[发明专利]基于脑机接口的自适应家居环境控制装置及其控制方法

摘要

本发明公开了一种基于脑机接口的自适应家居环境控制装置及其控制方法，包括视觉刺激屏、脑电采集单元、计算机、主控制器以及从控制器。本发明包括脑控家电和脑控轮椅两部分，患有严重瘫痪的病人(如脊髓小脑共济失调、肌萎缩侧索硬化等)可以通过使用本发明装置中的轮椅来实现在室内移动，同时又可以坐在轮椅上实现对家电设备(电视、空调、以及电灯)的控制。本发明装置性能稳定，能够有效地提高重症瘫痪病人的自理能力和生活质量。

主权项

1.一种基于脑机接口的自适应家居环境控制装置的控制方法，所述装置包括：视觉刺激屏，为计算机屏幕；该计算机屏幕被安放于用户注视的位置，用户通过注视视觉刺激屏中闪烁的功能键来引诱P300信号；脑电采集单元，包括脑电采集仪和用于采集脑电的电极帽，其中使用电极帽中的“FZ”、“FCz”、“Cz”、“CPz”、“P7”、“P3”、“Pz”、“P4”、“P8”、“O1”、“Oz”、“O2”十二个通道，这些通道均被注入导电胶，确保头皮与电极良好的导通，且放置的位置遵循国际标准10‑20系统；计算机，用来实现P300信号检测、轮椅自动驾驶算法、视觉刺激屏中功能键的闪烁控制、以及控制命令发送；主控制器，以STC89C52为主控芯片，主要包括的电路模块有：以FT232芯片组成的USB转UART的串口通信模块电路，用于与计算机进行串口通信；以dac102s085芯片组成的轮椅控制电路，用于实现轮椅自动驾驶；以NRF24L01无线芯片组成的家电控制电路，用于与从控制器通信实现家电的控制；从控制器，包括电视控制器、空调控制器、电灯控制器，从控制器通过无线通信电路接收主控制器的控制命令，并对该命令进行解析进而控制相应家电；其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1:用户坐上轮椅，并调整好视觉刺激屏位置，以确保有良好的视觉刺激；S2:启动整个系统，视觉刺激屏进入第一个刺激界面即功能选择界面，该界面中的功能键包括“轮椅”、“电灯”、“电视”、“空调”、以及6个“伪键”和“开关”键、“确定”键，通过“开关”键与“确定”键的顺序选定来实现控制系统的打开与关闭；S3:用户先后注视“开关”键和“确定”键，一旦这两个键均被正确地选定，控制系统将被开启；功能键的选定是通过以下过程实现的：用户注视视觉刺激屏中闪烁的功能键，脑电信号通过脑电采集单元进行放大、滤波、模数转换处理后，再将数据传输给计算机进行P300信号检测，然后实现某个功能键的选定；S4:用户先后注视相应的功能键和“确定”键，一旦这两个键均被正确地选定，系统的控制界面便切换成控制设备的界面，进入步骤S5；如果用户在设定时间内未进入设备控制界面，将回到步骤S2，当然，用户能够通过顺序选择“开关”键+“确定”键来主动关闭控制系统，然后回到步骤S2；S5:进入设备控制界面后，用户通过注视视觉刺激屏的功能键来实现该设备的功能，不同设备控制界面控制过程如下：S5.1：进入轮椅控制界面，用户通过注视视觉刺激屏中的功能键来进行位置选择；当用户顺序选定了某个坐标键+“确定”键后，轮椅自动驾驶到该选定的位置，然后刺激界面自动返回到功能选择界面，回到步骤S4；S5.2：进入相应家电控制界面，用户通过注视视觉刺激屏中的功能键来进行该家电功能的选择；当用户顺序选定了某个功能键+“确定”键后，主控制器发出相应指令实现对该家电相应功能的控制；之后用户能够继续选择该家电的某个功能键+“确定”键，进行该家电的相应功能控制，也能够选择“返回”+“确定”键，返回到功能选择界面，回到步骤S4。