[发明专利]牙齿控制的轮椅装置及方法

说明书

技术领域

   本发明属于人机交互领域，特别涉及医疗护理领域，具体是指一种使用牙齿动作产生的脑肌电信号,进行实时控制的轮椅装置及方法。 

背景技术

   据联合国发表报告指出，全世界人口老龄化进程正在急剧膨胀， 未来几十年之内，老年人人口比例预计将会翻一番。另外，由于各种自然灾难和疾病造成的残障人士也在逐年增加。这些人在手脚、视力、听力及语言等方面存在不同程度的能力丧失。 关心、照顾这些人以及培养这些人的自理能力将是一个巨大的产业链。 

   为了给手脚不灵的老年人群、肢体残障人士以及重症瘫痪病人（还能咬牙吃饭的）提供性能优越的代步工具，帮助他们提高自主行动自由度及重新融入社会，智能轮椅（也称智能轮椅式移动机器人）近年来应运而生，其涉及机械、控制、传感器、人工智能、通讯等各种领域及技术。目前多个国家包括美国、德国、日本、法国、加拿大、西班牙及中国等国家对智能轮椅正展开了深入研究，使智能轮椅具有记忆地图、避障、自动行走、与用户交互等功能。 

   公知的,智能轮椅采用的控制手段包括手工（含手脚动作）、语音、意念交互控制方式。手工交互控制方式是主流，应用广泛而且成熟；语音识别交互控制方式，也在不断发展完善；意念交互控制方式，还处于实验研究向实用转变的初级阶段。 

   公知的，手工交互控制非常成熟，但对于重度瘫痪病人或手脚残疾等病人，就迫切需要补充其他交互控制手段。语音识别控制手段因个体差异、外界噪声等导致状态模糊、识别困难、准确度不高，虽然经过多年的研究与推广，仍无法满足实际应用需求。另外，有许多公共场合是禁止说话的，这时语音控制就被要求禁止使用。意念相比语音的控制识别研究，还处于非常初级的研究阶段。 

   公知的，意念交互控制手段，或者识别动作状态单一、准确度不高（比如运动想象），或者准确度高、识别时间较长（比如P300，即视觉刺激下300毫秒后脑电波信号加强），而且，意念时不能专注前方物体或对象（比如P300时，用户视线必须全神专注工作界面）而分散注意力。 对某些特殊残疾人群发展的眼动、舌动、头动控制手段识别的状态简单且或影响视线（如眼动），或不适(如舌上安置传感器），或多动（如头动）。而且，眼动、舌动、头动这三种方式极易在用户不经意间产生非用户期望的类似动作，从而影响其普遍适用性。在手工交互控制手段外，眼动、舌动、头动、语音、意念交互控制方式中没有集方便、简单、舒适、安静、实时、准确、抗干扰、多任务、无损无创、不分散注意力、多数人适合等众多特点于一身的控制方式。 

   公知的，对意念控制方式的认识，具体请参阅以下文献： 

               Gerwin Schalk（美）、Jurgen.Mellinger（美）著 ，胡三清译，《BCI2000与脑机接口》，国防工业出版社 2011年6月。 

发明内容

   本发明的目的是克服上述现有技术中的缺点，提供一种便捷、安静、实时、准确、抗干扰、多任务、无损无创、不分散注意力、多数人适合的牙齿控制的智能轮椅装置及方法。为手脚不灵的老年人群、肢体残障人士以及重症瘫痪病人（还能咬牙吃饭的）提供性能优越的代步工具，帮助他们提高自主行动自由度，从而提高他们的生活质量，减轻社会压力。 

   本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

               该牙齿控制的轮椅装置,包括采集模块、传输模块、动作模块、显示模块,其特点是，所述的装置中还包括牙齿动作状态的脑肌电信号的传感模块、牙齿动作状态的脑肌电信号的控制模块,所述的传感模块的输出端与采集模块的输入端连接,所述的控制模块的输入端与传输模块的输出端连接,所述的控制模块的输出端与动作模块、显示模块的输入端连接。

   该装置的传感模块包括参考电极、C3和C4电极,控制模块包括控制动作模块(6)和控制显示模块。 

    该装置的控制动作模块包括启动轮椅、关闭轮椅、启动喝水、关闭喝水、以及实时动作（左移动、右移动、逆时针转动、顺时针转动、向前移动、向后移动、停止、加速、减速、升、降、缓缓直立、缓缓放下、平躺、归坐）。 

    该装置的控制显示模块包括启动显示、关闭显示、操作人机界面。