[发明专利]基于脑电波结合头部动作的轮椅控制方法及控制装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种控制方法及控制装置，更具体地，涉及一种基于脑电 波结合头部动作的轮椅控制方法及控制装置。

背景技术

近年来，随着科技水平的提高，对脑电波研究越来越深，其应用也越来越 广泛。而在辅助高龄老人和残疾人的设备中，依赖肌肉、身体动作或者声音指 令以及脑电波对轮椅进行控制的技术受到高度关注。人脑是行为活动的控制中 心，让机器直接受到大脑的控制是无数行动不便者的心愿，可以让他们像普通 人一样更简单自由的实现自己的想法。而近几年也涌现了很多脑电波轮椅的项 目，都是单独使用脑电波对轮椅进行控制，在准确度方面几乎都不能达到要求， 但是很多老年人和残疾人依然非常关注和支持这个领域。

由于当前脑电波采集技术很不成熟，导致很多脑电波控制随机性很大，而 且很容易受到干扰，非常不稳定。而且国内外相关脑电波采集传感器均在精度 和便携性方面存在矛盾：使用高精度的脑电波采集设备要求用户剃光头发，并 且在脑袋上涂抹硅胶，佩戴也不方便，因此不能被大多数人接受；而使用的精 度的脑电波采集传感器则佩戴方便而且外表美观，但是由于采集的精度过低以 及干扰很大，已经无法从中分析出多种用户的实际想法，只能简单的判别用户 前额思维的波段范围。因而纯粹使用脑电波控制的轮椅只存在于实验室而无法 投入生产，而且在使用的时候，使用者需要时刻高度集中注意力，这就给残障 人士增加了很多负担。

综上所述，现阶段大脑控制轮椅需求旺盛，而纯粹脑电波控制的轮椅短期 无法投入生产而且易用性很差，因此寻求一种通过大脑控制轮椅的解决方案迫 在眉睫。因此本发明提出一种结合脑电波和头部动作的轮椅控制方案。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于脑电波结合头部动作的轮椅控 制方法及控制装置，解决脑电波控制轮椅的易用性和稳定性的问题。

为解决上述技术问题，本发明一种基于脑电波结合头部动作的轮椅控制方 法，其特征在于，采用脑电波结合用户头部动作来控制轮椅，其中脑电波用于 控制轮椅的启停，用户头部动用于控制轮椅的运动方式。

基于脑电波结合头部动作的轮椅控制方法，所述控制方法包括：

步骤一：采集脑电波信息，分析用户是否想要启动轮椅；当检测到用户大 脑发出启动轮椅命令时，启动轮椅并等待用户的方向控制；

步骤二：当轮椅处于启动状态时，用户通过头部动作控制轮椅的运动状态， 包括前进、后退、左转、右转、左前进、左后退、右前进、右后退；保持头部 动作实现轮椅持续运动，头部动作恢复原位后，轮椅暂停动作，恢复到等待用 户的方向控制状态；

步骤三：当检测到大脑发出停止命令时，轮椅停止工作；

步骤四：当轮椅停止工作后，除非重新发出启动命令，否则头部动作不能 实现对轮椅的控制。

作为本发明的进一步优化，本发明基于脑电波结合头部动作的轮椅控制方 法所述的脑电波信息和头部动作的采集通过单个头戴设备完成。

作为本发明的进一步优化，本发明基于脑电波结合头部动作的轮椅控制方 法所述的用户头部动作与轮椅运动状态的对应关系可自由对应。

作为本发明的进一步优化，本发明基于脑电波结合头部动作的轮椅控制方 法所述的在轮椅的整个运行过程中，持续检测用户的脑电波状态和头部动作， 当无法检测到脑电波时，轮椅停止工作。

采用上述基于脑电波结合头部动作的轮椅控制方法的控制装置，所述控制 装置包括多轴传感器、脑电波采集模块、轮椅控制器、处理器、电机、轮椅和 电池，其中多轴传感器和脑电波采集模块集成在单个头戴装置上，并连接在处 理器的输入端，轮椅控制器连接在处理器的输出端，轮椅控制器的输出端连接 有多个电机，轮椅控制器、处理器和电机均固定在轮椅上。

作为本发明的进一步优化，本发明基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装 置所述的多轴传感器为MPU6050多轴陀螺仪。

作为本发明的进一步优化，本发明基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装 置所述的脑电波采集模块采用TGAM模块。

作为本发明的进一步优化，本发明基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装 置所述的轮椅控制器采用H桥实现，通过四个MOS管的开闭实现电机的正反向 旋转，配合PWM控制旋转的速度。