[发明专利]一种基于多模态人机接口的智能轮椅

说明书

本发明公开了一种基于多模态人机接口的智能轮椅，涉及智能控制技术领域。包括有主控模块、颈肩部表面肌电信号提取模块、无线遥控模块和控制指令显示模块；主控模块连接有颈肩部表面肌电信号提取模块、无线遥控模块和控制指令显示模块；颈肩部表面肌电信号提取模块用于检测使用者不同颈肩部动作产生的表面肌电信号；无线遥控模块用于检测外部操作者的操作行为，为主控模块提供相应的控制指令；控制指令显示模块，用于显示当前轮椅执行的指令。采用多模态人机接口对智能轮椅进行操控，可以实现轮椅多模式、多自由度控制，提高人机交互友好性以及控制系统的实时性和鲁棒性，满足对智能轮椅的实际使用需求。

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，更具体地说，涉及一种多模态人机接口的智能轮椅。

背景技术

为了保障和改善老龄人及残疾人的正常生活，许多国家对智能轮椅进行了研究，开发出了针对不同残疾人群的多种人机接口的智能轮椅。但是对于那些因为截肢而失去手脚以及手脚因病不能灵活使用的残疾人来说，传统的电动轮椅和基于自动避障、导航等的智能轮椅人机交互性差、控制方式单一，已经不能满足他们的需求。为了提高基于人机接口的智能轮椅的适用性和使用的便捷性，将其他一些新兴的学科技术融合进来，如肌电识别等，可有效解决人机接口技术智能化的问题。传统的基于表面肌电信号控制的智能轮椅通过识别使用者面部表情来控制轮椅，这种方式不仅操作不便而且控制指令单一，大大降低了用户的使用舒适度，如公布号CN105616082A。因此，本发明针对现有智能轮椅技术的不足，提供一种性能可靠的基于多模态人机接口的智能轮椅。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于多模态人机接口的智能轮椅，它能改善人机交互的友好性，解决传统智能轮椅的控制方式单一、控制自由度少以及控制系统复杂等问题。该轮椅具备和谐的人机交互环境，使人与计算机之间的交互能够像人与人之间的交流一样自然、方便，它对于满足老年人及残疾人在日常生活的需求，使用助残设备不完善的公共设施，同时提供更加便捷的出行方式，以及促进相关产业的发展都具有重要意义。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种基于多模态人机接口的智能轮椅，其特征在于所述智能轮椅包括有主控模块、颈肩部表面肌电信号提取模块、无线遥控模块和控制指令显示模块；主控模块连接有颈肩部表面肌电信号提取模块、无线遥控模块和控制指令显示模块；颈肩部表面肌电信号提取模块用于检测使用者不同颈肩部动作产生的表面肌电信号；无线遥控模块用于检测外部操作者的操作行为，为主控模块提供相应的控制指令；控制指令显示模块，用于显示当前轮椅执行的指令。

所述的主控模块输出的控制指令至少包括有前进指令、后退指令、左转指令、右转指令、加速指令、减速指令及停止指令。

所述的控制指令显示模块包括有LCD液晶显示模块和16×16的LED点阵。

所述的一种基于多模态人机接口的智能轮椅有两种控制方式，无线遥控控制和颈肩部表面肌电控制。

所述的颈肩部表面肌电信号提取模块至少可以同时提取颈肩部六个通道的表面肌电信号。

所述的一种基于多模态人机接口的智能轮椅的控制方法是通过主控模块检测无线遥控模块和颈肩部表面肌电信号提取模块输出的控制指令，然后通过主控模块中的DA驱动控制模块输出四路模拟电压，轮椅本身配有电机控制器，四路模拟电压通过电机控制器控制直流电机来驱动智能轮椅前进、后退、左转、右转、加速、减速和停止；当无线遥控模块检测到外部操作者的操作行为后，无线遥控模块向主控模块提供相应的控制信号，主控模块控制轮椅运行；当颈肩部表面肌电信号提取模块检测到使用者颈肩部对应部位的表面肌电信号后，通过主控模块控制轮椅运行。