[发明专利]一种基于脑机接口的人机交互式导航系统及方法

说明书

本发明属于信息技术以及服务机器人技术领域，提供了一种基于脑机接口的人机交互式导航系统及方法。通过对人的脑电信号采集、处理及识别，成功的将人的意图加入到自主导航系统中，实现了半自主导航的效果。解决了自主导航系统中机器为主导，外人不可干预的问题，以及基于脑机接口技术来实现控制功能的稳定性低的问题。本发明可以有效地为残疾人提供一种可靠的半智能化移动方式，方便了残疾人对移动装置的使用，提高了残疾人的出行效率，满足了生活上、工作上的基本出行所需。针对目前残疾人移动装置使用范围窄，使用不方便的问题，本发明能够满足所有残疾人的使用，没有范围限制，使用过程简单方便。

技术领域

本发明属于信息技术以及服务机器人技术领域，具体涉及一种基于脑机接口的人机交互式导航系统及方法。

背景技术

随着社会文明的发展进步，保障和提高老年人以及残障人士等弱势群体的生活质量，已经越来越收到社会各界人士的普遍关注。近年来，为了增强老年人以及残障人士的行动能力，很多普通的移动装置受到广泛关注。然而这种移动装置，控制方法大都是手动控制、语音控制、手势控制等等，它们都对残疾人有一定的要求，具有局限性，限制了使用群体。这对于患有严重运动功能的患者或失去运动机能的老年人都是难以实现的，所以有效解决他们的出行需求是一个迫切的问题。

发明内容

为了帮助残疾人能够使用移动装置解决出行问题，本发明提供了一种基于脑机接口的人机交互式导航系统及方法。该发明基于脑电信号处理分析，融合自主导航技术的半自动控制。本发明采集的脑电信号是大脑在活动时，大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成的微弱电信号。本发明能使残疾人越过肌肉的直接控制，而只需要通过接收适当的脑电信号就能实现正常控制需求。与传统的移动装置或者移动装置相比较来说，本发明解放了使用者的双手，控制方便；融合了自主导航技术，使得基于脑电信号的控制更加稳定，安全。此外，本发明将有助于改善残疾人的出行问题以及生活质量，提高出行效率，减轻病人的出行负担。不仅使得他们的生活变得方便，而且对于他们的心理健康、自我评价、精神状态也有着深远的影响。

本发明的技术方案是：

一种基于脑机接口的人机交互式导航系统，包括脑电信号采集设备、中央控制器模块、环境信息采集传感器、助行移动模块、运动控制模块；其中，助行移动模块是一个轮式移动机械装置，用于载人，方便使用者移动，同时系统所需电源、中央控制器模块、环境信息采集传感器和运动控制模块均设置于助行移动模块上；

中央控制器模块，用于完成脑电信号的识别和实时导航控制；

脑电信号采集设备包括电极帽及脑电信号放大器，用于使用者通过佩戴电极帽采集脑部的稳态视觉诱发电位，并通过放大器实现对脑电信号的放大，放大器将放大后的信号传送给中央控制模块，实现脑电信号的识别；

环境信息采集传感器安装固定在助行移动模块近地面的位置上，用于采集周围环境信息，传递给中央控制器模块，实现实时导航线路规划；

运动控制模块，包括供助行移动模块移动的电机、电机控制器及运动控制器，用于接收中央控制器模块的控制命令，执行相关运动控制。

上述的基于脑机接口的人机交互式导航系统的方法，首先使用者需要佩戴脑电采集装置，然后通过外部刺激使人脑产生稳态视觉诱发电位，同时采集装置会采集该稳态视觉诱发电位并输入到中央控制器中，之后经过滤波去噪，特征选择，分类器分类等操作实现对不同频率刺激下的脑电信号的自动分类。中央控制器会结合当前状态下的环境路口信息，并根据脑电信号的分类结果进行融合分析处理，然后会发送一个控制信号到移动装置的运动控制器中，运动控制器通过解析该控制指令来控制移动装置移动，以此实现使用者用脑电信号来控制移动装置移动，达到半自主导航效果，而无须手动操作的功能。

具体包括如下步骤：