[发明专利]一种可自主导航的脑电控制电动轮椅

说明书

一种可自主导航的脑电控制电动轮椅，包括电动轮椅(1)，所述电动轮椅(1)上安装有支架(2)，电动轮椅(1)以支架(2)为物理支撑和信号线布设对象，分别安装有PC端(3)、脑电帽(4)、激光测距仪(5)和深度相机(6)，所述电动轮椅(1)安装有编码器和控制器(7)，所述编码器能够将位移信息转换成电信号，所述控制器(7)能够控制电动轮椅(1)的运动，所述编码器、脑电帽(4)、激光测距仪(5)、深度相机(6)和控制器(7)分别连接至PC端(3)。将自主导航和避障技术与脑电控制结合起来，使脑控轮椅不仅仅停留在使用者对轮椅的控制上，更能够通过自主导航减少使用者的精力和脑力消耗，提高了使用过程中的安全性。

技术领域

本发明涉及自主导航及脑电控制，具体涉及一种可自主导航的脑电控制电动轮椅。

背景技术

轮椅作为辅助有生活不便问题的移动工具，在当今社会得到广泛的应用。传统轮椅使用人工或者电力驱动，使得丧失活动能力的病人独自使用轮椅成为一种障碍。随着老龄化趋势的日益加剧及残障人士的增加，他们行动不便的困扰受到越来越多的关注。他们中有很多人不能够正常使用轮椅，也不能安全的驾驶轮椅，而患有脑中风、多发性硬化症以及其他病症的患者甚至不能使用轮椅。脑机接口技术最有可能成为智能轮椅的有效解决方案，它能够帮助丧失活动能力的患者实现自由移动。在电动轮椅的控制中加入脑机接口技术，是脑机接口与移动轮椅机器人学的一次完美结合。通过对两大前沿技术的优势互补，促进智能轮椅的实现，为行动不便者提供方便，同时拓展其他技术领域。

目前也已经有许多将脑电信号控制、脑机接口应用于轮椅上的设计，比如中国发明专利CN202010997383.X中提供一种智能轮椅控制系统和方法，能够根据用户的脑磁信号方便地实现对智能轮椅的控制，满足高位截瘫等特殊用户的使用需求。但是此类轮椅的脑控技术需要使用者的大脑持续发出指令才可运动至目的地，考虑到轮椅使用者需要休息，应该尽量减少其脑力消耗，因此需要一种既能够根据使用者的主观意图控制轮椅运动，又能够自主导航和避障的脑电控制轮椅。

发明内容

本发明的目的是提供一种具备自主导航和避障功能的脑电控制轮椅，将自主导航和避障技术与脑电控制结合起来，使脑控轮椅不仅仅停留在使用者对轮椅的控制上，更能够通过自主导航减少使用者的观察精力和脑力的消耗，也提高了使用者在使用过程中的安全性。

本发明的技术方案如下：

一种可自主导航的脑电控制电动轮椅，包括电动轮椅，所述电动轮椅上安装有支架，电动轮椅以支架为物理支撑和信号线布设对象，分别安装有PC端、脑电帽、激光测距仪和深度相机，所述电动轮椅安装有编码器和控制器，所述编码器能够将位移信息转换成电信号，所述控制器能够控制电动轮椅的运动，所述编码器、脑电帽、激光测距仪、深度相机和控制器分别连接至PC端，所述PC端用于执行包括如下步骤的处理程序：

步骤一、利用深度相机，采用SLAM算法得到完整的地图信息，为操作者提供待选目的地；

步骤二、分析操作者佩戴的脑电帽采集的脑电信号，得到目标地点，根据地图信息进行路径规划；

步骤三、结合地图信息、激光测距仪及编码器的信息，通过控制器控制电动轮椅进行自主导航和避障，直至到达目标地点；

步骤四、在步骤三中，持续分析脑电帽的脑电信号，得到操作者的动作意图，根据动作意图结合地图信息、激光测距仪及编码器的信息，控制调整电动轮椅运动。

如上所述的一种可自主导航的脑电控制电动轮椅，所述操作者的动作意图包括前进、后退、左转、右转和停止，所述控制器设置有与操作者的动作意图相对应的按钮。

如上所述的一种可自主导航的脑电控制电动轮椅，所述PC端根据激光测距仪和深度相机的信息，采用ICP算法确定电动轮椅的位姿。

进一步的，所述ICP算法包括如下步骤：