[发明专利]基于FNIRI和EEG控制的轮椅系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能轮椅，具体涉及一种可以由思想意识活动控制其运动的基于FNIRI和EEG控制的轮椅系统。

背景技术

智能轮椅对于残疾程度较高、肢体能动性较低的人群，可以给他们提供语音控制、头部控制、手势控制、舌头动作控制、大脑思想信号控制等，特别是大脑思想信号控制的轮椅，可针对四肢功能性障碍的残疾人士，通过提取反映使用者思想意图的信号特征（即脑电波信号：EEG，Electroencephalography），通过信号处理，转化为控制轮椅运动的命令。如公开号为CN101301244A的中国发明专利，基于脑-机接口的智能轮椅控制系统及其脑电信号处理方法；和公开号为CN101897640B的中国发明专利，一种新型的基于运动想象脑电控制的智能轮椅系统，两者的共同特征都是通过采集脑电信号，提取反映使用者思想意图的信号特征，转化为控制轮椅的命令。但使用者大脑思考所生产的EEG信号的非常复杂，跳动性大，通过脑电波信号提取使用者的思想意图信号特征，其准确率低于50%，由此可见，仅仅通过提取脑电波信号，在通过对该信号转化为控制轮椅的命令，其出错率高于50%，这不仅使使用者对轮椅的使用产生抵触情绪，甚至存在严重的安全隐患。

FNIRI近红外脑功能成像技术，以组织中的血容和血氧为信息载体，通过测量大脑皮层中血容、血氧的分布和变化情况来了解大脑的活动，获取大脑的思维意识活动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种准确率高、稳定、性能可靠的基于FNIRI和EEG控制的轮椅系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

基于FNIRI和EEG控制的轮椅系统，包括轮椅，还包括佩戴于使用者头上的采集帽、EEG脑电采集模块、近红外采集模块、中央处理单元、电机驱动模块，所述采集帽的输出端分别连接EEG脑电采集模块和近红外采集模块，所述EEG脑电采集模块和近红外采集模块的输出端分别连接中央处理单元，所述电机驱动模块的输入端连接中央处理单元、输出端连接轮椅；

所述采集帽包括多个电极和多对发射接收器，其中所述电极与EEG脑电采集模块的输入端连接；所述每对发射接收器包括作为光源的半导体激光器和用于测量来自于大脑皮层深处的散射光的红外光电传感器；所述半导体激光器与近红外采集模块的输出端连接，所述红外光电传感器与近红外采集模块的输入端连接；

所述采集帽用于采集大脑皮层的脑电信号并发送至EEG脑电采集模块；和测量来自于大脑皮层深处的散射光的吸收率信号，并发送至近红外采集模块；

所述EEG脑电采集模块用于接收采集帽的信号和控制采集帽的工作状态，并将信号发送至中央处理单元；

所述近红外采集模块用于接收采集帽的信号和控制采集帽的工作状态，并将信号发送至中央处理单元；

所述中央处理单元用于分别对接收到的EEG脑电采集模块和近红外采集模块的信号进行信息特征提取，并将提取的两路信息特征进行匹配，当两路信息特征一致时，发送控制命令至电机驱动模块；

所述电机驱动模块用于接收中央处理单元的控制命令，并发送信号控制轮椅的运行。

优选的所述中央处理单元用于对接收到的脑电信号进行傅里叶变换、信号分割、数据滤波、空域滤波、信号分类处理得信息特征；和对接收到的吸收率信号进行希尔伯特一黄变换和傅立叶变换提取出信息特征；再将两路信息特征进行匹配，当两路信息特征一致时，发送控制命令至电机驱动模块，当不匹配时，则不发出控制指令，保持原来状态。

优选的所述EEG脑电采集模块包括程控放大器、控制接口和A/D转换器，其中程控放大器的输入端分别与电极和控制接口连接、其输出端分别与电极和A/D转换器连接；所述控制接口的输入端分别与程控放大器和中央处理单元连接、其输出端也分别与程控放大器和中央处理单元连接；所述A/D转换器的输入端分别与程控放大器和中央处理单元连接、其输出端也分别与程控放大器和中央处理单元连接。