[发明专利]一种基于人脑运动意图的智能轮椅控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于人脑运动意图的智能轮椅控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：通过采集的脑电信号构建EEG脑网络；

步骤2：根据EEG脑网络的节点特征对注意状态分类，判断被测试对象是否处于注意力集中状态，若是，启动轮椅行走模式，并跳至步骤3；若否，则跳至步骤1；

步骤3：提取采集的脑电信号的运动准备电位、ERD特征和闭眼节律特征，根据其生成左转、右转、直行和停止直行指令控制轮椅；

所述步骤1包括如下步骤：

步骤1.1：使用电极帽采集脑电信号后，对脑电信号使用陷波器去除工频干扰，使用模板匹配法消除眼电伪迹，使用带通滤波器去除运动伪迹后得到预处理后的脑电信号；

步骤1.2：基于预处理后的脑电信号得到EEG数据，将EEG数据的电极导联定义为EEG脑网络的节点，将基于电极对之间EEG数据计算的相干系数定义为EEG脑网络的边完成构建EEG脑网络；

所述步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：根据EEG脑网络的边和节点构建加权网络计算节点度，并采用支持向量机分类器以节点度特征对注意状态进行分类判断是否处于注意力高度集中状态，若是，则跳至步骤2.2；若否，则跳至步骤1；

步骤2.2：生成行走指令并发送至轮椅，轮椅启动行走模式后跳至步骤3。

2.根据权利要求1所述的一种基于人脑运动意图的智能轮椅控制方法，其特征在于：所述步骤3包括如下步骤：

步骤3.1：将预处理后的脑电信号使用AR谱估计法提取闭眼节律特征，使用经验模态分解法提取运动准备电位，使用共空间模式法提取ERD；

步骤3.2：基于步骤3.1若检测到左上肢运动意图相关的运动准备电位和ERD，则生成左转指令；若检测到右上肢运动意图相关的运动准备电位和ERD，则生成右转指令；若未检测到运动准备电位和ERD，则生成直行指令；将控制指令通过TCP/IP协议发送至轮椅实现轮椅的左转、右转和直行；

步骤3.3：基于3.2判断闭眼节律特征的能量是否超过阈值，若超过，则生成停止行走指令并通过TCP/IP协议发送至轮椅控制轮椅停止行走，若未超过，则跳至步骤3.2继续检测。

3.根据权利要求2所述的一种基于人脑运动意图的智能轮椅控制方法，其特征在于：所述闭眼节律特征包括Alpha节律特征。

4.一种基于人脑运动意图的智能轮椅控制系统，其特征在于：包括采集放大单元、无线传输单元、分析单元和智能轮椅，其中

采集放大单元，用于提供电极帽采集脑电信号后经过放大器放大并转换为数字信号；

无线传输单元，用于将脑电信号传送至分析单元和将控制指令发送至轮椅；

分析单元，用于根据采集的脑电信号构建EEG网络判断注意力是否集中，进入轮椅行走模式后提取闭眼节律特征、运动准备电位和ERD，生成对应的行走、左转、右转、停止行走指令；

智能轮椅，用于接收指令驱动电机完成行走、左转、右转、直行和停止行走；

根据采集的脑电信号构建EEG网络判断注意力是否集中细节包括：

基于预处理后的脑电信号得到EEG数据，将EEG数据的电极导联定义为EEG脑网络的节点，将基于电极对之间EEG数据计算的相干系数定义为EEG脑网络的边完成构建EEG脑网络，根据EEG脑网络的边和节点构建加权网络计算节点度，并采用支持向量机分类器以节点度特征对注意状态进行分类判断是否为注意力高度集中状态。

5.根据权利要求4所述的一种基于人脑运动意图的智能轮椅控制系统，其特征在于：所述无线传输单元包括蓝牙接口和无线路由器。