[发明专利]一种残疾人生活脑控辅助系统及方法

权利要求书

1.一种残疾人生活脑控辅助系统，其特征在于：包括电动轮椅(1)、眼动仪(6)和固定于电动轮椅(1)右前方的类人机械臂(2)，所述电动轮椅(1)的座位底部安装有控制器模块(3)，所述电动轮椅(1)的顶部安装有高度可调的滑杆(4)，所述滑杆(4)上安装有脑电信号采集装置(5)，所述眼动仪(6)的输出端和脑电信号采集装置(5)的输出端均与控制器模块(3)的输入端连接，所述电动轮椅(1)上设置有用于对电动轮椅(1)的位置进行实时检测的电动轮椅位置传感器(1-2)和用于驱动电动轮椅电机的轮椅电机驱动模块(1-1)，所述类人机械臂(2)上设置有用于对类人机械臂(2)的位置进行实时检测的类人机械臂位置传感器(2-2)和用于驱动类人机械臂电机的机械臂电机驱动模块(2-1)，所述电动轮椅位置传感器(1-2)的输出端和类人机械臂位置传感器(2-2)的输出端均与控制器模块(3)的输入端连接，所述轮椅电机驱动模块(1-1)和机械臂电机驱动模块(2-1)均与控制器模块(3)的输出端连接，所述控制器模块(3)的输出端还接有用于产生电刺激信号作用于残疾人头部的脑电仿生电刺激仪(7)。

2.按照权利要求1所述的一种残疾人生活脑控辅助系统，其特征在于：所述类人机械臂(2)为六自由度类人机械臂。

3.按照权利要求1或2所述的一种残疾人生活脑控辅助系统，其特征在于：所述控制器模块(3)为ARM微控制器。

4.一种采用如权利要求1所述残疾人生活脑控辅助系统进行残疾人生活脑控辅助的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、残疾人坐在电动轮椅(1)上，佩戴眼动仪(6)，并调节好滑杆(4)的高度，使脑电信号采集装置(5)处于残疾人头部正上方；

步骤二、当残疾人想要执行生活所需动作时，脑电信号采集装置(5)采集残疾人的脑电信号并对脑电信号进行放大、滤波和A/D转换处理后输出给控制器模块(3)；

步骤三、所述控制器模块(3)调用脑电信号解码器模块将脑电信号解码为对电动轮椅(1)的运动控制指令和对类人机械臂(2)的运动控制指令，并根据对电动轮椅(1)的运动控制指令控制轮椅电机驱动模块(1-1)驱动电动轮椅(1)动作，使电动轮椅(1)向其目标位置处移动；

电动轮椅(1)向其目标位置处移动过程中，电动轮椅位置传感器(1-2)对电动轮椅(1)的位置进行实时检测并将检测到的电动轮椅位置信号输出给控制器模块(3)，同时，残疾人能够看到电动轮椅(1)与目标位置之间的距离变化，带来脑电信号的改变，脑电信号采集装置(5)持续采集脑电信号，控制器模块(3)持续根据脑电信号采集装置(5)输出的信号对电动轮椅(1)进行控制，实现对电动轮椅(1)的闭环控制；

当电动轮椅位置传感器(1-2)检测到电动轮椅(1)到达目标位置处时，控制器模块(3)开始采集眼动仪(6)获取到的人眼注视目标位置三维坐标，并根据对类人机械臂的运动控制指令控制机械臂电机驱动模块(2-1)驱动类人机械臂(2)动作；

步骤四、所述控制器模块(3)接收眼动仪(6)传递给其的目标位置点的三维坐标，并输入预先训练好的专家系统模型中，得到类人机械臂(2)各自由度电机的目标角度；类人机械臂位置传感器(2-2)对类人机械臂(2)的位置进行实时检测并将检测到的类人机械臂(2)各自由度电机的位置信号输出给控制器模块(3)，控制器模块(3)调用路径规划模块对检测到的类人机械臂(2)各自由度电机的位置信号与各自由度电机的目标角度进行处理，得到类人机械臂(2)的运动轨迹；

步骤五、所述控制器模块(3)调用脑控辅助控制模块对其调用路径规划模块规划的类人机械臂(2)的运动轨迹与类人机械臂位置传感器(2-2)检测到的类人机械臂(2)各自由度电机的位置信号，采用无模型控制原理进行处理，计算得到双相波电流频率，并输出给脑电仿生电刺激仪(7)，通过脑电仿生电刺激仪(7)产生电刺激信号作用于残疾人头部，实现对脑电信号的反馈调节，实现辅助大脑进行类人机械臂(2)控制的效果。