[发明专利]一种残疾人生活脑控辅助系统及方法

说明书

本发明公开了一种残疾人生活脑控辅助系统，包括电动轮椅、眼动仪和类人机械臂，电动轮椅的座位底部安装有控制器模块，电动轮椅的顶部安装有高度可调的滑杆，滑杆上安装有脑电信号采集装置，电动轮椅上设置有电动轮椅位置传感器和轮椅电机驱动模块，类人机械臂上设置有类人机械臂位置传感器和机械臂电机驱动模块，控制器模块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；本发明还公开了一种残疾人生活脑控辅助方法。本发明的设计新颖合理，实现方便，实现了脑控闭环和脑控加眼控闭环的双闭环系统，有效提高了控制精度，将为残疾人的生活提供极大便利，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

技术领域

本发明属于智能控制技术领域，具体涉及一种残疾人生活脑控辅助系统及方法。

背景技术

康复辅助机器人近年来已经成为独立的机器人大类，包括穿戴式外骨骼、智能假肢、智能轮椅等。其中，穿戴式外骨骼机器人可穿戴与患者身上，对人体运动能力有一定的补偿，但存在体积大，重量大，佩戴不舒服缺陷，具有代表性的是BLLEEX助力型外骨骼机器人。智能假肢主要是通过安装假肢完成丧失的功能，但大都是基于残余肢体肌电信号进行控制。如德国Reiter研制的假手，德国OttoBock公司和Viennatone合作研发的肌电假肢系统。这就要求使用者肌肉功能良好。而老年人一般肌肉功能下降，因此不适合老年人使用。智能轮椅目前已有大量研究，但其自由度少，功能有限如匹兹堡大学Cooper等人制作的手动激活助力轮椅、日本Keigo Shiral等人开发的Glimmer全方位轮椅。将轮椅和机械臂结合起来使用可增加其通用性。

现有轮椅机械臂大致分为以下两种，一种需要人对外部设备进行手动操作，不适用于完全不能行动的残疾人。如荷兰Exact Dynamics公司生产的轮椅机械臂系统iRAM，但是这一系统的机械臂控制方式为16键的软键盘配合一个2D操作杆，用户需要切换各关节的控制来实现机械臂的运动；加拿大Kinova公司发布的产品JACO控制方式以操作杆操作为主。另一种则是由机器去料理人的生活，鲜有人机交互，不能照顾到使用者的感受，如定时电动轮椅机械臂。由于脑控系统有很好的自动化程度以及人机交互性，故近年来脑控系统成为研究热点。但是，传统的脑控系统需采集脑电信控制外部设备，由于脑电信号在实际运动过程中会随时间发生变化，与此同时，目前我们对大脑进行运动控制的原理尚未完全破解，以及感觉反馈通路的缺失，单靠大脑一个控制器是远远不够的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计新颖合理、实现方便、实现了脑控闭环和脑控加眼控闭环的双闭环系统、有效提高了控制精度、将为残疾人的生活提供极大便利、实用性强、使用效果好、便于推广使用残疾人生活脑控辅助系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种残疾人生活脑控辅助系统，包括电动轮椅、眼动仪和固定于电动轮椅右前方的类人机械臂，所述电动轮椅的座位底部安装有控制器模块，所述电动轮椅的顶部安装有高度可调的滑杆，所述滑杆上安装有脑电信号采集装置，所述眼动仪的输出端和脑电信号采集装置的输出端均与控制器模块的输入端连接，所述电动轮椅上设置有用于对电动轮椅的位置进行实时检测的电动轮椅位置传感器和用于驱动电动轮椅电机的轮椅电机驱动模块，所述类人机械臂上设置有用于对类人机械臂的位置进行实时检测的类人机械臂位置传感器和用于驱动类人机械臂电机的机械臂电机驱动模块，所述电动轮椅位置传感器的输出端和类人机械臂位置传感器的输出端均与控制器模块的输入端连接，所述轮椅电机驱动模块和机械臂电机驱动模块均与控制器模块的输出端连接，所述控制器模块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。

上述的一种残疾人生活脑控辅助系统，所述类人机械臂为六自由度类人机械臂。

上述的一种残疾人生活脑控辅助系统，所述控制器模块为ARM微控制器。