[发明专利]一种基于脑电控制的跑步机及其控制方法在审
申请号: | 201911070810.3 | 申请日: | 2019-11-05 |
公开(公告)号: | CN110898384A | 公开(公告)日: | 2020-03-24 |
发明(设计)人: | 伏云发;王晓琳;周建华;陈壮飞;熊馨 | 申请(专利权)人: | 昆明理工大学 |
主分类号: | A63B22/02 | 分类号: | A63B22/02;A63B24/00;A61B5/00;A61B5/0476;A61B5/0478 |
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地址: | 650093 云*** | 国省代码: | 云南;53 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 控制 跑步 及其 方法 | ||
本发明涉及一种基于脑电控制的跑步机及其控制方法,属于脑机交互,其中涉及计算机科学领域与生物医学技术领域。本发明包括脑电信号采集处理装置和跑步机装置;所述脑电信号采集处理装置包括脑电信号采集装置、脑电信号处理装置、脑电库、Wi‑Fi传输模块和第一供电模块;所述跑步机装置包括控制电路、驱动电路、整流电路、逆变电路、Wi‑Fi接收模块和第二供电模块;本发明可以根据运动者运动时大脑产生的脑电波所处的波段的不同来调节运动的节奏,同时也可以根据运动时所产生的脑电波波段来控制跑步机的开关,本发明更加人性化,丰富了人们的生活。
技术领域
本发明涉及一种基于脑电控制的跑步机及其控制方法,属于脑机交互,其中涉及计算机科学领域与生物医学技术领域。
背景技术
用思想控制事物一直时人们的梦想,随着脑机接口技术的发展,这个梦想正在逐渐的从科幻走向现实。基于大脑中的不同意图会对应于不同的模式这个事实,脑电接口技术是一门以理解和解释大脑活动为主的新兴科学技术。近年来。研究者对脑机接口技术在多个领域的应用进行了探索,如“脑机交互、机器人、神经认真”等,脑机接口技术使人脑直接控制设备成为可能,因此,脑机接口技术最有希望成为以运动着的福音。
脑电是由大脑神经元之间以电离子形式传递信息而在大脑皮层或者头皮表面表现的电现象,一方面大脑神经系统可以自主地发出信号;另一方面神经系统还可以对环境中的变换做出适应性调节。脑电最早于20世纪20年代德国生理与精神病学家Hans Berger首次从人头皮上采集到了脑电。随着信号处理的技术日益趋于成熟,也使得对脑电信号进行处理成为可能,现在采集脑电信号可以通过在头皮表层放置电极板,当采集到微小的脑电信号,通过放大器放大后传输到计算机进行处理,而后就可以清楚的看到人大脑活动是脑电波的波动情况与分布情况;这种成熟的信息处理使得脑电信号处理脑电信号成为可能。脑机接口是一种能够让人脑与外部环境直接进行交互的系统,他不依赖于正常的神经肌肉传导通道,而是直接通过采集脑电或者其他与脑活动相关信号来确定人的想法和意图。对于以往需要通过说话或者动作才能表达出来的意图,它能够利用计算机把包含了该意图的脑信号翻译成相应的指令,直接来控制外部设备,如计算机鼠标、神经假肢或者如本专利的跑步机,从而使用户能够直接与外部环境进行交流。
在目前阶段的脑机接口的系统中,输入主要是从头皮或者皮层表面记录到的脑电信号,或者从大脑记录内部记录到的神经元活动。大脑活动信号通过电极获取,再经过放大和数字化送到计算机做进一步处理。信号输入之后进入数据处理环节,包括特征提取和转换算法两大部分。特征提取主要是进行像空间滤波、幅值测量、频谱分析、或者单个神经元的分离等步骤,提取出包括了用户的消息和指令的时候或者频域的信号特征。转换算法主要是将提取出的信号特征翻译成用户意愿的设备控制命令。在目前的BCI系统中,常用的脑电的信号包括视觉诱发电位、事件相关电位、慢皮层电位以及mu/beat节律等。其中mu/beat节律产生与大脑的感觉运动皮层,频率范围为8-12Hz。通常mu节律的出现还伴随着18-26Hz的beat节律。mu节律和beat节律能量的变换,即事件相关去同步化(ERD)和事件相关同步化(ERS),与肢体的运动想象有关,故mu/beat节律主要被用于区分不同肢体的运动想象。当肢体运动时,感觉运动皮层的相应区域就会引起mu/beat节律的ERD/ERS,ERD首先出现在运动肢体对侧的皮层区域。ERD的对侧性与惯用程度有关,例如研究表明当惯用的一侧手运动时,在对侧运动皮层产生的ERD明显强于同侧;非惯用手运动时,这种趋势会得到一定程度的减弱。除了真实的运动,肢体的运动想象也会产生相应的ERD/ERS。ERD/ERS在空间的分布上符合大脑感觉运动皮层的躯体特定区域的分布,想象左手运动时,最明显的ERD出现在对侧运动皮层的手对应区域,想象脚运动时ERD出现在脚对应的中央区域,同时两侧的手对应区域还可能出现ERS.
随着人们的生活不断的提高,生活方式不断的改变,人们对于生活的品质的追求也不断的提高,所以越来越的人们选择投入健身当中去拥有一个完美的身材,对于跑步机这种基础的运动设施是人们很快入手,同样也是人们乐意去选择的一种方式,所以让跑步机更加的智能化与人性化是我们一直追求的目标。
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