一种基于高速SSVEP智能轮椅的控制器系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于高速SSVEP智能轮椅的控制器系统及其控制方法，包括电源转换模块、脑电采集模块、主控显示器模块、传感器模块，主控制器模块、网络模块、控制模块和智能轮椅，所述电源转换模块电性连接脑电采集模块、主控显示器模块、传感器模块，主控制器模块和网络模块和控制模块，且所述主控显示器模块连接脑电采集模块，且脑电采集模块连接传感器模块；所述控制模块通过网络模块连接主控制器模块。本发明专利技术的主控系统会在显示器给出障碍物所在距离和方向提示以及语音提示，能满足前后180度视角需要，使用方便。

Controller system based on high speed SSVEP intelligent wheelchair and control method thereof

The invention discloses a system for high speed SSVEP controller and its control method based on intelligent wheelchair, which comprises a power conversion module, EEG acquisition module, main control display module, sensor module, controller module, network module, control module and intelligent wheelchair, the power conversion module is electrically connected with the EEG acquisition module, main control display module, sensor module, controller module and network module and control module, and the main control module is connected with the display EEG acquisition module and EEG acquisition module connected with the sensor module; the control module is connected with the main controller module through the network module. The main control system of the invention can display the distance and direction of the obstacle and the voice prompt on the display, and can meet the requirements of the front and back 180 degrees of view, and the use is convenient.

【技术实现步骤摘要】
一种基于高速SSVEP智能轮椅的控制器系统及其控制方法
本专利技术涉及一种智能轮椅的控制器系统及其控制方法，具体为一种基于高速SSVEP智能轮椅的控制器系统及其控制方法，属于智能轮椅应用

技术介绍
脑机接口技术主要针对完全丧失行动能力的病人，如肌萎缩侧索硬化(ALS)病人或全身瘫痪病人。他们无法移动或说话，通过提取脑电信号病人可以使用自己的思想与外界交流。目前，脑机接口可分为植入式和非植入式两种。植入式脑机接口需要对病人进行开颅，将芯片或电极放置于颅内，因此可获得较好的信号，但存在一定的医疗风险。非植入式脑机接口无需开颅，将电极置于体表头皮因此脑电信号的信噪比较低，对脑电信号通常采用P300，稳态视觉诱发电位(SSVEP)事件相关电位(ERP)等方法进行分析。脑机接口轮椅可以为完全丧失行动能力的病人提供运动功能，提高生活质量。目前，脑机接口轮椅主要面临两方面问题。第一，脑机接口命令通讯速率较低，影响使用者操控速度。第二，长时间操作为使用者带来一定的精神压力，使用者需要对身体和精神状况进行监护，因此，针对上述问题提出一种基于高速SSVEP智能轮椅的控制器系统及其控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于高速SSVEP智能轮椅的控制器系统及其控制方法。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的，一种基于高速SSVEP智能轮椅的控制器系统及其控制方法，包括电源转换模块、脑电采集模块、主控显示器模块、传感器模块，主控制器模块、网络模块、控制模块和智能轮椅，其特征在于：所述电源转换模块电性连接脑电采集模块、主控显示器模块、传感器模块，主控制器模块和网络模块和控制模块，且所述主控显示器模块连接脑电采集模块，且脑电采集模块连接传感器模块；所述控制模块通过网络模块连接主控制器模块。其中，智能轮椅包括前轮和后轮，且所述前轮和后轮外侧安装有超声测距传感器；所述前轮与后轮之间安装有云台，且所述云台一侧安装有前摄像头，与其对应的另一侧安装有后摄像头；所述前轮与后轮之间安装有电机，且电机连接电压转换器，所述电压转换器连接有锂电池，且所述电压转换器连接PWM整流器；所述PWM整流器与所述云台内部电性连接；所述电压转换器连接ARM控制器，且所述ARM控制器通过GPIO接口连接超声测距传感器；所述ARM控制器通过UART串口连接电极帽，且所述ARM控制器连接显示器；所述显示器内部安装有闪块；所述显示器通过网络接口连接前摄像头和后摄像头；还包括框架，所述框架上安装有坐垫，且所述框架侧壁上安装有显示器，且所述显示器连接有电极帽和手环；所述框架两侧对称安装有前轮和后轮，且所述前轮和后轮与安装在所述坐垫底端的电机连接；所述框架上安装有扬声器，且所述扬声器与显示器电性连接。优选的，所述PWM整流器与电机内部电性连接。优选的，所述云台可水平方向左右旋转45度。一种基于高速SSVEP智能轮椅的控制器系统的控制方法，包括以下步骤：步骤A、脑电信号采集与处理：电极帽以及手环获得的脑电信号获得自主控制模式下的脑电信号；步骤B、闪烁与显示：与电极帽以及手环连接的显示器闪烁，障碍物提示以及双摄像头影像；步骤C、轮椅与云台控制：通过PWM信号控制电动轮椅两个电机以及云台进行运动；步骤D、网络连接：通过网络接口实现与无线网络连接，将双摄像头影像传输给网络服务器；步骤E、网络共享控制：对每一个主控制器的mac地址进行唯一编号，用于表示使用者，将使用者操作轮椅的所有指令结合双摄像头影像以及生理信号传感器组获得的生理信号上传到网路服务器，并执行共享控制App操作者的操作指令。优选的，步骤E中，获得并保存使用者操作轮椅的所有指令结合双摄像头影像以及生理信号传感器组获得的生理信号，进行分析获得让使用者习惯操作方式，日常习惯目的地顺序，活动时间以及感觉舒适度，并且根据分析结果为共享控制App操作者提供操作建议。本专利技术的有益效果是：本专利技术的主控系统会在显示器给出障碍物所在距离和方向提示以及语音提示，当与障碍物距离为0.5米时主控系统将在面向障碍物进行方向制动，采用两个110度广角摄像头前后方向装配在同一云台上，云台可水平方向左右旋转45度通过ARM控制器PWM信号驱动，用于满足前后180度视角需要。为方便使用者，前后摄像头图像显示于显示器上。呼吸率、心率、血压及体温生理信号传感器组通过UART串口与ARM控制器连接，在“自控”和“协助”两种模式下都将数据上传，用于记录使用者的使用状态下生理参数的变化，监控生命体征和分析使用者紧张程度；本专利技术系统简单、训练少和高信息传输率。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图；图2为本专利技术连接结构示意图；图3为本专利技术信号采集处理示意图。图中：1、框架，2、电极帽，3、显示器，4、手环，5、坐垫，6、前摄像头，7、前轮，8、电机，9、后轮，10、云台，11、后摄像头，12、超声测距传感器，13、扬声器，14、ARM控制器，15、GPIO接口，16、电压转换器，17、锂电池，18、PWM整流器，19、网络接口，20、闪块，21、UART串口。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-3所示，一种基于高速SSVEP智能轮椅的控制器系统，包括电源转换模块、脑电采集模块、主控显示器模块、传感器模块，主控制器模块、网络模块、控制模块和智能轮椅，其特征在于：所述电源转换模块电性连接脑电采集模块、主控显示器模块、传感器模块，主控制器模块和网络模块和控制模块，且所述主控显示器模块连接脑电采集模块，且脑电采集模块连接传感器模块；所述控制模块通过网络模块连接主控制器模块。其中，智能轮椅包括前轮7和后轮9，且所述前轮7和后轮9外侧安装有超声测距传感器12；所述前轮7与后轮9之间安装有云台10，且所述云台10一侧安装有前摄像头6，与其对应的另一侧安装有后摄像头11；所述前轮7与后轮9之间安装有电机8，且电机8连接电压转换器16，所述电压转换器16连接有锂电池17，且所述电压转换器16连接PWM整流器18；所述PWM整流器18与所述云台10内部电性连接；所述电压转换器16连接ARM控制器14，且所述ARM控制器14通过GPIO接口15连接超声测距传感器12；所述ARM控制器14通过UART串口21连接电极帽2，且所述ARM控制器14连接显示器3；所述显示器3内部安装有闪块20；所述显示器3通过网络接口19连接前摄像头6和后摄像头11；还包括框架1，所述框架1上安装有坐垫5，且所述框架1侧壁上安装有显示器3，且所述显示器3连接有电极帽2和手环4；所述框架1两侧对称安装有前轮7和后轮9，且所述前轮7和后轮9与安装在所述坐垫5底端的电机8连接；所述框架1上安装有扬声器13，且所述扬声器13与显示器3电性连接。其中，所述PWM整流器18与电机8内部电性连接；所述云台10可水平方向左右旋转45度。本专利技术中，电源转换模块内部的24v，10A锂电池17保证轮椅可正常续航20公里。通过电压转换提供电压为24v本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高速SSVEP智能轮椅的控制器系统，其特征在于：包括电源转换模块、脑电采集模块、主控显示器模块、传感器模块，主控制器模块、网络模块、控制模块和智能轮椅，所述电源转换模块电性连接脑电采集模块、主控显示器模块、传感器模块，主控制器模块和网络模块和控制模块，且所述主控显示器模块连接脑电采集模块，且脑电采集模块连接传感器模块；所述控制模块通过网络模块连接主控制器模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于高速SSVEP智能轮椅的控制器系统，其特征在于：包括电源转换模块、脑电采集模块、主控显示器模块、传感器模块，主控制器模块、网络模块、控制模块和智能轮椅，所述电源转换模块电性连接脑电采集模块、主控显示器模块、传感器模块，主控制器模块和网络模块和控制模块，且所述主控显示器模块连接脑电采集模块，且脑电采集模块连接传感器模块；所述控制模块通过网络模块连接主控制器模块。2.一种带有控制器系统的智能轮椅，其特征在于：包括前轮(7)和后轮(9)，且所述前轮(7)和后轮(9)外侧安装有超声测距传感器(12)；所述前轮(7)与后轮(9)之间安装有云台(10)，且所述云台(10)一侧安装有前摄像头(6)，与其对应的另一侧安装有后摄像头(11)；所述前轮(7)与后轮(9)之间安装有电机(8)，且电机(8)连接电压转换器(16)，所述电压转换器(16)连接有锂电池(17)，且所述电压转换器(16)连接PWM整流器(18)；所述PWM整流器(18)与所述云台(10)内部电性连接；所述电压转换器(16)连接ARM控制器(14)，且所述ARM控制器(14)通过GPIO接口(15)连接超声测距传感器(12)；所述ARM控制器(14)通过UART串口(21)连接电极帽(2)，且所述ARM控制器(14)连接显示器(3)；所述显示器(3)内部安装有闪块(20)；所述显示器(3)通过网络接口(19)连接前摄像头(6)和后摄像头(11)。3.根据权利要求2所述的一种带有控制器系统的智能轮椅，其特征在于：还包括框架(1)，所述框架(1)上安装有坐垫(5)，且所述框架(1)侧壁上安装有显示器(3)，且所述显示器(3)连接有电极帽(2)和手环...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐圣普，刘明，陈小刚，蒲江波，谢小波，
申请(专利权)人：中国医学科学院生物医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12