一种基于SSVEP脑控轮椅室内控制训练的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于SSVEP脑控轮椅室内控制训练的系统和方法，包括房屋、摄像头、定位线、障碍物、轮椅、定位与避障传感器、固定空间参数、室内空间信息、障碍物位置、摄像头、目的地位置、中控训练系统、优选行进路线和训练路线。本发明专利技术的有益效果是：房屋四角处固定的摄像头为多点无线摄像头组，可以获得室内障碍物和轮椅位置实时图像信息，操作者可以及时快捷的知晓所处位置的情况和障碍物位置等详细信息，以便于操作者后期对轮椅的实际操作，该系统能够让操作者进行操作轮椅之前需要对周围的环境和轮椅的运动有一定了解，能够有效的提高依靠患者对轮椅的操控能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SSVEP脑控轮椅室内控制训练的系统和方法
本专利技术涉及一种室内控制训练的系统，具体为一种基于SSVEP脑控轮椅室内控制训练的系统和方法，属于医疗复建设备领域。
技术介绍
随着脑机接口的发展，脑控轮椅在面向严重肢体运动限制患者如肌萎缩侧索硬化，脊髓小脑变性症的运动，或者在针对中风患者的康复等方面有着重要意义。对病患发挥主观能动性，更好的和外部世界进行信息传递也具有一定意义。基于稳态视觉诱发电位的脑控轮椅，主要原理时采用外界的一定编码的视觉刺激信号，使得脑部视觉皮层产生相应频率的VEP电位。然后对后顶枕区通过电极进行脑电信号采集和数据处理，最后通过特征分类算法获得与刺激编码相关的输出命令对轮椅进行控制。SSVEP脑控轮椅优势在于信息传输率较高，脑电信号较强，并且所需训练较少。虽然，在轮椅设计时研究者倾向于添加一定的人工智能组件，在有障碍物的环境中避免碰撞。但时由于SSVEP轮椅在进行控制时需要人眼注视屏幕一段时间，因此在进行操作轮椅之前需要对周围的环境和轮椅的运动有一定了解。尤其在室内环境周围障碍物相对固定，并且对轮椅需要比较准确的操控。如何使患者更好的了解室内环境并且提高依靠患者对轮椅的操控能力，是当前面临解决的一个实际问题。
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SSVEP脑控轮椅室内控制训练的系统和方法。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于SSVEP脑控轮椅室内控制训练的系统，包括房屋、摄像头、定位线、障碍物、轮椅、定位与避障传感器、固定空间参数、室内空间信息、障碍物位置、轮椅位置、目的地位置、中控训练系统、优选行进路线和训练路线；所述房屋内部的四个拐角处固定有摄像头，所述房屋四角处固定的摄像头为多点无线摄像头组，所述房屋内部的地面上设置有定位线，所述定位线将房屋内部分为每个边长为5mm的小区域，所述障碍物随意摆放在房屋的内部，所述轮椅放置在房屋内部，所述房屋内部可通过测量得到其内部的长、宽、高、门的位置大小和梁柱等固定的固定空间参数从而得到房屋的室内空间信息，所述室内空间信息输入到中控训练系统，所述障碍物位置由摄像头获得并将其位置信息上传到中控训练系统，所述中控训练系统根据室内空间信息、障碍物位置和轮椅位置得到房屋内部空间的图像并进行图像处理得到矢量坐标图且将矢量坐标图进行直接显示并可以接受脑控轮椅发出的控制指令，所述轮椅位置由定位与避障传感器获得并上传到中控训练系统，所述中控训练系统中的轮椅和障碍物碰撞时，轮椅停止并给出注意操作的提示音，所述目的地位置的信息由操控者根据个人意图上传到中控训练系统，所述中控训练系统可规划出优选行进路线，所述优选行进路线根据安全性、操作命令由多到少以及路径由远到近来进行规划，所述训练路线为操作者根据最优路径在中控训练系统中进行操作训练所形成的路线。进一步的，为了可以获得室内障碍物和轮椅位置实时图像信息，所述房屋四角处固定的摄像头为多点无线摄像头组。进一步的，为了更好地定位轮椅和障碍物的位置，所述定位线将房屋内部分为每个边长为5mm的小区域。进一步的，为了使得操作者可以及时快捷的知晓所处位置的情况和障碍物位置等详细信息，所述中控训练系统根据室内空间信息、障碍物位置和轮椅位置得到房屋内部空间的图像并进行图像处理得到矢量坐标图且将矢量坐标图进行直接显示并可以接受脑控轮椅发出的控制指令。进一步的，为了让操作者在训练时知晓模拟过程中的各个危险点，提高模拟操作的真实性，所述中控训练系统中的轮椅和障碍物碰撞时，轮椅停止并给出注意操作的提示音。进一步的，为了使得规划出的路线更加安全且方便操作者操作，所述优选行进路线根据安全性、操作命令由多到少以及路径由远到近来进行规划。进一步的，所述脑控轮椅室内控制训练系统的训练方法使由以下几个步骤构成：1)、测量房屋内部的长、宽、高、门的位置大小和梁柱等固定的固定空间参数，得到房屋的室内空间信息，再将室内空间信息输入到中控训练系统中；2)、根据定位线将房屋内部的地面分为每个边长为mm的小区域，以便更好地确定坐标，标定位置；3)、中控训练系统对室内空间信息、摄像头和定位与避障传感器的信息进行整合，并为操作者提供显示与事件处理界面；4)、操作者在中控训练系统中以坐标点方式输入目的地位置和想要行走的路径上的关键点，中控训练系统根据条件进行评分并加权，按照规则计算得分评估路径，选出评分较高的优选行进路线推荐给操作者；5)、操作者可以在不必操作轮椅的情况下根据优选行进路线在中控训练系统中进行操作训练，训练路线的长度、用时、命令个数和碰撞次数分别被记录并和优选行进路线进行比较计算标准和实际的比率的加和平均值为评分，等到操作者评分在分80％以上即可操作真实的轮椅；6)、在轮椅真实室内操作时，中控训练系统显示提示路径作为参考，并以1秒刷新一次的速度，实时显示实际路径，给操作者提供帮助，在操作结束后给出操作评分。本专利技术的有益效果是：该脑控轮椅室内控制训练的系统设计合理，房屋四角处固定的摄像头为多点无线摄像头组，可以获得室内障碍物和轮椅位置实时图像信息，定位线将房屋内部分为每个边长为5mm的小区域，便于记录轮椅和障碍物的坐标，从而更好地定位轮椅和障碍物的位置，中控训练系统根据室内空间信息、障碍物位置和轮椅位置得到房屋内部空间的图像并进行图像处理得到矢量坐标图且将矢量坐标图进行直接显示并可以接受脑控轮椅发出的控制指令，使得操作者可以及时快捷的知晓所处位置的情况和障碍物位置等详细信息，以便于操作者后期对轮椅的实际操作，中控训练系统中的轮椅和障碍物碰撞时，轮椅停止并给出注意操作的提示音，让操作者在训练时知晓模拟过程中的各个危险点，提高模拟操作的真实性，从而在后期实际操作中降低危险，提高安全性，优选行进路线根据安全性、操作命令由多到少以及路径由远到近来进行规划，使得规划出的路线更加安全且方便操作者操作，该系统能够让操作者进行操作轮椅之前需要对周围的环境和轮椅的运动有一定了解，能够有效的提高依靠患者对轮椅的操控能力。附图说明图1为本专利技术系统结构示意图；图2为本专利技术房屋内部结构示意图；图3为本专利技术实施例规划路径与训练路径示意图图中：1、房屋，2、摄像头，3、定位线，4、障碍物，5、轮椅，6、定位与避障传感器，7、固定空间参数，8、室内空间信息，9、障碍物位置，10、摄像头，11、目的地位置，12、中控训练系统，13、优选行进路线，14、训练路线。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1-2，一种基于SSVEP脑控轮椅室内控制训练的系统，包括房屋1、摄像头2、定位线3、障碍物4、轮椅5、定位与避障传感器6、固定空间参数7、室内空间信息8、障碍物位置9、轮椅位置10、目的地位置11、中控训练系统12、优选行进路线13和训练路线14；所述房屋1内部的四个拐角处固定有摄像头2，所述房屋1四角处固定的摄像头2为多点无线摄像头组，所述房屋1内部的地面上设置有定位线3，所述定位线3将房屋内部分为每个边长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SSVEP脑控轮椅室内控制训练的系统，其特征在于：包括房屋(1)、摄像头(2)、定位线(3)、障碍物(4)、轮椅(5)、定位与避障传感器(6)、固定空间参数(7)、室内空间信息(8)、障碍物位置(9)、轮椅位置(10)、目的地位置(11)、中控训练系统(12)、优选行进路线(13)和训练路线(14)；所述房屋(1)内部的四个拐角处固定有摄像头(2)，所述房屋(1)内部的地面上设置有定位线(3)，所述障碍物(4)随意摆放在房屋(1)的内部，所述轮椅(5)放置在房屋(1)内部，所述房屋(1)内部可通过测量得到其内部的长、宽、高、门的位置大小和梁柱等固定的固定空间参数(7)从而得到房屋(1)的室内空间信息(8)，所述室内空间信息(8)输入到中控训练系统(12)，所述障碍物位置(9)由摄像头(2)获得并将其位置信息上传到中控训练系统(12)，所述轮椅位置(10)由定位与避障传感器(6)获得并上传到中控训练系统(12)，所述目的地位置(11)的信息由操控者根据个人意图上传到中控训练系统(12)，所述中控训练系统(12)可规划出优选行进路线(13)，所述训练路线(14)为操作者根据最优路径在中控训练系统(12)中进行操作训练所形成的路线。...

【技术特征摘要】
1.一种基于SSVEP脑控轮椅室内控制训练的系统，其特征在于：包括房屋(1)、摄像头(2)、定位线(3)、障碍物(4)、轮椅(5)、定位与避障传感器(6)、固定空间参数(7)、室内空间信息(8)、障碍物位置(9)、轮椅位置(10)、目的地位置(11)、中控训练系统(12)、优选行进路线(13)和训练路线(14)；所述房屋(1)内部的四个拐角处固定有摄像头(2)，所述房屋(1)内部的地面上设置有定位线(3)，所述障碍物(4)随意摆放在房屋(1)的内部，所述轮椅(5)放置在房屋(1)内部，所述房屋(1)内部可通过测量得到其内部的长、宽、高、门的位置大小和梁柱等固定的固定空间参数(7)从而得到房屋(1)的室内空间信息(8)，所述室内空间信息(8)输入到中控训练系统(12)，所述障碍物位置(9)由摄像头(2)获得并将其位置信息上传到中控训练系统(12)，所述轮椅位置(10)由定位与避障传感器(6)获得并上传到中控训练系统(12)，所述目的地位置(11)的信息由操控者根据个人意图上传到中控训练系统(12)，所述中控训练系统(12)可规划出优选行进路线(13)，所述训练路线(14)为操作者根据最优路径在中控训练系统(12)中进行操作训练所形成的路线。2.根据权利要求1所述的一种基于SSVEP脑控轮椅室内控制训练的系统，其特征在于：所述房屋(1)四角处固定的摄像头(2)为多点无线摄像头组。3.根据权利要求1所述的一种基于SSVEP脑控轮椅室内控制训练的系统，其特征在于：所述定位线(3)将房屋内部分为每个边长为5mm的小区域。4.根据权利要求3所述的一种基于SSVEP脑控轮椅室内控制训练的系统，其特征在于：所述中控训练系统(12)根据室内空间信息(8)、障碍物位置(9)和轮椅位置(10)得到房屋(1)内部空间的图像并进行图像处理得到矢量坐标图且将矢量坐标图进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，王康宁，陈小刚，徐圣普，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