本实用新型专利技术主要涉及一种控制装置，更具体地，涉及一种基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置。采用脑电波结合用户头部动作来控制轮椅，其中脑电波用于控制轮椅的启停，用户头部动用于控制轮椅的运动方式。该控制装置包括多轴传感器、脑电波采集模块、轮椅控制器、处理器、轮椅、电机和电池，其中所述多轴传感器和脑电波采集模块集成在单个头戴装置上，并连接在处理器的输入端，所述轮椅控制器连接在处理器的输出端，所述轮椅控制器的输出端连接有多个电机，所述轮椅控制器、处理器和电机均固定在轮椅上，所述电池为整个装置供电。解决脑电波控制轮椅的易用性和稳定性的问题。
【技术实现步骤摘要】
本技术主要涉及一种控制装置，更具体地，涉及一种基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置。
技术介绍
近年来，随着科技水平的提高，对脑电波研究越来越深，其应用也越来越广泛。而在辅助高龄老人和残疾人的设备中，依赖肌肉、身体动作或者声音指令以及脑电波对轮椅进行控制的技术受到高度关注。人脑是行为活动的控制中心，让机器直接受到大脑的控制是无数行动不便者的心愿，可以让他们像普通人一样更简单自由的实现自己的想法。而近几年也涌现了很多脑电波轮椅的项目，都是单独使用脑电波对轮椅进行控制，在准确度方面几乎都不能达到要求，但是很多老年人和残疾人依然非常关注和支持这个领域。由于当前脑电波采集技术很不成熟，导致很多脑电波控制随机性很大，而且很容易受到干扰，非常不稳定。而且国内外相关脑电波采集传感器均在精度和便携性方面存在矛盾：使用高精度的脑电波采集设备要求用户剃光头发，并且在脑袋上涂抹硅胶，佩戴也不方便，因此不能被大多数人接受；而使用的精度的脑电波采集传感器则佩戴方便而且外表美观，但是由于采集的精度过低以及干扰很大，已经无法从中分析出多种用户的实际想法，只能简单的判别用户前额思维的波段范围。因而纯粹使用脑电波控制的轮椅只存在于实验室而无法投入生产，而且在使用的时候，使用者需要时刻高度集中注意力，这就给残障人士增加了很多负担。综上所述，现阶段大脑控制轮椅需求旺盛，而纯粹脑电波控制的轮椅短期无法投入生产而且易用性很差，因此寻求一种通过大脑控制轮椅的解决方案迫在眉睫。因此本专利技术提出一种结合脑电波和头部动作的轮椅控制装置。
技术实现思路
本技术主要解决的技术问题是提供一种基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置，解决脑电波控制轮椅的易用性和稳定性的问题。为解决上述技术问题，本技术一种基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置，其特征在于，所述控制装置包括多轴传感器、脑电波采集模块、轮椅控制器、处理器、轮椅、电机和电池，其中所述多轴传感器和脑电波采集模块集成在单个头戴装置上，并连接在处理器的输入端，所述轮椅控制器连接在处理器的输出端，所述轮椅控制器的输出端连接有多个电机，所述轮椅控制器、处理器和电机均固定在轮椅上。作为本技术的进一步优化，本专利技术基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置所述的多轴传感器为MPU6050多轴陀螺仪。作为本技术的进一步优化，本专利技术基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置所述的脑电波采集模块采用TGAM模块。作为本技术的进一步优化，本专利技术基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置所述的轮椅控制器采用H桥实现，通过四个MOS管的开闭实现电机的正反向旋转，配合PWM控制旋转的速度。作为本技术的进一步优化，本专利技术基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置所述的多轴传感器和脑电波采集模块的信息通过无线或者有线方式传输给处理器。作为本技术的进一步优化，本专利技术基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置所述多轴传感器和脑电波采集模块的信息采用无线方式传输给处理器时是通过无线蓝牙HC-05传输给处理器。作为本技术的进一步优化，本专利技术基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置所述电池为可充电电池。控制效果：本技术所述基于脑电波结合头部动作的轮椅控制方法，其控制方式采用脑电波启动和停止轮椅，无需担心干扰，以目前的脑电波研究成果实现这两个命令稳定性非常好。而使用头部动作控制轮椅的前后左右及其组合的八个方向运动，操作简单，用户无需集中注意力即可轻松控制轮椅的运动。在实验样机上的测试结果表明该方案控制过程轻松，相对于传统的手动控制的轮椅而言更方便。本专利技术可以用在残障人士(特别是手脚都不灵活的人士)的出行辅助设备(电动轮椅、代步车等)以及其他控制领域，如娱乐、航拍控制、机械骨骼等。本技术解决了脑电波控制轮椅需要长期集中注意力并且控制不稳定的问题，并兼顾了便携性和用户使用体验。附图说明下面结合附图和具体实施方法对本技术做进一步详细的说明。图1为本技术基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置的结构示意图。图2为本技术基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置的硬件结构图。图3为本技术基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置的控制流程图。图4为图1中的脑电波采集模块2的接线示意图。图5为轮椅控制分析原理示意图。图6为轮椅控制分析流程图。图7为图1中多轴传感器1的接线示意图。图8为本技术基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置的原理图一。图9为本技术基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置的原理图二。图中：多轴传感器1；脑电波采集模块2；轮椅控制器3；处理器4；轮椅5。具体实施方式具体实施方式一：结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9说明本实施方式，本实施方式所述基于脑电波结合头部动作的轮椅控制方法的控制装置，其特征 在于：所述控制装置包括多轴传感器1、脑电波采集模块2、轮椅控制器3、处理器4、轮椅5、电机和电池，其中所述多轴传感器1和脑电波采集模块2集成在单个头戴装置上，并连接在处理器4的输入端，所述轮椅控制器3连接在处理器4的输出端，所述轮椅控制器3的输出端连接有多个电机，所述轮椅控制器3、处理器4和电机均固定在轮椅5上，所述电池为整个装置供电。所述轮椅控制器3、处理器4和电机及其电池均固定在轮椅上，头戴装置的供电电池固定在头戴装置上。多轴传感器1和脑电波采集模块2集成在单个头戴设备上，比如帽子。其中脑电波采集模块2包括脑电波主电极和脑电波参考电极。多轴传感器1和脑电波采集模块2的输出端均连接在处理器4的信息输入端。多轴传感器1用于采集头部动作信息，脑电波采集模块2用于采集用户的脑电波。轮椅控制器3的输入端连接在处理器4的输出端，轮椅控制器3用于控制轮椅运动。轮椅控制器3的输出端连接有多个电机，轮椅控制器3控制电机的转速和转向。轮椅控制器3、处理器4和电机均固定在轮椅5上，可以通过粘接或其他常见连接方式固定。整个系统通过多块电池供电。具体实施方式二：结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9说明本实施方式，本实施方式所述多轴传感器1为MPU6050多轴陀螺仪。MPU6050模块上电后，MPU6050模块将不断的通过TX引脚使用能够。UART协议传输XYZ轴旋转角度到处理器4的串口缓冲区。处理器4即CPU。然后CPU读取其XYZ角度，以进入启动状态的瞬间作为初始角度(wx0,wy0,wz0)，之后一直在串口中断中循环检测(wxi,wyi,wzi)并与(wx0,wy0,wz0)比较，当wxi-wx0大于或者小于某个阈值的时候判断为用户头部摆动幅度满足该X的转向要求，控制轮椅执行相应转向运动。同理对于wyi-wy0可以做同样的分析。结合wxi-wx0和wyi-wy0同时超过阈值可以判定用户是否想要执行组合的转向运动。例如：当人物前面是Y轴正方向的时候，此时wxi-wx0大于阈值表示用户抬头，可以控制轮椅向前运动，小于阈值表示用户低头，可以控制轮椅后退；wyi-wy0大于阈值表 示用户头部左偏，可以控制轮椅向左转向，小于阈值表示用户头部右偏，可以控制轮椅向右转向；同理，wxi-wx0和wyi-wy0同时大于阈值表示左前，同时低于阈值表示右后，wxi-wx0大于阈值wyi-wy0小于阈值则表示右前，wxi-wx0小于阈值wyi-wy0大于阈值本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置，其特征在于，所述控制装置包括多轴传感器(1)、脑电波采集模块(2)、轮椅控制器(3)、处理器(4)、轮椅(5)、电机和电池，其中所述多轴传感器(1)和脑电波采集模块(2)集成在单个头戴装置上，并连接在处理器(4)的输入端，所述轮椅控制器(3)连接在处理器(4)的输出端，所述轮椅控制器(3)的输出端连接有多个电机，所述轮椅控制器(3)、处理器(4)和电机均固定在轮椅(5)上。
【技术特征摘要】
1.基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置，其特征在于，所述控制装置包括多轴传感器(1)、脑电波采集模块(2)、轮椅控制器(3)、处理器(4)、轮椅(5)、电机和电池，其中所述多轴传感器(1)和脑电波采集模块(2)集成在单个头戴装置上，并连接在处理器(4)的输入端，所述轮椅控制器(3)连接在处理器(4)的输出端，所述轮椅控制器(3)的输出端连接有多个电机，所述轮椅控制器(3)、处理器(4)和电机均固定在轮椅(5)上。2.根据权利要求1所述的基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置，其特征在于：所述多轴传感器(1)为MPU6050多轴陀螺仪。3.根据权利要求1所述的基于脑电波结合头部动作的轮椅控制装置，其特征在于：所述脑电波采集模块(2)采用T...
【专利技术属性】
技术研发人员：马忠超，何亮，何胜阳，
申请(专利权)人：马忠超，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23
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