【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及脑机接口应用研究领域,尤其是指一种基于脑机接口的自适应家居环境控制装置及其控制方法。
技术介绍
世界上有许多严重瘫痪的病人,他们只能通过他人的帮助来实现身体位置的移动和家电设备的控制。随着人工智能领域的不断发展,越来越多的研究成果被应用于辅助此类人群,以便改善他们的生活质量。其中,脑机接口(brain-computer interface,BCI)领域作为神经工程领域的一个分支,其发展迅速,前景广泛,激起了人们对脑机接口领域研究热潮。脑机接口(Brain Computer Interface,BCI)是一种全新的人-机交互系统,它能够不通过常规大脑输出通路(外周神经和肌肉组织)而直接实现人脑与计算机之间的通信,为瘫痪病人提供了一种与外界进行信息交流和控制的新途径。BCI系统可分为侵入式和非侵入式,侵入式系统将会把电极植入到脑壳内,非侵入式系统则只采集头皮脑电信号。由于非侵入式脑机接口无需做手术,相比于侵入式更加安全简单,因此其研究较为普遍。本专利技术所采用的是非侵入式脑机接口技术。目前,还没有脑控轮椅与脑控家电的结合系统,例如中国专利(基于多模态脑机接口的智能轮椅,公开号:CN102309380A)。该专利技术通过事件相电位P300和运动想象实现轮椅的控制。中国专利(一种基于脑机接口与自动驾驶技术的智能轮椅控制方法,公开号:CN104083258A)。该专利技术通过脑机接口与自动驾驶相结合控制轮椅。中国专利(一种基于视觉诱发脑-机接口的智能家电控制装置,公开号:CN204480175U),通过视觉诱发电位实现家电的控制。以上所述专利技术,都 ...
【技术保护点】
一种基于脑机接口的自适应家居环境控制装置,其特征在于,包括:视觉刺激屏,为计算机屏幕;该计算机屏幕被安放于用户注视的位置,用户通过注视视觉刺激屏中闪烁的功能键来引诱P300信号;脑电采集单元,包括脑电采集仪和用于采集脑电的电极帽,其中使用电极帽中的“FZ”、“FCz”、“Cz”、“CPz”、“P7”、“P3”、“Pz”、“P4”、“P8”、“O1”、“Oz”、“O2”十二个通道,这些通道均被注入导电胶,确保头皮与电极良好的导通,且放置的位置遵循国际标准10‑20系统;计算机,用来实现P300信号检测、轮椅自动驾驶算法、视觉刺激屏中功能键的闪烁控制、以及控制命令发送;主控制器,以STC89C52为主控芯片,主要包括的电路模块有:以FT232芯片组成的USB转UART的串口通信模块电路,用于与计算机进行串口通信;以dac102s085芯片组成的轮椅控制电路,用于实现轮椅自动驾驶;以NRF24L01无线芯片组成的家电控制电路,用于与从控制器通信实现家电的控制;从控制器,包括电视控制器、空调控制器、电灯控制器,从控制器通过无线通信电路接收主控制器的控制命令,并对该命令进行解析进而控制相应家电。
【技术特征摘要】
1.一种基于脑机接口的自适应家居环境控制装置,其特征在于,包括:视觉刺激屏,为计算机屏幕;该计算机屏幕被安放于用户注视的位置,用户通过注视视觉刺激屏中闪烁的功能键来引诱P300信号;脑电采集单元,包括脑电采集仪和用于采集脑电的电极帽,其中使用电极帽中的“FZ”、“FCz”、“Cz”、“CPz”、“P7”、“P3”、“Pz”、“P4”、“P8”、“O1”、“Oz”、“O2”十二个通道,这些通道均被注入导电胶,确保头皮与电极良好的导通,且放置的位置遵循国际标准10-20系统;计算机,用来实现P300信号检测、轮椅自动驾驶算法、视觉刺激屏中功能键的闪烁控制、以及控制命令发送;主控制器,以STC89C52为主控芯片,主要包括的电路模块有:以FT232芯片组成的USB转UART的串口通信模块电路,用于与计算机进行串口通信;以dac102s085芯片组成的轮椅控制电路,用于实现轮椅自动驾驶;以NRF24L01无线芯片组成的家电控制电路,用于与从控制器通信实现家电的控制;从控制器,包括电视控制器、空调控制器、电灯控制器,从控制器通过无线通信电路接收主控制器的控制命令,并对该命令进行解析进而控制相应家电。2.根据权利要求1所述的一种基于脑机接口的自适应家居环境控制装置,其特征在于:所述视觉刺激屏中的功能键按行列形式规则分布于刺激屏中,并以200ms的时间间隔进行黑、绿两种颜色变化闪烁。3.根据权利要求1所述的一种基于脑机接口的自适应家居环境控制装置,其特征在于:所述轮椅自动驾驶的实现,是由主控制器、电动轮椅、网络摄像头、激光雷达共同组合实现的。4.一种权利要求1或2或3所述基于脑机接口的自适应家居环境控制装置
\t的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:用户坐上轮椅,并调整好视觉刺激屏位置,以确保有良好的视觉刺激;S2:启动整个系统,视觉刺激屏进入第一个刺激界面即功能选择界面,该界面中的功能键包括“开关”、“确定”、“轮椅”、“电灯”、“电视”、“空调”、以及6个“伪键”,通过“开关”键与“确定”键的顺序选定来实现控制系统的打开与关闭;S3:用户先后注视“开关”键和“确定”键,一旦这两个键均被正确地选定,控制系统将被开启;功能键的选定是通过以下过程实现的:用户注视视觉刺激屏中闪烁的功能键,脑电信号通过脑电采集单元进行放大、滤波、模数转换处理后,再将数据传输给计算机进行P300信号检测,然后实现某个功能键的选定;S4:用户先后注视相应的功能键和“确定”键,一旦这两个键均被正确地选定,系统的控制界面便切换成控制该设备的界面,进入步骤S5;如果用户在设定时间内未进入设备控制界面,将回到步骤S2,当然,用户能够通过顺序选择“开关”键+“确定”来主动关闭控制系统,然后回到步骤S2;S5:进入设备控制界面后,用户通过注视视觉刺激屏的功能键来实现该设备的功能,不同设...
【专利技术属性】
技术研发人员:李远清,李凯,彭能能,张瑞,刘君,
申请(专利权)人:华南理工大学,
类型:发明
国别省市:广东;44
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