The invention discloses an intelligent wheelchair control system based on adaptive control of EMG and acceleration, which comprises a signal acquisition module, a signal processing module and a wireless communication module. Surface EMG signals of extensor digitorum communis, extensor carpi ulnaris and brachioradialis were collected by acceleration signal acquisition unit. The invention can effectively improve the quality of human-computer interaction experience and the rehabilitation enthusiasm of the rehabilitation crowd by replacing the contact control mode with gestures.
【技术实现步骤摘要】
基于肌电和加速度自适应控制的智能轮椅控制系统
本专利技术涉及轮椅控制系统,更具体地说是一种基于肌电和加速度自适应控制的智能轮椅控制系统。
技术介绍
随着我国老年化社会的到来,老年人和残障人士生活质量也受到越来越多的关注。轮椅作为重要的代步和康复工具,已经得到广泛应用。当前的轮椅控制方式主要为操纵杆控制、按键控制、方向盘控制等控制方式,这些控制方式都能够让用户很轻松地使用轮椅。但是,对于一些身体严重瘫痪的残障人士,在完成一些只需花费很少力气的动作的时候,往往都十分困难,并且由于操作强度、难度或视力等因素造成部分用户无法完成轮椅的控制,因此探索新的控制方式十分必要。系统的自适应性和鲁棒性是人机交互系统性能的重要指标。当前大多数表面肌电人机交互系统只能满足短时间的人机交互需求,这是因为在长期的交互过程中,除了电极片移位和电极电导率的变化的影响,肌肉疲劳也会对采集的表面肌电信号产生重要影响,并且单一信号可能造成的信息获取不充分,导致系统误分类,降低系统的鲁棒性,严重影响了人机交互体验。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足,提供一种基于肌电和加速度自适应控制的智能轮椅控制系统,基于手势动作定义智能轮椅的控制方式,以手势动作代替接触式控制方式,提高人机交互体验质量和康复人群的康复积极性。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案:本专利技术基于肌电和加速度自适应控制的智能轮椅控制系统的特点是:所述系统包括信号获取模块,信号处理模块和无线通信模块;所述信号获取模块包括肌电信号采集单元和加速度信号采集单元,利用肌电信号采集单元同步采集获得人体前臂的伸指总肌 ...
【技术保护点】
1.一种基于肌电和加速度自适应控制的智能轮椅控制系统,其特征是:所述系统包括信号获取模块,信号处理模块和无线通信模块;所述信号获取模块包括肌电信号采集单元和加速度信号采集单元,利用肌电信号采集单元同步采集获得人体前臂的伸指总肌、尺侧腕伸肌和肱桡肌的表面肌电信号,利用加速度信号采集单元采集获得人体前臂的加速度信号;所述信号处理模块,用于对采集到的表面肌电信号进行AD转换和通过IIC协议读取加速度信号,并分别提取特征值,利用所述特征值进行特定动作模式的模式识别,根据特定动作模式相应输出轮椅控制信号;所述无线通信模块,用于将所述信号处理模块输出的控制信号传送至轮椅控制电路,实现轮椅前进、后退、左转、右转或停止的智能控制;所述特定动作模式为手势动作,包括:伸腕、屈腕、伸掌和握拳;以伸腕动作对应控制轮椅前进;以屈腕动作对应控制轮椅后退;以伸掌动作对应控制轮椅停止;以握拳动作对应控制轮椅转弯,并针对加速度信号进行向量积计算判断旋转方向,设定:人体前臂顺时针旋转对应控制轮椅左转弯,人体前臂逆时针旋转对应控制轮椅右转弯。
【技术特征摘要】
1.一种基于肌电和加速度自适应控制的智能轮椅控制系统,其特征是:所述系统包括信号获取模块,信号处理模块和无线通信模块;所述信号获取模块包括肌电信号采集单元和加速度信号采集单元,利用肌电信号采集单元同步采集获得人体前臂的伸指总肌、尺侧腕伸肌和肱桡肌的表面肌电信号,利用加速度信号采集单元采集获得人体前臂的加速度信号;所述信号处理模块,用于对采集到的表面肌电信号进行AD转换和通过IIC协议读取加速度信号,并分别提取特征值,利用所述特征值进行特定动作模式的模式识别,根据特定动作模式相应输出轮椅控制信号;所述无线通信模块,用于将所述信号处理模块输出的控制信号传送至轮椅控制电路,实现轮椅前进、后退、左转、右转或停止的智能控制;所述特定动作模式为手势动作,包括:伸腕、屈腕、伸掌和握拳;以伸腕动作对应控制轮椅前进;以屈腕动作对应控制轮椅后退;以伸掌动作对应控制轮椅停止;以握拳动作对应控制轮椅转弯,并针对加速度信号进行向量积计算判断旋转方向,设定:人体前臂顺时针旋转对应控制轮椅左转弯,人体前臂逆时针旋转对应控制轮椅右转弯。2.根据权利要求1所述的基于肌电和加速度自适应控制的智能轮椅控制系统,其特征是:针对同步采集获得的伸指总肌、尺侧腕伸肌和肱桡肌的肌电信号分别进行加窗处理,一一对应计算获得各肌电信号窗内所有采样点的均方根,分别为伸指总肌肌电信号的均方根A、尺侧腕伸肌肌电信号的均方根B和肱桡肌肌电信号的均方根C;将均方根A、均方根B和均方根C求取平均值D;逐次移动窗函数并作如下判断:若所述平均值D大于起始阈值则判断为活动点,当活动点连续个数达到6时,判断为动作开始;在动作开始之后,若所述平均值D小于结束阈值则判断为结束点,当结束点连续个数达到5时,判断为动作结束,完成一次手势动作判断,定义自动作开始到动作结束为活动段,针对活动段进行手势动作和旋转方向的判断。3.根据权利要求2所述的基于肌电和加速度自适应控制的智能轮椅...
【专利技术属性】
技术研发人员:王勇,吴平平,杜明家,胡保华,肖飞云,
申请(专利权)人:合肥工业大学,
类型:发明
国别省市:安徽,34
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。