一种运动反馈干预系统的动感单车技术方案

技术编号:39507450 阅读:11 留言:0更新日期:2023-11-25 18:42
本发明专利技术公开一种运动反馈干预系统的动感单车,属于虚拟现实抑郁障碍生物信息反馈干预领域

【技术实现步骤摘要】
一种运动反馈干预系统的动感单车


[0001]本专利技术涉及虚拟现实抑郁障碍生物信息反馈干预领域,特别是涉及一种运动反馈干预系统的动感单车


技术介绍

[0002]随着时代的发展,抑郁障碍已经逐渐成为危害人们健康的主要疾病,其是新的医学模式的经典,无论是从病因学

临床学还是治疗学,抑郁障碍都是生物

心理

社会模式的典范,因此在对抑郁障碍进行干预时要强调全面的

整体的考虑

[0003]当前抑郁症等精神异常的临床诊断主要依据病史

访谈

观察

量表填写

问卷评估的方式进行,并使用多导生理仪采集患者的生理反应进行辅助诊断

上述检测方法,依赖医生的主观经验,并受周围的场景环境干扰,此外还存在问询速度慢

效率低

仪器昂贵和操作复杂等不足

另外,对于抑郁障碍人群的干预方式有药物干预

非药物干预等

药物治疗,副作用大

易反复

干预效果难评估,再加上多种异常状态之间往往存在交叉,导致评估和干预效果不佳,故非药物干预技术显得十分重要


技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种运动反馈干预系统的动感单车,可及时调整动感单车使用者的运动强度,增强使用者的情绪调节能力,提升情绪调节效果

[0005]为实现上述目的,本专利技术提供了如下方案:
[0006]一种运动反馈干预系统的动感单车,包括:光电测速模块

心率带检测模块

脑电图检测模块

单片机模块和
VR
眼镜;
[0007]单片机模块的信号输入端分别与光电测速模块的信号输出端

心率带检测模块的信号输出端和脑电图检测模块的信号输出端连接,单片机模块的信号输出端与
VR
眼镜的信号输入端连接;
[0008]所述光电测速模块用于实时检测动感单车的速度,形成速度脉冲信号;
[0009]所述心率带检测模块用于实时检测动感单车使用者的心动电流的周期变化,得到实时心率变异性;
[0010]所述脑电图检测模块用于实时检测所述使用者的脑电信号变化,得到实时脑电图;
[0011]所述单片机模块用于通过所述速度脉冲信号计算实时速度值,同时将实时心率变异性

实时脑电图

目标心率变异性和目标脑电图通过基于麻雀搜索的
PID
神经网络解耦控制算法计算得到目标速度值,并通过基于自适应神经网络的非线性容错控制律保证系统稳定运行,进而将实时速度值和目标速度值实时地传入所述使用者佩戴的
VR
眼镜;
[0012]所述使用者根据目标速度值和实时速度值及时调整动感单车的速度,以控制运动强度

[0013]根据本专利技术提供的具体实施例,本专利技术公开了以下技术效果:
[0014]本专利技术公开一种运动反馈干预系统的动感单车,通过心率带检测模块以及脑电图检测模块采集使用者的心率变异性和脑电图,光电测速模块安实时监测驱动轮的转动,获得速度脉冲信号,单片机模块将实时心率变异性

实时脑电图与目标心率变异性

目标脑电图通过基于麻雀搜索的
PID
神经网络解耦控制算法得到目标速度,并通过基于自适应神经网络的非线性容错控制律减小系统误差,保证系统稳定运行,最终将实时速度值和目标速度值实时地传入使用者佩戴的
VR
眼镜,使用者可根据目标速度值和实时速度值及时调整动感单车的速度,控制运动强度,增强使用者的情绪调节能力,提升情绪调节效果

附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图

[0016]图1为本专利技术实施例提供的一种运动反馈干预系统的动感单车的原理示意图;
[0017]图2为本专利技术实施例提供的单片机的电路图;
[0018]图3为本专利技术实施例提供的光电测速模块与单片机模块的连接电路图;
[0019]图4为本专利技术实施例提供的蓝牙模块与单片机模块的连接电路图;
[0020]图5为本专利技术实施例提供的基于麻雀搜索的
PID
神经网络解耦控制算法流程图;
[0021]图6为本专利技术实施例提供的基于自适应神经网络的非线性容错控制律算法流程图

[0022]符号说明:光电测速模块
‑1,单片机模块
‑2,电源模块
‑3,蓝牙模块
‑4,心率带检测模块
‑5,脑电图检测模块
‑6,光电传感器
‑7,放大电路
‑8,
VR
眼镜

9。
具体实施方式
[0023]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

[0024]为使本专利技术的上述目的

特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明

[0025]如图1所示,本专利技术实施例提供了一种运动反馈干预系统的动感单车,包括:光电测速模块
1、
心率带检测模块
5、
脑电图检测模块
6、
单片机模块2和
VR
眼镜
9。
[0026]单片机模块2的信号输入端分别与光电测速模块1的信号输出端

心率带检测模块5的信号输出端和脑电图检测模块6的信号输出端连接,单片机模块2的信号输出端与
VR
眼镜9的信号输入端连接

[0027]光电测速模块1用于实时检测动感单车的速度,形成速度脉冲信号

心率带检测模块5用于实时检测动感单车使用者的心动电流的周期变化,得到实时心率变异性

脑电图检测模块6用于实时检测使用者的脑电信号变化,得到实时脑电图

[0028]单片机模块2用于通过速度脉冲信号计算实时速度值,同时将实时心率变异性


时脑电图

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...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种运动反馈干预系统的动感单车,其特征在于,包括:光电测速模块

心率带检测模块

脑电图检测模块

单片机模块和
VR
眼镜;单片机模块的信号输入端分别与光电测速模块的信号输出端

心率带检测模块的信号输出端和脑电图检测模块的信号输出端连接,单片机模块的信号输出端与
VR
眼镜的信号输入端连接;所述光电测速模块用于实时检测动感单车的速度,形成速度脉冲信号;所述心率带检测模块用于实时检测动感单车使用者的心动电流的周期变化,得到实时心率变异性;所述脑电图检测模块用于实时检测所述使用者的脑电信号变化,得到实时脑电图;所述单片机模块用于通过所述速度脉冲信号计算实时速度值,同时将实时心率变异性

实时脑电图

目标心率变异性和目标脑电图通过基于麻雀搜索的
PID
神经网络解耦控制算法计算得到目标速度值,并通过基于自适应神经网络的非线性容错控制律保证系统稳定运行,进而将实时速度值和目标速度值实时地传入所述使用者佩戴的
VR
眼镜;所述使用者根据目标速度值和实时速度值及时调整动感单车的速度,以控制运动强度
。2.
根据权利要求1所述的运动反馈干预系统的动感单车,其特征在于,光电测速模块安装在动感单车的驱动轮处,心率带检测模块的心率带安装在使用者胸口处,脑电图检测模块的脑电传感器安装在使用者头部
。3.
根据权利要求1所述的运动反馈干预系统的动感单车,其特征在于,还包括:蓝牙模块;蓝牙模块分别与心率带检测模块

脑电图检测模块

单片机模块和
VR
眼镜连接
。4.
根据权利要求1所述的运动反馈干预系统的动感单车,其特征在于,还包括:电源模块;电源模块分别与光电测速模块和单片机模块连接
。5.
根据权利要求4所述的运动反馈干预系统的动感单车,其特征在于,所述光电测速模块包括:光电传感器

第一电阻

第二电阻

第三电阻和放大电路;光电传感器

第一电阻

第二电阻

第三电阻和放大电路均安装于动感单车的驱动轮处;电源模块的正电源线通过第一电阻与光电传感器的正电源线连接,电源模块的负电源线通过第二电阻与光电传感器的负电源线连接;光电传感器的信号输出端经第三电阻与放大电路的信号输入端连接,放大电路的信号输出端与单片机模块的信号输入端连接
。6.
根据权利要求1所述的运动反馈干预系统的动感单车,其特征在于,所述脑电图检测模块基于异步类脑神经拟态芯片,采用针对前额三导联的脑电信号持续化采集模式,对前额皮质进行三导联脑电采集,获得所述使用者的实时脑电图
。7.
根据权利要求1所述的运动反馈干预系统的动感单车,其特征在于,将实时心率变异性

实时脑电图

目标心率变异性和目标脑电图通过基于麻雀搜索的
PID
神经网络解耦控制算法计算得到目标速度值,具体包括:建立
PID
神经网络,采用麻雀搜索算法优化
PID
神经网络的初始权值,并采用梯度学习
法进行
PID
神经网络的权重学习;所述
PID
神经网络包含7个并列的相同子网络;将从心率变异性和脑电图所提取的7个特征当成控制量;将控制量的目标值和当前值输入
PID
神经网络,并在控制过程中根据控制量误差按照梯度修正法修正权值,使得控制量不断接近控制量的目标值,最终得到目标速度值
。8.
根据权利要求1所述的运动反馈干预系统的动感单车,其特征在于,所述基于自适应神经网络的非线性容错控制律的确定过程为:建立非奇异终端滑模面为
s

x2+C1x1+C2sig
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【专利技术属性】
技术研发人员:胡斌朱立贤董群喜王骕王睿
申请(专利权)人:北京理工大学
类型:发明
国别省市:

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