基于多模态脑机接口的智能轮椅.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102309380A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102309380A(43)申请公布日2012.01.11(21)申请号201110268891.5(22)申请日2011.09.13(71)申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人李远清王洪涛(51)Int.Cl.A61G5/04(2006.01)G06F3/01(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称基于多模态脑机接口的智能轮椅(57)摘要本发明公开了一种基于多模态脑机接口的智能轮椅，包括依次连接的视觉刺激界面、脑电采集平台、多模态脑机接口、控制模块和电动轮椅。受试者通过注视视觉刺激界面和主动运动想象来表达控制意图，脑电采集平台完成脑电信号采集、放大、滤波及数字化后传给多模态脑机接口，再进行实时脑电信号预处理、特征提取、分类，将受试者控制意图转换为指令发送到控制模块的通讯单元，再通过控制器控制轮椅，从而实现轮椅的启动、停止、后退、左转、右转、加速、减速七种运动。可以帮助重症瘫痪病人为大脑开拓新的信息输出渠道，为脑机接口多自由度控制的研究和实用化提供新的思路，在医疗康复、医学生理实验等方面具有诸多价值。CN102398ACN102309380A权利要求书1/1页1.一种基于多模态脑机接口的智能轮椅，其特征在于包括依次连接的视觉刺激界面、脑电采集平台、多模态脑机接口、控制模块和电动轮椅；所述多模态脑机接口包括事件关联电位脑电信号处理模块和运动想象脑电信号处理模块，两个模块为并行设置。2.根据权利要求1所述的多模态脑机接口的智能轮椅，其特征在于所述视觉刺激界面由车载笔记本的液晶屏提供，用于产生事件关联电位。3.根据权利要求1所述的多模态脑机接口的智能轮椅，其特征在于所述脑电采集平台包括电极帽和脑电采集仪；所述电极帽用于采集脑电信号，所述脑电采集仪用于对采集的脑电信号进行放大、滤波和模数转换处理。4.根据权利要求1所述的多模态脑机接口的智能轮椅，其特征在于所述控制模块包括通讯单元和控制器；控制模块根据多模态脑机接口的指令，输出两路模拟电压信号，用于控制电动轮椅的运动。5.根据权利要求1~4之一所述的多模态脑机接口的智能轮椅，其特征在于所述事件关联电位脑电信号处理模块和运动想象脑电信号处理模块的算法由车载笔记本编程提供。6.根据权利要求5所述的多模态脑机接口的智能轮椅，其特征在于所述事件关联电位脑电信号处理模块的算法流程为：低通滤波→P300幅值特征→SVM分类；所述运动想象脑电信号处理模块的算法流程为：CAR滤波→Mu节律频带提取→CSP特征提取→SVM分类。7.根据权利要求6所述的多模态脑机接口的智能轮椅，其特征在于所述事件关联电位脑电信号处理模块实现电动轮椅的启动、停止、后退、加速、减速；所述运动想象脑电信号处理模块实现电动轮椅的左转、右转。2CN102309380A说明书1/5页基于多模态脑机接口的智能轮椅技术领域[0001]本发明涉及脑机接口应用研究及人工智能领域，特别涉及一种多模态脑机接口的智能轮椅。背景技术[0002]脑机接口(Brain-ComputerInterface，BCI)的概念始于1973年，它是在人或动物脑与外部设备间建立的直接连接通路。自上世纪70年代以来，随着神经科学和计算机技术的发展，脑机接口取得了很大进展。目前，根据脑信号获取的方式的不同，脑机接口可分为侵入式和非侵入式，直接将电极植入到脑壳内称为侵入式BCI；从头皮获取信号则称为非侵入BCI。脑电(Electro-encephalography，EEG)是脑细胞群体发放电所产生的宏观现象，当大脑活动的时候，会产生特定的脑电信号。对于侵入式脑机接口因将电极置入大脑，可以直接从大脑皮层提取到信噪比较高的脑电信号。但对于非侵入脑机接口，则通常通过戴电极帽、红外成像、功能核磁共振等方式来获取脑电信号。[0003]由于非侵入式BCI的研究，只需要通过特定的设备在大脑皮层的表面直接进行脑电信号的采集和处理，且不需要进行外科手术，因此非侵入式一直是BCI研究热点。非侵入式BCI由于脑电信号(EEG)的时间分辨率高，且采集设备具有容易携带、便于使用等优势，是一种实用的脑机接口方式。基于EEG的非侵入式BCI，根据神经生理学机理可分为：基于运动想象(Motorimagery，MI)的BCI系统、基于事件相关电位(EventrelatedPotential，ERP)的BCI系统、基于视觉诱发电位(Visualevokedpotentials，VEP)的BCI系统等。[0004]基于运动想象BCI的机理。受试者意识清醒时在从事与感觉运动相关的活动时，感觉运动皮层区域能够检测到8-12Hz节律的脑电波