CN106994689A - 基于脑电信号控制的智能机器人系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种基于脑电信号控制的智能机器人系统，包括一脑电侦测装置、一显示屏和一控制主机，所述显示屏显示了按照不同频率闪烁的多个图标，所述控制主机存储了每一图标所对应的脑电信号的个人化基准参数，所述脑电侦测装置侦测使用者的脑电信号并发送给所述控制主机，所述控制主机将所述脑电信号的参数与其内存储的个人化基准参数对比，并根据对比结果判断选取的图标并执行图标对应的工作。

Description

基于脑电信号控制的智能机器人系统和方法

技术领域

本发明涉及一种脑控系统及方法，尤其涉及一种基于脑电信号控制的智能机器人系统和基于脑电信号控制的方法。

背景技术

对于一些意识清楚但是四肢瘫痪或行动不便的人员，通常需要陪护人员全天陪护，为这些患者提供全面的服务，例如帮助进食、为其播放电影供其娱乐等，但是长时间的陪护服务会造成陪护人员身心疲惫。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种能自动为患者或年长者等服务的基于脑电信号控制的智能机器人系统和基于脑电信号控制的方法。

一种基于脑电信号控制的智能机器人系统，包括一脑电侦测装置、一显示屏和一控制主机，所述显示屏显示了按照不同频率闪烁的多个图标，所述控制主机存储了每一图标所对应的脑电信号的个人化基准参数，所述脑电侦测装置侦测使用者的脑电信号并发送给所述控制主机，所述控制主机将所述脑电信号的参数与其内存储的个人化基准参数对比，并根据对比结果判断选取的图标并执行图标对应的工作。

一种基于脑电信号的控制方法，其包括如下步骤：

在一显示屏上显示对应多个不同工作的图标；

一脑电侦测装置获取使用者观看其中一个图标的脑电信号；

一控制主机将所述脑电信号的参数和其内存储的个人化基准参数进行对比，并根据对比结果判断选取的图标并执行执行图标对应的工作。

相较于现有技术，上述基于脑电信号控制的智能机器人系统和基于脑电信号控制的方法可根据使用者的脑电信号执行对应的工作。

附图说明

图1是本发明基于脑电信号控制的智能机器人系统的一示意图。

图2是图1的基于脑电信号控制的智能机器人系统的一组成图。

图3是图1的基于脑电信号控制的智能机器人系统的一头部接触装置的一示意图。

图4是图1的基于脑电信号控制的智能机器人系统的一显示屏显示图标的一示意图。

图5是本发明基于脑电信号控制的方法进行脑电信号处理的一流程图。

图6是本发明基于脑电信号控制的方法进行脑电信号识别的一流程图。

图7是本发明基于脑电信号控制的方法的一流程图。

图8是本发明基于脑电信号控制的方法控制显示屏显示一级图标的一示意图。

图9是本发明基于脑电信号控制的方法控制显示屏显示自动进食的图标的示意图。

图10是本发明基于脑电信号控制的方法控制显示屏显示观看影视的图标的示意图。

图11是本发明基于脑电信号控制的方法控制显示屏显示主动互动的图标的示意图。

图12是本发明基于脑电信号控制的方法控制显示屏显示视讯电话的图标的示意图。

主要元件符号说明

工作台	10
		机械手	30
显示屏	40
		摄像头	50
餐盘	60
		控制主机	70
脑电信号获取模组	71
		脑电信号特征撷取模组	72
存储模组	73
		判断模组	74
显示控制模组	75
		执行模组	76
脑电侦测装置	80
		头部接触装置	81
头部接触探头	82

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，本发明基于脑电信号的自动系统包括一工作台10、一机械手30、一显示屏40、一摄像头50、一餐盘60、一控制主机70和一脑电侦测装置80。

该机械手30活动安装在该工作台10上，该显示屏40固定在该工作台10的后侧，该摄像头50安装在该显示屏40上部，该摄像头50用来拍摄使用者，该显示屏40提供图标给使用者观看，该餐盘60放置在该工作台10上，该餐盘60设有若干食品放置区61，每个食品放置区61放置了不同的食品或饮料，该机械手30用来抓取这些食品放置区61放置的食品或饮料给使用者，该控制主机70与该机械手30、显示屏40和摄像头50相连，用来控制这些组件，该脑电侦测装置80用来戴在使用者的头上，并通过无线通讯的方式与控制主机70相连，例如通过蓝牙、wifi、红外线等无线方式。

请参阅图2，该控制主机70包括一脑电信号获取模组71、一脑电信号特征撷取模组72、一存储模组73、一判断模组74、一显示控制模组75和一执行模组76，脑电信号获取模组71用来获取该脑电侦测装置80侦测到的脑电信号，请参阅图3，该脑电侦测装置80包括若干头部接触装置81，每一头部接触装置81包括若干隔开设置的头部接触探头82，这些头部接触探头82大致为较小的柱体，从而可穿过头发直接接触到头皮而获取脑电信号。

请参阅图4，该显示控制模组75用来控制该显示屏40的显示，如图4所示，该显示控制模组71让该显示屏40显示5个图标，分别是：图标0、图标1、图标2、图标3和图标4，显示控制模组71可控制这些图标分别按照不同的频率闪烁，从而让人眼观看这些图标时产生不同的脑电信号，例如当显示屏40自身的显示频率为60赫兹时，也就是说，一秒钟内扫描60个画面，则显示控制模组71可控制这些图标按照明暗的变化而产生不同的闪烁组合，例如：显示控制模组71可控制图标0按照一明一暗的方式闪烁，从而可让图标0的闪烁频率为30赫兹；可控制图标1按照两明一暗的方式闪烁（两明指明的时间为一明的两倍），则可让图标1的闪烁频率为20赫兹；可控制图标2按照两暗一明的方式闪烁（两暗指暗的时间为一暗的两倍），可让图标2的闪烁频率为20赫兹，但因为图标2为两暗一明，图标1为两明一暗，图标2的闪烁与图标1的闪烁也不同而能被区别开来，依此类推，从而可让不同的图标实现按照不同的方式闪烁，从而让使用者观看不同的图标时产生不同的脑电信号，则可依据获取的脑电信号判断使用者观看的图标；在上述显示屏40显示图标时，显示屏40自身的显示频率越高，能产生越多的闪烁组合；且图标的闪烁频率最好能设置成可被显示屏40自身的显示频率整除的数，例如当显示屏40自身的显示频率为60赫兹时，图标的闪烁频率最好被设置成30赫兹、20赫兹、15赫兹、12赫兹、10赫兹、7.5赫兹等；当显示屏40自身的显示频率为144赫兹时，图标的闪烁频率最好被设置成72赫兹、48赫兹、36赫兹、24赫兹、18赫兹、16赫兹等。

该存储模组73中存储了人体脑电信号对应的基准参数，该基准参数反应的是大多数人的脑电信号的基本特征，也可根据参数的差异化特征，设置多个具有明显差异的基准参数。

请参阅图5，其为该基于脑电信号控制的方法进行脑电信号处理的流程图，其包括如下步骤：

步骤501，让显示屏40上的一图标（例如图标0）按照显示控制模组75设定的一频率闪烁。

步骤502，脑电侦测装置80获取使用者观看该闪烁的图标时的脑电信号，并将其通过无线方式传输给该控制主机70的脑电信号获取模组71。

步骤503，脑电信号特征撷取模组72对该脑电信号获取模组71获取的脑电信号进行处理，例如对脑电信号进行滤波、傅里叶变换和计算特定频率的脑电信号能量，从而得到该使用者对应于该闪烁图标的参数，然后根据得到的该使用者的参数对存储模组76中存储的基准参数进行校正，从而得到该使用者的个人化基准参数，并将该个人化基准参数存储于该存储模组76中。

在上述步骤中，可对同一闪烁图标进行多次的参数识别，取得到的多个参数的平均值而得到该个人化基准参数，或通过其它的算法对得到的多个参数的平均值而得到该个人化基准参数。

使用者重复图5的上述步骤，从而为显示屏40上按照不同方式进行闪烁的各个图标获取对应的个人化基准参数，并将该使用者的个人化基准参数均存储在存储模组76中。

请参阅图6，其为基于脑电信号控制的方法进行脑电信号识别的流程图，其包括如下步骤：

步骤601，让显示屏40上的一图标（例如图标0）按照显示控制模组75设定的一频率闪烁。

步骤602，脑电侦测装置80获取使用者观看该闪烁的图标时的脑电信号，并将其通过无线方式传输给该控制主机70的脑电信号获取模组71。

步骤603，脑电信号特征撷取模组72对该脑电信号获取模组71获取的脑电信号进行处理，例如对脑电信号进行滤波、傅里叶变换和计算特定频率的脑电信号能量，从而得到对应于该闪烁图标的参数。

步骤604，该判断模组74将上述得到的参数与存储模组76中存储的个人化基准参数进行比较，若与其中某一个人化基准参数的相似度超过一设定值（例如70%），则判断需要控制的是该个人化基准参数对应的图标。

请参阅图7，其为基于脑电信号控制的方法的一流程图，其包括如下步骤：

步骤701，在显示屏40上显示多个具有不同选择项目的一级图标，例如如图8所述的4个图标：协助进食、观看影视、主动互动和视讯电话。

步骤702，脑电侦测装置80获取使用者观看其中一个图标的脑电信号，脑电信号特征撷取模组72对脑电信号进行处理而获得参数。

步骤703，判断模组74将上述得到的参数与存储模组76中存储的个人化基准参数进行比较，若与某一个一级图标对应的个人化基准参数的相似度超过设定值，则执行模组76执行该一级图标而进入对应的二级图标。

请参阅图9，其为图8中的协助进食图标对应的程序被执行后的界面，其上显示了5个图标，其中位于左上角的图标为返回上级菜单图标，当该图标被选中时，返回到图8显示的界面；其余的图标为选择食物的图标，当其中的一个图标被选中时，机械手30按照预先设定的程序在餐盘60拿取对应的食物，并递到工作台10前的使用者的口部附件，该摄像头50可拍摄使用者的口部位置的图像，从而让该控制主机70获取口部位置的高度，则控制机械手30将食物递到对应的高度，为了便于实现自动喂食，在本实施例中，该控制主机70可控制机械手30将食物递到三个不同的高度，且因为使用者坐到工作台10前时，其口部位置在一个平面上的位置大致相同，竖直位置可能存在差异，因此机械手30递食物所到达位置在水平面上坐标被设定好，在竖直高度上被设为3个值；在其它实施例中，也可按照摄像头50拍摄的使用者的口部位置，控制机械手30将食物递到更准确的地方。

请参阅图10，其为图8中的观看影视图标被执行后的界面，其上显示了4个图标，其中位于左下角的图标为返回上级菜单图标，当该图标被选中时，返回到图8显示的界面；其余的图标为观看不同影视内容的图标，当其中的一个图标被选中时，即让显示屏40播放对应的影视内容。

请参阅图11，其为图8中的主动互动图标被执行后的界面，其上显示了4个图标，其中位于左下角的图标为返回上级菜单图标，当该图标被选中时，返回到图8显示的界面；其余的图标为告知各种互动的图标，当其中的一个图标被选中时，即让控制主机70播报对应的互动内容：例如上厕所、散步、休息等，该功能主要为不能说话的使用者使用，方便其交流。

请参阅图12，其为图8中的视讯电话图标被执行后的界面，其上显示了4个图标，其中位于左下角的图标为返回上级菜单图标，当该图标被选中时，返回到图8显示的界面；其余的图标为与不同人员进行视讯电话的图标，当其中的一个图标被选中时，即让控制主机70自动连接到对应的人员进行视讯电话：例如与家人进行视讯电话、与家人进行视讯电话或与医护人员进行视讯电话等。

上述基于脑电信号控制的智能机器人系统和基于脑电信号的控制方法可通过脑电信号实现控制，从而可代替目前的输入方法（例如触控、键盘输入、鼠标输入等），高效快捷。

Claims (10)

1.一种基于脑电信号控制的智能机器人系统，包括一脑电侦测装置，其特征在于：所述智能机器人系统还包括一显示屏和一控制主机，所述显示屏显示了按照不同频率闪烁的多个图标，所述控制主机存储了每一图标所对应的脑电信号的个人化基准参数，所述脑电侦测装置侦测使用者的脑电信号并发送给所述控制主机，所述控制主机将所述脑电信号的参数与其内存储的个人化基准参数对比，并根据对比结果判断选取的图标并执行图标对应的工作。

2.如权利要求1所述的基于脑电信号控制的智能机器人系统，其特征在于：所述自动系统还包括一工作台、一机械手和一餐盘，所述机械手和所述餐盘均放置于所述工作台上，所述餐盘设有若干食品放置区，每个食品放置区放置了不同的食物，所述显示屏上显示了不同食物的图标，所述机械手根据控制主机判断出的食物图标在所述餐盘中拿取对应的食物。

3.如权利要求2所述的基于脑电信号控制的智能机器人系统，其特征在于：所述自动系统还包括一摄像头，所述摄像头拍摄使用者的口部位置的图像，所述控制主机根据所述图像获取口部位置的高度，并控制所述机械手将食物递到对应的高度。

4.如权利要求1所述的基于脑电信号控制的智能机器人系统，其特征在于：所述脑电侦测装置通过无线通讯的方式与所述控制主机相连。

5.如权利要求1所述的基于脑电信号控制的智能机器人系统，其特征在于：所述脑电侦测装置包括若干头部接触装置，每一头部接触装置包括若干隔开的头部接触探头，这些头部接触探头可穿过头发直接接触到头皮而获取脑电信号。

6.如权利要求1所述的基于脑电信号控制的智能机器人系统，其特征在于：所述控制主机包括一脑电信号特征撷取模组，所述脑电信号特征撷取模组对所述脑电信号进行滤波、傅里叶变换和计算特定频率的脑电信号能量而得到所述脑电信号的参数。

7.如权利要求1所述的基于脑电信号控制的智能机器人系统，其特征在于：所述显示屏上显示了多个观看不同影视内容的图标，当其中的一个图标被选中后，所述显示屏播放对应的影视内容。

8.如权利要求1所述的基于脑电信号控制的智能机器人系统，其特征在于：所述显示屏上显示了告知各种互动的图标，当其中的一个图标被选中时，所述控制主机播报对应的互动内容。

9.如权利要求1所述的基于脑电信号控制的智能机器人系统，其特征在于：所述显示屏上显示了与不同人员进行视讯电话的图标，当其中的一个图标被选中时，所述控制主机自动连接到对应的人员进行视讯电话。

10.一种基于脑电信号的控制方法，其包括如下步骤：

在一显示屏上显示对应多个不同工作的图标；

一脑电侦测装置获取使用者观看其中一个图标的脑电信号；

一控制主机将所述脑电信号的参数和其内存储的个人化基准参数进行对比，并根据对比结果判断选取的图标并执行执行图标对应的工作。