CN212308237U - 一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅 - Google Patents
一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅，设有椅身，其特征在于椅身上方设有脑电波检测模块，前方设有头与眼动跟踪模块，下方设有椅身自水平模块、运动控制模块和移动平台；脑电波检测模块设有脑电波检测仪；头与眼动跟踪模块设有眼球追踪仪与屏幕；椅身自水平模块设有倾角传感器，本实用新型通过设置脑电波检测模块、头与眼动跟踪模块进行协同控制轮椅，使得既避免了单独的眼球控制产生的误操作，同时也避免了脑电波控制误差大、不稳定的不足，还解决了渐冻人难以操作传统轮椅的困扰、增加了渐冻人对生活的适应性与信心。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能轮椅制备技术领域，特别是涉及一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅。
背景技术
渐冻人是一种弱势群体，在肢体方面具有一定的功能障碍，对于生活具有一定的自卑感与心理创伤，随着科技的发展，有必要利用智能技术帮助渐冻人更好地生活。
现有的问题是，第一，渐冻人的症状各有差异，现有的一些渐冻人辅助技术需要配合某种肢体动作，面向的群体还是比较局限；第二，现也已有研究脑电波控制轮椅的技术，然而单独利用脑电波控制技术经常存在发生误差、控制不稳定的情况，因此有必要对该种控制技术进行完善；第三，现有的大多数渐冻人轮椅技术缺乏考虑轮椅在移动时的椅身水平问题，关系着斜坡上移动的安全性以及舒适性。
实用新型内容
实用新型目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅。
技术方案：为实现上述目的，本实用新型的一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅，设有椅身，其特征在于所述椅身上方设有脑电波检测模块，前方设有头与眼动跟踪模块，下方设有椅身自水平模块、运动控制模块和移动平台；所述脑电波检测模块设有脑电波检测仪；所述头与眼动跟踪模块设有眼球追踪仪与屏幕；所述椅身自水平模块设有倾角传感器。
进一步的，所述椅身上方设有鹅颈软管，所述脑电波检测仪设置于鹅颈软管上并相连接。
进一步的，所述头与眼动跟踪模块还设有固定轴屏幕支架，所述固定轴设置于椅身下方，所述屏幕支架的后端与固定轴铰链连接，所述屏幕支架可绕固定轴做旋转运动。
进一步的，所述屏幕支架的左上端设置有电动推杆，所述眼球追踪仪与屏幕设置于电动推杆上方，电动推杆可驱动眼球追踪仪与屏幕垂直上下运动。
进一步的，所述椅身自水平模块还设有横梁与电动推杆Ⅱ、立架，所述倾角传感器与横梁设置于椅身正下方，所述电动推杆Ⅱ设置于横梁前下方，所述立架设置于横梁后下方，所述立架上端与横梁后端铰链连接，电动推杆Ⅱ可推动椅身上下运动，横梁的围绕立架后端旋转。
进一步的，所述移动平台设有脚踏板、万向轮、底座、步进电机，所述脚踏板设置于电动推杆Ⅱ底部，所述万向轮设置于脚踏板下方两侧，所述底座一端与脚踏板连接固定，另一端与立架连接固定，所述底座后端两侧设有主动轮，所述步进电机设置于底座后端下方两侧，所述步进电机输出轴末端设置与主动轮连接。
进一步的，所述运动控制模块设有运动控制卡与驱动器，所述运动控制卡与驱动器设置于底座下方。
本实用新型的有益效果是：
1.通过设置脑电波检测模块、头与眼动跟踪模块进行协同控制轮椅，使得既避免了单独的眼球控制产生的误操作，同时也避免了脑电波控制误差大、不稳定的不足，还解决了渐冻人难以操作传统轮椅的困扰、增加了渐冻人对生活的适应性与信心。
2.通过设置椅身自水平模块检测椅身的倾斜度，运动控制模块根据头部位置调整屏幕的高度、根据大脑的专注度以及眼球的运动方向控制轮椅的移动、根据椅身的倾斜度调整椅身保持水平，从而使得渐冻人能根据意念控制轮椅移动，轮椅在移动过程中能自动保持椅身水平，保证渐冻人的舒适与安全。
附图说明
附图1为本实施例一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅的整体结构示意图之一；
附图2为本实施例一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅的整体结构示意图之二；
附图3为本实施例一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅的仰视结构示意图之；
附图4为本实施例一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅的电路原理示意图。
图中：1-椅身；2-鹅颈软管；3-脑电波检测仪；4-屏幕支架；5-眼球追踪仪；6-屏幕；7-横梁；8-电动推杆；9-脚踏板；10-万向轮；11-底座； 12-PC电脑；13-主动轮；14-步进电机；15-立架；16-倾角传感器；18-运动控制卡；19-驱动器
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
实施例，如图1至图4示，一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅，设有脑电波检测模块100、头与眼动跟踪模块101、椅身自水平模块102、运动控制模块103和移动平台104、PC电脑12；
脑电波检测模块100设有脑电波检测仪3以及与之相连接的鹅颈软管2，鹅颈软管2的下方设置有椅身1；脑电波检测仪3可佩带在渐冻人的头部，检测渐冻人的专注度.
头与眼动跟踪模块101设有固定轴41、屏幕支架4，固定轴41设置于椅身1下方，屏幕支架4的后端与固定轴41铰链连接，屏幕支架4可绕固定轴41做旋转运动；屏幕支架4的末端设置有电动推杆8，通过电动推杆 8在其上方设置了眼球追踪仪5以及屏幕6；使得头与眼动跟踪模块101可围绕椅身1旋转一个固定的角度，从而方便渐冻人的就坐与离开椅子；眼球追踪仪5用于捕捉头部的位置以及眼球的运动方向；
椅身自水平模块102设有倾角传感器16以及设置与之相连接的横梁7；横梁7设置在椅身1的正下方；横梁7的前下方设置有电动推杆Ⅱ81并铰链连接；横梁7的后下方设置有立架15，立架15上端与横梁7后端铰链连接；电动推杆Ⅱ81、立架15的末端均可围绕横梁7旋转；在电动推杆Ⅱ81 的作用下可维持横梁7维持水平；
移动平台104设有万向轮10以及设置在其上方的脚踏板9；脚踏板9 设置与电动推杆Ⅱ81的底部连接，脚踏板9可转动；脚踏板9的后方设置有底座11；底座11的上方设置有PC电脑12；底座11的后侧设置与立架 15的底端固定连接；底座11后方两侧设有主动轮13；底座11下方的两侧设置有步进电机14；步进电机的输出轴末端设置与主动轮13连接；在步进电机14的动力下，轮椅能产生运动；
运动控制模块103设有运动控制卡18、驱动器19，运动控制模块103 设有运动控制卡18与驱动器19，运动控制卡18与驱动器19设置于底座 11下方。
优选地，脑电波检测仪3的型号为Emotivepoc+脑电波控制器；
优选地，眼球追踪仪5的型号为TobiiEyeTracker4C眼球追踪仪；
优选地，运动控制卡18的型号为ETH_GAS_N运动控制卡。
该轮椅的电路原理如下：脑电波检测仪3、眼球追踪仪5、屏幕6、均与PC电脑12通过USB电连接；运动控制卡18与PC电脑12通过网线连接；倾角传感器16的D0端口与运动控制卡18的X2端口电连接，倾角传感器 16向运动控制卡18输入横梁的倾角信息；运动控制卡18的PUL+、GND、 DIR+、GND端口分别与驱动器19的PUL+、PUL-、DIR+、DIR-端口电连接；驱动器19的A+、A-、B+、B-端口分别与步进电机14的红、绿、黄、蓝线电连接，从而控制步进电机14的转向与转速；运动控制卡18的Y2、Y3端口分别与继电器A、继电器B的信号端口S电性连接，通过控制两个继电器的闭合状态改变电流方向从而控制电动推杆8与电动推杆Ⅱ81的升降。
该轮椅的运作方式如下：
(1)通电启动系统，电脑屏幕显示windows桌面，桌面主要有两个软件，一个视频软件，用于用户娱乐放松，另一个是自动校准屏幕高度对准用户头部的快捷方式，用户的家属帮忙双击运行该快捷方式以触发系统通过眼球追踪仪捕捉用户的头部位置，从而通过运动控制卡18输出控制电机推杆8自动调整屏幕高度，此为系统的初始化；
(2)初始化完成后，眼球追踪仪5实时检测眼球的运动方向，同时脑电波检测仪3实时检测用户的大脑专注度，专注度高的状态下，眼球左移，电脑就通过运动控制卡18输出信号控制左侧主动轮13后退、右侧主动轮 13前进，从而实现左转；专注度高的状态下，眼球上移，PC电脑12就通过运动控制卡18输出信号控制两个主动轮13同速正转，从而实现前进；专注度高的状态下，眼球下移，控制后退；专注度高的状态下，眼球右移，控制右转；
(3)轮椅移动过程中，倾角传感器16实时检测椅身的水平度，如果椅身向前倾斜，运动控制卡18就控制继电器A闭合，电动推杆Ⅱ81伸长，从而把椅身调到水平，然后继电器A断开；如果椅身向后倾斜，运动控制卡 18就控制继电器B闭合，电动推杆Ⅱ81缩短，从而把椅身调到水平，然后继电器B断开。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅，设有椅身(1)，其特征在于所述椅身(1)上方设有脑电波检测模块(100)，前方设有头与眼动跟踪模块(101)，下方设有椅身自水平模块(102)、运动控制模块(103)和移动平台(104)；所述脑电波检测模块(100)设有脑电波检测仪(3)；所述头与眼动跟踪模块(101)设有眼球追踪仪(5)与屏幕(6)；所述椅身自水平模块(102)设有倾角传感器(16)。
2.根据权利要求1所述一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅，其特征在于：所述椅身(1)上方设有鹅颈软管(2)，所述脑电波检测仪(3)设置于鹅颈软管(2)上并相连接。
3.根据权利要求1所述一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅，其特征在于：所述头与眼动跟踪模块(101)还设有固定轴(41)屏幕支架(4)，所述固定轴(41)设置于椅身(1)下方，所述屏幕支架(4)的后端与固定轴(41)铰链连接，所述屏幕支架(4)可绕固定轴(41)做旋转运动。
4.根据权利要求3所述一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅，其特征在于：所述屏幕支架(4)的左上端设置有电动推杆(8)，所述眼球追踪仪(5)与屏幕(6)设置于电动推杆(8)上方，电动推杆(8)可驱动眼球追踪仪(5)与屏幕(6)垂直上下运动。
5.根据权利要求1所述一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅，其特征在于：所述椅身自水平模块(102)还设有横梁(7)与电动推杆Ⅱ(81)、立架(15)，所述倾角传感器(16)与横梁(7)设置于椅身(1)正下方，所述电动推杆Ⅱ(81)设置于横梁(7)前下方，所述立架(15)设置于横梁(7)后下方，所述立架(15)上端与横梁(7)后端铰链连接，电动推杆Ⅱ(81)可推动椅身(1)上下运动，横梁(7)的围绕立架(15)后端旋转。
6.根据权利要求4所述一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅，其特征在于：所述移动平台(104)设有脚踏板(9)、万向轮(10)、底座(11)、步进电机(14)，所述脚踏板(9)设置于电动推杆Ⅱ(81)底部，所述万向轮(10)设置于脚踏板(9)下方两侧，所述底座(11)一端与脚踏板(9)连接固定，另一端与立架(15)连接固定，所述底座(11)后端两侧设有主动轮(13)，所述步进电机(14)设置于底座(11)后端下方两侧，所述步进电机(14)输出轴末端设置与主动轮(13)连接。
7.根据权利要求5所述一种基于脑电波与眼球协同控制的渐冻人智能轮椅，其特征在于：所述运动控制模块(103)设有运动控制卡(18)与驱动器(19)，所述运动控制卡(18)与驱动器(19)设置于底座(11)下方。
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