專利名稱:采用單一面部表面肌電信號的智能輪椅控制裝置的制造方法
【專利摘要】采用單一面部表面肌電信號的智能輪椅控制裝置，涉及到智能輪椅技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到智能輪椅的控制裝置方面。包括有主控模塊，主控模塊連接有面部表面肌電信號提取模塊和動作指令循環(huán)展示模塊；面部表面肌電信號提取模塊，用于檢測使用者單一的面部表面肌電信號，為主控模塊即將輸出的動作指令提供控制確認信號或停止信號；動作指令循環(huán)展示模塊，用于循環(huán)展示主控模塊即將確認輸出的動作指令。采用單一的面部表面肌電信號就能完成對智能輪椅的操控，避免了對多種面部表面肌電信號提取時的誤差，提高了控制準確率，能滿足對智能輪椅的實際使用需求。
【專利說明】
采用單一面部表面肌電信號的智能輪椅控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及到智能輪椅技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到智能輪椅的控制裝置和控制方法方面。
【背景技術(shù)】
[0002]目前許多國家對智能輪椅進行了研究，針對不同殘疾人群，開發(fā)了多種智能輪椅人機接口。對于那些殘疾程度較輕、肢體能動性較高且意識較好的人群，可以采用操縱桿控制、按鍵控制、方向盤控制、觸摸屏控制、語音控制等方式，但是這些控制方式依舊不能滿足肢體能動性較低的人群需要；因此，基于面部表面肌電信號(SEMG)的無障礙人機交互方式研究成為必要。
[0003]傳統(tǒng)地采用多種表面肌電信號來發(fā)出對智能輪椅的“前進”、“停止”、“左轉(zhuǎn)”、“右轉(zhuǎn)”等不同指令時，使用者需要作出不同的面部表情，控制的難度大，舒適度低，且由于目前面部表面肌電信號的提取的精度不夠，不同面部表情所產(chǎn)生的肌電信號可能會混淆，因此控制的精度較差，很難達到實際使用的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]綜上所述，本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有根據(jù)不同的面部表情進行控制的智能輪椅存在精度差，控制操作容易出現(xiàn)混亂的技術(shù)不足，而提出一種采用單一面部表面肌電信號的智能輪椅控制裝置。
[0005]為解決本實用新型所提出的技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案為:采用單一面部表面肌電信號的智能輪椅控制裝置，其特征在于所述裝置包括有主控模塊，主控模塊連接有面部表面肌電信號提取模塊和動作指令循環(huán)展示模塊；
[0006]面部表面肌電信號提取模塊，用于檢測使用者單一的面部表面肌電信號，為主控模塊即將輸出的動作指令提供控制確認信號或停止信號；
[0007]動作指令循環(huán)展示模塊，用于循環(huán)展示主控模塊即將確認輸出的動作指令。
[0008]所述的主控模塊輸出的動作指令至少包括有前進指令、左轉(zhuǎn)指令、右轉(zhuǎn)指令及停止指令;動作指令循環(huán)展示模塊包括有分別與前進指令、左轉(zhuǎn)指令、右轉(zhuǎn)指令對應的前進指示燈、左轉(zhuǎn)指示燈及右轉(zhuǎn)指示燈。
[0009]所述的主控模塊輸出的動作指令至少包括有前進指令、左轉(zhuǎn)指令、右轉(zhuǎn)指令及停止指令;動作指令循環(huán)展示模塊為用于顯示前進指令、左轉(zhuǎn)指令或右轉(zhuǎn)指令的顯示模塊。
[0010]所述的動作指令循環(huán)展示模塊還包括有與前進指示燈、左轉(zhuǎn)指示燈及右轉(zhuǎn)指示燈同步進行對應語音播報的語音提示模塊。
[0011]所述的面部表面肌電信號提取模塊為用于提取面部眉毛對應部位動作的面部表面肌電信號提取模塊。
[0012]所述的采用單一面部表面肌電信號的智能輪椅控制裝置的控制方法，其特征在于所述方法是在主控模塊中預設(shè)等待動作指令確認狀態(tài)和運行狀態(tài)；
[0013]在等待動作指令確認狀態(tài)下，動作指令循環(huán)展示模塊對主控模塊即將確認輸出的各動作指令依次逐個循環(huán)展示;在展示過程中，當面部表面肌電信號提取模塊檢測使用者面部表面肌電信號后，面部表面肌電信號提取模塊向主控模塊提供控制確認信號，主控模塊根據(jù)控制確認信號同步確認動作指令循環(huán)展示模塊當前展示的動作指令，之后再根據(jù)確定認的動作指令啟動執(zhí)行輪椅運行控制，同時主控模塊從等待動作指令確認狀態(tài)轉(zhuǎn)為運行狀態(tài)；
[0014]在運行狀態(tài)下，當面部表面肌電信號提取模塊檢測使用者面部表面肌電信號后，面部表面肌電信號提取模塊向主控模塊提供停止控制信號，主控模塊控制輪椅運行停止，返回等待動作指令確認狀態(tài)。
[0015]所述的面部表面肌電信號提取模塊檢測面部眉毛對應部位動作;在等待動作指令確認狀態(tài)下，檢測到面部眉毛對應部分有動作發(fā)生時，為主控模塊提供控制確認信號;在運行狀態(tài)下，檢測到面部眉毛對應部分有動作發(fā)生時，為主控模塊提供停止控制信號。
[0016]本實用新型的有益效果為:本實用新型不用對不同面部表情所產(chǎn)生的肌電信號進行區(qū)分識別，面部表面肌電信號提取模塊只需要對動作指令循環(huán)展示模塊循環(huán)展示即將確認輸出的動作指令進行確認即可，從而為主控模塊執(zhí)行智能輪椅的相應運行操控提供依據(jù)，在智能輪椅運行過程中，面部表面肌電信號提取模塊再次檢測到面部表面肌電信號時，立即停止運行;本實用新型采用單一的面部表面肌電信號就能完成對智能輪椅的操控，避免了對多種面部表面肌電信號提取時的誤差，提高了控制準確率，能滿足對智能輪椅的實際使用需求。
【附圖說明】

[0017]圖1為本實用新型采用單一面部表面肌電信號的智能輪椅控制裝置的結(jié)構(gòu)原理方框圖。
[0018]圖2為本實用新型的控制方法的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0019]參照圖1中所示，本實用新型的采用單一面部表面肌電信號的智能輪椅控制裝置，包括有主控模塊、面部表面肌電信號提取模塊和動作指令循環(huán)展示模塊這三大部分;面部表面肌電信號提取模塊和動作指令循環(huán)展示模塊分別與主控模塊連接。
[0020]主控模塊主要用于面部表面肌電信號提取模塊和動作指令循環(huán)展示模塊的信號處理，最終控制智能輪椅的馬達驅(qū)動電路，實現(xiàn)對智能輪椅的操作控制。
[0021]面部表面肌電信號提取模塊，用于檢測使用者單一的面部表面肌電信號，為主控模塊即將輸出的動作指令提供控制確認信號或停止信號;優(yōu)選為采用用于提取面部眉毛對應部位動作的面部表面肌電信號提取模塊。也即是在主控模塊處于等待動作指令確認狀態(tài)時，當面部眉毛對應部位進行動作時，為主控模塊提供控制確認信號;而在主控模塊處于運行狀態(tài)時，當面部眉毛對應部位進行動作時，為主控模塊提供信止信號。
[0022]動作指令循環(huán)展示模塊，用于循環(huán)展示主控模塊即將確認輸出的動作指令。動作指令循環(huán)展示模塊可以是顯示模塊、LED指示燈、語音提示模塊，或者是語音提示模塊與顯示模塊或LED指示燈的組合。主控模塊輸出的動作指令一般包括有前進指令、左轉(zhuǎn)指令、右轉(zhuǎn)指令及停止指令，根據(jù)需要還可以有后退指令。
[0023]所述的顯示模塊包含LED點陣顯示模塊和液晶屏顯示模塊，只要能顯示箭頭標識的顯示模塊均可，例如:顯示模塊上依次循環(huán)顯示向前箭頭、向左箭頭、向右箭頭，表示詢問用戶是否需下達前進指令、左轉(zhuǎn)指令、右轉(zhuǎn)指令；當顯示模塊顯示為向前箭頭時，面部表面肌電信號提取模塊檢測到用戶面部眉毛對應部位產(chǎn)生動作，產(chǎn)生了面部表面肌電信號，主控模塊則認為用戶確認了是要下達前進指令，主控模塊輸出前進指令控制智能輪椅前進；前進過程中，面部表面肌電信號提取模塊檢測到用戶面部眉毛對應部位又產(chǎn)生動作，又產(chǎn)生了面部表面肌電信號，主控模塊則認為用戶需下達停止指令，主控模塊輸出停止指令控制智能輪椅停止前進，顯示模塊上再次開始依次循環(huán)顯示向前箭頭、向左箭頭、向右箭頭，再次等待用戶確認，如此循環(huán)。
[0024]采用LED指示燈循環(huán)展示主控模塊即將確認輸出的動作指令，工作方式與上述顯示模塊基本相同，每一個LED指示燈對應一個不同指令，取代上述箭頭顯示;例如采用前進指示燈、左轉(zhuǎn)指示燈及右轉(zhuǎn)指示燈分別對應前進指令、左轉(zhuǎn)指令、右轉(zhuǎn)指令。
[0025]語音提示模塊可以獨立展示主控模塊即將確認輸出的動作指令，也可以結(jié)合顯示模塊或LED指示燈進行展示主控模塊即將確認輸出的動作指令。
[0026]參照圖2中所示，本實用新型控制方法是在主控模塊中預設(shè)等待動作指令確認狀態(tài)和運行狀態(tài)。
[0027]在等待動作指令確認狀態(tài)下，動作指令循環(huán)展示模塊對主控模塊即將確認輸出的各動作指令依次逐個循環(huán)展示;例如采用依次循環(huán)顯示向前箭頭、向左箭頭、向右箭頭，顯示向前箭頭時，主控模塊即將確認輸出的動作指令為前進指令;在展示過程中，當面部表面肌電信號提取模塊檢測使用者面部表面肌電信號后，面部表面肌電信號提取模塊向主控模塊提供控制確認信號，主控模塊根據(jù)控制確認信號同步確認動作指令循環(huán)展示模塊當前展示的動作指令;例如:顯示模塊顯示為向前箭頭時，面部表面肌電信號提取模塊檢測到用戶面部眉毛對應部位產(chǎn)生動作，產(chǎn)生了面部表面肌電信號，這個面部表面肌電信號即為控制確認信號，主控模塊則認為用戶確認了是要下達前進指令;再根據(jù)確定認的動作指令啟動執(zhí)行輪椅運行控制，同時主控模塊從等待動作指令確認狀態(tài)轉(zhuǎn)為運行狀態(tài)。
[0028]在運行狀態(tài)下，當面部表面肌電信號提取模塊檢測使用者面部表面肌電信號后，面部表面肌電信號提取模塊向主控模塊提供停止控制信號，主控模塊控制輪椅運行停止，返回等待動作指令確認狀態(tài)。例如:面部表面肌電信號提取模塊檢測到面部眉毛對應部分有動作發(fā)生時，面部表面肌電信號提取模塊為主控模塊提供的面部表面肌電信號，這個面部表面肌電信號即為停止控制信號，從而停止智能輪椅繼續(xù)前進運行、左轉(zhuǎn)運行或右轉(zhuǎn)運行，返回到等待動作指令確認狀態(tài)。
[0029]在具體實施過程中，比如要控制智能輪椅前進10米之后左轉(zhuǎn)10米后停止，操作方法為:1、等待動作指令循環(huán)展示模塊上顯示為向前箭頭時，抬眉毛，智能輪椅開始前進運行;2、智能輪椅行駛10米之后，再抬眉毛，智能輪椅停止運行;3、等待動作指令循環(huán)展示模塊上顯示為向左箭頭時，抬眉毛，智能輪椅開始左轉(zhuǎn)運行;4、等待左轉(zhuǎn)運行到位后，抬眉毛，智能輪椅停止運行;5、再次等待動作指令循環(huán)展示模塊上顯示為向前箭頭時，抬眉毛，智能輪椅開始前進運行;6、智能輪椅行駛10米之后，再抬眉毛，智能輪椅停止運行。
[0030]在具體實施過程中，也可以通過面部表面肌電信號提取模塊采集面部眉毛以外其它部位的單一面部表面肌電信號，避免了對多種面部表面肌電信號提取時的誤差，提高了控制準確率，能滿足對智能輪椅的實際使用需求。
【主權(quán)項】
1.采用單一面部表面肌電信號的智能輪椅控制裝置，其特征在于所述裝置包括有主控模塊，主控模塊連接有面部表面肌電信號提取模塊和動作指令循環(huán)展示模塊;主控模塊控制智能輪椅的馬達驅(qū)動電路，實現(xiàn)對智能輪椅的操作控制； 面部表面肌電信號提取模塊，用于檢測使用者單一的面部表面肌電信號，為主控模塊即將輸出的動作指令提供控制確認信號或停止信號； 動作指令循環(huán)展示模塊，用于循環(huán)展示主控模塊即將確認輸出的動作指令。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用單一面部表面肌電信號的智能輪椅控制裝置，其特征在于:所述的主控模塊輸出的動作指令至少包括有前進指令、左轉(zhuǎn)指令、右轉(zhuǎn)指令及停止指令;動作指令循環(huán)展示模塊包括有分別與前進指令、左轉(zhuǎn)指令、右轉(zhuǎn)指令對應的前進指示燈、左轉(zhuǎn)指示燈及右轉(zhuǎn)指示燈。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用單一面部表面肌電信號的智能輪椅控制裝置，其特征在于:所述的主控模塊輸出的動作指令至少包括有前進指令、左轉(zhuǎn)指令、右轉(zhuǎn)指令及停止指令;動作指令循環(huán)展示模塊為用于顯示前進指令、左轉(zhuǎn)指令或右轉(zhuǎn)指令的顯示模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的采用單一面部表面肌電信號的智能輪椅控制裝置，其特征在于:所述的動作指令循環(huán)展示模塊還包括有與前進指示燈、左轉(zhuǎn)指示燈及右轉(zhuǎn)指示燈同步進行對應語音播報的語音提示模塊。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用單一面部表面肌電信號的智能輪椅控制裝置，其特征在于:所述的面部表面肌電信號提取模塊為用于提取面部眉毛對應部位動作的面部表面肌電信號提取模塊。
【文檔編號】A61G5/10GK205729657SQ201521097276
【公開日】2016年11月30日
【申請日】2015年12月28日
【發(fā)明人】胡欣, 朱易順, 黃永賓, 張晗, 楊鴻鵠, 丁國榮
【申請人】深圳市尚榮醫(yī)用工程有限公司