專利名稱：一種基于腦電波輪椅控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輪椅控制器，特別涉及一種基于腦電波輪椅控制器。
背景技術(shù)：
目前市場上供給于殘疾人的輪椅有①傳統(tǒng)手動(dòng)輪椅，使用者依靠雙手推動(dòng)輪椅兩側(cè)的輪胎來控制輪椅運(yùn)動(dòng)；②搖桿式電動(dòng)輪椅，適用于具有單手控制能力的人，使用者僅一只手就可以掌控?fù)u桿，進(jìn)而可控制輪椅的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向腦電波驅(qū)動(dòng)器，主要是利用一個(gè)頭帶來探測腦電波活動(dòng)，并將其轉(zhuǎn)換為游戲中的各種動(dòng)作，通過驅(qū)動(dòng)程序定義，可將某種腦電波信號(hào)定義為具體的鍵盤按鍵或鼠標(biāo)動(dòng)作的儀器，器頭戴部分有3個(gè)腦電波傳感器和2個(gè)肌肉信號(hào)傳感器，肌肉信號(hào)傳感器可以感應(yīng)諸如皺眉之類的表情。 在各式各樣的輪椅中，傳統(tǒng)手動(dòng)輪椅，需要消耗大量的體力，且對(duì)于失去四肢的高位截癱或者偏癱者，使用起來比較困難；搖桿式電動(dòng)輪椅，雖然取代傳統(tǒng)手動(dòng)輪椅，但也需要有單手控制能力，同樣對(duì)于失去四肢的癱瘓人員來說，使用起來還是有一定的困難。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題與缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種價(jià)格低廉、控制靈活、操作簡易，便于安裝在現(xiàn)有輪椅上且可對(duì)搖桿式輪椅進(jìn)行移植的腦電波輪椅控制器。實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種基于腦電波的輪椅控制器，包括以下內(nèi)容 一個(gè)腦電波采集器，采集大腦腦電波活動(dòng)信號(hào)并將該信號(hào)傳輸給腦電波處理器進(jìn)行腦
電信號(hào)分析后，通過USB線傳輸至計(jì)算機(jī)上，同時(shí)將當(dāng)前處理的腦電波信號(hào)顯示在PC機(jī)的顯示器上；
一臺(tái)PC機(jī)，將腦電波驅(qū)動(dòng)器處理后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)信號(hào)，然后把每一種計(jì)算機(jī)信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的操作指令，并通過USB接口發(fā)送至微控制器，即MSP430F169單片機(jī)上；一個(gè)單片機(jī)MSP430F169，用來接收來自PC機(jī)的操作指令，并把操作指令通過D/A轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，然后通過I/O 口輸出到輪椅控制器的兩個(gè)數(shù)據(jù)端口上；
一個(gè)USB接口電路，與PC機(jī)相連接收數(shù)據(jù)，采用TOIUSBD12芯片；
其中，單片機(jī) MSP430F169 的 Pl 口之 Ρ1·5、Ρ2 口之 Ρ2. 0-Ρ2. 4、Ρ5 口之 Ρ5. 0-Ρ5. 7 分別與USB驅(qū)動(dòng)電路相連接；Ρ6 口之Ρ6. 6-Ρ6. 7、GND 口(I/O的第I端或51端)分別依次與輪椅控制器主芯片(型號(hào))X-Y端、輪椅控制器主芯片的GND端相連接；PC機(jī)的兩個(gè)USB 口分別與腦電波驅(qū)動(dòng)器和微控制器的USB接口相連接。本發(fā)明的基于腦電波的輪椅控制器科學(xué)理論依據(jù)
腦波驅(qū)動(dòng)器利用一個(gè)頭帶來探測腦電波活動(dòng)，并將其轉(zhuǎn)換為游戲中的各種動(dòng)作，通過驅(qū)動(dòng)程序定義，可將某種腦電波信號(hào)定義為具體的鍵盤按鍵或鼠標(biāo)動(dòng)作，使用者不需要?jiǎng)右桓割^，就可以利用腦電波信號(hào)完成指揮鍵盤按鍵、鼠標(biāo)移動(dòng)等動(dòng)作。然后，經(jīng)智能中控(計(jì)算機(jī))將各個(gè)信號(hào)處理為操作指令。最后微控制器控制輪椅運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的輪椅與傳統(tǒng)手動(dòng)輪椅、搖桿式電動(dòng)輪椅相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)
I.本發(fā)明的輪椅控制器操作簡便，可經(jīng)過簡單訓(xùn)練，就可以控制輪椅。2.本發(fā)明的輪椅控制器價(jià)格低廉、便于安裝在現(xiàn)有電動(dòng)輪椅上且適合四肢截癱患者使用。



圖I是本發(fā)明的腦電波輪椅控制器的系統(tǒng)框圖。圖2是本發(fā)明的腦電波輪椅控制器的一部分系統(tǒng)電路圖。圖3是本發(fā)明的腦電波輪椅控制器的另一部分系統(tǒng)電路圖。
具體實(shí)施例下邊結(jié)合圖具體說明本發(fā)明的腦電波輪椅控制器系統(tǒng)連接關(guān)系、電路連接關(guān)系及其具體工作原理。參見圖I說明本發(fā)明的腦電波輪椅控制器，包括腦電波采集器，腦電波處理器，智能中控，USB接口電路，展示面板，微控制器，輪椅控制器主芯片。其中，腦電波采集器和腦電波處理器即腦電波驅(qū)動(dòng)器，前者為頭戴部分，利用傳感器采集腦波信號(hào)；后者是其處理主機(jī)，將采集的信號(hào)分類并處理；智能中控就是PC機(jī)；單片機(jī) MSP430F169 (微控制器)的 Pl 口之 PI. 5、P2 口之 P2. 0_Ρ2· 4、P5 口之 P5. 0-P5. 7 分別與USB驅(qū)動(dòng)電路相連接；P6 口之P6. 6-P6. 7、GND 口(I/O的第I端或51端)分別依次與輪椅控制器主芯片(型號(hào))X-Y端、輪椅控制器主芯片GND端相連接；PC機(jī)的兩個(gè)USB 口分別與腦電波驅(qū)動(dòng)器和單片機(jī)MSP430F169的USB接口相連接；展示面板為PC機(jī)的顯示器；輪椅控制器主芯片、繼電器、左電機(jī)驅(qū)動(dòng)和右電機(jī)驅(qū)動(dòng)是原搖桿輪椅控制器內(nèi)部的主要部件。參見圖2和圖3來說明本發(fā)明的腦電波輪椅控制器系統(tǒng)電路的連接關(guān)系。所述的USB接口電路時(shí)PDIUSBD12 UlO芯片的第I端、第2端、第3端、第4端、第6端、第7端、第8端、第9端、第15端、第16端、第28端依次連接Ul的第44端、第45端、第46端、第47端、第48端、第49端、第50端、第51端、第21端、第20端、第22端；UlO的第5端、第10端接地線；U10的第11端接Ul的第23端和第I端，且與Ul的第I端之間串聯(lián)電阻R17 ;U10端的第12端與Ul的第24端之間、第14端與Ul的第17端之間通過J2、J3相連接，且分別與Ul的第I端之間串聯(lián)電阻R16、R15 ；U10的第27端與Ul的第I端相連接；U10的第23端和第22端之間；U10的第21端串聯(lián)二極管D12與電阻R18，第20端串聯(lián)電阻R19，第18端串聯(lián)電阻R21，這三個(gè)端口同時(shí)與Ul的第I端連接；U10的第19端串聯(lián)電阻R20和磁珠LI接入到USB接口的VBUS端口 ；U10的23端與22端之間并聯(lián)晶振X4和電阻C21、C22接入到Ul的第51端；U10的第24端與Ul的第I端連接，且并聯(lián)電容C24與C23端的正極，接入到Ul的第51端；U10的第25、26端串聯(lián)電阻R14、R13，連接到USB接口的D-、D+線，同時(shí)分別再串聯(lián)R12、R11依次與Ul的第51端、第I端連接；USB接口的GND端口與Ul的第I端連接。其它U1的第64端與第62端之間串聯(lián)電容Cl ;第I端與第63端之間串聯(lián)電容C2 ;第7端、第10端分別連接電容C4、C3，二者并聯(lián)后連接到第11端；U1的第5端、第6端是DACO、DACl輸出的的端口連接輪椅控制器主芯片的X與Y端。本發(fā)明的腦電波輪椅控制器工作過程如下當(dāng)額頭緊皺眉頭時(shí)，腦電波采集器采集已定義的代表“前進(jìn)”的腦電波信號(hào)，同時(shí)將信號(hào)發(fā)送至腦電波處理器。腦電波處理器將腦電波信號(hào)處理為智能中控識(shí)別的“前進(jìn)”指令，并向輪椅控制器下達(dá)前進(jìn)指令。微控制器 的USB接口電路模塊接收來自智能中控的前進(jìn)指令后，通過D/A轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后將電信號(hào)輸入到輪椅控制器主芯片的X和Y端。輪椅控制器主芯片將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為PWM波，利用繼電器小電流驅(qū)動(dòng)大電流的特性，驅(qū)動(dòng)左電機(jī)驅(qū)動(dòng)、右電機(jī)驅(qū)動(dòng)。同時(shí)在智能中控端的展示面板上更新當(dāng)前腦電波輪椅控制器所控制的方向。
權(quán)利要求
1.一種基于腦電波的輪椅控制器，包括 一個(gè)腦電波采集器，采集大腦腦電波活動(dòng)信號(hào)并將該信號(hào)傳輸給腦電波處理器進(jìn)行腦電信號(hào)分析后，通過USB線傳輸至計(jì)算機(jī)上，同時(shí)將當(dāng)前處理的腦電波信號(hào)顯示在PC機(jī)的顯示器上； 一臺(tái)PC機(jī)，將腦電波驅(qū)動(dòng)器處理后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)信號(hào)，然后把每一種計(jì)算機(jī)信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的操作指令，并通過USB接口發(fā)送至微控制器，即MSP430F169單片機(jī)上； 一個(gè)單片機(jī)MSP430F169，用來接收來自PC機(jī)的操作指令，并把操作指令通過D/A轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，然后通過I/O 口輸出到輪椅控制器的兩個(gè)數(shù)據(jù)端口上； 一個(gè)USB接口電路，與PC機(jī)相連接收數(shù)據(jù)，采用TOIUSBD12芯片； 其中，單片機(jī) MSP430F169 的 Pl 口之 Ρ1·5、Ρ2 口之 Ρ2. 0-Ρ2. 4、Ρ5 口之 Ρ5. 0-Ρ5. 7 分別與USB驅(qū)動(dòng)電路相連接；Ρ6 口之Ρ6. 6-Ρ6. 7、GND 口分別依次與輪椅控制器主芯片X-Y端、輪椅控制器主芯片的GND端相連接；PC機(jī)的兩個(gè)USB 口分別與腦電波采集器和微控制器的USB接口相連接。
2.據(jù)權(quán)利要求I所述的基于腦電波輪椅控制器，其特征在于，所述的腦電波采集器采用腦電波驅(qū)動(dòng)器，在計(jì)算機(jī)上將其轉(zhuǎn)換為鍵盤驅(qū)動(dòng)定義，并由微控制器MSP430F169單片機(jī)將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，達(dá)到控制輪椅的目的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于腦電波輪椅控制器，其特征在于將微控制器的兩個(gè)信號(hào)輸出端接至原搖桿式輪椅控制器的X、Y端，代替手動(dòng)推動(dòng)搖桿控制輪椅的方式，以腦電波驅(qū)動(dòng)輪椅控制器的新方式控制輪椅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于腦電波的輪椅控制器，單片機(jī)MSP430F169的P1口之P1.5、P2口之P2.0-P2.4、P5口之P5.0-P5.7分別與USB驅(qū)動(dòng)電路相連接；P6口之P6.6-P6.7、GND口分別依次與輪椅控制器主芯片X-Y端、輪椅控制器主芯片的GND端相連接；PC機(jī)的兩個(gè)USB口分別與腦電波驅(qū)動(dòng)器和微控制器單片機(jī)MSP430F169的USB接口相連接。本發(fā)明利用一個(gè)頭帶來探測腦電波活動(dòng)，并將其轉(zhuǎn)換為為具體的鍵盤按鍵或鼠標(biāo)動(dòng)作，經(jīng)智能中控將各個(gè)信號(hào)處理為操作指令，最后由微控制器來控制輪椅運(yùn)動(dòng)。具有操作簡便、價(jià)格低廉、便于安裝在現(xiàn)有電動(dòng)輪椅上，且適合四肢截癱患者使用。
文檔編號(hào)G05B19/042GK102880098SQ20121037411
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月7日
發(fā)明者蔡騁, 徐楊, 楊曉民, 代永里, 談繼魁 申請人:西北農(nóng)林科技大學(xué)