基于單通道腦機接口的嵌入式智能輪椅控制系統(tǒng)研究

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1、一．—＇＇？ｖ：；ｖ－ｒ：ｌ、ｉ工租訊古學化論義Ｍ基于單通道腦機接口的嵌入式智能輪椅控制系統(tǒng)研究馬超爲席Ａ榮二０—四年十一月分類號ＴＰ２７３＋．５密級公開ＵＤＣ００４．５工程碩±學位論文基于單通道腦機接口的嵌入式智能輪椅控制系統(tǒng)研究馬超學科專業(yè)計算機巧術(shù)指導教師聯(lián)進創(chuàng)教授論文答辯日期２０１４．１１．２１學位授予日期２０１４．１２．３０答辯委員會主席梁永忠教授級高級工程師廣西大學學位論文原創(chuàng)性和使用授權(quán)聲明本人聲明所呈交的論文，是本人在導師的

2、指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除已特別加標注和致謝的地方外，論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含本人或他人為獲得廣西大學或其它單位的學位而使用過的材料一。與我同工作的同事對本論文的研究工作所做的貢獻均已在論文中作了明確說明。本人在導師指導下所完成的學位論文及相關(guān)的職務作品，知識產(chǎn)權(quán)歸。；屬廣西大學本人授權(quán)廣西大學擁有學位論文的部分使用權(quán)，目Ｐ學校有權(quán)保存并向國家有關(guān)部口或機構(gòu)送交學位論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱，可｛＾將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行

3、。檢索和傳播，可Ｗ采用影印、縮印或其它復制手段保存、匯編學位論文本學位論文屬于：□保密，在年解密后適用授權(quán)。囚不保密。＂＂（請在上相應方框內(nèi)打Ｖ）論文作者簽名〇／護／’《；乃走窒日期：義指導教師簽名日期；作者聯(lián)系電話；電子郵箱：基于單通道腦機接口的嵌入式智能輪椅控制系統(tǒng)研究摘要Ｂ一腦機接口ｒａｉｎＣｏｍｕｔｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ，ＢＣＩ是種新穎的人機交互技術(shù)，（ｐ）它通過計算機或其它電子設備在人腦與外界環(huán)境之間建立一條不依賴于外周神經(jīng)和肌肉組織的對外信息交流控制通路，因此腦機接

4、口可為患有運動一功能障礙但思維正常的殘障人±提供種與外界進行交流的新途徑。目前，腦機接口的應用系統(tǒng)中的腦電信號采集與處理部分多數(shù)采用多通道腦電信號采集設備結(jié)合高性能計算機實現(xiàn)。這些應用系統(tǒng)通常具有較、好的性能，但也存在系統(tǒng)龐大、操作復雜成本高、功耗大等不足。本文一設計并實現(xiàn)了種基于單通道腦機接日的應用系統(tǒng)，即嵌入式智能輪椅控制系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)合嵌入式微處理器提取專注度和眨眼信號，實現(xiàn)對輪椅運動狀態(tài)的控制。在前人工作的基礎(chǔ)上，主要完成了下工作：１、對腦機接口的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行較全面的介紹。在分析了目前腦

5、機接口研究領(lǐng)域主流腦電信號采集與處理方案的基礎(chǔ)上，提出基于嵌入式處理器平臺的單通道腦機接口設計方案。２、分析了腦電信號的特點，結(jié)合單通道腦機接口信號采集設備所采集的腦電信號特征，選擇專注度和眨眼信號作為基于單通道腦機接口的嵌入式智能輪椅控制系統(tǒng)的控制信號，并實現(xiàn)了在原始腦電波信號中進行眩眼信號的提取。Ｉ３、設計并實現(xiàn)了基于單通道腦機接口的嵌入式智能輪椅控制系統(tǒng)。對腦電信號采集模塊、嵌入式處理器及外圍電路模塊、直流電機驅(qū)動模塊、系統(tǒng)供電模塊等進行了較詳細的闡述合嵌入式實時操作系統(tǒng)ｏｓ－ｉｃ／ｎ；結(jié)＾和ｉ

6、Ｃ／ＧＵＩ圖形界面對腦電信號解碼、眨眼信號識別、輪椅運動狀態(tài)控制等ｊ軟件模塊進行了較詳細的說明。４、對基于單通道腦機接口的嵌入式智能輪椅控制系統(tǒng)的軟硬件進行了系統(tǒng)集成和測試。測試結(jié)果表明，十名被試者經(jīng)過眨眼訓練后眨眼信號平均正確識別率最低為８７％，最高為９９％；專注度與輪椅速度具有良好的線性關(guān)系，系統(tǒng)具有較好的可操控性。關(guān)鍵詞：腦機接口腦電信號嵌入式處理器嵌入式智能輪椅ｎＲＥＳＥＡＲＣＨＯＦＥＭＢＥＤＤＥＤＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＴＷＨＥＥＬＣＨＡＩＲＣＯＮＴＲＯＬ－ＳＹＳＴＥＭＢＡＳＥＤＯＮ

7、ＳＩＮＧＬＥＣＨＡＮＮＥＬＢＣＩＡＢＳＴＲＡＣＴＢｒａ－ｉｎｃｏｍ山ｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅＢＣＩｉｓａｎｅｗｈｕｍａｎｃｏｍｕｔｅｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｐ（）ｐ１：ｅｃｈｎｏｌｏａｎｄ江ｃｏｎｔｒｏｌａｔｈｏｆｆｏｗｉｎｅｘｃｈａｎｇｅｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｈｉｃｈｉｓｇｙｐｇ，ａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｈｕｍａｎｂｒａｉｎａｎｄｔｈｅｏｕｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｖｉａｃｏｍｐ山ｅ

8、ｒｓｏｒｏｔｈｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ．Ｗｉｔｈｏｕｔｒｅｌｙｉｎｇｏ打ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｎｅｒｖｅｏｒｍｕｓｃｌｅ＂化ｕｅｏｆ