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《广西大学》 2015年
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基于单通道脑机接口的嵌入式智能轮椅控制系统研究

马超  
【摘要】:脑机接口(Brain Computer Interface, BCI)是一种新颖的人机交互技术,它通过计算机或其它电子设备在人脑与外界环境之间建立一条不依赖于外周神经和肌肉组织的对外信息交流控制通路,因此脑机接口可为患有运动功能障碍但思维正常的残障人士提供一种与外界进行交流的新途径。目前,脑机接口的应用系统中的脑电信号采集与处理部分多数采用多通道脑电信号采集设备结合高性能计算机实现。这些应用系统通常具有较好的性能,但也存在系统庞大、操作复杂、成本高、功耗大等不足。本文设计并实现了一种基于单通道脑机接口的应用系统,即嵌入式智能轮椅控制系统。系统结合嵌入式微处理器提取专注度和眨眼信号,实现对轮椅运动状态的控制。在前人工作的基础上,主要完成了以下工作:1、对脑机接口的国内外研究现状进行较全面的介绍。在分析了目前脑机接口研究领域主流脑电信号采集与处理方案的基础上,提出基于嵌入式处理器平台的单通道脑机接口设计方案。2、分析了脑电信号的特点,结合单通道脑机接口信号采集设备所采集的脑电信号特征,选择专注度和眨眼信号作为基于单通道脑机接口的嵌入式智能轮椅控制系统的控制信号,并实现了在原始脑电波信号中进行眨眼信号的提取。3、设计并实现了基于单通道脑机接口的嵌入式智能轮椅控制系统。对脑电信号采集模块、嵌入式处理器及外围电路模块、直流电机驱动模块、系统供电模块等进行了较详细的阐述;结合嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ和μC/GUI图形界面对脑电信号解码、眨眼信号识别、轮椅运动状态控制等软件模块进行了较详细的说明。4、对基于单通道脑机接口的嵌入式智能轮椅控制系统的软硬件进行了系统集成和测试。测试结果表明,十名被试者经过眨眼训练后眨眼信号平均正确识别率最低为87%,最高为99%;专注度与轮椅速度具有良好的线性关系,系统具有较好的可操控性。
【学位授予单位】:广西大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP273;TH789

【参考文献】
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