本文選題：智能輪椅 + Visual��； 參考：《華南理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：腦-機(jī)接口(Brain Computer Interface,BCI)區(qū)別于傳統(tǒng)的人機(jī)交互方式,給患有運(yùn)動功能障礙的殘疾人或者行動不便的老年人供了一種全新的人機(jī)交互方式。隨著世界老年化程度的加深,以及受各種自然災(zāi)害影響造成的殘障人士數(shù)量的增加,如今越來越多的研究機(jī)構(gòu)或者高校開始致力于改善這種人群的行動自由度和生活質(zhì)量,為他們供一種基于腦-機(jī)接口的代步工具,即智能輪椅,因此具有自動行走、自主避障、人機(jī)交互、地圖記憶等功能的智能輪椅越來越受到人們的青睞。本文研究基于共享控制策略的腦控智能輪椅系統(tǒng),該系統(tǒng)結(jié)合BCI控制模式和自主控制模式兩種控制模式,將人工智能和機(jī)器智能有機(jī)的進(jìn)行融合。自主控制模式下,智能輪椅能通過Laser傳感器檢測外部環(huán)境,通過角度勢場法實(shí)現(xiàn)自主避障,通過深度RGB視覺傳感器獲取環(huán)境中的視覺特征來輔助定位。采用Vision-based SLAM算法實(shí)現(xiàn)輪椅的同步定位和繪圖。腦-機(jī)控制控制模式,本文突破了傳統(tǒng)的基于方向驅(qū)動的控制方式,將BCI與軌跡規(guī)劃算法相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)智能輪椅的平滑的方向調(diào)整時沿著曲線運(yùn)動,避免了輪椅運(yùn)動過程中的晃動,減少了對腦電信號造成的影響。本文出了基于腦-機(jī)接口控制模式和自主控制模式的共享控制策略,通過對比基于模式切換的共享策略和基于狀態(tài)融合的共享控制策略,分別進(jìn)行實(shí)驗測試與分析。本文采用模塊化設(shè)計思想,將系統(tǒng)的功能模塊進(jìn)行單獨(dú)的理論仿真分析和實(shí)際測試,使得系統(tǒng)的功能模塊均具可實(shí)施性和穩(wěn)定性。最后本文征得多名志愿者的同意,對每個志愿者進(jìn)行了多次測試實(shí)驗,并且嚴(yán)格按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計實(shí)驗結(jié)果、記錄實(shí)驗過程,分析實(shí)驗結(jié)果,最終使得所有志愿者都能夠達(dá)到本文設(shè)計的要求。特別的,為滿足以上各系統(tǒng)功能的要求,本文通過對一臺普通的電動輪椅進(jìn)行改裝,重新設(shè)計了系統(tǒng)的硬件和軟件,并且進(jìn)行了大量的驗證實(shí)驗,具體包括:避障實(shí)驗、視覺輔助定位實(shí)驗、腦機(jī)信號測試實(shí)驗、軌跡規(guī)劃實(shí)驗和共享控制策略實(shí)驗等。實(shí)驗測試表明本文采用的理論算法以及出的方法都具有一定的實(shí)際效果,本文設(shè)計的智能輪椅具有一定的可行性和實(shí)用性。
[Abstract]:The Brain Computer Interface (BCI) is different from the traditional human-computer interaction. It provides a new human-computer interaction for disabled persons with movement dysfunction or inconvenient old people. With the deepening of the world's aging and the increase of the number of disabled people affected by various natural disasters, such as Nowadays, more and more research institutions or colleges and universities are beginning to improve the freedom of action and quality of life of this population, and provide them with an Intelligent Wheelchair Based on the brain machine interface. Therefore, the intelligent wheelchair with automatic walking, autonomous obstacle avoidance, human-computer interaction, map memory and other functions is becoming more and more popular. This paper studies the brain control intelligent wheelchair system based on shared control strategy. This system combines the two control modes of BCI control mode and autonomous control mode to integrate artificial intelligence and machine intelligence. Under the independent control mode, the intelligent wheelchair can detect the external environment through the Laser sensor and realize the obstacle avoidance by the angle potential field method. Using the depth RGB vision sensor to obtain the visual features in the environment to assist the positioning. Using the Vision-based SLAM algorithm to realize the synchronous positioning and drawing of the wheelchair. The brain machine control control mode, this paper breaks through the traditional direction driven control mode and combines the BCI with the trajectory planning method to realize the smooth direction of the intelligent wheelchair. Moving along the curve to avoid the wobble in the wheelchair movement and reduce the impact on the brain signal. This paper presents a shared control strategy based on the brain machine interface control mode and the autonomous control mode. By comparing the sharing strategy based on the mode switching and the state fusion based sharing control strategy, the real time is real. In this paper, the modular design idea is adopted to carry out a separate theoretical simulation analysis and practical test of the functional modules of the system, so that all the functional modules of the system are feasible and stable. The standard statistical experiment results, the record of the experiment process and the analysis of the experimental results, all the volunteers are able to meet the requirements of the design. In particular, in order to meet the requirements of the system functions above, this paper resets a common electric wheelchair, resets the hardware and software of the system, and has carried out a large number of tests. The proof experiment includes: obstacle avoidance experiment, visual assistant positioning experiment, brain machine signal test experiment, trajectory planning experiment and sharing control strategy experiment. The experimental test shows that the theoretical algorithm and the method used in this paper have some practical effect, and the intelligent wheelchair designed in this paper has certain feasibility and practicability.

【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH789

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10 ;國外信息之窗[J];醫(yī)療保健器具;1996年03期

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3 羅元;楊楊;張毅;黎勝暉;陳凱;;智能輪椅嵌入式手勢控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[A];2013年中國智能自動化學(xué)術(shù)會議論文集（第五分冊）[C];2013年

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本文編號：1875387