人-機(jī)接口(Human-Machine-Interface, HMI)又稱人機(jī)交互、人機(jī)界面,是指人機(jī)間相互施加影響的區(qū)域,凡參加人機(jī)信息交流的一切領(lǐng)域都屬于人機(jī)接口。智能輪椅集模式識(shí)別技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)和多模態(tài)人機(jī)交互等多種新技術(shù)為一體,通過各種各樣的人機(jī)交互及自動(dòng)導(dǎo)航避障等功能大大提高了使用者獨(dú)立行動(dòng)的能力,具有廣泛的應(yīng)用前景。智能輪椅的關(guān)鍵技術(shù)之一就是以“人”為中心,真正實(shí)現(xiàn)與使用者和諧交互。作為人機(jī)交互中的一種,腦-機(jī)接口(Brain-Computer-Interface, BCI)技術(shù)正逐步使人類利用腦電信號(hào)與計(jì)算機(jī)或其它裝置進(jìn)行通訊成為了可能,它為人的大腦開辟了一條全新的與外界進(jìn)行信息交流和控制的途徑。 本文利用大多數(shù)腦神經(jīng)功能正常人均有的Alpha波阻斷現(xiàn)象,將基于腦電Alpha波變化控制外部機(jī)電設(shè)備開關(guān)的BCI技術(shù)用于電動(dòng)輪椅的運(yùn)動(dòng)控制,設(shè)計(jì)了一套智能輪椅人機(jī)交互系統(tǒng)。該系統(tǒng)操作簡便,幾乎無需訓(xùn)練或僅需很少訓(xùn)練就可以穩(wěn)定可靠地控制輪椅運(yùn)動(dòng)。 該系統(tǒng)由信號(hào)采集單元、信號(hào)處理平臺(tái)、控制面板和輪椅控制接口組成。使用者通過控制面板產(chǎn)生含有相關(guān)控制信息的腦電信號(hào);經(jīng)前置放大濾波器和信號(hào)采集卡分別進(jìn)行放大濾波和A/D轉(zhuǎn)換后輸入計(jì)算機(jī);然后在計(jì)算機(jī)中的Labview平臺(tái)上完成包括濾波去噪、RMS平滑-平均、與門限電壓比較、產(chǎn)生脈沖控制信號(hào)等一系列信號(hào)處理工作;最后經(jīng)接口電路轉(zhuǎn)化輸出相應(yīng)控制信號(hào)完成對(duì)輪椅的運(yùn)動(dòng)控制。為能給設(shè)計(jì)方案提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)和確定BCI系統(tǒng)的最優(yōu)參數(shù),對(duì)受試者進(jìn)行了一系列相關(guān)測(cè)試實(shí)驗(yàn):(1)比較了不同導(dǎo)聯(lián)位置所采集腦電源信號(hào)及其控制效果,為電極帽的設(shè)計(jì)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù);(2)研究了不同閾值電壓條件下出現(xiàn)的偽電位影響,以此確定了閾值電壓選取的原則;(3)統(tǒng)計(jì)了不同觸發(fā)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以確定循環(huán)燈閃爍時(shí)間的選擇規(guī)律。此后又設(shè)計(jì)了4組不同的單方向組合操作和輪椅行進(jìn)實(shí)驗(yàn)以進(jìn)一步考核BCI系統(tǒng)的操作性能,結(jié)果表明:全部受試者均能順利完成大部分操作,并具有較高的成功率和穩(wěn)定性,從而證明了本文所設(shè)計(jì)的BCI人機(jī)交互系統(tǒng)的可行性。最后依據(jù)Ben Shneiderman提出的評(píng)估原則對(duì)該BCI系統(tǒng)進(jìn)行了初步評(píng)估,肯定其性能明顯優(yōu)于一般的生物信息反饋系統(tǒng),具有擴(kuò)展出更多功能的潛力。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：TH789
【部分圖文】：

具有廣泛的應(yīng)用前景。智能輪椅的關(guān)鍵技術(shù)之互的技術(shù)。這種交互包括兩方面的要素：一方面使人方面使輪椅可以較好的理解人的思維和命令。要實(shí)現(xiàn)的人機(jī)界面。、軟件的交叉部分即構(gòu)成人－機(jī)接口。人－機(jī)接erface，HMI）又稱人－機(jī)交互、人機(jī)界面或用戶界的區(qū)域，凡參與人機(jī)信息交流的一切領(lǐng)域都屬于人－要考慮生理學(xué)、心理學(xué)、文化學(xué)、生物學(xué)、技術(shù)學(xué)等要包括有意識(shí)控制和自然控制兩大類，如圖 1－1 所接口適用于殘疾程度較輕、肢體能動(dòng)性較高的人群，殘疾程度高，肢體能動(dòng)性低的人群。智能輪椅在這方然控制的人－機(jī)接口。例如，用戶可以通過語音驅(qū)動(dòng)眼睛驅(qū)動(dòng)更可以讓用戶在不知不覺中不費(fèi)絲毫力氣

向左（LEFT）:減小角速度（W --）；向右（RIGHT）:增加角速度（W ++）。圖1-2 電極布置圖這種人-機(jī)接口適用于可以控制自己眼睛的運(yùn)動(dòng)并可以自由地做其它事的人。用戶要對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行使用前的訓(xùn)練。研究顯示殘疾人大約需要15分鐘就能掌握該系統(tǒng)。開發(fā)人員在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到如眨眼等多種干擾，另外，還可附加其他的控制方式以確保輪椅駕駛的安全性和穩(wěn)定性。1.2.3 頭部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)人們總是偏轉(zhuǎn)頭部看著他們想要去的方向，轉(zhuǎn)彎時(shí)頭部又會(huì)不斷地改變方向，最后完成轉(zhuǎn)彎時(shí)頭部也自然地面向正前方。人們的這種幾乎是無意識(shí)的轉(zhuǎn)頭行為也可以用于驅(qū)動(dòng)控制，且具有自校正的特性。圖 1-3 測(cè)量簡圖4

測(cè)量簡圖
【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 薛匡正;腦控機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制算法研究[D];大連理工大學(xué);2010年

2 涂建成;腦電信號(hào)控制智能輪椅的研究[D];杭州電子科技大學(xué);2011年

3 蔡新波;基于腦電信號(hào)的電動(dòng)輪椅控制方法研究[D];杭州電子科技大學(xué);2012年

4 李戀;結(jié)合EOG和EEG的人機(jī)交互系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];安徽大學(xué);2012年

5 郝付英;智能輪椅控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D];山東大學(xué);2012年

6 劉璇;護(hù)理機(jī)器人系統(tǒng)中視覺定位方法的研究與設(shè)計(jì)[D];合肥工業(yè)大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2843475