人-機接口(Human-Machine-Interface, HMI)又稱人機交互、人機界面,是指人機間相互施加影響的區(qū)域,凡參加人機信息交流的一切領域都屬于人機接口。智能輪椅集模式識別技術、多傳感器融合技術和多模態(tài)人機交互等多種新技術為一體,通過各種各樣的人機交互及自動導航避障等功能大大提高了使用者獨立行動的能力,具有廣泛的應用前景。智能輪椅的關鍵技術之一就是以“人”為中心,真正實現(xiàn)與使用者和諧交互。作為人機交互中的一種,腦-機接口(Brain-Computer-Interface, BCI)技術正逐步使人類利用腦電信號與計算機或其它裝置進行通訊成為了可能,它為人的大腦開辟了一條全新的與外界進行信息交流和控制的途徑。 本文利用大多數(shù)腦神經功能正常人均有的Alpha波阻斷現(xiàn)象,將基于腦電Alpha波變化控制外部機電設備開關的BCI技術用于電動輪椅的運動控制,設計了一套智能輪椅人機交互系統(tǒng)。該系統(tǒng)操作簡便,幾乎無需訓練或僅需很少訓練就可以穩(wěn)定可靠地控制輪椅運動。 該系統(tǒng)由信號采集單元、信號處理平臺、控制面板和輪椅控制接口組成。使用者通過控制面板產生含有相關控制信息的腦電信號;經前置放大濾波器和信號采集卡分別進行放大濾波和A/D轉換后輸入計算機;然后在計算機中的Labview平臺上完成包括濾波去噪、RMS平滑-平均、與門限電壓比較、產生脈沖控制信號等一系列信號處理工作;最后經接口電路轉化輸出相應控制信號完成對輪椅的運動控制。為能給設計方案提供實驗依據(jù)和確定BCI系統(tǒng)的最優(yōu)參數(shù),對受試者進行了一系列相關測試實驗:(1)比較了不同導聯(lián)位置所采集腦電源信號及其控制效果,為電極帽的設計提供了實驗依據(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)計了不同觸發(fā)時間的實驗數(shù)據(jù)以確定循環(huán)燈閃爍時間的選擇規(guī)律。此后又設計了4組不同的單方向組合操作和輪椅行進實驗以進一步考核BCI系統(tǒng)的操作性能,結果表明: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計的BCI人機交互系統(tǒng)的可行性。最后依據(jù)Ben Shneiderman提出的評估原則對該BCI系統(tǒng)進行了初步評估,肯定其性能明顯優(yōu)于一般的生物信息反饋系統(tǒng),具有擴展出更多功能的潛力。
【學位單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2007
【中圖分類】：TH789
【部分圖文】：

具有廣泛的應用前景。智能輪椅的關鍵技術之互的技術。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。要實現(xiàn)的人機界面。、軟件的交叉部分即構成人－機接口。人－機接erface，HMI）又稱人－機交互、人機界面或用戶界的區(qū)域，凡參與人機信息交流的一切領域都屬于人－要考慮生理學、心理學、文化學、生物學、技術學等要包括有意識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、肢體能動性較高的人群，殘疾程度高，肢體能動性低的人群。智能輪椅在這方然控制的人－機接口。例如，用戶可以通過語音驅動眼睛驅動更可以讓用戶在不知不覺中不費絲毫力氣

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-機接口適用于可以控制自己眼睛的運動并可以自由地做其它事的人。用戶要對該系統(tǒng)進行使用前的訓練。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)人員在設計時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 頭部運動驅動人們總是偏轉頭部看著他們想要去的方向，轉彎時頭部又會不斷地改變方向，最后完成轉彎時頭部也自然地面向正前方。人們的這種幾乎是無意識的轉頭行為也可以用于驅動控制，且具有自校正的特性。圖 1-3 測量簡圖4

測量簡圖
【引證文獻】

相關碩士學位論文 前6條

1 薛匡正;腦控機器人系統(tǒng)運動控制算法研究[D];大連理工大學;2010年

2 涂建成;腦電信號控制智能輪椅的研究[D];杭州電子科技大學;2011年

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

4 李戀;結合EOG和EEG的人機交互系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D];安徽大學;2012年

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

6 劉璇;護理機器人系統(tǒng)中視覺定位方法的研究與設計[D];合肥工業(yè)大學;2012年

本文編號：2843475