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申请/专利权人：中国地质大学(武汉)

摘要：本发明提供一种基于脑电信号和语音信号共同控制的智能义肢系统，包括义肢支架、主控单元、蓝牙通讯模块和电源，义肢支架设有舵机机构和义肢控制单元，主控单元包括脑电波采集装置、语音识别模块和主控MCU，主控MCU解析采集到的脑电波信号得到专注度信号和眨眼信号，并根据专注度信号确定运动速度，以及根据眨眼信号确定转动方向，构成第一运动信号；主控MCU根据识别出的语音信号确定该语音信号对应的预设运动速度或转动方向，构成第二运动信号，主控MCU将第一或第二运动信号传输到义肢控制单元，义肢控制单元根据第一或第二运动信号，控制舵机机构驱动义肢支架运动。本发明的有益效果：脑电波信号和语音信号结合实现了义肢的智能化控制。

主权项：1.一种基于脑电信号和语音信号共同控制的智能义肢系统，其特征在于：包括义肢支架、主控单元、蓝牙通讯模块和为所述义肢系统供电的电源，所述义肢支架设有舵机机构和控制所述舵机机构的义肢控制单元，所述主控单元和所述义肢控制单元通过所述蓝牙通讯模块无线连接，所述主控单元包括用于采集用户脑电波的脑电波采集装置、用于识别用户语句的语音识别模块和主控MCU，所述主控MCU解析采集到的脑电波信号得到专注度信号和眨眼信号，并根据专注度信号确定运动速度，以及根据眨眼信号确定转动方向，该运动速度和该转动方向构成第一运动信号；所述主控MCU根据识别出的语音信号确定该语音信号对应的预设运动速度或转动方向，该预设运动速度和该转动方向构成第二运动信号，所述主控MCU首次接收到第一运动信号，将该第一运动信号传输到所述义肢控制单元，所述义肢控制单元根据该第一运动信号控制所述舵机机构驱动所述义肢支架开始运动，之后所述主控MCU判断出第一运动信号与前次相比发生改变时，将该第一运动信号传输至所述义肢控制单元，所述主控MCU判断出第一运动信号与前次相比未发生改变且所述语音识别模块识别到语音信号时，传输该语音信号对应的第二运动信号至所述义肢控制单元，所述义肢控制单元根据其接收到的第一运动信号或第二运动信号，控制所述舵机机构驱动所述义肢支架继续运动；所述专注度信号为专注度程度，所述第一运动信号中的运动速度和专注度程度成线性关系，且为正相关；所述眨眼信号为左眼眨动或右眼眨动，当左眼眨动时，所述第一运动信号中的转动方向为向一个方向转动预设角度，当右眼眨动时，所述第一运动信号中的转动方向为向另一相反方向转动预设角度；所述脑电波采集装置为TGAM脑电检测芯片。

全文数据：一种基于脑电信号和语音信号共同控制的智能义肢系统技术领域本发明涉及义肢领域，尤其涉及一种基于脑电信号和语音信号共同控制的智能义肢系统。背景技术目前市面上常见的义肢主要为连杆结构，这种设计使得患者在足跟着地时能保持稳定，在离地时，残肢较小的力量就能使关节屈曲。坐下时也不会在外观上发生问题。固然，这种义肢可以满足大多数肢体残疾人士使用，且当身体仅少部分有残疾时，使用更为合适。但是这种义肢需要通过手、腿等部位控制行走、为身体提供支撑，却不适合于身体残障较为严重，如高位截瘫，无法通过身体动作来控制义肢的患者，所以市面上普遍意义上的义肢具有很大的局限性。发明内容有鉴于此，本发明的实施例提供了一种基于脑电信号和语音信号共同控制的智能义肢系统。本发明的实施例提供一种基于脑电信号和语音信号共同控制的智能义肢系统，包括义肢支架、主控单元、蓝牙通讯模块和为所述义肢系统供电的电源，所述义肢支架设有舵机机构和控制所述舵机机构的义肢控制单元，所述主控单元和所述义肢控制单元通过所述蓝牙通讯模块无线连接，所述主控单元包括用于采集用户脑电波的脑电波采集装置、用于识别用户语句的语音识别模块和主控MCU，所述主控MCU解析采集到的脑电波信号得到专注度信号和眨眼信号，并根据专注度信号确定运动速度，以及根据眨眼信号确定转动方向，该运动速度和该转动方向构成第一运动信号；所述主控MCU根据识别出的语音信号确定该语音信号对应的预设运动速度或转动方向，该预设运动速度和该转动方向构成第二运动信号，所述主控MCU首次接收到第一运动信号，将该第一运动信号传输到所述义肢控制单元，所述义肢控制单元根据该第一运动信号控制所述舵机机构驱动所述义肢支架开始运动，之后所述主控MCU判断出第一运动信号与前次相比发生改变时，将该第一运动信号传输至所述义肢控制单元，所述主控MCU判断出第一运动信号与前次相比未发生改变且所述语音识别模块识别到语音信号时，传输该语音信号对应的第二运动信号至所述义肢控制单元，所述义肢控制单元根据其接收到的第一运动信号或第二运动信号，控制所述舵机机构驱动所述义肢支架继续运动。进一步地，所述专注度信号为专注度程度，所述第一运动信号中的运动速度和专注度成程度线性关系，且为正相关。进一步地，所述眨眼信号为左眼眨动或右眼眨动，当左眼眨动时，所述第一运动信号中的转动方向为向一个方向转动预设角度，当右眼转动时，所述第一运动信号中的转动方向为向另一相反方向转动预设角度。进一步地，所述语音识别模块为LD3320语音识别芯片，所述LD3320语音识别芯片预先录入表示运动速度或转动方向的字符，在接收到外界语音时进行比对，与录入字符相同即识别出该语音信号。进一步地，所述脑电波采集装置为TGAM脑电检测芯片。进一步地，所述蓝牙通讯模块为HC-05蓝牙模块，包括蓝牙发射器和蓝牙接收器，所述蓝牙发射器和所述主控MCU电连接，所述蓝牙接收器和所述义肢控制单元电连接。本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种基于脑电信号和语音信号共同控制的智能义肢系统，实现了义肢的智能化控制，将脑电波信号和语音信号结合，两种方式控制义肢支架运动，既保证了控制的可靠性和稳定性，同时保证了产品的简便性和实用性。与现有的机械控制义肢相比，通过脑电波或语句操控方便，容易实现用户的运动意图，适用范围更广，可以做到更方便的为残障人士服务，更具普遍应用性，可以为诸如高位截瘫患者提供身体以外的智能化帮助，对于服务残障人士，具有更高效的优点。附图说明图1是本发明一种基于脑电信号和语音信号共同控制的智能义肢系统的示意图；图2是本发明一种基于脑电信号和语音信号共同控制的智能义肢系统的原理图。图中：1-义肢支架、2-舵机机构、3-义肢控制MCU、4-蓝牙接收器、5-第二电源适配器、6-主控MCU、7-蓝牙发射器、8-语音识别模块、9-脑电波采集装置、10-主控单元。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于脑电信号和语音信号共同控制的智能义肢系统，包括义肢支架1、主控单元10、蓝牙通讯模块和为所述义肢系统供电的电源。所述义肢支架1设有舵机机构2和控制所述舵机机构2的义肢控制单元，所述义肢控制单元为义肢控制MCU3，所述蓝牙通讯模块为HC-05蓝牙模块，包括蓝牙发射器7和蓝牙接收器4，所述电源包括第一电源适配器和第二电源适配器5，所述蓝牙接收器4和所述第一电源适配器分别电连接所述义肢控制MCU3，所述主控单元和所述义肢控制MCU3通过所述蓝牙通讯模块无线连接可进行数据传输。所述主控单元10包括用于采集用户脑电波的脑电波采集装置9、用于识别用户语句的语音识别模块8和主控MCU6，所述脑电波采集装置9佩戴于用户头部，本实施例中所述脑电波采集装置9为TGAM脑电检测芯片，也可以选择其他脑电波传感器，所述语音识别模块8为LD3320语音识别芯片，所述TGAM脑电检测芯片、LD3320语音识别芯片和所述蓝牙发射器7分别电连接所述主控MCU6，所述TGAM脑电检测芯片可直接采集用户的脑电波信号形成脑电波数据流，所述主控MCU6解析采集到的脑电波数据流得到专注度信号和眨眼信号，并根据专注度信号确定运动速度，其中，所述专注度信号为专注度程度，所述第一运动信号中的运动速度和专注度成程度线性关系，且为正相关；所述主控MCU6还根据眨眼信号确定转动方向，所述眨眼信号为左眼眨动或右眼眨动，当用户左眼眨动时，所述第一运动信号中的转动方向为向左转动预设角度，当右眼转动时，所述第一运动信号中的转动方向为向右向转动预设角度，通过脑电波信号判断出的运动速度和转动方向构成第一运动信号。所述主控MCU6根据所述语音识别模块8识别出的语音信号确定该语音信号对应的预设运动速度或转动方向，所述语音识别模块8预先录入表示运动速度或转动方向的字符，如“停止”、“加速”、“减速”等字符表示运动速度，“左转”“右转”“换向”等表示转动方向的字符，所述语音识别模块8在接收到外界语音时进行比对，与录入字符相同即识别出该语音信号，并将该语音信号传输至所述主控MCU6，所述主控MCU6判断出该语音信号表示的运动速度或转动方向，通过语音识别判断出的运动速度和该转动方向构成第二运动信号。所述主控MCU6通过所述蓝牙传输模块将第一运动信号或第二运动信号传输到所述义肢控制MCU3，所述第一运动信号的优先级高于所述第二运动信号，所述主控MCU首次接收到第一运动信号，将该第一运动信号传输到所述义肢控制MCU3，所述义肢控制MCU3根据该第一运动信号控制所述舵机机构驱动所述义肢支架开始运动，即用户用脑电波控制所述义肢系统开始运动。之后所述主控MCU6判断出第一运动信号与前次第一运动信号相比发生改变时，将该第一运动信号传输至所述义肢控制MCU3，所述主控MCU3判断出第一运动信号与前次第一运动信号相比未发生改变且所述语音识别模块8识别到语音信号时，传输该语音信号对应的第二运动信号至所述义肢控制MCU3，所述义肢控制MCU3根据其接收到的第一运动信号或第二运动信号，控制所述舵机机构2驱动所述义肢支架1改变运动速度或调整运动方向，所述义肢系统继续运动。本发明的义肢系统，由用户脑电波控制开始运动，在运动过程中用户可以选择通过脑电波或语音控制所述义肢系统继续运动，当用户周围可能存杂音时，即使杂音被所述语音识别模块8识别，产生不符合用户意愿的第二运动信号，此时用户只需通过眨眼或调节注意力，由于所述第一信号的优先级高于所述第二信号，所述义肢系统依然会按照用户的意愿继续运动。在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种基于脑电信号和语音信号共同控制的智能义肢系统，其特征在于：包括义肢支架、主控单元、蓝牙通讯模块和为所述义肢系统供电的电源，所述义肢支架设有舵机机构和控制所述舵机机构的义肢控制单元，所述主控单元和所述义肢控制单元通过所述蓝牙通讯模块无线连接，所述主控单元包括用于采集用户脑电波的脑电波采集装置、用于识别用户语句的语音识别模块和主控MCU，所述主控MCU解析采集到的脑电波信号得到专注度信号和眨眼信号，并根据专注度信号确定运动速度，以及根据眨眼信号确定转动方向，该运动速度和该转动方向构成第一运动信号；所述主控MCU根据识别出的语音信号确定该语音信号对应的预设运动速度或转动方向，该预设运动速度和该转动方向构成第二运动信号，所述主控MCU首次接收到第一运动信号，将该第一运动信号传输到所述义肢控制单元，所述义肢控制单元根据该第一运动信号控制所述舵机机构驱动所述义肢支架开始运动，之后所述主控MCU判断出第一运动信号与前次相比发生改变时，将该第一运动信号传输至所述义肢控制单元，所述主控MCU判断出第一运动信号与前次相比未发生改变且所述语音识别模块识别到语音信号时，传输该语音信号对应的第二运动信号至所述义肢控制单元，所述义肢控制单元根据其接收到的第一运动信号或第二运动信号，控制所述舵机机构驱动所述义肢支架继续运动。2.如权利要求1所述的一种基于脑电信号和语音信号共同控制的智能义肢系统，其特征在于：所述专注度信号为专注度程度，所述第一运动信号中的运动速度和专注度程度成线性关系，且为正相关。3.如权利要求1所述的一种基于脑电信号和语音信号共同控制的智能义肢系统，其特征在于：所述眨眼信号为左眼眨动或右眼眨动，当左眼眨动时，所述第一运动信号中的转动方向为向一个方向转动预设角度，当右眼眨动时，所述第一运动信号中的转动方向为向另一相反方向转动预设角度。4.如权利要求1所述的一种基于脑电信号和语音信号共同控制的智能义肢系统，其特征在于：所述语音识别模块为LD3320语音识别芯片，所述LD3320语音识别芯片预先录入表示运动速度或转动方向的字符，在接收到外界语音时进行比对，与录入字符相同即识别出该语音信号。5.如权利要求1所述的一种基于脑电信号和语音信号共同控制的智能义肢系统，其特征在于：所述脑电波采集装置为TGAM脑电检测芯片。6.如权利要求1所述的一种基于脑电信号和语音信号共同控制的智能义肢系统，其特征在于：所述蓝牙通讯模块为HC-05蓝牙模块，包括蓝牙发射器和蓝牙接收器，所述蓝牙发射器和所述主控MCU电连接，所述蓝牙接收器和所述义肢控制单元电连接。

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