基于意念控制的殘障人士腦控輪椅系統(tǒng)

傳統(tǒng)輪椅的操作方式受限于多種因素，對(duì)肢體或運(yùn)動(dòng)能力受限的殘障人士而言，其操作難度影響了他們的日常生活與社交活動(dòng)。對(duì)此，來(lái)自河北的常仁鍇同學(xué)從腦機(jī)接口的新聞中得到啟發(fā)，在不斷探索后，提出了設(shè)想并用基礎(chǔ)電腦板設(shè)計(jì)并制作了一套全新的意念控制輪椅的原型小車，雖然不是真的輪椅，但根據(jù)設(shè)計(jì)有希望擴(kuò)大化并生產(chǎn)。你想知道它的工作原理嗎？

小小工程師

盡管現(xiàn)有的輪椅已具備自主導(dǎo)航、路障識(shí)別以及智能語(yǔ)音識(shí)別功能，不過(guò)殘障人士還有很多的需求是沒(méi)有辦法被滿足的，尤其是那些喪失語(yǔ)言能力和行動(dòng)能力的人群。因此，研發(fā)一種可通過(guò)大腦控制的輪椅顯得尤為重要。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)關(guān)于意念操控腦電輪椅系統(tǒng)的研究尚處于初級(jí)階段，但國(guó)外在意念操控腦電輪椅系統(tǒng)的研究方面已取得一定進(jìn)展。例如，埃隆·馬斯克旗下的“神經(jīng)連接”公司推出的腦機(jī)接口產(chǎn)品“心靈感應(yīng)”，能通過(guò)侵入式方法植入大腦，實(shí)現(xiàn)通過(guò)意念控制手機(jī)、電腦等設(shè)備的功能，為腦控輪椅的發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。于是，我們開始嘗試使用單向腦機(jī)接口技術(shù)，采集使用者的腦電信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)輪椅的精準(zhǔn)控制。

在實(shí)驗(yàn)中我們使用了一臺(tái)高性能的腦電波采集器，再通過(guò)藍(lán)牙將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，提取“專注度”和“放松度”兩個(gè)特征參數(shù)，輸出頻率為1Hz，即當(dāng)傳感器與皮膚接觸良好時(shí)輸出頻率為1Hz，否則為接觸不良。最終通過(guò)得到的數(shù)據(jù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)輪椅的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行操控。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，基于意念控制的腦控輪椅系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輪椅的精準(zhǔn)控制。實(shí)驗(yàn)對(duì)象通過(guò)意念產(chǎn)生的腦電信號(hào)可以準(zhǔn)確地被捕捉和解析，轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的輪椅控制指令。在實(shí)地測(cè)試中，實(shí)驗(yàn)對(duì)象能夠成功地控制輪椅的運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)出較高的控制精度和反應(yīng)速度。此外，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，能夠長(zhǎng)時(shí)間地保持良好的控制效果。

通過(guò)深入研究與探索，我們期望為殘障人士提供更為便捷、高效的輪椅操控方式，助力其更好地融入社會(huì)，享受更高品質(zhì)的生活。研究的未來(lái)目標(biāo)如下：

1.提供一種更智能、便捷的輪椅操控方式

傳統(tǒng)輪椅依賴外部設(shè)備操作難度較高。基于意念操控的腦電輪椅系統(tǒng)通過(guò)捕捉并解析腦電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輪椅的直接控制，為殘障人士帶來(lái)更為智能、便捷的操控體驗(yàn)。

2.探索意念操控腦電輪椅系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果

通過(guò)深入分析殘障人士的腦電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輪椅的精準(zhǔn)控制。

留言板

教師點(diǎn)評(píng)

少年工程院特邀指導(dǎo)專家張永進(jìn)：很多偉大的發(fā)明往往有一個(gè)善良的出發(fā)點(diǎn)。常同學(xué)能夠通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，將自己的想法真正落到實(shí)處，這份“工程師精神”值得肯定。不過(guò)目前看來(lái)，腦電波輪椅從工程樣機(jī)到最后成為產(chǎn)品，還有漫長(zhǎng)的路要走。在這里，我也希望更多的同學(xué)能夠在未來(lái)一起參與研究，為殘障人士提供更多幫助。

隊(duì)員互評(píng)

上海市真如文英小學(xué)徐熠顥：我曾在上海科技館里看過(guò)類似的腦電波控制裝置，但沒(méi)想到可以用它來(lái)控制輪椅，不得不佩服常同學(xué)的遠(yuǎn)見與博愛精神，期待這樣的產(chǎn)品早日問(wèn)世。