【技术实现步骤摘要】
一种基于增强现实和多模态生物信号的轮椅机器人系统
本专利技术属于机器人控制
,涉及一种基于增强现实和多模态生物信号的轮椅机器人系统。
技术介绍
对于下肢瘫痪或截肢的残疾人来说,轮椅几乎是必不可少的代步工具之一,轮椅能够代替腿的功能,使得残疾人能够一定程度上自由移动。但传统轮椅通常只存在代步的功能,且使用中需要使用者通过双手直接控制两个驱动轮来控制轮椅的移动和转向,一定程度上造成了不便,也容易发生危险。一种对传统轮椅的改进为电动轮椅,使用者通过控制操作杆,间接操控电机进行移动。这种轮椅使得操纵更加灵活,但是功能比较单一,且需要使用者随时观察周围环境状况。因此,需要一部功能丰富,操纵简单,且足够安全的新型轮椅。在功能方面,由于轮椅主要面向家居环境,家居环境中常见的任务为室内移动、抓放物体、开门关门、以及与家用电器的交互,在当前的轮椅上,这些动作都较难舒适完成。目前基于激光雷达进行室内环境建图、定位的技术已经比较成熟,能够在构建全局地图后,对地图进行人为修改,加载地图后可实时根据激光雷达信号进行实时路径规划、避障。当下机械臂可以在小型化同时做到较高的自由度,从而能够有一定的灵活性。在轮椅上安装小型机械臂,可以辅助完成一定的开关门、抓放物体等操作。在智能家居方面,目前的智能家居环境中,一般存在一个通过wifi连接的智能家居网关,通过其间接控制其他设备。机器人若具有无线网卡,则可与智能家居网关进行交互,进而控制常用智能家居设备,如灯、电视、微波炉等。在人机交互方面,电动轮椅可通过摇杆和按钮控制运动 ...
【技术保护点】
1.一种基于增强现实和多模态生物信号的轮椅机器人系统,其特征在于,包括:/n实时脑电信号理解模块,用于实时采集多通道的脑电数据,使用CSP和LDA算法提取脑电信号中的用户意图,从而为用户意图识别模块提供脑电信息;/n实时肌电信号理解模块,用于实时采集特定肌肉群的肌电信号,使用多种低阶统计量和SVM算法提取肌电信号中的用户意图,从而为用户意图识别模块提供肌电信息;/n环境理解模块,基于ROS中提供的开源算法及可识别24类环境物体的深度神经网络实现,用于实现机器人系统对于环境地图的构建、对于环境中可操作对象的识别及存储、对于环境中可行驶区域的识别;/n用户意图识别模块,用于根据脑电、肌电和环境信息实时识别用户真实意图;/n机器人控制模块,用于根据用户意图及当前机器人状态,控制机器人之上的差速轮和机械臂执行具体任务,同时给出执行状态的反馈;/n增强现实模块,用于在透视型头戴增强现实设备中实时显示机器人的当前任务执行状态和环境理解的可操作对象,以及用于获取用户选择的目标。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于增强现实和多模态生物信号的轮椅机器人系统,其特征在于,包括:
实时脑电信号理解模块,用于实时采集多通道的脑电数据,使用CSP和LDA算法提取脑电信号中的用户意图,从而为用户意图识别模块提供脑电信息;
实时肌电信号理解模块,用于实时采集特定肌肉群的肌电信号,使用多种低阶统计量和SVM算法提取肌电信号中的用户意图,从而为用户意图识别模块提供肌电信息;
环境理解模块,基于ROS中提供的开源算法及可识别24类环境物体的深度神经网络实现,用于实现机器人系统对于环境地图的构建、对于环境中可操作对象的识别及存储、对于环境中可行驶区域的识别;
用户意图识别模块,用于根据脑电、肌电和环境信息实时识别用户真实意图;
机器人控制模块,用于根据用户意图及当前机器人状态,控制机器人之上的差速轮和机械臂执行具体任务,同时给出执行状态的反馈;
增强现实模块,用于在透视型头戴增强现实设备中实时显示机器人的当前任务执行状态和环境理解的可操作对象,以及用于获取用户选择的目标。
2.根据权利要求1所述的基于增强现实和多模态生物信号的轮椅机器人系统,其特征在于,实时肌电信号理解模块采用8个无线肌电电极,无线肌电电极放置于用户手臂肌肉处,并通过TCP协议实时传输肌电信号至解码器。
3.根据权利要求1所述的基于增强现实和多模态生物信号的轮椅机器人系统,其特征在于,环境理解模块包括构建环境地图单元、规划可行驶区域单元和识别存储环境中可作用物体单元;
构建环境地图单元,用于接收激光雷达的数据,通过ROS中的gmapping算法进行2D环境地图构建;
规划可行驶区域单元,用于在完成构建环境地图后,加载环境地图,获取激光雷达数据,使用ROS中的move_base库启动规划节点,向规划节点发送目标点坐标,获得规划的可行驶区域;
识别及存储环境中的可作用物体单元,用于接收来自于RGBD相机的数据;RGBD相机传回的数据为彩色图像及对应...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈霸东,杨启航,李炳辉,张倩,秦雪梅,张璇,郑南宁,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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