基于腦機(jī)接口的智能家居及電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)
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資料類別
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電子電工畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) |
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課程(專業(yè))
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腦機(jī)接口 |
關(guān)鍵詞
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腦機(jī)接口|智能家居 |
適用年級(jí)
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大學(xué) |
身份要求
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普通會(huì)員 |
金 幣
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60 。金幣如何獲得?) |
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2017-09-24 12:55:00 |
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基于腦機(jī)接口的智能家居及電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn),碩士學(xué)位論文,說明書共80頁,37550字。
摘 要
腦機(jī)接口(Brain-computer interface,簡(jiǎn)稱BCI)是一種沒有肌肉與外周神經(jīng)的參與,大腦與計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備之間建立的直接交流通路。腦機(jī)接口能為患有嚴(yán)重癱瘓的病人(如中風(fēng)、脊髓損傷等)提供一種與外界通信的新形式。其中,基于P300的腦機(jī)接口由于其識(shí)別準(zhǔn)確率高、使用者無需訓(xùn)練等特點(diǎn),在腦機(jī)接口應(yīng)用方面有廣泛的前景。
本文提出了一種基于腦機(jī)接口的智能家居及電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案如下:利用基于視覺誘發(fā)的P300腦機(jī)接口產(chǎn)生控制指令,來實(shí)現(xiàn)家電(如電視、電燈、空調(diào))的控制;再結(jié)合輪椅的自動(dòng)駕駛技術(shù),實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口與輪椅的協(xié)調(diào)控制。再利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),通過攝像頭實(shí)現(xiàn)房間的視頻監(jiān)控,以及家電設(shè)備、輪椅的遠(yuǎn)程控制。癱瘓病人可以使用本系統(tǒng)控制房間中的電視、電燈、空調(diào)等家電設(shè)備,并且控制輪椅在房間中自由行駛。病人家屬可以通過使用本系統(tǒng)中的物聯(lián)網(wǎng)部分實(shí)現(xiàn)房間的視頻監(jiān)控,并且能夠遠(yuǎn)程控制輪椅及各種家電設(shè)備,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)病人的遠(yuǎn)程照看。
本文所做的主要工作如下:
首先,介紹了課題的研究背景及意義,以及本課題相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。詳細(xì)闡述了腦機(jī)接口系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí),著重對(duì)基于P300的腦機(jī)接口系統(tǒng)的研究進(jìn)行說明,為本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供理論依據(jù)。
其次,對(duì)本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)描述。硬件設(shè)計(jì)方面,主要實(shí)現(xiàn)了以STM32F407控制芯片與無線芯片相結(jié)合的家電、輪椅控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)的控制器主要包括主控制器、電視控制器、電燈控制器、空調(diào)控制器、輪椅控制器。以CC3200模塊、攝像頭與無線芯片相結(jié)合的物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)。軟件設(shè)計(jì)方面,主要包括腦電刺激界面程序、P300腦電處理算法、各類硬件控制器程序、遠(yuǎn)程控制上位機(jī)程序。
最后,在四川省康復(fù)醫(yī)院對(duì)6名癱瘓病人進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,其實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本系統(tǒng)的實(shí)用性與可靠性,證明了本系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)的初衷。
關(guān)鍵詞:腦機(jī)接口;P300;智能家居;輪椅控制;物聯(lián)網(wǎng)
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 VI
第一章 緒論 1
1.1 課題研究背景及意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
1.2.1 腦機(jī)接口研究現(xiàn)狀 1
1.2.2 智能家居及電動(dòng)輪椅研究現(xiàn)狀 2
1.2.3 腦機(jī)接口與智能家居及電動(dòng)輪椅結(jié)合的現(xiàn)狀 3
1.3 腦機(jī)接口介紹 4
1.3.1 腦電信號(hào)概述 4
1.3.2 腦機(jī)接口系統(tǒng)基本原理及結(jié)構(gòu) 6
1.3.3 腦機(jī)接口系統(tǒng)的分類及其特點(diǎn) 8
1.3.4常見的EEG信號(hào)的腦機(jī)接口系統(tǒng) 9
1.4 本文研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排 11
第二章 基于P300的腦機(jī)接口系統(tǒng)研究 11
2.1 基于視覺誘發(fā)的P300腦機(jī)接口系統(tǒng)概述 11
2.2 基于P300腦機(jī)接口系統(tǒng)的應(yīng)用范例 13
2.3 P300腦電信號(hào)的處理 14
2.3.1 預(yù)處理 14
2.3.2 特征提取 15
2.3.3 分類識(shí)別 16
2.4 本章總結(jié) 18
第三章 系統(tǒng)方案及系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 19
3.1 系統(tǒng)框架及其功能概述 19
3.2 硬件模塊選型分析 21
3.3 家居環(huán)境及電動(dòng)輪椅控制器設(shè)計(jì)詳述 22
3.3.1 基礎(chǔ)電路模塊 22
3.3.2 主控制器 26
3.3.3 輪椅控制器 28
3.3.4 電視及空調(diào)控制器 29
3.3.5 電燈控制器 32
3.4 攝像頭監(jiān)控及遠(yuǎn)程控制器設(shè)計(jì)詳述 34
3.5 硬件設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 36
3.6 本章小結(jié) 37
第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 38
4.1 系統(tǒng)的操作流程介紹 38
4.2 腦機(jī)接口程序 39
4.2.1 刺激界面程序 39
4.2.2 P300腦電處理算法 41
4.3 家居環(huán)境及電動(dòng)輪椅控制器程序 42
4.3.1 主控制器程序 42
4.3.2 輪椅控制器程序 43
4.3.3 電燈控制器程序 45
4.3.4 電視控制器程序 46
4.3.4 空調(diào)控制器程序 47
4.4 攝像頭監(jiān)控與遠(yuǎn)程控制程序 48
4.4.1 控制器程序 48
4.4.1 遠(yuǎn)程上位機(jī)程序 50
4.5 輪椅自動(dòng)駕駛程序 51
4.6 本章小結(jié) 52
第五章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析 53
5.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及病人介紹 53
5.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì) 53
5.2.1 實(shí)驗(yàn)1:系統(tǒng)實(shí)用性實(shí)驗(yàn) 55
5.2.2 實(shí)驗(yàn)2:系統(tǒng)可靠性實(shí)驗(yàn) 55
5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 56
5.4 本章小結(jié) 59
總結(jié)與展望 60
總結(jié) 60
展望 61
參考文獻(xiàn) 62
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果 68
相關(guān)說明:
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