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基于单通道脑机接口的小车控制系统设计
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2020-10-17
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设计并实现了基于便携式单通道脑机接口的小车控制系统。该系统利用TGAM1_R2.4A模块采集人脑前额FP1处的脑电信号,通过蓝牙模块将信号传送至STM32控制单元。系统使用人脑专注度控制小车速度,利用眨眼信号结合方向指示灯控制小车运动方向。测试结果表明,该系统控制小车的速度和方向具有反应灵敏、稳定性较高的特点,该技术可以推广至对电动轮椅的控制。
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基于单通道脑机接口的小车控制系统设计基于单通道脑机接口的小车控制系统设计
设计并实现了基于便携式单通道脑机接口的小车控制系统。该系统利用TGAM1_R2.4A模块采集人脑前额FP1处
的脑电信号,通过蓝牙模块将信号传送至STM32控制单元。系统使用人脑专注度控制小车速度,利用眨眼信号
结合方向指示灯控制小车运动方向。测试结果表明,该系统控制小车的速度和方向具有反应灵敏、稳定性较高
的特点,该技术可以推广至对电动轮椅的控制。
目前,国内外脑机接口技术研究与应用的主流方案是以计算机作为核心处理平台[1]实现多通道脑电信号采集。此方案通常
具有较好的性能,但也存在系统操作复杂、软硬件设备昂贵、体积庞大、功耗高等不足,难以进行推广和市场普及。
本文采用TGAM1_R2.4A单通道脑电信号采集模块[3]、
1 系统框架系统框架
系统由脑电信号采集与传输、脑电信号处理、运动控制和信息显示等部分组成。脑电信号采集由TGAM1_
R2.4A模块实现。脑电信号通过蓝牙模块BLK-MD-BC04B传输至STM32嵌入式处理器进行处理,获取专注度和眨眼信号。系
统通过L298N芯片控制电机的转动状态。系统框架图如图1所示。
2 脑电信号采集与处理脑电信号采集与处理
2.1 脑电信号的采集与传输脑电信号的采集与传输
TGAM1_R2.4A是基于ThinkGearTM脑波传感器技术设计的采集芯片,由放置在前额处的传感器电极触点和耳部的参考电极
触点采集脑电信号。脑电信号经芯片内部处理后可通过串口(UART)输出数字化原始脑电信号,α,β等脑波波段数
据以及eSense专注度和放松度指数。
采用具有串口功能的BLK-MD-BC04B蓝牙模块作为无线传输的发送和接收单元。利用AT命令配置蓝牙发送单元为从机模式
并设置配对密码。蓝牙模块与TGAM1_R2.4A连接原理图如图2所示。配置蓝牙接收单元为主机模式和自动搜索远端蓝牙设备
状态,设置与发送单元相同的配对密码并与STM32串口1连接,连接原理图如图6所示。
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