基于腦機(jī)接口的協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究.pdf

1、腦機(jī)接口(Brain-Computer Interface，BCI)是一種不依賴傳統(tǒng)神經(jīng)\肌肉組織，通過將大腦活動(dòng)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)指令實(shí)現(xiàn)人與外界交流的新型通訊與控制通路。隨著相關(guān)理論與技術(shù)的不斷發(fā)展，腦機(jī)接口這種新的人機(jī)交互方式在醫(yī)療康復(fù)、工業(yè)生產(chǎn)以及軍事作戰(zhàn)領(lǐng)域都體現(xiàn)出重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　受到大腦活動(dòng)檢測等技術(shù)的限制，目前的腦機(jī)接口的實(shí)際通訊效率仍比較低，在控制實(shí)時(shí)性、可靠性以及輸出帶寬等方面還難以達(dá)到實(shí)用化的要求。本文

2、從信號(hào)處理方法設(shè)計(jì)和控制策略優(yōu)化這兩個(gè)方面綜合提升腦機(jī)接口的實(shí)時(shí)通訊效率，從而構(gòu)建更加高效可靠、人機(jī)協(xié)調(diào)的腦機(jī)接口系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更高層次的控制水平。一方面，通過改進(jìn)信號(hào)處理算法，在實(shí)現(xiàn)對(duì)不同肢體運(yùn)動(dòng)想象腦活動(dòng)分類的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在腦電(EEG)信號(hào)中提取運(yùn)動(dòng)想象的強(qiáng)度信息，實(shí)現(xiàn)具有線性輸入輸出特性的腦機(jī)接口。另一方面，引入共享控制方法，將腦機(jī)接口與自主控制系統(tǒng)相結(jié)合，綜合提升腦機(jī)接口的通訊效率和控制水平。課題選取倒立擺這一典型靜不穩(wěn)定系統(tǒng)作

3、為被控對(duì)象，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)腦機(jī)接口系統(tǒng)的性能。針對(duì)第一個(gè)方案，本文通過計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了倒立擺仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，檢驗(yàn)我們方案的性能；在第二個(gè)方案中，本文將所設(shè)計(jì)的腦機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用于真實(shí)倒立擺的平衡控制，以驗(yàn)證其控制性能。
　　三名健康的被試參與了本文所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。在第一個(gè)控制方案中，兩名被試成功實(shí)現(xiàn)了腦機(jī)接口輸出量大小的調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)虛擬倒立擺20秒以上的平衡控制時(shí)間。在第二個(gè)方案中，參與實(shí)驗(yàn)的兩名被試通過使用我們建立的腦機(jī)共享控制系統(tǒng)