目的為提高人機(jī)系統(tǒng)作業(yè)績(jī)效,降低操作者的體力、腦力負(fù)荷,設(shè)計(jì)基于運(yùn)動(dòng)想象腦機(jī)接口的外骨骼控制系統(tǒng)。方法外骨骼控制系統(tǒng)采用艙外航天服上肢作為受力外骨骼,開源腦電采集板卡OpenBCI Cyton Borad充當(dāng)操作者與外骨骼的控制鏈接,信號(hào)處理與控制軟件在筆記本電腦上完成。設(shè)計(jì)想象左手、想象右手兩指令的運(yùn)動(dòng)想象腦機(jī)接口范式,并招募5名受試者參加實(shí)驗(yàn),對(duì)系統(tǒng)有效性進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果5名受試者同步模式識(shí)別正確率為82.5%,選取表現(xiàn)最佳的受試者進(jìn)行異步模式測(cè)試,基于40個(gè)刺激的空白數(shù)據(jù)中檢測(cè)想象狀態(tài)識(shí)別正確率達(dá)到100%,指令輸出延時(shí)2s左右,想象左、右手識(shí)別正確率為70%。結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的外骨骼控制系統(tǒng)的有效性,并可為艙外服外骨骼控制和后續(xù)空間遙操作類任務(wù)的人機(jī)交互方式提供新的思路。 

【文章來源】：航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程. 2020,33(03)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

系統(tǒng)框圖

Open-BCI Cyton Borad是一款低功耗、多通道的可編程生物信號(hào)采集平臺(tái)，包括開源腦電信號(hào)放大板組、無線藍(lán)牙串口、多電極腦電帽以及數(shù)據(jù)分析軟件，實(shí)物圖如圖2所示。腦電信號(hào)采集通過Open-BCI Cyton Borad完成，本系統(tǒng)中腦電帽電極位置參照國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)10～20系統(tǒng)[12]排列，研究中主要考察運(yùn)動(dòng)及視覺功能區(qū)域的腦電變化，故選取C3、C4、P3、P4和頭頂中間連線上的Fz、Cz、Pz、POz、Oz共10個(gè)電極進(jìn)行分析，參考電極位于CPz附近，AFz電極接地。1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2個(gè)指令（想象左手、右手運(yùn)動(dòng)）的運(yùn)動(dòng)想象范式，流程如圖3所示。實(shí)驗(yàn)總持續(xù)為45min左右，包含6組，前5組為同步訓(xùn)練，最后1組為異步測(cè)試。同步訓(xùn)練每組實(shí)驗(yàn)持續(xù)7min左右，異步測(cè)試組持續(xù)4min，每?jī)山M實(shí)驗(yàn)之間留有1min休息時(shí)間。每組實(shí)驗(yàn)包含40個(gè)想象左手、想象右手指令，每個(gè)指令歷時(shí)10s，刺激開始前4s受試者處于休息狀態(tài)（將該階段的腦電響應(yīng)稱為空白階段），受試者保持靜息狀態(tài)。電腦屏幕中間出現(xiàn)“+”，提示受試者立即開始運(yùn)動(dòng)想象。當(dāng)屏幕上出現(xiàn)“<<<”時(shí)，受試者開始想象左手運(yùn)動(dòng)，當(dāng)屏幕上出現(xiàn)“>>>”時(shí)，受試者開始想象右手運(yùn)動(dòng)，想象時(shí)間為4s。實(shí)驗(yàn)過程中，受試者以盡量舒適的坐姿水平注視電腦屏幕中央?yún)^(qū)域，并盡量減少眼睛和任何其他肢體的移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)全程通過Open-BCI Cyton Borad腦電采集系統(tǒng)采集受試者的腦電數(shù)據(jù)，電極配置情況如圖2(b）所示，信號(hào)采樣頻率為128Hz，所有電極的阻抗控制在20kΩ以下。采集到的信號(hào)通過藍(lán)牙發(fā)送至筆記本電腦進(jìn)行分析處理，生成控制命令。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于左右手運(yùn)動(dòng)想象腦電特征提取與識(shí)別研究[D]. 郭曉梅.太原理工大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3561627