目的為提高人機系統(tǒng)作業(yè)績效,降低操作者的體力、腦力負荷,設(shè)計基于運動想象腦機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,信號處理與控制軟件在筆記本電腦上完成。設(shè)計想象左手、想象右手兩指令的運動想象腦機接口范式,并招募5名受試者參加實驗,對系統(tǒng)有效性進行驗證。結(jié)果5名受試者同步模式識別正確率為82.5%,選取表現(xiàn)最佳的受試者進行異步模式測試,基于40個刺激的空白數(shù)據(jù)中檢測想象狀態(tài)識別正確率達到100%,指令輸出延時2s左右,想象左、右手識別正確率為70%。結(jié)論實驗結(jié)果驗證了設(shè)計的外骨骼控制系統(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

【文章頁數(shù)】：6 頁

【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采集平臺，包括開源腦電信號放大板組、無線藍牙串口、多電極腦電帽以及數(shù)據(jù)分析軟件，實物圖如圖2所示。腦電信號采集通過Open-BCI Cyton Borad完成，本系統(tǒng)中腦電帽電極位置參照國際通用標準10～20系統(tǒng)[12]排列，研究中主要考察運動及視覺功能區(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個電極進行分析，參考電極位于CPz附近，AFz電極接地。1.2 實驗設(shè)計

實驗設(shè)計2個指令（想象左手、右手運動）的運動想象范式，流程如圖3所示。實驗總持續(xù)為45min左右，包含6組，前5組為同步訓(xùn)練，最后1組為異步測試。同步訓(xùn)練每組實驗持續(xù)7min左右，異步測試組持續(xù)4min，每兩組實驗之間留有1min休息時間。每組實驗包含40個想象左手、想象右手指令，每個指令歷時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動想象。當(dāng)屏幕上出現(xiàn)“<<<”時，受試者開始想象左手運動，當(dāng)屏幕上出現(xiàn)“>>>”時，受試者開始想象右手運動，想象時間為4s。實驗過程中，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。實驗全程通過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。采集到的信號通過藍牙發(fā)送至筆記本電腦進行分析處理，生成控制命令。

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



本文編號：3561627