發(fā)布時(shí)間：2022-01-19 07:00

　　腦控輪椅（BCW）是腦-機(jī)接口技術(shù)的重要應(yīng)用之一,目前研究表明,模擬控制訓(xùn)練對BCW應(yīng)用具有重要意義。為了在保證安全的情況下提高使用者的BCW控制能力,達(dá)到促進(jìn)BCW應(yīng)用的目的,本文基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位搭建了BCW室內(nèi)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括視覺刺激范式設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、腦電信號(hào)采集與處理、室內(nèi)模擬環(huán)境建模、路徑規(guī)劃和模擬輪椅控制等。為測試該系統(tǒng)性能,本研究設(shè)計(jì)了三種室內(nèi)路徑控制任務(wù),共招募10名受試者進(jìn)行為期5 d的訓(xùn)練試驗(yàn)。比較訓(xùn)練試驗(yàn)前后結(jié)果發(fā)現(xiàn),受試者完成任務(wù)一、任務(wù)二和任務(wù)三時(shí),所用平均命令個(gè)數(shù)分別下降29.5%、21.4%、25.4%（P <0.001）,整體所用命令個(gè)數(shù)平均下降25.4%（P <0.001）。試驗(yàn)結(jié)果表明,通過本文搭建的室內(nèi)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)對受試者進(jìn)行訓(xùn)練,能夠在一定程度上提高受試者對BCW控制的熟練度和操控效率,證明了本文系統(tǒng)的實(shí)用性,為促進(jìn)BCW室內(nèi)應(yīng)用提供了一個(gè)有效的輔助方法。 

【文章來源】：生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2020,37(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

模擬訓(xùn)練系統(tǒng)框圖

為了實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練目的，設(shè)置模擬BCW的運(yùn)動(dòng)模式為單步行進(jìn)（step-by-step）。以模擬環(huán)境左下角為原點(diǎn)（0,0），水平方向?yàn)閤軸，豎直方向?yàn)閥軸建立直角坐標(biāo)系。以BCW的中心為矢量點(diǎn)（xn,yn，θn）建立模擬運(yùn)動(dòng)學(xué)方程如式（7）所示：式中，定義輪椅方向角為θn，坐標(biāo)位置為（xn,yn),n為操作命令迭代次數(shù)，dθ為轉(zhuǎn)角方向標(biāo)志，ds為運(yùn)動(dòng)方向標(biāo)志，lx和ly為橫縱軸單步行進(jìn)距離，θr為輪椅轉(zhuǎn)角大小。輪椅起始點(diǎn)對應(yīng)的方向角為θ0，坐標(biāo)位置為（x0,y0）。設(shè)置左右轉(zhuǎn)命令僅改變輪椅方向，左轉(zhuǎn)dθ=1，右轉(zhuǎn)dθ=-1；前進(jìn)后退命令僅改變輪椅位置，前進(jìn)ds=1，后退ds=-1；停止命令不改變輪椅運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。為了控制簡便，設(shè)置θr為π/4，可實(shí)現(xiàn)八個(gè)方向角（0，π/4，π/2，···，7π/4）的運(yùn)動(dòng)；當(dāng)θn-1為θr的偶數(shù)倍時(shí)lx和ly均為單位柵格邊長，奇數(shù)倍時(shí)lx和ly均為柵格對角線長度。

為了保證充足的觀察時(shí)間，設(shè)置系統(tǒng)命令傳輸速率為4 s/個(gè)。SSVEP刺激時(shí)序如圖4所示：(1)0.5 s提示音：提醒受試者閃爍刺激即將開始，將視線切換至刺激界面；(2)2 s刺激：刺激閃爍塊持續(xù)閃爍2 s，受試者根據(jù)控制需要將注意力集中在一個(gè)閃爍塊上；(3)1.5 s分析執(zhí)行：分析運(yùn)動(dòng)意圖并執(zhí)行，受試者同時(shí)將視線切換至模擬環(huán)境界面以判斷下一步運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。圖4 SSVEP刺激時(shí)序圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦-機(jī)接口控制機(jī)械臂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 陳小剛,趙秉,劉明,謝小波,蒲江波,徐圣普.  生物醫(yī)學(xué)工程與臨床. 2018(03)



本文編號(hào)：3596419