[發(fā)明專利]一種基于腦-機(jī)接口的機(jī)器人系統(tǒng)及實現(xiàn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610028846.5
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105549743A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳小剛;高小榕;徐圣普;劉明;胡勇;謝小波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所;清華大學(xué)
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;A61F4/00
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

1.一種基于腦-機(jī)接口的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：包括腦-機(jī)接口子系統(tǒng)、 通訊子系統(tǒng)和機(jī)器人子系統(tǒng)；腦-機(jī)接口子系統(tǒng)通過測量電極獲取腦電信號并對 腦電信號進(jìn)行特征提取得到使用者的意圖，腦-機(jī)接口子系統(tǒng)將使用者的意圖轉(zhuǎn) 換成控制命令并通過通訊子系統(tǒng)傳輸給機(jī)器人子系統(tǒng)，機(jī)器人子系統(tǒng)接收腦-機(jī) 接口子系統(tǒng)的控制命令并控制機(jī)器人移動，該機(jī)器人子系統(tǒng)將自身采集的視頻 信息傳送給腦-機(jī)接口子系統(tǒng)，并由腦-機(jī)接口子系統(tǒng)形成刺激界面反饋給使用 者。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于腦-機(jī)接口的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于： 所述腦-機(jī)接口子系統(tǒng)包括腦-機(jī)計算機(jī)、腦-機(jī)顯示器和腦電信號獲取模塊，所 述腦-機(jī)計算機(jī)分別與腦電信號獲取模塊和腦-機(jī)顯示器相連接，腦電信號獲取 模塊通過電極與使用者大腦相連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于腦-機(jī)接口的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于： 所述電極的具體安放位置為：腦電測量電極安放在使用者的大腦枕區(qū)Pz、PO5、 PO3、POz、PO4、PO6、O1、Oz、O2位置，上述測量電極分布符合國際10-20系 統(tǒng)，參考電極安放在左側(cè)乳突位置處，地電極安放在右側(cè)乳突處，電極阻抗低 于10KΩ。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于腦-機(jī)接口的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于： 所述腦電信號獲取模塊采用Synamps2放大器，其數(shù)據(jù)采樣率為1000Hz，帶通濾 波1～100Hz，并進(jìn)行在線50Hz陷波。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于腦-機(jī)接口的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于： 所述機(jī)器人子系統(tǒng)包括移動控制模塊和攝像頭模塊，所述攝像頭模塊用于獲取 機(jī)器人移動方向上的視頻信息并將視頻信息通過通訊子系統(tǒng)傳輸給腦-機(jī)接口 子系統(tǒng)；所述移動控制模塊用于接收腦-機(jī)接口子系統(tǒng)的命令并實現(xiàn)對機(jī)器人的 移動控制功能。

6.一種如權(quán)利要求1至5任一項所述基于腦-機(jī)接口的機(jī)器人系統(tǒng)的實現(xiàn) 方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、將腦-機(jī)接口子系統(tǒng)、通訊子系統(tǒng)和機(jī)器人子系統(tǒng)連接在一起，并 將腦電測量電極安放在使用者枕區(qū)，電極分布符合國際10-20系統(tǒng)，在左側(cè)乳 突處安放參考電極，在右側(cè)乳突處安放接地電極；

步驟2、腦-機(jī)計算機(jī)將刺激界面呈現(xiàn)在腦-機(jī)顯示器上：以機(jī)器人攝像頭捕 捉的圖像為背景，并在該圖像上出現(xiàn)八個正方形圖片，分別位于圖像的上、下、 左、右、左上、右上、左下、右下八個方位，這八個圖片以不同頻率閃爍，每 個圖片對應(yīng)于機(jī)器人的一個移動方向；

步驟3、使用者注視以一定頻率閃爍的圖像一段時間，枕區(qū)測量電極記錄的 腦電信號經(jīng)腦電信號獲取模塊送往腦-機(jī)計算機(jī)，腦-機(jī)計算機(jī)對腦電信號進(jìn)行 特征提取得到使用者的意圖，然后將使用者的意圖轉(zhuǎn)換成控制命令并通過通訊 子系統(tǒng)傳輸給機(jī)器人子系統(tǒng)；

步驟4、機(jī)器人子系統(tǒng)接收腦-機(jī)接口子系統(tǒng)的控制指令控制機(jī)器人移動， 并將機(jī)器人攝像頭當(dāng)前捕捉的圖像通過通訊子系統(tǒng)反饋給使用者，以作為下一 次目標(biāo)識別任務(wù)的背景圖像；

步驟5、返回步驟3并重復(fù)執(zhí)行，進(jìn)行下一次目標(biāo)識別任務(wù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于腦-機(jī)接口的機(jī)器人系統(tǒng)的實現(xiàn)方法， 其特征在于：所述八個圖片以不同頻率閃爍的閃爍頻率依次為12Hz、15Hz、13Hz、 14Hz、8Hz、9Hz、10Hz和11Hz。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于腦-機(jī)接口的機(jī)器人系統(tǒng)的實現(xiàn)方法， 其特征在于：所述步驟2的刺激界面的背景為機(jī)器人攝像頭捕捉的圖像，并且 在整個刺激期間圖像保持靜態(tài)不變，只在刺激結(jié)束后更新圖像。