[發(fā)明專利]一種人機融合腦控機器人系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112008725B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 閆天翼;劉思宇;王凱;張德雨;陳端端;王欣;邵祎琦;徐自翀;倪傳城;吳景龍
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張換君

本發(fā)明公開了一種人機融合腦控機器人系統(tǒng)，通過機器人攝像頭采集環(huán)境信息，動態(tài)刺激標注系統(tǒng)在環(huán)境信息上疊加SSVEP信號，用戶觀看LED屏幕所呈現(xiàn)的環(huán)境信息，腦電信息處理系統(tǒng)分析得到用戶意圖，轉化為控制指令后發(fā)送到機器人裝置上，機器人執(zhí)行相應的運動，這樣用戶可以實時感知環(huán)境變化，機器人能夠執(zhí)行用戶意圖，提高了腦控機器人中用戶控制的友好度。

技術領域

本申請涉及腦機接口技術領域，具體而言，涉及一種人機融合腦控機器人系統(tǒng)。

背景技術

腦機接口(brain-computer interface，簡稱BCI)，它是在人腦或動物腦(或者腦細胞的培養(yǎng)物)與外部設備間建立的直接連接通路。腦機接口是一門多學科交叉的研究領域，核心的學科涉及認知科學、神經工程、自動控制等。具體而言，腦機接口技術分為三個步驟：(1)腦電采集，通過腦電采集設備采集用戶的腦電信號，利用計算機分析腦電信號；(2)指令轉換，通過計算機將腦電分類信號轉換成機器控制指令；(3)指令傳輸，將轉換后的指令通過無線裝置發(fā)送給腦控設備，讓腦控設備遵照相應指令完成相應任務。

1990年代中期，隨著信號處理以及機器學習等技術的發(fā)展，腦機接口技術的發(fā)展成為了研究的熱點，具有重要的科學價值與廣泛的應用前景。目前，我國對老年人提供的服務與康復設施資源短缺，災難與疾病造成的殘疾人數(shù)量不斷上升，這些使醫(yī)療行業(yè)面臨著巨大的壓力與殘障人士生活質量的下降。而腦機接口為那些腦正常但是失去自主肌肉運動能力甚至無法吞咽講話的病人提供了新的交流通道，幫助他們重返社會。以腦機接口技術為核心的腦控機器人研究可以幫助那些大腦功能正常但腦-腦神經-肌肉交流通路存在阻礙的病患。

但是，現(xiàn)有的腦控機器人研究還遠遠不能滿足應用的需求，其主要表現(xiàn)在控制信號少、控制不直觀和用戶不友好。現(xiàn)有的腦控機器人應用中，控制效果并不好，不能夠滿足用戶需求，具體表現(xiàn)如下：

(1)基于SSVEP的視覺圖像多為指定符號或箭頭，腦控機器人系統(tǒng)的使用者并不能觀測到受控系統(tǒng)的整體狀態(tài)；

(2)腦控機器人系統(tǒng)執(zhí)行部分的智能度一般較低，腦控信號僅作為指令的二值化信號；這種控制類似于無反饋的開環(huán)系統(tǒng)，腦控機器人的控制無法趨于穩(wěn)態(tài)。

因此，如何提供一種解決上述問題的人機融合腦控機器人系統(tǒng)，是本領域技術人員目前需要解決的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種人機融合腦控機器人系統(tǒng)，以解決上述現(xiàn)有技術存在的不足。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種人機融合腦控機器人系統(tǒng)，包括：

機器人，用于采集環(huán)境信息圖像，通過環(huán)境信息圖像；

動態(tài)刺激標注系統(tǒng)，通過動態(tài)刺激標注系統(tǒng)，對環(huán)境信息圖像，進行動態(tài)SSVEP標注，形成SSVEP動態(tài)信息，將SSVEP動態(tài)信息與環(huán)境信息融合，形成目標圖像；

腦電信息采集處理系統(tǒng)，包括腦電信息采集系統(tǒng)和腦電信息處理系統(tǒng)，根據所述目標圖像，通過腦電信息采集系統(tǒng)，獲取待識別腦電信號序列，將待識別腦電信號序列輸入到腦電信息處理系統(tǒng)，得到待識別腦電信號序列的腦電分類信息，根據腦電分類信息，生成動作控制指令，動作控制指令用于控制機器人運動；

機器人控制系統(tǒng)，用于控制所述機器人根據所述動作控制指令進行運動。

優(yōu)選地，機器人，包括視頻采集模塊、機器人頭部模塊、機器人手部模塊、機器人手臂模塊、機器人腿部模塊、導航模塊、語音模塊。

優(yōu)選地，導航模塊，用于控制機器人進行導航運動；

優(yōu)選地，語音模塊，用于機器人輸出語音；

優(yōu)選地，動態(tài)刺激標注系統(tǒng)包括：

動態(tài)刺激信息獲取模塊，用于獲取環(huán)境信息；