[發(fā)明專利]一種基于腦機(jī)融合的空地協(xié)同多機(jī)器人系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110280299.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN112975982B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢路拯;王佳蓉;池偉明;費(fèi)煒杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16;G06F3/01
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 王穎

1.一種基于腦機(jī)融合的空地協(xié)同多機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，包括：腦電采集系統(tǒng)、命令刺激系統(tǒng)、腦電解析系統(tǒng)、命令輸出及機(jī)器人群協(xié)同控制系統(tǒng)、無人機(jī)控制系統(tǒng)、多機(jī)器人系統(tǒng)、無人機(jī)；

所述腦電采集系統(tǒng)、腦電解析系統(tǒng)、命令輸出及機(jī)器人群協(xié)同控制系統(tǒng)、多機(jī)器人系統(tǒng)依次連接；所述無人機(jī)控制系統(tǒng)與所述無人機(jī)連接；

所述腦電采集系統(tǒng)用于對(duì)操控者的腦電信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；

所述命令刺激系統(tǒng)用于對(duì)操控者進(jìn)行視覺刺激；

所述腦電解析系統(tǒng)用于對(duì)采集到的腦電信號(hào)進(jìn)行腦電解析，得到控制命令；

所述命令輸出及機(jī)器人群協(xié)同控制系統(tǒng)用于將解析得到的控制命令傳輸給多機(jī)器人系統(tǒng)，并基于模型預(yù)測控制器MPC對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同控制；

所述多機(jī)器人系統(tǒng)用于完成地面救援任務(wù)；

所述無人機(jī)控制系統(tǒng)用于通過所述操控者的肢體對(duì)所述無人機(jī)進(jìn)行控制；

所述無人機(jī)用于對(duì)救援現(xiàn)場進(jìn)行信息收集以及目標(biāo)搜索；

基于模型預(yù)測控制器MPC對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同控制的方法包括：

首先，通過接口模型對(duì)用戶腦控命令進(jìn)行量化，并將量化后的控制命令發(fā)送至領(lǐng)航者M(jìn)PC控制器；

其次，通過所述領(lǐng)航者M(jìn)PC控制器對(duì)量化后的控制命令進(jìn)行優(yōu)化，并通過優(yōu)化后的控制命令對(duì)領(lǐng)航機(jī)器人進(jìn)行控制；

再次，基于用戶輸出的隊(duì)形命令，通過編隊(duì)規(guī)劃器獲取各跟隨機(jī)器人的控制命令，完成對(duì)跟隨機(jī)器人的控制；

所述領(lǐng)航者M(jìn)PC控制器基于用戶的腦控命令以及領(lǐng)航機(jī)器人直流減速電機(jī)的工作極限對(duì)量化后的控制命令進(jìn)行優(yōu)化；

所述編隊(duì)規(guī)劃器基于跟隨機(jī)器人之間以及跟隨機(jī)器人與領(lǐng)航機(jī)器人之間的安全距離獲取跟隨機(jī)器人的理想位置和理想速度，并基于跟隨機(jī)器人的理想位置與當(dāng)前位置的位置差，以及理想速度與當(dāng)前速度的速度差，獲取跟隨機(jī)器人的控制命令；

所述腦電解析系統(tǒng)進(jìn)行腦電解析的具體方法包括：腦電信號(hào)預(yù)處理、腦電信號(hào)特征提取、腦電信號(hào)分類；

所述腦電信號(hào)預(yù)處理包括：信號(hào)截取與疊加、基線修正、帶通濾波、運(yùn)動(dòng)偽跡濾除、眼電濾除。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦機(jī)融合的空地協(xié)同多機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述命令刺激系統(tǒng)包括若干組刺激單元，每組刺激單元包括若干個(gè)符號(hào)，每個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)不同的命令，不同刺激單元中的符號(hào)均相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于腦機(jī)融合的空地協(xié)同多機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，每組刺激單元包括六個(gè)符號(hào)，各符號(hào)對(duì)應(yīng)的命令分別用于控制領(lǐng)航機(jī)器人的啟/停、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、編隊(duì)擴(kuò)大、編隊(duì)縮小以及直行。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦機(jī)融合的空地協(xié)同多機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，運(yùn)動(dòng)偽跡濾除的具體方法包括：

a.從原始腦電數(shù)據(jù)中提取參考數(shù)據(jù)；

b.采用IIR濾波器對(duì)所述參考數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，并基于濾波處理后的參考數(shù)據(jù)確定偽跡成分識(shí)別的閾值；

c.基于步驟b中對(duì)步驟b中IIR濾波后但未進(jìn)行偽跡成分去除的腦電數(shù)據(jù)所計(jì)算出的協(xié)方差矩陣做特征值分解，基于特征值分解結(jié)果、偽跡成分識(shí)別的閾值，進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)，完成偽跡成分的濾除。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦機(jī)融合的空地協(xié)同多機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述腦電信號(hào)特征提取過程中，首先，提取腦電信號(hào)的時(shí)域特征，然后，采用互信息對(duì)所提取的時(shí)域特征進(jìn)行特征選擇，完成腦電信號(hào)特征提取。