触觉通道脑机操控技术研究

发布时间：2021-08-30 08:19

　　脑机接口是一种将大脑活动信号转换为控制指令,从而对外部设备的操控的新型人机交互技术。本文考虑到构建视觉独立的脑机接口范式在一些特定场景下的必要性,选取触觉通道作为研究对象,再结合运动想象任务,设计混合范式及相应的机器人控制系统。首先,本文基于已有的触觉P300范式设计了机器人手臂控制系统,被试通过关注手臂上的振动刺激选择机器人的相应动作,最终完成抓取任务。在线控制实验中,5名被试平均用时182.7秒,花费12.9个命令。相比其他控制范式,触觉范式能够在不占用视觉通道的前提下实现对多自由度被控对象的控制,但也存在控制效率较低的问题。随后本文设计了基于触觉P300任务与运动想象任务的混合脑机接口范式,在训练实验中由于被试在三分类的运动想象任务上的表现不佳,因此对实验的结果输出策略进行了一定调整,将想象“左手运动”与“右手运动”统一划为“想象”状态,从而获得了较好的训练准确率。在随后的在线测试实验中,被试均达到了70%以上的准确率。在混合范式的基础上,又利用该混合范式设计了机器人手臂控制系统,通过完成相同的抓取任务,比较了其与单模态的触觉P300范式在实际控制上的差异,在完成任务的时间和产生... 

【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

脑机接口系统构成

国防科技大学研究生院硕士学位论文完成的任务更加复杂。目前基于运动想象的BCI在轮椅、机器人、汽车等系统的脑机操控中表现出了良好的性能。如图1.2所示，为通过序列运动想象控制机器人完成抓取任务的实验[1]，该范式很好地验证了基于运动想象的BCI在多自由度对象控制上的应用潜力。笔者所在的实验室最新的研究中，已经实现了一种在特定的真实环境中通过运动想象自主驾驶汽车的BCI系统。五名被试经过训练，能够控制汽车前进、转弯以及停车等动作，完成了汽车倒车移库和自由驾驶任务[6]。图1.2序列运动想象控制机器人完成抓取任务的实验范式及控制过程[1]1.3.2.2基于P300的BCI字符拼写系统图1.3经典的oddball范式第5页

国防科技大学研究生院硕士学位论文完成的任务更加复杂。目前基于运动想象的BCI在轮椅、机器人、汽车等系统的脑机操控中表现出了良好的性能。如图1.2所示，为通过序列运动想象控制机器人完成抓取任务的实验[1]，该范式很好地验证了基于运动想象的BCI在多自由度对象控制上的应用潜力。笔者所在的实验室最新的研究中，已经实现了一种在特定的真实环境中通过运动想象自主驾驶汽车的BCI系统。五名被试经过训练，能够控制汽车前进、转弯以及停车等动作，完成了汽车倒车移库和自由驾驶任务[6]。图1.2序列运动想象控制机器人完成抓取任务的实验范式及控制过程[1]1.3.2.2基于P300的BCI字符拼写系统图1.3经典的oddball范式第5页

【参考文献】：
期刊论文
[1]经颅电刺激对睡眠剥夺后脑局部一致性影响的fMRI表现[J]. 李继元,蔡喜平,周璐,邵永聪.  中国医学影像学杂志. 2017(05)

博士论文
[1]自发式多分类脑机协同控制方法研究[D]. 姜俊.国防科学技术大学 2016

硕士论文
[1]触觉通道脑机接口范式研究[D]. 韩星.国防科技大学 2017
[2]体感P300脑机接口范式研究[D]. 王惊君.国防科学技术大学 2016



本文编号：3372429