基于脑—机接口的轮式移动双臂机器人控制方法研究
发布时间：2021-11-15 04:38
脑控技术在医疗康复、军事科学、科研教育、智能家居、休闲娱乐等领域具有巨大的应用价值和应用潜力。当前基于脑电信号（electroencephalograph,EEG）的机器人脑控技术在实时性、稳定性、精准性、安全性、鲁棒性和自适应性等多方面存在诸多问题。本文针对当前机器人脑控技术的不足,研究了一类复合型机器人——轮式移动双臂机器人的脑控方法。结合脑-机接口（brain-computer interface,BCI）技术与机器人控制方法,给出了物理约束下脑控冗余机械双臂（操作臂）的不对称操控、复杂环境中脑控非完整轮式移动平台（底盘）的导航避障、物理约束下脑控多个非完整轮式移动平台的并行操控等问题的解决方案,并进行了理论分析与实验验证,实现了轮式移动双臂机器人高效的人机交互。本文主要工作总结如下:1.在分析SSVEP脑电信号生理特征的基础上研究设计了多通道采集、多步骤滤波、多算法解码的SSVEP-BCI系统,并阐明了脑电信号采集转换、滤波处理、特征提取和分类识别的技术实现流程。开展的实验验证了系统的性能,并对功率谱密度分析（power spectrum density analysis,PS...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
国内脑控
复合型
第二章基于稳态视觉诱发电位的脑-机接口系统设计2.4SSVEP信号采集本研究中机械臂的脑控采用了上海诺诚（NCC）脑电采集系统。如图2-2所示，其脑电采集器由19V可充电电池供电，脑电采集电极达26个，其中包括参考电极及地电极，最高采样率可至8192Hz，配套的放大器可通过光纤来连接脑电采集器，放大器内部配置了用以降低网络噪声的0.1~100Hz带通滤波器和削弱工频干扰的50Hz陷波滤波器。该套系统配备了脑电信号处理软件。此外，本研究中移动平台的脑控采用了美国NeuroScan公司生产的NuAmps脑电采集系统。如图2-3所示，其配套设备包括轻便设计的NuAmps放大器、脑电采集帽。NuAmps设备可把40通道模拟量并行采集并转化为数字信号，输入电压范围±130mV，可供选择的采样频率有125Hz,250Hz,500Hz和1000Hz，其输入阻抗不低于80M，仅需一根电缆与计算机通用串行口（universalserialbus,USB）连接且支持热拔插，设备重量仅1.31磅，存放环境须避免潮湿、高温、高压，导电膏须冷藏处理。NeuroScan公司同时还配套了数字脑电采集和处理软件Scan，本研究采用了其最新版本Scan4.5，该软件拥有超过25个在线功能以及50个数据处理工具，可进行如滤波、伪迹矫正、地形图、统计分析、主成分分析和独立成分分析等操作。图2-2上海诺诚脑电采集设备图2-3NeuroScan脑电采集设备1957年国际脑电波图学会为统一电极安放位置制定了“10-20国际标准导联系统（ten-twentyelectrodesystem）”标准[137]，通过该标准规范了电极名称和电极安放位置19
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性复合机器人的设计与应用[J]. 袁明. 物流科技. 2018(06)
[2]A Survey of Human-centered Intelligent Robots:Issues and Challenges[J]. Wei He,Zhijun Li,C.L.Philip Chen. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(04)
[3]猴子PMd区脑电解码抓握手势及机械手实时控制[J]. 郑筱祥,王怡雯,张韶岷,张巧生. 科技创新导报. 2016(12)
[4]基于神经网络的冗余机械臂运动学逆解研究[J]. 欧群文,贠超,杨学兵,胡掌稳. 机电工程. 2016(06)
[5]一种新的反恐防暴机器人受限操作方法[J]. 王剑,王挺,姚辰,李小凡,吴成东. 科学通报. 2013(S2)
[6]Synchronization of multiple autonomous underwater vehicles without velocity measurements[J]. CUI RongXin,YAN WeiSheng & XU DeMin College of Marine Engineering,Northwestern Polytechnical University,Xi’an 710072,China. Science China（Information Sciences）. 2012(07)
[7]一种基于两种不同范式的混合型脑-机接口系统[J]. 李翔,高小榕,高上凯. 中国生物医学工程学报. 2012(03)
[8]2006年第二次全国残疾人抽样调查主要数据公报[J]. Leading Group of the Second China National Sample Survey on Disability, National Bureau of Statistics of the People’s Republic of China. 中国康复理论与实践. 2006(12)
[9]室内清扫机器人区域充满拓扑算法[J]. 王力虎,张海洪. 机械工程师. 2005(01)
[10]双谱分析方法在脑电信号分析中的应用[J]. 许崇涛,沈民奋,李慧,朱国平. 中国行为医学科学. 2004(03)
博士论文
[1]基于稳态视觉诱发电位的脑机制及脑—机接口研究[D]. 张杨松.电子科技大学 2013
硕士论文
[1]脑机控制智能轮椅[D]. 段纪丁.华南理工大学 2016
[2]EEG脑功能网络构建方法及应用研究[D]. 武政.太原理工大学 2015
[3]基于视觉的移动机器人编队控制[D]. 贾晓燕.沈阳航空航天大学 2011
本文编号：3496048
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
国内脑控
复合型
第二章基于稳态视觉诱发电位的脑-机接口系统设计2.4SSVEP信号采集本研究中机械臂的脑控采用了上海诺诚（NCC）脑电采集系统。如图2-2所示，其脑电采集器由19V可充电电池供电，脑电采集电极达26个，其中包括参考电极及地电极，最高采样率可至8192Hz，配套的放大器可通过光纤来连接脑电采集器，放大器内部配置了用以降低网络噪声的0.1~100Hz带通滤波器和削弱工频干扰的50Hz陷波滤波器。该套系统配备了脑电信号处理软件。此外，本研究中移动平台的脑控采用了美国NeuroScan公司生产的NuAmps脑电采集系统。如图2-3所示，其配套设备包括轻便设计的NuAmps放大器、脑电采集帽。NuAmps设备可把40通道模拟量并行采集并转化为数字信号，输入电压范围±130mV，可供选择的采样频率有125Hz,250Hz,500Hz和1000Hz，其输入阻抗不低于80M，仅需一根电缆与计算机通用串行口（universalserialbus,USB）连接且支持热拔插，设备重量仅1.31磅，存放环境须避免潮湿、高温、高压，导电膏须冷藏处理。NeuroScan公司同时还配套了数字脑电采集和处理软件Scan，本研究采用了其最新版本Scan4.5，该软件拥有超过25个在线功能以及50个数据处理工具，可进行如滤波、伪迹矫正、地形图、统计分析、主成分分析和独立成分分析等操作。图2-2上海诺诚脑电采集设备图2-3NeuroScan脑电采集设备1957年国际脑电波图学会为统一电极安放位置制定了“10-20国际标准导联系统（ten-twentyelectrodesystem）”标准[137]，通过该标准规范了电极名称和电极安放位置19
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性复合机器人的设计与应用[J]. 袁明. 物流科技. 2018(06)
[2]A Survey of Human-centered Intelligent Robots:Issues and Challenges[J]. Wei He,Zhijun Li,C.L.Philip Chen. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(04)
[3]猴子PMd区脑电解码抓握手势及机械手实时控制[J]. 郑筱祥,王怡雯,张韶岷,张巧生. 科技创新导报. 2016(12)
[4]基于神经网络的冗余机械臂运动学逆解研究[J]. 欧群文,贠超,杨学兵,胡掌稳. 机电工程. 2016(06)
[5]一种新的反恐防暴机器人受限操作方法[J]. 王剑,王挺,姚辰,李小凡,吴成东. 科学通报. 2013(S2)
[6]Synchronization of multiple autonomous underwater vehicles without velocity measurements[J]. CUI RongXin,YAN WeiSheng & XU DeMin College of Marine Engineering,Northwestern Polytechnical University,Xi’an 710072,China. Science China（Information Sciences）. 2012(07)
[7]一种基于两种不同范式的混合型脑-机接口系统[J]. 李翔,高小榕,高上凯. 中国生物医学工程学报. 2012(03)
[8]2006年第二次全国残疾人抽样调查主要数据公报[J]. Leading Group of the Second China National Sample Survey on Disability, National Bureau of Statistics of the People’s Republic of China. 中国康复理论与实践. 2006(12)
[9]室内清扫机器人区域充满拓扑算法[J]. 王力虎,张海洪. 机械工程师. 2005(01)
[10]双谱分析方法在脑电信号分析中的应用[J]. 许崇涛,沈民奋,李慧,朱国平. 中国行为医学科学. 2004(03)
博士论文
[1]基于稳态视觉诱发电位的脑机制及脑—机接口研究[D]. 张杨松.电子科技大学 2013
硕士论文
[1]脑机控制智能轮椅[D]. 段纪丁.华南理工大学 2016
[2]EEG脑功能网络构建方法及应用研究[D]. 武政.太原理工大学 2015
[3]基于视觉的移动机器人编队控制[D]. 贾晓燕.沈阳航空航天大学 2011
本文编号：3496048
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/yxlbs/3496048.html
教材专著
