2015년 11월 24일
이 방법의 전반적인 목표는 비위생적이거나 위험한 작업을 수행하는 것뿐만 아니라 병자와 노인을 돕는 데 유망한 휴머노이드 로봇과 뇌-로봇 상호 작용에 대한 연구를 가능하게 하는 여러 소프트웨어 프로그램을 통합하여 SSVEP 기반 실험 절차를 수립
하는 것입니다.이 방법의 전반적인 목표는 뇌 로봇과 휴머노이드 로봇의 상호 작용을 연구할 수 있도록 여러 소프트웨어 프로그램을 통합하여 S-S-V-E-P 기반 실험 절차를 확립하는 것입니다. 이것은 EEG 데이터 수집 시스템을 통해 뇌 반응을 측정하기 위해 인간 피험자의 EEG 전극에서 1위를 차지함으로써 달성됩니다. 사용자 인터페이스는 S-S-V-E-P 응답을 유도하고 폐쇄 루프 제어 실험에서 비디오 피드백을 표시하는 데 사용됩니다.
두 번째 단계는 첫 번째 피험자의 EEG 신호를 기록하여 S-S-V-E-P 기능을 오프라인으로 분석하고 각 피험자에 대한 분류기를 훈련하는 것입니다. 다음으로, 온라인 신호 프로세서와 로봇 컨트롤러는 휴머노이드 Robert의 온라인 제어를 위해 구성됩니다. 마지막 단계로, 피험자는 서로 다른 환경 내에서 세 가지 특정 폐쇄 루프 제어 실험을 완료합니다.
뇌 로버트 상호 작용 성능을 평가하기 위해 결과는 서로 다른 주파수에서 깜박이는 자극을 응시하는 동안 생성된 뇌 신호의 정규화된 전력 스펙트럼 밀도를 보여줍니다. 우리 시스템은 이러한 뇌파 패턴을 로버트 행동을 제어하는 명령으로 변환합니다. 이 접근법을 사용하여, 피험자는 인간형 로버트 바이오 브레인 신호와 상호작용할 수 있다.
이를 통해 휴머노이드 로버트는 로봇 연구에서 널리 사용되고 장애인을 돕는 데 도움이 되는 일반적인 작업을 수행할 수 있습니다. 이 접근 방식의 장점은 개방형 와이드 그래프 및 중앙 소프트웨어와 같은 여러 소프트웨어 프로그램과 c plus plus 및 match lab과 관련된 사용자 개발 프로그램을 통합하여 개발되기 때문에 신뢰성과 유연성입니다. 이 방법을 사용하면 휴머노이드 로봇과 함께 활동하는 뇌 로봇을 연구 할 수 있습니다.
이 연구는 비위생적이거나 위험한 일을 수행하는 것뿐만 아니라 병자와 노인을 돕는 데 전향적입니다. 제 팀원인 Lim과 Han은 이제 EEG 센서의 배치를 시연하고 인간 로봇에 연결하는 방법을 각각 시연할 것입니다. 피험자에게 실험 절차를 설명합니다.
실험 참여에 대한 동의를 얻습니다. 피사체의 둘레를 측정하고 측정에 가까운 E EEG 캡 크기를 선택합니다. NAS 마크 사이의 거리를 10% 거리의 거리로 측정하여 캡 라이닝을 위한 기준으로 합니다.
피사체 cul 위치의 정점에서 거리의 중간점을 표시합니다. 꼭짓점에 있는 E EEG 캡의 전극 cz는 10% 표시를 FP 1 및 FP 2 전극의 중간점과 정렬합니다. fz, cz, PZ 및 OZ 전극이 머리의 정중선에 있는지 확인하십시오.
전극에 대한 참조 참조를 전도성 젤로 문지릅니다. 의료용 테이프를 사용하여 왼쪽 및 오른쪽 OID에 기준 전극을 배치합니다. 체인 스트랩을 조입니다.
끝이 뭉툭한 주사기를 전극 토터에 놓고 다음 순서로 각 전극에 전도성 젤을 주입합니다. 첫째, 접지 전극, 둘째, 실험에 사용 된 5 개의 전극 O 2 0 1 OZ. PZ 및 cz. 자극 모니터 앞에서 60cm 떨어진 편안한 의자에 피험자를 앉힙니다.
전극선을 EEG 데이터 수집 시스템에 연결합니다. 샘플링 속도를 1킬로헤르츠로 구성합니다. 전용 데이터 처리 컴퓨터에서 EEG 신호 품질을 검사합니다.
특정 전극에 문제가 있는 경우. 채널의 임피던스를 조정하기 위해 젤을 다시 주입합니다. 플리커 4 개의 로봇은 사용자 인터페이스에서 시각적 자극으로 서로 다른 주파수를 이미지화합니다.
처음으로 피험자가 오프라인 훈련 실험을 수행하여 S-S-V-E-P 특징 벡터를 설정하고 분류기를 훈련시킵니다. 각 피험자에 대해 32번의 시험을 수행하고 이 과정 전반에 걸쳐 뇌 신호를 기록합니다. 시험이 시작되면 무작위로 하나의 자극을 대상으로 선택하고 그 위에 노란색 화살표를 표시합니다.
잠시만요. 그런 다음 사용자 인터페이스에서 서로 다른 주파수로 4개의 시각적 자극을 5초 동안 깜박이고, 신체 움직임을 최소한으로 유지하면서 선택한 자극 대상에 초점을 맞추도록 피험자에게 요청합니다. 각 시도가 끝나면 피험자에게 3초간 긴장을 풀고 다음 시도를 시작합니다.
모든 시험이 끝나면 저장된 데이터를 읽습니다. 주황색 세로 막대는 자극을 대상으로 선택하도록 트리거를 나타내며, 자극은 5초 동안 깜박입니다. 각 시도에서 트리거 후 2초에서 5초 사이에 3초 데이터 apo를 추출합니다.
특정 주파수에서 주기적 자극 신호로 설정되는 기준 신호 y를 사용하여 다중 채널 EEG 데이터의 CCA 계수를 계산합니다. CCA 방법은 선형 결합 벡터를 구하여 결합된 신호 간의 상관 계수를 최대화합니다. 계산된 CCA 계수를 사용하여 다중 채널 EEG 데이터를 공간적으로 필터링합니다.
빠른 로비 변환을 사용하여 필터 데이터의 파워 스펙트럼 밀도를 계산합니다. 파워 스펙트럼 밀도를 3 hutz와 40 hutz 사이의 평균값에 대해 정규화합니다. 그런 다음 각 자극 주파수에 대한 분류 파라미터를 보정합니다.
열린 와이프 설정 창을 통해 주제에 대한 분류 매개변수를 구성합니다. 데이터 처리 컴퓨터에서 온라인 신호 프로세서를 시작합니다. 0.5초마다 EEG 시스템의 채널 O, 2, 0, 1OZ, PZ 및 CZ에서 EEG 데이터를 획득하고 온라인 처리를 위해 마지막 3초의 데이터 세그먼트를 추출합니다.
오프라인 프로세스에 설명된 알고리즘을 사용하여 데이터 세그먼트를 처리합니다. 분류를 위한 실시간 파워 스펙트럼 밀도를 계산합니다. 한 특징 주파수의 진폭이 주어진 임계값보다 높으면 해당 주파수에서 깜박이는 자극이 분류됩니다.
SSV EEP 대상으로 인간 Noro 로봇을 시작하고 데이터 처리 컴퓨터에 Wi-Fi 연결을 설정합니다. 온라인 신호 프로세서에서 분류 결과를 수신하고 무선 연결을 통해 휴머노이드 Robert의 해당 동작을 제어하는 로봇 컨트롤러를 구성 및 실행합니다. 전용 자극 프레젠테이션 컴퓨터에서 안무 프로그램을 실행하여 사용자 인터페이스에 Roberts 카메라의 라이브 비디오 피드백을 표시합니다.
피험자에게 뇌 로버트 상호작용 수행을 평가하기 위해 서로 다른 환경 내에서 세 가지 특정 폐쇄 루프 제어 테스트를 수행하도록 요청합니다. 이러한 테스트는 로봇 연구에서 널리 사용되며 장애인과 노인의 일상 생활을 돕는 데 도움이 됩니다. 새로운 작업을 수행하기 전에 대상에게 작업의 목표와 제어할 수 있는 동작을 알립니다.
이러한 결과는 다채널 데이터 에포크(multi-channel data epoch)를 추출하고, CCA 계수를 사용하여 데이터를 공간적으로 필터링하고, 정규화된 파워 스펙트럼 밀도를 계산하는 등 EEG 데이터를 처리하는 절차를 보여줍니다. 피험자가 서로 다른 깜박이는 대상을 응시하는 단일 시도에서 얻은 정규화된 전력 스펙트럼 밀도가 여기에 나와 있습니다. 첫 번째 폐쇄 루프 제어 실험에서 인간 노아 로버트는 뇌 신호에 의해 장애물을 통과하고 벽에 있는 전등 스위치를 누르도록 제어되었습니다.
뇌 신호는 실시간으로 빙의되었습니다. 피험자의 통제 의도를 분류하기 위해, 피험자는 실시간 비디오 피드백을 시청하고 해당 자극을 응시함으로써 로버트의 행동을 통제했다. 스위치에 도달한 후, 피험자는 로버트가 불을 켜도록 조종했다.
두 번째 실험에서는 비디오 피드백을 기반으로 인간 로봇을 출구 표지판을 따라 계단을 향해 계속 이동했습니다. 통행 스파이와 대면했을 때, 피험자는 로버트가 "실례합니다"라고 말하고, 통행 스파이가 양보할 때까지 기다리라고 말하도록 통제했다. 그런 다음 로버트는 계단을 향해 걸어가도록 통제되었습니다.
세 번째 실험에서, 휴머노이드 로버트는 실시간 비디오 피드백을 기반으로 풍선 표적에 도달하여 집어 들고 피험자의 손에 전달하기 위해 전신 움직임으로 제어되었습니다. LU 시간 EEG 신호를 해석하여 인간의 의도를 감지하기 때문에 실험을 수행하기 전에 전기 연결과 e EEG 신호 품질을 확인하는 것이 중요합니다. EEG 신호를 획득하는 동안 발생하는 또 다른 일반적인 문제는 간섭 또는 아티팩트 및 소음입니다.
허리, 우리의 나 이러한 간섭은 신체 움직임 대상을 줄이고 CCA 기반 다중 채널 기술을 활용함으로써 향상됩니다. 우리의 방법은 다양한 실험 절차를 설계하는 데 효과적이며, 특히 뇌 로봇 상호 작용을위한 알고리즘 및 기술을 조사하는 데 유연하며, 새로운 BRI 응용 프로그램을 탐색하는 데 쉽게 사용할 수 있습니다.
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이 연구는 인간형 로봇을 사용한 뇌-로봇 상호작용을 탐구하기 위한 SSVEP 기반 실험 절차를 확립합니다. 이 방법은 병자와 노인을 돕고 위험한 작업을 수행하기 위해 여러 소프트웨어 프로그램을 통합합니다.
This SSVEP-based brain-robot interaction method enables non-invasive neural control of humanoid robots, offering a pathway for assistive technologies in neurorehabilitation and disability support. By translating steady-state visual evoked potentials into robotic commands, the approach supports early-stage validation of neural interface paradigms for translational neurotechnology development. The integration of OpenViBE, MATLAB, and custom C++ software provides a flexible framework for de-risking brain-computer interface (BCI) applications in preclinical assistive device research.
This method fits within the early discovery phase of neurotechnology development, where neural signal fidelity and decoding accuracy are evaluated before advancing to chronic implantable systems or clinical trials.