رابط کاربری کامپیوتر مغز مبتنی بر EEG برای کنترل حرکت بازوی ربات از طریق فکر

قیمت: 46,000 تومان

دانلود رایگان مقاله

خرید ترجمه مقاله

عنوان فارسی

رابط کاربری کامپیوتر مغز مبتنی بر EEG برای کنترل حرکت بازوی ربات از طریق فکر

عنوان لاتین

EEG Based Brain Computer Interface for Controlling a Robot Arm Movement Through Thought

پیش زمینه: رابط های کامپیوتری مغز (BCI) دستگاه هایی هستند که ارتباط مستقیم بین مغز یک کاربر و دستگاه را فراهم می کنند. این تکنولوژی می تواند توسط افراد معلول به منظور بهبود استقلال خود و به حداکثر رساندن توانایی های خود، مانند پیدا کردن یک شی در محیط استفاده شود. چنین دستگاه هایی می توانند توسط اندازه گیری غیر تهاجمی از اطلاعات قشر توسط الکتروانسفالوگرافی (EEG) تحقق یابند. روش ها: کار ما یک سیستم جدید BCI را پیشنهاد می نماید که شامل کنترل بازوی ربات بر اساس تفکر کاربر است. چهار نفر (1 زن و 3 مرد) بین 20 تا 29 سال به آزمایش ما شرکت کردند. به آن ها دستور داده شده است که اجرای حرکات دست راست، دست چپ، هم دست راست و هم چپ یا حرکت پاها را طبق پروتکل تعیین شده تصور نمایند. هدست EMOTIV EPOC برای ثبت فعالیت های الکتریکی نورونی از پوست سر مورد استفاده قرار گرفت، این فعالیت ها پس از آن، برای تجزیه و تحلیل به کامپیوتر فرستاده شدند. استخراج ویژگی با استفاده از روش تجزیه و تحلیل مولفه اصلی (PCA) همراه با طیف فرکانس سریع فوریه (FFT) درون گروه فرکانسی مسئول ریتم سنسوری حرکتی (8 هرتز و 22 هرتز) انجام شد. سپس این ویژگی ها به یک طبقه بندی کننده ماشین برداری پشتیبان (SVM) بر اساس یک تابع پایه شعاعی (RBF) که خروجی آن به دستورات برای کنترل بازوی ربات منتقل شده بود، وارد شد. نتایج: BCI پیشنهادی، کنترل بازوی روبات را در چهار جهت: راست، چپ، بالا و پایین فعال کرد و به دست آوردن دقت متوسط 85.45٪ در تمام موضوعات مورد بررسی قرار گرفت. نتيجه گيري: نتايج به دست آمده با استفاده از پيشرفت هاي بيشتر، استفاده از BCI پيشنهادي را براي انجام وظايف پيچيده تر مانند اجراي حركات پيگيري يا توقف اجرا پس از شناسايي شيء مورد جستجو پیشنهاد مي كند. این موضوع، به معنای کمک به افراد مبتلا به اختلال حرکتی است.

Background: The Brain Computer Interfaces (BCI) are devices allowing direct communication between the brain of a user and a machine. This technology can be used by disabled people in order to improve their independence and maximize their capabilities such as finding an object in the environment. Such devices can be realized by the non-invasive measurement of information from the cortex by electroencephalography (EEG). Methods: Our work proposes a novel BCI system that consists of controlling a robot arm based on the user’s thought. Four subjects (1 female and 3 males) aged between 20 and 29 years have participated to our experiment. They have been instructed to imagine the execution of movements of the right hand, the left hand, both right and left hands or the movement of the feet depending on the protocol established. EMOTIV EPOC headset was used to record neuronal electrical activities from the subject’s scalp, these activities were then sent to the computer for analysis. Feature extraction was performed using the Principal Component Analysis (PCA) method combined with the Fast Fourier transform (FFT) spectrum within the frequency band responsible for sensorimotor rhythms (8 Hz–22 Hz). These features were then fed into a Support Vector Machine (SVM) classifier based on a Radial Base Function (RBF) whose outputs were translated into commands to control the robot arm. Results: The proposed BCI enabled the control of the robot arm in the four directions: right, left, up and down, achieving an averaged accuracy of 85.45% across all the subjects. Conclusion: The results obtained would encourage, with further developments, the use of the proposed BCI to perform more complex tasks such as execution of successive movements or stopping the execution once a searched object is detected. This would provide a useful assistance means for people with motor impairment.