[发明专利]用于控制大脑机器接口和神经假肢系统的系统

权利要求书

1.一种用于已知从神经成像数据推断的运动意图来控制扭矩控制假肢装置的系统，所述系统包括：

一个或更多个处理器和存储器，在所述存储器上编码有可执行指令，使得一旦执行所述指令，则所述一个或更多个处理器执行以下操作：

从神经成像装置接收用户的神经成像数据；

解码所述神经成像数据以推断所述用户的空间运动意图，其中，所述空间运动意图包括以坐标系表示的所述扭矩控制假肢装置的期望运动命令；以及

使用假肢控制器执行所述运动命令作为扭矩命令，以使所述扭矩控制假肢装置根据所述用户的所述空间运动意图来运动。

2.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括至少一个扭矩控制假肢装置，所述至少一个扭矩控制假肢装置与所述一个或更多个处理器可操作地连接。

3.根据权利要求2所述的系统，所述系统还包括在所述控制器中接收与所述假肢装置的当前状态相关的感觉信息的操作。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，在执行所述运动命令时，使用任务分解和姿势分解来执行所述运动命令，其中，所述任务分解是任务空间控制，所述姿势分解被公式化为成本位能，所述成本位能表示成本函数。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，在执行所述运动命令时，所述运动命令被执行作为扭矩命令，所述扭矩命令生成期望任务空间控制，同时使所述成本位能最小化。

6.根据权利要求3所述的系统，其中，在执行所述运动命令时，使用尖峰脉冲神经网络执行所述运动命令。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述假肢控制器是神经形态假肢控制器并且还包括：

神经形态尖峰脉冲编码器，其用于将所述运动命令表示为一组神经尖峰脉冲；

神经形态运动映射器，其用于将表示笛卡尔位移的神经尖峰脉冲映射到表示配置(关节)空间位移的神经尖峰脉冲；

尖峰脉冲解码器，其用于解码所述表示配置(关节)空间位移的神经尖峰脉冲并生成关节空间命令；以及

关节伺服器，其用于执行所述关节空间命令。

8.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括以下操作：

接收所述假肢装置的模型和所述用户的肌肉骨架模型，其中，所述肌肉骨架模型包括肌肉骨架动力学，所述肌肉骨架动力学包括稳态腱力；

已知所述运动命令来使用感觉运动控制器生成仿真神经激励，以便在肌肉骨架仿真中驱动一组肌肉激活；以及

已知所述运动命令来使用所述假肢控制器生成仿真致动器关节扭矩，以便驱动仿真假肢装置。

9.一种用于已知从神经成像数据推断的运动意图来控制扭矩控制假肢装置的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：

非暂时计算机可读介质，在所述非暂时计算机可读介质上编码有可执行指令，使得一旦通过一个或更多个处理器执行所述指令，则所述一个或更多个处理器执行以下操作：

从神经成像装置接收用户的神经成像数据；

解码所述神经成像数据以推断所述用户的空间运动意图，其中，所述空间运动意图包括以坐标系表示的所述扭矩控制假肢装置的期望运动命令；以及

使用假肢控制器执行所述运动命令作为扭矩命令，以使所述扭矩控制假肢装置根据所述用户的所述空间运动意图来运动。

10.根据权利要求9所述的计算机程序产品，所述计算机程序产品还包括用于控制与所述一个或更多个处理器可操作地连接的至少一个扭矩控制假肢装置的指令。

11.根据权利要求10所述的计算机程序产品，所述计算机程序产品还包括在所述控制器中接收与所述假肢装置的当前状态相关的感觉信息的操作。

12.根据权利要求11所述的计算机程序产品，其中，在执行所述运动命令时，使用任务分解和姿势分解来执行所述运动命令，其中，所述任务分解是任务空间控制，所述姿势分解被公式化为成本位能，所述成本位能表示成本函数。

13.根据权利要求12所述的计算机程序产品，其中，在执行所述运动命令时，所述运动命令被执行作为扭矩命令，所述扭矩命令生成期望任务空间控制，同时使所述成本位能最小化。

14.根据权利要求11所述的计算机程序产品，其中，在执行所述运动命令时，使用尖峰脉冲神经网络来执行所述运动命令。