[发明专利]一种生物机器人脑电信号遥控遥测方法

说明书

本发明公开了一种生物机器人脑电信号遥控遥测方法，在计算机上模拟脑电信号时间序列，其产自一个确定的非线性系统，但是表现出很强的似随机性，非线性时间序列分析分为两步：第一，用已知的数据序列重构系统的动态空间；第二，对重构的动力学系统进行特性分析。采用指时延嵌法对由嵌入数据序列得到的重构后的动力学系统进行定量分析；T‑S模糊模型的规则输出采用线性方程表示，通过机理分析的方法建立精确T‑S模型，将基于T‑S模型有效地应用于脑电混沌信号分析中。本发明的有益效果是本发明在混沌信号T‑S模糊模型的基础上，最终获得脑电混沌系统的T‑S精确模型，为生物机器人的研发提供理论基础。

技术领域

本发明属于生物机器人技术领域，涉及一种生物机器人脑电信号遥控遥测模型。

背景技术

“生物机器人”也称为“半电子人(cyborg)”，其原理是，根据动物运动行为的神经生物学原理，选取活体动物的相关脑区，将运动功能和现代电子技术、传感技术、网络控制等技术结合来实现对动物脑电(EEG)信号的人为控制。由于生物机器人研究在神经科学与工程、国家安全等领域具有重要的理论和应用价值，特别是它具有天然隐蔽性和抗恶劣外部(如雷电、大风等)干扰以及具备自身运动能源供给等突出优点，目前已经成为备受关注的国内外前沿研究课题之一。自上世纪90年代末，科学界开始研究生物机器人运动控制技术，它是电子信息技术、微制造技术和神经生物学高度发展与相互融合的产物，是目前交叉学科发展最活跃的领域之一。到目前为止，绝大部分生物机器人运动控制均为开环控制。如果能够实现对生物机器人的闭环控制(即遥控+遥测)，使得生物机器人可以脱离实验室环境、克服生物疲劳性、增强适应性以及可靠实现预期运动行为控制等方面具有重要意义。进入21世纪后，神经生物学和电子学的高速发展，在多年动物实验的实践基础上，应用于人体的早期植入设备被设计及制造出来，用于恢复损伤的听觉、视觉和肢体运动能力。随着研究的深入，一些研究者开始对脑电信号的非线性特点进行了进一步的探讨，越来越多的观点认为脑电可能是高维混沌信号，并致力于发展适合分析可能是源自于高维系统的脑电的非线性分析方法。自然界中的非线性是普遍存在的，动物大脑更是一个典型的非线性系统，同时脑电的非线性研究是非线性科学中的一个重要部分。一方面，基于脑电非线性特征，设计给予动物大脑相匹配的特定刺激，可能进一步提高遥控的精准性，这就要求实时检测脑电信号并加以分析，即遥测；另一方面，生物机器人在搜寻、搜救和探测等军民应用领域亦要求在遥控的同时能实时采测动物的神经信号用于对特定任务的效果进行实时评估。本项目针对以往的生物机器人开环控制和脑电信号具有非线性特点，充分融合神经生物学和混沌理论方法，研究生物机器人闭环控制方法及其行为模式，以期进一步提高遥控的精准性和生物机器人执行任务的“鲁棒性”。