[发明专利]一种基于脑机融合的空地协同多机器人系统

权利要求书

1.一种基于脑机融合的空地协同多机器人系统，其特征在于，包括：脑电采集系统、命令刺激系统、脑电解析系统、命令输出及机器人群协同控制系统、无人机控制系统、多机器人系统、无人机；

所述脑电采集系统、脑电解析系统、命令输出及机器人群协同控制系统、多机器人系统依次连接；所述无人机控制系统与所述无人机连接；

所述脑电采集系统用于对操控者的脑电信号进行实时采集；

所述命令刺激系统用于对操控者进行视觉刺激；

所述脑电解析系统用于对采集到的脑电信号进行脑电解析，得到控制命令；

所述命令输出及机器人群协同控制系统用于将解析得到的控制命令传输给多机器人系统，并基于模型预测控制器MPC对机器人系统进行协同控制；

所述多机器人系统用于完成地面救援任务；

所述无人机控制系统用于通过所述操控者的肢体对所述无人机进行控制；

所述无人机用于对救援现场进行信息收集以及目标搜索；

基于模型预测控制器MPC对机器人系统进行协同控制的方法包括：

首先，通过接口模型对用户脑控命令进行量化，并将量化后的控制命令发送至领航者MPC控制器；

其次，通过所述领航者MPC控制器对量化后的控制命令进行优化，并通过优化后的控制命令对领航机器人进行控制；

再次，基于用户输出的队形命令，通过编队规划器获取各跟随机器人的控制命令，完成对跟随机器人的控制；

所述领航者MPC控制器基于用户的脑控命令以及领航机器人直流减速电机的工作极限对量化后的控制命令进行优化；

所述编队规划器基于跟随机器人之间以及跟随机器人与领航机器人之间的安全距离获取跟随机器人的理想位置和理想速度，并基于跟随机器人的理想位置与当前位置的位置差，以及理想速度与当前速度的速度差，获取跟随机器人的控制命令；

所述脑电解析系统进行脑电解析的具体方法包括：脑电信号预处理、脑电信号特征提取、脑电信号分类；

所述脑电信号预处理包括：信号截取与叠加、基线修正、带通滤波、运动伪迹滤除、眼电滤除。

2.根据权利要求1所述的基于脑机融合的空地协同多机器人系统，其特征在于，所述命令刺激系统包括若干组刺激单元，每组刺激单元包括若干个符号，每个符号对应不同的命令，不同刺激单元中的符号均相同。

3.根据权利要求2所述的基于脑机融合的空地协同多机器人系统，其特征在于，每组刺激单元包括六个符号，各符号对应的命令分别用于控制领航机器人的启/停、左转、右转、编队扩大、编队缩小以及直行。

4.根据权利要求1所述的基于脑机融合的空地协同多机器人系统，其特征在于，运动伪迹滤除的具体方法包括：

a.从原始脑电数据中提取参考数据；

b.采用IIR滤波器对所述参考数据进行滤波处理，并基于滤波处理后的参考数据确定伪迹成分识别的阈值；

c.基于步骤b中对步骤b中IIR滤波后但未进行伪迹成分去除的脑电数据所计算出的协方差矩阵做特征值分解，基于特征值分解结果、伪迹成分识别的阈值，进行数据重构，完成伪迹成分的滤除。

5.根据权利要求1所述的基于脑机融合的空地协同多机器人系统，其特征在于，所述脑电信号特征提取过程中，首先，提取脑电信号的时域特征，然后，采用互信息对所提取的时域特征进行特征选择，完成脑电信号特征提取。