[发明专利]一种基于脑电控制的电路板手工焊接辅助方法

说明书

本发明公开了一种基于脑电控制的电路板手工焊接辅助方法，其实现过程是：(1)通过安装在焊接者头部的脑电信号传感器采集其因眨眼等操作输出的意念控制信号，直接输入到微控制单元中；(2)在微控制单元中通过滤波器过滤掉工频干扰信号，以提高控制信号的信噪比；(3)脑电信号特征提取，通过特征提取算法求出所有脑电信号的各频段平均能量及其占比值；(4)脑电信号训练库构建及分类识别，在MCU平台上构建BP网络模型，从而实现对输入脑电信号的识别与分类；(5)Mini机械臂控制信号转换，将识别出的脑电信号转换为Mini机械臂控制命令信号，以驱动机械臂对待焊接电路板做出移动、翻转等操作。

技术领域

本发明涉及一种基于脑电控制的电路板手工焊接辅助方法，该方法采用控制者通过眨眼方式产生脑电波，经过脑电传感器产生控制信号驱动机械臂做出相应动作，以辅助电子元器件辅助焊接；本发明属于机器人控制技术领域，可应用于工业制造及生产等方面。

背景技术

科技水平的不断提高促进了各项信息技术的发展进步，脑机接口(BrainComputer Interface，以下简称BCI)技术得到了迅猛的提升；目前人们研究的BCI技术主要是基于人脑电波进行操控的一种新型技术，脑电操控打破了以往物理按键的控制方式，属于一种意念控制方式，该方式的应用达到了人机互动的基本要求，因此基于脑电信号的智能机械臂控制系统成为一种新型的人机交互方式，它能够通过某些特定的测量技术手段提取大脑内部的思维活动信息，然后通过计算机的处理能力分析该信息中蕴含的人的真实意图，并将其转化为对外界设备的控制命令，最终实现人脑直接控制外设的目的。

在电工电子类实验室及电子产品生产车间，实验人员及工人进行电子元器件焊接操作时，针对复杂电子元器件的焊接操作往往需要两个人协同操作，极大的降低了产品生产效率；本发明设计了一种基于脑电控制的电路板辅助焊接机械臂控制方法，通过脑电控制的Mini机械臂操作待焊接的电路板进行移动、反转，这样由一人即可完成2-3人配合完成的复杂焊接工作，具有较好的应用价值和前景。

发明内容

本方法的突出优点是解决需要多人协同的复杂电子元器件焊接工作的难题，提供一种基于脑电控制的辅助焊接机械臂控制方法，该方法通过实时采集焊接者的脑电信息，通过数据处理后进而控制Mini机械臂实现电子元器件辅助焊接的功能，本发明采用的技术方案为一种基于脑电控制的电路板手工焊接辅助方法，包括下列步骤：

(1)脑电信号实时采集，通过安装在焊接者头部的脑电信号传感器采集其因眨眼等操作输出的意念控制信号，直接输入到微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)中；

(2)脑电信号预处理，在MCU平台中通过滤波器过滤掉工频干扰信号，以提高控制信号的信噪比；

(3)脑电信号特征提取，通过特征提取算法求出所有脑电信号的各频段平均能量及其占比值；

(4)脑电信号训练库构建及分类识别，在MCU平台上构建BP网络模型，从而实现对输入脑电信号的识别与分类；

(5)Mini机械臂控制信号转换，将识别出的脑电信号转换为Mini机械臂控制命令信号，以驱动机械臂对待焊接电路板做出移动、翻转等操作；

步骤(1)中，采用非植入式BCI技术：通过无创方式采集焊接操作人员的大脑皮层脑电波信号，焊接操作人员只需头戴一个用于检测该脑电波的电极传感器即可完成信息采集工作，并且该传感器能够直接将脑电信号直接传输至计算机或者其它处理平台的微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)中，方便进行下一步的处理和分析工作；

步骤(2)中，信号预处理的目的主要是为了提高脑电控制信号的信噪比，主要滤除50Hz和60Hz的工频干扰噪声，其它含有生物电噪声、环境噪声和设备电极接触不良导致的噪声，可以通过软件滤波算法进行消除；