[发明专利]一种多指令脑-机控制机器人系统及使用方法

说明书

本发明专利涉及一种多指令脑‑机控制机器人系统及实现方法，包括用于显示画面的增强现实系统、用于采集脑电数据的脑电数据采集系统、对上述脑电数据进行分析的脑电数据分析系统以及需要控制的机器人系统，通过基于P300的脑电数据采集帽和可以调节的分块矩阵刺激，解决了使用者的脑电数据测量不准确，获取数据稳定性差，交互体验差，控制命令有限，可操作的功能少的技术问题，具有提高测量准确度，增加控制命令数量的技术效果。

技术领域

本发明涉及脑机接口领域，尤其是一种多指令脑-机控制机器人系统及使用方法。

背景技术

随着全球人口的老龄化加重，肌萎缩性脊髓侧索硬化、脑卒中、等运动神经元疾病对人类健康的威胁也越来越大。这类疾病会导致神经细胞的衰竭，逐渐丧失生活自理能力，患者大脑意识正常但是由于运动功能障碍无法正常的与外界环境正常交流，对精神文化活动的需求迫切。高层次的精神文化需求有助于患者重建对生活的信心，而仅依靠简单的娱乐活动很难达到目的，由此产生了脑机接口系统。

但传统的脑机接口存在以下技术问题：

1.贴片电极测量不准确，获取数据稳定性差，交互体验差。

2.控制命令有限，可操作的功能少。

发明内容

为提高脑电数据采集准确性，增加控制命令数量，本发明提供了一种多指令脑-机控制机器人系统及使用方法，这种系统及使用方法可以增强脑电数据的采集准确性、增加可操作功能数量。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种多指令脑-机控制机器人系统及使用方法，包括用于显示画面的增强现实系统、用于采集脑电数据的脑电数据采集系统、对上述脑电数据进行分析的脑电数据分析系统以及需要控制的机器人系统；通过上述增强现实系统给使用者展示画面，上述脑电数据采集系统会对使用者的电信号进行采集，上述脑电数据分析系统会对所采集的数据进行分析转化为控制命令并将上述控制命令发送至上述机器人系统中，上述机器人系统会对相应控制命令做出反馈。

优选地，上述增强现实系统包括眼镜显示控制单元、增强信息控制模块和无线传输模块，通过上述无线传输模块将信息传输至上述增强信息控制模块，通过增强信息控制模块控制上述眼镜显示控制单元进行显示。

优选地，上述脑电数据采集系统基于P300检测技术，上述脑电数据采集系统包括脑电帽、信号放大器、时间同步模块及脑电数据记录模块，上述脑电帽为P300检测脑电帽，上述脑电帽通过接口与使用者的大脑进行连接，用于使用者发出的脑电信号进行采集，上述信号放大器对采集到的信号进行增强，通过上述脑电数据记录模块和上述时间同步模块对增强后的数据进行记录。

优选地，上述脑电数据分析系统包括预处理模块、模型训练模块、在线分类模块以及指令输出模块，上述预处理模块用于对数据进行预处理，上述模型训练模块用于对采集的数据和对应的匹配图片信息进行训练，通过上述在线分类模块对采集的数据和训练结果进行拟合，通过上述指令输出模块把拟合后的对应控制命令发送至上述机器人系统。

优选地，上述机器人系统包括状态反馈系统和运行控制系统，上述状态反馈系统用于把控制完成情况返回至上述增强现实系统，上述运行控制系统用于执行控制命令。

一种多指令脑-机控制机器人系统的实现方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：将上述增强现实系统、上述脑电数据采集系统、上述脑电数据分析系统和上述机器人系统连接起来；

步骤2：构建视觉刺激测试样本；

步骤3：进行离线视觉刺激和脑电数据采集，并对采集的上述脑电数据进行分类模型训练；

步骤4：进行在线视觉刺激和脑电数据采集，并对收集的脑电数据进行在线转发到上述脑电数据分析系统；

步骤5：基于上述分类模型训练的结果对上述在线视觉刺激显示收集到的脑电数据进行拟合，将上述脑电数据转化为控制命令；