11490

11490

كنترل برخط بازوي رباتيكي با استفاده از سامانه ي واسط مغز-رايانه مبتني بر سيگنال الكتروانسفالوگرام

كارشناسي ارشد

برق - بيوالكتريك

بهمن 1391

بهمن 1391

دكتر عباس عرفانيان اميدوار

چكيده سامانه¬هاي واسط مغز-رايانه (BCI) يكي از روش¬هاي مطرح براي كمك به افراد فلج، داراي ضايعه نخاعي و يا بيماري¬هاي دستگاه عصبي است. اين سامانه¬ها تصميم كاربر خود را با تحليل سيگنال¬هاي مغزي تشخيص داده و فرد را قادر به برقراري ارتباط يا كنترل دستگاه¬هاي مختلف مي¬نمايند. بسياري از اين سامانه¬ها بر مبناي تشخيص تصور حركات مختلف طراحي مي¬شوند. در اين پژوهش يك سامانه¬ي BCI برخط طراحي شده است كه افراد را قادر مي¬سازد تا يك بازوي رباتيك را كنترل كنند. كنترل بازو شامل فعال كردن بازو، كنترل حركت بازو در سه جهت، گرفتن يك جسم، جابجايي جسم، رها كردن جسم و غير فعال كردن بازو مي¬شود. براي فعال و غير فعال كردن بازو از تحريك ديداري و تشخيص پتانسيل P300 استفاد شده است. ساير فعاليت¬هاي بازو با تصور حركات مختلف صورت مي¬گيرد. براي استخراج ويژگي از سيگنال¬هاي مغزي از تركيب تجزيه بسته¬ي موجك و فيلترهاي الگوي فضايي مشترك، استفاده شده است. ويژگي¬هاي مفيد با استفاده از روشي مبتني بر اطلاعات متقابل ويژگي¬ها و نوع سيگنال¬هاي مغزي انتخاب شده¬اند. براي طبقه¬بندي، از يك طبقه¬بندي¬كننده احتمالي بر مبناي مدل¬هاي تركيبي گوسين استفاده شده است كه از روشي بهينه براي تخمين تعداد و پارامترهاي توابع گوسين استفاده مي¬كند. الگوريتم طبقه¬بندي با استفاده از داده¬هاي رقابت¬هاي بين¬المللي BCI III و BCI IV ارزيابي شده است و با نتايج الگوريتم¬هاي دو گروه ديگر كه از اين داده¬ها استفاده كرده¬اند، مقايسه شده است. در آزمايش¬هاي برخط، بهبود دقت تشخيص تصور حركت در طول آزمايش¬هاي يك جلسه براي افراد شركت-كننده ديده مي¬شود. تمامي افراد توانسته¬اند در جلسه¬ي اول خود حداقل دو آزمايش و در جلسه¬ي آخر خود حداقل سه آزمايش از شش آزمايش انجام شده را با موفقيت به پايان برسانند. دو فرد از مجموع پنج شركت¬كننده موفق شدند در بعضي از آزمايش¬هاي خود بدون خطا بازو را كنترل كنند. ميانگين دقت تصميم¬گيري درست برخط در جلسه¬ي اول آزمايش¬ها 9/76 و در جلسه¬ي پاياني 3/86 درصد بدست آمده است. اگر بخواهيم اين ميزان را براي سه آزمايش آخر هر جلسه محاسبه كنيم مقادير 8/82 و 6/90 بدست مي¬آيد. همچنين براي تشخيص پتانسيل P300 ميانگين دقت 0/99 درصد بصورت برون¬خط بدست آمده است و در حالت برخط افراد توانسته¬اند بصورت ميانگين، در مدت زمان 59/3 ثانيه بازوي رباتيك را فعال كنند. واژه‌هاي كليدي: سامانه واسط مغز-كامپيوتر، استخراج ويژگي، اطلاعات متقابل، انتخاب ويژگي، طبقه-بندي كننده گوسين.