شماره ركورد
14963
شماره راهنما(اين فيلد مربوط به كارشناس ميباشد لطفا آن را خالي بگذاريد)
14963
پديد آورنده
سعيد كوچكي
عنوان
رمزگشايي سيگنال هاي مغزي جهت هدايت روبات پرنده
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي پزشكي
سال تحصيل
خرداد1394
تاريخ دفاع
خرداد1394
استاد راهنما
دكتر محمدرضا دليري
دانشكده
برق
چكيده
چكيده
واسط¬هاي مغز- رايانه سيگنال¬هاي مغز را توسط ابزارهايي دريافت مي¬كنند،آنها را تقويت، و فركانس¬هاي غيرمفيد و تداخلات محيطي¬شان راپالايش كرده، سپس بازه¬هاي فركانسي مخصوصي از اين سيگنال¬ها را برداشت ميكنند، آنها را تحليل كرده و به فرمانهايي ترجمه ميكنند. اين فرمان¬ها به دستگاه¬هاي خروجي به خصوصي رله مي¬شوند و آن دستگاه¬ها نيز اعمال مشخصي را صادر مي¬كنند. در اين واسط¬ها از مسير¬هاي خروجي عصبي- عضلاني معمول استفاده نمي¬شود (مثل مسيرهايي كه از نخاع خارج مي¬شوند). كاربرد اصلي واسط¬هاي مغز و رايانه در توانبخشي به افراد مبتلا به ضايعه¬ي نخاعي شديد و يا داراي بيماري ALS (مرگ نورون¬ها)است. در كاربردهاي عملي، اين واسط¬ها مي-بايست بهصورتبرخط و بلادرنگ سيگنال را از مغز دريافت كرده و به فرمان¬هايي تفسير كنند. اما معمولاً براي طراحي و بررسي اين سامانه¬ها سيگنال¬هاي از پيش ضبطشده لازم است.
در اينپژوهشدو نوع از انواع واسط¬هاي مغز-رايانه پيادهسازي شده است.نوع اول بهصورت برخط و بلادرنگ و نوع دوم غير برخط اما بلادرنگ است.در بخشهاي پيشپردازش اين واسط¬ها،روشهاي حذف آرتيفكت و الگوهاي فضايي مشترك يا CSP براي حذف تداخلات و كاهش بعد بردارهاي ويژگي بهره¬گيري شده¬اند.
در واسط نوع اول، سيگنال¬هابهصورت برخط و با دستگاه emotive 14 كاناله دريافت مي¬شوند و فرمانهابهصورت بلادرنگ تفسير ميگردند.در اين نوع، از پديده¬ي SSVEPاستفادهشده است. اين پديده در حين مشاهده به محركهايي كه با فركانس به خصوصي چشمكميزنند،-در سيگنال دريافت شده از بخش اكسيپيتال مغز- ظاهر مي¬شود.ويژگيهاي مختلفي از سيگنال مانند: وابستگي متقابل دو سيگنال، تخمين چگالي طيف توان و ضرايب مستقيم FFT براي تشخيص SSVEP و فركانس مدنظر بكار رفته است.
در واسط نوع دوم، سيگنال¬ها غير برخط و از پيش ضبطشده و آماده هستند. اين داده¬ها از مسابقات BCIسال 2008 برداشت شده¬اند.در اين نوع،پديدههاي ERDو ERS كه در حين تصورات حركتي ايجاد ميشوند، براي تحليل سيگنال و ارسال فرمان به روبات پرندهمؤثرند.و همينطور از ويژگي¬هاي توان باند و پارامترهاي دامنه¬ي زمان براي تشخيص پديده¬ها و تصور حركت عضو بهخصوص، استفاده ¬شده ¬است.تفكيككنندههاي LDAو SVMنيز براي تفكيك اين ويژگيهاانتخاب و پياده¬سازي شده¬اند. اين پژوهش همچنين داراي نوآوري¬هايي است. مثلاً در نوع اول (SSVEP) از ويژگي مشابهت بين سيگنالها از طريق محاسبهي چسبندگي يا coherenceدو سيگنال بهره¬گيري شده (سيگنال ورودي و سيگنال¬هاي مرجع)، و فركانسي كه سيگنال مرجع مربوط به آن با سيگنال ورودي بيشترين مقدار cross Coherence را دارند مرتبشده. و درصورتيكه با فركانسهاي flickering محرك مطابقت داشته باشد، جهت مربوطه انتخاب ميشود.سيگنالهايمرجعبهصورت اختصاصي و قبلتر براي هركدام از 9 فركانس محرك¬ها ضبط و برگزيده شده¬اند. در اين بخش 9 فركانس چشمك زدن محرك وجود دارد كه مربوط به جهت¬هاي حركت روبات پرنده است. تمام اين پياده¬سازي¬ها (شامل هر دو نوع BCI) در يك نرمافزاربا واسط گرافيكي مناسب مجتمع شده¬اند. و انتخاب همه¬ي روش¬ها، ويژگي¬ها و تفكيك¬كننده¬ها از طريق اين نرمافزار صورت مي¬گيرد.اين نرمافزار به زبان C++ وبا استفاده از قالب¬هاي گرافيكيQtنوشتهشده و قابليت اجرا بروي اكثرپلتفرمهاازجملهسامانههايتوكار را دارد. در اين پژوهش نتايج و كارايي متدهاي مختلف با يكديگر مقايسه شدهاند.يك محيط شبيهسازي براي تكميل حلقهيBCI و ارسال فرمان حركتي به روبات پرنده توسعه دادهشده است. درواقعايده¬ي اصلي توليد اين نرمافزار و محيط شبيهسازي و نيز روبات واقعي توانبخشي به فردي است كه قادر به حركت هيچ عضوي از بدنش نيست و اينكه بتواند يك وسيله (مثل ويلچر) را در فضاي سهبعدي تحت كنترل خود درآورد.البته هدف اصلي اين پژوهش رمزگشايي و درك سيگنالهاي مغزي براي كاربردهاي مختلف بوده است. محيط شبيهسازي كه در اين پروژه توسعه دادهشده است بهخوبيميتواند براي شبيهسازيهاي آينده در BCI استفاده گردد. روبات پرنده¬ي فيزيكيتوليدشده نيز با توجه به ويژگيهاي ديناميكي منحصربهفردميتواندبهعنوان پلتفرمي براي تحقيقات BCI و كنترل استفاده گردد.
واژههاي كليدي:.واسط مغز –رايانه (BCI)، پتانسيلهاي برانگيخته پايدار بينايي (SSVEP)، همزمانسازي و غير همزمانسازي وابسته به رخداد(ERD/ERS)، تبديل فوريه¬ي سريع(FFT)، توان باند، SVM، LDA،روبات پرنده، كوادروتور، مكانيابي و نقشهبرداريهمزمان