Ηλεκτροεγκεφαλογραφικά Και Ηλεκτρομυογραφικά Σήματα Στα Νευρο-ρομποτικά Συστήματα

Abstract

Τα τελευταία χρόνια, παρατηρείται ολοένα αυξανόμενο ενδιαφέρον για τα συστήματα διασύνδεσης ανθρώπου-ρομπότ (Human-Robot Interaction) ιδιαίτερα με τη χρήσηανθρώπινων βιοσημάτων. Συγκεκριμένα, ο τηλεχειρισμός ρομποτικού βραχίονα χωρίς την χρήση εξωτερικών συσκευών (joystick), αποτελεί μία από τις πλέον ενδιαφέρουσεςπροκλήσεις στο πεδίο της νευρο-ρομποτικής.Ηλεκτρομυογραφικά (ΗΜΓ) σήματα έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως ως είσοδοι σε παρόμοια συστήματα ελέγχου, λόγω της μη επεμβατικότητάς τους και της ικανότητάς τους να αντιπροσωπεύουν την πρόθεση κίνησης του χρήστη. Υπάρχουν περιπτώσεις ανθρώπων με κινητικά προβλήματα ή απώλεια μελών, όμως, όπου τα ηλεκτρομυογραφικά σήματα δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Για αυτό το λόγο, η επιστημονικήκοινότητα έχει επικεντρώσει το ενδιαφέρον της στα ηλεκτροεγκεφαλογραφικά (ΗΕΓ) σήματα, τα οποία καταγράφονται στην επιφάνεια του κεφαλιού. Τα ΗΕΓ σήματα, είναιπολύ ασθενή και θορυβώδη αλλά μεταφέρουν, εκτός των άλλων, και την πληροφορία της κατέυθυνσης του βλέμματος μέσω δυναμικών που παράγονται από την κίνηση των ματιών. Η παρούσα εργασία προτείνει την εκμετάλλευση των ηλεκτροεγκεφαλικών δυναμικών που αντιπροσωπεύουν την κίνηση των ματιών και τον συνδυασμό τους με τα ηλεκτρομυογαφικά δυναμικά του χεριού, με στόχο τον τηλεχειρισμό ρομποτικού βραχίονα. Τα βιοσήματα αποκωδικοποιούνται, με χρήση μοντέλων μηχανικής μάθησης, σε κίνηση του βραχίονα, ενώ ο χρήστης εκτελεί ελεύθερη τρισδιάστατη κίνηση με τοχέρι του. Ακόμα, βρέθηκε πως τα ΗΕΓ σήματα είναι αρκετά για τον τηλεχειρισμό του ρομποτικού βραχίονα, με αποτέλεσμα το προτεινόμενο σύστημα να είναι κατάλληλο για ανθρώπους με απώλεια των άνω άκρων τους, δίνοντάς τους την ικανότητα, δυνητικά, να χειρίζονται αντικείμενα που υπάρχουν στο οπτικό πεδίο τους.