گسترش يك سامانه واسط مغز - رايانه براي كنترل برخط يك بازوي رباتي

كارشناسي ارشد

در چند دهه¬ي اخير، استفاده از سيگنال¬هاي الكتروانسفالوگرام (EEG) به منظور برقراري ارتباط با محيط اطراف، موجب پيدايش واسط¬هاي مغز ـ رايانه (BCIs) شده است. سيگنال P300 يكي از انواع پتانسيل-هاي مغزي مي¬باشد كه در سامانه¬هاي BCI استفاده مي¬شود. اين پتانسيل اغلب با تحريك بينايي توسط الگوي متفاوت (Oddball paradigm) برانگيخته مي¬شود. در اين تحقيق، ابتدا يك واسط گرافيكي كاربر (GUI) شامل 7 كليد با الگوي تحريك بينايي پيشنهادي (GC3) براي برانگيختن پتانسيل P300 طراحي شد و با سه الگوي تحريك ديگر (GW، GC1، GC2) مقايسه شد. نتايج آزمايشات برون¬خط نشان مي-دهند كه الگوي GC3، عملكرد سامانه را با ميانگين AUC حاصل شده¬ي 9274/0 به صورت معناداري (05/0 p-value <) نسبت به سه الگوي ديگر بهبود داده است. براي طبقه¬بندي تك- ثبتي هدف و غيرهدف، 6 روش خطي به صورت برون¬خط با يك¬ديگر مقايسه شدند و در نهايت، طبقه¬بندي كننده¬ي STDA با ميانگين AUC 9489/0 براي آزمايشات بعدي انتخاب شد. همچنين در اين پژوهش، يك سوييچ مغزي براي سامانه طراحي شد كه كاربر بتواند سامانه را هر زمان كه خواست وارد حالت كنترلي و يا غيركنترلي كند. براي طبقه¬بندي داده در مد عملكردي ناهمگام، 9 الگوريتم بدون آستانه به صورت برون¬خط، در سه حالت طبقه¬بندي تك ـ ثبتي، دو ـ ثبتي و سه ـ ثبتي ارزيابي شدند و در نهايت الگوريتم 4 با ميانگين¬گيري روي داده¬هاي سه ثبت (دور) كه بهترين عملكرد را نتيجه داد، براي آزمايش برخط انتخاب شد. الگوريتم 4 كه تركيبي از روش STDA و تست آماري F مي¬باشد، TPR 93/0 و FPR 0157/0 را حاصل كرد. در آزمايشات برخط از سيگنال P300 به منظور كنترل يك بازوي رباتي جهت برداشتن يك جسم از نقطه¬ي مبدأ، جا به جايي و رها كردن آن در نقطه¬ي مقصد استفاده شده است. ميانگين صحت طبقه¬بندي دو- ثبتي برخط در مد عملكردي همگام 56/98 درصد به دست آمد. همچنين، ميانگين مقادير FPR، TPR و ITR آزمايشات برخط به ترتيب برابر با 11/0 و 97/14 رويداد بر دقيقه و 36/15 بيت بر دقيقه حاصل شدند. واژه‌هاي كليدي: واسط مغز ـ رايانه (BCI)، الكتروانسفالوگرام (EEG)، P300، الگوي تحريك، تحليل تفكيك فضايي ـ زماني (STDA)، ناهمگام، حالت بيكار، صحت، AUC، TPR، FPR.

191061

دانشگاه علم و صنعت ايران

بيوالكتريك

دكتر عباس عرفانيان اميدوار