ساخت مکاترونیکی بازوی محرک کابلی بر اساس سیگنال های طبقه بندی شده eeg ناشی از تصور حرکتی مغز

مشکلاتی که پس از ضربه مغزی یا بیماریهای دستگاه عصبی رخ میدهد منجر به بروز محدودیتهای حرکتی و کلامی برای مدت طولانی در بیماران میشود. پیشرفتهای صورت گرفته در زمینه ارتباط مغز انسان و کامپیوتر (bci) امکان شناسایی و طبقه بندی فعالیتهای الکتریکی و متابولیک مغز و تبدیل آنها به یک فرمان کنترلی برای کامپیوتر و یا یک دستگاه توانبخشی را فراهم می نماید. در این پایاننامه طراحی مکاترونیکی یک سیستم واسط مغز و کامپیوتر بر پایه سیگنالهای تصور حرکتی با هدف کنترل حرکت یک بازوی رباتیک مورد توجه قرار گرفته است. برای این منظور در پروسه پردازش سیگنال در مرحله استخراج ویژگی از روش بسته موجک برای تحلیل ویژگیهای فرکانسی و زمانی سیگنالهای مغزی دو کلاسه (مربوط به دو تصور حرکتی متفاوت) استفاده شده است. روشهای dslvq و جستجوی فرکانسی به عنوان راهکاری برای کاهش ویژگی مورد استفاده قرار گرفته است. به منظور بررسی عملکرد این روشها، طبقهبندهای خطی و غیرخطی شامل svm، شبکه عصبی چندلایه، mlp)، k-nn، پارزن و طبقه بند بیزین مورد استفاده قرار گرفت. دقت حاصل از این روشها بین 67 تا 90 درصد و بیشینه مقدار ضریب kappa برابر با 0.8 میباشد. در انتها به عنوان یک راهکار ابتکاری و نوین، با هدف افزایش دقت طبقه بندی سیگنالهای مغزی، ترکیب نتایج طبقه بندها در دستور کار قرار گرفته است. از این رو، روش میانگین وزندار مرتب شده (owa) و روشهای مبتنی بر انتگرال فازی (سوگنو و چکوئت) برای اجماع نظر بین نتایج طبقه بندها به کار گرفته شده است. به کمک روشهای owa، سوگنو و چکوئت دقت نتایج طبقه بندی به ترتیب به 93، 95 و 97,5 درصد افزایش یافته است ضمن آنکه زمان مورد نیاز برای پردازش سیگنال در روش owa کوتاهتر می باشد. با توجه به اینکه سیگنالهای مغزی مورد استفاده از بانک داده مربوط به دو کلاس تصور ذهنی مختلف است، بنابراین از نتایج طبقه بندی سیگنالهای مغزی برای کنترل حرکت یک دستگاه توانبخشی آرنج استفاده شده است. دستگاه توانبخشی موردنظر بر اساس پروتکلهای توانبخشی آرنج با هدف افزایش سرعت بهبود بیماران طراحی گردیده است. همچنین با بکارگیری محرک کابلی امکان شبیه سازی هرچه بهتر تغییرات سختی آرنج انسان فراهم شده است. از جمله مزایای مکانیزم ارزان و سبک پیشنهادی، ایجاد حرکت هموار برای مفصل با سختی قابل تنظیم، جبران اثرات گرانش، کاهش ابعاد موتورهای محرک و در موارد توسعه یافته، توانایی کنترل همزمان چند مفصل و انتقال قدرت به میلههای متصل به آنها تنها با استفاده از یک منبع قدرت است. همچنین با ایجاد شرایط حرکتی برگشت پذیر با استفاده از محرک کابلی، تعاملی ایمن و بی خطر بین دستگاه و کاربر شکل گرفته است.