四足機器人腦機協(xié)作導(dǎo)航與規(guī)劃.pdf

1、人機交互和協(xié)作是智能機器人研究領(lǐng)域的核心問題之一，“腦機接口”（人腦-計算機接口）技術(shù)立足于直接獲取并識別人腦活動信息，而成為人機交互及協(xié)作的重要發(fā)展方向。然而，腦機接口目前所能夠獲得的腦電信息種類數(shù)量還較為有限，腦電信號的生成和提取需要較長時間，且信號解碼存在誤差，這極大限制了腦機接口在人機交互中的應(yīng)用，學(xué)界針對基于腦機接口的機器人應(yīng)用研究還處于探索階段。在腦機接口信號指令序列存在不確定性的技術(shù)條件限制下，如何更好地完成機器人的腦控協(xié)

2、作任務(wù)，是腦控機器人技術(shù)領(lǐng)域亟待研究解決的基礎(chǔ)共性問題。本文以四足機器人為對象平臺，以基于無創(chuàng)式腦機接口的運動導(dǎo)航為具體研究目標(biāo)，深入探討腦機間交互與任務(wù)協(xié)作的相關(guān)問題。本文研究一方面立足于提出腦控機器人運動導(dǎo)航的系統(tǒng)化方法，以及面向?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜任務(wù)的腦控機器人系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，為未來腦控機器人的應(yīng)用研究奠定基礎(chǔ)；另一方面，本文也針對腦電信號解碼正確率對腦控導(dǎo)航性能的影響進行分析，為腦電信號解碼算法提供優(yōu)化依據(jù)。
　　 本研究提出了基于

3、腦機接口的人機協(xié)作導(dǎo)航策略。針對無創(chuàng)式腦機接口的技術(shù)水平限制，提出通過具有不同人機協(xié)作級別和任務(wù)類型的多模式控制來實現(xiàn)對有限數(shù)量腦電信號的擴展；提出通過基于前饋決策和人機周期化并行協(xié)作的方法，來克服腦電信號生成及處理的時間延遲問題；提出通過用戶意圖分類機制和解碼容錯機制，來消減腦電信號誤解碼對系統(tǒng)的影響。基于上述方法，提出了以運動控制的高效、靈活和輕松為目標(biāo)的二維環(huán)境中人機協(xié)作導(dǎo)航控制策略，以及以安全可靠、合理響應(yīng)、效率保持等為目標(biāo)的三

4、維地形中人機協(xié)作導(dǎo)航控制策略。這些源于充分借助機器人智能的人機協(xié)作方法和策略，為腦控機器人領(lǐng)域的研究和發(fā)展提供了新思路。本文提出了腦控機器人的系統(tǒng)設(shè)計方法。面向腦控機器人未來執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的應(yīng)用發(fā)展趨勢，借鑒高等動物的行為控制特征，提出了腦控四足機器人的行為控制體系結(jié)構(gòu)，將包含腦機交互在內(nèi)的不同任務(wù)目標(biāo)和層次的控制行為納入了統(tǒng)一的體系，給出了通用的四足穩(wěn)態(tài)步態(tài)生成方法，為未來面向復(fù)雜任務(wù)的腦控機器人控制系統(tǒng)研制和方法研究提供了基礎(chǔ)平臺，相