İtalya bir beyin-bilgisayar arayüzü kontrol robotu geliştirdi
İtalya'daki Cassino Üniversitesi ve Güney Lazio Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, yakın zamanda P300 tabanlı bir beyin-bilgisayar arayüzü (BCI) aracılığıyla destekli robotları çalıştırabilen son teknoloji bir mimari geliştirdiler. Bu mimari nihayetinde şiddetli hareket bozukluğu olan kişilerin operasyonel görevlerini yerine getirmesine izin vererek hayatlarını kolaylaştırabilir.
Araştırmacılar tarafından geliştirilen sistem, hafif bir robotik manipülatöre dayanıyor. Esasen, manipülatör, P300 paradigmasına dayalı bir beyin-bilgisayar arayüzü aracılığıyla kullanıcıdan yüksek seviyeli komutlar alır. Nörobilimde P300 dalgası, karar verme sürecinde insan beyninin verdiği tepkidir.
Araştırmacı Filippo Arrichiello şunları söyledi: "Çalışmamızın temel amacı, kullanıcıların bir beyin-bilgisayar arayüzü aracılığıyla robot manipülatör için üst düzey talimatlar oluşturmasına olanak tanıyan bir sistem uygulamaktır. Bu talimatlar daha sonra robot manipülatörüne dönüştürülür. Kullanıcıların güvenliğini sağlarken belirtilen görevleri otomatik olarak tamamlamak için eylem komutları. "
Araştırmacılar tarafından geliştirilen mimarinin üç temel bileşeni var: P300 beyin-bilgisayar arayüz cihazı, yardımcı robot ve algılama sistemi.
Ariceno ve meslektaşları, bu üç unsuru, robotik uygulamaları için iyi bilinen bir ara yazılım olan ROS ortamına entegre ettiler.
Bu mimarinin ilk bileşeni, beyindeki elektriksel aktiviteyi elektroensefalogram (EEG) ile ölçen P300 beyin-bilgisayar arayüz cihazıdır. Daha sonra bu beyin sinyallerini bilgisayara beslenebilecek komutlara dönüştürür.
Ariceno şöyle açıkladı: "Beyin-bilgisayar arayüzünün P300 modeli, kullanıcının beyninin harici uyaranlara verdiği tepkiyi kullanır, yani ekrandaki simge yanıp sönerek kullanıcının her yanıt vermek istediğinde simgeyi seçmesine izin verir (örneğin, sayarak) Ekrandaki öğeler yanıp sönüyor. Bu, kullanıcının önceden tanımlanmış bir dizi öğe arasından bir dizi seçim yapmasına ve robot için, nesnelerin manipüle edilmesi gibi gerçekleştirilecek eylemler hakkında yüksek seviyeli mesajlar oluşturmasına olanak tanır. "
Araştırmacılar, kullanıcının ihtiyaç duyduğu eylemleri gerçekleştirmek için Kinova Jaco adlı hafif bir robotik manipülatör kullandılar. Yardımcı robotun kontrol yazılımı, kullanıcı tarafından üretilen üst düzey talimatları beyin-bilgisayar arayüzü üzerinden alır ve bunları hareket komutlarına dönüştürür. Hareketi, aynı anda farklı görevleri yönetebilen kapalı döngü ters hareket algoritmasıyla kontrol edilir.
Ariceno şunları söyledi: "Araştırmamızın nihai amacı, güvenilir ve etkili bir robot kurulumu geliştirmektir. Bu tür ekipmanlar nihayet ciddi hareket engelli kullanıcıların, hemşirelik personelinin sürekli bakımına ihtiyaç duymadan günlük işlemleri bağımsız olarak gerçekleştirmelerine yardımcı olabilir. yanında olmak."
Araştırmacılar, bir beyin-bilgisayar arayüzü tarafından çalıştırılan yardımcı robotları incelemeye başladıklarında, önce nesneleri işaretleyiciler ve önceden yapılandırılmış bir kullanıcı arayüzü aracılığıyla tanıyan tek bir sabit tabanlı manipülatörden oluşan bir sistemle deneyler yaptılar. Artık bu mimariyi o kadar geliştirdiler ki, kullanıcıların çift kollu mobil robotlar gibi daha karmaşık robotik sistemlerin üstesinden gelmesine izin veriyor.
Ariceno, "Algılama modülünü de geliştirdik ve artık nesneleri şekle göre tanıyıp konumlandırabiliyoruz. Son olarak, algı modülünün tespitine dayalı bir GUI oluşturmak için algılama modülü ile grafik kullanıcı arabirimi (GUI) arasındaki etkileşimi taahhüt ediyoruz. Dinamik (örneğin, kullanıcı arayüzü, tanınan nesnelerin sayısına ve türüne göre tablodaki algılama modülünü günceller. "
Mimarisinin performansını ve etkinliğini değerlendirmek için Arrichino ve meslektaşları bir dizi ön deneyler yaptılar ve çok umut verici sonuçlar elde ettiler.
Gelecekte, sistemleri hareket bozuklukları ve fiziksel yaralanmalardan etkilenen bireylerin yaşamlarını değiştirebilir ve çeşitli operasyonel görevleri tamamlamalarına olanak sağlayabilir.
Ariceno, "Gelecekteki araştırmalar öncelikle mimarinin sağlamlığını ve güvenilirliğini artırmayı hedefleyecek. Sistemin uygulama alanlarını artırmanın yanı sıra, farklı beyin-bilgisayar arayüz paradigmalarını da test edeceğiz."
