Έλεγχος Αναπηρικού Αμαξιδίου με Χρήση Διεπαφής Εγκεφάλου-Υπολογιστή

Abstract

Τα τελευταία χρόνια η τεχνολογία διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή προσελκύει το ενδιαφέρον τόσο των επιστημόνων όσο και των γιατρών αλλά και των μηχανικών, προσφέροντας την δυνατότητα επικοινωνίας του ανθρώπινου εγκεφάλου με τις εξωτερικές συσκευές. Ιδιαίτερα σημαντική κρίνεται η συμβολή της στην βελτίωση της ποιότητας ζωής των ατόμων με κινητικές αναπηρίες, βοηθώντας τους στον έλεγχο των βοηθητικών συσκευών μόνο με την χρήση των σημάτων του εγκεφάλου. Η παρούσα διπλωματική εργασία μελετά τον έλεγχο ενός αναπηρικού αμαξιδίου με την χρήση διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή. Ειδικά, για την λήψη των ακατέργαστων δεδομένων ΗΕΓ, χρησιμοποιήθηκε το στήριγμα κεφαλής Emotiv Insight, το οποίο μέσω του Lab Streaming Layer (LSL) μεταδίδει τα ακατέργαστα δεδομένα ΗΕΓ στην πλατφόρμα του OpenViBE. Προκειμένου, οι συμμετέχοντες να μπορούν να εκτελούν τις απαραίτητες νοητικές εντολές, δηλαδή το δεξί ή αριστερό Motor Imaginary για να στρίψουν, καθώς και το ανοιγοκλείσιμο των ματιών για να σταματήσουν, εκτελούνται οι καταγραφές τριών εντολών. Στην συνέχεια, πραγματοποιείται η επεξεργασία των ακατέργαστων δεδομένων με την επεξεργασία εκτός σύνδεσης, και η ταξινόμηση τους με την χρήση του αλγορίθμου Linear Discriminant Analysis (LDA). Ο μέσος όρος ακρίβειας ταξινόμησης του αλγόριθμου LDA είναι 83.24% και κυμαίνεται μεταξύ 61.8% και 92.83%. Έπειτα, στην επεξεργασία σε πραγματικό χρόνο, αφού ο ταξινομητής καταλάβει ποια είναι η εντολή που δόθηκε, στέλνει τα αποτελέσματα του στην Python και αυτή μέσω USB στέλνει την κατάλληλη εντολή στο αναπηρικό αμαξίδιο. Για την διεκπεραίωση της συγκεκριμένης έρευνας συμμετείχαν 10 εθελοντές ηλικίας 22 με 29 ετών, οι οποίοι έφεραν εις πέρας 3 πειράματα, διαθέτοντας 5 προσπάθειες στο καθένα. Στο πρώτο πείραμα ελέγχεται η ικανότητα του ατόμου να σταματήσει το αναπηρικό αμαξίδιο σε προκαθορισμένα σημεία, ενώ στο δεύτερο και στο τρίτο ελέγχεται ένας συνδυασμός εντολών που περιλαμβάνουν το ξεκίνημα, το σταμάτημα και την αριστερή ή δεξιά στροφή αντίστοιχα. Το σύστημα του ελεγχόμενου από ΔΕΥ αναπηρικού αμαξιδίου, όπως φαίνεται και από τα αποτελέσματα τόσο της ταξινόμησης όσο και της πειραματικής διαδικασίας, είναι πολλά υποσχόμενο για μελλοντική ανάπτυξη και μπορεί να υποστηρίξει ένα μεγάλο φάσμα ηλικιών.