محققان دانشگاه کاسینو و جنوبی لاتزیو در ایتالیا ، اخیراً یک معماری برش خورده را طراحی کرده اند که عملکرد یک روبات کمکی را از طریق رابط رایانه ای مغز مبتنی بر P300 (BCI) امکان پذیر می کند. این معماری ، که در مقاله ای که از قبل در ArXiv چاپ شده است ، ارائه شده است ، سرانجام می تواند به افراد دارای ناتوانی حرکتی شدید اجازه دهد وظایف دستکاری را انجام دهند ، بنابراین زندگی خود را ساده می کنند.
این سیستمی که توسط محققان ساخته شده است مبتنی بر یک دستگیرنده ربات سبک است. اساساً ، این مانیتور از طریق BCI بر اساس پارادایم P300 دستورات سطح بالایی را از کاربران دریافت می کند. در علوم اعصاب ، امواج P300 پاسخ هایی هستند که توسط مغز انسان در طی فرایند تصمیم گیری ایجاد می شود.
فیلیپو آریشیلو ، یکی از محققانی که این تحقیق را انجام داده است ، گفت: "هدف اصلی کار ما تحقق سیستمی بود که به کاربران امکان می دهد دستورالعمل های سطح بالایی را برای منبلترس های روباتیک از طریق رابط های رایانه ای مغز (BCI) تولید کنند." "این دستورالعمل ها سپس به دستورات حرکتی برای دست ساز رباتیک که بطور خودمختار به وظیفه تعیین شده دست می یابند ، ضمن اطمینان از ایمنی کاربر ، ترجمه می شوند."
معماری که توسط محققان ایجاد شده است دارای سه مؤلفه اصلی است: یک دستگاه P300 BCI ، یک ربات کمکی و یک سیستم ادراک. آریشیلیو و همکارانش این سه عنصر را در یک محیط ROS ، یک نرم افزار مشهور واسط برنامه های کاربردی رباتیک ، ادغام کردند.
اولین مؤلفه معماری ، دستگاه P300 BCI ، فعالیت الکتریکی موجود در مغز را از طریق الکتروانسفالوگرافی (EEG) اندازه گیری می کند. سپس این سیگنال های مغز را به دستوراتی ترجمه می کند که می توانند در کامپیوتر تغذیه شوند.
"پارادایم P300 برای BCI از واکنش مغز کاربر به محرکهای خارجی ، یعنی چشمک زدن به نمادها روی صفحه استفاده می کند تا کاربر بتواند با واکنش (مثلاً با شمارش) هر بار که نماد مورد نظر خود را انتخاب کند ، یک عنصر را روی صفحه انتخاب کند. فلش ، "آریشیلیو توضیح داد. "این به کاربر اجازه می دهد تا مجموعه ای از گزینه ها را در بین مجموعه ای از عناصر از پیش تعریف شده انجام دهد و پیام های سطح بالایی را برای روبات در رابطه با عملکرد ، مانند دستکاری یک شی ایجاد کند."
محققان برای انجام اقدامات مورد نظر کاربران ، از یک مانیتور روباتیک سبک به نام Kinova Jaco استفاده کردند . این نرم افزار کنترل ربات دستیاری دستورالعمل های سطح بالایی را ایجاد می کند که توسط کاربر از طریق BCI ایجاد شده و آنها را به دستورات حرکت تبدیل می کند. حرکت آن از طریق یک الگوریتم سینماتیک معکوس حلقه بسته کنترل می شود که می تواند همزمان وظایف مختلفی را مدیریت کند.
آریشیلیو گفت: "معماری کنترلی که ما توسعه دادیم به ربات اجازه می دهد تا به اهداف متعدد و اولویت دار برسد ، یعنی دستیابی به وظیفه دستکاری در حالی که از برخورد با کاربر و / یا موانع خارجی جلوگیری می کند ، و ضمن احترام به محدودیت هایی مانند محدودیت مکانیکی ربات".
مؤلفه نهایی معماری که توسط آریشیلیو و همکارانش ابداع شده است ، یک سیستم ادراک است که بر پایه یک سنسور RGB-D (یعنی Microsoft Kinect One) بنا شده است. این سیستم از سنسور Kinect One برای شناسایی و مکان یابی اشیایی که توسط ربات در فضای کار دستکاری می شوند ، استفاده می کند. این سنسور همچنین می تواند چهره کاربر را تشخیص داده ، وضعیت دهان خود را تخمین زده و موانع را تشخیص دهد.
آریشیلیو گفت: "پیامدهای عملی مطالعه ما کاملاً صریح و جاه طلب است." "هدف نهایی آن حرکت در جهت ایجاد یک مجموعه روباتیک قابل اعتماد و مؤثر است که در نهایت می تواند به کاربران دارای اختلالات شدید تحرک کمک کند تا کارهای روزمره را بطور خودمختار و بدون پشتیبانی مداوم از یک مراقب انجام دهند."
هنگامی که محققان شروع به کار روی ساخت یک ربات دستیاری توسط BCI کردند ، ابتدا آنها با سیستمی متشکل از یک دستگیرنده پایه ثابت که اشیاء را از طریق نشانگرها و با یک رابط کاربری از پیش تنظیم شده ، تشخیص می دهد ، آزمایش کردند. آنها اکنون این معماری را به طرز چشمگیری پیشرفت کرده اند ، تا جایی که به کاربران امکان می دهند سیستم های روباتیک پیچیده تری مانند ربات های متحرک با اسلحه دوتایی را کنترل کنند.
آریشیلو توضیح داد: "ما همچنین ماژول ادراک را بهبود بخشیده ایم که هم اکنون می تواند اشیاء را بر اساس شکل های آنها بشناسد و بومی سازی کند." وی ادامه داد: سرانجام ، ما بر روی تعامل بین ماژول ادراک و رابط کاربری گرافیکی (GUI) کار کردیم تا دینامیک GUI مطابق با تشخیص ماژول ادراک ایجاد شود (به عنوان مثال رابط کاربری بر اساس تعداد و نوع اشیاء شناخته شده به روز می شود. روی یک جدول توسط ماژول درک) ""
برای ارزیابی عملکرد و اثربخشی معماری آنها ، آریشیلیو و همکارانش با دستیابی به نتایج بسیار امیدوارکننده ، یک سری آزمایشات اولیه را انجام دادند. در آینده ، سیستم آنها می تواند زندگی افراد تحت تأثیر ناتوانی های حرکتی و جراحات جسمی را تغییر دهد و به آنها اجازه دهد انواع مختلفی از کارهای دستکاری را انجام دهند.
آریشیلیلو گفت: "تحقیقات آینده در درجه اول با هدف تقویت استحکام و قابلیت اطمینان در معماری ، فراتر از افزایش دامنه کاربرد سیستم ، انجام خواهد شد." "علاوه بر این ، ما پارادایم های مختلف BCI را آزمایش خواهیم کرد ، یعنی روش متفاوتی برای استفاده از BCI به عنوان نمونه های مبتنی بر تصاویر موتور ، تا بتوانیم مناسب ترین آن را برای برنامه های دوربرد شناسایی کنیم ، جایی که کاربر ممکن است با استفاده از BCI ربات را به عنوان نوعی کنترل کند. جوی استیک ، بدون محدود کردن فرمان حرکت برای روبات ها به یک مجموعه از پیش تعریف شده غیرقابل محدود کردن. "
بیشتر بخوانید: پمپ وکیوم خلاء پیچ خشک در تحویل مایعات
نظرات شما عزیزان:
