Έλεγχος σε πραγματικό χρόνο ενός ρομποτικού χεριού μέσω επιφανειακών ηλεκτροεγκεφαλογραφικών σημάτων

Thumbnail Image
Date
2023-10-05
Authors
Κόττας, Κωνσταντίνος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρεί να εισέλθει σε ένα ταχέως αναπτυσσόμενο επιστημο- νικό πεδίο, διερευνώντας τις δυνατότητες κατασκευής ενός ρομποτικού βραχίονα που κατευθύνεται από ηλεκτροεγκεφαλογραφικά (EEG) σήματα που προέρχονται από τον εγκέφαλο. Ο κύριος στόχος είναι η αναγνώριση των κινήσεων των δακτύλων του δεξιού χεριού μέσω των σημάτων EEG. Στην συνέχεια η εξέταση των δυνατοτήτων για τον έλεγχο σε πραγματικό χρόνο ενός ρομποτικού χεριού με τη χρήση οικονομικώς αποδοτικού υλικού. Επιπλέον στα πλαίσια της εργασίας, συγκεντρώθηκαν ηλεκτροεγκεφαλογραφικά δεδομένα από 7 υγιή άτομα, με ηλεκτρόδια στρατηγικά τοποθετημένα στο τριχωτό της κεφαλής. Οι συμμετέχοντες καθοδηγήθηκαν να εκτελέσουν προκαθορισμένες χειρονομίες την απομονωμένη κίνηση κάθε δακτύλου και τη δημιουργία γροθιάς. Η άσκηση, στην οποία οι εθελοντές συμμετείχαν ενεργά, κατέληξε στη συσσώρευση ενός πολύτιμου συνόλου δεδομένων EEG. Η επόμενη φάση περιελάμβανε την επεξεργασία και εξέταση αυτών των δεδομένων, με τελικό στόχο τη χρήση διαφόρων αλγορίθμων ταξινόμησης επιβλεπόμενης μάθησης για την αποκρυπτογράφηση των μοτίβων που περιέχονταν σε αυτά. Eφαρμόστηκε η μέθοδος Ανεξάρτητης Ανάλυσης Συνιστωσών (ICA) στα σήματα EEG, η οποία βελτίωσε σημαντικά τα αποτελέσματα της ταξινόμησης, συμβά- λλοντας στην επίτευξη του στόχου της ακριβούς αναγνώρισης χειρονομιών. Επιπλέον, η μέθοδος αυτή διευκoλυνε την ανάλυση και την κατανόηση των σημάτων EEG. Ο ρομποτικός βραχίονας κατα- σκευάστηκε σύμφωνα με τα σχέδια ανοικτού κώδικα από το InMoov, με μέρη που κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας νήμα PLA. Ενώ για την ενεργοποίηση του χεριού χρησιμοποιήθηκαν πέντε σερβο- κινητήρες, καθένας από τους οποίους ορίστηκε σε ένα συγκεκριμένο δάχτυλο. Επιπλέον έγινε ανάπτυξη λογισμικού σε C++ κώδικα το οποίο εγκαταστάθηκε στη πλατφόρμα Arduino Portenta H7 που ήταν υπεύθυνη για τον έλεγχο του ρομποτικού χεριού σε πραγματικό χρόνο.
Description
Keywords
Ηλεκτροεγκεφαλογράφημα, Ρομποτικοί βραχίονες, Μηχανική μάθηση
Citation