基于神经信息和力触觉感知的智能假肢关键问题研究

当今社会，关于神经肌肉障碍造成的残疾困扰着越来越多的人的生活。本研究从人脑神经系统的随机共振以及激励机制出发，建立由脑电分析前向通道和力触觉反馈后向通道构成的神经信息-假肢-神经信息双向信息交互接口，旨在为肌萎缩侧索硬化症患者、截肢等患者提供更为理想的假肢控制系统。该项目主要研究：（1）动作想象相关脑电信号提取和分析。(2)人的非线性触觉感知的生理和心理特性以及神经系统随机共振时机械刺激方式、机械信号刺激强度和噪声刺激强度对产生的动作想象脑电信号区分度的影响。（3）基于随机共振的力触觉信息反馈对人脑神经系统的激励机制，力触觉感知反馈加快生物神经系统恢复并增强其对外部设备控制的机理。（4）基于神经信息和力触觉感知的假肢控制系统的构建。本项目研究的基于神经信息和力触觉感知的智能假肢可以为数百万截肢患者提供更为理想的支持和帮助。

当今社会，关于神经肌肉障碍造成的残疾困扰着越来越多的人的生活。研究和开发基于神经信息和力触觉感知的智能假肢系统可以建立人与假肢间信息交流与控制的新型通道，改善和提高假肢的操控性能，而不依赖于大脑外围神经与肌肉正常的输出通道。该项目开展了与动作想象相关的脑电信号的分析和识别技术研究，从人脑神经系统的随机共振以及人脑的激励机制出发，建立了脑电-假肢-脑电的双向信息交互接口。实验结果表明：（1）脑电直接控制假肢可以克服肌电信号作为信息源的缺点，为患者提供了一种全新的对外界环境控制的手段。（2）力触觉机械刺激可以使动作相关的脑电波产生了随机共振，从而增强了操作者对假肢的控制。（3）当假肢动作与自己的主观一致时，就能对操作者产生一种巨大的激励作用。（4）提供反馈信号给信号处理和控制模块，能增强智能假肢系统的稳定性和可靠性。本项目研究的基于神经信息和力触觉感知的智能假肢控制系统不仅应用于康复领域，还可向军事和娱乐等多个领域拓展。