طراحی و ساخت واسط انسان-کامپیوتر مبتنی بر سیگنال الکتریکی مغز

در جامعه بشری افراد زیادی از معلولیت¬های جسمی-حرکتی رنج می¬برند. گستره محدودیت¬ها و ناتوانی¬ها در میان افراد معلول متفاوت است. در گروهی از بیماری¬ها فرد کنترل ارادی حرکت اندام و قدرت تکلم خود را از دست میدهد، درحالی که به لحاظ هوشی و ادراکی سالم است. واسط¬های انسان-کامپیوتر به عنوان یک فناورییاری رسان، راهی برای بیان منظور و برقراری ارتباط با محیط بیرون برای این افراد فراهم می¬آورد. در این تحقیق، یک واسط مغز و کامپیوتر پوشیدنی مبتنی بر پتانسیل¬های برانگیخته بینایی حالت دایمیساخته شده است که امکان ایجاد فرمانهای کنترلی را فراهم می¬کند. این دستگاه سیگنال الکتریکی مغز را ثبت کرده و به صورت بی¬سیم به کامپیوتر ارسال می¬کند. واحد ثبت و ارسال سیگنال به صورت بورد الکترونیکی کوچک و سبک وزنی است که روی دسته هدفون تعبیه شده است. یکی از مزایای دستگاه این است که بخش سخت افزار در بوردی در ابعاد cm 6/2× cm 5/4 با وزن بسیار کم 7 گرم بدون باطری دارد.سیستم مصرف توان کم برابر با مقدار mw123 در هنگام ارسال داده دارد. تغذیه بورد با یک باطری کوچک لیتیومی قابل شارژ صورت می¬گیرد که برای 6 ساعت امکان استفاده از سیستم بدون نیاز به شارژ را فراهم می¬کند. با توجه به این ویژگی¬ها کاربر در استفاده از دستگاه راحت بوده، محدودیت حرکتی ندارد و زمینه¬ی ثبت¬های طولانی مدت برای کار با دستگاه فراهم است. از آنجایی که واسط ساخته شده مبتنی بر ssvep است و برای ایجاد ssvep نیاز به تحریک مکرر دیداری است در بخش نرم افزار یک صفحه شامل 5 تحریک با فرکانس های قابل تنظیم و دقیق در محدوده hz 5 تاhz15ساخته شده است. در واحد پردازش سیگنال به طور همزمان از دو روش lasso و تخمین طیف welch استفاده شده که نسبت به روش¬های دیگر عملکرد بهتری را از خود نشان داده و تحقق پردازش زمان حقیقی داده را که خواسته¬ی اصلی سیستم است، فراهم می¬کند. همچنین تلفیق این دو روش باعث شده است که بتوان با وجود اعمال پردازش در پنجره کوتاه با طول s2، با تست روی 3 نفر به مقدارمیانگین نرخ انتقال اطلاعات 6561/43 و صحت 6667/88 %بیت در دقیقه دست یافت. در روش های به کار گرفته شده تاکنون برای تشخیص پاسخ ssvep در پنجره زمانی کوتاه، سیگنال از چندین کانال دریافت گردیده است. این در صورتی است که در این پروژه با وجود استفاده از یک کانال که موجب راحتر بودن کاربر می شود و همچنین انتخاب پنجره 2 ثانیه ای تشخیص با صحت بالایی انجام گرفته است. خروجی مرحله پردازش سیگنال 5 فرمان کنترلی به صورت زمان حقیقی با صحت و دقت بالا است که امکان به کارگیری سیستم برای ناتوانان جسمیدر کاربردهایی نظیر کنترل موس، کیبورد مجازی، ویلچر، پروتزهای عصبی و... را فراهم می کند.