با تلاش محققان دانشگاه امیرکبیر محقق شد

به کارگیری سیگنال مغز در حرکت دادن صندلی چرخ‌دار

تیم تحقیقاتی دانشگاه صنعتی امیرکبیر با مطالعه بر روی سیگنال‌های مغزی راهکارهایی برای صدور فرامین به صندلی چرخ‌دار معلولان حرکتی عرضه کردند.

کد خبر: ۶۲۷۶۸۶

شنبه - ۲۸ مرداد ۱۳۹۶ / August 19, 2017

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، تیم تحقیقاتی دانشگاه صنعتی امیرکبیر با مطالعه بر روی سیگنال‌های مغزی راهکارهایی برای صدور فرامین به صندلی چرخ‌دار معلولان حرکتی عرضه کردند و به گفته این محققان در بخش پردازش سیگنال این سیستم، صندلی چرخ‌دار را به هر سمتی که مددجو تصور می‌کند، حرکت می‌دهد.

محمدرضا عدالتی شعرباف مجری طرح گفت: با توجه به تعداد بالای مددجویان حرکتی در کشور و عدم توانایی آن‌ها در انجام امور روزمره و مشکلات زیادی ازجمله گوشه گیری و انزوا که در پی آن به وجود می‌آید، انجام تحقیقاتی در راستای کمک به آن‌ها ضروری به نظر می‌رسد.

وی از اجرای پروژه‌ای در این زمینه با عنوان «بکارگیری سیگنال‌های EEG تصور حرکتی جهت تولید فرمان‌های لازم برای کنترل صندلی چرخ‌دار» خبر داد و اظهار داشت: هدف از این پروژه کمک به مددجویانی است که توانایی حرکت هیچ یک از اندام‌های خود را ندارند و تن‌ها به کمک قدرت تفکر و تصور خود به همراه کامپیوتر و ایجاد رابط مغز و کامپیوتر (BCI) می‌توانند یکسری کارهای ساده را انجام دهند.

عدالتی با اشاره به جزئیات اجرای این پروژه، توضیح داد: این طرح به دو قسمت کلی پردازش سیگنال و پیاده سازی بر روی صندلی چرخ‌دار تقسیم می‌شود.

وی بخش پردازش سیگنال این طرح را شامل چند بخش متفاوت دانست که بیشتر نوآوری‌های پروژه نیز در این قسمت رخ داده است و ادامه داد: در این پروژه از دادگانی که شامل تصور حرکت دست چپ، دست راست، پا‌ها و زبان است، استفاده شده و تمام بخش‌های پردازش سیگنال و تشخیص نوع تصور حرکت و پیاده سازی آن بر روی صندلی چرخدار به طور کامل انجام گرفته است.

عدالتی تاکید کرد: تن‌ها بخش ثبت سیگنال در این پروژه انجام نشد، ولی روند آن به گونه‌ای است که قابلیت اجرای برخط و به طور واقعی را دارد. در واقع فرد مددجو با نشستن بر روی صندلی چرخدار و انجام ۴ تصور بیان شده، قابلیت کنترل صندلی چرخدار را در چهار مسیر حرکت به چپ، حرکت به راست، حرکت به جلو و ایست که به ترتیب مربوط به تصورهای حرکت دست چپ، دست راست، پا و زبان است، دارد.

مجری طرح با بیان اینکه در پروژه حاضر و بر روی سیگنالهای مغزی ناشی از تصور حرکتی کارهای زیادی انجام گرفته که مهمترین نقص آن دقت پایین تشخیص تصور حرکت است، افزود: در این پروژه سعی شد با تغییر و تکمیل روش‌های بکار گرفته شده در گذشته و ارائه روش‌های جدید، در جهت بهبود دقت تشخیص تصور حرکت اقدام شود و نسبت به گذشته نیز موفقیت‌هایی حاصل شد.

وی اصلیترین مشکل و پیچیدگی موجود در این پروژه را بخش پردازش سیگنال عنوان کرد و گفت: باید از سیگنال‌های مغزی ویژگی‌هایی استخراج می‎شد که بتواند چهار تصور حرکت را از یکدیگر تفکیک کند. به عبارتی ویژگی‌های استخراج شده علاوه بر اینکه باید قدرت تفکیک بالایی بین تصورهای حرکت داشته باشند، سرعت استخراج آن‌ها نیز باید بالا باشد؛ چرا که سیستم باید به صورت برخط عمل کرده و تأخیر بسیار کمی داشته باشد.

وی امکان انحراف صندلی چرخ‌دار در اثر تشخیص اشتباه تصور در بین یک سری تصور دیگر را از دیگر مشکلات این طرح عنوان کرد و خاطر نشان کرد: به طور مثال هنگامی که فرد تصور حرکت پا را داشته و صندلی چرخدار به جلو حرکت می‌کند، اگر سیستم در بین تصورهای حرکت پا به اشتباه یک مورد تصور حرکت دست راست تشخیص دهد، صندلی چرخدار منحرف خواهد شد.

عدالتی با تاکید بر اینکه در این پروژه با ارائه راهکارهایی این مشکل نیز برطرف شده است، اظهار داشت: با توجه به نتایج به دست آمده در این پروژه که دقت مناسبی را در راستای تشخیص تصورهای حرکت نشان می‌دهد، از آن در پزشکی و برای کمک به مددجویان در کنترل وسایل مختلف از جمله کنترل صندلی چرخدار (که در این پروژه پیاده سازی شد) و کامپیوتر قابل استفاده است. همچنین از آن می‌توان برای طراحی بازی‌های کامپیوتری در راستای افزایش تمرکز نیز استفاده کرد.

به گفته مجری طرح روش‌های بکار گرفته شده در بخش پردازش سیگنال جهت بهبود دقت تشخیص تصورهای حرکت روش‌های جدیدی بوده که بخشی از آن به صورت مقاله ارائه شده است.

وی به بیان مزایای سیستم طراحی شده پرداخت و اظهار داشت: این سیستم بسیار ساده و سریع است و در کاربردهای عملی با روش‌های بکار گرفته شده دقت سیستم بالا رفته است و علاوه بر کنترل صندلی چرخدار، کاربردهای بسیار گسترده‌ای دارد.

شعرباف با بیان اینکه نمونه‌هایی از صندلی چرخدار موجود در این پروژه در خارج وجود دارد، اضافه کرد: در این صندلی‌ها از تصورهای حرکتی و غیرحرکتی برای کنترل صندلی چرخدار استفاده شده است و تمایز آن با سیستم طراحی شده در این پروژه مربوط به بحث‌های تخصصی پردازش سیگنال و کنترل صندلی چرخدار بوده که سبب افزایش دقت و کارآمدگی سیستم شده است.

وی استفاده از روش‌های جدید استخراج ویژگی و نوآوری در آن، طراحی سیستم طبقه بندی جدید، بهبود عملکرد سیستم در پیاده سازی بر روی صندلی چرخ‌دار را از مزیتهای رقابتی این طرح نام برد و گفت: با توجه به اینکه صندلی چرخدار و دو موتور DC بر روی آن از قبل در آزمایشگاه کنترل سیستم‌های بیولوژیکی دانشکده مهندسی پزشکی دانشگاه صنعتی امیرکبیر موجود بوده و همچنین از دادگان آماده که باعث عدم نیاز به دستگاه ثبت سیگنال مغز میشد، استفاده شد، سبب کاهش هزینه‌های این پروژه شده و تن‌ها حدود ۲۰۰ هزار تومان هزینه قطعات مربوط به کنترل صندلی چرخدار شد.

این محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اشاره به کاربردهای این سیستم یادآر شد: از این پروژه برای کمک به مددجویان حرکتی و بهبود عملکرد آن‌ها در زندگی روزمره میتوان استفاده کرد که صندلی چرخدار نمونه هایی از آن بود. همچنین طراحی بازی و سرگرمی برای افزایش تمرکز نیز از جمله کاربردهای این سیستم می‌تواند باشد.

این طرح از سوی محمدرضا عدالتی شعرباف دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر و به راهنمایی علی فلاح و مشاوره سعید رشیدی در دانشگاه صنعتی امیرکبیر اجرایی شده است.