生物医学工程外文翻译--基于EEG的脑控机器人：一份综述（译文）

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1、 出处： Bi L, Fan X A, Liu Y. EEG-based brain-controlled mobile robots: a surveyJ. Human-Machine Systems, IEEE Transactions on, 2013, 43(2): 161-176. 中文 12400 字 基于 EEG的脑控机器人：一份综述 EEG-based Brain-Controlled Mobile Robots： A Survey 学 部（院）： 电信学 部 专 业： 生物医学工程 基于 EEG的脑控机 器人：一份综述 - 1 - 基于 EEG的脑控机器人：一份调查 Luzh

2、eng Bi, Xin-An Fan,Yili Liu 北京理工大学 摘要： 基于 EEG 的脑控机器人可以有效地帮助残疾人的日常生活，特别是帮助他们自主行动。本文将为读者提供对脑控机器人的整个系统、关键技术和评价问题的完整的综述以及其未来相关研究和发展的预测。我们首先介绍各类脑控机器人系统，并根据他们的运行方式分成两类。其次我们将介绍脑控机器人的关键技术，包括脑机接口技术以及共享控制 技术。然后我们会分析脑控机器人评估问题，包括参与者、环境和任务以及评价指标。最终我们将讨论现阶段挑战和未来研究的方向。 关键词： 脑机接口（ BCI）；脑控机器人； EEG；人类因素；性能评估；共享控制 1、

3、引言 机器人不精广泛应用在工业，也开始逐渐进入人类的生活中。辅助型机器人可以为残疾人的日常生活和职业生活提供帮助，因此人们对它的需求越来越多。一般说来，健康人可以通过简单的输入设备，比如键盘、鼠标或者操纵杆来操作机器人。但是对于老年人或者残疾人来说，想要独立操作这些仪器是很困难的。因此，人们开始使用一些特殊 的接口，比如 sip-and-puff 系统，开关和眼动控制系统。但是，这些特殊的接口也不能被一些患有肌萎缩侧索硬化症（ ALS）、多硬化症（ MS）或者中风等严重残疾的人使用。这些严重残疾者不能通过这些接口将他们的意图或者操作传达给机器人。因此，即使是自动机器人也不能将这些严重残疾者送到

4、想去的地方。更重要的是，人们总是想在他们没用丧失大部分肌肉控制权的情况下尽可能控制自己的行动；自动系统做出的决定可能会让使用者感到不自然和紧张。因此，即使有了自动系统，开发一种接口代替残疾者和自动系统交流仍然是非常必要的。 脑机接 口（ BCI）可以用来解决这个问题。 BCI 系统绕过了传统的交流通道（例如通过肌肉和语言）可以实时地将大脑的不同活动模式翻译成指令，提供一种介于人脑和物理设备之间直接的交流控制方式。 BCI记录脑信号的方式分为侵入式和非侵入式两种。侵入式 BCI 需要通过手术直接将电极放置在皮质上或皮质内部，非侵入式 BCI 则不需要。非侵入式 BCI 可以使用不同的脑信号作为输

5、入，比如脑电图（ EEG），脑磁图（ MEG），血氧水平依赖性（ BOLD）和（脱）氧血红蛋白密度。 EEG 因为使用起来便宜方便，成为了 BCI 系统发展最常用的信号。为了增强 本文的操作性，我们重点介绍基于 EEG 的基于 EEG的脑控机 器人：一份综述 - 2 - BCI。基于 EEG 的 BCI 应用非常广泛，包括控制屏幕上的光标，从虚拟键盘上选择字母，浏览互联网和玩游戏，本文余下的部分将重点介绍基于 EEG 的脑控机器人。 基于 EEG 的脑控机器人是一种通过基于 EEG 的 BCI 来接受人类控制的机器人。可以帮助残疾人的脑控机器人分为脑控机械手和运动机器人两种。 Graser 等

6、人开发了一个具有代表性的脑控机械手，被用在了 FRIEND 系统中。它还可以在实验室外进行脑控制机器人实验。 和其他脑控设备比较，脑控运动机器人系统的不同在于这些运动机器人需要 达到更高的安全标准，因为它们是被用来运送残疾人的。因此用来开发这些机器人的 BCI 系统需要达到更好的性能。（比如更高的准确率，更少的分类时间） 最近，为了能够帮助患有严重神经 -肌肉疾病的人们恢复运动能力，提高他们的生活质量和自理能力，脑控运动机器人的研究和发展受到了极大的关注。在 2004 年，由 Millan等人开发了 第一个脑控运动机器人 。从此， 图 1 脑控运动机器人发表的论文数 许多研究者开发出各类脑控运动机器人。图 1 显示出 2005-2011 年发表的脑控运动机器人论文。尽管这一时间发表了上百篇论文 ，可能除了两篇论文之外，还没有一篇包含了BCI 或者是机器人的综述。 Millan 给出了关于脑控机器人的问题与挑战的一个简单的介绍。最近， Milla