新型乐高机器人无线控制系统设计.doc

摘要：机器人无线控制技术不受地域限制，如今在各领域的关注度日益提升。而脑机接口技术是利用神经学、信号检测处理、模式识别等技术在人脑与电子设备间建立通道，实现大脑与设备的直接的交流或者控制。我们将这两种技术相结合，实现利用脑电直接对电子设备进行无线控制，在大脑医疗康复、残疾人辅助系统、军事遥感等方面都有很好的应用前景。

本系统能控制乐高机器人前进、后退、左转弯、右转弯以及停止等五种动作，控制方式包括手机短信控制和脑电控制。短信控制通过GSM模块接收短信“0,1,2,3,4”，PC端利用AT指令读取GSM模块收到的短信内容，来控制乐高机器人移动；脑电控制通过神念公司的单导联脑电采集设备Mindset采集注意力与眨眼的600组样本数据，并使用遗传算法得到量化范围（注意力33以下、注意力69以上，735ms以内两次幅度106以下的眨眼，单次幅度106以上的眨眼），最后匹配注意力和眨眼的量化指标，实现乐高机器人的移动控制。

关键词：脑机接口；乐高机器人；GSM模块；遗传算法

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1课题研究背景及意义-1

1.2机器人无线控制系统概述-1

1.3 脑机接口技术研究现状-1

2 乐高机器人控制系统及开发平台概述-3

2.1乐高机器人的搭建-3

2.2 LEGO MINDSTORMS EV3 Home Edition介绍-6

2.3 Microsoft Visual Studio 2012集成开发环境简介-7

2.4 SIM900A模块简介-7

2.5 Mindset脑电采集设备简介-8

2.6 乐高机器人控制系统的整体设计-9

3 乐高机器人短信控制程序设计-11

3.1 PC端与乐高机器人交互的程序设计-11

3.2 GSM与PC端交互的程序设计-14

4 基于Mindset的脑机接口程序设计-20

4.1 Mindset通讯协议解析-20

4.2 脑机接口控制实现-22

4.2.1 脑电信号的读取与存储-22

4.2.2 注意力数据分析-23

4.2.3 眨眼数据分析-26

4.2.4 脑电信号的特征分析-27

4.2.5 遗传算法求解特征指标-27

5 系统实验结果与分析-31

5.1 GSM模块实现乐高机器人控制-31

5.2 Mindset实现乐高机器人控制-32

6 结论与展望-34

参考文献-35

攻读学位期间的研究成果-37

致谢-38

附录-39