外骨骼机器人运动优化与脑机控制

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1、硕士学位论文外骨骼机器人运动优化与脑机控制作者姓名徐鹏学科专业控制理论与控制工程指导教师李智军教授所在学院自动化科学与工程学院论文提交日期2016年6月MotionOptimizationandbrainControlofExoskeletonrobotarmsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XuPengSupervisor：Prof.LiZhijunSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：ＴＰ２４２．６学校代号：１０５

2、６１学号：２０１３２０１１２０５７华南理工大学硕±学位论文外骨骼机器人运动优化与脑机控制作者姓名：：徐鹏指导教师姓名、职称李智军教授申请学位级别：硕±学科专业名称：控制理论与控制工程研究方向：智能医疗器械＾文日２０１６论文提交曰期：ＴＷ《缉＾９论文答辩曰期：年６月２曰学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：么若句委贯：采每吉嗦若＾戸个华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引

3、用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体。，均己在文中Ｗ明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。：作者签名徐戚！曰期：学位论文版权使用授权书，艮Ｐ本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅除在保密期内的保密论文外）；学校可公布学位论文的全部或（部分内容，可允许采用影印、缩印或其它复制手段保

4、存、汇编学位论文。一本人本电子文档的内容和纸质论文的内容相致。学位论文属于：□？＾保保密，在年解密后适用本授权书。密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入ＣＮＫ上Ｉ《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。（请在［＾相应方框内打＂Ｖ＂）作者签名：絲城參日期；指导教师签名：／！庭斯章曰船心作者联系电话：电子邮箱：联系地址（含邮编）：摘要脑机接口是大脑与外部设备的直接通讯通路，不依赖于大脑的正常输出通路

5、即外周神经和肌肉组织。作为一种新型的人机交互方式现在正逐渐成为脑科学研究的热门课题，并且在心理认知、智能控制、康复训练等方面具有很大的应用潜力。外骨骼机器人与脑机接口的结合可作为一种新的康复训练方式，并且可调动患者的积极型，这对于患者的康复具有很大作用。本文以实验室自主研发的外骨骼机器人为实验平台，通过分析稳态视觉诱发电位信号实现对冗余外骨骼机器人的控制。基于上述控制要求，本文研究了稳态视觉诱发电位信号的分类识别和冗余外骨骼机器人的运动优化问题。稳态视觉诱发电位，即当视觉刺激以大于4Hz的频率闪烁时，大脑信号将被刺激调制，并产生周期性的节律，表现在脑电上是

6、在对应于刺激频率或其谐波上出现谱峰。本文通过快速傅里叶变换和典型相关性分析来提取脑电数据的特征，再通过支持向量机来对脑电信号进行分类识别，最后，识别出来的结果会转化为机械臂末端在任务空间的运动轨迹。机械臂因其冗余的自由度，使得任务空间的轨迹在向关节空间转化时存在着许多解。因此，有必要在这些解中找出某种优化准则下的最优解，并且还要考虑到关节的位置和速度约束。本文把问题转化为一个二次规划问题，并通过原对偶神经网络求解出关节的优化运动轨迹，实现对机械臂在任务空间的控制。最后，通过相关的实验验证了本文方法的有效性和可靠性。关键词：外骨骼机器人；稳态视觉诱发电位；支

7、持向量机；原对偶神经网络IAbstractBrain-computerinterfaceisadirectcommunicationwaybetweenexternaldevicesandthebrain,itdoesnotrelyonthebrain'snormaloutputpath,suchasperipheralnervesandmuscletissue.Asanewinteractionwaybetweenhumanandcomputer,brain-computerinterfaceisnowbecomingahottopicinresearc

8、harea,andithasgreatpotentialincog