基于脑机接口的运动控制方法及相关设备技术

本申请实施例提供了一种基于脑机接口的运动控制方法及相关设备，涉及脑机接口、运动控制领域。该方法包括：在展示或播报与目标运动相关的信息时，采集用户进行运动想象的脑电信号；针对脑电信号进行信号识别确定用户的运动意图；采集用户进行与运动意图相关的运动时对应的第一电生理变量；基于预设的电生理神经机制预估用户在运动意图下进行目标运动对应的第二电生理变量；基于第一电生理变量和第二电生理变量的差异，确定进行目标运动的控制策略，以基于控制策略控制用户在运动意图下进行目标运动。本申请的实施基于电生理神经机制实现对人体的运动控制，有利于提高控制精度。有利于提高控制精度。有利于提高控制精度。

【技术实现步骤摘要】
基于脑机接口的运动控制方法及相关设备


[0001]本申请涉及脑机接口和人工智能
，具体而言，本申请涉及一种基于脑机接口的运动控制方法及相关设备。

技术介绍

[0002]随着神经科学和计算机技术的发展，脑机接口(Brain
‑
Computer Interface，BCI)技术取得了很大的进展。脑机接口的直接目的是将人脑信号直接转换成不同的控制命令以实现对外部设备的控制。
[0003]在基于脑机接口技术实现多自由度控制的问题上，相关研究人员作出了大量的探索工作。然而，由于大脑结构的复杂性和不确定性，在一些特定的脑电模式中，基于脑电接口技术实现运动控制的精度是非常低的。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种基于脑机接口的运动控制方法及相关设备，可以解决现有技术中基于脑电接口技术实现运动控制的精度低的问题。所述技术方案如下：
[0005]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种运动控制方法，该方法包括：
[0006]在展示或播报与目标运动相关的信息时，采集用户进行运动想象的脑电信号；
[0007]针对所述脑电信号进行信号识别，确定所述用户的运动意图；
[0008]采集所述用户进行与所述运动意图相关的运动时对应的第一电生理变量；
[0009]基于预设的电生理神经机制预估所述用户在所述运动意图下进行所述目标运动对应的第二电生理变量；所述电生理神经机制反映正常用户在各运动意图下正确执行对应的运动时各电生理变量的变化；
[0010]基于所述第一电生理变量和所述第二电生理变量的差异，确定进行目标运动的控制策略，以基于所述控制策略控制所述用户在所述运动意图下进行所述目标运动。
[0011]在一可行的实施例中，所述基于预设的电生理神经机制预估所述用户在所述运动意图下进行所述目标运动对应的第二电生理变量，包括：
[0012]通过预构建的电生理表征模型基于学习得到的电生理神经机制，预估所述用户在所述运动意图下进行所述目标运动对应的第二电生理变量；
[0013]其中，所述电生理表征模型的构建步骤包括：
[0014]获取训练数据，所述训练数据包括基于预设的肢体运动任务确定的运动任务与电生理变量之间的关联信息；其中，所述电生理变量表征用户在进行运动时皮质活性的测量信息；
[0015]基于所述训练数据训练所述电生理表征模型，以使所述电生理表征模型学习得到与单侧肢体节律和速度控制相关的第一电生理神经机制和与双侧肢体协调运动相关的第二电生理神经机制中的至少一种。
[0016]在一可行的实施例中，基于预设的肢体运动任务确定运动任务与电生理变量之间
的关联信息，包括以下至少一项：
[0017]针对单侧肢体的运动任务，获取单侧肢体偏瘫用户与正常用户在运动过程中的肌电信号；基于所述肌电信号分析得到单侧肢体偏瘫用户与正常用户进行运动时的行为差异信息；基于所述行为差异信息通过电刺激与经颅磁刺激中的至少一项确定单侧肢体节律和速度的运动与电生理变量之间的关联信息；
[0018]针对双侧肢体协调的运动任务，获取单侧肢体偏瘫用户在运动过程中的脑电信号；基于所述脑电信号分析得到单侧肢体偏瘫用户的脑活动状态与双侧肢体协调运动的性能变化信息；基于所述性能变化信息通过经颅磁刺激确定在视觉反馈干预下双侧肢体协调的运动与电生理变量之间的关联信息。
[0019]在一可行的实施例中，所述针对单侧肢体的运动任务，获取单侧肢体偏瘫用户与正常用户在运动过程中的肌电信号；基于所述肌电信号分析得到单侧肢体偏瘫用户与正常用户进行运动时的行为差异信息；基于所述行为差异信息通过电刺激与经颅磁刺激中的至少一项确定单侧肢体节律和速度的运动与电生理变量之间的关联信息，包括以下至少一项：
[0020]针对单侧肢体的敲击运动，获取单侧肢体偏瘫用户与正常用户在运动过程中的第一肌电信号；基于所述第一肌电信号分析得到单侧肢体偏瘫用户与正常用户进行敲击运动时的第一行为差异信息；基于所述第一行为差异信息确定皮质与不同节律运动下的肌电发作时间与节律音调开始时间关系的关联关系；基于该关联关系通过电刺激与经颅磁刺激中的至少一项确定单侧肢体分别进行不同节律运动时与各项电生理变量之间的关联信息；
[0021]针对单侧肢体的外展运动，获取单侧肢体偏瘫用户与正常用户在运动过程中的第二肌电信号；基于所述第二肌电信号分析得到单侧肢体偏瘫用户与正常用户进行外展运动时的第二行为差异信息；基于所述第二行为差异信息确定皮质与外展肌肉的响应速度的关联关系；基于该关联关系通过电刺激或经颅磁刺激中的至少一项确定单侧肢体分别进行不同速度运动时与各项电生理变量之间的关联信息。
[0022]在一可行的实施例中，所述基于所述性能变化信息通过经颅磁刺激确定在视觉反馈干预下双侧肢体协调的运动与电生理变量之间的关联信息，包括：
[0023]基于所述性能变化信息确定脑电连接性的电生理指标；
[0024]基于所述电生理指标，在运动过程中采用经颅磁刺激进行运动干预，以确定在视觉反馈干预下双侧肢体协调运动时与各项电生理变量之间的关联信息。
[0025]在一可行的实施例中，所述基于所述第一电生理变量和所述第二电生理变量的差异，确定进行所述目标运动的控制策略，包括：
[0026]确定所述第一电生理变量与所述第二电生理变量之间的差异值大于预设差异值，通过预构建的电生理表征模型基于所述差异值确定进行所述目标运动的控制策略；
[0027]其中，所述控制策略包括视觉反馈干预策略和经颅磁刺激策略中的至少一项；
[0028]所述基于所述控制策略控制所述用户在所述运动意图下进行所述目标运动，包括：
[0029]执行控制步骤，并采集所述用户在运动控制下的第一电生理变量；
[0030]循环执行所述基于所述第一电生理变量和所述第二电生理变量的差异，确定进行所述目标运动的控制策略的步骤；
[0031]其中，所述控制步骤包括以下至少一项：
[0032]通过显示装置展示与所述视觉反馈干预策略相应的画面，控制所述用户基于所述运动意图进行所述目标运动；
[0033]通过所述用户佩戴的运动控制装置输出与所述经颅磁刺激策略相应的刺激信号，控制所述用户基于所述运动意图进行所述目标运动。
[0034]根据本申请实施例的另一个方面，提供了一种基于脑机接口的运动控制装置，该装置包括：
[0035]信号采集模块，用于在展示或播报与目标运动相关的信息时，采集用户进行运动想象的脑电信号；
[0036]意图确定模块，用于针对所述脑电信号进行信号识别，确定所述用户的运动意图；
[0037]变量采集模块，用于采集所述用户进行与所述运动意图相关的运动时对应的第一电生理变量；
[0038]变量确定模块，用于基于预设的电生理神经机制预估所述用户在所述运动意图下执行所述目标运动对应的第二电生理变量；所述电生理神经机制反映正常用户在各运动意图下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于脑机接口的运动控制方法，其特征在于，包括：在展示或播报与目标运动相关的信息时，采集用户进行运动想象的脑电信号；针对所述脑电信号进行信号识别，确定所述用户的运动意图；采集所述用户进行与所述运动意图相关的运动时对应的第一电生理变量；基于预设的电生理神经机制预估所述用户在所述运动意图下进行所述目标运动对应的第二电生理变量；所述电生理神经机制反映正常用户在各运动意图下正确执行对应的运动时各电生理变量的变化；基于所述第一电生理变量和所述第二电生理变量的差异，确定进行所述目标运动的控制策略，以基于所述控制策略控制所述用户在所述运动意图下进行所述目标运动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预设的电生理神经机制确定预估所述用户在所述运动意图下进行所述目标运动对应的第二电生理变量，包括：通过预构建的电生理表征模型基于学习得到的电生理神经机制，预估所述用户在所述运动意图下进行所述目标运动对应的第二电生理变量；其中，所述电生理表征模型的构建步骤包括：获取训练数据，所述训练数据包括基于预设的肢体运动任务确定的运动任务与电生理变量之间的关联信息；其中，所述电生理变量表征用户在进行运动时皮质活性的测量信息；基于所述训练数据训练所述电生理表征模型，以使所述电生理表征模型学习得到与单侧肢体节律和速度控制相关的第一电生理神经机制和与双侧肢体协调运动相关的第二电生理神经机制中的至少一种。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于预设的肢体运动任务确定运动任务与电生理变量之间的关联信息，包括以下至少一项：针对单侧肢体的运动任务，获取单侧肢体偏瘫用户与正常用户在运动过程中的肌电信号；基于所述肌电信号分析得到单侧肢体偏瘫用户与正常用户进行运动时的行为差异信息；基于所述行为差异信息通过电刺激与经颅磁刺激中的至少一项确定单侧肢体节律和速度的运动与电生理变量之间的关联信息；针对双侧肢体协调的运动任务，获取单侧肢体偏瘫用户在运动过程中的脑电信号；基于所述脑电信号分析得到单侧肢体偏瘫用户的脑活动状态与双侧肢体协调运动的性能变化信息；基于所述性能变化信息通过经颅磁刺激确定在视觉反馈干预下双侧肢体协调的运动与电生理变量之间的关联信息。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述针对单侧肢体的运动任务，获取单侧肢体偏瘫用户与正常用户在运动过程中的肌电信号；基于所述肌电信号分析得到单侧肢体偏瘫用户与正常用户进行运动时的行为差异信息；基于所述行为差异信息通过电刺激与经颅磁刺激中的至少一项确定单侧肢体节律和速度的运动与电生理变量之间的关联信息，包括以下至少一项：针对单侧肢体的敲击运动，获取单侧肢体偏瘫用户与正常用户在运动过程中的第一肌电信号；基于所述第一肌电信号分析得到单侧肢体偏瘫用户与正常用户进行敲击运动时的第一行为差异信息；基于所述第一行为差异信息确定皮质与不同节律运动下的肌电发作时间与节律音调开始时间关系的关联关系；基于该关联关系通过电刺激与经颅磁刺激中的至少一项确定单侧肢体分别进行不同节律运动时与各项电生理变量之间的关联信息；
针对单侧肢体的外展运动，获取单侧肢体偏瘫用户与正常...

【专利技术属性】
技术研发人员：仵甘，
申请(专利权)人：腾讯科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：