[发明专利]一种通过脑-脑接口实现异体生物控制的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及脑机接口以及生物机器人领域，尤其涉及一种通过脑-脑接口实现异体生物控制系统及方法。

背景技术

脑机接口(Brain Computer Interface，BCI)一般指利用人的大脑与外部设备间建立的直接连接通路，它依靠脑电信号采集设备采集大脑电信号，输出后经计算机处理，提取出人类的意愿信息，进而实现大脑对外界的直接控制。

生物机器人指利用动物体的运动机能，动力供应体制，从动物运动的感受传入或神经支配入手，实现对动物的运动和某些行为的人为控制，从而利用动物特长代替人来完成人所不能和人所不敢的特殊任务，涉及电子信息技术，微纳技术，生物科学技术等领域。生物机器人较普通的机器人在能源供给，运动灵活性，机动性和适应性方面有明显的优势。但目前对生物机器人的控制一般通过遥控操作实现，即借助于人为的操作而间接的完成对生物机器人的控制。

经调研，目前没有发现有专利实现人脑与其它生物大脑直接通讯，实现人脑的意识直接控制其它生物的运动模式。在BCI控制机器人领域，专利CN103845137A“基于稳态视觉诱发脑机接口的机器人控制方法”实现了人脑信号控制外部机器人设备，但这完全不同于两种活体生物之间的脑部通讯与控制；在生物机器人领域，专利CN101467515“一种用于机器人哺乳动物的制导方法”实现了人手动遥控的方式来控制机器哺乳动物的运动，但没有涉及人脑与机器动物之间的直接通讯与控制。

利用人类大脑直接控制生物机器人，不仅可以更加快捷的直接体现大脑意念，更重要的是应用于医疗领域，将为残疾患者的生活带来巨大的帮助，可以预见，脑-脑接口亦将成为人类科技研究发展的一个方向。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种将传统的脑机接口(BCI)，升级为“脑-脑接口”(BBI，脑机接口+机脑接口)的系统和方法，实现人的大脑控制动物的大脑，不仅体现了脑机接口与生物机器人的完美融合，而且为脑-脑异体生物控制提供了一种新方向和思路。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种通过脑-脑接口实现异体生物控制的系统，包括无线视频采集模块、脑机接口实时控制界面、无线脑电采集模块、脑电信号实时解码模块、机器动物以及控制者，所述无线视频采集模块监控机器动物当前运动信息，无线传输至所述脑机接口实时控制界面；控制者在控制界面视觉感知机器动物运动状态，通过视觉刺激模式表达控制意愿；所述无线脑电采集模块采集脑电信号，无线发送至计算机端的脑电信号实时解码模块；所述脑电信号实时解码模块实时解码接收到的脑电信号后，产生对机器动物的控制指令，无线发送至机器动物的神经电刺激模块；所述神经电刺激模块根据控制指令向动物神经发送弱电刺激脉冲序列，进而控制动物运动方向。

所述无线视频采集模块主要由摄像机，无线视频发射模块，无线视频接收模块组成。

所述无线脑电采集模块主要由脑电采集仪和无线脑电信号接收模块组成。

所述神经电刺激模块主要由神经电刺激器、电极以及排针组成。

所述脑电信号实时解码模块主要由脑电控制程序和控制指令发送模块组成。

一种通过脑-脑接口实现异体生物控制的方法，通过上述的系统完成，包括步骤如下：

步骤一、无线视频采集模块监控机器动物当前运动信息，无线传输至脑机接口实时控制界面；

步骤二、控制者在控制界面视觉感知机器动物运动状态，通过视觉刺激模式表达自控制者脑控制意愿；

步骤三、脑电采集模块采集脑电信号，无线发送至计算机端的脑电信号实时处理模块；

步骤四、脑电信号解码模块实时解码接收到的脑电信号后产生对机器动物的控制指令，无线发送至机器动物的神经电刺激模块；

步骤五、神经电刺激模块根据控制指令向动物神经发送弱电刺激脉冲序列，进而控制动物运动方向；

重复以上步骤一至步骤五，实现脑-脑接口异体生物实时控制。

所述步骤一中机器动物是由神经电刺激器，若干根0.06mm漆包银电极，排针和马达加斯加蟑螂通过神经植入手术制作而成。

所述步骤二中脑机接口控制界面是利用稳态视觉诱发电位的原理，其中在界面左下角，右下角和顶部各有1个矩形黑白交替闪烁方块，闪烁频率分别为：8.333HZ,6.818HZ,12.5HZ，控制者分别注视各个闪烁方块以表示自主控制意愿。

所述步骤三中脑电信号解码模块将接收到的控制端脑电信号分类为3个结果，向左，向右和保持当前状态的意念。