Diseño de interfaz cerebro computadora para el control háptico de una mano robotizada

Abstract

In the present work, it described the integration of technology to generate control of the grip of a prosthetic hand, which has been done through the connection of a brain computer interface (BCI), an electronic control circuit and a prosthetic hand. Said control is performed with the brain wave reading through the BCI, processed to obtain the user’s attention level in a previously trained activity which is in agreement with the generated concentration level is reflected in the task of Prosthetic arm grip control, by means of the circuit that carries the signal to the servomotors that the arm controls and which has a haptic feedback of said degree of grip by means of luminous LEDs. The four sets of experiments carried out to read the brain waves of the evaluated subjects are described, and the process of the signals obtained and compared to the processed signal of the BCI are described. The signals are obtained thanks to the use of the OpenVibe software and its connection module with the Mindwave headband, which allows to connect, visualize and save the raw signals and the processed signals, a reengineering was applied to observe the most important correlation factors in the raw signal, they are evaluated by means of the correlations of Spearman, Kendall and Pearson, and a Lasso regression, programmed in R, which allows us to quickly manage the millions of data collected in each sample, a connection experiment was also carried out with the interface to assess its use in the management and control of grip with the integrated interface. Finally, the progress achieved to verify the hypothesis is described, explaining the real scope achieved and the possible improvements and works that this thesis leaves open to the future.

En el presente trabajo se describe la integración de tecnología para generar el agarre de una mano prostética, la cual se ha realizado por medio de la conexión de una interfaz cerebro computadora (ICC – en inglés BCI Brain Computer Interface), un circuito electrónico de control y una mano prostética. Dicho control se realiza con la lectura de ondas cerebrales por medio de la ICC, procesadas para obtener del nivel de atención del usuario en una actividad previamente entrenada, con la cual de acuerdo con el nivel de concentración generado se refleja en la tarea control del agarre del brazo prostético, por medio del circuito que lleva la señal a los servomotores que controlan el brazo y el cual tiene una retroalimentación háptica de dicho grado de agarre por medio de leds luminosos. Se describe el conjunto de experimentos realizados para leer las ondas cerebrales de los sujetos evaluados, realizados en 4 etapas, el proceso de las señales crudas obtenidas y comparadas con la señal procesada de la ICC, dichas señales se obtuvieron gracias al uso del software OpenVibe y su módulo de conexión con la diadema Mindwave, que permite obtener, visualizar, almacenar y observar en tiempo real las señales crudas como procesadas, a dichas señales se les aplico una reingeniería para observar los factores de correlación en la señal cruda más importantes, por medio de las correlaciones de Spearman, Kendall y Pearson, y una regresión de Lasso, procesadas y programadas en lenguaje R, que nos permite hacer un rápido manejo de los datos colectados en cada muestra, se realizó también un experimento de conexión con la interfaz para valorar su uso en el manejo y control del agarre ya con la interfaz integrada con 10 sujetos de prueba. Finalmente se verificó la hipótesis planteada, se detallan las posibles mejoras y trabajos futuro del presente trabajo.