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脑机接口的模拟触觉共享控制改善了人机协作
Nadia Sciacca，Tom Carlson Aspire Create，伦敦大学学院 RNOH，斯坦莫尔，HA7 4LP，英国 电子邮件：{nadia.sciacca.17; t.carlson}@ucl.ac.uk 摘要— 如今，技术为人类提供了许多交流几乎所有事物观点的方式。视觉、听觉和触觉媒体是人类最常用的媒体，它们以如此自然的方式支持交流，以至于我们甚至不会主动考虑使用它们。但是对于那些失去运动或感觉能力的人来说，他们很难或不可能控制或感知这些技术的输出，该怎么办？在这种情况下，也许唯一的交流方式可能是直接使用脑信号。因此，本研究的目标是为四肢瘫痪的人（他们可能被限制在自己的房间或床上）提供一种远程呈现工具，以促进我们许多人认为理所当然的日常互动。在我们的案例中，远程呈现工具是一个远程控制的机器人。它可以作为用户日常生活的一种媒介，通过虚拟方式与位于远程房间或地方的朋友和亲戚联系，或者与不同的环境进行探索。因此，目标是设计一个人机系统，使用户能够仅使用思想来控制机器人。技术部分由脑机接口和视觉界面组成，以实现机器人的“模拟触觉共享控制”。在用户和机器人之间实现共享运动控制，并实现自适应功能分配以管理情况的难度。利用这种“模拟触觉反馈”的控制方案是使用人机合作框架进行设计和评估的，并且已经通过五名参与者评估了这种交互方式的好处。初步结果表明，使用“模拟触觉反馈”的控制和合作比没有“模拟触觉反馈”更好。
脑机接口控制中的学习以大脑和行为的联合分解为依据
1 宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院神经科学研究生组，宾夕法尼亚州费城 19104，美国 2 宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院生物工程系，宾夕法尼亚州费城 19104，美国 3 Inria Paris，Aramis 项目团队，F-75013，巴黎，法国 4 Institut du Cerveau et de la Moelle Epini ` ere，ICM，Inserm，U 1127，CNRS，UMR 7225，Sorbonne Universit ´ e，F-75013，巴黎，法国 5 美国 CCDC 陆军研究实验室人类研究与工程理事会，马里兰州阿伯丁，美国 6 加利福尼亚大学心理与脑科学系，加利福尼亚州圣巴巴拉，美国 7 加利福尼亚大学机械工程系，加利福尼亚州河滨市 92521，美国 8 电气与系统工程系，宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院，美国宾夕法尼亚州费城 19104 9 宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院神经病学系，美国宾夕法尼亚州费城 19104 10 宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院精神病学系，美国宾夕法尼亚州费城 19104 11 宾夕法尼亚大学艺术与科学学院物理与天文系，美国宾夕法尼亚州费城 19104 12 圣达菲研究所，美国新墨西哥州圣达菲 87501 13 通讯作者。
基于脑机接口的无人机控制，利用头部运动的陀螺仪数据
摘要 本研究探索了利用人体头部运动的陀螺仪数据通过脑机接口 (BCI) 控制 DJI Tello 四轴飞行器的可能性。在本研究中，收集了 4 名佩戴 Emotiv Epoc X 耳机的志愿者之间的 100 多个陀螺仪记录，这些记录捕捉了 X、Y 和 Z 列（正式称为 GyroX、GyroY、GyroZ）。Emotiv Epoc X 数据捕捉了与 DJI Tello 四轴飞行器导航相关的每个参与者的头部运动（左、右、静止和向前）。数据经过彻底的处理和分析，使用 Microsoft Excel 在图表中显示出独特的模式。然后开发了一种 Python 条件算法来解释陀螺仪数据，以确定每个头部运动方向，此外还使用来自 Tello SDK 2.0 用户指南库的 Tello 无人机命令。通过集成 Python Lab Streaming Layer (LSL) 实现 Emotiv Epoc X 和 Tello 四轴飞行器之间的持续数据交换，实现了实时控制。实验结果证实，通过陀螺仪数据和头部运动成功控制 Tello 四轴飞行器，运行准确率为 98%，展示了该技术在无人机控制方面的潜力。
脑机接口的模拟触觉共享控制改善了人机协作
Nadia Sciacca，Tom Carlson Aspire Create，伦敦大学学院 RNOH，斯坦莫尔，HA7 4LP，英国 电子邮件：{nadia.sciacca.17; t.carlson}@ucl.ac.uk 摘要— 如今，技术为人类提供了许多交流几乎所有事物观点的方式。视觉、听觉和触觉媒体是人类最常用的媒体，它们以如此自然的方式支持交流，以至于我们甚至不会主动考虑使用它们。但是对于那些失去运动或感觉能力的人来说，他们很难或不可能控制或感知这些技术的输出，该怎么办？在这种情况下，也许唯一的交流方式可能是直接使用脑信号。因此，本研究的目标是为四肢瘫痪的人（他们可能被限制在自己的房间或床上）提供一种远程呈现工具，以促进我们许多人认为理所当然的日常互动。在我们的案例中，远程呈现工具是一个远程控制的机器人。它可以作为用户日常生活的一种媒介，通过虚拟方式与位于远程房间或地方的朋友和亲戚联系，或者与不同的环境进行探索。因此，目标是设计一个人机系统，使用户能够仅使用思想来控制机器人。技术部分由脑机接口和视觉界面组成，以实现机器人的“模拟触觉共享控制”。在用户和机器人之间实现共享运动控制，并实现自适应功能分配以管理情况的难度。利用这种“模拟触觉反馈”的控制方案是使用人机合作框架进行设计和评估的，并且已经通过五名参与者评估了这种交互方式的好处。初步结果表明，使用“模拟触觉反馈”的控制和合作比没有“模拟触觉反馈”更好。
Brainy Home：基于脑机接口的虚拟智能家居和轮椅控制应用程序
摘要：近年来，智能家居应用已成为改善人们生活质量的必需品，尤其是对于行动障碍人士。虽然智能家居应用是通过手机、语音命令和手势等交互工具进行控制的，但这些工具可能不适合患有严重残疾、影响其运动功能的人士，例如闭锁综合征 (LIS)、肌萎缩侧索硬化症 (ALS)、脑瘫、中风等。在本研究中，我们在虚拟环境中开发了一个智能家居和轮椅控制应用程序，该应用程序完全由基于稳态视觉诱发电位 (SSVEP) 的脑机接口 (BCI) 系统控制。它是一种成本相对较低、易于设置的无线通信协议，具有较高的准确性。该系统已在 15 名健康受试者身上进行了测试，初步结果全面表明，所有受试者都以大约 100% 的准确率完成了设备交互任务，并以超过 90% 的准确率完成了轮椅导航任务。这些结果清楚地表明，未来开发的系统可用于与辅助设备和智能家电实时交互。因此，所提出的系统可能在帮助残疾人独立进行日常生活活动方面发挥重要作用。
在人类脑机接口控制过程中，运动的意志控制与运动皮层的本体感受反馈相互作用
1 华盛顿大学生理学和生物物理学系，美国华盛顿州西雅图，2 华盛顿大学计算神经科学中心，美国华盛顿州西雅图，3 艾伦神经动力学研究所，美国华盛顿州西雅图，4 匹兹堡大学康复神经工程实验室，美国宾夕法尼亚州匹兹堡，5 匹兹堡大学物理医学与康复系，美国宾夕法尼亚州匹兹堡，6 认知神经基础中心，美国宾夕法尼亚州匹兹堡，7 匹兹堡大学生物工程系，美国宾夕法尼亚州匹兹堡，8 卡内基梅隆大学生物医学工程系，美国宾夕法尼亚州匹兹堡，9 芝加哥大学生物生物学和解剖学系，美国伊利诺伊州芝加哥，10 卡内基梅隆大学机械工程系，美国宾夕法尼亚州匹兹堡， 11 美国宾夕法尼亚州匹兹堡卡内基梅隆大学神经科学研究所
采矿机，
A. Bodoga*，A。Nistorac和M.C. Loghin Faculty of Industrial Design and Business Management, “Gheorghe Asachi” Technical University of Iasi, Romania (E-mail: Alexandra.bodoga@academic.tuiasi.ro , andreea.nistorac@student.tuiasi.ro , maria- carmen.loghin@academic.tuiasi.ro ) Abstract: As the footwear sector is臭名昭著的因其污染，重要的是要通过降低碳足迹来沿着整个价值和供应链进行可持续性。 本文使用LCA介绍了一双鞋子的环境影响。 可以通过使用某些工具来分析产品的碳足迹。 Simapro是一个软件套件，可有效实现生命周期评估以增强商品及其环境影响。 这是一种专家工具，用于在环境方面收集，检查和监视产品和服务的性能。 simapro可以对产品生命周期进行系统的建模和分析，并对所有商品和服务的整个价值链沿着环境效应进行量化。 软件工具包括用于建模产品系统的用户界面，生命周期单元过程数据库，影响评估数据库，其中包括支持多个生命周期影响评估方法的信息，以及在产品建模后结合数据库中数据的计算器。 关键字：环境影响；鞋类；产品生命周期；价值和供应链A. Bodoga*，A。Nistorac和M.C.Loghin Faculty of Industrial Design and Business Management, “Gheorghe Asachi” Technical University of Iasi, Romania (E-mail: Alexandra.bodoga@academic.tuiasi.ro , andreea.nistorac@student.tuiasi.ro , maria- carmen.loghin@academic.tuiasi.ro ) Abstract: As the footwear sector is臭名昭著的因其污染，重要的是要通过降低碳足迹来沿着整个价值和供应链进行可持续性。本文使用LCA介绍了一双鞋子的环境影响。可以通过使用某些工具来分析产品的碳足迹。Simapro是一个软件套件，可有效实现生命周期评估以增强商品及其环境影响。这是一种专家工具，用于在环境方面收集，检查和监视产品和服务的性能。simapro可以对产品生命周期进行系统的建模和分析，并对所有商品和服务的整个价值链沿着环境效应进行量化。软件工具包括用于建模产品系统的用户界面，生命周期单元过程数据库，影响评估数据库，其中包括支持多个生命周期影响评估方法的信息，以及在产品建模后结合数据库中数据的计算器。关键字：环境影响；鞋类；产品生命周期；价值和供应链产品的生命周期中的所有步骤，从原材料的提取开始，生产投入材料（皮革，纺织品，橡胶，金属，塑料，尼龙），制造过程，使用，最终可与Simapro访问，提供有效的支持工具，以评估产品的环境影响。
具有人工智能副驾驶的非侵入式脑机接口控制
运动脑机接口 (BMI) 解码神经信号，帮助瘫痪患者移动和交流。尽管在过去二十年中取得了重大进展，但 BMI 仍面临着临床可行性的关键障碍。侵入式 BMI 可以实现熟练的光标和机械臂控制，但需要神经外科手术，对患者构成重大风险。非侵入式 BMI 没有神经外科手术风险，但性能较低，有时使用起来非常令人沮丧，阻碍了广泛采用。我们通过构建高性能的非侵入式 BMI 朝着打破这种性能风险权衡迈出了一步。17 限制非侵入式 BMI 解码器性能的关键限制是其较差的神经信噪比。为了克服这个问题，我们贡献了 (1) 一种新颖的 EEG 解码方法和 (2) 人工智能 (AI) 副驾驶，可以推断任务目标并帮助完成行动。我们证明，借助这种“AI-BMI”，结合使用卷积神经网络 (CNN) 和类似 ReFIT 的卡尔曼滤波器 (KF) 的新型自适应解码方法，健康用户和瘫痪参与者可以自主且熟练地控制计算机光标和机械臂。使用 AI 副驾驶可将目标获取速度提高 4 倍。在标准的中心向外光标控制任务中，目标获取速度提高了 3 倍，并使用户能够控制机械臂执行顺序拾取和放置任务，将 4 个随机放置的块移动到 4 个随机选择的位置。随着 AI 副驾驶的改进，这种方法可能会产生临床上可行的非侵入式 AI-BMI。26
通过神经网络介导的特征提取增强四肢瘫痪参与者对脑机接口的控制
为了推断意图，脑机接口必须提取能够准确估计神经活动的特征。然而，信号质量随时间推移而下降，阻碍了使用特征工程技术恢复功能信息。通过使用植入三位人类参与者大脑皮层的电极阵列记录的神经数据，我们在此展示了卷积神经网络可用于将电信号映射到神经特征，方法是联合优化特征提取和解码，但所有电极必须使用相同的神经网络参数。在这三位参与者中，神经网络在所有指标的光标控制任务中都带来了离线和在线性能改进，优于宽带神经数据的阈值交叉率和小波分解（以及其他特征提取技术）。我们还表明，经过训练的神经网络无需修改即可用于新的数据集、大脑区域和参与者。
正念通过增强对阿尔法波段神经活动的控制来改善脑机接口性能
未经同行评审认证）是作者/资助者。保留所有权利。未经许可不得重复使用。此预印本的版权所有者（此版本于 2020 年 4 月 13 日发布。；https://doi.org/10.1101/2020.04.13.039081 doi：bioRxiv preprint