引入深度强化学习思想的脑-机协作精密操控方法

摘要

针对精密操控中人-机之间缺乏信息双向交互,以及人的精神状态变化会严重影响肢体操控的精度和安全性等问题,提出了一种引入深度强化学习思想的脑-机协作精密操控方法.首先,结合人在上层规划与机器在精细控制上的各自优势,建立由主动操控和被动调控组成的双环路人-机信息交互机制;其次,引入深度强化学习思想,从蒙特卡罗采样原理出发,以表征精神状态的脑电信号(EEG)作为模型的输入,以机器人速度指令作为模型的输出,推导出脑-机协作方法的数学模型;再次,建立具有3个全连接层的精神状态感知网络,从脑-机接口系统的实时监测计算机内存中提取最后1000 ms的EEG作为输入信号,设计开发脑-机协作精密操控算法.最后,创建轨迹跟踪虚拟环境和任务场景,对脑-机协作精密操控方法进行了实验验证,结果表明:该方法在轨迹跟踪任务的控制精度和完成时间指标上均得到了提高;相较于传统方法,该方法的平均轨迹跟踪精度和完成时间指标分别提高了36.55％ 和22.81％.