一种多人协同移动机器人并行多指令远程控制方法及系统

本发明涉及多人协同脑电解码和移动机器人协作控制，更具体的说，涉及一种多人协同移动机器人并行多指令远程控制方法及系统。

背景技术：

1、目前，自主导航移动机器人凭借其智能化、安全性和拓展性的显著优势，已在工业、医疗、物流、汽车以及军事等多个领域得到广泛应用。然而，在复杂作业环境中，移动机器人因传感器误差、通信延迟以及多变的环境因素等原因，仍可能遭遇一系列不可避免的挑战。举例来说，目前移动机器人所采用的自主导航算法——人工势场法，在执行移动任务的过程中，有时可能陷入局部最优状态，造成机器人无法继续前进，从而无法成功到达预定的目标点。

2、为了解决此类问题，基于脑机接口的人机协同决策技术被提出。在现有技术中，移动机器人的控制端通常会部署脑控功能。当移动机器人出现故障时，可以引入脑机接口技术。操作人员通过脑机接口平台实时采集大脑的eeg信号，然后通过相关脑电解码算法将大脑意识转化为移动机器人控制指令，进而实现对移动机器人的直接控制。

3、然而，现有技术仅限于以串行反馈的形式向移动机器人发送控制指令。这种做法存在明显缺陷，例如单个控制指令解码过程耗时较长，导致系统响应延迟较高。传统的脑机接口远程控制技术只能输出单一的控制指令，这进一步加剧了移动机器人控制过程中的延迟问题，使其难以完成连续且精确的控制任务。

4、为了克服现有技术存在的上述缺陷，目前亟需一种多人协同移动机器人并行多指令远程控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多人协同移动机器人并行多指令远程控制方法及系统，解决现有技术的脑控移动机器人输出指令单一、系统延迟性高的问题。

2、为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种多人协同移动机器人并行多指令远程控制方法，包括以下步骤：

3、获取所述移动机器人的外部环境信息，并从中提取目标点位置；

4、根据所述目标点位置，n名被试协同规划移动机器人局部路径，并且为每名被试分配当前控制指令；

5、响应于当前分配的控制指令结果，每名被试按照相应范式完成相应控制指令的编码任务；

6、实时获取每名被试的脑电图信号，根据所获取的脑电图信号并行解码被试意图，并将被试意图转化为多个连续控制指令以实现移动机器人的多指令远程控制。

7、在一些实施例中，所述获取所述移动机器人的外部环境信息，并从中提取目标点位置的步骤，进一步包括：

8、通过移动机器人配置的视觉传感器构建三维局部栅格地图以获取外部环境信息；以及

9、根据所构建的三维局部环境地图，提取移动机器人在三维局部环境地图中的当前位置和目标点位置。

10、在一些实施例中，所述根据所述目标点位置，n名被试协同规划移动机器人局部路径，并且为每名被试分配当前控制指令的步骤，进一步包括：

11、根据所获取的移动机器人三维局部环境地图中的当前位置和目标点位置，结合移动机器人动力学约束，规划当前n步长的局部路径；以及

12、将所规划的n步长的局部路径分解为n个控制指令，并将n个控制指令按照编码序号依次分配给各个被试。

13、在一些实施例中，所述结合移动机器人动力学约束，规划当前n步长的局部路径的步骤，进一步包括：

14、根据预设的移动机器人动力学约束，计算相应的步长控制参数；以及

15、经多人协同交互，规划n步长的局部路径。

16、在一些实施例中，所述控制指令包括移动机器人方向控制指令。

17、在一些实施例中，所述移动机器人方向控制指令包括9个控制指令，分别是前、后、左、右、前左、前右、后左、后右、停止。

18、在一些实施例中，所述响应于当前分配的控制指令结果，每名被试按照相应范式完成相应控制指令的编码任务，实时获取每名被试的脑电图信号的步骤，进一步包括：

19、将n个任务控制指令分配给n个被试，每名被试获取当前状态下的相应控制指令；以及

20、每名被试根据相应范式选择目标控制指令进行编码。

21、在一些实施例中，所述根据相应范式选择目标控制指令进行编码的步骤，通过刺激呈现装置实现，包括以下步骤：

22、在刺激呈现装置的界面上划分若干不同区域，用来表征移动机器人的所有控制指令；以及

23、每个控制指令界面区域采用联合频率-相位调制方式进行编码。

24、在一些实施例中，所述刺激呈现装置包括：液晶显示器、虚拟现实设备和增强现实设备。

25、在一些实施例中，所述每个控制指令界面区域采用联合频率-相位调制方式进行编码的步骤，包括以下步骤：

26、将移动机器人的所有控制指令在所述刺激呈现装置以指定排列形式进行排列；

27、计算每个控制指令的频率和相位；

28、视觉刺激在刺激呈现装置上采用正余弦序列来调制亮度变化。

29、在一些实施例中，所述实时获取每名被试的脑电图信号，根据所获取的脑电图信号并行解码被试意图，并将被试意图转化为多个连续控制指令以实现移动机器人的多指令远程控制的步骤，包括：

30、实时同步采集n名被试的脑电图信号数据；

31、对n名被试的脑电波信号进行实时解码；以及

32、并行解码出每名被试的控制意图，转化为n个控制指令；以及

33、依次按照被试的编号顺序连续发送n个控制指令给移动机器人以实现多指令远程控制。

34、在一些实施例中，所述实时同步采集n名被试的脑电图信号数据的步骤，由刺激呈现装置参与实现，包括以下步骤：

35、同步n名被试所对应的提示时间和任务凝视时间；以及

36、每名被试根据各自分配的控制指令凝视刺激呈现装置上刺激闪烁，同时采集n名被试枕部区域导联的连续脑电图信号。

37、在一些实施例中，所述对n名被试的脑电波信号进行实时解码的步骤，包括：

38、对实时采集的脑电图信号进行预处理；以及

39、提取相关性特征；以及

40、依据相关性特征进行分类决策，获得分类器识别结果。

41、在一些实施例中，所述对实时采集的脑电图信号进行预处理步骤包括：

42、采用带通滤波器保留特定频段的脑电波信号成分；以及

43、利用陷波滤波器滤除指定频率的电源频率干扰。

44、在一些实施例中，所述提取相关性特征步骤，进一步包括：采用典型相关分析方法提取相关性特征。

45、在一些实施例中，所述依据相关性特征进行分类决策，获得分类器识别结果步骤，进一步包括：

46、计算测试信号与所有参考模板的相关性系数值，构建相关性特征向量；以及

47、选择最大相关性系数的标签作为系统的分类器识别结果。

48、为了实现上述目的，本发明的第二方面提供了一种多人协同移动机器人并行多指令远程控制系统，包括：

49、存储器，用于存储可由处理器执行的指令；以及

50、处理器，所述处理器连接所述存储器，并被配置用于实施如上述任一项所述的多人协同移动机器人并行多指令远程控制方法。

51、为了实现上述目的，本发明的第三方面提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机指令，其中当计算机指令被处理器执行时，执行如上述任一项所述的方法

52、本发明提供的一种多人协同移动机器人并行多指令远程控制方法及系统、系统，以及一种计算机可读存储介质，能够根据移动机器人的作业任务协同反馈给多个操作员，并且可以同时解码并处理多人的大脑意图，并行输出多个控制指令，进而提高移动机器人的控制效率以及实时响应能力。