原地踏步,直行,转弯……徐汇校区大草坪上,一只大约40厘米高的机器狗,正在根据刘力菲同学的指令走来走去。这位戴着智能头环“遛机器狗”的硕士生是华东理工大学金晶教授领衔的脑机接口及控制团队的一员。她正在进行团队最新研发成果——“面向四足控制的混合现实增强脑-机接口系统”的测试。
“这项研究为机器人控制提供了一种全新的交互范式,它通过混合现实技术与脑机接口的深度集成,能够实现对机器狗的高效、稳定的控制,并且能适应多种复杂场景。”信息学院、数学学院双聘导师金晶教授说。
针对这一瓶颈,金晶老师团队提出一种基于虚实融合控制的框架思维,通过分层异步控制策略,来增强脑机接口系统,使其具有抗干扰、高性能、轻量化、便携式等突出优势。
除了抗干扰之外,该系统的便携性和场景适应性也大有提升,为复杂环境下的机器人控制提供了更加可靠和灵活的解决方案。
对于近场任务,系统主要依赖增强现实技术(AR)。近场任务通常涉及四足机器人的精细操作和局部环境交互,对控制的实时性和精度要求较高。通过AR技术,系统能够在用户的视野中实时叠加机器人的运动状态、周围环境信息以及操作引导提示,从而提升控制的响应速度与操作精度。
如此,这种分层异步控制策略,能够有效平衡实时性与全局性需求,为用户提供高效、直观的操作体验。
例如,传统的BCI系统通常需要复杂的硬件设备和固定的操作环境,而新系统通过集成MR设备和无线通信模块,实现了高度便携化。用户只要佩戴轻便的MR头显和脑电采集设备,就能在任何环境里对四足机器人进行实时控制。这对于灾害救援、野外勘探等场景特别重要。
由此,新系统将显著提升四足机器人的应用潜力。例如,在灾害救援中,救援人员就可以通过脑电信号控制四足机器人进入危险区域执行搜救任务。
“强环境光干扰下的高性能表现,轻量化的便携设计,以及广泛的应用场景适应性,这些都标志着脑机接口技术从理论研究走向实际应用的重大突破。”金晶教授说。