KR102386359B1 - System and method for controlling exoskeleton robot using brain waves according to motion imagination - Google Patents

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KR102386359B1 KR1020200047443A KR20200047443A KR102386359B1 KR 102386359 B1 KR102386359 B1 KR 102386359B1 KR 1020200047443 A KR1020200047443 A KR 1020200047443A KR 20200047443 A KR20200047443 A KR 20200047443A KR 102386359 B1 KR102386359 B1 KR 102386359B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템은, 이미지를 표시하기 위한 표시부; 사용자의 뇌파를 검출하기 위한 뇌파 검출부; 검출된 상기 뇌파에 대응하는 동작 명령을 결정하고 상기 동작 명령에 대응하는 제어신호를 생성하기 위한 처리부; 및 상기 제어신호에 따라 구동되는 로봇을 포함한다. 상기 이미지는 사용자에게 특정 동작과 관련된 상상을 유도하는 이미지로서, 상기 뇌파는 사용자가 상기 특정 동작을 상상함에 따라 활성화되는 뇌의 일부에서 검출된다. 실시예에 따르면, 사용자에게 이미지를 제공함으로써 특정 동작과 관련된 상상을 유도하고, 이에 따라 검출되는 뇌파를 이용하여 외골격 로봇을 제어할 수 있다. 이와 같이 동작의 상상을 유도하여 뇌파를 검출하는 방식은 기존의 시각 자극 방식에 비해 장기간 이용 시에도 발작 등의 부작용이 없을 뿐만 아니라, 이미지의 제공이 중단되더라도 사용자가 상상을 계속함으로써 로봇의 제어를 지속할 수 있다.Robot control system according to an embodiment of the present invention, a display unit for displaying an image; an EEG detector for detecting the user's EEG; a processing unit for determining an operation command corresponding to the detected EEG and generating a control signal corresponding to the operation command; and a robot driven according to the control signal. The image is an image that induces a user's imagination related to a specific motion, and the brain wave is detected in a part of the brain that is activated as the user imagines the specific motion. According to an embodiment, an image related to a specific motion is induced by providing an image to the user, and the exoskeleton robot can be controlled using the brain waves detected accordingly. In this way, the method of detecting brain waves by inducing imagination of motion does not have side effects such as seizures even when used for a long period of time compared to the existing visual stimulation method, and the user can control the robot by continuing to imagine even if the provision of images is stopped. can last

Description

동작 상상에 따른 뇌파를 이용하는 로봇 제어 시스템 및 제어 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING EXOSKELETON ROBOT USING BRAIN WAVES ACCORDING TO MOTION IMAGINATION}Robot control system and control method using brain waves according to motion imagination

본 발명은 로봇 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자에게 특정 동작과 관련된 상상을 유도하는 이미지를 제공한 후 동작 상상에 따라 검출되는 뇌파를 이용하여 로봇을 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a robot control system and a control method, and more particularly, to a system and method for controlling a robot using brain waves detected according to a motion image after providing an image inducing an image related to a specific motion to a user is about

[국가지원 연구개발에 대한 설명][Description of state-funded R&D]

본 연구는 한국과학기술연구원의 주관 하에 과학기술정보통신부의 정보통신·방송 연구개발사업(생각만으로 실생활 기기 및 AR/VR 디바이스를 제어하는 비침습 BCI 통합 뇌인지 컴퓨팅 SW 플랫폼 기술 개발, 과제고유번호: 2017-0-00432)의 지원에 의하여 이루어진 것이다.This research was conducted under the supervision of the Korea Research Institute of Science and Technology for the information communication and broadcasting R&D project of the Ministry of Science and ICT : 2017-0-00432) supported.

최근 인간의 생체신호를 이용하여 전자 장치나 외골격 로봇을 제어하는 기술이 활발하게 연구되고 있다. 뇌-컴퓨터 인터페이스(Brain-Computer Interface; BCI) 기술은 뇌파검사(Electro encephalography; EEG)를 통해 사용자의 뇌파를 검출하고 이에 대응되는 제어신호를 생성하여 디바이스를 제어할 수 있도록 하는 대표적인 기술이다. BCI 기술은 인지 관련 연구, 운동 재활, 척추마비 환자를 위한 외골격 로봇 또는 전동 휠체어 등 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있다. Recently, a technology for controlling an electronic device or an exoskeleton robot using a human biosignal has been actively studied. Brain-Computer Interface (BCI) technology is a representative technology that detects a user's brain waves through electroencephalography (EEG) and generates a corresponding control signal to control a device. BCI technology can be used in various industries such as cognitive research, motor rehabilitation, exoskeleton robots for spinal paralysis patients, or electric wheelchairs.

일반적으로 사용자가 장치를 제어하기 위해 의지만으로 특정 뇌파를 발생시키기 위해서는 오랜 시간 동안의 학습과 훈련이 필요하며, 훈련을 통해 동작 상상을 수행할 수 있다고 하더라도 뇌파 간의 특징의 차이가 분명하지 않아 인식률이 매우 낮은 것이 현실이다.In general, in order for a user to generate a specific EEG by his or her will to control the device, learning and training for a long time is required. The reality is that it is very low.

이와 같은 문제를 해결하기 위해, 특정 주파수의 시각적인 자극을 통해 활성화되는 뇌파 신호(SSVEP 신호 또는 P300 신호 등)를 이용하여 장치를 제어하는 시스템이 개발되었다. 예를 들어, SSVEP(Steady State Visually Evoked Potential)는 인체의 망막이 특정 주파수(약 3.5 Hz 내지 75 Hz)에 의해 자극을 받을 때 활성화되는 뇌로부터 발생하는 전기적인 신호이다. 시각적인 자극을 통해 특정 뇌파를 유도하는 이러한 생체 매커니즘을 이용하면, 예를 들어 사용자가 특정 주파수의 LED 빛을 주시함으로써 보다 수월하게 특정 뇌파를 발생시킬 수 있고, BCI를 이용하여 외부 장치를 제어할 수 있게 된다.In order to solve this problem, a system for controlling a device using an EEG signal (such as an SSVEP signal or a P300 signal) activated through a visual stimulus of a specific frequency has been developed. For example, SSVEP (Steady State Visually Evoked Potential) is an electrical signal generated from the brain that is activated when the human retina is stimulated by a specific frequency (about 3.5 Hz to 75 Hz). Using this biomechanism of inducing a specific EEG through visual stimulation, for example, a user can generate a specific EEG more easily by looking at an LED light of a specific frequency, and can control an external device using BCI. be able to

그러나 이러한 형태의 시각 자극(예컨대 LED 빛을 주시하는 행동)을 오래 지속하게 되면 사용자가 발작을 일으킬 가능성이 있어 오랜 시간 사용이 어려울 뿐만 아니라, 시각 자극이 중단되면 더 이상 특정 뇌파가 유도되지 않으므로 보행 및 주행 등의 동작과 동시에 활용하기 어려웠다.However, if this type of visual stimulus (e.g., the behavior of looking at LED lights) is continued for a long time, the user may have seizures, making it difficult to use for a long time. It was difficult to use it simultaneously with motions such as driving and driving.

등록특허공보 제10-1549325호Registered Patent Publication No. 10-1549325

이에 본 발명은 기존의 시각 자극 방식이 아닌 사용자에게 특정 동작과 관련된 상상을 유도하는 방식으로 뇌파를 검출하고, 이에 대응하는 제어신호를 생성하여 로봇을 제어하는 시스템과 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 동작 상상에 따른 뇌파를 이용하는 제어 시스템에서 발생할 수 있는 문제점들(사용자의 의도 오인식에 따른 오작동, 자극에의 적응에 따른 인식률 감소 등)을 해결하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a system and method for controlling a robot by detecting brain waves in a manner that induces imagination related to a specific motion to the user, rather than the conventional visual stimulation method, and generates a control signal corresponding thereto. . In addition, it aims to solve problems that may occur in a control system using brain waves according to motion imagination (malfunction due to user's intentional misrecognition, reduction in recognition rate due to adaptation to stimuli, etc.).

본 발명의 일 실시예에 의한, 동작 상상에 따른 뇌파를 이용하는 로봇 제어 시스템은, 이미지를 표시하기 위한 표시부; 사용자의 뇌파를 검출하기 위한 뇌파 검출부; 검출된 상기 뇌파에 대응하는 동작 명령을 결정하고 상기 동작 명령에 대응하는 제어신호를 생성하기 위한 처리부; 및 상기 제어신호에 따라 구동되는 로봇을 포함하되, 상기 이미지는 사용자에게 특정 동작과 관련된 상상을 유도하는 이미지로서, 상기 뇌파는 사용자가 상기 특정 동작을 상상함에 따라 활성화되는 뇌의 일부에서 검출될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a robot control system using brain waves according to motion imagination, a display unit for displaying an image; an EEG detector for detecting the user's EEG; a processing unit for determining an operation command corresponding to the detected EEG and generating a control signal corresponding to the operation command; and a robot driven according to the control signal, wherein the image is an image that induces a user to imagine related to a specific motion, and the brain wave can be detected in a part of the brain that is activated as the user imagines the specific motion. there is.

일 실시예에 따르면, 사용자의 모드 전환 동작을 인식하기 위한 모드 전환 동작 인식부를 더 포함하고, 상기 처리부는 현재 모드로 분류된 동작들 중에서 상기 뇌파에 대응하는 동작 명령을 결정할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, a mode switching operation recognition unit for recognizing a mode switching operation of the user may be further included, and the processing unit may determine an operation command corresponding to the brain wave from among operations classified as a current mode.

일 실시예에 따르면, 상기 모드 전환 동작은 눈 깜빡임 동작 또는 손 동작을 포함하고, 상기 모드 전환 동작 인식부는 상기 눈 깜빡임을 인식하기 위한 카메라 또는 상기 손 동작을 인식하기 위한 모션 센서를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the mode switching operation may include an eye blinking motion or a hand motion, and the mode switching motion recognition unit may include a camera for recognizing the eye blinking or a motion sensor for recognizing the hand motion. .

일 실시예에 따르면, 상기 처리부는 사용자가 착석한 상태인 제1 모드에서는 착석과 관련된 동작들 중에서 동작 명령을 결정하고, 사용자가 기립한 상태인 제2 모드에서는 기립과 관련된 동작들 중에서 동작 명령을 결정하고, 사용자가 보행 중인 상태인 제3 모드에서는 보행과 관련된 동작들 중에서 동작 명령을 결정할 수 있다.According to an embodiment, the processing unit determines an operation command from among operations related to sitting in a first mode in which the user is seated, and receives an operation command from among operations related to standing in a second mode in which the user is in a standing state. In the third mode in which the user is walking, the motion command may be determined from among motions related to walking.

일 실시예에 따르면, 상기 처리부는 상기 뇌파가 검출되는 시간을 측정하여 상기 측정된 시간의 합이 설정값 이상일 경우에만 상기 뇌파에 대응하는 동작 명령을 결정하고, 상기 측정된 시간을 사용자가 인지할 수 있도록 상기 표시부를 통해 시각적으로 표시할 수 있다.According to an embodiment, the processing unit measures the time at which the EEG is detected, determines the operation command corresponding to the EEG only when the sum of the measured times is equal to or greater than a set value, and allows the user to recognize the measured time. so that it can be visually displayed through the display unit.

일 실시예에 따르면, 사용자의 신체부위에 접촉하여 감각기를 자극하기 위한 진동부를 더 포함하고, 상기 처리부는 검출되는 상기 뇌파의 세기가 감소하는 경우, 상기 뇌파의 세기를 증가시키기 위해 상기 진동부를 제어하여 사용자의 감각기를 자극할 수 있다.According to an embodiment, a vibration unit for stimulating a sensory sensor by contacting a body part of the user is further included, and the processing unit controls the vibrating unit to increase the strength of the brain wave when the intensity of the detected EEG decreases. This can stimulate the user's senses.

일 실시예에 따르면, 사용자에게 상기 특정 동작과 관련된 상상을 유도하는 음성을 출력하기 위한 음성 출력부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, a voice output unit for outputting a voice inducing imagination related to the specific operation to the user may be further included.

일 실시예에 따르면, 상기 표시부, 상기 뇌파 검출부, 및 상기 처리부 중 적어도 하나는 헤드마운티드 디스플레이(HMD)에 포함될 수 있다.According to an embodiment, at least one of the display unit, the brain wave detection unit, and the processing unit may be included in a head mounted display (HMD).

본 발명의 일 실시예에 의한, 동작 상상에 따른 뇌파를 이용하는 로봇 제어 방법은, 사용자에게 특정 동작과 관련된 상상을 유도하는 이미지를 표시하는 단계; 사용자가 상기 특정 동작을 상상함에 따라 활성화되는 뇌의 일부에서 검출되는 사용자의 뇌파를 검출하는 단계; 검출된 상기 뇌파에 대응하는 동작 명령을 결정하는 단계; 상기 동작 명령에 대응하는 제어신호를 생성하는 단계; 및 상기 제어신호를 로봇에 전송하여 상기 로봇을 구동시키는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a robot control method using brain waves according to a motion image includes: displaying an image inducing an image related to a specific motion to a user; detecting a user's EEG detected in a part of the brain that is activated as the user imagines the specific motion; determining an operation command corresponding to the detected brain wave; generating a control signal corresponding to the operation command; and transmitting the control signal to the robot to drive the robot.

일 실시예에 따르면, 사용자의 모드 전환 동작을 인식하는 단계를 더 포함하고, 상기 동작 명령을 결정하는 단계에 있어서, 현재 모드로 분류된 동작 중에서 상기 뇌파에 대응하는 동작 명령을 결정할 수 있다.According to an embodiment, the method may further include recognizing a user's mode switching operation, and in determining the operation command, an operation command corresponding to the brain wave may be determined from among operations classified as a current mode.

일 실시예에 따르면, 상기 모드 전환 동작은 눈 깜빡임 동작 또는 손 동작을 포함하고, 상기 눈 깜빡임 동작 또는 상기 손 동작에 따라 모드를 전환하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the mode switching operation may include an eye blinking operation or a hand operation, and may further include changing a mode according to the eye blinking operation or the hand operation.

일 실시예에 따르면, 상기 뇌파가 검출되는 시간을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 시간을 사용자가 인지할 수 있도록 시각적으로 표시하는 단계를 더 포함하되, 상기 동작 명령을 결정하는 단계에 있어서, 상기 뇌파가 검출되는 시간의 합이 설장값 이상일 경우에만 상기 뇌파에 대응하는 동작 명령을 결정할 수 있다.According to an embodiment, measuring the time at which the EEG is detected; and visually displaying the measured time so that the user can recognize it, wherein in the step of determining the operation command, the EEG corresponds to the EEG only when the sum of the time at which the EEG is detected is equal to or greater than the set value. You can decide which action command to do.

일 실시예에 따르면, 상기 뇌파의 세기가 감소하는 경우, 상기 뇌파의 세기가 유지될 수 있도록 사용자의 신체부위에 접촉된 진동부를 통해 사용자의 감각기를 자극하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, when the intensity of the EEG is reduced, the method may further include stimulating the user's sensory organs through a vibrator in contact with a body part of the user so that the intensity of the EEG can be maintained.

일 실시예에 따르면, 사용자에게 상기 특정 동작과 관련된 상상을 유도하는 음성을 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the method may further include outputting a voice for inducing an imagination related to the specific operation to the user.

실시예에 따른 뇌파 기반 로봇 제어 방법을 실행하기 위한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 제공될 수 있다.A computer program stored in a computer-readable recording medium for executing the EEG-based robot control method according to the embodiment may be provided.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템에 의하면, 사용자에게 이미지를 제공함으로써 특정 동작과 관련된 상상을 유도하고, 이에 따라 검출되는 뇌파를 이용하여 외골격 로봇을 제어할 수 있다. 이와 같이 동작의 상상을 유도하여 뇌파를 검출하는 방식은 기존의 시각 자극 방식(예컨대 특정 주파수의 LED를 주시하도록 하는 방식)에 비해 장기간 이용 시에도 발작 등의 부작용이 없을 뿐만 아니라, 이미지의 제공이 중단되더라도 사용자가 상상을 계속함으로써 로봇의 제어를 지속할 수 있다. According to the robot control system according to an embodiment of the present invention, imagination related to a specific motion is induced by providing an image to the user, and the exoskeleton robot can be controlled using the brain waves detected accordingly. In this way, the method of detecting brain waves by inducing the imagination of motion does not have side effects such as seizures even when used for a long period of time compared to the existing visual stimulation method (for example, a method to watch an LED of a specific frequency), and provides images Even when interrupted, the user can continue to control the robot by continuing to imagine.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 사용자는 특정 동작을 수행함으로써 제어 모드를 전환할 수 있고, 각 모드에서 제어할 수 있는 동작을 미리 분류함으로써 동작 인식률을 높일 수 있다. 이러한 실시예들에 따르면, 기존의 BCI 시스템에서 발생할 수 있는 문제점들, 즉 사용자의 의도 오인식에 따른 오작동, 자극에의 적응에 따른 인식률 감소 등의 문제를 해결할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the user can switch the control mode by performing a specific operation, and can increase the gesture recognition rate by pre-classifying the operations that can be controlled in each mode. According to these embodiments, it is possible to solve problems that may occur in the existing BCI system, such as a malfunction due to a user's intentional misrecognition, and a reduction in recognition rate due to adaptation to a stimulus.

도 1은 일 실시예에 따른 뇌파 기반 로봇 제어 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 뇌파 기반 로봇 제어 시스템이 작동하는 방식을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 뇌파 기반 로봇 제어 시스템에 있어서, 사용자의 동작을 통해 전환되는 제어 모드 및 각 모드에서 결정될 수 있는 동작 명령들의 예시를 나타낸다.
도 4a 및 4b는 일 실시예에 따른 뇌파 기반 로봇 제어 시스템에 있어서, 동일한 특성의 뇌파가 검출되는 시간을 사용자가 인지할 수 있도록 게이지로 표시한 것을 나타낸다.
도 5는 다른 실시예에 따른 뇌파 기반 로봇 제어 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 뇌파 기반 로봇 제어 시스템에 있어서, 검출되는 뇌파의 세기를 일정하게 유지하기 위해 진동부를 제어하여 사용자의 감각기를 자극하는 것을 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 따른 뇌파 기반 로봇 제어 방법의 단계들을 나타내는 순서도이다.
1 is a block diagram showing the configuration of an EEG-based robot control system according to an embodiment.
2 is a diagram illustrating a method of operating an EEG-based robot control system according to an embodiment.
3 shows an example of a control mode switched through a user's motion and operation commands that can be determined in each mode in an EEG-based robot control system according to an embodiment.
4A and 4B show that, in the EEG-based robot control system according to an embodiment, the time at which EEG of the same characteristic is detected is displayed with a gauge so that the user can recognize it.
5 is a block diagram showing the configuration of an EEG-based robot control system according to another embodiment.
6 is a diagram illustrating stimulation of a user's sensory organs by controlling a vibrator in order to maintain a constant intensity of a detected EEG in an EEG-based robot control system according to an embodiment.
7 is a flowchart illustrating steps of a method for controlling an EEG-based robot according to an embodiment.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 실시예를 상세하게 설명하지만, 청구하고자 하는 범위는 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the scope of the claims is not limited or limited by the embodiments.

본 명세서에서 사용되는 용어는 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 명세서의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.The terms used in this specification have been selected as currently widely used general terms as possible while considering their functions, but may vary depending on the intention or custom of a person skilled in the art or the emergence of new technology. In addition, in a specific case, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in the description of the corresponding specification. Therefore, it is intended to clarify that the terms used in this specification should be interpreted based on the actual meaning of the terms and the contents of the entire specification, rather than the names of simple terms.

또한, 본 명세서에 기술된 실시예는 전적으로 하드웨어이거나, 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어이거나, 또는 전적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 본 명세서에서 "부(unit)", "모듈(module)", "장치(device)", 또는 "시스템(system)" 등은 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 또는 소프트웨어 등 컴퓨터 관련 엔티티(entity)를 지칭한다. 예를 들어, 부, 모듈, 장치, 서버 또는 시스템은 플랫폼의 일부 또는 전부를 구성하는 하드웨어 및/또는 상기 하드웨어를 구동하기 위한 애플리케이션 등의 소프트웨어를 지칭하는 것일 수 있다.Further, embodiments described herein may have aspects that are entirely hardware, partially hardware and partially software, or entirely software. As used herein, "unit", "module", "device", or "system" etc. refers to hardware, a combination of hardware and software, or a computer-related entity such as software. refers to For example, a part, module, device, server or system may refer to hardware constituting part or all of a platform and/or software such as an application for driving the hardware.

이하, 도면들을 참조하여 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 일 실시예에 따른 뇌파 기반 로봇 제어 시스템의 구성을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 동작 상상에 따른 뇌파를 이용하는 로봇 제어 시스템은, 이미지를 표시하기 위한 표시부(100), 사용자(U)의 뇌파를 검출하기 위한 뇌파 검출부(200), 검출된 뇌파에 대응하는 동작 명령을 결정하고 상기 동작 명령에 대응하는 제어신호를 생성하기 위한 처리부(300) 및 제어신호에 따라 구동되는 로봇(400)으로 구성된다. 1 shows the configuration of an EEG-based robot control system according to an embodiment. Referring to FIG. 1 , the robot control system using brain waves according to motion imagination includes a display unit 100 for displaying an image, an brain wave detection unit 200 for detecting the brain waves of a user U, and corresponding to the detected brain waves. It is composed of a processing unit 300 for determining an operation command and generating a control signal corresponding to the operation command, and a robot 400 driven according to the control signal.

표시부(100)는 사용자에게 특정 동작과 관련된 상상을 유도하기 위한 이미지를 제공하도록 구성된다. 이러한 이미지는 기존의 시각 자극 기반 BCI에서 뇌파를 유도하기 위해 활용되는 LED 빛과는 달리, 사용자가 실제로 로봇(외골격 로봇, 원격 로봇 등)을 통해 구현하고자 하는 동작과 관련된 사진, 동영상, 그림 등이다. 종래의 시각 자극 기반 BCI에서는 특정 주파수의 LED 빛을 조사하여 사용자의 뇌 후두엽 영역을 활성화시키고 이로 인해 검출되는 뇌파를 이용하여 장치를 제어하였는데 이는 오랜 시간 이용 시 발작 등의 부작용을 가져올 수 있다. 또한, 시각 자극 없이 사용자가 스스로 뇌 후두엽 영역을 활성화시킬 수 없기 때문에 시각 자극이 중단되면 뇌파가 검출되지 않아 지속적으로 제어를 유지하기 어려웠다.The display unit 100 is configured to provide an image for inducing an imagination related to a specific operation to the user. Unlike the LED light used to induce brain waves in the existing visual stimulus-based BCI, these images are photos, videos, drawings, etc. related to the motion that the user actually wants to implement through the robot (exoskeleton robot, remote robot, etc.). . In the conventional visual stimulus-based BCI, LED light of a specific frequency is irradiated to activate the occipital region of the user's brain, and the device is controlled using the EEG detected thereby, which may bring side effects such as seizures when used for a long time. In addition, since the user cannot activate the occipital lobe region on their own without visual stimulation, EEG is not detected when the visual stimulation is stopped, making it difficult to continuously maintain control.

이에 본 발명은 뇌를 활성화시키기 위해 직접적으로 시각적 자극을 제공하는 것이 아니라, 사용자에게 동작과 관련된 상상을 유도하여 이에 따른 뇌파를 발생시키기 위해 동작 관련 이미지를 제공한다. 이러한 이미지는 단순히 동작을 나타내는 사진, 동영상, 그림 등으로 구성되므로 장시간 시청하여도 발작 등의 부작용을 발생시키지 않을 뿐만 아니라 이미지의 제공이 중단되더라도 사용자는 상상을 통해 특정 뇌 부위의 활성화를 유지할 수 있다. 따라서 사용자는 LED 빛을 주시할 필요가 없으므로 보행이나 주행 시 위험성을 낮출 수 있다.Accordingly, the present invention does not provide a visual stimulus directly to activate the brain, but provides a motion-related image in order to induce a motion-related imagination to the user and generate an EEG according to the motion-related image. Since these images are composed of photos, videos, and drawings that simply indicate motion, side effects such as seizures do not occur even when viewed for a long period of time, and users can maintain activation of specific brain regions through their imagination even if image provision is stopped. . Therefore, the user does not need to keep an eye on the LED light, so the risk can be reduced when walking or driving.

뇌파 검출부(200)는 사용자가 표시부(100)를 통해 제공되는 이미지를 시청하면서 특정 동작을 상상함에 따라 활성화되는 뇌의 일부에서 발생하는 뇌파를 검출하도록 구성된다. 뇌파는 뇌의 활동에 의하여 일어나는 전류 신호를 가리키며 뇌전도 신호의 형태로 데이터화 될 수 있다. 뇌전도 신호(EEG)란 대뇌피질에서 발생하는 전위를 전기적인 신호로 기록한 것으로서, 사용자의 머리 부위에 부착된 전극 센서를 이용하여 측정될 수 있다. The EEG detection unit 200 is configured to detect EEG generated in a part of the brain that is activated as the user imagines a specific motion while watching the image provided through the display unit 100 . EEG refers to a current signal generated by brain activity and can be data in the form of an EEG signal. The electroencephalogram (EEG) is a recording of electric potential generated in the cerebral cortex as an electrical signal, and may be measured using an electrode sensor attached to the user's head.

뇌전도 신호는 인체가 경험하는 특정 상황 하에서 뇌의 특정 부위가 활성화됨에 따라 발생하며, 어떠한 형태의 감각적인 자극을 가하거나 사용자가 상상을 통해 뇌를 자극함으로써 원하는 특성(파장, 주파수, 세기 등)의 뇌전도 신호를 발생시킬 수 있다. 따라서 사용자가 상상하는 장면 또는 동작에 따라 활성화되는 뇌의 부위가 상이하며 이로 인해 상이한 특성을 갖는 뇌파가 검출된다. BCI는 검출된 뇌파를 뇌전도 신호의 형태로 변환하고 각 신호에 대응하는 제어신호를 생성하여 디바이스를 제어한다.The EEG signal is generated when a specific part of the brain is activated under a specific situation experienced by the human body, and the desired characteristics (wavelength, frequency, intensity, etc.) It can generate electroencephalogram signals. Accordingly, the regions of the brain that are activated are different according to the scene or motion imagined by the user, and thus EEGs having different characteristics are detected. BCI converts the detected EEG into the form of an EEG signal and generates a control signal corresponding to each signal to control the device.

처리부(300)는 검출된 뇌파에 대응하는 동작 명령을 결정하고 상기 동작 명령에 대응하는 제어신호를 생성하도록 구성된다. 처리부(300)는 뇌전도 신호를 수신하여 프로그램 언어의 형태로 저장된 명령에 따라 각 뇌전도 신호에 대응하는 로봇 동작 명령을 결정한다. 일 실시예에서, 뇌파 분석에 따른 사용자 의도를 분류하기 위해 FBCSP(Filter-Bank Common Spatial Pattern) 및 MIBIF(Mutual Information-based Best Individual Feature) 기법이 이용될 수 있다. 이에 따르면, 주파수를 기반으로 뇌파를 수 개의 주파수 밴드로 나누고, 해당 밴드에서 공통공간패턴(CSP) 필터링을 통해 공간 특징을 추출한다. 추출된 공간 특징들 중에서 상호-정보(Mutual-Information)를 통해 의미 있는 특징들을 선택한다. 이와 같은 뇌파 분석 및 의도 분석 기술은 하나의 예시로서 BCI 기술분야에 속하는 다양한 형태의 의도 분석 기술이 활용될 수 있다.The processing unit 300 is configured to determine an operation command corresponding to the detected EEG and generate a control signal corresponding to the operation command. The processing unit 300 receives the EEG signal and determines a robot operation command corresponding to each EEG signal according to a command stored in the form of a program language. In an embodiment, a Filter-Bank Common Spatial Pattern (FBCSP) and a Mutual Information-based Best Individual Feature (MIBIF) technique may be used to classify user intentions according to EEG analysis. According to this, EEG is divided into several frequency bands based on frequency, and spatial features are extracted from the corresponding bands through common spatial pattern (CSP) filtering. Among the extracted spatial features, meaningful features are selected through mutual-information. As an example of such brain wave analysis and intention analysis technology, various types of intention analysis technology belonging to the BCI technology field may be utilized.

로봇 동작 명령은 사용자가 로봇(400)으로 구현하고자 하는 동작으로서, 예를 들어 사용자의 팔 또는 다리에 장착된 외골격 로봇의 관절을 작동시켜 보행하거나 제자리에 착석 또는 기립하는 동작들을 가리킨다. 처리부(300)는 로봇(400)이 적절한 동작(즉, 사용자가 상상한 동작)을 수행할 수 있도록 로봇의 각 구성요소를 구동하는 제어신호를 생성하여 로봇(400)에게 전달한다.The robot motion command is a motion that the user wants to implement with the robot 400 , and refers to, for example, motions of walking or sitting or standing in a place by operating the joints of the exoskeleton robot mounted on the user's arm or leg. The processing unit 300 generates a control signal for driving each component of the robot so that the robot 400 can perform an appropriate operation (ie, an operation imagined by the user) and transmits the generated control signal to the robot 400 .

로봇(400)은 상기 제어신호에 의해 구동된다. 일 예시에서, 로봇(400)은 사용자의 팔다리에 장착된 외골격 로봇이거나 사용자가 착석한 상태에서 이동할 수 있는 전동 휠체어일 수 있다. 이러한 형태의 로봇은 팔 다리 등 신체가 불편한 사용자의 움직임을 보조하거나 대신하기 위해 제작된다. 또 다른 예로, 로봇(400)은 사용자와는 멀리 떨어진 공간에서 작동하는 원격 로봇일 수 있다. 이러한 형태의 로봇은 원격지에서 이동하거나 업무를 수행하는데 이용될 수 있다.The robot 400 is driven by the control signal. In one example, the robot 400 may be an exoskeleton robot mounted on a user's limbs or an electric wheelchair that can move while the user is seated. This type of robot is manufactured to assist or replace the movement of users with physical disabilities such as arms and legs. As another example, the robot 400 may be a remote robot operating in a space far from the user. This type of robot can be used to move or perform work in a remote location.

도 2는 일 실시예에 따른 뇌파 기반 로봇 제어 시스템이 작동하는 방식을 나타내는 도면이다. 예를 들어, 사용자가 표시부(100)에 출력되는 보행과 관련된 이미지를 시청하면서 보행 동작을 상상하면, 뇌파 검출부(200)는 사람이 보행 동작을 상상할 때 검출되는 특정 뇌파를 검출하여 이에 관한 정보를 처리부(300)에 전달한다. 처리부(300)는 외골격 로봇(400)이 사용자의 다리 움직임을 보조하여 보행 동작을 행할 수 있도록 제어신호를 생성하여 외골격 로봇(400)에 전달한다. 외골격 로봇(400)은 제어신호에 따라 각 구성요소를 구동하여 보행 동작을 수행하거나 사용자가 보행하는 것을 보조한다.2 is a diagram illustrating a method of operating an EEG-based robot control system according to an embodiment. For example, when a user imagines a walking motion while watching an image related to walking output to the display unit 100, the EEG detector 200 detects a specific EEG detected when a person imagines a walking motion and provides information on this. It is transmitted to the processing unit 300 . The processing unit 300 generates a control signal to enable the exoskeleton robot 400 to perform a walking motion by assisting the user's leg movement and transmits the generated control signal to the exoskeleton robot 400 . The exoskeleton robot 400 drives each component according to a control signal to perform a walking motion or assist a user in walking.

일 실시예에 따르면, 표시부(100), 뇌파 검출부(200) 및 처리부(300)는 헤드마운티드 디스플레이(HMD)에 일체로 포함될 수 있다. 헤드마운티드 디스플레이 장치는 양안 디스플레이를 통해 사용자에게 이미지를 제공하고, 머리에 부착된 전극을 통해 뇌파를 검출하며, 내장된 프로세서 또는 무선으로 연결된 단말기(스마트폰, 랩톱, 데스크톱, 태블릿PC 등)를 통해 뇌파에 대응하는 제어신호를 생성하여 외부 로봇에 전송할 수 있다.According to an embodiment, the display unit 100 , the brain wave detection unit 200 , and the processing unit 300 may be integrally included in the head mounted display (HMD). A head mounted display device provides an image to the user through a binocular display, detects brain waves through electrodes attached to the head, and uses a built-in processor or a wirelessly connected terminal (smartphone, laptop, desktop, tablet PC, etc.) A control signal corresponding to brain waves can be generated and transmitted to an external robot.

도 3은 일 실시예에 따른 뇌파 기반 로봇 제어 시스템에 있어서, 사용자의 동작을 통해 전환되는 제어 모드 및 각 모드에서 결정될 수 있는 동작 명령들의 예시를 나타낸다. 이러한 실시예에 따르면, 사용자는 특정 동작을 수행함으로써 제어 모드를 전환할 수 있으며, 각 모드에서 제어할 수 있는 동작을 미리 분류함으로써 동작 인식률을 높일 수 있다. 3 shows an example of a control mode switched through a user's motion and operation commands that can be determined in each mode in the EEG-based robot control system according to an embodiment. According to this embodiment, the user can switch the control mode by performing a specific operation, and by pre-classifying the operations that can be controlled in each mode, the gesture recognition rate can be increased.

도 3을 참조하면, 사용자가 모드 전환 동작(눈 깜빡임, 손 동작 등)을 행하면 모드 전환 동작 인식부(310)는 이러한 동작을 인식하여 제어 모드를 전환한다. 예를 들어, 제어 시스템은 최초에 '착석 모드'로 설정되는데, 이는 사용자가 자리에 착석한 상태인 것을 전제로 하며, 후속 동작으로서 자리에서 기립하거나 착석 방향을 전환하는 동작 등 착석과 관련된 동작 명령을 입력 받는 모드이다. 사용자가 예컨대 눈을 3번 연속으로 깜빡이는 모드 전환 동작을 행하면, 사용자의 눈 주위에 설치된(예를 들면, HMD의 양안 디스플레이 측면에 설치된) 소형 카메라가 이러한 눈 깜빡임을 감지하고, 처리부(300)는 이에 따라 제어 모드를 '기립 모드'로 전환한다. '기립 모드'는 사용자가 자리에서 일어나 서있는 것을 전제로 하며, 후속 동작으로서 자리에 착석하거나 보행을 시작하는 등 기립과 관련된 동작 명령을 입력 받는 모드이다. 사용자가 '기립 모드'에서 다시 눈을 3번 연속으로 깜빡이면, 처리부(300)는 제어 모드를 '보행 모드'로 전환한다. '보행 모드'는 사용자가 보행 중인 것을 전제로 하며, 후속 동작으로서 제자리에 정지하거나 보행 방향을 전환하는 등 보행과 관련된 동작 명령을 입력 받는 모드이다.Referring to FIG. 3 , when the user performs a mode change operation (blinking an eye, a hand gesture, etc.), the mode change operation recognition unit 310 recognizes such an operation and switches the control mode. For example, the control system is initially set to 'seating mode', which assumes that the user is in a seated state, and commands an operation related to sitting, such as standing up from the seat or changing the seating direction as a follow-up operation. This is the input mode. When the user performs, for example, a mode switching operation of blinking the eyes three times in a row, a small camera installed around the user's eyes (eg, installed on the side of the binocular display of the HMD) detects such blinking, and the processing unit 300 . switches the control mode to the 'standing mode' accordingly. The 'standing mode' is a mode in which the user is assumed to stand up from his/her seat, and as a follow-up motion, an operation command related to standing, such as taking a seat or starting walking, is inputted. When the user blinks his/her eyes three times in succession again in the 'standing mode', the processing unit 300 switches the control mode to the 'walking mode'. The 'walking mode' is a mode in which it is assumed that the user is walking, and as a follow-up operation, a motion command related to walking is input, such as stopping in place or changing a walking direction.

이와 같이 제어 모드를 분류하여 관련된 동작들 중에서만 동작 명령이 입력되도록 함으로써 상상에 따른 의도 오인식 가능성을 낮출 수 있다. 동작 상상에 따른 뇌파의 동작 별 특징이 크게 두드러지지 않는 경우, 예컨대 사용자는 '보행 동작'을 상상하였으나 뇌파의 특징이 유사한 '기립 동작'으로 인식될 가능성이 있다. 이처럼 여러 동작을 한 번에 인식하고자 할 경우 오인식될 가능성이 높기 때문에, 실시예와 같이 제어 모드를 여러 개로 분류하고 각 제어 모드에서 파생되는 동작만이 입력되도록 함으로써 인식률과 제어 안정성의 향상시킬 수 있다. 예컨대 상기 실시예에서 현재 제어 모드가 '기립 모드'인 경우 '기립 동작'을 상상하여도 동작 명령이 입력되지 않고 '보행 동작'만이 입력되기 때문에 의도치 않은 오동작을 방지할 수 있다.In this way, by classifying the control mode so that the operation command is inputted only from among the related operations, the possibility of misrecognizing the intention according to the imagination can be reduced. If the motion-specific characteristics of the EEG according to the motion imagination are not significantly conspicuous, for example, the user imagines a 'walking motion' but may be recognized as a 'standing motion' with similar characteristics of the EEG. Since there is a high possibility of misrecognition when trying to recognize multiple motions at once, as in the embodiment, the recognition rate and control stability can be improved by classifying the control modes into multiple and allowing only motions derived from each control mode to be input. . For example, in the above embodiment, when the current control mode is the 'standing mode', even imagining a 'standing operation', an operation command is not input and only a 'walking operation' is input, so that an unintended malfunction can be prevented.

모드 전환 동작은 미리 저장된 다양한 동작들로 설정될 수 있다. 예를 들어, '손을 좌우로 흔드는 동작'을 행할 때마다 제어 모드가 순차적으로 전환되도록 설정될 수 있고, 이를 위해 사용자의 손 제스처를 인식하기 위한 모션 센서가 활용될 수 있다.The mode switching operation may be set to various operations stored in advance. For example, the control mode may be set to be sequentially switched whenever a 'movement of waving a hand from side to side' is performed, and for this purpose, a motion sensor for recognizing a user's hand gesture may be utilized.

사용자가 동작을 상상하여 로봇을 제어함에 있어서, 동작과 관련된 이미지를 제공하여 사용자의 상상을 보조하더라도 사용자가 무의식적으로 다른 동작을 상상하여 로봇이 의도치 않게 작동하는 상황이 발생할 수 있다. 특히 사용자의 보행을 보조하는 외골격 로봇이나 전동 휠체어의 경우, 이러한 무의식적 오류(예컨대 사용자는 로봇이 정지하기를 원하였으나 무의식적으로 주행 동작을 상상하여 로봇이 의도치 않게 주행하게 되는 상황)는 큰 위험을 초래할 수 있다. When a user controls the robot by imagining a motion, even if the user's imagination is aided by providing an image related to the motion, the user may unconsciously imagine another motion and the robot may operate unintentionally. In particular, in the case of an exoskeleton robot or electric wheelchair that assists the user in walking, such an unconscious error (for example, a situation in which the user wants the robot to stop but unconsciously imagines the driving motion and causes the robot to drive unintentionally) poses a great risk. can cause

본 발명은 이러한 무의식적 상상에 따른 오류를 방지하기 위해, 일시적인 뇌파 검출에 대해서는 대응 동작 명령을 실행하지 않고 동일한 특성을 갖는 뇌파가 지속되는 경우(즉, 사용자가 특정 동작을 의도적으로 계속하여 상상하는 경우)에만 동작 명령이 실행되도록 한다. 일 실시예에 따르면, 처리부는 뇌파가 검출되는 시간을 측정하고 측정된 시간의 합이 설정값 이상일 경우에만 뇌파에 대응하는 동작 명령을 결정하도록 설정된다. 또한, 상기 측정된 시간을 사용자가 인지할 수 있도록 표시부를 통해 시각적으로 표시한다.In the present invention, in order to prevent errors due to such unconscious imagination, when the EEG having the same characteristics continues without executing a corresponding motion command for temporary EEG detection (that is, when the user intentionally continues to imagine a specific action) ) to execute the operation command only. According to an embodiment, the processing unit is configured to measure the time at which the EEG is detected and determine the operation command corresponding to the EEG only when the sum of the measured times is equal to or greater than a set value. In addition, the measured time is visually displayed through the display unit so that the user can recognize it.

도 4a 및 4b는 일 실시예에 따른 뇌파 기반 로봇 제어 시스템에 있어서, 동일한 특성의 뇌파가 검출되는 시간을 사용자가 인지할 수 있도록 게이지로 표시한 것을 나타낸다. 예를 들어, 사용자가 제자리에서 일어나는 기립 동작을 로봇에게 명령하고자 할 때 사용자는 의식적으로(이미지의 도움을 받거나 스스로) 기립하는 동작과 관련된 상상을 한다. 이러한 상상에 따라 뇌의 특정 영역이 활성화되면 특징 a을 갖는 뇌파 a가 검출된다. 처리부는 뇌파 a에 대응하는 제어신호를 곧바로 로봇에게 전송하지 않고, 뇌파 a가 검출되는 시간이 미리 설정된 임계 시간(예컨대 5초)에 도달할 때까지 도 4a와 같이 검출 시간을 게이지로 표시한다. 사용자는 표시부에 표시되는 게이지를 보면서 로봇에게 기립 동작을 명령하기 위해서 동작 상상을 얼마나 지속해야 할지 알 수 있게 된다. 4A and 4B show that, in the EEG-based robot control system according to an embodiment, the time at which EEG of the same characteristic is detected is displayed with a gauge so that the user can recognize it. For example, when the user wants to command the robot to stand up in place, the user consciously (either with the help of an image or by himself) imagines related to the standing motion. According to this imagination, when a specific area of the brain is activated, EEG a with characteristic a is detected. The processing unit does not directly transmit the control signal corresponding to the EEG a to the robot, but displays the detection time as a gauge as shown in FIG. 4A until the EEG a detection time reaches a preset threshold time (eg, 5 seconds). By looking at the gauge displayed on the display, the user can know how long to imagine the motion in order to command the robot to stand up.

만약 기립 동작의 상상 도중 사용자가 무의식적으로 또는 의식적으로 다른 동작, 예컨대 보행 동작을 상상하게 되어도 보행 동작이 바로 실행되지 않고 이에 대한 새로운 게이지가 도 4b와 같이 표시된다. 이러한 상상이 사용자의 의도와 달리 무의식적으로 행해진 것이고 사용자가 여전히 기립 동작을 명령하기를 원한다면 다시 기립 동작을 상상하여 도 4a의 게이지를 채울 수 있고, 보행 동작을 상상한 것이 사용자의 의도라면 도 4b의 게이지를 채울 때까지 보행 동작의 상상을 계속한다. 이와 같이 동작의 상상과 실제 동작 명령의 실행 사이에 버퍼를 설정함으로써 무의식적인 상상에 의한 로봇의 오동작을 방지할 수 있다.If the user unconsciously or consciously imagines another motion, for example, a walking motion, while imagining the standing motion, the walking motion is not immediately executed, and a new gauge for this is displayed as shown in FIG. 4B . If this imagination is done unconsciously unlike the user's intention, and if the user still wants to command the standing motion, the gauge of FIG. 4A can be filled by imagining the standing motion again, and if the user's intention is the gait motion, the Continue imagining the gait motion until you fill the gauge. In this way, by setting a buffer between the imagination of the motion and the execution of the actual motion command, it is possible to prevent malfunction of the robot due to the unconscious imagination.

도 5은 다른 실시예에 따른 뇌파 기반 로봇 제어 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 5에 도시된 실시예에 따른 로봇 제어 시스템은 도 1을 참조하여 설명한 로봇 제어 시스템과 전반적으로 유사한 구성을 갖지만, 추가적으로 사용자에게 청각 자극을 제공하기 위한 음성 출력부(110) 및 사용자에게 감각 자극을 제공하기 위한 진동부(120)를 더 포함한다.5 is a block diagram showing the configuration of an EEG-based robot control system according to another embodiment. The robot control system according to the embodiment shown in FIG. 5 has an overall similar configuration to the robot control system described with reference to FIG. 1 , but additionally a voice output unit 110 for providing auditory stimulation to the user and sensory stimulation to the user It further includes a vibrating unit 120 for providing.

음성 출력부(110)는 사용자가 목표 동작, 즉 표시부(100)가 제공하는 이미지와 관련된 동작을 보다 용이하게 상상하고 이를 지속할 수 있도록 상기 목표 동작과 관련된 상상을 유도하는 음성을 출력한다. 어떠한 동작을 쉽게 떠올리도록 하기 위한 음성(음악, 메시지, 비프(beep)음 등)은 사용자마다 다르게 설정될 수 있다.The voice output unit 110 outputs a voice inducing imagination related to the target motion so that the user can more easily imagine and continue the target motion, that is, the motion related to the image provided by the display unit 100 . A voice (music, message, beep, etc.) for easily recalling a certain action may be set differently for each user.

진동부(120)는 사용자의 신체부위(예컨대, 손가락)에 접촉되어 감각기를 자극하기 위한 장치이다. 진동부(120)는 특정한 세기, 주파수, 패턴으로 진동할 수 있으며, 사용자의 체성감각을 자극하여 특정 뇌파, 즉 정상상태 체성감각 유발 전위(SSSEP; Steady-state somatosensory evoked potentials)를 유도한다. 일 실시예에서, 진동부(120)는 처리부(300)와 유선 또는 무선으로 연결되어 제어 신호 및 피드백 신호를 수신함으로써 진동특성이 제어될 수 있다. 진동부(120)는 예를 들면 내장 배터리 또는 외부로부터 전원을 공급받아 내부에 내장된 소형 모터가 작동하여 진동할 수 있으나 특정 구조로 한정되지 아니한다.The vibrator 120 is a device for stimulating a sensory sensor by being in contact with a user's body part (eg, a finger). The vibrating unit 120 may vibrate with a specific intensity, frequency, and pattern, and stimulates the user's somatosensory to induce specific brain waves, that is, steady-state somatosensory evoked potentials (SSSEP). In an embodiment, the vibrating unit 120 may be connected to the processing unit 300 by wire or wirelessly to receive a control signal and a feedback signal, thereby controlling vibration characteristics. The vibrating unit 120 may vibrate by, for example, a built-in battery or a small motor built therein by receiving power from the outside, but is not limited to a specific structure.

이와 같이 진동부를 통해 사용자의 감각기를 자극하여 뇌파를 유도함에 있어서, 외부요인에 의해 사용자에게 가해지는 진동의 세기, 주파수, 또는 패턴이 변하거나 사용자의 감각기가 진동에 적응하게 되어 검출되는 뇌파의 세기가 약해지면, 사용자의 의도 분석 및 동작 명령의 결정이 어렵게 된다.In this way, in inducing EEG by stimulating the user's sensory organs through the vibrating unit, the intensity, frequency, or pattern of vibration applied to the user is changed by an external factor, or the intensity of EEG detected by the user's sensory apparatus adapting to the vibration If is weak, it becomes difficult to analyze the user's intention and determine the operation command.

도 6은 일 실시예에 따른 뇌파 기반 로봇 제어 시스템에 있어서, 검출되는 뇌파의 세기를 일정하게 유지하기 위해 진동부를 제어하여 사용자의 감각기를 자극하는 것을 나타낸다. 도 6을 참조하면, ① 감각기에 진동 자극을 가하여 사용자의 뇌파를 검출하고 ② 이에 따라 로봇을 제어하는 도중 ③ 외부요인 또는 감각기의 적응에 의해 검출되는 뇌파의 세기가 감소하게 되면 ④ 처리부(300)는 진동부를 제어하여 진동의 세기를 증가시키거나 진동 패턴을 변화시킴으로써 ⑤ 뇌파의 세기를 증가시킨다. 이러한 피드백(feedback) 시스템을 통해 뇌파의 세기를 일정 수준으로 유지함으로써 인식률을 향상시킬 수 있다.FIG. 6 illustrates stimulation of the user's sensory organs by controlling the vibrating unit in order to keep the intensity of the detected EEG constant in the EEG-based robot control system according to an embodiment. Referring to FIG. 6, ① when vibration stimulation is applied to the sensory device to detect the user's brain waves ② accordingly, while controlling the robot ③ when the intensity of the brain waves detected by external factors or adaptation of the sensory sensor decreases ④ processing unit 300 Controls the vibrating unit to increase the intensity of vibration or change the vibration pattern to increase the strength of ⑤ brain waves. Through such a feedback system, the recognition rate can be improved by maintaining the strength of the EEG at a certain level.

이상에서는 사용자에게 특정 동작과 관련된 상상을 유도하는 방식으로 뇌파를 검출하고, 이에 대응하는 제어신호를 생성하여 로봇을 제어하는 시스템의 실시예에 대해 설명하였다. 이러한 실시예에 의하면 제어 시스템에서 발생할 수 있는 문제점들, 예컨대 사용자의 의도 오인식에 따른 오작동, 자극에의 적응에 따른 인식률 감소 등의 문제를 해결할 수 있다.In the above, an embodiment of a system for controlling a robot by detecting brain waves in a manner that induces a user's imagination related to a specific motion and generating a control signal corresponding thereto has been described. According to this embodiment, it is possible to solve problems that may occur in the control system, such as a malfunction due to a user's erroneous recognition of intention, a decrease in recognition rate due to adaptation to a stimulus, and the like.

이하에서는 도 7을 참조하여 일 실시예에 따른 뇌파 기반 로봇 제어 방법의 각 단계를 설명한다. 전술한 실시예들에 따른 뇌파 기반 로봇 제어 시스템과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, each step of the EEG-based robot control method according to an embodiment will be described with reference to FIG. 7 . A description overlapping with the EEG-based robot control system according to the above-described embodiments will be omitted.

도 7을 참조하면, 먼저 사용자에게 특정 동작과 관련된 상상을 유도하는 이미지를 표시하는 단계가 수행된다(S100). 여기서 이미지는, 전술한 바와 같이 사용자가 실제로 로봇(외골격 로봇, 원격 로봇 등)을 통해 구현하고자 하는 동작과 관련된 사진, 동영상, 그림 등을 포함한다. 상기 이미지는 일반적인 디스플레이(LCD, LED, OLED 등) 상에 표시되거나 사용자의 머리에 장착되어 양안에 서로 다른 영상을 표시하는 헤드마운티드 디스플레이(HMD)를 통해 표시될 수 있다.Referring to FIG. 7 , a step of displaying an image inducing imagination related to a specific motion to the user is first performed ( S100 ). Here, the image includes photos, videos, drawings, etc. related to the motions that the user actually wants to implement through a robot (exoskeleton robot, remote robot, etc.), as described above. The image may be displayed on a general display (LCD, LED, OLED, etc.) or may be displayed through a head mounted display (HMD) mounted on the user's head to display different images in both eyes.

이어서, 사용자가 상기 특정 동작을 상상함에 따라 활성화되는 뇌의 일부에서 검출되는 사용자의 뇌파를 검출하는 단계가 수행된다(S200). 뇌파는 사용자의 머리에 부착된 전극을 통해 뇌전도 신호의 형태로 검출된다. 뇌전도 신호는 인체가 경험하는 특정 상황 하에서 뇌의 특정 부위가 활성화됨에 따라 발생하며, 어떠한 형태의 감각적인 자극을 가하거나 사용자가 상상을 통해 뇌를 자극함으로써 원하는 특성(파장, 주파수, 세기 등)의 뇌전도 신호를 발생시킬 수 있다. 따라서 사용자가 상상하는 장면 또는 동작에 따라 활성화되는 뇌의 부위가 상이하며 이로 인해 상이한 특성을 갖는 뇌파가 검출된다.Next, a step of detecting the user's brain waves detected in the part of the brain that is activated as the user imagines the specific motion is performed (S200). EEG is detected in the form of an EEG signal through electrodes attached to the user's head. The EEG signal is generated when a specific part of the brain is activated under a specific situation experienced by the human body, and the desired characteristics (wavelength, frequency, intensity, etc.) It can generate electroencephalogram signals. Accordingly, the regions of the brain that are activated are different according to the scene or motion imagined by the user, and thus EEGs having different characteristics are detected.

이어서, 검출된 상기 뇌파에 대응하는 동작 명령을 결정하는 단계가 수행된다(S300). 로봇 동작 명령은 예를 들어 사용자의 팔 또는 다리에 장착된 외골격 로봇의 관절을 작동시켜 보행하거나 제자리에 착석 또는 기립하는 동작들을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, FBCSP(Filter-Bank Common Spatial Pattern) 및 MIBIF(Mutual Information-based Best Individual Feature) 등 BCI 기술분야에 속하는 다양한 형태의 뇌파 검출 및 의도 분석 기술이 활용될 수 있다.Next, a step of determining an operation command corresponding to the detected EEG is performed (S300). The robot motion command may include, for example, motions of walking or sitting or standing in a place by operating the joints of the exoskeleton robot mounted on the user's arm or leg. As described above, various types of EEG detection and intention analysis technologies belonging to the BCI technology field such as Filter-Bank Common Spatial Pattern (FBCSP) and Mutual Information-based Best Individual Feature (MIBIF) may be utilized.

이어서, 동작 명령에 대응하는 제어신호를 생성하는 단계(S400) 및 상기 제어신호를 로봇에 전송하여 로봇을 구동시키는 단계가 수행된다(S500). 로봇은 예컨대 사용자의 팔다리에 장착되어 동작을 보조하는 외골격 로봇, 사용자가 착석한 상태에서 이동할 수 있는 전동 휠체어, 또는 사용자와 별개로 원격지에서 작동하도록 구성되는 원격 로봇 등일 수 있다.Next, generating a control signal corresponding to the operation command (S400) and transmitting the control signal to the robot to drive the robot are performed (S500). The robot may be, for example, an exoskeleton robot that is mounted on a user's limbs to assist the movement, an electric wheelchair that can move while the user is seated, or a remote robot configured to operate in a remote location separately from the user.

전술한 바와 같이, 사용자는 모드 전환 동작(예컨대, 눈 깜빡임 동작, 손 동작 등)을 행하여 제어 모드(예컨대, 착석 모드, 기립 모드, 보행 모드 등)를 전환할 수 있고, 각 제어 모드에서는 이에 후속하는 동작으로 분류된 동작 명령만이 입력될 수 있다. 이와 같이 제어 모드를 분류하여 관련된 동작들 중에서만 동작 명령이 입력되도록 함으로써 상상에 따른 의도 오인식 가능성을 낮출 수 있다.As described above, the user can switch the control mode (eg, sitting mode, standing mode, walking mode, etc.) by performing a mode switching operation (eg, blinking an eye, a hand operation, etc.), and in each control mode, a subsequent Only action commands classified as actions to be performed can be input. In this way, by classifying the control mode so that the operation command is inputted only from among the related operations, the possibility of misrecognizing the intention according to the imagination can be reduced.

일 실시예에서, 상기 뇌파가 검출되는 시간을 측정하는 단계, 및 상기 측정된 시간을 사용자가 인지할 수 있도록 시각적으로 표시하는 단계가 더 수행될 수 있다. 상기 동작 명령을 결정하는 단계에 있어서, 상기 뇌파가 검출되는 시간의 합이 설장값 이상일 경우에만 상기 뇌파에 대응하는 동작 명령을 결정할 수 있다. 실시예에 따르면, 일시적인 뇌파 검출에 대해서는 대응 동작 명령을 실행하지 않고 동일한 특성을 갖는 뇌파가 지속되는 경우(즉, 사용자가 특정 동작을 의도적으로 계속하여 상상하는 경우)에만 동작 명령이 실행되도록 함으로써 무의식적 상상에 따른 오류를 방지할 수 있다. 동작의 상상에 따른 뇌파 검출 시간은 도 4a 및 4b와 같이 게이지로 표시될 수 있다.In one embodiment, the step of measuring the time at which the brain wave is detected, and the step of visually displaying the measured time so that the user can recognize it may be further performed. In the step of determining the operation command, the operation command corresponding to the EEG may be determined only when the sum of the time during which the EEG is detected is equal to or greater than a preset value. According to the embodiment, for temporary EEG detection, the action command is executed only when the EEG having the same characteristic continues without executing the corresponding action command (that is, when the user intentionally continues to imagine a specific action). Mistakes based on imagination can be prevented. The EEG detection time according to the imagination of the motion may be displayed as a gauge as shown in FIGS. 4A and 4B .

일 실시예에 따르면, 사용자에게 상기 특정 동작과 관련된 상상을 유도하는 음성을 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다. 음성은 사용자가 목표 동작을 보다 용이하게 상상하고 이를 지속할 수 있도록 상기 목표 동작과 관련된 상상을 유도한다. 어떠한 동작을 쉽게 떠올리도록 하기 위한 음성(음악, 메시지, 비프(beep)음 등)은 사용자마다 다르게 설정될 수 있다.According to an embodiment, the method may further include outputting a voice for inducing an imagination related to the specific operation to the user. The voice induces imagination related to the target motion so that the user can more easily imagine and continue the target motion. A voice (music, message, beep, etc.) for easily recalling a certain action may be set differently for each user.

일 실시예에 따르면, 검출되는 뇌파의 세기가 감소하는 경우 상기 뇌파의 세기가 유지될 수 있도록 사용자의 신체부위에 접촉된 진동부를 통해 사용자의 감각기를 자극하는 단계를 더 포함할 수 있다. 진동부는 사용자의 체성감각을 자극하여 정상상태 체성감각 유발 전위(SSSEP)를 유도하는데, 외부요인에 의해 사용자에게 가해지는 진동의 세기, 주파수, 또는 패턴이 변하거나 사용자의 감각기가 진동에 적응하게 되어 검출되는 뇌파의 세기가 약해지면, 사용자의 의도 분석 및 동작 명령의 결정이 어렵게 된다. 본 실시예에 따르면, 검출되는 뇌파의 세기가 감소하면 처리부가 진동부를 제어하여 진동의 세기를 증가시키거나 진동 패턴을 변화시킴으로써 뇌파의 세기를 증가시키도록 작동한다. 이러한 피드백(feedback) 시스템을 통해 뇌파의 세기를 일정 수준으로 유지함으로써 인식률을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment, the method may further include stimulating the sensory sensor of the user through a vibrator in contact with a body part of the user so that the intensity of the brain wave is maintained when the intensity of the detected EEG is reduced. The vibrator stimulates the user's somatosensory sense to induce a steady-state somatosensory evoked potential (SSSEP). When the strength of the detected EEG is weakened, it becomes difficult to analyze the user's intention and determine the operation command. According to the present embodiment, when the intensity of the detected EEG decreases, the processing unit operates to increase the intensity of the EEG by controlling the vibration unit to increase the intensity of vibration or change the vibration pattern. Through such a feedback system, the recognition rate can be improved by maintaining the strength of the EEG at a certain level.

실시예들에 따른 뇌파 기반 로봇 제어 방법은, 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. The brain wave-based robot control method according to the embodiments may be implemented as an application or implemented in the form of program instructions that may be executed through various computer components and recorded in a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. Examples of the computer-readable recording medium include hard disks, magnetic media such as floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floppy disks. media), and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.

이상에서 설명한 로봇 제어 시스템에 의하면, 사용자에게 이미지를 제공함으로써 특정 동작과 관련된 상상을 유도하고, 이에 따라 검출되는 뇌파를 이용하여 외골격 로봇을 제어할 수 있다. 이와 같이 동작의 상상을 유도하여 뇌파를 검출하는 방식은 기존의 시각 자극 방식(예컨대 특정 주파수의 LED를 주시하도록 하는 방식)에 비해 장기간 이용 시에도 발작 등의 부작용이 없을 뿐만 아니라, 이미지의 제공이 중단되더라도 사용자가 상상을 계속함으로써 로봇의 제어를 지속할 수 있다. According to the robot control system described above, it is possible to induce imagination related to a specific motion by providing an image to the user, and control the exoskeleton robot using the brain waves detected accordingly. In this way, the method of detecting brain waves by inducing the imagination of motion does not have side effects such as seizures even when used for a long period of time compared to the existing visual stimulation method (for example, a method to watch an LED of a specific frequency), and provides images Even when interrupted, the user can continue to control the robot by continuing to imagine.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 사용자는 특정 동작을 수행함으로써 제어 모드를 전환할 수 있고, 각 모드에서 제어할 수 있는 동작을 미리 분류함으로써 동작 인식률을 높일 수 있다. 이러한 실시예들에 따르면, 기존의 BCI 시스템에서 발생할 수 있는 문제점들, 즉 사용자의 의도 오인식에 따른 오작동, 자극에의 적응에 따른 인식률 감소 등의 문제를 해결할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the user can switch the control mode by performing a specific operation, and can increase the gesture recognition rate by pre-classifying the operations that can be controlled in each mode. According to these embodiments, it is possible to solve problems that may occur in the existing BCI system, such as a malfunction due to a user's intentional misrecognition, and a reduction in recognition rate due to adaptation to a stimulus.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below you will understand

Claims (15)

동작 상상에 따른 뇌파를 이용하는 로봇 제어 시스템으로서,
이미지를 표시하기 위한 표시부;
사용자의 뇌파를 검출하기 위한 뇌파 검출부;
사용자의 모드 전환 동작을 인식하기 위한 모드 전환 동작 인식부;
검출된 상기 뇌파에 대응하는 동작 명령을 결정하고 상기 동작 명령에 대응하는 제어신호를 생성하기 위한 처리부; 및
상기 제어신호에 따라 구동되는 로봇을 포함하되,
상기 이미지는 사용자에게 특정 동작과 관련된 상상을 유도하는 이미지로서, 상기 뇌파는 사용자가 상기 특정 동작을 상상함에 따라 활성화되는 뇌의 일부에서 검출되는 것이고,
상기 처리부는 현재 모드로 분류된 동작들 중에서 상기 뇌파에 대응하는 동작 명령을 결정하며, 상기 뇌파에 대응하는 동작이 현재 모드로 분류된 동작들 중에 존재하지 않는 경우 해당 동작 명령을 결정하지 않고,
상기 처리부는 상기 뇌파가 검출되는 시간을 측정하여 상기 측정된 시간의 합이 설정값 이상일 경우에만 상기 뇌파에 대응하는 동작 명령을 결정하고, 상기 측정된 시간을 사용자가 인지할 수 있도록 상기 표시부를 통해 시각적으로 표시하는 것을 특징으로 하는, 로봇 제어 시스템.
As a robot control system using brain waves according to motion imagination,
a display unit for displaying an image;
an EEG detector for detecting the user's EEG;
a mode switching operation recognition unit for recognizing a user's mode switching operation;
a processing unit for determining an operation command corresponding to the detected EEG and generating a control signal corresponding to the operation command; and
Including a robot driven according to the control signal,
The image is an image that induces imagination related to a specific motion to the user, and the EEG is detected in a part of the brain that is activated as the user imagines the specific motion,
The processing unit determines the operation command corresponding to the brain wave from among the operations classified as the current mode, and does not determine the corresponding operation command if the operation corresponding to the brain wave does not exist among the operations classified as the current mode,
The processing unit measures the time at which the EEG is detected, determines an operation command corresponding to the EEG only when the sum of the measured times is equal to or greater than a set value, and through the display unit so that the user can recognize the measured time. A robot control system, characterized in that it is visually displayed.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 모드 전환 동작은 눈 깜빡임 동작 또는 손 동작을 포함하고,
상기 모드 전환 동작 인식부는 상기 눈 깜빡임을 인식하기 위한 카메라 또는 상기 손 동작을 인식하기 위한 모션 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇 제어 시스템.
According to claim 1,
The mode switching operation includes an eye blinking operation or a hand operation,
The mode switching motion recognition unit, the robot control system, characterized in that it comprises a camera for recognizing the eye blink or a motion sensor for recognizing the hand motion.
제3항에 있어서,
상기 처리부는 사용자가 착석한 상태인 제1 모드에서는 착석과 관련된 동작들 중에서 동작 명령을 결정하고, 사용자가 기립한 상태인 제2 모드에서는 기립과 관련된 동작들 중에서 동작 명령을 결정하고, 사용자가 보행 중인 상태인 제3 모드에서는 보행과 관련된 동작들 중에서 동작 명령을 결정하는 것을 특징으로 하는, 로봇 제어 시스템.
4. The method of claim 3,
In the first mode in which the user is seated, the processing unit determines an operation command from among operations related to sitting, and in the second mode in which the user stands up, determines an operation command from among the operations related to standing, and allows the user to walk In the third mode, which is a state in progress, a robot control system, characterized in that it determines a motion command from among motions related to walking.
삭제delete 제1항에 있어서,
사용자의 신체부위에 접촉하여 감각기를 자극하기 위한 진동부를 더 포함하고,
상기 처리부는 검출되는 상기 뇌파의 세기가 감소하는 경우, 상기 뇌파의 세기를 증가시키기 위해 상기 진동부를 제어하여 사용자의 감각기를 자극하는 것을 특징으로 하는, 로봇 제어 시스템.
According to claim 1,
Further comprising a vibrator for stimulating the sensory sensor in contact with the user's body part,
When the intensity of the detected EEG decreases, the processing unit controls the vibrator to increase the EEG intensity to stimulate the user's sensory organs.
제1항에 있어서,
사용자에게 상기 특정 동작과 관련된 상상을 유도하는 음성을 출력하기 위한 음성 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇 제어 시스템.
According to claim 1,
The robot control system, characterized in that it further comprises a voice output unit for outputting a voice inducing imagination related to the specific motion to the user.
제1항에 있어서,
상기 표시부, 상기 뇌파 검출부, 및 상기 처리부 중 적어도 하나는 헤드마운티드 디스플레이(HMD)에 포함되는 것을 특징으로 하는, 로봇 제어 시스템.
According to claim 1,
At least one of the display unit, the brain wave detection unit, and the processing unit is a head mounted display (HMD), characterized in that included in the robot control system.
동작 상상에 따른 뇌파를 이용하는 로봇 제어 방법으로서,
사용자에게 특정 동작과 관련된 상상을 유도하는 이미지를 표시하는 단계;
사용자가 상기 특정 동작을 상상함에 따라 활성화되는 뇌의 일부에서 검출되는 사용자의 뇌파를 검출하는 단계;
상기 뇌파가 검출되는 시간을 측정하는 단계;
상기 측정된 시간을 사용자가 인지할 수 있도록 시각적으로 표시하는 단계;
사용자의 모드 전환 동작을 인식하는 단계;
상기 뇌파가 검출되는 시간의 합이 설정값 이상일 경우, 검출된 상기 뇌파에 대응하는 동작 명령을 결정하는 단계;
상기 동작 명령에 대응하는 제어신호를 생성하는 단계; 및
상기 제어신호를 로봇에 전송하여 상기 로봇을 구동시키는 단계를 포함하되,
상기 동작 명령을 결정하는 단계에 있어서, 현재 모드로 분류된 동작 중에서 상기 뇌파에 대응하는 동작 명령을 결정하며, 상기 뇌파에 대응하는 동작이 현재 모드로 분류된 동작들 중에 존재하지 않는 경우 해당 동작 명령을 결정하지 않는 것을 특징으로 하는, 로봇 제어 방법.
As a robot control method using brain waves according to motion imagination,
displaying an image that induces imagination related to a specific motion to the user;
detecting a user's EEG detected in a part of the brain that is activated as the user imagines the specific motion;
measuring a time at which the EEG is detected;
visually displaying the measured time so that a user can recognize it;
recognizing a user's mode switching operation;
determining an operation command corresponding to the detected EEG when the sum of the time during which the EEG is detected is equal to or greater than a set value;
generating a control signal corresponding to the operation command; and
Comprising the step of transmitting the control signal to the robot to drive the robot,
In the step of determining the operation command, the operation command corresponding to the brain wave is determined from among the operations classified as the current mode, and when the operation corresponding to the brain wave does not exist among the operations classified as the current mode, the corresponding operation command Characterized in that not to determine, the robot control method.
삭제delete 제9항에 있어서,
상기 모드 전환 동작은 눈 깜빡임 동작 또는 손 동작을 포함하고,
상기 눈 깜빡임 동작 또는 상기 손 동작에 따라 모드를 전환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇 제어 방법.
10. The method of claim 9,
The mode switching operation includes an eye blinking operation or a hand operation,
The robot control method, characterized in that it further comprises the step of switching the mode according to the eye blinking motion or the hand motion.
삭제delete 제9항에 있어서,
상기 뇌파의 세기가 감소하는 경우, 상기 뇌파의 세기가 유지될 수 있도록 사용자의 신체부위에 접촉된 진동부를 통해 사용자의 감각기를 자극하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇 제어 방법.
10. The method of claim 9,
When the intensity of the EEG decreases, the method further comprising: stimulating the user's sensory organs through a vibrating unit in contact with the user's body part so that the EEG intensity can be maintained.
제9항에 있어서,
사용자에게 상기 특정 동작과 관련된 상상을 유도하는 음성을 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇 제어 방법.
10. The method of claim 9,
The method for controlling a robot, characterized in that it further comprises outputting a voice for inducing an imagination related to the specific motion to the user.
제9항, 제11항, 제13항 및 제14항 중 어느 한 항에 따른 로봇 제어 방법을 실행하기 위한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored in a computer-readable recording medium for executing the robot control method according to any one of claims 9, 11, 13 and 14.
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