Δομή Έργου

Στόχος του έργου είναι ο σχεδιασμός ενός ολοκληρωμένου και αποτελεσματικού συστήματος επικοινωνίας εγκεφάλου-υπολογιστή σε πραγματικό χρόνο. Τα συστήματα Διεπαφής Εγκεφάλου Υπολογιστή (ΔΕΥ) είναι ηλεκτρονικά συστήματα που επικοινωνούν με τον εγκέφαλο του χρήστη άμεσα, σε πραγματικό χρόνο χωρίς να απαιτείται κάποια κίνηση από τον ίδιο. Ένα τυπικό σύστημα ΔΕΥ αποτελείται από μια συσκευή λήψης ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος (ΗΕΓ) και μια συσκευή επεξεργασίας σήματος. Το σύστημα ΔΕΥ παρέχει απεικόνιση πολλαπλών καναλιών στην οθόνη του υπολογιστή από τα ηλεκτρόδια που είναι τοποθετημένα σε διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου.

Για τις ανάγκες του προτεινόμενου έργου ένας φορητός εγκεφαλογράφος θα καταγράφει διαρκώς την εγκεφαλική δραστηριότητα του χρήστη μέσω των διαθέσιμων από τη συσκευή καναλιών, και μέσω του ασύρματου πρωτοκόλλου επικοινωνίας Bluetooth θα μεταδίδει τα σήματα που λαμβάνει στο μικροϋπολογιστή που θα εγκατασταθεί στο ηλεκτροκίνητο αμαξίδιο. Στο μικροϋπολογιστή, ένας εξειδικευμένος αλγόριθμος θα αναλύει άμεσα τα εγκεφαλικά σήματα και θα αναγνωρίζει, μεταφράζοντας την εκάστοτε πρόθεση του χρήστη στην αντίστοιχη προκαθορισμένη εντολή κίνησης (πχ κίνηση εμπρός, στροφή αριστερά ή δεξιά, παύση κίνησης κλπ). Στην περίπτωση που δεν είναι δυνατή η αναγνώριση κάποιας νοητικής εντολής από το σύστημα μηχανικής μάθησης της προτεινόμενης πλατφόρμας θα παρέχεται για την ασφάλεια του χρήστη του αμαξιδίου η δυνατότητα πλοήγησης και με φωνητικές εντολές. Οποιαδήποτε εντολή κίνησης (νοητική ή φωνητική) θα καταλήγει θα στη συνέχεια στη μονάδα σύζευξης η οποία θα επικοινωνεί με τον εγκέφαλο του αμαξιδίου που κινεί τον ηλεκτροκινητήρα του.

Η μεθοδολογία υλοποίησης του προτεινόμενου έργου χωρίζεται σε τέσσερις επιμέρους φάσεις και έξι Ενότητες Εργασίας με σκοπό την επίτευξη των επιδιωκόμενων αποτελεσμάτων και παράλληλα τη βέλτιστη διαχείριση του χρόνου και των διαθέσιμων πόρων. Στην πρώτη φάση θα αποτυπωθεί η τρέχουσα κατάσταση των τεχνολογιών (state-of-the-art) και εργαλείων που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν και θα αναλυθούν οι απαιτήσεις των χρηστών και οι προδιαγραφές του συστήματος που θα αποτελέσουν σημαντικά κριτήρια για τη λειτουργικότητα, την αξιοπιστία καθώς και τη δυνατότητα ανάπτυξης του έργου. Επιπλέον, θα προσδιοριστούν οι ανάγκες για τον εξοπλισμό που θα απαιτηθεί για την κατασκευή προτεινόμενου αμαξιδίου.

Στη δεύτερη φάση θα υλοποιηθεί το υποσύστημα της Διεπαφής Εγκεφάλου Υπολογιστή (ΔΕΥ) που θα είναι υπεύθυνο για την αναγνώριση των νοητικών εντολών του χρήστη καθώς και το υποσύστημα αναγνώρισης φωνητικών εντολών.

Στη τρίτη φάση του έργου θα υλοποιηθεί ο πυρήνας του προτεινόμενου συστήματος η Μονάδα Σύζευξης (ΜΣ) όπου θα καταφτάνουν οι νοητικές και οι φωνητικές εντολές του χρήστη οι οποίες αφού φιλτραριστούν προκειμένου να διασφαλίζεται η ομαλή κίνηση του αμαξιδίου θα τροφοδοτούν στη συνέχεια τη μονάδα ελέγχου του ηλεκτροκινητήρα του. Το αμαξίδιο θα εφοδιάζεται με αισθητήρες υπερύθρων και υπέρηχων προκειμένου να εντοπίζονται τυχόν εμπόδια κατά την κίνηση του. Στην περίπτωση αυτή, για την ασφάλεια του αναβάτη το αμαξίδιο προοδευτικά θα ακινητοποιείται. Η μονάδα σύζευξης μέσω κατάλληλης διεπαφής (interface) που θα αναπτυχθεί στα πλαίσια της φάσης αυτής θα επικοινωνεί αμφίδρομα με τον εγκέφαλο του αμαξιδίου. Προς τον εγκέφαλο θα κατευθύνονται οι εντολές κίνησης και από αυτόν θα λαμβάνονται σημαντικές πληροφορίες για τον αναβάτη του αμαξιδίου και τους συνοδούς σχετικές με την κατάσταση και την κίνηση του αμαξιδίου οι οποίες θα προβάλλονται στην εγκατεστημένη σε αυτό οθόνη.

Στην τελευταία φάση του έργου το πρωτότυπο σύστημα θα δοκιμαστεί πιλοτικά σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας με τη συμμετοχή άμεσα ενδιαφερομένων για διάστημα τουλάχιστον έξι μηνών. Στο διάστημα αυτό θα αξιολογηθεί η αποτελεσματικότητα των προτεινόμενων αλγορίθμων και η λειτουργικότητα των επιμέρους υποσυστημάτων ώστε να εντοπιστούν πιθανά προβλήματα που χρήζουν επίλυσης ώστε με το πέρας της φάσης αυτής να έχει ολοκληρωθεί η τελική έκδοση του συστήματος.