1.一種基于腦機(jī)接口的機(jī)械臂自主輔助系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)按照感知層、決策層、執(zhí)行層三層結(jié)構(gòu)來(lái)搭建，感知層包括腦電采集與檢測(cè)模塊和視覺(jué)識(shí)別與定位模塊，所述腦電采集與檢測(cè)模塊用于采集腦電信號(hào)，分析識(shí)別出用戶意圖，所述視覺(jué)識(shí)別與定位模塊用于根據(jù)用戶意圖，識(shí)別與定位出相應(yīng)的杯子及用戶嘴部的位置；執(zhí)行層包括機(jī)械臂控制模塊，所述機(jī)械臂控制模塊為在實(shí)際中對(duì)人進(jìn)行輔助操作的載體，根據(jù)從決策模塊接收來(lái)的執(zhí)行指令，對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行軌跡規(guī)劃及控制；決策層包括決策模塊，所述決策模塊用于連接腦電采集與檢測(cè)模塊、視覺(jué)識(shí)別與定位模塊和機(jī)械臂控制模塊，實(shí)現(xiàn)腦電信號(hào)、定位位置及機(jī)械臂狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和傳輸，機(jī)械臂執(zhí)行指令的發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于腦機(jī)接口的機(jī)械臂自主輔助系統(tǒng)，其特征在于：所述腦電采集與檢測(cè)模塊包括腦電采集的電極帽、腦電采集儀和第一計(jì)算機(jī)，其中使用電極帽中的“A1”、“T5”、“P3”、“PZ”、“P4”、“T6”、“O1”、“Oz”、“O2”、“A2”十個(gè)通道，放置的位置遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)10-20系統(tǒng)；所述第一計(jì)算機(jī)用來(lái)實(shí)現(xiàn)P300信號(hào)的檢測(cè)和屏幕中功能鍵閃爍的視覺(jué)刺激，所述閃爍的視覺(jué)刺激的功能鍵按2*2行列形式規(guī)則分布于計(jì)算機(jī)屏幕中，包括“cup1”、“cup2”、“cup3”以及“back”功能鍵，并以200ms的時(shí)間間隔進(jìn)行隨機(jī)順序的黑、綠兩種顏色變化閃爍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于腦機(jī)接口的機(jī)械臂自主輔助系統(tǒng)，其特征在于：所述視覺(jué)識(shí)別與定位模塊包括兩個(gè)Microsoft Kinect視覺(jué)傳感器和第二計(jì)算機(jī)，所述兩個(gè)Microsoft Kinect視覺(jué)傳感器分別放置在所需抓取的杯子前和用戶面前，用于識(shí)別、定位所需抓取的杯子和用戶的嘴部；所述第二計(jì)算機(jī)用于實(shí)現(xiàn)杯子輪廓檢測(cè)算法、杯子定位算法、模板匹配識(shí)別算法以及嘴部識(shí)別定位算法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于腦機(jī)接口的機(jī)械臂自主輔助系統(tǒng)，其特征在于：所述決策模塊是基于TCP通信協(xié)議，通過(guò)定義統(tǒng)一的傳輸數(shù)據(jù)變量，包括用戶的腦電意圖、杯子及嘴部的位置信息，架設(shè)客戶端與服務(wù)端服務(wù)代碼框架，實(shí)現(xiàn)腦電意圖、定位位置及機(jī)械臂狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和傳輸，機(jī)械臂執(zhí)行指令的發(fā)送。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于腦機(jī)接口的機(jī)械臂自主輔助系統(tǒng)，其特征在于：所述機(jī)械臂控制模塊，采用一個(gè)多自由度機(jī)械臂作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
6.一種基于腦機(jī)接口的機(jī)械臂自主輔助方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：
1)用戶坐在第一計(jì)算機(jī)屏幕前，調(diào)整好位置，佩戴好腦電采集的電極帽，打開(kāi)腦電采集儀和第一計(jì)算機(jī)，確認(rèn)信號(hào)采集狀態(tài)良好；
2)啟動(dòng)基于腦機(jī)接口的機(jī)械臂自主輔助系統(tǒng)，確認(rèn)識(shí)別、定位用戶嘴部的MicrosoftKinect視覺(jué)傳感器能夠正確捕捉到用戶的嘴部，確認(rèn)所要抓取的三個(gè)預(yù)設(shè)的杯子被正確放在用于識(shí)別、定位所需抓取的杯子的Microsoft Kinect視覺(jué)傳感器的視野內(nèi)；
3)第一計(jì)算機(jī)屏幕進(jìn)入閃爍的視覺(jué)刺激的功能鍵界面，該功能鍵界面包括“cup1”，“cup2”，“cup3”以及“back”四個(gè)功能鍵；
4)用戶注視“cup1”，“cup2”或者“cup3”三個(gè)功能鍵的其中一個(gè)，即選擇出三個(gè)預(yù)設(shè)的杯子中的其中一個(gè)，一旦功能鍵被選定，將得出用戶關(guān)于杯子選擇的腦電意圖，并發(fā)送到視覺(jué)識(shí)別與定位模塊和決策模塊；
5)視覺(jué)識(shí)別與定位模塊根據(jù)步驟4)中的腦電意圖，識(shí)別與定位出相應(yīng)杯子的位置與用戶的嘴部的位置，并利用TCP通信協(xié)議，將用戶所選杯子及用戶嘴部的位置信息，發(fā)送到?jīng)Q策模塊；
6)決策模塊根據(jù)步驟5)中獲得的杯子及用戶嘴部的位置信息和步驟4)中獲得的腦電意圖，生成相應(yīng)的機(jī)械臂執(zhí)行指令并發(fā)送給機(jī)械臂控制模塊；
7)機(jī)械臂控制模塊根據(jù)機(jī)械臂執(zhí)行指令，進(jìn)行軌跡規(guī)劃，并按照所規(guī)劃的軌跡，控制機(jī)械臂抓取用戶所選杯子及將杯子傳送到用戶的嘴邊；
8)喝水結(jié)束后，用戶注視“back”功能鍵，一旦功能鍵被選定，將得出用戶關(guān)于送返杯子的腦電意圖并發(fā)送到?jīng)Q策模塊；
9)決策模塊，根據(jù)步驟8)中獲得的送返杯子的腦電意圖，生成相應(yīng)的機(jī)械臂執(zhí)行指令并發(fā)送給機(jī)械臂控制模塊；
10)機(jī)械臂控制模塊根據(jù)機(jī)械臂執(zhí)行指令，進(jìn)行軌跡規(guī)劃，并按照所規(guī)劃的軌跡，控制機(jī)械臂將用戶所選杯子放回原來(lái)位置并恢復(fù)到機(jī)械臂初始位置狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂自主輔助用戶喝水功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于腦機(jī)接口的機(jī)械臂自主輔助方法，其特征在于：所述步驟4)和步驟8)中功能鍵的選定具體通過(guò)以下過(guò)程實(shí)現(xiàn)：用戶注視第一計(jì)算機(jī)的功能鍵界面中的某個(gè)功能鍵，腦電信號(hào)通過(guò)電極帽和腦電采集儀進(jìn)行采集、放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換處理后，再將數(shù)據(jù)傳輸給第一計(jì)算機(jī)進(jìn)行P300信號(hào)檢測(cè)，然后實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能鍵的選定，所述P300信號(hào)檢測(cè)具體通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：
(一)、將EEG信號(hào)經(jīng)過(guò)0.1～20Hz的帶通濾波去噪處理；
(二)、以EEG信號(hào)幅值作為特征，截取P300功能鍵閃爍后的600ms時(shí)間窗的數(shù)據(jù)，并采用貝葉斯模型進(jìn)行狀態(tài)分類(lèi)，從而實(shí)現(xiàn)P300信號(hào)檢測(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于腦機(jī)接口的機(jī)械臂自主輔助方法，其特征在于：步驟5)中，所述識(shí)別與定位相應(yīng)杯子的位置具體通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：
(1)、通過(guò)區(qū)域生長(zhǎng)算法，在Microsoft Kinect視覺(jué)傳感器的三維點(diǎn)云中，提取出杯子所擺放在的水平面；
(2)、去除步驟(1)提取的水平面，對(duì)剩下的三維點(diǎn)云進(jìn)行物體的提取和分割；
(3)、選用模板匹配算法，將步驟(2)中獲得的各物體點(diǎn)云集合對(duì)應(yīng)的彩色圖像與庫(kù)中預(yù)設(shè)圖像分別進(jìn)行匹配，識(shí)別出用戶所選杯子對(duì)應(yīng)的點(diǎn)云集合；
(4)、將步驟(3)中獲得的所選杯子對(duì)應(yīng)的點(diǎn)云集合進(jìn)行均值計(jì)算，實(shí)現(xiàn)杯子在Microsoft Kinect視覺(jué)傳感器坐標(biāo)系中的定位，并轉(zhuǎn)換到機(jī)械臂坐標(biāo)系上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于腦機(jī)接口的機(jī)械臂自主輔助方法，其特征在于：步驟5)中，所述識(shí)別與定位用戶的嘴部的位置，具體通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：運(yùn)用Microsoft Kinect視覺(jué)傳感器本身所提供的軟件開(kāi)發(fā)工具包進(jìn)行人體檢測(cè)，獲取用戶嘴部在Microsoft Kinect視覺(jué)傳感器坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置，并轉(zhuǎn)換到機(jī)械臂坐標(biāo)系上。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于腦機(jī)接口的機(jī)械臂自主輔助方法，其特征在于：步驟7)和步驟10)中，所述機(jī)械臂軌跡規(guī)劃及控制，具體通過(guò)以下過(guò)程實(shí)現(xiàn)：將預(yù)設(shè)的關(guān)鍵軌跡點(diǎn)與用戶嘴部及所選杯子在機(jī)械臂坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)相結(jié)合，規(guī)劃出機(jī)械臂運(yùn)行軌跡，通過(guò)調(diào)用機(jī)械臂相應(yīng)的API，控制機(jī)械臂按所規(guī)劃軌跡運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂自主輔助用戶喝水功能。