Multicopter flight control by BCI using compressed sensing sparse model

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K11413
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
• Research Institution: Doshisha University
• Principal Investigator: Itoh Toshiaki 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (60201927)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 蔡 東生 筑波大学, システム情報系, 准教授 (70202075) ; 浅井 信吉 会津大学, コンピュータ理工学部, 上級准教授 (80325969) ; 松島 正知 同志社大学, 生命医科学部, 助教 (30755640) ; 奥山 祐市 会津大学, コンピュータ理工学部, 准教授 (90404897)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 脳波による制御システム / BCI / EEG / 信号処理 / ドローン飛行制御 / 脳波解析 / 協調系

Outline of Final Research Achievements

We proposed a mathematical model of electrical signal generation in nerve cells regarding the mechanism of EEG generation as the basis of EEG control. In addition, we investigated the currently available technologies for various mechanical interfaces related to drone control devices and the software associated with them and obtained basic knowledge and technologies that will be used in the future. To ensure the safety of drone control, we have developed a system that acquires the position information of the drone and automatically lands the drone when it deviates from the safe area. As a good cooperative system for the drone control in a virtual space without real body movements by brain waves, we have developed the reliable control system by user's sense of immersion in the space deepens. As a proposal for this collaborative system, we proceeded with research on control by transferring body sensations to avatars in virtual space.

Free Research Field

応用数理，自然科学，情報数理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

BCIの応用は今後必須の技術だが，未だ信頼性が必要となる制御対象に応用できない．従来のEEG(BCI)制御は脳活動の一部情報だけを受動的に用いるため，制御での信頼性が確保できない．当研究はBCI制御系を，周辺装置と人との協調系ととらえなおした制御システムの開発を進めた．また高度先端技術を国際的競争力の資源とすべき日本でのドローン技術は遅れたが，関連周辺技術の開発にはまだ余地がある．BCIを用いた安全・信頼性のあるドローン飛行制御技術は，人が密集する場所が多い日本での克服すべき研究課題である．先端的装置(BCI)による障がい者サポート用自立機器などへの福祉分野への応用でも意義がある．