北理工团队对上肢运动脑机接口现有研究和未来发展发表综述

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近日，北京理工大学机械与车辆学院毕路拯教授团队以“EEG-Based Motor BCIs for Upper Limb Movement: Current Techniques and Future Insights”为题综述了上肢运动脑机接口现有研究及未来发展，该综述被《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》录取（DOI: 10.1109/TNSRE.2023.3330500）。论文第一作者为其团队博士研究生王佳蓉。

为了推进脑机接口和脑控机器迈向真实的应用场景，北京理工大学毕路拯教授团队一直致力于自然场景下的脑机接口、脑机混合智能和脑机协同控制的理论、方法和应用研究。在脑机接口方面，该团队关于考虑注意状态的运动意图分层解码模型曾发表于国际顶级期刊《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》，参考《北理工团队在推动运动意图神经解码走向真实应用场景方面取得研究进展》，关于单手和双手协同运动的神经解码成果曾发表于生物医学工程领域旗舰期刊《IEEE Transactions on Biomedical Engineering》，参考《如何对单手和双手协同运动方向进行神经表征和解码？北理工研究团队给出了相关方案》，关于不同注意力状态下运动意图的鲁棒神经解码研究曾发表于生物医学工程领域旗舰期刊《IEEE Transactions on Biomedical Engineering》，参考《北理工团队在不同注意力状态下肢体运动意图的鲁棒神经解码方面取得重要研究进展》，该论文也获得2022世界机器人大赛-BCI脑控机器人大赛一青年论文比赛一等奖（唯一），关于非侵入式神经信号的连续运动解码曾发表于国际顶级期刊《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》，参考《北理工团队在基于非侵入式神经信号的连续运动解码方面取得新进展》，所创建的自然场景下声音目标探测的听觉脑机接口曾发表发表于国际顶级期刊《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》，参考《北理工团队创建自然场景下声音目标探测的听觉脑机接口》。在脑机协同控制方面，该团队所创建的多任务操控的脑机协同控制方法并应用于智能车辆的研究曾发表在被国际顶级期刊《IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems》，参考《北理工团队创建面向多任务操控的脑机协同控制方法并应用于智能车辆》，创建的脑机协同控制框架以及在脑空智能车辆上的应用研究曾发表于国际顶级期刊《IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems》，参考《北理工研究团队在脑机协同控制技术与脑控智能车辆方面取得重要进展》，所提出的基于鲁棒非线性模型预测的脑机协同控制方法以及在脑空移动机器人上的应用研究曾发表于国际顶级期刊《IEEE Transactions on Cybernetics》，参考《北理工研究团队在脑-控移动机器人上取得重要进展》。此外，该团队首创的脑控多域多任务机器人系统还曾作为脑机接口领域创新成果在2022年世界机器人大赛现场进行展示，参考《北理工智能人机系统团队研发“脑控”机器人应用于城市反恐防暴--2022世界机器人大赛》。

# 综述摘要

运动脑机接口是指在不激活周围神经和肌肉的情况下，直接从大脑信号中解码出自主运动意图并输出相应控制命令的脑机接口。运动脑机接口可以通过激活神经肌肉回路，促进神经可塑性来恢复、补偿和增强运动功能。运动脑机接口的基本应用包括运动障碍患者的神经康复和日常生活辅助。近年来，运动脑机接口的研究主要集中在神经表征、运动解码及其应用等方面。

在这篇综述中，我们旨在首次全面回顾基于脑电图(EEG)信号的运动脑机接口的最新研究进展。我们还旨在为将运动脑机接口推进到更自然和实际的应用场景提供一些见解。我们特别关注用于上肢运动的运动脑机接口。具体地，我们综述了上肢脑机接口的实验范式、技术和应用系统，讨论了开发更自然和实用的上肢运动脑机接口的几个关键问题，包括开发面向目标用户的、鲁棒的和多肢运动脑机接口，以及应用融合技术促进自然和实用的运动脑机接口。

# 团队与作者简介

北京理工大学智能人机系统团队隶属于北京理工大学机械与车辆学院机电系统与装备研究所。团队由5名教师和30余名博士后、博士和硕士研究生组成，负责人为毕路拯教授。团队主要研究方向包括脑机接口与脑控智能机器、多机器人协同与多模态智能感知、无人机探测技术、以及人机智能交互与智能辅助驾驶。团队在国际权威期刊IEEE TCYB, TBME, TITS, TSMCS, TNSRE和THMS等发表论文100余篇（含IEEE Trans 30篇）。获授权国家发明专利30多项。获教育部自然科学奖二等奖1项，中国电子学会科技进步二等奖1项。获得2022年世界机器人大会-BCI脑控机器人大赛-青年论文比赛一等奖（唯一）。获首届“京彩大创”北京大学生创新创业总决赛季军、一等奖和第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛北京赛区一等奖、2023年挑战杯全国二等奖。

毕路拯教授简介

毕路拯现为北京理工大学机械与车辆学院教授、博士生导师、机电系统与装备研究所所长。他先后在美国University of Michigan, AnnArbor和新加坡南洋理工大学作过访问学者。他是IEEE高级会员、担任复杂系统建模与仿真（英文版）、IEEE/ASME AIM, ACC, ASME DSCC等的AE，Frontiers in Neurorobotics (SCI)客座AE。他是国家自然基金重点项目、装备发展部某重大项目、科技创新-2030-“脑科学与类脑重大项目评审专家、工信部国防基础科研、军委科技委前沿创新项目、教育部博士后基金以及浙江省自然基金等的项目评审专家。担任中国脑机接口产业联盟数据与基础软件工作组副主席、中国计算机学会智能汽车分会专委会常委委员、中国人工智能学会脑机融合与生物机器智能专委会委员、中国仿真学会交通建模与仿真专业委员会委员、中国仿真学会智能优化与调度专业委员会委员、世界机器人大赛-BCI脑控机器人专家组成员。

原文链接：

https://ieeexplore.ieee.org/document/10309987

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