Design of BCI-Based Exoskeleton System for Knee Rehabilitation

Abstract

Injuries of the lower limb, particularly the knee, usually require several months of rehabilitation. Exoskeletons are great tools supporting the rehabilitation process; their research and suitable practical use are at the center of interest of researchers and physiotherapists. This paper focuses on designing a brain-computer-interface (BCI)-controlled exoskeleton for knee rehabilitation. It includes reviewing and selecting electroencephalography (EEG) acquisition methods, BCI paradigms, current acquisition devices, signal classification methods and techniques, and the target group of people for whom the exoskeleton will be suitable. Finally, the preliminary proposal of the exoskeleton is provided.

Úrazy dolní končetiny, zejména kolena, obvykle vyžadují několikaměsíční rehabilitaci. Exoskelety jsou výborné pomůcky podporující rehabilitační proces; jejich výzkum a vhodné praktické využití jsou v centru zájmu výzkumníků a fyzioterapeutů. Tento článek se zaměřuje na návrh exoskeletu řízeného rozhraním mozek-počítač (BCI) pro rehabilitaci kolene. Zahrnuje přehled a výběr metod sběru elektroencefalografických (EEG) dat, BCI paradigmat, zařízení pro sběr dat, metod a technik klasifikace signálů a definice cílové skupiny osob, pro které bude exoskelet vhodný. Nakonec je uveden předběžný návrh exoskeletu.