Biyomedikal işaret tabanlı kontrol sistem tasarımı
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MUSTAFA GÜNER
Danışman: Burcu Erkmen
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışmasında günümüz teknolojisiyle beraber gelişmekte olan Beyin Bilgisayar Arayüzünü (BBA) konu alan Elektroensefalografi (EEG) tabanlı bir sistem tasarımı ve uygulamasına yönelik çalışmalar işlenmiştir. Dünya çapında gerçeklenen BBA çalışmaları, klinik ortamlarda teşhis, tanı amacıyla kullanılan masaüstü EEG sistemlerini farklı bir boyuta taşıyarak endüstriyel, savunma ve tüketici elektroniği alanlarında kullanılabilir hale getirmek için çeşitli projeler çerçevesinde yürütülmektedir. Şuan ki konumuyla BBA teknolojisi; yüksek akıl ve komuta kontrol merkezi olan beynin yer aldığı her alanda, yüksek teknoloji içeren projelerin bütünleşik gelişim noktası olarak kabul edilebilir. Çalışma kapsamında prototip ve test amaçlarıyla üç versiyon olarak gerçek zamanlı, taşınabilir, bluetooth etkin BBA donanım tasarımı ve bir adet aktif/pasif kuru elektrot tasarımı gerçekleştirilmiştir. İlk versiyon BBA donanım tasarımı özellik ve içerdiği komponentler bakımından ikinci tasarıma göre daha kompleks olarak tasarlanmıştır. Yapılan test ve performans incelemeleriyle ikinci tasarım ise daha yalın ve maliyet etkin olarak tasarlanmıştır. Üçüncü versiyon olarak gerçeklenen çalışma önceki tasarımlardan farklı olarak şilt temelinde düşünülerek ve SPI papatya dizimi haberleşme altyapısına bağlı kalınarak mevcut donanımdaki kanal sayısını ikiye katlamak üzere tasarlanmıştır. Bu donanımlarla beraber denek üzerinden EEG sinyallerinin alınması için devre kartı tabanlı aktif/pasif kuru özellikte olan elektrotlar geliştirilmiştir. Yazılım kısmı BBA donanımının çevresel birimlerle uygun şekilde çalışması amacıyla gömülü yazılım ve gerçek zamanlı EEG sinyallerinin analizi ve gözlemlenmesi için ana bilgisayarda koşturulan masaüstü yazılım olarak iki ayrı bölümde geliştirilmiştir. Masaüstü yazılım kısmı ayrıca gelecek BBA tabanlı çalışmalara altyapı oluşturmak için ROS ve Gazebo robot simulasyon platformlarına yönelik bir entegrasyon yazılımı içermektedir. Gerçeklenen çalışmanın test fazında ticari masaüstü bir EEG cihazıyla, geliştirilen BBA sistemi göz açma ve kapama sinyallerinin elde edilmesi noktasında karşılaştırılarak performans değerlendirmesi yapılmıştır. Bu aşamada elektrotlar denek üzerine 10-20 elektrot sistemi referans alınarak her iki donanım için Fp1 ve Fp2 noktalarına kurulmuştur. Ardından her iki donanım vasıtasıyla elde edilen sinyaller ölçümlenerek karşılaştırılmıştır. Değerlendirmeler geliştirilen BBA sisteminin, ticari olan donanıma göre başarılı sonuçlar meydana getirdiğini göstermektedir. Tezin son kısmında fiziksel bir uygulama gerçeklenmiştir. Uygulama, göz açma ve kapama sinyallerine dayalıdır ve Kale Kilit ve Kalıp Sanayi firması tarafından geliştirilen bluetooth etkin 252EM akıllı kilit içeren bir kapının uzaktan açılmasını hedeflemektedir. Sonuç olarak gerçek zamanlı, taşınabilir, bluetooth etkin özellikler temelinde geliştirilen BBA donanımı ve ilgili yazılım, başarılı sonuçlar sergilemektedir. Tüm çalışmanın nihayetinde kullanımı kolay, esnek konfigüre edilebilen özelliklere sahip bir sistem tasarlanmış ve özgün yaklaşımla eğitim/ArGe alanında kullanılabilecek seviyede bir çalışma ortaya konulmuştur.