26、人机协作中脑电图信号用于心理负荷评估

人机协作中脑电图信号用于心理负荷评估

1. 引言

心理负荷（MWL）指完成特定任务所需的心理或认知资源量，也被称为心理压力，可理解为单位时间内的大脑活动量、大脑资源占用率、工作时人的压力或心理信息处理能力。当受到威胁性刺激时，身体会启动一系列生理过程以应对威胁，实现有效适应。与这些压力源相关且可可靠测量的生物信号包括生理测量（如脑电图EEG、心电图ECG、皮肤电活动EDA、肌电图EMG）和物理测量（如呼吸频率、语音、皮肤温度、瞳孔大小、眼部活动）。

传统上，MWL通过问卷进行评估，如NASA任务负荷指数（NASA - TLX）或主观工作负荷评估（SWAT）技术。但这些方法仅提供主观评估，当前趋势是结合生理测量，如使用EEG设备。为了准确评估MWL，需要识别输入信号的负荷水平，可借助各种机器学习技术实现。

EEG信号方面，随着技术发展，研究表明Delta、Theta、Alpha和Gamma频段对心理负荷有影响。一般认为，心理压力、积极思考和注意力会使EEG活动向高频段转移，并抑制Alpha波活动。此外，EDA活动分析也很重要，它代表皮肤电导率的测量，是衡量交感神经系统变化、认知疲劳和情绪的指标。

本研究的贡献在于比较EEG和EDA两种生物信号，以测量参与者在不同测试中的工作量，包括使用Nyrio Ned机器人的协作机器人实验。

2. 材料与方法

2.1 参与者

共分析了三名22 ± 1岁的男性大学生。参与者需签署书面知情同意书，排除患有影响神经系统疾病或正在服用相关药物的人员。

2.2 实验过程

实验前，参与者接受了实验程序和协议要求的指导，并熟悉了测