[發(fā)明專利]一種新型的基于腦電控制的尋徑小車系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110375765.X
• 申請(qǐng)日: 2011-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN102397703A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐健鳴;周洪杰;杜銳;童小飛;方燁;林芬;黃琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州尚想科技有限公司
• 主分類號(hào): A63H30/04
• 分類號(hào): A63H30/04;G06F3/01;G08C17/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型的基于腦電控制的尋徑小車系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，新型玩具層出不窮，聲光電一體的遙控玩具早已經(jīng)成為市場(chǎng)的主流，人們?cè)诎l(fā)展傳統(tǒng)玩具產(chǎn)業(yè)的同時(shí)也在積極拓展新的玩具產(chǎn)業(yè)，智能玩具因此成為了各大玩具廠商新的發(fā)展目標(biāo)。相較于傳統(tǒng)智能玩具，腦電控制智能玩具具備先天的巨大優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)智能玩具需要玩家具備一定的動(dòng)手能力和理論基礎(chǔ)，這就限定了傳統(tǒng)智能玩具只能是大人或者青年科技愛好者的專屬產(chǎn)品。而腦電控制玩具則不具備以上的限制，并且，腦電控制玩具以其獨(dú)特新穎的控制方式得到了少年兒童的喜愛。腦電控制玩具不僅僅是玩具在形式和技術(shù)上的一個(gè)創(chuàng)新，有幼教專家就表示，其通過腦電波來控制玩具的表現(xiàn)形式，一定程度對(duì)培養(yǎng)孩子腦部與手部的協(xié)調(diào)，以及誘導(dǎo)孩子集中注意力從而在治療‘兒童多動(dòng)癥’方面將起到一定的療效。目前，國內(nèi)家長(zhǎng)對(duì)玩具在‘益智’方面的要求越來越高，腦電玩具的出現(xiàn)，無疑將是引領(lǐng)了新一代玩具產(chǎn)品的趨勢(shì)。

基于腦電的玩具小車控制方式，是一種比較直接的人與玩具交互方式，將用戶的注意力程度通過玩具小車速度大小集中反映，更直觀、更符合用戶心智模型。腦電是大腦神經(jīng)電活動(dòng)過程中產(chǎn)生的大約幾十微伏的電位，傳統(tǒng)腦電設(shè)備大多應(yīng)用于科學(xué)研究、醫(yī)療設(shè)備，現(xiàn)階段國內(nèi)還沒有廠商將腦電控制設(shè)備應(yīng)用于消費(fèi)級(jí)民用產(chǎn)品,并大都存在如下問題：（1）需要佩戴電極帽并涂抹導(dǎo)電膏，不方便用戶使用，每次使用都很復(fù)雜繁瑣，用戶體驗(yàn)不好；（2）價(jià)格非常昂貴，整套腦電設(shè)備在幾十萬到上百萬不等，普通消費(fèi)者不能承擔(dān)這個(gè)價(jià)格；（3）采集到的腦電信號(hào)需要專門的軟件和硬件進(jìn)行解讀，并且輸出的大多是專業(yè)的數(shù)據(jù)和波形圖，這就限定了使用者只能是專業(yè)領(lǐng)域的科研人員或者醫(yī)務(wù)人員，普通民眾無法很好的使用腦電設(shè)備。

目前人類對(duì)于生物傳感器的使用還停留在初級(jí)階段，人類的身體構(gòu)造很復(fù)雜，但是現(xiàn)階段能被人們很好使用的生物信號(hào)卻很少。科學(xué)技術(shù)日新月異，隨著信號(hào)處理技術(shù)，生產(chǎn)技術(shù)，大腦運(yùn)算法則及其他領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，腦電技術(shù)的普及正在日趨迅速。而本發(fā)明所提供的方式正是腦電技術(shù)普及的一個(gè)重要發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種新型的基于腦電控制的尋徑小車系統(tǒng)。

本發(fā)明的基本構(gòu)思：本發(fā)明通過采集用戶專注于做某件事情時(shí)的腦電信號(hào)，通過無線傳輸技術(shù)傳遞給玩具小車，小車單片機(jī)對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行處理，提取其中的特征信號(hào)，并與相應(yīng)的特定速度值進(jìn)行匹配，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小車速度的控制。小車車體上的紅外光電傳感器發(fā)射器發(fā)射紅外光到地圖上，遇到白底黑線（或黑底白線）則反射信號(hào)給接收器，信號(hào)接收器再將信號(hào)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)處理后控制小車左右電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)小車的左右轉(zhuǎn)彎。所述設(shè)備包括頭戴式腦電采集系統(tǒng)，信號(hào)處理裝置，無線傳輸裝置以及玩具小車。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：

一種新型的基于腦電控制的尋徑小車系統(tǒng)，包括頭戴耳機(jī)、尋徑小車和場(chǎng)景地圖。頭戴耳機(jī)采集并處理用戶腦電信號(hào)；通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給尋徑小車，控制小車速度；小車沿場(chǎng)景地圖中的路徑自動(dòng)行駛。

本發(fā)明通過采集用戶專注于做某件事情時(shí)的腦電信號(hào)，通過無線傳輸技術(shù)傳遞給玩具小車，小車單片機(jī)對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行處理，提取其中的特征信號(hào)，并與相應(yīng)的特定速度值進(jìn)行匹配，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小車速度的控制。小車車體上的紅外光電傳感器發(fā)射器發(fā)射紅外光到地圖上，遇到白底黑線（或黑底白線）則反射信號(hào)給接收器，信號(hào)接收器再將信號(hào)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)處理后控制小車左右電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)小車的左右轉(zhuǎn)彎。所述設(shè)備包括頭戴式腦電采集系統(tǒng)，信號(hào)處理裝置，無線傳輸裝置以及玩具小車。

所述的頭戴式腦電采集系統(tǒng)是通過放置在人體頭部大腦前額的采集干電極來采集用戶的腦電信號(hào)，采集信號(hào)的過程中，通過相應(yīng)的信號(hào)放大，信號(hào)去噪，等一系列濾波處理后，輸入腦電微處理器芯片中轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過無線發(fā)射模塊發(fā)送到小車上的小車運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備中。

所述的頭戴耳機(jī)包括：腦電采集處理裝置、頭戴耳機(jī)主板、第一無線發(fā)射裝置。

腦電采集裝置包括采集干電極、基準(zhǔn)干電極、Think?Gear腦電處理芯片。Think?Gear腦電處理芯片P1接口處1腳、2腳與采集干電極相連；3腳與GND相連；4腳、5腳與基準(zhǔn)干電極相連。Think?Gear腦電處理芯片P3接口處1腳與GND相連；2腳與VCC相連；3腳與STM8S103F3單片機(jī)2腳相連；4腳與STM8S103F3單片機(jī)3腳相連。Think?Gear腦電處理芯片P4接口處1腳與3.3V電源正極相連；2腳與3.3V電源負(fù)極相連。