[发明专利]一种新型的基于脑电控制的寻径小车系统

说明书

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，涉及一种新型的基于脑电控制的寻径小车系统。

背景技术

随着科学技术的进步和发展，新型玩具层出不穷，声光电一体的遥控玩具早已经成为市场的主流，人们在发展传统玩具产业的同时也在积极拓展新的玩具产业，智能玩具因此成为了各大玩具厂商新的发展目标。相较于传统智能玩具，脑电控制智能玩具具备先天的巨大优势。传统智能玩具需要玩家具备一定的动手能力和理论基础，这就限定了传统智能玩具只能是大人或者青年科技爱好者的专属产品。而脑电控制玩具则不具备以上的限制，并且，脑电控制玩具以其独特新颖的控制方式得到了少年儿童的喜爱。脑电控制玩具不仅仅是玩具在形式和技术上的一个创新，有幼教专家就表示，其通过脑电波来控制玩具的表现形式，一定程度对培养孩子脑部与手部的协调，以及诱导孩子集中注意力从而在治疗‘儿童多动症’方面将起到一定的疗效。目前，国内家长对玩具在‘益智’方面的要求越来越高，脑电玩具的出现，无疑将是引领了新一代玩具产品的趋势。

基于脑电的玩具小车控制方式，是一种比较直接的人与玩具交互方式，将用户的注意力程度通过玩具小车速度大小集中反映，更直观、更符合用户心智模型。脑电是大脑神经电活动过程中产生的大约几十微伏的电位，传统脑电设备大多应用于科学研究、医疗设备，现阶段国内还没有厂商将脑电控制设备应用于消费级民用产品,并大都存在如下问题：（1）需要佩戴电极帽并涂抹导电膏，不方便用户使用，每次使用都很复杂繁琐，用户体验不好；（2）价格非常昂贵，整套脑电设备在几十万到上百万不等，普通消费者不能承担这个价格；（3）采集到的脑电信号需要专门的软件和硬件进行解读，并且输出的大多是专业的数据和波形图，这就限定了使用者只能是专业领域的科研人员或者医务人员，普通民众无法很好的使用脑电设备。

目前人类对于生物传感器的使用还停留在初级阶段，人类的身体构造很复杂，但是现阶段能被人们很好使用的生物信号却很少。科学技术日新月异，随着信号处理技术，生产技术，大脑运算法则及其他领域技术的发展，脑电技术的普及正在日趋迅速。而本发明所提供的方式正是脑电技术普及的一个重要发展方向。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种新型的基于脑电控制的寻径小车系统。

本发明的基本构思：本发明通过采集用户专注于做某件事情时的脑电信号，通过无线传输技术传递给玩具小车，小车单片机对脑电信号进行处理，提取其中的特征信号，并与相应的特定速度值进行匹配，从而实现对小车速度的控制。小车车体上的红外光电传感器发射器发射红外光到地图上，遇到白底黑线（或黑底白线）则反射信号给接收器，信号接收器再将信号传送给单片机，单片机处理后控制小车左右电机转速，实现小车的左右转弯。所述设备包括头戴式脑电采集系统，信号处理装置，无线传输装置以及玩具小车。

本发明解决技术问题所采取的技术方案为：

一种新型的基于脑电控制的寻径小车系统，包括头戴耳机、寻径小车和场景地图。头戴耳机采集并处理用户脑电信号；通过无线网络传输给寻径小车，控制小车速度；小车沿场景地图中的路径自动行驶。

本发明通过采集用户专注于做某件事情时的脑电信号，通过无线传输技术传递给玩具小车，小车单片机对脑电信号进行处理，提取其中的特征信号，并与相应的特定速度值进行匹配，从而实现对小车速度的控制。小车车体上的红外光电传感器发射器发射红外光到地图上，遇到白底黑线（或黑底白线）则反射信号给接收器，信号接收器再将信号传送给单片机，单片机处理后控制小车左右电机转速，实现小车的左右转弯。所述设备包括头戴式脑电采集系统，信号处理装置，无线传输装置以及玩具小车。

所述的头戴式脑电采集系统是通过放置在人体头部大脑前额的采集干电极来采集用户的脑电信号，采集信号的过程中，通过相应的信号放大，信号去噪，等一系列滤波处理后，输入脑电微处理器芯片中转换为数字信号，并通过无线发射模块发送到小车上的小车运动控制设备中。

所述的头戴耳机包括：脑电采集处理装置、头戴耳机主板、第一无线发射装置。

脑电采集装置包括采集干电极、基准干电极、Think Gear脑电处理芯片。Think Gear脑电处理芯片P1接口处1脚、2脚与采集干电极相连；3脚与GND相连；4脚、5脚与基准干电极相连。Think Gear脑电处理芯片P3接口处1脚与GND相连；2脚与VCC相连；3脚与STM8S103F3单片机2脚相连；4脚与STM8S103F3单片机3脚相连。Think Gear脑电处理芯片P4接口处1脚与3.3V电源正极相连；2脚与3.3V电源负极相连。