CN103777636A - 一种基于Wifi通信的意念控制视频车系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Wifi通信的意念控制视频车系统，包括脑电采集卡、智能手机、移动小车平台、个人计算机四个部分，实现wifi小车的远程意念控制及视频回传；智能手机端或个人计算机端通过wifi和移动小车平台进行连接并传输实时图像信息，利用蓝牙实现智能手机和脑电采集卡之间的连接，采集脑电通过智能手机利用wifi给移动小车平台发生实时命令，实现脑电控制小车。也可以利用个人计算机通过wifi给移动小车平台发送命令，实现手动控制小车。本发明可以用于注意力集中度训练中使用，具有很好的发展和应用前景。

Description

一种基于Wifi通信的意念控制视频车系统

技术领域

本发明涉及脑机接口技术（BCI）技术和视频wifi技术，具体涉及一种基于Wifi通信的意念控制视频车系统。

背景技术

在现代化产业革命以后，随着社会的不断进步，各行各业有着越来越明细的分工。正如电影《摩登时代》所展现的画面，人们面对一味重复、枯燥以及危险的工作时，感觉自己在逐步的异化，各类职业病不断出现，用某种机器来代替自己工作的愿望变得越来越强烈，因此对机器人的研发应运而生。伴随着人们对计算机技术以及人工智能技术的深入研究，机器人不论在技术还是功能层次上都有了很大的提高，典型的代表是对机器人的移动方式、视觉以及触觉等相关技术的研发。现今，机器人正向着智能化与多样化发展，应用领域也在不断的扩展，随着机器人的不断深入研究，世界各国已经研制出一批具有感知、行动、决策以及交互能力的工业、服务、军用和特种机器人。机器人已经应用在海洋开发、空间探测、地质勘探、医疗保健以及娱乐服务等各个领域。

在我国，有大批人在研究机器人系统，也研制出了许多很不错的机器人系统。大多数系统价格昂贵，而且很大层面上停留在机械的阶段。本发明将人的意识和机械平台连接起来。设计了一个脑控的视频小车，不仅可以实现视频采集和回传又可以通过意念控制小车的移动。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供

    本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于Wifi通讯的意念控制视频车系统，它包括脑电采集卡、智能手机、移动小车平台、计算机四个部分；其中，所述移动小车平台通过Wifi与智能手机或计算机进行连接并传输实时图像信息；脑电采集卡通过蓝牙与智能手机连接，脑电采集卡采集脑电信号并将脑电信号通过蓝牙送至智能手机，智能手机处理该脑电信号并实时命令移动小车平台，实现脑电控制小车；也可以通过计算机WIFI给移动小车平台发送命令，实现手动控制移动小车平台。

进一步地，所述脑电采集卡包括采集电极、参考电极、脑电采集芯片和蓝牙发射器，采集电极、参考电极和蓝牙发射器均与脑电采集芯片相连；采集电极采集使用者的原始脑波值并将其传输至脑电采集芯片芯片，脑电采集芯片芯片处理原始脑波值得到眼电信号和脑电信号，其中眼电信号为是否眨眼，脑电信号为注意力集中值，脑电采集芯片最后将由眼电信号和脑电信号组成的数据包通过蓝牙发射器实时传到智能手机上。

进一步地，所述所述智能手机包括智能手机处理芯片、蓝牙模块和wifi模块，智能手机处理芯片对数据包进行分析，脑电信号越大，表示注意力的集中程度越高，则使移动小车平台的移动速度越快，具体可将注意力集中值分为若干个区间，一个区间对应移动小车平台一个速度，由若干不同字符表示；再通过眨眼值控制方向，检测到一个眼电信号，表明眨眼一次，则小车方向改变一次；小车方向分为上、下、左、右，由四个字符表示；智能手机处理芯片处理眼电信号和脑电信号后，产生表示小车运动状态的字符，包括表示运动速度和运动方向的字符，通过wifi将代表小车运动状态的相应字符发送到移动小车平台的路由器上；同时路由器将摄像头接收到的信号通过wifi传到智能手机端，这样可以通过智能手机实时观察摄像头所拍图像。

进一步地，所述计算机通过wifi和移动小车平台相连，手动向计算机输入表示运动状态的信号，计算机产生表示小车运动状态的字符，包括表示运动速度和运动方向的字符，通过wifi将代表小车运动状态的相应字符发送到移动小车平台的路由器上；同时路由器将摄像头接收到的信号通过wifi传到计算机，这样可以通过计算机实时观察摄像头所拍图像。

进一步地，所述移动小车平台主要包括底层硬件有小车底盘、电机控制ARM板、带USB接口的路由器、SD卡存储模块、液晶屏显示模块、模拟升压电路板、电机驱动电路板、USB网络摄像头，四个带直流电机的轮子；四个带直流电机的轮子安装在小车底盘上，四个直流电机通过电机驱动电路板与模拟升压电路板连接，模拟升压电路板与电机控制ARM板连接，电机控制ARM板与带USB的路由器连接，SD卡存储模块和液晶显示模块与电机控制ARM板相连；USB摄像头与路由器相连；所述USB网络摄像头实时采集图像，由USB口传送进路由器，路由器将图像通过wifi信号发送出去；路由器接受智能手机或计算机发送的信号将信号发送到电机控制ARM板，由电机控制ARM板处理信号控制小车；同时路由器将摄像头接收到的信号通过wifi传到智能手机端，这样可以通过智能手机观察摄像头所拍图像。

本发明相对现有技术，其有益效果是：

1、可以作为一套监控设备使用，可以移动拍摄。减少摄像头的布置和工作人员的工作量。

2、本系统可以利用脑电控制，除了作为监控系统还可以作为一种注意力集中训练的工具，用于注意力训练。

3、可以利用手动或者脑控两种方式，可以在不通场景选择不通的控制方式达到视频采集的目的。

附图说明

图1是基于Wifi通信的意念控制视频车系统的整体组成框图； 

图2是脑电采集卡内部结构框图；

图3是需要的智能手机内部结构框图；

图4是移动小车平台组成框图；

图5是模拟升压电路板的电路图；

图6是小车驱动过程示意图；

图7是计算机客户端工作流程图；

图8是智能手机客户端工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述，本发明的目的和效果将变得更加明显。

如图1所示，本发明一种基于Wifi通讯的意念控制视频车系统包括脑电采集卡、智能手机、移动小车平台、计算机四个部分。具体地实现wifi小车的远程意念控制及视频回传。移动小车平台通过Wifi与智能手机或计算机进行连接并传输实时图像信息。脑电采集卡通过蓝牙与智能手机连接，脑电采集卡采集脑电信号并将脑电信号通过蓝牙送至智能手机，智能手机处理该脑电信号并实时命令移动小车平台，实现脑电控制小车。也可以通过计算机WIFI给移动小车平台发送命令，实现手动控制移动小车平台。

如图2所示为脑电采集卡的内部结构，包括采集电极、参考电极、脑电采集芯片和蓝牙发射器，采集电极、参考电极和蓝牙发射器均与脑电采集芯片相连。脑电采集芯片可以采用美国NeuroSky公司（中文名为神念公司）的TGAM芯片，两个电极一个作为参考电极夹在使用者耳朵上，另一个作为采集电极贴于额头采集信号。采集电极采集使用者的原始脑波值并将其传输至TGAM芯片，TGAM芯片处理原始脑波值得到眼电信号和脑电信号，其中眼电信号为是否眨眼，脑电信号为注意力集中值。TGAM芯片最后将由眼电信号和脑电信号组成的数据包通过蓝牙发射器实时传到智能手机上。

如图3所示，智能手机包括智能手机处理芯片、蓝牙模块和wifi模块，智能手机对数据包进行分析。脑电信号（即注意力集中值）越大，表示注意力的集中程度越高，则使移动小车平台的移动速度越快，具体可将注意力集中值分为若干个区间，一个区间对应移动小车平台一个速度，由若干不同字符表示。再通过眨眼值控制方向，检测到一个眼电信号，表明眨眼一次，则小车方向改变一次。小车方向分为，上、下、左、右四个由四个字符表示。智能手机处理芯片处理眼电信号和脑电信号后，产生表示小车运动状态的字符，包括表示运动速度和运动方向的字符，通过wifi将代表小车运动状态的相应字符发送到移动小车平台的路由器上。同时路由器将摄像头接收到的信号通过wifi传到智能手机端，这样可以通过智能手机实时观察摄像头所拍图像。

计算机通过wifi和移动小车平台相连，手动向计算机输入表示运动状态的信号，计算机产生表示小车运动状态的字符，包括表示运动速度和运动方向的字符，通过wifi将代表小车运动状态的相应字符发送到移动小车平台的路由器上。同时路由器将摄像头接收到的信号通过wifi传到计算机，这样可以通过计算机实时观察摄像头所拍图像。

移动小车平台主要包括底层硬件有小车底盘、电机控制ARM板（可以采用广东周立功单片机发展有限公司EasyArm 1138控制板）、带USB接口的路由器、SD卡存储模块、液晶屏显示模块、模拟升压电路板、电机驱动电路板（可以采用L298双H桥直流电机驱动板）、USB网络摄像头，四个带直流电机的轮子；四个带直流电机的轮子安装在小车底盘上，四个直流电机通过电机驱动电路板与模拟升压电路板连接，模拟升压电路板与电机控制ARM板连接，电机控制ARM板与带USB的路由器连接，SD卡存储模块和液晶显示模块与电机控制ARM板相连。USB摄像头与路由器相连。

USB网络摄像头实时采集图像，由USB口传送进路由器，路由器将图像通过wifi信号发送出去。路由器接受智能手机或计算机发送的信号将信号发送到电机控制ARM板，由电机控制ARM板处理信号控制小车。同时路由器将摄像头接收到的信号通过wifi传到智能手机端，这样可以通过智能手机观察摄像头所拍图像。

图5为模拟升压电路板的电路图，3.3Vin连接电机控制ARM板，5Vout连接电机驱动电路板。

图6为小车驱动过程示意图，移动小车平台启动后，不断接收自路由器的信号，如果路由器传来字符信号，则对其进行判断，其中，w、s、a、d为代表小车前进、后退、左转、右转的方向字符，z、x、c为代表不同速度的三个字符，一个字符代表一档速度，速度和分档可以具体根据情况设置，o为小车停止。当判断出字符时，一经判定就执行相应的操作。最后判断是否有技术指令，如果没有继续判定下一个字符，如果有，则移动平台结束工作。

图7是计算机客户端工作流程图（此处可采用NI公司的LabVIEW开发工具），程序分为两个进程。一个不断检测路由器是否通过wifi传来视频信号，一旦检测到就将视频信号通过PictureBox控件显示在计算机界面上，如果没有检测到视频信号，则将预设的图片显示在计算机界面上。另一个不断的检测是否有字符输入，一旦检测到就判定是否是代表移动小车平台运动状态的字符，如果是则将代表运动状态的字符通过wifi发送到路由器，再由路由器传到电机控制ARM板上控制直流电机。

图8为智能手机客户端工作流程图（可选用android开发环境开发），程序分为两个进程，一个不断检测路由器是否通过wifi传来视频信号，一旦检测到就将视频信号显示在软件界面上。另一个，预先设定注意力集中值区间，不断检测是否有脑波信号传来，如果有，判定注意力值所在区间，给出代表速度值的字符，再判定眼电值，给出代表方向的字符，将字符通过wifi传给路由器，路由器接收后传给电机控制ARM板，电机控制ARM实时控制直流电机。

Claims (5)

1.一种基于Wifi通讯的意念控制视频车系统，其特征在于，它包括脑电采集卡、智能手机、移动小车平台、计算机四个部分；其中，所述移动小车平台通过Wifi与智能手机或计算机进行连接并传输实时图像信息；脑电采集卡通过蓝牙与智能手机连接，脑电采集卡采集脑电信号并将脑电信号通过蓝牙送至智能手机，智能手机处理该脑电信号并实时命令移动小车平台，实现脑电控制小车；也可以通过计算机WIFI给移动小车平台发送命令，实现手动控制移动小车平台。

2.根据权利要求1所述基于Wifi通讯的意念控制视频车系统，其特征在于，所述脑电采集卡包括采集电极、参考电极、脑电采集芯片和蓝牙发射器，采集电极、参考电极和蓝牙发射器均与脑电采集芯片相连；采集电极采集使用者的原始脑波值并将其传输至脑电采集芯片芯片，脑电采集芯片芯片处理原始脑波值得到眼电信号和脑电信号，其中眼电信号为是否眨眼，脑电信号为注意力集中值，脑电采集芯片最后将由眼电信号和脑电信号组成的数据包通过蓝牙发射器实时传到智能手机上。

3.根据权利要求1所述基于Wifi通讯的意念控制视频车系统，其特征在于，所述所述智能手机包括智能手机处理芯片、蓝牙模块和wifi模块，智能手机处理芯片对数据包进行分析，脑电信号越大，表示注意力的集中程度越高，则使移动小车平台的移动速度越快，具体可将注意力集中值分为若干个区间，一个区间对应移动小车平台一个速度，由若干不同字符表示；再通过眨眼值控制方向，检测到一个眼电信号，表明眨眼一次，则小车方向改变一次；小车方向分为上、下、左、右，由四个字符表示；智能手机处理芯片处理眼电信号和脑电信号后，产生表示小车运动状态的字符，包括表示运动速度和运动方向的字符，通过wifi将代表小车运动状态的相应字符发送到移动小车平台的路由器上；同时路由器将摄像头接收到的信号通过wifi传到智能手机端，这样可以通过智能手机实时观察摄像头所拍图像。

4.根据权利要求1所述基于Wifi通讯的意念控制视频车系统，其特征在于，所述计算机通过wifi和移动小车平台相连，手动向计算机输入表示运动状态的信号，计算机产生表示小车运动状态的字符，包括表示运动速度和运动方向的字符，通过wifi将代表小车运动状态的相应字符发送到移动小车平台的路由器上；同时路由器将摄像头接收到的信号通过wifi传到计算机，这样可以通过计算机实时观察摄像头所拍图像。

5.根据权利要求1所述基于Wifi通讯的意念控制视频车系统，其特征在于，所述移动小车平台主要包括底层硬件有小车底盘、电机控制ARM板、带USB接口的路由器、SD卡存储模块、液晶屏显示模块、模拟升压电路板、电机驱动电路板、USB网络摄像头，四个带直流电机的轮子；四个带直流电机的轮子安装在小车底盘上，四个直流电机通过电机驱动电路板与模拟升压电路板连接，模拟升压电路板与电机控制ARM板连接，电机控制ARM板与带USB的路由器连接，SD卡存储模块和液晶显示模块与电机控制ARM板相连；USB摄像头与路由器相连；所述USB网络摄像头实时采集图像，由USB口传送进路由器，路由器将图像通过wifi信号发送出去；路由器接受智能手机或计算机发送的信号将信号发送到电机控制ARM板，由电机控制ARM板处理信号控制小车；同时路由器将摄像头接收到的信号通过wifi传到智能手机端，这样可以通过智能手机观察摄像头所拍图像。

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