CN104147796A - 一种脑电智能泡泡机玩具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脑电智能泡泡机玩具，其特征在于，包括：1）脑电耳机，包括：脑电波传感器，用于采集脑电波，数据处理模块，用于根据脑电波的频率计算注意力指数，无线发射模块，用于发送所述的注意力指数；2）泡泡机，该泡泡机上设有控制单元，该控制单元包括：无线接收模块，用于接收所述的注意力指数，单片机控制模块，用于根据所述的注意力指数发送相应的控制指令，电机，该电机的工作状态受控于所述的控制指令；3）电源，为脑电耳机和控制单元供电。本发明可以有效训练使用者的专注度与协调能力，有助于对使用者进行智力开发，适合一般的儿童、老人及其它用户。

Description

一种脑电智能泡泡机玩具

技术领域

本发明涉及益智玩具领域，尤其涉及一种智能泡泡机玩具。

背景技术

目前市场上有各式各类的益智玩具，主要分环类、扣类、绳类、拼板类等传统的益智玩具。多为结构或者肢体协调类的单一功能的益智玩具且很少与高科技结合。如公开号202398112U一种智能玩具盒，其特征在于：离心力轨道与箱体上盖固定连接，离心力轨道与箱体上盖连接处末端有圆孔，下降管位于箱体内部，与圆孔下端垂直连接，两个平行放置的夹板与箱体底部固定连接，杠杆位于两个夹板中间，连杆结构上端与杠杆压接，下端与料斗固定连接，料斗位于箱体内中部，垂直放置在下降管的下方，线圈管与箱体内底部固定连接，线圈与线圈管外部绕接，发光二极管与线圈电连接，载物板放置在线圈管的上端，磁铁块与载物板压接，电极垫板位于箱体内部料斗对侧固定连接，铁靶上端通过软布条与电极垫板上端固定连接，电极垫板上有两个触点，声光装置与两个触点电连接，微坡位于箱体底部线圈管周边，铁珠与微坡滚动连接，带绳的铁块、玻璃球置于箱体内。

上述例子主要就是结构类的益智玩具虽也结合了技术，主要还是属于结构类的益智玩具。而作为益智玩具的主要客户群是正处于智力开发阶段的儿童，这个年龄阶段的儿童学习模仿能力强，但注意力容易分散，注意力问题成为儿童学习方面的最大障碍，如何使其在娱乐的同时，能够训练其专注度，是目前儿童玩具开发的一个重点也是难点，带有脑电智能控制功能的泡泡机玩具在给儿童带来操控乐趣的同时，还可以有效训练其专注度与协调能力，达到良好的效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供了一种脑电智能泡泡机玩具。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种脑电智能泡泡机玩具，包括：

脑电耳机，包括：

  脑电波传感器，用于采集脑电波，

  数据处理模块，用于根据脑电波的频率计算注意力指数，

  无线发射模块，用于发送所述的注意力指数；

泡泡机，该泡泡机上设有控制单元，该控制单元包括：

  无线接收模块，用于接收所述的注意力指数，

  单片机控制模块，用于根据注意力指数发送相应的控制指令，

  电机，该电机的工作状态受控于所述的控制指令；

电源，为脑电耳机和控制单元供电。

所述的单片机控制模块根据注意力指数和设定的阈值之间的大小关系，进行如下操作：

当注意力指数大于或等于设定的阈值时，所述的单片机控制模块发送使电机转动的控制指令；

当注意力指数小于设定的阈值时，所述的控制端单元发送使电机停止转动的控制指令。

注意力指数越大表示注意力的越集中，只有注意力集中才能够使电机转动产生吹出泡泡来，从而达到训练注意力的目的。

所述控制单元还包括L293电机驱动模块，电机通过L293电机驱动模块与电源相连，L293电机驱动器的工作状态受控于所述的控制指令。

电机通过L293电机驱动模块与电源相连，形成电机控制回路。当单片机控制模块发出的控制指令为使电机导通时，该控制指令直接作用于L293电机驱动模块，L293电机驱动模块闭合，电机通电转动，产生风力，从而吹出泡泡；反之，当控制指令为使电停止转动时，控制单元的控制指令直接作用于L293电机驱动模块，L293电机驱动模块断开，电机不转动，不产生磁场，因此不能吹出泡泡。

作为优选，所述的阈值为动态阈值。

表1为阈值与电机转动的成功率的关系，可以看出阈值的数值与成功率成反比。不同使用者的注意力不同（范围在0~100之间），在训练时也会得到提升，因此设定一定的调节范围，提高其适用范围。进一步，所述动态阈值的调节范围为40~100。

表1

阈值	0	20	40	60	80	100
							成功率	100%	98%	75%	46%	27%	2%

所述数据处理单元还包括显示模块，用于实时显示所述的注意力指数。

该模块与数据处理模块连接，将数据处理模块计算得到的注意力指数可视化，便于实时观察使用者的注意力指数。

所述的控制单元还包括声光报警电路，当单片机控制单元发送的控制指令为使电磁铁通电时，声光报警电路发出相应提示。

该声光报警电路包括蜂鸣器和发光二极管，该电路直接由控制指令控制，当控制指令使电机通电转动时，电机通电时，同时蜂鸣器发声，发光二极管发光，提示脑电控制成功。

本发明的脑电智能泡泡机可以有效训练使用者的专注度与协调能力，有助于对使用者进行智力开发，适合一般的儿童、老人及其它用户。

附图说明

图1是本发明的脑电智能泡泡机玩具的结构示意图；

图2为本发明的脑电智能泡泡机玩具的工作流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

本实施例中该装置的使用者为注意力不易集中，学习效率差小孩。使用该装置训练前，其注意力指数平均值为32左右。

如图1所示，一种脑电智能泡泡机玩具，包括：

脑电耳机，包括：

   脑电波传感器，用于采集脑电波，

   数据处理模块，用于根据脑电波的频率计算注意力指数，

   显示模块，用于实时显示注意力指数，

   无线发射模块，用于发送所述的注意力指数；

泡泡机，该泡泡机上设有控制单元，该控制单元包括：

    无线接收模块，用于接收所述的注意力指数，

    单片机控制模块，用于根据注意力指数发送相应的控制指令，

电机，该电机的工作状态受控于所述的控制指令；

电源，为脑电耳机和控制单元供电。

所述控制单元还包括L293电机驱动模块，电源通过L293电机驱动模块与电机连接，即电源通过L293为电机供电，该L293的状态直接受控于单片机控制模块。

该电源具有多个输出接口，能够输出不同电压，包括5V，12V和24V，该电源可以为所有的模块进行统一供电。另外，也可设置多个电源，分块供电，如可以使用2个电源，一个为设置于泡泡机上的控制单元供电，另一个为脑电耳机供电。

脑电波传感器将生物信号转化为电信号，并进一步处理量化为数值化的注意力指数。注意力指数满足一定条件时，控制单元控制电机通电，从而转动吹出风力，将泡泡通过圆环吹出来。

数据处理模块对采集到的脑电波进行去噪等处理，并采用eSense?算法计算注意力指数。eSense?由NeuroSky提出，用于根据脑电波的频率将人的精神状态进行参数化度量。脑电波传感器将生物信号转化为电信号，并进一步处理量化为数值化的注意力指数。注意力指数满足一定条件时，控制单元控制电机转动，从而产生风力完成吹泡泡的效果。

电机通过L293电机驱动模块与电源相连，形成电机控制回路。当单片机控制模块发出的控制指令为使电机导通时，该控制指令直接作用于L293电机驱动模块，L293电机驱动模块闭合，电机通电转动，产生风力，从而吹出泡泡；反之，当控制指令为使电停止转动时，控制单元的控制指令直接作用于L293电机驱动模块，L293电机驱动模块断开，电机不转动，不产生磁场，因此不能吹出泡泡。

所述的单片机控制模块根据注意力指数和设定的阈值之间的大小关系，进行如下操作：

（a）当注意力指数大于或等于设定的阈值时，单片机控制模块向L293电机驱动器发送使电机的控制指令，L293闭合，使电机转动出风，

（b）当所述的注意力指数小于设定的阈值时，单片机控制模块向L293电机驱动模块发送使电机断电的控制指令，L293电机驱动器断开，使电机停止转动断电；

该控制单元还设有声光报警电路，用于根据控制指令发送声光报警信号，提醒使用者要与成功。该声光报警电路包括蜂鸣器和发光二极管，该电路直接由控制指令控制，当控制指令使电机通电转动时，电机通电时，同时蜂鸣器发声，发光二极管发光，提示脑电控制成功。

本实施例中的无线发射模块和无线接收模块分别为蓝牙发射模块和相应的蓝牙接收模块。

本实施例中的阈值在40~100的范围内连续调节。本实施例中，考虑到用户以儿童为主，根据使用者的实际情况初始状态设定该阈值为40，在训练过程中根据训练结果逐步提高阈值。作为优选，所述的阈值为动态阈值。

表1为阈值与电机转动的成功率的关系，可以看出阈值的数值与成功率成反比。不同使用者的注意力不同（范围在0~100之间），在训练时也会得到提升，因此设定一定的调节范围，提高其适用范围。进一步，所述动态阈值的调节范围为40~100。

表1

阈值	0	20	40	60	80	100
							成功率	100%	98%	75%	46%	27%	2%

本实施例的智能泡泡机玩具的具体工作过程如图2 所示，包括以下步骤：

（1）采集脑电波；

（2）根据采集到的脑电波计算得到使用者的注意力指数，并通过显示模块显示；

（3）控制单元根据注意力指数发送控制信号，控制电机和声光报警电路的工作状态：

当注意力指数大于或等于设定的阈值时，该控制信号作用于L293电机驱动模块，使电机通电转动，吹出泡泡，同时声光报警电路发出警报，提示操作成功；

当注意力指数小于设定的阈值时，该控制信号作用于L293电机驱动模块，使L293电机驱动模块断开，电机断电，声光报警电路发出不工作。

通过使用该智能泡泡机玩具系统的训练注意力后，使用者的注意力指数平均值可大于60，与训练前比较明显上升。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种脑电智能泡泡机玩具，其特征在于，包括：

1）脑电耳机，包括：

  脑电波传感器，用于采集脑电波，

  数据处理模块，用于根据脑电波的频率计算注意力指数，

  无线发射模块，用于发送所述的注意力指数；

2）泡泡机，该泡泡机上设有控制单元，该控制单元包括：

  无线接收模块，用于接收所述的注意力指数，

  单片机控制模块，用于根据所述的注意力指数发送相应的控制指令，

   电机，该电机的工作状态受控于所述的控制指令；

3）电源，为脑电耳机和控制单元供电。

2.如权利要求1所述的脑电智能泡泡机玩具，其特征在于，所述的单片机控制模块根据注意力指数和设定的阈值之间的大小关系，进行如下操作：

当注意力指数大于或等于设定的阈值时，所述的单片机控制模块发送使电机转动的控制指令；

当注意力指数小于设定的阈值时，所述的控制端单元发送使电机停止转动的控制指令。

3.如权利要求2所述的脑电智能泡泡机玩具，其特征在于，所述控制单元还包括L293电机驱动模块，电机通过L293电机驱动模块与电源相连，L293的工作状态受控于所述的控制指令。

4.如权利要求3所述的脑电智能泡泡机玩具，其特征在于，所述的阈值为动态阈值。

5.如权利要求4所述的脑电智能泡泡机玩具，其特征在于，所述动态阈值的调节范围为40~100。

6.如权利要求5所述的脑电智能泡泡机玩具，其特征在于，所述数据处理单元还包括显示模块，用于实时显示所述的注意力指数。

7.如权利要求6所述的脑电智能泡泡机玩具，其特征在于，所述的控制单元还包括声光报警电路，当单片机控制单元发送的控制指令为使电机通电转动时，声光报警电路发出相应提示。