基于脑波控制的玩具赛车 —— 意世界

1 “意世界”的工作原理

意世界玩具赛车由脑电波头套采集人体脑电波强度，通过蓝牙将数据无线传输给玩具赛车，由玩具赛车上的单片机处理脑电波数据，并用处理后的数据控制电机模块的运作以及人机交互模块的工作。图 1 所示就是意世界玩具赛车与人的互动示意图。

2 具体实施

2.1 整体特征

图 2 所示给出了意世界玩具赛车的一些整体特征。本产品包括脑电波头套、玩具赛车两大部分。脑电波头套包括脑电波芯片、前额电极、耳夹电极、蓝牙发送模块和电源模块。玩具赛车以单片机为核心，包括玩具赛车载体、蓝牙接收模块 1 号、蓝牙接收模块 2 号、电源模块、电机驱动模块、人机交互模块和功能按键。

2.2 控制机理

意世界玩具赛车的控制框图如图 3 所示，该玩具赛车采用脑电波芯片进行人体脑电波强度的实时测量，通过数据包解析，得到人体脑电注意力强度。采用蓝牙无线数据传输模块实现脑电波采集模块与控制终端之间的无线数据传输。再用单片机实现对脑电波芯片实时传来的数据包进行解析。采用可充电锂电池及稳压芯片对各个模块及元器件进行供电。采用功能按键，通过按键选择“拔河”、“竞速”两种游戏模式。以时钟芯片为基准，确定系统的采样周期。采用 8 个 LED 灯完成人机交互的功能。

2.3 游戏玩法

2.3.1 竞速模式

当只有一个玩家控制一辆玩具赛车时，玩具赛车处于竞速模式。在竞速模式中，蓝牙接收模块 1 号蓝牙发送模块发送的数据包，并交给单片机解析，提取玩家 1 的注意力强度值，玩家1的注意力强度越强，玩具赛车的速度越快。玩具赛车 竞速模式下速度分为四档：慢，中，快，很快LED灯将按 相应比赛方脑电波强度亮灯，脑电波强度越大，亮灯越多。

2.3.2 拔河模式

当同时有两个玩家控制一辆玩具赛车时，玩具赛车处于拔河模式。在拔河模式中，蓝牙接收模块 1 号和蓝牙接收模块 2 号同时接收两个脑电波头套中的蓝牙发送模块发送的数据包，并交给单片机解析，可同时提取玩家 1 和玩家 2 两人的注意力强度值，并比较大小，进而返等级1、等级 2、等级 3、等级 4 和等级 5 ；其中等级 1为玩家 1 的注意力远大于玩家 2，玩具赛车快速向玩家 2 方向行驶，靠近玩家 1 的 4 个 LED 灯亮 ；等级 2 为玩家 1 的注意力大于玩家 2，玩具赛车慢速向玩家 2 方向行驶，靠近玩家 1 的 2 个 LED 灯亮 ；等级 3 为玩家1 的注意力和玩家 2 的注意力相当，玩具赛车停止不动，LED灯全亮 ；等级 4 为玩家 1 的注意力小于玩家 2，所玩具赛车慢速向玩家 1 方向行驶，靠近玩家 2 的 2 个 LED 灯亮 ；等级 5为玩家 1 的注意力远小于玩家 2，玩具赛车快速向玩家 1 方向行驶，靠近玩家 2 的 4 个 LED 灯亮。

3 创新点和市场前景

目前市场上畅销的玩具赛车大多属于手动遥控玩具赛车，其基本结构为：玩具赛车和遥控器，遥控器电路部分包括电源、信号发射电路、单片机、开关电路等等。这种普通遥控玩具赛车必须手动来遥控控制，而且一般控制者只有一人，不能两人同时遥控控制。这种普通遥控玩具赛车缺乏对抗性，容易让人产生乏味的感觉。为了让玩具赛车更具游戏性和可玩性，一种用意念控制的玩具赛车尤为吸引广大玩家的眼球。玩家可以通过自己的意念来控制玩具赛车的启停、快慢等等，使玩家的大脑具有遥控器的功能，让玩家操控起来有种随心所欲的感觉。与此同时，该玩具赛车还能进行两个玩家之间意念强弱的比拼，结果反映在玩具赛车的行进方向和速度上。

本产品开辟了一种全新的玩具赛车操作方式，并具有多种游戏模式，将会成为娱乐玩具领域的高端产品。作品功能丰富，娱乐性、创新性和可行性较强，市场前景广阔，随着进一步的开发还可应用于人们的日常生活，如课堂注意力检测、汽车驾驶注意力检测及疲劳驾驶防范、运动员训练等方面。

20211119_6197ac4ceb8af__摘 要