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一种全息脑控 机器人系统

阅读：248发布：2020-10-07

专利汇可以提供一种全息脑控机器人系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种全息脑控机器人系统，包括机器人和可穿戴设备，机器人包括机器人本体及设置于机器人本体上的传感器、第一处理模块及第一通信模块；可穿戴设备包括刺激模块、头盔本体及设置于头盔本体上的第二处理模块、第二通信模块及用于采集用户脑电信号的脑电信号采集模块。本发明提供的全息脑控机器人系统是一个较为成熟的全息脑控机器人系统，实现了将脑机接口技术和机器人智能控制技术结合起来，另外，机器人还可以通过传感器将其所处的环境信息反馈给可穿戴设备，用户通过可穿戴设备及其中的刺激模块即可了解和感受机器人所处环境的变化，且还实现了对机器人进行脑控。，下面是一种全息脑控机器人系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种全息脑控机器人系统，其特征在于，包括机器人和可穿戴设备，其中，所述机器人包括机器人本体及设置于所述机器人本体上的传感器、第一处理模块及第一通信模块；
所述可穿戴设备包括刺激模块、头盔本体及设置于所述头盔本体上的第二处理模块、第二通信模块及用于采集用户脑电信号的脑电信号采集模块，其中：
所述传感器用于采集所述机器人本体所处环境的环境信息；
所述第一处理模块用于将所述环境信息通过所述第一通信模块传送至所述第二处理模块，还用于依据机器人指令控制所述机器人本体进行相应动作；
所述第二处理模块用于通过所述第二通信模块接收所述环境信息，并依据所述环境信息生成刺激指令，还用于依据接收刺激后的用户产生的所述脑电信号生成所述机器人指令；
所述刺激模块用于依据所述刺激指令对用户产生相应刺激。
2.如权利要求1所述的全息脑控机器人系统，其特征在于，所述传感器包括温度传感器和/或触觉传感器和/或声音传感器和/或摄像头，分别对应用于采集所述机器人本体所处环境的温度信息和/或外界给所述机器人本体施加的压力和/或声音和/或环境图像信息；
所述刺激指令相应地包括温度刺激指令和/或压力刺激指令和/或声音刺激指令和/或图像刺激指令；
所述刺激模块相应地包括手套和/或声音播放模块和/或显示模块；其中：
所述手套用于依据所述温度刺激指令和/或所述压力刺激指令对应产生与所述温度信息成线性关系的温度和/或与所述压力成线性关系的压力；
所述声音播放模块用于依据所述声音刺激指令播放所述声音；
所述显示模块用于依据所述图像刺激指令播放所述环境图像信息。
3.如权利要求2所述的全息脑控机器人系统，其特征在于，所述显示模块为VR眼镜。
4.如权利要求2所述的全息脑控机器人系统，其特征在于，所述传感器还包括红外传感器和/或烟雾传感器和/或煤气传感器，其中：
所述红外传感器用于采集所述机器人本体的预设范围内的人体发出的红外线；
所述烟雾传感器用于采集所述机器人本体所处环境中的烟雾信息；
所述煤气传感器用于采集所述机器人本体所处环境中的煤气信息；
所述第一处理模块还用于分别依据所述红外传感器发送的信息判断所述机器人本体的预设范围内是否有人存在，如果是，则生成第一报警信号；还用于判断所述烟雾信息是否超过烟雾安全阈值，如果是，则生成第二报警信号；还用于判断所述煤气信息是否超过煤气安全阈值，如果是，则生成第三报警信号；
所述全息脑控机器人系统还对应包括第一报警模块和/或第二报警模块和/或第三报警模块，其中：
所述第一报警模块用于依据所述第一报警信号发出警报；
所述第二报警模块用于依据所述第二报警信号发出警报；
所述第三报警模块用于依据所述第三报警信号发出警报。
5.如权利要求4所述的全息脑控机器人系统，其特征在于，所述报警模块为声音报警模块或者所述显示模块或者终端设备。
6.如权利要求4所述的全息脑控机器人系统，其特征在于，所述全息脑控机器人系统还包括设置于所述机器人本体上的步进电机，所述红外传感器设置于所述步进电机上，以便所述红外传感器在工作时可以旋转。
7.如权利要求4所述的全息脑控机器人系统，其特征在于，所述烟雾传感器包括离子式烟雾传感器和光电式烟雾传感器。
8.如权利要求1所述的全息脑控机器人系统，其特征在于，所述第一通信模块和所述第二通信模块均包括WiFi模块和/或蓝牙模块和/或GPRS模块和/或USB模块。
9.如权利要求1-8任一项所述的全息脑控机器人系统，其特征在于，所述脑电信号采集模块包括：
电极，用于采集用户的脑电信号；
滤波模块，用于滤除所述脑电信号中的杂波；
放大电路，用于将滤波后的脑电信号放大到A/D转换电路的转换电平范围内；
所述A/D转换电路，用于将输入的脑电信号由模拟量转换成数字量，并将所述数字量的脑电信号传送至所述第一处理模块。

说明书全文

一种全息脑控机器人系统

技术领域

[0001] 本发明涉及脑控技术领域，特别是涉及一种全息脑控机器人系统。

背景技术

[0002] 随着科技的飞速发展，脑机接口(BCI，Brain Computer Interface)技术得到了极大的发展。BCI技术是指在人或动物的大脑与外部设备间建立的直接连接通路。另外，随着电影《阿凡达》的上映及机器人的快速发展，全息脑控机器人系统的创新概念被突破性地提出。各国正在研制将BCI技术、机器人智能控制技术和虚拟现实技术结合在一起所研发出来的全息脑控机器人系统，这些技术目的在于通过可穿戴脑电设备，发送指令给机器人完成实验者要求的动作。然而现在还没有研制出较成熟的全息脑控机器人系统。

[0003] 因此，如何提供一种解决上述问题的全息脑控机器人系统是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种全息脑控机器人系统，实现了将脑机接口技术和机器人智能控制技术结合起来，另外，机器人还可以通过传感器将其所处的环境信息反馈给可穿戴设备，用户通过可穿戴设备及其中的刺激模块即可了解和感受机器人所处环境的变化，且还实现了对机器人进行脑控。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种全息脑控机器人系统，包括机器人和可穿戴设备，其中，所述机器人包括机器人本体及设置于所述机器人本体上的传感器、第一处理模块及第一通信模块；所述可穿戴设备包括刺激模块、头盔本体及设置于所述头盔本体上的第二处理模块、第二通信模块及用于采集用户脑电信号的脑电信号采集模块，其中：

[0006] 所述传感器用于采集所述机器人本体所处环境的环境信息；

[0007] 所述第一处理模块用于将所述环境信息通过所述第一通信模块传送至所述第二处理模块，还用于依据机器人指令控制所述机器人本体进行相应动作；

[0008] 所述第二处理模块用于通过所述第二通信模块接收所述环境信息，并依据所述环境信息生成刺激指令，还用于依据接收刺激后的用户产生的所述脑电信号生成所述机器人指令；

[0009] 所述刺激模块用于依据所述刺激指令对用户产生相应刺激。

[0010] 优选地，所述传感器包括温度传感器和/或触觉传感器和/或声音传感器和/或摄像头，分别对应用于采集所述机器人本体所处环境的温度信息和/或外界给所述机器人本体施加的压力和/或声音和/或环境图像信息；

[0011] 所述刺激指令相应地包括温度刺激指令和/或压力刺激指令和/或声音刺激指令和/或图像刺激指令；

[0012] 所述刺激模块相应地包括手套和/或声音播放模块和/或显示模块；其中：

[0013] 所述手套用于依据所述温度刺激指令和/或所述压力刺激指令对应产生与所述温度信息成线性关系的温度和/或与所述压力成线性关系的压力；

[0014] 所述声音播放模块用于依据所述声音刺激指令播放所述声音；

[0015] 所述显示模块用于依据所述图像刺激指令播放所述环境图像信息。

[0016] 优选地，所述显示模块为VR眼镜。

[0017] 优选地，所述传感器还包括红外传感器和/或烟雾传感器和/或煤气传感器，其中：

[0018] 所述红外传感器用于采集所述机器人本体的预设范围内的人体发出的红外线；

[0019] 所述烟雾传感器用于采集所述机器人本体所处环境中的烟雾信息；

[0020] 所述煤气传感器用于采集所述机器人本体所处环境中的煤气信息；

[0021] 所述第一处理模块还用于分别依据所述红外传感器发送的信息判断所述机器人本体的预设范围内是否有人存在，如果是，则生成第一报警信号；还用于判断所述烟雾信息是否超过烟雾安全阈值，如果是，则生成第二报警信号；还用于判断所述煤气信息是否超过煤气安全阈值，如果是，则生成第三报警信号；

[0022] 所述全息脑控机器人系统还对应包括第一报警模块和/或第二报警模块和/或第三报警模块，其中：

[0023] 所述第一报警模块用于依据所述第一报警信号发出警报；

[0024] 所述第二报警模块用于依据所述第二报警信号发出警报；

[0025] 所述第三报警模块用于依据所述第三报警信号发出警报。

[0026] 优选地，所述报警模块为声音报警模块或者所述显示模块或者终端设备。

[0027] 优选地，所述全息脑控机器人系统还包括设置于所述机器人本体上的步进电机，所述红外传感器设置于所述步进电机上，以便所述红外传感器在工作时可以旋转。

[0028] 优选地，所述烟雾传感器包括离子式烟雾传感器和光电式烟雾传感器。

[0029] 优选地，所述第一通信模块和所述第二通信模块均包括WiFi模块和/或蓝牙模块和/或GPRS模块和/或USB模块。

[0030] 优选地，所述脑电信号采集模块包括：

[0031] 电极，用于采集用户的脑电信号；

[0032] 滤波模块，用于滤除所述脑电信号中的杂波；

[0033] 放大电路，用于将滤波后的脑电信号放大到A/D转换电路的转换电平范围内；

[0034] 所述A/D转换电路，用于将输入的脑电信号由模拟量转换成数字量，并将所述数字量的脑电信号传送至所述第一处理模块。

[0035] 本发明提供了一种全息脑控机器人系统，包括机器人和可穿戴设备，机器人包括机器人本体及设置于机器人本体上的传感器、第一处理模块及第一通信模块；可穿戴设备包括刺激模块、头盔本体及设置于头盔本体上的第二处理模块、第二通信模块及用于采集用户脑电信号的脑电信号采集模块，传感器用于采集机器人本体所处环境的环境信息；第一处理模块用于将环境信息通过第一通信模块传送至第二处理模块，还用于依据机器人指令控制机器人本体进行相应动作；第二处理模块用于通过第二通信模块接收环境信息，并依据环境信息生成刺激指令，还用于依据接收刺激后的用户产生的脑电信号生成机器人指令；刺激模块用于依据刺激指令对用户产生相应刺激。

[0036] 可见，本发明提供的全息脑控机器人系统是一个较为成熟的全息脑控机器人系统，实现了将脑机接口技术和机器人智能控制技术结合起来，另外，机器人还可以通过传感器将其所处的环境信息反馈给可穿戴设备，用户通过可穿戴设备及其中的刺激模块即可了解和感受机器人所处环境的变化，且还实现了对机器人进行脑控。附图说明

[0037] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0038] 图1为本发明提供的一种全息脑控机器人系统的结构示意图。

具体实施方式

[0039] 本发明的核心是提供一种全息脑控机器人系统，实现了将脑机接口技术和机器人智能控制技术结合起来，另外，机器人还可以通过传感器将其所处的环境信息反馈给可穿戴设备，用户通过可穿戴设备及其中的刺激模块即可了解和感受机器人所处环境的变化，且还实现了对机器人进行脑控。

[0040] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0041] 请参照图1，图1为本发明提供的一种全息脑控机器人系统的结构示意图，该机器人系统包括机器人1和可穿戴设备2，其中，机器人1包括机器人本体11及设置于机器人本体11上的传感器12、第一处理模块13及第一通信模块14；可穿戴设备2包括刺激模块25、头盔本体21及设置于头盔本体21上的第二处理模块23、第二通信模块22及用于采集用户脑电信号的脑电信号采集模块24，其中：

[0042] 传感器12用于采集机器人本体11所处环境的环境信息；

[0043] 第一处理模块13用于将环境信息通过第一通信模块14传送至第二处理模块23，还用于依据机器人1指令控制机器人本体11进行相应动作；

[0044] 第二处理模块23用于通过第二通信模块22接收环境信息，并依据环境信息生成刺激指令，还用于依据接收刺激后的用户产生的脑电信号生成机器人指令；

[0045] 刺激模块25用于依据刺激指令对用户产生相应刺激。

[0046] 可以理解的是，全息是将机器人1所处环境参数信息反馈给用户，使用户能实时了解和感受机器人1所处环境的变化。为了实现该目的，本申请中在机器人本体11上设置了传感器12，传感器12采集环境中的环境信息，第一处理模块13将环境信息通过第一通信模块14传送至第二处理模块23，以便第二处理模块23生成相应的刺激指令，以控制刺激模块25对用户产生相应的刺激，从而使得用户了解和感受机器人1所处环境的变化。

[0047] 另外，设置于可穿戴设备2上的脑电信号采集模块24还通过采集用户的脑电信号，并将脑电信号传送至第二处理模块23，第二处理模块23在接收到脑电信号后，解析脑电信号并依据解析后的脑电信号生成机器人指令，用以控制机器人本体11进行相应动作，从而实现了脑控。

[0048] 这里的传感器12可以实时地采集外界的环境信息，也可以是接收到指令(例如人脑通过第二处理模块23生成的指令)后再开始采集外界的环境信息。

[0049] 对于这里提到的传感器12的个数及类型不做特别的限定，根据实际情况来定。

[0050] 本申请中的可穿戴设备2还包括头盔本体21，第二处理模块23、第二通信模块22及脑电信号采集模块24设置在头盔本体21上，实现了脑控系统的可穿戴化。

[0051] 作为一种优选地实施例，这里的第一处理模块13和第二处理模块23均可以采用MSP430主控芯片最小系统。当然，这里的第一处理模块13和第二处理模块23还可以采用其他类型的芯片，本发明在此不做特别的限定，根据实际情况来定。

[0052] 作为一种优选地实施例，传感器12包括温度传感器和/或触觉传感器和/或声音传感器和/或摄像头，分别对应用于采集机器人本体11所处环境的温度信息和/或外界给机器人本体11施加的压力和/或声音和/或环境图像信息；

[0053] 刺激指令相应地包括温度刺激指令和/或压力刺激指令和/或声音刺激指令和/或图像刺激指令；

[0054] 刺激模块25相应地包括手套和/或声音播放模块和/或显示模块；其中：

[0055] 手套用于依据温度刺激指令和/或压力刺激指令对应产生与温度信息成线性关系的温度和/或与压力成线性关系的压力；

[0056] 声音播放模块用于依据声音刺激指令播放声音；

[0057] 显示模块用于依据图像刺激指令播放环境图像信息。

[0058] 为了将机器人1所处的环境参数信息较全面地反馈给用户，使得用户能够更加全面的了解和感受机器人1所处环境的变化。这里的传感器12可包括温度传感器和/或触觉传感器和/或声音传感器和/或摄像头。

[0059] 具体地：

[0060] 1)温度传感器

[0061] 机器人1通过温度传感器采集外界温度信息，并发送给第一处理模块13，第一处理模块13再通过第一通信模块14将外界温度信息传送至可穿戴设备2中的第一处理模块13，由第一处理模块13依据温度信息生成温度刺激指令刺激手套产生温度来刺激用户，从而达到对人体反馈温度的目的。

[0062] 需要说明的是，手套会产生与温度信息成线性关系的温度，这里手套产生的温度和外界温度可以是1:1的关系，也可以是2:1的关系，本发明在此不做特别的限定，但因为是直接刺激用户，因此，可以设定手套产生的温度范围在0℃-39℃的范围内，以避免对人体造成伤害。

[0063] 作为全息的重要组成部分之一，这里的温度传感器可以使用DS18B20温度传感器。DS18B20可直接连接一个弱上拉电阻至IO口并输出温度的数字信息，大大节省了第一处理模块13的资源，其测量温度范围为-55℃-125℃，测量精度为±0.5℃。

[0064] 2)触觉传感器

[0065] 触觉传感模块的原理是在机器人本体11的外表加上触觉传感器，机器人1在拿东西或外表受到触摸等压力时会产生相应的数据信息，产生的数据信息发送给第一处理模块13，经第一处理模块13再通过第一通信模块14发送给可穿戴设备2，可穿戴设备2再根据接受的数据通过手套对人体做出相应的刺激，一方面会让人感受到机器人1所处环境给机器人1的触觉刺激，另一方面人脑会根据刺激发出指令，控制机器人本体11的下一步行动。如此往复，达到机器人1的触觉控制与反馈。

[0066] 触觉传感器中的敏感元件为FSR力敏电阻。FSR是一种聚合体薄膜力敏电阻材料，这种材料对作用于其表面的正压力十分敏感，其电阻值随着作用于表面的压力增大而减小。与其它半导体材料相比，FSR力敏电阻材料在工作温度(-30℃～70℃)下,无温度漂移现象。此外，FSR力敏电阻材料还具有分辨率高、响应速度快的特点，对外加作用力的响应时间仅为2ms。

[0067] 另外，这里的触觉传感器可以为6个，在实际应用中，可以将触觉传感器设置在机器人本体11的手或者手臂上，当然，还可以设置在机器人本体11的其他地方，本发明在此不做特别的限定。

[0068] 3)声音传感器

[0069] 声音传感器打开后会将机器人1所处环境的声音信号通过第一通信模块14发送给可穿戴设备2，可穿戴设备2可以通过声音播放模块播放声音，从而使人获取机器人1所处环境的声音信号。

[0070] 这里可以采用LD3320语音处理芯片来搭建声音播放模块，LD3320集成了语音识别处理器、模数转换器AD、数模转换器DA、麦克风接口和声音输出接口。该芯片无需外接辅助芯片，结合语音算法和概率论实现语音识别/声控和人机对话功能。该专用芯片应用了语音识别ASR技术，是基于关键词语识别的技术，只需要设定好要识别的关键词语列表，并把这些关键词语以字符形式传送到LD3320芯片内部，就可以对声音进行采集识别。

[0071] 该模块能够实现机器人1对语音环境的采集、处理、传输及音频输出等功能。在实际应用中，可穿戴设备2还可以包括麦克风，机器人1上还可以包括声音播放器，用户可以通过对可穿戴设备2上的麦克风说话，进而可在机器人1上的声音播放器上实现音频输出。机器人1的声音传感器采集到环境声音可在可穿戴设备2上的声音播放模块播出，实现了人与机器人1的语音环境共享，是全息系统一个非常重要的模块。

[0072] 另外，这里的声音播放模块可以为耳机，当然还可以为其他类型的声音播放装置。

[0073] 4)摄像头

[0074] 为方面用户实时了解机器人1所在环境的图像状况，传感器还包括摄像头，摄像头对机器人1所在环境进行摄像，并将得到的图像通过第一通信模块14传送至可穿戴设备2上的显示模块。

[0075] 作为一种优选地实施例，显示模块为VR眼镜。

[0076] 为了提高用户的用户体验，这里的显示模块可以VR眼镜，当然，这里的显示模块还可以为其他类型的显示模块，本发明在此不做特别的限定。

[0077] 作为一种优选地实施例，传感器12还包括基于Gentle Adaboost的人脸检测算法的视觉传感器模块。

[0078] 视觉传感器模块会将主要实现人脸的识别及通过对人脸图像的信息采集并发送给第一处理模块13，在第一处理模块13上进行算法处理，来进行人脸识别，第一处理模块13还可以将识别的人脸通过第一通信模块14发送至第二处理模块23，反馈给用户。

[0079] 作为一种优选地实施例，传感器12还包括红外传感器和/或烟雾传感器和/或煤气传感器，其中：

[0080] 红外传感器用于采集机器人本体11的预设范围内的人体发出的红外线；

[0081] 烟雾传感器用于采集机器人本体11所处环境中的烟雾信息；

[0082] 煤气传感器用于采集机器人本体11所处环境中的煤气信息；

[0083] 第一处理模块13还用于分别依据红外传感器发送的信息判断器人本体11的预设范围内是否有人存在，如果是，则生成第一报警信号；还用于判断烟雾信息是否超过烟雾安全阈值，如果是，则生成第二报警信号；还用于判断煤气信息是否超过煤气安全阈值，如果是，则生成第三报警信号；

[0084] 全息脑控机器人系统还对应包括第一报警模块和/或第二报警模块和/或第三报警模块，其中：

[0085] 第一报警模块用于依据第一报警信号发出警报；

[0086] 第二报警模块用于依据第二报警信号发出警报；

[0087] 第三报警模块用于依据第三报警信号发出警报。

[0088] 为了提高全息脑控机器人系统的实用性，这里的传感器12还可以包括红外传感器和/或烟雾传感器和/或煤气传感器等安防类传感器。

[0089] 具体地：

[0090] 1)红外传感器

[0091] 可以理解的是，红外传感器可以敏锐地接收人体辐射出的特定波长的红外线(大约10um),而对其他波长的光线具有过滤作用。机器人1利用本模块，可以判断是否有人进入预设范围，并将信息传递到第一处理模块13，由第一处理模块13第一时间处理，第一处理模块13依据红外传感器12发送的信息判断机器人本体11的预设范围内是否有人存在，如果是，则生成第一报警信号，以控制第一报警模块报警。

[0092] 这里的红外传感器采用PIR406B热释电红外探头，具有窗口大，感应灵敏，可上下左右四面探测的优点。红外菲涅尔透镜加以辅助，可将探测距离增加到27米。

[0093] 作为一种优选地实施例，全息脑控机器人系统还包括设置于机器人本体11上的步进电机，红外传感器设置于步进电机上，以便红外传感器在工作时可以旋转。

[0094] 本申请中，将红外传感器设置于步进电机，让红外传感器在工作时可以旋转，这样克服了传统红外传感器检测不到径向移动或静止的人的缺点。

[0095] 红外传感器的接入非常简单，从电源电路的12V取供电电源。当恒定的红外辐射照射在探测器上时,热释电晶体温度不变,晶体对外呈电中性,探测器没有电信号输出,因而恒定的红外辐射不能被检测到。当交变的红外线照射到晶体表面时,晶体温度迅速变化,这时才发生电荷的变化,从而形成一个明显的外电场。外电场经过滤波电路的滤波后，进入一级放大电路，放大倍数可以为18倍，接着进入二级放大电路，放大倍数可以为100倍。输出电信号经过双限电压比较器比较过后，如果超过阈值，电路就会输出相应的高电平，从而让第一处理模块13识别到有报警信号产生。

[0096] 2)烟雾传感器

[0097] 烟雾传感器用来采集烟雾信息，并将烟雾信息传送至第一处理模块13，第一处理模块13再判断烟雾信息对应的烟雾值是否超过烟雾安全阈值，如果是，则控制第二报警模块报警，以提醒人们灭火。

[0098] 作为一种优选地实施例，烟雾传感器包括离子式烟雾传感器和光电式烟雾传感器。

[0099] 本申请中，这里的烟雾传感器为双传感器，包括离子烟雾传感器和光电式烟雾传感器，其中，离子烟雾报警器对微小的烟雾粒子的感应要灵敏一些，对各种烟能均衡响应；而前向式光电烟雾报警器对稍大的烟雾粒子的感应较灵敏，对灰烟、黑烟响应差些。当发生熊熊大火时，空气中烟雾的微小粒子较多，而闷烧的时候，空气中稍大的烟雾粒子会多一些。如果火灾发生后，产生了大量的烟雾的微小粒子，离子烟雾报警器会比光电烟雾报警器先报警。另一类闷烧火灾发生后，产生了大量的稍大的烟雾粒子，光电烟雾报警器会比离子烟雾报警器先报警。

[0100] 可见，本申请综合运用离子式烟雾传感器和光电式烟雾传感器，大大提高了烟雾模块的可靠性，能良好地应对火灾蔓延和闷烧式火灾的情况。

[0101] 3)煤气传感器

[0102] 煤气传感器主要使用了MQ-5煤气传感器。输出电压值与预定值通过比较电路进行比较，若超过阈值则输出报警信号。

[0103] 另外，为避免在直接使煤气传感器时，因烟雾传感器受温湿度的影响较大，造成误报率较高的问题。本模块利用热敏电阻对MQ-5煤气传感器进行温度补偿，使得传感器具有良好的线性输出。具体原理为：本模块利用热敏电阻与另一定值电阻并联，改变MQ-5煤气传感器的参考值，进而对MQ-5煤气传感器进行正温度系数的温度补偿，使得传感器12具有良好的线性输出。

[0104] 另外，由于传感器12在开机后需要一段时间预热，在此期间容易发生误报，因此添加了防止初始动作引发报警的电路，用以减小煤气报警器的误报率。

[0105] 需要说明的是，这里的第一报警模块、第二报警模块及第三报警模块可以设置在可穿戴设备2上，可以为蜂鸣器或者显示模块，也可以为终端设备例如手机等。

[0106] 作为一种优选地实施例，报警模块为声音报警模块或者显示模块或者终端设备。

[0107] 需要说明的是，这里的第一报警模块、第二报警模块及第三报警模块可以为声音报警模块(如蜂鸣器)或者显示模块，还可以为终端设备例如手机，其中，声音报警模块及显示模块可以设置在可穿戴设备2上。

[0108] 作为一种优选地实施例，第一通信模块14和第二通信模块22均包括WiFi模块和/或蓝牙模块和/或GPRS模块和/或USB模块。

[0109] 在实际应用中，对于传输不同类型的数据或者在不同的环境中可以选用不同的模块来传输数据。另外，这里的通信模块还可以为其他类型的通信模块，本发明在此不做特别的限定。

[0110] 作为一种优选地实施例，脑电信号采集模块24包括：

[0111] 电极，用于采集用户的脑电信号；

[0112] 滤波模块，用于滤除脑电信号中的杂波；

[0113] 放大电路，用于将滤波后的脑电信号放大到A/D转换电路的转换电平范围内；

[0114] A/D转换电路，用于将输入的脑电信号由模拟量转换成数字量，并将数字量的脑电信号传送至第一处理模块13。

[0115] 需要说明的是，脑电信号的特点主要有三个：一是信号微弱，一般在2-200μV或者更小；二是频率主要集中于低频段，一般在40Hz范围内；三是信号的源阻抗高，易于受外界干扰。

[0116] 本申请中，为了精确的获取脑电信号，脑电信号的采集是通过专用的生物传感器——电极从人体头部提取。由于脑电信号的提取是在强干扰的背景下进行，所以，需要对采集到的脑电信号进行滤波，另外，还需要对滤波后的脑电信号进行放大，放大到A/D转换电路适合的电平转换范围内。

[0117] 这里的放大电路一般采用差动输入的低噪声前置放大器并采取滤波、屏蔽等提高共模抑制比的措施来获取脑电波。

[0118] 综上，在本发明中，通过机器人本体11上各传感器12来采集视觉，听觉，触觉，温度等环境信息，并转化为数据发送给可穿戴脑电设备。可穿戴设备2上，通过耳机、显示模块、手套等来将环境信息反馈给操作者，从而实现将机器人1所处环境参数信息较全面地反馈给操作者，使操作者能实时了解和感受机器人1所处环境变化的效果，即实现全息脑控机器人系统。

[0119] 另外，可穿戴脑电设备集成了脑电信号采集、脑电信号解析处理并转化为控制指令、控制指令发送的功能，而不需要进一步通过计算机处理和解析脑电信号，从而实现脑控系统的可穿戴化。

[0120] 本发明提供了一种全息脑控机器人系统，包括机器人和可穿戴设备，机器人包括机器人本体及设置于机器人本体上的传感器、第一处理模块及第一通信模块；可穿戴设备包括刺激模块、头盔本体及设置于头盔本体上的第二处理模块、第二通信模块及用于采集用户脑电信号的脑电信号采集模块，传感器用于采集机器人本体所处环境的环境信息；第一处理模块用于将环境信息通过第一通信模块传送至第二处理模块，还用于依据机器人指令控制机器人本体进行相应动作；第二处理模块用于通过第二通信模块接收环境信息，并依据环境信息生成刺激指令，还用于依据接收刺激后的用户产生的脑电信号生成机器人指令；刺激模块用于依据刺激指令对用户产生相应刺激。

[0121] 可见，本发明提供的全息脑控机器人系统是一个较为成熟的全息脑控机器人系统，实现了将脑机接口技术和机器人智能控制技术结合起来，另外，机器人还可以通过传感器将其所处的环境信息反馈给可穿戴设备，用户通过可穿戴设备及其中的刺激模块即可了解和感受机器人所处环境的变化，且还实现了对机器人进行脑控。

[0122] 需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0123] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

标题	发布/更新时间	阅读量
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一种全息脑控机器人系统

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