基于机器人的助眠系统的制作方法

本实用新型属于辅助睡眠技术领域，具体公开了基于机器人的助眠系统。

背景技术：

人进入老年期后，人体组织结构进一步老化，各器官功能逐步出现障碍，身体抵抗力逐步衰弱，神经细胞随年龄的增长而减少，而睡眠是脑部的一种活动现象，由于老年人神经细胞的减少，很有可能会引起老年人睡眠障碍，而失眠则是最常见的症状。

现有技术中助眠常采用音乐助眠，公开号为CN203507275U的中国实用新型专利文件公开了一种感应式头戴音乐睡眠仪，包括符合人体工学的弹性头带，所述弹性头带的中心位置设有感应装置，所述感应装置的下方设有可伸缩的眼罩，所述感应装置的内侧设有声控部件，其连接有微处理器和供电模块，所述弹性头带的两端均开设有发音孔。

上述方案通过弹性头带可方便人们固定于额头上，当弹性头带与额头接触时，感应装置将检测到的结果发送至微处理器，微处理器启用声控部件，通过弹性头带端部的发音孔为人们送去音乐，引导睡眠。

但是，上述方案中，将弹性头带与额头接触便会发出音乐声响，那么夜晚睡着的人自己无法取下弹性头带，这将导致音乐持续播放，直至睡眠的人自己醒来或在看护人的帮助下取下弹性头带，这将导致以下问题：

(1)弹性头带内一直播放音乐对于睡眠状态不好的老人而言可能反而影响睡眠。

(2)音乐一直播放将导致电能的浪费。

(3)若在看护人的帮助下取下弹性头带时，容易发出声响或碰触老人，也将影响老人的睡眠；且他人无法判断老人是否睡着，若老人没有睡着便取下睡眠仪，那么睡眠仪将没有起到助眠的作用，睡眠仪便没有存在的必要，这反而会花费看护人的时间。

因此，需要一种针对老人的睡眠系统，在实现对老人睡眠状态进行监控的同时实现智能的判断老人的睡眠状态并在老人熟睡后自动停止音乐。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供基于机器人的助眠系统，以解决现有音乐助眠仪不能智能判断老人睡眠状态并在老人熟睡后自动停止音乐的问题。

为了达到上述目的，本实用新型的基础方案为：基于机器人的助眠系统，包括机器人机体，还包括：

脑电波传感器，所述脑电波传感器安装在机器人机体上，所述脑电波传感器用于接收人体脑电波信号并转换成相应的电信号；

音乐播放器，所述音乐播放器安装在机器人机体上，所述音乐播放器用于播放助眠音乐；

计时单元，所述计时单元安装在机器人机体上，所述计时单元用来使音乐播放器定时停止音乐播放；

微控制器，所述微控制器安装在机器人机体内，所述微控制器和脑电波传感器、计时单元以及音乐播放器电路连接，所述微控制器用于接收脑电波传感器传递来的电信号并根据电信号控制音乐播放器播放音乐声的大小，所述微控制器还可用于根据计时单元计时时间控制音乐播放器停止播放。

本基础方案的工作原理在于：人脑是凭借不同频率的脑电波来传递信息，人脑脑电波分为α脑波、β脑波、θ脑波以及δ脑波四种脑波；

β脑波，是一种有意识的脑波，它以每秒钟12-25周波的频率运行着。当人们处于清醒、专心、保持警觉的状态，或者是在思考、分析、说话和积极行动时，头脑就会发出这种脑波。当人体大脑和脑电波传感器接触，脑电波传感器感应到人体脑电波信号为β脑波时，脑电波传感器传递电信号给微控制器，微控制器接收到脑电波传递的电信号后控制音乐播放器开始播放助眠音乐。

α脑波，是当人们放松身心、沉思时的脑波。它以每秒钟8-12周波的频率运行着，脑电波呈现α脑波的人应该是处于放松式的清醒状态中。当脑电波传感器感应到人体脑电波信号为α脑波时，脑电波传感器传递电信号给微控制器，微控制器接收到脑电波传递的电信号后控制音乐播放器播放助眠音乐的音量减小。

θ脑波，是人们沉于幻想或刚入眠时发出的脑波。它以每秒钟4-8周波的频率运行着。这正好属于“半梦半醒”的朦胧时段，在这种状态下，人的大脑正在处理白天接收的资讯，而许多的灵感可能就在这个时候突现。当脑电波传感器感应到人体脑电波信号为θ脑波时，脑电波传感器传递电信号给微控制器，微控制器接收到脑电波传递的电信号后控制音乐播放器播放音乐的声音进一步减小；

δ脑波，是人们沉睡无梦时发出的脑波。它以每秒钟0.3-4周波的频率运行。当脑电波传感器感应到人体脑电波信号为δ脑波时，脑电波传感器传递电信号给微控制器，微控制器接收到脑电波传递的电信号后控制音乐播放器播放音乐的声音再进一步减小；同时，微控制器控制计时单元开始计时，当计时单元计时时间到达预设阈值以后，微控制器控制音乐播放器停止播放。

本基础方案的有益效果在于：通过脑电波传感器检测人体大脑脑电波的四种脑波信号并转换为相应的电信号发送给微控制器，然后微控制器接收到相应的电信号后控制音乐播放器播放音乐的声音逐渐减小，最后再通过微控制器控制计时器计时控制音乐播放器停止播放音乐，整个过程无需人工操作，节省了人力资源；由于整个过程没有他人的参与，所以避免了他人操作音乐播放器影响老人睡眠；另外，由于音乐声音为逐渐减小到停止，不会使得音乐声音的停止显得突兀，进一步减小了干扰老人睡眠的因素；最后，由于是根据脑电波的四个波段来分别控制音量，不会出现老人还未入睡便音乐停止的现象，与直接使用计时器控制音乐停止播放相比，本基础方案最大可能的保证了助眠效果；

与现有技术相比，本基础方案无需人工关闭音乐播放器，节省了劳动力，同时，音乐缓慢停止，不会使音乐停止显得突兀而影响老人睡眠，另外，通过检测人体脑电波信号控制音乐停止，可有效的防止老人还未入睡就已经停止音乐的问题出现。

进一步，所述计时单元为计时继电器，所述计时继电器和微控制器电路连接。

通过微控制器控制计时继电器通断，再通过计时继电器计时控制音乐播放器停止播放，使已经减小的音乐播放一段时间再停止，防止音乐声停止得太突兀影响老人睡眠。

进一步，所述机器人机体上安装有两根可伸缩的管状手臂，所述手臂上安装有手掌，所述脑电波传感器安装在机器人手掌上。

手臂的存在使得在不移动机器人机体的情况下实现脑电波传感器和人体大脑的接触，且伸缩管状的手臂内可放置脑电波传感器和微控制器之间的线路，防止线路在外受到拉扯。

进一步，所述微控制器上电路连接有电机和用于检测人体红外线的红外线传感器，所述红外线传感器安装在机器人机体上，所述电机上同轴连接有齿轮；所述机器人机体底面安装有长方形滑动框，所述滑动框水平放置，所述滑动框两侧边上分别连接有伸缩杆，所述伸缩杆一端和滑动框固定连接，伸缩杆另一端连接在床头板侧边上；滑动框内的两侧壁上滑动连接有可在滑动框内上下滑动的移动框，所述移动框内框呈椭圆状，所述移动框内框上设有齿圈，所述电机上同轴连接有齿轮，所述齿轮和齿圈啮合且能带动齿圈以齿轮为中心移动。

通过红外线传感器感应人体红外线，当人体移动范围较大移出了红外线传感器的检测范围时，红外线传感器发送电信号给控制器，控制器控制电机转动，通过电机转动带动齿轮转动，齿轮转动带动齿圈以齿轮为中心往四周运动，齿圈上下运动带动移动框在滑动框内上下滑动，而齿圈左右运动带动移动框左右移动进而带动滑动框左右移动，使伸缩杆伸缩，以达到使机器人机体随人体左右运动的目的。由于微控制器和脑电波传感器之间连接有线路，而微控制器安装在机器人机体内，脑电波传感器却需要和人体大脑接触才能感应到脑电波，因此若机器人机体不能随人体移动而移动，将容易导致脑电波传感器和微控制器之间的线路因被拉扯而导致线路短路等故障的产生，因此使机器人机体随人体左右运动便能避免脑电波传感器和微控制器之间的线路被拉扯。

进一步，所述机器人机体底面安装有滚轮，所述滑动狂上安装有用于固定滚轮的卡扣，所述机器人机体和滑动框之间通过卡扣连接。

机器人机体和滑动框之间通过卡扣实现可拆卸连接，当需要搬动机器人机体时，可将机器人机体从滑动框上拆下，滚轮可方便机器人机体的移动。

附图说明

图1为本实用新型实施例中机器人身体的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中随动机构的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：红外线传感器1、放置槽2、滚轮3、机器人机体4、脑电波传感器5、夹扣6、伸缩杆7、卡扣8、齿轮9、移动框10、滑动框11。

实施例

如图1所示，基于机器人的助眠系统，包括：

机器人机体4，为了使机器人更加美观，机器人机体4和人体相似，包括头部和身体，机器人头部上有双眼和嘴，双眼上分别安装有红外线传感器1；机器人身体上设有两根可伸缩的管状手臂，手臂上设有手掌，手掌上安装有用于感应人体大脑脑电波的脑电波传感器5；机器人身体上安装有可放置脑电波传感器5的放置槽2。机器人身体下平面上安装有滚轮3，所述滚轮3能方便老人自己移动机器人机体4。

音乐播放器，安装在机器人的嘴上，用于播放助眠音乐，且音乐播放器播放音量可分为四个音段，包括依次减小的第一音段、第二音段、第三音段和第四音段；

计时单元，计时单元为计时继电器，计时单元安装在机器人的机体内，用来使音乐播放器定时停止音乐播放；

驱动机构，包括电机，电机上同轴连接有齿轮9；

随动机构，如图2所示，包括机器人身体滚轮3上卡扣8连接的长方形滑动框11，滑动框11水平放置，滑动框11左右两边分别连接有伸缩杆7，伸缩杆7一端和滑动框11固定连接，伸缩杆7另一端设有夹扣6，伸缩杆7可通过夹扣6夹持在床头板上；滑动框11内滑动连接有可在滑动框11内上下滑动的移动框10，移动框10呈椭圆状，移动框10内设有齿圈，齿圈和齿轮9啮合，且齿轮9转动可带动移动框10以齿轮9为中心往四周移动；

微控制器，安装在机器人身体内，微控制器分别和脑电波传感器5、计时继电器、音乐播放器、红外线传感器1以及电机电路连接，微控制器可选用AT89C51单片机。

红外线传感器1选用两个型号为HC-SR501的普通型人体红外线传感器1，红外线传感器1的输出端S连接到AT89C51单片机的输入引脚上。

具体实施时，脑电波传感器5感应人体大脑的脑电波信号并将脑电波信号转换为电信号发送给微控制器，微控制器控制音乐播放器开始播放助眠音乐；

当脑电波传感器5感应到人体大脑脑电波信号为β脑波时，脑电波传感器5传递电信号给微控制器，微控制器接收到脑电波传感器5传递的电信号后控制音乐播放器以第一音段播放助眠音乐；

当脑电波传感器5感应到人体大脑脑电波信号为α脑波时，脑电波传感器5传递电信号给微控制器，微控制器接收到脑电波传感器5传递的电信号后控制音乐播放器以第二音段播放助眠音乐；

当脑电波传感器5感应到人体大脑脑电波信号为θ脑波时，脑电波传感器5传递电信号给微控制器，微控制器接收到脑电波传感器5传递的电信号后控制音乐播放器以第三音段播放助眠音乐；

当脑电波传感器5感应到人体大脑脑电波信号为δ脑波时，脑电波传感器5传递电信号给微控制器，微控制器接收到脑电波传感器5传递的电信号后控制音乐播放器以第四音段播放助眠音乐；同时，微控制器控制计时单元开始计时，当计时单元计时时间到达以后，微控制器控制音乐播放器停止播放。

当老人往左侧翻身脱离机器人头部右侧红外线传感器1的检测范围，而机器人头部左侧红外线传感器1能感应到人体红外线时，两个红外线传感器1分别传递不同的电信号给微控制器，微控制器控制电机反转，使得电机上同轴连接的齿轮9转动带动移动框10往右移动，进而使得滑动框11往右移动带动右侧的伸缩杆7收缩，左侧的伸缩杆7伸长，从而实现机器人身体随滑动框11往右运动而不拉扯脑电波传感器5和机器人之间线路的目的；

当老人往右侧翻身脱离机器人头部左侧红外线传感器1的检测范围，而机器人头部右侧的红外线传感器1无法感应到人体红外线传感器1时，两个红外线传感器1分别传递不同的电信号给微控制器，微控制器控制电机正转，使得电机上同轴连接的齿轮9转动带动移动框10往左移动，进而使得滑动框11往左移动带动左侧伸缩杆7收缩，右侧伸缩杆7伸长，从而实现机器人身体随滑动框11向左运动而不拉扯脑电波传感器5和机器人之间线路的目的；

当机器人头部左侧的红外线传感器1和右侧的红外线传感器1皆感应到人体红外线时，两个红外线传感器1皆传递相同的电信号给微控制器，微控制器控制电机停止转动，使得随动机构停止运动，进而使得机器人机体4和人体之间的相对位置固定。

通过红外线传感器1感应人体红外线并发送电信号给微控制器，微控制器控制随动机构带动机器人机体4运动进而实现机器人机体4随人体移动的目的，有效的避免了脑电波传感器5和微控制器之间的线路在老人翻身的过程中被拉扯。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。