一种自闭症儿童辅助交流装置的制作方法

技术领域：

本发明涉及医疗康复领域，特别涉及一种自闭症儿童辅助交流装置。

背景技术：
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自闭症也叫孤独症，一般多发生在儿童身上，是一种精神发育障碍。随着社会的发展，近些年来，自闭症儿童的数量不断增加。由于病因复杂，传统药物难以治愈，目前最有效的治疗方式是教育和训练。特殊教育和康复训练是各国采取的主要方式，像美国一样的发达国家，具有好的医疗环境，自闭症儿童一般能够得到良好的早期治疗。但在发展中国家，例如中国，从事这方面教育的师资力量和经费都十分匮乏，自闭症儿童很难得到好的治疗。

由于公众认知的淡薄、传统观念的偏见、专业支持系统和教育的缺失，自闭症儿童仍被排斥在正常生活之外，连争取最基本的权利和尊严，也相当曲折艰难。自闭症儿童最主要表现为不同程度的言语发育障碍、人际交往障碍、兴趣狭窄和行为方式刻板，不善与人交流及意思表达，导致影响其身心发展、认知学习及互动交流。

技术实现要素：
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(一)解决的技术问题

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自闭症儿童辅助交流装置，改善自闭症儿童的认知、交流及学习能力。

(二)技术方案

一种自闭症儿童辅助交流装置，包括脑电信号处理模块和辅助交流机器人，所述脑电信号处理模块和所述辅助交流机器人之间以无线通信模块进行连接。

所述辅助交流机器人包括位移判断模块、声音拾取模块、表情识别模块、行为记录模块、语音输出模块、情绪显示模块、运动轨迹模块和主控制器；

所述位移判断模块判断机器人主体与儿童之间的距离；

所述声音拾取模块采集儿童的声音信号；

所述表情识别模块识别儿童面部表情；

所述行为记录模块捕捉儿童躯干动作；

所述语音输出模块输出机器人语音信号；

所述情绪显示模块显示当前机器人情绪；

所述运动轨迹模块控制机器人运动轨迹路线；

所述主控制器集中处理上述模块输入的信号并做出响应。

所述表情识别模块包括第一摄像头和脸部显示屏。

所述运动轨迹模块包括前后各四个雷达探头和两个运动滚轮。

所述脑电信号处理模块为tgam模块或mindwavemobile脑立方耳机。

所述无线通信模块包括第一无线通信模块和第二无线通信模块，所述脑电信号处理模块与所述第一无线通信模块连接，所述辅助交流机器人与所述第二无线通信模块连接。

所述无线通信模块为蓝牙模块。

(三)有益效果

本发明提供了一种自闭症儿童辅助交流装置，通过处理分析采集的脑电信号、语音信号、面部表情信号和肢体动作信号，进行逐步的诱导交流，准确表达儿童的真实情感。友好的人机交互系统，生动形象的表情显示，可自定义的语音输出，提高了自闭症儿童的交流兴趣和积极性，改善了其认知、交流及学习能力，达到最佳的辅助目的。

附图说明：

图1是本发明所涉及的一种自闭症儿童辅助交流装置系统框图。

图2是本发明所涉及的辅助交流机器人架构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明所涉及的实施例做进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示，一种自闭症儿童辅助交流装置，包括脑电信号处理模块和辅助交流机器人，脑电信号处理模块和辅助交流机器人之间以无线通信模块进行连接。辅助交流机器人包括位移判断模块、声音拾取模块、表情识别模块、行为记录模块、语音输出模块、情绪显示模块、运动轨迹模块和主控制器；位移判断模块判断机器人主体与儿童之间的距离；声音拾取模块采集儿童的声音信号；表情识别模块识别儿童面部表情；行为记录模块捕捉儿童躯干动作；语音输出模块输出机器人语音信号；情绪显示模块显示当前机器人情绪；运动轨迹模块控制机器人运动轨迹路线；主控制器集中处理上述模块输入的信号并做出响应。无线通信模块包括第一无线通信模块和第二无线通信模块，脑电信号处理模块与第一无线通信模块连接，辅助交流机器人与第二无线通信模块连接。无线通信模块为蓝牙模块。

脑电信号处理模块为tgam模块或mindwavemobile脑立方耳机。mindwavemobile脑立方耳机是美国neurosky(神念科技)公司研发的脑立方耳机，从被测试者的额头处采集脑电信号。脑立方耳机包括三组脑电电极和与脑电电极相接的脑电采集芯片(tgam脑电模块)。脑立方耳机能对所采集的脑电信号进行去伪波、放大、fft(快速傅立叶变换)等处理，并能对50hz工频干扰信号进行滤除。同时，脑立方耳机还能根据当前所采集的脑电信号相应给出专心度和放松度的数值。因而，该脑立方耳机功能完善，价格不贵且使用操作简便。脑立方耳机采集脑电信号后输出的数据有以下两种：一种是未处理的原始数据，另一种是芯片自处理后的数据，参见mindwavemobile脑立方耳机的使用说明书。本实施例中选用第一种原始数据。

实施例2：

如图2所示，辅助交流机器人主体分为头部、躯干和底座。头部设有位移判断模块，为红外线传感器；声音拾取模块，为麦克风；表情识别模块，包括第一摄像头和脸部显示屏；声音输出模块，为扬声器。躯干设有行为记录模块，为第二摄像头；情绪显示模块，为情绪显示屏；还有主控制器。底座设有运动轨迹模块，包括前后各四个雷达探头和运动滚轮。

实施例3：

自闭症儿童戴上mindwavemobile脑立方耳机，采集到的原始脑电波数据通过第一无线通信模块和第二无线通信模块，存储到主控制器。第一摄像头捕捉面部表情信号，红外线传感器判断机器人和儿童之间的距离，若距离或角度不佳，运动滚轮进行调整，前后各四个雷达进行避障，当距离或角度合适，脸部显示屏识别该表情信号，主控制器进行存储。麦克风采集儿童所发出的语言或者声音信号，主控制器进行存储。第二摄像头捕捉儿童肢体动作信号，如手部动作等，主控制器进行存储。主控制器集中处理脑电波信号、面部表情信号、语音信号和肢体动作信号，并和云端服务器大数据进行对比分析，从而准确判断儿童当前所表达的准确情感信息，同时在情绪显示屏上显示对应表情。根据判断得出的情感信息，机器人通过麦克风跟儿童进行诱导交流，进一步确认该情感信息，同时也激发儿童的交流兴趣。

本发明提供了一种自闭症儿童辅助交流装置，通过处理分析采集的脑电信号、语音信号、面部表情信号和肢体动作信号，进行逐步的诱导交流，准确表达儿童的真实情感。友好的人机交互系统，生动形象的表情显示，可自定义的语音输出，提高了自闭症儿童的交流兴趣和积极性，改善了其认知、交流及学习能力，达到最佳的辅助目的。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种自闭症儿童辅助交流装置，包括脑电信号处理模块和辅助交流机器人，所述脑电信号处理模块和所述辅助交流机器人之间以无线通信模块进行连接。所述辅助交流机器人包括位移判断模块、声音拾取模块、表情识别模块、行为记录模块、语音输出模块、情绪显示模块、运动轨迹模块和主控制器。本发明通过处理分析采集的脑电信号、语音信号、面部表情信号和肢体动作信号，进行逐步的诱导交流，准确表达儿童的真实情感。友好的人机交互系统，生动形象的表情显示，可自定义的语音输出，提高了自闭症儿童的交流兴趣和积极性，改善了其认知、交流及学习能力，达到最佳的辅助目的。

技术研发人员：董荣琴
受保护的技术使用者：湖州健凯康复产品有限公司
技术研发日：2017.08.04
技术公布日：2017.11.03