一种用于脑波检测的自动适应头部轮廓的VR头盔的制作方法

本发明涉及机械装置领域，更具体地，涉及一种用于脑波检测的自动适应头部轮廓的vr头盔。

背景技术：

随着虚拟现实(vr)技术的发展，其载体虚拟现实(vr)头盔形式正向多元化发展。用户在使用虚拟现实(vr)头盔时，其脑部认知活动检测情况是科学界、多媒体行业、游戏行业、生物医疗界关注的重点，而一般的虚拟现实(vr)头盔体积较大，无法同时兼容传统脑波检测头盔。针对传统虚拟现实(vr)头盔与传统脑波检测头盔无法并行工作，兼容性差、且与佩戴者之间的交互方式较少,并不能满足用户的体验的技术问题。

现有的技术中，无法同时兼顾脑波检测和自动适应头部轮廓，如一种头戴式ecm脑波检测仪，申请号为201720032854.7，授权公告日为2018年01月12日，是一种戴在头部的脑波检测仪，只能用来检测脑波，而且并不是适用于所有人群，每个人的头部轮廓不同，不适应头部轮廓的情况下，检测的脑波数据会有很大误差。

技术实现要素：

本发明为解决现有的vr头盔不支持脑波检测且无法适应头部轮廓的技术缺陷，提供了一种用于脑波检测的自动适应头部轮廓的vr头盔。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种用于脑波检测的自动适应头部轮廓的vr头盔，涉及终端，包括头盔壳体、气囊控制机构和脑波检测机构；所述气囊控制机构固定在所述头盔壳体内侧，用于自动适应头部轮廓并自行调整充气程度；所述脑波检测机构设置在所述气囊控制机构表面，用于检测实验者的脑波，并传输至终端。

上述方案中，常规的vr头盔上设置了脑波检测机构，可以在用户体验时采集脑波实时数据并传输至终端，在vr头盔内部设置有气囊控制机构，可以自动适应不同用户的头部轮廓，防止vr头盔晃动，得到舒适的体验。

所述头盔壳体包括头顶护板、头顶支架、vr眼镜机构、耳夹、护板支架、前额护板和后颈护板；所述的前额护板和后颈护板通过上方的头顶支架建立连接，所述头顶护板固定设置在所述头顶支架上方，所述的前额护板和后颈护板两侧均通过所述护板支架建立连接并组成环状结构；所述耳夹固定设置在一侧的所述护板支架上；所述vr眼镜机构固定设置在前额护板前端。

所述vr眼镜机构包括vr眼镜外壳和透镜，所述vr眼镜外壳固定设置在前额护板前端，所述透镜固定设置在vr眼镜外壳内部。

所述气囊控制机构包括前额气囊机构、头顶气囊机构、后颈气囊机构和气囊电器装置；所述前额气囊机构设置在所述前额护板内侧，所述头顶气囊机构设置在所述头顶护板内侧，所述后颈气囊机构设置在所述后颈护板内侧，所述气囊电器装置固定设置在与所述耳夹对称的一侧。

所述前额气囊机构包括前额电磁阀、前额气泵、前额气管、前额气囊和前额压力传感器；所述前额压力传感器与所述气囊电器装置电性连接，所述气囊电器装置通过所述前额电磁阀控制所述所述前额气泵运作；所述前额气泵通过所述前额气管对所述前额气囊加压或减压；

所述头顶气囊机构包括头顶气管、头顶气囊和头顶压力传感器；所述后颈气囊机构包括后颈电磁阀、后颈气泵、后颈气管、后颈气囊和后颈压力传感器；所述的头顶压力传感器和后颈压力传感器均与所述气囊电器装置电性连接，所述气囊电器装置通过所述前额电磁阀控制所述所述前额气泵运作；所述前额气泵通过所述前额气管对所述前额气囊加压或减压；所述气囊电器装置通过所述后颈电磁阀控制所述后颈气泵运作；所述后颈气泵通过所述头顶气管对所述头顶气囊加压或减压；所述后颈气泵通过所述后颈气管对所述后颈气囊加压或减压。

所述气囊电器装置包括气泵控制芯片、第一电源、驱动电路；所述的前额压力传感器、头顶压力传感器和后颈压力传感器均与所述气泵控制芯片电性连接；所述气泵控制芯片通过所述驱动电路控制所述的前额电磁阀和后颈电磁阀的开关，所述第一电源为所述的前额电磁阀、后颈电磁阀、前额气泵和后颈气泵提供电能。

所述脑波探测机构包括前额bci探测电极、头顶bci探测电极、后颈bci探测电极和bci控制装置；所述前额bci探测电极设置在所述前额气囊表面，所述头顶bci探测电极设置在所述头顶气囊表面，所述后颈bci探测电极设置在所述后颈气囊表面，所述的前额bci探测电极、头顶bci探测电极、后颈bci探测电极均与所述bci控制装置电性连接，所述bci控制装置与所述终端无线连接。

所述前额bci探测电极和后颈bci探测电极的数量均设置有2个，2个所述的前额bci探测电极对称设置在所述前额气囊表面，2个所述的后颈bci探测电极对称设置在所述后颈气囊表面。

所述bci控制装置包括第二电源、thinkgearam控制芯片、蓝牙通讯装置；所述的前额bci探测电极、头顶bci探测电极、后颈bci探测电极的输出端均与所述thinkgearam控制芯片的输入端电性连接，所述thinkgearam控制芯片通过所述蓝牙通讯装置与所述终端无线连接，所述第二电源为所述的前额bci探测电极、头顶bci探测电极、后颈bci探测电极和thinkgearam控制芯片提供电能。

所述耳夹内设置有脑波基准点传感器，将脑波基准电压点传输至所述thinkgearam控制芯片。

上述方案中，vr眼镜机构适配市面上7寸以内屏幕大小的手机，智能手机放入后，在内部固定，用户通过透镜可观察到整合后的虚拟现实图像，透镜与手机的距离控制在透镜焦距以内，光线通过透镜和晶状体的2次折射，用户视网膜清晰形成一整副图像；vr头盔放入智能手机设备初始化vr体验时，气泵对各气囊快速充气来贴合佩戴者头部形状，控制芯片通过压力传感器探测贴合压力，前额电磁阀和后颈电磁阀实时调节保压，维持前额气囊、头顶气囊和后颈气囊对头部产生紧致、舒适的佩戴力度。

脑波检测机构通过前额bci检测电极、头顶bci检测电极和后颈bci检测电极采集脑波信号，采集到的信号通过蓝牙通讯装置将测得的数据反馈到终端，显示波形与数据。本发明bci信号采集部件主板采用美国neuroskythinkgearam控制芯片以及其配套的thinkgear检测电极，以采集大脑产生的生物电信号，并经过neuroskythinkgearam控制芯片内部算法进行运算，最终将测得的数据上传至计算机的终端之中，再通过计算机的终端对数据进行存储、分析和显示。

vr头盔共有前额气囊、头顶气囊、后颈气囊三个气囊，快速充气后的气囊可以贴合佩戴者头部形状，头部产生紧致、舒适的佩戴力度。气囊采用柔性紧绷材料便于贴合佩戴者头部形状，起到固定加紧被测者头顶部位，防止脑波仪晃动、错位、松动等。气囊比传统绷带或塑料支架具有更加贴合脑部形状，并且舒适性高，密闭程度高，可精确控制等特点，对提高bci脑电采集、减少测量误差具有重要作用。

气囊控制机构包括有前额压力传感器、后颈压力传感器和头顶压力传感器，当前额气泵通过前额气管对前额气囊进行加压、后颈气泵分别通过串联的后颈气管和头顶气管对头顶气囊、后颈气囊进行加压。所有气囊和气泵之间通过气管连接以保证气泵所充气体能够严密的在系统中流通而不至于泄露，所有的电磁阀通过线路与驱动电路相连,气泵控制芯片通过驱动电路对气泵和电磁阀的充放气进行控制，前额压力传感器、后颈压力传感器和头顶压力传感器，气泵控制芯片对收到的数据进行计算得到气囊对头部各部位压力值，根据人体工程学生理指标，当各部位压力值达到的脑波采集所适宜的数值时，气泵控制芯片根据系统中流通气体压力实时控制电磁阀进而调节气泵气体充气流量，保证各气囊给予头部适宜、舒适的压力。

气囊控制机构有两套独立的气泵和气囊系统来单独充气和保压，前额气泵通过前额气管对前额气囊进行独立加压，后颈气泵分别通过后颈气管和头顶气管对头顶气囊和后颈气囊进行加压；比传统整体串联的气囊更加灵活精确。

vr头盔的电源电压为6v，后颈电磁阀和前额电磁阀选用的是cjv13－a06a1，额定电压为dc-6v，常开型，最大承压350mmhg；前额压力传感器、头顶压力传感器和后颈压力传感器的量程为0-40kpa，线性精度为0.25％fs；利用压力传感器识别用户头部皮肤压力和脉搏信号，将脉动转换成电信号传输给气泵控制芯片。蓝牙通讯装置采用ti的cc2540芯片，支持at指令，直接串口与thinkgearam芯片进行数据互传。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种用于脑波检测的自动适应头部轮廓的vr头盔，常规的vr头盔上设置了脑波检测机构，可以在用户体验时采集脑波实时数据并传输至终端，在vr头盔内部设置有气囊控制机构，可以自动适应不同用户的头部轮廓，防止vr头盔晃动，得到舒适的体验。

附图说明

图1为本发明的头盔壳体示意图；

图2为本发明的气囊控制机构示意图；

图3为本发明的脑波检测机构示意图；

附图标记说明：1、头盔壳体；2、气囊控制机构；3、脑波检测机构；11、头顶护板；12、头顶支架；13、vr眼镜机构；14、耳夹；15、护板支架；16、前额护板；17、后颈护板；131、vr眼镜外壳；132、透镜；21、前额气囊机构；22、头顶气囊机构；23、后颈气囊机构；24、气囊电器装置；211、前额电磁阀；212、前额气泵；213、前额气管；214、前额气囊；215、前额压力传感器；221、头顶气管；222、头顶气囊；223、头顶压力传感器；231、后颈电磁阀；232、后颈气泵；233、后颈气管；234、后颈气囊；235、后颈压力传感器；31、前额bci检测电极；32、头顶bci检测电极；33、后颈bci检测电极；34、bci控制装置。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1

如图1、图2和图3所示，一种用于脑波检测的自动适应头部轮廓的vr头盔，涉及终端，包括头盔壳体1、气囊控制机构2和脑波检测机构3；所述气囊控制机构2固定在所述头盔壳体1内侧，用于自动适应头部轮廓并自行调整充气程度；所述脑波检测机构3设置在所述气囊控制机构2表面，用于检测实验者的脑波，并传输至终端。

所述头盔壳体1包括头顶护板11、头顶支架12、vr眼镜机构13、耳夹14、护板支架15、前额护板16和后颈护板17；所述的前额护板16和后颈护板17通过上方的头顶支架12建立连接，所述头顶护板11固定设置在所述头顶支架12上方，所述的前额护板16和后颈护板17两侧均通过所述护板支架15建立连接并组成环状结构；所述耳夹14固定设置在一侧的所述护板支架15上；所述vr眼镜机构13固定设置在前额护板16前端。

所述vr眼镜机构13包括vr眼镜外壳131和透镜132，所述vr眼镜外壳131固定设置在前额护板16前端，所述透镜132固定设置在vr眼镜外壳131内部。

所述气囊控制机构2包括前额气囊机构21、头顶气囊机构22、后颈气囊机构23和气囊电器装置24；所述前额气囊机构21设置在所述前额护板16内侧，所述头顶气囊机构22设置在所述头顶护板11内侧，所述后颈气囊机构23设置在所述后颈护板17内侧，所述气囊电器装置24固定设置在与所述耳夹14对称的一侧。

所述前额气囊机构21包括前额电磁阀211、前额气泵212、前额气管213、前额气囊214和前额压力传感器215；所述前额压力传感器215与所述气囊电器装置24电性连接，所述气囊电器装置24通过所述前额电磁阀211控制所述所述前额气泵212运作；所述前额气泵212通过所述前额气管213对所述前额气囊214加压或减压；

所述头顶气囊机构22包括头顶气管221、头顶气囊222和头顶压力传感器223；所述后颈气囊机构23包括后颈电磁阀231、后颈气泵232、后颈气管233、后颈气囊234和后颈压力传感器235；所述的头顶压力传感器223和后颈压力传感器235均与所述气囊电器装置24电性连接，所述气囊电器装置24通过所述前额电磁阀211控制所述所述前额气泵212运作；所述前额气泵212通过所述前额气管213对所述前额气囊214加压或减压；所述气囊电器装置24通过所述后颈电磁阀231控制所述后颈气泵232运作；所述后颈气泵232通过所述头顶气管221对所述头顶气囊222加压或减压；所述后颈气泵232通过所述后颈气管233对所述后颈气囊234加压或减压。

所述气囊电器装置24包括气泵控制芯片、第一电源、驱动电路；所述的前额压力传感器215、头顶压力传感器223和后颈压力传感器235均与所述气泵控制芯片电性连接，所述气泵控制芯片通过所述驱动电路控制所述的前额电磁阀211和后颈电磁阀231的开关，所述第一电源为所述的前额电磁阀211、后颈电磁阀231、前额气泵212和后颈气泵232提供电能。

所述脑波探测机构3包括前额bci检测电极31、头顶bci检测电极32、后颈bci检测电极33和bci控制装置34；所述前额bci检测电极31设置在所述前额气囊214表面，所述头顶bci检测电极32设置在所述头顶气囊222表面，所述后颈bci检测电极33设置在所述后颈气囊234表面，所述的前额bci检测电极31、头顶bci检测电极32、后颈bci检测电极33均与所述bci控制装置34电性连接，所述bci控制装置34与所述终端无线连接。

所述前额bci探测电极31和后颈bci探测电极33的数量均设置有2个，2个所述的前额bci探测电极31对称设置在所述前额气囊214表面，2个所述的后颈bci探测电极33对称设置在所述后颈气囊234表面。

所述bci控制装置34包括第二电源、thinkgearam控制芯片、蓝牙通讯装置；所述的前额bci探测电极31、头顶bci探测电极32、后颈bci探测电极33的输出端均与所述thinkgearam控制芯片的输入端电性连接，所述thinkgearam控制芯片通过所述蓝牙通讯装置与所述终端无线连接，所述第二电源为所述的前额bci探测电极31、头顶bci探测电极32、后颈bci探测电极33和thinkgearam控制芯片提供电能。

所述耳夹14内设置有脑波基准点传感器，将脑波基准电压点传输至所述thinkgearam控制芯片。

实施例2

vr眼镜机构13适配市面上7寸以内屏幕大小的手机，智能手机放入后，在内部固定，用户通过透镜132可观察到整合后的虚拟现实图像，透镜132与手机的距离控制在透镜132焦距以内，光线通过透镜132和晶状体的2次折射，用户视网膜清晰形成一整副图像；vr头盔放入智能手机设备初始化vr体验时，气泵对各气囊快速充气来贴合佩戴者头部形状，气泵控制芯片通过压力传感器探测贴合压力，前额电磁阀和后颈电磁阀实时调节保压，维持前额气囊214、头顶气囊222和后颈气囊234对头部产生紧致、舒适的佩戴力度。

脑波检测机构3通过前额bci检测电极31、头顶bci检测电极32和后颈bci检测电极33采集脑波信号，采集到的信号通过蓝牙通讯装置将测得的数据反馈到终端，显示波形与数据。本发明bci信号采集部件主板采用美国neuroskythinkgearam控制芯片以及其配套的thinkgear检测电极，以采集大脑产生的生物电信号，并经过neuroskythinkgearam控制芯片内部算法进行运算，最终将测得的数据上传至计算机的终端之中，再通过计算机的终端对数据进行存储、分析和显示。

vr头盔共有前额气囊214、头顶气囊222、后颈气囊234三个气囊，快速充气后的气囊可以贴合佩戴者头部形状，头部产生紧致、舒适的佩戴力度。气囊采用柔性紧绷材料便于贴合佩戴者头部形状，起到固定加紧被测者头顶部位，防止脑波仪晃动、错位、松动等。气囊比传统绷带或塑料支架具有更加贴合脑部形状，并且舒适性高，密闭程度高，可精确控制等特点，对提高bci脑电采集、减少测量误差具有重要作用。

气囊控制机构2包括有前额压力传感器215、后颈压力传感器235和头顶压力传感器223，当前额气泵212通过前额气管213对前额气囊214进行加压、后颈气泵232分别通过串联的后颈气管233和头顶气管221对头顶气囊222、后颈气囊234进行加压。所有气囊和气泵之间通过气管连接以保证气泵所充气体能够严密的在系统中流通而不至于泄露，所有的电磁阀通过线路与驱动电路相连,气泵控制芯片通过驱动电路对气泵和电磁阀的充放气进行控制，前额压力传感器、后颈压力传感器和头顶压力传感器，气泵控制芯片对收到的数据进行计算得到气囊对头部各部位压力值，根据人体工程学生理指标，当各部位压力值达到的脑波采集所适宜的数值时，气泵控制芯片根据系统中流通气体压力实时控制电磁阀进而调节气泵气体充气流量，保证各气囊给予头部适宜、舒适的压力。

气囊控制机构2有两套独立的气泵和气囊系统来单独充气和保压，前额气泵通过前额气管对前额气囊进行独立加压，后颈气泵分别通过后颈气管和头顶气管对头顶气囊和后颈气囊进行加压；比传统整体串联的气囊更加灵活精确。

vr头盔的电源电压为6v，后颈电磁阀231和前额电磁阀211选用的是cjv13－a06a1，额定电压为dc-6v，常开型，最大承压350mmhg；前额压力传感器215、头顶压力传感器223和后颈压力传感器235的量程为0-40kpa，线性精度为0.25％fs；利用压力传感器识别用户头部皮肤压力和脉搏信号，将脉动转换成电信号传输给气泵控制芯片。蓝牙通讯装置采用ti的cc2540芯片，支持at指令，直接串口与thinkgearam芯片进行数据互传。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。