一种肌电遥控玩具飞行器及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种肌电遥控玩具飞行器及其控制方法，该肌电遥控玩具飞行器包括肌电遥控装置和玩具飞行器，其中肌电遥控装置包括若干个肌电采集电极、信号处理模块和无线发送模块。肌电采集电极负责肌电信号的拾取；信号处理模块负责肌电信号的检测、特征提取和手势识别，另外将识别结果转换成飞行器动作指令；无线发送模块负责飞行器动作指令的无线发送。玩具飞行器包括飞行器本体、飞行器控制模块、飞行器驱动执行模块和无线接收模块。无线接收模块负责接收遥控装置发出的飞行器动作指令；飞行器控制模块和驱动执行模块负责根据动作指令使得飞行器本体完成相应的飞行动作。本发明实现了肌电信号对玩具飞行器的控制，增加了其趣味性。
【专利说明】—种肌电遥控玩具飞行器及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能玩具【技术领域】，特别是涉及生物电控制玩具领域。
【背景技术】
[0002]玩具飞行器是一种高级玩具，适用人群广泛，不但适合儿童娱乐，而且也适宜成人娱乐。儿童娱乐的同时，还会引起其好奇心，进而产生学习探索的兴趣；而成人在工作之余，通过玩飞行器，进行有效休息，会更好地投入到工作中去。
[0003]目前，玩具飞行器风靡海内外，种类繁多，如固定翼飞机、旋翼飞机、飞艇等，但控制装置几乎都是通过手柄操纵或者屏幕触摸无线遥控，而通过生物电来控制飞行器的玩具几乎没有，本发明旨在实现肌电信号对玩具飞行器的控制，会大大增加其神奇性、趣味性，由此更易引起人们的兴趣。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是:提供一种肌电遥控玩具飞行器，能够通过不同手势所产生的肌电信号控制飞行器的飞行，实现肌电信号对玩具飞行器的控制。
[0005]本发明的技术方案如下:
一种肌电遥控玩具飞行器，包括肌电遥控装置和玩具飞行器，其中:
肌电遥控装置包括若干个肌电采集电极、信号处理模块和无线发送模块；所述肌电采集电极负责肌电信号的拾取；所述信号处理模块负责肌电信号的检测、特征提取和手势识另O，并将识别结果转换成飞行器动作指令；所述无线发送模块负责飞行器动作指令的无线发送。
[0006]玩具飞行器包括飞行器本体、飞行器控制模块、飞行器驱动执行模块和无线接收模块；所述无线接收模块负责接收遥控装置发出的飞行器动作指令；所述飞行器控制模块和驱动执行模块负责根据动作指令使得飞行器本体完成相应的飞行动作。
[0007]进一步，所述肌电采集电极至少为3导联，以控制飞行器较多的飞行动作。
[0008]进一步，所述信号处理模块中包括用于的肌电信号检测的电路，该电路包括依次连接的前置放大电路、带通滤波电路、50Hz陷波电路、信号隔离、程控主放大电路和电平抬升电路；其中，前置放大电路放大增益为100，带通滤波电路截止频率为10-600HZ ；50Hz陷波电路用于去除空间50Hz电磁干扰；信号隔离实现地线浮空隔离，保证人体安全；程控主放大电路和电平抬升电路用于肌电信号的进一步放大，并将其抬升到后续模/数转换范围内。
[0009]进一步，所述信号处理模块中特征提取、手势识别和指令转换环节通过提取出的肌电信号特征识别出握拳、伸拳、伸腕、屈腕、左旋腕和右旋腕六个动作，其中:握拳和伸拳动作转换为起飞和停飞指令，而握拳和伸拳的强度则对应飞行加速和减速；伸腕动作转换为向上飞行指令，屈腕动作转换为向下飞行指令，而伸腕和屈腕的强度则对应飞行的高度；左旋腕对应向左转向指令，右旋腕对应向右转向指令。[0010]进一步，所述信号处理模块采用内置高精度模/数转换的高速处理器；所述无线发送和无线接收模块采用射频数据收发器。
[0011]进一步，所述肌电遥控装置有电池和外接电源两种供电模式。
[0012]一种肌电遥控玩具飞行器的控制方法，包括以下步骤:
(1)首先小臂伸直指向前方；握拳，飞行器开始起飞，随着握拳的强度增大，速度加大；
(2)在飞行器飞行过程中，若飞行器向上飞行，则保持原来动作并伸腕；若飞行器向下飞行，则保持原来动作并屈腕；
(3)在飞行器飞行过程中，若飞行器向左转向，则保持原来动作并向左旋腕；若飞行器向右转向，则保持原来动作并向右转向；
(4)若飞行器落地停飞，则屈腕向下飞行并伸拳减速，直至落地停止；
(5 )若继续飞行重复步骤(I)至(4 )。
[0013]本发明的有益效果为:
通过不同变换手势产生的肌电信号经处理后无线发送给玩具飞行器，控制飞行器的飞行动作。该发明趣味性强，能够吸引不同人群，娱乐的同时感受科技及人体生物电的神奇。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为肌电遥控玩具飞行器结构框图；
图2为肌电信号检测电路结构框图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的描述。
[0016]本发明一种肌电遥控玩具飞行器的结构如图1所示，包括肌电遥控装置和玩具飞行器，其中:
肌电遥控装置放置于小手臂外侧，采集电极安置于手臂相应伸肌、屈肌位置拾取肌电信号，肌电遥控装置包括若干个肌电采集电极、信号处理模块和无线发送模块。肌电采集电极负责肌电信号的拾取；信号处理模块负责肌电信号的检测、特征提取和手势识别，另外将识别结果转换成飞行器动作指令；无线发送模块负责飞行器动作指令的无线发送。
[0017]玩具飞行器包括飞行器本体、飞行器控制模块、飞行器驱动执行模块和无线接收模块。无线接收模块负责接收遥控装置发出的飞行器动作指令；飞行器控制模块和驱动执行模块负责根据动作指令使得飞行器本体完成相应的飞行动作。
[0018]其中肌电采集电极至少为3导联，如此可以控制飞行器更多的飞行动作。
[0019]其中肌电信号检测电路的结构如图2所示，包括前置放大电路、带通滤波电路、50Hz陷波电路、信号隔离、程控主放大电路和电平抬升电路。前置放大电路对肌电信号进行初步放大，高性能的前置放大电路对干扰信号能够起到很好的抑制作用，前置放大电路的放大增益为100 ;带通滤波电路一方面用于阻断前置放大电路可能输出的直流电平，防止后续电路出现饱和，另一方面可以消除混在信号中的各种杂波干扰，带通滤波电路的截止频率为10-600HZ ；50Hz陷波电路用于去除空间50Hz电磁干扰；信号隔离实现地线浮空隔离，保证人体安全；程控主放大电路和电平抬升电路用于肌电信号的进一步放大，并将其抬升到后续模/数转换范围内，通常女性肌电信号幅值要比男性小，而体质弱的肌电信号幅值要比体质强的小，所以具体放大倍数根据操作人性别和体质可由程序操控。
[0020]其中信号处理模块中特征提取、手势识别和指令转换环节通过提取出的肌电信号特征识别出握拳、伸拳、伸腕、屈腕、左旋腕和右旋腕六个动作，其中握拳和伸拳动作转换为起飞和停飞指令，而握拳和伸拳的强度则对应飞行加速和减速；伸腕动作转换为向上飞行指令，屈腕动作转换为向下飞行指令，而伸腕和屈腕的强度则对应飞行的高度；左旋腕对应向左转向指令，右旋腕对应向右转向指令。各个动作对应相应的飞行器动作指令，经无线发送模块，发送给飞行器，飞行器接收到相应指令后，通过自身控制器驱动执行相应动作。
[0021]其中信号处理模块采用内置高精度模/数转换的高速处理器；所述无线发送和无线接收模块采用射频数据收发器。
[0022]其中肌电遥控装置有电池和外接电源两种供电模式。
[0023]上述肌电遥控玩具飞行器的控制方法，包括以下步骤:
Stepl:首先小臂伸直指向前方；握拳，飞行器开始起飞，随着握拳的强度增大，速度加
大；
Step2:在飞行器飞行过程中，若飞行器向上飞行，则保持原来动作并伸腕；若飞行器向下飞行，则保持原来动作并屈腕；
Step3:在飞行器飞行过程中，若飞行器向左转向，则保持原来动作并向左旋腕；若飞行器向右转向，则保持原来动作并向右转向；
Step4:若飞行器落地停飞，则屈腕向下飞行并伸拳减速，直至落地停止；
Step5:若继续飞行重复Stepl- Step4。
[0024]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。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，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种肌电遥控玩具飞行器，其特征在于，包括肌电遥控装置和玩具飞行器，其中: 肌电遥控装置包括若干个肌电采集电极、信号处理模块和无线发送模块；所述肌电采集电极负责肌电信号的拾取；所述信号处理模块负责肌电信号的检测、特征提取和手势识另IJ，并将识别结果转换成飞行器动作指令；所述无线发送模块负责飞行器动作指令的无线发送； 玩具飞行器包括飞行器本体、飞行器控制模块、飞行器驱动执行模块和无线接收模块；所述无线接收模块负责接收遥控装置发出的飞行器动作指令；所述飞行器控制模块和驱动执行模块负责根据动作指令使得飞行器本体完成相应的飞行动作。
2.如权利要求1所述的肌电遥控玩具飞行器，其特征在于，所述肌电采集电极至少为3导联，以控制飞行器较多的飞行动作。
3.如权利要求1或2所述的肌电遥控玩具飞行器，其特征在于，所述信号处理模块中包括用于的肌电信号检测的电路，该电路包括依次连接的前置放大电路、带通滤波电路、50Hz陷波电路、信号隔离、程控主放大电路和电平抬升电路；其中，前置放大电路放大增益为100，带通滤波电路截止频率为10-600HZ ；50Hz陷波电路用于去除空间50Hz电磁干扰；信号隔离实现地线浮空隔离，保证人体安全；程控主放大电路和电平抬升电路用于肌电信号的进一步放大，并将其抬升到后续模/数转换范围内。
4.如权利要求1所述的肌电遥控玩具飞行器，其特征在于，所述信号处理模块中特征提取、手势识别和指令转换环节通过提取出的肌电信号特征识别出握拳、伸拳、伸腕、屈腕、左旋腕和右旋腕六个动作，其中:握拳和伸拳动作转换为起飞和停飞指令，而握拳和伸拳的强度则对应飞行加速和减速；伸腕动作转换为向上飞行指令，屈腕动作转换为向下飞行指令，而伸腕和屈腕的强度则对应飞行的高度；左旋腕对应向左转向指令，右旋腕对应向右转向指令。
5.如权利要求1所述的肌电遥控玩具飞行器，其特征在于，所述信号处理模块采用内置高精度模/数转换的高速处理器；所述无线发送和无线接收模块采用射频数据收发器。
6.如权利要求1所述的肌电遥控玩具飞行器，其特征在于，所述肌电遥控装置有电池和外接电源两种供电模式。
7.—种肌电遥控玩具飞行器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: (O首先小臂伸直指向前方；握拳，飞行器开始起飞，随着握拳的强度增大，速度加大； (2)在飞行器飞行过程中，若飞行器向上飞行，则保持原来动作并伸腕；若飞行器向下飞行，则保持原来动作并屈腕； (3)在飞行器飞行过程中，若飞行器向左转向，则保持原来动作并向左旋腕；若飞行器向右转向，则保持原来动作并向右转向； (4)若飞行器落地停飞，则屈腕向下飞行并伸拳减速，直至落地停止； (5 )若继续飞行重复步骤(I)至(4 )。
【文档编号】A63H27/20GK103861290SQ201410068223
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】吕继东, 戎海龙, 王雪, 何可人, 陈阳, 马正华 申请人:常州大学