一种帽式多功能脑机接口装置的制作方法

本发明属于脑机接口，特别涉及一种帽式多功能脑机接口装置。

背景技术：

1、随着脑机接口技术的发展，脑控轮椅、脑控家电、脑控无人船、脑控无人机等脑控电子产品成为发展趋势。

2、脑机接口指在人或动物脑与外部装置间建立的直接连接通路，脑机接口装置通过信号采集单元采集脑电信号。脑机接口装置在使用时，必须使信号采集单元紧贴额头保证信号采集的质量。然而现有的装置为了达到这一目的常常导致脑机接口装置对头部的压力较大，长时间佩戴舒适度低。现有的脑机接口装置，虽然也有定位系统和无线通讯系统，但定位技术一般采用gps定位，受周边环境影响，容易出现漂移和偏差，而且一般只用一套定位系统，不能实现精确定位，尤其是室内、有遮蔽物的地方无法精确定位。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种帽式多功能脑机接口装置，有效提高脑电信号采集的质量，并提高使用人员佩戴的舒适度和安全性。

2、本发明采用北斗导航和gps导航系统，二者互补解决单定位系统定位的漂移偏差易受周边楼宇影响问题以及室内和遮蔽物无法定位问题，使定位精确。

3、本发明采用lora通信系统解决目前无线通信技术依赖于电信运营商基站，特别是在有遮蔽物情况下无法通信问题。

4、为上述目的本发明采用以下技术方案。

5、一种帽式多功能脑机接口装置，包括帽体，所述帽体为轻量化型并在外部顶端覆盖太阳能电池板，帽体内部后端还装有与太阳能电池板连接的工卡主体，所述工卡主体包括主控模块、无线射频通信模块、双星定位模块、蓝牙模块、传感器模块、语音功放模块、求救模块和电源及管理模块，无线射频通信模块、双星定位模块、蓝牙模块、传感器模块、语音功放模块、求救模块、电源及管理模块分别与主控模块连接，所述电源及管理模块分别为各模块进行供电，电源及管理模块还分别与锂离子电池和太阳能电池板正负极连接。

6、所述太阳能电池板为柔性太阳能电池板，黏贴在帽体外部顶端。

7、所述帽体设有孔洞，太阳能电池板的正负极连接的导线穿过孔洞引入帽体内。

8、所述导线引入帽体内的一端连接工卡主体上设置的usb接口。

9、所述帽体内部后端预留工卡卡槽，所述工卡主体还包括外壳，外壳构成工卡主体的外部结构，工卡主体通过外壳装在工卡卡槽内。

10、所述工卡主体设置卡扣弹片，所述卡槽和卡扣弹片卡合。

11、所述主控模块采用stm32l053r8t6型号的芯片，主控模块具有2路i2c接口、2路spi接口和3路串口，其中一路串口为低功耗串口，且具有dac；

12、所述无线射频通信模块采用sx1278型号芯片，无线射频通信模块通过spi接口与主控模块连接；

13、双星定位模块采用mt3333型号芯片模组，双星定位模块通过串口与主控模块连接；

14、蓝牙模块采用xy-mbd07a蓝牙无线串口数据透传双模模组，蓝牙模块串口与主控模块连接；所述传感器模块采用选用tgma脑电波模块，传感器模块通过i2c接口与主控模块连接；

15、所述语音功放模块采用sgm4895型号芯片，语音功放模块与主控模块连接；

16、所述求救模块与主控模块连接；

17、所述电源及管理模块采用bq24210型号模组，电源及管理模块兼容适配器充电方式和太阳能板充电方式。

18、所述无线射频通信模块连接弹簧天线。

19、所述双星定位模块连接陶瓷天线。

20、与现有技术相比本发明的有益效果是：

21、(1)帽式多功能脑机接口装置的电池续航能力有了极大的改善，电源管理模块实现了适配器充电和太阳能充电兼容，适配器可以快速充电，而柔性太阳能电池板可以实现在室外进行电池的补充充电，适配器充电为主，柔性太阳能补充充电为辅；

22、(2)定位功能做到了全方位定位，通过gps和北斗系统实现了双星定位，使得在室外定位更准确，而且通过蓝牙模块采集的蓝牙基站rssi数据进行室内定位，这样就实现了室外和室内全方位无缝隙定位；

23、(3)lora无线通信技术低功耗、广覆盖、长距离的通信特征满足一般工作场合的需要，有 lora基站就可以实现无线通信；

24、(4)有效提高脑电信号采集的质量，佩戴安全性和舒适度提高。

技术特征：

1.一种帽式多功能脑机接口装置，包括帽体和工卡主体，其特征在于帽体外部顶端覆盖太阳能电池板，帽体内部后端装有与太阳能电池板连接的工卡主体，工卡主体包括脑电信号处理单元和脑电信号采集单元传感器模块、主控模块、无线射频通信模块、双星定位模块、蓝牙模块、语音功放模块、求救模块和电源及管理模块，所述无线射频通信模块、双星定位模块、蓝牙模块、脑电信号处理单元和脑电信号采集单元传感器模块、语音功放模块、求救模块、电源及管理模块分别与主控模块连接，所述电源及管理模块分别为其他模块进行供电，电源及管理模块还分别与锂离子电池和太阳能电池板正负极连接。

2.根据权利要求1所述的一种帽式多功能脑机接口装置，其特征在于所述脑电信号采集单元有电极与信号处理单元相连。

3.根据权利要求1所述的一种帽式多功能脑机接口装置，其特征在于所述太阳能电池板为柔性太阳能电池板，黏贴在帽体外部顶端。

4.根据权利要求2所述的一种帽式多功能脑机接口装置，其特征在于所述帽体设有孔洞，太阳能电池板的正负极连接的预留导线穿过孔洞引入帽体内。

5.根据权利要求3所述的一种帽式多功能脑机接口装置，其特征在于所述预留导线引入帽体内的一端连接工卡主体上设置的usb口。

6.根据权利要求1所述的一种帽式多功能脑机接口装置，其特征在于所述帽体内部后端预留工卡卡槽，工卡主体还有外壳，工卡主体通过外壳装在工卡卡槽内。

7.根据权利要求5所述的一种帽式多功能脑机接口装置，其特征在于所述工卡主体外设置卡扣弹片，所述卡槽和卡扣弹片卡合。

8.根据权利要求1所述的一种帽式多功能脑机接口装置，其特征在于所述主控模块采用stm32l053r8t6型号的芯片，主控模块具有2路i2c接口、2路spi接口和3路串口，其中一路串口为低功耗串口，且具有dac；

9.根据权利要求8所述的一种帽式多功能脑机接口装置，其特征在于所述无线射频通信模块连接弹簧天线。

10.根据权利要求8所述的一种帽式多功能脑机接口装置，其特征在于所述双星定位模块连接陶瓷天线。

技术总结
本发明公开了一种帽式多功能脑机接口装置，包括帽体，帽体外部顶端覆盖太阳能电池板，帽体内部后端装有与太阳能电池板连接的工卡主体，工卡主体包括脑信号处理单元和脑信号采集单元；主控模块、无线射频通信模块、双星定位模块、蓝牙模块、传感器模块、语音功放模块、求救模块和电源及管理模块，无线射频通信模块、双星定位模块、蓝牙模块、传感器模块、语音功放模块、求救模块、电源及管理模块分别与主控模块连接，电源及管理模块分别为各模块供电，电源及管理模块还分别与锂离子电池和太阳能电池板正负极连接。本帽式脑机接口装置有效提高人员长时间佩戴的安全性和舒适度，电池续航能力有了较大改善，有效提高脑电信号采集的质量，实现脑机接口功能和无线通讯及全方位定位。

技术研发人员：张玉昌,张强,姚伟光
受保护的技术使用者：张玉昌
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15