描述

你想用你的思想來(lái)控制事物嗎？這個(gè)教程描述了如何使用腦電波駕駛遙控卡車。耳機(jī)感應(yīng)到我的腦電波并將它們傳輸?shù)揭慌_(tái)小型計(jì)算機(jī)。當(dāng)我提高注意力或眨眼時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)換信號(hào)并將它們傳遞給卡車的遙控器，我已將其連接到計(jì)算機(jī)。當(dāng)我集中注意力時(shí)，車輪會(huì)旋轉(zhuǎn)。0ne 強(qiáng)烈的眨眼左轉(zhuǎn)。強(qiáng)烈的雙眨眼會(huì)右轉(zhuǎn)。

耳機(jī)是NeuroSky MindWave Mobile 2，電腦是Arduino Uno微控制器，藍(lán)牙模塊是HC-05。

實(shí)際應(yīng)用

一些開(kāi)發(fā)人員已經(jīng)應(yīng)用這些想法來(lái)幫助癱瘓的人；例如，駕駛輪椅、家庭自動(dòng)化或在屏幕上選擇字母和單詞以便在屏幕上或通過(guò)語(yǔ)音進(jìn)行交流。他們的項(xiàng)目可以在 YouTube 上找到。

項(xiàng)目的主要步驟

這個(gè)項(xiàng)目有5個(gè)主要步驟：

• 將 HC-05 連接到 Arduino，對(duì)其進(jìn)行配置，并將其與 MindWave 配對(duì)。
• 將舵機(jī)連接到遙控器。
• 給 Arduino 接線。
• Arduino 草圖（代碼）。
• 上傳 Arduino 草圖并使用它。

控制機(jī)器人車輛的方法

在開(kāi)始我的項(xiàng)目之前，我在 Internet 上搜索了 NeuroSky 項(xiàng)目，以了解開(kāi)發(fā)人員選擇使用哪些腦電波信號(hào)。許多項(xiàng)目只使用了注意力和冥想級(jí)別，還有一些項(xiàng)目還使用了眨眼。在我的項(xiàng)目中，我決定使用注意力級(jí)別來(lái)控制向前和停止行駛，單閃左轉(zhuǎn)或雙閃右轉(zhuǎn)。

有一個(gè)項(xiàng)目采用了非常不同的方法：當(dāng)用戶眨眼時(shí)，軟件開(kāi)始循環(huán)向前、向后、向左、向右，每個(gè)循環(huán) 2 秒。如果用戶眨了兩下眼，那么車輛就會(huì)在那個(gè)瞬間朝自行車所在的任何方向行駛。這種方法提供了很大的靈活性，但可能會(huì)很慢。例如，如果用戶右轉(zhuǎn)，他們將無(wú)法左轉(zhuǎn)大約 6 秒，

將 NeuroSky MindWave Mobile 2 連接到 Arduino 的方法

一些開(kāi)發(fā)人員通過(guò)藍(lán)牙將他們的 NeuroSky MindWave Mobile 直接連接到 Arduino 板，這是我決定做的。這種方法比下一種方法更容易（如下所述），但檢測(cè)到眨眼需要更長(zhǎng)的時(shí)間（略超過(guò) 1 秒）。這對(duì)我的項(xiàng)目來(lái)說(shuō)沒(méi)問(wèn)題。

其他開(kāi)發(fā)人員通過(guò)計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)處理，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送到 Arduino。這允許進(jìn)行更復(fù)雜的分析或處理，并且可以更快地檢測(cè)到眨眼（大約半秒）。NeuroSky 在這個(gè)網(wǎng)站上有關(guān)于這種方法的教程，適用于 PC Windows、Apple Mac OSX、Android 和 IOS：我決定不使用這種方法，因?yàn)樗枰獙W(xué)習(xí)如何在計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)上對(duì)軟件進(jìn)行編程。

最大化注意力水平

最大化注意力水平的方法因人而異。以下是一些建議：

• 專注于一個(gè)對(duì)象。
• 仔細(xì)閱讀食品容器上的成分清單。
• 記住食品容器上的一些營(yíng)養(yǎng)成分。
• 從 100 倒數(shù)到 6 或 7。
• 在頭腦中進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算。
• 聽(tīng)一首說(shuō)唱歌曲并嘗試?yán)斫飧柙~。
• 用你不流利的語(yǔ)言閱讀一些東西。

眨眼

眨眼需要很強(qiáng)才能被檢測(cè)到。正常的眨眼被忽略。

頭部應(yīng)保持靜止，以避免錯(cuò)誤的眨眼檢測(cè)。在這個(gè)項(xiàng)目中檢測(cè)眨眼的方法包括檢查從耳機(jī)接收到的信號(hào)的質(zhì)量。強(qiáng)烈的眨眼會(huì)使前額的皮膚移動(dòng)，從而降低信號(hào)的質(zhì)量，這被解釋為眨眼。如果頭部移動(dòng)，耳機(jī)的傳感器可能會(huì)輕微移動(dòng)，從而降低信號(hào)質(zhì)量，這將被識(shí)別為眨眼。

這種檢測(cè)眨眼的方法不使用大腦的神經(jīng)信號(hào)。我的理解是 NeuroSky 的計(jì)算機(jī)/智能手機(jī)方法可以。

電子零件

• NeuroSky MindWave Mobile 2 耳機(jī)和 1 節(jié) AAA 電池
• 一臺(tái)電腦（我用的是 Apple iMac）
• Arduino Uno 或其他型號(hào)及其 USB 數(shù)據(jù)線
• HC-05藍(lán)牙模塊
• 兩個(gè)伺服電機(jī)（我使用 Solarbotics HXT900 Micro Servos）
• 面包板和面包板電線
• 綠色、黃色和紅色 LED
• 3 x 330 歐姆電阻
• 2 x 1K 歐姆電阻
• 2 個(gè) 2K 歐姆電阻
• 電源，約 5 伏，如支架中的 3 節(jié) AA 電池

伺服連接到遙控器的零件

• 小塑料或紙板箱，或其他方式將伺服系統(tǒng)固定到位
• 膠水或螺母和螺栓將盒子的各個(gè)部分連接在一起
• 將其連接到遙控器的某種方式。（我用了 2 個(gè)螺絲。）
• 用于連接伺服系統(tǒng)的小螺母和螺栓。（我使用了一些實(shí)心線和 2-56 號(hào)螺栓，并且不得不稍微擴(kuò)大伺服中的螺栓孔。）

第 1 步：將 HC-05 連接到 Arduino，配置并配對(duì)

有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)查看我之前的一個(gè)項(xiàng)目中的步驟 1 和 2：

第 2 步：將伺服器連接到遙控器

有兩種方法可以將 Arduino 連接到卡車的遙控器：

遙控器可能被黑客攻擊如下：移除或繞過(guò)由控件推動(dòng)的開(kāi)關(guān)，然后將 Arduino 連接到控制器的電路板并對(duì) Arduino 進(jìn)行編程以在適當(dāng)?shù)碾娋€上施加電壓。我的遙控器中的開(kāi)關(guān)非常小，以至于我認(rèn)為嘗試將新電線焊接到電路板上的適當(dāng)位置太棘手了。如果我犯了一個(gè)小錯(cuò)誤，董事會(huì)可能會(huì)被毀掉。

我使用伺服系統(tǒng)來(lái)移動(dòng)控件。將伺服系統(tǒng)連接到遙控器上被證明是一個(gè)“有趣”的挑戰(zhàn)，但現(xiàn)在一切正常。

幸運(yùn)的是，經(jīng)過(guò)一些切割和裝配后，有一個(gè)大小合適的小塑料盒可以將伺服系統(tǒng)連接到卡車的遙控器上。尺寸為 2-56 的螺母和螺栓將盒子的各個(gè)部分固定在一起。兩個(gè)螺絲將盒子固定在遙控器上。

?

左/右控制的伺服臂末端有一個(gè)小凹口，給它一些擺動(dòng)空間。伺服臂的中心不太可能與控制中心完全對(duì)齊。固定該臂末端的螺釘需要稍微松動(dòng)。

?

為了連接左/右舵機(jī)，我使用了 2-56 尺寸的螺母和螺栓，并且不得不稍微擴(kuò)大舵機(jī)上的螺栓孔。實(shí)心線將 Go/Stop 伺服固定到位。

?

第 3 步：連接 Arduino

電路如圖所示，描述如下：

• Arduino 的 +5V 連接到面包板上的 +
• Arduino 的 GND 連接到 - 在面包板上
• 330 歐姆電阻從引腳 2 到黃色 LED 的長(zhǎng)線和另一根 LED 線到 - 在面包板上
• 330 歐姆電阻從引腳 4 到綠色 LED 的長(zhǎng)線和另一根 LED 線到 - 面包板上
• 330 歐姆電阻從引腳 7 到紅色 LED 的長(zhǎng)線和另一根 LED 線到 - 在面包板上
• 引腳 9 連接到 Go/Stop 伺服的信號(hào)線。是那個(gè)黃色的。
• 引腳 10 連接到左/右舵機(jī)的信號(hào)線。
• - 伺服系統(tǒng)的橙色線連接到單獨(dú)的 4.5 伏電源的正極。
• - 伺服系統(tǒng)的棕色電線連接到 - 面包板上。
• - 單獨(dú)電源的負(fù)號(hào)轉(zhuǎn)到 - 在面包板上。
• HC-05 TXD 連接到 Arduino 的 RX（引腳 0）
• HC-05 + 轉(zhuǎn)到面包板上的 +
• HC-05 GND 連接到 - 在面包板上

?

第 4 步：Arduino 草圖（代碼）

該代碼具有以下主要功能：

• 從 MindWave 耳機(jī)讀取數(shù)據(jù)。
• 當(dāng)注意力超過(guò) 70 時(shí)打開(kāi)綠色 LED 并移動(dòng) Go/Stop 伺服臂以推動(dòng) Go/Stop 觸發(fā)器。
• 當(dāng)注意力小于 70 時(shí)關(guān)閉綠色 LED 并將 Go/Stop 伺服臂移回其中點(diǎn)。
• 檢測(cè)到閃爍時(shí)打開(kāi)黃色 LED，并將閃爍信號(hào)設(shè)置為 1。
• 1.2 秒后檢查第二次閃爍。
• 如果是單次閃爍，將左/右伺服臂向“左”移動(dòng) 2 秒鐘，然后將其轉(zhuǎn)回，并關(guān)閉黃色 LED。
• 如果是雙閃，打開(kāi)紅色 LED，關(guān)閉黃色 LED，將左/右伺服臂“向右”移動(dòng) 2 秒鐘，然后將其轉(zhuǎn)回，然后關(guān)閉紅色 LED。
• 在每個(gè)主要步驟中，在計(jì)算機(jī)上的串行監(jiān)視器中顯示數(shù)據(jù)。

Arduino 草圖（代碼）可以從該項(xiàng)目中包含的.ino 文件中下載，或者可以將以下代碼復(fù)制并粘貼到新的 Arduino 草圖中。（在編寫這些指令時(shí)，instructables 系統(tǒng)有時(shí)會(huì)刪除位于代碼開(kāi)頭的部分#include 語(yǔ)句。第一個(gè)應(yīng)該是#include 后跟左箭頭 < 后跟 Servo.h 后跟右箭頭 > 和第二個(gè)應(yīng)該是#include，后跟左箭頭<，然后是Mindwave.h，然后是右箭頭>）。

草圖使用一個(gè)特殊的庫(kù)，必須在運(yùn)行草圖之前安裝。

這個(gè)項(xiàng)目可以不使用庫(kù)來(lái)完成，但是代碼會(huì)更復(fù)雜。從耳機(jī)讀取數(shù)據(jù)、提取注意力級(jí)別和檢查信號(hào)質(zhì)量的代碼在本網(wǎng)站包含的示例代碼中：

草圖應(yīng)該可以成功編譯，但可能會(huì)顯示 MindWave.cpp 庫(kù)的警告消息。這可能會(huì)被忽略。

//

// 草圖使用大腦的注意力水平進(jìn)行 Go/Stop 和

// 轉(zhuǎn)彎時(shí)眨眼。

//

// 硬件：Arduino Uno、HC-05 藍(lán)牙、NeuroSky MindWave Mobile 2。

// 高度關(guān)注 = 綠色 LED 亮（開(kāi)始）；低 Att = 綠色 LED 熄滅（停止）。

//第一次閃爍&左轉(zhuǎn)=黃色LED；雙閃 = 紅色 LED（右）。

// 左右轉(zhuǎn)為 2 秒。

// 信息顯示在串行監(jiān)視器上。

//

#include

#include // 來(lái)自 GitHub 的 Mindwave 庫(kù)>orgicus

思維波思維波；

#define YLED 2 // 定義 LED 引腳

#define GLED 4

#定義 RLED 7

伺服myservoG；// 開(kāi)始/停止伺服

伺服myservoLR；//左/右舵機(jī)

int gosignal = 0; // 走或停指標(biāo)

int 閃爍信號(hào) = 0; // 第一次閃爍后的信號(hào)計(jì)數(shù)器

int 閃爍 = 0; // 一組閃爍次數(shù)

長(zhǎng)時(shí)間未簽名；// 經(jīng)過(guò)時(shí)間的變量

無(wú)符號(hào)長(zhǎng)時(shí)間0；// 第一次閃爍時(shí)間的變量

無(wú)符號(hào)長(zhǎng)時(shí)間1；// 從第一次閃爍到第二次閃爍的時(shí)間變量

無(wú)效設(shè)置（）{

Serial.begin(MINDWAVE_BAUDRATE);

pinMode（13，輸出）；// 將 LED 引腳初始化為輸出

pinMode（GLED，輸出）；

pinMode（YLED，輸出）；

pinMode（RLED，輸出）；

myservoG.attach(9); // 將 Go/Stop 伺服連接到引腳 9

myservoG.write(90); // 將舵機(jī)移動(dòng)到中點(diǎn)

myservoLR.attach(10); // 將左/右伺服器連接到引腳 10

myservoLR.write(90); // 將舵機(jī)移動(dòng)到中點(diǎn)

延遲（15）；// 給伺服時(shí)間移動(dòng)到那里

}

無(wú)效 onMindwaveData() {

if (mindwave.quality() < 90) { // 如果質(zhì)量差，板載 LED 亮起

數(shù)字寫入（13，高）；

} 別的 {

數(shù)字寫入（13，低）；

}

// 檢查注意力等級(jí)

if ((mindwave.attention() > 70) && (gosignal == 0)) {

Serial.print("Go, ");

Serial.print("\注意：");

Serial.print(mindwave.attention());

時(shí)間=毫秒（）；

Serial.print("\ttime:");

序列號(hào)。打印（時(shí)間）；

序列號(hào).println();

數(shù)字寫入（GLED，高）；// 綠色 LED 亮

信號(hào) = 1; // 表示去

myservoG.write(130); // 機(jī)器人前進(jìn)的伺服

延遲（4000）；// 在檢查前等待 4 秒

// 如果注意力下降

}

if ((mindwave.attention() < 70) && (gosignal == 1)) {

Serial.print("停止, ");

Serial.print("\注意：");

Serial.print(mindwave.attention());

時(shí)間=毫秒（）；

Serial.print("\ttime:");

序列號(hào)。打印（時(shí)間）；

序列號(hào).println();

數(shù)字寫入（GLED，低）；// 綠色 LED 熄滅

信號(hào) = 0; // 表示停止前進(jìn)

myservoG.write(90); // 機(jī)器人停止伺服

延遲（15）；

}

// 第一次閃爍

if ((mindwave.quality() < 95) && (blinksignal == 0)) {

Serial.print("第一次閃爍");

Serial.print("\tquality:");

Serial.print(mindwave.quality());

時(shí)間=毫秒（）；

Serial.print("\ttime:");

序列號(hào)。打印（時(shí)間）；

Serial.print("\tgosignal:");

Serial.print(gosignal);

Serial.print("\tblinksignal:");

串行打印（閃爍信號(hào)）；

序列號(hào).println();

time0 = 毫秒（）；

眨眼 = 1;

閃爍信號(hào) = 1；// 第一次閃爍

數(shù)字寫入（YLED，高）；// 黃色 LED 亮

}

// 閃爍后立即顯示質(zhì)量，并增加計(jì)數(shù)器

// 來(lái)自耳機(jī)的信號(hào)

if ((blinksignal > 0) && (blinksignal < 4)) {

Serial.print("\tquality:");

Serial.print(mindwave.quality());

時(shí)間=毫秒（）；

Serial.print("\ttime:");

序列號(hào)。打印（時(shí)間）；

Serial.print("\tgosignal:");

Serial.print(gosignal);

Serial.print("\tblinksignal:");

串行打印（閃爍信號(hào)）；

序列號(hào).println();

如果（閃爍信號(hào)> 0）{

閃爍信號(hào) = 1 + 閃爍信號(hào)；// 增加信號(hào)計(jì)數(shù)器

}

time1 = millis() - time0;

}

// 雙閃？

if ((mindwave.quality()<95) && (time1 > 1200)){

Serial.print("\tquality:");

Serial.print(mindwave.quality());

時(shí)間=毫秒（）；

Serial.print("\ttime:");

序列號(hào)。打印（時(shí)間）；

Serial.print("\tgosignal:");

Serial.print(gosignal);

Serial.print("\tblinksignal:");

串行打印（閃爍信號(hào)）；

Serial.print("\ttime1:");

序列號(hào).print(time1);

Serial.print("\tblinks now = 2");

序列號(hào).println();

眨眼 = 2;

}

// 單閃左轉(zhuǎn)

if ((blinks == 1) && (blinksignal > 3)) {

Serial.print("左, ");

Serial.print("\t單閃");

時(shí)間=毫秒（）；

Serial.print("\ttime:");

序列號(hào)。打印（時(shí)間）；

Serial.print("\tgosignal:");

Serial.print(gosignal);

Serial.print("\tblinksignal:");

串行打印（閃爍信號(hào)）；

序列號(hào).println();

閃爍信號(hào) = 0; // 為下一次閃爍重置

// 機(jī)器人左轉(zhuǎn)輪子 2 秒的代碼

myservoLR.write(55);

延遲（2000）；

數(shù)字寫入（YLED，低）；// 黃色 LED 熄滅

// 機(jī)器人將車輪從左轉(zhuǎn)直的代碼

myservoLR.write(90);

延遲（15）；

}

// 雙閃右轉(zhuǎn)

if ((blinks == 2) && (blinksignal > 3)) {

Serial.print("對(duì)，");

Serial.print("\t雙閃");

時(shí)間=毫秒（）；

Serial.print("\ttime:");

序列號(hào)。打印（時(shí)間）；

Serial.print("\tgosignal:");

Serial.print(gosignal);

Serial.print("\tblinksignal:");

串行打印（閃爍信號(hào)）；

序列號(hào).println();

數(shù)字寫入（RLED，高）；// 如果右轉(zhuǎn)，紅色 LED 亮

數(shù)字寫入（YLED，低）；// 黃色 LED 熄滅

閃爍信號(hào) = 0; // 為下一次閃爍重置

// 機(jī)器人右轉(zhuǎn)輪子 2 秒的代碼

myservoLR.write(120);

延遲（2000）；

數(shù)字寫入（RLED，低）；// 紅色 LED 熄滅

// 機(jī)器人從右轉(zhuǎn)直的代碼

myservoLR.write(90);

延遲（15）；

}

}

無(wú)效循環(huán)（）{

mindwave.update（串行，onMindwaveData）；

}

第 5 步：上傳 Arduino 草圖并使用它

• 在計(jì)算機(jī)上啟動(dòng) Arduino 應(yīng)用程序。
• 將伺服系統(tǒng)連接到單獨(dú)的電源。伺服臂移動(dòng)了幾度，但當(dāng)草圖運(yùn)行時(shí)它們會(huì)移回中點(diǎn)。
• 將 Arduino 的 USB 電纜連接到計(jì)算機(jī)。HC-05 應(yīng)該快速閃爍。
• 斷開(kāi) HC-05 的 TXD 線與 Arduino 的 RX（引腳 0）的連接，上傳草圖，然后重新連接此 RX 線。
• 打開(kāi)串行監(jiān)視器。檢查波特率是否為 57600。
• 打開(kāi)遙控卡車的電源。
• 開(kāi)啟 MindWave。幾秒鐘后，HC-05 應(yīng)每 3-4 秒快速閃爍 2 次，表示設(shè)備已配對(duì)。
• 將 MindWave 戴在頭上并連接耳夾。它現(xiàn)在應(yīng)該將數(shù)據(jù)發(fā)送到 Arduino。
• 完成后，關(guān)閉串行監(jiān)視器。
• 關(guān)閉 MindWave。
• 斷開(kāi) USB 電纜與 Arduino 或計(jì)算機(jī)的連接。
• 退出 Arduino 應(yīng)用程序。
• 從單獨(dú)的電源上斷開(kāi)伺服的電源線。
• 關(guān)閉卡車電源。

將草圖上傳到 Arduino 后，它可以使用單獨(dú)的電源，而不是通過(guò) USB 連接到計(jì)算機(jī)。唯一的區(qū)別是沒(méi)有串行監(jiān)視器來(lái)顯示數(shù)據(jù)。步驟如下：

• 將伺服系統(tǒng)連接到單獨(dú)的電源。伺服臂移動(dòng)了幾度，但當(dāng)草圖運(yùn)行時(shí)它們會(huì)移回中點(diǎn)。
• 將 Arduino 連接到電源。
• 打開(kāi)遙控卡車的電源。
• 開(kāi)啟 MindWave。幾秒鐘后，HC-05 應(yīng)每 3-4 秒快速閃爍 2 次，表示設(shè)備已配對(duì)。
• 將 MindWave 戴在頭上并連接耳夾。它現(xiàn)在應(yīng)該將數(shù)據(jù)發(fā)送到 Arduino。
• 完成后，關(guān)閉 MindWave。
• 斷開(kāi) Arduino 與電源的連接。
• 從單獨(dú)的電源上斷開(kāi)伺服的電源線。
• 關(guān)閉卡車電源。

重要筆記

如果你的 HC-05 的固件是 2 或 3 版本，我的理解是在 AT+INQ 命令之前需要 AT+INIT 命令。我的HC-05的固件是4.0-20190815版本，AT+INIT命令不識(shí)別。要檢查 HC-05 的版本，請(qǐng)輸入以下命令：AT+VERSION

如果您按下 Arduino 的重置按鈕，這會(huì)將 HC-05 的設(shè)置恢復(fù)為出廠默認(rèn)設(shè)置。必須重復(fù)所有配對(duì)步驟。

如果在上傳草圖之前 HC-05 的 TXD 未與 Arduino 的 RX 斷開(kāi)連接，則會(huì)在計(jì)算機(jī)屏幕上 Arduino 應(yīng)用程序窗口的底部出現(xiàn)錯(cuò)誤消息。以下錯(cuò)誤消息重復(fù) 10 次：avrdude: stk500_recv(): 程序員沒(méi)有響應(yīng)avrdude: stk500_getsync() 嘗試 1 of 10: not in sync: resp=0x00

使用舵機(jī)時(shí)，需要單獨(dú)的電源，例如 3 節(jié) 1.5 伏電池。Arduino 的 GND 必須連接到外部電源的負(fù)極。如果沒(méi)有外部電源，USB 源的電源似乎不足，并且 HC-05 會(huì)在伺服激活時(shí)失去配對(duì)。它在幾秒鐘后配對(duì)，然后在下次伺服激活時(shí)取消配對(duì)。

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