用于消极情绪缓解的推拿头盔及其工作方法技术

本发明专利技术涉及中医推拿设备领域，提供一种用于消极情绪缓解的推拿头盔及其工作方法，通过测量皮电信号、心电、呼吸和脉搏等信号并经过一系列的处理与运算最终得到人的部分情绪状态，并将这些情绪状态作为输入信号，控制推拿头盔进行相应的做动，使情绪恢复到平静的状态。本发明专利技术从生理上通过中医推拿的方法缓解情绪，效果更显著。

A massage helmet used for negative emotional relief and its working methods

The present invention relates to Chinese medicine massage equipment, massage helmet is provided for a negative emotion relief and its working method, by measuring the electrical signals, ECG, respiration and pulse signal and through a series of processing and operation obtained part of human emotion, and the emotional state as the input signal, control massage helmet the move to do the emotional recovery to a calm state. The present invention is more effective in alleviating emotion by means of physiological massage in traditional Chinese medicine.

【技术实现步骤摘要】
用于消极情绪缓解的推拿头盔及其工作方法
本专利技术涉及中医推拿设备领域，具体的说是一种用于消极情绪缓解的推拿头盔及其工作方法。
技术介绍
目前公认的情绪模型主要用以下两种：基本情绪模型和维度空间情绪模型。基本情绪模型认为：情绪的发生存几种基本的情绪，每一种基本情绪都有其独特的生理表现，其他情绪只是基本情绪的组合与叠加。而维度空间情绪模型则认为情绪不是离散的、突变的，而存在一定的关联。在维度空间情绪模型中，各种情绪用不同的空间位置来表示，不同的情绪间的相似性和差异性根据彼此在空间中的距离来显示。它主要是由效价和唤醒度组成的二维空间模型，每个情绪由一对效价和唤醒度决定。目前的情绪识别主要通过语音、面部表情和脑电进行识别。其中语音和面部表情信号会受人的主观控制，不能很好的反应人的当时的情绪。同时脑电信号作为一种十分微弱的信号，容易受到环境的干扰，难以在干扰严重的环境中工作。而现有的缓解消极情绪的方法一般是通过更换壁纸，播放特定音乐等方式实现其效果并不太理想。只是相对应的营造一个相对舒适的环境，对人心理上的影响力不大，生理上的影响几乎没有，情绪缓解的效果十分的有限。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种用于消极情绪缓解的推拿头盔及其工作方法，其使用方便，操作简单，通过识别各种情绪选择特定的推拿按摩方案，能够更好的起到缓解消极情绪的效果。本专利技术的目的是通过如下技术措施来实现的。用于消极情绪缓解的推拿头盔，包括传感器组、存储器、MCU、推拿按摩头盔，所述传感器组与MCU的输入端相连，MCU的输出端与推拿按摩头盔相连，MCU与存储器相连；所述传感器组包括脉搏传感器、呼吸传感器、心电传感器和皮电传感器，分别采集脉搏、呼吸、心电和皮电4种生理信号；所述存储器用于存储MCU的固件和推拿头盔的做动控制文件；所述MCU包括生理信号采集模块、信号处理与情绪识别模块、推拿头盔做动模块；所述生理信号采集模块包括脉搏信号、呼吸信号、心电信号和皮电信号传感器的驱动程序，生理信号采集模块用于控制传感器在一定的时间间隔内获得一定时间长度的生理信号信息；所述信号处理与情绪识别模块对得到的生理信号进行滤波降噪、特征值提取，并将提取到的特征值与情绪模型的特征值进行比较，从而识别出特定的情绪；所述推拿头盔做动模块用于接收信号处理与情绪识别模块输出的情绪信号，并调动对应的缓解消极情绪的按摩方案即对应的推拿头盔的做动控制文件，通过推拿按摩头盔的驱动电路实现做动，达到缓解消极情绪的作用；所述推拿按摩头盔包括头盔本体、按摩气囊、驱动电路，所述按摩气囊通过固定装置设置于头盔本体上对应人体穴位，所述按摩气囊为可控式热-力转换小气囊，包括底板、气囊本体，所述气囊本体连接在底板上，该底板上设有处于气囊之内的发热元件，发热元件与驱动电路相连。在工作时，MCU通过GPIO接口向驱动电路输出控制信息，驱动电路控制可控式热-力转换小气囊膨胀和收缩，实现推拿的过程。在上述技术方案中，所述推拿按摩头盔中的固定装置包括固定体和移动体，固定体贴合头盔本体内部设置，固定体上设有锯齿形卡槽，移动体上设有与固定体卡槽上的锯齿形结构相适的卡齿，移动体通过连接条与按摩气囊的底板固连。在上述技术方案中，所述推拿按摩头盔中的发热元件为LED，LED连接有驱动电路，所述驱动电路由三极管和电阻组成，三极管的输入端与驱动电路相连。本专利技术还提供一种上述的用于消极情绪缓解的推拿头盔的工作方法，该方法选用的情绪模型为基本情绪模型，同时确定要识别的情绪包括平静、恐惧、痛苦和厌恶，具体的该方法包括以下步骤：(1)通过传感器组采集生理信号信息，包括脉搏、呼吸、心电和皮电4种生理信号；(2)生理信号的降噪和特征值提取，通过MCU的一系列数字信号处理实现降噪和提取特定的特征值；具体包括以下步骤：(2-1)信号预处理，因为测量的过程中，总会存在噪声，同时还有部分信号需要去除基线，在特征值前进行信号的预处理是十分必要的，对不同的信号不同的处理步骤如下：(2-1-1)心电信号的预处理；(2-1-1-1)去除工频干扰：通过50Hz和100Hz的带阻滤波减少工频的干扰；(2-1-1-2)去除高频毛刺：选用Symlets小波函数作为母波，对心电信号做2层分解，然后仅保存其近似成分；(2-1-1-3)去除基线漂移：若心电信号中出现严重的基线瀑移，先利用中值滤波法提取基线漂移的形状，再将原信号减去提取出来的基线；(2-1-2)呼吸信号预处理；(2-1-2-1)去除基线漂移：若一段呼吸信号的时域信号中有N个数值，通过以下公式去除基线；其中，x(n)为测量结果的第n个值，而为该段数据的平均值；(2-1-2-2)低通滤波：使用截止频率为0.45Hz的低通滤波器对信号进行低通滤波；(2-1-3)皮肤电导信号预处理；(2-1-3-1)去除基线漂移：若一段皮电信号的时域信号中有N个数值，通过以下公式去除基线；其中，x(n)为测量结果的第n个值，而为该段数据的平均值；(2-1-3-2)低通滤波：使用截止频率为0.3Hz的低通滤波器对信号进行低通滤波；(2-1-4)脉搏信号预处理；(2-1-4-1)去除基线漂移：若一段脉搏信号的时域信号中有N个数值，通过以下公式去除基线；其中，x(n)为测量结果的第n个值，而为该段数据的平均值；(2-1-4-2)低通滤波：使用截止频率为10Hz的低通滤波器对信号进行低通滤波；(2-2)特征值的提取：通过浮动搜寻法对上面4种信号进行特征值的提取和支持向量机进行情感的评价，根据特征值较少和识别精度较高的准则得到的特征值如下表，表中的特征值含义为医学上的专业名称4种生理信号可以处理出很多的特征值，大于上面列出的规模，同时有一系列的生理信号，这些生理信号对应了特定的情绪，通过步骤(2-1)的信号预处理得到特定的特征值，通过浮动搜索的方法选择一定数量的特征值，将选的一系列特征值导入到向量机中进行训练得到一个m维行向量和一个常量，再用另外的一组生理信号来评定向量机的分类结果，取出其中特征值最少同时评定是正确率较高的一组特征值组合，即为上表所示；(3)识别情绪，将提取的特征值分别按以下顺序：厌恶、痛苦、恐惧和平静，带入各个情绪对应的超平面方程g(x)中，如果g(x)≥0则表示识别出对应的情绪，当识别出一种情绪时则设定当前的情绪状态为对应的情绪，当没有识别出对应的情绪时则标记为未知；具体方式为：在情绪识别之前，通过支持向量机这一通用的识别算法将采集到的大量的不同情绪的生理信号用于作为训练得到不同情绪的支持向量机的超平面方程：g(x)＝WTx+b，式中W和x是m维行向量，m为步骤(2-2)表中的特征值的数目，b为常数，WT和b为通过向量机训练得到的值；根据支持向量机的原理，如g(x)＝WTx+b为某一情感的超平面方程，x为某一次测量信号提取出的特征值，将x带入g(x)中如果g(x)≥0：则处于这一情绪；如果g(x)<0：则不处于这一情绪；(4)推拿做动，根据特定的情绪选择特定的推拿头盔的做动控制文件控制小气囊做动达到缓解情绪的效果；具体方式为：(a)情绪状态为未知，气囊保持当前的做动状态；(b)情绪状态为平静，气囊停止做动；(c)情绪状态为厌恶、痛苦或恐惧并与之前的情绪状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于消极情绪缓解的推拿头盔，其特征是：包括传感器组、存储器、MCU、推拿按摩头盔，所述传感器组与MCU的输入端相连，MCU的输出端与推拿按摩头盔相连，MCU与存储器相连；所述传感器组包括脉搏传感器、呼吸传感器、心电传感器和皮电传感器，分别采集脉搏、呼吸、心电和皮电4种生理信号；所述存储器用于存储MCU的固件和推拿头盔的做动控制文件；所述MCU包括生理信号采集模块、信号处理与情绪识别模块、推拿头盔做动模块；所述生理信号采集模块包括脉搏信号、呼吸信号、心电信号和皮电信号传感器的驱动程序，生理信号采集模块用于控制传感器在一定的时间间隔内获得一定时间长度的生理信号信息；所述信号处理与情绪识别模块对得到的生理信号进行滤波降噪、特征值提取，并将提取到的特征值与情绪模型的特征值进行比较，从而识别出特定的情绪；所述推拿头盔做动模块用于接收信号处理与情绪识别模块输出的情绪信号，并调动对应的缓解消极情绪的按摩方案即对应的推拿头盔的做动控制文件，通过推拿按摩头盔的驱动电路实现做动，达到缓解消极情绪的作用；所述推拿按摩头盔包括头盔本体、按摩气囊、驱动电路，所述按摩气囊通过固定装置设置于头盔本体上对应人体穴位，所述按摩气囊为可控式热‑力转换小气囊，包括底板、气囊本体，所述气囊本体连接在底板上，该底板上设有处于气囊之内的发热元件，发热元件与驱动电路相连。...

【技术特征摘要】
1.用于消极情绪缓解的推拿头盔，其特征是：包括传感器组、存储器、MCU、推拿按摩头盔，所述传感器组与MCU的输入端相连，MCU的输出端与推拿按摩头盔相连，MCU与存储器相连；所述传感器组包括脉搏传感器、呼吸传感器、心电传感器和皮电传感器，分别采集脉搏、呼吸、心电和皮电4种生理信号；所述存储器用于存储MCU的固件和推拿头盔的做动控制文件；所述MCU包括生理信号采集模块、信号处理与情绪识别模块、推拿头盔做动模块；所述生理信号采集模块包括脉搏信号、呼吸信号、心电信号和皮电信号传感器的驱动程序，生理信号采集模块用于控制传感器在一定的时间间隔内获得一定时间长度的生理信号信息；所述信号处理与情绪识别模块对得到的生理信号进行滤波降噪、特征值提取，并将提取到的特征值与情绪模型的特征值进行比较，从而识别出特定的情绪；所述推拿头盔做动模块用于接收信号处理与情绪识别模块输出的情绪信号，并调动对应的缓解消极情绪的按摩方案即对应的推拿头盔的做动控制文件，通过推拿按摩头盔的驱动电路实现做动，达到缓解消极情绪的作用；所述推拿按摩头盔包括头盔本体、按摩气囊、驱动电路，所述按摩气囊通过固定装置设置于头盔本体上对应人体穴位，所述按摩气囊为可控式热-力转换小气囊，包括底板、气囊本体，所述气囊本体连接在底板上，该底板上设有处于气囊之内的发热元件，发热元件与驱动电路相连。2.根据权利要求1所述的用于消极情绪缓解的推拿头盔，其特征是：所述推拿按摩头盔中的固定装置包括固定体和移动体，固定体贴合头盔本体内部设置，固定体上设有锯齿形卡槽，移动体上设有与固定体卡槽上的锯齿形结构相适的卡齿，移动体通过连接条与按摩气囊的底板固连。3.根据权利要求1所述的用于消极情绪缓解的推拿头盔，其特征是：所述推拿按摩头盔中的发热元件为LED，LED连接有驱动电路，所述驱动电路由三极管和电阻组成，三极管的输入端与驱动电路相连。4.一种如权利要求1所述的用于消极情绪缓解的推拿头盔的工作方法，其特征是该方法选用的情绪模型为基本情绪模型，同时确定要识别的情绪包括平静、恐惧、痛苦和厌恶，具体的该方法包括以下步骤：(1)通过传感器组采集生理信号信息，包括脉搏、呼吸、心电和皮电4种生理信号；(2)生理信号的降噪和特征值提取，通过MCU的一系列数字信号处理实现降噪和提取特定的特征值；具体包括以下步骤：(2-1)信号预处理，不同的信号处理步骤如下：(2-1-1)心电信号的预处理；(2-1-1-1)去除工频干扰：通过50Hz和100Hz的带阻滤波减少工频的干扰；(2-1-1-2)去除高频毛刺：选用Symlets小波函数作为母波，对心电信号做2层分解，然后仅保存其近似成分；(2-1-1-3)去除基线漂移：若心电信号中出现严重的基线瀑移，先利用中值滤波法提取基线漂移的形状，再将原信号减去提取出来...

【专利技术属性】
技术研发人员：王汉熙，郑晓钧，蒋靳，李倩，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42