摘要：在2012年國際大學生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽上，西北工業(yè)大學機電學院微納米小精靈創(chuàng)新基地的作品HUG以其新奇的設計和獨特的理念獲得了大賽最高獎項。HUG是一對遠程互動型不倒翁玩具，觸摸和搖晃不倒翁體，即可控制不倒翁內(nèi)部燈發(fā)出不同顏色和頻率的光，并可以遠程控制另一個不倒翁同步發(fā)光。對著不倒翁體特定部位吹氣，還可以熄燈。
關鍵詞：iCAN；遠程互動；不倒翁；物聯(lián)網(wǎng)
在2012年國際大學生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽上，來自于西北工業(yè)大學機電學院微納米小精靈創(chuàng)新基地的作品HUG以其新奇的設計，“無處不在的溫情”的獨特理念，獲得了大賽最高獎項。
HUG是一對遠程互動型不倒翁玩具，觸摸和搖晃不倒翁體即可以控制不倒翁內(nèi)部的燈發(fā)出不同顏色和頻率的光，并且可以遠程控制另一個不倒翁同步發(fā)光。對著不倒翁體特定部位吹氣，還可以使燈熄滅。圖1所示是其實物示意圖。
HUG時尚有趣、物美價廉，特別適合情侶使用。
1 工作原理
本產(chǎn)品可實現(xiàn)兩個不倒翁之間的情感互動，主要采用不同顏色和亮度的LED光來表現(xiàn)。因此，每個HUG可以劃分成幾個模塊：不倒翁體、控制模塊、存儲模塊、傳感模塊、呈現(xiàn)模塊、通信模塊。整個系統(tǒng)由控制模塊進行協(xié)調(diào)控制，傳感模塊由多種傳感器組成，用于采集溫度、濕度等環(huán)境信息，呈現(xiàn)模塊用來呈現(xiàn)不同光的信息，通信模塊可建立兩個不倒翁之間的唯一聯(lián)系，實現(xiàn)不倒翁之間各種信息的傳遞。圖2所示為HUG的系統(tǒng)結構圖。
1．1 控制模塊
控制模塊主要用于整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，設計采用單片機C8051F340等芯片作為核心控制器，該控制器包含I／O口、AD模塊、I2C總線、SPI總線、UART、PWM等外設。因此，可以用于進行傳感模塊數(shù)據(jù)的采集和處理，存儲模塊的存儲或讀取，數(shù)據(jù)的通訊以及LED顯示方式的選擇等。
1．2 傳感模塊
傳感模塊主要用來傳遞情感信息，包括人體的觸摸動作、溫度等信息。因此，采用的傳感器有能檢測人體觸摸動作的觸摸屏、接近式傳感器、人體紅外傳感器等，檢測HUG晃動或者擺動的加速度計，以及檢測溫度的熱敏電阻等。
設計采用Intersil公司提供的ISL29021接近式傳感器，用于檢測人體是否靠近或者觸摸，該傳感器采用紅外發(fā)射接收方式。當物體靠近傳感器時，紅外線在物體表面反射，被傳感器檢測識別，并通過I2C總線方式與單片機進行數(shù)據(jù)交互。
系統(tǒng)采用MAXIM公司提供的MXC6225XU加速度計進行HUG的晃動或者擺動檢測，該傳感器可以檢測X軸和Y軸的方向。單片機通過I2C與加速度計進行數(shù)據(jù)交互，以實現(xiàn)位置的判定。
溫度檢測采用DALLAS公司提供的DS18B20，該芯片的精度可達到0．5℃。單片機通過I／O口進行數(shù)據(jù)讀取，達到溫度檢測之目的。
濕度傳感器可對環(huán)境進行濕度檢測，該傳感器獲取的信號為模擬信號，需要經(jīng)信號調(diào)理回路輸送給單片機的AD模塊進行采樣。
1．3 呈現(xiàn)模塊
呈現(xiàn)模塊主要用來呈現(xiàn)LED信息，表現(xiàn)為燈光的閃爍、顏色等變化。本系統(tǒng)中采用LED專用驅動芯片CH452來對燈光進行控制，具體包括以下幾個方面：
(1)人體靠近一段時間，點亮固定顏色的LED燈；
(2)在四個方向晃動或者擺動HUG時，可以切換LED燈的高亮、模糊暗、快閃、慢閃四種模式；
(3)在同一個方向連續(xù)晃動或者擺動兩次，可以切換燈的顏色，在黃色模式下，則可以切換到循環(huán)自動閃模式；
(4)面向HUG，輕輕吹氣，可以熄滅LED燈。
1．4 存儲模塊
存儲模塊主要用于傳感模塊獲得的信息或者是控制模塊處理的數(shù)據(jù)，本設計采用FLASH進行數(shù)據(jù)存儲。
1．5 通訊模塊
該模塊是實現(xiàn)HUG之間互動最關鍵的一步，系統(tǒng)采用NORDIC公司提供的nRF24LU1進行HUG之間的通訊。例如，當人體靠近HUG—A并向前擺動時，LED燈點亮白色，HUG—B通過通訊模塊通訊，同時顯示相同的模式；如果HUG—B在四個方向擺動，則可以進行四種模式的選擇，HUG-A也可以進行相應的切換，以達到互動的效果。
2 創(chuàng)新點
本產(chǎn)品通過傳感器技術、無線通信技術、運動控制技術，可實現(xiàn)遠程動作、溫度、光、聲音的互動。多種形式的回應讓互動變得更加有趣，意義更加深遠。
產(chǎn)品外形美觀，設計精巧，使用簡單方便。內(nèi)置智能電源管理系統(tǒng)，節(jié)省電力。采用無線技術擺脫了通信線路的束縛，攜帶更加方便。
采用成對不同性別的設計，一方面突顯“成雙成對”的溫情感官，另一方面，也能無形中擴大使用人群，為產(chǎn)品的影響力和想要傳遞的人文理念提供基礎。
3 市場前景
本產(chǎn)品酷炫、新穎、趣味性強，使用方便，小巧美觀，特別適合情侶、朋友、親人之間的遠程互動，聯(lián)絡感情，也可以作為近距離的互動型創(chuàng)意玩具。
市場上類似產(chǎn)品很少，大多仍處于概念產(chǎn)品階段，市面上很難買到。同時，HUG在比賽之后，得到了媒體的廣泛報道，有很多朋友詢問這兩款產(chǎn)品的購買方式，因此，此類產(chǎn)品市場較好，競爭對手較少，利于大力占據(jù)市場份額。
另外，本產(chǎn)品成本較低，價格低廉。量產(chǎn)后，有極高的性價比，利于占領市場。
目前還沒有類似的產(chǎn)品專利，本產(chǎn)品已申請專利保護。
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