HUG —— 遠(yuǎn)程互動(dòng)不倒翁

在2012年國際大學(xué)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(xué)機(jī)電學(xué)院微納米小精靈創(chuàng)新基地的作品HUG以其新奇的設(shè)計(jì)，“無處不在的溫情”的獨(dú)特理念，獲得了大賽最高獎(jiǎng)項(xiàng)。

HUG是一對(duì)遠(yuǎn)程互動(dòng)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(yuǎn)程控制另一個(gè)不倒翁同步發(fā)光。對(duì)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(shí)物示意圖。

hug時(shí)尚有趣、物美價(jià)廉，特別適合情侶使用。

圖1  HUG

1工作原理

本產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不倒翁之間的情感互動(dòng)，主要采用不同顏色和亮度的LED光來表現(xiàn)。因此，每個(gè)HUG可以劃分成幾個(gè)模塊：不倒翁體、控制模塊、存儲(chǔ)模塊、傳感模塊、呈現(xiàn)模塊、通信模塊。整個(gè)系統(tǒng)由控制模塊進(jìn)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(gè)不倒翁之間的唯一聯(lián)系，實(shí)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(jié)構(gòu)圖。

圖2  HUG系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖

1.1控制模塊

控制模塊主要用于整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，設(shè)計(jì)采用單片機(jī)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(shè)。因此，可以用于進(jìn)行傳感模塊數(shù)據(jù)的采集和處理，存儲(chǔ)模塊的存儲(chǔ)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(dòng)作、溫度等信息。因此，采用的傳感器有能檢測(cè)人體觸摸動(dòng)作的觸摸屏、接近式傳感器、人體紅外傳感器等，檢測(cè)HUG晃動(dòng)或者擺動(dòng)的加速度計(jì),以及檢測(cè)溫度的熱敏電阻等。

設(shè)計(jì)采用Intersil公司提供的ISL29021接近式傳感器,用于檢測(cè)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(dāng)物體靠近傳感器時(shí)，紅外線在物體表面反射，被傳感器檢測(cè)識(shí)別，并通過i2c總線方式與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

系統(tǒng)采用MAXIM公司提供的MXC6225XU加速度計(jì)進(jìn)行HUG的晃動(dòng)或者擺動(dòng)檢測(cè)，該傳感器可以檢測(cè)X軸和Y軸的方向。單片機(jī)通過I2C與加速度計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，以實(shí)現(xiàn)位置的判定。

溫度檢測(cè)采用DALLAS公司提供的DS18B20,該芯片的精度可達(dá)到0.5笆。單片機(jī)通過I/O口進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，達(dá)到溫度檢測(cè)之目的。

濕度傳感器可對(duì)環(huán)境進(jìn)行濕度檢測(cè)，該傳感器獲取的信號(hào)為模擬信號(hào)，需要經(jīng)信號(hào)調(diào)理回路輸送給單片機(jī)的AD模塊進(jìn)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(qū)動(dòng)芯片CH452來對(duì)燈光進(jìn)行控制，具體包括以下幾個(gè)方面：

人體靠近一段時(shí)間，點(diǎn)亮固定顏色的LED

燈；

在四個(gè)方向晃動(dòng)或者擺動(dòng)HUG時(shí)，可以切換LED燈的高亮、模糊暗、快閃、慢閃四種模式;

在同一個(gè)方向連續(xù)晃動(dòng)或者擺動(dòng)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(dòng)閃模式；

面向HUG,輕輕吹氣，可以熄滅LED燈。

1.4存儲(chǔ)模塊

存儲(chǔ)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(shè)計(jì)采用FLASH進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

1.5通訊模塊

該模塊是實(shí)現(xiàn)HUG之間互動(dòng)最關(guān)鍵的一步，系統(tǒng)采用NORDIC公司提供的nRF24LU1進(jìn)行HUG之間的通訊。例如，當(dāng)人體靠近HUG-A并向前擺動(dòng)時(shí)，LED燈點(diǎn)亮白色，HUG-B通過通訊模塊通訊，同時(shí)顯示相同的模式；如果HUG-B在四個(gè)方向擺動(dòng)，則可以進(jìn)行四種模式的選擇，HUG-A也可以進(jìn)行相應(yīng)的切換，以達(dá)到互動(dòng)的效果。

2創(chuàng)新點(diǎn)

本產(chǎn)品通過傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程動(dòng)作、溫度、光、聲音的互動(dòng)。多種形式的回應(yīng)讓互動(dòng)變得更加有趣，意義更加深遠(yuǎn)。

產(chǎn)品外形美觀，設(shè)計(jì)精巧，使用簡(jiǎn)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(shù)擺脫了通信線路的束縛，攜帶更加方便。

采用成對(duì)不同性別的設(shè)計(jì)，一方面突顯“成雙成對(duì)”的溫情感官，另一方面,也能無形中擴(kuò)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(chǔ)。

3市場(chǎng)前景

本產(chǎn)品酷炫、新穎、趣味性強(qiáng)，使用方便，小巧美觀，特別適合情侶、朋友、親人之間的遠(yuǎn)程互動(dòng),聯(lián)絡(luò)感情，也可以作為近距離的互動(dòng)型創(chuàng)意玩具。

市場(chǎng)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(shí)，HUG在比賽之后，得到了媒體的廣泛報(bào)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(chǎng)較好，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手較少,利于大力占據(jù)市場(chǎng)份額。

另外，本產(chǎn)品成本較低，價(jià)格低廉。量產(chǎn)后,有極高的性價(jià)比，利于占領(lǐng)市場(chǎng)。

目前還沒有類似的產(chǎn)品專利，本產(chǎn)品已申請(qǐng)專利保護(hù)。

20210917_614414db147c9__HUG