本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種面向害羞兒童社會技能訓(xùn)練的頭戴終端系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

害羞兒童在社會情景中會感到焦慮和緊張，因而缺乏與他人的互動，同時也容易受到同伴的忽視。為了幫助害羞兒童更好發(fā)展，獲得必要的社會技能，有必要對之進(jìn)行干預(yù)。目前的害羞兒童社會技能訓(xùn)練主要由專門人員進(jìn)行，這需要投入大量的人力物力。這種訓(xùn)練需要專人負(fù)責(zé)，投入費用大，其效果評價主要基于專門人員的主觀感受，評價主觀性大，并不能客觀反映訓(xùn)練效果，從而會影響到后續(xù)干預(yù)的進(jìn)行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種面向害羞兒童社會技能訓(xùn)練的頭戴終端系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種面向害羞兒童社會技能訓(xùn)練的頭戴終端系統(tǒng)，包括頭盔、眼鏡架、主控板、顯示屏、頭盔固定綁帶，所述頭盔固定綁帶通過綁帶固定環(huán)與頭盔連接，所述主控板、眼鏡架安裝于頭盔內(nèi)，主控板固定于頭盔內(nèi)前側(cè)，所述顯示屏通過螺柱固定于主控板上，所述眼鏡架設(shè)于顯示屏后側(cè)，所述頭盔上側(cè)設(shè)有電極固定綁帶，所述電極固定綁帶內(nèi)側(cè)附著有腦電波檢測電極，所述頭盔上端設(shè)有卡槽，所述電極固定綁帶通過設(shè)于其下端的插卡部與所述卡槽固定連接，所述頭盔固定綁帶、電極固定綁帶分別固定在腦后，使頭盔佩戴穩(wěn)定且腦電波檢測電極貼緊前額。腦電波檢測電極可以采集參與訓(xùn)練人員的腦電波，腦電波數(shù)據(jù)傳送至主控板可以分析出注意力信息。

優(yōu)選的，所述眼鏡架上固定有多個紅外光發(fā)生器、多個攝像頭、2個鏡片、顯示罩，所述眼鏡架設(shè)有左右兩個鏡片安裝孔，2個鏡片分別固定安裝于所述鏡片安裝孔，紅外光發(fā)生器、攝像頭分別安裝于兩個鏡片安裝孔外側(cè)，朝向佩戴者眼睛，所述顯示罩設(shè)于鏡片安裝孔與顯示屏之間。紅外光發(fā)射器發(fā)射紅外光到參與訓(xùn)練的人員眼睛，攝像頭捕捉測試者的眼動軌跡并將數(shù)據(jù)發(fā)送給主控板，從而實現(xiàn)視線追蹤。

優(yōu)選的，為了實現(xiàn)調(diào)焦功能，所述眼鏡架通過可調(diào)節(jié)裝置與頭盔配合連接，所述頭盔內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有導(dǎo)槽，所述眼鏡架外側(cè)設(shè)有與導(dǎo)槽相配合的凸耳，所述眼鏡架沿導(dǎo)槽可在頭盔內(nèi)進(jìn)出移動。

優(yōu)選的，所述可調(diào)節(jié)裝置包括相互配合的渦輪蝸桿機構(gòu)、齒輪齒條機構(gòu)，所述渦輪蝸桿機構(gòu)包括蝸桿、渦輪、蝸輪軸，所述齒輪齒條機構(gòu)包括支撐座、齒輪、齒條，所述渦輪共軸固定于渦輪軸中部，渦輪軸兩端分別設(shè)有支承座、齒輪，所述支承座與頭盔固定連接，所述渦桿上設(shè)有與渦輪相配合的螺旋線，所述蝸桿的一端通過設(shè)于頭盔上的調(diào)節(jié)旋鈕孔露出，所述齒條固定于眼鏡架底部，與齒輪相配合連接，轉(zhuǎn)動蝸桿時，渦輪帶動渦輪軸及齒輪在支撐座限制下旋轉(zhuǎn)，使齒輪與齒條發(fā)生相對位移，由齒條帶動眼鏡架在頭盔內(nèi)進(jìn)出移動。

優(yōu)選的，所述通過調(diào)節(jié)旋鈕孔露出的蝸桿端的端頭設(shè)有一字或十字凹槽。使用時，根據(jù)佩戴效果，通過外部一字或十字螺絲刀調(diào)整蝸桿，由蝸桿驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動齒輪一起轉(zhuǎn)動，驅(qū)動齒條作直線運動。由于齒條和眼鏡架固定在一起，這樣便能驅(qū)動眼鏡架沿著導(dǎo)槽移動，從而改變顯示屏在顯示罩內(nèi)的位置，進(jìn)而達(dá)到調(diào)焦功能。由于蝸桿和渦輪的自鎖作用，焦距調(diào)整完畢后不會出現(xiàn)松動情況。

優(yōu)選的，所述頭盔外側(cè)設(shè)有充電插孔、USB接口、音頻接口。充電插孔用于給該頭戴終端系統(tǒng)充電用，USB接口用于下載游戲程序以及備份數(shù)據(jù)、擴展外圍設(shè)備，音頻接口與外接耳麥連接實現(xiàn)音頻輸入輸出。

優(yōu)選的，所述頭盔后側(cè)邊沿外設(shè)有海綿墊，以提高佩戴舒適性。

優(yōu)選的，所述主控板上集成有陀螺儀和加速度傳感器，用于監(jiān)測佩戴者位移、運動情況，實現(xiàn)運動姿態(tài)估計功能。

優(yōu)選的，所述主控板上集成有嵌入式控制中心電路，所述嵌入式控制中心電路分別與腦電波檢測電極、陀螺儀、加速度傳感器、攝像頭、音頻接口、充電接口、USB接口連接，該系統(tǒng)中所有的信號采集與輸出均通過嵌入式控制中心電路處理完成。

優(yōu)選的，所述面向害羞兒童社會技能訓(xùn)練的頭戴終端系統(tǒng)，包括互動游戲庫、評價系統(tǒng)，所述互動游戲庫包括眼神交流訓(xùn)練、自我介紹訓(xùn)練、同步互動訓(xùn)練、情緒管理訓(xùn)練、問題解決訓(xùn)練五個互動游戲，所述評價系統(tǒng)包括語音識別、視線追蹤、運動姿態(tài)估計、注意力檢測及其他生理數(shù)據(jù)為依據(jù)評價訓(xùn)練效果的評價子系統(tǒng)，所述五個互動游戲庫各自集成了不同難度等級的具體游戲內(nèi)容，訓(xùn)練合格與否的評價依據(jù)為通過語音識別、視線追蹤、運動姿態(tài)估計、注意力檢測采集到的生理數(shù)據(jù)，當(dāng)受訓(xùn)兒童無法通過某次訓(xùn)練時，系統(tǒng)會自動降低游戲難度；語音識別通過外接耳麥連到音頻接口實現(xiàn)；運動姿態(tài)估計通過集成在主控板上的陀螺儀和加速度傳感器對參與訓(xùn)練的人進(jìn)行感知；嵌入式控制中心電路根據(jù)游戲內(nèi)容以及采集到的參與訓(xùn)練人員的實時生理數(shù)據(jù)生成對應(yīng)的游戲畫面輸出給顯示屏；人眼通過鏡片觀看顯示屏可以產(chǎn)生沉浸式體驗；通過USB接口，用戶可以外接其他生理采集傳感器，這樣便可以獲得更豐富的數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述眼神交流訓(xùn)練具體包括如下步驟：

S11.通過系統(tǒng)內(nèi)置不同面孔的卡通人物形象，隨機選擇或指定人物形象后，系統(tǒng)會通過顯示屏以及語音方式提示兒童進(jìn)行眼神交流；

S12.當(dāng)與卡通形象的眼神交流達(dá)到一定時間以后，認(rèn)為訓(xùn)練達(dá)標(biāo)；

S13.當(dāng)兒童無法有效進(jìn)行眼神交流時，卡通人物會用不同方式進(jìn)行提示，直到受訓(xùn)兒童完成訓(xùn)練或降低游戲難度為止；

S14.眼神訓(xùn)練完成后卡通人物會通過虛擬化形式對兒童進(jìn)行表揚。

優(yōu)選的，所述自我介紹訓(xùn)練具體包括如下步驟：

S21.系統(tǒng)首先會通過卡通人物進(jìn)行自我介紹的方式演示，而后受訓(xùn)兒童選擇自己喜歡的卡通人物并與之對話；

S22.主要由卡通人物進(jìn)行引導(dǎo)提問，讓受訓(xùn)兒童做相應(yīng)自我介紹；

S23.自我介紹訓(xùn)練達(dá)標(biāo)后卡通人物會通過虛擬化形式對兒童進(jìn)行表揚。

優(yōu)選的，所述同伴互動訓(xùn)練具體包括如下步驟：

S31.在系統(tǒng)內(nèi)置的多種同伴互動場景中選擇場景；

S32.系統(tǒng)首先進(jìn)行演示，引出或提及要做的事情；

S33.受訓(xùn)兒童根據(jù)系統(tǒng)要求完成對應(yīng)的任務(wù)；

S34.同步互動訓(xùn)練合格后卡通人物會通過虛擬化形式對兒童進(jìn)行表揚。

優(yōu)選的，所述情緒管理訓(xùn)練具體包括如下步驟：

S41.系統(tǒng)內(nèi)置情緒表達(dá)和情緒調(diào)節(jié)兩大模塊，主要針對喜怒哀樂懼五大情緒；

S42.情緒表達(dá)通過展示表情圖片并通過虛擬老師詢問受訓(xùn)兒童完成；

S43.情緒調(diào)節(jié)參考心理學(xué)相關(guān)情緒課程，選擇兒童易于掌握的情緒調(diào)節(jié)方式進(jìn)行引導(dǎo)教學(xué)，如腹式呼吸等；

S44.情緒管理訓(xùn)練合格后虛擬老師會進(jìn)行適當(dāng)激勵。

優(yōu)選的，所述問題解決訓(xùn)練具體包括如下步驟：

S51.在系統(tǒng)內(nèi)置的多種問題解決場景中選擇場景；

S52.受訓(xùn)兒童在選擇的場景下完成特定的任務(wù)，同時系統(tǒng)實時檢測受訓(xùn)兒童的生理數(shù)據(jù)變化；

S53.系統(tǒng)根據(jù)生理數(shù)據(jù)變化情況，給予受訓(xùn)兒童正確的提示和引導(dǎo)，提高受訓(xùn)兒童的社會技能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的面向害羞兒童社會技能訓(xùn)練的頭戴終端系統(tǒng)，通過腦電波檢測電極、紅外光發(fā)射器、攝像頭等設(shè)置，利用集成了陀螺儀和加速度傳感器、嵌入式控制中心電路的智能化主控板，在優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，采取互動游戲庫、評價系統(tǒng)相結(jié)合的方式，以檢測到的受訓(xùn)兒童的生理數(shù)據(jù)為依據(jù)評價訓(xùn)練效果，無需專門人員陪同且不限場地，可以更加客觀反映訓(xùn)練水平，提高訓(xùn)練質(zhì)量，具有訓(xùn)練方式簡單、訓(xùn)練項目科學(xué)、評價依據(jù)客觀、可沉浸式體驗等優(yōu)點，有利于提高兒童受訓(xùn)的積極性和科學(xué)性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例的頭盔結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例的調(diào)焦原理示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例的調(diào)焦原理局部示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例的電路原理圖；

圖7為本發(fā)明實施例的系統(tǒng)工作流程示意圖；

其中：1.頭盔，2.紅外光發(fā)射器，3.攝像頭，4.支承座，5.蝸輪軸，6.蝸桿，7.齒輪，8.，齒條，9.眼鏡架，10.渦輪，11.螺柱，12.OLED顯示屏，13.腦電波檢測電極，14.電極固定綁帶，15.海綿墊，16.頭盔固定綁帶，17.鏡片，18.主控板，19.顯示罩，101.導(dǎo)槽，102.調(diào)節(jié)旋鈕孔，103.綁帶固定環(huán)，104.DC充電插孔，105.USB3.0接口Ⅰ，106.卡槽，107.USB3.0接口Ⅱ，108.音頻接口。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

參照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，一種面向害羞兒童社會技能訓(xùn)練的頭戴終端系統(tǒng)，內(nèi)置眼神交流訓(xùn)練、自我介紹訓(xùn)練、同步互動訓(xùn)練、情緒管理訓(xùn)練、問題解決訓(xùn)練五大互動游戲，并以語音識別、視線追蹤、運動姿態(tài)估計、注意力檢測這些生理數(shù)據(jù)為依據(jù)評價訓(xùn)練效果，可以更加客觀反映訓(xùn)練水平，提高訓(xùn)練質(zhì)量。本系統(tǒng)針對害羞兒童社會技能訓(xùn)練，具有訓(xùn)練方式簡單、訓(xùn)練項目科學(xué)、評價依據(jù)客觀、可沉浸式體驗等優(yōu)點。該面向害羞兒童社會技能訓(xùn)練的頭戴終端系統(tǒng)包括頭盔1、眼鏡架9、主控板18、OLED顯示屏12、頭盔固定綁帶16，所述頭盔固定綁帶16通過綁帶固定環(huán)103與頭盔1連接，所述主控板18、眼鏡架9安裝于頭盔1內(nèi)，主控板18固定于頭盔1內(nèi)前側(cè)，所述OLED顯示屏12通過螺柱11固定于主控板18上，所述眼鏡架9設(shè)于OLED顯示屏后側(cè)，所述頭盔1上側(cè)設(shè)有電極固定綁帶14，所述電極固定綁帶14內(nèi)側(cè)附著有腦電波檢測電極13，所述頭盔1上端設(shè)有卡槽106，所述電極固定綁帶14通過設(shè)于其下端的插卡部與所述卡槽106固定連接，所述頭盔固定綁帶16、電極固定綁帶14分別固定在腦后，使頭盔1佩戴穩(wěn)定且腦電波檢測電極13貼緊前額。頭盔1結(jié)構(gòu)包含有導(dǎo)槽101、調(diào)節(jié)旋鈕孔102、綁帶固定環(huán)103、DC充電插孔104、USB3.0接口Ⅰ105、卡槽106，USB3.0接口Ⅱ107以及音頻接口108。DC充電插孔104用于給該頭戴終端系統(tǒng)充電用，USB3.0接口Ⅰ105用于下載游戲程序以及備份數(shù)據(jù)，USB3.0接口Ⅱ107作為備用，用于擴展外圍設(shè)備用。音頻接口108為3.5mm四段式插口，使用時需外接耳麥，以便聽取游戲聲音并與回答相應(yīng)問題。

眼鏡架9上固定有12個紅外光發(fā)生器2,4個攝像頭3，2個鏡片17以及2個顯示罩19。眼鏡架9沿著導(dǎo)槽101安裝在頭盔1內(nèi)部。

OLED顯示屏12通過螺柱11固定在主控板18上，主控板18上集成有嵌入式控制中心，陀螺儀和加速度傳感器。主控板18固定在頭盔1內(nèi)部。

蝸桿6和渦輪10組成渦輪蝸桿機構(gòu)，齒輪7和齒條8組成齒輪齒條機構(gòu)，渦輪軸5兩端通過支承座4支承。齒條8和眼鏡架9固連在一起，蝸桿6的一端通過調(diào)節(jié)旋鈕孔102露出。

電極固定綁帶14一端固定在卡槽106上，其上附著有3個腦電波檢測電極13。頭盔固定綁帶16固定在綁帶固定環(huán)103上。海綿墊15主要為了提高佩戴舒適性。佩戴頭盔時，需要將電極固定綁帶14和頭盔固定綁帶16分別固定在腦后，保證頭盔固定牢固并且腦電波檢測電極13貼緊前額，以便采集腦電波信號。

為了實現(xiàn)調(diào)焦功能，由蝸桿6和渦輪10以及蝸輪軸5組成的渦輪蝸桿機構(gòu)以及由支撐座4、齒輪7、齒條8組成的齒輪齒條機構(gòu)共同配合實現(xiàn)調(diào)焦功能。蝸桿6的一端通過調(diào)節(jié)旋鈕孔102露出，齒條8和眼鏡架9固連在一起，渦輪軸5中間固定有渦輪10，兩側(cè)分別是一對支承座4和齒輪7。使用時，根據(jù)佩戴效果，通過外部一字螺絲刀調(diào)整蝸桿6，由蝸桿6驅(qū)動渦輪10轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動齒輪7一起轉(zhuǎn)動，驅(qū)動齒條8作直線運動。由于齒條8和眼鏡架9固定在一起，這樣便能驅(qū)動眼鏡架9沿著導(dǎo)槽101移動，從而改變OLED顯示屏12在顯示罩19內(nèi)的位置，進(jìn)而達(dá)到調(diào)焦功能。由于蝸桿6和渦輪10的自鎖作用，焦距調(diào)整完畢后不會出現(xiàn)松動情況。

參照圖6所示，系統(tǒng)控制部分由嵌入式控制中心以及語音識別、視線追蹤、運動姿態(tài)估計、注意力檢測、顯示模塊組成。

嵌入式控制中心電路集成在主控板18上，主控板18同時集成有陀螺儀和加速度傳感器。

語音識別通過外接耳麥連到音頻接口108實現(xiàn)。音頻接口108為3.5mm四段式插口，通過使用外接耳麥可以實現(xiàn)聲音的播放以及語音的識別。

紅外光發(fā)射器2發(fā)射紅外光到參與訓(xùn)練的人員眼睛上，攝像頭3可以捕捉測試者的眼動軌跡并將數(shù)據(jù)發(fā)送給嵌入式控制中心，從而實現(xiàn)視線追蹤。

運動姿態(tài)估計通過集成在主控板18上的陀螺儀和加速度傳感器對參與訓(xùn)練的人進(jìn)行感知。

電極13可以采集參與訓(xùn)練人員的腦電波，腦電波數(shù)據(jù)傳送至嵌入式控制中心可以分析出注意力信息。

嵌入式控制中心根據(jù)游戲內(nèi)容以及采集到的參與訓(xùn)練人員的實時生理數(shù)據(jù)生成對應(yīng)的游戲畫面輸出給OLED顯示屏12。人眼通過鏡片17觀看OLED顯示屏12可以產(chǎn)生沉浸式體驗。

該系統(tǒng)中所有的信號采集與輸出均通過嵌入式控制中心處理完成。

USB3.0接口Ⅰ105用于下載游戲程序以及備份數(shù)據(jù)。通過USB3.0接口Ⅱ107，用戶可以外接其他生理采集傳感器，這樣便可以獲得更豐富的數(shù)據(jù)。

使用該系統(tǒng)時，參與訓(xùn)練的兒童通過需要將該頭戴終端系統(tǒng)佩戴在頭部。佩戴時需要將頭盔固定綁帶16和電極固定綁帶14固定在腦后，保證頭盔佩戴穩(wěn)定且腦電波檢測電極13貼緊前額。同時需要將外接耳麥接入音頻接口108。

使用時，根據(jù)佩戴效果，通過外部一字螺絲刀調(diào)整蝸桿6，由蝸桿6驅(qū)動渦輪10轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動齒輪7一起轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動齒條8作直線運動。由于齒條8和眼鏡架9固定在一起，這樣便能驅(qū)動眼鏡架9沿著導(dǎo)槽101移動，從而改變OLED顯示屏12在顯示罩19內(nèi)的位置，進(jìn)而達(dá)到調(diào)焦功能。由于蝸桿6和渦輪10的自鎖作用，焦距調(diào)整完畢后不會出現(xiàn)松動情況。

參照圖7所示，該頭戴終端系統(tǒng)內(nèi)置五種類型的互動游戲庫，包括眼神交流、自我介紹、同伴互動、情緒管理、問題解決。這五大互動游戲庫各自集成了不同難度等級的具體游戲內(nèi)容，訓(xùn)練合格與否的評價依據(jù)為通過語音識別、視線追蹤、運動姿態(tài)估計、注意力檢測采集到的生理數(shù)據(jù)，當(dāng)受訓(xùn)兒童無法通過某次訓(xùn)練時，系統(tǒng)會自動降低游戲難度。

眼神交流。系統(tǒng)內(nèi)置不同面孔的卡通人物形象，隨機選擇或指定人物形象后，系統(tǒng)會通過OLED顯示屏12以及語音方式提示兒童進(jìn)行眼神交流。當(dāng)與卡通形象的眼神交流達(dá)到一定時間以后，認(rèn)為訓(xùn)練達(dá)標(biāo)。當(dāng)兒童無法有效進(jìn)行眼神交流時，卡通人物會用不同方式進(jìn)行提示，直到受訓(xùn)兒童完成訓(xùn)練或降低游戲難度為止。眼神訓(xùn)練完成后卡通人物會通過虛擬化形式對兒童進(jìn)行表揚。

自我介紹。系統(tǒng)首先會通過卡通人物進(jìn)行自我介紹的方式演示，而后受訓(xùn)兒童選擇自己喜歡的卡通人物并與之對話。這個階段主要由卡通人物進(jìn)行引導(dǎo)提問，讓受訓(xùn)兒童做相應(yīng)自我介紹。自我介紹訓(xùn)練達(dá)標(biāo)后卡通人物會通過虛擬化形式對兒童進(jìn)行表揚。

同伴互動。系統(tǒng)內(nèi)置多種同伴互動場景，選擇場景后系統(tǒng)首先會進(jìn)行演示，引出或提及要做的事情，受訓(xùn)兒童需要完成對應(yīng)的任務(wù)。同步互動訓(xùn)練合格后卡通人物會通過虛擬化形式對兒童進(jìn)行表揚。

情緒管理。系統(tǒng)內(nèi)置情緒表達(dá)和情緒調(diào)節(jié)兩大模塊，主要針對喜怒哀樂懼五大情緒。情緒表達(dá)可以通過展示表情圖片并通過虛擬老師詢問受訓(xùn)兒童完成。情緒調(diào)節(jié)參考心理學(xué)相關(guān)情緒課程，選擇兒童易于掌握的情緒調(diào)節(jié)方式進(jìn)行引導(dǎo)教學(xué)，如腹式呼吸等。情緒管理訓(xùn)練合格后虛擬老師會進(jìn)行適當(dāng)激勵。

問題解決。系統(tǒng)內(nèi)置多種問題解決場景，受訓(xùn)兒童需要在該場景下完成特定的任務(wù)，同時系統(tǒng)會實時檢測受訓(xùn)兒童的生理數(shù)據(jù)變化以便給予正確的提示和引導(dǎo)，提高受訓(xùn)兒童的社會技能。

需要說明的是，這里，音頻接口108用于連接耳麥，可以將其替換為無線耳麥連接模式。通過USB3.0接口Ⅱ107，用戶可以自行擴展外部設(shè)備，比如手寫板等，以完成更豐富的功能。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。