【文章內容簡介】 越大，尤其是 對處于人生起步階段 的青少年，毫不夸張的所說如果多動癥得不到及時的治療將影響青少年的一生。通過此項目的研究，將腦電技術與趣味性的 傳統(tǒng) 游戲相結合， 彌補了以往腦電治療“多動癥”枯燥乏味 、簡單重復、價格高昂和藥物治療副作用大 的缺點， 讓孩子通過動手動腦的方式學會如何集中注意力 、如何放松，同時對兒童“多動癥”起到預防作用。從而有效地提高孩子的 注意力和 學習能力 ，開發(fā)孩子的智力 ， 從而 進一步減少“多動癥”對個人、家庭和社會的消極影響。 由于青少年多動癥已經(jīng)成社會各界廣泛關注的焦點問題，該課題的研究將給這個社會問題帶來巨大的社會價值。 我國的玩具 市場潛力巨大，相比與其他國家，我國的人均玩具消費還很低，但隨著近幾年國內 GDP 的不斷上升和人均消費水平的不斷提高以及國內兒童的家長的消費觀念的轉變，玩具浙江大學碩士學位論文 第 1 章 緒論 20 市場潛力無限且市場需求向高端的益智玩具轉變， 另一方面，我國是制造業(yè)大國，我國制造了世界上的大部分玩具，盡管國內制造玩具的制造工藝成熟，但是由于缺乏自主知識產權和 創(chuàng)新 技術 ，在很大程度上 我國在玩具制造行業(yè)只能充當加工者的角色。隨著科學技術的進步和發(fā)展以及消費需求的改變，我國傳統(tǒng)的玩具需要發(fā)生改變 ， 益智類的智能玩具成為了各大玩具廠商市場拓展的新目標。與傳統(tǒng)的益智玩 具相比 ，腦電控制的智能玩具具備 其他玩具所不具備的強大技術優(yōu)勢 。從市場角度考慮，此項產品的研發(fā)是腦電技術消費化、平民化的實際運用，具有巨大的市場潛力和無限商機：傳統(tǒng)智能玩具需要玩家具備一定的動手、動腦的能力和一定的理論基礎的累積， 這大大限定的傳統(tǒng)智能玩具的用戶范圍。 傳統(tǒng)智能玩具只能是成人、青年科技愛好者的專屬產品，而腦電控制的智能玩具就不具備以上 的限制，并且能夠以其獨特新穎的 交互方式 開拓兒童玩 具市場上的廣闊空間并能夠以新技術、新產品的絕對優(yōu)勢占領市場先機 。 所以， 通過本系統(tǒng)的開發(fā) 一 實現(xiàn)其 巨大的 商業(yè)價值 并為中國傳 統(tǒng)玩具制造業(yè)結構的改變提供新的思路，加快傳統(tǒng)玩具制造業(yè)的轉型 。 浙江大學碩士學位論文 第 1 章 緒論 21 本論文 的 研究內容 和結構 本文研究的 內容 (1) 建立用戶角色、深度挖掘用戶需求 ，分析用戶需求 。 (2) 設計開發(fā)實現(xiàn) 腦電和加速度傳感器控制的玩具。 (3) 將 BCI 技術運用到消費級別的實體玩具當中，形成新的益智玩具。 基本構思： 本文研究的是 一種 基于 BCI 和方向傳感器的益智玩具小車。 系統(tǒng)共分為兩個部分 —— 耳機部分和小車部分。 耳機部分主要實現(xiàn)兩個功能 : 耳機部分主要是通過腦 機接口采集腦電信號，并將腦電信號進行預處理、特征提取、分類，將腦電 信號量化成數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)會隨著用戶集中程度的不同而改變，從而達到用戶用意念控制小車行駛速度的目的。 另外一個功能是通過集成在腦 機接口耳機上的加速度傳感器來控制小車行駛的方向。即，當用戶擺動頭部一定的角度時，加速度傳感器將用戶的這一行為量化為數(shù)據(jù)，并轉化成為小車需要的機電量，用戶擺動一定的角度，小車也轉動相應的角度，從而達到控制小車行駛方向的目的。 小車主要實現(xiàn)的功能的是：小車接收到來自腦 機接口或加速度傳感器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，能將這些數(shù)據(jù)轉換成為小車需要浙江大學碩士學位論文 第 1 章 緒論 22 的機電量，從而達到改變小車行駛速度或方向的目的。此外，根 據(jù)不同的游戲模式，小車還需要實現(xiàn)其他的一些功能，例如：紅外循跡、按鍵檢測等功能。 小車與耳機通過無線方式實現(xiàn)通訊。 小車根據(jù)設置的游戲模式不同，能進入各種不同的游戲模式 : 目前共分 3 種模式 : (1)腦電控制模式，小車的行進方向由頭部耳機的左右傾斜角度決定。小車的行進速度由腦電波的注意力集中度控制。 (2)顏色檢測模式，小車的行進方向由頭部耳機決定。小車在行進的過程中會駛過地圖上的不同顏色。不同的顏色代表不同的區(qū)域（地雷，方向反轉，加油站等）根據(jù)檢測到的不同顏色使小車進入不同的模式（暫停，快速前進，降低速度等 ）。同時配合系統(tǒng)的聲音模塊和圖形顯示模塊發(fā)出相應的聲音和顯示相應的圖形。 (3)循跡模式，小車的行進方向由地面的黑色線條決定。小車的行進速度由腦電波的注意力集中度控制。 本論文 的結構 本文主要圍繞基于 BCI 和方向傳感器的益智玩具小車的設計和實現(xiàn)，全文介紹了系統(tǒng)的研究背景， 課題的研究意義 ， 課題的國內外研究現(xiàn)狀， 對玩具市場進行了全方面的調查和分析，浙江大學碩士學位論文 第 1 章 緒論 23 對產品的用戶開展需求調查，確定了產品的設計方案，最后接受了系統(tǒng)的關鍵技術的研究和實現(xiàn) 。其具體安排如下所示： 第一章緒論介紹了課題研究背景， 課題的研究意義以及課題國內外 研究現(xiàn)狀。 第二章 介紹了產品的需求分析和功能實現(xiàn) 。 第三章 介紹了益智小車的設計。 第四章 介紹了益智小車系統(tǒng)的關鍵技術研究和實現(xiàn)。 第 五 章 總結和展望。 本章小結 本章對可以的背景、課題國內外研究現(xiàn)狀以及課題的研究意義做了論述。其中， 介紹了課題的研究背景； 介紹了課題的國內外研究現(xiàn)狀。其中， 介紹了玩具市場的調查； 介紹了基于 BCI 技術的同類產品； 介紹 BCI 技術的研究現(xiàn)狀，介紹了幾款目前市場上較為流行的 BCI腦 機接口。浙江大學碩士學位論文 第 2 章 產品需求分析與功能設計 24 第 2章 產品需求分析 與功能設計 兒童多動癥是 在青少年 群體中普通存在的疾病 。 它 是一種常見的兒童行為 異常問題，又稱腦功能微失調或輕微腦功能障礙綜合癥或注意缺陷障礙 。 患 兒在學習、行為和情緒方面和缺陷，表現(xiàn)為注意力不集中，活動過多。 以前人們對這種疾病的關注度不高， 通常認為孩子表現(xiàn)出的多動和注意力不集中的問題只是由于孩子貪玩 ，近年來， 隨著這種疾病的越來越普遍和危害越來越大，社會各界對兒童多動癥的關注度逐漸提高，各種針對這種疾病的治療方法也開始出現(xiàn)。 多動癥 患兒 心理特點 龐大的多動癥患者人群是值得我們關注的一個群體 。 患者在患有多動癥后， 患者的很多行為都不受自己的控制，很 多行為的產生也許不是出于患者的本意，單無可否認的是患者在患有多動癥后其 身心狀態(tài) 會 發(fā)生很大變化 并且在學習、行為和情緒方面會產生許多缺陷 。 其 最突出的缺陷表現(xiàn)在：對周圍事物感知緩慢，認知 范圍狹窄，分辨力 較 弱，缺乏認知的主動性和積極性，從而心理上發(fā)生障礙、 性格 孤僻、時間觀念 逐漸 淡化 ，容易產生悲觀消極心理情緒容易沖動 等一系列問題。 在人的成長過程中，人的生理和心理的不斷變化，使得人的浙江大學碩士學位論文 第 2 章 產品需求分析與功能設計 25 需求也不斷變化，由于兒童處在生理和心理變化的旺盛期，所以，兒童這類特殊人群的需求變化也明顯，這可能導致部分需求沒有被發(fā)現(xiàn)。因此充分做 好兒童這類人群的需求調查將有助于我們開發(fā)出更好的產品。 多動癥人群是兒童中的較為特殊人群，這類人在心理方面有著不同于普通兒童的心理特征。分析這類人群的心理特征，充分了解他們不同于正常兒童的心理特點，是我們做好產品的基礎 。經(jīng)過調查發(fā)現(xiàn)多動癥兒童 主要 存在著以下 3 電 心理 特征 ： (1)情感不穩(wěn)定、意志 較為 薄弱。 多動癥患者的 情緒會隨著外界環(huán)境的改變發(fā)生較大的變化，且在面對環(huán)境發(fā)生消極改變時，容易產生消極悲觀情緒，意志力薄弱，自控能力差。 (2)性格孤僻冷漠、交際能力薄弱。 多動癥兒童難以溝通，缺乏交際能力和技巧，導 致人際交往的挫折，做這類人容易將自己從外界環(huán)境中孤立起來，刻意與人保持距離，對人孤僻冷漠，不愿與人進行交流。 (3)做事 缺乏耐心，易沖動 。 多動癥患者大多缺乏耐心，不能獨立完成一件完整的事情，不能有始有終，且行事較為沖動并且不計后果經(jīng)常會有一些偏激的行為和言論。另外一方面，多動癥兒童表現(xiàn)得很不合群，與同齡人很難相處。 浙江大學碩士學位論文 第 2 章 產品需求分析與功能設計 26 用戶需求分析 本次需求分析 將涉及到兩類人群 ,一類是玩具的主要用戶，即玩具的使用者 。 本文將對兒童展開需求分析， 這部分包括兩個方面：一方面是對患有多動癥的兒童展開調研，另一方面是對正常兒童展開調研 。 另一 類是 作為玩具次要用戶的 玩具購買者。 產品的核心定位人群主要鎖定在這兩類人身上。所有需求分析將圍繞這兩類人群展開，力求能夠深度挖掘用戶的需求，打造用戶符合用戶需求能使用戶滿意的產品。 兒童是玩具產品的主要使用者，他們的需求將直接決定產品的需求，對于多動癥兒童，此款玩具將配合患兒進行多動癥的治療，產品將定位為一款趣味性強的腦電反饋治療儀，對于普通兒童，這款產品可以提高孩子的注意力，寓教于樂提高孩子的學習成績。 另一方面，多動癥患兒的經(jīng)濟能力薄弱，他們購買的玩具往往是通過成人，通常情況下購買玩具的是家長，所以 ，在進行系統(tǒng)的設計前很有必要對這類人群做需求分析。 接下來，下文會根據(jù)這兩類用戶的不同需求進行詳盡的分析與研究。 多動癥群體 對產品的需求 目標人群體的需求主要分為用問卷訪談和問卷的形式，由于調差性質的差別和實際情況的限制，患多動癥的少年兒童主浙江大學碩士學位論文 第 2 章 產品需求分析與功能設計 27 要采用訪談與跟蹤觀察的形式進行數(shù)據(jù)的抓取，屬于定性的抓取信息的形式，而普通的少年兒童，采用的是調差問卷的形式，由于此類用戶人群基數(shù)的龐大，所以此類調查屬于是定量的數(shù)據(jù)分析，從而能夠取得更為準確的數(shù)據(jù)。次要用戶，采取訪談的形式，訪談 8 名用戶基本就能挖掘出此類用戶的核心需求 。 在訪談調查中，針對目標用戶提出最合適的問題是關鍵，由于主要的需求用戶在注意力上有一些障礙，所以設計的問卷應該相應的簡單易懂，并且不能超出目標用戶的承受能力，數(shù)量始終長短相宜。 訪談的核心提綱主要為：受訪人的個人基本信息、家庭背景、曾經(jīng)的病史、接受過的一些治療手法，與對腦電玩具的需求這幾方面。 訪談的方式主要采用一對一的深入訪談法，希望通過定性的訪談能夠深度的挖掘用戶的深沉需求，直面用戶的需求信息。在研究過程中采集了如表 的訪談表格，為研究錄入信息。 表 受訪人群體訪談記錄 訪談記錄表 時間 地點 采訪人 浙江大學碩士學位論文 第 2 章 產品需求分析與功能設計 28 受訪者 小王 性別 男 年齡 12 身體情況 已 確診為 多動癥 其他說明 訪談者不希望透露 個人信息 訪談記錄： 一、 受訪者的家庭狀況 我來自普通的三口之家， 父母都是上班族而且平時上班很忙除了周末與父母待在一起的時間比較少，平時與爺爺奶奶、外公外婆待的時間比較多。 二、 曾經(jīng)的病史和身體健康狀況 上課注意力不能夠集中 注意力，容易開小差不認真聽講，而且有時候自己的情緒會很不穩(wěn)定，導致了自己的學 習成績一落千丈，最后在父母的帶領下到了醫(yī)院做了檢查， 最終 確診為“多動癥” ，由于自己平時情緒不穩(wěn)定，周圍的同學都用異樣的眼光看我，以前和我關系比較好的同學，也開始疏遠我，這個令我很傷心，自己也不知道怎么辦好。 三、 接受過 哪些 治療？ 效果怎么樣，談談你對這些治療方法的看法 ？ 自從醫(yī)生確認我患有多動癥后，父母已經(jīng)帶我接受了一系列的治療，我已經(jīng)接受過藥物治療、食物治療、以及腦電反饋治療。 浙江大學碩士學位論文 第 2 章 產品需求分析與功能設計 29 接受藥物治療的時候，一開始效果還是不錯的，服下藥物后，我能夠安靜下來，上課的時候注意力也開始能夠集中起來，情緒也穩(wěn)定了一點，但是 藥物的效果持續(xù)時間不長，每次藥效過了都要重新服藥，但是這種藥的副作用很大，我經(jīng)常會頭暈厭食，現(xiàn)在服藥的時候我會很猶豫，不知道 續(xù)表 受訪人群訪談記錄 該不該服下去。后來父母聽說食療在治療多動癥方面療效不錯，于是我又接受了食療，但是幾個月堅持下來，效果實在不明顯，而且我對食療中的一些食物實在不感興趣，最近開始到醫(yī)院接受腦電反饋治療，一開始我也擔心腦電療法會不會像以前那種治療一樣，即乏味，有沒有效果，可是在接受了幾期的腦電反饋治療后，我對腦電療法的懷疑不存在了，它的治療方法很有趣，我完全感覺不到自己在 接受治療，自己只是在治療的過程中玩游戲，而且治療的效果很好，我現(xiàn)在上課的注意力已經(jīng)提高了很多，自己的情緒也已經(jīng)穩(wěn)定了不少，現(xiàn)在我又和同學們玩到一起，同學們也開始不用異樣的眼光看我自己覺得很開心。 三、 日常生活活動 我其實和其他男孩差不多，興趣愛好比較廣泛，喜歡聽聽歌，喜歡體育運動尤其是足球，自己很喜歡某個足球運動員，自己也很渴望能夠成為一個球員，以前，經(jīng)常和鄰居、浙江大學碩士學位論文 第 2 章 產品需求分析與功能設計 30 同學一起踢球?？墒亲詮奈矣卸鄤影Y后，我上課注意力不能夠集中。老師、同學都用一樣的眼光看我，自己不想喝同學玩在一起。雖然自己很想和同學一起 踢球，但我很少和同學們一起踢球了，自己也是獨來獨往的。自己的日常生活完全變了，自己也開始孤僻起來。 四、 對腦電玩具的需