TL&DR
- 背景
- 脳波計
- できたもの
- 改善したいこと
- まとめ
背景
ESP32を使った温湿度計について紹介したが、どうせならオリジナルなものを作ってみたい！
ということで、興味があった脳波計を使っておもちゃを作ってみることにした。
脳波計って？
Neuro sky社が開発した脳波センサー付きヘッドセット:"MindWave2"
このデバイスを装着すると
α波・β波などのパワースペクトラムや、集中度・リラックス度などを取得することが可能。
とのこと。
詳しくはわからないが、なんかワクワクする・・・！（適当）
作ったもの：射的ゲーム！
・・・なのだが、銃の引き金をトリガとするのではなく、脳波計の計測値をトリガにした。
※イメージです
仕組み
- 脳波計の集中力を示す値をノートPCで読み取る
- 集中力が一定値を上回っている間、マイコンにポンプを駆動するよう命令する
- マイコン側で駆動命令を受けている間ポンプを駆動し続ける
- チューブ内の圧力が上がっていき、チューブ先に付けた"玉"が的に向かって発射される
できること
- ESP32を使った簡単なおもちゃを作ることができる！
- 脳波計のデータを使ったアプリを作ることができる！！
- モータードライバを使った電子工作ができる！！！
- ポンプやモーターを動かすので、電子工作やってる感が出る！！
使ったもの
- ノートPC
- マイコン：ESP32(Dev-KitC) ※開発環境：ArduinoIDE
- 脳波計(MindWave2)
- 正確には脳波センサー付ヘッドセットを今回は使用した
- デュアルモータードライバ(DRV8835)
- マイクロ真空ポンプ
- シリコンチューブ
- 発射する玉（チューブ内に詰め込める丸くて軽いものであればなんでもOK）
※金額的には総額2万円くらい（脳波計が1.8万くらいだったので）
構造
ソフトウェア
PC側
主に以下のサイトを参考にさせていただいた。
※NeuroPyモジュールの仕様？のため、python2.7で開発した
ーpython3ではエラーが発生して動作しなかった（残念）
〇脳波計が取得した値を読み取る
Mindwave2とPCを無線接続した状態で信号を読み取る。
以下のコードで”neuroPy”に脳波計が取得したデータが格納される。
def set_com(COM_to_connect):
# input: com No.
try:
# 利用するCOMポートの設定
ser_sig=serial.Serial(COM_to_connect, 9600, timeout=0.1)
except:
# 接続に不具合が生じた場合、COMポートを閉じる
try:
ser_sig.close()
except:
pass
return ser_sig
if __name__ == '__main__':
# prepare output of serial port.
ser_esp = set_com(COM_for_ESP32)
# mindwave 起動
neuroPy=NeuroPy(COM_for_mind_wave)
neuroPy.start()
'''
※この間にやりたいことを書く
'''
# 測定終了
neuroPy.stop()
# ポートを閉じる
ser_esp.close()
〇集中度に応じて、マイコンに信号を送る
"仕組み"にも記載した通り、集中度が一定値を超えている間ポンプを動かすため、以下のコードにした。
なお、ポンプを動かすのはPCと接続したESP32側のため、PCではシリアル信号を送付するのみである。
if __name__ == '__main__':
'''
# ～ここから上は省略～
'''
neuroPy.start()
# Ctrl+Cが入力されるまで続ける
try:
# シリアル信号を出力
if neuroPy.attention >= th_attension:
# 集中度が閾値を超えていたら"o"を送信
ser_esp.write("o")
elif neuroPy.highAlpha >= th_attension:
# 集中度が閾値を超えていたら"o"を送信
ser_esp.write("o")
else:
# 集中度が閾値を下回っていたら"x"を送信
ser_esp.write("x")
except KeyboardInterrupt:
# 測定終了
neuroPy.stop()
# ポートを閉じる
ser_esp.close()
ESP32側
集中度に応じてPC側から送られる信号（〇 or ×）によって、ポンプ駆動するかどうかを決定する
// 変数の定義
#define PUMP_PIN 13
// 初期化
void setup(){
pinMode(PUMP_PIN , OUTPUT);
// シリアルポートを9600 bps[ビット/秒]で初期化
Serial.begin(9600);
}
// 繰り返し処理
void loop(){
int inputchar;
// シリアルポートより1文字読み込む
inputchar = Serial.read();
if(inputchar != -1 ){
// 読み込んだデータが -1 以外の場合 以下の処理を行う
switch(inputchar){
case 'o':
// 読み込みデータが o の場合
Serial.print("PUMP ON\n");
digitalWrite(PUMP_PIN, HIGH);
break;
case 'x':
// 読み込みデータが x の場合
Serial.print("PUMP OFF\n");
digitalWrite(PUMP_PIN, LOW);
break;
case 'z':
// 読み込みデータが z の場合
Serial.print("Reset\n");
digitalWrite(PUMP_PIN, LOW);
delay(1000 * 5); // 5sec wait
break;
}
} else {
// 読み込むデータが無い場合は何もしない
}
}
ハードウェア
接続自体は非常にシンプルだった。
・ESP32とPCは有線接続（USB）
・ポンプの先にはシリコンチューブと発射する玉を接続する
・LEDはポンプ駆動中を知らせるために接続した（無くてもOK）
・接続したイメージは図を参照
まとめ
マイコンを使って「センシングしたデータをスマホに送る」ようなことだけでなく、ポンプ駆動、玉の発射と機械的な動作を加えることで難易度が上がった（個人的には）。
このおもちゃを電子工作コンペのようなものに出展したところ、子供には受けが良かったが、大人からすると構造が簡単だったので評判はぼちぼち。次はデザイン的なところにも注力したい！