穿戴式移動(dòng)手環(huán)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種穿戴式移動(dòng)手環(huán)，包括：用于采集表面肌電信號(hào)的多個(gè)采集模塊和用于對(duì)采集模塊提供的表面肌電信號(hào)進(jìn)行處理的處理模塊，其中，多個(gè)采集模塊和處理模塊連接成環(huán)形。根據(jù)本發(fā)明的穿戴式移動(dòng)手環(huán)，多個(gè)采集模塊作為手環(huán)的多個(gè)環(huán)節(jié)之一，與處理模塊連接呈環(huán)形，實(shí)現(xiàn)了在前臂上的穿戴和對(duì)前臂的多通道sEMG信號(hào)的檢測(cè)，并利用內(nèi)置的運(yùn)動(dòng)傳感模塊檢測(cè)前臂運(yùn)動(dòng)信號(hào)。最終該手環(huán)根據(jù)采集到的sEMG信號(hào)和運(yùn)動(dòng)傳感模塊信號(hào)進(jìn)行手部姿勢(shì)及前臂運(yùn)動(dòng)智能識(shí)別，并利用識(shí)別結(jié)果進(jìn)行手勢(shì)操控。
【專(zhuān)利說(shuō)明】穿戴式移動(dòng)手環(huán)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種穿戴式移動(dòng)手環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]肌肉是人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)重要組成部分，人體的各種運(yùn)動(dòng)都或多或少與肌肉的活動(dòng)有關(guān)。
[0003]sEMG信號(hào)(表面肌電信號(hào)，surface electromyography)是肌肉收縮時(shí)伴隨的出現(xiàn)在皮膚表面的電信號(hào)，它與肌肉的活動(dòng)狀態(tài)和功能狀態(tài)之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)性，因而能在一定程度上反映神經(jīng)肌肉的活動(dòng)。
[0004] 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)，sEMG信號(hào)不僅具有醫(yī)療用途，而且還能夠用來(lái)解析手部動(dòng)作，這意味著sEMG不僅能夠應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，還可應(yīng)用于消費(fèi)電子領(lǐng)域進(jìn)行智能手勢(shì)操控。
[0005]目前，針對(duì)表面肌電信號(hào)的產(chǎn)品普遍為醫(yī)療用途，不適合在消費(fèi)電子領(lǐng)域的穿戴式智能移動(dòng)設(shè)備上應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種方便采集手臂表面肌電信號(hào)的穿戴式移動(dòng)手環(huán)。
[0007]為此，本發(fā)明提供了一種穿戴式移動(dòng)手環(huán)，包括:用于采集表面肌電信號(hào)的多個(gè)采集模塊和用于對(duì)所述采集模塊提供的所述表面肌電信號(hào)進(jìn)行處理的處理模塊，其中，所述多個(gè)采集模塊和處理模塊連接成環(huán)形。
[0008]進(jìn)一步地，上述每個(gè)采集模塊包括沿手環(huán)軸向方向排列的兩個(gè)電極片，所述電極片具有與手臂表面貼合的弧形接觸面。
[0009]進(jìn)一步地，上述電極片具有平直的背面和位于背面的連接導(dǎo)柱，其中，所述背面用于與電路板貼合，并且通過(guò)連接導(dǎo)柱與所述電路板電連接。
[0010]進(jìn)一步地，上述穿戴式移動(dòng)手環(huán)還包括用于向手臂肌膚表面提供參考電壓以減小測(cè)量誤差的輔助模塊，輔助模塊也連接在環(huán)形結(jié)構(gòu)中。
[0011]進(jìn)一步地，上述處理模塊用于對(duì)所述多個(gè)采集模塊提供的多個(gè)所述表面肌電信號(hào)進(jìn)行模式識(shí)別以識(shí)別手部動(dòng)作/手勢(shì)。
[0012]進(jìn)一步地，上述穿戴式移動(dòng)手環(huán)還包括用于檢測(cè)前臂運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)傳感器，運(yùn)動(dòng)傳感器與處理模塊電連接，優(yōu)選地，運(yùn)動(dòng)傳感器也位于處理模塊內(nèi)。
[0013]進(jìn)一步地,上述傳動(dòng)傳感器包括六軸運(yùn)動(dòng)傳感器和地磁計(jì)。
[0014]進(jìn)一步地，上述處理模塊還用于根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)傳感器提供的運(yùn)動(dòng)傳感信號(hào)計(jì)算所述前臂位姿。
[0015]進(jìn)一步地，上述處理模塊還用于根據(jù)識(shí)別的手部動(dòng)作/手勢(shì)和前臂位姿進(jìn)行建模，以作為手勢(shì)操作的手勢(shì)。
[0016]進(jìn)一步地，上述穿·戴式移動(dòng)手環(huán)還包括與外界設(shè)備通訊的藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊位于處理模塊內(nèi)。[0017]進(jìn)一步地，上述采集模塊、輔助模塊和所述處理模塊之間通過(guò)柔性扁平排線(xiàn)進(jìn)行信號(hào)連接。
[0018]進(jìn)一步地，上述采集模塊和所述處理模塊各自沿周向兩側(cè)設(shè)有耳柱，相鄰所述耳柱之間通過(guò)連接部件彈性連接。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的穿戴式移動(dòng)手環(huán)，采集模塊作為手環(huán)的多個(gè)環(huán)節(jié)之一，與處理模塊連接呈環(huán)形結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了在前臂上的穿戴和對(duì)前臂的多通道sEMG信號(hào)的檢測(cè)。
[0020]除了上面所描述的目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明具有的其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)，將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分、用于進(jìn)一步理解本發(fā)明的附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并與說(shuō)明書(shū)一起用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的原理。圖中:
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明穿戴式移動(dòng)手環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明穿戴式移動(dòng)手環(huán)的采集模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是圖2所示采集模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是圖3所示采集模塊的電極片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5是根據(jù)本發(fā)明穿戴式移動(dòng)手環(huán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6是根據(jù)本發(fā)明穿戴式移動(dòng)手環(huán)的處理模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0028]圖7是根據(jù)本發(fā)明穿戴式智能移動(dòng)手段的處理模塊的背面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0030]10、處理模塊；20、采集模塊；
[0031]30、連接部件；40、鎖扣；
[0032]11、本體外殼；12、顯示觸摸屏；
[0033]13、電池；14、處理單元；
[0034]141、微型信號(hào)連接件；15、六軸運(yùn)動(dòng)傳感器；
[0035]16、地磁計(jì)；17、藍(lán)牙模塊；
[0036]18、耳柱；21、封裝外殼；
[0037]21a、外表面；21b、內(nèi)表面；
[0038]22、電極片；23、耳柱；
[0039]221、本體；222、弧形接觸面；
[0040]223、背面；224、連接導(dǎo)柱；
[0041]24、電路板；25、微型信號(hào)連接件；
[0042]50、輔助模塊；51、電極片。
【具體實(shí)施方式】
[0043]以下結(jié)合附圖 對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0044]圖1是根據(jù)本發(fā)明穿戴式移動(dòng)手環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，穿戴式移動(dòng)手環(huán)包括:處理模塊10 ;多個(gè)采集模塊20 ;用于將相鄰兩單元連接在一起的連接部件30 (圖5);以及用于打開(kāi)或閉合手環(huán)的鎖扣40構(gòu)成。
[0045]圖2是根據(jù)本發(fā)明穿戴式移動(dòng)手環(huán)的采集模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是圖2所示采集模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面示意圖。如圖2和圖3所示，采集模塊20的封裝外殼21的內(nèi)表面設(shè)有兩個(gè)電極片22，這兩個(gè)電極片22沿手環(huán)軸向方向布置。
[0046]作為手環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，封裝外殼21的內(nèi)表面21a和外表面21b均彎曲成弧形，在封裝外殼21的內(nèi)表面21a的圓弧兩側(cè)分別設(shè)有耳柱23，以與其他環(huán)節(jié)連接。
[0047]圖4是圖3所示采集模塊的電極片的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，電極片22包括本體221、弧形接觸面222、平直的背面223、以及位于背面223的連接導(dǎo)柱224。
[0048]電極片22的背面為平直的，直接與電路板24貼合，通過(guò)連接導(dǎo)柱224與電路板24電連接。如此可使采集模塊盡量輕薄化。
[0049]電路板24上分別設(shè)有兩個(gè)微型信號(hào)連接件25，以與相鄰的單元之間通過(guò)柔性扁平排線(xiàn)(圖中未示出)連接。
[0050]其中，弧形接觸面222貼附皮膚表面，即可采集表面肌電信號(hào)，并將采集到的信號(hào)傳給電路板24，電路板24上設(shè)有信號(hào)放大器和濾波器，以對(duì)采集的表面肌電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)放大和濾波，經(jīng)過(guò)放大濾波后的信號(hào)通過(guò)柔性扁平排線(xiàn)傳輸至處理模塊10或者經(jīng)過(guò)采集模塊中轉(zhuǎn)而傳輸至處理模塊。
[0051]優(yōu)選地，對(duì)電極片22的表面進(jìn)行電鍍Ag/AgCl處理，以形成鍍層，增加導(dǎo)電性，從而有效地采集表面肌電信號(hào)。
[0052]手環(huán)還包括一個(gè)外形與采集模塊相同的輔助模塊50，該輔助模塊50用于提供參考電壓，不負(fù)責(zé)sEMG信號(hào)的米集工作,包括兩個(gè)電極片51,其中的一個(gè)圓弧電極片用于輸送一個(gè)電壓到人體皮膚表面作為參考電壓，以減小誤差，另一個(gè)圓弧電極片預(yù)留。
[0053]圖5是根據(jù)本發(fā)明穿戴式移動(dòng)手環(huán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，相鄰單元之間通過(guò)連接部件30連接，該連接部件例如硅膠帶，通過(guò)繞設(shè)在相鄰單元之間的耳柱上實(shí)現(xiàn)彈性連接。
[0054]圖6是根據(jù)本發(fā)明穿戴式移動(dòng)手環(huán)的處理模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，圖7是根據(jù)本發(fā)明穿戴式智能移動(dòng)手段的處理模塊的背面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6和圖7所示，處理模塊10包括本體外殼U、顯示觸摸屏12、電池13、以及處理單元14。
[0055]其中，處理單元14上設(shè)有兩個(gè)微型信號(hào)連接件141，以與柔性扁平排線(xiàn)連接，以接收多個(gè)采集模塊輸出的sEMG信號(hào)，以下將多個(gè)采集模塊輸出的sEMG信號(hào)稱(chēng)為多通道sEMG信號(hào)。
[0056]前臂肌肉生理狀態(tài)可通過(guò)處理單元14對(duì)該多通道sEMG信號(hào)進(jìn)行分析而獲得，包括多肌群活性狀態(tài)分析、各肌肉肌力水平、肌肉疲勞等生理信息。在本發(fā)明中，這些生理信息選擇性地在顯示觸摸屏12上反饋出來(lái)。
[0057]處理模塊10還包括運(yùn)動(dòng)傳感器，采集前臂運(yùn)動(dòng)傳感信號(hào)，該運(yùn)動(dòng)傳感器包括六軸運(yùn)動(dòng)傳感器15和地磁計(jì)16,其中，地磁計(jì)16用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)計(jì)算校正,六軸運(yùn)動(dòng)傳感器由加速度計(jì)和陀螺儀構(gòu)成。該地磁計(jì)可由數(shù)字羅盤(pán)代替。
[0058]加速度計(jì)用于采集人體前臂運(yùn)動(dòng)的加速度信息，并同時(shí)獲取重力信息；陀螺儀用于采集人體前臂運(yùn)動(dòng)的角速度信息進(jìn)而積分可得到其姿態(tài)角。地磁計(jì)用于測(cè)量地球磁場(chǎng)方向，與加速度計(jì)測(cè)得到的重·力方向相組合，確定人體前臂的姿態(tài)。加速度計(jì)和地磁計(jì)測(cè)量的信息可對(duì)陀螺儀計(jì)算識(shí)別的人體手臂姿態(tài)角進(jìn)行反饋校正。
[0059]該多通道sEMG信號(hào)(該多通道sEMG信號(hào)通常是經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào))經(jīng)過(guò)模式識(shí)別，當(dāng)為可識(shí)別的手部動(dòng)作/手勢(shì)時(shí)，可作為手勢(shì)操控的手勢(shì)?？蛇x擇的手勢(shì)識(shí)別過(guò)程例如:先預(yù)定義手部動(dòng)作/手勢(shì)，若采集的多通道sEMG信號(hào)模式與預(yù)定義的手部動(dòng)作/手勢(shì)模式相匹配，則認(rèn)為該多通道sEMG信號(hào)為預(yù)定義的手部動(dòng)作/手勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)手部動(dòng)作/手勢(shì)的識(shí)別。
[0060]前臂運(yùn)動(dòng)傳感信號(hào)經(jīng)過(guò)處理可獲得前臂姿態(tài)角，結(jié)合用戶(hù)前臂測(cè)量點(diǎn)相對(duì)于測(cè)量原點(diǎn)的移動(dòng)距離，則實(shí)時(shí)得到了用戶(hù)前臂的位姿信息。
[0061]在本發(fā)明中，處理單元14用于對(duì)多通道sEMG信號(hào)進(jìn)行模式識(shí)別和根據(jù)前臂運(yùn)動(dòng)傳感信號(hào)計(jì)算前臂位姿，并且根據(jù)獲得的前臂位姿和手部姿勢(shì)進(jìn)行建模，從而作為可識(shí)別的手勢(shì)用于手勢(shì)操控，與單獨(dú)通過(guò)多通道sEMG信號(hào)識(shí)別的手部動(dòng)作/手勢(shì)用于手勢(shì)操控相t匕，可大幅提高準(zhǔn)確性且豐富手勢(shì)類(lèi)別。
[0062]在一變型實(shí)施例中，處理單元14利用藍(lán)牙模塊17將多通道sEMG信號(hào)和前臂運(yùn)動(dòng)傳感信號(hào)傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備如PC機(jī)上，并在外部設(shè)備上進(jìn)行人體前臂位姿及手部姿勢(shì)運(yùn)動(dòng)識(shí)別及建模，優(yōu)選可視化建模，以作為可識(shí)別的手勢(shì)用于手勢(shì)操控。
[0063]根據(jù)本發(fā)明，上述手勢(shì)操控針對(duì)手環(huán)本身和/或通過(guò)藍(lán)牙模塊對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行無(wú)線(xiàn)操控。
[0064]處理模塊中還設(shè)有用于測(cè)量人體的心電信息的心電測(cè)量芯片(ECG)，可以快速方便地獲得人體心電數(shù)據(jù)，對(duì)用戶(hù)的健康狀況進(jìn)行進(jìn)一步追蹤和評(píng)估，該心電數(shù)據(jù)選擇性地在顯示觸摸屏12上示出。
[0065]此外，處理模塊上還可以設(shè)置有智能移動(dòng)設(shè)備上常用的其它配選部件和功能，例如本體外殼11上還可設(shè)置有功能按扭，例如開(kāi)/關(guān)機(jī)按鈕、音量調(diào)節(jié)按鈕，與外界智能設(shè)備的通訊功能，在此不作贅述。
[0066]在圖1所示的手環(huán)中，包括6片采集模塊，需要指出的是，在其他實(shí)施例中，手環(huán)還可包括非采集功能的其它部件，采集模塊的數(shù)量可小于6片，例如2至5片。
[0067]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各·種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種穿戴式移動(dòng)手環(huán)，其特征在于，包括:用于采集表面肌電信號(hào)的多個(gè)采集模塊和用于對(duì)所述采集模塊提供的所述表面肌電信號(hào)進(jìn)行處理的處理模塊，其中，所述多個(gè)采集模塊和處理模塊連接成環(huán)形結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿戴式移動(dòng)手環(huán)，其特征在于，每個(gè)所述采集模塊包括沿手環(huán)軸向方向排列的兩個(gè)電極片，所述電極片具有與手臂表面貼合的弧形接觸面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿戴式移動(dòng)手環(huán)，其特征在于，所述電極片具有平直的背面和位于背面的連接導(dǎo)柱，其中，所述背面用于與電路板貼合，并且通過(guò)連接導(dǎo)柱與所述電路板電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿戴式移動(dòng)手環(huán)，其特征在于，還包括用于向手臂肌膚表面提供參考電壓以減小測(cè)量誤差的輔助模塊，所述輔助模塊連接在所述環(huán)形結(jié)構(gòu)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿戴式移動(dòng)手環(huán)，其特征在于，所述處理模塊用于對(duì)所述多個(gè)采集模塊提供的多個(gè)所述表面肌電信號(hào)進(jìn)行模式識(shí)別以識(shí)別手部動(dòng)作/手勢(shì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的穿戴式移動(dòng)手環(huán)，其特征在于，還包括用于檢測(cè)前臂運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)傳感模塊，所述運(yùn)動(dòng)傳感模塊與所述處理模塊電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的穿戴式移動(dòng)手環(huán)，其特征在于，所述傳動(dòng)傳感模塊包括六軸運(yùn)動(dòng)傳感器和地磁計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的穿戴式移動(dòng)手環(huán)，其特征在于，所述處理模塊還用于根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)傳感器提供的運(yùn)動(dòng)傳感信號(hào)計(jì)算前臂位姿。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的穿戴式移動(dòng)手環(huán)，其特征在于，所述處理模塊還用于根據(jù)識(shí)別的手部動(dòng)作/手勢(shì)和前臂位姿進(jìn)行建模，以作為手勢(shì)操作的手勢(shì)。`
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿戴式移動(dòng)手環(huán)，其特征在于，還包括與外界設(shè)備通訊的藍(lán)牙模塊，所述藍(lán)牙模塊位于所述處理模塊內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿戴式移動(dòng)手環(huán)，其特征在于，所述采集模塊和所述處理模塊之間通過(guò)柔性扁平排線(xiàn)進(jìn)行信號(hào)連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿戴式移動(dòng)手環(huán)，其特征在于，所述采集模塊和所述處理模塊各自沿周向兩側(cè)設(shè)有耳柱，相鄰所述耳柱之間通過(guò)連接部件彈性連接。
【文檔編號(hào)】A61B5/0488GK103654774SQ201410001577
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】李鵬峰, 王遠(yuǎn)康, 李奇峰 申請(qǐng)人:北京思睿博創(chuàng)科技有限公司