CN104720215B - 一种具有按摩功能的穿戴设备以及智能手环 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有按摩功能的穿戴设备，包括穿戴模块和安装在穿戴模块上的按摩模块，所述按摩模块包括：柔性的按摩单元和驱动单元，所述驱动单元包括与按摩单元结合并驱动按摩单元收缩和舒张的电驱动薄膜，涂覆在电驱动薄膜两侧面的柔性电极，以及正负极分别与两侧柔性电极电连接的驱动电路；同时本发明还公开了一种具有按摩功能的智能手环，包括手环本体和上述的按摩模块，所述按摩模块安装在手环本体上；与传统的机械驱动方式相比，本发明模仿人手部动作的柔性按摩动作，舒适度更好，且尺寸更小，质量更轻，携带方便，同时在按摩过程中的噪音更小。

Description

一种具有按摩功能的穿戴设备以及智能手环

技术领域

本发明涉及可穿戴人体辅助设备，特别涉及一种具有按摩功能的穿戴设备以及智能手环。

背景技术

目前，智能可穿戴设备种类繁多，例如手环，与以往只能够起到一定的装饰作用的手环不同，而随着科技的进步，人们在手环上添加了各类芯片，使手环可以提供智能化服务。但现有的大多数手环功能集中于对人体各项指标的检测上，或者是作为手机等设备的辅助工具，起到提醒、储存的功能。

如授权公告号为CN 203446722U的专利文献公开了一种智能手环，包括传感器模块、音频模块、电脑模块、中央处理单元和无线通信模块，传感器模块与中央处理单元电连接，用于检测智能手环佩戴者的信息并将其传送到所述中央处理单元；音频模块包括扬声器、麦克风以及DSP处理芯片，用于对音频信号进行编码与解码；中央处理单元包括主控MCU，用于接收和存储传感器模块所采集的信息，以及协调音频模块和无线通信模块进行工作；无线通信模块用于使用户的智能手环和智能手机之间无线通信连接，实现所述智能手环与所述智能手机之间音频信号的交互传输。

又例如申请公布号为CN 104082920A的专利文献公开了一种智能手环，包括：所述中央处理单元，包括主控单元MCU其用于接收和存储传感器模块所采集的信息，以及协调报警模块和蓝牙模块进行工作；传感器模块与中央处理单元电连接，用于检测智能手环佩戴者的信息并将其传送到中央处理单元。

但是上述基于无线网络通信连接的智能手环虽然应用非常广泛，但是功能主要局限于检测人体的各项指标，或者是代替手机、平板电脑的一些功能，基本没有设备考虑到了按摩等一些健康方面的功能，在得到人体信息后，也仅仅进行记录，并不对人体进行反馈，并且手环长时间佩戴会造成手部疲劳，也同样没有解决。

为此申请公布号CN 104095356A的专利文献公开了一种多功能按摩手环，包括一检测装置，所述检测装置包括检测壳体和设置于检测壳体内部的脉搏检测装置和温度检测装置；还包括连接于检测装置一端的第一手环体和连接于检测装置另一端的第二手环体，所述第一手环体和第二手环体内侧均匀分布设置有按摩珠；所述第一手环体一端设有第一卡扣件，所述第二手环体一端设有第二卡扣件，所述第一扣卡件与第二卡扣件连接组成卡扣装置。

上述装置通过设置来对手腕进行按摩，需要设置驱动按摩珠运动的机械结构，使佩戴设备结构复杂，不利于佩戴设备的小型化和轻量化。

发明内容

本发明提供了一种具有按摩功能的穿戴设备，在佩戴过程中可以对人体进行柔性按摩，按摩舒适度高，且具有体积小、质量轻，不易损坏等优点。

一种具有按摩功能的穿戴设备，包括穿戴模块和安装在穿戴模块上的按摩模块，所述按摩模块包括：柔性的按摩单元和驱动单元，所述驱动单元包括与按摩单元结合并驱动按摩单元收缩和舒张的电驱动薄膜，涂覆在电驱动薄膜两侧面的柔性电极，以及正负极分别与两侧柔性电极电连接的驱动电路。

本发明中，通过电场激励电驱动薄膜产生驱动力以驱动按摩单元伸张和收缩，实现按摩效果，对比采用传统意义上的按摩所使用的硬度较大的材料，实现模仿人手部动作的柔性按摩动作，舒适度更好；由于本发明中按摩单元和电驱动薄膜的主要结构都采用柔性材料，其抗破坏能力很强，即使受到很大的外压，设备也不会遭受损坏，并且柔性材料还具有弹性，在外界压力产生很大变形，也能够在短时间内恢复原形，继续工作。

所述的按摩单元可以采用硅胶、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等弹性材料，采用硅胶材料时，在硅胶固化过程中加入二氧化硅粉末，可以提高硅胶柔性框架的韧性，提高按摩单元的按摩效果和使用寿命。

除了电场驱动，还可以选用电场、磁场、热场、广场、电磁场、热磁场等非力场，并采用与其对应的驱动元件。

为了得到较大的变形量，提高工作稳定性，采用电场施加高电压(通常为6kv到9kv)激励电驱动薄膜产生形变，变形明显，可以达到按摩功能的要求。

电驱动薄膜是一种功能软材料，为电致功能聚合物，其特性是在受到外加电场的作用时能够改变形状或体积，撤掉外加电场后，又可恢复形变。介电高弹聚合物(DE)是电子型电致功能聚合物，其包括这里使用VHB材料，还有硅胶薄膜等。进一步优选的，所述的驱动薄膜为VHB4910(3MVHB胶带4910)。

柔性电极可以采用碳膏、导电凝胶等材料，作为优选，采用碳膏作为柔性电极，两侧面上的柔性电极可采用同一种材料，也可采用不同的材料。

进一步优选的，所述驱动电路包括：电池，将电池输出的恒压直流电转变为方波交流电的方波发生电路，以及将方波发生电路输出的低电压升压的高压变压器，高压变压器的正负极输出端分别与两侧柔性电极连接。电驱动薄膜需要高压电来驱动，通过高压变压器，使得该电驱动薄膜仅需普通干电池就可以驱动，在这种情况下，设备可以不用外接电源，将完全与外部隔离，使得人体皮肤可以与设备完全触碰，人体亲和性高，方便携带，提高了实用性。

为了使电驱动薄膜形变更显著，优选的，所述电驱动薄膜为经过预拉伸的柔性绝缘薄膜。对于电驱动薄膜，所述的预拉伸是指先将此类材料预先拉伸到一定状态，然后固定到按摩单元上，使按摩单元处于收缩的状态，经过预拉伸以后的电驱动薄膜将非常容易被驱动，因为电驱动薄膜处于外加电场激励作用下，电驱动薄膜伸张使得柔性框架由收缩状态变为伸张至平直状态。电驱动薄膜预拉伸的方向与其受激励后伸张的方向有关，调整各拉伸方向的拉伸比例，可以得到不同的按摩形式。预拉伸的程度与选择的材料有关，以本发明选用的VHB4910为例，将长宽均拉伸至原来的两倍，变形效果较好。

所述电驱动薄膜产生的是伸张和收缩的驱动力，片状结构的按摩单元更易被驱动，优选的，所述按摩单元为柔性按摩片，所述电驱动薄膜贴覆在柔性按摩片上。

所述柔性按摩片可以只贴覆所述电驱动薄膜的一面，即可以被电驱动薄膜驱动，也可以在电驱动薄膜的两侧面都贴覆柔性按摩片；电驱动薄膜可以单独一片使用，也可以多片叠加使用，多片叠加使用可以提高驱动力。

当驱动薄膜使用多片结构时，没有贴装柔性按摩片侧的驱动薄膜在长期伸张和收缩后容易脱落，因此，优选的，所述柔性按摩片设有两片，分别贴装在所述电驱动薄膜两侧面上，在电驱动薄膜两侧面上都贴装柔性按摩片，两面都可以实现按摩，并且可以有效防止驱动薄膜脱落，延长设备的使用寿命。

为了防止漏电，提高设备的使用安全性，同时还为了防止柔性电极污染穿戴者以及其他部件，优选的，所述电驱动薄膜的两侧面还贴装有预拉伸的保护薄膜，所述保护薄膜与对应的柔性按摩片黏贴。保护薄膜的材料为介电高弹体，作为优选的，采用VHB9473(3M公司生产的3M薄膜胶带F-9473PC)，作为保护薄膜的材料。保护薄膜预拉伸程度的定义为长宽方向均拉伸变为原来的两倍，允许略小于两倍。

为了使柔性按摩片具有良好的变形效果，优选的，所述电驱动薄膜上涂覆有柔性电极的区域为电极激励区，所述的柔性按摩片具有与电极激励区形状相适应的通孔。

进一步优选的，所述电极激励区为条形。

进一步优选的，所述电极激励区在长度方向上至少有一段区域沿宽度方向自两侧向中间凹陷变窄。上述结构可以使电驱动薄膜驱动柔性按摩片时具有明显的形变，按摩效果明显。

在预拉伸的保护薄膜和电驱动薄膜的作用下，自模具上拆下的按摩模块会卷曲，柔性按摩片的通孔的凹陷变窄部位相互靠拢，利用驱动电路产生方波交流电间歇激励电驱动薄膜，电驱动薄膜带动柔性按摩片伸张和收缩，通孔的凹陷变窄部位远离和靠拢，通孔的凹陷变窄处变形量大，使按摩效果明显。

本发明还提供了一种具有按摩功能的智能手环，包括手环本体和上述的按摩模块，所述按摩模块安装在手环本体上。本发明的智能手环在佩戴过程中，可以通过按摩模块对手腕进行柔性按摩，减小手腕的疲劳。

为了方便佩戴和摘取，优选的，所述手环本体包括两条分别固定在按摩模块两端的绑带，各绑带上嵌装有多块沿其长度方向排布的磁石，两绑带上的磁石磁性互异。

本发明的有益效果：

本发明具有按摩功能的穿戴设备和智能手环具有以下优点：

(1)利用电驱动薄膜的形变作为驱动力，整体结构更简单，响应速度更快；

(2)主要结构都采用柔性材料，其抗破坏能力很强，即使受到很大的外压，设备也不会遭受损坏，由于柔性材料还具有弹性，因此即使柔性智能可穿戴设备受到外界压力产生很大变形，也能够在短时间内恢复原形，继续工作；

(3)与传统的机械驱动方式相比，本发明模仿人手部动作的柔性按摩动作，舒适度更好，且尺寸更小，质量更轻，携带方便，同时在按摩过程中的噪音更小。

附图说明

图1为本实施例的结构示意图。

图2为本实施例的驱动部分的立体分解示意图。

图3为本实施例的驱动电路的示意图。

图4为本实施例的驱动部分与硅胶模具配合的立体分解示意图。

图5为本实施例的按摩模块的结构示意图。

具体实施方式

如图1和2所示，本实施例的具有按摩功能的穿戴设备为智能手环，包括：手环本体和按摩模块1，手环本体包括两条分别固定在按摩模块1两端的绑带2，各绑带2上嵌装有多块沿其长度方向排布的磁石21，两绑带上的磁石21磁性互异。

按摩模块1包括：依次黏贴连接的柔性按摩片11，保护薄膜12，电驱动薄膜13，保护薄膜14，柔性按摩片15；电驱动薄膜13的两侧面涂布有柔性电极，涂布柔性电极的区域为电极激励区131，两者分别通过箔条132和箔条133引导与驱动电路连接。

其中，保护薄膜12，电驱动薄膜13，保护薄膜14，柔性电极和箔条组成驱动部分16，驱动部分16两侧面粘贴柔性按摩片11和柔性按摩片15。

驱动电路与电极激励区131和电极激励区132共同组成了激励电驱动薄膜13的非力场单元。

柔性按摩片11和柔性按摩片15对应两电极激励区具有形状相适应的两通孔111。

两电极激励区两者形状相同，对应布置，本实施例中，电极激励区为长方形的两长边向内凹陷形成的沙漏型，对应的，两通孔111也为沙漏型，长边向内凹陷形成120°～160°的夹角a，上述结构的按摩模块1变形明显，可以产生较大的变形量，产生有效的按摩动作，本实施例中，夹角a为155°，为了避免应力在沙漏形状的四个角上集中，延长按摩模块1各部件的使用寿命，沙漏形状的四个角具有圆弧的过渡。

如图3所示，驱动电路包括：电池(图中未画出)，将电池输出的恒压直流电转变为方波交流电的方波发生电路3，以及将方波发生电路输出的低电压升压的高压变压器4，高压变压器4的正负极输出端分别与箔条132和箔条133连接。驱动电路可以集成到智能手环的电脑模块内。

方波发生电路3采用HA17555芯片31，该芯片为单精度定时器，通过将电阻R1接在VCC与放电引脚之间，电阻R2接在引脚DIS上与触发引脚之间，触发引脚与阈值引脚短接，形成555无稳态模式电路；工作时电容通过R1与R2充电至2/3VCC，然后输出电压翻转，电容通过R2放电至1/3VCC，之后电容重新充电，输出电压再次翻转，从而产生方波，并且将其作为信号控制场效应管的通断，使电驱动薄膜13伸张和收缩，从而实现按摩动作。

本实施例中，高压变压器4采用方形20kv无余电直流高压逆变器变压器，将普通干电池的电压放大到20kv，从而满足驱动模块运动的电压要求，激活电驱动薄膜13进行伸张和收缩。

本实施例的按摩模块1装配时，需要准备两组硅胶模具，每组硅胶模具包括外模5和内模6。

如图4所示，通过下述步骤方式进行安装：

1)将一组外模5和内模6按图4的位置关系摆放好，然后将保护薄膜12预拉伸后粘贴到该组硅胶模具；

2)同时将另一组外模5和内模6按图4的位置关系摆放好，然后将电驱动薄膜13预拉伸后粘贴到该组硅胶模具，对应内模6的位置涂布柔性电极以及黏贴箔条132，将电驱动薄膜13涂有柔性电极一侧粘贴到的保护薄膜12；

3)取下电驱动薄膜13上的硅胶模具，然后在电驱动薄膜13的另一面涂上柔性电极以及黏贴箔条133；

4)将保护薄膜14预拉伸后粘贴到电驱动薄膜13上；

5)在保护薄膜14上安装硅胶模具在对应的位置上；

6)在两组硅胶模具外模5和内模6之间的空隙处浇铸硅胶，形成柔性按摩片11和柔性按摩片15；

7)待硅胶干燥后，取下硅胶模具，切去多余的薄膜，完成装配。

取下的按摩模块1如图5所示，在预拉伸的保护薄膜12，电驱动薄膜13和保护薄膜14作用下，按摩模块1会卷曲(图中未画出)，柔性按摩片的沙漏型通孔的腰部相互靠拢，利用驱动电路产生方波交流电间歇激励电驱动薄膜13，使柔性按摩片的沙漏型通孔伸张和收缩，沙漏型通孔的腰部相互远离和靠拢，沙漏型通孔的腰部处变形量大，使按摩效果明显。

本实施例使用时，将本实施例佩戴在手腕上，根据手腕的粗细，调节绑带2，使两绑带2上的磁石相互吸合，完成佩戴，然后利用驱动电路产生方波交流电间歇激励电驱动薄膜13，驱动贴靠手腕一侧的柔性按摩片产生伸张和收缩，实现对手腕的按摩。

Claims (8)

1.一种具有按摩功能的穿戴设备，包括穿戴模块和安装在穿戴模块上的按摩模块，其特征在于，所述按摩模块包括：柔性的按摩单元和驱动单元，所述驱动单元包括与按摩单元结合并驱动按摩单元收缩和舒张的电驱动薄膜，涂覆在电驱动薄膜两侧面的柔性电极，以及正负极分别与两侧柔性电极电连接的驱动电路；

所述按摩单元为柔性按摩片，所述电驱动薄膜贴覆在柔性按摩片上；

所述电驱动薄膜上涂覆有柔性电极的区域为电极激励区，所述的柔性按摩片具有与电极激励区形状相适应的通孔。

2.如权利要求1所述的具有按摩功能的穿戴设备，其特征在于，所述驱动电路包括：电池，将电池输出的恒压直流电转变为方波交流电的方波发生电路，以及将方波发生电路输出的低电压升压的高压变压器，高压变压器的正负极输出端分别与两侧面的柔性电极连接。

3.如权利要求1所述的具有按摩功能的穿戴设备，其特征在于，所述电驱动薄膜为经过预拉伸的柔性绝缘薄膜。

4.如权利要求1所述的具有按摩功能的穿戴设备，其特征在于，所述柔性按摩片设有两片，分别贴装在所述电驱动薄膜两侧面上。

5.如权利要求1所述的具有按摩功能的穿戴设备，其特征在于，所述电驱动薄膜的两侧面还贴装有预拉伸的保护薄膜，所述保护薄膜与对应的柔性按摩片黏贴。

6.如权利要求1所述的具有按摩功能的穿戴设备，其特征在于，所述电极激励区在长度方向上至少有一段区域沿宽度方向自两侧向中间凹陷变窄。

7.一种具有按摩功能的智能手环，包括手环本体和如权利要求1～6任一权利要求所述的按摩模块，所述按摩模块安装在手环本体上。

8.如权利要求7所述的具有按摩功能的智能手环，其特征在于，所述手环本体包括两条分别固定在按摩模块两端的绑带，各绑带上嵌装有多块沿其长度方向排布的磁石，两绑带上的磁石磁性互异。