CN104738854A - 一种能够与智能设备交互的智能腰带 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够与智能设备交互的智能腰带，属于智能穿戴式设备领域。本发明在腰带本体上设置一系列传感器单元以及其他装置，包括：电子计步器单元、张力传感器单元、声音传感器单元、主控单元、振动单元、报警单元、液晶显示模块、无线通信单元、控制按键、电源模块。本发明通过在腰带本体上设置电子计步器，能够让用户随时随地了解运动信息，尤其适合经常锻炼身体的人群使用；通过嵌入张力传感器，能够监测腹部鼓胀情况，尤其适合需要对饮食进行控制的人群使用；通过嵌入声音传感器，能够监测肠鸣音的情况，判断胃肠系统是否异常，以便采取健康措施，适合所有人群使用。

Description

一种能够与智能设备交互的智能腰带

技术领域

本发明涉及一种能够与智能设备交互的智能腰带，属于智能穿戴式设备领域。

背景技术

目前，穿戴式智能设备逐步兴起，林林总总、五花八门，已经从原先的幻想走进了现实，如智能手表、智能眼镜、智能手环等，不但更加方便随身携带，还为人们提供了日益丰富的功能，它们的出现将极大地改变现代人的生活方式。

另外，自古以来人们所佩戴的腰带仅仅停留在防止下衣掉落的作用上，随着社会的发展，腰带又被人们赋予了一些新的作用，比如装饰、束腰等，但功能非常有限，不具备与人或其他智能设备的交互能力，因而不能够干预人的行为。

传统腰带给人们带来这些基本功能的同时，其佩戴的位置决定了其存在着可开发的新功能，让其具有智能性。比如：跑步、散步已成为一种方便而又有效的锻炼方式，但人们都希望在运动时，随时了解自己的运动状况、步数等，这可以通过计步器的功能来加以实现。由于腰部距离腿部较近，而且在跑步或散步时，腰部振动的幅度是有区别的，因此在腰带上嵌入计步器比其他位置的测量效果会更好一些。

健康是人们追求的永恒主题，人们希望佩戴的智能腰带等设备为自身健康加分。一日三餐如果吃得过多，对健康是有危害的，不利于肥胖人群的减肥进程。人们吃饭的时候，随着进食量的增加，腰围也会逐渐增加，腰部给腰带的外扩张力也会逐渐增加。通过张力传感器就可以监测这种变化，进而使腰带具有监测人们进食量的功能。另外，健康人的肠鸣音是有规律的，而肠鸣音增强、减弱或消失都对应着一定的症状，通过在腰带上嵌入声音传感器来监测肠鸣音的变化，达到预警胃肠道疾病的目的。

目前，国内和国外的一些公司已经推出了数款智能手表。由于贴身使用的特性，智能手表能够结合手机使用，并显示一些手机上的信息；同时在加入传感器之后，智能手表能够采集人体的一些生理参数，并对人的健康情况进行统计分析。而智能眼镜具有独立的操作系统，可以由用户安装软件、游戏等软件服务商提供的程序，可通过语音或动作操控完成添加日程、地图导航、与好友互动、拍摄照片和视频、与朋友展开视频通话等功能，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入。

综上所述，智能腰带在满足用户基本需求的基础上，可以开发一些新功能，并且能够与智能眼镜、智能手表等智能穿戴设备进行信息交互，从而对用户的行为进行干预，使用户受益。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种能够与智能设备交互的智能腰带，不仅具有普通腰带所具有的一切功能，而且利用各种传感器实现运动、饮食、健康方面的监测功能。还可以与其他智能设备配合，把各传感器监测到的信息直接或经过处理后发送给智能眼镜进行显示；智能手表上传感器采集的信息也可以发送给智能腰带，使智能腰带做出相应的反应来提醒用户改变行为。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种能够与智能设备交互的智能腰带，在腰带本体上设置一系列传感器单元以及其他装置，包括：

电子计步器单元，与主控单元连接，用于监测人体胯部的运动频率和幅度、计算运动步数；

张力传感器单元，与主控单元连接，用于监测人体腹部对其产生的张力大小并将张力数据传给主控单元；

声音传感器单元，与主控单元连接，用于监测肠鸣音的频率并将监测数据传给主控单元；

主控单元，用于接收各传感器单元采集到的数据或其他智能设备发送的信息，进行处理并发出相应控制指令；

振动单元，与主控单元连接，用于在主控单元接收到其他智能设备发送的信息后，或主控单元分析到数据异常后产生振动；

报警单元，与主控单元连接，用于主控单元分析到数据异常后，或主控单元接收到其他智能设备发送的信息后发出设定的警报音；

液晶显示模块，与主控单元连接，用于显示人机交互信息；

无线通信单元，与主控单元连接，用于通过无线网络与电脑或其他智能设备连接，进行数据交互；

控制按键，与主控单元连接，用于人为操作控制；

电源模块，为以上所有单元提供所需工作电压。

所述电子计步器单元通过位置可调的插槽连接所述主控单元，所述插槽在腰带相应于胯部附近移动。

所述张力传感器单元通过位置可调的插槽连接所述主控单元，所述插槽在腰带相应于左腹部和/或右腹部附近移动。

所述声音传感器单元固定在腰带头附近。

所述电子计步器单元包括电子计步单元、运动传感器和控制单元；

所述电子计步单元通过记录触点的通断动作次数计算出运动步数；

所述运动传感器，为加速度传感器，用于感受外界振动频率和幅度，根据人步行或跑步时重心上下移动，平衡锤在上下振动时平衡被破坏，使一个触点能出现通、断动作；

所述控制单元，连接所述电子计步单元和所述运动传感器，用于将运动步数、运动频率和幅度传送给所述主控单元并通过所述液晶显示模块显示。

本发明具有以下优点及有益效果：

1.在腰带基本功能的基础上使其具有一定的状态感知能力。本发明通过在腰带本体上设置电子计步器，能够让用户随时随地了解运动信息，尤其适合经常锻炼身体的人群使用；通过嵌入张力传感器，能够监测腹部鼓胀情况，尤其适合需要对饮食进行控制的人群使用；通过嵌入声音传感器，能够监测肠鸣音的情况，判断胃肠系统是否异常，以便采取健康措施，适合所有人群使用。

2.具有报警单元及振动单元。当主控单元接收到异常信息或分析出数据异常，便驱动报警装置或振动装置来提醒用户，实现了人机交互。

3.能够与智能眼镜、智能手表等其他智能设备结合使用，而不是将它们对立起来。设备之间通过无线网络进行信息交互，由于智能眼镜可以显示一个很大的画面，因此将各种实时数据和提醒信息显示在智能眼镜上，清晰明确，避免了腰带或手表显示画面太小的问题，更好地实现了人机交互。

4.使用方便。用户只需要通过按键控制开关机、切换监测模式以及设定监测所需基准值即可使用，腰带支持监测数据实时存储功能，可通过无线通信单元将存储的数据通过无线网络传输到电脑，通过直观的分析数据来调整自己的运动饮食计划及健康状况。

附图说明

图1是本发明实施例的组成框图；

图2是本发明实施例中电子计步器的结构框图；

图3是本发明实施例中实现用户、智能腰带、其他智能设备之间交互的原理图；

图4是本发明实施例中实现用户与智能腰带交互的具体原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明实例由腰带本体、电子计步器、张力传感器、声音传感器、主控单元、振动单元、报警单元、液晶显示模块、无线通信单元、电源模块、控制按键十一部分组成，主控单元与除腰带本体外的所有功能单元呈星形连接，其中主控单元、振动单元、报警单元、液晶显示模块、无线通信单元、电源模块、控制按键集成在腰带头中，腰带本体上带有可移动的插槽，将不同的传感器嵌在插槽中，传感器通过插槽与主控单元之间具有线路连接，这样传感器可以灵活调整位置，以便于腰围不同的人可以将传感器放在最佳位置。

其中，所述电子计步器的结构框图如图2所示。所述电子计步器包括运动传感器、电子计步单元以及控制单元。所述控制单元接收腰带主控单元的启动指令，启动运动传感器工作；所述电子计步单元通过记录触点的通断动作次数从而计算出运动步数，控制单元检测出运动步数数据并发送到液晶显示模块进行显示；

所述嵌有电子计步器的插槽设置在胯部附近为宜，这是因为在走路或跑步时，胯部的振动幅度相对较大，因此测量比较准确；

所述嵌有张力传感器的插槽设置在左腹部和右腹部为宜，因为吃饱后这两个部位的鼓胀比较明显，张力传感器更容易检测到张力的变化；

所述嵌有声音传感器的插槽设置在腰带头附近为宜，因为这个位置更容易检测到肠鸣音；

所述主控单元由单片机及其外围电路组成；

所述振动单元由振动马达组成；

所述报警单元由小型蜂鸣器组成；

所述液晶显示模块由自带中文字库的128×64点阵LCD组成；

所述无线通信单元采用蓝牙装置；

所述电源模块由可充电锂电池及其外围充电、供电电路组成。

图3给出了用户、智能腰带以及与其他智能设备之间交互的原理框图，如图3所示，智能腰带、其他智能设备与用户间都可以进行双向交互，主控单元的单片机中写入了智能腰带工作所需的所有程序，包括操作系统菜单的显示、按键选择、传感器的启动、其他功能单元的驱动等等。当启动电源后，用户通过控制按键选择监测模式，当一种监测模式被选中，相应的传感器启动工作，而另外两种模式所对应的传感器不工作，从而节省电能，假设用户佩戴此智能腰带的同时佩戴智能眼镜或智能手表；

图4给出了用户与智能腰带之间交互的具体原理图。当用户选择运动模式，电子计步器自动开启，其内部的运动传感器便可以感知胯部的振动，并通过振动幅度的大小判断是走路还是跑步，通过电路的特殊设计能够分别计算出走路和跑步的步数，并通过无线通信单元传送到智能手表或智能眼镜上实时显示，另外，智能手表上的生理参数传感器采集到的心跳信息也可以显示在智能眼镜上，这样用户可以实时了解运动状况，调整自己的步幅与频率；还可以通过智能手表上的环境传感器监测外面的空气状况和温度状况，如果监测到空气污染或者温度过高或过低，智能手表将通过无线传输给腰带的主控单元发送信号，主控单元驱动振动马达提醒用户当前气象条件不适宜进行锻炼；

当用户第一次使用饮食模式，要进行一次实验，张力传感器每隔一定时间采集一次数据，用户首先根据自己刚好吃饱的时刻腹部对腰带的张力值作为基准值，通过按键记录下来；然后继续进食到可以忍受而且不感觉不适，此时的张力值作为封顶值并通过按键第二次记录，用户通过控制按键在操作界面上回调这两个数据并设置到主控单元中。设置完成后，重新选择饮食模式，即可实现监测饮食功能。首先将采集到的数据与基准值进行比较，如果超出了这个基准值，主控单元便驱动蜂鸣器进行报警提醒；如果用户继续进食，直到张力达到了封顶值，主控单元认为用户吃的过饱，并将警示信息通过无线通信单元发送给智能眼镜，智能眼镜显示出警示信息提醒用户停止进食。另外智能手表上的生理参数传感器检测到的血压指数如果偏高，则可以将信息传递给智能腰带，主控单元驱动振动马达以另外一种形式振动，提醒用户注意饮食结构；

当用户选择健康模式，声音传感器电路开启，监测用户腹部的肠鸣音，根据医学知识，正常状况下肠鸣音每分钟4-5次，如果每分钟10次以上或几分钟才有一次，则可以认为胃肠系统出现问题，主控单元也根据这一点进行判断，如果监测到数据异常，则驱动蜂鸣器以另一种声音发出声响，提醒用户；还可以通过无线通信单元将信息传送给智能眼镜，智能眼镜显示警示信息来提醒用户检查胃肠系统的健康状况。

另外，主控单元的外围电路中具有EEPROM模块，可以将监测到的数据实时存储到其中，并且掉电数据不丢失，用户可以随时通过液晶显示模块来回查数据，还可以将数据通过蓝牙模块发送到电脑或智能手机上，以便进一步的分析。

所述电源模块与智能腰带的所有用电单元电连接，为其供电，剩余电量信息也将显示在液晶模块上。

Claims (5)

1.一种能够与智能设备交互的智能腰带，其特征在于，在腰带本体上设置一系列传感器单元以及其他装置，包括：

电子计步器单元，与主控单元连接，用于监测人体胯部的运动频率和幅度、计算运动步数；

张力传感器单元，与主控单元连接，用于监测人体腹部对其产生的张力大小并将张力数据传给主控单元；

声音传感器单元，与主控单元连接，用于监测肠鸣音的频率并将监测数据传给主控单元；

主控单元，用于接收各传感器单元采集到的数据或其他智能设备发送的信息，进行处理并发出相应控制指令；

振动单元，与主控单元连接，用于在主控单元接收到其他智能设备发送的信息后，或主控单元分析到数据异常后产生振动；

报警单元，与主控单元连接，用于主控单元分析到数据异常后，或主控单元接收到其他智能设备发送的信息后发出设定的警报音；

液晶显示模块，与主控单元连接，用于显示人机交互信息；

无线通信单元，与主控单元连接，用于通过无线网络与电脑或其他智能设备连接，进行数据交互；

控制按键，与主控单元连接，用于人为操作控制；

电源模块，为以上所有单元提供所需工作电压。

2.根据权利要求1所述的一种能够与智能设备交互的智能腰带，其特征在于，所述电子计步器单元通过位置可调的插槽连接所述主控单元，所述插槽在腰带相应于胯部附近移动。

3.根据权利要求1所述的一种能够与智能设备交互的智能腰带，其特征在于，所述张力传感器单元通过位置可调的插槽连接所述主控单元，所述插槽在腰带相应于左腹部和/或右腹部附近移动。

4.根据权利要求1所述的一种能够与智能设备交互的智能腰带，其特征在于，所述声音传感器单元固定在腰带头附近。

5.根据权利要求1所述的一种能够与智能设备交互的智能腰带，其特征在于，所述电子计步器单元包括电子计步单元、运动传感器和控制单元；

所述电子计步单元通过记录触点的通断动作次数计算出运动步数；

所述运动传感器，为加速度传感器，用于感受外界振动频率和幅度，根据人步行或跑步时重心上下移动，平衡锤在上下振动时平衡被破坏，使一个触点能出现通、断动作；

所述控制单元，连接所述电子计步单元和所述运动传感器，用于将运动步数、运动频率和幅度传送给所述主控单元并通过所述液晶显示模块显示。