CN113940776B - 一种自适应控制方法及电动牙刷 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应控制方法，包括在电动牙刷工作时检测所述电动牙刷的当前刷牙强度值S；获取电动牙刷的标准刷牙强度范围X；将当前刷牙强度值S与标准刷牙强度范围X进行比较；如果当前刷牙强度值S未处于标准刷牙强度范围X，控制电动牙刷发出提示信息；在避免电动牙刷的刷牙强度过大或过小的同时使刷牙强度更符合用户个性化需求，适用不同人群，保护敏感牙龈的同时保持澎湃的动力输出，提高用户体验。本发明还提供一种电动牙刷。

Description

一种自适应控制方法及电动牙刷

技术领域

本发明属于个人护理器具技术领域，尤其涉及一种电动牙刷自适应控制方法及电动牙刷。

背景技术

电动牙刷是利用高速振动的电机带动刷头旋转或振动以达到洁牙的效果。随着人们生活水平的提高，电动牙刷得到了越来越多的应用。刷牙强度过大会导致牙龈受损，但是刷牙强度过小又会存在牙齿清洁效果不佳的问题。现有技术中利用压力传感器或微动开关，将刷牙强度保持在一定刷牙强度范围内，当刷牙强度过大或过小时，发出提示信息给用户。

将电动牙刷刷牙的压力或强度保持在一定刷牙强度范围内，可避免牙齿清洁过度或不足，但这种刷牙强度范围是固定不变的，无法自动调节刷牙强度范围。不同用户的口腔健康状态不同，且同一用户不同时期的口腔健康状态也不同，存在对某些用户合适的刷牙强度处于设定的刷牙强度范围极限值附近或未处于设定的刷牙强度范围，导致该用户以合适的刷牙强度进行口腔清洁时经常收到刷牙强度不合适的提示信息。固定不变的刷牙强度范围不能满足不同用户或同一用户不同时期的需要。

发明内容

本发明的一个目的是提供具有解决这些问题中的一个或多个问题的自适应控制方法，应用于电动牙刷，当用户使用电动牙刷清洁口腔时，根据历史刷牙强度平均值确定标准刷牙强度范围，再将当前刷牙强度控制在标准刷牙强度范围，在避免电动牙刷的刷牙强度过大或过小的同时使刷牙强度与当前用户口腔健康状况和个人使用偏好匹配。

本发明技术方案是提供一种自适应控制方法，所述自适应控制方法应用于电动牙刷，所述电动牙刷包括刷头及驱动所述刷头振动的电机，包括：

在所述电动牙刷工作时，检测所述电动牙刷的当前刷牙强度值S；

获取所述电动牙刷的标准刷牙强度范围X；

将所述当前刷牙强度值S与所述标准刷牙强度范围X进行比较；

如果所述当前刷牙强度值S未处于所述标准刷牙强度范围X，控制所述电动牙刷发出提示信息；

其中，所述标准刷牙强度范围X由所述电动牙刷的历史刷牙强度平均值A和标准偏差参数P确定，所述标准刷牙强度范围X的最小值X1满足条件X1≥(100％－P)*A，所述标准刷牙强度范围的最大值为X2满足条件X2≤

(100％+P)*A。

在一个实施例中，如果所述当前刷牙强度值S处于所述标准刷牙强度范围X，控制所述电机以与所述当前刷牙强度值S对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作。

在一个实施例中，所述标准偏差参数P满足条件5％≤P≤50％。

在一个实施例中，所述电动牙刷还包括预设刷牙强度范围Y，所述预设刷牙强度范围Y包括最小值Y1和最大值Y2，所述电动牙刷满足条件X1≥Y1，和/或，所述电动牙刷满足条件X2≤Y2。

在一个实施例中，如果所述当前刷牙强度值S未处于所述预设刷牙强度范围Y，控制所述电机停止运行。

在一个实施例中，所述电动牙刷在每次刷牙事件完成后记录一历史刷牙强度值，所述历史刷牙强度平均值A为过去N次连贯的刷牙事件中各刷牙强度值的平均值，所述N满足3≤N≤20。

在一个实施例中，在本次刷牙事件结束时，将本次刷牙事件中的所述当前刷牙强度值S计为一历史刷牙强度值，计算出新的历史刷牙强度平均值A1并覆盖历史刷牙强度平均值A。

在一个实施例中，电动牙刷中设有压力传感器，所述当前刷牙强度值S为压力传感器所测得的压力值。

在一个实施例中，电动牙刷中设有电机负载检测模块，所述当前刷牙强度值S为电机负载检测模块所测得的电机负载值。

本发明还提供一种电动牙刷，用于实现上述的控制方法，包括：

检测模块，用于在所述刷头振动时，实时检测当前刷牙强度值S；

存储模块，用于存储预设刷牙强度范围Y、历史刷牙强度平均值A和标准偏差参数P；

计算模块，用于读取所述存储模块中的历史刷牙强度平均值A和标准偏差参数P，计算出标准刷牙强度范围X；

比较模块，用于将所述当前刷牙强度值S与所述预设刷牙强度范围Y和/或所述标准刷牙强度范围X进行比较；

处理模块，用于如果所述当前刷牙强度值S未处于所述刷牙强度范围Y和/或所述标准刷牙强度范围X，控制所述电动牙刷发出提示信息。

本发明通过提供一种应用于电动牙刷的自适应控制方法，当用户使用电动牙刷清洁口腔时，根据历史刷牙强度平均值确定标准刷牙强度范围，再将当前刷牙强度控制在标准刷牙强度范围，在避免电动牙刷的刷牙强度过大或过小的同时使刷牙强度与当前用户口腔健康状况和个人使用偏好匹配，适用不同人群，提高用户体验。本发明还提供一种电动牙刷。

附图说明

通过参考以下结合附图所作的对本公开的非限制性实施方案的描述，本公开的上述和其它特征和优点以及获得它们的方式将变得更加显而易见，并且本公开自身将更好地被理解，其中：

图1是本发明实施例中的电动牙刷的立体结构示意图；

图2为图1中控制单元的内部结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种电动牙刷的自适应控制方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的一种可选的电动牙刷的控制方法的流程示意图；

其中，图中各附图标记：

10-手柄；20-刷头；30-控制单元；31-检测模块；32-存储模块；33-计算模块；34-比较模块；35-处理模块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等提示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是提示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为提示或暗示相对重要性或者隐含指明所提示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明公开的范围之内。

在后续的描述中，使用诸如“模块”、“部件”，“组件”或“单元”等的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义，因此可以混合地使用。

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供了一种电动牙刷，其包括有手柄10和刷头20，刷头20与手柄10为可拆卸连接。手柄10包括用于供用户握持的手柄10壳体、安装于手柄10壳体内腔的机芯组件、及用于对机芯组件的充电底座。机芯组件外露于手柄10壳体内腔的一端与刷头20连接，充电底座安装于手柄10壳体内腔并与机芯组件的另一端连接。机芯组件包括机芯支架、电源、控制单元30和电机，电源、控制单元30和电机固定在机芯支架上，刷头20连接在电机上，电源供电给电机并在控制单元30的控制下带动刷头20运动。手柄10还包括密封件，密封件与手柄10壳体或充电底座可拆卸连接，密封件用于对充电底座进行密封防水，同时起防尘作用。

请参照图2，示出了控制单元30的内部结构示意图，控制单元30包括检测模块31、存储模块32、计算模块33、比较模块34和处理模块35。检测模块31用于在刷头20振动时实时检测当前刷牙强度值S，检测模块31可以是压力检测模块31和/或者电机负载检测模块31。具体的，检测模块31可以是压力传感器、电流检测电路、电压检测电路中的至少一者，即刷牙强度值可以是刷头20当前受到的压力值、电机当前的电流值、电机当前的电压值中的一者。当检测模块31是压力传感器时，检测模块31可以安装在电机的驱动轴上或刷头20上。存储模块32用于存储预设刷牙强度范围Y、历史刷牙强度平均值A和标准偏差参数P。预设刷牙强度范围Y及标准偏差参数P可以是在电动牙刷出厂前预先设定好，也可以由用户自己在使用前设定。计算模块33用于读取存储模块32中的历史刷牙强度平均值A和标准偏差参数P，计算出标准刷牙强度范围X。其中标准刷牙强度范围的最小值X1满足条件X1≥(100％－P)*A，标准刷牙强度范围的最大值为X2满足条件X2≤(100％+P)*A。比较模块34，用于将当前刷牙强度值S与预设刷牙强度范围Y和/或标准刷牙强度范围X进行比较。可选的，标准刷牙强度范围X包括最小值X1和最大值X2，预设刷牙强度范围Y包括最小值Y1和最大值Y2，电动牙刷满足条件X1≥Y1，和/或，电动牙刷满足条件X2≤Y2。处理模块35用于如果当前刷牙强度值S未处于预设刷牙强度范围Y和/或标准刷牙强度范围X，控制电动牙刷发出提示信息。提示信息可以包括灯光闪烁或常亮、灯光颜色变化、电机振动频率、提示音中的至少一种。

标准刷牙强度范围X根据用户历史刷牙强度平均值A和标准偏差参数P确定，不同用户经数次使用后确定的标准刷牙强度范围X不同，如此确定的标准刷牙强度范围X更符合用户个性化需求，对牙龈敏感人群同样适用，避免用户在使用适合自身的刷牙强度进行口腔清洁时，由于刷牙强度范围设定不合适而频繁给出提示信息。预设刷牙强度范围Y为一个较广的范围，低于预设刷牙强度范围Y的最小值Y1，则电动牙刷几乎达不到清洁效果，高于预设刷牙强度范围Y的最大值Y2，则会对用户牙齿产生较大损伤。使用预设刷牙强度范围Y来限定用户的刷牙强度，确定无论如何调节标准刷牙强度范围X，均能一定程度的清洁口腔同时不会清洁过度，保持澎湃动力输出；在此基础上，再使用标准刷牙强度范围X进一步限定用户的刷牙强度，确定刷牙强度适合用户使用。在一个实施例中，当前刷牙强度值S满足条件S＜Y1或S＞Y2时，控制电动牙刷停止振动，避免无效清洁或清洁过度；当前刷牙强度值S满足条件Y1≤S＜X1或X2＜S≤Y2时，控制电动牙刷发出灯光变化提示信息或提示音；当前刷牙强度值S满足条件X1≤S≤X2时，控制电机以与当前刷牙强度值S对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作。

此外，存储模块32内还存储有至少两种预设的操作模式，以供电动牙刷调用，使刷头20具有不同的振动强度、刷牙时长、运动方向、振动频率、振动幅度等，可以方便用户选择电动牙刷的操作模式。或者，存储模块32存储一种既定的操作模式以供电动牙刷开机时使用，在电动牙刷处于开机状态下，用户可以通过操作按钮等来微调电路的参数，来实现从该既定的操作模式向另外至少一种预设的操作模式切换，在此不作详述。可选择地，存储模块32可以设置在微处理器中，存储模块32也可以是连接在微处理器外部，在此不作详述。此处的预设操作模式是指：对应刷头20运动方式设置的驱动装置的动力输出方式，如：振动强度、刷牙时长、运动方向、振动频率、振动幅度等。

本发明还提供一种应用在上述电动牙刷的自适应控制方法，电动牙刷包括刷头20及驱动刷头20振动的电机。请参考图3，示出了一种电动牙刷的自适应控制方法的流程示意图。根据本发明实施例，提供了一种电动牙刷的自适应控制方法，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在本申请的实施例中，电动牙刷的自适应控制方法包括：

步骤S10，在电动牙刷工作时，检测电动牙刷的当前刷牙强度值S。

当电动牙刷启动时，电机以一种预设的操作模式驱动刷头20振动，从而对牙齿进行清洁。电动牙刷对牙齿的清洁效果一方面与电机的工作参数有关，另一方面由用户通过刷头20施加到牙齿上的压力值有关。在一个实施例中，刷牙强度值S为压力传感器所测得的压力值，压力传感器可以设置在电机的驱动轴或刷头20上。在一个实施例中，刷牙强度值S为电机负载检测模块31所测得的电机负载值，电机负载检测模块31可以是传感器或电路，电机负载值可以是电流、电压、占空比中的至少一种。

步骤S20，获取标准刷牙强度范围X，并将当前刷牙强度值S与标准刷牙强度范围X进行比较。

具体的，标准刷牙强度范围X由电动牙刷的历史刷牙强度平均值A和标准偏差参数P确定，标准刷牙强度范围X的最小值X1满足条件X1≥(100％－P)*A，标准刷牙强度范围的最大值为X2满足条件X2≤(100％+P)*A。电动牙刷按预设的操作模式运行完一次记为一次刷牙时间事件，电动牙刷在每次刷牙事件完成后将此次刷牙时间中的刷牙强度值记录为一次历史刷牙强度值，历史刷牙强度平均值A为过去N次连贯的刷牙事件中各历史刷牙强度值的平均值。在一个实施例中，N满足条件3≤N≤20。当电动牙刷被误触开启并被及时关闭，此时未运行完一次完整的操作模式，则该次电动牙刷的刷牙强度值不会被记录为历史刷牙强度值，避免因误操作影响历史刷牙强度平均值A的合理性，进而影响标准刷牙强度范围X的合理性。操作模式可以是清洁模式、美白模式或按摩模式，通常运行时长为2min。可选的，N＝14，选取过去14次用户使用该电动牙刷的历史刷牙强度值，并得出历史刷牙强度平均值A。在一个实施例中，标准偏差参数P满足条件5％≤P≤50％。可选的，P＝20％，标准刷牙强度范围X为0.8P至1.2P。标准刷牙强度范围X可以是上次刷牙事件结束时计算，也可以在本次刷牙事件中计算。

步骤S30，如果当前刷牙强度值S未处于标准刷牙强度范围X，控制电动牙刷发出提示信息。

具体的，提示信息可以是显示屏或指示灯闪烁、显示屏或指示灯颜色变化、提示音或电机振动中的一种，或几种组合。

可选地，在本发明上述实施例中，如果当前刷牙强度值S处于标准刷牙强度范围X，控制电机以与当前刷牙强度值S对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作。即，控制电机继续按当前的振动频率和脉宽调制信号占空比工作。

可选的，请参考图4，示出了发明实施例提供的一种可选的电动牙刷的控制方法的流程示意图，在步骤S20，获取标准刷牙强度范围X之前，该控制方法还包括：

步骤S101，获取预设刷牙强度范围Y，将当前刷牙强度值S与预设刷牙强度范围Y进行比较。

步骤S102，如果当前刷牙强度值S未处于预设刷牙强度范围Y，控制电机停止运行。

预设刷牙强度范围Y为一个较广的范围，低于预设刷牙强度范围Y的最小值Y1，则电动牙刷几乎达不到清洁效果，高于预设刷牙强度范围Y的最大值Y2，则会对用户牙齿产生较大损伤。使用预设刷牙强度范围Y来限定用户的刷牙强度，确定无论如何调节标准刷牙强度范围X，均能一定程度的清洁口腔同时不会清洁过度，保持澎湃动力输出；在此基础上，再使用标准刷牙强度范围X进一步限定用户的刷牙强度，确定刷牙强度适合用户使用。电动牙刷满足条件X1≥Y1和/或X2≤Y2。在一个实施例中，当前刷牙强度值S满足条件S＜Y1或S＞Y2时，控制电动牙刷停止振动，避免无效清洁或清洁过度；当前刷牙强度值S满足条件Y1≤S＜X1或X2＜S≤Y2时，控制电动牙刷发出灯光变化提示信息或提示音；当前刷牙强度值S满足条件X1≤S≤X2时，控制电机以与当前刷牙强度值S对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作。当前刷牙强度值S未处于预设刷牙强度范围Y，控制电动牙刷停止振动，电动牙刷此时未能运行完一次完整的操作模式，则该次电动牙刷的刷牙强度值不会被记录为历史刷牙强度值，避免因误操作影响历史刷牙强度平均值A的合理性。当前刷牙强度值S满足条件Y1≤S＜X1或X2＜S≤Y2时，此时仅作提醒，如用户仍继续使用该当前刷牙强度值S，则历史刷牙强度平均值A会逐渐减小或增大，进而导致标准刷牙强度范围X改变，更匹配用户下一次的使用需求。

可选地，在本发明上述实施例中，当本次刷牙事件结束时，将本次刷牙事件中的当前刷牙强度值S计为一历史刷牙强度值，将当前刷牙强度值S与过去N-1次连贯的刷牙事件中各历史刷牙强度值的做平均值计算，得到新的历史刷牙强度平均值A1，并将新的历史刷牙强度平均值A1覆盖历史刷牙强度平均值A，以便下次刷牙事件使用。

本发明通过提供一种应用于电动牙刷的自适应控制方法，当用户使用电动牙刷清洁口腔时，根据历史刷牙强度平均值确定标准刷牙强度范围，再将当前刷牙强度控制在预设刷牙强度范围和/或标准刷牙强度范围，在避免电动牙刷的刷牙强度过大或过小的同时使刷牙强度更符合用户个性化需求，适用不同人群，保护敏感牙龈的同时保持澎湃的动力输出，提高用户体验。本发明还提供一种电动牙刷。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (8)

1.一种自适应控制方法，所述自适应控制方法应用于电动牙刷，所述电动牙刷包括刷头及驱动所述刷头振动的电机，其特征在于，包括：

在所述电动牙刷工作时，检测所述电动牙刷的当前刷牙强度值S；

获取所述电动牙刷的标准刷牙强度范围X；

将所述当前刷牙强度值S与所述标准刷牙强度范围X进行比较；

如果所述当前刷牙强度值S未处于所述标准刷牙强度范围X，控制所述电动牙刷发出提示信息；

其中，所述标准刷牙强度范围X由所述电动牙刷的历史刷牙强度平均值A和标准偏差参数P确定，所述标准刷牙强度范围X的最小值X1满足条件X1≥(100％－P)*A，所述标准刷牙强度范围的最大值为X2满足条件X2≤(100％+P)*A，所述电动牙刷在每次刷牙事件完成后记录一次历史刷牙强度值，所述历史刷牙强度平均值A为过去N次连贯的刷牙事件中各历史刷牙强度值的平均值，所述N满足3≤N≤20，在本次刷牙事件结束时，将本次刷牙事件中的所述当前刷牙强度值S计为一历史刷牙强度值，计算出新的历史刷牙强度平均值A1并覆盖历史刷牙强度平均值A。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，如果所述当前刷牙强度值S处于所述标准刷牙强度范围X，控制所述电机以与所述当前刷牙强度值S对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述标准偏差参数P满足条件5％≤P≤50％。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述电动牙刷还包括预设刷牙强度范围Y，所述预设刷牙强度范围Y包括最小值Y1和最大值Y2，所述电动牙刷满足条件X1≥Y1，和/或，所述电动牙刷满足条件X2≤Y2。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，如果所述当前刷牙强度值S未处于所述预设刷牙强度范围Y，控制所述电机停止运行。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，电动牙刷中设有压力传感器，所述当前刷牙强度值S为压力传感器所测得的压力值。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，电动牙刷中设有电机负载检测模块，所述当前刷牙强度值S为电机负载检测模块所测得的电机负载值。

8.一种电动牙刷，其特征在于，用于实现权利要求1-7中任意一项所述的控制方法，包括：

检测模块，用于在所述刷头振动时，实时检测当前刷牙强度值S；

存储模块，用于存储历史刷牙强度平均值A和标准偏差参数P；

计算模块，用于读取所述存储模块中的历史刷牙强度平均值A和标准偏差参数P，计算出标准刷牙强度范围X；

比较模块，用于将所述当前刷牙强度值S与所述标准刷牙强度范围X进行比较；

处理模块，用于如果所述当前刷牙强度值S未处于所述标准刷牙强度范围X，控制所述电动牙刷发出提示信息。

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