CN106291984A - 一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜 - Google Patents

一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜，包括镜框、与镜框相连接的第一镜腿以及第二镜腿，所述镜框、第一镜腿、第二镜腿具有中空结构，具有中空结构的镜框鼻梁设置有检测装置；所述检测装置包括第一电极、第二电极、U形扣板以及光线距离传感器；光线距离传感器是与微控制器相互电连接；第一镜腿内腔设置有数据传输接口、电源模块；第二镜腿内腔设置有微控制器、加速度传感器、陀螺仪以及心率传感器；本发明所述的一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜，其结构合理，具有结构简单、使用方便、造型大众化、续航时间长、重量平衡、无压迫感、智能化程度高等优点，有效解决现有智能眼镜不能大范围推广的问题。

Description

一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜
技术领域
本发明涉及智能眼镜领域，尤其是涉及一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜。
背景技术
智能眼镜，也称智能镜，是指拥有独立的操作***，且具有语音或动作操控、地图导航、人机交互、拍照、摄影、通话等功能中的一项或者多项的一类眼镜的总称。近年来，智能手环因其实用的功能以及大众化的造型得到了大量的普及，相对的，目前市面上的智能眼镜大多造型奇特，虽然科技感十足，然而由于现有智能眼镜造型太过另类，智能眼镜上的摄像头可能侵犯他人隐私、电子元件过于集中在其中的一个镜腿容易导致眼镜重量左右不平衡并对单侧耳朵形成压迫、续航时间不长等问题，导致目前智能眼镜并没有得到大范围的推广，因此有必要发明一种造型大众化而功能上智能化、续航时间长的智能眼镜。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服上述中存在的问题，提供了一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜，其结构合理，具有结构简单、使用方便、造型大众化、续航时间长、重量平衡、无压迫感、智能化程度高等优点，有效解决现有智能眼镜不能大范围推广的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜，包括镜框、与镜框相连接的第一镜腿以及第二镜腿，所述镜框、第一镜腿、第二镜腿具有中空结构，具有中空结构的镜框鼻梁设置有检测装置；中空结构减轻了眼镜的整体重量。
所述检测装置包括用于获取与人体鼻翼部分的生物电势信号的第一电极、用于获取人体眉心部分的生物电势信号的第二电极、与镜框鼻梁相互扣合的U形扣板以及设置在镜框鼻梁内腔和/或第一镜腿内腔用于控制***休眠或工作的光线距离传感器；所述第一电极、第二电极收集到的生物电势信号传送至微处理器上做数据处理；所述的光线距离传感器是通过设置在镜框鼻梁内腔的FFC连接器或者通过导线与微控制器相互电连接，所述的扣板和/或第一镜腿在光线距离传感器检测端对应设置有通孔，并在通孔上设置有保护膜片；光线距离传感器可以是一体式光线距离传感器或者是单独的光线传感器、距离传感器的组合。
所述的第一镜腿内腔设置有依次串联连接的数据传输接口、电源模块；所述的第二镜腿内腔设置有微控制器、至少一个用于识别用户运动状态的加速度传感器、陀螺仪以及心率传感器；电源模块负责眼镜的供能和储能，数据传输接口作为眼镜与外部设备数据传输和充电端口；加速度传感器、陀螺仪用于监视和记录用户的运动状况，心率传感器检测使用者的心率及其变化，并将三者的实时信号作为微处理器控制的依据；
因陀螺仪可方便的测量角度的变化，通过陀螺仪测量角度的变化、通过加速度传感器确认用户是否移动以及通过心率传感器是否检测到用户心率的综合数据分析得出本发明的使用状态，智能控制本发明***的休眠和唤醒。如未检测到用户心率且未检测到线性运动以及角度的变化，则判定本发明未处于使用状态，***暂时休眠；又如当本发明***处于休眠状态时检测到用户心率、检测到线性运动、检测到本发明的角度发生了变化，则唤醒本发明的***。
在一实施例中，所述的第一电极和第二电极是固定设置在U形扣板或者镜框鼻梁上，且第一电极、第二电极是分别通过FFC连接器或者通过导线与微控制器相互电连接。
在一实施例中，所述镜框的桩头部位设置有麦克风，第一镜腿和/或第二镜腿上设置有骨传导扬声器，桩头部位是镜身两端突出的部位，位于镜身两端，用于安装铰链，确定镜身的最大尺寸以及镜腿的宽度，在镜身与镜腿的连接处。
在一实施例中，所述的微控制器包括CPU、WiFi模块、GPS模块、蓝牙通讯模块、用于增大第一电极、第二电极电信号的信号放大器以及用于计算眼球运动信号的驱动芯片，且微控制器外接存储模块、工作指示灯、电源开关；GPS模块负责对使用者进行定位。第一电极、第二电极传输至微处理器的电信号经由信号放大器放大后由驱动器芯片依据其内置算法计算出用户眼球运动状态，***依据眼球运动状态生成一定的控制指令并执行，完成眼球运动对眼镜***的控制。
在一实施例中，所述的微控制器分别与麦克风、数据传输接口、电源模块、加速度传感器、陀螺仪、心率传感器以及骨传导扬声器相互电连接；加速度传感器、陀螺仪、心率传感器、GPS模块所得的信号数据通过数据传输接口、WiFi模块、蓝牙通讯模块中的一个或者多个与外部设备连接得以传输和展示。
在一实施例中，所述的第一电极和第二电极上结合有银的聚合物薄膜，所述银的聚合物薄膜是金属银、氯化银或其组合，因为其不可极化，拥有较高的电稳定性，是一种良好的电流收集器。该种银层可以是部分氯化的，该种氯化银是涂覆层本身中含有的氯化银，或者通过与银层进行原位化学反应而形成的氯化物。
在一实施例中，所述的电源模块包括充放电路以及锂电池。
在一实施例中，所述的镜框外侧面边缘设置有导电金属介质，且导电金属介质与充放电路相互电连接，导电金属介质可以作为充电接口或者向外部释放电能的介质。
在一实施例中，所述的镜框、第一镜腿、第二镜腿内腔均设置有用于走线的线槽。
在一实施例中，所述的第一镜腿是左镜腿或右镜腿。
本发明的有益效果是：一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜，包括具有中空结构的镜框、第一镜腿、第二镜腿以及检测装置，其中第一镜腿内设置有大容量锂电池以及充放电路，而大部分传感器、控制电路等元件设置于第二镜腿，此外检测装置通过光线距离传感器检测眼镜的使用状态被佩戴或者被收纳，智能控制***休眠，相对于现有智能眼镜在单个镜腿上集成电池、控制电路等元件的做法，不但加长了智能眼镜的续航时间，且眼镜左右重量平衡不易造成对单侧耳朵的压迫感；而检测装置通过对生物电势的检测得到眼球运动数据，进而实现对智能眼镜的眼动控制；结合心率传感器、陀螺仪、加速度传感器以及GPS模块的数据，对用户的运动进行监测、记录和分析，并能借由分析结果为用户提供相关建议；其结构合理，具有结构简单、使用方便、造型大众化、续航时间长、重量平衡、无压迫感、智能化程度高等优点，有效解决现有智能眼镜不能大范围推广的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是一般日用眼镜结构的整体示意图；
图2是本发明所述一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜的整体结构示意图；
图3是本发明所述一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜设置麦克风和导电金属介质的整体结构示意图；
图4是本发明所述一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜的第一电极、第二电极直接与镜框鼻梁连接的结构示意图；
图5是本发明所述一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜的第一电极、第二电极设置在扣板上的情况下检测装置与镜框鼻梁的连接结构示意图；
图6是本发明所述一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜的光线距离传感器与镜框鼻梁的连接结构示意图；
图7是本发明所述一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜的第一电极、第二电极直接与镜框鼻梁连接结构的剖面示意图；
图8是本发明所述一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜的第一电极、第二电极直接与镜框鼻梁连接的情况下光线距离感应器与镜框鼻梁连接的剖面结构示意图；
图9是本发明所述一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜的第一电极、第二电极直接与镜框鼻梁连接的情况下FFC连接器与镜框鼻梁连接的剖面结构示意图；
图10是本发明所述一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜的第一电极、第二电极设置在扣板上的情况下与镜框鼻梁连接结构的剖面示意图；
图11是本发明所述一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜的第一电极、第二电极设置在扣板上的情况下光线距离传感器与镜框鼻梁连接的剖面示意图；
图12是本发明所述一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜的第一电极、第二电极设置在扣板上的情况下FFC连接器与镜框鼻梁的连接结构的剖面示意图；
图13是本发明所述一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜的第一镜腿结构示意图；
图14是本发明所述一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜的第一镜腿设置有光线距离感应器的结构示意图；
图15是本发明所述一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜的第二镜腿结构示意图；
图16是本发明所述一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜的各元件电性连接方框示意图。
附图中标记分述如下：1、镜框，12、导电金属介质，13、麦克风，14、检测装置，141、第一电极，142、第二电极，15、光线距离传感器，16、FFC连接器，17、扣板，171、通孔，18、镜框鼻梁，2、第一镜腿，21、数据传输接口，22、充放电路，23、锂电池，24、线槽，3、第二镜腿，31、存储模块，32、工作指示灯，33、电源开关，34、骨传导扬声器，35、心率传感器，36、陀螺仪，37、加速度传感器，38、微处理器。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
图1是一般日用眼镜结构的整体示意图，其一般结构包括镜框1、与镜框1相连接的第一镜腿2、第二镜腿3、镜片以及鼻托，结构简单的同时功能太过单一，智能化程度低。
如图2所示，本发明整体结构包括镜框1、与镜框1相连接的第一镜腿2以及第二镜腿3，所述镜框1、第一镜腿2、第二镜腿3具有中空结构，具有中空结构的镜框鼻梁18设置有检测装置14；所述镜框1的桩头部位设置有麦克风13。桩头部位是镜身两端突出的部位，位于镜身两端，用于安装铰链，确定镜身的最大尺寸以及镜腿的宽度，在镜身与镜腿的连接处。
如图13所示，所述的第一镜腿2内腔设置有依次串联连接的数据传输接口21、电源模块；所述的电源模块包括充放电路22以及锂电池23；所述的第一镜腿2是左镜腿或右镜腿。
如图15所示，所述的第二镜腿3内腔设置有微控制器38、至少一个用于识别用户运动状态的加速度传感器37、陀螺仪36以及心率传感器35。
电源模块负责眼镜的供能和储能，数据传输接口作为眼镜与外部设备数据传输和充电端口；加速度传感器、陀螺仪用于监视和记录用户的运动状况，心率传感器检测使用者的心率及其变化，并将三者的实时信号作为微处理器控制的依据；
如图12所示，所述检测装置14包括用于获取与人体鼻翼部分的生物电势信号的第一电极141、用于获取人体眉心部分的生物电势信号的第二电极142、与镜框鼻梁18相互扣合的U形扣板17以及用于控制***休眠或工作的光线距离传感器15，光线距离传感器可以是一体式光线距离传感器或者是单独的光线传感器、距离传感器的组合。
因陀螺仪可方便的测量角度的变化，通过陀螺仪测量角度的变化、通过加速度传感器确认用户是否移动、通过光线距离传感器分别检测光照强度、与头部距离变化以及通过心率传感器检测用户心率的综合数据分析得出本发明的使用状态，智能控制本发明***的休眠和唤醒。如未检测到用户心率且未检测到线性运动以及角度的变化，光线距离传感器检测到的光照强度和距离的数值大于设定值，则判定本发明未处于使用状态，***暂时休眠；又如当本发明***处于休眠状态时检测到用户心率、检测到线性运动、检测到本发明的放置角度发生了变化，则判定本发明处于使用状态唤醒本发明的***。
如图16所示，所述的微控制器38包括CPU、WiFi模块、GPS模块、蓝牙通讯模块、用于增大第一电极141、第二电极142电信号的信号放大器以及用于计算眼球运动信号的驱动芯片，且微控制器38外接存储模块31、工作指示灯32、电源开关33。GPS模块负责对使用者进行定位。第一电极、第二电极传输至微处理器的电信号经由信号放大器放大后由驱动器芯片依据其内置算法计算出用户眼球运动状态，***依据眼球运动状态生成一定的控制指令并执行，完成眼球运动对眼镜***的控制。
所述的微控制器38分别与麦克风13、数据传输接口21、电源模块、加速度传感器37、陀螺仪36、心率传感器35以及骨传导扬声器34相互电连接，加速度传感器、陀螺仪、心率传感器、GPS模块所得的信号数据通过数据传输接口、WiFi模块、蓝牙通讯模块中的一个或者多个与外部设备连接得以传输和展示，如通过蓝牙通讯模块与手机、平板电脑进行数据传输；所述骨传导扬声器34是穿出镜腿并与使用者头部相互抵接。
在一种实施例中，骨传导扬声器34是设置在第一镜腿2和/或第二镜腿3上，骨传导扬声器34通过头骨传导声音作为普通扬声器使用，同时当两条镜腿上都设置有骨传导扬声器34时，可通过两条镜腿分别振动提示导航信息，如左侧骨传导扬声器34振动则向左转，右侧骨传导扬声器34振动则向右转，两侧骨传导扬声器34同时震动则是行进方向错误。
在如图4、图7所示的一种实施例中，所述的第一电极141和第二电极142是固定设置在镜框鼻梁18上。在如图5、图10所示的一种实施例中，所述的第一电极141和第二电极142是固定设置在U形扣板17上，U形扣板17与第一电极141和第二电极142之间应设置绝缘层或者其他绝缘措施，避免第一电极141和第二电极142与U形扣板17直接接触而影响所检测到的电信号出现偏差。
在如图8、图11所示的一种实施例中，第一电极141、第二电极142是分别通过导线与微控制器38相互电连接。在如图9、图12所示的一种实施例中，第一电极141、第二电极142是分别通过FFC连接器16与微控制器38相互电连接。
在如图6、图8、图11、图14所示的一种实施例中，光线距离传感器15设置在镜框鼻梁18内腔和/或第一镜腿2内腔；所述的扣板17和/或第一镜腿2在光线距离传感器15检测端对应设置有通孔171，并在通孔171上设置有保护膜片。
在如图9、图12所示的一种实施例中，光线距离传感器15是通过设置在镜框鼻梁18内腔的FFC连接器16与微控制器38相互电连接。
在如图8、图11所示的一种实施例中，光线距离传感器15是通过设置在镜框鼻梁18内腔的导线与微控制器38相互电连接。
在一种实施例中，所述的第一电极141和第二电极142上结合有银的聚合物薄膜，所述银的聚合物薄膜是金属银、氯化银或其组合，因为其不可极化，拥有较高的电稳定性，是一种良好的电流收集器。该种银层可以是部分氯化的，该种氯化银是涂覆层本身中含有的氯化银，或者通过与银层进行原位化学反应而形成的氯化物。
在如图3所示的一种实施例中，所述的镜框1外侧面边缘设置有导电金属介质12，且导电金属介质12与充放电路22相互电连接，导电金属介质可以作为充电接口或者向外部释放电能的介质。
在一种实施例中，所述的镜框1、第一镜腿2、第二镜腿3内腔设置有用于走线的线槽24，线槽24能很好的固定内部线缆，方便安装。
本发明所述的一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜，包括具有中空结构的镜框、第一镜腿、第二镜腿以及检测装置，其中第一镜腿内设置有大容量锂电池以及充放电路，而大部分传感器、控制电路等元件设置于第二镜腿，此外检测装置通过光线距离传感器检测眼镜的使用状态被佩戴或者被收纳，智能控制***休眠，相对于现有智能眼镜在单个镜腿上集成电池、控制电路等元件的做法，不但加长了智能眼镜的续航时间，且眼镜左右重量平衡不易造成对耳朵的压迫感；而检测装置通过对生物电势的检测得到眼球运动数据，进而实现对智能眼镜的眼动控制；结合心率传感器、陀螺仪、加速度传感器以及GPS模块的数据，对用户的运动进行监测、记录和分析，并能借由分析结果为用户提供相关建议；其结构合理，具有结构简单、使用方便、造型大众化、续航时间长、重量平衡、无压迫感、智能化程度高等优点，有效解决现有智能眼镜不能大范围推广的问题。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜，包括镜框(1)、与镜框(1)相连接的第一镜腿(2)以及第二镜腿(3)，其特征是：所述镜框(1)、第一镜腿(2)、第二镜腿(3)均是中空结构，在镜框鼻梁(18)的内腔设置有检测装置(14)；
所述检测装置(14)包括用于获取与人体鼻翼部分的生物电势信号的第一电极(141)、用于获取人体眉心部分的生物电势信号的第二电极(142)、与镜框鼻梁(18)相互扣合的U形扣板(17)以及设置在镜框鼻梁(18)内腔和/或第一镜腿(2)内腔用于控制***休眠或工作的光线距离传感器(15)；所述的光线距离传感器(15)是通过设置在镜框鼻梁(18)内腔的FFC连接器(16)或者通过导线与微控制器(38)相互电连接，所述的扣板(17)和/或第一镜腿(2)在光线距离传感器(15)检测端对应设置有通孔(171)，并在通孔(171)上设置有保护膜片。
所述的第一镜腿(2)内腔设置有依次串联连接的数据传输接口(21)、电源模块；所述的第二镜腿(3)内腔设置有微控制器(38)、至少一个用于识别用户运动状态的加速度传感器(37)、陀螺仪(36)以及心率传感器(35)。
2.根据权利要求1所述的一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜，其特征是：所述的第一电极(141)和第二电极(142)是固定设置在U形扣板(17)或者镜框鼻梁(18)上，且第一电极(141)、第二电极(142)是分别通过FFC连接器(16)或者通过导线与微控制器(38)相互电连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜，其特征是：所述镜框(1)的桩头部位设置有麦克风(13)，第一镜腿(2)和/或第二镜腿(3)上设置有骨传导扬声器(34)。
4.根据权利要求1所述的一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜，其特征是：所述的微控制器(38)包括CPU、WiFi模块、GPS模块、蓝牙通讯模块、用于增大第一电极(141)、第二电极(142)电信号的信号增幅器以及用于计算眼球运动信号的驱动器芯片，且微控制器(38)外接存储模块(31)、工作指示灯(32)、电源开关(33)。
5.根据权利要求1或3所述的一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜，其特征是：所述的微控制器(38)分别与麦克风(13)、数据传输接口(21)、电源模块、加速度传感器(37)、陀螺仪(36)、心率传感器(35)以及骨传导扬声器(34)相互电连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜，其特征是：所述的第一电极(141)和第二电极(142)上结合有银的聚合物薄膜，所述银的聚合物薄膜是金属银、氯化银或其组合。
7.根据权利要求1所述的一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜，其特征是：所述的电源模块包括充放电路(22)以及锂电池(23)。
8.根据权利要求7所述的一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜，其特征是：所述的镜框(1)外侧面边缘设置有导电金属介质(12)，且导电金属介质(12)与充放电路(22)相互电连接。
9.根据权利要求1所述的一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜，其特征是：所述的镜框(1)、第一镜腿(2)、第二镜腿(3)内腔均设置有用于走线的线槽(24)。
10.根据权利要求1所述的一种基于眼电传感控制的运动监测智能眼镜，其特征是：所述的第一镜腿(2)是左镜腿或是右镜腿。
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