CN115006035B - 一种电动牙刷控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及日用电器设备控制技术领域，特别是涉及一种电动牙刷控制方法，所述电动牙刷控制方法包括：接收到启动信号，启动驱动电机并使速度保持在第一设定速度；获取陀螺仪检测到的角度数据，判断所述角度数据是否满足预设的时间‑角度曲线，若是，将驱动电机的速度提升至第二设定速度；获取陀螺仪检测到的角度值，根据所述角度值调整驱动电机的速度区间；获取牙刷柄上的压力传感器的压力值，根据获取的压力值在所述速度区间的范围内调整电机转速；当陀螺仪检测到的角度值达到设定阈值且压力传感器检测到的压力值为0时，关闭驱动电机。本发明提供的方法利用倾角以及压力的变化控制刷牙的强度，控制简单高效智能。

Description

一种电动牙刷控制方法

技术领域

本发明涉及日用电器设备控制技术领域，特别是涉及一种电动牙刷控制方法。

背景技术

牙刷是一种常规的日用清洁工具，传统的牙刷都是手动的，使用者可以方便地根据自己的感受决定牙刷的动作、力度以及位置，使用起来较为舒适。

手动牙刷的一个最大问题是效率低，电动牙刷振动频率高，相同时间内刷洗的次数远远高于手动牙刷，故电动牙刷在清洁效果上远优于手动牙刷。

电动牙刷由电机驱动旋转或者振动，电机的控制通常由一个开关量控制，仅有打开与关闭两种状态。这导致电动牙刷的控制很不智能，刚开始刷牙时由于启动太快，导致牙膏被甩出；当用户需要对某个部位加强刷洗时，也无法根据需要控制刷洗的力度。总之，牙刷的转速控制无法根据用户需要调整，难以满足用户多变的需求。

发明内容

基于此，有必要针对上述的问题，提供一种电动牙刷控制方法、***以及电动牙刷。

本发明实施例是这样实现的，一种电动牙刷控制方法，所述电动牙刷控制方法包括：

接收到启动信号，启动驱动电机并使速度保持在第一设定速度；

获取陀螺仪检测到的角度数据，判断所述角度数据是否满足预设的时间-角度曲线，若是，将驱动电机的速度提升至第二设定速度；

获取陀螺仪检测到的角度值，根据所述角度值调整驱动电机的速度区间；

获取牙刷柄上的压力传感器的压力值，根据获取的压力值在所述速度区间的范围内调整电机转速；

当陀螺仪检测到的角度值达到设定阈值且压力传感器检测到的压力值为0时，关闭驱动电机。

在其中一个实施例中，本发明提供了一种电动牙刷控制***，所述电动牙刷控制***包括：

电动牙刷本体；以及

设置于所述电机牙刷本体内的控制模块，所述控制模块用于执行如本发明所述的电动牙刷控制方法。

在其中一个实施例中，本发明提供了一种电动牙刷，所述电动牙刷包括：

电动牙刷本体；

底座，所述底座与所述电动牙刷本体配合，用于为所述电动牙刷本体充电；以及

设置于所述电机牙刷本体内的控制模块，所述控制模块用于执行如本发明所述的电动牙刷控制方法。

本发明提供的控制方法使电动启动后保持在较低的第一设定速度，可以有效防止牙膏的飞溅，同时避免牙刷进入口腔之前的高速空转；此后，通过检测角度数据，判定满足设定的时间-角度曲线后，再将速度提升到第二设定速度，通过时间-角度曲线的设置，可以引导用户按程序操作以便将牙膏均匀地刷到牙齿上再进一步地全面刷洗，有助于用户养成良好的刷牙习惯；之后，根据倾角以及压力的关系，用户可以自由地高速驱动电机的工作速度或者振动频率，从而以不同的强度进行刷牙，此过程中不需要开关、按键的控制，用户可以凭感受自由调节，灵活多变，智能度高。

附图说明

图1为一个实施例提供的电动牙刷控制方法的流程图；

图2为一个实施例中控制模块的内部结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

可以理解，本发明所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本发明的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。

如图1所示，在一个实施例中，提出了一种电动牙刷控制方法，具体可以包括以下步骤：

接收到启动信号，启动驱动电机并使速度保持在第一设定速度；

获取陀螺仪检测到的角度数据，判断所述角度数据是否满足预设的时间-角度曲线，若是，将驱动电机的速度提升至第二设定速度；

获取陀螺仪检测到的角度值，根据所述角度值调整驱动电机的速度区间；

获取牙刷柄上的压力传感器的压力值，根据获取的压力值在所述速度区间的范围内调整电机转速；

当陀螺仪检测到的角度值达到设定阈值且压力传感器检测到的压力值为0时，关闭驱动电机。

在本实施例中，启动信号可以由设置于牙刷柄上的开关产生，也可以由电动牙刷与底座的分离动作产生，此为两种可选的具体实现方式。在本实施例中，获取启动信号后，驱动电机逐步提升速度至第一设定速度，第一设定速度较正常工作速度低，可以有效防止牙膏的飞溅。在本实施例中，驱动电机可以是旋转电机，通过旋转的方式驱动刷毛旋转；也可以是振动电机，则上述速度为电机的转速，转速的高低决定了振动频率。

在本实施例中，牙刷内置陀螺仪以及压力传感器，通过陀螺仪可以检测牙刷的倾角，需要说明的是，在本实施例中，包括牙刷整体的倾角以及牙刷刷毛的朝向两个角度，分别记为第一倾角以及第二倾角，本发明中的角度值均指第二倾角，但是第一倾角与第二倾角存在关联关系，具体地，在本发明中，仅有在第一倾角达到一定值后，第二倾角才为有效的角度值，从而可以更准确地检测出牙刷的朝向从而判断牙刷的状态。在本实施例中，压力传感器设置于牙刷柄内，当牙刷柄受力变形时，产生压力值。

在本实施例中，时间-角度曲线记录了一段牙刷倾角时间的变化过程，对应使用者使用牙刷将牙膏刷涂到牙齿上的过程的角度变化，通过设置时间-角度曲线，可以引导用户在进行高速刷牙前先将牙膏刷涂到牙齿上；若获取的角度数据满足时间-角度曲线，则程序认为用户完成了牙膏的刷涂过程，可以提高电机转速，将速度提高到第二转速。在此需要说明的是，角度数据包括多个数值，且这些数值随时间变化。

在本实施例中，电机速度达到第二转速后，进入正常刷牙状态，此时，根据牙刷的朝向以及压力值的大小，可以自动高速转速，此过程不需要控制开关，也不需要将牙刷从口腔中取出操作，通过使用时压力值的大小即可调节速度；而角度值决定了调速的范围，角度值由不同的持握姿势决定，不同的持握姿势人手出力的大小不同，故通过将不同角度值与不同速度区间建立对应关系，可以便于任何持握姿势下速度的调整。可以理解，持握姿势与速度的对应关系可以通过数据收集建立，此属于数据收集的问题，本发明对此不作进一步限定。

在本实施例中，进一步地，当检测到角度值达到设定阈值(对应牙刷竖放或者水平放置)同时压力传感器检测到的压力值为0时，关闭电机，牙刷停止工作。

本发明提供的控制方法使电动启动后保持在较低的第一设定速度，可以有效防止牙膏的飞溅，同时避免牙刷进入口腔之前的高速空转；此后，通过检测角度数据，判定满足设定的时间-角度曲线后，再将速度提升到第二设定速度，通过时间-角度曲线的设置，可以引导用户按程序操作以便将牙膏均匀地刷到牙齿上再进一步地全面刷洗，有助于用户养成良好的刷牙习惯；之后，根据倾角以及压力的关系，用户可以自由地高速驱动电机的工作速度或者振动频率，从而以不同的强度进行刷牙，此过程中不需要开关、按键的控制，用户可以凭感受自由调节，灵活多变，智能度高。

作为本发明的一个优选实施例，所述启动驱动电机并使速度保持在第一设定速度，包括：

启动驱动电机并以低于第一设定速度的速度旋转；

通过陀螺仪检测到牙刷倾角增大，获取压力传感器的检测值；

判断压力传感器的检测值在第一设定时间内是否始终为0，若否，则将驱动电机转速匀速提升至第一设定速度。

在本实施例中，这里低于第一速度的速度，可以是第一速度的0.2倍、0.5倍等，此可以参考实际使用过程中牙膏不被甩出的最高速度设置，不同的传动结构中，对应不同的电机转速。

在本实施例中，牙刷的倾角可以水平方向为0度参考，牙刷向上倾向的程度越大，倾角越大。需要说明的是，这里是指牙刷整体的倾斜角度，与刷毛的朝向无关。

在本实施例中，第一设定时间可以取2秒、3秒等，对应将牙刷放入口腔的这段时间，当检测到压力不为0时，判断牙刷受到了压力，可以开始工作，将速度提升到第一设定速度。

作为本发明的一个优选实施例，提速过程中，还包括：

以开始提速的时刻为起点，以时长t为周期，获取每一周期内倾角的最大变化量以及压力的最大变化量；

计算倾角的最大变化量与压力的最大变化量之和，求所得和与时间t的比值；

若连续两个周期的比值为0，则驱动电机停止。

在本实施例中，刷牙的过程中牙刷的角度和/或压力都会发生或大或小的改变，通过上述方法，可以排除异常情况，避免非工作状态下电机空转，及时停机。在本实施例中，可选地，提速时间可以取3秒以内，则t可以取1秒、0.5秒等。

作为本发明的一个优选实施例，所述判断所述角度数据是否满足预设的时间-角度曲线，包括：

根据所述角度数据随时间的变化关系建立角度变化曲线；

计算角度变化曲线与预设时间-角度曲线的契合度，若契合度大于设定的契合阈值，则角度数据满足预设的时间-角度曲线。

在本实施例中，角度数据中包括角度值以及对应的时间，由此可以时间为横轴，角度值为纵轴建立角度变化曲线。

在本实施例中，通过计算角度变化曲线与时间-角度曲线的契合度，判断角度数据是否满足时间角度曲线，这里的契合度计算包括曲线与横轴的交点的数量是否相同、曲线的分段数量是否相同以及极值的偏差等方面，这些特征均是从曲线的形状上表征的，通过定量计算进行定性比较。

作为本发明的一个优选实施例，角度变化曲线与预设时间-角度曲线的契合度通过下式计算：

ψ＝k₁ψ₁+k₂ψ₂+k₃ψ₃

其中：ψ为两曲线的契合度；ψ₁为阶段契合项，ψ₂为时长契合项，ψ₃为朝向契合项，k₁、k₂、k₃分别为对应项的系数，且k₁+k₂+k₃＝1，k₁≥k₂≥k₃；n₁、n₂分别为时间角度曲线穿过时间轴的次数、角度变化曲线穿过时间轴的次数；L_1i、L_2i分别为时间角度曲线、角度变化曲线第i个交点与第i-1个交点之间的时间长度；Y_1j、Y_2j分别为时间角度曲线、角度变化曲线第j个区间的最值。

在本实施例中，通过上述式子的计算，可以得到两条曲线的契合度，契合度的取值为0～1，取值为0时完全不契合，取值为1时完全契合；设定的契合度阈值可以取0.6以上，通过调整契合度阈值的大小，可以调整程序的灵敏度。

在本实施例中，可以理解，时间-角度曲线记录了手持牙刷将牙膏刷涂到牙齿表面的过程中牙刷的角度随时间的变化过程，以此引导用户执行相同或者类似的动作从而在高速刷牙前将牙膏刷涂到牙齿表面。由于上述计算本质是定性比较，故对于不同使用者的操作与标准程序的差异具有很高的容差；当用户想要严格执行时，可以通过增大设定的契合阈值实现。示例性地，k₁、k₂、k₃可以分别取0.6、0.3以及0.1。

作为本发明的一个优选实施例，所述根据所述角度值调整驱动电机的速度区间，包括：

根据获取的角度值查找对应的速度区间；

判断查找到的速度区间是否包含驱动电机的当前速度，

若否，根据查找到的速度区间的长度生成一个活动区间，并使活动区间的一个端点与驱动电机的当前速度相等；

根据驱动电机的速度变化移动所述活动区间直至使之与查找到的速度区间重合。

在本实施例中，程序中通过构建角度-速度对应关系，由获取的角度值中可以查找对应的速度区间，需要说明的是，可以通过设置一个固定的区间长度，由角度找到对应的速度值，以该速度值为中点，由设定的区域长度可以确定速度区间。

在本实施例中，进一步地，上述步骤的主要目的是根据牙刷的持握姿势确定对应的速度区间，故这里的角度包括牙刷的整体倾角以及刷毛的朝向两角度，故“根据获取的角度值查找对应的速度区间”，是在第一倾角-第二倾角-速度三维坐标的对应关系查找速度区间的中间速度，从而得到速度区间。

作为本发明的一个优选实施例，所述根据获取的压力值在所述速度区间的范围内调整电机转速，包括：

判断获取的压力值是否为0，若为0，则将驱动电机的速度置为速度区间左端点对应的速度；

若不为0，将当前的压力值乘以一个放大系数得到放大值；

根据压力检测范围与速度区间的对应关系，确定放大值对应的速度并将放大值对应的速度置为驱动电机的当前速度；

其中，放大系数为速度区间与第二设定速度的最大距离。

在本实施例中，根据压力检测范围与速度区间的对应关系是指压力检测范围与速度区间线性对应，其两个端点分别对应，中间值对应，当压力检测值为最大压力检测值的0.6倍时，对应的速度为速度区间的左端点加0.6倍区间长度的速度。在本实施例中，未采用压力与速度的直接的线性对应关系，此是由于在牙刷的正常使用过程中，压力很难达到一个较大值，导致虽然赋予了速度区间，很难实现在区间范围内的全速调整，故本发明设置了放大系数在解决该问题。

本发明实施例还提供了一种电动牙刷控制***，所述电动牙刷控制***包括：

电动牙刷本体；以及

设置于所述电机牙刷本体内的控制模块，所述控制模块用于执行如本发明实施例所述的电动牙刷控制方法。

在本实施例中，对于牙刷本体以及控制模块的硬件结构本发明不作具体限定，控制模块通过执行本发明提供的方法，使电动启动后保持在较低的第一设定速度，可以有效防止牙膏的飞溅，同时避免牙刷进入口腔之前的高速空转；此后，通过检测角度数据，判定满足设定的时间-角度曲线后，再将速度提升到第二设定速度，通过时间-角度曲线的设置，可以引导用户按程序操作以便将牙膏均匀地刷到牙齿上再进一步地全面刷洗，有助于用户养成良好的刷牙习惯；之后，根据倾角以及压力的关系，用户可以自由地高速驱动电机的工作速度或者振动频率，从而以不同的强度进行刷牙，此过程中不需要开关、按键的控制，用户可以凭感受自由调节，灵活多变，智能度高。

本发明实施例还提供了一种电动牙刷，所述电动牙刷包括：

电动牙刷本体；

底座，所述底座与所述电动牙刷本体配合，用于为所述电动牙刷本体充电；以及

设置于所述电机牙刷本体内的控制模块，所述控制模块用于执行如本发明实施例所述的电动牙刷控制方法。

在本实施例中，可选地，牙刷本体与底座分离后可以触发启动信号。

在本实施例中，对于牙刷本体以及控制模块的硬件结构本发明不作具体限定，控制模块通过执行本发明提供的方法，使电动启动后保持在较低的第一设定速度，可以有效防止牙膏的飞溅，同时避免牙刷进入口腔之前的高速空转；此后，通过检测角度数据，判定满足设定的时间-角度曲线后，再将速度提升到第二设定速度，通过时间-角度曲线的设置，可以引导用户按程序操作以便将牙膏均匀地刷到牙齿上再进一步地全面刷洗，有助于用户养成良好的刷牙习惯；之后，根据倾角以及压力的关系，用户可以自由地高速驱动电机的工作速度或者振动频率，从而以不同的强度进行刷牙，此过程中不需要开关、按键的控制，用户可以凭感受自由调节，灵活多变，智能度高。

图2示出了一个实施例中控制模块的内部结构图。如图2所示，该控制模块包括该控制模块包括通过***总线连接的处理器、存储器。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该控制模块的非易失性存储介质存储有操作***，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现本发明实施例提供的电动牙刷控制方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行本发明实施例提供的电动牙刷控制方法。

本领域技术人员可以理解，图2中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的控制模块的限定，具体的控制模块可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提出了一种控制模块，所述控制模块包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

接收到启动信号，启动驱动电机并使速度保持在第一设定速度；

获取陀螺仪检测到的角度数据，判断所述角度数据是否满足预设的时间-角度曲线，若是，将驱动电机的速度提升至第二设定速度；

获取陀螺仪检测到的角度值，根据所述角度值调整驱动电机的速度区间；

获取牙刷柄上的压力传感器的压力值，根据获取的压力值在所述速度区间的范围内调整电机转速；

当陀螺仪检测到的角度值达到设定阈值且压力传感器检测到的压力值为0时，关闭驱动电机。

在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：

接收到启动信号，启动驱动电机并使速度保持在第一设定速度；

获取陀螺仪检测到的角度数据，判断所述角度数据是否满足预设的时间-角度曲线，若是，将驱动电机的速度提升至第二设定速度；

获取陀螺仪检测到的角度值，根据所述角度值调整驱动电机的速度区间；

获取牙刷柄上的压力传感器的压力值，根据获取的压力值在所述速度区间的范围内调整电机转速；

当陀螺仪检测到的角度值达到设定阈值且压力传感器检测到的压力值为0时，关闭驱动电机。

应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种电动牙刷控制方法，其特征在于，所述电动牙刷控制方法包括：

接收到启动信号，启动驱动电机并使速度保持在第一设定速度；

获取陀螺仪检测到的角度数据，判断所述角度数据是否满足预设的时间-角度曲线，若是，将驱动电机的速度提升至第二设定速度；

获取陀螺仪检测到的角度值，根据所述角度值调整驱动电机的速度区间；

获取牙刷柄上的压力传感器的压力值，根据获取的压力值在所述速度区间的范围内调整电机转速；

当陀螺仪检测到的角度值达到设定阈值且压力传感器检测到的压力值为0时，关闭驱动电机；

所述判断所述角度数据是否满足预设的时间-角度曲线，包括：

根据所述角度数据随时间的变化关系建立角度变化曲线；

计算角度变化曲线与预设时间-角度曲线的契合度，若契合度大于设定的契合阈值，则角度数据满足预设的时间-角度曲线；

角度变化曲线与预设时间-角度曲线的契合度通过下式计算：

ψ＝k₁ψ₁+k₂ψ₂+k₃ψ₃

其中：ψ为两曲线的契合度；ψ₁为阶段契合项，ψ₂为时长契合项，ψ₃为朝向契合项，k₁、k₂、k₃分别为对应项的系数，且k₁+k₂+k₃＝1，k₁≥k₂≥k₃；n₁、n₂分别为时间角度曲线穿过时间轴的次数、角度变化曲线穿过时间轴的次数；L_1i、L_2i分别为时间角度曲线、角度变化曲线第i个交点与第i-1个交点之间的时间长度；Y_1j、Y_2j分别为时间角度曲线、角度变化曲线第j个区间的最值。

2.根据权利要求1所述的电动牙刷控制方法，其特征在于，所述启动驱动电机并使速度保持在第一设定速度，包括：

启动驱动电机并以低于第一设定速度的速度旋转；

通过陀螺仪检测到牙刷倾角增大，获取压力传感器的检测值；

判断压力传感器的检测值在第一设定时间内是否始终为0，若否，则将驱动电机转速匀速提升至第一设定速度。

3.根据权利要求2所述的电动牙刷控制方法，其特征在于，提速过程中，还包括：

以开始提速的时刻为起点，以时长t为周期，获取每一周期内倾角的最大变化量以及压力的最大变化量；

计算倾角的最大变化量与压力的最大变化量之和，求所得和与时间t的比值；

若连续两个周期的比值为0，则驱动电机停止。

4.根据权利要求1所述的电动牙刷控制方法，其特征在于，所述根据所述角度值调整驱动电机的速度区间，包括：

根据获取的角度值查找对应的速度区间；

判断查找到的速度区间是否包含驱动电机的当前速度，

若否，根据查找到的速度区间的长度生成一个活动区间，并使活动区间的一个端点与驱动电机的当前速度相等；

根据驱动电机的速度变化移动所述活动区间直至使之与查找到的速度区间重合。

5.根据权利要求1所述的电动牙刷控制方法，其特征在于，所述根据获取的压力值在所述速度区间的范围内调整电机转速，包括：

判断获取的压力值是否为0，若为0，则将驱动电机的速度置为速度区间左端点对应的速度；

若不为0，将当前的压力值乘以一个放大系数得到放大值；

根据压力检测范围与速度区间的对应关系，确定放大值对应的速度并将放大值对应的速度置为驱动电机的当前速度；

其中，放大系数为速度区间与第二设定速度的最大距离。

Images