[發(fā)明專利]一種智能兒童刷牙引導系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611044849.4
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN106725957A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 成迪寒;胡斌;劉信生
• 申請（專利權(quán)）人: 成迪寒
• 主分類號: A61C17/22
• 分類號: A61C17/22
• 代理公司: 南京蘇創(chuàng)專利代理事務所(普通合伙)32273
• 代理人: 何薇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及智能設備技術(shù)，尤其涉及兒童智能刷牙引導系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著社會進步，身體健康越來越被更多人重視，但由于城市生活的快節(jié)奏以及不良的生活習慣，人們總是常常因為懶惰而忽視刷牙，這表現(xiàn)在忘記刷牙、刷牙時間不夠、刷牙動作不規(guī)范，從而導致口腔壓齒不清潔，造成很多口腔疾病。通常都是發(fā)生口腔疾病才開始注重，但僅通過醫(yī)生的宣傳降解口腔清潔動作規(guī)范還是遠遠不夠的，因為難以使普通人引起興趣，因此仍然存在刷牙不規(guī)范，難以堅持下去的問題。

刷牙是使用牙刷去除牙菌斑、軟垢和食物殘渣，保持口腔清潔的重要自我口腔保健方法，也是人們自我清除菌斑，預防牙周病發(fā)生、發(fā)展和復發(fā)的最主要手段。保持正確的刷牙方法和習慣，可以最大程度的幫助控制牙菌斑，維護口腔健康或延長修復體的使用壽命。但很多人的刷牙方法不正確，表現(xiàn)在，刷牙動作不正確、覆蓋面不全、刷牙時間不夠等。

而且更重要的是，現(xiàn)在市場上類似產(chǎn)品都使用了陀螺儀或者磁力計，這樣會帶來兩個問題。第一，磁力計會收到地球磁場干擾，在使用牙刷前要對牙刷進行校正，不符合牙刷的使用場景。第二，陀螺儀會有漂移的問題，導致牙齒區(qū)域判斷不準確。由于智能牙刷內(nèi)在的計算誤差導致用戶的刷牙狀態(tài)的誤判，從而無法引導使用者正確刷牙，甚至誤導使用者造成錯誤的刷牙習慣。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供了一種兒童刷牙智能訓練系統(tǒng)，可以檢測和評價用戶刷牙動作的正確性，并向用戶提供牙齒方面的保健建議等，通過游戲交互方式引導兒童正確的刷牙姿勢和良好的刷牙習慣，提高了兒童刷牙的娛樂性和積極性，提供了一種未來家居智能生活模式，更重要的是本發(fā)明只使用加速器傳感器并優(yōu)化數(shù)學計算模型，配合引導式的訓練系統(tǒng)，從而降低了計算誤差，以達到幫助用戶建立良好刷牙習慣的目的。

技術(shù)方案：為了實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種智能兒童刷牙引導系統(tǒng)，包括智能牙刷硬件、移動智能終端、智能刷牙引導模塊和遠程云服務后臺，其中：

所述智能牙刷硬件，包括牙刷本體，以及設在牙刷本體內(nèi)的運動傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊，其中所述運動傳感器模塊僅包括加速器，并根據(jù)預設頻率對牙刷本體的運動狀態(tài)采集加速度數(shù)據(jù)，并將加速度數(shù)據(jù)傳送至處理器模塊；所述處理器模塊對牙刷本體的動作進行編碼并通過無線通信模塊傳送至移動智能終端；

所述移動智能終端，接收并保存智能牙刷硬件發(fā)送的數(shù)據(jù)并通過智能刷牙引導模塊對數(shù)據(jù)進行分析和處理；

所述智能刷牙引導模塊包括牙刷姿態(tài)與評價模塊、智能補強模塊、智能引導模塊，其中：

所述牙刷姿態(tài)與評價模塊包括牙刷姿態(tài)解析模塊、初始位置模塊、刷牙動作解析模塊、刷牙區(qū)域解析模塊、時間統(tǒng)計模塊、振動次數(shù)統(tǒng)計模塊和數(shù)據(jù)評價模塊，所述牙刷姿態(tài)與評價模塊的實現(xiàn)方法包括以下步驟：

(1)首先，設置低通濾波的截止頻率為2Hz(去除重力對加速器的影響)，并以牙刷本體的中心建立三維坐標系，通過加速器獲取牙刷本體在x,y,z方向上的加速度分量(a_x,a_y,a_z)，并通過公式(1)和(2)分別計算牙刷本體的俯仰角θ_p和滾動叫θ_r：

其中a_x、a_y、a_z為加速器采集的x,y,z三個方向上的原始數(shù)據(jù)；C為加速器旋轉(zhuǎn)靈敏誤差補償系數(shù)，C的取值范圍為0＜C≤0.0550；

(2)然后將牙刷本體的滾動角θ_r與牙刷姿態(tài)進行關(guān)系映射，映射關(guān)系如下：

(3)接著在確定牙刷本體的姿態(tài)后，通過俯仰角θ_p與牙刷的所處位置進行映射，映射關(guān)系如下：

(4)與此同時，所述時間統(tǒng)計模塊統(tǒng)計牙刷本體再每個刷牙區(qū)域上的停留時間，從而獲得用于刷牙的總時長和各區(qū)域的分時長；所述震動次數(shù)統(tǒng)計模塊統(tǒng)計用戶牙刷在每個區(qū)域的震動次數(shù)；

(5)最后，所述牙刷姿態(tài)與評價模塊將牙刷姿態(tài)模塊的輸出結(jié)果與標準刷牙動作模型比較，從而評價用戶的刷牙動作正確性，評價指標包括刷牙區(qū)域覆蓋度、刷牙總時長、各區(qū)域刷牙分時長、牙刷姿態(tài)規(guī)范、各區(qū)域牙刷震動次數(shù)。

進一步的，所述初始位置模規(guī)定初始位置為牙齒外側(cè)，此時牙刷的滾動角的數(shù)值范圍應符合-135°≤θ_r＜-45°。