專利名稱：一種電子控制全自動頭部按摩帽及其控制方式法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子控制全自動頭部按摩帽及其控制方法，屬于保健用品領域，特別適合用于人體以及頭部保健按摩之用。
目前頭部保健按摩大多采用人工方式，費力費時又受場合限制，按摩成本較高。所以人們對這個項目一直在進行研究。近年來在中國專利申請案中，已有多件相關的專利申請出現。例如一種按摩頭ZL97242106.8，腦按摩器93114081.1，僧帽式電動經穴按摩器8721416U等。而這些采用單一電磁式振動器或電機驅動單一偏心凸輪作為振動源的設計方案，有明顯的不足之處；只能產生在一個面振動的按摩效果，不能產生像人手螺旋式上下揉動按摩的舒適效果，在這些設計方案中，由于整機共用一個振動源，導致現有的各類按摩器體積都相對較大，不能實現輕巧便攜化，故至今市場上也沒有出現可隨時使用的輕便可戴在頭上的頭部按摩帽。
本發(fā)明的目的是提供一種電子控制全自動頭部按摩帽，它能逼真地模擬人工螺旋式上下按摩的效果，內部機電一體化安裝，結構簡單小巧輕薄成本低廉，輕便可戴在頭上的頭部按摩帽。全系統低電壓工作，保證人身絕對安全。
本發(fā)明的另一個目的是提出這種電子控制全自動頭部按摩帽的控制方法，這些按摩方法具有簡單容易控制，節(jié)電的特點。
本發(fā)明設計的電子控制全自動頭部按摩帽包括一種能產生螺旋式上下振動的按摩頭(1)，具有帽子基本特性的按摩帽頭套(3)，帶鍵盤與LED顯示器的控制器(C)，有多個受控制器控制的按摩頭安裝在按摩帽頭套內。
按摩頭(1)的外殼(5)有圓凸的頂端，外殼中心處有一個固定架(4)，固定架上安裝有兩個振動方向互相垂直的微型振動馬達(D)。
從工作角度上看，按摩頭內既可以安裝手機常用的振動馬達作為振動源器件，也可以安裝電磁式振動器件作為振動器件。為了程序控制方便，把振動方向沿著按摩頭中心線的微型振動馬達的序號定為奇數D1、D3、D5、D7、D9…D111，振動方向垂直于中心線的微型振動馬達的序號則定為偶數D2、D4、D6、D8…D112；規(guī)定在同一個按摩頭中的兩只振動馬達序號相鄰。按常識可知，按摩頭內安裝一只振動器件時也能工作。
為保證良好的使用效果，按摩帽頭套(3)做成適合頭戴的帽子式樣，按摩頭按照一定順序排列，分別安裝在按摩頭安裝位孔(2)上。
電子控制器(C)，單片機U1的1端接電阻R10的一端，電阻R10的另一端與電阻R9的一端、電容C1的負極、按鍵開關S0的一端共同聯接電阻R9的另一端接地，按鍵S0的另一端與電容C1的正極共同與電源+V相連接，組成上電自復位電路。
電容C2、C3的一端接地，電容C2、C3的另一端與晶體振蕩器X的兩端分別連接到U1的4端與5端組成外部振蕩電路。
發(fā)光二極管LED1～LED8的正極接電源+V，LED1～LED8的負極分別接電阻R1～R8的一端；電阻R1～R8的另一端分別依次連接U1的19～12端，組成顯示電路，以顯示按摩帽的工作方式。
鍵盤用于人與單片機對話之用，可進行工作模式選擇；在鍵盤電路中，按鍵開關S1、S2、S3、S4的一端與U1的8端連接組成鍵盤輸出口線Y1，按鍵開關S5、S6、S7、S8的一端與U1的9端連接組成鍵盤輸出口線Y2，電阻R11～R14的一端接電源+V；電阻R11的另一端與按鍵開關S1、S5的另一端連接到U1的19端組成鍵盤輸入口線X1，電阻R12的另一端與按鍵開關S2、S6的另一端連接到U1的18端組成鍵盤輸入口線X2，電阻R13的另一端與按鍵開關S3、S7的另一端連接到U1的17端組成鍵盤輸入口線X3，電阻R14的另一端與按鍵開關S4、S8的另一端連接到U1的16端組成鍵盤輸入口線X4。
開關信號接口，接收單片機串聯開關數據并且向振動馬達陣列(M)輸出并行開關信號。U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8、U9、U10、U11、U12、U13、U14、U15為74LS595，是8位輸出鎖存移位寄存器；U1的3端與U2的14端連接，接受單片機的串行開關數據；U2的9端與U3的14端連接、U3的9端與U4的14端連接、U4的9端與U5的14端連接....依此類推到U14的9端與U15的14端連接，組成了開關控制信號的多級聯串行輸入；U2～U15的11端與U1的6端相聯，接收單片機的發(fā)出的SCLK寄存器移位的脈沖信號；U2～U15的12端與U1的2端相聯，接收單片機發(fā)出的RCLK數據傳輸到鎖存器的脈沖信號；U2～U15的13端接地，在無輸入信號時所有74LS595芯片輸出端口均置為高阻狀態(tài)；U2～U15的15、1、2、3、4、5、6、7端分別與耦合排電阻RP1～RP14的1、2、3、4、5、6、7、8端各對應連接，而RP1～RP14的16、15、14、13、12、11、10、9端順序對應連接到振動馬達陣列(M)中的驅動三極管Q1～Q112的基極(與輸出開關信號O1～O112分別對應)。三極管Q1～Q112的發(fā)射極接地。三極管Q1～Q112的集電極與分別對應的振動馬達D1～D112的一端連接，振動馬達D1～D112的另一端與電源+V連接。電源采用3～5V電壓供電。
本發(fā)明所提出這種電子控制全自動頭部按摩帽的控制方法包括上電自動進入工作準備狀態(tài)，鍵盤選擇工作模式，按摩方式。其特征在于按摩方式包括循環(huán)單指點、掌砍、掌拍、揉。
對于按摩頭陣列，單片機控制信號按y列初始序號與x行初始序號接通該位置的振動器件，延遲一段時間后，列序號不變行序號加1接通下一位置的振動器件，按此循環(huán)直至加完最后一個行號，延遲一段時間后，按某列序號加1與行初始序號接通該位置的振動器件，延遲一段時間后，列序號不變行序號加1接通下一位置的振動器件，按此循環(huán)直至加完最后一個行號，...按此循環(huán)，當加完最后一個列序號時，再回到按列初始序號與行初始序號的方式循環(huán)操作即為循環(huán)單指點法；在一條直線上的數只按摩頭同時上下振動為掌砍法分行循環(huán)與列循環(huán)二種行循環(huán)按摩時，按摩頭按xy行列方式陣列分布，單片機控制信號按從x行初始序號0包括所有列(0～9)接通所在行的振動器件，延遲一段時間后，按行序號加或減1接通下一行的振動器件，并按此循環(huán)。列循環(huán)按摩時，單片機控制信號按從y列初始序號0包括所有行(0～10)接通所在列的振動器件，延遲一段時間后，按列序號加1或減1接通下一列的振動源器件，并按此循環(huán)；在一片按摩頭陣列區(qū)域內按一定間隔時間，數只按摩頭同時上下振動即為“掌拍法”按摩頭按xy行列方式陣列分布，單片機控制信號接通從第一點(xm，ym)到第二點(xn，yn)矩形框內的按摩頭振動器件。
揉法按摩頭在按摩面作相對平行圓周往復振動為“平揉法”；按摩頭相對按摩面同時作平行圓周與垂直圓周的往復振動為“螺旋揉法”。
本發(fā)明的優(yōu)點與效果采用手機中常用的微型振動馬達作為振動源，電功耗低機械能效率高。以微處理器作為控制核心，電路簡單體積小控制方便，使系統結構設計達到最簡單，以致使產品小巧輕便可戴在頭上。使用不受時間地點限制，對人們解除大腦緊張與疲勞，改善頭皮的供血與微循環(huán)有立竿見影的良好效果舒適。
本發(fā)明所提出這種電子控制全自動頭部按摩帽的控制方法具有，控制方法簡單，模擬人工按摩效果逼真，節(jié)省電能的特點。


圖1是按摩頭裝配示意圖。
圖1-1是微型振動馬達外觀示意圖。
圖1-2是固定架結構示意圖。
圖1-3是振動馬達振動力示意圖。
圖1-4是外殼結構示意圖。
圖2是按摩帽頭套示意圖。
圖3是按摩頭安裝孔陣列示意圖。
圖4是按摩帽裝配示意局部剖視圖。
圖5是控制器系統框示意圖。
圖6是控制器電路圖。
圖7是按摩帽應用示意圖。圖8是不帶帽沿的按摩帽應用示意圖。
用下列非限定實施例進一步說明本發(fā)明的實施方式及效果本發(fā)明外型結構參照人的帽子基本形狀設計，產品戴在頭上小巧輕便，使用不受時間地點限制。系統采用3.6～5V低電壓工作模式以確保使用安全。采用手機常用的微型振動馬達作為振動源，具有功耗低效率高的特點。以微處理器作為控制核心，電路簡單體積小，并能達到程序控制多個振動點的效果。機電一體集成化安裝，使系統結構簡單化，使用時通過鍵盤選擇按摩效果控制很方便。
本發(fā)明的按摩頭(1)，采用手機常用的微型振動馬達作為振動元件。圖1-1是微型振動馬達外觀示意圖，(D)是振動馬達，(7)是馬達引出線，該器件具有電體積小功耗低的特點。器件驅動電壓為3V，驅動電流約為80mA，最高振動頻率12000/rpm，體積為￠12mm×3.4mm每只重量為1.2g。(如果系統電壓使用5～12V時就應對微型振動馬達加裝降壓限流的保護措施。)按摩頭結構設計思想源于，當在一個按摩頭內有兩個振動源發(fā)生作用時，使兩個微型振動馬達在同一條中心線上，采用振動方向互相垂直的安裝方式，各自沿軸向振動與沿徑向作往復振動，就能產生兩個面的矢量合力；對這個合力的參數進行調整控制，按摩頭就能逼真地模擬人手指在做按摩時上下螺旋揉的動作。改變振動馬達的開關電壓脈沖寬度，就可以改變按摩頭的振動幅度(或強度)。
參見圖1，在外殼(5)內，沿中心線安裝有一個振動馬達安裝固定架(4)，振動馬達安裝固定架(4)上裝有兩個振動方向互相垂直的微型振動馬達Dm與Dm+1(m＝1～111)。在單片機的控制下，通過分別調節(jié)沿軸向(奇數序號振動馬達)振動的微型振動馬達與另一個沿徑向(偶數序號振動馬達)作圓周振動的振動馬達的開關信號脈沖寬度，即可改變所產生的矢量合力，可以使按摩頭的振動軌跡類似“螺旋式上下揉”的按摩效果。同理，通過對沿徑向振動的電壓脈沖寬度調節(jié)可以達到“平圓旋轉”的幅度大??；當軸向振動為0時(奇數序號振動馬達斷電，偶數序號振動馬達通電)，即為模擬“平揉”；同理，振動馬達短促的沿軸向振動(奇數序號振動馬達通電)可以達到“點”的按摩效果，而力度則與振動的幅度大小有關系。
多個按摩頭在程序控制下能模擬“掌砍”“掌拍”的按摩手法即在一片按摩頭陣列區(qū)域內按一定間隔時間，數只按摩頭同時上下振動即為“掌拍”按摩手法。在一條直線上的數只按摩頭同時上下振動即為“掌砍”按摩手法。
另外在外殼(5)內也可以安裝電磁式振動器件代替微型振動馬達，但是因為不能產生圓周往復振動，所以就不能產生螺旋揉的效果。同理在外殼(5)內安裝一只振動器件也是可以工作的，但效果差。
如圖1-2所示，固定架(4)采用導熱良好的材料可以傳導振動馬達在工作時產生的熱量，散熱效果良好會使整機系統工作狀態(tài)更加穩(wěn)定良好。
如圖2所示，按摩帽頭套(3)設計成帽子式樣，能可靠地穿戴在頭上；按摩帽頭套上均勻分布有如圖3所示的按摩頭安裝孔(2)陣列。圖中(x3，y0)與(x0，y4)分別指示了定位坐標。
圖4是按摩帽裝配示意局部剖視圖按摩帽頭套(3)上每個安裝孔(2)安裝一個按摩頭，陣列中按摩頭正對人的頭皮部分，前從發(fā)際，后至后腦勺進行均勻分布排列，基本覆蓋頭部穴位。鍵盤(P)安排在比較方便操作的帽沿上，LED顯示器也安排在比較方便觀察的帽沿邊上，控制器(C)藏于帽沿內。電源可以采用超薄鋰電池藏于帽沿內，也可以通過電源插孔由外部供電。
圖5是控制器系統框示意圖以單片機為控制核心，鍵盤與LED顯示器，開關信號接口，振動馬達陣列(M)組成外圍設備，實現鍵盤人機對話與控制；LED顯示器顯示系統當前工作狀態(tài)，單片機向開關信號接口發(fā)送控制信號，打開或關閉振動馬達陣列(M)中的振動馬達(D)。3～5V電源電壓為系統提供絕對安全的電能。
圖6是控制器電路圖U1選用89C22051單片機，自帶2K字節(jié)的Flash Memory供工作程序之用并有128字節(jié)的Ram供存放臨時數據；U1的1端接電阻R10與電阻R9電容C1按鍵開關S0互聯；組成上電復位電路，能使系統自動進入工作狀態(tài)。電容C2、C3與晶體振蕩器X連接到U1組成外部振蕩電路。
發(fā)光二極管LED1～LED8的正極接偏置電壓+V，連接電阻R1～R8作為限流保護電阻R1～R8的另一端連接到U1的19～12端，P1.0～7當輸出位是低電平時該LED燈亮。LED顯示器燈亮的組合數顯示機器的當前工作方式。
這是典型的行列方式鍵盤電路，有兩條輸出口線，四條輸入口線。按鍵開關S1、S2、S3、S4的一端與U1的8端連接組成鍵盤輸出口線Y1，按鍵開關S5、S6、S7、S8的一端與U1的9端連接組成鍵盤輸出口線Y2；電阻R11～R14共同偏置電壓+V；電阻R11的另一端與按鍵開關S1、S5的另一端連接到U1的19端組成鍵盤輸入口線X1，電阻R12的另一端與按鍵開關S2、S6的另一端連接到U1的18端組成鍵盤輸入口線X2，電阻R13的另一端與按鍵開關S3、S7的另一端連接到U1的17端組成鍵盤輸入口線X3，電阻R14的另一端與按鍵開關S4、S8的另一端連接到U1的16端組成鍵盤輸入口線X4。因為鍵值與功能是可以任意定義的，在此不作特定說明。
開關信號接口是由U2～U15與排電阻RP1～14組成，功能是接收單片機串聯開關數據，并且向按摩頭陣列(M)輸出112個并行開關信號去控制振動馬達。
U2～U15為74LS595，是8位輸出鎖存移位寄存器；14端為串連輸入端，9端為級聯輸出端；U1的3端發(fā)出串連數據到U2的串連輸入14端，再由U2的級聯輸出9端向U3的串連輸入端傳遞數據....依此類推直到U15，組成了開關控制信號的多級聯串行輸入。
U2～U15的11端并聯，接收U1發(fā)出的SCLK寄存器移位脈沖信號，即振動馬達陣列(M)的控制數據裝入。
U2～U15的12端并聯，接收U1發(fā)出的RCLK移位寄存器的數據傳輸到鎖存器脈沖信號；即控制數據發(fā)出生效，表現為陣列(M)中的振動馬達受到控制。
U2～U15的13端接地，在無輸入信號時所有74LS595芯片輸出端口均置為高阻狀態(tài)，這時陣列(M)中的振動馬達不工作。
U2～U15的112個開關信號從耦合排電阻RP1～14的1、2、3、4、5、6、7、8共112個對應點輸入，從RP1～14的16、15、14、13、12、11、10、9共112個順序對應端輸出開關信號O1～O112，完成了開關控制信號的多級聯并行輸出。
振動馬達陣列(M)由三極管(Q1～Q112)與微型振動馬達(D1～D112)組成。
振動馬達陣列中，三極管是微型振動馬達的電子開關。開關信號O1～O112分別對應輸出到三極管Q1～Q112的基極，三極管Q1～Q112的發(fā)射極接地，集電極與分別對應的振動馬達D1～D112的一端連接，振動馬達D1～D112的另一端與電源+V連接，即可以對振動馬達陣列(M)實現控制；開關信號O1～O112中的高電平打開所對應控制的振動馬達。開關信號O1～O112中的低電平關閉所對應控制的振動馬達。為確保安全電源采用3～5V電壓供電。
圖7所示是帶帽沿的按摩帽使用示意圖。圖8是不帶帽沿的按摩帽，使用方法相同。使用時，長按8號鍵“開始/停止鍵”上電開機，機器自動進入準備狀態(tài)；操作帽沿上的鍵盤，可以隨意選擇按摩方式，LED亮燈數顯示所選擇的功能按鍵次數，確認所選無誤，將按摩帽正戴在頭上，按“開始/停止鍵”，機器開始按所選定的按摩方式自動進行按摩；再按一次8號鍵，機器停止按摩；長按8號鍵則斷電關機。
例如可按以下操作選擇按摩方式1號鍵功能選“指點”按摩方式。按1次鍵選中“單指點”循環(huán)按摩。
2號鍵功能選“掌砍”按摩方式。按1次鍵選“從前向后按摩”，按2次鍵選“從后向前按摩”。按3次鍵“從前向后按摩”，按4次鍵選“從后向前按摩”。
3號鍵功能選“掌拍”按摩方式。按1次鍵選小塊拍，按2次鍵選中塊拍，按3次鍵選“滿頭拍”，按4次鍵選“從前向后按摩”，按5次鍵選“從后向前按摩”。
4號鍵功能選“揉”按摩方式。按1次鍵選“平揉”，按2次鍵選“螺旋揉”，按3次鍵選“滿頭揉”5號鍵功能選“穴位”按摩方式；按1次鍵選“太陽穴”，按2次鍵選“百匯穴”，按3次鍵選“玉枕穴”。
6號鍵功能備用7號鍵功能備用8號鍵功能選“開始/停止鍵”。按鍵選“開始或停止”，長按鍵開機或關機。
權利要求
1.一種電子控制全自動頭部按摩帽包括按摩頭(1)，按摩帽頭套(3)，控制器(C)，其特征在于1)所說按摩頭(1)內安裝有振動器件(D)；2)所說按摩帽頭套(3)是帽子形狀，適合頭戴；3)所說按摩帽頭套(3)上安裝有按摩頭4)所說控制器(C)輸出開關信號控制振動器件(D)。
2.按照權利要求1所說的電子控制全自動頭部按摩帽，其特征在于1)所說的振動器件可以是微型振動馬達，也可以是其它電磁式振動器件；2)所說的按摩頭內所安裝的兩個振動器件振動方向是互相垂直的或不平行的；3)所說的按摩頭內可以是裝有兩個振動器件，也可以是裝有一個振動器件；4)所說按摩頭與控制器裝入按摩帽頭套成為一體。
3.一種權利要求1所說的控制方法包括上電自動進入工作準備狀態(tài)，鍵盤選擇工作模式，按摩方式，其特征在于1)所說按摩方式是，某一個按摩頭按摩操作一定時間段停止再啟動相鄰的另一個按摩頭做一定時間段的按摩操作，依此類推向其余循環(huán)操作；2)所說按摩方式也可以是在一條直線上的按摩頭做按摩操作；3)所說按摩方式又可以是在一片區(qū)域內的按摩頭做按摩操作；4)所說按摩方式還可以是，按摩頭在按摩面作圓周按摩操作或按摩頭在按摩面同時作圓周的與上下的按摩操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子控制頭部按摩帽及其控制方法，適用于頭部保健按摩。其特征在于按摩帽頭套(3)與控制器(C)同按摩頭(1)陣列一體化安裝，結構簡單小巧輕薄，可以像帽子一樣戴在頭上隨意做按摩；每個按摩頭內裝有微型振動馬達，在開關信號的控制下，能逼真地模擬人手做按摩時循環(huán)單指點、掌砍、掌拍、上下螺旋揉的動作。通過按摩帽內多個可獨立工作的按摩頭與人體頭皮部分適當的振動接觸，達到舒適的按摩效果；操作鍵盤(P)選擇按摩方式，LED顯示工作狀態(tài)。
文檔編號A61H23/02GK1931117SQ20051005727
公開日2007年3月21日 申請日期2005年9月16日 優(yōu)先權日2005年9月16日
發(fā)明者陽一鳴 申請人:陽一鳴