免提运动跟踪吹风机系统的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年1月7日提交的题目为“免提运动跟踪吹风机系统(hands-freemotion-trackinghairdryersystem)”的美国专利申请16/241,920的优先权。该美国专利申请根据35usc§365(c)和35usc§120要求优先权作为2017年7月7日提交的国际专利申请pct/us2017/041185的延续部分，并从而要求于2016年7月8日提交的美国临时申请62/360,069的优先权。

本发明涉及一种头发烘干单元的装置，其具有运动感测跟踪器，以释放用户的手以为了方便或头发的艺术造型。

背景技术：

在用于吹发的传统头发处理装置中，有一种烘手器，它用手握住并将热空气吹到头部的所需部分。但是，使用手持式烘干机需要强度和良好的手眼协调性，特别是对于长发女性。操纵发刷，同时拿着吹风机以获得时尚沙龙风格所需的方式于此同时使得家中用户更加困难和复杂。

已经进行了许多尝试来解决这个问题。然而，许多这样的设备不会释放用户的手以为了方便或头发的艺术造型。其他设备在用户造型时不跟踪其运动；而用户必须手动定位喷嘴或气流的方向。其他设备是复杂的多自由度控制系统，该多自由度控制系统保持和移动否则将是手持的完整的吹风机。由这种系统移动的远端质量相对较大，这限制了所述系统的定位控制的带宽。此外，这种系统的多自由度复杂性导致它们制造昂贵并且最终在用户的浴室或沙龙中消耗更多空间。

解决“免提”问题的其他尝试包括帽式烘干器(bonnetdryer)，其像头罩或帽子一样被佩戴在头发上。尽管将双手释放，然而干燥头发的速度很慢，并且留下不够充分的空间用于造型。其他解决方案仅仅是伸缩式或铰接式的支架，其将吹风机保持在固定位置以允许用户保持双手自由以便造型。然而，用户在她造型时需要要么移动她的头部要么移动支架。

因此，本领域需要一种改进的免提吹风机，其可以跟随用户的运动，可以实际上低的成本制造，以便为公众带来广泛的市场营销，在用户的浴室或沙龙内使用实际上很小的空间，其具有减小的移动质量以获得更高的定位带宽，具有改善的使用寿命或可靠性，或者提供一个或多个前述优点，同时实现更简单和更流线型的设计。

技术实现要素：

本申请公开了一种免提吹风机系统，其具有自动跟踪用户的一些或全部运动的气流。所公开的免提吹风机系统的特定实施例可以包括待跟踪的对象(“可跟踪对象”)、可以感测可跟踪对象的位置或运动的跟踪系统(“跟踪器”)、气流发生器、可选地使气流加温的加热元件、以及定位系统，其可引导气流朝向用户的面部、头发、头部或可跟踪对象。可跟踪对象可以在用户身上穿戴或者被结合到头发造型工具中。免提吹风机系统还可以包括远程控制器并与远程控制器通信以控制吹风机的特定功能(例如气流、温度等)。

发明人在此发现，并非所有方向的吹风机定位对于在造型头发时对用户运动的闭环跟踪同样重要，使得定位方向的子集可以替代地由用户手动设置一次并且之后不被主动控制。这样的实施例，其中主动闭环定位控制所需的自由度数量已经如此减少(例如，允许在三维中初始用户设定，但主动地仅在一个维度上定向气流)可以提供改进系统的简单性和可制造性，以及降低的成本和尺寸。本文的特定实施例具有减小的移动质量，例如通过仅主动地定位中空空气导管和喷嘴，而不需要移动气流发生器和/或加热元件的质量。

根据本发明的一个方面，提供一种供移动用户使用的运动跟踪吹风机系统，所述系统包括：底座；气流发生器；导管，所述气流通过所述导管，所述导管被联接到所述气流发生器并将所述气流引导到出口喷嘴；加热元件，其选择性地加热所述气流；所述导管包括设置在所述气流发生器和所述出口喷嘴之间的伸缩接头，所述伸缩接头允许所述导管在所述气流从中通过时改变其长度；致动器，其改变所述伸缩接头处所述导管的长度；能够感测用户运动的运动跟踪器；致动器控制电路，其基于由所述运动跟踪器感测的运动来驱动所述致动器，以响应于所述用户的运动来调节所述导管长度。

优选地，所述气流发生器被设置在所述底座中。

优先地，所述底座是固定底座，其支撑所述气流发生器和所述导管而不由所述用户握持。

优选地，所述导管还包括角度偏转接头，其允许所述用户手动地将所述导管定向在所需的角度方向上。

优选地，所述角度偏转接头被设置在所述气流发生器和所述伸缩接头之间。

优选地，所述角度偏转接头是具有三个角度自由度的空心球窝接头。

优选地，所述运动跟踪吹风机系统还包括可跟踪对象，所述运动跟踪器感测所述可跟踪对象的位置，且从而跟踪所述用户的运动。

优选地，所述可跟踪对象可佩戴在所述用户上。

优选地，所述可跟踪对象由以下组中的一个组成，包括耳环、项链、戒指、发夹和手镯。

优选地，所述可跟踪对象被结合到头发造型工具中。

优选地，所述头发造型工具是毛刷、梳子和卷发器中的一种。

优选地，所述头发造型工具包括远程控制器，所述远程控制器可以将用户调节与所述气流的速率和温度的至少其中之一相关联。

优选地，直到从加热平台移除所述卷发器才激活所述可跟踪对象。

优选地，所述运动跟踪器通过使用rfid、gps、磁体、颜色跟踪、红外(ir)、视觉识别和射频中的至少一种来感测所述可跟踪对象的位置。

优选地，所述气流发生器被设置在所述导管的入口端处，并且所述底座在连接所述底座和所述导管的支撑接头处支撑所述导管。

优选地，所述支撑接头是枢轴接头。

优先地，所述加热元件被设置在所述出口喷嘴中。

优先地，所述出口喷嘴还包括流集中器。

优选地，所述运动跟踪器包括摄像机和视觉识别单元，以跟踪所述用户的运动，所述用户的运动是所述用户的头部、面部和手部的至少其中之一的运动。

优选地，所述致动器包括步进电机和齿条齿轮，所述步进电机驱动小齿轮并且附接到所述导管的第一部分，所述齿条齿轮附接到所述导管的第二部分并与所述小齿轮接合，所述导管的第二部分能够相对于所述导管的第一部分伸缩地移动。

优选地，所述导管还包括弯曲部，以使所述出口喷嘴朝向横向于所述伸缩接头的纵向轴线的方向定向。

优选地，所述气流发生器是风扇。

附图说明

出于说明的目的，在附图中示出了示例性实施例，但是权利要求限定了它们自己的界限，并且不限于所公开或示出的具体实施例。

图1是免提运动跟踪吹风机系统的功能性示意图。

图2示出了免提吹风机的一些可能期望的运动范围的示例。

图3a是用于免提吹风机系统的远程控制器的功能性示意图，其中远程控制可以具有发刷的形状和功能，并且可以包括可跟踪对象404和远程遥控接口304。

图3b示出了可包括可跟踪对象404的其他头发造型工具(例如一个或多个卷发器308)的示例。

图4a-4c示出了用于佩戴可跟踪对象的不同选项。

图5a和5b示出了用于感测免提吹风机的用户位置的两个示例。

图6a和6b示出了流集中器的示例。

图7描绘了根据本发明示例性实施例的使用中的免提运动跟踪吹风机系统。

图8描绘了根据本发明另一示例实施例的免提运动跟踪吹风机系统。

具体实施方式

图1是根据本文公开的特定实施例的免提运动跟踪吹风机系统100的功能性示意图。系统100的示例可以包括吹风机200、远程控制器300和可跟踪对象400。这里考虑了烘干机200、远程控制器300和可跟踪对象400的若干变型和组合。

在特定实施例中，烘干机200可具有吹风机的标准特征，包括手柄202、气流发生器(例如风扇204)、加热线圈206和喷嘴208。此外，烘干机200可包括可以感测可跟踪对象400的位置或运动的跟踪器210、可以从远程控制器300接收射频传输的无线通信器212、以及数据存储器和/或处理器214。这些部件中的一个或多个可以联接到可移动底座216。

如本领域普通技术人员所知，风扇204、加热线圈206和喷嘴208可以是传统的。风扇204优选地产生气流，该气流可以被加热线圈206加热并且朝向用户被引出喷嘴208。在各种实施例中，风扇204和加热线圈206可以被设置在烘干机200内的不同位置。特定示例可以将风扇204和加热线圈206都放置在喷嘴208部分中，并且其他示例可以将风扇204和加热线圈206都放置在可移动底座216中并且将气流“引导”到喷嘴208。在另一个示例中，风扇204可以设置在底座216中，并且加热线圈206可以设置在喷嘴208中。跟踪器210可用于以不同方式感测可跟踪对象或用户10的位置或运动，如本文中进一步讨论的。无线通信器212可用于使用任何已知的无线协议(包括wifi和)与远程控制器300进行无线通信。

在特定实施例中，可移动底座216可以多个自由度(例如，四到六个自由度)移动烘干机200。这样的自由度可以包括相对于用户的上下、左右、前进和围绕轴的旋转。在使用之前，用户10可以手动设置近似的初始方向，例如，设定底座216相对于用户头发的高度，以及然后底座216可以改变从用户头部顶部到其颈部的弧形高度。烘干机底座216的受控定位可以是枢转的、旋转的或线性的，并且在特定实施例中，烘干机底座的初始位置和定向可以由用户10手动设定。底座216可以由任何典型的源(包括电池和家用ac)激励和供电。底座216的电源可以与烘干机200本身的电源相同或分开。

系统100可选地包括远程控制器300。远程控制器300可以具有通信接口302(例如，传统天线)以与烘干机的无线通信器212无线通信。远程控制器300还可以具有控制接口304以控制烘干机200的特征，包括开、关、风扇速度(例如，低、中和高)和温度(例如，热、暖和冷射)。控制接口304优选地是直观可理解的并且单手操作。在示例中，远程控制器300可以是无线设备上的应用，例如智能手机。

如果系统100包括可跟踪对象400，则跟踪器210可以感测可跟踪对象400的位置或运动，以向定位烘干机底座216的机构提供控制输入。可跟踪对象400优选地联接到用户10，使得来自烘干机200的气流可以被主动引导以跟随用户10(特别是她的头部或头发)的运动。可跟踪对象400可以采用若干替代形式。如图4a-4c的示例中所示，可跟踪对象400可以是可佩戴的可跟踪对象402。可佩戴可跟踪对象402可以佩戴在用户10的头部或颈部区域12周围。可佩戴可跟踪对象402可以采取耳环、手镯、戒指、手套或项链的形式。可替代地，可跟踪对象400可以被内置在远程控制器300中并与其集成(或可拆卸地与其集成)，例如当可跟踪对象404内置于图3a中的控制器300时。再次参考图1，在替代实施例中，跟踪器210可以依赖于面部识别或允许跟踪用户10的头部、头发或颈部区域12的其他传统技术。

在特定实施例中，系统100可以允许用户10以免提方式启动烘干机200并使喷嘴208引导空气流动。烘干机200可以直接启动或通过远程控制器300启动。跟踪器210可以跟踪可跟踪对象400的位置以提供控制输入以移动烘干机200的底座216以将气流引向用户10。当烘干机200自身定位时，这种跟踪可以有利地允许用户10使用双手来定型她的头发。

图2示出了图1的免提吹风机200的一些可能期望的运动范围的示例。例如，可移动底座216可以在角度范围a内左右移动吹风机200，并且在角度范围b内上下倾斜烘干机200。此外，跟踪器210可以在距离c上可操作且可靠，在该距离c内，从传统风扇204产生的气流优选地对烘干有效。在特定实施例中，角度范围a可以跨越多达180°，并且弧b可以跨越类似的上/下范围。在特定实施例中，可以基于硬件中的限制来约束这些范围，或者可以由用户设置这些范围。

图3a示出了远程控制器300具有毛刷刷毛306以允许用户10用与她造型相同的手控制吹风机200的示例。在特定实施例中，刷子的手柄可包括控制接口304，而刷子的主体可容纳通信接口302。

再次参考图1，跟踪用户10的运动可以通过单个部件或成对部件跟踪来完成。跟踪器210可以被配置为跟踪用户、可跟踪对象400(如果包括的话)或头发造型工具。例如，跟踪器210中的摄像机和传统视觉识别单元(例如电路、固件或软件)可用于跟踪用户的面部、头部或手部、或手持式头发造型工具。在成对部件跟踪的情况下，远离烘干机200设置的可跟踪对象400可以与烘干机200上的跟踪器210配对，以跟随可跟踪对象的运动。成对的可跟踪对象400和跟踪器210可以使用传统的跟踪或耦合技术，其利用射频(例如rfid)、gps、磁感测、光学视觉识别、颜色跟踪、红外(ir)、电容感测、惯性跟踪、感应感测等。这样的成对部件跟踪要求可跟踪对象400放置在用户10上或附近(例如，可由用户10佩戴)，跟踪器210被设计为跟随可跟踪对象400。当可跟踪对象400被移动时，跟踪器210传送控制输入，例如，相应地移动底座216或喷嘴208。

在特定实施例中，可跟踪对象可以作为珠宝或衣服被穿戴。例如，图4a示出了可以作为耳环佩戴的可跟踪对象402，其可以构成用户脸部的一个边界(左右)。作为耳环佩戴的可跟踪对象402还可以提供用于控制竖直位移(上下)的位置信息，因为用户的耳朵通常相对于用户的脸部、头部和颈部区域12上的其他特征处于特定高度。使用两个耳环式可跟踪对象402还可以允许使用两个跟踪点，以使跟踪器210能够基于它们的相对位置确定用户头部的定向。图4b描绘了可跟踪对象402，其可作为项链佩戴在用户10的颈部区域12中。可用于近似定位用户10的头部和颈部12的其他可佩戴可跟踪对象402可被设置在头带、发带、发夹或发卡中。

图4c示出了可作为手镯佩戴的可跟踪对象402。这样的可跟踪对象402可以使得能够跟踪用户的手部14-特别是握住毛刷的手。在替代实施例中，可跟踪对象402可被设置在手套中。跟踪用户的手可以允许用户10施加头发产品并使烘干机200仍然加热手14穿过头发的区域。

图3a是用于免提吹风机系统的远程控制器300的功能性示意图，其中远程控制器可以具有发刷的形状和功能，并且可以包括可跟踪对象404和远程遥控接口304。在该实施例中，跟踪器210跟踪刷子306的运动，因为预先假定气流应该指向刷子306的位置。在特定实施例中，可跟踪对象404可以被配置为添加到用户的现有传统刷子，使得任何刷子可以与吹风机200一起使用。可选地，多个可跟踪对象404可以用于多个刷子，使得额外的用户可以共用同一个吹风机200。

图3b示出了可包括可跟踪对象404的其他头发造型工具的示例，例如一个或多个卷发器308。在特定实施例中，多个卷发器308可包括可跟踪对象404，直到相应的卷发器308从加热平台310被移除才激活每个可跟踪对象404。在这样的实施例中，跟踪器210仅跟踪最近激活的可跟踪对象404，使得在应用时跟踪每个新卷发器308。可替代地，跟踪器210可以读取卷发器308的群集(constellation)中的多个跟踪器404，并跟踪计算出的群集的近似中心312。

单个部件跟踪的特定示例在图5a和5b中示出。在这些示例中，跟踪器210可以在没有跟踪对象400的情况下执行跟踪。示例可以使用如图5a中所示的光学或音频反射跟踪(例如，激光或超声)，或如图5b所示的基于摄像机的图像识别(例如，面部识别)。在这样的实施例中，处理器214可以利用数据存储器来存储用户的个人面部轮廓和其他个性化用户设置。

在特定实施例中，单个和成对部件跟踪都可用于使用户灵活性最大化。例如，单个部件跟踪可以用于在用户执行其他任务时通常的免提式烘干。然后，用户为了详细的造型可以激活成对部件跟踪。例如，当用户试图拉直或卷曲她的头发时，烘干机200可以指向她正在刷的特定位置。激活可跟踪对象400的跟踪于是可以允许更大程度地关注用户头发的特定区域。

可选地，还可以使用跟踪来促进开/关控制。一旦跟踪器210已经识别出在指定范围内的跟踪对象400或用户10，烘干机可以自动启动，以及然后如果超出范围则关闭。接近跟踪也可用于控制温度故障保护功能。例如，如果跟踪器210确定用户太靠近热气流或在热气流中保持太长时间，则可降低速度或温度，关闭烘干机，或者使喷嘴208远离用户移动。

图6a和6b示出了附接到喷嘴208的端部的流集中器220的示例。流集中器220可以具有细长开口222，通过该开口222限制和引导气流。在特定实施例中，流集中器220可以在以下三个方向中的一个或多个方向上移动：上下、左右和围绕喷嘴208的中心轴线218旋转。在特定实施例中，流集中器220的开口222可以改变尺寸以变得更窄或更宽。例如，开口222可以打开至喷嘴208的尺寸或者减小尺寸以用于最小流量。在特定实施例中，流集中器220可以是烘干机200的响应于运动跟踪而移动的唯一部分。

在另一个示例中，除了烘干机200和喷嘴208的运动之外，流集中器220可以移动。在那种情况下，流集中器220的运动可以是烘干机200在底座216上更粗略运动的“微调”。在该示例中，底座216可以在用户10附近移动喷嘴208，以及然后流集中器220可以移动以更精细地跟踪用户10的运动。例如，当用户10进行造型长发时，她可以将头发分开并一次对小部段造型。当流集中器220跟随跟踪对象400或刷子306上下移动时，喷嘴208可保持大致静止。此外，远程控制器300可具有用于调节或定位流集中器200的控制接口304(例如，触摸板314)。

图7描绘了根据本发明的实施例的由移动用户702使用的免提运动跟踪吹风机系统700。即使仅用户702的一部分(例如她的头部或手部)正在移动，用户702在此也被认为是移动用户。系统700包括固定底座704，其容纳产生入口气流710和出口气流708的气流发生器706。例如，气流发生器可以是传统的机动风扇706(例如轴流式或离心式风扇或鼓风机)或另一种产生气流的传统装置(例如静电流体流发生器)，其产生速度在8m/s至16m/s范围内的出口气流。固定底座704可选地可由家用表面703支撑，例如通过加重并搁置在表面703上或附接到类似的水平或竖直表面，并且不需要由用户702的手握持。

在图7的实施例中，系统700包括导管720、722、724、726，气流708、710通过导管720、722、724、726，并且将气流708、710引导至出口喷嘴730。在图7的实施例中，导管包括联接到气流发生器706的入口部分720、伸缩部分722和724，以及联接到喷嘴730的出口部分726。出口部分726可选地包括柔性部分728，其可以由用户702容易地设置成期望的弯曲形状。

在图7的实施例中，导管包括伸缩接头723，其允许在伸缩部分722和724之间纵向平移(例如由机动、气动或液压致动器驱动)以允许气流发生器706和出口喷嘴730之间的导管长度的变化，同时气流708、710从中穿过。优选地，系统700包括致动器控制电路，其响应于用户702的运动(由运动跟踪器感测)驱动伸缩部分724的纵向平移。例如，纵向平移可以150mm/秒至275mm/秒的速率驱动，以将导管长度改变100mm至400mm范围内的最大变化。在特定优选实施例中，系统700还包括可跟踪对象750，其可由用户702佩戴或附接到头发造型工具(例如，图7中所示的发刷752)。

在图7的实施例中，导管还包括角度偏转接头740(例如具有三个角度自由度的空心球窝接头，或具有一个或两个角度自由度的中空铰链接头等)，其允许用户手动地将导管部分722、724和726定向在期望的角度方向上。角度偏转接头740可选地可以被设置在气流发生器706和伸缩接头723之间，如图7所示。可替代地，角度偏转接头740可以被设置在伸缩接头723和出口喷嘴730之间，尽管这是不太优选的，因为它会增加导管的致动远端部分724、726的移动质量。

导管的出口部分726可选地包括弯曲部727，以沿着横向于伸缩部分722、724的纵向轴线的方向引导出口气流708。喷嘴730的这种横向取向可能是期望的，使得伸缩部分724的为改变导管长度的纵向致动将使出口气流708在横向方向上移动，以及从而改变其冲击在用户702上的位置。否则，如果出口气流708与伸缩部分722、724的纵向轴线平行，则气流冲击在用户702上的位置将不会移动，而是仅仅变得更集中(喷嘴730更靠近用户702)或更加扩散(喷嘴730更远离用户702)。

系统700可包括传统的加热元件以选择性地加热气流708，在特定实施例中，所述传统的加热元件可被设置在出口喷嘴730或邻接导管中。在这样的实施例中，导管的大部分长度有利地不被气流708非经意地加热。可替代地，传统的加热元件可以被设置在固定底座704或气流发生器706中或附近(例如在导管部分720中)。在这样的实施例中，传统的加热元件有利地不向致动的导管部分724、726增加移动质量。在特定实施例中，传统的加热元件可以被选择性地供电以导致气流温度在室温至90℃的范围内。

图8描绘了根据另一实施例的免提运动跟踪吹风机系统800。系统800包括固定底座804，其可选地可以由家用表面支撑，并且不需要由用户的手握持。系统800还包括传统的气流发生器806，以产生入口气流810和出口气流808。例如，传统的气流发生器806可以是轴流式或离心式风扇、鼓风机或静电流发生器。

在图8的实施例中，系统800包括导管822、824、826，气流808、810通过导管822、824、826并且将气流808、810引导至出口喷嘴830。在图8的实施例中，导管包括联接到气流发生器806的非致动伸缩部分822、致动伸缩部分824，以及联接到喷嘴830的出口部分826。出口部分826可选地包括柔性部分828，其可以由用户容易地设置成所需的弯曲形状。

在图8的实施例中，固定底座804在枢轴接头840处支撑导管的非致动伸缩部分822，枢轴接头840将底座804的竖直延伸部805、842连接到导管。在特定实施例中，枢轴接头840可以具有足够的自由度(例如，旋转和倾斜)，以允许用户手动地将非致动伸缩部分822定向在用于头发造型的期望的角度方向上。竖直延伸部805、842可以可选地是单个部件，或者替代地是两个伸缩部件，其长度可以在底座伸缩接头843处手动调节，以提供手动调节的额外自由度(即，调节非致动伸缩部分822的高度)。

在图8的实施例中，导管包括导管伸缩接头823，其允许在伸缩部分822和824之间纵向平移(例如由机动、气动或液压致动器860驱动)以允许气流发生器806和出口喷嘴830之间的导管长度的变化，同时气流808、810正在通过其中。优选地，系统800包括致动器控制电路，该致动器控制电路响应于用户的运动(由运动跟踪器感测)驱动致动器860以引起伸缩部分824的纵向平移。

在图8的实施例中，致动器860可包括电驱动步进电机861，其驱动小齿轮866(例如，通过传动齿轮862和864)，并且附接到导管的非致动伸缩部分822。致动伸缩部分824可以包括附接的线性齿条齿轮868，所述线性齿条齿轮与小齿轮866接合，使得该致动伸缩部分824可以闭环的方式相对于导管的非致动伸缩部分822自动伸缩地致动以跟随用户的运动。

导管的出口部分826可选地包括弯曲部827，以将出口气流808沿着横向于伸缩部分822、824的纵向轴线的方向引导。喷嘴830的这种横向取向可能是期望的，使得纵向致动伸缩部分824而改变导管的长度将使出口气流808沿横向移动，以及从而改变其冲击用户的位置。否则，如果出口气流808与伸缩部分822、824的纵向轴线平行，那么气流冲击用户的位置将不会移动，而是仅仅变得更集中(喷嘴830更靠近用户)或者更加扩散(喷嘴830远离用户)。在特定实施例中，弯曲部827可以是柔性的。

系统800可包括传统的加热元件以选择性地加热空气流808，在特定实施例中，所述传统的加热元件可被设置在出口喷嘴830或邻接导管中。在这样的实施例中，导管的大部分长度有利地不被气流808非经意地加热。可替代地，传统的加热元件可以被设置在气流发生器806中或附近(例如在导管部分822中)。在这样的实施例中，传统的加热元件有利地不向致动的导管部分824、826添加移动质量。

在前述说明书中，参考具体的示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，本发明不限于此。预期本发明的各种特征和方面可以单独地或联合地使用，并且可以在不同的环境或应用中使用。因此，说明书和附图被认为是说明性的和示例性的而不是限制性的。例如，本文使用的词语“优选地”始终包括“不一定”或任选的含义。“包含”、“包括”和“具有”旨在为开放式术语。