一种可穿戴设备及其控制方法与流程

本申请涉及终端领域，尤其涉及一种可穿戴设备及其控制方法。

背景技术：

随着智能终端技术的发展，目前市面上的智能手表、智能手环等可穿戴设备会增加一些传感器，用来测量用户的生理指标。

例如，智能手表或手环可设置光体积描记器(photoplethysmograph，ppg)对心率进行测量，以及心电图(electrocardiogram，ecg)进行心电测量，其功能模块均可以设置固定在手表的表壳背面，或者手环内侧，模块高度受限于外观和舒适度等因素，可能有一定的凸起高度但又不能太高，所以不能保证在各种佩戴场景下贴紧皮肤的需求。

然而，常用的光学或者电信号感应器都要求贴紧皮肤才能测量准确，否则感应器晃动引起光学或电信号不稳定，信号弱质量差难于提取有效的数据进行计算，但人们习惯上不愿意长时间把手表手环戴紧，因为太紧会压迫血液循环导致用户不适。

技术实现要素：

本申请提供一种可穿戴设备及其控制方法，用于解决目前的可穿戴设备测量的用户的生理指标的准确度较低的问题。

第一方面，本申请提供一种可穿戴设备，包括：壳体，以及设置在所述壳体内部的主电路；

所述壳体包括底壳、弹性组件和用于检测用户生理指标的传感器组件，所述弹性组件内侧设置在所述传感器组件周围，所述弹性组件的外侧与所述底壳连接，所述传感器组件与所述主电路电连接；

在检测用户的生理指标时，所述弹性组件通过弹性形变使得所述传感器组件靠近用户的皮肤。

在一种具体实现方式中，所述弹性组件包括硅胶弹臂。

在一种具体实现方式中，所述壳体还包括马达组件以及摆动连杆；

所述摆动连杆和所述马达组件分别设置在所述底壳上，所述马达组件和所述摆动连杆之间通过转接结构联动，所述马达组件可带动所述摆动连杆转动，推动所述弹性组件发生形变，使得所述传感器组件靠近用户的皮肤。

在一种具体实现方式中，所述摆动连杆的连杆位置通过至少一个固定座卡接在所述底壳上。

在一种具体实现方式中，所述马达组件包括马达、马达丝杆以及设置有拨销的滑块；所述马达丝杆的一端与所述马达连接，另一端与所述滑块连接；

所述摆动连杆的两端通过设置有滑槽的弹性模块固定在所述传感器组件上；

所述马达可带动所述滑块运动，带动所述拨销在所述弹性模块的滑槽中往复运动，从而使所述摆动连杆推动所述弹性组件发生形变，使得所述传感器组件靠近用户的皮肤。

在一种具体实现方式中，所述传感器组件通过柔性印刷电路与所述主电路电连接。

在一种具体实现方式中，所述传感器组件包括塑胶底板和设置在所述塑胶底板上的至少一个传感器；每个传感器用于检测不同的生理特征。

在一种具体实现方式中，所述至少一个传感器包括以下传感器中的一个或者多个：用于心率测量的传感器，用于心电测量的传感器，用于测量血压的传感器，用于测量血氧的传感器，用于测量皮脂的传感器，温度传感器。

应理解，马达带动拨销和滑槽机构只是其中的一种实现方式，也可以带动类似凸轮机构直接控制弹性模块，相似联动机构均为本申请的保护范围。

第二方面，本申请提供一种可穿戴设备的控制方法，应用于第一方面任一实现方式提供的可穿戴设备，所述方法包括：

确定是否需要检测佩戴所述可穿戴设备的用户的生理指标；

在确定需要检测用户的生理指标时，控制所述可穿戴设备的弹性组件形变，使得所述可穿戴设备的传感器组件靠近用户的皮肤。

在一种具体实现方式中，所述确定是否需要检测佩戴所述可穿戴设备的用户的生理指标，包括：

接收用户输入的生理指标检测试指令；

根据所述生理指标测试指令确定需要检测用户的生理指标。

在一种具体实现方式中，所述可穿戴设备的壳体包括马达组件和摆动连杆，则所述控制所述可穿戴设备的弹性组件形变，使得所述可穿戴设备的传感器组件靠近用户的皮肤，包括：

控制所述马达组件中的马达运动，带动所述摆动连杆推动所述弹性组件发生形变，使得所述传感器组件靠近用户的皮肤。

本申请提供的可穿戴设备及其控制方法，在可穿戴设备的壳体设置了底壳、弹性组件和用于检测用户生理指标的传感器组件，弹性组件内侧设置在所述传感器组件周围，弹性组件的外侧与所述底壳连接，传感器组件与主电路电连接，在需要检测用户的生理指标时，弹性组件发生弹性形变使得传感器组件靠近用户的皮肤。通过在可穿戴设备上设置弹性组件，在用户佩戴可穿戴设备测量生理指标时，弹性组件形变使得传感器组件高度自动浮起，填补了可穿戴设备与用户皮肤之间的间隙，减小了松动晃动等现象，避免光学信号或者电学信号不稳定，从而提高测量精确度。

附图说明

图1为本申请提供的可穿戴设备的实施例一的结构示意图；

图2为本申请提供的可穿戴设备的使用场景示意图；

图3为本申请提供的可穿戴设备的实施例二的结构示意图；

图4为本申请提供的可穿戴设备的一具体实现的截面图；

图5为本申请提供的可穿戴设备的一具体实现的装配分解图；

图6为本申请提供的可穿戴设备的马达组件的结构示意图；

图7为本申请提供的可穿戴设备在非测量状态的左视图；

图8为本申请提供的可穿戴设备在非测量状态的右视图；

图9为本申请提供的可穿戴设备在测量状态的左视图；

图10为本申请提供的可穿戴设备在测量状态的右视图；

图11为本申请提供的可穿戴设备一种具体实现中的ppg模块的结构示意图；

图12为本申请提供的可穿戴设备的控制方法实施例的流程图；

图13为本申请提供的可穿戴设备的进入检测状态时的示意图。

具体实施方式

用户在习惯上不愿意长时间把手表或者手环等可穿戴设备紧紧固定在手臂上，太紧会压迫血液循环导致不适，特备是跑步等运动场景时，可穿戴设备因为重力以及运动惯性力的影响，可穿戴设备贴近用户一侧设置的检测用户生理特征的功能模块与皮肤不能紧密贴合，导致光信号和/或电信号的信号较弱，信号质量较低，因此检测得到的数据的精度也较低。

基于上述问题，本申请提供一种可穿戴设备及其控制方法，通过在可穿戴设备靠近用户皮肤的一侧设置弹性组件，在用户佩戴可穿戴设备时，或者需要对用户的生理指标进行检测时，通过设置的弹性组件发生形变，使得可穿戴设备设置的传感器组件等功能模块贴近用户皮肤，保证信号的质量，从而保证测量到的数据的精确度。

下面通过一些具体实现方式对本申请提供的可穿戴设备以及控制方法进行说明。

图1为本申请提供的可穿戴设备的实施例一的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的可穿戴设备，包括：壳体，以及设置在壳体内部的主电路；主电路用来实现可穿戴设备的基本功能。可穿戴设备的壳体包括上下两部分，下半部分底壳11、弹性组件12和用于检测用户生理指标的传感器组件13，所述弹性组件12内侧设置在所述传感器组件13周围，即弹性组件12是围绕在传感器组件13的周围设置的，所述弹性组件12的外侧与所述底壳11连接，所述传感器组件13与所述主电路电连接，主电路可通过该连接向传感器组件13发送控制指令，也可以通过该连接接收传感器组件13采集到的数据，进行处理。

该方案的一种可选的实现方式中，所述传感器组件13通过柔性印刷电路与所述主电路电连接。

在该方案中，弹性组件12可以根据预先设置的强度或者形变方式，在用户佩戴后自动发生弹性形变，将传感器组件13从可穿戴设备内部顶出，使得传感器组件13贴近用户的皮肤，也可以是通过主电路发送控制指令，通过设定一定的驱动装置将传感器13从可穿戴设备内部顶出，使得传感器组件13贴近用户的皮肤，即在需要检测用户的生理指标时，弹性组件12通过弹性形变使得所述传感器组件靠近用户的皮肤即可，具体的实现方案不做限制。

图2为本申请提供的可穿戴设备的使用场景示意图，如图2所示，用户在佩戴本申请提供的可穿戴设备时候可穿戴设备的设备主体接近用户手臂的一侧，通过弹性组件12发生弹性形变将设置的用来测量用户的血压、血氧、血糖、心率、心电、体温等生理指标的传感器组件顶出，填补了用户手腕与设备之间的间隙，减小了松动晃动等现象，从而提高测量精确度。

本实施例提供的可穿戴设备，通过在可穿戴设备上设置弹性组件，在用户佩戴可穿戴设备测量生理指标是会后，弹性组件形变使得传感器组件高度自动浮起，填补了可穿戴设备与用户皮肤之间的间隙，减小了松动晃动等现象，避免光学信号或者电学信号不稳定，从而提高测量精确度。

图3为本申请提供的可穿戴设备的实施例二的结构示意图，如图3所示，在上述实施例的基础上，该可穿戴设备的一种具体实现方式中，该弹性组件12为硅胶弹臂，可穿戴设备的设备本体其他部分按照现有的方式设置，底壳和传感器组件之间设置硅胶弹臂，设置该硅胶弹臂在用户按压或者其他操作时，可以将传感器组件弹起，即硅胶弹臂发生弹性形变将可穿戴设备的传感器组件13顶出，使得其接近用户的皮肤，避免检测信号不稳定，提高检测精度。

本实施例提供的可穿戴设备，将现有的固定式测试模块改变为弹性模块，具体弹性机构可以通过简单的硅胶弹臂结构实现，弹起高度根据佩戴情况自动适配，达到贴紧皮肤的目的。该结构没有额外占用可穿戴设备的体积，在包装及压紧状态下和现有方案的外观一样，在佩戴的情况下模块自动浮起，填补了表体和手腕的间隙，减小了松动晃动等现象，提高了可穿戴设备检测的生理指标的精确度。可以实现智能的可穿戴设备测试精度改善、外观依然精巧的目的。

在上述实施例的基础上，下面提供一种可穿戴设备的具体实现方式。

图4为本申请提供的可穿戴设备的一具体实现的截面图；图5为本申请提供的可穿戴设备的一具体实现的装配分解图；如图4和图5所示，该可穿戴设备的具体实现中，壳体还包括马达组件14以及摆动连杆15。摆动连杆15和所述马达组件14分别设置在所述底壳11上，所述马达组件14和所述摆动连杆15之间通过转接结构联动，所述马达组件14可带动所述摆动连杆15转动，推动所述弹性组件12发生形变，使得所述传感器组件13靠近用户的皮肤。

在该方案中，底壳为硬质的金属或者塑胶，可以对摆动连杆15和马达组件14进行固定，摆动连杆15的一边可通过至少一个固定卡座固定在底壳11上，该摆动连杆15与固定卡座之间可以旋转，即摆动连杆15并不是固定死在固定卡座上的，而是卡接在该固定卡座上的，摆动连杆15的一边在受力时可以以多个固定卡座确定的轴转动。

图5中示出的该可穿戴设备的壳体的下面部分的详细组成部分，该壳体的下半部分包括底壳11、设置在该底壳上的用于与壳体上半部分连接的安装结构，还包括用于卡接摆动连杆15的连杆部分的两个固定卡座17，包括一个设置有滑槽的弹性模块16。传感器组件13包括底板132以及上面的用于检测的一个或者多个传感器组成的电路131。该传感器电路131与主电路之间可以通过柔性印刷电路20连接，通过该柔性印刷电路20在主电路和传感器组件13进行数据传输。

在该方案的具体实现中，将马达组件14设置在底壳11中，位于弹性模块16旁边的位置，马达组件14的拨销可以在弹性模块16的滑槽中往复运动即可，摆动连杆15的一段插入设置在弹性模块16下部的连接孔中，另一端插入设置在传感器组件13的底板132上的固定模块上的连接孔中，传感器电路131设置在底板132的中间位置。然后将柔性印刷电路20的一段插接在传感器电路131上的连接座上，另一端与可穿戴设备的主电路进行连接。

图6为本申请提供的可穿戴设备的马达组件的结构示意图，如图6所示，上述方案中的马达组件14具体包括：马达141、马达丝杆142以及设置有拨销的滑块143。所述马达丝杆142的一端与所述马达141连接，另一端与所述滑块143连接。

所述摆动连杆15的两端或者至少一段通过设置有滑槽的弹性模块16固定在所述传感器组件13上；所述马达141可带动所述滑块143运动，带动所述拨销在所述弹性模块16的滑槽中往复运动，从而使所述摆动连杆15推动所述弹性组件12发生形变，使得所述传感器组件13靠近用户的皮肤。马达组件14的马达壳体上固定有两个定滑杆，滑块在定滑杆上可以往复滑动。马达芯轴上固定有马达丝杆142，马达丝杆142和滑块内的螺纹配合，马达141就可以带动滑块143运动。

上述方案中，通过设置一个马达组件对传感器组件的位置进行控制，比如利用步进马达的智能控制，在需要对用户的生理指标进行测量时候，主电路或者用户通过软件发送信号给步进马达，马达带动传动机构增加传感器组件向可穿戴设备外部的凸起高度，达到贴紧皮肤的目的。不测量的时候可以有软件自动控制调低传感器组件凸起高度，完全回归到传统模式，让佩戴更轻松舒适。该结构可以实现可穿戴设备的测试模块高度智能控制，功能改善而外观及舒适度提升的目的。

在上述任一方案的具体实现中，传感器组件13包括塑胶底板和设置在该塑胶底板上的至少一个传感器，每个传感器用于检测不同的生理特征。该些传感器也可以称为不同的功能模块，通过光电模块进行实现，对此本方案不做限制。

传感器组件13中的至少一个传感器包括以下传感器中的一个或者多个：用于心率测量的传感器，用于心电测量的传感器，用于测量血压的传感器，用于测量血氧的传感器，用于测量皮脂的传感器、体温传感器等等，随着智能设备的发展，能够通过可穿戴设备检测的用户的生理指标越来越多，因此对该传感器组件13具体可以实现的检测功能本方案不做限制。

图7为本申请提供的可穿戴设备在非测量状态的左视图；图8为本申请提供的可穿戴设备在非测量状态的右视图。在上述设置了马达组件的可穿戴设备的具体实现中，如图7和图8所示，马达组件中的滑块上的拨销位于弹性模块16的倾斜的滑槽中，并且可在该滑槽中往复运动(即图中的左右移动)，拨销位于该滑槽的最靠近传感器组件的一侧，弹性组件12未发生弹性形变，传感器组件13也没有从可穿戴设备的背面突出，在用户通过按键或者触摸屏输入控制指令，指示需要进行生理指标的检测，或者可穿戴设备接收其他设备发送的需要进行生理指标的检测的控制指令后，马达通过马达丝杆和滑块内的螺纹配合，带动滑块做往复运动；滑块上有拨销与传感器组件上设置的弹性模块的滑槽配合，将滑块的平面运动转化为弹性模块的轴向运动，即上述的未测量状态和测量状态，也就是正常状态和凸起状态，在拨销位于最靠近传感器组件的一侧，弹性组件12未发生弹性形变，传感器组件不同弹起，即图7和图8中所示的状态。

图9为本申请提供的可穿戴设备在测量状态的左视图，图10为本申请提供的可穿戴设备在测量状态的右视图，如图9和图10所示，当拨销在马达的带动下，做往复运动至拨销位于弹性模块的滑槽的另一端时，拨销将弹性模块的下半部分按压，弹性模块推动传感器组件向可穿戴设备外顶出，即在弹性模块的推动下弹性组件发生弹性形变，使得可穿戴设备的传感器组件靠近用户的皮肤。手表等可穿戴设备的壳体和弹性模块的材料不作限制。

在上述方案中，因为弹性模块尺寸较大，连杆的作用可以保证弹性组件的形变程度一致，即传感器组件的凸出平面度一致，避免一端凸起高度和另一端不一致。连杆的两个端头固定在弹性模块的骨位小孔内，可以带动弹性模块一起运动，连杆的中间段固定在可穿戴设备的底壳的两个卡位上，保证了连杆摆动时其轴线相对后壳是固定的。

在该方案中，马达带动拨销的在滑槽中的往复运动，推动弹性组件发生弹性形变，使得可穿戴设备的传感器组件处于凸起状态，马达组件的滑块拨销处于滑槽的顶部，将弹性模块推出壳体，即推动传感器组件贴近用户的皮肤，就有效填补了可穿戴设备和用户的皮肤(例如手腕)的间隙，减小了松动晃动等现象，从而提高测量精确度。

在上述实施例的基础上，以常用的设置了光体积描记器(photoplethysmograph，ppg)和/或心电图(electrocardiogram，ecg)模块的智能手表或手环为例，该方案可以适用于智能手表或手环的所有佩戴场景，特别是跑步等运动场景，手表在手腕外侧，手表受重力和运动惯性的影响，传统结构表体及功能模组和皮肤不能紧密贴合，ppg/ecg信号弱质量差，使用本方案中的弹性组件机构，模块高度自动浮起，填补了表体和手腕的间隙，减小了松动晃动等现象，从而提高测量精确度。

在上述任一实现方案中，应理解马达带动拨销和滑槽机构只是其中的一种实现方式，也可以带动类似凸轮机构直接控制弹性模块，相似联动机构均为本申请的保护范围。马达联动机构也可以不用，直接靠硅胶弹臂的自身弹性，平时使测量模块保持凸起状态，手表和手腕的皮肤在硅胶弹臂的压力下自动适配，随时贴紧。表带上也可以设计类似的软胶弹性凸起结构，同样有利于戴紧手表等可穿戴设备，提高测量精度的作用，相似结构均在本申请保护范围。

本申请实施例提供的技术方案，适用于智能手表或手环的很多测试模块功能，比如心率，心电，血压，血氧，皮脂、体温等，具体不做限制。这些功能模块或者传感器在测量时都要求与皮肤贴合良好才能获得稳定的信号。下面以ppg模块为例，对具体的实现原理进行说明。

图11为本申请提供的可穿戴设备一种具体实现中的ppg模块的结构示意图，如图11所示，该ppg模块包括发射光组件和接收光组件，该ppg模块测量心率的方法可以是基于物质对光的吸收原理，可穿戴设备的ppg模块中的发射光组件中绿色发光二极管(lightemittingdiode，led)灯搭配感光光电二极管照射血液，由于血管内不同容积的血液对绿光吸收不同，在心脏跳动时，血液流速增多，绿光的吸收量会随之变大；处于心脏跳动的间隙时血流会减少，吸收的绿光也会随之降低。因此，根据血液的吸光度可以测量心率。

具体而言，当一定波长的光束照射到皮肤表面时，光束将穿过皮肤并部分反射到接收光组件，在此过程中由于受到皮肤肌肉和血液吸收的衰减作用，接收光组件检测到光的强度将减弱。其中，人体的皮肤、骨骼、肉、脂肪等对光的反射是固定值，而毛细血管在心脏的作用下随着脉搏容积不停地变大变小。当心脏收缩时，外周血容量最多，光吸收量也最大，接收光组件检测到的光强度最小；而在心脏舒张时，正好相反，检测到的光强度最大，使接收光组件接收到的光强度随之呈脉动性变化。这个过程中，ppg模块和皮肤的间隙值对光信号的传递起到关键作用。

通过设置弹性组件，智能手表或者手环中的ppg/ecg模块的高度可以实现弹性变化，可以根据具体的测量需求将ppg/ecg模块凸起，改善了目前手表背面固定式感应模组晃动不贴手腕的问题，即使在人们习惯的较松佩戴场景下也可达到自动贴紧皮肤的效果，从而保证了测量精确度。同时通过独特的双色软胶注塑和先进的装配工艺满足穿戴产品的高级别防水需求。

在上述任一实现方式中，应理解，除了将弹性组件设置固定测试模式，传感器组件的弹起高度根据佩戴情况适配，贴近用户皮肤，还可以利用步进马达的智能控制，在测量需要的时候软件发送信号给步进马达，马达带动传动机构增加传感器组件/功能模块凸起高度，达到贴紧皮肤的目的。不测量的时候可以有软件自动控制调低传感器组件/功能模块凸起高度，完全回归到传统模式，让佩戴更轻松舒适。该结构可以实现智能可穿戴设备的功能模块高度智能控制，功能改善而外观及舒适度提升的目的。

在上述任一可穿戴设备的实现过程中，为了实现上述功能还需要控制方法和软件程序的支持。

图12为本申请提供的可穿戴设备的控制方法实施例的流程图，如图12所示，该控制方法应用于上述任一实施例提供的可穿戴设备中，具体包括以下步骤：

s101：确定是否需要检测佩戴所述可穿戴设备的用户的生理指标.

在本步骤中，为了提高用户体验，可穿戴设备在需要进行用户的生理指标的检测时才需要控制传感器组件凸起贴近皮肤，因此可穿戴设备需要确定什么时候进行测量具体的确定方式至少包括以下几种：

第一种方式，可穿戴设备接收用户输入的生理指标检测试指令；根据所述生理指标测试指令确定需要检测用户的生理指标。即接收用户通过按键或者触摸屏输入的测试指令，确定用户需要进行生理指标的检测。

第二种方式，可穿戴设备接收其他设备发送的生理指标检测试指令，或者生理数据获取指令，从而确定需要检测用户的生理指标。

在一种可选的实现方式中，可穿戴设备可以根据预设的时间周期，周期性的对用户的生理指标进行检测对此本方案不做限制。

在一种可选的实现方式中，可穿戴设备可以在检测时，或者进入测量模式时，提醒用户是否需要凸起测量模块，图13为本申请提供的可穿戴设备的进入检测状态时的示意图，如图13所示，可穿戴设备的屏幕上可显示测量心率选项，在用户选择了测量心率之后，通过图像提醒、语音提醒或者震动提醒用户要凸起测量模块，即前述的传感器组件对用户的生理指标进行测量，以便用户确定是否要进行测量或者确定传感器组件可以凸起，对于具体的提醒方式本方案不做限制。

s102：在确定需要检测用户的生理指标时，控制所述可穿戴设备的弹性组件形变，使得所述可穿戴设备的传感器组件靠近用户的皮肤。

可穿戴设备在确定了需要对用户的生理指标进行检测时，控制弹性组件进行形变，将传感器组件顶出，贴近用户的皮肤。具体的当可穿戴设备的壳体包括马达组件和摆动连杆，则通过可穿戴设备的主电路控制马达组件中的马达运动，带动摆动连杆推动弹性组件发生形变，使得传感器组件靠近用户的皮肤。具体的实现原理和方法参考前述实施例。

在上述的可穿戴设备的具体实现中，应理解，主电路中可以包括至少一个处理器以及存储器，可选的，还可以包括接收器和发送器等，处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。