專利名稱：Usb有線/無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)及其音樂同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種USB有線和無線電子脈沖刺激器系統(tǒng)，包括一電子處理設(shè)備，主部件以及按摩器單元，所述主部件分別與所述電子處理設(shè)備以及按摩器單元相連接，其特征在于，所述的主部件包括一控制單元，所述控制單元分別與高壓發(fā)生器以及高壓雙向開關(guān)有線連接，所述高壓發(fā)生器與所述高壓雙向開關(guān)有線連接，所述高壓雙向開關(guān)與所述按摩器單元有線連接。本發(fā)明的USB有線和無線電子由于具有無線和無線兩種連接方式，使用簡便；且由于電子按摩單元通過USB接口與個人電腦等連接，人們可以在電腦上工作的同時享受按摩，且由于還具有一用作大容量存儲設(shè)備的SD讀卡機，可以將工作內(nèi)容保存在個人電腦上，方便實用，便于攜帶。
背景技術(shù)：
EMS，中文全稱為電子肌肉刺激器，其將電流加載于人體肌肉組織，可以松弛肌肉 痙攣，增加運動，減少和防止肌肉萎縮，增加局部的血液循環(huán)和肌肉再鍛煉；也可以用于減輕關(guān)節(jié)痛，肌肉疼痛等以及減輕肌肉緊張度，增強肌肉，改進(jìn)肌肉的總體外觀等等。但是，傳統(tǒng)的EMS機大多數(shù)是獨立的單元，不具有更新軟件/固件以及按摩模式的靈活性，也無法實現(xiàn)用戶在互聯(lián)網(wǎng)上與他人分享他們的個人按摩模式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，可以在用戶在電子處理設(shè)備上工作或游戲的同時，為用戶提供按摩，并可實現(xiàn)軟件/固件以及按摩模式的更新，非常便利，便于攜帶。為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為
一種USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其中，包括電子處理設(shè)備，以及多個USB設(shè)備，所述的電子處理設(shè)備分別與所述的多個USB設(shè)備相連接，所述USB設(shè)備包括相互連接的主部件和按摩器單元，所述的主部件與所述電子處理設(shè)備通信以控制和監(jiān)控所述按摩器單
J Li o上述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其中，所述的主部件與所述電子處理設(shè)備有線連接。上述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其中，所述的主部件具有一 USB接口，所述主部件通過所述USB接口與所述電子處理設(shè)備有線連接。上述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其中，所述的主部件與所述電子處理設(shè)備無線連接。上述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其中，所述的主部件包括具有一內(nèi)置的射頻收發(fā)器的微控制器，高壓發(fā)生器以及高壓雙向開關(guān)，所述微控制器分別與所述高壓發(fā)生器以及所述高壓雙向開關(guān)連接，所述高壓發(fā)生器與所述高壓雙向開關(guān)連接，所述射頻收發(fā)器用于所述主部件與所述電子處理設(shè)備無線連接。
上述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其中，所述的主部件由藍(lán)牙模塊，微控制器，高壓發(fā)生器以及高壓雙向開關(guān)，所述的微控制器分別與所述藍(lán)牙模塊、所述高壓發(fā)生器以及所述高壓雙向開關(guān)連接，所述的高壓發(fā)生器還與所述高壓雙向開關(guān)連接，所述藍(lán)牙模塊用于所述主部件與所述電子處理設(shè)備無線連接。上述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其中，所述USB設(shè)備的個數(shù)為6個，所述的6個USB設(shè)備分別通過彈性繃帶固定于人體的左肩、右肩、左臂、右臂、左腹部以及右腹部。上述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其中，所述的電子處理設(shè)備為PC或者 PS3 或者 Xbox360。上述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其中，所述的按摩器單元包括兩個凝膠按摩墊，所述的兩個凝膠按摩墊并行連接在一起。上述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其中，所述的USB設(shè)備還進(jìn)一步包括有一 SD讀卡機，所述的SD讀卡機用于讀寫所述電子處理設(shè)備上的SD文件。一種用于如上述任一權(quán)利要求所述的USB有線和無線電子肌肉刺激器的音樂同步的方法，其特征在于，包括以下的步驟
步驟SI :音樂播放器播放音樂；
步驟S2 :由電子處理設(shè)備中的按摩應(yīng)用軟件捕捉所述音樂播放器播放的音樂的音頻信息；
步驟S3 :所述按摩軟件將所捕捉到的音頻信息進(jìn)行分析和處理后轉(zhuǎn)換成為所述微控制器的按摩脈沖輸出。上述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)的音樂同步的方法，其中，所述步驟S2中所述按摩軟件將所捕捉的音頻信息轉(zhuǎn)換成為所述按摩單元的按摩輸出的方法為對所捕捉到的所述音頻信息執(zhí)行峰值檢波算法，以使得所述微控制器的按摩脈沖輸出同步跟隨所述音頻信息的頻率和擴幅信息。上述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)的音樂同步的方法，其中，在所述峰值檢波算法中引入上限閾值和下限閾值以平和所述微控制器的按摩輸出，即當(dāng)所述音樂播放器播放的音樂的音樂電平位于所述上限閾值與所述下限閾值時，按摩電平將會同步跟隨所述音樂電平；當(dāng)所述音樂電平高于上限閾值時，所述按摩電平將會在所述音樂電平的基礎(chǔ)上以恒定速率遞減，當(dāng)音樂電平低于下限閾值時，所述按摩電平將會在音樂電平的基礎(chǔ)上以恒定的速率遞增，無論何時，所述音樂電平落入所述上限閾值和所述下限閾值之間，所述按摩電平將會同步跟隨所述音樂電平。上述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)的音樂同步的方法，其中，所述步驟S2中所述按摩軟件將所捕捉的音頻信息轉(zhuǎn)換成為所述按摩單元的按摩輸出的方法為對所述音頻信息執(zhí)行快速傅立葉變換，即個人電腦中的軟件每4秒就會同步跟隨所述音頻的頻譜的頻段，并在計算出4秒內(nèi)出現(xiàn)在每個頻段上的能量，并選取所有頻段中具有最高能級的頻段，所述的控制器的按摩脈沖輸出將會同步跟隨所選取的具有最高能級的頻段的音樂電平，且具有最高能級的頻段每4秒進(jìn)行更新。上述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)的音樂同步的方法，其中，所述的音樂播放器為第三方音樂軟件或者所述按摩應(yīng)用軟件內(nèi)置的音樂播放器。
本發(fā)明的USB有線和無線電子肌肉刺激系統(tǒng)，由于其具有的上述技術(shù)特征，使之具有的優(yōu)點為
(1)由于其所具有的無線連接方式，可以通過射頻收發(fā)器與電子處理設(shè)備進(jìn)行無線連接，省去了布線的麻煩，
(2)主部件與按摩器單元緊密連接在一起，為多渠道按摩器系統(tǒng)提供了理想的模型，且便于攜帶，方便實用。(3)由于電子按摩單元通過US B接口與個人電腦等連接，人們可以在電腦上工作的同時享受按摩，且由于還具有一用作大容量存儲設(shè)備的SD讀卡機，可以將工作內(nèi)容保存在個人電腦上，方便實用，便于攜帶。


圖I為本發(fā)明的USB有線和無線電子肌肉刺激系統(tǒng)處于有線模式和無線模式的整個系統(tǒng)的框架圖(USB有線和無線音樂同步電子脈沖按摩器的主部件的框架圖)。圖2為處于無線模式的USB設(shè)備的框架圖(雙墊(TP)的框架圖)。圖3為處于正常的按摩模式和游戲模式的本發(fā)明的USB有線和無線電子肌肉刺激系統(tǒng)。圖4是高壓發(fā)生器的電路圖(充電泵電路)。圖5是高壓雙向開關(guān)的電路圖。圖6是基于峰值檢波的音樂同步的數(shù)據(jù)圖。圖7是基于頻譜的按摩輸出的數(shù)據(jù)圖，其中，I.每份為0. 5毫秒；2.每25毫秒，所選取頻段的擴幅被直接轉(zhuǎn)移到按摩脈沖擴幅；3.新選取的頻段是在前4秒期間基于前4秒得數(shù)據(jù)，具有最高的峰值的頻段；4.順序每4秒重復(fù)一次。圖8是一種實施例中時間與電平之間關(guān)系數(shù)據(jù)圖。
圖9是另一種實施例中時間與電平之間關(guān)系數(shù)據(jù)圖。
圖10是另一種實施例中時間與電平之間關(guān)系數(shù)據(jù)圖。
圖11是另一種實施例中時間與電平之間關(guān)系數(shù)據(jù)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合說明書附圖來對本發(fā)明的USB有線和無線電子刺激器系統(tǒng)做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖I至圖3所示，本發(fā)明的USB有線和無線電子刺激器系統(tǒng)，包括個人電腦I以及6個USB設(shè)備2。其中，USB設(shè)備2包括主部件21和按摩器單元22，主部件21包括微控制器211，高壓發(fā)生器212以及高壓雙向開關(guān)213，微控制器211通過其所具有高壓電平控制輸出端與高壓發(fā)生器212的輸入端有線連接，控制單元211分別通過其所具有的按摩脈沖輸出端和ADC輸入端與高壓雙向開關(guān)213有線連接，高壓發(fā)生器212的輸出端與高壓雙向開關(guān)213有線連接，高壓雙向開關(guān)213還與按摩器單元22有線連接。本實施例中的按摩器單元22分別由兩個凝膠墊組成，且兩個凝膠墊并行連接于高壓雙向開關(guān)213上。同時，應(yīng)該指出的是本發(fā)明中的個人電腦I和USB設(shè)備2之間具有有線和無線兩種模式在無線模式中，微控制器211具有一個內(nèi)置的射頻收發(fā)器211a，通過射頻收發(fā)器211a，控制器211與個人電腦I之間實現(xiàn)了無線連接，一北歐微控制器nRF24LU01是本發(fā)明中的微控制器211的一個獨立的芯片解決方案，因其具有一內(nèi)置的RF收發(fā)器，而對于具有藍(lán)牙模塊的系統(tǒng)而言，其還需要一外部微控制器，個人電腦I通過藍(lán)牙模塊與外部微控制器通信，以實現(xiàn)無線連接；而對于有線模式而言，上述的微控制器211或者外部控制器都具有一 USB接口，通過該USB接口將微控制器211或者外部控制器與個人電腦2有線連接在一起，當(dāng)然，北歐微控制器nRF24LU01也可以用于其中，除了具有USB特征外，與無線模式中類似。上述的有線模式和無線模式中的USB設(shè)備共享相同的位于網(wǎng)絡(luò)層之上的應(yīng)用層的串口協(xié)議。在個人電腦I的軟件中，用戶可以選擇預(yù)定義的按摩模式；定制按摩模式以及在音樂同步按摩模式中進(jìn)行操作。音樂可以由外部音樂播放器或者于內(nèi)置在電腦上的按摩器應(yīng)用軟件中的音樂播放器播放。更多音樂同步的信息將在后面部分中進(jìn)行描述。在無線模式中，按摩功能通過使用串行總線的專用通信協(xié)議進(jìn)行控制和監(jiān)控。同時，應(yīng)該指出的是該串行總線的專用通信協(xié)議同時與有線和無線操作模式相兼容。
在無線操作模式中，個人電腦I向微控制器211發(fā)送按摩控制指令，微控制器211通過其所具有的射頻收發(fā)器211a接收個人電腦I發(fā)送的控制命令。每個由并行連接的雙凝膠墊組成的按摩器單元22在首次上電時包含有一個隨機設(shè)定的唯一的設(shè)備ID。按摩器單元22在十六進(jìn)制的FFFO到FFFF產(chǎn)生時將會重新登記該ID。設(shè)備ID為十六進(jìn)制FFFF，其在配對過程中用于廣播模式以及停止所有的按摩指令。在有線模式中，微控制器和外部控制器都具有的USB接口一個⑶C類的USB，其為操作本系統(tǒng)中的按摩功能提供一串行通信渠道。在有線模式中進(jìn)行操作時，個人電腦I的控制指令將會直接送入USB設(shè)備2中。所有的包括有兩個凝膠墊的按摩器單元22都具有一個2個字節(jié)的唯一的ID，且所設(shè)有的按摩器單元22的ID皆固定為十六進(jìn)制的FFF0。此外，本USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)還包括一與微控制器211相連接的連接的SD讀卡機(圖中為示出)，以作為大容量存儲類使用以讀寫個人電腦的SD卡上的文件，這樣，用戶就可在個人電腦I上工作的同時享受按摩，并將在個人電腦I上進(jìn)行工作內(nèi)容保存在SD讀卡機中。圖2示出了無線模式中的USB設(shè)備的整體框架圖。電源按鈕用于在用戶按壓并松開時為設(shè)備上電。而用戶需按壓電源按鈕并持續(xù)3秒以上時，以初始化配對次序。圖3示出了處于無線正常按摩模式和游戲模式中的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)。本發(fā)明中的電子按摩單元2共有6個，分別通過彈性繃帶(圖中未示出)固定于人的左肩、右肩，左臂、右臂、左腹部以及右腹部上。在游戲模式中，按摩輸出由游戲過程中產(chǎn)生的音響效果控制。它是通過運行一個后臺應(yīng)用程序來完成的，所述的后臺應(yīng)用程序監(jiān)控游戲過程中產(chǎn)生的聲音并根據(jù)音響效果的聲頻信息控制按摩器單元的的按摩輸出。其他的方法是由游戲開發(fā)者使用游戲軟件中的按摩API進(jìn)行的。圖4示出了高壓發(fā)生器的電路圖。微控制器的脈寬調(diào)制(PWM)信號以IOkHz的頻率運行。該脈寬調(diào)制(PWM)信號是一個8比特的脈寬調(diào)制信號。為了得到IK歐姆負(fù)載的70V輸出，需要約為60%的占空比。所以，滿量程達(dá)到了 0.6 X 255，約160階躍。在個人電腦I的軟件中，該階躍被進(jìn)一步減少為20階躍，每一階躍的大小都是8電平遞增的。圖5是高壓雙向開關(guān)的電路圖。在脈沖頻率低于IOHz時，PON和NON信號是一個含有512微秒脈沖的脈寬調(diào)制信號。當(dāng)脈沖頻率高于IOHz時，脈沖寬度在64微妙到512微妙之間變化，具體由按摩模式中的參數(shù)確定。當(dāng)PON為邏輯高且NON為邏輯低時，Q3和Q9將會開啟而產(chǎn)生在一個方向上流動的高電壓。當(dāng)NON為邏輯高并且PON為邏輯低時，Q4和Q8的開啟將會產(chǎn)生在另一個方向上流動的電流。脈沖頻率被控制在I 250 Hz之間。串口協(xié)議概述
下面是由計算機發(fā)送的指令
權(quán)利要求
1.一種USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其特征在于，包括電子處理設(shè)備，以及多個USB設(shè)備，所述的電子處理設(shè)備分別與所述的多個USB設(shè)備相連接，所述USB設(shè)備包括相互連接的主部件和按摩器單元，所述的主部件與所述電子處理設(shè)備通信以控制和監(jiān)控所述按摩器單元。
2.如權(quán)利要求I所述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其特征在于，所述的主部件與所述電子處理設(shè)備有線連接。
3.如權(quán)利要求2所述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其特征在于，所述的主部件具有一 USB接口，所述主部件通過所述USB接口與所述電子處理設(shè)備有線連接。
4.如權(quán)利要求I所述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其特征在于，所述的主部件與所述電子處理設(shè)備無線連接。
5.如權(quán)利要求4所述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其特征在于，所述的主部件包括具有一內(nèi)置的射頻收發(fā)器的微控制器，高壓發(fā)生器以及高壓雙向開關(guān)，所述微控制 器分別與所述高壓發(fā)生器以及所述高壓雙向開關(guān)連接，所述高壓發(fā)生器與所述高壓雙向開關(guān)連接，所述射頻收發(fā)器用于實現(xiàn)所述主部件與所述電子處理設(shè)備之間的無線連接。
6.如權(quán)利要求4所述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其特征在于，所述的主部件包括藍(lán)牙模塊，微控制器，高壓發(fā)生器以及高壓雙向開關(guān)，所述的微控制器分別與所述藍(lán)牙模塊、所述高壓發(fā)生器以及所述高壓雙向開關(guān)連接，所述的高壓發(fā)生器與所述高壓雙向開關(guān)連接，所述藍(lán)牙模塊用于實現(xiàn)所述主部件與所述電子處理設(shè)備之間的無線連接。
7.如權(quán)利要求I所述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其特征在于，所述USB設(shè)備的個數(shù)為6個，所述的6個USB設(shè)備分別通過彈性繃帶固定于人體的左肩、右肩、左臂、右臂、左腹部以及右腹部。
8.如權(quán)利要求I一6任一所述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其特征在于，所述的電子處理設(shè)備為PC或者PS3或者Xbox360。
9.如權(quán)利要求I所述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其特征在于，所述的按摩器單元包括兩個凝膠按摩墊，所述的兩個凝膠按摩墊并行連接在一起。
10.如權(quán)利要求I所述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)，其特征在于，所述的USB設(shè)備還進(jìn)一步包括有一 SD讀卡機，所述的SD讀卡機用于讀寫所述電子處理設(shè)備上的SD卡。
11.一種用于如上述任一權(quán)利要求所述的USB有線和無線電子肌肉刺激器的音樂同步的方法，其特征在于，包括以下的步驟 步驟SI :音樂播放器播放音樂； 步驟S2 :由電子處理設(shè)備中的按摩應(yīng)用軟件捕捉所述音樂播放器播放的音樂的音頻信息； 步驟S3 :所述按摩應(yīng)用軟件將所捕捉到的音頻信息進(jìn)行分析和處理后轉(zhuǎn)換成為按摩脈沖輸出。
12.如權(quán)利要求11所述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)的音樂同步的方法，其特征在于，所述步驟S2中所述按摩應(yīng)用軟件將所捕捉的音頻信息轉(zhuǎn)換成為按摩單元的按摩脈沖輸出的方法為對所捕捉到的所述音頻信息執(zhí)行峰值檢波算法，以使得所述按摩脈沖輸出同步跟隨所述音頻信息的頻率和擴幅信息。
13.如權(quán)利要求12所述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)的音樂同步的方法，其特征在于，在所述峰值檢波算法中引入上限閾值和下限閾值以平和所述按摩脈沖輸出，即當(dāng)所述音樂播放器播放的音樂的音樂電平位于所述上限閾值與所述下限閾值時，按摩電平將會同步跟隨所述音樂電平；當(dāng)所述音樂電平高于上限閾值時，所述按摩電平將會在所述音樂電平的基礎(chǔ)上以恒定速率遞減，當(dāng)所述音樂電平低于所述下限閾值時，所述按摩電平將會在所述音樂電平的基礎(chǔ)上以恒定的速率遞增，無論何時，所述音樂電平落入所述上限閾值和所述下限閾值之間，所述按摩電 平將會同步跟隨所述音樂電平。
14.如權(quán)利要求11所述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)的音樂同步的方法，其特征在于，所述步驟S2中所述按摩應(yīng)用軟件將所捕捉的音頻信息轉(zhuǎn)換成為按摩單元的按摩脈沖輸出的方法為對所述音頻信息執(zhí)行快速傅立葉變換，即個人電腦中的軟件每4秒就會同步跟隨所述音頻的頻譜的頻段，并計算出4秒內(nèi)出現(xiàn)在每個頻段上的能量，并選取所有頻段中具有最高能級的頻段，所述按摩脈沖輸出將會同步跟隨所選取的具有最高能級的頻段的音樂電平，且具有最高能級的頻段每4秒進(jìn)行更新。
15.如權(quán)利要求11所述的USB有線和無線電子肌肉刺激器系統(tǒng)的音樂同步的方法，其特征在于，所述的音樂播放器為第三方音樂軟件或者所述按摩應(yīng)用軟件內(nèi)置的音樂播放器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種USB有線和無線電子脈沖刺激器系統(tǒng)，包括一電子處理設(shè)備，主部件以及按摩器單元，所述主部件分別與所述電子處理設(shè)備以及按摩器單元相連接，其特征在于，所述的主部件包括一控制單元，所述控制單元分別與高壓發(fā)生器以及高壓雙向開關(guān)有線連接，所述高壓發(fā)生器與所述高壓雙向開關(guān)有線連接，所述高壓雙向開關(guān)與所述按摩器單元有線連接。本發(fā)明的USB有線和無線電子由于具有無線和無線兩種連接方式，使用簡便；且由于電子按摩單元通過USB接口與個人電腦等連接，人們可以在電腦上工作的同時享受按摩，且由于還具有一用作大容量存儲設(shè)備的SD讀卡機，可以將工作內(nèi)容保存在個人電腦上，方便實用，便于攜帶。
文檔編號A61N1/36GK102727994SQ201110092048
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月13日
發(fā)明者傅振順, 杰弗里·譚 申請人:光輝科技私人有限公司