本發(fā)明涉及一種智能手環(huán)，尤其涉及一種基于安卓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與手機(jī)APP連接的為盲人服務(wù)的智能手環(huán)。

背景技術(shù)：

智能手環(huán)是一種穿戴式智能設(shè)備。通過(guò)這款手環(huán)，用戶可以記錄日常生活中的鍛煉、睡眠、部分還有飲食等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與手機(jī)、平板、ipod touch同步，起到通過(guò)數(shù)據(jù)指導(dǎo)健康生活的作用。

目前智能手環(huán)主體一般采用醫(yī)用橡膠材質(zhì)，記憶橡膠材質(zhì)。智能手環(huán)為天然無(wú)毒，外觀設(shè)計(jì)高檔時(shí)尚、大方，不僅具有運(yùn)動(dòng)健康秘書的功能，還具有時(shí)尚配件的功能，外觀有流線花環(huán)，顏色多樣。兩端則設(shè)有銀色涂層金屬帽，非常適合佩戴，這也讓其有別于帶有卡鎖或者紐扣的傳統(tǒng)手環(huán)。

智能手環(huán)內(nèi)部?jī)?nèi)置了一顆續(xù)航時(shí)間可達(dá)10天的鋰電池，一個(gè)震動(dòng)馬達(dá)和一個(gè)動(dòng)作感應(yīng)加速計(jì)。手環(huán)末端小尺寸的銀帽則是用于更改設(shè)置的按鍵，另外一段則是一個(gè)用于和手機(jī)連接的3.5毫米插頭。

目前智能手環(huán)品牌并不是很多，可選擇Nike，Jawbone，F(xiàn)itbit，Amiigo，Lark以及國(guó)產(chǎn)的咕咚、幻響等。智能手環(huán)作為一款興起未多久的高科技可穿戴式智能設(shè)備，價(jià)格普遍較高，一般在600元—1200元左右。但是，智能手環(huán)的電源設(shè)備一般均采用鋰電池，續(xù)航能力短，如何達(dá)到長(zhǎng)個(gè)時(shí)間續(xù)航甚至永久不需要充電？除此之外，最迫切需要改進(jìn)的一個(gè)地方是，目前市場(chǎng)上的智能手環(huán)大都是面向普通大眾開(kāi)放的，對(duì)于特殊人群，尤其是盲人，在存在視力障礙的情況下，他們?nèi)绾谓柚悄苁汁h(huán)這一工具來(lái)更好地生活？另外，現(xiàn)有的比較完善的智能手環(huán)以Apple watch等產(chǎn)品為主，基于安卓系統(tǒng)的智能手環(huán)少之又少，價(jià)格高是個(gè)考慮因素。而本發(fā)明能夠很好地解決上面的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于解決上面現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于安卓系統(tǒng)面向盲人的智能手環(huán)，該手環(huán)具有永久續(xù)航，節(jié)約能源，利用藍(lán)牙模塊和開(kāi)源Arduino，成本低、經(jīng)濟(jì)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：一種基于安卓系統(tǒng)面向盲人的智能手環(huán)，該手環(huán)包括動(dòng)能充電模塊、藍(lán)牙模塊、傳感器模塊和按鈕使用模塊。

動(dòng)能充電模塊是整個(gè)智能手環(huán)的供源裝置，通過(guò)動(dòng)能生電技術(shù)，在智能手環(huán)內(nèi)部嵌入一種將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能以達(dá)到供電目的的裝置，屬于發(fā)電機(jī)與機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上相連的小組技術(shù)領(lǐng)域。

藍(lán)牙模塊是智能手環(huán)和手機(jī)建立連接以傳輸數(shù)據(jù)的中間件。先將藍(lán)牙模塊接好電壓與通信串口，然后通過(guò)USB把Arduino開(kāi)發(fā)板連接到電腦上。上電后觀察是否正常運(yùn)行預(yù)先存在的代碼。然后對(duì)Arduino進(jìn)行燒錄代碼，修改相關(guān)參數(shù)。待代碼燒錄正確完成后，啟動(dòng)手機(jī)藍(lán)牙應(yīng)用，查找藍(lán)牙設(shè)備名字輸入密碼即可進(jìn)行藍(lán)牙模塊與手機(jī)的通訊了。最后將藍(lán)牙模塊嵌在手環(huán)內(nèi)部即可。

傳感器模塊用于感應(yīng)接收人體體征的信號(hào)，得到原始數(shù)據(jù)后進(jìn)行初步分析并暫存數(shù)據(jù)。本發(fā)明擬改裝振動(dòng)傳感器使其可以感知人體脈搏的振動(dòng)由而產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)傳給與之連接著的加速度傳感器。加速度傳感器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步計(jì)算和暫存，加速度傳感器另一端連接藍(lán)牙模塊。等到一段時(shí)間間隔之后，數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙模塊傳輸給手機(jī)端，手機(jī)相應(yīng)App即進(jìn)行計(jì)算和分析，匹配預(yù)存的正常人體脈搏取值區(qū)間，若不在正常范圍內(nèi)則通過(guò)藍(lán)牙模塊反饋輸出信號(hào)給智能手環(huán)，手環(huán)則通過(guò)揚(yáng)聲器語(yǔ)音播報(bào)提醒盲人。

按鈕使用模塊則提供直觀觸覺(jué)易于盲人區(qū)分對(duì)應(yīng)功能以使用。三個(gè)形狀不一的按鈕通過(guò)手指外力按壓，接觸觸點(diǎn)，接通相應(yīng)電路啟動(dòng)對(duì)應(yīng)功能。按下按鈕1(圓形)，與之連接的超聲波節(jié)點(diǎn)和手機(jī)GPS功能被啟動(dòng)，此時(shí)通過(guò)揚(yáng)聲器輸入的語(yǔ)音將由語(yǔ)音識(shí)別傳感器識(shí)別，與預(yù)先存儲(chǔ)的指令進(jìn)行匹配，匹配成功后，通過(guò)藍(lán)牙模塊傳送給手機(jī)端，手機(jī)GPS導(dǎo)航接收到匹配成功的指令后，自動(dòng)搜索該地點(diǎn)的路線圖。再通過(guò)藍(lán)牙模塊將數(shù)據(jù)返回給手環(huán)，利用語(yǔ)音播報(bào)導(dǎo)航路線指導(dǎo)盲人如何行走。同時(shí)，超聲波節(jié)點(diǎn)已被啟用，測(cè)量周邊物體的距離，一旦小于預(yù)定閾值，則啟動(dòng)揚(yáng)聲器進(jìn)行提醒，同時(shí)通過(guò)藍(lán)牙模塊將數(shù)據(jù)傳送給手機(jī)端，導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)路線重新搜索進(jìn)行修正。確保盲人成功避開(kāi)障礙物。按下按鈕2(矩形)，與之連接的觸點(diǎn)接通，信號(hào)通過(guò)藍(lán)牙模塊傳送給手機(jī)端，手機(jī)端接收到之后，轉(zhuǎn)換信號(hào)為相應(yīng)指令，即調(diào)用撥打110急救電話程序。按下按鈕3(三角形)，與之相連的語(yǔ)音識(shí)別傳感器啟動(dòng)，等待盲人語(yǔ)音輸入。之后將通過(guò)連接的藍(lán)牙模塊將語(yǔ)音數(shù)據(jù)傳送到手機(jī)端；手機(jī)App對(duì)傳送過(guò)來(lái)的語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用關(guān)鍵字匹配，將敏感時(shí)間信息標(biāo)記保存，調(diào)用手機(jī)上的日程功能，一旦到達(dá)匹配的規(guī)定時(shí)間，手機(jī)自動(dòng)語(yǔ)音播報(bào)備忘錄記載內(nèi)容。

本發(fā)明基于安卓系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)與手機(jī)APP相結(jié)合的為盲人服務(wù)的智能手環(huán)的發(fā)明。其特征在于，包括用于為智能手環(huán)永久供電的利用動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，以及智能手環(huán)表面三個(gè)形狀不一的按鈕所實(shí)現(xiàn)的三種不同功能理念——按鈕1系導(dǎo)航功能，按鈕2可撥打緊急電話。按鈕3系語(yǔ)音備忘提醒功能。其中：

供能模塊

本發(fā)明是一種將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的供電裝置，所需的動(dòng)能來(lái)自盲人手腕的震動(dòng)，既可以發(fā)電，又充分體現(xiàn)了環(huán)保理念，經(jīng)濟(jì)高效。

本發(fā)明手環(huán)設(shè)有3個(gè)按鈕，按鈕1系導(dǎo)航功能，按鈕2可撥打緊急電話。按鈕3系語(yǔ)音備忘提醒功能。(即圓形、矩形、三角形)

功能1——實(shí)時(shí)導(dǎo)航

綜合利用智能手環(huán)上的超聲波測(cè)距技術(shù)和手機(jī)上的GPS定位系統(tǒng)。導(dǎo)航功能突破傳統(tǒng)的僅僅使用超聲波測(cè)距提醒路障和GPS定位導(dǎo)航的精確性局限，結(jié)合兩種技術(shù)，按下按鈕1，在GPS語(yǔ)音導(dǎo)航的基礎(chǔ)上，輔以超聲波測(cè)距以避開(kāi)障礙物，達(dá)到更好的為盲人服務(wù)的目的。

功能2——監(jiān)測(cè)人體溫度及脈搏等體表特征

通過(guò)振動(dòng)傳感器，無(wú)間斷地感知盲人脈搏的具體數(shù)值和變化。一定長(zhǎng)時(shí)間段后通過(guò)藍(lán)牙模塊將數(shù)據(jù)傳送到手機(jī)端，一旦手機(jī)APP應(yīng)用分析出使用者的身體數(shù)據(jù)異常，就立即發(fā)出相應(yīng)信息，手環(huán)語(yǔ)音提醒警示使用人。

功能3——撥打緊急電話

一旦按下按鈕2，手機(jī)端接收到信號(hào)，立即撥打110緊急求救電話。

功能4：語(yǔ)音備忘錄提醒

按下按鈕3，利用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，將盲人想要提醒自己的日程——語(yǔ)音輸入到智能手環(huán)中，再通過(guò)藍(lán)牙模塊將之傳送到手機(jī)端，手機(jī)APP進(jìn)行數(shù)據(jù)分析整合，利用關(guān)鍵字匹配技術(shù)，將敏感時(shí)間信息標(biāo)記保存，設(shè)置到時(shí)自動(dòng)語(yǔ)音播報(bào)備忘錄記載內(nèi)容。

有益效果：

1、本發(fā)明永久續(xù)航，節(jié)約能源，利用藍(lán)牙模塊和開(kāi)源Arduino，成本低、經(jīng)濟(jì)。

2、本發(fā)明智能手環(huán)端超聲波技術(shù)與手機(jī)端GPS技術(shù)結(jié)合，達(dá)到精確導(dǎo)航的作用，準(zhǔn)確性高。

3、本發(fā)明智能手環(huán)和手機(jī)APP相結(jié)合，突破了原有基礎(chǔ)上僅使用智能手環(huán)的功能局限性和盲人操作智能手機(jī)的不便性。

4、本發(fā)明語(yǔ)音備忘，操作簡(jiǎn)單，方便高效。

5、本發(fā)明實(shí)時(shí)人體監(jiān)測(cè)讓盲人的健康得到保證，更有效突出了為盲人服務(wù)的原則。

6、本發(fā)明撥打緊急電話保證盲人這一特殊群體獨(dú)自在外的人生安全。

附圖說(shuō)明

圖1為本智能手環(huán)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本智能手環(huán)的功能流程。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于安卓系統(tǒng)面向盲人的智能手環(huán)，該手環(huán)包括動(dòng)能充電模塊、藍(lán)牙模塊、傳感器模塊和按鈕使用模塊。

動(dòng)能充電模塊是整個(gè)智能手環(huán)的供源裝置，在智能手環(huán)內(nèi)部嵌入一個(gè)橢圓體形槽道，內(nèi)置彈珠，在使用者戴智能手環(huán)進(jìn)行走路等造成手臂晃動(dòng)時(shí)，智能手環(huán)產(chǎn)生振動(dòng)讓滾珠在槽道內(nèi)進(jìn)行周期性的運(yùn)動(dòng)，一端有彈簧連著線圈纏繞的磁鐵，如此周期性運(yùn)動(dòng)形成磁場(chǎng)回路，再產(chǎn)生電流，連接小型蓄電池，為智能手環(huán)供電。

藍(lán)牙模塊是智能手環(huán)和手機(jī)建立連接以傳輸數(shù)據(jù)的中間件。先將藍(lán)牙模塊任意接一個(gè)相應(yīng)的電壓5v，接好通信串口，然后通過(guò)USB把Arduino開(kāi)發(fā)板連接到電腦上。上電后觀察是否正常運(yùn)行預(yù)先存在的代碼。然后對(duì)Arduino進(jìn)行燒錄代碼，修改相關(guān)參數(shù)(設(shè)置主從模式、配對(duì)密碼、通信形式等)。燒錄完成后不要改變連接電路，打開(kāi)串口輸入指令測(cè)試燒錄是否成功。然后將KEY腳接地或者懸空，通過(guò)手機(jī)查看設(shè)置的藍(lán)牙名稱密碼等信息。確保Android手機(jī)里有藍(lán)牙串口軟件，待代碼燒錄正確完成后，啟動(dòng)手機(jī)藍(lán)牙應(yīng)用，查找藍(lán)牙設(shè)備名字輸入密碼即可進(jìn)行藍(lán)牙模塊與手機(jī)的通訊了。最后如圖1所示，將藍(lán)牙模塊嵌在手環(huán)內(nèi)部即可。

傳感器模塊用于感應(yīng)接收人體體征的信號(hào)，得到原始數(shù)據(jù)后進(jìn)行初步分析并暫存數(shù)據(jù)。如圖1所示，將振動(dòng)傳感器與加速度傳感器嵌入智能手環(huán)內(nèi)部，兩者通過(guò)線路連接。如圖2所示，嵌入的是改裝之后的振動(dòng)傳感器，它可以感知人體脈搏的振動(dòng)由而產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)傳給與之連接著的加速度傳感器。加速度傳感器接收到數(shù)據(jù)之后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步計(jì)算和暫存；同時(shí)，加速度傳感器另一端連接藍(lán)牙模塊。每隔一段時(shí)間間隔，數(shù)據(jù)就將通過(guò)藍(lán)牙模塊傳輸給手機(jī)端；手機(jī)端相應(yīng)App即對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，匹配預(yù)存的正常人體脈搏取值區(qū)間；若該值不在正常范圍內(nèi)，則通過(guò)藍(lán)牙模塊反饋輸出信號(hào)給智能手環(huán)，智能手環(huán)則通過(guò)揚(yáng)聲器語(yǔ)音播報(bào)提醒盲人。

按鈕使用模塊則提供直觀觸覺(jué)易于盲人區(qū)分對(duì)應(yīng)功能以使用。如圖1，三個(gè)形狀不一的按鈕可以通過(guò)手指外力按壓，接觸觸點(diǎn)，接通相應(yīng)電路，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)功能。當(dāng)時(shí)啟動(dòng)電源裝置后，如圖2，按下按鈕1(即圓形按鈕)，與之連接的超聲波節(jié)點(diǎn)和手機(jī)GPS功能被啟動(dòng)，此時(shí)通過(guò)揚(yáng)聲器輸入的語(yǔ)音將由語(yǔ)音識(shí)別傳感器識(shí)別，與預(yù)先存儲(chǔ)的指令進(jìn)行匹配，匹配成功后，通過(guò)藍(lán)牙模塊傳送給手機(jī)端，手機(jī)GPS導(dǎo)航接收到匹配成功的指令后，自動(dòng)搜索該地點(diǎn)的路線圖。再通過(guò)藍(lán)牙模塊將數(shù)據(jù)返回給手環(huán)，利用語(yǔ)音播報(bào)導(dǎo)航路線指導(dǎo)盲人如何行走。同時(shí)，超聲波節(jié)點(diǎn)已被啟用，測(cè)量周邊物體的距離，一旦小于預(yù)定閾值，則啟動(dòng)揚(yáng)聲器進(jìn)行提醒，同時(shí)通過(guò)藍(lán)牙模塊將數(shù)據(jù)傳送給手機(jī)端，導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)路線重新搜索進(jìn)行修正。確保盲人成功避開(kāi)障礙物。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)導(dǎo)航的功能。如圖2，按下按鈕2(即矩形按鈕)，與之連接的觸點(diǎn)接通，信號(hào)通過(guò)藍(lán)牙模塊傳送給手機(jī)端，手機(jī)端接收到之后，轉(zhuǎn)換信號(hào)為相應(yīng)指令，即調(diào)用撥打110急救電話程序。如圖2，按下按鈕3(即三角形按鈕)，與之相連的語(yǔ)音識(shí)別傳感器啟動(dòng)，等待盲人語(yǔ)音輸入。之后將通過(guò)連接的藍(lán)牙模塊將語(yǔ)音數(shù)據(jù)傳送到手機(jī)端；手機(jī)App對(duì)傳送過(guò)來(lái)的語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用關(guān)鍵字匹配，將敏感時(shí)間信息標(biāo)記保存，調(diào)用手機(jī)上的日程功能，一旦到達(dá)匹配的規(guī)定時(shí)間，手機(jī)自動(dòng)語(yǔ)音播報(bào)備忘錄記載內(nèi)容。

本發(fā)明在完成智能手環(huán)的基本組裝后，再依次加入相應(yīng)功能模塊。

供能模塊

所述動(dòng)能生電技術(shù)，即一種將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能供電的裝置，屬于發(fā)電機(jī)與機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上相連的小組技術(shù)領(lǐng)域。

在智能手環(huán)內(nèi)部嵌入一個(gè)橢圓體形槽道，內(nèi)置彈珠，在使用者戴智能手環(huán)進(jìn)行走路等造成手臂晃動(dòng)時(shí)，手環(huán)產(chǎn)生振動(dòng)讓滾珠在槽道內(nèi)進(jìn)行周期性的運(yùn)動(dòng)，一端有彈簧連著線圈纏繞的磁鐵，如此形成磁場(chǎng)回路，再產(chǎn)生電流，連接小型蓄電池，為手環(huán)供電。

功能模塊包括：

本發(fā)明手環(huán)設(shè)有3個(gè)按鈕，按鈕1系導(dǎo)航功能，按鈕2可撥打緊急電話。按鈕3系語(yǔ)音備忘提醒功能。(圓形，矩形，三角形)

具體功能實(shí)現(xiàn)包括：

功能1——實(shí)時(shí)導(dǎo)航

首先在手環(huán)內(nèi)部嵌入語(yǔ)音識(shí)別傳感器，通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別具體指令，與預(yù)先存儲(chǔ)的指令進(jìn)行匹配，匹配成功后可以執(zhí)行相關(guān)命令。

再建立超聲波測(cè)距系統(tǒng)，手環(huán)內(nèi)部嵌入HC-SR04，通信電壓5v。

然后在手環(huán)上嵌入藍(lán)牙模塊，配置PIN和IP地址，將手環(huán)與手機(jī)進(jìn)行一對(duì)一連接。

當(dāng)盲人有需要時(shí)，按下按鈕1(圓形)即可打開(kāi)實(shí)時(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)，通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，在盲人說(shuō)出自己想去的地點(diǎn)之后，通過(guò)藍(lán)牙模塊傳輸語(yǔ)音數(shù)據(jù)到手機(jī)端，手機(jī)APP應(yīng)用打開(kāi)GPS定位及導(dǎo)航功能，自動(dòng)啟用搜索該地的路線圖；再通過(guò)藍(lán)牙模塊將數(shù)據(jù)返回給手環(huán)，利用語(yǔ)音播報(bào)導(dǎo)航路線指導(dǎo)盲人如何行走。

同時(shí)，手環(huán)啟用超聲波測(cè)距，將測(cè)量到的數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙模塊傳送到手機(jī)端，手機(jī)APP進(jìn)行分析，由于已經(jīng)預(yù)先設(shè)定一個(gè)最大的障礙物距離值，手機(jī)App一旦檢測(cè)到數(shù)據(jù)小于這個(gè)值，導(dǎo)航系統(tǒng)便會(huì)立刻重新搜索路線圖，修正原計(jì)劃路線，確保盲人成功避開(kāi)障礙物。

功能2——監(jiān)測(cè)人體脈搏等體表特征

在手環(huán)內(nèi)部嵌入振動(dòng)傳感器和加速傳感器。

當(dāng)智能手環(huán)動(dòng)能裝置開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，智能監(jiān)測(cè)即開(kāi)始，通過(guò)振動(dòng)傳感器，無(wú)間斷地感知盲人脈搏的具體數(shù)值和變化。加速傳感器中計(jì)算數(shù)據(jù)，算出的數(shù)值暫存起來(lái)，一定長(zhǎng)時(shí)間段后，通過(guò)藍(lán)牙模塊將數(shù)據(jù)傳送到手機(jī)端，與之相連的手機(jī)接收到數(shù)據(jù)后立即開(kāi)始調(diào)用App進(jìn)行分析，一旦手機(jī)APP分析出使用者的傳輸過(guò)來(lái)身體數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)先設(shè)定的異常閾值，就發(fā)出相應(yīng)信息，通過(guò)藍(lán)牙傳輸讓智能手環(huán)發(fā)出語(yǔ)音提醒警示使用者。

功能3——撥打緊急電話

一旦按下按鈕2(矩形)，手環(huán)通過(guò)藍(lán)牙發(fā)出調(diào)用電話系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號(hào)，手機(jī)端接收到之后，調(diào)用電話撥打程序，自動(dòng)撥打110緊急求救電話。

功能4：語(yǔ)音備忘錄提醒

按下按鈕3(三角形)，利用語(yǔ)音識(shí)別傳感器，將盲人想要提醒自己的日程——語(yǔ)音輸入到智能手環(huán)中。之后再通過(guò)藍(lán)牙模塊將語(yǔ)音傳送到手機(jī)端，此時(shí)手機(jī)APP對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行數(shù)據(jù)分析整合，利用關(guān)鍵字匹配技術(shù)，將敏感時(shí)間信息標(biāo)記保存，調(diào)用手機(jī)上的日程功能，一旦到達(dá)匹配的規(guī)定時(shí)間，手機(jī)自動(dòng)語(yǔ)音播報(bào)備忘錄記載內(nèi)容。