多自由度智能口腔清洁系统技术方案

多自由度智能口腔清洁系统目的在于提供一种基于水平颤动拂刷法的刷牙动作，指导用户使用多自由度智能口腔清洁系统。系统包括用于完成水平颤动拂刷法的刷牙动作的多自由度运动的机械传动装置，用于系统智能控制模块的嵌入式系统的ARM处理器，无线通讯装置，传输包括刷牙时间、力度以及运动和位置的传感器组成的微机电模块，提醒用户实现刷牙动作的语音播报装置。通过系统与智能设备进行交互以及对不同人群口腔相关数据信息的统计和收集可以为口腔卫生、口腔卫生产品与器械和口腔保健相关政策提供大数据支持。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及牙刷领域，尤其涉及一种利用牙刷头多自由度运动清洁口腔，进一步并利用无线通讯技术传递相关信息的智能口腔清洁系统。
技术介绍
口腔健康是人体健康的重要组成部分。世界卫生组织曾指出，牙齿健康是指牙齿、牙周组织、口腔相邻部分及颌面部均无组织结构与功能异常。有资料表明，人体的口腔内有800多种细菌，很容易形成牙菌斑，并代谢产生毒素，对牙龈造成长期慢性刺激。据相关统计，牙龈炎和牙周炎导致了中国儿童的普遍龋齿和成人80%-97%的牙周疾病发病率，国内达到口腔卫生良好指标的成人只有0.22%。由此可以看出口腔健康是指具有良好的口腔卫生，健全的口腔功能及没有口腔疾病。刷牙是人们保持口腔卫生的一种常用方法,可以对菌斑起到很好的清洁作用。刷牙能预防和治疗龋病、牙周病等各种口腔疾病，但不正确的刷牙方法也会引起牙龈发炎、出血等，严重者可引起牙周病，所以正确的刷牙方法对保持个人的口腔卫生极为重要。由于我国口腔健康教育还处于初级阶段，许多人并没有掌握正确的刷牙方法。健康教育可以尽早帮助人们掌握正确的刷牙方法,养成良好的口腔卫生习惯,减少牙菌斑的形成和堆积,达到防龋效果。刷牙时要养成仔细认真的习惯，通常是将全口牙按照上下左右分成若干区域，然后按照一定的顺序刷洗，如先上后下，先左后右，先外后内，使唇（颊）面，舌（腭）面及咬合面都能刷到，不至于遗漏。并作数次重复，刷牙所用的力为向牙龈及牙齿施加一定的力而不至产生疼痛即可。刷牙后应进行漱口，将刷下来的软垢污物冲洗干净。水平颤动拂刷法（改良贝氏刷牙法）是中华口腔医学会推荐的刷牙方法。拂刷就是轻轻地擦过，掌握这种刷牙方法，能够帮助清除各个牙面的牙菌斑，同时能有效地去除牙颈部及龈沟内的牙菌斑。水平颤动拂刷法的动作可以分解如下：（1）手持牙刷刷柄，先将刷头放置于口腔内一侧的后牙牙颈部，刷毛与牙长轴大约呈45°角，刷毛指向牙根方向（上颌牙向上，下颌牙向下），轻微加压，使刷毛部分进入牙龈沟内，部分置于牙龈上；（2）再以2～3颗牙为一组（或称为一个区域）开始刷牙，用短距离水平颤动的往复动作在同一个部位至少刷10次，然后将牙刷向牙冠方向转动，继续拂刷牙齿的唇（颊）舌（腭）面；（3）刷完第一个部位之后，将牙刷移至下一组（区域）2～3颗牙的位置重新放置，注意与第一个部位保持有重叠的区域，继续进行下一个部位的刷牙；（4）刷上前牙舌面时，将刷头竖放在牙面上，使前部刷毛接触龈缘，自上而下拂刷。刷下前牙舌面时，自下而上拂刷；（5）刷咬合面时，刷毛指向咬合面，稍用力作前后短距离来回刷。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种根据不同人群分类，基于水平颤动拂刷法的刷牙动作，指导用户使用多自由度智能口腔清洁系统。为了解决上述技术问题，本技术采用以下的技术方案：所述的多自由度智能口腔清洁系统，包括系统供电的电池，提供旋转运动的直流电机，完成水平颤动拂刷法刷牙动作的多自由度运动的机械传动装置，用于系统智能控制模块的嵌入式系统的ARM处理器，无线通讯装置，传输包括刷牙时间、力度以及运动和位置的传感器组成的微机电模块，用于提醒用户实现刷牙动作的语音播报装置；所述的多自由度运动的机械传动装置，其多自由度动作包括牙刷头14的转动和牙刷头14在牙刷杆12带动下的往复螺旋移动；所述的多自由度运动的机械传动装置由内置于牙刷本体的直流电机的旋转运动作为动力源，在直流电机输出轴上装有圆柱凸轮和从动件，该从动件的伸出端与开有内螺旋槽的牙刷杆配合，电机输出轴的端部安装有主动锥齿轮，主动锥齿轮与从动锥齿轮相啮合，齿轮间用轴架进行位置固定，从动锥齿轮的齿轮轴连接有万向节，万向节的伸出轴与牙刷头连接；所述的圆柱凸轮通过键连接在电机输出轴上，圆柱凸轮表面设有封闭螺旋槽，与之相配合的从动件在圆柱凸轮的旋转过程中，从动件上滑块沿圆柱凸轮表面封闭螺旋槽移动，在导向块的限制下，从动件伸出轴上的直槽沿着导向块作轴向直线往复移动，这样，圆柱凸轮的旋转运动带动从动件作轴向直线往复移动；所述的从动件伸出轴表面有一凸台，凸台与牙刷杆的内螺旋槽相配合运动，即从动件的直线往复移动通过凸台沿牙刷杆的内螺旋槽运动，使得牙刷杆能够实现往复的螺旋运动，这一运动可以看作是往复直线移动和旋转运动的复合运动，这一复合运动与水平颤动拂刷法的动作相对应；所述的牙刷杆与从动件伸出轴、牙刷本体、电机输出轴相互配合连接，牙刷杆、从动件伸出轴和牙刷本体上开设有供牙刷杆插入从动件伸出轴和牙刷本体间的通槽，电机输出轴装有支撑套与牙刷杆内表面接触，电机输出轴的终端插入螺纹连接在牙刷杆端面的端盖内孔中；所述的电机输出轴的端部安装有主动锥齿轮，电机输出轴的端部结构为花键，主动锥齿轮的齿轮轴内孔为花键孔，主动锥齿轮的花键孔套在电机输出轴的端部花键上，主动锥齿轮可以沿电机输出轴的端部花键进行轴向滑移；所述的主动锥齿轮与从动锥齿轮相啮合，齿轮间用轴架进行位置固定，使得主动锥齿轮的运动通过从动锥齿轮传递，以满足传动牙刷头刷毛旋转的需求；所述的从动锥齿轮的齿轮轴连接有万向节，万向节的结构可以采用球形或十字结构，目的在于从动锥齿轮的旋转运动通过万向节传递给牙刷头刷毛时，牙刷杆也可以将往复螺旋运动传递给牙刷头，而不会产生干涉；所述的万向节的伸出端与牙刷头连接，牙刷头一端有刷毛，牙刷头的另一端内孔与万向节的伸出轴采用可更换方式连接，如接插式连接，实现牙刷头的旋转运动；根据上述内容，通过直流电机、牙刷本体、圆柱凸轮、从动件、牙刷杆、主动锥齿轮、从动锥齿轮、万向节、牙刷头等动力部件和传动零部件的连接，使得牙刷头能够完成水平颤动拂刷法的刷牙动作对应的多自由度运动。所述的用于传输刷牙时间、力度、运动和位置的传感器，包括计时器、力传感器、加速度计、陀螺仪；所述的计时器用于对有效刷牙时间进行计时；所述的有效刷牙时间是指牙刷头在一定力度下运动的时间；所述的力传感器是指对牙刷头作用在牙齿或口腔清洁部位的力进行检测；所述的加速度计是指对牙刷头的运动速度和位移进行检测；所述的陀螺仪是指对牙刷头的空间位置进行检测；根据上述内容，计时器、力传感器、加速度计、陀螺仪可以内置于牙刷本体或牙刷杆中，计时器、力传感器、加速度计、陀螺仪可以是独立的，或者是几个封装在一起构成微机电模块。所述的无线通讯装置是指蓝牙模块或者基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT（NarrowBandInternetofThings）模块，可以满足多种条件和环境下的信息传递；系统智能控制模块2的嵌入式系统的ARM处理器21用于管理包括直流电机3所述的用于系统智能控制模块的嵌入式系统的ARM处理器用于管理包括直流电机，无线通讯装置，计时器、力传感器、加速度计、陀螺仪等微机电模块，语音播报装置等并进行处理，实现对传感器信息的采集、处理和通讯，将相关信息传输至接收装置，如手机、服务器等，以用户口腔特定区域为参考初始点（如上门牙区域或下门牙区域），根据用户刷牙时反馈的力、速度和位置传感器的信号以及时间等信息，通过无线通讯装置将信息传递至接收装置，如手机或服务器等，经过软件处理后，以图像方式叠加显示在用户全口牙图像模型上，可以将被叠加的图像用不同色彩反映用户刷牙的力度、位置和覆盖面，该机制可以设定为用户刷牙至该区域，在一定的力度条件下，牙刷头移动的位置和路径而生成的面本文档来自技高网...

【技术保护点】
多自由度智能口腔清洁系统，其特征在于：包括系统供电的电池（1），提供旋转运动的直流电机（3），完成水平颤动拂刷法刷牙动作的多自由度运动的机械传动装置，用于系统智能控制模块的嵌入式系统的ARM处理器（21），无线通讯装置（22），传输包括刷牙时间、力度以及运动和位置的传感器组成的微机电模块（23），提醒用户实现刷牙动作的语音播报装置（24）；多自由度运动的机械传动装置由内置于牙刷本体（5）的直流电机（3）的旋转运动作为动力源，在直流电机输出轴（4）上装有圆柱凸轮（8）和从动件（9），该从动件（9）的伸出端与开有内螺旋槽的牙刷杆（12）配合，电机输出轴（4）的端部安装有主动锥齿轮（17），主动锥齿轮（17）与从动锥齿轮（18）相啮合，齿轮间用轴架（13）进行位置固定，从动锥齿轮（18）的齿轮轴连接有万向节（16），万向节（16）的伸出轴与牙刷头（14）连接；圆柱凸轮（8）通过键（6）连接在电机输出轴（4）上，圆柱凸轮（8）表面设有封闭螺旋槽，与之相配合的从动件（9）在圆柱凸轮（8）的旋转过程中，从动件（9）上滑块沿圆柱凸轮（8）表面封闭螺旋槽移动，在导向块（10）的限制下，从动件（9）伸出轴上的直槽沿着导向块（10）作轴向直线往复移动，这样，圆柱凸轮（8）的旋转运动带动从动件（9）作轴向直线往复移动；从动件（9）伸出轴表面有一凸台（11），凸台（11）与牙刷杆（12）的内螺旋槽相配合运动，即从动件（9）的直线往复移动通过凸台（11）沿牙刷杆（12）的内螺旋槽运动，使得牙刷杆（12）能够实现往复螺旋运动，这一运动可以看作是往复直线移动和旋转运动的复合运动，这一复合运动与水平颤动拂刷法的动作相对应；牙刷杆（12）与从动件（9）伸出轴、牙刷本体（5）、电机输出轴（4）相互配合连接，牙刷杆（12）、从动件（9）伸出轴和牙刷本体（5）上开设有供牙刷杆（12）插入从动件（9）伸出轴和牙刷本体（5）间的通槽，电机输出轴（4）装有支撑套（19）与牙刷杆（12）内表面接触，电机输出轴（4）的终端插入螺纹连接在牙刷杆（12）端面的端盖（15）内孔中；电机输出轴（4）的端部安装有主动锥齿轮（17），电机输出轴（4）的端部结构为花键，主动锥齿轮（17）的齿轮轴内孔为花键孔，主动锥齿轮（17）的花键孔套在电机输出轴（4）的端部花键上，主动锥齿轮（17）可以沿电机输出轴（4）的端部花键进行轴向滑移；主动锥齿轮（17）与从动锥齿轮（18）相啮合，齿轮间用轴架（13）进行位置固定，使得主动锥齿轮（17）的运动通过从动锥齿轮（18）传递，以满足传动牙刷头（14）刷毛旋转的需求；从动锥齿轮（17）的齿轮轴连接有万向节（16），万向节（16）的结构可以采用球形或十字结构，目的在于从动锥齿轮（18）的旋转运动通过万向节（16）传递给牙刷头（14）刷毛时，牙刷杆（12）也可以将往复螺旋运动传递给牙刷头（14），而不会产生干涉；万向节（16）的伸出端与牙刷头（14）连接，牙刷头（14）一端有刷毛，牙刷头（14）的另一端内孔与万向节（16）的伸出轴采用可更换方式连接，实现牙刷头（14）的旋转运动；通过直流电机（3）、牙刷本体（5）、圆柱凸轮（8）、从动件（9）、牙刷杆（12）、主动锥齿轮（17）、从动锥齿轮（18）、万向节（16）、牙刷头（14）动力部件和传动零部件的连接，使得牙刷头（14）能够完成水平颤动拂刷法的刷牙动作对应的多自由度运动。...

【技术特征摘要】
1.多自由度智能口腔清洁系统，其特征在于：包括系统供电的电池（1），提供旋转运动的直流电机（3），完成水平颤动拂刷法刷牙动作的多自由度运动的机械传动装置，用于系统智能控制模块的嵌入式系统的ARM处理器（21），无线通讯装置（22），传输包括刷牙时间、力度以及运动和位置的传感器组成的微机电模块（23），提醒用户实现刷牙动作的语音播报装置（24）；多自由度运动的机械传动装置由内置于牙刷本体（5）的直流电机（3）的旋转运动作为动力源，在直流电机输出轴（4）上装有圆柱凸轮（8）和从动件（9），该从动件（9）的伸出端与开有内螺旋槽的牙刷杆（12）配合，电机输出轴（4）的端部安装有主动锥齿轮（17），主动锥齿轮（17）与从动锥齿轮（18）相啮合，齿轮间用轴架（13）进行位置固定，从动锥齿轮（18）的齿轮轴连接有万向节（16），万向节（16）的伸出轴与牙刷头（14）连接；圆柱凸轮（8）通过键（6）连接在电机输出轴（4）上，圆柱凸轮（8）表面设有封闭螺旋槽，与之相配合的从动件（9）在圆柱凸轮（8）的旋转过程中，从动件（9）上滑块沿圆柱凸轮（8）表面封闭螺旋槽移动，在导向块（10）的限制下，从动件（9）伸出轴上的直槽沿着导向块（10）作轴向直线往复移动，这样，圆柱凸轮（8）的旋转运动带动从动件（9）作轴向直线往复移动；从动件（9）伸出轴表面有一凸台（11），凸台（11）与牙刷杆（12）的内螺旋槽相配合运动，即从动件（9）的直线往复移动通过凸台（11）沿牙刷杆（12）的内螺旋槽运动，使得牙刷杆（12）能够实现往复螺旋运动，这一运动可以看作是往复直线移动和旋转运动的复合运动，这一复合运动与水平颤动拂刷法的动作相对应；牙刷杆（12）与从动件（9）伸出轴、牙刷本体（5）、电机输出轴（4）相互配合连接，牙刷杆（12）、从动件（9）伸出轴和牙刷本体（5）上开设有供牙刷杆（12）插入从动件（9）伸出轴和牙刷本体（5）间的通槽，电机输出轴（4）装有支撑套（19）与牙刷杆（12）内表面接触，电机输出轴（4）的终端插入螺纹连接在牙刷杆（12）端面的端盖（15）内孔中；电机输出轴（4）的端部安装有主动锥齿轮（17），电机输出轴（4）的端部结构为花键，主动锥齿轮（17）的齿轮轴内孔为花键孔，主动锥齿轮（17）的花键孔套在电机输出轴（4）的端部花键上，主动锥齿轮（17）可以沿电机输出轴（4）的端部花键进行轴向滑移；主动锥齿轮（17）与从动锥齿轮（18）相啮合...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁萍，程子健，苏艳，张万方，许兆美，程伟，崔家源，顾诗怡，王梦，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32