[发明专利]定向照明手腕灯及其控制方法

权利要求书

1.一种定向照明手腕灯，其特征在于，包括：第一基座（1）、通过可弯曲支撑轴（2）与第一基座（1）相连接的第二基座（3）以及设置在第二基座（3）上的带有LED灯（4）的双轴云台机构（5），所述的第一基座（1）内设置有与所述的双轴云台机构（5）电连接的控制芯片（7）和向双轴云台机构（5）供电的电源，所述的第二基座（3）上还设置有用于采集手腕运动状态的加速度计陀螺仪模块（6），所述的加速度计陀螺仪模块（6）电连接所述的控制芯片（7），所述的第一基座（1）上还设置有用于与手腕连接的腕带（15）。

2.根据权利要求1所述的定向照明手腕灯，其特征在于，所述的控制芯片（7）和供电的电源是通过贯穿可弯曲支撑轴（2）内的导线分别与双轴云台机构（5）和加速度计陀螺仪模块（6）电连接。

3.根据权利要求1所述的定向照明手腕灯，其特征在于，所述的双轴云台机构（4）包括有水平支架（8）和垂直支架（9），所述的水平支架（8）的上面固定设置有与控制芯片（7）电连接的第一伺服电机（10），所述的垂直支架（9）上固定设置有与控制芯片（7）电连接的第二伺服电机（11）和与供电电源电连接的LED灯（4），其中，所述的第一伺服电机（10）的电机轴（12）穿过水平支架（8）并与水平支架（8）固定连接，穿过水平支架（8）的电机轴（12）的端部可旋转的连接在第二基座（3）上；所述的水平支架（8）上还固定设置有支架（14），所述的第二伺服电机（11）的机身与垂直支架（9）固定连接，第二伺服电机（11）的电机轴（13）与所述的支架（14）固定连接。

4.根据权利要求3所述的定向照明手腕灯，其特征在于，所述的LED灯（4）设置在垂直支架（9）的远离第二伺服电机（11）的那一侧面上。

5.一种用于权利要求1所述的定向照明手腕灯的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）读取加速度计陀螺仪模块的加速度值，记为a₀，读取加速度计陀螺仪模块所测角速度，记为ω₀，读取两次加速度值读取之间的时间间隔，记为t；

（2）设滤波之后的加速度为a，则a的算法为a=a’+k_a(a₀-a’)，其中a’为前一次计算得的滤波后加速度，k_a为滤波系数；

（3）设滤波之后的角速度为ω，则ω的算法为ω=ω’+k_ω(ω₀-ω’)，其中ω’为前一次计算得的滤波后角速度，k_ω为滤波系数；

（4）用x表示光线照射方向的方向向量，x’表示上次计算得的光线照射方向的方向向量，x=x’－x’×ω×t；

（5）将x转为极坐标形式（r,φ,θ），其中φ为x与z轴的夹角，即云台水平轴的转动角度，θ为x在xoy平面上的投影与x轴的夹角，即云台竖直轴的转动角度；

（6）根据步骤（3）给出的滤波后的角速度计算公式计算出滤波后云台水平轴转动角度和云台竖直轴转动角度；

（7）分别判断滤波后云台水平轴转动角速度和云台竖直轴转动角速度值是否超过设定的阈值，若超过，返回步骤（1），若未超过，进入下一步骤；

（8）将a₀+x定义为新的x，返回第（1）步骤。

6.根据权利要求5所述的用于定向照明手腕灯的控制方法，其特征在于，步骤（4）中所述的光线照射方向的方向向量x与加速度计使用相同坐标系，即为要保持光线照射方向恒定所需的光线照射方向向量。