可穿戴运动传感模块三维结构设计

　　这款可穿戴传感模块的结构设计，核心围绕运动数据采集场景的实际使用需求展开，在做结构排布的时候首先要考虑佩戴时的贴合度，毕竟这类设备大多需要紧贴皮肤或者固定在运动装备表面，整体采用薄型圆盘式的外形轮廓，边缘做了圆弧过渡处理，避免佩戴过程中剐蹭衣物或者皮肤，日常运动时不会产生突兀的异物感。从内部结构来看，电路板采用层叠排布的方式，把蓝牙通信模块、运动传感芯片、电池供电单元紧凑整合在有限的腔体内部，壳体的密封结构做了错位卡扣设计，配合周圈的密封胶圈，可以满足日常运动出汗、短时间淋水的防护需求，不需要额外做复杂的螺丝锁附就能实现壳体的可靠扣合，后期维护更换电池的时候也能快速拆解。设备侧面预留的两个金属触点，既是充电接触点位，也可以作为固件烧录的通信接口，触点做了下沉式设计，避免佩戴过程中汗液积存在触点位置造成腐蚀，同时触点的突出高度控制在0.8毫米以内，不会因为突出过多影响佩戴的平整性。在设计安装边界的时候，整体厚度控制在10毫米以内，圆盘直径36毫米左右，这个尺寸既可以容纳下直径30毫米的纽扣电池，保证足够的续航时长，也不会因为体积过大影响佩戴舒适度，不管是绑在手腕、上臂，还是固定在运动鞋、运动护具上，都不会因为设备体积产生额外的晃动干扰。

　　从功能实现的结构匹配来看，蓝牙天线的位置特意避开了电池和金属螺丝的遮挡区域，布置在壳体靠近边缘的位置，保证无线信号的传输稳定性，运动传感芯片布置在整个模块的几何中心位置，这样采集到的加速度、角速度数据不会因为安装位置的偏心产生额外的误差，数据校准的时候可以减少补偿参数的计算量。壳体上的标识区域做了微凹的激光雕刻位，不需要额外粘贴标签，避免长期摩擦造成标识磨损，同时雕刻区域的深度控制在0.1毫米，不会破坏壳体的整体结构强度。在做结构验证的时候，要考虑运动过程中的冲击载荷，壳体选用的PC材质可以承受1.5米高度自由跌落的冲击，内部电路板的固定柱做了加强筋设计，避免剧烈运动时电路板产生位移造成元器件虚焊。设备的固定方式兼容两种场景，一种是背面带软胶贴，可以直接粘贴在光滑的装备表面，另一种是预留了绑带穿过的槽位，可以用尼龙绑带固定在不同直径的柱状结构上，比如自行车把、运动器械扶手这些位置，拓展了设备的使用场景，不局限于人体佩戴。在做内部走线的时候，电池和电路板之间的连接线做了冗余长度设计，避免组装的时候拉扯导线造成焊点脱落，导线全部沿着壳体内壁的走线槽布置，不会在腔体内部晃动产生异响，也不会被壳体扣合的时候压断。

　　整个结构的拆分件只有上下壳体、电路板、电池、触点按键五个部分，零件数量少，组装工序简单，适合批量生产的时候提升装配效率，每个零件的拔模角度都控制在1.5度以上，注塑生产的时候不需要复杂的滑块结构，模具成本可以控制在比较低的水平。从实际使用的场景来看，这款传感模块可以应用在日常运动的动作捕捉、康复训练的动作姿态监测、工业作业的人员动作姿态分析这些场景，结构设计上没有多余的装饰结构，所有的外形特征都是为功能服务，比如侧面的按键做了凸点设计，佩戴的时候不用看就能靠触觉找到按键位置，盲操作的时候也能准确触发。

　　壳体的表面做了细磨砂处理，不容易残留指纹和汗渍，长期佩戴接触皮肤也不会因为光滑表面造成闷汗的问题，边缘的圆角半径统一做了R2的处理，和皮肤接触的时候不会有锐利的压痕。在设计安装配合尺寸的时候，充电触点的间距做了2.54毫米的标准间距，匹配通用的弹簧顶针充电座，不需要单独开模定制充电配件，降低了用户的使用成本。内部的电池仓做了限位筋设计，电池装入之后不会在腔体内部晃动，即使受到剧烈冲击，电池也不会移位接触到电路板上的其他元器件造成短路。整个模块的重量控制在12克以内，佩戴的时候几乎不会产生额外的负重感，长时间使用也不会因为设备重量造成佩戴部位的不适。