一種人體失衡預(yù)警方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種人體失衡預(yù)警方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 跌倒是指突發(fā)的、不自主的、非故意的體位改變，例如倒在地上或更低的平面上。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上每年都有大約424000例死亡與跌倒行為直接相關(guān)，跌倒是世界上造成意外 傷害死亡的第二大原因（僅次于交通事故）。研宄表明，在65歲以上的老年人中，每年有1 次或多次跌倒經(jīng)歷的比例高達(dá)1/3,其中20-30%的老人在跌倒事件中會(huì)造成擦傷、髖部骨 折、頭部外傷等，并隨著年齡的增加而增加。在美國(guó)，每年用于跌倒的醫(yī)療總費(fèi)用超過(guò)200 億美元。我國(guó)目前有約1. 3億老年人，每年約有2000萬(wàn)老年人至少發(fā)生共計(jì)2500萬(wàn)次跌 倒事故，直接醫(yī)療費(fèi)用超過(guò)50億元人民幣。另外對(duì)于中風(fēng)、腦癱等患者以及在特殊環(huán)境下 工作的人群，在行走途中不慎跌倒，也會(huì)受到比正常人多的傷害。由此可見(jiàn)，防止跌倒成為 一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明通過(guò)對(duì)人體行走時(shí)各個(gè)階段的平衡性進(jìn)行分析，提供一種在人體跌倒前時(shí) 便發(fā)出警報(bào)的人體失衡預(yù)警方法和系統(tǒng)。
[0004] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種人體失衡預(yù)警方法，包括以下步 驟：
[0005] 步驟1，置于人體腳部的壓力傳感器獲取受到腳部踩踏的壓力數(shù)據(jù)；
[0006] 步驟2,根據(jù)壓力數(shù)據(jù)判定人體行走步態(tài)；
[0007] 步驟3,陀螺儀、角度儀和加速度儀獲取各個(gè)行走步態(tài)下的人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并根據(jù) 人體的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)得出人體后傾系數(shù)U;
[0008] 步驟4,將人體后傾系數(shù)U與預(yù)設(shè)閾值比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷人體是否將要跌 倒；
[0009] 步驟5,根據(jù)人體跌倒的判斷結(jié)果生成觸發(fā)指令；
[0010] 步驟6,根據(jù)觸發(fā)指令發(fā)出警報(bào)提示。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)對(duì)人體行走步態(tài)的平衡性分析，得出人體后傾 系數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)值，就會(huì)向后跌倒的結(jié)論。通過(guò)安裝于人體各個(gè)部位的傳感器測(cè)量得到人體 行走步態(tài)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，利用MCU控制器對(duì)人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算得出人體后傾系數(shù)，并將 人體后傾系數(shù)與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果觸發(fā)警報(bào)裝置，實(shí)現(xiàn)了在人體跌倒發(fā)生 前便進(jìn)行預(yù)警。
[0012] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種人體失衡預(yù)警系統(tǒng)，包括壓力傳感 器、MCU控制器、陀螺儀、角度儀、加速度儀和警報(bào)裝置；
[0013] 所述壓力傳感器，置于人體腳部，用于獲取受到腳部踩踏的壓力數(shù)據(jù)，并將所述壓 力數(shù)據(jù)發(fā)送至MCU控制器；
[0014] 所述陀螺儀、角度儀和加速度儀，用于獲取各個(gè)行走步態(tài)下的人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并將 所述人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送至MCU控制器；
[0015] 所述MCU控制器，用于根據(jù)壓力數(shù)據(jù)判定人體行走步態(tài)；還用于根據(jù)人體的運(yùn)動(dòng) 數(shù)據(jù)得出人體后傾系數(shù)y;還用于將人體后傾系數(shù)y與預(yù)設(shè)閾值比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷 人體是否將要跌倒，并根據(jù)人體跌倒的判斷結(jié)果生成觸發(fā)指令；
[0016] 所述警報(bào)裝置，用于根據(jù)觸發(fā)指令發(fā)出警報(bào)提示。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本發(fā)明一種人體失衡預(yù)警系統(tǒng)方法步驟流程圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明傳感器分部在人體部位的示意圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明人體行走步態(tài)示意圖；
[0020] 圖4為本發(fā)明一種人體失衡預(yù)警系統(tǒng)部件關(guān)系示意圖。
[0021] 附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：
[0022] 11、陀螺儀，12、骶椎加速度儀，13、骶椎角度儀，
[0023] 21、左腿角度儀，22、左腳跟加速度儀，23、左腳底跟處壓力傳感器，
[0024] 24、左腳掌壓力傳感器，
[0025] 31、右腿角度儀，32、右腳跟加速度儀，33、右腳底跟處壓力傳感器，
[0026] 34、右腳掌壓力傳感器，
[0027] 41、MCU控制器，51、警報(bào)裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0029] 平衡性是人體活動(dòng)的基本要求之一，尤其對(duì)老年人、病人（如中風(fēng)、腦癱、截肢等 患者）以及一些特殊環(huán)境（如濕滑環(huán)境）下工作的人群，平衡性具有特別重要的意義。因 為，這些特殊人群在最基本的生活過(guò)程中都存在著嚴(yán)重的失去身體平衡性的危險(xiǎn)，例如他 (她）們?cè)诓叫羞^(guò)程中不能保持身體平衡，尤其遇到路滑等外界環(huán)境的突然變化或外界干 擾的情況容易發(fā)生跌倒，導(dǎo)致傷殘甚至死亡的現(xiàn)象經(jīng)?？梢?jiàn)。
[0030] 人體向前行走時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到向前滑動(dòng)的情況，此時(shí)人體就會(huì)向后傾斜，如果后傾 的不大，人體可以通過(guò)向前邁步來(lái)糾正傾斜而避免滑倒的危險(xiǎn)，如果后傾超過(guò)一定的閾值， 人體就會(huì)無(wú)法通過(guò)自身的運(yùn)動(dòng)來(lái)恢復(fù)平衡，人體后傾失衡達(dá)到了一定的危險(xiǎn)程度，就會(huì)向 后跌倒。本發(fā)明發(fā)明通過(guò)對(duì)人體行走步態(tài)的平衡性分析，得出人體后傾系數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)值，就 會(huì)向后跌倒的結(jié)論。通過(guò)安裝于人體各個(gè)部位的傳感器測(cè)量得到人體行走步態(tài)的運(yùn)動(dòng)數(shù) 據(jù)，利用MCU控制器對(duì)人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算得出人體后傾系數(shù)，并將人體后傾系數(shù)與預(yù) 設(shè)閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果觸發(fā)警報(bào)裝置，實(shí)現(xiàn)了在人體跌倒發(fā)生前便進(jìn)行預(yù)警，以使 人體有足夠的時(shí)間反應(yīng)避免跌倒。
[0031] 圖1為本發(fā)明一種人體失衡預(yù)警系統(tǒng)方法步驟流程圖。
[0032] 如圖1所示，一種人體失衡預(yù)警方法，包括：
[0033] 步驟1，置于人體腳部的壓力傳感器獲取受到腳部踩踏的壓力數(shù)據(jù)；
[0034] 步驟2,根據(jù)壓力數(shù)據(jù)判定人體行走步態(tài)；
[0035] 步驟3,陀螺儀、角度儀和加速度儀獲取各個(gè)行走步態(tài)下的人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并根據(jù) 人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)得出人體后傾系數(shù)y;
[0036] 步驟4,將人體后傾系數(shù)U與預(yù)設(shè)閾值比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷人體是否將要跌 倒；
[0037] 步驟5,根據(jù)人體跌倒的判斷結(jié)果生成觸發(fā)指令；
[0038] 步驟6,根據(jù)觸發(fā)指令發(fā)出警報(bào)提示。
[0039] 圖2為本發(fā)明傳感器分部在人體部位的示意圖。
[0040] 角度儀包括：骶椎角度儀、左腿角度儀和右腿角度儀；加速度儀包括：骶椎加速度 儀、左腳跟加速度儀和右腳跟加速度儀；壓力傳感器包括：左腳跟壓力傳感器、右腳跟壓力 傳感器、左腳掌壓力傳感器和右腳掌壓力傳感器。
[0041] 如圖2所示，陀螺儀、骶椎加速度儀和骶椎角度儀置于人體軀干第二骶椎處；左腿 角度儀置于左大腿處；右腿角度儀置于右大腿處；左腳跟加速度儀置于左腳跟處；右腳跟 加速度儀置于右腳跟處；左腳跟壓力傳感器置于左腳底跟處；右腳跟壓力傳感器置于右腳 底跟處；左腳掌壓力傳感器置于左腳掌處；右腳掌壓力傳感器置于右腳掌處。
[0042] 圖3為本發(fā)明人體行走步態(tài)示意圖；
[0043] 如圖3所示，本發(fā)明根據(jù)將人體在行走中的運(yùn)動(dòng)過(guò)程看做是輪流繞左右腳跟的圓 周運(yùn)動(dòng)。據(jù)此，整個(gè)人體行走步態(tài)分為右腳跟著地狀態(tài)、左腳掌離地狀態(tài)、左腳跟著地狀態(tài) 和右腳掌離地狀態(tài)。
[0044] 置于人體腳部的壓力傳感器獲取受到腳部踩踏的壓力數(shù)據(jù)，并根據(jù)壓力數(shù)據(jù)判定 人體行走步態(tài)的過(guò)程具體為：右腳跟壓力傳感器測(cè)量到的壓力由〇逐漸增大，則判斷當(dāng)前 人體行走步態(tài)為右腳跟著地狀態(tài)；左腳掌壓力傳感器測(cè)量到的壓力由大逐漸減小，則判斷 當(dāng)前人體行走步態(tài)為左腳掌離地狀態(tài)。左腳跟壓力傳感器測(cè)量到的壓力由〇逐漸增大，則 判斷當(dāng)前人體行走步態(tài)為左腳跟著地狀態(tài)；右腳掌壓力傳感器測(cè)量到的壓力由大逐漸減 小，則判斷當(dāng)前人體行走步態(tài)為右腳掌離地狀態(tài)。
[0045] 右腳跟壓力傳感器和右腳掌壓力傳感器測(cè)量到的壓力均由0逐漸增大，左腳跟壓 力傳感器和左腳掌壓力傳感器測(cè)量到的壓力均由大減至0,判斷當(dāng)前人體行走步態(tài)為前支 撐階段；左腳跟壓力傳感器和左腳