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 ; 步驟4,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； 步驟5,根據(jù)人體跌倒的判斷結(jié)果生成觸發(fā)指令； 步驟6，根據(jù)觸發(fā)指令發(fā)出警報(bào)提示。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種人體失衡預(yù)警方法，其特征在于， 所述角度儀包括：骶椎角度儀、左腿角度儀和右腿角度儀； 所述加速度儀包括：骶椎加速度儀、左腳跟加速度儀和右腳跟加速度儀； 所述壓力傳感器包括：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。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種人體失衡預(yù)警方法，其特征在于， 所述陀螺儀、骶椎加速度儀和骶椎角度儀置于人體軀干第二骶椎處； 所述左腿角度儀置于左大腿處；右腿角度儀置于右大腿處； 所述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； 所述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。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種人體失衡預(yù)警方法，其特征在于，步驟2具體為： 步驟21，右腳跟壓力傳感器測(cè)量到的壓力由0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)； 步驟22,左腳跟壓力傳感器測(cè)量到的壓力由0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)； 步驟23,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)； 步驟24,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)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種人體失衡預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟3具體為： 步驟31，從右腳跟著地狀態(tài)到左腳跟著地狀態(tài)，陀螺儀測(cè)量人體繞右腳跟轉(zhuǎn)動(dòng)的角速 度％乘上從陀螺儀到右腳跟的距離S(l，得到陀螺儀的向前速度V(l= ? ^ ? Sq; 步驟32,在左腳跟著地狀態(tài)至右腳掌離地狀態(tài)時(shí)，骶椎加速度儀測(cè)量得到第二骶椎處 的加速度為(t)，并求取ai (t)在左腳跟著地狀態(tài)至右腳掌離地狀態(tài)這一時(shí)間段內(nèi)的積 分，并根據(jù)求取的積分得出第二骶椎處的速度增量根據(jù)八力得出第二 骶椎處在右腳掌離地狀態(tài)時(shí)的向前速度v1= V(l+Av1; 步驟33,在左腳跟著地狀態(tài)至右腳掌離地狀態(tài)時(shí)，左腳跟加速度儀測(cè)量得到左腳跟的 加速度a2 (t)，并求取a2 (t)在左腳跟著地狀態(tài)至右腳掌離地狀態(tài)這一時(shí)間段內(nèi)的積分，并 根據(jù)求取的積分得出左腳跟的速度增量，根據(jù)aV2得出左腳跟在右腳掌 離地狀態(tài)時(shí)的向前速度v2= 0+Av2; 步驟34,根據(jù)左腳跟在右腳掌離地狀態(tài)時(shí)的向前速度^和第二骶椎處在右腳掌離地狀 態(tài)時(shí)的向前速度Vi，得出右腳掌離地狀態(tài)時(shí)第二骶處相對(duì)于左腳跟處的相對(duì)向前速度Av3 =vrv2; 步驟35,在右腳掌離地狀態(tài)時(shí)，骶椎角度儀測(cè)量得到軀干后傾角0i，左腿角度儀和右 腿角度儀測(cè)量得出兩大腿夾角9 2,根據(jù)0i和9 2得出9 = 9 1+9 2; 步驟36,根據(jù)0和Av3得出人體后傾系數(shù)y= 0/(Av3)。
6. -種人體失衡預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，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； 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； 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； 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； 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。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述一種人體失衡預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于， 所述角度儀包括：骶椎角度儀、左腿角度儀和右腿角度儀； 所述加速度儀包括：骶椎加速度儀、左腳跟加速度儀和右腳跟加速度儀； 所述壓力傳感器包括：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。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述一種人體失衡預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述陀螺儀、骶椎加速度 儀和骶椎角度儀置于人體軀干第二骶椎處； 所述左腿角度儀置于左大腿處；右腿角度儀置于右大腿處； 所述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； 所述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。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述一種人體失衡預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述MCU控制器根據(jù)壓力 數(shù)據(jù)判定人體行走步態(tài)為： MCU控制器根據(jù)接收的右腳跟壓力傳感器發(fā)送的壓力由0逐漸增大的數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)前 人體彳丁走步態(tài)為右腳跟著地狀態(tài)； MCU控制器根據(jù)接收的左腳跟壓力傳感器發(fā)送的壓力由0逐漸增大的數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)前 人體行走步態(tài)為左腳跟著地狀態(tài)； MCU控制器根據(jù)接收的右腳掌壓力傳感器發(fā)送的壓力由大逐漸減小的數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)前 人體行走步態(tài)為右腳掌離地狀態(tài)； MCU控制器根據(jù)接收的左腳掌壓力傳感器發(fā)送的的壓力由大逐漸減小的數(shù)據(jù)，判斷當(dāng) 前人體行走步態(tài)為左腳掌離地狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種人體失衡預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于， 所述MCU控制器根據(jù)根據(jù)人體的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)得出人體后傾系數(shù)y為： MCU控制器判斷當(dāng)前狀態(tài)為從右腳跟著地狀態(tài)到左腳跟著地狀態(tài)時(shí)，MCU控制器接收 陀螺儀發(fā)送的人體繞右腳跟轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)運(yùn)算規(guī)則令乘上從陀螺儀 到右腳跟的距離S(l，得到陀螺儀的向前速度V(l= ?，sQ; MCU控制器判斷當(dāng)前狀態(tài)為從左腳跟著地狀態(tài)至右腳掌離地狀態(tài)時(shí)，MCU控制器接收 骶椎加速度儀發(fā)送的第二骶椎處的加速度數(shù)據(jù)(t)，并根據(jù)預(yù)設(shè)運(yùn)算規(guī)則求取ai (t)在左 腳跟著地狀態(tài)至右腳掌離地狀態(tài)這一時(shí)間段內(nèi)的積分，并根據(jù)求取的積分得出第二骶椎處 的速度增量&根據(jù)AVl得出第二骶椎處在右腳掌離地狀態(tài)時(shí)的向前速度 Vj=v0+AVj; MCU控制器判斷當(dāng)前狀態(tài)為從左腳跟著地狀態(tài)至右腳掌離地狀態(tài)時(shí)，MCU控制器接收 左腳跟加速度儀發(fā)送的左腳跟的加速度數(shù)據(jù)a2 (t)，并根據(jù)預(yù)設(shè)運(yùn)算規(guī)則求取a2 (t)在左 腳跟著地狀態(tài)至右腳掌離地狀態(tài)這一時(shí)間段內(nèi)的積分，并根據(jù)求取的積分得出左腳跟的 速度增量根據(jù)Av2得出左腳跟在右腳掌離地狀態(tài)時(shí)的向前速度^ = ， 0+ A v2； MCU控制器根據(jù)左腳跟在右腳掌離地狀態(tài)時(shí)的向前速度v2和第二骶椎處在右腳掌離 地狀態(tài)時(shí)的向前速度Vi，得出右腳掌離地狀態(tài)時(shí)第二骶處相對(duì)于左腳跟處的相對(duì)向前速度 Av3=vfV2; MCU控制器判斷當(dāng)前狀態(tài)為右腳掌離地狀態(tài)時(shí)，MCU控制器接收骶椎角度儀發(fā)送的軀 干后傾角數(shù)據(jù)9i，以及左腿角度儀和右腿角度儀發(fā)送的兩大腿夾角數(shù)據(jù)9 2，根據(jù)9 :和 0 2得出 0 = 0 1+ 0 2; MCU控制器根據(jù)0和Av3得出人體后傾系數(shù)y= 0AAv3)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種人體失衡預(yù)警方法和系統(tǒng)。所述方法和系統(tǒng)為：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)；根據(jù)壓力數(shù)據(jù)判定人體行走步態(tài)；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)μ；將人體后傾系數(shù)μ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；根據(jù)人體跌倒的判斷結(jié)果生成觸發(fā)指令；根據(jù)觸發(fā)指令發(fā)出警報(bào)提示。本發(fā)明利用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。
【IPC分類】A61B5-11, A61B5-103, A61B5-22
【公開(kāi)號(hào)】CN104799862
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510154151
【發(fā)明人】李世明
【申請(qǐng)人】魯東大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月2日