一種人體失衡預警方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子檢測技術領域，特別涉及一種人體失衡預警方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[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，世界上每年都有大約424000例死亡與跌倒行為直接相關，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1/3,其中20-30%的老人在跌倒事件中會造成擦傷、髖部骨 折、頭部外傷等，并隨著年齡的增加而增加。在美國，每年用于跌倒的醫(yī)療總費用超過200 億美元。我國目前有約1. 3億老年人，每年約有2000萬老年人至少發(fā)生共計2500萬次跌 倒事故，直接醫(yī)療費用超過50億元人民幣。另外對于中風、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，也會受到比正常人多的傷害。由此可見，防止跌倒成為 一個亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明通過對人體行走時各個階段的平衡性進行分析，提供一種在人體跌倒前時 便發(fā)出警報的人體失衡預警方法和系統(tǒng)。
[0004] 本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：一種人體失衡預警方法，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行走步態(tài)下的人體運動數(shù)據(jù)，并根據(jù) 人體的運動數(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與預設閾值比較，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)出警報提示。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過對人體行走步態(tài)的平衡性分析，得出人體后傾 系數(shù)超過預設值，就會向后跌倒的結(jié)論。通過安裝于人體各個部位的傳感器測量得到人體 行走步態(tài)的運動數(shù)據(jù)，利用MCU控制器對人體運動數(shù)據(jù)進行運算得出人體后傾系數(shù)，并將 人體后傾系數(shù)與預設閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果觸發(fā)警報裝置，實現(xiàn)了在人體跌倒發(fā)生 前便進行預警。
[0012] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明還提供了一種人體失衡預警系統(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，用于獲取各個行走步態(tài)下的人體運動數(shù)據(jù)，并將 所述人體運動數(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)人體的運動 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與預設閾值比較，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] 所述警報裝置，用于根據(jù)觸發(fā)指令發(fā)出警報提示。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明一種人體失衡預警系統(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)明一種人體失衡預警系統(tǒng)部件關系示意圖。
[0021] 附圖中，各標號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、警報裝置。
【具體實施方式】
[0028] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0029] 平衡性是人體活動的基本要求之一，尤其對老年人、病人（如中風、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程中都存在著嚴重的失去身體平衡性的危險，例如他 (她）們在步行過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，導致傷殘甚至死亡的現(xiàn)象經(jīng)?？梢?。
[0030] 人體向前行走時，經(jīng)常會遇到向前滑動的情況，此時人體就會向后傾斜，如果后傾 的不大，人體可以通過向前邁步來糾正傾斜而避免滑倒的危險，如果后傾超過一定的閾值， 人體就會無法通過自身的運動來恢復平衡，人體后傾失衡達到了一定的危險程度，就會向 后跌倒。本發(fā)明發(fā)明通過對人體行走步態(tài)的平衡性分析，得出人體后傾系數(shù)超過預設值，就 會向后跌倒的結(jié)論。通過安裝于人體各個部位的傳感器測量得到人體行走步態(tài)的運動數(shù) 據(jù)，利用MCU控制器對人體運動數(shù)據(jù)進行運算得出人體后傾系數(shù)，并將人體后傾系數(shù)與預 設閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果觸發(fā)警報裝置，實現(xiàn)了在人體跌倒發(fā)生前便進行預警，以使 人體有足夠的時間反應避免跌倒。
[0031] 圖1為本發(fā)明一種人體失衡預警系統(tǒng)方法步驟流程圖。
[0032] 如圖1所示，一種人體失衡預警方法，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行走步態(tài)下的人體運動數(shù)據(jù)，并根據(jù) 人體運動數(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與預設閾值比較，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動過程看做是輪流繞左右腳跟的圓 周運動。據(jù)此，整個人體行走步態(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)的過程具體為：右腳跟壓力傳感器測量到的壓力由〇逐漸增大，則判斷當前 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量到的壓力由大逐漸減小，則判斷 當前人體行走步態(tài)為左腳掌離地狀態(tài)。左腳跟壓力傳感器測量到的壓力由〇逐漸增大，則 判斷當前人體行走步態(tài)為左腳跟著地狀態(tài)；右腳掌壓力傳感器測量到的壓力由大逐漸減 小，則判斷當前人體行走步態(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量到的壓力均由大減至0,判斷當前人體行走步態(tài)為前支 撐階段；左腳跟壓力傳感器和左腳