CN204303137U - 一种身体姿态监测终端及*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种身体姿态监测终端及***，该身体姿态监测终端包括：传感器、微控制芯片、振动器、无线通讯模块、供电电源及电源选择开关；所述的传感器、振动器、无线通讯模块及电源选择开关分别连接至所述的微控制芯片，所述的电源选择开关连接至所述的供电电源；所述的传感器测量人体姿态数据，并将所述人体姿态数据发送给所述的微控制芯片，所述的微控制芯片将根据所述人体姿态数据得到的姿态角数据通过所述无线通讯模块发送给所述基站及所述服务终端；所述的振动器接收所述微控制芯片的报警指令，根据所述报警指令进行振动提示。本实用新型的身体姿态监测终端成本低、尺寸小、功耗低、便于携带，不依附于智能移动终端就能单独实现姿态监测提醒。

Description

一种身体姿态监测终端及***

技术领域

本实用新型是关于身体姿态监测技术，特别是关于一种身体姿态监测终端及***。

背景技术

古人云：“站似一棵松，坐如一张钟”，然而这种准则对今人而言有点难度。在日常的工作、学习和生活中，很少人会在意自己的坐姿或行走姿势，大都是怎么舒服怎么来。某则关于坐姿的调查结果显示，真正挺直腰板就坐的受访者仅占到18.2％。不良的坐姿或行走姿势不仅难看，而且会严重影响我们的健康。不难看到，很多小学生小小年纪，眼睛就近视或驼背；很多上班族正遭受着久坐和坐姿不当带来的职业病：肩背部肌肉劳损，肩背疼痛或僵硬等不适症状，腰部肌肉劳损，甚至出现头晕目眩，严重的还会出现无法正常站立的情况。此外，不良的坐姿会引发驼背、含胸等问题。驼背、含胸、弯腰这些不好的走路姿势会使全身的筋脉得不到舒张，大脑和身体得不到应有的供氧。

针对上述问题，申请号为201220696942.4的中国专利公开了一种坐姿提醒器，该坐姿提醒器是采用真空密封水银开关(重力感应开关)和膜片式压力传感器作为检测传感器，测量精度和准确度不是很高，并且是将三个传感器分别置于耳部、背部和腰部，佩戴不是很方便；申请号为201220523425.7的中国专利公开了一种基于红外线感应的U型坐姿提醒器，该提醒器通过固定螺丝与桌面连接，当通过红外线感应到使用者低头时，便发出提醒声提醒使用者坐姿。从结构上来说，适用范围受限；从功能上来说，当坐姿正确而低头时，会出现误判；申请号为201220151692.6的中国专利公开了一种摄像头坐姿校正装置，这种装置图像识别技术精确定位眼睛、书本、桌面的位置与相对距离，如果离得近就提醒注意坐姿，也可在当正确姿势时间过长后可提醒改变姿势或休息；申请号为201220378175.2的中国专利公开了一种基于结构设计的支杆式坐姿提醒器，该提醒器使用不方便，且适用范围受限；申请号为201220162238.0的中国专利公开一种背负式坐姿提醒装置，该装置是根据水银珠的左右摆动判断坐姿不良，准确度不高，且这种背负式不雅观也不方便。申请号为201410019465.1的中国专利公开了一种基于智能移动设备的久坐提醒及坐姿检测装置，该装置是通过压力传感器采集数据，并通过蓝牙将数据传至智能终端，由智能移动终端进行数据分析处理以及久坐提醒，通过分析分布在不同位置的传感器的压力差值检测使用者身体姿态，一方面利用多个传感器的压力差值检测身体姿态不是很准确，受传感器数量的限制，同时也使盖装置的功能仅局限在坐姿监测，不能实现行走姿势监测，使用范围受限。此外，还有其他一些坐姿提醒纠正座椅、台灯等，但这些不适合上班族使用。

目前，国内市场上售卖的耳挂式坐姿提醒器多数是将设备挂在耳朵上，通过内置的重力传感器，利用电子平衡原理，当头部前后倾斜时，立刻发出报警声，但这种产品挂在耳朵上有些重，并且头部稍有角度，就会报警，导致使用者时刻要注意自己头部的姿势，容易引起分神。现有技术中的长颈鹿身姿提醒器是通过内置陀螺仪检测身体姿势，并通过蓝牙将身体姿势数据传送至手机上进行处理分析，检测到不良坐姿后，由手机控制身姿提醒器发出震动。由于陀螺仪随着工作时间的增长会出现漂移现象，导致测量不准；并且只针对有手机的用户，不适用基本不用手机的小学生。

国外市场上推出的LUMOback和Lumo Lift坐姿提醒器虽然能够检测使用者的不良姿势，但售价较贵，并且两者的应用仅兼容iOS操作***，难以全面推广。

通过上述分析可知，现有的坐姿提醒装置还具有如下缺点：

1)坐姿检测准确度不是很高，佩戴使用不方便；

2)使用范围和使用对象受限；

3)坐姿不良时大都采用声音提醒方式，当学生在安静的课堂或上班族在安静的办公室时，坐姿提醒声音会显得很突兀；

4)价格较贵；

5)多数是依附于智能移动终端实现身体姿态数据处理分析和坐姿不良时的提醒。

实用新型内容

本实用新型提供一种身体姿态监测终端及***，以降低成本、缩小尺寸小、减少功耗，在不依附于智能移动终端的情况下单独实现姿态监测提醒功能。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种身体姿态监测终端，连接一基站及一服务终端，所述的身体姿态监测终端包括：传感器、微控制芯片、振动器、无线通讯模块、供电电源及电源选择开关；

所述的传感器、振动器、无线通讯模块及电源选择开关分别连接至所述的微控制芯片，所述的电源选择开关连接至所述的供电电源；

所述的传感器测量人体姿态数据，并将所述人体姿态数据发送给所述的微控制芯片，所述的微控制芯片将根据所述人体姿态数据得到的姿态角数据通过所述无线通讯模块发送给所述基站及所述服务终端；所述的振动器接收所述微控制芯片的报警指令进行振动提示，即所述的振动器根据微控制芯片的控制而进行振动提示.。

在一实施例中，所述的电源选择开关包括：USB供电档位、锂电池供电档位及断电档位，所述的USB供电档位连接第一USB接口，所述的锂电池供电档位连接一可充电锂电池。

在一实施例中，所述的身体姿态监测终端还包括：用于显示终端状态的LED灯，连接所述的微控制芯片。

在一实施例中，所述的无线通讯模块包括：GPRS模块及射频发送模块；所述的GPRS通过TCP方式连接服务终端，用于向所述服务终端发送姿态角数据；所述射频发送模块连接所述基站的射频接收模块，用于向所述基站发送姿态角数据。

在一实施例中，所述的传感器为MEMS九轴惯性传感器，通过IIC总线连接所述的微控制芯片。

在一实施例中，所述GPRS模块通过自身的RXD及TXD与所述微控制芯片的RXD、TXD交叉连接。

在一实施例中，所述的身体姿态监测终端可以安装在人体的胸部、颈部、背部或肩部。

在一实施例中，所述的第一USB接口采用mini USB接口。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种身体姿态监测***，所述的身体姿态监测***包括：服务终端、基站及上述的身体姿态监测终端；

所述的基站包括：微控制器、射频接收模块、串口转USB模块、第二USB接口，所述的射频接收模块及串口转USB模块分别连接所述的微控制器，所述的第二USB接口连接所述的串口转USB模块；

所述身体姿态监测终端的射频发送模块连接所述的射频接收模块，用于向所述的基站发送姿态角数据；

所述的基站通过所述第二USB接口连接所述服务终端；所述身体姿态监测终端的GPRS模块连接所述服务终端。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的身体姿态监测终端成本低、尺寸小、功耗低、便于携带，不依附于智能移动终端就能单独实现姿态监测提醒。

本实用新型的身体姿态监测终端采用九轴惯性传感器，实现加速度、角速度和磁力计的优势互补，不论静态或是动态，都能得到较精准的姿态角，从而为监测不良坐姿或行走姿势打下良好的基础。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的身体姿态监测终端的结构示意图；

图2为本实用新型的基站的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种身体姿态监测终端，该身体姿态监测终端连接一基站及一服务终端。该身体姿态监测终端包括：传感器、微控制芯片、振动器、无线通讯模块、供电电源及电源选择开关。

传感器、振动器、无线通讯模块及电源选择开关分别连接至微控制芯片，电源选择开关连接至所述的供电电源，所述的供电电源通过所述的电源选择开关给身体姿态监测终端供电。

传感器可以获得人体姿态数据(原始传感器数据信息，包括：使用者的原始加速度、角速度和磁力计数据等)，并将人体姿态数据发送给微控制芯片(Micro Control UnitMCU)。一实施例中，传感器为MEMS九轴惯性传感器，通过IIC总线连接微控制芯片。

微控制芯片对人体姿态数据进行校正、滤波预处理后，再采用姿态解算算法进行处理分析得到稳定的姿态角数据信息。

微控制芯片可以将上述得到的姿态角数据与预设的阈值进行比较，当检测到使用者的身体姿态角数据超过预设的阈值时，将向振动器发送报警指令，振动器接收该报警指令，并通过振动提示使用者纠正自己的不良坐姿或行走姿势。

微控制芯片检测到使用者长期坐着或者姿态角长时间不变或变化很小时，也会向振动器发送报警指令，振动器接收该报警指令，并通过振动提醒使用者起身活动或者是改变目前的姿势。

微控制芯片根据人体姿态数据得到姿态角数据信息、将姿态角数据与预设的阈值进行比较及检测到使用者坐着或者姿态角时间的长短为本领域的公知的技术，不再赘述。可以实现上述数据处理的微控制芯片的型号包括STM32F407等，本实用新型不以此为限。

微控制芯片还可以将上述得到的姿态角数据信息通过无线通讯模块分别发送给基站及服务终端。

在一实施例中，电源选择开关包括：USB供电档位、锂电池供电档位及断电档位三个档位，USB供电档位连接一第一USB接口，锂电池供电档位连接一可充电锂电池。通过该断电档位可以切断供电，通过该第一USB接口可以通过USB接口进行供电。第一USB接口可以采用mini USB接口，可充电锂电池采用定制的小体积的电池，要得到微控制器所需的3.3v电压，还需对usb5v供电电压或是锂电池的电压进行电压处理。当检测到电池电压过低时，可以通过USB接口给锂电池充电。

在一实施例中，图1中的无线通讯模块包括：GPRS模块及射频发送模块。GPRS模块通过TCP方式连接服务终端，用于向服务终端发送姿态角数据；射频发送模块连接基站的射频接收模块(所述身体姿态监测终端的无线射频发送模块可与所述的射频接收模块配套使用)，用于向所述基站发送姿态角数据。可选用带有TCP/IP协议栈的GPRS模块，这样就避免***调试和测试的复杂度。

由于GPRS模块的串口电平和微控制芯片的电平都是TTL电平，所以无需经过电平转换，直接将GPRS模块的RXD、TXD和微控制芯片的RXD、TXD交叉连接即可。通过微控制芯片的串口向GPRS模块发送一系列AT指令便能实现与服务终端的连接，通信链路建立后，身体姿态监测终端和服务终端就可以相互通信了。身体姿态监测终端配有射频发送模块，和插在计算机上的基站端配备的射频接收模块进行通信，通过发送由身体姿态监测终端采集的使用者的运动信息，进而实现交互式人机控制。

一实施例中，身体姿态监测终端还包括：用于显示终端状态的LED灯，连接微控制芯片。

该身体姿态监测终端可以放置在胸部、颈部、背部或肩部，并且结构上设计成可以与使用者上述部分紧贴的形状，这样测得的姿态角数据才能真实准确反映使用者姿态。当身体姿势不当时，身体姿态角超过设定的阈值，微型振动器振动提醒，放置部位不同，设置的提醒阈值也不同。

需要注意的事，在使用该身体姿态监测终端前，使用者需要静止站立或坐着一定时间，对该身体姿态监测终端进行初始化校准，计算机根据接收到的一定时间内的姿态信息判断传感器放置的位置，并向终端写入对应的阈值。根据站立、坐着、坐站变化瞬间和站坐变化瞬间传感器的加速度和角速度数据的特点，可以将坐着和站立及两个动作的切换区别开来，当判断用户为坐姿状态时，即开启定时，当超过二个小时，用户姿态仍为坐姿，则驱动振动器提醒使用者起身活动。当检测到用户的姿态角在半个小时内没有变化或者变化很微小，也驱动振动器提醒使用者变换坐姿。上述初始化校准为本领域常用的技术手段，不在赘述。

本实用新型实施例提供一种身体姿态监测***，所述的身体姿态监测***包括：服务终端、基站及图1所示的身体姿态监测终端。

如图2所示，基站包括：微控制器、射频接收模块、串口转USB模块、第二USB接口。射频接收模块及串口转USB模块分别连接微控制器，第二USB接口连接串口转USB模块。

身体姿态监测终端的射频发送模块连接基站的射频接收模块，通过射频发送模块，身体姿态监测终端可以向基站发送姿态角数据。

基站通过第二USB接口连接服务终端，可以将从身体姿态监测终端获得的姿态角数据发送给服务终端。身体姿态监测终端的GPRS模块也可以连接到服务终端，直接向服务终端发送姿态角数据。

服务终端可以存储姿态角数据，还可以条形图、饼状图等形式展示使用者在一定时间内坐、站、行走、运动时间和不良姿势出现的次数。

该身体姿态监测终端与基站、服务终端构成的身体姿态监测***，能够实现近距离监测和远程监测。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种身体姿态监测终端，连接一基站及一服务终端，其特征在于，所述的身体姿态监测终端包括：传感器、微控制芯片、振动器、无线通讯模块、供电电源及电源选择开关；

所述的传感器、振动器、无线通讯模块及电源选择开关分别连接至所述的微控制芯片，所述的电源选择开关连接至所述的供电电源；

所述的传感器测量人体姿态数据，并将所述人体姿态数据发送给所述的微控制芯片，所述的微控制芯片将根据所述人体姿态数据得到的姿态角数据通过所述无线通讯模块发送给所述基站及所述服务终端；所述的振动器接收所述微控制芯片的报警指令进行振动提示。

2.根据权利要求1所述的身体姿态监测终端，其特征在于，所述的电源选择开关包括：USB供电档位、锂电池供电档位及断电档位，所述的USB供电档位连接一第一USB接口，所述的锂电池供电档位连接一可充电锂电池。

3.根据权利要求1所述的身体姿态监测终端，其特征在于，所述的身体姿态监测终端还包括：用于显示终端状态的LED灯，连接所述的微控制芯片。

4.根据权利要求1所述的身体姿态监测终端，其特征在于，所述的无线通讯模块包括：GPRS模块及射频发送模块；所述的GPRS连接服务终端，用于向所述服务终端发送姿态角数据；所述射频发送模块连接所述基站的射频接收模块，用于向所述基站发送姿态角数据。

5.根据权利要求1所述的身体姿态监测终端，其特征在于，所述的传感器为MEMS九轴惯性传感器，通过IIC总线连接所述的微控制芯片。

6.根据权利要求4所述的身体姿态监测终端，其特征在于，所述GPRS模块通过自身的RXD及TXD与所述微控制芯片的RXD、TXD交叉连接。

7.根据权利要求1所述的身体姿态监测终端，其特征在于，所述的身体姿态监测终端安装在人体的胸部、颈部、背部或肩部。

8.根据权利要求2所述的身体姿态监测终端，其特征在于，所述的第一USB接口采用mini USB接口。

9.一种身体姿态监测***，所述的身体姿态监测***包括：服务终端、基站及权利要求1-8中任一项所述的身体姿态监测终端；

所述的基站包括：微控制器、射频接收模块、串口转USB模块、第二USB接口，所述的射频接收模块及串口转USB模块分别连接所述的微控制器，所述的第二USB接口连接所述的串口转USB模块；

所述身体姿态监测终端的射频发送模块连接所述的射频接收模块，用于向所述的基站发送姿态角数据；

所述的基站通过所述第二USB接口连接所述服务终端；所述身体姿态监测终端的GPRS模块连接所述服务终端。