CN210574214U - 人体跌倒监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及人体姿态监测技术领域。本实用新型公开了人体跌倒监控装置，包括数据采集器、电源及数据处理模块、传输模块和后台设备，所述数据采集器将采集数据传输到电源及数据处理模块，所述电源及数据处理模块对数据进行处理，并将处理结果通过传输模块传输到后台设备，其特征在于，所述数据采集器包括压力传感器、加速度传感器和陀螺仪传感器，所述压力传感器用于采集人体足底压力，所述加速度传感器用于采集人体运动速度，所述陀螺仪传感器用于采集人体运动方向。本实用新型集成了多种传感器对人体压力、速度、运动方向等数据进行综合判断，可以准确地判断人体姿态，对人体姿态进行监控，提高了人体跌倒监控识别的准确性，降低了误判率。

Description

人体跌倒监控装置

技术领域

本实用新型涉及人体姿态监测技术领域，特别涉及人体下肢姿态监测技术，具体涉及一种人体跌倒监控装置。

背景技术

人体下肢姿态识别对老人监护具有重要意义，尤其是对独居老人跌倒的监测与救护。人体下肢是整个人体结构中行为姿态比较复杂的器官，按照足体的移动状态，人体下肢行为姿态可分为两类：一类是足体保持静止状态的下肢行为姿态，如站、坐和蹲；另一类是足体保持运动状态的下肢行为姿态，如走、跑、跳、踢、蹬等。目前，基于足底压力分布信息识别人体下肢姿态的技术已被提出。这些技术利用人体步行姿态在足底不同部位存在的压力差异，不仅使得人体的步态能通过足底压力分布信息识别，也使得足体静止的下肢行为姿态也可通过足底压力信息进行识别。

中国专利公开号CN203059714U公开了一种足底压力分布测量***，通过布置在足底的压力传感器检测数据，可以对足体姿态作出判断。

然而，由于缺少足体移动方向和移动速度的信息，基于足底压力分布信息并不能用于足体移动中诸如跑、跳、踢、蹬和等下肢行为姿态的识别。例如，在人体跌倒的智能识别应用中，对于人坐在椅子上抬升双腿的行为姿态，由于足底压力为零，仅通过足底压力信息有可能产生人体跌倒的误判。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种人体跌倒监控装置，提高人体跌倒监控识别的准确性，降低误判率。

为了实现上述目的，根据本实用新型具体实施方式的一个方面，提供了一种人体跌倒监控装置，包括数据采集器、电源及数据处理模块、传输模块和后台设备，所述数据采集器将采集数据传输到电源及数据处理模块，所述电源及数据处理模块对数据进行处理，并将处理结果通过传输模块传输到后台设备，其特征在于，所述数据采集器包括压力传感器、加速度传感器和陀螺仪传感器，所述压力传感器用于采集人体足底压力，所述加速度传感器用于采集人体运动速度，所述陀螺仪传感器用于采集人体运动方向。

在某些实施例中，所述压力传感器至少采集3个采集点的数据。

在某些实施例中，所述采集点分布在人体前足前掌、足弓外侧和足后跟处。

在某些实施例中，所述压力传感器为柔性压力传感器。

在某些实施例中，所述后台设备为手机。

在某些实施例中，所述手机通过无线通信与传输模块连接。

在某些实施例中，所述无线通信为Bluetooth通信。

在某些实施例中，所述加速度传感器和陀螺仪传感器由MEMS装置构成。

在某些实施例中，所述数据采集器、电源及数据处理模块和传输模块集成为可穿戴装置。

在某些实施例中，所述可穿戴装置置于鞋中。

本实用新型的有益效果是，集成了多种传感器对人体压力、速度、运动方向等数据进行综合判断，可以准确地判断人体姿态，对人体姿态进行监控。特别是通过合理分布压力传感器，结合时序监测压力传感器数据，进一步增强了判断的可信性，特别适合对老人的行为姿态监控，对于老龄化压力强大社会更具有现实意义。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的具体实施方式、示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为根据本实用新型具体实施方式的结构示意图；

图2为传感器分布示意图。

在附图中：

10——压力传感器；

11——加速度传感器；

12——陀螺仪传感器；

13——电源及数据处理模块；

14——传输模块；

15——后台设备；

101——足后跟；

102——足弓外侧；

103——足弓；

104——足前掌。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的具体实施方式、实施例以及其中的特征可以相互组合。现将参考附图并结合以下内容详细说明本实用新型。

为了使本领域技术人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型具体实施方式、实施例中的附图，对本实用新型具体实施方式、实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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具体实施方式、实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式、实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的人体跌倒监控装置，采用压力传感器监测足底压力分布，陀螺仪传感器监测足体移动方向，加速度计监测足体移动速度。由于足体静止状态的下肢行为姿态可用该装置连续采集的足底压力分布数据识别，而足体移动状态的下肢行为姿态可用该装置连续采集的足体移动方向和移动速度的数据识别。所以，该装置的采集数据可满足人体所有下肢行为姿态的识别，从而为人体跌倒的准确识别提供保障。

另外，该装置采用无线通信模块和柔性压力传感器实现了可穿戴化，特别是可以非常容易的装配于鞋体中，具有结构简单且穿戴方便的特点。

本实用新型的人体跌倒监控装置结构如图1所示，包括压力传感器10、加速度传感器11和陀螺仪传感器12组成的数据采集器、电源及数据处理模块、传输模块以及后台设备。

压力传感器10、加速度传感器11和陀螺仪传感器12将采集数据传输到电源及数据处理模块13，由电源及数据处理模块13对数据进行处理，并将处理结果通过传输模块14传输到后台设备。

数据采集器中，压力传感器10用于采集人体足底压力，加速度传感器11用于采集人体运动速度，陀螺仪传感器12用于采集人体运动方向。这些数据通过处理，就可以对人体姿态作出准确的判断。

实施例

为了便于描述，根据人体行走状态的特点，通常可以将足体受力部分分为四部分，如图2所示右足掌为例，分别为足后跟101、足弓外侧102、足弓103和足前掌104。左足掌与右足掌对称。

人体行走状态下，足后跟101、足弓外侧102、足弓103和足前掌104受力状态是不一样的，特别是行走过程中，足体受力部位在时序上是有所区别的。而且受力时序的检测通常比检测受力大小、受力方向等要容易得多。

正是基于此，本实用新型将压力传感器10分别设置在足后跟101、足弓外侧102和足前掌104三个区域，分别采集3个采集点的压力数据。图2中，足后跟101横向布置了2只压力传感器10；足弓外侧102纵向布置了2只压力传感器10；足前掌104面积比较大，布置了3只压力传感器10，这3只压力传感器10基本上平行布置，略带一点弧度，更加符合足前掌受力特点。

人体正常行走状态下，足体受力时序是，首先是布置在足后跟101的压力传感器采集到数据，然后是布置在足弓外侧102的压力传感器采集到数据，最后才是布置在足前掌104的压力传感器采集到数据。上述受力过程左右脚交替发生。

电源及数据处理模块13通过足后跟101、足弓外侧102和足前掌104三个区域的压力传感器10采集数据的时序关系，结合加速度传感器11采集的人体运动速度数据和陀螺仪传感器12采集的运动方向数据，就可以对行走姿态作出准确判断。

电源及数据处理模块13将判断结果通过传输模块14，以蓝牙(Bluetooth)通信方式传输到用户的手机中。

本例加速度传感器11和陀螺仪传感器12由MEMS(Micro-Electro-Mechanical-Systems)装置构成，具有体积小，成本低，技术成熟的特点。

本例压力传感器10采用柔性压力传感器，可以设置到鞋垫上，便于将人体跌倒监控装置除后台设备以外都集成为可穿戴装置，设置在鞋中。

本例可穿戴装置，柔性压力传感器设置在鞋垫上，加速度传感器11、陀螺仪传感器12电源及数据处理模块13和传输模块14都设置在鞋垫下面足弓处的鞋底中，如图2所示。

本例电源及数据处理模块13由锂电池、充放电电路以及DSP(数字处理器)或MCU(微处理器)构成，用于为整个装置提供电能和进行数据处理。

实施例2

本例人体跌倒监控装置基本结构与实施例1相同，主要区别是本例电源及数据处理模块13除了提供电源外，只进行数据的前置处理，包括采集信号整形、数据编码。

这样可以进一步简化可穿戴装置的结构，并且可以采用更复杂、更强大和更智能化的数据处理***。

本例数据传输到后台设备后再进行判断和进一步处理，由于后台设备如手机等可以具有更为强大的处理能力，并可以具有人工智能和学习能力，通过学习使用者正常站立、行走状态下的数据特点，如左右足压力传感器受力时序、持续时间、速度变化规律、运动方向的稳定性等，对人体是否跌倒进行准确检测，甚至可以通过人工智能学习，发出即将跌倒的预警信号，进一步扩展人体跌倒监控装置的功能和适用范围。

Claims (10)

1.人体跌倒监控装置，包括数据采集器、电源及数据处理模块、传输模块和后台设备，所述数据采集器将采集数据传输到电源及数据处理模块，所述电源及数据处理模块对数据进行处理，并将处理结果通过传输模块传输到后台设备，其特征在于，所述数据采集器包括压力传感器、加速度传感器和陀螺仪传感器，所述压力传感器用于采集人体足底压力，所述加速度传感器用于采集人体运动速度，所述陀螺仪传感器用于采集人体运动方向。

2.根据权利要求1所述的人体跌倒监控装置，其特征在于，所述压力传感器至少采集3个采集点的数据。

3.根据权利要求2所述的人体跌倒监控装置，其特征在于，所述采集点分布在人体前足前掌、足弓外侧和足后跟处。

4.根据权利要求1所述的人体跌倒监控装置，其特征在于，所述压力传感器为柔性压力传感器。

5.根据权利要求1所述的人体跌倒监控装置，其特征在于，所述后台设备为手机。

6.根据权利要求5所述的人体跌倒监控装置，其特征在于，所述手机通过无线通信与传输模块连接。

7.根据权利要求6所述的人体跌倒监控装置，其特征在于，所述无线通信为Bluetooth通信。

8.根据权利要求1所述的人体跌倒监控装置，其特征在于，所述加速度传感器和陀螺仪传感器由MEMS装置构成。

9.根据权利要求1所述的人体跌倒监控装置，其特征在于，所述数据采集器、电源及数据处理模块和传输模块集成为可穿戴装置。

10.根据权利要求9所述的人体跌倒监控装置，其特征在于，所述可穿戴装置置于鞋中。

Images