專利名稱：一種防跌倒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種防跌倒裝置。
背景技術(shù)：
隨著老年人口的劇增，老齡化問題成為當前社會的最突出問題。目前已知世界范圍內(nèi)60歲以上的老年人口已超過6億。“十二五”時期我國人口老齡化加速發(fā)展，人口老齡化形勢更加嚴峻，將呈現(xiàn)出老齡化、高齡化、空巢化加速發(fā)展的三個新特征。同時跌倒對于老年人群而言是一個很嚴重的問題，老年人群跌倒的發(fā)生率遠高于年輕人，除了肢體上的傷害，跌倒之后在心理及社交生活上也可能造成嚴重的后遺癥。據(jù)統(tǒng)計，約三分之一 65歲以上老人平均每年跌倒一次，而且比例隨著年齡增長而增加，80歲以上老年人跌倒的年發(fā)生率可高達50%。同時有些疾病造成人的身體不平衡也容易跌倒。面 對這種情況，發(fā)展跌倒智能探測和防護系統(tǒng)，具有正面現(xiàn)實意義。且中國專利文獻公開了申請?zhí)枮?01020117453的一種跌倒防護裝置，該裝置包括頭盔和報警裝置，其中頭盔為由氣囊構(gòu)成的充氣頭盔，報警裝置裝設(shè)在頭盔氣囊內(nèi)部。報警裝置通過壓力傳感器檢查到的人跌倒時的壓力變化啟動報警提示，該裝置即預防了跌倒受傷的同時，還具有喚人救援的功能，但是該跌倒防護裝置是在人跌倒后通過壓力檢測作為使用者跌倒的判別根據(jù)不夠準確，容易產(chǎn)生誤報警，且該裝置的頭盔結(jié)構(gòu)直接戴在頭上會造成使用者的舒適度較差。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種防跌倒裝置，該裝置通過對使用者身體姿態(tài)和運動的實時檢測，能進行防護措施防止老年人受到跌倒傷害。本實用新型通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)一種防跌倒裝置，該裝置包括用于給元器件提供能量的電源模塊，其特征在于，該裝置還包括用于對佩戴者運動狀態(tài)的檢測信號進行讀取判別并做出控制處理的微控制器，所述的微控制器的A/D輸入口分別連接有用于測量物體的加速度的慣性感測元件加速度計和用于感測與維持方向的陀螺儀，所述的微控制器的控制信號輸出口連接有報警單元和可彈出的安全氣囊。電源模塊給裝置的元器件供電，加速計和陀螺儀分別實時檢測佩戴者運動的慣性加速度和佩戴者維持平衡的方向和角度，微控制器從A/D輸入口分別讀取加速度計和陀螺儀的檢測數(shù)據(jù)，微控制器根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)通過預設(shè)在微控制器內(nèi)部的跌倒檢測算法得出角速度，在比對加速度小于設(shè)定閾值時，進一步比對本次加速度與前一次角速度是否減少、當前角速度與前一次的速度是否增加，上述的判斷都滿足時并進行計數(shù)，在滿足上述判定的計數(shù)次數(shù)達到預設(shè)值說明佩戴者正在發(fā)生跌倒，微控制器通過控制信號輸出口發(fā)出控制指令控制安全氣囊彈出對佩戴者進行保護，同時微控制器控制報警單元發(fā)出警報聲提醒身邊的人進行救援。在上述的防跌倒裝置中，所述的微控制器還連接有用于與上位機實現(xiàn)無線通訊的無線傳輸模塊。微控制器讀取加速度計和陀螺儀的檢測數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)送給無線模塊的發(fā)送寄存器。無線模塊在將數(shù)據(jù)發(fā)送到在上位機的另一塊無線模塊處，上位機讀取接收到的數(shù)據(jù)，實時畫出合加速度和合角速度的波形，可對不同的佩戴者的檢查數(shù)據(jù)進行分析和對本防跌倒裝置的升級。在上述的防跌倒裝置中，所述的安全氣囊壓縮佩戴在腰部，安全氣囊接收微控制器發(fā)出打開控制指令進行充氣打開。安全氣囊佩戴在腰部使佩戴者更舒適，在微控制器判定佩戴者在發(fā)生跌倒動作時控制安全氣囊充氣打開一直保護到佩戴者的頭部。在上述的防跌倒裝置中，所述的微控制器為STM32F103RBT6單片機。在上述的防跌倒裝置中，所述的加速度計為ADXL345三軸加速度計。AD XL345三軸加速度計是一款小而薄的超低功耗3軸加速度計，使本裝置整體結(jié)構(gòu)小適于佩戴且攜帶方便。在上述的防跌倒裝置中，所述的陀螺儀為L3G4200D三軸陀螺儀。陀螺儀主要是由一個位于軸心可以旋轉(zhuǎn)的輪子構(gòu)成。當陀螺轉(zhuǎn)子以極高速度旋轉(zhuǎn)時，就產(chǎn)生了慣性，這慣性使得陀螺轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸保持在空間，指向一個固定的方向，同時反抗任何改變轉(zhuǎn)子軸向的力量。現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型坐姿監(jiān)視裝置具有以下優(yōu)點I、本實用新型通過該裝置通過對使用者身體姿態(tài)和運動的實時檢測，當發(fā)生異常跌倒時，能進行防護措施防止老年人受到跌倒傷害。通過這樣不僅可以減輕社會和子女的壓力，也可以讓老年人不再因為害怕跌倒而減少外出，提高老年人生活的品質(zhì)水平。2、本實用新型防跌倒裝置結(jié)構(gòu)簡單，適于攜帶且給佩戴者帶來了舒適性和針對個人進行的升級調(diào)整，使的本實用新型對跌倒狀況的判斷更加的準確。3、本實用新型通過無線模塊與上位機進行通訊連接，方便對檢測的加速度和角速度的實時監(jiān)測和研究，同時方便針對個體跌倒的角速度和加速度的差異調(diào)整本防跌倒裝置的檢測算法和判斷預設(shè)值使得本裝置針對不同的人都能這么準確。

圖I是本實用新型防跌倒裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I、微控制器；11、A/D輸入口 ；12、控制信號輸出口 ；2、安全氣囊；3、無線傳輸模塊；4、三軸加速度計；5、三軸陀螺儀；6、電源模塊；7、報警單元。
具體實施方式
以下是本實用新型的具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的描述，但本實用新型并不限于這些實施例。如圖I所示，本防跌倒裝置包括用于給元器件提供能量的電源模塊6，還包括用于對佩戴者運動狀態(tài)的檢測信號進行讀取判別并做出控制處理的微控制器1，微控制器I的A/D輸入口 11分別連接有用于測量物體的加速度的慣性感測元件加速度計和用于感測與維持方向的陀螺儀，微控制器I的控制信號輸出口 12連接有報警單元7、可彈出的安全氣囊2和用于與上位機實現(xiàn)無線通訊的無線傳輸模塊3。安全氣囊2壓縮佩戴在腰部，安全氣囊2接收微控制器I發(fā)出打開控制指令進行充氣打開。[0021]微控制器I為STM32F103RBT6單片機。STM32F103RBT6單片機使用ARM Cortex -M332位的RISC內(nèi)核，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲器，豐富的增強I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)。該器件還包含2個12位的ADC、3個通用16位定時器和I個PWM定時器。加速度計為ADXL345三軸加速度計。ADXL345三軸加速度計是一款小而薄的超低功耗3軸加速度計，使本裝置整體結(jié)構(gòu)小適于佩戴且攜帶方便。加速度計按輸入軸數(shù)目分類，有單軸、雙軸和三軸加速度計，這里選用三軸加速度傳感器用于多角度檢測物體運動加速度使得判定佩戴者的跌倒數(shù)據(jù)更加的準確。陀螺儀為L3G4200D三軸陀螺儀。陀螺儀主要是由一個位于軸心可以旋轉(zhuǎn)的輪子構(gòu)成。陀螺儀具有定軸性和逆動性兩個基本特性。當陀螺轉(zhuǎn)子以極高速度旋轉(zhuǎn)時，就產(chǎn)生了慣性，這慣性使得陀螺轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸保持在空間，指向一個固定的方向，同時反抗任何改變轉(zhuǎn)子軸向的力量。而根據(jù)逆動性，在運轉(zhuǎn)中的陀螺儀，如果外界施一作用或力矩在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸上，則旋轉(zhuǎn)軸并不沿施力方向運動，而是順著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)向前90度垂直施力方向運動。 以下是本實用新型防跌倒裝置的工作原理電源模塊6給裝置的元器件供電，三軸加速度計4和三軸陀螺儀5分別實時檢測佩戴者運動的慣性加速度和佩戴者維持平衡的方向和角度，微控制器I從A/D輸入口 11分別讀取三軸加速度計4和三軸陀螺儀5的檢測數(shù)據(jù)，微控制器I根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)通過預設(shè)在微控制器內(nèi)部的跌倒檢測算法得出角速度，在比對加速度小于設(shè)定閾值時，進一步比對本次加速度與前一次角速度是否減少、當前角速度與前一次的速度是否增加，上述的判斷都滿足時并進行計數(shù)，在滿足上述判定的計數(shù)次數(shù)達到預設(shè)值說明佩戴者正在發(fā)生跌倒，微控制器I通過控制信號輸出口 12發(fā)出控制指令控制安全氣囊2彈出對佩戴者進行保護，同時微控制器I控制報警單元7發(fā)出警報聲提醒身邊的人進行救援。微控制器I在讀取三軸加速度計4和三軸陀螺儀5的檢測數(shù)據(jù)的同時并將數(shù)據(jù)送給無線傳輸模塊3的發(fā)送寄存器。無線傳輸模塊3在將數(shù)據(jù)發(fā)送到在上位機的另一塊無線模塊處，上位機讀取接收到的數(shù)據(jù)，實時畫出合加速度和合角速度的波形，可對不同的佩戴者的檢查數(shù)據(jù)進行分析和對本防跌倒裝置的升級。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了微控制器I、A/D輸入口 11、控制信號輸出口 12、安全氣囊2、無線傳輸模塊3、三軸加速度計4、三軸陀螺儀5、電源模塊6、報警單元7等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。
權(quán)利要求1.一種防跌倒裝置，該裝置包括用于給元器件提供能量的電源模塊(6)，其特征在于，該裝置還包括用于對佩戴者運動狀態(tài)的檢測信號進行讀取判別并做出控制處理的微控制器(I )，所述的微控制器(I)的A/D輸入口( 11)分別連接有用于測量物體的加速度的慣性感測元件加速度計和用于感測與維持方向的陀螺儀，所述的微控制器(I)的控制信號輸出口(12)連接有報警單元(7)和可彈出的安全氣囊(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的防跌倒裝置，其特征在于，所述的微控制器(I)還連接有用于與上位機實現(xiàn)無線通訊的無線傳輸模塊(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的防跌倒裝置，其特征在于，所述的安全氣囊(2)壓縮佩戴在腰部，安全氣囊(2)接收微控制器(I)發(fā)出打開控制指令進行充氣打開。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防跌倒裝置，其特征在于，所述的微控制器(I)為STM32F103RBT6單片機。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的防跌倒裝置，其特征在于，所述的加速度計為ADXL345三軸加速度計。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的防跌倒裝置，其特征在于，所述的陀螺儀為L3G4200D三軸陀螺儀。
專利摘要本實用新型提供了一種防跌倒裝置，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有技術(shù)中使用者跌倒的判別根據(jù)不夠準確，容易產(chǎn)生誤報警的問題。本防跌倒裝置包括用于給元器件提供能量的電源模塊，還包括用于對佩戴者運動狀態(tài)的檢測信號進行讀取判別并做出控制處理的微控制器，微控制器的A/D輸入口分別連接有用于測量物體的加速度的慣性感測元件加速度計和用于感測與維持方向的陀螺儀，微控制器的控制信號輸出口連接有報警單元和可彈出的安全氣囊。該裝置通過對使用者身體姿態(tài)和運動的實時檢測，能進行防護措施防止老年人受到跌倒傷害。
文檔編號G08B21/04GK202650197SQ20122032854
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月9日
發(fā)明者林志龍, 雷必成, 張石清, 王韜, 袁國堂 申請人:臺州學院