一种跌倒防护装置及跌倒预测方法与流程

本发明涉及防护装置领域，尤其涉及一种跌倒防护装置及跌倒预测方法。

背景技术：

目前人口老龄化是我国面临的一个非常严峻的社会问题。基于此，老年人的日常生活需要受到特别的保护，由于老人各项身体机能的老化以及健康状况的下降，老年人群在日常生活跌倒的情况也时有发生。跌倒在老年人群中是一种非常高发的健康隐患，会对老年人的身体健康和生活能力带来严重的影响。

老年人在跌倒时往往是侧后方的髋部部位首先着地，大腿会在此时内收，这个时候股骨转子部位会变得更加突出。由于这个部位骨质脆弱且缺少软组织的缓冲效果，股骨转子部位直接与地面接触并受到巨大的冲击力，最终导致股骨转子间骨折或是股骨颈骨折。

现今市面上的跌倒防护装置一般采用的都是穿戴式设备或是腰带型设备，这些设备必须要求使用者穿在身上，不具备美观性与舒适性；并且也没有注意到冬季和夏季穿衣的实际情况，造成闷热或是行动不便的结果。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供了一种只需挂腰带上的跌倒防护装置及跌倒预测方法，避免了现有技术所提到的必须要求使用者穿在身上造成穿戴者行动不便或因气温过高造成闷热的情况。

本发明的技术方案如下：

一种跌倒防护装置包括挂于腰带上的挂钩以及与所述挂钩相固定安装在一起的安装座，在所述安装座上安装有处理模块、mpu6050传感器和储气罐，其储气罐出气口与气管连接，气管出气端与气囊连接，在所述气管上安装有电磁阀。

进一步的，所述跌倒防护装置还包括人体生命特征信号传感器，所述人体生命特征传感器放置在人体胸口部位，再通过蓝牙通信将检测信号传送回处理模块。

所述气囊上安装有导向板，所述导向板为柔性材料，环绕气囊进行安装，从而限制气囊的横向膨胀增大其纵向膨胀。

进一步的，在所述储气罐与电磁阀之间的气管中安装有针刺接头，针刺接头中空，其一端设有空心针刺，空心针刺连接于储气罐；压力传感器通过管道连接于所述针刺接头，压力传感器用于检测气体压力大小。

优选的，所述安装座为一个腰包，其处理模块、mpu6050传感器和储气罐均安装在该腰包内部，气管穿出腰包安装气囊，其电磁阀和压力传感器均安装在位于腰包内的气管上。

再进一步的，所述防护跌倒装置共有两个，分别挂于人体后端腰带的两侧。

上述的一种跌倒防护装置所用的跌倒预测方法如下：

处理模块获取mpu6050传感器采集到的三轴加速度值和三轴角速度值，其三轴分别为x轴、y轴和z轴；分别由这些三轴的分量计算出合成加速度a和合成角速度ω；再通过两次卡尔曼滤波进行姿态融合，分别得到人体的俯仰角θ和滚转角φ；对这个两个角度进行分析可以进一步得到人体与z轴的夹角α；最后得到人体的预跌倒信息，通过对比合成加速度a,合成角速度ω，夹角α是否满足预设的人体预跌倒条件来控制电磁阀的工作，若其满足则控制电磁阀工作，若不满足则继续进行以上步骤。

进一步的，通过人体生命特征传感器检测人体脉搏信号，当其检测到人体脉搏突然加快时，并且夹角α满足预设的人体跌倒条件时，则启动电磁阀，使得气囊膨胀。如此避免了使用者在突然弯腰时整个机构启动运行。

本发明的有益效果：1.本发明结构简单，易携带；在使用时之间将腰包挂于腰带上即可，不使用时可将整体放于衣服的袋子中。

2.本发明环绕气囊安装导向板，限制其横向膨胀加大其纵向膨胀，如此在人体跌倒时给予了更加全面的保护作用。

3.本发明在气管上安装有压力传感器时刻检测内部气压是否正常，避免了整个装置出现漏气时还在使用所带来了危害。

4.本发明引入人体生命特征传感器对人体脉搏就行检测，避免了人体在弯腰时整个装置自动启动。

附图说明

图1所示为本发明的整体结构示意图；

图2所示为本发明的整体结构细节示意图；

附图标记说明：1.挂钩；2.气管；3.压力传感器；4.电磁阀；5.气囊；6.导向板；7.储气罐；8.mpu6050传感器；9.处理模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细的说明。

一种跌倒防护装置包括挂于腰带上的挂钩1以及与所述挂钩1相固定安装在一起的安装座，在所述安装座上安装有处理模块9、mpu6050传感器8和储气罐7，其储气罐7出气口与气管2连接，气管2出气端与气囊5连接，在所述气管2上安装有电磁阀4。

进一步的，所述跌倒防护装置还包括人体生命特征信号传感器，所述人体生命特征传感器放置在人体胸口部位，再通过蓝牙通信将检测信号传送回处理模块。

所述气囊5上安装有导向板6，所述导向板6为柔性材料，环绕气囊5进行安装，从而限制气囊5的横向膨胀增大其纵向膨胀。

进一步的，在所述储气罐7与电磁阀4之间的气管2中安装有针刺接头，针刺接头中空，其一端设有空心针刺，空心针刺连接于储气罐7；压力传感器3通过管道连接于所述针刺接头，压力传感器3用于检测气体压力大小。

优选的，所述安装座为一个腰包的，其处理模块9、mpu6050传感器8和储气罐7均安装在该腰包内部，气管2穿出腰包安装气囊5，其电磁阀4和压力传感器3均安装在位于腰包内的气管2上。

进一步的，所述防护跌倒装置共有两个，分别挂于人体后端腰带的两侧。

上述的一种跌倒防护装置所用的跌倒预测方法如下：

处理模块9获取mpu6050传感器8采集到的三轴加速度值和三轴角速度值，其三轴分别为x轴、y轴和z轴；分别由这些三轴的分量计算出合成加速度a和合成角速度ω；再通过两次卡尔曼滤波进行姿态融合，分别得到人体的俯仰角θ和滚转角φ；对这个两个角度进行分析可以进一步得到人体与z轴的夹角α；最后得到人体的预跌倒信息，通过对比合成加速度a,合成角速度ω，夹角α是否满足预设的人体预跌倒条件来控制电磁阀4的工作，若其满足则控制电磁阀4工作，若不满足则继续进行以上步骤。

进一步的，通过人体特征传感器检测人体脉搏信号，当其检测到人体脉搏突然加快时，并且夹角α满足预设的人体跌倒条件时，则启动电磁阀4，使得气囊5膨胀。如此避免了使用者在突然弯腰时整个机构启动运行。

技术特征：

技术总结
本发明涉及防护装置领域，尤其涉及一种跌倒防护装置及跌倒预测方法，本发明通过在腰带的后方两侧挂两个腰包，分别在两个腰包内安装储气罐，储气罐连接有气管，气管出气端连接气囊，再在气管上安装电磁阀，通过电磁阀控制整个装置启动，并通过安装在腰包内的MPU6050传感器采集人体的三轴加速度值和三轴角速度值，计算出人体与Z轴的夹角α，再比对夹角α是否满足预设的人体预跌倒条件来控制电磁阀的工作，进一步的加入人体生命特征传感器检测人体脉搏信号，当其检测到人体脉搏突然加快时，并且夹角α满足预设的人体跌倒条件时，则启动电磁阀，使得气囊膨胀。如此避免了使用者在突然弯腰时整个机构启动运行。

技术研发人员：吴小平;张剑华;胡靖波;张香茹;张弘;常城
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2019.03.05
技术公布日：2019.05.14