可穿戴人体运动姿态测量装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了可实时监测运动姿态的可穿戴人体运动姿态测量装置，包括控制芯片模块，所述控制芯片模块上安装有依次连接的姿态监测电路模块、远程报警端电路模块和无线通信电路模块；所述控制芯片模块、姿态监测电路模块、远程报警端电路模块和无线通信电路模块均通过电源模块供电。所述控制芯片模块以STM32F103C8T6作为控制芯片，通过串口总线与MPU6050模块连接，进行姿态数据采集。本装置运用了单片机技术，无线通信技术，姿态识别技术等多种信息技术融合在一起，实现了对人体运动状态的监测和分析，结合无线传输技术实现远程监控和报警，最终实现了对人体姿态识别的自动化和智能化，为运动姿态识别系统的设计提供了一种新的设计思路和方法。
【专利说明】可穿戴人体运动姿态测量装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种人体姿态测量装置，尤其是一种结构简单可靠、设计巧妙、智能化程度高的可穿戴人体运动姿态测量装置。
【背景技术】
[0002]人体姿态包括人体的静止姿态和运动姿态，人体运动姿态测量是指以人为研究对象，通过测量手段测得人体或人体局部部位在运动时有关人体姿态的信息，包括空间位置，空间形态，运动速度、夹角、力、加速度、肌电信号等，并分析测得信息从而了解或获取人体的瞬间姿态及姿态变化规律。人体运动姿态测量是人体信息获取必不可少的测试技术，在体育训练、步态和动作识别、医疗康复、运动和健康管理以及生物认证等领域都有着广泛的应用。
[0003]人体运动姿态测量方法包括五种:
[0004]其一，机械跟踪法，利用机械相对位移或检测元件特性的物理变化，检测人体运动中各个运动部位间的相对运动关系，如应变片式分布角度传感系统，光纤数据衣，数据手套坐寸ο
[0005]其二，电磁跟踪法，利用三轴线圈发射低频电磁场，用固定在被测对象上的三轴磁探测器探测磁场的变化信息，通过电磁发射信号和感应信号之间的耦合关系确定被测对象的方位。此类系统一般由发射源、接收传感器和数据处理单元组成。
[0006]其三，声学跟踪法，常用的声学式运动捕捉装置由发送器、接收器和处理单元组成，发送器是一个固定的超声波发生器，接收器一般由呈三角形排列的三个超声探头组成。通过测量声波从发送器到接收器的时间或者相位差，计算并确定接收器的位置和方向。
[0007]其四，光学跟踪法，固定视场中的多视角合成装置，通过特定空间中分布的CCD镜头从不同角度摄取活体运动图像，再按照一定的空间关系重构运动过程。
[0008]其五，加速度跟踪法，利用MEMS技术，将加速度传感器固定于人体的检测部位，采集人体运动时相应部位的加速度状态，再交由处理单元运算。人体运动姿态测量系统设计与应用处理，通常由传感器和处理单元组成。
[0009]基于光学跟踪法的摄影摄像测量法是目前应用最广泛的一种人体运动姿态测量方法，摄影摄像法存在着极大的缺点，虽然它可以捕捉实时运动，但后期处理的工作量较大，其中包括标记点的识别、跟踪、空间坐标的计算等等。除此之外，对于测量场地的光照、反射情况有一定的要求，装置定标也较为繁琐。特别是当运动复杂时，不同部位的标记点有可能发生混淆、遮挡，产生错误结果，这时需要人工干预后续处理过程。
[0010]近年来，MEMS和半导体技术的发展与成熟，微型加速度传感器已经较为广泛地运用于设计人体训练强度监测仪和肢体运动微型检测系统等方面。基于MEMS技术的加速度跟踪法是一种接触式测量方法，但是由于加速度传感器本身的体积较小，可以将其固定于人体，对人体活动产生的影响极小。并且能够利用无线通信技术进行通信，该方法对于其他配套设备没有位置的要求(如电磁跟踪法中的发射源、声学跟踪法中的超声波发射器等)，仅靠单点独立运行即可完成一个测量点的检测，在大多数情况下，加速度传感器对环境也不如摄影摄像测量法敏感，同时其具有成本较低的优势，因此，加速度跟踪测量技术为人体运动姿态测量提供了一条更为简捷的路径，也为其自身创造了广阔的应用前景。
【发明内容】
[0011]为解决上述问题，基于上述背景，本发明提供了一种结构简单可靠、设计巧妙、智能化程度高的可穿戴人体运动姿态测量装置。
[0012]实现本发明目的的可穿戴人体运动姿态测量装置，包括控制芯片模块，所述控制芯片模块上安装有依次连接的姿态监测电路模块、远程报警端电路模块和无线通信电路模块；
[0013]所述控制芯片模块、姿态监测电路模块、远程报警端电路模块和无线通信电路模块均通过电源模块供电。
[0014]所述控制芯片模块以STM32F103C8T6作为控制芯片，通过串口总线与MPU6050模块连接，进行姿态数据采集。
[0015]所述姿态监测电路模块由STM32单片机，时钟电路，复位电路，JLINK下载插槽，无线通信NRF24L01模块电路，MPU6050插口电路，按键设置电路，LED灯和蜂鸣器报警等电路组成。
[0016]所述无线通信电路模块nrf24101与单片机数据传输采用SPI接口。中断引脚IRQ与单片机外部中断引脚相连，可以产生发送完成中断，达到最多次重发中断，接收完成中断。
[0017]所述电源模块采用3节5号电池供电。
[0018]本装置运用了单片机技术，无线通信技术，姿态识别技术等多种信息技术融合在一起，实现了对人体运动状态的监测和分析，结合无线传输技术实现远程监控和报警，最终实现了对人体姿态识别的自动化和智能化，为运动姿态识别系统的设计提供了一种新的设计思路和方法。
[0019]本专利整体结构简单，设计巧妙，制造成本不高，操作方便，有利于大规模推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明的可穿戴人体运动姿态测量装置的结构示意图[0021 ] 图2为姿态监测电路模块的电路图
[0022]图3为无线通信电路模块的电路图
[0023]图4为电源模块的电路图
[0024]图5为远程报警电路模块的电路图
【具体实施方式】
[0025]如图1-图5所示，本发明的可穿戴人体运动姿态测量装置，包括控制芯片模块，所述控制芯片模块上安装有依次连接的姿态监测电路模块、远程报警端电路模块和无线通信电路模块；
[0026]所述控制芯片模块、姿态监测电路模块、远程报警端电路模块和无线通信电路模块均通过电源模块供电。
[0027]所述控制芯片模块以STM32F103C8T6作为控制芯片，通过串口总线与MPU6050模块连接，进行姿态数据采集。
[0028]所述姿态监测电路模块由STM32单片机，时钟电路，复位电路，JLINK下载插槽，无线通信NRF24L01模块电路，MPU6050插口电路，按键设置电路，LED灯和蜂鸣器报警等电路组成。
[0029]所述无线通信电路模块nrf24101与单片机数据传输采用SPI接口。中断引脚IRQ与单片机外部中断引脚相连，可以产生发送完成中断，达到最多次重发中断，接收完成中断。
[0030]所述电源模块采用3节5号电池供电。
[0031]上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.可穿戴人体运动姿态测量装置，其特征在于，包括控制芯片模块，所述控制芯片模块上安装有依次连接的姿态监测电路模块、远程报警端电路模块和无线通信电路模块。
2.根据权利要求1所述的可穿戴人体运动姿态测量装置，其特征在于，所述控制芯片模块、姿态监测电路模块、远程报警端电路模块和无线通信电路模块均通过电源模块供电。
3.根据权利要求1所述的可穿戴人体运动姿态测量装置，其特征在于，所述控制芯片模块以STM32F103C8T6作为控制芯片，通过串口总线与MPU6050模块连接，进行姿态数据采集。
4.根据权利要求1所述的可穿戴人体运动姿态测量装置，其特征在于，所述姿态监测电路模块由STM32单片机，时钟电路，复位电路，JLINK下载插槽，无线通信NRF24L01模块电路，MPU6050插口电路，按键设置电路，LED灯和蜂鸣器报警等电路组成。
5.根据权利要求1所述的可穿戴人体运动姿态测量装置，其特征在于，所述无线通信电路模块nrf24101与单片机数据传输采用SPI接口，中断引脚IRQ与单片机外部中断引脚相连，可以产生发送完成中断，达到最多次重发中断，接收完成中断。
6.根据权利要求1所述的可穿戴人体运动姿态测量装置，其特征在于，所述电源模块采用3节5号电池供电。
【文档编号】A61B5/11GK104434121SQ201410618067
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】王巍, 刘召鹏, 魏丁丁, 李林茂, 赵晓辉 申请人:河北工程大学