保护高空坠落对象的多级气动减速方法和智能可穿戴设备与流程

本发明提供一种保护高空坠落对象的多级气动减速方法和智能可穿戴设备，涉及智能可穿戴设备，可用于高空作业人员及高空娱乐消费者意外跌落防护、高空飞行器坠落防护及高层火灾居户自救。

背景技术：

1、随着国家倡导安全生产、安全生活及人民群众安全意识的提高，高空智能防护产品的需求也越来越强烈。市场上出现了诸多利用降落伞防护的设备，比如用于火灾救生的降落伞包、用于无人机意外坠落的降落伞等。但这些方案和产品过度依赖降落伞进行单级气动减速，造成需要较大面积的降落伞才能达到理想的减速状况。降落伞面积大则造成开伞难度大，开伞时间长，也就限制了这类产品的使用高度和适用范围，一般这些都要求使用高度50米甚至更高才能使用。有些产品则利用气囊的缓冲效果降低保护对象所受到的冲击伤害，但这类产品受制于保护对象着陆的姿态和方向的不确定性，往往需要将保护对象全部包围起来，这样对气囊体积需求大，且适用高度一般不能超过15米，否则气囊的缓冲效果不足以保护使用对象安全着陆。还有些设备利用降落伞进行气动减速的同时，为了减轻保护对象所受到的伤害，会给设备增加一个较小的气囊缓和使用者的冲击伤害，所配气囊体积一般不超过60l，依然是完全依赖降落伞。以上种种体现出了科技工作者们对保护高空坠落对象的良苦用心，但这些方案都有极大的适用局限性和实施困难性。

2、故市场亟需一种更佳的保护高空坠落对象的方法和设备。

技术实现思路

1、该发明实施例提供一种保护高空坠落对象的多级气动减速方法和智能可穿戴设备，多级气动减速方法即利用降落伞进行一级气动减速，使保护对象减速到一定速度(阈值)，之后再由气囊进行二级减速甚至是三级减速(双层气囊，非必选项)，从而确保使用对象最终以安全速度平安着陆。如此所使用降落伞面积可以减小到单纯依赖降落伞情况的1/2左右，甚至更小，使开伞时间和开伞难度显著降低；同时通过预设降落伞线的固定位置，达到调节使用对象落地姿态的目的，进而使气囊展开后仅仅覆盖使用对象最先硬着陆部位以及倒下趋势的方位，从而使所需气囊的体积与气囊全包围使用对象的方式相比大大减小。如此，可使设备整体的重量和体积大幅减小，达到可穿戴或易固定的目的。尤其是对于高空作业人员，可实现作业时全天候佩戴而不影响施工的目的。或者说，设备佩戴后能解决高空作业人员及高空娱乐人员，或飞行器，或高空住户从高空坠落(或跳下)后平安着陆的问题。

2、本发明一实施例提供一种由穿戴单元、智能检测单元和智能控制单元、降落伞弹出单元和降落伞、气囊充气单元和气囊，报警系统(非必须部件)组成的采用多级气动减速技术方法的智能可穿戴设备(以下简称智能可穿戴设备)，包括：

3、高层居户遇到紧急情况可通过智能可穿戴设备的穿戴单元的一键式卡扣(可选，非必要单元，亦可是钮扣，拉链，魔术贴等类似特征)进行快速穿戴，就近从窗台或阳台跳出即可。而高空作业人员则为高空作业时段随身穿戴。需要强调的是文中所述穿戴单元可以为以下任意形式：衣服、马甲、救生衣、背包、挎包、绳索捆绑盒体及其他类似结构的可与人体或物品穿戴、捆绑固定的物体。

4、进一步的，智能可穿戴设备集成智能检测单元和智能控制单元(以下简称智能控制单元)，在使用者高空坠落或高空跳下后，检测使用者的速度、加速度等信息并进行信号筛选、判断(防误开)。

5、进一步的，智能可穿戴设备的智能控制单元检测到有效信号后，智能控制单元即刻发出指令给降落伞弹出单元和气囊充气单元，发出指令方式包括但不限于蓝牙、wifi模块，电路电流、物理引线等方式，使降落伞和安全气囊迅速弹出并铺展。同时控制单元会接通警报装置电路(此为必选项，非本专利必须组成单元)，提醒周边行人避让。

6、降落伞弹出方式可以为借助炸药式弹出机构，可以为借助弹簧式弹出机构，可以为借助高压气瓶式弹出方式，可以为借助气体发生器式弹出方式，也可以为以上几者的复合方式等。降落伞的形状可以为圆形、方形、翼伞等形状的任意一种。针对高楼火灾逃生的智能可穿戴设备其中一实施例采用翼伞，以便使用者从高层跳下后利用大火高楼的压强差，推动使用者远离火灾区域。因高楼着火后靠近高楼的区域温度高从而压力较远离大楼的区域大，故而会推动翼伞远离着火高楼。而对于非高空火灾的的智能可穿戴设备其中的某些实施例则采用方形伞或圆伞，因为方形伞和圆伞具有稳定性和不易漂离太远的优势，减少寻找、归位的麻烦。

7、气囊充气单元给气囊充气的方式可以为借助化学反应产气方式(如汽车安全气囊气体发生器)，可以为借助高压气瓶充气方式也可以为二者的复合方式等。气囊充气单元所处位置可以为与降落伞位于使用对象的同一方位或者位于使用对象的不同方位。智能可穿戴设备针对高空作业人员的其中一实施例把降落伞置于高空作业人员的后背，同时也把气囊充气单元置于使用者的后背，把气囊置于使用者的前胸，如此可以大幅度降低智能可穿戴设备置于高空作业者胸前部位的体积和厚度，便于高空作业人员施工。

8、进一步的，降落伞展开后对使用者进行第一级气动减速，但降落伞并不完全把使用对象的速度降低至安全速度。如人体的安全速度是不高于5m/s，则降落伞展开并将使用者减速到稳定速度(稳定速度指使用者的速度波动范围不高于1m/s)后，使用者的降落速度应不低于7m/s。即使用对象的速度降低仅部分依赖降落伞，降落伞一般对使用对象的减速比不超过1/2。并通过预设降落伞连接线束固定在穿戴单元的位置，自动调节使用者在空中的姿态从而确保使用对象以预定姿态落地。而气囊展开后所处位置则位于使用者落地前姿态的最下方，即假设仅有降落伞(没有气囊)牵引情况下，使用者最早和地面接触部位的正下方或斜下方。

9、进一步的，气囊介于使用者和地面之间，对使用对象进行二级减速乃至三级减速(双层气囊，非必选项)，从而使使用者以安全速度(约为5m/s)平安着陆。

10、通过实施本发明实施例具有如下有益效果：

11、由于采用了这种多级气动减速方法，降落伞单元无需把使用者减速到安全速度，局部减速即可，所以降落伞的面积需求大大下降，减小1/2甚至更多。所需降落伞面积大幅度减小促使降落伞开伞难度显著降低、开伞速度显著提高，也使得设备的安全使用高度大幅度降低，增加设备的可适用范围(使降落伞的安全使用高度从几百米降低至目前的30米以及以上)。

12、由于采用了这种多级气动减速方法，通过降落伞伞绳固定的位置调整使用者落地前的姿态，使气囊展开后所处位置则位于使用者落地前姿态的最下方，即假设仅有降落伞(没有气囊)牵引情况下，使用者最早和地面接触部位的正下方或斜下方。使得所需气囊的体积和重量都大幅度减小(相比气囊把使用者全包围的方式)，从而促使充气单元的重量也大幅度降低，再加上所需降落伞面积和重量大幅度降低，使产品变得整体重量轻、体积小。从而实现高空作业者和高空娱乐人员平时可穿戴而动作不受影响、无人机佩戴可降低功耗、高层住户方便穿戴的目的。

13、采用了这种多级气动减速技术的智能可穿戴设备，最终使用对象着陆时的质心是位于气囊之上的，可以更好的保护使用对象不受到损伤。

14、佩戴智能可穿戴设备，可以推动遭遇高楼火灾的使用者远离着火高楼，避免卷入下方火焰区，使自救逃生更安全可靠。