基于肌电信号的防跌倒设备及防跌倒方法与流程

本发明涉及一种基于肌电信号的防跌倒设备，属于医疗器械领域。

背景技术：

随着老龄化的日趋严重，针对老年人群的医疗设备迎来了更多的需求。对于老年人来说，腿部肌肉的老化是一个比较常见的问题，腿部肌肉老化以后，老年人会比较容易摔倒，而且由于老年人多有骨质疏松的情况，因此摔倒后可能会带来其它的损伤，因此，提供一种预防老年人摔倒的器械就成为一种提升老年人安全水平的事情。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于肌电信号的防跌倒装置，以有效防止老年人跌倒。

本发明采用了如下技术方案：

一种基于肌电信号的防跌倒设备，其特征在于，包括：腰部固定环，套在使用者的腰部；两个腿部固定环，套在使用者的腿部；支撑件，两端分别与两个腿部固定环固定连接；第一转轴，上端与腰部固定环转动连接；第二转轴，设置在第一转轴的下端；第一支撑杆，上端与第二转轴转动连接；第三转轴，设置在支撑件上；第四转轴，设置在第三转轴的下端；第二支撑杆，上端与第四转轴转动连接；电极片，设置在两个腿部固定环的内侧；六轴陀螺仪，设置在支撑件中，检测倾斜角度；第一转轴和第三转轴在水平面内转动，第二转轴和第四转轴在垂直于水平面的各个方向上转动，第一支撑杆的下端转动连接在第二支撑杆的中部，控制模块，处理电极片检测到的肌电信号，与预置的特征曲线进行比对，判断是否跌倒，如果判断结果为是，则根据六轴陀螺仪检测的跌倒方向，控制第二支撑杆转向跌倒方向，并且将第二支撑杆的前端向前伸出。

进一步，本发明的基于肌电信号的防跌倒设备，还可以具有这样的特征：其中，第二支撑杆的前端具有防滑头。

进一步，本发明的基于肌电信号的防跌倒设备，还可以具有这样的特征：其中，支撑件的侧面还具有凹槽，收纳第二支撑杆。

本发明还提供一种防跌倒方法，利用如上述任意一项的基于肌电信号的防跌倒设备，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，将腰部固定环，套在使用者的腰部；

步骤二，将两个腿部固定环固定在使用者小腿的上下两端；

步骤三，先采集一段时间的正常肌电曲线，作为正常参照，采集时间可以设置为半小时或者一小时；

步骤四，控制模块连续采集使用者小腿部位的肌电信号，并与预置在控制模块中的肌电特征曲线进行比对，如果肌电信号符合肌电特征曲线，则控制模块根据六轴陀螺仪检测的跌倒方向，控制第二支撑杆转向跌倒方向，并且控制第二支撑杆向外侧展开，同时支撑杆的前端向前伸出。同时第一支撑杆也跟随第二支撑杆转向，并配合第二支撑杆的展开相应的收缩，当第二支撑杆的前端接触地面时，第一支撑杆保持当前的长度，或者略有伸长，以对使用者的腰部进行有效支撑，恢复使用者的重心，防止跌倒；

步骤五，在使用者站稳后，控制模块接收使用者的指令，或者在站稳后的预定时间后，控制模块控制第一支撑杆和第二支撑杆收起。

发明的有益效果

本发明的基于肌电信号的防跌倒设备，由于基于特征肌电信号判断是否存在跌倒的情况，再根据六轴陀螺仪判断跌倒的方向，同时控制系统控制第一支撑杆和第二支撑杆转到跌倒方向上进行支撑，防止跌倒。

进一步，由于同时具有支撑腰部的第一支撑杆和支撑腿部的第二支撑杆，因此使得支撑的效果更稳固。

附图说明

图1是本发明的基于肌电信号的防跌倒设备的整体结构示意图；

图2是第一转轴和第二转轴处的结构示意图；

图3是基于肌电信号的防跌倒设备的下半部分的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，基于肌电信号的防跌倒设备包括：腰部固定环11，两个腿部固定环：第一腿部固定环12和第二腿部固定环13，第一转轴14，第二转轴15，第一支撑杆16，第三转轴17，第四转轴(图中未显示)，第二支撑杆19，防滑头20，收纳槽21，支撑件22。

腰部固定环11，套在使用者的腰部。

第一腿部固定环12和第二腿部固定环13，套在使用者的腿部，可以选择套在大腿上或者套在小腿上，本实施方式以套在小腿上为例进行说明。

支撑件22，两端分别与两个腿部固定环固定连接；

如图2所示，第一转轴14，上端与腰部固定环14转动连接，下端设置有第二转轴15；

第一支撑杆16的上端与第二转轴15转动连接，第一转轴在水平面的方向内转动，第二转轴15在与水平面垂直的各个面内转动。

如图3所示，第三转轴17，设置在支撑件22上；第四转轴，设置在第三转轴17的下端。

第二支撑杆19，上端与第四转轴转动连接；电极片23，设置在第一腿部固定环12和第二腿部固定环13的内侧，对相应部分的肌肉进行肌电信号采集。

六轴陀螺仪(图中未显示)，设置在支撑件22中，检测倾斜角度。

第一支撑杆16的下端转动连接在第二支撑杆19的中部。当第二支撑杆19收起时，第一支撑杆16伸长，当第二支撑杆19展开时，第一支撑杆16缩短，当第二支撑杆19的前端与地面接触时，第一支撑杆16向伸长的方向施力，下端辅助第二支撑杆19支撑，上端支撑使用者的腰部。

第二支撑杆19在平时收纳在支撑件22侧面上形成的凹槽槽中，为了不阻碍第二支撑杆19向正前方和正后方转动，收纳槽的两侧均为开放式。本文中所说的正前方和正后方是以人的前进方向为基准的。

控制模块(图中未显示)，处理电极片23检测到的肌电信号，与预置的肌电特征曲线进行比对，判断是否跌倒，如果判断结果为是，则根据六轴陀螺仪检测的跌倒方向，控制第二支撑杆19转向跌倒方向，并且将第二支撑杆19的前端向前伸出。

本实施方式中所说的肌电特征曲线是根据人摔倒时，小腿后侧的腓肠肌会反射性的持续紧张，此时发出的大量高频的肌电信号即可作为特征曲线来使用。当然，在其它的实施方式中也可以采用其它的具有显著特征的肌电曲线来做为特征曲线。

第一转轴14和第三转轴17同步转动。

第二支撑杆19的前端具有防滑头20，当第二支撑杆19的前端伸长到接触地面时，起到防滑的作用。第一支撑杆和第二支撑杆可以采用液压杆或者气动杆。

如果使用者仅为一侧的腿脚力量不足，则只需要安装一侧的第一支撑杆和第二支撑杆。如果使用者两侧的腿脚均力量不足，则需要在腰部固定环11的两侧对称的设备第一支撑杆和第二支撑杆以及转轴和腿部固定环等其它结构。

基于肌电信号的防跌倒设备的工作过程如下：

首先，将腰部固定环11，套在使用者的腰部固定好。

然后，将两个腿部固定环固定在使用者小腿的上下两端。

第三，先采集一段时间的正常肌电曲线，作为正常参照。采集时间可以设置为半小时或者一小时。

第四，控制模块连续采集使用者小腿部位的肌电信号，并与预置在控制模块中的肌电特征曲线进行比对，如果肌电信号符合肌电特征曲线，则控制模块根据六轴陀螺仪检测的跌倒方向，控制第二支撑杆19转向跌倒方向，并且控制第二支撑杆19向外侧展开，同时支撑杆的前端向前伸出。同时第一支撑杆16也跟随第二支撑杆19转向，并配合第二支撑杆的展开相应的收缩，当第二支撑杆19的前端接触地面时，第一支撑杆保持当前的长度，或者略有伸长，以对使用者的腰部进行有效支撑，恢复使用者的重心，防止跌倒。

第五，在使用者站稳后，控制模块接收使用者的指令，或者在站稳后的一定时间后，例如5秒，控制模块控制第一支撑杆和第二支撑杆收起。