一种多点位防摔检控装置和方法与流程

本发明公开一种多点位防摔检控装置和方法，一种能有效识别人体摔倒动作并发出指令的装置和方法，涉及老人防摔智能保护领域。

背景技术：

0、技术背景

1、随着我国逐渐迈入老龄化社会的阶段，老人的数量在整体人口的比例越来越多，摔倒受伤已经成为老年人健康转折点的一大特征。社会上也出现了众多保护老年人摔倒受伤的产品，如防摔腰带、防摔马甲、防摔帽子等。这些产品普遍采用在使用者的腰部设置加速度传感器、陀螺仪等方式检测使用者在垂直方向的倾斜度及倾斜速率等指标来判断使用者的摔倒与否。

2、但这些产品一方面对一部分真实摔倒的老人带来了保护，另一方面产品对使用者姿态的误判也给使用者带来了验证困扰，如把使用者坐马桶，坐躺椅甚至乘车遇到加速或者减速的动作误判为使用者摔倒。这些误判让该类产品成为了消费者手中的鸡肋产品，那么如何使该类产品有效检测使用者的真实姿态，从而既加强对使用者摔倒的防护又能让误判的概率大大降低呢.这也凸显了开发一种能大大降低摔倒误判的防摔检控装置和方法的重要性及必要性。

技术实现思路

1、该发明的一个方面，一种多点位防摔检控装置，由不少于两个姿态检测单元(由传感器、信息采集模块、信息传输模块和定位模块等组成，定位模块为可选模块)、中控计算单元(内置信息传输模块、信息处理模块和电源等电子元器件，以下简称cpu)、执行单元(包含充气模块和气囊)和报警单元(报警模块和定位模块)构成，其中报警单元为可选组件。姿态检测单元的传感器可以为陀螺仪、加速度传感器，高度传感器、压力传感器、或多个混合组合中的任意一种。

2、多组姿态检测单元通过卡扣、捆绑、内嵌等方式分布在人体不同部位，其中至少一个姿态检测单元置于踝关节以下的脚部，至少一个姿态检测单元置于人体踝关节以上部位。这些姿态检测单元收集相应人体部位的姿态信息(如每段间隔时间(阈值)内的倾斜角度δa、高度变化δh、倾斜角度变化率δω等)，并将收集到的信息通过信息传输模块实时传递至cpu。传输信息的方式可以为线束传输、蓝牙传输、wifi传输、红外传输、波段传输、gsm传输或者以上多种混合的方式中的任意一种。

3、cpu可以根据各姿态传感器与之的距离差匹配各姿态检测单元检测的身体部位，也可以根据各姿态检测单元发出信息的编译方式，对应各姿态检测单元检测的身体部位信息。(如置于脚部的姿态检测单元发出信息编译为*******a，置于腰部的检测单元发出的信息编译为********b)，也可以通过信息传输的方式区分各姿态检测单元对应的身体部位，如置于腰部的姿态检测单元通过线路传输，而置于脚部的姿态检测单元则通过蓝牙传输的方式。也可以为以上所提及各种方式的任意组合的方式。

4、cpu以预先设置的算法(阈值)综合分析各姿态检测单元输入的信息，符合预设的要求(阈值)时，即认定使用者已经处于跌倒的状态，即刻发出指令给执行单元，使之做出保护措施。发出指令的方式可以为线束传输、蓝牙传输、wifi传输、红外传输、波段传输、gsm传输或者以上多种混合的方式中的任意一种。发出指令的形式包括但不仅限于打开/闭合电路、发送编码信息等方式。

5、执行单元接收到cpu发出的指令，即刻启动充气模块给气囊进行充气。充气模块可以为高压储气瓶、气体发生器或者二者混合的方式的任意一种。气囊预放置(可以集成到穿戴衣服上，如马甲、腰带、帽子等)在需要对使用者进行保护的部位，如胯部、双肩和头部等。

6、在一些实施例中，该装置采用两个独立的姿态检测单元，一个布置在使用者脚踝关节以下，一个置于脚踝关节以上。

7、在一些实施例中，该装置采用三个独立的姿态检测单元，其中两个分别分布在使用者的左和右边的脚踝以下，一个置于使用者脚踝关节以上，如腰部。

8、在一些实施例中，多组姿态检测单元除了集成上述模块外，部分或全部姿态检测单元增加了信息处理模块。从而实现对相应部位姿态信息进行分析，仅传递符合人体摔倒姿态的危险信息(如每段间隔时间(阈值)内的倾斜角度δa≥15°，或者高度变化δh≥10mm等有人体摔倒时的身体局部姿态特征)到cpu，从而使cpu仅分析处理危险信息的数据，进而使多点位防摔检控装置具备更快、更准确的响应。

9、本发明的另一个方面，还提供了一种多点位防摔检控装置的处理方法，用于多点位防摔检控装置根据各姿态检测单元提供的姿态信息分析判断使用者是否摔倒，从而做出相应响应的方法，所述处理方法为：多点位防摔检控装置包括姿态检测单元a(包含传感器、信息采集模块和信息传输模块等，定位模块为可选模块)、姿态检测单元b(包含传感器、信息采集模块和信息传输模块等，定位模块为可选模块)、中控计算单元(内置信息传输模块、信息处理模块和电源等电子元器件，以下简称cpu)、执行单元(包含充气模块和气囊)和报警单元(报警模块和定位模块)构成，其中报警单元为可选组件，传感器可以为陀螺仪、加速度传感器，高度传感器、压力传感器、或多个混合组合中的任意一种。

10、进一步的，姿态检测单元a布置于使用者脚踝以下部位，检测使用者脚部的行为信息(如每段间隔时间(阈值)内的倾斜角度δa1、高度变化δh1、倾斜角度变化率δω1)并实时传输给cpu，姿态检测单元b检测布置于使用者脚踝以上部位(如腿部、腰部等)，检测使用者躯干的行为信息(如每段间隔时间(阈值)内的倾斜角度δa2、高度变化δh2、倾斜角度变化率δω2))并实时传输给cpu。

11、cpu根据预设特征(阈值，如单位时间δa1≥15°且δa2≥30°则视为有效摔倒；单位时间δa1≤5°，则视为正常行为。此处简化算法仅用来辅助理解实施方式，本专利不对cpu内置判断算法提出权利要求)来判断使用者是否摔倒，并决定是否向执行单元发出指令.cpu一旦收集到充分满足摔倒预设的条件，即刻发出信息给执行单元(如接通执行单元电路)和报警单元。

12、执行单元收到信息后，立即让充气模块对气囊进行充气。从而使气囊在使用者触地的瞬间缓冲使用者所受到的冲击伤害，从而达到保护使用者关键部位(如头部、肩部、胯部等部位)的目的。

13、报警单元收到信息后，即刻向指定接收单位(如监护者)发出报警信息和定位信息。

14、在一些实施例中所述方法还可包括：多点位防摔检控装置包括姿态检测单元a(包含传感器、信息采集模块和信息传输模块等，定位模块为可选模块)、姿态检测单元b(包含传感器、信息采集模块和信息传输模块等，定位模块为可选模块)、姿态检测单元c(包含传感器、信息采集模块和信息传输模块等，定位模块为可选模块)、中控计算单元(内置信息传输模块、信息处理模块和电源等元器件，以下简称cpu)、执行单元(包含充气模块和气囊)和报警单元(报警模块和定位模块)构成，其中报警单元为可选组件，姿态检测单元的传感器可以为陀螺仪、加速度传感器，高度传感器、压力传感器、或多个混合组合中的任意一种。

15、姿态检测单元a和b分别布置于使用者左脚踝和右脚踝以下部位，分别检测使用者左、右脚的行为信息(如每段间隔时间(阈值)内的倾斜角度δa1l和δa1r、高度变化δh1l和δh1r、倾斜角度变化率δω1l和δω1r)并实时传输给cpu，姿态检测单元c布置于使用者脚踝以上部位(如腰部、肩部等)，检测使用者躯干的行为信息(如每段间隔时间(阈值)内的倾斜角度δa2、高度变化δh2、倾斜角度变化率δω2))并实时传输给cpu。

16、cpu根据预设特征(阈值，如单位时间内δa1l≥15°或δa1r≥15°且δa2≥30°则视为有效摔倒；单位时间δa1l≤5°且δa1r≤5°，则视为正常行为)来判断使用者是否摔倒，并决定是否向执行单元发出信号。cpu一旦收集到充分满足摔倒预设的条件，即刻发出信号给执行单元(如接通执行单元电路)和报警单元。

17、执行单元收到信息后，立即让充气模块对气囊进行充气。从而使气囊在使用者触地的瞬间缓冲使用者所受到的冲击伤害，从而达到保护使用者关键部位的目的。

18、报警单元收到信息后，即刻向指定接收单位(如监护者)发出报警信息和定位信息。

19、在一些实施例中所述方法还可包括：在一些实施例中，各独立的姿态检测单元除了集成上述模块外，部分或全部独立姿态检测单元增设了信息处理模块。从而实现对相应部位姿态信息进行一级筛选，仅传递符合摔倒姿态的危险信息(如姿态检测单元a仅传递每段间隔时间(阈值)内的倾斜角度δa≥15°，或者高度变化δh1≥10mm等有人体摔倒时的脚部姿态特征的信息、如姿态检测单元b仅传递每段间隔时间(阈值)内的倾斜角度δa≥30°，或者高度变化δh1≥120mm等有人体摔倒时的躯干姿态特征的信息)到cpu，从而使cpu仅分析处理危险信息的数据，进而使多点位防摔检控装置具备更快、更准确的响应。以三组姿态检测单元全部集成了信息处理模块的情景进行阐述如下：

20、多点位防摔检控装置包括姿态检测单元a(包含传感器、信息采集模块，信息传输模块和信息处理模块等，定位模块为可选模块)、姿态检测单元b(包含传感器、信息采集模块、信息传输模块和信息处理模块等，定位模块为可选模块)、姿态检测单元c(包含传感器、信息采集模块和信息处理模块等，定位模块为可选模块)、中控计算单元(内置信息传输模块、信息处理模块和电源等电子元器件，以下简称cpu)、执行单元(包含充气模块和气囊)和报警单元(报警模块和定位模块)构成，其中报警单元为可选组件。姿态检测单元的传感器可以为陀螺仪、加速度传感器，高度传感器、压力传感器、或多个混合组合中的任意一种。

21、姿态检测单元a布置于使用者左脚踝以下部位，检测使用者左脚的行为信息(如每段间隔时间(阈值)内的倾斜角度δa1l、高度变化δh1l、倾斜角度变化率δω1l)并进行筛选计算，得出预设的特征后(如δa1l≥15°且高度变化δh1l≥10mm)即刻通过信息传输模块发出信息给cpu。姿态检测单元b布置于使用者右脚踝以下部位，检测使用者右脚的行为信息(如每段间隔时间(阈值)内的倾斜角度δa1r、高度变化δh1r、倾斜角度变化率δω1r)并进行筛选计算，得出预设的特征(阈值)后(如δa1r≥15°且高度变化δh1l≥10mm)即刻通过信息传输模块发出信息给cpu。姿态检测单元c布置于人体躯干部位(如腰部)，检测使用者躯干的行为信息(如每段间隔时间(阈值)内的倾斜角度δa2、高度变化δh2、倾斜角度变化率δω2))并进行筛选计算，得出预设的特征(阈值)后(如δb1≥15°且高度变化δh1l≥150mm)即刻通过信息传输模块发出信息给cpu。

22、cpu根据预设特征(阈值，如单位时间δa1l≥15°或δa1r≥15°且δa2≥30°，则视为有效摔倒；单位时间δa1l≤5°且δa1r≤5°，则视为正常行为。)来判断使用者是否摔倒，并决定是否向执行单元发出信号。cpu一旦收集到充分满足摔倒预设的条件，即刻发出信号给执行单元(如接通执行单元电路)和报警单元。

23、执行单元收到信息后，立即让充气模块对气囊进行快速充气。从而使气囊在使用者触地的瞬间缓冲使用者所受到的冲击伤害，从而达到保护使用者关键部位的目的。

24、报警单元收到信息后，即刻向指定接收单位(如监护者)发出报警信息和定位信息。

25、通过实施本发明实施例具有如下有益效果：

26、通过多点位姿态检测单元对使用者姿态的实时综合判断，可以显著降低对使用者是否摔倒状况的误判，误判率降低90％以上。

27、通过多点位姿态检测单元的一些实施例，采用多个信息处理模块协调cpu对使用者姿态进行分析判断，可以使防摔执行产品更快的相应，从而对使用者的提供保护更全面。