一種防止人摔傷的衣服及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于衣服，具體涉及一種防止人摔傷的衣服及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著年齡的增長(zhǎng)，人的新陳代謝變緩慢，反應(yīng)遲鈍，身體機(jī)能下降，很容易發(fā)生摔 倒?，F(xiàn)有的保護(hù)方法就是在衣服內(nèi)穿著海綿或發(fā)泡材料制成的保護(hù)墊。這種方式會(huì)導(dǎo)致衣 服臃腫，且穿著者行動(dòng)不方便；同時(shí)受衣服厚度的限制，難以對(duì)使用者提供充分的保護(hù)。
[0003] 由于人摔跤時(shí)多會(huì)有下意識(shí)的自我保護(hù)動(dòng)作，比如：一般會(huì)用手撐地，那么手部、 腕部以及肩膀部位就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)受到外力強(qiáng)烈的沖擊，易造成肘部、腕部以及肩膀部位 骨折。由此可見(jiàn)，如果能保護(hù)好這幾個(gè)重要部位，那么老人摔傷或骨折的概率就會(huì)大大降 低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種防止人摔傷的衣服及方法，以對(duì)人體的頭部、頸部、肩 部、肘部、腕部和腰部進(jìn)行保護(hù)。
[0005] 本發(fā)明所述的防止人摔傷的衣服，包括衣服本體，在衣服本體上設(shè)有衣領(lǐng)和衣袖， 在衣服本體對(duì)應(yīng)人體的腰部位置處，衣袖對(duì)應(yīng)人體肘部及腕部的位置處，以及衣領(lǐng)處分別 設(shè)有氣囊；
[0006] 所述衣服本體的背部設(shè)有氣囊控制器，該氣囊控制器包括控制器、AD轉(zhuǎn)換器、電源 模塊、觸發(fā)模塊和氣體發(fā)生器，
[0007] 所述衣服本體在對(duì)應(yīng)人體的胸部位置處設(shè)有運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)三維加速度 和相對(duì)轉(zhuǎn)角；
[0008] 所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊包括三軸加速度傳感器和雙軸陀螺儀，三軸加速度傳感器和雙 軸陀螺儀分別與AD轉(zhuǎn)換器連接，AD轉(zhuǎn)換器與控制器連接，控制器與觸發(fā)模塊連接，觸發(fā)模 塊與氣體發(fā)生器連接，氣體發(fā)生器分別與各氣囊連接，電源模塊分別與控制器、觸發(fā)模塊、 氣體發(fā)生器連接；
[0009] 所述三軸加速度傳感器輸出X、y、z軸上的加速度值，所述雙軸陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn) 角的角速率，AD轉(zhuǎn)換器將各軸的加速度值以及角速率轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并發(fā)送給控制器，控 制器基于所述數(shù)字信號(hào)計(jì)算得到加速度強(qiáng)度值a和傾斜角度值Θ，并將所述加速度強(qiáng)度值 a與預(yù)設(shè)加速度強(qiáng)度閥值&_比較，同時(shí)將所述傾斜角度值Θ與預(yù)設(shè)傾斜角度閥值Θ_比 較，當(dāng)a>a_，且θ>θ_時(shí)，則認(rèn)為人會(huì)摔倒，控制器啟動(dòng)觸發(fā)模塊，使氣體發(fā)生器為 氣囊充氣，并剛好在人摔倒之前打開(kāi)氣囊；否則，認(rèn)為人不會(huì)摔倒，控制器不啟動(dòng)氣體發(fā)生 器；
[0010] 所述加速度強(qiáng)度值a和傾斜角度值Θ的計(jì)算公式以下：
[0011]
，其中：a$x軸上的加速度值，aAy軸上的加速度值，a3 為Z軸方向上的加速度值；
[0013] 所述氣囊控制器還包括與控制器連接的光電耦合模塊，當(dāng)a>a_，且θ>θ_ 時(shí)，若觸發(fā)模塊未被啟動(dòng)，則由光電耦合模塊啟動(dòng)氣體發(fā)生器為氣囊充氣。
[0014] 所述氣囊控制器還包括與控制器連接的預(yù)警診斷模塊，用于負(fù)責(zé)監(jiān)視氣囊控制器 與運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)故障進(jìn)行診斷和調(diào)試并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)提供 故障診斷和定位的機(jī)制。
[0015] 所述氣囊、氣囊控制器和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊均安裝在衣服的夾層中。
[0016] 本發(fā)明所述的一種防止人摔傷的方法，使用者穿戴如本發(fā)明所述的防止人摔傷的 衣服，包括以下步驟：
[0017] 步驟1、所述三軸加速度傳感器輸出x、y、z軸上的加速度值，所述雙軸陀螺儀輸出 人體轉(zhuǎn)角的角速率，AD轉(zhuǎn)換器將各軸的加速度值以及角速率轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并發(fā)送給控制 器；
[0018] 步驟2、控制器接收所述數(shù)字信號(hào)并計(jì)算得到加速度強(qiáng)度值a和傾斜角度值Θ，并 將所述加速度強(qiáng)度值a與預(yù)設(shè)加速度強(qiáng)度閥值&_比較，同時(shí)將所述傾斜角度值Θ與預(yù)設(shè) 傾斜角度閥值θ_比較，當(dāng)a>a_，且θ>θ_時(shí)，則認(rèn)為人會(huì)摔倒，控制器啟動(dòng)觸發(fā)模 塊，使氣體發(fā)生器為氣囊充氣，并剛好在人摔倒之前打開(kāi)氣囊；否則，認(rèn)為人不會(huì)摔倒，控制 器不啟動(dòng)氣體發(fā)生器，并進(jìn)入步驟1 ;
[0019] 所述加速度強(qiáng)度值a和傾斜角度值Θ的計(jì)算公式以下：
[0020]
，其中叫為X軸上的加速度值，a2為y軸上的加速度值，a3 為z軸方向上的加速度值；
[0022] 所述步驟1中，所述預(yù)警診斷模塊實(shí)時(shí)監(jiān)視運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)故 障時(shí)，對(duì)故障進(jìn)行診斷和調(diào)試并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)提供故障診斷和定位的機(jī)制；
[0023] 所述步驟2中，所述預(yù)警診斷模塊實(shí)時(shí)監(jiān)視氣囊控制器的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)氣囊控制 器出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)故障進(jìn)行診斷和調(diào)試并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)提供故障診斷和定位的機(jī)制。
[0024] 所述步驟2中，當(dāng)a>a_、θ>Θ_時(shí)，若沒(méi)有啟動(dòng)觸發(fā)模塊，由光電耦合模塊 啟動(dòng)氣體發(fā)生器為氣囊充氣。
[0025] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0026] (1)由于在衣服對(duì)應(yīng)于人體的頸部、肘部、腕部和腰部等幾個(gè)關(guān)鍵位置均安裝有氣 囊，其中，安裝在頸部的氣囊用于保護(hù)人員的后腦、頸部及肩部，安裝在腰部的氣囊用于保 護(hù)人員的腰部，安裝在肘部的氣囊用于保護(hù)人員的肘部，安裝在腕部的氣囊用于保護(hù)人員 的腕部；當(dāng)控制器判斷出人要摔倒時(shí)，立刻啟動(dòng)觸發(fā)模塊使氣體發(fā)生器為各氣囊充氣，并在 人員著地前將氣囊展開(kāi)，達(dá)到消耗碰撞能量的目的，避免人體與地面直接接觸造成傷害；
[0027] (2)本發(fā)明通過(guò)對(duì)氣囊的安裝位置進(jìn)行合理布局，降低了穿戴者（特別是老人）摔 倒而引起的橈骨遠(yuǎn)端骨折、肱骨近端骨折、腰椎壓縮性骨折、股骨頸骨折的概率，能夠?qū)?年人起到很好的保護(hù)作用；
[0028] (3)氣囊控制器的運(yùn)算處理速度快，其控制精度能夠達(dá)到毫秒級(jí)，能夠保證系統(tǒng)具 有較高的實(shí)時(shí)性和可靠性；
[0029](4)只有當(dāng)a>a_且θ>Θ_時(shí)，系統(tǒng)才啟動(dòng)觸發(fā)模塊，使氣體發(fā)生器為氣囊 充氣，避免了系統(tǒng)誤啟動(dòng)觸發(fā)模塊而帶來(lái)的不便和經(jīng)濟(jì)損失；
[0030](5)當(dāng)a>a_且θ>Θ_時(shí)，若系統(tǒng)未啟動(dòng)觸發(fā)模塊，還可以通過(guò)光電耦合模 塊實(shí)現(xiàn)氣體發(fā)生器的觸發(fā)，幫助氣囊系統(tǒng)及時(shí)準(zhǔn)確地展開(kāi)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性；
[0031] (6)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視氣囊控制器與運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠?qū)?故障進(jìn)行診斷和調(diào)試并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)提供故障診斷和定位的機(jī)制，以便于維修處理；
[0032] (7)氣囊、氣囊控制器和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊均安裝在衣服的夾層中，且體積小，重量輕， 不會(huì)影響衣服的舒適性；
[0033] 綜上所述，本發(fā)明能夠?qū)θ梭w的后腦、頸部、肩部、肘部、腕部和腰部等幾個(gè)關(guān)鍵位 置進(jìn)行有效地保護(hù)，且可靠性非常高。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0035] 圖2為本發(fā)明中氣囊在衣服上的位置示意圖之一；
[0036] 圖3為本發(fā)明中氣囊在衣服上的位置示意圖之二；
[0037] 圖4為本發(fā)明中人體運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：
[0039] 如圖1至3所示的防止人摔傷的衣服，包括衣服本體，在衣服本體上設(shè)有衣領(lǐng)和衣 袖。在衣領(lǐng)處設(shè)有氣囊8,用于保護(hù)人員的后腦、頸部及肩部。在衣袖對(duì)應(yīng)人體肘部及腕部 的位置處分別設(shè)有氣囊8,用于保護(hù)人員的肘部和腕部。在衣服本體對(duì)應(yīng)人體的腰部位置處 設(shè)有氣囊8,用于保護(hù)人員的腰部。將安裝在頸部的氣囊8設(shè)計(jì)大一些，該氣囊8工作時(shí)向 上彈開(kāi)，主要保護(hù)后腦。為了保證人體從各個(gè)方向摔倒都能得到保護(hù)，腰部的氣囊8環(huán)繞人 體的整個(gè)腰部，該氣囊8工作時(shí)向下彈出。將安裝在肘部、腕部的氣囊8設(shè)計(jì)小一些，腕部 和肘部的氣囊8小巧輕便即可。各氣囊8的設(shè)計(jì)厚度和寬度可根據(jù)使用者的體型和體重定 做，氣囊8打開(kāi)后，還可更換氣囊8,繼續(xù)使用。
[0040] 在衣服本體的背部設(shè)有氣囊控制器，該氣囊控制器包括控制器4、AD轉(zhuǎn)換器2、電 源模塊6、觸發(fā)模塊5和氣體發(fā)生器7。電源采用充電式鋰電池，通過(guò)電源模塊6為各模塊 提供電源，保障系統(tǒng)正常運(yùn)行。電控部分易損壞，而氣體發(fā)生器又具有一定的重量，所以將 這些部件安裝在衣服的背部，以避免電控部分因擠壓和摩擦而損壞，同時(shí)還能減少重量對(duì) 衣服舒適性的影響。
[0041] 衣服本體在對(duì)應(yīng)人體的胸部位置處設(shè)有運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)三維加速度和相 對(duì)轉(zhuǎn)角。
[0042] 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊包括三軸加速度傳感器1和雙軸陀螺儀3,三軸加速度傳感器1和雙 軸陀螺儀3分別與AD轉(zhuǎn)換器2連接，AD轉(zhuǎn)換器2與控制器4連接，控制器4與觸發(fā)模塊5 連接，觸發(fā)模塊5與氣體發(fā)生器7連接，氣體發(fā)生器7分別通過(guò)管道與各氣囊8連接，電源 模塊6分別與控制器4、觸發(fā)模塊5、氣體發(fā)生器7連接。為了簡(jiǎn)化及防止各模塊之間的干 擾，各模塊之間的數(shù)據(jù)連接采用有線(xiàn)連接形式。
[0043] 三軸加速度傳感器1輸出X、y、z軸上的加速度值，雙軸陀螺儀3輸出人體轉(zhuǎn)角的 角速率，AD轉(zhuǎn)換器2將各軸的加速度值以及角速率轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并發(fā)送給控制器4,控 制器4基于所述數(shù)字信號(hào)計(jì)算得到加速度強(qiáng)度值a和傾斜角度值Θ，并將所述加速度強(qiáng)度 值a與預(yù)設(shè)加速度強(qiáng)度閥值&_比較，同時(shí)將所述傾斜角度值Θ與預(yù)設(shè)傾斜角度閥值Θ_ 比較，當(dāng)a>a_，且θ>Θ_時(shí)，則認(rèn)為人會(huì)摔倒，控制器4啟動(dòng)觸發(fā)模塊5,使氣體發(fā)生 器7為氣囊8充氣，并剛好在人摔倒之前打開(kāi)氣囊8 ;否則，認(rèn)為人不會(huì)摔倒，控制器4不啟 動(dòng)氣體發(fā)生器7,并進(jìn)行實(shí)時(shí)自檢。實(shí)時(shí)自檢是指當(dāng)a<a_、θ<θ_，或a<a_、Θ> θ_，或a>a_、0 <θ_時(shí)，判斷老人屬于正常身體活動(dòng)，則自動(dòng)重新檢測(cè)。所以本發(fā)明 能夠避免人體如蹲下、彎腰、跳躍等各種正