CN102973274A - 一种姿态监测系统 - Google Patents

Abstract

一种姿态监测系统，适于佩戴者佩戴，包括：若干姿态测量单元、提示单元和信息处理单元，其中所述提示单元包括至少一个适于佩戴的耳机，所述提示信号包括声音信号，所述耳机的信号输入端与所述信息处理单元的信号输出端连接；在佩戴者的身体姿态发生倾斜时，所述信息处理单元控制所述耳机发出声音信号，提示佩戴者调整自己的身体姿态；所述耳机的声音信号受所述信息处理单元的控制且根据佩戴者身体倾斜的角度变化。本发明提供的姿态监测系统，佩戴者可以根据系统提供的信息来及时正确地调整自己姿态，可靠性好且通用性较高。

Description

一种姿态监测系统

技术领域

本发明涉及电子监控技术领域，特别是一种姿态监测系统。

背景技术

感觉和知觉（以下简称为感知）是人类认识世界的基础，感觉是指客观事物的个别属性通过感觉器官在人脑中的反映；而知觉则是客观事物作用于感觉器官，其各种属性在人脑中经过综合，借助于以往经验所形成的一种整体印象。感知障碍指感知发生异常变化或明显失常的状态，其中尤属空间感知障碍最为普遍，其对于患者的影响也最大，空间感知障碍患者往往无法正确地感受到周围的人或物体在大小、方位、距离等方面发生的变化，患者在站立和行走时很容易发生侧向的倾倒，十分危险，因此，需要一种装置对感知障碍患者的身体姿态进行监测，并在该患者有倾倒趋势时及时对患者进行提醒。

美国学术论文《Tactile Situation Awareness System: ProprioceptiveProstheses for Sensory Deficiencies（针对感官缺失者的触觉感知系统）》，（AH Rupert - Aviation, space, and environmental medicine, 2000）公开了一种触觉感知系统，该系统包括重力矢量测量仪、机械式触觉刺激发生器以及与之相配合的处理单元。佩戴者装备该系统时，重力矢量测量仪可以测量出佩戴者重心的偏转角度，并将此角度信息转换为电信号输入处理单元，处理单元将此信号与预设值进行比对，如果该偏转角度存在佩戴者倾倒的隐患，处理单元指挥触觉刺激发生器对佩戴者的肢体施放触觉刺激，提醒佩戴者调整自己的身体姿态。但是，该触觉感知系统仅有触觉刺激一种提醒方式，对于触觉迟钝的感知障碍者，该系统无法实现其设计目的，通用性较差。

为了增加通用性，姿态监测系统可以借鉴中国专利CN2101286U公开的一种学生读、写姿势提醒器,该提醒器是由壳体和电路部分组成。壳体由耳塞头和后壳构成,耳塞头上部系有挂绳,后壳内有沟槽,后壳盖在耳塞头上。电路部分是测距开关K、电池和压电陶瓷片HTD分别连在音乐集成块IC的引脚上。测距开关K的导电金属球位于电极片和有角电极片之间,整个电路部分装于后壳内。学生按读、写低头极限位置调整好提醒器角度,如头低于极限位置时,导电金属球滚动、连通两极片,发出声音,提醒学生端正姿势。这种提醒器利用声音作为提醒方式，能够及时对触觉迟钝的佩戴者进行声音提醒，但是若将该提醒器的技术直接用于姿态监测系统，则会有以下不足：①该提醒器通过导电金属球接触导电片来连通电路，报警声音仅有静音和出声两种状态，佩戴者仅能获知自己的姿态发生了倾斜，而无法获知自己朝向哪个方向倾斜，更无法获知自己倾斜的程度，在仅佩戴一个提醒器的情况下，佩戴者无法根据提醒器所提供的信息及时正确地调整自己的姿态；②导电金属球在重力的作用下在壳体内自由滚动，金属球体很容易因外界磁场或人体拐弯产生的惯性等其他外力作用而碰触导电片（即非倾斜原因导致电路导通），从而发生误报警，可靠性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的姿态监测系统可靠性差且佩戴者无法根据该系统提供的信息及时正确调整自己姿态，而提供了一种佩戴者可以根据系统提供的信息来及时正确地调整自己姿态且可靠性好，通用性较高的姿态监测系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种姿态监测系统，适于佩戴者佩戴，包括：

若干姿态测量单元，用于测量佩戴者的身体姿态，所述姿态测量单元置于佩戴者的体表；

提示单元，用于向佩戴者发出提示信号；

信息处理单元，其信号输入端与每个所述姿态测量单元的信号输出端相连，信号输出端与所述提示单元的信号输入端相连；     

所述提示单元包括至少一个适于佩戴的耳机，所述提示信号包括声音信号，所述耳机的信号输入端与所述信息处理单元的信号输出端连接；在佩戴者的身体姿态发生倾斜时，所述信息处理单元控制所述耳机发出声音信号，提示佩戴者调整自己的身体姿态；所述耳机的声音信号受所述信息处理单元的控制且根据佩戴者身体倾斜的角度变化。

上述姿态监测系统中，所述耳机的音量受所述信息处理单元的控制且与佩戴者身体倾斜的角度成正比。

上述姿态监测系统中，所述耳机的声音信号为间断声音信号，且频率随着佩戴者身体倾斜的角度增大而增大。

上述姿态监测系统中，所述耳机为一个，所述信息处理单元内置两种声音信号，包括左倾提示音和右倾提示音，以提示佩戴者倾斜的方向。

上述姿态监测系统中，所述耳机为两个，分别佩戴在佩戴者的左右耳，所述信息处理单元在佩戴者的身体姿态发生倾斜时，控制倾斜方向相应侧或相反侧的所述耳机发出声音信号，提示佩戴者调整自己的姿态。

上述姿态监测系统中，所述耳机为两个，分别佩戴在佩戴者的左右耳，所述信息处理单元在佩戴者的身体姿态发生倾斜时，控制两个所述耳机同时发出声音信号，所述信息处理单元内置两种声音信号，包括左倾提示音和右倾提示音，以提示佩戴者倾斜的方向。

上述姿态监测系统中，所述提示单元还包括两个分别设置于所述佩戴者身体的左半边和右半边的振动单元，所述提示信号包括振动信号，两个所述振动单元的信号输入端均与所述信息处理单元的信号输出端连接；所述信息处理单元可以在佩戴者的身体姿态发生倾斜时，控制倾斜方向相应侧或相反侧的所述振动单元发出振动信号，提示佩戴者调整自己的姿态。

上述姿态监测系统中，所述振动单元的振动幅度受所述信息处理单元的控制且与佩戴者身体倾斜的角度成正比。

上述姿态监测系统中，还包括：

模式选择单元，用于选择所述提示单元的提示模式，所述模式选择单元与所述信息处理单元连接。

上述姿态监测系统中，所述姿态测量单元为姿态陀螺。

上述姿态监测系统中，所述耳机为白噪声耳机。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

①本发明的姿态监测系统，包括若干姿态测量单元、提示单元和信息处理单元，其中提示单元包括至少一个适于佩戴的耳机，提示信号包括声音信号，耳机的信号输入端与信息处理单元的信号输出端连接；在佩戴者的身体姿态发生倾斜时，信息处理单元控制耳机发出声音信号，提示佩戴者调整自己的身体姿态；耳机的声音信号受信息处理单元的控制且根据佩戴者身体倾斜的角度变化。这样的设计，当佩戴者身体倾斜角度变化时，耳机发出的声音信号同时产生变化，佩戴者可以通过声音信号的不同获知自己身体姿态倾斜的程度，从而及时正确地调整自己的姿态；并且，耳机受到信息处理单元的控制，外界的磁场和人体拐弯产生的惯性一般不会影响到整个系统，降低了监测系统在上述情况下发生误报警的可能，提高了姿态监测系统的可靠性。

②本发明的姿态监测系统，耳机的音量受信息处理单元的控制且与佩戴者身体倾斜的角度成正比。随着佩戴者身体倾斜角度增大，耳机的音量也增大，这种提示方式通过提高音量引起佩戴者的注意力，直接有效，提示效果好。

③本发明的姿态监测系统，耳机的声音信号为间断声音信号，且频率随着佩戴者身体倾斜的角度增大而增大。由于听力存在障碍的佩戴者并不能及时感知到音量的变化，而利用频率的改变对这类佩戴者进行提醒可以扩大姿态监测系统的使用范围，提升了设备的通用性。

④本发明的姿态监测系统，耳机为两个，分别佩戴在佩戴者的左右耳，信息处理单元在佩戴者的身体姿态发生倾斜时，控制倾斜方向相应侧或相反侧的耳机发出声音信号，提示佩戴者调整自己的姿态。这样的设计，可以直观地提醒佩戴者倾斜的方向，减少佩戴者思考反应的时间，从而使佩戴者可以在很短的时间内及时对自身姿态进行调整，提升了姿态监测系统的效果。

⑤本发明的姿态监测系统，还包括两个分别设置于佩戴者身体的左半边和右半边的振动单元，提示信号包括振动信号，两个振动单元的信号输入端均与信息处理单元的信号输出端连接；信息处理单元可以在佩戴者的身体姿态发生倾斜时，控制倾斜方向相应侧或相反侧的振动单元发出振动信号，提示佩戴者调整自己的姿态。这样的设计，提示信号同时包括声音信号和振动信号，对于听力障碍的佩戴者，振动信号可以起到提示佩戴者的作用，提升了姿态监测系统的通用性和使用效果。

⑥本发明的姿态监测系统，还包括模式选择单元，用于选择提示单元的提示模式，模式选择单元与信息处理单元连接。这样的设计，佩带者或他人可以根据需要，选择声音信号、振动信号或两种信号一起作为提示模式，提升了姿态监测系统的通用性和使用效果。

⑦本发明的姿态监测系统，耳机为白噪声耳机。白噪声的穿透能力强且不会发生反射，作为声音提示信号更加容易引起佩戴者的注意，提升了姿态监测系统的提示效果。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明实施例一的原理框图；

图2是本发明实施例二的原理框图；

图3是本发明实施例三的原理框图；

图4是本发明实施例四的原理框图。

图中附图标记表示为：1-提示单元，11-耳机，12-振动单元，2-信息处理单元，3-姿态陀螺，4-模式选择单元。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，是本发明姿态监测系统的优选实施例，所述姿态监测系统是一种生活辅助装置，适于佩戴者佩戴，在本实施例中，所述姿态监测系统包括若干姿态测量单元、提示单元1、信息处理单元2和模式选择单元4。

所述姿态测量单元用于测量佩戴者的身体姿态且置于佩戴者的体表，在本实施例中，所述姿态测量单元为姿态陀螺3，所述姿态测量单元的数目为一个，所述姿态陀螺3设置在佩戴者的背部。

所述信息处理单元2的信号输入端与每个所述姿态测量单元的信号输出端相连，所述信息处理单元2的信号输出端与所述提示单元1的信号输入端相连。

所述提示单元1用于向佩戴者发出提示信号，所述提示单元1包括至少一个适于佩戴的耳机11和两个分别设置于所述佩戴者身体的左半边和右半边的振动单元12，所述耳机11和两个所述振动单元12的信号输入端均与所述信息处理单元2的信号输出端连接，所述提示信号包括声音信号和振动信号。在本实施例中，所述耳机11的数目为两个，分别佩戴在佩戴者的左右耳。进一步地，所述耳机11为白噪声耳机。所述信息处理单元2可以在佩戴者的身体姿态发生倾斜时，控制倾斜方向相应侧或相反侧的所述振动单元12发出振动信号，提示佩戴者调整自己的姿态。所述振动单元12的振动幅度受所述信息处理单元2的控制且与佩戴者身体倾斜的角度成正比。

所述模式选择单元4用于选择所述提示单元1的提示模式，所述模式选择单元4与所述信息处理单元2连接。

所述姿态监测系统的工作步骤如下：

①模式选择：佩戴者或他人可通过操作所述模式选择单元4，选择所述提示单元1的提示模式，在本实施例中，所述提示模式包括声音信号提示模式、振动信号提示模式及混合信号提示模式（即声音信号和振动信号同时对佩戴者进行提示的模式）；

②监测，每个所述姿态测量单元对佩戴者身体的姿态情况进行实时监测，并将监测结果实时传送给所述信息处理单元2，在本实施例中，由所述姿态陀螺3对佩戴者身体的姿态情况进行实时监测；

③信息处理，所述信息处理单元2汇总每个所述姿态测量单元的监测结果，计算佩戴者姿态的倾斜角度β，并将倾斜角度β与预设角度α（α的绝对值大于等于0度）进行比对，当佩戴者的身体姿态发生倾斜时，即倾斜角度β大于等于预设角度α，所述信息处理单元2控制所述提示单元，提醒佩戴者调整自己的姿态。在本实施例中，在佩戴者的身体姿态发生倾斜时，所述信息处理单元2分别控制倾斜方向相应侧或相反侧的所述耳机11和所述振动单元12发出声音信号和振动信号，提示佩戴者调整自己的姿态；

④提示，所述耳机11的声音信号和所述振动单元12的振动幅度均受所述信息处理单元2的控制且根据佩戴者身体倾斜的角度变化，在本实施例中，所述耳机11的声音信号为间断声音信号，且频率随着佩戴者身体倾斜的角度增大而增大。佩戴者通过感知所述提示单元1的提示信号的变化，认知自身的倾斜角度，对自身的人体姿态进行主动调整。

实施例二

如图2所示，是本发明的另一实施例。

与实施例一不同的是，在本实施例中，所述姿态测量单元的数目为两个，两个所述姿态陀螺3分别设置在佩戴者的背部和腰部。而且，在本实施例中，所述信息处理单元2内置两种声音信号，包括左倾提示音和右倾提示音，以提示佩戴者倾斜的方向。在佩戴者的身体姿态发生倾斜时，所述信息处理单元2控制两个所述耳机11同时发出左倾提示音（或右倾提示音），并控制倾斜方向相应侧或相反侧的所述振动单元12发出振动信号，提示佩戴者调整自己的姿态。

与实施例一不同，在本实施例中，所述耳机11的声音信号为连续信号，所述耳机11的音量受所述信息处理单元2的控制且与佩戴者身体倾斜的角度成正比。

实施例三

如图3所示，是本发明的另一实施例。

与实施例一不同，在本实施例中，所述耳机11为一个，所述信息处理单元2内置两种声音信号，包括左倾提示音和右倾提示音，以提示佩戴者倾斜的方向。在佩戴者的身体姿态发生倾斜时，所述信息处理单元2控制所述耳机11发出左倾提示音（或右倾提示音），并控制倾斜方向相应侧或相反侧的所述振动单元12发出振动信号，提示佩戴者调整自己的姿态。

与实施例一不同，在本实施例中，所述耳机11的声音信号为连续信号，所述耳机11的音量受所述信息处理单元2的控制且与佩戴者身体倾斜的角度成正比。

实施例四

如图4所示，是本发明的另一实施例。

与实施例一不同，在本实施例中，所述提示单元1不包括所述振动单元12，相应地，所述姿态监测系统不包括模式选择单元4。

所述姿态监测系统的工作步骤如下：

①监测，每个所述姿态测量单元对佩戴者身体的姿态情况进行实时监测，并将监测结果实时传送给所述信息处理单元2，在本实施例中，由所述姿态陀螺3对佩戴者身体的姿态情况进行实时监测；

②信息处理，所述信息处理单元2汇总每个所述姿态测量单元的监测结果，计算佩戴者姿态的倾斜角度β，并将倾斜角度β与预设角度α（α的绝对值大于等于0度）进行比对，当佩戴者的身体姿态发生倾斜时，倾斜角度β大于等于预设角度α，所述信息处理单元2控制所述提示单元，提醒佩戴者调整自己的姿态。在本实施例中，在佩戴者的身体姿态发生倾斜时，所述信息处理单元2控制倾斜方向相应侧或相反侧的所述耳机11发出声音信号，提示佩戴者调整自己的姿态；

③提示，所述耳机11的声音信号受所述信息处理单元2的控制且根据佩戴者身体倾斜的角度变化，在本实施例中，所述耳机11的声音信号为间断声音信号，且频率随着佩戴者身体倾斜的角度增大而增大。佩戴者通过感知所述提示单元1的提示信号的变化，认知自身的倾斜角度，对自身的人体姿态进行主动调整。

在其他实施例中，所述姿态测量单元还可以是倾斜传感器、角加速度传感器等，只要可以测量佩戴者的身体姿态，即可实现本发明的目的。

在其他实施例中，所述振动单元12的数目还可以是四个、六个或八个，所述振动单元12可对称或不对称地设置在佩戴者身体的左半边和右半边。

在其他实施例中，所述耳机11还可以是普通耳机，相应的，所述声音信号也可以是普通的声音信号。与白噪声耳机相比，普通耳机的成本更低。

在其他实施例中，所述耳机11内连续声音信号的音量或间断声音信号的频率、以及所述振动单元12的振动幅度还可以选择设计为与佩戴者身体倾斜的角度成反比。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种姿态监测系统，适于佩戴者佩戴，包括：

若干姿态测量单元，用于测量佩戴者的身体姿态，所述姿态测量单元置于佩戴者的体表；

提示单元（1），用于向佩戴者发出提示信号；

信息处理单元（2），其信号输入端与每个所述姿态测量单元的信号输出端相连，信号输出端与所述提示单元（1）的信号输入端相连；

其特征在于：所述提示单元（1）包括至少一个适于佩戴的耳机（11），所述提示信号包括声音信号，所述耳机（11）的信号输入端与所述信息处理单元（2）的信号输出端连接；在佩戴者的身体姿态发生倾斜时，所述信息处理单元（2）控制所述耳机（11）发出声音信号，提示佩戴者调整自己的身体姿态；所述耳机（11）的声音信号受所述信息处理单元（2）的控制且根据佩戴者身体倾斜的角度变化。

2.根据权利要求1所述的姿态监测系统，其特征在于：所述耳机（11）的音量受所述信息处理单元（2）的控制且与佩戴者身体倾斜的角度成正比。

3.根据权利要求1所述的姿态监测系统，其特征在于：所述耳机（11）的声音信号为间断声音信号，且频率随着佩戴者身体倾斜的角度增大而增大。

4.根据权利要求1-3任一所述的姿态监测系统，其特征在于：所述耳机（11）为一个，所述信息处理单元（2）内置两种声音信号，包括左倾提示音和右倾提示音，以提示佩戴者倾斜的方向。

5.根据权利要求1-3任一所述的姿态监测系统，其特征在于：所述耳机（11）为两个，分别佩戴在佩戴者的左右耳，所述信息处理单元（2）在佩戴者的身体姿态发生倾斜时，控制倾斜方向相应侧或相反侧的所述耳机（11）发出声音信号，提示佩戴者调整自己的姿态。

6.根据权利要求1-3任一所述的姿态监测系统，其特征在于：所述耳机（11）为两个，分别佩戴在佩戴者的左右耳，所述信息处理单元（2）在佩戴者的身体姿态发生倾斜时，控制两个所述耳机（11）同时发出声音信号，所述信息处理单元（2）内置两种声音信号，包括左倾提示音和右倾提示音，以提示佩戴者倾斜的方向。

7.根据权利要求1-6任一所述的姿态监测系统，其特征在于：所述提示单元（1）还包括两个分别设置于所述佩戴者身体的左半边和右半边的振动单元（12），所述提示信号包括振动信号，两个所述振动单元（12）的信号输入端均与所述信息处理单元（2）的信号输出端连接；所述信息处理单元（2）可以在佩戴者的身体姿态发生倾斜时，控制倾斜方向相应侧或相反侧的所述振动单元（12）发出振动信号，提示佩戴者调整自己的姿态。

8.根据权利要求7所述的姿态监测系统，其特征在于：所述振动单元（12）的振动幅度受所述信息处理单元（2）的控制且与佩戴者身体倾斜的角度成正比。

9.根据权利要求7或8所述的姿态监测系统，其特征在于，还包括：

模式选择单元（4），用于选择所述提示单元（1）的提示模式，所述模式选择单元（4）用于选择所述提示信号的模式，且所述模式选择单元（4）与所述信息处理单元（2）连接。

10.根据权利要求1-9任一所述的姿态监测系统，其特征在于：所述姿态测量单元为姿态陀螺（3）。

11.根据权利要求1-10任一所述的姿态监测系统，其特征在于：所述耳机（11）为白噪声耳机。

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