CN103424747A - 防跌倒装置以及跌倒防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防跌倒装置以及跌倒防护装置。所述防跌倒装置包括超声波传感器、第一微处理器、蜂鸣器、第一电源以及压电传感器，所述第一微处理器设有第一信号接口、第二信号接口、第三信号接口以及第一电源输入接口，所述第一微处理器获取所述压电传感器采集的压电信号，并控制所述超声波传感器发射超声信号，而后基于接收到的反射超声波信号控制所述蜂鸣器告警。所述跌倒防护装置包括所述防跌倒装置以及一种气囊保护装置。本发明提出的防跌倒装置提高了探测告警的准确性；当使用者将不可避免地发生摔倒时，可通过所述气囊保护装置的气囊展开获得缓冲保护，从而减少摔倒所受到的伤害。

Description

防跌倒装置以及跌倒防护装置

【技术领域】

本发明涉及康复医学防护领域，尤其涉及一种防跌倒装置以及跌倒防护装置。

【背景技术】

倒走运动这种目前新兴的锻炼方式以其具备其他运动所不具备的健身功能而受到包括老年人在内的多数人群的广泛关注。然而，倒走运动具备一定的难度并存在一定的风险，由于运动者无法通过视觉了解其身后的路面状况，当运动者身后的路面不平整或存在障碍物时，很容易造成摔倒。

在现有技术的辅助倒走装置中，申请号为201010209335.6的发明专利公开了一种老年人倒走锻炼用眼镜，该眼镜包括一半圆形发箍，该发箍上对称设有一对万向节，该万向节的另一端设有后视镜，运动者可以很方便地通过后视镜观察身后的情况，从而避免了摔倒；申请号为201320041792.8的实用新型专利公开了一种适于老年人倒走的帽子，该帽子包括帽檐和凸起部，帽檐位于凸起部下部边沿上，所述凸起部上设有一个环形罩体，所述环形罩体侧面设有一根金属定型软管，所述金属定型软管前端设有一面反光镜，且该反光镜角度可调，运动者通过调节反光镜的角度即可很方便地观察身后的路面状况。

然而，上述现有技术存在一定的缺陷，如运动者长时间盯看后视镜，精神过度集中，易造成疲劳、影响锻炼；利用后视镜扩展视野，其视线容易受到阳光等外界因素的干扰。此外，在倒走运动中，有时突发情况会造成运动者不可避免地摔倒，此时运动者需要受到保护、防止受伤。

【发明内容】

本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，提出一种防跌倒装置以及跌倒防护装置。

本发明一方面提出一种防跌倒装置，包括超声波传感器、第一微处理器、蜂鸣器以及第一电源，其特征在于，还包括压电传感器，所述第一微处理器设有第一信号接口、第二信号接口、第三信号接口以及第一电源输入接口。其中，所述压电传感器通过所述第一信号接口与所述第一微处理器相连接，所述超声波传感器通过所述第二信号接口与所述第一微处理器相连接，所述蜂鸣器通过所述第三信号接口与所述第一微处理器相连接，所述第一电源通过所述第一电源输入接口与所述微处理相连接；所述第一微处理器获取所述压电传感器采集的压电信号，并控制所述超声波传感器发射超声信号，而后基于接收到的反射超声波信号控制所述蜂鸣器告警。

本发明另一发面提出一种跌倒防护装置，包括所述的防跌倒装置以及一气囊保护装置，所述气囊保护装置包括第二微处理器、MEMS传感器、第二电源、舵机、传动部件、与所述传动部件固定连接的刺针、储存压缩气体的气瓶以及气囊，所述第二微处理器设有第四信号接口、输出控制接口以及第二电源输入接口，所述舵机具有控制信号输入接口、舵机电源输入接口以及传动输出接口。其中，所述MEMS传感器通过所述第四信号接口与所述第二微处理器相连接，所述第二微处理器的输出控制接口与所述舵机的控制信号输入接口相连接，所述第二电源通过所述第二电源接口与所述第二微处理器相连接，所述第二电源通过所述舵机电源输入接口与所述舵机相连接，所述舵机通过所述传动输出接口与所述传动部件传动连接，所述气瓶具有可刺破的瓶口，所述瓶口通过一连接装置与所述气囊相连接；所述MEMS传感器获取角速度以及加速度数据，所述角速度以及加速度数据大于预设阈值时，所述第二微处理器驱动所述舵机运转，所述传动部件进而带动所述刺针向所述气瓶瓶口运动。

本发明提出的防跌倒装置将超声波探测障碍物与压电传感器相结合，使得使用者在脚步落地时才对其身后靠近脚底位置的直线范围进行障碍物探测，提高了探测的准确性；本发明另一方面提出的一种跌倒防护装置结合了所述防跌倒装置以及一种气囊保护装置，当使用者将不可避免地发生摔倒时，可通过所述气囊保护装置的气囊展开获得缓冲保护，从而减少摔倒所受到的伤害。

【附图说明】

图1为本发明实施例之一的防跌倒装置结构图。

图2为本发明实施例之二的防跌倒装置结构图。

图3为本发明所述防跌倒装置的使用原理图。

图4为本发明实施例之一的气囊保护装置结构图。

图5为本发明实施例之一的气囊保护装置工作原理示意图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细说明。下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明的技术方案，而不应当理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

本发明一方面提出了一种防跌倒装置。如图1所示，在本发明一实施例中，所述防跌倒装置包括第一微处理器100、超声波传感器200、压电传感器300、蜂鸣器400以及第一电源500。

下文将对本发明所述防跌倒装置的各个组成部分及其工作原理作进一步详细描述。

第一微处理器100可采用单片机。第一微处理器100上设有若干信号接口，对于单片机，所述信号接口包括但不限于各种输入接口、输出接口以及输入/输出接口。在本实施例中，所述信号接口包括第一信号接口101、第二信号接口102、第三信号接口103以及第一电源输入接口104。

压电传感器300通过第一信号接口101与第一微处理器100相连接，第一微处理器100通过第一信号接口101获取压电信号。

超声波传感器200通过第二信号接口102与第一微处理器100相连接，第一微处理器100通过第二信号接口102控制超声波传感器200发射超声波信号、以及接收反射后的超射波信号。

蜂鸣器400通过第三信号接口103与第一微处理器100相连接，蜂鸣器400用于发出告警信号。

第一电源500通过第一电源输入接口104与第一微处理器100相连接，第一电源500为第一微处理器100供电。

如图2所示，优选地，所述防跌倒装置还包括开关电路600。第一电源输入接口104通过开关电路600与第一电源500电连接。其中，开关电路600进一步包括一按键开关，所述按键开关用于控制开关电路600的通断。进一步优选地，第一电源500还可以通过开关电路600与超声波传感器200电连接，第一电源500另一方面用于为超声波传感器200供电。

优选地，所述防跌倒装置包括第一壳体，所述第一壳体具有一容纳空间，第一微处理器100以及第一电源500固定设置于所述容纳空间内，超声波传感器200以及蜂鸣器400固定设置于所述第一壳体上。

进一步优选地，所述防跌倒装置还包括一绑带，所述绑带设置于所述壳体上。其中，所述绑带用于将所述防跌倒装置与使用者躯体或四肢固定。

如图3所示，以绑带为例，在使用本发明提出的防跌倒装置时，可通过绑带10将所述防跌倒装置固定在使用者脚踝部位以上，使得超声波传感器200的超声探头201朝向使用者身后方向，同时将通过连接线与第一微处理器100相连接的压电传感器300置于脚底。一般情况下，压电传感器300较薄，不会影响使用者行走。此外，由于压电传感器300的压电材料在压力作用下会产生电荷进行自供电，因此不需要外部电源对其供电。

当使用者在倒走过程中，绑缚在其脚踝上的超声波传感器的超声探头201朝向会随着使用者腿部运动而发生改变。在本发明中，仅当使用者脚底落地时，压电传感器300接收到压力，并产生压电信号，第一微处理器100一旦接收到所述压电信号便向超声波传感器200发出控制信号，控制超声波传感器200发出超声波探测信号。当位于使用者身后方向且靠近其脚底位置的一定直线距离内存在障碍物时，超声波遇其会发生反射，并被超声波传感器200接收，第一微处理器100根据该接收信号启动蜂鸣器400进行蜂鸣告警，提示使用者停止倒走或改变路线，从而避免被障碍物绊倒。其中，超声波传感器200的探测范围与其型号、具体参数有关，此外还可对其进行预先设置。在本发明中，结合使用者倒走时的实际情况，超声波传感器200的探测范围采用1m-2m。

由于本发明所述的防跌倒装置采用了压电传感器300，因此超声波传感器200仅在使用者脚步落地时对其身后靠近脚底位置的直线范围进行障碍物探测，避免了其他方向上的误判，提高了探测的准确性。

本发明另一方面提出一种跌倒防护装置，该跌倒防护装置包括上文所述的防跌倒装置以及一种气囊保护装置。如图4所示，在一实施例中，所述气囊保护装置包括第二微处理器1000、MEMS（微机电系统，Micro-electro MechanicalSystems）传感器2000、第二电源3000、舵机4000、传动部件5000、与传动部件5000固定连接的刺针6000、储存压缩气体的气瓶7000以及气囊8000。

下文将对本发明所述跌倒防护装置中的气囊保护装置各个组成部分及其工作原理作进一步详细描述。

第二微处理器1000可采用单片机。第二微处理器1000上设有若干信号接口，对于单片机，所述信号接口包括但不限于各种输入接口、输出接口以及输入/输出接口。在本实施例中，所述信号接口包括第四信号接口1001、输出控制接口1002、以及第二电源输入接口1003。

舵机4000具有控制信号输入接口4001、舵机电源输入接口4002以及传动输出接口4003。

MEMS传感器2000通过第四信号接口1001与第二微处理器1000相连接。MEMS传感器2000用于实时采集使用者运动时的加速度与角速度，并通过第四信号接口1001向第二微处理器1000实时反馈。

第二微处理器1000的输出控制接口1002与舵机4000的控制信号输入接口4001相连接。控制信号输入接口4001用于获取第二微处理器1000发出的控制信号。

第二电源3000通过第二电源接口1003与第二微处理器1000相连接；第二电源3000还通过舵机电源输入接口4002与舵机4000相连接。第二电源3000为第二微处理器1000以及舵机4000供电。

舵机4000通过传动输出接口4003与传动部件5000传动连接。

气瓶7000具有可刺破的瓶口，所述瓶口通过一连接装置与气囊8000相连接。其中，与传动部件5000固定连接的刺针6000的针尖部位指向气瓶7000的瓶口。

优选地，所述气囊保护装置还包括第二壳体，所述第二壳体用于容纳所述第二微处理器、MEMS传感器、第二电源、舵机、传动部件、刺针以及气瓶。进一步优选地，所述气囊保护装置还包括一副与所述第二壳体相连接的腰带。

以腰带为例，下文将对所述气囊保护装置的工作原理做进一步详细描述。

在使用所述气囊保护装置时，使用者首先通过所述腰带将所述气囊保护装置固定在腰部，MEMS传感器2000实时采集使用者当前的加速度以及角速度。当使用者在倒走过程中不可避免地发生摔倒时，使用者的实时加速度大于某一加速度告警阈值、同时实时角速度大于某一角速度告警阈值，第二微处理器1000通过输出控制接口1002向舵机4000发出控制信号，驱动舵机4000运转。传动部件5000在受到舵机4000的机械传动下，与传动部件5000相连接的刺针6000便朝气瓶7000瓶口方向运动，刺破气瓶7000瓶口，气瓶7000中的压缩气体通过一连接装置流向气囊8000，气囊8000瞬间膨胀，并在使用者与摔倒在地面之前完全展开以提供缓冲，从而减少使用者受到的伤害。图5示意所述气囊保护装置由自然状态转变为气囊膨胀状态。

如上文所述，传动部件5000可选用滚动丝杠，滚动丝杠可以将舵机4000输入的旋转运动转化为直线运动，从而控制刺针6000朝气瓶7000瓶口方向运动。又如，传动部件5000还可以采用转动臂与弹簧配合工作的方式，即在自然状态下，弹簧在转动臂一端的压制下处于压缩状态；当所述转动臂受到舵机4000的传动时会发生转动，因此弹簧失去压制而伸张，从而带动与其相连的刺针6000朝气瓶7000瓶口方向运动。

本发明一方面提出的防跌倒装置将超声波探测障碍物与压电传感器相结合，使得使用者在脚步落地时才对其身后靠近脚底位置的直线范围进行障碍物探测，避免了其他方向上的误判，提高了探测的准确性。

本发明另一方面提出的跌倒防护装置由所述防跌倒装置以及所述气囊保护装置构成。使用者可将所述防跌倒装置以及所述气囊保护装置结合使用，在一般情况下，通过所述防跌倒装置的探测、告警即可避免摔倒；而当使用者将不可避免地发生摔倒时，可通过所述气囊保护装置的气囊展开获得缓冲保护，从而减少摔倒所受到的伤害。

虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应能理解，上述较佳实施方式仅用来解释和说明本发明的技术方案，而并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、变形、改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种防跌倒装置，包括超声波传感器、第一微处理器、蜂鸣器以及第一电源，其特征在于，还包括压电传感器，所述第一微处理器设有第一信号接口、第二信号接口、第三信号接口以及第一电源输入接口，其中，

所述压电传感器通过所述第一信号接口与所述第一微处理器相连接，所述超声波传感器通过所述第二信号接口与所述第一微处理器相连接，所述蜂鸣器通过所述第三信号接口与所述第一微处理器相连接，所述第一电源通过所述第一电源输入接口与所述微处理相连接；

所述第一微处理器获取所述压电传感器采集的压电信号，并控制所述超声波传感器发射超声信号，而后基于接收到的反射超声波信号控制所述蜂鸣器告警。

2.根据权利要求1所述的防跌倒装置，其特征在于，还包括开关电路，所述第一电源通过所述开关电路与所述第一电源输入接口电连接。

3.根据权利要求2所述的防跌倒装置，其特征在于，所述第一电源通过所述开关电路与所述超声波传感器电连接。

4.根据权利要求1所述的防跌倒装置，其特征在于，还包括第一壳体，所述第一壳体具有一容纳空间，所述第一微处理器以及第一电源固定设置于所述容纳空间内，所述超声波传感器以及蜂鸣器固定设置于所述第一壳体上。

5.根据权利要求4所述的防跌倒装置，其特征在于，还包括绑带，所述绑带设置于所述壳体上。

6.一种跌倒防护装置，包括权利要求1所述的防跌倒装置以及气囊保护装置，所述气囊保护装置包括：第二微处理器、MEMS传感器、第二电源、舵机、传动部件、与所述传动部件固定连接的刺针、储存压缩气体的气瓶、气囊以及连接所述气瓶与气囊的连接装置，所述第二微处理器设有第四信号接口、输出控制接口以及第二电源输入接口，所述舵机具有控制信号输入接口、舵机电源输入接口以及传动输出接口，其中，

所述MEMS传感器通过所述第四信号接口与所述第二微处理器相连接，所述第二微处理器的输出控制接口与所述舵机的控制信号输入接口相连接，所述第二电源通过所述第二电源接口与所述第二微处理器相连接，所述第二电源通过所述舵机电源输入接口与所述舵机相连接，所述舵机通过所述传动输出接口与所述传动部件传动连接，所述气瓶具有可刺破的瓶口；

所述MEMS传感器获取角速度以及加速度数据，所述角速度以及加速度数据大于预设阈值时，所述第二微处理器驱动所述舵机运转，所述传动部件进而带动所述刺针向所述气瓶瓶口运动。

7.根据权利要求6所述的跌倒防护装置，其特征在于，所述气囊保护装置还包括容纳所述第二微处理器、MEMS传感器、第二电源、舵机、传动部件、刺针以及气瓶的第二壳体。

8.根据权利要求7所述的跌倒防护装置，其特征在于，所述气囊保护装置还包括与所述第二壳体相连接的腰带。

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