CN106038016B - 基于肌电信号的防跌倒装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于肌电信号的防跌倒装置，包括：两个固定环，套在小腿的上下两端；支撑柱，两端分别与两个固定环相连接；三个气动杆，设置在支撑柱上，向三个方向弹出，分别是前向气动杆、后向气动杆和侧向气动杆；多个电极片，设置在固定环和支撑柱的内侧；控制单元，用于处理多个电极片采集到的肌电信号，判断是否出现摔倒的特征肌电信号，六轴陀螺仪，判断摔倒的方向，若向前摔倒，则控制单元启动前向气动杆，向前伸出；若向后摔倒，控制单元启动后向气动杆，向后伸出；若侧向摔倒，控制单元启动侧向气动杆，向侧面伸出。本发明的基于肌电信号的防跌倒装置，根据跌倒的方向，控制相应的气动杆伸出对腿部进行支撑，起到防止跌倒的作用。

Description

基于肌电信号的防跌倒装置
技术领域
本发明涉及一种基于肌电信号的防跌倒装置，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。
发明内容
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装置，其特征在于，包括：两个固定环，套在小腿的上下两端；支撑柱，两端分别与两个固定环相连接；三个气动杆，设置在支撑柱上，向三个方向弹出，分别是前向气动杆、后向气动杆和侧向气动杆；多个电极片，设置在固定环和支撑柱的内侧；控制单元，用于处理多个电极片采集到的肌电信号，判断是否出现摔倒的特征肌电信号，六轴陀螺仪，判断摔倒的方向，若向前摔倒，则控制单元启动前向气动杆，向前伸出，直到前端接触地面；若向后摔倒，控制单元启动后向气动杆，向后伸出，直到前端接触地面；若侧向摔倒，控制单元启动侧向气动杆，向侧面伸出，直到前端接触地面。
进一步，本发明的基于肌电信号的防跌倒装置，还可以具有这样的特征：其中，支撑柱上具有三个收纳槽，分别收纳前向气动杆、后向气动杆和侧向气动杆。
进一步，本发明的基于肌电信号的防跌倒装置，还可以具有这样的特征：气动杆的前端具有防滑头。
发明的有益效果
本发明的基于肌电信号的防跌倒装置，由于使用肌电信号来判断是否出现跌倒的情况，同时根据跌倒的方向，控制相应的气动杆伸出对腿部进行支撑，起到防止跌倒的作用。
附图说明
图1是本发明的基于肌电信号的防跌倒装置的整体结构示意图；
图2是另一视角下的基于肌电信号的防跌倒装置的结构示意图。
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和图2所示，基于肌电信号的防跌倒装置包括：两个固定环11；支撑柱12；三个气动杆，分别是前向气动杆13、后向气动杆14和侧向气动杆15；以及多个表面电极18。
两个固定环11，套在使用者小腿的上下两端，并收紧固定。固定方式可以使用弹性固定，即依靠固定环11本身的弹性固定。或者使用绑带固定。
支撑柱12，两端分别与两个固定环11相连接，支撑柱的前面后面和侧面上分别设置有收纳槽16。
三个气动杆，设置在支撑柱上，向三个方向弹出，分别是前向气动杆13、后向气动杆14和侧向气动杆15。三个气动杆分别收纳在各自的收纳槽16中。气动杆的前端还具有防滑头17，面积较大，当支撑到地面时起到防滑作用。
如图2所示，多个电极片18，设置在固定环11和支撑柱12的内侧。
控制单元(图中未显示)，用于处理多个电极片采集到的肌电信号，判断是否出现摔倒的特征肌电信号。
六轴陀螺仪(图中未显示)，判断摔倒的方向。
控制单元还存储有摔倒的特征肌电曲线，不断与电极片18采集到的肌电信号做对比。如果出现与摔倒相同的特征肌电曲线则根据六轴陀螺检测到的跌倒方向进行相应的动作：若向前摔倒，则控制单元启动前向气动杆，向前伸出，直到前端接触地面；若向后摔倒，控制单元启动后向气动杆，向后伸出，直到前端接触地面；若侧向摔倒，控制单元启动侧向气动杆，向侧面伸出，直到前端接触地面。
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。
本发明的基于肌电信号的防跌倒装置的工作过程如下：
首先两腿分别固定一个基于肌电信号的防跌倒装置，将基于肌电信号的防跌倒装置的两个固定环11套在使用者小腿的上下两端，并收紧固定，使支撑柱上的电极片尽量与小腿接触。
然后启动系统，先对小腿部的肌肉进行半小时的肌电采集，作为正常肌电信号的参考。
第三，在行走过程中，电极片不断采集肌电信号，当出现特征曲线时，说明使用者可能有跌倒的趋势，此时根据六轴陀螺仪对倾斜方向的判断，控制系统控制相应方位的气动杆动作。如果是向正前方、正后方或者正侧向倾斜，则只需要启动相应方向的气动杆。如果是向斜前方或者斜后方倾斜，则应同时启动前向气动杆和侧向气动杆或者后向气动杆和侧向气动杆。对于斜向的判断标准是偏离前进方向10度时就判断为向斜前方或者斜后方倾斜。
气动杆可以设置为两种模式，一种是持续支撑模式，是指气动杆前端接触地面后还继续保持长度不变，以提供持续的支撑力。另一种是缓慢收缩模式，是指当气动杆前端接触地面后，在保持一定的支撑力的情况下缓慢收缩，以减缓跌倒的速度。

Claims (3)

1.一种基于肌电信号的防跌倒装置，其特征在于，包括：
两个固定环，套在小腿的上下两端；
支撑柱，两端分别与两个所述固定环相连接；
三个气动杆，设置在所述支撑柱上，向三个方向弹出，分别是前向气动杆、后向气动杆和侧向气动杆；
多个电极片，设置在所述固定环和所述支撑柱的内侧；
控制单元，用于处理所述多个电极片采集到的肌电信号，判断是否出现摔倒的特征肌电信号，
六轴陀螺仪，判断摔倒的方向，
在行走的过程中，电极片不断采集肌电信号，当出现特征曲线时，根据六轴陀螺仪对倾斜方向的判断，控制单元控制相应方位的气动杆动作，
若向前摔倒，则控制单元启动前向气动杆，向前伸出，直到前端接触地面；
若向后摔倒，控制单元启动后向气动杆，向后伸出，直到前端接触地面；
若侧向摔倒，控制单元启动侧向气动杆，向侧面伸出，直到前端接触地面。
2.如权利要求1所述的基于肌电信号的防跌倒装置，其特征在于：
其中，所述支撑柱上具有三个收纳槽，分别收纳所述前向气动杆、所述后向气动杆和所述侧向气动杆。
3.如权利要求1所述的基于肌电信号的防跌倒装置，其特征在于：
所述气动杆的前端具有防滑头。
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