CN106964116A - 一种人体运动姿势监测纠正系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种人体运动姿势监测纠正系统及方法，该系统包括网络手机模块、控制芯片、通信模块、报警模块及设置在肢体关节上的运动数据采集模块，所述网络手机模块运动数据采集模块、通信模块及报警模块分别与所述控制芯片连接，本发明针对人体姿态健康的需求，通过动态采集肢体关节的运动数据值，将采集到的肢体关节的运动数据值与预设的肢体关节的运动数据域值进行实时比较，若超出预设的肢体关节的运动数据域值范围，则通过振动电机和蜂鸣器，进行提示，以达到保持正确姿态的需求，从而实现对人体运动姿势的监测和报警等功能。

Description

一种人体运动姿势监测纠正系统及方法
技术领域
本发明涉及人体运动监测技术领域，尤其涉及一种人体运动姿势监测纠正系统及方法。
背景技术
肢体关节是人体运动的基本器官，人体的肢体关节包括腕关节、肘关节、肩关节、足踝关节、膝关节、髋关节或者颈椎等部位，在各类运动中，由于人体的运动姿势错误往往会导致肢体关节损伤或者技能下降。
同时，肢体关节损伤后的术后的康复的过程中，由于人体的康复训练的运动姿势错误也往往导致肢体关节的二次损伤。
有鉴于此，有必要通过一种人体运动姿势监测纠正系统及方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可实现对人体运动姿势进行监测和报警的人体运动姿势监测纠正系统及方法。
本发明是这样实现的，一种人体运动姿势监测纠正系统，包括网络手机模块、控制芯片、通信模块、报警模块及设置在肢体关节上的运动数据采集模块；
所述网络手机模块与所述控制芯片连接，用于提供移动网络支持；
所述运动数据采集模块与所述控制芯片连接，用于采集所述肢体关节的运动数据值，并将采集到的所述肢体关节的运动数据值发送给所述控制芯片，其中，所述肢体关节的运动数据值包含角度、加速度、运动轨迹或者运动时间；
所述通信模块与所述控制芯片连接，用于与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP建立信号连接；
所述控制芯片用于接收所述运动数据采集模块发送的肢体关节的运动数据值，并根据预设的肢体关节的运动数据域值，判断接收到的所述肢体关节的运动数据值是超过和所述预设的肢体关节的运动数据域值，若超过，则生成控制所述报警模块进行报警的报警信号发送给所述报警模块，并通过所述通信模块向与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，同时，通过所述通信模块向云端服务器发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，以便所述云端服务器将所述报警请求转发给与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP；
所述报警模块与所述控制芯片，用于根据所述控制芯片发送的报警信号进行报警。
进一步地，所述运动数据采集模块为多轴运动传感器，其中，所述多轴运动传感器为三轴运动传感器、六轴运动传感器或者九轴运动传感器。
进一步地，所述通信模块为蓝牙射频模块、WiFi通信模块、NFC通信模块或者zigbee通信模块。
进一步地，所述报警模块包括一用于产生振动的提示电机及一用于产生报警声的蜂鸣器。
进一步地，所述控制芯片为微控DSP、微控ARM或者微控PLL。
进一步地，所述终端设备为智能手机、PC机或者移动智能终端。
相应地，本发明还提供了一种肢体关节运动监测纠正方法，包括以下步骤：
建立控制芯片与终端设备的通信连接；
所述控制芯片接收所述终端设备发送的用户输入的控制指令；
所述控制芯片在接收到所述终端设备发送的用户输入的控制指令之后，确定当前的工作模式，其中，所述工作模式包括运动监测模式和康复监测模式；
若为运动监测模式，则进入运动监测模式，所述控制芯片接收与运动数据采集模块发送的肢体关节运动数据值，并根据预设的肢体关节的运动数据域值，判断接收到的所述肢体关节的运动数据值是否超过所述预设的肢体关节的运动数据域值，若超过，则生成报警信号，并向与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，同时，向云端服务器发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，以便所述云端服务器将所述报警请求转发给与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP；
若为康复监测模式，则进入康复监测模式，所述控制芯片接收运动数据采集模块发送的肢体关节的运动数据值，并根据预设的肢体关节的运动数据域值，判断接收到的所述肢体关节的运动数据值是否超过所述预设的肢体关节的运动数据域值，若超过，则生成报警信号，并向与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，同时，向云端服务器发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，以便所述云端服务器将所述报警请求转发给与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP。
进一步地，所述建立终端设备与控制芯片的通信连接的方式包括：
建立一个或者多个所述控制芯片与一个所述终端设备的通信连接；
和/或，建立一个所述终端设备与一个或者多个所述控制芯片的通信连接。
进一步地，所述终端设备为智能手机、PC机或者移动智能终端。
本发明的有益效果为：本发明实施例提供的人体运动姿势监测纠正系统，其运动数据采集模块采集肢体关节的运动数据值，并将采集到的肢体关节的运动数据值发送给控制芯片，以便控制芯片根据预设的肢体关节的运动数据域值，判断接收到的肢体关节的运动数据值是否超过预设的肢体关节的运动数据域值，若超过，则生成控制报警模块进行报警的报警信号发送给报警模块，并通过通信模块向与控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP发出包括肢体关节的运动数据值的报警请求，同时，通过通信模块向云端服务器发出包括肢体关节的运动数据值的报警请求，以便云端服务器将报警请求转发给与控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP，这样，针对人体姿态健康的需求，通过动态采集肢体关节的运动数据值，将采集到的肢体关节的运动数据值与预设的肢体关节的运动数据域值进行实时比较，若超出预设的肢体关节的运动数据域值范围，则通过振动电机和蜂鸣器，进行提示，以达到保持正确姿态的需求，从而实现对人体运动姿势的监测和报警等功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一实施例提供的一种人体运动姿势监测纠正系统的结构示意图。
图2是本发明第二实施例提供的一种人体运动姿势监测纠正方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1所示，本发明提供了一种人体运动姿势监测纠正系统，包括网络手机模块1、控制芯片2、通信模块3、报警模块4及设置在肢体关节上的运动数据采集模块5；
所述网络手机模块1与所述控制芯片2连接，用于提供移动网络支持；
所述运动数据采集模块5与所述控制芯片2连接，用于采集所述肢体关节的运动数据值，并将采集到的所述肢体关节的运动数据值发送给所述控制芯片2，其中，所述肢体关节的运动数据值包含角度、加速度、运动轨迹或者运动时间；
所述通信模块3与所述控制芯片2连接，用于与所述控制芯片2关联的一个或者多个终端设备APP建立信号连接；
所述控制芯片2用于接收所述运动数据采集模块发送的肢体关节的运动数据值，并根据预设的肢体关节的运动数据域值，判断接收到的所述肢体关节的运动数据值是否超过所述预设的肢体关节的运动数据域值，若超过，则生成控制所述报警模块进行报警的报警信号发送给所述报警模块4，并通过所述通信模块3向与所述控制芯片2关联的一个或者多个终端设备APP发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，同时，通过所述通信模块3向云端服务器发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，以便所述云端服务器将所述报警请求转发给与所述控制芯片2关联的一个或者多个终端设备APP；
所述报警模块4与所述控制芯片2，用于根据所述控制芯片2发送的报警信号进行报警。
需要说明的是，本实施中的肢体关节部位具体包括：腕关节、肘关节、肩关节、足踝关节、膝关节、髋关节或者颈椎，这样，将运动数据采集模块5设置在上述肢体关节部位，可以分别采集到上述肢体关节部位的运动数据值，并将采集到的上述肢体关节的运动数据值发送给控制芯片2，其中，上述肢体关节的运动数据值包含角度、加速度、运动轨迹或者运动时间。
进一步地，所述运动数据采集模块5为多轴运动传感器，其中，所述多轴运动传感器为三轴运动传感器、六轴运动传感器或者九轴运动传感器，这样，通过多轴运动传感器，可以对检测位置实时、动态采集当前的地磁坐标、运动加速度、运动角速度等数值。
进一步地，所述通信模块3为蓝牙射频模块、WiFi通信模块、NFC通信模块或者zigbee通信模块。
作为一种可选的实施方式，本发明中的所述通信模块3为蓝牙射频模块，此时，蓝牙射频模块包括一蓝牙射频单元及一与所述蓝牙射频单元连接的板载天线，此时，所述控制芯片2通过所述蓝牙射频单元与板载天线与一个或者多个终端设备无线通信连接，其中，蓝牙射频单元是遵循国际标准的蓝牙数据传送单元，板载天线是含PCB蚀刻天线和陶瓷天线等多种形式。
进一步地，所述报警模块4包括一用于产生振动的提示电机及一用于产生报警声的蜂鸣器。
进一步地，所述控制芯片2为微控DSP、微控ARM或者微控PLL。
需要说明的是，本发明提供的控制芯片2含主控处理器和内置数据存储器，可以对采集肢体关节的运动数据值进行处理，可以预设置供参考的肢体关节的运动数据域值，作为与采集到的肢体关节的运动数据值进行比较。
进一步地，所述终端设备为智能手机、PC机或者移动智能终端。
本发明提供的人体运动姿势监测纠正系统具体应用原理如下：
1、预设值：在使用中，本系统提示用户在正常姿态下设定一个预设数值，例如：X0＝0,Y0＝0,Z0＝0，这个数组会存储在控制芯片的数据存储器内，预设数值可以根据不同的运动状态进行重新设置。
2、监测：运动过程中，多轴传感器动态输出X、Y、Z三轴数值，以及三轴的运动加速度及角速度。例如：Xa、Ya、Za、Cx、Cy、Cz、Dx、Dy、Dz
3、比对：将运动过程中的Xa、Ya、Za与X0、Y0、Z0进行比对，可以得出三轴的偏转数值，通过波尔曼算法，就可以得到三轴的偏转角度、加速度、角速度。
4、阈值：用户可以根据人体姿态纠正的程度，预定设置偏转角度。当数据比对的结果超过阈值的时候，控制芯片就会即时判定为报警状态，启动振动电机、蜂鸣器对用户做出提示。
5、网络化：该系统的动态数据，可以通过蓝牙射频模块，实时传送到手机端APP、或者PC端程序。通过手机或者PC的互联网网络接入，共享给监护人、医师，并可以通过双向数据交换，获取专业的姿态纠正意见和数据，写入主控芯片，作为后续运动的姿态监测数值。
本发明提供的人体运动姿势监测纠正系统具体应用在以下情况：
1.纠型内衣：含女性胸衣、束身内衣等，可以对长期含胸、驼背等不良体姿进行提示纠正；
2.儿童纠型背包：含双肩包、纠正背带等，可以对骨骼成长阶段的含胸、驼背、侧偏等不良体姿进行提示纠正；
3.其它需要动态监测姿态的应用。
本发明实施例提供的人体运动姿势监测纠正系统，其运动数据采集模块采集肢体关节的运动数据值，并将采集到的肢体关节的运动数据值发送给控制芯片，以便控制芯片根据预设的肢体关节的运动数据域值，判断接收到的肢体关节的运动数据值是否超过预设的肢体关节的运动数据域值，若超过，则生成控制报警模块进行报警的报警信号发送给报警模块，并通过通信模块向与控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP发出包括肢体关节的运动数据值的报警请求，同时，通过通信模块向云端服务器发出包括肢体关节的运动数据值的报警请求，以便云端服务器将报警请求转发给与控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP，这样，针对人体姿态健康的需求，通过动态采集肢体关节的运动数据值，将采集到的肢体关节的运动数据值与预设的肢体关节的运动数据域值进行实时比较，若超出预设的肢体关节的运动数据域值范围，则通过振动电机和蜂鸣器，进行提示，以达到保持正确姿态的需求，从而实现对人体运动姿势的监测和报警等功能。
实施例二
如图2所示，本发明提供了一种肢体关节运动监测纠正方法，包括以下步骤：
S201，建立控制芯片与终端设备的通信连接；
作为一种可选的实施方式，所述建立终端设备与控制芯片的通信连接的方式包括：
建立一个或者多个所述控制芯片与一个所述终端设备的通信连接；
和/或，建立一个所述终端设备与一个或者多个所述控制芯片的通信连接。
需要说明的是，本发明实施例中的终端设备为智能手机、PC机或者移动智能终端，此处，本发明并不限定终端设备仅仅为智能手机、PC机或者移动智能终端，终端设备还可以为其他具备触摸屏的终端设备(例如PAD)，也可以是其他具备触摸屏的移动互联网设备(Mobile Internet Devices，MID)，本发明实施例不作限定。
需要说明的是，本发明通过建立一个或者多个所述控制芯片与一个所述终端设备的通信连接，这样，一个用户能够绑定多个控制芯片，对于有多个需要检测对象，或者是医护人员来说，非常便利的。
需要说明的是，本发明通过建立一个所述终端设备与一个或者多个所述控制芯片的通信连接，这样，一个控制芯片能被多个用户进行绑定，对于需要多人进行监护的情况下，非常便利的。
需要说明的是，本发明实施例中的智能手机、PC机或者移动智能终端等终端设备都是事先预装了APP。APP安装流程如下：当控制芯片启动后，需要使用终端设备的二维码扫描功能(例如，微信、百度等均可)扫描说明书上印刷的二维码，下载并安装APP，注册并且设置完成后便可正常使用，或者也可以直接到网站上下载APP到终端设备，注册并且设置完成后便可正常使用。
S202，所述控制芯片接收所述终端设备发送的用户输入的控制指令；
S203，所述控制芯片在接收到所述终端设备发送的用户输入的控制指令之后，确定当前的工作模式，其中，所述工作模式包括运动监测模式和康复监测模式；
S204，若为运动监测模式，则进入运动监测模式；
所述控制芯片接收与运动数据采集模块发送的肢体关节运动数据值，并根据预设的肢体关节的运动数据域值，判断接收到的所述肢体关节的运动数据值是否超过所述预设的肢体关节的运动数据域值，若超过，则生成报警信号，并向与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，同时，向云端服务器发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，以便所述云端服务器将所述报警请求转发给与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP，其中，所述肢体关节的运动数据值包含角度、加速度、运动轨迹或者运动时间；
S205，若为康复监测模式，则进入康复监测模式；
所述控制芯片接收运动数据采集模块发送的肢体关节的运动数据值，并根据预设的肢体关节的运动数据域值，判断接收到的所述肢体关节的运动数据值是否超过所述预设的肢体关节的运动数据域值，若超过，则生成报警信号，并向与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，同时，向云端服务器发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，以便所述云端服务器将所述报警请求转发给与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP，其中，所述肢体关节的运动数据值包含角度、加速度、运动轨迹或者运动时间。
本发明实施例提供的人体运动姿势监测纠正方法，在建立控制芯片与终端设备的通信连接之后，所述控制芯片在接收到所述终端设备发送的用户输入的控制指令之后，确定当前的工作模式，并分别进入相应的工作模式，所述控制芯片接收与运动数据采集模块发送的肢体关节运动数据值，并根据预设的肢体关节的运动数据域值，判断接收到的所述肢体关节的运动数据值是否超过所述预设的肢体关节的运动数据域值，若超过，则生成报警信号，并向与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，同时，向云端服务器发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，以便所述云端服务器将所述报警请求转发给与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP，这样，针对人体姿态健康的需求，通过动态采集肢体关节的运动数据值，将采集到的肢体关节的运动数据值与预设的肢体关节的运动数据域值进行实时比较，若超出预设的肢体关节的运动数据域值范围，则通过振动电机和蜂鸣器，进行提示，以达到保持正确姿态的需求，从而实现对人体运动姿势的监测和报警等功能。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种人体运动姿势监测纠正系统，其特征在于，包括网络手机模块、控制芯片、通信模块、报警模块及设置在肢体关节上的运动数据采集模块；
所述网络手机模块与所述控制芯片连接，用于提供移动网络支持；
所述运动数据采集模块与所述控制芯片连接，用于采集所述肢体关节的运动数据值，并将采集到的所述肢体关节的运动数据值发送给所述控制芯片，其中，所述肢体关节的运动数据值包含角度、加速度、运动轨迹或者运动时间；
所述通信模块与所述控制芯片连接，用于与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP建立信号连接；
所述控制芯片用于接收所述运动数据采集模块发送的肢体关节的运动数据值，并根据预设的肢体关节的运动数据域值，判断接收到的所述肢体关节的运动数据值是否超过所述预设的肢体关节的运动数据域值，若超过，则生成控制所述报警模块进行报警的报警信号发送给所述报警模块，并通过所述通信模块向与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，同时，通过所述通信模块向云端服务器发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，以便所述云端服务器将所述报警请求转发给与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP；
所述报警模块与所述控制芯片，用于根据所述控制芯片发送的报警信号进行报警。
2.根据权利要求1所述的一种人体运动姿势监测纠正系统，其特征在于，所述运动数据采集模块为多轴运动传感器，其中，所述多轴运动传感器为三轴运动传感器、六轴运动传感器或者九轴运动传感器。
3.根据权利要求1所述的一种人体运动姿势监测纠正系统，其特征在于，所述通信模块为蓝牙射频模块、WiFi通信模块、NFC通信模块或者zigbee通信模块。
4.根据权利要求1所述的一种人体运动姿势监测纠正系统，其特征在于，所述报警模块包括一用于产生振动的提示电机及一用于产生报警声的蜂鸣器。
5.根据权利要求1所述的一种人体运动姿势监测纠正系统，其特征在于，所述控制芯片为微控DSP、微控ARM或者微控PLL。
6.根据权利要求1所述的一种人体运动姿势监测纠正系统，其特征在于，所述终端设备为智能手机、PC机或者移动智能终端。
7.一种人体运动姿势监测纠正方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立控制芯片与终端设备的通信连接；
所述控制芯片接收所述终端设备发送的用户输入的控制指令；
所述控制芯片在接收到所述终端设备发送的用户输入的控制指令之后，确定当前的工作模式，其中，所述工作模式包括运动监测模式和康复监测模式；
若为运动监测模式，则进入运动监测模式，所述控制芯片接收与运动数据采集模块发送的肢体关节运动数据值，并根据预设的肢体关节的运动数据域值，判断接收到的所述肢体关节的运动数据值是否超过所述预设的肢体关节的运动数据域值，若超过，则生成报警信号，并向与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，同时，向云端服务器发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，以便所述云端服务器将所述报警请求转发给与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP；
若为康复监测模式，则进入康复监测模式，所述控制芯片接收运动数据采集模块发送的肢体关节的运动数据值，并根据预设的肢体关节的运动数据域值，判断接收到的所述肢体关节的运动数据值是否超过所述预设的肢体关节的运动数据域值，若超过，则生成报警信号，并向与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，同时，向云端服务器发出包括所述肢体关节的运动数据值的报警请求，以便所述云端服务器将所述报警请求转发给与所述控制芯片关联的一个或者多个终端设备APP。
8.根据权利要求7所述的一种人体运动姿势纠正方法，其特征在于，所述建立终端设备与控制芯片的通信连接的方式包括：
建立一个或者多个所述控制芯片与一个所述终端设备的通信连接；
和/或，建立一个所述终端设备与一个或者多个所述控制芯片的通信连接。
9.根据权利要求7所述的一种人体运动姿势监测纠正系统，其特征在于，所述终端设备为智能手机、PC机或者移动智能终端。
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