CN109199803B - 一种检测跌倒的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测跌倒的方法和装置，所述方法通过水平推力检测单元和垂直压力检测单元分别检测作用于把手水平方向和垂直方向上的压力，并在检测到的推力大于预设阈值时，判断当前动力单元的瞬时加速度是否大于第三预设阈值，若是则判定用户存在跌倒风险。通过多个特征值的检测，可以在用户进入跌倒过程之前有效识别出预跌倒风险，并通知辅助设备做出相应的动作，迅速为用户提供支撑。本发明可以有效保障用户在行走过程中的安全，进一步降腿脚不方便的人群(尤其是老年人)的社会护理成本。

Description

一种检测跌倒的方法和装置
技术领域
本发明涉及辅助行走领域，尤其涉及一种检测跌倒的方法和装置。
背景技术
随着人口老龄化问题日益严重，老年人在社会总人数的占比越来越大，而4-2-1的家庭结构让子女在养老陪伴上显得力不从心，导致行动不方便老人的生活质量在自由度上大大降低。传统的助行设备拐杖已经无法满足老人对自主安全行走的需求。因而提供一种带助力的智能防止跌倒的辅助行走设备，用以帮助老人自主、安全地实现户外活动，改善老人的生活品质，降低家庭的人力陪护负担，具有广泛的社会价值。
如何能准确的判断出老人要摔倒，是整个智能防跌倒辅助行走设备的关键所在。目前，辅助行走设备多采用距离传感器、压力传感器、滑动传感器来判断老人是否摔倒。如图1所示，通过在辅助行走设备的本体上设置距离传感器，通过距离传感器检测车身到人体之间的距离；以及通过在把手上设置压力传感器，用于检测用户在跌倒瞬间对把手产生的压力或在把手上设置滑动传感器，检测人手是否滑动脱离把手。
当人体与辅助行走设备的距离超出预设距离，以及人手滑离设备把手、同时在设备把手上检测到人手对产生的向下压力时，辅助设备的控制器判断人体将要摔倒了，控制辅助设备的动力单元停止工作。然而，对于腿脚不便、上肢力量有限的老人而言，当人体与设备的距离足够大四，人体重心已经严重前倾的，老人很难用双臂支撑住身体，存在着极大的安全隐患。
发明内容
为此，需要提供一种检测跌倒的技术方案，用以解决现有的辅助行走设备由于检测到人体有跌倒风险时，人体中心已经严重前倾，导致用户行走过程中安全无法得到充分保障的问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种检测跌倒的装置，所述装置包括本体，所述本体上设置有把手和车轮，所述车轮用于带动本体运动，所述把手上设置有推力检测单元；所述本体内还设置有控制单元、动力单元和转速检测单元；所述推力检测单元、转速检测单元分别与控制单元连接，所述动力单元与转速检测单元连接；所述车轮还与所述动力单元传动连接；
所述推力检测单元用于检测作用于把手上的推力，所述转速检测单元用于检测当前动力单元的转速变化信息；
所述控制单元用于判断作用于把手上的推力是否大于预设推力值，若是则控制单元用于判断当前动力单元的转速变化信息是否大于第三预设阈值，若是判定用户存在跌倒风险，否则判定用户不存在跌倒风险。
进一步地，所述推力检测单元包括水平推力检测单元和垂直压力检测单元，所述水平推力检测单元、垂直压力检测单元分别与控制单元连接；水平推力检测单元用于检测作用于把手水平方向上的推力，所述垂直压力检测单元用于检测作用于把手垂直方向上的压力。
进一步地，“控制单元用于判断作用于把手上的推力是否大于预设推力值”包括：控制单元用于判断水平方向上的推力是否大于第一预设阈值，以及用于判断垂直方向上的压力是否大于第二预设阈值。
进一步地，所述控制单元用于在判定用户存在跌倒风险时，控制所述动力单元停止工作。
进一步地，所述转速检测单元为编码器。
发明人还提供了一种检测跌倒的方法，所述方法应用于检测跌倒的装置，所述装置包括本体，所述本体上设置有把手和车轮，所述车轮用于带动本体运动，所述把手上设置有推力检测单元；所述本体内还设置有控制单元、动力单元和转速检测单元；所述推力检测单元、转速检测单元分别与控制单元连接，所述动力单元与转速检测单元连接；所述车轮还与所述动力单元传动连接；
所述推力检测单元用于检测作用于把手上的推力，所述转速检测单元用于检测当前动力单元的转速变化信息；
所述控制单元用于判断作用于把手上的推力是否大于预设推力值，若是则控制单元用于判断当前动力单元的转速变化信息是否大于第三预设阈值，若是判定用户存在跌倒风险，否则判定用户不存在跌倒风险。
进一步地，所述推力检测单元包括水平推力检测单元和垂直压力检测单元，所述水平推力检测单元、垂直压力检测单元分别与控制单元连接；所述方法包括：
水平推力检测单元检测作用于把手水平方向上的推力，所述垂直压力检测单元检测作用于把手垂直方向上的压力。
进一步地，，所述步骤“控制单元用于判断作把手上的推力是否大于预设推力值”包括：控制单元判断水平方向上的推力是否大于第一预设阈值，以及判断垂直方向上的压力是否大于第二预设阈值。
进一步地，所述方法包括步骤：控制单元在判定用户存在跌倒风险时，控制所述动力单元停止工作。
进一步地，所述转速检测单元为编码器。
本发明具有以下特点：通过水平推力检测单元和垂直压力检测单元分别检测作用于把手水平方向和垂直方向上的压力，并在检测到的推力大于预设阈值时，判断当前动力单元的瞬时加速度是否大于第三预设阈值，若是则判定用户存在跌倒风险。通过多个特征值的检测，可以在用户进入跌倒过程之前有效识别出预跌倒风险，并通知辅助设备做出相应的动作，迅速为用户提供支撑。本发明可以有效保障用户在行走过程中的安全，进一步降腿脚不方便的人群(尤其是老年人)的社会护理成本。
附图说明
图1为现有的行走辅助设备的示意图；
图2为本发明一实施例涉及的检测跌倒的装置的示意图；
图3为本发明另一实施例涉及的检测跌倒的装置示意图；
图4为本发明另一实施例涉及的检测跌倒的方法的流程图；
附图标记说明：
101、水平推力检测单元；
102、垂直压力检测单元；
103、控制单元；
104、动力单元；
105、转速检测单元。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图2，为本发明一实施例涉及的检测跌倒的装置的示意图。所述检测跌倒的装置为行走辅助设备，可以用于辅助行动不方便的用户行走。所述装置包括本体，所述本体上设置有把手和车轮，所述车轮用于带动本体运动。
如图3所示，所述把手上设置有水平推力检测单元101和垂直压力检测单元102，所述本体内还设置有控制单元103、动力单元104和转速检测单元105；所述水平推力检测单元101、垂直压力检测单元102、转速检测单元105分别与控制单元连接，所述动力单元104与转速检测单元105连接；所述车轮还与所述动力单元104传动连接；
所述水平推力检测单元101用于检测作用于把手水平方向上的推力，所述垂直压力检测单元102用于检测作用于把手垂直方向上的压力。在本实施方式中，水平推力检测单元可以通过水平方向设置的推力传感器实现，垂直压力检测单元可以通过竖直方向上设置的压力传感器实现。
所述控制单元103用于判断水平方向上的推力是否大于第一预设阈值，以及用于判断垂直方向上的压力是否大于第二预设阈值。当用户推动行走辅助设备行走时，如果用户的脚部突然被凸起物绊到，身体会有突然前倾的趋势，这时会对设备的把手产生一个如图2所示的F力，这个力可以分解为水平方向的推力F1和垂直方向的压力F2，利用水平方向的推力传感器和垂直方向的压力传感器来捕捉这个瞬间产生的力，控制单元会通过判断F1是否大于第一预设阈值和F2是否大于第二预设阈值，来检测推力F的大小。第一预设阈值和第二阈值的大小根据实际需要进行调整确定。在本实施方式中，控制单元为MCU控制器，在其他实施例中，控制单元还可以为其他具有数据处理功能的器件，如CPU。
所述转速检测单元104用于检测当前动力单元的转速变化信息。在本实施方式中，所述动力单元为直流无刷电机，在另一些实施例中，动力单元还可以为其他具有驱动行走辅助设备进行运动的器件。当动力单元为直流无刷电机时，转速检测单元编码器，优选为高精度磁性编码器，可以用于检测电机360度的任意角度变化，最大精度可以检测到0.02度的角度变化，最大可测量转速28000RPM。
当判定水平方向上的推力大于第一预设阈值且垂直方向上的压力是否大于第二预设阈值时，控制单元103还用于判断当前动力单元的转速变化信息是否大于第三预设阈值，若是判定用户存在跌倒风险，否则判定用户不存在跌倒风险。当行动辅助设备的把手受到更大的推力作用时，设备的车轮转速将加快，又因为车轮与动力单元传动连接，因而车轮会带动动力单元(如直流无刷电机)电机瞬间加速转动，此时采用高精度磁性编码器可以精确的捕捉到电机转速的变化信息(即电机瞬时加速度)。而后再通过将转速的变换信息与第三预设阈值进行比较，进而确定当前用户是否存在跌倒风险。第三预的大小根据实际需要进行调整确定。
在某些实施例中，所述控制单元用于在判定用户存在跌倒风险时，控制动力单元停止工作，从而防止动力单元继续带动行走辅助设备的车轮继续向前运动，导致人体跌倒。在另一些实施例中，所述本体内还设置有可沿竖直方向伸缩的伸缩杆，当控制单元判定判定用户存在跌倒风险时，还用于控制所述伸缩杆沿竖直方向伸长，以便及时给将要跌倒的用户提供支撑，放置用户跌倒。
请参阅图4，为本发明另一实施例涉及的检测跌倒的方法的流程图。所述方法应用于检测跌倒的装置，所述装置包括本体，所述本体上设置有把手和车轮，所述车轮用于带动本体运动，其特征在于，所述把手上设置有水平推力检测单元和垂直压力检测单元，所述本体内还设置有控制单元、动力单元和转速检测单元；所述水平推力检测单元、垂直压力检测单元、转速检测单元分别与控制单元连接，所述动力单元与转速检测单元连接；所述车轮还与所述动力单元传动连接；所述方法包括以下步骤：
首先进入步骤S401水平推力检测单元检测作用于把手水平方向上的推力，以及步骤S402垂直压力检测单元检测作用于把手垂直方向上的压力。在本实施方式中，水平推力检测单元可以通过水平方向设置的推力传感器实现，垂直压力检测单元可以通过竖直方向上设置的压力传感器实现。
而后进入步骤S403控制单元判断水平方向上的推力是否大于第一预设阈值，以及判断垂直方向上的压力是否大于第二预设阈值，若是则进入步骤S404转速检测单元检测当前动力单元的转速变化信息，否则进入步骤S407判定用户不存在跌倒风险。在本实施方式中，所述动力单元为直流无刷电机，在另一些实施例中，动力单元还可以为其他具有驱动行走辅助设备进行运动的器件。当动力单元为直流无刷电机时，转速检测单元编码器。优选为高精度磁性编码器，可以用于检测电机360度的任意角度变化，最大精度可以检测到0.02度的角度变化，最大可测量转速28000RPM。
当控制单元判定水平方向上的推力大于第一预设阈值且垂直方向上的压力是否大于第二预设阈值时，还可以进入步骤S405控制单元判断当前动力单元的转速变化信息是否大于第三预设阈值，若是进入步骤S406判定用户存在跌倒风险，否则进入步骤S407判定用户不存在跌倒风险。当行动辅助设备的把手受到更大的推力作用时，设备的车轮转速将加快，又因为车轮与动力单元传动连接，因而车轮会带动动力单元(如直流无刷电机)电机瞬间加速转动，此时采用高精度磁性编码器可以精确的捕捉到电机转速的变化信息(即电机瞬时加速度)。而后再通过将转速的变换信息与第三预设阈值进行比较，进而确定当前用户是否存在跌倒风险。第三预的大小根据实际需要进行调整确定。
本发明具有以下特点：通过水平推力检测单元和垂直压力检测单元分别检测作用于把手水平方向和垂直方向上的压力，并在检测到的推力大于预设阈值时，判断当前动力单元的瞬时加速度是否大于第三预设阈值，若是则判定用户存在跌倒风险。通过多个特征值的检测，可以在用户进入跌倒过程之前有效识别出预跌倒风险，并通知辅助设备做出相应的动作，迅速为用户提供支撑。本发明可以有效保障用户在行走过程中的安全，进一步降腿脚不方便的人群(尤其是老年人)的社会护理成本。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种检测跌倒的装置，所述装置包括本体，所述本体上设置有把手和车轮，所述车轮用于带动本体运动，其特征在于，所述把手上设置有推力检测单元；所述本体内还设置有控制单元、动力单元和转速检测单元；所述推力检测单元、转速检测单元分别与控制单元连接，所述动力单元与转速检测单元连接；所述车轮还与所述动力单元传动连接；
所述推力检测单元用于检测作用于把手上的推力，所述转速检测单元用于检测当前动力单元的转速变化信息；
所述控制单元用于判断作用于把手上的推力是否大于预设推力值，若是则控制单元用于判断当前动力单元的转速变化信息是否大于第三预设阈值，若是判定用户存在跌倒风险，否则判定用户不存在跌倒风险；
其中，所述推力检测单元包括水平推力检测单元和垂直压力检测单元，所述水平推力检测单元、垂直压力检测单元分别与控制单元连接；水平推力检测单元用于检测作用于把手水平方向上的推力，所述垂直压力检测单元用于检测作用于把手垂直方向上的压力；
所述控制单元用于判断作用于把手上的推力是否大于预设推力值，包括：控制单元用于判断水平方向上的推力是否大于第一预设阈值，以及用于判断垂直方向上的压力是否大于第二预设阈值。
2.如权利要求1所述的检测跌倒的装置，其特征在于，所述控制单元用于在判定用户存在跌倒风险时，控制所述动力单元停止工作。
3.如权利要求1或2所述的检测跌倒的装置，其特征在于，所述转速检测单元为编码器。
4.一种检测跌倒的方法，所述方法应用于检测跌倒的装置，所述装置包括本体，所述本体上设置有把手和车轮，所述车轮用于带动本体运动，其特征在于，所述把手上设置有推力检测单元；所述本体内还设置有控制单元、动力单元和转速检测单元；所述推力检测单元、转速检测单元分别与控制单元连接，所述动力单元与转速检测单元连接；所述车轮还与所述动力单元传动连接；
所述推力检测单元用于检测作用于把手上的推力，所述转速检测单元用于检测当前动力单元的转速变化信息；
所述控制单元用于判断作用于把手上的推力是否大于预设推力值，若是则控制单元用于判断当前动力单元的转速变化信息是否大于第三预设阈值，若是判定用户存在跌倒风险，否则判定用户不存在跌倒风险；
其中，所述推力检测单元包括水平推力检测单元和垂直压力检测单元，所述水平推力检测单元、垂直压力检测单元分别与控制单元连接；所述方法包括：水平推力检测单元检测作用于把手水平方向上的推力，所述垂直压力检测单元检测作用于把手垂直方向上的压力；
所述控制单元用于判断作用于把手上的推力是否大于预设推力值，包括：控制单元判断水平方向上的推力是否大于第一预设阈值，以及判断垂直方向上的压力是否大于第二预设阈值。
5.如权利要求4所述的检测跌倒的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：控制单元在判定用户存在跌倒风险时，控制所述动力单元停止工作。
6.如权利要求4或5所述的检测跌倒的方法，其特征在于，所述转速检测单元为编码器。
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