CN114297843A - 一种可识别上下台阶摔倒风险的智能鞋及识别方法 - Google Patents
一种可识别上下台阶摔倒风险的智能鞋及识别方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种可识别上下台阶摔倒风险的智能鞋及识别方法，其方法包括步骤：根据上下台阶时发力脚的受力信息计算上下台阶的脚步发力风险评估值；根据上下台阶时腾空脚的腾空信息计算上下台阶的脚步腾空风险评估值；根据上下台阶时发力脚和腾空脚的切换信息计算上下台阶的脚步交替风险评估值；根据上下台阶的脚步发力风险评估值和/或上下台阶的脚步腾空风险评估值和/或上下台阶的脚步交替风险评估值计算上下台阶风险评估值并以此判断上下台阶时是否有摔倒风险。本发明解决了如何识别上下台阶时因发力脚、腾空脚偏差所带来的摔倒隐患从而有效提醒人员避免摔倒的问题。
Description
技术领域
本发明属于智能鞋技术领域，特别是涉及一种可识别上下台阶摔倒风险的智能鞋及识别方法。
背景技术
摔倒对人体危害极大，尤其对中老年人来说甚至会危及生命。上下台阶对于中老年人是很困难的场景，极易发生摔倒。关于检测摔倒的相关技术，例如公开号为CN109830086A的中国专利《一种基于单片机的老年人在行走状态下的摔倒检测系统》提出系统包括单片机处理模块、惯性传感器模块、GPS定位模块、GPRS通信模块、压力传感器模块和电源模块；所述惯性传感器模块安装在老年人使用者的踝关节部位，惯性传感器模块x轴正向水平向前，y轴正向水平向右，z轴正向竖直向下；单片机处理模块、GPS定位模块、GPRS通信模块、压力传感器模块和电源模块均集成安装在老年人使用者的鞋里脚底处；所述GPRS通信模块通过GSW公网实现与老年人监护人手机短信信息通信。公开号为CN103976739B的中国专利《穿戴式摔倒动态实时检测方法和装置》提出穿戴式检测装置包括足部、腰部、腕部、背部组成的特定硬件结构；摔倒动态实时检测方法可以完成人体任意状态下摔倒的实时判别，其核心算法包括三(1)步态加速度突变引起的阈值开启逻辑结构；(2)基于零力矩点(ZMP)的人体姿态动态稳定性判别算法；(3)基于人体运动数据库的摔倒模式识别算法。
上述技术方案是通过监测人姿态和步态情况判断是否发生实时摔倒动作的技术，但是上述方案不能有效识别穿戴智能鞋的上下台阶时因发力脚、腾空脚出现的偏差所带来的摔倒隐患，不能及时预防和提醒注意防摔。目前还没有识别上下台阶时因发力脚、腾空脚偏差所带来的摔倒隐患从而有效提醒人员避免摔倒的技术方案，为此提出一种可识别上下台阶摔倒风险的智能鞋及识别方法。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出一种可识别上下台阶摔倒风险的智能鞋及识别方法。
本发明的一种识别上下台阶摔倒风险方法，其特征在于，包括：
根据上下台阶时发力脚的受力信息计算上下台阶的脚步发力风险评估值并以此判断上下台阶时是否有摔倒风险。
优选地，所述发力脚的受力信息包括发力脚受到的压力分布位置信息、发力脚受到的平均压力值信息、发力脚受到的最大压力值信息、发力脚受到最大压力的位置信息的任一项或多项组合。发力脚和腾空脚是根据受到的压力值的差别和/或所处位置高度差别进行区分。
优选地，所述根据上下台阶时发力脚的受力信息计算上下台阶的脚步发力风险评估值，包括步骤：
根据上下台阶时发力脚受到的压力分布位置与正常上下台阶时脚步发力的受力模型的偏差和/或发力脚受到的平均压力值与正常上下台阶时脚步发力的受力模型的偏差计算上下台阶时的脚步受力偏差值；
根据上下台阶时发力脚受到的最大压力值与前一时间段内发力脚受到的平均压力值的差值和/或发力脚受到最大压力的位置与台阶边缘的距离计算上下台阶时的脚步发力异常值；
根据上下台阶时的脚步受力偏差值和/或上下台阶时的脚步发力异常值计算上下台阶的脚步发力风险评估值。
本发明的一种识别上下台阶摔倒风险方法，其特征在于，包括：
根据上下台阶时腾空脚的腾空信息计算上下台阶的脚步腾空风险评估值并以此判断上下台阶时是否有摔倒风险。
优选地，所述腾空脚的腾空信息包括腾空脚处于腾空状态的时间长度信息、一定时间段内腾空脚的平均腾空时长信息、腾空脚的腾空高度信息、腾空脚在不同高度的停留时间长度信息的任一项或多项组合；腾空脚的腾空时间信息是根据腾空脚受到的压力值处于一定范围内的时间长度和/或根据腾空脚的高度抬升一定范围的时间长度计算得到。
优选地，所述根据上下台阶时腾空脚的腾空信息计算上下台阶的脚步腾空风险评估值，包括步骤：
根据上下台阶时腾空脚处于腾空状态的时间长度与正常上下台阶的脚步腾空模型的偏差和/或腾空脚处于腾空状态的时间长度与前一时间段内腾空脚的平均腾空时长的偏差计算上下台阶时的脚步腾空时间偏差值；
根据上下台阶时腾空脚的腾空高度与正常上下台阶的脚步腾空模型的偏差和/或腾空脚在不同高度的停留时间长度与正常上下台阶的脚步腾空模型的偏差计算上下台阶时的脚步腾空高度偏差值；
根据上下台阶时的脚步腾空时间偏差值和/或上下台阶时的脚步腾空高度偏差值计算上下台阶的脚步腾空风险评估值。
本发明的一种识别上下台阶摔倒风险方法，其特征在于，包括：
根据上下台阶时发力脚和腾空脚的切换信息计算上下台阶的脚步交替风险评估值并以此判断上下台阶时是否有摔倒风险。
优选地，所述发力脚和腾空脚的切换信息包括发力脚和腾空脚的切换频率信息、发力脚切换为腾空脚的时间间隔信息、腾空脚切换为发力脚时的受力点位置信息、发力脚和腾空脚的切换顺序信息的任一项或多项组合。
优选地，所述根据上下台阶时发力脚和腾空脚的切换信息计算上下台阶的脚步交替风险评估值，包括步骤：
根据上下台阶时发力脚和腾空脚的切换频率的瞬时变化值和/或发力脚和腾空脚的切换频率与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差计算上下台阶时的脚步交换频率异常值；
根据上下台阶时发力脚切换为腾空脚的时间间隔与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差和/或腾空脚切换为发力脚时的受力点位置与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差和/或发力脚和腾空脚的切换顺序与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差计算上下台阶时的脚步交替参数偏差值；
根据上下台阶时的脚步交换频率异常值和/或上下台阶时的脚步交替参数偏差值计算上下台阶的脚步交替风险评估值。
本发明的一种识别上下台阶摔倒风险方法，其特征在于，包括：
根据上述的上下台阶的脚步发力风险评估值和/或上下台阶的脚步腾空风险评估值和/或上下台阶的脚步交替风险评估值计算上下台阶风险评估值并以此判断上下台阶时是否有摔倒风险。
一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行上述方法。
一种可识别上下台阶摔倒风险的智能鞋，其特征在于包括：鞋本体，安装在鞋内的行动检测装置、数据传输装置、处理器、存储器和提醒装置，以及一个或多个程序；所述行动检测装置用于检测上下台阶时的发力脚信息和腾空脚信息，所述数据传输装置用于将采集到的数据传输至处理器，提醒装置用于当检测到有摔倒风险时提醒人员注意上下台阶安全，所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行上述的方法。
本发明具有的优点是：
(1)根据上下台阶时发力脚受到的压力分布位置和/或发力脚受到的平均压力值与正常上下台阶时脚步发力的受力模型的偏差以及发力脚受到的最大压力值与前一时间段内发力脚受到的平均压力值的差值和/或发力脚受到最大压力的位置与台阶边缘的距离计算上下台阶的脚步发力风险评估值，可以有效识别上下台阶时发力位置和发力大小是否出现偏差，便于识别上下台阶时发力偏差所带来的摔倒隐患。
(2)根据上下台阶时腾空脚处于腾空状态的时间长度与正常上下台阶的脚步腾空模型的偏差和/或与前一时间段内腾空脚的平均腾空时长的偏差以及腾空脚的腾空高度和/或腾空脚在不同高度的停留时间长度与正常上下台阶的脚步腾空模型的偏差计算上下台阶的脚步腾空风险评估值，可以有效识别上下台阶时腾空脚的腾空时间和腾空位置是否出现偏差，便于识别上下台阶时腾空脚偏差所带来的摔倒隐患。
(3)根据上下台阶时发力脚和腾空脚的切换频率的瞬时变化值和/或切换频率与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差以及发力脚切换为腾空脚的时间间隔和/或腾空脚切换为发力脚时的受力点位置和/或发力脚和腾空脚的切换顺序与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差计算上下台阶的脚步交替风险评估值，可以有效识别上下台阶时的脚步交替是否规律，便于识别上下台阶时脚步交替不规律所带来的摔倒隐患。
(4)根据上下台阶的脚步发力风险评估值和/或上下台阶的脚步腾空风险评估值和/或上下台阶的脚步交替风险评估值计算上下台阶时的风险隐患值并根据风险隐患值判断上下台阶时是否具有摔倒隐患，可以有效识别穿戴智能鞋的人员在上下台阶时发力脚发力出现偏差、腾空脚腾空出现偏差、脚步交替规律失衡等可能带来的摔倒风险，以便及时提醒人员注意上下台阶安全和预防摔倒。
附图说明
图1是本发明实施例的识别上下台阶摔倒风险方法的步骤流程图；
图2是本发明实施例的可识别上下台阶摔倒风险的智能鞋的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明优选实施例作详细说明。本发明的智能鞋的穿戴对象不限于人，还包括动物(例如宠物鞋)、智能机器人等，当应用于超过两只脚的动物或智能机器人时，左右脚可扩展只多只脚。
本发明的一种识别上下台阶摔倒风险方法的实施例，其特征在于，包括：
获取上下台阶时发力脚的受力信息；
根据上下台阶时发力脚的受力信息计算上下台阶的脚步发力风险评估值并以此判断上下台阶时是否有摔倒风险。
优选地，所述发力脚的受力信息包括发力脚受到的压力分布位置信息、发力脚受到的平均压力值信息、发力脚受到的最大压力值信息、发力脚受到最大压力的位置信息的任一项或多项组合。发力脚和腾空脚是根据受到的压力值的差别和/或所处位置高度差别进行区分。本实施例中，不同类型的鞋例如老人鞋、儿童鞋、皮鞋、运动鞋、高跟鞋、凉鞋等具有不同的发力要求，根据受到的压力值的差别和/或所处位置高度差别区分发力脚和腾空脚，发力脚的受力信息包括发力脚受到的压力分布位置信息、发力脚受到的平均压力值信息、发力脚受到的最大压力值信息、发力脚受到最大压力的位置信息的任一项或多项组合。
优选地，所述根据上下台阶时发力脚的受力信息计算上下台阶的脚步发力风险评估值，包括步骤：
根据上下台阶时发力脚受到的压力分布位置与正常上下台阶时脚步发力的受力模型的偏差和/或发力脚受到的平均压力值与正常上下台阶时脚步发力的受力模型的偏差计算上下台阶时的脚步受力偏差值；
根据上下台阶时发力脚受到的最大压力值与前一时间段内发力脚受到的平均压力值的差值和/或发力脚受到最大压力的位置与台阶边缘的距离计算上下台阶时的脚步发力异常值；
根据上下台阶时的脚步受力偏差值和/或上下台阶时的脚步发力异常值计算上下台阶的脚步发力风险评估值。
本实施例中，所述根据上下台阶时发力脚受到的压力分布位置与正常上下台阶时脚步发力的受力模型的偏差和/或发力脚受到的平均压力值与正常上下台阶时脚步发力的受力模型的偏差计算上下台阶时的脚步受力偏差值，是：根据上下台阶时发力脚受到的压力分布位置与正常上下台阶时脚步发力的受力模型的偏离值(偏差位置数量与总位置数量的比值)与上下台阶时的脚步受力偏差值的正相关关系计算上下台阶时的脚步受力偏差值、根据发力脚受到的平均压力值与正常上下台阶时脚步发力的受力模型的偏离值(平均压力值与受力模型中压力阈值的差值)与上下台阶时的脚步受力偏差值的正相关关系计算上下台阶时的脚步受力偏差值、根据上下台阶时发力脚受到的压力分布位置与正常上下台阶时脚步发力的受力模型的偏离值和发力脚受到的平均压力值与正常上下台阶时脚步发力的受力模型的偏离值与上下台阶时的脚步受力偏差值的正相关关系计算上下台阶时的脚步受力偏差值的任一项，上下台阶时的脚步受力偏差值用变量m表示。
所述根据上下台阶时发力脚受到的最大压力值与前一时间段内发力脚受到的平均压力值的差值和/或发力脚受到最大压力的位置与台阶边缘的距离计算上下台阶时的脚步发力异常值，是：根据上下台阶时发力脚受到的最大压力值与前一时间段内发力脚受到的平均压力值的差值与上下台阶时的脚步发力异常值的正相关关系计算上下台阶时的脚步发力异常值、根据发力脚受到最大压力的位置与台阶边缘的距离与上下台阶时的脚步发力异常值的负相关关系计算上下台阶时的脚步发力异常值、根据上下台阶时发力脚受到的最大压力值与前一时间段内发力脚受到的平均压力值的差值与上下台阶时的脚步发力异常值的正相关关系和发力脚受到最大压力的位置与台阶边缘的距离与上下台阶时的脚步发力异常值的负相关关系计算上下台阶时的脚步发力异常值的任一项，上下台阶时的脚步发力异常值用变量n表示。
所述根据上下台阶时的脚步受力偏差值和/或上下台阶时的脚步发力异常值计算上下台阶的脚步发力风险评估值是根据上下台阶的脚步发力风险评估值与上下台阶时的脚步受力偏差值和/或上下台阶时的脚步发力异常值的正相关关系计算得到，上下台阶的脚步发力风险评估值用变量a表示。
表A中A1～A3表示计算上下台阶的脚步发力风险评估值a的不同实施方式，其中表A中涉及的上下台阶时的脚步受力偏差值m、上下台阶时的脚步发力异常值n采用上述实施方式中的计算公式计算。
表A计算上下台阶的脚步发力风险评估值的不同实施方式
事先设置脚步发力异常阈值X，根据表A中任一项的计算方法得到上下台阶的脚步发力风险评估值a，若a>X(例如X＝0.6)，则判定上下台阶时有摔倒风险。
另一种优选实施方式中，本发明的一种识别上下台阶摔倒风险方法，其特征在于，包括：
获取上下台阶时腾空脚的腾空信息；
根据上下台阶时腾空脚的腾空信息计算上下台阶的脚步腾空风险评估值并以此判断上下台阶时是否有摔倒风险。
优选地，所述腾空脚的腾空信息包括腾空脚处于腾空状态的时间长度信息、一定时间段内腾空脚的平均腾空时长信息、腾空脚的腾空高度信息、腾空脚在不同高度的停留时间长度信息的任一项或多项组合；腾空脚的腾空时间信息是根据腾空脚受到的压力值处于一定范围内的时间长度和/或根据腾空脚的高度抬升一定范围的时间长度计算得到。本实施例中，不同类型的鞋例如老人鞋、儿童鞋、皮鞋、运动鞋、高跟鞋、凉鞋等具有不同的发力和腾空要求，根据受到的压力值的差别和/或所处位置高度差别区分发力脚和腾空脚，腾空脚的腾空信息包括腾空脚处于腾空状态的时间长度信息、一定时间段内腾空脚的平均腾空时长信息、腾空脚的腾空高度信息、腾空脚在不同高度的停留时间长度信息的任一项或多项组合。
优选地，所述根据上下台阶时腾空脚的腾空信息计算上下台阶的脚步腾空风险评估值，包括步骤：
根据上下台阶时腾空脚处于腾空状态的时间长度与正常上下台阶的脚步腾空模型的偏差和/或腾空脚处于腾空状态的时间长度与前一时间段内腾空脚的平均腾空时长的偏差计算上下台阶时的脚步腾空时间偏差值；
根据上下台阶时腾空脚的腾空高度与正常上下台阶的脚步腾空模型的偏差和/或腾空脚在不同高度的停留时间长度与正常上下台阶的脚步腾空模型的偏差计算上下台阶时的脚步腾空高度偏差值；
根据上下台阶时的脚步腾空时间偏差值和/或上下台阶时的脚步腾空高度偏差值计算上下台阶的脚步腾空风险评估值。
本实施例中，所述根据上下台阶时腾空脚处于腾空状态的时间长度与正常上下台阶的脚步腾空模型的偏差和/或腾空脚处于腾空状态的时间长度与前一时间段内腾空脚的平均腾空时长的偏差计算上下台阶时的脚步腾空时间偏差值，是：根据上下台阶时腾空脚处于腾空状态的时间长度与事先设置正常上下台阶的脚步腾空时间阈值的差值与上下台阶时的脚步腾空时间偏差值的正相关关系计算上下台阶时的脚步腾空时间偏差值、根据腾空脚处于腾空状态的时间长度与前一时间段内腾空脚的平均腾空时长的差值与上下台阶时的脚步腾空时间偏差值的正相关关系计算上下台阶时的脚步腾空时间偏差值、根据上下台阶时腾空脚处于腾空状态的时间长度与事先设置正常上下台阶的脚步腾空时间阈值的差值和腾空脚处于腾空状态的时间长度与前一时间段内腾空脚的平均腾空时长的差值与上下台阶时的脚步腾空时间偏差值的正相关关系计算上下台阶时的脚步腾空时间偏差值的任一项，上下台阶时的脚步腾空时间偏差值用变量u表示。
所述根据上下台阶时腾空脚的腾空高度与正常上下台阶的脚步腾空模型的偏差和/或腾空脚在不同高度的停留时间长度与正常上下台阶的脚步腾空模型的偏差计算上下台阶时的脚步腾空高度偏差值，是：根据上下台阶时腾空脚的腾空高度与事先设置的正常上下台阶的脚步腾空高度的差值与上下台阶时的脚步腾空高度偏差值的正相关关系计算上下台阶时的脚步腾空高度偏差值、根据腾空脚在不同高度的停留时间长度与事先设置的正常上下台阶的脚步在同一高度停留时间的差值平均值与上下台阶时的脚步腾空高度偏差值的正相关关系计算上下台阶时的脚步腾空高度偏差值、根据上下台阶时腾空脚的腾空高度与事先设置的正常上下台阶的脚步腾空高度的差值和腾空脚在不同高度的停留时间长度与事先设置的正常上下台阶的脚步在同一高度停留时间的差值平均值与上下台阶时的脚步腾空高度偏差值的正相关关系计算上下台阶时的脚步腾空高度偏差值的任一项，上下台阶时的脚步腾空高度偏差值用变量v表示。
所述根据上下台阶时的脚步腾空时间偏差值和/或上下台阶时的脚步腾空高度偏差值计算上下台阶的脚步腾空风险评估值是根据上下台阶的脚步腾空风险评估值与上下台阶时的脚步腾空时间偏差值和/或上下台阶时的脚步腾空高度偏差值的正相关关系计算得到，上下台阶的脚步腾空风险评估值用变量b表示。
表B中B1～B3表示计算上下台阶的脚步腾空风险评估值b的不同实施方式，其中表B中涉及的上下台阶时的脚步腾空时间偏差值u、上下台阶时的脚步腾空高度偏差值v采用上述实施方式中的计算公式计算。
表B计算上下台阶的脚步腾空风险评估值的不同实施方式
事先设置脚步腾空异常阈值Y，根据表B中任一项的计算方法得到上下台阶的脚步腾空风险评估值b，若b>Y(例如Y＝0.6)，则判定上下台阶时有摔倒风险。
另一种优选实施方式中，本发明的一种识别上下台阶摔倒风险方法，其特征在于，包括：
获取上下台阶时发力脚和腾空脚的切换信息；
根据上下台阶时发力脚和腾空脚的切换信息计算上下台阶的脚步交替风险评估值并以此判断上下台阶时是否有摔倒风险。
优选地，所述发力脚和腾空脚的切换信息包括发力脚和腾空脚的切换频率信息、发力脚切换为腾空脚的时间间隔信息、腾空脚切换为发力脚时的受力点位置信息、发力脚和腾空脚的切换顺序信息的任一项或多项组合。本实施例中，不同类型的鞋例如老人鞋、儿童鞋、皮鞋、运动鞋、高跟鞋、凉鞋等具有不同的发力和腾空要求，所述发力脚和腾空脚的切换信息包括发力脚和腾空脚的切换频率信息、发力脚切换为腾空脚的时间间隔信息、腾空脚切换为发力脚时的受力点位置信息、发力脚和腾空脚的切换顺序信息的任一项或多项组合。
优选地，所述根据上下台阶时发力脚和腾空脚的切换信息计算上下台阶的脚步交替风险评估值，包括步骤：
根据上下台阶时发力脚和腾空脚的切换频率的瞬时变化值和/或发力脚和腾空脚的切换频率与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差计算上下台阶时的脚步交换频率异常值；
根据上下台阶时发力脚切换为腾空脚的时间间隔与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差和/或腾空脚切换为发力脚时的受力点位置与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差和/或发力脚和腾空脚的切换顺序与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差计算上下台阶时的脚步交替参数偏差值；
根据上下台阶时的脚步交换频率异常值和/或上下台阶时的脚步交替参数偏差值计算上下台阶的脚步交替风险评估值。
本实施例中，所述根据上下台阶时发力脚和腾空脚的切换频率的瞬时变化值和/或发力脚和腾空脚的切换频率与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差计算上下台阶时的脚步交换频率异常值，是：根据上下台阶时发力脚和腾空脚的切换频率的瞬时变化值与上下台阶时的脚步交换频率异常值的正相关关系计算上下台阶时的脚步交换频率异常值、根据发力脚和腾空脚的切换频率与事先设置的正常上下台阶的脚步交换频率的差值与上下台阶时的脚步交换频率异常值的正相关关系计算上下台阶时的脚步交换频率异常值、根据上下台阶时发力脚和腾空脚的切换频率的瞬时变化值和发力脚和腾空脚的切换频率与事先设置的正常上下台阶的脚步交换频率的差值与上下台阶时的脚步交换频率异常值的正相关关系计算上下台阶时的脚步交换频率异常值的任一项，上下台阶时的脚步交换频率异常值用变量p表示。
所述根据上下台阶时发力脚切换为腾空脚的时间间隔与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差和/或腾空脚切换为发力脚时的受力点位置与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差和/或发力脚和腾空脚的切换顺序与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差计算上下台阶时的脚步交替参数偏差值，是：根据上下台阶时发力脚切换为腾空脚的时间间隔与事先设置的正常上下台阶的脚步交换时间间隔的差值与上下台阶时的脚步交替参数偏差值的正相关关系计算上下台阶时的脚步交替参数偏差值、根据腾空脚切换为发力脚时的受力点位置与事先设置的正常上下台阶的脚步交换受力位置的偏差比例与上下台阶时的脚步交替参数偏差值的正相关关系计算上下台阶时的脚步交替参数偏差值、根据发力脚和腾空脚的切换顺序与事先设置的正常上下台阶的脚步交换顺序的偏差比例与上下台阶时的脚步交替参数偏差值的正相关关系计算上下台阶时的脚步交替参数偏差值、根据上下台阶时发力脚切换为腾空脚的时间间隔与事先设置的正常上下台阶的脚步交换时间间隔的差值和腾空脚切换为发力脚时的受力点位置与事先设置的正常上下台阶的脚步交换受力位置的偏差比例与上下台阶时的脚步交替参数偏差值的正相关关系计算上下台阶时的脚步交替参数偏差值、根据上下台阶时发力脚切换为腾空脚的时间间隔与事先设置的正常上下台阶的脚步交换时间间隔的差值和发力脚和腾空脚的切换顺序与事先设置的正常上下台阶的脚步交换顺序的偏差比例与上下台阶时的脚步交替参数偏差值的正相关关系计算上下台阶时的脚步交替参数偏差值、根据腾空脚切换为发力脚时的受力点位置与事先设置的正常上下台阶的脚步交换受力位置的偏差比例和发力脚和腾空脚的切换顺序与事先设置的正常上下台阶的脚步交换顺序的偏差比例与上下台阶时的脚步交替参数偏差值的正相关关系计算上下台阶时的脚步交替参数偏差值、根据上下台阶时发力脚切换为腾空脚的时间间隔与事先设置的正常上下台阶的脚步交换时间间隔的差值和腾空脚切换为发力脚时的受力点位置与事先设置的正常上下台阶的脚步交换受力位置的偏差比例和发力脚和腾空脚的切换顺序与事先设置的正常上下台阶的脚步交换顺序的偏差比例与上下台阶时的脚步交替参数偏差值的正相关关系计算上下台阶时的脚步交替参数偏差值的任一项，上下台阶时的脚步交替参数偏差值用变量q表示。
所述根据上下台阶时的脚步交换频率异常值和/或上下台阶时的脚步交替参数偏差值计算上下台阶的脚步交替风险评估值是根据上下台阶的脚步交替风险评估值与上下台阶时的脚步交换频率异常值和/或上下台阶时的脚步交替参数偏差值的正相关关系计算得到，上下台阶的脚步交替风险评估值用变量c表示。
表C中C1～C3表示计算上下台阶的脚步交替风险评估值的不同实施方式，其中表C中涉及的上下台阶时的脚步交换频率异常值p、上下台阶时的脚步交替参数偏差值q采用上述实施方式中的公式得到。
表C计算上下台阶的脚步交替风险评估值的不同实施方式
事先设置脚步交替异常阈值Z，根据表C中任一项的计算方法得到上下台阶的脚步交替风险评估值c，若c>Z(例如Z＝0.6)，则判定上下台阶时有摔倒风险。
一种优选实施方式中，本发明的一种识别上下台阶摔倒风险方法，流程图如图1所示，包括步骤：
根据上下台阶时发力脚的受力信息计算上下台阶的脚步发力风险评估值；
根据上下台阶时腾空脚的腾空信息计算上下台阶的脚步腾空风险评估值；
根据上下台阶时发力脚和腾空脚的切换信息计算上下台阶的脚步交替风险评估值；
根据上下台阶的脚步发力风险评估值和/或上下台阶的脚步腾空风险评估值和/或上下台阶的脚步交替风险评估值计算上下台阶风险评估值并以此判断上下台阶时是否有摔倒风险。
本实施例中，所述根据上下台阶的脚步发力风险评估值和/或上下台阶的脚步腾空风险评估值和/或上下台阶的脚步交替风险评估值计算上下台阶风险评估值是根据上下台阶风险评估值与下台阶的脚步发力风险评估值和/或上下台阶的脚步腾空风险评估值和/或上下台阶的脚步交替风险评估值的正相关关系计算得到，上下台阶风险评估值用变量x表示。
表D中D1～D7表示计算上下台阶风险评估值的不同实施方式，其中表D中涉及的上下台阶的脚步发力风险评估值a、脚步发力风险评估值b、上下台阶的脚步交替风险评估值c采用上述实施方式中的公式得到。
表D计算上下台阶风险评估值的不同实施方式
根据表D中任一项所述的方法计算得到上下台阶风险评估值x，事先设置上下台阶风险阈值U(例如U＝0.6)，若x>U，则判定上下台阶时有摔倒风险。
一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行上述方法。
一种可识别上下台阶摔倒风险的智能鞋，示意图如图2所示，其特征在于包括：鞋本体，安装在鞋内的行动检测装置、数据传输装置、处理器、存储器和提醒装置，以及一个或多个程序；所述行动检测装置用于检测上下台阶时的发力脚信息和腾空脚信息，所述数据传输装置用于将采集到的数据传输至处理器，提醒装置用于当检测到有摔倒风险时提醒人员注意上下台阶安全，所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行上述的方法。
当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明的，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种识别上下台阶摔倒风险方法，其特征在于，包括：
根据上下台阶时发力脚的受力信息计算上下台阶的脚步发力风险评估值并以此判断上下台阶时是否有摔倒风险。
2.根据权利要求1所述的识别上下台阶摔倒风险方法，其特征在于，所述根据上下台阶时发力脚的受力信息计算上下台阶的脚步发力风险评估值，包括步骤：
根据上下台阶时发力脚受到的压力分布位置与正常上下台阶时脚步发力的受力模型的偏差和/或发力脚受到的平均压力值与正常上下台阶时脚步发力的受力模型的偏差计算上下台阶时的脚步受力偏差值；
根据上下台阶时发力脚受到的最大压力值与前一时间段内发力脚受到的平均压力值的差值和/或发力脚受到最大压力的位置与台阶边缘的距离计算上下台阶时的脚步发力异常值；
根据上下台阶时的脚步受力偏差值和/或上下台阶时的脚步发力异常值计算上下台阶的脚步发力风险评估值。
3.一种识别上下台阶摔倒风险方法，其特征在于，包括：
根据上下台阶时腾空脚的腾空信息计算上下台阶的脚步腾空风险评估值并以此判断上下台阶时是否有摔倒风险。
4.根据权利要求3所述的识别上下台阶摔倒风险方法，其特征在于，所述腾空脚的腾空信息包括腾空脚处于腾空状态的时间长度信息、一定时间段内腾空脚的平均腾空时长信息、腾空脚的腾空高度信息、腾空脚在不同高度的停留时间长度信息的任一项或多项组合；腾空脚的腾空时间信息是根据腾空脚受到的压力值处于一定范围内的时间长度和/或根据腾空脚的高度抬升一定范围的时间长度计算得到。
5.根据权利要求3所述的识别上下台阶摔倒风险方法，其特征在于，所述根据上下台阶时腾空脚的腾空信息计算上下台阶的脚步腾空风险评估值，包括步骤：
根据上下台阶时腾空脚处于腾空状态的时间长度与正常上下台阶的脚步腾空模型的偏差和/或腾空脚处于腾空状态的时间长度与前一时间段内腾空脚的平均腾空时长的偏差计算上下台阶时的脚步腾空时间偏差值；
根据上下台阶时腾空脚的腾空高度与正常上下台阶的脚步腾空模型的偏差和/或腾空脚在不同高度的停留时间长度与正常上下台阶的脚步腾空模型的偏差计算上下台阶时的脚步腾空高度偏差值；
根据上下台阶时的脚步腾空时间偏差值和/或上下台阶时的脚步腾空高度偏差值计算上下台阶的脚步腾空风险评估值。
6.一种识别上下台阶摔倒风险方法，其特征在于，包括：
根据上下台阶时发力脚和腾空脚的切换信息计算上下台阶的脚步交替风险评估值并以此判断上下台阶时是否有摔倒风险。
7.根据权利要求6所述的识别上下台阶摔倒风险方法，其特征在于，所述发力脚和腾空脚的切换信息包括发力脚和腾空脚的切换频率信息、发力脚切换为腾空脚的时间间隔信息、腾空脚切换为发力脚时的受力点位置信息、发力脚和腾空脚的切换顺序信息的任一项或多项组合。
8.根据权利要求6所述的识别上下台阶摔倒风险方法，其特征在于，所述根据上下台阶时发力脚和腾空脚的切换信息计算上下台阶的脚步交替风险评估值，包括步骤：
根据上下台阶时发力脚和腾空脚的切换频率的瞬时变化值和/或发力脚和腾空脚的切换频率与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差计算上下台阶时的脚步交换频率异常值；
根据上下台阶时发力脚切换为腾空脚的时间间隔与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差和/或腾空脚切换为发力脚时的受力点位置与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差和/或发力脚和腾空脚的切换顺序与正常上下台阶的脚步交换模型的偏差计算上下台阶时的脚步交替参数偏差值；
根据上下台阶时的脚步交换频率异常值和/或上下台阶时的脚步交替参数偏差值计算上下台阶的脚步交替风险评估值。
9.一种识别上下台阶摔倒风险方法，其特征在于，包括：
根据权利要求1所述的上下台阶的脚步发力风险评估值和/或权利要求3所述的上下台阶的脚步腾空风险评估值和/或权利要求6所述的上下台阶的脚步交替风险评估值计算上下台阶风险评估值并以此判断上下台阶时是否有摔倒风险。
10.一种可识别上下台阶摔倒风险的智能鞋，其特征在于包括：鞋本体，安装在鞋内的行动检测装置、数据传输装置、处理器、存储器和提醒装置，以及一个或多个程序；所述行动检测装置用于检测上下台阶时的发力脚信息和腾空脚信息，所述数据传输装置用于将采集到的数据传输至处理器，提醒装置用于当检测到有摔倒风险时提醒人员注意上下台阶安全，所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行如权利要求1-9任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111597558.9A CN114297843A (zh) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 一种可识别上下台阶摔倒风险的智能鞋及识别方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111597558.9A CN114297843A (zh) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 一种可识别上下台阶摔倒风险的智能鞋及识别方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114297843A true CN114297843A (zh) | 2022-04-08 |
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ID=80970071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111597558.9A Pending CN114297843A (zh) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 一种可识别上下台阶摔倒风险的智能鞋及识别方法 |
Country Status (1)
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2021
- 2021-12-24 CN CN202111597558.9A patent/CN114297843A/zh active Pending
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