CN205697789U - 面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置。本实用新型包括平衡板(1)，平衡板(1)底面设有多个压力传感器(2)，压力传感器连接有信号采集电路(3)，信号采集电路(3)连接有调理电路(4)，调理电路(4)连接有远程传输模块(5)，远程传输模块(5)连接有移动终端(6)，移动终端(6)连接有远程服务器(7)。本实用新型不仅具有体积小巧、操作简单、价格低廉的特点，还可以准确、快速、智能化地对用户进行体重测量和平衡力检测，同时本实用新型通过移动终端进行操作，操作十分方便、简单。

Description

面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置

技术领域

本实用新型涉及面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置，属于人体重量和平衡性测量领域。

背景技术

体重秤是人们日常生活中经常使用的产品，通过体重秤可及时测量并了解自身体重状况，其使用方便，测量快速简单，有利于保障人们的身体健康。人体平衡性是人体神经运动系统的一项重要指标，许多神经系统疾病均表现出不同程度的平衡功能障碍，人体平衡性的检测在医疗检测、运动生理检测等领域正日益受到人们的重视并获得应用，但是目前市场上使用的检测人体平衡性的仪器大多体积较大、操作复杂、价格较高、准确性也不够理想。随着移动终端的大规模普及，如何将移动终端与体重秤相结合，研发一款基于移动终端的人体重量及平衡力数据检测的装置，成为了业界亟待解决的课题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置。本实用新型不仅具有体积小巧、操作简单、价格低廉的特点，还可以准确、快速、智能化地对用户进行体重测量和平衡力检测，同时本实用新型通过移动终端进行操作，操作十分方便、简单。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案如下：一种面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置，包括平衡板，平衡板底面设有多个压力传感器，压力传感器连接有信号采集电路，信号采集电路连接有调理电路，调理电路连接有远程传输模块，远程传输模块连接有移动终端，移动终端连接有远程服务器。

上述的面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置中，在平衡板底面四周均匀设有4个独立的压力传感器。

前述的面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置中，所述移动终端连接有体感设备。

前述的面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置中，所述的平衡板下方还设有用于提醒用户的震动提醒模块和语音提示模块。

前述的面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置中，所述的远程传输模块为蓝牙传输模块、OTG传输模块或WIFI传输模块。

前述的面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置中，所述的远程传输模块还连接有计算机。

前述的面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置中，所述的平衡板上方固定有支撑保护支架，支撑保护支架上方设有显示操作器。

前述的面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置中，所述的支撑保护支架的下部设有基座，基座内设有电源模块，基座的中部开设有设备槽，所述的平衡板设置在设备槽内，平衡板设有USB口，USB口经数据线与基座内的电源模块相连。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型包括平衡板，平衡板底部设有多个压力传感器，压力传感器经电路连接有远程传输模块，远程传输模块连接有移动终端，用户在平衡板上动作，压力传感器产生压力数据并发送至移动终端，移动终端获得人体重心在水平面上的投影坐标，绘制出重心的移动轨迹，进一步测量得到用户重量或者用户的平衡性数据。由此可见，一方面本实用新型可以准确、快速、智能化地对测量用户重量或者平衡力数据，另一方面本实用新型通过移动终端进行操作和显示，十分方便和简单。

(2)移动终端连接有体感设备，通过体感设备获取用户动作，并与远程服务器的指示动作库中的指示动作进行自动匹配，移动终端根据匹配信息对用户进行动作指导；或者体感设备对用户进行辅助测量，并将测量数据传输至移动终端。本实用新型一方面提高了测量精准度，另一方面也可以实时进行平衡力测试及计算体质指数等身高体重关系指数等数据的检测。

(3)在平衡板下方设有用于提醒用户的震动提醒模块和语音提示模块，可以提醒、指示或纠正用户的操作和动作，比如指导用户如何操作，当用户动作错误时通过震动和语音对用户进行提醒等等，提高了用户的操作体验。

(4)在平衡板的上方固定有支撑保护架，用户在做指定动作时可以手持支撑保护支架，提高了用户使用的安全性。在支撑保护支架上方设有显示操作器，显示操作器可以通过蓝牙、无线等方式与移动终端相连，以实时显示体重、时间及重心坐标等信息。

(5)在基座上固定有支撑保护支架，基座内开设有设备槽，设备槽内放置有平衡板，基座和支撑保护支架一方面具有美观的特性，另一方面也能在用户做动作时起到支撑和保护的作用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的工作原理图；

图3是支撑保护支架的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例：一种面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置，如附图1和附图2所示，包括平衡板1，平衡板1底面四周均匀设有4个独立的压力传感器2，压力传感器2连接有信号采集电路3，信号采集电路3连接有调理电路4，信号采集电路的功能是采集压力传感器的压力信号，再将压力信号传输至下一模块；调理电路的功能是对传输信号进行调节或者转换，由于信号采集电路和调理电路的电路较为常规，因此在此不再赘述。调理电路4连接有远程传输模块5,远程传输模块5可以是蓝牙传输模块、OTG传输模块和WIFI传输模块。远程传输模块5连接有移动终端6和计算机8，移动终端6和计算机8连接有远程服务器7和体感设备9；所述的平衡板下方还设有用于提醒用户的震动提醒模块10和语音提示模块11，可以提醒、指示或纠正用户的操作和动作，比如指导用户如何操作，当用户动作错误时通过震动和语音对用户进行提醒等等。作为进一步的限定，如附图3所示，进一步地，在平衡板1上方固定有支撑保护支架12，支撑保护支架可采用不锈钢材料焊接而成，或者采用木制材料，在支撑保护支架12上方设有显示操作器13，显示操作器可通过远程传输模块与移动终端相连，如蓝牙或者WIFI传输模块。所述的支撑保护支架12的下部设有1.2m*1.2m的基座14，基座14内设有电源模块15，基座14的中部悬空形成一设备槽16，所述的平衡板1设置在设备槽16内，且平衡板与基座之间有0.5cm的间隙，方便插拔数据线、也方便对平衡板进行安装和拆卸，在平衡板1上设有USB口17，USB口17经数据线18与基座内的电源模块15相连，通过USB数据线既可以对平衡板上的电气元件进行供电，也可以进行数据的传输。

上述的面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置的测量方法，包括以下步骤；

(1)在远程服务器建立指示动作库，用户通过移动终端读取和选择指示动作库内的指示动作；

(2)用户依照指示动作作用于平衡板上；

(3)信号采集电路实时采集压力传感器的压力数据，通过调理电路调整后，经远程传输模块将压力数据发送至移动终端或计算机；

(4)与体感设备相连接，获取用户动作，与远程服务器的指示动作库中的指示动作进行自动匹配，移动终端根据匹配信息对用户进行动作指导；或者体感设备对用户进行辅助测量，并将测量数据传输至移动终端；

(5)系统自动分析信号，判断测量开始结束时间，并通过震动或语音提醒用户。

(6)移动终端或计算机通过压力数据获得用户人体重心在水平面上的投影坐标，再绘制出重心的移动轨迹，得到用户的重量和用户的平衡性数据；

(7)移动终端将用户的重量和平衡性数据上传至远程服务器，用户通过移动终端或计算机从远程服务器下载重量和平衡性数据。

首先由于人体重心动摇产生的各测力点压力变化，该处的压力传感器将压力变化转换为模拟电信号，并通过调理电路将微弱的模拟信号放大去噪，然后处理后的模拟信号传输到单片机。单片机接收到模拟信号后，对模拟信号进行A/D转换及滤波处理变为数字信号，数字信号通过蓝牙模块发送给移动终端，从而为客户端软件的数据分析提供原始数据。

当受试者站在平衡板上时，设人体重力G及分力的反作用力f1、f2、f3、f4的作用点处于XOY平面(选重心平面的几何中心作为坐标原点O，平行于AB边的中心线为X轴，通过O点并垂直于AB边的中心线为Y轴)。设人体重心在测试平台上的投影点G的坐标为(x_i,y_i)。由于传感器安装的对称性，设平衡板的中心为坐标原点，A(x₁,y₁)、B(-x₁,y₁)、C(-x₁,-y₁)、D(x₁,-y₁)分别为4个传感器的位置。根据力矩平衡原理，可以计算出重心投影坐标G(x_i,y_i)为：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_i=\frac{f_1+f_4-f_2-f_3}{f_1+f_2+f_3+f_4}{x}_1\\ y_i=\frac{f_1+f_2-f_3-f_4}{f_1+f_2+f_3+f_4}{y}_1\end{array}\right.$

需要注意的是，上述推导过程是建立在人体重力在测试平台上引起的侧向力被忽略的前提下。在实际测试中，侧向力对于重心位置的计算是有影响的，但是只要尽可能地将平台平放，并且要求被测人员平稳地站在测试平台上，侧向力是可以忽略的。

所述的平衡性数据包括重心采样点在测定时间内的平均速率v、90半径R₉₀、8方向平均移动距离v_i、第i方向与其对称方向的比较值c_i和正交倾比值s；

测量动作包括但不限于双足、单足、线性步站立姿势，以及配合睁眼、闭眼及上肢姿势。

所述平均移动速率v是指n个重心采样点距离原点平均移动速率：

$v=\frac{1}{t}\underset{j=1}{\overset{n-1}{\Σ}}\sqrt{{(x_j-x_{j+1})}^2+{(y_j-y_{j+1})}^2}$

上式中，t为采样时间,x_j为第j次采样获取时重心的x坐标，y_j为第j次采样获取时重心的y坐标，

90半径R₉₀是指在对应的指示动作下，用户重心点轨迹图中90％重心点所处区域的半径；

8方向平均移动速率v_i：

$v_i=\frac{1}{t}\underset{j=1}{\overset{n-1}{\Σ}}|x_j-x_{j+1}|$

上式中，i为东、东北、北、西北、西、西南、南、东南8方向中的第i方向，t为采样时间,x_j为第j次采样获取的i方向到坐标原点的距离；

第i方向与其对称方向方向比较值c_i表示为：

上式中，第i方向与其对称方向方向的满足：

正交倾比s是指用户在采样时间内重心轨迹图中用户重心在一三象限散点数减去二四象限算点数的差值，与总散点数的比值：

$s=\frac{N_1+N_3-N_2-N_4}{N_1+N_2+N_3+N4}$

上式中，N_i(i＝1,2,3,4)为在采样时间内第i个象限出现的散点数。

Claims (8)

1.面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置，其特征在于：包括平衡板(1)，平衡板(1)底面设有多个压力传感器(2)，压力传感器连接有信号采集电路(3)，信号采集电路(3)连接有调理电路(4)，调理电路(4)连接有远程传输模块(5)，远程传输模块(5)连接有移动终端(6)，移动终端(6)连接有远程服务器(7)。

2.根据权利要求1所述的面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置，其特征在于：在平衡板(1)底面四周均匀设有4个独立的压力传感器(2)。

3.根据权利要求1所述的面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置，其特征在于：所述移动终端(6)连接有体感设备(9)。

4.根据权利要求1所述的面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置，其特征在于：所述的平衡板(1)下方还设有用于提醒用户的震动提醒模块(10)和语音提示模块(11)。

5.根据权利要求1所述的面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置，其特征在于：所述的远程传输模块(5)为蓝牙传输模块、OTG传输模块或WIFI传输模块。

6.根据权利要求5所述的面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置，其特征在于：所述的远程传输模块(5)还连接有计算机(8)。

7.根据权利要求1至6任一项所述的面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置，其特征在于：所述的平衡板(1)上方设有支撑保护支架(12)，支撑保护支架(12)上方设有显示操作器(13)。

8.根据权利要求7所述的面向移动终端应用的人体重量和平衡性测量装置，其特征在于：所述的支撑保护支架(12)的下部设有基座(14)，基座(14)内设有电源模块(15)，基座(14)的中部开设有设备槽(16)，所述的平衡板(1)设置在设备槽(16)内，平衡板(1)上设有USB口(17)，USB口(17)经数据线(18)与基座内的电源模块(15)相连。