CN215272718U - 一种新型穿戴式动作监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型穿戴式动作监测系统，所述上位机通过蓝牙连接到数据模块，所述数据模块通过蓝牙连接到上肢监测模块、下肢监测模块、胸部监测模块，所述上肢监测模块对应设置在手腕上，所述下肢监测模块对应设置在左右脚腕、左右大腿外侧，所述数据模块和胸部监测模块对应设置在胸部上。本实用新型通过从穿戴式动作监测系统获取用户的肢体运动数据以及各项参数，并通过电极采集用户肌电信号，获取用户的肌肉使用数据，使用机器学习算法对数据进行分析整合，精确判断用户运动状态和生理状况。

Description

一种新型穿戴式动作监测系统

技术领域

本实用新型属于穿戴式动作监测系统技术领域，更具体地说，它涉及一种新型穿戴式动作监测系统。

背景技术

人体运动是神经系统控制1000多块肌肉有节律收缩，驱动200多块骨骼绕100多个关节协同运动的结果。尽管近年来生命科学研究取得了很大进展，但是距离模拟大脑控制肢体运动的过程还非常远，因此康复医学、体育学等研究者普遍采用观察人肢体宏观运动来诊断人体运动功能疾病，评估人体康复进程，指导体育训练与选材。

人口老龄化将带来一系列的问题，首先，人口老龄化问题的日益严重，与有限的医疗资源之间形成矛盾；其次，随着社会的发展，人们越来越关注自身的健康状况，同时，随着需要医疗社会保障的老龄化人口急剧增加，将会导致以“医院为中心”的医疗资源相对而言更加匮乏；再次，社会科技的发展和人们对医疗服务水平要求不断提高，导致个性化医疗服务成为更多人的期望和选择；最后，“看病难，看病贵”成为困扰人民生活的一个大问题，特别是随着物价的不断增长，此问题尤为突出，从而更加剧了个人医疗健康方面的经济负担。以上这些情况致使我们迫切需要一种能够有效解决这些问题的新技术、新方法，以提供有效的解决方案。因此，穿戴式动作监测系统是最佳的选择。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种新型穿戴式动作监测系统，其优点在于能够实时从穿戴式动作监测系统获取用户的肢体运动数据以及各项参数，并通过电极采集用户肌电信号，获取用户的肌肉使用数据，使用机器学习算法对数据进行分析整合，精确判断用户运动状态和生理状况。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种新型穿戴式动作监测系统，包括上位机，所述上位机通过蓝牙连接到数据模块，所述数据模块通过蓝牙连接到上肢监测模块、下肢监测模块、胸部监测模块，所述上肢监测模块对应设置在手腕上，所述下肢监测模块对应设置在左右脚腕、左右大腿外侧，所述数据模块和胸部监测模块对应设置在胸部上。

优选的，所述新型穿戴式动作监测系统还包括服务器，所述上位机和服务器可通过无线网络协议、蓝牙或有线网络协议等进行连接。

优选的，所述上肢监测模块、下肢监测模块分别包括加速度传感器、陀螺仪、地磁场传感器、三轴重力传感器、MCU蓝牙芯片。

优选的，所述胸部监测模块包括MCU蓝牙芯片、心率传感器。心率传感器可选择Si1144、SI1175和Si1185等传感器；MCU蓝牙芯片可选择蓝牙低功耗芯片，具体为FT232RL芯片。

优选的，所述数据模块包括MCU蓝牙芯片、内存卡。

优选的，所述新型穿戴式动作监测系统通过电池驱动。

综上所述，本实用新型具有以下优点：

引入对肌肉电信号的采集，与传统动作感应设备只能感知肢体的整体运动情况不同，本实用新型可以通过加入对肌肉使用情况的分析来详细地分析出用户的详细运动情况。

附图说明

图1是本实施例的主视结构示意图；

图2是本实施例中包括服务器部分的结构示意图；

图3是上肢监测模块的块结构示意图；

图4是下肢监测模块的块结构示意图；

图5是数据模块的结构示意图；

图6是胸部监测模块的结构示意图；

图7是本实用新型所述监测系统应用在服装上的展示图；

附图标记说明：1、上位机；2、数据模块；3、上肢监测模块；4、下肢监测模块；5、胸部监测模块；6、服务器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

涉及到电路、电子元器件和控制模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本实用新型保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进。

一种新型穿戴式动作监测系统，如图1-7所示，包括上位机1，所述上位机1通过蓝牙连接到数据模块2，所述数据模块2通过蓝牙连接到上肢监测模块3、下肢监测模块4、胸部监测模块5，所述上肢监测模块3对应设置在手腕上，所述下肢监测模块4对应设置在脚腕、大腿外侧，所述数据模块2和胸部监测模块5对应设置在胸部上。

此外所述新型穿戴式动作监测系统还包括服务器6，所述上位机1和服务器6可通过无线网络协议、蓝牙或有线网络协议等进行连接。

具体的，所述新型穿戴式动作监测系统，是穿戴在人体上(或者套接在衣服上)。即上肢监测模块3设置在左手腕或左手腕上，下肢监测模块4设置在左脚腕或者左脚腕上、右大腿外侧或者左大腿外侧，胸部监测模块5设置在胸口，数据模块2设置在胸口。

在本实施例中，所述上肢监测模块3、下肢监测模块4分别包括加速度传感器、陀螺仪、地磁场传感器、三轴重力传感器、MCU蓝牙芯片。上肢监测模块3和下肢监测模块4通过加速度传感器(120帧/秒，可以选择AMK的897X系列)、陀螺仪(25帧/秒)、地磁场传感器(25帧/秒)、三轴重力传感器(25帧/秒)获取用户的肢体运动数据，通过MCU蓝牙芯片等低频电荷感知芯片，实现非接触生物电数据采集。再通过服务器上对两组数据(采集前后的数据等)进行对比分析，传感器获取的数据用于分析用户肢体的运动状态，肌电信号用于分析用户的肌肉使用情况，两者结合得出用户的详细运动状态。具体的，加速度传感器、陀螺仪、地磁场传感器、三轴重力传感器、MCU蓝牙芯片集合在PCB电路板上(带有开关和电源)，制成环状物(比如带有魔术贴或者绑带)固定在各个模块对应的位置上，方便监测肢体的运动状态。

具体的，上位机1为手机或者电脑，所述上位机1连接到服务器6，所述服务器6为云服务器或者数据库(可选择常见的机架式服务器)。所述上位机1具有蓝牙连接功能，可以和数据模块2进行蓝牙连接，接收数据模块2传输的数据。所述上位机1具有无线连接或者有线连接功能，可以连接到服务器6；

在本实施例中，所述胸部监测模块5包括MCU蓝牙芯片、心率传感器。具体的，心率传感器将监测到的心率情况通过MCU蓝牙芯片，将数据传送到数据模块2。

具体胸部监测模块5，还包括PCB电路板(带有启动开关)，在PCB电路板背部采用粘性医用硅胶，粘性医用硅胶可以贴合在胸口监测部位，方便贴用。

在本实施例中，所述数据模块2包括MCU蓝牙芯片、内存卡。具体的，所述MCU蓝牙芯片将接收的数据整理后存入到内存卡中，以方便传输和调用；本实用新型所述的MCU蓝牙芯片具体可以选择FT232RL芯片(集合了蓝牙功能)。

上述的MCU蓝牙芯片可以采用msp430低功耗微处理器作为MCU。

具体使用过程：在穿戴的服装上，新型穿戴式动作监测系统，由可充电电池供电。使用者穿上服装后长按服装上的开机键(可设置在数据模块2上)打开监测系统并开启蓝牙，随后可以使用手机或电脑等带有蓝牙连接功能的上位机1与各个模块进行蓝牙连接，连接后各个模块便可以与上位机1进行实时的数据传输。

为对获取的数据进行反馈和使用，可以开发了与新型穿戴式动作监测系统配套的app(具体可以设置在上位机1或者服务器6上，该app可选择现有，但是数据采用本系统监测数据)，通过app后台会对数据进行分析整合，并在app前台向用户反馈特定的信息。

数据获取过程中，对于上身部分，左右手臂部分的传感器采集到的数据会被分别传给左右手腕处的上肢监测模块3，上肢监测模块3对数据进行初步的整合处理后将数据发送给胸口的数据模块2。胸部监测模块5也负责躯干部分的数据处理与整合。对于下身部分，左右腿部分和左右脚腕部分处的传感器采集到的数据会被传送给的下肢监测模块4，下肢监测模块4进行初步的整合处理后将数据发送给数据模块2。数据模块2搭载有蓝牙连接功能，可以与手机、电脑等上位机1进行蓝牙连接从而进行数据交换。

本实用新型可以提供传统武术教育的数字化、标准化解决方案，以下举出一个使用场景案例：

小明想要使用本实用新型所述系统进行传统武术套路学习，他穿上服装，长按电源打开了开关，并打开手机的蓝牙功能，将监测系统与手机进行蓝牙连接，随后打开我们的app，依照app中的指导做出了特定的武术动作。小明做出的动作的数据会立马被监测系统捕获，并被传送到app后台进行分析，与数据库(服务器)存储的标准武术动作进行对比，随后app页面中会显示对小明动作的纠正方式。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的设计构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型穿戴式动作监测系统，包括上位机，其特征在于，所述上位机通过蓝牙连接到数据模块，所述数据模块通过蓝牙连接到上肢监测模块、下肢监测模块、胸部监测模块，所述上肢监测模块对应设置在手腕上，所述下肢监测模块对应设置在左右脚腕、左右大腿外侧，所述数据模块和胸部监测模块对应设置在胸部上。

2.根据权利要求1所述的一种新型穿戴式动作监测系统，其特征在于，还包括服务器，所述上位机和服务器可通过蓝牙进行连接。

3.根据权利要求1所述的一种新型穿戴式动作监测系统，其特征在于，所述上肢监测模块、下肢监测模块分别包括加速度传感器、陀螺仪、地磁场传感器、三轴重力传感器、MCU蓝牙芯片。

4.根据权利要求1所述的一种新型穿戴式动作监测系统，其特征在于，所述胸部监测模块包括MCU蓝牙芯片、心率传感器。

5.根据权利要求1所述的一种新型穿戴式动作监测系统，其特征在于，所述数据模块包括MCU蓝牙芯片、内存卡。

6.根据权利要求1所述的一种新型穿戴式动作监测系统，其特征在于，所述新型穿戴式动作监测系统通过电池驱动。

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