TWI629024B - 背包及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提出了一種背包，包括重量偵測模組，用於即時偵測並獲取背包的重量；分析模組，用於將所述背包的重量對比一預設重量資料，得出所述背包是否超重；以及提示模組，用於當所述背包超重時，發出超重提示訊號。本發明還提供一種背包使用方法，藉由隨時獲取人體身背負荷時的心率、體溫、卡路里和行走姿態等運動生理參數，結合預設輸入的資料，與人行走時採集到的行走換算的參數加以比較分析，可實現告知使用者此背包合適的承載重量，建議使用者修正走路姿勢及調整雙肩包位置，以更好解決人體行走時背包舒適度問題。
Description
本發明涉及背包的技術領域，尤其涉及一種背包及其使用方法。
人們已習慣於背負背包上學、上班、旅行，雙肩背包的主要用途能最大限度承載平時常用東西，如書本、手機、移動電源、電腦等等，雙肩背包體積，容量已定，然而仍存在人年齡，體力大小的差異，若不加以有效提醒沉負重量，進而控制重量，長此下去影響人體健康。小孩背著沉重的書包，對身體發育反而不利。另外人在生病時，再背負沉重背包，將有可能進步影響人體健康。
針對此狀況，目前已有對人體負荷行走的步態、姿態、疲勞度、卡路里消耗等生理特性加以監控研究，採用模擬測試法來評估人體行走時所能承受的負荷，以期找出能自動調整人體負荷的方法。一種方法為在室內跑步機上類比採集資料，但這種類比方式與實際的行走存在較大差異，尤其是長時間負荷行走，實際行走比室內跑步機上行走時疲勞度要大得多。還有一種採用專人在戶外行走測試採集身體生理參數，進行資料統計，用專人實際行走測試，進行資料獲取，雖然可以獲得在真實負荷行走時的生理參數資料，可以
以有效模型或方法對人體在身背負荷時的疲勞度加以監測。
但是需要採用複雜的運動跟蹤技術及儀器設備來監測人體行走與背包的相對運動，而且專人待測人的身體狀況與大眾人的身體狀況也是差異很大，很顯然容易產生人為偏差。
為解決習知技術中的問題，本發明提供一種背包，包括：一重量偵測模組，用於即時偵測並獲取一背包的重量；一分析模組，用於將所述背包的重量與一預設重量資料進行對比，以獲知所述背包是否超重；以及一提示模組，用於在所述背包超重時發出超重提示訊號。
較佳的，本發明所述的背包還包括一人體參數偵測模組，用於偵測背包使用者人體參數的變化，所述分析模組根據所述人體參數的變化判斷人體的疲勞程度，當所述疲勞程度超過預設疲勞等級時，所述提示模組發出疲勞提示訊號。
較佳的，本發明所述的背包還包括一處理器，用於即時採集所述重量偵測模組和所述人體參數偵測模組的資料，並傳送至所述分析模組。
較佳的，所述人體參數偵測模組包括一心律採集模組和一體溫採集模組。
較佳的，所述心律採集模組為非接觸式磁場電極感測器，所述體溫採集模組為非接觸式紅外熱堆感測器。
較佳的，所述重量偵測模組為重力加速度感測器，
根據行進時加速度的變化以換算所述背包的重量。
較佳的，所述重力加速度感測器設置於所述背包的背帶上，藉由偵測所述背帶與人體的接觸過程偵測所述加速度的變化。
較佳的，本發明所述的背包還包括一陀螺儀，用於監控背包使用者的走路姿勢。
較佳的，所述提示模組藉由所述陀螺儀的偵測結果，提示背包使用者調整雙肩包左右肩帶的鬆緊平衡，以調整走路姿勢。
較佳的，本發明所述的背包還包括一振動器，用於接受所述超重提示訊號並藉由其振動提示所述背包超重。
較佳的，本發明所述的背包還包括LED燈，用於接受所述疲勞提示訊號並藉由其閃爍提示使用者過度疲勞。
較佳的，所述分析模組結合使用者的性別、年齡和體重得出所述預設重量資料。
較佳的，所述重量偵測模組設置於背包本體，所述分析模組和提示模組設置於移動設備中，所述移動設備無線通訊連接所述重量偵測模組。
較佳的，所述移動設備包括一顯示模組，用於即時顯示所述分析模組得出的資料。
本發明還提供一種背包使用方法，包括：使用者攜帶背包行進時，重量偵測模組即時偵測並獲取背包的重量；
分析模組將所述背包的重量對比一預設重量資料，得出所述背包是否超重；以及當所述背包超重時，提示模組發出超重提示訊號。
本發明提出了一種背包，包括重量偵測模組，用於即時偵測並獲取背包的重量；分析模組，用於將所述背包的重量對比一預設重量資料，得出所述背包是否超重；以及提示模組，用於當所述背包超重時，發出超重提示訊號。本發明還提供一種背包使用方法，藉由隨時獲取人體身背負荷時的心率、體溫、卡路里和行走姿態等運動生理參數，結合預設輸入的資料，與人行走時採集到的行走換算的參數加以比較分析，可實現告知使用者此背包合適的承載重量，建議使用者修正走路姿勢及調整雙肩包位置，以更好解決人體行走時背包舒適度問題。
100‧‧‧背包本體
101‧‧‧背帶
110‧‧‧重量偵測模組
120‧‧‧人體參數偵測模組
121‧‧‧非接觸式磁場電極感測器
122‧‧‧非接觸式紅外熱堆感測器
130‧‧‧陀螺儀
140‧‧‧處理器
150‧‧‧振動器
160‧‧‧LED燈
200‧‧‧移動設備
210‧‧‧分析模組
220‧‧‧提示模組
230‧‧‧顯示模組
S41~S43‧‧‧步驟
圖1是本發明一實施例所述背包的軟體結構示意圖；圖2是本發明一實施例所述背包的實體結構示意圖；圖3是本發明一實施例所述背包的電路結構示意圖；圖4是本發明一實施例所述背包使用方法的流程圖；圖5是本發明一實施例所述背包使用方法中針對背包本體的軟體流程圖；
圖6是本發明一實施例所述背包使用方法中針對移動設備的軟體流程圖。
以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。根據下面說明和申請專利範圍，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
以下將結合附圖對本發明提供的背包及其使用方法進行詳細的描述，其為本發明一較佳的實施例，可以認為本領域的技術人員在不改變本發明精神和內容的範圍內能夠對其進行修改和潤色。
本發明所述的背包如圖1所示，包括背包本體100和移動設備200兩部分，該背包具體包括：重量偵測模組110，用於即時偵測並獲取背包的重量；分析模組210，用於將所述背包的重量對比一預設重量資料，得出所述背包是否超重；以及提示模組220，用於當所述背包超重時，發出超重提示訊號。
其中，所述重量偵測模組110設置於背包本體100，所述分析模組210和提示模組220設置於移動設備200，所述移動設備200無線通訊連接所述重量偵測模組110。
在一較佳方案中，所述背包還包括人體參數偵測模組120以及陀螺儀130。其中，人體參數偵測模組120用於
偵測使用者人體參數的變化，此時所述分析模組210根據所述人體參數的變化判斷人體的疲勞程度，當所述疲勞程度超過預設疲勞等級時，所述提示模組220發出疲勞提示訊號。
而陀螺儀130用於監控背包使用者的走路姿勢。具體的，提示模組220藉由所述陀螺儀130的偵測結果，提示背包使用者調整雙肩包左右肩帶的鬆緊平衡，以調整走路姿勢。
在本實施例中，背包還包括處理器140，用於即時採集所述重量偵測模組110、所述人體參數偵測模組120的資料以及所述陀螺儀130，並傳送至所述分析模組210。所述移動設備200還包括顯示模組230，用於即時顯示所述分析模組210得出的資料。如此一來，使用者可以藉由移動設備200即時掌握分析模組210得出的例如背包是否超重、疲勞程度是否超過預設疲勞等級、以及雙肩包左右肩帶的鬆緊平衡進而得知自己的走路姿勢是否正確。另外，重量偵測模組110、人體參數偵測模組120直接偵測的資料，例如當前生理參數、背包當前重量等也想直接藉由所述顯示模組230顯示於移動設備200的螢幕上，供使用者參考。
在一較佳方案中，如圖2所示，所述人體參數偵測模組120包括心律採集模組和體溫採集模組。具體而言，所述心律採集模組為非接觸式磁場電極感測器121，所述體溫採集模組為非接觸式紅外熱堆感測器122。
重量偵測模組110為重力加速度感測器，具體為3D重力加速度感測器，可根據行進時加速度的變化以換算得出背包的重量。繼續參見圖2，所述3D重力加速度感測器設
置於背包的背帶101上，藉由偵測背帶101與人體的接觸過程偵測所述加速度的變化。可以理解的是，對於心律採集模組、體溫採集模組和重量偵測模組110的具體種類和設置方法，本發明不作限制。
請參見圖1及圖2，在本實施例中，該背包還包括振動器150，用於接受所述提示模組220發出的超重提示訊號，並藉由其振動提示所述背包超重。如圖2所示，振動器150的數量為兩個，分別設置於背包兩個背帶101的上端，在使用者的肩膀處。該背包還包括LED燈160，用於接受所述疲勞提示訊號並藉由其閃爍提示使用者過度疲勞。雙肩包收到疲勞等級預警命令後，可驅動背包本體100上的LED燈160閃爍提醒；收到負荷超重預警命令後，可驅動背包本體100上的雙路振動器150高速振動；收到雙肩包左右背帶101鬆緊不一命令，可驅動左或右振動器150振動提醒。
在本實施例中，背包本體100和移動設備200之間較佳可以藉由藍牙BT4.0實現無線通訊，該移動設備200可以為智慧手機，藉由其專有的APP實現本發明的功能，例如實現分析模組210、提示模組220和顯示模組230。如圖3所示，本實施例的雙肩背包內置鋰電池ADC用於供電，所述鋰電池ADC設置於處理器140(MCU)中。當人體穿上雙肩背包並開機後，電池給系統裝置供電並實現上電初始化。背包還包括BT4.0藍牙收發器，移動設備200(智慧手機)與雙肩包藉由BT4.0藍牙收發器設備進行BT配對連接。LED燈160和振動器150連接於MCU，振動器150包括左右兩個振
動器。磁場電極感測器121藉由差分放大器連接MCU，紅外熱堆感測器122、加速度感測器和陀螺儀130均藉由I2C訊號連接MCU。
本發明還提供了一種背包使用方法，如圖4所示，包括：S41：使用者攜帶背包行進時，重量偵測模組即時偵測並獲取背包的重量；S42：分析模組將所述背包的重量對比一預設重量資料，得出所述背包是否超重；以及S43：當所述背包超重時，提示模組發出超重提示訊號。
在背包使用方法中同樣可以具備前述本發明所述背包的技術特徵，此處不再贅述。
本發明所述背包使用方法中，圖5示出針對背包本體100的軟體流程圖，其具體包含：當人體穿上雙肩背包並開機後，電池給系統裝置供電，MCU上電初始化；BT設備判斷智慧手機與雙肩包設備是否成功進行BT配對連接，若否，則等待一定時間，直至在預設的時間內BT配對成功，若無法在預設時間內配對成功，則結束進程；BT配對成功後，非接觸磁場電極感測器採集心率變化，紅外熱隊感測器採集體溫變化；左右雙路3D重力加速度感測器採集背包符合重量，左右鬆緊平衡參數和計步器資料；陀螺儀採集人體行走姿態資料；
雙肩包設備中的低功耗處理器MCU定時啟動，採集來自非接觸式磁場電極感測器，紅外熱堆感測器，左右雙路3D重力加速度感測器，陀螺儀等資料訊號；MCU藉由BT晶片上傳採集的資料給手機；手機進行判斷後根據情況決定是否發送預警訊號，雙肩包收到超重預警訊號即疲勞程度預警訊號後，使用者減輕背包負重或休息停走。
其中，圖6示出針對移動設備200、即智慧手機的軟體流程圖，其中手機端的功能藉由特定的APP實現，其具體步驟包含：啟動手機APP後，使用者首先輸入性別、年齡和體重等資訊，搜索雙肩包的藍牙設備並配對；雙肩包無負荷時採集資料並藉由藍牙發送到智慧手機，手機基於上述資料建立使用者正常身體狀況及習慣性資料庫，估算最大負荷體能；雙肩包有負荷時採集資料並藉由藍牙發送到智慧手機；比對身體參數是否異常、負荷是否異常；若否，則回到前一步；若是，則APP判斷身體疲勞等級，負荷等級並向雙肩包發出報警訊號；手機端檢查使用者是否進行回應動作，例如調整步態和背包姿態，減輕負荷或停止背包走動；若是，則回到前述步驟進行重新比對；若否，則根據情況分別：顯示身體疲勞/超重等級低，手機發出LED閃爍報警命令，
雙肩包上的LED閃爍，使用者調整走路步伐頻率；顯示走路姿態身體異常，手機發出方向性驅動振動命令，雙肩包上的左或右振動器振動，使用者調整左或右肩帶鬆緊；顯示身體疲勞/超重等級嚴重，手機發出驅動左右高速振動命令，雙肩包上的左右振動器同時振動，使用者應卸下背包減輕負荷。
綜上所述，本方法可藉由特製的雙肩背包內置的非接觸磁場電極感測器121、非接觸紅外熱堆測溫感測器122，可以以與人體非接觸方式隨時監測人體行走時身背負荷狀態下的心率、體溫、姿態、卡路里等生理參數，這些參數資料可藉由藍牙BT4.0上傳給智慧手機作分析比對，無需專用運動跟蹤儀器設備作資料獲取。使用者可隨時藉由手機監控行走參數資料來隨時瞭解自己的生理健康參數，以確認提醒疲勞程度，建議調整走路快慢運動頻率。
本實施例的所述分析模組210結合使用者的性別、年齡和體重得出所述預設重量資料。特製的雙肩背包內置的重力偵測模組110(3D重力加速度感測器)，不僅可用於監測背包的負荷重量，而且可以隨時監測人體行走時卡路里消耗，藉由監控分析負荷重量資料，採用與人體身高體重性別來分析比對，可以獲得使用者最大可承受背包的負荷，一旦超出該使用者所定警戒線時，雙肩包的振動器150可發振動提醒使用者減輕負荷重量，移動設備200則給出建議的減輕負荷重量值。從而讓使用者更直觀地掌控行走時背包負
荷。
特製的雙肩背包內置的陀羅儀感測器130用於監測人體行走的姿態，與重力偵測模組110整合，可進一步提醒調整雙肩包背帶101左右鬆緊平衡，以糾正不好的走路姿勢。
本發明提出了一種內置多種偵測人體運動參數及重量參數感測器並內建藍牙BLE的雙肩背包，藉由與智慧手機配對通訊，智慧手機可隨時獲取人體身背負荷時的心率，體溫，卡路里，姿態等運動生理參數，藉由手機預設輸入的人體性別，年齡，體重等資料，與人行走時採集到的行走換算的參數加以比較分析，借助軟體演算法，就可實現告知使用者此背包合適的承載重量，建議使用者修正走路姿勢及調整雙肩包位置，以更好解決人體行走時背包舒適度問題。
顯然，本領域的通常知識者可以對發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權的利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包括這些改動和變型在內。
Claims (8)
- 一種背包，其中，包括：一重量偵測模組，配置以即時偵測並獲取一背包的重量；一分析模組，配置以將該背包的重量與一預設重量資料進行對比，以獲知該背包是否超重；以及一提示模組，配置以在該背包超重時發出一超重提示訊號；其中，還包括一陀螺儀，配置以監控該背包的使用者的走路姿勢，該提示模組藉由該陀螺儀的偵測結果，提示該背包的使用者調整雙肩包左右肩帶的鬆緊平衡。
- 如申請專利範圍第1項所述的背包，其中，還包括一人體參數偵測模組，配置以偵測該背包的使用者人體參數的變化，該分析模組根據所述人體參數的變化判斷人體的疲勞程度，當所述疲勞程度超過預設疲勞等級時，該提示模組發出一疲勞提示訊號。
- 如申請專利範圍第2項所述的背包，其中，還包括一處理器，配置以即時採集該重量偵測模組和該人體參數偵測模組的資料，並傳送至該分析模組。
- 如申請專利範圍第2項所述的背包，其中，該人體參數偵測模組包括一心律採集模組和一體溫採集模組。
- 如申請專利範圍第1項所述的背包，其中，該重量偵測模組為重力加速度感測器，根據行進時加速度的變化以換算該背包的重量。
- 如申請專利範圍第5項所述的背包，其中，該重力加速度感測器設置於該背包的一背帶上，藉由偵測該背帶與人體的接觸過程偵測所述加速度的變化。
- 如申請專利範圍第1項所述的背包，其中，該分析模組結合使用者的性別、年齡和體重得出該預設重量資料。
- 一種背包使用方法，其中，包括：使用者攜帶一背包行進時，一重量偵測模組即時偵測並獲取該背包的重量；一分析模組將該背包的重量對比一預設重量資料，得出該背包是否超重；以及當該背包超重時，一提示模組發出一超重提示訊號；其中，還包括一陀螺儀，配置以監控該背包的使用者的走路姿勢；藉由該陀螺儀的偵測結果，該提示模組提示該背包的使用者調整雙肩包左右肩帶的鬆緊平衡。
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