TWI786478B

TWI786478B - 跌倒偵測系統

Info

Publication number: TWI786478B
Application number: TW109142228A
Authority: TW
Inventors: 林志隆; 邱文慶; 何元皓
Original assignee: 國立成功大學
Priority date: 2020-01-06
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2022-12-11
Also published as: TW202127390A

Abstract

一種跌倒偵測系統，包含第一感應裝置、第二感應裝置、定位模組、資料伺服器及顯示裝置。第一感應裝置用以偵測使用者之部位姿態，而獲得身體部位姿態資料。定位模組用以偵測感應裝置之位置，以使第一感應裝置和第二感應裝置、獲得相應之身體部位位置資料。第二感應裝置設置於鞋子上，且用以偵測使用者之腳部姿態以及測量鞋子上之一感測位置與環境物體間之一距離，而獲得腳部姿態資料和距離量測資料。資料伺服器用以接收前述之身體部位姿態資料、身體部位位置資料、腳部姿態資料以及距離量測資料，以判斷使用者是否跌倒。

Description

跌倒偵測系統

本發明是有關於一種跌倒偵測系統。

對於老人而言，跌倒通常會帶來嚴重的身體傷害與後遺症，使得老人行動力下降而需要輔助器具來輔助行動。更嚴重的情況下，跌倒會使得老人癱瘓，無法自由行動。如此，便需要照護人員來看護癱瘓的老人，增加社會資源的消耗。

本發明之實施例提出一種跌倒偵測系統，其可偵測使用者是否跌倒或者使用者處於即將跌倒的狀態，以減少照護人員的負擔。

根據本發明之一實施例，此跌倒偵測系統包含複數個穿戴式裝置、複數個定位模組、資料伺服器以及顯示裝置。穿戴式裝置係設置於使用者之複數個身體部位上，其中每一穿戴式裝置具有一感應裝置，此感應裝置包含：姿態偵測模組以及通訊模組。姿態偵測模組係用以偵測使用者之身體部位姿態，以獲得一身體部位姿態資料。通訊模組係用以發送身體部位姿態資料。定位模組係設置於活動空間中，用以偵測每一穿戴式裝置之三維空間位置，以使每一穿戴式裝置獲得對應之一身體部位位置資料。資料伺服器用以：接收每一穿戴式裝置所對應之身體部位位置資料以及身體部位姿態資料，以計算出使用者之一骨架資訊；根據骨架資訊來計算出使用者之一身體姿態資訊；以及進行跌倒判斷步驟，以根據身體姿態資訊來判斷使用者是否跌倒，其中當判斷使用者跌倒時，資料伺服器發送一跌倒偵測訊號。顯示裝置係用以接收跌倒偵測訊號，並根據跌倒偵測訊號來顯示警告訊息。

在一些實施例中，前述之顯示裝置為智慧型手機、智慧型眼鏡、筆記型電腦、平板電腦或個人數位助理(personal digital assistant；PDA)。

在一些實施例中，資料伺服器更用以提供一空間危險等級資料，其中此空間危險等級資料包含活動空間之複數個子空間之複數個危險等級，其中跌倒判斷步驟根據該身體姿態資訊、使用者空間位置以及空間危險等級資料來判斷使用者是否跌倒。

根據本發明之一實施例，跌倒偵測系統包含複數個感應裝置，其中每一感應裝置設置於使用者之鞋子之一感測位置上，且每一感應裝置包含：測距模組以及通訊模組。測距模組用以測量感測位置與環境物體間之距離，以獲得距離量測資料。通訊模組用以發送距離量測資料。資料伺服器用以接收每一感應裝置之距離量測資料，並進行跌倒判斷步驟，以根據每一感應裝置之距離量測資料來判斷使用者是否跌倒，其中當判斷使用者跌倒時，資料伺服器發送一跌倒偵測訊號。顯示裝置用以接收跌倒偵測訊號，並根據跌倒偵測訊號來顯示警告訊息。

在一些實施例中，前述多個感應裝置之一第一者設置於使用者之鞋子的鞋頭，感應裝置之一第二者設置於使用者之鞋子的鞋後根，感應裝置之一第三者設置於使用者之鞋子的前鞋底，感應裝置之一第四者設置於使用者之鞋子的後鞋底。

在一些實施例中，前述多個感應裝置之一第一者設置於使用者之鞋子的鞋頭，感應裝置之一第二者設置於使用者之鞋子的左前鞋底，感應裝置之一第三者設置於使用者之鞋子的右前鞋底，感應裝置之一第四者鄰設於感應裝置之第二者和第三者，感應裝置之一第五者設置於使用者之鞋子的後鞋底，感應裝置之一第六者設置於使用者之鞋子的外鞋側，感應裝置之一第七者設置於使用者之鞋子的鞋後跟，感應裝置之第四者位於感應裝置之第五者與感應裝置之第二者和第三者之間。

根據本發明之一實施例，跌倒偵測系統包含複數個第一穿戴式裝置、複數個第二穿戴式裝置、複數個定位模組、資料伺服器以及顯示裝置。第一穿戴式裝置設置於使用者之複數個身體部位上，其中每一第一穿戴式裝置具有一第一感應裝置，此第一感應裝置包含第一姿態偵測模組以及第一通訊模組。第一姿態偵測模組用以偵測使用者之一身體部位姿態，以獲得一身體部位姿態資料。第一通訊模組用以發送身體部位姿態資料。每一第二穿戴式裝置為使用者之一鞋子且具有複數個第二感應裝置，每一第二感應裝置設置於鞋子之感測位置上，且每一第二感應裝置包含第二姿態偵測模組、測距模組以及第二通訊模組。第二姿態偵測模組用以偵測使用者之腳部姿態，以獲得腳部姿態資料。測距模組用以測量感測位置與環境物體間之一距離，以獲得一距離量測資料。第二通訊模組用以發送腳部姿態資料和距離量測資料。定位模組設置於活動空間中，用以偵測每一第一穿戴式裝置和第二穿戴式裝置之三維空間位置，以使第一穿戴式裝置和第二穿戴式裝置獲得對應之一身體部位位置資料。資料伺服器用以：根據每一第一穿戴式裝置所對應之身體部位位置資料、身體部位姿態資料以及每一第二穿戴式裝置所對應之腳部姿態資料、身體部位位置資料來計算出使用者之一骨架資訊；根據骨架資訊來計算出使用者之一身體姿態資訊；以及進行跌倒判斷步驟，以根據身體姿態資訊以及每一第二感應裝置之腳部姿態資料和距離量測資料來判斷使用者是否跌倒，其中當判斷使用者跌倒時，資料伺服器發送跌倒偵測訊號。顯示裝置用以接收跌倒偵測訊號，並根據跌倒偵測訊號來顯示警告訊息。

在一些實施例中，顯示裝置為智慧型手機或智慧型眼鏡。

在一些實施例中，資料伺服器更用以提供一空間危險等級資料，其中此空間危險等級資料包含活動空間之複數個子空間之複數個危險等級，其中跌倒判斷步驟根據身體姿態資訊、使用者空間位置、空間危險等級資料以及每一第二感應裝置之腳部姿態資料和距離量測資料來判斷使用者是否跌倒。

100:跌倒偵測系統

110:感應裝置

112:第一感應裝置

112a:第一微控制器

112b:第一姿態偵測模組

112c:第一通訊模組

114:第二感應裝置

114a:第二微控制器

114b:第二姿態偵測模組

114c:第二通訊模組

114d:測距模組

120:定位模組

130:資料伺服器

140:顯示裝置

210:鞋頭位置

220:左前鞋底位置

230:右前鞋底位置

240:鞋底中間位置

250:後鞋底位置

260:外鞋側位置

270:鞋後跟位置

300:活動空間

510-550:子空間

Tof1-Tof7:曲線

圖1a係繪示根據本發明實施例之跌倒偵測系統的示意圖。

圖1b係繪示根據本發明實施例之第一感應裝置的示意圖。

圖1c係繪示根據本發明實施例之第二感應裝置的示意圖

圖2係繪示根據本發明實施例之第二感應裝置的設置位置示意圖

圖3係繪示根據本發明實施例之定位模組的設置位置示意圖。

圖4a-4c係分別繪示使用者在正常走路狀態、上樓梯狀態以及下樓梯狀態時，第二感應裝置所回傳之距離量測資料的波形圖。

圖4d-4f係分別繪示使用者在前傾跌倒狀態、踩空跌倒狀態、絆倒狀態時，第二感應裝置所回傳之距離量測資料的波形圖。

圖5a-5b係繪示活動空間之子空間的示意圖。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、…等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

請參照圖1a，其係繪示根據本發明實施例之跌倒偵測系統100的示意圖。跌倒偵測系統100包含複數個感應裝置110、複數個定位模組120、資料伺服器130以及顯示裝置140。感應裝置110係設置於穿戴式裝置中，以方便使用者攜帶感應裝置110。在本實施例中，穿戴式裝置可為手環、腳環、眼鏡、項圈、項鍊、耳機、耳飾、髮帶、髮箍、帽子、皮帶頭、腰帶、鑰匙圈、護膝、鞋子等裝置。然而，本發明之實施例並不受限於此。感應裝置110根據對應的穿戴式裝置可具有不同的功能。例如，在本實施例中，感應裝置110包含第一感應裝置 112以及第二感應裝置114，第一感應裝置112以及第二感應裝置114具有不同的功能。

請參照圖1b，其係繪示根據本發明實施例之第一感應裝置112的示意圖。第一感應裝置112包含第一微控制器(Microcontroller Unit)112a、第一姿態偵測模組112b以及第一通訊模組112c。第一微控制器112a係用以控制第一姿態偵測模組112b以及第一通訊模組112c。第一姿態偵測模組112b係用以偵測使用者之身體部位姿態，以獲得身體部位姿態資料。第一通訊模組112c則用以發送此身體部位姿態資料至資料伺服器130。

例如，若第一感應裝置112設置於髮帶上，則此第一感應裝置112可感應(亦可稱為偵測)使用者頭部的姿態，並發送使用者頭部的姿態資料至資料伺服器130。又例如，若第一感應裝置112設置於皮帶頭上，則此第一感應裝置112可感應使用者軀幹的姿態，並發送使用者軀幹的姿態資料至資料伺服器130。又例如，若第一感應裝置112設置於手環上，則此第一感應裝置112可感應使用者手部的姿態，並發送使用者手部的姿態資料至資料伺服器130。再例如，若第一感應裝置112設置於腳環上，則此第一感應裝置112可感應使用者腳部的姿態，並發送使用者腳部的姿態資料至資料伺服器130。

在本發明之實施例中，使用者可穿戴各種不同的穿戴式裝置於使用者的各個不同身體部位上，如此第一感應裝置112可感應這些身體部位的姿態，並發送這些身體部位的姿態資料至資料伺服器130。在本發明之一實施例中，第一姿態偵測模組112b可包含加速度計、陀螺儀、磁力計以及氣壓計以偵測使用者身體部位的姿態，而第一通訊模組112c可利用WiFi或超寬頻(Ultra Wideband；UWB)技術來發送使用者的身體部位姿態資料至資料伺服器130。然而，本發明之實施例並不受限於此。另外，氣壓計的數值也可用來換算為感應裝置112的高度資訊。

請參照圖1c，其係繪示根據本發明實施例之第二感應裝置114的示意圖。第二感應裝置114包含第二微控制器114a、第二姿態偵測模組114b、第二通訊模組114c以及測距模組114d。在本實施例中，第二感應裝置114係設置於使用者的鞋子上，但本發明之實施例並不受限於此。第二微控制器114a係用以控制第二姿態偵測模組114b、第二通訊模組114c及測距模組114d。第二姿態偵測模組114b係用以偵測使用者之腳部姿態，以獲得腳部姿態資料。測距模組114d係用以測量第二感應裝置114與環境物體間之距離，以獲得距離量測資料。第二通訊模組114則用以發送身體部位姿態資料以及距離量測資料至資料伺服器130。

請參照圖2，其係繪示第二感應裝置114的設置位置示意圖。在本實施例中，使用者的鞋子上設置有7 個第二感應裝置114，其係分別對應設置於鞋頭位置210、左前鞋底位置220、右前鞋底位置230、鞋底中間位置240、後鞋底位置250、外鞋側位置260以及鞋後跟位置270，其中、鞋底中間位置240位於後鞋底位置250與左前鞋底位置220和右前鞋底位置230之間，而對應至使用者足弓位置。然而，在本發明之其他實施例中，可設置更多或更少的第二感應裝置114於鞋子上。例如，在本發明之一實施例中，使用者的鞋子上設置有4個第二感應裝置114，其設置於鞋頭位置210、鞋底中間位置240、後鞋底位置250以及鞋後跟位置270。

本實施例之第二感應裝置114可感應使用者鞋子之各位置的姿態以及與環境物體間的距離。例如，設置於鞋頭位置210的第二感應裝置114可感應鞋頭位置210與鞋頭前方物體間的距離，以及感應鞋頭位置210的姿態，以獲得對應鞋頭位置210的距離量測資料以及身體部位姿態資料，並將其發送至資料伺服器130。

又例如，設置於左前鞋底位置220的第二感應裝置114可感應左前鞋底位置220與左前鞋底下方物體間的距離，以及感應左前鞋底位置220的姿態，以獲得對應左前鞋底位置220的距離量測資料以及身體部位姿態資料，並將其發送至資料伺服器130。

又例如，設置於右前鞋底位置230的第二感應裝置114可感應右前鞋底位置230與右前鞋底下方物體間的距離，以及感應右前鞋底位置230的姿態，以獲得對應右前鞋底位置230的距離量測資料以及身體部位姿態資料，並將其發送至資料伺服器130。

又例如，設置於鞋底中間位置240的第二感應裝置114可感應鞋底中間位置240與鞋底中間下方物體間的距離，以及感應鞋底中間位置240的姿態，以獲得對應鞋底中間位置240的距離量測資料以及身體部位姿態資料，並將其發送至資料伺服器130。

又例如，設置於後鞋底位置250的第二感應裝置114可感應後鞋底位置250與後鞋底下方物體間的距離，以及感應後鞋底位置250的姿態，以獲得對應後鞋底位置250的距離量測資料以及身體部位姿態資料，並將其發送至資料伺服器130。

又例如，設置於外鞋側位置260的第二感應裝置114可感應外鞋側位置260與鞋子外側邊物體間的距離，以及感應外鞋側位置260的姿態，以獲得對應外鞋側位置260的距離量測資料以及身體部位姿態資料，並將其發送至資料伺服器130。

再例如，設置於鞋後跟位置270的第二感應裝置114可感應鞋後跟位置270與鞋子後方物體間的距離，以及感應鞋後跟位置270的姿態，以獲得對應鞋後跟位置270的距離量測資料以及身體部位姿態資料，並將其發送至資料伺服器130。

在本實施例中，第二姿態偵測模組114b可包含加速度計、陀螺儀、磁力計以及氣壓計，以偵測使用者身體部位的姿態。測距模組114d可為飛時測距(Time of Flight；ToF)雷射測距感測器或超音波測距感測器，以測量第二感應裝置114與環境物體間之距離。第二通訊模組114c可利用WiFi或超寬頻技術來發送使用者的身體部位姿態資料以及鞋子各位置的距離量測資料至資料伺服器130。然而，本發明之實施例並不受限於此。

請參照圖1a和圖3，圖3係繪示定位模組120的設置位置示意圖。定位模組120係設置於使用者的活動空間300中，以偵測每一個感應裝置110(穿戴式裝置)之三維空間位置，而獲得每一個感應裝置110所對應之一身體部位位置資料。如圖3所示，定位模組120係設置於活動空間300的角落中，以偵測每一個感應裝置110的三維空間位置而獲得每一個感應裝置110所對應之身體部位位置資料。在本實施例中，感應裝置110採用超寬頻定位技術，因此感應裝置110還包含有超寬頻定位模組(未繪示)，其可透過設置於活動空間300中的定位模組120來取得感應裝置110的位置。本發明之一些實施例中，感應裝置110採用Wifi定位技術，故感應裝置110不需增加額外的定位模組便可透過設置於活動空間300中的定位模組120來取得感應裝置110的位置。

當感應裝置110獲得相應的身體部位位置資料後，便會透過第一通訊模組112c/第二通訊模組114c 來將身體部位位置資料傳送至資料伺服器130。

請回到圖1a，資料伺服器130係用以接收感應裝置110所發送之身體部位姿態資料、身體部位位置資料及/或距離量測資料，以判斷使用者是否跌倒。例如，資料伺服器130可提供三種使用者狀態：已跌倒狀態、即將跌倒狀態以及正常狀態，並根據感應裝置110所發送之身體部位位置資料、身體部位姿態資料以及距離量測資料來判斷使用者之狀態。以下將以多個實施例來說明資料伺服器130如何判斷使用者之狀態。

在本發明之第一實施例中，資料伺服器130係根據感應裝置110所對應之身體部位位置資料以及身體部位姿態資料來計算出使用者之一骨架資訊。具體而言，資料伺服器130可根據感應裝置110之身體部位位置資料來得到使用者相應部位(例如，頭部、手部、腿部、軀幹等部位)的三維空間位置，輔以感應裝置110之身體部位姿態資料(例如：頭部、手部、腿部、軀幹等部位的旋轉角度/加速度)來獲得使用者骨架訊息。此使用者骨架訊息包含使用者各部位的三維空間位置與對應的部位姿態。然後，資料伺服器130會根據骨架資訊來計算出使用者之身體姿態資訊。身體姿態資訊為人體常見的身體姿態，其包含但不限定於：前傾姿態、後仰姿態、躺下姿態、站立姿態及坐下姿態。使用者配戴越多的感應裝置110(穿戴式裝置)，資料伺服器130便能越精準地計算出使用者之身體姿態資訊。

然後，資料伺服器130進行跌倒判斷步驟，以根據使用者之身體姿態資訊來判斷使用者是否跌倒。例如，資料伺服器130可判斷使用者頭部/軀幹對應的加速度值是否高於一第一預設加速度閥值。若使用者頭部/軀幹對應的加速度值高於第一預設加速度閥值，且使用者之身體姿態資訊處於傾斜姿態(例如前傾或後仰姿態)，則判斷使用者處於跌倒的狀態。又，若使用者頭部/軀幹對應的加速度值高於第一預設加速度閥值，且在之後的一段時間內，使用者之身體姿態資訊處於躺下姿態，則判斷使用者處於跌倒的狀態。

又例如，資料伺服器130可判斷使用者頭部/軀幹對應的加速度值是否低於一第一預設加速度閥值且高於一第二預設加速度閥值。若使用者頭部/軀幹對應的加速度值低於第一預設加速度閥值且高於第二預設加速度閥值，且使用者之身體姿態資訊處於傾斜姿態，則判斷使用者處於即將跌倒的狀態。

再例如，資料伺服器130可判斷使用者頭部/軀幹對應的加速度值是否低於前述之第二預設加速度閥值。若使用者頭部/軀幹對應的加速度值低於前述之第二預設加速度閥值者且使用者之身體姿態資訊並非處於傾斜姿態，則判斷使用者處於正常狀態。

當資料伺服器130判斷出使用者處於跌倒的狀態，資料伺服器130會發出跌倒偵測訊號至顯示裝置140，以使顯示裝置140根據跌倒偵測訊號來發出警告訊息。在本實施例中，顯示裝置可例如為使用者預設聯絡人的智慧型手機、筆記型電腦、平板電腦、個人數位助理(personal digital assistant；PDA)等電子裝置，而前述之跌倒偵測訊號可通知使用者預設聯絡人使用者已跌倒，且需要救援。另外，當資料伺服器130判斷出使用者處於即將跌倒的狀態，資料伺服器130會發出跌倒偵測訊號至顯示裝置140，以使顯示裝置140根據跌倒偵測訊號來發出警告訊息。在本實施例中，顯示裝置為使用者的智慧型眼鏡，其可告知使用者目前有跌倒的風險。同時，資料伺服器130會進行資料記錄，以供醫師進行分析。

在本發明之第二實施例中，資料伺服器130係根據感應裝置110(第二感應裝置114)之距離量測資料來判斷使用者是否跌倒。例如，第二感應裝置114所回傳的距離量測資料會對應不同的使用者狀態而具有不同的波形，據此資料伺服器130可判斷出使用者是否跌倒。請參照圖2和圖4a-4c，其係分別繪示使用者在正常走路狀態、上樓梯狀態以及下樓梯狀態時，第二感應裝置114所回傳之距離量測資料的波形圖，其中曲線Tof1代表設置於鞋頭位置210之第二感應裝置114的距離量測資料；曲線Tof2代表設置於左前鞋底位置220之第二感應裝置114的距離量測資料；曲線Tof3代表設置於右前鞋底位置230之第二感應裝置114的距離量測資料；曲線Tof4代表設置於鞋底中間位置240之第二感應裝置114的距離量測資料；曲線Tof5代表設置於後鞋底位置250之第二感應裝置114的距離量測資料；曲線Tof6代表設置於外鞋側位置260之第二感應裝置114的距離量測資料；曲線Tof7代表設置於鞋後跟位置270之第二感應裝置114的距離量測資料。

如圖4a-圖4c所示，當使用者在正常走路或上下樓梯時，曲線Tof1-Tof7整體看起來會有穩定的週期變化。其中，在圖4a中，曲線Tof5(後鞋底位置)比曲線Tof5(足弓位置)變化更大，且步態階段轉換明顯，故可以此作為使用者在正常走路時的波形特徵；在圖4b中，所測得之距離數值皆在抬腳移動時變化，且數值高低差距很大，故可以此作為使用者在上樓梯時的波形特徵；在圖4c中，曲線Tof2(左前鞋底位置)和Tof3(右前鞋底位置230)在初始移動階段(例如2秒左右)比起曲線Tof5(後鞋底位置)之距離數值更大，故可以此作為使用者在下樓梯時的波形特徵。

請參照圖4d-4f，其係分別繪示使用者在前傾跌倒狀態、踩空跌倒狀態、絆倒狀態時，第二感應裝置114所回傳之距離量測資料的波形圖。在圖4d中，在使用者跌倒後期第二感應裝置114所回傳之距離量測資料之數值皆處於飽和狀態(即最大可量測數值)，且跌倒中以曲線Tof5(後鞋底位置)在短時間內變化最大，故可以此作為使用者在前傾跌倒狀態時的波形特徵。另外，亦可藉由數值在短時間內之高低變化來分辨前後左右方向的跌倒狀態。在圖4e中，移動前期為正常走路，但在轉換至跌倒前，數值皆有劇烈變化(如方框所示)，故可以此作為使用者在踩空跌倒狀態時的波形特徵。在圖4f中，移動前期(例如60秒之前)為正常走路狀態，但在轉換至跌倒狀態時，曲線Tof1會產生小的波峰訊號(如方框所示)，故可以此作為使用者在絆倒狀態時的波形特徵。

波形的特徵可以平均值、波峰、變異數，兩第二感應裝置114之數值差值、和值...等數值來呈現，而波形的特徵可以各種特徵擷取的方式來處理。例如，以預設時間區段(例如1-3秒)來定義一時間視窗，並以此時間視窗來對第二感應裝置114所回傳之距離量測資料進行特徵擷取。

由上述說明可知，第二實施例之資料伺服器130係對第二感應裝置114之距離量測資料進行波形特徵擷取，並根據擷取獲得的波形特徵來判斷使用者是否跌倒。具體而言，如果擷取獲得的波形特徵類似於使用者在前傾跌倒狀態、踩空跌倒狀態、絆倒狀態時的波形特徵，則判斷使用者跌倒。當資料伺服器130判斷出使用者處於跌倒的狀態，資料伺服器130會發出跌倒偵測訊號至顯示裝置140，以使顯示裝置140根據跌倒偵測訊號來發出警告訊息。

另外，在第二實施例中，資料伺服器130亦可同時採用第二感應裝置114所回傳之距離量測資料和腳部姿態資料來判斷使用者是否跌倒。例如，使用者腳部姿態包含使用者腳部之俯仰角(pitch)和翻滾角(roll)的角度資料，而第二實施例可根據上述的俯仰角(pitch)和翻滾角(roll)的角度資料來判斷使用者是否跌倒。

考慮俯仰角，當俯仰角的角度在持續增加至90度或持續減少至-90度，且之後持續維持在90度或-90度，則判斷使用者處於已跌倒狀態。又，當翻滾角的角度在持續增加至90度或持續減少至-90度，且之後持續維持在90度或-90度，則判斷使用者處於已跌倒狀態。

在本發明之第三實施例中，資料伺服器130可包含人工智慧模組，其可利用感應裝置110的資料來判斷使用者處於已跌倒狀態、即將跌倒狀態或正常狀態。人工智慧模組所接收的輸入資料包含感應裝置110之加速度計、陀螺儀、磁力計以及氣壓計的數值，以及感應裝置110之測距感測器的數值。透過如第一實施例和/或第二實施例所提供的跌倒判斷方式，資料伺服器130的人工智慧模組可判斷使用者處於已跌倒狀態、即將跌倒狀態或正常狀態。

在本實施例中，人工智慧模組可採用支援向量機(Support Vector Machine,SVM)、卷積神經網絡(Convolutional Neural Network,CNN)、K-近鄰演算法(k-Nearest Neighbors algorithm,k-NN)或循環神經網路(Recurrent Neural Network,RNN)來實現，但本發明之實施例並不受限於此。

再者，人工智慧模組的輸入資料可更包含預先儲存於資料伺服器130中的空間危險等級資料。空間危險等級資料包含使用者活動空間之複數個子空間的危險等級。如圖5a所示，子空間的危險等級評估可針對實體空間來進行。例如，子空間510對應至樓梯，因此給予較高的危險等級。又例如，子空間520對應至淋浴間，因此給予較高的危險等級。再例如，子空間530對應至馬桶，因此給予較高的危險等級。如圖5b所示，子空間的危險等級評估可針對活動空間的平面圖來進行。例如，子空間540對應至浴室，因此給予較高的危險等級。又例如，子空間550對應至沙發，因此給予較低的危險等級。

如此，資料伺服器130的人工智慧模組便可參考使用者所在位置所對應的危險等級來判斷使用者是否跌倒。

又，資料伺服器130的人工智慧模組也可根據使用者所在位置所對應的危險等級來對不同的輸入資料給予不同的權重。例如，如果使用者位於子空間510(樓梯)，則給予測距感測器的數值較大的權重。另外，當使用者進入危險等級較高的子空間時，可控制感應裝置110來提高感應裝置110的取樣率。

值得一提的是，本發明實施例之感應裝置110包含反饋模組，以提供使用者感官上的回饋。若使用者未於一定時間內反應(例如，停止反饋模組作動)，則表示使用者可能有意外發生。反饋模組可例如為馬達震動模組或揚聲器，其可提供震動或聲音反饋給使用者。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:跌倒偵測系統

110:感應裝置

120:定位模組

130:資料伺服器

140:顯示裝置

Claims

一種跌倒偵測系統，用以偵測一使用者在一活動空間中是否跌倒，其中該跌倒偵測系統包含：複數個穿戴式裝置，設置於一使用者之複數個身體部位上，其中每一該些穿戴式裝置具有一感應裝置，該感應裝置包含：一姿態偵測模組，用以偵測該使用者之一身體部位姿態，以獲得一身體部位姿態資料；以及一通訊模組，用以發送該身體部位姿態資料；複數個定位模組，設置於該活動空間中，用以偵測每一該些穿戴式裝置之三維空間位置，以使每一該些穿戴式裝置獲得對應之一身體部位位置資料；一資料伺服器，用以：接收每一該些穿戴式裝置所對應之該身體部位位置資料以及該身體部位姿態資料，以計算出該使用者之一骨架資訊；根據該骨架資訊來計算出該使用者之一身體姿態資訊；以及進行一跌倒判斷步驟，以根據該身體姿態資訊來判斷該使用者是否跌倒，其中當判斷該使用者跌倒時，該資料伺服器發送一跌倒偵測訊號；以及一顯示裝置，用以接收該跌倒偵測訊號，並根據該跌倒偵測訊號來顯示一警告訊息。
如請求項1所述之跌倒偵測系統，其中該顯示裝置為智慧型手機、智慧型眼鏡、筆記型電腦、平板電腦或個人數位助理(personal digital assistant；PDA)。
如請求項1所述之跌倒偵測系統，其中該資料伺服器更用以提供一空間危險等級資料，其中該空間危險等級資料包含該活動空間之複數個子空間之複數個危險等級，其中該跌倒判斷步驟根據該身體姿態資訊、一使用者空間位置以及該空間危險等級資料來判斷該使用者是否跌倒。
一種跌倒偵測系統，用以偵測一使用者是否跌倒，其中該跌倒偵測系統包含：複數個感應裝置，其中每一該些感應裝置設置於該使用者之一鞋子之一感測位置上，且每一該些感應裝置包含：一測距模組，用以測量該感測位置與一環境物體間之一距離，以獲得一距離量測資料；以及一通訊模組，用以發送該距離量測資料；一資料伺服器，用以接收每一該些感應裝置之該距離量測資料，並根據每一該些感應裝置之該距離量測資料之波形特徵來進行一跌倒判斷步驟，以根據每一該些感應裝置之該距離量測資料來判斷該使用者是否跌倒，其中當判斷該使用者跌倒時，該資料伺服器發送一跌倒偵測訊號；以及一顯示裝置，用以接收該跌倒偵測訊號，並根據該跌倒偵測訊號來顯示一警告訊息；其中該些感應裝置之一第一者設置於該使用者之該鞋子的鞋頭，該些感應裝置之一第二者設置於該使用者之該鞋子的鞋後根。
如請求項4所述之跌倒偵測系統，其中該些感應裝置之一第三者設置於該使用者之該鞋子的前鞋底，該些感應裝置之一第四者設置於該使用者之該鞋子的後鞋底。
如請求項4所述之跌倒偵測系統，其中該些感應裝置之一第一者設置於該使用者之該鞋子的鞋頭，該些感應裝置之一第二者設置於該使用者之該鞋子的左前鞋底，該些感應裝置之一第三者設置於該使用者之該鞋子的右前鞋底，該些感應裝置之一第四者鄰設於該些感應裝置之該第二者和該第三者，該些感應裝置之一第五者設置於該使用者之該鞋子的後鞋底，該些感應裝置之一第六者設置於該使用者之該鞋子的外鞋側，該些感應裝置之一第七者設置於該使用者之該鞋子的鞋後跟，該些感應裝置之該第四者位於該些感應裝置之該第五者與該些感應裝置之該第二者和該第三者之間。
一種跌倒偵測系統，用以偵測一使用者在一活動空間中是否跌倒，其中該跌倒偵測系統包含：複數個第一穿戴式裝置，設置於一使用者之複數個身體部位上，其中每一該些第一穿戴式裝置具有一第一感應裝置，該第一感應裝置包含：一第一姿態偵測模組，用以偵測該使用者之一身體部位姿態，以獲得一身體部位姿態資料；以及一第一通訊模組，用以發送該身體部位姿態資料；複數個第二穿戴式裝置，其中每一該些第二穿戴式裝置為該使用者之一鞋子且具有複數個第二感應裝置，每一該些第二感應裝置設置於該鞋子之一感測位置上，且每一該些第二感應裝置包含：一第二姿態偵測模組，用以偵測該使用者之一腳部姿態，以獲得一腳部姿態資料；一測距模組，用以測量該感測位置與一環境物體間之一距離，以獲得一距離量測資料；一第二通訊模組，用以發送該腳部姿態資料和該距離量測資料；複數個定位模組，設置於該活動空間中，用以偵測每一該些第一穿戴式裝置和該些第二穿戴式裝置之三維空間位置，以使每一該些第一穿戴式裝置和該些第二穿戴式裝置獲得對應之一身體部位位置資料；一資料伺服器，用以：根據每一該些第一穿戴式裝置所對應之該身體部位位置資料、該身體部位姿態資料以及每一該些第二穿戴式裝置所對應之該腳部姿態資料、該身體部位位置資料來計算出該使用者之一骨架資訊；根據該骨架資訊來計算出該使用者之一身體姿態資訊；以及進行一跌倒判斷步驟，以根據該身體姿態資訊以及每一該些第二感應裝置之該腳部姿態資料和該距離量測資料來判斷該使用者是否跌倒，其中當判斷該使用者跌倒時，該資料伺服器發送一跌倒偵測訊號；以及一顯示裝置，用以接收該跌倒偵測訊號，並根據該跌倒偵測訊號來顯示一警告訊息。
如請求項7所述之跌倒偵測系統，其中該顯示裝置為智慧型手機或智慧型眼鏡。
如請求項7所述之跌倒偵測系統，其中該資料伺服器更用以提供一空間危險等級資料，其中該空間危險等級資料包含該活動空間之複數個子空間之複數個危險等級，其中該跌倒判斷步驟根據該身體姿態資訊、一使用者空間位置、該空間危險等級資料以及每一該些第二感應裝置之該腳部姿態資料和該距離量測資料來判斷該使用者是否跌倒。
如請求項7所述之跌倒偵測系統，其中該些感應裝置之一第一者設置於該使用者之該鞋子的鞋頭，該些感應裝置之一第二者設置於該使用者之該鞋子的鞋後根，該些感應裝置之一第三者設置於該使用者之該鞋子的前鞋底，該些感應裝置之一第四者設置於該使用者之該鞋子的後鞋底。