基于FLEX弯曲传感技术的人体姿态智能监测服及方法技术

本发明专利技术提供的一种基于FLEX弯曲传感技术的人体姿态智能监测服。本发明专利技术的另一个技术方案是提供了一种基于FLEX弯曲传感技术的人体姿态智能监测方法。针对现有人体姿态监测方法中的一些劣势：安装方法复杂，长期使用易损；费用高昂难以普及，准确性低等问题。本发明专利技术用来对人体姿态进行实时监测和无线数据传输。通过FLEX无线传感器的柔性与服装相结合，能够有效降低监测智能服装的成本，获得更好的经济效益。FLEX弯曲传感器具有准确度较高、重量轻、尺寸小、无线传输，十分方便将数据的采集、分析与后处理。利用FLEX弯曲传感器复用能力强、重量轻、体积小，可无线传输等优点，封装后埋入监测服装中可以方便地实现全自动实时监测。

Intelligent monitoring suit and method of human body attitude based on FLEX bending sensing technology

The invention provides a human body attitude intelligent monitoring suit based on FLEX bending sensing technology. Another technical scheme of the invention is to provide an intelligent attitude monitoring method for human body based on FLEX bending sensing technology. In view of the disadvantages of the existing human body attitude monitoring methods, such as complex installation methods, long term use, high cost, difficult popularization and low accuracy. The invention is used for real-time monitoring of human posture and wireless data transmission. Through the combination of the flexibility of FLEX wireless sensor and clothing, it can effectively reduce the cost of monitoring intelligent clothing and get better economic benefits. FLEX bending sensor has high accuracy, light weight, small size and wireless transmission, so it is very convenient to collect, analyze and post the data. The FLEX bending sensor has many advantages such as strong reusability, light weight, small volume and wireless transmission. After embedding in the monitoring clothing, the real-time monitoring can be realized conveniently.

【技术实现步骤摘要】
基于FLEX弯曲传感技术的人体姿态智能监测服及方法
本专利技术涉及一种基于FLEX弯曲传感技术的人体姿态智能监测服及方法，该智能监测服主要应用于对人体各部位关节的无线实时测量，属于弯曲传感技术、无线传输技术在人体姿态监测领域中的应用。
技术介绍
人体的姿态与健康息息相关，不同的人体姿态，如久站久坐、弯腰等等都会对健康产生直接或间接的影响。对人体姿态实时监测具有广泛的应用前景，包括娱乐、体育、军事协同、医疗诊断等等，而目前的监测方法尚有很多不足之处如复杂、成本高、使用不便、传感器复用率低等问题，迫切需要低成本、简单易行的传感器技术实现人体姿态的实时监测。目前，关于人体姿态的监测主要通过两个方面来进行，(1).通过各种类型的光电传感器如加速度传感器、角度或者磁力传感器捕捉人体各部位的运动状态，如专利号CN104706359A提供的一种实现运动实时监测的方法与智能服装，专利号CN206113957U提出了一种用于动作捕捉的智能服装系统，监测人体各动作引起的电信号变化。(2)利用图像或视频跟踪技术，结合背景模式初始化方法等对人体运动发生的不同姿态进行监测，从而得到最终的人体姿态实例。如专利号CN104574091A公布的一种便捷、效果好的智能衣服试穿系统，利用反射光线捕捉人体各部位图像。以上的监测手段或智能服装存在一些需要完善之处，前者的方案所利用的传感器技术一般存在采集系统复杂、采集结果误差大的缺点，后者主要的问题在于需建立人体的动态数据模型并结合特定的场所进行监测，应用范围十分有限。FLEX弯曲传感器是一种新型的电阻式传感器，与传统感器相比有许多优点，包括：分辨率高、尺寸小、质量轻、无线传输等特点。Flex弯曲传感器由超薄的电阻片组成，可借助超薄的外部封装在被测物表面上，配合蓝牙无线模拟输出，方便数据的采集与处理。配合带有AD转换的控制器后，非常适合手指弯曲度、机器人、医疗器械、建筑的弯曲检测等。传感器封装后受环境影响小。利用FLEX弯曲传感器的重量轻、体积小，可无线传输等优点，封装后埋入监测材料中可以方便地实现全自动无线智能测量，属于目前较为先进的弯曲传感技术。目前，FLEX弯曲传感器的应用领域越来越广，在诸多领域已经开始被尝试应用。结合FLEX弯曲传感器易于封装在人体表面的特点，其可以用来监测人体不同部位如关节等的弯曲度变化。蓝牙技术是一种无线通信技术，通过安装在不同设备上蓝牙模块的连接可以实现数据的交换共享，使得数据由传感器直接传输或间接到移动终端(如手机)十分方便。蓝牙技术具有功耗小、技术成熟、成本低、抗衰减能力强等优点。功耗小和抗衰减能力强的优点使得无线测量弯曲度可在人体表面长时间稳定的提供弯曲度数据的输出。成本低等优点可节约无线弯曲传感器的制造成本，使其易于推广应用。智能服装是一种以测定人体姿态的智能感知系统，当人体各个关节部位发生弯曲时，布置在人体各部位的弯曲传感器可以及时的测量出发生的弯曲状态并进行角度计算，实时的提供角度信息给信息采集系统，进而人们可以了解人体的静止或运动的状态，用于体育、军事协同、医疗诊断等方面。
技术实现思路
本专利技术的目的是：对人体不同部位的弯曲状态进行实时监测和无线数据传输。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种基于FLEX弯曲传感技术的人体姿态智能监测服，包括服装本体，其特征在于，在服装本体上与待监测的人体关节各个点位的对应位置上分别设有一个Flex弯曲传感器，所有Flex弯曲传感器均与信号采集兼无线通信模块相连，信号采集兼无线通信模块经由无线网络与无线信号收集终端建立通信，通过无线信号收集终端实时反映当前时刻各个Flex弯曲传感器测量得到的弯曲角度变化值。优选地，所述Flex弯曲传感器经由传感器连接线缆与所述信号采集兼无线通信模块相连，传感器连接线缆沿服装本体内部的柔性封装通道走线。本专利技术的另一个技术方案是提供了一种基于FLEX弯曲传感技术的人体姿态智能监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、首先让测试对象穿着上述的人体姿态智能监测服，检查每个Flex弯曲传感器的位置，确保各个Flex弯曲传感器的中点位置恰好对应人体各部位的关节点；步骤2、所有Flex弯曲传感器的位置调整完毕后，开始监测；步骤3、无线信号收集终端依据每个采样时刻接收到的各Flex弯曲传感器的采样数据计算得到各Flex弯曲传感器在每个采样时刻的弯曲角度变化值，其中，第i个Flex弯曲传感器在采样时刻t的弯曲角度变化值为则有：式中，为t时刻第i个FLEX弯曲传感器的示数变化值，为第i个FLEX弯曲传感器的初始示数；ki为通过弯曲传感器标定实验测得第i个FLEX弯曲传感器示数与角度间的线性关系。优选地，在所述步骤3中，所述线性关系ki通过以下方法得到：通过弯曲传感器标定实验测得第i个FLEX弯曲传感器与角度间的线性关系ki，标定过程中通过将第i个FLEX弯曲传感器弯曲不同角度时，对第i个FLEX弯曲传感器的示数进行记录，获得第i个FLEX弯曲传感器示数与角度之间的标定关系，该标定关系是线性的，从而将获得的直线的斜率作为线性关系ki。针对现有人体姿态监测方法中的一些劣势：安装方法复杂，长期使用易损；费用高昂难以普及，准确性低等问题。本专利技术提供的一种基于FLEX弯曲传感器的无线测斜监测仪，用来对人体姿态进行实时监测和无线数据传输。通过FLEX无线传感器的柔性与服装相结合，能够有效降低监测智能服装的成本，获得更好的经济效益。FLEX弯曲传感器具有准确度较高、重量轻、尺寸小、无线传输，十分方便将数据的采集、分析与后处理。利用FLEX弯曲传感器复用能力强、重量轻、体积小，可无线传输等优点，封装后埋入监测服装中可以方便地实现全自动实时监测。附图说明图1为本专利技术智能监测服系统的结构示意图；图2为本专利技术服装内部嵌有Flex弯曲传感器的示意图；图3为本专利技术传感实施方案的示意图，图中：1、无线信号收集终端；2、信号采集系统兼蓝牙模块；3、右肘部Flex传感器；4、右腕部Flex传感器；5、颈部Flex传感器；6、背部Flex传感器；7、右肘部Flex传感器；8、右腕部Flex传感器；9、传感器连接缆线；10、柔性封装通道；11、服装本体。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。如图1所示，本专利技术提供的智能监测服包括：无线信号收集终端1、信号采集系统兼蓝牙模块2、右肘部Flex传感器3、右腕部Flex传感器4、颈部Flex传感器5、背部Flex传感器6、右肘部Flex传感器7、右腕部Flex传感器8、传感器连接缆线9、柔性封装通道10、服装本体11。信号采集系统兼蓝牙模块2其上设置有6个传感器接口，该终端带有锂电池以及蓝牙收发装置。该6个传感器接口对应于服装内部各个Flex传感器的接入点，保证各传感器与信号采集系统兼蓝牙模块2牢固吻合；无线信号收集终端1通过蓝牙与信号采集系统兼蓝牙模块2相连接，通过无线信号收集终端1中的APP实时的反映各个弯曲传感器测量的角度变化。本专利技术的一种基于FLEX弯曲传感技术的人体姿态智能监测方法包括以下步骤：步骤1：首先让测试对象穿着服装本体11，在待监测人体关节各个点位，检查每条FLEX弯曲传感器的位置是否需要调整，保证各个点位FLEX弯曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FLEX弯曲传感技术的人体姿态智能监测服，包括服装本体(11)，其特征在于，在服装本体(11)上与待监测的人体关节各个点位的对应位置上分别设有一个Flex弯曲传感器，所有Flex弯曲传感器均与信号采集兼无线通信模块相连，信号采集兼无线通信模块经由无线网络与无线信号收集终端(1)建立通信，通过无线信号收集终端(1)实时反映当前时刻各个Flex弯曲传感器测量得到的弯曲角度变化值。

【技术特征摘要】
1.一种基于FLEX弯曲传感技术的人体姿态智能监测服，包括服装本体(11)，其特征在于，在服装本体(11)上与待监测的人体关节各个点位的对应位置上分别设有一个Flex弯曲传感器，所有Flex弯曲传感器均与信号采集兼无线通信模块相连，信号采集兼无线通信模块经由无线网络与无线信号收集终端(1)建立通信，通过无线信号收集终端(1)实时反映当前时刻各个Flex弯曲传感器测量得到的弯曲角度变化值。2.如权利要求1所述的一种基于FLEX弯曲传感技术的人体姿态智能监测服，其特征在于，所述Flex弯曲传感器经由传感器连接线缆(9)与所述信号采集兼无线通信模块相连，传感器连接线缆(9)沿服装本体(11)内部的柔性封装通道(10)走线。3.一种基于FLEX弯曲传感技术的人体姿态智能监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、首先让测试对象穿着如权利要求1所述的人体姿态智能监测服，检查每个Flex弯曲传感器的位置，确保各个Flex弯曲传感器的中点位置恰好对应人体各部位的关节点；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一帆，洪成雨，
申请(专利权)人：东华大学，上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31