穿戴式躯干姿态监测系统及制作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种穿戴式躯干姿态监测系统，包括主控制器、柔性电路板、通过柔性电路板与所述主控制器连接的传感器，还包括附着松紧带，所述柔性电路板上设置有缝合孔，所述柔性电路板上相邻的缝合孔之间形成弯曲段，所述柔性电路板通过所述缝合孔与所述附着松紧带连接。同时还涉及对应的制作方法。能够及时获取脊椎姿态角，获取脊椎状态，受环境影响较小；柔性电路板不易折断，能够长期使用。

【技术实现步骤摘要】
穿戴式躯干姿态监测系统及制作方法
本专利技术涉及可穿戴设备领域，具体而言，涉及一种穿戴式躯干姿态监测系统及其制作方法。
技术介绍
近年来，随着传感器技术的发展以及微处理器计算性能的提高，新型传感器的层出不穷，智能穿戴设备应运而生。目前大量人体动作捕捉技术是基于光学技术，即通过摄像头等外接设备，基于图像识别技术进行人体动作的采集，但是这种技术容易受到光照、环境的限制难以在个人穿戴式设备上应用。
技术实现思路
本专利技术为了克服上述技术问题中的至少一个，提供了一种穿戴式躯干姿态监测系统，包括主控制器、柔性电路板、通过柔性电路板与所述主控制器连接的传感器，还包括附着松紧带，所述柔性电路板上设置有缝合孔，所述柔性电路板上相邻的缝合孔之间形成弯曲段，所述柔性电路板通过所述缝合孔与所述附着松紧带连接。进一步地，所述主控制器包括与所述传感器连接的微处理器，与所述微处理器连接振动电机和/或与所述微处理器连接的无线传输单元；所述传感器用于采集加速度值、磁场强度值和角速度值，并将所述加速度值、磁场强度值和角速度值发送给所述微处理器，所述微处理器被配置为利用所述加速度值、磁场强度值和角速度值获取传感器所在位置的脊椎的姿态角信息，根据所述姿态角信息与阈值信息比较生成躯干姿态提示信息，其中，脊椎的姿态角信息通过传感器的姿态角信息表征。进一步地，所述传感器焊接在所述柔性电路板上。进一步地，所述缝合孔排列在所述柔性电路板的两侧。进一步地，所述传感器包括从颈椎向腰椎依次分布的第一传感器和/或第二传感器和/或第三传感器和/或第四传感器，所述第一传感器设置在对应颈椎下端位置，所述第二传感器和所述第三传感器设置在对应胸椎段位置，所述第四传感器设置在对应腰椎段的位置。进一步地，所述姿态角信息包括航向角、俯仰角和横滚角；所述躯干姿态提示信息包括胸椎侧弯信息、腰椎部分侧弯信息、颈椎前倾信息、驼背倾向信息、腰椎后凸信息和坐姿前倾信息；所述微处理器被配置为判断所述第一传感器的航向角和所述第二传感器的航向角的差值大于第一阈值时，生成胸椎侧弯信息；和/或所述微处理器被配置为判断所述第二传感器的航向角与第三传感器的航向角差值大于第二阈值时，或者所述第三传感器的航向角与第四传感器的航向角的差值大于第二阈值时，生成腰椎部分侧弯信息；和/或所述微处理器被配置为判断所述第一传感器的俯仰角与第二传感器的俯仰角的差值大于第三阈值时，生成颈椎前倾信息；和/或所述微处理器被配置为判断所述第二传感器的俯仰角与所述第三传感器的俯仰角的差值大于第四阈值时，生成驼背倾向信息；和/或所述微处理器被配置为判断所述第四传感器的俯仰角与第三传感器的俯仰角的差值大于第五阈值时，生成腰椎后凸信息；和/或所述微处理器被配置为判断所述第一传感器、所述第二传感器、所述第三传感器和所述第四传感器的俯仰角与地面竖直方向的夹角大于第六阈值时，生成坐姿前倾信息。进一步地，位于所述柔性电路板的芯片焊接区的背面还设置有与所述柔性电路板贴合的加强部分。进一步地，所述传感器、微处理器、振动电机、无线传输单元设置在所述柔性电路的正面，电池设置在所述柔性电路背面。进一步地，所述传感器包括集成在一起的陀螺仪、加速度计和磁强计。另一方面，本专利技术还提供了一种制作上述的穿戴式躯干姿态监测系统的方法，包括如下步骤：将所述附着松紧带拉伸20％～25％长度，将焊接有芯片的柔性电路板平铺在所述附着松紧带上，从所述缝合孔处将所述柔性电路板与所述附着松紧带固定；释放所述附着松紧带。本专利技术中的穿戴式躯干姿态监测系统，能够通过释放松紧带所形成的的弯曲段补偿所述柔性电路板的变形，防止所述柔性电路板被扯断或者折断；通过传感器获取的加速度数据、角速度数据和地磁场强度数据进行融合获取对应穿戴者的脊椎各段的姿态角，综合各段姿态角，判断脊椎角度超过阈值时，生成提示信息，对脊椎的监测及时，能够在复杂环境下使用，避免了采用摄像头采集角度时所带来的遮挡和光强分布不均对角度采集的影响。同时，本专利技术中的姿态角融合求取的过程，动态跟随性好，实时性高，误差小。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1为本专利技术一些实施例中的姿态角获取方法的流程示意图；图2为本专利技术一些实施例中的姿态角获取方法的子步骤的流程示意图；图3为本专利技术一些实施例中的穿戴式躯干姿态监测系统的系统结构示意图；图4为本专利技术一些实施例中的穿戴式躯干姿态监测系统的穿戴示意图；图5为本专利技术一些实施例中的穿戴式躯干姿态监测系统中传感器位置示意图；图6为本专利技术一些实施例中的穿戴式躯干姿态监测系统的系统结构示意图；图7为本专利技术一些实施例中的穿戴式躯干姿态监测系统中定义姿态角的坐标系示意图；图8为本专利技术一些实施例中的穿戴式躯干姿态监测系统的监测脊椎状态示意图；图9为本专利技术一些实施例中的穿戴式躯干姿态监测系统的监测脊椎状态示意图；图10为本专利技术一些实施例中的穿戴式躯干姿态监测系统的监测脊椎状态示意图；图11为本专利技术一些实施例中的穿戴式躯干姿态监测系统的监测脊椎状态示意图；图12为本专利技术一些实施例中的穿戴式躯干姿态监测系统的监测脊椎状态示意图；图13为本专利技术一些实施例中的穿戴式躯干姿态监测系统的监测脊椎状态示意图；图14为本专利技术一些实施例中的穿戴式躯干姿态监测系统的系统结构示意图；图15为本专利技术一些实施例中的穿戴式躯干姿态监测系统中传感器中的芯片坐标系定义示意图；图16为本专利技术一些实施例中的穿戴式躯干姿态监测系统中传感器中的芯片坐标系定义示意图；图17为本专利技术一些实施例中穿戴式躯干姿态监测系统的结构示意图；图18为本专利技术一些实施例中穿戴式躯干姿态监测系统的正面示意图；图19为本专利技术一些实施例中穿戴式躯干姿态监测系统中的主控制器的系统结构示意图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。本专利技术实施例公开了一种用于捕获用户躯干运动信息的穿戴系统，包括传感器、微处理器、无线传输单元、振动电机、电池、柔性电路板、塑料外壳、躯干姿态矫正带或紧身上衣、远程终端。还包括附着松紧带，所述柔性电路板上设置有缝合孔，所述柔性电路板上相邻的缝合孔形成弯曲段，所述柔性电路板通过缝合孔与所述附着松紧带连接。并具体给出了各模块的功能以及布置方式。该系统可以完整的获取用户躯干运动信息，监控用户躯干姿态，当出现坐姿或站姿处于不正确的姿态时，通过本设备内部振动电机或是远程终端对穿戴者进行提醒，同时可以获得穿戴者身体姿态的时间分布图。所述远程终端可以为手机或者电脑。所述用户躯干可为人体躯干，也可为其他灵长类动物躯干。本专利技术中的传感器用于测量获取加速度数据、角速度数据和地磁场强度数据，所述微处理器根据所述加速度数据、角速度数据和地磁场强度数据利用传感器数据融合算法获取姿态角，进而形成姿态信息，对姿态角获取过程，具体介绍如下。本专利技术实施例中涉及到的姿态角获取方法，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种穿戴式躯干姿态监测系统，其特征在于，包括主控制器、柔性电路板、通过柔性电路板与所述主控制器连接的传感器，还包括附着松紧带，所述柔性电路板上设置有缝合孔，所述柔性电路板上相邻的缝合孔之间形成弯曲段，所述柔性电路板通过所述缝合孔与所述附着松紧带连接。

【技术特征摘要】
1.一种穿戴式躯干姿态监测系统，其特征在于，包括主控制器、柔性电路板、通过柔性电路板与所述主控制器连接的传感器，还包括附着松紧带，所述柔性电路板上设置有缝合孔，所述柔性电路板上相邻的缝合孔之间形成弯曲段，所述柔性电路板通过所述缝合孔与所述附着松紧带连接。2.根据权利要求1所述的穿戴式躯干姿态监测系统，其特征在于，所述主控制器包括与所述传感器连接的微处理器，与所述微处理器连接振动电机和/或与所述微处理器连接的无线传输单元；所述传感器用于采集加速度值、磁场强度值和角速度值，并将所述加速度值、磁场强度值和角速度值发送给所述微处理器，所述微处理器被配置为利用所述加速度值、磁场强度值和角速度值获取传感器所在位置的脊椎的姿态角信息，根据所述姿态角信息与阈值信息比较生成躯干姿态提示信息，其中，脊椎的姿态角信息通过传感器的姿态角信息表征。3.根据权利要求1所述的穿戴式躯干姿态监测系统，其特征在于，所述传感器焊接在所述柔性电路板上。4.根据权利要求1或2或3所述的穿戴式躯干姿态监测系统，其特征在于，所述缝合孔排列在所述柔性电路板的两侧。5.根据权利要求1或2或3所述的穿戴式躯干姿态监测系统，其特征在于，所述传感器包括从颈椎向腰椎依次分布的第一传感器和/或第二传感器和/或第三传感器和/或第四传感器，所述第一传感器设置在对应颈椎下端位置，所述第二传感器和所述第三传感器设置在对应胸椎段位置，所述第四传感器设置在对应腰椎段的位置。6.根据权利要求3所述的穿戴式躯干姿态监测系统，其特征在于，所述姿态角信息包括航向角、俯仰角和横滚角；所述躯干姿态提示信息包括胸椎侧弯信息、腰椎部分侧弯信息、颈椎前倾信息、驼背倾向信息、腰椎后凸信息和坐姿前倾信息；所述微处...

【专利技术属性】
技术研发人员：旷静，
申请(专利权)人：西宁泰里霍利智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：青海,63