一种运动姿态监测器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种运动姿态监测器，涉及智能穿戴设备领域。其中，这种监测器包括护具本体、弯曲角度传感器、肌肉收缩传感器和信号处理器。弯曲角度传感器固定于关节部对应的背部关节处，按人体关节的轴向布置，可检测关节的弯曲角度。肌肉收缩传感器，分别固定于上包覆部和下包覆部，按人体关节的周向布置，可检测关节周围肌肉的拉伸和收缩程度。而且，这两种传感器均为纱线形状，具有很好的柔性和灵敏度，耐弯曲，且能随时拆卸和再利用，还可以直接编入护具当中，不会产生强烈的异物感，舒适度高，生物相容性好。

A motion attitude monitor

【技术实现步骤摘要】
一种运动姿态监测器
本技术涉及智能穿戴设备领域，具体而言，涉及一种运动姿态监测器。
技术介绍
运动护具适用于保护运动中的使用者免受伤害的一种工具。普通的运动护具一般只能起到缓解分散施加到使用者身体上的压力和冲力，无法检测运动过程的姿态数据。随着电子技术的发展，传统的运动护装有电子感应芯片用来感应外部的压力变化或者通过设置加热件达到理疗目的。但是，目前这些运动护具仍然无法实时准确地对运动中的护具佩戴人员进行指导，容易造成如跑步姿势不正确导致肌肉拉伤等类似问题，无法满足护具使用者的使用需求。专利CN207667103U公开了一种智能运动护具及提醒系统，提供一种能够实时提醒运动中的护具佩戴人员使其能够及时调整自身的运动姿态及生命体征的智能运动护具及提醒系统。但是，该专利未揭示使用的传感器的材质，传统传感器一般为硬质传感器，忽略了传感器与人体的贴合度，舒适度等问题。而传感器贴合度与人体的贴合度越高，监测到的运动姿态数据越精准。
技术实现思路
本技术提供了一种运动姿态监测器，旨在提供一种与人体贴合度高，且能实时运动过程的姿态数据的监测器。为解决上述技术问题，本技术提供了一种运动姿态监测器，包括：护具本体，包括用于包覆人体关节的关节部以及连接在所述关节部两端的上包覆部和下包覆部；弯曲角度传感器，固定于所述关节部对应的背部关节处，按人体关节的轴向布置，包括非弹性内芯、按照“S”型螺旋缠绕在所述非弹性内芯表面的第一导电纱线及固定连接在所述第一导电纱线两端的第一电极线；至少两个肌肉收缩传感器，分别固定于所述上包覆部和所述下包覆部，按人体关节的周向布置，所述肌肉收缩传感器包括弹性内芯、按照“S”型螺旋缠绕所述弹性内芯表面的第二导电纱线及固定连接在所述第二导电纱线两端的第二电极线；信号处理器，固定在所述护具本体，包括依次连接的信号采集模块、信号处理模块、无线信号传输模块、电源模块和信号显示模块，用于将所述弯曲角度传感器和所述肌肉收缩传感器输出的信号转换成可视化数据；其中，所述信号采集模块分别与所述弯曲角度传感器和所述肌肉收缩传感器连接。进一步地，所述弯曲角度传感器和所述肌肉收缩传感器为纱线形状；其中，所述弯曲角度传感器的直径为0.1μm～10mm，长度为0.1cm～5cm；所述肌肉收缩传感器直径为0.1μm～10mm，长度为5cm～20cm。进一步地，所述关节部上设有10～25根所述弯曲角度传感器，且多根所述弯曲角度传感器等间距设置。进一步地，所述上包覆部和所述下包覆部均设有30～45根所述肌肉收缩传感器。进一步地，所述弯曲角度传感器和所述肌肉收缩传感器均通过缝纫线固定在所述护具本体上。进一步地，所述弯曲角度传感器沿其长度方向每间隔0.8～1.2cm均设有所述缝纫线。进一步地，所述第一导电纱线和第二导电纱线均包括基底纱线和包裹在所述基底纱线表面的导电材料层；其中，所述导电材料层的材料选自金属纳米粒子、金属纳米线、碳材料或导电高分子材料中的一种，所述碳材料选自无定型碳、石墨、碳纳米管和石墨烯中的一种；所述导电高分子材料选自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺衍生物、聚噻吩衍生物和聚吡咯衍生物的中的一种。进一步地，所述弯曲角度传感器和所述肌肉收缩传感器的外表面均设有弹性封装层，所述弹性封装层选自聚氨酯层、弹性硅胶层中的一种。进一步地，所述非弹性内芯选自涤纶材料，所述弹性内芯选用氨纶材料。进一步地，还包括夹持件，所述夹持件包括夹片和设置在所述夹片周缘的黏胶层，所述黏胶层与所述护具本体粘接以将所述信号处理器固定在夹片和所述护具本体之间。通过采用上述技术方案，本技术可以取得以下技术效果：本技术提供了一种运动姿态监测器，该监测器采用两种不同原理的传感器对运动姿态进行监测。弯曲角度传感器固定于关节部对应的背部关节处，按人体关节的轴向布置，在关节弯曲时非弹性内芯弯曲，缠绕在其表面的第一导电纱线因为受到牵引弯曲，从而使第一导电纱线远离关节的外侧环绕间隙增大，导致电阻增大，因此关节弯曲角度越大时电阻越大，可通过电阻值的变化判断关节弯曲角度。肌肉收缩传感器固定于关节部两端的上包覆部和下包覆部，按人体关节的周向布置。当关节弯曲时，这两部分对应的人体肌肉发生伸张，从而使缠绕在弹性内芯表面的第二导电纱线的环绕间隙增大，导致电阻增大来获得连接关节的肌肉收缩信号。而且，当将这两种传感器制备成纱线形状时，具有很好的柔性和灵敏度，耐弯曲，且能随时拆卸和再利用，还可以直接编入护具当中，不会产生强烈的异物感，舒适度高，生物相容性好。附图说明为了更清楚地说明本技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是实施例1提供的运动姿态监测器在拉伸状态的结构示意图；图2是实施例1提供的运动姿态监测器在弯曲状态的结构示意图；图3是实施例1提供的肌肉收缩传感器的结构示意图；图4是实施例1提供的弯曲角度传感器的结构示意图；图5是本技术提供的信号处理器的模块图；图6为实施例1提供的弯曲角度传感器在关节弯曲和伸直过程中的电阻变化曲线图；图7为实施例1提供的肌肉收缩传感器在关节弯曲过程中的电阻变化曲线图。图中标记：1-护具本体；11-上包覆部；12-关节部；13-下包覆部；2-肌肉收缩传感器；21-弹性内芯；22-第二导电纱线；23-第二电极线；3-弯曲角度传感器；31-非弹性内芯；32-第一导电纱线；33-第一电极线；4-信号处理器；41-信号采集模块；42-信号处理模块；421-滤波单元；422-信号放大单元；423-信号分析单元；43-无线信号传输模块；44-信号显示模块。具体实施方式为使本技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运动姿态监测器，其特征在于，包括：/n护具本体，包括用于包覆人体关节的关节部以及连接在所述关节部两端的上包覆部和下包覆部；/n弯曲角度传感器，固定于所述关节部对应的背部关节处，按人体关节的轴向布置，包括非弹性内芯、按照“S”型螺旋缠绕在所述非弹性内芯表面的第一导电纱线及固定连接在所述第一导电纱线两端的第一电极线；/n至少两个肌肉收缩传感器，分别固定于所述上包覆部和所述下包覆部，按人体关节的周向布置，所述肌肉收缩传感器包括弹性内芯、按照“S”型螺旋缠绕所述弹性内芯表面的第二导电纱线及固定连接在所述第二导电纱线两端的第二电极线；/n信号处理器，固定在所述护具本体，包括依次连接的信号采集模块、信号处理模块、无线信号传输模块、电源模块和信号显示模块，用于将所述弯曲角度传感器和所述肌肉收缩传感器输出的信号转换成可视化数据；其中，所述信号采集模块分别与所述弯曲角度传感器和所述肌肉收缩传感器连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种运动姿态监测器，其特征在于，包括：
护具本体，包括用于包覆人体关节的关节部以及连接在所述关节部两端的上包覆部和下包覆部；
弯曲角度传感器，固定于所述关节部对应的背部关节处，按人体关节的轴向布置，包括非弹性内芯、按照“S”型螺旋缠绕在所述非弹性内芯表面的第一导电纱线及固定连接在所述第一导电纱线两端的第一电极线；
至少两个肌肉收缩传感器，分别固定于所述上包覆部和所述下包覆部，按人体关节的周向布置，所述肌肉收缩传感器包括弹性内芯、按照“S”型螺旋缠绕所述弹性内芯表面的第二导电纱线及固定连接在所述第二导电纱线两端的第二电极线；
信号处理器，固定在所述护具本体，包括依次连接的信号采集模块、信号处理模块、无线信号传输模块、电源模块和信号显示模块，用于将所述弯曲角度传感器和所述肌肉收缩传感器输出的信号转换成可视化数据；其中，所述信号采集模块分别与所述弯曲角度传感器和所述肌肉收缩传感器连接。


2.根据权利要求1所述的运动姿态监测器，其特征在于，所述弯曲角度传感器和所述肌肉收缩传感器为纱线形状；其中，所述弯曲角度传感器的直径为0.1μm～10mm，长度为0.1cm～5cm；所述肌肉收缩传感器直径为0.1μm～10mm，长度为5cm～20cm。


3.根据权利要求2所述的运动姿态监测器，其特征在于，所述关节部上设有10～25根所述弯曲角度传感器，且多根所述弯曲角度传感器等间距设置。


4.根据权利要求3所述的运动姿态监...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向阳，吴荣辉，马丽芸，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：新型
国别省市：福建;35