一种基于IMU的智能防摔衣帽系统技术方案

本实用新型专利技术涉及人身安全把控技术领域，具体涉及一种基于IMU的智能防摔衣帽系统，包括采集子系统、控制子系统和保护子系统；采集子系统包括定位传感器和多个IMU传感器，定位传感器实时采集人体的位置信息；多个IMU传感器实时采集人体不同部位的IMU数据；控制子系统用于对人体各部位的IMU数据进行联合分析，判断人体状态；保护子系统包括充气泵和气体承载体，当控制子系统判断人体即将摔倒时，控制即将与地面接触的身体部位的充气泵为相应气体承载体充气，并将位置信息发送至指定的智能终端。该系统通过多个IMU传感器提高了预判的准确性和可靠性，可在短时间内对身体落地部位提供整体保护，提高保护等级和保护范围，减少伤害。

An intelligent anti falling clothing and hat system based on IMU

【技术实现步骤摘要】
一种基于IMU的智能防摔衣帽系统
本技术涉及涉及人身安全把控
，具体涉及一种基于IMU的智能防摔衣帽系统。
技术介绍
人身安全与每个人都有切身关系，因而一直是十分受重视的领域。随着基础设施的大力建设以及路面上坑坑洼洼的增多，增加了人体摔倒而受伤的可能性；另外，在很多场景下，人体容易失衡，紧接着就会发生摔倒进而受伤，尤其像户外运动、游戏体验等场景，难免会出现意外；再例如，在使用瓷砖铺设地面的房屋中，一旦瓷砖地面沾上水，则瓷砖地面会变得较滑，极易造成屋内的人尤其是老年人摔倒在地；而且大部分老年人较易被碰倒，尤其是在室外如公园、商场等人流较密集的场所更容易发生老年人被碰倒的情况。再加上现在医疗费用高的问题，对于人摔倒后防护的问题就日益凸显，如何减少人摔倒后所受的伤害，从而把风险减少到最小越来越受到大众的关注。目前人们对摔倒后的预防往往都是通过护具完成的，例如内部装填泡沫护垫等物理防护的护腕、护膝、护肘、头盔等，但现有的护具往往存在以下问题：护具只能保护身体特定的部分部位，保护范围过小，难以有效保护身体落地部位；护具保护身体落地部位的保护力度往往不够，而且不适合长时间穿戴；护具只能起到被动防护的作用，防护效果并不好。鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术需要解决的技术问题是：针对人体容易摔倒受伤的问题，目前主要通过佩戴护具来进行防护，但护具保护范围过小，难以有效保护身体落地部位，保护力度不够且不适合长时间穿戴，只能起到被动防护的作用，防护效果并不好。本技术通过如下技术方案达到上述目的：本技术提供了一种基于IMU的智能防摔衣帽系统，包括衣帽本体、采集子系统、控制子系统和保护子系统；所述采集子系统包括定位传感器和多个IMU传感器，所述定位传感器用于实时采集人体的位置信息并传输至所述控制子系统；所述多个IMU传感器分别设置于人体的不同部位，用于实时采集人体各部位的IMU数据并传输至所述控制子系统；所述控制子系统用于对人体各部位的IMU数据进行联合分析，判断人体各部位的当前状态，并根据判断结果控制所述保护子系统；所述保护子系统包括充气泵和气体承载体，当所述控制子系统判断出人体即将处于摔倒的状态时，向即将与地面接触的身体部位的充气泵发送控制信号，使该部位的充气泵为相应的气体承载体充气，同时所述控制子系统将人体位置信息发送至指定的智能终端。优选的，所述IMU传感器包括三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪，所述IMU数据相应地包括加速度和角速度；其中，所述三个单轴的加速度计用于实时检测人体相应部位独立三轴的加速度信号，所述三个单轴的陀螺仪用于实时检测人体相应部位独立三轴的角速度信号。优选的，所述控制子系统包括相互连接的微控制器和驱动电路，所述驱动电路与所述保护子系统中的充气泵连接；所述微控制器用于根据角速度和加速度解算出人体各部位的姿态，判断人体是否有摔倒倾向以及有摔倒倾向时即将与地面接触的身体部位；其中，当判断出人体有摔倒倾向时，所述微控制器通过控制所述驱动电路驱动对应部位的充气泵开始工作。优选的，所述采集子系统还包括无线通信模块，所述无线通信模块分别与所述多个IMU传感器以及所述定位传感器连接，以便将所述多个IMU传感器采集的IMU数据以及所述定位传感器采集的位置信息传输至所述控制子系统。优选的，所述无线通信模块具体通过蓝牙、局域网、ZigBee网络或mesh网络，将所述IMU数据以及所述位置信息传输至所述控制子系统。优选的，所述定位传感器安装设置在所述衣帽本体的任一位置处；所述多个IMU传感器通过魔术贴的方式分别安装在人体的不同部位，所述不同部位包括手腕、脚腕、衣领、腰部和头部中的一处或多处。优选的，所述衣帽本体包括上衣、裤子和帽子；所述控制子系统和所述保护子系统均设置在所述衣帽本体上，并通过上衣、裤子和帽子间的卡扣进行有线连接。优选的，所述智能防摔衣帽系统还包括设置在衣帽本体上的电源和电源开关，所述电源分别为所述采集子系统、控制子系统和保护子系统供电，所述电源开关与所述电源连接。优选的，所述气体承载体为气囊、气垫或气管。优选的，所述衣帽本体的外部设置有一个或多个荧光标志。本技术的有益效果是：本技术在人体的不同部位分别设置IMU传感器，通过身体各部位IMU数据的实时检测和联动分析，可智能分析出人体各部位的状态并判断是否有摔倒倾向，大大提高了预判的准确性和可靠性；当有摔倒倾向时，可及时控制对应部位的充气泵工作，快速填充衣帽，在短时间内有效对身体落地部位提供整体保护，提高保护等级和保护范围，可起到主动防护的作用，减少受伤后的伤害；并能够及时将用户的位置信息传送出去，有利于摔倒用户被及时发现并救治。【附图说明】为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本技术的一些实施例，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的附图。图1为本技术实施例提供的一种基于IMU的智能防摔衣帽系统的结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种基于IMU的智能防摔衣帽系统的组成框图；图3为本技术实施例提供的一种采集子系统的组成框图；图4为本技术实施例提供的一种控制子系统的组成框图；图5为本技术实施例提供的一种保护子系统的组成框图；图6为本技术实施例提供的另一种采集子系统的组成框图；图7为本技术实施例提供的另一种保护子系统的组成框图。【具体实施方式】为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。在本技术的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术而不是要求本技术必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本技术的限制。在本技术各实施例中，符号“/”表示同时具有两种功能的含义，而对于符号“A和/或B”则表明由该符号连接的前后对象之间的组合包括“A”、“B”、“A和B”三种情况。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本技术。本技术例提供了一种基于IMU的智能防摔衣帽系统，可有效预防人体的摔伤。如图1和图2所示，所述智能防摔衣帽系统主要包括衣帽本体、采集子系统、控制子系统和保护子系统。所述衣帽本体直接穿戴在人体身上，通常包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于IMU的智能防摔衣帽系统，其特征在于，包括衣帽本体、采集子系统、控制子系统和保护子系统；/n所述采集子系统包括定位传感器和多个IMU传感器，所述定位传感器设置于所述衣帽本体上，用于实时采集人体的位置信息并传输至所述控制子系统；所述多个IMU传感器分别设置于人体的不同部位，用于实时采集人体各部位的IMU数据并传输至所述控制子系统；/n所述控制子系统用于对人体各部位的IMU数据进行联合分析，判断人体各部位的当前状态，并根据判断结果控制所述保护子系统；/n所述保护子系统包括充气泵和气体承载体；当所述控制子系统判断出人体即将处于摔倒的状态时，向即将与地面接触的身体部位的充气泵发送控制信号，使该部位的充气泵为相应的气体承载体充气，同时所述控制子系统将人体位置信息发送至指定的智能终端。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于IMU的智能防摔衣帽系统，其特征在于，包括衣帽本体、采集子系统、控制子系统和保护子系统；
所述采集子系统包括定位传感器和多个IMU传感器，所述定位传感器设置于所述衣帽本体上，用于实时采集人体的位置信息并传输至所述控制子系统；所述多个IMU传感器分别设置于人体的不同部位，用于实时采集人体各部位的IMU数据并传输至所述控制子系统；
所述控制子系统用于对人体各部位的IMU数据进行联合分析，判断人体各部位的当前状态，并根据判断结果控制所述保护子系统；
所述保护子系统包括充气泵和气体承载体；当所述控制子系统判断出人体即将处于摔倒的状态时，向即将与地面接触的身体部位的充气泵发送控制信号，使该部位的充气泵为相应的气体承载体充气，同时所述控制子系统将人体位置信息发送至指定的智能终端。


2.根据权利要求1所述的基于IMU的智能防摔衣帽系统，其特征在于，所述IMU传感器包括三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪，所述IMU数据相应地包括加速度和角速度；
其中，所述三个单轴的加速度计用于实时检测人体相应部位独立三轴的加速度信号，所述三个单轴的陀螺仪用于实时检测人体相应部位独立三轴的角速度信号。


3.根据权利要求2所述的基于IMU的智能防摔衣帽系统，其特征在于，所述控制子系统包括相互连接的微控制器和驱动电路，所述驱动电路与所述保护子系统中的充气泵连接；
所述微控制器用于根据角速度和加速度解算出人体各部位的姿态，判断人体是否有摔倒倾向以及有摔倒倾向时即将与地面接触的身体部位；
其中，当判断出人体有摔倒倾向时，所述微控制器通过控制所述驱动电路驱动对应部位的充气泵开始工作。


4....

【专利技术属性】
技术研发人员：李福，张生志，余帅，刘超军，罗璋，
申请(专利权)人：武汉元生创新科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42