基于六轴传感器的人体非正常姿势识别方法及矫正装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于六轴传感器的人体非正常姿势识别方法及矫正装置，该装置包括背心本体，本体背面固定有传感器，本体上固定有主控电路，传感器分别设置在背心对应人体的两肩胛骨与腰部脊柱处，本体上固定有提醒模块，所述主控电路由微处理器和电源模块构成，微处理器分别与传感器和提醒模块连接，电源模块分别与微理器、传感器和提醒模块连接，电源模块上设置有外接接口，电池通过外接接口与电源模块连接。本发明专利技术摆脱传统的姿势矫正方法，以使用者自主发现并修正为主，与普通服饰相结合，易清洗，易更换，且具有一定判断处理能力，可分别普通姿势以及非正常姿势，不影响生活中的正常动作。

【技术实现步骤摘要】
基于六轴传感器的人体非正常姿势识别方法及矫正装置
本专利技术涉及姿势识别矫正领域，特别涉及基于六轴传感器的人体非正常姿势识别方法及矫正装置。
技术介绍
现有姿势识别辅助矫正技术多以视觉识别辅助矫正为主，视觉识别需要使用摄像头并且满足一定的环境条件，所以这种利用视觉识别的辅助矫正方法应用条件并不理想。矫正姿势是一个需要长时间的监控与跟踪的过程，渗透在生活的各项动作中，目前常用的传统矫正方案存在以下问题：1.多以捆绑束缚为主的矫正装置在矫正者做其他动作时束缚了使用者行动，矫正效果不佳，使用体验感差；2.传统捆绑束缚矫正多以尼龙，粘钩，橡胶皮带为制作材料，穿戴困难，不易清洗；3.传统姿势矫正装置往往是单一矫正用途，实用性低。所以现在需要一种应用简便的非正常姿势识别方法以及辅助矫正装置。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是简便识别非正常姿势并提醒使用者矫正非正常姿势，为解决上述问题，本专利技术提供一种基于六轴传感器的人体非正常姿势识别方法及矫正装置。本专利技术是以下方式实现的：基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，包括背心本体，本体背面固定有传感器，本体上固定有主控电路，传感器分别设置在背心对应人体的两肩胛骨与腰部脊柱处，本体上固定有提醒模块，所述主控电路由微处理器和电源模块构成，微处理器分别与传感器和提醒模块连接，电源模块分别与微理器、传感器和提醒模块连接，电源模块上设置有外接接口，电池通过外接接口与电源模块连接。上述基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，所述的提醒模块为振动马达，提醒模块设置固定在背心对应人体的两肩胛骨处以及腰部脊柱处。上述基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，所述的背心对应人体的两肩胛骨与腰部脊柱处的传感器均为MPU6050六轴传感器。上述基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，所述微处理器为STM32系列处理器。上述基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，所述电源模块的控制芯片为RT9167芯片。上述基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，所述主控电路固定在本体对应人体的腰部右侧处。上述基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，还包括无线通信模块，无线通信模块安装在主控电路上，无线通信模块分别与微处理器电源模块连接，无线通信模块与移动终端通信。上述基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，电池为聚合物锂离子电池，电池端接口为USBType-C母头，电源模块端接口为USBType-C公头。上述基于六轴传感器的人体非正常姿势识别方法：以人体建立空间直角坐标系，以两肩胛骨的方向为Y轴并规定左肩方向为正方向，腰部脊柱方向为Z轴并规定正向上方向为正方向，垂直于背心本体的方向为X轴并规定人体正向前为正方向，在人体做动作时传感器有特定的绕行方向以及绕行角度，通过检测绕行方向与绕行角度对人体动作进行分类与识别；左肩处的传感器绕X轴、Y轴、Z轴转动的角度分别以α1、β1、γ1表示；右肩处的传感器绕X轴、Y轴、Z轴转动的角度分别以α2、β2、γ2表示；脊柱处的传感器绕X轴、Y轴、Z轴转动的角度分别以α3、β3、γ3表示；步骤一：微处理器收集各传感器数据并分别计算出K1、K2、K3、K4、K5、K6的值，计算公式如下：∣∣α1∣-∣α3∣∣＝K1∣∣α2∣-∣α3∣∣＝K2∣∣β1∣-∣β3∣∣＝K3∣∣β2∣-∣β3∣∣＝K4∣∣γ1∣-∣γ3∣∣＝K5∣∣γ2∣-∣γ3∣∣＝K6步骤二：微处理器求K1、K2、K3、K4、K5、K6六组数据的平均数，设定人体处于静态的正常姿态下平均数的值小于等于a，设定人体在运动状态下平均数的值大于等于b；若a<(K1+K2+K3+K4+K5+K6)/6<b，则进行步骤三；若(K1+K2+K3+K4+K5+K6)/6≤a，则说明使用者处于静态的正常姿态下，不做提醒，间隔t秒后返回步骤一；若(K1+K2+K3+K4+K5+K6)/6≥b，则说明使用者处于运动状态，不做提醒，间隔t秒后返回步骤一；步骤三:判断K1、K2的平均数是否大于a；若(K1+K2)/2＞a，则进行判断K1与K2差值的大小，其中k为设定的误差值；①若0≤|K1-K2|≤k，则说明左右肩膀不平，微处理器将控制左右肩的提醒模块同时连续性振动；②若k＜|K1-K2|，则说明单个肩膀不平，微处理器将控制左右肩的提醒模块低频交错振动；若(K1+K2)/2≤a，则进行步骤四；步骤四：判断K3、K4的平均数是否大于a；若(K3+K4)/2＞a，则说明脊柱弯曲，微处理器将控制三个提醒模块同时振动；若(K3+K4)/2≤a，则进行步骤五；步骤五：判断K5、K6的平均数是否大于a；若(K5+K6)/2＞a，则进行判断K5与K6差值的大小，其中k为设定的误差值；①若0≤|K5-K6|≤k，则说明左右肩膀一前一后，微处理器将控制左右肩的提醒模块同时间断性振动；②若k＜|K5-K6|，则说明单个肩膀向前或向后，微处理器将控制左右肩的提醒模块高频交错振动；若(K5+K6)/2≤a，则满足静态的姿势条件，但判断是正常的姿势不做提醒；步骤六：步骤二、步骤三、步骤四、步骤五判断完毕后，间隔t秒返回步骤一，重新进行检测计算。相对于现有技术，本专利技术摆脱传统的姿势矫正方法，以使用者自主发现并修正为主，与普通服饰相结合，易清洗，易更换，且具有一定判断处理能力，可分别普通姿势以及非正常姿势，不影响生活中的正常动作。附图说明图1是背心的主视图。图2是传感器安装在背心上的结构示意图。图3是人体坐标系示意图。图4是基于六轴传感器的人体非正常姿势识别及提醒流程图。图5是基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置硬件框架图。图6是本专利技术微处理器电路原理图。图7是本专利技术传感器电路原理图。图8是本专利技术电源模块电路原理图。其中，1是本体；2是传感器；3是微处理器；4是提醒模块。具体实施方式本专利技术包括如附图1-8所示，基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，包括背心本体1，本体1背面固定有传感器2，本体1上固定有主控电路3，传感器2分别设置在背心对应人体的两肩胛骨与腰部脊柱处，本体1上固定有提醒模块4，所述主控电路3由微处理器和电源模块构成，微处理器分别与传感器和提醒模块连接，电源模块分别与微处理器、传感器和提醒模块连接，电源模块上设置有外接接口，电池通过外接接口与电源模块连接。本专利技术的提醒模块4为振动马达，提醒模块4设置固定在背心对应人体的两肩胛骨处以及腰部脊柱处。所述的背心对应人体的两肩胛骨与腰部脊柱处的传感器2均为MPU6050传感器,MPU6050可准确追踪快速与慢速动作。而且体积小、耐冲击，针脚接口丰富便于电路设计。MPU6050可在不同电压下工作。另有一逻辑接口V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，包括背心本体(1)，本体(1)背面固定有传感器(2)，其特征在于：本体(1)上固定有主控电路(3)，传感器(2)分别设置在背心对应人体的两肩胛骨与腰部脊柱处，本体(1)上固定有提醒模块(4)，所述主控电路(3)由微处理器和电源模块构成，微处理器分别与传感器和提醒模块连接，电源模块分别与微处理器、传感器和提醒模块连接，电源模块上设置有外接接口，电池通过外接接口与电源模块连接。/n

【技术特征摘要】
20200702 CN 20201063787811.基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，包括背心本体(1)，本体(1)背面固定有传感器(2)，其特征在于：本体(1)上固定有主控电路(3)，传感器(2)分别设置在背心对应人体的两肩胛骨与腰部脊柱处，本体(1)上固定有提醒模块(4)，所述主控电路(3)由微处理器和电源模块构成，微处理器分别与传感器和提醒模块连接，电源模块分别与微处理器、传感器和提醒模块连接，电源模块上设置有外接接口，电池通过外接接口与电源模块连接。


2.根据权利要求1所述的基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，其特征在于：所述的提醒模块(4)为振动马达，提醒模块(4)设置固定在背心对应人体的两肩胛骨处以及腰部脊柱处。


3.根据权利要求1所述的基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，其特征在于：所述的背心对应人体的两肩胛骨与腰部脊柱处的传感器(2)均为MPU6050六轴传感器。


4.根据权利要求1所述的基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，其特征在于：所述微处理器为STM32系列处理器。


5.根据权利要求1所述的基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，其特征在于：所述电源模块的控制芯片为RT9167芯片。


6.根据权利要求1所述的基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，其特征在于：所述主控电路(3)固定在本体(1)对应人体的腰部右侧处。


7.根据权利要求1所述的基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，其特征在于：还包括无线通信模块，无线通信模块安装在主控电路上，无线通信模块分别与微处理器电源模块连接，无线通信模块与移动终端通信。


8.根据权利要求1所述的基于六轴传感器的人体非正常姿势矫正装置，其特征在于：电池为聚合物锂离子电池，电池端接口为USBType-C母头，电源模块端接口为USBType-C公头。


9.一种包含有权利1-8中任一项所述的基于六轴传感器的人体非正常姿势识别方法：以人体建立空间直角坐标系，以两肩胛骨的方向为Y轴并规定左肩方向为正方向，腰部脊柱方向为Z轴并规定正向上方向为正方向，垂直于背心本体(1)的方向为X轴并规定人体正向前为正方向，在人体做动作时传感器(2)有特定的绕行方向以及绕行角度，通过检测绕行方向与绕行角度对人体动作进行分类与识别；
左肩处的传感器(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：田晓光，孙赛伟，周东辉，秦飞跃，刘丽娜，
申请(专利权)人：黄河交通学院，
类型：发明
国别省市：河南;41