可穿戴人體運動姿態測量裝置製造方法
2023-06-06 11:32:51 1
可穿戴人體運動姿態測量裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了可實時監測運動姿態的可穿戴人體運動姿態測量裝置，包括控制晶片模塊，所述控制晶片模塊上安裝有依次連接的姿態監測電路模塊、遠程報警端電路模塊和無線通信電路模塊；所述控制晶片模塊、姿態監測電路模塊、遠程報警端電路模塊和無線通信電路模塊均通過電源模塊供電。所述控制晶片模塊以STM32F103C8T6作為控制晶片，通過串口總線與MPU6050模塊連接，進行姿態數據採集。本裝置運用了單片機技術，無線通信技術，姿態識別技術等多種信息技術融合在一起，實現了對人體運動狀態的監測和分析，結合無線傳輸技術實現遠程監控和報警，最終實現了對人體姿態識別的自動化和智能化，為運動姿態識別系統的設計提供了一種新的設計思路和方法。
【專利說明】可穿戴人體運動姿態測量裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種人體姿態測量裝置，尤其是一種結構簡單可靠、設計巧妙、智能化程度高的可穿戴人體運動姿態測量裝置。
【背景技術】
[0002]人體姿態包括人體的靜止姿態和運動姿態，人體運動姿態測量是指以人為研究對象，通過測量手段測得人體或人體局部部位在運動時有關人體姿態的信息，包括空間位置，空間形態，運動速度、夾角、力、加速度、肌電信號等，並分析測得信息從而了解或獲取人體的瞬間姿態及姿態變化規律。人體運動姿態測量是人體信息獲取必不可少的測試技術，在體育訓練、步態和動作識別、醫療康復、運動和健康管理以及生物認證等領域都有著廣泛的應用。
[0003]人體運動姿態測量方法包括五種:
[0004]其一，機械跟蹤法，利用機械相對位移或檢測元件特性的物理變化，檢測人體運動中各個運動部位間的相對運動關係，如應變片式分布角度傳感系統，光纖數據衣，數據手套坐寸ο
[0005]其二，電磁跟蹤法，利用三軸線圈發射低頻電磁場，用固定在被測對象上的三軸磁探測器探測磁場的變化信息，通過電磁發射信號和感應信號之間的耦合關係確定被測對象的方位。此類系統一般由發射源、接收傳感器和數據處理單元組成。
[0006]其三，聲學跟蹤法，常用的聲學式運動捕捉裝置由發送器、接收器和處理單元組成，發送器是一個固定的超聲波發生器，接收器一般由呈三角形排列的三個超聲探頭組成。通過測量聲波從發送器到接收器的時間或者相位差，計算並確定接收器的位置和方向。
[0007]其四，光學跟蹤法，固定視場中的多視角合成裝置，通過特定空間中分布的CCD鏡頭從不同角度攝取活體運動圖像，再按照一定的空間關係重構運動過程。
[0008]其五，加速度跟蹤法，利用MEMS技術，將加速度傳感器固定於人體的檢測部位，採集人體運動時相應部位的加速度狀態，再交由處理單元運算。人體運動姿態測量系統設計與應用處理，通常由傳感器和處理單元組成。
[0009]基於光學跟蹤法的攝影攝像測量法是目前應用最廣泛的一種人體運動姿態測量方法，攝影攝像法存在著極大的缺點，雖然它可以捕捉實時運動，但後期處理的工作量較大，其中包括標記點的識別、跟蹤、空間坐標的計算等等。除此之外，對於測量場地的光照、反射情況有一定的要求，裝置定標也較為繁瑣。特別是當運動複雜時，不同部位的標記點有可能發生混淆、遮擋，產生錯誤結果，這時需要人工幹預後續處理過程。
[0010]近年來，MEMS和半導體技術的發展與成熟，微型加速度傳感器已經較為廣泛地運用於設計人體訓練強度監測儀和肢體運動微型檢測系統等方面。基於MEMS技術的加速度跟蹤法是一種接觸式測量方法，但是由於加速度傳感器本身的體積較小，可以將其固定於人體，對人體活動產生的影響極小。並且能夠利用無線通信技術進行通信，該方法對於其他配套設備沒有位置的要求(如電磁跟蹤法中的發射源、聲學跟蹤法中的超聲波發射器等)，僅靠單點獨立運行即可完成一個測量點的檢測，在大多數情況下，加速度傳感器對環境也不如攝影攝像測量法敏感，同時其具有成本較低的優勢，因此，加速度跟蹤測量技術為人體運動姿態測量提供了一條更為簡捷的路徑，也為其自身創造了廣闊的應用前景。
【發明內容】
[0011]為解決上述問題，基於上述背景，本發明提供了一種結構簡單可靠、設計巧妙、智能化程度高的可穿戴人體運動姿態測量裝置。
[0012]實現本發明目的的可穿戴人體運動姿態測量裝置，包括控制晶片模塊，所述控制晶片模塊上安裝有依次連接的姿態監測電路模塊、遠程報警端電路模塊和無線通信電路模塊；
[0013]所述控制晶片模塊、姿態監測電路模塊、遠程報警端電路模塊和無線通信電路模塊均通過電源模塊供電。
[0014]所述控制晶片模塊以STM32F103C8T6作為控制晶片，通過串口總線與MPU6050模塊連接，進行姿態數據採集。
[0015]所述姿態監測電路模塊由STM32單片機，時鐘電路，復位電路，JLINK下載插槽，無線通信NRF24L01模塊電路，MPU6050插口電路，按鍵設置電路，LED燈和蜂鳴器報警等電路組成。
[0016]所述無線通信電路模塊nrf24101與單片機數據傳輸採用SPI接口。中斷引腳IRQ與單片機外部中斷引腳相連，可以產生發送完成中斷，達到最多次重發中斷，接收完成中斷。
[0017]所述電源模塊採用3節5號電池供電。
[0018]本裝置運用了單片機技術，無線通信技術，姿態識別技術等多種信息技術融合在一起，實現了對人體運動狀態的監測和分析，結合無線傳輸技術實現遠程監控和報警，最終實現了對人體姿態識別的自動化和智能化，為運動姿態識別系統的設計提供了一種新的設計思路和方法。
[0019]本專利整體結構簡單，設計巧妙，製造成本不高，操作方便，有利於大規模推廣使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的可穿戴人體運動姿態測量裝置的結構示意圖[0021 ] 圖2為姿態監測電路模塊的電路圖
[0022]圖3為無線通信電路模塊的電路圖
[0023]圖4為電源模塊的電路圖
[0024]圖5為遠程報警電路模塊的電路圖
【具體實施方式】
[0025]如圖1-圖5所示，本發明的可穿戴人體運動姿態測量裝置，包括控制晶片模塊，所述控制晶片模塊上安裝有依次連接的姿態監測電路模塊、遠程報警端電路模塊和無線通信電路模塊；
[0026]所述控制晶片模塊、姿態監測電路模塊、遠程報警端電路模塊和無線通信電路模塊均通過電源模塊供電。
[0027]所述控制晶片模塊以STM32F103C8T6作為控制晶片，通過串口總線與MPU6050模塊連接，進行姿態數據採集。
[0028]所述姿態監測電路模塊由STM32單片機，時鐘電路，復位電路，JLINK下載插槽，無線通信NRF24L01模塊電路，MPU6050插口電路，按鍵設置電路，LED燈和蜂鳴器報警等電路組成。
[0029]所述無線通信電路模塊nrf24101與單片機數據傳輸採用SPI接口。中斷引腳IRQ與單片機外部中斷引腳相連，可以產生發送完成中斷，達到最多次重發中斷，接收完成中斷。
[0030]所述電源模塊採用3節5號電池供電。
[0031]上面所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神前提下，本領域普通工程技術人員對本發明技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護範圍內。
【權利要求】
1.可穿戴人體運動姿態測量裝置，其特徵在於，包括控制晶片模塊，所述控制晶片模塊上安裝有依次連接的姿態監測電路模塊、遠程報警端電路模塊和無線通信電路模塊。
2.根據權利要求1所述的可穿戴人體運動姿態測量裝置，其特徵在於，所述控制晶片模塊、姿態監測電路模塊、遠程報警端電路模塊和無線通信電路模塊均通過電源模塊供電。
3.根據權利要求1所述的可穿戴人體運動姿態測量裝置，其特徵在於，所述控制晶片模塊以STM32F103C8T6作為控制晶片，通過串口總線與MPU6050模塊連接，進行姿態數據採集。
4.根據權利要求1所述的可穿戴人體運動姿態測量裝置，其特徵在於，所述姿態監測電路模塊由STM32單片機，時鐘電路，復位電路，JLINK下載插槽，無線通信NRF24L01模塊電路，MPU6050插口電路，按鍵設置電路，LED燈和蜂鳴器報警等電路組成。
5.根據權利要求1所述的可穿戴人體運動姿態測量裝置，其特徵在於，所述無線通信電路模塊nrf24101與單片機數據傳輸採用SPI接口，中斷引腳IRQ與單片機外部中斷引腳相連，可以產生發送完成中斷，達到最多次重發中斷，接收完成中斷。
6.根據權利要求1所述的可穿戴人體運動姿態測量裝置，其特徵在於，所述電源模塊採用3節5號電池供電。
【文檔編號】A61B5/11GK104434121SQ201410618067
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月6日 優先權日:2014年11月6日
【發明者】王巍, 劉召鵬, 魏丁丁, 李林茂, 趙曉輝 申請人:河北工程大學