一種防摔保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專(zhuān)利屬于便攜式電子防摔保護(hù)系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種人行走過(guò)程中發(fā)生摔倒時(shí)進(jìn)行保護(hù)的防摔保護(hù)系統(tǒng)系統(tǒng)。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]跌倒是造成世界上意外傷害死亡的第二大原因，如何預(yù)防跌倒已成為保障老人生命的關(guān)鍵?，F(xiàn)有技術(shù)主要是實(shí)現(xiàn)跌倒報(bào)警功能，其僅實(shí)現(xiàn)了人體摔倒后的報(bào)警功能。同時(shí)也有少數(shù)研究通過(guò)含三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀、三軸磁力計(jì)的多模態(tài)傳感器試圖實(shí)現(xiàn)摔倒的預(yù)判，以及對(duì)摔倒姿態(tài)的預(yù)判。本專(zhuān)利將利用足底壓力傳感器和姿態(tài)傳感器對(duì)摔倒進(jìn)行預(yù)判，從摔倒的本質(zhì)出發(fā)，即以雙腳離地騰空狀態(tài)、身體的旋轉(zhuǎn)、身體的下沉速度和加速度等指標(biāo)作為摔倒發(fā)生的預(yù)判依據(jù)。
[0004]在充氣氣囊中，車(chē)用的安全氣囊主要通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體，其化學(xué)反應(yīng)過(guò)程需要點(diǎn)火，反應(yīng)速度非?？?，在爆炸中產(chǎn)生的氣體充填氣囊，同時(shí)有局部的高溫產(chǎn)生，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。產(chǎn)生氣體速度過(guò)快，局部的高溫等特征都會(huì)對(duì)人產(chǎn)生傷害，特別是用在老年人防摔領(lǐng)域。救生衣的充氣系統(tǒng)一般采用手動(dòng)控制和遇水后的自動(dòng)控制，單瓶對(duì)救生衣進(jìn)行充氣，為保證浮力充氣空間較大，充氣速度小于5秒，對(duì)于防摔的保護(hù)充氣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種防摔保護(hù)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)摔倒發(fā)生的判斷，對(duì)氣囊進(jìn)行充氣，從而起到保護(hù)的作用。
[0007]為達(dá)上述目的，本發(fā)明的一種防摔保護(hù)系統(tǒng)，包括:
充氣氣囊子系統(tǒng):用于對(duì)充氣氣囊進(jìn)行充氣；
摔倒預(yù)判子系統(tǒng):通過(guò)身體各處的傳感器信號(hào)判斷是否進(jìn)入摔倒騰空狀態(tài)，在判斷確定進(jìn)入摔倒騰空狀態(tài)后，控制所述充氣氣囊系統(tǒng)實(shí)施充氣保護(hù)動(dòng)作；所述充氣氣囊子系統(tǒng)包括充氣氣囊，充氣閥，充氣瓶，其中充氣閥的開(kāi)啟通過(guò)所述摔倒預(yù)判子系統(tǒng)控制；
所述充氣氣囊包括主充氣管道，輔充氣管道，囊體其余部分；充氣過(guò)程中，主充氣管道的優(yōu)先級(jí)大于輔空氣管道，輔空氣管道的優(yōu)先級(jí)大于囊體其余部分；所述主充氣管道與所述充氣閥相連，主充氣管道與充氣閥的出氣口共軸，主充氣管道的直徑大于輔充氣管道，主充氣管道的軸向方向?yàn)槌錃鈿饽页錃庹归_(kāi)時(shí)的主要彈出方向。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述充氣氣囊?guī)в邢迚洪y，在氣囊中的氣體壓力超過(guò)預(yù)設(shè)閾值后，限壓閥被氣壓擠開(kāi)放氣，當(dāng)降到預(yù)設(shè)閾值以下后限壓閥自動(dòng)關(guān)閉；所述輔充氣管道和主充氣管道縱橫連通，由主充氣管道內(nèi)的氣體對(duì)輔充氣管道進(jìn)行充氣，所述充氣氣囊的囊體其余部分與輔充氣管道和主充氣管道連通，由主充氣管道和輔充氣管道內(nèi)的氣體對(duì)囊體其余部分進(jìn)行充氣，輔充氣管道的氣壓需求優(yōu)先于所述囊體其余部分；所述主充氣管道和輔充氣管道的連接、主充氣管道和充氣氣囊囊體的其余部分的連接、輔充氣管道和充氣氣囊囊體的其余部分的連接都通過(guò)限壓閥，當(dāng)優(yōu)先級(jí)高的充氣管道達(dá)到預(yù)設(shè)的壓強(qiáng)以后再向優(yōu)先級(jí)低的充氣管道或囊體其余部分充氣，優(yōu)先級(jí)低的充氣管道或囊體其余部分對(duì)高優(yōu)先級(jí)的充氣管道不予倒灌。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，采用多充氣嘴的氣瓶或采用多氣瓶同時(shí)對(duì)所述充氣氣囊進(jìn)行充氣。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述摔倒預(yù)判子系統(tǒng)包括足底壓力傳感器、姿態(tài)傳感器、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)處理單元、對(duì)氣囊系統(tǒng)的控制輸出單元，其使用的足底壓力傳感器數(shù)據(jù)和姿態(tài)傳感器數(shù)據(jù)的匯總，根據(jù)數(shù)據(jù)處理單元的位置情況設(shè)定有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)傳輸方式，距離遠(yuǎn)的設(shè)定為無(wú)線(xiàn)傳輸。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述摔倒預(yù)判系統(tǒng)，其摔倒的判定依據(jù)為雙腳離地騰空狀態(tài)和身體失衡后的翻轉(zhuǎn)或下沉狀態(tài)的同時(shí)發(fā)生，其中雙腳離地騰空狀態(tài)為雙腳對(duì)地壓力同時(shí)驟減到非常低的狀態(tài)；其中，雙腳離地騰空狀態(tài)的判定通過(guò)雙腳足底壓力傳感器判定，判定閾值根據(jù)使用者每次行走時(shí)抬腳后的足底壓力值設(shè)定，其傳感器的布設(shè)點(diǎn)選擇在鞋墊或鞋底的夾層中，首先判定閾值預(yù)設(shè)一個(gè)非常低的值，用來(lái)消除由于生產(chǎn)工藝和電子元器件的誤差，然后在每次使用時(shí)，記錄使用者行走時(shí)的腳底壓力情況，選取抬腳后的足底壓力值修正預(yù)設(shè)值，這樣可以根據(jù)使用者的行走習(xí)慣、體重、穿鞋的松緊程度等情況做出個(gè)性化的調(diào)整；身體失衡后的翻轉(zhuǎn)或下沉狀態(tài)的判定通過(guò)佩戴在身體上半身的姿態(tài)傳感器判定，當(dāng)姿態(tài)傳感器測(cè)量出的人體向地面的軸向加速度接近自由落體一定時(shí)間，或測(cè)量出的人體沿空間三個(gè)軸向發(fā)生翻轉(zhuǎn)一定時(shí)間，或測(cè)量出人體運(yùn)動(dòng)速度超出正常運(yùn)動(dòng)速度一定時(shí)間后判定為進(jìn)入身體失衡后的翻轉(zhuǎn)或下沉狀態(tài)，其傳感器的布設(shè)點(diǎn)選擇在脖頸后方、腰部后方或手腕。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，對(duì)摔倒方向的判斷通過(guò)足底壓力傳感器以及上半身佩戴的姿態(tài)傳感器共同判定，主要判定方向包括前、后、左、右、前左、前右、后左、后右八個(gè)方向，判斷依據(jù)為兩腳底壓力在判斷為雙腳離地騰空前的壓力隨時(shí)間的驟減趨勢(shì)方向以及姿態(tài)傳感器測(cè)量的對(duì)于空間三個(gè)軸的翻轉(zhuǎn)方向，此時(shí)姿態(tài)傳感器安裝位置的較佳方案為沿人體脊椎位置布設(shè)安裝點(diǎn)。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在鞋墊或鞋底的夾層中安裝有四個(gè)足底壓力傳感器，分別位于跟骨下方S4、第一趾骨遠(yuǎn)節(jié)趾骨下方S1、第一趾骨近節(jié)趾骨底下方S2、第四或第五近節(jié)趾骨底下方S3，縱向從腳尖到腳跟的順序?yàn)镾1、S2、S3、S4，摔倒過(guò)程中兩腳騰空前，通過(guò)壓力驟減的時(shí)間順序圖可以判斷縱向方向撤力趨勢(shì)，從而作為向前后兩個(gè)大方向摔倒的參考依據(jù)；橫向以左腳為例，從左到右順序?yàn)镾3、S4、S1、S2，其中S1、S2左右位置可以交換或基本保持在一條直線(xiàn)上，同時(shí)通過(guò)壓力驟減的時(shí)間順序圖可以判斷橫向方向撤力趨勢(shì)，從而作為左右兩個(gè)大方向摔倒的參考依據(jù)。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，足底壓力的驟減趨勢(shì)判定腳和小腿的整體的翻轉(zhuǎn)方向，并推理預(yù)判大腿及大腿以上的身體部分這個(gè)整體的翻轉(zhuǎn)方向，最終由位于胸、腹、背、腰等上體非四肢上的姿態(tài)傳感器在三軸上的角度變化數(shù)據(jù)判定大腿及大腿以上的身體部分這個(gè)整體的翻轉(zhuǎn)方向。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述充氣氣囊子系統(tǒng)中使用的充氣閥是電磁充氣閥，對(duì)該電磁充氣閥的控制信號(hào)來(lái)源于所述摔倒預(yù)判系統(tǒng)；所述電磁充氣閥包括氣囊連接部件、氣瓶連接部件、電磁充氣閥腔體、電磁開(kāi)關(guān)、電磁控制信號(hào)線(xiàn)，其中氣囊連接部件和氣瓶連接部件可以相對(duì)電磁充氣閥腔體獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，并保持連接部件處的密封性。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述充氣氣囊用于保護(hù)頭部時(shí)，氣囊安裝在衣領(lǐng)下，氣囊在充氣時(shí)的彈出方向向上，氣囊形狀為半球形腔體，包裹穿戴者后腦。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述充氣氣囊位于腰部，保護(hù)腰身周?chē)?、尾骨、盆骨，位于關(guān)節(jié)部位，保護(hù)關(guān)節(jié)，位于頸部，保護(hù)頸部和頭部。
[0018]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，從外形和人身布點(diǎn)位置上主要選擇以假領(lǐng)和腰帶的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)頭部和腰身周?chē)谋Ｗo(hù)，且充氣瓶的設(shè)計(jì)根據(jù)布點(diǎn)位置設(shè)計(jì)成與人體貼合度更高的形狀，比如圓環(huán)狀，或帶有弧度的T型。
[0019]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明使用高壓氣瓶對(duì)氣囊充氣，通過(guò)多個(gè)高壓氣瓶對(duì)同一空間充氣，提高充氣速度，在充氣的先后順序上，不是對(duì)整個(gè)空間進(jìn)行統(tǒng)一的充氣，而是在氣囊中劃分不同級(jí)別的充氣通道，先對(duì)重要通道空間進(jìn)行充氣，再對(duì)次要通道空間進(jìn)行充氣，最后對(duì)氣囊的其余部分充氣，這樣就做到了先對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行保護(hù)，再對(duì)其他部位進(jìn)行保護(hù)，減小充氣速度不夠時(shí)可能產(chǎn)生的不良效果。同時(shí)對(duì)充氣空間進(jìn)行限定，在保證防摔效果的前提下盡量減小充氣空間，提高充氣速度。高壓氣瓶采用化整為零的方式，利用多個(gè)小瓶同時(shí)充氣的方式，代替一個(gè)大瓶的充氣方式，不僅提高了充氣速度，而且安全性上得到了提升。
[0020]
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明的防摔保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用示意圖；
圖2是本發(fā)明的防摔保護(hù)系統(tǒng)的足底傳感器的安裝示意圖；
圖3是本發(fā)明的防摔保護(hù)系統(tǒng)的護(hù)頭充氣氣囊系統(tǒng)示意圖；
圖4是本發(fā)明的防摔保護(hù)系統(tǒng)的電磁充氣閥示意圖；
圖5是本發(fā)明的防摔保護(hù)系統(tǒng)的T型充氣氣瓶示意圖圖6是本發(fā)明的防摔保護(hù)系統(tǒng)的環(huán)形多充氣嘴氣瓶示意圖。
[0022]
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合【附圖說(shuō)明】及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024]如附圖1所示的一種防摔保護(hù)系統(tǒng)，通過(guò)位于鞋墊或鞋底夾層中的足底壓力傳感器，和位于腰到尾骨之間且放置在腰帶上的姿態(tài)傳感器，共同判斷使用者的摔倒?fàn)顟B(tài)以及摔倒方向，對(duì)應(yīng)打開(kāi)相應(yīng)位置上的氣囊。當(dāng)對(duì)頭部進(jìn)行保護(hù)時(shí)，姿態(tài)傳感器安裝在脖頸根部后方且放置在假領(lǐng)中。摔倒預(yù)判系統(tǒng)判斷出向后滑倒后，腰帶上位于使用者背后的氣囊向下充出弧形氣囊，保護(hù)使用者的尾骨和盆骨。同時(shí)，假領(lǐng)中的半球形氣囊腔體彈出保護(hù)頭的后腦部位。
[0025]摔倒的過(guò)程劃分為三個(gè)階段，第一階段由正常行動(dòng)狀態(tài)突然由于某些原因進(jìn)入失衡狀態(tài)，第二階段是身體失衡后的翻轉(zhuǎn)和下沉狀態(tài)，第三階段是身體接觸地面的摔倒在地狀態(tài)。同時(shí)第二階段伴隨雙腳離地騰空狀態(tài)，即雙腳對(duì)地壓力同時(shí)驟減到非常低的狀態(tài)。摔倒的判定在第二階段確定，確定后立即控制充氣氣囊系統(tǒng)開(kāi)始充氣，在進(jìn)入第