一种防止人摔伤的衣服及方法

2025-07-25 16:00:08 296次浏览

一种防止人摔伤的衣服及方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于衣服，具体涉及一种防止人摔伤的衣服及方法。
【背景技术】
[0002] 随着年龄的增长，人的新陈代谢变缓慢，反应迟钝，身体机能下降，很容易发生摔倒。现有的保护方法就是在衣服内穿着海绵或发泡材料制成的保护垫。这种方式会导致衣服臃肿，且穿着者行动不方便；同时受衣服厚度的限制，难以对使用者提供充分的保护。
[0003] 由于人摔跤时多会有下意识的自我保护动作，比如：一般会用手撑地，那么手部、腕部以及肩膀部位就会在短时间内受到外力强烈的冲击，易造成肘部、腕部以及肩膀部位骨折。由此可见，如果能保护好这几个重要部位，那么老人摔伤或骨折的概率就会大大降低。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的是提供一种防止人摔伤的衣服及方法，以对人体的头部、颈部、肩部、肘部、腕部和腰部进行保护。
[0005] 本发明所述的防止人摔伤的衣服，包括衣服本体，在衣服本体上设有衣领和衣袖，在衣服本体对应人体的腰部位置处，衣袖对应人体肘部及腕部的位置处，以及衣领处分别设有气囊；
[0006] 所述衣服本体的背部设有气囊控制器，该气囊控制器包括控制器、AD转换器、电源模块、触发模块和气体发生器，
[0007] 所述衣服本体在对应人体的胸部位置处设有运动检测模块，用于检测三维加速度和相对转角；
[0008] 所述运动检测模块包括三轴加速度传感器和双轴陀螺仪，三轴加速度传感器和双轴陀螺仪分别与AD转换器连接，AD转换器与控制器连接，控制器与触发模块连接，触发模块与气体发生器连接，气体发生器分别与各气囊连接，电源模块分别与控制器、触发模块、气体发生器连接；
[0009] 所述三轴加速度传感器输出X、y、z轴上的加速度值，所述双轴陀螺仪输出人体转角的角速率，AD转换器将各轴的加速度值以及角速率转换为数字信号并发送给控制器，控制器基于所述数字信号计算得到加速度强度值a和倾斜角度值Θ，并将所述加速度强度值 a与预设加速度强度阀值&_比较，同时将所述倾斜角度值Θ与预设倾斜角度阀值Θ_比较，当a>a_，且θ>θ_时，则认为人会摔倒，控制器启动触发模块，使气体发生器为气囊充气，并刚好在人摔倒之前打开气囊；否则，认为人不会摔倒，控制器不启动气体发生器；
[0010] 所述加速度强度值a和倾斜角度值Θ的计算公式以下：
[0011]
，其中：a$x轴上的加速度值，aAy轴上的加速度值，a3 为Z轴方向上的加速度值；
[0013] 所述气囊控制器还包括与控制器连接的光电耦合模块，当a>a_，且θ>θ_ 时，若触发模块未被启动，则由光电耦合模块启动气体发生器为气囊充气。
[0014] 所述气囊控制器还包括与控制器连接的预警诊断模块，用于负责监视气囊控制器与运动检测模块的运行状态，当出现故障时，对故障进行诊断和调试并发出警报，同时提供故障诊断和定位的机制。
[0015] 所述气囊、气囊控制器和运动检测模块均安装在衣服的夹层中。
[0016] 本发明所述的一种防止人摔伤的方法，使用者穿戴如本发明所述的防止人摔伤的衣服，包括以下步骤：
[0017] 步骤1、所述三轴加速度传感器输出x、y、z轴上的加速度值，所述双轴陀螺仪输出人体转角的角速率，AD转换器将各轴的加速度值以及角速率转换为数字信号并发送给控制器；
[0018] 步骤2、控制器接收所述数字信号并计算得到加速度强度值a和倾斜角度值Θ，并将所述加速度强度值a与预设加速度强度阀值&_比较，同时将所述倾斜角度值Θ与预设倾斜角度阀值θ_比较，当a>a_，且θ>θ_时，则认为人会摔倒，控制器启动触发模块，使气体发生器为气囊充气，并刚好在人摔倒之前打开气囊；否则，认为人不会摔倒，控制器不启动气体发生器，并进入步骤1 ;
[0019] 所述加速度强度值a和倾斜角度值Θ的计算公式以下：
[0020]
，其中叫为X轴上的加速度值，a2为y轴上的加速度值，a3 为z轴方向上的加速度值；
[0022] 所述步骤1中，所述预警诊断模块实时监视运动检测模块的运行状态，当出现故障时，对故障进行诊断和调试并发出警报，同时提供故障诊断和定位的机制；
[0023] 所述步骤2中，所述预警诊断模块实时监视气囊控制器的运行状态，当气囊控制器出现故障时，对故障进行诊断和调试并发出警报，同时提供故障诊断和定位的机制。
[0024] 所述步骤2中，当a>a_、θ>Θ_时，若没有启动触发模块，由光电耦合模块启动气体发生器为气囊充气。
[0025] 本发明具有以下优点：
[0026] (1)由于在衣服对应于人体的颈部、肘部、腕部和腰部等几个关键位置均安装有气囊，其中，安装在颈部的气囊用于保护人员的后脑、颈部及肩部，安装在腰部的气囊用于保护人员的腰部，安装在肘部的气囊用于保护人员的肘部，安装在腕部的气囊用于保护人员的腕部；当控制器判断出人要摔倒时，立刻启动触发模块使气体发生器为各气囊充气，并在人员着地前将气囊展开，达到消耗碰撞能量的目的，避免人体与地面直接接触造成伤害；
[0027] (2)本发明通过对气囊的安装位置进行合理布局，降低了穿戴者（特别是老人）摔倒而引起的桡骨远端骨折、肱骨近端骨折、腰椎压缩性骨折、股骨颈骨折的概率，能够对老年人起到很好的保护作用；
[0028] (3)气囊控制器的运算处理速度快，其控制精度能够达到毫秒级，能够保证系统具有较高的实时性和可靠性；
[0029](4)只有当a>a_且θ>Θ_时，系统才启动触发模块，使气体发生器为气囊充气，避免了系统误启动触发模块而带来的不便和经济损失；
[0030](5)当a>a_且θ>Θ_时，若系统未启动触发模块，还可以通过光电耦合模块实现气体发生器的触发，帮助气囊系统及时准确地展开，大大提高了系统的可靠性；
[0031] (6)能够实时监视气囊控制器与运动检测模块的运行状态，当出现故障时，能够对故障进行诊断和调试并发出警报，同时提供故障诊断和定位的机制，以便于维修处理；
[0032] (7)气囊、气囊控制器和运动检测模块均安装在衣服的夹层中，且体积小，重量轻，不会影响衣服的舒适性；
[0033] 综上所述，本发明能够对人体的后脑、颈部、肩部、肘部、腕部和腰部等几个关键位置进行有效地保护，且可靠性非常高。
【附图说明】
[0034] 图1为本发明的电路结构图；
[0035] 图2为本发明中气囊在衣服上的位置示意图之一；
[0036] 图3为本发明中气囊在衣服上的位置示意图之二；
[0037] 图4为本发明中人体运动坐标示意图。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合附图对本发明作进一步说明：
[0039] 如图1至3所示的防止人摔伤的衣服，包括衣服本体，在衣服本体上设有衣领和衣袖。在衣领处设有气囊8,用于保护人员的后脑、颈部及肩部。在衣袖对应人体肘部及腕部的位置处分别设有气囊8,用于保护人员的肘部和腕部。在衣服本体对应人体的腰部位置处设有气囊8,用于保护人员的腰部。将安装在颈部的气囊8设计大一些，该气囊8工作时向上弹开，主要保护后脑。为了保证人体从各个方向摔倒都能得到保护，腰部的气囊8环绕人体的整个腰部，该气囊8工作时向下弹出。将安装在肘部、腕部的气囊8设计小一些，腕部和肘部的气囊8小巧轻便即可。各气囊8的设计厚度和宽度可根据使用者的体型和体重定做，气囊8打开后，还可更换气囊8,继续使用。
[0040] 在衣服本体的背部设有气囊控制器，该气囊控制器包括控制器4、AD转换器2、电源模块6、触发模块5和气体发生器7。电源采用充电式锂电池，通过电源模块6为各模块提供电源，保障系统正常运行。电控部分易损坏，而气体发生器又具有一定的重量，所以将这些部件安装在衣服的背部，以避免电控部分因挤压和摩擦而损坏，同时还能减少重量对衣服舒适性的影响。
[0041] 衣服本体在对应人体的胸部位置处设有运动检测模块，用于检测三维加速度和相对转角。
[0042] 运动检测模块包括三轴加速度传感器1和双轴陀螺仪3,三轴加速度传感器1和双轴陀螺仪3分别与AD转换器2连接，AD转换器2与控制器4连接，控制器4与触发模块5 连接，触发模块5与气体发生器7连接，气体发生器7分别通过管道与各气囊8连接，电源模块6分别与控制器4、触发模块5、气体发生器7连接。为了简化及防止各模块之间的干扰，各模块之间的数据连接采用有线连接形式。
[0043] 三轴加速度传感器1输出X、y、z轴上的加速度值，双轴陀螺仪3输出人体转角的角速率，AD转换器2将各轴的加速度值以及角速率转换为数字信号并发送给控制器4,控制器4基于所述数字信号计算得到加速度强度值a和倾斜角度值Θ，并将所述加速度强度值a与预设加速度强度阀值&_比较，同时将所述倾斜角度值Θ与预设倾斜角度阀值Θ_ 比较，当a>a_，且θ>Θ_时，则认为人会摔倒，控制器4启动触发模块5,使气体发生器7为气囊8充气，并刚好在人摔倒之前打开气囊8 ;否则，认为人不会摔倒，控制器4不启动气体发生器7,并进行实时自检。实时自检是指当a<a_、θ<θ_，或a<a_、Θ> θ_，或a>a_、0 <θ_时，判断老人属于正常身体活动，则自动重新检测。所以本发明能够避免人体如蹲下、弯腰、跳跃等各种正

文档序号 : 【 9604577 】

技术研发人员：杨波,李雪梅,樊鑫
技术所有人：西南大学

备注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
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杨波丨李雪梅丨樊鑫丨西南大学

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