一种防止人摔伤的衣服及方法
[0044] 气体发生器7采用混合式气体发生器，其产生气体的药剂主要以硝酸铵、硝酸锶 和硝酸胍为主，使用少量二氧化锰为催化剂、PVA17-88为粘合剂。当气体发生器7开始工 作时，能够在极短的时间内产生足够的气体充满气囊8,整个过程均能保证人的安全。
[0045] 人在摔倒前，会出现一些警示，如：行走不连续，平衡感变差、步幅变短、脚无法抬 到合适的高度等，这些行为使人难以控制身体的倾倒，摔倒事件很快发生，其与人体的正常 动作（如蹲下）相比时间更短、动作更剧烈。由于身体瞬间向某一个方向倾倒，身体的重心 也会瞬间向倾斜方向移动，在摔倒过程中俯仰角、加速度的变化最为明显。我们利用三轴 加速度和陀螺仪来监测人体运动过程中加速度、角度值的变化，对人的摔倒状态进行建模， 利用所测参数对人的身体姿态进行分析便能够及时检测出摔倒的征兆并与日常活动区分。 如图4所示，本发明以运动检测模块的安装位置为坐标原点，以人体前向为X轴，人体侧向 右手方为y轴，竖直向上方向为z轴，其中，加速度强度值a和倾斜角度值Θ的计算公式以 下：
[0046]
其中aiSx轴上的加速度值，a2Sy轴上的加速度值，a3 为z轴方向上的加速度值；
[0048] 如图1所示，气囊控制器还包括与控制器4连接的光电耦合模块9,当a>a_，且 θ>θ_时，若触发模块5未被启动，则通过光电耦合模块9中镁光发生器直接实现气体 发生器7的触发，帮助气囊8及时准确地展开。同时光电耦合模块9可实现功能扩展、无线 数据写入读出等。
[0049] 如图1所示，气囊控制器还包括与控制器4连接的预警诊断模块10,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，便于维修处理。比如：当控制器4未接收到所述运动 检测模块所采集的各加速度值以及角速率中的任一时，控制器4送出el信号；当上电自检 不能设置a<a_、θ<Θ_时，控制器4送出e2信号；当a>a_、θ>Θ_时，若没有 启动触发模块5,控制器4送出e3信号；当a<a_且θ<Θnax，或a <a_且θ>Θnax， 或a>a_且θ<θ_时，没有自动重新检测时，控制器4送出e4信号。
[0050] 本发明所述防止人摔伤的衣服中，所述气囊8、气囊控制器和运动检测模块均安装 在衣服的夹层中，故不会影响衣服的舒适性。
[0051] 本发明所述的一种防止人摔伤的方法，使用者穿戴本发明所述的防止人摔伤的衣 月艮，如图4所示，以运动检测模块的安装位置为坐标原点，以人体前向为X轴，人体侧向右手 方为y轴，竖直向上方向为z轴，包括以下步骤：
[0052] 步骤1、所述三轴加速度传感器1输出X、y、z轴上的加速度值，所述双轴陀螺仪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 ;
[0053] 步骤2、控制器4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,并进入步骤1 ;
[0054] 所述加速度强度值a和倾斜角度值Θ的计算公式以下：
[0055]
，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；
[0057] 所述步骤1中，所述预警诊断模块10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。
[0058] 所述步骤2中，所述预警诊断模块10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。当 a>amM、θ〉时，若没有启动触发模块5,由光电親合模块9启动气体发生器7为气 囊8充气。
【主权项】
1. 一种防止人摔伤的衣服，包括衣服本体，在衣服本体上设有衣领和衣袖，其特征在 于：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，W及衣领处分 别设有气囊（8); 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（4)、AD转换器（2)、 电源模块化）、触发模块（5)和气体发生器（7)， 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=维加速度和相 对转角； 所述运动检测模块包括=轴加速度传感器（1)和双轴巧螺仪（3)，=轴加速度传感器 (1)和双轴巧螺仪做分别与AD转换器似连接，AD转换器似与控制器（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)分别与 各气囊（8)连接，电源模块（6)分别与控制器（4)、触发模块巧）、气体发生器（7)连接； 所述=轴加速度传感器（1)输出x、y、Z轴上的加速度值，所述双轴巧螺仪（3)输出人 体转角的角速率，AD转换器（2)将各轴的加速度值W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0，并将所 述加速度强度值a与预设加速度强度阀值am。、比较，同时将所述倾斜角度值0与预设倾斜 角度阀值0m。此较，当a>am。,，且0 > 0m。拥，则认为人会摔倒，控制器（4)启动触发模 块巧），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); 所述加速度强度值a和倾斜角度值0的计算公式W下：,其中：曰1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；其中：g= 9. 8N.m/s2。2. 根据权利要求1所述的防止人摔伤的衣服，其特征在于：所述气囊控制器还包括与 控制器（4)连接的光电禪合模块巧），当a>am。,，且0 > 0m。拥，若触发模块妨未被启 动，则通过光电禪合模块（9)启动气体发生器（7)为气囊（8)充气。3. 根据权利要求1或2所述的防止人摔伤的衣服，其特征在于：所述气囊控制器还包 括与控制器（4)连接的预警诊断模块（10)，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。4. 根据权利要求1或2所述的防止人摔伤的衣服，其特征在于：所述气囊（8)、气囊控 制器和运动检测模块均安装在衣服的夹层中。5. -种防止人摔伤的方法，其特征在于：使用者穿戴如权利要求1至4任一所述的防 止人摔伤的衣服，包括W下步骤： 步骤1、所述^轴加速度传感器（1)输出X、y、Z轴上的加速度值，所述双轴巧螺仪（3) 输出人体转角的角速率，AD转换器（2)将各轴的加速度值W及角速率转换为数字信号并发 送给控制器（4); 步骤2、控制器（4)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0，并 将所述加速度强度值a与预设加速度强度阀值am。、比较，同时将所述倾斜角度值0与预设 倾斜角度阀值0m。、比较，当a>am。、，且0 > 0m。、时，则认为人会摔倒，控制器（4)启动触 发模块巧），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)，并进入步骤1 ; 所述加速度强度值a和倾斜角度值0的计算公式W下：其中：曰1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；'其中：邑=9.8N. m/s2。6. 根据权利要求5所述的防止人摔伤的方法，其特征在于：所述步骤1中，所述预警诊 断模块（10)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； 所述步骤2中，所述预警诊断模块（10)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。7. 根据权利要求5或6所述的防止人摔伤的方法，其特征在于：所述步骤2中，当a> am。、、0 > 0m。、时，若没有启动触发模块巧），则由光电禪合模块（9)启动气体发生器为气 囊做充气。
【专利摘要】本发明公开了一种防止人摔伤的衣服及方法，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；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，衣服本体在对应人体的胸部位置处设有运动检测模块，运动检测模块与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。本发明能够对人体的头部、颈部、肩部、肘部、腕部和腰部进行保护。
【IPC分类】A41D13/05, A41D13/08
【公开号】CN105361277
【申请号】CN201510189539
【发明人】杨波, 李雪梅, 樊鑫
【申请人】西南大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年4月21日
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。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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