[發明專利]基于Zigbee加速度傳感網絡的人體坐姿檢測系統及檢測方法

無效

• 申請號: 201110373654.5
• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN102488522A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 寧磊;喬寧;姜開元;楊明川;梁東宇;王偉;王振永;郭慶
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: A61B5/103
• 分類號: A61B5/103
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及人體坐姿檢測系統及檢測方法。

背景技術

隨著信息技術的發展、因特網的普及，越來越多的作業方式由先前的親力親為變成當今的遠程操控，人們坐在一臺連接網絡的計算機就可以完成諸如即時消息瀏覽、網上購物、遠程監控、異地交流以及通過個人PC機完成諸如論文寫作、圖形繪制、科學計算等作業。身處在這樣一個信息大爆炸時代，無論是各種文案工作人員還是青少年學生，他們在利用電腦之余，還要進行長時間的伏案工作、學習。于是，由于坐姿不正確引起的駝背、頸椎病、肩周炎、干眼癥、近視眼等癥狀給人們帶來越來越多的困擾。因此，及時糾正錯誤坐姿并保持正確的坐姿以降低諸如駝背等病癥發生的可能性，或是緩解由這些疾病所帶來的痛苦是當今社會面臨的一個亟待解決的問題。

目前，坐姿校正系統的靈活性和智能化水平比較低，繁重的學習工作任務使得人們無暇佩戴厚重同時又操作復雜的校正設備。無線單片機和傳感器的微型化、低功耗化工藝的提高，以及虛擬儀器技術的普及使得坐姿校正系統的設計得以朝著便攜性、低成本、智能化的方向發展，是智能坐姿校正系統的最佳選擇。

發明內容

本發明是為了解決現有人體坐姿勢檢測及校正系統智能化程度低、以及由于需要佩戴檢測及校正設備導致靈活性差的問題，從而提供一種基于Zigbee加速度傳感網絡的人體坐姿檢測系統及檢測方法。

基于Zigbee加速度傳感網絡的人體坐姿檢測系統，它包括三軸加速度傳感器、Zigbee網絡發射器、Zigbee網絡接收器和上位機，三軸加速度傳感器和Zigbee網絡發射器通過導線連接；三軸加速度傳感器的三軸加速度信號輸出端與Zigbee網絡發射器的三軸加速度信號輸入端連接；Zigbee網絡發射器的信號發射端通過Zigbee網絡與Zigbee網絡接收器的信號接收端無線連接；Zigbee網絡接收器的三軸加速度信號輸出端與上位機的三軸加速度信號輸入端連接。

將上述系統中的三軸加速度傳感器固定在待檢測的人體的胸部以上的部位，然后啟動系統，所述人體坐姿檢測方法由以下步驟實現：

步驟一、三軸加速度傳感器實時采集人體的三軸加速度信息，并將所述三軸加速度信息經Zigbee網絡發射器發射至Zigbee網絡；

步驟二、Zigbee網絡接收器從Zigbee網絡接收三軸加速度信息，并發送至上位機；

步驟三、上位機將步驟二接收到的人體的三軸加速度值轉換為人體傾斜角度，并判斷獲得的人體傾斜角度是否超過預設的傾斜閾值，如果判斷結果為是，則輸出判斷結果，并將該結果作為人體坐姿檢測結果；如果判斷結果為否，則執行下一時刻的人體坐姿檢測。

步驟一中所述三軸加速度傳感器采集人體的三軸加速度值的方法具體為：

用歐拉角的形式表示一個坐標系的轉動，設OLMN為定坐標系，設OX₀Y₀Z₀為動坐標系，起始時定坐標系與動坐標系重合，當動坐標系繞M軸轉動角度θ和繞N軸轉動角度之后，動坐標X₀Y₀Z₀的位置變為OXYZ；

即：

式中：X₀、Y₀和Z₀分別為初始位置時，三軸加速度傳感器的X₀軸、Y₀軸和Z₀軸向上的加速度輸出值；

然后，通過公式：

獲得人體的三軸加速度值。

有益效果：本發明在使用時，將三軸加速度傳感器和Zigbee網絡發射器固定在待檢測人體且與肩部等高處，即可通過Zigbee網絡實現檢測，智能化程度高；同時，由于三軸加速度傳感器和Zigbee網絡發射器的體積小、質量輕，因此，檢測系統的靈活性較高。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；圖2是本發明方法的流程示意圖。

具體實施方式