[發(fā)明專利]一種超聲波步態(tài)檢測裝置與方法

有效

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• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN102499692A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫柏青;沈金虎;張秋豪;楊俊友;趙前程;劉曉剛
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/11
• 分類號(hào): A61B5/11
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標(biāo)代理有限公司 21107
• 代理人: 韓輝

1.一種超聲波步態(tài)檢測方法，采用超聲波傳感器檢測人體行走的步態(tài)特征，其特征在于將超聲波檢測裝置安裝在助行機(jī)器人平臺(tái)前方，在受試者身體上不加裝任何檢測設(shè)備，通過多路超聲波傳感器分別檢測受試者左右腿行走時(shí)與超聲波檢測平臺(tái)之間的距離，提取出人體行走時(shí)的步態(tài)信息，分析計(jì)算步態(tài)參數(shù)，包括平均步長，平均步速，步頻，瞬時(shí)速度等參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種種超聲波步態(tài)檢測方法，其特征在于設(shè)置在助行機(jī)器人平臺(tái)上的超聲波檢測裝置與受試者同時(shí)移動(dòng)，多路超聲波檢測受試者在行走過程中左右腿與超聲波檢測平臺(tái)之間的相對(duì)距離數(shù)據(jù)，通過檢測的距離數(shù)據(jù)分析受試者步態(tài)信息，多路獨(dú)立的超聲波和其發(fā)射接受裝置，通過超聲波發(fā)射到受試者腿部并返回到接收端。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波步態(tài)檢測方法，其特征在于所述多路超聲波檢測受試者在行走過程中左右腿與超聲波檢測平臺(tái)之間的相對(duì)距離數(shù)據(jù)時(shí)是通過多路超聲波進(jìn)行循環(huán)數(shù)據(jù)檢測。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波步態(tài)檢測方法，其特征在于檢測系統(tǒng)對(duì)檢測區(qū)域范圍的設(shè)置，包括：

(1)超聲波檢測系統(tǒng)平臺(tái)與受試者行走方向垂直。

(2)通過增加超聲波傳感器數(shù)量來增加檢測區(qū)域的寬度。

(3)通過軟件設(shè)置各路超聲波傳感器的最大檢測距離，避免助行機(jī)器人和其他障礙物對(duì)數(shù)據(jù)檢測產(chǎn)生干擾。

(4)通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改變超聲波傳感器與檢測平臺(tái)之間的角度，減小超聲波檢測時(shí)產(chǎn)生的干擾。

5.權(quán)利要求1所述的超聲波步態(tài)檢測方法中使用的超聲波步態(tài)檢測裝置，其特征在于：包括有基于助行機(jī)器人平臺(tái)的超聲波步態(tài)檢測裝置，多路獨(dú)立的超聲波和其發(fā)射接收裝置，單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與傳輸裝置，安裝在計(jì)算機(jī)之內(nèi)的步態(tài)數(shù)據(jù)處理單元、步態(tài)特征參數(shù)計(jì)算與分析單元。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波步態(tài)檢測裝置，其特征在于：所述的超聲波和其發(fā)射接收裝置采用超聲波測距模塊，該模塊集成有：超聲波信號(hào)觸發(fā)器、超聲波發(fā)射、接收電路，通過觸發(fā)信號(hào)控制超聲波發(fā)射信號(hào)，再通過壓電效應(yīng)的換能器，將接收的超聲波接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓，通過檢測返回電壓時(shí)間檢測障礙物的距離位置。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波步態(tài)檢測裝置，其特征在于：所述的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與傳輸裝置采用PIC16F877A單片機(jī)，每個(gè)I/O口的最大推拉電流能力20mA，用單片機(jī)的四個(gè)I/O口做觸發(fā)信號(hào)，用另四個(gè)I/O接收返回信號(hào)，通過單片機(jī)控制超聲波，設(shè)置在采樣周期內(nèi)部采樣的方式，在規(guī)定的采樣時(shí)間內(nèi)執(zhí)行超聲波檢測，循環(huán)檢測四路距離數(shù)據(jù)，通過單片機(jī)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行串行通訊，將采集回的數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波步態(tài)檢測裝置，其特征在于：所述的步態(tài)數(shù)據(jù)處理與分析單元是根據(jù)四路超聲波檢測的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，去噪，濾波，峰值檢測，周期劃分等處理，合并后的兩路數(shù)據(jù)分別為左腿和右腿與檢測平臺(tái)之間的距離，通過峰值確定在每個(gè)步態(tài)周期中雙腿之間的最大距離，在經(jīng)過比例變換計(jì)算出實(shí)際步長，再計(jì)算出所有步長的均值，便可計(jì)算出平均步長，根據(jù)采樣時(shí)間的提取和峰值檢測，便可計(jì)算出平均步速和步頻。