[發(fā)明專利]基于關(guān)節(jié)彎曲與足底壓力的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)疲勞度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810513008.6
• 申請(qǐng)日: 2018-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN108670264B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒騰躍;沈明杰;林壽英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建農(nóng)林大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/11
• 分類號(hào): A61B5/11;A61B5/103
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種基于關(guān)節(jié)彎曲與足底壓力的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)疲勞度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：用于獲取待監(jiān)測(cè)用戶足底壓力數(shù)據(jù)的足底壓力監(jiān)測(cè)單元、用于獲取待監(jiān)測(cè)用戶膝關(guān)節(jié)彎曲度數(shù)據(jù)的膝關(guān)節(jié)彎曲度監(jiān)測(cè)單元、以及根據(jù)獲取的足底壓力數(shù)據(jù)與膝關(guān)節(jié)彎曲度數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算輸出報(bào)警的中心決策預(yù)警單元；中心決策預(yù)警單元通過(guò)計(jì)算結(jié)果，判斷待檢測(cè)用戶當(dāng)前膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)是否過(guò)負(fù)荷；若過(guò)負(fù)荷，則通過(guò)輸出報(bào)警信號(hào)通知運(yùn)動(dòng)者及時(shí)停止運(yùn)動(dòng)或更換運(yùn)動(dòng)方式。本發(fā)明采用足底壓力傳感器組與關(guān)節(jié)彎曲檢測(cè)器構(gòu)成可穿戴監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控并估算膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)受力情況，從而可在運(yùn)動(dòng)過(guò)量時(shí)及時(shí)報(bào)警并督促專業(yè)運(yùn)動(dòng)員或運(yùn)動(dòng)愛好者停止膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到保護(hù)身體的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能穿戴設(shè)備領(lǐng)域，特別是一種基于關(guān)節(jié)彎曲與足底壓力的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)疲勞度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

由于過(guò)量的屈膝運(yùn)動(dòng)，如跑步、騎行等，會(huì)逐漸損傷膝關(guān)節(jié)，因此發(fā)明一款膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)疲勞度監(jiān)測(cè)儀就顯得十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于關(guān)節(jié)彎曲與足底壓力的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)疲勞度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于關(guān)節(jié)彎曲與足底壓力的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)疲勞度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：用于獲取待監(jiān)測(cè)用戶足底壓力數(shù)據(jù)的足底壓力監(jiān)測(cè)單元、用于獲取待監(jiān)測(cè)用戶膝關(guān)節(jié)彎曲度數(shù)據(jù)的膝關(guān)節(jié)彎曲度監(jiān)測(cè)單元、以及分別與所述足底壓力監(jiān)測(cè)單元與所述膝關(guān)節(jié)彎曲度監(jiān)測(cè)單元匹配且根據(jù)獲取的足底壓力數(shù)據(jù)與膝關(guān)節(jié)彎曲度數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算輸出報(bào)警的中心決策預(yù)警單元；所述中心決策預(yù)警單元通過(guò)計(jì)算結(jié)果，判斷待檢測(cè)用戶當(dāng)前膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)是否過(guò)負(fù)荷；若過(guò)負(fù)荷，則通過(guò)輸出報(bào)警信號(hào)通知運(yùn)動(dòng)者及時(shí)停止運(yùn)動(dòng)或更換運(yùn)動(dòng)方式。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述足底壓力監(jiān)測(cè)單元包括：設(shè)置于足底鞋墊內(nèi)的壓力傳感器陣列、與所述壓力傳感器陣列中的壓力傳感器相連的壓力采集模塊以及與所述壓力采集模塊相連的第一藍(lán)牙無(wú)線通信模塊；所述第一藍(lán)牙無(wú)線通信模塊與所述中心決策預(yù)警單元無(wú)線匹配，將采集到了足底壓力數(shù)據(jù)上傳至所述中心決策預(yù)警單元。

在本發(fā)明一實(shí)施例中所述膝關(guān)節(jié)彎曲度監(jiān)測(cè)單元包括：等間隔設(shè)置于佩戴在膝關(guān)節(jié)處護(hù)膝內(nèi)的若干條狀彎曲度傳感器以及與所述條狀彎曲度傳感器的膝關(guān)節(jié)彎曲度采集模塊；所述膝關(guān)節(jié)彎曲度采集模塊與所述中心決策預(yù)警單元通過(guò)總線有線連接，將采集到的膝關(guān)節(jié)彎曲度數(shù)據(jù)上傳至所述中心決策預(yù)警單元。

在本發(fā)明一實(shí)施例中所述中心決策預(yù)警單元包括一中心決策模塊以及分別與該中心決策模型相連的第二藍(lán)牙無(wú)線通信模塊以及預(yù)警模塊；所述第二藍(lán)牙無(wú)線通信模塊與所述足底壓力監(jiān)測(cè)單元無(wú)線匹配，用于接收所述足底壓力監(jiān)測(cè)單元上傳的足底壓力數(shù)據(jù)并傳輸至所述中心決策模塊；所述中心決策模塊通過(guò)總線與所述膝關(guān)節(jié)彎曲度采集模塊相連，接收所述膝關(guān)節(jié)彎曲度采集模塊上傳的膝關(guān)節(jié)彎曲度數(shù)據(jù)；所述中心決策模塊搭載一模式識(shí)別模型，根據(jù)上傳的足底壓力數(shù)據(jù)以及膝關(guān)節(jié)彎曲度數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)是否過(guò)負(fù)荷。

在本發(fā)明一實(shí)施例中所述模式識(shí)別模型根據(jù)如下步驟計(jì)算當(dāng)前膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)是否過(guò)負(fù)荷：

步驟S1：通過(guò)如下方式獲取反映彎曲角度均值的參量g：

其中，D_i為時(shí)刻i通過(guò)關(guān)節(jié)彎曲度監(jiān)測(cè)單元采集到的所有條狀彎曲度傳感器值的平均膝關(guān)節(jié)彎曲角度結(jié)果，i＝1…n，t_i為D_i角度值的持續(xù)時(shí)間，λ為調(diào)整系數(shù)；

步驟S2：通過(guò)如下方式獲取反映彎曲度作用的參量A：

其中，參數(shù)μ與σ為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的數(shù)學(xué)期望與標(biāo)準(zhǔn)差，參數(shù)ω為預(yù)設(shè)調(diào)節(jié)系數(shù)；

步驟S3：通過(guò)如下方式獲取用于決策的總評(píng)估值T：

T＝α·W×β·A×γ·F；