[發(fā)明專利]基于六軸傳感器的人體非正常姿勢識(shí)別方法及矯正裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010793000.7
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號(hào): CN111968349A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田曉光;孫賽偉;周東輝;秦飛躍;劉麗娜
• 申請（專利權(quán)）人: 黃河交通學(xué)院
• 主分類號(hào): G08B21/24
• 分類號(hào): G08B21/24;G08B25/10;A61B5/11
• 代理公司: 鄭州中原專利事務(wù)所有限公司 41109
• 代理人: 王曉麗

1.基于六軸傳感器的人體非正常姿勢矯正裝置，包括背心本體(1)，本體(1)背面固定有傳感器(2)，其特征在于：本體(1)上固定有主控電路(3)，傳感器(2)分別設(shè)置在背心對應(yīng)人體的兩肩胛骨與腰部脊柱處，本體(1)上固定有提醒模塊(4)，所述主控電路(3)由微處理器和電源模塊構(gòu)成，微處理器分別與傳感器和提醒模塊連接，電源模塊分別與微處理器、傳感器和提醒模塊連接，電源模塊上設(shè)置有外接接口，電池通過外接接口與電源模塊連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于六軸傳感器的人體非正常姿勢矯正裝置，其特征在于：所述的提醒模塊(4)為振動(dòng)馬達(dá)，提醒模塊(4)設(shè)置固定在背心對應(yīng)人體的兩肩胛骨處以及腰部脊柱處。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于六軸傳感器的人體非正常姿勢矯正裝置，其特征在于：所述的背心對應(yīng)人體的兩肩胛骨與腰部脊柱處的傳感器(2)均為MPU6050六軸傳感器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于六軸傳感器的人體非正常姿勢矯正裝置，其特征在于：所述微處理器為STM32系列處理器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于六軸傳感器的人體非正常姿勢矯正裝置，其特征在于：所述電源模塊的控制芯片為RT9167芯片。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于六軸傳感器的人體非正常姿勢矯正裝置，其特征在于：所述主控電路(3)固定在本體(1)對應(yīng)人體的腰部右側(cè)處。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于六軸傳感器的人體非正常姿勢矯正裝置，其特征在于：還包括無線通信模塊，無線通信模塊安裝在主控電路上，無線通信模塊分別與微處理器電源模塊連接，無線通信模塊與移動(dòng)終端通信。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于六軸傳感器的人體非正常姿勢矯正裝置，其特征在于：電池為聚合物鋰離子電池，電池端接口為USB Type-C母頭，電源模塊端接口為USB Type-C公頭。

9.一種包含有權(quán)利1-8中任一項(xiàng)所述的基于六軸傳感器的人體非正常姿勢識(shí)別方法：以人體建立空間直角坐標(biāo)系，以兩肩胛骨的方向?yàn)閅軸并規(guī)定左肩方向?yàn)檎较颍考怪较驗(yàn)閆軸并規(guī)定正向上方向?yàn)檎较颍怪庇诒承谋倔w(1)的方向?yàn)閄軸并規(guī)定人體正向前為正方向，在人體做動(dòng)作時(shí)傳感器(2)有特定的繞行方向以及繞行角度，通過檢測繞行方向與繞行角度對人體動(dòng)作進(jìn)行分類與識(shí)別；

左肩處的傳感器(2)繞X軸、Y軸、Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度分別以α₁、β₁、γ₁表示；

右肩處的傳感器(2)繞X軸、Y軸、Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度分別以α₂、β₂、γ₂表示；

脊柱處的傳感器(2)繞X軸、Y軸、Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度分別以α₃、β₃、γ₃表示；

步驟一：微處理器收集各傳感器數(shù)據(jù)并分別計(jì)算出K₁、K₂、K₃、K₄、K₅、K₆的值，算公式如下：

∣∣α₁∣-∣α₃∣∣＝K₁ ∣∣α₂∣-∣α₃∣∣＝K₂

∣∣β₁∣-∣β₃∣∣＝K₃ ∣∣β₂∣-∣β₃∣∣＝K₄

∣∣γ₁∣-∣γ₃∣∣＝K₅ ∣∣γ₂∣-∣γ₃∣∣＝K₆

步驟二：微處理器求K₁、K₂、K₃、K₄、K₅、K₆六組數(shù)據(jù)的平均數(shù)，設(shè)定人體處于靜態(tài)的正常姿態(tài)下平均數(shù)的值小于等于a，設(shè)定人體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下平均數(shù)的值大于等于b；

若a(K1+K2+K3+K4+K5+K6)/6b，則進(jìn)行步驟三；

若(K1+K2+K3+K4+K5+K6)/6≤a，則說明使用者處于靜態(tài)的正常姿態(tài)下，不做提醒，間隔t秒后返回步驟一；

若(K1+K2+K3+K4+K5+K6)/6≥b，則說明使用者處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不做提醒，間隔t秒后返回步驟一；

步驟三:判斷K₁、K₂的平均數(shù)是否大于a；

若(K₁+K₂)/2＞a，則進(jìn)行判斷K₁與K₂差值的大小，其中k為設(shè)定的誤差值；

①若0≤|K₁-K₂|≤k，則說明左右肩膀不平，微處理器(3)將控制左右肩的提醒模塊(4)同時(shí)連續(xù)性振動(dòng)；

②若k＜|K₁-K₂|，則說明單個(gè)肩膀不平，微處理器(3)將控制左右肩的提醒模塊(4)低頻交錯(cuò)振動(dòng)；

若(K₁+K₂)/2≤a，則進(jìn)行步驟四；

步驟四：判斷K₃、K₄的平均數(shù)是否大于a；

若(K₃+K₄)/2＞a，則說明脊柱彎曲，微處理器將控制三個(gè)提醒模塊同時(shí)振動(dòng)；

若(K₃+K₄)/2≤a，則進(jìn)行步驟五；

步驟五：判斷K₅、K₆的平均數(shù)是否大于a；

若(K₅+K₆)/2＞a，則進(jìn)行判斷K₅與K₆差值的大小，其中k為設(shè)定的誤差值；

①若0≤|K₅-K₆|≤k，則說明左右肩膀一前一后，微處理器(3)將控制左右肩的提醒模塊(4)同時(shí)間斷性振動(dòng)；

②若k＜|K₅-K₆|，則說明單個(gè)肩膀向前或向后，微處理器(3)將控制左右肩的提醒模塊(4)高頻交錯(cuò)振動(dòng)；

若(K₅+K₆)/2≤a，則滿足靜態(tài)的姿勢條件，但判斷是正常的姿勢不做提醒；

步驟六：步驟二、步驟三、步驟四、步驟五判斷完畢后，間隔t秒返回步驟一，重新進(jìn)行檢測計(jì)算。