可穿戴人體運動姿態(tài)測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了可實時監(jiān)測運動姿態(tài)的可穿戴人體運動姿態(tài)測量裝置，包括控制芯片模塊，所述控制芯片模塊上安裝有依次連接的姿態(tài)監(jiān)測電路模塊、遠程報警端電路模塊和無線通信電路模塊；所述控制芯片模塊、姿態(tài)監(jiān)測電路模塊、遠程報警端電路模塊和無線通信電路模塊均通過電源模塊供電。所述控制芯片模塊以STM32F103C8T6作為控制芯片，通過串口總線與MPU6050模塊連接，進行姿態(tài)數(shù)據(jù)采集。本裝置運用了單片機技術，無線通信技術，姿態(tài)識別技術等多種信息技術融合在一起，實現(xiàn)了對人體運動狀態(tài)的監(jiān)測和分析，結(jié)合無線傳輸技術實現(xiàn)遠程監(jiān)控和報警，最終實現(xiàn)了對人體姿態(tài)識別的自動化和智能化，為運動姿態(tài)識別系統(tǒng)的設計提供了一種新的設計思路和方法。
【專利說明】可穿戴人體運動姿態(tài)測量裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種人體姿態(tài)測量裝置，尤其是一種結(jié)構(gòu)簡單可靠、設計巧妙、智能化程度高的可穿戴人體運動姿態(tài)測量裝置。

【背景技術】
[0002]人體姿態(tài)包括人體的靜止姿態(tài)和運動姿態(tài)，人體運動姿態(tài)測量是指以人為研究對象，通過測量手段測得人體或人體局部部位在運動時有關人體姿態(tài)的信息，包括空間位置，空間形態(tài)，運動速度、夾角、力、加速度、肌電信號等，并分析測得信息從而了解或獲取人體的瞬間姿態(tài)及姿態(tài)變化規(guī)律。人體運動姿態(tài)測量是人體信息獲取必不可少的測試技術，在體育訓練、步態(tài)和動作識別、醫(yī)療康復、運動和健康管理以及生物認證等領域都有著廣泛的應用。
[0003]人體運動姿態(tài)測量方法包括五種:
[0004]其一，機械跟蹤法，利用機械相對位移或檢測元件特性的物理變化，檢測人體運動中各個運動部位間的相對運動關系，如應變片式分布角度傳感系統(tǒng)，光纖數(shù)據(jù)衣，數(shù)據(jù)手套坐寸ο
[0005]其二，電磁跟蹤法，利用三軸線圈發(fā)射低頻電磁場，用固定在被測對象上的三軸磁探測器探測磁場的變化信息，通過電磁發(fā)射信號和感應信號之間的耦合關系確定被測對象的方位。此類系統(tǒng)一般由發(fā)射源、接收傳感器和數(shù)據(jù)處理單元組成。
[0006]其三，聲學跟蹤法，常用的聲學式運動捕捉裝置由發(fā)送器、接收器和處理單元組成，發(fā)送器是一個固定的超聲波發(fā)生器，接收器一般由呈三角形排列的三個超聲探頭組成。通過測量聲波從發(fā)送器到接收器的時間或者相位差，計算并確定接收器的位置和方向。
[0007]其四，光學跟蹤法，固定視場中的多視角合成裝置，通過特定空間中分布的CCD鏡頭從不同角度攝取活體運動圖像，再按照一定的空間關系重構(gòu)運動過程。
[0008]其五，加速度跟蹤法，利用MEMS技術，將加速度傳感器固定于人體的檢測部位，采集人體運動時相應部位的加速度狀態(tài)，再交由處理單元運算。人體運動姿態(tài)測量系統(tǒng)設計與應用處理，通常由傳感器和處理單元組成。
[0009]基于光學跟蹤法的攝影攝像測量法是目前應用最廣泛的一種人體運動姿態(tài)測量方法，攝影攝像法存在著極大的缺點，雖然它可以捕捉實時運動，但后期處理的工作量較大，其中包括標記點的識別、跟蹤、空間坐標的計算等等。除此之外，對于測量場地的光照、反射情況有一定的要求，裝置定標也較為繁瑣。特別是當運動復雜時，不同部位的標記點有可能發(fā)生混淆、遮擋，產(chǎn)生錯誤結(jié)果，這時需要人工干預后續(xù)處理過程。
[0010]近年來，MEMS和半導體技術的發(fā)展與成熟，微型加速度傳感器已經(jīng)較為廣泛地運用于設計人體訓練強度監(jiān)測儀和肢體運動微型檢測系統(tǒng)等方面?；贛EMS技術的加速度跟蹤法是一種接觸式測量方法，但是由于加速度傳感器本身的體積較小，可以將其固定于人體，對人體活動產(chǎn)生的影響極小。并且能夠利用無線通信技術進行通信，該方法對于其他配套設備沒有位置的要求(如電磁跟蹤法中的發(fā)射源、聲學跟蹤法中的超聲波發(fā)射器等)，僅靠單點獨立運行即可完成一個測量點的檢測，在大多數(shù)情況下，加速度傳感器對環(huán)境也不如攝影攝像測量法敏感，同時其具有成本較低的優(yōu)勢，因此，加速度跟蹤測量技術為人體運動姿態(tài)測量提供了一條更為簡捷的路徑，也為其自身創(chuàng)造了廣闊的應用前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為解決上述問題，基于上述背景，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單可靠、設計巧妙、智能化程度高的可穿戴人體運動姿態(tài)測量裝置。
[0012]實現(xiàn)本發(fā)明目的的可穿戴人體運動姿態(tài)測量裝置，包括控制芯片模塊，所述控制芯片模塊上安裝有依次連接的姿態(tài)監(jiān)測電路模塊、遠程報警端電路模塊和無線通信電路模塊；
[0013]所述控制芯片模塊、姿態(tài)監(jiān)測電路模塊、遠程報警端電路模塊和無線通信電路模塊均通過電源模塊供電。
[0014]所述控制芯片模塊以STM32F103C8T6作為控制芯片，通過串口總線與MPU6050模塊連接，進行姿態(tài)數(shù)據(jù)采集。
[0015]所述姿態(tài)監(jiān)測電路模塊由STM32單片機，時鐘電路，復位電路，JLINK下載插槽，無線通信NRF24L01模塊電路，MPU6050插口電路，按鍵設置電路，LED燈和蜂鳴器報警等電路組成。
[0016]所述無線通信電路模塊nrf24101與單片機數(shù)據(jù)傳輸采用SPI接口。中斷引腳IRQ與單片機外部中斷引腳相連，可以產(chǎn)生發(fā)送完成中斷，達到最多次重發(fā)中斷，接收完成中斷。
[0017]所述電源模塊采用3節(jié)5號電池供電。
[0018]本裝置運用了單片機技術，無線通信技術，姿態(tài)識別技術等多種信息技術融合在一起，實現(xiàn)了對人體運動狀態(tài)的監(jiān)測和分析，結(jié)合無線傳輸技術實現(xiàn)遠程監(jiān)控和報警，最終實現(xiàn)了對人體姿態(tài)識別的自動化和智能化，為運動姿態(tài)識別系統(tǒng)的設計提供了一種新的設計思路和方法。
[0019]本專利整體結(jié)構(gòu)簡單，設計巧妙，制造成本不高，操作方便，有利于大規(guī)模推廣使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的可穿戴人體運動姿態(tài)測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖[0021 ] 圖2為姿態(tài)監(jiān)測電路模塊的電路圖
[0022]圖3為無線通信電路模塊的電路圖
[0023]圖4為電源模塊的電路圖
[0024]圖5為遠程報警電路模塊的電路圖

【具體實施方式】
[0025]如圖1-圖5所示，本發(fā)明的可穿戴人體運動姿態(tài)測量裝置，包括控制芯片模塊，所述控制芯片模塊上安裝有依次連接的姿態(tài)監(jiān)測電路模塊、遠程報警端電路模塊和無線通信電路模塊；
[0026]所述控制芯片模塊、姿態(tài)監(jiān)測電路模塊、遠程報警端電路模塊和無線通信電路模塊均通過電源模塊供電。
[0027]所述控制芯片模塊以STM32F103C8T6作為控制芯片，通過串口總線與MPU6050模塊連接，進行姿態(tài)數(shù)據(jù)采集。
[0028]所述姿態(tài)監(jiān)測電路模塊由STM32單片機，時鐘電路，復位電路，JLINK下載插槽，無線通信NRF24L01模塊電路，MPU6050插口電路，按鍵設置電路，LED燈和蜂鳴器報警等電路組成。
[0029]所述無線通信電路模塊nrf24101與單片機數(shù)據(jù)傳輸采用SPI接口。中斷引腳IRQ與單片機外部中斷引腳相連，可以產(chǎn)生發(fā)送完成中斷，達到最多次重發(fā)中斷，接收完成中斷。
[0030]所述電源模塊采用3節(jié)5號電池供電。
[0031]上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神前提下，本領域普通工程技術人員對本發(fā)明技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.可穿戴人體運動姿態(tài)測量裝置，其特征在于，包括控制芯片模塊，所述控制芯片模塊上安裝有依次連接的姿態(tài)監(jiān)測電路模塊、遠程報警端電路模塊和無線通信電路模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴人體運動姿態(tài)測量裝置，其特征在于，所述控制芯片模塊、姿態(tài)監(jiān)測電路模塊、遠程報警端電路模塊和無線通信電路模塊均通過電源模塊供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴人體運動姿態(tài)測量裝置，其特征在于，所述控制芯片模塊以STM32F103C8T6作為控制芯片，通過串口總線與MPU6050模塊連接，進行姿態(tài)數(shù)據(jù)采集。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴人體運動姿態(tài)測量裝置，其特征在于，所述姿態(tài)監(jiān)測電路模塊由STM32單片機，時鐘電路，復位電路，JLINK下載插槽，無線通信NRF24L01模塊電路，MPU6050插口電路，按鍵設置電路，LED燈和蜂鳴器報警等電路組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴人體運動姿態(tài)測量裝置，其特征在于，所述無線通信電路模塊nrf24101與單片機數(shù)據(jù)傳輸采用SPI接口，中斷引腳IRQ與單片機外部中斷引腳相連，可以產(chǎn)生發(fā)送完成中斷，達到最多次重發(fā)中斷，接收完成中斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴人體運動姿態(tài)測量裝置，其特征在于，所述電源模塊采用3節(jié)5號電池供電。
【文檔編號】A61B5/11GK104434121SQ201410618067
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】王巍, 劉召鵬, 魏丁丁, 李林茂, 趙曉輝 申請人:河北工程大學