可調(diào)節(jié)的人體姿勢檢測提醒裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是提供一種可以通過藍牙來用手機設(shè)置的行走和坐姿檢測及久坐提醒的裝置。包含檢測模塊、藍牙模塊、控制模塊、振動模塊和電源模塊五部分。檢測模塊主要為三軸加速度傳感器，負責(zé)將測量的佩戴者背部角度數(shù)據(jù)傳給控制模塊；控制模塊接收來自檢測模塊的數(shù)據(jù)，并進行計算分析佩戴者是否姿勢正確，并通過振動模塊的振動來提醒用戶改正姿勢；藍牙模塊與手機連接，通過APP對裝置進行調(diào)整，以適應(yīng)不同的人群和要求。檢測模塊檢測垂直方向的加速度值來判斷坐立和行走模式。如果佩戴者在坐姿情況下超時也會振動提醒佩戴者進行活動。該裝置可適應(yīng)多種情況且便攜靈活，可幫助佩戴者形成良好的習(xí)慣。
【專利說明】可調(diào)節(jié)的人體姿勢檢測提醒裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種基于藍牙的行走和坐姿檢測及久坐提醒的裝置，該發(fā)明可以實現(xiàn)對佩戴者在行走時或坐下時是否駝背以及是否長時間久坐，通過振動方式來提醒用戶更改姿勢，以達到保護脊椎的目的。

【背景技術(shù)】
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[0002]隨著社會的發(fā)展，越來越多的工作需要人們坐下來辦公，尤其是IT類和文案類的公司，員工大量時間都坐在電腦前。還有中小學(xué)生，隨著學(xué)業(yè)壓力增加，白天和晚上都在伏案學(xué)習(xí)。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的報告:每年約有200多萬人因長時間坐著不動而死亡；預(yù)計到2020年，全球?qū)⒂?0%的疾病是由坐得太久、缺乏運動而導(dǎo)致的。隨著長時間的久坐低頭，也會容易導(dǎo)致脊椎變形導(dǎo)致駝背現(xiàn)象改變形體，影響形體外觀，更嚴重者會壓迫到人體某些神經(jīng)，造成神經(jīng)障礙；長時間近距離學(xué)習(xí)和使用電腦也會影響眼睛，導(dǎo)致近視。所以人們需要在日常生活中需要時刻提醒自己保持正確的姿勢，避免久坐，從而形成良好習(xí)慣。
[0003]市場上已經(jīng)有一些相關(guān)的人體姿勢矯正的設(shè)備，大多是通過被動方式，比如矯姿帶等，但是這類產(chǎn)品佩戴相對不方便而且會影響部分人體肌肉，被動方式也不會使佩戴者主種形成良好的站姿和坐姿；另一種設(shè)備是多為學(xué)生使用的坐姿矯正器，通過安裝在書桌上，與桌面形成一定距離，進而避免形成駝背和近視，但是這類產(chǎn)品使用條件有限，多為固定，并不便攜，也不利于成人的使用。上述產(chǎn)品都不能做到隨時隨地主動提醒用戶的不良姿勢，具有很多局限性。另外一些相關(guān)的電子類檢測提醒裝置，只能實現(xiàn)簡單的坐姿狀態(tài)檢測和提醒，功能相對簡單，無法適應(yīng)多種情況，用戶體驗較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種能實時隨地檢測佩戴者的行走或久坐的姿勢狀態(tài)，并提醒佩戴者，使佩戴者主動形成良好的習(xí)慣。
[0005]本發(fā)明的基于藍牙的行走和坐姿檢測及久坐提醒設(shè)備包含檢測模塊、控制模塊、藍牙模塊、振動模塊、電源模塊。檢測模塊主要為三軸加速度傳感器，將采集到的人體背部角度和加速度變化值傳給控制模塊；控制模塊主要由MCU構(gòu)成，負責(zé)整個裝置的正常運行，判斷檢測模塊傳來的數(shù)值，以分析佩戴者是否背部彎曲或者長時間久坐，并通過振動模塊對佩戴者進行提示；藍牙模塊負責(zé)與手機連接，通過APP來設(shè)置矯正，并可將該裝置記錄上傳給手機進行顯示；振動模塊為由微型電機構(gòu)成的振動馬達，來對佩戴者進行提醒；電源模塊負責(zé)將給各模塊進行穩(wěn)定供電。
[0006]上述的檢測模塊的三軸加速度傳感器采用ADXL345，支持通過I2C或SPI通信，可輸出16位數(shù)據(jù)格式。
[0007]上述的控制模塊的MCU采用TI的MSP430F2121，是16位的超低功耗微控制器，具有4KBR0M和256B的RAM,支持I2C和SPl通信。
[0008]上述藍牙模塊采用支持藍牙4.0協(xié)議的低功耗模塊，可與多種藍牙設(shè)備連接通訊。
[0009]上述電源模塊采用可充電鋰電池供電，可實現(xiàn)更長時間的續(xù)航，減輕整體設(shè)備的重量和體積。
[0010]根據(jù)資料顯示，人體脊椎傾斜角度偏離正常角度大于15度時，時間達到40?50秒，就可能開始形成不良習(xí)慣。將人體脊椎正常生理曲度設(shè)置到控制器中，再設(shè)置一個傾斜變化門限值，通過差值來判斷是否坐姿或者行走時背部角度不正確。
[0011]本發(fā)明的裝置中的三軸加速度傳感器以脊椎正常曲度值為正確角度基準值，并測量脊椎相對正確角度基準值的變化值，固定一個門限值，當(dāng)變化值超過該門限值時，MCU做出判斷并通過控制振動模塊來提醒佩戴者。
[0012]本裝置可以檢測佩戴者是在站立姿態(tài)還是坐姿，當(dāng)佩戴者站立起來時，三軸加速度傳感器會檢測到在垂直方向的一個向上的加速度值，在一定時間內(nèi)沒有其它大的加速度值變化，由此判斷佩戴者站立，MCU進入站立模式，再通過該模式下的角度變化值，來判斷佩戴者是否在走路時屬于彎腰駝背，通過振動模塊來提醒佩戴者；當(dāng)佩戴者坐下時，三軸加速度傳感器會檢測到在垂直方向的一個向下的加速度值，在一定時間內(nèi)沒有其它大的加速度值變化，由此判斷佩戴者坐下，MCU進入坐姿模式，再通過該模式下的角度變化值，來判斷佩戴者在坐姿時是否背部彎曲過度，如果超過門限值則通過振動提醒佩戴者。
[0013]本裝置也可檢測佩戴者是否長時間久坐，MCU設(shè)置一個坐姿模式計時時間值，當(dāng)佩戴者在坐姿模式下時，時間達到該值時，例如45分鐘，說明佩戴者長時間久坐不動，則通過振動提醒佩戴者進行適當(dāng)活動。
[0014]本裝置的藍牙模塊可連接手機等設(shè)備，實現(xiàn)對該裝置的配置。裝置默認的檢測角度參數(shù)適合大多數(shù)人群，但部分人群以及佩戴位置的差異，并不一定適配每個人，所以可以通過手機APP來進行配置校正。進入手機APP設(shè)置模式可以分別設(shè)置行走模式和坐姿模式下的正常角度值，當(dāng)用戶在坐姿背部角度正確情況下按下“坐姿正確角度”，則此時用戶的坐姿角度被設(shè)置為坐姿正確角度基準值；站立模式設(shè)置同上；坐姿模式下的“久坐提醒”值，可以輸入相應(yīng)的提醒分鐘數(shù)來更改。提醒用的振動也可以設(shè)置相應(yīng)的振動強度和振動時間，以便滿足佩戴者的舒適度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是整個裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是整個裝置主程序流程圖。
[0017]具體實施方法
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0019]如圖1所示，是基于藍牙的行走和坐姿檢測及久坐提醒的裝置，左側(cè)部分是本裝置的核心部分，包含檢測模塊1，控制模塊2，藍牙模塊3，振動模塊4，電源模塊5?？刂颇K2為核心控制檢測模塊1、藍牙模塊3和振動模塊4，完成主要功能。當(dāng)裝置佩戴在使用者身上工作時，檢測模塊I實時檢測佩戴者背部的角度變化數(shù)據(jù)，將檢測數(shù)據(jù)傳給控制模塊2，控制模塊2接收數(shù)據(jù)后通過算法計算出佩戴者的背部角度值，與存儲的正常角度值求差，之后判斷是否超過警告角度值，如果超過預(yù)設(shè)警告值則通過振動模塊4提醒佩戴者；藍牙模塊3主要連接手機，實現(xiàn)發(fā)送本機的數(shù)據(jù)給手機端，接受來自手機端的設(shè)置參數(shù)，完成對本裝置的調(diào)整工作。右側(cè)部分是手機部分的結(jié)構(gòu)圖，APP安裝在以Android為系統(tǒng)的手機上，通過手機藍牙功能實現(xiàn)連接該模塊，將設(shè)置數(shù)據(jù)傳給本裝置。
[0020]檢測模塊I的三軸加速度傳感器傳感器因為地心引力的影響，在水平情況下會有一個固定的重力加速度值g，當(dāng)傳感器傾斜時，X軸、Y軸、Z軸三個方向會有重力加速度值的分量變化產(chǎn)生，傳感器將三軸的分量變化采集到傳給控制模塊2，控制模塊2通過反三角函數(shù)的計算，得出此時裝置的傾斜角度。
[0021]本裝置啟動后默認進入站立模式，啟動后通過檢測一定時間內(nèi)的垂直加速度值的變化情況，如果有較長時間內(nèi)垂直加速度值穩(wěn)定則認為佩戴者處于坐姿狀態(tài)，裝置自動切換到坐姿模式工作，后續(xù)的工作模式切換，通過檢測垂直加速度值得變化來判斷，若有垂直方向上產(chǎn)生一個較大的加速度值變化，則工作模式發(fā)生改變，原理是穩(wěn)定時只有一個向下的重力加速度值g，加速度值變化增大則進入坐姿模式，加速度值變化減小則進入站立模式。
[0022]在坐姿模式下，控制模塊2將得到的角度值與默認坐姿正常值求差，該差值再與默認坐姿角度警告值對比，當(dāng)所測實時角度值超過該值時，振動模塊4通過振動來提醒佩戴者進行姿勢恢復(fù)，同時在進入坐姿模式時啟動一個計時器，當(dāng)超過預(yù)設(shè)時間時也產(chǎn)生一個振動提醒，達到久坐提醒功能。
[0023]在站立模式下，檢測方法與坐姿模式相同，只是默認站立角度正常值與默認坐姿角度正常值不同，也沒有計時器的啟動。
[0024]佩戴者通過藍牙模塊3配對手機后，可對裝置的默認角度值進行設(shè)置。佩戴者可以以正確的姿態(tài)坐下或者站立，通過APP將此時正確的角度值設(shè)置為正確角度值，在工作時，通過檢測到的角度值與該正確角度值求差，進而判斷是否超過警告門限值；同時APP也可調(diào)整振動模塊4的振動強度和每次振動時間，從而滿足佩戴者的舒適度。
[0025]圖2所示為控制模塊2的程序流程圖。裝置啟動后首先檢查是否進行藍牙配對，如果配對則進入配對流程，否則直接進入工作模式，默認先進入站立模式。
[0026]本裝置佩戴方法:可以將其夾在后衣領(lǐng)口，或者夾在衣服前面上衣扣處，方便小巧，可隨時摘取佩戴。
【權(quán)利要求】
1.基于藍牙的行走和坐姿檢測及久坐提醒的裝置，包含檢測模塊藍牙模塊(2^控制模塊(3^振動模塊(4)和電源模塊(5)五部分；檢測模塊(1)主要為三軸加速度傳感器(6),完成佩戴者的模式檢測和角度測量，將測量的數(shù)據(jù)傳給控制模塊⑶；控制模塊(3)接收來自檢測模塊(1)的數(shù)據(jù)，并進行計算分析是否超過預(yù)設(shè)值，如果超過預(yù)設(shè)值，說明此時佩戴者的背部彎曲超過健康值，之后通過振動模塊(4)的振動來提醒用戶；藍牙模塊(2)可以與手機(7)連接，通過八?？對該裝置的各項檢測值進行設(shè)置以及對振動時間和強度進行調(diào)整；三軸加速度傳感器(6)可以通過垂直方向的加速度值來判斷佩戴者是在坐姿情況下還是站立情況下，之后進入對應(yīng)的檢測模式；如果佩戴者在坐姿情況下，超過一定的坐姿時間通過振動模塊(4)提醒佩戴者進行活動，避免久坐勞累。
2.根據(jù)權(quán)利1要求所述的基于藍牙的行走和坐姿檢測及久坐提醒的裝置，其特征是檢測模塊采用的三軸加速度傳感器(6)為八0X1345，采集數(shù)據(jù)以16位數(shù)據(jù)格式輸出給控制模塊(3)，采用3？1通訊方式與控制模塊(3)進行數(shù)據(jù)傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利1要求所述的基于藍牙的行走和坐姿檢測及久坐提醒的裝置，其特征是控制模塊(3)采用II的13？430？2121，16位超低功耗控制器，具有41(8801和2568的狀1。
4.根據(jù)權(quán)利1要求所述的基于藍牙的行走和坐姿檢測及久坐提醒的裝置，其特征是藍牙模塊(2)采用支持藍牙4.0協(xié)議的芯片，負責(zé)與手機(7)通訊。
5.根據(jù)權(quán)利1要求所述的基于藍牙的行走和坐姿檢測及久坐提醒的裝置，其特征是電源模塊采用可充電鋰電池供電，提供穩(wěn)定3.電壓，以提高裝置使用時間。
6.根據(jù)權(quán)利1要求所述的基于藍牙的行走和坐姿檢測及久坐提醒的裝置，其特征是振動模塊(4)采用微型振動馬達，滿足提醒功能且符合佩戴者的舒適度，并且可以通過仙？進行調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利1要求所述的基于藍牙的行走和坐姿檢測及久坐提醒的裝置，對其進行設(shè)置的仙？需要安裝在以為操作系統(tǒng)的手機(7)上，同時手機(7)需要具備藍牙4.0功能。
8.根據(jù)權(quán)利1要求所述的基于藍牙的行走和坐姿檢測及久坐提醒的裝置，其工作模式選擇的功能是通過三軸加速度傳感器(6)對垂直方向的加速度值進行檢測，人體坐下或站立會在垂直方向產(chǎn)生一個較大的向上或向下加速度值。
9.根據(jù)權(quán)利1要求所述的基于藍牙的行走和坐姿檢測及久坐提醒的裝置，其特征是通過在進入坐姿模式下加入一個計時器，到達時間后控制產(chǎn)生振動，達到久坐提醒功能。
【文檔編號】G08B21/24GK104484984SQ201410775635
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】陳純鍇, 王樹偉, 萬曉國, 湯春明, 關(guān)雪梅 申請人:天津工業(yè)大學(xué)