步態(tài)矯正傳感反饋裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及矯正系統(tǒng)，具體地，涉及一種步態(tài)矯正傳感反饋裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]步態(tài)矯正傳感器對(duì)體積的要求很高，過(guò)大的體積會(huì)降低穿戴的舒適性。傳統(tǒng)的步態(tài)矯正傳感器基本采用塑料外殼，該封裝方法會(huì)使傳感器體積變大。
[0003]經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索，發(fā)現(xiàn)申請(qǐng)?zhí)枮?00820154645.0，名稱(chēng)為下肢步態(tài)矯正器控制裝置，公開(kāi)了一種下肢步態(tài)矯正器控制裝置。包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)、一塊運(yùn)動(dòng)控制卡，一塊數(shù)據(jù)采集卡、四個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、四個(gè)關(guān)節(jié)角度傳感器和控制軟件，運(yùn)動(dòng)控制卡和數(shù)據(jù)采集卡安裝在計(jì)算機(jī)中；運(yùn)動(dòng)控制卡的四個(gè)數(shù)字信號(hào)輸出端口分別與四個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)輸入端口相連；四個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別與矯正器上安裝的四個(gè)伺服電機(jī)相連；四個(gè)角度傳感器分別安裝在矯正器的四個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸上，其信號(hào)輸出線(xiàn)分別與數(shù)據(jù)采集卡的四個(gè)模擬信號(hào)輸入端口相連。在患者穿戴下肢步態(tài)矯正器進(jìn)行步行訓(xùn)練時(shí)，本控制裝置能夠控制矯正器的四個(gè)關(guān)節(jié)按照目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)患者雙腿在跑步機(jī)上行走，同時(shí)能夠?qū)⑺膫€(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度、訓(xùn)練時(shí)間、步態(tài)周期、步行速度等信息在顯示器上顯示出來(lái)，為康復(fù)醫(yī)生對(duì)患者治療效果的評(píng)估提供了數(shù)據(jù)與依據(jù)。但是該實(shí)用新型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不方便安裝與攜帶。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種步態(tài)矯正傳感反饋裝置及系統(tǒng)。本發(fā)明使用硅膠封裝傳感反饋裝置，不但減小了體積，并且柔軟的硅膠也更貼合人體皮膚。傳統(tǒng)步態(tài)矯正傳感器多采用捆綁式穿戴法，不但不舒服，而且會(huì)影響測(cè)量精度。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供的步態(tài)矯正傳感反饋裝置，包括電路板、電池、振動(dòng)器、粘附基底和封裝本體；
[0006]所述電池設(shè)置在所述電路板的下側(cè)；所述振動(dòng)器設(shè)置在所述電池和所述粘附基底的內(nèi)表面之間；所述粘附基底的外表面用于連接人體皮膚；所述電池電氣連接所述電路板和所述振動(dòng)器；
[0007]所述封裝本體的下端面連接所述粘附基底的內(nèi)表面構(gòu)成封裝空間；所述電路板、所述電池、所述振動(dòng)器設(shè)置在所述封裝空間內(nèi)；
[0008]所述電路板用于采集傳感器信息、控制振動(dòng)器進(jìn)行振動(dòng)反饋以及與上位機(jī)進(jìn)行通信；電池用于為所述電路板和所述振動(dòng)器供電；所述振動(dòng)器用于提供振動(dòng)反饋。
[0009]優(yōu)選地，所述封裝本體采用硅膠制成。
[0010]優(yōu)選地，所述電路板包括第一 CPU、第一無(wú)線(xiàn)模塊和慣性傳感器；
[0011]其中，所述第一無(wú)線(xiàn)模塊、所述慣性傳感器電氣連接所述第一 CPU ;
[0012]所述慣性傳感器用于采集傳感器信息；
[0013]所述第一 CPU用于獲取并處理傳感器信息、控制振動(dòng)器進(jìn)行振動(dòng)反饋以及通過(guò)第一無(wú)線(xiàn)模塊將傳感器信息發(fā)送至上位機(jī)；
[0014]所述第一無(wú)線(xiàn)模塊用于與上位機(jī)進(jìn)行通信。
[0015]優(yōu)選地，所述慣性傳感器包括加速度傳感器、陀螺儀以及磁力計(jì)；
[0016]所述傳感器信息包括加速度信號(hào)、角速度信號(hào)和方向信號(hào)；
[0017]所述加速度傳感器用于采集加速度信號(hào)；
[0018]所述陀螺儀用于采集角速度信號(hào)；
[0019]所述磁力計(jì)用于采集方向信號(hào)。
[0020]優(yōu)選地，所述電路板還包括電源管理模塊和充電編程觸點(diǎn)；
[0021]所述充電編程觸點(diǎn)分別電氣連接所述電池和所述第一 CPU，用于對(duì)所述電池進(jìn)行充電以及對(duì)所述第一 CPU進(jìn)行編程電氣；所述電池通過(guò)所述電源管理模塊電氣連接所述第一 CPU、所述第一無(wú)線(xiàn)模塊和所述慣性傳感器；
[0022]所述封裝空間上表面設(shè)置有開(kāi)口 ；所述充電編程觸點(diǎn)設(shè)置在所述開(kāi)口內(nèi)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面提供的步態(tài)矯正傳感反饋系統(tǒng)，包括所述的步態(tài)矯正傳感反饋裝置，還包括數(shù)據(jù)處理裝置；
[0024]其中，所述步態(tài)矯正傳感反饋裝置無(wú)線(xiàn)連接所述數(shù)據(jù)處理裝置；
[0025]所述步態(tài)矯正傳感反饋裝置用于粘附在使用者各個(gè)部位并將采集到的傳感器信息通送給數(shù)據(jù)處理裝置以及接收并執(zhí)行所述數(shù)據(jù)處理裝置的反饋指令；
[0026]所述數(shù)據(jù)處理裝置用于根據(jù)所述傳感器信息計(jì)算出人體步態(tài)參數(shù)，并將所述人體步態(tài)參數(shù)和理想步態(tài)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比計(jì)算出反饋參數(shù)，進(jìn)而將根據(jù)反饋參數(shù)生成的反饋指令發(fā)送至所述步態(tài)矯正傳感反饋裝置以矯正使用者的步態(tài)。
[0027]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括第二無(wú)線(xiàn)模塊、第二 CPU、顯示模塊、藍(lán)牙模塊、存儲(chǔ)卡和USB接口 ；
[0028]其中，所述第二無(wú)線(xiàn)模塊、所述顯示模塊、所述藍(lán)牙模塊、所述存儲(chǔ)卡和USB接口均連接所述第二 CPU ;
[0029]所述第二 CPU用于根據(jù)所述傳感器信息計(jì)算出人體步態(tài)參數(shù)，并將所述人體步態(tài)參數(shù)和理想步態(tài)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比計(jì)算出反饋參數(shù)，進(jìn)而生成反饋指令；
[0030]所述第二無(wú)線(xiàn)模塊用于接收所述步態(tài)矯正傳感反饋裝置的傳感器信息并發(fā)送反饋指令至傳步態(tài)矯正傳感反饋裝置；
[0031]所述顯示模塊用于顯示所述人體步態(tài)參數(shù)和所述反饋參數(shù)；
[0032]所述藍(lán)牙模塊用于發(fā)送人體步態(tài)參數(shù)至手機(jī)客戶(hù)端至并接收手機(jī)客戶(hù)端的控制指令；
[0033]所述儲(chǔ)存卡用于存儲(chǔ)傳感器信息和反饋參數(shù)；
[0034]所述USB接口用于發(fā)送傳感器信息和反饋參數(shù)至電腦客戶(hù)端并接收電腦客戶(hù)端的控制指令。
[0035]優(yōu)選地，將所述人體步態(tài)參數(shù)和理想步態(tài)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比計(jì)算出反饋參數(shù)包括如下步驟:
[0036]步驟1:將傳感器信息進(jìn)行拆分，得到傳感器原始數(shù)據(jù)，并進(jìn)行濾波；
[0037]步驟2:基于傳感器融合算法，根據(jù)傳感器原始數(shù)據(jù)計(jì)算傳感器在大地坐標(biāo)系下的角度；
[0038]步驟3:根據(jù)傳感器原始數(shù)據(jù)計(jì)算人體運(yùn)動(dòng)軌跡并得到人體運(yùn)動(dòng)方向向量；
[0039]步驟4:根據(jù)傳感器在大地坐標(biāo)下的角度和人體運(yùn)動(dòng)方向向量，計(jì)算人體步態(tài)，并將人體步態(tài)和理想步態(tài)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而生成反饋參數(shù)。
[0040]優(yōu)選地，數(shù)據(jù)處理裝置根據(jù)傳感器信息對(duì)傳感器進(jìn)行校正的具體過(guò)程，包括如下步驟:
[0041]步驟1:將傳感器信息進(jìn)行拆分，得到傳感器原始數(shù)據(jù)，并進(jìn)行濾波；
[0042]步驟2:基于傳感器融合算法，根據(jù)傳感器原始數(shù)據(jù)計(jì)算傳感器在大地坐標(biāo)系下的角度；
[0043]步驟3:根據(jù)指定動(dòng)作時(shí)理想時(shí)傳感器在大地坐標(biāo)系下的角度和實(shí)際情況下傳感器在大地坐標(biāo)系下的角度，估計(jì)傳感器的安裝誤差；
[0044]步驟4:對(duì)以后收到的傳感器信息進(jìn)行校正，從而達(dá)到減小安裝誤差的目的。
[0045]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0046]1、本發(fā)明設(shè)置有慣性傳感器，能精確測(cè)量加速度信號(hào)、角速度信號(hào)和方向信號(hào)；
[0047]2、本發(fā)明設(shè)置有振動(dòng)器，能夠?qū)崟r(shí)反饋振動(dòng)信號(hào)提示使用者；
[0048]3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，易于推廣；
[0049]4、本發(fā)明采用硅膠進(jìn)行封裝，帶有一定柔性更能貼合皮膚。
【附圖說(shuō)明】
[0050]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0051]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖2為本發(fā)明中電路板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0053]圖中:
[0054]I為電路板；
[0055]2為電池；
[0056]3為振動(dòng)器；
[0057]4為粘附基底；
[0058]5為封裝本體；
[0059]6 為第一 CPU ；
[0060]7為第一無(wú)線(xiàn)模塊；
[0061]8為慣性傳感器；
[0062]9為按鈕；
[0063]10為開(kāi)關(guān)；
[0064]11為指示燈；
[0065]12為電源管理模塊；
[0066]13為充電編程觸點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0067]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0068]在本實(shí)施例中，本發(fā)明提供的步態(tài)矯正傳感反饋裝置及系統(tǒng)包括電路板1、電池
2、振動(dòng)器3、粘附基底4和封裝本體5 ;
[0069]所述電池2設(shè)置在所述電路板I的下側(cè)；所述振動(dòng)器3設(shè)置在所述電池2和所述粘附基底4的內(nèi)表面之間；所述粘附基底4的外表面用于連接人體皮膚；所述電池2電氣連接所述電路板I和振動(dòng)器3 ;
[0070]所述封裝本體5的下端面連接所述粘附基底4的內(nèi)表面構(gòu)成封裝空間；所述電路板1、所述電池2、所述振動(dòng)器3設(shè)置在所述封裝空間內(nèi)；
[0071]所述電路板I用于采集傳感器信息、控制振動(dòng)器進(jìn)行振動(dòng)反饋以及與上位機(jī)進(jìn)行通信；電池用于為所述電路板I和振動(dòng)器3供電；所述振動(dòng)器3用于提供振動(dòng)反饋；所述封裝本體5采用硅膠制成；
[0072]在本實(shí)施例中，粘附基底4設(shè)置在最底部，介于皮膚和封裝本體之間，解決硅膠不粘問(wèn)題，本發(fā)明采用硅膠5進(jìn)行封裝，使裝置有一定柔性更貼合皮膚又節(jié)約了空間。
[0073]所述電路板I包括第一 CPU、第一無(wú)線(xiàn)模塊7、慣性傳感器8、按鈕9、開(kāi)關(guān)10、指示燈11、電源管理模塊12和充電編程觸點(diǎn)13 ;所述第一無(wú)線(xiàn)模塊7、慣性傳感器8、指示燈11電氣連接所述第一 CPU ;所述按鈕9電氣連接第一 CPU，所述電池2通過(guò)所述開(kāi)關(guān)10電氣連接指示燈11、第一 CPU、所述第一無(wú)線(xiàn)模塊7和所述慣性傳感器8 ;所述充電編程觸點(diǎn)13分別電氣連接所述電池2和所述第一 CPU ;