[发明专利]基于FLEX弯曲传感技术的人体姿态智能监测服及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于FLEX弯曲传感技术的人体姿态智能监测服及方法，该智能监测服主要应用于对人体各部位关节的无线实时测量，属于弯曲传感技术、无线传输技术在人体姿态监测领域中的应用。

背景技术

人体的姿态与健康息息相关，不同的人体姿态，如久站久坐、弯腰等等都会对健康产生直接或间接的影响。对人体姿态实时监测具有广泛的应用前景，包括娱乐、体育、军事协同、医疗诊断等等，而目前的监测方法尚有很多不足之处如复杂、成本高、使用不便、传感器复用率低等问题，迫切需要低成本、简单易行的传感器技术实现人体姿态的实时监测。

目前，关于人体姿态的监测主要通过两个方面来进行，(1).通过各种类型的光电传感器如加速度传感器、角度或者磁力传感器捕捉人体各部位的运动状态，如专利号CN104706359A提供的一种实现运动实时监测的方法与智能服装，专利号CN206113957U提出了一种用于动作捕捉的智能服装系统，监测人体各动作引起的电信号变化。(2)利用图像或视频跟踪技术，结合背景模式初始化方法等对人体运动发生的不同姿态进行监测，从而得到最终的人体姿态实例。如专利号CN104574091A公布的一种便捷、效果好的智能衣服试穿系统，利用反射光线捕捉人体各部位图像。以上的监测手段或智能服装存在一些需要完善之处，前者的方案所利用的传感器技术一般存在采集系统复杂、采集结果误差大的缺点，后者主要的问题在于需建立人体的动态数据模型并结合特定的场所进行监测，应用范围十分有限。

FLEX弯曲传感器是一种新型的电阻式传感器，与传统感器相比有许多优点，包括：分辨率高、尺寸小、质量轻、无线传输等特点。Flex弯曲传感器由超薄的电阻片组成，可借助超薄的外部封装在被测物表面上，配合蓝牙无线模拟输出，方便数据的采集与处理。配合带有AD转换的控制器后，非常适合手指弯曲度、机器人、医疗器械、建筑的弯曲检测等。传感器封装后受环境影响小。利用FLEX弯曲传感器的重量轻、体积小，可无线传输等优点，封装后埋入监测材料中可以方便地实现全自动无线智能测量，属于目前较为先进的弯曲传感技术。目前，FLEX弯曲传感器的应用领域越来越广，在诸多领域已经开始被尝试应用。结合FLEX弯曲传感器易于封装在人体表面的特点，其可以用来监测人体不同部位如关节等的弯曲度变化。

蓝牙技术是一种无线通信技术，通过安装在不同设备上蓝牙模块的连接可以实现数据的交换共享，使得数据由传感器直接传输或间接到移动终端(如手机)十分方便。蓝牙技术具有功耗小、技术成熟、成本低、抗衰减能力强等优点。功耗小和抗衰减能力强的优点使得无线测量弯曲度可在人体表面长时间稳定的提供弯曲度数据的输出。成本低等优点可节约无线弯曲传感器的制造成本，使其易于推广应用。

智能服装是一种以测定人体姿态的智能感知系统，当人体各个关节部位发生弯曲时，布置在人体各部位的弯曲传感器可以及时的测量出发生的弯曲状态并进行角度计算，实时的提供角度信息给信息采集系统，进而人们可以了解人体的静止或运动的状态，用于体育、军事协同、医疗诊断等方面。

发明内容

本发明的目的是：对人体不同部位的弯曲状态进行实时监测和无线数据传输。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于FLEX弯曲传感技术的人体姿态智能监测服，包括服装本体，其特征在于，在服装本体上与待监测的人体关节各个点位的对应位置上分别设有一个Flex弯曲传感器，所有Flex弯曲传感器均与信号采集兼无线通信模块相连，信号采集兼无线通信模块经由无线网络与无线信号收集终端建立通信，通过无线信号收集终端实时反映当前时刻各个Flex弯曲传感器测量得到的弯曲角度变化值。

优选地，所述Flex弯曲传感器经由传感器连接线缆与所述信号采集兼无线通信模块相连，传感器连接线缆沿服装本体内部的柔性封装通道走线。

本发明的另一个技术方案是提供了一种基于FLEX弯曲传感技术的人体姿态智能监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、首先让测试对象穿着上述的人体姿态智能监测服，检查每个Flex弯曲传感器的位置，确保各个Flex弯曲传感器的中点位置恰好对应人体各部位的关节点；

步骤2、所有Flex弯曲传感器的位置调整完毕后，开始监测；

步骤3、无线信号收集终端依据每个采样时刻接收到的各Flex弯曲传感器的采样数据计算得到各Flex弯曲传感器在每个采样时刻的弯曲角度变化值，其中，第i个Flex弯曲传感器在采样时刻t的弯曲角度变化值为则有：