[发明专利]基于云检测的可穿戴下肢运动矫正系统

权利要求书

1.一种基于云检测的可穿戴下肢运动矫正系统，其特征在于，包括：下肢运动状态采集模块、数据传输模块、设置于移动终端的运动状态信息可视化与人体姿态三维重现模块和包含云平台的数据处理模块，其中：下肢运动状态采集模块通过总线与数据传输模块相连并传输传感器信号，数据传输模块接收传感器信号后排序整合格式并打包后通过无线方式与运动状态信息可视化与人体姿态三维重现模块相连并传输运动位姿以及肌肉力状态数据，运动状态信息可视化与人体姿态三维重现模块通过网络将数据实时传输至云平台进行大数据训练以及基于数据库的存储，数据处理模块将训练、处理后的人体三维姿态、步态分析数据通过无线网络的方式回传至移动终端以显示动作矫正信息；

所述的传感器信号包括：传感器编号、三轴加速度信息、四元数信息、采样周期；

所述的运动位姿以及肌肉力状态数据的包括：下肢关节编号、测得髋关节、膝关节、踝关节三维空间转角、正常状态髋关节、膝关节、踝关节三维空间转角、根关节空间位置、肌肉群编号和肌肉群激活值。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的数据传输模块包括：嵌入式系统和与之相连的无线传输单元，其中：嵌入式系统通过IIC总线的方式接收来自下肢运动状态采集模块采集的传感器信号，预处理后的运动位姿以及肌肉力状态数据通过无线传输单元以蓝牙方式输出至移动终端。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征是，所述的IIC总线的通信方式，将八个传感器编号为0x50～0x51，以嵌入式系统为主机，下肢运动状态采集模块中的各个最小测量单元为从机，主机以轮询的方式逐个呼叫从机，从各个从机获得数据，其中串行时钟线和串行数据线通过4.7K电阻上拉到3.3V以弥补总线电流。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的运动状态信息可视化与人体姿态三维重现模块包括：显示界面单元、用户管理单元和连接接口单元，其中：显示界面单元通过连接接口单元分别与无线传输单元和云平台相连并传输用户运动姿态重现、肌肉激活等级和运动矫正信息，用户管理单元通过连接接口单元与无线传输单元相连并传输用户个人联系信息及对应设备编号信息。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的数据处理模块包括：云平台、数据库单元、神经网络单元和运动重现单元，其中：云平台与用户管理单元相连并传输用户个人信息和历史运动数据信息，数据库单元与云平台相连并传输用户个人和历史运动数据信息，神经网络单元与云平台相连并返回传输动作分类和运动准确度信息，运动重现单元与云平台相连并传输运动数据驱动的三维人体模型姿态信息。

6.根据权利要求1或3所述的系统，其特征是，所述的下肢运动状态采集模块由7个所述的最小测量单元组成，分别对应检测腹部以及左右侧的足部、小腿、大腿的运动状态，各个最小测量单元之间通过弹簧线连接，每个最小测量单元包括：外壳固定模块以及设置于其内部的包含加速度计、陀螺仪、磁力计的九轴传感器以及肌肉电传感器。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征是，所述的最小测量单元绑定在各个肢体运动时肌肉和皮肤不变形或者变形较小的地方，包括：测量大腿姿态的惯性传感器绑定于大腿外侧距离髋关节约4cm～5cm处的中间位置，测量小腿的惯性传感器绑定于小腿一侧距离膝关节约4cm处的中间位置。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征是，所述的外壳固定模块通过绑带固定，具体包括：基座和上盖，其中：基座中设有两个用来固定IMU传感器的定位柱，定位柱中心设有用于紧配上盖的定位通孔，从而可以限制上盖与基座水平方向的滑动。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征是，所述的基座中进一步设有弹性卡扣，对应上盖中设有相匹配的凹槽，从而限制了上盖与基座垂直方向分离；所述的基座的两侧为开槽U型孔设计，从而可以方便绑带的安装；所述的上盖上设有用于磁场校准的通槽。