[发明专利]一种智能护理床用起身意图监测方法

摘要

本发明为一种智能护理床用起身意图监测方法，该方法使用柔性压力传感器床垫与MCU主控单元，实时获取使用者卧躺时的压力变化数据，再由上位机处理系统依靠预设的识别算法，对使用者床面压力数据进行分析识别，监测出使用者是否有起身意图。该方法能够通过压力变化识别监测到使用者的起身意图，为护理床采取辅助起背功能提供指引，此方法响应速度快，准确度高。

主权项

1.一种智能护理床用起身意图监测方法，该方法使用柔性压力传感器床垫与MCU主控单元，实时获取使用者卧躺时的压力变化数据，再由上位机处理系统依靠预设的识别算法，对使用者床面压力数据进行分析识别，监测出使用者是否有起身意图；该方法的详细步骤是：第一步、状态判断：在正常运行下，设定卧躺最低压力阈值和卧躺有效面积阈值，上位机通过MCU主控单元实时采集柔性压力传感器的数据，若采集到的压力数据不大于卧躺最低压力阈值，或者压力传感器处于最低压力10％的面积小于卧躺有效面积阈值，记为状态1，此时数据采集模式以低频低耗模式进行数据收集，实现无人使用或有人但非卧躺状态时低耗休眠状态；否则采集到的压力数据大于卧躺最低压力阈值，同时压力传感器处于最低压力10％的面积不小于卧躺有效面积阈值，即可判定使用者已卧躺于床面，记为状态2，数据采集模式调节为正常使用模式；第二步、定位使用者卧躺区域：将状态2采集到的压力传感器信息进行卡尔曼滤波处理；消除干扰后的信号，利用labVIEW根据其在传感器的相应坐标生成可视化的压力分布图，依靠调整MCU主控单元串口通信波特率来调节扫描速度获得实时压力分布图像，在状态2下，时刻检测使用者的压强变动幅度，若压强在10s内变动幅度不大于50％，则将当前压力分布状态设为正常卧躺状态；再在此正常卧躺状态下，采集柔性压力传感器上的横纵单元上不同的压力值，并生成相应的压力分布图，定位出使用者卧躺区域；对于卧躺区域，按照人体结构规律中轴线定位脊柱、三个头长位置为腰部进行显著区域划分，选定卧躺者可显著反应起身动作意图上半身区域，即肩部、背部、腰部；第三步、对起卧意图进行实时监测：由预设识别算法对上半身区域进行监测计算，当区域压力变化比例超过算法标准值的时候表示有起或者躺的意图；识别算法的具体流程是：选定采集到的一块压力区域，由进入正常卧躺状态时传感器每个单元面积与压力值计算压强值的±100设定为该点有效上下限阈值，经选定的腰、背、肩的区域每个值与有效阈值进行比较，大于等于有效上限阈值的输出为true，小于等于有效下限阈值的输出为false；计算输出为true与输出为false区域压强值的比例；设定起身状态比例系数为0.5，让输出为True区域的压力值和输出为False区域的压力值之比与其比较，当输出true区域与输出为false区域之比大于比例系数时，即认为有起身意图，当输出true区域与输出为false区域之比等于比例系数时，认为使用者没反应，即没动；当输出true区域与输出为false区域之比小于比例系数时，认为使用者落下；由此实现判断使用者的起身意图识别；第四步：记忆学习在使用中不断记录同一个使用者的起卧样本数据，运用机器学习算法设置相应的样本分类器，将使用过程中正确识别意图时的有效工作的数据进行记录，从原始的粗标准不断针对特定使用者具体身体参数修改优化第三步中判断起身意图的有效阈值与比例系数，提高起卧意图监测的精确度。