用于个体体力消耗的人体环境工程学追踪的系统和方法技术方案

提供一种用于追踪用户姿势的系统和方法。所述的系统和方法包括用于测定用户自然环境的环境模块，用于测定位于用户自然环境中的至少用户姿势的生物力学模块，以及用于将至少用户姿势与至少目标正确的姿势进行比较的标识输出给用户的输出模块。所述的自然环境可以包括计算机工作站环境、制造环境、游戏环境和／或键区环境。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请请求保护美国临时申请号为60/576,726，申请日为2004年6月3日的利益，该申请的全部教导在此并入本申请作为参考。
技术介绍
在人体工程学中，体力上的消耗(例如，工作)被研究以试图减少用户的疲劳和不舒服。当个体消耗身体能量的时候，生理上的和生物学上的因素交织在一起。生理上，人体工程学组织的人体结构是骨骼和肌肉。举例来说，不同的肩宽的个体对于相同尺寸的键盘的位置的安排会或多或少有所不同。生物学上，人体工程学组织的组成包括姿势、强度、循环和摆动。举例来说，当操作定点设备时，笔直的坐姿比懒散的姿势会导致不同的身体消耗。当人们谈论健康时，身体的姿势在所列的清单中会排在前面。其重要性等同于正确的饮食、锻炼、拥有良好的睡眠以及不接触潜在的有害物质，比如酒精、麻药还有烟草。良好的姿势可以使在工作的时候拥有更多的能量，并且较少的压力和疲劳。然而，如果姿势不正确，人的整个健康状况以及整体的效率都会受到影响。因为，长期的不正确的姿势的结果会影响到身体系统(比如，消化功能、排泄、呼吸、肌肉、关节还有韧带)。常常处于不正确姿势的人会经常地感到疲倦或者不能够有效地工作或适当地活动。不正确的姿势能够导致更严重的肌与骨骼的失调(MSDs)，诸如隔膜破裂或者腕骨综合病症。背部肌肉骨骼组织过度的负荷能够削弱甚至破坏椎盘。腕骨综合病症常常是由于重复使用手或者手腕所引发的，其中较大的肌肉骨骼组织(脖子、手臂)和/或较小的组织(手腕、手指)的姿势影响着负荷。MSDs能够发生在任何一位在一段时间内重复消耗体力的人身上。无论是伏案工作、长时间驾驶或者举起箱子，产生压力的手腕、手臂、脖子和/或背部位置都只会加重损害的潜在危险。
技术实现思路
本专利技术提供了一种低成本非侵入式机械装置，该装置用于防止在不正确地使用人体工程学时所导致的各式各样的能够使其丧失能力的外伤。本专利技术使用实时反射和积极的模型以达到预防和纠正双重目的。提供一种用于追踪使用者的姿势的系统和方法。所述的系统和方法包括用于测定用户自然环境的环境模块，包括用于测定在所述的用户自然环境中至少用户的姿势的生物力学模块，以及用于将至少用户姿势与至少目标正确的姿势进行比较的标识输出给用户的输出模块。所述的自然环境可以包括计算机工作站环境、制造环境、游戏环境和/或键盘环境。在优选的实施方案中，环境模块包括现场模块和快照模块。所述的现场和快照模块捕获用户自然环境的背景的数字表象。生物力学模块包括活动现场模块，用于捕获处于用户自然环境中的用户的数字表象，还包括运行反射模块，用于处理位于用户自然环境中的用户的数字表象。所述的输出模块包括显示器，用于向用户显示用户姿势与目标正确的姿势的比较。在一个实施方案中，输出模块进一步包括音频设备，用于将用户姿势与目标正确的姿势进行比较的音频标识输出给用户。输出能够显示在多窗口环境的窗口中。用户姿势的表象能够被目标正确的姿势所叠加。在一个实施方案中，至少一个数字照相机能够用于测定用户的自然环境和/或用于测定用户的姿势。附图简要说明结合下面附图中所示出的本专利技术优选的实施方案更加具体的描述，本专利技术的前面所述的以及其它的目的、特征和优势会更加的明显。在附图中，相同的参考数字在不同的附图中表示相同的部件。附图并不是按照比例所绘制的，其重点在于示出本专利技术的原理。附图说明图1示出正确的目标姿势和相关的人体工程学度量标准；图2示出在键盘活动中追踪系统的示意图；图3是本专利技术的流程图；图4是除了图3所示的流程图之外的可选程序的流程图；图5A-5C示出在重复运动类型环境中的用户。具体实施例方式下面将进行对本专利技术优选的实施方案的描述。人体工程学因素关于身体运用状况被表现出来。就是说，各种不同的人体工程学因素的特定表示服从于自然环境的特定类型(即，办公室工作的、制造业的)的人体工程度量。自然环境包括个体(用户)和一套所需要的工具，例如，计算键盘、定点设备。因此，人体工程学度量表示工作个体关于他/她的工具类型的推荐的位置。用于计算机工作站使用的目标正确的姿势已经被ANSI/HFS100-1988(ANSI)和BSR/HFES100标准草案所确定，其全部教导被并入本文作为参考。图1示出正确的目标姿势和如前面的指导中所描述的相关联的人体工程学度量。公开的国家标准包括座位盘、工作表面和屏幕可视高度(分别是h2，h3和h1)达到最接近十分之一英寸/厘米(ANSI)，或者作为替代的肘、肩部的外展和弯曲、手腕弯曲和伸展，以及躯体到大腿的角度(BSR)到最接近的程度。如果遵循测量标准，则要求个体的姿势必须符合十分之一英寸/厘米范围内或者相对于扇形或角度姿势的一个角度(诸如图1中所示的距离“d”和角度“a”)。使用仪器方法已经被应用于专门的情形以根据用户的工作环境向用户提供人体工程学度量。为了达到足够的精确度，使用仪器方法典型地包括诸如角度计和/或高度尺码的设备，需要围绕或紧接于每个计算机用户身体上最近的设备。当用户从坐姿转变成站姿时，或者是刚刚倒了杯咖啡，所述的使用仪器方法为了达到精确就会需要重新配置全部/部分设备用以再一次采集全部的测量。上述方法除了控制的设备之外在此之前并没有应用于实践。使用仪器方法的另一种落实能够并入附着在用户身体上的各个不同点上的有线或无线身体传感器。这种方法将会需要每天都要附着在身体上的传感器，并且当离开工作环境时需要被再次解下来。再一次，上述方法除了控制的设备之外在此之前并没有应用于实践。如今的标准方法是使用手写清单或一次专家评估，这样个体可能会使5-10次测量度量适应持续的应用。本专利技术利用另一种基于图像的方法，这种方法不需要设备实际围绕或紧邻着每个个体。用户的活动范围(诸如坐着/站着或者去拿咖啡)会增加，但是不需要如在使用仪器方法中所要求的那样重新配置。这些给用户带来的好处通过减少入侵和个体消费成本允许对人体工程学实施更广泛的采用。图2所示的是应用在一个实施方案中的人体工程学追踪系统100，用以帮助用户110在键盘工作时拥有正确的姿势。通常，照相机140观测用户110的自然环境，诸如用户在计算机站或输入区域上输入信息。所述的计算机站或者输入区域可能包括单个的或者相结合的椅子120、工作表面122、中心处理单元130、显示监控器132、键盘134、鼠标136、或者其它的设备。举例来说，所述的其它设备可以是辅助键盘、操纵杆、跟踪球、触感衰减器、识别笔、触感屏幕、打印机或者其它已知的输入输出设备。根据用户110自然环境，系统100确定用户110的姿势并将相对于目标正确姿势的用户姿势的标识输出给用户。在具体的实施方案中，通过使用一个照相机140观测在键盘134或其它输入设备上的用户110。由照相机140或者相关的第三方图像软件所生成的数字图像被系统100处理用以在每个结构中检测身体、键盘134(或者其它的输入设备)、显示监控器132还有用户环境的其它的方面。在一个实施方案中，系统100或照相机140能够将数字图像上传入因特网用于观测或进一步的处理。照相机同样可以是嵌入式照相机(例如，在计算机130中、电话或是其它设备中)。人们可以理解的是系统100可以与多个照相机140相结合进行应用。图3示出图2的人体工程学追踪系统100的实施的流程图200。在一个实施方案中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于追踪用户姿势的计算机系统，该系统包括：用于测定用户自然环境的环境模块；用于测定在用户自然环境模块中至少用户姿势的生物力学模块；输出模块，所述的输出模块用于向用户输出相对于至少目标正确的姿势的至少用户姿势。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬妮利特埃尔，
申请(专利权)人：斯蒂芬妮利特埃尔，
类型：发明
国别省市：US[美国]