本发明专利技术公开了一种预防跌倒的装置，包括：鞋底板、压力传感器、螺栓、信号传输线、第一齿轮、电机、第二齿轮、电缆线、数据处理装置、加速度传感器以及肌电传感器。其中，压力传感器安装于螺栓一端，通过信号传输线与数据处理装置相连接；第一齿轮与螺栓另一端相连接；电机通过电缆线与数据处理装置相连接；第二齿轮与电机、第一齿轮传动连接；数据处理装置用于对信号进行处理，得到人体位姿的实时状态，并根据人体位姿控制电机，调整螺栓的高度。本发明专利技术提出的预防跌倒的装置能够全面并准确地反映人体是否有将要跌倒的趋势，同时采用人工智能技术对信号进行分类，得出当前人体位姿状态，并进一步控制电机调整鞋底螺栓高度，预防患者跌倒。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗康复领域，尤其涉及一种预防跌倒的装置。
技术介绍
足底压力的不稳定性常常引起患者关节的损伤，甚至导致患者跌倒受伤。随着科技的发展，在医疗康复领域中出现了通过快速调整鞋底位姿以预防患者跌倒的康复鞋。现有技术中的防跌倒康复鞋主要根据人体足部压力以及重心的变化来调整鞋底的位姿，从而预防患者跌倒。这种康复鞋的控制模式较为单一，很少采用人工智能的方式来控制鞋底位姿的变化，因此不够直接和充分地反应人体有跌倒的趋势，且仅凭患者足部压力以及重心的变化有时会造成误判，如将患者下蹲动作判定为将要跌倒，从而影响了装置的功效。·
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述现有技术中存在的问题，提出一种预防跌倒的装置。本专利技术提出的预防跌倒的装置包括鞋底板、压力传感器、螺栓、信号传输线、第一齿轮、电机、第二齿轮、电缆线、数据处理装置、加速度传感器以及肌电传感器。其中，所述螺栓安装于所述鞋底板上；所述压力传感器固定安装于所述螺栓的一端，通过所述信号传输线与所述数据处理装置相连接，用于获取压力信号并将所述压力信号传输至所述数据处理装置；所述第一齿轮与所述螺栓的另一端相连接，用于调整所述螺栓的高度；所述电机、所述数据处理装置均安装于所述鞋底板上，所述电机通过所述电缆线与所述数据处理装置相连接；所述第二齿轮一方面与所述电机相连接，所述电机用于控制所述第二齿轮的转动，所述第二齿轮另一方面与所述第一齿轮传动连接；所述加速度传感器用于获取人体腰部加速度信号，并将所述加速度信号传输至所述数据处理装置；所述肌电传感器用于获取人体下肢肌电信号，并将所述肌电信号传输至所述数据处理装置；所述数据处理装置用于对所述压力信号、所述加速度信号以及所述肌电信号进行处理，得到人体位姿的实时状态，并根据所述人体位姿的实时状态控制所述电机，进而调整所述螺栓的高度。本专利技术提出的预防跌倒的装置采用足底压力信号、人体腰部加速度信号以及人体下肢肌电信号作为电机控制源信号，能够全面并准确地反映人体是否有将要跌倒的趋势，同时采用人工智能技术对上述信号进行处理与分类，从而得出当前人体位姿的状态，并进一步控制电机以对鞋底进行调整，预防患者跌倒。此外，本专利技术提出的预防跌倒的装置安装、拆卸极为方便，可与多数平底鞋配套使用，使得所述预防跌倒的装置适用于各种人群。附图说明下面结合附图对本专利技术进行详细说明，其中图I是本专利技术一实施例的预防跌倒的装置立体图；图2是本专利技术一实施例的预防跌倒的装置中螺栓部位放大图3是本专利技术一实施例的预防跌倒的装置侧视图；图4是本专利技术一实施例的预防跌倒的装置中数据处理装置结构框图；图5是本专利技术一实施例的预防跌倒的装置应用示例图。具体实施例方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术而不是要求本专利技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。图I为本专利技术一实施例的预防跌倒的装置立体图。所述预防跌倒的装置包括鞋底板4、螺栓3、压力传感器5 (如图2所示，所述压力传感器5固定安装于所述螺栓3的一端)、信号传输线9、第一齿轮11、电机8、第二齿轮6、电缆线7、数据处理装置10、加速度传感器(图未示)以及肌电传感器(图未示)。其中，所述螺栓3安装于所述鞋底板4上。所述螺栓3为空心，所述压力传感器5通过所述信号传输线9与所述数据处理装置10相连接，所述压力传感器5用于获取压力信号并将所述压力信号传输至所述数据处理装置10。应注意的是，为显示各部件的连接关系，在图I中的鞋底板螺栓安装孔14、15两处省略了所述螺栓3、所述第一齿轮11，以及与所述数据处理装置10相连接的所述信号传输线9。所述第一齿轮11与所述螺栓3的一端采用螺纹连接，所述第一齿轮11用于调整所述螺栓3的高度。优选地，如图2所示，所述预防跌倒的装置还包括导线环12，所述导线环12嵌套于所述螺栓3上，所述信号传输线9通过所述导线环12上的小孔13与所述数据处理装置10相连接。设置所述导线环12的目的是当所述螺栓3高度发生变化时，所述信号传输线9不会随着所述螺栓3的转动而缠绕在所述螺栓3上。所述电机8、所述数据处理装置10均安装于所述鞋底板4上，所述电机8通过所述电缆线7与所述数据处理装置10相连接。所述第二齿轮6 —方面与所述电机8相连接，所述电机8用于控制所述第二齿轮6的转动，所述第二齿轮6另一方面与所述第一齿轮11传动连接。优选地，所述预防跌倒的装置还包括联轴器(图未示)，所述第二齿轮6通过所述联轴器与所述电机8相连接。应注意的是，为显示各部件的连接关系，在图I中靠近鞋跟部位的两个电机8处省略了与所述电机8相连接的所述第二齿轮6。所述加速度传感器贴放于人体腰部，用于获取人体腰部加速度信号，并将所述加速度信号传输至所述数据处理装置10。在本实施例中，所述加速度传感器为六轴加速度传感器。优选地，所述加速度传感器是无线装置，能够将所述加速度信号以无线方式传输至所述数据处理装置10。所述肌电传感器贴放于人体股直肌以及胫骨前肌，用于获取人体下肢肌电信号，并将所述肌电信号传输至所述数据处理装置10。在本实施例中，采用四块所述肌电传感器，分别贴放于人体双腿的股直肌以及胫骨前肌部位。优选地，所述肌电传感器是无线装置，能够将所述肌电信号以无线方式传输至所述数据处理装置10。所述数据处理装置10用于对所述压力信号、所述加速度信号以及所述肌电信号进行处理，得到人体位姿的实时状态，并根据所述人体位姿的实时状态控制所述电机8，进而调整所述螺栓3的高度，所述预防跌倒的装置侧视图如图3所示。如图4所示，所述数据处理装置10包括压力信号采集模块101、加速度信号采集模块102、肌电信号采集模块103、信号放大模块104、信号整形模块105、信号滤波模块106、特征提取模块107、分类模块108以及控制模块109。其中，所述压力信号采集模块101用于采集所述压力信号；所述加速度信号采集模块102用于采集所述加速度信号；所述肌电信号采集模块103用于采集所述肌电信号。所述信号放大模块104用于对所述压力信号、所述加速度信号以及所述肌电信号进行信号放大；所述信号整形模块105用于对放大后的所述压力信号、所述加速度信号以·及所述肌电信号进行信号整形；所述信号滤波模块用于对整形后的所述压力信号、所述加速度信号以及所述肌电信号进行信号滤波，以滤除噪声信号。所述特征提取模块107用于提取所述压力信号、所述加速度信号以及所述肌电信号中的特征向量；所述分类模块108用于对所述特征向量进行分类，从而得到人体位姿的实时状态；所述控制模块109用于根据所述人体位姿的实时状态控制所述电机8，进而调整所述螺栓3的高度。如图5所示，在本实施例中，所述预防跌倒的装置可与多数平底鞋I配套使用，具体地，所述预防跌倒的装置安装于所述平底鞋I的底部2处。在患者使用所述预防跌倒的装置之前要先对所述预防跌倒的装置进行训练。具本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种预防跌倒的装置，其特征在于，包括：鞋底板、压力传感器、螺栓、信号传输线、第一齿轮、电机、第二齿轮、电缆线、数据处理装置、加速度传感器以及肌电传感器，其中，所述螺栓安装于所述鞋底板上；所述压力传感器固定安装于所述螺栓的一端，通过所述信号传输线与所述数据处理装置相连接，用于获取压力信号并将所述压力信号传输至所述数据处理装置；所述第一齿轮与所述螺栓的另一端相连接，用于调整所述螺栓的高度；所述电机、所述数据处理装置均安装于所述鞋底板上，所述电机通过所述电缆线与所述数据处理装置相连接；所述第二齿轮一方面与所述电机相连接，所述电机用于控制所述第二齿轮的转动，所述第二齿轮另一方面与所述第一齿轮传动连接；所述加速度传感器用于获取人体腰部加速度信号，并将所述加速度信号传输至所述数据处理装置；所述肌电传感器用于获取人体下肢肌电信号，并将所述肌电信号传输至所述数据处理装置；所述数据处理装置用于对所述压力信号、所述加速度信号以及所述肌电信号进行处理，得到人体位姿的实时状态，并根据所述人体位姿的实时状态控制所述电机，进而调整所述螺栓的高度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王永奉，赵国如，梅占勇，徐佳立，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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