一種便攜式平衡能力及步態(tài)分析傳感裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于傳感器裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種便攜式平衡能力及步態(tài)分析傳感 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國早已經(jīng)步入老齡化社會，平衡和步態(tài)的障礙會直接影響老年人的活動能力。 隨著年齡的增長，老年人平衡能力會逐漸下降，步態(tài)也會發(fā)生相應(yīng)改變。平衡能力檢測及步 態(tài)分析，對老年人病情評估、治療具有非常重要指導(dǎo)意義。
[0003]目前，評價人體平衡能力的方法很多，如觀察受試者站立時身體晃動情況、單腳或 閉眼單腳直立檢查、閉目原地踏步以及平衡木行走等，都可以對人體平衡能力進行評估，但 無法滿足人們對精確評估的需求。足底壓力測試、測力臺及動態(tài)平衡儀等可以做到較為精 確測量，但設(shè)備及人員操作成本太高。步態(tài)測試及分析也面臨同樣的問題，目前主流的步態(tài) 特征分析是基于運動學(xué)的視頻分析，或在裝備了復(fù)雜測試設(shè)備和分析工具的步態(tài)實驗室完 成，而基于視頻和圖像處理，容易受動態(tài)環(huán)境中多方面因素影響，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜度高，而在 步態(tài)實驗室進行的步態(tài)特征分析由于設(shè)備昂貴和場地的限制，難以普及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題便是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計新穎， 設(shè)備和人員操作成本較低，數(shù)據(jù)處理簡單的便攜式平衡能力及步態(tài)分析傳感裝置。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種便攜式平衡能力及步態(tài)分析傳感裝置，包括三 軸加速度傳感器、三軸陀螺儀、數(shù)據(jù)處理芯片、PC機和供電電源，數(shù)據(jù)處理芯片上設(shè)置有撥 動開關(guān)；
[0006]三軸加速度傳感器用于檢測相對三軸加速度，并將檢測結(jié)果傳輸至數(shù)據(jù)處理芯 片；
[0007]三軸陀螺儀用于檢測相對角加速度，并將檢測結(jié)果傳輸至數(shù)據(jù)處理芯片；
[0008]數(shù)據(jù)處理芯片接收三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并通過藍牙傳輸 模塊或串口通信模塊將接收的數(shù)據(jù)傳輸至PC機；
[0009] PC機通過控件接收數(shù)據(jù)處理芯片傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后進行處理分析，并顯示和保 存；
[0010] 供電電源用于提供電源。
[0011] 作為優(yōu)選，所述藍牙傳輸模塊的工作頻段選為2. 4GHz的ISM頻段。
[0012] 作為優(yōu)選，所述供電電源包括鋰電池和與鋰電池相連的鋰電池管理芯片，鋰電池 管理芯片采用TP4056,鋰電池管理芯片上設(shè)置有用于充電的USB接口。
[0013]作為優(yōu)選，還包括一殼體和一固定綁帶，三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀、和數(shù)據(jù) 處理芯片集成在殼體內(nèi)，殼體固定在固定綁帶上。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明根據(jù)得出的三軸相對加速度，三軸相對轉(zhuǎn)動角度， 通過PC機程序的運算，獲得三軸絕對加速度值，通過測量人體三個方向上的加速度信號， 來評估的人體的平衡能力及步態(tài)特征，本裝置設(shè)計新穎，設(shè)備和人員操作成本較低，數(shù)據(jù)處 理簡單，適合推廣使用。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
[0016] 圖2為圖1中PC機的軟件結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0018] 實施例1:如圖1和圖2所示，本發(fā)明包括三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀、數(shù)據(jù)處 理芯片、PC機和供電電源，數(shù)據(jù)處理芯片上設(shè)置有撥動開關(guān)；三軸加速度傳感器用于檢測 相對三軸加速度，并將檢測結(jié)果傳輸至數(shù)據(jù)處理芯片；三軸陀螺儀用于檢測相對角加速度， 并將檢測結(jié)果傳輸至數(shù)據(jù)處理芯片；數(shù)據(jù)處理芯片接收三軸加速度傳感器、三軸磁偏角傳 感器、三軸陀螺儀、三軸磁力計和高精度氣壓計傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并通過藍牙傳輸模塊或串口通 信模塊將接收的數(shù)據(jù)傳輸至PC機；PC機通過控件接收數(shù)據(jù)處理芯片傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后進行 處理分析，并顯示和保存；供電電源用于向三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀、數(shù)據(jù)處理芯片 各部分提供電源。
[0019] 所述藍牙傳輸模塊的工作頻段選為2. 4GHz的ISM頻段。這樣用戶不必經(jīng)過申請 便可以在2400~2500MHz范圍內(nèi)選用適當(dāng)?shù)乃{牙無線電收發(fā)器頻段。頻道采用23個或 79個，頻道間隔均為1MHz，采用時分雙工方式。調(diào)制方式為BT= 0. 5的GFSK，調(diào)制指數(shù)為 0. 28~0. 35。藍牙的無線發(fā)射機采用FM調(diào)制方式，從而能降低設(shè)備的復(fù)雜性。最大發(fā)射 功率分為三個等級，100mW(20dBm)，2. 5mW(4dBm)，lmW(OdBm)，在4~20dBm范圍內(nèi)要求采用 功率控制，因此，藍牙設(shè)備之間的有效通訊距離大約為10~l〇〇m。
[0020] 所述供電電源包括鋰電池和與鋰電池相連的鋰電池管理芯片，鋰電池管理芯片采 用TP4056，鋰電池管理芯片上設(shè)置有用于向鋰電池充電的的USB接口。
[0021] 還包括一殼體和一固定綁帶，三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀、和數(shù)據(jù)處理芯片集 成在殼體內(nèi)，殼體固定在固定綁帶上。
[0022] 本裝置以嵌入式芯片和藍牙傳輸模塊為主，設(shè)計了基于藍牙無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采集 系統(tǒng)，整個裝置由前端數(shù)據(jù)采集、傳送部分以及末端的數(shù)據(jù)接受部分即PC機組成。前端數(shù) 據(jù)采集部分由位于現(xiàn)場的傳感器、嵌入式芯片、串口通信等構(gòu)成，傳送部分主要利用自帶微 帶天線的藍牙傳輸模塊進行數(shù)據(jù)的無線傳輸；末端通過藍牙傳輸模塊、串口通信模塊傳輸 將數(shù)據(jù)送到上位PC機進一步處理。
[0023] PC機通過MSC0MM控件十六進制接收數(shù)據(jù)處理芯片傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，再將接收的數(shù)據(jù) 使用FORMAT進行格式轉(zhuǎn)換傳輸至EDIT控件進行接收，接收完成后讀取EDIT控件內(nèi)容，進 行處理分析，并顯示，顯示采用圖表形式，并通過NET系統(tǒng)函數(shù)將數(shù)據(jù)運算結(jié)果寫入txt文 件中并保存；在接收數(shù)據(jù)處理芯片的數(shù)據(jù)過程中可中斷接收，讀取HHT控件內(nèi)容時需逐字 讀取EDIT控件內(nèi)容，直到完成一次循環(huán)，清空EDIT控件。
[0024] 由于三軸加速度傳感器，三軸陀螺儀可以直接檢測出的數(shù)據(jù)為三軸相對加速度， 三軸旋轉(zhuǎn)角度，但通常需求的是以大地為參考坐標的三軸絕對加速度，因此，通過以下算法 將三軸相對加速度轉(zhuǎn)換為絕對加速度。
[0025]