基于壓力傳感器的坐姿識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、坐姿狀態(tài)是人體學(xué)習(xí)、工作或娛樂最常使用的狀態(tài)，但長期的坐姿狀態(tài)如果不加以調(diào)整或保持錯(cuò)誤的坐姿狀態(tài)下專注于學(xué)習(xí)或工作，是會(huì)產(chǎn)生很多危害的，如駝背、近視、頸椎疾病、脊柱損傷、發(fā)育不良等。因此本文致力于設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一個(gè)真正能夠檢測人體處于座椅時(shí)的壓力分布狀態(tài)的坐姿識(shí)別系統(tǒng)。國內(nèi)外對(duì)于坐姿狀態(tài)監(jiān)測方法以及對(duì)智能座椅的研究方法主要分為研究人體處于電腦前工作時(shí)的視頻，在該視頻中按一定的時(shí)間規(guī)律分析某幾幀圖像人體的頭像定位從而判斷是何種坐姿。本文設(shè)計(jì)的

2、坐姿識(shí)別方法是軟硬件結(jié)合的方式，由座椅上的若干個(gè)壓力傳感器采集人體坐姿壓力信號(hào)，通過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，由PC顯示人體坐姿的分析結(jié)果。本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的坐姿檢測系統(tǒng)成本低、可復(fù)制性強(qiáng)、工藝可實(shí)現(xiàn)，針對(duì)學(xué)生群體、辦公群體等久坐人群都有很好的普遍使用性，不需要攝像頭等復(fù)雜的檢測系統(tǒng)，可方便隨時(shí)對(duì)座椅上的人體坐姿給出實(shí)時(shí)分析結(jié)果，對(duì)于不良坐姿所產(chǎn)生的上述疾病具有針對(duì)性的指導(dǎo)意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴壓力傳感器陣列的壓力設(shè)計(jì)。壓力傳感

3、器作為本系統(tǒng)的關(guān)鍵硬件電路部分，承擔(dān)著對(duì)人體壓力信號(hào)的初步采集工作，對(duì)于壓力傳感器的要求，有精確度高、成本適中、性能穩(wěn)定、耐用不易損壞、對(duì)壓力較敏感、適用于人體直接接觸且沒有異物感等特點(diǎn)。壓力傳感器作為一種特殊電子元器件，在各個(gè)領(lǐng)域所選擇的都有所不同，本文采用廣泛應(yīng)用于電子秤中的壓力應(yīng)變片式的壓力傳感器。經(jīng)過一段時(shí)間的測試與比較并最終設(shè)計(jì)本文的壓力傳感器陣列平鋪于座椅、靠背、扶手上，并可根據(jù)實(shí)際座椅情況變化壓力傳感器陣列的擺放位置。⑵硬

4、件電路的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)的硬件電路分為主控制器部分、壓力傳感器部分、信號(hào)采集部分與顯示部分。信號(hào)采集部分中通過壓力傳感器感應(yīng)到人體模擬信號(hào)的壓力，通過24位的A/D轉(zhuǎn)換器HX711芯片將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并傳遞給系統(tǒng)主控制器。主控制器接收到壓力傳感器的壓力變化值，精確的判斷出哪一個(gè)傳感器的變化，通過算法分析和判斷分析每一壓力傳感點(diǎn)所承擔(dān)的人體的壓力變化值，得到座椅中哪幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的壓力變化從而判斷人體坐姿壓力分布狀態(tài)。這一狀態(tài)通過RS23

5、2串口傳送到PC上，通過串口顯示出控制器的坐姿分析結(jié)果。⑶軟件部分的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)的整體調(diào)試。軟件部分主要分為信號(hào)的采集、分析與顯示幾部分。本部分的關(guān)鍵技術(shù)為主控制器如何收集到每一個(gè)傳感器每一次的壓力狀態(tài)值，針對(duì)不同的傳感器變化組合應(yīng)該如何判定人體的坐姿，該算法建立在系統(tǒng)一次次的調(diào)試與實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上做相應(yīng)的調(diào)整。最后，通過針對(duì)不同壓力值下的人群在本系統(tǒng)上進(jìn)行坐姿測試，系統(tǒng)可識(shí)別出人體的當(dāng)前坐姿狀態(tài)，如身體前傾、坐姿正確、身體靠左等。