人體跌倒髖關(guān)節(jié)防護(hù)氣囊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn).pdf

1、人口老齡化是21世紀(jì)各國(guó)都要面臨的一個(gè)世界性社會(huì)問題,老年人的健康和生活質(zhì)量將對(duì)國(guó)家和社會(huì)產(chǎn)生重大的影響。跌倒是老年人普遍面臨的危險(xiǎn),嚴(yán)重影響了老年人的健康和生活。因此,研究一種人體跌倒防護(hù)裝置具有重要意義。
　　本文在研究了髖骨保護(hù)技術(shù)、跌倒檢測(cè)技術(shù)和快速充氣技術(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一款人體髖關(guān)節(jié)安全防護(hù)氣囊系統(tǒng),主要分為氣路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)2部分。在氣路中,選用壓縮二氧化碳?xì)怏w作為氣源,并設(shè)計(jì)了電磁閥放氣方案和舵機(jī)放氣方案,經(jīng)過測(cè)試

2、比較最終選擇舵機(jī)放氣方案作為系統(tǒng)的最終方案。在控制系統(tǒng)中,使用六軸慣性傳感器組件MPU6000作為檢測(cè)單元,實(shí)時(shí)采集人體3個(gè)軸向上的加速度和角速度數(shù)據(jù),超低功耗16位單片機(jī)MSP430F2418PM作為系統(tǒng)控制器,實(shí)時(shí)讀取傳感器數(shù)據(jù)并根據(jù)跌倒判斷算法,當(dāng)判斷人體跌倒不可避免時(shí),立即觸發(fā)氣路裝置開始給氣囊充氣,使氣囊在人體觸地之前,形成一層緩沖于人體和地面之間,減少地面對(duì)人體的沖擊,達(dá)到保護(hù)人體的目的。為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)人體跌倒,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成

3、了人體慣性數(shù)據(jù)采集和分析實(shí)驗(yàn),確定了傳感器的最佳佩戴位置和跌倒判斷的閾值。
　　在完成各分系統(tǒng)設(shè)計(jì)后,把各部分組裝起來佩戴在人體腰部,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成了人體跌倒測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明各部分工作正常,基本符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)把加速度閾值設(shè)為6.7m/s2、角速度閾值選為2deg/s時(shí),可以在人體跌倒觸地前約400ms確認(rèn)人體跌倒不可避免,在約400ms內(nèi)氣囊可以充入80％以上體積的氣體,完全可以達(dá)到保護(hù)人體的目的。
　　本文搭建的人體防