一种具有摔倒自动扶起功能的智能拐杖及其实现方法 |
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| 申请号 | CN201611205907.7 | 申请日 | 2016-12-23 | 公开(公告)号 | CN106723742A | 公开(公告)日 | 2017-05-31 |
| 申请人 | 北京理工大学珠海学院; | 发明人 | 张凯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种具有摔倒自动扶起功能的智能拐杖及其实现方法，智能拐杖包括 加速 度 传感器 、 压 力 传感器 、摄像头模 块 、地理 位置 信息获取模块、主控 电路 、电动 推杆 和远程通信模块，加速度传感器的输出端、 压力传感器 的输出端和地理位置信息获取模块的输出端均与主控电路的输入端连接，主控电路的输出端与电动推杆的输入端连接，主控电路还分别与摄像头模块和远程通信模块连接。本发明不仅能监测老年人是否摔倒并自动向智能移动终端发送所处的地理位置信息和周围环境信息，而且能通过电动推杆配合压力传感器和主 控制器 在老年人摔倒时自动将老年人扶起，智能化程度更高且更加方便。本发明可广泛应用于智能设备领域。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种具有摔倒自动扶起功能的智能拐杖，其特征在于：包括以下模块： |
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| 说明书全文 | 一种具有摔倒自动扶起功能的智能拐杖及其实现方法技术领域[0001] 本发明涉及智能设备领域，尤其是一种具有摔倒自动扶起功能的智能拐杖及其实现方法。 背景技术[0002] 中国即将进入老龄化社会，中国现有老年人2.5亿，且增长迅速。由于子女需要工作，无法时刻在老年人身边对其进行照顾，而老年人在无人照看的情况下活动时，容易出现摔倒而无人知晓的情况，这对各个家庭的生活造成了很大的影响。可见，随时随地监测老人是否摔倒，摔倒后将老人自动扶起并将所处周边情况及地理位置信息发送给亲属就显得异常重要。 [0003] 目前市场上针对老年人的智能拐杖，只能监测老年人是否摔倒并自动向亲属发送信息，但无法在老年人意外摔倒后将老年人自动扶起，智能化程度低且不够方便。 发明内容[0004] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种智能化程度高和方便的，具有摔倒自动扶起功能的智能拐杖。 [0005] 本发明的另一目的在于：提供一种智能化程度高和方便的，具有摔倒自动扶起功能的智能拐杖的实现方法。 [0006] 本发明所采取的技术方案是：一种具有摔倒自动扶起功能的智能拐杖，包括以下模块： 加速度传感器，用于根据智能拐杖的本体是否摔落实时产生相应的加速度电信号； 压力传感器，用于实时检测施加在智能拐杖上的压力大小，并产生相应的压电信号； 摄像头模块，用于实时采集智能拐杖周围的环境图像信息； 地理位置信息获取模块，用于实时获取智能拐杖所处的地理位置信息； 主控电路，用于根据加速度传感器的加速度电信号、压力传感器的压电信号、智能拐杖所处的地理位置信息和智能拐杖周围的环境图像信息进行数据处理，以触发相应的控制信号，所述根据加速度传感器的加速度电信号、压力传感器的压电信号、智能拐杖所处的地理位置信息和智能拐杖周围的环境图像信息进行数据处理包括但不限于根据加速度传感器产生的电信号判断智能拐杖的本体是否摔落和是否产生老年人已摔倒的告警信息，根据压力传感器的压电信号是否大于设定阈值判断智能拐杖是否施加有压力以及在智能拐杖的本体摔落后将老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所处的地理位置信息和智能拐杖周围的环境图像信息进行上传； 电动推杆，用于根据主控电路的控制信号在智能拐杖的本体摔落且智能拐杖施加有压力时自动将智能拐杖扶起，以自动扶起已摔倒的老年人； 远程通信模块，用于在智能拐杖的本体摔落后将老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所处的地理位置信息和智能拐杖周围的环境图像信息上传给智能移动终端，并获取智能移动终端发送的远程控制信息； 所述加速度传感器的输出端、压力传感器的输出端和地理位置信息获取模块的输出端均与主控电路的输入端连接，所述主控电路的输出端与电动推杆的输入端连接，所述主控电路还分别与摄像头模块和远程通信模块连接。 [0007] 进一步，还包括紫外线传感器和报警器，所述紫外线传感器的输出端与主控电路的输入端连接，所述报警器的输入端与主控电路的输出端连接。 [0008] 进一步，还包括光敏传感器和照明灯，所述光敏传感器的输出端与主控电路的输入端连接，所述照明灯的输入端与主控电路的输出端连接。 [0009] 进一步，还包括电源，所述电源的输出端分别与电动推杆的输入端、主控电路的输入端和照明灯的输入端连接。 [0010] 进一步，所述主控电路的输出端还连接有OLED显示屏。 [0011] 进一步，所述智能拐杖还设有停止键、上伸键和下降键，所述停止键的输出端、上伸键的输出端和下降键的输出端均与主控电路的输入端连接。 [0012] 进一步，所述地理位置信息获取模块采用GPS模块或北斗导航模块，所述主控电路采用单片机、MCU、CPU或DSP数字处理芯片，所述紫外线传感器采用UVM-30紫外线传感器，所述远程通信模块采用GSM模块、3G移动通信模块和4G移动通信模块，所述报警器采用蜂鸣器，所述电源采用锂电池。 [0013] 本发明所采取的另一技术方案是：一种具有摔倒自动扶起功能的智能拐杖的实现方法，包括以下步骤： 主控电路根据加速度传感器的检测结果判断智能拐杖的本体是否摔落，若是，则产生老年人已摔倒的告警信息，并通过远程通信模块将老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所处的地理位置信息和智能拐杖周围的环境图像信息一起上传给预先绑定好的智能移动终端，反之，则不产生老年人已摔倒的告警信息； 主控电路在智能拐杖的本体摔落后判断压力传感器实时检测到的施加在智能拐杖上的压力是否超过设定的阈值，若是，则表明老年人处于被扶着状态，此时触发扶起控制信号，反之，则不触发扶起控制信号； 电动推杆根据扶起控制信号将智能拐杖自动扶起，以自动扶起已摔倒的老年人。 [0014] 进一步，所述智能拐杖的实现方法还包括紫外线计算与超标报警的步骤，所述紫外线计算与超标报警的步骤具体为：主控制器根据紫外线传感器的检测结果计算紫外线辐射强度或一天累积的紫外线辐射剂量，并在监测到的紫外线强度过高，或一天内累积记录的紫外线辐射剂量超标时触发报警控制信号，控制报警器进行报警。 [0016] 本发明的拐杖的有益效果是：包括加速度传感器、压力传感器、摄像头模块、地理位置信息获取模块、主控电路、电动推杆和远程通信模块，不仅能通过加速度传感器、摄像头模块、地理位置信息获取模块、主控电路和远程通信模块的配合监测老年人是否摔倒并自动向智能移动终端发送所处的地理位置信息和周围环境信息，而且能通过电动推杆配合压力传感器和主控制器在老年人摔倒时自动将老年人扶起，智能化程度更高且更加方便。 [0017] 本发明的方法的有益效果是：包括主控电路根据加速度传感器的检测结果判断智能拐杖的本体是否摔落的步骤和主控电路在智能拐杖的本体摔落后判断压力传感器实时检测到的施加在智能拐杖上的压力是否超过设定的阈值的步骤，不仅能在智能拐杖的本体摔落时产生老年人已摔倒的告警信息，并通过远程通信模块将老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所处的地理位置信息和智能拐杖周围的环境图像信息一起上传给预先绑定好的智能移动终端，而且能在老年人摔倒时通过电动推杆配合压力传感器和主控制器自动将老年人扶起，智能化程度更高且更加方便。附图说明 [0018] 图1为本发明一种具有摔倒自动扶起功能的智能拐杖的系统框图；图2为本发明一种具有摔倒自动扶起功能的智能拐杖的实现方法的整体流程图； 图3为本发明一种具有摔倒自动扶起功能的智能拐杖的结构示意图。 具体实施方式[0019] 参照图1，一种具有摔倒自动扶起功能的智能拐杖，包括以下模块：加速度传感器，用于根据智能拐杖的本体是否摔落实时产生相应的加速度电信号； 压力传感器，用于实时检测施加在智能拐杖上的压力大小，并产生相应的压电信号； 摄像头模块，用于实时采集智能拐杖周围的环境图像信息； 地理位置信息获取模块，用于实时获取智能拐杖所处的地理位置信息； 主控电路，用于根据加速度传感器的加速度电信号、压力传感器的压电信号、智能拐杖所处的地理位置信息和智能拐杖周围的环境图像信息进行数据处理，以触发相应的控制信号，所述根据加速度传感器的加速度电信号、压力传感器的压电信号、智能拐杖所处的地理位置信息和智能拐杖周围的环境图像信息进行数据处理包括但不限于根据加速度传感器产生的电信号判断智能拐杖的本体是否摔落和是否产生老年人已摔倒的告警信息，根据压力传感器的压电信号是否大于设定阈值判断智能拐杖是否施加有压力以及在智能拐杖的本体摔落后将老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所处的地理位置信息和智能拐杖周围的环境图像信息进行上传； 电动推杆，用于根据主控电路的控制信号在智能拐杖的本体摔落且智能拐杖施加有压力时自动将智能拐杖扶起，以自动扶起已摔倒的老年人； 远程通信模块，用于在智能拐杖的本体摔落后将老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所处的地理位置信息和智能拐杖周围的环境图像信息上传给智能移动终端，并获取智能移动终端发送的远程控制信息； 所述加速度传感器的输出端、压力传感器的输出端和地理位置信息获取模块的输出端均与主控电路的输入端连接，所述主控电路的输出端与电动推杆的输入端连接，所述主控电路还分别与摄像头模块和远程通信模块连接。 [0020] 参照图1，进一步作为优选的实施方式，还包括紫外线传感器和报警器，所述紫外线传感器的输出端与主控电路的输入端连接，所述报警器的输入端与主控电路的输出端连接。 [0021] 参照图1，进一步作为优选的实施方式，还包括光敏传感器和照明灯，所述光敏传感器的输出端与主控电路的输入端连接，所述照明灯的输入端与主控电路的输出端连接。 [0022] 参照图1，进一步作为优选的实施方式，还包括电源，所述电源的输出端分别与电动推杆的输入端、主控电路的输入端和照明灯的输入端连接。 [0023] 参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述主控电路的输出端还连接有OLED显示屏。 [0024] 参照图1和3，进一步作为优选的实施方式，所述智能拐杖还设有停止键3、上伸键4和下降键5，所述停止键3的输出端、上伸键4的输出端和下降键5的输出端均与主控电路的输入端连接。 [0025] 进一步作为优选的实施方式，所述地理位置信息获取模块采用GPS模块或北斗导航模块，所述主控电路采用单片机、MCU、CPU或DSP数字处理芯片，所述紫外线传感器采用UVM-30紫外线传感器，所述远程通信模块采用GSM模块、3G移动通信模块和4G移动通信模块，所述报警器采用蜂鸣器，所述电源采用锂电池。 [0026] 参照图2，一种具有摔倒自动扶起功能的智能拐杖的实现方法，包括以下步骤：主控电路根据加速度传感器的检测结果判断智能拐杖的本体是否摔落，若是，则产生老年人已摔倒的告警信息，并通过远程通信模块将老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所处的地理位置信息和智能拐杖周围的环境图像信息一起上传给预先绑定好的智能移动终端，反之，则不产生老年人已摔倒的告警信息； 主控电路在智能拐杖的本体摔落后判断压力传感器实时检测到的施加在智能拐杖上的压力是否超过设定的阈值，若是，则表明老年人处于被扶着状态，此时触发扶起控制信号，反之，则不触发扶起控制信号； 电动推杆根据扶起控制信号将智能拐杖自动扶起，以自动扶起已摔倒的老年人。 [0027] 进一步作为优选的实施方式，所述智能拐杖的实现方法还包括紫外线计算与超标报警的步骤，所述紫外线计算与超标报警的步骤具体为：主控制器根据紫外线传感器的检测结果计算紫外线辐射强度或一天累积的紫外线辐射剂量，并在监测到的紫外线强度过高，或一天内累积记录的紫外线辐射剂量超标时触发报警控制信号，控制报警器进行报警。 [0028] 进一步作为优选的实施方式，所述智能拐杖的实现方法还包括根据光敏传感器感测的周围光线强度自动调节照明灯的亮度步骤。 [0030] 实施例一针对现有技术因不具备摔倒自动扶起功能而带来的问题，本发明提出了一种全新的智能拐杖及其实现方法。如图1和3所示，该智能拐杖主要包括加速度传感器、压力传感器、摄像头模块2、地理位置信息获取模块、主控电路、电动推杆7、远程通信模块、紫外线传感器、报警器、光敏传感器、照明灯1、电源、OLED显示屏6、停止键3、上伸键4和下降键5。 [0031] 其中，加速度传感器，用于根据智能拐杖的本体是否摔落实时产生相应的加速度电信号。 [0032] 压力传感器，用于实时检测施加在智能拐杖上的压力大小，并产生相应的压电信号。 [0033] 摄像头模块2，用于实时采集智能拐杖周围的环境图像信息。本发明的摄像头模块2，具有长时间循环记录老人周围环境的功能，在出现法律纠纷的情况下，所记录的视频录像可作为客观的证据。 [0034] 地理位置信息获取模块，用于实时获取智能拐杖所处的地理位置信息。地理位置信息获取模块可采用GPS模块或北斗卫星导航定位模块来实现。 [0036] 光敏传感器，用于将检测的智能拐杖周围环境的光信号转化为电压信号。 [0037] 主控电路，用于根据加速度传感器的加速度电信号、压力传感器的压电信号、智能拐杖所处的地理位置信息、智能拐杖周围的环境图像信息、紫外线传感器的电压信号和光敏传感器的电源信号进行数据处理，以触发相应的控制信号。主控电路执行的操作包括：根据加速度传感器产生的电信号判断智能拐杖的本体是否摔落和是否产生老年人已摔倒的告警信息；根据压力传感器的压电信号是否大于设定阈值判断智能拐杖是否施加有压力，以确定是否触发扶起控制信号；根据紫外线传感器得到的电压信号计算紫外线辐射强度或一天累积的紫外线辐射剂量；根据光敏传感器得到的电压信号计算监测的光强度；在智能拐杖的本体摔落后将老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所处的地理位置信息和智能拐杖周围的环境图像信息进行上传。主控电路可采用单片机、MCU、CPU或DSP数字处理芯片来实现。 [0038] 电动推杆7，用于根据主控电路的控制信号在智能拐杖的本体摔落且智能拐杖施加有压力时自动将智能拐杖扶起，以自动扶起已摔倒的老年人。 [0039] 远程通信模块，用于在智能拐杖的本体摔落后将老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所处的地理位置信息和智能拐杖周围的环境图像信息上传给智能移动终端，并获取智能移动终端发送的远程控制信息。远程通信模块可采用GSM模块、3G移动通信模块和4G移动通信模块来实现。 [0040] 报警器，用于在监测到的紫外线强度过高，或一天内累积记录的紫外线辐射剂量超标时根据主控电路的报警控制信号进行报警。报警器可采用蜂鸣器来实现。 [0041] 照明灯1，用于根据主控电路的控制信号进行照明，其亮度可根据监测的光强度自动进行调节。 [0042] 电源，用于为电动推杆7、主控电路和照明灯1供电。电源可采用便携式锂电池进行供电，便于老人外出使用，且对使用者绝对安全。 [0043] OLED显示屏6，用于显示主控电路的处理结果数据（如紫外线辐射强度、一天累积的紫外线辐射剂量、紫外线辐射强度过高告警信息、紫外线辐射剂量超标告警信息等数据）、地理位置信息、周围的环境图像信息和远程控制信息等数据。 [0044] 停止键3，用于使用户可根据实际需要令智能拐杖停止上伸或下降（如使电动推杆7停止上伸，以停止自动扶起摔倒老人操作）。 [0045] 上伸键4，用于使用户可根据实际需要令智能拐杖上伸。 [0046] 下降键5，用于使用户可根据实际需要令智能拐杖下降。 [0047] 本发明智能拐杖的触地部分，既可以采用图3所示的多点触地方式，也可以采用单点触地方式。 [0048] 本发明的具体实现过程如下：（1）本发明含有摄像头模块，具有长时间循环记录老人周围环境的功能，在出现法律纠纷的情况下，所记录的视频录像可作为客观的证据。本发明的摄像头模块，可实时记录使用者周围环境信息并循环保存于内存卡中，并可通过预先绑定好的亲属手机远程实时调出进行回放，或在智能拐杖上调出进行回放。 [0049] （2）监测到老人摔倒后自动扶起这一过程包括：首先，通过加速度传感器实时检测智能拐杖的本体是否摔落，若智能拐杖检测到其本体摔落，则判定智能拐杖的用户处于摔倒状态，此时摔倒后的智能拐杖将自动收缩至最短；然后通过高精度的压力传感器检测老人是否扶着拐杖，若检测到有压力，则判定老人处于被扶状态，此时自动启动拐杖中的电动推杆把老人扶起，此扶起过程中又可通过手动开关停止按键的方式随时停止或继续。 [0050] （3）当检测到老人摔倒后，智能拐杖通过远程通讯模块将报警信息发送至预先绑定的亲属的手机等智能移动终端，亲属可通过手机等智能移动终端查看老人所处的地理位置并发送远程控制信息远程控制智能拐杖的摄像头模块，而智能拐杖会通过远程通讯模块将摄像头所采集的视频录像发送至预先绑定的亲属的手机，便于亲属实时观看。 [0051] （4）紫外线传感器将紫外光信号转化为电压信号，通过主控电路（如单片机）内部的模数转换器，先将电压信号转换为数字信号，然后通过主控电路对不断输入进来的紫外光强度信号进行定时处理记录并累积，若监测到的紫外线强度过高，或一天内累积记录的紫外线辐射剂量超标，智能拐杖将在OLED液晶显示屏上提示并通过报警器进行报警。此外，本发明还可以通过按键来清零积累的紫外线辐射剂量，同时自动重新开始监测。 [0052] （5）配有照明灯，可根据周围光线强度自动调节照明灯的亮度，具体过程为：光敏传感器将光信号转化为电压信号，通过主控电路（如单片机）内部的模数转换器，先将电压信号转换为数字信号，然后通过主控电路对不断输入进来的光强度信号进行判断处理，若监测到的光信号强度弱，则自动开启智能拐杖上的照明灯。本发明还可在夜晚休息时可通过开关按钮将照明功能关闭。 |
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