人體跌倒髖關節(jié)防護氣囊系統(tǒng)的設計和實現(xiàn).pdf

1、人口老齡化是21世紀各國都要面臨的一個世界性社會問題,老年人的健康和生活質量將對國家和社會產生重大的影響。跌倒是老年人普遍面臨的危險,嚴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裝置具有重要意義。
　　本文在研究了髖骨保護技術、跌倒檢測技術和快速充氣技術的基礎上,設計了一款人體髖關節(jié)安全防護氣囊系統(tǒng),主要分為氣路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)2部分。在氣路中,選用壓縮二氧化碳氣體作為氣源,并設計了電磁閥放氣方案和舵機放氣方案,經過測試

2、比較最終選擇舵機放氣方案作為系統(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作為檢測單元,實時采集人體3個軸向上的加速度和角速度數據,超低功耗16位單片機MSP430F2418PM作為系統(tǒng)控制器,實時讀取傳感器數據并根據跌倒判斷算法,當判斷人體跌倒不可避免時,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,減少地面對人體的沖擊,達到保護人體的目的。為了準確預測人體跌倒,在實驗室內完成

3、了人體慣性數據采集和分析實驗,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)設計后,把各部分組裝起來佩戴在人體腰部,在實驗室內完成了人體跌倒測試,測試結果表明各部分工作正常,基本符合設計要求。當把加速度閾值設為6.7m/s2、角速度閾值選為2deg/s時,可以在人體跌倒觸地前約400ms確認人體跌倒不可避免,在約400ms內氣囊可以充入80％以上體積的氣體,完全可以達到保護人體的目的。
　　本文搭建的人體防