步態矯正傳感反饋裝置及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及矯正系統，具體地，涉及一種步態矯正傳感反饋裝置及系統。
【背景技術】
[0002]步態矯正傳感器對體積的要求很高，過大的體積會降低穿戴的舒適性。傳統的步態矯正傳感器基本采用塑料外殼，該封裝方法會使傳感器體積變大。
[0003]經過對現有技術的檢索，發現申請號為200820154645.0，名稱為下肢步態矯正器控制裝置，公開了一種下肢步態矯正器控制裝置。包括一臺計算機、一塊運動控制卡，一塊數據采集卡、四個電機驅動器、四個關節角度傳感器和控制軟件，運動控制卡和數據采集卡安裝在計算機中；運動控制卡的四個數字信號輸出端口分別與四個電機驅動器的信號輸入端口相連；四個電機驅動器分別與矯正器上安裝的四個伺服電機相連；四個角度傳感器分別安裝在矯正器的四個關節轉軸上，其信號輸出線分別與數據采集卡的四個模擬信號輸入端口相連。在患者穿戴下肢步態矯正器進行步行訓練時，本控制裝置能夠控制矯正器的四個關節按照目標運動軌跡轉動，帶動患者雙腿在跑步機上行走，同時能夠將四個關節的轉動角度、訓練時間、步態周期、步行速度等信息在顯示器上顯示出來，為康復醫生對患者治療效果的評估提供了數據與依據。但是該實用新型結構復雜，不方便安裝與攜帶。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種步態矯正傳感反饋裝置及系統。本發明使用硅膠封裝傳感反饋裝置，不但減小了體積，并且柔軟的硅膠也更貼合人體皮膚。傳統步態矯正傳感器多采用捆綁式穿戴法，不但不舒服，而且會影響測量精度。
[0005]根據本發明的一個方面提供的步態矯正傳感反饋裝置，包括電路板、電池、振動器、粘附基底和封裝本體；
[0006]所述電池設置在所述電路板的下側；所述振動器設置在所述電池和所述粘附基底的內表面之間；所述粘附基底的外表面用于連接人體皮膚；所述電池電氣連接所述電路板和所述振動器；
[0007]所述封裝本體的下端面連接所述粘附基底的內表面構成封裝空間；所述電路板、所述電池、所述振動器設置在所述封裝空間內；
[0008]所述電路板用于采集傳感器信息、控制振動器進行振動反饋以及與上位機進行通信；電池用于為所述電路板和所述振動器供電；所述振動器用于提供振動反饋。
[0009]優選地，所述封裝本體采用硅膠制成。
[0010]優選地，所述電路板包括第一 CPU、第一無線模塊和慣性傳感器；
[0011]其中，所述第一無線模塊、所述慣性傳感器電氣連接所述第一 CPU ;
[0012]所述慣性傳感器用于采集傳感器信息；
[0013]所述第一 CPU用于獲取并處理傳感器信息、控制振動器進行振動反饋以及通過第一無線模塊將傳感器信息發送至上位機；
[0014]所述第一無線模塊用于與上位機進行通信。
[0015]優選地，所述慣性傳感器包括加速度傳感器、陀螺儀以及磁力計；
[0016]所述傳感器信息包括加速度信號、角速度信號和方向信號；
[0017]所述加速度傳感器用于采集加速度信號；
[0018]所述陀螺儀用于采集角速度信號；
[0019]所述磁力計用于采集方向信號。
[0020]優選地，所述電路板還包括電源管理模塊和充電編程觸點；
[0021]所述充電編程觸點分別電氣連接所述電池和所述第一 CPU，用于對所述電池進行充電以及對所述第一 CPU進行編程電氣；所述電池通過所述電源管理模塊電氣連接所述第一 CPU、所述第一無線模塊和所述慣性傳感器；
[0022]所述封裝空間上表面設置有開口 ；所述充電編程觸點設置在所述開口內。
[0023]根據本發明的另一個方面提供的步態矯正傳感反饋系統，包括所述的步態矯正傳感反饋裝置，還包括數據處理裝置；
[0024]其中，所述步態矯正傳感反饋裝置無線連接所述數據處理裝置；
[0025]所述步態矯正傳感反饋裝置用于粘附在使用者各個部位并將采集到的傳感器信息通送給數據處理裝置以及接收并執行所述數據處理裝置的反饋指令；
[0026]所述數據處理裝置用于根據所述傳感器信息計算出人體步態參數，并將所述人體步態參數和理想步態參數進行對比計算出反饋參數，進而將根據反饋參數生成的反饋指令發送至所述步態矯正傳感反饋裝置以矯正使用者的步態。
[0027]優選地，所述數據處理裝置包括第二無線模塊、第二 CPU、顯示模塊、藍牙模塊、存儲卡和USB接口 ；
[0028]其中，所述第二無線模塊、所述顯示模塊、所述藍牙模塊、所述存儲卡和USB接口均連接所述第二 CPU ;
[0029]所述第二 CPU用于根據所述傳感器信息計算出人體步態參數，并將所述人體步態參數和理想步態參數進行對比計算出反饋參數，進而生成反饋指令；
[0030]所述第二無線模塊用于接收所述步態矯正傳感反饋裝置的傳感器信息并發送反饋指令至傳步態矯正傳感反饋裝置；
[0031]所述顯示模塊用于顯示所述人體步態參數和所述反饋參數；
[0032]所述藍牙模塊用于發送人體步態參數至手機客戶端至并接收手機客戶端的控制指令；
[0033]所述儲存卡用于存儲傳感器信息和反饋參數；
[0034]所述USB接口用于發送傳感器信息和反饋參數至電腦客戶端并接收電腦客戶端的控制指令。
[0035]優選地，將所述人體步態參數和理想步態參數進行對比計算出反饋參數包括如下步驟:
[0036]步驟1:將傳感器信息進行拆分，得到傳感器原始數據，并進行濾波；
[0037]步驟2:基于傳感器融合算法，根據傳感器原始數據計算傳感器在大地坐標系下的角度；
[0038]步驟3:根據傳感器原始數據計算人體運動軌跡并得到人體運動方向向量；
[0039]步驟4:根據傳感器在大地坐標下的角度和人體運動方向向量，計算人體步態，并將人體步態和理想步態參數進行對比，進而生成反饋參數。
[0040]優選地，數據處理裝置根據傳感器信息對傳感器進行校正的具體過程，包括如下步驟:
[0041]步驟1:將傳感器信息進行拆分，得到傳感器原始數據，并進行濾波；
[0042]步驟2:基于傳感器融合算法，根據傳感器原始數據計算傳感器在大地坐標系下的角度；
[0043]步驟3:根據指定動作時理想時傳感器在大地坐標系下的角度和實際情況下傳感器在大地坐標系下的角度，估計傳感器的安裝誤差；
[0044]步驟4:對以后收到的傳感器信息進行校正，從而達到減小安裝誤差的目的。
[0045]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0046]1、本發明設置有慣性傳感器，能精確測量加速度信號、角速度信號和方向信號；
[0047]2、本發明設置有振動器，能夠實時反饋振動信號提示使用者；
[0048]3、本發明結構簡單合理，易于推廣；
[0049]4、本發明采用硅膠進行封裝，帶有一定柔性更能貼合皮膚。
【附圖說明】
[0050]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0051]圖1為本發明的結構示意圖；
[0052]圖2為本發明中電路板的結構示意圖。
[0053]圖中:
[0054]I為電路板；
[0055]2為電池；
[0056]3為振動器；
[0057]4為粘附基底；
[0058]5為封裝本體；
[0059]6 為第一 CPU ；
[0060]7為第一無線模塊；
[0061]8為慣性傳感器；
[0062]9為按鈕；
[0063]10為開關；
[0064]11為指示燈；
[0065]12為電源管理模塊；
[0066]13為充電編程觸點。
【具體實施方式】
[0067]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0068]在本實施例中，本發明提供的步態矯正傳感反饋裝置及系統包括電路板1、電池
2、振動器3、粘附基底4和封裝本體5 ;
[0069]所述電池2設置在所述電路板I的下側；所述振動器3設置在所述電池2和所述粘附基底4的內表面之間；所述粘附基底4的外表面用于連接人體皮膚；所述電池2電氣連接所述電路板I和振動器3 ;
[0070]所述封裝本體5的下端面連接所述粘附基底4的內表面構成封裝空間；所述電路板1、所述電池2、所述振動器3設置在所述封裝空間內；
[0071]所述電路板I用于采集傳感器信息、控制振動器進行振動反饋以及與上位機進行通信；電池用于為所述電路板I和振動器3供電；所述振動器3用于提供振動反饋；所述封裝本體5采用硅膠制成；
[0072]在本實施例中，粘附基底4設置在最底部，介于皮膚和封裝本體之間，解決硅膠不粘問題，本發明采用硅膠5進行封裝，使裝置有一定柔性更貼合皮膚又節約了空間。
[0073]所述電路板I包括第一 CPU、第一無線模塊7、慣性傳感器8、按鈕9、開關10、指示燈11、電源管理模塊12和充電編程觸點13 ;所述第一無線模塊7、慣性傳感器8、指示燈11電氣連接所述第一 CPU ;所述按鈕9電氣連接第一 CPU，所述電池2通過所述開關10電氣連接指示燈11、第一 CPU、所述第一無線模塊7和所述慣性傳感器8 ;所述充電編程觸點13分別電氣連接所述電池2和所述第一 CPU ;