基于Arduino的自动防护腰带设计与研究.pdf
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1、第 5 卷 第 8 期 新一代信息技术 Vol.5 No.8 2022 年 4 月 NEW GENERATION OF INFORMATION TECHNOLOGY Apr.2022 通讯作者:宋君君(1983),女,讲师,研究方向:机电一体化技术。DOI:10.3969/j.issn.2096-6091.2022.08.006 基于 Arduino 的自动防护腰带设计与研究 宋君君(德州职业技术学院,山东 德州 253034)摘 要:本文主要研究自动防护腰带,属于防护领域产品,主要应用于老年人,尤其无人护理的空巢独居老人。本产品设计为腰带结构,佩戴于腰间,采用陀螺仪加速传感器来检测老年人的身
2、体运动状况,通过 Arduino 硬件平台实现老年人跌倒状态的分析、判断及通讯,检测到老人即将摔倒时,防护腰带中隐藏的气囊可以在老人摔倒前瞬间弹出及时保护,减轻摔倒带来的伤害。通过准确判断老年人摔倒姿态,为老年人摔倒救援提供一套可行的方案。同时可通过移动终端实时监控老年人状态,智能防护,轻巧方便。关键词:防摔腰带;陀螺仪加速传感器;Arduino 硬件平台;智能防护 本文著录格式:宋君君.基于 Arduino 的自动防护腰带设计与研究J.新一代信息技术,2022,5(8):22-24 中图分类号:TP37 文献标识码:A Design and Research of Automatic Pro
3、tective Belt Based on Arduino SONG Jun-jun(Dezhou Vocational and Technical College,Shandong Dezhou 253034,China)Abstract:This paper mainly studies the automatic protective belt,which belongs to the field of protection products,mainly ap-plied to the elderly,especially the empty nest elderly living a
4、lone without human care.This product is designed as a belt structure,worn on the waist,the use of gyroscope acceleration sensor to detect the physical movement of the elderly,through the Arduino hardware platform to achieve the analysis,judgment and communication of the elderly falling state,detecte
5、d that the elderly are about to fall,the air bag hidden in the protective belt can be popped up in time before the elderly fall,reducing the damage caused by the fall.By accurately judging the fall posture of the elderly,it provides a feasible plan for the elderly to fall rescue.At the same time,the
6、 status of the elderly can be monitored in real time through the mobile terminal,intelligent protection,light and convenient.Key words:anti-drop belt;gyroscope acceleration sensor;Arduino hardware platform;intelligent protection Citation:SONG Jun-jun.Design and Research of Automatic Protective Belt
7、Based on ArduinoJ.New Generation of Informa-tion Technology,2022,5(8):22-24 0 引言 我国老龄化严重,慢慢会出现越来越多的老年人空巢化的情况。老年人的安全成为了至关重要的部分。据统计,跌倒是危害老年人健康的第一诱因。每年约有 1/3 的老年人摔倒一次以上,更为严重的是其中很多人还会再次摔倒,而且随着年龄的增长,发生危险的比例也会增加,据统计,80 岁以上老年人摔倒的概率高达 50%。老年人摔倒后会引发很多问题,全身各处都有可能受伤,跌倒后约 515%会造成脑部损伤、软组织损伤、骨折、脱臼等并发症,严重的还会造成死亡,但
8、对老年人影响最大的是因摔倒导致的骨折,老年人因为骨骼骨质疏松的原因,轻微的跌倒都可能引起骨折的风险,比较常见的是桡骨远端骨折,髋部骨折,腰椎骨折和其他部位的骨质疏松性骨折。跌倒还会给老人造成心理阴影,因害怕摔倒而影响正常行走。这些问题会给老年人带来极大的挑战,所以预防跌倒尤为重要。目前,我国没有一款自动化装置可以做到自动防护老年人摔倒并在国内老年人防护工具市场占据主要地位。据统计,常见的老年人护理设备多数为简单工具,如轮椅、护膝、帽子等,使用虽方便,但对老年人的防护功能相对有限。随着我国人口老龄化发展,空巢老人急速增多,在老人日常的防护过程中产品的智能化显得格外重要。为此,本文设计了一款能够对
9、老年人的髋关节进行有效保护的装置,对老年人的腰部到膝盖以上的部位进行有效保护。1 系统设计框架 老年人摔倒的原因很多,情况也很复杂,摔倒8 期 宋君君:基于 Arduino 的自动防护腰带设计与研究 23 时往往具有突发性,是个快速的过程,摔倒时身体可能会出现前倾、后仰、侧卧等多种情况,需要及时掌握老年人运动的姿态数据,包括身体转动角度和加速度的值。本文预搭建一个可以准确判断老年人摔倒时姿态改变的系统,为老年人摔倒救援提供一套可行的方案。通过模型验证系统的可行性,本文设计一款适合老年人穿戴的,在老年人向后或者侧面摔倒时能够对老年人的髋关节起到保护作用的防护设施。根据保护部位的要求,设计为腰带结
10、构较为合理,构建防摔倒保护腰带的三维模型,制作防护模型进行实验验证。自动防护腰带是一款定位基于智能硬件的老年人摔倒报警和防护可穿戴系统,其控制系统主要由主控制器、陀螺仪加速传感器和 GPS监控通讯模块,安全气囊,气囊控制器,电源,气瓶等组成。主控制模块以 Arduino 控制板为核心。主控制模块主要用来检测老年人跌倒的状态,判断老人是否真的要跌倒,排除老人的假跌倒。陀螺仪加速器主要用于检测老年人的身体运动幅度,采集活动速度,将采集到的老人运动活动等信息发送到主控制器。气囊控制器,主要用于接收老年人跌倒信号,控制气囊迅速打开。远程监控模块主要由 GPS模块构成,可实现远程监测老年人情况。电源,用
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