申请/专利权人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所

申请日：2016-12-26

公开（公告）日：2022-11-29

公开（公告）号：CN106781275B

主分类号：G08B21/04

分类号：G08B21/04;A43B3/44;A43B3/50

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.11.29#授权;2017.06.23#实质审查的生效;2017.05.31#公开

摘要：本发明公开了一种用于跌倒检测的鞋及其跌倒检测方法和装置，其中装置包括：压力传感器，设置在鞋的底部，用于检测人对鞋产生的压力；第一光敏传感器，设置在所述鞋的鞋底，用于检测投射到鞋底的光；报警器，用于在穿所述鞋的人跌倒的情况下发出报警提示；控制器，与所述压力传感器、所述第一光敏传感器和所述报警器分别连接，用于在根据所述压力传感器和所述第一光敏传感器检测到的信号控制所述报警器进行报警。本发明通过采用第一光敏传感器检测鞋底的光线和压力传感器检测鞋底的压力，可以结合鞋底光线变化以及鞋底的压力变化来判断人是否跌倒，从而在不影响检测准确性的基础上，降低了误判概率，而且适用于任何鞋。

主权项：1.一种跌倒检测装置，其特征在于，包括：压力传感器，设置在鞋的底部，用于检测人对鞋产生的压力；第一光敏传感器，设置在所述鞋的鞋底，用于检测投射到鞋底的光；报警器，用于在穿所述鞋的人跌倒的情况下发出报警提示；控制器，与所述压力传感器、所述第一光敏传感器和所述报警器分别连接，用于在根据所述压力传感器和所述第一光敏传感器检测到的信号控制所述报警器进行报警；辅助照明模块，设置在所述鞋的鞋底，与所述控制器连接，用于在环境光线不足时发出光线，其中，所述第一光敏传感器还用于检测所述辅助照明模块发出的光线及其反射的光线；当所述鞋的鞋底与地面接触时，所述辅助照明模块的光线被遮挡，所述第一光敏传感器无法检测到光线；当穿所述鞋的人抬脚时，所述辅助照明模块的光线被所述第一光敏传感器所检测；根据所述压力传感器检测到的压力变化与所述第一光敏传感器检测的光线变化判断穿所述鞋的人是否跌倒。

全文数据：一种用于跌倒检测的鞋及其跌倒检测方法和装置技术领域[0001]本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种用于跌倒检测的鞋及其跌倒检测方法和装置。背景技术[0002]随着中国人口的老龄化发展和计划生育的影响，子女陪伴老人的时间有限，独居老人越来越多。老人单独在家如果因一些意外或者突发性疾病跌倒和摔倒后，会因无人及时报警而耽误抢救时间，甚至危及生命，因此及时发现和报警救治对于老年人来说意义重大。[0003]现在的监护系统多采用视频监护的方式，家人往往很难在第一时间发现病情，而且实时的视频监护不便于保护老人的隐私。[0004]中国专利文献CN106108247A公开了一种可穿戴的跌倒报警多功能鞋垫装置，具体公开了包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、计步器、无线发送器、鞋垫本体，计步器、无线发送器都位于鞋垫本体内，所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器分别位于鞋垫本体的四个脚上，第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器用于检测人在走路或运动时的各个方向的压力值;所述计步器位于鞋垫的中间靠下部，用于检测人走的步数;所述无线发送器位于计步器的一侧于且与计步器、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器连接，用于将第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器检测到压力值及计步值等的数据信息通过蓝牙方式发送到手机。[0005]然而，该方案中，当老人进行踮脚或者上楼梯的行为时，鞋垫上只有局部压力，容易使得跌倒报警被误触发，也即是，该方案虽然能够检测到老人跌倒，但是，其检测的精准度较低，容易产生误报警。另外，老人在室内很多时候为了穿鞋方便，通常是穿着拖鞋，该方案中的鞋垫并不适用。发明内容[0006]本发明要解决的技术问题在于现有技术中跌倒检测容易产生误报警，测量准确度较低，从而提供一种用于跌倒检测的鞋及其跌倒检测方法和装置。[0007]本发明实施例的一方面，提供了一种跌倒检测装置，包括:压力传感器，设置在鞋的底部，用于检测人对鞋产生的压力；第一光敏传感器，设置在所述鞋的鞋底，用于检测投射到鞋底的光;报警器，用于在穿所述鞋的人跌倒的情况下发出报警提示;控制器，与所述压力传感器、所述第一光敏传感器和所述报警器分别连接，用于在根据所述压力传感器和所述第一光敏传感器检测到的信号控制所述报警器进行报警。[0008]可选地，还包括:无线通信模块，与所述控制器连接，用于向远程终端发送求救信号。[0009]可选地，还包括:计时器，与所述控制器连接，用于在计时达到预设时间时向所述控制器发送命令，以控制所述无线通信模块向所述远程终_友送所述求救彳目5。[0010]可选地，还包括:声音传感器，与所述控制器连接，用于接收语音控制命令。[0011]可选地，还包括:定位模块，设置在所述鞋内，与所述控制器连接。[0012]可选地，还包括:辅助照明模块，设置在所述鞋的鞋底，与所述控制器连接，用于在环境光线不足时发出光线，其中，所述第一光敏传感器还用于检测所述辅助照明模块发出的光线及其反射的光线。[0013]可选地，还包括:第二光敏传感器，设置在所述鞋的上面，用于检测环境光线的明壳程度。[0014]可选地，所述压力传感器为多个，分别设置在所述鞋的底部的不同位置，用于检测相应位置的压力。[0015]可选地，还包括:可充电电池，用于向所述跌倒检测装置的各部件提供电能。[0016]可选地，还包括:充电接口，设置在所述鞋的前端，用于与充电插座连接为所述可充电电池充电。[0017]本发明实施例的另一方面，提供了一种用于跌倒检测的鞋，包括:所述的跌倒检测装置。[0018]本发明实施例的另一方面，提供了一种用于所述的跌倒检测装置的跌倒检测方法，包括:获取压力传感器检测到的压力值;获取第一光敏传感器检测到的光信号;根据所述压力值的变化以及所述光信号的变化确定出人是否跌倒；当确定出所述人跌倒的情况下，控制报警器发出报警提示。[0019]可选地，在控制报警器发出报警提示时，开始计时；当计时时间达到预设时间时，控制无线通信模块向远程终端发送求救信号。[0020]根据本发明实施例，通过采用第一光敏传感器检测鞋底的光线和压力传感器检测鞋底的压力，可以结合鞋底光线变化以及鞋底的压力变化来判断人是否跌倒，从而在不影响检测准确性的基础上，降低了误判概率，而且适用于任何鞋。附图说明[0021]为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0022]图1为本发明实施例中跌倒检测装置的一个具体示例的原理框图；[0023]图2为本发明实施例中跌倒检测装置的另一个具体示例的原理框图；[0024]图3为本发明实施例中充电接口的实现原理图；[0025]图4为本发明实施例中跌倒检测方法的一个具体示例的流程图。具体实施方式[0026]下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0027]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0028]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0029]此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。[0030]本实施例提供一种跌倒检测装置，设置在鞋上，用于检测老人、小孩或者病人等人群是否跌倒，如图1所示，该跌倒检测装置包括:压力传感器1〇、第一光敏传感器20、报警器30和控制器40。[0031]压力传感器10设置在鞋的底部，用于检测人对鞋产生的压力。[0032]由于人体站立或者走路时，都会对鞋底产生压力，并且呈现一定的规律性，当人由站立状态或者走路状态发生跌倒时，该压力则在短时间内发生急剧变化，据此可以作为判断人体是否跌倒的一种数据基础。[0033]压力传感器10可以实时检测穿鞋的人对鞋底的压力，然后将检测到的压力转换成压力电信号发送给控制器40,控制器40根据检测到的压力电信号可以确定鞋底的压力变化。[0034]本实施例中压力传感器可以是一个或多个，当为多个时，分别设置在鞋的底部的不同位置，例如脚掌部位和脚跟部位，用于检测相应位置的压力，以便于通过各位置的压力变化来判断人是否发生跌倒。[0035]第一光敏传感器20设置在鞋的鞋底，用于检测投射到鞋底的光。[0036]同理，当人体站立或者走路时，鞋底出现的光线也会发生相应变化，例如，当老人跌倒或者晕倒时，最终鞋子的状态一般会是一只鞋侧翻、两只鞋侧翻和鞋子脱离脚，因此可以根据鞋子底部的明暗变化来判断老人是否有跌倒和晕倒。例如周期性的明暗变化说明是在走路，而突然一段时间的高亮度不变有可能发生跌倒，再配合压力传感器等多个参数来综合判断，如果发生意外，则发送求救信号。由于第一光敏传感器20用于检测鞋底的光线，所以将第一光敏传感器20设置在鞋底。[0037]报警器30用于在穿鞋的人跌倒的情况下发出报警提示。本实施例中，报警器30可以是蜂鸣器，用以进行声音报警;也可以是报警灯，用以进行灯光报警。[0038]控制器40与压力传感器10、第一光敏传感器20和报警器30分别连接，用于在根据压力传感器10和第一光敏传感器20检测到的信号控制报警器30进行报警。[0039]根据本发明实施例，通过采用光敏传感器检测鞋底的光线和压力传感器检测鞋底的压力，可以结合鞋底光线变化以及鞋底的压力变化来判断人是否跌倒，从而在不影响检测准确性的基础上，降低了误判概率，而且适用于任何鞋。[0040]作为一种可选的实施方式，如图2所示，在上述实施例的基础上，跌倒检测装置还包括:无线通信模块5〇，与控制器40连接，用于向远程终端发送求救信号。[0041]该无线通信模块可以是移动通信模块，通过移动互联网与远程终端连接，例如，GPRS模块、GSM模块、X模块、4G模块等，也可以是蓝牙模块、Zigbee模块、WIFI模块等，通过互联网与远程终端连接。该远程终端包括但不限于手机、平板电脑、个人电脑。本发明实施例中，通过增加无线通信模块，使得在老人小孩等人群跌倒或者晕倒时，及时通知其家属或者急救中心，能够在第一时间对突发情况进行报警求救，争取了抢救时间。[0042]作为进一步可选的实施方式，如图2所示，该实施例的跌倒检测装置还包括:计时器60,与控制器40连接，用于在计时达到预设时间时向控制器40发送命令，以控制无线通信模块50向远程终端发送求救信号。[0043]本实施例中，计时器㈤可以在发出报警提示时开始计时，当达到预设时间之后，如果仍未解除报警，则向控制器发送计时时间到的命令，控制器40控制无线通信模块50向远程终端发送求救信号。本实施例中所述的预设时间为预留给穿鞋的人的解除报警的时间，可以根据需要进行设置或者根据统计的求救时间确定。当经过预设时间之后，仍未解除报警，则说明穿鞋的人出现晕倒或者处于无法解除报警的危险状态，则立即向器家属或者急救中心进行求救，从而避免由于报警误触发而发出求救信号的情况。[0044]作为另一种可选的实施方式，本实施例的跌倒检测装置还包括:声音传感器，与控制器连接，用于接收语音控制命令。[0045]可选地，如果2所示，该声音传感器70可以用于识别穿鞋人的语音控制命令，该命令可以是用于解除报警，也可以是用于调节跌倒检测装置的模式，还可以用于接收穿鞋人的声音求救信号，然后在控制器40控制下向外发送求救信号。声音传感器70将给命令发送给控制器40,由其进行相应的控制。[0046]如果监测模块判断穿鞋人跌倒和晕倒了，首先会发出声光预报警，如果是一些类似于跌倒和晕倒姿态等原因产生了误报警，可以使用声控模式、语音识别或恢复正常姿态等方式来解除预报警。[0047]作为上述实施例的一种可选实施方式，本实施例的跌倒检测装置还包括:定位模块8〇,设置在鞋内，与控制器40连接。本实施例中，定位模块80可以是室外定位模块如Gps模块和或室内定位模块如WIH定位模块、蓝牙定位模块等）。通过对穿鞋人进行定位，以便于在发出求救信号之后，家属或者急救人员能够快速定位并遭到其所在地。[0048]作为一种可选地实施方式，本发明实施例的跌倒检测装置还包括:辅助照明模块90,设置在鞋的鞋底，与控制器40连接，用于在环境光线不足时发出光线，其中，第一光敏传感器20还用于检测辅助照明模块9〇发出的光线及其反射的光线。[0049]当环境光线不足，本实施例中通过鞋子底部的辅助照明模块90工作，使得第一光敏传感器20能够接收其发射或者反射回来的光线正常工作。本实施例中，当鞋底与地面接触时，辅助照明模块90的光线被遮挡，第一光敏传感器20无法检测到光线，当抬脚时，辅助照明模块90发出的光可以被第一光敏传感器检测到，依据这一原理，可以作为判断是否跌倒的基础数据。[0050]作为进一步改进的实施方式，本实施例中，跌倒检测装置还包括第二光敏传感器110,设置在鞋的上面，用于检测环境光线的明亮程度。当检测到光线不足时，例如低于一定值时，由控制器40控制辅助照明模块90开启。[0051]本发明实施例的跌倒检测装置还包括:可充电电池，用于向跌倒检测装置的各部件提供电能。当电量不足时，会发出声光提示，不需要将监测模块进行拆卸充电，直^妾将：定制鞋插入墙角充电座的插孔进行充电。[0052]进一步地，为了方便充电，本发明实施例的跌倒检测装置还包括:充电接口，设置在鞋的前端，用于与充电插座连接为可充电电池充电。如图3所示，该充电接口1〇〇设置在鞋的前端，当需要充电时，直接将该充电接口对准充电插座插入即可。[0053]免拆卸充电的具体如图3所示，当装置电量不足时，定制鞋发出声光提示;将定制鞋的充电接口插入充电座插口；充电座的电源插头插入墙角上的开关面板进行充电；当定制鞋充满电后，充电座指示灯进行充电完成提示。[0054]本发明实施例的跌倒检测装置，含有压力传感器、第一光敏传感器和声音传感器等多种传感器，用于检测定制鞋的使用状态和老年人穿上定制鞋后的运动状态，实时判断是否有跌倒和晕倒的情况，采用特定动作还可以对监测报警装置进行设置，多种运行模式进行转换，例如连续跺脚三次等;延时模块是为了防止误报警，在延时期间可用多种方式进行报警解除，例如声控模式、语音识别或恢复正常姿态等;无线模块是为了自动发送求救信号，求救信号发送至家人手机和医院急救中心。[0055]本发明实施例还提供了一种用于跌倒检测的鞋，该鞋包括:本发明上述实施例所述的跌倒检测装置。[0056]本发明实施例还提供了一种跌倒检测方法，该方法可以用于本发明上述实施例所述的跌倒检测装置，用于检测穿鞋人是否跌倒，并进行相应的报警。如图4所示，该跌倒检测方法包括：[0057]步骤S301，获取压力传感器检测到的压力值。[0058]由于人体站立或者走路时，都会对鞋底产生压力，并且呈现一定的规律性，当人由站立状态或者走路状态发生跌倒时，该压力则在短时间内发生急剧变化，据此可以作为判断人体是否跌倒的一种数据基础。[0059]压力传感器10可以实时检测穿鞋的人对鞋底的压力，然后将检测到的压力转换成压力电信号发送给控制器40,控制器40根据检测到的压力电信号可以确定鞋底的压力变化。[0060]步骤S302，获取第一光敏传感器检测到的光信号。[0061]同理，当人体站立或者走路时，鞋底出现的光线也会发生相应变化，例如，当老人跌倒或者晕倒时，最终鞋子的状态一般会是一只鞋侧翻、两只鞋侧翻和鞋子脱离脚，因此可以根据鞋子底部的明暗变化来判断老人是否有跌倒和晕倒。例如周期性的明暗变化说明是在走路，而突然一段时间的高亮度不变有可能发生跌倒，再配合压力传感器等多个参数来综合判断，如果发生意外，则发送求救信号。由于第一光敏传感器20用于检测鞋底的光线，所以将第一光敏传感器20设置在鞋底。[0062]控制器获取压力传感器和第一光敏传感器检测到信号，以作为跌倒判断的基础数据。[0063]步骤S303，根据压力值的变化以及光信号的变化确定出人是否跌倒。[0064]如前所述，当穿鞋人跌倒时，对鞋底的压力以及鞋底的光会发生具有相应的变化特征，由此可以判断穿鞋人是否跌倒。[0065]步骤S3〇4,当确定出人跌倒的情况下，控制报警器发出报警提示。[0066]都在确定出穿鞋人跌倒的情况下，进行相应的报警。[0067]根据本发明实施例，通过结合穿鞋人对鞋底的压力以及鞋底的光线变化等参数来的判断穿鞋人是否发生跌倒，相当于现有技术中仅以鞋底各部位的压力来确定穿鞋人是否跌倒的方式，本发明实施例的方案具有降低了误判概率，而且适用于任何鞋的优点，并且提高了检测准确性。[0068]可选地，本发明实施例中，根据压力值的变化以及光信号的变化确定出人是否跌倒，具体可以是，先以压力值的变化来判断，当根据压力值判断出穿鞋人疑似跌倒时，再判断光信号的变化是否满足跌倒状态的变化（如持续检测到光信号，表明鞋底未与底面接触），如有满足，则确定穿鞋人跌倒。[0069]作为一种可选实施方式，本发明实施例中，方法还包括:在控制报警器发出报警提示时，开始计时；当计时时间达到预设时间时，控制无线通信模块向远程终端发送求救信号。[0070]为了防止求救信号的频繁发送，避免在发生误报警的情况下发出求救信号，本实施例中的跌倒检测方法增加计时控制，当报警达到预设时间时，并且未能接触报警时，则向控制器发送计时时间到的命令，控制器40控制无线通信模块50向远程终端发送求救信号。本实施例中所述的预设时间为预留给穿鞋的人的解除报警的时间，可以根据需要进行设置或者根据统计的求救时间确定。当经过预设时间之后，仍未解除报警，则说明穿鞋的人出现晕倒或者处于无法解除报警的危险状态，则立即向其家属或者急救中心进行求救，从而避免由于报警误触发而发出求救信号的情况。[0071]作为另一种可选的实施方式，本发明实施例的跌倒检测方法还包括:根据压力值的变化以及光信号的变化判断外界的光线强度是否小于一定值，也即是判断穿鞋人是否处于光线暗的空间，例如晚上；如果是，则启动辅助照明模块;第一光敏传感器通过检测所述辅助照明模块的光的变化作为判断是否跌倒的基础数据。[0072]具体地，对于外界光线强度的判断，可以先根据鞋表面的第二光敏传感器来判断外界光线强度如果光线强度低于一定阈值，则开启辅助照明模块。[0073]本发明实施例的方法还包括:判断鞋是否长期一个设定期限未使用，如果是，则控制进入休眠模式降低功耗，如果检测有人使用时，将其它模块唤醒进行工作。[0074]综上，本发明实施例的技术方案可以实现如下技术效果：[0075]1家庭室内地面相对平整干净，采用在鞋子上安装监测模块的方式，可以对老人是否跌倒和晕倒进行实时监测。[0076]2对于使用过程中出现的误报警，可以在延时时间里用多种方式进行解除，避免误触发的求救信号被发送。[0077]3能够在第一时间对突发情况进行自动报警求救，争取了抢救时间。[0078]4不用实时的视频方式监护老人，从而便于保护老人的隐私。[0079]5免拆卸的充电方式避免了繁琐的拆卸，老人使用起来比较简便。[0080]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。

权利要求：1.一种跌倒检测装置，其特征在于，包括：压力传感器，设置在鞋的底部，用于检测人对鞋产生的压力；第一光^传感器，设置在所述鞋的鞋底，用于检测投射到鞋底的光；报警器，用于在穿所述鞋的人跌倒的情况下发出报警提示；控器，与所述压力传感器、所述第一光敏传感器和所述报警器分别连接，用于在根据所述压力传感器和所述第一光敏传感器检测到的信号控制所述报警器进行报警。2.根据权利要求1所述的跌倒检测装置，其特征在于，还包括：无线通信模块，与所述控制器连接，用于向远程终端发送求救信号。3.根据权利要求2所述的跌倒检测装置，其特征在于，还包括：计时器，与所述控制器连接，用于在计时达到预设时间时向所述控制器发送命令，以控制所述无线通信模块向所述远程终端发送所述求救信号。4.根据权利要求1所述的跌倒检测装置，其特征在于，还包括：声音传感器，与所述控制器连接，用于接收语音控制命令。5.根据权利要求1所述的跌倒检测装置，其特征在于，还包括：定位模块，设置在所述鞋内，与所述控制器连接。6.根据权利要求1所述的跌倒检测装置，其特征在于，还包括：辅助照明模块，设置在所述鞋的鞋底，与所述控制器连接，用于在环境光线不足时发出光线，其中，所述第一光敏传感器还用于检测所述辅助照明模块发出的光线及其反射的光线。7.根据权利要求6所述的跌倒检测装置，其特征在于，还包括：第二光敏传感器，设置在所述鞋的上面，用于检测环境光线的明亮程度。8.根据权利要求1至7任一项所述的跌倒检测装置，其特征在于，所述压力传感器为多个，分别设置在所述鞋的底部的不同位置，用于检测相应位置的压力。9.一种用于跌倒检测的鞋，其特征在于，包括:权利要求1至8任一项所述的跌倒检测装置。1〇•—种用于权利要求1至8任一项所述的跌倒检测装置的跌倒检测方法，其特征在于，包括：获取压力传感器检测到的压力值；获取第一光敏传感器检测到的光信号；根据所述压力值的变化以及所述光信号的变化确定出人是否跌倒；当确定出所述人跌倒的情况下，控制报警器发出报警提示。

百度查询： 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 一种用于跌倒检测的鞋及其跌倒检测方法和装置

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