除了脚底压力参数的算法,基于人体加速度参数和角度变化参数的算法是应用最广的。韩国首尔大学的研究人员研究了一款佩戴于人体胸部的跌倒探测系统,如 韩国首尔大学研发出的跌倒检测系统
该系统包含了倾角传感器、加速度传感器以及陀螺仪,如果人体的加速度参数变动十分显著,人体胸部角度参数变化70,那么此时即认为人体发生跌倒[15]。经实验证明,该系统在左右方向的摔倒不敏感,反而是对前后方向的摔倒十分敏感。在美国,该领域的研究专家还研究开发出一款多位置可穿戴跌倒检测系统。使用方法是需要将陀螺仪放置在用户的腿部,将三轴加速度传感器放置在用户的胸部,如图1-4所示,该系统通过阈值算法对跌倒的检测有效判别率高达92%。
多位置检测系统
在我国,也有很多研究专家研发出了基于加速度阈值的跌倒检测系统。其中,浙江大学研发出来了基于心电检测电极与加速度传感器的跌倒检测系统,该系统可以通过检测用户心率的变化和加速度的变化判断人体的是否发生了跌倒。从以上分析,我们可以看出这种跌倒检测系统有种缺陷,就是只能在用户跌倒之后才会报警。但是目前从总体上说,基于可穿戴式的跌倒事后检测系统的研究已经取得了重大突破。
(2)跌倒预警—保护系统
前文介绍的可穿戴跌倒事后检测系统有很大的局限性,由于该系统只能在用户跌倒之后报警,不能提供减小伤害的功能,这样会使用户因为跌倒造成的伤害而不能得到及时的治疗。如果想要让用户得到更好的保护,那么人们必须通过某种干预措施减小在跌倒过程中受到的碰撞伤害。国内外的研究人员已经对跌倒预警—保护系统展开了研究。其中,享誉全球的可穿戴式的安全气囊是由日本的Prop株式会社研发出来的,如图1-5所示。
日本Prop公司的可穿戴式的安全气囊
该系统可以在极短的时间内给放置于人体臀部和头部的两个气囊充气,售价约1400美元。由此可以看出,该系统只能预防向后方向的跌倒,对其他方向的摔倒丝毫不起任何作用。在我国,一款称为分体式人体跌倒检测报警系统是由西北大学研究人员研发出来,该系统包含一个类似盒子形状的气囊。如果当该系统中的包含有加速度传感器的跌倒检测系统发出报警信号时,那么此时系统的气囊就会打开。另外,还申请了国家技术专利[16]。但是关于该技术专利的详细的应用,比如说时间裕度有多大、安全气囊放置在什么地方等等,目前尚未搞清楚。我国的研究专家Wen J Li团队也研制出一款用于保护老人的可穿戴式的跌倒检测保护系统。该系统被做成一款腰带状的装置,可以放置在人体的腰间,通过两侧的气囊来保护老年人的臀部。该系统是通过设置三轴加速度还有角速度的阈值实现检测有无跌倒发生,但是关于它的详细性能参数,包括时间裕度以及精确程度也尚不清楚。