本发明属于可穿戴设备，尤其是涉及一种基于模块化集成式可穿戴设备的智能健康监测系统。
背景技术：
1、近年来，各类可穿戴健康监测设备迅速涌现，为确保医疗保健和实现远程医疗的高效性做出了贡献。信息技术和远程医疗设备正在带来医疗保健领域的深刻变革，尤其是随着小型化设备技术融合以及数据传输速度的提升、舒适性、便携性、个性化和云存储的发展。健康监测系统的核心目标在于为患者、卫生人员和医疗保健提供者提供服务，以维持整体人群的健康。总的来说，这些服务涵盖系统方便获取患者需监测的数据，提供反馈信息的能力并为更多患者提供更高质量的护理。可穿戴健康监测设备致力于提供更低成本、更舒适的佩戴方式和更高效率的医疗保健服务，此外，它还有效实现了患者和医疗保健提供者的数据管理。
2、然而，目前绝大多数可穿戴设备采用整体式设计，必须根据患者监测需求重新设计硬件、软件和最终系统集成。这种定制的开发方式不仅增加了设备开发者的时间成本，更为关键的是，它也给患者带来了额外的经济负担。很多患者因为负担不起个性化定制的健康监测设备，而无法获得所需的监测服务。基于视觉和外部特殊传感器的设备，虽然在某些方面表现出色，但这类方法往往容易受到外部环境的干扰。其操作性和效果可能会受到光照、气象等自然条件的制约，降低了设备在复杂环境中的可靠性。此外，为了确保其正常运作，通常需要依赖昂贵的基础设施，可能对日常活动产生一定程度的影响，与此相比，可穿戴设备更具优势，因为它们通常以更为轻便、便携的形式融入用户的日常生活。商用足底柔性薄膜压力感应鞋垫能够精准地监测足底压力分布，为个体患者提供定制化的数据。然而，其尺寸需要根据个人脚掌大小定制，这可能带来额外的经济负担。这种个性化设计虽然为患者提供了更准确的足底信息，但同时也意味着制造和定制的成本相对较高。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中上述问题的不足之处，提出一种基于模块化集成式可穿戴设备的智能健康监测系统，能够根据患者对生理体征信号或运动状态等方面的监测需求，通过组装和集成不同种类、数量和形式的模块，实现设备在信号从采集到震动反馈的全过程实现了完整的闭环控制。集成的设备可灵活佩戴在患者身体不同部位，为患者提供更加个性化、经济实惠、便捷舒适、高效的健康监测和康复训练解决方案。
2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
3、一种基于模块化集成式可穿戴设备的智能健康监测系统，包括最小系统单元、感知单元、反馈单元、以及上位机；所述最小系统单元包括主控模块、电源管理模块、以及锂离子电池，所述感知单元包括压力感知模块、温度检测模块、以及惯性测量模块，所述反馈单元包括震动反馈模块，所述主控模块、电源管理模块、压力感知模块、温度检测模块、惯性测量模块、震动反馈模块的主体呈六边形形状，模块之间通过蛇形结构在电气和物理上连接在一起，蛇形结构通过焊接在上面的板对板连接器公座与焊接在模块主体上的板对板连接器母座连接在一起，其内部由四根线5v-gnd-canh-canl供电和传输数据，所述电源管理模块、压力感知模块、温度检测模块、惯性测量模块、震动反馈模块均连接主控模块，所述主控模块还通过无线方式连接上位机，所述最小系统单元、感知单元、以及反馈单元构成可穿戴设备。
4、进一步的，所述主控模块包括第一mcu、can收发器、以及第一降压芯片，所述主控模块采集感知单元发送的数据，并通过无线方式发送至上位机，所述上位机还解析接收的数据，并发送给反馈单元。
5、进一步的，所述电源管理模块包括升压芯片，用于将锂离子电池3.7v升至5v。
6、进一步的，所述压力感知模块包括第二mcu、can收发器、第二降压芯片、以及fsr传感器，采集到的数据通过模块上can收发器发送给主控模块。
7、进一步的，所述温度检测模块包括第二mcu、can收发器、第二降压芯片、玻封型热敏电阻器，采集到的数据通过can收发器发送给主控模块。
8、进一步的，所述惯性测量模块包括第二mcu、can收发器、第二降压芯片、以及imu芯片，采集到的数据通过can收发器发送给主控模块，
9、进一步的，所述震动反馈模块包括第二mcu、can收发器、第二降压芯片、mosfet、以及震动触觉执行器，通过can收发器接收主控模块发送的数据，进而控制震动触觉执行器。
10、进一步的，所述感知单元的模块的背面均设有有四个方形焊盘，用于通过st-linkv2连接四个金属探针给模块下载程序。
11、进一步的，所述反馈单元的模块的背面均设有有四个方形焊盘，用于通过st-linkv2连接四个金属探针给模块下载程序。
12、进一步的，所述最小系统单元、感知单元、反馈单元均由硅胶封装。
13、相对于现有技术，本发明所述的一种基于模块化集成式可穿戴设备的智能健康监测系统具有以下优势：
14、(1)本发明的可穿戴设备采用模块化设计，可以根据实际功能需求对模块进行拓展和缩减，本发明克服现有可穿戴设备为整体式，在给患者使用的过程中需要按照从材料选型、硬件、软件设计以及最后系统集成的流程重新设计的弊端。通过采用模块化设计，患者可以根据个体需求定制设备的功能，增强了设备的适用性和灵活性。本发明通过设计的最小系统部分、感知部分和反馈部分构成，其中最小系统部分包括主控模块、电源管理模块和锂离子电池构成，这部分是每个系统必须具有的，其主要实现了通过can通讯接收来自感知部分的信息并向反馈部分发送控制信号。感知部分是由压力感知模块、温度检测模和惯性测量模块构成。惯性测量模块内置一个imu芯片(mpu6050)，负责采集加速度及角速度信息。类似地，压力感知模块和温度检测模块分别内置fsr传感器和mf58热敏电阻，实现对压力信号和温度的实时采集。反馈部分指震动反馈模块利用震动触觉执行器为患者提供独特的触觉感知。患者根据需检测的信息可自由选取感知部分及反馈部分内各模块的种类、数量构建设备本体的形状，以实现不同的功能，最后用硅胶进行封装。
15、(2)本发明通过选用感知部分和反馈部分中的模块集成一套设备。该设备将感知部分采集的信号通过主控模块上的wifi或ble无线通讯功能传输至上位机软件。上位机软件能够对采集的数据信号进行处理，运用机器学习算法进行当前信号的分析。随后，通过无线通讯功能将分析结果传回设备，并通过震动反馈模块实现对人皮肤的震动反馈。这一过程实现了信号从采集到震动反馈的完整闭环控制，为患者提供更为精准和个性化的医疗服务体验。
16、(3)本发明模块整体利用fpcb设计的独特的“岛-桥”结构柔性电路，每个模块之间通过蛇形结构进行物理和电气连接，蛇形结构通过模块边缘连接的4条线路提供各个模块之间的电源和控制单元的电气接口。这种设计优化了模块之间的协同工作，创造了一种灵活而高效的连接方式，实现了大面积的可拓展性。
17、(4)本发明模块之间采用can通讯连接，相对于i2c通讯，can通讯具有更高的通讯速率和更好的可靠性。在i2c通讯网络中，由于连接到相同总线的ic数量受到总线最大电容(400pf等)等物理约束和电流要求的限制，连接的设备数量可能受到一些限制。本发明选择can通讯作为通讯方式能够确保整个系统的通讯稳定性。
1.一种基于模块化集成式可穿戴设备的智能健康监测系统，其特征在于：包括最小系统单元、感知单元、反馈单元、以及上位机；所述最小系统单元包括主控模块、电源管理模块、以及锂离子电池，所述感知单元包括压力感知模块、温度检测模块、以及惯性测量模块，所述反馈单元包括震动反馈模块，所述主控模块、电源管理模块、压力感知模块、温度检测模块、惯性测量模块、震动反馈模块的主体呈六边形形状，模块之间通过蛇形结构在电气和物理上连接在一起，蛇形结构通过焊接在上面的板对板连接器公座与焊接在模块主体上的板对板连接器母座连接在一起，其内部由四根线5v-gnd-canh-canl供电和传输数据，所述电源管理模块、压力感知模块、温度检测模块、惯性测量模块、震动反馈模块均连接主控模块，所述主控模块还通过无线方式连接上位机，所述最小系统单元、感知单元、以及反馈单元构成可穿戴设备。
2.根据权利要求1所述的一种基于模块化集成式可穿戴设备的智能健康监测系统，其特征在于：所述主控模块包括第一mcu、can收发器、以及第一降压芯片，所述主控模块采集感知单元发送的数据，并通过无线方式发送至上位机，所述上位机还解析接收的数据，并发送给反馈单元。
3.根据权利要求1所述的一种基于模块化集成式可穿戴设备的智能健康监测系统，其特征在于：所述电源管理模块包括升压芯片，用于将锂离子电池3.7v升至5v。
4.根据权利要求1所述的一种基于模块化集成式可穿戴设备的智能健康监测系统，其特征在于：所述压力感知模块包括第二mcu、can收发器、第二降压芯片、以及fsr传感器，采集到的数据通过模块上can收发器发送给主控模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于模块化集成式可穿戴设备的智能健康监测系统，其特征在于：所述温度检测模块包括第二mcu、can收发器、第二降压芯片、玻封型热敏电阻器，采集到的数据通过can收发器发送给主控模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于模块化集成式可穿戴设备的智能健康监测系统，其特征在于：所述惯性测量模块包括第二mcu、can收发器、第二降压芯片、以及imu芯片，采集到的数据通过can收发器发送给主控模块。
7.根据权利要求1所述的一种基于模块化集成式可穿戴设备的智能健康监测系统，其特征在于：所述震动反馈模块包括第二mcu、can收发器、第二降压芯片、mosfet、以及震动触觉执行器，通过can收发器接收主控模块发送的数据，进而控制震动触觉执行器。
8.根据权利要求1所述的一种基于模块化集成式可穿戴设备的智能健康监测系统，其特征在于：所述感知单元的模块的背面均设有有四个方形焊盘，用于通过st-link v2连接四个金属探针给模块下载程序。
9.根据权利要求1所述的一种基于模块化集成式可穿戴设备的智能健康监测系统，其特征在于：所述反馈单元的模块的背面均设有有四个方形焊盘，用于通过st-link v2连接四个金属探针给模块下载程序。
10.根据权利要求1所述的一种基于模块化集成式可穿戴设备的智能健康监测系统，其特征在于：所述最小系统单元、感知单元、反馈单元均由硅胶封装。
