用于表征外骨骼对肩、胸、背部压力缓解程度的监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种压力监测系统，尤其是一种用于监测负重支撑外骨骼对人体肩部、胸部、背部压力缓解程度的系统。


背景技术：

2.机械外骨骼是一种由钢铁的框架构成并且可穿戴在人体上的机器装置。其中，负重支撑外骨骼可以减缓人体背负物资时的肩部压力，增强人体长时间负重行军的运动机能。
3.然而负重支撑外骨骼对人体肩部压力的缓解程度主要来自使用者的主观感受，目前尚无合适的设备对缓解的具体数据进行定量实时的监测。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供一种用于表征外骨骼对肩、胸、背部压力缓解程度的监测系统，可对人体肩部、胸部、背部负重压力进行实时监测，用于对比使用负重外骨骼和不使用负重外骨骼的情况下人体肩部、胸部、背部承受的压力大小。
5.为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为采用一种用于表征外骨骼对肩、胸、背部压力缓解程度的监测系统,包括：若干压力监测单元，用于实时采集外骨骼穿戴者负重时施加于其肩、胸、背部的压力数据；可穿戴在人体躯干部的第一穿戴部件，用于固定所述压力监测单元的位置；数据采集与传输模块，用于收集所述压力传感器采集到的压力数据并将收集的压力数据传输至上位终端；所述若干压力监测单元可拆卸地安装在所述第一穿戴部件上。
6.作为一种改进，所述第一穿戴部件上设置有若干用于布置压力监测单元的压力监测点，所述压力监测点包括与被外骨骼穿戴者左前胸位置对应的左前胸部压力监测点、右前胸位置对应的右前胸部压力监测点、左胸肩位置对应的左胸肩部压力监测点、右胸肩位置对应的右胸肩部压力监测点、左肩顶位置对应的左肩顶部压力监测点、右肩顶位置对应的右肩顶部压力监测点、左肩背位置对应的左肩背部压力监测点、右肩背位置对应的右肩背部压力监测点。第一穿戴部件上设置至少8个压力检测点，此8个压力检测点对应的人体位置通常是肩部负重压力最有代表性的区域。通过对这些部位压力的监测，能够更好的体现负重外骨骼对肩、胸、背部压力的缓解。
7.作为一种改进，所述压力监测单元通过第一连接件与所述第一穿戴部件的压力监测点可拆卸地连接。首先是方便安装拆卸，其次压力监测单元与第一穿戴部件之间的第一连接部件能够方便定位，避免拆卸后位置无法还原。
8.作为一种进一步的改进，所述第一穿戴部件包括左右两根肩带以及背褂，所述左右两根肩带的两端分别与背褂连接；并且当所述肩带穿戴在外骨骼穿戴者身上时，所述第一穿戴部件覆盖所述外骨骼穿戴者的胸、肩、背部。第一穿戴部件不宜太繁琐，但又要能够覆盖被监测位置。
9.作为另一种更进一步的改进，所述肩带上设置有用于收放肩带改变肩带长度的收放装置。穿戴好后，可通过收放装置将肩带收紧，避免位移。同时能够保证二次穿戴的时候位置的一致性。
10.作为一种改进，所述压力监测单元布置在肩带背面，所述数据采集与传输模块固定在背褂上。
11.作为一种改进，每个压力监测点处沿肩带横向并排布置若干个压力监测单元。外骨骼穿戴者背负的负重肩带与本系统第一穿戴部件的肩带不一定会完全重合，此时压力监测单元有可能监测不到负重。因此，为提高系统的测量鲁棒性，可设置每个监测点均匀并排设置多个压力监测单元。
12.作为一种优选，所述压力监测单元为薄膜压力传感器或者微型金属应变式压力传感器。
13.作为一种优选，所述数据采集与传输模块包括具有adc数模转换接口的数据采集芯片和具有无线传输功能的无线传输芯片，以及为整个系统供电的供电模块。
14.作为一种进一步的优选，所述供电模块包括锂电池，以及为锂电池充电的usb充电口。
15.本实用新型还提供一种更为简化的用于表征外骨骼对肩、胸、背部压力缓解程度的监测系统，其包括：若干压力监测单元，用于实时采集外骨骼穿戴者负重时施加于其肩部的压力数据；数据采集与传输模块，用于收集所述监测系统采集到的压力数据并将收集的压力数据传输至上位终端；其中，若干所述压力监测单元可拆卸地安装在外骨骼穿戴者所穿戴的第二穿戴件上；所述第二穿戴件为外骨骼的肩部穿戴件，或/和，外骨骼穿戴者所背负负重(或负载，例如，背包等)的肩部穿戴件，且第二穿戴件覆盖所述外骨骼穿戴者的胸、肩、背部。
16.作为一种改进，所述压力监测单元上设置有用于与第二穿戴件可拆卸地连接的第二连接部件。
17.作为一种优选，若干所述压力监测单元包可布置在所述第二穿戴件上的分布位置包括：所述第二穿戴件上对应于外骨骼穿戴者的左前胸、右前胸、左胸肩、右胸肩、左肩顶、右肩顶、左肩背、右肩背的位置。
18.作为一种优选，每个分布位置对应于多个所述压力监测单元。即该第二穿戴件上的每个分布位置(或监测位置)都可对应设置多个压力监测单元。
19.实用新型的有益之处在于：具有上述结构的用于表征外骨骼对肩、胸、背部压力缓解程度的监测系统，可以实时获取人体在站立负重或行走负重等运动步态下，人体双肩及胸、背部的多点压力情况，并提供过数据采集和无线传输模块上传至上位终端。由此来进行负重支撑外骨骼的肩、胸、背部压力减缓情况的定量测试环节。
附图说明
20.图1、图2为本实用新型的外观结构示意图。
21.图3、图4为压力监测点分布示意图。
22.图5、图6为使用状态图。
23.图7为本实用新型的原理图。
24.图中标记：
25.1第一穿戴部件、3数据与传输模块；
26.11肩带、12背褂、13日字扣；
27.21左前胸部压力监测点、31右前胸部压力监测点、22左胸肩部压力监测点、32右胸肩部压力监测点、23左肩顶部压力监测点、33右肩顶部压力监测点、24左肩背部压力监测点、34右肩背部压力监测点。
具体实施方式
28.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
29.实施例1如图1
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图7所示，本实用新型包括若干压力监测单元，用于实时采集外骨骼穿戴者负重时施加于其肩、胸、背部的压力数据；压力监测单元优选为薄膜压力传感器或者微型金属应变式压力传感器；可穿戴在人体躯干部的第一穿戴部件1，用于固定所述压力监测单元的位置；与上述压力监测单元电连接的数据采集与传输模块3，用于收集所述压力监测单元采集到的压力数据，并就将收集的压力数据传输至上位终端。其中，若干压力监测单元可拆卸地安装在该第一穿戴部件1上。本实用新型中，该上位终端优选为具有无线传输功能的计算机。
30.具体地，所述第一穿戴部件1上设置有若干用于布置压力监测单元的压力监测点，所述压力监测点包括与外骨骼穿戴者左前胸位置对应的左前胸部压力监测点21、右前胸位置对应的右前胸部压力监测点31、左胸肩位置对应的左胸肩部压力监测点22、右胸肩位置对应的右胸肩部压力监测点 32、左肩顶位置对应的左肩顶部压力监测点23、右肩顶位置对应的右肩顶部压力监测点33、左肩背位置对应的左肩背部压力监测点24、右肩背位置对应的右肩背部压力监测点34。
31.压力监测点以及压力监测单元的个数可在此基础上无限制的增加。对于监测本身来讲，更多的监测点以及更多的监测单元能够提供更完善的数据。但实际上基于经济性和实用性上的考虑，上述8个典型的压力监测点已经能够较为完善的表征肩、胸、背部负重的压力情况。
32.为了方便连接，所述压力监测单元通过第一连接部件与第一穿戴部件1 的压力监测点上可拆卸连接。具体地，该第一连接部件可以是魔术贴、暗扣或者其他形式，只要是可以将该压力监测单元可拆卸地安装在该第一穿戴部件1上即可。
33.第一穿戴部件1具体包括左右两根肩带11以及背褂12，所述左右两根肩带11的两端分别与背褂12连接。并且当肩带11穿戴在外骨骼穿戴者身上时，该肩带11能够覆盖该外骨骼穿戴者的胸、肩、背部。肩带11上设置有用于收放肩带11改变肩带11长度的收放装置，本实施例中，收放装置优选为日字扣13。第一穿戴部件1优选为布艺制作。
34.另外为了提高系统的鲁棒性，每个压力监测点处沿肩带11横向并排(或并列)布置若干个压力监测单元，使得无论如何款式的负重均能被很好的监测到。
35.数据采集与传输模块3包括具有adc数模转换接口的数据采集芯片和具有无线传输功能的无线传输芯片。压力监测单元通过数据采集芯片的adc 模数转换接口被芯片读取，并通过串口通信将多个传感器整合后的压力数据传输给无线传输芯片。无线传输芯片
可采用zigbee、wifi、蓝牙、lora 等多种传输协议。无线传输芯片通过与配对的数据无线接收模块进行数据无线传输，将分布式压力传感系统的多点压力值传递至数据无线接收模块，再通过串口转usb通信芯片(通常为ch340芯片)与上位终端相连，进而实现人体肩、胸、背部多点压力的无线实时监测。
36.另外可以预见的是，还应当包括为整个系统供电的供电模块。优选地，该供电模块整合在数据采集与传输模块3中，其包括锂电池以及为锂电池充电的usb充电口。
37.实施例2，本实用新型还提供一种更为简化的实施例，包括若干压力监测单元，用于实时采集外骨骼穿戴者负重时施加于其肩、胸、背部的压力数据；数据采集与传输模块，用于收集所述压力监测单元采集到的压力数据并将收集的压力数据传输至上位终端。
38.与实施例1不同的是，若干所述压力监测单元可拆卸地安装在外骨骼穿戴者的第二穿戴部件上；所述第二穿戴部件为外骨骼的肩部穿戴件，或/ 和，外骨骼穿戴者所背负负重的肩部穿戴件，且所述第二穿戴件覆盖所述外骨骼穿戴者的胸、肩、背部。
39.可以预见的是，为了方便连接固定，压力监测单元上设置有用于与上述第二穿戴部件可拆卸地连接的第二连接部件，例如粘性的明胶。本实施例中，压力监测单元的位置调整不受穿戴部件的限制，更加的灵活。
40.为了监测数据的完整，若干压力监测单元可布置(或设置或安装)在该第二穿戴部件上的分布位置包括：该第二穿戴部件上对应于外骨骼穿戴者的左前胸、右前胸、左胸肩、右胸肩、左肩顶、右肩顶、左肩背、右肩背的位置中的一个或两个或多个。优选地，每个分布位置可布置(或设置或安装)多个压力检测单元，即每个分布位置都对应于多个压力检测单元。当然，也不排除其他位置布置更多的压力监测单元。
41.以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。