[实用新型]分布式电磁人体运动检测装置

说明书

本实用新型为一种分布式电磁人体运动检测装置，属于电子技术领域。

随着工程仿生学，运动医学，机器人控制及大规模网络虚拟现实技术的发展，迫切需要人体运动检测装置的微型化，无源化及精确化。现有的人体运动检测装置有如下几种：其一是，固定视场中的多视角合成装置，一般通过特定空间中分布的CCD镜头从不同角度摄取活体运动图象，再按照一定的空间关系重构运动过程。其二是利用超声波，红外光波及无线电磁波在固定发射位置的三点定位方法，确定活体的运动绝对坐标；其三是利用机械与检测元件特性的物理变化检测人体运动中，各个运动肢体间的相对运动关系，如应变片式分布角度传感系统，光纤数据衣，数据手套(这也是目前比较流行的活体运动检测装置)；其四是利用加速度传感器及惯性导航系统结合，构成六自由度空间位置传感器。前两者的缺点是运动者必须处于特定的环境中，后两者的缺点是运动者必须附着或穿戴复杂的检测设备。另外，光纤数据衣及光纤数据手套等造价昂贵，使系统的应用受到限制。

本实用新型一种电磁分布式人体运动检测装置，其目的是：可以弥补现有活体运动检测装置的缺陷，满足工程需要，该装置操作使用简单方便，且成本造价较低。

本实用新型是一种分布式电磁人体运动检测装置，该装置由若干固定在人肢体上的无线发射线圈称发射器1、无线接收线圈称接收器2、控制及信号处理硬件电路3、主机算计(PC)4等组成；

该发射器1包括尼龙线圈骨架11和漆包线12，漆包线缠12绕在骨架11上，构成空心线圈；

该接收线器2包括尼龙骨架21、漆包线22及谐振电容23，漆包线22缠绕在骨架21上，构成空心线圈，它作为谐振电感，谐振电容23与谐振电感并联，构成接收谐振电路；

该控制及信号处理硬件电路3，由单片机31、振荡器32、发射电子开关33、发射功放34、接收电子开关35、接收信号放大器36、检波37、接收信号调零38、A/D转换39、串口及电源40等部分组成制成一盒体；其连接关系是：

单片机31分别连接串口及电源40、连接A/D转换39、连接发射电子开关33、连接接收电子开关35，振荡器32分别连接发射电子开关33、连接检波37，发射电子开关33连接发射功放34，发射功发34连接发射器1，A/D转换39连接接收信号调零38，接收信号调零38连接检波37，检波37连接接收信号放大器36，接收信号放大器36连接接收电子开关35，接收电子开关连接接收器2，串口及电源40分别连接主计算机4；其中：

单片机31的主要功能是控制发射器和接收器对的选择、A/D转换39控制、接收信号滤波处理及与主计算机4的通讯等，这些功能全部由采样软件实现；

振荡器32是方波发生器，振荡频率100KHz；

发射电子开关33为单刀多掷开关，单路进多路出(路数由检测角度数量决定)；

接收电子开关35为单刀多掷开关，多路进(路数由检测角度数量决定)单路路出，电子开关33、35导通选择由单片机31控制；

接收信号放大器36为普通运算放大器，放大倍数10倍；

检波37由可控开关及采样保持电路组成，两个开关控制端分别由发射方波的振荡器32的高低电平控制，当方波处于正半周时，开关A导通，开关B截止，采样保持器A保持，当方波处于负半周时，开关A截止，开关B导通，采样保持器B保持，得到接收角度信号；

接收信号调零38，使接收信号保持在0-5V之间；

A/D转换39，将接收的讯号转换为数字信号，要求A/D转换39采用逐次逼近式转换器，分辨率12bit，转换速度10μs左右；

串口40，将单片机采得的31将采得的信号经滤波处理后通过串口40通过传送给主计算机(PC)4，同时，硬件板上的电源+12V、-12V、+5V、-5V均通过串口电缆由主计算机(PC)4提供；

该主机算计(PC)4，用于提供硬件板电源，并通过RS232异步通讯口与硬件板通讯，将装置检测的数据进行图象重构，实时显示人体运动过程；

该装置的安装及工作过程如下：1．安装

●相邻肢体间弯曲角度的测量。将发射器1和接收器2分别安装于相邻肢体上，使发射器1与接收器2的轴线夹角与肢体间被测夹角重合，且运动过程中两者的距离应在15cm-30cm之间变化。

●同一肢体的扭转角度的测量。将发射器1和接收器2分别安装于被测肢体的不同位置上，使发射器1与接收器2的轴线的夹角与肢体的扭转角度重合，两者的距离为10cm-20cm。