專利名稱：一種背包式的防護氣囊裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及安全氣囊技術領域，尤其涉及一種便攜式的人體防護氣囊。
背景技術：
人們在日常生活、鍛煉和工作的過程中，常常會面臨許多高危環境，如駕駛摩托車出行，極限運動，水上運動等。各種主客觀造成的危險因素時刻都在威脅著人們的生命安全。由于客觀原因，人們無法從完全躲避這些危險，所以世界上每天都有很多人因為車禍，摔跌，溺水而使身體受到傷害，甚至被奪去生命。故此需要采用較好的方法來改變這些現狀，讓人們一旦遇到遭受撞擊、摔倒、溺水等意外情況時，能減輕或者完全避免身體受到傷害甚至保住生命。
針對這個問題，在現有技術中也有針對行人保護的氣囊裝置，如老人跌倒緩沖氣囊帽、摩托車自動氣脹式防碰撞安全服等產品。此類產品的原理是采用傳感器檢測人體傾斜角來觸發氣囊充氣保護，但是角度傳感器由于其原理容易在人體加速運動、彎腰時被誤觸發，所以在實際使用中容易出現氣囊裝置的誤啟動的情況。同時現有技術僅僅針對人體某一部分進行保護，缺乏對人體所有重要器官的保護。此外，現有技術產品還存在功能單一的缺點，缺乏諸如對人員溺水的保護功能，而且產品本身還存在重量過重、穿戴不便，缺乏美觀度等缺點。

發明內容
為了解決上述問題，本發明提出一種背包式的防護氣囊裝置，基于三軸陀螺加速度模塊的控制系統，能及時有效檢測并降低人員遭受撞擊、摔倒、溺水時受到的傷害。本發明的一種背包式的防護氣囊，包括，背包，背包內部設有單片機控制系統、儲氣瓶、氣囊，儲氣瓶電磁開啟機構和電池，電池通過電源線給單片機控制系統供電，單片機控制系統控制儲氣瓶電磁開啟機構的開啟和關閉；背包吊帶，內部均設有折疊好的氣囊，氣囊通過充氣接口與儲氣瓶相連；吊帶卡扣，吊帶卡扣控制腰帶的松緊，卡扣內部裝有與單片機控制系統相連的三軸陀螺加速度傳感器、紅外傳感器、壓力傳感器、蜂鳴器、狀態指示燈、系統開關。所述背包吊帶至少包括雙肩背帶、腰帶和與兩者連接的吊帶。紅外傳感器作為單片機控制系統運行的開關部件，通過檢測人體穿戴氣囊控制單片機系統運行的開關。所述三軸陀螺加速度傳感器采集傾斜角速度、傾斜角度和重力方向加速度三個數據并傳輸到單片機控制系統。單片機控制系統對傾斜角速度、傾斜角度和重力方向加速度進行計算，計算結果如達到系統預警標準則開啟儲氣瓶電磁開啟機構，使氣囊迅速充氣。所述壓力傳感器采集水壓力數據，并將數據傳輸到單片機控制系統。
單片機控制系統對水壓數據進行計算，計算結果如達到系統預警標準則開啟儲氣瓶電磁開啟機構，使氣囊迅速充氣。氣囊迅速充氣的同時，單片機控制系統啟動蜂鳴器和狀態指示燈進入報警狀態。所述背包氣囊和吊帶氣囊充氣后對人體頭部、肩部、前額、前襠等重要部位形成保護。所述儲氣瓶儲存的氣體為壓縮二氧化碳。本發明提出的一種背包式的防護氣囊裝置，基于三軸陀螺加速度傳感器檢測人體的各方向加速度變化，通過單片機控制系統計算出人體將要摔倒的狀態，同時壓力傳感器檢測人體是否達到落水狀態，當系統判斷人體達到摔倒或落水狀態時，打開設在背包和背包吊帶內部的氣囊，對人體各重要器官做出保護，有效防止意外摔倒，撞擊、溺水等事故對 人體的傷害，本發明的氣囊可重復使用，同時外觀美觀，便于攜帶，簡單易用。


圖I為本發明優選實施例的系統結構圖；圖2為本發明優選實施例的氣囊展開后的示意圖；圖3為本發明優選實施例的三軸陀螺加速傳感器的工作坐標示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖詳細描述本發明的技術方案。作為一個優選實施例，圖I示意性地示出了適用于本發明的一種背包式的防護氣囊裝置的系統結構，系統主體載體為背包3，背包3依靠雙肩帶6依附在人體17上面，腰帶I靠吊帶2和背包3連為一體，其中腰帶I、吊帶2、背包3、雙肩帶6內部均有折疊好的氣囊。背包3內有單片機控制系統10、C02壓縮氣體儲氣瓶4、C02壓縮氣體儲氣瓶電磁開啟機構5、電池8，電池8通過電源線9給單片機控制系統10供電，單片機控制系統10通過控制線纜7控制氣瓶電磁開啟機構5的開啟和關閉。人體17前方為腰帶卡扣11控制腰帶的松緊，卡扣11內部裝有三軸陀螺加速度傳感器12、檢測人體17存在的紅外傳感器13、危險狀態報警的蜂鳴器14、狀態指示的狀態燈15、控制系統的開關16。本發明的工作流程，打開電源開關16當紅外傳感器13檢測到人體17的存在時，系統開始工作。當人運動時，整個單片機控制系統10對三軸陀螺加速度模塊12的數據進行采集并且運算，當三軸陀螺加速度傳感器12的傾斜角速度、傾斜角度和重力方向加速度都達到規定的范圍內，單片機控制系統10對數據進行分析后，做出響應，控制C02壓縮氣體儲氣瓶電磁開啟機構5打開C02壓縮氣體儲氣瓶4，并且接通蜂鳴器14發出警報，點亮狀態燈15，此時壓縮氣體進入氣囊，使氣囊打開，對人體17的倒地起到緩沖作用，減少倒地的傷害。當人體17落水后，壓力傳感器檢測到壓力的變化，并把結果反饋到單片機控制系統10，單片機控制系統10判別壓力值是否在動作范圍內，如果在，則控制C02壓縮氣體儲氣瓶電磁開啟機構5打開C02壓縮氣體儲氣瓶4，壓縮氣體進入氣囊，使氣囊打開，使人體17漂浮在水面上，等待救援。氣囊采用醒目顏色制作，人體倒地或者落水后增加視覺效果，使人們盡早發現，實施救援。如圖2所示為氣囊展開后的示意圖，圖示分別為尾骨保護氣，21，腰帶展開氣囊22，吊帶展開氣囊23，背包展開氣囊24，雙肩帶展開氣囊25，護肩展開氣囊26，頭部保護氣囊27，前額頭保護氣囊28，前部襠部保護氣囊29 ;以上展開后的氣囊可有限保護身體的重要部位，減少傷害。如圖3所示放置在人體前部腰處的三軸陀螺加速傳感器12建立如圖所示的坐標系統；通過三軸陀螺加速傳感器12偵測各個方向的加速度的變化，并把變化值傳送給單片機控制系統11，控制系統通過微分計算分別計算出①繞X軸的角度、角速度和沿著Z軸的加速度；②繞Y軸的角度、角速度和沿著Z軸的加速度；控制系統對上述結果運算滿足規定的范圍，控制器就會得出人體17已經達到跌倒狀態。 本領域的普通技術人員應該理解，在不脫離由權利要求限定的本發明的精神和范圍的情況下，可以在形式和細節上進行各種替換、修改和改變。因此，將理解，上述實施例僅僅是示意目的，并且不被解釋為對本發明的限制。
權利要求
1.一種背包式的防護氣囊裝置，其特征在于，包括， 背包，背包內部設有單片機控制系統、儲氣瓶、氣囊，儲氣瓶電磁開啟機構和電池，電池通過電源線給單片機控制系統供電，單片機控制系統控制儲氣瓶電磁開啟機構的開啟和關閉； 背包吊帶，內部均設有折疊好的氣囊，氣囊通過充氣接口與儲氣瓶相連； 吊帶卡扣，吊帶卡扣控制腰帶的松緊，卡扣內部裝有與單片機控制系統相連的三軸陀螺加速度傳感器、紅外傳感器、壓力傳感器、蜂鳴器、狀態指示燈、系統開關。
2.如權利要求I所述的一種背包式的防護氣囊裝置，其特征在于，所述背包吊帶至少包括雙肩背帶、腰帶和與兩者連接的吊帶。
3.如權利要求2所述的一種背包式的防護氣囊裝置，其特征在于，紅外傳感器作為單片機控制系統運行的開關部件，通過檢測人體穿戴氣囊控制單片機系統運行的開關。
4.如權利要求3所述的一種背包式的防護氣囊裝置，其特征在于，所述三軸陀螺加速度傳感器采集傾斜角速度、傾斜角度和重力方向加速度三個數據并傳輸到單片機控制系統。
5.如權利要求4所述的一種背包式的防護氣囊裝置，其特征在于，單片機控制系統對傾斜角速度、傾斜角度和重力方向加速度進行計算，計算結果如達到系統預警標準則開啟儲氣瓶電磁開啟機構，使氣囊充氣。
6.如權利要求5所述的一種背包式的防護氣囊裝置，其特征在于，所述壓力傳感器采集水壓力數據，并將數據傳輸到單片機控制系統。
7.如權利要求6所述的一種背包式的防護氣囊裝置，其特征在于，單片機控制系統對水壓數據進行計算，計算結果如達到系統預警標準則開啟儲氣瓶電磁開啟機構，使氣囊迅速充氣。
8.如權利要求7所述的一種背包式的防護氣囊裝置，其特征在于，氣囊充氣的同時，單片機控制系統啟動蜂鳴器和狀態指示燈進入報警狀態。
9.如權利要求8所述的一種背包式的防護氣囊裝置，其特征在于，所述背包氣囊和吊帶氣囊充氣后對人體頭部、肩部、前額、前襠等重要部位形成保護。
10.如權利要求I所述的一種背包式的防護氣囊裝置，其特征在于，所述儲氣瓶儲存的氣體為壓縮二氧化碳。
全文摘要
本發明提出了一種背包式的防護氣囊裝置，基于三軸陀螺加速度傳感器檢測人體的各方向加速度變化，通過單片機控制系統計算出人體將要摔倒的狀態，同時壓力傳感器檢測人體是否達到落水狀態，當系統判斷人體達到摔倒或落水狀態時，打開設在背包和背包吊帶內部的氣囊，對人體各重要器官做出保護，有效防止意外摔倒，撞擊、溺水等事故對人體的傷害，本發明的氣囊可重復使用，同時外觀美觀，便于攜帶，簡單易用。
文檔編號A41D13/018GK102835753SQ20121032383
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月4日 優先權日2012年9月4日
發明者鐘瑾, 雷文波 申請人:上海科致電氣工程有限公司