本發明涉及智能設備領域，尤其是一種具有摔倒自動扶起功能的智能拐杖及其實現方法。

背景技術：

中國即將進入老齡化社會，中國現有老年人2.5億，且增長迅速。由于子女需要工作，無法時刻在老年人身邊對其進行照顧，而老年人在無人照看的情況下活動時，容易出現摔倒而無人知曉的情況，這對各個家庭的生活造成了很大的影響。可見，隨時隨地監測老人是否摔倒，摔倒后將老人自動扶起并將所處周邊情況及地理位置信息發送給親屬就顯得異常重要。

目前市場上針對老年人的智能拐杖，只能監測老年人是否摔倒并自動向親屬發送信息，但無法在老年人意外摔倒后將老年人自動扶起，智能化程度低且不夠方便。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明的目的在于：提供一種智能化程度高和方便的，具有摔倒自動扶起功能的智能拐杖。

本發明的另一目的在于：提供一種智能化程度高和方便的，具有摔倒自動扶起功能的智能拐杖的實現方法。

本發明所采取的技術方案是：

一種具有摔倒自動扶起功能的智能拐杖，包括以下模塊：

加速度傳感器，用于根據智能拐杖的本體是否摔落實時產生相應的加速度電信號；

壓力傳感器，用于實時檢測施加在智能拐杖上的壓力大小，并產生相應的壓電信號；

攝像頭模塊，用于實時采集智能拐杖周圍的環境圖像信息；

地理位置信息獲取模塊，用于實時獲取智能拐杖所處的地理位置信息；

主控電路，用于根據加速度傳感器的加速度電信號、壓力傳感器的壓電信號、智能拐杖所處的地理位置信息和智能拐杖周圍的環境圖像信息進行數據處理，以觸發相應的控制信號，所述根據加速度傳感器的加速度電信號、壓力傳感器的壓電信號、智能拐杖所處的地理位置信息和智能拐杖周圍的環境圖像信息進行數據處理包括但不限于根據加速度傳感器產生的電信號判斷智能拐杖的本體是否摔落和是否產生老年人已摔倒的告警信息，根據壓力傳感器的壓電信號是否大于設定閾值判斷智能拐杖是否施加有壓力以及在智能拐杖的本體摔落后將老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所處的地理位置信息和智能拐杖周圍的環境圖像信息進行上傳；

電動推桿，用于根據主控電路的控制信號在智能拐杖的本體摔落且智能拐杖施加有壓力時自動將智能拐杖扶起，以自動扶起已摔倒的老年人；

遠程通信模塊，用于在智能拐杖的本體摔落后將老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所處的地理位置信息和智能拐杖周圍的環境圖像信息上傳給智能移動終端，并獲取智能移動終端發送的遠程控制信息；

所述加速度傳感器的輸出端、壓力傳感器的輸出端和地理位置信息獲取模塊的輸出端均與主控電路的輸入端連接，所述主控電路的輸出端與電動推桿的輸入端連接，所述主控電路還分別與攝像頭模塊和遠程通信模塊連接。

進一步，還包括紫外線傳感器和報警器，所述紫外線傳感器的輸出端與主控電路的輸入端連接，所述報警器的輸入端與主控電路的輸出端連接。

進一步，還包括光敏傳感器和照明燈，所述光敏傳感器的輸出端與主控電路的輸入端連接，所述照明燈的輸入端與主控電路的輸出端連接。

進一步，還包括電源，所述電源的輸出端分別與電動推桿的輸入端、主控電路的輸入端和照明燈的輸入端連接。

進一步，所述主控電路的輸出端還連接有OLED顯示屏。

進一步，所述智能拐杖還設有停止鍵、上伸鍵和下降鍵，所述停止鍵的輸出端、上伸鍵的輸出端和下降鍵的輸出端均與主控電路的輸入端連接。

進一步，所述地理位置信息獲取模塊采用GPS模塊或北斗導航模塊，所述主控電路采用單片機、MCU、CPU或DSP數字處理芯片，所述紫外線傳感器采用UVM-30紫外線傳感器，所述遠程通信模塊采用GSM模塊、3G移動通信模塊和4G移動通信模塊，所述報警器采用蜂鳴器，所述電源采用鋰電池。

本發明所采取的另一技術方案是：

一種具有摔倒自動扶起功能的智能拐杖的實現方法，包括以下步驟：

主控電路根據加速度傳感器的檢測結果判斷智能拐杖的本體是否摔落，若是，則產生老年人已摔倒的告警信息，并通過遠程通信模塊將老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所處的地理位置信息和智能拐杖周圍的環境圖像信息一起上傳給預先綁定好的智能移動終端，反之，則不產生老年人已摔倒的告警信息；

主控電路在智能拐杖的本體摔落后判斷壓力傳感器實時檢測到的施加在智能拐杖上的壓力是否超過設定的閾值，若是，則表明老年人處于被扶著狀態，此時觸發扶起控制信號，反之，則不觸發扶起控制信號；

電動推桿根據扶起控制信號將智能拐杖自動扶起，以自動扶起已摔倒的老年人。

進一步，所述智能拐杖的實現方法還包括紫外線計算與超標報警的步驟，所述紫外線計算與超標報警的步驟具體為：

主控制器根據紫外線傳感器的檢測結果計算紫外線輻射強度或一天累積的紫外線輻射劑量，并在監測到的紫外線強度過高，或一天內累積記錄的紫外線輻射劑量超標時觸發報警控制信號，控制報警器進行報警。

進一步，所述智能拐杖的實現方法還包括根據光敏傳感器感測的周圍光線強度自動調節照明燈的亮度步驟。

本發明的拐杖的有益效果是：包括加速度傳感器、壓力傳感器、攝像頭模塊、地理位置信息獲取模塊、主控電路、電動推桿和遠程通信模塊，不僅能通過加速度傳感器、攝像頭模塊、地理位置信息獲取模塊、主控電路和遠程通信模塊的配合監測老年人是否摔倒并自動向智能移動終端發送所處的地理位置信息和周圍環境信息，而且能通過電動推桿配合壓力傳感器和主控制器在老年人摔倒時自動將老年人扶起，智能化程度更高且更加方便。

本發明的方法的有益效果是：包括主控電路根據加速度傳感器的檢測結果判斷智能拐杖的本體是否摔落的步驟和主控電路在智能拐杖的本體摔落后判斷壓力傳感器實時檢測到的施加在智能拐杖上的壓力是否超過設定的閾值的步驟，不僅能在智能拐杖的本體摔落時產生老年人已摔倒的告警信息，并通過遠程通信模塊將老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所處的地理位置信息和智能拐杖周圍的環境圖像信息一起上傳給預先綁定好的智能移動終端，而且能在老年人摔倒時通過電動推桿配合壓力傳感器和主控制器自動將老年人扶起，智能化程度更高且更加方便。

附圖說明

圖1為本發明一種具有摔倒自動扶起功能的智能拐杖的系統框圖；

圖2為本發明一種具有摔倒自動扶起功能的智能拐杖的實現方法的整體流程圖；

圖3為本發明一種具有摔倒自動扶起功能的智能拐杖的結構示意圖。

具體實施方式

參照圖1，一種具有摔倒自動扶起功能的智能拐杖，包括以下模塊：

加速度傳感器，用于根據智能拐杖的本體是否摔落實時產生相應的加速度電信號；

壓力傳感器，用于實時檢測施加在智能拐杖上的壓力大小，并產生相應的壓電信號；

攝像頭模塊，用于實時采集智能拐杖周圍的環境圖像信息；

地理位置信息獲取模塊，用于實時獲取智能拐杖所處的地理位置信息；

主控電路，用于根據加速度傳感器的加速度電信號、壓力傳感器的壓電信號、智能拐杖所處的地理位置信息和智能拐杖周圍的環境圖像信息進行數據處理，以觸發相應的控制信號，所述根據加速度傳感器的加速度電信號、壓力傳感器的壓電信號、智能拐杖所處的地理位置信息和智能拐杖周圍的環境圖像信息進行數據處理包括但不限于根據加速度傳感器產生的電信號判斷智能拐杖的本體是否摔落和是否產生老年人已摔倒的告警信息，根據壓力傳感器的壓電信號是否大于設定閾值判斷智能拐杖是否施加有壓力以及在智能拐杖的本體摔落后將老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所處的地理位置信息和智能拐杖周圍的環境圖像信息進行上傳；

電動推桿，用于根據主控電路的控制信號在智能拐杖的本體摔落且智能拐杖施加有壓力時自動將智能拐杖扶起，以自動扶起已摔倒的老年人；

遠程通信模塊，用于在智能拐杖的本體摔落后將老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所處的地理位置信息和智能拐杖周圍的環境圖像信息上傳給智能移動終端，并獲取智能移動終端發送的遠程控制信息；

所述加速度傳感器的輸出端、壓力傳感器的輸出端和地理位置信息獲取模塊的輸出端均與主控電路的輸入端連接，所述主控電路的輸出端與電動推桿的輸入端連接，所述主控電路還分別與攝像頭模塊和遠程通信模塊連接。

參照圖1，進一步作為優選的實施方式，還包括紫外線傳感器和報警器，所述紫外線傳感器的輸出端與主控電路的輸入端連接，所述報警器的輸入端與主控電路的輸出端連接。

參照圖1，進一步作為優選的實施方式，還包括光敏傳感器和照明燈，所述光敏傳感器的輸出端與主控電路的輸入端連接，所述照明燈的輸入端與主控電路的輸出端連接。

參照圖1，進一步作為優選的實施方式，還包括電源，所述電源的輸出端分別與電動推桿的輸入端、主控電路的輸入端和照明燈的輸入端連接。

參照圖1，進一步作為優選的實施方式，所述主控電路的輸出端還連接有OLED顯示屏。

參照圖1和3，進一步作為優選的實施方式，所述智能拐杖還設有停止鍵3、上伸鍵4和下降鍵5，所述停止鍵3的輸出端、上伸鍵4的輸出端和下降鍵5的輸出端均與主控電路的輸入端連接。

進一步作為優選的實施方式，所述地理位置信息獲取模塊采用GPS模塊或北斗導航模塊，所述主控電路采用單片機、MCU、CPU或DSP數字處理芯片，所述紫外線傳感器采用UVM-30紫外線傳感器，所述遠程通信模塊采用GSM模塊、3G移動通信模塊和4G移動通信模塊，所述報警器采用蜂鳴器，所述電源采用鋰電池。

參照圖2，一種具有摔倒自動扶起功能的智能拐杖的實現方法，包括以下步驟：

主控電路根據加速度傳感器的檢測結果判斷智能拐杖的本體是否摔落，若是，則產生老年人已摔倒的告警信息，并通過遠程通信模塊將老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所處的地理位置信息和智能拐杖周圍的環境圖像信息一起上傳給預先綁定好的智能移動終端，反之，則不產生老年人已摔倒的告警信息；

主控電路在智能拐杖的本體摔落后判斷壓力傳感器實時檢測到的施加在智能拐杖上的壓力是否超過設定的閾值，若是，則表明老年人處于被扶著狀態，此時觸發扶起控制信號，反之，則不觸發扶起控制信號；

電動推桿根據扶起控制信號將智能拐杖自動扶起，以自動扶起已摔倒的老年人。

進一步作為優選的實施方式，所述智能拐杖的實現方法還包括紫外線計算與超標報警的步驟，所述紫外線計算與超標報警的步驟具體為：

主控制器根據紫外線傳感器的檢測結果計算紫外線輻射強度或一天累積的紫外線輻射劑量，并在監測到的紫外線強度過高，或一天內累積記錄的紫外線輻射劑量超標時觸發報警控制信號，控制報警器進行報警。

進一步作為優選的實施方式，所述智能拐杖的實現方法還包括根據光敏傳感器感測的周圍光線強度自動調節照明燈的亮度步驟。

下面結合說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

實施例一

針對現有技術因不具備摔倒自動扶起功能而帶來的問題，本發明提出了一種全新的智能拐杖及其實現方法。如圖1和3所示，該智能拐杖主要包括加速度傳感器、壓力傳感器、攝像頭模塊2、地理位置信息獲取模塊、主控電路、電動推桿7、遠程通信模塊、紫外線傳感器、報警器、光敏傳感器、照明燈1、電源、OLED顯示屏6、停止鍵3、上伸鍵4和下降鍵5。

其中，加速度傳感器，用于根據智能拐杖的本體是否摔落實時產生相應的加速度電信號。

壓力傳感器，用于實時檢測施加在智能拐杖上的壓力大小，并產生相應的壓電信號。

攝像頭模塊2，用于實時采集智能拐杖周圍的環境圖像信息。本發明的攝像頭模塊2，具有長時間循環記錄老人周圍環境的功能，在出現法律糾紛的情況下，所記錄的視頻錄像可作為客觀的證據。

地理位置信息獲取模塊，用于實時獲取智能拐杖所處的地理位置信息。地理位置信息獲取模塊可采用GPS模塊或北斗衛星導航定位模塊來實現。

紫外線傳感器，用于檢測紫外光信號并將檢測的智能拐杖周圍環境的紫外光信號轉換為電壓信號。紫外線傳感器可采用UVM-30紫外線傳感器來實現。

光敏傳感器，用于將檢測的智能拐杖周圍環境的光信號轉化為電壓信號。

主控電路，用于根據加速度傳感器的加速度電信號、壓力傳感器的壓電信號、智能拐杖所處的地理位置信息、智能拐杖周圍的環境圖像信息、紫外線傳感器的電壓信號和光敏傳感器的電源信號進行數據處理，以觸發相應的控制信號。主控電路執行的操作包括：根據加速度傳感器產生的電信號判斷智能拐杖的本體是否摔落和是否產生老年人已摔倒的告警信息；根據壓力傳感器的壓電信號是否大于設定閾值判斷智能拐杖是否施加有壓力，以確定是否觸發扶起控制信號；根據紫外線傳感器得到的電壓信號計算紫外線輻射強度或一天累積的紫外線輻射劑量；根據光敏傳感器得到的電壓信號計算監測的光強度；在智能拐杖的本體摔落后將老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所處的地理位置信息和智能拐杖周圍的環境圖像信息進行上傳。主控電路可采用單片機、MCU、CPU或DSP數字處理芯片來實現。

電動推桿7，用于根據主控電路的控制信號在智能拐杖的本體摔落且智能拐杖施加有壓力時自動將智能拐杖扶起，以自動扶起已摔倒的老年人。

遠程通信模塊，用于在智能拐杖的本體摔落后將老年人已摔倒的告警信息、智能拐杖所處的地理位置信息和智能拐杖周圍的環境圖像信息上傳給智能移動終端，并獲取智能移動終端發送的遠程控制信息。遠程通信模塊可采用GSM模塊、3G移動通信模塊和4G移動通信模塊來實現。

報警器，用于在監測到的紫外線強度過高，或一天內累積記錄的紫外線輻射劑量超標時根據主控電路的報警控制信號進行報警。報警器可采用蜂鳴器來實現。

照明燈1，用于根據主控電路的控制信號進行照明，其亮度可根據監測的光強度自動進行調節。

電源，用于為電動推桿7、主控電路和照明燈1供電。電源可采用便攜式鋰電池進行供電，便于老人外出使用，且對使用者絕對安全。

OLED顯示屏6，用于顯示主控電路的處理結果數據（如紫外線輻射強度、一天累積的紫外線輻射劑量、紫外線輻射強度過高告警信息、紫外線輻射劑量超標告警信息等數據）、地理位置信息、周圍的環境圖像信息和遠程控制信息等數據。

停止鍵3，用于使用戶可根據實際需要令智能拐杖停止上伸或下降（如使電動推桿7停止上伸，以停止自動扶起摔倒老人操作）。

上伸鍵4，用于使用戶可根據實際需要令智能拐杖上伸。

下降鍵5，用于使用戶可根據實際需要令智能拐杖下降。

本發明智能拐杖的觸地部分，既可以采用圖3所示的多點觸地方式，也可以采用單點觸地方式。

本發明的具體實現過程如下：

（1）本發明含有攝像頭模塊，具有長時間循環記錄老人周圍環境的功能，在出現法律糾紛的情況下，所記錄的視頻錄像可作為客觀的證據。本發明的攝像頭模塊，可實時記錄使用者周圍環境信息并循環保存于內存卡中，并可通過預先綁定好的親屬手機遠程實時調出進行回放，或在智能拐杖上調出進行回放。

（2）監測到老人摔倒后自動扶起這一過程包括：首先，通過加速度傳感器實時檢測智能拐杖的本體是否摔落，若智能拐杖檢測到其本體摔落，則判定智能拐杖的用戶處于摔倒狀態，此時摔倒后的智能拐杖將自動收縮至最短；然后通過高精度的壓力傳感器檢測老人是否扶著拐杖，若檢測到有壓力，則判定老人處于被扶狀態，此時自動啟動拐杖中的電動推桿把老人扶起，此扶起過程中又可通過手動開關停止按鍵的方式隨時停止或繼續。

（3）當檢測到老人摔倒后，智能拐杖通過遠程通訊模塊將報警信息發送至預先綁定的親屬的手機等智能移動終端，親屬可通過手機等智能移動終端查看老人所處的地理位置并發送遠程控制信息遠程控制智能拐杖的攝像頭模塊，而智能拐杖會通過遠程通訊模塊將攝像頭所采集的視頻錄像發送至預先綁定的親屬的手機，便于親屬實時觀看。

（4）紫外線傳感器將紫外光信號轉化為電壓信號，通過主控電路（如單片機）內部的模數轉換器，先將電壓信號轉換為數字信號，然后通過主控電路對不斷輸入進來的紫外光強度信號進行定時處理記錄并累積，若監測到的紫外線強度過高，或一天內累積記錄的紫外線輻射劑量超標，智能拐杖將在OLED液晶顯示屏上提示并通過報警器進行報警。此外，本發明還可以通過按鍵來清零積累的紫外線輻射劑量，同時自動重新開始監測。

（5）配有照明燈，可根據周圍光線強度自動調節照明燈的亮度，具體過程為：光敏傳感器將光信號轉化為電壓信號，通過主控電路（如單片機）內部的模數轉換器，先將電壓信號轉換為數字信號，然后通過主控電路對不斷輸入進來的光強度信號進行判斷處理，若監測到的光信號強度弱，則自動開啟智能拐杖上的照明燈。本發明還可在夜晚休息時可通過開關按鈕將照明功能關閉。

以上是對本發明的較佳實施進行了具體說明，但本發明并不限于所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。