專利名稱：人體背部曲線的檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種人體背部曲線的檢測方法，尤其是涉及一種采用具有背部按摩功能和行 走功能的按摩器機芯對人體背部曲線的檢測方法。
技術背景當人體背部靠在椅子上時，由于椅子靠背的支撐作用，在按摩區域就呈現出"S"形，反映 出人體的肩、背、腰、臀等部位，而人在這些部位感受按摩的力度是有差別的，如，背部按 摩力度要大，腰部力度要小等。準確探測人體的不同部位后，通過按摩器的行走機芯的伸縮 可以控制在這些重點部位的按摩力度，從而達到提高按摩舒適性的目的，也為今后開發穴位 按摩器材以及其它醫療電子器材的應用打下基礎。目前對人體背部的檢測方法主要分為兩類直接法和模擬法。直接法是通過安裝在按摩頭內的壓力傳感器，直接感受按摩頭在背部行走時，按摩頭上 所受壓力的變化，這個變化就反映出人體的背部形狀；或者通過將按摩頭上壓力的變化轉化 為傳動機構中蝸桿的軸向位移的變化，通過電渦流位移傳感器檢測位移的變化來反映人體背 部曲線的形狀。這類方法的優點是測量準確，但成本較高，且對壓力傳感器和精密位移傳感 器的可靠性要求較高。這類方法被NATIONAL、 SANYO等公司的按摩椅采用。模擬法就是通過檢測人體的肩部點，確定出使用者的身高，再通過人體的通用比例關系 來模擬計算出人體的各個部位尺寸。這類方法的優點是方法成熟，檢測簡單，但檢測精度較 差。采用的是二維(2D)機芯中的光耦開關來感知人體是否就坐，不能反映出各個不同個體 的差異。這類方法被FUJI、 FAMILY等公司的按摩椅采用。發明內容本發明的目的是提供一種檢測裝置簡單，成本較低，對器件的可靠性要求不高，采用具 有背部按摩功能和行走功能的按摩器機芯對人體背部曲線的檢測方法。 本發明包括以下步驟1)人體背部數據采集啟動按摩器機芯的行走電機，按摩器機芯沿人體背部上下行走，在按摩器機芯沿人體背部行走過程中，檢測電路對每個采樣點進行數據采集，將各采樣點的釆樣值y經微處理器內的A/D轉換電路轉換后保存于微處理器內，形成采樣數據組y0，yi......ym， y代表采樣值，m代表對應的采樣點；2)人體背部曲線擬合獲得采樣數據組yo， yi......ym后，微處理器根據事先編制好并存儲其內部的數學模型計算軟件進行計算，則可以描繪并通過顯示屏顯示出擬合出的人體背部 曲線。在步驟1)中，所述的檢測電路對每個采樣點進行數據采集可通過檢測電路中的采樣電 阻的電壓得到采樣值ym。所述的采樣點可事先將按摩器機芯沿人體背部行走的行程區域平均 分成至少10個區間，每相鄰兩個區間的分界點作為采樣點。所述的檢測電路可設于按摩器機芯的行走電機驅動電路中。本發明的數學模型計算軟件的設計原理如下數學模型計算軟件是將人體背部曲線的數學模型設為5次多項式，即 _y = a。 + ax + fl2jc2 + a3x3 + fl4x4 + a5x5 (x代表背部縱向位置，y代表對應x的采樣值，a為計算系數)，運用最小二乘法進行曲線擬合即可得到人體背部曲線，人體背部曲線的計算步驟如下: a.將上述采樣數組yG， yi......ym的各采樣值代入如下逆矩陣計算式(l)"<formula>formula see original document page 4</formula>
b.根據多項式擬合原理，先求出的值，將其放在D[k]的數組中，k=l， 2，n+l。若S[k](k^丄2.3.4.5.6廣xk， back—c[m]為x值，Y[m]為A/D采樣值，則D[k]=ZS[k]Y[i](c.借助MATLAB工具軟件，計算逆矩陣的值，并將結果存入數組b[6][6]中保存'200810070525.7說明書第3/5頁d.根據式(1)可得:=￡>[A:]*6[6][6]。從而計算出系數^*=0,1,...， 5)存入A[6]中，，e. 根據擬合多項式公式y = a。 + a,:c + "2x2 + a3x3 + a4x4 + a5;c5 ，將A[6]和back—c[24]兩個數組代入擬合多項式公式，即可得到在擬合曲線上與back—c[m]中m個x相對應的y(x)值， 并存入back[m]中保存，從而可以描繪出擬合人體背部曲線。f. 在back[m數據中，當數據滿足back[i-l]〈back[i]〉back[i+l]時，即為一個頂部極值,將 滿足此條件的i值依次存入top[n]。同理，當數據滿足back[i-l]〉back[i]〈back[i+l]時，即為一 個底部極值，將滿足此條件的i值依次存入bot[n]。當檢測結束后，只需査看top[n]和bot[n]即可知道整個曲線有哪幾個極值，從而使按摩機 芯在極值點位上完成相應動作。 以下給出本發明的檢測原理當人體靠在按摩器(椅子)上時，按摩器機芯行走，按摩頭沿人體背部上下行走過程中 產生電參數的變化，通過檢測分析這些電參數的變化，并采用基于最小二乘法和多項式擬合 計算方法即得到人體背部形狀曲線。測試的電參數可以為行走電機電流的變化或行走電機轉 速的變化。就是將行走電機的電流信號通過采樣電阻轉化為電壓信號，再通過微處理器(如單 片機)的A/D轉換進行采樣，運用前述的計算方法即可得到人體的背部曲線形狀，進而得到人 體背部曲面立體分布和各穴位的立體位置。與現有的人體背部曲線的檢測方法相比，本發明的突出優點是檢測電路簡單，成本較低， 采用單片機即可，對器件的可靠性要求不高，可以反映出不同個體背部形狀的差異，并且檢 測方法簡單易行。可通過硬件電路減少電路噪聲，通過軟件方式去除采樣中的異常參數。經 過多人多組在實際按摩椅上進行測試，通過對測試數據的統計分析，其定位誤差一般在一個 區間間隔之內。例如，在24等分背部行程區域的情況下，其誤差在4%以內，滿足了人體感 官對測試系統的要求。當檢測結束后，只需査看top[n]和bot[n]即可知道整個曲線有哪幾個極 值，從而可使按摩機芯的按摩頭在極值點位上完成相應動作。本發明可根據人體背部形狀特征，從得到的背部曲線中的肩部位置、背部位置、腰部位 置和臀部位置的y值大小就可以反映出人體的縱向體形，為穴位按摩力度的大小提供判斷依 據。可結合按摩頭的寬、中、窄的不同部位，測試分析出人體背部三維立體曲線，就可得出 人體背部主要穴位的位置，即可以得出每個穴位點縱向位置，據此可以得到按摩力度的控制 依據。


圖1為本發明實施例的檢測電路設于按摩器(按摩椅)機芯行走電機的驅動電路中的示意圖。圖2為本發明實施例的檢測結果——人體背部曲線示意圖。在圖2中，縱坐標X代表人 體背部縱向高度，橫坐標Y代表測試的電參數。
具體實施方式
圖1和2，給出原有的按摩椅按摩機芯行走電機的驅動電路及增設的檢測電路(圖中用 虛線框表示)。檢測電路設于按摩器機芯的行走電機驅動電路中。檢測電路設有采樣電阻R5、 限流電阻R6、穩壓二極管D3、濾波電容C1和C2;采樣電阻R5、穩壓二極管D3、濾波電 容C1和C2并聯；并聯的采樣電阻R5、濾波電容C1和C2的一端與原行走電機驅動電路中 的場效應管Q1的柵極連接，并聯的采樣電阻R5、濾波電容C1和C2的另一端為電源地。限 流電阻R6的一端與原行走電機驅動電路的場效應管Ql的柵極連接，限流電阻R6的另一端 分別與穩壓二極管D3的一端和原行走電機驅動電路的單片機電路版上的PROT-A點連接， 穩壓二極管D3的另一端為電源地。限流電阻R6與穩壓二極管D3的連接點為信號輸出端， 該信號輸出端與原行走電機驅動電路中的單片機電路版上的PROT-A點連接。當節點PORT2 是高電平時，三極管Q3導通，三極管Q2截止，三極管Q4導通，Ql截止，沒有電流流過行 走電機M0T1，行走電機M0T1不轉動；當節點PORT2低電平有信號時，Q3截止，Q2導通， Ql導通，電流Im由24V電源流經電感L1、開關K1、行走電機M0T1、電位器RT1、場效 應管Q1和采樣電阻R5到電源地。增設的檢測電路是為了檢測電機電流Im。電機電流Im在 流過采樣電阻R5時就會產生壓降Vb，由公式I=U/R，可以得出Im的值。Cl和C2的作用是 消除電路中的干擾，使Vb更加平滑穩定，有利于電壓采集。電阻R6起到限流的作用，防止 電流過大損害單片機。當檢測電路開始工作時，電流Im經Ll、 Kl、 M0T1、 RT1、 Ql、 R5 到電源地的時候就會在采樣電阻R5上產生電壓，即B點的電壓Vb，隨著電流Im的變化， 電壓也會隨之變化，經過C1、 C2的平滑濾波后，電壓Vb經限流電阻R6傳到PROT-A點， PROT-A點連接到集成在原有的按摩椅按摩機芯行走電機的驅動電路的單片機內部A/D轉換 器上，將模擬量轉換成數字量，單片機就可以實時檢測到B點電壓Vb的變化量，將電壓Vb 值轉換電流Im值并記錄下數據。參見圖2，在按摩機構由行走電機帶動由上到下的行走過程中，由于人體背部存在生理 彎線，按摩機構在不同位置與人體的摩擦力大小也不一樣，在電路中的表現形式為電流Im大 小的不同，那么電機電流Im中就包含了人體曲線信息，通過前述的算法就可以從記錄的電流Im數據中提取出人體曲線信息，完成人體曲線檢測。根據人體背部形狀特征，從得到的背部 曲線中的A、 B、 C、 D點(A點表示肩部位置，B點表示背部位置，C點表示腰部位置，D 點表示臀部位置)的y值大小就可以反映出人體的縱向體形，為穴位按摩力度的大小提供判 斷依據。可結合按摩頭的寬、中、窄的不同部位，測試分析出人體背部三維立體曲線，就可 得出人體背部主要穴位的位置，即可以得出每個穴位點縱向位置，據此可以得到按摩力度的 控制依據。
權利要求
1.人體背部曲線的檢測方法，其特征在于包括以下步驟1)人體背部數據采集啟動按摩器機芯的行走電機，按摩器機芯沿人體背部上下行走，在按摩器機芯沿人體背部行走過程中，檢測電路對每個采樣點進行數據采集，將各采樣點的采樣值y經微處理器內的A/D轉換電路轉換后保存于微處理器內，形成采樣數據組y0，y1......ym，y代表采樣值，m代表對應的采樣點；2)人體背部曲線擬合獲得采樣數據組y0，y1.......ym后，微處理器根據事先編制好并存儲其內部的數學模型計算軟件進行計算，則可以描繪并通過顯示屏顯示出擬合出的人體背部曲線。
2. 如權利要求l所述的人體背部曲線的檢測方法，其特征在于在步驟l)中，所述的檢 測電路對每個采樣點進行數據采集通過檢測電路中的采樣電阻的電壓得到采樣值ym。
3. 如權利要求l所述的人體背部曲線的檢測方法，其特征在于在步驟l)中，所述的采 樣點是事先將按摩器機芯沿人體背部行走的行程區域平均分成至少IO個區間，每相鄰兩個區 間的分界點作為采樣點。
4. 如權利要求l所述的人體背部曲線的檢測方法，其特征在于所述的檢測電路設于按摩 器機芯的行走電機驅動電路中。
全文摘要
人體背部曲線的檢測方法，涉及一種人體背部曲線的檢測方法。提供一種檢測裝置簡單，成本較低，對器件的可靠性要求不高，采用具有背部按摩功能和行走功能的按摩器機芯對人體背部曲線的檢測方法。人體背部數據采集，啟動按摩器機芯的行走電機，按摩器機芯沿人體背部上下行走，在按摩器機芯沿人體背部行走過程中，檢測電路對每個采樣點進行數據采集，將各采樣點的采樣值y經微處理器內的A/D轉換電路轉換后保存于微處理器內，形成采樣數據組y₀，y₁......y_m；人體背部曲線擬合獲得采樣數據組y₀，y₁......y_m后，微處理器根據事先編制好并存儲其內部的數學模型計算軟件進行計算，則可以描繪并通過顯示屏顯示出擬合出的人體背部曲線。
文檔編號A61B5/107GK101219049SQ20081007052
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月23日 優先權日2008年1月23日
發明者鄒劍寒 申請人:廈門蒙發利科技(集團)股份有限公司