穿戴式髋部自动防护系统在老年人跌倒时可以对髋关节进行有效的防护,国内外对此都有研究,但同类产品需使用专制气瓶而且更换新气瓶需要返厂,跌倒预警算法复杂,难以应用到嵌入式平台。为解决上述缺点,中国科学院深圳先进技术研究院前期设计了基于标准气瓶和标准螺纹接口的机械式触发的自动防护系统,但气囊仍存在因单一气瓶导致的防护区域小,跌倒预警算法准确率低、误报率高等不足。为解决上述问题,现设计出一套基于新型触发装置和跌倒预警算法的髋部自动防护系统。人体跌倒从步态失稳到身体接触地面的跌倒有效干预时间平均为514.5ms,因此跌倒预警算法成功预警到跌倒的时间、触发装置对压缩气瓶放气的时间总和不能超过514.5ms,为了增大防护面积,则需更多的压缩气体。因此可通过缩短跌倒预警算法的预警时间和释放压缩气体的时间,及释放更多压缩气体,使该防护系统在老年人跌倒时发挥更重要的作用。一方面,设计的新型微机械双向触发装置相对于单气瓶触发装置,可以同步刺破两个8克二氧化碳压缩气瓶,在增加释放压缩气体的量的同时不增加放气时间,该触发装置其响应时间为103.45ms,执行时间为185.65ms,放气总时间为289.10ms,使囊体对髋部的防护范围更大。另一方面,设计基于统计方法的跌倒预警算法,预警时间短,误报率低、准确率高。通过对人体运动数据的实时分析,先依据实时合加速度筛选出类跌倒动作,再根据实时姿态角对类跌倒动作中的真实跌倒动作预警,该跌倒预警算法预警时间平均为142ms,跌倒预警前置时间为372.5ms,可以为新型微机械双向触发装置留出充足时间对气瓶放气,且该算法对日常动作的检测准确率为96.09%,对跌倒动作的预警准确率为96.67%。该系统采用物理机械方式触发,相比化学爆破或热熔方式,具有成本低、耗材可自行安全方便更换等特点;采用基于统计方法的跌倒预警算法准确率高、误报率低,且该系统对跌倒动作的干预时间平均为431.1ms,可以在人体倒跌前对髋部提供有效防护。老年人佩戴后,先进行30s的姿态校准,等姿态校准结束后,即可以自由活动,传感器实时收集人体运动信息,可识别8种日常动作和3种跌倒动作,当跌倒预警子系统预警到跌倒将要发生时,向人体防护安全气囊子系统发送PWM脉宽信号,使电动舵机转动,带动微机械双向触发装置释放16克二氧化碳压缩气体,使压缩气体极速充入可折叠一体化仿生囊体中,气囊在人体接触地面前展开,形成一个厚度为65mm,面积为0.23m2的缓冲垫,对人体提供有效的防护;同时Wi Fi或者基站进行室内定位,GPS/北斗等进行室外定位,将佩戴者发生跌倒的位置、时间等信息通过GPRS远程通讯发送给监护人。新一代穿戴式髋部自动防护系统在中国国际高新技术成果交易会、中国国际进口博览会展示,得到广泛好评。