基于壓力傳感器的坐姿識別系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、坐姿狀態(tài)是人體學習、工作或娛樂最常使用的狀態(tài)，但長期的坐姿狀態(tài)如果不加以調(diào)整或保持錯誤的坐姿狀態(tài)下專注于學習或工作，是會產(chǎn)生很多危害的，如駝背、近視、頸椎疾病、脊柱損傷、發(fā)育不良等。因此本文致力于設(shè)計與實現(xiàn)一個真正能夠檢測人體處于座椅時的壓力分布狀態(tài)的坐姿識別系統(tǒng)。國內(nèi)外對于坐姿狀態(tài)監(jiān)測方法以及對智能座椅的研究方法主要分為研究人體處于電腦前工作時的視頻，在該視頻中按一定的時間規(guī)律分析某幾幀圖像人體的頭像定位從而判斷是何種坐姿。本文設(shè)計的

2、坐姿識別方法是軟硬件結(jié)合的方式，由座椅上的若干個壓力傳感器采集人體坐姿壓力信號，通過單片機進行數(shù)據(jù)分析，由PC顯示人體坐姿的分析結(jié)果。本系統(tǒng)所設(shè)計的坐姿檢測系統(tǒng)成本低、可復制性強、工藝可實現(xiàn)，針對學生群體、辦公群體等久坐人群都有很好的普遍使用性，不需要攝像頭等復雜的檢測系統(tǒng)，可方便隨時對座椅上的人體坐姿給出實時分析結(jié)果，對于不良坐姿所產(chǎn)生的上述疾病具有針對性的指導意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴壓力傳感器陣列的壓力設(shè)計。壓力傳感

3、器作為本系統(tǒng)的關(guān)鍵硬件電路部分，承擔著對人體壓力信號的初步采集工作，對于壓力傳感器的要求，有精確度高、成本適中、性能穩(wěn)定、耐用不易損壞、對壓力較敏感、適用于人體直接接觸且沒有異物感等特點。壓力傳感器作為一種特殊電子元器件，在各個領(lǐng)域所選擇的都有所不同，本文采用廣泛應用于電子秤中的壓力應變片式的壓力傳感器。經(jīng)過一段時間的測試與比較并最終設(shè)計本文的壓力傳感器陣列平鋪于座椅、靠背、扶手上，并可根據(jù)實際座椅情況變化壓力傳感器陣列的擺放位置。⑵硬

4、件電路的設(shè)計。本系統(tǒng)的硬件電路分為主控制器部分、壓力傳感器部分、信號采集部分與顯示部分。信號采集部分中通過壓力傳感器感應到人體模擬信號的壓力，通過24位的A/D轉(zhuǎn)換器HX711芯片將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并傳遞給系統(tǒng)主控制器。主控制器接收到壓力傳感器的壓力變化值，精確的判斷出哪一個傳感器的變化，通過算法分析和判斷分析每一壓力傳感點所承擔的人體的壓力變化值，得到座椅中哪幾個關(guān)鍵點的壓力變化從而判斷人體坐姿壓力分布狀態(tài)。這一狀態(tài)通過RS23

5、2串口傳送到PC上，通過串口顯示出控制器的坐姿分析結(jié)果。⑶軟件部分的設(shè)計與系統(tǒng)的整體調(diào)試。軟件部分主要分為信號的采集、分析與顯示幾部分。本部分的關(guān)鍵技術(shù)為主控制器如何收集到每一個傳感器每一次的壓力狀態(tài)值，針對不同的傳感器變化組合應該如何判定人體的坐姿，該算法建立在系統(tǒng)一次次的調(diào)試與實驗結(jié)果數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上做相應的調(diào)整。最后，通過針對不同壓力值下的人群在本系統(tǒng)上進行坐姿測試，系統(tǒng)可識別出人體的當前坐姿狀態(tài)，如身體前傾、坐姿正確、身體靠左等。