1.本发明属于安全防护装置技术领域，尤其涉及一种面向老年人跌倒防护的即时髋部保护装置。
背景技术：
2.摔倒引起的髋骨骨折以及腰部骨折是对老人造成的最致命的伤害之一。髋关节一旦受到扭转伤害或者其他伤害，轻度的髋部损伤通常需要有几天或者是几周的自行恢复疗程，但是比较严重的髋部骨折则需要通过医学手术来对髋部的肌肉和肌腱进行修复与重建。
3.髋部保护器作为一种潜在的可预防老年人摔倒所致髋关节骨折的非药物干预措施，在理论基础以及生物力学研究中均显示出较好应用前景，并且相对于其他干预措施，具有价格低廉、使用简便、易于更换等优点。髋部保护产品可有效降低摔倒后髋部骨折的发生率，通过将具有震动吸收功能的材料整合在特殊设计的服装或纺织品中，以吸收来自跌倒或物体冲撞而突然引起的冲击力震动。
4.目前髋关节保护器主要有如下能量吸收型、能量转移型以及混合型3种类型：(1)能量吸收型：通过吸收摔倒所产生的部分冲击能量起到防护效果；(2)能量转移型：通过将能量转移至周围软组织，降低对股骨大转子的冲击能量，产生预防骨折效果。根据对这两种髋关节保护器的生物力学试验和临床效果评价研究证实，这两种髋关节保护器的防护效果相对较差。(3)混合型髋关节保护器主要由内、外两层构成，外层为起能量转移作用的塑料硬壳，内层为起能量吸收作用的可压缩泡沫，可产生相对较好的抗冲击作用。
5.市面上的髋部保护产品大多由一些特定的材质、数量、面积、厚度、形状的衬垫材料。通过缝合制作或者内部插入等方法固定在贴身衣物、裤子或其它纺织产品上，在人体穿戴后产品的衬垫贴附在髋部表面。主要是作为预防侧向摔倒所导致的髋部骨折保护器。在老年人摔倒时，接触地面后的反作用力对老年人髋部产生了直接冲击。利用吸收能量和分散能量的方法，减少了老年人因摔倒而引起的髋部骨折的风险。所采用的缓冲材料多为气囊等。
6.现有髋部保护装置主要不足或缺点有：(1)整体穿戴保护装置装置的舒适性低。现有的一些商用髋部保护产品为外穿型，需穿在外裤的外面，造型突兀，难以和日常穿着服装搭配，美观性较差，且没有注意到冬季和夏季穿衣的实际情况，造成闷热或是行动不便的结果。(2)现有的髋关节保护装置所使用的跌倒预测算法仍有不足，精准性不高。研究表明，目前实验性的髋部保护装置在相对冲击能量较高的场合下，防护性能效果尚不清楚，装置的效果存在不确定性。传统的基于加速度计或电解液原理的倾角传感器，在动态使用场合如车辆的运动、船舶受波浪的干扰时，测量结果会受到快速运动产生的额外的轴向加速度和向心加速度的影响，使角度测量有效数据无法有效辨识，精度更是无法保证。则无法准确对使用者是否跌倒进行准确判断。(3)市面上大部分髋关节保护装置是采取安全气囊的形式，而这使得整套防护装置更加复杂，需要同时具备充放气模块、成本变高，且气囊的收回具有
一定的复杂性，在实际应用时会给使用者造成一定不便。
技术实现要素：
7.本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种面向老年人跌倒防护的即时髋部保护装置，旨在解决现有的跌倒防护装置保护部位单一，保护效果具有局限性的问题。
8.本发明的目的通过以下技术方案实现：
9.一种面向老年人跌倒防护的即时髋部保护装置，该保护装置包括腰带、对称设于所述腰带两侧用于髋部保护的触发保护机构、设于腰带内用于监测跌倒姿态的姿态传感器，以及分别与所述姿态传感器及触发保护机构连接的控制器；
10.所述触发保护机构设有具有弹出及收回功能的支撑条保护结构，所述支撑条保护结构在所述控制器的控制下弹出时，护住髋部起到保护作用。
11.进一步地，所述支撑条保护结构由多个具有弹性缓冲作用的支撑晶条组成，多个支撑晶条形成能够展开或收起的伞骨架形状。
12.进一步地，所述触发保护机构包括壳体，所述支撑晶条设于所述壳体的外围。
13.进一步地，所述壳体中间设有一中心支撑轴，所述中心支撑轴的外部顶端设置用于安装所述支撑晶条的固定块，所述中心支撑轴上滑动设置滑动块，所述支撑晶条中部与所述滑动块之间通过连接件连接，所述滑动块沿所述中心支撑轴滑动时，实现所述支撑晶条的展开或收起。
14.进一步地，所述控制器包括滚轮以及内置的处理芯片，所述滚轮上设有连接拉绳，所述连接拉绳连接所述滑动块及支撑晶条，用于控制所述滑动块及支撑晶条的动作。
15.进一步地，所述中心支撑轴上还设有用于对所述连接拉绳进行定位导向的导向块。
16.进一步地，所述滚轮设有两个，分别用于控制两侧的触发保护机构。
17.进一步地，所述壳体为截面呈梯形的壳体，由外端至内侧逐渐增大。
18.进一步地，所述支撑晶条碳纤维材料制得。
19.进一步地，所述姿态传感器为基于sst810动态倾角传感器，基于sst810姿态传感器的姿态识别算法系统更具有精确性，适应高冲击、振动以及运动中的姿态测量，且无时间漂移，可长时间保持高精度指标，使人体跌倒识别具有较好的准确率。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.相对于现有髋部保护装置中气囊结构采取安全气囊的形式使得整套防护装置更加复杂的问题，本发明笼状保护装置更节约保护装置的成本，使装置简便实用。
22.本发明提出的外形为腰带的髋部保护装置设计，有效解决目前市面上可穿戴的髋部保护装置的舒适性低的问题；改进所使用的跌倒预测算法与保护装置的材料与结构，解决了人体跌倒识别的精确性不高、采取安全气囊的形式使得整套防护装置更加复杂的问题，同时减小了装置的使用成本，大大提高了装置使用的便携性。
23.本发明将髋部保护装置设计为所述笼状保护系统，结构简单、动作可靠、解锁方便，本髋部保护装置可以重复使用，节约保护装置的成本，且装置的弹出与收回更加简易，使装置更加方便实用。
附图说明
24.图1为本发明髋部保护装置的结构示意图(展开状态)；
25.图2为本发明髋部保护装置的结构示意图(收起状态)；
26.图3为本发明髋部保护装置的工作流程图；
27.图4为本发明髋部保护装置的原理图；
28.图5为滚轮示意图。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
30.参照图1、2、5，一种面向老年人跌倒防护的即时髋部保护装置，该保护装置包括腰带1、对称设于腰带1两侧用于髋部保护的触发保护机构、设于腰带1内用于监测跌倒姿态的姿态传感器、电源、以及分别与姿态传感器及触发保护机构连接的控制器2；触发保护机构设有具有弹出及收回功能的支撑条保护结构，支撑条保护结构在控制器2的控制下弹出时，护住髋部起到保护作用。
31.支撑条保护结构由多个具有弹性缓冲作用的支撑晶条4组成，多个支撑晶条4形成能够展开或收起的伞骨架形状，触发保护机构包括壳体，支撑晶条4设于壳体的外围。壳体5中间设有一中心支撑轴6，中心支撑轴6的外部顶端设置用于安装支撑晶条4的固定块7，中心支撑轴6上滑动设置滑动块8，支撑晶条4中部与滑动块8之间通过连接件连接，滑动块8沿中心支撑轴6滑动时，实现支撑晶条4的展开或收起。控制器2包括滚轮3以及内置的处理芯片，滚轮3上设有连接拉绳10，连接拉绳10连接滑动块8及支撑晶条4，用于控制滑动块8及支撑晶条4的动作。中心支撑轴6上还设有用于对连接拉绳10进行定位导向的导向块9。滚轮3设有两个，分别用于控制两侧的触发保护机构。壳体5为截面呈梯形的壳体5，由外端至内侧逐渐增大，支撑晶条4碳纤维材料制得。
32.姿态传感器为基于sst810动态倾角传感器，基于sst810动态倾角传感器的的姿态识别算法为：采用上海威格的sst810动态倾角传感器，该传感器可高精度的输出动态倾角信息，包括俯仰角、翻滚角，该传感器的幅值范围为
±
90
°
，输出信号为can2.0b数字信号，其波特率为50kbps，信号更新频率为50hz。一般意义上的倾角传感器是静态测量或者准静态测量，一旦有外界加速度，那么加速度芯片测出来的加速度就包含外界加速度，故而计算出来的角度就不准确了。因此，常用的做法是增加mems陀螺芯片，并采用优先的卡尔曼滤波算法。而sst810动态倾角传感器先进性在于不需要任何外部辅助传感器，且内置三轴加速度计和三轴陀螺仪，通过其特有的姿态解算技术能有效去除加速度计动态情况下的干扰和陀螺仪累积漂移误差，及时跟踪系统倾角变化，得到比较准确的动态角度值。
33.处理芯片实时动态的接收传感器采集到x轴、y轴和z轴的各轴加速度值，通过卡尔曼滤波算法进行姿态融合得到人体的实时俯仰角度与滚状角度，分析后得到人体实时的与z轴的夹角α。人体与z轴的夹角α与预设的人体跌倒条件中α的数值进行比对，判断是否满足条件，即“老人跌倒”，若满足则弹出装置，若不满足则继续实时监测。
34.装置弹出原理如图3所示，装置弹出触发，第一卷轮与第二卷轮同时顺时针滚动，则第二卷轮连接拉绳拉动c位置使滑动块8与固定块7快速弹出，则c位置所连接支撑晶条向外发散，导向块9随之向外顶出，由于梯形壳体5上窄下宽的特点，滑动块8将固定于窄口处
起支撑作用；另一方面，滑动块8向外弹出，支撑晶条向外发散，连接d位置向外运动，拉动与e位置的连接拉绳，带动左侧滑动块8与固定块7快速弹出，则左侧晶条亦向外发散，导向块9向外顶出，滑动块8固定。完成两侧的装置弹出。
35.装置收回原理如图4所示：装置收回触发，第一卷轮与第二卷轮同时逆时针滚动，则第一卷轮连接拉绳拉动a位置使支撑晶条收缩，则滑动块8与固定块7回退，滑动块8回退置导向块9后方，固定于壳体底部，另一方面，f位置向后回退，拉动与d位置的连接绳使右侧支撑晶条收缩，则右侧滑动块8与固定块7随之向后回退，滑动块8回退置导向块9后方，固定于壳体底部，完成两侧的装置收回。
36.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。