加速度计应用於小型跌倒通报系统(共21张PPT)

加速度計應用於小型跌倒通報系統

2008年生物醫學工程研討會

報告者 洪國智

指導教授洪正瑞老師2009/03/18第1页，共21页。CompanyName2大綱

1.摘要5.結果

2.緣由與目的6.結論3.元件與方法7.參考文獻4.實驗擬定第2页，共21页。CompanyName3摘要（1）老年人型看護中心，所服務對象多為行動不便或行動緩慢的老人。利用加速度值差異，經過數位訊號控制器運算判斷，分辨出跌倒動作，由ZigBee無線發射模組，發送訊號通知護理站人員。使用Microchip公司16位元的數位訊號單晶片dsPIC30F4011作為控制核心，並使用ST公司的三軸式加速度計LIS302DL。第3页，共21页。CompanyName4摘要（2）加速度經過數位積分運算，推導出速度大小與距離位置。探討數位運算距離時所發生誤差原因。以左端積分近似值（Leftendpointapproximation）第4页，共21页。CompanyName5緣由與目的（1）緣由：

1.老年人送往照護機構人數也逐年增加，但由於照護人員不足，造成一位照護人員分配到10~12位老年人，無法對單一老人全天候照護。

2.當跌倒事件發生時，通知遠方護理人員，減少救護時間，在正常行走無意外發生情況下，因加速度物理特性推導出使用者行走距離，以便醫護人員瞭解使用者運動狀況。第5页，共21页。CompanyName6緣由與目的（2）目的：

1.利用跌倒感測器，觀測每位老年人是否需要求助，以減少跌倒後發現時間。2.另一為提高照護品質，讓照護人員能在護理站掌控所有老年人位置。

第6页，共21页。CompanyName7元件與方法（1）元件：

1.電容式加速度計：電容式加速度計以量測可變電容得知加速度變化

電容式加速度計示意圖

圖解拓樸第7页，共21页。CompanyName8元件與方法（2）元件：ST公司三軸加速度計（LIS302DL）

方塊圖特性：1.操作電壓～伏特

2.±2g/±8g動態選擇模式

3.I2C/SPI數位傳輸介面第8页，共21页。CompanyName9元件與方法（3）元件：2.ZigBee無線傳輸模組：ZigBee是一種無線短距離傳輸新標準，以IEEE802.15.4[6]為基礎，具有低耗能、多節點特性。

第9页，共21页。CompanyName10元件與方法（4）方法:

跌倒偵測方法：單筆大小向量（signalmagnitudevector）第10页，共21页。CompanyName11元件與方法（5）方法:流程圖角度判斷第11页，共21页。CompanyName12元件與方法（6）方法:

距離計算方法：V=dtD=dt左端積分近似值（Leftendpointapproximation）第12页，共21页。1.老年人型看護中心，所服務對象多為行動不便或行動緩慢的老人。1.另一為提高照護品質，讓照護人員能在護理站掌控所有老年人位置。使用Microchip公司16位元的數位訊號單晶片dsPIC30F4011作為控制核心，並使用ST公司的三軸式加速度計LIS302DL。老年人送往照護機構人數也逐年增加，但由於照護人員不足，造成一位照護人員分配到10~12位老年人，無法對單一老人全天候照護。元件：ST公司三軸加速度計（LIS302DL）各項動作指示燈號判斷：摘要5.2st實際移動9cm，運算IshimatsuT.2.摘要5.利用加速度值差異，經過數位訊號控制器運算判斷，分辨出跌倒動作，由ZigBee無線發射模組，發送訊號通知護理站人員。X軸右移量測：1st實際移動9cm，運算CompanyName13實驗擬定（1）實驗跌倒環境條件：

1.將跌倒偵測器繫於腰間。

2.電源開啟5秒後動作。3.動作模式：行走、坐下、蹲下、正面、側面和背面跌倒。

4.動作模式反覆4次。5.動作完成5秒後，觀測顯示燈號判斷作下紀錄。第13页，共21页。CompanyName14實驗擬定（2）實驗距離環境條件：

1.將加速器放置量測平台，平台上有公制尺規。

2.電源開啟5秒後，推動平台。3.動作完成3秒後，紀錄距離大小。量測平台第14页，共21页。CompanyName15結果（1）紀錄量測各種動作加速度範圍：第15页，共21页。CompanyName16結果（2）各項動作指示燈號判斷：第16页，共21页。2st實際移動9cm，運算ZigBee無線傳輸模組：Jin-ShyanLee,“AnExperimentonPerformanceStudyofIEEE802.動作模式：行走、坐下、蹲下、正面、側面和背面跌倒。CompanyName元件：ST公司三軸加速度計（LIS302DL）2st實際移動9cm，運算洪正瑞編著，『詳細解析PIC16F877原理與應用』，台科大圖書股份有限公司，Dec.探討數位運算距離時所發生誤差原因。CompanyNameZigBee是一種無線短距離傳輸新標準，以IEEE802.IshimatsuT.各項動作指示燈號判斷：CompanyName17結果（3）距離量測：

X軸右移量測：1st

實際移動9cm，運算2st實際移動9cm，運算

X軸左移量測：1st

實際移動9cm，運算2st實際移動9cm，運算第17页，共21页。CompanyName18結論（1）跌倒量測方面：利用加速度變化與靜止時角度資料，成功判斷行走、坐下、蹲下與跌倒動作，並且跌倒方向為正面或側面或背面皆可判斷。距離位置方面：目前量測短距離有將近15％誤差。誤差原因：1.積分近似法誤差

2.取樣頻率誤差

3.初始位置誤差第18页，共21页。CompanyName19結論（2）取樣頻率誤差：第19页，共21页。CompanyName20參考文獻GulerM.,ErtugrulS.“MeasuringandTransmittingVitalBodySignsUsingMEMSSensors,”RFIDEurasia,20071stAnnual5-6Page(s):1–4,Sept.2007FukudaY.TanakaT.,FengM.Q.IshimatsuT.”MEMSandfiberopticssensor-basedwearableinterfaceformedicalapplications,”Volume2,10-12Page(s):1675-1679Vol.2,Oct.2005BernardKai-PingKoh,Peng-YongKong,“PerformanceStudyonZigBee-BasedWirelessPersonalAreaNetworksforReal-TimeHealthMonitoring,”ETRIJournal,v.28,n.4,pp.537-540,Aug.2006.洪正瑞編著，『詳細解析PIC16F877原理與應用』，台科大圖書股份有限公司，Dec.2004李振賓,”多軸向電容式微加速度計之動態與控制”,南台科技大學機械工程研究所碩士論文,2003。Jin-ShyanLee,“AnExperimentonPerform