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宠物用智能运动计步及步态健康监测装置及其应用方法与流程

萌宠菠菠乐园
2024-10-24 14:15

1.本发明涉及一种宠物用智能运动计步及步态健康监测装置。

背景技术：

2.随着广大人民生活水平的日益提高，在家中饲养宠物的人也越来越多，宠物已成为宠物主人家庭中重要的一员，因此，宠物主人对宠物的健康状态也极其重视，如对宠物的步数进行统计。
3.然而，现有的宠物计步器大多是通过加速度计测量宠物运动过程中整个身体竖直方向的加速度来对宠物行走步数进行统计；由于加速度计是对宠物整个身体在竖直方向的加速度进行检测，无法对宠物健康状态的步态进行监测，如宠物是处于静止站立状态、行走状态还是奔跑状态，功能范围较窄。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种宠物用智能运动计步及步态健康监测装置。
5.为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
6.一种宠物用智能运动计步及步态健康监测装置，包括两个红外发射监测模块和两个红外接收监测模块，所述两个红外发射监测模块分别对应套接于宠物的两前肢的尺骨段上，所述两个红外接收监测模块分别对应套接于宠物的两后肢的踬骨段上；
7.所述红外发射监测模块和红外接收监测模块均包括有固定基带、固定卡座、锁止机构和电池，所述固定基带上沿其长度方向开设有卡孔，所述固定基带的两端均贯穿于固定卡座，所述固定基带与固定卡座之间形成圆环结构，所述锁止机构设于固定卡座上，在使用时，通过所述锁止机构与固定基带上的卡孔配合，使得固定基带处于解锁状态或锁止状态，所述电池安装在固定卡座上并用于供电；
8.所述红外发射监测模块还包括有磁性红外发射单元；所述磁性红外发射单元安装在红外发射监测模块的固定基带的外侧壁上，且其发射方向朝向宠物的后肢；
9.所述红外接收监测模块还包括有通讯控制单元、红外接收单元和感应线圈；所述通讯控制单元安装在红外接收监测模块的固定卡座上；所述红外接收单元安装在红外接收监测模块的固定基带的外侧壁上，且其接收方向朝向宠物的前肢；所述感应线圈安装在红外接收监测模块的固定卡座上，并位于红外接收监测模块的固定卡座与通讯控制单元之间；所述红外接收单元和感应线圈均与通讯控制单元电气连接。
10.本发明进一步地，所述磁性红外发射单元包括红外发射板和由磁性材料制成的永磁定向屏蔽罩，所述红外发射板固定在红外发射监测模块的固定基带的外侧，所述永磁定向屏蔽罩沿其长度方向均布有第一通孔，所述永磁定向屏蔽罩对应罩合在红外发射板上；
11.所述红外接收单元包括红外接收板和接收定向屏蔽罩，所述红外接收板固定在红外接收监测模块的固定基带的外侧，所述接收定向屏蔽罩对应罩合在红外接收板上，所述
接收定向屏蔽罩沿其长度方向均有第二通孔。
12.本发明进一步地，所述第一通孔和第二通孔均为锥形孔。
13.本发明进一步地，所述锁止机构包括压块和两个锁止滑块，所述固定卡座的两端对称设有供固定基带穿过的穿孔，所述固定卡座还设有容置腔，所述压块的一端滑动伸入容置腔内，所述两个锁止滑块对称设置，所述锁止滑块滑动穿设于固定卡座上，且其一端与压块活动卡接，所述锁止滑块的另一端可伸入穿孔内与固定基带上的卡孔锁止配合，所述压块的一端端部与容置腔的腔壁之间连接有弹簧；在按压所述压块时，两个锁止滑块在压块的驱动下向内滑动，使得锁止滑块与固定基带上的卡孔脱离锁止配合。
14.本发明进一步地，所述锁止滑块的滑动方向与压块的滑动方向垂直，所述压块上设有两个呈八字型分布的斜导孔，所述锁止滑块的一端对应凸设有导向销，所述导向销对应活动嵌入斜导孔内。
15.本发明进一步地，所述红外发射监测模块的固定基带的内侧和红外接收监测模块的固定基带的内侧均等间隔设有海绵垫块。
16.本发明进一步地，所述磁性红外发射单元的数量为三个，三个所述磁性红外发射单元并排安装在红外发射监测模块的固定基带上。
17.本发明进一步地，所述红外接收单元的数量为三个，三个所述红外接收单元并排安装在红外接收监测模块的固定基带上。
18.本发明的有益效果为：本发明通过将红外发射监测模块和红外接收监测模块分别设置在宠物的前肢和后肢，从而利用红外信号对宠物的步态进行监测，同时利用感应线圈与磁性红外发射单元的磁场耦合作用产生感应电流，通过感应电流的大小和波动次数，从而判断出宠物处于何种步态下以及对宠物的步数统计，进而实现对计步和步态健康监测的目的。
附图说明
19.图1是应用本发明在宠物处于站立时的立体图；
20.图2是应用本发明在宠物处于行走时的立体图；
21.图3是应用本发明在宠物处于一奔跑状态时的立体图；
22.图4是应用本发明在宠物处于另一奔跑状态时的立体图；
23.图5是本发明的红外发射监测模块的立体图；
24.图6是本发明的红外发射监测模块另一视角的立体图；
25.图7是本发明红外接收监测模块的立体图；
26.图8是本发明的红外接收监测模块另一视角的立体图；
27.图9是本发明锁止机构与固定卡座配合的结构示意图；
28.图10是本发明的磁性红外发射单元或红外接收单元的结构示意图；
29.附图标记说明：1、红外发射监测模块；11、磁性红外发射单元；2、红外接收监测模块；21、通讯控制单元；22、红外接收单元；23、感应线圈；10、固定基带；20、固定卡座；30、锁止机构；301、压块；302、锁止滑块；303、弹簧；40、电池；50、海绵垫块。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。
31.如图1至图10所示，本实施例所述的一种宠物用智能运动计步及步态健康监测装置，包括两个红外发射监测模块1和两个红外接收监测模块2，所述两个红外发射监测模块1分别对应套接于宠物的两前肢的尺骨段上，所述两个红外接收监测模块2分别对应套接于宠物的两后肢的踬骨段上；
32.所述红外发射监测模块1和红外接收监测模块2均包括有固定基带10、固定卡座20、锁止机构30和电池40，所述固定基带10上沿其长度方向开设有卡孔，所述固定基带10的两端均贯穿于固定卡座20，所述固定基带10与固定卡座20之间形成圆环结构，所述锁止机构30设于固定卡座20上，在使用时，通过所述锁止机构30与固定基带10上的卡孔配合，使得固定基带10处于解锁状态或锁止状态，所述电池40安装在固定卡座20上并用于供电；
33.所述红外发射监测模块1还包括有磁性红外发射单元11；所述磁性红外发射单元11安装在红外发射监测模块1的固定基带10的外侧壁上，且其发射方向朝向宠物的后肢；
34.所述红外接收监测模块2还包括有通讯控制单元21、红外接收单元22和感应线圈23；所述通讯控制单元21安装在红外接收监测模块2的固定卡座20上；所述红外接收单元22安装在红外接收监测模块2的固定基带10的外侧壁上，且其接收方向朝向宠物的前肢；所述感应线圈23安装在红外接收监测模块2的固定卡座20上，并位于红外接收监测模块2的固定卡座20与通讯控制单元21之间；所述红外接收单元22和感应线圈23均与通讯控制单元21电气连接。
35.本实施例的工作方式是：根据四足动物行走步态规律，宠物处于自然站立时，磁性红外发射单元11与红外接收单元22处于平行相对状态，宠物处于行走状态时，宠物同侧的前肢尺骨段与后肢的踬骨段处于平行状态，同侧的前后肢同步运动，且左侧与右侧相差半个周期，因此，在宠物处于站立状态或行走状态时，同侧的磁性红外发射单元11发出的红外线持续被同侧的红外接收单元22接收，同侧的红外接收单元22在接收到信号后向通讯控制单元21持续输出连续信号，即宠物在行走或站立时，通讯控制单元21持续收到红外接收单元22输出的连续信号，当宠物处于奔跑状态时，宠物同侧的前肢尺骨段与后肢的踬骨段处于非平行状态，使得红外接收单元22无法持续接收到磁性红外发射单元11发出的红外线，此时红外接收单元22断续向通讯控制单元21输出信号，即通讯控制单元21接收到脉冲式信号；如此通过通讯控制单元21接收到的是连续信号还是脉冲式信号，从而可准确判断宠物是处于奔跑状态还是站立或行走状态；
36.在通讯控制单元21接收到的是连续信号，由于宠物处于站立状态时，前肢与后肢距离不变，左右两侧的感应线圈23磁通量变化量为零，即左右两感应线圈23均不产生感应电动势，输出电流i1＝0；当通讯控制单元21接收到的是连续信号，由于宠物处于行走状态时，同侧的前后肢保持同步运动，同侧前肢与同侧后肢距离不变，即同侧的感应线圈23与同侧的磁性红外发射单元11之间距离不变，使得感应线圈23不会在同侧的磁性红外发射单元11的磁场激发下产生电流，但是行走状态下，宠物的前后肢的交叉方向，即左前肢与右后肢、右前肢与左后肢之间的距离会发生小范围的改变，使得交叉方向的感应线圈23与磁性红外发射单元11之间会因为距离变化引起感应线圈23的磁通量变化，在感应线圈23中激发
出感应电动势，产生感应电流i2，且i2≠0；如此可准确判断出宠物是处于站立还是行走状态；
37.在通讯控制单元21接收到的是脉冲式信号，由于宠物处于奔跑时，同侧的前肢尺骨段与后肢的踬骨段处于非平行状态，左侧与右侧相差半个周期，同侧前肢与后肢的距离会在较大范围内变化，导致同侧感应线圈23与磁性红外发射单元11之间因距离变化引起感应线圈23的磁通量变化，在感应线圈23中激发出感应电动势，产生感应电流i3，且i3＞i2；
38.从而通过对左右两感应线圈23输出电流的大小，以及通讯控制单元21接收的信号进行分析，即可判断出宠物的步态：当通讯控制单元21接收连续信号，且两侧的感应线圈23没有电流信号输出时，则判断宠物处于静止站立状态；当通讯控制单元21接收连续信号，且两侧感应线圈23均有电流信号输出时，但是电流输出值较小，并在一定范围内波动，则判定宠物处于步行状态，信号波动次数即为宠物步行的步数，利用标定实验的标定，即可得到宠物行走步幅大小；当通讯控制单元21接收脉冲式信号，且两侧感应线圈23均有电流信号输出，但是电流输出值较大，并在一并范围内波动，则判定宠物处于奔跑状态，信号波动次数即为宠物奔跑步数，利用标定实验的标定，即可得到宠物奔跑的步幅大小；
39.如此在宠物因四肢受伤或其他健康原因导致患肢步态发生变化时，会引起患肢侧感应线圈23输出的电流信号大小以及变化周期发生明显变化，通讯控制单元21接收到异常信号后，则判定为宠物出现异常电流信号侧肢体异常，并通知宠物主人及时处理，从而达到对宠物步态健康监测的目的。
40.另外，在红外发射监测模块1或红外接收监测模块2发生移位，如宠物在站立时，由于红外发射监测模块1或红外接收监测模块2发生移位，导致通讯控制单元21持续接收不到红外接收单元22输出的信号，从而造成通讯控制单元21接收到信号会发生异常，从而可以判断出红外发射监测模块1或红外接收监测模块2是否发生了移位，进而通知宠物主人进行处理，以保证对宠物步数和步态健康监测的正常进行。
41.本实施例通过将红外发射监测模块1和红外接收监测模块2分别设置在宠物的前肢和后肢，从而利用红外信号对宠物的步态进行监测，同时利用感应线圈23与磁性红外发射单元11的磁场耦合作用产生感应电流，通过感应电流的大小和波动次数，从而判断出宠物处于何种步态下以及对宠物的步数统计，进而实现对计步和步态健康监测的目的。
42.基于上述实施例的基础上，进一步地，所述磁性红外发射单元11包括红外发射板和由磁性材料制成的永磁定向屏蔽罩，所述红外发射板固定在红外发射监测模块1的固定基带10的外侧，所述永磁定向屏蔽罩沿其长度方向均布有第一通孔，所述永磁定向屏蔽罩对应罩合在红外发射板上；优选地，所述磁性红外发射单元11的数量为三个，三个所述磁性红外发射单元11并排安装在红外发射监测模块1的固定基带10上。
43.本实施例中，所述红外接收单元22包括红外接收板和接收定向屏蔽罩，所述红外接收板固定在红外接收监测模块2的固定基带10的外侧，所述接收定向屏蔽罩对应罩合在红外接收板上，所述接收定向屏蔽罩沿其长度方向均有第二通孔；优选地，所述红外接收单元22的数量为三个，三个所述红外接收单元22并排安装在红外接收监测模块2的固定基带10上。
44.本实施例利用永磁定向屏蔽罩的第一通孔使得红外发射板沿指定方向传播红外信号，如此避免相邻磁性红外发射单元11相互干扰影响，同时永磁定向屏蔽罩与感应线圈
23磁场耦合配合，使得感应线圈23能够产生感应电流，以及利用接收定向屏蔽罩的第二通孔使得红外接收板只能接收通过第二通孔后的红外信号。
45.基于上述实施例的基础上，进一步地，所述第一通孔和第二通孔均为锥形孔。如此设置，使得红外发射板沿一定范围内发出红外信号，红外接收板在一定范围内接收红外信号，保证红外发射板与红外接收板之间红外信号的收发，降低红外发射监测模块1和红外接收监测模块2的安装位置精度。
46.基于上述实施例的基础上，进一步地，所述锁止机构30包括压块301和两个锁止滑块302，所述固定卡座20的两端对称设有供固定基带10穿过的穿孔，所述固定卡座20还设有容置腔，所述压块301的一端滑动伸入容置腔内，所述两个锁止滑块302对称设置，所述锁止滑块302滑动穿设于固定卡座20上，且其一端与压块301活动卡接，所述锁止滑块302的另一端可伸入穿孔内与固定基带10上的卡孔锁止配合，所述压块301的一端端部与容置腔的腔壁之间连接有弹簧303；在按压所述压块301时，两个锁止滑块302在压块301的驱动下向内滑动，使得锁止滑块302与固定基带10上的卡孔脱离锁止配合。
47.实际使用时，固定基带10套设于在宠物的前肢或后肢上后，按压压块301，压块301驱动两个锁止滑块302向内滑动，使得锁止滑块302与固定基带10上的卡孔脱离锁止配合，此时固定基带10处于可拉动状态，接着拉动固定基带10的两端，使得固定基带10与固定卡座20之间形成的圆环结构的半径缩小，使得红外发射监测模块1或红外接收监测模块2套紧，然后松开压块301，压块301在弹簧303的弹力下复位，并驱动锁止滑块302向外滑动，使得锁止滑块302与固定基带10上的卡孔锁止配合，使得固定基带10锁止，从而使得红外发射监测模块1或红外接收监测模块2对应套紧在宠物的前肢或后肢上，实现红外发射监测模块1和红外接收监测模块2的固定安装。
48.基于上述实施例的基础上，进一步地，所述锁止滑块302的滑动方向与压块301的滑动方向垂直，所述压块301上设有两个呈八字型分布的斜导孔，所述锁止滑块302的一端对应凸设有导向销，所述导向销对应活动嵌入斜导孔内。如此设置，利用斜导孔与导向销实现锁止滑块302与压块301之间的联动配合。
49.基于上述实施例的基础上，进一步地，所述红外发射监测模块1的固定基带10的内侧和红外接收监测模块2的固定基带10的内侧均等间隔设有海绵垫块50。如此利用海绵垫块50保护宠物的前肢和后肢，避免固定基带10弄伤宠物，结构使用更加安全，同时利用海绵垫块50增大固定基带10与宠物的前后肢之间的摩擦，使得红外发射监测模块1和红外接收监测模块2安装更加牢靠，不易松动滑落。
50.以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

技术特征：
1.一种宠物用智能运动计步及步态健康监测装置，其特征在于，包括两个红外发射监测模块(1)和两个红外接收监测模块(2)，所述两个红外发射监测模块(1)分别对应套接于宠物的两前肢的尺骨段上，所述两个红外接收监测模块(2)分别对应套接于宠物的两后肢的踬骨段上；所述红外发射监测模块(1)和红外接收监测模块(2)均包括有固定基带(10)、固定卡座(20)、锁止机构(30)和电池(40)，所述固定基带(10)上沿其长度方向开设有卡孔，所述固定基带(10)的两端均贯穿于固定卡座(20)，所述固定基带(10)与固定卡座(20)之间形成圆环结构，所述锁止机构(30)设于固定卡座(20)上，在使用时，通过所述锁止机构(30)与固定基带(10)上的卡孔配合，使得固定基带(10)处于解锁状态或锁止状态，所述电池(40)安装在固定卡座(20)上并用于供电；所述红外发射监测模块(1)还包括有磁性红外发射单元(11)；所述磁性红外发射单元(11)安装在红外发射监测模块(1)的固定基带(10)的外侧壁上，且其发射方向朝向宠物的后肢；所述红外接收监测模块(2)还包括有通讯控制单元(21)、红外接收单元(22)和感应线圈(23)；所述通讯控制单元(21)安装在红外接收监测模块(2)的固定卡座(20)上；所述红外接收单元(22)安装在红外接收监测模块(2)的固定基带(10)的外侧壁上，且其接收方向朝向宠物的前肢；所述感应线圈(23)安装在红外接收监测模块(2)的固定卡座(20)上，并位于红外接收监测模块(2)的固定卡座(20)与通讯控制单元(21)之间；所述红外接收单元(22)和感应线圈(23)均与通讯控制单元(21)电气连接。2.根据权利要求1所述的宠物用智能运动计步及步态健康监测装置，其特征在于，所述磁性红外发射单元(11)包括红外发射板和由磁性材料制成的永磁定向屏蔽罩，所述红外发射板固定在红外发射监测模块(1)的固定基带(10)的外侧，所述永磁定向屏蔽罩沿其长度方向均布有第一通孔，所述永磁定向屏蔽罩对应罩合在红外发射板上；所述红外接收单元(22)包括红外接收板和接收定向屏蔽罩，所述红外接收板固定在红外接收监测模块(2)的固定基带(10)的外侧，所述接收定向屏蔽罩对应罩合在红外接收板上，所述接收定向屏蔽罩沿其长度方向均有第二通孔。3.根据权利要求1所述的宠物用智能运动计步及步态健康监测装置，其特征在于，所述第一通孔和第二通孔均为锥形孔。4.根据权利要求1所述的宠物用智能运动计步及步态健康监测装置，其特征在于，所述锁止机构(30)包括压块(301)和两个锁止滑块(302)，所述固定卡座(20)的两端对称设有供固定基带(10)穿过的穿孔，所述固定卡座(20)还设有容置腔，所述压块(301)的一端滑动伸入容置腔内，所述两个锁止滑块(302)对称设置，所述锁止滑块(302)滑动穿设于固定卡座(20)上，且其一端与压块(301)活动卡接，所述锁止滑块(302)的另一端可伸入穿孔内与固定基带(10)上的卡孔锁止配合，所述压块(301)的一端端部与容置腔的腔壁之间连接有弹簧(303)；在按压所述压块(301)时，两个锁止滑块(302)在压块(301)的驱动下向内滑动，使得锁止滑块(302)与固定基带(10)上的卡孔脱离锁止配合。5.根据权利要求1所述的宠物用智能运动计步及步态健康监测装置，其特征在于，所述锁止滑块(302)的滑动方向与压块(301)的滑动方向垂直，所述压块(301)上设有两个呈八字型分布的斜导孔，所述锁止滑块(302)的一端对应凸设有导向销，所述导向销对应活动嵌
入斜导孔内。6.根据权利要求1所述的宠物用智能运动计步及步态健康监测装置，其特征在于，所述红外发射监测模块(1)的固定基带(10)的内侧和红外接收监测模块(2)的固定基带(10)的内侧均等间隔设有海绵垫块(50)。7.根据权利要求1所述的宠物用智能运动计步及步态健康监测装置，其特征在于，所述磁性红外发射单元(11)的数量为三个，三个所述磁性红外发射单元(11)并排安装在红外发射监测模块(1)的固定基带(10)上。8.根据权利要求1所述的宠物用智能运动计步及步态健康监测装置，其特征在于，所述红外接收单元(22)的数量为三个，三个所述红外接收单元(22)并排安装在红外接收监测模块(2)的固定基带(10)上。9.一种宠物用智能运动计步及步态健康监测装置的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：根据四足动物行走步态规律，宠物处于站立状态或行走状态时，通讯控制单元21持续收到红外接收单元22输出的连续信号，当宠物处于奔跑状态时，通讯控制单元21接收到脉冲式信号；如此通过通讯控制单元21接收到的是连续信号还是脉冲式信号，从而可准确判断宠物是处于奔跑状态还是站立或行走状态；同时，在通讯控制单元21接收到的是连续信号，由于宠物处于站立状态时，左右两感应线圈23均不产生感应电动势，输出电流i1＝0；当通讯控制单元21接收到的是连续信号，由于宠物处于行走状态时，宠物的前后肢的交叉方向，即左前肢与右后肢、右前肢与左后肢之间的距离会发生小范围的改变，使得交叉方向的感应线圈23与磁性红外发射单元11之间会因为距离变化引起感应线圈23的磁通量变化，在感应线圈23中激发出感应电动势，产生感应电流i2，且i2≠0；从而准确判断出宠物是处于站立还是行走状态；在通讯控制单元21接收到的是脉冲式信号，由于宠物处于奔跑时，同侧的前肢尺骨段与后肢的踬骨段处于非平行状态，左侧与右侧相差半个周期，同侧前肢与后肢的距离会在较大范围内变化，导致同侧感应线圈23与磁性红外发射单元11之间因距离变化引起感应线圈23的磁通量变化，在感应线圈23中激发出感应电动势，产生感应电流i3，且i3＞i2；因此，当通讯控制单元21接收连续信号，且两侧的感应线圈23没有电流信号输出时，则判断宠物处于静止站立状态；当通讯控制单元21接收连续信号，且两侧感应线圈23均有电流信号输出时，但是电流输出值较小，并在一定范围内波动，则判定宠物处于步行状态，信号波动次数即为宠物步行的步数，利用标定实验的标定，即可得到宠物行走步幅大小；当通讯控制单元21接收脉冲式信号，且两侧感应线圈23均有电流信号输出，但是电流输出值较大，并在一并范围内波动，则判定宠物处于奔跑状态，信号波动次数即为宠物奔跑步数，利用标定实验的标定，即可得到宠物奔跑的步幅大小；因而，在宠物因四肢受伤或其他健康原因导致患肢步态发生变化时，会引起患肢侧感应线圈23输出的电流信号大小以及变化周期发生明显变化，通讯控制单元21接收到异常信号后，则判定为宠物出现异常电流信号侧肢体异常，并通知宠物主人及时处理，从而达到对宠物步态健康监测的目的。

技术总结
本发明公开了一种宠物用智能运动计步及步态健康监测装置，包括两个红外发射监测模块和两个红外接收监测模块，两个红外发射监测模块分别对应套接于宠物的两前肢的尺骨段上，两个红外接收监测模块分别对应套接于宠物的两后肢的踬骨段上；红外发射监测模块和红外接收监测模块均包括有固定基带、固定卡座、锁止机构和电池；红外发射监测模块还包括有磁性红外发射单元；红外接收监测模块还包括有通讯控制单元、红外接收单元和感应线圈；本发明实现判断出宠物处于何种步态下以及对宠物的步数统计，进而实现对计步和步态健康监测的目的。进而实现对计步和步态健康监测的目的。进而实现对计步和步态健康监测的目的。

技术研发人员：王万平黄建国刘志曹志军李犹平刘阔
受保护的技术使用者：四川恺多萌宠文化传播有限公司
技术研发日：2021.10.13
技术公布日：2022/1/14