穿戴式跌倒防护安全气囊研究

跌倒是造成老年人意外伤害或死亡的首要原因，全世界 65 岁以上老人中每年大约有 1/3 发生过跌倒，对人体尤其是髋关节造成较大伤害。利用充气气囊作为缓冲来减轻伤害是目前跌倒防护最有效的手段。该文对穿戴式跌倒防护安全气囊系统的总体构成、定位精度、充气机构、囊体结构参数等关键技术展开研究，并完成样机实现。系统由电源模块、主控模块、传感模块、定位模块、通讯模块、充气机构、压缩气瓶和囊体结构等关键部分组成。其中定位模块支持 GPS 和 WIFI 两种位置定位方式，室外定位精度仅约 7 m，室内定位精度约 60 m。设计出了充气机构以及基于人体髋部结构的仿生吸震囊体的优化结构参数，对 8 g、12 g 和 16 g 等多规格压缩气瓶进行了冲刺可靠性试验，并用高速动态记录仪测得充满气的平均时间为 386.9 ms。此外，采用 MIMICS 软件及人体髋部位置的二维电子计算机断层扫描图片建立了人体髋骨的三维有限元模型，并采用 ANSYS 软件建立髋保护缓冲气囊的有限元模型，分别建立了无防护情况下侧方跌倒和有髋保护缓冲气囊防护情况下侧方跌倒模型。对比结果显示，髋骨受到的峰值冲击力比不采用任何防护减小了 70%，而能量吸收则减小了 83.8%。

The Research of Wearable Fall Protective Airbag