用于在使用气囊时减少高处下落特技损伤的系统

对(一个或多个)相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年10月8日提交的标题为“SYSTEMSFORREDUCING HIGHFALLSTUNTINJURIESWHENUSINGANAIRBAG”、编号为17/497526的美国发明申请的优先权及权益，该美国发明申请以其整体通过引用而明确并入本文。

技术领域

下文讨论的技术大体上涉及气囊(airbag)系统，并且更特别地涉及用于高处下落特技的气囊安全系统。

背景技术

人从高架的高处下落的动作已在多种多样的应用(诸如体育活动、游乐和娱乐应用)中被实现。为了保护人免于损伤，用于减少施加在下落人上的力的不同安全系统已被利用。

娱乐应用的示例包括在现场演出或经录制媒体制作期间表演的高处下落特技。在高处下落特技中，包括着陆垫(例如泡沫垫或气囊)的安全系统可用于减少施加在从特定高度朝向地面下落的表演者上的能量的量。例如，表演者可从高架平台下落到位于平台下方一定距离(例如4至10米)的着陆垫中。

施加在表演者上的能量的量可基于着陆垫的密度来降低。理想情况下，着陆垫具有适当的密度，使得当表演者冲击着陆垫时，表演者不过度重击而造成横隔膜痉挛(例如，表演者喘不过气)和/或导致表演者的头部(其不如表演者的核心那样致密)对着着陆垫的表面撞击。

在先前的安全系统中，着陆垫的密度取决于表演者的重量而设定。例如，在表演高处下落特技之前的一段时间之前可测量表演者的重量，并确定基于表演者的重量的着陆垫的合适密度。相应地，如果着陆垫是泡沫垫，则可向着陆垫增加或从着陆垫扣除一定量的填料以实现所确定的密度。类似地，如果着陆垫是气囊，则可向着陆垫增加或从着陆垫扣除空气压力量以实现所确定的密度。然而，先前的安全系统仅考虑表演者的重量来确定着陆垫的适当密度，并且该适当密度远在高处下落特技的表演之前以非实时方式而确定。相应地，本公开针对通过利用不同类型的信息(例如，平台高度、表演者的下落速度、风速等)确定适当气囊密度以及基于确定的密度实时(例如，在高处下落特技的表演期间)调整气囊中的空气压力量，改进特技表演者在高处下落特技应用中的安全。

发明内容

以下呈现对本公开的一个或多个方面的概述，以便提供对此类方面的基本理解。本概述不是对本公开的所有设想的特征的广泛总述，并且既不旨在标识本公开的所有方面的关键或至关重要的元素，也不旨在划定本公开的任何或所有方面的范围。其唯一目的是要以简化的形式将本公开的一个或多个方面的一些概念呈现为较后呈现的更详细描述的前序。

本公开的方面涉及用于优化施加在从高架平台下落并撞击气囊的表演者上的能量的方法、设备和系统。一种气囊系统包括配置成维持空气压力的气囊以及在通信上耦合到所述气囊的控制系统。所述控制系统配置成：确定从高架平台朝向所述气囊下落的表演者的重量；测量所述高架平台与所述气囊之间的距离；在所述表演者朝向所述气囊下落之前，基于所述重量和所述距离设定所述气囊的空气压力；在所述表演者朝向所述气囊下落时，确定在与所述气囊撞击时所述表演者将达到的速度；以及在所述表演者朝向所述气囊下落时，基于所述速度调整所述气囊的所述空气压力，以优化在所述表演者撞击所述气囊时施加在所述表演者上的能量。所述控制系统可包括秤，所述秤配置成确定从所述高架平台朝向所述气囊下落的所述表演者的所述重量。所述控制系统还可包括激光测距仪、光学传感器、激光雷达传感器或雷达传感器中的一个或多个，它们配置成测量所述高架平台与所述气囊之间的所述距离，以及确定在与所述气囊撞击时所述表演者将达到的所述速度。所述控制系统可进一步包括风速计，所述风速计配置成监测与所述表演者在所述表演者朝向所述气囊下落时相交(engage)的风的风度或风向中的至少一个。还要求保护和描述其他方面、实施例和特征。

在一个示例中，公开一种优化施加在从高架平台下落并撞击气囊的表演者上的能量的方法。所述方法包括：确定从高架平台朝向气囊下落的表演者的重量；测量所述高架平台和所述气囊之间的距离；在所述表演者朝向所述气囊下落之前，基于所述重量和所述距离设定所述气囊的空气压力；在所述表演者朝向所述气囊下落时，确定在与所述气囊撞击时所述表演者将达到的速度；以及在所述表演者朝向所述气囊下落时，基于所述速度调整所述气囊的所述空气压力，以优化在所述表演者撞击所述气囊时施加在所述表演者上的能量。

在一个示例中，公开一种用于优化施加在从高架平台下落并撞击气囊的表演者上的能量的气囊控制系统。所述气囊控制系统包括：至少一个处理器以及耦合到所述至少一个处理器的存储器。所述至少一个处理器和所述存储器配置成：确定从高架平台朝向气囊下落的表演者的重量；测量所述高架平台和所述气囊之间的距离；在所述表演者朝向所述气囊下落之前，基于所述重量和所述距离设定所述气囊的空气压力；在所述表演者朝向所述气囊下落时，确定在与所述气囊撞击时所述表演者将达到的速度，以及在所述表演者朝向所述气囊下落时，基于所述速度调整所述气囊的所述空气压力，以优化在所述表演者撞击所述气囊时施加在所述表演者上的能量。

附图说明

图1示出根据本公开的方面的示例安全系统。

图2示出根据本公开的方面的示例安全系统。

图3示出根据本公开的方面的配置成对表演者的偏轴对准进行调整的图2的示例安全系统。

图4是示出根据本公开的方面、采用控制系统的示例性装置的硬件实现的示例的框图，该控制系统配置成优化施加在从高架平台下落并撞击气囊的表演者上的能量。

图5是示出根据本公开的方面、用于优化施加在从高架平台下落并撞击气囊的表演者上的能量的示例性过程的流程图。

具体实施方式

下文结合附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述，而并非旨在表示可实践本文中所描述的概念所按的仅有配置。出于提供对各种概念的透彻理解的目的，详细描述包括具体的细节。然而，对于本领域的技术人员将显而易见的是，这些概念可在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，众所周知的结构和组件以框图形式来示出，以便避免模糊此类概念。虽然在本申请中通过对一些示例的图示来描述方面和实施例，但本领域的技术人员将理解，附加的实现和用例可出现在许多不同的布置和场景中。本文中描述的创新可跨许多不同的平台类型、装置、系统、形状、大小和/或包装布置来实现。

多种多样的体育活动、游乐和娱乐应用涉及表演者从高架平台朝向地面下落。相应地，用于减少施加在下落表演者上的撞击能量的安全系统可用于保护表演者免于损伤。

图1示出根据本公开的方面的示例安全系统100。安全系统100可例如在用于娱乐目的的高处下落特技应用中被实现。安全系统100可包括着陆垫102，所述着陆垫配置成缓冲从特定高度下落的表演者104的下落。特别是，着陆垫102配置成减少施加在当下落结束时冲击/撞击着陆垫102的表演者104上的能量(与施加在撞击地面的表演者上的能量相比)的量。着陆垫102可例如是泡沫垫、气囊或能够缓和下落表演者104的下落(即减少施加在其上的能量)的任何其他类型的缓冲装置。在一方面，表演者104可从位于着陆垫102上方距离D(例如4至10米)的高架平台106下落。

在一方面，着陆垫102是配置成维持空气压力的气囊。相应地，安全系统100可进一步包括用于将空气注入到气囊中的空气压缩机108(或任何其他类型的空气供应装置)。空气压缩机108可经由一个或多个入口管110耦合到气囊。安全系统100还可包括耦合到空气压缩机108的控制系统112，以用于调节注入到气囊中的空气量。控制系统112可进一步耦合到气囊的一个或多个出口阀114，以用于调节从气囊释放的空气量。

在一方面，施加在表演者104上的能量的量可基于着陆垫102的密度而降低。理想情况下，着陆垫102具有适当的密度，使得当表演者104冲击着陆垫102时表演者104不过度重击而造成损伤。可能的损伤可包括横隔膜痉挛(例如，表演者喘不过气)和/或表演者的头部在对着相比着陆垫102的理想表面更硬的表面撞击时按特定方向(例如向前、向后或向旁边)被剧烈移动。

在一方面，可基于表演者的重量来设定着陆垫102的密度。例如，在表演高处下落特技之前的一段时间，可测量表演者的重量并可根据表演者的重量确定用于优化表演者104的安全的适当垫密度。在其中着陆垫102为泡沫垫的示例中，可向泡沫垫增加或从泡沫垫扣除一定量的填料以实现适当的泡沫垫密度。在其中着陆垫102是气囊的另一示例中，可将一定量的空气注入到气囊中或从气囊释放一定量的空气，以实现气囊的适当空气压力密度。

典型地，对着陆垫102的适当密度的确定可单独基于表演者的重量。然而，与高处下落特技相关的其他类型的可用/可确定信息(例如，平台高度、下落速度、风速等)也可用于确定适当的垫密度。因此，如果在所述确定中没有考虑与高处下落特技相关的其他类型的信息，则典型的垫密度确定可能限制对表演者的安全的优化。此外，典型的垫密度确定以实时方式进行(例如，远在高处下落特技的表演之前)。因此，典型的垫密度确定可能进一步限制对表演者的安全的优化，因为该确定不考虑高处下落特技的表演期间的状况(例如技术和/或环境状况)改变。

在一方面，本公开针对通过利用不同类型的信息(例如平台高度、表演者的下落速度、风速等)确定适当气囊密度以及基于确定的密度实时(例如在高处下落特技的表演期间)调整气囊中的空气压力量，改进特技表演者在高处下落特技应用中的安全。

图2示出根据本公开的方面的示例安全系统200。安全系统200可例如在用于娱乐目的的高处下落特技应用中被实现。安全系统200可包括着陆垫202，所述着陆垫配置成缓冲从特定高度下落的表演者204的下落。特别是，着陆垫202配置成减少施加在当下落结束时冲击/撞击着陆垫202的表演者204上的能量(相比于施加在撞击地面的表演者上的能量)的量。着陆垫202可例如是泡沫垫、气囊或能够缓和下落表演者204的下落(即减少施加在其上的能量)的任何其他类型的缓冲装置。示例着陆垫202可具有6至12米的长度、6至10米的宽度和2至3米的深度。在一方面，表演者204可从位于着陆垫202上方距离D(例如4至10米)的高架平台206下落。

在一方面，如果着陆垫202是配置成维持空气压力的气囊，则安全系统200可进一步包括用于将空气注入到气囊中的空气压缩机208(或任何其他类型的空气供应装置)。空气压缩机208可经由一个或多个入口管210耦合到气囊。安全系统200还可包括(经由有线或无线连接)耦合到空气压缩机208的控制系统212，以用于调节注入到气囊中的空气量。控制系统212可进一步(经由有线或无线连接)耦合到气囊的一个或多个出口阀214，以用于调节从气囊释放的空气量。

控制系统212还可(经由有线或无线连接)耦合到秤216、一个或多个传感器218和风速计220。秤216配置成例如当表演者204在高处下落特技的表演之前站在秤上时确定表演者204的重量。所述一个或多个传感器218配置成测量高架平台206与着陆垫202之间的距离(距离D)。附加地或备选地，所述一个或多个传感器218配置成确定在与着陆垫202撞击时表演者304将达到的速度(实际速度)。例如，所述一个或多个传感器218可包括激光测距仪、光学传感器、激光雷达传感器、雷达传感器、速度传感器、机器视觉相机等。风速计220配置成确定与表演者204在表演者朝向着陆垫202下落时相交的风222的速度和/或方向。

在一方面，信息(诸如表演者204的重量、高架平台206与着陆垫202之间的距离(距离D)、表演者204的速度(实际速度)、风速和/或风向)可被发送到控制系统212。然后，控制系统212可将该信息用来设定或调整着陆垫202的空气压力。

在一方面，控制系统212可从秤216接收表演者204的所确定重量以及从实施一个或多个传感器218接收高架平台206和着陆垫202之间的所测量距离(距离D)。此后，控制系统212可在表演者204发起朝向着陆垫202的下落之前，基于表演者204的所确定重量和所测量距离来设定着陆垫202的空气压力。该空气压力可设定为用于优化在表演者204撞击着陆垫202时施加在表演者上的能量(即防止对其的损伤)的压力值范围内的压力值。在一方面，所述压力值范围可基于经验测试、与人体能够安全忍受的撞击能量的量相关的数据和/或与用于构建着陆垫的材料相关的特性数据来确定。

对象以正常速率下落。然而，在该对象达到末速(最大下落速度)之前将过去一定量的时间。在一方面，控制系统212可确定表演者204在表演者从高架平台206下落时的速度。此外，控制系统212可基于高架平台206与着陆垫202之间的距离(距离D)，确定表演者在即将与着陆垫202撞击之前或在与着陆垫202撞击时将达到的理论速度(V

1)

其中g是重力加速度(9.8m/s

此外，控制系统212可基于表演者204的重量和理论速度V

2) E

其中m是表演者204的质量(重量)，V

在一方面，控制系统212还可从所述一个或多个传感器218接收在与着陆垫202撞击时表演者204将达到的实际速度(V

在一方面，为了调整着陆垫202的空气压力，控制系统首先确定实际速度(V

3) E

其中，m是表演者204的质量(重量)，V

图3示出根据本公开的方面的配置成对表演者204的偏轴对准进行调整的示例安全系统。在高处下落特技期间，表演者204可能瞄准着陆垫202的目标区域302(例如，着陆垫的中心)以结束下落。目标区域302可以是着陆垫202的空气压力被设定/调整为使在表演者撞击着陆垫时施加在表演者上的能量最优化的位置。然而，诸如风222之类的外部因素可能使表演者204在下落期间偏离目标区域302(例如，变得未对准、错位或偏轴)。

在一方面，所述一个或多个传感器218(例如，激光测距仪、光学传感器、激光雷达传感器、雷达传感器、速度传感器、机器视觉相机等)可检测表演者204是否与目标区域302未对准、错位或偏轴，并将对应信息发送至控制系统212。附加地或备选地，风速计220可测量风222的风速和/或风向，并将对应信息发送至控制系统212。控制系统212然后可基于风速和/或风向确定下落表演者204是否与目标区域302未对准。

在一方面，在检测/确定表演者204是否与目标区域302未对准时，控制系统212可确定表演者将撞击着陆垫202的预测区域304。预测区域304可以是着陆垫202的偏离中心部分(外侧边缘)，并基于从所述一个或多个传感器218和/或风速计220接收的信息来被确定。此后，控制系统212可在表演者朝向着陆垫202下落时调整着陆垫202在预测区域304处的空气压力，使得表演者不太可能受伤。

在一方面，预测区域304处的空气压力被调整为优化在表演者撞击预测区域304时施加在表演者上的能量(即防止对其的损伤)的压力值范围内的压力值。例如，控制系统212可与着陆垫202的目标区域302或任何其他区域分开地增加或减少预测区域304处的空气压力。这允许空气在表演者撞击预测区域304时以相同的速率从着陆垫202的所有区域被释放，并且因此优化(减少)施加在表演者上的能量。

图4是示出采用控制系统414的示例性装置400的硬件实现的示例的框图。例如，装置400可以是计算机、工作站、膝上型计算机、平板电脑、移动电话或能够与其他电子装置通信和/或控制其他电子装置的任何其他类型的电子装置。此外，控制系统414可以是图2中所示的控制系统212。控制系统414包括一个或多个处理器404。处理器404的示例包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑装置(PLD)、状态机、门控逻辑、分立硬件电路以及配置成执行贯穿本公开所述的各种功能性的其他合适硬件。在各种示例中，装置400可配置成执行本文所述的功能中的任何一个或多个功能。也就是说，如装置400中所利用的处理器404可用于实现图5中描述和图示的过程和进程中的任何一个或多个过程和进程。

在本示例中，控制系统414可用大体上由总线402表示的总线架构来实现。取决于处理系统414的具体应用和总体设计限制，总线402可包括任何数量的互连总线和桥。总线402将各种电路(包括一个或多个处理器(大体上由处理器404表示)、存储器405和计算机可读介质(大体上由计算机可读介质406表示))在通信上耦合在一起。总线402还可链接各种其他电路，诸如定时源、外设、调压器和电源管理电路，这些在本领域中都是众所周知的并且因此将不再被进一步描述。总线接口408提供总线402与收发器410之间的接口。收发器410提供用于通过传输介质(例如，经由有线连接或使用天线阵列430的无线连接)与各种其他设备进行通信的通信接口或方式。例如，收发器410可提供控制系统414与空气压缩机208、所述一个或多个出口阀214、秤216、所述一个或多个传感器218和/或风速计220之间的通信接口。取决于装置的本质，还可提供用户接口412(例如键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆)。当然，此类用户接口412是可选的，并且在一些示例中可被省略。

在本公开的一些方面，处理器404可包括配置用于各种功能(包括例如确定从高架平台朝向气囊下落的表演者的重量)的重量处理电路系统(circuitry)440。例如，重量处理电路系统440可配置成实现以下针对图5(包括例如框502)描述的功能中的一个或多个功能。处理器404还可包括配置用于各种功能(包括例如测量高架平台和气囊之间的距离)的距离处理电路系统442。例如，距离处理电路系统442可配置成实现以下针对图5(包括例如框504)描述的功能中的一个或多个功能。处理器404还可包括配置用于各种功能(包括例如当表演者朝向气囊下落时，确定在与气囊撞击时表演者将达到的速度)的速度处理电路系统444。例如，速度处理电路系统444可配置成实现以下针对图5(包括例如框508)描述的功能中的一个或多个功能。处理器404还可包括配置用于各种功能的空气压力处理电路系统446，所述各种功能包括例如在表演者朝向气囊下落之前基于重量和距离来设定气囊的空气压力，以及在表演者朝向气囊下落时基于速度来调整气囊的空气压力，以优化在表演者撞击气囊时施加在表演者上的能量。例如，空气压力处理电路系统446可配置成实现以下针对图5(包括框506和510)描述的功能中的一个或多个功能。

处理器404负责管理总线402和一般处理，包括存储在计算机可读介质406上的软件406的执行。该软件在由处理器404执行时，使控制系统414执行以下针对任何特定设备来描述的各种功能。计算机可读介质406和存储器405也可用于存储在执行软件时处理器404所操纵的数据。

控制系统中的一个或多个处理器404可执行软件。软件应广泛地理解成意指指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行文件、执行线程、进程、功能等，不论被称为软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其他称呼。软件可驻留在计算机可读介质406上。计算机可读介质406可以是非暂态计算机可读介质。非暂态计算机可读介质举例来说包括磁存储装置(例如硬盘、软盘、磁条)、光盘(例如紧凑盘(CD)或数字多功能盘(DVD))、智能卡、闪速存储器装置(例如卡、棒或钥型驱动器)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、寄存器、可移除盘以及用于存储可由计算机访问和读取的软件和/或指令的任何其他合适介质。计算机可读介质406可驻留在控制系统414中、控制系统414外部或跨包括控制系统414的多个实体而分布。计算机可读介质406可在计算机程序产品中实施。举例来说，计算机程序产品可包括封装材料中的计算机可读介质。本领域技术人员将认识到如何取决于特定应用和施加在整个系统上的总体设计限制以最佳地实现贯穿本公开所呈现的所述功能性。

图5是示出根据本公开的方面的用于优化施加在从高架平台下落并撞击气囊的表演者上的能量的示例性过程500的流程图。如下所述，在本公开的范围内的特定实现中可省略一些或所有图示特征，并且一些图示特征可不为所有方面的实现所要求。在一些示例中，过程500可由图4中所示装置400的控制系统404执行，该装置可以是计算机、工作站、膝上型计算机、平板电脑、移动电话或能够与其他电子装置通信和/或控制其他电子装置的任何其他类型的电子装置。在一些示例中，过程500可由用于执行下文所述的功能或算法的任何合适的设备或部件来执行。

在框502，控制系统可(例如经由秤216)确定从高架平台朝向气囊(例如，着陆垫202)下落的表演者的重量。在框504，控制系统可(例如经由所述一个或多个传感器218)测量高架平台和气囊之间的距离(例如距离D)。

在框506，控制系统可在表演者朝向气囊下落之前基于重量和距离设定气囊的空气压力(例如，经由空气压缩机208和/或所述一个或多个出口阀214)。为了设定空气压力，控制系统可首先基于距离计算在与气囊撞击时表演者将达到的理论速度(V

在框508，控制系统可在表演者朝向气囊下落时确定在与气囊撞击时表演者将达到的速度(实际速度V

在框510，控制系统可在表演者朝向气囊下落时基于实际速度(V

附加地或备选地，在调整空气压力时，控制系统在表演者朝向气囊下落时可检测表演者是否与气囊的目标区域(例如，目标区域302)未对准。例如，控制系统可基于经由所述一个或多个传感器218接收的信息确定未对准(例如，与目标区域未对准、错位或偏轴)。在另一示例中，控制系统可基于与从风速计220接收的风速和/或风向有关的信息来确定未对准。在接收未对准信息时，控制系统可确定表演者将撞击气囊的气囊的预测区域(例如，预测区域304)。控制系统然后可在表演者朝向气囊下落时调整预测区域处的气囊的空气压力。在一方面，预测区域处的空气压力被调整为用于优化在表演者撞击预测区域时施加在表演者上的能量的压力值范围(例如，将在撞击预测区域时防止对表演者的损伤的压力值范围)内的压力值。

在本公开内，词语“示例性”被用来意指“用作示例、实例或图示”。本文描述为“示例性”的任何实现或方面不一定被解释为比起本公开的其他方面优选或有利。同样，术语“方面”不要求本公开的所有方面都包括所论述的操作的特征、优点或模式。术语“耦合”在本文被使用以指在两个对象之间的直接或间接耦合。例如，如果对象A物理触碰对象B，并且对象B触碰对象C，则对象A和对象C仍可被认为耦合到彼此——即使它们不直接物理触碰彼此。例如，第一对象可耦合到第二对象，即使第一对象从未与第二对象直接物理接触。

图1-5中图示的组件、步骤、特征和/或功能中的一个或多个可被重新布置和/或组合到单个组件、步骤、特征或功能中，或在若干组件、步骤或功能中被实施。还可在不脱离本文公开的新颖特征的情况下增加附加的元件、组件、步骤和/或功能。图1-5中图示的设备、装置和/或组件可配置成执行本文描述的方法、特征或步骤中的一个或多个。本文描述的新颖的算法也可以高效地在软件中被实现和/或被嵌入硬件中。

要理解，所公开的方法中的步骤的具体顺序或层次是示例性过程的图示。基于设计偏好，理解的是，方法中的步骤的具体顺序或层次可被重新布置。所附的方法权利要求按样本顺序呈现各种步骤的元素，并且不意在限于所呈现的具体顺序或层次，除非在本文中具体记载。

提供此前的描述以使本领域任何技术人员能够实践本文描述的各种方面。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且本文限定的一般原则可应用于其他方面。因此，权利要求不旨在限于本文示出的方面，而是要符合与权利要求的用语一致的全部范围，其中对呈单数形式的元素的引用不旨在意味着“一个且仅一个”(除非如此具体陈述)，而是“一个或多个”。除非以其他方式具体陈述，否则术语“一些”指一个或多个。涉及一系列项目“的至少一个”的短语指那些项目的任何组合，包括单个构件。作为示例，“a、b或c的至少一个”旨在覆盖：a；b；c；a和b；a和c；b和c；以及a、b和c。对于本领域普通技术人员已知或稍后变得已知的贯穿本公开描述的各种方面的元素的所有结构和功能的等效物特此通过引用而并入本文并且旨在由权利要求涵盖。此外，本文公开的任何事物均不旨在贡献给公众，无论此类公开是否明确记载在权利要求中。没有权利要求元素要根据35U.S.C.§112(f)的条款解释，除非该元素使用“用于……的部件”的短语而被明确记载，或在方法权利要求的情况下元素使用短语“用于……的步骤”而被记载。