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作品名称：基于 STM32 的智能关节辅助设备
学校名称：山东理工大学
参赛队伍：极客创新队
队伍编号：211506
参赛学生：谢昕钰侯月涵王子渊
指导老师：付广洋
投票日期：2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

本关节辅助装置聚焦老人、儿童、运动员等多人群安全需求，以 “硬件兜底、软件预警、协同响应” 为核心，构建全方位防护体系。硬件层面从三大维度筑牢安全屏障：电气安全上，采用 3.7V/2000mAh 可拆卸锂电池供电，输出端串联 1A 自恢复保险丝，遇短路或过载时自动断电，故障排除后即可恢复供电，避免电路损坏；石墨烯加热系统回路特别集成 60℃熔断温度保险丝，若加热片因异常持续升温至阈值，硬件会强制切断电路，从根源杜绝高温烫伤风险。机械防护精心设计，绑带内侧嵌入 FlexiForce 压力传感器，搭配双绑带平行缠绕结构，既能分散佩戴压力，又能实时监测压力值，一旦超过 25kPa（易压迫血管），硬件立即触发红色指示灯闪烁，提醒用户调整松紧；装置外壳边缘经圆角打磨，无尖锐棱角，关节支架选用邵氏 A40 硬度的医用硅胶，兼顾支撑性与舒适性，防止运动时刮擦皮肤。材料安全严格把关，与皮肤接触的内层采用通过 FDA510 (k) 认证的银离子抗菌针织布，传感器密封层使用符合 RoHS/REACH 标准的食品级液态硅胶，杜绝有害物质接触，适配儿童敏感肌肤与老人长期佩戴。

软件防护实现动态管控：实时采集 SHT31 温湿度传感器数据，若皮肤表面温度超 55℃，或温升速率＞7℃/ 分钟，立即切断加热模块供电，同时 APP 推送预警；摔倒报警采用多帧数据验证，MPU6050 六轴传感器检测到疑似摔倒（垂直加速度＞2g 且姿态角变化超 45°）后，软件连续采集 3 帧数据（每帧 10ms）确认，“严重摔倒” 时同步触发本地振动、APP 定位报警与紧急呼叫，“轻微磕碰” 仅推送提示，平衡安全与体验。故障时自动启动备用数据通道，无法恢复则通过 APP 弹出排查指引、本地黄灯闪烁提示检修；电量＜20% 时，自动降低加热与按摩功率，优先保障监测、报警等核心功能。软硬件深度协同形成安全闭环，覆盖设备全使用流程，为多人群安全保驾护航。


图1 主控芯片版	图2 电路原理图