[發明專利]脊柱康復調整專用鞋墊制作系統

有效

• 申請號: 201410146643.7
• 申請日: 2014-04-13
• 公開（公告）號: CN103961197A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 劉曉民
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: A61F5/01
• 分類號: A61F5/01;A61B5/22;A61B5/107
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域：

本發明涉及一種康復器材制作系統，具體涉及到脊柱康復用專用鞋墊制作系統領域。

背景技術：

脊柱側彎往往體現到兩條腿的長度差異。在手法調整脊柱形態治療過程中，往往需要利用鞋的左右腳高度和腳前后不同，來強制調整兩條腿的狀態，經過一段時間的強制糾正，骨骼肌逐漸強化后，再撤掉兩腳高低不同的治療鞋。當前對于這類專業治療鞋，大多數是按照高度差異分成幾檔，按照醫生經驗，評估大致應該墊多厚的鞋墊，然后再選擇相應的高度差異檔內的鞋，使兩腿大致平衡。很顯然這種方式給患者墊的鞋墊只能是大致符合的鞋墊，而且檔位越多精度越好，但鞋子的種類也就需要制作越多，反之，如果檔位劃分粗，雖然鞋的種類少了，但對患者病情的符合度差了。隨著信息技術的發展，本發明提供了精準的個性化鞋墊制作系統，根據患者脊柱彎曲情況，定制個性化治療鞋墊。

發明內容：

本發明針對現有技術中的不足，給出了一種能夠精確測量兩腿高度差異、前后腳差異的檢測系統，根據檢測數據，自動制作相應形態的鞋墊數控加工系統。

一種脊柱康復調整專用鞋墊制作系統，其特征在于系統包括粘貼在人體后背的系列標志點、雙目相機、支撐相機的三腳架、以及腳底平衡閉環調整系統；

被測人體粘貼標志點方法為：首先在人體脊柱兩側髂肌點粘貼兩個標志點，在尾椎尖點粘貼標志點，在尾椎尖點的標志點上方兩個髂肌點連線與脊柱交點下方，沿脊柱再粘貼輔助標志點；在左右腿部環跳穴位置分別粘貼標志點；左右膝窩分別粘貼標志點；在左右腳跟上部分別粘貼標志點；

三腳架用于支撐雙目相機；雙目相機采集上述后背標志點的三維坐

標，為腿部形態分析系統提供分析數據；

腳底平衡閉環調整系統16包括足底壓力傳感器陣列層21、足底高度調整升降棒陣列18，高度調節螺桿陣列20，高度調節電機陣列19；足底壓力傳感器陣列層21獲得足底不同位置的壓力信號；高度調節電機陣列接收到高度調節信號后，轉換為轉子旋轉角度并帶動高度調節螺桿陣列20轉動，高度調節螺桿陣列20旋轉將帶動高度調節升降棒陣列18的升降運動；最終使踩在上面的足底高度產生變化，導致腿部高度平衡。

兩腿不平衡檢測方法如下：兩側髂肌點粘貼的兩個標志點與地面高度差異為左右腳不平衡高度差；兩側髂肌點粘貼的兩個標志點與尾椎尖點的標志點之間構成兩條直線；正常人某一髂肌點與尾椎尖點的標志點夾角基本是個確定值；當人腳掌前后高度不平衡的時候，該角度將與正常狀態產生差異；該差異即為腳掌前后的高度差異。

計算左右腳高度差及前后腳掌高度差步驟如下：

（1）讀取標志點三維坐標

（2）將兩側髂肌點粘貼的兩個標志點與尾椎尖點的標志點構建髂肌平面三角形；計算該平面三角形的法矢；

（3）計算兩側髂肌點粘貼的兩個標志點與地面高度差，得到左右腳所需墊鞋墊的高度差；

（4）計算髂肌平面三角形法矢與水平面之間的夾角，與正常值相減后，獲得差異角度；

（5）根據（4）中獲得的差異角度及腳長，計算腳掌前后的高度差，計算公式為：高度差=腳長*差異角度，單位為弧度；

（6）輸出左右腳高度差及前后腳掌高度差。

調整墊的高度獲得方法為經過一系列節拍閉環伺服控制調整后，腳底平衡閉環調整系統的足底壓力傳感器陣列不同位置的壓力平衡，兩側髂肌點粘貼的兩個標志點距離地面高度也將逐漸平衡，髂肌三角平面的法矢也將與正常值趨近；此時，腳底平衡閉環調整系統內的調節螺桿陣列的高度值，即為左右腳需要墊的鞋墊不同位置的高度；將此值送入鞋墊制作三坐標數控銑床機床，利用三坐標銑床銑出左右鞋墊；該鞋墊即為個性化調整鞋墊。

附圖說明：

圖1為被測人體標志點粘貼方法

圖1中：標志點1、2為粘貼在人體后背脊柱兩側髂肌點的標志點。在尾椎尖點粘貼標志點3，在標志點3上方1、2點連線與脊柱交點下方，沿脊柱再粘貼輔助標志點4、5。4、5的位置要求并不嚴格，但需沿脊柱粘貼。在左右腿部環跳穴位置分別粘貼標志點6、9。左右膝窩分別粘貼標志點7、10。在左右腳跟上部分別粘貼標志點11、8，12為人體中線。

圖2為整套系統結構示意圖。系統含被測人體13、雙目立體測量相機14、支撐相機的三腳架15、左右腳高度分析系統軟件以及腳底平衡閉環調整系統16。

圖3為腳底平衡閉環調整系統16結構示意圖正視圖。

圖4為腳底平衡閉環調整系統16結構示意圖側視圖。