[發明專利]一種基于腳底壓力的人體步態信息采集鞋

在審

• 申請號: 201410492132.0
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN104382608A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 程洪;王海俊;殷紫光
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: A61B5/22
• 分類號: A61B5/22
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 鄧金濤;卓仲陽

技術領域

本發明涉及機器人腳底壓力檢測領域，具體涉及一種基于腳底壓力的人體步態信息采集鞋。?

背景技術

目前針對機器人步態穩定性的ZMP算法已廣泛應用于機器人的設計和測量，這種算法對人機混合體也同樣適用。對腳底壓力的測量一直是個難點問題，也是實現ZMP算法的重點。當前國內外對腳底壓力的測量系統在選擇上有三種：?

一是用硬鞋底，壓力傳感器置于鞋底夾層中。好處是不易形變，壓力傳感器使用壽命長，適用于雙足和多足機器人。缺點是機器人必須全腳掌同時著地和離地，并在離地前始終保持與地面接觸，否則壓力曲線是不連續的，與真正的人體步態差別很大，不適用于外骨骼等人機融合體。?

二是軟鞋底，將壓力傳感器置于鞋墊位置，適用于外骨骼等人機融合體。缺點是只能使用當前市場上的薄膜式壓力傳感器，對薄膜壓力傳感器的測量范圍要求苛刻，目前薄膜式的市場上流行的壓力傳感器最大只能測量10公斤左右。并且腳在鞋底與鞋墊是有滑動摩擦的，腳的部分部位壓力也不能測得，而且只能測量人的壓力，不能對人機系統整體壓力進行測量。?

三是軟鞋底，壓力傳感器置于鞋底夾層中。可以測量人機融合體的總壓力。缺點是容易變形，使用壽命不長久，也只能測量鞋底的某些部位壓力。?

目前大多數腳底壓力的測量系統只是簡單的測量出腳底某一部位的壓力變化，不能反應總體壓力情況，而腳底在行走過程中各個部位的壓力是不均勻的，如果不能精確測定腳底壓力的變化，對最終生成的ZMP曲線影響非常大，因而造成上位機對機器人系統的控制出現偏差或只能人為縮小機器人的行動幅度來中和這種偏差。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于腳底壓力的人體步態信息采集鞋，解決現有的機器人腳底壓力在行走時因著力不統一不均勻導致壓力檢測不均勻，不能精確的反映腳底總體壓力情況和變化，ZMP曲線準確率低的問題。?

為解決上述的技術問題，本發明采用以下技術方案：?

一種基于腳底壓力的人體步態信息采集鞋，包括軟質鞋底和鞋面，所述軟質鞋底的底部均勻設置有鞋釘和走線槽，在所述鞋釘內均設有壓力傳感器，所述壓力傳感器通過設置在走線槽的信號線和信號采集中心無線或有線信號連接。?

更進一步的技術方案的，所述鞋釘是和軟質鞋底螺紋連接的。?

一種基于腳底壓力的人體步態信息采集鞋繪制ZMP曲線的方法，包括以下步驟：?

首先定義：F(x)為水平方向合力，F(z)為垂直方向合力，P為ZMP點，T(p_x)為繞點P的等效力矩，f(x)為水平方向單位長度的作用力；g(x)為垂直方向單位長度作用力；?