[發明專利]一種人足動態力學實時檢測評估系統及方法

在審

• 申請號: 201610936200.7
• 申請日: 2016-11-01
• 公開（公告）號: CN106595912A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 李世明;莊建海;李強;許全盛;毛旭江;高雅楠;趙玥;宮煒男
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 楊立

1.一種人足動態力學實時檢測評估系統，其特征在于：包括鞋體(1)、數據處理傳輸模塊(2)和上位機(3)，所述鞋體(1)的底部設置有第一傳感裝置(4)和第二傳感裝置(5)，所述鞋體(1)的上部設置有運動感測追蹤組件(6)；

所述第一傳感裝置(4)，用于檢測足底的垂直力、前后方向剪切力、左右方向剪切力、前后方向力矩和左右方向力矩，生成第一檢測數據；

所述第二傳感裝置(5)，用于檢測足底的壓強均值、壓強峰值和足底與地面接觸面積，生成第二檢測數據；

所述運動感測追蹤組件(6)，用于檢測足底與地面實時接觸的角度、角加速度和線加速度，生成第三檢測數據；

所述數據處理傳輸模塊(2)，用于實時同步對第一檢測數據、第二檢測數據和第三檢測數據進行分別封裝處理成數據包，將封裝后的數據包無線傳輸至上位機(3)；

所述上位機(3)，用于對數據包進行解包、整合、轉換、系數校準計算，再將數據進行提取分析和顯示，根據提取分析的數據進行數據特征建模，并對數據進行實時遞進和數據之間的關聯關系評估，得出人足動態力學特征；

人足動態力學特征包括雙腳在行走過程中與地面接觸時的三維空間垂直力、前后方向剪切力、左右方向剪切力、前后方向力矩、左右方向力矩、接觸面的壓強均值、接觸面的壓強峰值、接觸面積，以及足底與地面的接觸角度、角加速度、線加速度；

人足動態力學特征還包括步態周期時間參數和步態周期空間參數；步態周期時間參數為：站立相、擺動相、單支撐相、雙支撐相及其與時間的時序關系；步態周期空間參數為：步長、步寬、步距、步速及其與時間的時序關系。

2.根據權利要求1所述一種人足動態力學實時檢測評估系統，其特征在于：所述第一傳感裝置(4)包括第一五軸宏觀力學傳感器(401)、第二五軸宏觀力學傳感器(402)、第三五軸宏觀力學傳感器(403)和第四五軸宏觀力學傳感器(404)，所述第一五軸宏觀力學傳感器(401)置于所述鞋體(1)對應人體足底第一跖骨位置處，所述第二五軸宏觀力學傳感器(402)置于所述鞋體(1)對應人體足底第五跖骨位置處，所述第三五軸宏觀力學傳感器(403)置于所述鞋體(1)對應人體的足中位置處，所述第四五軸宏觀力學傳感器(404)置于所述鞋體(1)對應人體的足跟位置處，人在行走或站立過程中足跟和第一、第五跖骨位置呈穩定的力學三角形，是應力的集中區域，且足跟和該兩跖骨在步態周期中處于地面反作用力的峰值位置，足中位置是步態周期中站立中期地面反作用力峰值最小的位置，所述第一五軸宏觀力學傳感器(401)、第二五軸宏觀力學傳感器(402)、第三五軸宏觀力學傳感器(403)和第四五軸宏觀力學傳感器(404)均用于測量其對應位置處的垂直力和剪切力，生成第一檢測數據。

3.根據權利要求2所述一種人足動態力學實時檢測評估系統，其特征在于：所述第二傳感裝置(5)包括第一薄膜式圓形壓力分布力學信息傳感器(501)、第二薄膜式圓形壓力分布力學信息傳感器(502)、第三薄膜式圓形壓力分布力學信息傳感器(503)和第四薄膜式圓形壓力分布力學信息傳感器(504)，第一薄膜式圓形壓力分布力學信息傳感器(501)、第二薄膜式圓形壓力分布力學信息傳感器(502)、第三薄膜式圓形壓力分布力學信息傳感器(503)和第四薄膜式圓形壓力分布力學信息傳感器(504)依次對應置于所述第一五軸宏觀力學傳感器(401)、第二五軸宏觀力學傳感器(402)、第三五軸宏觀力學傳感器(403)和第四五軸宏觀力學傳感器(404)的位置處，所述第一薄膜式圓形壓力分布力學信息傳感器(501)、第二薄膜式圓形壓力分布力學信息傳感器(502)、第三薄膜式圓形壓力分布力學信息傳感器(503)和第四薄膜式圓形壓力分布力學信息傳感器(504)均用于測量其對應位置處的壓力分布，生成第二檢測數據。

4.根據權利要求3所述一種人足動態力學實時檢測評估系統，其特征在于：所述第一薄膜式圓形壓力分布力學信息傳感器(501)、第二薄膜式圓形壓力分布力學信息傳感器(502)、第三薄膜式圓形壓力分布力學信息傳感器(503)和第四薄膜式圓形壓力分布力學信息傳感器(504)均采用壓阻式陣列壓強傳感器原理測量其對應位置處的壓力，生成第二檢測數據，所述上位機(3)根據第二檢測數據實時顯示壓力足印。