[發明專利]一種步態腳底壓力分布測量方法

有效

• 申請號: 201710048322.7
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106821389B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 王勇;張春濤;胡珊珊;陳恩偉;劉正士
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;G01L5/1627
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種步態腳底壓力分布測量方法，其特征是：將視覺傳感器與步態測量裝置相結合，利用視覺傳感器獲取腳底位置及外形，并獲取腳底各主要壓力作用位置(5)的信息；利用步態測量裝置檢測獲得腳底各主要壓力的大??；

所述腳底各主要壓力作用位置(5)分別為：趾骨區域有一個壓力作用位置為腳底第一趾骨區域，或趾骨區域有兩個壓力作用位置分別為腳底第一趾骨區域、第二到五趾骨區域；跖骨區域有兩個壓力作用位置分別為第一跖骨區域、第二到第五跖骨區域，或跖骨區域有三個壓力作用位置分別為第一跖骨區域、第二跖骨區域、第三到第五跖骨區域；足跟區域有一個壓力作用位置為足跟總區域，或足跟區域有兩個壓力作用位置分別為足跟內側區域、足跟外側區域；

所述步態測量裝置是由多個測力單元(1)陣列分布組成，每個測力單元(1)結構相同，相鄰的測力單元(1)相互貼近但無連接；步態運動時，一個或多個所述測力單元(1)同時受到腳底壓力作用，所述測力單元(1)能夠受到一個到七個作用力；若腳底主要壓力作用位置(5)的區域同時覆蓋于多個測力單元(1)上，則認為被覆蓋的每個測力單元(1)均受到一個分力，各測力單元(1)所受分力的總和不變；

所述測力單元(1)是由平板(2)和結構相同的四個支撐梁(3)構成，所述四個支撐梁(3)分別是第一梁(1a)、第二梁(2a)、第三梁(3a)和第四梁(4a)；所述四個支撐梁(3)關于平板(2)中心呈十字對稱，支撐梁(3)的首端呈豎向與平板(2)固定連接，支撐梁(3)的末端為固定端；在所述支撐梁(3)上設置應變片，根據應變片的檢測信號計算獲得平板(2)上所受力的大小與分布；在所述測力單元上建立三維坐標系，是以平板(2)的底面中心為坐標原點，第一梁(1a)和第二梁(2a)處在X軸向上，第三梁(3a)和第四梁(4a)處在Y軸向，沿平板(2)的厚度方向為Z軸向；

在所述第一梁(1a)和第二梁(2a)上沿Y軸向設置有雙通孔(4)，在所述第三梁(3a)和第四梁(4a)上沿X軸向設置有雙通孔(4)；所述雙通孔(4)是指相互平行的兩只單通孔相連通，所述兩只單通孔分別是近支撐梁首端的首端孔和近支撐梁末端的末端孔；設置在支撐梁(3)上的應變片是分處在對應于首端孔和末端孔的中心線所在位置的支撐梁的下表面和上表面，包括：第一梁(1a)上，對應于首端孔中心線位置在第一梁的下表面和上表面分別設置應變片R11和R12；第一梁(1a)上，對應于末端孔中心線位置在第一梁的下表面和上表面分別設置應變片R13和R14；第二梁(2a)上，對應于首端孔中心線位置在第二梁的下表面和上表面分別設置應變片R21和R22；第二梁(2a)上，對應于末端孔中心線位置在第二梁的下表面和上表面分別設置應變片R23和R24；第三梁(3a)上，對應于首端孔中心線位置在第三梁的下表面和上表面分別設置應變片R31和R32；第三梁(3a)上，對應于末端孔中心線位置在第三梁的下表面和上表面分別設置應變片R33和R34；第四梁(4a)上，對應于首端孔中心線位置在第四梁的下表面和上表面分別設置應變片R41和R42；第四梁(4a)上，對應于末端孔中心線位置在第四梁的下表面和上表面分別設置應變片R43和R44；

所述應變片R11、R12、R13和R14，以及應變片R21、R22、R23和R24沿X軸向設置；所述應變片R31、R32、R33和R34，以及應變片R31、R32、R33和R34沿Y軸向設置；利用所述應變片R11和R12、應變片R13和R14、應變片R21和R22、應變片R23和R24、應變片R31和R32、應變片R33和R34、應變片R41和R42，以及應變片R43和R44分別組成惠斯通半橋電路，一一對應獲得檢測信號為U₁₁、U₁₂、U₂₁、U₂₂、U₃₁、U₃₂、U₄₁和U₄₂，共計八個檢測信號，其中U₁₁和U₁₂為第一梁檢測信號；U₂₁和U₂₂為第二梁檢測信號；U₃₁和U₃₂為第三梁檢測信號；U₄₁和U₄₂為第四梁檢測信號；利用所述檢測信號計算獲得測力單元(1)上各作用力的大小。