[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

本發明公開了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的信息；利用步態測量裝置檢測獲得腳底各主要壓力的大小。

技術領域

本發明屬于傳感技術領域，更具體地說是一種步態腳底壓力分布測量方法。

背景技術

對于步態腳底壓力分布的測量，目前主要的方法是在某一平面上黏附多個微小的壓力傳感器來確定腳底壓力的分布位置和大小。壓力分布測量傳感器的典型代表有采用電容傳感技術的Xsensor壓力測量系統、采用壓阻傳感技術的Tekscan壓力分布測量系統和采用壓電電阻壓力傳感技術的FSA(Force Sensing Array)壓力測試系統，這些傳感器都需要由成千個微小壓力傳感器組成，每個傳感器單元只能測一個壓力的大小，位置精度由各個傳感器單元的面積決定，而當位置精度要求越高，微小壓力傳感器單元的體積必須越小，成本更高，同時，這類傳感器對于切向力無法進行測量。

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足，提供一種步態腳底壓力分布測量方法，既利用多個測力單元陣列排布組成，又利用每個測力單元可測多個壓力，提高精度的同時成本較低，而且可以對切向力進行測量。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明步態腳底壓力分布測量方法的特點是：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的信息；利用步態測量裝置檢測獲得腳底各主要壓力的大小。

本發明步態腳底壓力分布的測量方法的特點也在于：所述腳底各主要壓力作用位置分別為：

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。

本發明步態腳底壓力分布的測量方法的特點也在于：所述步態測量裝置是由多個測力單元陣列分布組成，每個測力單元結構相同，相鄰的測力單元相互貼近但無連接；步態運動時，一個或多個所述測力單元同時受到腳底壓力作用，所述測力單元能夠受到一個到七個作用力；

若腳底主要壓力作用位置的區域同時覆蓋于多個測力單元上，則認為被覆蓋的每個測力單元均受到一個分力，各測力單元所受分力的總和不變。

本發明步態腳底壓力分布的測量方法的特點也在于：所述測力單元上所需測量的各作用力F為：F＝(F₁,…,F_i)^T，i＝1,…,7，F_i為測力單元上作用力的大小，測力單元的輸出信號M＝(u₁,…,u_i)^T，建立測力單元的輸出信號與作用力的數學模型：C·F＝M，C是通過對測力單元進行標定獲得的i×i的系數矩陣；根據所述數學模型推導出測力單元上各個作用力的大小F＝C^-1·M；針對某個腳底主要壓力作用位置的區域同時覆蓋多個測力單元，將屬于同一個腳底主要壓力作用位置的區域的分力求和，獲得腳底壓力大小。