[發(fā)明專利]一種步態(tài)測量裝置及測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710051638.1
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106580337B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設計）人: 王勇;胡珊珊;王淮陽;陸益民;劉正士
• 申請（專利權）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11
• 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(fā)明公開了一種步態(tài)測量裝置及測量方法，其特征是多個相同的測力單元在同一平面上呈陣列分布，相鄰的測力單元互相獨立；測力單元是由長方形平板和四個結構相同的支撐梁構成；在各測力單元的支撐梁上設置應變片，利用應變片的檢測信號實現(xiàn)步態(tài)測量。本發(fā)明能夠在進行康復步態(tài)訓練時，檢測步伐的大小和位置，足底壓力分布情況以及足底摩擦力；能夠適于任何腳底尺寸的人群，實現(xiàn)步態(tài)訓練時足底壓力的檢測，也可用于患者訓練時矯正步態(tài)以及評定患者的康復情況。

技術領域

本發(fā)明屬于康復健身領域，尤其涉及一種步態(tài)測量裝置及測量方法。

背景技術

步行是人體基本運動之一，任何步行動作都要通過人體足部與地面的相互作用完成，通過對足底力學分布特征的分析可以揭示人體的步態(tài)規(guī)律，為研究足部的結構、功能和運動姿態(tài)控制提供有用的信息，同時利用這些信息還可以對人體生理疾病做出合理的預測和解釋。因此對足部壓力信號的檢測分析在制鞋、醫(yī)療康復、體育、機器人工程等方面均有重要的科學意義及應用價值。

目前壓力分布測量傳感器的主要測量方法是在一個平面上黏附多個微小的壓力傳感器來確定表面壓力的分布情況。其中的典型代表有采用電容傳感技術的Xsensor壓力測量系統(tǒng)、采用壓阻傳感技術的Tekscan壓力分布測量系統(tǒng)和采用了壓電電阻壓力傳感技術的FSA(Force Sensing Array)壓力測試系統(tǒng)，這些均是采用成千個微小壓力傳感器組成，每個傳感器單元只能測一個法向力的大小，位置精度由各個傳感器單元的面積決定，精度越高，微小壓力傳感器單元面積越小，成本更高。同時，這類傳感器無法對腳底摩擦力進行測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術所存在的不足，提供一種步態(tài)測量裝置及測量方法，對在步態(tài)測量裝置上運動的人實現(xiàn)步態(tài)及腳底的壓力分布、摩擦力的實時檢測。

本發(fā)明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發(fā)明步態(tài)測量裝置的結構特點是：多個相同的測力單元在同一平面上呈陣列分布，相鄰的測力單元互相獨立；所述測力單元是由平板和四個結構相同的支撐梁構成；

所述平板為長方形板件，在所述測力單元上建立三維坐標系，是以平板的底面的中心點為坐標原點，沿平板的長度方向為X向，沿平板的寬度方向為Y向，沿平板的厚度方向為Z向，支撐梁設置在平板的底面用于對平板形成Z向支撐，四個支撐梁沿X向設置，且兩兩對稱分布在平板的兩端，處在同一端的兩個支撐梁相互之間形成有Y向間隔，并以X軸為對稱中心相互對稱；使四個支撐梁分處在平面坐標XOY的四個象限中，令：處在第一、第二、第三和第四各象限中的支撐梁依次為第一梁、第二梁，第三梁和第四梁；各支撐梁的首端與平板固定連接，支撐梁的末端固定在機架上；

在所述各測力單元的支撐梁上設置應變片，利用應變片的檢測信號實現(xiàn)步態(tài)測量。

本發(fā)明步態(tài)測量裝置的結構特點也在于：在所述支撐梁上設置一沿Y向貫通支撐梁的雙通孔和一個沿Z向貫通支撐梁的單通孔。

所述雙通孔是不同X向位置上的兩只單孔相并列且相連通，令：兩只單孔中處在支撐梁首端一側(cè)的單孔為首端孔，處在支撐梁末端一側(cè)的單孔為末端孔；以坐標原點為對稱中心，形成如下各對稱結構：

第一梁與第二梁中首端孔X向?qū)ΨQ，第一梁與第二梁中末端孔X向?qū)ΨQ，第三梁與第四梁中首端孔X向?qū)ΨQ，第三梁與第四梁中末端孔X向?qū)ΨQ，第一梁與第二梁中單通孔X向?qū)ΨQ，第三梁與第四梁中單通孔X向?qū)ΨQ；

第一梁與第四梁中首端孔Y向?qū)ΨQ，第一梁與第四梁中末端孔Y向?qū)ΨQ，第二梁與第三梁中首端孔Y向?qū)ΨQ，第二梁與第三梁中末端孔Y向?qū)ΨQ，第一梁與第四梁中單通孔Y向?qū)ΨQ，第二梁與第三梁中單通孔Y向?qū)ΨQ。

本發(fā)明步態(tài)測量裝置的結構特點也在于：對應于雙通孔和單通孔所在位置，在各支撐梁的表面粘貼的應變片分別是：