[發明專利]一種少兒步姿檢測鞋及步姿檢測方法

有效

• 申請號: 201710702410.4
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN107374643B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 張照鋒;金明;莫丹梅;龔美霞;高燕;武將將;劉蕾;康蕊
• 申請（專利權）人: 南京信息職業技術學院
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/103
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 鄭妍宇

1.一種少兒步姿檢測方法，其特征在于，應用于如下少兒步姿檢測鞋：

一種少兒步姿檢測鞋，包括鞋面和鞋底，其特征在于，所述鞋底包括上鞋底和下鞋底，上鞋底和下鞋底之間設有步姿檢測電路；所述步姿檢測電路包括第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、MPU6050模塊、三軸加速度計、單片機、無線通信模塊、存儲器和電源，第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、MPU6050模塊和三軸加速度計分別與單片機連接，單片機分別與無線通信模塊和存儲器連接，電源分別與第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、MPU6050模塊、三軸加速度計、單片機、無線通信模塊和存儲器連接；穿上時，第一壓力傳感器位于第一跖骨位置，第二壓力傳感器位于第五跖骨位置，第三壓力傳感器位于跟骨位置，MPU6050模塊、三軸加速度計、單片機、無線通信模塊、存儲器和電源位于足弓位置；

該方法具體包括如下步驟：

S1、獲取由第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、三軸加速度計和MPU6050模塊采集的標準步姿參數，所述標準步姿參數包括標準前腳掌第一跖骨壓力、標準前腳掌第五跖骨壓力、標準后跟跟骨壓力、標準三軸加速度和標準三軸角速度；

S2、對S1獲取的標準步姿參數進行處理，獲得標準步姿數列{X₀(1),X₀(2),X₀(3),X₀(4),X₀(5),X₀(6)}，其中X₀(1)表示標準第一跖骨壓力比，X₀(2)表示標準第五跖骨壓力比，X₀(3)表示標準跟骨壓力比，X₀(4)表示標準水平偏移角度，X₀(5)表示標準步高，X₀(6)表示標準步長，具體處理步驟為：

S2.1、計算標準第一跖骨壓力比標準第五跖骨壓力比標準跟骨壓力比其中y₀(1)是第一壓力傳感器采集的標準前腳掌第一跖骨壓力，y₀(2)是第二壓力傳感器采集的標準前腳掌第五跖骨壓力，y₀(3)是第三壓力傳感器采集的標準后跟跟骨壓力；

S2.2、利用下式計算標準水平偏移角度：

其中q0＝quat[0]/q30，q1＝quat[1]/q30，q2＝quat[2]/q30，q3＝quat[3]/q30，quat[0]、quat[1]、quat[2]和quat[3]是MPU6050模塊將采集的標準三軸角速度轉換后的四元數，q30＝1073741824；

S2.3、計算標準步高和標準步長其中步行時間常數f_cutoff為截止頻率，v_z(0)＝0，v_y(0)＝0，A_zj(n)＝A_zd(n)-A_zg(n)，A_yj(n)＝A_yd(n)-A_yg(n)，

n為正整數，d_t為采樣周期，A_yd,A_zd分別表示三軸加速度計采集的標準三軸加速度中的y,z軸方向上的加速度；

S3、獲得由第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、三軸加速度計和MPU6050模塊采集的實時步姿參數，所述實時步姿參數包括實時前腳掌第一跖骨壓力、實時前腳掌第五跖骨壓力、實時后跟跟骨壓力、實時三軸加速度和實時三軸角速度；

S4、采用與S2相同的方法對實時步姿參數進行處理，獲得第i步的實時步姿數列{X_i(1),X_i(2),X_i(3),X_i(4),X_i(5),X_i(6)}，其中X_i(1)表示第i步的實時第一跖骨壓力比，X_i(2)表示第i步的實時第五跖骨壓力比，X_i(3)表示第i步的實時跟骨壓力比，X_i(4)表示第i步的實時水平偏移角度，X_i(5)表示第i步的實時步高，X_i(6)表示第i步的實時步長；

S5、使用下式計算第i步的實時步姿數列與標準步姿數列之間的方差：

其中

S6、將第i步的方差MSD_i與閾值MSD相比較，若MSD_i＞MSD，生成第i步步姿不正確信息通過無線通信模塊發出，若MSD_i≤MSD，生成第i步步姿正確信息通過無線通信模塊發出。