CN103610446A - 一种足部运动状况检测装置 - Google Patents

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一种足部运动状况检测装置，包括鞋底、安装在鞋底上的至少二条长度可调的用于将鞋底固定在脚掌上的柔性带子、分别安装在鞋底和各柔性带子上的具有高灵敏度的呈薄片状结构的应力压力传感器及与各应力压力传感器电连接的用于检测各应力压力传感器的受力情况并将检测到的电压信号经处理后判断出足部的运动状况的数据处理电路单元。本发明具有轻巧、便携、使用舒适、结构简单、成本低、测量准度高等优点，能实时连接测量、记录、反映足部在静止或运动时，各个安装了应力压力传感器区域的受力情况，从而通过组合各个区域中各个传感器的受力情况来分析足部的运动状况，而且不受使用环境的限制，能识别多种足部的运动状况。

Description

一种足部运动状况检测装置
技术领域
本发明属于生物医学工程技术领域，具体是涉及一种足部运动状况检测装置。
背景技术
人体足部的受力情况能够反映有关足的结构、功能、运动状况以及整个身体姿态控制的相关情况。通过检测人体足部的受力情况，可以分析得到有关足部的运动状况，而足部的运动状况在中风患者的康复训练、人工机器助力系统、长期足部负荷监测、宇航、军事装备等领域中均有重大的应用意义。目前，国内外已有大量研究所、高等院校、公司等机构进行相关方面的研究。国外方面，相关的应用如美国（FCAN）的步态分析仪测力鞋垫系统、德国（NOVEL）测力板系统等，他们的设备价格昂贵，且其中的核心技术没有公开；而在国内，已有的成果里如袁刚等人开发的装置，大多成本较高，或是如李炜等人的足底压力测量装置，仅能检测足底压力和应用环境，有较大的局限性。
如申请号为201310149966.7的中国专利申请公开了一种检测足底压力的脚踏板及足底力检测装置，既可单独使用，测量人体静态下的足底力分布，又可联合使用，检测患者步行状态下足底关键区域力的变化情况，但该装置的结构略显复杂且仅限于测量足底压力。
又如专利号为ZL200820171654.0的中国专利公开了一种鞋垫式足底压力测量装置，采用三维力测量传感器，设置在鞋垫对应于足部需要检测压力的位置上，将测量到的足底压力经过处理后显示出来。专利号为ZL201120084573.9的中国专利公开了一种基于足底压力的无线步态测量仪，采用薄膜压阻型压力传感器放置在左右两只鞋垫内的足底压力点，将采集到的数据发送给PC，通过软件进行信号处理以及三维显示，为康复训练医生提供定量的步态测量数据，医生则可以根据这些测得的数据制订最适合患者个体的训练计划。但是，这些技术都只是测量了足底部的压力并显示压力的大小，并没有对足部的运动状况进行分析的功能。
专利号为ZL201210150499.5的中国专利公开了一种基于足底压力的步态分析方法，通过四个压力传感器采集脚底压力信号，对采集到的脚底压力信号进行步态相位分析；比较四个压力传感器采集到的压力和与预设阈值的大小，当四个压力传感器采集到的压力和小于预设阈值时，脚底处于摆动相；反之，脚底处于支撑相。但同样只测量足底压力，并且所能分析的步状情况非常有限。
发明内容
本发明目的在于针对上述存在问题和不足，提出一种轻巧、便携、使用舒适、结构简单、成本低、测量准度高的足部运动状况检测装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所述的足部运动状况检测装置，其特点是包括鞋底、安装在鞋底上的至少二条长度可调的用于将鞋底固定在脚掌上的柔性带子、分别安装在鞋底和各柔性带子上的具有高灵敏度的呈薄片状结构的应力压力传感器及与各应力压力传感器电连接的用于检测各应力压力传感器的受力情况并将检测到的电压信号经处理后判断出足部的运动状况的数据处理电路单元，所述数据处理电路单元可将电压信号处理后形成的压力数据以及判断出的足部运动状况一并发送到主机或控制端作进一步的分析使用。
其中，上述数据处理电路单元包括电源模块及与电源模块电连接的足部受力检测模块、信号处理模块和微处理器模块，其中所述足部受力检测模块用于检测应力压力传感器的受力情况，所述信号处理模块包括一个多路复用模块和一个电压处理模块，其中所述多路复用模块通过微处理器模块的控制将足部受力检测模块检测到的电压信号经选择处理后传送给电压处理模块进行处理形成为压力数据，所述微处理器模块自带有AD采集模块和无线发射模块，所述电压处理模块将电压信号处理后形成的压力数据传送到AD采集模块并通过AD采集模块对数据进行分析处理后传送给无线发射模块，所述无线发射模块可将处理后的压力数据发送给主机或控制端作进一步的分析使用。
为了增大各应力压力传感器与足部接触位置的作用力，以增大检测的灵敏度，上述鞋底和各柔性带子对应其上应力压力传感器的位置处分别设置有一层弹性物质层。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明具有轻巧、便携、使用舒适、结构简单、成本低、测量准度高等优点，能实时连接测量、记录、反映足部在静止或运动时，各个安装了应力压力传感器区域的受力情况，从而通过组合各个区域中各个传感器的受力情况来分析足部的运动状况，而且不受使用环境的限制，能识别多种足部的运动状况。本发明可应用于多个方面，例如应用于康复治疗方面和人体下肢助力装置方面，其中在人体下肢助力装置的应用中，提供多元的足部的运动状况分析，能够大大简化控制策略及结构设计，提高控制的精度，丰富控制的多样性；在康复治疗的应用中也有重大意义，医生通过检测患有足部疾病的患者足部的活动状况，对比正常人的足部运动状况，制定更详细、更具疗效的治疗方案，也可以制定控制足部运动方案，针对病人的情况进行康复性的训练。同时，在各个检测用的应力压力传感器的感应区内增加一层具有一定厚度弹性物质，以增大传感器与足部接触位置的作用力，增大检测的灵敏度，而且所增加的弹性物质不会令使用者感觉到不适。
    下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1是本发明的结构原理方框图。
图2是图1中数据处理电路单元的结构原理方框图。
图3是本发明所述鞋底、柔性带子和柔性带子以及其上安装有应力压力传感器时的结构示意图。
图4是本发明的软件处理流程图。
具体实施方式
如图1-图3所示，包括鞋底1、安装在鞋底1上的至少二条长度可调的用于将鞋底1固定在脚掌上的柔性带子2、分别安装在鞋底1和各柔性带子2上的具有高灵敏度的呈薄片状结构的应力压力传感器3及与各应力压力传感器3电连接的用于检测各应力压力传感器3的受力情况并将检测到的电压信号经处理后判断出足部的运动状况的数据处理电路单元，所述数据处理电路单元可将电压信号处理后形成的压力数据以及判断出的足部运动状况一并发送到主机或控制端作进一步的分析使用。其中，所述各柔性带子2的宽度和具体位置可根据实际的使用需要来设置。而且，选用的应力压力传感器3，具有质量轻，体积小，厚度小，灵敏度高，强度大，柔韧性好等特点，以及有对应力变化的响应速度快，频响范围宽等优点。如图1及图2所示，所述数据处理电路单元包括电源模块及与电源模块电连接的足部受力检测模块、信号处理模块和微处理器模块，其中所述足部受力检测模块用于检测应力压力传感器3的受力情况，所述信号处理模块包括一个多路复用模块和一个电压处理模块，其中所述多路复用模块通过微处理器模块的控制将足部受力检测模块检测到的电压信号经选择处理后传送给电压处理模块进行处理形成为压力数据，即所述多路复用模块是通过微处理器模块来控制选择导通具体区域具体应力压力传感器检测到的电压信号传送给电压处理模块进行处理，所述微处理器模块自带有AD采集模块和无线发射模块，所述电压处理模块将电压信号处理后形成的压力数据传送到AD采集模块并通过AD采集模块对数据进行分析处理后传送给无线发射模块，所述无线发射模块可将处理后的压力数据发送给主机或控制端作进一步的分析使用。为了增大各应力压力传感器与足部接触位置的作用力，以增大检测的灵敏度，所述鞋底1和各柔性带子2对应其上应力压力传感器3的位置处分别设置有一层弹性物质层4，而且所增加的各弹性物质层4的厚度适中，不会令使用者感觉到不适。
如图3所示，在所述鞋底1的前部和后部分别安装有一条柔性带子2，且位于鞋底1后部的柔性带子2上还连接有一条起辅助作用的柔性带，同时在鞋底1的前部和后部，以及前部和后部的柔性带子2上分别安装有一个应力压力传感器3，通过四个应力压力传感器3来实现足部运动状况的检测。而且，各具体各位置的定位以及应力压力传感器3的数量还可以因实际需求而异。当检测足部在各运动状况下的受力情况时，所接收到的数据中“0”表示应力压力传感器3无受力的作用，“1”表示应力压力传感器3受到力的作用，依据组合各应力压力传感器3的受力情况，得出足部的多种运动状况，同时可测出各个区域各个应力压力传感器3所受力的大小，从而更丰富地反映足部的情况。
如果在应用中需要更精确、详细地反映足部的更多运动状况，可自行在本装置合适的位置增加应力压力传感器，或者增加更多的应力压力传感器分布区域，以更多的受力组合方式来呈现足部的复杂运动。
如图4所示，为软件程序流程图，其具体流程为：在初始化完微处理器之后，微处理器不断地扫描多路复用器的选端口，选择导通各片连接好的应力压力传感器，将相应的电压信号进行处理后送到微处理器进行AD转换，微处理器对AD转换的数据进行分析处理，通过组合各区域各应力压力传感器的受力情况，来判断出足部的运动状况，并将应力压力传感器所受的压力大小数值与足部运动状况一并通过微处理器的无线发射模块发射到主机或控制端，进行高级应用扩展。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims (3)

1.一种足部运动状况检测装置，其特征在于包括鞋底（1）、安装在鞋底（1）上的至少二条长度可调的用于将鞋底（1）固定在脚掌上的柔性带子（2）、分别安装在鞋底（1）和各柔性带子（2）上的具有高灵敏度的呈薄片状结构的应力压力传感器（3）及与各应力压力传感器（3）电连接的用于检测各应力压力传感器（3）的受力情况并将检测到的电压信号经处理后判断出足部的运动状况的数据处理电路单元，所述数据处理电路单元可将电压信号处理后形成的压力数据以及判断出的足部运动状况一并发送到主机或控制端作进一步的分析使用。
2.根据权利要求1所述的足部运动状况检测装置，其特征在于上述数据处理电路单元包括电源模块及与电源模块电连接的足部受力检测模块、信号处理模块和微处理器模块，其中所述足部受力检测模块用于检测应力压力传感器（3）的受力情况，所述信号处理模块包括一个多路复用模块和一个电压处理模块，其中所述多路复用模块通过微处理器模块的控制将足部受力检测模块检测到的电压信号经选择处理后传送给电压处理模块进行处理形成为压力数据，所述微处理器模块自带有AD采集模块和无线发射模块，所述电压处理模块将电压信号处理后形成的压力数据传送到AD采集模块并通过AD采集模块对数据进行分析处理后传送给无线发射模块，所述无线发射模块可将处理后的压力数据发送给主机或控制端作进一步的分析使用。
3.根据权利要求1所述的足部运动状况检测装置，其特征在于上述鞋底（1）和各柔性带子（2）对应其上应力压力传感器（3）的位置处分别设置有一层弹性物质层（4）。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105193385A (zh) * 2015-08-17 2015-12-30 联想(北京)有限公司 一种信息处理方法及电子设备
CN106853284A (zh) * 2016-12-30 2017-06-16 苏州能斯达电子科技有限公司 一种监控脚部运动的智能穿戴设备
CN107822641A (zh) * 2017-10-27 2018-03-23 西安科技大学 一种脚掌应力动态测量装置及方法
CN107951487A (zh) * 2017-12-08 2018-04-24 上海理工大学 一种辅助握力球康复训练的多参数采集系统
CN108175151A (zh) * 2018-03-07 2018-06-19 哈尔滨海外电气系统工程总包有限公司 智能鞋垫及监测系统
CN113204009A (zh) * 2021-05-12 2021-08-03 深圳康佳电子科技有限公司 跑步步长提醒方法、装置、终端及计算机可读存储介质
CN113303544A (zh) * 2021-06-08 2021-08-27 深圳市金大智能创新科技有限公司 鞋垫受力传感器实测数据与理论数据偏差专用测试装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103251170A (zh) * 2012-02-16 2013-08-21 安德润普科技开发（深圳）有限公司 一种压力监测鞋

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101520355B (zh) * 2009-04-02 2011-05-18 张硕 足压力分布信号采集系统

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103251170A (zh) * 2012-02-16 2013-08-21 安德润普科技开发（深圳）有限公司 一种压力监测鞋

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
邱宏: "多路足底压力测量系统设计与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》, 15 July 2012 (2012-07-15) *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105193385A (zh) * 2015-08-17 2015-12-30 联想(北京)有限公司 一种信息处理方法及电子设备
CN105193385B (zh) * 2015-08-17 2020-07-24 联想(北京)有限公司 一种电子设备
CN106853284A (zh) * 2016-12-30 2017-06-16 苏州能斯达电子科技有限公司 一种监控脚部运动的智能穿戴设备
CN107822641A (zh) * 2017-10-27 2018-03-23 西安科技大学 一种脚掌应力动态测量装置及方法
CN107951487A (zh) * 2017-12-08 2018-04-24 上海理工大学 一种辅助握力球康复训练的多参数采集系统
CN108175151A (zh) * 2018-03-07 2018-06-19 哈尔滨海外电气系统工程总包有限公司 智能鞋垫及监测系统
CN113204009A (zh) * 2021-05-12 2021-08-03 深圳康佳电子科技有限公司 跑步步长提醒方法、装置、终端及计算机可读存储介质
CN113204009B (zh) * 2021-05-12 2023-12-22 深圳康佳电子科技有限公司 跑步步长提醒方法、装置、终端及计算机可读存储介质
CN113303544A (zh) * 2021-06-08 2021-08-27 深圳市金大智能创新科技有限公司 鞋垫受力传感器实测数据与理论数据偏差专用测试装置
CN113303544B (zh) * 2021-06-08 2024-03-29 深圳市金大智能创新科技有限公司 鞋垫受力传感器实测数据与理论数据偏差专用测试装置

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