CN106108907B - 一种足底压力分布检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种足底压力分布检测装置，其特征是由底板和支撑围板构成，在支撑围板的底边与底板边缘以不同位置上的各弹性梁相连接，固定所述支撑围板使底板呈悬空，在所述弹性梁上分别设置敏感元件；在底板的不同区域中分布受力点，在受力点上加载力，由各弹性梁上的敏感元件获得应变检测信号，以此建立数学模型,完成对检测装置的标定；针对底板上的被测力，检测获得各弹性梁上的敏感元件的应变检测信号，利用数学模型获得底板上的被测力的分布情况。本发明可与多种康复训练器的脚踏板结合用于检测患者的足底压力，如步态康复训练机器人，站姿矫正训练器等。
Description
技术领域
本发明属于康复运动训练仪器技术领域，更具体地说是一种用于检测运动者的足底压力分布特征是检测装置。
背景技术
足部被称为人体的第二心脏，关联着人体的各个器官，足底压力的分布特征对于临床医学上的疾患诊断和疗效评价有重要意义，可以为体育训练方案以及不同的功能鞋的设计提供重要依据。目前，研究足底力检测装置的很多，但是用于康复运动训练仪器的检测装置少。已授权的专利CN 104605868，其装置虽然可测多维足底力，但是其结构复杂，应用场合有限，适用性差。迄今为止，适于实际应用的足底压力分布的检测装置和检测方法未见公开报道 。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种足底压力分布检测装置，为临床医学上的疾患诊断和疗效评价，以及为体育训练方案以及不同的功能鞋的设计提供可靠依据。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明足底压力分布检测装置的结构特点是：所述检测装置具有：
一底板，被测的一只脚立足于底板的确定位置上，所述确定位置是指在所述底板上按如下方式划分各区域：第一趾骨区、第三至第五趾骨区、跖骨区以及足跟部，所述跖骨区包含第一跖骨区、第二跖骨区以及第三至第五跖骨区；所述足跟部划分为足跟内侧区和足跟外侧区，令：第一趾骨所在侧为底板第一侧，第五趾骨所在侧为底板第二侧；
一支撑围板，在支撑围板的底边与底板边缘以不同位置上的各弹性梁相连接，固定所述支撑围板使底板呈悬空，在所述弹性梁上分别设置敏感元件；
设置所述检测装置的检测方法为：
步骤a、在所述底板的不同区域中分布受力点，在受力点上加载垂直于底板的力[F]，由各弹性梁上的敏感元件获得应变检测信号[ε]；根据受力点上加载力[F]，以及各应变检测信号[ε]建立数学模型为：[C]×[F]＝[ε],完成对检测装置的标定，并获得常数矩阵[C]；
步骤b、针对底板上的被测力，检测获得各弹性梁上的敏感元件的应变检测信号，利用所述数学模型获得底板上的被测力的分布情况。
本发明足底压力分布检测装置的结构特点也在于：
设定所述被测力为：作用力点处在第一跖骨头位置的作用力F1，处在第三至第五跖骨区中心位置的作用力F2，以及处在足跟部的中心位置的作用力F3；
设置所述检测装置为三梁结构，构成三梁结构的三只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第一梁；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第二梁；
位于底板边缘的底边中心位置的第三梁；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁的顶面和底面，以及第三敏感元件对称布置在第三梁的顶面和底面；
按步骤a获得3×3常数矩阵[C]
按步骤b利用式(1)计算获得各作用力F1、F2和F3为：
式(1)中，[C]-1为3×3常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2和ε3分别为第一敏感元件、第二敏感元件和第三敏感元件检测获得的应变信号。
本发明足底压力分布检测装置的结构特点也在于：
设定所述被测力为：作用力点处在第一跖骨头位置的作用力F1、作用力点处在第二跖骨头位置的作用力F2、作用力点处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F3，以及作用力点处在足跟部中心位置的F4；
设置所述检测装置为四梁结构，构成四梁结构的四只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第一梁和第二梁；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第三梁；
位于底板边缘的底边中心位置的第四梁；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁的顶面和底面，以及第四敏感元件对称布置在第四梁的顶面和底面；
按步骤a获得4×4常数矩阵[C]
按步骤b利用式(2)计算获得各作用力F1、F2、F3和F4为：
式(2)中，[C]-1为4×4常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3和ε4、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件和第四敏感元件检测获得的应变信号。
本发明足底压力分布检测装置的结构特点也在于：
设定所述被测力为：作用力点处在第一跖骨头位置的作用力F1、处在第二跖骨头位置的作用力F2、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F3、处在足跟内侧区的作用力F4，以及处在足跟外侧区的作用力F5；
设置所述检测装置为五梁结构，构成五梁结构的五只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第一梁和第二梁；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第三梁；
位于底板第一侧，对应于足跟内侧区所在位置的底板边缘上的第四梁；
位于底板第二侧，对应于足跟外侧区所在位置的底板边缘上的第五梁；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁的顶面和底面；
按步骤a获得5×5常数矩阵[C]
按步骤b利用式(3)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4和F5为：
式(3)中，[C]-1为5×5常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、和ε5、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件和第五敏感元件检测获得的应变信号。
本发明足底压力分布检测装置的结构特点也在于：
设定所述被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置的作用力F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F3、处在足跟内侧区的作用力F4，以及处在足跟外侧区的作用力F5；
设置所述检测装置为五梁结构，构成五梁结构的五只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁；
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第二梁；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第三梁；
位于底板第一侧，对应于足跟内侧区所在位置的底板边缘上的第四梁；
位于底板第二侧，对应于足跟外侧区所在位置的底板边缘上的第五梁；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁的顶面和底面；
按步骤a获得5×5常数矩阵[C]
按步骤b利用式(4)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4和F5为：
式(4)中，[C]-1为5×5常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、和ε5、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件和第五敏感元件检测获得的应变信号。
本发明足底压力分布检测装置的结构特点也在于：
设定所述被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置作用力F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第二跖骨头位置的作用力F3、处在第三到五跖骨头区中心位置的作用力F4、以及处在足跟部的中心位置的F5；
设置所述检测装置为五梁结构，构成五梁结构的五只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁；
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第二梁和第三梁；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第四梁；
位于底板边缘的底边中心位置的第四梁；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁的顶面和底面；
按步骤a获得5×5常数矩阵[C]
按步骤b利用式(5)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4和F5为：
式(5)中，[C]-1为5×5常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、和ε5、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件和第五敏感元件检测获得的应变信号。
本发明足底压力分布检测装置的结构特点也在于：
设定所述被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置的作用力F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第二跖骨头位置的作用力F3、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F4、处在足跟内侧区的作用力F5，以及处在足跟外侧区的作用力F6；
设置所述检测装置为六梁结构，构成六梁结构的六只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁；
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第二梁和第三梁；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第四梁；
位于底板第一侧，对应于足跟内侧区所在位置的底板边缘上的第五梁；
位于底板第二侧，对应于足跟外侧区所在位置的底板边缘上的第六梁；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁的顶面和底面；第六敏感元件对称布置在第六梁的顶面和底面；
按步骤a获得6×6常数矩阵[C]
按步骤b利用式(6)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4、F5和F6为：
式(6)中，[C]-1为6×6常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、ε5、和ε6、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件、第五敏感元件和第六敏感元件检测获得的应变信号。
本发明足底压力分布检测装置的结构特点也在于：
设定所述被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置的作用力F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第三至第五趾骨区中心位置的作用力F3、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F4、处在足跟内侧区的作用力F5，以及处在足跟外侧区的作用力F6；
设置所述检测装置为六梁结构，构成六梁结构的六只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁；
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第二梁；
位于底板第二侧，对应于第三至第五趾骨区所在位置的底板边缘上的第三梁；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第四梁；
位于底板第一侧，对应于足跟内侧区所在位置的底板边缘上的第五梁；
位于底板第二侧，对应于足跟外侧区所在位置的底板边缘上的第六梁；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁的顶面和底面；第六敏感元件对称布置在第六梁的顶面和底面；
按步骤a获得6×6常数矩阵[C]
按步骤b利用式(7)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4、F5和F6为：
式(7)中，[C]-1为6×6常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、ε5、和ε6、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件、第五敏感元件和第六敏感元件检测获得的应变信号。
本发明足底压力分布检测装置的结构特点也在于：
设定所述被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置的作用力F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第二跖骨头位置的作用力F3、处在第三至第五趾骨区中心位置的作用力F4、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F5，以及处在足跟部的中心位置的F6；
设置所述检测装置为六梁结构，构成六梁结构的六只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁；
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第二梁和第三梁；
位于底板第二侧，对应于第三至第五趾骨区所在位置的底板边缘上的第四梁；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第五梁；
位于底板边缘的底边中心位置的第六梁；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁的顶面和底面；第六敏感元件对称布置在第六梁的顶面和底面；
按步骤a获得6×6常数矩阵[C]
按步骤b利用式(8)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4、F5和F6为：
式(8)中，[C]-1为6×6常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、ε5、和ε6、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件、第五敏感元件和第六敏感元件检测获得的应变信号。
本发明足底压力分布检测装置的结构特点也在于：
设定所述被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置的作用力F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第二跖骨头位置的作用力F3、处在第三至第五趾骨区中心位置的作用力F4、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F5、处在足跟内侧区的作用力F6，以及处在足跟外侧区的作用力F7；
设置所述检测装置为七梁结构，构成七梁结构的七只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁；
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第二梁和第三梁；
位于底板第二侧，对应于第三至第五趾骨区所在位置的底板边缘上的第四梁；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第五梁；
位于底板第一侧，对应于足跟内侧区所在位置的底板边缘上的第六梁；
位于底板第二侧，对应于足跟外侧区所在位置的底板边缘上的第七梁；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁的顶面和底面，第六敏感元件对称布置在第六梁的顶面和底面，以及第七敏感元件对称布置在第七梁的顶面和底面；
按步骤a获得7×7常数矩阵[C]
按步骤b利用式(9)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4、F5、F6和F7为：
式(9)中，[C]-1为7×7常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、ε5、ε6和ε7分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件、第五敏感元件、第六敏感元件和第七敏感元件检测获得的应变信号。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明通过对人体的足底压力分布进行检测，可以为临床医学上的疾患诊断和疗效评价，以及为体育训练方案以及不同的功能鞋的设计提供可靠依据；
2、本发明通过检测各梁上的应变及建立的数学模型获得检测结果，方法简单可靠；
3、本发明能够与各种康复训练器的脚踏板相结合，用于检测患者的足底压力，如步态康复训练机器人，站姿矫正训练器等，可以分别实现静态和动态检测。
附图说明
图1为本发明具体实施为三梁结构的实施例1结构示意图；
图2为本发明具体实施为四梁结构的实施例2结构示意图；
图3为本发明具体实施为五梁结构的实施例3结构示意图；
图4为本发明具体实施为五梁结构的实施例4结构示意图；
图5为本发明具体实施为五梁结构的实施例5结构示意图；
图6为本发明具体实施为六梁结构的实施例6结构示意图；
图7为本发明具体实施为六梁结构的实施例7结构示意图；
图8为本发明具体实施为六梁结构的实施例8结构示意图；
图9为本发明具体实施为七梁结构的实施例9结构示意图；
具体实施方式
参见图1‐图9，具体实施中检测装置具有：
一底板2‐2，被测的一只脚立足于底板的确定位置上，确定位置是指根据人体足部解剖图，在底板2‐2上按如下方式划分各区域：第一趾骨区、第三至第五趾骨区、跖骨区以及足跟部，所述跖骨区包含第一跖骨区、第二跖骨区以及第三至第五跖骨区；所述足跟部划分为足跟内侧区和足跟外侧区，令：第一趾骨所在侧为底板第一侧，第五趾骨所在侧为底板第二侧。
一支撑围板2‐1，在支撑围板2‐1的底边与底板2‐2的边缘以不同位置上的各弹性梁相连接，固定支撑围板2‐1使底板2‐2呈悬空，在弹性梁上分别设置敏感元件。各弹性梁的位置是根据检测装置与康复运动训练仪器的连接方式，以及人体足部主要受力位置而布置的。
设置检测装置的检测方法为：
步骤a、在所述底板的不同区域中分布受力点，在受力点上加载垂直于底板的力[F]，由各弹性梁上的敏感元件获得应变检测信号[ε]；利用软件ansys workbench建立，根据受力点上加载力[F]，以及各应变检测信号[ε]建立数学模型为：[C]×[F]＝[ε],完成对检测装置的标定，并获得常数矩阵[C]。
根据所需，在所述底板的不同区域中分布受力点，通过软件ansys workbench多次分别对这些受力点加载力，得到梁的应变，并求其平均值。根据梁上应变与加载力的关系，建立数学模型[C]×[F]＝[ε]，其中[C]为常数矩阵，[F]为力矩阵，[ε]为应变矩阵。常数矩阵[C]可以通过软件仿真标定得到，也可通过实验标定得到。
步骤b、针对底板上的被测力，检测获得各弹性梁上的敏感元件的应变检测信号，利用所述数学模型获得底板上的被测力的分布情况。
实施例1：
参见图1，为了获得第一跖骨区、第三至第五跖骨区和足跟区的三个区域受力分布，设定被测力为：作用力点处在第一跖骨头位置的作用力F1，处在第三至第五跖骨区中心位置的作用力F2，以及处在足跟部的中心位置的作用力F3；设置检测装置为三梁结构，构成三梁结构的三只弹性梁分别是：位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第一梁1；位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第二梁2，以及位于底板边缘的底边中心位置的第三梁3。并有：第一敏感元件对称布置在第一梁1的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁2的顶面和底面，以及第三敏感元件对称布置在第三梁3的顶面和底面。
按步骤a获得3×3常数矩阵[C]
按步骤b利用式(1)计算获得各作用力F1、F2和F3为：
式(1)中，[C]-1为3×3常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2和ε3分别为第一敏感元件、第二敏感元件和第三敏感元件检测获得的应变信号。
实施例2：
参见图2，为了获得第一跖骨区、第二跖骨区、第三至第五跖骨区和足跟区的四个区域受力分布，设定被测力为：作用力点处在第一跖骨头位置的作用力F1、作用力点处在第二跖骨头位置的作用力F2、作用力点处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F3，以及作用力点处在足跟部中心位置的F4；设置检测装置为四梁结构，构成四梁结构的四只弹性梁分别是：位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第一梁1和第二梁2；位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第三梁3；位于底板边缘的底边中心位置的第四梁4；并有：第一敏感元件对称布置在第一梁1的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁2的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁3的顶面和底面，以及第四敏感元件对称布置在第四梁4的顶面和底面。
按步骤a获得4×4常数矩阵[C]
按步骤b利用式(2)计算获得各作用力F1、F2、F3和F4为：
式(2)中，[C]-1为4×4常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3和ε4、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件和第四敏感元件检测获得的应变信号。
实施例3：
参见图3，为了获得第一跖骨区、第二跖骨区、第三至第五跖骨区、足跟内侧区和外侧区的五个区域受力分布，设定被测力为：作用力点处在第一跖骨头位置的作用力F1、处在第二跖骨头位置的作用力F2、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F3、处在足跟内侧区的作用力F4，以及处在足跟外侧区的作用力F5；设置检测装置为五梁结构，构成五梁结构的五只弹性梁分别是：位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第一梁1和第二梁2；位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第三梁3；位于底板第一侧，对应于足跟内侧区所在位置的底板边缘上的第四梁4；位于底板第二侧，对应于足跟外侧区所在位置的底板边缘上的第五梁5；并有：第一敏感元件对称布置在第一梁1的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁2的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁3的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁4的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁 5的顶面和底面。
按步骤a获得5×5常数矩阵[C]
按步骤b利用式(3)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4和F5为：
式(3)中，[C]-1为5×5常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、和ε5、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件和第五敏感元件检测获得的应变信号。
实施例4：
参见图4，为了获得第一趾骨区、第一跖骨区、第三至第五跖骨区、足跟内侧区和外侧区的受力分布，设定被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置的作用力F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F3、处在足跟内侧区的作用力F4，以及处在足跟外侧区的作用力F5；设置检测装置为五梁结构，构成五梁结构的五只弹性梁分别是：位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁1；位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第二梁2；位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第三梁3；位于底板第一侧，对应于足跟内侧区所在位置的底板边缘上的第四梁4；位于底板第二侧，对应于足跟外侧区所在位置的底板边缘上的第五梁5；并有：第一敏感元件对称布置在第一梁1的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁2的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁3的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁 4的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁5的顶面和底面。
按步骤a获得5×5常数矩阵[C]
按步骤b利用式(4)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4和F5为：
式(4)中，[C]-1为5×5常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、和ε5、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件和第五敏感元件检测获得的应变信号。
实施例5：
参见图5，为了获得第一趾骨区、第一跖骨区、第二跖骨区、第三至第五跖骨区和足跟区的受力分布，设定被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置作用力F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第二跖骨头位置的作用力F3、处在第三到五跖骨头区中心位置的作用力 F4、以及处在足跟部的中心位置的F5；设置检测装置为五梁结构，构成五梁结构的五只弹性梁分别是：位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁1；位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第二梁和第三梁；位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第四梁；位于底板边缘的底边中心位置的第四梁；并有：第一敏感元件对称布置在第一梁1的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁2的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁3的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁4的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁5的顶面和底面。
按步骤a获得5×5常数矩阵[C]
按步骤b利用式(5)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4和F5为：
式(5)中，[C]-1为5×5常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、和ε5、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件和第五敏感元件检测获得的应变信号。
实施例六：
参见图6，为了获得第一趾骨区、第一跖骨区、第二跖骨区、第三至第五跖骨区、足跟内侧区和足跟外侧区的受力分布，设定被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置的作用力F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第二跖骨头位置的作用力F3、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F4、处在足跟内侧区的作用力F5，以及处在足跟外侧区的作用力F6；设置检测装置为六梁结构，构成六梁结构的六只弹性梁分别是：位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁1；位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第二梁2和第三梁3；位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第四梁4；位于底板第一侧，对应于足跟内侧区所在位置的底板边缘上的第五梁5；位于底板第二侧，对应于足跟外侧区所在位置的底板边缘上的第六梁6；并有：第一敏感元件对称布置在第一梁1的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁2的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁3的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁4的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁5的顶面和底面；第六敏感元件对称布置在第六梁6的顶面和底面。
按步骤a获得6×6常数矩阵[C]
按步骤b利用式(6)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4、F5和F6为：
式(6)中，[C]-1为6×6常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、ε5、和ε6、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件、第五敏感元件和第六敏感元件检测获得的应变信号。
实施例七：
参见图7，为了获得第一趾骨区、第三到五趾骨区、第一跖骨区、第三至第五跖骨区、足跟内侧区和足跟外侧区的受力分布，设定被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置的作用力F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第三至第五趾骨区中心位置的作用力F3、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F4、处在足跟内侧区的作用力F5，以及处在足跟外侧区的作用力F6；设置检测装置为六梁结构，构成六梁结构的六只弹性梁分别是：位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁1；位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第二梁2；位于底板第二侧，对应于第三至第五趾骨区所在位置的底板边缘上的第三梁3；位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第四梁4；位于底板第一侧，对应于足跟内侧区所在位置的底板边缘上的第五梁5；位于底板第二侧，对应于足跟外侧区所在位置的底板边缘上的第六梁6；并有：第一敏感元件对称布置在第一梁1 的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁2的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁3的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁4的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁5的顶面和底面；第六敏感元件对称布置在第六梁6的顶面和底面。
按步骤a获得6×6常数矩阵[C]
按步骤b利用式(7)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4、F5和F6为：
式(7)中，[C]-1为6×6常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、ε5、和ε6、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件、第五敏感元件和第六敏感元件检测获得的应变信号。
实施例八：
参见图8，为了获得第一趾骨区、第三到五趾骨区、第一跖骨区、第二跖骨区、第三至第五跖骨区以及足跟区的受力分布，设定被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置的作用力 F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第二跖骨头位置的作用力F3、处在第三至第五趾骨区中心位置的作用力F4、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F5，以及处在足跟部的中心位置的F6；设置检测装置为六梁结构，构成六梁结构的六只弹性梁分别是：位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁1；位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第二梁2和第三梁3；位于底板第二侧，对应于第三至第五趾骨区所在位置的底板边缘上的第四梁4；位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第五梁5；位于底板边缘的底边中心位置的第六梁6；并有：第一敏感元件对称布置在第一梁1的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁2的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁3的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁4的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁5的顶面和底面；第六敏感元件对称布置在第六梁6的顶面和底面。
按步骤a获得6×6常数矩阵[C]
按步骤b利用式(8)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4、F5和F6为：
式(8)中，[C]-1为6×6常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、ε5、和ε6、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件、第五敏感元件和第六敏感元件检测获得的应变信号。
实施例九：
参见图9，为了获得第一趾骨区、第三到五趾骨区、第一跖骨区、第二跖骨区、第三至第五跖骨区、足跟内侧以及足跟外侧区的受力分布，设定被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置的作用力F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第二跖骨头位置的作用力F3、处在第三至第五趾骨区中心位置的作用力F4、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F5、处在足跟内侧区的作用力F6，以及处在足跟外侧区的作用力F7；设置检测装置为七梁结构，构成七梁结构的七只弹性梁分别是：位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁1；位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第二梁2和第三梁3；位于底板第二侧，对应于第三至第五趾骨区所在位置的底板边缘上的第四梁4；位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第五梁5；位于底板第一侧，对应于足跟内侧区所在位置的底板边缘上的第六梁6；位于底板第二侧，对应于足跟外侧区所在位置的底板边缘上的第七梁7；并有：第一敏感元件对称布置在第一梁1的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁2的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁3的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁4的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁5的顶面和底面，第六敏感元件对称布置在第六梁6的顶面和底面，以及第七敏感元件对称布置在第七梁7的顶面和底面。
按步骤a获得7×7常数矩阵[C]
按步骤b利用式(9)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4、F5、F6和F7为：
式(9)中，[C]-1为7×7常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、ε5、ε6和ε7分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件、第五敏感元件、第六敏感元件和第七敏感元件检测获得的应变信号。
Claims (10)
1.一种足底压力分布检测装置，其特征是：所述检测装置具有：
一底板，被测的一只脚立足于底板的确定位置上，所述确定位置是指在所述底板上按如下方式划分各区域：第一趾骨区、第三至第五趾骨区、跖骨区以及足跟部，所述跖骨区包含第一跖骨区、第二跖骨区以及第三至第五跖骨区；所述足跟部划分为足跟内侧区和足跟外侧区，令：第一趾骨所在侧为底板第一侧，第五趾骨所在侧为底板第二侧；
一支撑围板，在支撑围板的底边与底板边缘以不同位置上的各弹性梁相连接，固定所述支撑围板使底板呈悬空，在所述弹性梁上分别设置敏感元件；
设置所述检测装置的检测方法为：
步骤a、在所述底板的不同区域中分布受力点，在受力点上加载垂直于底板的力[F]，由各弹性梁上的敏感元件获得应变检测信号[ε]；根据受力点上加载力[F]，以及各应变检测信号[ε]建立数学模型为：[C]×[F]＝[ε],完成对检测装置的标定，并获得常数矩阵[C]；
步骤b、针对底板上的被测力，检测获得各弹性梁上的敏感元件的应变检测信号，利用所述数学模型获得底板上的被测力的分布情况。
2.根据权利要求1所述的足底压力分布检测装置，其特征是：
设定所述被测力为：作用力点处在第一跖骨头位置的作用力F1，处在第三至第五跖骨区中心位置的作用力F2，以及处在足跟部的中心位置的作用力F3；
设置所述检测装置为三梁结构，构成三梁结构的三只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第一梁(1)；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第二梁(2)；
位于底板边缘的底边中心位置的第三梁(3)；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁(1)的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁(2)的顶面和底面，以及第三敏感元件对称布置在第三梁(3)的顶面和底面；
按步骤a获得3×3常数矩阵[C]
按步骤b利用式(1)计算获得各作用力F1、F2和F3为：
式(1)中，[C]-1为3×3常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2和ε3分别为第一敏感元件、第二敏感元件和第三敏感元件检测获得的应变信号。
3.根据权利要求1所述的足底压力分布检测装置，其特征是：
设定所述被测力为：作用力点处在第一跖骨头位置的作用力F1、作用力点处在第二跖骨头位置的作用力F2、作用力点处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F3，以及作用力点处在足跟部中心位置的F4；
设置所述检测装置为四梁结构，构成四梁结构的四只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第一梁(1)和第二梁(2)；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第三梁(3)；
位于底板边缘的底边中心位置的第四梁(4)；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁(1)的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁(2)的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁(3)的顶面和底面，以及第四敏感元件对称布置在第四梁(4)的顶面和底面；
按步骤a获得4×4常数矩阵[C]
按步骤b利用式(2)计算获得各作用力F1、F2、F3和F4为：
式(2)中，[C]-1为4×4常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3和ε4、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件和第四敏感元件检测获得的应变信号。
4.根据权利要求1所述的足底压力分布检测装置，其特征是：
设定所述被测力为：作用力点处在第一跖骨头位置的作用力F1、处在第二跖骨头位置的作用力F2、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F3、处在足跟内侧区的作用力F4，以及处在足跟外侧区的作用力F5；
设置所述检测装置为五梁结构，构成五梁结构的五只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第一梁(1)和第二梁(2)；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第三梁(3)；
位于底板第一侧，对应于足跟内侧区所在位置的底板边缘上的第四梁(4)；
位于底板第二侧，对应于足跟外侧区所在位置的底板边缘上的第五梁(5)；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁(1)的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁(2)的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁(3)的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁(4)的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁(5)的顶面和底面；
按步骤a获得5×5常数矩阵[C]
按步骤b利用式(3)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4和F5为：
式(3)中，[C]-1为5×5常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、和ε5、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件和第五敏感元件检测获得的应变信号。
5.根据权利要求1所述的足底压力分布检测装置，其特征是：
设定所述被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置的作用力F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F3、处在足跟内侧区的作用力F4，以及处在足跟外侧区的作用力F5；
设置所述检测装置为五梁结构，构成五梁结构的五只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁(1)；
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第二梁(2)；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第三梁(3)；
位于底板第一侧，对应于足跟内侧区所在位置的底板边缘上的第四梁(4)；
位于底板第二侧，对应于足跟外侧区所在位置的底板边缘上的第五梁(5)；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁(1)的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁(2)的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁(3)的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁(4)的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁(5)的顶面和底面；
按步骤a获得5×5常数矩阵[C]
按步骤b利用式(4)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4和F5为：
式(4)中，[C]-1为5×5常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、和ε5、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件和第五敏感元件检测获得的应变信号。
6.根据权利要求1所述的足底压力分布检测装置，其特征是：
设定所述被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置作用力F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第二跖骨头位置的作用力F3、处在第三到五跖骨头区中心位置的作用力F4、以及处在足跟部的中心位置的F5；
设置所述检测装置为五梁结构，构成五梁结构的五只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁(1)；
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第二梁(2)和第三梁(3)；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第四梁(4)；
位于底板边缘的底边中心位置的第四梁(5)；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁(1)的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁(2)的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁(3)的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁(4)的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁(5)的顶面和底面；
按步骤a获得5×5常数矩阵[C]
按步骤b利用式(5)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4和F5为：
式(5)中，[C]-1为5×5常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、和ε5、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件和第五敏感元件检测获得的应变信号。
7.根据权利要求1所述的足底压力分布检测装置，其特征是：
设定所述被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置的作用力F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第二跖骨头位置的作用力F3、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F4、处在足跟内侧区的作用力F5，以及处在足跟外侧区的作用力F6；
设置所述检测装置为六梁结构，构成六梁结构的六只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁(1)；
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第二梁(2)和第三梁(3)；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第四梁(4)；
位于底板第一侧，对应于足跟内侧区所在位置的底板边缘上的第五梁(5)；
位于底板第二侧，对应于足跟外侧区所在位置的底板边缘上的第六梁(6)；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁(1)的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁(2)的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁(3)的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁(4)的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁(5)的顶面和底面；第六敏感元件对称布置在第六梁(6)的顶面和底面；
按步骤a获得6×6常数矩阵[C]
按步骤b利用式(6)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4、F5和F6为：
式(6)中，[C]-1为6×6常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、ε5、和ε6、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件、第五敏感元件和第六敏感元件检测获得的应变信号。
8.根据权利要求1所述的足底压力分布检测装置，其特征是：
设定所述被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置的作用力F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第三至第五趾骨区中心位置的作用力F3、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F4、处在足跟内侧区的作用力F5，以及处在足跟外侧区的作用力F6；
设置所述检测装置为六梁结构，构成六梁结构的六只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁(1)；
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第二梁(2)；
位于底板第二侧，对应于第三至第五趾骨区所在位置的底板边缘上的第三梁(3)；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第四梁(4)；
位于底板第一侧，对应于足跟内侧区所在位置的底板边缘上的第五梁(5)；
位于底板第二侧，对应于足跟外侧区所在位置的底板边缘上的第六梁(6)；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁(1)的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁(2)的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁(3)的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁(4)的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁(5)的顶面和底面；第六敏感元件对称布置在第六梁(6)的顶面和底面；
按步骤a获得6×6常数矩阵[C]
按步骤b利用式(7)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4、F5和F6为：
式(7)中，[C]-1为6×6常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、ε5、和ε6、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件、第五敏感元件和第六敏感元件检测获得的应变信号。
9.根据权利要求1所述的足底压力分布检测装置，其特征是：
设定所述被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置的作用力F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第二跖骨头位置的作用力F3、处在第三至第五趾骨区中心位置的作用力F4、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F5，以及处在足跟部的中心位置的F6；
设置所述检测装置为六梁结构，构成六梁结构的六只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁(1)；
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第二梁(2)和第三梁(3)；
位于底板第二侧，对应于第三至第五趾骨区所在位置的底板边缘上的第四梁(4)；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第五梁(5)；
位于底板边缘的底边中心位置的第六梁(6)；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁(1)的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁(2)的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁(3)的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁(4)的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁(5)的顶面和底面；第六敏感元件对称布置在第六梁(6)的顶面和底面；
按步骤a获得6×6常数矩阵[C]
按步骤b利用式(8)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4、F5和F6为：
式(8)中，[C]-1为6×6常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、ε5、和ε6、分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件、第五敏感元件和第六敏感元件检测获得的应变信号。
10.根据权利要求1所述的足底压力分布检测装置，其特征是：
设定所述被测力为：作用力点处在第一趾骨头位置的作用力F1、处在第一跖骨头位置的作用力F2、处在第二跖骨头位置的作用力F3、处在第三至第五趾骨区中心位置的作用力F4、处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F5、处在足跟内侧区的作用力F6，以及处在足跟外侧区的作用力F7；
设置所述检测装置为七梁结构，构成七梁结构的七只弹性梁分别是：
位于底板第一侧，对应于第一趾骨区所在位置的底板边缘上的第一梁(1)；
位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第二梁(2)和第三梁(3)；
位于底板第二侧，对应于第三至第五趾骨区所在位置的底板边缘上的第四梁(4)；
位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第五梁(5)；
位于底板第一侧，对应于足跟内侧区所在位置的底板边缘上的第六梁(6)；
位于底板第二侧，对应于足跟外侧区所在位置的底板边缘上的第七梁(7)；
并有：第一敏感元件对称布置在第一梁(1)的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁(2)的顶面和底面，第三敏感元件对称布置在第三梁(3)的顶面和底面，第四敏感元件对称布置在第四梁(4)的顶面和底面，第五敏感元件对称布置在第五梁(5)的顶面和底面，第六敏感元件对称布置在第六梁(6)的顶面和底面，以及第七敏感元件对称布置在第七梁(7)的顶面和底面按步骤a获得7×7常数矩阵[C]
按步骤b利用式(9)计算获得各作用力F1、F2、F3、F4、F5、F6和F7为：
式(9)中，[C]-1为7×7常数矩阵[C]的逆矩阵；
ε1、ε2、ε3、ε4、ε5、ε6和ε7分别为第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感元件、第五敏感元件、第六敏感元件和第七敏感元件检测获得的应变信号。
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