CN106840480B - 用于跑步机的步态测量平台及测量方法 - Google Patents

用于跑步机的步态测量平台及测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106840480B
CN106840480B CN201710047981.9A CN201710047981A CN106840480B CN 106840480 B CN106840480 B CN 106840480B CN 201710047981 A CN201710047981 A CN 201710047981A CN 106840480 B CN106840480 B CN 106840480B
Authority
CN
China
Prior art keywords
flat plate
detection signal
end hole
supporting
symmetrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710047981.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106840480A (zh
Inventor
王勇
王淮阳
胡保华
陈恩伟
刘正士
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei University of Technology
Original Assignee
Hefei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei University of Technology filed Critical Hefei University of Technology
Priority to CN201710047981.9A priority Critical patent/CN106840480B/zh
Publication of CN106840480A publication Critical patent/CN106840480A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106840480B publication Critical patent/CN106840480B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/225—Measuring circuits therefor
    • G01L1/2262—Measuring circuits therefor involving simple electrical bridges
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/112—Gait analysis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4848—Monitoring or testing the effects of treatment, e.g. of medication
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6895—Sport equipment

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于跑步机的步态测量平台及测量方法，其特征是步态测量平台固定设置在支撑平板上，支撑平板固定设置在跑步机支架上；循环传送带支撑在两端滚轮上形成包含有上带和下带的循环带，步态测量平台和支撑平板位于由上带和下带形成的空间中，循环传送带中上带的下表面与步态测量平台的上表面相接触，循环传送带中下带的上表面与支撑平板的下表面之间保持有间隙。本发明固定在跑步机支架的平板上，对在跑步机上运动的人实现步态及脚底的压力分布情况的实时检测。

Description

用于跑步机的步态测量平台及测量方法
技术领域
本发明属于康复健身领域，尤其涉及一种用于跑步机的步态及足底压力检测装置及检测方法。
背景技术
步行是人体基本运动之一，任何步行动作都要通过人体足部与地面的相互作用完成，通过对足底力学分布特征的分析可以揭示人体的步态规律，为研究足部的结构、功能和运动姿态控制提供有用的信息，同时利用这些信息还可以对人体生理疾病做出合理的预测和解释。因此对足部压力信号的检测分析在制鞋、医疗康复、体育、机器人工程等方面均有重要的科学意义及应用价值。
目前压力分布测量传感器的主要测量方法是在一个平面上黏附多个微小的压力传感器来确定表面压力的分布情况。其中的典型代表有采用电容传感技术的Xsensor压力测量系统、采用压阻传感技术的Tekscan压力分布测量系统和采用了压电电阻压力传感技术的FSA(ForceSensing Array)压力测试系统，这些均是采用成千个微小压力传感器组成，每个传感器单元只能测一个法向力的大小，位置精度由各个传感器单元的面积决定，精度越高，微小压力传感器单元面积越小，成本更高。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种用于跑步机的步态测量平台及测量方法，将其固定在跑步机支架的平板上，对在跑步机上运动的人实现步态及脚底的压力分布情况的实时检测。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明用于跑步机的步态测量平台的结构特点是：所述步态测量平台固定设置在支撑平板上，所述支撑平板固定设置在跑步机支架上；循环传送带支撑在两端滚轮上形成包含有上带和下带的循环带，步态测量平台和支撑平板位于由上带和下带形成的空间中，所述循环传送带中上带的下表面与所述步态测量平台的上表面相接触，所述循环传送带中下带的上表面与支撑平板的下表面之间保持有间隙。
本发明用于跑步机的步态测量平台的结构特点也在于：所述步态测量平台是由呈阵列排布的多个设置有敏感元件的测量单元组成，根据各测量单元上敏感元件输出的检测信号获得步态测量平台的力分布情况，进而确定跑步机上行走的人的脚底压力分布，实现步态测量。
本发明用于跑步机的步态测量平台的结构特点也在于：所述测量单元设置为左右两列，左右两列中的各测量单元一一对应地左右对称分布，左右对称位置上的测量单元相互独立。
本发明用于跑步机的步态测量平台的结构特点也在于：所述测量单元是由平板和四个结构相同的支撑梁构成；所述平板为长方形板件，在所述测量单元上建立三维坐标系，以平板的底面的中心点为坐标原点，沿平板的长度方向为X向，沿平板的宽度方向为Y向，沿平板的厚度方向为Z向；支撑梁设置在平板的底面用于对平板形成支撑，四个支撑梁沿X向设置，且两两对称分布在平板的两端，处在同一端的两个支撑梁相互之间形成有Y向间隔，并以X轴为对称中心相互对称；使四个支撑梁分处在平面坐标XOY的四个象限中，令：处在第一、第二、第三和第四各象限中的支撑梁依次为第一梁、第二梁，第三梁和第四梁；各支撑梁的首端与平板固定连接，支撑梁的末端固定在支撑平板上。
本发明用于跑步机的步态测量平台的结构特点也在于：在所述支撑梁的中部设置双通孔，所述双通孔是两只不同X向位置上的单孔相并列且相连通，令：两只单孔中处在支撑梁首端一侧的单孔为首端孔，处在支撑梁末端一侧的单孔为末端孔，所述双通孔在支撑梁上为Y向贯通孔；
以坐标原点为对称中心，形成如下各对称结构：
第一梁与第二梁中首端孔X向对称，第一梁与第二梁中末端孔X向对称，第三梁与第四梁中首端孔X向对称，第三梁与第四梁中末端孔X向对称；
第一梁与第四梁中首端孔Y向对称，第一梁与第四梁中末端孔Y向对称，第二梁与第三梁中首端孔Y向对称，第二梁与第三梁中末端孔Y向对称。
本发明用于跑步机的步态测量平台的结构特点也在于：对应于双通孔中两只单孔的中心位置，在各支撑梁的上表面和下表面分别贴有应变片；分别为：
对应于第一梁上首端孔的中心位置，在第一梁的上表面和下表面一一对应贴有应变片R31和R32；对应于第一梁上末端孔的中心位置，在第一梁的上表面和下表面一一对应贴有应变片R33和R34；
对应于第二梁上首端孔的中心位置，在第二梁的上表面和下表面一一对应贴有应变片R11和R12；对应于第二梁上末端孔的中心位置，在第二梁的上表面和下表面一一对应贴有应变片R13和R14；
对应于第三梁上首端孔的中心位置，在第三梁的上表面和下表面一一对应贴有应变片R21和R22；对应于第三梁上末端孔的中心位置，在第三梁的上表面和下表面一一对应贴有应变片R23和R24；
对应于第四梁上首端孔的中心位置，在第四梁的上表面和下表面一一对应贴有应变片R41和R42；对应于第四梁上末端孔的中心位置，在第四梁的上表面和下表面一一对应贴有应变片R43和R44；
本发明用于跑步机的步态测量平台的测量方法的特点是：
所述各应变片按X向粘贴；
以应用片R11和R12构成第一惠斯通半桥电路，并输出检测信号U11；
以应用片R13和R14构成第二惠斯通半桥电路，并输出检测信号U12；
以应用片R21和R22构成第三惠斯通半桥电路，并输出检测信号U21；
以应用片R23和R24构成第四惠斯通半桥电路，并输出检测信号U22；
以应用片R31和R32构成第五惠斯通半桥电路，并输出检测信号U31；
以应用片R33和R34构成第六惠斯通半桥电路，并输出检测信号U32；
以应用片R41和R42构成第六惠斯通半桥电路，并输出检测信号U41；
以应用片R43和R44构成第六惠斯通半桥电路，并输出检测信号U42；
建立所述检测信号与平板表面压力的数学模型为：C·F＝M
其中，系数矩阵C是3×8的常数矩阵，通过标定获得，F为等效力向量，并有：
Figure BDA0001215355230000031
检测信号向量M为检测信号U11、U12、U21、U22、U31、U32、U41和U42中任意三个信号组成的向量，每个支撑梁上最多选取一个检测信号，检测信号向量可以是：
Figure BDA0001215355230000032
式(1)中，Fz1为平板上的等效法向作用力，(x1，y1)是平板上等效法向作用力Fz1在平板XOY坐标系上的等效作用坐标点，利用数学模型C·F＝M，根据各检测信号，获得等效于平板(7)上的一个法向力的大小和位置分别为：Fz1和(x1，y1)；
或是：
其中，系数矩阵C是6×8的常数矩阵，通过标定获得，F为等效力向量，并有：
Figure BDA0001215355230000041
检测信号向量M为检测信号U11、U12、U21、U22、U31、U32、U41和U42中任意六个组成的向量，每个支撑梁上最少选取一个检测信号，检测信号向量可以是：
Figure BDA0001215355230000042
式(2)中，Fz1和Fz2分别为平板上的等效法向作用力，(x1，y1)和(x2，y2)分别是Fz1、Fz2在平板XOY坐标系上的等效作用坐标点，利用数学模型C·F＝M，根据各检测信号，分别获得等效于平板上两个法向力的大小和位置：Fz1、Fz2、(x1，y1)和(x2，y2)。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明能够与跑步机配合使用，在进行康复步态训练时，实时检测步伐的大小和位置，以及足底压力分布情况；
2、本发明能够适于任何脚底尺寸的人群，实现步态训练时足底压力的检测，也可用于患者训练时矫正步态以及评定患者的康复情况。
3、本发明装置结构简单，容易加工制造，成本低。
附图说明
图1为本发明装置用于跑步机的具体应用结构示意图；
图2为本发明步态测量平台结构示意图；
图3为本发明步态测量平台中测量单元结构示意图；
图4a为本发明步态测量平台中支撑梁上表面应变片分布示意图；
图4b为本发明步态测量平台中支撑梁下表面应变片分布示意图；
图中标号：1跑步机支架；2循环传送带；3滚轮；4步态测量平台；5支撑平板；6测量单元；7平板；8支撑梁；9双通孔；8a第一梁，8b第二梁，8c第三梁，8d第四梁。
具体实施方式
参见图1，本实施例中用于跑步机的步态测量平台的结构形式是：步态测量平台4固定设置在支撑平板5上，支撑平板5固定设置在跑步机支架1上；循环传送带2支撑在两端滚轮3上形成包含有上带和下带的循环带，步态测量平台4和支撑平板5位于由上带和下带形成的空间中，循环传送带2中上带的下表面与步态测量平台4的上表面相接触，循环传送带2中下带的上表面与支撑平板5的下表面之间保持有间隙。
本实施例中相应的结构设置也包括：
如图2所示，步态测量平台4是由呈阵列排布的多个设置有敏感元件的测量单元6组成，根据各测量单元6上敏感元件输出的检测信号获得步态测量平台4的力分布情况，进而确定跑步机上行走的人的脚底压力分布，实现步态测量；本实施例中测量单元6设置为左右两列，左右两列中的各测量单元一一对应地左右对称分布，左右对称位置上的测量单元相互独立。
如图3所示，测量单元6是由平板7和四个结构相同的支撑梁8构成；平板7为长方形板件，在测量单元6上建立三维坐标系，以平板7的底面的中心点为坐标原点，沿平板7的长度方向为X向，沿平板7的宽度方向为Y向，沿平板7的厚度方向为Z向；支撑梁8设置在平板7的底面用于对平板7形成支撑，四个支撑梁8沿X向设置，且两两对称分布在平板7的两端，处在同一端的两个支撑梁8相互之间形成有Y向间隔，并以X轴为对称中心相互对称；使四个支撑梁8分处在平面坐标XOY的四个象限中，令：处在第一、第二、第三和第四各象限中的支撑梁依次为第一梁8a、第二梁8b，第三梁8c和第四梁8d；各支撑梁8的首端与平板7固定连接，支撑梁8的末端固定在支撑平板5上。
如图3所示，为了使应变集中于支撑梁8上，在支撑梁8的中部设置双通孔9，双通孔9是两只不同X向位置上的单孔相并列且相连通，令：两只单孔中处在支撑梁首端一侧的单孔为首端孔，处在支撑梁末端一侧的单孔为末端孔，双通孔9在支撑梁8上为Y向贯通孔。
以坐标原点为对称中心，形成如下各对称结构：
第一梁与第二梁中首端孔X向对称，第一梁与第二梁中末端孔X向对称，第三梁与第四梁中首端孔X向对称，第三梁与第四梁中末端孔X向对称；
第一梁与第四梁中首端孔Y向对称，第一梁与第四梁中末端孔Y向对称，第二梁与第三梁中首端孔Y向对称，第二梁与第三梁中末端孔Y向对称。
如图4a和图4b所示，本实施例中的是以应变片为敏感元件，对应于双通孔9中两只单孔的中心位置，在各支撑梁8的上表面和下表面分别贴有应变片；分别为：
对应于第一梁8a上首端孔的中心位置，在第一梁8a的上表面和下表面一一对应贴有应变片R31和R32；对应于第一梁8a上末端孔的中心位置，在第一梁8a的上表面和下表面一一对应贴有应变片R33和R34。
对应于第二梁8b上首端孔的中心位置，在第二梁8b的上表面和下表面一一对应贴有应变片R11和R12；对应于第二梁8b上末端孔的中心位置，在第二梁8b的上表面和下表面一一对应贴有应变片R13和R14。
对应于第三梁8c上首端孔的中心位置，在第三梁8c的上表面和下表面一一对应贴有应变片R21和R22；对应于第三梁8c上末端孔的中心位置，在第三梁8c的上表面和下表面一一对应贴有应变片R23和R24。
对应于第四梁8d上首端孔的中心位置，在第四梁8d的上表面和下表面一一对应贴有应变片R41和R42；对应于第四梁8d上末端孔的中心位置，在第四梁8d的上表面和下表面一一对应贴有应变片R43和R44。
本实施例中用于跑步机的步态测量平台的测量方法是各应变片按X向粘贴；
以应用片R11和R12构成第一惠斯通半桥电路，并输出检测信号U11；
以应用片R13和R14构成第二惠斯通半桥电路，并输出检测信号U12；
以应用片R21和R22构成第三惠斯通半桥电路，并输出检测信号U21；
以应用片R23和R24构成第四惠斯通半桥电路，并输出检测信号U22；
以应用片R31和R32构成第五惠斯通半桥电路，并输出检测信号U31；
以应用片R33和R34构成第六惠斯通半桥电路，并输出检测信号U32；
以应用片R41和R42构成第六惠斯通半桥电路，并输出检测信号U41；
以应用片R43和R44构成第六惠斯通半桥电路，并输出检测信号U42；
建立检测信号与平板表面压力的数学模型为：C·F＝M
该测量单元6可以测量一个或两个法向作用力的大小和位置。
测量一个法向作用力的大小和位置的方法为：设置系数矩阵C是3×8的常数矩阵，通过标定获得，F为等效力向量，并有：
Figure BDA0001215355230000061
检测信号向量M为检测信号U11、U12、U21、U22、U31、U32、U41和U42中任意三个信号组成的向量，每个支撑梁上最多选取一个检测信号，检测信号向量可以是：
Figure BDA0001215355230000062
/>
式(1)中，Fz1为平板上的等效法向作用力，(x1，y1)是平板上等效法向作用力Fz1在平板XOY坐标系上的等效作用坐标点，利用数学模型C·F＝M，根据各检测信号，获得等效于平板(7)上的一个法向力的大小和位置分别为：Fz1和(x1，y1)；
测量出两个法向作用力的大小和位置的方法为：设置系数矩阵C是6×8的常数矩阵，通过标定获得，F为等效力向量，并有：
Figure BDA0001215355230000071
检测信号向量M为检测信号U11、U12、U21、U22、U31、U32、U41和U42中任意六个组成的向量，每个支撑梁上最少选取一个检测信号，检测信号向量可以是：
Figure BDA0001215355230000072
式(2)中，Fz1和Fz2分别为平板上的等效法向作用力，(x1，y1)和(x2，y2)分别是Fz1、Fz2在平板XOY坐标系上的等效作用坐标点，利用数学模型C·F＝M，根据各检测信号，分别获得等效于平板(7)上两个法向力的大小和位置：Fz1、Fz2、(x1，y1)和(x2，y2)。
由此可以得出测量单元6上的一个或两个法向力的大小和位置。将测量单元6左右对称阵列分布组成步态测量平台4，并安装在跑步机上。对于行走于该跑步机上的人，该装置可以测出每一刻脚底每块平板上的法向力的大小及位置，即脚底压力分布情况，从而实现步态测量。

Claims (4)

1.一种用于跑步机的步态测量平台，其特征是：所述步态测量平台(4)固定设置在支撑平板(5)上，所述支撑平板(5)固定设置在跑步机支架(1)上；循环传送带(2)支撑在两端滚轮(3)上形成包含有上带和下带的循环带，步态测量平台(4)和支撑平板(5)位于由上带和下带形成的空间中，所述循环传送带(2)中上带的下表面与所述步态测量平台(4)的上表面相接触，所述循环传送带(2)中下带的上表面与支撑平板(5)的下表面之间保持有间隙；
所述步态测量平台(4)是由呈阵列排布的多个设置有敏感元件的测量单元(6)组成，根据各测量单元(6)上敏感元件输出的检测信号获得步态测量平台(4)的力分布情况，进而确定跑步机上行走的人的脚底压力分布，实现步态测量；
所述测量单元(6)设置为左右两列，左右两列中的各测量单元一一对应地左右对称分布，左右对称位置上的测量单元相互独立；
所述测量单元(6)是由平板(7)和四个结构相同的支撑梁(8)构成；所述平板(7)为长方形板件，在所述测量单元(6)上建立三维坐标系，以平板(7)的底面的中心点为坐标原点，沿平板(7)的长度方向为X向，沿平板(7)的宽度方向为Y向，沿平板(7)的厚度方向为Z向；支撑梁(8)设置在平板(7)的底面用于对平板(7)形成支撑，四个支撑梁(8)沿X向设置，且两两对称分布在平板(7)的两端，处在同一端的两个支撑梁(8)相互之间形成有Y向间隔，并以X轴为对称中心相互对称；使四个支撑梁(8)分处在平面坐标XOY的四个象限中，令：处在第一、第二、第三和第四各象限中的支撑梁依次为第一梁(8a)、第二梁(8b)，第三梁(8c)和第四梁(8d)；各支撑梁(8)的首端与平板(7)固定连接，支撑梁(8)的末端固定在支撑平板(5)上。
2.根据权利要求1所述的用于跑步机的步态测量平台，其特征是：在所述支撑梁(8)的中部设置双通孔(9)，所述双通孔(9)是两只不同X向位置上的单孔相并列且相连通，令：两只单孔中处在支撑梁首端一侧的单孔为首端孔，处在支撑梁末端一侧的单孔为末端孔，所述双通孔(9)在支撑梁(8)上为Y向贯通孔；
以坐标原点为对称中心，形成如下各对称结构：
第一梁与第二梁中首端孔X向对称，第一梁与第二梁中末端孔X向对称，第三梁与第四梁中首端孔X向对称，第三梁与第四梁中末端孔X向对称；
第一梁与第四梁中首端孔Y向对称，第一梁与第四梁中末端孔Y向对称，第二梁与第三梁中首端孔Y向对称，第二梁与第三梁中末端孔Y向对称。
3.根据权利要求2所述的用于跑步机的步态测量平台，其特征是：对应于双通孔(9)中两只单孔的中心位置，在各支撑梁(8)的上表面和下表面分别贴有应变片；分别为：
对应于第一梁(8a)上首端孔的中心位置，在第一梁(8a)的上表面和下表面一一对应贴有应变片R31和R32；对应于第一梁(8a)上末端孔的中心位置，在第一梁(8a)的上表面和下表面一一对应贴有应变片R33和R34；
对应于第二梁(8b)上首端孔的中心位置，在第二梁(8b)的上表面和下表面一一对应贴有应变片R11和R12；对应于第二梁(8b)上末端孔的中心位置，在第二梁(8b)的上表面和下表面一一对应贴有应变片R13和R14；
对应于第三梁(8c)上首端孔的中心位置，在第三梁(8c)的上表面和下表面一一对应贴有应变片R21和R22；对应于第三梁(8c)上末端孔的中心位置，在第三梁(8c)的上表面和下表面一一对应贴有应变片R23和R24；
对应于第四梁(8d)上首端孔的中心位置，在第四梁(8d)的上表面和下表面一一对应贴有应变片R41和R42；对应于第四梁(8d)上末端孔的中心位置，在第四梁(8d)的上表面和下表面一一对应贴有应变片R43和R44。
4.一种权利要求3所述的用于跑步机的步态测量平台的测量方法，其特征是：
所述各应变片按X向粘贴；
以应用片R11和R12构成第一惠斯通半桥电路，并输出检测信号U11；
以应用片R13和R14构成第二惠斯通半桥电路，并输出检测信号U12；
以应用片R21和R22构成第三惠斯通半桥电路，并输出检测信号U21；
以应用片R23和R24构成第四惠斯通半桥电路，并输出检测信号U22；
以应用片R31和R32构成第五惠斯通半桥电路，并输出检测信号U31；
以应用片R33和R34构成第六惠斯通半桥电路，并输出检测信号U32；
以应用片R41和R42构成第六惠斯通半桥电路，并输出检测信号U41；
以应用片R43和R44构成第六惠斯通半桥电路，并输出检测信号U42；
建立所述检测信号与平板表面压力的数学模型为：C·F＝M
其中，系数矩阵C是3×8的常数矩阵，通过标定获得，F为等效力向量，并有：
Figure FDA0004037516560000021
检测信号向量M为检测信号U11、U12、U21、U22、U31、U32、U41和U42中任意三个信号组成的向量，每个支撑梁上最多选取一个检测信号，检测信号向量可以是：
Figure FDA0004037516560000022
式(1)中，Fz1为平板上的等效法向作用力，(x1，y1)是平板上等效法向作用力Fz1在平板XOY坐标系上的等效作用坐标点，利用数学模型C·F＝M，根据各检测信号，获得等效于平板(7)上的一个法向力的大小和位置分别为：Fz1和(x1，y1)；
或是：
其中，系数矩阵C是6×8的常数矩阵，通过标定获得，F为等效力向量，并有：
Figure FDA0004037516560000031
检测信号向量M为检测信号U11、U12、U21、U22、U31、U32、U41和U42中任意六个组成的向量，每个支撑梁上最少选取一个检测信号，检测信号向量可以是：
Figure FDA0004037516560000032
式(2)中，Fz1和Fz2分别为平板上的等效法向作用力，(x1，y1)和(x2，y2)分别是Fz1、Fz2在平板XOY坐标系上的等效作用坐标点，利用数学模型C·F＝M，根据各检测信号，分别获得等效于平板(7)上两个法向力的大小和位置：Fz1、Fz2、(x1，y1)和(x2，y2)。
CN201710047981.9A 2017-01-20 2017-01-20 用于跑步机的步态测量平台及测量方法 Active CN106840480B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710047981.9A CN106840480B (zh) 2017-01-20 2017-01-20 用于跑步机的步态测量平台及测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710047981.9A CN106840480B (zh) 2017-01-20 2017-01-20 用于跑步机的步态测量平台及测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106840480A CN106840480A (zh) 2017-06-13
CN106840480B true CN106840480B (zh) 2023-03-28

Family

ID=59120070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710047981.9A Active CN106840480B (zh) 2017-01-20 2017-01-20 用于跑步机的步态测量平台及测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106840480B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108627284A (zh) * 2018-05-06 2018-10-09 北京工业大学 一种人体站立姿态感知地板
CN110276121A (zh) * 2019-06-18 2019-09-24 浙江理工大学 一种动态着装间隙量的测量方法
CN112426149B (zh) * 2020-11-23 2023-01-24 重庆医科大学 柔性便携式脑卒中患者家用步态采集系统、装置及数据处理方法
CN112998696A (zh) * 2021-02-03 2021-06-22 上海橙捷健康科技有限公司 基于下肢评估和步态分析的足底矫正方法、系统及其应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1561908A (zh) * 2004-03-16 2005-01-12 中国科学院合肥智能机械研究所 一种多轴力平台阵列及人体行走步态信息获取方法
CN104800047A (zh) * 2015-05-15 2015-07-29 上海诺诚电气有限公司 一种气压减重步态监控训练系统及方法
CN105169619A (zh) * 2015-07-16 2015-12-23 于希萌 一种步态调整式跑步训练装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6878100B2 (en) * 2002-03-21 2005-04-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Force sensing treadmill
DE102007049323A1 (de) * 2007-10-15 2009-04-23 Zebris Medical Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Ganganalyse unter Einsatz eines Laufbandes
US9492709B2 (en) * 2014-12-10 2016-11-15 Mobility Research, Inc. Treadmill apparatus that measures gait parameters using four or fewer load cells

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1561908A (zh) * 2004-03-16 2005-01-12 中国科学院合肥智能机械研究所 一种多轴力平台阵列及人体行走步态信息获取方法
CN104800047A (zh) * 2015-05-15 2015-07-29 上海诺诚电气有限公司 一种气压减重步态监控训练系统及方法
CN105169619A (zh) * 2015-07-16 2015-12-23 于希萌 一种步态调整式跑步训练装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
人体步态规律测量分析与研究;王岚等;《哈尔滨工程大学学报》;20080615(第06期);全文 *
基于三维测力台系统的人体步态分析;李爱萍等;《微计算机信息》;20100505(第13期);全文 *
电动跑步机上步态特征获取系统的设计;杨先军等;《传感技术学报》;20120615(第06期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106840480A (zh) 2017-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106840480B (zh) 用于跑步机的步态测量平台及测量方法
US20190041278A1 (en) Force sensing device
US10533913B2 (en) System and method for estimating center of gravity of walking rehabilitation robot
WO2011079390A1 (en) Carbon nanotubes based sensing elements and system for monitoring and mapping force, strain and stress
TW200900670A (en) Pressure distribution sensor system
JP4912477B2 (ja) 移動型床反力計測装置
US10506967B2 (en) Multi-axis measurement device for loading force and center of gravity
CN106821389B (zh) 一种步态脚底压力分布测量方法
CN106108907B (zh) 一种足底压力分布检测装置
CN106580337B (zh) 一种步态测量装置及测量方法
Eng et al. A 6 DoF, wearable, compliant shoe sensor for total ground reaction measurement
CN107260176A (zh) 足底压力测量装置和方法
JP5496497B2 (ja) 移動型床反力計測装置
CN106820407B (zh) 足底压力测量鞋及足底压力测量方法
CN107741290B (zh) 一种具有足底压力检测功能的机器人足部装置
Ishido et al. 6-Axis force/torque sensor for spike pins of sports shoes
CN206601207U (zh) 用于跑步机的步态测量平台
JP5427679B2 (ja) 床反力計測システム及び方法
EP1074217A1 (en) Floor reaction force measuring method and apparatus therefor
JP4279000B2 (ja) ３次元接地圧力値計測機能を有する靴
Kalamdani et al. Robots with sensitive feet
Kalamdani Development and characterization of a high-spatial-temporal-resolution foot-sole-pressure measurement system
CN210525083U (zh) 一种外骨骼机器人
CN206714760U (zh) 一种步态测量装置
CN208096194U (zh) 一种可穿戴足底阵列式三维测力系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant