CN107506594A - 一种足部动作姿态识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种足部动作姿态识别系统，包括姿态检测模块、柔性角度传感器、压力传感器，所述姿态检测模块是由三轴地磁计，三轴加速度计，三轴陀螺仪构成，所述姿态检测模块设置在脚跟部，所述柔性角度传感器设置在前脚掌部，所述压力传感器设置在脚底，本发明体积小、重量轻，可以应用在各种脚部鞋履和穿戴服饰上，为用户的使用带来了极大方便。

Description

一种足部动作姿态识别系统

技术领域

本发明涉及足部动作姿态识别领域，具体是一种足部动作姿态识别系统。

背景技术

随着人民生活水平的不断提高，对身体健康重视的程度也越来越高，普通的脚部监测装置仅能显示运动步数，运动距离，消耗热量等运动数据，而足部姿态的检测，纠正不良姿态，以更佳的步伐姿态进行各种运动训练等需求是无法被满足的。因此，需要这一款智能设备来解决上述不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种足部动作姿态识别系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种足部动作姿态识别系统，包括姿态检测模块、柔性角度传感器、压力传感器，所述姿态检测模块是由三轴地磁计，三轴加速度计，三轴陀螺仪构成，所述姿态检测模块设置在脚跟部，所述柔性角度传感器设置在前脚掌部，所述压力传感器设置在脚底。

进一步的，足部动作姿态识别系统还包括电源、中央处理器、储存器、无线通信模块，所述电源分别与姿态检测模块、柔性角度传感器、压力传感器电性连接，所述姿态检测模块、柔性角度传感器、压力传感器分别连接中央处理器的信号输入端，所述中央处理器的信号输出端连接储存器的信号输入端，所述存储器的信号输出端连接无线通信模块，所述无线通信模块连接智能终端。

进一步的，所述姿态检测模块、柔性角度传感器、压力传感器与中央处理器可通过有线或无线的方式进行信号传递。

进一步的，所述电源、中央处理器、储存器、无线通信模块可根据情况选择任意位置安置，也可安置在姿态检测模块中。

本发明的有益效果是：

本发明结构提供一种足部动作姿态识别系统，根据前脚掌处的柔性角度传感器搭配脚跟处的三轴地磁计，三轴加速度计，三轴陀螺仪以及脚底的压力传感器得到的信息完成实时脚部姿态检测，准确地反映了用户的运动时的脚部动作，使用户直观地了解足部运动状况。本发明体积小、重量轻，可以应用在各种脚部鞋履和穿戴服饰上，为用户的使用带来了极大方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明系统结构示意图。

图2是脚部不同运动状态示意图。

图3是脚部另一不同运动状态示意图。

图4是脚部又一不同运动状态示意图。

图中：1、姿态检测模块，2、柔性角度传感器，3、压力传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种足部动作姿态识别系统，包括姿态检测模块1、柔性角度传感器2、压力传感器3，所述姿态检测模块1是由三轴地磁计，三轴加速度计，三轴陀螺仪构成，所述姿态检测模块1设置在脚跟部，所述柔性角度传感器2设置在前脚掌部，所述压力传感器3设置在脚底。

足部动作姿态识别系统还包括电源、中央处理器、储存器、无线通信模块，所述电源分别与姿态检测模块1、柔性角度传感器2、压力传感器3电性连接，所述姿态检测模块1、柔性角度传感器2、压力传感器3分别连接中央处理器的信号输入端，所述中央处理器的信号输出端连接储存器的信号输入端，所述存储器的信号输出端连接无线通信模块，所述无线通信模块连接智能终端。

姿态检测模块1、柔性角度传感器2、压力传感器3与中央处理器可通过有线或无线的方式进行信号传递。

电源、中央处理器、储存器、无线通信模块可根据情况选择任意位置安置，也可安置在姿态检测模块1中。

姿态检测模块1要用于识别脚踝部跖屈角度、背伸角度、跟骨在通过距下关节的斜行纵轴上内旋与外旋角度；柔性角度传感器2主要用于识别跖骨和趾骨的外展和内收的角度；压力传感器3主要用于识别足弓弧度，以及辅助识别脚部运动状态和姿态，结合以上传感器的数据即可实时得到脚部在各种情况下的姿态信息以及运动状态。

具体的方案如图1，拟定地坐标系为n系，脚的坐标系为b系，把姿态检测模块1安置在脚底，三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴地磁计分别得到b系下脚部的加速度值角速率值和地磁值用四元数得到重力加速度在b系下的方向向量然后用其与b系测得的加速度值 做向量积得到的修正量，用以修正陀螺仪偏差得到修正后的四元数，从而得到脚在n系下z轴上准确的方位信息，此时仅存在脚在n系x-y平面的方向误差。类似地，用修正后的四元数得到地磁方向在b系下的方向向量 然后用其与b系测得的地磁值做向量积得到的修正量，用以修正脚在n系下x-y平面的方向值，通过上述修正值对陀螺仪偏差的补偿，就得到了姿态角(θφψ)从而获悉脚踝为主的跖屈、背伸角度，以及跟骨在通过距下关节的斜行纵轴上内旋与外旋的角度，同时也得到了当脚踝活动时脚部相对n系准确的空间位置信息；本发明在前脚掌下安置柔性角度传感器，当我们脚掌弯曲时，柔性角度传感器被拉伸产生拉伸形变，由于前脚掌的运动方向几乎完全处于n系的x-z平面，所以柔性角度传感器的拉伸形变是绕着y轴产生的，形变量l与跖骨和趾骨的屈伸角度θ有一一对映的关系，从而也就得到了脚趾平面与脚面的弯曲程度；本发明在脚底安置压力传感器，当脚与地面接触或运动时，根据站立时脚底压力大小及面积的分布关系可以推测脚部足弓角度大小，运动时根据压力分布随时间的变化可以结合姿态检测模块1和柔性角度传感器2得到完整的脚部运动姿态，亦可知道脚部接触和离开地面的时间信息。结合图2、图3和图4中脚部的不同运动状态的不同运动信号，即可实时得到脚部在各种情况下的姿态信息，通过对在各种场景下的脚部姿态信息的分析，可以将用户的空间移动的时间、速率和位移等信息反馈给用户。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定，任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种足部动作姿态识别系统，其特征在于，包括姿态检测模块、柔性角度传感器、压力传感器，所述姿态检测模块是由三轴地磁计，三轴加速度计，三轴陀螺仪构成，所述姿态检测模块设置在脚跟部，所述柔性角度传感器设置在前脚掌部，所述压力传感器设置在脚底。

2.根据权利要求1所述的足部动作姿态识别系统，其特征在于,还包括电源、中央处理器、储存器、无线通信模块，所述电源分别与姿态检测模块、柔性角度传感器、压力传感器电性连接，所述姿态检测模块、柔性角度传感器、压力传感器分别连接中央处理器的信号输入端，所述中央处理器的信号输出端连接储存器的信号输入端，所述存储器的信号输出端连接无线通信模块，所述无线通信模块连接智能终端。

3.根据权利要求2所述的足部动作姿态识别系统，其特征在于，所述姿态检测模块、柔性角度传感器、压力传感器与中央处理器可通过有线或无线的方式进行信号传递。

4.根据权利要求2所述的足部动作姿态识别系统，其特征在于，所述电源、中央处理器、储存器、无线通信模块可根据情况选择任意位置安置，也可安置在姿态检测模块中。