CN109602422A - 足底穿戴装置和足底步态匹配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种足底穿戴装置和足底步态匹配方法，足底穿戴装置包括穿戴本体，穿戴本体包括本体内侧边和本体外侧边；第一压力检测组件，第一压力检测组件与穿戴本体固定连接，并邻近本体内侧边设置；第二压力检测组件，第二压力检测组件与穿戴本体固定连接，并邻近本体外侧边设置；惯性传感器，惯性传感器与穿戴本体可拆卸连接，并邻近第一压力检测组件设置，第一压力检测组件和第二压力检测组件均与惯性传感器电性连接；以及外部处理装置，惯性传感器与外部处理装置电性连接。本发明技术方案旨在实时检测足底穿戴装置的受力情况，从而准确判断使用者走路时的步态(足底内侧为主要支撑或足底外侧为主要支撑以及是否着地等等)，方便用户使用。

Description

足底穿戴装置和足底步态匹配方法

技术领域

本发明涉及穿戴装置技术领域，特别涉及一种足底穿戴装置和应用该足底穿戴装置的足底步态匹配方法。

背景技术

步态分析(gait analysis)是一种通过观察或采集行走时人体的姿态，得出并分析步态参数的技术，常见的步态参数包括空间参数(步幅、步长、步宽等)，时间参数(站立/摆动期、单步时间、步频等)，以及这些参数的左右脚的对称性、长期数据的稳定性等。步态分析在体育运动、医疗康复等方面发挥着非常重要的作用，并得到了广泛的应用和研究，常规的步态分析设备都需要足底穿戴装置，以检测步态的参数。

传统的足底穿戴装置一般有以下缺点：当需要检测足部步态时，需要用到大量的传感器，并且传感器的分布不合理，不能较好的实时检测足底穿戴装置的受力情况，从而无法准确判断使用者走路时的步态。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种足底穿戴装置，旨在实时检测足底穿戴装置的受力情况，从而准确判断使用者走路时的步态(足底内侧为主要支撑或足底外侧为主要支撑以及是否着地等等)，方便用户使用。

为实现上述目的，本发明提供的足底穿戴装置，包括：

穿戴本体，所述穿戴本体包括相对设置的本体内侧边和本体外侧边；

第一压力检测组件，所述第一压力检测组件与所述穿戴本体固定连接，并邻近所述本体内侧边设置；

第二压力检测组件，所述第二压力检测组件与所述穿戴本体固定连接，并邻近所述本体外侧边设置；

惯性传感器，所述惯性传感器与所述穿戴本体可拆卸连接，并邻近所述第一压力检测组件设置，所述第一压力检测组件和所述第二压力检测组件均与所述惯性传感器电性连接；

外部处理装置，所述惯性传感器与所述外部处理装置电性连接。

可选地，所述惯性传感器包括数据采集部和与所述数据采集部电性连接的传感组件，所述第一压力检测组件和所述第二压力检测组件均与所述数据采集部电性连接，所述传感组件与所述外部处理装置电性连接。

可选地，所述惯性传感器包括封装外壳，所述封装外壳的内腔壁凹陷形成安装槽，所述传感组件和所述数据采集部均固定于所述安装槽内；

所述封装外壳形成有至少一过线孔，所述过线孔连通所述安装槽和外部环境；

所述足底穿戴装置还包括线缆和与所述线缆连接的通信接头，所述线缆的部分穿过所述过线孔，并与所述惯性传感器电性连接。

可选地，所述穿戴本体包括第一支撑部、第二支撑部和第三支撑部，所述第一支撑部和所述第三支撑部分别设于所述第二支撑部的两端；

所述第一压力检测组件设于所述第一支撑部和所述第三支撑部；

所述第二压力检测组件设于所述第一支撑部、所述第二支撑部和所述第三支撑部；

所述惯性传感器设于所述第二支撑部；

所述第一支撑部、所述第二支撑部和所述第三支撑部之外边缘的至少部分形成所述本体内侧边和所述本体外侧边。

可选地，所述第一支撑部包括相对的第一内侧边和第一外侧边，所述第二支撑部包括相对的第二内侧边和第二外侧边，所述第三支撑部包括相对的第三内侧边和第三外侧边，所述第一内侧边、所述第二内侧边和所述第三内侧边共同形成所述本体内侧边，所述第一外侧边、所述第二外侧边、所述第三外侧边共同形成所述本体外侧边。

可选地，所述第一压力检测组件包括至少两第一传感器，一所述第一传感器设于所述第一支撑部，并邻近所述第一内侧边设置；

一所述第一传感器设于所述第三支撑部，并邻近所述第三内侧边设置；

且/或，所述第二压力检测组件包括至少两个第二传感器，两所述第二传感器分别设置于所述第一支撑部和所述第三支撑部均设置有至少一所述第二传感器，两个所述第二传感器并分别邻近所述第一外侧边和所述第三外侧边；

且/或，所述第二压力检测组件包括至少三个第二传感器，三所述第二传感器分别设置于所述第一支撑部、所述第二支撑部和所述第三支撑部均设置有至少一所述第二传感器，三个所述第二传感器并分别邻近所述第一外侧边、所述第二外侧边和所述第三外侧边。

可选地，所述穿戴本体包括鞋垫，所述鞋垫一表面凹陷形成所述固定槽，所述惯性传感器还包括封装外壳，所述封装外壳与所述固定槽过盈连接，所述封装外壳形成有容置腔，所述传感组件容置于所述容置腔内，并与所述封装外壳固定连接；

或者，所述鞋垫内形成有收容腔，所述封装外壳收容于所述收容腔内，并与所述收容腔的内壁抵接。

可选地，所述穿戴本体包括鞋底，所述惯性传感器还包括封装外壳，所述鞋底的侧面凹陷形成所述固定槽，所述封装外壳与所述固定槽过盈连接，所述封装外壳形成有容置腔，所述传感组件容置于所述容置腔内，并与所述封装外壳固定连接；

或者，所述鞋底内形成有收容腔，所述封装外壳收容于所述收容腔内，并与所述收容腔的内壁抵接。

可选地，所述封装外壳包括第一壳体第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体共同围合形成所述容置腔，所述第一壳体形成有至少一卡扣，所述第二壳体形成有至少一卡孔，所述卡扣卡接于所述卡孔，以使所述第一壳体和所述第二壳体可拆卸连接；

且/或，所述第一壳体的下表面凸起形成至少一定位柱，所述第二壳体的上表面凹陷形成至少一定位孔，所述定位柱插接于所述定位孔，以使所述第一壳体和所述第二壳体相互定位。

本发明还提出一种足底步态匹配方法，该足底步态匹配方法包括上述任一项的足底穿戴装置，该足底步态检测方法包括以下步骤：

获取当前第一压力检测组件、第二压力检测组件和惯性传感器的状态信息；

根据所述状态信息，匹配对应的预存步态参数；

根据匹配后的步态参数提取所述步态参数的步态信息，并进行反馈。

本发明的技术方案通过在穿戴本体设置邻近本体内侧边的第一压力检测组件和邻近本体外侧边的第二压力检测组件，当用户使用足底穿戴装置行走时，如果第一压力检测组件处检测到的压力大于第二压力检测组件处的压力，则可以准确判断使用者走路时的步态为足底内侧支撑，如果第一压力检测组件处件侧到的压力小于第二压力检测组件处的压力，则可以准确判断使用者走路时的步态为足底外侧支撑，如果第一压力检测组件处检测到的压力等于第二压力检测组件处的压力，则可以准确判断使用者走路时的步态为足底内侧和外侧共同支撑。由于惯性传感器具有检测和测量加速度、倾斜、冲击、振动、旋转和多自由度运动的功能，所以可以较好的检测人体行走时的步态参数。再通过外部处理装置接收并处理收集到的步态参数，获得步态信息。如此，本发明的技术方案可以较好的实时检测足底穿戴装置的受力情况，从而准确判断使用者走路时的步态(足底内侧为主要支撑或足底外侧为主要支撑以及是否着地等等)，方便用户使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明足底穿戴装置一实施例的结构示意图；

图2为本发明足底穿戴装置的穿戴本体一实施例的结构示意图；

图3为本发明足底穿戴装置又一实施例的结构示意图；

图4为本发明足底穿戴装置再一实施例的结构示意图；

图5为本发明足底穿戴装置再一实施例的具有传感器标注的结构示意图；

图6为本发明足底穿戴装置的惯性传感器一实施例的结构示意图；

图7为本发明足底穿戴装置的封装外壳一实施例的结构示意图；

图8为本发明足底步态匹配方法的流程步骤图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种足底穿戴装置100。

参照图1至图7，本发明技术方案提出的足底穿戴装置100包括：

穿戴本体10，所述穿戴本体10包括相对设置的本体内侧边11和本体外侧边13；

第一压力检测组件40，所述第一压力检测组件40与所述穿戴本体10固定连接，并邻近所述本体内侧边11设置；

第二压力检测组件50，所述第二压力检测组件50与所述穿戴本体10固定连接，并邻近所述本体外侧边13设置；

惯性传感器30，所述惯性传感器30与所述穿戴本体10可拆卸连接，并邻近所述第一压力检测组件40设置，所述第一压力检测组件40和所述第二压力检测组件50均与所述惯性传感器30电性连接；

外部处理装置20，所述惯性传感器30与所述外部处理装置20电性连接。

本发明的技术方案通过在穿戴本体10设置邻近本体内侧边11的第一压力检测组件40和邻近本体外侧边13的第二压力检测组件50，当用户使用足底穿戴装置100行走时，如果第一压力检测组件40处检测到的压力大于第二压力检测组件50处的压力，则可以准确判断使用者走路时的步态为足底内侧支撑，如果第一压力检测组件40处件侧到的压力小于第二压力检测组件50处的压力，则可以准确判断使用者走路时的步态为足底外侧支撑，如果第一压力检测组件40处检测到的压力等于第二压力检测组件50处的压力，则可以准确判断使用者走路时的步态为足底内侧和外侧共同支撑。由于惯性传感器30具有检测和测量加速度、倾斜、冲击、振动、旋转和多自由度运动的功能，所以可以较好的检测人体行走时的步态参数。再通过外部处理装置20接收并处理收集到的步态参数，获得步态信息。如此，本发明的技术方案可以较好的实时检测足底穿戴装置100的受力情况，从而准确判断使用者走路时的步态(足底内侧为主要支撑或足底外侧为主要支撑以及是否着地等等)，方便用户使用。

可以理解的是，第一压力检测组件40和第二压力检测组件50可以通过导线与惯性传感器30连接，从而使二者的电路导通。具体的，该第一压力检测组件40、第二压力检测组件50和惯性传感器30均设有连接端子，该连接端子采用导电材料制作，再将导线与连接端子固定连接，从而使第一压力检测组件40、第二压力检测组件50和惯性传感器30的电路导通。当然，还可以通过焊接的方式将第一压力检测组件40、第二压力检测组件50和惯性传感器30电路导通，并相互连接，该焊接的材料也可以采用导电材料。

参照图3、图4，在本申请的一实施例中，该穿戴装置还包括定位缺口70，该定位缺口70设置于穿戴装置的端部，并将本体内侧边11和本体外侧边13隔开，由于第一压力检测组件40和第二压力检测组件50的位置是相对固定的，要获得准确的检测结果，必须要使穿戴本体10的固定效果较好，设置定位缺口70可以便于使用者观察自己的穿戴是否正确，从而提高足底穿戴装置100的步态检测的准确度。

在本申请的一实施例中，所述足底穿戴装置100还包括环绕所述穿戴本体10设置的至少一固定带，所述固定带的两端分别与所述穿戴本体10相对的两侧固定连接。设置固定带方便穿戴者对足底穿戴装置100进行穿戴，方便用户使用。可以理解的是，固定带采用柔性材料制作，如此设置方便穿戴。并且还可以设置于固定带夹持的夹紧件(未图示)，通过夹紧件改变固定带与穿戴者的接触状态，该固定带的两端采用针线缝合固定，与穿戴本体10固定连接。

进一步地，所述足底穿戴装置100包括多个固定带，多个固定带间隔设置于穿戴本体10。设置多个固定带可以使穿戴者的穿戴更方便，从而方便足底穿戴装置100检测穿戴本体10与穿戴者的接触状态。

参照图6、图7，在本申请的一实施例中，所述惯性传感器30包括数据采集部3535和与所述数据采集部3535电性连接的传感组件31，所述第一压力检测组件40和所述第二压力检测组件50均与所述数据采集部3535电性连接，所述传感组件31与所述外部处理装置20电性连接。在本实施例中，将第一压力检测组件40和第二压力检测组件50连接至惯性传感器30，从而避免了单独传送数据造成的布线复杂，并且保证了穿戴本体10结构的稳定。可以理解的是，该数据采集部3535可以为功分器(合路器)，从而通过功分器将多路信号能量合成一路输出，便于信号的集成传输。

在本申请的一实施例中，所述惯性传感器30还包括封装外壳33，所述封装外壳33与所述穿戴本体10可拆卸连接，所述封装外壳33形成有容置腔337，所述传感组件31容置于所述容置腔337内，并与所述封装外壳33固定连接。

将传感组件31安装于封装外壳33内，在需要使用时，将封装外壳33安装于穿戴本体10的固定槽121内在不需要使用，将封装外壳33取出即可。或者需要清洁穿戴本体10时，可以直接将封装外壳33取出，或者由于将传感组件31封装于封装外壳33内，所以清洗穿戴本体10时清洗液不会进入封装外壳33，进而便于清洁。并且由于封装外壳33的保护，外部杂物不能影响传感组件31，足底穿戴装置100可以适用于湿度较大的测试环境，方便用户的使用和测试。具体的，传感组件31包括加速度计(或加速度传感计)和角速度传感器(陀螺)以及它们的单、双、三轴组合IMU(Inertial measurement unit，惯性测量单元)，AHRS(Automatic Heading Reference System，包括磁传感器的姿态参考系统)。

MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微电子机械系统)加速度计是利用传感质量的惯性力测量的传感器，通常由标准质量块(传感元件)和检测电路组成。IMU主要由三个MEMS加速度传感器及三个陀螺和解算电路组成。

该封装外壳33的材质可以采用塑料(塑料可选择硬质塑料，如ABS、POM、PS、PMMA、PC、PET、PBT、PPO等)，以及其他合成材料等。如此，更加有利于提升封装外壳33的设置稳定性，从而有效提升封装外壳33的实用性、可靠性、及耐久性。该封装外壳33的软硬适中，从而便于兼顾具有较好的支撑性和柔软性。

参照图7，在本申请的一实施例中，所述封装外壳33的内腔壁凹陷形成安装槽3331，所述传感组件31和数据采集部35均固定于所述安装槽3331内。设置安装槽3331便于容置传感组件31的各个部件，从而便于惯性传感器30正常工作。该数据采集部35还包括伸出封装外壳33的接口从而便于第一压力检测组件40和第二压力检测组件50的连接。

参照图7，在本申请的一实施例中，所述封装外壳33形成有至少一过线孔3333，所述过线孔3333连通所述安装槽3331和外部环境；

所述足底穿戴装置100还包括用以连接外部处理器的线缆50和与所述线缆50连接的通信接头70，所述线缆50的部分穿过所述过线孔3333，并与所述惯性传感器30电性连接。

参照图3至图6，在本实施例中，通过设置线缆50，使得惯性传感器30的数据可以实时传输，避免无线传输导致的信号丢失或者数据损坏，并且有线传输的传输速率较快，可以进行高性能的实时检测和控制。以及，通过设置通信接头70从而使足底穿戴装置100具备热插拔功能，收集人体步态。可以理解的是，该外部处理装置20可以包括PC、手机、处理终端以及嵌入式系统等，从而进行实时控制和数据采集，步态检测等工作。并且，该线缆50内可以集成信号线和电源线，从而使电源外置，不需要在穿戴本体10设置电池，避免了电池更换和电池泄露等问题。

在本申请的一实施例中，所述足底穿戴装置100还包括防水接头，所述防水接头套接于所述过线孔3333，将所述线缆50和所述过线孔3333的连接处密封，设置防水接头可以提高惯性传感器30的密封性。

参照图3、图4，在本申请的一实施例中，所述穿戴本体10包括第一支撑部15、第二支撑部17和第三支撑部19，所述第一支撑部15和所述第三支撑部19分别设于所述第二支撑部17的两端；

所述第一压力检测组件40设于所述第一支撑部15和所述第三支撑部19；

所述第二压力检测组件50设于所述第一支撑部15、所述第二支撑部17和所述第三支撑部19，所述第一支撑部15、所述第二支撑部17和所述第三支撑部19之外边缘的至少部分形成所述本体内侧边11和所述本体外侧边13。在本实施例中该第一支撑部15包括脚尖支撑区155和脚掌支撑区157，该第二支撑部17包括脚弓支撑区，该第三支撑部19包括脚跟支撑区，如此设置可以充分对使用者的足底进行支撑。由于人体的足弓为凹陷的，所以这个部分不参与人体的支撑，所以将第一压力检测组件40设于脚尖支撑区155、脚掌支撑区157以及脚跟支撑区，如此设置，可以简化足底穿戴装置100的传感器设置，减少了传感器的设置数量，并且能较好的实时检测使用者足底内侧的受力情况，方便使用。

以及，由于人体的足底外侧均参与人体支撑，将第二压力检测组件50分布于第一支撑部15、第二支撑部17和第三支撑部19，并邻近本体外侧边13，如此设置，可以很好的检测足底外侧的受力情况，方便使用。

在本申请的一实施例中，所述第一支撑部15包括相对的第一内侧边151和第一外侧边153，所述第二支撑部17包括相对的第二内侧边171和第二外侧边173，所述第三支撑部19包括相对的第三内侧边191和第三外侧边193，所述第一内侧边151、所述第二内侧边171和所述第三内侧边191共同形成所述本体内侧边11，所述第一外侧边153、所述第二外侧边173、所述第三外侧边193共同形成所述本体外侧边13。可以理解的是，设置多段内侧边形成本体内侧边11和多段外侧边形成本体外侧边13可以使穿戴本体10的外轮廓更圆滑，从而更加适配使用者的足底形状，节省足底穿戴装置100的安装空间。

参照图3，在本申请的一实施例中，所述第一压力检测组件40包括至少两第一传感器41，两所述第一传感器41均设于所述第一支撑部15，并邻近所述第一内侧边151设置；

所述第二压力检测组件50包括至少两个第二传感器51，两所述第二传感器51分别设置于所述第一支撑部15和所述第三支撑部19均设置有至少一所述第二传感器51，两个所述第二传感器51并分别邻近所述第一外侧边153和所述第三外侧边193。在本实施例中，将两第一传感器41设于第一支撑部15可以较好地实时检测第一支撑部15内侧的受力情况。再将第二传感器51设于第一支撑部15和第三支撑部19，可以较好地检测第一支撑部15外侧和第三支撑部19的受力情况，由于人体主要靠前脚掌和后脚跟支撑，如此，可以利用数量较少的传感器得到较准确的压力分布情况，方便用户使用。具体的，可以采用薄膜压力传感器检测足底的受力，薄膜片式压力传感器由于具有很高的灵敏度，常作为压力平衡检测器，用于高精度的流体压力侧量。其次，由于膜片分隔了被测试样(如某种气体试样)与平衡流体(测压系统中传递压力的流体，如氮气)，因此特别适用于需要保持高纯度、定容积或有剧毒、强腐蚀性等场合，可以很好地检测足底受力情况，方便使用。

参照图4，在本申请的一实施例中，所述第一压力检测组件40包括至少两第一传感器41，一所述第一传感器41设于所述第一支撑部15，并邻近所述第一内侧边151设置，另一所述第一传感器41设于所述第三支撑部19，并邻近所述第三内侧边191设置。在本实施例中，将第一传感器41分别设于第一支撑部15和第三支撑部19可以较好地实时检测第一支撑部15和第三支撑部19的受力情况。具体的，可以采用薄膜压力传感器检测足底的受力，薄膜片式压力传感器由于具有很高的灵敏度，常作为压力平衡检测器，用于高精度的流体压力侧量。其次，由于膜片分隔了被测试样(如某种气体试样)与平衡流体(测压系统中传递压力的流体，如氮气)，因此特别适用于需要保持高纯度、定容积或有剧毒、强腐蚀性等场合，可以很好地检测足底受力情况，方便使用。

在本申请的一实施例中，所述第二压力检测组件50包括至少三第二传感器51，三所述第二传感器51分别设置于所述第一支撑部15、所述第二支撑部17和所述第三支撑部19，并分别邻近所述第一外侧边153、所述第二外侧边173和所述第三外侧边193。在本实施例中，将第二传感器51分别设于第一支撑部15、第二支撑部17和第三支撑部19可以较好地实时检测第一支撑部15、第二支撑部17和第三支撑部19的受力情况。具体的，可以采用薄膜压力传感器检测足底的受力，薄膜片式压力传感器由于具有很高的灵敏度，常作为压力平衡检测器，用于高精度的流体压力侧量。其次，由于膜片分隔了被测试样(如某种气体试样)与平衡流体(测压系统中传递压力的流体，如氮气)，因此特别适用于需要保持高纯度、定容积或有剧毒、强腐蚀性等场合，可以很好地检测足底受力情况，方便使用。

参照图3、图4，在本申请的一实施例中，所述第一传感器41和所述第二传感器51交替设置于所述第一支撑部15；如此设置可以使第一传感器41和第二传感器51在第一支撑部15的分布更均匀，从而其受力检测的效果更好。

在本申请的一实施例中，所述第一传感器41和所述第二传感器51位于所述穿戴本体10的同一表面。穿戴本体10不同侧的压力会有一定的偏差，如此设置可以使传感器检测的足底受力情况更准确，从而方便使用。

在本申请的一实施例中，所述足底穿戴装置100还包括胶接件，所述胶接件将所述第一压力检测组件40和所述第二压力检测组件50胶接于所述穿戴本体10。设置胶接件可以很好的将第一压力检测组件40和第二压力检测组件50固定于穿戴本体10，并且成本较低，具体的，该胶接件可以为胶水。

在本申请的一实施例中，所述穿戴本体10包括鞋垫，所述鞋垫的的一表面凹陷形成固定槽121，所述封装外壳33与所述固定槽121过盈连接；通过封装外壳33与鞋垫的过盈连接，使鞋垫可以单独用作人体步态的分析和检测，设置固定槽121便于惯性传感器30与穿戴本体10的可拆卸连接。可以理解的是，鞋垫可以与任一鞋底连接，当用户需要使用时，将惯性传感器30连接于鞋垫，再将鞋垫安置于鞋底，该穿戴本体10还包括连接于鞋底的鞋面90，从而便于用户使用穿戴本体10。

或者，所述穿戴本体10包括鞋底，所述鞋底的侧面凹陷形成固定槽121，所述封装外壳33与所述固定槽121过盈连接。当用户需要使用时，将惯性传感器30从侧面塞入鞋底，从而使线缆50自鞋底向外延伸，便于线缆50与其他设备连接。设置固定槽121便于惯性传感器30与穿戴本体10的可拆卸连接。可以理解的是，该穿戴本体10的材质可以为橡胶或者布料或者其他适用于人体穿戴材料的结合等。

在本申请的一实施例中，所述固定槽121还设有柔性挡边，所述柔性挡边环绕所述固定槽121的槽口设置，所述柔性挡边将所述封装外壳限位于所述固定槽121内，由于足底穿戴装置100的使用环境复杂，设置柔性挡边可以防止振动的状态下，惯性传感器30从固定槽121滑出。具体的，该柔性挡边的材质可以为橡胶件，橡胶件(橡胶的可以选择天然橡胶或合成橡胶)橡胶属于完全无定型聚合物，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状，可以很好地便于惯性传感器30安装于固定槽121内，并且具有较好的限位功能。或者柔性挡边的材质可以为硅胶件(可选择有机硅胶或无机硅胶)，硅胶具有较好的化学稳定性并且具备较好的柔韧性，同样可以很好地便于惯性传感器30安装于固定槽121内，并且具有较好的限位功能。或者该柔性挡边的材质可以为皮革件，皮革是经脱毛和鞣制等物理、化学加工所得到的已经变性不易腐烂的动物皮。革是由天然蛋白质纤维在三维空间紧密编织构成的，其表面有一种特殊的粒面层，具有自然的粒纹和光泽，手感舒适，并且具备较好的弹性形变功能，可以很好地便于惯性传感器30安装于固定槽121内，并且具有较好的限位功能。

参照图7，在本申请的一实施例中，所述封装外壳33包括第一壳体331和与所述第一壳体331可拆卸连接的第二壳体333，所述第一壳体331与所述第二壳体333共同围合形成所述容置腔337，所述固定槽121和所述过线孔3333设于所述第二壳体333。设置相互可拆卸的第一壳体331和第二壳体333，使得传感组件31可以较好的安装于封装外壳33内，并且当传感组件31损坏时，可以及时更换传感组件31，保证足底穿戴装置100的检测稳定性和优良性。在本实施例中，该封装外壳33大致呈底部为矩形的直四棱柱状体，如此设置，结构简单，易于成型，生产成本较低。

在本申请的一实施例中，所述第一壳体331形成有至少一卡扣3311，所述第二壳体333形成有至少一卡孔3335，所述卡扣3311卡接于所述卡孔3335，以使所述第一壳体331和所述第二壳体333可拆卸连接；通过卡扣3311和卡孔3335的相互卡接可以很好地实现第一壳体331和第二壳体333的可拆卸连接，可以理解的是，该卡扣3311和卡孔3335的数量可以根据实际需要进行设定，优选的，设置多个所述卡扣3311和卡扣3311沿所述固定槽121的周向间隔设置，从而可以是第一壳体331和第二壳体333的固定效果很好，进而很好保护传感组件31。该第二壳体333还形成有与一卡孔3335连通的通孔3339，卡扣3311的扣接部分伸入该通孔3339，当需要对第一壳体331进行拆卸时，通过抵接件推动卡扣3311，使其脱离通孔3339即可。

在本申请的一实施例中，所述第一壳体331的下表面凸起形成至少一定位柱3313，所述第二壳体333的上表面凹陷形成至少一定位孔3337，所述定位柱3313插接于所述定位孔3337，以使所述第一壳体331和所述第二壳体333相互定位；设置定位柱3313可以便于第一壳体331和第二壳体333的安装，提高二者的装配效率和装配精准度。

在本申请的一实施例中，所述第一壳体331和所述第二壳体333均形成有连接孔，所述足底穿戴装置100还包括连接件，所述连接件穿过所述连接孔，将所述第一壳体331和所述第二壳体333可拆卸连接；设置连接件和连接孔的配合同样可以实现较好的可拆卸连接，具体的，该连接件可以为螺接件或插销，该连接孔可以为螺纹孔或者插接孔，均可较好的实现固定效果。

在本申请的一实施例中，所述足底穿戴装置100还包括胶接件，所述胶接件将所述第一壳体331和所述第二壳体333可拆卸胶接，设置胶接件将第一壳体331和第二壳体333可拆卸固定，具体的，该胶接件可以为胶水，胶水的成本较低，同样可以实现较好的可拆卸连接。

本发明还提出一种应用上述足底穿戴装置100的足底步态匹配方法，该足底步态匹配方法包括以下步骤：

参照图8，步骤S10；获取当前第一压力检测组件、第二压力检测组件和惯性传感器的状态信息；

在本实施例中，当足底穿戴装置100启动时，用户在步态信息获取模块发出对步态进行检测和匹配的指令，从而外部处理装置获取第一压力检测组件40、第二压力检测组件50和惯性传感器30的当前状态。在本申请的一实施例中，该状态包括第一压力检测组件40的第一传感器41的第一受压状态、第二压力检测组件50的第二传感器51的第二受压状态，以及惯性传感器30的加速度计和角速度传感器的姿态。从而可以得到较为准确的足底受压的压力状态。

下面以图4、图5实施例的方案进行讲解。

该第一压力检测组件40的第一传感器41的第一受压状态包括：第一前部受压状态和第一后部受压状态，该第一前部受压状态由位于第一支撑部15的第一传感器41检测，该第一后部受压状态由位于第三支撑部19的第一传感器41进行检测。该第二压力检测组件50的第二传感器51的第二受压状态包括：第二前部受压状态、中部受压状态和第二后部受压状态，该第二前部受压状态由位于第一支撑部15的第二传感器51检测，该中部受压状态由位于所述第二支撑部17的第二传感器51进行检测，该第二后部受压状态由位于第三支撑部19的第二传感器51进行检测。如此，可以细致地获得人体足底各个部分的压力分布，使得匹配的结果更为准确。可以理解的是每一受压状态即为传感器检测该位置是否受到脚底压合以及受到的压力的大小。

优选地，在实际应用过程中，并不需要每次终端开始时，均弹出步态信息获取模块。

参照图5，下面定义位于脚尖支撑区的第一传感器41为①号传感器；

定义位于脚尖支撑区的第二传感器51为②号传感器；

定义位于脚掌支撑区的第一传感器41为③号传感器；

定义位于脚掌支撑区的第二传感器51为④号传感器；

定义位于第二支撑部17的第二传感器51为⑤号传感器；

定义位于第三支撑部19的第一传感器41为⑥号传感器；

定义位于第三支撑部19第二传感器51为⑦号传感器。

下面以各传感器定义后的名称进行详述，此时足底穿戴装置100的数量为两个，以适配人体的两个足部；

步骤S20；根据所述状态信息，匹配对应的预存步态参数；

在本实施例中，预设每一状态与一步态参数的一一映射关系；具体的，步态参数包括：

内外翻步态参数，所述内外翻步态参数包括第一步态参数和第二步态参数；

该第一步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为②号传感器、④号传感器、⑤号传感器、⑦号传感器的压力之和大于①号传感器、③号传感器、⑥号传感器的压力之和；或者①号传感器、③号传感器、⑥号传感器中至少一传感器受力为0；

该第二步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为②号传感器、④号传感器、⑤号传感器、⑦号传感器的压力之和小于①号传感器、③号传感器、⑥号传感器的压力之和；或者②号传感器、④号传感器、⑤号传感器、⑦号传感器中至少一传感器受力为0；

着地步态参数，所述着地步态参数包括第三步态参数、第四步态参数、第五步态参数、第六步态参数和第七步态参数；

该第三步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为传感器的受压顺序是⑥号传感器、⑦号传感器→⑤号传感器→③号传感器、④号传感器→①号传感器、②号传感器；

该第四步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为传感器的受压顺序是①号传感器、②号传感器、③号传感器、④号传感器→⑤号传感器→⑥号传感器、⑦号传感器；

该第五步态参数在两足底穿戴装置100中判断，具体为两足底穿戴装的①号传感器、②号传感器、③号传感器、④号传感器交替受压；

该第六步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为⑥号传感器、⑦号传感器压力较大，⑤号传感器压力适中，③号传感器、④号传感器压力较小；

该第七步态参数在两足底穿戴装置100中判断，具体为两足底穿戴装置100的⑥号传感器、⑦号传感器交替受压；

步伐状态参数，所述步伐状态参数包括第八步态参数、第九步态参数、第十步态参数、第十一步态参数、第十二步态参数、第十三步态参数和第十四步态参数；

该第八步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为⑥号传感器、⑦号传感器受压；

该第九步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为③号传感器、④号传感器受压；

该第十步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为①号传感器、②号传感器受压；

该第十一步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为⑥号传感器、⑦号传感器持续受压；

该第十二步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为③号传感器、④号传感器、⑥号传感器、⑦号传感器持续受压；

该第十三步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为③号传感器、④号传感器持续受压；

该第十三步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为①号传感器、②号传感器、③号传感器、④号传感器持续受压；

在本实施例中，“交替”、“持续”的时长由计时器或时间控制逻辑进行控制，具体可以根据实际需要进行限定，在此不做赘述。

步骤S30；根据匹配后的步态参数提取所述步态参数的步态信息，并进行实时反馈。

在本实施例中，每一步态参数与一步态信息具有一一对应的映射关系，具体的，第一步态参数对应第一步态信息，该第一步态信息为足内翻；

第二步态参数对应第二步态信息，该第二步态信息为足外翻；

第三步态参数对应第三步态信息，该第三步态信息为正常着地；

第四步态参数对应第四步态信息，该第四步态信息为前脚掌先着地；

第五步态参数对应第五步态信息，该第五步态信息为前脚掌着地支撑只到离开；

第六步态参数对应第六步态信息，该第六步态信息为没有蹬地；

第七步态参数对应第七步态信息，该第七步态信息为足后跟振动；

第八步态参数对应第八步态信息，该第八步态信息为足后跟着地；

第九步态参数对应第九步态信息，该第九步态信息为前脚掌着地；

第十步态参数对应第十步态信息，该第十步态信息为脚尖着地；

第十一步态参数对应第十一步态信息，该第十一步态信息为脚后跟着地；

第十二步态参数对应第十二步态信息，该第十二步态信息为全脚掌着地；

第十三步态参数对应第十三步态信息，该第十三步态信息为后跟离地但是未蹬地离开；

第十四步态参数对应第十四步态信息，该第十四步态信息为正在蹬地离开；

上述步态信息可以通过有线传输或无线传输至终端，从而便于用户对步态确认，准确检测了用户每个时段足底的步态，方便使用。在本实施例中，步态信息的反馈时间间隔可以根据实际需要进行设定，只要便于用户使用即可，在此不做限定。

所述步态参数还包括支撑步态参数和运动步态参数；

该支撑步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为通过惯性传感器30的加速度计和角速度传感器计算得到的步行姿态角与预设的标准步行姿态角之差，与标准步行姿态角的比值的范围小于等于5％；该支撑步态参数与支撑步态信息呈对应关系，若比值范围小于等于百分之五，则判定足底穿戴装置100处于与地面完全接触的状态(第十五步态信息)。

该运动步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为通过惯性传感器30的加速度计和角速度传感器计算得到的步行姿态角与预设的标准步行姿态角之差，与标准步行姿态角的比值的范围大于5％。该运动步态参数与运动步态信息呈对应关系，若比值范围大于百分之五，则判定足底穿戴装置100处于运动的过程(第十六步态信息)。

所述运动步态参数还包括第一运动步态参数和第二运动步态参数；

所述第一运动步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为在摆动过程中，惯性传感器30反馈的倾斜(pitch)角(该倾斜角为惯性传感器30与重力方向的夹角/踝关节背伸的角度)；在摆动过程中(具体判断可以先通过第十四步态参数)，若该pitch角度很小，则可说明患者在运动过程中具有足下垂的状况(第十七步态信息)。

所述第二运动步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为惯在脚落地的时候，惯性传感器30反馈的翻转(roll)角(该翻转角为踝关节内收外展角度)数值是否邻近预设的标准翻转角；在落地时(具体判断可以先通过第十一步态信息)，若该roll角不在0附近，则可说明使用者存在足内翻或者足外翻的状况(第十八步态信息)。

所述支撑步态参数还包括第一支撑步态参数和第二支撑步态参数；

所述第一支撑步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为在全脚掌着地时，惯性传感器30反馈的偏转(yaw)角度(该偏转角为踝关节内旋外旋角度)；在全脚掌支撑时(具体判断可以先通过第十二步态信息)，若yaw角的数值较大或较小，则可以判断使用者的足内八或者足外八(第十九步态信息)。

所述第二支撑步态参数在至少一足底穿戴装置100中判断，具体为在全脚掌着地时，惯性传感器30反馈的倾斜(pitch)角(该倾斜角为惯性传感器30与重力方向的夹角/踝关节背伸的角度)是否为0；在全脚掌支撑时(具体判断可以先通过第十二步态信息)，若pitch角的数值不为0，则可以判断使用者支撑时是前脚掌着地，使用者的足弓存在问题(第二十步态信息)。

进一步地，如果使用者在运动时只有加速度维度的波动，并没有角速度维度的波动，可以说明使用者在运动过程中膝关节和踝关节并未转动，存在不正常的运动步态。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种足底穿戴装置，其特征在于，包括：

穿戴本体，所述穿戴本体包括相对设置的本体内侧边和本体外侧边；

第一压力检测组件，所述第一压力检测组件与所述穿戴本体固定连接，并邻近所述本体内侧边设置；

第二压力检测组件，所述第二压力检测组件与所述穿戴本体固定连接，并邻近所述本体外侧边设置；

惯性传感器，所述惯性传感器与所述穿戴本体可拆卸连接，并邻近所述第一压力检测组件设置，所述第一压力检测组件和所述第二压力检测组件均与所述惯性传感器电性连接；

外部处理装置，所述惯性传感器与所述外部处理装置电性连接。

2.如权利要求1所述的足底穿戴装置，其特征在于，所述惯性传感器包括数据采集部和与所述数据采集部电性连接的传感组件，所述第一压力检测组件和所述第二压力检测组件均与所述数据采集部电性连接，所述传感组件与所述外部处理装置电性连接。

3.如权利要求2所述的足底穿戴装置，其特征在于，所述惯性传感器包括封装外壳，所述封装外壳的内腔壁凹陷形成安装槽，所述传感组件和所述数据采集部均固定于所述安装槽内；

所述封装外壳形成有至少一过线孔，所述过线孔连通所述安装槽和外部环境；

所述足底穿戴装置还包括线缆和与所述线缆连接的通信接头，所述线缆的部分穿过所述过线孔，并与所述惯性传感器电性连接。

4.如权利要求1至3中任一项所述的足底穿戴装置，其特征在于，所述穿戴本体包括第一支撑部、第二支撑部和第三支撑部，所述第一支撑部和所述第三支撑部分别设于所述第二支撑部的两端；

所述第一压力检测组件设于所述第一支撑部和所述第三支撑部；

所述第二压力检测组件设于所述第一支撑部、所述第二支撑部和所述第三支撑部；

所述惯性传感器设于所述第二支撑部；

所述第一支撑部、所述第二支撑部和所述第三支撑部之外边缘的至少部分形成所述本体内侧边和所述本体外侧边。

5.如权利要求4所述的足底穿戴装置，其特征在于，所述第一支撑部包括相对的第一内侧边和第一外侧边，所述第二支撑部包括相对的第二内侧边和第二外侧边，所述第三支撑部包括相对的第三内侧边和第三外侧边，所述第一内侧边、所述第二内侧边和所述第三内侧边共同形成所述本体内侧边，所述第一外侧边、所述第二外侧边、所述第三外侧边共同形成所述本体外侧边。

6.如权利要求5所述的足底穿戴装置，其特征在于，所述第一压力检测组件包括至少两第一传感器，两所述第一传感器均设于所述第一支撑部，并邻近所述第一内侧边设置；

所述第二压力检测组件包括至少两个第二传感器，两所述第二传感器分别设置于所述第一支撑部和所述第三支撑部均设置有至少一所述第二传感器，两个所述第二传感器并分别邻近所述第一外侧边和所述第三外侧边；

或者，所述第一压力检测组件包括至少两第一传感器，一所述第一传感器设于所述第一支撑部，并邻近所述第一内侧边设置；

一所述第一传感器设于所述第三支撑部，并邻近所述第三内侧边设置；

所述第二压力检测组件包括至少三个第二传感器，三所述第二传感器分别设置于所述第一支撑部、所述第二支撑部和所述第三支撑部均设置有至少一所述第二传感器，三个所述第二传感器并分别邻近所述第一外侧边、所述第二外侧边和所述第三外侧边。

7.如权利要求6所述的足底穿戴装置，其特征在于，所述穿戴本体包括鞋垫，所述鞋垫一表面凹陷形成所述固定槽，所述封装外壳与所述固定槽过盈连接，所述封装外壳形成有容置腔，所述传感组件容置于所述容置腔内，并与所述封装外壳固定连接；

或者，所述鞋垫内形成有收容腔，所述封装外壳收容于所述收容腔内，并与所述收容腔的内壁抵接。

8.如权利要求7所述的足底穿戴装置，其特征在于，所述穿戴本体包括鞋底，所述鞋底的侧面凹陷形成所述固定槽，所述封装外壳与所述固定槽过盈连接，所述封装外壳形成有容置腔，所述传感组件容置于所述容置腔内，并与所述封装外壳固定连接；

或者，所述鞋底内形成有收容腔，所述封装外壳收容于所述收容腔内，并与所述收容腔的内壁抵接。

9.如权利要求7或8所述的足底穿戴装置，其特征在于，所述封装外壳包括第一壳体第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体共同围合形成所述容置腔，所述第一壳体形成有至少一卡扣，所述第二壳体形成有至少一卡孔，所述卡扣卡接于所述卡孔，以使所述第一壳体和所述第二壳体可拆卸连接；

且/或，所述第一壳体的下表面凸起形成至少一定位柱，所述第二壳体的上表面凹陷形成至少一定位孔，所述定位柱插接于所述定位孔，以使所述第一壳体和所述第二壳体相互定位。

10.一种足底步态匹配方法，其特征在于，该足底步态匹配方法包括权利要求1至9中任一项的足底穿戴装置，该足底步态检测方法包括以下步骤：

获取当前第一压力检测组件、第二压力检测组件和惯性传感器的状态信息；

根据所述状态信息，匹配对应的预存步态参数；

根据匹配后的步态参数提取所述步态参数的步态信息，并进行反馈。