CN109833044A - 一种站姿稳定性测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种站姿稳定性测量装置，包括两个结构相同的左脚平台和右脚平台与控制模块，所述左脚平台包括底座、支撑平台和梁式应变传感器，所述支撑平台位于底座的表面且与底座固定连接，所述支撑平台的表面覆盖有衬垫，所述衬垫与支撑平台的连接处设有放置槽，所述衬垫内嵌于放置槽内，所述支撑平台与底座之间设有梁式应变传感器，所述控制模块包括AD模块和单片机，所述AD模块的输出端与单片机相连接，所述AD模块的输入端通过数据线与梁式应变传感器相连接。本发明通过使用简单的设备和结构对人体站立的稳定性进行测试，利用两脚间压力差的大小来对站立时的稳定性进行判断，测试的方法更加简单，降低测试中的成本。
Description
技术领域
本发明涉及检测装置技术领域，具体为一种站姿稳定性测量装置。
背景技术
研究发现当人体平衡受到破坏时，站立动摇幅度增加，但是动摇速度下 降，北京林业大学李文彬教授课题组通过实验得出人体动摇程度随着劳动生 理负荷水平的增加而增加。人在平衡状态时，脚底对足下的压力变化幅度不 大，身体产生左右和前后摆动时，重心会相应发生变化。闭眼状态下身体重 心摆动与睁眼测量不同，以前后摆动为主。正常测量时，足底压力会随着重 心的变化加重或减轻。通过足底力值变化幅度的测量，可以能够判定出摆动 的程度。随着摆动幅度变化，足下的压力也会呈现相应的变化。因此选择用 足下力量波动程度来解释在单位时间内人体的摆动程度理论上存在一定的可 行性。
目前，市场中对于人体平衡性的测试，多通过足底压力分布情况进行检 测，从生物力学角度，通过密集高频的压力分布板测量人在静态或动态过程 中，脚底的轻微位移程度以及重心改变程度，这种测试方法和设备较为复杂， 实验的成本较高。为此，需要设计一种新的技术方案给予解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种站姿稳定性测量装置，通过使用简单的设备 和结构对人体站立的稳定性进行测试，利用两脚间压力差的大小来对站立时 的稳定性进行判断，测试的方法更加简单，降低测试中的成本。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种站姿稳定性测量装置， 包括两个结构相同的左脚平台和右脚平台与控制模块，所述左脚平台包括底 座、支撑平台和梁式应变传感器，所述支撑平台位于底座的表面且与底座固 定连接，所述支撑平台的表面覆盖有衬垫，所述衬垫与支撑平台的连接处设 有放置槽，所述衬垫内嵌于放置槽内，所述支撑平台与底座之间设有梁式应 变传感器，所述控制模块包括AD模块和单片机，所述AD模块的输出端与单 片机相连接，所述AD模块的输入端通过数据线与梁式应变传感器相连接， 所述单片机与上位机相连接，所述上位机内运行有labview程序，所述labview 程序界面上包括数值显示区域、按钮区域、压力表盘区域和图表显示区域。
作为上述技术方案的改进，所述AD模块采用HX711模块，所述HX711 模块带有128倍增益的24bitAD模块。
作为上述技术方案的改进，所述单片机采用STC89C52内核单片机，该单 片机通过更换应变片能实现多量程的转化。
作为上述技术方案的改进，所述梁式应变传感器采用电阻应变式压力传 感器，所述梁式应变传感器通过螺栓与底座的表面固定连接。
作为上述技术方案的改进，所述数值显示区域由两组数据组成，且分别 为最大值、最小值、均值、方差和标准差。
作为上述技术方案的改进，所述按钮区域包括“采集5秒数据”按钮、“采集 10秒数据”按钮、“数据分析”按钮和“停止”按钮。
作为上述技术方案的改进，所述压力表盘区域和图标显示区域一一对应。
作为上述技术方案的改进，操作方法如下：
1、运行上位机内的labview程序，显示labview程序界面，压力表盘区 域实时显示测量压力；
2、分别点击“采集5秒数据”按钮和“采集10秒数据”按钮，将采集的数 据保存在上位机内；
3、点击“数据分析”按钮，分别计算两组数据的最大值、最小值、均值、 方差和标准差，同时绘制测量时间内的曲线图。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明通过使用简单的设备和结构对人体站立的稳定性进行测试，利 用两脚间压力差的大小来对站立时的稳定性进行判断，测试的方法更加简单， 降低测试中的成本。
2、本发明通过在使用labview程序搭配单片机、AD模块和梁式应变传感 器，更加方便进行程序编写和测试，充分发挥labview程序良好的界面互动设 计和强大的数据处理能力。
附图说明
图1为本发明所述测量装置结构示意图；
图2为本发明所述左脚平台或右脚平台侧视结构示意图；
图3为本发明所述测量装置框架结构示意图；
图4为本发明所述labview程序界面结构示意图。
图中：左脚平台-1，右脚平台-2，控制模块-3，底座-4，支撑平台-5，梁 式应变传感器-6，衬垫-7，放置槽-8，AD模块-9，单片机-10，数据线-11，数 值显示区域-12，按钮区域-13，压力表盘区域-14，图表显示区域-15。
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。
请参阅图1-4本发明提供一种技术方案：一种站姿稳定性测量装置，包括 两个结构相同的左脚平台1和右脚平台2与控制模块3，所述左脚平台1包括 底座4、支撑平台5和梁式应变传感器6，所述支撑平台5位于底座4的表面 且与底座4固定连接，所述支撑平台5的表面覆盖有衬垫7，所述衬垫7与支 撑平台5的连接处设有放置槽8，所述衬垫7内嵌于放置槽8内，所述支撑平 台5与底座4之间设有梁式应变传感器6，所述控制模块3包括AD模块9和单片机10，所述AD模块9的输出端与单片机10相连接，所述AD模块9的 输入端通过数据线11与梁式应变传感器6相连接，所述单片机10与上位机相 连接，所述上位机内运行有labview程序，所述labview程序界面上包括数值 显示区域12、按钮区域13、压力表盘区域14和图表显示区域15，通过使用 简单的设备和结构对人体站立的稳定性进行测试，利用两脚间压力差的大小 来对站立时的稳定性进行判断，测试的方法更加简单，降低测试中的成本。
进一步改进地，所述AD模块9采用HX711模块，所述HX711模块带有 128倍增益的24bitAD模块9，通过使用HX711模块，可以将10mV的电压放 大128倍，然后采样输出24bitAD转换的值，单片机10通过指定时序将24bit 数据读出。
进一步改进地，所述单片机10采用STC89C52内核单片机，该单片机10 通过更换应变片能实现多量程的转化，通过使用STC89C52内核单片机10， 能够更加快速、方便的对不同的梁式应变传感器6进行校准。
进一步改进地，所述梁式应变传感器6采用电阻应变式压力传感器，所 述梁式应变传感器6通过螺栓与底座4的表面固定连接，通过使用螺栓将梁 式应变传感器6固定在底座4的表面，提高梁式应变传感器6对支撑平台5 表面压力检测的稳定性。
进一步改进地，如图4所示：所述数值显示区域12由两组数据组成，且 分别为最大值、最小值、均值、方差和标准差，通过在数值显示区域12的表 面分为两组数据，方便显示不同测试时间下的数据，方便操作人员查看和记 录。
进一步改进地，如图4所示：所述按钮区域13包括“采集5秒数据”按钮、 “采集10秒数据”按钮、“数据分析”按钮和“停止”按钮，通过设有采集5秒数据” 按钮、“采集10秒数据”按钮、“数据分析”按钮和“停止”按钮，方便操作人员操作 labview程序对控制模块3传达控制信号。
进一步改进地，如图1所示：所述压力表盘区域14和图标显示区域一一 对应，方便根据压力表盘区域14的数值变化直接在图标显示区域上绘制出曲 线图。
具体改进地，操作方法如下：
1、运行上位机内的labview程序，显示labview程序界面，压力表盘区 域14实时显示测量压力；
2、分别点击“采集5秒数据”按钮和“采集10秒数据”按钮，将采集的数 据保存在上位机内；
3、点击“数据分析”按钮，分别计算两组数据的最大值、最小值、均值、 方差和标准差，同时绘制测量时间内的曲线图。
本发明在使用时，运行上位机内的labview程序，将左脚平台1和右脚平 台2内的梁式应变传感器6分别与控制模块3相连接，然后将控制模块3与上 位机相连接，完成测试前的准备工作后，测试人员两脚分别站在左脚平台1 和右脚平台2上，梁式应变传感器6采集数据传递到控制模块3内的AD模块 9内，经过AD模块9处理后发送至单片机10内，单片机10对数据进行分析 和整理，传递至上位机内，且检测的压力数据通过labview程序界面上的压力 表盘区域14实时显示，操作人员点击“采集5秒数据”按钮后，将从此开始后 5秒内采集的数据保存在txt文档，再次点击“采集10秒数据”按钮，将从此开 始后10秒内采集的数据保存在txt文档，最后点击“数据分析”按钮后，将计算 采集的这一组数据的最大值、标准差、方差，两个采集数据分开计算，输出 记录的反应波动情况的平均值为数据的方差，采用测试设备对被试者进行5s 运动搜集数据，5s内的波动变化数据可以反映出被试者的平衡状态，数据波 动数值越小，证明两脚之间的压力差变化越小，即身体摆动的幅度越小，平衡性越高，数据波动数值越大，证明两脚之间的压力差变化越大，即身体摆 动的幅度越大，平衡性越差。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于 本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发 明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限 制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落 在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将 权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实 施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起 见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也 可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种站姿稳定性测量装置，包括两个结构相同的左脚平台(1)和右脚平台(2)与控制模块(3)，其特征在于：所述左脚平台(1)包括底座(4)、支撑平台(5)和梁式应变传感器(6)，所述支撑平台(5)位于底座(4)的表面且与底座(4)固定连接，所述支撑平台(5)的表面覆盖有衬垫(7)，所述衬垫(7)与支撑平台(5)的连接处设有放置槽(8)，所述衬垫(7)内嵌于放置槽(8)内，所述支撑平台(5)与底座(4)之间设有梁式应变传感器(6)，所述控制模块(3)包括AD模块(9)和单片机(10)，所述AD模块(9)的输出端与单片机(10)相连接，所述AD模块(9)的输入端通过数据线(11)与梁式应变传感器(6)相连接，所述单片机(10)与上位机相连接，所述上位机内运行有labview程序，所述labview程序界面上包括数值显示区域(12)、按钮区域(13)、压力表盘区域(14)和图表显示区域(15)，包括。
2.根据权利要求1所述的一种站姿稳定性测量装置，其特征在于：所述AD模块(9)采用HX711模块，所述HX711模块带有128倍增益的24bitAD模块。
3.根据权利要求1所述的一种站姿稳定性测量装置，其特征在于：所述单片机(10)采用STC89C52内核单片机，该单片机(10)通过更换应变片能实现多量程的转化。
4.根据权利要求1所述的一种站姿稳定性测量装置，其特征在于：所述梁式应变传感器(6)采用电阻应变式压力传感器，所述梁式应变传感器(6)通过螺栓与底座(4)的表面固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种站姿稳定性测量装置，其特征在于：所述数值显示区域(12)由两组数据组成，且分别为最大值、最小值、均值、方差和标准差。
6.根据权利要求1所述的一种站姿稳定性测量装置，其特征在于：所述按钮区域(13)包括“采集5秒数据”按钮、“采集10秒数据”按钮、“数据分析”按钮和“停止”按钮。
7.根据权利要求1所述的一种站姿稳定性测量装置，其特征在于：所述压力表盘区域(14)和图标显示区域一一对应。
8.根据权利要求1-7所述的一种站姿稳定性测量装置的操作方法，其特征在于：所述操作方法如下：
(1)、运行上位机内的labview程序，显示labview程序界面，压力表盘区域(14)实时显示测量压力；
(2)、分别点击“采集5秒数据”按钮和“采集10秒数据”按钮，将采集的数据保存在上位机内；
(3)、点击“数据分析”按钮，分别计算两组数据的最大值、最小值、均值、方差和标准差，同时绘制测量时间内的曲线图。
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