CN109875561A - 一种脚底压力信息采集鞋 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脚底压力信息采集鞋，包括pcb板和鞋体；鞋体子包括鞋垫、鞋底、前鞋壳、后鞋壳，鞋垫与下方的鞋底连接，鞋底有走线槽和减重槽，鞋底与下方的前鞋壳和后鞋壳连接；鞋体内有安装孔，贯穿鞋底和鞋垫，用于安放压力传感器，压力传感器固定在鞋壳上；鞋体两侧和后跟安装有绑带固定件；绑带固定件与前鞋壳、后鞋壳连接。pcb板用于采集脚压力信号，包括电源部分和信号处理部分。本发明可以解决现有脚底压力采集装置不能准确采集脚底各部位的压力，步态与真实步态差异较大，导致步态分析不准确的问题。本发明可在行进过程中实时的反馈脚底各部位压力的信息，步态分析更为准确，且结构层次分明，固定简单，整体重量小。

Description

一种脚底压力信息采集鞋

技术领域

本发明属于机器人脚底压力检测领域，具体涉及一种脚底压力信息采集鞋。

背景技术

机器人的设计一直是一个经久不衰的课题。随着科学技术的发展，机器人已经从小说和电影中逐渐走进我们的日常生活、工业农业生产以及医疗服务、国防事业等。其中可穿戴的下肢外骨骼机器人可以帮助残疾人复健或恢复部分行动能力，这项技术已经成为了因为下肢功能丧失而瘫痪的人的希望，要带动人体下肢运动，机器人的步态分析是很重要的一环，这就需要对机器人脚底压力进行分析，得出人所处状态，按照合理规划控制机器人带动人行走。

现有技术中对于脚底压力的采集装置都比较简单，大多数都直接采用一块金属板，将压力传感器嵌入其中。这种方法的好处是强度大，寿命长，但也具有较大弊端，直接采用金属底容易打滑，脚掌不能弯曲，与人体步态有较大差异，固定不牢靠，不美观等问题。还有直接使用柔性材质的鞋垫，太软的材质不能承重，而且对于压力传感器的要求较高。目前大多数的压力信息采集鞋都只能测量脚底的局部压力，不能很全面的测量到在行走过程中脚底的压力，导致步态分析不准确。

发明内容

为了解决现有压力采集装置不能全面采集脚底各部位的压力，步态与真实步态差异较大的问题，本发明提供了一种脚底压力信息采集鞋。

一种脚底压力信息采集鞋，其特征在于：包括pcb板和鞋体；所述鞋体包括鞋垫、鞋底、前鞋壳、后鞋壳；所述鞋垫左右两边有梯形槽，鞋垫与下方的鞋底连接；所述鞋底的上平面有走线槽和减重槽，鞋底与下方的前鞋壳、后鞋壳连接；所述鞋体有安装孔，用于安放压力传感器；所述压力传感器固定在前鞋壳和后鞋壳上；所述鞋体两侧和后跟安装有绑带固定件；所述绑带固定件与前鞋壳、后鞋壳连接，并且绑带固定件内侧有凸台。

优选地，鞋体内的安装孔贯穿鞋垫与鞋底，孔内装有压力传感器；所述压力传感器一共有7个，固在前鞋壳和后鞋壳上，并且压力传感器固定后高出鞋垫1到6毫米。

优选地，7个压力传感器安装的位置是大脚趾部位1个，前脚掌2个，脚掌心2个，脚后跟2个。

优选地，压力传感器与pcb板之间电连接，压力模拟信号接至pcb板放大电路的输入端。经过放大滤波，传至微处理器转换成数字信号，再传给控制端进行步态分析。

优选地，鞋底底面有凹槽，前鞋壳和后鞋壳的底形状不规则，前鞋壳和后鞋壳的底刚好可以嵌入鞋底底面的凹槽中。

优选地，所述绑带固定件的凸台嵌入鞋垫左右的槽中；所述鞋体一侧的绑带固定件上有承接板，用来承接机器人机架。

优选地，鞋垫与鞋底，鞋底与前鞋壳、后鞋壳的连接方式都是钢丝螺套；绑带固定件与前鞋壳、后鞋壳螺纹连接。

优选地，鞋垫和鞋底的材料是缓冲材料；前鞋壳、后鞋壳和绑带固定件的材料是合金。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过合理设计，实现对机器人脚底压力信息的采集，处理，传输。可在行走过程中实时的反馈脚底各部位压力的信息，步态分析更为准确。本压力信息采集鞋可以防滑，在行走过程中脚掌可以弯曲，整体动作过程接近人的真实步态，结构层次分明，固定简单，整体重量小，轻巧。

附图说明

图1为实施例一所述的脚底压力信息采集鞋的外形图。

图2为实施例一所述的脚底压力信息采集鞋的鞋垫示意图。

图3为实施例一所述的脚底压力信息采集鞋的鞋底示意图。

图4为实施例一所述的脚底压力信息采集鞋的鞋壳示意图。

图5为实施例一所述的脚底压力信息采集鞋的电气示意图。

图中：1、前鞋壳；2、鞋底；3、鞋垫；1-2-3、鞋体；4、绑带固定件；5、压力传感器；6、后鞋壳；7、减重槽；8、安装孔；9、走线槽；10、梯形槽；11、螺纹孔。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

在本专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上方”、“下方”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。需要指出的是，所有附图均为示例性的表示。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本专利做进一步的详细描述。

实施例

如图1所示，本实施例的一种脚底压力信息采集鞋，包括pcb板和鞋体1-2-3；所述鞋体1-2-3包括鞋垫3、鞋底2、前鞋壳1、后鞋壳6；所述鞋垫3左右两边有梯形槽10，鞋垫3与下方的鞋底2连接；所述鞋底2有走线槽9和减重槽7，鞋底2与下方的前鞋壳1、后鞋壳6连接；所述鞋体内有安装孔8，用于安放压力传感器5；所述压力传感器5固定在前鞋壳1和后鞋壳6上；所述鞋体1-2-3两侧和后跟安装有绑带固定件4；所述绑带固定件4与前鞋壳1、后鞋壳6连接，并且绑带固定件4内侧有凸台。

结合图1、2、3，所述安装孔8贯穿鞋垫3与鞋底2，里面装有压力传感器5；所述压力传感器5一共有7个，通过螺纹与前鞋壳1和后鞋壳6连接，并且压力传感器5固定后高出鞋垫1到6毫米。这种方式固定稳定，固定后高出鞋垫1到6毫米可以防止压力传感器过定位，使测量更加精准。

如图1所示，所述7个压力传感器5安装的位置是大脚趾部位1个，前脚掌2个，脚掌心2个，脚后跟2个，这种布局使鞋子即使在行走过程中也能实时采集脚底各部位的压力信息，步态分析更加准确，全面。

压力传感器与pcb板之间电连接，压力传感器的信号输出端与pcb板的接插口连接，接至放大电路的输入端。

如图2、3、4，所述鞋垫3和鞋底2的材质是缓冲材料，鞋壳分为前鞋壳1和后鞋壳6，用合金材料，这样的设计保证脚掌可以弯曲，接近真实的步态，不仅机械性能好，耐磨，而且具有一定承重能力。

如图4，鞋底2底面有凹槽，前鞋壳1和后鞋壳6的底形状不规则，刚好可以嵌入鞋底2底面的凹槽中，使得与地面的接触面是金属材料和缓冲材料交错放置的设计，具有增加缓冲和摩擦，防滑、减震的优点。

如图1，绑带固定件4的凸台嵌入鞋垫3左右的槽10中，使得固定更稳定，契合，设置成凹槽的形式还有减重的作用。鞋体1-2-3一侧的绑带固定件4-2上有承接板，用来承接机器人机架，绑带固定件4-3还具有限位作用，防止脚前后滑动。

如图3所示，鞋底上的走线槽9，加上专门的减重槽7，即方便走线，又能减轻鞋子的重量。

所述鞋垫3与鞋底2，鞋底2与前鞋壳1、后鞋壳6连接方式都是钢丝螺套，具有连接强度高，抗震，抗冲击，耐磨损的优点，还可以防止由于机架和人体重量压在鞋外侧的承接板上，受力不均导致鞋子分层损坏。

如图5，本发明提供的一种脚底压力信息采集鞋，在使用时，使用者穿着自己的鞋子踩在压力信息采集鞋上，通过绑带固定件进行固定，在行走过程中，重力压在鞋子某一部分，pcb板采集压力传感器的信号，经过放大滤波后，输入到微处理器，微处理器将模拟信号转换成数字信号，再将结果输出，由控制端进行步态分析。本发明采集信息全面，与真实步态差异较小，便于准确进行步态分析，还具有机械性能好，防滑，轻巧的优点。

Claims (8)

1.一种脚底压力信息采集鞋，其特征在于：包括pcb板和鞋体（1-2-3）；所述鞋体（1-2-3）包括鞋垫（3）、鞋底（2）、前鞋壳（1）、后鞋壳（6）；所述鞋垫（3）左右两边有梯形槽（10），鞋垫（3）与下方的鞋底（2）连接；所述鞋底（2）上平面有走线槽（9）和减重槽（7），鞋底（2）与下方的前鞋壳（1）、后鞋壳（6）连接；所述鞋体（1-2-3）内有安装孔（8），用于安放压力传感器（5）；所述压力传感器（5）固定在前鞋壳（1）和后鞋壳（6）上；所述鞋体（1-2-3）两侧和后跟安装有绑带固定件（4）；所述绑带固定件（4）与前鞋壳（1）、后鞋壳（6）连接，并且绑带固定件（4）内侧有凸台。

2.根据权利要求1所述的一种脚底压力信息采集鞋，其特征在于安装孔（8）贯穿鞋垫（3）与鞋底（2），孔内装有压力传感器（5）；所述压力传感器（5）与前鞋壳（1）和后鞋壳（6）通过螺纹连接，压力传感器（5）固定后高出鞋垫1到6毫米。

3.根据权利要求2所述的一种脚底压力信息采集鞋，其特征在于压力传感器（5）一共有7个，安装的位置是大脚趾部位1个，前脚掌2个，脚掌心2个，脚后跟2个。

4.根据权利要求1所述的一种脚底压力信息采集鞋，其特征在于压力传感器（5）与pcb板之间电连接，压力模拟信号接至pcb板放大电路的输入端，经过放大滤波，传至微处理器转换成数字信号，再传给控制端进行步态分析。

5.根据权利要求1所述的一种脚底压力信息采集鞋，其特征在于鞋底（2）底面有凹槽，前鞋壳（1）和后鞋壳（6）的底形状不规则，前鞋壳（1）和后鞋壳（6）的底刚好可以嵌入鞋底（2）底面的凹槽中。

6.根据权利要求1所述的一种脚底压力信息采集鞋，其特征在于绑带固定件（4）的凸台嵌入鞋垫（3）左右的槽（10）中；所述鞋体（1-2-3）一侧的绑带固定件（4-2）外侧有承接板，用来承接机器人机架。

7.根据权利要求1所述的一种脚底压力信息采集鞋，其特征在于鞋垫（3）与鞋底（2），鞋底（2）与前鞋壳（1）、后鞋壳（6）的连接方式是钢丝螺套连接；绑带固定件（4）与前鞋壳（1）、后鞋壳（6）螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的一种脚底压力信息采集鞋，其特征在于鞋垫（3）和鞋底（2）的材料是缓冲材料；绑带固定件（4）、前鞋壳（1）、后鞋壳（6）是合金。