CN110680328B - 一种足底应力检测系统、装置、服务器、方法和存储介质 - Google Patents

一种足底应力检测系统、装置、服务器、方法和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种足底应力检测系统、装置、服务器、方法和存储介质，其中，所述足底应力检测系统包括：足底应力检测装置和处理器，所述足底应力检测装置设置在鞋垫上，所述足底应力检测装置包括：用于在踩踏力的作用下产生模拟信号的应力感应区和用于将模拟信号转换成数字信号的转换电路，通过上述足底应力检测系统，可以得到足底的各个区域在不同时刻受到的正应力和剪切力，并且正应力和剪切力是成对出现的，一对正应力和剪切力能够反映足底的某一区域在某一时刻上的受力情况，即能够得到足底在一次运动中某一位置上同时产生的正应力和剪切力。

Description

一种足底应力检测系统、装置、服务器、方法和存储介质
技术领域
本申请涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种足底应力检测系统、装置、服务器、方法和存储介质。
背景技术
人体足底应力的分布情况可以反映下肢的功能和身体姿态的变化。对足底各点应力参数进行测试和分析，可以获取人体在不同运动状态下的生理学和病理学参数，这对临床疾病诊断、术后效果评价、康复程度评估等研究均有重要的意义。
人在步行时，足底相对于鞋垫会产生正应力，以及足底相对于鞋垫会发生滑移，此时足底相对于鞋垫会产生剪切力，正应力和剪切力共同构成的人体足底的应力，由于正应力和剪切力在每一次足底运动时都会同时产生，因此为了得到更好的人体在不同运动状态下的生理学和病理学参数，需要获取足底在一次运动中某一位置上同时产生的正应力和剪切力，但是如何获得足底在一次运动中该位置上同时产生的正应力和剪切力的方式目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种足底应力检测系统、装置、服务器、方法和存储介质，以获得足底在一次运动中某一位置上同时产生的正应力和剪切力。
第一方面，本申请实施例提供了一种足底应力检测系统，所述足底应力检测系统包括：足底应力检测装置和处理器，所述足底应力检测装置设置在鞋垫上，所述足底应力检测装置包括：用于在踩踏力的作用下产生模拟信号的应力感应区和用于将模拟信号转换成数字信号的转换电路；
所述应力感应区包括：相对设置的第一压电薄膜层、接地电极层和第二压电薄膜层，以及多个第一电极片和多个第二电极片，所述接地电极层位于所述第一压电薄膜层和所述第二压电薄膜层之间，多个所述第一电极片位于所述第一压电薄膜层远离所述接地电极层的一侧上，多个所述第二电极片位于所述第二压电薄膜层远离所述接地电极层的一侧上，所述第一压电薄膜层的第一压电常数d33大于所述第一压电薄膜层的第一压电常数d31，所述第二压电薄膜层的第二压电常数d31大于所述第二压电薄膜层的第二压电常数d33，所述第一压电薄膜层和所述第二压电薄膜层的压电常数d33对应的应力检测方向垂直于所述鞋垫所在平面，所述第一压电薄膜层和所述第二压电薄膜层的压电常数d31对应的应力检测方向与所述鞋垫的朝向相同，所述第一电极片和所述第二电极片成电极片组设置，同一电极片组中的所述第一电极片和所述第二电极片在所述接地电极层上的正投影完全重叠，各电极片组分布在所述鞋垫的不同区域；
所述转换电路包括：分别与各所述第一电极片电连接的第一电荷放大器、分别与各所述第二电极片电连接的第二电荷放大器、与所述第一电荷放大器电连接的第一模数转换电路和与所述第二电荷放大器电连接的第二模数转换电路，其中，所述第一模数转换电路和第二模数转换电路分别与所述处理器电连接，所述第一电荷放大器用于按照预设周期采集的各所述第一电极片产生的第一电流模拟信号，以及用于将各所述第一电流模拟信号转换成第一电压模拟信号，所述第二电荷放大器用于按照所述预设周期采集的各所述第二电极片产生的第二电流模拟信号，以及用于将各所述第二电流模拟信号转换成第二电压模拟信号，所述第一模数转换电路用于将各所述第一电压模拟信号转换成对应的第一电压数字信号，所述第二模数转换电路用于将各所述第二电压模拟信号转换成对应的第二电压数字信号；
所述处理器，用于在踩踏力作用在所述应力感应区上时，对于每一电极片组，获取该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号和该电极片组中所述第二电极片对应的所述第二电压数字信号；以及，根据该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号和该电极片组中所述第二电极片对应的所述第二电压数字信号，确定该电极片组中所述第一电极片在各采集时刻对应的正应力值和该电极片组中所述第二电极片在各所述采集时刻对应的剪切力值。
可选地，所述处理器的配置在用于根据该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号和该电极片组中所述第二电极片对应的所述第二电压数字信号，确定该电极片组中所述第一电极片在各采集时刻对应的正应力值和该电极片组中所述第二电极片在各所述采集时刻对应的剪切力值时，包括：
根据该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号在一个所述预设周期内的正负值变化，确定在单位时间内踩踏力在所述应力感应区上的作用频率；
获取在所述作用频率下所述第一压电薄膜层对应的第一介电常数、在所述作用频率下所述第二压电薄膜层对应的第二介电常数、在所述应力感应区上的踩踏力为0的情况下所述第一压电薄膜层对应的第三介电常数、在所述应力感应区上的踩踏力为0的情况下所述第二压电薄膜层对应的第四介电常数、在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的二次电致伸缩系数、在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的二次电致伸缩系数、在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的自然极化值、在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的自然极化值、该电极片组中所述第一电极片在各所述采集时刻对应的第一电荷量密度和该电极片组中所述第二电极片在各所述采集时刻对应的第二电荷量密度；
根据所述第一介电常数、第三介电常数、所述第一压电薄膜层的二次电致伸缩系数和所述第一压电薄膜层的自然极化值，得到在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的第三压电常数d33；
根据所述第二介电常数、第四介电常数、所述第二压电薄膜层的二次电致伸缩系数和所述第二压电薄膜层的自然极化值，得到在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的第四压电常数d31；
根据所述第一电荷量密度、所述第二电荷量密度、所述第三压电常数d33、所述第四压电常数d31、所述第一压电常数d31和所述第二压电常数d33，得到所述正应力值和所述剪切力值。
可选地，所述第一电荷放大器还用于按照所述预设周期采集各电容的电容模拟信号，所述第一模数转换电路还用于将所述电容模拟信号转换成对应的电容数字信号，其中，所述电容是由所述第一电极片、所述第一压电薄膜层和所述接地电极层形成的；
所述处理器还用于：
对于每个所述电容，从该电容对应的各所述电容数字信号中选择大于预设阈值的目标电容数字信号；
从该电容的所述第一电极片对应的所述正应力值中选择与所述目标电容数字信号的采集时刻相同的目标正应力值，以及从该电容的所述第一电极片所属的电极片组中的所述第二电极片对应的所述剪切力值中选择与所述目标电容数字信号的采集时刻相同的目标剪切力值，以将所述目标正应力值和所述目标剪切力值作为所述应力感应区在踩踏力作用下的有效正应力值和有效剪切力值。
可选地，所述第二电荷放大器还用于按照所述预设周期采集各电容的电容模拟信号，所述第二模数转换电路还用于将所述电容模拟信号转换成对应的电容数字信号，其中，所述电容是由所述第二电极片、所述第二压电薄膜层和所述接地电极层形成的；
所述处理器还用于：
对于每个所述电容，从该电容对应的各所述电容数字信号中选择大于预设阈值的目标电容数字信号；
从该电容的所述第二电极片对应的所述剪切力值中选择与所述目标电容数字信号的采集时刻相同的目标剪切力值，以及从该电容的所述第二电极片所属的电极片组中的所述第一电极片对应的所述正应力值中选择与所述目标电容数字信号的采集时刻相同的目标正应力值，以将所述目标正应力值和所述目标剪切力值作为所述应力感应区在踩踏力作用下的有效正应力值和有效剪切力值。
可选地，所述应力感应区还包括：第一绝缘保护层和第二绝缘保护层，其中，所述第一绝缘保护层位于多个所述第一电极片远离所述接地电极层的一侧上，所述第二绝缘保护层位于多个所述第二电极片远离所述接地电极层的一侧上。
第二方面，本申请实施例提供了一种足底应力检测装置，包括如第一方面中任一项所述的应力感应区和转换电路。
第三方面，本申请实施例提供了一种足底应力检测服务器，包括如第一方面中任一项所述的处理器。
第四方面，本申请实施例提供了一种足底应力检测方法，应用于如第三方面中所述的足底应力检测服务器中，所述足底应力检测方法包括：
在踩踏力作用在应力感应区上时，对于每一电极片组，获取该电极片组中第一电极片对应的第一电压数字信号和该电极片组中第二电极片对应的第二电压数字信号；
根据该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号和该电极片组中所述第二电极片对应的所述第二电压数字信号，确定该电极片组中所述第一电极片在各采集时刻对应的正应力值和该电极片组中所述第二电极片在各所述采集时刻对应的剪切力值。
可选地，所述根据该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号和该电极片组中所述第二电极片对应的所述第二电压数字信号，确定该电极片组中所述第一电极片在各采集时刻对应的正应力值和该电极片组中所述第二电极片在各所述采集时刻对应的剪切力值，包括：
根据该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号在一个所述预设周期内的正负值变化，确定在单位时间内踩踏力在所述应力感应区上的作用频率；
获取在所述作用频率下所述第一压电薄膜层对应的第一介电常数、在所述作用频率下所述第二压电薄膜层对应的第二介电常数、在所述应力感应区上的踩踏力为0的情况下所述第一压电薄膜层对应的第三介电常数、在所述应力感应区上的踩踏力为0的情况下所述第二压电薄膜层对应的第四介电常数、在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的二次电致伸缩系数、在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的二次电致伸缩系数、在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的自然极化值、在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的自然极化值、该电极片组中所述第一电极片在各所述采集时刻对应的第一电荷量密度和该电极片组中所述第二电极片在各所述采集时刻对应的第二电荷量密度；
根据所述第一介电常数、第三介电常数、所述第一压电薄膜层的二次电致伸缩系数和所述第一压电薄膜层的自然极化值，得到在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的第三压电常数d33；
根据所述第二介电常数、第四介电常数、所述第二压电薄膜层的二次电致伸缩系数和所述第二压电薄膜层的自然极化值，得到在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的第四压电常数d31；
根据所述第一电荷量密度、所述第二电荷量密度、所述第三压电常数d33、所述第四压电常数d31、所述第一压电常数d31和所述第二压电常数d33，得到所述正应力值和所述剪切力值。
第五方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如第四方面中任一项所述的足底应力检测方法的步骤。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
在本申请中，压电薄膜层能够感受多个方向上的力，并在受到某一方向上的力时，在该方向上会产生相应的电荷，鞋垫受到足底的踩踏力时，第一压电薄膜层和第二压电薄膜层都会受到垂直于鞋垫方向上的正应力和鞋垫朝向方向上的剪切力，为了使应力感应区能够对同一位置上同时产生的正应力和剪切力进行检测，在第一压电薄膜层远离接地电极层的一侧上设置有多个第一电极片，在第二压电薄膜层远离接地电极层的一侧上设置有多个第二电极片，且第一压电薄膜层的第一压电常数d33大于第一压电薄膜层的第一压电常数d31，第二压电薄膜层的第二压电常数d31大于第二压电薄膜层的第二压电常数d33，同时第一电极片和第二电极片成电极片组设置，同一电极片组中的第一电极片和第二电极片在接地电极层上的正投影完全重叠，在采用上述设计后，可以使第一压电薄膜上产生的电荷基本都是受到正应力后产生的，第二压电薄膜上产生的电荷基本都是受到剪切力后产生的，并且通过一电极片组中的第一电极片和第二电极片可以分别获取相同位置上受到正应力产生的电荷和受到剪切力产生的电荷，在各电极片组分布在鞋垫的不同区域时，可以采集到鞋垫不同区域上受到正应力产生的电荷和受到剪切力产生的电荷，由于鞋垫和足底是相互作用力的关系，某一电极片组中的第一电极片采集到的电荷和该组电极片组中的第二电极片采集到的电荷能够反映该电极片组所在位置对应的足底同时受到的正应力和剪切力的情况，为了得到足底的某一位置上在不同时刻受到的正应力和剪切力的情况，第一电荷放大器和第二电荷放大器均按照预设周期采集某一电极片组产生的电流模拟信息，并且将获取到的电流模拟信号转换成电压模拟信号，为了能够对数据进行处理，需要利用第一模数转换电路和第二模数转换电路将对应的电压模拟信号转换成电压数字信号，以便处理器能够得到每个第一电极片在各采集时刻在正应力的作用下对应的第一电压数字信号，以及每个第二电极片在各采集时刻在剪切力的作用下对应的第二电压数字信号，对于某一电极片组而言，该电极片组中第一电极片对应的第一电压数字信号能够反映足底在该电极片组所在位置上不同采集时刻受到的正应力，该电极片组中第二电极片对应的第二电压数字信号能够反映足底在该电极片组所在位置上不同采集时刻受到的剪切力，因此在得到该电极片组中第一电极片在各采集时刻对应的正应力值后可以确定该电极片组所在位置处足底受到的正应力，在得到该电极片组中第二电极片在各采集时刻对应的剪切力值后可以确定该电极片组所在位置处足底受到的剪切力，通过上述方法，可以得到足底的各个区域在不同时刻受到的正应力和剪切力，并且正应力和剪切力是成对出现的，一对正应力和剪切力能够反映足底的某一区域在某一时刻上的受力情况，即能够得到足底在一次运动中某一位置上同时产生的正应力和剪切力。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例一提供的一种足底应力检测系统的结构示意图；
图2为本申请实施例一提供的一种应力感应区的俯视示意图；
图3为图2中沿AA’方向上的一种截面示意图；
图4为本申请实施例一提供的一种电荷随时间变化的示意图；
图5为本申请实施例一提供的一种平均正应力随时间变化的示意图；
图6为图2中沿AA’方向上的另一种截面示意图；
图7为本申请实施例四提供的一种足底应力检测方法的流程示意图；
图8为本申请实施例四提供的另一种足底应力检测方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例一
图1为本申请实施例一提供的一种足底应力检测系统的结构示意图，图2为本申请实施例一提供的一种应力感应区的俯视示意图，图3为图2中沿AA’方向上的一种截面示意图，如图1和图2所示，所述足底应力检测系统包括：足底应力检测装置和处理器3，所述足底应力检测装置设置在鞋垫上，所述足底应力检测装置包括：用于在踩踏力的作用下产生模拟信号的应力感应区1和用于将模拟信号转换成数字信号的转换电路2；
所述应力感应区1包括：相对设置的第一压电薄膜层11、接地电极层12和第二压电薄膜层13，以及多个第一电极片14和多个第二电极片15，所述接地电极层12位于所述第一压电薄膜层11和所述第二压电薄膜层13之间，多个所述第一电极片14位于所述第一压电薄膜层11远离所述接地电极层12的一侧上，多个所述第二电极片15位于所述第二压电薄膜层13远离所述接地电极层12的一侧上，所述第一压电薄膜层11的第一压电常数d33大于所述第一压电薄膜层11的第一压电常数d31，所述第二压电薄膜层13的第二压电常数d31大于所述第二压电薄膜层13的第二压电常数d33，所述第一压电薄膜层11和所述第二压电薄膜层13的压电常数d33对应的应力检测方向垂直于所述鞋垫所在平面，所述第一压电薄膜层11和所述第二压电薄膜层13的压电常数d31对应的应力检测方向与所述鞋垫的朝向相同(如图2中箭头所示的方向)，所述第一电极片14和所述第二电极片15成电极片组设置，同一电极片组中的所述第一电极片14和所述第二电极片15在所述接地电极层12上的正投影完全重叠，各电极片组分布在所述鞋垫的不同区域。
所述转换电路2包括：分别与各所述第一电极片14电连接的第一电荷放大器21、分别与各所述第二电极片15电连接的第二电荷放大器23、与所述第一电荷放大器21电连接的第一模数转换电路22和与所述第二电荷放大器23电连接的第二模数转换电路24，其中，所述第一模数转换电路22和第二模数转换电路24分别与所述处理器3电连接，所述第一电荷放大器21用于按照预设周期采集的各所述第一电极片14产生的第一电流模拟信号，以及用于将各所述第一电流模拟信号转换成第一电压模拟信号，所述第二电荷放大器23用于按照所述预设周期采集的各所述第二电极片15产生的第二电流模拟信号，以及用于将各所述第二电流模拟信号转换成第二电压模拟信号，所述第一模数转换电路22用于将各所述第一电压模拟信号转换成对应的第一电压数字信号，所述第二模数转换电路24用于将各所述第二电压模拟信号转换成对应的第二电压数字信号。
具体的，如图1和图2所示，应力感应区1的形状可以与鞋垫的形状相同，从而可以是应该感应区感应到足底的各个位置施加的力，从而得到足底各个位置受到的应力情况，压电薄膜层能够感受多个方向上的力，并在受到某一方向上的力时，在该方向上会产生相应的电荷，鞋垫受到足底的踩踏力时，第一压电薄膜层11和第二压电薄膜层13都会受到垂直于鞋垫方向上的力(正应力)和鞋垫朝向方向上的力(剪切力)，为了使应力感应区1能够对同一位置上同时产生的正应力和剪切力进行检测，在第一压电薄膜层11远离接地电极层12的一侧上设置有多个第一电极片14，在第二压电薄膜层13远离接地电极层12的一侧上设置有多个第二电极片15，且第一压电薄膜层11的第一压电常数d33大于第一压电薄膜层11的第一压电常数d31，第二压电薄膜层13的第二压电常数d31大于第二压电薄膜层13的第二压电常数d33，其中，第一压电薄膜层11和第二压电薄膜层13的压电常数d33(为压电薄膜层的光轴方向)对应的应力检测方向垂直于鞋垫所在平面，第一压电薄膜层11和第二压电薄膜层13的压电常数d31(为压电薄膜层的电轴方向)对应的应力检测方向与鞋垫的朝向相同，同时第一电极片14和第二电极片15成电极片组设置，同一电极片组中的第一电极片14和第二电极片15在接地电极层12上的正投影完全重叠，(图3中位于相同虚线框内的第一电极片14和第二电极片15为一电极片组)，在采用上述设计后，可以使第一压电薄膜上产生的电荷基本都是受到正应力后产生的，第二压电薄膜上产生的电荷基本都是受到剪切力后产生的，并且通过一电极片组中的第一电极片14和第二电极片15可以分别获取相同位置上受到正应力产生的电荷和受到剪切力产生的电荷，如图2所示，在各电极片组分布在鞋垫的不同区域时，可以采集到鞋垫不同区域上受到正应力产生的电荷和受到剪切力产生的电荷，由于鞋垫和足底是相互作用力的关系，某一电极片组中的第一电极片14采集到的电荷和该组电极片组中的第二电极片15采集到的电荷能够反映该电极片组所在位置对应的足底同时受到的正应力和剪切力的情况。
需要注意的是，关于各电极片组在鞋垫上的分布情况可以根据实际需要进行设置，在此不做具体限定。
如图1中所示的处理器3，所述处理器3，用于在踩踏力作用在所述应力感应区1上时，对于每一电极片组，获取该电极片组中所述第一电极片14对应的所述第一电压数字信号和该电极片组中所述第二电极片15对应的所述第二电压数字信号；以及，根据该电极片组中所述第一电极片14对应的所述第一电压数字信号和该电极片组中所述第二电极片15对应的所述第二电压数字信号，确定该电极片组中所述第一电极片14在各采集时刻对应的正应力值和该电极片组中所述第二电极片15在各所述采集时刻对应的剪切力值。
具体的，在图2和图3所示的结构基础上，在第一压电薄膜层11和第二压电薄膜层13受到踩踏力后，都会发生形变，并且会依据受到的应力的大小产生不同量的电荷，其中，第一压电薄膜层11产生的电荷主要受正应力的影响，第二压电薄膜层13产生的电荷主要受剪切力的影响，在鞋垫的同一个位置上在同一时间，由该位置处的第一压电薄膜层11和第二压电薄膜层13产生正应力对应的电荷和剪切力的对应的电荷，然后压力对应的电荷传导至该位置处的第一电极片14上，剪切力的对应的电荷传导至该位置处的第二电极片15上，从而可以获得鞋垫某一位置处在相同时刻受到的正应力和剪切力，进而可以获得某一时刻鞋垫的各个位置处受到的正应力和剪切力，根据力的相互作用的原理，可以得到某一时刻足底的各个位置处受到的正应力和剪切力。
对于第一电荷放大器21和第二电荷放大器23而言，其按照预设周期采集电荷，即第一电荷放大器21和第二电荷放大器23采集电荷的时刻时相同的，且采集的时间间隔也是相同的，由于在足底动作的过程中，不同时刻足底对鞋垫的各个位置上的应力是不同的，并且在同一时刻上，不同位置上受到的应力也是不同的，第一电荷放大器21和第二电荷放大器23照预设周期采集电荷时，可以得到不同时刻足底对鞋垫的各个位置上的应力，并且在同一时刻采集到的电荷能够反映出不同位置上受到的应力(应力包括剪切力和正应力)。
在第一电荷放大器21和第二电荷放大器23采集到电荷之后，为了能够对电荷进行处理，以得到足底不同位置在不同时刻受到的正应力和剪切力，需要对采集到的电流模拟信号转换成对应的电压数字信号，即：通过电荷放大器和模数转换电路将电流模拟信号转换成对应的电压数字信号，由于第一电极片14对应的第一电压数字信号能够反映出受到的正应力，第二电极片15对应的第二电压数字信号能够反映出受到的剪切力，并且，为了得到足底的某一位置在某一时刻受到的正应力和剪切力，需要根据该位置上的电极片组中的第一电极片14在该时刻采集到的电荷对应的第一电压数字信号和该位置上的电极片组中的第二电极片15在该时刻采集到的电荷对应的第二电压数字信号得到一组正应力和剪切力，该组正应力和剪切力能够反映足底的该位置出在该时刻上受到的正应力情况和剪切力情况，进而可以得到足底的各个区域在不同时刻受到的正应力和剪切力，即能够得到足底在一次运动中某一位置上同时产生的正应力和剪切力。
在一个可行的实施方案中，所述处理器的配置在用于根据该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号和该电极片组中所述第二电极片对应的所述第二电压数字信号，确定该电极片组中所述第一电极片在各采集时刻对应的正应力值和该电极片组中所述第二电极片在各所述采集时刻对应的剪切力值时，包括：
根据该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号在一个所述预设周期内的正负值变化，确定在单位时间内踩踏力在所述应力感应区上的作用频率；
获取在所述作用频率下所述第一压电薄膜层对应的第一介电常数、在所述作用频率下所述第二压电薄膜层对应的第二介电常数、在所述应力感应区上的踩踏力为0的情况下所述第一压电薄膜层对应的第三介电常数、在所述应力感应区上的踩踏力为0的情况下所述第二压电薄膜层对应的第四介电常数、在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的二次电致伸缩系数、在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的二次电致伸缩系数、在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的自然极化值、在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的自然极化值、该电极片组中所述第一电极片在各所述采集时刻对应的第一电荷量密度和该电极片组中所述第二电极片在各所述采集时刻对应的第二电荷量密度；
根据所述第一介电常数、第三介电常数、所述第一压电薄膜层的二次电致伸缩系数和所述第一压电薄膜层的自然极化值，得到在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的第三压电常数d33；
根据所述第二介电常数、第四介电常数、所述第二压电薄膜层的二次电致伸缩系数和所述第二压电薄膜层的自然极化值，得到在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的第四压电常数d31；
根据所述第一电荷量密度、所述第二电荷量密度、所述第三压电常数d33、所述第四压电常数d31、所述第一压电常数d31和所述第二压电常数d33，得到所述正应力值和所述剪切力值。
具体的，人在运动过程中，可以认为是一个周期性的往复运动，因此在一次运动的过程中，第一压电薄膜层和第二压电薄膜层均会产生正电荷和负电荷，且产生的正电荷和负电荷的规律是相同的，其中，正电荷和负电荷变换规律可以如图4所示，图4为本申请实施例一提供的一种电荷随时间变化的示意图，并且，可以认为正电荷和负电荷的持续时长是相同的，因此，可以利用某一电极片组中第一电极片对应的第一电压数字信号在一个预设周期内的正负值变化，确定在单位时间内踩踏力在应力感应区上的作用频率，例如：计算正电荷的持续时长的倒数，可以将该倒数作为单位时间内踩踏力在应力感应区上的作用频率，进一步的，可以计算一个周期内正电荷的持续时长和负电荷的持续时长之和，然后再计算正电荷和负电荷的各自的平均持续时长，再计算该平均时长的倒数，将该倒数作为单位时间内踩踏力在应力感应区上的作用频率。
第一压电薄膜层和第二压电薄膜层在不同的应力下具有不同的介电常数、二次电致伸缩系数和自然极化值，介电常数、二次电致伸缩系数和自然极化值可以通过设置的数据表来查找获得。
可以通过以下公式得到在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的第三压电常数d33：
E2＝2×A1×B1×C1×D1；
其中，A1为第一介电常数，B1为第三介电常数，C1为第一压电薄膜层的二次电致伸缩系数，D1为第一压电薄膜层的自然极化值，E2为在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的第三压电常数d33。
可以通过以下公式得到在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的第四压电常数d31：
E2＝2×A2×B2×C2×D2；
其中，A1为第二介电常数，B1为第四介电常数，C1为第二压电薄膜层的二次电致伸缩系数，D1为第二压电薄膜层的自然极化值,E2为在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的第四压电常数d31。
在受到踩踏力时，第一压电薄膜层和第二压电薄膜层在同一时刻在相同位置处受到的正应力和剪切力都相同，并且，第一压电薄膜层的第一压电常数d31可以认为在受力前后基本未发生变化，第二压电薄膜层的第二压电常数d33可以认为在受力前后基本未发生变化，因此可以利用上述参数构建公式来计算正应力值和剪切力值。
举例说明，在得到上述参数后，可以通过以下两个公式组成的方程组来得到所述正应力值和所述剪切力值：
Q1＝E1×T1+E3×T2；
Q2＝E2×T1+E4×T2；
其中，Q1为第一电荷量密度、E1为第三压电常数d33、T1为正应力值、E3第一压电常数d31，T2为剪切力值，Q2为第二电荷量密度、E2为第四压电常数d31、E4第二压电常数d33。
在一个可行的实施方案中，所述第一电荷放大器还用于按照所述预设周期采集各电容的电容模拟信号，所述第一模数转换电路还用于将所述电容模拟信号转换成对应的电容数字信号，其中，所述电容是由所述第一电极片、所述第一压电薄膜层和所述接地电极层形成的，所述处理器还用于：
对于每个所述电容，从该电容对应的各所述电容数字信号中选择大于预设阈值的目标电容数字信号；
从该电容的所述第一电极片对应的所述正应力值中选择与所述目标电容数字信号的采集时刻相同的目标正应力值，以及从该电容的所述第一电极片所属的电极片组中的所述第二电极片对应的所述剪切力值中选择与所述目标电容数字信号的采集时刻相同的目标剪切力值，以将所述目标正应力值和所述目标剪切力值作为所述应力感应区在踩踏力作用下的有效正应力值和有效剪切力值。
具体的，如图3所示，对于一个第一电极片而言，该第一电极片、第一压电薄膜层和接地电极层形成电容，其中，第一压电薄膜层为电容的电介质，在正应力的影响下第一压电薄膜层会发生形变，从而改变第一电极片和接地电极层形成的电容，此时第一电极片和接地电极层形成电容的电容量会发生变化，该变换会产生相应的电荷，并被第一电荷放大器采集到电容模拟信号，其中，第一电荷放大器采集该电容模拟信号的时刻与第一电荷放大器采集第一电流模拟信号的时刻相同，并且为了对两个模拟信号进行区分，可以对采集到的两个模拟信号进行滤波，其中低频段的模拟信号作为第一电流模拟信号，高频段的模拟信号作为电容模拟信号，在经过第一模数转换电路后，可以得到该电容在不同时刻对应的电容数字信号。
在鞋垫放置在鞋子中时，由于鞋子对足底的束缚，鞋子会对鞋垫产生应力，此时足部未与地面接触，仍会产生相应的电荷，而当足部对鞋垫施加踩踏力时，由于第一压电薄膜层的形变，第一电极片和接地电极层形成的电容的电容值会发生变化。由于鞋子本身对鞋垫产生应力时，也会产生相应的电容数字信号，为了剔除这部分数字信号可以根据预设的方式计算出鞋子对鞋垫的应力对应的电容数字信号，并将该电容数字信号作为预设阈值，处理器得到的电容数字信号中大于该预设阈值的目标电容数字信号基本都是只受足底影响而产生的电容数字信号，并且与该目标电容数字信号采集时刻相同的第一电流数字信号对应的正应力值和第二电流数字信号对应的剪切力也基本是只受足底的影响而产生的，在确定出目标正应力值和目标剪切力值后，对于某一位置，根据目标正应力值和目标剪切力值可以确定该位置上在足底在各个时刻的受力情况，从而可以更好的根据得到的目标正应力值和目标剪切力值对足底的受力情况进行分析。
在一个可行的实施方案中，所述第二电荷放大器还用于按照所述预设周期采集各电容的电容模拟信号，所述第二模数转换电路还用于将所述电容模拟信号转换成对应的电容数字信号，其中，所述电容是由所述第二电极片、所述第二压电薄膜层和所述接地电极层形成的，所述处理器还用于：
对于每个所述电容，从该电容对应的各所述电容数字信号中选择大于预设阈值的目标电容数字信号；
从该电容的所述第二电极片对应的所述剪切力值中选择与所述目标电容数字信号的采集时刻相同的目标剪切力值，以及从该电容的所述第二电极片所属的电极片组中的所述第一电极片对应的所述正应力值中选择与所述目标电容数字信号的采集时刻相同的目标正应力值，以将所述目标正应力值和所述目标剪切力值作为所述应力感应区在踩踏力作用下的有效正应力值和有效剪切力值。
关于由第二电极片和接地电极层形成的电容时处理器的相关解释可参考由第一电极片和接地电极层形成的电容时处理器的相关说明，在此不再详细说明。
在一个可行的实施方案中，图5为本申请实施例一提供的一种平均正应力随时间变化的示意图。由于足部和鞋之间存在一定压力，即使未踩到地面，仍可检测到一定的压力，因此将足部未与地面接触时，所有第一电极中检测到的最大应力值作为应力阈值。从前述求出的每一时刻各电极所受的正应力中选择大于预设应力阈值的正应力，再通过以下公式计算鞋垫受到的平均正应力：
Figure BDA0002243105390000181
其中，
Figure BDA0002243105390000182
为鞋垫受到的平均正应力，n为大于预设正应力阈值的第一电极片个数，σk为大于预设应力阈值的各个第一电极片所受的应力值。所得平均正应力随时间的变化图如图5所示。
在步行过程中，足部相对鞋垫的位置会发生一定程度的滑移。对于足部滑移的矫正，需要检测足底位置随时间的变化。为了减小程序的运算量，可以按照图5中所示的平均正应力曲线图中的极大值和极小值，将一个周期分为三部分：第一部分(t0-t1)、第二部分(t1-t3)和第三部分(t3-t4)，认为第一部分时脚的位置均与t1时刻的相同，认为第二部分时脚的位置均与t2时刻的相同，认为第三部分时脚的位置均与t3时刻相同。于是在每一周期中，只需求出求这三个时刻足部的位置，即可得到矫正滑移后的足部位置。
由于压电材料只对动态力有相应，因此采用电容求出足部具体位置。设定足部未接触地面时各个第一电极所测得电容信号中的最大值为阈值电容，从三个时刻是第一电极所检测电容中找出大于阈值的，认为这些位置与足底接触。为了将鞋垫受力与足底位置对应上，以确定足底受到的正应力和剪切力，将带有36个测点标准位置(足底和鞋垫为发生位移时，足底和鞋垫的相对位置)的使用者足底图片进行平移、拉伸，使得足底图片上36个测点到每一个筛选出的接触位置的距离平方和之和最小，求出纵向伸缩比例、横向伸缩比例、纵向平移距离、横向平移距离四个参数，从而得到足部准确位置，将正应力和剪切力对应到足底。
在一个可行的实施方案中，图6为图2中沿AA’方向上的另一种截面示意图，如图6所示，所述应力感应区还包括：第一绝缘保护层16和第二绝缘保护层17，其中，所述第一绝缘保护层16位于多个所述第一电极片14远离所述接地电极层12的一侧上，所述第二绝缘保护层17位于多个所述第二电极片15远离所述接地电极层12的一侧上。
具体的，如图6所示，第一绝缘保护层16和第二绝缘保护层17对图3所示的结构进行绝缘和保护作用，有利于提高足底应力检测装置的使用寿命。
实施例二
本申请实施例二提供了一种足底应力检测装置，该足底应力检测装置包括如实施例一中所述的应力感应区和转换电路，关于实施例二中的应力感应区和转换电路的相关解释可参考实施例一中的应力感应区和转换电路的相关说明，在此不再详细说明。
实施例三
本申请实施例三提供了一种足底应力检测服务器，该足底应力检测服务器包括如实施例一中所述的处理器，关于实施例三中的处理器的相关解释可参考实施例一中的处理器的相关说明，在此不再详细说明。
实施例四
图7为本申请实施例四提供的一种足底应力检测方法的流程示意图，该足底应力检测方法应用于如实施例三中的服务器中，如图7所示，该足底应力检测方法包括以下步骤：
步骤701、在踩踏力作用在应力感应区上时，对于每一电极片组，获取该电极片组中第一电极片对应的第一电压数字信号和该电极片组中第二电极片对应的第二电压数字信号。
步骤702、根据该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号和该电极片组中所述第二电极片对应的所述第二电压数字信号，确定该电极片组中所述第一电极片在各采集时刻对应的正应力值和该电极片组中所述第二电极片在各所述采集时刻对应的剪切力值。
在一个可行的实施方案中，图8为本申请实施例四提供的另一种足底应力检测方法的流程示意图，如图8所示，在执行步骤702时，可以通过以下步骤实现：
步骤801、根据该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号在一个所述预设周期内的正负值变化，确定在单位时间内踩踏力在所述应力感应区上的作用频率。
步骤802、获取在所述作用频率下所述第一压电薄膜层对应的第一介电常数、在所述作用频率下所述第二压电薄膜层对应的第二介电常数、在所述应力感应区上的踩踏力为0的情况下所述第一压电薄膜层对应的第三介电常数、在所述应力感应区上的踩踏力为0的情况下所述第二压电薄膜层对应的第四介电常数、在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的二次电致伸缩系数、在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的二次电致伸缩系数、在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的自然极化值、在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的自然极化值、该电极片组中所述第一电极片在各所述采集时刻对应的第一电荷量密度和该电极片组中所述第二电极片在各所述采集时刻对应的第二电荷量密度。
步骤803、根据所述第一介电常数、第三介电常数、所述第一压电薄膜层的二次电致伸缩系数和所述第一压电薄膜层的自然极化值，得到在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的第三压电常数d33。
步骤804、根据所述第二介电常数、第四介电常数、所述第二压电薄膜层的二次电致伸缩系数和所述第二压电薄膜层的自然极化值，得到在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的第四压电常数d31。
步骤805、根据所述第一电荷量密度、所述第二电荷量密度、所述第三压电常数d33、所述第四压电常数d31、所述第一压电常数d31和所述第二压电常数d33，得到所述正应力值和所述剪切力值。
需要说明的是，关于步骤803和步骤804的执行顺序可以根据实际需要进行设置，在此不做具体限定。
关于实施例四的详细说明可参考实施例一中足底应力检测装置和处理器的相关解释，在此不再详细说明。
实施例五
本申请实施例五还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行以下步骤：
在踩踏力作用在应力感应区上时，对于每一电极片组，获取该电极片组中第一电极片对应的第一电压数字信号和该电极片组中第二电极片对应的第二电压数字信号；
根据该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号和该电极片组中所述第二电极片对应的所述第二电压数字信号，确定该电极片组中所述第一电极片在各采集时刻对应的正应力值和该电极片组中所述第二电极片在各所述采集时刻对应的剪切力值。
在本申请实施例中，该计算机程序被处理器运行时还可以执行其它机器可读指令，以执行如实施例四中其它所述的方法，关于具体执行的方法步骤和原理参见实施例四的说明，在此不再详细赘述。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种足底应力检测系统，其特征在于，所述足底应力检测系统包括：足底应力检测装置和处理器，所述足底应力检测装置设置在鞋垫上，所述足底应力检测装置包括：用于在踩踏力的作用下产生模拟信号的应力感应区和用于将模拟信号转换成数字信号的转换电路；
所述应力感应区包括：相对设置的第一压电薄膜层、接地电极层和第二压电薄膜层，以及多个第一电极片和多个第二电极片，所述接地电极层位于所述第一压电薄膜层和所述第二压电薄膜层之间，多个所述第一电极片位于所述第一压电薄膜层远离所述接地电极层的一侧上，多个所述第二电极片位于所述第二压电薄膜层远离所述接地电极层的一侧上，所述第一压电薄膜层的第一压电常数d33大于所述第一压电薄膜层的第一压电常数d31，所述第二压电薄膜层的第二压电常数d31大于所述第二压电薄膜层的第二压电常数d33，所述第一压电薄膜层和所述第二压电薄膜层的压电常数d33对应的应力检测方向垂直于所述鞋垫所在平面，所述第一压电薄膜层和所述第二压电薄膜层的压电常数d31对应的应力检测方向与所述鞋垫的朝向相同，所述第一电极片和所述第二电极片成电极片组设置，同一电极片组中的所述第一电极片和所述第二电极片在所述接地电极层上的正投影完全重叠，各电极片组分布在所述鞋垫的不同区域；
所述转换电路包括：分别与各所述第一电极片电连接的第一电荷放大器、分别与各所述第二电极片电连接的第二电荷放大器、与所述第一电荷放大器电连接的第一模数转换电路和与所述第二电荷放大器电连接的第二模数转换电路，其中，所述第一模数转换电路和第二模数转换电路分别与所述处理器电连接，所述第一电荷放大器用于按照预设周期采集的各所述第一电极片产生的第一电流模拟信号，以及用于将各所述第一电流模拟信号转换成第一电压模拟信号，所述第二电荷放大器用于按照所述预设周期采集的各所述第二电极片产生的第二电流模拟信号，以及用于将各所述第二电流模拟信号转换成第二电压模拟信号，所述第一模数转换电路用于将各所述第一电压模拟信号转换成对应的第一电压数字信号，所述第二模数转换电路用于将各所述第二电压模拟信号转换成对应的第二电压数字信号；
所述处理器，用于在踩踏力作用在所述应力感应区上时，对于每一电极片组，获取该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号和该电极片组中所述第二电极片对应的所述第二电压数字信号；以及，根据该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号和该电极片组中所述第二电极片对应的所述第二电压数字信号，确定该电极片组中所述第一电极片在各采集时刻对应的正应力值和该电极片组中所述第二电极片在各所述采集时刻对应的剪切力值；
所述第一电荷放大器还用于按照所述预设周期采集各电容的电容模拟信号，所述第一模数转换电路还用于将所述电容模拟信号转换成对应的电容数字信号，其中，所述电容是由所述第一电极片、所述第一压电薄膜层和所述接地电极层形成的；
所述处理器还用于：
对于每个所述电容，从该电容对应的各所述电容数字信号中选择大于预设阈值的目标电容数字信号；
从该电容的所述第一电极片对应的所述正应力值中选择与所述目标电容数字信号的采集时刻相同的目标正应力值，以及从该电容的所述第一电极片所属的电极片组中的所述第二电极片对应的所述剪切力值中选择与所述目标电容数字信号的采集时刻相同的目标剪切力值，以将所述目标正应力值和所述目标剪切力值作为所述应力感应区在踩踏力作用下的有效正应力值和有效剪切力值。
2.如权利要求1所述的足底应力检测系统，其特征在于，所述处理器的配置在用于根据该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号和该电极片组中所述第二电极片对应的所述第二电压数字信号，确定该电极片组中所述第一电极片在各采集时刻对应的正应力值和该电极片组中所述第二电极片在各所述采集时刻对应的剪切力值时，包括：
根据该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号在一个所述预设周期内的正负值变化，确定在单位时间内踩踏力在所述应力感应区上的作用频率；
获取在所述作用频率下所述第一压电薄膜层对应的第一介电常数、在所述作用频率下所述第二压电薄膜层对应的第二介电常数、在所述应力感应区上的踩踏力为0的情况下所述第一压电薄膜层对应的第三介电常数、在所述应力感应区上的踩踏力为0的情况下所述第二压电薄膜层对应的第四介电常数、在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的二次电致伸缩系数、在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的二次电致伸缩系数、在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的自然极化值、在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的自然极化值、该电极片组中所述第一电极片在各所述采集时刻对应的第一电荷量密度和该电极片组中所述第二电极片在各所述采集时刻对应的第二电荷量密度；
根据所述第一介电常数、第三介电常数、所述第一压电薄膜层的二次电致伸缩系数和所述第一压电薄膜层的自然极化值，得到在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的第三压电常数d33；
根据所述第二介电常数、第四介电常数、所述第二压电薄膜层的二次电致伸缩系数和所述第二压电薄膜层的自然极化值，得到在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的第四压电常数d31；
根据所述第一电荷量密度、所述第二电荷量密度、所述第三压电常数d33、所述第四压电常数d31、所述第一压电常数d31和所述第二压电常数d33，得到所述正应力值和所述剪切力值。
3.如权利要求1所述的足底应力检测系统，其特征在于，
所述第二电荷放大器还用于按照所述预设周期采集各电容的电容模拟信号，所述第二模数转换电路还用于将所述电容模拟信号转换成对应的电容数字信号，其中，所述电容是由所述第二电极片、所述第二压电薄膜层和所述接地电极层形成的；
所述处理器还用于：
对于每个所述电容，从该电容对应的各所述电容数字信号中选择大于预设阈值的目标电容数字信号；
从该电容的所述第二电极片对应的所述剪切力值中选择与所述目标电容数字信号的采集时刻相同的目标剪切力值，以及从该电容的所述第二电极片所属的电极片组中的所述第一电极片对应的所述正应力值中选择与所述目标电容数字信号的采集时刻相同的目标正应力值，以将所述目标正应力值和所述目标剪切力值作为所述应力感应区在踩踏力作用下的有效正应力值和有效剪切力值。
4.如权利要求1所述的足底应力检测系统，其特征在于，所述应力感应区还包括：第一绝缘保护层和第二绝缘保护层，其中，所述第一绝缘保护层位于多个所述第一电极片远离所述接地电极层的一侧上，所述第二绝缘保护层位于多个所述第二电极片远离所述接地电极层的一侧上。
5.一种足底应力检测服务器，其特征在于，包括如权利要求1至4中任一项所述的处理器。
6.一种足底应力检测方法，其特征在于，应用于如权利要求5中所述的足底应力检测服务器中，所述足底应力检测方法包括：
在踩踏力作用在应力感应区上时，对于每一电极片组，获取该电极片组中第一电极片对应的第一电压数字信号和该电极片组中第二电极片对应的第二电压数字信号；
根据该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号和该电极片组中所述第二电极片对应的所述第二电压数字信号，确定该电极片组中所述第一电极片在各采集时刻对应的正应力值和该电极片组中所述第二电极片在各所述采集时刻对应的剪切力值。
7.如权利要求6所述的足底应力检测方法，其特征在于，所述根据该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号和该电极片组中所述第二电极片对应的所述第二电压数字信号，确定该电极片组中所述第一电极片在各采集时刻对应的正应力值和该电极片组中所述第二电极片在各所述采集时刻对应的剪切力值，包括：
根据该电极片组中所述第一电极片对应的所述第一电压数字信号在一个所述预设周期内的正负值变化，确定在单位时间内踩踏力在所述应力感应区上的作用频率；
获取在所述作用频率下所述第一压电薄膜层对应的第一介电常数、在所述作用频率下所述第二压电薄膜层对应的第二介电常数、在所述应力感应区上的踩踏力为0的情况下所述第一压电薄膜层对应的第三介电常数、在所述应力感应区上的踩踏力为0的情况下所述第二压电薄膜层对应的第四介电常数、在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的二次电致伸缩系数、在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的二次电致伸缩系数、在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的自然极化值、在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的自然极化值、该电极片组中所述第一电极片在各所述采集时刻对应的第一电荷量密度和该电极片组中所述第二电极片在各所述采集时刻对应的第二电荷量密度；
根据所述第一介电常数、第三介电常数、所述第一压电薄膜层的二次电致伸缩系数和所述第一压电薄膜层的自然极化值，得到在踩踏力的作用下所述第一压电薄膜层的第三压电常数d33；
根据所述第二介电常数、第四介电常数、所述第二压电薄膜层的二次电致伸缩系数和所述第二压电薄膜层的自然极化值，得到在踩踏力的作用下所述第二压电薄膜层的第四压电常数d31；
根据所述第一电荷量密度、所述第二电荷量密度、所述第三压电常数d33、所述第四压电常数d31、所述第一压电常数d31和所述第二压电常数d33，得到所述正应力值和所述剪切力值。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求6至7中任一项所述的足底应力检测方法的步骤。
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