CN111982364A - 一种穿戴式肩背部压力柔性测量装置 - Google Patents

Abstract

一种穿戴式肩背部压力柔性测量装置，本发明通过将柔性压力传感器（12）阵列式排列，且在每个柔性压力传感器敏感区上方设置压力柱（9），可以实现高密度测试点且每一测试点均可独立工作，特别适用于在背包、束腰带、肩背矫正等用品上测量肩背部压力分布，进而测试此类肩背部用品的设计合理性等，本发明具有布局合理，使用效果好等优点，适合大范围的推广和应用。

Description

一种穿戴式肩背部压力柔性测量装置

技术领域

本发明涉及一种柔性测量装置，具体涉及一种穿戴式肩背部压力柔性测量装置。

背景技术

已知的，柔性压力传感器是指采用柔性材料制成的压力传感器，其中柔性材料具有柔软、易变形等特性，体积小具有很好的延展性，适用于背包、束腰带、肩背矫正等产品上，用于测量肩背部压力分布，测试此类肩背部用品的设计合理性，实时数据受力情况，满足佩戴类护具性能的特殊要求，使得压力测量系统成为可靠的测量工具等。

测量系统要求具有实时性、准确性、以及同时多点采集，而现有的压力测试系统大多为压力测试板，不具有柔性特征，而一部分可以穿戴的肩背颈部测试装置，为机械结构不具备随机的柔性，需要与每个测试者先进行安装调试，无法配合人体做运动测试等。

以现有的阵列式柔性压力传感器为例，其存在如下几点问题：

1、当需要大量密集的采集点时，阵列式结构的压阻式压力传感器测试系统会出现当一块区域受到压力后电阻值减小，构成多复杂回路，不可以精确细化的显示此区域的受力情况。

2、现在的柔性阵列压力传感器基本为一个平面，人体背部及背负的重物具有柔性弹性，无硬物支撑，背上重物后大部分力会被分散卸掉，接触不充分会出现感觉有明显的压力，系统却得不到良好的反馈等。

发明人通过检索发现，本领域技术人员至今还没有提出解决上述技术问题的方法，因此，如何提出一种穿戴式肩背部压力柔性测量装置就成了本领域技术人员的长期技术诉求。

发明内容

为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种穿戴式肩背部压力柔性测量装置，本发明具有良好的柔性与敏感性，可以紧密地贴合肩背部，适用于测试背包性能及检测人体肩背部时，测量肩背部各点所受压力等。

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种穿戴式肩背部压力柔性测量装置，包括采集控制模块、硅胶基体、传感器固定块、压力柱、柔性FPC和柔性压力传感器，在所述硅胶基体中外层硅胶对应肩背部的位置上间隔粘接复数个传感器固定块，在每个传感器固定块上分别设有传感器放置槽，在每个传感器放置槽内分别设有柔性压力传感器，在每个传感器放置槽上圆形槽的上部分别设有压力柱，每两个传感器固定块之间形成的缝隙为柔性FPC的放置槽，在放置槽内设有柔性FPC，每个柔性FPC上的焊盘分别对应每一传感器放置槽的竖型开口端，纵向排列的柔性FPC通过导线连接柔性压力传感器右侧引脚，横向排列的柔性FPC连通过导线接柔性压力传感器左侧引脚，纵向排列的柔性FPC和横向排列的柔性FPC分别通过排线接入接线板，所述接线板通过排插线与采集控制模块连接，在传感器固定块的外侧粘接内层硅胶使传感器固定块封闭在外层硅胶与内层硅胶之间，在硅胶基体的中下部的左右两侧分别设有左绑带和右绑带形成所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置。

所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，所述复数个传感器固定块分别粘接在外层硅胶上，在外层硅胶中下部粘接的传感器固定块为均布排列，在外层硅胶上部粘接的传感器固定块呈阵列式排列。

所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，所述柔性压力传感器的右侧引脚连接单向导通二极管，所述单向导通二极管连接纵向柔性FPC。

所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，每两个柔性压力传感器的间距为10～200mm。

所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，所述传感器放置槽为球拍形结构。

所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，所述排插线的两端分别设有排插，排插线两端的排插分别插接在接线板和采集控制模块上对应的插孔内。

所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，所述排插为100脚排插。

所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，所述硅胶基体的外部包裹有防水布料。

所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，所述采集控制模块设置在控制盒内，在控制盒内分别设有多路复用开关、运算放大模块、A/D转换模块、CPU和蓝牙模块，所述蓝牙模块无线连接上位机。

所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，所述采集控制模块通过线路连接供电模块。

采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：

本发明通过将柔性压力传感器阵列式排列，且在每个柔性压力传感器敏感区上方设置压力柱，可以实现高密度测试点且每一测试点均可独立工作，特别适用于在背包、束腰带、肩背矫正等用品上测量肩背部压力分布，进而测试此类肩背部用品的设计合理性等，本发明具有布局合理，使用效果好等优点，适合大范围的推广和应用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中硅胶基体的局部结构示意图；

图3是本发明中传感器组件的结构示意图；

图4是本发明中传感器固定块的结构示意图；

图5是本发明的工作流程图；

图6是本发明的应用示意图；

在图中：1、左绑带；2、接线板；3、排插线；4、排插；5、采集控制模块；6、硅胶基体；601、外层硅胶；602、内层硅胶；7、右绑带；8、传感器固定块；9、压力柱；10、传感器放置槽；11、柔性FPC；12、柔性压力传感器。

具体实施方式

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；

首先需要说明的是，本发明在描述结构时采用的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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发明的限制。

结合附图1～5所述的一种穿戴式肩背部压力柔性测量装置，包括采集控制模块5、硅胶基体6、传感器固定块8、压力柱9、柔性FPC11和柔性压力传感器12，在所述硅胶基体6中外层硅胶601对应肩背部的位置上间隔粘接复数个传感器固定块8，具体实施时，所述复数个传感器固定块8分别粘接在外层硅胶601上，在外层硅胶601中下部粘接的传感器固定块8为均布排列，在外层硅胶601上部粘接的传感器固定块8呈阵列式排列；在每个传感器固定块8上分别设有传感器放置槽10，所述传感器放置槽10为球拍形结构，在每个传感器放置槽10内分别设有柔性压力传感器12，每两个柔性压力传感器12的间距为10～200mm；在每个传感器放置槽10上圆形槽的上部分别设有压力柱9，压力柱9既定位每一柔性压力传感器12位置，也起到垫片作用形成重物与肩背之间的支撑；每两个传感器固定块8之间形成的缝隙为柔性FPC11的放置槽，在放置槽内设有柔性FPC11，每个柔性FPC11上的焊盘分别对应每一传感器放置槽10的竖型开口端，纵向排列的柔性FPC11通过导线连接柔性压力传感器12右侧引脚，实施时，可以在柔性压力传感器12的右侧引脚连接单向导通二极管，所述单向导通二极管连接纵向柔性FPC11，横向排列的柔性FPC11连通过导线接柔性压力传感器12左侧引脚，纵向排列的柔性FPC11和横向排列的柔性FPC11分别通过排线接入接线板2，所述接线板2通过排插线3与采集控制模块5连接，具体实施时，所述排插线3的两端分别设有排插4，排插线3两端的排插4分别插接在接线板2和采集控制模块5上对应的插孔内，实施时，排插4优选为100脚排插；所述采集控制模块5通过线路连接供电模块，采集控制模块5设置在控制盒内，在控制盒内分别设有多路复用开关、运算放大模块、A/D转换模块、CPU和蓝牙模块，所述蓝牙模块无线连接上位机；在传感器固定块8的外侧粘接内层硅胶602使传感器固定块8封闭在外层硅胶601与内层硅胶602之间，在硅胶基体6的中下部的左右两侧分别设有左绑带1和右绑带7，所述硅胶基体6的外部包裹有防水布料形成所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置。

本发明中的行列多路开关分开使用，所以行列矩阵中的柔性压力传感器12个数可以不同，布局更为灵活。柔性压力传感器12的最小间距为10mm，可以满足现有的柔性压力传感器12密集布置的要求，产品使用硅胶为主要材料承托柔性压力传感器12部分，外部使用防水布料缝制。

本发明的具体实施例如下：

首先测量好标准人体肩背部的尺寸，使用画线机在外层硅胶601上画出产品外部轮廓及每一传感器固定块8所在位置与轮廓；

然后使用磨具切刀批量制作传感器固定块8，将传感器固定块8粘结至外层硅胶601的相应位置中；

进一步，如图3所示，将柔性压力传感器12放入传感器固定块8的传感器放置槽10内，传感器固定块8与传感器固定块8之间形成的缝隙为柔性FPC11的放置槽，将柔性FPC11放置在放置槽中，柔性FPC11上的焊盘对准每一传感器放置槽10的竖型开口处，纵向排列的柔性FPC11通过导线连接柔性压力传感器12右侧引脚，横向排列的柔性FPC11通过导线连接柔性压力传感器12左侧引脚；

进一步，如图4所示，压力柱9放置于传感器放置槽10的圆形开口处，使用此种结构是为了合理的将压力柱9与柔性压力传感器12配合，并可以将压力柱9良好定位在每一柔性压力传感器12敏感区上方，且压力柱9为硬物可以有效地帮助力传导，测试过程中每一柔性压力传感器12可与背部与重物之间良好接触；

进一步，均匀涂胶将外层硅胶601、柔性压力传感器12和内层硅胶602粘接在一起；本发明中柔性压力传感器12的固定方式更为合理，有效的解决了以往工艺中需要粘贴柔性压力传感器12而带给柔性压力传感器12初始应力的问题等；

进一步，通过排线将所有行列柔性FPC11接入接线板2，接线板2中配有100脚的排插孔，使用过程中，外部通过排插线3将接线板2与控制盒中的采集控制模块5相连，其中控制盒中设有多路复用开关、运算放大模块、A/D转换模块8、CPU和蓝牙模块。

进一步，图5为本发明的工作流程图，当柔性压力传感器12受到压力后电阻值减小，单向导通二极管导通，而大面积的柔性压力传感器12受力后，由于有单向导通二极管的作用，有效地避免系统受到压力时电阻值减小后构成多复杂回路，柔性压力传感器12被相应的多路开关扫描选通后，信号经过列方向的运算放大电路，放大后的信号经过A/D转换电路转换后输出，采集的数据通过蓝牙发送到上位机存储并显示，使用者可在上位机中回看测试过程中的受力区域中每一点的受力变化。

本发明中涉及到的电路部分不是本发明保护的重点，且本领域技术人员可以很容易的从市场上买到标准件，因此不对其具体结构做累述。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (10)

1.一种穿戴式肩背部压力柔性测量装置，包括采集控制模块（5）、硅胶基体（6）、传感器固定块（8）、压力柱（9）、柔性FPC（11）和柔性压力传感器（12），其特征是：在所述硅胶基体（6）中外层硅胶（601）对应肩背部的位置上间隔粘接复数个传感器固定块（8），在每个传感器固定块（8）上分别设有传感器放置槽（10），在每个传感器放置槽（10）内分别设有柔性压力传感器（12），在每个传感器放置槽（10）上圆形槽的上部分别设有压力柱（9），每两个传感器固定块（8）之间形成的缝隙为柔性FPC（11）的放置槽，在放置槽内设有柔性FPC（11），每个柔性FPC（11）上的焊盘分别对应每一传感器放置槽（10）的竖型开口端，纵向排列的柔性FPC（11）通过导线连接柔性压力传感器（12）右侧引脚，横向排列的柔性FPC（11）连通过导线接柔性压力传感器（12）左侧引脚，纵向排列的柔性FPC（11）和横向排列的柔性FPC（11）分别通过排线接入接线板（2），所述接线板（2）通过排插线（3）与采集控制模块（5）连接，在传感器固定块（8）的外侧粘接内层硅胶（602）使传感器固定块（8）封闭在外层硅胶（601）与内层硅胶（602）之间，在硅胶基体（6）的中下部的左右两侧分别设有左绑带（1）和右绑带（7）形成所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置。

2.根据权利要求1所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，其特征是：所述复数个传感器固定块（8）分别粘接在外层硅胶（601）上，在外层硅胶（601）中下部粘接的传感器固定块（8）为均布排列，在外层硅胶（601）上部粘接的传感器固定块（8）呈阵列式排列。

3.根据权利要求1所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，其特征是：所述柔性压力传感器（12）的右侧引脚连接单向导通二极管，所述单向导通二极管连接纵向柔性FPC（11）。

4.根据权利要求1所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，其特征是：每两个柔性压力传感器（12）的间距为10～200mm。

5.根据权利要求1所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，其特征是：所述传感器放置槽（10）为球拍形结构。

6.根据权利要求1所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，其特征是：所述排插线（3）的两端分别设有排插（4），排插线（3）两端的排插（4）分别插接在接线板（2）和采集控制模块（5）上对应的插孔内。

7.根据权利要求6所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，其特征是：所述排插（4）为100脚排插。

8.根据权利要求1所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，其特征是：所述硅胶基体（6）的外部包裹有防水布料。

9.根据权利要求1所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，其特征是：所述采集控制模块（5）设置在控制盒内，在控制盒内分别设有多路复用开关、运算放大模块、A/D转换模块、CPU和蓝牙模块，所述蓝牙模块无线连接上位机。

10.根据权利要求1所述的穿戴式肩背部压力柔性测量装置，其特征是：所述采集控制模块（5）通过线路连接供电模块。

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