CN112754474A - 一种智能平衡检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能平衡检测装置，包括：用户交互界面模块、数据处理模块和第一平衡检测模块；静态平衡检测模块包括：第一测试区域和至少一个第一压力传感器，第一压力传感器设置于第一测试平板下方；用户交互界面模块包括显示模块，数据处理单元用于收集第一压力传感器传输的第一信号，并根据第一信号获得第一平衡检测数据，显示模块用于显示第一平衡检测数据。本发明提供的智能平衡检测装置可以解决现有技术中静态平衡测试系统功能单一的问题。

Description

一种智能平衡检测装置

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种智能平衡检测装置。

背景技术

平衡是身体素质的一种，是指抵抗破坏平衡的外力，保持全身处于稳定状态的能力。人类在动作、行走及跑、跳等复杂运动中都离不开平衡，目前平衡的三级分法：静态一级平衡，指人体在无外力作用下，在睁眼和闭眼时维持某种姿势稳定的过程；自动态二级平衡，指在无外力作用下从一种姿势调整到另一种姿势的过程；他动态三级平衡，指人体在外力的作用下，当身体质心发生改变时，迅速调整质心和姿势，保持身体平衡的过程。

人体平稳的站立、行走以及完成复杂动作都需要满足身体的平衡，否则就会发生跌倒，因此对平衡能力的检测具有重要的意义。据研究表明：男性和女性的平衡能力随着年龄的增长而下降；同年龄男女相比，男性平衡能力优于女性。对不同年龄人群的平衡能力进行检查，及时发现平衡问题并加强训练，可以有效防止平衡功能过早地下降或者损伤。

随着我国进入老龄化社会，老年人的日常医疗看护问题迫在眉睫。老年人面临的一个常见问题是易跌倒且跌倒常会造成严重后果。老年人因器官功能衰退，平衡机能随之下降，易发生跌倒性损伤。由于老年人常常伴有骨质疏松和软组织退行性改变，老年人跌倒后，骨头与软组织的损伤率高。因此平衡检测系统可以及时判断老年人的平衡能力，提前知道老年人的平衡能力的强弱，对平衡能力较弱的老年人，可提前配备轮椅或者一些辅助支具，并结合康复训练，可以有效降低跌倒风险。

现有的技术中，对平衡能力的检测方案主要有两类：一是规定被测者设定一定姿势，通过观察对其平衡能力进行判定；二是借助平衡检测仪器来检测人体的平衡能力。借助平衡检测仪器的测量方法要比观察法更加准确。对于市面上的平衡检测设备，主要分为两大类：一种是静态平衡检测设备；另一种是动态平衡检测设备。静态平衡检测设备一般由测试平板组成，测试者一般站在上面进行单脚站立、双脚站立、坐站转移等测试方法进行测试，静态平衡检测设备的功能相对单一，无法对外力作用下的人体的平衡能力进行检测。动态平衡检测设备设计过程相对复杂，底座上一般装有电机，可以提供外动力，使平台摇晃，但这种设备价格昂贵，体积大，重量重，使用功能复杂，多用于大型的医疗机构。

目前现有的平衡检测设备存在以下缺陷：1、静态平衡测试系统，功能单一，测试方法传统；2、静态平衡测试系统的测试平板放置场地的平整度要求高，且平板不可调节。3、动态平衡测试系统，结构复杂，操作具有专业性，价格昂贵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能平衡检测装置，可以解决现有技术中静态平衡测试系统功能单一的问题。

本发明的又一目的在于，提供一种智能平衡检测装置，以解决现有技术中动态平衡测试系统结构复杂、测试平板平整度要求高、操作具有专业性以及价格昂贵的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种智能平衡检测装置，包括：用户交互界面模块、数据处理模块和第一平衡检测模块；所述第一平衡检测模块包括：第一测试区域和至少一个第一压力传感器，所述第一压力传感器设置于所述第一测试平板下方；所述用户交互界面模块包括显示模块，所述数据处理模块用于收集所述第一压力传感器传输的第一信号，并根据所述第一信号获得第一平衡检测数据，所述显示模块用于显示所述第一平衡检测数据。

进一步的，所述第一平衡检测模块还包括调节组件，所述调节组件用于调节所述第一测试区域的水平度。

进一步的，所述第一测试区域为静态测试板面或动态测试板面。

进一步的，所述第一压力传感器的数量为4个，4个所述第一压力传感器对称分布在所述第一测试区域的四个角下方。

进一步的，所述第一压力传感器为平面膜盒式测力传感器。

进一步的，所述调节组件的一端与所述第一测试区域连接，另一端与所述第一压力传感器连接，所述调节组件用于调节所述第一测试区域的水平度。

进一步的，所述调节组件包括调节螺钉和连接板，所述调节螺钉的螺杆上开设有外螺纹，所述第一测试区域上开设有与所述外螺纹相匹配的内螺纹孔，所述连接板上开设有第一通孔；所述连接板位于所述第一测试区域和所述第一压力传感器之间，所述调节螺钉的螺杆穿过所述连接板的第一通孔并与所述第一测试区域的内螺纹孔螺纹连接。

进一步的，所述第一压力传感器位于所述连接板下方并与所述连接板连接，所述调节螺钉的螺钉头与所述第一压力传感器接触，所述调节螺钉在所述第一通孔内相对所述连接板可转动，以调节所述第一测试区域与所述第一传感器之间的距离。

进一步的，所述第一通孔为T型通孔，所述T型通孔包括同轴相互连通的第二通孔和第三通孔，所述第二通孔的直径大于所述第三通孔的直径，所述调节螺钉的螺钉头的直径大于所述第三通孔的直径并小于所述第二通孔的直径，所述调节螺钉的螺杆的直径小于所述第三通孔的直径；所述连接板套设在所述调节螺钉上，以使所述调节螺钉的螺钉头位于所述第二通孔中，所述调节螺钉的螺杆穿过所述第三通孔并与所述第一测试区域的内螺纹孔螺纹连接。

进一步的，所述连接板上还开设有至少一个连接孔，所述第一压力传感器通过一连接件与所述连接板的连接孔连接。

进一步的，所述调节螺钉的螺杆的自由端端面上设置有一受力部，所述受力部用于在外力驱动下带动所述调节螺钉转动。

进一步的，所述受力部包括开设在所述螺杆的自由端端面上的内六角孔。

进一步的，所述用户交互界面模块还包括视觉识别摄像头，所述视觉识别摄像头与所述数据处理模块通信连接，所述视觉识别摄像头用于收集测试者的肢体数据及识别测试者的面部数据，并将其传输给所述数据处理模块。

进一步的，所述智能平衡检测装置还包括第二平衡检测模块，所述第二平衡检测模块包括第二测试区域、弹性球和加速度传感器，所述第二测试区域设置于所述弹性球上，所述加速度传感器设置于所述第二测试区域上，所述加速度传感器还与所述数据处理模块通信连接，所述加速度传感器将检测第二信号发送给所述数据处理模块，所述数据处理模块还用于根据所述第二信号获得第二平衡检测数据，所述显示模块还用于显示所述第二平衡检测数据。

进一步的，所述第二平衡检测模块还包括光电传感器，所述光电传感器将检测到的生理信号传输给所述数据处理模块。

进一步的，所述智能平衡检测装置还包括坐站检测模块，所述坐站检测模块包括提供支撑受试者落坐的平台、第二压力传感器，所述第二压力传感器用于检测第三信号后发送给所述数据处理模块。

进一步的，所述平台包括坐垫和座椅，所述坐垫盖合在所述座椅上，所述第二压力传感器设置于所述坐垫与所述座椅之间。

综上所述，与现有技术相比，本发明提供的智能平衡检测装置具有以下优点：

本发明的智能平衡检测装置中，第一测试区域可供人体站立或行走，第一压力传感器可以采集第一信号，数据处理模块可以对接收到的第一信号进行处理，得到所述第一测试区域的受力情况，以此分析得到人体的第一平衡检测数据，该第一平衡检测模块可用于检测人体的静态平衡情况，也可用于检测人体在行走过程中的动态平衡情况。

此外，本发明的智能平衡检测装置中调节组件可以对第一平衡检测模块的第一测试区域的水平度进行调节，使第一平衡检测模块使用的场地的范围普遍化，例如可以适用于平整度不高的地方，使检测设备可以不受场地平整度的影响。

本发明的第一平衡检测模块中压力传感器采用平面膜盒式测力传感器，该传感器高精度、抗偏载、中心受力，方面收据数据，便于后期编程分析数据。

本发明的第一平衡检测模块中调节组件采用螺纹调节的形式，在调节的过程中，调节螺钉转动而连接板不会随着调节螺钉转动，调节螺钉会进行上下直线运动，调节螺钉转动一圈，第一测试区域上下运动一个螺纹牙的距离，调节精度高；并且调节螺钉进一步可优选细牙三角螺纹，自锁性好。

本发明还将第二平衡检测模块集成到智能平衡检测装置中，使智能平衡检测装置不仅可以检测测试者的静态平衡，还可以检测测试者的动态平衡。而且动态平衡检测模块结构简单，成本低，实用度高。

本发明还配备了坐站检测模块，与第一平衡检测模块配合使用，可以获得测试者的臀部髋关节和下肢关节的功能状态。

此外，本发明的用户交互界面模块配备了视觉识别摄像头，不仅可以识别测试者的肢体数据，辅助进行平衡测试，而且还可以进行面部识别，识别训练者，并自动设置针对每个人一套测试或训练流程，这些个性化测试和训练将更好地帮助测试者或者训练者平衡功能的恢复和增强。

附图说明

图1为本发明一实施方式中的智能平衡检测装置的结构示意图；

图2为本发明一实施方式中的智能平衡检测装置的用户交互界面模块的示意图；

图3为本发明一实施方式中的智能平衡检测装置的第一平衡检测模块的示意图；

图4为本发明一实施方式中的智能平衡检测装置的第一平衡检测模块的调节组件的示意图；

图5a为本发明一实施方式中的调节组件的连接板的立体结构示意图；

图5b为本发明一实施方式中的调节组件的连接板的剖视结构示意图；

图6为本发明一实施方式中的智能平衡检测装置的第二平衡检测模块的示意图；

图7为本发明一实施方式中的智能平衡检测装置的坐站检测模块的示意图；

图8为本发明一实施方式中的人体静止站立姿势控制所表现的固有运动学的受力示意图；

图9为本发明一实施方式中的COP压力中心的测量方案示意图；

图10为本发明一实施方式中的COP测试坐标系示意图。

其中，附图标记如下：

10-用户交互界面模块；20-第一平衡检测模块；30-第二平衡检测模块；40-坐站检测模块；11-显示模块；12-视觉识别摄像头；13-把手架；14-主体结构；15-支架；21-第一测试区域；22-第一压力传感器；23-调节组件；231-调节螺钉；232-连接板；2321-第一通孔；2322-第二通孔；2323-第三通孔；2324-连接孔；2311-受力部；24-垫地板；25-数据采集板；26-把手结构；261-把手；262-螺纹管；31-第二测试区域；32-弹性球；33-加速度传感器；34-光电传感器；41-坐垫；42-座椅；43-第二压力传感器，44-数据采集器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种智能平衡检测装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。

需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明的核心思想之一在于提供一种智能平衡检测装置，以解决现有技术中静态平衡测试系统功能单一，测试平板平整度要求高的问题。

本发明的又一核心思想在于提供一种智能平衡检测装置，以解决现有技术中动态平衡测试系统结构复杂、操作具有专业性以及价格昂贵的问题。

为实现上述思想，本发明提供一种智能平衡检测装置，如图1至图3所示，包括：用户交互界面模块10、数据处理模块(图中未标出)和第一平衡检测模块20；所述第一平衡检测模块20包括：第一测试区域21和至少一个第一压力传感器22，所述第一压力传感器22设置于所述第一测试区域21下方，所述第一压力传感器22可以采集用于反映所述第一测试区域21受力情况的第一信号，并将其传输给所述数据处理模块；所述用户交互界面模块10包括显示模块11，所述数据处理模块用于收集所述第一压力传感器22传输过来的第一信号，并根据所述第一信号获得第一平衡检测数据，所述显示模块11用于显示所述第一平衡检测数据。本发明的所述第一测试区域21可供人体站立或行走，所述第一压力传感器22可以采集第一信号，数据处理模块可以对接收到的第一信号进行处理，得到所述第一测试区域21的受力情况，以此分析得到人体的第一平衡检测数据，该第一平衡检测模块可用于检测人体的静态平衡情况，也可用于检测人体在行走过程中的动态平衡情况。

进一步的，所述第一平衡检测模块20还包括调节组件23，所述调节组件23用于调节所述第一测试区域21的水平度。在本实施例中，调节组件23可以对第一平衡检测模块20的第一测试区域21的水平度进行调节，使第一平衡检测模块20使用的场地的范围普遍化，例如可以适用于平整度不高的地方，使检测设备可以不受场地平整度的影响。

其中，如图2所示，所述用户交互界面模块10还包括视觉识别摄像头12和主体结构14，所述显示模块11和所述视觉识别摄像头12均设置在所述主体结构14上，此外，所述数据处理模块也可以集成在所述主体结构14上，当然也可以单独设置，不直接设置在所述用户交互界面模块10上；所述视觉识别摄像头12与所述数据处理模块通信连接，所述视觉识别摄像头12用于收集测试者的肢体数据及识别测试者的面部数据，并将其传输给所述数据处理模块。在本实施例中，视觉识别摄像头12的设置，不仅可以识别测试者的肢体数据，辅助进行平衡测试，而且还可以进行面部识别，面部数据在上传到所述数据处理模块后，所述数据处理模块可以对面部数据进行分析匹配，通过与数据库进行比对，迅速匹配储存在数据库中的测试者以前平衡测试保存的数据，自动设定一套进行测试或者训练的流程，这些个性化测试和训练将更好地帮助测试者或者训练者平衡功能的恢复和增强；此外，还可以将不同时间测试的结果进行对比分析。优选的，所述视觉识别摄像头12的数量为两个以上，其中一个设置在所述用户交互界面模块10的主体结构14的顶部，用于面部识别，另外一个设置在主体结构14的侧边，用来采集测试者的肢体数据。

进一步的，所述用户交互界面模块10还包括把手架13，所述把手架13设置在所述主体结构14上，例如可以焊接在所述主体结构14上。所述把手架13的设置可以方便所述用户界面模块10的搬运，而且还可以悬挂一些测试配件。

进一步的，所述用户交互界面模块10还包括支架15，所述支架15设置于所述主体结构14的底部，用于支撑所述主体结构14。优选的，所述支架15可以为三角支架，如图2所示，三角支架可以焊接在所述主体结构14的底部，让用户交互界面模块10整体更加平稳。

本发明的所述第一测试区域21可选为静态测试板面或动态测试板面。例如可以设置为静态的平板、曲面板等各种规则或不规则板面等等，也可以设置为在外力驱动下能够运动的动态的平板、曲面板等各种规则或不规则的板面均可。优选的，所述第一测试区域21可以为长度约2000mm、宽度约1000mm的矩形平板，矩形平板可以采用刚性材料型材焊接而成，这样测试者可以在平板上进行站立、行走、旋转转向等动作进行全面测试。

进一步的，为了使采集的数据更加精准全面，所述第一压力传感器22的数量可以设置为多个。例如所述第一压力传感器22的数量可以为4个，4个所述第一压力传感器22对称分布在所述第一测试区域21的四个角下方，如图3所示，这样可以对所述第一测试区域21的受力情况进行全方位的检测，结果更加精确。

优选的，所述第一压力传感器22可以为平面膜盒式测力传感器，该传感器高精度、抗偏载、中心受力，方便采集数据，便于后期编程分析数据。

进一步的，所述调节组件23的一端与所述第一测试区域21连接，另一端与所述第一压力传感器22连接，所述调节组件23可以调节所述第一测试区域21与所述第一压力传感器22之间的距离，从而可以调节所述第一测试区域21的水平度。例如，以4个所述第一压力传感器22分别对称分布在所述第一测试区域21的四个角下方为例，此时所述调节组件23的数量也为4个，当由于地面不平导致所述第一测试区域21倾斜时，此时可以调整所述第一测试区域21对应的角落下方的调节组件23，通过调节所述第一测试区域21与所述第一压力传感器22之间的距离，使所述第一测试区域21的角对应的上升或下降，从而让所述第一测试区域21的表面整体呈水平状态，这样使平衡检测装置的使用不受场地限制，即使地面不平，也可以通过调节调节组件23来实现对第一测试区域21的水平度调整。本发明对所述第一压力传感器22的数量以及所述调节组件23的数量并不做限制，除上述提到的分布在第一测试区域21四个角的情况外，还可以是均匀分布在所述第一测试区域21的四条边上，也可以是在所述第一测试区域21下方呈阵列均匀分布的许多个传感器和调节组件，这样可以使水平度调节更加精细，以及采集数据更加精确。

作为本实施例的一种实现方式，如图3至图5a所示，所述调节组件23包括调节螺钉231和连接板232，所述调节螺钉231的螺杆上开设有外螺纹，所述第一测试区域21上开设有与所述外螺纹相匹配的内螺纹孔，所述连接板232上开设有第一通孔2321；所述连接板232位于所述第一测试区域21和所述第一压力传感器22之间，所述调节螺钉231的螺杆穿过所述连接板232的第一通孔2321并与所述第一测试区域21的内螺纹孔螺纹连接。所述第一压力传感器22位于所述连接板232下方并与所述连接板232连接，所述调节螺钉231的螺钉头与所述第一压力传感器22接触，所述调节螺钉231在所述第一通孔2321内相对所述连接板232可转动，以调节所述第一测试区域21与所述第一压力传感器22之间的距离。

在本实施例中，调节组件23采用螺纹结构实现调节，既能通过调节螺钉231的转动实现其与所述第一测试区域21之间的相对运动，从而调节所述第一测试区域21与所述第一压力传感器22之间的距离，而且螺纹结构本身的自锁性比较好，在测试过程中，当调节组件23调节好水平度后，即使对所述第一测试区域21施加很大的力，所述调节螺钉231也不易再发生位移。优选的，所述调节螺钉231的外螺纹以及在所述第一测试区域21上开设的螺纹孔均可以采用细牙三角螺纹，自锁性更好。

优选的，如图5b所示，所述第一通孔2321可以为T型通孔，例如T型台阶状通孔，所述T型台阶状通孔包括同轴相互连通的第二通孔2322和第三通孔2323，所述第二通孔2322的直径大于所述第三通孔2323的直径，所述调节螺钉231的螺钉头的直径大于所述第三通孔2323的直径并小于所述第二通孔2322的直径，所述调节螺钉231的螺杆的直径小于所述第三通孔2323的直径；所述连接板232套设在所述调节螺钉231上，以使所述调节螺钉231的螺钉头位于所述第二通孔2322中，所述调节螺钉231的螺杆穿过所述第三通孔2323并与所述第一测试区域21的内螺纹孔螺纹连接。如图5所示，可以在所述连接板232的中心机加工出一个T型的台阶状圆柱通孔以形成所述第一通孔2321，调节螺钉231的螺钉头朝下，让所述连接板232通过该T型的台阶状圆柱通孔套在所述调节螺钉231上，此时所述调节螺钉231的螺钉头正好位于所述第二通孔2322中，所述调节螺钉231的螺杆则穿出所述第三通孔2323，由于调节螺钉231的螺钉头与第二通孔2322之间是间隙配合，螺杆与第三通孔2323之间也是间隙配合，这样就不会影响调节螺钉231与连接板232之间的相对转动，当调节螺钉231转动时，不会对带动连接板232转动，由于连接板232是与所述第一压力传感器22连接在一起的，调节螺钉231的螺钉头与所述第一压力传感器22之间是接触的，当所述调节螺钉231转动时，也不会带动所述第一压力传感器22转动，即调节螺钉231转动时，其只能被所述第一压力传感器22顶着向上或者向下直线运动，从而让与调节螺钉231的螺杆螺纹连接的所述第一测试区域21向上或向下运动，调节螺钉旋转一周，所述第一测试区域21即运动一个螺纹牙的距离，进而调节所述第一测试区域21的局部的高度，达到调节其水平度的目的，让平板保持水平状态。

优选的，所述连接板232上还开设有至少一个连接孔2324，所述第一压力传感器22通过一连接件与所述连接板232的连接孔2324连接。如图5a和图5b所示，可以在所述连接板232的T型的台阶状圆柱通孔周围间隔一定距离，机加工均匀分布的螺栓沉头孔，数量不做限制，可以是一个，也可以是多个，图5a以3个螺栓沉头孔为例，结合图4，可以看到，可以利用内六角螺钉作为连接件，将所述第一压力传感器22连接在所述连接板232下方，此时所述第一压力传感器22的上表面可以正好与所述连接板232的下表面贴合在一起，当然两者之间不一定要贴合在一起，也可以留有一定的间隙，此时所述调节螺钉231由于重力作用，会抵触在所述第一压力传感器22的表面上，当所述调节螺钉231转动时，由于重力作用及所述第一压力传感器22提供给所述调节螺钉231向上的支撑力，实现所述调节螺钉231转动时带动所述第一测试区域21上下运动。

优选的，为了便于使所述调节螺钉231实现转动，从而对所述第一测试区域21进行水平度调节，可以在所述调节螺钉231的螺杆的自由端端面上设置有一受力部2311，所述受力部2311用于在外力驱动下带动所述调节螺钉231转动。作为本发明的一种实现方式，优选的，所述受力部231包括开设在所述螺杆的自由端端面上的内六角孔，如图4所示，可以通过六角扳手卡合在内六角孔中施力转动，实现所述调节螺钉231的转动。当然，对于实现所述调节螺钉231的转动，本发明的受力部2311并不局限与上述提到的内六角孔结构，还可以是其他结构，例如可以在端面上设置一个凸起部，通过夹具等夹住凸起部施力旋转实现所述调节螺钉231的转动。

此外，本发明的调节螺钉231可采用刚性材料制成，可以更好的将所述第一测试区域21的受力传递给所述第一压力传感器22。并且，所述调节螺钉231的螺钉头表面可以打磨成平整光滑的形态，平整光滑形态的螺钉头，可以更好的将所述第一测试区域21传递过来的力无损的传递给所述第一压力传感器22，使所述第一压力传感器22采集的第一信号更加准确。

进一步的，在所述第一压力传感器22下方还连接有垫地板24，垫地板24的底面用来直接与地面接触，对所述第一压力传感器22起到一定的保护作用。此外，为了进一步增大所述垫地板24与地面之间的摩擦力，可以在所述垫地板24的底面上加工一些凹槽，防止在转动所述调节螺钉231时，造成所述第一压力传感器22与所述垫地板23一起转动。

进一步的，所述第一平衡检测模块20还包括数据采集板25，所述数据采集板25与所述第一压力传感器22和所述数据处理模块通信连接，例如所述数据采集板25可装有蓝牙通信模块，可以与所述数据处理模块之间实现蓝牙连接，所述数据采集板25用于收集所述第一压力传感器22采集的第一信号，并将所述第一信号发送给所述数据处理模块。其中，所述数据采集板25可以放置在所述第一测试区域21的中心位置的底面上，如图3所示，方便其对周围传感器数据的采集。

进一步的，为了便于所述第一平衡检测模块20的搬运，在所述第一测试区域21的周边还设置有把手结构26。所述把手结构26优选包括把手261和两根螺纹管262，所述把手261的两端分别螺纹连接在一根所述螺纹管262的一端，两根所述螺纹管262的另一端可以采用焊接或其他连接方式固定在所述第一测试区域21的侧壁上。

进一步的，本发明的智能平衡检测装置还包括第二平衡检测模块30，如图6所示，所述第二平衡检测模块30包括第二测试区域31、弹性球32和加速度传感器33，所述第二测试区域31设置于所述弹性球32上，所述加速度传感器33设置于所述第二测试区域31上，所述加速度传感器33还与所述数据处理模块通信连接，所述加速度传感器33将检测的第二信号发送给所述数据处理模块，所述数据处理模块还用于根据所述第二信号获得第二平衡检测数据，所述显示模块11还用于显示所述第二平衡检测数据。本发明提供的第二平衡检测模块30的结构简单，测试者测试时需要调节人体平衡，平稳的站在所述第二测试区域31上，必要时可以在旁边配置支撑扶手辅助测试。测试时，通过所述加速度传感器33检测第二信号，第二信号经过所述数据处理模块处理后，可以得到所述第二测试区域31的加速度数据，并进一步处理得到测试者在所述第二测试区域31上的摆动角度大小，经过数据处理模块的分析后可以得到动态平衡检测数据，因此，本发明的第二测试区域31可以用来对测试者进行动态平衡的检测。

其中，所述第二测试区域31与所述第一测试区域21相似，可以为静态测试板面或动态测试板面。例如可以设置为静态的平板、曲面板等各种规则或不规则板面等等，也可以设置为在外力驱动下能够运动的动态的平板、曲面板等各种规则或不规则的板面均可。优选可以为刚性踏板，所述弹性球32优选可以为橡胶球，闲置时，橡胶球可以放空气体以节约空间便于放置，使用时，只需对橡胶球进行充气即可，橡胶球充气后成椭圆形，平板放在上面，形成不稳定性，测试者需控制平板左右力量使其稳定，能够检测测试者控制平衡的能力。所述加速度传感器33可以设置在所述第二测试区域31的中心位置上，以便全面的采集测试者的摆动角度大小。

进一步的，所述第二平衡检测模块30还可以包括光电传感器34，所述光电传感器34可以用于采集受试者的生理信号，并将所述生理信号发送给所述数据处理模块，所述数据处理模块可以根据所述第二信号以及所述生理信号得到更全面的第二平衡检测数据。优选的，所述光电传感器34的数量为4个，分布在所述第二测试区域31的四个角上，所述光电传感器34采集的生理信号经过所述数据处理模块的处理后，可以得到测试者的血氧饱和、心率状态等实时生理数据。

进一步的，本发明提供的智能平衡检测装置还包括坐站检测模块40，所述坐站检测模块40包括提供支撑受试者落坐的平台和第二压力传感器43，所述第二压力传感器43用于检测第三信号后发送给所述数据处理模块。

如图7所示，所述平台可以包括坐垫41和座椅42，所述座椅42可以放置在所述第一平衡检测模块20的第一测试区域21上，所述坐垫41盖合在所述座椅42上，所述坐垫41与所述座椅42的接触面上设置有所述第二压力传感器43，所述数据处理模块根据所述第一信号和第三信号可以获得坐站转移的平衡检测数据。本实施例中，通过增设的坐站检测模块40可以实现对测试者在坐站转移过程中的平衡检测。测试时，将座椅42放置到所述第一平衡检测模块20的第一测试区域21上，测试者首先坐在坐垫41上，双足自由放在所述第一测试区域21上；从坐位到站立位过程中，所述第二压力传感器42可以检测到反映臀部对所述坐垫41的用力情况的第三信号，所述第一测试区域21下的所述第一压力传感器22可以检测到用于反映测试者下肢的用力情况的第一信号，这些信号被传输到所述用户交互界面模块10的数据处理模块中，通过处理分析可以反映测试者的臀部髋关节和下肢关节的功能状态，可以获得测试者在坐站转移过程中的重量转移时间、起立指数、摇摆速度、双脚受力对称度、坐站转移总时间等，然后将结果用曲线和图像在所述显示模块11上形象化展示出来，供测试者进行识别自己的下肢平衡能力。其中，所述第二压力传感器43可以设置在所述坐垫41的下底面上，所述第二压力传感器43的数量可以为多个，优选为4个，分别设置在所述坐垫41的四个角下。并且还可以在所述坐垫41的底面中心设置一个数据采集器44，用来收集所述第二压力传感器42采集的数据并将其发送给所述数据处理模块。

在本发明的方案中，所述数据处理模块接收各模块的传感器采集的数据，然后进行分析处理后可以得到人体的静态/动态/坐站转移等姿态下的平衡检测数据，以下以第一平衡检测模块20用于对人体的静态平衡进行测试为例，对本发明提供的智能平衡检测装置在对人体进行平衡测试时的工作原理进行说明，第二平衡检测模块以及坐站检测模块的工作原理与之相似，其中第一平衡检测模块20的第一测试区域21优选为静态的矩形测试平板。

在人体静态平衡的测试方案中，人体静止站立姿势控制所表现的固有运动学特征是人体重心(COG)具有微小且无规则的摆动，这种运动特征反映了人体对站立姿势控制的稳定性。因此，人体的静态平衡能力可根据重心COG的摆动轨迹进行衡量。

在定量测量站立身体摆动COG的轨迹时，直接测量COG的轨迹较为困难，不过，可以通过力学分析间接测量COG的摆动轨迹。对人体的站立姿势进行分析，人体静止站立时，主要受到竖直向下的重力(Gravity)和支撑面对人体的竖直向上的支撑力，重力直观的表现为人体对支撑面的压力，其方向垂直于支撑面，如图8所示。

人体对支撑面的压力中心(COP)即为重力在支撑面上的投影，该压力中心(COP)是COG在支撑面上的投影点。当COG出现摆动时，这种运动特性可通过COP的移动轨迹反映出来，即COP的轨迹反映了身体摆动的运动学特征。因此，可以通过COP轨迹的相关参数定量测量人体的静态平衡，而人体对支撑面的压力是一组垂直于支撑面的平行力系，COP即是该力系的中心。由平行力系的中心点计算原理可得出COP的位置，假设人体站立时ML方向(左右方向)为X轴，AP方向(前后方向)为Y轴，如图9所示，点(Xi，Yi)处的测得的压力大小为Fi，则COP坐标(Xc，Yc)的计算公式为：

根据该公式，计算压力中心则需要测量压力的分布位置(Xi，Yi)和大小Fi，可由第一平衡检测模块的第一压力传感器进行测量。若干个所述第一压力传感器22安装在所述第一测试区域21底部以检测人体对支撑面(所述第一测试区域21)的压力，再根据若干个所述第一压力感器22的压力分布计算压力中心坐标。综上所述，可通过人体对支撑面的COP轨迹定量衡量身体摆动的运动学特征，计算COP则需要测量压力的分布。

COP压力中心的测量可采用所述静态检测模块20进行检测，以所述第一压力传感器22的数量为4个为例进行介绍，当然本领域技术人员明了，所述第一压力传感器22的数量并不局限于为4个，可以是任意数量的第一压力传感器，其工作原理与4个传感器相似。使用四个压力传感器测量支撑面不同位置的压力，通过压力中心计算公式即可计算COP的位置坐标，测量方案如图9所示。在长方形的所述第一测试区域21的四角处分别安装所述第一压力传感器22，分别为压力传感器1、压力传感器2、压力传感器3和压力传感器4，在宽度方向上，两传感器的距离为a，长度方向上量传感器的距离为b，传感器所测得的力分别为F1，F2，F3和F4，而这些力之和即为重力G。

将所述第一测试区域21的中心定义为坐标原点，ML方向(左右方向)定义为X轴，AP方向(前后方向)定义为Y轴，COP测试坐标系如图10所示。四个传感器S1至S4的位置坐标依次为(a/2，b/2)，(a/2，-b/2)，(-a/2，-b/2)，(-a/2，b/2)。根据压力中心COP的计算方法可得某一时刻的COP位坐标，计算方法如公式：

COP压力中心的坐标位置可以实时显示在所述显示模块11上，不同时间的点可以连接成重心轨迹，根据该轨迹曲线可显示人体重心是否稳定，以此可测得人体在静止站立时的静态平衡能力。

进一步，可以开发一些小游戏，例如让人体重心移动到所述第一测试区域21八个方向的点上，测试当身体进行摆动，能否在一定时间跟随指示将重心移动到相应位置，根据移动的时间以及轨迹可以反映患者的平衡能力。此外，还可以让患者在平板上进行行走，行走一定长度，可将重心轨迹进行标记出来，连续走三次，得到三组轨迹，根据行走的轨迹，可以推测出，测试者是否有偏瘫的迹象。

综上所述，与现有技术相比，本发明提供的智能平衡检测装置具有以下优点：

本发明的智能平衡检测装置中，第一测试区域可供人体站立或行走，第一压力传感器可以采集第一信号，数据处理模块可以对接收到的第一信号进行处理，得到所述第一测试区域的受力情况，以此分析得到人体的第一平衡检测数据，该第一平衡检测模块可用于检测人体的静态平衡情况，也可用于检测人体在行走过程中的动态平衡情况。

此外，本发明的智能平衡检测装置中调节组件可以对第一平衡检测模块的第一测试区域的水平度进行调节，使第一平衡检测模块使用的场地的范围普遍化，例如可以适用于平整度不高的地方，使检测设备可以不受场地平整度的影响。

本发明的第一平衡检测模块中压力传感器采用平面膜盒式测力传感器，该传感器高精度、抗偏载、中心受力，方面收据数据，便于后期编程分析数据。

本发明的第一平衡检测模块中调节组件采用螺纹调节的形式，在调节的过程中，调节螺钉转动而连接板不会随着调节螺钉转动，调节螺钉会进行上下直线运动，调节螺钉转动一圈，第一测试区域上下运动一个螺纹牙的距离，调节精度高；并且调节螺钉进一步可优选细牙三角螺纹，自锁性好。

本发明还将第二平衡检测模块集成到智能平衡检测装置中，使智能平衡检测装置不仅可以检测测试者的静态平衡，还可以检测测试者的动态平衡。而且第二平衡检测模块结构简单，成本低，实用度高。

本发明还配备了坐站检测模块，与第一平衡检测模块配合使用，可以获得测试者的臀部髋关节和下肢关节的功能状态。

此外，本发明的用户交互界面模块配备了视觉识别摄像头，不仅可以识别测试者的肢体数据，辅助进行平衡测试，而且还可以进行面部识别，识别训练者，并自动设置针对每个人一套测试或训练流程，这些个性化测试和训练将更好地帮助测试者或者训练者平衡功能的恢复和增强。

上述描述仅是对本发明较佳实施方式的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (17)

1.一种智能平衡检测装置，其特征在于，包括：用户交互界面模块、数据处理模块和第一平衡检测模块；

所述第一平衡检测模块包括：第一测试区域和至少一个第一压力传感器，所述第一压力传感器设置于所述第一测试区域下方；

所述用户交互界面模块包括显示模块，所述数据处理模块用于收集所述第一压力传感器传输的第一信号，并根据所述第一信号获得第一平衡检测数据，所述显示模块用于显示所述第一平衡检测数据。

2.根据权利要求1所述的一种智能平衡检测装置，其特征在于，所述第一平衡检测模块还包括调节组件，所述调节组件用于调节所述第一测试区域的水平度。

3.根据权利要求1所述的一种智能平衡检测装置，其特征在于，所述第一测试区域为静态测试板面或动态测试板面。

4.根据权利要求1所述的一种智能平衡检测装置，其特征在于，所述第一压力传感器的数量为4个，4个所述第一压力传感器对称分布在所述第一测试区域的四个角下方。

5.根据权利要求1所述的一种智能平衡检测装置，其特征在于，所述第一压力传感器为平面膜盒式测力传感器。

6.根据权利要求2所述的一种智能平衡检测装置，其特征在于，所述调节组件的一端与所述第一测试区域连接，另一端与所述第一压力传感器连接，所述调节组件用于调节所述第一测试区域的水平度。

7.根据权利要求6所述的一种智能平衡检测装置，其特征在于，所述调节组件包括调节螺钉和连接板，所述调节螺钉的螺杆上开设有外螺纹，所述第一测试区域上开设有与所述外螺纹相匹配的内螺纹孔，所述连接板上开设有第一通孔；

所述连接板位于所述第一测试区域和所述第一压力传感器之间，所述调节螺钉的螺杆穿过所述连接板的第一通孔并与所述第一测试区域的内螺纹孔螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的一种智能平衡检测装置，其特征在于，所述第一压力传感器位于所述连接板下方并与所述连接板连接，所述调节螺钉的螺钉头与所述第一压力传感器接触，所述调节螺钉在所述第一通孔内相对所述连接板可转动，以调节所述第一测试区域与所述第一传感器之间的距离。

9.根据权利要求8所述的一种智能平衡检测装置，其特征在于，所述第一通孔为T型通孔，所述T型通孔包括同轴相互连通的第二通孔和第三通孔，所述第二通孔的直径大于所述第三通孔的直径，所述调节螺钉的螺钉头的直径大于所述第三通孔的直径并小于所述第二通孔的直径，所述调节螺钉的螺杆的直径小于所述第三通孔的直径；

所述连接板套设在所述调节螺钉上，以使所述调节螺钉的螺钉头位于所述第二通孔中，所述调节螺钉的螺杆穿过所述第三通孔并与所述第一测试区域的内螺纹孔螺纹连接。

10.根据权利要求8所述的一种智能平衡检测装置，其特征在于，所述连接板上还开设有至少一个连接孔，所述第一压力传感器通过一连接件与所述连接板的连接孔连接。

11.根据权利要求8所述的一种智能平衡检测装置，其特征在于，所述调节螺钉的螺杆的自由端端面上设置有一受力部，所述受力部用于在外力驱动下带动所述调节螺钉转动。

12.根据权利要求11所述的一种智能平衡检测装置，其特征在于，所述受力部包括开设在所述螺杆的自由端端面上的内六角孔。

13.根据权利与要求1所述的一种智能平衡检测装置，其特征在于，所述用户交互界面模块还包括视觉识别摄像头，所述视觉识别摄像头与所述数据处理模块通信连接，所述视觉识别摄像头用于收集测试者的肢体数据及识别测试者的面部数据，并将其传输给所述数据处理模块。

14.根据权利与要求1所述的一种智能平衡检测装置，其特征在于，还包括第二平衡检测模块，所述第二平衡检测模块包括第二测试区域、弹性球和加速度传感器，所述第二测试区域设置于所述弹性球上，所述加速度传感器设置于所述第二测试区域上，所述加速度传感器还与所述数据处理模块通信连接，所述加速度传感器将检测的第二信号发送给所述数据处理模块，所述数据处理模块还用于根据所述第二信号获得第二平衡检测数据，所述显示模块还用于显示所述第二平衡检测数据。

15.根据权利要求14所述的一种智能平衡检测装置，其特征在于，所述第二平衡检测模块还包括光电传感器，所述光电传感器将检测到的生理信号传输给所述数据处理模块。

16.根据权利要求1所述的一种智能平衡检测装置，其特征在于，还包括坐站检测模块，所述坐站检测模块包括提供支撑受试者落坐的平台、第二压力传感器，所述第二压力传感器用于检测第三信号后发送给所述数据处理模块。

17.根据权利要求16所述的一种智能平衡检测装置，其特征在于，所述平台包括坐垫和座椅，所述坐垫盖合在所述座椅上，所述第二压力传感器设置于所述坐垫与所述座椅之间。

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