CN205885432U - 一种基于鞋垫的足底压力测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于鞋垫的足底压力测试装置，其包括鞋垫、第一至第十压力采集单元、微处理器、无线发射模块、无线接收模块和智能手机；本实用新型结构简单、能够准确测试出足底10部位的每步最大压力处、每步接触时间、瞬时压力的变化曲线（F‑t图像）、足弓类型（正常组、扁平足、高足弓）、足横弓承重类型、足内、外翻程度随时间变化情况、足的着地方式(前掌着地率、足跟着地率)、步数、消耗的热量；可为足底负荷监控、足鞋功能的测评、科学选鞋、科学健身等提供依据。
Description
技术领域
本实用新型属于足底压力测量技术领域，适用于大众健身领域，走、跑时足部受力方式及步态特征的测评，涉及一种基于鞋垫的足底压力测试装置。
背景技术
人们走路过程中的步态特征各不相同，是先天因素及后天的走路习惯等复杂因素造成的。足在行走中具有支撑身体、保持人体平衡、缓冲地面冲击、传递推进力使人体向前运动等功能。运动过程中，足会发生不同程度的内翻和外翻，足正常范围的翻转内不会对身体产生危害，是足部支持、减震等功能的体现，而足的过度翻转会引起胫骨、膝关节、髋关节的损伤。鞋是保障健康运动的基础装备，在人类生活中有非常重要的意义。合适的鞋可以提高舒适度和矫正足的不规则运动，不合适的鞋容易产生足部的病变，如何选择适合自己脚的鞋是人人所面临的问题。通过足-鞋压力分布的测量，可以检测步行时足部负荷，足的着地方式，足的内、外翻程度，进而评测鞋对步态影响的性能，评测所穿鞋是否适合穿戴着，同时也可以记录步频、计算消耗的热量等，为使用者科学健身提供依据。
经检索，目前比利时RScan公司、德国Novel 公司等生产有压力鞋垫测试装置，单所需压力传感器多，约3000个，虽然精度高，但成本太高，适合科研单位，不适合大众普及。依据足底解剖结构，本实用新型在足底重要受力的10个区域，成本低廉，适合普通大众。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、测试结果准确的基于鞋垫的足底压力测试装置。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于鞋垫的足底压力测试装置，其包括鞋垫、第一至第十压力采集单元、微处理器、无线发射模块、无线接收模块和智能手机，所述第一至第十压力采集单元的结构相同；所述第一压力采集单元包括一桥臂为压力传感器的惠斯通电桥、放大器和A/D转换器；
第一压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第一趾骨相对应的位置处；第二压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第一跖骨相对应的位置处；第三压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第二跖骨相对应的位置处；第四压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第三跖骨相对应的位置处；第五压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第四跖骨相对应的位置处；第六压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第五跖骨相对应的位置处；第七压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足弓内侧相对应的位置处；第八压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足弓外侧相对应的位置处；第九压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足跟内侧相对应的位置处；第十压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足跟外侧相对应的位置处；
所述压力传感器的输出端经放大器接A/D转换器的相应输入端；所述A/D转换器的输出端接所述微处理器的相应输入端；所述无线发射模块接微处理器的相应输出端；所述无线接收模块与无线发射模块无线连接；所述无线接收模块的输出端接所述智能手机的相应输入端。
本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单、能够准确测试出足底10部位的每步最大压力处、每步接触时间、瞬时压力的变化曲线（F-t图像）、足弓类型（正常组、扁平足、高足弓）、足横弓承重类型、足内、外翻程度随时间变化情况、足的着地方式(前掌着地率、足跟着地率)、步数、消耗的热量；可为足底负荷监控、足鞋功能的测评、科学选鞋、科学健身等提供依据。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图。
图2为压力传感器在鞋垫上位置示意图。
在图1-2中，1鞋垫上与足底第一趾骨相对应的位置，2鞋垫上与足底第一跖骨相对应的位置，3鞋垫上与足底第二跖骨相对应的位置，4鞋垫上与足底第三跖骨相对应的位置，5鞋垫上与足底第四跖骨相对应的位置，6鞋垫上与足底第五跖骨相对应的位置，7鞋垫上与足弓内侧相对应的位置，8鞋垫上与足弓外侧相对应的位置足弓外侧，9鞋垫上与足跟内侧相对应的位置，10鞋垫上与足跟外侧相对应的位置。
具体实施方式
由图1~2所示的实施例可知，其包括包括鞋垫、第一至第十压力采集单元、微处理器、无线发射模块、无线接收模块和智能手机，所述第一至第十压力采集单元的结构相同；所述第一压力采集单元包括一桥臂为压力传感器的惠斯通电桥、放大器和A/D转换器；
第一压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第一趾骨相对应的位置1处；第二压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第一跖骨相对应的位置2处；第三压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第二跖骨相对应的位置3处；第四压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第三跖骨相对应的位置4处；第五压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第四跖骨相对应的位置5处；第六压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第五跖骨相对应的位置6处；第七压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足弓内侧相对应的位置7处；第八压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足弓外侧相对应的位置8处；第九压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足跟内侧相对应的位置9处；第十压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足跟外侧相对应的位置10处；
所述压力传感器的输出端经放大器接A/D转换器的相应输入端；所述A/D转换器的输出端接所述微处理器的相应输入端；所述无线发射模块接微处理器的相应输出端；所述无线接收模块与无线发射模块无线连接；所述无线接收模块的输出端接所述智能手机的相应输入端。
所述压力传感器的型号为FSR406；所述放大器采用型号为AD202JY的放大芯片组成的放大电路；所述A/D转换器的型号为TLC4541IDGK；所述微处理器采用型号为ATmega32的AVR单片机；所述无线发射模块和无线接收模块均采用蓝牙芯片BRF6150E2SZ1R；所述智能手机为Android智能手机。
本实施例的工作过程如下：
当步行时，所述第一至第十压力采集单元的压力传感器分别与足底发生相互作用，分别受到足底10个部位（第一趾骨、第一至第五跖骨、足弓内侧、足弓外侧、足跟内侧、足跟外侧等）的压力，第一至第十压力采集单元的压力传感器的电阻值会随着其所承受的压力变化而变化，由于压力传感器分别为惠斯通电桥的一个桥臂，惠斯通电桥将压力传感器的阻值变化转化为电压的变化后输送至放大器，经放大器放大后的电压信号再经A/D转换器后输送至微处理器，经微处理器处理后，再通过无线发射模块发射，无线接收模块接收后，将接收的信号输送至Android智能手机，经Android智能手机处理后，显示出足底10部位的每步最大压力处、每步接触时间、瞬时压力的变化曲线、足弓类型（正常组、扁平足、高足弓）、足横弓承重类型、足内、外翻程度随时间变化情况、足的着地方式(前掌着地率、足跟着地率)、步数、消耗的热量。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种基于鞋垫的足底压力测试装置，其特征在于：包括鞋垫、第一至第十压力采集单元、微处理器、无线发射模块、无线接收模块和智能手机；所述第一压力采集单元包括一桥臂为压力传感器的惠斯通电桥、放大器和A/D转换器；所述第一至第十压力采集单元的结构相同；
第一压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第一趾骨相对应的位置（1）处；第二压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第一跖骨相对应的位置（2）处；第三压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第二跖骨相对应的位置（3）处；第四压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第三跖骨相对应的位置（4）处；第五压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第四跖骨相对应的位置（5）处；第六压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足底第五跖骨相对应的位置（6）处；第七压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足弓内侧相对应的位置（7）处；第八压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足弓外侧相对应的位置（8）处；第九压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足跟内侧相对应的位置（9）处；第十压力采集单元的压力传感器固定设置在鞋垫上与足跟外侧相对应的位置（10）处；
所述压力传感器的输出端经放大器接A/D转换器的相应输入端；所述A/D转换器的输出端接所述微处理器的相应输入端；所述无线发射模块接微处理器的相应输出端；所述无线接收模块与无线发射模块无线连接；所述无线接收模块的输出端接所述智能手机的相应输入端。
2.根据权利要求1所述的一种基于鞋垫的足底压力测试装置，其特征在于：所述压力传感器的型号为FSR406；所述放大器采用型号为AD202JY的放大芯片组成的放大电路；所述A/D转换器的型号为TLC4541IDGK；所述微处理器采用型号为ATmega32的AVR单片机；所述无线发射模块和无线接收模块均采用蓝牙芯片BRF6150E2SZ1R；所述智能手机为Android智能手机。
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