CN211674240U - 动态足底压力检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及人体检测技术领域，具体公开了动态足底压力检测设备，包括顶板上开设有均匀分布的凹槽，凹槽内均设有透明的基板，基板上设置有压力传感器，压力传感器与凹槽之间均设置有弹性支撑件，压力传感器的底部设置有第一接触触点，凹槽的底面设有第二接触面，第二接触面上设有若干第二接触触点，同一第二接触面上的第二接触触点分别电连接有阻值互不相同的电阻且并联形成反馈主线路，第一接触触点可在弹性支撑件完全压缩后与第二接触面接触，压力传感器的顶部设有接触面板，压力传感器、第一接触触点和反馈主线路分别和控制器信号连接。本技术方案提高了压力采样频率，还能够采集足底的施力方向，从而提高了足底检测的精确性。

Description

动态足底压力检测设备

技术领域

本实用新型涉及生物特征识别的技术领域，特别涉及一种动态足底压力检测设备。

背景技术

步态是人类步行的行为特征。正常人的歩态是指利用双脚交换运动，可使人的身体可以从一个位置移到另一个位置，正常的歩态周期包括两个阶段，一为支撑相，约占正个歩态周期的60％(正常人在行走时两脚着地期共占歩态周期的20％)，另一为摆动相，约占整个歩态周期的40％。因此，步态和平衡问题，关系到行走和站立时的稳定性问题，任何环节的失调都可能影响步态。临床上我们评估病患的步态，常由临床检查与实验室的分析相结合。通常需回顾病史，包括既往手术、损伤、神经病变等病史；体格检查，重点在腱反射和病理反射、肌力和肌张力、关节活动度、感觉(触觉/痛觉/本体感觉)、压痛、肿胀、皮肤状况(溃疡/颜色)等；步态观察，注意全身姿势和步态，包括步行节律、稳定性、流畅性、对称性、重心偏移、手臂摆动、诸关节姿态与角度、患者神态与表情、辅助装置(矫形器、助行器) 的作用等。但由于步行是一个动态的过程，病人的某些骨骼、肌肉、神经的异常也有可能被自身代偿或掩盖，我们常会因为常见的或复杂的疾病所困扰。最初人体行走的步态识别采用的是卷尺、秒表、量角器等工具，这种测量识别方法误差大，且由于不同的数值需要不同的工具测量，导致操作繁琐。

随着科学的进步，开始出现足底压力测量装置，如中国专利公开号为CN107174251A的专利文献公开一种足底压力测量装置，该实用新型涉及一种足底压力采集装置，其包括足垫、压力传感器和电控系统，所述足垫由两块以上相互独立的垫板构成，各垫板平铺，垫板与垫板之间通过缝隙隔开；所述压力传感器为绝对值压力传感器，各垫板底部分别设有绝对值压力传感器，各绝对值压力传感器分别与电控系统电性连接。该结构中将压力传感器分设在两块以上相互独立的垫板上，足底需要踩在拼接在一起的垫板上才能对足底压力进行测量，使用操作繁琐，不仅如此，该方案只能采集足底的压力，不能采集足底的施力方向，垫板偏离足底相应部位，且该方案采用的绝对值压力传感器采集频率较低，从而足部处于动态时，压力采集频率慢，导致许多足底压力数据没采集到，导致足底压力测量不准确，即不能动态采集足底压力。

实用新型内容

为解决提高步行或者踏步时，足底压力检测设备检测准确性低的技术问题，本实用新型提供动态足底压力检测设备。

本实用新型技术方案如下：

动态足底压力检测设备，包括压力检测平板和控制器，压力检测平板包括顶板，顶板上开设有均匀分布的凹槽，凹槽内均设有透明的基板，基板上分别设置有压力传感器，压力传感器采用低磁滞的压阻式传感器，压力传感器与凹槽之间均设置有弹性支撑件，压力传感器的底部设置有第一接触触点，凹槽的底面设有第二接触面，第二接触面上设有若干第二接触触点，同一第二接触面上的第二接触触点分别电连接有阻值互不相同的电阻且并联形成反馈主线路，第一接触触点可在弹性支撑件完全压缩后与第二接触面接触，压力传感器的顶部设有接触面板，压力传感器、第一接触触点和反馈主线路分别和控制器信号连接。

本方案的工作原理及优点在于：顶板上设有均匀分布的凹槽，凹槽中设置有带有压力传感器的基板，凹槽可以限定压力传感器的运动范围。并且，低迟滞的压阻式传感器，这种传感器的数据采样频率最高可达500Hz，满足高速运动的需要。压力传感器与凹槽之间设置有弹性组件，压力传感器的底面设有第一接触点，凹槽的底面设有第二接触面，第二接触面上设有若干第二接触触点，同一第二接触面上的接触触点分别电连接有阻值互不相同的电阻且并联形成反馈主线路。当人在压力检测平板上行走时，足底部对压力传感器施加压力，压力传感器受力向凹槽的底面运动，压缩弹簧组件，由于足底对压力传感器施加压力的方向不同，弹簧组件由于自身的材质特性，会根据足底部施加压力方向产生倾斜。当发生倾斜的弹簧组件被完全压缩时，弹簧组件带动压力传感器上的第一接触触点发生倾斜，并与第二接触面上的某个第二接触触点接触，从而导通反馈主线路，由于不同第二接触触点所连接的电阻阻值均不相同，由此第一接触触点与不同的第二接触触点接触，反馈主线路上产生的电压信号的大小不同，即电压信号的大小即可反馈足底施加压力方向。

综上，本设计方案通过对足底的施力方向的检测，补充足底的检测压力，从而提高了足底压力测量的准确性

进一步，压力传感器采用刚性结构。

有益效果：刚性结构使得压力传感器的表面可承受非常大的冲击力，能够适应踏步、跳跃等剧烈动作测试的需要。

进一步，顶板上每平方厘米设置四个凹槽。

有益效果：现有技术中压力检测板包括六块拼接的压力传感器，分别对应每只脚的前、中和后部三个部分，这种方式只能采集足掌、足中和足跟三部分，采集的受力点少，检测精度低。本方案中的凹槽的密度为四个每平方厘米，即压力传感器的密度为四个每平方厘米，增加足底压力检测的采集点，提高压力检测板测量的精度。

进一步，还包括显示器和A/D转换器，压力传感器与A/D转换器的输入端信号连接，A/D 转换器的输出端与控制器的输入端信号连接，控制器的输出端与显示器的输入端信号连接。

有益效果：控制器的输入端输入压力传感器采集的压力信号，控制器将压力信号进行处理通过输出端输出到显示器上，用户可以在显示器上看到压力传感器采集的检测数据。

进一步，控制器的输入端还信号连接有生物特征采集器。

有益效果：用户通过生物特征采集器可采集用户的生物特征，然后通过控制器的处理，验证用户的身份。

进一步，生物特征采集器包括指纹采集器、虹膜仪和指静脉传感仪。

有益效果：通过指纹采集器、虹膜仪和指静脉传感仪可以采集用户的指纹、虹膜和指静脉，提高用户身份验证的准确率。

对用户多种生物特征的采集，提高用户身份识别的精准性。

进一步，顶板上固定连接有磨砂膜。

有益效果：磨砂膜能够增加足底与压力检测平板的摩擦阻力，能够有效防止用户在压力检测平板上行至或者踏步时滑动，避免用户摔倒，并且磨砂膜覆盖在压力检测平板的表面，还能够阻挡用户足部的汗液等直接接触压力传感器，引起压力传感器产生腐蚀损坏，引起压力传感器失灵。或者凹槽内积压灰尘导致在压力检测平板上，若是足部出现滑动，足部为了缓解滑动，

进一步，控制器上还设有无线通信模块，无线通信模块与控制器的输出端信号连接。

有益效果：经过控制器处理后的压力信号可以通过无线通信模块传送到手机、电脑等信号接收端，方便用户对动态足底压力检测设备处理后的压力信号进行查收。

进一步，顶板的底面固定连接有底板，底板的自由面上固定连接有若干个脚垫。

有益效果：脚垫具有防滑的作用，防止压力检测平板在检测的过程中受力滑动。

进一步，底板上还设有若干个调节座，调节座包括有固定座，固定座固定连接在底板的底面，固定座上开设有螺纹孔，螺纹孔内转动连接有丝杆，丝杆的自由端固定连接有转盘。

有益效果：通过调节丝杆的长度调整压力检测平板所在的平面，从而地面不平的情况下，动态足底压力检测设备也可以正常使用。

附图说明

图1为动态足底压力检测设备实施例一压力检测平板的局部剖视图；

图2为动态足底压力检测设备实施例一的压力检测平板的纵向剖视图；

图3为动态足底压力检测设备实施例一压力检测平板的局部剖视图；

图4为动态足底压力检测设备实施例一调节座的剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：磨砂膜1、凹槽2、底板3、脚垫4、固定座5、丝杆6、转盘7、基板8、弹簧组件9、调节座10、接触面板11、第一接触触点12、第二接触触点14。

实施例一

动态足底压力检测设备，包括压力检测平板，如图1、图2和图3所示，包括压力检测平板和控制器，压力检测平板包括顶板，顶板上每平方厘米开设有四个均匀分布的凹槽2，凹槽内均粘接有透明的基板，基板上分别螺纹连接有压力传感器，压力传感器采用低磁滞的压阻式传感器，且压力传感器采用刚性结构，本实实施例中采用型号为PX409-001GV的压力传感器。压力传感器与凹槽之间均设置有弹性支撑件，弹性支撑件的一端与压力传感器底部粘接固定，弹性支撑件的另一端与凹槽底部焊接，压力传感器的底部焊接有第一接触触点12，凹槽的底面粘接有第二接触面，第二接触面上焊接有若干第二接触触点14，同一第二接触面上的第二接触触点14分别电连接有阻值互不相同的电阻且并联形成反馈主线路，第一接触触点12可在弹性支撑件完全压缩后与第二接触面接触，压力传感器的顶部设有接触面板11，压力传感器、第一接触触点12和反馈主线路分别和控制器信号连接。具体而言，本实施例中，控制器采用的是STC8G2K60S2P45单片机，压力传感器上的接触面连接A/D转换器，A/D 转换器在与P7端口连接，第二接触触点14分别连接有阻值互不相同的电阻且并联在M接线口，M接线口连接在5V端口，当接触面板11上的第一接触触点12与第二接触触点14接触时，即可形成反馈主线路，产生不同电压值得电压信号。接触面板11还连接在VCC端口，M 接线口还串联保护电阻，连接在GND端口形成保护电路，在用户未使用时，保护电路可以保护电路不会遭受高电流，导致电路损坏。

控制器的输出端与显示器的输入端信号连接。控制器上还设有无线通信模块，无线通信模块与控制器的输出端信号连接。

顶板上粘接有磨砂膜1，顶板的底面粘接有底板3，底板3的自由面上固定连接有若干个脚垫4。如图4所示，底板3上还设有若干个调节座，调节座包括有固定座5，固定座5 固定连接在底板3的底面，固定座5上开设有螺纹孔，螺纹孔内转动连接有丝杆6，丝杆6 的自由端固定连接有转盘7。

具体而言，用户在使用前，如果是在不平坦的地面，通过旋转转盘7带动丝杆6转动，调节丝杆6的长度，从而调节调节座的高矮，使得压力检测平板保持平稳。若地面是平坦的，压力检测平板直接放在地面上，底板3的底面粘接有脚垫4，脚垫4可以增加底板3与底面的摩擦力，使底板3不会滑动，并且脚垫4能够让底板3与地面存在间隙，避免底板3与地面直接接触，底板3受到地面摩擦损坏，影响压力检测平板的外观。使用时，用户直接脱鞋踩在压力检测平板上，本实施例中采用低磁滞的压阻式传感器，低磁滞的压阻式传感器的采样频率最高可达500Hz，能够采集用户行走、踏步等运动的足底压力。压力传感器采集的压力信号通过A/D转换器，将模拟的压力信号转换为数字的压力信号，再由控制器经过设定的软件对数字的压力信号进行处理，通过显示器显示，用户可以看到足底各部分的压力检测结果。

并且控制器还可以将处理后的压力信号通过无线通信模块发送到手机、电脑、平板等智能终端，方便用户接收到动态足部压力检测装置检测到的压力信号。

实施例二

与实施例一的区别之处在于：控制器的输入端还信号连接有生物特征采集器。生物特征采集器包括指纹采集器、虹膜仪和指静脉传感仪。生物特征采集器通过采集用户的指纹、虹膜和指静脉识别用户的身份。本实施例中，指纹采集器采用的是JZT-998FFB的维尔指纹采集仪，虹膜仪采用BK-01尚德虹膜采集仪、指静脉传感仪采用ESD-300MK的指静脉识别模块。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.动态足底压力检测设备，其特征在于，包括压力检测平板和控制器，压力检测平板包括顶板，顶板上开设有均匀分布的凹槽，凹槽内均设有透明的基板，基板上分别设置有压力传感器，压力传感器采用低磁滞的压阻式传感器，压力传感器与凹槽之间均设置有弹性支撑件，压力传感器的底部设置有第一接触触点，凹槽的底面设有第二接触面，第二接触面上设有若干第二接触触点，同一第二接触面上的第二接触触点分别电连接有阻值互不相同的电阻且并联形成反馈主线路，第一接触触点可在弹性支撑件完全压缩后与第二接触面接触，压力传感器的顶部设有接触面板，压力传感器、第一接触触点和反馈主线路分别和控制器信号连接。

2.根据权利要求1所述的动态足底压力检测设备，其特征在于：还包括：压力传感器采用刚性结构。

3.根据权利要求1所述的动态足底压力检测设备，其特征在于：顶板上每平方厘米设置四个凹槽。

4.根据权利要求1所述的动态足底压力检测设备，其特征在于：还包括控制器、显示器和A/D转换器，压力传感器与A/D转换器的输入端信号连接，A/D转换器的输出端与控制器的输入端信号连接，控制器的输出端与显示器的输入端信号连接。

5.根据权利要求1所述的动态足底压力检测设备，其特征在于：控制器的输入端还信号连接有生物特征采集器。

6.根据权利要求1所述的动态足底压力检测设备，其特征在于：生物特征采集器包括指纹采集器、虹膜仪和指静脉传感仪。

7.根据权利要求1所述的动态足底压力检测设备，其特征在于：顶板上固定连接有磨砂膜。

8.根据权利要求1所述的动态足底压力检测设备，其特征在于：控制器上还设有无线通信模块，无线通信模块与控制器的输出端信号连接。

9.根据权利要求1所述的动态足底压力检测设备，其特征在于：顶板的底面固定连接有底板，底板的自由面上固定连接有若干个脚垫。

10.根据权利要求1所述的动态足底压力检测设备，其特征在于：底板上还设有若干个调节座，调节座包括有固定座，固定座固定连接在底板的底面，固定座上开设有螺纹孔，螺纹孔内转动连接有丝杆，丝杆的自由端固定连接有转盘。

Images