TW202128081A - 左右步態的判斷方法及其分析裝置 - Google Patents

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Abstract

一種左右步態的分析裝置，包含配置在二鞋子的二傳感單元，及至少一計算單元。每一傳感單元用於輸出一步態訊息，該步態訊息至少包括一座標點。該至少一計算單元根據每一傳感單元的步態訊息，獲得每一傳感單元由數座標點所構成的一步態軌跡，且計算該步態軌跡中至少二個相鄰座標點間之直線的斜率，並在斜率大於0時，設定輸出該步態軌跡的傳感單元為適用於右腳的右傳感單元，在斜率小於0時，設定輸出該步態軌跡的傳感單元為適用於左腳的左傳感單元。藉此，以能夠自動判斷左腳或右腳的方式，模組化該等傳感單元，而提升該等傳感單元安裝於該等鞋子時的方便性與簡易性。

Description

左右步態的判斷方法及其分析裝置
本發明是有關於一種用於分析步態的裝置，特別是指一種左右步態的判斷方法及其分析裝置。
一種中華民國專利號第M562025號專利案所揭露之一種習知的智慧鞋墊，或中華民國專利號第M562028號專利案所揭露之一種習知的智慧鞋，主要都是在一鞋子或一鞋墊中，設置有用於感測運動資訊的感測單元。
不管是前述第M562025號專利案、或第M562028號專利案都只針對單一鞋子或單一鞋墊進行運動資訊的收集，也就是說，在分析步態時，都是以各自的運動資訊進行分析，惟，人體的步態是左腳與右腳相互作用的結果，因此，分析結果與實際步態間仍然存有落差，且為了能夠區分前述運動資訊來自於左腳或右腳的感測單元，通常會預先標記該等感測單元，比如編號1的感測單元是安裝在右腳鞋或右腳鞋墊，編號2的感測單元是安裝在左腳鞋或左腳鞋墊，而這樣的標記不管是以實體方式達成或以軟體方式達成，對於現場的組裝人員來說，都要先經過辨識後才能進行組裝，不但程序上較繁瑣且在安裝上也較不方便。
因此，本發明的目的，即在提供一種能夠提升安裝方便性與簡易性的左右步態的判斷方法及其分析裝置。
於是，本發明左右步態的判斷方法，主要是配置二傳感單元於二鞋子，每一傳感單元用於輸出一步態訊息，該步態訊息至少包括一座標點 ，該判斷方法通過至少一計算單元實現以下步驟：
a：配置二傳感單元於二鞋子。
b：計算該步態軌跡中至少二個相鄰座標點間之直線的斜率，在斜率大於0時，設定輸出該步態軌跡的傳感單元為適用於右腳的右傳感單元，在斜率小於0時，設定輸出該步態軌跡的傳感單元為適用於左腳的左傳感單元。
一種左右步態的分析裝置，配置於二鞋子，並包含：二傳感單元，及至少一計算單元。
每一傳感單元配置於各別的鞋子，且用於輸出一步態訊息，該步態訊息至少包括一座標點。
該至少一計算單元根據每一傳感單元的步態訊息，計算出每一傳感單元的一步態軌跡，該步態軌跡由數座標點所構成，該至少一計算單元還用於計算該步態軌跡中至少二個相鄰座標點間之直線的斜率，在斜率大於0時，設定輸出該步態軌跡的傳感單元為適用於右腳的右傳感單元，在斜率小於0時，設定輸出該步態軌跡的傳感單元為適用於左腳的左傳感單元。
本發明之功效在於：以能夠自動判斷左腳或右腳的方式，模組化該等傳感單元，而提升該等傳感單元安裝於該鞋子時的方便性與簡易性。
參閱圖1與圖2，本發明左右步態的分析裝置的一實施例，配置在穿載於人體左腳與右腳的二鞋子1。該分析裝置包含二傳感單元2，及二計算單元4。
每一傳感單元2配置於各別的鞋子1，且用於輸出一步態訊息S。該步態訊息S至少包括位於二維空間的一座標點P。在本實施例中，每一傳感單元2配置於各別之鞋子1的一中底且鄰近足弓的位置處，也可以配置於一大底、或一鞋面，當不以此為限。
在本實施例中，每一傳感單元2包括採集三軸加速度的一三軸加速度傳感器、採集三軸角速率的一陀螺儀二者至少其中之一，且分別是一種微機電元件(MEMS)。且每一座標點P採用三維座標系統(x,y,z)，包括沿一X軸方向的X值、沿一Y軸方向的Y值，及沿一Z軸方向的Z值，該Z軸沿垂直方向延伸，該X軸、該Y軸與該Z軸垂直相交。值得說明的是，本發明只取該座標點P中的X值與Y值。
在本實施例中，每一計算單元4電連接各別的傳感單元2，且分別與該等傳感單元2配置於該等鞋子1。每一計算單元4包括儲存或暫存資料的一記憶體41、通過無線通訊技術對外通訊的一通訊模組42，及電連接於該記憶體41、該通訊模組42的一處理器43。前述無線通訊技術可以是藍芽、wifi、NB-IoT、Cat-M1等等，當不以此為限。
如圖2與圖5所示，舉例來說，每一傳感單元2會在行動過程中輸出多個步態訊息S，使各別之計算單元4的處理器43獲得多個座標點P(x,y,z)，此時，只需取該等座標點P(x,y,z)就可以計算出移動距離、方向，及角度，而進行步態分析。由於三軸加速度傳感器、陀螺儀己揭示在先前技術，且非本案技術特徵，本領域中具有通常知識者根據以上說明可以推知擴充細節，因此不多加說明。
值得說明的是，每一計算單元4可以通過該通訊模組42與遠端的一電子裝置6如手機、平板、電腦相互通訊。應當注意的是，該等計算單元4的數目不限於是2個，在本實施例的其他變化例中，該計算單元4的數目也可以如圖3所示是1個，且獨立於該等鞋子1外，例如是該電子裝置6之組件，由於本領域中具有通常知識者根據以上說明可以推知擴充細節，因此不多加說明。
參閱圖1、圖2與圖4、圖5，本發明左右步態的判斷方法是通過每一計算單元4的處理器43實現以下步驟：
步驟51：根據各別之傳感單元2在預設的一起始時間Ts 至一終止時間Te 輸出的數步態訊息S，計算出各別之傳感單元2在行動過程中的一步態軌跡L。該步態軌跡L由該等步態訊息S中的數座標點P所構成。
在本實施例中，該起始時間Ts 至該終止時間Te 介於1秒~3秒，且每一計算單元4的處理器43能夠在該起始時間Ts 至該終止時間Te 內獲得共m個座標點P，m=10~50。
步驟52：根據該步態軌跡L選取n個座標點P，且每二個相鄰座標點P間界定有一直線，在本實施例中，n=10，且由該步態軌跡L的第1個座標點P依序開始選取共10個座標點，而界定出9條直線。以下為方便說明，以P1~P10依序標示10個座標點P，且每一計算單元4的處理器43是在該起始時間Ts 時獲得該第1個座標點P1。
應當注意的是，每一步態軌跡L相當於使用者1步的步伐，在取n個座標點P時，不限於是取1步之步伐所產生的步態軌跡L，在本實施例的其它變化例中，也可以監測使用者1步到5步之步伐所產生的五個步態軌跡L進行計算，監測的步伐數越高，n值就愈大，計算結果就愈準確。
步驟53：計算該步態軌跡L中每一直線的斜率k。
步驟54：判斷該步態軌跡L中是否有一半以上的斜率k大於0，即是否有5條以上之直線的斜率k大於0，如果否，進行步驟55，如果是，進行步驟56。
如圖6，值得說明的是，前述斜率k大於0或小於0是根據相鄰二個座標點P間之直線與該Y軸的夾角θ所決定，根據公式，斜率k=tanθ，當夾角θ小於90度時，斜率k大於0，當夾角θ小於90度時，斜率k小於0。
步驟55：判斷該步態軌跡L中的是否有一半以上的斜率k小於0，即是否有5條以上之直線的斜率小於0，如果否，回到步驟51，如果是，進行步驟57。
步驟56：設定輸出該步態軌跡L的傳感單元2為適用於右腳的右傳感單元。
步驟57：設定輸出該步態軌跡L的傳感單元2為適用於左腳的左傳感單元。
藉此，該等計算單元4的處理器43會自動判斷各別之鞋子1中的傳感單元2是配置在穿載於右腳的鞋子1，或穿載於左腳的鞋子1，而進行左右腳的步態分析，如分析左右腳的步態是否有內八或外八、或分析左右腳的步態是否偏離中心、或分析左右腳的步態是否有內翻或外翻、或分析左腳的步態是先以腳尖或腳踏落地…等。
經由以上的說明，可將前述實施例的優點歸納如下：
本發明能夠自動判斷每一傳感單元2是配置在穿載於右腳的鞋子1，或穿載於左腳的鞋子1，因此，該等傳感單元2不需要預先標記或區分左腳、右腳，不但可以模組化該等傳感單元2，而提升該等傳感單元2安裝於該等鞋子1時的方便性與簡易性，且能夠以同時獲取左腳、右腳之步態訊息S的方式分析雙腳在行動時的步態，而取得更貼近實際行動的步態，及提升分析步態時的準確性。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
11:鞋子 2:左傳感單元 4:計算單元 41:記憶體 42:通訊模組 43:處理器 51~57:步驟流程 S:步態訊息 P:座標點 P1~P10:座標點 Ts:起始時間 Te:起始時間 L:步態軌跡
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一立體示意圖，說明本發明左右步態的分析裝置的一實施例； 圖2是該實施例的一方塊圖； 圖3是類似於圖1的一立體示意圖，但一計算單元為一電子裝置的組件； 圖4是該實施例的一流程圖； 圖5是一示意圖，說明該實施例中二步態軌跡中數座標點的變化；及 圖6是圖5的一放大示意圖。
51~57:步驟流程

Claims (10)

  1. 一種左右步態的判斷方法，主要是配置二傳感單元於二鞋子，每一傳感單元用於輸出一步態訊息，該步態訊息至少包括一座標點 ，該判斷方法通過至少一計算單元實現以下步驟： a：根據每一傳感單元的步態訊息，計算出每一傳感單元的一步態軌跡，該步態軌跡由數座標點所構成；及 b：計算該步態軌跡中至少二個相鄰座標點間之直線的斜率，在斜率大於0時，設定輸出該步態軌跡的傳感單元為適用於右腳的右傳感單元，在斜率小於0時，設定輸出該步態軌跡的傳感單元為適用於左腳的左傳感單元。
  2. 如請求項1所述的左右步態的判斷方法，其中，步驟b包括 b-1：根據該步態軌跡選取n個座標點，且每二個相鄰座標點間界定有一直線； b-2：計算每一直線的斜率； b-3：判斷該步態軌跡中的至少一斜率是否大於0，如果是，進行步驟b-4，如果否，進行步驟b-5； b-4：設定輸出該步態軌跡的傳感單元為適用於右腳的右傳感單元； b-5：判斷該步態軌跡中的至少一斜率是否小於0，如果是，進行步驟b-6，如果否，回到步驟a；及 b-6：設定輸出該步態軌跡的傳感單元為適用於左腳的左傳感單元。
  3. 如請求項2所述的左右步態的判斷方法，其中，在步驟b-3中，該至少一計算單元判斷該步態軌跡中是否有一半以上的斜率大於0，且在步驟b-5中，該至少一計算單元判斷該步態軌跡中是否有一半以上的斜率小於0。
  4. 如請求項2所述的左右步態的判斷方法，其中，在步驟a中，該至少一計算單元是根據每一傳感單元在一起始時間至一終止時間內接收的步態訊息獲得該步態軌跡，該起始時間至該終止時間介於1秒~3秒。
  5. 如請求項4所述的左右步態的判斷方法，其中，該至少一計算單元在該起始時間至該終止時間內獲得共m個座標點，m=10~50。
  6. 如請求項4所述的左右步態的判斷方法，其中，前述n個座標點由該步態軌跡的第一個座標點依序開始選取，該至少一計算單元是在該起始時間時獲得該第一個座標點。
  7. 一種左右步態的分析裝置，配置於二鞋子，並包含： 二傳感單元，每一傳感單元配置於各別的鞋子，且用於輸出一步態訊息，該步態訊息至少包括一座標點；及 至少一計算單元，根據每一傳感單元的步態訊息，計算出每一傳感單元的一步態軌跡，該步態軌跡由數座標點所構成，該至少一計算單元還用於計算該步態軌跡中至少二個相鄰座標點間之直線的斜率，在斜率大於0時，設定輸出該步態軌跡的傳感單元為適用於右腳的右傳感單元，在斜率小於0時，設定輸出該步態軌跡的傳感單元為適用於左腳的左傳感單元。
  8. 如請求項7所述的左右步態的分析裝置，包含二計算單元，每一計算單元電連接各別的傳感單元。
  9. 如請求項7所述的左右步態的分析裝置，僅包含一計算單元，該計算單元通過無線通訊技術與該等傳感單元相互通訊。
  10. 如請求項7所述的左右步態的分析裝置，其中，該等座標點界定出數直線，每一直線連接相鄰二個座標點，該至少一計算單元是根據每一傳感單元在一起始時間至一終止時間內接收的步態訊息獲得該步態軌跡，該起始時間至該終止時間介於1秒~3秒。
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