[发明专利]一种超声波步态检测装置与方法

权利要求书

1.一种超声波步态检测方法，采用超声波传感器检测人体行走的步态特征，其特征在于将超声波检测装置安装在助行机器人平台前方，在受试者身体上不加装任何检测设备，通过多路超声波传感器分别检测受试者左右腿行走时与超声波检测平台之间的距离，提取出人体行走时的步态信息，分析计算步态参数，包括平均步长，平均步速，步频，瞬时速度等参数。

2.根据权利要求1所述的一种种超声波步态检测方法，其特征在于设置在助行机器人平台上的超声波检测装置与受试者同时移动，多路超声波检测受试者在行走过程中左右腿与超声波检测平台之间的相对距离数据，通过检测的距离数据分析受试者步态信息，多路独立的超声波和其发射接受装置，通过超声波发射到受试者腿部并返回到接收端。

3.根据权利要求1所述的一种超声波步态检测方法，其特征在于所述多路超声波检测受试者在行走过程中左右腿与超声波检测平台之间的相对距离数据时是通过多路超声波进行循环数据检测。

4.根据权利要求1所述的一种超声波步态检测方法，其特征在于检测系统对检测区域范围的设置，包括：

(1)超声波检测系统平台与受试者行走方向垂直。

(2)通过增加超声波传感器数量来增加检测区域的宽度。

(3)通过软件设置各路超声波传感器的最大检测距离，避免助行机器人和其他障碍物对数据检测产生干扰。

(4)通过结构设计改变超声波传感器与检测平台之间的角度，减小超声波检测时产生的干扰。

5.权利要求1所述的超声波步态检测方法中使用的超声波步态检测装置，其特征在于：包括有基于助行机器人平台的超声波步态检测装置，多路独立的超声波和其发射接收装置，单片机数据采集与传输装置，安装在计算机之内的步态数据处理单元、步态特征参数计算与分析单元。

6.根据权利要求5所述的超声波步态检测装置，其特征在于：所述的超声波和其发射接收装置采用超声波测距模块，该模块集成有：超声波信号触发器、超声波发射、接收电路，通过触发信号控制超声波发射信号，再通过压电效应的换能器，将接收的超声波接收信号转换为电压，通过检测返回电压时间检测障碍物的距离位置。

7.根据权利要求5所述的超声波步态检测装置，其特征在于：所述的单片机数据采集与传输装置采用PIC16F877A单片机，每个I/O口的最大推拉电流能力20mA，用单片机的四个I/O口做触发信号，用另四个I/O接收返回信号，通过单片机控制超声波，设置在采样周期内部采样的方式，在规定的采样时间内执行超声波检测，循环检测四路距离数据，通过单片机与计算机进行串行通讯，将采集回的数据传入计算机。

8.根据权利要求5所述的超声波步态检测装置，其特征在于：所述的步态数据处理与分析单元是根据四路超声波检测的数据，对数据进行合并，去噪，滤波，峰值检测，周期划分等处理，合并后的两路数据分别为左腿和右腿与检测平台之间的距离，通过峰值确定在每个步态周期中双腿之间的最大距离，在经过比例变换计算出实际步长，再计算出所有步长的均值，便可计算出平均步长，根据采样时间的提取和峰值检测，便可计算出平均步速和步频。