[发明专利]一种基于鞋垫的步态检测系统

说明书

技术领域

本发明属于传感器检测领域，尤其涉及一种基于鞋垫的步态检测系统。

背景技术

目前，步态运动检测多基于图像处理的检测方法，这种方法存在着精度不高，无法三维检测等一系列缺点。而利用电信号传感器的检测虽然精度高，但是目前还没有涉及到足底压力与步态的对应关系。因此，本发明提出了一种基于电信号检测方法的步态检测系统，该系统可以通过对足底压力的测量感知从而实时地判断被测对象踝关节运动状态，进一步分析被测对象所处的步态情况，同时满足结构简单，低成本，易维护，应用范围广等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于鞋垫的步态检测系统，旨在解决现有的基于图像处理和电信号的检测方法结构复杂，成本高，不易维护的问题。

本发明是这样实现的，一种基于鞋垫的步态检测系统包括：电源单元、压力检测鞋垫、放大电路、AD模块、上位机；

所述电源单元包括薄膜压力传感器的参考电压和运算放大器的电源电压；

所述压力检测鞋垫包括鞋垫本体及设置在该鞋垫本体上的第一薄膜压力传感器、第二薄膜压力传感器、第一薄膜压力传感器、第四薄膜压力传感器；

所述放大电路由运算放大器和参考电阻组成；

所述的压力检测鞋垫与所述的放大电路连接，所述的放大电路与AD模块连接，所述的AD模块与所述的上位机连接；

所述的电源单元为压力检测鞋垫和放大电路供电。

进一步，第一薄膜压力传感器、第二薄膜压力传感器、第三薄膜压力传感器、第四薄膜压力传感器分别放置在与足底第五趾区域、第四节跖骨区域、第二节跖骨区域和脚跟区域相接触的鞋垫的四个区域上。

进一步，通过运算放大器和参考电阻，基于比例放大器原理建立运算放大器输出电压V_out与薄膜压力传感器电压V_sensor、参考电压V_ref，参考电阻R1、R2之间的关系:，将薄膜压力传感器产生的微弱电压信号放大到-5V至5V之间，进行数据分析。

进一步，所述的AD模块将运算放大器输出的模拟电压信号转换为相应的数字量。

进一步，利用标准压力传感器检测对每一个足底传感器施加力，测量该压力下的电压信号值，利用非线性拟合算法建立基于电压信号和足底施加力之间的函数关系，利用上述函数关系的反向计算，将不同步态下测量电压转换为足底施加在鞋垫四个区域的作用力。

本发明能实时地、准确地检测被测试者行走过程中不同步态下足底施加力，具有结构简单、成本低的优点；可以更换不同尺码的压力检测鞋垫满足不同被测试者的检测需求，具有很强的适应性；可以应用到偏瘫患者步态康复评价系统中，具有很强的应用性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于鞋垫的步态检测系统的结构示意图；

图中：1-电源单元；2-参考电压；3-电源电压；4-压力检测鞋垫；5-第一薄膜压力传感器；6-第二薄膜压力传感器；7-第三薄膜压力传感器；8-第四薄膜压力传感器；9-鞋垫本体；10-放大电路；11-AD模块；12-上位机。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

如图1所示，本发明是这样实现的，一种基于鞋垫的步态检测系统包括：电源单元1、压力检测鞋垫4、放大电路10、AD模块11、上位机12；

所述电源单元1包括薄膜压力传感器的参考电压2和运算放大器的电源电压3；

所述压力检测鞋垫4包括鞋垫本体9及设置在该鞋垫本体9上的第一薄膜压力传感器5、第二薄膜压力传感器6、第一薄膜压力传感器7、第四薄膜压力传感器8；

所述放大电路10由运算放大器MCP6002和参考电阻组成；

所述AD模块11选用8路高速高步数据采集卡USB_DAQ_XF4626；

所述上位机12选用PC机；

所述检测程序是基于C++Builder6.0软件编写的步态分析程序，可获得不同步态下足底施加在四个检测区域的作用力；

所述的压力检测鞋垫4与所述的放大电路10连接，所述的放大电路10与AD模块11连接，所述的AD模块11与所述的上位机12连接；

所述的电源单元1为压力检测鞋垫4和放大电路10供电。