[实用新型]可穿戴式足底六维力无线传感系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器和足底压力分析领域，特别涉及一种可穿戴式足底六维力无线传感系统。

背景技术

对足底压力分布情况的检测研究具有广泛而深刻的意义。通过对站起和步态时足底压力分布的测量和分析，可以对研究足部结构、功能和运动控制提供科学可靠的信息。在康复医疗方面，对足底压力分析可以对一些疾病的诊断和康复治疗提供重要的依据，也是对下肢康复训练机械结构和下肢康复训练方案可行性进行有效评估的重要依据之一。目前，足底压力分析的研究还会对诸多领域产生积极的促进作用，如生物力学、体育训练、人机工程、制鞋业及机械人控制工程等。

对足底压力测量与分析的研究始于上世纪六七十年代。最早采用复印技术只是定性的说明足底压力的分布。随着传感器技术的发展，现代对足底压力测量的主要方法有测力板技术、测力鞋垫技术、足底压力平板成像技术等，都是在传感器基础上发展起来的测试技术，主要用到的传感技术是电容、电压、应变、应电等。常用的测力板是使用一个平板作为支撑面，支撑面下面按照一定的规律安装拉压传感器。测力板只能测量出足底传给传感器的三维力，而忽略了传感器作用点的三维力矩，而且系统庞大、设备占用空间大、价格昂贵。一般的测力鞋垫是在特制的鞋垫的指定位置贴上压电传感器，来测量步态时足底压力的分布，但此项技术也与有测力板相同的缺点，不能测量三维力矩且造价高。亟待改进。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可穿戴式足底六维力无线传感系统，是一种研究足底六维力的测量系统，解决了现有技术存在的上述问题。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

可穿戴式足底六维力无线传感系统，包括一双鞋、四个六维力传感器和计算机，其中，每只鞋底设有两组卡位槽，分别位于前脚掌和后脚跟位置，六维传感器安装在所述卡位槽内，所述六维力传感器包括底座3、顶盖2、三个测力单元、卡扣1、螺纹钉9和电路板7，所述测力单元是由刚性小球4、四个挡板8和四个应变片5组成，所述挡板8用于应变片5的粘贴和刚性小球4的限位；所述底座3设有三个螺纹孔和三个三角卡座6，所述测力单元通过三角卡座6固定连接在底座3上；所述顶盖2设有三个凸台凹槽，所述凸台凹槽与刚性小球4限位连接。所述卡扣1上设有螺纹孔，顶盖2通过卡扣1、螺纹钉9与底座3连接；所述电路板7与计算机相连。

所述的三个测力单元与中心连线各成120度角，即呈正三角形分布；底座3上的三个螺纹孔同样成正三角形的位置关系；每个测力单元和相邻的螺纹孔各成60度角。

本实用新型的有益效果在于：能有效精确的测量足底压力三个轴向力和绕三个轴向的力矩，六维力传感器的底座和顶盖设计为卡扣式连接，并通过传感模块实现数据的无线传输，使其结构简单、紧凑、成本低并且力耦合性强。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型的六维传感器的等轴视图；

图2为本实用新型的六维传感器的分解图；

图3为本实用新型的六维传感器的除去顶盖的俯视图；

图4为本实用新型的测力单元等轴视图；

图5为本实用新型的局部剖面图；

图6为本实用新型的六维传感器的安装示意图；

图7为本实用新型的系统框图。

图中：1、卡扣；2、顶盖；3、底座；4、刚性小球；5、应变片；6、三角卡座；7、电路板；8、挡板；9、螺纹钉。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的详细内容及其具体实施方式。

参见图1至图7所示，本实用新型的可穿戴式足底六维力无线传感系统，包括一双鞋、四个六维力传感器和计算机，其中，每只鞋底设有两组卡位槽，分别位于前脚掌和后脚跟位置，六维传感器安装在所述卡位槽内，所述六维力传感器包括底座3、顶盖2、三个测力单元、卡扣1、螺纹钉9和电路板7，所述测力单元是由刚性小球4、四个挡板8和四个应变片5组成，所述挡板8用于应变片5的粘贴和刚性小球4的限位；所述底座3设有三个螺纹孔和三个三角卡座6，所述测力单元通过三角卡座6固定连接在底座3上；所述顶盖2设有三个凸台凹槽，所述凸台凹槽与刚性小球4限位连接。所述卡扣1上设有螺纹孔，顶盖2通过卡扣1、螺纹钉9与底座3连接；所述电路板7与计算机相连。