[发明专利]一种步态获取与交互装置及其交互方法

权利要求书

1.一种基于柔性压力传感器的步态交互系统，其特征在于：包括带边框的底板和依次设置在其上的传感器基板和柔性保护层，所述底板上设置有供电模块、信息处理模块、数据传输模块，所述传感器基板包括阵列分布的压力传感器、铺设在压力传感器阵列上的柔性膜、设置在压力传感器阵列下的数据采集模块。

2.根据权利要求1所述基于柔性压力传感器的步态交互系统，其特征在于：所述供电模块与信息处理模块、数据传输模块和数据采集模块相连，包括内置电源、快充接口和充电状态指示灯。

3.根据权利要求1所述基于柔性压力传感器的步态交互系统，其特征在于：所述信息处理模块与数据传输模块、数据采集模块相连，包括信号调理单元、微控制单元和数据存储单元，所述微控制单元为MCU或ARM。

4.根据权利要求1所述基于柔性压力传感器的步态交互系统，其特征在于：所述传感器基板阵列分布的压力传感点阵密度为2点/cm²、4点/cm²或8点/cm²，压力测量范围10-5000kPa。

5.根据权利要求1所述基于柔性压力传感器的步态交互系统，其特征在于：所述数据传输模块与数据采集模块相连，包括无线数据通讯单元和USB接口。

6.根据权利要求1所述基于柔性压力传感器的步态交互系统，其特征在于：所述数据采集模块包括信号接收电路、信号放大电路和数据采集卡。

7.根据权利要求1所述基于柔性压力传感器的步态交互系统，其特征在于：所述保护层上设置有工作状态指示灯。

8.根据权利要求1所述基于柔性压力传感器的步态交互系统，其特征在于：所述供电模块的内置电源为锂电池、镍氢电池或铅酸电池。

9.根据权利要求1所述基于柔性压力传感器的步态交互系统，其特征在于：所述底板边框上设置有系统总开关。

10.根据权利要求1～9任一项所述基于柔性压力传感器的步态交互系统的交互方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)：打开系统总开关，系统初始化后进入待机状态；

步骤(2)：足部踩上步态交互系统，2秒无动作，系统进入工作状态准备采集信息；

步骤(3)：足部进行动作，阵列分布的压力传感器采集人的足底压力区域数据，记录存在压力的点P[x,y]的坐标，并传输给数据采集模块；

步骤(4)：数据采集模块将相关数据进行进行滤波处理后传输至信息处理模块，信息处理模块对数据进行处理、识别和编译，形成标准指令并进行存储，具体包括以下步骤：

步骤(4-1)：足底压力数据滤波处理后，进行K-means聚类分析，从所有压力点数据中任意选择2个对象作为初始聚类中心；

步骤(4-2)：根据每个聚类对象的均值，计算每个对象与这些中心对象的距离，并根据最小距离重新对相应对象进行划分；

步骤(4-3)：重新计算每个聚类的均值，计算标准测度函数，函数收敛时，则算法终止，否则重新选择聚类的均值进行计算；

步骤(4-4)：对每一帧压力图像的聚类结果进行分析，分出两个类别，分别为左、右脚压力区域，属于左脚的压力点集记为L(l₁,l₂,l₃…)，属于右脚的压力点集记为R(r₁,r₂,r₃…)，并计算出左脚压力区域中心点集O_L(O_L1,O_L2,O_L3,…)和左脚压力区域中心点集O_R(O_R1,O_R2,O_R3…)，根据左、右脚压力范围、位置的相对变化判别动作；

步骤(4-5)：将判别动作对应封装成上、下、左、右、左旋、右旋、确认、取消、上滑、下滑、左滑、右滑、放大、缩小共14个标准计算机识别指令并进行存储；

步骤(5)：信息处理模块将标准计算机识别指令传输至数据传输模块，通过无线数据单元或USB接口将标准指令传输至计算机，实现人与计算机步态交互输入；

步骤(6)：足部离开步态交互系统或进行制定动作或5分钟无动作，步态交互系统进入待机状态，足部重新踩上步态交互系统进行动作，重新执行步骤(3)；

步骤(7)：关闭系统总开关，步态交互系统关闭。

11.根据权利要求10所述基于柔性压力传感器的步态交互系统的交互方法，其特征在于：所述无线数据通讯单元的通讯模式为Z-Wave、ZigBee、蓝牙、WiFi或红外。