[发明专利]一种跑步机力台的动态校准方法

权利要求书

1.一种跑步机力台的动态校准方法，包括跑步机本体与数据采集系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1搭建跑步机力台，以及与所述跑步机力台连接的校准系统；

S2通过所述校准系统对所述跑步机力台施加输入量A，同时记录跑步机力台输出量S；

S3根据所述输入量A和所述输出量S，求出所述校准矩阵C；

S4进一步优化所述校准矩阵C，使跑步机力台的测量误差更小。

2.根据权利要求1所述的跑步机力台的动态校准方法，其特征在于，所述跑步机力台具有承载框架，所述跑步机本体设置于所述承载框架中；其中，所述承载框架的4个角均设有与所述数据采集系统电气连接的三维力传感器，所述三维力传感器的XYZ方向保持一致，用于测量施加到所述跑步机本体表面的力和力矩。

3.根据权利要求1所述的跑步机力台的动态校准方法，其特征在于，所述校准系统包括基座、滑车、举升机构、木板走道与传感测量装置，所述基座上设有第一滑轨，所述滑车滑动连接于所述第一滑轨上；所述举升机构的一端固定连接于所述滑车的表面，其另一端固定连接于所述木板走道的一端的底面；所述传感测量装置的一端与木板走道的另一端的底面固定连接，其另一端与跑步机力台连接。

4.根据权利要求3所述的跑步机力台的动态校准方法，其特征在于，所述举升机构包括伸缩柱和千斤顶，所述伸缩柱和所述千斤顶用于调整所述木板走道的高度。

5.根据权利要求3所述的跑步机力台的动态校准方法，其特征在于，所述传感测量装置包括高精度三维力传感器、电荷放大器、第二轨道、球窝滑块与金属球，所述金属球设置于所述高精度三维力传感器的顶部并与所述球窝滑块活动连接；所述第二轨道固定连接于所述木板走道的另一端底面，所述球窝滑块滑动连接于所述第二轨道。

6.根据权利要求3所述的跑步机力台的动态校准方法，其特征在于，所述通过校准系统对跑步机力台施加输入量A包括：通过人体在所述木板走道上的行走产生的地面反作用力来提供校准所需的力；人体的地面反作用力通过木板走道、金属球、高精度三维力传感器被传递到所述跑步机本体的表面，由于金属球和跑步机本体的表面之间有一段距离h，跑步机本体的表面施加到跑步机的底部三维力传感器上的力的作用点与金属球在地面上的垂直投影不一致，GRF的位置由下式给出：

其中：和是与第k个参考位置相关的GRF点的分量；x_k和y_k是球形关节在与第k个参考位置相关的表面上的垂直投影的坐标；Δx_k和Δy_k是GRF与跑步机本体表面上金属球垂直投影之间距离的分量，与第k个参考位置有关；

根据力平衡，可以通过以下公式估算Δx_k和Δy_k：

Δx_k＝h·F_x/F_z

Δy_k＝h·F_y/F_z

其中F_x，F_y，F_z是施加力的分量；根据F_x，F_y，F_z和可以求出GRF作用点相对于跑步机力台几何中心的力矩M_x，M_y，M_z；F_x，F_y，F_zM_x，M_y，M_z共同构成输入矩阵A＝[F_xa，F_ya，F_za，M_xa，M_ya，M_za]，所述跑步机力台底部的4个三维力传感器的测量值构成输出矩阵S＝[F_xs，F_ys，F_zs，M_xs，M_ys，M_zs]。