[发明专利]一种跑步机力台的动态校准方法

说明书

本发明公开了一种跑步机力台的动态校准方法及系统，所述方法包括：搭建跑步机力台及其校准系统；通过校准系统对跑步机力台施加输入量A，同时记录跑步机力台输出量S；根据输入量A和输出量S，求出校准矩阵C；通过深度学习的方法对校准矩阵C进一步优化，补偿非线性误差，从而使跑步机力台的测量误差更小。通过使用本发明的校准系统可以方便快速地进行跑步机力台的校准，大大降低了人力成本和时间成本，为人体运动分析结果的可靠性提供了保障。

技术领域

本发明涉及运动评价领域，特别涉及一种跑步机力台的动态校准方法。

技术背景

力平台是用于人体运动分析的常用仪器，用于测量地面反作用力GRF和压力中心COP。根据力平台数据，可以计算出其他动力学量，例如：身体重心的位置、能量(功或功率)、通过逆动力学方法从动力学和运动学数据确定的净关节力和力矩。

由于三维力传感器输出变量之间通常存在串扰，所以力台不可避免地存在误差。通常在产品交付之前由制造商进行校准，但是由于后期原位安装过程不规范、长时间的使用和设备老化，FP数据的准确性可能会降低。另外，力台表面的弯曲而导致的力传感器上的不对称变形力矩会产生非线性误差。精度的缺乏可能会传播到计算出的动力学量。因此需要进行现场校准，以确保测量的准确性，从而确保步态分析结果。

校准可以分为静态和动态方法。静态校准包括在平台上加载已知重量的已知位置的质量的物体。这种方法可估算整个平台上测量的空间精度，但是这很耗时，并且可能会受到负载定位不准确的影响。动态校准则是在平台上施加变化的力。

对于常规测力板，已经制定了现场校准程序，使记录的GRF和COP与参考测量值相匹配。这些参考值可以通过多种方式建立。H.G.Hall等人通过一个“点负载”装置进行垂直方向的校准。该装置有一根垂直方向的铁棒，铁棒底部是一个滚珠承轴，用来减少摩檫力，通过在铁棒顶部放置标准砝码来施加垂直方向的力。水平方向的校准是通过“滑轮系统”实现的，通过滑轮组将垂直方向的力转换为水平方向的力。Collins等人设计了一个仪表杆来校准力台，仪表杆中安装了一个轴向传感器，用来测量施加的校准力。仪表杆的末端是锥形的，因此只能施加轴向力。仪表杆上装有光学标记点，可提供其三维位置，用来进行力的分解。Hong-Jung Hsieh等人采用带装载杆的(自动化)测试台。该装置配备了辅助轮和固定式吸盘，可快速部署且易于安装。基于PC的控制器可以快速移动并精确地将施加的力定位到校准点。校准装置使用杠杆原理来控制施加到被测板上的力的大小和位置，负载杆末端的直径为15毫米的滚珠轴承用于将负载传递到力板上。E.Brau等人使用具有三个自由度的3PRS并行机器人在平台上施加力的模式。可以对该机器人进行编程，以在很大的力和频率范围内实现任何预定义的负载模式。力通过一个校准过的称重传感器施加在力台上。将该称重传感器放置在平台上由校准网格定义的7个位置中。将钢球放在称重传感器上以确保只在一点处接触。此外，在机器人致动器的接触区域中放置了一块聚四氟乙烯，以防止摩擦引起的振荡。这些校准方法大多数都需要围绕测力板进行复杂的设置，因此在大型跑步机上使用是不切实际的。静态砝码已用于校准仪器跑步机，但是，它们对于水平力的校准不切实际。动态校准的方法没有考虑到当动态负载加载时对平台的准确性和精度的影响，也就是说，它们没有考虑到力传感器的动态响应。Paolini及其同事强调了评估仪表跑步机性能时，需要施加类似于人体正常步态的力。

发明内容

鉴于现有技术的缺陷，本发明旨在于提供一种基于深度学习的解决分布不平衡样本的表面缺陷检测方法，能够最大程度地模拟人正常行走时的地面反作用力，并且可以同时提供三维力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

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，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；