一种基于导电皮革的监测走姿的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于导电皮革的监测走姿的方法，用于监测穿戴皮鞋的人体的走姿，包括以下步骤：将多个导电皮革呈阵列分布或随机分布于所述皮鞋，通过监测皮鞋的不同区域的压力，即可获得走姿信息。该方法简单，成本低，易于推广使用；皮革材料的三维多级结构有使它成为柔性压力传感的巨大潜力，凭借皮革材料舒适、耐磨、价格低廉、透气性好等特性，用其制备的皮鞋有着潜在的消费市场；而且皮革早已普及且生产工艺成熟，以其作为平台去监测走姿，可以实现对走姿信息的及时获取，这有利于使用者根据走路时的着力点和大小进行步态训练。

A method of monitoring walking posture based on conductive leather

The invention discloses a method for monitoring walking posture based on conductive leather, which is used to monitor the walking posture of a human body wearing leather shoes. The method comprises the following steps: multiple conductive leather are distributed in an array or randomly in the leather shoes, and the walking posture information can be obtained by monitoring the pressure in different areas of the leather shoes. The method is simple, low-cost and easy to be popularized; the three-dimensional multi-level structure of leather materials has great potential to make it a flexible pressure sensor. With the comfort, wear resistance, low price and good air permeability of leather materials, the leather shoes prepared by this method have potential consumer market; furthermore, leather has been widely used and manufactured by workers. With mature technology, it can be used as a platform to monitor walking posture, which can realize the timely acquisition of walking posture information, which is conducive to the user's gait training according to the focus and size of walking.

【技术实现步骤摘要】
一种基于导电皮革的监测走姿的方法
本专利技术属于柔性电子领域，具体涉及一种基于导电皮革的监测走姿的方法。
技术介绍
低头、弯腰、外八字、内八字、斜肩走……这些走路姿势不仅难看，而且影响大脑健康。在国际上，步态训练是脑病患者康复的重要课题。许多脑病患者通过有效的走姿训练，使大脑恢复了正常的功能。因为人在走路时，全身七经八脉都跟着一起活动。而不良的走路姿势正好使得这些经脉得不到很好的舒张，身体得不到应有的供氧。此外，错误的走姿所造成的脊柱问题会反射到大脑，让人无论在伏案工作还是走路时，大脑都处于紧张状态。若这种紧张得不到缓解会影响大脑血液的循环，造成大脑过劳，从而带来一系列不良影响(例如影响肝、脾、肾脏气血紧张血流不畅、夜间的睡眠等)。正确的走姿应该是，双目平视前方，头微昂，颈正直，胸部自然前上挺，腰部挺直，收小腹，臀部略向后突，步行后蹬着力点侧重在跖趾关节内侧。现已有的走姿矫正设备因各自的局限性而没能实现工业化生产。Unity3D技术可实现走姿的三维虚拟展示并可用于辅助走姿的教学和训练，但是由于其成本过高故而不能广泛的应用于我们的日常生活。具有基于USB芯片PAN3504的走姿矫正系统的鞋子可利用光学信号采集人体移动时脚步的信息，但是地表光度会影响移动信息的处理并且过于光洁的地面也会影响使用效果。现有技术中，暂时没有基于皮鞋的监测走姿的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于导电皮革的监测走姿的方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。本专利技术提供一种基于导电皮革的监测走姿的方法，用于监测穿戴皮鞋的人体的走姿，包括以下步骤:α1、将多个导电皮革呈阵列分布或随机分布于所述皮鞋，通过监测皮鞋的不同区域的压力，即可获得走姿信息。导电皮革可以作为单独的组件设于皮鞋，也可以制成皮鞋的一部分。具体的，多个导电皮革组成矩形、圆形、不规则的阵列或随机设于皮鞋，以保证监测到皮鞋每个关键部位的压力分布。可以将压力分布通过三维坐标显示，就可以明显看出施加在该皮鞋的不同位置的压力分布，即能反映出穿戴该皮鞋的人的走姿。在一些实施方式中，监测皮鞋的不同区域的压力的方法，包括以下步骤：β1、在恒定的电压下，在导电皮革上施加不同的压力，导电皮革的三维多级结构发生变化导致其电阻发生变化，从而得到不同的电流信号，将电流信号处理后，得到电流变化比率与压力的关系曲线；β2、当导电皮革上被施加未知的压力时，将输出的电流数据换算成电流变化比率，再通过电流变化比率与压力的关系曲线将其换算成未知压力值，即可得到施加在所述导电皮革上的压力。其中，导电皮革的电流信号变化由导线传输至相应的信号接收和释放装置。在一些实施方式中，导电皮革包括第一皮革，所述第一皮革包括第一皮革本体和导电材料，所述第一皮革本体与所述导电材料复合。在一些实施方式中，第一皮革本体为蓝湿皮、天然革、合成革或人造革中的一种，所述第一皮革的电阻大小范围为100Ω/cm2-7kΩ/cm2。在一些实施方式中，第一皮革可通过控制附着导电材料的量对其电阻进行有效的控制，第一皮革的电阻大小范围为100Ω/cm2-7kΩ/cm2。其中，优选为500Ω/cm2-2kΩ/cm2。在一些实施方式中，导电皮革包括第二皮革和第三皮革，所述第二皮革和所述第三皮革通过粘合或缝纫固定，所述第二皮革包括第二皮革本体和导电材料，所述第二皮革本体与所述导电材料复合，所述第三皮革包括第三皮革本体和导电材料，所述第三皮革本体与所述导电材料复合。在一些实施方式中，第二皮革本体为蓝湿皮、天然革、合成革或人造革中的一种，所述第三皮革本体为蓝湿皮、天然革、合成革或人造革中的一种。在一些实施方式中，第二皮革和第三皮革可通过控制附着导电材料的量对其电阻进行有效的控制，第二皮革和第三皮革的电阻大小范围为100Ω/cm2-7kΩ/cm2。其中，优选为500Ω/cm2-2kΩ/cm2。在一些实施方式中，导电材料为金属纳米材料、纳米碳材料、导电聚合物中一种或多种。其中，纳米金属材料包括银纳米线、铜纳米线、金纳米线等，纳米碳材料包括石墨烯、单臂碳纳米管、多壁碳纳米管、炭黑等，导电聚合物包括聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚对苯撑、聚对苯撑乙烯和聚双炔等。优选的，导电材料为碳纳米管、银纳米线、铜纳米线、金纳米线、石墨烯。其中，由于皮革本体具有的官能团羧基、氨基、羟基、巯基、双硫键等，上述的导电材料中碳纳米管和石墨烯，可以通过化学键或者氢键等的分子间相互作用力与皮革本体结合在一起，或者通过静电吸附与皮革本体结合在一起，以增强导电材料与皮革本体的结合。在一些实施方式中，复合的方法为抽滤、浸渍、旋涂、喷涂、蘸涂或印刷中的一种或多种。具体的，比如抽滤：将皮革本体裁剪至砂芯漏斗直径大小相匹配，置于砂芯漏斗上，用循环水泵对导电材料配制的溶液抽滤，通过控制抽滤的次数，即控制每块皮革上面导电材料的质量，最后通过清洗、烘干。在一些实施方式中，皮鞋内还设有微型电流测量器，该微型电流测量器通过导线与导电皮革连接。对导电皮革施加一定的电压后，施加在导电皮革上的压力引起的皮质材料的多级结构的变化转化为电流信号，而微型电流测量器获得的电流信号通过内置的蓝牙、射频、无线网络模块将电流信号传输至移动终端(电脑或者手机)。在一些实施方式中，施加在设于皮鞋的导电皮革的工作电压为人体的安全的电压，为1V-35V。在一些实施方式中，设于皮鞋的导电皮革测量压力的范围为0.25kPa-50kPa,其中优选为1kPa-30kPa。本专利技术的有益效果：1、本专利技术实施例的方法简单，成本低，易于推广使用；2、本专利技术实施例中的皮革材料早已普及且生产工艺成熟，以其作为平台去监测走姿，将可以实现对走姿信息的及时获取，这有利于使用者根据走路时的着力点和大小进行步态训练；3、本专利技术实施例中的皮革材料的三维多级结构有使它成为柔性压力传感的巨大潜力，凭借导电皮革材料舒适、耐磨、价格低廉、透气性好等特性，具有着潜在的消费市场。附图说明图1为实施例1中多个导电皮革组成阵列的示意图；图2为实施例1中附着酸化单壁碳纳米管的量对导电皮革的电阻的关系曲线图；图3为实施例1中单个导电皮革的被施加不同压力时电流信号的变化；图4为实施例1中单个导电皮革的电流变化比率与压力的关系曲线图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述。以下实施例只是用于更加清楚地说明本专利技术的性能，而不能仅局限于下面的实施例。实施例1：一种基于导电皮革的监测走姿的方法，包括以下步骤：S1、将0.8ml的酸化单壁碳纳米管水分散液用涂覆的方法与第二皮革本体复合，得到第二皮革，将0.8ml的酸化单壁碳纳米管水分散液用涂覆的方法与第三皮革本体复合，得到第三皮革，将第二皮革和第三皮革通过聚乙烯醇(PVA)固定相对位置，得到导电皮革。如图1所示，4个导电皮革以2×2的矩形阵列，设置在皮鞋鞋底的脚掌处，导电皮革的将压力信号转换为电流信号，由导线传输至微型电流测量器，获得的电流信号通过蓝牙、射频、无线网络模块将信号传输移动终端(电脑或者手机)，设备终端对数据进行处理。其中，可以通过控制负载在皮革上酸化单壁碳纳米管的量来调控皮革的电阻。如图2所示，当酸化单壁碳纳米管水分散液为0.1mL，皮革的电阻为2.6333±0.611kΩ/cm2；当酸化单壁碳纳米管水分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于导电皮革的监测走姿的方法，用于监测穿戴皮鞋的人体的走姿，其特征在于，包括以下步骤:α1、将多个导电皮革呈阵列或随机分布于所述皮鞋，通过监测皮鞋的不同区域的压力，即可获得走姿信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于导电皮革的监测走姿的方法，用于监测穿戴皮鞋的人体的走姿，其特征在于，包括以下步骤:α1、将多个导电皮革呈阵列或随机分布于所述皮鞋，通过监测皮鞋的不同区域的压力，即可获得走姿信息。2.根据权利要求1所述的一种基于导电皮革的监测走姿的方法，其特征在于，所述监测皮鞋的不同区域的压力的方法，包括以下步骤：β1、恒定的电压下，在导电皮革上施加不同的压力，导电皮革的三维多级结构发生变化导致其电阻发生变化，从而得到不同的电流信号，将电流信号处理后，得到电流变化比率与压力的关系曲线；β2、当导电皮革被施加未知的压力时，将输出的电流数据换算成电流变化比率，再通过电流变化比率与压力的关系曲线将其换算成未知压力值，即可得到施加在该导电皮革上的压力。3.根据权利要求2所述的一种基于导电皮革的监测走姿的方法，其特征在于，所述导电皮革包括第一皮革，所述第一皮革包括第一皮革本体和导电材料，所述第一皮革本体与所述导电材料复合。4.根据权利要求3所述的一种基于导电皮革的监测走姿的方法，其特征在于，所述第一皮革本体为蓝湿皮、天然革、合成革或人造革中的一种，所述第一皮革的电阻大小范围为100Ω/cm2-7kΩ...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍峰蔚，陈媛媛，李盛，郑冰，谢瑞杰，张康，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32