一种足底压力分布检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种足底压力分布检测装置，其特征是由底板和支撑围板构成，在支撑围板的底边与底板边缘以不同位置上的各弹性梁相连接，固定所述支撑围板使底板呈悬空，在弹性梁上分别设置敏感元件；通过在底板的不同区域中分布受力点，在受力点上加载力，由各弹性梁上的敏感元件获得应变检测信号，以此建立数学模型,完成对检测装置的标定；针对底板上的被测力，检测获得各弹性梁上的敏感元件的应变检测信号，利用数学模型获得底板上的被测力的分布情况。本实用新型专利技术可与多种康复训练器的脚踏板结合用于检测患者的足底压力，如步态康复训练机器人，站姿矫正训练器等。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于康复运动训练仪器
，更具体地说是一种用于检测运动者的足底压力分布特征是检测装置。
技术介绍
足部被称为人体的第二心脏，关联着人体的各个器官，足底压力的分布特征对于临床医学上的疾患诊断和疗效评价有重要意义，可以为体育训练方案以及不同的功能鞋的设计提供重要依据。目前，研究足底力检测装置的很多，但是用于康复运动训练仪器的检测装置少。已授权的专利CN 104605868，其装置虽然可测多维足底力，但是其结构复杂，应用场合有限，适用性差。迄今为止，适于实际应用的足底压力分布的检测装置和检测方法未见公开报导。
技术实现思路
本技术是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种足底压力分布检测装置，为临床医学上的疾患诊断和疗效评价，以及为体育训练方案以及不同的功能鞋的设计提供可靠依据。本技术为解决技术问题采用如下技术方案：本技术足底压力分布检测装置的结构特点是：所述检测装置具有：一底板，被测的一只脚立足于底板的确定位置上，所述确定位置是指在所述底板上按如下方式划分各区域：第一趾骨区、第三至第五趾骨区、跖骨区以及足跟部，所述跖骨区包含第一跖骨区、第二跖骨区以及第三至第五跖骨区；所述足跟部划分为足跟内侧区和足跟外侧区，令：第一趾骨所在侧为底板第一侧，第五趾骨所在侧为底板第二侧；一支撑围板，在支撑围板的底边与底板边缘以不同位置上的各弹性梁相连接，固定所述支撑围板使底板呈悬空，在所述弹性梁上分别设置敏感元件；设置所述检测装置的检测方法为：步骤a、在所述底板的不同区域中分布受力点，在受力点上加载垂直于底板的力[F]，由各弹性梁上的敏感元件获得应变检测信号[ε]；根据受力点上加载力[F]，以及各应变检测信号[ε]建立数学模型为：[C]×[F]＝[ε],完成对检测装置的标定，并获得常数矩阵[C]；步骤b、针对底板上的被测力，检测获得各弹性梁上的敏感元件的应变检测信号，利用所述数学模型获得底板上的被测力的分布情况。本技术足底压力分布检测装置的结构特点也在于：设定所述被测力为：作用力点处在第一跖骨头位置的作用力F1，处在第三至第五跖骨区中心位置的作用力F2，以及处在足跟部的中心位置的作用力F3；设置所述检测装置为三梁结构，构成三梁结构的三只弹性梁分别是：位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第一梁；位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第二梁；位于底板边缘的底边中心位置的第三梁；并有：第一敏感元件对称布置在第一梁的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁的顶面和底面，以及第三敏感元件对称布置在第三梁的顶面和底面；按步骤a获得3×3常数矩阵[C]按步骤b利用式(1)计算获得各作用力F1、F2和F3为：式(1)中，[C]-1为3×3常数矩阵[C]的逆矩阵；ε1、ε2和ε3分别为第一敏感元件、第二敏感元件和第三敏感元件检测获得的应变信号。与已有技术相比，本技术有益效果体现在：1、本技术通过对人体的足底压力分布进行检测，可以为临床医学上的疾患诊断和疗效评价，以及为体育训练方案以及不同的功能鞋的设计提供可靠依据；2、本技术通过检测各梁上的应变及建立的数学模型获得检测结果，方法简单可靠；3、本技术能够与各种康复训练器的脚踏板相结合，用于检测患者的足底压力，如步态康复训练机器人，站姿矫正训练器等，可以分别实现静态和动态检测。附图说明图1为本技术具体实施为三梁结构的实施例1结构示意图；图2为本技术具体实施为四梁结构的实施例2结构示意图；图3为本技术具体实施为五梁结构的实施例3结构示意图；图4为本技术具体实施为五梁结构的实施例4结构示意图；图5为本技术具体实施为五梁结构的实施例5结构示意图；图6为本技术具体实施为六梁结构的实施例6结构示意图；图7为本技术具体实施为六梁结构的实施例7结构示意图；图8为本技术具体实施为六梁结构的实施例8结构示意图；图9为本技术具体实施为七梁结构的实施例9结构示意图；具体实施方式参见图1‐图9，具体实施中检测装置具有：一底板2‐2，被测的一只脚立足于底板的确定位置上，确定位置是指根据人体足部解剖图，在底板2‐2上按如下方式划分各区域：第一趾骨区、第三至第五趾骨区、跖骨区以及足跟部，所述跖骨区包含第一跖骨区、第二跖骨区以及第三至第五跖骨区；所述足跟部划分为足跟内侧区和足跟外侧区，令：第一趾骨所在侧为底板第一侧，第五趾骨所在侧为底板第二侧。一支撑围板2‐1，在支撑围板2‐1的底边与底板2‐2的边缘以不同位置上的各弹性梁相连接，固定支撑围板2‐1使底板2‐2呈悬空，在弹性梁上分别设置敏感元件。各弹性梁的位置是根据检测装置与康复运动训练仪器的连接方式，以及人体足部主要受力位置而布置的。设置检测装置的检测方法为：步骤a、在所述底板的不同区域中分布受力点，在受力点上加载垂直于底板的力[F]，由各弹性梁上的敏感元件获得应变检测信号[ε]；利用软件ansys workbench建立，根据受力点上加载力[F]，以及各应变检测信号[ε]建立数学模型为：[C]×[F]＝[ε],完成对检测装置的标定，并获得常数矩阵[C]。根据所需，在所述底板的不同区域中分布受力点，通过软件ansys workbench多次分别对这些受力点加载力，得到梁的应变，并求其平均值。根据梁上应变与加载力的关系，建立数学模型[C]×[F]＝[ε]，其中[C]为常数矩阵，[F]为力矩阵，[ε]为应变矩阵。常数矩阵[C]可以通过软件仿真标定得到，也可通过实验标定得到。步骤b、针对底板上的被测力，检测获得各弹性梁上的敏感元件的应变检测信号，利用所述数学模型获得底板上的被测力的分布情况。实施例1：参见图1，为了获得第一跖骨区、第三至第五跖骨区和足跟区的三个区域受力分布，设定被测力为：作用力点处在第一跖骨头位置的作用力F1，处在第三至第五跖骨区中心位置的作用力F2，以及处在足跟部的中心位置的作用力F3；设置检测装置为三梁结构，构成三梁结构的三只弹性梁分别是：位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第一梁1；位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第二梁2，以及位于底板边缘的底边中心位置的第三梁3。并有：第一敏感元件对称布置在第一梁1的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁2的顶面和底面，以及第三敏感元件对称布置在第三梁3的顶面和底面。按步骤a获得3×3常数矩阵[C]按步骤b利用式(1)计算获得各作用力F1、F2和F3为：式(1)中，[C]-1为3×3常数矩阵[C]的逆矩阵；ε1、ε2和ε3分别为第一敏感元件、第二敏感元件和第三敏感元件检测获得的应变信号。实施例2：参见图2，为了获得第一跖骨区、第二跖骨区、第三至第五跖骨区和足跟区的四个区域受力分布，设定被测力为：作用力点处在第一跖骨头位置的作用力F1、作用力点处在第二跖骨头位置的作用力F2、作用力点处在第三到五跖骨区中心位置的作用力F3，以及作用力点处在足跟部中心位置的F4；设置检测装置为四梁结构，构成四梁结构的四只弹性梁分别是：位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上间隔的第一梁1和第二梁2；位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第三梁3；位于底板边缘的底边中心位置的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种足底压力分布检测装置，其特征是：所述检测装置具有：一底板，被测的一只脚立足于底板的确定位置上，所述确定位置是指在所述底板上按如下方式划分各区域：第一趾骨区、第三至第五趾骨区、跖骨区以及足跟部，所述跖骨区包含第一跖骨区、第二跖骨区以及第三至第五跖骨区；所述足跟部划分为足跟内侧区和足跟外侧区，令：第一趾骨所在侧为底板第一侧，第五趾骨所在侧为底板第二侧；一支撑围板，在支撑围板的底边与底板边缘以不同位置上的各弹性梁相连接，固定所述支撑围板使底板呈悬空，在所述弹性梁上分别设置敏感元件；设置所述检测装置为三梁结构，构成三梁结构的三只弹性梁分别是：位于底板第一侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第一梁(1)；位于底板第二侧，对应于跖骨区所在位置的底板边缘上的第二梁(2)；位于底板边缘的底边中心位置的第三梁(3)；并有：第一敏感元件对称布置在第一梁(1)的顶面和底面，第二敏感元件对称布置在第二梁(2)的顶面和底面，以及第三敏感元件对称布置在第三梁(3)的顶面和底面。

【技术特征摘要】
1.一种足底压力分布检测装置，其特征是：所述检测装置具有：一底板，被测的一只脚立足于底板的确定位置上，所述确定位置是指在所述底板上按如下方式划分各区域：第一趾骨区、第三至第五趾骨区、跖骨区以及足跟部，所述跖骨区包含第一跖骨区、第二跖骨区以及第三至第五跖骨区；所述足跟部划分为足跟内侧区和足跟外侧区，令：第一趾骨所在侧为底板第一侧，第五趾骨所在侧为底板第二侧；一支撑围板，在支撑围板的底边与底板边缘以不同位置上的各弹性梁相连接，固定所述支...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，赵鹏鹏，王聿宏，邢斌，胡珊珊，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34