本实用新型专利技术一种步态监测装置属于步态调整监测领域，走步机步带下方的踏板上贴装有薄膜压力传感器，走步机底座内设置有步态数据采集箱，步态数据采集箱内设置数据采集电路；步态数据采集电路包括单片机，单片机通过第一模拟电路开关与横向排列的压阻传感器电连接对其施加电压，纵向排列的压阻传感器与第二模拟开关电连接采集信号，第二模拟开关将采集的信号依次通过低通滤波电路和AD数模转换器后通过IIC接口被单片机接收，单片机通过USB接口与PC机连通将采集数据传送给PC机，本实用新型专利技术通过分布在步带上的柔性薄膜压力传感器，可全面采集儿童在行走过程中的脚步压力分布数据，将采集的数据传送给PC机存储以便后续步态分析使用。使用。使用。
【技术实现步骤摘要】
一种步态监测装置
[0001]本技术属于步态调整监测领域，具体涉及一种步态监测装置。
技术介绍
[0002]步行是人类最重要的运动能力，也是人类区别于其它动物的关键特征。步行的控制十分复杂，包括中枢命令、身体平衡和协调控制、涉及下肢各关节和肌肉的协同运动，也与上肢和躯干的姿态有关，任何环节的失调都可能影响步态。
[0003]在儿童成长发育期间，错误步态不仅会让孩子身姿歪斜、运动能力低下、运动受伤几率增加，而且更会影响孩子骨骼关节发育，造成骨盆前倾、骨骼畸变、关节位移、脊柱侧弯等严重问题，对孩子一生产生严重且无法弥补的影响。
[0004]儿童步态检测和评估系统通过采集儿童在行走过程中的动态影像和脚步压力分布，然后再将这些数据利用机器视觉技术结合力学原理和人体解剖学、生理学知识对儿童行走状态进行对比分析，从而对儿童行走步态进行综合评估，及时发现内/外八字、X/O型腿、跟骨外/内翻等步态问题。为了能够更好的分析儿童行走过程中的问题，如何快速准确的采集儿童行走过程中的步态以及脚步压力分析是其中重要的步骤。
技术实现思路
[0005]为了能够快速准确地采集儿童行走过程中脚步压力分布数据，本技术通过分布在步带上的柔性薄膜压力传感器，可全面采集儿童在行走过程中的脚步压力分布数据，然后将采集的数据传送给PC机存储以便后续步态分析使用。
[0006]为实现上述目的，本技术所采用的技术方案为：一种步态监测装置，包括走步机，所述走步机步带下方的踏板上贴装有薄膜压力传感器，薄膜压力传感器由多个横向和纵向排列的压阻传感器构成，走步机底座内设置有步态数据采集箱，步态数据采集箱内设置数据采集电路；
[0007]所述步态数据采集电路包括单片机，单片机通过第一模拟电路开关与横向排列的压阻传感器电连接对其施加电压，纵向排列的压阻传感器与第二模拟开关电连接采集信号，第二模拟开关将采集的信号依次通过低通滤波电路和AD数模转换器后通过IIC接口被单片机接收，单片机通过USB接口与PC机连通将采集数据传送给PC机。
[0008]进一步的，一种步态监测装置，还包括摄像头，摄像头设置在走步机的正后方，摄像头与PC机通过USB数据线连通。
[0009]进一步的，所述薄膜压力传感器采用ARRY
‑
50X50型薄膜压力传感器，横向和纵向的压阻传感器的数量均为50个。
[0010]进一步的，所述低通滤波电路采用二阶有源低通滤波器。
[0011]本技术与现有技术相比，具体有增益效果体现在：本装置通过分布在步带上的柔性薄膜压力传感器和步态数据采集箱，可全面采集儿童在行走过程中的脚步压力分布数据，然后将采集到的压力数据通过通讯电路传输给PC机。而且通过安装于走步机正后方
的摄像头，当被测人员在走步机上行走时，摄像头将被测人员的行走姿态影像实时传输到PC机。
附图说明
[0012]图1为本技术的机械结构示意图。
[0013]图2为步态数据采集电路的框图。
[0014]图3为薄膜压力传感器的示意图。
[0015]图4为单片机STM32F103的引脚及部分连接图。
[0016]图5为两个模拟开关芯片TOP164的电路图。
[0017]图6为低通滤波电路和AD数模转换电路的电路图。
[0018]图中，1为步带，2为薄膜压力传感器，3为步态数据采集箱。
具体实施方式
[0019]为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0020]如图1所示，一种步态监测装置，包括走步机，走步机1的结构与现有走步机结构大致相同。区别在于：在走步机步带1下方的踏板上贴装有薄膜压力传感器2，如图3所示，薄膜压力传感器2是按照若干行和列点阵式排列，当该点受到压力时，该点的阻值变化与受到的压力值相关。因此检测点阵的每个点阻值即可得知该平面受到的压力分布。如图3所示，本技术采用深圳力感科技有限公司的ARRY
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50X50型薄膜压力传感器2，感应点数2500个，每个点量程100g~5Kg，感应点尺寸7mm
×
7mm，耐久性100万次，阻值变化范围0.2KΩ~200KΩ。
[0021]然后在走步机底座内设置有步态数据采集箱3，步态数据采集箱3内设置数据采集电路。如图2所示，步态数据采集电路包括单片机STM32F103，单片机STM32F103通过64路选一模拟开关芯片TOP164（第一模拟电路开关）依次对薄膜压力传感器2的行B1到B50施加3.3V电压，对每一行施加电压后，又通过模拟开关芯片TOP164（第二模拟电路开关）依次采集列A1到A50的每一路电压，该电压的范围计算如下：3.3V通过薄膜压力传感器2串联10KΩ电阻接地，薄膜压力传感器2的阻值变化范围为0.2KΩ~200KΩ，对应采集到的电压范围为0.0647V~3.143V。
[0022]该电压首先通过低通滤波电路滤除系统高频噪声，考虑实际应用需求，设置采集每列电压用时0.1ms，50列共5ms。因此设置低通滤波器的截止频率为100KHz，这样既不影响信号采集，又可滤除电路的大部分高频噪声，滤波后的电压送入AD数模转换器（AD7993）进行AD变换，变换后的数据通过IIC接口被单片机STM32F103接收，单片机通过模拟开关切换采集完列50路的电压后，再通过模拟开关切换到下一行再采集。这样对行50路列50路的每个点数据采集完成后，完成了薄膜压力传感器2平面的一次扫描，然后进行下一次扫描。采集50列电压一次用时5ms，50行共用时250ms对整个薄膜压力传感器2的所有点阵扫描一次，考虑实际使用情况，满足应用需求。每一次扫描完成后，单片机STM32F103对2500个点的数据进行组帧，然后通过USB接口上传至PC机。本装置还包括摄像头，摄像头设置在走步机的
正后方，摄像头与PC机通过USB数据线连通。
[0023]为了更好的理解本技术的数据采集电路，如图4
‑
图6所示，下面对采集电路进行详细描述，单片机STM32F103的引脚24和引脚25与第一模拟电路开关的EN引脚和EB引脚电连接，第一模拟电路开关（TOP164）的A0
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A5引脚依次与单片机STM32F103的引脚26、引脚29、引脚30、引脚31、引脚32以及引脚67电连接，第一模拟电路开关（TOP164）的输出O引脚与单片机STM32F103的引脚68电连接，第一模拟电路开关的VSS引脚接地，第一模拟电路开关的VDD引脚与3.3V电源连接然后通过0.1C电容接地，第一模拟电路开关的多个输入引脚与薄膜压力传感器2的行B1到B50依次电连接；
[0024]薄膜压力传感器2的行A1到A50依次与第二模拟电路开关的多个输入引脚依次电连接，第二模拟电路开本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种步态监测装置，包括走步机，其特征在于：所述走步机的步带（1）下方的踏板上贴装有薄膜压力传感器（2），薄膜压力传感器（2）由多个横向和纵向排列的压阻传感器构成，走步机底座内设置有步态数据采集箱（3），步态数据采集箱（3）内设置数据采集电路；所述步态数据采集电路包括单片机，单片机通过第一模拟电路开关与横向排列的压阻传感器电连接对其施加电压，纵向排列的压阻传感器与第二模拟开关电连接采集信号，第二模拟开关将采集的信号依次通过低通滤波电路和AD数模转换器后通过IIC接口被单片机接收，...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩燕丽，
申请(专利权)人：太原工业学院，
类型：新型
国别省市：
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