一种测定行走步态的智能鞋垫及方法技术

本发明专利技术提供了一种测定行走步态的智能鞋垫及方法，该智能鞋垫包括鞋垫体、布置在鞋垫体上的压力传感器、控制中心、信号传输模块和分析模块，控制中心通过模拟开关与压力传感器的一端依次相连，压力传感器的另一端则与控制中心直接相连，控制中心和分析模块通过信号传输模块进行信息交互。本发明专利技术智能鞋垫成本低廉，结构简单，便于推广，可随时测定使用者的行走步态，使得各类人都能够及时了解自身的足部情况，实用性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，可用于八字脚等不正确步态的检测。
技术介绍
人脚是三点受力:大拇指、小拇指和脚后跟。人正确行走时足部受力情况与内八字脚、外八字脚、扁平足等不正确步态的完全不同。内八字脚是由于前足内测过重受力，产生身体负力线，而引起的不正确步态。扁平足指足纵弓降低或消失，有外翻畸形，站立时足弓塌陷，内缘接近地面，凡足印实体超过标准线即为扁平足，这里的标准线是指足跟至足第三趾中点的连线。八字脚、扁平足、后跟外翻等都是由于脚的不正确受力产生了身体的负力线而导致的，不及时矫正，不仅会影响体态，还会导致骨骼变形。及时检测出足病的隐患才能尽早治疗，有利于减缓病痛，及时康复。目前，八字脚等不正确步态的检测一般采用专门的检测设备，设备成本高，且使用复杂。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了成本低廉、使用方便的能测定出不正确行走步态的智能鞋垫及方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案:一种测定行走步态的智能鞋垫，包括:鞋垫体、布置在鞋垫体上的压力传感器、控制中心、信号传输模块和分析模块，控制中心通过模拟开关与压力传感器的一端依次相连，压力传感器的另一端则与控制中心直接相连，控制中心和分析模块通过信号传输模块进行信息交互。控制中心主要用来控制采集压力传感器信号并对采集到的压力传感器信号进行处理，分析模块则根据控制中心所采集的信号分析并判断行走步态是否正确。上述鞋垫体为印刷电路板，该印刷电路板的基板为聚对苯二甲酸类(PET)塑料薄膜，其上的电路采用丝网印刷方式印刷。采用聚对苯二甲酸类(PET)塑料薄膜作为基板，是考虑到其优良的耐磨性和柔软度。上述压力传感器根据行走时足部各骨骼分区的受力大小进行设置，优选数量为8 16个。上述信号传输模块为无线传输模块，进一步包括无线信号发射模块和无线信号接收模块。上述控制中心进一步包括控制模块、模数转换模块和存储模块。所述的控制中心采用MSP430G2553型号的单片机。上述模拟开关型号为CD4051B，其采样频率为5000Hz 50000Hz。上述分析模块为智能终端。上述压力传感器，其组分包括单组份室温硫化硅橡胶、白炭黑和导电炭黑，其中，单组份室温硫化硅橡胶、白炭黑和导电炭黑的质量比为3.8:(0.8 I):(5 6)。所述的压力传感器具有优良的压阻性能和柔韧性，在满足电学性能的同时，可增加舒适度。一种采用上述智能鞋垫测定行走步态的方法，包括步骤:控制中心控制模拟开关依次导通设置在鞋垫体上的压力传感器，获得反映行走时足部受力情况的压力传感器信号；控制中心对接收的压力传感器信号进行模数转换后，通过信号传输模块传至分析模块；分析模块根据接收的压力传感器信号对行走步态进行判断。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果:1、本专利技术智能鞋垫成本低廉，结构简单，便于推广。2、本专利技术鞋垫体积小，重量轻，将其置于鞋内，可随时测定使用者的行走步态，使得各类人都能够及时了解自身的足部情况，实用性强。3、本专利技术借助智能终端，使用者可以实时看到自己的足部受力情况；智能终端可以把足部情况数据传送至云端存储器，便于使用者查看；也可以将足部情况数据储存在单独存储设备中，可以在不同的智能终端中读取数据，方便使用者更换智能终端。附图说明:图1为本专利技术的结构框图；图2为足部骨骼分区示 意图；图3为本专利技术的具体实施示意图。图中，1-压力传感器。具体实施例方式图1为本专利技术的结构框图。控制中心进一步包括控制模块、模数转换模块和存储模块，控制中心用来控制模拟开关与各压力传感器依次导通，模数转换模块将接收的压力传感器电压信号转换成数字信号，存储模块用来存储数字信号。压力传感器设置在鞋垫体上的压力测量点，当使用者行走时，受到压力的压力传感器向控制中心发送电压信号，因此，压力传感器的电压信号可反映使用者的脚底受力大小。压力传感器的电压信号经模数转换模块转换后，通过信号传输模块传输至分析模块，分析模块分析接收到的压力传感器信号，获得使用者行走时脚底的受力情况，从而对行走步态进行判断。本专利技术的一种具体实施方案为:鞋垫体为印刷电路板，为了使用舒适度，该印刷电路板基板应采用具有优良的耐磨性和柔软度的材料制备，本具体实施中采用聚对苯二甲酸类(PET)塑料薄膜作为印刷电路板基板，其上的电路采用丝网印刷方式印刷。控制中心为MSP430G2553型号单片机，其进一步包括控制模块、模数转换电路和存储模块，控制模块用来控制模拟开关与压力传感器的选通，模数转换电路用来将压力传感器的电压信号转换成数字信号，存储模块用来存储模数转换得到的数字信号。模拟开关型号为CD4051B，其采样频率为5000Hz 50000Hz。本专利技术中压力测量点依据足部骨骼分区来设置，在鞋垫体上与压力测量点对应的位置放置压力传感器。图2为足部骨骼分区示意图，足部骨骼可分为第I趾骨区、第2 5趾骨区、第I跖骨区、第2跖骨区、第3跖骨区、第4跖骨区、第5跖骨区、足弓区、足跟内测区和足跟外侧区等10个骨骼分区，由于行走时，第I趾骨区、第I跖骨区、第2跖骨区、第3跖骨区、第4跖骨区、足弓区、足跟内测区和足跟外侧区等8个骨骼区的压力变化相对较大，因此，本专利技术选择在上述8个骨骼区分别设置至少I个压力测量点，优选方案是在上述8个骨骼分区分别设置I 2个压力测量点。图3为本专利技术的一种具体实施，在第I趾骨区、第I跖骨区、第2跖骨区、第3跖骨区、第4跖骨区、足弓区、足跟内测区和足跟外侧区等8个分区分别设置I个压力测量点，在鞋垫体上与压力测量点对应的区域布置压力传感器，即共布置8个压力传感器。当使用者行走时，各压力传感器则可感应到足部各骨骼区域与地面的接触情况。 本专利技术可对外八字脚和内八字脚等不正确步态进行判断，基本思想如下:参见图2，以外八字姿势行走时，足部最大受力部位在足跟区，其他各部位受到压力由大到小依次为:第2跖骨区、第I跖骨区、第3跖骨区、第I趾骨区、第4跖骨区、第2 5趾骨区、足弓区和第5跖骨区，左右双足的受力分布规律基本一致。而且，以外八字姿势行走时，整足接触地面阶段的时间最长，其他阶段的时间从长到短依次为:离地阶段、前掌接触地面阶段和着地阶段。因此，外八字行走的特点是:整足接触地面阶段时间较正常步态长，且受力中心S集。以内八字姿势行走时，足部最大受力部位还是在足跟区，但其他各部位受到压力由大到小依次为:第2跖骨区、第3跖骨区、足弓区、第4跖骨区、第I趾骨区、第5跖骨区、第2 5趾骨区。而且，以内八字姿势行走时，整足接触地面阶段的时间较正常步态短，受力中心移动速度过快且不均匀，离地阶段时间较长。综合上述分析，则可通过鞋垫体上分布的各压力传感器测量整个足底受力时间长短，从而来判断内八字脚和外八字脚。下面将以图3中所示的具体实施为例对本专利技术做进一步说明。鞋垫体上的8个压力传感器构成电桥，单片机利用模拟开关依次选通其中的I个压力传感器；当选通I个压力传感器时，该选通的压力传感器与单片机连通，其他压力传感器相当于断路，选通的压敏电阻产生的电压值(即模拟信号)传输到单片机；单片机将采集到的模拟信号进行模数转换得到数字信号并存储；单片机控制模拟开关依次选通8个压力传感器，每采集完8个压力传感器的信号，即利用信号模块传输将8个压力传感器的信号传输到分析模块，本具体实施中，分析模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定行走步态的智能鞋垫，其特征在于，包括：鞋垫体、布置在鞋垫体上的压力传感器、控制中心、信号传输模块和分析模块，控制中心通过模拟开关与压力传感器的一端依次相连，压力传感器的另一端则与控制中心直接相连，控制中心和分析模块通过信号传输模块进行信息交互。

【技术特征摘要】
1.一种测定行走步态的智能鞋垫，其特征在于，包括: 鞋垫体、布置在鞋垫体上的压力传感器、控制中心、信号传输模块和分析模块，控制中心通过模拟开关与压力传感器的一端依次相连，压力传感器的另一端则与控制中心直接相连，控制中心和分析模块通过信号传输模块进行信息交互。2.如权利要求1所述的测定行走步态的智能鞋垫，其特征在于: 所述的鞋垫体为印刷电路板。3.如权利要求1所述的测定行走步态的智能鞋垫，其特征在于: 所述的印刷电路板的基板为聚对苯二甲酸类塑料薄膜，其上的电路采用丝网印刷方式印刷。4.如权利要求1所述的测定行走步态的智能鞋垫，其特征在于: 所述的压力传感器在鞋垫体上的位置根据行走时足部骨骼分区的受力大小进行设置。5.如权利要求4所述的测定行走步态的智能鞋垫,其特征在于: 所述的布置在鞋垫体上的压力传感器的数量为8 16个。6.如权利要求1所述的测定行走步态的智能鞋...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑斌，孙源，农斌，曾怡，郭闽年，汪超琼，王倩，王旭飞，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：