[发明专利]一种步态测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种步态测量装置及测量方法，其特征是多个相同的测力单元在同一平面上呈阵列分布，相邻的测力单元互相独立；测力单元是由长方形平板和四个结构相同的支撑梁构成；在各测力单元的支撑梁上设置应变片，利用应变片的检测信号实现步态测量。本发明能够在进行康复步态训练时，检测步伐的大小和位置，足底压力分布情况以及足底摩擦力；能够适于任何脚底尺寸的人群，实现步态训练时足底压力的检测，也可用于患者训练时矫正步态以及评定患者的康复情况。

技术领域

本发明属于康复健身领域，尤其涉及一种步态测量装置及测量方法。

背景技术

步行是人体基本运动之一，任何步行动作都要通过人体足部与地面的相互作用完成，通过对足底力学分布特征的分析可以揭示人体的步态规律，为研究足部的结构、功能和运动姿态控制提供有用的信息，同时利用这些信息还可以对人体生理疾病做出合理的预测和解释。因此对足部压力信号的检测分析在制鞋、医疗康复、体育、机器人工程等方面均有重要的科学意义及应用价值。

目前压力分布测量传感器的主要测量方法是在一个平面上黏附多个微小的压力传感器来确定表面压力的分布情况。其中的典型代表有采用电容传感技术的Xsensor压力测量系统、采用压阻传感技术的Tekscan压力分布测量系统和采用了压电电阻压力传感技术的FSA(Force Sensing Array)压力测试系统，这些均是采用成千个微小压力传感器组成，每个传感器单元只能测一个法向力的大小，位置精度由各个传感器单元的面积决定，精度越高，微小压力传感器单元面积越小，成本更高。同时，这类传感器无法对脚底摩擦力进行测量。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种步态测量装置及测量方法，对在步态测量装置上运动的人实现步态及脚底的压力分布、摩擦力的实时检测。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明步态测量装置的结构特点是：多个相同的测力单元在同一平面上呈阵列分布，相邻的测力单元互相独立；所述测力单元是由平板和四个结构相同的支撑梁构成；

所述平板为长方形板件，在所述测力单元上建立三维坐标系，是以平板的底面的中心点为坐标原点，沿平板的长度方向为X向，沿平板的宽度方向为Y向，沿平板的厚度方向为Z向，支撑梁设置在平板的底面用于对平板形成Z向支撑，四个支撑梁沿X向设置，且两两对称分布在平板的两端，处在同一端的两个支撑梁相互之间形成有Y向间隔，并以X轴为对称中心相互对称；使四个支撑梁分处在平面坐标XOY的四个象限中，令：处在第一、第二、第三和第四各象限中的支撑梁依次为第一梁、第二梁，第三梁和第四梁；各支撑梁的首端与平板固定连接，支撑梁的末端固定在机架上；

在所述各测力单元的支撑梁上设置应变片，利用应变片的检测信号实现步态测量。

本发明步态测量装置的结构特点也在于：在所述支撑梁上设置一沿Y向贯通支撑梁的双通孔和一个沿Z向贯通支撑梁的单通孔。

所述双通孔是不同X向位置上的两只单孔相并列且相连通，令：两只单孔中处在支撑梁首端一侧的单孔为首端孔，处在支撑梁末端一侧的单孔为末端孔；以坐标原点为对称中心，形成如下各对称结构：

第一梁与第二梁中首端孔X向对称，第一梁与第二梁中末端孔X向对称，第三梁与第四梁中首端孔X向对称，第三梁与第四梁中末端孔X向对称，第一梁与第二梁中单通孔X向对称，第三梁与第四梁中单通孔X向对称；

第一梁与第四梁中首端孔Y向对称，第一梁与第四梁中末端孔Y向对称，第二梁与第三梁中首端孔Y向对称，第二梁与第三梁中末端孔Y向对称，第一梁与第四梁中单通孔Y向对称，第二梁与第三梁中单通孔Y向对称。

本发明步态测量装置的结构特点也在于：对应于双通孔和单通孔所在位置，在各支撑梁的表面粘贴的应变片分别是：