[发明专利]一种人足动态力学实时检测评估系统及方法

权利要求书

1.一种人足动态力学实时检测评估系统，其特征在于：包括鞋体(1)、数据处理传输模块(2)和上位机(3)，所述鞋体(1)的底部设置有第一传感装置(4)和第二传感装置(5)，所述鞋体(1)的上部设置有运动感测追踪组件(6)；

所述第一传感装置(4)，用于检测足底的垂直力、前后方向剪切力、左右方向剪切力、前后方向力矩和左右方向力矩，生成第一检测数据；

所述第二传感装置(5)，用于检测足底的压强均值、压强峰值和足底与地面接触面积，生成第二检测数据；

所述运动感测追踪组件(6)，用于检测足底与地面实时接触的角度、角加速度和线加速度，生成第三检测数据；

所述数据处理传输模块(2)，用于实时同步对第一检测数据、第二检测数据和第三检测数据进行分别封装处理成数据包，将封装后的数据包无线传输至上位机(3)；

所述上位机(3)，用于对数据包进行解包、整合、转换、系数校准计算，再将数据进行提取分析和显示，根据提取分析的数据进行数据特征建模，并对数据进行实时递进和数据之间的关联关系评估，得出人足动态力学特征；

人足动态力学特征包括双脚在行走过程中与地面接触时的三维空间垂直力、前后方向剪切力、左右方向剪切力、前后方向力矩、左右方向力矩、接触面的压强均值、接触面的压强峰值、接触面积，以及足底与地面的接触角度、角加速度、线加速度；

人足动态力学特征还包括步态周期时间参数和步态周期空间参数；步态周期时间参数为：站立相、摆动相、单支撑相、双支撑相及其与时间的时序关系；步态周期空间参数为：步长、步宽、步距、步速及其与时间的时序关系。

2.根据权利要求1所述一种人足动态力学实时检测评估系统，其特征在于：所述第一传感装置(4)包括第一五轴宏观力学传感器(401)、第二五轴宏观力学传感器(402)、第三五轴宏观力学传感器(403)和第四五轴宏观力学传感器(404)，所述第一五轴宏观力学传感器(401)置于所述鞋体(1)对应人体足底第一跖骨位置处，所述第二五轴宏观力学传感器(402)置于所述鞋体(1)对应人体足底第五跖骨位置处，所述第三五轴宏观力学传感器(403)置于所述鞋体(1)对应人体的足中位置处，所述第四五轴宏观力学传感器(404)置于所述鞋体(1)对应人体的足跟位置处，人在行走或站立过程中足跟和第一、第五跖骨位置呈稳定的力学三角形，是应力的集中区域，且足跟和该两跖骨在步态周期中处于地面反作用力的峰值位置，足中位置是步态周期中站立中期地面反作用力峰值最小的位置，所述第一五轴宏观力学传感器(401)、第二五轴宏观力学传感器(402)、第三五轴宏观力学传感器(403)和第四五轴宏观力学传感器(404)均用于测量其对应位置处的垂直力和剪切力，生成第一检测数据。

3.根据权利要求2所述一种人足动态力学实时检测评估系统，其特征在于：所述第二传感装置(5)包括第一薄膜式圆形压力分布力学信息传感器(501)、第二薄膜式圆形压力分布力学信息传感器(502)、第三薄膜式圆形压力分布力学信息传感器(503)和第四薄膜式圆形压力分布力学信息传感器(504)，第一薄膜式圆形压力分布力学信息传感器(501)、第二薄膜式圆形压力分布力学信息传感器(502)、第三薄膜式圆形压力分布力学信息传感器(503)和第四薄膜式圆形压力分布力学信息传感器(504)依次对应置于所述第一五轴宏观力学传感器(401)、第二五轴宏观力学传感器(402)、第三五轴宏观力学传感器(403)和第四五轴宏观力学传感器(404)的位置处，所述第一薄膜式圆形压力分布力学信息传感器(501)、第二薄膜式圆形压力分布力学信息传感器(502)、第三薄膜式圆形压力分布力学信息传感器(503)和第四薄膜式圆形压力分布力学信息传感器(504)均用于测量其对应位置处的压力分布，生成第二检测数据。

4.根据权利要求3所述一种人足动态力学实时检测评估系统，其特征在于：所述第一薄膜式圆形压力分布力学信息传感器(501)、第二薄膜式圆形压力分布力学信息传感器(502)、第三薄膜式圆形压力分布力学信息传感器(503)和第四薄膜式圆形压力分布力学信息传感器(504)均采用压阻式阵列压强传感器原理测量其对应位置处的压力，生成第二检测数据，所述上位机(3)根据第二检测数据实时显示压力足印。