[实用新型]一种基于足底压力的步态检测装置

说明书

本申请提供了一种基于足底压力的步态检测装置。该步态检测装置包括：足底板、足底气囊和信号处理单元；足底板上设置有魔术带，魔术带用于将目标对象的脚部固定于足底板上；足底气囊有多个，多个足底气囊互不连通，且在足底板的底面上呈矩阵排列；每个足底气囊上设有气压检测孔，气压检测孔处设置有气压传感器，以对目标对象行走过程中足底气囊受压变形时，足底气囊内的气体压力进行检测；信号处理单元位于足底板上，与气压传感器电连接，用于对气压传感器检测到的足底气囊的压力信号进行处理。该装置足底气囊的变形不会带动气压传感器的受力变形，不受目标对象的踝关节外翻或内翻的影响，降低了对检测条件的要求，延长了使用寿命。

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，特别涉及一种基于足底压力的步态检测装置。

背景技术

穿戴式外骨骼机器人可以为人们的下肢提供诸如助力、保护、身体支撑等功能，其融合了传感、控制、信息获取、移动计算等机器人技术，是一种能在操作者的无意识控制下完成助力行走等功能和任务的人机一体化系统。而目前的下肢外骨骼机器人仍面临着诸多问题，比如：在行走过程中，步态相位的不同将引起各助力关节所施加的扭矩不同，需要判别如单腿支撑、单腿摆动、双腿支撑等相位来实施对各关节提供适当的扭矩，如没有足够的步态相位过渡，系统对力矩的分配就会产生突变，从而产生冲击及振动，严重影响用户体验以及行走稳定性。

目前通常使用足底传感器来判断人体行走时的步态相位，使用较多的是基于电阻应变计的称重力传感器以及基于压阻效应的薄膜型压力传感器来检测足底压力。基于电阻应变计的称重力传感器精度较好，但是具有合适量程的称重力传感器的体积和重量相对较大，并且是刚性的，不适合布置在足底；基于压阻效应的薄膜型压力传感器的体积和重量较小，可以粘贴在鞋垫下，应用方便，但是由于薄膜型压力传感器是基于柔性电路板制备工艺制作，只能在一维方向上进行一定曲率半径弯曲，并无弹性，导致其在粘贴到鞋子内部后，由于粘贴位置不在鞋底中性层，随着人体的运动，鞋底会弯曲，贴在鞋垫方向的薄膜型压力传感器将承受周期性压应力，极易造成内部导线断裂而使整个传感器失效，使用寿命较短，且薄膜型压力传感器每片初始电阻值和受压后电阻变化值不一致性也较大，并且需要脚掌触地时严格与地面平行，否则将无法测到压力数据，使用条件比较苛刻。

此外，由于薄膜型压力传感器厚度很薄，其检测要求压力方向垂直于传感器平面，在薄膜型压力传感器贴在鞋子内部后，如有些人步态有轻微的足内外翻，将使压力方向与传感器平面形成一定角度而使传感器无法检测到信号，会产生步态的误判，增加了检测的困难。

基于薄膜型压力传感器压力到达一定阈值后的值作为开关量来与设定好的步态模式进行匹配，由于薄膜型压力传感器出厂时，其电阻值偏差较大，而压力传感器的开关量的使用是基于电阻值的变化量，这就必须在使用压力传感器之前进行逐个进行标定才能使用，否则会出现很大误差，大大增加了使用的难度和工作量。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种基于足底压力的步态检测装置，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供了一种基于足底压力的步态检测装置，所述步态检测装置包括：足底板、足底气囊和信号处理单元；所述足底板上设置有魔术带，所述魔术带用于将目标对象的脚部固定于所述足底板上；所述足底气囊有多个，多个所述足底气囊互不连通，且在所述足底板的底面上呈矩阵排列；每个所述足底气囊上设有气压检测孔，所述气压检测孔处设置有气压传感器，以对所述目标对象行走过程中所述足底气囊受压变形时，所述足底气囊内的气体压力进行检测；所述信号处理单元位于所述足底板上，与所述气压传感器电连接，用于对所述气压传感器检测到的所述足底气囊的压力信号进行处理。