鞋垫式足底压力分布测量装置和系统制造方法及图纸

一种鞋垫式足底压力分布测量装置和系统，包括：压力采集模块，包括多个足底压力传感器，多个足底压力传感器基于预设规则布置在鞋垫中，用于分别采集各个布置位置的足底压力并转换为电信号；信号处理模块，与压力采集模块连接，用于接收多个足底压力传感器发送的足底压力的电信号，并调理为用于表征各个足底压力传感器采集的压力的数字信号。从而，通过较少的足底压力传感器实现了足底压力重建，并且，由于基于预设规则布置多个足底压力传感器，使得采集的压力数据集合能够与预设的压力分布进行比较，为判断数据是否异常提供了技术支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测量检测领域，具体涉及一种鞋垫式足底压力分布测量装置和系统。
技术介绍
现代人对人体生命健康的关注越来越多，人们关注的健康指标也越来越繁杂。足底压力已经成为反映人体形态健康特征的一个重要方面，静态足底压力分布和动态足底压力分布已经成为足底压力分析中两个最重要的指标。足底压力信息的获取一般采用压力测试板或者足底压力测试鞋垫。这些压力采集系统设备中，国内应用广泛的是美国的Takscan公司的F-Scan系统，比利时RSscan公司的Footscan平板系统，瑞士Kistler测力台，德国Novel公司的Emed平板系统的Pedar鞋垫系统，国内相应公司产品少之又少，上市销售产品均未能检索到。现有技术中，也存在了一些足底压力采集装置，例如在国外公司产品中，Pedar鞋垫压力测试系统和F-Scan鞋垫系统采用了电容式传感器，用于动态足底压力的测量；比利时RSscan公司的Footscan平板系统则采用压阻式传感器，用于动态和静态足底压力的测量。以上公司并未公开其产品关键技术。国外产品售价昂贵，每套测试设备均在10万元以上，其高成本阻碍了足底压力测试设备在国内和行业内的推广与应用。如何利用相对简单的电路结构来实现足底压力分布测量成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本申请提供一种鞋垫式足底压力分布测量装置和系统，以提供足底压力分布测量的新方案。根据第一方面，一种实施例中提供一种足底压力分布测量装置，包括：压力采集模块，包括多个足底压力传感器，多个足底压力传感器基于预设规则布置在鞋垫中，用于分别采集各个布置位置的足底压力并转换为电信号；信号处理模块，与压力采集模块连接，用于接收多个足底压力传感器发送的足底压力的电信号，并调理为用于表征各个足底压力传感器采集的压力的数字信号。根据第二方面，一种实施例中提供一种足底压力分布测量系统，包括：上述的足底压力分布测量装置；处理终端，用于接收数字信号，对数字信号分析得到足底压力分布测量结果。依据上述实施例的鞋垫式足底压力分布测量装置和系统，由于多个足底压力传感器基于预设规则布置在鞋垫中，用于分别采集各个布置位置的足底压力，信号处理模块对压力采集模块采集的电信号调理为用于表征各个压力的数字信号，从而，通过较少的足底压力传感器实现了足底压力重建，并且，由于基于预设规则布置多个足底压力传感器，使得采集的压力数据集合能够与预设的压力分布进行比较，为判断数据是否异常提供了技术支持。附图说明图1为本实施例公开的一种足底压力分布测量装置/系统示意图；图2为本实施例中多个足底压力传感器布置在鞋垫的一种示意图；图3为本实施例公开的一种压力计算电路原理图；图4为本实施例公开的一种足底压力分布测量系统示例图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。请参考图1，为本实施例公开的一种足底压力分布测量装置，包括：压力采集模块1和信号处理模块2，其中：压力采集模块1包括多个足底压力传感器11，请参考图2，多个足底压力传感器11基于预设规则布置在鞋垫中，用于分别采集各个布置位置的足底压力并转换为电信号，通常，该电信号为模拟信号。在具体实施例中，在基于预设规则将多个足底压力传感器11布置在鞋垫中时，多个足底压力传感器11按照足底压力分布区域变化大小布置在鞋垫中，高压力和/或压力变化快区域布置的足底压力传感器11的密集程度大于低压力和/或压力变化慢区域布置的足底压力传感器11的密集程度。作为例子，请参考图2，本实施例中，多个足底压力传感器11为16个电阻式薄膜压力传感器，足底压力采集区域具体分布位置为第一趾骨、第二跖骨、第三至五跖骨、第一趾骨、第二跖骨、第三至五趾骨、足跟骨和足中内外侧等16个压力传感器。正常人在静止站立时，足底压力分布的高压区域集中于前足第一跖骨、第二跖骨和第三到五跖骨的部分区域，和足跟区域；正常人在行走或者跑动过程中，足底压力分布的高压区域集中于脚趾区域的第一趾骨、第二趾骨，前足的第一跖骨、第二跖骨，和足跟三个区域。而正常人足弓内侧无压力分布，足弓外侧、脚趾外侧及连接前足和足跟的中足延伸部分压强分布较小。使用尽量少的点，得到尽量精确的数据分布图形，需要对传感器的分布特别考虑。为了得到曲面图形的分布特征，采样需要得到曲面图形的极值点(包括极大值点和极小值点)，更精确的分布则需要在曲面斜率快速变化处采样，这样我们可以得到一个连续光滑曲面的较准确的分布图形。在足底压力分布曲面中，足底高压区域即为极大值点，无压区域为极小值点。基于这样的原则，我们在静态和动态的高压区域(第一趾骨、第二跖骨、第一趾骨、第二跖骨和足跟骨)密集程度较高地布置传感器，并在足弓内侧密集程度相对低些低布置传感器，获得足底压力分布的极大值和极小值点。观察正常人的足底压力分布可以知道，足底压力的斜率快速变化区域重要数据部分往往靠近极大值区域。以上我们可以得到传感器分布的规律，足底高压区域密布压力传感器，足底低压、无压区域疏布压力传感器。最终压力传感器分布结果如图2所示。考虑到不同受试者间脚型及尺码不一致情况，在制作鞋垫时，按照常规尺码设计了例如8双标准尺码的鞋垫，可以适应不同性别、尺码的受试者。信号处理模块2与压力采集模块1连接，用于接收多个足底压力传感器11发送的足底压力的电信号，并调理为用于表征各个足底压力传感器11采集的压力的数字信号。由于传感器采集的信号比较微弱，并且可能存在一定的噪声，因此，在具体实施例中，请参考图1，信号处理模块2包括：信号处理电路21和数据处理电路22，其中：信号处理电路21用于对接收到的足底压力的电信号进行前置处理，转换为模拟电信号。数据处理电路22用于分别对多个足底压力传感器11对应的模拟电信号进行模数转换，得到分别与多个足底压力传感器11采集的压力对应的数字信号。本实施例中，前置处理可以是滤波、放大等常规的信号处理。本实施例中，各足底压力传感器11采用的是电阻式薄膜压力传感器，其特性是输出电阻随压力的增大而减小，即输出电阻是感应压力的单一函数。请参考图3，为本实施例公开的一种压力计算电路原理图，其本质为电阻比例反向放大器。根据理想运放的“虚短虚断”原理，得到其中Rs为传感器电阻，Rf为电路中的反馈电阻，Vref为输入端的参考电压。在输出电压公式中，输出电压只与Rs传感器电阻成反比变化关系，其他(例如VDD、GND)为固定值；而传感器电阻与感应压力成近似反比关系，即运算放大器输出电压与感应压力成近似线性关系。在优选的实施例中，数据处理电路22还用于对多个足底压力传感器11采集的压力对应的数字信号按照预设协议进行数据打包，以实现对多个足底压力传感器11采集的压力信号进行管理。在优选的实施例中，信号处理模块2包括存储单元(图中未示出)，存储单元用于存储数字信号，在优选的实施例中，当数据处理电路22对多个足底压力传感器11采集的压力对应的数字信号按照预设协议进行数据打包形成打包后的数字信号时，可选地，存储单元优选存储打包后的数字信号。在可选的实施例中，信号处理模块2包括：通信单元23，通信单元23用于发送数字信号，当然，在优选的实施例中，也可以发送打包后的数字信号。在优选的实施例中，通信单元23为无线通讯模块，例如可以通过WiFi、蓝牙等实现。在可选的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鞋垫式足底压力分布测量装置，其特征在于，包括：压力采集模块(1)，包括多个足底压力传感器(11)，所述多个足底压力传感器(11)基于预设规则布置在鞋垫中，用于分别采集各个布置位置的足底压力并转换为电信号；信号处理模块(2)，与所述压力采集模块(1)连接，用于接收所述多个足底压力传感器(11)发送的足底压力的电信号，并调理为用于表征各个足底压力传感器(11)采集的压力的数字信号。

【技术特征摘要】
1.一种鞋垫式足底压力分布测量装置，其特征在于，包括：压力采集模块(1)，包括多个足底压力传感器(11)，所述多个足底压力传感器(11)基于预设规则布置在鞋垫中，用于分别采集各个布置位置的足底压力并转换为电信号；信号处理模块(2)，与所述压力采集模块(1)连接，用于接收所述多个足底压力传感器(11)发送的足底压力的电信号，并调理为用于表征各个足底压力传感器(11)采集的压力的数字信号。2.如权利要求1所述的鞋垫式足底压力分布测量装置，其特征在于，所述信号处理模块(2)包括：信号处理电路(21)，用于对接收到的所述足底压力的电信号进行前置处理，转换为模拟电信号；数据处理电路(22)，用于分别对所述多个足底压力传感器(11)对应的模拟电信号进行模数转换，得到分别与多个足底压力传感器(11)采集的压力对应的数字信号。3.如权利要求2所述的鞋垫式足底压力分布测量装置，其特征在于，所述数据处理电路(22)还用于对多个足底压力传感器(11)采集的压力对应的数字信号按照预设协议进行数据打包。4.如权利要求1-3任意一项所述的鞋垫式足底压力分布测量装置，其特征在于，所述信号处理模块(2)包括：存储单元，用于存储所述数字信号。5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李璟，王新安，王墨，谢峥，黄武龙，何想，吴希凯，田玉成，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44