一种基于柔性压力传感器的高精度计步方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种基于柔性压力传感器的高精度计步设备，包括鞋垫、柔性压力传感器、线性电压转换电路、模数转换器、MCU和移动终端，所述鞋垫底侧设置若干柔性压力传感器，用于在行走时采集脚底的压力数据；所述柔性压力传感器与线性电压转换电路相连接，用于将柔性压力传感器的电阻变化转换为电压变化；所述线性电压转换电路与模数转换器相连接，用于将线性电压转换电路输出的电压信号转换为数字信号；所述模数转换器与MCU相连接，用于对数字信号进行中值滤波得到滤波后的压力数据；所述MCU与移动终端相连接，用于将滤波后的压力数据通过移动终端转换为步数并显示，该设备可准确判断左右脚的运动状态并计算步频，还可用于分析脚掌的受力分布情况，进而进行高精度的计步。进而进行高精度的计步。进而进行高精度的计步。

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性压力传感器的高精度计步方法及设备


[0001]本专利技术涉及运动分析
，具体指一种基于柔性压力传感器的高精度计步方法及设备。

技术介绍

[0002]近年来人们对健康的需求越来越高，各种运动软件以及运动设备都具有计算步数的功能，但是无论是运动软件还是运动设备一般都是通过三轴加速度传感器及相应的算法来实现计步的功能。这种实现方式虽然比较普遍，但是还是会因为人的不同动作影响到步数的精确度。其次，此类运动设备能够实现精准记录运动状态的前提是用户在运动之前必须正确佩戴运动设备，否则容易出现记录误差。此特征一定程度上降低了使用的便捷性。因此，设计使用便捷的高精度计步方法及设备非常重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术的不足，提出一种基于柔性压力传感器的高精度计步方法及其应用，可准确判断左右脚的运动状态并计算步频，还可用于分析脚掌的受力分布情况。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：
[0005]一种基于柔性压力传感器的高精度计步设备，包括鞋垫、柔性压力传感器、线性电压转换电路、模数转换器、MCU和移动终端，
[0006]所述鞋垫底侧设置若干柔性压力传感器，用于在行走时采集脚底的压力数据；
[0007]所述柔性压力传感器与线性电压转换电路相连接，用于将柔性压力传感器的电阻变化转换为电压变化；
[0008]所述线性电压转换电路与模数转换器相连接，用于将线性电压转换电路输出的电压信号转换为数字信号；
[0009]所述模数转换器与MCU相连接，用于对数字信号进行中值滤波得到滤波后的压力数据；
[0010]所述MCU与移动终端相连接，用于将滤波后的压力数据通过移动终端转换为步数并显示。
[0011]作为优选，所述鞋垫的底侧设置有4个柔性压力传感器，其中两个柔性压力传感器设置在前跖区，另外两个所述柔性压力传感器分别设置在外侧区和足跟区。
[0012]作为优选，所述MCU与移动终端之间通过无线传输系统进行数据传输，所述无线传输系统，用于将滤波后的压力数据以JSON的格式进行数据打包，随后借助WIFI模块将打包好的数据发布至云端，借助云端云消息流转的功能，移动终端便可通过订阅的方式获取云端的数据。
[0013]本专利技术还公开了一种基于柔性压力传感器的高精度计步方法，包括如下步骤：
[0014]S1、数据采集
[0015]应用上述基于柔性压力传感器的高精度计步设备采集的压力数据；
[0016]S2、将数据进行解析，进而获取到每只脚上四个点的压力数据，左脚的压力数据分别用变量L1，L2，L3，L4进行保存，右脚的压力数据分别用变量R1，R2，R3，R4进行保存；
[0017]S3、通过基于柔性压力传感器的高精度计步设备获取用户在正常站立的情况下的左右脚压力数据；
[0018]S4、分别对左脚和右脚四个点的数据求取初始平均值PTL＝(L1+L2+L3+L4)/4，PTR＝(R1+R2+R3+R4)/4，并将该初始值进行保存，命名为用户1，并将PTL和PTR分别设置为该用户踩下去的左右脚压力阈值；
[0019]S5、分别设置计步变量Count_left和Count_right来单独保存左右脚的步数，当用户在运动时，如检测到左脚的平均压力大于该只脚压力阈值PTL，此时即可令左脚计步变量Count_left增加1，同理，如检测到右脚的平均压力大于该只脚压力阈值PTR，此时即可令右脚计步变量Count_right增加1。
[0020]作为优选，还包括步骤S6：阈值判定算法调整
[0021]设置一个滞迟变量Value初始值设置为0，如检测到某只脚的平均压力大于该只脚压力阈值，则让滞迟变量Value增加1，当滞迟变量Value大于3时，此时再令计步变量Count增加1，滞迟变量Value赋值为0。
[0022]本专利技术具有以下的特点和有益效果：
[0023]将这种响应时间快、高灵敏度以及强恢复能力的柔性压力传感器与鞋垫相结合，利用控制器单元(MCU)去采集柔性压力传感器的数据，并借助无线传输模块将传感数据上传至移动终端同时利用相应的软件算法来实现计步，进而实现高精度的计步。
[0024]可准确判断左右脚的运动状态并计算步频，还可用于分析脚掌的受力分布情况。该设计将柔性压力传感器与鞋垫相结合，借助MCU处理柔性压力传感器采集到的压力数据，并利用无线传输的方式将压力数据上传至移动终端同时利用相应的软件算法来实现计步。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例中柔性压力传感器与鞋垫组合后的结构图；
[0027]图2为本专利技术实施例中数据采集系统的原理图；
[0028]图3为本专利技术实施例中无线传输系统的原理图；
[0029]图4为本专利技术实施例中移动终端的计步展示界面。
[0030]图5为本专利技术实施例中运动时两只脚的平均受力波形图；
[0031]图6为本专利技术实施例中行走过程单只脚(左脚)受力分布图。
具体实施方式
[0032]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0033]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、
“
前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0034]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0035]本专利技术提供了一种基于柔性压力传感器的高精度计步设备，如图1
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图3所示，包括鞋垫、柔性压力传感器、线性电压转换电路、模数转换器、MCU和移动终端。
[0036]所述鞋垫底侧设置若干柔性压力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性压力传感器的高精度计步设备，其特征在于，包括鞋垫、柔性压力传感器、线性电压转换电路、模数转换器、MCU和移动终端，所述鞋垫底侧设置若干柔性压力传感器，用于在行走时采集脚底的压力数据；所述柔性压力传感器与线性电压转换电路相连接，用于将柔性压力传感器的电阻变化转换为电压变化；所述线性电压转换电路与模数转换器相连接，用于将线性电压转换电路输出的电压信号转换为数字信号；所述模数转换器与MCU相连接，用于对数字信号进行中值滤波得到滤波后的压力数据；所述MCU与移动终端相连接，用于将滤波后的压力数据通过移动终端转换为步数并显示。2.根据权利要求1所述的基于柔性压力传感器的高精度计步设备，其特征在于，所述鞋垫的底侧设置有4个柔性压力传感器，其中两个柔性压力传感器设置在前跖区，另外两个所述柔性压力传感器分别设置在外侧区和足跟区。3.根据权利要求1所述的基于柔性压力传感器的高精度计步设备，其特征在于，所述MCU与移动终端之间通过无线传输系统进行数据传输，所述无线传输系统，用于将滤波后的压力数据以JSON的格式进行数据打包，随后借助WIFI模块将打包好的数据发布至云端，借助云端云消息流转的功能，移动终端便可通过订阅的方式获取云端的数据。4.一种基于柔性压力传感器的高精度计步方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、数据采集应用权利要求1
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3...

【专利技术属性】
技术研发人员：产潇澳，卢晨曦，高源，余森江，胡亮，李领伟，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：