專利名稱:穿戴式足底壓力檢測設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種穿戴式足底壓力檢測設(shè)備，包括鞋墊，其特征在于：該設(shè)備包括壓力傳感模塊，中央處理控制模塊，無線通訊模塊，上位機(jī)，陀螺儀，加速度計(jì)和信號(hào)提示模塊，本實(shí)用新型正是一種方便人們不受地點(diǎn)限制的在人們不論是行走時(shí)還是靜止時(shí)都可以檢測人們足底壓力的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了可穿戴式足底壓力實(shí)時(shí)檢測。
【專利說明】穿戴式足底壓力檢測設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】 [0001] ；本實(shí)用新型設(shè)及一種可穿戴式足底壓力檢測設(shè)備，其通過放置在鞋墊 一側(cè)的壓力檢測器采集壓力，并通過腳部動(dòng)作識(shí)別器件采集腳部姿態(tài)信息來方便使用者在 平時(shí)走路中不受地點(diǎn)限制，是一種足底壓力檢測設(shè)備和方法。
[0002]

【背景技術(shù)】；足底壓力的分布可W反映出人們不同程度的姿態(tài)，足底壓力可W應(yīng)用 在各個(gè)領(lǐng)域中，例如，足底壓力分布可W幫助通過檢測潰瘍高危區(qū)域來區(qū)分糖尿病人與非 糖尿病人、進(jìn)行骨科的足病診、在康復(fù)訓(xùn)練中檢測行走姿態(tài)判斷病人恢復(fù)程度W及為下肢 疾病康復(fù)提供解決方案等，同時(shí)在刑事偵破中，判斷人們身高體重等信息W及地面互動(dòng)游 戲中都有所應(yīng)用。但目前的檢測設(shè)備都不理想。 實(shí)用新型內(nèi)容：
[0003] 實(shí)用新型目的；本實(shí)用新型提供一種穿戴式足底壓力檢測設(shè)備，其目的是解決W 往的足底檢測裝置不理想的問題，使人們在走路或者運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)時(shí)檢測足底壓力信息并 通過壓力、加速度等信息進(jìn)行姿態(tài)預(yù)測及時(shí)反映人體的相關(guān)身體信息，本申請?zhí)峁┮环N在 腳底加入壓力檢測器、加速度計(jì)和巧螺儀的可穿戴式足底壓力檢測設(shè)備，方便人們不受地 點(diǎn)限制隨時(shí)可W知道健康預(yù)測狀況，姿態(tài)預(yù)測可W應(yīng)用在一些老人的防摔倒等方面，既可 W在上位機(jī)中實(shí)時(shí)觀察分析結(jié)果，也可W隨身攜帶本設(shè)備。
[0004] 技術(shù)方案：
[0005] 一種穿戴式足底壓力檢測設(shè)備，包括鞋墊，其特征在于：該設(shè)備包括壓力傳感模 塊，中央處理控制模塊，無線通訊模塊，上位機(jī)，巧螺儀，加速度計(jì)和信號(hào)提示模塊，該壓力 傳感模塊位于鞋墊上與腳接觸的部位，壓力傳感模塊、巧螺儀和加速度計(jì)連通過連接線與 中央處理控制模塊連接，中央處理控制模塊，通過無線傳輸與上位機(jī)進(jìn)行通信，上位機(jī)連接 信號(hào)提示模塊。
[0006] 信號(hào)提示模塊由一個(gè)L邸顯示燈和一個(gè)蜂鳴器組成。
[0007] 優(yōu)點(diǎn)及效果；本實(shí)用新型提供一種穿戴式足底壓力檢測設(shè)備，包括鞋墊，其特征在 于；該設(shè)備包括壓力傳感模塊，中央處理控制模塊，無線通訊模塊，上位機(jī)，巧螺儀，加速度 計(jì)和信號(hào)提示模塊，本申請除了檢測足底的壓力信息，還能根據(jù)巧螺儀和加速度計(jì)測得的 角速度分析腳部所呈現(xiàn)的姿態(tài)，簡單的預(yù)測人們行走的趨勢，根據(jù)該些信息預(yù)測使用者想 要開始行走的趨勢，并根據(jù)開始行走的趨勢進(jìn)行初始化，給出信號(hào)提示并且本設(shè)備開始工 作，在與其他可穿戴式設(shè)備一起使用時(shí)，避免因?yàn)槎喾N設(shè)備的不同時(shí)工作而對使用者造成 行走障礙，如果各個(gè)設(shè)備之間沒有同時(shí)協(xié)調(diào)好而開始工作則會(huì)造成摔倒等現(xiàn)象，除此之外 該樣的設(shè)計(jì)還可W節(jié)約電源。目前各種可穿戴式設(shè)備的研發(fā)技術(shù)日益先進(jìn)，可W預(yù)見在不 久的將來各種新式可穿戴設(shè)備將可能改變?nèi)藗兊纳罘绞健６緦?shí)用新型正是一種方便人 們不受地點(diǎn)限制的在人們不論是行走時(shí)還是靜止時(shí)都可W檢測人們足底壓力的設(shè)備，實(shí)現(xiàn) 了可穿戴式足底壓力實(shí)時(shí)檢測。

【附圖說明】

：
[000引圖1為本實(shí)用新型中可穿戴式足底壓力檢測設(shè)備力敏電阻排布的俯視圖；
[0009] 圖2為本實(shí)用新型中腳底走路所用到主要肌肉分布圖。
[0010] 圖3為本實(shí)用新型中腳運(yùn)動(dòng)時(shí)壓力檢測器的工作原理圖。
[0011] 圖4為本實(shí)用新型中中央處理控制模塊與上位機(jī)進(jìn)行通信的工作示意圖。
[0012] 圖5為本實(shí)用新型中各模塊連接示意圖。

【具體實(shí)施方式】 [0013] ：下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明：
[0014] 本實(shí)用新型的外部結(jié)構(gòu)如圖1所示。在外觀上，本實(shí)用新型是在鞋墊一側(cè)有八個(gè) 壓力檢測電阻排布在人們走路時(shí)主要肌肉部位W及解剖特征區(qū)，該樣排布除去了數(shù)據(jù)冗余 又保證了壓力信息的準(zhǔn)確性。
[0015] 本實(shí)用新型所描述的可穿戴式足底壓力檢測設(shè)備如圖3所示。本設(shè)備包括壓力傳 感模塊1，中央處理控制模塊2,無線通訊模塊3,上位機(jī)4,巧螺儀5,加速度計(jì)6,信號(hào)提示 模塊7,壓力傳感模塊、巧螺儀5和加速度計(jì)6連通過連接線與中央處理控制模塊連接，該壓 力傳感模塊由八個(gè)壓力感應(yīng)器組成并位于鞋墊一側(cè)與腳接觸的部位，通過連接線與中央處 理控制模塊連接，中央處理控制模塊可W自行處理數(shù)據(jù)，也可W通過無線傳輸與上位機(jī)進(jìn) 行通信，上位機(jī)進(jìn)行精密的數(shù)據(jù)計(jì)算。信號(hào)提示模塊由一個(gè)L邸顯示燈和一個(gè)蜂鳴器組成。
[0016] 本實(shí)用新型所描述可穿戴式足底壓力檢測設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示。壓力傳感 模塊的力敏電阻矩陣、巧螺儀、加速度計(jì)、供電模塊連接至中央處理控制模塊，中央處理控 制模塊通過無線傳輸模塊與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，上位機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，信號(hào)提示 模塊顯示信號(hào)。中央處理模塊處理來自力敏電阻、巧螺儀、加速度計(jì)的足底壓力分布信息W 及角度姿態(tài)信息，然后判斷是否符合已設(shè)定好的參數(shù)范圍內(nèi)，在使用上位機(jī)的情況下通過 上位機(jī)繪制曲線，在不使用上位機(jī)的情況下由中央處理控制模塊存儲(chǔ)模塊讀取數(shù)據(jù)，判斷 使用者的運(yùn)動(dòng)趨勢；供電模塊負(fù)責(zé)給整個(gè)電路供電。
[0017] 本實(shí)用新型的實(shí)施方法如下：
[0018] (1)當(dāng)腳掌與鞋墊上的壓力傳感模塊接觸時(shí)，壓力傳感模塊內(nèi)所包含的力敏電阻 值R會(huì)隨施加在其上的壓力值f而發(fā)生變化，R與f之間根據(jù)電阻材料的不同存在特定的 非線性關(guān)系。壓力傳感模塊與中央處理控制模塊連接，W監(jiān)測腳掌與鞋墊之間產(chǎn)生的壓力 變化，中央處理控制模塊讀取壓力模塊中每個(gè)力敏電阻兩端的電壓值V。，并通過公式1計(jì)算 出力敏電阻R的值：
[0019] = … R + r
[0020] 其中r為與力敏電阻串聯(lián)的分壓電阻。當(dāng)力敏電阻上有壓力變化時(shí)，中央處理模 塊會(huì)實(shí)時(shí)返回一個(gè)介于0到N之間的數(shù)值，其中，N的值與處理器的位數(shù)n有關(guān)（N = 2D-1)， 而Vi為中央處理模塊可W檢測的電壓的最大值，因此壓力傳感模塊檢測到的電壓值與其電 阻呈現(xiàn)W下關(guān)系：
[002U 民=:' 。） Vj - N
[0022] 人們在抬腿、走路等呈現(xiàn)不同姿態(tài)時(shí)，腳踩在壓力傳感模塊的力度不同，力敏電阻 采集到的壓力信息隨著人們腳部的運(yùn)動(dòng)有所變化，通過采集由多個(gè)力敏電阻排布構(gòu)成壓力 傳感模塊上的壓力分布值，便可得到足底壓力分布信息。
[0023] (2)利用巧螺儀與加速度計(jì)互相配合，加速度計(jì)在較長時(shí)間測量精準(zhǔn)，而在較短時(shí) 間內(nèi)由于信號(hào)噪聲而有誤差存在，巧螺儀在較短時(shí)間內(nèi)比較精準(zhǔn)，但是在較長時(shí)間則會(huì)有 漂移而產(chǎn)生的誤差，因此兩者結(jié)合可W在時(shí)間點(diǎn)與時(shí)間段內(nèi)都準(zhǔn)確測量人們行走時(shí)在x、y、 Z軸上的角速度0,，0y，及加速度ay，ay，a,，利用中央處理控制模塊使用ARIA計(jì)算模 型迭代，計(jì)算如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種穿戴式足底壓力檢測設(shè)備，包括鞋墊，其特征在于：該設(shè)備包括壓力傳感模塊 (1)，中央處理控制模塊（2)，無線通訊模塊（3)，上位機(jī)（4)，陀螺儀（5)，加速度計(jì)（6)和信 號(hào)提示模塊（7)，該壓力傳感模塊位于鞋墊上與腳接觸的部位，壓力傳感模塊、陀螺儀（5) 和加速度計(jì)（6 )通過連接線與中央處理控制模塊連接，中央處理控制模塊，通過無線傳輸與 上位機(jī)進(jìn)行通信，上位機(jī)連接信號(hào)提示模塊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿戴式足底壓力檢測設(shè)備，其特征在于：信號(hào)提示模塊由一 個(gè)LED顯示燈和一個(gè)蜂鳴器組成。
【文檔編號(hào)】G01L1-20GK204293160SQ201420391945
【發(fā)明者】辛義忠, 劉楚紅 [申請人]辛義忠