[发明专利]跑鞋三维测力鞋钉

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维力测力鞋钉组件，特别是一种能够感测跑鞋鞋钉在空间中受到的力，并在该空间中沿相互正交的三个方向分解的三维传感器，属传感器领域。

背景技术

人体运动时，在自身重力的作用下，足底受到一个地面的反作用力，这个力就是足底压力。当人体运动状态发生变化时，足底压力和压强分布都会发生相应的改变。通过对人体在静止或动态过程中的足底压力和压强分布的研究，可以揭示步态的运动特性和动力性特征。通过对不同状态下的足底压力参数进行分析研究，可以揭示不同的足底压力分布特征和模式与人体运动的关系。为获取短跑、跨栏等项目中运动员的步频、支撑时间、腾空时间及用力大小等技术参数，研究一种可用于同时测量鞋地间三维相互作用力的新型传感鞋钉。

现阶段，市场已有几种足底压力分布测量系统，如德国Novel公司的Pedar、美国Tekscan公司的F-Scan、比利时Rsscan公司的insole和德国Medilogic公司的足底压力测量系统等等。上述测量系统所采用的传感器技术各有千秋，主要采用了压敏半导体传感器技术、压敏电阻式传感器技术和压变电容式传感器技术。具体产品中的传感器阵列主要采用了网格状布置，以达到较大的有效测量面积。

上述已经取得实际应用的足底压力测量领域的各类传感器都局限于垂直于足底方向的一维压力，有关用于足底与鞋底、地面的切向方向压力检测的传感器系统还不成熟。目前产品的另一个局限在与还不能胜任田径运动员剧烈活动状态下足底三维压力的测量。

本发明所提出的能够将足底在空间中所受到的力在该空间中沿固定角度的分解的鞋钉套件，能够同时测量鞋钉所承受的垂直方向的力以及足底所承受的切向方向的力，而且能够获得运动员剧烈活动状态下足底的有效三维压力数据。

发明内容

本发明涉及一种跑鞋三维测力鞋钉组件，能传感三维力，用在跑鞋上能够传感足底在空间中所受到的力在该空间中沿相互正交的三个方向的分解力。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种跑鞋三维测力鞋钉组件，包括一个鞋钉、测力薄膜及其引出导线，其特征在于：

a.一个传力三棱锥台前端中心螺孔与所述鞋钉上端的螺柱旋配；

b.一个受力槽顶盖作为所述传力三棱锥台的外壳，传力三棱锥台的三个锥侧面与所述受力槽顶盖的内腔三个锥侧面相匹配；

c.所述传力三棱锥台顶部与受力槽顶盖内腔顶面之间留有空间，且受力槽顶盖上有穿孔；以便引出所述测力薄膜的引出导线；

d.所述传力三棱锥台通过一个封装挡板推压而嵌入所述受力槽顶盖中，并用螺栓穿过封装挡板旋入受力槽顶盖上的螺栓孔固定连接成为一个封闭整体；

e.在所述传力三棱锥台的锥侧面上粘贴所述测力薄膜，测力薄膜的连接引出导线从受力槽顶盖上穿孔中引出。

上述的传力三棱锥台锥侧面上粘贴的测力薄膜共有三块，沿三个锥侧面均布，所述受力槽顶盖端面的穿孔为一个，穿孔的圆心即为受力槽顶盖圆柱体中心，螺栓孔共三个沿圆周均匀分布，而且三个螺栓孔对应封装挡板上的三个过孔。

上述的测力薄膜材料为高分子材料聚偏氟乙烯。

上述引出导线为低噪声的导线。

上述鞋钉为标准跑鞋鞋钉。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性和显著优点：

本发明提供的三维测力鞋钉组件体积小巧，重量轻；对鞋底挤压所产生的维间干扰很小，可以使得误差积累减少，提高精度；每个鞋钉只要三路引线，便于鞋上安装；而且前端不需生产配套鞋钉，用标准跑鞋鞋钉即可方便更换。通过标定三个锥侧面上粘贴的测力薄膜的受力情况，能得到垂直斜面的方向的力；又传力三棱锥台锥侧面角度为已知，通过计算三个薄膜受力参数进而能够感测鞋钉在空间中所受到的力在该空间中沿相互正交的三个方向的大小。

附图说明

图1是本发明一个实施例跑鞋三维测力鞋钉组件的零件分解示意图。图中图a为受力槽顶盖剖面图，图b为传力三棱锥台、封装挡板和鞋钉的组合图，图c为图b的俯视图。

图2是传力三棱锥台的俯视图。

图3是图2示例中传力三棱锥台的B-B剖视图及鞋钉剖视图。

图4是受力槽顶盖的仰视图。

图5是图4示例中受力槽顶盖的C-C剖视图。

图6是传力三棱锥台受力情况的力示意图。

图7是计算三棱台受力角度示意图。

图8是测量三维力要确定的空间坐标示意图。

具体实施方式

本发明的一个优选实施例结合附图详述如下：