[发明专利]一种步态触觉信息测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物特征识别领域，具体为一种步态触觉信息测量装置及测量方法。

背景技术

行走（包括站、跑）是最常见的人体运动现象，是运动生物力学学科的重要研究内容。在体育科研、生物力学工程和医疗康复领域内，经常需要准确知道人体行走或运动时，人体足底与地面间的三个方向作用力/力矩、足底与地面的接触状况，足底的所受压力的分布情况，以期获得步态分析、体育科研、体育训练指导、医疗科研、残体康复训练指导的科学依据。三维测力台和足底压力分布测量装置正是基于这种需求上开发的两种测量仪器。目前，测试足-地界面触觉信息的方法（装置）主要基于上述仪器。

长期以来，对于步态触觉信息的测试、分析一直是分为两个方面进行：接触形态、矢量接触力。对应的仪器主要是足底压力分布、多维测力台。其中，足底压力分布经历了脚印法、直接形像化技术、压力平板、多负载单元及压力鞋（垫）等阶段。脚印法利用人足在接触面留下的足印或痕迹,粗略判断足底各部位受力情况，简单易行，历史悠久，但只能记录足底的压力峰值,只能定性，无法定量。直接形象化技术利用照相机拍摄足底在玻璃下的足印影像, 通过图像分析技术获得足底受力的分布情况，受成像环境制约，获得的影像灰度变化、分辨率有限，也是一种定性测量技术，无法得出准确的测试结果。压力平板、压力鞋（垫）利用力敏传感技术，通过力敏传感器将足底各部位的压力变化转换为电信号,再经由信号调理、模数转换、数据采集技术，变成可供计算机识别的数字信号，计算机分析软件获取该信号后，经过一定的运算，得出力值，再以图像、表格等形式展现出来。根据传感器的工作原理，足底压力分布测量传感器可分为电阻式、压电式和电容式。根据传感器的结构形态，可以分为压力平板和压力鞋垫两种。压力平板用于测量足—地界面接触信息, 压力鞋垫则用于足——鞋界面接触信息检测。测力平台同样利用力敏传感技术，检测作用在台面上的空间三维力（Fx，Fy，Fz）及其变化信息。并经过专业软件的计算、分析，可以获三个力矩（Mx，My，Mz），作用力中心坐标COP，纯扭矩Tz、运动速度、加速度、纵跳高度、功率等多项动、静态指标。

矢量接触力、接触形态是触觉信息两个有机组成部分。使用上述单个设备获取的信息，不能完整的反映运动过程中的步态触觉特征，难以全面、精确描述足部与支撑面接触状况的本质规律。为了解决这种不足，研究人员需要同时选用不同厂商的两类设备，通过外部触发同步的办法获取完整的步态触觉信息。存在测试条件复杂、仪器配合不便、同步误差、分析过程复杂等多方面不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种步态触觉信息测量装置及测量方法，以解决现有技术的步态测量装置和方法存在的测试条件复杂、仪器配合不便、同步误差、分析过程复杂的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种步态触觉信息测量装置，包括有计算机，其特征在于：还包括有触觉信息测试台、集成式的信号调理采集电路，所述触觉信息测试台包括上、下夹板，所述上、下夹板之间夹持有多个应变式感测传感器，所述上夹板上表面设置有柔性阵列传感器，所述柔性阵列传感器为多个压敏传感器构成的传感器阵列，所述信号调理采集电路与所述计算机通讯连接，信号调理采集电路同步采集六分量支撑力测试台中多个应变式感测传感器以及柔性阵列传感器的信号，并传输到计算机进行分析与处理，以提取空间三维力Fx，Fy，Fz，三维力矩Mx、My、Mz，作用力中心坐标COP，纯扭矩Tz、运动速度、加速度、接触图像、压力图谱、压力中心轨迹、最大压力、压力-时间积分以及功率谱。

所述的一种步态触觉信息测量装置，其特征在于：所述柔性阵列传感器的敏感点呈阵列分布，敏感点的点阵密度为4点/cm²。

所述的一种步态触觉信息测量装置，其特征在于：所述应变式感测传感器有四个，分别夹持在上、下夹板之间位于上、下夹板四角位置，并支撑所述上夹板。

所述的一种步态触觉信息测量装置，其特征在于：多个触觉信息测试台通过以太网级联构成步态触觉信息测量通道。