[发明专利]压电矩阵主动监测步态装置及其工作方法

权利要求书

1.一种压电矩阵主动监测步态装置，其特征在于，包括：中空的鞋底和设置在中空的鞋底的腔体内的压电矩阵主动监测步态模块组；所述压电矩阵主动监测步态模块组包括启动主动监测装置、相连接的主动振动发生装置和监测矩阵、以及微处理器模块；所述启动主动监测装置包括安装在腔体的鞋跟部位的上部的触点开关；所述主动振动发生装置包括高频电压发生电路；所述监测矩阵包括在竖直方向上有间隙的纵向压电组和横向压电组；所述主动监测装置、主动振动发生装置和监测矩阵分别连接微处理器模块；

所述纵向压电组包括在腔体内沿鞋底长度方向平行水平等间距设置的多片纵向长条形弹性片、分别固定在每片纵向长条形弹性片两端的纵向主动振动压电陶瓷和纵向采集信号压电陶瓷；所述横向压电组包括在腔体内沿鞋底宽度方向平行水平等间距设置的多片横向长条形弹性片、分别固定在每片横向长条形弹性片两端的横向主动振动压电陶瓷和横向采集信号压电陶瓷；所述纵向压电组在横向压电组上方；所述主动振动发生装置与纵向主动振动压电陶瓷和横向主动振动压电陶瓷电气连接；所述微处理器模块与纵向采集信号压电陶瓷和横向采集信号压电陶瓷电气连接；

所述微处理器模块包括嵌入式单片机、电池和驱动电路；

其工作方法包括以下步骤：

步骤S1：所述触点开关受力通电之后，主动振动发生装置和微处理器模块开始工作；

步骤S2：所述主动振动发生装置控制纵向主动振动压电陶瓷和横向主动振动压电陶瓷产生额定频率的振动；

步骤S3：所述纵向采集信号压电陶瓷和横向采集信号压电陶瓷将采集到的振动转换为电压信号后输入嵌入式单片机；

步骤S4：所述嵌入式单片机将步骤S2的输入信号的频率和步骤S3采集输出信号的频率进行比较，根据每一长条形弹性片两端频率的差值确定鞋底的受力点。

2.根据权利要求1所述的压电矩阵主动监测步态装置，其特征在于：所述触点开关的触点结构包括一端固定在腔体的鞋跟部位的上部，另一端悬空的金属弹性片，以及位于弹性片悬空端下方的启动触点。

3.根据权利要求1所述的压电矩阵主动监测步态装置，其特征在于，其工作方法还包括：步骤S5：根据鞋底的受力点进行步态的判断。

4.根据权利要求1所述的压电矩阵主动监测步态装置，其特征在于：在步骤S3中，所述纵向采集信号压电陶瓷和横向采集信号压电陶瓷的采集频率大于步频。

5.根据权利要求1所述的压电矩阵主动监测步态装置，其特征在于：在步骤S4中，对多次采集的差值的最大值和最小值进行比较，如小于预设的阈值，则判断为未处于行走状态。