[发明专利]压电矩阵主动监测步态装置及其工作方法

说明书

本发明提出一种压电矩阵主动监测步态装置及其工作方法，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。其通过成本低廉的压电陶瓷作为传感装置，在采用较少的传感器和较低的成本的情况下，实现相对较高的检测精度。

技术领域

本发明涉及步态监测领域，尤其涉及一种压电矩阵主动监测步态装置及其工作方法。

背景技术

在步态监测领域存在的一个矛盾，如果需要步态测量相对准确，则需要测量的传感器精度高且数量多，这就导致成本高；如果为了降成本，则需要降低传感器的精度及数量，但这样导致步态测试存在较大误差。

目前对步态监测较准确的方案比如利用肌电信号的方法监测步态，如“基于粒子群优化-支持向量机的肌电信号步态识别方法:, CN104107042A[P]. 2014.”，或者利用视觉的方法监测步态“基于完全矫正Boosting和子空间学习算法的步态识别方法:,CN107103296A[P]. 2017.”“一种基于Kinect的视角不变性步态识别方法:, CN 106295544A[P]. 2017.”等等，或者在身体上安装传感器监测步态，例如“佚名. 一种基于惯性传感器的步态识别方法:, CN 104729507 A[P]. 2015.”等等。这些方案都存在成本较高的问题。

或者用成本较低的方法是在鞋底安装传感器，从而监测步态，如“ 一种用于假肢控制的穿戴式鞋底压力采集装置:, CN102670218A[P]. 2012.”“ 一种辅助筛查帕金森症的异常步态识别方法:, CN104834888A[P]. 2015.”又存在监测精度不足的问题。

在现有的技术中，利用肌电信号的方法其传感器成本高，且由于肌电的检测及肌电产生不仅仅产生于步态，存在误判；利用视觉的方法检测步态，其应用范围只能在视觉传感器可以检测的范围，常用于康复医院的使用；在身体上安装传感器检测步态，其精度取决于传感器的精度及安装的部位，且依赖于较为复杂的算法；在鞋底安装传感器检测步态，成本较低，且方便携带和使用，但其精度较低。

发明内容

本发明采用通过在鞋底实现一套全新设计的压电陶瓷监测装置，在保持了低成本的同时，大大提高了精度，且可以不依赖于复杂的算法即可实现步态的精确数据化。

其具体采用以下技术方案：

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。

优选地，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。

优选地，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。