刘家伦 周世通 何程函

（北京精密机电控制设备研究所航天伺服驱动与传动技术实验室 北京市 100076）

1 引言

人体步态监测鞋垫的主要作用为监测人体在行走过程中下肢的各种状态，可应用于外骨骼感知系统或医疗康复等领域。人体在行走过程中，其下肢状态可以大致分为四类，即前期支撑状态、中期支撑状态、后期支撑状态以及摆动状态。根据鞋垫压力点的布置位置以及压力信息采集，可准确识别人体下肢的实时姿态，并预测其运动趋势，可为外骨骼系统或医疗康复设备的人体姿态感知提供数据支撑。

现有步态监测系统多为有线采集，由于人体信号遮挡严重，脚底压力采集实时性要求高，实时传输脚底压力则成为一个难点。同时，由于该类产品常常需要长时间工作，所以对于该种类型的产品的低功耗工作能力也提出较高的要求[1-9]。

为解决上述问题，本文设计了一种低功耗无线通信人体步态监测鞋垫，通过特殊的无线通信方式设计，提升了信号绕射能力，可实现在人体正常行走的状态下，无线数据信号能够克服人体遮挡，实时传输脚底压力数据；同时，在硬件电路上使用超低功耗设计，并设计了睡眠唤醒功能，需要使用时无需按压开关，自动检测通信状态即可开启工作状态，从而实现长时间超低功耗续航。

2 系统组成及结构设计

人体步态监测鞋垫内部主要由鞋垫本体、薄膜压力传感器、主控板、电池及保护壳、柔性天线组成。……