吴旭东, 李伟达, 李 娟, 顾 洪

(苏州大学 机电工程学院 江苏省先进机器人技术重点实验室,江苏 苏州 215021)

0 引 言

足部有人的第二心脏之称,通过检测足底压力分布状况对人体步态进行分析,从而了解人体足部结构、生理功能和动作姿态等重要信息,可为诊断疾病和矫正步行姿态提供依据[1]。目前,步态研究在诸多方面得到实际应用,例如在医疗领域的足外翻、扁平足诊断,在竞技体育中的运动姿态分析,以及为机器人设计提供参考依据等。

当下通过检测足底压力获取步态信息的手段主要分为两类,一种是测力板(台),另一种是测力鞋垫。测力板(台)体积庞大,便携性较差且其测试范围受限,只能作为一种专用设备使用。而测力鞋垫有着体积小,安装方便且不限制受试者活动的特点。但是国内的测力鞋垫[2～4]大多存在传感器分布密度小,位置布置不合理等问题。

因此,本文根据人体足部结构,设计了一种基于多通道足底力采集的步态信息检测鞋垫。通过动态量测受测者站立或行进时足部的压力变化,实现对多种步态信息的分析与处理,对临床和工程应用上的步态检测有重要的实际意义。

1 量测模块设计

1.1 传感元件选型

如图1所示,本文选用压阻式薄膜压力传感器作为传感元件。传感器由两片聚酯薄膜组成,厚约0.2 mm,柔软度高；薄膜内表面铺设导体及半导体感测外部压力,当外力作用在感测区时,半导体的阻值会随外力成比例变化。此外,传感器感测区直径为10 mm,响应频率约为250 Hz,满足足底压力的动态量测需求。……