一种刚性可调节的足底测压装置

1.本发明涉及人体数据信息采集技术领域，具体而言，涉及一种刚性可调节的足底测压装置。


背景技术：

2.现代医疗康复辅助治疗中，人体步态信息是医生判断患者康复情况的重要依据之一，检测足底压力是步态分析的一个重要组成部分，是分析异常足底应立分布和步态的基础。
3.传统的足底压力测量多采用压力测试板或足底压力测试鞋(垫)。其中，压力测试板其测试系统仅限于专用鞋或裸足测量，不具备穿戴性，存在较大的局限性。压力鞋(垫)虽然较压力板相比灵活性更好，不受运动范围和地点限制，但容易在检测过程中产生较大滑移，影响检测准确度，而且无法根据脚底的不同大小进行适配，也具有一定的局限性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种刚性可调节的足底测压装置，以解决现有的足底压力测量装置存在的使用局限性大且检测准确度不佳的问题。
5.为解决上述问题，本发明首先提供了一种刚性可调节的足底测压装置，可套装于鞋体，包括鞋套本体和数据处理通信单元，鞋套本体包括脚趾压力检测部、脚掌压力检测部以及脚跟压力检测部；脚趾压力检测部前端设有用于容置并限位鞋体前端的第一限位结构，脚趾压力检测部后端与脚掌压力检测部前端相连接，脚趾压力检测部上安装有多个第一压力检测部件；脚掌压力检测部后端与脚跟压力检测部前端之间通过可伸缩部件相连接，脚掌压力检测部上安装有多个第二压力检测部件；脚跟压力检测部后端设有用于与鞋体后端相抵的第二限位结构，脚跟压力检测部上安装有多个第三压力检测部件；数据处理通信单元安装于鞋套本体，数据处理通信单元分别与第一压力检测部件、第二压力检测部件、第三压力检测部件以及外界数据接收终端相连接。
6.采用上述技术方案，将检测装置设计为鞋套式结构，可以将装置套装于鞋体，并且利用可伸缩部件的伸缩性对装置进行适应性的调整，使得装置能够适用于所有规格尺寸的鞋体，再通过第一限位结构和第二限位结构对鞋体进行限位固定，防止出现滑移而影响压力检测，不仅具有良好的普适性，而且能够保证压力检测的准确度。
7.进一步的，上述第一限位结构包括第一限位罩，第一限位罩面向脚掌压力检测部的一侧敞口，第一限位罩内壁的顶部设有用于限位鞋体的第一限位面。
8.采用上述技术方案，利用限位罩包覆限位鞋体前端，并且利用第一限位面防止鞋体相对于装置向上移动，确保了装置与鞋体连接的稳定性，保证了压力检测的准确度。
9.进一步的，上述第一限位罩的内壁安装有第四压力检测部件，第四压力检测部件与数据处理通信单元相连接。
10.采用上述技术方案，增设第四压力检测部件，可以对脚趾的压力进行检测反馈，进
一步为步态分析提供基础数据，提高康复治疗的辅助作用。
11.进一步的，可伸缩部件为弹性件，脚掌压力检测部设有第一安装槽，脚跟压力检测部设有第二安装槽，弹性件前端至少部分安装于第一安装槽内，后端至少部分安装于第二安装槽内。
12.采用上述技术方案，利用弹性件作为可伸缩部件，结构简单，易于实现，并且将弹性件部分位于第一安装槽和第二安装槽内，保证了弹性件的安装稳定性，而且能够提高脚趾压力检测部和脚掌压力检测部的连接稳定性。
13.进一步的，脚趾压力检测部与脚掌压力检测部通过连接机构相连接，连接机构被构造为可使脚趾压力检测部和脚掌压力检测部所呈角度可调。
14.采用上述技术方案，针对不同形状的鞋体，利用该连接机构可以调整脚趾压力检测部和脚掌压力检测部之间的夹角，进一步提高产品的适应性，确保压力检测的准确。
15.进一步的，连接机构包括连接螺栓和锁紧螺母；脚趾压力检测部设有两间隔设置的第一连接耳，第一连接耳设有第一安装通孔，脚掌压力检测部设有位于两个第一连接耳之间的第二连接耳,第二连接耳设有第二安装通孔；连接螺栓一端穿过两个第一安装通孔和第二安装通孔，并被锁紧螺母锁紧。
16.采用上述技术方案，利用连接螺栓和锁紧螺母的配合实现脚趾压力检测部和脚掌压力检测部的连接，不仅结构简单，便于拆装，而且需要调整脚趾压力检测部和脚掌压力检测部的夹角时，直接解除连接螺栓和锁紧螺母后即可进行调整，操作方便。
17.进一步的，至少一个第一压力检测部件、第二压力检测部件和第三压力检测部件通过一连接线路与数据处理通信单元相连接；脚趾压力检测部设有供连接线路穿过的第一过线槽，脚掌压力检测部设有供连接线路穿过的第二过线槽，脚跟压力检测部设有供连接线路穿过的第三过线槽，第一过线槽的出线端与第二过线槽的进线端相对设置，第二过线槽的出线端与第三过线槽的进线端相对设置。
18.采用上述技术方案，第一过线槽、第二过线槽和第三过线槽形成一个过线整体，共同容置一个连接线路，简化过线结构。
19.进一步的，第一过线槽、第二过线槽和第三过线槽的宽度大于等于两倍的连接线路的径向尺寸。
20.采用上述技术方案，可以对连接线路进行预留卷线，防止脚掌压力检测部和脚跟压力检测部之间的距离增大时损伤线路。
21.进一步的，沿背离脚趾压力检测部的方向上，脚掌压力检测部依次包括相邻的跖骨区和足中区；跖骨区内的第二压力检测部件的数量小于足中区内的第二压力检测部件的数量；足中区内的第二压力检测部件的数量小于等于脚趾压力检测部内的第一压力检测部件的数量，并小于等于脚跟压力检测部内的第三压力检测部件的数量。
22.采用上述技术方案，根据人体足底压力分布情况对各检测部件的数量分布做出优化设计，确保压力传感器的布局合理。
23.进一步的，脚掌压力检测部的两侧均设有用于限制鞋体侧部的第一限位挡壁；和/或，脚跟压力检测部的相对两侧均设有用于限制鞋体侧部的第二限位挡壁。
24.采用上述技术方案，利用第一限位挡壁和第二限位挡壁能够进一步提高鞋套本体与鞋体之间连接后的稳定性。
附图说明
25.为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
26.图1为本发明实施例提供的刚性可调节的足底测压装置的结构示意图；
27.图2为本发明实施例提供的刚性可调节的足底测压装置的俯视图；
28.图3为本发明实施例提供的刚性可调节的足底测压装置的数据处理通信单元的结构示意图。
29.附图标记说明：
30.100-鞋套本体；
31.110-脚趾压力检测部；111-第一限位结构；112-第一压力检测部件；113-第一连接耳；114-第一过线槽；
32.120-脚掌压力检测部；121-第二压力检测部件；122-第一安装槽；123-第二连接耳；124-第二过线槽；125-跖骨区；126-足中区；127-第一限位挡壁；
33.130-脚跟压力检测部；131-第二限位结构；1311-避让孔；132-第三压力检测部件；133-第二安装槽；134-第三过线槽；135-第二限位挡壁；
34.140-可伸缩部件；
35.150-连接机构；151-连接螺栓；152-锁紧螺母；
36.200-数据处理通信单元。
具体实施方式
37.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
38.基于传统足底压力检测结构存在的不具备穿戴性、局限性差等问题，本实施例提供了能够套装于鞋体上可穿戴的刚性可调节的足底测压装置，以解决传统足底压力检测结构存在的上述弊端。
39.结合附图1所示，本实施例提供的刚性可调节的足底测压装置主要包括鞋套本体100和数据处理通信单元200两大部分，其中本实施例的鞋套本体100作为压力检测基础以及数据传利通信单元的安装基础，而本实施例的数据处理通信单元200主要用于接收检测到的压力信号，并对压力信号进行处理，然后将处理后的数据传输给外界数据接收终端(上位机)。
40.本实施例的鞋套本体100包括脚趾压力检测部110、脚掌压力检测部120以及脚跟压力检测部130，脚趾压力检测部110、脚掌压力检测部120以及脚跟压力检测部130的主体可以是图中近似于板状的结构；其中，本实施例的脚趾压力检测部110前端设有用于容置并限位鞋体前端的第一限位结构111，脚趾压力检测部110后端与脚掌压力检测部120前端相连接，脚趾压力检测部110上安装有多个第一压力检测部件112。本实施例的脚掌压力检测部120后端与脚跟压力检测部130前端之间通过可伸缩部件140相连接，脚掌压力检测部120
上安装有多个第二压力检测部件121。本实施例的脚跟压力检测部130后端设有用于与鞋体后端相抵的第二限位结构131，脚跟压力检测部130上安装有多个第三压力检测部件132。优选的，本实施例上述的第一压力检测部件112、第二压力检测部件121和第三压力检测部件132均为刚性压力传感器，刚性压力传感器能够防止滑移，并且刚性压力传感器的形状可以是圆柱状，且在各个检测部上的高度不大于10mm，以防止穿戴不便。
41.本实施例的数据处理通信单元200安装于鞋套本体100，具体的可以是安装在第二限位结构131的后侧，并通过其壳体进行保护，当然也可以采用其他安装方式或者安装位置，对此本实施例不进行一一描述，本实施例的数据处理通信单元200分别与第一压力检测部件112、第二压力检测部件121、第三压力检测部件132以及外界数据接收终端相连接。
42.结合附图3所示，优选的，本实施例的数据处理通信单元200包括信号调理滤波电路、ad转换电路、多路模拟开关、处理器和无线通信模块；其中，本实施例的信号调理滤波电路用于对第一压力检测部件112、第二压力检测部部件、第三压力检测部件132等部件检测的压力数据进行信号调理和滤波放大，本实施例的ad转换电路用于将滤波放大后的模拟信号转换为数字信号，本实施例的多路模拟开关用于实现采样通道的依次导通，最后，本实施例的处理器用于对信号调理及滤波电路输出的数据进行数字化处理、保存和打包，并将处理后的数据通过无线通信模块发送至上位机，无线通信模块可以是蓝牙。
43.上述结构的刚性可调节的足底测压装置在进行检测时套装于鞋体，在需要调整装置整体长度来适应不同尺寸的鞋体时，利用可伸缩部件140的伸缩性对装置进行适应性的调整，在装置与鞋体安装固定后，再通过第一限位结构111和第二限位结构131对鞋体进行限位固定，防止出现滑移而影响压力检测，然后受试者穿戴好足底压力装置，做完整的步态运动，利用第一压力检测部件112、第二压力检测部件121和第三压力检测部件132进行静态和动态压力检测，检测后的数据经过数据处理发送单元进行处理和转换等，最后发送给外界数据接收终端，即上位机；整个检测过程方便、快捷、稳定，不仅具有良好的普适性，而且能够保证压力检测的准确度。
44.再结合附图1所示，本实施例的第一限位结构111为第一限位罩，第一限位罩面向脚掌压力检测部120的一侧敞口，第一限位罩内壁的顶部设有用于限位鞋体的第一限位面(图中未示出)，优选的，该第一限位面可以是与脚趾压力检测部110平行或者呈一定的角度，以便适配鞋体结构。在完成本实施例的刚性可调节的足底测压装置与鞋体的安装后，利用限位罩包覆限位鞋体前端，并且利用第一限位面防止鞋体相对于装置向上移动，确保了装置与鞋体连接的稳定性，保证了压力检测的准确度。
45.另外，还可以在本实施例的第一限位罩的内壁安装有第四压力检测部件(图中未示出)，第四压力检测部件与数据处理通信单元200相连接，增设的第四压力检测部件与上述压力检测部件结构相同，可以对脚趾处的侧部压力进行检测反馈，进一步为步态分析提供基础数据，提高康复治疗的辅助作用。
46.本实施例的第二限位结构131为一个垂直安装于脚跟压力检测部130的近似于板状的结构，第二限位结构131的下部可以开设有避让孔1311，进而用于容纳鞋体后端的部分结构。
47.结合附图1和附图2所示，本实施例的可伸缩部件140为弹簧或者弹片等弹性件，相应的，本实施例在脚掌压力检测部120设有第一安装槽122，脚跟压力检测部130设有第二安
装槽133，弹性件前端至少部分安装于第一安装槽122内，后端至少部分安装于第二安装槽133内，即弹性件靠近脚掌压力检测部120的一部分位于第一安装槽122内，弹性件靠近脚跟压力检测部130的一部分位于第二安装槽133内，弹性件具体的安装方式不限，只要能够实现固定即可。
48.如此设置，采用弹性件作为可伸缩部件140，结构简单，易于实现，并且将弹性件部分位于第一安装槽122和第二安装槽133内，保证了弹性件的安装稳定性，而且能够提高脚趾压力检测部110和脚掌压力检测部120的连接稳定性。
49.再结合附图1和附图2所示，脚趾压力检测部110与脚掌压力检测部120通过连接机构150相连接，并且，本实施例的连接机构150被构造为：能够使脚趾压力检测部110和脚掌压力检测部120所呈角度可调。如此一来，针对不同形状的鞋体，利用该连接机构150可以调整脚趾压力检测部110和脚掌压力检测部120之间的夹角，进一步提高装置对不同形状鞋体的适应性，确保压力检测的准确。
50.结合附图2所示，优选的，本实施例的连接机构150包括连接螺栓151和锁紧螺母152；为了实现连接螺栓151的安装，本实施例的脚趾压力检测部110设有两间隔设置的第一连接耳113，并且在第一连接耳113上开设有第一安装通孔(图中未标识)，相应的，本实施例的脚掌压力检测部120设有位于两个第一连接耳113之间的第二连接耳123，在第二连接耳123上开设有第二安装通孔(图中未标识)，第一安装通孔和第二安装通孔的轴向与鞋套本体100的长度方向垂直；在装配时，本实施例的连接螺栓151一端穿过两个第一安装通孔和第二安装通孔，并被锁紧螺母152锁紧，进而完成脚趾压力检测部110和脚掌压力检测部120的连接固定，不仅结构简单，便于拆装，而且需要调整脚趾压力检测部110和脚掌压力检测部120的夹角时，直接解除连接螺栓151和锁紧螺母152的连接后，即可调整脚趾压力检测部110和脚掌压力检测部120的角度，调整后再次通过锁紧螺母152锁紧连接螺栓151即可，操作方便。
51.当然，本实施例的连接机构150的结构形式不限于此，其他能够调整角度的机构也在本实施例的可选范围之内，例如通过铰链和能够制动铰链或解除制动的锁紧部件来形成连接机构150。
52.再结合附图2所示，为了确保压力检测数据传输的稳定性且降低成本，本实施例将各压力检测部件与数据处理通信单元200设计为线路连接，并且对走线结构进行优化，具体的，是至少一个第一压力检测部件112、第二压力检测部件121和第三压力检测部件132通过一连接线路(图中未示出)与数据处理通信单元200相连接，例如图中所示，将两个第一压力检测部件112、多个第二压力检测部件121以及多个第三压力检测部件132共同连接一个连接线路在左侧走线，将另一个第一压力检测部件112、另外多个第二压力检测部件121以及另外多个第三压力检测部件132共同连接一个连接线路在右侧走线。
53.相应的，在本实施例的脚趾压力检测部110左侧均设有供左侧连接线路穿过的第一过线槽114，在脚掌压力检测部120左侧设有供左侧连接线路穿过的第二过线槽124，在脚跟压力检测部130左侧设有供左侧连接线路穿过的第三过线槽134，右侧同理，并且将同一侧的第一过线槽114的出线端与第二过线槽124的进线端相对设置，第二过线槽124的出线端与第三过线槽134的进线端相对设置，使得第一过线槽114、第二过线槽124和第三过线槽134形成一个过线整体，共同容置一个连接线路，简化过线结构。
54.另外，为了方便对连接线路进行预留卷线，防止脚掌压力检测部120和脚跟压力检测部130之间的距离增大时损伤线路，本实施例将第一过线槽114、第二过线槽124和第三过线槽134的宽度大于等于两倍的连接线路的径向尺寸。
55.再结合附图2所示，本实施例还对各个压力检测部的压力检测部件的数量和分布进行设计，使得其更符合人体足底压力分布情况，提高检测的准确度，具体的是根据人体在静止状态下足底压力主要分在足跟、前脚掌和脚趾三个区域，同时在人体行进过程中，这三个区域的压力值也会有显著的变化，对于前脚掌的压力分布可以进一步划分。
56.因此本实施例在沿背离脚趾压力检测部110的方向上，将脚掌压力检测部120依次分为相邻的跖骨区125和足中区126；跖骨区125内的第二压力检测部件121的数量小于足中区126内的第二压力检测部件121的数量；足中区126内的第二压力检测部件121的数量小于等于脚趾压力检测部110内的第一压力检测部件112的数量，并小于等于脚跟压力检测部130内的第三压力检测部件132的数量，发明人通过大量的实验证明，在脚趾压力检测部110上设有三个第一压力检测部件112，在跖骨区125内设有五个第二压力检测部件121，在足中区126内设有三个压力检测部件，在足跟区内设有四个压力检测部件，
57.采用上述技术方案，根据人体足底压力分布情况对各检测部件的分布做出优化设计，确保压力传感器的布局合理，为后续医疗康复辅助治疗以及双足机器人的研究提供良好的数据基础。
58.结合附图1所示，本实施例还在脚掌压力检测部120的两侧均设有用于限制鞋体侧部的第一限位挡壁127；同理，还可以在脚跟压力检测部130的相对两侧均设有用于限制鞋体侧部的第二限位挡壁135，进而利用第一限位挡壁127和第二限位挡壁135能够进一步提高鞋套本体100与鞋体之间连接后的稳定性。
59.另外，还可以在本实施例的脚掌压力检测部120两侧安装有脚侧压力检测部(图中未示出)，脚侧压力检测部通过安装机构安装于脚掌压力检测部120，脚侧压力检测部面向脚掌压力检测部120的一侧安装有第五压力检测部件，第五压力检测部件与数据处理通信单元200相连接，该安装机构被构造为可使两个脚侧压力检测部之间的相对距离可调，例如通过伸缩杆件作为安装机构。
60.在本实施例的描述中，需要说明的是，本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程度来指令控制装置来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程，其中所述的存储介质可为存储器、磁盘、光盘等。
61.虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
62.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排
除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
63.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
64.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。