專利名稱：一種多軸力平臺陣列及人體行走步態(tài)信息獲取方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種用于運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)和神經(jīng)學(xué)科的人體行走過程中步態(tài)動(dòng)力學(xué)信息和身體平衡、協(xié)調(diào)的測試、分析和評價(jià)系統(tǒng)和方法，即一種多軸力平臺陣列及人體行走步態(tài)信息獲取方法。
背景技術(shù)：
步態(tài)是人體步行時(shí)的姿態(tài)，指人體通過髖、膝、踝、足趾的一系列連續(xù)活動(dòng)，使身體沿著一定方向移動(dòng)的過程，正常步態(tài)具有穩(wěn)定性、周期性和節(jié)律性、方向性、協(xié)調(diào)性以及個(gè)體差異性。步態(tài)研究已經(jīng)成為康復(fù)醫(yī)學(xué)和人類運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，其是用來評價(jià)人體自身運(yùn)動(dòng)能力和疾病診斷的一個(gè)重要參數(shù)。
當(dāng)人們存在疾病時(shí)，步態(tài)特征將有明顯的改變?？梢酝ㄟ^對人體步態(tài)的分析，幫助醫(yī)生進(jìn)行病因分析和病情診斷、觀察病人下肢的康復(fù)狀況、指導(dǎo)病人行走訓(xùn)練。同時(shí)，步態(tài)分析對人工關(guān)節(jié)、義肢、康復(fù)訓(xùn)練及器材等研究有重要意義。就人工關(guān)節(jié)而言，步態(tài)研究有助于建立設(shè)計(jì)與測試標(biāo)準(zhǔn)，提高人工關(guān)節(jié)的性能。
在人類運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究過程中，人體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)一直是研究的兩大方向，運(yùn)動(dòng)過程中人體的速度、加速度、質(zhì)心的變化，以及外界施加給人體這個(gè)生物力學(xué)系統(tǒng)的外力等等，都可以通過對人體步態(tài)的測試與分析而獲得。
人體動(dòng)態(tài)步行運(yùn)動(dòng)過程中，需要測量一些參數(shù)，主要包括時(shí)間參數(shù)，空間參數(shù)、時(shí)空參數(shù)及力學(xué)參數(shù)，其中時(shí)間參數(shù)主要是指行走過程中支撐期和擺動(dòng)期各個(gè)動(dòng)作階段時(shí)序分配；空間參數(shù)包括步長，步周長、步距、身體質(zhì)心上下起伏幅度等；時(shí)空參數(shù)包括髖、膝、踝在步態(tài)周期中的角度-時(shí)間關(guān)系曲線、身體重心加速度(運(yùn)動(dòng)方向、垂直方向)等；力學(xué)參數(shù)包括雙足與地面垂直、前后、左右接觸力等。
最早的步態(tài)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)生在二十世紀(jì)初時(shí)，F(xiàn)isher(1809～1904)、Bernstein(1935)在該領(lǐng)域中進(jìn)行了初期的實(shí)驗(yàn)研究工作，但他們的研究由于缺乏測量地與腳底之間傳遞的作用力的裝置而受到限制。接下來，Elftman(1939，1940)考查了在行進(jìn)平面內(nèi)的力作用，并且根據(jù)由電影膠片記錄的下肢位移和由力平臺記錄作用力計(jì)算了在該平面的力矩。加里福尼亞大學(xué)系統(tǒng)地研究了人的行走運(yùn)動(dòng)，研究包括了下肢在空間的線性和角運(yùn)動(dòng)、速度及加速度，下肢上的外部作用力，下肢肌肉系統(tǒng)的活動(dòng)階段的信息采集和分析。該大學(xué)的工作至今仍被認(rèn)為是人類行走研究的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
自從60年代末以來，步態(tài)實(shí)驗(yàn)技術(shù)已有很大改進(jìn)。進(jìn)入80年代后，計(jì)算機(jī)輔助電視攝像運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)逐漸實(shí)用化。這些系統(tǒng)提供了測量放置在身體關(guān)鍵解剖特征點(diǎn)處外表面上的具有反射表面材料的標(biāo)記點(diǎn)的精確三維空間位置?；谙轮纳锪W(xué)模型分析技術(shù)，由這些位置數(shù)據(jù)，下肢各段的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)可以被求出，加上來自力平臺測量得到的地對腳底的反作用力，則可分析出作用在下肢各段上的外力及力矩。
國外當(dāng)今比較成熟的步態(tài)分析系統(tǒng)有CODA-III、SELSPOT-II、ELLTE和VICON等，它們都由測力板、紅外攝像系統(tǒng)和專用數(shù)據(jù)處理機(jī)以及計(jì)算機(jī)組成。測力板用于測量人體行走時(shí)地面的反作用力，而各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)及人體位置均由紅外攝像系統(tǒng)來確定，將紅外標(biāo)記點(diǎn)貼在人體的待測部位上，通過攝像機(jī)接受由它發(fā)出并被紅外標(biāo)記點(diǎn)反射回來的紅外線信號，再由專用的數(shù)據(jù)處理機(jī)生成人體的運(yùn)動(dòng)位置坐標(biāo)，最后將這些地面反作用力，人體運(yùn)動(dòng)位置信息輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算出步行時(shí)人體的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)、能量變化、消耗的功率、運(yùn)動(dòng)位置、關(guān)節(jié)受力和肌肉力矩等。這套測量分析系統(tǒng)能比較精確地完成對人體行走的力學(xué)測量。
SELSPOT-II3維運(yùn)動(dòng)測量系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集空間坐標(biāo)位姿信息，可廣泛應(yīng)用于步態(tài)分析、物體運(yùn)動(dòng)以及其他較大位移運(yùn)動(dòng)的場合，它由4個(gè)照相機(jī)、一個(gè)控制單元和配置相關(guān)軟件的計(jì)算機(jī)構(gòu)成?？梢杂涗浉街谑茉囌呱眢w上最多達(dá)36個(gè)紅外發(fā)光二極管的空間坐標(biāo)變換。
VICON 3D運(yùn)動(dòng)捕捉與分析系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛，有步態(tài)分析、生物力學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、運(yùn)動(dòng)科學(xué)、動(dòng)物運(yùn)動(dòng)、motor control、姿態(tài)與平衡、人類工程學(xué)等。
在國內(nèi)，幾乎沒有公司進(jìn)行整套系統(tǒng)的生產(chǎn)，大多數(shù)都是局限于大學(xué)、研究所內(nèi)實(shí)驗(yàn)室的研究。上海第二醫(yī)科大學(xué)的徐乃明、戴克戎等人從1980年起采用電影攝影和自制的S9-1型步態(tài)分析系統(tǒng)進(jìn)行步態(tài)研究和膝、踝關(guān)節(jié)在平地行走時(shí)關(guān)節(jié)力和肌肉力的計(jì)算分析。并在其基礎(chǔ)上，發(fā)展了S9-2型微機(jī)化步態(tài)分析系統(tǒng)。中國人民解放軍第二0八醫(yī)院的門洪學(xué)等人研制了三維力測力靴式步態(tài)分析系統(tǒng)。這種靴式步態(tài)分析系統(tǒng)是由三維力測力靴、多通道放大器及微機(jī)系統(tǒng)組成。
從上面的分析可以看出，目前國外在步態(tài)分析系統(tǒng)方面種類較多，但主要是基于運(yùn)動(dòng)學(xué)的方法為主，而步態(tài)信息測試中不僅包含運(yùn)動(dòng)學(xué)的信息，更為重要的是動(dòng)力學(xué)信息，雖然國外的CODA-III、SELSPOT-II、ELLTE和VICON也包含測力板，但不具備同時(shí)獲取步態(tài)時(shí)間參數(shù)、時(shí)空參數(shù)與力學(xué)參數(shù)信息的功能。而國內(nèi)清華大學(xué)提出的采用三維力平臺獲取動(dòng)力學(xué)信息的平臺只能得到有關(guān)力的大小、方向信息，對行走過程中的力的作用點(diǎn)無法獲取，使得有關(guān)步距、步長、步速等信息無法得到。
本發(fā)明提出一種基于新型結(jié)構(gòu)的六維力平臺構(gòu)成的陣列系統(tǒng)，其不僅可以測量腳部與地面接觸的三維力信息，而且可以通過多個(gè)平臺構(gòu)成的陣列得到人行走過程中單支撐期、雙支撐期、擺動(dòng)期所對應(yīng)的步態(tài)時(shí)間參數(shù)、時(shí)空參數(shù)和力學(xué)參數(shù)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)人體行走過程中壓力中心點(diǎn)COP的實(shí)時(shí)測量，用于對人體平衡能力、身體協(xié)調(diào)和神經(jīng)系統(tǒng)的測試、分析和評價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于人體行走過程中步態(tài)動(dòng)力學(xué)信息獲取的測試系統(tǒng)和步態(tài)檢測方法，其是采用多個(gè)新型結(jié)構(gòu)的六維力平臺構(gòu)成的平臺陣列，采用網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)將各個(gè)平臺聯(lián)結(jié)在一起，組成一個(gè)步行軌道，當(dāng)人在上面行走的過程中，可以得到腳部行走過程中在各個(gè)支撐期與地面的接觸力，并且通過計(jì)算得到步幅、步距、步速等步態(tài)信息，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)人體行走過程中壓力中心點(diǎn)COP的變化軌跡，從而實(shí)現(xiàn)對人體平衡能力、協(xié)調(diào)能力及康復(fù)等情況的測試、分析。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種多軸力平臺陣列，其是由基座(1)、安裝軌道(2)、調(diào)整螺釘(3)、緊固螺母(4)、第一個(gè)六軸力平臺(5)、第二個(gè)六軸力平臺(6)、第三個(gè)六軸力平臺(7)、第四個(gè)六軸力平臺(8)、臺面覆蓋層(9)、網(wǎng)絡(luò)傳感接口模塊(10)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集卡(11)、計(jì)算機(jī)PC(12)組成，其中四個(gè)六軸力平臺陣列采用相同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸，每個(gè)六維力平臺都是采用雙圓膜片結(jié)構(gòu)，每個(gè)平臺是由上臺面(13)、上彈性圓膜片(14)、十字梁(15)、下彈性圓膜片(16)、下臺面(17)構(gòu)成。其特征在于整個(gè)平臺陣列的安裝位置和安裝方向是由安裝軌道(2)來保證，安裝軌道(2)是四個(gè)平臺(5)、(6)、(7)、(8)安裝基準(zhǔn)，每個(gè)平臺下臺面(17)是一個(gè)四方體，采用中心對稱方式與平臺下彈性圓膜片(16)上的法蘭螺紋聯(lián)結(jié)在一起，四方體側(cè)面為平臺底面安裝基準(zhǔn)面；安裝軌道(2)依靠四個(gè)調(diào)整螺釘(3)和四個(gè)緊固螺母(4)來實(shí)現(xiàn)水平調(diào)整，在平臺陣列安裝之前，首先通過水平儀校準(zhǔn)，并調(diào)整螺釘保證安裝導(dǎo)軌的水平，然后固定在地面，平臺的四個(gè)六軸力平臺測量得到的力/力矩信息通過網(wǎng)絡(luò)傳感接口模塊(10)連接到計(jì)算機(jī)PC(12)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集卡(11)。
上彈性圓膜片(14)和下彈性圓膜片(16)為硬中心結(jié)構(gòu)，硬中心的直徑等于十字梁的外徑，并且上彈性圓膜片(14)硬中心對稱加工有十字槽，下彈性圓膜片(16)硬中心上對稱加工有十字槽，十字槽的長、寬尺寸等于十字梁的長寬，十字槽的深度為5mm；上彈性圓膜片(14)和下彈性圓膜片(16)的十字槽與十字梁(15)采用間隙配合以保證上下圓膜片平面方向一致。并且此方向與整個(gè)平臺定義的傳感器坐標(biāo)方向一致，每個(gè)平臺有一個(gè)獨(dú)立的坐標(biāo)系，分別是以上彈性圓膜片(14)的上表面為XY坐標(biāo)平面，中心軸向?yàn)閆向，坐標(biāo)系符合右手定則。
臺面覆蓋層采用輕質(zhì)的軟體材料，主要保證整個(gè)陣列的視覺整體性，使得被測試對象在上面行走時(shí)保持自然的步態(tài)，不受獨(dú)立平臺的影響。
本發(fā)明同時(shí)公開了一種用于人體動(dòng)態(tài)步態(tài)的檢測方法，步態(tài)檢測方法包括行走過程中單個(gè)平臺受力大小、作用點(diǎn)、方向的信息獲取和步幅、步距、步速等步態(tài)參數(shù)的信息獲取，其特征在于四個(gè)六維力平臺的上彈性圓膜片(14)、十字梁(15)、下彈性圓膜片(16)上粘貼的應(yīng)變力敏電阻，通過不同的敏感橋路布置方式實(shí)現(xiàn)對六維力信息的獲取，并通過標(biāo)定求出維間耦合關(guān)系，對六組橋路輸出解耦處理實(shí)現(xiàn)三維力(Fx\Fy\Fz)和三維力矩(Mx\My\Mz)信息獨(dú)立獲取；四個(gè)六維力平臺都有獨(dú)立的坐標(biāo)系，其各自的坐標(biāo)原點(diǎn)定義為上彈性圓膜片(14)敏感面中心，其中圓膜片軸線方向?yàn)閆向，相應(yīng)X、Y方向符合卡笛爾坐標(biāo)右旋方向。
圓膜片、上下法蘭上刻有表示X、Y方向互相垂直的基準(zhǔn)標(biāo)記線，以保證平臺傳感器設(shè)計(jì)、安裝過程中X、Y坐標(biāo)方向傳遞的一致性；X、Y方向力矩信息獲取敏感橋路采用在上彈性圓膜片(14)平面互相垂直布置，其力敏電阻布置方向與下彈性圓膜片(16)的敏感單元布置方向相同，其中上彈性圓膜片(14)敏感面上電阻R1y、R2y、R3y、R4y對稱布置在膜片敏感面上，其中R1y、R4y布置在靠近法蘭盤的圓膜片外圓，R2y、R3y布置在靠近硬中心的圓膜片內(nèi)圓部分，R1y、R2y、R3y、R4y組成全橋用來實(shí)現(xiàn)對力矩Mx的測量；上彈性圓膜片(14)敏感面上電阻R1x、R2x、R3x、R4x對稱布置在膜片敏感面上，其中R1x、R4x布置在靠近法蘭盤的圓膜片外圓，R2x、R3x布置在靠近硬中心的圓膜片內(nèi)圓部分，R1x、R2x、R3x、R4x組成全橋用來實(shí)現(xiàn)對力矩My的測量；下彈性圓膜片(16)和上彈性圓膜片(14)的兩個(gè)敏感方向要求保持一致，X、Y方向力信息獲取敏感橋路由電阻R1x、R2x、R3x、R4x及R1y、R2y、R3y、R4y實(shí)現(xiàn)，其采用在下彈性圓膜片(16)平面內(nèi)互相垂直布置，Z方向力信息獲取敏感電阻R1z、R2z、R3z、R4z是布置在下彈性圓膜片(16)上沿X、Y敏感方向相交45度方向，其中下彈性圓膜片(16)敏感面上電阻R1x、R2x、R3x、R4x對稱布置在膜片敏感面上，其中R1x、R4x布置在靠近法蘭盤的圓膜片外圓，R2x、R3x布置在靠近硬中心的圓膜片內(nèi)圓部分，R1x、R2x、R3x、R4x組成全橋用來實(shí)現(xiàn)對力Fx的測量；下彈性圓膜片(16)敏感面上電阻R1y、R2y、R3y、R4y對稱布置在膜片敏感面上，其中R1y、R4y布置在靠近法蘭盤的圓膜片外圓，R2y、R3y布置在靠近硬中心的圓膜片內(nèi)圓部分，R1y、R2y、R3y、R4y組成全橋用來實(shí)現(xiàn)對力Fy的測量；下彈性圓膜片(16)敏感面上電阻R1z、R2z、R3z、R4z對稱布置在膜片敏感面上，其中R1z、R4z布置在靠近法蘭盤的圓膜片外圓，R2z、R3z布置在靠近硬中心的圓膜片內(nèi)圓部分，R1y、R2y、R3y、R4y組成全橋用來實(shí)現(xiàn)對力Fz的測量；上彈性圓膜片(16)敏感面上的電阻R1z、R2z、R3z、R4z還可以提供一路對力Fz測量的冗余信息，用于傳感器校準(zhǔn)；十字梁(15)敏感面上的電阻R1、R2、R3、R4用來實(shí)現(xiàn)對力矩Mz的測量；傳感器的信號處理電路包括兩個(gè)部分模擬處理電路和數(shù)字處理電路，模擬處理電路和數(shù)字處理電路可以同時(shí)置于傳感器內(nèi)部，也可以將模擬處理電路置于傳感器內(nèi)部，在本發(fā)明中，數(shù)字處理電路與網(wǎng)絡(luò)接口模塊是一個(gè)整體；行走過程中單支撐期、雙支撐期、擺動(dòng)期所對應(yīng)的步態(tài)時(shí)間參數(shù)信息獲取是通過人體步行時(shí)雙腳與不同臺面接觸的時(shí)間計(jì)算得到步速信息，通過獲取雙腳與不同臺面的接觸位置計(jì)算得到步距、步幅參數(shù)信息，而各個(gè)不同步態(tài)周期的力學(xué)參數(shù)信息由各個(gè)臺面本身提供的三維力信息得到。計(jì)算方法如下以第一個(gè)六維力平臺(5)的臺面中心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)(0，0，0)，第一個(gè)六維力平臺(5)、第二個(gè)六軸力平臺(6)、第三個(gè)六軸力平臺(7)、第四個(gè)六軸力平臺(8)相互之間間距為固定值SY，平臺沿著Y軸方向安裝，每個(gè)平臺都有獨(dú)立坐標(biāo)系，分別為(X1，Y1，Z1)(X2，Y2，Z2)(X3，Y3，Z3)(X4，Y4，Z4)，其中Z1＝Z2＝Z3＝Z4＝SZ；人體行走過程中，雙足分別在各個(gè)平臺上的接觸位置定義為(x1，y1，SZ)(x2，y2，SZ)(x3，y3，SZ)(x4，y4，SZ)，從而得到步距＝|(x2-x1)+(x3-x2)+(x4-x3)|/3步幅＝|(y2+SY-y1)+(y3+SY-y2)+(y4+SY-y3)|/3步速＝步幅/t其中t為雙足與四個(gè)臺面分別接觸的時(shí)間間隔。
單個(gè)平臺雙足接觸位置坐標(biāo)的計(jì)算，參見單個(gè)平臺坐標(biāo)系和坐標(biāo)位置，其中當(dāng)受力點(diǎn)為A時(shí)，其在坐標(biāo)系中的位置計(jì)算公式為 所述的COP軌跡計(jì)算方法，是根據(jù)人體行走過程中身體各個(gè)關(guān)節(jié)的慣性力、重力及摩擦力在平臺上力的作用點(diǎn)變化軌跡得到，具體含義ZMP定義一致，實(shí)際計(jì)算方法如下。
對于所示的運(yùn)動(dòng)鏈來說，ZMP條件可以描述為公式Σi(ri×miai+Iiαi+ωi×Iiωi)-Σiri×mig=(0,0*)T---(1)]]>其中ri＝pi-pzmp，pi＝(x，y，0)是整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈與地面的接觸點(diǎn)，pzmp＝(xzmp，yzmp，0)T；mi和Ii分別是第i個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；ωi和αi分別是第i個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的角速度和角加速度；g為重力加速度；*表示某一個(gè)值，(0，0，*)T表示矢量的一種形式。
對于運(yùn)動(dòng)鏈，在雙支撐期，左右腳與地面均有接觸點(diǎn)，通過這一點(diǎn)，地面對運(yùn)動(dòng)鏈有合成的反作用力(fL或fR)和反作用力矩(nL或nR)，這里的反作用力矩實(shí)際上就是六維力/力矩傳感器所測量出的Mz，從而(1)式可轉(zhuǎn)化為
-Σi(ri×mi(ai-g)+Iiαi+ωi×Iiωi)+rL×fL+rR×fR+nL+nR=0---(2)]]>其中rL/R＝pL/R-pzmp＝(*，*，0)T，pL/R分別為左右足與地面的接觸點(diǎn)；nL/R＝(0，0，*)T所以rL×fL+rR×fR+nL+nR＝(0，0，*)T(3)ZMP點(diǎn)計(jì)算與人所處狀態(tài)有關(guān)，在單支撐期和雙支撐期對應(yīng)的計(jì)算公式如下單腳支撐期，在單腳支撐狀態(tài)下，(3)式簡化為r×f+n＝(0，0，*)T(4)其中r＝(x-xzmp，y-yzmp，0)，f＝(fx，fy，fz)，n＝(0，0，*)T有r×f=ijkx-xzmpy-yzmp0fxfyfz=(y-yzmp)fzi-(x-xzmp)fzi+[(x-xzmp)fy-(y-yzmp)fx]k]]>由式(4)可有 所以，在單腳支撐期，實(shí)際ZMP點(diǎn)就是單腳與地面的接觸點(diǎn)。
雙腳支撐期，ZMP的計(jì)算公式如下在雙腳支撐狀態(tài)下，左足fL＝(fLx，fLy，fLz)，同理，fR＝(fRx，fRy，fRz)，(3)式中，有rL×fL=ijkxL-xzmpyL-yzmp0fLxfLyfLz]]>=(yL-yzmp)fLzi-(xL-xzmp)fLzj+[(xL-xzmp)fLy-(yL-yzmp)fLx]k]]>同理rR×fR=(yR-yzmp)fRzi-(xR-xzmp)fRzj+[(xR-xzmp)fRy-(yR-yzmp)fRx]k]]>
將四個(gè)或者多個(gè)六維力平臺按照上述方法等間距地安裝在固定的軌道上，構(gòu)成一個(gè)測試通道，采用網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)將各個(gè)平臺獲取的六維力/力矩信息傳送到計(jì)算機(jī)PC中，當(dāng)人在測試通道上行走時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取行走過程中腳與平臺的接觸力/力矩信息，通過上述方法計(jì)算得到步幅、步距、步速等步態(tài)信息，以及人體行走過程中壓力中心點(diǎn)COP的變化軌跡，從而實(shí)現(xiàn)對人體平衡能力、協(xié)調(diào)能力以及術(shù)后康復(fù)情況的測試、分析和評價(jià)。
本發(fā)明的有益效果是通過網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)，將多個(gè)六維力平臺系統(tǒng)組成一個(gè)陣列，不僅可以實(shí)現(xiàn)人體行走過程中身體對地面的三維作用力，還可以記錄行走過程中步幅、步距、步速等步態(tài)信息。本發(fā)明可以用于對人體行走過程中雙足步態(tài)信息的測量，不僅可以測量得到步態(tài)信息，也可以實(shí)現(xiàn)人體行走過程中壓力中心點(diǎn)COP的實(shí)時(shí)測量，用于對人體平衡能力、身體協(xié)調(diào)和神經(jīng)系統(tǒng)的測試、分析和評價(jià)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明專利做進(jìn)一步的說明。
圖1是整個(gè)系統(tǒng)總體示意圖；圖2是平臺陣列的側(cè)視圖；圖3是平臺陣列的立體視4是單個(gè)平臺陣列安裝調(diào)整方式示意圖；圖5是單個(gè)平臺陣列結(jié)構(gòu)示意圖；圖6上彈性圓膜片應(yīng)變電阻布置圖；圖7十字梁應(yīng)變電阻布置圖；圖8下彈性圓膜片應(yīng)變電阻布置圖；圖9單個(gè)平臺陣列坐標(biāo)系及位置坐標(biāo)計(jì)算；圖10步態(tài)參數(shù)定義示意圖；圖11人體行走過程步態(tài)測試過程。
圖1中，1、基座，2、安裝軌道，3、調(diào)整螺釘，4、緊固螺母，5、第一個(gè)六軸力平臺，6、第二個(gè)六軸力平臺，7、第三個(gè)六軸力平臺，8、第四個(gè)六軸力平臺，9、臺面覆蓋層，10、網(wǎng)絡(luò)傳感接口模塊，11、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集卡，12、計(jì)算機(jī)PC。
具體實(shí)施例方式
圖1、圖2、圖3分別是整個(gè)平臺陣列系統(tǒng)示意圖、平臺陣列的側(cè)視圖和立體視圖，整個(gè)系統(tǒng)是由基座1、安裝軌道2、調(diào)整螺釘3、緊固螺母4、第一個(gè)六軸力平臺5、第二個(gè)六軸力平臺6、第三個(gè)六軸力平臺7、第四個(gè)六軸力平臺8、臺面覆蓋層9、網(wǎng)絡(luò)傳感接口模塊10、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集卡11、計(jì)算機(jī)PC12組成。
其中四個(gè)六軸力平臺采用相同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸，每個(gè)六維力平臺都是采用雙圓膜片結(jié)構(gòu)，每個(gè)平臺是由上臺面13、上彈性圓膜片14、十字梁15、下彈性圓膜片16、下臺面17構(gòu)成。
整個(gè)平臺陣列的安裝位置和安裝方向是由安裝軌道2來保證，安裝軌道2是四個(gè)平臺5、6、7、8安裝基準(zhǔn)。安裝軌道采用T型梁結(jié)構(gòu)，T型梁互相垂直的兩個(gè)面需要保證有較高的平面度和垂直度，梁上等間隔的距離加工有安裝孔，安裝孔的距離大于平臺上臺面長度尺寸，并超過20mm±0.05。每個(gè)平臺下臺面17是一個(gè)四方體，采用中心對稱方式與平臺下彈性圓膜片16上的法蘭螺紋聯(lián)結(jié)在一起，四方體側(cè)面為底面平臺安裝基準(zhǔn)面。
安裝軌道2依靠四個(gè)調(diào)整螺釘3和四個(gè)緊固螺母4來實(shí)現(xiàn)水平調(diào)整，在平臺陣列安裝之前，首先通過水平儀校準(zhǔn)，并調(diào)整螺釘保證安裝導(dǎo)軌的水平，然后固定在地面，平臺的四個(gè)六軸力平臺測量得到的力/力矩信息通過網(wǎng)絡(luò)傳感接口模塊10連接到計(jì)算機(jī)PC12的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集卡11。
臺面覆蓋層采用輕質(zhì)的軟體材料，主要保證整個(gè)陣列的視覺整體性，使得被測試對象在上面行走時(shí)保持自然的步態(tài)，不受獨(dú)立平臺的影響。
圖4是單個(gè)平臺安裝調(diào)整方式示意圖，底座1預(yù)先固定在地面上，通過調(diào)整螺釘3將T型導(dǎo)軌2調(diào)整好，使其處于水平狀態(tài)，并通過緊固螺母4固定。導(dǎo)軌2也可以采用平板結(jié)構(gòu)，只需要在平板沿安裝平臺方向嵌鑲上基準(zhǔn)長條，當(dāng)將平板調(diào)整到水平狀態(tài)時(shí)，即可安裝前述方式安裝每一個(gè)平臺。導(dǎo)軌和平臺的下臺面17都采用通孔，每一個(gè)平臺安裝過程中，是通過螺栓和螺母來固定，以減少安裝應(yīng)力。
圖5是單個(gè)平臺結(jié)構(gòu)示意圖，上彈性圓膜片14和下彈性圓膜片16為硬中心結(jié)構(gòu)，硬中心的直徑等于十字梁的外徑，具體尺寸根據(jù)不同的臺面尺寸而定，如臺面尺寸400mm×400mm時(shí)，外徑為100mm。并且上彈性圓膜片14硬中心對稱加工有十字槽，下彈性圓膜片16硬中心上對稱加工有十字槽，十字槽的長、寬尺寸等于十字梁的長寬，十字槽的深度為5mm。
上彈性圓膜片14和下彈性圓膜片16的十字槽與十字梁15采用間隙配合以保證上下圓膜片平面坐標(biāo)方向一致。并且此方向與整個(gè)平臺定義的傳感器坐標(biāo)方向一致，每個(gè)平臺有一個(gè)獨(dú)立的坐標(biāo)系，分別是以上彈性圓膜片14的上表面為XY坐標(biāo)平面，中心軸向?yàn)閆向，坐標(biāo)系符合右手定則。
圖6是上彈性圓膜片應(yīng)變電阻布置圖，上彈性圓膜片14敏感面上電阻R1y、R2y、R3y、R4y對稱布置在圓膜片敏感面上，其中R1y、R4y布置在靠近法蘭盤的圓膜片外圓，R2y、R3y布置在靠近硬中心的圓膜片內(nèi)圓部分，R1y、R2y、R3y、R4y組成全橋用來實(shí)現(xiàn)對力矩Mx的測量；上彈性圓膜片14敏感面上電阻R1x、R2x、R3x、R4x對稱布置在圓膜片敏感面上，其中R1x、R4x布置在靠近法蘭盤的圓膜片外圓，R2x、R3x布置在靠近硬中心的圓膜片內(nèi)圓部分，R1x、R2x、R3x、R4x組成全橋用來實(shí)現(xiàn)對力矩My的測量；上彈性圓膜片14敏感面上的電阻R1z、R2z、R3z、R4z還可以提供一路對力Fz測量的冗余信息，R1z、R2z、R3z、R4z對稱布置在圓膜片敏感面上，其中R1z、R4z布置在靠近法蘭盤的圓膜片外圓，R2z、R3z布置在靠近硬中心的圓膜片內(nèi)圓部分，R1z、R2z、R3z、R4z組成全橋用來實(shí)現(xiàn)對力矩Fz的測量；圖7是十字梁應(yīng)變電阻布置圖，十字梁15敏感面上的電阻R1、R2、R3、R4用來實(shí)現(xiàn)對力矩Mz的測量，電阻R1、R2、R3、R4按照圖示位置對稱布置在四個(gè)梁上，貼片方向沿著對角線方向，并且四個(gè)應(yīng)變電阻盡可能靠近十字梁15的邊緣。
圖8是下彈性圓膜片應(yīng)變電阻布置圖，下彈性圓膜片16和上彈性圓膜片14的兩個(gè)敏感方向要求保持一致，X、Y方向力信息獲取敏感橋路由電阻R1x、R2x、R3x、R4x及R1y、R2y、R3y、R4y實(shí)現(xiàn)，其采用在下彈性圓膜片16平面內(nèi)互相垂直布置，Z方向力信息獲取敏感電阻R1z、R2z、R3z、R4z是布置在下彈性圓膜片16上沿X、Y敏感方向相交45度方向，其中下彈性圓膜片16敏感面上電阻R1x、R2x、R3x、R4x對稱布置在圓膜片敏感面上，其中R1x、R4x布置在靠近法蘭盤的圓膜片外圓，R2x、R3x布置在靠近硬中心的圓膜片內(nèi)圓部分，R1x、R2x、R3x、R4x組成全橋用來實(shí)現(xiàn)對力Fx的測量；下彈性圓膜片16敏感面上電阻R1y、R2y、R3y、R4y對稱布置在圓膜片敏感面上，其中R1y、R4y布置在靠近法蘭盤的圓膜片外圓，R2y、R3y布置在靠近硬中心的圓膜片內(nèi)圓部分，R1y、R2y、R3y、R4y組成全橋用來實(shí)現(xiàn)對力Fy的測量；下彈性圓膜片16敏感面上電阻R1z、R2z、R3z、R4z對稱布置在圓膜片敏感面上，其中R1z、R4z布置在靠近法蘭盤的圓膜片外圓，R2z、R3z布置在靠近硬中心的圓膜片內(nèi)圓部分，R1y、R2y、R3y、R4y組成全橋用來實(shí)現(xiàn)對力Fz的測量。
圖9為單個(gè)平臺坐標(biāo)系和位置坐標(biāo)計(jì)算，對于每一個(gè)平臺來說，都有一個(gè)獨(dú)立的坐標(biāo)系，其是以圖4中平臺的上彈性圓膜片平面為XY平面，圓膜片中心為Z方向，平臺上臺面14距離坐標(biāo)平面距離為z，則雙足與臺面的接觸點(diǎn)位置可根據(jù)前面提到的計(jì)算方法得到。
圖10為步態(tài)參數(shù)定義示意圖，這里給出了一個(gè)人體行走周期所對應(yīng)的步長、步距和步周長的定義，其中步長是指人體行走過程中左右腳后跟沿行走方向?qū)?yīng)的距離；步距，也稱步寬，是指人體行走過程中雙足中心沿X方向的距離；步周長是指一個(gè)人體行走周期，左腳或者右腳沿行走方向?qū)?yīng)距離。
圖11為人體行走過程步態(tài)測試過程，整個(gè)人體行走過程的測試可以通過四個(gè)平臺組成的陣列完成步態(tài)的測試，當(dāng)人體雙足中右腳踏上第一個(gè)平臺時(shí)，左腳離地即開始第一個(gè)單支撐期；當(dāng)人體左腳落在第二個(gè)平臺上時(shí)，即開始第一個(gè)雙支撐期；隨后重復(fù)前面的動(dòng)作即實(shí)現(xiàn)第二個(gè)單支撐期和第二個(gè)雙支撐期。在單雙支撐期中間的過程存在一個(gè)擺動(dòng)期。由于行走過程中，每只腳分別作用在不同的平臺上，從而可以實(shí)現(xiàn)人體不同步態(tài)周期中步態(tài)信息的測試。
通過傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將多個(gè)(至少四個(gè))六維力平臺組成一個(gè)多軸力平臺陣列，可以實(shí)現(xiàn)人體行走過程中的步態(tài)測試，主要包括步長、步距、步周長和步速等信息，同時(shí)人體行走過程中的壓力中心點(diǎn)(COP)的變化軌跡也可以得到。
通過比較人體行走過程中左、右腳與平臺作用力的變化，可以判斷人體平衡和協(xié)調(diào)能力，以此對人體的神經(jīng)系統(tǒng)和手術(shù)后的恢復(fù)情況進(jìn)行測試、分析和評價(jià)。
權(quán)利要求
1.一種多軸力平臺陣列，是由基座(1)、安裝軌道(2)、第一個(gè)六軸力平臺(5)、第二個(gè)六軸力平臺(6)、第三個(gè)六軸力平臺(7)、第四個(gè)六軸力平臺(8)、計(jì)算機(jī)PC(12)組成，其中四個(gè)六軸力平臺陣列采用相同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸，每個(gè)六維力平臺都是采用雙圓膜片結(jié)構(gòu)，由上臺面(13)、上彈性圓膜片(14)、十字梁(15)、下彈性圓膜片(16)、下臺面(17)構(gòu)成，其特征在于整個(gè)平臺陣列的安裝位置和安裝方向是由安裝軌道(2)來保證，安裝軌道(2)是由四個(gè)六軸力平臺(5)、(6)、(7)、(8)安裝基準(zhǔn)，每個(gè)平臺下臺面(17)是一個(gè)四方體，采用中心對稱方式與平臺下彈性圓膜片(16)上的法蘭螺紋聯(lián)結(jié)在一起，四方體側(cè)面為底面安裝基準(zhǔn)面；安裝軌道(2)依靠四個(gè)調(diào)整螺釘(3)和四個(gè)緊固螺母(4)來實(shí)現(xiàn)水平調(diào)整，在多軸力平臺陣列安裝之前，首先通過水平儀校準(zhǔn)，并調(diào)整螺釘保證安裝導(dǎo)軌的水平，然后固定在地面上，多軸力平臺陣列上的的四個(gè)六軸力平臺測量得到的力/力矩信息通過網(wǎng)絡(luò)傳感接口模塊(10)連接到計(jì)算機(jī)PC(12)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集卡(11)上；上彈性圓膜片(14)和下彈性圓膜片(16)為硬中心結(jié)構(gòu)，硬中心的直徑等于十字梁的外徑，并且上彈性圓膜片(14)和下彈性圓膜片(16)硬中心上都對稱加工有十字槽，十字槽的長寬尺寸等于十字梁的長寬，十字槽的深度為5mm，上彈性圓膜片(14)和下彈性圓膜片(16)的十字槽與十字梁(15)采用間隙配合以保證上下圓膜片平面方向的一致。
2.一種如權(quán)利要求1所述的一種多軸力平臺陣列對人體動(dòng)態(tài)步態(tài)進(jìn)行檢測的方法，其特征在于四個(gè)六維力平臺的上彈性圓膜片(14)、十字梁(15)、下彈性圓膜片(16)上粘貼的應(yīng)變力敏電阻，通過不同的敏感橋路布置方式實(shí)現(xiàn)對六維力信息的獲取，并通過標(biāo)定求出維間耦合關(guān)系，對六組橋路輸出解耦處理實(shí)現(xiàn)三維力Fx\Fy\Fz和三維力矩Mx\My\Mz信息獨(dú)立獲?。凰膫€(gè)六維力平臺都有獨(dú)立的坐標(biāo)系，其各自的坐標(biāo)原點(diǎn)定義為上彈性圓膜片(14)敏感面中心，其中圓膜片軸線方向?yàn)閆向，相應(yīng)X、Y方向符合卡笛爾坐標(biāo)右旋方向，圓膜片和上下法蘭上刻有表示X、Y方向互相垂直的基準(zhǔn)標(biāo)記線，以保證平臺傳感器設(shè)計(jì)、安裝過程中X、Y坐標(biāo)方向傳遞一致性；上下圓膜片方向一致，并且此方向與整個(gè)平臺定義的傳感器坐標(biāo)方向一致，每個(gè)平臺有一個(gè)獨(dú)立的坐標(biāo)系，分別是以上彈性圓膜片(14)的上表面為XY坐標(biāo)平面，中心軸向?yàn)閆向，坐標(biāo)系符合右手定則；X、Y方向力矩信息獲取敏感橋路采用在上彈性圓膜片(14)平面互相垂直布置，其力敏電阻布置方向與下彈性圓膜片(16)相同，其中上彈性圓膜片(14)敏感面上電阻R1y、R2y、R3y、R4y對稱布置在圓膜片敏感面上，其中R1y、R4y布置在靠近法蘭盤的圓膜片外圓，R2y、R3y布置在靠近硬中心的圓膜片內(nèi)圓部分，R1y、R2y、R3y、R4y組成全橋用來實(shí)現(xiàn)對力矩Mx的測量；上彈性圓膜片(14)敏感面上電阻R1x、R2x、R3x、R4x對稱布置在圓膜片敏感面上，其中R1x、R4x布置在靠近法蘭盤的圓膜片外圓，R2x、R3x布置在靠近硬中心的圓膜片內(nèi)圓部分，R1x、R2x、R3x、R4x組成全橋用來實(shí)現(xiàn)對力矩My的測量；下彈性圓膜片(16)和上彈性圓膜片(14)的兩個(gè)敏感方向要求保持一致，X、Y方向力信息獲取敏感橋路由電阻R1x、R2x、R3x、R4x及R1y、R2y、R3y、R4y實(shí)現(xiàn)，其采用在下彈性圓膜片(16)平面內(nèi)互相垂直布置，Z方向力信息獲取敏感電阻R1z、R2z、R3z、R4z是布置在下彈性圓膜片(16)上沿X、Y敏感方向相交45度方向，其中下彈性圓膜片(16)敏感面上電阻R1x、R2x、R3x、R4x對稱布置在圓膜片敏感面上，其中R1x、R4x布置在靠近法蘭盤的圓膜片外圓，R2x、R3x布置在靠近硬中心的圓膜片內(nèi)圓部分，R1x、R2x、R3x、R4x組成全橋用來實(shí)現(xiàn)對力Fx的測量；下彈性圓膜片(16)敏感面上電阻R1y、R2y、R3y、R4y對稱布置在圓膜片敏感面上，其中R1y、R4y布置在靠近法蘭盤的圓膜片外圓，R2y、R3y布置在靠近硬中心的圓膜片內(nèi)圓部分，R1y、R2y、R3y、R4y組成全橋用來實(shí)現(xiàn)對力Fy的測量；下彈性圓膜片(16)敏感面上電阻R1z、R2z、R3z、R4z對稱布置在膜片敏感面上，其中R1z、R4z布置在靠近法蘭盤的圓膜片外圓，R2z、R3z布置在靠近硬中心的圓膜片內(nèi)圓部分，R1y、R2y、R3y、R4y組成全橋用來實(shí)現(xiàn)對力Fz的測量；其中上彈性圓膜片(16)敏感面上的電阻R1z、R2z、R3z、R4z還可以提供一路對力Fz測量的冗余信息，用于傳感器校準(zhǔn)；十字梁(15)敏感面上的電阻R1、R2、R3、R4用來實(shí)現(xiàn)對力矩Mz的測量；傳感器的信號處理電路包括兩個(gè)部分模擬處理電路和數(shù)字處理電路，模擬處理電路和數(shù)字處理電路可以同時(shí)置于傳感器內(nèi)部，也可以將模擬處理電路置于傳感器內(nèi)部，在本發(fā)明中，數(shù)字處理電路與網(wǎng)絡(luò)接口模塊是一個(gè)整體；行走過程中單支撐期、雙支撐期、擺動(dòng)期所對應(yīng)的步態(tài)時(shí)間參數(shù)信息獲取是通過人體步行時(shí)雙腳與不同臺面接觸的時(shí)間計(jì)算得到步速信息，通過獲取雙腳與不同臺面的接觸位置計(jì)算得到步距、步幅參數(shù)信息，而各個(gè)不同步態(tài)周期的力學(xué)參數(shù)信息由各個(gè)臺面本身提供的三維力信息得到，計(jì)算方法如下以第一個(gè)六維力平臺(5)的臺面中心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)0、0、0，第一個(gè)六維力平臺(5)、第二個(gè)六軸力平臺(6)、第三個(gè)六軸力平臺(7)、第四個(gè)六軸力平臺(8)相互之間間距為固定值SY，平臺沿著Y軸方向安裝，每個(gè)平臺都有獨(dú)立坐標(biāo)系，分別為X1，Y1，Z1、X2，Y2，Z2、X3，Y3，Z3、X4，Y4，Z4，其中Z1＝Z2＝Z3＝Z4＝SZ；人體行走過程中，雙足分別在各個(gè)平臺上的接觸位置定義為x1，y1，SZ、x2，y2，SZ、x3，y3，SZ、x4，y4，SZ，從而得到步距＝|(x2-x1)+(x3-x2)+(x4-x3)|/3步幅＝|(y2+SY-y1)+(y3+SY-y2)+(y4+SY-y3)|/3步速＝步幅/t其中t為雙足與四個(gè)臺面分別接觸的時(shí)間間隔；單個(gè)平臺雙足接觸位置坐標(biāo)的計(jì)算，參見單個(gè)平臺坐標(biāo)系和坐標(biāo)位置，其中當(dāng)受力點(diǎn)為A時(shí)，其在坐標(biāo)系中的位置計(jì)算公式為 所述的COP軌跡計(jì)算方法，是根據(jù)人體行走過程中身體各個(gè)關(guān)節(jié)的慣性力、重力及摩擦力在平臺上力的作用點(diǎn)變化軌跡得到，具體含義同ZMP定義一致，實(shí)際計(jì)算方法如下；對于運(yùn)動(dòng)鏈來說，ZMP條件可以描述為公式Σi(ri×miai+Iiαi+ωi×Iiωi)-Σiri×mig=(0,0,*)T--(1)]]>其中ri＝pi-pzmp，pi＝(x，y，0)是整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈與地面的接觸點(diǎn)，pzmp＝(xzmp，yzmp，0)T；mi和Ii分別是第i個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；ωi和αi分別是第i個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的角速度和角加速度；g為重力加速度；*表示某一個(gè)值，(0，0，*)T表示矢量的一種形式；對于運(yùn)動(dòng)鏈，在雙支撐期，左右腳與地面均有接觸點(diǎn)，通過這一點(diǎn)，地面對運(yùn)動(dòng)鏈有合成的反作用力fL或fR和反作用力矩nL或nR，這里的反作用力矩實(shí)際上就是六維力/力矩傳感器所測量出的Mz，從而(1)式可轉(zhuǎn)化為-Σi(ri×mi(ai-g)+Iiαi+ωi×Iiωi)+rL×fL+rR×fR+nL+nR=0--(2)]]>其中rL/R＝pL/R-pzmp＝(*，*，0)T，pL/R分別為左右足與地面的接觸點(diǎn)；nL/R＝(0，0，*)T所以rL×fL+rR×fR+nL+nR＝(0，0，*)T(3)ZMP點(diǎn)計(jì)算與人所處狀態(tài)有關(guān)，在單支撐期和雙支撐期對應(yīng)的計(jì)算公式如下單腳支撐期，在單腳支撐狀態(tài)下，(3)式簡化為r×f+n＝(0，0，*)T(4)其中r＝(x-xzmp，y-yzmp，0)，f＝(fx，fy，fz)，n＝(0，0，*)T有r×f=ijkx-xzmpy-yzmp0fxfyfz=(y-yzmp)fzi-(x-xzmp)fzj+[(x-xzmp)fy-(y-yzmp)fx]k]]>由公式(4)可有 所以，在單腳支撐期，實(shí)際ZMP點(diǎn)就是單腳與地面的接觸點(diǎn)；雙腳支撐期，ZMP的計(jì)算公式如下在雙腳支撐狀態(tài)下，左足fL＝(fLx，fLy，fLz)，同理，fR＝(fRx，fRy，fRz)，(3)式中，有rL×fL=ijkxL-xzmpyL-yzmp0fLxfLyfLz]]>=(yL-yzmp)fLzi-(xL-xzmp)fLzj+[(xL-xzmp)fLy-(yL-yzmp)fLx]k]]>同理rR×fR=(yR-yzmp)fRzi-(xR-xzmp)fRzj+[(xR-xzmp)fRy-(yR-yzmp)fRx]k]]> 將四個(gè)或者多個(gè)六維力平臺按照上述方法等間距地安裝在固定的軌道上，構(gòu)成一個(gè)測試通道，采用網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)將各個(gè)平臺獲取的六維力/力矩信息傳送到計(jì)算機(jī)PC中，當(dāng)人在測試通道上行走時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取行走過程中腳與平臺的接觸力/力矩信息，通過上述方法計(jì)算得到步幅、步距、步速等步態(tài)信息，以及人體行走過程中壓力中心點(diǎn)COP的變化軌跡，從而實(shí)現(xiàn)對人體平衡能力、協(xié)調(diào)能力以及術(shù)后康復(fù)情況的測試、分析和評價(jià)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多軸力平臺陣列，包括安裝軌道、第一至第四個(gè)六軸力平臺、臺面覆蓋層、網(wǎng)絡(luò)傳感接口模塊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集卡，安裝軌道依靠四個(gè)調(diào)整螺釘和緊固螺母來實(shí)現(xiàn)水平調(diào)整，四個(gè)六軸力平臺測量得到的力/力矩信息通過網(wǎng)絡(luò)傳感接口模塊連接到計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集卡。本發(fā)明同時(shí)公開了一種基于多軸力平臺陣列實(shí)現(xiàn)人體行走過程中的動(dòng)態(tài)步態(tài)信息獲取方法，其是通過計(jì)算機(jī)對獲取的平臺陣列力/力矩信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算得到人體步幅、步距、步速等信息。測量人體行走過程中雙足步態(tài)信息，不僅可以得到步態(tài)信息，也可以實(shí)現(xiàn)人體行走過程中壓力中心點(diǎn)COP的實(shí)時(shí)測量，用于對人體平衡能力、身體協(xié)調(diào)和神經(jīng)系統(tǒng)的測試、分析和評價(jià)。
文檔編號A61B5/11GK1561908SQ20041001435
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月16日
發(fā)明者吳仲城, 戈瑜, 申飛, 錢敏, 余永, 葛運(yùn)建 申請人:中國科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所