一种基于脚底压力的人体步态信息采集鞋的制作方法
【专利摘要】本发明涉及机器人脚底压力检测领域，具体涉及一种基于脚底压力的人体步态信息采集鞋，包括软质鞋底（1）和鞋面，所述软质鞋底（1）的底部均匀设置有鞋钉（2）和走线槽（3），在所述鞋钉（2）内均设有压力传感器（4），所述压力传感器（4）通过设置在走线槽（3）的信号线和信号采集中心无线或有线信号连接。本发明能够人体力学原理，全面反映脚底压力在不同步态中的实时变化情况，更加精确测量人体步态，提高灵敏度；并且成本低，穿着舒适，测量精度只取决于传感器精度，环境适应性强，能在不同地形和不同步态下使用。
【专利说明】一种基于脚底压力的人体步态信息采集鞋
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机器人脚底压力检测领域，具体涉及一种基于脚底压力的人体步态信 息采集鞋。
【背景技术】
[0002] 目前针对机器人步态稳定性的ZMP算法已广泛应用于机器人的设计和测量，这种 算法对人机混合体也同样适用。对脚底压力的测量一直是个难点问题，也是实现ZMP算法 的重点。当前国内外对脚底压力的测量系统在选择上有三种：
[0003] -是用硬鞋底，压力传感器置于鞋底夹层中。好处是不易形变，压力传感器使用寿 命长，适用于双足和多足机器人。缺点是机器人必须全脚掌同时着地和离地，并在离地前始 终保持与地面接触，否则压力曲线是不连续的，与真正的人体步态差别很大，不适用于外骨 骼等人机融合体。
[0004] 二是软鞋底，将压力传感器置于鞋垫位置，适用于外骨骼等人机融合体。缺点是只 能使用当前市场上的薄膜式压力传感器，对薄膜压力传感器的测量范围要求苛刻，目前薄 膜式的市场上流行的压力传感器最大只能测量10公斤左右。并且脚在鞋底与鞋垫是有滑 动摩擦的，脚的部分部位压力也不能测得，而且只能测量人的压力，不能对人机系统整体压 力进行测量。
[0005] 三是软鞋底，压力传感器置于鞋底夹层中。可以测量人机融合体的总压力。缺点 是容易变形，使用寿命不长久，也只能测量鞋底的某些部位压力。
[0006] 目前大多数脚底压力的测量系统只是简单的测量出脚底某一部位的压力变化，不 能反应总体压力情况，而脚底在行走过程中各个部位的压力是不均匀的，如果不能精确测 定脚底压力的变化，对最终生成的ZMP曲线影响非常大，因而造成上位机对机器人系统的 控制出现偏差或只能人为缩小机器人的行动幅度来中和这种偏差。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种基于脚底压力的人体步态信息采集鞋，解决现有的机 器人脚底压力在行走时因着力不统一不均匀导致压力检测不均匀，不能精确的反映脚底总 体压力情况和变化，ZMP曲线准确率低的问题。
[0008] 为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
[0009] -种基于脚底压力的人体步态信息采集鞋，包括软质鞋底和鞋面，所述软质鞋底 的底部均匀设置有鞋钉和走线槽，在所述鞋钉内均设有压力传感器，所述压力传感器通过 设置在走线槽的信号线和信号采集中心无线或有线信号连接。
[0010] 更进一步的技术方案的，所述鞋钉是和软质鞋底螺纹连接的。
[0011] 一种基于脚底压力的人体步态信息采集鞋绘制ZMP曲线的方法，包括以下步骤：
[0012] 首先定义：F(X)为水平方向合力，F(Z)为垂直方向合力，P为ZMP点，T(px)为绕 点P的等效力矩，f (X)为水平方向单位长度的作用力；g(x)为垂直方向单位长度作用力；
【权利要求】
1. 一种基于脚底压力的人体步态信息采集鞋，包括软质鞋底（1)和鞋面，其特征在于： 所述软质鞋底（1)的底部均匀设置有鞋钉（2)和走线槽（3)，在所述鞋钉（2)内均设有压力 传感器（4)，所述压力传感器（4)通过设置在走线槽（3)的信号线和信号采集中心无线或有 线信号连接。
2. 根据权利要求1所述的一种基于脚底压力的人体步态信息采集鞋，其特征在于：所 述鞋钉（2)是和软质鞋底（1)螺纹连接的。
3. -种利用权利要求1所述的一种基于脚底压力的人体步态信息采集鞋绘制ZMP曲线 的方法，其特征在于包括以下步骤： 首先定义：F (X)为水平方向合力，F (z)为垂直方向合力，P为ZMP点，T (px)为绕点P的 等效力矩，f (X)为水平方向单位长度的作用力；g(x)为垂直方向单位长度作用力；
其中Px SZMP点，合力矩为（
利用离散公：
得出X方向上P点的位置，利用公式
得出 Y方向上P点的位置； 利用P点在X方向上的位置和Y方向上的位置绘出ZMP曲线。
【文档编号】A61B5/22GK104382608SQ201410492132
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】程洪, 王海俊, 殷紫光 申请人:电子科技大学