行走避障能力测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及了一种测试装置，尤其是涉及一种行走避障能力测试装置。
【背景技术】
[0002]在老年人群中普遍存在运动能力退化现象，而跌倒为运动能力减弱后最常见的后果之一，并会导致骨折、外伤和脑卒中等临床症状，损害相关人群的健康，造成其本人及家庭的生活质量的降低。目前，老年人群中半数以上的跌倒发生在行走遇到障碍物时。
[0003]对老年人及相关人群行走时规避障碍物能力进行测试，可评估其跌倒风险，借助于评估结果进行预警，并提出使用助行装置、家人陪同等建议，防止跌倒引发的伤害。因此，世界上已有许多机构研宄对行走避障能力进行测试的技术和设备，如Weerdesteyn，Swigchem和Houdijk等开展的研宄。目前此类技术多基于跑步机对受试者进行测试:受试者在匀速运动的跑步机上行走，前方一块具有一定厚度的木板随机落到跑步机上，受试者被要求规避作为障碍物的木板，用多台摄像机录像判断受试者是否碰到木板，根据受试者在多次重复试验中触及木板的几率评价其规避障碍物的能力。但这样的技术有如下缺陷，一是测试在运动的跑步机上进行，而受试者通常都有运动能力和平衡能力差的问题，存在受试者尤其是老年人在测试中跌倒发生伤害的隐患；二是受试者在跑步机上是被动行走，速度和步伐等与正常的主动行走时有很大差异；三是作为障碍物的木板从空中突然落下，与日常生活中地面障碍物的情形差别较大，还会对受试者会造成心理影响。这些不足使得上述技术难以在实际中被应用。
【发明内容】
[0004]为了解决【背景技术】中存在的问题，本发明的目的是提供一种行走避障能力测试装置。
[0005]本发明采用的技术方案是:
本发明包括用于步态数据检测的压力检测步垫、作为虚拟障碍物的信号采集装置、光电虚拟障碍产生装置、控制装置和通讯装置，受试者步行在压力检测步垫上，光电虚拟障碍发生装置安装在压力检测步垫上；压力检测步垫由下至上的硬质基垫、压力扫描矩阵装置和缓冲软质垫依次压制固定而成；压力检测步垫中的压力扫描矩阵装置经信号采集装置后与控制装置连接，光电虚拟障碍发生装置与控制装置连接，计算机经通讯装置与控制装置连接；光电虚拟障碍发生装置包括多条平行间隔均布的LED光带，每条LED光带的方向垂直于行走方向，每条LED光带结构相同，均由LED灯沿直线间隔均布组成。
[0006]所述的压力扫描矩阵装置由检测步态数据的压力传感器阵列而成。
[0007]所述的压力检测步垫上间隔相同距离设置一条LED光带，相邻两条点亮的LED光带之间构成光电障碍物，控制各条LED光带的点亮和关闭调整障碍物的宽度和位置，以模拟不同难度的障碍物和障碍情况。
[0008]所述的压力检测步垫上每IcmX Icm面积装有一个压力传感器。
[0009]所述的光电虚拟障碍发生装置的各个LED灯正下方均设有压力传感器。
[0010]所述的步态数据包括足迹位置、形状、足底压力、支撑相时间和摆动相时间。
[0011 ] 所述的硬质基垫为金属板或者木板。
[0012]所述的缓冲软质垫为橡胶垫。
[0013]本发明的有益效果是:
本发明的测试行走时躲避障碍物能力的装置设计合理，与以往方法相比，可建立与正常行走一样的状态，直接测量步态参数，且安全可靠不存在受测者跌落的风险，可用于测试老年人跌倒风险等。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的结构示意图。
[0015]图2为本发明的压力检测步垫具体结构图。
[0016]图3为本发明的工作流程图。
[0017]图中:1、压力检测步垫，2、信号采集装置，3、光电虚拟障碍产生装置，4、控制装置，5、通讯装置，6、受试者，7、计算机，8、缓冲软质垫，9、压力矩阵扫描装置，10、硬质基垫。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0019]如图1所示，本发明包括用于步态数据检测的压力检测步垫1、信号采集装置2、作为虚拟障碍物的光电虚拟障碍产生装置3、控制装置4和通讯装置5，受试者6步行在压力检测步垫I上，光电虚拟障碍发生装置安装在压力检测步垫I上；如图2所示，压力检测步垫I由硬质基垫10、压力扫描矩阵装置9和缓冲软质垫8由下至上依次压制固定而成；压力检测步垫I中的压力扫描矩阵装置9经信号采集装置2与控制装置4连接，光电虚拟障碍发生装置3与控制装置4连接，计算机7经通讯装置5与控制装置4连接；光电虚拟障碍发生装置包括多条平行间隔均布的LED光带，每条LED光带由LED灯沿直线间隔均布组成，每条LED光带的方向垂直于行走方向，每条LED光带均分别与控制装置4连接。
[0020]上述压力扫描矩阵装置9由检测步态数据的压力传感器间隔阵列而成。受试者6步行在压力检测步垫上时，其踩踏的压力被压力扫描矩阵装置检测到从而获取了步态的数据。如图2所示，压力检测步垫底部为硬质基垫，中间为压力传感器阵列，上部为缓冲软质垫，步行在垫子上时，足底压力被传感器阵列感知，足迹位置、形状等信息由此可以获取。
[0021]压力检测步垫I上可每间隔8cm设置一条LED光带，相邻两条点亮的LED光带之间构成光电障碍物，该两条点亮的LED光带构成障碍物的前后边缘。控制各条LED光带的点亮和关闭，可调整间隔的各条LED光带的宽度及位置，模拟不同难度的障碍物和障碍物情况。
[0022]控制装置4对压力矩阵扫描装置9的传感器发出频率为10Hz的激励信号，随后经信号采集装置2扫描传感器的状态，读取传感器的步态数据后经信号采集装置4传送到控制装置，控制装置4控制每条LED光带的点亮和关闭，控制装置经通讯装置连接计算机，接收计算机的控制信号并将采集得到的数据传送到计算机。
[0023]信号采集装置对压力扫描矩阵装置中各个压力传感器进行键盘式扫描。
[0024]压力检测步垫I上每IcmX Icm的面积装有一个压力传感器，可以检测行走时足底在步道上产生的压力信号。
[0025]光电虚拟障碍发生装置3的各个LED灯正下方均设有压力传感器。
[0026]步态数据包括足迹位置、形状、足底压力、支撑相时间和摆动相时间，由进一步分析可得到步长、步宽、跨步长、步速、足偏角和步态周期。
[0027]优选的硬质基垫可为金属板或者木板。
[0028]优选的缓冲软质垫可为橡胶垫。
[0029]控制装置对光电虚拟障碍产生装置，压力矩阵装置和信号采集装置实行控制；并外接计算机具体执行数据的初步处理。
[0030]通信装置根据特定的数据通信协议，可以以有线或无线的方式接受来自外接计算机的控制信号，并将步垫的工作状态、压力传感器的数据传送到外接计算机。
[0031]具体实施中，光电虚拟障碍产生装置可由LED光带及其驱动电路组成，发光由控制装置控制，障碍物宽度(即步行方向上的跨度)由控制装置控制光障碍条带的数目来调控。LED光带的具体空间位置与其下的压力扫描矩阵装置对应，根据障碍物位置、产生时间和步行位置进行分析判断受试者是否踩踏到了光虚拟障碍物。
[0032]压力扫描矩阵装置为压力