本发明属于运动检测领域，特别适用于人体腰部运动状态的状态获取，以及基于人体腰部运动状态的腰部康复机器人设计、评估及研制，具体是一种人体腰部运动状态检测装置及检测方法。
背景技术：
老龄化的加重、交通事故的频发以及久坐等原因导致腰部运动功能障碍问题日益严重，且呈现年轻化的趋势。同时，由于康复医师的紧缺性，腰部康复机器人研究的必要性和紧急性逐渐凸显，因此，越来越多的专家学者研制出各种类型的腰部运动康复机器人，以实现人体腰部的运动康复。例如，中国专利号cn103622794a涉及的一种支撑座式腰部康复训练器，结构紧凑，稳定性好，能够模拟正常人行走过程中腰部骨盆的运动规律，帮助病患进行全方位的腰部运动训练。中国专利号cn102068363a涉及的绳驱动腰部康复机器人，针对康复训练过程中如何协调控制康复病人的骨盆运动轨迹问题，再现了康复病人在站立情况下的正常人骨盆运动轨迹，以实现康复病人的腰部康复。中国专利号cn104127299a涉及的柔索气动肌肉联合驱动腰部康复机器人，能够实现腰部六个自由度的康复训练，以达到腰部康复训练效果。
但这些腰部康复机器人都是使用正常人盆骨运动轨迹作为预设轨迹，没有正确的腰部运动轨迹作为参考。而通过一些国内外学术成果的研究表明，人体腰部相对于盆骨具有3个转动自由度，下肢相对于盆骨具有3个转动自由度，且人体走动或进行其他运动时，腰部和下肢相对于盆骨是运动的，并呈现一定的运动规律。国外相关研究成果表明，上下肢联动对运动康复效果更为明显，因此，为了更好地获取、检测和了解人体姿态运动规律，需要一种能够全面检测人体腰部运动姿态的检测装置。
然而现有的检测装置明显不能满足对于腰部运动康复的需求，其主要存在以下技术问题：
1.所发表的《一种测量人行走时骨盆运动轨迹的新方法》(issn编号1006-7043，2006，1，128-131)，只能检测人体走动时盆骨中心点的大致位移变化，并不能准确分析到腰部运动的六个自由度；
2.中国专利号cn103505342a涉及的一种外骨骼式步态康复训练装置和中国专利号cn102499700a涉及的下肢康复人-机耦合力检测装置和方法均使用刚性杆件作为外骨骼对人体运动姿态进行测量，适应性较差，并且会反作用于人体运动，影响检测轨迹的有效性和精确性；
3.上述两种类型的检测方式只检测到了空间位置变化，没有检测到人体运动的运动速度、加速度等位姿变化。
技术实现要素：
本发明针对现有检测装置存在的技术问题，提供了一种人体腰部运动状态检测装置及检测方法，该装置采用柔索绑缚的方式，减少了检测装置对人体运动的干扰，增加了检测数据的有效性和精确性，此外，该装置采用了9组柔索状态检测模块和腰部角度检测装置，可以有效检测到人体大范围运动时的运动状态，增加了可使用范围，其柔索状态检测模块采用了模块化的设计，具有安装灵活、维护简单、使用方便等特点，其腰部角度检测装置3个旋转轴的转动中心与腰带转动中心相互重合，有效地保证了检测结果的正确性，该装置能够精确获取人体运动时与盆骨连接的腰部和下肢的运动状态，也可以为《一种六自由度并联腰部康复训练装置》(cn104224494a)等上下肢联动式腰部康复机器人的设计及研制提供理论和数据支持。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种人体腰部运动状态检测装置，由1个腰部角度检测装置2和2个以上的位移检测装置组成。其中，腰部角度检测装置2由t形扭转腰带201、腰带连接组件和可调节腰带203组成。通过腰带连接组件将t形扭转腰带201与可调节腰带203活动连接在一起。位移检测装置分别与腰部角度检测装置2相连接。通过位移检测装置采集腰部角度检测装置2的运动参数。
进一步说，腰带连接组件由侧方腰带第二连接块202、u形支架204、z轴联轴器205、z轴腰带连接块206、y轴联轴器208、侧方腰带第一连接块209和后方腰带连接块2012组成。其中，u形支架204与后方腰带连接块2012相连接。u形支架204的两端分别与侧方腰带第一连接块209、侧方腰带第二连接块202相连接。侧方腰带第一连接块209的底端、侧方腰带第二连接块202的底端分别与可调节腰带203相连接。
进一步说，在侧方腰带第一连接块209外侧固定有x轴编码器2010。在后方腰带连接块2012外侧固定有y轴编码器2011，并通过y轴联轴器208将y轴编码器2011与z轴腰带连接块206相连。在z轴腰带连接块206下方固定有z轴编码器207。
进一步说，位移检测装置由柔索状态第三检测模块401，第一集成平台402，第一固定底座403，柔索状态第一检测模块404，柔索状态第二检测模块405构成。在第一集成平台402的底部设有第一固定底座403。在第一集成平台402上设有2组以上的柔索检测模块。
进一步说，设有3个柔索检测模块，依次称为柔索状态第一检测模块404、柔索状态第二检测模块405和柔索状态第三检测模块401。
进一步说，柔索检测模块由第一连接平台446、拉线位移第一传感器441、压力传感器448、内侧第一导向滑轮4410、内侧第二导向滑轮447、外侧导向滑轮443、内侧第一连接座442、内侧第二连接座444和外侧连接座449组成。其中，
在第一连接平台446上依次固定有拉线位移第一传感器441、内侧第一连接座442、压力传感器448和内侧第二连接座444。在内侧第一连接座442上固定有内侧第一导向滑轮4410。在内侧第二连接座444上固定有内侧第二导向滑轮447。在压力传感器448上固定有外侧连接座449。在外侧连接座449上固定有外侧导向滑轮443。
进一步说，腰带连接组件由侧方腰带第二连接块202、u形支架204、z轴联轴器205、z轴腰带连接块206、y轴联轴器208、侧方腰带第一连接块209和后方腰带连接块2012组成。其中，
u形支架204与后方腰带连接块2012相连接。u形支架204的两端分别与侧方腰带第一连接块209、侧方腰带第二连接块202相连接。
侧方腰带第一连接块209的底端、侧方腰带第二连接块202的底端分别与可调节腰带203相连接。
t形扭转腰带201由环形件和连接杆两部分构成。连接杆的顶端环形件竖直连接。接杆的底端与z轴联轴器205相连接。
在侧方腰带第一连接块209上设有x轴编码器2010。在后方腰带连接块2012上设有y轴编码器2011，并通过y轴联轴器208将y轴编码器2011与z轴腰带连接块206相连。在z轴腰带连接块206上设有z轴编码器207。
设有3个位移检测装置。3个位移检测装置结构相同，且三者呈三角分布。
位移检测装置由柔索状态第三检测模块401，第一集成平台402，第一固定底座403，柔索状态第一检测模块404，柔索状态第二检测模块405构成。在第一集成平台402的底部设有第一固定底座403。在第一集成平台402上设有3个柔索检测模块。柔索检测模块均由第一连接平台446、拉线位移第一传感器441、压力传感器448、内侧第一导向滑轮4410、内侧第二导向滑轮447、外侧导向滑轮443、内侧第一连接座442、内侧第二连接座444和外侧连接座449组成。其中，
在第一连接平台446上依次固定有拉线位移第一传感器441、内侧第一连接座442、压力传感器448和内侧第二连接座444。在内侧第一连接座442上固定有内侧第一导向滑轮4410。在内侧第二连接座444上固定有内侧第二导向滑轮447。在压力传感器448上固定有外侧连接座449。在外侧连接座449上固定有外侧导向滑轮443。
每个柔索检测模块均配有一根柔索。
柔索的一端与拉线位移第一传感器441相连，依次穿过内侧第一导向滑轮4410、外侧导向滑轮443和内侧第二导向滑轮447之后，柔索的另一端与可调节腰带203前侧的环扣相连。
采用本发明所述的一种人体腰部运动状态检测装置的检测方法，按如下步骤进行：
步骤1：对传感器及编码器进行校准。将检测装置固定在待测物体上，随后进入步骤2。
步骤2：通过压力传感器448实时检测与之对应的柔索的张力变化：若压力传感器448有示数显示，则该柔索在运动过程中处于绷紧状态，进入步骤3。
如压力传感器448无示数显示，即说明该柔索在运动过程中处于松动状态，返回步骤1。
步骤3：初始化传感器及编码器，外侧导向滑轮443会受到第一连接柔索445带来的柔索张力，由位于外侧导向滑轮443下方的压力传感器448检测出第一连接柔索445对外侧导向滑轮443的压力值。
步骤4：建立位移检测装置的坐标系，随后进入步骤5。
步骤5：选取一个位移检测装置，将与属于同一个位移检测装置内的3个柔索检测模块相连接的柔索在腰部角度检测装置2上的共同连接点称之为一个环扣连接点。获得该环扣连接点在坐标系中的坐标，随后进入步骤6。
步骤6：按步骤4的方法，获取余下2个位移检测装置所对应的环扣连接点的坐标。以3个环扣连接点确定中心点，记为o点。取该中心点的坐标及角度。随后进入步骤7。
步骤7：由z轴编码器207、y轴编码器2011和x轴编码器2010分别测出被测物体在运动过程中角度变化量。
步骤8：将步骤6与步骤7计算结果输出至工控机/计算机/远程终端存储或进一步处理。
为了更好地阐述本发明的结构特点，特换一角度对本发明的结构与特点进行阐述：
本发明所述人体腰部运动状态检测装置，包括第一腰部位移检测装置、第二腰部位移检测装置、第三腰部位移检测装置和腰部角度检测装置，本运动状态检测装置安装在人体运动平台的周围。其中，人体运动平台可为跑步机或用于康复、测试的平台等，所述腰部位移检测装置和腰部位移检测装置同向固定安装在人体运动平台上，所述腰部位移检测装置与其他两个腰部位移检测装置方向相反，固定安装在人体运动平台上，用于检测人体运动过程中盆骨的位姿变化；所述腰部角度检测装置穿戴于人体腰部位置，用于检测人体运动过程中腰部相对于盆骨的角度变化。
更进一步地，所述腰部位移检测装置包括集成平台一、固定底座一、柔索状态检测模块一、柔索状态检测模块二、柔索状态检测模块三，所述集成平台一通过固定底座一固定安装在人体运动平台上，所述集成平台一上固定有3组柔索状态检测模块，用以确定与可调节腰带前侧环扣相连点的运动状态，所述柔索状态检测模块一、柔索状态检测模块二、柔索状态检测模块三通过螺栓分别固定在集成平台一上，其中，所述柔索状态检测模块二与柔索状态检测模块三固定在集成平台一相同高度处，所述柔索状态检测模块一布置于柔索状态检测模块二与柔索状态检测模块三下方中轴线位置，所述柔索状态检测模块可在解决检测过程中连接柔索松动问题的基础上，准确地检测出与可调节腰带环扣相连点的运动状态；类似地，所述腰部位移检测装置二、腰部位移检测装置三布置方式与腰部位移检测装置一相同，用以确定其与可调节腰带后侧环扣相连两点的运动状态。
更进一步地，所述腰部角度检测装置包括可调节腰带、t形扭转腰带、侧方腰带连接块一、侧方腰带连接块二、后方腰带连接块、z轴腰带连接块、z轴联轴器、y轴联轴器、u形支架、x轴编码器、y轴编码器、z轴编码器，所述u形支架分别与侧方腰带连接块一、侧方腰带连接块二、后方腰带连接块中部孔以转动副连接，所述可调节腰带分别以螺栓固定在侧方腰带连接块一、侧方腰带连接块二下方，其可根据人体腰部尺寸调整宽松程度，所述t形扭转腰带为刚性件，其下端通过z轴联轴器与z轴编码器相连，构成转动副，所述x轴编码器、y轴编码器、z轴编码器轴线相交于一点，其中，所述x轴编码器通过螺栓固定在侧方腰带连接块一外侧，用以检测人体运动过程中腰部相对于盆骨在所设定x轴方向上的角度α变化，所述y轴编码器通过螺栓固定在后方腰带连接块外侧，并通过y轴联轴器与z轴腰带连接块相连，用以检测人体运动过程中腰部相对于盆骨在所设定y轴方向上的角度β变化，所述z轴编码器通过螺栓固定在z轴腰带连接块下方，用以检测人体运动过程中腰部相对于盆骨在所设定z轴方向上的角度γ变化，该3个旋转轴相互正交，其转动中心与腰带转动中心相互重合，能够有效地保证检测结果的正确性。
所述的一种人体腰部运动状态检测装置的检测方法详细步骤如下：
由工作人员完成检测平台、运动平台及检测环境准备，并完成传感器及编码器校准工作，向被测试者说明本检测装置的正确穿戴方式后，被测试人体站立于人体运动平台上，将可调节腰带与t形扭转腰带穿戴于腰部位置，正确穿戴好本检测装置，并调整连接柔索一、连接柔索二、连接柔索三、连接柔索四、连接柔索五、连接柔索六、连接柔索七、连接柔索八和连接柔索九，使之处于绷紧状态，并校准传感器及编码器。
1.被测试者运动过程中盆骨位姿变化的检测
1.1连接柔索运动受力检测
当被测试人体站立于人体运动平台上作行走或扭腰运动时，根据压力传感器示数调整对应连接柔索，确认其处于绷紧状态，初始化传感器及编码器，并检测出各连接柔索所受的压力，通过角度关系受力分解可计算出各连接柔索张力大小、运动速度及加速度，从而得到被测试人体盆骨对应点受力情况及运动特征。
1.2连接柔索运动位移检测
当被测试人体站立于人体运动平台上作行走或扭腰运动时，以腰部位移检测装置一为例，连接柔索一、连接柔索二、连接柔索三与腰部角度检测装置中的可调节腰带前侧的环扣相连，以集成平台一左下角oa点为顶点、以集成平台一下端边长方向为ya轴方向、以集成平台一左端边长方向为za轴方向建立右手笛卡尔空间直角坐标系，将连接柔索一与内侧导向滑轮二上方交点设定为o1点，同样分别将连接柔索二、连接柔索三与对应导向滑轮上方交点设定为o2、o3点，设定连接柔索一、连接柔索二、连接柔索三与腰部角度检测装置中的可调节腰带前侧的环扣连接点为a点，根据三边测量法，可根据o1、o2、o3三点坐标，得到a点在坐标系oaxayaza中的坐标，表示为
类似地，设定连接柔索四、连接柔索五、连接柔索六与腰部角度检测装置中的可调节腰带右后侧的环扣连接点为b点，连接柔索七、连接柔索八、连接柔索九与腰部角度检测装置中的可调节腰带左后侧的环扣连接点为c点，可得b点在坐标系obxbybzb中的坐标bb(xb,yb,zb)及c点在坐标系ocxcyczc中的坐标cc(xc,yc,zc)。
将b点在坐标系obxbybzb中的坐标bb(xb,yb,zb)及c点在坐标系ocxcyczc中的坐标cc(xc,yc,zc)转换到坐标系oaxayaza中，此时可根据a、b、c三点在坐标系oaxayaza中的坐标求出该三点中心点o点，即被测试人体盆骨转动中心点在坐标系oaxayaza中的坐标ao(xo,yo,zo)所在位置及角度，即
同时，可确定该四点所在平面方程为b11x+b12y+b13z+c1＝0，则该平面法向量为
2.被测试者运动过程中腰部相对于盆骨角度变化的检测
当被测试人体站立于人体运动平台上作行走或扭腰运动时，腰部角度检测装置穿戴于被测试人体腰部位置，随人体行走或扭腰动作而运动，此时，与t形扭转腰带直接相连的z轴编码器可测出被测试人体运动过程中腰部相对于盆骨在z轴方向上的角度γ变化，与t形扭转腰带通过z轴腰带连接块相连的y轴编码器可测出被测试人体运动过程中腰部相对于盆骨在y轴方向上的角度β变化，与t形扭转腰带通过z轴腰带连接块、后方腰带连接块、u形支架和侧方腰带连接块一相连的x轴编码器可测出被测试人体运动过程中腰部相对于盆骨在x轴方向上的角度α变化，该3个旋转轴的转动中心与腰带转动中心相互重合，有效地保证了检测结果的正确性，由此，可完成被测试人体运动过程中腰部相对于盆骨角度变化的检测。
将上述数据整合并对检测结果进行分析，即可完成人体运动时与盆骨连接的腰部和下肢的运动状态检测，该检测结可为一系列上下肢联动式腰部康复机器人的设计及研制提供理论和数据支持，也可用于人体腰部运动状态的临床诊断及康复评估时参考之用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过使用柔索状态检测模块，可在解决检测过程中连接柔索松动问题的基础上，准确地检测出与可调节腰带环扣相连点的运动状态，该检测方法通过对压力传感器及拉线位移传感器数据的采集及分析，在保证准确性的基础上，能够有效检测到人体运动状态，包括盆骨的空间位置以及速度、加速度变化等运动特征。
2.本发明所采用的柔索状态检测模块为模块化设计，可实现快速拆卸和安装，具有安装灵活、维护简单、使用方便等特点，所采用的腰部角度检测装置3个旋转轴的转动中心与腰带转动中心相互重合，有效地保证了检测结果的正确性。
3.本发明所使用的柔索状态检测模块和腰部角度检测装置可以检测到人体大范围运动时的运动状态，增加了其可使用的范围，且其所采用的柔索绑缚的穿戴方式有效地减少了检测装置在检测过程中对人体运动的干扰，增加了检测数据的有效性和精确性，且其通过连接柔索连接人体与柔索状态检测模块，使二者受力更为平缓，减少了运动过程中的冲击，有效地避免了人体腰部的损伤，延长了柔索状态检测模块的使用寿命，提高了检测过程的灵活性、稳定性和精确性。
4.本发明对人体运动时与盆骨连接的腰部和下肢的运动状态的检测结果具有较高正确性及准确性，能够为上下肢联动式腰部康复机器人的设计及研制提供理论和数据支持，在一定程度上促进上下肢联动式腰部康复机器人技术的发展。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为图1中腰部位移检测装置的结构示意图；
图3为图1中柔索状态检测模块的结构示意图；
图4为图1中腰部角度检测装置结构的示意图；
图5为本发明检测方法的流程图；
图6为腰部位移检测装置的设备示意图；
图7为图6所对应的检测原理：三边测量方案的示意图；
图8为腰部位移检测装置坐标转换示意图；
图9为本发明使用状态的示意图；
图中：被测试者1，腰部角度检测装置2，人体运动平台图中为测试平台3，第一腰部位移检测装置4，第三腰部位移检测装置5，第二腰部位移检测装置6；柔索状态第三检测模块401，第一集成平台402，第一固定底座403，柔索状态第一检测模块404，柔索状态第二检测模块405；拉线位移第一传感器441，内侧第一连接座442，外侧导向滑轮443，内侧第二连接座444，第一连接柔索445，第一连接平台446，内侧第二导向滑轮447，压力传感器448，外侧连接座449，内侧第一导向滑轮4410；t形扭转腰带201，侧方腰带第二连接块202，可调节腰带203，u形支架204，z轴联轴器205，z轴腰带连接块206，z轴编码器207，y轴联轴器208，侧方腰带第一连接块209，x轴编码器2010，y轴编码器2011，后方腰带连接块2012。
具体实施方式
现结合附图详细说明本发明的特点与细节。
参见图1，一种人体腰部运动状态检测装置，由1个腰部角度检测装置2和2个以上的位移检测装置组成。腰部角度检测装置2由t形扭转腰带201、腰带连接组件和可调节腰带203组成。通过腰带连接组件将t形扭转腰带201与可调节腰带203活动连接在一起。位移检测装置分别与腰部角度检测装置2相连接。通过位移检测装置采集腰部角度检测装置2的运动参数。
结合图1、8和9，进一步说，设有3个位移检测装置。进一步说，3个位移检测装置之间呈三角分布。优选的方案是，3个移检测装置呈等腰三角形分布。3个位移检测装置依次称为第一腰部位移检测装置4，第三腰部位移检测装置5和第二腰部位移检测装置6，三者结构相同。
结合图1、4、8和9，进一步说，腰带连接组件由侧方腰带第二连接块202、u形支架204、z轴联轴器205、z轴腰带连接块206、y轴联轴器208、侧方腰带第一连接块209和后方腰带连接块2012组成。其中，
u形支架204呈环形。u形支架204与后方腰带连接块2012相连接。u形支架204的两端分别与侧方腰带第一连接块209、侧方腰带第二连接块202相连接。进一步说，u形支架204分别与侧方腰带第一连接块209、侧方腰带第二连接块202、后方腰带连接块2012的中部均开有孔。u形支架204分别与侧方腰带第一连接块209中部孔、侧方腰带第二连接块202中部孔、后方腰带连接块2012中部孔以转动副连接。
通过螺栓固定的方式将侧方腰带第一连接块209的底端、侧方腰带第二连接块202的底端分别与可调节腰带203相连接。可调节腰带203为宽度可调节式，可根据人体腰部尺寸的大小调整可调节腰带203的宽松程度。
t形扭转腰带201为刚性件。t形扭转腰带201由环形件和连接杆两部分构成。连接杆的顶端环形件竖直连接。接杆的底端与t形扭转腰带201与z轴联轴器205相连接。z轴联轴器205与z轴编码器207相连，进一步说，t形扭转腰带201、z轴联轴器205与z轴腰带连接块206构成转动副。更进一步说，z轴编码器207包括转轴和连接座两部分，z轴编码器207的连接座固定于z轴腰带连接块206上，，z轴编码器207的转轴随t形扭转腰带201、z轴联轴器205一起转动，也就是说，是201、205、207的转轴共同与207的连接座、206构成转动副。
结合图1、4、8和9，进一步说，通过螺栓在侧方腰带第一连接块209外侧固定有x轴编码器2010，用以检测人体运动过程中腰部相对于盆骨在所设定x轴方向上的角度α变化。
通过螺栓在后方腰带连接块2012外侧固定有y轴编码器2011，并通过y轴联轴器208将y轴编码器2011与z轴腰带连接块206相连，用以检测人体运动过程中腰部相对于盆骨在所设定y轴方向上的角度β变化。
通过螺栓在z轴腰带连接块206下方固定有z轴编码器207，用以检测人体运动过程中腰部相对于盆骨在所设定z轴方向上的角度γ变化。
进一步说，x轴编码器2010、y轴编码器2011、z轴编码器207轴线相交于一点。换言之，x轴编码器2010的旋转轴、y轴编码器2011的旋转轴、z轴编码器207的旋转轴相互正交，其转动中心与腰带转动中心相互重合，能够有效地保证检测结果的正确性。
结合图1至3、图8和图9，进一步说，位移检测装置由柔索状态第三检测模块401，第一集成平台402，第一固定底座403，柔索状态第一检测模块404，柔索状态第二检测模块405构成。
在第一集成平台402的底部设有第一固定底座403。优选的方案是，第一集成平台402通过第一固定底座403固定安装在地基或人体运动平台3上。在第一集成平台402上设有2组以上的柔索检测模块。柔索检测模块用以确定与腰部角度检测装置2之间运动状态。优选的方案是，柔索检测模块用于检测与可调节腰带203前侧环扣相连点的运动状态。
结合图1和2，进一步说，设有3个柔索检测模块，依次称为柔索状态第一检测模块404、柔索状态第二检测模块405和柔索状态第三检测模块401，且倒三角排列。所述柔索状态第一检测模块404、柔索状态第二检测模块405、柔索状态第三检测模块401通过螺栓分别固定在第一集成平台402上，其中，所述柔索状态第二检测模块405与柔索状态第三检测模块401固定在第一集成平台402相同高度处，所述柔索状态第一检测模块404布置于柔索状态第二检测模块405与柔索状态第三检测模块401下方中轴线位置。
参考图3，进一步说，柔索检测模块由第一连接平台446、拉线位移第一传感器441、压力传感器448、内侧第一导向滑轮4410、内侧第二导向滑轮447、外侧导向滑轮443、内侧第一连接座442、内侧第二连接座444和外侧连接座449组成。其中，通过螺栓在第一连接平台446上依次固定有拉线位移第一传感器441、内侧第一连接座442、压力传感器448和内侧第二连接座444。通过螺栓在内侧第一连接座442上固定有内侧第一导向滑轮4410。通过螺栓在内侧第二连接座444上固定有内侧第二导向滑轮447。通过螺栓在压力传感器448上固定有外侧连接座449。通过螺栓在外侧连接座449上固定有外侧导向滑轮443。
进一步说，柔索检测模块均配有一根柔索。柔索的一端与拉线位移第一传感器441相连，依次缠绕/穿过内侧第一导向滑轮4410、外侧导向滑轮443和内侧第二导向滑轮447之后，柔索的另一端与腰部角度检测装置2相连。
优选的方案是，柔索的另一端与可调节腰带203前侧的环扣相连。柔索状态第一检测模块404可在解决检测过程中第一连接柔索445松动问题的基础上，准确地检测出与可调节腰带203前侧环扣相连点的运动状态。进一步说，与柔索状态第一检测模块404相配的柔索称为第一连接柔索445。
同样，柔索状态第二检测模块405、柔索状态第三检测模块401的结构、功能均与柔索状态第一检测模块404相同。
结合图1至9，优选的方案是：腰带连接组件由侧方腰带第二连接块202、u形支架204、z轴联轴器205、z轴腰带连接块206、y轴联轴器208、侧方腰带第一连接块209和后方腰带连接块2012组成。其中，
u形支架204与后方腰带连接块2012相连接。u形支架204的两端分别与侧方腰带第一连接块209、侧方腰带第二连接块202相连接。
侧方腰带第一连接块209的底端、侧方腰带第二连接块202的底端分别与可调节腰带203相连接。
t形扭转腰带201由环形件和连接杆两部分构成。连接杆的顶端环形件竖直连接。接杆的底端与z轴联轴器205相连接。
在侧方腰带第一连接块209上设有x轴编码器2010。在后方腰带连接块2012上设有y轴编码器2011，并通过y轴联轴器208将y轴编码器2011与z轴腰带连接块206相连。在z轴腰带连接块206上设有z轴编码器207。
设有3个位移检测装置。3个位移检测装置结构相同，且三者呈三角分布。
位移检测装置由柔索状态第三检测模块401，第一集成平台402，第一固定底座403，柔索状态第一检测模块404，柔索状态第二检测模块405构成。在第一集成平台402的底部设有第一固定底座403。在第一集成平台402上设有3个柔索检测模块。柔索检测模块均由第一连接平台446、拉线位移第一传感器441、压力传感器448、内侧第一导向滑轮4410、内侧第二导向滑轮447、外侧导向滑轮443、内侧第一连接座442、内侧第二连接座444和外侧连接座449组成。其中，
在第一连接平台446上依次固定有拉线位移第一传感器441、内侧第一连接座442、压力传感器448和内侧第二连接座444。在内侧第一连接座442上固定有内侧第一导向滑轮4410。在内侧第二连接座444上固定有内侧第二导向滑轮447。在压力传感器448上固定有外侧连接座449。在外侧连接座449上固定有外侧导向滑轮443。
每个柔索检测模块均配有一根柔索。柔索的一端与拉线位移第一传感器441相连，依次穿过内侧第一导向滑轮4410、外侧导向滑轮443和内侧第二导向滑轮447之后，柔索的另一端与可调节腰带203前侧的环扣相连。
结合图1和5，采用本发明所述的一种人体腰部运动状态检测装置的检测方法，按如下步骤进行：
步骤1：对传感器及编码器进行校准。将检测装置固定在待测物体上，随后进入步骤2。
步骤2：通过压力传感器448实时检测与之对应的柔索的张力变化：若压力传感器448有示数显示，则该柔索在运动过程中处于绷紧状态，进入步骤3。
如压力传感器448无示数显示，即说明该柔索在运动过程中处于松动状态，返回步骤1。
步骤3：初始化传感器及编码器，外侧导向滑轮443会受到第一连接柔索445带来的的柔索张力，位于外侧导向滑轮443下方的压力传感器448可检测出第一连接柔索445对外侧导向滑轮443的压力。
通过角度关系受力分解可计算出第一连接柔索445张力大小、运动速度及加速度，并得出被测试人体盆骨对应点受力情况及运动特征，随后进入步骤4。换言之，外侧导向滑轮443会受到第一连接柔索445带来的的柔索张力，由位于外侧导向滑轮443下方的压力传感器448检测出第一连接柔索445对外侧导向滑轮443的压力值。
步骤4：建立位移检测装置的坐标系，随后进入步骤5。
步骤5：将属于同一个位移检测装置内的3个柔索检测模块相连接的柔索在腰部角度检测装置2上的共同连接点称之为一个环扣连接点。获得该环扣连接点在坐标系中的坐标，随后进入步骤6。
步骤6：按步骤4的方法，获取余下2个位移检测装置所对应的环扣连接点的坐标。以3个环扣连接点的几何中心确定中心点，记为o点。取该中心点的坐标及角度。随后进入步骤7。
步骤7：由z轴编码器207、y轴编码器2011和x轴编码器2010分别测出被测物体在运动过程中角度变化量。
步骤8：将步骤6获得的盆骨位姿检测值、步骤6获得的盆骨变化角度输出，由计算机进行数据分析和处理。
需要强调的是，在步骤6中测出来的是盆骨位姿检测，换言之，是人的盆骨相对于地面上平台的位姿变化。而步骤7测出来的是腰部相对于盆骨的角度变化。换句话说，可以将腰部理解为人上部分肢体，或者说本文中的腰部指的是脊柱所在平面的正交平面。步骤7测出来的也就是人上部分肢体相对于盆骨变化角度，是为了得到人上部分肢体相对于盆骨变化数据，从而更好地实现上下肢联动而测的。在步骤6和步骤7中得到的量，是相互独立的，供后续分析之用。
进一步说，步骤6的实现方法是：
由压力传感器448检测出与之相连的柔索对外侧导向滑轮443的压力，进而获取该柔索的张力大小、运动速度及加速度，并得出被测物对应点受力情况及运动特征。
采用三边测量法，将属于同一个位移检测装置内的3个柔索检测模块反馈的信号进行换算，将与该位移检测装置相连的柔索在腰部角度检测装置2连接处的受力、形变信号，转变为该连接点处的角度变化量。需要说明的是，在步骤6中的角度值，指的是人的盆骨相对于地面上平台的位姿变化。
按照本步骤的方法，获取与每个位移检测装置相对应的环扣连接点的角度的变化量。
进一步说，以柔索状态第一检测模块404为例，步骤2的具体步骤是，当被测试物装备上本发明所述的运动状态检测装置，并作出运动或扭动时，腰部角度检测装置2随之发生变化，进而带动通过柔索而与腰部角度检测装置2相连的柔索状态第一检测模块404位移，隶属于柔索状态第一检测模块404的第一连接柔索445随运动产生位移变化，此时压力传感器448作柔索张力检测装置，实时检测第一连接柔索445张力变化，由于第一连接柔索445在运动过程中处于绷紧状态，故压力传感器448应有示数显示，如压力传感器448无示数显示，即说明第一连接柔索445在运动过程中处于松动状态，此时拉线位移第一传感器441所测试的位移数据不准确，需重新调整第一连接柔索445确认其处于绷紧状态，至压力传感器448有示数显示。步骤3的具体步骤是，此时，初始化传感器及编码器，外侧导向滑轮443会受到第一连接柔索445带来的的柔索张力，位于外侧导向滑轮443下方的压力传感器448可检测出第一连接柔索445对外侧导向滑轮443的压力，通过角度关系受力分解可计算出第一连接柔索445张力大小、运动速度及加速度，并得出被测试人体盆骨对应点受力情况及运动特征。
类似地，可根据其余压力传感器示数调整对应连接柔索，确认其处于绷紧状态，初始化传感器及编码器，并检测出各连接柔索所受的压力，通过受力分解可计算出其余连接柔索张力大小、运动速度及加速度，从而得到被测试人体盆骨对应点受力情况及运动特征。
更进一步说，以柔索状态第一检测模块404为例，当被测试人体站立于人体运动平台3人体运动平台3上作行走或扭腰运动时，隶属于柔索状态第一检测模块404的第一连接柔索445随人体运动产生位移变化，当第一连接柔索445处于绷紧状态时，则拉线位移第一传感器441所检测的数据即为第一连接柔索445的长度变化。
类似地，当其余连接柔索处于绷紧状态时，则可通过拉线位移传感器检测出对应的连接柔索的长度变化。
步骤4的具体步骤是，如图1和6、7所示，以第一腰部位移检测装置4为例，第一连接柔索445、连接柔索二、连接柔索三与腰部角度检测装置2中的可调节腰带203前侧的环扣相连，以第一集成平台402左下角oa点为顶点、以第一集成平台402下端边长方向为ya轴方向、以第一集成平台402左端边长方向为za轴方向建立右手笛卡尔空间直角坐标系，将第一连接柔索445与内侧第二导向滑轮447上方交点设定为o1点，同样分别将连接柔索二、连接柔索三与对应导向滑轮上方交点设定为o2、o3点，设定第一连接柔索445、连接柔索二、连接柔索三与腰部角度检测装置2中的可调节腰带203前侧的环扣连接点为a点，根据三边测量法，可根据o1、o2、o3三点坐标，得到a点在坐标系oaxayaza中的坐标，即步骤5的具体方案如下所示。
第一腰部位移检测装置4对应的三边测量方案示意图如图7所示，设o1、o2、o3、a点在坐标系oaxayaza中的坐标分别为ao1(x1,y1,z1)，ao2(x2,y2,z2)，ao3(x3,y3,z3)，aa(xa,ya,za)，则各点相互之间距离分别为：
由上式，有
令式中
xij＝xi-xj
yij＝yi-yj
zij＝zi-zj
e1＝y21z32-y32z21
e2＝y32z31-y31z32
e3＝y31z21-y21z31
e4＝x32y21-x21y32
e5＝x21y32-x32y21。
可得a点在坐标系oaxayaza中的坐标aa(xa,ya,za)关于d1、d2、d3的矩阵表达式为：
其中，
根据上式，可得a点在坐标系oaxayaza中的坐标aa(xa,ya,za)。
类似地，步骤6的具体步骤是，按照步骤4的方法，设定隶属于第二腰部位移检测装置6的第四连接柔索、第五连接柔索、第六连接柔索和隶属于和第三腰部位移检测装置5的第七连接柔索、第八连接柔索、第九连接柔索与腰部角度检测装置2中的可调节腰带203右后侧的环扣连接点为b点，与腰部角度检测装置2中的可调节腰带203左后侧的环扣连接点为c点，可得b点在坐标系obxbybzb中的坐标bb(xb,yb,zb)及c点在坐标系ocxcyczc中的坐标cc(xc,yc,zc)。
如图7所示，将b点在坐标系obxbybzb中的坐标bb(xb,yb,zb)及c点在坐标系ocxcyczc中的坐标cc(xc,yc,zc)转换到坐标系oaxayaza中，有
其中，
此时可根据a、b、c三点在坐标系oaxayaza中的坐标求出该三点中心点o点，即被测试人体盆骨转动中心点在坐标系oaxayaza中的坐标ao(xo,yo,zo)所在位置及角度，即：
其中，
b11＝yazb-yazc-zayb+zayc+ybzc-yczb
b12＝-xazb+xazc+zaxb-zaxc-xbzc+xczb
b13＝xayb-xayc-yaxb+yaxc+xbyc-xcyb
b21＝2(xb-xa)
b22＝2(yb-ya)
b23＝2(zb-za)
b31＝2(xc-xa)
b32＝2(yc-ya)
b33＝2(zc-za)
c1＝-xaybzc+xayczb+xbyazc-xcyazb-xbycza+xcybza
同时，可确定该四点所在平面方程为
b11x+b12y+b13z+c1＝0。
则该平面法向量为
通过以上过程，可得被测试人体运动过程中盆骨转动中心所在位置及角度变化，完成被测试人体运动过程中盆骨位姿变化的检测。
步骤7的具体步骤是，如图1和4所示，当被测试物体行走或扭腰运动时，腰部角度检测装置2行走或扭腰动作而运动，此时，与t形扭转腰带201直接相连的z轴编码器207可测出被测试人体运动过程中腰部相对于盆骨在z轴方向上的角度γ变化，与t形扭转腰带201通过z轴腰带连接块206相连的y轴编码器2011可测出被测试人体运动过程中腰部相对于盆骨在y轴方向上的角度β变化，与t形扭转腰带201通过z轴腰带连接块206、后方腰带连接块2012、u形支架204和侧方腰带第一连接块209相连的x轴编码器2010可测出被测试人体运动过程中腰部相对于盆骨在x轴方向上的角度α变化，该3个旋转轴的转动中心与人体腰部转动中心相互重合，有效地保证了检测结果的正确性，由此，可完成被测试人体运动过程中腰部相对于盆骨角度变化的检测。
将上述数据整合并对检测结果进行分析，即可完成人体运动时与盆骨连接的腰部和下肢的运动状态检测，该检测结果既可以用于人体腰部运动状态的数据获取，也可以为一系列上下肢联动式腰部康复机器人的设计及研制提供理论和数据支持。
实施例
如图1和9所示，一种人体腰部运动状态检测装置，包括第一腰部位移检测装置4、第二腰部位移检测装置6、第三腰部位移检测装置5、腰部角度检测装置2，本运动状态检测装置安装在人体运动平台3的周围，其中，人体运动平台3可为跑步机或用于康复、测试的平台等，所述第二腰部位移检测装置6和第三腰部位移检测装置5同向固定安装在人体运动平台3上，所述第一腰部位移检测装置4与其他两个腰部位移检测装置方向相反，固定安装在人体运动平台3上，用于检测人体运动过程中盆骨的位姿变化。所述腰部角度检测装置2穿戴于人体腰部位置，用于检测人体运动过程中腰部相对于盆骨的角度变化。
如图2所示，所述第一腰部位移检测装置4包括第一集成平台402、第一固定底座403、柔索状态第一检测模块404、柔索状态第二检测模块405、柔索状态第三检测模块401，所述第一集成平台402通过第一固定底座403固定安装在人体运动平台3上，所述第一集成平台402上固定有3组柔索状态检测模块，用以确定与可调节腰带203前侧环扣相连点的运动状态，所述柔索状态第一检测模块404、柔索状态第二检测模块405、柔索状态第三检测模块401通过螺栓分别固定在第一集成平台402上，其中，所述柔索状态第二检测模块405与柔索状态第三检测模块401固定在第一集成平台402相同高度处，所述柔索状态第一检测模块404布置于柔索状态第二检测模块405与柔索状态第三检测模块401下方中轴线位置。
所述的第二腰部位移检测装置6布置方式与第一腰部位移检测装置4相同，由柔索状态第四检测模块，第二集成平台，第二固定底座，柔索状态第五检测模块，柔索状态第六检测模块构成。在所述的第二集成平台的底部设有第二固定底座。优选的方案是，所述的第二集成平台通过第二固定底座固定安装在地基或人体运动平台3上。在所述的第二集成平台上设有2组以上的柔索检测模块，所述的柔索检测模块用以确定与腰部角度检测装置2之间运动状态。优选的方案是，所述的柔索检测模块用于检测与可调节腰带203右后侧环扣相连点的运动状态。所述的柔索状态第四检测模块、柔索状态第五检测模块和柔索状态第六检测模块为倒三角排列。所述柔索状态第四检测模块、柔索状态第五检测模块、柔索状态第六检测模块通过螺栓分别固定在第二集成平台上，其中，所述柔索状态第五检测模块与柔索状态第六检测模块固定在第二集成平台相同高度处，所述柔索状态第四检测模块布置于柔索状态第五检测模块与柔索状态第六检测模块下方中轴线位置。
类似地，所述的第三腰部位移检测装置5布置方式与第一腰部位移检测装置4相同，由柔索状态第七检测模块，第三集成平台，第三固定底座，柔索状态第八检测模块，柔索状态第九检测模块构成。在所述的第三集成平台的底部设有第三固定底座。优选的方案是，所述的第三集成平台通过第三固定底座固定安装在地基或人体运动平台3上。在所述的第三集成平台上设有2组以上的柔索检测模块，所述的柔索检测模块用以确定与腰部角度检测装置2之间运动状态。优选的方案是，所述的柔索检测模块用于检测与可调节腰带203左后侧环扣相连点的运动状态。所述的柔索状态第七检测模块、柔索状态第八检测模块和柔索状态第九检测模块为倒三角排列。所述柔索状态第七检测模块、柔索状态第八检测模块、柔索状态第九检测模块通过螺栓分别固定在第三集成平台上，其中，所述柔索状态第八检测模块与柔索状态第九检测模块固定在第三集成平台相同高度处，所述柔索状态第七检测模块布置于柔索状态第八检测模块与柔索状态第九检测模块下方中轴线位置。
如图2和3所示，所述柔索状态第一检测模块404包括第一连接平台446、拉线位移第一传感器441、压力传感器448、内侧第一导向滑轮4410、内侧第二导向滑轮447、外侧导向滑轮443、内侧第一连接座442、内侧第二连接座444、外侧连接座449和第一连接柔索445，所述拉线位移第一传感器441、压力传感器448、内侧第一连接座442、内侧第二连接座444分别通过螺栓固定在第一连接平台446上，所述内侧第一导向滑轮4410和内侧第二导向滑轮447通过螺栓分别固定在内侧第一连接座442和内侧第二连接座444上，所述外侧连接座449通过螺栓固定在压力传感器448上，所述外侧导向滑轮443通过螺栓固定在外侧连接座449上，所述第一连接柔索445一端与拉线位移第一传感器441相连，依次缠绕在内侧第一导向滑轮4410、外侧导向滑轮443和内侧第二导向滑轮447上，另一端与腰部角度检测装置2中的可调节腰带203前侧的环扣相连，所述柔索状态第一检测模块404可在解决检测过程中第一连接柔索445松动问题的基础上，准确地检测出与可调节腰带203前侧环扣相连点的运动状态。
类似地，所述柔索状态第二检测模块405、柔索状态第三检测模块401布置方式与柔索状态第一检测模块404相同，其中，分别隶属于柔索状态第二检测模块405、柔索状态第三检测模块401的连接柔索二、连接柔索三另一端与腰部角度检测装置2中的可调节腰带203前侧的环扣相连。
类似地，所述柔索状态检测模块四、柔索状态检测模块五、柔索状态检测模块六、柔索状态检测模块七、柔索状态检测模块八、柔索状态检测模块九布置方式与柔索状态第一检测模块404相同，其中，分别隶属于柔索状态检测模块四、柔索状态检测模块五、柔索状态检测模块六的连接柔索四、连接柔索五、连接柔索六另一端与腰部角度检测装置2中的可调节腰带203右后侧的环扣相连。分别隶属于柔索状态检测模块七、柔索状态检测模块八、柔索状态检测模块九的连接柔索七、连接柔索八、连接柔索九另一端与腰部角度检测装置2中的可调节腰带203左后侧的环扣相连。
如图4所示，所述腰部角度检测装置2包括可调节腰带203、t形扭转腰带201、侧方腰带第一连接块209、侧方腰带第二连接块202、后方腰带连接块2012、z轴腰带连接块206、z轴联轴器205、y轴联轴器208、u形支架204、x轴编码器2010、y轴编码器2011、z轴编码器207，所述u形支架204分别与侧方腰带第一连接块209、侧方腰带第二连接块202、后方腰带连接块2012中部孔以转动副连接，所述可调节腰带203分别以螺栓固定在侧方腰带第一连接块209、侧方腰带第二连接块202下方，其可根据人体腰部尺寸调整宽松程度，所述t形扭转腰带201为刚性件，其下端通过z轴联轴器205与z轴编码器207相连，构成转动副，所述x轴编码器2010、y轴编码器2011、z轴编码器207轴线相交于一点，其中，所述x轴编码器2010通过螺栓固定在侧方腰带第一连接块209外侧，用以检测人体运动过程中腰部相对于盆骨在所设定x轴方向上的角度α变化，所述y轴编码器2011通过螺栓固定在后方腰带连接块2012外侧，并通过y轴联轴器208与z轴腰带连接块206相连，用以检测人体运动过程中腰部相对于盆骨在所设定y轴方向上的角度β变化，所述z轴编码器207通过螺栓固定在z轴腰带连接块206下方，用以检测人体运动过程中腰部相对于盆骨在所设定z轴方向上的角度γ变化，该3个旋转轴相互正交，其转动中心与人体腰部转动中心相互重合，能够有效地保证检测结果的正确性。
如图5所示，所述的一种人体腰部运动状态检测装置的检测方法详细步骤如下：
工作人员完成检测平台、运动平台及检测环境准备，并完成传感器及编码器校准工作，向被测试者说明本检测装置的正确穿戴方式后，被测试人体站立于人体运动平台3上，将可调节腰带203与t形扭转腰带201穿戴于腰部位置，正确穿戴好本检测装置，并调整第一连接柔索445、连接柔索二、连接柔索三、连接柔索四、连接柔索五、连接柔索六、连接柔索七、连接柔索八和连接柔索九，使之处于绷紧状态，并校准传感器及编码器。
1.被测试者运动过程中盆骨位姿变化的检测
1.1连接柔索运动受力检测
如图1、2、3和9所示，以柔索状态第一检测模块404为例，当被测试人体站立于人体运动平台3上作行走或扭腰运动时，隶属于柔索状态第一检测模块404的第一连接柔索445随人体运动产生位移变化，此时压力传感器448可看作柔索张力检测装置，实时检测第一连接柔索445张力变化，由于第一连接柔索445在运动过程中处于绷紧状态，故压力传感器448应有示数显示，如压力传感器448无示数显示，即说明第一连接柔索445在运动过程中处于松动状态，此时拉线位移第一传感器441所测试的位移数据不准确，需重新调整第一连接柔索445确认其处于绷紧状态，至压力传感器448有示数显示。此时，初始化传感器及编码器，外侧导向滑轮443会受到第一连接柔索445带来的的柔索张力，位于外侧导向滑轮443下方的压力传感器448可检测出第一连接柔索445对外侧导向滑轮443的压力，通过角度关系受力分解可计算出第一连接柔索445张力大小、运动速度及加速度，并得出被测试人体盆骨对应点受力情况及运动特征。
类似地，可根据其余压力传感器示数调整对应连接柔索，确认其处于绷紧状态，初始化传感器及编码器，并检测出各连接柔索所受的压力，通过受力分解可计算出其余连接柔索张力大小、运动速度及加速度，从而得到被测试人体盆骨对应点受力情况及运动特征。
1.2连接柔索运动位移检测
如图1、2、3和9所示，以柔索状态第一检测模块404为例，当被测试人体站立于人体运动平台3上作行走或扭腰运动时，隶属于柔索状态第一检测模块404的第一连接柔索445随人体运动产生位移变化，当第一连接柔索445处于绷紧状态时，则拉线位移第一传感器441所检测的数据即为第一连接柔索445的长度变化。
类似地，当其余连接柔索处于绷紧状态时，则可通过拉线位移传感器检测出对应的连接柔索的长度变化。
如图1和6所示，以第一腰部位移检测装置4为例，第一连接柔索445、连接柔索二、连接柔索三与腰部角度检测装置2中的可调节腰带203前侧的环扣相连，以第一集成平台402左下角oa点为顶点、以第一集成平台402下端边长方向为ya轴方向、以第一集成平台402左端边长方向为za轴方向建立右手笛卡尔空间直角坐标系，将第一连接柔索445与内侧第二导向滑轮447上方交点设定为o1点，同样分别将连接柔索二、连接柔索三与对应导向滑轮上方交点设定为o2、o3点，设定第一连接柔索445、连接柔索二、连接柔索三与腰部角度检测装置2中的可调节腰带203前侧的环扣连接点为a点，根据三边测量法，可根据o1、o2、o3三点坐标，得到a点在坐标系oaxayaza中的坐标，具体方案如下所示。
第一腰部位移检测装置4对应的三边测量方案示意图如图7所示，设o1、o2、o3、a点在坐标系oaxayaza中的坐标分别为ao1(x1,y1,z1)，ao2(x2,y2,z2)，ao3(x3,y3,z3)，aa(xa,ya,za)，则各点相互之间距离分别为
由上式，有
令式中
xij＝xi-xj
yij＝yi-yj
zij＝zi-zj
e1＝y21z32-y32z21
e2＝y32z31-y31z32
e3＝y31z21-y21z31
e4＝x32y21-x21y32
e5＝x21y32-x32y21
可得a点在坐标系oaxayaza中的坐标aa(xa,ya,za)关于d1、d2、d3的矩阵表达式为
其中，
根据上式，可得a点在坐标系oaxayaza中的坐标aa(xa,ya,za)。
类似地，设定连接柔索四、连接柔索五、连接柔索六与腰部角度检测装置2中的可调节腰带203右后侧的环扣连接点为b点，连接柔索七、连接柔索八、连接柔索九与腰部角度检测装置2中的可调节腰带203左后侧的环扣连接点为c点，可得b点在坐标系obxbybzb中的坐标bb(xb,yb,zb)及c点在坐标系ocxcyczc中的坐标cc(xc,yc,zc)。
如图8所示，将b点在坐标系obxbybzb中的坐标bb(xb,yb,zb)及c点在坐标系ocxcyczc中的坐标cc(xc,yc,zc)转换到坐标系oaxayaza中，有
此时可根据a、b、c三点在坐标系oaxayaza中的坐标求出该三点中心点o点，即被测试人体盆骨转动中心点在坐标系oaxayaza中的坐标ao(xo,yo,zo)所在位置及角度，即
其中，
b11＝yazb-yazc-zayb+zayc+ybzc-yczb
b12＝-xazb+xazc+zaxb-zaxc-xbzc+xczb
b13＝xayb-xayc-yaxb+yaxc+xbyc-xcyb
b21＝2(xb-xa)
b22＝2(yb-ya)
b23＝2(zb-za)
b31＝2(xc-xa)
b32＝2(yc-ya)
b33＝2(zc-za)
c1＝-xaybzc+xayczb+xbyazc-xcyazb-xbycza+xcybza
同时，可确定该四点所在平面方程为
b11x+b12y+b13z+c1＝0
则该平面法向量为
通过以上过程，可得被测试人体运动过程中盆骨转动中心所在位置及角度变化，完成被测试人体运动过程中盆骨位姿变化的检测。
2.被测试者运动过程中腰部相对于盆骨角度变化的检测
如图1、4和9所示，当被测试人体站立于人体运动平台3上作行走或扭腰运动时，腰部角度检测装置2穿戴于被测试人体腰部位置，随人体行走或扭腰动作而运动，此时，与t形扭转腰带201直接相连的z轴编码器207可测出被测试人体运动过程中腰部相对于盆骨在z轴方向上的角度γ变化，与t形扭转腰带201通过z轴腰带连接块206相连的y轴编码器2011可测出被测试人体运动过程中腰部相对于盆骨在y轴方向上的角度β变化，与t形扭转腰带201通过z轴腰带连接块206、后方腰带连接块2012、u形支架204和侧方腰带第一连接块209相连的x轴编码器2010可测出被测试人体运动过程中腰部相对于盆骨在x轴方向上的角度α变化，该3个旋转轴的转动中心与腰带转动中心相互重合，有效地保证了检测结果的正确性，由此，可完成被测试人体运动过程中腰部相对于盆骨角度变化的检测。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。