分的作用及工作原理、制造工 艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，W帮助本领域技术人员对本实用新型的发明 构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0024] -种跨栏辅助训练装置，该装置包括位姿识别单元、速度识别单元、步态识别单 元、数据处理单元、无线通信装置和控制器，所述位姿识别单元、速度识别单元、步态识别单 元分别与数据处理单元连接，所述数据处理单元、无线通信装置分别和控制器连接，所述无 线通信装置与远程接收单元进行通信，所述位姿识别单元包括腰部压力传感器、膝关节压 力传感器、肘关节压力传感器、小腿肌肉压力触感器和大腿肌肉压力触感器，所述步态识别 单元包括脚底压力传感器和脚底压力开关，所述速度识别单元用于采集跨栏速度，所述腰 部压力传感器、膝关节压力传感器、肘关节压力传感器、小腿肌肉压力触感器、大腿肌肉压 力触感器、脚底压力传感器均采用薄膜=维力压力传感器。远程接收单元可W为手机、服务 器等。
[00巧]所述脚底压力传感器每只脚设有五组，由于短跑主要用脚前掌，鞋夹层的前掌设 置=组，鞋夹层的后掌设置二组，脚底压力传感器一直开启，所述设置于鞋夹层的脚底压力 开关根据左右鞋转换的频率确定整个装置是否启动。
[0026] 所述数据处理单元包括数据过滤单元、数据分类单元、数据融合处理单元和数据 库单元，所述数据过滤单元用于过滤传感器采集的错误数据，所述数据分类单元对过滤后 的数据进行分类，数据融合处理单元根据数据分类单元的数据进行融合处理输出二维数据 表，数据库用于存储检测数据和标准数据，所述标准数据为跨栏训练各指标的最优数据。所 述控制器用于接收数据处理单元输出的二维数据表和标准数据进行对比计算确定训练方 案，
[0027] 该装置还包括无线通信装置和设置在跨栏上用于测量跨栏高度的跨栏姿态单元， 所述跨栏姿态单元包括跨栏姿态采集单元和跨栏无线通信单元，所述跨栏无线通信单元和 无线通信装置相互通信。
[0028] 脚底压力根据控制器设置的阀值确定训练员是处于静止起步状态、跨栏状态和跑 步状态，W便控制器能更准确的调整训练方案，同时能够再非运动状态关闭跨栏辅助训练 装置节省功耗。该装置还设有延时单元，所述的延迟单元用于静止起步状态、跨栏状态和跑 步状态进行转换时的系统延时。所述速度识别单元包括背部加速度传感器和速度测量传感 器，两者配合进行测量训练者加速度和速度，运样能更准确的判断训练者的速度状态。
[0029] 所述腰部压力传感器、膝关节压力传感器、肘关节压力传感器、小腿肌肉压力触感 器、大腿肌肉压力触感器、脚底压力传感器均经过A/D转换和放大器后于数据处理单元连 接。
[0030] 本实用新型的薄膜=维力压力传感器包括控制单元、与控制单元分别连接的X方 向差动电容单元组合和Y方向差动电容单元组合，所述X方向差动电容单元组合通过电容 值相减计算X方向的切向力且消除Y方向切向力影响，所述Y方向差动电容单元组合通过 电容值相减计算Y方向的切向力且消除X方向切向力影响，所述X方向差动电容单元组合 和Y方向差动电容单元组合的电容值求和计算电容传感器的法向力且消除切向力影响。所 述X方向差动电容单元组合和Y方向差动电容单元组合均包括两个W上相互形成差动的电 容单元模块，所述电容单元模块采用由两个W上的条状电容单元组成的梳齿状结构，每个 条状电容单元包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极。所述每个条状电容单元的驱动 电极和感应电极宽度相同，驱动电极的长度大于感应电极长度，驱动电极长度两端分别预 留左差位5左和右差位5右，b〇驱=b〇感+5右+ 5左，其中，b〇驱为条状电容单元的驱动电极 长度，beg为条状电容单元的感应电极长度。所述差位5^= 5右，且S嚴>1為其中 d。为弹性介质厚度，G为弹性介质的抗剪模量，Tm。、为最大应力值。所述两组相互形成差 动的电容单元模块的条状电容单元的驱动电极和感应电极沿宽度方向设有初始错位偏移， 错位偏移大小相同、方向相反。所述梳齿状结构包括20个W上条状电容单元、与条状电容 单元一一对应连接的引线，相邻两条状电容单元之间设有电极间距ae。所述平行板面积S =M(a"+aJb。，其中，M为所有条状电容单元数量，b。为条状电容单元的长度，a。条状电容单 元的宽度。所述电容单元模块的每个条状电容单元的引线通过并联或者独立连接到控制单 元。所述条状电容单元的宽度％ 其中，d。为介质厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G 为弹性介质的抗剪模量。所述控制单元和电容单元模块之间设有中间变换器，中间变换器 用于设置电压对电容或频率对电容的传输系数。
[0031]1、条状电容单元的转换特性
[0032] (1)激励信号和坐标系
[0033]将条状电容单元置于图1所示的直角坐标系中，极板平面长度b。、宽度a。、弹性介 质厚度d。。S维激励施加于电容极板的外表面，产生的接触式作用力具有Fx、巧和FzS 个方向分量，Fx和巧的作用方向沿X轴和Y轴，Fz的作用方向沿0Z轴，即S方向，法向和 切向应力均为一种应力张量，从电极的引线间即可输出电容的响应；法向应力0。=Fn/A， 其中A=a。'b。为极板法向受力面，化=Fz为法向分量；两侧表面上产生成对的切向应力 Tx=Fx/A，Xy=FY/A。
[0034]根据弹性力学中的虎克定律，0。和XX，Ty都将使弹性体产生相应的变形。其中，
[003引式中，E为弹性介质的杨氏模量（单位：GN/m2)，G为弹性介质的抗剪模量（单位：GN/V)，5n为弹性介质的法向位移（单位：ym)，而5x和5y为条状电容单元上下两极 板的相对错位（单位：ym)，其正负号由坐标轴指向决定。
[0039] (2)电容公式及其输入输出特性
[0040] 矩形平行板电容器的初始电容为：
[0041]
(4J
[004引式中，￡0真空介质电常数为8.85PF/m，er= 2. 5为电介质的相对介电常数。d。 受0。的激励产生相对变形en= 5。/屯二0。/6,代入（4)得到输入输出特性
[0043]
(5 )
[0044] (3)法向应力作用下的线性度和灵敏度
[0045]曰、法向线性度
[004引在妨式中F。在分母中，故C"=f(F。）的关系是非线性的，因转换量程中的最大 值曰。max与介质弹性常数E相比，e。是个很小的量，即分母中e。《1，将妨按级数展开并 略去二次方W上的高阶无穷小，（5)式可简化为：
[0047]
巧
[0048] 可见在C。与F。的转换特性中的法向线性度的最大相对误差接近于零。
[004引 b、灵敏度
[0050] 按法向灵敏度的定义^
[0051] 按化）式可得线性灵敏度，
[0052] Sni= C〇/AE = e 0 ￡ r/d〇E (7)
[005引而按（5)式则
[0054]
(8J
[005引S"2随F。而变，F。愈大，S"2愈大，在整个转换特性上呈轻微非线性。
[005引 （4)切向应力Tx和Ty激励下的电容变