本發(fā)明涉及足底壓力測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及足底壓力測量裝置和方法。

背景技術(shù)：

醫(yī)療上，人行走時(shí)足底的壓力情況對相關(guān)疾病的診斷或者康復(fù)治療有著重要的作用。對于外骨骼，根據(jù)足底壓力的大小及其變化情況能夠識別出外骨骼的當(dāng)前運(yùn)動狀態(tài)，對其控制提供重要的參考信息。

足底壓力信息的獲取一般采用壓力測試板或者足底壓力測試鞋墊。這些壓力采集系統(tǒng)設(shè)備中，應(yīng)用廣泛的是美國的takscan公司的f-scan鞋墊系統(tǒng)、比利時(shí)rsscan公司的footscan平板系統(tǒng)、瑞士kistler測力臺、德國novel公司的emed平板系統(tǒng)和pedar鞋墊系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的這些壓力測試板和測試臺裝置復(fù)雜價(jià)格高昂，不具備可穿戴性，存在極大的空間局限性。測試系統(tǒng)僅限于專用鞋或裸足使用。不適合測量不同環(huán)境下的足底壓力情況。而傳統(tǒng)的壓力鞋墊，只能放置在鞋內(nèi)使用，而這些壓力鞋墊內(nèi)需要設(shè)置多個(gè)壓力傳感器，形成壓力傳感器陣列，由于傳感器數(shù)量較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高昂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對傳統(tǒng)的足底壓力測量的設(shè)備價(jià)格昂貴，不便于穿戴，使用不便，足底壓力測量鞋墊由于傳感器數(shù)量較多，造成價(jià)格高昂的缺陷，提供一種足底壓力測量裝置和方法。

一種足底壓力測量裝置，包括：電路層和鞋墊，所述電路層設(shè)置于所述鞋墊內(nèi)；

所述電路層包括柔性電路板和若干壓力傳感器，若干所述壓力傳感器均與所述柔性電路板連接；

若干所述壓力傳感器包括第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器、第四傳感器，所述鞋墊包括足尖部、足掌部和足跟部，所述第一傳感器設(shè)置于所述足跟部，所述第二傳感器設(shè)置于所述足掌部的一側(cè)，所述第三傳感器設(shè)置于所述足掌部的另一側(cè)，所述第四傳感器設(shè)置于所述足尖部；

所述柔性電路板用于與測量電路電連接，所述第一傳感器、所述第二傳感器、所述第三傳感器和所述第四傳感器分別用于通過所述柔性電路板與所述測量電路電連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述鞋墊包括彈性層和支撐層，所述電路層設(shè)置于所述彈性層和所述支撐層之間，所述彈性層用于抵接于人體的腳底，所述支撐層用于在人體直立或者行走時(shí)抵接于地面。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述鞋墊還包括第一黏膠層和第二黏膠層，所述電路層通過所述第一黏膠層與所述彈性層連接，所述電路層通過所述第二黏膠層與所述支撐層連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述壓力傳感器為薄膜壓力傳感器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括測量電路，所述測量電路包括數(shù)據(jù)采集處理模塊，所述第一傳感器、所述第二傳感器、所述第三傳感器和所述第四傳感器分別與所述數(shù)據(jù)采集處理模塊連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述測量電路還包括放大電路，每一所述壓力傳感器分別通過所述放大電路與所述數(shù)據(jù)采集處理模塊電連接；

所述放大電路包括運(yùn)算放大器和可調(diào)電阻，每一所述壓力傳感器連接一所述運(yùn)算放大器的反相輸入端，且所述壓力傳感器通過所述可調(diào)電阻與所述運(yùn)算放大器的輸出端連接，所述運(yùn)算放大器的同相輸入端接地。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述測量電路還包括通信模塊，所述通信模塊與所述數(shù)據(jù)采集處理模塊電連接。

一種足底壓力測量方法，包括：

壓力數(shù)據(jù)獲取步驟：分別獲取足跟部、足掌部外側(cè)、足掌部內(nèi)側(cè)和足尖部的第一壓力數(shù)據(jù)、第二壓力數(shù)據(jù)、第三壓力數(shù)據(jù)和第四壓力數(shù)據(jù)；

壓力程度計(jì)算步驟：根據(jù)所述第一壓力數(shù)據(jù)、所述第二壓力數(shù)據(jù)、所述第三壓力數(shù)據(jù)和所述第四壓力數(shù)據(jù)，分別計(jì)算獲取所述足跟部的足跟壓力大程度和足跟壓力小程度、所述足掌部外側(cè)的掌外壓力大程度和掌外壓力小程度、所述足掌部內(nèi)側(cè)的掌內(nèi)壓力大程度和掌內(nèi)壓力小程度以及所述足尖部的足尖壓力大程度和足尖壓力小程度；

周期計(jì)算步驟：根據(jù)所述足跟壓力大程度、所述足跟壓力小程度、所述掌外壓力大程度、所述掌外壓力小程度、所述掌內(nèi)壓力大程度、所述掌內(nèi)壓力小程度、所述足尖壓力大程度和所述足尖壓力小程度分別計(jì)算獲取著地期、承重反應(yīng)期、站立中期、站立末期、預(yù)擺期和擺動期對應(yīng)的相位程度；

步態(tài)相位確認(rèn)步驟：以所述著地期、所述承重反應(yīng)期、所述站立中期、所述站立末期、所述預(yù)擺期和所述擺動期對應(yīng)的相位程度中最大一個(gè)作為當(dāng)前步態(tài)相位。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述步態(tài)相位確認(rèn)步驟包括：

以所述著地期、所述承重反應(yīng)期、所述站立中期、所述站立末期、所述預(yù)擺期和所述擺動期對應(yīng)的相位程度中最大一個(gè)作為預(yù)選步態(tài)相位；

根據(jù)預(yù)設(shè)步態(tài)周期和所述預(yù)選步態(tài)相位，確認(rèn)所述預(yù)選步態(tài)相位為所述當(dāng)前步態(tài)相位。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述周期計(jì)算步驟包括：

根據(jù)所述足跟壓力大程度、所述掌外壓力小程度、所述掌內(nèi)壓力小程度和所述足尖壓力小程度計(jì)算所述著地期的相位程度；

根據(jù)所述足跟壓力大程度、所述掌外壓力大程度、所述掌內(nèi)壓力小程度和所述足尖壓力小程度計(jì)算所述承重反應(yīng)期的相位程度；

根據(jù)所述足跟壓力大程度、所述掌外壓力大程度和所述掌內(nèi)壓力大程度計(jì)算所述站立中期的相位程度；

根據(jù)所述足跟壓力小程度、所述掌外壓力大程度和所述掌內(nèi)壓力大程度計(jì)算所述站立末期的相位程度；

根據(jù)所述足跟壓力小程度、所述掌外壓力小程度、所述掌內(nèi)壓力小程度和所述足尖壓力大程度計(jì)算所述預(yù)擺期的相位程度；

根據(jù)所述足跟壓力小程度、所述掌外壓力小程度、所述掌內(nèi)壓力小程度和所述足尖壓力小程度計(jì)算所述擺動期的相位程度。

上述足底壓力測量裝置和方法，僅通過四個(gè)分別設(shè)置在足尖部、足掌部和足跟部的壓力傳感器即可計(jì)算獲取人體行走時(shí)的壓力數(shù)據(jù)，并根據(jù)壓力數(shù)據(jù)計(jì)算出人體的步態(tài)相位，一方面，裝置整體輕便，便于穿戴，其整體柔性設(shè)計(jì)更符合人體穿戴需求，使得穿戴更為舒適，另一方面，由于傳感器數(shù)量較少，有效降低了生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1為一實(shí)施例的足底壓力測量裝置的立體分解示意圖；

圖2為一實(shí)施例的足底壓力測量裝置的一方向結(jié)構(gòu)；

圖3a為一實(shí)施例的測量電路的電路模塊框圖；

圖3b為一實(shí)施例的壓力傳感器與放大電路的電路原理圖；

圖3c為一實(shí)施例的數(shù)據(jù)采集處理模塊的管腳連接示意圖；

圖3d為一實(shí)施例的通信模塊的管腳連接示意圖；

圖4a為一實(shí)施例的足底壓力測量方法的流程示意圖；

圖4b為另一實(shí)施例的足底壓力測量方法的部分流程示意圖；

圖5為一實(shí)施例的腳底各區(qū)域的壓力數(shù)據(jù)的曲線示意圖；

圖6為一實(shí)施例的各步態(tài)階段程度的曲線示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“設(shè)置于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實(shí)施方式。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

例如，一種足底壓力測量裝置，包括：電路層和鞋墊，所述電路層設(shè)置于所述鞋墊內(nèi)；所述電路層包括柔性電路板和若干壓力傳感器，若干所述壓力傳感器均與所述柔性電路板連接；若干所述壓力傳感器包括第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器、第四傳感器，所述鞋墊包括足尖部、足掌部和足跟部，所述第一傳感器設(shè)置于所述足跟部，所述第二傳感器設(shè)置于所述足掌部的一側(cè)，所述第三傳感器設(shè)置于所述足掌部的另一側(cè)，所述第四傳感器設(shè)置于所述足尖部；所述柔性電路板用于與測量電路電連接，所述第一傳感器、所述第二傳感器、所述第三傳感器和所述第四傳感器分別用于通過所述柔性電路板與所述測量電路電連接。

上述實(shí)施例中，足底壓力測量裝置僅通過四個(gè)分別設(shè)置在足尖部、足掌部和足跟部的壓力傳感器即可計(jì)算獲取人體行走時(shí)的壓力數(shù)據(jù)，并根據(jù)壓力數(shù)據(jù)計(jì)算出人體的步態(tài)相位，一方面，裝置整體輕便，便于穿戴，其整體柔性設(shè)計(jì)更符合人體穿戴需求，使得穿戴更為舒適，另一方面，由于傳感器數(shù)量較少，有效降低了生產(chǎn)成本。

如圖1所示，在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種足底壓力測量裝置10，包括：電路層110和鞋墊120，所述電路層110設(shè)置于所述鞋墊120內(nèi)；所述電路層110包括柔性電路板130和若干壓力傳感器140，各所述壓力傳感器140分別與所述柔性電路板130連接；如圖2所示，若干所述壓力傳感器140包括第一傳感器141、第二傳感器142、第三傳感器143、第四傳感器144，第一傳感器141、第二傳感器142、第三傳感器143、第四傳感器144分別與所述柔性電路板130連接；所述鞋墊120包括足尖部123、足掌部122和足跟部121，所述第一傳感器141設(shè)置于所述足跟部121，所述第二傳感器142設(shè)置于所述足掌部122的一側(cè)，所述第三傳感器143設(shè)置于所述足掌部122的另一側(cè)，所述第四傳感器144設(shè)置于所述足尖部123；所述柔性電路板130用于與測量電路電連接，所述第一傳感器141、所述第二傳感器142、所述第三傳感器143和所述第四傳感器144分別用于通過所述柔性電路板130與所述測量電路電連接?？梢岳斫猓景l(fā)明及其各實(shí)施例中的壓力傳感器，包括第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器、第四傳感器，均可采用市售產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知壓力傳感器與電路板的連接方式。

具體地，鞋墊120具有良好的柔性、韌性和彈性，且適配人體的腳底的形狀，能夠很好地支撐人體，使得用戶穿戴更為舒適。該電路層110為夾層機(jī)構(gòu)，設(shè)置于鞋墊120內(nèi)，該足底壓力測量裝置10整體呈鞋墊120狀，可以安裝在鞋子內(nèi)，或者穿覆在裸足上，這樣，人體作用于鞋墊120時(shí)，該電路層110的壓力傳感器140能夠感應(yīng)人體的重力(壓力)，根據(jù)各壓力傳感器140的壓力數(shù)據(jù)測量計(jì)算出人體的步態(tài)相位。

本實(shí)施例中，足尖部123、足掌部122和足跟部121分別為鞋墊120的一部分，即將該鞋墊120在平面上劃分為多個(gè)區(qū)域，該平面為平行于地面的平面，或者是平行于腳底的平面，每一區(qū)域分別對應(yīng)足尖部123、足掌部122和足跟部121，即當(dāng)人體穿戴該鞋墊120時(shí)，人體的腳底的足尖應(yīng)對應(yīng)抵接于鞋墊120的足尖部123，足掌對應(yīng)于鞋墊120的足掌部122，足跟對應(yīng)于鞋墊120的足跟部121。

例如，足尖部123、足掌部122和足跟部121一體連接，值得一提的是，各區(qū)域的劃分是對于鞋墊120整體而言，并不因鞋墊120分成多層結(jié)構(gòu)而不同，即該鞋墊120具有多層結(jié)構(gòu)，每一層的形狀相同或匹配，足尖部123、足掌部122和足跟部121的劃分應(yīng)為對應(yīng)到各層中相同的位置或區(qū)域。

本實(shí)施例中，第二傳感器142和第三傳感器143分別設(shè)置于足掌部122的兩側(cè)，第二傳感器142和第三傳感器143分別設(shè)置于足掌部122的外側(cè)和內(nèi)側(cè)，應(yīng)理解的是，人體的足掌的內(nèi)側(cè)為人體在立正時(shí)，兩個(gè)足掌相互靠近的一側(cè)，而人體的足掌的外側(cè)即為人體在立正時(shí)，兩個(gè)足掌相互遠(yuǎn)離的一側(cè)，鞋墊120的足掌部122的內(nèi)側(cè)以及外側(cè)與人體的足掌的內(nèi)側(cè)和外側(cè)對應(yīng)，鞋墊120整體的內(nèi)側(cè)以及外側(cè)與人體的腳底的內(nèi)側(cè)和外側(cè)對應(yīng)。

例如，請參見圖2，第二傳感器142設(shè)置于足掌部122的外側(cè)，例如，第三傳感器143設(shè)置于足掌部122內(nèi)側(cè)。

為了精確獲取腳底的著力點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)，例如，第二傳感器142和第三傳感器143相對設(shè)置。應(yīng)該理解的是，人體的腳底并不是對稱形狀，即人體的腳底是不規(guī)則形狀，足掌的內(nèi)側(cè)相較于足掌的外側(cè)更為靠近足尖，即足掌部122是由外側(cè)至內(nèi)側(cè)之間向足尖部123傾斜，因此，為了精確獲取腳底的著力點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)，例如，所述第二傳感器142與足尖部123之間的距離大于所述第三傳感器143與足尖部123之間的距離，例如，所述第二傳感器142與足尖部123遠(yuǎn)離足跟部121的一端之間的距離大于所述第三傳感器143與足尖部123遠(yuǎn)離足跟部121的一端之間的距離，這樣，第二傳感器142能夠準(zhǔn)確地獲取人體腳掌的外側(cè)的壓力數(shù)據(jù)，而第三傳感器143能夠準(zhǔn)確地獲取人體腳掌的外側(cè)的壓力數(shù)據(jù)。

由于人體的腳底的形狀不對稱，且不規(guī)則，因此，其足尖部123和足跟部121也并不是對齊的，腳底的形狀是由足跟至足尖向內(nèi)側(cè)傾斜的，因此，為了精確獲取足尖部123以及足跟部121的壓力數(shù)據(jù)，例如，第四傳感器144與鞋墊120的內(nèi)側(cè)的距離大于第一傳感器141與鞋墊120的內(nèi)側(cè)的距離，這樣，使得第一傳感器141和第四傳感器144能夠更為準(zhǔn)確的對齊于人體的腳底的著力點(diǎn)，進(jìn)而準(zhǔn)確地獲取人體的足跟和足尖的壓力數(shù)據(jù)。

該柔性電路板(fpc，flexibleprintedcircuit)130具有較佳的柔性，因此，能夠適應(yīng)鞋墊120的形變，使得用戶的穿戴更為舒適。該柔性電路板130連接各壓力傳感器140，為各壓力傳感器140提供統(tǒng)一接口，為測量電路提供連接接口。例如，該測量電路為外置的電路板，該電路板設(shè)置在鞋墊120外部，可以減少對人體的腳底的影響，使得人體更為舒適。又如，該測量電路內(nèi)置于鞋墊120內(nèi)，這樣，使得裝置10整體更為簡潔，便于穿戴。

本實(shí)施例中，人體在直立或者行走時(shí)，腳底的主要的著力點(diǎn)為足尖、足掌和足跟，因此，鞋墊120的足尖部123、足掌部122和足跟部121分別設(shè)置有壓力傳感器140，能夠準(zhǔn)確的獲取人體的著力點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)，進(jìn)而精確計(jì)算獲取人體的步態(tài)相位，一方面，裝置10整體輕便，便于穿戴，其整體柔性設(shè)計(jì)更符合人體穿戴需求，使得穿戴更為舒適，另一方面，由于傳感器數(shù)量較少，有效降低了生產(chǎn)成本。

為了更為準(zhǔn)確地獲取人體腳底各著力點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)，在一個(gè)實(shí)施例中，每兩個(gè)所述壓力傳感器140之間的距離大于20mm，即任意兩個(gè)壓力傳感器140之間的距離大于20mm，應(yīng)該理解的是，各傳感器之間的間距不能太小，各傳感器之間的間距太小將導(dǎo)致另外的區(qū)域的壓力相互影響本區(qū)域的壓力數(shù)據(jù)，例如，足掌部122內(nèi)側(cè)受到的壓力影響第二傳感器142的壓力數(shù)據(jù)，因此，任意兩個(gè)壓力傳感器140之間的距離需要大于20mm，使得各壓力傳感器140能夠更為準(zhǔn)確地獲取人體腳底各著力點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)。例如，每兩個(gè)所述壓力傳感器140之間的距離大于25mm，例如，任意兩個(gè)所述壓力傳感器140之間的距離大于25mm，使得各壓力傳感器140能夠更為準(zhǔn)確地獲取人體腳底各著力點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)。

為了更為準(zhǔn)確地獲取人體腳底各著力點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)，例如，各所述壓力傳感器140的檢測直徑為22mm～28mm，例如，各所述壓力傳感器140的檢測區(qū)域的直徑為22mm～28mm，例如，各所述壓力傳感器140的檢測直徑為25mm～26mm，例如，各所述壓力傳感器140的檢測直徑為25.4mm，即各所述壓力傳感器140的檢測半徑為12.2mm，這樣，由于各壓力傳感器140的檢測區(qū)域直徑較小，能夠精確獲取各著力點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)，且各所述壓力傳感器140的檢測直徑能夠很好地分別覆蓋足底的足尖部、兩側(cè)的足掌部和足跟部，適應(yīng)不同人群穿戴，使得不同的人群均可使用同一規(guī)格的足底壓力測量裝置，有效降低開發(fā)成本，且提高了足底壓力測量裝置的容錯(cuò)性。

此外，由于各壓力傳感器140的檢測半徑小于任意兩個(gè)壓力傳感器140之間的距離的二分之一，因此，兩個(gè)相鄰的壓力傳感器140之間的檢測的壓力數(shù)據(jù)能夠更為獨(dú)立，不會受到相鄰區(qū)域的壓力影響，使得檢測的壓力數(shù)據(jù)更為精確。并且，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在大量減少壓力傳感器的數(shù)量的同時(shí)，能夠獲得足夠用于計(jì)算人體行走時(shí)的足底壓力數(shù)據(jù)，得到基本相同的人體的步態(tài)相位結(jié)果，與壓力傳感器數(shù)量眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且價(jià)格高昂的現(xiàn)有外國產(chǎn)品相比，誤差率僅為1.9～4.7％；且具有可穿戴性，使用和攜帶都非常方便。

為了使得人體穿戴更為舒適，為人體提供更好的支撐，在一個(gè)實(shí)施例中，請參見圖1，所述鞋墊120包括彈性層125和支撐層126，所述電路層110設(shè)置于所述彈性層125和所述支撐層126之間。例如，該彈性層125用于抵接于人體的腳底，所述支撐層126用于在人體直立或者行走時(shí)抵接于地面，該電路層110設(shè)置在彈性層125和支撐層126之間，且電路層110的兩面分別與彈性層125和支撐層126連接，這樣，該支撐層126具有良好的韌性和彈性，能夠?yàn)殡娐穼?10以及彈性層125提供良好支撐，而彈性層125具有良好的柔性和彈性，能夠適應(yīng)人體腳底的運(yùn)動產(chǎn)生形變，使得人體的穿戴更為舒適。

為了使得人體穿戴更為舒適，為人體提供更好的支撐，例如，所述彈性層125為聚氨酯泡棉層，例如，所述彈性層125的材質(zhì)為聚氨酯泡棉，例如，所述支撐層126為橡膠層，例如，所述支撐層126的材質(zhì)為橡膠，具體地，聚氨酯泡棉具有很好的柔性和彈性，能夠很好地適應(yīng)人體腳底的運(yùn)動而形變，具有良好的緩沖避震效果，并能夠充分抵接于腳底，使得人體穿戴更為舒適，還能夠有效保護(hù)各壓力傳感器和柔性電路板，其聚氨酯泡棉具有的高回彈性能使得壓力傳感器測出的數(shù)據(jù)真實(shí)反映所受壓力，使得壓力數(shù)值更為精確。而橡膠具有很好的韌性和彈性，能夠?yàn)殡娐穼?10和彈性層125提供很好的支撐，且具有很好的耐磨性，不僅能夠很好地支撐人體，且有效提高了鞋墊120的整體的使用壽命。

為了使得電路層110能夠穩(wěn)固地設(shè)置在彈性層125和支撐層126之間，在一個(gè)實(shí)施例中，請?jiān)俅螀⒁妶D1，所述鞋墊120還包括第一黏膠層153和第二黏膠層154，所述電路層110通過所述第一黏膠層153與所述彈性層125連接，所述電路層110通過所述第二黏膠層154與所述支撐層126連接。例如，柔性電路板130通過所述第一黏膠層153與所述彈性層125連接，柔性電路板130通過所述第二黏膠層154與所述支撐層126連接。例如，所述第一黏膠層153和所述第二黏膠層154為3m雙面膠，通過第一黏膠層153和第二黏膠層154使得電路層110能夠穩(wěn)固地與彈性層125和支撐層126連接，穩(wěn)固地設(shè)置在彈性層125和支撐層126之間。

為了使得鞋墊的整體厚度更小，穿戴更為舒適，且能夠更好地適應(yīng)腳底的運(yùn)動形變，例如，所述壓力傳感器為薄膜壓力傳感器，即壓力傳感器為薄膜狀，各壓力傳感器具有薄膜結(jié)構(gòu)，例如，各所述壓力傳感器為薄膜壓力傳感器a401，這樣，壓力傳感器的厚度極小，且具有良好的柔韌性，能夠很好地適應(yīng)人體的腳底的運(yùn)動形變，一方面使得對壓力的感應(yīng)精度更高，另一方面在，則使得穿戴更為舒適。

為了使得柔性電路板130與彈性層125以及支撐層126連接更為穩(wěn)固，例如，請?jiān)俅螀⒁妶D1，所述第一黏膠層153具有與所述柔性電路板130相同形狀，例如，所述第一黏膠層153具有與所述柔性電路板130相同的截面形狀，這樣，柔性電路板130能夠充分緊貼于彈性層125，例如，第二黏膠層154具有與彈性層125相同形狀，第二黏膠層154具有與彈性層125相同的截面形狀，這樣，由于柔性電路板130面積較小，第二黏膠層154不僅能夠充分與支撐層126連接，還能通過柔性電路板130旁側(cè)的空間與彈性層125連接，進(jìn)而使得第二黏膠層154不與彈性層125充分連接，使得電路層110能夠穩(wěn)固地設(shè)置在彈性層125和支撐層126之間。

為了實(shí)現(xiàn)對壓力數(shù)據(jù)的采集和處理，在一個(gè)實(shí)施例中，足底壓力測量裝置還包括測量電路，如圖3a所示，所述測量電路300包括數(shù)據(jù)采集處理模塊310，所述第一傳感器141、所述第二傳感器142、所述第三傳感器143和所述第四傳感器144分別與所述數(shù)據(jù)采集處理模塊310連接。該測量電路300用于通過柔性電路板與各所述壓力傳感器140電連接。該數(shù)據(jù)采集處理模塊310用于采集獲取各壓力傳感器140的壓力數(shù)據(jù)，并計(jì)算獲取步態(tài)相位。

例如，所述壓力傳感器140為薄膜壓力傳感器，該壓力傳感器140用于在受到不同壓力時(shí)產(chǎn)生不同的阻值，即該壓力傳感器140對壓力變化的表現(xiàn)為阻值變化，為了精確獲取該壓力傳感器140的阻值，并將其阻值轉(zhuǎn)換為電壓信號，在一個(gè)實(shí)施例中，請?jiān)俅螀⒁妶D3a，所述測量電路300還包括放大電路330，每一所述壓力傳感器140分別通過所述放大電路330與所述數(shù)據(jù)采集處理模塊310電連接。例如，所述放大電路330包括運(yùn)算放大器和可調(diào)電阻，例如，所述放大電路330包括若干運(yùn)算放大器和若干可調(diào)電阻，每一所述壓力傳感器140連接一所述運(yùn)算放大器的反相輸入端，且所述壓力傳感器140通過所述可調(diào)電阻與所述運(yùn)算放大器的輸出端連接，所述運(yùn)算放大器的同相輸入端接地。

為了使得數(shù)據(jù)采集處理模塊310的數(shù)據(jù)能夠發(fā)送至遠(yuǎn)端，例如，如圖3a所示，所述測量電路300還包括通信模塊350，所述通信模塊350與所述數(shù)據(jù)采集處理模塊310電連接。例如，該通信模塊350為無線通信模塊350，這樣，足底壓力測量裝置通過通信模塊350可以與遠(yuǎn)端進(jìn)行遠(yuǎn)程無線通信，遠(yuǎn)端的計(jì)算機(jī)或者服務(wù)器能夠通過無線接收足底壓力測量裝置的計(jì)算數(shù)據(jù)，從而使得足底壓力測量裝置使用更為靈活。

為了為各電路元件供電，例如，請?jiān)俅螀⒁妶D3a，所述測量電路300還包括電源電路340，所述電源電路340分別與所述第一傳感器141、所述第二傳感器142、所述第三傳感器143、所述第四傳感器144、所述放大電路330、所述數(shù)據(jù)采集處理模塊310以及所述通信模塊350電連接。該電源電路340用于為所述第一傳感器141、所述第二傳感器142、所述第三傳感器143、所述第四傳感器144、所述放大電路330、所述數(shù)據(jù)采集處理模塊310以及所述通信模塊350供電。

下面是一個(gè)具體實(shí)施例，在本實(shí)施例中，壓力傳感器140為tekscan公司的薄膜壓力傳感器a401，壓力傳感器a401的可感測區(qū)域?yàn)?5.4mm直徑的圓，壓力傳感器a410所受壓力越大，其電阻值越小，如圖3b所示，壓力傳感器a401一端連接電源電路的-3.3v電源，另一端連接運(yùn)算放大器的反相輸入端，運(yùn)算放大器的同相輸入端接地，壓力傳感器通過可調(diào)電阻rf與運(yùn)算放大器的輸出端連接，運(yùn)算放大器的輸出端與數(shù)據(jù)采集處理模塊連接，運(yùn)算放大器的電源管腳連接電源電路的+3.3v電源，運(yùn)算放大器的接地管腳的接地。

具體地，該放大電路為負(fù)反饋放大電路，其輸出端的電壓為：

vout＝-vin*(rf/rs)

vin是壓力傳感器a401一端的-3.3v電源，rs是壓力傳感器a401的阻值。根據(jù)運(yùn)算符放大器的特性，其最大輸出為其供電電壓，當(dāng)壓力傳感器a401的阻值rs減小到等于rf時(shí)，此時(shí)vout＝3.3v，已經(jīng)達(dá)到運(yùn)算放大器的最大輸出，當(dāng)壓力傳感器a401的阻值rs繼續(xù)減小，運(yùn)算放大器輸出端的電壓vout已不在增加，此時(shí)運(yùn)算放大器處于飽和失真，也就是說，壓力傳感器a401的阻值rs的可被測量范圍為+∞～rf，這樣，調(diào)節(jié)rf就可調(diào)整電路的測量范圍，從而調(diào)整壓力傳感器a401的可測量范圍。

應(yīng)該理解的是，采用上述放大電路對壓力傳感器的檢測信號進(jìn)行放大，運(yùn)算放大器的同相輸入端或者反相輸入端的電壓始終接近于零，因此，運(yùn)算放大器只有差模信號，使得放大電路抗干擾能力強(qiáng)；此外，本實(shí)施例中，薄膜壓力傳感器的電導(dǎo)特性與所受壓力成正比關(guān)系，經(jīng)過反向放大器的輸出vout＝-vin*(rf/rs)，使得數(shù)據(jù)采集處理模塊采樣獲得的vout值與壓力呈正比關(guān)系，而不用進(jìn)行數(shù)值換算，使得數(shù)據(jù)采集處理模塊計(jì)算過程更為簡單，有效提高計(jì)算效率。而放大電路的輸出端輸出信號vout在0～3.3v之間，恰好在數(shù)據(jù)采集處理模塊的測量的量程內(nèi)，有效提升了測量靈敏度，減小了誤差。且上述的放大電路涉及的電路元件數(shù)量少，電路邏輯結(jié)構(gòu)簡單，占用更少的電路板面積，有利于降低電路層的整體厚度和硬度，使得人體穿戴更為舒適，此外，還能夠有效節(jié)省成本。

本實(shí)施例中，請結(jié)合圖3b至圖3d，運(yùn)算放大器的型號為mcp6001，數(shù)據(jù)采集處理模塊的型號為stm32f103，通信模塊為sp485芯片，四個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端分別與數(shù)據(jù)采集處理模塊stm32f103的pa3～pa6管腳連接，數(shù)據(jù)采集處理模塊stm32f103的pa8～pa10管腳分別與通信模塊sp485芯片的ro、di和re管腳連接，運(yùn)算放大器發(fā)輸出端輸出電壓vout，因此，將壓力傳感器a401的阻值轉(zhuǎn)換成電壓信號，使得數(shù)據(jù)采集處理模塊能夠采集。數(shù)據(jù)采集處理模塊采集了電壓信號后，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的壓力數(shù)據(jù)，并對壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行fir(finiteimpulseresponse，有限長單位沖激響應(yīng))濾波，進(jìn)行步態(tài)相位的計(jì)算后，將數(shù)據(jù)發(fā)送至通信模塊sp485芯片，通信模塊sp485芯片通過無線將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)端的計(jì)算機(jī)。

例如，電源電路包括電源模塊、芯片tps7a3001、芯片tps60401和芯片sp6205，電源模塊分別與芯片tps7a3001以及芯片sp6205連接，芯片tps7a3001與芯片tps60401連接，電源模塊用于提供+5v電壓，芯片tps7a3001將+5v轉(zhuǎn)為-5v，隨后由負(fù)穩(wěn)壓芯片tps60401降壓位-3.3v，為壓力傳感器a401一端提供-3.3v電源，芯片sp6205將+5v降壓為+3.3v，為運(yùn)算放大器和數(shù)據(jù)采集處理模塊stm32f103提供+3.3v電源。

在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種足底壓力測量方法，該方法基于上述任一實(shí)施例的足底壓力測量裝置實(shí)現(xiàn)，包括：壓力數(shù)據(jù)獲取步驟：分別獲取足跟部、足掌部外側(cè)、足掌部內(nèi)側(cè)和足尖部的第一壓力數(shù)據(jù)、第二壓力數(shù)據(jù)、第三壓力數(shù)據(jù)和第四壓力數(shù)據(jù)；壓力程度計(jì)算步驟：根據(jù)所述第一壓力數(shù)據(jù)、所述第二壓力數(shù)據(jù)、所述第三壓力數(shù)據(jù)和所述第四壓力數(shù)據(jù)，分別計(jì)算獲取所述足跟部的足跟壓力大程度和足跟壓力小程度、所述足掌部外側(cè)的掌外壓力大程度和掌外壓力小程度、所述足掌部內(nèi)側(cè)的掌內(nèi)壓力大程度和掌內(nèi)壓力小程度以及所述足尖部的足尖壓力大程度和足尖壓力小程度；周期計(jì)算步驟：根據(jù)所述足跟壓力大程度、所述足跟壓力小程度、所述掌外壓力大程度、所述掌外壓力小程度、所述掌內(nèi)壓力大程度、所述掌內(nèi)壓力小程度、所述足尖壓力大程度和所述足尖壓力小程度分別計(jì)算獲取著地期、承重反應(yīng)期、站立中期、站立末期、預(yù)擺期和擺動期對應(yīng)的相位程度；步態(tài)相位確認(rèn)步驟：以所述著地期、所述承重反應(yīng)期、所述站立中期、所述站立末期、所述預(yù)擺期和所述擺動期對應(yīng)的相位程度中最大一個(gè)作為當(dāng)前步態(tài)相位。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖4a所示，提供一種足底壓力測量方法，包括：

步驟410，分別獲取足跟部、足掌部外側(cè)、足掌部內(nèi)側(cè)和足尖部的第一壓力數(shù)據(jù)、第二壓力數(shù)據(jù)、第三壓力數(shù)據(jù)和第四壓力數(shù)據(jù)。

具體地，人體在直立或者行走時(shí)，腳底為人體與地面的直接著力部位，其主要著力點(diǎn)包括足跟、足掌外側(cè)、足掌內(nèi)側(cè)和足尖，因此，本實(shí)施例中，通過壓力傳感器分別獲取上述腳底區(qū)域的壓力數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集處理模塊采集電壓信號，例如，將電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，例如，將電壓信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的壓力數(shù)據(jù)，每一壓力數(shù)據(jù)為對應(yīng)的腳底的區(qū)域的壓力的數(shù)值，例如，足跟部對應(yīng)第一壓力數(shù)據(jù)，足掌部外側(cè)對應(yīng)第二壓力數(shù)據(jù)，足掌部內(nèi)側(cè)對應(yīng)第三壓力數(shù)據(jù)，足尖部對應(yīng)第四壓力數(shù)據(jù)。例如，所述第一傳感器、所述第二傳感器、所述第三傳感器和所述第四傳感器用于分別獲取足跟部、足掌部外側(cè)、足掌部內(nèi)側(cè)和足尖部的第一壓力數(shù)據(jù)、第二壓力數(shù)據(jù)、第三壓力數(shù)據(jù)和第四壓力數(shù)據(jù)。

應(yīng)該理解的是，該壓力數(shù)據(jù)可以不是真實(shí)的壓力的值，其可以是真實(shí)的壓力值同比例放大或縮小的數(shù)值，即各壓力數(shù)據(jù)的比值與各區(qū)域的真實(shí)的壓力值的比值相同。本實(shí)施例中，將檢測到的足跟部、足掌部外側(cè)、足掌部內(nèi)側(cè)和足尖部的電壓值等效為壓力數(shù)據(jù)。

步驟430，根據(jù)所述第一壓力數(shù)據(jù)、所述第二壓力數(shù)據(jù)、所述第三壓力數(shù)據(jù)和所述第四壓力數(shù)據(jù)，分別計(jì)算獲取所述足跟部的足跟壓力大程度和足跟壓力小程度、所述足掌部外側(cè)的掌外壓力大程度和掌外壓力小程度、所述足掌部內(nèi)側(cè)的掌內(nèi)壓力大程度和掌內(nèi)壓力小程度以及所述足尖部的足尖壓力大程度和足尖壓力小程度。

具體地，壓力大程度為該區(qū)域?qū)?yīng)的受到壓力為大的程度，壓力小程度為該區(qū)域?qū)?yīng)的受到壓力為小的程度。在不同的步態(tài)階段或者步態(tài)相位，人體的腳底的各區(qū)域受到的壓力不同，這樣，各區(qū)域受到的壓力大或者小的程度也不盡相同。

應(yīng)該理解的是，人體的足底壓力是個(gè)時(shí)大時(shí)小連續(xù)變化的值，具有不確定性，同時(shí)也與人體的體重以及步態(tài)有關(guān)，因此，無法使用一個(gè)固定閾值來判斷壓力的是大或者小，此外，壓力大或者壓力小其并不是精確的定義，因此，本實(shí)施例中，采用模糊邏輯算法來對壓力大和壓力小的程度進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表示壓力由大變小或者由小變大的中間狀態(tài)，即計(jì)算結(jié)果能夠表示壓力大或者小，同時(shí)也能夠表示由大變小或者由小變大的過程，將人體運(yùn)動過程的足底的壓力狀態(tài)變化通過計(jì)算結(jié)果連續(xù)的表示出來。

例如，測量電路接收所述第一傳感器、所述第二傳感器、所述第三傳感器和所述第四傳感器檢測到的第一壓力數(shù)據(jù)、第二壓力數(shù)據(jù)、第三壓力數(shù)據(jù)和第四壓力數(shù)據(jù)。例如，測量電路用于根據(jù)所述第一壓力數(shù)據(jù)、所述第二壓力數(shù)據(jù)、所述第三壓力數(shù)據(jù)和所述第四壓力數(shù)據(jù)，分別計(jì)算獲取所述足跟部的足跟壓力大程度和足跟壓力小程度、所述足掌部外側(cè)的掌外壓力大程度和掌外壓力小程度、所述足掌部內(nèi)側(cè)的掌內(nèi)壓力大程度和掌內(nèi)壓力小程度以及所述足尖部的足尖壓力大程度和足尖壓力小程度。

例如，數(shù)據(jù)采集處理模塊用于根據(jù)所述第一壓力數(shù)據(jù)、所述第二壓力數(shù)據(jù)、所述第三壓力數(shù)據(jù)和所述第四壓力數(shù)據(jù)，分別計(jì)算獲取所述足跟部的足跟壓力大程度和足跟壓力小程度、所述足掌部外側(cè)的掌外壓力大程度和掌外壓力小程度、所述足掌部內(nèi)側(cè)的掌內(nèi)壓力大程度和掌內(nèi)壓力小程度以及所述足尖部的足尖壓力大程度和足尖壓力小程度。

應(yīng)該理解的是，在經(jīng)典二值邏輯中，通常以0表示“假”，以1表示“真”，一個(gè)命題非真即假，在古典集合中，任意一個(gè)元素或者子集是否屬于另一個(gè)集合，可以以0表示“不屬于”，以1表示“屬于”，一個(gè)元素或者子集是否屬于另一個(gè)集合只存在“不屬于”和“屬于”兩種可能。

而在在模糊邏輯中，非真即假不成立。也就是說，本實(shí)施例中，足跟部、足掌部外側(cè)、足掌部內(nèi)側(cè)和足尖部受到的壓力為大，還是小，其并不存在絕對的是和非，足跟部、足掌部外側(cè)、足掌部內(nèi)側(cè)和足尖部受到的壓力為大或小的判斷屬于模糊邏輯。

在模糊邏輯中，模糊邏輯取消二值之間非此即彼的對立，用隸屬度表示二值間的過度狀態(tài)，一個(gè)元素屬于集合的程度稱為隸屬度，模糊集合可用隸屬度函數(shù)定義，隸屬度表示程度，它的值越大，表明這個(gè)元素屬于該集合的程度越高，反之則表明這個(gè)元素屬于該集合的程度越低，本實(shí)施例中，隸屬度用于表示壓力大的程度或者壓力小的程度，也就是說，由于壓力數(shù)據(jù)的連續(xù)性，其并不存在絕對意義上的大壓力和絕對意義上的小壓力，因此，本實(shí)施例中，采用模糊邏輯對各壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算劃分出壓力大程度的程度和壓力小程度的程度，壓力大和壓力小之間并沒有明確界線用于區(qū)分兩者，兩者之間的過度呈模糊態(tài)。

當(dāng)計(jì)算出的程度越趨近于“1”，則壓力大的程度越大，壓力隸屬于大壓力的程度越高，當(dāng)計(jì)算出的程度越趨近于“0”，則壓力大的程度越小，壓力小的程度越大，壓力隸屬于小壓力的程度越高，即同一區(qū)域的壓力大程度和壓力小程度之和為1。

為了計(jì)算各壓力的程度，例如，根據(jù)所述第一壓力數(shù)據(jù)、所述第二壓力數(shù)據(jù)、所述第三壓力數(shù)據(jù)和所述第四壓力數(shù)據(jù)，按照隸屬度函數(shù)分別計(jì)算獲取所述足跟部的足跟壓力大程度和足跟壓力小程度、所述足掌部外側(cè)的掌外壓力大程度和掌外壓力小程度、所述足掌部內(nèi)側(cè)的掌內(nèi)壓力大程度和掌內(nèi)壓力小程度以及所述足尖部的足尖壓力大程度和足尖壓力小程度。

例如，根據(jù)所述第一壓力數(shù)據(jù)，按照隸屬度函數(shù)計(jì)算獲取所述足跟部的足跟壓力大程度和足跟壓力小程度，其中，足跟壓力大程度為足跟部受到大壓力的程度，足跟壓力小程度為足跟部受到小壓力的程度。

例如，根據(jù)所述第二壓力數(shù)據(jù)，按照隸屬度函數(shù)計(jì)算獲取所述足掌部外側(cè)的掌外壓力大程度和掌外壓力小程度。其中，掌外壓力大程度為足掌部外側(cè)的受到大壓力的程度，掌外壓力小程度為足掌部外側(cè)的受到小壓力的程度。

例如，根據(jù)所述第三壓力數(shù)據(jù)，按照隸屬度函數(shù)計(jì)算獲取所述足掌部內(nèi)側(cè)的掌內(nèi)壓力大程度和掌內(nèi)壓力小程度，其中，掌內(nèi)壓力大程度為足掌部內(nèi)側(cè)的受到大壓力的程度，掌內(nèi)壓力小程度為足掌部內(nèi)側(cè)的受到小壓力的程度。

例如，根據(jù)所述第四壓力數(shù)據(jù)，按照隸屬度函數(shù)計(jì)算獲取所述足尖部的足尖壓力大程度和足尖壓力小程度，其中，足尖壓力大程度為足尖部受到大壓力的程度，足尖壓力小程度為足尖部受到小壓力的程度。

步驟450，根據(jù)所述足跟壓力大程度、所述足跟壓力小程度、所述掌外壓力大程度、所述掌外壓力小程度、所述掌內(nèi)壓力大程度、所述掌內(nèi)壓力小程度、所述足尖壓力大程度和所述足尖壓力小程度分別計(jì)算獲取著地期、承重反應(yīng)期、站立中期、站立末期、預(yù)擺期和擺動期對應(yīng)的相位程度。

例如，測量電路用于根據(jù)所述足跟壓力大程度、所述足跟壓力小程度、所述掌外壓力大程度、所述掌外壓力小程度、所述掌內(nèi)壓力大程度、所述掌內(nèi)壓力小程度、所述足尖壓力大程度和所述足尖壓力小程度分別計(jì)算獲取著地期、承重反應(yīng)期、站立中期、站立末期、預(yù)擺期和擺動期對應(yīng)的相位程度。

例如，數(shù)據(jù)采集處理模塊用于根據(jù)所述足跟壓力大程度、所述足跟壓力小程度、所述掌外壓力大程度、所述掌外壓力小程度、所述掌內(nèi)壓力大程度、所述掌內(nèi)壓力小程度、所述足尖壓力大程度和所述足尖壓力小程度分別計(jì)算獲取著地期、承重反應(yīng)期、站立中期、站立末期、預(yù)擺期和擺動期對應(yīng)的相位程度。

應(yīng)該理解的是，步態(tài)相位即步態(tài)階段，人體步行時(shí)的肢體運(yùn)動是有周期性的，稱為步態(tài)周期。運(yùn)動學(xué)將人體的一個(gè)步態(tài)周期分為八個(gè)相位(階段)：首次著地期(initialcontact)、承重反應(yīng)期(loadingresponse)、站立中期(mid-stance)、站立末期(terminalstance)、預(yù)擺期(pre-swing)、擺動初期(initialswing)、擺動中期(mid-swing)、擺動末期(terminalswing)。在本實(shí)施例中，共涉及到六個(gè)相位：前五個(gè)周期和擺動期(擺動初期、擺動中期和擺動末期，后三個(gè)合為一個(gè))，即本實(shí)施例中的六個(gè)步態(tài)相位包括：著地期、承重反應(yīng)期、站立中期、站立末期、預(yù)擺期和擺動期。

本實(shí)施例中，由各區(qū)域的受到的大壓力的程度以及小壓力的程度，計(jì)算出人體的各個(gè)步態(tài)相位的程度，即人體當(dāng)前的步態(tài)隸屬于的某個(gè)步態(tài)相位的程度。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟s450包括：

根據(jù)所述足跟壓力大程度、所述掌外壓力小程度、所述掌內(nèi)壓力小程度和所述足尖壓力小程度計(jì)算所述著地期的相位程度。

根據(jù)所述足跟壓力大程度、所述掌外壓力大程度、所述掌內(nèi)壓力小程度和所述足尖壓力小程度計(jì)算所述承重反應(yīng)期的相位程度。

根據(jù)所述足跟壓力大程度、所述掌外壓力大程度和所述掌內(nèi)壓力大程度計(jì)算所述站立中期的相位程度。

根據(jù)所述足跟壓力小程度、所述掌外壓力大程度和所述掌內(nèi)壓力大程度計(jì)算所述站立末期的相位程度。

根據(jù)所述足跟壓力小程度、所述掌外壓力小程度、所述掌內(nèi)壓力小程度和所述足尖壓力大程度計(jì)算所述預(yù)擺期的相位程度。

根據(jù)所述足跟壓力小程度、所述掌外壓力小程度、所述掌內(nèi)壓力小程度和所述足尖壓力小程度計(jì)算所述擺動期的相位程度。

具體地，在模糊邏輯中，兩個(gè)論域上的模糊集合之間的關(guān)聯(lián)程度，用其直積空間的隸屬度函數(shù)表示，涉及到多元關(guān)系時(shí)，其隸屬函數(shù)為多個(gè)集合的直積。應(yīng)該理解的是，隸屬度函數(shù)的計(jì)算方法有兩種，一種是直積，一種是代數(shù)積，采用代數(shù)積的計(jì)算方法使得計(jì)算結(jié)果獲得的數(shù)據(jù)在圖標(biāo)中顯示更為平滑，符合壓力連續(xù)變化的特征。

因此，在本實(shí)施例中，各個(gè)步態(tài)相位的程度為各區(qū)域的壓力大程度或壓力小程度的直積。

例如，計(jì)算所述足跟壓力大程度、所述掌外壓力小程度、所述掌內(nèi)壓力小程度和所述足尖壓力小程度的直積，獲得所述著地期的相位程度。

計(jì)算所述足跟壓力大程度、所述掌外壓力大程度、所述掌內(nèi)壓力小程度和所述足尖壓力小程度的直積，獲得所述承重反應(yīng)期的相位程度。

計(jì)算所述足跟壓力大程度、所述掌外壓力大程度和所述掌內(nèi)壓力大程度的直積，獲得所述站立中期的相位程度。

計(jì)算所述足跟壓力小程度、所述掌外壓力大程度和所述掌內(nèi)壓力大程度的直積，獲得所述站立末期的相位程度。

計(jì)算所述足跟壓力小程度、所述掌外壓力小程度、所述掌內(nèi)壓力小程度和所述足尖壓力大程度的直積，獲得所述預(yù)擺期的相位程度。

計(jì)算所述足跟壓力小程度、所述掌外壓力小程度、所述掌內(nèi)壓力小程度和所述足尖壓力小程度的直積，獲得所述擺動期的相位程度。

步驟470，以所述著地期、所述承重反應(yīng)期、所述站立中期、所述站立末期、所述預(yù)擺期和所述擺動期對應(yīng)的相位程度中最大一個(gè)作為當(dāng)前步態(tài)相位。

應(yīng)該理解的是，計(jì)算獲得的各步態(tài)相位中，相位程度最大的一個(gè)步態(tài)相位表明該步態(tài)相位的程度最高，則表明當(dāng)前步態(tài)相位隸屬于該最大的步態(tài)相位的隸屬度最高。

例如，測量電路用于以所述著地期、所述承重反應(yīng)期、所述站立中期、所述站立末期、所述預(yù)擺期和所述擺動期對應(yīng)的相位程度中最大一個(gè)作為當(dāng)前步態(tài)相位，并輸出所述當(dāng)前步態(tài)相位。

例如，數(shù)據(jù)采集處理模塊用于以所述著地期、所述承重反應(yīng)期、所述站立中期、所述站立末期、所述預(yù)擺期和所述擺動期對應(yīng)的相位程度中最大一個(gè)作為當(dāng)前步態(tài)相位，并輸出所述當(dāng)前步態(tài)相位。

應(yīng)該理解的是，由于各步態(tài)周期的程度符合模糊邏輯，因此，最大的一個(gè)相位程度也是最接近1的一個(gè)相位程度。例如，以所述著地期、所述承重反應(yīng)期、所述站立中期、所述站立末期、所述預(yù)擺期和所述擺動期對應(yīng)的相位程度中最接近1的一個(gè)作為當(dāng)前步態(tài)相位。

上述各實(shí)施例中，僅需采集四個(gè)分別設(shè)置在足尖部、足掌部和足跟部的壓力數(shù)據(jù)，并通過上述過程計(jì)算并判定步態(tài)相位，一方面，使得生產(chǎn)成本有效降低，另一方面，有效提高了步態(tài)相位的計(jì)算獲取的效率。

下面是一個(gè)具體步態(tài)相位的計(jì)算實(shí)施例：

本實(shí)施例中，采用隸屬度函數(shù)計(jì)算壓力大程度為：

flarge(x)＝1/2[tanh(s*(x-x0))+1]∈[0，1]

其中，x為腳底各區(qū)域所采集到的的壓力數(shù)據(jù)，s和x0為常數(shù)，s為固定系數(shù)，x0為參考壓力數(shù)值，x0根據(jù)鞋墊的適用不同的人群，采用不同的數(shù)值，以使得計(jì)算結(jié)果更為精確，對于一個(gè)或者同一型號的鞋墊，其x0為固定數(shù)值。

由于flarge(x)為對稱函數(shù)，所以其相反隸屬函數(shù)壓力大程度壓力小程度為：

fsmall(x)＝1-flarge(x)

則各步態(tài)相位的相位程度為：

著地期的相位程度為：

flarge(x1)*fsmall(x2)*fsmall(x3)*fsmall(x4)

承重反應(yīng)期的相位程度為：

flarge(x1)*flarge(x2)*fsmall(x3)*fsmall(x4)

站立中期的相位程度為：

flarge(x1)*flarge(x2)*flarge(x3)

站立末期的相位程度為：

fsmall(x1)*flarge(x2)*flarge(x3)

預(yù)擺期的相位程度為：

fsmall(x1)*fsmall(x2)*fsmall(x3)*flarge(x4)

擺動期的相位程度為：

fsmall(x1)*fsmall(x2)*fsmall(x3)*fsmall(x4)

其中，x1、x2、x3和x4分別為足跟部、足掌部外側(cè)、足掌部內(nèi)側(cè)以及足尖部采集到的壓力數(shù)據(jù)，具體地，在某一時(shí)刻中，各壓力傳感器同時(shí)檢測獲取到x1、x2、x3和x4，則上述的計(jì)算公式的計(jì)算結(jié)果分別表示x1、x2、x3和x4隸屬于著地期、承重反應(yīng)期、站立中期、站立末期、預(yù)擺期以及擺動期的程度。

通過計(jì)算獲得同一時(shí)刻中的x1、x2、x3和x4隸屬于著地期、承重反應(yīng)期、站立中期、站立末期、預(yù)擺期以及擺動期的相位程度，進(jìn)而對比著地期、承重反應(yīng)期、站立中期、站立末期、預(yù)擺期以及擺動期的相位程度的大小，相位程度越大，則當(dāng)前階段人體的步態(tài)隸屬于該步態(tài)相位的程度越高，反之，則越低。因此，相位程度最大的一個(gè)步態(tài)相位則為當(dāng)前人體的步態(tài)相位。

這樣，在同一時(shí)刻，計(jì)算獲得的各步態(tài)階段的程度則均介于0和1之間，而步態(tài)階段程度最大的一個(gè)程度則接近于1，其他的則趨近于0。

值得一提的是，采集得到的壓力數(shù)據(jù)越大，則表明壓力數(shù)據(jù)屬于壓力大的程度越高，而且壓力數(shù)據(jù)是大于等于零的，所以這個(gè)隸屬度函數(shù)是單調(diào)遞增和連續(xù)的，并且其定義域?yàn)閇0，+∞]。

此外，為了便于程序辨識，將壓力大程度的極值設(shè)為1，壓力小程度的極值設(shè)為0，所以隸屬度函數(shù)在壓力值越小的時(shí)候，其計(jì)算結(jié)果越趨近于0，壓力值越大的時(shí)候越趨近于1。壓力大與壓力小是相反的兩個(gè)概念，即壓力越大，則表明壓力越不小，因此，上述隸屬度函數(shù)關(guān)于某點(diǎn)中心對稱，這樣便于計(jì)算壓力小的隸屬度函數(shù)fsmall(x)＝1-flarge(x)。

此外，每個(gè)人的足底壓力都與自身體重有關(guān)，隸屬度函數(shù)中需要增加體重這項(xiàng)參數(shù)，以提高函數(shù)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，函數(shù)中的x0為體重參數(shù)。而人體在行走或者跑步時(shí)，其足底壓力變化頻率非常塊，為了適應(yīng)壓力的快速變化，因此，上述的隸屬度函數(shù)中s為靈敏度系數(shù)，這樣，使得隸屬度函數(shù)能夠應(yīng)該能適應(yīng)壓力急劇變化情況，進(jìn)而使得隸屬度函數(shù)的計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確。

這樣，通過設(shè)置上述參數(shù)，進(jìn)而使得隸屬度函數(shù)能夠很好地適應(yīng)人體運(yùn)動時(shí)足底的壓力變化情況，進(jìn)而使得壓力測量結(jié)果更為精確。

為了進(jìn)一步精確獲取當(dāng)前的步態(tài)相位，在一個(gè)實(shí)施例中，如圖4b所示，步驟470包括：

步驟471，以所述著地期、所述承重反應(yīng)期、所述站立中期、所述站立末期、所述預(yù)擺期和所述擺動期對應(yīng)的相位程度中最大一個(gè)作為預(yù)選步態(tài)相位。

步驟473，根據(jù)預(yù)設(shè)步態(tài)周期和所述預(yù)選步態(tài)相位，確認(rèn)所述預(yù)選步態(tài)相位為所述當(dāng)前步態(tài)相位。

具體地，由于人體在行走時(shí)是根據(jù)有規(guī)律進(jìn)行的，這個(gè)規(guī)律就是預(yù)設(shè)步態(tài)周期，該預(yù)設(shè)步態(tài)周期是按照著地期、承重反應(yīng)期、站立中期、站立末期、預(yù)擺期和擺動期來進(jìn)行的，并按此規(guī)律不斷循環(huán)，因此，人體在某一時(shí)刻的步態(tài)相位是符合預(yù)設(shè)步態(tài)周期的，在步態(tài)相位的計(jì)算過程中，計(jì)算獲取到一個(gè)預(yù)選步態(tài)相位，該預(yù)選步態(tài)相位是通過足跟部、足掌部外側(cè)、足掌部內(nèi)側(cè)以及足尖部的壓力程度計(jì)算獲取的，可能存在一定誤差，為了糾正誤差，一個(gè)實(shí)施例中，獲取預(yù)設(shè)步態(tài)周期，根據(jù)所述預(yù)設(shè)步態(tài)周期，獲取上一階段的步態(tài)相位，并根據(jù)上一階段的步態(tài)相位獲取當(dāng)前階段的步態(tài)相位，對比當(dāng)前階段的步態(tài)相位與預(yù)選步態(tài)相位是否一致，是則確認(rèn)預(yù)選步態(tài)相位為當(dāng)前步態(tài)相位，進(jìn)而使得獲取的當(dāng)前步態(tài)相位能夠符合預(yù)設(shè)步態(tài)周期，進(jìn)而精確獲取當(dāng)前的步態(tài)相位。

通過上述算法，不僅可以獲取人體當(dāng)前的步態(tài)相位，還通過這些步態(tài)相位信息，可以檢測人體的步態(tài)是否有異常，不同的異常信息同時(shí)結(jié)合臨床數(shù)據(jù)能夠分析人體的疾病情況。

請參見圖5，計(jì)算獲得的足跟部、足掌部外側(cè)、足掌部內(nèi)側(cè)以及足尖部對應(yīng)的壓力數(shù)據(jù)，其中，曲線標(biāo)號為x1、x2、x3和x4分別為足跟部、足掌部外側(cè)、足掌部內(nèi)側(cè)以及足尖部采集到的壓力數(shù)據(jù)變化曲線，橫軸為時(shí)間，縱軸為壓力數(shù)據(jù)，請參見圖6，各步態(tài)階段程度對應(yīng)的曲線標(biāo)號分別為：著地期的相位程度為ic，承重反應(yīng)期的相位程度為lr，站立中期的相位程度為ms，站立末期的相位程度為ts，預(yù)擺期的相位程度為ps，擺動期的相位程度為sw，圖中橫軸為時(shí)間，縱軸為程度，從圖中各步態(tài)階段對應(yīng)的曲線可看出，在同一時(shí)刻中，僅有一個(gè)相位程度趨近于1，而其他則趨近于0，而隨著時(shí)間的變化，不同的步態(tài)階段的相位程度都出現(xiàn)趨近于1的狀態(tài)，清晰地體現(xiàn)了人體當(dāng)前運(yùn)動時(shí)的步態(tài)變化。

應(yīng)該說明的是，上述系統(tǒng)實(shí)施例中，所包括的各個(gè)模塊只是按照功能邏輯進(jìn)行劃分的，但并不局限于上述的劃分，只要能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能即可；另外，各功能模塊的具體名稱也只是為了便于相互區(qū)分，并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述各實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，相應(yīng)的程序可以存儲于可讀取存儲介質(zhì)中。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。