一種足底壓力分布檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種足底壓力分布檢測裝置，其特征是由底板和支撐圍板構(gòu)成，在支撐圍板的底邊與底板邊緣以不同位置上的各彈性梁相連接，固定所述支撐圍板使底板呈懸空，在彈性梁上分別設(shè)置敏感元件；通過在底板的不同區(qū)域中分布受力點(diǎn)，在受力點(diǎn)上加載力，由各彈性梁上的敏感元件獲得應(yīng)變檢測信號(hào)，以此建立數(shù)學(xué)模型,完成對(duì)檢測裝置的標(biāo)定；針對(duì)底板上的被測力，檢測獲得各彈性梁上的敏感元件的應(yīng)變檢測信號(hào)，利用數(shù)學(xué)模型獲得底板上的被測力的分布情況。本實(shí)用新型可與多種康復(fù)訓(xùn)練器的腳踏板結(jié)合用于檢測患者的足底壓力，如步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，站姿矯正訓(xùn)練器等。
【專利說明】
一種足底壓力分布檢測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于康復(fù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練儀器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說是一種用于檢測運(yùn)動(dòng)者 的足底壓力分布特征是檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 足部被稱為人體的第二心臟，關(guān)聯(lián)著人體的各個(gè)器官，足底壓力的分布特征對(duì)于 臨床醫(yī)學(xué)上的疾患診斷和療效評(píng)價(jià)有重要意義，可以為體育訓(xùn)練方案以及不同的功能鞋的 設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。目前，研究足底力檢測裝置的很多，但是用于康復(fù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練儀器的檢測 裝置少。已授權(quán)的專利CN 104605868,其裝置雖然可測多維足底力，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用 場合有限，適用性差。迄今為止，適于實(shí)際應(yīng)用的足底壓力分布的檢測裝置和檢測方法未見 公開報(bào)導(dǎo)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種足底壓力分布檢測裝 置，為臨床醫(yī)學(xué)上的疾患診斷和療效評(píng)價(jià)，以及為體育訓(xùn)練方案以及不同的功能鞋的設(shè)計(jì) 提供可靠依據(jù)。
[0004] 本實(shí)用新型為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：
[0005] 本實(shí)用新型足底壓力分布檢測裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:所述檢測裝置具有：
[0006] -底板，被測的一只腳立足于底板的確定位置上，所述確定位置是指在所述底板 上按如下方式劃分各區(qū)域:第一趾骨區(qū)、第三至第五趾骨區(qū)、跖骨區(qū)以及足跟部，所述跖骨 區(qū)包含第一跖骨區(qū)、第二跖骨區(qū)以及第三至第五跖骨區(qū)；所述足跟部劃分為足跟內(nèi)側(cè)區(qū)和 足跟外側(cè)區(qū)，令:第一趾骨所在側(cè)為底板第一側(cè)，第五趾骨所在側(cè)為底板第二側(cè)；
[0007] -支撐圍板，在支撐圍板的底邊與底板邊緣以不同位置上的各彈性梁相連接，固 定所述支撐圍板使底板呈懸空，在所述彈性梁上分別設(shè)置敏感元件；
[0008] 設(shè)置所述檢測裝置的檢測方法為：
[0009] 步驟a、在所述底板的不同區(qū)域中分布受力點(diǎn)，在受力點(diǎn)上加載垂直于底板的力 [F]，由各彈性梁上的敏感元件獲得應(yīng)變檢測信號(hào)[ε];根據(jù)受力點(diǎn)上加載力[F]，以及各應(yīng) 變檢測信號(hào)[ε ]建立數(shù)學(xué)模型為：[C] X [F] = [ ε ]，完成對(duì)檢測裝置的標(biāo)定，并獲得常數(shù)矩陣 [C];
[0010]步驟b、針對(duì)底板上的被測力，檢測獲得各彈性梁上的敏感元件的應(yīng)變檢測信號(hào)， 利用所述數(shù)學(xué)模型獲得底板上的被測力的分布情況。
[0011] 本實(shí)用新型足底壓力分布檢測裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：
[0012] 設(shè)定所述被測力為:作用力點(diǎn)處在第一跖骨頭位置的作用力Fl，處在第三至第五 跖骨區(qū)中心位置的作用力F2,以及處在足跟部的中心位置的作用力F3;
[0013] 設(shè)置所述檢測裝置為三梁結(jié)構(gòu)，構(gòu)成三梁結(jié)構(gòu)的三只彈性梁分別是：
[0014] 位于底板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第一梁；
[0015] 位于底板第二側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第二梁；
[0016] 位于底板邊緣的底邊中心位置的第三梁；
[0017] 并有:第一敏感元件對(duì)稱布置在第一梁的頂面和底面，第二敏感元件對(duì)稱布置在 第二梁的頂面和底面，以及第三敏感元件對(duì)稱布置在第三梁的頂面和底面；
[0018] 按步驟a獲得3 X 3常數(shù)矩陣[C]
[0019] 按步驟b利用式（1)計(jì)算獲得各作用力F1、F2和F3為
[0020] 式（1)中，[C]-1為3 X 3常數(shù)矩陣[C]的逆矩陣；
[0021] ￡1、￡2和￡3分別為第一敏感元件、第二敏感元件和第三敏感元件檢測獲得的應(yīng)變信 號(hào)。
[0022]與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果體現(xiàn)在：
[0023] 1、本實(shí)用新型通過對(duì)人體的足底壓力分布進(jìn)行檢測，可以為臨床醫(yī)學(xué)上的疾患診 斷和療效評(píng)價(jià)，以及為體育訓(xùn)練方案以及不同的功能鞋的設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)；
[0024] 2、本實(shí)用新型通過檢測各梁上的應(yīng)變及建立的數(shù)學(xué)模型獲得檢測結(jié)果，方法簡單 可靠；
[0025] 3、本實(shí)用新型能夠與各種康復(fù)訓(xùn)練器的腳踏板相結(jié)合，用于檢測患者的足底壓 力，如步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，站姿矯正訓(xùn)練器等，可以分別實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)檢測。
【附圖說明】

[0026] 圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施為三梁結(jié)構(gòu)的實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2為本實(shí)用新型具體實(shí)施為四梁結(jié)構(gòu)的實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖3為本實(shí)用新型具體實(shí)施為五梁結(jié)構(gòu)的實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖4為本實(shí)用新型具體實(shí)施為五梁結(jié)構(gòu)的實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖5為本實(shí)用新型具體實(shí)施為五梁結(jié)構(gòu)的實(shí)施例5結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖6為本實(shí)用新型具體實(shí)施為六梁結(jié)構(gòu)的實(shí)施例6結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖7為本實(shí)用新型具體實(shí)施為六梁結(jié)構(gòu)的實(shí)施例7結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖8為本實(shí)用新型具體實(shí)施為六梁結(jié)構(gòu)的實(shí)施例8結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖9為本實(shí)用新型具體實(shí)施為七梁結(jié)構(gòu)的實(shí)施例9結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0035] 參見圖1-圖9,具體實(shí)施中檢測裝置具有：
[0036] -底板2-2,被測的一只腳立足于底板的確定位置上，確定位置是指根據(jù)人體足部 解剖圖，在底板2-2上按如下方式劃分各區(qū)域:第一趾骨區(qū)、第三至第五趾骨區(qū)、跖骨區(qū)以及 足跟部，所述跖骨區(qū)包含第一跖骨區(qū)、第二跖骨區(qū)以及第三至第五跖骨區(qū)；所述足跟部劃分 為足跟內(nèi)側(cè)區(qū)和足跟外側(cè)區(qū)，令:第一趾骨所在側(cè)為底板第一側(cè)，第五趾骨所在側(cè)為底板第 二側(cè)。
[0037] -支撐圍板2-1，在支撐圍板2-1的底邊與底板2-2的邊緣以不同位置上的各彈性 梁相連接，固定支撐圍板2-1使底板2-2呈懸空，在彈性梁上分別設(shè)置敏感元件。各彈性梁的 位置是根據(jù)檢測裝置與康復(fù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練儀器的連接方式，以及人體足部主要受力位置而布置 的。
[0038]設(shè)置檢測裝置的檢測方法為：
[0039]步驟a、在所述底板的不同區(qū)域中分布受力點(diǎn)，在受力點(diǎn)上加載垂直于底板的力 [F]，由各彈性梁上的敏感元件獲得應(yīng)變檢測信號(hào)[ε];利用軟件ansys workbench建立，根 據(jù)受力點(diǎn)上加載力[F]，以及各應(yīng)變檢測信號(hào)[ε]建立數(shù)學(xué)模型為：[C] X [F] = [e]，完成對(duì) 檢測裝置的標(biāo)定，并獲得常數(shù)矩陣[C]。
[0040] 根據(jù)所需，在所述底板的不同區(qū)域中分布受力點(diǎn)，通過軟件ansys workbench多次 分別對(duì)這些受力點(diǎn)加載力，得到梁的應(yīng)變，并求其平均值。根據(jù)梁上應(yīng)變與加載力的關(guān)系， 建立數(shù)學(xué)模型[C] X [F] = [e]，其中[C]為常數(shù)矩陣，[F]為力矩陣，[ε]為應(yīng)變矩陣。常數(shù)矩 陣[C]可以通過軟件仿真標(biāo)定得到，也可通過實(shí)驗(yàn)標(biāo)定得到。
[0041] 步驟b、針對(duì)底板上的被測力，檢測獲得各彈性梁上的敏感元件的應(yīng)變檢測信號(hào)， 利用所述數(shù)學(xué)模型獲得底板上的被測力的分布情況。
[0042] 實(shí)施例1:
[0043]參見圖1，為了獲得第一跖骨區(qū)、第三至第五跖骨區(qū)和足跟區(qū)的三個(gè)區(qū)域受力分 布，設(shè)定被測力為:作用力點(diǎn)處在第一跖骨頭位置的作用力Fl，處在第三至第五跖骨區(qū)中心 位置的作用力F2,以及處在足跟部的中心位置的作用力F3;設(shè)置檢測裝置為三梁結(jié)構(gòu)，構(gòu)成 三梁結(jié)構(gòu)的三只彈性梁分別是:位于底板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的 第一梁1;位于底板第二側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第二梁2，以及位于底板 邊緣的底邊中心位置的第三梁3。并有:第一敏感元件對(duì)稱布置在第一梁1的頂面和底面，第 二敏感元件對(duì)稱布置在第二梁2的頂面和底面，以及第三敏感元件對(duì)稱布置在第三梁3的頂 面和底面。
[0044]按步驟a獲得3 X 3常數(shù)矩陣[C]
[0045] 按步驟b利用式(1)計(jì)算獲得各作用力F1、F2和F3為
[0046] 式(1)中，[Cr1為3 X 3常數(shù)矩陣[C]的逆矩陣；
[0047] ￡1、￡2和￡3分別為第一敏感元件、第二敏感元件和第三敏感元件檢測獲得的應(yīng)變信 號(hào)。
[0048] 實(shí)施例2:
[0049] 參見圖2,為了獲得第一跖骨區(qū)、第二跖骨區(qū)、第三至第五跖骨區(qū)和足跟區(qū)的四個(gè) 區(qū)域受力分布，設(shè)定被測力為:作用力點(diǎn)處在第一跖骨頭位置的作用力F1、作用力點(diǎn)處在第 二跖骨頭位置的作用力F2、作用力點(diǎn)處在第三到五跖骨區(qū)中心位置的作用力F3,以及作用 力點(diǎn)處在足跟部中心位置的F4;設(shè)置檢測裝置為四梁結(jié)構(gòu)，構(gòu)成四梁結(jié)構(gòu)的四只彈性梁分 別是:位于底板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的底板邊緣上間隔的第一梁1和第二梁2;位 于底板第二側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第三梁3;位于底板邊緣的底邊中心 位置的第四梁4;并有:第一敏感元件對(duì)稱布置在第一梁1的頂面和底面，第二敏感元件對(duì)稱 布置在第二梁2的頂面和底面，第三敏感元件對(duì)稱布置在第三梁3的頂面和底面，以及第四 敏感元件對(duì)稱布置在第四梁4的頂面和底面。
[0050] 按步驟a獲得4X4常數(shù)矩陣[C]
[0051] 按步驟b利用式(2)計(jì)算獲得各作用力F1、F2、F3和F4為 （2) [0052]式(2)中，[Cr1為4X4常數(shù)矩陣[C]的逆矩陣；
[0053] ε?、ε2、ε3和￡4、分別為第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件和第四敏感元 件檢測獲得的應(yīng)變信號(hào)。
[0054] 實(shí)施例3:
[0055] 參見圖3,為了獲得第一跖骨區(qū)、第二跖骨區(qū)、第三至第五跖骨區(qū)、足跟內(nèi)側(cè)區(qū)和外 側(cè)區(qū)的五個(gè)區(qū)域受力分布，設(shè)定被測力為:作用力點(diǎn)處在第一跖骨頭位置的作用力F1、處在 第二跖骨頭位置的作用力F2、處在第三到五跖骨區(qū)中心位置的作用力F3、處在足跟內(nèi)側(cè)區(qū) 的作用力F4,以及處在足跟外側(cè)區(qū)的作用力F5;設(shè)置檢測裝置為五梁結(jié)構(gòu)，構(gòu)成五梁結(jié)構(gòu)的 五只彈性梁分別是:位于底板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的底板邊緣上間隔的第一梁1 和第二梁2;位于底板第二側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第三梁3;位于底板第 一側(cè)，對(duì)應(yīng)于足跟內(nèi)側(cè)區(qū)所在位置的底板邊緣上的第四梁4;位于底板第二側(cè)，對(duì)應(yīng)于足跟 外側(cè)區(qū)所在位置的底板邊緣上的第五梁5;并有:第一敏感元件對(duì)稱布置在第一梁1的頂面 和底面，第二敏感元件對(duì)稱布置在第二梁2的頂面和底面，第三敏感元件對(duì)稱布置在第三梁 3的頂面和底面，第四敏感元件對(duì)稱布置在第四梁4的頂面和底面，第五敏感元件對(duì)稱布置 在第五梁5的頂面和底面。
[0056]按步驟a獲得5 X 5常數(shù)矩陣[C]
[0057] 桉擊驟h剎用忒（3)計(jì)算獲得各作用力F I、F 2、F 3、F 4和F 5為：
[0058]式(3)中，[Cr1為5X5常數(shù)矩陣[C]的逆矩陣；
[0059] ￡1、￡2、￡3、￡4、和 ￡5、分別為第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感 元件和第五敏感元件檢測獲得的應(yīng)變信號(hào)。
[0060] 實(shí)施例4:
[0061] 參見圖4,為了獲得第一趾骨區(qū)、第一跖骨區(qū)、第三至第五跖骨區(qū)、足跟內(nèi)側(cè)區(qū)和外 側(cè)區(qū)的受力分布，設(shè)定被測力為:作用力點(diǎn)處在第一趾骨頭位置的作用力F1、處在第一跖骨 頭位置的作用力F2、處在第三到五跖骨區(qū)中心位置的作用力F3、處在足跟內(nèi)側(cè)區(qū)的作用力 F4,以及處在足跟外側(cè)區(qū)的作用力F5;設(shè)置檢測裝置為五梁結(jié)構(gòu)，構(gòu)成五梁結(jié)構(gòu)的五只彈性 梁分別是:位于底板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于第一趾骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第一梁1;位于底 板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第二梁2;位于底板第二側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨 區(qū)所在位置的底板邊緣上的第三梁3;位于底板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于足跟內(nèi)側(cè)區(qū)所在位置的底板 邊緣上的第四梁4;位于底板第二側(cè)，對(duì)應(yīng)于足跟外側(cè)區(qū)所在位置的底板邊緣上的第五梁5; 并有:第一敏感元件對(duì)稱布置在第一梁1的頂面和底面，第二敏感元件對(duì)稱布置在第二梁2 的頂面和底面，第三敏感元件對(duì)稱布置在第三梁3的頂面和底面，第四敏感元件對(duì)稱布置在 第四梁4的頂面和底面，第五敏感元件對(duì)稱布置在第五梁5的頂面和底面。
[0062]按步驟a獲得5 X 5常數(shù)矩陣[C]
[0063] 按步驟b利用式（4 )計(jì)算獲得各作用力F I、F 2、F 3、F 4和F 5為：
[0064]式(4)中，[C]-1為5X5常數(shù)矩陣[C]的逆矩陣；
[0065] ￡1、￡2、￡3、￡4、和￡5、分別為第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感 元件和第五敏感元件檢測獲得的應(yīng)變信號(hào)。
[0066] 實(shí)施例5:
[0067] 參見圖5,為了獲得第一趾骨區(qū)、第一跖骨區(qū)、第二跖骨區(qū)、第三至第五跖骨區(qū)和足 跟區(qū)的受力分布，設(shè)定被測力為:作用力點(diǎn)處在第一趾骨頭位置作用力F1、處在第一跖骨頭 位置的作用力F2、處在第二跖骨頭位置的作用力F3、處在第三到五跖骨頭區(qū)中心位置的作 用力F4、以及處在足跟部的中心位置的F5;設(shè)置檢測裝置為五梁結(jié)構(gòu)，構(gòu)成五梁結(jié)構(gòu)的五只 彈性梁分別是:位于底板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于第一趾骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第一梁1;位 于底板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的底板邊緣上間隔的第二梁和第三梁;位于底板第 二側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第四梁;位于底板邊緣的底邊中心位置的第 四梁;并有:第一敏感元件對(duì)稱布置在第一梁1的頂面和底面，第二敏感元件對(duì)稱布置在第 二梁2的頂面和底面，第三敏感元件對(duì)稱布置在第三梁3的頂面和底面，第四敏感元件對(duì)稱 布置在第四梁4的頂面和底面，第五敏感元件對(duì)稱布置在第五梁5的頂面和底面。
[0068]按步驟a獲得5 X 5常數(shù)矩陣[C]
[0069] 按步驟b利用式（5 )計(jì)算獲得各作用力F I、F 2、F 3、F 4和F 5為：
[0070] 式(5)中，[C]-1為5 X 5常數(shù)矩陣[C]的逆矩陣；
[0071] ￡1、￡2、￡3、￡4、和 ￡5、分別為第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏感 元件和第五敏感元件檢測獲得的應(yīng)變信號(hào)。
[0072]實(shí)施例六：
[0073] 參見圖6,為了獲得第一趾骨區(qū)、第一跖骨區(qū)、第二跖骨區(qū)、第三至第五跖骨區(qū)、足 跟內(nèi)側(cè)區(qū)和足跟外側(cè)區(qū)的受力分布，設(shè)定被測力為:作用力點(diǎn)處在第一趾骨頭位置的作用 力F1、處在第一跖骨頭位置的作用力F2、處在第二跖骨頭位置的作用力F3、處在第三到五跖 骨區(qū)中心位置的作用力F4、處在足跟內(nèi)側(cè)區(qū)的作用力F5,以及處在足跟外側(cè)區(qū)的作用力F6; 設(shè)置檢測裝置為六梁結(jié)構(gòu)，構(gòu)成六梁結(jié)構(gòu)的六只彈性梁分別是:位于底板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于第 一趾骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第一梁1;位于底板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的底 板邊緣上間隔的第二梁2和第三梁3;位于底板第二側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的底板邊緣 上的第四梁4;位于底板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于足跟內(nèi)側(cè)區(qū)所在位置的底板邊緣上的第五梁5;位于 底板第二側(cè)，對(duì)應(yīng)于足跟外側(cè)區(qū)所在位置的底板邊緣上的第六梁6;并有:第一敏感元件對(duì) 稱布置在第一梁1的頂面和底面，第二敏感元件對(duì)稱布置在第二梁2的頂面和底面，第三敏 感元件對(duì)稱布置在第三梁3的頂面和底面，第四敏感元件對(duì)稱布置在第四梁4的頂面和底 面，第五敏感元件對(duì)稱布置在第五梁5的頂面和底面;第六敏感元件對(duì)稱布置在第六梁6的 頂面和底面。
[0074]按步驟a獲得6 X 6常數(shù)矩陣[C]
[0075] 按步驟b利用式（6 )計(jì)算獲得各作用力F I、F 2、F 3、F 4、F 5和F 6為：
[0076]式(6)中，[C]-1為6 X 6常數(shù)矩陣[C]的逆矩陣；
[0077] ￡1、￡2、￡3、￡4、￡5、和￡6、分別為第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏 感元件、第五敏感元件和第六敏感元件檢測獲得的應(yīng)變信號(hào)。
[0078] 實(shí)施例七：
[0079] 參見圖7,為了獲得第一趾骨區(qū)、第三到五趾骨區(qū)、第一跖骨區(qū)、第三至第五跖骨 區(qū)、足跟內(nèi)側(cè)區(qū)和足跟外側(cè)區(qū)的受力分布，設(shè)定被測力為:作用力點(diǎn)處在第一趾骨頭位置的 作用力F1、處在第一跖骨頭位置的作用力F2、處在第三至第五趾骨區(qū)中心位置的作用力F3、 處在第三到五跖骨區(qū)中心位置的作用力F4、處在足跟內(nèi)側(cè)區(qū)的作用力F5,以及處在足跟外 側(cè)區(qū)的作用力F6;設(shè)置檢測裝置為六梁結(jié)構(gòu)，構(gòu)成六梁結(jié)構(gòu)的六只彈性梁分別是:位于底板 第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于第一趾骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第一梁1;位于底板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖 骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第二梁2;位于底板第二側(cè)，對(duì)應(yīng)于第三至第五趾骨區(qū)所在位 置的底板邊緣上的第三梁3;位于底板第二側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第四 梁4;位于底板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于足跟內(nèi)側(cè)區(qū)所在位置的底板邊緣上的第五梁5;位于底板第二 偵U，對(duì)應(yīng)于足跟外側(cè)區(qū)所在位置的底板邊緣上的第六梁6;并有:第一敏感元件對(duì)稱布置在 第一梁1的頂面和底面，第二敏感元件對(duì)稱布置在第二梁2的頂面和底面，第三敏感元件對(duì) 稱布置在第三梁3的頂面和底面，第四敏感元件對(duì)稱布置在第四梁4的頂面和底面，第五敏 感元件對(duì)稱布置在第五梁5的頂面和底面;第六敏感元件對(duì)稱布置在第六梁6的頂面和底 面。
[0080]按步驟a獲得6 X 6常數(shù)矩陣[C]
[00811 按步驟b利用式（7 )計(jì)算獲得各作用力F I、F 2、F 3、F 4、F 5和F 6為：
[0082]式(7)中，[C]-1為6X6常數(shù)矩陣[C]的逆矩陣；
[0083] ￡1、￡2、￡3、￡4、￡5、和￡6、分別為第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏 感元件、第五敏感元件和第六敏感元件檢測獲得的應(yīng)變信號(hào)。
[0084]實(shí)施例八：
[0085] 參見圖8,為了獲得第一趾骨區(qū)、第三到五趾骨區(qū)、第一跖骨區(qū)、第二跖骨區(qū)、第三 至第五跖骨區(qū)以及足跟區(qū)的受力分布，設(shè)定被測力為:作用力點(diǎn)處在第一趾骨頭位置的作 用力F1、處在第一跖骨頭位置的作用力F2、處在第二跖骨頭位置的作用力F3、處在第三至第 五趾骨區(qū)中心位置的作用力F4、處在第三到五跖骨區(qū)中心位置的作用力F5,以及處在足跟 部的中心位置的F6;設(shè)置檢測裝置為六梁結(jié)構(gòu)，構(gòu)成六梁結(jié)構(gòu)的六只彈性梁分別是:位于底 板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于第一趾骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第一梁1;位于底板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于 跖骨區(qū)所在位置的底板邊緣上間隔的第二梁2和第三梁3;位于底板第二側(cè)，對(duì)應(yīng)于第三至 第五趾骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第四梁4;位于底板第二側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的 底板邊緣上的第五梁5;位于底板邊緣的底邊中心位置的第六梁6;并有:第一敏感元件對(duì)稱 布置在第一梁1的頂面和底面，第二敏感元件對(duì)稱布置在第二梁2的頂面和底面，第三敏感 元件對(duì)稱布置在第三梁3的頂面和底面，第四敏感元件對(duì)稱布置在第四梁4的頂面和底面， 第五敏感元件對(duì)稱布置在第五梁5的頂面和底面;第六敏感元件對(duì)稱布置在第六梁6的頂面 和底面。
[0086]按步驟a獲得6 X 6常數(shù)矩陣[C]
[0087] 按步驟b利用式（8 )計(jì)算獲得各作用力F I、F 2、F 3、F 4、F 5和F 6為：
[0088]式(8)中，[C]-1為6X6常數(shù)矩陣[C]的逆矩陣；
[0089] ￡1、￡2、￡3、￡4、 ￡5、和￡6、分別為第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四敏 感元件、第五敏感元件和第六敏感元件檢測獲得的應(yīng)變信號(hào)。
[0090] 實(shí)施例九：
[0091] 參見圖9,為了獲得第一趾骨區(qū)、第三到五趾骨區(qū)、第一跖骨區(qū)、第二跖骨區(qū)、第三 至第五跖骨區(qū)、足跟內(nèi)側(cè)以及足跟外側(cè)區(qū)的受力分布，設(shè)定被測力為:作用力點(diǎn)處在第一趾 骨頭位置的作用力F1、處在第一跖骨頭位置的作用力F2、處在第二跖骨頭位置的作用力F3、 處在第三至第五趾骨區(qū)中心位置的作用力F4、處在第三到五跖骨區(qū)中心位置的作用力F5、 處在足跟內(nèi)側(cè)區(qū)的作用力F6,以及處在足跟外側(cè)區(qū)的作用力F7;設(shè)置檢測裝置為七梁結(jié)構(gòu)， 構(gòu)成七梁結(jié)構(gòu)的七只彈性梁分別是:位于底板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于第一趾骨區(qū)所在位置的底板 邊緣上的第一梁1;位于底板第一側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的底板邊緣上間隔的第二梁2 和第三梁3;位于底板第二側(cè)，對(duì)應(yīng)于第三至第五趾骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第四梁4; 位于底板第二側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第五梁5;位于底板第一側(cè)，對(duì)應(yīng) 于足跟內(nèi)側(cè)區(qū)所在位置的底板邊緣上的第六梁6;位于底板第二側(cè)，對(duì)應(yīng)于足跟外側(cè)區(qū)所在 位置的底板邊緣上的第七梁7;并有:第一敏感元件對(duì)稱布置在第一梁1的頂面和底面，第二 敏感元件對(duì)稱布置在第二梁2的頂面和底面，第三敏感元件對(duì)稱布置在第三梁3的頂面和底 面，第四敏感元件對(duì)稱布置在第四梁4的頂面和底面，第五敏感元件對(duì)稱布置在第五梁5的 頂面和底面，第六敏感元件對(duì)稱布置在第六梁6的頂面和底面，以及第七敏感元件對(duì)稱布置 在第七梁7的頂面和底面。
[0092]按步驟a獲得7 X 7常數(shù)矩陣[C]
[0093] 按步驟b利用式（9)計(jì)算獲得各作用力Fl沖2、？3、？4沖5、？6和？7為：
[0094]式(9)中，[C]-1為7 X 7常數(shù)矩陣[C]的逆矩陣；
[0095] ￡1、￡2、￡3、￡4、￡5、￡ 6和￡7分別為第一敏感元件、第二敏感元件、第三敏感元件、第四 敏感元件、第五敏感元件、第六敏感元件和第七敏感元件檢測獲得的應(yīng)變信號(hào)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種足底壓力分布檢測裝置，其特征是:所述檢測裝置具有： 一底板，被測的一只腳立足于底板的確定位置上，所述確定位置是指在所述底板上按 如下方式劃分各區(qū)域:第一趾骨區(qū)、第三至第五趾骨區(qū)、跖骨區(qū)以及足跟部，所述跖骨區(qū)包 含第一跖骨區(qū)、第二跖骨區(qū)以及第三至第五跖骨區(qū)；所述足跟部劃分為足跟內(nèi)側(cè)區(qū)和足跟 外側(cè)區(qū)，令:第一趾骨所在側(cè)為底板第一側(cè)，第五趾骨所在側(cè)為底板第二側(cè)； 一支撐圍板，在支撐圍板的底邊與底板邊緣以不同位置上的各彈性梁相連接，固定所 述支撐圍板使底板呈懸空，在所述彈性梁上分別設(shè)置敏感元件； 設(shè)置所述檢測裝置為三梁結(jié)構(gòu)，構(gòu)成三梁結(jié)構(gòu)的三只彈性梁分別是:位于底板第一側(cè)， 對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位置的底板邊緣上的第一梁（1);位于底板第二側(cè)，對(duì)應(yīng)于跖骨區(qū)所在位 置的底板邊緣上的第二梁(2);位于底板邊緣的底邊中心位置的第三梁(3);并有:第一敏感 元件對(duì)稱布置在第一梁（1)的頂面和底面，第二敏感元件對(duì)稱布置在第二梁(2)的頂面和底 面，以及第三敏感元件對(duì)稱布置在第三梁(3)的頂面和底面。
【文檔編號(hào)】A61B5/11GK205729370SQ201620614842
【公開日】2016年11月30日
【申請(qǐng)日】2016年6月17日
【發(fā)明人】王勇, 趙鵬鵬, 王聿宏, 邢斌, 胡珊珊
【申請(qǐng)人】合肥工業(yè)大學(xué)