基于电感线圈的传感鞋研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:conansmh
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人在行走过程中,足底压力信息是下肢运动的重要信息之一,它可以用来步态识别,同时可以指导医疗康复。相比于测力平台和足印法,测力鞋由于其轻便的特点在户外运动过程中的实时监测,有很大优势。目前已经有商用的电阻薄膜型和电容传感器可以检测足底压力,但它们存在抗冲击振动能力差的共性,电容式压力传感器对温度湿度敏感,在足底复杂的压力环境下,难以保证长时间高强度穿着后测量结果的稳定性。因此有必要研究封装更好,更加结实耐用的传感鞋。本文从这需求出发,开展基于电感线圈传感器的可穿戴传感鞋研究。本文的研究主要研究内容如下:采用6路电感线圈实现足底压力分布测量。为实现6路电感量的检测,设计低通滤波电路,电源电路,上下位机通讯电路,电压采集电路采用STM32F2系列单片机内置的ADC采样电压,在软件上通过离散傅里叶变换转换为向量形式,基于复阻抗计算的方式计算电感量。编写下位机C语言程序。程序主要实现了ADC通道切换,A/D转换、数据传输等主要功能。下位机通过串口与上位机进行通讯。针对足底压力的特定环境,对传感器进行了改进和制作工艺优化,优化了传感器封装,使得传感器在运动过程中长时间保持稳定,提高了传感器重复性精度性能指标。针对步态检测的需求,研究足底生物力学,从而选取合测量点位。针对外骨骼机器人复杂的足底压力测量环境,设计了适用于电感线圈传感器的传感鞋可靠集成方案,可穿着传感鞋实现静态和动态足底压力检测,经过在交变剪切力的作用下测试,证明了传感鞋在军用外骨骼的应用前景。使用传感鞋系统对人体在静止站立和行走过程的足底压力进行测试,通过点位坐标的压强计算出足底压力中心,可以为行走平衡性的分析提供指导,经过测试证明了传感系统可实现足底压力测量功能。
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