本發(fā)明涉及智能穿戴設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種足部運動姿態(tài)的判斷裝置和方法。

背景技術(shù)：

時下跑步運動越來越受人們追捧，但是每個人適用的運動方法不同，錯誤的跑步姿勢或者方法容易導(dǎo)致意外和身體的慢性損傷，所以指導(dǎo)分析個人跑步中存在問題并給出一個有效的跑步建議就變得尤為重要。

現(xiàn)有技術(shù)中的智能鞋墊主要用于精準計步、足部受力分析，以得到用戶準確的運動數(shù)據(jù)和狀態(tài)，但是，用戶無法獲知自己的運動姿勢是否正確，以錯誤的姿勢進行運動反而對身體不利。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種足部運動姿態(tài)的判斷裝置和方法，能夠通過采集用戶足底的壓力變化，判斷用戶的運動姿態(tài)是否良好。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供一種足部運動姿態(tài)的判斷裝置，包括：智能鞋墊和智能終端，所述智能鞋墊與所述智能終端通信連接；

所述智能鞋墊用于采集人體的足部運動數(shù)據(jù)；所述智能終端用于分析和存儲所述智能鞋墊采集到的足部運動數(shù)據(jù)；

所述智能鞋墊包括九軸傳感器和多個壓力傳感器。

所述智能鞋墊上，對應(yīng)拇趾的位置為第一壓力區(qū)域，對應(yīng)第一跖骨和第二跖骨的位置為第二壓力區(qū)域，對應(yīng)第三跖骨至第五跖骨的位置為第三壓力區(qū)域，對應(yīng)足跟內(nèi)側(cè)的位置為第四壓力區(qū)域，對應(yīng)足跟外側(cè)的區(qū)域為第五壓力區(qū)域；

多個壓力傳感器包括第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器和第五壓力傳感器，分別設(shè)置于第一壓力區(qū)域、第二壓力區(qū)域、第三壓力區(qū)域、第四壓力區(qū)域和第五壓力區(qū)域；

所述九軸傳感器設(shè)置于足弓對應(yīng)的位置。

另一方面，本發(fā)明提供一種足部運動姿態(tài)的判斷方法，采用上述的判斷裝置，

通過多個壓力傳感器和/或九軸傳感器獲取足部運動數(shù)據(jù)；

所述智能終端根據(jù)所述足部運動數(shù)據(jù)計算足部的運動參數(shù)，并根據(jù)所述運動參數(shù)判斷運動姿態(tài)是否正確。

其中，若所述足部運動數(shù)據(jù)為多個壓力傳感器的值，則所述智能終端根據(jù)所述足部運動數(shù)據(jù)計算足部的運動參數(shù)，包括：

在一個步態(tài)周期中按照預(yù)設(shè)時間計算壓力比值；

壓力比值＝[(第二壓力傳感器的值+第四壓力傳感器的值)-(第三壓力傳感器的值+第五壓力傳感器的值)]/(第二壓力傳感器的值+第四壓力傳感器的值)。

相應(yīng)的，根據(jù)所述運動參數(shù)判斷運動姿態(tài)是否正確，包括：

若第一閾值≤壓力比值≤第二閾值，則確定足部內(nèi)旋正常；

若壓力比值＜第一閾值，則確定出現(xiàn)足內(nèi)翻；

若壓力比值＞第二閾值，則確定出現(xiàn)足外翻。

其中，若所述足部運動數(shù)據(jù)為多個壓力傳感器的值，則所述智能終端根據(jù)所述足部運動數(shù)據(jù)計算足部的運動參數(shù)，還包括：

根據(jù)所述足部運動數(shù)據(jù)計算足底壓力中心；

在智能鞋墊的平面上繪制足底壓力中心的運動軌跡；

計算所述運動軌跡的軌跡長度和軌跡包絡(luò)面積；

得到軌跡比值＝軌跡包絡(luò)面積/軌跡長度。

相應(yīng)的，根據(jù)所述運動參數(shù)判斷運動姿態(tài)是否正確，包括：

根據(jù)所述軌跡比值，判斷人體的平衡能力等級；

其中，所述平衡能力等級由低到高分別為第一等級、第二等級和第三等級；

若所述軌跡比值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則人體的平衡能力等級屬于第二等級；

若所述軌跡比值小于預(yù)設(shè)范圍，則人體的平衡能力等級屬于第一等級；

若所述軌跡比值大于預(yù)設(shè)范圍，則人體的平衡能力等級屬于第三等級。

其中，若所述足部運動數(shù)據(jù)為九軸傳感器的數(shù)據(jù)，則所述智能終端根據(jù)所述足部運動數(shù)據(jù)計算足部的運動參數(shù)，還包括：

根據(jù)所述九軸傳感器的數(shù)據(jù)計算足軸角，所述足軸角為所述智能鞋墊長度方向上的中心線與前進方向的角度。

進一步的，根據(jù)所述運動參數(shù)判斷運動姿態(tài)是否正確，包括：

根據(jù)所述足軸角判斷足部為內(nèi)八字腳或外八字腳；

根據(jù)足軸角的大小，若足軸角大于第三閾值，則確定運動姿態(tài)異常。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明通過通信連接的智能鞋墊和智能終端，對用戶的足底壓力進行采集和分析，與預(yù)設(shè)的標準相比較可得知用戶足部的運動姿態(tài)是否正確，用戶可據(jù)此修正運動姿態(tài)，減少身體的損傷。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例一中智能鞋墊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例二提供的足部運動姿態(tài)的判斷方法的流程圖；

圖3是本發(fā)明實施例二中靜態(tài)足底壓力中心的軌跡示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例二中動態(tài)足底壓力中心的軌跡示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達到的技術(shù)效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案作進一步的詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。

實施例一

本實施例提供一種足部運動姿態(tài)的判斷裝置，適用于運動檢測及分析，包括：智能鞋墊和智能終端，所述智能鞋墊與所述智能終端通信連接，所述智能鞋墊用于采集人體的足部運動數(shù)據(jù)；所述智能終端用于分析和存儲所述智能鞋墊采集到的用戶的足部運動數(shù)據(jù)。

人體足部跖骨共五塊，由內(nèi)側(cè)向外側(cè)依次為第一至第五跖骨。跖骨與足跟之間為足弓。

所述智能鞋墊包括九軸傳感器和多個壓力傳感器。

如圖1所示，所述九軸傳感器16設(shè)置于足弓對應(yīng)的位置。

所述智能鞋墊上，對應(yīng)拇趾的位置為第一壓力區(qū)域1，對應(yīng)第一跖骨和第二跖骨的位置為第二壓力區(qū)域2，對應(yīng)第三跖骨至第五跖骨的位置為第三壓力區(qū)域3，對應(yīng)足跟內(nèi)側(cè)的位置為第四壓力區(qū)域4，對應(yīng)足跟外側(cè)的區(qū)域為第五壓力區(qū)域5。

多個壓力傳感器包括第一壓力傳感器11、第二壓力傳感器12、第三壓力傳感器13、第四壓力傳感器14和第五壓力傳感器15，分別設(shè)置于第一壓力區(qū)域1、第二壓力區(qū)域2、第三壓力區(qū)域3、第四壓力區(qū)域4和第五壓力區(qū)域5。其中，第二壓力區(qū)域2和第三壓力區(qū)域3可分別設(shè)置一個或多個第二壓力傳感器12和第三壓力傳感器13，本實施例中，優(yōu)選的將第二壓力傳感器12和第三壓力傳感器13分別設(shè)置2個。

圖1為右腳的智能鞋墊，左腳的智能鞋墊為圖1的水平鏡像。

本實施例通過通信連接的智能鞋墊和智能終端，采集用戶的運動參數(shù)，再配合相應(yīng)的判斷方法進行分析，可得知用戶足部的運動姿態(tài)是否正確，用戶可據(jù)此修正運動姿態(tài)，減少身體的損傷。

實施例二

本實施例提供一種足部運動姿態(tài)的判斷方法，采用上述實施例的判斷裝置，采集并分析用戶的足部運動數(shù)據(jù)，用于判斷用戶的足部運動姿態(tài)是否正確。

如圖2所示，該判斷方法包括如下步驟：

s21，通過多個壓力傳感器和/或九軸傳感器獲取足部運動數(shù)據(jù)。

一個完整的步態(tài)周期包括支撐相和擺動相，其中支撐相又依次包括足跟觸地、前足觸地、全足支撐和前足蹬地四個階段。本實施例在全足支撐階段獲取用戶的足部運動數(shù)據(jù)，所述足部運動數(shù)據(jù)為多個壓力傳感器的值。

s22，所述智能終端根據(jù)所述足部運動數(shù)據(jù)計算足部的運動參數(shù)，并根據(jù)所述運動參數(shù)判斷運動姿態(tài)是否正確。

在一個步態(tài)周期中按照預(yù)設(shè)時間計算壓力比值：

壓力比值＝[(第二壓力傳感器的值+第四壓力傳感器的值)-(第三壓力傳感器的值+第五壓力傳感器的值)]/(第二壓力傳感器的值+第四壓力傳感器的值)。

若第一閾值≤壓力比值≤第二閾值，則確定用戶的足部內(nèi)旋正常；若壓力比值＜第一閾值，則確定用戶出現(xiàn)足內(nèi)翻；若壓力比值＞第二閾值，則確定用戶出現(xiàn)足外翻。

所述壓力比值體現(xiàn)了全足支撐狀態(tài)下，用戶足部的受力是偏向內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，當(dāng)用戶的足部習(xí)慣性傾向一側(cè)時應(yīng)給予提醒，該運動姿態(tài)容易損傷腳踝，造成腿部骨骼變型等，并提示用戶改正。

實施例三

本實施例在實施例二的基礎(chǔ)上，同時還可以進行其他運動參數(shù)的計算。

s21，通過多個壓力傳感器和/或九軸傳感器獲取足部運動數(shù)據(jù)。

本實施例作為一項能力測試，用于測試用戶的平衡能力，平衡能力通過足底壓力中心來判斷。足底壓力中心分為靜態(tài)足底壓力中心和動態(tài)足底壓力中心，靜態(tài)足底壓力中心用于判斷身體平衡能力；動態(tài)足底壓力中心用于判斷運動過程中控制身體姿態(tài)的能力。

靜態(tài)足底壓力要求用戶閉眼單腿站立、全足支撐，獲取用戶的足部運動數(shù)據(jù)，所述足部運動數(shù)據(jù)為多個壓力傳感器的值。圖3是本發(fā)明實施例二中靜態(tài)足底壓力中心的示意圖。如圖3所示，曲線a是靜態(tài)足底壓力中心的軌跡。

動態(tài)足底壓力中心在運動狀態(tài)下獲取。當(dāng)九軸傳感器中的三軸加速度計的值出現(xiàn)一定時間的較大波動，則確定用戶進入運動狀態(tài)，壓力傳感器開始采集足部運動數(shù)據(jù)。圖4是本發(fā)明實施例二中動態(tài)足底壓力中心的示意圖。如圖4所示，曲線b是動態(tài)足底壓力中心的軌跡。

s22，所述智能終端根據(jù)所述足部運動數(shù)據(jù)計算足部的運動參數(shù)，并根據(jù)所述運動參數(shù)判斷運動姿態(tài)是否正確。

根據(jù)所述足部運動數(shù)據(jù)計算用戶的足底壓力中心，即根據(jù)各壓力傳感器的值、通過受力分析計算足底壓力中心的位置。在智能鞋墊的平面上繪制足底壓力中心的運動軌跡；計算所述運動軌跡的軌跡長度和軌跡包絡(luò)面積；得到軌跡比值＝軌跡包絡(luò)面積/軌跡長度。軌跡長度和軌跡包絡(luò)面積可參照現(xiàn)有技術(shù)中曲線的長度計算方法和曲線的包絡(luò)面積計算方法進行計算。

根據(jù)所述軌跡比值，判斷用戶的平衡能力等級：所述平衡能力等級由低到高分別為第一等級、第二等級和第三等級。

若所述軌跡比值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則用戶的平衡能力等級屬于第二等級；若所述軌跡比值小于預(yù)設(shè)范圍，則用戶的平衡能力等級屬于第一等級；若所述軌跡比值大于預(yù)設(shè)范圍，則用戶的平衡能力等級屬于第三等級。等級的劃分需要根據(jù)實際情況進行設(shè)定。

可根據(jù)用戶的平衡能力等級向用戶提供更有針對性的平衡能力訓(xùn)練，幫助用戶提升肢體穩(wěn)定性，減少運動中受傷的可能。

實施例四

本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上，同時還可以進行其他運動參數(shù)的計算。

s21，通過多個壓力傳感器和/或九軸傳感器獲取足部運動數(shù)據(jù)。

九軸傳感器包括三軸加速度計、三軸陀螺儀和三軸磁力計。本實施中，通過九軸傳感器獲取用戶的足部運動數(shù)據(jù)，九軸傳感器的數(shù)據(jù)包括加速度、旋轉(zhuǎn)角度等。

s22，所述智能終端根據(jù)所述足部運動數(shù)據(jù)計算足部的運動參數(shù)，并根據(jù)所述運動參數(shù)判斷運動姿態(tài)是否正確。

根據(jù)所述九軸傳感器的數(shù)據(jù)計算足軸角，所述足軸角為所述智能鞋墊長度方向上的中心線與前進方向的角度；通過加速度計可知用戶的前進方向，陀螺儀以智能鞋墊的長度中心線和寬度中心線建立直角坐標系，并由此可知足部轉(zhuǎn)動的角度，進一步的可計算出足軸角。

根據(jù)所述足軸角判斷用戶為內(nèi)八字腳或外八字腳。若足軸角位于前進方向的外側(cè)，則判斷用戶為外八字腳，若足軸角位于前進方向的內(nèi)側(cè)，則判斷用戶為內(nèi)八字腳。

并且，根據(jù)足軸角的大小，若足軸角大于第三閾值，則判斷用戶的運動姿態(tài)異常，內(nèi)八過度或外八過度都是不良的運動姿態(tài)，應(yīng)提醒用戶更正。

實施例二至四通過通信連接的智能鞋墊和智能終端，采集用戶的運動數(shù)據(jù)，進行分析和計算，判斷用戶的運動姿態(tài)是否正確，運動能力是否正常，作為用戶運動的參考，指導(dǎo)用戶以正確的方式進行鍛煉，減小運動損傷，達到更好的運動效果。

以上結(jié)合具體實施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。