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(yùn)動(dòng)姿態(tài)的判斷裝置和方法。

背景技術(shù)：

時(shí)下跑步運(yùn)動(dòng)越來(lái)越受人們追捧，但是每個(gè)人適用的運(yùn)動(dòng)方法不同，錯(cuò)誤的跑步姿勢(shì)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(gè)人跑步中存在問(wèn)題并給出一個(gè)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(zhǔn)計(jì)步、足部受力分析，以得到用戶準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和狀態(tài)，但是，用戶無(wú)法獲知自己的運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)是否正確，以錯(cuò)誤的姿勢(shì)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)反而對(duì)身體不利。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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

為達(dá)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；所述智能終端用于分析和存儲(chǔ)所述智能鞋墊采集到的足部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；

所述智能鞋墊包括九軸傳感器和多個(gè)壓力傳感器。

所述智能鞋墊上，對(duì)應(yīng)拇趾的位置為第一壓力區(qū)域，對(duì)應(yīng)第一跖骨和第二跖骨的位置為第二壓力區(qū)域，對(duì)應(yīng)第三跖骨至第五跖骨的位置為第三壓力區(qū)域，對(duì)應(yīng)足跟內(nèi)側(cè)的位置為第四壓力區(qū)域，對(duì)應(yīng)足跟外側(cè)的區(qū)域?yàn)榈谖鍓毫^(qū)域；

多個(gè)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(duì)應(yīng)的位置。

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

通過(guò)多個(gè)壓力傳感器和/或九軸傳感器獲取足部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；

所述智能終端根據(jù)所述足部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算足部的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)判斷運(yùn)動(dòng)姿態(tài)是否正確。

其中，若所述足部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)為多個(gè)壓力傳感器的值，則所述智能終端根據(jù)所述足部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算足部的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，包括：

在一個(gè)步態(tài)周期中按照預(yù)設(shè)時(shí)間計(jì)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(yùn)動(dòng)參數(shù)判斷運(yùn)動(dòng)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?jī)?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(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)為多個(gè)壓力傳感器的值，則所述智能終端根據(jù)所述足部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算足部的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，還包括：

根據(jù)所述足部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)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(yùn)動(dòng)軌跡；

計(jì)算所述運(yùn)動(dòng)軌跡的軌跡長(zhǎng)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(zhǎng)度。

相應(yīng)的，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)判斷運(yùn)動(dòng)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(jí)；

其中，所述平衡能力等級(jí)由低到高分別為第一等級(jí)、第二等級(jí)和第三等級(jí)；

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(jí)屬于第二等級(jí)；

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(jí)屬于第一等級(jí)；

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(jí)屬于第三等級(jí)。

其中，若所述足部運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算足部的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，還包括：

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

進(jìn)一步的，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)判斷運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)姿態(tài)異常。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明通過(guò)通信連接的智能鞋墊和智能終端，對(duì)用戶的足底壓力進(jìn)行采集和分析，與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)相比較可得知用戶足部的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)是否正確，用戶可據(jù)此修正運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，減少身體的損傷。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一中智能鞋墊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的足部運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的判斷方法的流程圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)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(shí)施例二中動(dòng)態(tài)足底壓力中心的軌跡示意圖。

具體實(shí)施方式

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

實(shí)施例一

本實(shí)施例提供一種足部運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的判斷裝置，適用于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)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(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；所述智能終端用于分析和存儲(chǔ)所述智能鞋墊采集到的用戶的足部運(yùn)動(dòng)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(gè)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(duì)應(yīng)的位置。

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

多個(gè)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(gè)或多個(gè)第二壓力傳感器12和第三壓力傳感器13，本實(shí)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(gè)。

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

實(shí)施例二

本實(shí)施例提供一種足部運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的判斷方法，采用上述實(shí)施例的判斷裝置，采集并分析用戶的足部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，用于判斷用戶的足部運(yùn)動(dòng)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(guò)多個(gè)壓力傳感器和/或九軸傳感器獲取足部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

一個(gè)完整的步態(tài)周期包括支撐相和擺動(dòng)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(gè)階段。本實(shí)施例在全足支撐階段獲取用戶的足部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，所述足部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)為多個(gè)壓力傳感器的值。

s22，所述智能終端根據(jù)所述足部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算足部的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)判斷運(yùn)動(dòng)姿態(tài)是否正確。

在一個(gè)步態(tài)周期中按照預(yù)設(shè)時(shí)間計(jì)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?jī)?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(shí)應(yīng)給予提醒，該運(yùn)動(dòng)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(shí)施例三

本實(shí)施例在實(shí)施例二的基礎(chǔ)上，同時(shí)還可以進(jìn)行其他運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算。

s21，通過(guò)多個(gè)壓力傳感器和/或九軸傳感器獲取足部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例作為一項(xiàng)能力測(cè)試，用于測(cè)試用戶的平衡能力，平衡能力通過(guò)足底壓力中心來(lái)判斷。足底壓力中心分為靜態(tài)足底壓力中心和動(dòng)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(dòng)態(tài)足底壓力中心用于判斷運(yùn)動(dòng)過(guò)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(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，所述足部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)為多個(gè)壓力傳感器的值。圖3是本發(fā)明實(shí)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(dòng)態(tài)足底壓力中心在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下獲取。當(dāng)九軸傳感器中的三軸加速度計(jì)的值出現(xiàn)一定時(shí)間的較大波動(dòng)，則確定用戶進(jìn)入運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，壓力傳感器開(kāi)始采集足部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。圖4是本發(fā)明實(shí)施例二中動(dòng)態(tài)足底壓力中心的示意圖。如圖4所示，曲線b是動(dòng)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(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算足部的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)判斷運(yùn)動(dòng)姿態(tài)是否正確。

根據(jù)所述足部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算用戶的足底壓力中心，即根據(jù)各壓力傳感器的值、通過(guò)受力分析計(jì)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(yùn)動(dòng)軌跡；計(jì)算所述運(yùn)動(dòng)軌跡的軌跡長(zhǎng)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(zhǎng)度。軌跡長(zhǎng)度和軌跡包絡(luò)面積可參照現(xiàn)有技術(shù)中曲線的長(zhǎng)度計(jì)算方法和曲線的包絡(luò)面積計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。

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

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(jí)屬于第二等級(jí)；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(jí)屬于第一等級(jí)；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(jí)屬于第三等級(jí)。等級(jí)的劃分需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定。

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

實(shí)施例四

本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，同時(shí)還可以進(jìn)行其他運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算。

s21，通過(guò)多個(gè)壓力傳感器和/或九軸傳感器獲取足部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

九軸傳感器包括三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和三軸磁力計(jì)。本實(shí)施中，通過(guò)九軸傳感器獲取用戶的足部運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算足部的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)判斷運(yùn)動(dòng)姿態(tài)是否正確。

根據(jù)所述九軸傳感器的數(shù)據(jù)計(jì)算足軸角，所述足軸角為所述智能鞋墊長(zhǎng)度方向上的中心線與前進(jìn)方向的角度；通過(guò)加速度計(jì)可知用戶的前進(jìn)方向，陀螺儀以智能鞋墊的長(zhǎng)度中心線和寬度中心線建立直角坐標(biāo)系，并由此可知足部轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，進(jìn)一步的可計(jì)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(jìn)方向的外側(cè)，則判斷用戶為外八字腳，若足軸角位于前進(jìn)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(yùn)動(dòng)姿態(tài)異常，內(nèi)八過(guò)度或外八過(guò)度都是不良的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，應(yīng)提醒用戶更正。

實(shí)施例二至四通過(guò)通信連接的智能鞋墊和智能終端，采集用戶的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和計(jì)算，判斷用戶的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)是否正確，運(yùn)動(dòng)能力是否正常，作為用戶運(yùn)動(dòng)的參考，指導(dǎo)用戶以正確的方式進(jìn)行鍛煉，減小運(yùn)動(dòng)損傷，達(dá)到更好的運(yùn)動(dòng)效果。

以上結(jié)合具體實(shí)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(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉專绢I(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實(shí)施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。