CN113133761B - 左右步态的判断方法及其分析装置 - Google Patents

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Abstract

一种左右步态的分析装置，包含配置在两个鞋子的两个传感单元，及至少一个计算单元。每一个传感单元用于输出步态讯息，所述步态讯息至少包括坐标点。所述至少一个计算单元根据每一个传感单元的步态讯息，获得每一个传感单元由多个坐标点所构成的步态轨迹，且计算所述步态轨迹中至少两个相邻坐标点间的直线的斜率，并在斜率大于0时，设定输出所述步态轨迹的传感单元为适用于右脚的右传感单元，在斜率小于0时，设定输出所述步态轨迹的传感单元为适用于左脚的左传感单元。借此，以能够自动判断左脚或右脚的方式，模块化所述传感单元，而提升所述传感单元安装于所述鞋子时的方便性与简易性。

Description

左右步态的判断方法及其分析装置
技术领域
本发明涉及一种用于分析步态的装置，特别是涉及一种左右步态的判断方法及其分析装置。
背景技术
一种中国台湾专利号第M562025号专利案所公开的一种现有的智慧鞋垫，或中国台湾专利号第M562028号专利案所公开的一种现有的智慧鞋，主要都是在一个鞋子或一个鞋垫中，设置有用于感测运动资讯的感测单元。
不管是前述第M562025号专利案、或第M562028号专利案都只针对单一个鞋子或单一个鞋垫进行运动资讯的收集，也就是说，在分析步态时，都是以各自的运动资讯进行分析，惟，人体的步态是左脚与右脚相互作用的结果，因此，分析结果与实际步态间仍然存有落差，且为了能够区分前述运动资讯来自于左脚或右脚的感测单元，通常会预先标记所述感测单元，比如编号1的感测单元是安装在右脚鞋或右脚鞋垫，编号2的感测单元是安装在左脚鞋或左脚鞋垫，而这样的标记不管是以实体方式达成或以软件方式达成，对于现场的组装人员来说，都要先经过辨识后才能进行组装，不但编程上较繁琐且在安装上也较不方便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提升安装方便性与简易性的左右步态的判断方法及其分析装置。
本发明的左右步态的判断方法，主要是配置两个传感单元于两个鞋子，每一个传感单元用于输出步态讯息，所述步态讯息至少包括坐标点，其特征在于：所述判断方法通过至少一个计算单元实现以下步骤：
a：根据每一个传感单元的步态讯息，计算出每一个传感单元的步态轨迹，所述步态轨迹由多个坐标点所构成。
b：计算所述步态轨迹中至少两个相邻坐标点间的直线的斜率，在斜率大于0时，设定输出所述步态轨迹的传感单元为适用于右脚的右传感单元，在斜率小于0时，设定输出所述步态轨迹的传感单元为适用于左脚的左传感单元。
本发明的左右步态的判断方法，步骤b包括
b-1：根据所述步态轨迹选取n个坐标点，且每两个相邻坐标点间界定有直线。
b-2：计算每一直线的斜率。
b-3：判断所述步态轨迹中的至少一个斜率是否大于0，如果是，进行步骤b-4，如果否，进行步骤b-5。
b-4：设定输出所述步态轨迹的传感单元为适用于右脚的右传感单元。
b-5：判断所述步态轨迹中的至少一个斜率是否小于0，如果是，进行步骤b-6，如果否，回到步骤a。
b-6：设定输出所述步态轨迹的传感单元为适用于左脚的左传感单元。
本发明的左右步态的判断方法，在步骤b-3中，所述至少一个计算单元判断所述步态轨迹中是否有一半以上的斜率大于0，且在步骤b-5中，所述至少一个计算单元判断所述步态轨迹中是否有一半以上的斜率小于0。
本发明的左右步态的判断方法，在步骤a中，所述至少一个计算单元是根据每一个传感单元在起始时间至终止时间内接收的步态讯息获得所述步态轨迹，所述起始时间至所述终止时间介于1秒～3秒。
本发明的左右步态的判断方法，根据权利要求4所述的左右步态的判断方法，其特征在于：所述至少一个计算单元在所述起始时间至所述终止时间内获得共m个坐标点，m＝10～50。
本发明的左右步态的判断方法，前述n个坐标点由所述步态轨迹的第一个坐标点依序开始选取，所述至少一个计算单元是在所述起始时间时获得所述第一个坐标点。
一种左右步态的分析装置，配置于两个鞋子，并包含：两个传感单元，及至少一个计算单元。
每一个传感单元配置于各自的鞋子，且用于输出步态讯息，所述步态讯息至少包括坐标点。
所述至少一个计算单元根据每一个传感单元的步态讯息，计算出每一个传感单元的步态轨迹，所述步态轨迹由多个坐标点所构成，所述至少一个计算单元还用于计算所述步态轨迹中至少两个相邻坐标点间的直线的斜率，在斜率大于0时，设定输出所述步态轨迹的传感单元为适用于右脚的右传感单元，在斜率小于0时，设定输出所述步态轨迹的传感单元为适用于左脚的左传感单元。
本发明的左右步态的分析装置，所述分析装置包含两个计算单元，每一个计算单元电连接各自的传感单元。
本发明的左右步态的分析装置，所述分析装置只包含一个计算单元，所述计算单元通过无线通讯技术与所述传感单元相互通讯。
本发明的左右步态的分析装置，所述坐标点界定出多条直线，每一条直线连接相邻两个坐标点，所述至少一个计算单元是根据每一个传感单元在起始时间至终止时间内接收的步态讯息获得所述步态轨迹，所述起始时间至所述终止时间介于1秒～3秒。
本发明的有益效果在于：以能够自动判断左脚或右脚的方式，模块化所述传感单元，而提升所述传感单元安装于所述鞋子时的方便性与简易性。
附图说明
本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是一立体示意图，说明本发明左右步态的分析装置的一个实施例；
图2是所述实施例的一方块图；
图3是类似于图1的一立体示意图，但一个计算单元为一个电子装置的组件；
图4是所述实施例的一流程图；
图5是一示意图，说明所述实施例中两个步态轨迹中多个坐标点的变化；及
图6是图5的一放大示意图。
具体实施方式
参阅图1与图2，本发明左右步态的分析装置的一个实施例，配置在穿载于人体左脚与右脚的两个鞋子1。所述分析装置包含两个传感单元2，及两个计算单元4。
每一个传感单元2配置于各自的鞋子1，且用于输出一个步态讯息S。所述步态讯息S至少包括位于两个维空间的一个坐标点P。在本实施例中，每一个传感单元2配置于各自的鞋子1的一个中底且邻近足弓的位置处，也可以配置于一个大底、或一个鞋面，当不以此为限。
在本实施例中，每一个传感单元2包括采集三轴加速度的一个三轴加速度传感器、采集三轴角速率的一个陀螺仪两个至少其中一个，且分别是一种微机电元件(MEMS)。且每一个坐标点P采用三维坐标***(x,y,z)，包括沿一条X轴方向的X值、沿一条Y轴方向的Y值，及沿一条Z轴方向的Z值，所述Z轴沿垂直方向延伸，所述X轴、所述Y轴与所述Z轴垂直成角度。值得说明的是，本发明只取所述坐标点P中的X值与Y值。
在本实施例中，每一个计算单元4电连接各自的传感单元2，且分别与所述传感单元2配置于所述鞋子1。每一个计算单元4包括存储或暂存数据的一个记忆体41、通过无线通讯技术对外通讯的一个通讯模块42，及电连接于所述记忆体41、所述通讯模块42的一个处理器43。前述无线通讯技术可以是蓝牙、wifi、NB-IoT、Cat-M1等等，当不以此为限。
如图2与图5所示，举例来说，每一个传感单元2会在行动过程中输出多个步态讯息S，使各自的计算单元4的处理器43获得多个坐标点P(x,y,z)，此时，只需取所述坐标点P(x,y,z)就可以计算出移动距离、方向，及角度，而进行步态分析。由于三轴加速度传感器、陀螺仪己公开在先前技术，且非本案技术特征，本领域中具有通常知识者根据以上说明可以推知扩充细节，因此不多加说明。
值得说明的是，每一个计算单元4可以通过所述通讯模块42与远端的一个电子装置6如手机、平板、计算机相互通讯。应当注意的是，所述计算单元4的数目不限于是2个，在本实施例的其他变化例中，所述计算单元4的数目也可以如图3所示是1个，且独立于所述传感单元2，例如是所述电子装置6的组件，由于本领域中具有通常知识者根据以上说明可以推知扩充细节，因此不多加说明。
参阅图1、图2与图4、图5，本发明左右步态的判断方法是通过每一个计算单元4的处理器43实现以下步骤：
步骤51：根据各自的传感单元2在预设的一个起始时间Ts至一个终止时间Te输出的多个步态讯息S，计算出各自的传感单元2在行动过程中的一个步态轨迹L。所述步态轨迹L由所述步态讯息S中的多个坐标点P所构成。
在本实施例中，所述起始时间Ts至所述终止时间Te介于1秒～3秒，且每一个计算单元4的处理器43能够在所述起始时间Ts至所述终止时间Te内获得共m个坐标点P，m＝10～50。
步骤52：根据所述步态轨迹L选取n个坐标点P，且每两个相邻坐标点P间界定有一条直线，在本实施例中，n＝10，且由所述步态轨迹L的第1个坐标点P依序开始选取共10个坐标点，而界定出9条直线。以下为方便说明，以P1～P10依序标示10个坐标点P，且每一个计算单元4的处理器43是在所述起始时间Ts时获得所述第1个坐标点P1。
应当注意的是，每一个步态轨迹L相当于使用者1步的步伐，在取n个坐标点P时，不限于是取1步的步伐所产生的步态轨迹L，在本实施例的其它变化例中，也可以监测使用者1步到5步的步伐所产生的五个步态轨迹L进行计算，监测的步伐多个越高，n值就愈大，计算结果就愈准确。
步骤53：计算所述步态轨迹L中每一条直线的斜率k。
步骤54：判断所述步态轨迹L中是否有一半以上的斜率k大于0，即是否有5条以上的直线的斜率k大于0，如果否，进行步骤55，如果是，进行步骤56。
如图6，值得说明的是，前述斜率k大于0或小于0是根据相邻两个坐标点P间的直线与所述Y轴的夹角θ所决定，根据公式，斜率k＝tanθ，当夹角θ小于90度时，斜率k大于0，当夹角θ大于90度时，斜率k小于0。
步骤55：判断所述步态轨迹L中是否有一半以上的斜率k小于0，即是否有5条以上的直线的斜率小于0，如果否，回到步骤51，如果是，进行步骤57。
步骤56：设定输出所述步态轨迹L的传感单元2为适用于右脚的右传感单元。
步骤57：设定输出所述步态轨迹L的传感单元2为适用于左脚的左传感单元。
借此，所述计算单元4的处理器43会自动判断各自的鞋子1中的传感单元2是配置在穿载于右脚的鞋子1，或穿载于左脚的鞋子1，而进行左右脚的步态分析，如分析左右脚的步态是否有内八或外八、或分析左右脚的步态是否偏离中心、或分析左右脚的步态是否有内翻或外翻、或分析左脚的步态是先以脚尖或脚踏落地等。
经由以上的说明，可将前述实施例的优点归纳如下：
本发明能够自动判断每一个传感单元2是配置在穿载于右脚的鞋子1，或穿载于左脚的鞋子1，因此，所述传感单元2不需要预先标记或区分左脚、右脚，不但可以模块化所述传感单元2，而提升所述传感单元2安装于所述鞋子1时的方便性与简易性，且能够以同时获取左脚、右脚的步态讯息S的方式分析双脚在行动时的步态，而取得更贴近实际行动的步态，及提升分析步态时的准确性。
以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (8)

1.一种左右步态的判断方法，主要是配置两个传感单元于两个鞋子，每一个传感单元用于输出步态讯息，所述步态讯息至少包括坐标点，其特征在于：所述判断方法通过至少一个计算单元实现以下步骤：
a：根据每一个传感单元的步态讯息，计算出每一个传感单元的步态轨迹，所述步态轨迹由多个坐标点所构成；及
b-1：根据所述步态轨迹选取n个坐标点，且每两个相邻座标点间界定有直线；
b-2：计算每一所述直线的斜率；
b-3：判断所述步态轨迹中是否有一半以上的所述斜率大于0，如果是，进行步骤b-4，如果否，进行步骤b-5；
b-4：设定输出所述步态轨迹的传感单元为适用于右脚的右传感单元；
b-5：判断所述步态轨迹中是否有一半以上的所述斜率小于0，如果是，进行步骤b-6，如果否，回到步骤a；及
b-6：设定输出所述步态轨迹的传感单元为适用于左脚的左传感单元。
2.根据权利要求1所述的左右步态的判断方法，其特征在于：在步骤a中，所述至少一个计算单元是根据每一个传感单元在起始时间至终止时间内接收的步态讯息获得所述步态轨迹，所述起始时间至所述终止时间介于1秒～3秒。
3.根据权利要求2所述的左右步态的判断方法，其特征在于：所述至少一个计算单元在所述起始时间至所述终止时间内获得共m个坐标点，m＝10～50。
4.根据权利要求2所述的左右步态的判断方法，其特征在于：前述n个坐标点由所述步态轨迹的第一个坐标点依序开始选取，所述至少一个计算单元是在所述起始时间时获得所述第一个坐标点。
5.一种左右步态的分析装置，配置于两个鞋子，并包含：
两个传感单元，每一个传感单元配置于各自的鞋子，且用于输出步态讯息，所述步态讯息至少包括坐标点；及
至少一个计算单元；
其特征在于：
所述至少一个计算单元根据每一个传感单元的步态讯息，计算出每一个传感单元的步态轨迹，所述步态轨迹由多个坐标点所构成，所述至少一个计算单元还用于根据所述步态轨迹选取n个坐标点，每两个相邻坐标点间界定有直线，所述至少一个计算单元还计算每一所述直线的斜率，在一半以上的所述斜率大于0时，设定输出所述步态轨迹的传感单元为适用于右脚的右传感单元，在一半以上的所述斜率小于0时，设定输出所述步态轨迹的传感单元为适用于左脚的左传感单元。
6.根据权利要求5所述的左右步态的分析装置，其特征在于：所述分析装置包含两个计算单元，每一个计算单元电连接各自的传感单元。
7.根据权利要求5所述的左右步态的分析装置，其特征在于：所述分析装置只包含一个计算单元，所述计算单元通过无线通讯技术与所述传感单元相互通讯。
8.根据权利要求5所述的左右步态的分析装置，其特征在于：所述至少一个计算单元是根据每一个传感单元在起始时间至终止时间内接收的步态讯息获得所述步态轨迹，所述起始时间至所述终止时间介于1秒～3秒。
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