论文摘要：基于足底压力的日常运动负荷评价方法的研究

日常生活中的运动会对人体的健康产生影响，适量的运动负荷对维持健康有很重要的作用，而过量或不适当的运动可能会给人体带来损伤。评价运动负荷的一个重要方面就是人体的能量消耗。目前通常是将加速度计佩戴在脚踝或腰间，通过记录活动的频率来计算能量消耗，但是加速度计的测量结果不能反映人体疲劳等状况，而足底压力的分布能将其反映出来，且足底压力易于测量，与能量消耗有很大的相关性。在足底压力测量方面，现有的系统主要应用于实验室研究，价格较高，不适合在日常生活中使用。因此，有必要研究通过少量足底测试点、低成本获取足底压力的方法。本论文通过回归分析，得到了水平行走、慢跑、上楼和下楼中计算足底总压力的4个模型，但为了减少系统实现时的复杂度，用行走模型来计算其它几种运动的足底总压力，验证结果表明计算的精确度较高，模型中测试点分别位于足跟外侧、足跟内侧、第2 跖骨、第3 跖骨和拇趾。然后基于足底压力选取了运动周期、冲量、压力峰值等特征参数用支持向量机的方法实现了日常生活几种不同运动的辨识。在此基础上，通过实验分析，发现不同运动中足底总压力对时间的积分与能耗有较好的线性关系，并得到了基于足底压力计算不同运动中能量消耗的公式，实现了综合运动强度和运动中的能耗来评价运动负荷，从而更好地指导运动、维持人体健康。最后，又综合考虑了传感器的面积和数量，在保证测量精度的前提下，提出了仅用三个传感器的优化方案，传感器分别位于足底的第2、3、4跖骨和足跟处，进一步减少了传感器的个数，降低了系统实现时的成本。本论文研究表明，基于足底压力可以实现日常生活中不同运动的辨识，并评价不同运动的运动负荷。本论文的研究成果，可为研制日常运动负荷监测系统提供依据。

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