طراحی و ساخت کفی کفش هوشمند جهت تحلیل راه رفتن

فشار صفحه‌ای پا فشاری است که بین سطح خارجی پا و مکان اتکای پا وجود دارد. اطلاعات مستخرج از چنین فشاری برای پژوهش‌های مربوط به مطالعه نحوه راه‌رفتن، مشکلات تعادلی، طراحی کفش، بیومکانیک ورزشی و پیشگیری از آسیب‌های ناشی از نبود حفظ تعادل به‌کار می‌رود؛ بنابراین، لزوم ایجاد روش‌ها و ساخت سیستم‌هایی برای اندازه‌گیری فشار و نحوه توزیع آن در کف پا به‌خوبی احساس می‌شود. با استفاده از یک سیستم قابل‌حمل می توان تحلیل پایداری و تحلیل رفتار حرکتی فرد را انجام داد. سیستم کفی هوشمند داخل کفش نیز می‌تواند ازطریق ارسال داده بی سیم به‌صورت لحظه ای اطلاعات و داده های رفتار حرکتی و پایداری و تعادل فرد را دراختیار مربی یا حتی پزشک معالج فرد قرار دهد. ازطرفی، لازمه اندازه‌گیری لحظه‌به‌لحظه پارامترهای راه‌رفتن طبیعی عبارت‌اند از: قابلیت حمل مجموعه سنسورها، نبود محدودیت ازلحاظ برد کاری، قابلیت کاشت داخل کفش یا کفی و قابلیت داده‌خوانی در شرایط مطلوب که اصلی‌ترین الزام‌های چنین سنسورهایی هستند؛ براین‌اساس، هدف از انجام این مطالعه، طراحی ساخت و اعتبارسنجی کفی هوشمندی بود که توانایی اندازه‌گیری متغیرهای بیومکانیکی مدنظر را داشته باشد. با بررسی دقیق نتایج و نمودارهای حاصل، درنهایت سنسور اثر هال با ارتفاع پنج میلی‌متر و قطر دو میلی‌متری ناحیه مغناطیسی برای کاشت در کفی انتخاب شد. پس از ساخت کفی ذکرشده، 10 نفر به‌عنوان آزمودنی به‌طور تصادفی انتخاب شدند. برای انجام مرحله تست برداری، هر فرد باید کفی ها را به پا می‌کرد و دو آزمایش ایستا و پویا را (راه‌رفتن) انجام می‌داد. تست های انجام‌شده برای کفی مجهز به سنسور اثر هال انجام شدند و با نتایج آزمون های حاصل از کفی پدار مقایسه شدند. نتایج دو آزمون پدار و کفی سنسور اثر هال تطبیق خوبی داشت و ضریب رگرسیون عددی نزدیک به یک بود که نشانگر هماهنگی زیاد نتایج کفی مجهز به سنسور اثر هال با پدار است. شایان ذکر است که طبق نتایج پژوهش امکان ساخت انواع سنسورها در اندازه ها و ابعاد گوناگون وجود دارد و نسبت به کاربرد موردنظر یا حتی تغییرات ساختاری و طراحی کفی در آینده آزادی عمل بیشتری وجود دارد. مجموعه عوامل یادشده علاوه‌براینکه کاربردی نوین برای سنسورهای اثر هال ارائه می دهند، نوید امکان ساخت محصول تجاری با استفاده از این نوع سنسور را نیز می‌دهند.

Design and manufacturing of an intelligent insole for gait analysis

Plate foot pressure is the pressure that exists between the foot and the surface under it. Information extracted from such pressure is used for research on gait, balance, shoe design, sport biomechanics and injury prevention. Therefore, it is necessary to develop methods and systems for measuring pressure. The purpose of this study was to design and validate intelligent insoles capable of measuring biomechanical gait variables. After careful examination of the results and diagrams, the Hall effect sensor was selected for implantation. After fabrication of the aforementioned insole, 10 subjects were randomly selected. Each participants had to perform both static and dynamic (walking) experiments. Tests were performed for the insole equipped with a Hall effect sensor and compared with the results of the tests with the Pedar insoles system. The results of the two Pedar and Hall effect sensor tests were matched and the numerical regression coefficient were close to one.