一种踏步测试系统

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1.本发明涉及康复评估领域，尤其涉及一种踏步测试系统。

背景技术：

2.踏步测试是通过统计受试者在一定时长内单侧膝盖能达到指定高度的次数，在测试过程中，受试者可以根据自身情况调整节奏，也可以中途停止，休息后继续测试，但是测试过程中不停止计时。这需要测试者观察受试者踏步的高度，同时记录受试者踏步的次数，从而反映受试者的心肺功能，进而评估受试者的康复状况，为康复提供依据。
3.相关技术中，踏步测试系统往往仅能对膝盖达到指定高度的踏步次数进行统计，而对于不达标的踏步次数和高度则无法进行有效的统计和确定，不利于完整客观地反映受试者的活动能力。

技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供一种踏步测试系统，旨在完整统计受试者所有踏步动作的次数，提高踏步测试结果的客观性。
5.本发明的技术方案是这样实现的：
6.第一方面，本发明实施例提供一种踏步测试系统，包括：高度检测组件，用于检测受试者膝盖是否达到标准高度；
7.穿戴测试组件，所述穿戴测试组件包括：绑定在所述受试者大腿、小腿及躯干中的至少两处的惯性传感器；
8.处理器，所述处理器连接所述高度检测组件及所述至少两处的惯性传感器；用于根据所述高度检测组件的检测结果确定所述受试者踏步动作的达标次数，以及根据所述至少两处的惯性传感器的数据确定所述受试者踏步动作的总次数。
9.进一步地，所述处理器包括：第一处理器和集成在所述穿戴测试组件上的第二处理器，所述第二处理器连接所述至少两处的惯性传感器，用于根据所述至少两处的惯性传感器的数据确定所述受试者的膝盖弯曲角度和/或髋部弯曲角度；所述第一处理器与所述第二处理器无线连接，用于基于所述膝盖弯曲角度和/或所述髋部弯曲角度确定所述受试者踏步动作的总次数；所述第一处理器与所述高度检测组件连接，用于根据所述高度检测组件的检测结果确定所述受试者踏步动作的达标次数。
10.进一步地，所述系统还包括：
11.底座，所述底座固定设置于地面，用于安装所述高度检测组件；
12.所述高度检测组件，包括：连接于所述底座上的支撑结构及设置于所述支撑结构上的第一激光对射传感器组件；所述支撑结构与所述底座活动连接，以调节所述第一激光对射传感器组件的高度；所述第一激光对射传感器组件包括：设置于同一高度的第一发射器和第一接收器；所述处理器根据所述第一激光对射传感器组件的激光收发情况确定所述受试者膝盖是否达到所述标准高度。
13.进一步地，所述底座包括：站立区；所述底座上开设第一滑槽以及第二滑槽；所述站立区用于供所述受试者站立进行踏步测试；所述第一滑槽与所述第二滑槽平行设置于所述站立区的两侧；
14.所述支撑结构包括：第一机械臂、第二机械臂以及第一直杆；
15.所述第一机械臂的第一端滑动连接在所述第一滑槽中，且所述第一机械臂用于固定安装所述第一发射器；
16.所述第二机械臂的第一端滑动连接在所述第二滑槽中，且所述第二机械臂用于固定安装所述第一接收器；所述第二机械臂与所述第一机械臂相对平行设置于所述站立区两侧，且所述第二机械臂的第一端与所述第一机械臂的第一端经所述第一直杆连接，以保持所述第二机械臂与所述第一机械臂同步调整。
17.进一步地，所述第一机械臂上开设第三滑槽；所述第二机械臂上开设第四滑槽；
18.所述支撑结构，还包括：第一支撑条、第二支撑条以及第二直杆；
19.所述第一支撑条的第一端滑动连接在所述第三滑槽中；所述第一支撑条的第二端转动连接在所述底座上，用于在所述第一机械臂相对于所述第一滑槽移动时支撑并调整所述第一机械臂的测试姿态，以使所述第一发射器达到所述标准高度；
20.所述第二支撑条的第一端滑动连接在所述第四滑槽中；所述第二支撑条的第二端转动连接在所述底座上，用于在所述第二机械臂相对于所述第二滑槽移动时支撑并调整所述第二机械臂的测试姿态；所述第二支撑条的第二端与所述第一支撑条的第二端经所述第二直杆连接，以保持所述第二支撑条与所述第一支撑条同步调整。
21.进一步地，所述第一直杆和/或所述第二直杆，设置于所述底座内部。
22.进一步地，所述高度检测组件还包括：
23.位于所述第一激光对射传感器组件之下的多个第二激光对射传感器组件，每个所述第二激光对射传感器组件包括：设置于同一高度的第二发射器和第二接收器；
24.所述多个第二发射器沿所述第一机械臂的长度方向按预设间距排列设置于所述第一机械臂上；
25.所述多个第二接收器沿所述第二机械臂的长度方向按所述预设间距排列设置于所述第二机械臂上；
26.所述第二发射器与所述第二接收器配合，用于在所述受试者踏步动作中膝盖未达到所述标准高度时确定踏步高度。
27.进一步地，所述第一发射器和所述第一接收器处于所述标准高度，且所述第一机械臂和所述第二机械臂均经过所述受试者双脚站立时膝盖所在的初始高度。
28.进一步地，所述处理器根据所述高度检测组件的检测结果确定所述受试者踏步动作的达标次数，包括：
29.所述处理器根据所述第一接收器与所述第一发射器之间激光传输被阻隔的次数，确定所述受试者踏步动作的达标次数。
30.进一步地，所述第一处理器基于所述膝盖弯曲角度或所述髋部弯曲角度确定所述受试者踏步动作的总次数，包括：
31.所述第一处理器根据所述膝盖弯曲角度或所述髋部弯曲角度在当前踏步动作中从最大值变为最小值，再从最小值变为最大值，确定所述受试者踏步动作总次数加一；
32.所述第一处理器在当前踏步测试结束后，确定当前所述受试者踏步动作总次数。
33.进一步地，所述处理器，还用于：
34.若在当前踏步动作中所述膝盖弯曲角度和/或所述髋部弯曲角度达到最小值，且所述第一发射器与所述第一接收器之间激光传输未被阻隔，则获取所述多个第二接收器中激光传输被阻隔的第二接收器对应的高度信息；
35.根据所述高度信息确定所述受试者膝盖未达到所述标准高度时对应的踏步高度。
36.本发明实施例提供的踏步测试系统，包括高度检测组件，用于检测受试者膝盖是否达到标准高度；穿戴测试组件，包括：绑定在受试者大腿、小腿及躯干中的至少两处的惯性传感器；处理器，连接高度检测组件及至少两处的惯性传感器；用于根据高度检测组件的检测结果确定受试者踏步动作的达标次数，以及根据至少两处的惯性传感器的数据确定受试者踏步动作的总次数。在获取踏步动作达标次数的基础上，通过穿戴测试组件确定受试者踏步动作的总次数，可以更全面客观地反映受试者的运动能力，避免达标次数较少时无法对受试者的身体机能进行准确的分析。
附图说明
37.图1为本发明实施例提供的踏步测试系统的结构示意图；
38.图2为本发明实施例提供的踏步测试系统的结构示意图；
39.图3为本发明实施例提供的踏步测试系统的结构示意图；
40.图4为本发明实施例提供的踏步测试系统处理器的结构示意图；
41.图5为本发明实施例提供的踏步测试系统的结构示意图；
42.图6为本发明实施例提供的踏步测试系统的结构示意图；
43.图7为本发明一应用示例的踏步测试系统的工作流程示意图。
44.附图标记说明：
45.1、高度检测组件；2、穿戴测试组件；3、处理器；4、底座；
46.11、支撑结构；21、惯性传感器；
47.31、第一处理器；32、第二处理器；41、站立区；
48.42、第一滑槽；43、第二滑槽；
49.111、第一机械臂；112、第二机械臂；113、第一直杆；
50.114、第一支撑条；115、第二支撑条；116、第二直杆；
51.121、第一发射器；122、第一接收器；
52.211、第一惯性传感器；212、第二惯性传感器；213、第三惯性传感器；
53.1111、第三滑槽；1121、第四滑槽。
具体实施方式
54.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本发明的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
55.在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突
的情况下相互结合。
56.在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
57.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。
58.本发明实施例提供一种踏步测试系统，如图1所示，该踏步测试系统包括：
59.高度检测组件1，用于检测受试者膝盖是否达到标准高度；
60.穿戴测试组件2，包括绑定在受试者大腿、小腿及躯干中的至少两处的惯性传感器21；
61.处理器3，连接高度检测组件1及至少两处的惯性传感器21；用于根据高度检测组件1的检测结果确定受试者踏步动作的达标次数，以及根据至少两处的惯性传感器21的数据确定受试者踏步动作的总次数。
62.在本发明实施例中，踏步测试可以为统计一定时长内受试者踏步动作中单侧膝盖达到标准高度的次数，例如，时长可以为两分钟。标准高度可以为根据受试者身体机能测试标准确定的踏步抬腿时膝盖所需达到的高度，例如，标准高度可以为受试者髂前上棘至髌骨连线的中点所在的水平高度。
63.在一个实施例中，高度检测组件1可以通过信号线与处理器3连接，穿戴测试组件2可以通过蓝牙等无线连接方式与处理器3连接，也可以通过信号线与处理器3连接。
64.在一个实施例中，如图2所示，惯性传感器21包括绑定在受试者大腿的第一惯性传感器211和绑定在受试者小腿的第二惯性传感器212。穿戴测试组件2可以为绑定在受试者下肢的组件，可以测量受试者的膝盖弯曲角度，例如，穿戴测试组件2可以为以一只柔性材料制作而成的护膝为载体，第一惯性传感器211和第二惯性传感器212以一定间隔固定于载体两端，例如，间隔可以为30厘米，以实现穿戴测试组件2绑定在受试者腿部时，第一惯性传感器211位于受试者大腿处，第二惯性传感器212位于受试者小腿处。
65.可选地，第一惯性传感器211和第二惯性传感器212在上述载体上的安装位置可以调节，例如，载体上设置有多个安装位，在针对不同腿长的受试者时，可以自由改变第一惯性传感器211和/或第二惯性传感器212的安装位置，以保持第一惯性传感器211位于受试者大腿处，第二惯性传感器212位于受试者小腿处。
66.这里，第一惯性传感器211和第二惯性传感器212，分别用于获取大腿和小腿的姿态信息，例如，第一惯性传感器211和第二惯性传感器212可以为微机电系统(micro-electro-mechanical system，mems)惯性传感器，在受试者进行踏步动作时，分别获取大腿和小腿的三轴加速度数据、角度数据等数据信息，处理器3获取上述数据信息后，可以结合受试者双脚站立时的初始数据，确定大腿和小腿的姿态信息，进而计算得到膝盖弯曲角度。根据膝盖弯曲角度的变化情况，处理器3可以确定受试者踏步动作的完成情况以及总次数。
67.在一个实施例中，如图3所示，惯性传感器21可以包括绑定在受试者大腿处的第一惯性传感器211和绑定在受试者躯干的第三惯性传感器213，其中，第三惯性传感器213可以
绑定于受试者腰部、脊椎等位置，用于获取受试者上身躯干的惯性数据信息。处理器3还可以连接第三惯性传感器213，根据第三惯性传感器213的数据以及第一惯性传感器211的数据，确定受试者大腿与上身躯干形成的夹角，即髋部弯曲角度，从而根据髋部弯曲角度的变化情况，可以确定受试者踏步动作的完成情况以及总次数。
68.在另一个实施例中，惯性传感器21可以包括绑定在受试者大腿的第一惯性传感器211、绑定在受试者小腿的第二惯性传感器212和绑定在受试者躯干的第三惯性传感器213，处理器3根据第一惯性传感器211和第二惯性传感器212的数据可以确定膝盖弯曲角度，进而结合第一惯性传感器211和第三惯性传感器213的数据所确定的髋部弯曲角度，确定受试者是否处于抬腿动作。例如，若受试者向后弯腿，膝盖弯曲角度也会变化，但该动作并不能认定为抬腿动作。如此，结合上述三个惯性传感器的数据可以更加准确地确定受试者踏步动作的完成情况及完成次数。
69.可以理解的是，处理器3根据高度检测组件1对受试者膝盖是否达到标准高度的检测结果，可以统计本次踏步测试中受试者踏步动作达标的次数。相应地，处理器3根据绑定于受试者大腿、小腿和躯干中至少两处的惯性传感器21所获取数据的变化情况可以确定受试者踏步动作的总次数。
70.如此，在统计受试者踏步达标次数的基础上，基于穿戴测试组件2获取的数据又可以统计受试者踏步总次数，实现对受试者运动能力的完整反映。例如，若受试者运动能力有限，踏步达标次数极少，则可以结合踏步完成的总次数，进一步深入客观地分析受试者的身体机能，避免仅统计达标次数导致对受试者运动能力分析不够深入全面。
71.在一些实施例中，如图4所示，处理器3包括：第一处理器31和集成在穿戴测试组件2上的第二处理器32，第二处理器32连接至少两处的惯性传感器21，用于根据至少两处的惯性传感器21的数据确定受试者的膝盖弯曲角度和/或髋部弯曲角度；第一处理器31与第二处理器32无线连接，用于基于膝盖弯曲角度和/或髋部弯曲角度确定受试者踏步动作的总次数；第一处理器31与高度检测组件1连接，用于根据高度检测组件1的检测结果确定受试者踏步动作的达标次数。
72.在本发明实施例中，若惯性传感器21包括第一惯性传感器211和第二惯性传感器212，可以将根据第一惯性传感器211和第二惯性传感器212的数据计算膝盖弯曲角度的功能，集成至设置于穿戴测试组件2中的处理单元即第二处理器32中。如此，第二处理器32将膝盖弯曲角度发送至第一处理器31，则第一处理器31无需根据惯性传感器数据频繁计算膝盖弯曲角度，只需执行踏步动作达标次数和总次数的确定，大大减轻处理压力，避免第一处理器31长期处于高负荷工作状态。
73.同样地，若惯性传感器21包括第一惯性传感器211和第三惯性传感器213，也可以通过穿戴测试组件2中的处理单元即第二处理器32，根据第一惯性传感器211和第三惯性传感器213的数据计算髋部弯曲角度。
74.若惯性传感器21包括第一惯性传感器211、第二惯性传感器212和第三惯性传感器213，则可以通过第二处理器32分别根据第一惯性传感器211和第二惯性传感器212的数据计算膝盖弯曲角度，以及根据第一惯性传感器211和第三惯性传感器213的数据计算髋部弯曲角度。
75.在一个实施例中，第一处理器31可以基于膝盖弯曲角度和髋部弯曲角度确定踏步
动作的总次数。可以理解的是，若惯性传感器21包括第一惯性传感器211、第二惯性传感器212和第三惯性传感器213，在一次踏步动作中，处于双脚站立的初始位置时，膝盖弯曲角度和髋部弯曲角度均为最大值；抬腿达到最高点时，膝盖弯曲角度和髋部弯曲角度均为最小值；放下腿直至恢复双脚站立的初始位置时，膝盖弯曲角度和髋部弯曲角度均回到最大值。因此，当检测到膝盖弯曲角度和髋部弯曲角度均从最大值达到最小值后再回到最大值，检测到膝盖弯曲角度和髋部弯曲角度均再次达到最大值后，确定踏步动作总次数加一。结合膝盖弯曲角度和髋部弯曲角度可以对受试者动作进行更精确地判断。若膝盖弯曲角度达到最小值，而髋部弯曲角度变化未达到一定阈值，例如，髋部弯曲角度变化未达到10度，则本次动作不是抬腿动作，可认定为无效动作，踏步动作总次数不变。
76.在一些实施例中，如图5所示，踏步测试系统还包括：
77.底座4，底座4固定设置于地面，用于安装高度检测组件1；
78.高度检测组件1，包括：连接于底座4上的支撑结构11及设置于支撑结构11上的第一激光对射传感器组件12；支撑结构11与底座4活动连接，以调节第一激光对射传感器组件12的高度；第一激光对射传感器组件12包括：设置于同一高度的第一发射器121和第一接收器122；处理器3根据第一激光对射传感器组件12的激光收发情况确定受试者膝盖是否达到标准高度。
79.在本发明实施例中，处理器3可以设置于人机交互装置中，也可以独立设置。底座4用于承载本发明实施例踏步测试系统中的其他组件，例如，底座4用于承载高度检测组件1中的支撑结构11，支撑结构11用于固定安装第一激光对射传感器组件12并调节其高度。
80.在一个实施例中，第一激光对射传感器组件12的第一发射器121用于发射激光信号，第一接收器122用于接收激光信号。因此，第一发射器121与第一接收器122分别设置于受试者的两侧，且均设置于标准高度，使激光信号传输路径可以在受试者膝盖达到标准高度时被膝盖阻隔。在第一激光对射传感器组件12开始工作后，处理器获取第一接收器122的激光信号接收情况，例如，当第一接收器122未接收到激光信号时，表明激光信号的传输被阻隔，则处理器可以确定受试者膝盖达到了标准高度。
81.如此，通过设置第一激光对射传感器组件12检测受试者膝盖是否达到标准高度，由于激光对射传感器的激光信号聚焦性更强，覆盖范围更小，使得对标准高度的检测更加准确，对受试者踏步达标情况的获取以及运动能力的分析更加准确可靠。在此基础上，通过设置支撑结构调节第一激光对射传感器组件12的高度，使踏步测试系统可以适用于身高不同的不同受试者，便于根据不同身体情况进行标准高度的调节。
82.在一些实施例中，底座4包括：站立区41；底座上开设第一滑槽42以及第二滑槽43；站立区41用于供受试者站立进行踏步测试；第一滑槽42与第二滑槽43平行设置于站立区41的两侧；
83.支撑结构11包括：第一机械臂111、第二机械臂112以及第一直杆113；
84.第一机械臂111的第一端滑动连接在第一滑槽42中，且第一机械臂111用于固定安装第一发射器121；
85.第二机械臂112的第一端滑动连接在第二滑槽43中，且第二机械臂112用于固定安装第一接收器122；第二机械臂112与第一机械臂111相对平行设置于站立区41两侧，且第二机械臂112的第一端与第一机械臂111的第一端经第一直杆113连接，以保持第二机械臂112
与第一机械臂111同步调整。
86.在本发明实施例中，底座4上开设平行设置于站立区两侧的两个滑槽，分别用于与第一机械臂111和第二机械臂112滑动连接，以实现第一机械臂111和第二机械臂112的可移动调节，进而可以调节安装于第一机械臂111上的第一发射器121，以及安装于第二机械臂112上的第一接收器122的位置。
87.可以理解的是，第一滑槽42和第二滑槽43的尺寸相同，第一机械臂111和第二机械臂112的尺寸相同，便于同步调整设置机械臂的姿态以及第一激光对射传感器组件12的位置。
88.在一个实施例中，第一发射器121设置于第一机械臂111的第二端，第一接收器122设置于第二机械臂112的第二端，使通过机械臂移动对第一发射器121和第一接收器122的调节更加方便。
89.在一个实施例中，第一机械臂111和第二机械臂112之间通过第一直杆113连接，以实现仅移动第一机械臂111或者第二机械臂112，通过第一直杆113的传动，即可完成另一根机械臂的同步移动和调整，避免分别调节第一机械臂111和第二机械臂112导致二者姿态差异较大。可选地，第一机械臂111和第二机械臂112之间也可以通过杠杆和/或转轴等其它联动机构实现同步调整。
90.在另一个实施例中，在底座上开设的第一滑槽42和/或第二滑槽43旁边，可以按一定精度设置第一滑槽42和/或第二滑槽43的长度刻度，进而按刻度值滑动调整第一机械臂111和/或第二机械臂112的第一端在滑槽中的位置，降低两根机械臂调整的误差，且可实现对受试者踏步测试数据的进一步完善。
91.如此，第一机械臂111与第二机械臂112与底座4连接且可滑动调节，使第一激光对射传感器组件12可以根据受试者的身体条件预先调整位置。基于第一直杆113作为第一机械臂111与第二机械臂112的联动机构，使第一机械臂111与第二机械臂112的调节可以实现同步，避免设置第一激光对射传感器组件12位置时由于两根机械臂的调节存在较大误差，导致第一发射器121与第一接收器122无法有效进行激光的收发。
92.在一些实施例中，如图6所示，第一机械臂111上开设第三滑槽1111；第二机械臂112上开设第四滑槽1121；
93.支撑结构11，还包括：第一支撑条114、第二支撑条115以及第二直杆116；
94.第一支撑条114的第一端滑动连接在第三滑槽1111中；第一支撑条115的第二端转动连接在底座4上，用于在第一机械臂111相对于第一滑槽42移动时支撑并调整第一机械臂111的测试姿态，以使第一发射器121达到标准高度；
95.第二支撑条115的第一端滑动连接在第四滑槽1121中；第二支撑条115的第二端转动连接在底座4上，用于在第二机械臂112相对于第二滑槽43移动时支撑并调整第二机械臂112的测试姿态；第二支撑条115的第二端与第一支撑条114的第二端经第二直杆116连接，以保持第二支撑条115与第一支撑条114同步调整。
96.在本发明实施例中，第一支撑条114设置于底座4上第一滑槽42靠近站立区41的一端，第二支撑条115设置于底座4上第二滑靠近站立区41的一端，且第一支撑条114和第二支撑条115均与底座4转动连接，例如，通过旋转关节、转轴等连接在底座4上。第一支撑条114、第一机械臂111以及第一滑槽42构成三角形支撑结构，使得第一机械臂111在滑动调整后可
保证姿态固定，且基于第一支撑条114的第一端以及第一机械臂111的第一端均可滑动调节，实现第一机械臂111上的第一发射器121的位置既可根据不同受试者对应的不同标准高度调节纵向位置，又可根据不同受试者的腿长调节横向位置，保证受试者膝盖达到标准高度时可以阻隔第一激光对射传感器组件12的激光信号。第二支撑条115与第二机械臂112的调整同理。
97.在一个实施例中，第一支撑条114与第二支撑条115通过第二直杆116连接，以实现仅调节第一支撑条114或第二支撑条115，通过第二直杆116的传动，即可完成另一根支撑条的同步调整，避免分别调节第一支撑条114和第二支撑条115导致二者姿态差异较大。可选地，第一支撑条114和第二支撑条115之间也可以通过杠杆和/或转轴等其它联动机构实现同步调整。
98.如此，通过支撑条分别对第一机械臂111和第二机械臂112进行支撑和辅助调整，基于第一机械臂111和第二机械臂112在第一滑槽42和第二滑槽43中的滑动，与第一支撑条114和第二支撑条115在第三滑槽1111和第四滑槽1121中的滑动，共同实现两根机械臂的姿态调整，即对第一激光对射传感器组件12的位置调节，使第一激光对射传感器组件12位于标准高度，且激光传输路径经过受试者膝盖达到标准高度时所在位置。
99.在一些实施例中，第一直杆113和/或第二直杆116，设置于底座4内部。
100.可以理解的是，作为联动机构的第一直杆113和第二直杆116，均可以设置于底座4内部，以避免直杆设置于外部时干扰受试者的踏步测试。
101.在一些实施例中，高度检测组件1还包括：
102.位于第一激光对射传感器组件12之下的多个第二激光对射传感器组件13，每个第二激光对射传感器组件13包括：设置于同一高度的第二发射器131和第二接收器132；
103.多个第二发射器131沿第一机械臂111的长度方向按预设间距排列设置于第一机械臂111上；
104.多个第二接收器132沿第二机械臂112的长度方向按预设间距排列设置于第二机械臂上112；
105.第二发射器131与第二接收器132配合，用于在受试者踏步动作中膝盖未达到标准高度时确定踏步高度。
106.在本发明实施例中，多组第二激光对射传感器组件13用于检测未达到标准高度的踏步动作膝盖所处高度，在第一支撑臂上设置多个第二发射器131，对应地，在第二支撑臂上设置多个第二接收器132。
107.可以理解的是，每一组第二激光对射传感器组件13的第二发射器131与第二接收器132设置于相同高度。为提高多组第二激光对射传感器组件13对不同膝盖高度检测的灵敏性与准确性，按预设间距等间距地排列设置多组第二发射器131以及第二接收器132，例如，预设间距可以为5厘米，从第一发射器121开始，沿第一机械臂111指向底座4的方向每隔5厘米安装一个第二发射器131，第二接收器132的设置方式同理。
108.如此，在标准高度处设置第一激光对射传感器组件12的基础上，按预设间距设置了多组第二激光对射传感器组件13，可以更好地覆盖受试者不同踏步高度对应的膝盖位置，从而更加全面地获取受试者的踏步高度，利于更完整客观地分析受试者运动能力。
109.在一些实施例中，第一发射器121和第二接收器132处于标准高度，且第一机械臂
111和第二机械臂112均经过受试者双脚站立时膝盖所在的初始高度。
110.可以理解的是，为全面检测受试者每次踏步动作的最终膝盖高度，需保证第一激光对射传感器组件12位于标准高度，且多组第二激光对射传感器组件13覆盖标准高度至膝盖初始高度之间的区域。因此，对应受试者调整测试姿态后的第一机械臂111与第二机械臂112，需经过受试者双脚站立时膝盖所处的初始位置，使得第一机械臂111与第二机械臂112上的第二激光对射传感器组件13可以检测到膝盖处于初始位置。
111.如此，在受试者踏步过程中膝盖从初始位置上升到最高处，由于膝盖的上升轨迹基本与第一激光对射传感器组件12和第二激光对射传感器组件13的检测覆盖范围重合，因而无论是否可以达到标准高度，都可以被检测到，从而实现踏步高度的全面检测。
112.在一些实施例中，处理器3根据高度检测组件1的检测结果确定受试者踏步动作的达标次数，包括：
113.处理器3根据第一接收器122与第一发射器121之间激光传输被阻隔的次数，确定受试者踏步动作的达标次数。
114.在本发明实施例中，处理器3可以为设置于踏步测试系统内部，也可以为设置于踏步测试系统内的人机交互装置处。可选地，若处理器3设置于人机交互装置中，则人机交互装置可根据处理器3生成的信息，显示踏步测试结果等信息。
115.在一个实施例中，处理器3包括第一处理器31和第二处理器32，则第一处理器31根据第一接收器122与第一发射器121之间激光传输被阻隔的次数，确定受试者踏步动作的达标次数。
116.可以理解的是，高度检测组件1中第一激光对射传感器组件12位于标准高度，若受试者踏步过程中膝盖达到标准高度，则激光信号的传输被阻隔，第二接收器132无法接收到激光信号。
117.在一个实施例中，在对第一激光对射传感器组件12的位置调整完成，即踏步测试系统针对当前受试者完成初始化后，处理器3下发测试开始指令，第一激光对射传感器组件12开始工作，第二接收器132接收到激光信号。若第二接收器132接收到的激光信号值变为0，然后又重新接收到激光信号，表明受试者刚刚完成的踏步动作达标，则处理器3将踏步动作达标次数加一。在达到本次踏步测试的预设时长时，处理器3结束计数，并统计当前踏步动作达标次数。
118.可选地，若处理器3设置于人机交互装置中，则人机交互装置显示本次踏步测试踏步动作达标次数。
119.在一些实施例中，第一处理器31根据膝盖弯曲角度或髋部弯曲角度确定受试者踏步动作的总次数，包括：
120.第一处理器31根据膝盖弯曲角度或髋部弯曲角度在当前踏步动作中从最大值变为最小值，再从最小值变为最大值，确定受试者踏步动作总次数加一；
121.第一处理器31在当前踏步测试结束后，确定当前受试者踏步动作总次数。
122.在本发明实施例中，集成于穿戴测试组件2上的第二处理器32基于第一惯性传感器211和第二惯性传感器212获取的大腿和小腿姿态信息，确定膝盖弯曲角度，或者，基于第一惯性传感器211和第三惯性传感器213获取的大腿和上身躯干姿态信息，确定髋部弯曲角度，并将膝盖弯曲角度或髋部弯曲角度发送至第一处理器31。第一处理器31根据膝盖弯曲
角度或髋部弯曲角度的变化，可以确定受试者踏步动作的变化，进而确定踏步动作是否完成。
123.可以理解的是，若惯性传感器21包括第一惯性传感器211和第二惯性传感器212，在受试者的一次踏步动作中，从双脚站立时的初始位置，大腿与小腿形成的夹角即膝盖弯曲角度为最大值，例如为180度。从初始位置抬起一侧膝盖开始踏步动作，当膝盖达到最高点时，膝盖弯曲角度为当前踏步动作中的最小值，例如为90度。在膝盖达到最高点后开始放下膝盖直至恢复双脚站立的初始位置，本次踏步动作结束，此时膝盖弯曲角度再次回到最大值。
124.可以理解的是，若惯性传感器21包括第一惯性传感器211和第三惯性传感器213，在受试者的一次踏步动作中，从双脚站立时的初始位置，大腿与上身躯干形成的夹角即髋部弯曲角度为最大值，例如为180度。从初始位置抬腿开始踏步动作，当膝盖达到最高点时，髋部弯曲角度为当前踏步动作中的最小值，例如为90度。随后开始放下腿直至恢复双脚站立的初始位置，本次踏步动作结束，此时髋部弯曲角度再次回到最大值。
125.因此，根据穿戴测试组件2上的第二处理器32确定的膝盖弯曲角度或髋部弯曲角度，第一处理器31基于膝盖弯曲角度或髋部弯曲角度的变化，在一次踏步动作中从最大值变为最小值再变为最大值，可确定受试者完成一次踏步动作，此时第一处理器31将踏步动作总次数加一。在达到本次踏步测试的预设时长时，第一处理器31结束计数，并统计当前踏步动作总次数。
126.可选地，若第一处理器31设置于人机交互装置中，则人机交互装置显示本次踏步测试踏步动作总次数和达标次数。
127.如此，基于膝盖弯曲角度或髋部弯曲角度的变化过程，第一处理器31可以准确获知踏步动作的完成次数，不受膝盖高度是否达标的限制，从而全面获知受试者可完成的踏步动作总次数，更完整地反映受试者运动能力。
128.在一些实施例中，处理器3，还用于：
129.若在当前踏步动作中膝盖弯曲角度或髋部弯曲角度达到最小值，且第一发射器121与第二接收器132之间激光传输未被阻隔，则获取多个第二接收器132中激光传输被阻隔的第二接收器132对应的高度信息；
130.根据高度信息确定受试者膝盖未达到标准高度时对应的踏步高度。
131.在一个实施例中，处理器3包括第一处理器31和第二处理器32，则第一处理器31还用于：若在当前踏步动作中膝盖弯曲角度或髋部弯曲角度达到最小值，且第一发射器121与第二接收器132之间激光传输未被阻隔，则获取多个第二接收器132中激光传输被阻隔的第二接收器132对应的高度信息。
132.可以理解的是，若膝盖弯曲角度或髋部弯曲角度达到最小值，表明受试者抬腿动作达到最高点，此时若第二接收器132仍接收到激光信号，则膝盖未处于标准高度，则通过多组第二激光对射传感器组件13确定膝盖所达到的最高高度。
133.这里，对于第二激光对射传感器组件13的高度，可以通过相较于标准高度的比例表示，例如，根据第二接收器132与第二接收器132的间距以及当前第二机械臂112与底座4形成的夹角，确定每个第二接收器132所在高度相对于标准高度的比例；也可以根据比例以及标准高度的高度值，确定每一第二接收器132所在高度值。
134.在一个实施例中，若当前踏步动作膝盖弯曲角度或髋部弯曲角度达到最小值，且第二接收器132接收到激光信号，则根据膝盖弯曲角度或髋部弯曲角度达到最小值时无法接收到激光信号的第二接收器132对应的高度信息。此时，若无法接收到激光信号的第二接收器132仅有一个，则其对应高度信息即为膝盖最高高度；若无法接收到激光信号的第二接收器132有多个，即可能受试者当前下肢姿态导致多组第二激光对射传感器组件13的激光信号传输被阻隔，则根据被阻隔的多组第二激光对射传感器组件13中，所在高度最高的第二激光对射传感器组件13对应的高度为本次踏步高度。
135.在另一个实施例中，处理器3在一次踏步动作中，即膝盖弯曲角度或髋部弯曲角度从最大值变为最小值再回到最大值的过程中，确定所有产生过激光信号值变化，即激光信号传输被阻隔过的多个第二激光对射传感器组件13中，高度最高的第二激光对射传感器组件13对应的高度为本次踏步高度。
136.可选地，若处理器3设置于人机交互装置中，则人机交互装置显示本次踏步测试所有踏步动作的高度，例如，以分布图或者直接显示每一次踏步高度值等形式显示。
137.如此，无论是否达到标准高度，都可以确定每一次踏步动作膝盖所达到的最高高度，从而更加完整客观地获知受试者的运动能力。
138.以下结合具体应用示例对本发明实施例踏步测试系统的工作流程进行介绍。
139.如图7所示，踏步测试系统的工作流程包括：
140.s701：初始化踏步测试系统。
141.这里，操作人员根据受试者的身体情况设置高度检测组件1的高度及位置，例如，根据受试者髂前上棘至髌骨连线中点所在高度即标准高度，以及受试者膝盖抬至该标准高度时膝盖所在位置，调节高度测试组件的姿态。另外，将处理器3的计数和计时重置，设置本次踏步测试的时长，例如为2分钟。
142.s702：进入踏步测试模式。
143.操作人员根据受试者准备情况，指示处理器3下发测试开始指令。根据测试开始指令，第一激光对射传感器组件12和多组第二激光对射传感器组件13开始工作，除处于膝盖初始位置高度的一个或多个第二接收的激光传输被阻隔外，第二接收器132和其他多个第二接收器132均接收到激光信号。此时，处理器3确定踏步动作总次数和达标次数均为0。
144.示例性地，进入踏步测试模式后，踏步测试系统下发测试开始指令，并可以通过语音提示：“本次踏步测试为左侧(或右侧、或两侧)踏步测试，请您在踏步过程中尽可能提膝到最高高度，然后落回站立区41，在站稳后再进行下一次提膝踏步动作。请在倒计时后开始踏步测试，3,2,1，开始”，以指示受试者开始踏步测试。进入踏步测试模式后，执行s7031和s7041。
145.s7031：获取第一激光对射传感器组件12的激光传输情况。
146.这里，第一激光对射传感器组件12位于标准高度处，受试者的膝盖每达到一次标准高度，第二接收器132所接收的激光信号会消失一次。若检测到一次第一激光对射传感器组件12的激光传输被阻隔，则执行s7032；若未检测到第一激光对射传感器组件12的激光传输被阻隔，则继续检测。
147.s7032：确定踏步动作达标次数。
148.处理器3每检测到一次激光传输被阻隔，将踏步动作达标次数加一，并执行s705。
149.s7041：获取膝盖弯曲角度。
150.处理器3基于第一惯性传感器211和第二惯性传感器212的数据，获取膝盖弯曲角度，根据膝盖弯曲角度的变化情况，可确定踏步动作的完成情况。处理器3每一次确定膝盖弯曲角度从最大值变为最小值，再回到最大值，则执行s7042。
151.s7042：确定踏步动作总次数。
152.处理器3将踏步动作总次数加一，并确定本次踏步动作中第一激光对射传感器组件12的激光传输是否被阻隔，若是，则回到s7041；若否，则执行s7043。
153.s7043：确定踏步高度。
154.处理器3确定本次踏步动作中激光传输受到过阻隔的至少一个第二接收器132所在的高度信息，并确定其中最高的高度为本次踏步高度。确定踏步高度后，执行s705。
155.s705：确定是否达到测试时长。
156.这里，处理器3确定是否达到预设的测试时长，若已达到，则执行s706，并结束本次测试；若未达到，则继续s7031和s7041。
157.s706：输出本次踏步测试结果。
158.处理器3输出的踏步测试结果，包括踏步动作总次数、踏步动作达标次数以及每次踏步动作的高度数据或者未达标的每次踏步动作的高度数据。
159.示例性地，若处理器3设置于踏步测试系统的人机交互装置内，则在人机交互装置上显示踏步动作总次数，例如20次，以及踏步动作达标次数，例如8次，以及每次踏步动作的高度数据，例如以高度数据分布图的形式显示。
160.本发明实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，处理器运行所述计算机程序时，执行前述一个或多个技术方案所述方法的步骤。
161.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令被处理器执行后，能够实现前述一个或多个技术方案所述方法。
162.本实施例提供的计算机存储介质可为非瞬间存储介质。
163.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它行驶的。
164.上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
165.另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理器中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的行驶实现，也可以采用硬件加软件功能单元的行驶实现。
166.在一些情况下，上述任一两个技术特征不冲突的情况下，可以组合成新的方法技
术方案。
167.在一些情况下，上述任一两个技术特征不冲突的情况下，可以组合成新的设备技术方案。
168.本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
169.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种踏步测试系统，其特征在于，所述系统包括：高度检测组件，用于检测受试者膝盖是否达到标准高度；穿戴测试组件，所述穿戴测试组件包括：绑定在所述受试者大腿、小腿及躯干中的至少两处的惯性传感器；处理器，所述处理器连接所述高度检测组件及所述至少两处的惯性传感器；用于根据所述高度检测组件的检测结果确定所述受试者踏步动作的达标次数，以及根据所述至少两处的惯性传感器的数据确定所述受试者踏步动作的总次数。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理器包括：第一处理器和集成在所述穿戴测试组件上的第二处理器，所述第二处理器连接所述至少两处的惯性传感器，用于根据所述至少两处的惯性传感器的数据确定所述受试者的膝盖弯曲角度和/或髋部弯曲角度；所述第一处理器与所述第二处理器无线连接，用于基于所述膝盖弯曲角度和/或所述髋部弯曲角度确定所述受试者踏步动作的总次数；所述第一处理器与所述高度检测组件连接，用于根据所述高度检测组件的检测结果确定所述受试者踏步动作的达标次数。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：底座，所述底座固定设置于地面，用于安装所述高度检测组件；所述高度检测组件，包括：连接于所述底座上的支撑结构及设置于所述支撑结构上的第一激光对射传感器组件；所述支撑结构与所述底座活动连接，以调节所述第一激光对射传感器组件的高度；所述第一激光对射传感器组件包括：设置于同一高度的第一发射器和第一接收器；所述处理器根据所述第一激光对射传感器组件的激光收发情况确定所述受试者膝盖是否达到所述标准高度。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述底座包括：站立区；所述底座上开设第一滑槽以及第二滑槽；所述站立区用于供所述受试者站立进行踏步测试；所述第一滑槽与所述第二滑槽平行设置于所述站立区的两侧；所述支撑结构包括：第一机械臂、第二机械臂以及第一直杆；所述第一机械臂的第一端滑动连接在所述第一滑槽中，且所述第一机械臂用于固定安装所述第一发射器；所述第二机械臂的第一端滑动连接在所述第二滑槽中，且所述第二机械臂用于固定安装所述第一接收器；所述第二机械臂与所述第一机械臂相对平行设置于所述站立区两侧，且所述第二机械臂的第一端与所述第一机械臂的第一端经所述第一直杆连接，以保持所述第二机械臂与所述第一机械臂同步调整。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一机械臂上开设第三滑槽；所述第二机械臂上开设第四滑槽；所述支撑结构，还包括：第一支撑条、第二支撑条以及第二直杆；所述第一支撑条的第一端滑动连接在所述第三滑槽中；所述第一支撑条的第二端转动连接在所述底座上，用于在所述第一机械臂相对于所述第一滑槽移动时支撑并调整所述第一机械臂的测试姿态，以使所述第一发射器达到所述标准高度；所述第二支撑条的第一端滑动连接在所述第四滑槽中；所述第二支撑条的第二端转动连接在所述底座上，用于在所述第二机械臂相对于所述第二滑槽移动时支撑并调整所述第二机械臂的测试姿态；所述第二支撑条的第二端与所述第一支撑条的第二端经所述第二直
杆连接，以保持所述第二支撑条与所述第一支撑条同步调整。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一直杆和/或所述第二直杆，设置于所述底座内部。7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述高度检测组件还包括：位于所述第一激光对射传感器组件之下的多个第二激光对射传感器组件，每个所述第二激光对射传感器组件包括：设置于同一高度的第二发射器和第二接收器；所述多个第二发射器沿所述第一机械臂的长度方向按预设间距排列设置于所述第一机械臂上；所述多个第二接收器沿所述第二机械臂的长度方向按所述预设间距排列设置于所述第二机械臂上；所述第二发射器与所述第二接收器配合，用于在所述受试者踏步动作中膝盖未达到所述标准高度时确定踏步高度。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一发射器和所述第一接收器处于所述标准高度，且所述第一机械臂和所述第二机械臂均经过所述受试者双脚站立时膝盖所在的初始高度。9.根据权利要求3至8任一项所述的系统，其特征在于，所述处理器根据所述高度检测组件的检测结果确定所述受试者踏步动作的达标次数，包括：所述处理器根据所述第一接收器与所述第一发射器之间激光传输被阻隔的次数，确定所述受试者踏步动作的达标次数。10.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一处理器基于所述膝盖弯曲角度或所述髋部弯曲角度确定所述受试者踏步动作的总次数，包括：所述第一处理器根据所述膝盖弯曲角度或所述髋部弯曲角度在当前踏步动作中从最大值变为最小值，再从最小值变为最大值，确定所述受试者踏步动作总次数加一；所述第一处理器在当前踏步测试结束后，确定当前所述受试者踏步动作总次数。11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述处理器，还用于：若在当前踏步动作中所述膝盖弯曲角度和/或所述髋部弯曲角度达到最小值，且所述第一发射器与所述第一接收器之间激光传输未被阻隔，则获取所述多个第二接收器中激光传输被阻隔的第二接收器对应的高度信息；根据所述高度信息确定所述受试者膝盖未达到所述标准高度时对应的踏步高度。

技术总结

本申请实施例公开了一种踏步测试系统，包括：高度检测组件，用于检测受试者膝盖是否达到标准高度；穿戴测试组件，包括：绑定在受试者大腿、小腿及躯干中的至少两处的惯性传感器；处理器，连接高度检测组件及至少两处的惯性传感器；用于根据高度检测组件的检测结果确定受试者踏步动作的达标次数，以及根据至少两处的惯性传感器的数据确定受试者踏步动作的总次数。确定踏步达标次数基础上结合踏步总次数，可以更全面客观地反映受试者的运动能力。可以更全面客观地反映受试者的运动能力。可以更全面客观地反映受试者的运动能力。