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資料處理分為兩大部分,第一為感測元件選擇,第二則是數據處理與計算。

第一步驟就要把由近百個感測元件簡化為十個左右,為確保步態中重要位置之足 底壓力未被忽略,如壓力、力量峰值出現位置,必須要犧牲某些較不重要的位置,因 此先前研究中自行開發的足壓系統皆依特定解剖學位置來擺放感測元件,避免陣列式 平均擺放會忽略重要位置。然而,在計算壓力中心時,感測元件位置過於集中或分布 不均,有可能反而無法真實重現實際情況,因此針對不同步態參數,適合的擺放規則 也應不同。

本研究為在兩者間取得平衡,粗略地將兩種排列方式皆考慮進去,所選定之感測 元件數量與配置設定見圖7。解剖位置參考並統整先前研究放置感測器的位置或分區方 式,主要考量: (一) 步態中足底壓力及力量峰值出現位置、(二) 步態分期參考位置、

(三) 足弓型態差異出現位置。3個、5個、7個感測元件以前,皆是參考文獻針對解剖學 位置擺放,文獻中越常被採計的位置,本研究判斷越為重要。9個和11個感測元件所增 加的感測元件主要是以陣列擺法補強對於vGRF可能沒有太大影響,但可能影響CoP準 確度的位置。13個感測元件以上,則又回到解剖學位置考量的補強,主要是擴大感測 區域。每一次增加感測元件做補強時,大原則是維持前後左右的平衡,前後的部分主 要注意蹠骨與足跟兩大區域的平衡,否則依本文的vGRF計算公式可能會有失真現象。

以下為八種數量配置下感測元件的採計狀況。

圖7 八種數量配置採計的感測元件

14 表2 感測元件採用位置

3 個 第一趾掌關節、第五趾掌關節、足跟

5 個 3個,加上(大腳指)、(足跟分為內、外跟)

7 個 5個,加上(中間趾掌關節)、(外側縱弓上靠近足跟位置) 9 個 7個,加上(橫弓中間段)、(外側縱弓上靠近橫弓位置) 11 個 9個,加上(內側縱弓靠近足跟及橫弓位置)各 1 個 13 個 11個,(橫弓中間段1分為2)、(足跟中間增加 1 個) 15 個 13個,(足跟靠前方位置1分為2)、(足跟靠後方中間位置) 17 個 15個,(第五趾掌關節)、(足跟靠後方中間位置) 各加1個

選擇完成後,進行第二步,處理原始數據為可用資訊。先將儀器收取的原始數據 進行擷取並帶入公式,得到各種數量配置下所測得的 vGRF 和 CoP 計算值,計算方法 如下。利用所選擇採計的 Pedar-X 足壓系統收取的資料計算 vGRF (公式 (1)) 及X和Y軸 向的CoP (公式 (2) 及 (3))。

(1)

(2)

(3) 其中vGRF為瞬時垂直地面反作用力,Pi是編號i的感測元件測量到的壓力值,A則 為該顆壓力感測元件的面積,Pedar-X system中所有感測元件面積皆相同,因此A為一 常數,n則是採用感測元件的總數;( XCoP, YCoP ) 為瞬時CoP座標,(xi, yi) 則是編號i 的感測元件之位置座標,x代表內外軸向,y代表前後軸向。

將計算得到的vGRF曲線直接和黃金標準(測力板)進行統計分析,評估各種數量配

15 置系統的預測準確程度 (圖8)。

圖8 vGRF 數據處理流程圖

計算所得之初始CoP座標,是基於一個自定義的座標系統,與 Pedar-X system的座 標系定義方法類似,但不可能達到完全一樣,相似的程度也無從得知。因此,在數據 處理時分別對目標參數與黃金標準參數皆進行一次校正歸零的動作,將初始著地瞬間 的數值歸零,後續資料點全數減去初始值形成新的數列,讓兩個不同座標系重合,原 點為初始接觸點。校正完成後,將計算值數列與 Pedar-X 相減後加上絕對值,得到各數 量配置與黃金標準的 CoP 差異量方進行統計分析(圖9)。

圖9 CoP 數據處理流程圖

Pedar-X各sensor原始資料、測力板原始資料收集與剪取

公式處理,得到各數量配置vGRF

統計分析,各數量與黃金標準比較

Pedar-X各sensor原始資料收集與剪取

公式處理,得到各數量配置CoP數列

各數量配置CoP、黃金標準CoP以初始接觸數值為基準分別進行歸零

數據處理獲得各數量配置與黃金標準之差異量

以各數量配置與黃金標準之CoP差異量進行統計分析

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