鞋底传感器可保护人们在提重物时免受背部损伤

2016年6月从事福祉及医疗设备等业务的日本TAKANO公司开发出了可测量行走时脚底受力大小和方向的“鞋底传感器系统”，并在6月22～24日举办的“日本第7届医疗设备开发及制造展”(MEDIX 2016)上参考展出。该系统是TAKANO与日本电磁材料研究所(宫城县)共同开发的。可用于医疗、福祉、运动及机器人等领域。

该系统在鞋底4处安装了约20mm见方的应变片，测量脚底受力大小和方向后，以有线方式向戴在膝部的传感器模块发送信息，然后再将相关数据通过蓝牙发送至平板电脑等，利用专用软件进行分析。

该系统的特点是，通过使用应变片，可与使用测力板时一样，使行走高精度可视化。以前应变片很难实现小型化，而此次通过使用对负荷的电阻变化率高于已有材料的Cr-N薄膜，达到了可安装在鞋底的尺寸，实现了小型化。

嵌入应变片的鞋的重量约为330g。耐负荷能力为每点1kN，能够以最大90Hz左右的速率实施计测。

图片来源：tap10/Getty

忘记健康和安全视频——最新算法在确保人们提起重物时弯曲膝盖、挺直背部方面做得更好。自动探测你在工作时是否会受到背部损伤的传感器能很容易地被塞进鞋底。此项成果日前发表于《传感器》杂志。

来自加拿大魁北克大学的Eya Barkallah介绍说，人们在搬运重物时通常不会意识到自己并未采用正确姿势。为此，Barkallah和同事创建了一对可穿戴传感器。它能探测人们在提起或者搬运重物时何时未采用正确姿势。

“我们想找到针对工伤的预防疗法。”Barkallah表示，被塞进鞋垫的压力传感器能检测人们正在如何分配他们的体重，而一个装在帽子上的安全加速度计能追踪他们正在如何移动。

来自英国考文垂大学的James Brusey表示，这种传感器组合对于发现很多身体姿势问题很有用。Barkallah团队让一名志愿者穿戴上这些设备，然后以3种不同方式举起一些箱子——其中一半时间采用最佳做法，但另一半时间在举起箱子时故意犯一些最常见的姿势错误。

随后，研究人员利用深度学习算法运行了传感器数据，以教会该系统辨别正确和错误姿势之间的差别。当系统接受测试时，它能在95%的时间里正确分类人的姿势。Barkallah介绍说，可以在该系统中添加一个按钮，使其震动或者发出声音，从而提醒人们正在采用错误姿势。

不过，来自爱丁堡大学的Subramanian Ramamoorthy认为，还有更好的办法辨别人们是否在以正确的方式移动。“利用这些传感器很难获取到关于某个人的姿势错到什么程度的微小信息。”

Brusey认为，该团队的方向是对的，但在确保传感器是评估姿势的良好方法前，还需要在更多人中进行测试。由于此项试验仅涉及到一个人，因此很难说该系统在面向整个人群时能达到多高的准确度。