足地之间相互作用力的测量是人体运动研究领域中获取最全面的足底力信息的方式,获取足地间相互作用力可以对人体运动进行建模研究,对提高运动训练的效果、疾病的诊断以及康复训练等有着重大的意义。而现在大部分的测量装置都是通过设置多个测力装置来实现的,不但放置的弹性元件较多,而且价格较贵。因此,针对足底力测量装置,设计了一种基于弹性梁应变来反映足底力的测量系统,一个测力单元就能同时测量两个足底力的分布,主要研究内容如下:1.设计了足底力的测量装置,并通过数学建模和有限元仿真对测力单元的测力脚进行测量原理选择以及结构设计。理论分析证明平行梁式的结构优于单梁结构,确定测力脚结构。通过力学模型对测力单元的测量原理进行分析,得到测力脚上的输出应变可以用距离a和b的三次多项式表示,且与加载力F成线性正比关系。2.对测力单元的测量原理进行研究。通过对测力单元进行单因素的有限元仿真分析以及数据拟合,得到输出应变与加载力大小成正比关系,与加载力位置X的坐标成三次方关系,与加载力位置Y的坐标成三次方关系,建立了计算足底力分布的数学模型C×F=ε。通过正交实验对装置结构进行仿真优化,确定足底支撑平板的厚度和测力脚的尺寸。对应变与力大小及位置的关系进行仿真与理论计算,计算一个力时的误差小于1%,计算两个力的误差小于3%,证明了该测力单元能够精确的测量足底力的大小及位置信息。3.设计了信号采集系统并进行实验验证。对信号采集系统的硬件和软件部分进行设计,通过构建惠斯通桥路获得输出电压。对测量系统的性能进行测试,测量误差小于0.4uv,满足实验测量要求。加载多组力,得到输出电压与加载力大小成正比关系,与加载位置X的坐标成三次方关系,与加载力位置Y的坐标成三次方关系。利用输出电压与加载力的对应关系,计算得到加载力的大小及位置,实验误差小于5%。通过实验数据分析,加载力的测量误差在可允许的范围内,表明该测量装置能够识别加载力的大小及位置信息,证明了测量装置以及测量方法的有效性和准确性。