足底压力是人体的重要机能参数,准确测量它的分布与变化可以帮助人们获取人体在不同运动状态下的生理和病理力学参数。足底压力的动态测量,对于临床医学诊断、体育训练等领域来说具有重要的科学意义和应用价值。围绕足底压力动态测试展开研究具有重要的理论意义和应用价值,本文的主要研究内容如下:(1)依据足部生物力学规律构建了足底压力测试布点模型,研究了 EMFi压电薄膜传感器的具有高灵敏度、耐冲击性、动态性能优越等特性,提出了每只足底压力鞋垫布置16个压电薄膜传感器的设计方法。(2)针对压力鞋垫输出的多路电荷信号,设计高速模拟开关电路、电荷放大电路、低通滤波电路以及工频陷波电路,可将足底压力电荷信号转换为较少噪声干扰的电压信号。采用STM32F4系列单片机内置ADC转换足底压力电压信号,并通过nRF24L01无线模块和串口通信电路将足底压力数据发送至上位机。嵌入式程序由C语言编写,主要实现高速模拟开关的通道切换、A/D转换、数据无线传输以及与上位机建立串口通信等功能。上位机端的串口通信、数据显示与保存等功能由基于Visual Studio的C#语言实现,并将保存的数据导入到MATLAB软件中进行数据处理。(3)在用标准砝码静态标定了足底压电薄膜传感器之后,采用加载动态力的方式获得冲击载荷响应曲线。针对压力数据预处理方法,采用了数值滤波算法与卡尔曼滤波算法,提高了数据精确度。(4)最后进行了系统联调,设计了平地行走实验和平地跑步实验,进行不同运动状态的足底压力信号对比。基于采集的足底压力数据进行压力中心轨迹的研究。实验结果表明本系统测试的足底压力稳定可靠,符合足部生物力学规律,对平衡评估系统的分析和运动鞋的研制也有一定的借鉴作用。