随着传感器技术的进步和各领域对于人体特征信息的精细化需求的增加,关于测量人体特征信息的测量系统的研究也不断被人们重视。足底力作为一种人体特征信息,在许多领域都有重要的应用,尤其对康复训练指导及评估有着重要的意义。本文设计一种气囊结构的硅胶鞋垫,将其结合气压传感器设计了一种足底力分布测量系统。主要的研究内容和成果如下:首先根据气囊鞋垫的工作要求通过单轴拉伸试验对比分析气囊鞋垫的材料。考虑足底力测量系统与足部接触的舒适性,本文设计一种半球壳结构的气囊单元体。综合考虑足底力分布特点以及鞋垫的尺寸大小,确定气囊单元体的整体尺寸,并通过有限元法对气囊单元体厚度尺寸进行优化分析,并研究了气囊单元体的外部载荷与内部压强的关系。其次对足部构造以及步态周期进行简单分析,根据人体行走的步态特征、足内外翻和足底压力特征,本文将气囊鞋垫划分为趾骨区、内跖骨区、外跖骨区、足弓区和足跟区,为研究足底压力特征和步态阶段划分提供科学依据。根据足底分区特点设计气囊单元体在各测量区域的阵列分布特征,确定气囊鞋垫整体结构;并结合气囊鞋垫各测量区域的气囊单元体的数量制作不同气囊阵列结构,通过实验进一步研究了气囊阵列外部载荷与内部压强的关系。然后根据气囊鞋垫的模型特点对模具进行了结构设计和制作,并完成了气囊鞋垫的制备。然后对足底力分布测量系统的数据采集部分进行了硬件设计,包括传感器的选型以及对主控芯片的最小系统、电源电路、前置调理电路、ADC转换和蓝牙模块的分析设计。完成了PCB的布局和电路板的印制及器件焊接。最后搭建足底力分布测量系统,对其各测量区域进行标定,获得各测量区域的灵敏度;并基于上述测量系统对静止站立、直线行走、上楼和下楼四个动作的足底力进行测量。结果表明,足底力分布测量系统可以较高精度地测量出静态站立过程中足底力的分布情况;根据足底力各测量区域的足底力变化趋势可以实现对直线行走、上楼和下楼过程中步态阶段的划分,为后续足底力在康复训练、平衡能力评估等应用中提供科学依据。