第一作者：李晓炎
通讯作者：刘贤哲、罗坚义
配景介绍及内容概述
随着科技的一直前进，可衣着电子产品因其便携性、无邪性和重量轻等优点可以实时高效地监测种种心理信号，在人体康健监测、医疗和人机界面等众多领域受到普遍关注。步态剖析包括大宗有关人体康健和运动的信息，对相识人体康健状态和量化活动具有主要意义。然而，古板的步态剖析主要依赖大型仪器监测如三维光学运动捕获系统和压敏行人检测，保存时空限制，无法知足日�？？焖�、便捷的步态剖析。现在，集成压敏传感器的智能鞋垫被以为是一种可行且有用的步态监测战略，但保存压力检测规模窄、传感器集成度较低等问题，难以获得准确的步态信息，导致其在步态剖析领域应用受限。
克日，壹号娱乐APP应用物理与质料学院、柔性传感质料与器件研究开发中心刘贤哲博士、罗坚义教授团队报道了一种高集成度且工艺简朴的可衣着碳纤维智能鞋垫系统，实现高分辨率足底压力漫衍的实时监测，可供于步态剖析和行动识别。其中，压力传感器使用导电碳纤维的柔韧性、自支持等特征，通过交织结构设计实现宽检测规模（0-1600kPa）和高迅速度（0.01kPa-1@500-1600kPa）等性能。开发出单只鞋垫集成104个高性能碳纤维压力传感器，可以提供高分辨率的足底压力热力学漫衍图，不但可精准监测身世体重心的细微偏移，为姿势调解提供参考，并且还可以实时监测活动历程中足底压力漫衍的演变。更主要的是，凭证运动历程中足底压力漫衍的转变纪律，将足底压力漫衍举行区域化和数字化，进而实现运动识别功效。6种预设行动（如走路、太极、打高尔夫、跳远、跳绳和向后摔倒）的平均识别准确率为83.32%。这些效果批注，具有步态剖析和运动识别功效的智能鞋垫在未来的智能生涯中展示出重大的应用潜力。
本文以“Carbon Fiber-Based Smart Plantar Pressure Mapping Insole System for Remote Gait Analysis and Motion Identification”为题揭晓在Advanced Materials Technologies期刊。
图1. (a) 智能鞋垫系统的说昭示意图；(b) 碳纤维束的扫描电镜图；(c) 碳纤维压力传感器单位的结构示意图；(d) 碳纤维压力传感器的传感机构示意图；(e) 行走历程中足底压力漫衍的转变情形；(f) 用于运动识别的足底压力漫衍数字化看法图
论文详细内容
图2. (a) 碳纤维压力传感器的压力-?R/R0曲线；(b) 碳纤维压力传感器电阻的时间响应； (c) 碳纤维压力传感器的抗过载性测试；(d) 碳纤维压力传感器机械循环耐久性测试；(e) 碳纤维压力传感器的光学照片及防水性测试；(f) 碳纤维压力传感器浸泡差别时间的压力响应
图3. (a) 智能鞋垫系统电路图；(b) 智能鞋垫系统照片；(c) 智能鞋垫力学匀称性测试
图4. (a) 太极招式—白鹤展翼的足底压力漫衍转变；差别气步枪射击姿势下足底压力漫衍情形：(b) 姿势A和 (c) 姿势B；(d) 从姿势A到姿势B的重心偏移量
图5. (a) 行走的瞬态照片；(b) 差别足底区域的平均足底压力-时间曲线；差别运动的足底压力漫衍演变图：(c) 行走，(d) 跳绳，(e)长跳，(f) 打高尔夫球，(g) 向后摔倒
图6. (a) 鞋垫区域化示意图；(b) 运动识别的逻辑框图；(c) 碳纤维智能鞋垫对差别运动的快速识别；(d) 差别运动的识别准确性
总结与展望
本文接纳导电碳纤维束为传感质料，使用其固有的自支持、轻量、柔软等特点，连系交织结构设计，获得宽检测规模(0~1600 kPa)、优异的抗过载能力(≈36 MPa)、快速响应、低迟滞、优异匀称性、高耐水性和恒久耐久性等优良传感特征，知足足底压力监测。为实现高精度、便携式步态剖析，开发出一种高集成度、高性能碳纤维智能鞋垫系统。该智能鞋垫能够远程实时监测足底压力漫衍情形。别的，凭证差别运动状态下双脚足底压力漫衍的特点，提出足底压力漫衍区域化和数字化，建设种种运动的数据集，实现人体运动识别的功效。针对6种预设运动，该智能鞋垫的平均识别准确率高达83.32%。具有步态剖析和运动识别能力的智能鞋垫将在未来运动监测、康复和疾病诊断等方面具有辽阔的应用远景。
作者及团队介绍
第一作者：李晓炎，女，壹号娱乐APP应用物理学院2020级质料与化工硕士研究生。
通讯作者：罗坚义，男，工学博士，教授，博士生导师，现任壹号娱乐APP应用物理与质料学院院长，壹号娱乐APP柔性传感质料与器件研究开发中心主任（首创人），广东省优异青年基金获得者，国家重点研发妄想智能传感重点专项会评专家，南粤优异西席, 江门市首届 “侨乡青年模范”，江门市优异科技事情者。主要研究领域包括：柔性传感质料与器件应用（柔性触觉传感、温度传感、气压传感和弯曲传感等）；纳米功效质料合成；智能调光变色质料与器件。
通讯作者：刘贤哲，男，工学博士，讲师，硕士生导师，主持广东省基础与应用基础研究基金项目（青年基金项目）1项；主要研究偏向为：柔性传感质料和器件及其应用研究、新型光电质料与器件、喷墨印刷柔性电子器件。
附文献及DOI号：
Carbon Fiber-Based Smart Plantar Pressure Mapping Insole System for Remote Gait Analysis and Motion Identification
DOI: 10.1002/admt.202300095
