[0001] 本发明涉及形变检测技术领域，尤其是涉及一种形变检测传感器及其制备方法和应用。

[0002] 竞走作为一项奥运级别的竞技田径运动，要求运动员在行进过程中，保证两脚与地面保持不间断的接触。运动员们在整个竞走过程中两脚不能同时离地。其中，竞走比赛有两个重要规则：一是至少有一只脚与地面接触；二是前脚在着地的一瞬间开始到离地的过程中，该腿的膝关节不能弯曲。然而比赛时，膝关节弯曲的犯规动作通常只能由6～9名裁判员通过肉眼观察来判定。在竞走比赛中，往往运动员人数众多，过程中运动员互相之间的身体遮挡，阻碍了裁判的肉眼观察，从而不能保证赛事对运动员行为的监督和结果客观公众的判定，因此，竞走赛事的结果往往备受争议。

[0003] 针对赛事中可能存在的膝关节弯曲犯规问题，传统解决办法有摄像头捕捉记录或可穿戴移动设备(如惯性测量单元)捕捉。也有发明者针对运动员鞋垫，通过压力传感器来测定运动员脚步受力情况，进而判定动作是否标准。其中，传统的光学动作捕捉摄像头，设备价格昂贵，搭建成本高，使用场地固定受限，且无法避免人体间的互相遮挡。移动的可穿戴设备如常见的商用的惯性测量单元，具备无线个体检测的优点，然而受限于本身的惯性测量机理，存在剧烈运动带来的数据采集不稳定、与检测对象的脱离、积分漂移、易受外界磁场干扰等问题。

[0004] 因此，如何简单、方便、客观的判定竞走运动是否犯规是一个亟待解决的问题。

[0066] 以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

[0067] 本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

[0068] 本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0069] 实施例1

[0070] 本实施例制备了一种可直接作为护膝的形变检测传感器，具体步骤为：

[0071] D1.将聚乙烯吡咯烷酮溶于癸醇中，形成质量分数为5％范围内的高分子溶液；

[0072] D2.按照5克液态金属(铟镓合金，镓铟质量比3：1)，2mL高分子溶液的比例超声混合。超声参数为10s间隔超声模式，总时间1min，功率20％。

[0073] D3.通过丝网印刷方式将步骤点S2所得混合分散液在热塑性弹性聚氨酯薄膜(可拉伸薄膜A)上形成柔性可拉伸电阻。采用印版的目数约200目，柔性可拉伸电阻的线宽约为1mm，线呈蛇型排列。

[0074] D4.放入烘箱烘干(低于80℃)或静止晾干。

[0075] D5.将另一层热塑性弹性聚氨酯薄膜(可拉伸薄膜B)覆盖在步骤D5所得柔性可拉伸电阻上面，在热压机中热压10s，热压机温度为120℃。

[0076] D6.将步骤D5得到的部件覆盖在透气型弹性护膝(弹性基材)的膝盖位置，再次在热压机中热压10s，热压机温度为120℃。

[0077] D7.以10％的形变拉伸护膝激活液态金属导电性，并通过焊接，将其中柔性可拉伸电阻与集成电路联通。

[0078] 本实施例所得形变检测传感器的表观如图1所示。

[0079] 对比例1

[0080] 本对比例提供了一种护膝，具体为：

[0081] 由和实施例1相同透气型弹性护膝，以及设于该护膝膝盖位置的加速度计(型号imus(6050Taike))组成，通过惯性力检测测量姿态角度，进而计算出关节运动角度。

[0082] 测试例

[0083] 本测试例对比了实施例1和对比例1所得护膝对膝盖弯曲情况的检测，具体检测方法为：将实施例1所得护膝与对比例1所得同时穿戴于测试者的右腿膝关节上，并分别进行4km/h、6km/h和10km/h的行进运动测试，记录数据进行对比。

[0084] 检测结果如图2～4所示。

[0085] 图2中，横坐标代表一个步态周期，结果显示实施例和对比例中，测试者膝关节弯曲角度的涨跌幅度是一致的，但是随着测试者运动速度的提升，对比例1所得护膝的测试结果出现了明显的噪音。由此表明，本发明提供的护膝和传统以惯性检测的护膝相比，性能更加稳定，检测结果的可靠性更高。

[0086] 图3中，测试了在没有滤波处理的情况下，长时间检测和剧烈运动过程中，实施例1和对比例1所得护膝的信号稳定性，结果显示，对比例1所得护膝的信号随测试时间的增长显著提升，说明本发明提供的护膝的长时间工作稳定性高。图4中，4个测试者同时佩戴实施例1所得护膝，检测到了犯规(图4中阴影部分)，由此可知本发明提供的护膝，确实可用于检测竞走运动的犯规，简单、客观且高效。

[0087] 上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。