智慧足部裝置與平台技術

資策會創新前瞻技術研究計畫

軟硬體整合模組：智慧鞋墊上裝設18個壓力感測器及1個IMU，分別以30 frame/s的頻率偵測到數值；智慧護膝含2個IMU，每個IMU皆以100 frame/s的頻率偵測到數值。智慧穿戴裝置收到資料的同時皆將資料傳至行動裝置，並在行動裝置上分析資料、呈現即時資料及將資料上傳至雲端資料庫。生理資訊收集：資料收集1. 特徵取樣規劃：依據專家的domain knowledge規劃樣本特徵值，避免收集到不相關的特徵值，增加智慧分析的準確度，利於後續的產品服務研發。2. 資料收集流程：基本資料收集、個人生理資料收集、專家系統資料標示、建立訓練資料集。雲端平台技術：1. 儲存功能：透過行動裝置將資料上傳至雲端資料庫並備份資料。2. 建立機器學習模型：透過雲端高效能的運算，建立並訓練機器學習模型，已達到資料分析回饋目的。使用者互動介面模組：系統整合App，透過低功耗藍芽接收並呈現感測器訊號，測試感測器是否正常運作，感測訊號包括IMU及壓力感測，並透過簡單的使用者介面呈現。其中即時資料呈現包含1.內外八角度 2.重心位置軌跡 3.足底壓力分布 4.雙腳壓力比例 5.足底反作用力 6.KAM 7.RoM。

雛型

從明確的穿戴足部裝技術缺口切入，與現有國際穿戴式科技產品服務有所區隔，具備相對優勢與競爭力，成果發展潛力如下： 1.協助國內科技鞋墊業者歐立達產品升級，以及製鞋品牌業者如La new、阿瘦轉型，進軍國際市場。 2.解決傳統治療膝關節炎時，病患難以具體且持續掌握正確步態及醫師無法掌握病患的日常運動與復健狀況等問題。透過本技術成果進行輔助治療，醫師可依照患者體重、體能與症狀，於App設定安全活動量，例如步數或熱量消耗，並輸入建議步態，隨時監控病患，適時提醒避免過量運動及不當姿勢，達到膝蓋舒適、維持活動、減重的正向輔助醫療循環。

本技術透過足部穿戴裝置與雲端資料分析判讀使用者步態，可應用於下肢運動效能提升、關節健康監測以及下肢體感遊戲等，應用領域跨足運動、輔助醫療及娛樂。

PC、iOS與Android智慧型行動裝置、含有壓力感測器及1個IMU的智慧鞋墊與含有2個IMU的智慧護膝。

軟硬體整合、機器學習、訊號處理、行動裝置應用程式開發(Android/iOS)、使用者體驗、生物力學。

因量測足部生物力學資訊多倚賴昂貴的實驗設備(VICON動作捕捉設備、壓力板)，建置成本過高，且侷限於實驗室環境下進行量測，缺乏普遍性。過往使用者必須多次往返實驗場所，仰賴專家協助校正、量測，不僅耗時且極不方便。本技術提出之可攜式解決方案，以穿戴式裝置結合手機，讓使用者可隨時監控足部姿勢，大量減少量測人力及時間成本。

Because the measurement of foot biomechanics information mostly relies on expensive experimental instruments (VICON motion capture equipment and pressure plate) with high establishment costs and limitation of measurement being conducted in laboratory environment so as to lack universality. In the past, user must visit the experiment locations back-and-forth for several times and replied on experts to help calibration and measurement which is time-consuming and extremely inconvenient. This technology proposed portable solution of wearable devices integrating with mobile phone for user to monitor foot gaits at all times and shall significantly mitigate measuring manpower and time costs.