惯性测量单元 (IMU) 技术相对于力敏电阻 (FSR) 传感器在耐用性方面的优势在于传感器的放置位置和机械隔离。 FSR 由于直接承受体重和摩擦而会发生退化，而 IMU 则安装在鞋面受保护的位置运行。这使得 IMU 能够在不承受损害传统鞋垫传感器的破坏性物理力的情况下捕获必要的数据。
核心要点 对于长期步态评估，IMU 通过完全避免地面接触的机械应力，提供了显著的可靠性优势。通过从非接触式运动学数据而非直接压力推导步态事件，IMU 消除了在长时间使用过程中困扰鞋垫压力传感器的物理磨损和精度漂移。
传感器故障的力学原理
FSR 传感器的脆弱性
传统的 FSR 传感器通过嵌入鞋垫或固定在鞋底上来工作。这种放置方式迫使它们在每一步中承受用户的全部重量。
这些传感器承受持续的剪切力和机械冲击，面临着严酷的操作环境。随着时间的推移，这种物理应力不可避免地会导致结构损坏和性能下降。
IMU 的结构优势
相比之下，IMU 传感器设计安装在鞋面上。这种特定的定位将硬件从脚与地面之间的直接冲击路径中移开。
IMU 位于机械应力较低的区域，避免了破坏鞋垫传感器的重复挤压力。这种结构隔离是其卓越寿命的主要驱动因素。
确保长期数据完整性
防止精度漂移
物理磨损不仅会损坏传感器，还会改变其数据。随着 FSR 因机械应力而退化，它们经常会出现精度漂移，导致长期数据不可靠。
IMU 利用非接触式运动学参数来推断步态事件。由于测量机制不依赖于物理变形，因此在长时间监测中，数据流保持一致。
适用于日常生活监测
对于日常生活活动 (ADL) 而言，监测设备必须能够承受数小时的连续使用而无需维护。IMU 的稳健性使其成为此应用更实用的选择。
虽然智能足底压力系统提供了便携性，但压力传感器的物理脆弱性限制了它们在非受控环境中的使用寿命。IMU 弥合了这一差距，提供了适合长时间、无人监督观察的长寿命。
了解权衡
直接力与推断运动学
虽然 IMU 提供了卓越的耐用性，但了解所收集数据的性质很重要。FSR直接测量力，提供足底压力分布的即时数据。
然而，IMU 使用运动学数据（运动）来推断步态事件。虽然这种方法可以保护硬件，但它依赖算法来估计地面接触，而不是测量物理压力本身。
为您的目标做出正确选择
在为步态评估选择传感器技术时，请将硬件的耐用性与其特定的数据要求相匹配。
- 如果您的主要重点是直接压力分析：需要 FSR 传感器，但您必须考虑到由于机械磨损而需要定期校准和更换传感器。
- 如果您的主要重点是长期步态监测：IMU 技术是更优的选择，因为它可以在更长的时间内提供一致的数据，而不会有硬件退化的风险。
通过将传感器与冲击点分离，IMU 为连续、真实的步态分析提供了可持续的解决方案。
摘要表：
| 特性 | FSR 传感器（力敏电阻） | IMU 传感器（惯性测量单元） |
|---|---|---|
| 放置位置 | 鞋垫（直接接触） | 鞋面（非接触） |
| 应力水平 | 高（全身重量和剪切力） | 低（机械隔离） |
| 寿命 | 短（易发生物理故障） | 长（运行寿命长） |
| 数据稳定性 | 精度漂移风险高 | 一致的运动学数据 |
| 主要用途 | 直接压力映射 | 连续 ADL 监测 |
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参考文献
- Rafael Castro Aguiar, Samit Chakrabarty. Simplified Markerless Stride Detection Pipeline (sMaSDP) for Surface EMG Segmentation. DOI: 10.3390/s23094340
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .
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