本發(fā)明涉及可穿戴智能設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種全自動氣囊式鞋面系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

鞋子問世以來人們發(fā)明了許多將足部固定在鞋面和鞋底之間的辦法。如鞋帶類各種繩帶類捆綁固定，魔術(shù)貼等黏貼固定，和通過鞋面造型利用腳背和腿之間的天然角度來固定(如靴子)。

然而傳統(tǒng)工業(yè)化量產(chǎn)鞋子的固定方式一直無法解決2個問題：首先生產(chǎn)鞋子必須用到鞋楦和國際通行的尺碼換算方法。除非使用者的腳型長的和鞋楦一樣，否則鞋面總有一些地方無法貼合使用者腳面。其次就是使用者的雙腳會根據(jù)運動量的變化造成充血程度的的變化，也就是說雙腳的大小一天24小時內(nèi)是一直在變化中的。而傳統(tǒng)鞋子不管任何固定方式都只能符合使用者某一時刻的鞋面松緊程度需求，當(dāng)使用者的雙腳發(fā)脹或者收縮時就需要調(diào)整。但傳統(tǒng)鞋子要做此類調(diào)整非常麻煩所以大多數(shù)使用者就只能忍受這種不適的感覺。

因此，現(xiàn)有技術(shù)亟待有很大的進步。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述的缺陷，提供一種全自動氣囊式智能鞋，包括氣囊式鞋面，所述的氣囊式鞋面的結(jié)構(gòu)式：至少兩氣囊塊，且氣囊塊之間相通，氣囊收縮時，對腳部的施壓位置為第一跖骨A腳背側(cè)和內(nèi)腳側(cè)、第二跖骨B腳第三跖骨C腳第四跖骨D腳背側(cè)、第五跖骨E腳背側(cè)和外腳側(cè)、內(nèi)側(cè)楔骨F和外側(cè)楔骨G；氣囊與充氣、排氣裝置相連通，穿鞋時，充氣裝置向氣囊充氣，實現(xiàn)氣囊與腳面的貼合，脫鞋時，排氣裝置啟動，將氣囊內(nèi)氣體排出；鞋上設(shè)有運動傳感器和氣壓傳感器，氣壓傳感器與氣囊相通，氣壓傳感器用來檢測氣壓內(nèi)氣壓，運動傳感器用來鞋子的運動狀態(tài)；還包括處理器，處理器與氣壓傳感器和運動傳感器電連接；氣壓傳感器和運動傳感器通過無線網(wǎng)絡(luò)與移動終端電連接，移動終端上設(shè)有控制智能鞋的應(yīng)用程序，通過應(yīng)用程序設(shè)置參數(shù)控制氣囊的充氣和排氣來實現(xiàn)全自動穿鞋和脫鞋，同時，穿著的過程中，鞋面會跟隨使用者腳部大小變化而自動調(diào)整，還包括電源，電源對系統(tǒng)供電。

所述的充氣、排氣裝置、氣壓傳感器以及氣壓傳感器所安裝的PCB電路板位于設(shè)備艙內(nèi)，設(shè)備艙設(shè)在鞋面或者鞋底上。

設(shè)備艙內(nèi)的結(jié)構(gòu)是:殼體內(nèi)安裝有電磁泄壓閥、隔膜式氣泵和氣壓傳感器，電磁泄壓閥和隔膜式氣泵通過導(dǎo)氣裝置與氣囊相通，電磁泄壓閥和隔膜式氣泵通過導(dǎo)線連接氣壓傳感器所在的PCB電路板，PCB電路板總線連接電源。

氣囊式智能鞋分為左右兩只，且兩只鞋子呈鏡像布局。

處理器與移動終端通過藍牙通訊；左右兩只鞋子內(nèi)的處理器之間通過藍牙通訊。

穿、脫鞋和鞋面自適應(yīng)方法，

1)使用者可通過手持移動設(shè)備預(yù)設(shè)鞋子氣囊加壓的最高氣壓值。

2)自動穿鞋過程：

使用者將腳穿入鞋子，開始走路,人體正常邁步時左右腳分別落地，運動傳感器偵測到使用者腳步，運動傳感器向處理器發(fā)出信號，處理器接通氣泵電路，氣泵工作，氣囊加壓至預(yù)設(shè)最高氣壓值后停止，加壓后的氣囊將使用者的腳固定于鞋內(nèi)；

3)一鍵脫鞋過程：

使用者通過手持終端發(fā)出指令，處理器接收信號，處理器連通電磁泄壓閥電路，鞋面氣囊排氣，將使用者的腳釋放；

4)氣囊自動復(fù)位過程：

使用者在氣囊沒有排氣時強行將腳從鞋內(nèi)脫出，氣壓傳感器接收到氣囊內(nèi)短時間內(nèi)急劇降壓信號并發(fā)送給處理器，處理器接收信號并連通電磁泄壓閥電路，鞋面氣囊排氣；

5)鞋面自適應(yīng)過程：

當(dāng)使用者在穿著過程中，因生理原因產(chǎn)生腳部大小變化(如腳部充血發(fā)脹)，腳部大小變化引起氣囊內(nèi)壓力與預(yù)設(shè)氣壓值產(chǎn)生差值，該壓力差值被氣壓傳感器測得并發(fā)送給處理器，當(dāng)處理器得到氣壓差值小于預(yù)設(shè)氣壓值時連通氣泵電路給氣囊加壓至預(yù)設(shè)氣壓值后停止，當(dāng)處理器得到氣壓差值大于預(yù)設(shè)氣壓值時連通電磁泄壓閥電路給氣囊排氣至預(yù)設(shè)氣壓值時停止；

6)鞋面氣囊防誤操作過程：

氣囊為彈性材料制成，可向兩側(cè)膨脹，當(dāng)鞋沒有穿在實用者腳上時氣囊充氣，氣囊向兩側(cè)膨脹測得氣囊內(nèi)氣壓上升第一速度；當(dāng)鞋子穿在使用者腳上，腳面擠壓了氣囊一面，氣囊只能向一側(cè)膨脹，測得氣囊上升第二速度；以上兩個速度被提前寫入系統(tǒng)內(nèi)；當(dāng)進入自動穿鞋過程時，氣壓傳感器比對氣壓上升速度，其速度為速度接近于第二速度時，系統(tǒng)正常工作，氣囊內(nèi)氣壓上升至預(yù)設(shè)氣壓值時氣泵停止工作；當(dāng)使用者腳沒有穿在鞋內(nèi)時，如觸發(fā)氣泵加壓，因氣囊向兩側(cè)膨脹，氣壓傳感器得到氣壓上升速度為第一速度；此時處理器斷開氣泵電路并接通，電磁泄壓閥電路將氣囊內(nèi)空氣排出。

具有以下有益效果：氣囊主體通過氣壓傳感器和運動傳感器感知氣囊主體的運動狀態(tài)和氣壓值，通過比對MCU處理器內(nèi)部預(yù)設(shè)數(shù)值決定氣囊內(nèi)加壓或泄壓，實現(xiàn)氣囊自動化運作，也可以通過藍牙芯片鏈接移動設(shè)備，對處理器中的數(shù)值進行手動設(shè)置以滿足不同個體的需求。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2-1是本發(fā)明氣囊覆蓋覆蓋區(qū)域足骨上面示意圖；

圖2-2是本發(fā)明氣囊覆蓋覆蓋區(qū)域足骨下面示意圖；

圖3是圖1的設(shè)備艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的控制系統(tǒng)示意圖。

圖5-1是本發(fā)明氣囊與控制部分自適應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)一原理圖。

圖5-2是本發(fā)明氣囊與控制部分自適應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)二原理圖。

具體實施方式

在本發(fā)明第一實施例中，全自動氣囊式智能鞋，包括氣囊式鞋面，所述的氣囊式鞋面的結(jié)構(gòu)式：氣囊本體2包括至少兩氣囊塊，且氣囊塊之間相通，氣囊收縮時，對腳部的施壓位置為第一跖骨A腳背側(cè)和內(nèi)腳側(cè)、第二跖骨B第三跖骨C第四跖骨D腳背側(cè)、第五跖骨E腳背側(cè)和外腳側(cè)、內(nèi)側(cè)楔骨F和外側(cè)楔骨G氣囊與充氣、排氣裝置相連通，穿鞋時，充氣裝置向氣囊充氣，實現(xiàn)氣囊與腳面的貼合，脫鞋時，排氣裝置啟動，將氣囊內(nèi)氣體排出；鞋上設(shè)有運動傳感器和氣壓傳感器，氣壓傳感器與氣囊相通，氣壓傳感器用來檢測氣壓內(nèi)氣壓，運動傳感器用來鞋子的運動狀態(tài)；還包括處理器，處理器與氣壓傳感器和運動傳感器電連接；氣壓傳感器和運動傳感器通過無線網(wǎng)絡(luò)與移動終端電連接，移動終端上設(shè)有控制智能鞋的應(yīng)用程序，通過應(yīng)用程序設(shè)置參數(shù)控制氣囊的充氣和排氣來實現(xiàn)全自動穿鞋和脫鞋，同時，穿著的過程中，鞋面會跟隨使用者腳部大小變化而自動調(diào)整。

所述的充氣、排氣裝置、氣壓傳感器以及氣壓傳感器所安裝的PCB電路板位于設(shè)備艙內(nèi)，設(shè)備艙設(shè)在鞋面或者鞋底上。

帶氣囊本體2鞋身本體，連接在氣囊本體上的設(shè)備艙2，和置于帶氣囊主體1鞋身本體2內(nèi)部的運動傳感器和藍牙芯片，所述設(shè)備艙3內(nèi)部安裝隔膜式氣泵7，電磁泄壓閥6，氣壓傳感器8，帶有MCU處理器的PCB電路板，所述氣囊主體1通過氣壓傳感器8和運動傳感器感知氣囊主體1的運動狀態(tài)和氣壓值，通過比對MCU處理器內(nèi)部預(yù)設(shè)數(shù)值決定氣囊內(nèi)加壓或泄壓，實現(xiàn)氣囊自動化運作。電磁泄壓閥6與所述氣壓傳感器8由導(dǎo)線9連接，所述電磁泄壓閥6與所述隔膜式氣泵7由導(dǎo)氣裝置5連接，所述鞋身本體2與所述帶有MCU處理器的PCB電路板通過螺絲孔位10固定連接。所述運動傳感器指的是偵測所述鞋身本體運動狀態(tài)的設(shè)備。例如可以為陀螺儀或彈簧片。運動傳感器和藍牙芯片艙可以在鞋子本體的任何位置，如鞋面鞋底鞋墊鞋舌等，具體根據(jù)每次款式設(shè)計布局。

具體實施時，所述設(shè)備艙1可以為兩個分體式殼體4，分為腳背設(shè)備艙和運動傳感器和藍牙芯片艙兩個艙體，所述艙體之間用導(dǎo)線9連接。

具體實施時，所述設(shè)備艙1可為主機和子機，分別安置于左腳鞋子和右腳鞋子或者右腳鞋子和左邊腳鞋子。

通過引入氣囊式鞋面將傳統(tǒng)的鞋面固定方式對腳背部的壓力點由腳背轉(zhuǎn)移至腳背兩側(cè)避開腳背部動脈血管區(qū)域。氣囊的的壓力位置轉(zhuǎn)移到動脈兩側(cè)靜脈位置。本發(fā)明將原先集中在腳背中間的壓力區(qū)域通過氣囊各處壓力相等的原理平均分布到足部各個氣囊覆蓋的區(qū)域。徹底釋放了腳背中間動脈區(qū)域的壓力。

左腳鞋子含氣囊主體內(nèi)設(shè)有氣囊設(shè)備艙主機，右腳鞋子同樣設(shè)置。左腳鞋子含氣囊主體與右腳鞋子含氣囊主體通過藍牙通訊，外接移動設(shè)備通過藍牙設(shè)備與左邊鞋子含氣囊主體通訊。移動設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)器連接。可以通過移動設(shè)備應(yīng)用程序獲取左腳鞋子含氣囊主體、右腳鞋子含氣囊主體運動狀態(tài)。

全自動氣囊式鞋面系統(tǒng)信息的傳遞路徑：子機通過氣壓傳感器和運動傳感器收集本側(cè)的運動狀態(tài)數(shù)據(jù)和氣囊內(nèi)氣壓數(shù)據(jù)。運動傳感器數(shù)據(jù)通過藍牙發(fā)送給主機處理器做分析處理。子機的氣囊內(nèi)壓力數(shù)據(jù)留在本側(cè)處理器內(nèi)作為本側(cè)隔膜式氣泵電機和電磁泄壓閥啟動或關(guān)閉的信號依據(jù)。主機通過藍牙連接移動設(shè)備端APP和子機處理器。移動端APP可設(shè)置如隔膜式氣泵啟動信號規(guī)則和氣囊內(nèi)氣壓預(yù)設(shè)值等數(shù)據(jù)通過藍牙將以上數(shù)據(jù)傳輸并存儲在主機處理器中，主機氣囊內(nèi)氣壓預(yù)設(shè)值數(shù)據(jù)通過藍牙拷貝在子機處理器中。同時主機處理器可通過藍牙發(fā)送隔膜式氣泵電機是否啟動的信息到子機處理器，子機處理器執(zhí)行這些信息。移動設(shè)備端的APP可以利用移動設(shè)備端的屏幕和輸入功能在APP菜單界面上輸入如氣囊預(yù)設(shè)氣壓值和隔膜式氣泵啟動信號規(guī)則等信息，信息通過藍牙傳輸并儲存在主機處理器MCU的FLASH中備用。同時APP可以通過登錄戶賬號將這些數(shù)據(jù)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)備份到云端服務(wù)器中。每一次APP上設(shè)置數(shù)據(jù)的修改服務(wù)器端會自動備份并覆蓋之前的數(shù)據(jù)。當(dāng)使用者用一臺另一臺移動設(shè)備在APP上登錄自己賬號，服務(wù)器會通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)將使用者最后一次在服務(wù)器端儲存的數(shù)據(jù)同步在登錄的APP所在的移動設(shè)備端。移動設(shè)備端APP每次成功連接主機端藍牙時移動設(shè)備端的設(shè)置數(shù)據(jù)也會通過藍牙跟主機處理器同步一次。

氣囊系統(tǒng)的防誤操作系統(tǒng)：氣壓傳感器可根據(jù)氣囊內(nèi)部壓力變化數(shù)值來判定使用者是否將鞋子穿著在腳上或者沒有，以此控制隔膜式氣泵和電磁泄壓閥的開啟或關(guān)閉以實現(xiàn)全自動的鞋內(nèi)沒有腳氣囊不充氣并保持預(yù)設(shè)氣壓的目的?；驹砗土鞒倘缦拢涸恚簹饽覟閺椥圆牧现瞥桑瑲饽覂?nèi)腔在充氣時時可以向兩側(cè)膨脹。當(dāng)鞋面內(nèi)沒有足部時氣囊向兩側(cè)膨脹。此時測得氣囊內(nèi)氣壓上升速度V₁，作為參考值存入處理器。當(dāng)穿好鞋子，足部在鞋面內(nèi)部時氣囊內(nèi)側(cè)受腳面擠壓，空間變小此時充氣氣壓上升速度快于速度V₁標(biāo)記為速度V₂。當(dāng)處理器接收到啟動隔膜式氣泵電機信號時，隔膜式氣泵電機啟動給氣囊充氣，當(dāng)氣壓傳感器測得氣囊內(nèi)氣壓上升速度為或接近±10％為速度V₁時，處理器判定鞋內(nèi)沒有腳，此時處理器判定鞋內(nèi)沒有腳，給出信號停止充氣并啟動電磁泄壓閥借由氣囊本身的彈性材料產(chǎn)生的壓力將氣囊內(nèi)空氣排出后，電磁泄壓閥關(guān)閉。當(dāng)充氣工程中氣壓傳感器檢測到氣壓上升速度大于速度V₁的10％判定為鞋內(nèi)有腳，隔膜式氣泵工作將氣壓充氣至預(yù)設(shè)氣壓值停止。當(dāng)氣壓傳感器偵測到氣壓上升速度大于第二速度時，處理器判定氣囊內(nèi)有堵塞或故障，處理器給出信號，停止隔膜式氣泵工作，打開電磁泄壓閥排出空氣。

自動穿鞋過程：使用者將腳穿入鞋子，開始走路。人體正常邁步時左右腳是分別落地的，那么設(shè)定主機產(chǎn)生的有效運動信號為S₁子機產(chǎn)生的運動信號為S₂，并通過藍牙傳給主機設(shè)備艙處理器。系統(tǒng)默認當(dāng)主機接收并識別出交替產(chǎn)生1212或者2121，4步信號時主機啟動隔膜式氣泵給本側(cè)氣囊加壓，同時通過藍牙信號給子機處理器，子機處理器接收到主機發(fā)出的啟動信號后，啟動本側(cè)隔膜式氣泵電機給本側(cè)氣囊加壓。同時兩側(cè)氣壓傳感器啟動監(jiān)測氣囊內(nèi)氣壓，并實時傳輸數(shù)據(jù)通儲存在處理器中的數(shù)據(jù)進行比對，當(dāng)數(shù)據(jù)一致時即氣囊已被加壓到預(yù)設(shè)氣壓值(此處發(fā)生的為第2點內(nèi)容)。處理器發(fā)出停止加壓信號，隔膜式氣泵停止工作。穿鞋過程完成。根據(jù)第1點整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，啟動充氣的腳步信號可以在APP界面中修改，如需要走5步啟動隔膜式氣泵，那么主機處理器需要接收到12121或者21212這樣的信號才啟動隔膜式氣泵。以此類推。但為避免誤差可設(shè)置的最少步數(shù)為4步即1212或2121這樣的信號。

鞋面氣囊自適應(yīng)：當(dāng)完成上述第3點。氣囊內(nèi)壓力已經(jīng)到達預(yù)設(shè)氣壓值。氣壓傳感器實時監(jiān)測工作狀態(tài)(也可設(shè)置成定時監(jiān)測)處理器讀取氣壓傳感器偵測到的數(shù)值并和預(yù)設(shè)氣壓值進行比對。當(dāng)腳部發(fā)脹，腳背對氣囊的壓力增加，導(dǎo)致氣囊內(nèi)氣壓上升，此時處理器內(nèi)氣壓傳感器傳回的氣壓值大于預(yù)設(shè)氣壓值，處理器給電磁泄壓閥通電，電磁泄壓閥打開排出空氣，直至氣壓傳感器傳回的氣壓值和預(yù)設(shè)氣壓值一致時處理器給電磁泄壓閥斷電。同理可知，當(dāng)腳部收縮時，腳背對氣囊的壓力減小，導(dǎo)致氣囊內(nèi)壓力減小。此時處理器比對到的是氣壓傳感器傳回的氣壓值低于預(yù)設(shè)氣壓值則處理器給隔膜式氣泵電機通電，給氣囊加壓，直至處理器接收到氣壓傳感器回傳的氣壓值于預(yù)設(shè)氣壓值一致。處理器給隔膜式氣泵斷電。氣泵停止工作。在處理器給隔膜式氣泵通電時處理器內(nèi)部不只是對比氣壓傳感器傳回的氣壓值，而且會比對氣壓上升的速度即氣壓上升的速度是否大于第2點中的第一速度的±10％且小于第2點中的第二速度。此處將在第5點詳細說明。以上闡述了整個鞋面自適應(yīng)的全部工作內(nèi)容和處理器等各部件的工作原理和邏輯。氣囊內(nèi)的氣壓變化不止是在使用者腳部的發(fā)脹或收縮時會出現(xiàn)，也會因為熱脹冷縮的原理環(huán)境溫度的改變從而引起氣囊內(nèi)部氣壓的變化。因整邏輯建立在處理器內(nèi)部對氣壓傳感器傳回的氣囊內(nèi)部氣壓值和預(yù)設(shè)值的比對從而產(chǎn)生動作。所以只要第3點步驟完成系統(tǒng)就進入此步驟即自適應(yīng)工作狀態(tài)。

脫鞋自動排氣：本設(shè)計借由材料和特殊的結(jié)構(gòu)，可以以特定的角度在氣囊不排氣的情況下將腳從鞋子里脫出。當(dāng)腳從鞋子內(nèi)脫出時氣囊截面變化剛好和第2點中相反。氣囊鞋面內(nèi)側(cè)腳背的壓力消失氣囊向兩側(cè)擴張，因氣囊內(nèi)部體積變化導(dǎo)致氣囊內(nèi)部壓力變小。此時系統(tǒng)正在第4點邏輯下運行，處理器收到氣壓傳感器監(jiān)測到的氣囊內(nèi)氣壓小于預(yù)設(shè)氣壓值，處理器啟動隔膜式氣泵給氣囊充氣。因第4點中提到隔膜式氣泵電機啟動給氣囊充氣的同時，氣壓傳感器同時還會監(jiān)測氣囊內(nèi)氣壓上升速度。因此時腳已經(jīng)從鞋面脫出，氣囊鞋面內(nèi)側(cè)沒有物體阻礙故氣囊形狀恢復(fù)到第2點第一張圖的形狀，故氣壓傳感器得到的氣壓上升速度為速度1。根據(jù)第2點中提到的處理器邏輯，處理器將給隔膜式氣泵斷電，啟動電磁泄壓閥，通過氣囊彈性材料的張力將氣囊內(nèi)空氣排出。系統(tǒng)回到起始狀態(tài)等待第2點中的狀態(tài)被觸發(fā)，進入新的一次循環(huán)。此處也可根據(jù)鞋子的設(shè)計和空間允許的情況在處理器附近設(shè)置按鍵式開關(guān)，單獨控制電磁泄壓閥。當(dāng)按鍵開關(guān)被按動時處理器得到信號系統(tǒng)復(fù)位至第2點狀態(tài)。同時按鍵開關(guān)給電磁泄壓閥通電電磁泄壓閥開啟，借由氣囊材料的彈性張力將空氣從氣囊內(nèi)排出。按鍵開關(guān)可作為系統(tǒng)出現(xiàn)故障時的備用方案選擇性安裝。按鍵開關(guān)可以在鞋的任何位置如鞋底，鞋舌，鞋面等，根據(jù)實際設(shè)計美觀要求安裝并由導(dǎo)線和處理器以及電磁泄壓閥連接。

系統(tǒng)供電：本系統(tǒng)由任何電池供電，包括可充電和不可充電電池。電池根據(jù)設(shè)計的需要安裝在鞋子本體的任何區(qū)域。通過導(dǎo)線和設(shè)備艙內(nèi)部電子器件相連。

本發(fā)明通過以上實施例的設(shè)計，可以做到氣囊主體通過氣壓傳感器和運動傳感器感知氣囊主體的運動狀態(tài)和氣壓值，通過比對MCU處理器內(nèi)部預(yù)設(shè)數(shù)值決定氣囊內(nèi)加壓或泄壓，實現(xiàn)氣囊自動化運作，也可以通過藍牙芯片鏈接移動設(shè)備，對處理器中的數(shù)值進行手動設(shè)置以滿足不同個體的需求。