基于全足壓力信息獲取的智能鞋的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及智能鞋領(lǐng)域，具體是一種基于全足壓力信息獲取的智能鞋結(jié)構(gòu)及其獨(dú)特的壓力陣列傳感器設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]基于壓力傳感器的智能鞋等穿戴設(shè)備也常有所見，如采用加速度傳感器、陀螺儀、溫濕度傳感器、定位傳感器、壓力傳感器實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)動(dòng)信息的測量。如阿迪達(dá)斯國際經(jīng)營管理有限公司的CN1839 724A，該實(shí)用新型涉及一種供負(fù)重訓(xùn)練或健身應(yīng)用的運(yùn)動(dòng)鞋，該運(yùn)動(dòng)鞋的鞋底部件具有凹部用于可拆卸的方式容納電子裝置，容納電子計(jì)步器、加速計(jì)或速度傳感器的罩殼，其中罩殼具有與鞋底中凹部形狀相對應(yīng)的形狀。該實(shí)用新型不僅能以可拆卸的方式把傳感器組裝在鞋底內(nèi)和鞋底做成一體，而且也能把全部電子裝置，如計(jì)步器、加速計(jì)或速度傳感器、MP3播放器或其它任何適用的電子裝置組裝在鞋底內(nèi)和鞋底做成一體。新平衡運(yùn)動(dòng)鞋公司；CN103442607A本實(shí)用新型涉及用于監(jiān)視使用者的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)特征的裝置和方法，一種示例設(shè)備包括:感測單元，適于可附連到使用者的鞋上，感測單元包括:第一傳感器，適于在使用者運(yùn)動(dòng)時(shí)監(jiān)視使用者的腳的移動(dòng)，第一傳感器包括陀螺傳感器;處理器件，用于基于來自第一傳感器的輸出來確定使用者的第一表現(xiàn)特征，第一表現(xiàn)特征包括使用者的腳在撞擊地面時(shí)的腳撞擊位置；以及傳送器件，用于將表示表現(xiàn)特征的數(shù)據(jù)包傳送到遠(yuǎn)程接收器。CN203279897U公開了一種多功能智能鞋，包括鞋子本體、嵌入在鞋子本體內(nèi)的發(fā)電組件及智能感應(yīng)組件;發(fā)電組件包括一對氣體/液體囊、一對導(dǎo)流管、葉輪、電池及微型發(fā)電機(jī)，一對氣體/液體囊分別通過一對導(dǎo)流管連接在葉輪的兩側(cè)，一對氣體/液體囊與一對導(dǎo)流管的連接處設(shè)有單向閥，葉輪的轉(zhuǎn)軸與微型發(fā)電機(jī)的齒輪連接，電池與微型發(fā)電機(jī)連接，一對氣體/液體囊分別位于前足及后足處，葉輪位于足弓處；智能感應(yīng)組件包括四個(gè)壓力感應(yīng)器及集成電路板，四個(gè)壓力感應(yīng)器分別與集成電路板連接，四個(gè)壓力感應(yīng)器分布于足底。CN103142236A實(shí)用新型提供了一種測定行走步態(tài)的智能鞋墊及方法，該智能鞋墊包括鞋墊體、布置在鞋墊體上的壓力傳感器、控制中心、信號傳輸模塊和分析模塊，控制中心通過模擬開關(guān)與壓力傳感器的一端依次相連，壓力傳感器的另一端則與控制中心直接相連，控制中心和分析模塊通過信號傳輸模塊進(jìn)行信息交互。CN104778647A實(shí)用新型公開了一種基于智能鞋實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)健康管理和運(yùn)動(dòng)習(xí)慣分析的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:智能鞋、用戶終端與云端服務(wù)器;其中，所述智能鞋，用于采集用戶的壓力數(shù)據(jù)并傳輸至用戶終端;所述用戶終端，用于對壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來判定用戶當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)判定結(jié)果統(tǒng)計(jì)用戶的運(yùn)動(dòng)情況，并傳輸至云端服務(wù)器;所述云端服務(wù)器，用于記錄該用戶的運(yùn)動(dòng)情況，并分析該用戶的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣，以及向該用戶推薦運(yùn)動(dòng)習(xí)慣與其相似的其他用戶。CN104434128A公開了一種基于足底壓力分布信息的左右腳動(dòng)態(tài)識別方法，CN104473650A公開了一種基于柔性力敏傳感器的運(yùn)動(dòng)能耗監(jiān)測鞋及其監(jiān)測方法，通過采集足底壓力分布信息獲取用戶的步頻、步速等運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息，結(jié)合性別、身高、下肢長度等人體屬性參數(shù)，利用多元線性回歸分析方法建立運(yùn)動(dòng)能耗模型，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)能耗的實(shí)時(shí)監(jiān)測。運(yùn)動(dòng)能耗監(jiān)測鞋包括安裝有柔性力敏傳感鞋墊的運(yùn)動(dòng)鞋和腕表。CN203914881U公開了一種智能鞋，包括鞋底和鞋幫，還包括用于采集鞋內(nèi)的溫度信號的微型溫度傳感器；用于采集鞋內(nèi)的濕度信號的微型濕度傳感器;用于采集運(yùn)動(dòng)時(shí)鞋底的壓力信號的微型壓力傳感器；用于采集運(yùn)動(dòng)時(shí)鞋底的三維加速度信號的微型三維加速度傳感器;用于接收所述溫度信號、濕度信號、壓力信號和三維加速度信號并發(fā)送出去的發(fā)射器;和用于向微型溫度傳感器、微型濕度傳感器、微型壓力傳感器、微型三維加速度傳感器和發(fā)射器供電的電源。CN204048279U公開了一種多功能智能鞋墊，包括:下鞋墊面(I)、上鞋墊面(2)、前腳掌第一跖骨壓力傳感器(3)、前腳掌第五跖骨壓力傳感器(4)、后腳掌壓力傳感器(8)，集成三軸加速傳感器、三軸陀螺儀、溫濕度傳感器、信息處理模塊、無線通信模塊的PCB電路板(5)、可充電電源(6);前腳掌第一跖骨壓力傳感器(3)、前腳掌第五跖骨壓力傳感器(4)、后腳掌壓力傳感器(8)、PCB電路板(5)和可充電電源(6)嵌于由上下鞋墊面組成的鞋墊體之中。CN103799618A實(shí)用新型公開了一種智能鞋墊，包括與足底相接觸的表層和與鞋內(nèi)底相抵的底層，所述表層和底層之間設(shè)置電路板，所述電路板上設(shè)置有微處理器和受控于微處理器的藍(lán)牙模塊，所述表層下方還分布設(shè)置有至少三個(gè)電性連接微處理器的壓力感應(yīng)器，所述藍(lán)牙模塊與智能手機(jī)或平板電腦無線通信。CN104146712A實(shí)用新型提供一種穿戴式足底壓力檢測設(shè)備，包括鞋墊，其特征在于:該設(shè)備包括壓力傳感模塊，中央處理控制模塊，無線通訊模塊，上位機(jī)，陀螺儀，加速度計(jì)和信號提示模塊。耐克公司、亞瑟斯公司也在部分產(chǎn)品中采用4 一 12獨(dú)立的壓力傳感器用于智能鞋的開發(fā)。
[0003]上述智能鞋的設(shè)計(jì)大部分專利權(quán)利要求主要側(cè)重于整體設(shè)備的結(jié)構(gòu)、電路、數(shù)據(jù)方法實(shí)現(xiàn)，測試對象把穿戴智能鞋或鞋墊的人視作一個(gè)多剛體模型，僅僅需要一個(gè)壓力值的觸發(fā)和判斷方法實(shí)現(xiàn)。沒有對足部的細(xì)化特征進(jìn)行量化，對智能鞋所需的采用單個(gè)或多個(gè)壓力傳感器的數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)而已，壓力傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也沒有具體描述。
[0004]也有一些專利涉及了壓力分布傳感器而非單獨(dú)壓力傳感器組合的描述，主要描述了壓力分布傳感器的電路采集及其數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)。CN103720115A實(shí)用新型公開了一種智能鞋，包括鞋底和鞋面，所述的鞋底內(nèi)設(shè)有將壓力轉(zhuǎn)換為電信號輸出的壓力傳感器和控制單元，所述的控制單元包括無線通信模塊和控制模塊，所述的無線通信模塊與控制模塊數(shù)據(jù)連接;控制模塊與壓力傳感器數(shù)據(jù)連接。CN101524196A實(shí)用新型公布了一種基于壓力傳感器的數(shù)字鞋，其特征在于包括信號轉(zhuǎn)換電路、微處理器、射頻發(fā)射芯片、射頻接收芯片、射頻閱讀器、數(shù)據(jù)采集卡、終端處理器和設(shè)置于鞋底表面的眾多壓力傳感器，其中壓力傳感器的輸出端依次串接信號轉(zhuǎn)換電路、微處理器、射頻發(fā)射芯片，射頻接收芯片的輸出端依次串接射頻閱讀器、數(shù)據(jù)采集卡、終端處理器，射頻發(fā)射芯片與射頻接收芯片無線連接。CN101116561A本實(shí)用新型涉及基于柔性陣列壓力傳感器的數(shù)字跑鞋，其中電子器件為帶有壓力傳感器的鞋墊和與其電連接的接口，鞋墊的前端、前掌兩側(cè)和后端處分別置有一只以上的壓力傳感器，壓力傳感器與接口電連接，用于將來自腳底的不同部位處的壓力轉(zhuǎn)換成電信號;信息采集傳輸部件包含左信息采集部件、右信息采集部件和信息中轉(zhuǎn)部件，用于收集來自左、右跑鞋中電子器件的壓力電信號，并對其進(jìn)行中轉(zhuǎn)發(fā)送;手持終端部件用于對來自信息采集傳輸部件的信號進(jìn)行處理，以獲得柔性陣列壓力傳感器的數(shù)字跑鞋于使用中的動(dòng)態(tài)的步伐特征，該方法分無線實(shí)時(shí)監(jiān)測實(shí)時(shí)分析或有線實(shí)時(shí)監(jiān)測離線分析兩種情況。CN104161529A實(shí)用新型公開一種足底壓力分布檢測系統(tǒng)，包括:檢測層，被構(gòu)造為檢測足底壓力信號，并將檢測到的足底壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號;處理發(fā)送模塊，被構(gòu)造為接收所述檢測層轉(zhuǎn)換成的電信號，對接收到的電信號進(jìn)行處理，且將經(jīng)處理后的電信號發(fā)送到外界的接收設(shè)備。
[0005]少數(shù)專利則強(qiáng)調(diào)了不同材料和結(jié)構(gòu)的壓力分布傳感器的實(shí)現(xiàn)。CN103900741A公開了一種可穿戴式智能測定系統(tǒng)，包括壓電傳感器和數(shù)據(jù)處理模塊，所述壓電傳感器的輸出端與所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端連接，所述壓電傳感器采用壓電駐極體薄膜材料制備而成。CN104207409A實(shí)用新型公開了一種壓力自感知、自發(fā)電的智能鞋墊，它由上、下鞋墊體、鞋墊夾層、電熱片、壓電疊堆、藍(lán)牙模塊、功能選擇開關(guān)、處理及控制模塊、蓄電池、min1-USB接口等部分組成，可通過藍(lán)牙與智能手機(jī)上的應(yīng)用軟件通信;本實(shí)用新型使用了壓電疊堆，可不用外接傳感器就可測量腳部的壓力和計(jì)算行走時(shí)的步數(shù)，以監(jiān)測用戶的活動(dòng)水平、行走健康等問題。CN102564657A實(shí)用新型涉及一種基于石墨烯的陣列式柔性壓力分布傳感器，其包括柔性襯底，所述柔性襯底上設(shè)有石墨烯薄膜陣列，所述石墨烯薄膜陣列內(nèi)包括至少一個(gè)石墨烯導(dǎo)電體，所述石墨烯導(dǎo)電體與柔性襯底上的行電極及列電極電連接。CN104535229A實(shí)用新型涉及一種基于壓阻壓電柔性傳感器復(fù)合的壓力檢測裝置和方法，利用壓阻傳感器組檢測壓力分布情況，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集與處理模塊后變?yōu)閿?shù)字信號，通過無線通訊模塊發(fā)送給壓力計(jì)算模塊，并在顯示模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。利用壓電信號判斷是否處于壓力變化狀態(tài)，切換單片機(jī)的睡眠和激活狀態(tài);在長時(shí)間睡眠狀態(tài)下，對壓阻傳感器零點(diǎn)進(jìn)行校正;在激活狀態(tài)下，進(jìn)行壓力傳感信號頻率動(dòng)態(tài)追蹤，當(dāng)處于高頻響應(yīng)時(shí)，利用壓電傳感器信號對壓阻傳感器的信號進(jìn)行修正，改善