基于全足压力信息获取的智能鞋的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及智能鞋领域，具体是一种基于全足压力信息获取的智能鞋结构及其独特的压力阵列传感器设计。
【背景技术】
[0002]基于压力传感器的智能鞋等穿戴设备也常有所见，如采用加速度传感器、陀螺仪、温湿度传感器、定位传感器、压力传感器实现人体运动信息的测量。如阿迪达斯国际经营管理有限公司的CN1839 724A，该实用新型涉及一种供负重训练或健身应用的运动鞋，该运动鞋的鞋底部件具有凹部用于可拆卸的方式容纳电子装置，容纳电子计步器、加速计或速度传感器的罩壳，其中罩壳具有与鞋底中凹部形状相对应的形状。该实用新型不仅能以可拆卸的方式把传感器组装在鞋底内和鞋底做成一体，而且也能把全部电子装置，如计步器、加速计或速度传感器、MP3播放器或其它任何适用的电子装置组装在鞋底内和鞋底做成一体。新平衡运动鞋公司；CN103442607A本实用新型涉及用于监视使用者的一个或多个运动表现特征的装置和方法，一种示例设备包括:感测单元，适于可附连到使用者的鞋上，感测单元包括:第一传感器，适于在使用者运动时监视使用者的脚的移动，第一传感器包括陀螺传感器;处理器件，用于基于来自第一传感器的输出来确定使用者的第一表现特征，第一表现特征包括使用者的脚在撞击地面时的脚撞击位置；以及传送器件，用于将表示表现特征的数据包传送到远程接收器。CN203279897U公开了一种多功能智能鞋，包括鞋子本体、嵌入在鞋子本体内的发电组件及智能感应组件;发电组件包括一对气体/液体囊、一对导流管、叶轮、电池及微型发电机，一对气体/液体囊分别通过一对导流管连接在叶轮的两侧，一对气体/液体囊与一对导流管的连接处设有单向阀，叶轮的转轴与微型发电机的齿轮连接，电池与微型发电机连接，一对气体/液体囊分别位于前足及后足处，叶轮位于足弓处；智能感应组件包括四个压力感应器及集成电路板，四个压力感应器分别与集成电路板连接，四个压力感应器分布于足底。CN103142236A实用新型提供了一种测定行走步态的智能鞋垫及方法，该智能鞋垫包括鞋垫体、布置在鞋垫体上的压力传感器、控制中心、信号传输模块和分析模块，控制中心通过模拟开关与压力传感器的一端依次相连，压力传感器的另一端则与控制中心直接相连，控制中心和分析模块通过信号传输模块进行信息交互。CN104778647A实用新型公开了一种基于智能鞋实现运动健康管理和运动习惯分析的系统，该系统包括:智能鞋、用户终端与云端服务器;其中，所述智能鞋，用于采集用户的压力数据并传输至用户终端;所述用户终端，用于对压力数据进行分析来判定用户当前的运动状态，根据判定结果统计用户的运动情况，并传输至云端服务器;所述云端服务器，用于记录该用户的运动情况，并分析该用户的运动习惯，以及向该用户推荐运动习惯与其相似的其他用户。CN104434128A公开了一种基于足底压力分布信息的左右脚动态识别方法，CN104473650A公开了一种基于柔性力敏传感器的运动能耗监测鞋及其监测方法，通过采集足底压力分布信息获取用户的步频、步速等运动参数信息，结合性别、身高、下肢长度等人体属性参数，利用多元线性回归分析方法建立运动能耗模型，实现运动能耗的实时监测。运动能耗监测鞋包括安装有柔性力敏传感鞋垫的运动鞋和腕表。CN203914881U公开了一种智能鞋，包括鞋底和鞋帮，还包括用于采集鞋内的温度信号的微型温度传感器；用于采集鞋内的湿度信号的微型湿度传感器;用于采集运动时鞋底的压力信号的微型压力传感器；用于采集运动时鞋底的三维加速度信号的微型三维加速度传感器;用于接收所述温度信号、湿度信号、压力信号和三维加速度信号并发送出去的发射器;和用于向微型温度传感器、微型湿度传感器、微型压力传感器、微型三维加速度传感器和发射器供电的电源。CN204048279U公开了一种多功能智能鞋垫，包括:下鞋垫面(I)、上鞋垫面(2)、前脚掌第一跖骨压力传感器(3)、前脚掌第五跖骨压力传感器(4)、后脚掌压力传感器(8)，集成三轴加速传感器、三轴陀螺仪、温湿度传感器、信息处理模块、无线通信模块的PCB电路板(5)、可充电电源(6);前脚掌第一跖骨压力传感器(3)、前脚掌第五跖骨压力传感器(4)、后脚掌压力传感器(8)、PCB电路板(5)和可充电电源(6)嵌于由上下鞋垫面组成的鞋垫体之中。CN103799618A实用新型公开了一种智能鞋垫，包括与足底相接触的表层和与鞋内底相抵的底层，所述表层和底层之间设置电路板，所述电路板上设置有微处理器和受控于微处理器的蓝牙模块，所述表层下方还分布设置有至少三个电性连接微处理器的压力感应器，所述蓝牙模块与智能手机或平板电脑无线通信。CN104146712A实用新型提供一种穿戴式足底压力检测设备，包括鞋垫，其特征在于:该设备包括压力传感模块，中央处理控制模块，无线通讯模块，上位机，陀螺仪，加速度计和信号提示模块。耐克公司、亚瑟斯公司也在部分产品中采用4 一 12独立的压力传感器用于智能鞋的开发。
[0003]上述智能鞋的设计大部分专利权利要求主要侧重于整体设备的结构、电路、数据方法实现，测试对象把穿戴智能鞋或鞋垫的人视作一个多刚体模型，仅仅需要一个压力值的触发和判断方法实现。没有对足部的细化特征进行量化，对智能鞋所需的采用单个或多个压力传感器的数据采集实现而已，压力传感器结构设计也没有具体描述。
[0004]也有一些专利涉及了压力分布传感器而非单独压力传感器组合的描述，主要描述了压力分布传感器的电路采集及其数据实现。CN103720115A实用新型公开了一种智能鞋，包括鞋底和鞋面，所述的鞋底内设有将压力转换为电信号输出的压力传感器和控制单元，所述的控制单元包括无线通信模块和控制模块，所述的无线通信模块与控制模块数据连接;控制模块与压力传感器数据连接。CN101524196A实用新型公布了一种基于压力传感器的数字鞋，其特征在于包括信号转换电路、微处理器、射频发射芯片、射频接收芯片、射频阅读器、数据采集卡、终端处理器和设置于鞋底表面的众多压力传感器，其中压力传感器的输出端依次串接信号转换电路、微处理器、射频发射芯片，射频接收芯片的输出端依次串接射频阅读器、数据采集卡、终端处理器，射频发射芯片与射频接收芯片无线连接。CN101116561A本实用新型涉及基于柔性阵列压力传感器的数字跑鞋，其中电子器件为带有压力传感器的鞋垫和与其电连接的接口，鞋垫的前端、前掌两侧和后端处分别置有一只以上的压力传感器，压力传感器与接口电连接，用于将来自脚底的不同部位处的压力转换成电信号;信息采集传输部件包含左信息采集部件、右信息采集部件和信息中转部件，用于收集来自左、右跑鞋中电子器件的压力电信号，并对其进行中转发送;手持终端部件用于对来自信息采集传输部件的信号进行处理，以获得柔性阵列压力传感器的数字跑鞋于使用中的动态的步伐特征，该方法分无线实时监测实时分析或有线实时监测离线分析两种情况。CN104161529A实用新型公开一种足底压力分布检测系统，包括:检测层，被构造为检测足底压力信号，并将检测到的足底压力信号转换成电信号;处理发送模块，被构造为接收所述检测层转换成的电信号，对接收到的电信号进行处理，且将经处理后的电信号发送到外界的接收设备。
[0005]少数专利则强调了不同材料和结构的压力分布传感器的实现。CN103900741A公开了一种可穿戴式智能测定系统，包括压电传感器和数据处理模块，所述压电传感器的输出端与所述数据处理模块的输入端连接，所述压电传感器采用压电驻极体薄膜材料制备而成。CN104207409A实用新型公开了一种压力自感知、自发电的智能鞋垫，它由上、下鞋垫体、鞋垫夹层、电热片、压电叠堆、蓝牙模块、功能选择开关、处理及控制模块、蓄电池、min1-USB接口等部分组成，可通过蓝牙与智能手机上的应用软件通信;本实用新型使用了压电叠堆，可不用外接传感器就可测量脚部的压力和计算行走时的步数，以监测用户的活动水平、行走健康等问题。CN102564657A实用新型涉及一种基于石墨烯的阵列式柔性压力分布传感器，其包括柔性衬底，所述柔性衬底上设有石墨烯薄膜阵列，所述石墨烯薄膜阵列内包括至少一个石墨烯导电体，所述石墨烯导电体与柔性衬底上的行电极及列电极电连接。CN104535229A实用新型涉及一种基于压阻压电柔性传感器复合的压力检测装置和方法，利用压阻传感器组检测压力分布情况，经过数据采集与处理模块后变为数字信号，通过无线通讯模块发送给压力计算模块，并在显示模块进行实时显示。利用压电信号判断是否处于压力变化状态，切换单片机的睡眠和激活状态;在长时间睡眠状态下，对压阻传感器零点进行校正;在激活状态下，进行压力传感信号频率动态追踪，当处于高频响应时，利用压电传感器信号对压阻传感器的信号进行修正，改善