一种智能鞋和控制鞋带收放的方法与流程

本专利申请涉及智能可穿戴设备领域，特别涉及一种智能的鞋带控制技术和方法。

背景技术：

鞋子已经成为人们日常生活的必要装备之一，无论是爬山、散步、跑步等各种运动，都离不开一双合脚的、满足各种不同功能的鞋子。随着各种电子产品的大规模普及，以及微型化研究的快速发展，让电子产品置入普通鞋子或鞋类物成为可行的方案。通过鞋子的电子化和智能化，可以为鞋子提供许多实用的功能，为用户提供新体验。在现有技术中，智能鞋能提供诸如计步、健康监测等功能，但当用户在不同运动状态的过程中，对鞋子的舒适度要求不同，现有技术中的鞋子存在功能单一，不能满足用户舒适度需求的技术问题。

鞋类物品通常包括两个主要元件：鞋面和鞋底结构。鞋面常常由多种材料元件(如，织物、聚合物片层、泡沫层、皮革、合成皮革)形成，该多种材料元件被缝合或黏附地结合在一起，以在鞋类的内部上形成用于舒适且牢固地容纳足部的空腔。更特别地，鞋面形成在足部的脚背和脚趾区域上方、沿着足部的外侧面和内侧面、且围绕足部的鞋跟区域延伸的结构。鞋面还可包含鞋带系统，以调节鞋类的适配性，以及允许足部进入鞋面内的空腔和从鞋面内的空腔移开足部。

在一些情况下，鞋带系统可以包括动力化张紧系统。动力化张紧系统的部件可以包括例如动力化收紧设备、控制单元以及电池。这些部件中的每一个可以在各种地方并入至鞋类物品中。在一些情况下，这些部件中的一个或多个可以被隐藏，例如，隐藏在鞋底结构内。然而，在一些情况下，在鞋底结构中空间可能被限制。此外，在鞋类的寿命期间，替换这些部件中的一个或多个可能是期望的。

中国专利申请号为cn201510923707.4，该发明公开了一种信息处理方法及智能鞋，所述信息处理方法包括：通过所述智能鞋的鞋舌上设置的至少一个第一传感装置检测获得用户足部对所述鞋舌的至少一个第一压力值，其中，所述智能鞋的鞋底、鞋面和鞋舌共同构成足部容置空间；基于所述至少一个第一压力值，调节所述智能鞋的鞋带，以调整所述智能鞋的鞋底、鞋面和鞋舌相对用户足部的松紧程度。本发明提供的上述方法，解决现有技术中的鞋子存在功能单一，不能满足用户舒适度需求的技术问题。

中国专利申请号为cn201610517453.0，该发明涉及一种智能鞋带，包括：鞋带本体；以及鞋带扣，其以可分离或不可分离的方式连接到鞋带本体；其中鞋带扣包括：壳体；以及电子部分，其中所述电子部分位于所述壳体内；其中所述电子部分进一步包括：处理器；运动传感器，其连接到处理器；以及无线收发器，其连接到处理器。

现在智能鞋，鞋带松紧可控，但还需要穿戴者的人为介入才能(远程)调整鞋子的松紧舒适度，鞋子自身没有“感觉”，智能化程度不够高。

技术实现要素：

本技术方案是利用一种自动识别人体运动场景的实现鞋带自动松紧的，从而实现人体穿鞋舒适系统的设计。系统涉及压力传感器、拉力传感器、步进电机、智能微处理器、陀螺仪和加速度计等传感器和控制执行器件。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种控制智能鞋的鞋带收放的方法，所述方法步骤包括：

s100：设定所述鞋带松紧的四个等级：松一级、标准级、紧一级和紧二级；

s200：根据所述智能鞋的状态，智能鞋带收放装置执行对应等级的操作。

进一步，所述的智能鞋的鞋带收放的方法，所述s200步骤后包括如下步骤：

s210：根据所述智能鞋的第一状态，智能鞋带收放装置执行松一级操作；

s220：根据所述智能鞋的第二状态，智能鞋带收放装置执行标准级操作；

s230：根据所述智能鞋的第三状态，智能鞋带收放装置执行紧一级操作；

s240：根据所述智能鞋的第四状态，智能鞋带收放装置执行紧二级操作。

进一步，所述的智能鞋的鞋带收放的方法，所述第一状态为安静坐姿，其中，加速度传感器感应的加速度为0至0.1m/s²、陀螺仪感应的角速度小于30°/s、压力传感器感应的压力小于所述智能鞋的使用者的体重。

进一步，所述的智能鞋的鞋带收放的方法，所述第二状态为安静立姿，其中，加速度传感器感应的加速度为0至0.1m/s²、陀螺仪感应的角速度小于30°/s、压力传感器感应的压力峰值大于等于所述智能鞋的使用者的体重。

进一步，所述的智能鞋的鞋带收放的方法，所述第三状态为步行运动，其中，压力传感器感应的压力峰值大于等于所述智能鞋的使用者的体重，并且所述压力传感器、加速度传感器、陀螺仪感应数据周期性变化的频率较强，所述加速度传感器、陀螺仪感应数据信号较强。

进一步，所述的智能鞋的鞋带收放的方法，所述第四状态为跑步运动，其中，压力传感器感应的压力峰值大于等于所述智能鞋的使用者的体重，并且所述压力传感器、加速度传感器、陀螺仪感应数据周期性变化的频率最强，所述加速度传感器、陀螺仪感应数据信号最强。

进一步，所述的智能鞋的鞋带收放的方法，所述标准级根据使用者初次使用所述智能鞋时的松紧舒适程度进行设定。

本发明公开了一种自动松紧鞋带的鞋子：

一种智能鞋，所述智能鞋包括鞋本体、鞋带、鞋子状态传感器和智能鞋带收放装置，

所述智能鞋带收放装置，用于根据所述鞋子状态传感器反馈的所述鞋本体的状态收紧或者放松所述鞋带。

进一步，所述的智能鞋，所述鞋子状态传感器包括压力传感器、加速度计和陀螺仪，

所述压力传感器，用于感应所述鞋本体承受的压力；

所述加速度计，用于感应所述鞋本体的线性加速度；

所述陀螺仪，用于感应所述鞋本体的角速度。

进一步，所述的智能鞋，所述智能鞋带收放装置包括控制模块、拉力传感器和鞋带收放模块，

所述控制模块，用于根据所述鞋子状态传感器反馈的所述鞋本体的状态发出收紧或者放松所述鞋带的指令；

所述鞋带收放模块，用于执行收紧或者放松所述鞋带的指令；

所述拉力传感器，用于感应所述鞋带的松紧程度。

本发明至少具有以下有益效果之一：

1.本发明克服了原先的鞋子的鞋带只能通过人工调整松紧，而不能根据使用者的状态自动调节松紧的技术问题。

2.本发明赋予的智能鞋，可以通过感应使用者的不同状态，操作鞋带，给到不同的松紧程度。

3.本发明赋予的智能鞋不但能为使用者提供对应紧张度的步行或者跑步的鞋带松紧度，而且能在使用者安静坐姿状态下，宽松脚部环境，促进血液循环。

4、本发明的智能鞋，智能化程度高、可靠性强、应用范围广，更可减少人工干预，也能提高舒适度，提升用户体验。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明第一实施例流程示意图；

图2为本发明第一实施例智能鞋结构示意图；

图3为本发明第一实施例鞋子状态传感器模块构成示意图；

图4为本发明第一实施例智能鞋带收放装置模块构成示意图。

附图标记说明

智能鞋——1000、鞋本体——100、鞋带——110、鞋子状态传感器——200、压力传感器——210、加速度计——220、陀螺仪——230、智能鞋带收放装置——300、控制模块——310、拉力传感器——320、鞋带收放模块——330。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下说明和附图对于本发明是示例性的，并且不应被理解为限制本发明。以下说明描述了众多具体细节以方便对本发明理解。然而，在某些实例中，熟知的或常规的细节并未说明，以满足说明书简洁的要求。

在本申请一个典型的计算硬件配置中，客户端/终端、网络设备和可信方均包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。

本发明中的客户端、移动终端或网络设备包括处理器，含单核处理器或多核处理器。处理器也可称为一个或多个微处理器、中央处理单元(cpu)等等。更具体地，处理器可为复杂的指令集计算(cisc)微处理器、精简指令集计算(risc)微处理器、超长指令字(vliw)微处理器、实现其他指令集的处理器，或实现指令集组合的处理器。处理器还可为一个或多个专用处理器，诸如专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、数字信号处理器(dsp)、网络处理器、图形处理器、网络处理器、通信处理器、密码处理器、协处理器、嵌入式处理器、或能够处理指令的任何其他类型的逻辑部件。处理器用于执行本发明所讨论的操作和步骤的指令。

本发明中的客户端、移动终端或网络设备包括存储器，用于存储大数据，可包括一个或多个易失性存储设备，如随机存取存储器(ram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、静态ram(sram)或其他类型的存储设备。存储器可存储包括由处理器或任何其他设备执行的指令序列的信息。例如，多种操作系统、设备驱动程序、固件(例如，输入输出基本系统或bios)和/或应用程序的可执行代码和/或数据可被加载在存储器中并且由处理器执行。

本发明中的客户端、移动终端或网络设备的操作系统可为任何类型的操作系统，例如微软公司的windows、windowsphone，苹果公司ios，谷歌公司的android，以及linux、unix操作系统或其他实时或嵌入式操作系统诸如vxworks等。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下说明和附图对于本发明是示例性的，并且不应被理解为限制本发明。以下说明描述了众多具体细节以方便对本发明理解。然而，在某些实例中，熟知的或常规的细节并未说明，以满足说明书简洁的要求。本发明的设备/系统及方法参见下述实施例：

第一实施例

如图1为本发明第一实施例流程示意图所示：

一种控制智能鞋的鞋带收放的方法，所述方法步骤包括：

s100：设定所述鞋带松紧的四个等级：松一级、标准级、紧一级和紧二级；

s200：根据所述智能鞋的状态，智能鞋带收放装置执行对应等级的操作。

本实施例公开了一种自动松紧鞋带的鞋子，如图2为本发明第一实施例智能鞋结构示意图所示：

一种智能鞋1000，所述智能鞋包括鞋本体100、鞋带110、鞋子状态传感器200和智能鞋带收放装置300，

所述智能鞋带收放装置300，用于根据所述鞋子状态传感器200反馈的所述鞋本体的状态收紧或者放松所述鞋带110。

优选地，所述的智能鞋，如图3为本发明第一实施例鞋子状态传感器模块构成示意图所示，所述鞋子状态传感器200包括压力传感器210、加速度计220和陀螺仪230，

所述压力传感器210，用于感应所述鞋本体承受的压力；

所述加速度计220，用于感应所述鞋本体的线性加速度；

所述陀螺仪230，用于感应所述鞋本体的角速度。

优选地，所述的智能鞋，如图4为本发明第一实施例智能鞋带收放装置模块构成示意图所示，所述智能鞋带收放装置300包括控制模块310、拉力传感器320和鞋带收放模块330，

所述控制模块310，用于根据所述鞋子状态传感器反馈的所述鞋本体的状态发出收紧或者放松所述鞋带的指令；

所述鞋带收放模块330，用于执行收紧或者放松所述鞋带的指令；

所述拉力传感器320，用于感应所述鞋带的松紧程度

第二实施例

在实施例一的基础上，进一步优化的实施例，所述的智能鞋的鞋带收放的方法，所述s200步骤后包括如下步骤：

s210：根据所述智能鞋的第一状态，智能鞋带收放装置执行松一级操作；

s220：根据所述智能鞋的第二状态，智能鞋带收放装置执行标准级操作；

s230：根据所述智能鞋的第三状态，智能鞋带收放装置执行紧一级操作；

s240：根据所述智能鞋的第四状态，智能鞋带收放装置执行紧二级操作。

优选地，所述的智能鞋的鞋带收放的方法，所述第一状态为安静坐姿，其中，加速度传感器感应的加速度为0至0.1m/s²、陀螺仪感应的角速度小于30°/s、压力传感器感应的压力小于所述智能鞋的使用者的体重。

优选地，所述的智能鞋的鞋带收放的方法，所述第二状态为安静立姿，其中，加速度传感器感应的加速度为0至0.1m/s²、陀螺仪感应的角速度小于30°/s、压力传感器感应的压力峰值大于等于所述智能鞋的使用者的体重。

优选地，所述的智能鞋的鞋带收放的方法，所述第三状态为步行运动，其中，压力传感器感应的压力峰值大于等于所述智能鞋的使用者的体重，并且所述压力传感器、加速度传感器、陀螺仪感应数据周期性变化的频率较强，所述加速度传感器、陀螺仪感应数据信号较强。

优选地，所述的智能鞋的鞋带收放的方法，所述第四状态为跑步运动，其中，压力传感器感应的压力峰值大于等于所述智能鞋的使用者的体重，并且所述压力传感器、加速度传感器、陀螺仪感应数据周期性变化的频率最强，所述加速度传感器、陀螺仪感应数据信号最强。

优选地，所述的智能鞋的鞋带收放的方法，所述标准级根据使用者初次使用所述智能鞋时的松紧舒适程度进行设定。

第三实施例

鞋子是人们日常生活中最重要的产品之一，其最重要的功能是保护人的脚部。随着时代的发展，人们对鞋子要求不断提高，不仅要求它可以保护人的脚，还要求实现穿戴舒适。传统的鞋子，一般通过鞋带来保持鞋子和脚相对固定。但是，有时为了舒适鞋带会系的较松，这事，鞋子容易掉落，为了防止鞋子脱落，人们又会把鞋子系的较紧，导致脚部血管受到压迫，影响血液循环，穿戴不舒适。

随着电子工业的快速发展及智能硬件产品的发展，为解决鞋子穿戴问题提供了新的解决方法。本系统通过采用智能微处理器，实现人体运动场景智能识别，自动分类人体运动场景，实现分场景控制。通过采用拉力传感器和压力传感器实现，对鞋带系紧程度和脚面压力的监测，并判断人体脚部的舒适程度。同时通过微型步进电机实现对鞋带松紧程度的调节，根据智能微处理器的判断输出鞋带的松紧信号，由步进电机执行。

现有技术忽略了一点：如何根据用户的实时活动状态，智能调节鞋带的松紧。现有技术的主要关注带来在于鞋带如何实行自动绑紧和松开，而没有考虑到在不同场景下松紧的调节应用，其仅仅是一种机械装置。本系统通过采用智能微处理器，实现了对用户活动场景的智能识别，根据用户活动状态智能调节鞋带松紧。

在安静状态，鞋带适当放松，运动状态鞋带自动收紧，防止鞋子脱落，提高运动能力。实现动静状态的松紧皆宜。

一、传感器位置放置：

本设计要求在用户鞋子根部放置一个智能微处理器主控制板，该主板集成了加速度传感器220和陀螺仪230，并预置了拉力传感器320和压力传感器210接口。拉力传感器320安装在鞋带中间，实时检测鞋带的拉力大小，压力传感器放在鞋跟底面以及脚掌下面直接测量两点的压力，实现人体状态的辅助检测。鞋带110采用具有一定弹性材质制造，2个电机放在一个鞋子的鞋跟左右两侧，分别连接好相应的一根鞋带的两端，在未穿戴情况下，电机处于松弛状态，鞋带110可以处于稀疏状态，便于用户穿鞋。用户穿好后点击穿鞋状态按键，就可以自动系紧鞋带。

二、本方案的具体检测方法：

当把拉力传感器320、压力传感器210、加速度传感器220等按照上述方法放置以后，安装良好，其相对位置已经固定。在用户穿好鞋子以后，可以自行系紧鞋带，保持合适松紧。此时系统会把此时状态作为一个判断基准(即标准级)。

智能微处理器中，先存储好鞋带松紧数据等数据和智能控制算法，包括放松鞋带一级(松一级)，用于安静状态放松鞋带，保持穿戴舒适。系紧一级，用于初步系紧鞋带，防止鞋带掉落。系紧二级，用于保持鞋带牢固系紧，便于用户进行剧烈运动。

在安静坐姿状态下，用户会长时间保持不动。此时加速度传感器220输出的加速度小于0.1m/s2，或者接近于零，陀螺仪230检测的是旋转角速度，此时输出的角速度应小于30°/s，在两者均满足此条件下。智能微处理器将判断此时为安静状态，此时，会自动放松鞋带，输出放松鞋带1级信号给电机，让电机反转2～3圈，让鞋带放松。同时通过测量拉力传感器320形成负反馈，测量鞋带的拉力，从而根据其大小判断鞋带松紧度，并保持其数值小于判断基准。

在人站立时候，通过压力传感器210可以感知人体站立状态，此时的压力传感器210数值峰值大于人体体重。智能微处理器可以判断此时人体处于站立状态，若加速度传感器210数值和陀螺仪输出过小，那么其判断为安静站立，为了做好用户随时走动准备，此时鞋带松紧度应该达到系紧鞋带时候的水平，智能微处理器应输出正常系紧信号给电机，带动鞋带，调节松紧度到判断基准时期，并通过拉力传感器320的负反馈反应调节结果是否达到预期。

在步行状态下，加速度传感器210输出的一个周期加速度信号，其最大幅值小于0.5m/s²。陀螺仪220也会规律性输出一个转角信号，其最大幅值小于60°/s，同时压力传感器测量得到压力数据也是周期性变化，峰值大于人体重力。符合以上情况，智能未处理其判断为步行状态，此时其输出信号给电机，进一步系紧鞋带，保持其松紧程度为紧一级。

如果，加速度传感器210输出一个周期加速度信号，其最大幅值大于1m/s²，和陀螺仪会220规律性输出一个转角信号，其最大幅值大于60°/s，同时压力传感器也规律性输出大的压力信号，说明目前处于剧烈运动状态，需要保持鞋带紧固，微处理器输出紧二级信号给电机，系紧鞋带，同时通过拉力传感器反馈系紧结果，从而保持到位。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。