一种具有运动健康监测的智能鞋的制作方法

本发明涉及智能可穿戴设备设计及制造技术领域，具体涉及一种具有运动健康监测的智能鞋。

背景技术：

目前，随着健康生活的观念逐渐深入人心，越来越多的人开始保持有跑步的习惯以追求健康的生活。然而不正当的跑步反而会对身体造成不利的影响，最近也有众多新闻报道，因不科学的跑步使自己失去了宝贵的生命，使得跑步无法达到健身的目的。针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。为了满足人们健康生活的观念，目前发明有各式各样的具有健康监测功能的穿戴设备，包括运动手环，智能鞋等。

现有技术中，有人将监测步态信息结合到鞋子之中，比如公开号为cn201520908440中国专利的智能鞋，鞋体安装有电路部分，电路部分包括信号采集模块、无线传输模块、处理器和电池，通过采集智能鞋的三轴加速度信息、三轴角速度信息和三轴磁场强度信息，并进行处理器处理后，通过无线传输模块传输到外部设备，在外部设备显示用户的步态信息。通过显示的步态信息，判断步态信息的正确，有利于矫正用户不正确的步态。

还有人将监测人体生理参数结合到鞋子之中，比如专利号为cn201510670563的中国专利的智能鞋，鞋子的内层布置有人体生理参数传感器，可以实时监测和记录人体生理健康状态数据，并将采集到的数据信息传输至外部设备，通过外部设备实时监测人体生理健康状态，实现快捷、方便、准确的检查人们的健康状态，及时发现人体的健康隐患，进而达到及时治疗病情的目的，穿智能鞋的同时对人们健康状态进行实时监测。

但是现有技术中的智能鞋只是具有对用户进行监测，然后根据显示出来的监测数据判断的功能，并没有进行监测的同时进行实时提醒。所以运动跑步过程中，具有锻炼检测性警报性作用是有待解决的。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种具有监测跑步过程中运动的心率和运动姿态收集的智能鞋，当跑步姿态处于疲劳状态且接近正常心跳的极限时通过无线蓝牙装置将智能鞋中储存的节奏较快的音乐转变为节奏较慢的音乐，提醒跑步的人适当减速休息。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有运动健康监测的智能鞋，包括鞋体，其特征在于，还包括：

多个压力传感器，用于采集用户在运动过程中足底不同位置所受压力和所受压力持续的时间信息，根据不同位置所受压力和所受压力持续的时间，判断用户的疲劳状态。

还包括心率传感器，用于采集用户运动过程中的心率信息。

鞋体包括鞋底，所述心率传感器放置于鞋底内表层，所述多个压力传感器阵列放置于鞋底内表层下方。

进一步，多个压力传感器的每个压力传感器用于采集该压力传感器位置的压力变化以及该位置所受压力持续的时间；根据每个压力传感器采集的足底压力变化确定用户足底的压力分布，通过用户足底的压力分布和足底所受压力持续的时间，以确定用户在运动过程中处于的运动姿态，根据用户在运动过程中的运动姿态确定用户的疲劳状态。

进一步，还包括音频模块，所述音频模块设于鞋底内部或设置于鞋底足跟部，所述音频模块用于选择播放的音乐。

进一步，还包括信息处理模块，所述信息处理模块放置于鞋底，所述信息处理模块用于接收用户足底不同位置所受压力和所受压力持续的时间信息，并将所述用户足底不同位置所受压力和所受压力持续的时间信息坐标化映射到二维平面，以确定用户在运动过程中的运动姿态，通过用户在运动过程中的运动姿态确定用户的疲劳状态。

进一步，信息处理模块接收用户运动过程中的心率信息，并与预设人体正常心率值比较，判断用户在运动过程中心率是否处于正常状态。若用户运动姿态处于疲劳状态和心率水平处于非正常状态，播放节奏较慢的音乐，若用户运动姿态处于非疲劳状态和心率水平处于正常状态，播放节奏较快的音乐。

进一步，还包括无线蓝牙传输模块，所述无线蓝牙传输模块用于接收音频模块选择播放的音乐的无线信号，并将无线信号传输至蓝牙耳机。

所述无线蓝牙模块还包括天线装置和供电模块，所述天线装置放置于鞋底，用于接收和传输信号；所述供电模块用于为所述无线蓝牙模块供电。

本发明通过压力传感器可以监测用户在运动过程中的运动姿态，从而通过运动姿态确定用户的疲劳状态，判断用户在运动过程中的身体状态，避免用户运功过程中过荷运动，避免不正确的运动引起的意外伤害，对用户在运动过程中的健康起到了积极的保护作用。

附图说明

图1是一种具有运动健康监测的智能鞋的结构原理框图；

图2是一种具有运动健康监测的智能鞋的足底阵列压力传感器示意图；

图3是一种具有运动健康监测的智能鞋的结构原理框图；

图4是一种具有运动健康监测的智能鞋的无线蓝牙传输模块和供电模块结构原理框图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

本实施例提供了一种具有运动健康监测的智能鞋，如图1所示，包括：

多个压力传感器，用于采集用户在运动过程中足底不同位置所受压力和所受压力持续的时间信息，根据用户足底不同位置所受压力和所受压力持续的时间，判断用户的疲劳状态。

压力传感器即以弹性元件的形变指示压力，包括电阻应变片压力传感器、半导体应变压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器，但应用最广泛的是压阻式压力传感器，它具有低的价格和较高的精度以及较好的线性特征。

薄膜压阻阵列式压力传感器属于压阻式压力传感器，工作原理与普通电阻式传感器基本相同，即处理作用在力敏电阻元件上，力敏电阻将物理量转化为电阻变化，通过变换电路又转换为电压变化从而得到相关的力的信息，薄膜压阻阵列式压力传感器，可用于任意2个柔性或柔刚接触面表面作用力的分布检测，一般都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理器(通常是a\d转换器和cpu)显示或执行机构。薄膜压阻阵列式压力传感器一般为平面结构，它不仅具有普通阵列式传感器的优点，还具有良好的柔韧性可以自由弯曲甚至折叠，广泛应用于接触场景、机器人、生物力学。

本发明提供的一种具有运动健康监测的智能鞋，所包含的多个压力传感器为薄膜压阻阵列型压力传感器，图2为足底阵列压力传感器示意图，如图2所示，每一个黑色小块表示一个压力传感器单元。当用户穿上智能鞋时，每块压力传感器都能感知所受压力。根据用户在运动过程中，不同的运动姿态对应的足底不同位置所受压力和持续时间不同，不同的运动姿态既可以确定用户的疲劳状态；所以根据所受压力区域分布的不同以及所受压力的时间判断用户跑步的姿态是否处于疲劳状态。

本实施例中，所述压力传感器可以监测用户在运动过程中的运动姿态，从而通过运动姿态确定用户的疲劳状态，判断用户在运动过程中的身体状态，避免用户运功过程中过荷运动，避免不正确的运动引起的意外伤害，对用户在运动过程中的健康起到了积极的保护作用。

实施例二

以下是本发明的另一个实施方式，如图1所示，所述一种具有运动健康监测的智能鞋包括多个压力传感器、心率传感器、信息处理模块以及音频模块。

心率传感器，就是在运动过程中能够实时准确记录用户运动心率的监测装置。心率传感器使得用户在有目的性锻炼中具有很明显的作用，用户在运动过程中，运动量越大心跳越快，通过监测心率，观察心率信息即可使得用户在运动过程中健康得到很好监控。

所述一种具有运动健康监测的智能鞋中包含的心率传感器放置于所述智能鞋内与足底相接处的表层，在用户运动过程中能够实时准确记录用户运动心率，用于监测用户运动过程中的心率信息，然后心率传感器将监测到的心率信息发送至信息处理模块，进行信息处理，判断出用户在运动过程中的心率状态是否处于正常状态。

所述心率传感器使得用户在运动过程中实时监测用户心跳，保证运动目的的达到，提供数据化的锻炼效果；监控运动强度，有效判断用户的运动是否超过心脏及身体的负荷，避免意外发生；监测用的身体健康状况，使得锻炼效果更加客观。

所述一种具有运动健康监测的智能鞋中还包含有信息处理模块，所述信息处理模块放置于所述具有运动健康监测的智能鞋的鞋底内部，所述信息处理模块用于接收用户足底不同位置所受压力和所受压力持续的时间信息，并将所述用户足底不同位置所受压力和所受压力持续的时间信息坐标化映射到二维平面，以确定用户在运动过程中的运动姿态，通过用户在运动过程中的运动姿态确定用户的疲劳状态。

所述具有运动健康监测的智能鞋的信息处理模块还包括：信号转换模块、数据处理模块、状态分析模块以及指令模块。

所述信号转换模块，用于接收用户在运动过程中足底不同位置所受压力和所受压力持续的时间信息和心率信息，并将通过压力传感器接收到的压力状态信号转化为电信号，将通过心率传感器接收到的心率信息转化为电信号，将这两种电信号进行分析，通过a/d转换器，去配置寄存器，配置不同的位数来确定压力和数字的转化，并将经过校正的数字信号传输给数据处理模块。

所述数据处理模块，用于接收信号转换模块转换的数字信号，将所述用户足底不同位置所受压力和所受压力持续的时间信息坐标化映射到二维平面。

即所述具有运动健康监测的智能鞋，一个压力传感器监测用户运动过程中足底一个点的压力和该点压力所持续的时间，多个压力传感器，即确定一个受力平面；根据用户在运动过程中足底压力分布和所受压力持续的时间的不同，感知用户在运动过程中运动姿态的变化：

当用户在正常步行时，阵列压力传感器受到的压力和所受压力持续的时间处于状态a；

当用户在漫步跑的时候，阵列压力传感器受到的压力和所受压力持续的时间处于状态b；

当用户加速运动时，阵列压力传感器受到的压力和所受压力持续的时间处于状态c；

当用户处于疲劳运动时，阵列压力传感器受到的压力和所受压力持续的时间处于状态d。

基于每种状态下用户在运动过程中足底受到的压力不同的情况下，当用户运动过程中，所述具有健康监测的智能鞋的每个压力传感器单元都能感知所受压力时间，当运动姿态不同时，其不同区域位置的压力传感器会依次受到不同压力时间，步行、漫步、加速、极限跑步时，所对应的每个区域位置的压力传感器所受的压力和所受压力持续的时间将会是不同的，运动频率越快，对应区域位置所受压力的时间越短，因此可以通过多个压力传感器中每个压力传感器的受力状态与对应压力传感器的位置可以判断用户运动的姿态。

所述状态分析模块，用于接收数据处理模块得到的用户在运动过程中的运动姿态信息，并判断运动姿态处于的疲劳状态。即：

当用户在运动过程中处于正常步行的运动姿态时，用户在此时的运动过程中处于身体状态1；

当用户在运动过程中处于漫步跑的运动姿态时，用户在此时的运动过程中处于身体状态2；

当用户在运动过程中处于加速跑的运动姿态时，用户在此时的运动过程中处于身体状态3；

当用户在运动过程中处于疲劳运动的运动姿态时，用户在此时的运动过程中处于身体状态4；

基于用户在运动过程中，不同的运动姿态对应不同的身体疲劳状态，因此可以根据用户的运动姿态确定用户的疲劳状态，并将用户的疲劳状态信息与用户在运动过程中的心率信息发送至指令模块。

所述指令模块用于接收用户运动过程中的疲劳状态信息和用户运动过程中的心率信息，判断后通过指令寄存器下达指令给音频模块，选择播放节奏快或者节奏慢的音乐，若用户运动姿态处于疲劳状态和心率水平处于非正常状态，播放节奏较慢的音乐，若用户运动姿态处于非疲劳状态和心率水平处于正常状态，播放节奏较快的音乐。

还包括音频模块，所述音频模块设于鞋底内部或设置于鞋底足跟部，所述音频模块用于选择播放节奏不同的音乐。

本实施例相比实施例一增加了心率传感器，信息处理模块以及音频模块。使得用户在运动过程中能实时监测运动中的运动姿态，并确定该运动姿态的疲劳状态还能实时监测用户运动过程中的心率，当用户运动过程中的运动姿态处于疲劳状态和心率超出正常范围，音频模块就会播放节奏较慢的音乐，提醒用户适当放慢脚步或者休息；当用户运动过程中的运动姿态处于非劳状态和心率在正常范围内，音频模块就会播放节奏较快的音乐，提醒用户适当加快运动脚步，保护用户运动健康，提高运动效率。

实施例三

以下是本发明的另一个实施方式，如图4所示，

蓝牙技术即一种短距离无线通信技术，利用“蓝牙”技术，能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑包和移动电话等移动通信终端设备之间的通信，能够简化移动终端设备和网络之间的通信，使得通信设备与网络之间数据传输变得迅速有效。

本发明的一种具有运动健康监测的智能鞋包括无线蓝牙传输模块3。无线蓝牙传输模块3包括蓝牙调制解调电路31、蓝牙射频链路32、天线装置33；。

其中无线蓝牙传输模块3放置于鞋底内部，与音频模块24连接。

蓝牙调制解调电路31的一端与音频模块24连接，蓝牙调制解调电路31的另一端与蓝牙射频链路32连接。

其中蓝牙调制解调电路31还包括蓝牙调制电路311和蓝牙解调电路312，蓝牙射频链路32连接天线装置33。蓝牙调制电路311用于从音频模块24接收基带信号，将基带信号转换为射频信号后，通过蓝牙射频链路32发出，天线装置33接收蓝牙射频链路32发出的无线信号，并将信号传输至蓝牙耳机。蓝牙解调电路312用于从蓝牙射频链路32接收射频信号，将射频信号转换为基带信号后，提供给音频模块24。并将音频模块选择的播放节奏不同的音乐信号传输给蓝牙耳机。

所述具有运动健康监测的智能鞋还包括供电模块，如图4供电模块4，所述供电模块4包括供电电池41，用于为无线蓝牙传输模块3等供电。所述供电电池41可采用有线方式进行充电，供电电池41设置有有线充电接口，可以通过充电线连接供电电池41上的有线充电接口和充电器，为供电电池41充电

本实施例相比较实施例一和实施例二增加了无线蓝牙传输模块、蓝牙耳机和供电模块。用户可以在运动过程中通过佩戴的蓝牙耳机边运动，边聆听音乐。在监测身体状态的过程中，增加了运动过程中的乐趣，还进行了身体监测报警功能，还能对所述智能鞋内包含的模块进行充电，使得智能鞋持续工作。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。