一种智能鞋垫及其监测控制系统、方法与流程

本发明涉及日常生活用品技术领域，特别是涉及一种智能鞋垫及其监测控制系统、方法。

背景技术：

随着社会的迅猛发展，人们对生活质量的追求也越来越高，科技的不断进步使得人们日常的智能化成为了可能。在物质生活已经得到充分满足的今天，人们对自身的身体健康也开始投入广泛的关注，人们开始对自身的日常穿戴提出了更高的要求，鞋垫就是其中的一种。

最早的鞋垫是带着刺绣装饰的，它寄托了亲人美好的祝福和理想；它同时是一种主要起保健功能的人们生活中的必需品，比如中药鞋垫，丝瓜络鞋垫，竹炭鞋垫等；后来，鞋垫大量应用于制鞋业，除保健功能之外，还具有其它特殊功能，比如有抗静电鞋垫，增高鞋垫，防水鞋垫，空气循环鞋垫等，这些功能鞋垫给人们的生活带来了很大的便利。然而随着科技的发展，特别是近几年，足部健康越来越的到大家的重视，足部生物力学也逐步在国内慢慢得到认同，现有鞋垫的设计已经远远不能满足人们的需要。

技术实现要素：

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种智能鞋垫及其监测控制系统、方法，以实现根据使用者的足部压力情况对鞋垫的厚度与硬度智能调节的目的。

为达上述目的，本发明提出一种一种智能鞋垫，包括鞋垫本体，该鞋垫本体具有按照鞋垫本体前后方向依次设置的前脚掌支撑部、足弓支撑部以及脚后跟支撑部，所述智能鞋垫还包括：

压力传感器，设置于鞋垫本体上，用于采集足部的压力数据并传输至微处理器；

微处理器，与所述压力传感器相连，获取所述压力传感器采集的压力信号，并将采集到的压力数据通过无线通信模块传送至其他终端；

可塑材料层，设置于鞋垫本体的底部，用于通过电流端口获得的电流，根据获得的电流改变可塑材料层的厚度与硬度；

电流端口，设置于鞋垫本体上，用于获取用于可塑材料层的厚度与硬度的电流，并将获得电流传送至所述可塑材料层以调节其厚度与硬度；

无线通信模块，用于与其他终端进行无线通信；

电源模块，用于为其他模块进行供电。

优选地，所述压力传感器采用纳米压力感应器，设置于所述前脚掌支撑部的鞋垫表面皮革或采用多个分布于鞋垫本体内，以感知足部的压力数据并实时传送至所述微处理器。

优选地，所述微处理器设置于所述脚后跟支撑部的足跟边缘。

优选地，所述压力传感器采集的压力数据通过adc模块进行ad转换后传输至所述微处理器。

优选地，所述可塑材料层采用低频电流刺激材料，以根据低频电流调节厚度与硬度。

优选地，所述电源模块采用蓄能电池。

优选地，所述智能鞋垫还包括感温自发电模块，所述感温自发电模块设置于所述足弓支撑部并与所述蓄能电池相连，该感温自发电模块用于采集脚掌上人体温度进行自发电，并将将电能存储在所述蓄能电池中以供给其他模块。

为达到上述目的，本发明还提供一种智能鞋垫的监测控制系统，包括：

智能鞋垫，用于实时采集足部的压力数据，并将其通过无线方式传送至智能终端，接收低频电流，根据获得的低频电流改变可塑材料层的厚度与硬度，从而对鞋垫的厚度和硬度实现调节；

智能终端，获取所述智能鞋垫的压力数据，根据获得的压力数据对使用者的行走习惯进行分析，根据分析结果以及实时获得的压力数据产生厚度及硬度调整信号并转换为低频电流，通过低频电流连接线传送至智能鞋垫。

为达到上述目的，本发明还提供一种智能鞋垫的监测控制方法，包括如下步骤：

步骤s1，利用智能鞋垫实时采集足部的压力数据，并将其通过无线方式传送至智能终端；

步骤s2，智能终端根据获得的智能鞋垫的压力数据对使用者的行走习惯进行分析；

步骤s3，实时获取智能鞋垫采集的压力数据，根据实时获得的压力数据以及步骤s2的分析结果产生厚度及硬度调整信号并转换为低频电流传输至智能鞋垫，以调节智能鞋垫的可塑材料层的厚度和硬度。

优选地，于步骤s2中，采集一段时间的压力数据，将该段时间段的压力数据平均值作为该使用者的行走习惯的压力数据；于步骤s3中，当实时获取的压力数据超过该压力数据平均值预设阈值时，则产生相应的厚度与硬度调整信号并转换为低频电流至所述智能鞋垫。

与现有技术相比，本发明一种智能鞋垫及其监测控制系统、方法通过于智能鞋垫内置纳米压力传感器，通过纳米压力感应器实时采集使用者足部压力情况，并通过无线传输模块将压力数据上传至智能终端，以实时监测使用者足部压力情况，并可根据使用者的足部压力情况产生厚度及硬度调整信号，通过低频电流刺激材料来改变材料的厚度及硬度，从而实现根据使用者的足部压力情况对鞋垫的厚度与硬度智能调节的目的，满足使用者的需要。

附图说明

图1为本发明一种智能鞋垫的结构示意图；

图2为本发明一种智能鞋垫的立体结构图；

图3为本发明一种智能鞋垫的监测控制系统的系统结构图；

图4为本发明一种智能鞋垫的监测控制方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明一种智能鞋垫的结构示意图，图2为本发明一种智能鞋垫的立体结构图。如图1及图2所示，本发明一种智能鞋垫，包括鞋垫本体，该鞋垫本体具有按照鞋垫本体前后方向依次设置的前脚掌支撑部11、足弓支撑部12以及脚后跟支撑部13，除此之外，本发明之智能鞋垫还包括：

压力传感器14，设置在鞋垫本体上，用于采集足部的压力数据并传输至微处理器15。在本发明具体实施例中，压力传感器14可采用纳米压力感应器，并设置于前脚掌支撑部11的鞋垫表面皮革内，以精确感知足部的压力数据并实时传送至微处理器15。当然，压力传感器14也可以采用多个，分布于鞋垫本体的相应位置，例如鞋垫本体的前脚掌支撑部11的脚掌位置、大拇指位置及脚后跟支撑部13脚跟位置，以保证采集数据较为全面可靠，本发明不以此为限。

微处理器15，设置于脚后跟支撑部13，与压力传感器14相连，获取压力传感器20采集的压力信号，并将采集到的压力数据通过无线通信模块传送至其他终端，例如用户手机或其他移动平台。在本发明具体实施例中，微处理器15为一智能芯片，其设置于脚后跟支撑部13的足跟边缘，由于该部位材料较厚，受力较小，芯片不容易损坏。一般来说，压力传感器14采集的数据为模拟信号，微处理器15接收的数据为数字信号，因此在获取压力传感器采集的数据之前还需通过adc模块将模拟信号的压力信号转换为数字信号，本发明采用的adc模块可以是智能芯片自身携带的adc模块，也可以是另外使用的adc模块，本发明不以此为限。

可塑材料层16，设置于鞋垫本体的底部，用于通过电流端口获得的电流，根据获得的电流改变可塑材料层16的厚度与硬度，从而对鞋垫的厚度和硬度实现调节。在本发明具体实施例中，可塑材料层16采用的是低频电流刺激材料，其可以根据低频电流改变厚度与硬度(在本发明具体实施例中，可塑材料层硬度的调节范围为10ha～80ha)，由于低频可塑材料根据低频电流改变厚度与硬度为其自身固有的特性，在此不予赘述。

电流端口17，设置于鞋垫本体上，用于获取根据设计好的鞋垫形状形成的电流，并将获得电流传送至可塑材料层16以调节其厚度与硬度，实现对鞋垫的调节。

无线通信模块18，用于与其他终端进行无线通信。一般地，无线通信模块16可以采用蓝牙、wifi、gprs等传输方式实现，本发明不以此为限，在本发明具体实施例中，无线通信模块采用低功耗的无线蓝牙芯片进行传输。

电源模块19，用于为其他模块进行供电。在本发明具体实施例中，电源模块17可以为蓄能电池。为了节约能源，本发明之智能鞋垫还包括感温自发电模块，该感温自发电模块可设置在足弓支撑部12并与蓄能电池相连，该感温自发电模块可以感觉脚掌上人体温度来进行自发电，同时可以将电能存储在蓄能电池中并供给其他模块。

图3为本发明一种智能鞋垫的监测控制系统的系统结构图。如图3所示，本发明一种智能鞋垫的监测控制系统，包括：

智能鞋垫20，用于实时采集足部的压力数据，并将其通过无线方式传送至智能终端，接收低频电流，根据获得的低频电流改变可塑材料层的厚度与硬度，从而对鞋垫的厚度和硬度实现调节，在本发明具体实施例中，可塑材料层采用的是低频电流刺激材料；

智能终端21，获取智能鞋垫20的压力数据，根据获得的压力数据对使用者的行走习惯进行分析，根据分析结果以及实时获得的压力数据产生厚度及硬度调整信号并转换为低频电流，通过低频电流连接线传送至智能鞋垫20，即通过对足部步态压力的分析，计算出鞋垫每个位置受压力的大小，根据这个数据分析出鞋垫的厚度、硬度的分布，根据位置排序整理一段对应的电流信号来改变鞋垫的厚度和硬度。具体地说，智能终端21可连续若干时间获取智能鞋垫端压力传感器的压力数据，根据该段时间的压力数据平均值确定使用者的行走习惯，当实时获取的压力数据超过该压力数据平均值一定阈值(预设)，则可认为使用者足部该部位所受压力过大，需要调整可塑材料层的厚度与硬度以减小该部位的压力，则相应的调整信号至智能鞋垫20，例如，当实时获取的压力数据超过压力数据平均值一定阈值时，则产生调整信号控制智能鞋垫20增厚0.5cm，硬度降低1ha，当调整后获取的压力数据仍超过压力数据平均值预设阈值，则继续控制智能鞋垫20增厚0.5cm，硬度降低1ha，直至足部受到的压力数据在压力数据平均值的一定范围。

图4为本发明一种智能鞋垫的监测控制方法的步骤流程图。如图4所示，本发明一种智能鞋垫的监测控制方法，包括如下步骤：

步骤s1，利用智能鞋垫实时采集足部的压力数据，并将其通过无线方式传送至智能终端。在本发明具体实施例中，智能鞋垫的本体上设置有压力传感器，通过压力传感器实时采集使用者足部的压力数据，并传送至智能终端。

步骤s2，智能终端根据获得的智能鞋垫的压力数据对使用者的行走习惯进行分析。例如，采集一段时间的压力数据，将该段时间段的压力数据平均值作为该使用者的行走习惯的压力数据。

步骤s3，实时获取智能鞋垫采集的压力数据，根据实时获得的压力数据以及步骤s2的分析结果产生厚度及硬度调整信号并转换为低频电流传输至智能鞋垫，以调节智能鞋垫的可塑材料层的厚度和硬度。在本发明具体实施例中，所述可塑材料层采用低频电流刺激材料。具体地，当实时获取的压力数据超过该压力数据平均值一定阈值(预设)，则可认为使用者足部该部位所受压力过大，需要调整可塑材料层的厚度与硬度以减小该部位的压力，则相应的调整信号至智能鞋垫20，例如，当实时获取的压力数据超过压力数据平均值一定阈值时，则产生调整信号控制智能鞋垫20增厚0.5cm，硬度降低1ha，当调整后获取的压力数据仍超过压力数据平均值预设阈值，则继续控制智能鞋垫20增厚0.5cm，硬度降低1ha，直至足部受到的压力数据在压力数据平均值的一定范围。

综上所述，本发明一种智能鞋垫及其监测控制系统、方法通过于智能鞋垫内置纳米压力传感器，通过纳米压力感应器实时采集使用者足部压力情况，并通过无线传输模块将压力数据上传至智能终端，以实时监测使用者足部压力情况，并可根据使用者的足部压力情况产生厚度及硬度调整信号，通过低频电流刺激材料来改变材料的厚度及硬度，从而实现根据使用者的足部压力情况对鞋垫的对鞋垫的厚度与硬度智能调节的目的，满足使用者的需要。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。