基于全足压力信息获取的智能鞋的制作方法_2

文档序号:9511688阅读:来源:国知局
压阻传感器的信号进行修正,改善其高频性能。CN101281066A新田株式会社发明的压力分布传感器系统具有:在薄膜基材(1)内具有相互独立的2?8个压敏导电性元件(4)以及分别从其延伸的布线⑵以及端子⑶的(在1条行电极与2?8条列电极的交叉点具有压敏导电性元件的)压力分布传感器S ;处理电路,具有应分别测量各所述压敏导电性元件(4)的电阻变化的与各端子(3)连接的放大器;用于进行来自所述处理电路的信号的运算与测量结果的显示、记录、分析的软件,其中,使所述薄膜基材(1)的俯视形状以及薄膜基材(1)内的压敏导电性元件(4)的位置适合于用途。CN102539035A发明涉及一种点阵型柔性压力分布传感器及其制备方法,其包括第一柔性衬底及第二柔性衬底,第一柔性衬底上设置行电极,行电极上覆盖有电连接的行电极力敏油墨,第一柔性衬底上对应于设置行电极的另一端设有行引出电极;第二柔性衬底上设置列电极,列电极上覆盖有电连接的列电极力敏油墨,第二柔性衬底对应于设置列电极的另一端设有列引出电极;第一柔性衬底对应设置行引出电极的一端与第二柔性衬底对应设置列引出电极的一端绝缘后粘结固定,且使得行电极与列电极间呈纵横交错分布,行电极通过行电极力敏油墨与列电极的列电极力敏油墨相接触。
[0006]上述专利的权利保护主要是压力分布传感器的电路采集设计及其数据传输,没有单独的压力分布传感器结构实现描述,所述的传感器是同一标准的尺寸和量程、均勾分布的结构,难以满足个体化足部压力分布的检测和评估(每个人的足部特征在静态和动态特征是独特的:足型(足长、足宽,希腊脚/罗马脚,扁平/正常/高弓,外翻/内翻,不能完全通过简单的放置和平均化设计得到实现。
[0007]自2007年来我们一直在探索各种压力分布传感器的结构设计和数据实现,以提高传感器的一致性、稳定性、个性化匹配等。如CN101201279A本发明是提供一种压力分布测量装置及其测量方法,压力分布测试装置由柔性阵列传感器(1)、嵌入式信号驱动采集单元(2)和计算机分析处理软件(3)组成。嵌入式信号驱动采集单元(2)具有阵列的行列扫描驱动和阵列点的压力信号采集功能,通过USB2.0接口与计算机连接;计算机分析处理软及包括通信接口模块、数据存取模块、数据分析模块、档案管理模块以及打印驱动模块。计算机通过采集力传感器输出的力信息,通过分析软件获得作用力信息、作用力的分布信息、压力中心、以及功率谱信息等,其中包括鞋垫结构。CN104207792A发明公开了一种基于力平衡的床体压力分布测试系统,包括有床体,床体上叠置有测力台、床垫、薄膜式压力分布传感器,床体中设置有采集电路,薄膜式压力分布传感器中压力传感器分布密度不同,相当于采用多传感器互相验证目标和数据的可靠性设计。CN104083175A发明公开了一种基于区域力效验的压力分布平台,包括有测力台、叠置在测力台顶部的薄膜式压力分布传感器,在测力台下方支撑测力台的不稳定架构的支撑机构,并且设计了不同区域的压力分布传感器的实现方法,以尽可能符合测量和评估的现实需求。CN102930133A发明公开了一体化平衡与步态快速评估系统及评估方法,系统由压力检测板、上位机操作终端、网络交换机构成,压力检测板检测到的信号通过网络交换机传输至上位机操作终端,经过上位机操作终端处理最后生成评估报告。CN102921162A发明公开了一种自助式平衡与步态训练系统及方法,系统由训练感测板、上位机操作终端、网络交换机、无线九轴姿态测量组件、无线网络摄像机构成,训练感测板检测到的信号,以及无线九轴姿态测量组件、无线网络摄像机得到的信号分别通过网络交换机传输至上位机操作终端,受训对象根据操作终端软件(训练游戏)的引导完成平衡功能和步态的训练,最后生成训练报告。
[0008]但传统的基于压力分布传感器的仪器、系统常常在科研领域和医疗康复应用,对数据的精确度要求较高,但对样本数据的实时处理、存储、功耗基本要求很低甚至没有。平板结构的压力分布传感器系统相对稳定,不易损坏;但放置在鞋体内部,由于每双鞋、每个足、每个人的基本特征和运动习惯不同,易发生折损和疲劳现象,产品的稳定性就显得至关重要。
[0009]传统的等分压力分布传感器是指所有的压力分布传感器在其它任意区域,单个压力分布传感器都是同一种形状、尺寸、额定满量程。不论区域的面积怎样变化,单个压力分布传感器都是相同的形状、尺寸、额定满量程、只是分布数量的不同。其中单个压力分布传感器可以是长方形、正方形或者是异型。不论单个压力分布传感器是长方形、正方形或者是异型,在后端都是统一采集、同步完成。每个区域的传感器的额定满量程、尺寸、形状一致,采集电路行列固化。不同区域、点阵密度、尺寸形状、额定满量程的压力分布传感器是通过多个采集器单元同步实现,相应的组件较多,成本高、标定调试工作量巨大,系统容错率低。
[0010]作为穿戴设备的智能鞋必须在压力分布传感器的结构分布、电路采集结构、鞋体结构匹配、个体化特征表达、大数据存储、低功耗设计、环境适应可靠性、低成本材料和工艺上做大量系统改进设计,才能满足日益增长的个性化智能终端需求。

【发明内容】

[0011]本发明的目的是提供一种可靠的基于全足压力信息获取的智能鞋,以解决现有技术存在的问题,实现实时检测人体的个性化足底压力分布。
[0012]为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案为:
基于全足压力信息获取的智能鞋,其特征在于:包括有下底和贴合设置在下底上的中底构成的鞋底,以及贴合设置在中底上的薄膜式压力分布传感器,所述薄膜式压力分布传感器由呈阵列分布的多个薄膜式压力传感器构成,所述下底跟部设有凹槽,凹槽中设置有处理芯片及供电至处理芯片的电池,所述处理芯片上集成有采集电路,所述薄膜式压力分布传感器与处理芯片上采集电路连接;
所述采集电路包括UNIX嵌入式系统、可扩充行列扫描电路、信号放大调理电路、选通电路、信号放大电路、信号输出模块、振子、电源管理模块、无线模块,所述电源管理模块接入嵌入式系统的电源端口,电池通过电源管理模块接入嵌入式系统,所述可扩充行列扫描电路的控制端、选通电路的控制端分别接入嵌入式系统的控制端口,所述薄膜式压力分布传感器接入可扩充行列扫描电路的输入端,可扩充行列扫描电路的输出端与信号放大调理电路的输入端连接,信号放大调理电路的输出端与选通电路的输入端连接,选通电路的输出端接入嵌入式系统的采集端口,其他传感器(包括加速度传感器、温湿度传感器、力传感器、定位传感器等)接入信号放大电路的输入端,信号放大电路的输出端接入嵌入式系统的采集端口,所述信号输出模块的输入端接入嵌入式系统的输出端口,信号输出模块的输入端与无线模块连接,嵌入式系统通过信号输出模块与外部显示终端交互通讯连接;震子接入嵌入式系统的输出端;
所述薄膜式压力分布传感器采集使用者足部的坐、站、走、跑各个姿态及其转移相的特征信息,并将采集的信息依次通过可扩充行列扫描电路、信号放大调理电路、选通电路送入UNIX嵌入式系统,嵌入式系统通过固定分区和自由分区方法,结合长时间的累计准确量化使用者的个体足部和身体姿态生物信息特征;
所述薄膜式压力分布传感器中的多个压力传感器呈阵列式分区域非等分压力分布,即薄膜式压力分布传感器可设计为任意区域位置、任意的压力传感器形状、尺寸,任意的额定满量程压力,不同区域内的多个压力传感器的形状、尺寸面积及额定满量程压力亦不同,但采用同一的采集电路和程序化标定方案,以适应足底个性化的压力分布检测;
中底中任意位置开有引线过孔,薄膜式压力分布传感器通过从引线过孔穿过的信号线与处理芯片上采集电路连接,由于是中间引出线,需要最大限度减少压力传感器的数量、尺寸、质量影响,中间区域的压力传感器信息可由边缘压力传感器计算推导;或者,薄膜式压力分布传感器与处理芯片之间信号线从边缘引出,以避免损失最多区域和面积的传感器信息;
所述薄膜式压力分布传感器通过在聚酯薄膜、聚亚酰胺薄膜等材料上印制低温绝缘材料和粘合材料,形成压力阵列传感器步行方向上的空腔网络,不仅可以提高传感器的一致性和稳定性,步行方向上的空腔网络可以在长期使用中排气,减少压力传感器的折损和环境影响;绝缘层隔绝了导体、电阻与外在环境的接触,保护了传感器的稳定性;同时在传感器的上基面的下部、传感器下基面的上部,微观结构下由导体层、电阻层、绝缘层形成高出基面的厚度,排气孔设在压力传感器内部的前段和后端,并且从鞋底材料的上端引出。
[0013]所述的基于全足压力信息获取的智能鞋,其特征在于:所述下底侧面开有下充电接口卡槽,中底侧部对应下充电接
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