一种智能鞋垫及智能鞋的制作方法

1.本实用新型实施例涉及智能检测装备技术领域，具体涉及一种智能鞋垫及智能鞋。


背景技术：

2.现有智能鞋垫利用薄膜压力感测器为足部功能和步态分析提供动态压力和时间信息的数据，在实际应用中，通过对这些数据进行分析，可以用来设计、测试矫形器，减轻糖尿病足病痛以及对优秀运动员的姿态和技术进行评估。但是现有智能鞋垫只能感测足部压力的大小和作用时间，由于检测数据有限，从而无法对人体步态和姿势进行更全面地分析。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，本实用新型实施例提供一种智能鞋垫及智能鞋，以能够检测更多的足部信息，从而更全面地对人体步态及姿势进行分析。
4.根据本实用新型实施例的一个方面，提供一种智能鞋垫，包括：鞋垫本体；多个薄膜压力传感器，设于所述鞋垫本体内，所述薄膜压力传感器包括对应于大脚趾设置的第一压力传感器，对应于足跟设置的第二压力传感器，以及对应于足弓外侧设置的第三压力传感器；外挂装置，包括外壳及设于所述外壳内的控制器，所述控制器与所述薄膜压力传感器电连接；固定结构，与所述外壳连接，用于将所述外挂装置固定于鞋体外侧上；三轴电子加速规，设于所述外挂装置内，用于基于所述薄膜压力传感器的感测数据计算人体足部的倾角和姿态。
5.在一种可选的方式中，所述固定结构包括与所述外壳固定连接的夹子、魔术贴和磁吸连接件中的至少一种或几种组合。
6.在一种可选的方式中，所述外挂装置内设有用于与终端进行无线通信的无线通信装置，所述无线通信装置与所述控制器电连接。
7.在一种可选的方式中，所述外挂装置内设有电池，所述电池分别与所述薄膜压力传感器及所述三轴电子加速规电连接。
8.在一种可选的方式中，所述鞋垫本体包括基层及覆盖层，所述薄膜压力传感器设于所述基层与所述覆盖层之间。
9.在一种可选的方式中，所述薄膜压力传感器还包括对应于脚掌上脚趾根部设置的第四传感器。
10.在一种可选的方式中，所述第四传感器的数量为五个，且分别对应于脚掌上各脚趾根部。
11.在一种可选的方式中，所述鞋垫本体内还设有电连接件，所述电连接件分别与所述薄膜压力传感器及所述控制器电连接，且所述电连接件对应于足弓设置。
12.根据本实用新型实施例的另一个方面，提供一种智能鞋，包括鞋体及所述智能鞋垫，所述鞋垫本体垫设于所述鞋体内的底部，所述外挂装置通过所述固定结构固定于所述
鞋体。
13.在一种可选的方式中，
14.所述固定结构包括夹子，所述夹子夹持在所述斜体的穿戴口边缘；和/或
15.所述固定结构包括魔术贴，所述魔术贴包括分别设于所述鞋体和所述外壳外表面上的毛面层和勾面层；和/或
16.所述固定结构包括磁吸连接件，所述磁吸连接件包括分别设于所述鞋体和所述外壳外表面上的磁吸件和吸附件。
17.本实用新型实施例的智能鞋垫通过在鞋垫本体内设置薄膜压力传感器实现对人体足部压力大小及步态的检测，通过在外挂装置内设置三轴电子加速规，并通过固定结构将外挂装置固定在鞋上，实现在使用时，三轴电子加速规跟随足部的倾斜而发生倾斜，实现对人体足部是否发生倾斜的判断以及倾角大小的检测，并且可通过检测倾斜方向上的加速度，计算出倾斜方向上的足部压力。同时三轴电子加速规还可以通过三轴的方向变化，检测出人体足部姿态的变化，例如可以检测出人体是否发生摔倒、以及人体躺下或倾斜站立的姿态。外挂装置内的控制器用于控制薄膜压力传感器及三轴电子加速规工作。
18.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
19.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
20.图1为本实用新型实施例提供的智能鞋垫中鞋垫本体的内部结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例提供的智能鞋垫的模块化结构示意图。
22.具体实施方式中的附图标号如下：
23.智能鞋垫100，鞋垫本体110，电连接件111，薄膜压力传感器120，第一压力传感器121，第二压力传感器122，第三压力传感器123，第四压力传感器124，外挂装置130，控制器131，电池132，固定结构，三轴电子加速规140，夹子150。
具体实施方式
24.下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
25.目前康复疗程，运动竞技提升等方面，已经开始使用科学化，精准化的专业设备，主要的方案有力学(压力，加速度，角度)，光学(红外光，雷射，相机)，生物电学(肌电)。许多专业科研系统往往造价百万且有使用场地限制，每次量测还需专人协助配戴设备，对个人来说，不能低成本的做到连续量测。
26.vicon nexus光学动作捕捉系统：通过高精度的红外光相机捕捉受测者体表上遍布的光学感测点，以这些光学感测点在空间中的移动轨迹信号来分析受测者的运动状态。
该系统需要在场地周围设立多个镜头，并且用布簾遮挡环境光，受测者身上需要贴上光学感测点，安装设置麻烦，且设备昂贵。
27.f-scan system：鞋内f-scan系统利用薄膜压力感测器为足部功能和步态分析提供动态压力和时间信息。从f-scan获得的信息被用于实际应用中，比如设计和测试矫形器、减轻糖尿病足以及评估优秀运动员的鞋和技术。鞋内f-scan系统仅能检测足压，即仅有重力对于地面的垂直投影量，没有考虑脚掌与地面接触角度的问题，数据的收集统计需要通过数据线与电脑连接实现传输。
28.根据本实用新型实施例的一个方面，提供一种智能鞋垫，以能够检测更多的足部信息，从而更全面地对人体步态及姿势进行分析。
29.请参阅图1及图2，图中分别示意性地示出了本实用新型一实施例的智能鞋垫中鞋垫本体的内部结构及外挂装置的内部模块。
30.如图中所示，智能鞋垫100包括：鞋垫本体110、薄膜压力传感器120、外挂装置130、固定结构、三轴电子加速规140。薄膜压力传感器120设于鞋垫本体110内，薄膜压力传感器120包括对应于大脚趾设置的第一压力传感器121，对应于足跟设置的第二压力传感器122，以及对应于足弓外侧设置的第三压力传感器123。外挂装置130包括外壳及设于外壳内的控制器131，控制器131与薄膜压力传感器120电连接。固定结构与外壳连接，用于将外挂装置130固定于鞋体外侧上。三轴电子加速规140设于外挂装置130内，用于基于薄膜压力传感器120的感测计算人体足部的倾角和姿态。
31.本实用新型实施例的智能鞋垫100通过在鞋垫本体110内设置薄膜压力传感器120实现对人体足部压力大小及步态的检测，通过在外挂装置130内设置三轴电子加速规140，并通过固定结构将外挂装置130固定在鞋上，实现在使用时，三轴电子加速规140跟随足部的倾斜而发生倾斜，实现对人体足部是否发生倾斜的判断以及倾角大小的检测，并且可通过检测倾斜方向上的加速度，计算出倾斜方向上的足部压力。同时三轴电子加速规140还可以通过三轴的方向变化，检测出人体足部姿态的变化，例如可以检测出人体是否发生摔倒、以及人体躺下或倾斜站立的姿态。外挂装置130内的控制器131用于控制薄膜压力传感器120及三轴电子加速规140工作。
32.请再次参阅图1，在一些实施例中，固定结构可以包括与外壳固定连接的夹子150。
33.通过在外挂装置130上设置夹子150，可将外挂装置130便捷地夹持在鞋的穿戴口上，以实现外挂装置130的有效固定，从而保证三轴电子加速规140有效检测，避免外挂装置130发生摆动，造成检测错误的情况。
34.本领域技术人员应当理解，图中所示仅为范例，在其他实施例中，固定结构也可以包括魔术贴、磁吸连接件中的至少一种。
35.魔术贴和磁吸连接件不会限制外挂装置130的固定位置，因此可以将外挂装置130固定在鞋上的任意外表面，只要满足三轴电子加速规140的正常工作、检测准确有效即可。
36.请再次参阅图2，在一些实施例中，外挂装置130内可以设有用于与终端进行无线信号传输的无线通信装置，无线通信装置与控制器131电连接。
37.通过设置无线通信装置，一方面减少导线结构，增加智能鞋垫100穿戴的便捷性，另一方面，可通过终端，例如手机、电脑、遥控器等实现对智能鞋垫100的远程控制以及检测数据的远程传输，增加数据统计分析的便捷性。
38.请再次参阅图2，在一些实施例中，外挂装置内可以设有电池132，电池132分别与薄膜压力传感器120及三轴电子加速规140电连接。电池132用于为控制器131、薄膜压力传感器120及三轴电子加速规140供电。
39.请继续参阅图2，在图中所示的具体实施例中，控制器采用微控制器，以减小外挂装置130的体积，更便于穿戴固定，无线通信装置集成于微控制器中，进一步简化结构，缩小体积。外挂装置130内还设有数位取样电路，以将薄膜压力传感器120检测到的电压值数据转换成数位值给到微控制器，微控制器再通过无线信号传输至终端，实现检测数据的采集和分析。
40.在一些实施例中，鞋垫本体110可以包括基层和覆盖层，薄膜压力传感器120设于基层与覆盖层之间。
41.基层实现对薄膜压力传感器120的支撑及固定，基层和保护层共同对薄膜压力传感器120进行覆盖保护，避免薄膜压力传感器120受损。
42.请再次参阅图1，在一些实施例中，薄膜压力传感器120还可以包括对应于脚掌上各脚趾根部设置的第四传感器124
43.请继续参阅图1，在图中所示的具体实施例中，第一压力传感器121设置为一个，第二压力传感器122设置为一个，第三压力传感器123设置为一个，第四压力传感器124设置为分别对应于各脚趾根部的五个。这样设置可以保证充分检测足压数据的同时，尽可能较少薄膜压力传感器120的数量，以节省生产和制造成本。
44.请再次参阅图1，在一些实施例中，鞋垫本体110内还可以设有电连接件111，电连接件111分别与薄膜压力传感器120及控制器131电连接。
45.通过设置电连接件111，以将用于电连接各薄膜压力传感器120的导线规整为一条导线并延伸出去与控制器131电连接，优化智能鞋垫100的走线结构，避免延伸至外部的导线过多造成电连接结构的不稳定。
46.请再次参阅图1，在一些实施例中，电连接件111可以设于鞋垫本体110内对应于足弓的位置。
47.这样设置使得电连接件111两侧的薄膜压力传感器120与电连接件111之间的导线长度均适中，避免出现较长导线，在穿戴过程中造成导线压坏的情况。
48.根据本实用新型实施例的另一个方面，提供一种智能鞋，包括鞋体及上述智能鞋垫100，鞋垫本体110垫设于鞋体内的底部，外挂装置130通过固定结构固定于鞋体。
49.请参阅图1，在一些实施例中，固定结构可以包括夹子150，夹子150夹持在鞋体的穿戴口边缘。
50.在另外一些实施例中，固定结构也可以包括魔术贴或磁吸连接件中的任一种，魔术贴包括分别设于鞋体和外挂装置130外壳外表面的毛面层和勾面层；磁吸连接件包括设于鞋体和外挂装置130外壳外表面的磁吸件和吸附件。
51.本实用新型实施例的智能鞋在垫设在内的鞋垫本体110内设置薄膜压力传感器120，实现人体穿戴时对足部压力大小的检测，并通过在固定于鞋体上的外挂装置130内设置三轴电子加速规140，实现用户穿戴智能鞋运动时，三轴电子加速规140跟随足部的倾斜而发生倾斜，实现对人体足部是否发生倾斜的判断以及倾角大小的检测，并且可通过检测倾斜方向上的加速度，计算出倾斜方向上的足部压力。同时三轴电子加速规140还可以通过
三轴的方向变化，检测出人体足部姿态的变化，例如可以检测出人体是否发生摔倒、以及人体躺下或倾斜站立的姿态。
52.需要注意的是，除非另有说明，本实用新型实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型实施例所属领域技术人员所理解的通常意义。
53.在本实用新型实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。
54.此外，技术术语“第一”“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
55.在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
56.在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
57.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。