基于全足压力信息获取的智能鞋制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于全足压力信息获取的智能鞋，包括有上、下底构成的鞋底，中底上贴合设置有薄膜式压力分布传感器，下底跟部设有凹槽，凹槽中设置有处理芯片、电池，处理芯片上集成有采集电路，薄膜式压力分布传感器与处理芯片上采集电路连接。本实用新型专利技术能够实时、完整地检测人体的足底压力分布。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及智能鞋领域，具体是一种基于全足压力信息获取的智能鞋结构及其独特的压力阵列传感器设计。
技术介绍
基于压力传感器的智能鞋等穿戴设备也常有所见，如采用加速度传感器、陀螺仪、温湿度传感器、定位传感器、压力传感器实现人体运动信息的测量。如阿迪达斯国际经营管理有限公司的CN1839724A，该技术涉及一种供负重训练或健身应用的运动鞋，该运动鞋的鞋底部件具有凹部用于可拆卸的方式容纳电子装置，容纳电子计步器、加速计或速度传感器的罩壳，其中罩壳具有与鞋底中凹部形状相对应的形状。该技术不仅能以可拆卸的方式把传感器组装在鞋底内和鞋底做成一体，而且也能把全部电子装置，如计步器、加速计或速度传感器、MP3播放器或其它任何适用的电子装置组装在鞋底内和鞋底做成一体。新平衡运动鞋公司；CN103442607A本技术涉及用于监视使用者的一个或多个运动表现特征的装置和方法，一种示例设备包括：感测单元，适于可附连到使用者的鞋上，感测单元包括：第一传感器，适于在使用者运动时监视使用者的脚的移动，第一传感器包括陀螺传感器；处理器件，用于基于来自第一传感器的输出来确定使用者的第一表现特征，第一表现特征包括使用者的脚在撞击地面时的脚撞击位置；以及传送器件，用于将表示表现特征的数据包传送到远程接收器。CN203279897U公开了一种多功能智能鞋，包括鞋子本体、嵌入在鞋子本体内的发电组件及智能感应组件；发电组件包括一对气体/液体囊、一对导流管、叶轮、电池及微型发电机，一对气体/液体囊分别通过一对导流管连接在叶轮的两侧，一对气体/液体囊与一对导流管的连接处设有单向阀，叶轮的转轴与微型发电机的齿轮连接，电池与微型发电机连接，一对气体/液体囊分别位于前足及后足处，叶轮位于足弓处；智能感应组件包括四个压力感应器及集成电路板，四个压力感应器分别与集成电路板连接，四个压力感应器分布于足底。CN103142236A技术提供了一种测定行走步态的智能鞋垫及方法，该智能鞋垫包括鞋垫体、布置在鞋垫体上的压力传感器、控制中心、信号传输模块和分析模块，控制中心通过模拟开关与压力传感器的一端依次相连，压力传感器的另一端则与控制中心直接相连，控制中心和分析模块通过信号传输模块进行信息交互。CN104778647A技术公开了一种基于智能鞋实现运动健康管理和运动习惯分析的系统，该系统包括：智能鞋、用户终端与云端服务器；其中，所述智能鞋，用于采集用户的压力数据并传输至用户终端；所述用户终端，用于对压力数据进行分析来判定用户当前的运动状态，根据判定结果统计用户的运动情况，并传输至云端服务器；所述云端服务器，用于记录该用户的运动情况，并分析该用户的运动习惯，以及向该用户推荐运动习惯与其相似的其他用户。CN104434128A公开了一种基于足底压力分布信息的左右脚动态识别方法，CN104473650A公开了一种基于柔性力敏传感器的运动能耗监测鞋及其监测方法，通过采集足底压力分布信息获取用户的步频、步速等运动参数信息，结合性别、身高、下肢长度等人体属性参数，利用多元线性回归分析方法建立运动能耗模型，实现运动能耗的实时监测。运动能耗监测鞋包括安装有柔性力敏传感鞋垫的运动鞋和腕表。CN203914881U公开了一种智能鞋，包括鞋底和鞋帮，还包括用于采集鞋内的温度信号的微型温度传感器；用于采集鞋内的湿度信号的微型湿度传感器；用于采集运动时鞋底的压力信号的微型压力传感器；用于采集运动时鞋底的三维加速度信号的微型三维加速度传感器；用于接收所述温度信号、湿度信号、压力信号和三维加速度信号并发送出去的发射器；和用于向微型温度传感器、微型湿度传感器、微型压力传感器、微型三维加速度传感器和发射器供电的电源。CN204048279U公开了一种多功能智能鞋垫，包括：下鞋垫面(1)、上鞋垫面(2)、前脚掌第一跖骨压力传感器(3)、前脚掌第五跖骨压力传感器(4)、后脚掌压力传感器(8)，集成三轴加速传感器、三轴陀螺仪、温湿度传感器、信息处理模块、无线通信模块的PCB电路板(5)、可充电电源(6)；前脚掌第一跖骨压力传感器(3)、前脚掌第五跖骨压力传感器(4)、后脚掌压力传感器(8)、PCB电路板(5)和可充电电源(6)嵌于由上下鞋垫面组成的鞋垫体之中。CN103799618A技术公开了一种智能鞋垫，包括与足底相接触的表层和与鞋内底相抵的底层，所述表层和底层之间设置电路板，所述电路板上设置有微处理器和受控于微处理器的蓝牙模块，所述表层下方还分布设置有至少三个电性连接微处理器的压力感应器，所述蓝牙模块与智能手机或平板电脑无线通信。CN104146712A技术提供一种穿戴式足底压力检测设备，包括鞋垫，其特征在于：该设备包括压力传感模块，中央处理控制模块，无线通讯模块，上位机，陀螺仪，加速度计和信号提示模块。耐克公司、亚瑟斯公司也在部分产品中采用4－12独立的压力传感器用于智能鞋的开发。上述智能鞋的设计大部分专利权利要求主要侧重于整体设备的结构、电路、数据方法实现，测试对象把穿戴智能鞋或鞋垫的人视作一个多刚体模型，仅仅需要一个压力值的触发和判断方法实现。没有对足部的细化特征进行量化，对智能鞋所需的采用单个或多个压力传感器的数据采集实现而已，压力传感器结构设计也没有具体描述。也有一些专利涉及了压力分布传感器而非单独压力传感器组合的描述，主要描述了压力分布传感器的电路采集及其数据实现。CN103720115A技术公开了一种智能鞋，包括鞋底和鞋面，所述的鞋底内设有将压力转换为电信号输出的压力传感器和控制单元，所述的控制单元包括无线通信模块和控制模块，所述的无线通信模块与控制模块数据连接；控制模块与压力传感器数据连接。CN101524196A技术公布了一种基于压力传感器的数字鞋，其特征在于包括信号转换电路、微处理器、射频发射芯片、射频接收芯片、射频阅读器、数据采集卡、终端处理器和设置于鞋底表面的众多压力传感器，其中压力传感器的输出端依次串接信号转换电路、微处理器、射频发射芯片，射频接收芯片的输出端依次串接射频阅读器、数据采集卡、终端处理器，射频发射芯片与射频接收芯片无线连接。CN101116561A本技术涉及基于柔性阵列压力传感器的数字跑鞋，其中电子器件为带有压力传感器的鞋垫和与其电连接的接口，鞋垫的前端、前掌两侧和后端处分别置有一只以上的压力传感器，压力传感器与接口电连接，用于将来自脚底的不同部位处的压力转换成电信号；信息采集传输部件包含左信息采集部件、右信息采集部件和信息中转部件，用于收集来自左、右跑鞋中电子器件的压力电信号，并对其进行中转发送；手持终端部件用于对来自信息采集传输部件的信号进行处理，以获得柔性阵列压力传感器的数字跑鞋于使用中的动态的步伐特征，该方法分无线实时监测实时分析或有线实时监测离线分析两种情况。CN104161529A技术公开一种足底压力分布检测系统，包括：检测层，被构造为检测足底压力信号，并将检测到的足底压力信号转换成电信号；处理发送模块，被构造为接收所述检测层转换成的电信号，对接收到的电信号进行处理，且将经处理后的电信号发送到外界的接收设备。少数专利则强调了不同材料和结本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。...

【技术特征摘要】
1.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...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋箭，吴寒贫，汪常欢，宋月，范松伟，魏良城，
申请(专利权)人：安徽埃力智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34