一种可集成在鞋底内的微缩电子盒制造技术

本发明专利技术涉及一种分析和量化用户姿态和步态的系统，其特征包括一对10鞋底11、12，每个鞋底设置一个电子盒100、101、102，每个电子盒包括一个惯性平台、一个数据处理模块120、121、122、一个数据存储模块130、131、132、一个通信装置140，141，142和一个电源150。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种可集成在鞋底内的微缩电子盒本专利技术涉及领域为一种鞋，更普遍地来说涉及一种鞋类，具体来讲涉及一种连接鞋底的电子盒。更准确地说，本专利技术是一个生物力学数据测量系统，由两个电子盒组成，同一双鞋的两个鞋底中各布置一个，其设计目的是收集和使用与用户的运动、行走模式、姿势或平衡或一般来说与用户的步态、跑步或活动有关的信息。[现有技术]鞋可划分为休闲、正装、运动、保健、专业或单纯娱乐类型。一只鞋主要由鞋底，也就是保护脚底的下部(后跟位置或多或少垫高)和包裹脚部的上部组成。鞋帮可以仅及脚踝，也可以是高帮鞋。鞋底可以分成两部分。与用户的脚直接接触的上鞋底和与地面或一般情况下与外部环境直接接触的下鞋底。鞋还可以包括可拆卸内底。在本专利技术的特殊情况下，该鞋底还包括至少一个鞋底上层和一个鞋底下层。无论是鞋底的内底、外底还是整只鞋，其最基本和原始的功能均是为了保护脚部不受地面伤害。因时尚和设计灵感使得鞋的造型各异，并为产生各类附属产品和功能提供了空间。然而近几年来，新信息技术亦伴生了新的需求，而鞋类也成为发展的一部分。随着电子技术的发展，出现了一种功能广泛的连体式鞋底和鞋。在连体式鞋底或鞋中，集成了不同的系统以实现多种功能。某些系统是通过单只连体鞋底或鞋来实现的。例如，文件EP1970671和文件WO2011157870分别描述了一种智能鞋，用户可以控制鞋的不同变量(行走距离、使用时间、消耗的卡路里……)，以便监控和提高其运动性能。这个装置是以一个电子盒为基础的，只采用一个加速度计，不安装陀螺仪，不检测行走模式，亦不检测姿势。这些系统不能对用户的步态进行精细分析，也无法生成质量数据。其他系统的采用，实现了在同一双鞋或同一双鞋的鞋底上安装传感器。在这些系统中，传感器通常分散在鞋或鞋底内，这种方式一方面会影响用户的舒适性，另一方面会导致高额额外制鞋成本。例如，文档US2017/0241797描述了一种装置，通过计步器和加速计，可以计算用户步数并区分跑步和正常行走。但是，此装置不提供有关速度以外的参数信息。此外，该装置仅包含一个计步器和一个加速计，无法生成高级步态参数值。在另一个示例中，文件US2017/0188950提出，在鞋上配置压力传感器和加速计，可以通过蓝牙统计用户的体育活动(如走行步数或走行过程中脚的位置)，并将数据传送到智能手机。文件US2017/303827描述了一种传感器和鞋底一体装置，用于研究人的步态。该装置配有加速度计和陀螺仪，采集生物力学数据，并在两个鞋底之间进行数据交换，然后传输到终端。然而，这种装置的所有部件，尤其是收集大部分数据的压力传感器均分布在鞋底。此外，这些装置是基于鞋底内分布的众多传感器(例如压力传感器)，其使用寿命较短，并且通常相对较厚，从而限制了鞋底的使用。此外，通常无法进行实时计算，因此对数据和能量存储的要求就变得很高。有些鞋底使用的压力传感器本应能够识别姿态，但迄今为止，这些技术解决方案还未能形成一种适销和有效的产品。因此，需要一个新的系统，并在该系统配置两个连体鞋或鞋底，以便于能够安装传感器，并产生原始质量数据，以便在紧凑、自主和抗干扰的同时，对步态进行精细分析。[技术问题]本专利技术旨在克服现有技术的缺点。特别是，本专利技术旨在允许用户，尤其是通过安装在用户连体鞋底内的电子盒，访问关于脚部的准确姿态信息，具体来讲是访问关于他/她的步态或活动的信息。此外，本专利技术旨在提供一种量化步态的解决方案，该解决方案结构紧凑、抗干扰能力强、自主能力高，并且配置成优先处理耗能最低的数据。[
技术实现思路
]因此，本专利技术涉及一种分析和量化用户姿态和步态的系统，其特征为本专利技术包括两个适于集成到一对鞋底中的电子盒，一个电子盒适于集成到第一个鞋底，另一个电子盒则集成到第二个鞋底中，每个电子盒构成如下：-一种惯性平台，经配置可生成有关一对鞋底使用者的姿态、活动或步态的一组数据；-数据处理模块，经配置能够根据预定义算法预处理收集的数据集，并生成有关一对鞋底使用者的姿态、活动或步态信息；-数据存储模块，经配置可存储由处理模块生成的信息；-一种通信方式，经配置后，至少一个鞋底的电子盒可将生成的用户信息传送到外部终端和/或第二鞋底的另一个电子盒；以及-电源。该系统能够可靠地跟踪用户的步态。事实上，有了这一双鞋底，并在每个鞋底上安装一个保护惯性平台电子盒，就能够独立监测每只脚的运动。惯性平台将对用户的姿态、移动、运动、平衡和环境进行至少三维分析，一般来说，将对与用户脚部活动有关的或符合用户步态的所有信息进行分析。惯性平台不仅能够记录不同的位置，而且能够检测出用户的移动、模式或一般性行走表现出的缺陷或异常。此外，由于目前的电子盒包含了自主运行所需的所有电子元件，例如所有传感器，包括计算模块和电源，使系统的鲁棒性增强。该电子盒具有独特、紧凑和小型化等优点。此外，与现有技术中提出的系统不同，仅通过数据处理模块对鞋底进行计算，该数据处理模块相当于电路板的固件(盎格鲁撒克逊术语中的“固件”)。这样，几乎是实时处理电子盒中的数据，经过比较后，可以在外部终端设备进行可视化传输。这样的系统可以减少存储模块的内存负载，因此可以增强系统的自主性。根据本专利技术的其他可选特征:-上述电子盒经过配置，第一个电子盒内惯性平台生成的原始数据通过第一个电子盒内的数据处理模块进行首次处理，然后处理后的数据被传送到第二个电子盒，由第二个电子盒内数据处理模块对其进一步处理。具体来说，电子盒经过配置，第一个电子盒从鞋底接收数据并将数据传送到第二个电子盒，第二个电子盒将接收的数据与其自身存储数据进行对比，完成数据处理，并生成关于用户步态或脚步姿势的信息，最后由其中一个电子盒实时或以延迟的方式将信息发送至外部终端。-电子盒经配置，第一个电子盒内惯性平台生成的原始数据被传送到第二个电子盒，并通过第二个电子盒内的数据处理模块对数据进行处理。-两个电子盒内的数据处理模块经过配置，将各电子盒内惯性平台生成的原始数据与预定模式进行比较，并在预定模式下生成原始数据的相似值，上述预定模式与预定运动类型对应，进一步配置其中一个处理模块，从两个电子盒产生的相似值中选择具有代表性的一段时间内生成的原始数据的运动类型。因此，能够以最低的能耗和内存来识别某一类运动。-每个电子盒都包含一个电子板，电子板配有一个惯性平台，该平台由至少一个加速度计和一个陀螺仪组成，并且可以添加磁强计、气压计和高度计等其他传感器。-除电路板和电源外，每个电子盒还可以连接到GPS和/或所有类型的传感器，例如生理传感器、压力传感器、温度传感器或放置在鞋底的空调系统。-每一个电子盒均设计成能够通过诸如蓝牙或ANT+型短波或高频信号与第二个电子盒和/或直接与外部终端设备通信。例如，为了交换关于脚部姿态、运动和活动的信息，可通过惯性平台和脚底传感器接收数据。具体来讲，第一个鞋底内的第一个电子盒经配置，可向另一鞋底的第二个电子盒发送一次用户数据，并且第二个电子盒经过配置，可向外部终端(20)设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一个分析和量化用户姿态和步态的系统(1)，其特征是包括两个电子盒(100、101、102)，并集成到一对鞋底(10)中，第一个电子盒集成到第一鞋底，第二个电子盒集成到第二鞋底，每个电子盒构成如下：/n-一个惯性平台(110、111、112)，经配置可生成关于鞋底对(10)的用户姿态、活动或步态的一组数据；/n-一个数据处理模块(120、121、122)，经配置可根据预定义算法预处理所收集的数据集，并生成关于所述一对鞋底的用户姿态、活动或步态的信息；/n-数据存储模块(130、131、132)，经配置可存储由处理模块生成的信息；/n-一种通信方式(140、141、142)，经配置后，至少一个鞋底内的电子盒可将用户生成的信息发送至外部终端(20)和/或另一个鞋底内的另一个电子盒；/n-电源(150)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171016 FR 1771087;20180426 FR 18704971.一个分析和量化用户姿态和步态的系统(1)，其特征是包括两个电子盒(100、101、102)，并集成到一对鞋底(10)中，第一个电子盒集成到第一鞋底，第二个电子盒集成到第二鞋底，每个电子盒构成如下：
-一个惯性平台(110、111、112)，经配置可生成关于鞋底对(10)的用户姿态、活动或步态的一组数据；
-一个数据处理模块(120、121、122)，经配置可根据预定义算法预处理所收集的数据集，并生成关于所述一对鞋底的用户姿态、活动或步态的信息；
-数据存储模块(130、131、132)，经配置可存储由处理模块生成的信息；
-一种通信方式(140、141、142)，经配置后，至少一个鞋底内的电子盒可将用户生成的信息发送至外部终端(20)和/或另一个鞋底内的另一个电子盒；
-电源(150)。


2.一个如权利要求1所述的系统，其特征是，电子盒经过配置，第一个电子盒的惯性平台(111)生成的原始数据通过第一个电子盒(101)的数据处理模块进行首次处理，随后处理后的数据传输至第二个电子盒(102)，并通过第二电子盒(102)中的数据处理模块继续进行数据处理。


3.一个如权利要求1所述的系统，其特征是，电子盒经配置后，第一个电子盒(101)的惯性平台(111)生成的原始数据被传输至第二个电子盒(102)，并通过第二个电子盒(102)内的数据处理模块再进行处理。


4.一个如权利要求1所述的系统，其特征是，第一个电子盒和第二个电子盒中包含的数据处理模块经配置，可将各个电子盒的惯性平台生成的原始数据与预定模式进行比较，并生成原始数据与预定模式的相似值，所述预定模式对应于预定的运动类别，其中的一个处理模块经进一步配置，从第一个电子盒和第二个电子盒的相似值中选择一段时间内生成的具有代表性原始数据的运动类别。


5.一个如权利要求1至4中任一要求所述的系统，其特征是，惯性平台(110、111、112)包括至少一个加速度计和至少一个陀螺仪，并且可以添加更多的传感器，具体来讲包括磁强计、气压计和高度计。


6.一个如任一权利要求所述的系统，其特征是，除了电路板(170)和电源(150)之外，每个电子盒(100、101、102)均可以连接到GPS和/或所有类型传感器，尤其是生理传感器、压力传感器，鞋底内的温度传感器或空调系统。


7.一个如上述权利要求中任一权利所述的系统，其特征是，每个电子盒(100、101、102)均设计成能够通过蓝牙或ANT+类型的短波或高频信号与第二个电子盒和/或直接与外部终端(20)进行通信。


8.一个如上述权利要求中任一权利要求所述的系统，其特征是，每个电子盒包括至少一个支撑垫(104)，最好采用两个支撑垫(104)。


9.一个如上述权利要求中任一权利要求所述的系统，其特征是每个电子盒(100、101、102)的重量小于20g。


10.一个如上述权利要求中任一权利要求所述的系统，其特征是每个电子盒(100、101、102)的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡里姆·奥姆尼，
申请(专利权)人：卓尔科技公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR