CN105747372A - 一种交互式步行管理智能鞋垫 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交互式步行管理智能鞋垫，鞋垫表面覆有吸汗层，其特征在于，所述的吸汗层下方设置有压力传感器层，压力传感器层中设有若干个用于记录所在区域的受力情况的压力传感器；所述的压力传感器层下方设有控制层，所述的控制层包括单片机、蓝牙模块、AD转换器、锂电池和USB接口；所述的压力传感器通过A/D转换器后连接单片机，所述的单片机与蓝牙模块相连，用于向移动设备发送压力传感器层感应到的数据；单片机由锂电池进行供电；锂电池与USB接口相连，用于充电。本发明的有益效果是：可以实时监测、传递与获取步行参数，方便使用者获知具体步行习惯数据，制定改良意见优化步行习惯。

Description

一种交互式步行管理智能鞋垫

技术领域

本发明属于智能穿戴设备领域,具体涉及一种交互式步行管理智能鞋垫。

背景技术

目前，市面上智能鞋垫市场才刚刚起步，在国内智能鞋垫市场仍是一个空白的区域，已经开发投入市场的智能鞋垫如Smartsoles主要用于保温、步行里程计算以及导航。由于保温的需求，这类鞋垫的续航时间普遍较短，价格昂贵，受到季节、气候的影响。同时步行里程以及导航的功能都可被手机替代，不具备特殊性。

不良的走姿与步行习惯容易伤腿，也可导致身形不正、驼背含胸等后果，影响人的健康和形象气质，但是步行习惯不良的现象非常普遍，然而市面上并不存在有效的纠正步行习惯的设备与方法，主要依靠自己有意识的锻炼和改变，也没有直观有效的步行参数能够实时显示并辅助自己的锻炼。

发明内容

为了克服现有的智能鞋垫功能扩展的不足，以及现有的步行习惯纠正方法和步行参数获得方式的不足，本发明提供一种交互式步行管理智能鞋垫。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种交互式步行管理智能鞋垫，鞋垫表面覆有吸汗层，所述的吸汗层下方设置有压力传感器层，压力传感器层中设有若干个用于记录所在区域的受力情况的压力传感器；

所述的压力传感器层下方设有控制层，所述的控制层包括单片机、蓝牙模块、AD转换器、锂电池和USB接口；所述的压力传感器通过A/D转换器后连接单片机，所述的单片机与蓝牙模块相连，用于向移动设备发送压力传感器层感应到的数据；单片机由锂电池进行供电；锂电池与USB接口相连，用于充电。

作为优选，所述的压力传感器层中的压力传感器分布于人脚步在正常步行时候的受力区域。

作为优选，所述的单片机位于鞋垫中间；蓝牙紧贴单片机，设置于靠近脚的外侧处，A/D转换器紧贴单片机，设置于靠近脚内侧处，锂电池分布于整个前脚掌。

作为优选，所述的控制层下方覆有防水层。

本发明的有益效果是：可以实时监测、传递与获取步行参数，方便使用者获知具体步行习惯数据，制定改良意见优化步行习惯。

附图说明

图1是交互式步行管理智能鞋垫一种实施例的层次结构图。

图2是交互式步行管理智能鞋垫在终端上的压力分布显示图。

图中：吸汗层1、压力传感器层2、USB接口3、A/D转换器4、蓝牙模块5、单片机6、杜邦线7、锂电池8和防水层9。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，交互式智能鞋垫分为四层，吸汗层1置于最上层，外观与一般鞋垫相似，可以吸收脚汗，防止内部电子设备受潮，同时能增加舒适度，提升用户体验。压力传感器层2置于吸汗层下，该层均匀分布有多个压力传感器，用于检测整个鞋垫区域受力情况，表面具有一层防水透气材料，用于对内部设备的保护并散热。压力传感器层中的压力传感器分布于人脚步在正常步行时候的受力区域。第三层是控制层。所述的压力传感器层下方设有控制层，所述的控制层包括单片机、蓝牙模块、AD转换器、锂电池8和USB接口；所述的压力传感器通过A/D转换器后连接单片机，所述的单片机与蓝牙模块相连，用于向移动设备发送压力传感器层感应到的数据；单片机由锂电池8进行供电；锂电池8与USB接口相连，用于充电。在该层内，脚后跟区域为USB接口3，用于锂电池8的充电以及内部供电的驱动，中间区块为单片机6，在单片机的靠近脚内侧紧贴着A/D转换器4，蓝牙模块5位于单片机脚外侧，同样紧贴着单片机放置，在中间区单片机上方拥有承重结构，防止内部器件直接受到压力的承载，脚前掌区域为锂电池，也是面积最大的部分，用于储存电能，控制层内相互之间均用杜邦线7相连，控制层与压力传感器之间同样使用杜邦线7相连。最底层为防水层9，防止器件受潮。

在移动终端开发一个专门用于接收鞋垫蓝牙模块数据的APP，为软件分析系统，其核心算法为WPA(WalkingPressureAnalysis)，通过分析鞋底压力分布的均值、极值、分布均匀度、变化趋势、持续时间以计算步行习惯结果并显示鞋底压力分布网，并根据步行分析结果制定指导意见。如图2所示，鞋底压力分布网是根据压力传感器的输入数据在移动终端上绘制的鞋底压力分布图，图上每一个小方格即代表其中一个压力传感器的压力值，为了直观可见，该压力值用颜色进行表示，数值最低为白色，数值最高为深红色，中间逐渐过渡。每一个小方格内部的压力值相等。

本发明的工作过程：当人在步行的时候，一但压力传感器监测到压力，触发控制层启动数据收集，同时计时器开始计时，单片机I/O口从各个传感器取值并按照一定顺序存入单片机内部存储区，蓝牙模块将存储器中的压力数据发送给移动终端，每发送一遍完整的鞋底压力分布参数之后都会发送一个中断信号给移动终端，数据的采集一直到压力传感器监测不到压力为止，将此时的时间值存入存储区，用于记录一只脚着地的时间间隔，当下一次压力传感器再次检测到压力值时也将时间值存储，用于记录单脚一次步行时间，并将计时器清零，这两个时间值也会发送给移动终端。

系统的软件工作流程从接收到完整的一组鞋底压力数据后的中断信号开始。系统的软件工作在移动终端APP内，移动终端在接收到鞋底压力数据后将其通过屏幕以网格形式显示，数据通过WPA核心算法进行计算分析。

WPA算法的核心功能是分析鞋底压力数据获得步行参数。WPA通过脚后跟区域在单脚一次步行稳定时候是否受力均匀以及受力变化的趋势，判断内八字或者外八字以及走路的路线是否够直；通过单脚一次步行稳定的时候同一区域的压力值是否有较大的波动来分析步行时候甩手的幅度以及身体是否摇摆过度、松垮，如果身体摇摆幅度过大，则脚底压力将会呈现一定的振幅；通过分析前脚掌和脚后跟的相对受力值来判断是否因为驼背导致身体前倾或者头抬过高导致身体后仰，如果前脚掌受力相对值过大，则走路时身体前倾，存在一定程度驼背，如果脚后跟受力相对值过大，则头抬过高导致身体后仰，两者之间的阈值可通过初始化设定；通过分析双脚一次步行时间的长短来判断脚步是否过碎，脚步过碎时每一步的步行时间均较短；通过分析左右两脚的承重分布以及左右两脚各自的单脚一次步行时间来判断是否步调一致以及两腿的相对长度差异和两肩高低差异；通过分析单脚一次步行中的压力分布极值以及稳定值，能够判断走路是否跺脚的情况，如果压力分布极值相对于稳定值过大，并且变化趋势较快，则走路的时候存在跺脚的情况。

经过若干次步行之后，WPA将计算得步行习惯参数，随着步行的继续，这些参数将以特定的时间间隔被修改，并根据计算结果在线提供指导意见。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种交互式步行管理智能鞋垫，鞋垫表面覆有吸汗层，其特征在于，所述的吸汗层下方设置有压力传感器层，压力传感器层中设有若干个用于记录所在区域的受力情况的压力传感器；所述的压力传感器层下方设有控制层，所述的控制层包括单片机、蓝牙模块、AD转换器、锂电池和USB接口；所述的压力传感器通过A/D转换器后连接单片机，所述的单片机与蓝牙模块相连，用于向移动设备发送压力传感器层感应到的数据；单片机由锂电池进行供电；锂电池与USB接口相连，用于充电。

2.如权利要求1所述的交互式步行管理智能鞋垫，其特征在于，所述的压力传感器层中的压力传感器分布于人脚步在正常步行时候的受力区域。

3.如权利要求1所述的交互式步行管理智能鞋垫，其特征在于，所述的单片机位于鞋垫中间；蓝牙紧贴单片机，设置于靠近脚的外侧处，A/D转换器紧贴单片机，设置于靠近脚内侧处，锂电池分布于整个前脚掌。

4.如权利要求1所述的交互式步行管理智能鞋垫，其特征在于，所述的控制层下方覆有防水层。