CN106037151B - 一种智能鞋带 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能鞋带，包括：鞋带本体；以及鞋带扣，其以可分离或不可分离的方式连接到鞋带本体；其中鞋带扣包括：壳体；以及电子部分，其中所述电子部分位于所述壳体内；其中所述电子部分进一步包括：处理器；运动传感器，其连接到处理器；以及无线收发器，其连接到处理器。

Description

一种智能鞋带

技术领域

本发明涉及智能可穿戴设备领域，特别地涉及一种智能鞋带。

背景技术

对人们日常生活中运动情况进行追踪正在变得日渐流行。运动追踪不仅能够提供相关的运动信息，更可以促进健康的生活方式。手机和手环是最为流行的运动追踪装置。然而，这些运动追踪装置的一个缺点在于仅能提供相对粗糙的运动估计，无法提供更为准确的运动信息。而且，在运动中携带手机并不方便，而佩戴手环也容易引起不适。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种鞋带扣，包括：壳体；以及电子部分，其中所述电子部分位于所述壳体内；其中所述电子部分进一步包括：处理器；运动传感器，其连接到处理器；以及无线收发器，其连接到处理器。

如上所述的鞋带扣，所述电子部分包括存储器，其连接到处理器。

如上所述的鞋带扣，其中所述运动传感器包括加速度计。

如上所述的鞋带扣，其中所述运动传感器包括陀螺仪。

如上所述的鞋带扣，所述电子部分包括可充电电池，所述可充电电池可以无线充电、通过鞋带本体有线充电、触电充电、或通过安装在所述壳体上的太阳能电池板充电。

如上所述的鞋带扣，所述电子部分包括低压线性稳压器(LDO)。

根据本发明的另一个方面，提出一种智能鞋带，包括：鞋带本体；以及如上所述的鞋带扣，其以可拆卸或不可拆卸的方式连接到鞋带本体。

如上所述的鞋带扣，其中所述鞋带扣包括短杆，所述鞋带本体包括套筒，所述短杆可拆卸地固定到鞋带本体的套筒。

如上所述的鞋带扣，其中所述鞋带扣包括夹具。

如上所述的鞋带扣，其中所述夹具包括环状结构，所述环状结构中间包括横梁。

如上所述的鞋带扣，其中所述夹具包括压片，所述压片与壳体之间包括狭缝。

根据本发明的另一个方面，提出一种运动追踪系统，包括：一个或一副如上所述的智能鞋带；以及计算装置；其中所述计算装置通过无线链路与所述一个或一副如上所述的智能鞋带通信。

如上所述的运动追踪系统，其中在不与所述计算装置通信时，所述智能鞋带的无线收发器处于休眠状态。

如上所述的运动追踪系统，其中所述计算装置包括处理器、与处理器连接的无线收发器和与处理器连接的存储器；其中所述处理器通过无线收发器从所述智能鞋带接收使用者的运动数据，并执行以下功能中的一种或多种：

识别使用者的运动模式；

测量使用者的步数、步频、步长、经过的楼层或海拔和运动时间中的一种或多种；

计算使用者的行走距离、运动轨迹、运动强度、平均配速、极值速度、平均速度和消耗热量中的一种或多种；以及

根据使用者的前脚掌着地情况，计算对使用者的冲击力。

如上所述的运动追踪系统，其中所述运动模式包括走、跑、骑行、静止、上台阶、或攀爬。

如上所述的运动追踪系统，其中所述计算装置的处理器执行以下提醒功能中的一种或多种：电量提醒、换鞋提醒、和环境提醒。

附图说明

下面，将结合附图对本发明的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1a是根据本发明的一个实施例的智能鞋带的结构示意图；

图1b是根据本发明的一个实施例鞋带本体与鞋带扣之间连接结构示意图；

图2是根据本发明的另一个实施例的智能鞋带的结构示意图；

图3是根据本发明再一个实施例的智能鞋带的结构示意图；

图4是根据本发明的一个实施例的鞋带扣的结构示意图；

图5是根据本发明的一个实施例的电子部分的结构示意图；以及

图6是根据本发明的一个实施例的运动追踪系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。

本发明提出了一种智能鞋带。本发明的智能鞋带能够穿戴在使用者的脚上，从而可以更加精确地了解使用者的运动状态。本发明的智能鞋带的使用与普通鞋带相同，非常方便并且不会影响使用者的活动。进一步地，本发明的智能鞋带可以与包括智能手机的计算装置向配合，从而可以与使用者更好地互动。本发明的智能鞋带可以与多种类型不同季节的鞋子配合使用，便于针对使用者的运动状态持续地跟踪。

本发明的智能鞋带包括鞋带本体和鞋带扣。根据本发明的一个实施例，鞋带本体和鞋带扣是不可拆卸的。图1a是根据本发明的一个实施例的智能鞋带的结构示意图。如图1所示，鞋带100包括鞋带本体101和鞋带扣102。鞋带本体101包括第一部分103和第二部分104。第一部分103和第二部分104的一端包括鞋带头105和106，另一端固定在鞋带扣102上，而形成不可拆卸的结构。

根据本发明的另一个实施例，鞋带本体和鞋带扣是可拆卸的。图1b是根据本发明的一个实施例的鞋带本体与鞋带扣之间连接结构的示意图。在图1a实施例的基础上，相同的部分采用了相同的附图标记。如图所示，鞋带扣102的左右两端各包括短杆111和113。鞋带本体101的第一部分103包括套筒112。套筒112可以容纳短杆111。同样地，鞋带本体101的第一部分104包括套筒114。套筒114可以容纳短杆113。短杆111和113与套筒112和114配合形成可拆卸的连接结构。例如，短杆111和113上可以具有外螺纹而套筒112和114上具有内螺纹，二者相互配合可以将短杆111和113拧紧到套筒112和114上。在例如，短杆111和113上可以具有突起而套筒112和114上具有容纳这些突起的卡槽，二者相互配合可以将短杆111和113伸入到套筒112和114中，并通过旋转将短杆111和113上的突起卡入卡槽中。本领域技术人员应当理解，其他的可拆卸连接方式同样可以应用于本发明鞋带扣与鞋带本体的连接中。

图2是根据本发明的另一个实施例的智能鞋带的结构示意图。如图2所示，根据本发明的另一个实施例，鞋带本体101和鞋带扣102同样是可拆卸的。鞋带本体101是一个连续部分。鞋带扣102包括夹具。通过夹具，鞋带扣102连接到鞋带本体101上。根据本发明的一个实例，夹具包括从鞋带扣102延伸出的环形结构201。鞋带本体101可以从环形结构201中穿过。根据本发明的一个实例，鞋带扣102的两侧包括两个夹具，其各自包括环形结构201和202。鞋带本体101可以依次穿过环形结构201和202，从而使得鞋带本体101与鞋带扣102之间的连接更为稳定。进一步地，环状结构201和202中包括横梁203和204。鞋带本体可以分别在环形结构201和202中绕过横梁203和204，从而使得鞋带本体101与鞋带扣102之间的连接更为牢固。

图3是根据本发明再一个实施例的智能鞋带的结构示意图。如图3所示，根据本发明的另一个实施例，鞋带本体101和鞋带扣102是可拆卸的。鞋带扣102包括夹具301。夹具301是包括压片302。压片302在位置303与鞋带扣102连接。在压片302和鞋带扣102之间包括狭缝305。鞋带本体101可以从狭缝305中穿过。压片302与鞋带扣102连接的位置303的相对侧304是可开放的。鞋带本体101可以从相对侧304进入或离开狭缝305。由此，无需将鞋带从鞋上取下即可以完成鞋带本体101与鞋带扣102之间的连接。根据本发明的一个实例，相对侧包括防止鞋带本体脱离的锁状物或齿状物306。根据本发明的另一个实例，压片302在鞋带扣102上压紧其间的鞋带本体101以使得二者之间的连接更稳定。根据本发明的另一个实例，压片302与鞋带扣102连接的位置303位于鞋带扣102内。这样，通过按压相对侧304的另一侧的按压区307，可以使得压片302略微抬起，从而方便鞋带本体101的进入或离开。

本领域技术人员应当理解，鞋带本体101与鞋带扣102之间的连接方式并不限于以上的方式。任何将二者连接在一起的方式都可以应用于本发明的方案中从而形成本发明的智能鞋带。

图4是根据本发明的一个实施例的鞋带扣的结构示意图。如图4所示，鞋带扣400包括壳体401和壳体401内部的腔体402。进一步地，鞋带扣401包括电子部分403。电子部分403位于腔体402中。电子部分403包括电路板404，其上布置互联的电子元件405。根据本发明的一个实例，电路板404为柔性电路板，以增强鞋带扣的抗震能力。根据本发明的一个实施例，鞋带扣400包括电池406以及与电池406连接的充电接口407。根据本发明的另一个实施例，鞋带扣400包括电池406和电池仓408。电池仓408用于容纳电池406。电池仓406可以开启或密封地关闭，以用于更换电池406。电池406、充电接口407和电池仓408可以是电子部分404的一部分。

根据本发明的一个实例，壳体401的材料为塑料、硅胶、橡胶或树脂，坚固耐磨并具有一定的弹性。鞋带本体的材料是织物或者硅胶。根据本发明的一个实例，壳体401为可密封的，具有防水功能。

图5是根据本发明的一个实施例的电子部分的结构示意图。如图5所示，电子部分500包括处理器501以及与处理器501电连接的运动传感器502、无线收发器503、和存储器504。电子部分500进一步包括电池505，其为电子部分500的其他部分供电。

根据本发明的一个实施例，运动传感器502用于对使用者的脚的运动进行检测。运动传感器502的实例是加速度计，例如3轴加速度计，以对使用者的脚的加速度和角速率进行高分辨率的测量。根据本发明的另一个实例，运动传感器502包括陀螺仪。加速度计在较长时间的测量值是正确的，而在较短时间内由于信号噪声的存在，而有误差。陀螺仪在较短时间内则比较准确而较长时间则会有与漂移而存有误差。根据本发明的一个实施例，运动传感器502结合加速度计或陀螺仪的测量结果，更加精确地获得使用者脚掌的运动状态。

根据本发明的一个实施例，无线收发器503可以通过蓝牙、WiFi、GSM、GPRS、LTE或其他可利用频段通信标准与其他设备(例如手机)进行通信。无线收发器503包括天线506。天线506可以是无线收发器503的一部分，也可以单独设置。根据本发明的一个实例，无线收发器503可以和处理器501整合成一个单独的芯片。

在处理器501自身具有存储器的情况下，存储器504是可选的。存储器504用于存储运动传感器502的测量结果。由此，当无线收发器503无法与外界进行通信的情况下，存储器504仍可以存储运动传感器502的测量结果，以方便以后无线收发器503随后将这些结果发送出去。当然，存储器504也可以用于存储其他程序或数据，例如处理器501所需的程序或数据。

电池505可以是纽扣电池或者可充电电池。在电池505是可充电电池的情况下，电池505可以被设计成所需的形状从而具有更大的容量，并与位于壳体上的充电接口电连接。

对于鞋带扣而言，将其尽可能小型化是可取的。而电池的小型化是整个部件小型化的重要方面。根据本发明的一个方面，在可充电电池的情况下，本发明的鞋带扣可以通过以下多种方式中的一种或多种实现充电。

根据本发明的一个实施例，电池可以通过鞋带本体有线充电。鞋带本体的一端包括充电接口，例如microUSB接口。充电接口通过鞋带本体中的线路连接到鞋带扣中的电池，或者连接到鞋带本体中的套筒，在通过鞋带扣中与套筒配合的短杆连接到电池中。在本实施例中，鞋带本体即相当于了充电线。

根据本发明的一个实施例，电池可以通过无线方式充电。鞋带扣包括电磁感应线圈，其作为次级线圈用于从接收初级线圈接收能量，并将电力传输到鞋带扣中的电池。根据本发明的一个实施例，包括初级线圈的传输端可以安装在脚垫上或鞋架上。根据本发明的一个实施例，包括初级线圈的传输端可以设置在鞋上，其通过采集运动产生的能量并转化为电能，而用于鞋带扣的充电。

根据本发明的一个实施例，鞋带扣上设置两个连接到电池正负极的金属触点。插座包括一个与鞋带扣的形状相配合的凹陷区域，其可以将鞋带扣容纳于其中。在凹陷区域的底部具有另外两个金属触点。当鞋带扣被容纳与插座的凹陷区域时，插座的金属触点和鞋带扣的金属触点恰好接触。插座可以电连接到电源从而实现对鞋带扣的充电。

根据本发明的一个实施例，电池可以通过安装在鞋带扣壳体上的太阳能电池板充电。

根据本发明的一个实施例，电子部分500进一步包括低压线性稳压器LDO(LowDropout)506。LDO506连接在电池505和其电子部分500的其他元件之间，使得电池505的输出电压稳定并减小噪声干扰，从而实现小电流的高精度的测量。

图6是根据本发明的一个实施例的运动追踪系统的结构示意图。如图6所示，运动追踪系统600包括智能鞋带601和计算设备602。智能鞋带601和计算设备602之间可通过无线链路通信。由此，计算设备602可以获得智能鞋带601的测量数据。智能鞋带601可以是如上实施例所述的智能鞋带。计算设备602可以是任意的具有无线通信功能的设备，例如：手机、手环、平板电脑、笔记本等可移动电子设备，或者台式机、车载电脑等固定电子设备。根据本发明的一个实施例，计算装置包括处理器、与处理器连接的无线收发器和与处理器连接的存储器；其中所述处理器通过无线收发器从所述智能鞋带接收使用者的运动数据，并完成相应的功能。

以下结合图6以智能手机为例进行说明。本领域技术人员应当理解，计算设备602并不限于手机。

根据本发明的一个实施例，智能手机602上运行APP以方便使用者浏览智能鞋带601的测量结果或者根据智能鞋带601的测量结果而计算或估算的运动数据。本领域技术人员应当理解，智能手机602的APP提供的与使用者交互的界面可以使得使用者获得更好的体验，但是并没有改变算法本身。智能手机当然也可以通过其他方式与使用者交互。

本领域技术人员应当理解，当使用者运动时，可以携带或不携带智能手机602。在携带智能手机的情况下，智能鞋带601测量的使用者的运动数据实时传输到智能手机602中，从而方便用户随时查看运动情况。在不携带智能手机602的情况下，智能鞋带601测量的使用者的运动数据暂时存储在智能鞋带601的存储器中。当使用者再次接近手机时，运动数据可以从智能鞋带601传输到智能手机602中。根据本发明的一个实施例，在不与所述计算装置通信时，所述智能鞋带的无线收发器处于休眠状态，以节省电量。

根据本发明的一个实施例，智能手机602的处理器根据接收的来自智能鞋带601的测量数据，可以实现以下功能：

一、运动检测功能

1.运动模式：根据脚掌加速度变化模式，识别走、跑、骑行、静止、上台阶、和攀爬等运动模式。

举例而言，走路时，加速度出现向上向下的周期性脉冲变化；如果周期时间小于阈值(例如0.5秒)，加速度变化幅度增大，则可以认为是跑步状态；如果加速度未出现快速方向转变而是出现平稳过渡，则可以认为是骑行；如果出现加速度向下时间减少并且加速度为零的时间增加，出现了垂直方向的位移，则可以认为上台阶；反之，则为下台阶；如果加速度向下时间少于一个阈值而加速度为零的时间超过一个阈值，则可以认为攀爬。在运动传感器包括陀螺仪的情况下，由于陀螺仪可以探测使用者的脚的运动方向的变化，对于运动状态的识别可以更加准确。

由于智能鞋带佩戴在使用者的脚上，通过使用者脚的加速度变化或者加速度以及运动方向的变化可以准确地确定使用者的运动模式。这是其他的运动追踪装置所不具备的优势。现有的其他运动装置仅能对运动模式进行粗略的识别，准确度很低，这使得其对运动监控的结果出现偏差。而本发明则可以克服这一问题。

2.步数：通过脚掌加速度周期性变化的次数识别脚掌落地次数。

3.步频：根据单位时间内双脚脚掌落地次数，获得步频；

4.步长：左脚掌和右脚掌落地之间的距离，获得步长；(这是其他运动追踪装置无法测量的内容)；

5.楼层和海拔：根据累计的台阶数可以计算楼层；进一步根据累计上述距离可以计算海波。(这也是其他运动追踪装置无法测量的内容)

6.运动时间：根据运动模式的计时可以获得运动时间。

二、运动监控功能

现有的运动追踪装置无法测量或仅能提供粗略的估计，而本发明可以实现准备的测量：

1.行走距离：获得日常走路和运动方式下的全程距离。现有的运动追踪设备对于使用者运动模式的追踪存在一定的困难，难以实现全程追踪。而这对于本发明而言却非常容易实现。

2.运动轨迹：根据水平方向上的加速度变化并结合智能手机上的位置信息，获得使用者全程的运动轨迹。现有的运动追踪设备虽然也能显示运动轨迹但是精度较低。而本发明可以实现米级甚至更低的运动轨迹识别。

3.运动强度：根据步频、步高、步幅和时间计算运动强度，并进行分类；以及

4.平均配速(分钟/公里)、极值速度、平均速度：根据运动模式和运动时间计算平均配速、极值速度、平均速度。

5.消耗热量：根据运动模式和运动时间计算消耗的卡路里。

三、提醒功能

1.电量提醒：电池电量不足时发出提醒。

2.换鞋提醒：根据体重(用户输入)和运动强度计算换鞋时间，并在达到阈值时发出提醒。例如，

3.环境提醒：根据气温、湿度、PM2.5等环境数据，给出运动建议，并发出提醒。例如，如果检测到PM2.5超标而使用者仍在进行高强度运动，提醒使用者停止运动或转到室内。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。

Claims (10)

1.一种智能鞋带，包括：

鞋带本体；鞋带本体包括第一部分和第二部分；

鞋带扣，其中所述鞋带扣包括壳体和位于壳体内的电子部分；其中电子部分进一步包括：柔性电路板及其上的处理器；运动传感器，其连接到处理器；无线收发器，其连接到处理器；

其中所述鞋带扣包括短杆，所述鞋带本体包括套筒，所述短杆可拆卸地固定到鞋带本体的套筒；其中所述套筒可以容纳所述短杆，所述短杆和所述套筒分别包括外螺纹和内螺纹，或所述短杆上具有突起而所述套筒包括容纳所述突起的卡槽，所述短杆伸入到所述套筒中并通过旋转将所述突起卡入所述卡槽中；其中，所述鞋带扣的电子部分包括可充电电池，所述可充电电池可以通过鞋带本体有线充电；充电接口通过鞋带本体中线路连接到套筒，再通过鞋带扣中与套筒配合的短杆连接到可充电电池；

其中所述智能鞋带可以与多种鞋子配合使用。

2.根据权利要求1所述的智能鞋带，其中所述电子部分包括存储器，其连接到处理器。

3.根据权利要求1所述的智能鞋带，其中所述运动传感器包括加速度计。

4.根据权利要求1所述的智能鞋带，其中所述运动传感器包括陀螺仪。

5.根据权利要求1所述的智能鞋带，所述电子部分包括低压线性稳压器(LDO)。

6.一种运动追踪系统，包括：

一个或一副如权利要求1-5任一所述的智能鞋带；以及

计算装置；

其中所述计算装置通过无线链路与所述一个或一副如权利要求1-5任一所述的智能鞋带通信。

7.根据权利要求6所述的运动追踪系统，其中在不与所述计算装置通信时，所述智能鞋带的无线收发器处于休眠状态。

8.根据权利要求6所述的运动追踪系统，其中所述计算装置包括处理器、与处理器连接的无线收发器和与处理器连接的存储器；其中所述处理器通过无线收发器从所述智能鞋带接收使用者的运动数据，并执行以下功能中的一种或多种：

识别使用者的运动模式；

测量使用者的步数、步频、步长、经过的楼层或海拔和运动时间中的一种或多种；

计算使用者的行走距离、运动轨迹、运动强度、平均配速、极值速度、平均速度和消耗热量中的一种或多种；以及

根据使用者的前脚掌着地情况，计算对使用者的冲击力。

9.根据权利要求8所述的运动追踪系统，其中所述运动模式包括走、跑、骑行、静止、上台阶或攀爬。

10.根据权利要求8所述的运动追踪系统，其中所述计算装置的处理器执行以下提醒功能中的一种或多种：电量提醒、换鞋提醒和环境提醒。

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