CN107028276A - 一种智能走姿矫正鞋 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种智能走姿矫正鞋，在脚掌前端和脚后跟处设置压敏区域，脚掌前端的压敏区域至少包括11个压力传感器，脚后跟中间位置的压敏区域至少包括5个压力传感器，所述每一个压力传感器对应中央处理器的一个输入端口，中央处理器根据足部各位置所受压力情况，确定出行人的行走方式，通过蓝牙耳机向人体发出信号；所述智能走姿矫正鞋内部还配有蓝牙模块，连接蓝牙耳机；所述智能走姿矫正鞋内部还包括加速度传感器，得到加速度信号，将加速度积分得到速度，再积分得到位移即步幅。本发明能够迅速识别走姿，一旦走姿错误，立刻向人体反应，反复强调，加深记忆，使人们从根本上矫正了走姿。

Description

一种智能走姿矫正鞋

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种智能走姿矫正鞋。

背景技术

目前市场上有利于矫正走姿的产品如矫正鞋，人们穿上去立马能感受到不一样的变化，但是脱下来之后，还是按照平常的习惯走路，因为仅仅是对鞋子结构做了改变，并没有让人产生正确的走路意识，所以很难矫正。

由于人的脚面不是一个平面，而是呈拱形，如图1所示，当人的重心落在一只脚上时，在地上的那只脚的脚掌前端和脚后跟承担人体所有重量。

走路内八字的人行走时，承受重力最多的那两部分会偏向外侧，如图2所示，阴影部分为承受压力最大的两部分。

而走路外八字的人行走时，承受重力最多的两部分会偏向内侧，如图3所示，阴影部分为承受压力最大的两部分。

走路正常的人行走时，如图4所示，人体对脚掌前端和脚后跟两部分的压力是均匀分布在中间的。

如何从意识上矫正人们的走姿，进而实现行为上的变化，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明提出一种智能走姿矫正鞋，解决了现有矫正鞋无法培养人们正确走路意识的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种智能走姿矫正鞋，在脚掌前端和脚后跟处设置压敏区域，压敏区域在脚掌前端和脚后跟中间位置，为正常走路时的脚底承重区域；

脚掌前端的压敏区域至少包括11个压力传感器，其中，9个压力传感器呈3*3矩阵分布，另外两个压力传感器设置在矩阵的上下两端；

脚后跟中间位置的压敏区域至少包括5个压力传感器，呈十字分布；

所述每一个压力传感器对应中央处理器的一个输入端口，压力传感器将感受到的压力转化为电信号，经放大装置放大，通过A/D转换器将模拟信号转化为数字信号，送到中央处理器进行处理，中央处理器获取不同位置的压力传感器的位置信息和压力值，根据足部各位置所受压力情况，确定出行人的行走方式，通过蓝牙耳机向人体发出信号，若走姿不正确，督促改正；

所述智能走姿矫正鞋内部还配有蓝牙模块，连接蓝牙耳机，通过蓝牙耳机向人体发出信号；

所述智能走姿矫正鞋内部还包括加速度传感器，通过感知各个方向的加速度变化来记录行走的步数和每步的步幅大小，再根据行走的步数和步幅计算出人体消耗的能量；加速度传感器的工作原理是根据牛顿第二定律，将加速度传感器中敏感元件受外力作用导致的变形量转化成电压输出，得到对应的加速度信号，将加速度积分得到速度，再积分得到位移即步幅。

可选地，当人体保持静止站立时，人体相对地面的加速度为零，所述每个压力传感器所承受的压力之和与人的体重成正比，即：体重＝压力传感器承重之和*k，其中k大于10，k根据压力传感器型号及数量的不同由试验校正得出。

可选地，根据得到的步幅和体重数据，进行卡路里计算：耗能＝体重*步数*步幅*Q；其中，Q根据压力传感器型号及数量的不同由试验校正得出，Q在0.9到1.1之间。

可选地，所述智能走姿矫正鞋的鞋底设置有充电装置，具体为：在鞋跟内部设置中空腔体，腔体中竖直方向上固定有一个柱体，柱体上缠绕线圈，在线圈之上、靠近鞋跟上表面处附有一块永久强磁铁，当脚落地时，由于压力，磁铁相对于线圈下移，当脚离开地面时，由于弹力，磁铁相对于线圈上移，由电磁感应原理，每走一步就会产生两次电流，再在线圈输出端配备整流稳压装置，充电装置就会给锂电池充电。

可选地，所述蓝牙耳机切换多种模式：

(4)走姿矫正模式：在人步行时，开启此模式，感受走姿的变化，并通过蓝牙耳机做出矫正提醒；

(5)运动模式：做剧烈活动时，脚对鞋底的压力是不稳定的，此模式关闭了走姿矫正模式，避免耳机中重复出现提醒人矫正走姿的语音；该模式开启会记录步数、耗能情况，捕捉人体加速度为零时刻测出体重，计算失水量，并提醒用户喝水；

(6)测重模式：反映人体自身体重，其他模式不会终止。

可选地，所述智能走姿矫正鞋内部还设置有存储器，储存歌曲，通过蓝牙耳机操纵。

本发明的有益效果是：

(1)能够迅速识别走姿，一旦走姿错误，立刻向人体反应，反复强调，加深记忆，使人们从根本上矫正了走姿；

(2)为人们提供健康管理，反映人体的多种数据，让人随时随地都能知道自身的各种情况；

(3)能够向人报告运动、体重等数据，健康和环保永远都是社会发展的潮流，智能充电又体现了环保节能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为人体足部走路受力示意图；

图2为内八字走路鞋子承重示意图；

图3为外八字走路鞋子承重示意图；

图4为正常走路鞋子承重示意图；

图5为本发明一种智能走姿矫正鞋的压力传感器位置图；

图6为本发明一种智能走姿矫正鞋的控制框图；

图7为本发明的充电装置的原理图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

本发明在现有鞋子结构的基础上，配有压力传感器和蓝牙耳机，实时感应人体的走姿，当人走姿不恰当时，能迅速通过蓝牙耳机向人体发出信号，并督促改正。

如图5所示，本发明的智能走姿矫正鞋在脚掌前端和脚后跟处设置压敏区域，压敏区域在脚掌前端和脚后跟中间位置，为正常走路时的脚底承重区域。脚掌前端的压敏区域至少包括11个压力传感器，其中，9个压力传感器呈3*3矩阵分布，另外两个压力传感器设置在矩阵的上下两端。脚掌前端的压敏区域内的11个压力传感器为最低数量，本领域技术人员可以根据本发明的教导，实现更多压力传感器的分布。脚后跟中间位置的压敏区域至少包括5个压力传感器，呈十字分布，当然，本领域技术人员可以根据本发明的教导，实现更多压力传感器的分布。

如图6所示，上述每一个压力传感器对应中央处理器的一个输入端口，压力传感器将感受到的压力转化为微弱的电信号，经放大装置放大，通过A/D转换器将模拟信号转化为数字信号，送到中央处理器进行处理，因此，中央处理器可以获取不同位置的压力传感器的位置和压力值，将各部分所受压力情况进行分析处理，迅速确定出行人按照哪种方式行走，通过蓝牙耳机向人体发出信号，若走姿不正确，督促改正。

本发明的智能走姿矫正鞋内部还配有蓝牙模块，连接蓝牙耳机，通过蓝牙耳机向人体发出各种信号。例如，当一个人以内八字的方式走路时，中央处理器通过压力传感器信号识别出来后，耳机播放语音“请将您的脚尖向外偏转一些”，若是外八字，耳机则会播放相反的内容，如此长时间不断督促人们改正走姿，就会形成一种良好的走路习惯，时间久了，大脑不知不觉产生了正确方式走路的意识，即使不穿带该矫正鞋，也能以正确的走姿走路，彻底改正走姿。

此外，本发明的智能走姿矫正鞋内部还设置有存储器，能够储存歌曲，通过蓝牙耳机操纵具有歌曲功能。当人们行走时，可以一边听歌一边行走，播放音乐能缓解人体的疲劳感，增加人体的舒适度。

优选地，本发明的矫正鞋中装有加速度传感器，通过感知各个方向的加速度变化来记录行走的步数和每步的步幅大小，再根据行走的步数和步幅计算出人体消耗的能量。

上述加速度传感器的工作原理是根据牛顿第二定律，将加速度传感器中敏感元件受外力作用导致的变形量转化成电压输出，这样就可以得到对应的加速度信号。当人在行走时，总有一只脚在地上，此时这只脚的加速度、速度及位移均为零，在这只脚从地面抬起经一段时间再次落到地上这一过程中，加速度传感器能根据上述原理测出加速度，将加速度积分得到速度，再积分得到位移即步幅。

此外，本发明的矫正鞋还能够测量体重，当人体保持静止站立时，人体相对地面的加速度为零，鞋子中的每个压力传感器所承受的压力较为稳定且各不相同，但是它们受承受压力之和与人的体重成正比，即：体重＝传感器承重之和*k，其中k为大于10的某个值，根据压力传感器型号及数量的不同，可由试验校正得出。中央处理器对各个压力传感器的压力值进行分析处理就能知道人体的体重了。

根据上述得到的步幅和体重数据，可以进行卡路里计算：耗能＝体重*步数*步幅*Q；其中，体重由测重功能直接得出；Q根据压力传感器型号及数量的不同可由试验校正得出，在0.9到1.1之间。

以上能耗数据以及重量数据均能通过蓝牙装置反映给用户，让用户随时能够知道各信息变化情况。

本发明的智能走姿矫正鞋的鞋底设置有智能充电装置，将人体运动的动能利用电磁感应原理转化为电能储存在鞋子内部的锂电池中，因此，本发明的矫正鞋能保证对整个装置持续供电，不会因为电量问题而自动关闭影响鞋子的正常运行。

本发明的智能充电装置如图7所示，在鞋跟内部设置中空腔体，腔体中竖直方向上固定有一个柱体71，柱体71上缠绕线圈72，在线圈72之上、靠近鞋跟上表面处附有一块永久强磁铁73，当脚落地时，由于压力，磁铁73相对于线圈72下移，当脚离开地面时，由于弹力，磁铁73相对于线圈72上移，由电磁感应原理，人每走一步就会产生两次电流。本发明利用该原理，再在线圈输出端配备整流稳压装置，只要行走时，充电装置就会源源不断的给锂电池充电。

通过本发明的蓝牙耳机切换多种模式：

(7)走姿矫正模式：在人步行时，开启此模式，准确感受走姿的变化，并通过蓝牙耳机做出矫正提醒，可设置每走1000步、2000步或3000步等梯度做出提醒，或向人报告消耗能情况；

(8)运动模式：当人在做剧烈活动时，脚对鞋底的压力是及其不稳定的，此模式关闭了矫正模式，避免耳机中重复出现提醒人矫正走姿的语音而打扰人。该模式开启会自动记录步数、耗能等情况，自动捕捉人加速度为零时(即偶尔静止时)迅速测出体重，计算失水量，并提醒人喝水；

(9)测重模式：立刻反映人体自身体重，其他模式不会终止。

本发明还可以通过手机App模块实现各种数据的可视化，当人走姿不恰当时，能迅速通过蓝牙耳机向人体发出信号，并督促改正；手机模块记录走姿错误的时间、次数，电量提醒、体重查看、步数记录、音乐播放模块、卡路里、里程换算等。

本发明的智能走姿矫正鞋能够迅速识别走姿，一旦走姿错误，立刻向人体反应，反复强调，加深记忆，使人们从根本上矫正了走姿；还为人们提供健康管理，反映人体的多种数据，让人随时随地都能知道自身的各种情况。

本发明能够向人报告运动、体重等数据，健康和环保永远都是社会发展的潮流，智能充电又体现了环保节能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能走姿矫正鞋，其特征在于，在脚掌前端和脚后跟处设置压敏区域，压敏区域在脚掌前端和脚后跟中间位置，为正常走路时的脚底承重区域；

脚掌前端的压敏区域至少包括11个压力传感器，其中，9个压力传感器呈3*3矩阵分布，另外两个压力传感器设置在矩阵的上下两端；

脚后跟中间位置的压敏区域至少包括5个压力传感器，呈十字分布；

所述每一个压力传感器对应中央处理器的一个输入端口，压力传感器将感受到的压力转化为电信号，经放大装置放大，通过A/D转换器将模拟信号转化为数字信号，送到中央处理器进行处理，中央处理器获取不同位置的压力传感器的位置信息和压力值，根据足部各位置所受压力情况，确定出行人的行走方式，通过蓝牙耳机向人体发出信号，若走姿不正确，督促改正；

所述智能走姿矫正鞋内部还配有蓝牙模块，连接蓝牙耳机，通过蓝牙耳机向人体发出信号；

所述智能走姿矫正鞋内部还包括加速度传感器，通过感知各个方向的加速度变化来记录行走的步数和每步的步幅大小，再根据行走的步数和步幅计算出人体消耗的能量；加速度传感器的工作原理是根据牛顿第二定律，将加速度传感器中敏感元件受外力作用导致的变形量转化成电压输出，得到对应的加速度信号，将加速度积分得到速度，再积分得到位移即步幅。

2.如权利要求1所述的一种智能走姿矫正鞋，其特征在于，当人体保持静止站立时，人体相对地面的加速度为零，所述每个压力传感器所承受的压力之和与人的体重成正比，即：体重＝压力传感器承重之和*k，其中k大于10，k根据压力传感器型号及数量的不同由试验校正得出。

3.如权利要求2所述的一种智能走姿矫正鞋，其特征在于，根据得到的步幅和体重数据，进行卡路里计算：耗能＝体重*步数*步幅*Q；其中，Q根据压力传感器型号及数量的不同由试验校正得出，Q在0.9到1.1之间。

4.如权利要求1所述的一种智能走姿矫正鞋，其特征在于，所述智能走姿矫正鞋的鞋底设置有充电装置，具体为：在鞋跟内部设置中空腔体，腔体中竖直方向上固定有一个柱体，柱体上缠绕线圈，在线圈之上、靠近鞋跟上表面处附有一块永久强磁铁，当脚落地时，由于压力，磁铁相对于线圈下移，当脚离开地面时，由于弹力，磁铁相对于线圈上移，由电磁感应原理，每走一步就会产生两次电流，再在线圈输出端配备整流稳压装置，充电装置就会给锂电池充电。

5.如权利要求1所述的一种智能走姿矫正鞋，其特征在于，所述蓝牙耳机切换多种模式：

(1)走姿矫正模式：在人步行时，开启此模式，感受走姿的变化，并通过蓝牙耳机做出矫正提醒；

(2)运动模式：做剧烈活动时，脚对鞋底的压力是不稳定的，此模式关闭了走姿矫正模式，避免耳机中重复出现提醒人矫正走姿的语音；该模式开启会记录步数、耗能情况，捕捉人体加速度为零时刻测出体重，计算失水量，并提醒用户喝水；

(3)测重模式：反映人体自身体重，其他模式不会终止。

6.如权利要求1所述的一种智能走姿矫正鞋，其特征在于，所述智能走姿矫正鞋内部还设置有存储器，储存歌曲，通过蓝牙耳机操纵。