CN107229325A - 智能足部穿戴设备及其系统以及系统的数据处理方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智能足部穿戴设备及其系统以及系统的数据处理方法、装置，其中，所述智能足部穿戴设备包括压力传感器、控制芯片和电源；其中，压力传感器，用于检测自身所在区域的压力，将所述压力传输至控制芯片；控制芯片，用于接收并预处理所述压力，向外部数据处理装置发送预处理后的压力数据；电源，用于向所述控制芯片和压力传感器提供电能。

Description

智能足部穿戴设备及其系统以及系统的数据处理方法、装置

技术领域

本发明涉及可穿戴设备领域，尤其涉及智能足部穿戴设备及其系统以及系统的数据处理方法、装置。

背景技术

跑步运动因其技术门槛低，不需要特定的运动场地和装备，越来越受到人们的追捧。跑步运动老少皆宜，可在田径场、马路、公园、小区内……只要是人能达到的地方，都可以进行跑步运动。以马拉松为代表的跑步运动在国内呈井喷式的发展，促使了一大批跑步爱好者投入到这项运动中，并向专业化方向发展。不管是作为健身锻炼，还是专业比赛，跑步运动参与者不可避免的一个问题是伤病，而伤病的出现基本上是因为运动过度和跑步姿势不正确造成的。研究发现，跑步运动中发生运动损伤的比率高达80％。绝大部分的损伤发生在下肢，包括膝关节疼痛、胫骨骨折、足跟痛、跟腱炎、足底筋膜炎等。如何预防跑步损伤、怎样的姿势是跑步的正确姿势、如何更健康的跑、如何更轻松的跑、怎样选择合适的跑鞋成为当下跑步运动参与者亟待解决的一个问题。

柔性传感材料的发展加速了压力采集技术在可穿戴领域的发展。但现在市面上与跑步相关的智能穿戴产品包括运动手环、运动手表、放置在鞋内的计步传感器，以及手机APP等。这些产品实现的功能都差不多：计步，通过手机GPS定位技术计算跑步距离、跑步速度，进而计算能量消耗。这些功能对跑步运动参与者，尤其是跑步爱好者、专业和半专业跑者真正所关心的、也是对他们影响最大的如何提供跑步成绩、如何有效预防跑步伤病的发生等方面的帮助却微乎其微。

发明内容

本发明期望提供智能足部穿戴设备及其系统以及系统的数据处理方法、装置，能检测智能足部穿戴设备使用者的步态和步姿。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种智能足部穿戴设备，该足部穿戴设备包括压力传感器、控制芯片和电源，它们被柔性材料所保护；其中，

压力传感器，用于检测自身所在区域的压力，将所述压力传输至控制芯片；

控制芯片，用于接收并预处理所述压力，向外部数据处理装置发送预处理后的压力数据；

电源，用于向所述控制芯片和压力传感器提供电能。

上述智能足部穿戴设备中，所述压力传感器的布局位置包括：后跟区域和前脚掌区域，位于后跟区域的压力传感器称为后跟传感器，位于前脚掌区域的传感器称为前脚掌传感器。

上述方案中，所述智能足部穿戴设备对应脚后跟跟骨底部外侧区域设有外侧后跟传感器，智能足部穿戴设备对应脚后跟跟骨底部内侧区域设有内侧后跟传感器。

上述方案中，所述智能足部穿戴设备对应前掌第四、五跖骨头底部区域的外侧区域设有外侧前脚掌传感器、智能足部穿戴设备对应前脚掌第二、三跖骨头底部区域设有中部前脚掌传感器和智能足部穿戴设备对应前脚掌第一跖骨头底部区域设有内侧前脚掌传感器。

上述方案中，所述智能足部穿戴设备还包括：位于智能足部穿戴设备所对应的足纵弓最高处底部的内侧区域的内侧足弓传感器、位于智能足部穿戴设备所对应的足纵弓最高处底部的中间区域的中部足弓传感器；位于智能足部穿戴设备所对应的足纵弓最高处底部的外侧区域的外侧足弓传感器。

上述方案中，所述智能足部穿戴设备还包括：位于智能足部穿戴设备所对应的第一脚趾底部区域的第一脚趾传感器和位于智能足部穿戴设备所对应的第二至四脚趾底部区域的第二脚趾传感器。

上述方案中，上述任意一种传感器的形状定制为与自身所在足部穿戴设备区域形状相适应的形状。

上述方案中，所述足部穿戴设备为鞋垫，该鞋垫包括：

两层起保护作用的第一柔性保护层和第二柔性保护层，以及设置在所述第一柔性保护层和所述第二柔性保护层之间的智能硬件层，所述智能硬件层包括所述压力传感器、控制芯片和电源。

上述方案中，所述足部穿戴设备为鞋，所述压力传感器放置在鞋中底内或者放置在随鞋一起组装销售的鞋垫内；所述控制芯片和电源集成在一起、放置在鞋后帮上或者放置在鞋中底靠近中足的位置。

本发明实施例还提供一种智能足部穿戴设备的数据处理方法，所述方法包括：

接收智能足部穿戴设备中位于预设区域的压力传感器采集的压力数据；所述预设区域至少包括智能足部穿戴设备对应的后跟区域和前脚掌区域，故至少接收智能足部穿戴设备中位于后跟和前脚掌区域的压力传感器即后跟传感器和前脚掌传感器采集的压力数据；

根据所述压力数据，分析用户的行进姿态；根据后跟传感器和前脚掌传感器采集的压力数据，可以确定用户的步态，即当后跟传感器的力或合力达到峰值后，前脚掌传感器才开始采集到力值，则确定用户的步态为后跟着地方式；

当前脚掌传感器首先受力，后跟传感器不受力，或在整个脚接触地面时间的20％以后才开始受力，则确定用户的步态为前掌着地方式；

当前脚掌传感器和后跟传感器同时受力，或受力的时间间隔小于整个脚底接触地面时间的20％，则确定用户的步态为中足(全掌)着地方式。

上述方案中，所述方法包括：

接收智能穿戴设备中外侧后跟传感器、内侧后跟传感器、外侧前脚掌传感器、中部前脚掌传感器和内侧前脚掌传感器采集的压力数据；

根据所述压力数据，分析用户的步态和跑姿；

具体的判断方式如下：

当脚后跟外侧部位的传感器首先受力，且脚后跟外侧的受力峰值比脚后跟内侧的峰值大至少20％，同时前脚掌外侧传感器首先受力，且受力峰值比前脚掌中间和内侧传感器的受力峰值至少大30％以上时，则确定用户为内旋不足；

当前脚掌内侧部位首先受力，且受力峰值比前脚掌中间和外侧传感器的受力峰值至少大30％以上时，则确定用户为内旋过度；

当前脚掌中间传感器首先受力，或者前脚掌部位的3个传感器同时受力(时间差异在10毫秒以内)，且各传感器的受力峰值差异小于20％，则确定用户为内旋正常。

上述方案中，所述方法包括：

接收内侧足弓传感器、中部足弓传感器和外侧足弓传感器采集的压力数据；

根据所述压力数据，分析用户的足弓情况；

具体的，当内侧足弓传感器和中部足弓传感器受力峰值小于足弓部位三个传感器总受力峰值的15％，或者足弓部位三个传感器的总受力峰值小于足部穿戴设备所有传感器受力峰值总和的10％时，确定用户为高足弓；

当足弓内侧传感器受力峰值小于足弓部位三个传感器受力峰值总和的15％以下，中部足弓传感器受力峰值小于足弓部位三个传感器受力峰值总和的30％以下时，确定用户为正常足弓；

当内侧足弓传感器、中部足弓传感器和外侧足弓传感器都受力，且它们的峰值差异不大于15％时，确定用户为低足弓。

本发明实施例还提供一种智能足部穿戴设备的数据处理装置，所述装置包括：

数据接收模块，用于接收智能足部穿戴设备中位于预设区域的压力传感器采集的压力数据；

姿态分析模块，用于根据所述压力数据，分析用户的行进姿态。

本发明实施例还提供一种智能足部穿戴设备系统，该系统包括：上述任意一种智能足部穿戴设备和上述任意一种智能足部穿戴设备的数据处理装置。

本发明技术方案的有益效果在于：通过在智能足部穿戴设备的关键区域布置压力传感器，检测智能足部穿戴设备用户在行进时脚底各关键部位的压力分布情况，分析压力数据，判断用户的行进姿态，特别是能够分析用户在跑步时的步态和跑姿，为向用户提供修正步态和步姿建议奠定基础，进而提供改变步态、纠正跑姿、伤病预防和选择合适运动鞋的建议和方法。

附图说明

图1为本发明实施例提供的智能鞋垫的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的智能鞋垫中压力传感器的布局示意图；

图3为本发明实施例2提供的智能鞋垫中压力传感器的布局示意图；

图4为本发明实施例3提供的智能鞋垫中压力传感器的布局示意图；

图5为本发明实施例4提供的智能鞋垫中压力传感器的布局示意图；

图6为本发明实施例5提供的智能鞋垫中压力传感器的布局示意图；

图7为本发明实施例6提供的智能鞋垫中压力传感器的布局示意图；

图8为本发明实施例提供的智能鞋垫的数据处理方法的实现流程示意图；

图9为本发明实施例提供的智能鞋垫的数据处理装置的组成结构示意图；

图10至13为本发明提供的4种智能鞋的结构示例图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例和技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的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。

图1示出了本发明实施例提供的智能鞋垫的结构示意图，包括：两层起保护作用的第一柔性保护层1和第二柔性保护层3，设置在第一柔性保护层1和第二柔性保护层3之间的智能硬件层2，所述智能硬件层2包括压力传感器21、控制芯片22和电源(图中未示出)；其中，

压力传感器21，用于检测自身所在区域的压力，将所述压力传输至控制芯片；

控制芯片22，用于接收并预处理所述压力，向外部数据处理装置发送预处理后的压力数据；

电源，用于向所述控制芯片22和压力传感器21提供电能。

具体的，控制芯片22中包括：控制模块、模数转换模块等，以完成对接收的所述压力进行数模转换、区域分辨等预处理操作；控制芯片22中还可以包括：无线传输模块，用于与外部数据处理装置建立无线通信连接，便于控制芯片22通过无线通信连接交换信息和数据。

在一个实施例中，如图1所示，所述智能硬件层2中的压力传感器21、控制芯片22和电源(电源位于控制芯片下，图中未示出)均嵌入柔性材料中，并处于第一柔性保护层1和第二柔性保护层3之间。特别的，第一柔性保护层1、第二柔性保护层3和智能硬件层2中的柔性材料可以由EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)制成。

注意，图1示出的压力传感器21、控制芯片22和电源的布局位置仅为一种示意性表示，可以根据实际需要改变各个器件的位置，特别是压力传感器21的布局位置，根据对压力数据分析的不同需求，选择在不同的关键部位布置压力传感器。

具体的，为了能够判断用户行进时的脚掌着地方式，智能硬件层2中的压力传感器的布局位置包括：后跟区域和前脚掌区域。位于后跟区域的压力传感器称为后跟传感器，位于前脚掌区域的传感器称为前脚掌传感器。如图2所示，通过分析后跟传感器201和前脚掌传感器202的压力数据之间的关系，可以判断用户的步态。例如：后跟传感器201的力达到峰值后，前脚掌传感器202才开始采集到力值，则判断用户的步态为后跟着地方式。如此，通过仅在后跟区域和前脚掌区域设置两个压力传感器，即可实现对用户步态的分析，在赋予智能鞋垫基本功能的同时，也很好的控制了智能鞋垫的生产成本，节约了资源。

实施例1

为了能为后续数据处理提供更理想的压力数据，参考图2，后跟传感器201位于用户脚后跟跟骨底部区域；前脚掌传感器202位于用户前脚掌第二、三跖骨头底部区域。例如，根据足部解剖结构，从后跟往前的方向，在足长大约15％的位置放置后跟部位的传感器，在足长大约65-70％的位置放置前脚掌的传感器。如何在鞋垫上确定用户的脚掌各部位对应的区域，已有许多现有的解剖统计资料，在此不再赘述。

实施例2

为了采集更为完备的压力数据，后跟传感器301的形状可定制为与鞋垫后跟区域形状相适应的形状，前脚掌传感器302的形状可定制为与鞋垫前脚掌区域相适应的形状，以加大受力测试面积，增加测量数据的精准度。如图3所示，后跟传感器301和前脚掌传感器302不再是常见的圆形压力传感器，而是分别与鞋垫后跟区域和鞋垫前脚掌区域相适应的特形压力传感器。

实施例3

为了采集更为详细的压力数据，可进一步在后跟的外侧区域和内侧区域分别设置压力传感器。如图4所示，智能鞋垫对应脚后跟跟骨底部外侧区域设有外侧后跟传感器411，智能鞋垫对应脚后跟跟骨底部内侧区域设有内侧后跟传感器412。通过分析外侧后跟传感器411和内侧后跟传感器412采集到的压力数据，可以判断用户的步姿，例如：脚后跟内侧部位的传感器首先受力，且脚后跟内侧的受力峰值比脚后跟外侧的峰值大至少20％，则用户的步姿为后跟外翻。

此外，还可在前脚掌的外侧区域、中部区域和内侧区域分别设置压力传感器。如图4所示，智能鞋垫对应前掌第四、五跖骨头底部区域的外侧区域设有外侧前脚掌传感器421、智能鞋垫对应前脚掌第二、三跖骨头底部区域设有中部前脚掌传感器422和智能鞋垫对应前脚掌第一跖骨头底部区域设有内侧前脚掌传感器423。将前脚掌3个传感器采集到的压力数据进行累加计算，得到整个全脚掌的受力情况，能更精确的判断跑者的着地方式，特别是前脚掌着地方式和中足(全脚掌)着地方式。结合脚后跟的传感器，可以判断整个着地期间，跑者的步态是否存在内旋不足或内旋过度等现象。

实施例4

进一步的，类似于实施例2，为了采集更为完备的压力数据，在实施例3的基础上，可进一步采用定制形状的压力传感器来取代实施例3中的圆形压力传感器。如图5所示，智能鞋垫中，由外侧后跟传感器511和内侧后跟传感器512组合出的形状与鞋垫后跟区域形状相适应；由外侧前脚掌传感器521、中部前脚掌传感器522和内侧前脚掌传感器523组合出的形状与鞋垫前脚掌区域形状相适应；如此，可加大受力测试面积，增加测量数据的精准度。

实施例5

进一步的，上述智能鞋垫中，如图6所示，还可包括：位于智能鞋垫所对应的足纵弓最高处底部的内侧区域的内侧足弓传感器631、位于智能鞋垫所对应的足纵弓最高处底部的中间区域的中部足弓传感器632；位于智能鞋垫所对应的足纵弓最高处底部的外侧区域的外侧足弓传感器633。通过分析内侧足弓传感器631、中部足弓传感器632和外侧足弓传感器633采集到的压力数据，可以判断用户的足纵弓情况，例如：足弓部位底部内侧和中间位置传感器基本不受力，则用户为高足弓。

此外，如图6所示，上述智能鞋垫中，还可包括：位于智能鞋垫所对应的第一脚趾底部区域的第一脚趾传感器641和位于智能鞋垫所对应的第二至四脚趾底部区域的第二脚趾传感器642。结合足后跟和跖骨区域的压力传感器，当第一脚趾传感器641所受压力占到脚趾部两个传感器压力总和的70％以上时，且跖骨内侧传感器所受压力大于跖骨中间和外侧传感器(参考内旋过度的算法)时，可以更准确的判定用户行进中步态为内旋过度；同理，当第二脚趾传感器642占到脚趾部两个传感器压力总和的70％以上时，且跖骨外侧传感器所受压力大于跖骨中间和内侧传感器(参考内旋不足的算法)时，可以更准确的判定用户行进中步态为内旋不足。

实施例6

进一步的，类似于实施例2和4，为了采集更为完备的压力数据，结合实施例5，可进一步采用定制形状的压力传感器来取代实施例5中的圆形压力传感器。如图7所示，智能鞋垫中，由内侧足弓传感器731、中部足弓传感器732和外侧足弓传感器733组合出的形状与鞋垫足纵弓区域形状相适应；由第一脚趾传感器741和第二脚趾传感器742组合出的形状与鞋垫脚趾区域形状相适应；如此，可加大受力测试面积，增加测量数据的精准度。

图8为本发明实施例提供的智能鞋垫的数据处理方法的实现流程示意图，如图8所示，该方法包括：

步骤801，接收智能鞋垫中位于预设区域的压力传感器采集的压力数据；

具体的，所述预设区域至少包括智能鞋垫对应的后跟区域和前脚掌区域，故至少接收智能鞋垫中位于后跟和前脚掌区域的压力传感器即后跟传感器和前脚掌传感器采集的压力数据；

步骤802，根据所述压力数据，分析用户的行进姿态；

具体的，根据后跟传感器和前脚掌传感器采集的压力数据，可以确定用户的步态，即当后跟传感器的力或合力(有2个传感器的时候)达到峰值后，前脚掌传感器才开始采集到力值，则确定用户的步态为后跟着地方式；

当前脚掌传感器首先受力，后跟传感器不受力，或在整个脚接触地面时间的20％以后才开始受力，则确定用户的步态为前掌着地方式；

当前脚掌传感器和后跟传感器同时受力，或受力的时间间隔小于整个脚底接触地面时间的20％，则确定用户的步态为中足(全掌)着地方式。

进一步的，上述方法还包括：

接收智能鞋垫中外侧后跟传感器和内侧后跟传感器采集的压力数据；

根据所述压力数据，分析用户的步姿；

具体的，当脚后跟内侧部位的传感器首先受力，且脚后跟内侧的受力峰值比脚后跟外侧的峰值大至少20％时，则确定用户的步姿为后跟外翻；

当脚后跟内、外侧的传感器几乎同时受力，且两个传感器的受力峰值差异小于20％，则确定用户的步姿为后跟中正；

当脚后跟外侧部位的传感器首先受力，且脚后跟外侧的受力峰值比脚后跟内侧的峰值大至少20％时，则确定用户的步姿为后跟内翻。

进一步的，上述方法还包括：

接收智能鞋垫中外侧后跟传感器、内侧后跟传感器、外侧前脚掌传感器、中部前脚掌传感器和内侧前脚掌传感器采集的压力数据；

根据所述压力数据，分析用户的步态和跑姿。

具体的判断方式如下：

当脚后跟外侧部位的传感器首先受力，且脚后跟外侧的受力峰值比脚后跟内侧的峰值大至少20％，同时前脚掌外侧传感器首先受力，且受力峰值比前脚掌中间和内侧传感器的受力峰值至少大30％以上时；则确定用户为内旋不足；

当前脚掌内侧部位首先受力，且受力峰值比前脚掌中间和外侧传感器的受力峰值至少大30％以上时，则确定用户为内旋过度；

当前脚掌中间部位首先受力，或者前脚掌部位的3个传感器同时受力，各传感器间的受力峰值差异小于20％，则确定用户为内旋正常。

进一步的，上述方法还包括：

接收内侧足弓传感器、中部足弓传感器和外侧足弓传感器采集的压力数据；

根据所述压力数据，分析用户的足弓情况。

具体的，当内侧足弓传感器和中部足弓传感器受力小于中部三个传感器总受力的15％以下时，确定用户为高足弓；

当足内侧足弓传感器受力小于中部三个传感器总受力的15％以下；中部足弓传感器受力或受力小于中部三个传感器总受力的30％以下时，确定用户为正常足弓；

低足弓：当内侧足弓传感器、中部足弓传感器和外侧足弓传感器都受力，且它们的力值差异不大于10％时，确定用户为低足弓。

进一步的，上述方法还包括：

与所述智能鞋垫建立无线通信连接；

通过所述无线通信连接接收所述压力数据。

这里，所述无线通信连接可以是蓝牙、zigbee、wifi等无线通信连接。

进一步的，上述方法还包括：

输出分析结果。

具体的，可通过文字、图像、声音、动画、视频或它们的结合等方式输出分析结果，提醒用户当前的步态为何，方便用户矫正自身的步态。

图9是本发明实施例提供的智能鞋垫的数据处理装置的组成结构示意图，如图9所示，该数据处理装置包括：

数据接收模块901，用于接收智能鞋垫中位于预设区域的压力传感器采集的压力数据；

姿态分析模块902，用于根据所述压力数据，分析用户的行进姿态。

进一步的，所述数据接收模块901包括：

步态数据接收单元，用于接收智能鞋垫中后跟传感器和前脚掌传感器采集的压力数据。

对应的，所述分析模块902包括：

步态分析单元，用于根据步态数据接收单元接收的数据，确定用户的步态。

具体包括：当后跟传感器的力或合力(有2个传感器的时候)达到峰值后，前脚掌传感器才开始采集到力值，则确定用户的步态为后跟着地方式；

当前脚掌传感器首先受力，后跟传感器不受力，或在整个脚接触地面时间的20％以后才开始受力，则确定用户的步态为前掌着地方式；

当前脚掌传感器和后跟传感器同时受力，或受力的时间间隔小于整个脚底接触地面时间的20％，则确定用户的步态为中足(全掌)着地方式。

进一步的，所述数据接收模块901可包括：

步姿数据接收单元，用于接收智能鞋垫中外侧后跟传感器和内侧后跟传感器采集的压力数据；在一些实施例中，步姿数据接收单元还用于接收智能鞋垫中压力传感器采集的压力数据；

对应的，所述分析模块902可包括：

步姿分析单元，用于根据步姿数据接收单元接收的数据，确定用户的步态。

具体包括：当脚后跟内侧部位的传感器首先受力，且脚后跟内侧的受力峰值比脚后跟外侧的峰值大至少20％时，则确定用户的步姿为后跟外翻；

当脚后跟内、外侧的传感器几乎同时受力，且两个传感器的受力峰值差异小于20％，则确定用户的步姿为后跟中正；

当脚后跟外侧部位的传感器首先受力，且脚后跟外侧的受力峰值比脚后跟内侧的峰值大至少20％时，则确定用户的步姿为后跟内翻。

进一步的，所述数据接收模块901可包括：

足弓数据接收单元，用于接收内侧足弓传感器、中部足弓传感器和外侧足弓传感器采集的压力数据。

对应的，所述分析模块902可包括：

足弓分析单元，用于根据足弓数据接收单元接收的数据，确定用户的步态。

具体包括：当内侧足弓传感器和中部足弓传感器受力小于中部三个传感器总受力的15％以下基本不受力时，确定用户为高足弓；

当足内侧足弓传感器受力小于中部三个传感器总受力的15％以下基本不受力；中部足弓传感器受力或受力小于中部三个传感器总受力的30％以下比较小时，确定用户为正常足弓；

低足弓：当内侧足弓传感器、中部足弓传感器和外侧足弓传感器都受力，且它们的力值差异不大于10％时，确定用户为正常低足弓。

上述各个模块及各个单元在实际应用中，均可由位于智能手机、智能手表、平板电脑等终端设备中的中央处理器(CPU)、微处理器(MPU)、数字信号处理器(DSP)、或现场可编程门阵列(FPGA)实现。

本实施例的数据处理装置的各个模块对应执行上述数据处理方法实施例所描述的步骤，因此具有相同的有益效果。另外，应该理解到，以上所描述的数据处理装置的实施方式仅仅是示意性的，所描述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。另外，模块相互之间的耦合或通信连接可以是通过一些接口，也可以是电性或其它的形式。

上述各个功能模块作为数据处理装置的组成部分，可以是或者也可以不是物理框，既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上，既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能框的形式实现。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。

本发明实施例还提供一种智能鞋垫系统，该系统包括：上述任意一种智能鞋垫和上述任意一种智能鞋垫的数据处理装置。

更进一步的，上述所有技术方案可以从智能鞋垫变化到智能鞋上实现，即将鞋垫的智能硬件层中压力传感器、控制芯片和电源等元件安装在鞋内，再用柔性材料对元件给予适当保护即可。图10至13为本发明提供的4种智能鞋的结构示例图。其中，如图10，压力传感器放置在随鞋一起组装销售的鞋垫内，控制芯片和电源集成在一起、放置在鞋中底靠近中足的位置；而图11中，压力传感器放置在随鞋一起组装销售的鞋垫内，控制芯片和电源集成在一起、放置在鞋后帮上；图12中，压力传感器放置在鞋中底内，控制芯片和电源集成在一起、放置在鞋中底靠近中足的位置；如图13所示，压力传感器放置在鞋中底内，控制芯片和电源集成在一起、放置在鞋后帮上。这些智能鞋的压力传感器的布局可以按照图2至7所示的压力传感器布局来布置，采集预设区域的压力数据，按照上述实施例中提供的数据处理方法来分析智能鞋中压力传感器采集的压力数据，同样可以分析智能鞋用户的行进姿态。相应的，上述实施例中提供的数据处理装置同样可以实现接收智能鞋中位于预设区域的压力传感器采集的压力数据；分析用户的行进姿态等功能。因此，本发明还提供一种智能鞋系统，该系统包括：上述任意一种智能鞋和上述任意一种智能鞋的数据处理装置。

综合而言，本发明提供一种智能足部穿戴设备，该足部穿戴设备中包括：压力传感器、控制芯片和电源，它们被柔性材料所保护；其中，

压力传感器，用于检测自身所在区域的压力，将所述压力传输至控制芯片；

控制芯片，用于接收并预处理所述压力，向外部数据处理装置发送预处理后的压力数据；

电源，用于向所述控制芯片和压力传感器提供电能。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

再次说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (14)

1.一种智能足部穿戴设备，其特征在于，所述智能足部穿戴设备中包括压力传感器、控制芯片和电源，它们被柔性材料所保护；其中，

压力传感器，用于检测自身所在区域的压力，将所述压力传输至控制芯片；

控制芯片，用于接收并预处理所述压力，向外部数据处理装置发送预处理后的压力数据；

电源，用于向所述控制芯片和压力传感器提供电能。

2.根据权利要求1所述的智能足部穿戴设备，其特征在于，所述压力传感器的布局位置包括：后跟区域和前脚掌区域，位于后跟区域的压力传感器称为后跟传感器，位于前脚掌区域的传感器称为前脚掌传感器。

3.根据权利要求2所述的智能足部穿戴设备，其特征在于，所述智能足部穿戴设备对应脚后跟跟骨底部外侧区域设有外侧后跟传感器，智能足部穿戴设备对应脚后跟跟骨底部内侧区域设有内侧后跟传感器。

4.根据权利要求2所述的智能足部穿戴设备，其特征在于，所述智能足部穿戴设备对应前掌第四、五跖骨头底部区域的外侧区域设有外侧前脚掌传感器、智能足部穿戴设备对应前脚掌第二、三跖骨头底部区域设有中部前脚掌传感器和智能足部穿戴设备对应前脚掌第一跖骨头底部区域设有内侧前脚掌传感器。

5.根据权利要求2所述的智能足部穿戴设备，其特征在于，所述智能足部穿戴设备还包括：位于智能足部穿戴设备所对应的足纵弓最高处底部的内侧区域的内侧足弓传感器、位于智能足部穿戴设备所对应的足纵弓最高处底部的中间区域的中部足弓传感器；位于智能足部穿戴设备所对应的足纵弓最高处底部的外侧区域的外侧足弓传感器。

6.根据权利要求2所述的智能足部穿戴设备，其特征在于，所述智能足部穿戴设备还包括：位于智能足部穿戴设备所对应的第一脚趾底部区域的第一脚趾传感器和位于智能足部穿戴设备所对应的第二至四脚趾底部区域的第二脚趾传感器。

7.根据权利要求3至6所述的智能足部穿戴设备，其特征在于，上述任意一种传感器的形状定制为与自身所在足部穿戴设备区域形状相适应的形状。

8.根据权利要求1所述的智能足部穿戴设备，其特征在于，所述足部穿戴设备为鞋垫，该鞋垫包括：

两层起保护作用的第一柔性保护层和第二柔性保护层，以及设置在所述第一柔性保护层和所述第二柔性保护层之间的智能硬件层，所述智能硬件层包括所述压力传感器、控制芯片和电源。

9.根据权利要求1所述的智能足部穿戴设备，其特征在于，所述足部穿戴设备为鞋，所述压力传感器放置在鞋中底内或者放置在随鞋一起组装销售的鞋垫内；所述控制芯片和电源集成在一起、放置在鞋后帮上或者放置在鞋中底靠近中足的位置。

10.一种智能足部穿戴设备的数据处理方法，其特征在于，所述方法包括：

接收智能足部穿戴设备中位于预设区域的压力传感器采集的压力数据；所述预设区域至少包括智能足部穿戴设备对应的后跟区域和前脚掌区域，故至少接收智能足部穿戴设备中位于后跟和前脚掌区域的压力传感器即后跟传感器和前脚掌传感器采集的压力数据；

根据所述压力数据，分析用户的行进姿态；根据后跟传感器和前脚掌传感器采集的压力数据，可以确定用户的步态，即当后跟传感器的力或合力达到峰值后，前脚掌传感器才开始采集到力值，则确定用户的步态为后跟着地方式；

当前脚掌传感器首先受力，后跟传感器不受力，或在整个脚接触地面时间的20％以后才开始受力，则确定用户的步态为前掌着地方式；

当前脚掌传感器和后跟传感器同时受力，或受力的时间间隔小于整个脚底接触地面时间的20％，则确定用户的步态为中足(全掌)着地方式。

11.根据权利要求10所述的数据处理方法，其特征在于，所述方法包括：

接收智能穿戴设备中外侧后跟传感器、内侧后跟传感器、外侧前脚掌传感器、中部前脚掌传感器和内侧前脚掌传感器采集的压力数据；

根据所述压力数据，分析用户的步态和跑姿；

具体的判断方式如下：

当脚后跟外侧部位的传感器首先受力，且脚后跟外侧的受力峰值比脚后跟内侧的峰值大至少20％，同时前脚掌外侧传感器首先受力，且受力峰值比前脚掌中间和内侧传感器的受力峰值至少大30％以上时，则确定用户为内旋不足；

当前脚掌内侧部位首先受力，且受力峰值比前脚掌中间和外侧传感器的受力峰值至少大30％以上时，则确定用户为内旋过度；

当前脚掌中间传感器首先受力，或者前脚掌部位的3个传感器同时受力(时间差异在10毫秒以内)，且各传感器的受力峰值差异小于20％，则确定用户为内旋正常。

12.根据权利要求10所述的数据处理方法，其特征在于，所述方法包括：

接收内侧足弓传感器、中部足弓传感器和外侧足弓传感器采集的压力数据；

根据所述压力数据，分析用户的足弓情况；

具体的，当内侧足弓传感器和中部足弓传感器受力峰值小于足弓部位三个传感器总受力峰值的15％，或者足弓部位三个传感器的总受力峰值小于足部穿戴设备所有传感器受力峰值总和的10％时，确定用户为高足弓；

当足弓内侧传感器受力峰值小于足弓部位三个传感器受力峰值总和的15％以下，中部足弓传感器受力峰值小于足弓部位三个传感器受力峰值总和的30％以下时，确定用户为正常足弓；

当内侧足弓传感器、中部足弓传感器和外侧足弓传感器都受力，且它们的峰值差异不大于15％时，确定用户为低足弓。

13.一种智能足部穿戴设备的数据处理装置，其特征在于，所述装置包括：

数据接收模块，用于接收智能足部穿戴设备中位于预设区域的压力传感器采集的压力数据；

姿态分析模块，用于根据所述压力数据，分析用户的行进姿态。

14.一种智能足部穿戴设备系统，其特征在于，包括根据权利要求1至9任一项所述的智能足部穿戴设备以及根据权利要求13所述的数据处理装置。