CN107242633A - 一种智能感知自动系带鞋及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能感知自动系带鞋及其方法，该一种智能感知自动系带鞋及其方法包括鞋帮内侧滑道、加紧机构、控制模块、压力传感器、电池模块、通讯模块、鞋带、软件系统、结构鞋底，结构鞋底具有内置空腔，所述的加紧机构、控制模块、压力传感器、通讯模块和电池模块被密封在结构鞋底中；电池模块、通讯模块、软件系统、加紧机构、压力传感器和控制模块电性连接，同时通讯模块、压力传感器和控制模块集成到一个PCB上。

Description

一种智能感知自动系带鞋及其方法

技术领域

本发明涉及鞋领域，尤其涉及一种智能感知自动系带鞋及其方法。

背景技术

鞋带，顾名思义是一根带子，但这不是一种普通的带子，因鞋带可以用于绑住鞋子内、外帮面，装饰帮面，调节鞋子松紧度，保证脚踝安全性。鞋带广泛应用于各类运动鞋、休闲鞋、正装皮鞋等。据史料记载，早在5000多年前，人类就已经运用了鞋带进行装饰和调节松紧。

在户外活动时，鞋子是最得力的助手，而鞋带的安全与稳固正是鞋子能够完全发挥功能不可或缺的要素，但是系鞋带对很多人来说是非常麻烦的一件事情，尤其老人、孕妇不能弯腰或蹲下，儿童不会系携带等问题给他们带来困扰和不便。另外，作为运动爱好者，在运动中鞋带更容易松开和脱落，有些运动人员在运动中因为抢夺时间而放弃了系鞋带，这样一来影响了运动人员的协调能力和脚下的平衡能力，给运动人员带来巨大的麻烦和身体伤害。鞋带系紧了不舒服，系松了鞋带容易松开，在生活中鞋带意外脱落的时候非常多，往往没有注意鞋带开了而造成身体伤害的事件时有发生。

另外，现有的市面上有不带鞋带的鞋类，其通过多种材料和设计实现的不用系鞋带的鞋子，可以免去用户系鞋带的烦恼和麻烦，但是却失去了鞋带打结形成的漂亮的蝴蝶结坠在鞋边的点缀，另外有鞋带可以把鞋束的更紧，走路也轻便舒服，而且所有复古风格的鞋都是有鞋带的，所以鞋带的存在有其重要的价值所在。

因此，非常需要一款可以保留鞋带的基础上，还能方便系鞋带的鞋子。

发明内容

本发明主要是解决现有产品所存在的技术问题，从而提供一种智能感知自动系带鞋，包括：

鞋帮内侧滑道，所述的鞋帮内侧滑道与鞋帮两侧固定连接，用于鞋带从鞋帮内侧滑道中间限位移动；

加紧机构，包括：电磁阀、鞋带缠绕器、齿轮机构、和橡胶垫，用于加紧和缠绕鞋带；

控制模块，包括：充电管理IC、RAM、MCU；

压力传感器，用于监测人体体重数据，当体重数据达到预设阈值数据范围时，发送控制信号到所述控制模块；

电池模块，包括电源管理模块和电池组，用于给各个模块供电；

通讯模块，包括蓝牙模块、GSM模块、4G模块、WIFI模块的一种或多种；

鞋带，所述鞋带穿过所述鞋帮内侧滑道，连接到所述加紧机构；

软件系统，包括移动终端APP软件和系统服务器软件，APP软件通过所述通讯模块与系统服务器软件进行数据处理和交换；

结构鞋底，具有内置空腔，所述的加紧机构、控制模块、压力传感器、通讯模块和电池模块被密封在结构鞋底中；

电池模块、通讯模块、软件系统、加紧机构、压力传感器和控制模块电性连接，同时通讯模块、压力传感器和控制模块集成到一个PCB上。

上述的一种智能感知自动系带鞋，所述鞋带包括表面的纺织层和内部的凯夫拉纤维、超密度聚乙烯和碳纤维材料的任一种组成。

上述的一种智能感知自动系带鞋，所述加紧机构为多个电磁阀，为橡胶和金属材料制成的，且至少两个加紧机构。

上述的一种智能感知自动系带鞋，所述压力传感器包括传感层，传感层固定于所述结构鞋底的上表面。

上述的一种智能感知自动系带鞋，所述电池模块被包裹为防水绝缘材料。

上述的一种智能感知自动系带鞋，所述鞋帮内侧滑道，固定于鞋体的鞋帮两侧的内部。

上述的一种智能感知自动系带鞋，所述控制模块包括按键模组和声音模组，还包括算法数据接口，可以通过外部PC端或移动端写入升级数据或算法数据。

一种智能感知自动系带鞋的方法，步骤如下：

结构鞋底在模具成型后，在结构鞋底的后跟位置开具内置空腔，内置空腔的上面设有密封盖体，密封盖体可以被粘贴或固定到内置空腔上方，同时内置空腔内设有加强筋和固定各个电子单元的隔层；

将电池模块包裹防水绝缘材料，并与通讯模块、压力传感器、加紧机构、控制模块电性连接，给各个模块供电；

将通讯模块、压力传感器、通讯模块、加紧机构和控制模块固定安装到结构鞋底的内置空腔中，并用密封盖体盖住并打胶防水密封处理；

鞋帮内侧滑道置于鞋帮内侧且不影响鞋内舒适度，同时鞋帮内侧滑道的底端通过结构鞋底连接到加紧机构；

根据鞋的尺码数据，鞋帮内侧滑道的弧度和长度数据，综合分析和计算需要的鞋带的长度数据；

通过鞋带的长度数据和加紧机构的加紧数据，综合分析和计算出系带松紧系数，以实现不同尺码的鞋采用最舒适的系带松紧系数；

将系带松紧系数数据存入到控制模块的RAM和软件系统的系统服务器软件中，满足单机控制和无线控制需求；

鞋带穿过鞋的鞋带孔后，两头平齐通过鞋帮内侧滑道到达加紧机构和鞋带缠绕器，鞋带并固定到鞋带缠绕器上；

将压力传感器的传感层固定于所述结构鞋底的上表面，并密封工艺处理，保证不被鞋垫和人体重力损坏；

根据人体体重数据设置压力传感器阈值，当体重数据达到预设传感器阈值数据范围时，发送控制信号到所述控制模块；

用户安装对应的APP软件到手机上，并注册和填写鞋子的尺码信息，同时启动自动系鞋带功能。

上述的一种智能感知自动系带鞋的方法，启动自动系鞋带功能后包括如下方法：

当用户穿上鞋子时，人体体重通过压力传感器的传感层触发控制指令到控制模块，控制模块控制通讯模块发送状态信息到软件系统，同时控制模块发送控制指令到加紧机构，加紧机构的电磁阀启动鞋带缠绕器带动鞋带运动，拉紧鞋带到对应的松紧系数并转到加紧机构自动加紧和固定，此时可以不上电；

当用户准备脱掉鞋子时，用手握住鞋帮往下拉动，让脚后跟离开脚后跟，此时体重通过压力传感器的传感层触发控制指令到控制模块，控制模块控制通讯模块发送状态信息到软件系统，同时控制模块发送控制指令到加紧机构，加紧机构的电磁阀启动带动鞋带缠绕器带动鞋带运动，松开鞋带到对应的松紧系数并转到加紧机构自动松开鞋带并通过齿轮机构和橡胶垫固定住鞋带的两头不脱落，此时用户可以脱掉鞋子。

一种智能感知自动系带鞋，还包括如下方法：

当电池模块紧急情况下没有电能时，加紧机构会自动松开鞋带，用户可以手动抽出鞋带进行自主系鞋带，当鞋子被充完电后，可以将鞋带的两头穿入到鞋帮内侧滑道中至底部，加紧机构会自动加紧鞋带；

用于通过对应的手机APP软件进行微调控制，直至最舒适的松紧程度；

当用户想主动关闭自动系鞋带功能时，通过手机APP进行选择，即可关闭自动系鞋带功能，如需重新启动则可在APP上进行选择即可。

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。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种智能感知自动系带鞋的第一结构示意图；

图2为本发明一种智能感知自动系带鞋的第二结构示意图；

图3为本发明一种智能感知自动系带鞋的第一种方法流程图；

图4为本发明一种智能感知自动系带鞋的第二种方法流程图；

图5为本发明一种智能感知自动系带鞋的第三种方法流程图。

具体实施方式

下面结合本发明的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

请参照图1、图2所示：

一种智能感知自动系带鞋A，包括：

鞋帮内侧滑道1，所述的鞋帮内侧滑道1与鞋帮两侧固定连接，用于鞋带从鞋帮内侧滑道1中间限位移动；

加紧机构2，包括：电磁阀、鞋带缠绕器、齿轮机构、和橡胶垫，用于加紧和缠绕鞋带，进一步的，也包括电机10，电机10用于提供机械动力。

控制模块3，包括：充电管理IC、RAM、MCU，进一步的，该充电管理IC包括充电管理IC和放电管理IC，同时本实施例可以采用无线充电方案和有线充电方案，采用无线充电方案时，设计对应的无线充电底座或者无线充电内置头，所述的无线充电底座可以把鞋放到上面，鞋底靠近充电底座进行充电；若是采用无线充电内置头进行充电，则需要把无线充电内置头放入到鞋的内部进行充电；如果采用有线充电方案，可以采用MINI USB接口进行充电。本实施例会根据具体的工艺和成本考虑，选择最优的充电方式，另外无论哪一种充电方式都会在说明书中定义充电位置和使用方法。

压力传感器4，用于监测人体体重数据，当体重数据达到预设阈值数据范围时，发送控制信号到所述控制模块，控制模块发送启动指令启动其他模块工作，进一步的，传感器的重力阈值按人机工学数据进行设计，并在体重数据的最重和最轻的两头多出两个重力点，同时设计重力感应灵敏度数据和感应间隙数据，所述感应间隙为：当用户运动中脚后跟会离开鞋底失压后再接触鞋底加压，为了不误判为脱鞋操作而设计压力传感器的感应间隙数据。

电池模块5，包括电源管理模块和电池组，用于给各个模块供电，采用聚合物电池或锂电池，也可以采用超级电容。

通讯模块6，包括蓝牙模块、GSM模块、4G模块、WIFI模块的一种或多种，进一步的，本实施例优先选择蓝牙模块，并采用BLE4.0方案。

鞋带7，所述鞋带7穿过所述鞋帮内侧滑道1，连接到所述加紧机构2，加紧机构2的鞋带缠绕器可以缠绕鞋带，进一步的，鞋带7的长度为优先设计好长度的鞋带，保证在达到最大松紧度的情况下鞋带不会脱离加紧机构的鞋带缠绕器；进一步的，鞋带7的两头的金属柄为实心金属，并有与加紧机构2中的齿轮机构相啮合连接的轮齿。

软件系统8，包括移动终端11APP软件和系统服务器软件，APP软件通过所述通讯模块与系统服务器软件进行数据处理和交换，进一步的，移动终端11APP包括安卓系统和苹果系统运行的APP，APP可以通过软件市场进行下载和使用。APP包括自动模式和手动模式，用户可以根据需求进行选择，其中自动模式下鞋带完全自动系紧和松开，手动模式下需要用户自己主动进行鞋带的系紧和松开。

进一步的，系统服务器软件存放于服务端系统中，该服务端系统以Web应用的方式提供给PC端浏览器访问，同时给移动终端11APP软件访问，在Web应用基础上增加一些REST接口直接供App访问，相应地，无线接口和Web应用作为同一工程开发，作为同一个应用部署，可以快速把PC端功能复制到App上，并把两者物理上捆绑在一起。

结构鞋底9，具有内置空腔，所述的加紧机构2、控制模块3、压力传感器4、通讯模块6和电池模块5被密封在结构鞋底中，该内置空腔的形状与鞋后跟的形状吻合，内部所有器件的排布较为密集，保障最小尺寸空间中可以装下所有模块。

电池模块5、通讯模块6、软件系统8、加紧机构2、压力传感器4和控制模块3电性连接，同时通讯模块6、压力传感器4和控制模块3集成到一个PCB上，同时在模组上方加上屏蔽盖和防水层。

鞋带7包括表面的纺织层和内部的凯夫拉纤维、超密度聚乙烯和碳纤维材料的任一种组成，一方面可以增强鞋带7的强度，另一方面鞋带7可以更容易与加紧机构配合。

加紧机构2为多个电磁阀，为橡胶和金属材料制成的，且至少两个加紧机构。

压力传感器4包括传感层，传感层固定于所述结构鞋底的上表面，进一步的，该压力传感器4贴片到控制模块3所在的PCB板上，压力传感器4的功耗通过调试达到最佳状态，

电池模块5被包裹为防水绝缘材料，进一步的，电池所在的结构鞋底的内置空腔中设有多个加强筋，或者通过金属保护壳固定电池四周对电池进行保护。

鞋帮内侧滑道1，固定于鞋体的鞋帮两侧的内部，进一步的，该鞋帮内侧滑道为三角结构，鞋帮内侧滑道1的滑道从上至下垂直于三角的中心位置，底部可以固定到鞋底处，同时鞋帮内侧滑道1本身可以固定于鞋帮两侧；鞋帮内侧滑道1通过结构鞋底连接到加紧机构2，加紧机构2与鞋帮内侧滑道1的连接处可以密封连接。

控制模块3包括按键模组和声音模组，还包括算法数据接口，可以通过外部PC端或移动端写入升级数据或算法数据，进一步的，所述的按键模组外则设有橡胶按键，定义该橡胶按键为1个；当控制模块3获取到电池模块5的最低电量信号后，声音模组发出低电量报警声音，当电池没电时，用户可以手动触动按键模组，加紧机构2会自动松开鞋带，用户可以手动抽出鞋带7进行自主系鞋带。

请参照图4所示：

一种智能感知自动系带鞋的方法，步骤如下：

S101结构鞋底在模具成型后，在结构鞋底的后跟位置开具内置空腔，内置空腔的上面设有密封盖体，密封盖体可以被粘贴或固定到内置空腔上方，同时内置空腔内设有加强筋和固定各个电子单元的隔层；

S102将电池模块包裹防水绝缘材料，并与通讯模块、压力传感器、加紧机构、控制模块电性连接，给各个模块供电；

S103将通讯模块、压力传感器、通讯模块、加紧机构和控制模块固定安装到结构鞋底的内置空腔中，并用密封盖体盖住并打胶防水密封处理；

S104鞋帮内侧滑道置于鞋帮内侧且不影响鞋内舒适度，同时鞋帮内侧滑道的底端通过结构鞋底连接到加紧机构；

S105根据鞋的尺码数据，鞋帮内侧滑道的弧度和长度数据，综合分析和计算需要的鞋带的长度数据；

S106通过鞋带的长度数据和加紧机构的加紧数据，综合分析和计算出系带松紧系数，以实现不同尺码的鞋采用最舒适的系带松紧系数；

S107将系带松紧系数数据存入到控制模块的RAM和软件系统的系统服务器软件中，满足单机控制和无线控制需求；

S108鞋带穿过鞋的鞋带孔后，两头平齐通过鞋帮内侧滑道到达加紧机构和鞋带缠绕器，鞋带并固定到鞋带缠绕器上；

S109将压力传感器的传感层固定于所述结构鞋底的上表面，并密封工艺处理，保证不被鞋垫和人体重力损坏；

S110根据人体体重数据设置压力传感器阈值，当体重数据达到预设传感器阈值数据范围时，发送控制信号到所述控制模块；

S111用户安装对应的APP软件到手机上，并注册和填写鞋子的尺码信息，同时启动自动系鞋带功能。

请参照图5所示：

一种智能感知自动系带鞋的方法，启动自动系鞋带功能后包括如下方法：

S201当用户穿上鞋子时，人体体重通过压力传感器的传感层触发控制指令到控制模块，控制模块控制通讯模块发送状态信息到软件系统，同时控制模块发送控制指令到加紧机构，加紧机构的电磁阀启动鞋带缠绕器带动鞋带运动，拉紧鞋带到对应的松紧系数并转到加紧机构自动加紧和固定，此时可以不上电；

S202当用户准备脱掉鞋子时，用手握住鞋帮往下拉动，让脚后跟离开脚后跟，此时体重通过压力传感器的传感层触发控制指令到控制模块，控制模块控制通讯模块发送状态信息到软件系统，同时控制模块发送控制指令到加紧机构，加紧机构的电磁阀启动带动鞋带缠绕器带动鞋带运动，松开鞋带到对应的松紧系数并转到加紧机构自动松开鞋带并通过齿轮机构和橡胶垫固定住鞋带的两头不脱落，此时用户可以脱掉鞋子。

请参照图5所示：

一种智能感知自动系带鞋，还包括如下方法：

S301当电池模块紧急情况下没有电能时，加紧机构会自动松开鞋带，用户可以手动抽出鞋带进行自主系鞋 带，当鞋子被充完电后，可以将鞋带的两头穿入到鞋帮内侧滑道中至底部，加紧机构会自动加紧鞋带；

S302用于通过对应的手机APP软件进行微调控制，直至最舒适的松紧程度；

S303当用户想主动关闭自动系鞋带功能时，通过手机APP进行选择，即可关闭自动系鞋带功能，如需重新 启动则可在APP上进行选择即可。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而不是全部的实施例，并不用以限制本发明。对于所属领域的普通技术人员来说，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 (10)

1.一种智能感知自动系带鞋，其特征在于，包括：

鞋帮内侧滑道，所述的鞋帮内侧滑道与鞋帮两侧固定连接，用于鞋带从鞋帮内侧滑道中间限位移动；

加紧机构，包括：电磁阀、鞋带缠绕器、齿轮机构、和橡胶垫，用于加紧和缠绕鞋带；

控制模块，包括：充电管理IC、RAM、MCU；

压力传感器，用于监测人体体重数据，当体重数据达到预设阈值数据范围时，发送控制信号到所述控制模块；

电池模块，包括电源管理模块和电池组，用于给各个模块供电；

通讯模块，包括蓝牙模块、GSM模块、4G模块、WIFI模块的一种或多种；

鞋带，所述鞋带穿过所述鞋帮内侧滑道，连接到所述加紧机构；

软件系统，包括移动终端APP软件和系统服务器软件，APP软件通过所述通讯模块与系统服务器软件进行数据处理和交换；

结构鞋底，具有内置空腔，所述的加紧机构、控制模块、压力传感器、通讯模块和电池模块被密封在结构鞋底中；

电池模块、通讯模块、软件系统、加紧机构、压力传感器和控制模块电性连接，同时通讯模块、压力传感器和控制模块集成到一个PCB上。

2.根据权利要求1所述的一种智能感知自动系带鞋，其特征在于：所述鞋带包括表面的纺织层和内部的凯夫拉纤维、超密度聚乙烯和碳纤维材料的任一种组成。

3.根据权利要求1所述的一种智能感知自动系带鞋，其特征在于：所述加紧机构为多个电磁阀，为橡胶和金属材料制成的，且至少两个加紧机构。

4.根据权利要求1所述的一种智能感知自动系带鞋，其特征在于：所述压力传感器包括传感层，传感层固定于所述结构鞋底的上表面。

5.根据权利要求1所述的一种智能感知自动系带鞋，其特征在于：所述电池模块被包裹为防水绝缘材料。

6.根据权利要求1所述的一种智能感知自动系带鞋，其特征在于：所述鞋帮内侧滑道，固定于鞋体的鞋帮两侧的内部。

7.根据权利要求1所述的一种智能感知自动系带鞋，其特征在于：所述控制模块包括按键模组和声音模组，还包括算法数据接口，可以通过外部PC端或移动端写入升级数据或算法数据。

8.应用权利要求1所述一种智能感知自动系带鞋的方法，其特征在于，步骤如下：

结构鞋底在模具成型后，在结构鞋底的后跟位置开具内置空腔，内置空腔的上面设有密封盖体，密封盖体可以被粘贴或固定到内置空腔上方，同时内置空腔内设有加强筋和固定各个电子单元的隔层；

将电池模块包裹防水绝缘材料，并与通讯模块、压力传感器、加紧机构、控制模块电性连接，给各个模块供电；

将通讯模块、压力传感器、通讯模块、加紧机构和控制模块固定安装到结构鞋底的内置空腔中，并用密封盖体盖住并打胶防水密封处理；

鞋帮内侧滑道置于鞋帮内侧且不影响鞋内舒适度，同时鞋帮内侧滑道的底端通过结构鞋底连接到加紧机构；

根据鞋的尺码数据，鞋帮内侧滑道的弧度和长度数据，综合分析和计算需要的鞋带的长度数据；

通过鞋带的长度数据和加紧机构的加紧数据，综合分析和计算出系带松紧系数，以实现不同尺码的鞋采用最舒适的系带松紧系数；

将系带松紧系数数据存入到控制模块的RAM和软件系统的系统服务器软件中，满足单机控制和无线控制需求；

鞋带穿过鞋的鞋带孔后，两头平齐通过鞋帮内侧滑道到达加紧机构和鞋带缠绕器，鞋带并固定到鞋带缠绕器上；

将压力传感器的传感层固定于所述结构鞋底的上表面，并密封工艺处理，保证不被鞋垫和人体重力损坏；

根据人体体重数据设置压力传感器阈值，当体重数据达到预设传感器阈值数据范围时，发送控制信号到所述控制模块；

用户安装对应的APP软件到手机上，并注册和填写鞋子的尺码信息，同时启动自动系鞋带功能。

9.根据权利要求8所述一种智能感知自动系带鞋的方法，其特征在于，启动自动系鞋带功能后包括如下方法：

当用户穿上鞋子时，人体体重通过压力传感器的传感层触发控制指令到控制模块，控制模块控制通讯模块发送状态信息到软件系统，同时控制模块发送控制指令到加紧机构，加紧机构的电磁阀启动鞋带缠绕器带动鞋带运动，拉紧鞋带到对应的松紧系数并转到加紧机构自动加紧和固定，此时可以不上电；

当用户准备脱掉鞋子时，用手握住鞋帮往下拉动，让脚后跟离开脚后跟，此时体重通过压力传感器的传感层触发控制指令到控制模块，控制模块控制通讯模块发送状态信息到软件系统，同时控制模块发送控制指令到加紧机构，加紧机构的电磁阀启动带动鞋带缠绕器带动鞋带运动，松开鞋带到对应的松紧系数并转到加紧机构自动松开鞋带并通过齿轮机构和橡胶垫固定住鞋带的两头不脱落，此时用户可以脱掉鞋子。

10.根据权利要求8所述的一种智能感知自动系带鞋，其特征在于：还包括如下方法：

当电池模块紧急情况下没有电能时，加紧机构会自动松开鞋带，用户可以手动抽出鞋带进行自主系鞋带，当鞋子被充完电后，可以将鞋带的两头穿入到鞋帮内侧滑道中至底部，加紧机构会自动加紧鞋带；

用于通过对应的手机APP软件进行微调控制，直至最舒适的松紧程度；

当用户想主动关闭自动系鞋带功能时，通过手机APP进行选择，即可关闭自动系鞋带功能，如需重新启动则可在APP上进行选择即可。