CN107468395A - 一种智能儿童步态矫正鞋 - Google Patents

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    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F5/0104—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations without articulation
    • A61F5/0111—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations without articulation for the feet or ankles

Abstract

本发明公开了一种智能儿童步态矫正鞋，包括儿童鞋，所述儿童鞋包括鞋面、标准鞋垫、鞋底，所述鞋面和鞋底利用常见的制鞋工艺连接，所述标准鞋垫是配制在鞋底上，所述标准鞋垫上还设置有矫正鞋垫，所述鞋底包括鞋底上层和鞋底下层，所述鞋底上层与鞋底下层是通过贴合工艺防水密封连接，所述鞋底下层设置有压力传动器阵列、充电电池和主板，所述压力传感器阵列安布置在鞋底下层，本发明是通过在儿童鞋的底部布置一套分布式压力传感器阵列，对儿童行走时足底各部位承压数据进行采集，通过算法对数据进行处理，进行步态检测分析，当超过算法检测到不合格数据时进行报警，并通过采集的数据指导用户选择对应的矫形鞋垫，及时干预儿童的步态和形态。

Description

一种智能儿童步态矫正鞋
技术领域
本发明属于儿童鞋的技术领域，具体为一种智能儿童步态矫正鞋。
背景技术
儿童行走时脚部呈内旋状态为步态八字脚。步态八字脚成因为正常幼童足踝关节轻微向内旋，因此出现八字脚，而内旋情况一般会在4岁后改善。
在3-12岁年龄段，足弓骨骼正处于发育期，是足弓形成的黄金时期，如果穿鞋不当或过于肥胖和坐姿不良，影响肌肉，韧带个骨骼的正常发育，最为导致扁平足、内八字、后足内外翻、X腿等足部疾病。
当儿童出现这类型足部疾病时现有技术是通过矫正鞋、矫正鞋垫产品在儿童发育期进行矫正，这都属于事后补救措施，不能起到及时发现和及时干预的作用
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能儿童步态矫正鞋，用于儿童矫正步伐。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种智能儿童步态矫正鞋，包括儿童鞋，所述儿童鞋包括鞋面、标准鞋垫、鞋底，所述鞋面和鞋底利用常见的制鞋工艺连接，所述标准鞋垫是配制在鞋底上，所述标准鞋垫上还设置有矫正鞋垫，所述鞋底包括鞋底上层和鞋底下层，所述鞋底上层与鞋底下层是通过贴合工艺防水密封连接，所述鞋底下层设置有压力传动器阵列、充电电池和主板，所述压力传感器阵列安布置在鞋底下层，所述压力传感器阵列至少包含四个压力传感器，该压力传感器至少设置在鞋底前端和鞋底后端脚跟位置，其中三个压力传感器设置在鞋底前端，鞋底后端脚跟位置设置一个，所述充电电池为主板和传感器阵列提供电源，所述主板上设置有MCU、加速度传感器、陀螺仪、存储器、通讯模块和指示灯，加速度传感器、陀螺仪用于采集用户数据，结合MCU内置算法判断用户步伐，所述压力传动器阵列将采集到压力信号AD转换之后通过通讯模块将实时数据传递到移动端，压力传感器阵列与MCU连接，所述储存器与MCU连接，配合MCU工作，所述指示灯用于警示用户，接收MCU控制。
进一步的，所述充电电池的充电端口是设置在鞋底侧面，外露电源充电或无线充电。
进一步的，所述MCU内置的算法包括以下步骤：
步骤一：设定左右脚行走一步测定的压力信息设定为一个周期数据，在周期数据内包括左右脚前端三个压力传感器的压力信息、左右脚后端脚跟位置的压力信息和左右脚前端压力信息与后端的压力信息接收顺序；
步骤二：左右脚前端三个压力传感器的压力数值相近且左右脚后端的压力信息晚于前端的压力信息接收到，判断该周期数据为合格数据，否则为不合格数据；
步骤三：若连续出现三组不合格数据，则判断为步伐出错。
进一步的，当检测不合格数据后，则指示灯开启。
进一步的，所述移动端设置有应用软件，所述应用软件内安装有权利要求3所述的算法，所述应用软件内还设置有选择程序，所述算法先运行，当检测到不合格数据后，所述选择程序开启，所述选择程序包括以下包括步骤：
步骤一：当检测到不合格数据时，选择程序开启；
步骤二：选择程序接收不合格数据，将不合格数据的计算处理后选择出最合适该穿戴儿童的矫正鞋垫；
步骤三：软件在操作页面上推荐最合适的矫正鞋垫。
进一步的，所述不合格数据的计算处理后，按照一定的特征分成脚偏类和踮脚类，所述脚偏类的特征为左右脚前端三个压力传感器的压力值不同，所述踮脚类的特征为左右脚后端的压力信息早于前端的压力信息接收到。
进一步的，加速度传感器和陀螺仪安装在脚掌位置。
本发明的有益效果是：
本发明是通过在儿童鞋的底部布置一套分布式压力传感器阵列，对儿童行走时足底各部位承压数据进行采集，通过算法对数据进行处理，进行步态检测分析，当超过算法检测到不合格数据时进行报警，并通过采集的数据指导用户选择对应的矫形鞋垫，及时干预儿童的步态和形态。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明第一条提示路线原理示意图。
图3为本发明第二条提示路线原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例一：
一种智能儿童步态矫正鞋，包括儿童鞋，儿童鞋包括鞋面1、标准鞋垫2、鞋底7，鞋面1和鞋底7利用常见的制鞋工艺连接，标准鞋垫2是配制在鞋底7上，在标准鞋垫2上还配制有矫正鞋垫8，矫正鞋垫8根据需要选择，若步伐正常，不使用矫正鞋垫8，若步伐不正常，选择相应的最合适的矫正鞋垫8，判断步伐是否正常请看算法相关部分。
鞋底7包括鞋底上层3和鞋底下层5，鞋底上层3与鞋底下层5是通过贴合工艺防水密封连接，鞋底下层5设置有压力传动器阵列4、充电电池和主板6，压力传感器阵列4安布置在鞋底下层5，压力传感器阵列5至少包含四个压力传感器，该压力传感器至少设置在鞋底7前端和鞋底7后端脚跟位置，其中三个压力传感器设置在鞋底7前端，鞋底7后端脚跟位置设置一个，当然为了提高压力检测的准确性，可适当增加传感器数量，但是，鞋底7前端和后端均要设置有压力传感器才能满足要求，充电电池为主板6和传感器阵列4提供电源，充电电池的充电端口是设置在鞋底7侧面，外露电源充电或无线充电，主板6上设置有MCU、加速度传感器、陀螺仪、存储器、通讯模块和指示灯，加速度传感器、陀螺仪用于采集用户数据，结合MCU内置算法判断用户步伐，加速度传感器和陀螺仪优选的安装在脚掌位置，当然，安装位置也可以是脚跟，压力传动器阵列将采集到压力信号AD转换之后通过通讯模块将实时数据传递到移动端，压力传动器阵列将压力信息传送至MCU，储存器与MCU连接，配合MCU工作，指示灯用于警示用户，接收MCU控制。
本发明具有两条提示路线，其中一条是在矫正鞋上的指示灯闪烁达到报警作用，这时MCU内置的算法至关重要，算法包括以下步骤：
步骤一：设定左右脚行走一步测定的压力信息设定为一个周期数据，在周期数据内包括左右脚前端三个压力传感器的压力信息、左右脚后端脚跟位置的压力信息和左右脚前端压力信息与后端的压力信息接收顺序；
步骤二：左右脚前端三个压力传感器的压力数值相近且左右脚后端的压力信息晚于前端的压力信息接收到，判断该周期数据为合格数据，否则为不合格数据；
步骤三：若连续出现三组不合格数据，则判断为步伐出错。
当检测不合格数据后，则指示灯开启，指示灯闪烁达到报警目的。
另一条提示路线是在移动端，移动端一般放置在家长手中，移动端设置有应用软件，应用软件内安装有算法，该算法与上述的算法一致，应用软件内还设置有选择程序，在实际使用中算法先运行，当检测到不合格数据后，选择程序开启，选择程序包括以下包括步骤：
步骤一：当检测到不合格数据时，选择程序开启；
步骤二：选择程序接收不合格数据，将不合格数据的计算处理后选择出最合适该穿戴儿童的矫正鞋垫；
步骤三：软件在操作页面上推荐最合适的矫正鞋垫。
不合格数据的计算处理后，按照一定的特征分成脚偏类和踮脚类，脚偏类的特征为左右脚前端三个压力传感器的压力值不同，脚偏类包含了八字脚，主要特征就是行走时重心偏移，造成脚底一侧压力过重，踮脚类的特征为左右脚后端的压力信息早于前端的压力信息接收到，即脚跟先着地。
家长在移动端能够看到儿童步伐存在问题，并且应用软件会推荐最合适的矫正鞋垫。
实施例二：
本实施例基本与实施例一相同，区别在于：在应用软件中不再对步伐是否正常进行判断，而是在MCU中将不合格数据传送至应用软件中并且其中选择程序，选择程序再对不合格数据进行判断。
也就是说，MCU的算法增加最后一步，当检测到不合格数据时，将不合格数据传送至移动端。在移动端的选择程序内设置有启动端子，启动端子接收到不合格数据开启选择程序，用以报警提示家长孩子存在步伐错误的问题，选择程序能够推荐最合适的矫正鞋垫，供家长选择。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定,任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能儿童步态矫正鞋，包括儿童鞋，所述儿童鞋包括鞋面、标准鞋垫、鞋底，所述鞋面和鞋底利用常见的制鞋工艺连接，所述标准鞋垫是配制在鞋底上，其特征在于，所述标准鞋垫上还设置有矫正鞋垫，所述鞋底包括鞋底上层和鞋底下层，所述鞋底上层与鞋底下层是通过贴合工艺防水密封连接，所述鞋底下层设置有压力传动器阵列、充电电池和主板，所述压力传感器阵列安布置在鞋底下层，所述压力传感器阵列至少包含四个压力传感器，该压力传感器至少设置在鞋底前端和鞋底后端脚跟位置，其中三个压力传感器设置在鞋底前端，鞋底后端脚跟位置设置一个，所述充电电池为主板和传感器阵列提供电源，所述主板上设置有MCU、加速度传感器、陀螺仪、存储器、通讯模块和指示灯，加速度传感器、陀螺仪用于采集用户数据，结合MCU内置算法判断用户步伐，所述压力传动器阵列将采集到压力信号AD转换之后通过通讯模块将实时数据传递到移动端，压力传感器阵列与MCU连接，所述储存器与MCU连接，配合MCU工作，所述指示灯用于警示用户，接收MCU控制。
2.根据权利要求1所述的智能儿童步态矫正鞋，其特征在于，所述充电电池的充电端口是设置在鞋底侧面，外露电源充电或无线充电。
3.根据权利要求1所述的智能儿童步态矫正鞋，其特征在于，所述MCU内置的算法包括以下步骤：
步骤一：设定左右脚行走一步测定的压力信息设定为一个周期数据，在周期数据内包括左右脚前端三个压力传感器的压力信息、左右脚后端脚跟位置的压力信息和左右脚前端压力信息与后端的压力信息接收顺序；
步骤二：左右脚前端三个压力传感器的压力数值相近且左右脚后端的压力信息晚于前端的压力信息接收到，判断该周期数据为合格数据，否则为不合格数据；
步骤三：若连续出现三组不合格数据，则判断为步伐出错。
4.根据权利要求3所述的智能儿童步态矫正鞋，其特征在于，当检测不合格数据后，则指示灯开启。
5.根据权利要求3所述的智能儿童步态矫正鞋，其特征在于，所述移动端设置有应用软件，所述应用软件内安装有权利要求3所述的算法，所述应用软件内还设置有选择程序，所述算法先运行，当检测到不合格数据后，所述选择程序开启，所述选择程序包括以下包括步骤：
步骤一：当检测到不合格数据时，选择程序开启；
步骤二：选择程序接收不合格数据，将不合格数据的计算处理后选择出最合适该穿戴儿童的矫正鞋垫；
步骤三：软件在操作页面上推荐最合适的矫正鞋垫。
6.根据权利要求5所述的智能儿童步态矫正鞋，其特征在于，所述不合格数据的计算处理后，按照一定的特征分成脚偏类和踮脚类，所述脚偏类的特征为左右脚前端三个压力传感器的压力值不同，所述踮脚类的特征为左右脚后端的压力信息早于前端的压力信息接收到。
7.根据权利要求1所述的智能儿童步态矫正鞋，其特征在于，加速度传感器和陀螺仪安装在脚掌位置。
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