CN107853790A - 一种基于无线通信的智能穿戴设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线通信的智能穿戴设备及其方法，包括设置在鞋内的压力传感元件和设置在鞋外的运动监测组件，所述压力传感元件置于脚掌底部，所述压力传感元件与运动监测组件电性连接，所述运动监测组件包括微处理器、震动传感器、计步器和存储模块，所述震动传感器、计步器的信号输出端分别与存储模块的信号输入端连接，所述存储模块与微处理器数据传输连接。本发明提供一种基于无线通信的智能穿戴设备及其方法，携带与使用非常方便，而且可检测跑步时运动状态。

Description

一种基于无线通信的智能穿戴设备及其方法

技术领域

本发明属于智能穿戴设备领域，特别涉及一种用于跑步的智能穿戴设备及其方法。

背景技术

随着今年来，人们对健康生活的观念逐渐加深，跑步者越来越多，通过跑步锻炼身体或者是通过跑步训练参加马拉松等，但是在跑步的过程中，正确的跑步姿势和脚部用力可以避免身体受到损害，减少身体的多余做功，因此，需要一种可以检测脚部用力程度的便携式智能设备；另外，在跑步时，有时由于携带手机不方便而无法携带手机，并且在一些不太熟悉的环境或者多岔口、多拐弯的地方不易辨别，给跑步造成困扰。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于无线通信的智能穿戴设备及其方法，携带与使用非常方便，而且可检测跑步时运动状态。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于无线通信的智能穿戴设备，包括设置在鞋内的压力传感元件和设置在鞋外的运动监测组件，所述压力传感元件置于脚掌底部，所述压力传感元件与运动监测组件电性连接，所述运动监测组件包括微处理器、震动传感器、计步器和存储模块，所述震动传感器、计步器的信号输出端分别与存储模块的信号输入端连接，所述存储模块与微处理器数据传输连接。

进一步的，所述运动监测组件还包括GPS模块和方向指引信号灯，所述GPS模块与微处理器数据传输连接，所述方向指引信号灯的信号输入端与微处理器的信号输出端连接；所述存储模块通过终端设备预先存储跑步路线，且所述微处理器通过GPS模块实时监测定位控制方向指引信号灯开或关。

进一步的，所述方向指引信号灯包括用于指示左转的左灯和指示右转的右灯，所述方向指引信号灯为LED灯。

进一步的，所述压力传感元件包括分别置于脚掌区域、脚跟区域的柔性薄膜压力传感器，且所述脚掌区域、脚跟区域各包含至少一个柔性薄膜压力传感器；所述柔性薄膜压力传感器的外侧包覆设置有柔性垫，所述柔性垫的一侧设置有无痕双面胶贴。

进一步的，位于脚掌区域、脚跟区域的柔性薄膜压力传感器均包含若干压力传感触头，且位于脚掌区域的若干压力传感触头沿脚掌的宽度方向依次间距设置，位于脚跟区域的若干压力传感触头圆周阵列设置。

进一步的，所述柔性垫的相对面上均设置有若干凸出的触点结构，且所述触点结构与柔性薄膜压力传感器的压力传感触头对应设置，且所述压力传感触头夹在上层柔性垫、下层柔性垫上的触点结构之间。

进一步的，所述压力传感元件通过数据线与运动监测组件连接，运动监测组件的外壳设置有数据接口，所述数据线的末端设置有插接接头，所述插接接头插拔设置在数据接口内。

进一步的，运动监测组件的外壳上设置有若干穿绳孔，运动监测组件通过鞋带穿设过所述穿绳孔绑缚在鞋子的上方。

进一步的，运动监测组件的外壳上设置有夹子固定件，运动监测组件通过夹子固定件可拆卸固定在鞋子上。

一种基于无线通信的智能穿戴设备的方法：将压力传感元件放置在鞋内，并使脚掌区域的柔性薄膜压力传感器、脚跟区域的柔性薄膜压力传感器分别与鞋内的脚掌区域、脚跟区域对应；

通过终端预先向运动监测组件中导入跑步路线数据；

将运动监测组件绑缚或者固定在鞋子的上表面，并通过数据线将压力传感元件和运动监测组件连接；

通过GPS模块对穿戴者的位置进行实时定位，并通过微处理器控制方向指引信号灯进行转向指示；在穿戴者跑步的同时，柔性薄膜压力传感器对脚部的压力进行检测，检测出脚部的施力位置分布，并通过存储模块存储数据；

跑步结束后，拆下压力传感元件和运动监测组件，并将存储模块中的数据上传，进行数据处理。

有益效果：本发明的压力传感元件可以检测跑步时的脚部用力情况，并通过运动监测组件监测，使跑步者可清楚的知道自己的脚部着力点，而且通过计步器可以计步，震动传感器的信号经处理可得知跑步者的跑步速度等；在携带手机不方便时，可通过预先设定路线，并通过方向指引信号灯指示跑步者的跑步方向，适用于陌生环境。

附图说明

附图1为本发明的整体结构示意图；

附图2为本发明的运动监测组件示意图；

附图3为本发明的压力传感元件结构示意图；

附图4为本发明的运动监测组件背部示意图；

附图5为本发明的压力传感触头的分布示意图；

附图6为本发明的触点结构与压力传感触头的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1和附图2所示，一种基于无线通信的智能穿戴设备，包括设置在鞋内的压力传感元件2和设置在鞋外的运动监测组件1，所述压力传感元件2置于脚掌底部，通过跑步时采集脚部的压力信号，所述压力传感元件2与运动监测组件1电性连接，所述运动监测组件1包括微处理器14、震动传感器15、计步器17和存储模块16，所述震动传感器15、计步器17的信号输出端分别与存储模块16的信号输入端连接，所述存储模块16与微处理器14数据传输连接。压力传感元件2包括分别设置在脚掌区域和脚跟区域的柔性薄膜压力传感器，而且各区域包含多个沿鞋子宽度方向设置的柔性薄膜压力传感器，可采集脚部用力的着力点，所述柔性薄膜压力传感器的信号输出端与存储模块的信号输入端连接，并通过微处理器处理后，在通过运动监测组件内的无线通讯模块传送到手机终端等，通过检测情况在以后跑步时的更改适应，以纠正错误的跑步姿势，也可判断是脚掌脚跟哪个先着地等多个因素；而且通过计步器17可以计步，所述震动传感器15的信号输出端分别与存储模块16的信号输入端连接，通过震动传感器15采集信号并经过微处理器处理后，可得知跑步者的跑步加速度等，并结合脚部的用力情况，综合分析跑步者在跑步时的状态。

所述运动监测组件1还包括GPS模块13和方向指引信号灯4，所述GPS模块13与微处理器14数据传输连接，所述方向指引信号灯4的信号输入端与微处理器14的信号输出端连接；所述存储模块16通过终端设备预先存储跑步路线，且所述微处理器14通过GPS模块13实时监测定位控制方向指引信号灯4开或关。预先在运动监测组件中设定跑步的路线，在复杂的道路、不熟悉的环境中，也可通过微处理器控制方向指引信号灯的开或关进行提示，避免跑错路线，而且GPS模块可定位跑位者的位置，方便家人通过终端知晓跑步者的动态和位置，所述方向指引信号灯4包括用于指示左转的左灯和指示右转的右灯，所述方向指引信号灯4为LED灯，减低电量消耗，左转时左灯闪烁、右转时右灯闪烁，直行时都不闪烁，方便跑步者沿预定的跑步路线运动。

如附图3所示，所述压力传感元件2包括分别置于脚掌区域、脚跟区域的柔性薄膜压力传感器7，且所述脚掌区域、脚跟区域各包含至少一个柔性薄膜压力传感器7；所述柔性薄膜压力传感器7的外侧包覆设置有柔性垫9，使穿戴时脚部不会感到不舒服，所述柔性垫9的一侧设置有无痕双面胶贴，可直接贴覆在鞋底内，使用方便。

如附图5所示，位于脚掌区域、脚跟区域的柔性薄膜压力传感器7均包含若干压力传感触头70，且位于脚掌区域的若干压力传感触头70沿脚掌的宽度方向依次间距设置，位于脚跟区域的若干压力传感触头70圆周阵列设置。跑步过程中，由于每个人的跑步姿势不同，会产生内翻或者外翻等，通过脚掌区域中的间距设置的压力传感触头70，可根据压力传感触头的受力不同，反应跑步者的不同跑步姿势，间距分布的传感触头使检测效果更好，更精确；由于脚掌区域的接触面积大于脚跟区域的接触面积，在实际跑步的过程中，脚跟为主要的施力点，而且由于脚跟的位置比脚掌相对固定，而且由于脚部落地的位置不同，脚跟会有多个不同方向的施力作用，圆周型的布置可更利于压力的检测，但如果脚跟区域的压力传感触头呈排型或列型的布置方式，则脚跟落地后，会有部分区域的压力不能被检测到，以至于不能检测到最大的压力点。

所述柔性垫9的相对面上均设置有若干凸出的触点结构，且所述触点结构与柔性薄膜压力传感器7的压力传感触头70对应设置，且所述压力传感触头70夹在上层柔性垫、下层柔性垫上的触点结构71之间。位于两侧的触点结构的厚度大于位于中间部分的触点结构的厚度；所述触点结构为弹性垫，且具有形状复原特性，例如记忆海绵等，通过凸出的触点结构使脚部用力后，压力传感触头对压力信号的反应更灵敏，避免由于鞋子做工缺陷或者脚部形状不同而导致的压力传感触头检测不准确的情况。

如附图2所示，所述压力传感元件2通过数据线3与运动监测组件1连接，运动监测组件1的外壳设置有数据接口11，所述数据线3的末端设置有插接接头8，所述插接接头插拔设置在数据接口内。所述插接接口为USB2.0接头，在使用时可直接通过插接接头插拔即可，可拆卸式的设置，使用方便，而且在运动监测组件内设置有蓄电池12，位各元件供电，而且，可通过插接接口为蓄电池充电，使用方便，循环使用，还包括置于运动监测组件的壳体上的上盖6，所述上盖6卡扣式扣合，便于维修监测内部元件等。

进运动监测组件1的外壳上设置有若干穿绳孔5，运动监测组件1通过鞋带穿设过所述穿绳孔5绑缚在鞋子的上方。使用方便，而且绑缚牢固，大幅度运动状态下也十分稳定。

如附图4所示，运动监测组件1的外壳上设置有夹子固定件，运动监测组件1通过夹子固定件18可拆卸固定在鞋子上。通过夹子固定件18固定时运动监测组件的壳体更加牢固，适用场合更广。

一种基于无线通信的智能穿戴设备的方法：将压力传感元件放置在鞋内，并使脚掌区域的柔性薄膜压力传感器、脚跟区域的柔性薄膜压力传感器分别与鞋内的脚掌区域、脚跟区域对应；

通过终端预先向运动监测组件中导入跑步路线数据；

将运动监测组件绑缚或者固定在鞋子的上表面，并通过数据线将压力传感元件和运动监测组件连接；

通过GPS模块对穿戴者的位置进行实时定位，并通过微处理器控制方向指引信号灯进行转向指示；在穿戴者跑步的同时，柔性薄膜压力传感器对脚部的压力进行检测，检测出脚部的施力位置分布，并通过存储模块存储数据；

跑步结束后，拆下压力传感元件和运动监测组件，并将存储模块中的数据上传，进行数据处理。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于无线通信的智能穿戴设备，其特征在于：包括设置在鞋内的压力传感元件(2)和设置在鞋外的运动监测组件(1)，所述压力传感元件(2)置于脚掌底部，所述压力传感元件(2)与运动监测组件(1)电性连接，所述运动监测组件(1)包括微处理器(14)、震动传感器(15)、计步器(17)和存储模块(16)，所述震动传感器(15)、计步器(17)的信号输出端分别与存储模块(16)的信号输入端连接，所述存储模块(16)与微处理器(14)数据传输连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线通信的智能穿戴设备，其特征在于：所述运动监测组件(1)还包括GPS模块(13)和方向指引信号灯(4)，所述GPS模块(13)与微处理器(14)数据传输连接，所述方向指引信号灯(4)的信号输入端与微处理器(14)的信号输出端连接；所述存储模块(16)通过终端设备预先存储跑步路线，且所述微处理器(14)通过GPS模块(13)实时监测定位控制方向指引信号灯(4)开或关。

3.根据权利要求2所述的一种基于无线通信的智能穿戴设备，其特征在于：所述方向指引信号灯(4)包括用于指示左转的左灯和指示右转的右灯，所述方向指引信号灯(4)为LED灯。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线通信的智能穿戴设备，其特征在于：所述压力传感元件(2)包括分别置于脚掌区域、脚跟区域的柔性薄膜压力传感器(7)，且所述脚掌区域、脚跟区域各包含至少一个柔性薄膜压力传感器(7)；所述柔性薄膜压力传感器(7)的外侧包覆设置有柔性垫(9)，所述柔性垫(9)的一侧设置有无痕双面胶贴。

5.根据权利要求4所述的一种基于无线通信的智能穿戴设备，其特征在于：位于脚掌区域、脚跟区域的柔性薄膜压力传感器(7)均包含若干压力传感触头(70)，且位于脚掌区域的若干压力传感触头(70)沿脚掌的宽度方向依次间距设置，位于脚跟区域的若干压力传感触头(70)圆周阵列设置。

6.根据权利要求4或5所述的一种基于无线通信的智能穿戴设备，其特征在于：所述柔性垫(9)的相对面上均设置有若干凸出的触点结构(71)，且所述触点结构(71)与柔性薄膜压力传感器(7)的压力传感触头(70)对应设置，且所述压力传感触头(70)夹在上层柔性垫、下层柔性垫上的触点结构(71)之间。

7.根据权利要求1所述的一种基于无线通信的智能穿戴设备，其特征在于：所述压力传感元件(2)通过数据线(3)与运动监测组件(1)连接，运动监测组件(1)的外壳设置有数据接口(11)，所述数据线(3)的末端设置有插接接头(8)，所述插接接头插拔设置在数据接口内。

8.根据权利要求1所述的一种基于无线通信的智能穿戴设备，其特征在于：运动监测组件(1)的外壳上设置有若干穿绳孔(5)，运动监测组件(1)通过鞋带穿设过所述穿绳孔(5)绑缚在鞋子的上方。

9.根据权利要求1所述的一种基于无线通信的智能穿戴设备，其特征在于：运动监测组件(1)的外壳上设置有夹子固定件，运动监测组件(1)通过夹子固定件可拆卸固定在鞋子上。

10.一种基于无线通信的智能穿戴设备的方法，其特征在于：将压力传感元件放置在鞋内，并使脚掌区域的柔性薄膜压力传感器、脚跟区域的柔性薄膜压力传感器分别与鞋内的脚掌区域、脚跟区域对应；

通过终端预先向运动监测组件中导入跑步路线数据；

将运动监测组件绑缚或者固定在鞋子的上表面，并通过数据线将压力传感元件和运动监测组件连接；

通过GPS模块对穿戴者的位置进行实时定位，并通过微处理器控制方向指引信号灯进行转向指示；在穿戴者跑步的同时，柔性薄膜压力传感器对脚部的压力进行检测，检测出脚部的施力位置分布，并通过存储模块存储数据；

跑步结束后，拆下压力传感元件和运动监测组件，并将存储模块中的数据上传，进行数据处理。