CN110755079B - 一种基于足底特征的鞋垫 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供了一种基于足底特征的鞋垫，上述鞋垫包括鞋垫本体，鞋垫本体上设置有柔性电路板、电源模块和控制模块，在柔性电路板上阵列地设置检测模块和反馈模块；检测模块用于实时获取足底特征信息；反馈模块用于对足底执行反馈动作；控制模块用于根据足底特征信息控制反馈模块。本公开的鞋垫能够基于上述信息对用户实行反馈动作，如通过反馈模块执行震动或加热等反馈动作，以缓解用户疲劳，且为人体平衡能力提供有益指导。

Description

一种基于足底特征的鞋垫

技术领域

本公开涉及智能穿戴设备技术领域，尤其涉及一种基于足底特征的鞋垫。

背景技术

伴随着电子技术的不断发展及人们生活质量的提高，人们开始对我们的日常穿戴提出了更高的要求，智能穿戴发展迅速，智能鞋垫就是其中的一种。目前，智能鞋垫能够监测用户的活动水平、行走健康等数据，但现有技术中上述鞋垫在监测用户的同时，从用户身体健康的角度讲，并不能对用户产生影响，不能够有效地改善用户的健康，缓解用户疲劳，且不能够针对性的对用户的足底进行干预。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本公开提供了一种基于足底特征的鞋垫，能够基于检测到的用户足底的特征，对用户实时有效地反馈动作。

本公开实施例提供了一种基于足底特征的鞋垫，包括：

鞋垫本体，其上设置有柔性电路板、电源模块和控制模块，在所述柔性电路板上阵列地设置检测模块和反馈模块；其中，所述检测模块用于实时获取足底的特征信息；所述反馈模块用于对所述足底执行反馈动作；所述控制模块用于根据所述足底的所述特征信息控制所述反馈模块。

在一些实施例中，所述柔性电路板覆盖所述鞋垫本体的表面。

在一些实施例中，所述柔性电路板分成多个区域，每个所述区域上均匀设置所述检测模块和所述反馈模块。

在一些实施例中，所述区域为六个，分别为所述足底的左前区域、右前区域、左中区域、右中区域、左后区域以及右后区域。

在一些实施例中，所述检测模块是压力检测装置，所述足底的所述特征信息通过所述压力检测装置检测的压力值确定。

在一些实施例中，所述压力检测装置检测压力值的采样频率在20HZ-100HZ范围内。

在一些实施例中，所述反馈动作为震动，所述震动的频率基于所述足底的所述特征信息确定。

在一些实施例中，所述震动的频率通过以下方式确定：

其中f_max是震动振子最大的震动频率，F(i,t)是与所述震动振子相邻的所述检测模块检测到的压力值,F_max是单个测量压力值最大值；而t_total是压力测量时间；i表示在m个震动区域周边所述检测模块的序号。

在一些实施例中，还包括通信模块，其与所述柔性电路板连接，用于将所述检测模块采集到的足底特征信息发送至终端，并接收所述终端反馈的控制信息并传送给所述控制模块。

在一些实施例中，还包括充电模块，其与所述电源模块无线方式连接，用于为所述电源模块进行无线充电。

与现有技术相比，本公开实施例的有益效果在于：本公开通过在鞋垫上设置柔性电路板、电源模块和控制模块，在柔性电路板上设置检测模块和反馈模块，获取到用户的足底特征信息，控制模块基于该足底特征信息控制反馈模块执行反馈动作。该鞋垫能够基于上述信息对用户实行反馈动作，如通过反馈模块执行震动或加热等反馈动作，以改善用户健康，缓解用户疲劳，且为人体平衡能力提供有益指导，例如反馈模块执行震动这一反馈动作时，当足底感受到的震动频率越高，其局部组织的灌注量就越大，局部的血氧饱和度可以得到有效地提升。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1为本公开实施例基于足底特征的鞋垫的结构示意图；

图2为本公开实施例基于足底特征的鞋垫的内部电压测量与震动的控制电路图。

图中的附图标记所表示的构件：

1-柔性电路板；2-电源模块；3-控制模块；4-检测模块；5-反馈模块；6-鞋垫本体；7-通信模块；8-充电模块。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本公开的实施例作进一步详细描述，但不作为对本公开的限定。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

本公开实施例提供了一种基于足底特征的鞋垫，该鞋垫放置在用户的常规鞋的鞋底内部并具有鞋垫的基本功能，该鞋垫的结构如图1所示，该鞋垫包括鞋垫本体6，在鞋垫本体6上设置有柔性电路板1、电源模块2和控制模块3，在所述柔性电路板1上阵列地设置检测模块4和反馈模块5；其中，所述柔性电路板1是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的具有高度可靠性的可挠性印刷电路板，其具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点，以确保在用户的使用过程中，用户的感受舒适并且用户足底长时间的挤压不会影响其结构变形；所述电源模块2用于为柔性电路板1和控制模块3供电，从而能够为获取或检测足底的特征信息等提供足够的电能；所述检测模块4用于在用户使用鞋垫的过程中实时获取用户足底的特征信息，上述特征信息可为足底的压力信息、温度信息或其他表征足底特征的信息；所述反馈模块5用于对用户的足底执行反馈动作，其中，上述反馈动作可以为震动、加热等能够对用户的足底产生反馈的动作，以使得反馈动作不但对用户起到提醒等作用，还能使得用户感受更加适宜和舒服；所述控制模块3用于根据所述足底的特征信息控制所述反馈模块5执行反馈动作，具体地，所述控制模块3通过接收检测模块4获取的足底的特征信息，对其进行分析处理并基于该足底的特征信息，控制反馈模块5对用户执行反馈动作，其中，这里的反馈动作包括反馈动作的具体行为以及反馈动作的程度，例如，当反馈模块5为震动模块，其接收到控制模块3发出的控制信息，这里的控制信息至少包括震动模块启动指令以及震动的频率等信息；当反馈模块5为加热模块，其接收到控制模块3发出的控制信息，这里的控制信息至少包括加热模块启动指令以及加热的温度等信息。

本公开通过在鞋垫本体6上设置柔性电路板1、电源模块2和控制模块3，在柔性电路板1上设置检测模块4和反馈模块5，通过获取到用户的足底的特征信息，控制模块3基于该足底特征信息控制反馈模块5执行反馈动作，使得该鞋垫能够基于上述足底的特征信息对用户进行反馈，从而通过震动或加热等反馈动作以改善用户健康，缓解用户疲劳，使得用户感受更加放松和舒服。此外，基于不同的反馈动作，还能具有其他作用，例如当反馈模块5执行震动这一反馈动作时，当足底感受到的震动频率越高，其局部组织的灌注量就越大，局部的血氧饱和度可以得到有效地提升。

在一些实施例中，继续如图1所示，所述柔性电路板1覆盖所述鞋垫本体6的表面，这样，通过柔性电路板1覆盖鞋垫本体6的表面，以覆盖用户的足底的全部表面，这样，检测模块4和反馈模块5能够针对用户的完整足底进行足底特征信息的全面检测和执行反馈动作，避免存在检测以及反馈的盲区，满足用户的使用需求，提升用户的使用体验。可以理解的是，本公开可以针对用户的全部足底都能够进行检测和反馈，当然也可以针对局部足底进行检测和反馈，只需要柔性电路板1的面积符合使用的需求即可，例如，可以将柔性电路板1设置成只针对足跟部的位置进行检测和反馈，这些变形是本领域技术人员能够针对本公开的技术方案进行改进和实现的。

在用户的使用过程中，可以首先将该鞋垫本体6置于常规鞋内即可，该鞋垫需要在鞋内进行静止校准过程，在该过程中用户站立在水平面上报纸静止三十秒左右，该鞋垫即完成静止校准过程，用户便可正常使用。

在一些实施例中，为了对用户足底的特征信息进行检测和执行反馈的位置更加准确，可以将所述柔性电路板1分成多个区域，在每个区域上均匀设置所述检测模块4和所述反馈模块5，这样能够分区域地进行足底特征信息的检测和执行反馈动作。这里举例说明，足底包括前部足底和后部足底，以当反馈模块5为震动模块从而执行震动的反馈动作为例，当通过检测模块4检测完前部足底和后部足底的特征信息后，通过分析以判断前部足底所需的震动频率高于后部足底，这样，位于前部足底的震动模块提供高于位于后部足底的震动频率的震动反馈，以适应性地根据用户需求和实际的足底特征调整震动频率，对足底上不同区域实行不用程度的反馈动作。

在一些实施例中，将所述柔性电路板1分成m个区域，例如可以是6个区域，分别是足底的左前区域、右前区域、左中区域、右中区域、左后区域以及右后区域，上述六个区域按照人体足底的解剖结构划分，反馈模块5执行的反馈动作行为和程度(如震动频率的高低、加热温度的高低等)通过每个区域内设置的检测模块4检测到的足底特征信息确定。

在一些实施例中，考虑到用户足底承受的压力是比较准确反映用户足底感受的信息，所述检测模块4可以采用压力检测装置，该压力检测装置用于检测足底的压力值，这样，所述足底特征信息通过所述压力检测装置检测的压力值确定。基于上述压力检测装置检测出的压力值，能够在人体走路不能保持平衡时，通过检测模块4及时检测出人体的平衡能力的失衡状态，压力检测装置将足底的压力值信息发送至控制模块3，控制模块3基于足底的压力值信息控制反馈模块5对人体的足底进行反馈动作，例如通过执行震动的方式，以实时提示用户其平衡能力失衡，避免危险发生，为人体平衡能力提供有益指导。

在一些实施例中，通过所述压力检测装置对用户的足底压力进行压力检测时，检测压力值的采样频率在20HZ-100HZ范围内。这样，用户在使用该鞋垫时，压力检测装置能够同步检测并记录其足底的压力信息，采样频率设定在20HZ-100HZ范围内可满足针对用户的足底的压力值的不同精度的检测需求。

在一些实施例中，当通过反馈模块5执行震动的反馈动作时，反馈模块5可以通过采用设置震动振子的震动模块的形式实现，其中，所述震动的频率基于所述足底特征信息确定，例如，在足底的某一区域内，当压力检测装置检测到的压力值越高时，该区域相应的震动的频率越高，也就是，与该区域对应的局部足底部位已经出现疲劳过度的情况，其内设置的反馈模块5通过震动等方式缓解用户的足底疲劳，以改善用户的身体健康和使用感受。

在一些实施例中，所述震动的频率通过以下方式确定：

其中f_max是震动振子最大的震动频率，F(i,t)是与震动振子相邻的所述检测模块4检测到的压力值,F_max是单个测量压力值最大值；而t_total是压力测量时间；i表示在m个震动区域周边所述检测模块4的序号。举例说明，足底的左侧前侧压力分布较大时，该区域的振子个性化反馈的震动频率也比较大。也就是说，振子的震动频率高低与周围的检测模块4检测到的压力值成正比关系。当一区域内所检测到的压力值过大时，则表征与该区域对应的局部足底承受着过大压力，长时间的局部超压有害于足底以及人体健康，故该区域受到的压力值越大时，震动模块的震动频率随之增加，以增加局部组织的灌注量，有效地提升局部的血氧饱和度。

进一步地，当足底特征信息采用足底的压力值，反馈方式为震动的具体控制电路图如图2所示，图2示出了通过压力值控制震动振子的柔性电路板1中的电路结构，其中虚线部分表示作为压力检测装置的压力传感器和震动振子，当采集电路开始工作时，负责控制开关K的电压V5将被打开，此时在不同压力下，压敏电阻R发生变化从而改变初始偏置电压Vbias，偏置电压Vbias通过信号放大器A与测量电压的参考值Vref进行比较，最终输出压力值信号Voutput。当震动振子工作时，通过计算好的震动频率或者幅度的计算方式，通过打开开关K1-K4以使得输入的V1-V4分别打开,从而分别控制震动振子设置在不同的压力等级，也就是说，输入的控制电压打开越多，流经三极管B的电压将越大，震动振子的幅度将会越强。

控制模块3一般可以自行控制反馈模块5进行反馈，在一些实施例中，为了实现更为准确的反馈控制，还可以包括通信模块7，其与所述柔性电路板1连接，用于将所述检测模块4采集到的足底特征信息发送至控制云端，并接收所述控制云端反馈的控制信息并传送给所述控制模块3，通信模块7是Wifi芯片、窄带物联网芯片、蓝牙芯片、ZigBee芯片中的至少一种。下面以检测模块4为压力检测装置为例进行说明，压力检测装置检测到的压力值可通过上述通信模块7发送到终端，之后再将实时记录的足底压力数据上传至控制云端进行分析。控制云端经过计算确定出反馈模块5所需执行的震动频率，进而进行实时个性化震动足底的方式反馈。另外，若检测模块4为温度检测装置，温度检测装置检测到的温度值可通过上述通信模块7发送到控制云端，之后再将实时记录的足底温度数据上传至控制云端进行分析。控制云端经过计算确定出反馈模块5所需执行的加热温度，进而进行实时个性化加热足底的方式反馈。

在一些实施例中，该基于足底特征的鞋垫还包括充电模块8，其与所述电源模块2通过无线方式连接，用于为所述电源模块2进行无线充电。本公开对无线充电的功率值不做限定，作为一种优选，无线充电功率值为10W。通过充电模块8对电源模块2进行无线充电的方式操作方便，无需多余的电线，同时便于电源模块2为其他模块进行供电。

应理解的是，可以对此处发明的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本发明的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与上面给出的对本发明的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本发明的原理。

通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本发明的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本发明进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本发明的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。

此后参照附图描述本发明的具体实施例；然而，应当理解，所发明的实施例仅仅是本发明的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本发明模糊不清。因此，本文所发明的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本发明。

此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本公开的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本公开的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

以上实施例仅为本公开的示例性实施例，不用于限制本公开，本公开的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本公开的实质和保护范围内，对本公开做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本公开的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于足底特征的鞋垫，其特征在于，包括：

鞋垫本体，其上设置有柔性电路板、电源模块和控制模块，在所述柔性电路板上阵列地设置检测模块和反馈模块；其中，所述检测模块用于实时获取足底的特征信息；所述反馈模块用于对所述足底执行反馈动作；所述控制模块用于根据所述足底的所述特征信息控制所述反馈模块；

其中，所述柔性电路板 以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的可挠性印刷电路板；

所述柔性电路板分成多个区域，每个所述区域上均匀设置所述检测模块和所述反馈模块；

所述区域为六个，分别为所述足底的左前区域、右前区域、左中区域、右中区域、左后区域以及右后区域；

其中，所述检测模块是压力检测装置，所述足底的所述特征信息通过所述压力检测装置检测的压力值确定，所述压力检测装置检测压力值的采样频率在20HZ-100HZ范围内，所述反馈动作为震动，所述震动的频率基于所述足底的所述特征信息确定；

所述震动的频率通过以下方式确定：

其中,f_max是震动振子最大的震动频率，F(i,t)是与所述震动振子相邻的所述检测模块检测到的压力值,F_max是单个测量压力值最大值；而t_total是压力测量时间；i表示在m个震动区域周边所述检测模块的序号。

2.根据权利要求1所述的基于足底特征的鞋垫，其特征在于，所述柔性电路板覆盖所述鞋垫本体的表面。

3.根据权利要求1所述的基于足底特征的鞋垫，其特征在于，还包括通信模块，其与所述柔性电路板连接，用于将所述检测模块采集到的足底特征信息发送至终端，并接收所述终端反馈的控制信息并传送给所述控制模块。

4.根据权利要求1所述的基于足底特征的鞋垫，其特征在于，还包括充电模块，其与所述电源模块无线方式连接，用于为所述电源模块进行无线充电。

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