CN112545101A - 带传感器系统的鞋 - Google Patents

Abstract

一种鞋类物品，包括鞋面和鞋底结构以及与鞋底结构相连的传感器系统。该传感器系统包括多个传感器，这些传感器用来探测用户脚部施加在传感器上的力。该传感器系统还包括端口，这个端口经配置用来接收电子模块，以便电子模块与传感器进行通信。该端口包括带腔室的外壳和接口，该腔室被配置用来容纳电子模块，该接口与外壳接合且带有露出至腔室的至少一个电触点。还可包括其它固定结构和接口结构。

Description

带传感器系统的鞋

本申请是申请日为2012年02月17日、申请号为201710327059.5且发 明名称为“带传感器系统的鞋”的发明申请的分案申请。

对相关申请的交叉引用

本申请要求2011年2月17日提交的第61/443,800号美国临时专利的权 益和优先权，其内容通过引用在此被全部纳入。

技术领域

本发明主要涉及带有传感器系统的鞋子，尤指带有力传感器总成的鞋 子，且力传感器总成可操作性地连接到鞋子中的通信端口。

背景技术料

带传感器系统的鞋子已被人熟知。传感器系统收集性能数据，这些数据 可后续被访问用于分析等用途。某些系统的传感器系统比较复杂，或者只能 通过某些操作系统才能获取或使用收集到的数据。因此，收集数据的使用受 到了不必要的限制。而有些带有传感器系统的鞋子虽然具有很多优点，但是 也存在不足之处。本发明旨在克服这些不足之处和现有技术的其它缺点，并 提供一些全新的功能。

发明内容

本发明主要涉及带有传感器系统的鞋子。本发明的一些方面涉及一种鞋 类物品，这种鞋子具有鞋面部件和鞋底结构以及与鞋底结构相连的传感器系 统。该传感器系统包括多个传感器，这些传感器被配置用来探测用户脚部施 加在传感器上的力。

根据本发明的一个方面，此类鞋子还包括与传感器操作地相连的通信端 口。在一种实施例中，通信端口被配置用来传输关于由每个传感器所探测到 的力的数据，且这些数据格式为通用可读格式。该端口还可配置为与电子模 块相连，以允许便传感器和模块之间的通信。

本发明的其它方面涉及用于鞋类物品的可带有外壳的端口，该外壳至少 一部分包括容纳在鞋类物品的鞋底结构中。外壳包括多个侧壁，其限定腔室， 用来容纳电子模块。接口与外壳接合，且具有暴露至腔室的电触点。在这种 配置中，接口与模块形成电连接，从而当模块容纳在腔室中时，模块接合至 少一个电触点。

本发明的其它方面涉及的一种鞋类物品，该鞋类物品容纳脚部且包括鞋 底结构、鞋面部分、传感器系统以及如上所述的端口。鞋底结构包括外底部 件和由外底部件支持的中底部件，且中底部件具有井部。鞋面部分与鞋底结 构相连。传感器系统包括连接至鞋底结构的力传感器和从力传感器延伸出来 的传感器导线，而力传感器用来感测脚部在鞋底结构施加的力。端口的接口 包括与传感器导线相连的电触点，因此可与力传感器进行电子通信。

此外，本发明的其它部分涉及一种用于接合脚的鞋类物品的系统。系统 包括鞋底结构，而鞋底结构包括外底部件和外底部件支持的中底部件，且中 底部件中具有井部，鞋面部分连接至该鞋底结构。此系统还包括传感器系统， 该传感器系统带有多个连接至鞋底结构的力传感器和多根从力传感器延伸 出来的传感器导线，而每个力传感器都用来探测脚部在鞋底结构所施加的 力。端口连接至鞋底结构和传感器系统。该端口包括外壳和与外壳接合的接 口，外壳至少部分地容纳中底部件的井部中。外壳包括限定腔室的多个侧壁和连接至至少一个侧壁的固定部件。该接口具有暴露至腔室的多个电触点， 从而这些电触点与多个传感器导线相连，因此与力传感器形成电子通信。系 统还包括容纳在端口的腔室中的电子模块，从而当模块被容纳在腔室中时， 该模块接合接口的多个电触点，与接口形成电连接。此模块经配置通过与接 口的电连接接收来自力传感器的信号以及存储接收来自力传感器的数据。此 外，外壳的固定部件在模块上施力，将模块固定在腔室中。

从下面的说明和附图，可明显看出本发明的其它特点和优点。

附图说明

图1为鞋子的侧视图；

图2为图1所示鞋子的对侧图；

图3为鞋底的俯视图，其包括传感器系统实施例；

图4为鞋子的实施例的截面图，包括图3的传感器系统；

图5为鞋子的另一种实施例的截面图，包括图3的传感器系统；

图6为电子模块实施例的示意图，该电子模块可配合传感器系统使用， 与外部电子设备进行通信；

图7为另一个包括本发明涉及的传感器系统的插入件实施例的俯视图；

图8为图7所示左右对插入件的俯视图；

图9为图7传感器系统的部分插入件的扩大分解视图；

图10为鞋子的实施例的截面图，包括图7的插入件；

图11为根据本发明一些方面的用于鞋类物品的传感器系统另一实施例 的透视图，图中虚线部分为鞋类物品的鞋底结构；

图12为图11所示线条12-12处的截面图，展示了图11所示传感器系统 的端口以及传感器系统外壳接收的电子模块；

图13为图12所示端口和模块的截面图，其中模块已插入进端口。

图14是图12所示模块的透视图；

图15是图14所示模块的后透视图；

图16是图14所示模块的侧视图；

图17是图11所示端口的透视图，展示的是其外壳接收的模块；

图18中的示意图描述了图11所示端口的接口的总成；

图19中的示意图为模块插入图11所示端口外壳的过程；

图20为图18所示接口的后视图，图中展示了接口总成部分。

图21为图18所示接口的电触点和基部的透视图。

图22为图11所示接口部分的横截面视图，图中电触点处于向外弯曲的 位置。

图23为图22所示接口部分的横截面视图，图中电接触点处于向内弯曲 的位置；

图24为本发明方面涉及的传感器系统端口的另一实施例的透视图，且 图中展示了位于端口外壳中的(如图14所示)电子模块；

图25中的示意图描述了图24所示端口的接口总成；

图26为图25所示接口的电触点和基部的透视图。

图27为本发明方面涉及的传感器系统端口的另一实施例的透视图，且 图中展示了位于端口外壳中的如图14所示的电子模块；

图28中的示意图描述了图24所示端口的接口总成；

图29为图25所示接口的电触点和基部的透视图。

图30为本发明方面涉及的电子模块的另一实施例的透视图；

图31是图30所示模块的后透视图；

图32是图30所示模块的侧视图；

图33为本发明方面涉及的传感器系统端口的另一实施例的透视图，且 图中展示了位于端口外壳中的如图30所示的电子模块；

图34中的示意图描述了图33所示端口的接口总成；

图35为图30所示模块部分和经配置同该模块一同使用的电触点的透视 图；

图36为图6中的电子模块与外部游戏设备进行通信的示意图；

图37中的两只鞋子都包括传感器系统，与外部设备形成网状通信模式；

图38中的两只鞋子都包括传感器系统，与外部设备形成“链环形”通 信模式；

图39中的两只鞋子都包括传感器系统，与外部设备形成独立的通信模 式；

图40为本发明方面涉及的传感器系统端口的另一实施例的透视图；

图41为图40所示端口的横截面视图，展示了端口中接收的电子模块的 另一实施例；

图42为图41所示端口的分解横截面视图；

图43为图40所示端口的分解图；

图44是图41所示模块的透视图；

图45是图44所示模块的侧视图；

图46为图44所示模块的横截面示意图；

图47为图40所示端口的接口的透视图；

图48为图47所示接口总成的侧视图；以及

图49为图47所示接口总成的透视图。

具体实施方式

虽然本发明有多种不同的实施例，本发明的最佳实施例用图示的方式展 示，且本文将进行详细描述。应该理解本专利申请说明书被认为是本发明原 理的举例，且不意味着将本发明的宽方面局限于所描述或展示的实施例。

图1-2中的实例为鞋类物品，比如鞋子，通常指定附图标记100。鞋类 物品100可以具有多种不同的形状，包括，比如各种运动鞋。在一种示范性 实施例中，鞋类物品100通常包括传感器系统12，可操作性地将其连接至通 用通信端口14。如下详述，传感器系统12收集与鞋类物品100穿着者相关 的表现数据。通过连接至通用通信端口14，用户可以获取这些表现数据用于 以下详述的各种不同用途。

图1-2所述鞋类物品100包括鞋面120和鞋底结构130。为了便于在以 下描述中引用，如图1所示，鞋类物品100可分为三个主要区域：足前区111， 足中区112和足后区113。区域111-113并非鞋类物品100的准确划分区。 区域111-113是用来表示鞋类物品100的主要部位，为以下讨论提供一个参 考标准。虽然区域111-113主要适用于鞋子100，但区域111-113也可专门用 于鞋面120、鞋底结构130或包括在及/或组成鞋面120或鞋底结构130的单个组件。

此外，如图1和图2所示，鞋面120与鞋底结构130牢固结合，并限定 可容纳脚的空间。作为参考，鞋面120包括侧边121、反内侧122和帮面或 脚背区域123。侧边121所在的位置沿着脚的侧边(即，外侧)延伸，且一 般穿过区域111-113。同样地，内侧122所在的位置沿脚的反内侧(即，内 侧)延伸，且一般穿过区域111-113。帮面123位于侧边121和内侧122之间，与鞋面表面或脚背区域一致。在这种实施例中，帮面123包括鞋喉124， 鞋喉带有鞋带125或其它所需的系鞋结构，可根据脚的大小调节鞋面120的 尺寸，进而调整鞋类物品100使之合脚。鞋面120还可包括脚踝开口126， 以便让脚进入鞋面120的内部空间。鞋面120可用各种材料构成，包括用于 鞋面的常规材料。因此，鞋面120可由一块或多块材料(比如皮革、合成皮、 天然或合成纺织品、聚合物材料、聚合泡沫、网格纺织材料、毛毯材料、非 织造聚合物或橡胶等)组成。鞋面120可由这些材料的一种或多种组成，以 各种不同的方式连接在一起，比如熟知的或常使用缝合或粘贴法。

鞋面120还可包括鞋跟元件和脚趾元件(均未在图中显示)。如果有鞋 跟元件时，鞋跟元件可在鞋跟区113沿着鞋面120的内表面向上延伸，以便 增加鞋类物品100的舒适度。如果有脚趾元件时，脚趾元件可安置在鞋面120 的足前区111的内表面上，用来防止磨脚，保护脚趾并巩固脚在鞋内的位置。 在有些实施例中，可缺少鞋跟元件或脚趾元件或两者均缺，或者(比如)鞋 跟元件可位于鞋面120的内表面上。虽然以上讨论的鞋面120配置适合鞋类 物品100，但是鞋面120可具有任一所需的传统或非传统鞋面结构的配置而 不超出本发明。

鞋底结构130与鞋面120的底面紧密连接，且具有一般的传统形状。鞋 底结构130可具有多件结构，比如，包括中底131、外底132和脚接触件133， 脚接触件可是鞋垫、内底、士多宝(strobel)、短靴元件、袜子等等(参见图 4-5)。在图4-5所示实施例中，脚接触件133为鞋垫部件或鞋垫。本文中涉 及到的“脚接触件”一词并不一定指直接接触用户脚部的元件，因为其它元 件可介于这两者之间。但是脚接触件属于鞋类足部容纳腔内表面的一部分。 比如，使用者可穿上袜子，干扰直接接触。又如，传感器系统12可成为鞋 子的一部分，用来套在鞋子或其它鞋类物品上，比如外部短靴元件或鞋套。 在此类鞋中，虽然鞋底结构的上部分没有直接接触用户的脚部，但仍可认为 是脚接触件。

中底131可是碰撞衰减元件。比如，中底131可由聚合泡沫材料，如聚 氨酯、乙基醋酸乙烯共聚物或其它材料(如phylon、phylite等)组成，在走 路、跑步、跳高或其它运动时，中底可进行压缩，减少地面或其它接触表面 的反作用力。根据本发明，在某些示例结构中，聚合泡沫材料可装入或包括 各种元件，比如流体填充囊或调节器，以加强鞋类物品100的舒适度、运动 控制和稳定性，及/或减小鞋子与地面或其它接触表面的反作用力。在其它示例结构中，中底131可包括其它元件，这些元件可压缩，以减少鞋子与地面 或其他接触表面的反作用力。比如，中底可包括柱式元件，便于力的缓冲和 吸收。

在鞋类物品100的图示例中，外底132与中底131紧密相连，且由一种 抗磨材料组成，比如橡胶或柔性合成材料(如聚氨酯)，在走动或其它活动 时接触地面或其它表面。外底132的组成材料可由适合的材料制成，并及/ 或其构造可传递增强型牵引力和滑动阻力。以下将进一步讨论外底132的结 构和制作方法。脚接触件133(可是士多宝、鞋垫、短靴构件、内底、袜子 等)为典型的薄的可压缩部件，可位于鞋面120的内部空间中，且临近脚的底面(或在鞋面120和中底131之间)，以增加鞋类物品100的舒适度。某 些配置可缺少内底或鞋垫，而在其它实施例中，鞋类物品100的脚接触件可 位于内底或鞋垫上。

图1和图2所示外底132的一侧或两侧具有多个切口或细缝136。这些 细缝136可从外底132的底部延伸至其上部或中底131。在一种配置中，细 缝136可从外底132的底部表面延伸至外底132的底部与外底的上部之间的 中间点。在另一种配置中，细缝136可从外底132的底部延伸至外底132上 部一大于中间点的地方。在另一种配置中，细缝136可从外底132的底部延 伸至接近外底132与中底131的交汇点。细缝136可为外底132提供更多柔 性，使外底随穿着者脚部弯曲的方向更自由地弯曲。此外，细缝136可加强 鞋子的牵引力。需了解的是，本发明的实施例可用于其它类型和配置的鞋子 以及其它类型的鞋类物品和鞋底结构。

图3-5为鞋类物品100的示范性实施例，根据本发明，该鞋子包括传感 器系统12。传感器系统12包括力传感器总成13，该力传感器总成具有多个 传感器16，与传感器总成13进行通信的通信或输出端口14(比如，通过导 线进行电气相连)。在图3所示实施例中，系统12具有四个传感器16，第一 传感器16A位于鞋子大脚趾(第一趾骨)区，传感器16B-C均位于鞋子足 前区，其中第二传感器16B位于第一跖骨区，第三传感器16C位于第五跖 骨区，而第四传感器16D位于脚跟处。通常，脚部的这些区域在运动使承受 最大程度的压力。下图7-9描述的实施例使用了传感器16的类似配置。每 个传感器16都用来探测用户脚部施加在各自传感器上的力。这些传感器通 过传感器导线18与端口14进行通信，传感器导线可是引线及/或其它电导体 或合适的通信介质。比如，在一种实施例中，传感器导线18可是印刷在脚接触件133、中底131的一种电导介质或鞋底结构130的其它部件，比如脚 接触件133与中底131之间一层材料。

传感器12的另一些实施例可包括不同配置或数量的传感器16，比如， 下图7-9描述的实施例通常包括至少一个传感器16。例如，在一种实施例中， 系统12包括较多的传感器，而在另一种实施例中，系统12包括两个传感器， 一个在鞋跟中，另一个在鞋子100的足前区。此外，一个或多个传感器16 可以不同的方式与端口14进行通信，包括任何已知类型的有线或无线通信， 包括蓝牙和近场通信。在一双鞋的每只鞋中提供传感器系统12，需要了解的 是，成对的传感器系统可会协同运作或者相互独立运作，每只鞋中的传感器 系统可会或者不会相互通信。以下详细描述了传感器12的通信过程。需了 解的是，传感器系统12可带有计算机程序/算法，用来控制数据的收集和存 储(比如，用户脚部与地面或其它接触表面互动时产生的压力数据)，且传 感器16、端口14、模块22及/或外部设备110可存储或执行这些程序/算法。 传感器16可包括一些必要的元件(比如，处理器、内存、软件、TX/RX等)， 以便完成计算机程序/算法的存储和执行，及/或直接(有线或无线)传输数 据或其它信息至端口14及/或外部设备110。

传感器系统12可以以多种配置安置在鞋类物品100的鞋底130中。在 图4-5所示实施例中，端口14、传感器16和导线18可安置在中底131和脚 接触件133之间，比如通过连接端口14、传感器16及/或导线18至中底131 的顶面或脚接触件133的底面。腔室或井部135可位于中底131(图4)或 脚接触件133(图5)中，用来接收下列描述的电子模块，且通过井部135 可访问端口14。在图4所示实施例中，井部135为中底131主要顶面的开口， 在图5所示实施例中，井部135为脚接触件133主要底面的开口。在其它实 施例中，井部135可位于鞋底结构130的其它地方。比如，在一种实施例中， 井部135可部分位于脚接触件133，部分位于中底131中，或井部135位于 中底131的主要底面或脚接触件133的主要顶面。在另一中实施例中，井部 135可位于外底132中，且可从鞋类物品100的外面接近，比如通过鞋子130 的侧部、底部或脚跟处的开口。在下图4-5所示的配置中，可轻松接近端口 14以连接或断开电子模块。在另一些实施例中，传感器12可安置在不同的 位置。比如，在一种实施例中，端口14、传感器16及/或导线18可安置在 外底132、中底131或脚接触件133中。在另一种示范性实施例中，端口14、 传感器16及/或导线18可安置在脚接触件133里面或上方，比如袜子、鞋垫、内部鞋短靴或其它类似物件。在另一种实施例中，端口14、传感器16及/ 或导线18可以形成插入件或衬垫，用来轻松快速插入鞋底结构130，比如通 过将插入件插入脚接触件133和中底131之间，如图4-5和7-10所示。还可 允许其它配置，以下就描述了其它配置的实施例。如下所描述，需了解的是， 一对中的每只鞋子都包括传感器系统12。

在一种实施例中，如图7-9所示，传感器16为力传感器，用以测量应 力、压缩或其它施加在鞋底130或与鞋底相关的力及/或能量，特别在使用鞋 子100时。比如，传感器16可是力感应电阻(FSR)传感器或其它使用力感应 电阻材料(比如以下将详细描述的量子隧道复合材料、定制导电泡棉或力转 换橡胶)的传感器、磁阻传感器、压电或压阻式传感器、应变仪、弹簧式传 感器、光纤传感器、偏振光传感器、机械作动传感器、位移传感器及/或其它可测量脚部接触件133、中底131和外底132上的力及/或压缩的已知传感器 或开关等。传感器可是或包括模拟装置或其它可定量探测或测量力的其它传 感器，或仅仅为双向ON/OFF开关(比如硅胶膜开关)。需了解的是，传感 器的力定量测量可包括收集、传输或产生可用数据，而这些数据可由电子设 备(比如模块22或外部设备110)转换为定量测量的力。本文描述的有些传 感器(比如压电传感器、力敏电阻传感器、量子隧道复合传感器、定制导电泡棉传感器等)可探测或测量电阻差、电容差或电势差，而这些测量的差值 可转化为力分量。以上所述的弹簧式传感器可以配置用来测量由压力及/或变 形产生的变形或阻力改变。以上所述的光纤传感器包括带有光源和与之连接 的光测量设备的可压缩管。在这种传感器中，当管道受到压缩时，管内光的 波长和其它属性就会发生变化，而光测量设备可探测到这种改变并将这种改 变转化为力测量。还可使用纳米涂料，比如用中底浸入导电材料。也可使用 偏振光传感器，这种传感器可测量光传输属性的改变，而这种改变与施加在鞋底的压力或力有关。一种实施例使用多组(比如100)双向开关传感器， 且通过在特定区域“干扰”传感器信号可探测力分量。还可使用未在此提到 的其它类型的传感器。需了解的是，传感器可以比较便宜且能够在批量生产 过程中安置在鞋中。更复杂、更昂贵的传感器系统可用于训练鞋中。需了解 的是，在一种实施例中，可使用多种传感器组合。

此外，传感器16可通过以各种不同的方式与鞋结构接合而被安置或布 置在鞋中。在一种实施例中，传感器16可是位于鞋底部件(比如，气囊或 其它流体填充腔、泡沫材料或用于鞋类物品100的其它材料、袜子、短靴、 插入件、衬垫、鞋垫或中底等)的印刷导电油墨传感器、电极及/或导线。在 编织衣物时，可(比如)使用导电纤维或纱线将传感器16及/或导线18织入 衣服或织物结构中(比如鞋垫、短靴、鞋面、插入件等)。许多实施例中的 传感器系统12的制作成本比较便宜，例如，如图9所示和下列描述，使用 力感应电阻传感器或力感应电阻材料。需了解的是，传感器16及/或导线18 还可以任何所需形式放置在鞋子结构中，或与鞋子的一部分接合，比如通过 传统的放置技术、导电纳米涂料、传统的机械式连接器或其它任何可采用的 已知方法。传感器系统还可以配置用来为鞋子的穿着者提供机械反馈。此外， 传感器系统12包括独立的电线用来供电或将传感器16接地。在图7-9所示 和下面描述的实施例中，传感器系统12包括连接传感器16至端口14A-E的 独立电源线18A，该电源线用于从模块22供电给传感器16。又如，传感器 系统12可由印刷导电油墨传感器16或电极和导电纤维或纱线18组成，或 在鞋子的泡棉或气囊上形成这些传感器。传感器16可以各种形式组成气囊 的一部分。在一种实施例中，可在气囊的一个或多个表面上印刷导电力敏材 料，从而形成传感器16，以便达到应变仪类似的效果。活动时，当气囊表面 胀大及/或收缩时，传感器可通过力敏材料的电阻变化探测到这样的改变，进 而探测到气囊上的受力。在具有内部织物以位置恒定形状的气囊中，可在气 囊的上部和底部设置导电材料，因此当气囊胀大收缩时，可通过导电材料之 间的电容变化确定力的大小。此外，当气囊收缩时，可使用能将气压变化转 换成电子信号的设备来确定力的大小。

端口14经过配置用来将传感器16收集到的数据通过一种或多种已知方 式传输至外部源。在一种实施例中，端口14为一种通用通信端口，配置用 来进行数据通信，且这种数据格式普遍可读。在图3-5所示实施例中，端口 14包括连接至电子模块22的接口20，如图3所示端口14的连接。在图3-5 所示实施例中，接口20包括多个与下述接口320相似的电触点。此外，在 这种实施例中，端口14带有外壳24，用来插入电子模块22，电子模块位于 鞋类物品100中间拱形处或足中区的井部135中。图3-5所示端口14的位 置不仅可极大地减少与用户足部之间的接触、减少足部不适或其它干扰，且 只需抬起脚接触件133即可轻松接近端口。此外，如图6所示，传感器导线 18在其终端形成合并接口或连接19，以便连接至端口14和端口接口20。在 一种实施例中，合并接口19可包括传感器导线18与端口接口20的单个连 接，比如通过多个电触点。在另一种实施例中，传感器导线18可合成为外 部接口，比如插头型接口，而在另一种实施例中，传感器导线18可通过其 它方式形成非合并接口，且每根导线18都有各自的子接口。如图6所示， 传感器导线18可以在某地方汇合成合并接口。同样如下所述，模块22可具 有接口23，用来连接至端口接口20及/或传感器导线18。

端口14用来连接至一种或各种不同的电子模块22，这些模块可与内存 组件(如闪存盘)一样简单，或可包括更多复杂的功能。需了解的是，模块 22可跟个人计算机、移动设备、服务器等其它组件一样复杂。端口14可经 过配置用来将传感器16收集的数据传输至模块22进行储存及/或处理。在另 一种实施例中，端口14可包括一些必要的组件(比如处理器、内存、软件、 TX/RX等)，以便完成计算机程序/算法的存储和执行，及/或直接(有线或无线)传输数据或其它信息至外部设备110。以美国专利申请公开第 2007/0260421号公开的美国专利申请第11/416,458号阐述了鞋类物品的外壳 和电子模块的实例。且此专利申请在此经引用而成为本文的一部分。虽然展 示了端口14和电触点一起组成接口20，用以连接至模块，但是在其它实施 例中，端口14可包括一个或多个附加或替换通信接口，用于与传感器16、 模块22、外部设备110及/或其它组件进行通信。例如，端口14可包括USB 端口、火线端口、16针端口或其它类型的物理接触连接，或可包括无线或无 接触式通信接口，比如Wi-Fi、蓝牙、近场通信、无线射频识别、蓝牙低能 耗、紫峰(Zigbee)或其它无线通信技术接口、红外线或其它光纤通信技术 (或这些技术的组合)接口。

端口14及/或模块22可具有一个或多个接口20、23，且端口14可可具 有将所有导线18和18A连接至接口20、23的内部电路。此外，模块22可 可具有一个或多个接口23，这些接口用来补充端口14的接口20以便进行连 接。例如，如果端口14在侧壁139及/或底壁143上具有接口20，那么模块 22也可在这些地方具有互补接口23。需了解的是，模块22和端口14可没 有相同的互补接口20和23，且可只有一对互补接口20、23能够在组件之间 进行通信。在其它实施例中，端口14和井部135可可具有不同的导线18和 18A连接配置。此外，端口14可可具有不同的外形，因此可进行更多类型 的连接配置。另外，本文所描述的任何连接配置或配置组合均可以与本文所 述传感器系统的各种实施例配合使用。

如下图6所示，模块22还可可附加地具有一个或多个通信接口，以连 接至外部设备110，以便传输数据(比如)进行处理。这样的接口可以包括 任意上述接触式或非接触式接口。在一个示例中，模块22包括至少一个用 于连接至电脑的可伸缩USB连接。在另一个示例中，模块22可经过配置以 接触式或非接触式形式连接至移动设备，比如手表、手机、便携式音乐播放 器等。模块22可经过配置，以便从鞋类物品100上拆卸下来，以(比如) 通过上述的伸缩式USB连接或其它连接接口直接连接至外部设备110进行 数据传输。然后，在另外的实施例中，可配置模块22使其与外部设备110 进行无线通信，如果需要，可将设备22保留在鞋类物品100中。在无线通 信实施例中，模块22可连接至天线进行无线通信。根据所选无线通信方法， 天线的形状、大小和位置可加以调整，以便获得适当的传输频率。此外，天 线还可放置在模块22里面或模块22外面，比如放置在端口14处或其它地 方。在一个示例中，传感器系统12本身(比如导线18和传感器16的导电 部分)可以用作一根或一部分天线。需了解的是，除了具有与传感器系统12 相连的天线(比如位于端口14处、一个或多个传感器16上等)外，模块22 还可包括另一天线。在一个示例中，模块22可永久性固定在鞋类物品100 中，或跟据用户的选择可移除，如果需要，也能够保留在鞋类物品100中。 另外，如下所述，可移除模块22，且更换为另一模块22，此模块可配置及/ 或对其编程，使其能够用另外的方式采集及/或利用传感器16所发送的数据。 如果模块22永久性固定在鞋类物品100中，传感器系统12还可包括外部端 口15进行数据传输及/或电池充电，比如USB或火线端口。这样的外部端口 15还可交替用作信息通信。模块22可经配置实现非接触式充电，比如感应充电。需了解的是，模块22可经配置进行接触式及/或非接触式通信。

虽然端口14可位于各种位置而不脱离本发明，在一种实施例中，可将 端口14安置在某个位置或方向，并/或采用某种结构，以使得当人们穿着鞋 类物品100及/或(比如)在运动活动中使用鞋类物品100时，可避免或大大 降低与脚部的接触及/或摩擦。图3-5所示端口14的位置就是其中的一个示 例。在另外的实施例中，端口14所在的位置贴近鞋类物品100的鞋跟或脚 背区。鞋子结构100的另一个功能可帮助减少或避免脚部与端口14(或连接至端口14的元件)的接触，并提高鞋子结构100的整体舒适度。例如，如 图4-5所示，脚接触件133或其它脚接触件可与端口14完全贴合并至少覆 盖端口的一部分，因此为端口14与脚部之间提供一层填充层。可使用减少 接触并调节端口14与脚部之间不适感的其它特征。当然，如果需要，可通 过脚接触件133的顶面提供接近端口14的开口，且不脱离本发明。例如，当外壳24、电子模块22和端口14的其它功能可通过其结构及/或构成材料 调节用户脚部的舒适度时，当提供有其它调节舒适度的元件或等其它情况 时，可使用这样的结构。上述帮助减少或避免脚部与外壳(或外壳内的元件) 之间的接触以及提高鞋子结构的总体舒适度的各种功能都可提供，且不脱离 本发明，包括上述图4-5所示的各种功能以及其它已知方法和技术。

在一种实施例中，配置端口14与鞋底结构130的井部135包括的模块 22进行接触式通信，端口14位于或者紧邻井部135，并连接至模块22。需 了解的是，如果井部135还包括模块22的外壳24，那么外壳24可经配置连 接至接口20，比如通过为接口20提供物理空间或通过为接口20和模块22 之间的互连提供硬件。图3中接口20的位置就是这样一个示例，其中外壳 24具有容纳接口20的物理空间，用于连接至模块22。

图6中的示意图为通过数据传输/接收系统106具有数据传输/接收能力 的示例电子模块22，可根据至少本发明的某些示例使用。虽然图6的示例结 构描述的是集成在电子模块结构22的数据传输/接收系统(TX-RX)106，本领 域技术人员将认识到，为鞋子结构100或其它结构加入独立的组件进行数据 传输/接收，及/或数据传输/接收系统106不必全部包括在本发明所有示例的 单个外壳或机组中。而是，如果需要，数据传输/接收系统106的各个组件或 元件可单独位于不同的外壳中和不同的面板中，及/或以各种不同的方式分开放置在鞋类物品100或其它设备中，而不脱离本发明。以下详细描述了不同 潜在安装结构的各种示例。

在图6的示例中，电子模块22可包括数据传输/接收元件106，用于将 数据传输至一个或多个远程系统，及/或接收来自远程系统的数据。在一种实 施例中，传输/接收元件106经配置通过端口14进行通信，比如通过上述的 接触式或非接触式接口。在图6所示实施例中，模块22包括配置用来连接 至端口14及/或传感器16的接口23。在图3所示模块22中，接口23的触 点连接至端口14，并与端口14上的接口20的触点互补。在上述的其它实施 例中，端口14和模块22可包括不同类型的有线或无线接口20和23。需了 解的是，在有些实施例中，模块22可通过TX-RX元件106与端口14及/或 传感器16相连。相应地，在一种实施例中，模块22可是鞋类物品100的外 部元件，而端口14可包括与模块22进行通信的无线传输接口。这个示例中 的电子模块22还包括处理系统202(比如一个或多个微处理器)、内存系统 204和电源206(比如电池或其它电源)。电源206可向传感器16及/或传感 器系统12的其它组件提供电源。必要时，鞋100还可包括独立的电源用来 运行传感器16，比如电池、压电电源、太阳能电源或其它。

通过TX-RX元件106可完成一个或多个传感器的连接，还可提供其它 传感器(未在图中显示)用来检测或提供有关各种不同类型参数的数据或信 息。这些数据或信息示例包括与鞋类物品100或用户相关的物理或生理数据， 包括计步器上的速度及/或距离信息、其它速度及/或距离数据传感器信息、 温度、海拔、气压、湿度、GPS数据、加速度输出或数据、心率、脉搏率、 血压、体温、EKG数据、EEG数据、角定向相关数据和角定向更改(比如 陀螺仪传感器)等，且这些数据可存储在内存204及/或可供(比如)传输/ 接收系统106传输至某些远程位置或系统。如果还出现了其它传感器，这些 传感器还可包括加速仪(例如，在走路时用于感测方向的改变，比如，计步 器上的速度及/或距离信息，或感测跳跃的高度等)。

在其它示例中，电子模块、系统和上述的各种方法可用来为鞋子提供自 动冲击缓减控制。例如，这样的系统和方法可按照美国专利第6,430,843号、 美国专利申请公开第2003/0009913号和第2004/0177531号的描述进行操作。 文件提到的这些系统和方法是为了主动及/或动态地控制鞋子的冲击缓减特 征(美国专利第6,430,843号、美国专利申请公开第2003/0009913和第 2004/0177531全部经引用而包括于此，并成为本专利申请说明书的一部分)。 当需用来提供速度及/或距离相关信息时，可使用美国专利第5,724,265、 5,955,667、6,018,705、6,052,654、6,876,947和6,882,955号所描述的各种传 感装置、算法及/或系统。这些专利全部经引用而包括于此。

在图6实施例中，电子模块22可包括激活系统(未显示)。激活系统或 部分系统可与模块22或与电子模块22其他部分组合在一起或分开的鞋类物 品100(或其他设备)结合使用。激活系统可用于选择性地激活电子模块22 及/或至少电子模块22某些功能(如数据传输/接收功能等)。可使用各种不 同的激活系统，而不脱离本发明。在一个示例中，在特定模式(比如连续或 交替轻叩脚趾/脚跟或对一个或多个传感器16施加阈值力)中激活传感器16 可激活及/或停用传感器系统12。在另一个示例中，可用按钮或开关激活传 感器系统12，该按钮或开关位于与传感器系统12通信的模块22上、鞋子 100上或外部设备上及其他位置。在任何这些实施例中，传感器系统12可包 括“睡眠”模式，该模式在处于不活动状态一定时间后会停用系统12。在一 种实施例中，传感器系统12在激活(意外激活的情况)后片刻如未发生其 他活动则将可返回“睡眠”模式。在可选实施例中，传感器系统12可用作 不会激活或停用的小功率设备。

模块22可经进一步配置来与外部设备110通信，后者可是外部计算机 或计算机系统、移动设备、游戏系统或其他类型的电子设备，如图6所示。 图6所示示范性外部设备110包括处理器302、存储器304、电源306、显示 屏308、用户输入310和数据传输/接收系统108。传输/接收系统108经配置 来通过模块22的传输/接收系统106、使用任何类型的已知电子通信技术(包 括上述及本专利申请说明书其他地方描述的接触式及非接触式通信方法)与模块22通信。要了解的是，模块22可经配置来与多个外部设备通信，包括 各种不同类型和配置的电子设备，以及与模块22通信的设备可随时间而变 更。此外，模块22的传输/接收系统106可经配置来进行多种不同类型的电 子通信。要进一步了解的是，此处描述的外部设备110可由与模块22、端口 14及/或相互通信的两个或多个外部设备体现，包括一个或多个传输信息至 外部设备110的中间设备，以及由组合的外部设备来处理与执行程序/算法及执行外部设备110的其他功能。

根据本发明，可将多个不同类型的传感器并入传感器系统。图7-10为 鞋类物品100鞋底结构130的示范性实施例，该鞋子包括传感器系统212， 而传感器系统212包括合并多个力感应电阻器(FSR)传感器216的传感器总 成213。传感器系统212类似于上述传感器系统12，也包括与电子模块22 及多根导线218(将FSR传感器216连接到端口14)通信的端口14。模块 22包括在鞋类物品100鞋底结构130的井部或腔135的外壳24中，端口14 连接至井部135，以便在连接井部135内的模块22。端口14和模块22包括 互补接口220、223，以进行连接和通信。传感器系统212中的传感器216 和传感器导线218位于插件237上，这个插件与鞋底结构130相连。在图7-10 所示实施例中，插入件237位于中底131的上部，处于鞋底结构130的脚接 触件133和中底131之间，而外壳24位于中底的井部135中，且被脚接触 件133所覆盖。组装时，在制造鞋100过程中、鞋面120连接至中底131和 外底132之后将插入件237插入中底部件131(和内底，如有)上方，然后 将脚接触件133插入传感器系统212上，还可使用其它的组装方法。在其它 实施例中，传感器系统212的配置和位置可有所不同，比如将插入件237、 传感器216及/或端口14安置在不同的地方。例如，井部135、外壳24及/ 或端口14可全部或部分位于脚接触件133中，如图5所示，或将传感器系 统212及/或插入件237放置在脚接触件133的上方。可使用任何传感器系统 配置，包括2009年6月12日提交的美国专利申请公开第2010/0063778号和 第2010/0063779号所展示和描述的各种类型和配置的传感器、端口、插入件 等，这些专利申请经全部引用包括于此并成为本专利申请说明书的一部分。 需了解的是，图3-5所示传感器系统12的配置可与图7-10所示传感器系统 212相似，或者为本文所描述的其它配置，包括美国专利申请公开第 2010/0063778号和第2010/0063779号所展示和描述的任何配置。

图7-10的传感器系统212包括四个传感器216，第一传感器216位于第 一趾骨(大脚趾)区，第二传感器216位于第一跖骨头区，第三传感器216 位于第五跖骨头区，而第四传感器216位于脚跟处。每个传感器216拥有将 传感器216连接至端口14的传感器导线218。此外，电源线218A自端口14 延伸出，连接至全部四个传感器216。电源线218A可以并联或串联的方式 或以各种实施例中的其它配置进行连接，且在其它实施例中，每个传感器216 可具有单独的电源线。所有的电源线218、218A均连接至端口14，用以将 数据连接并传输至与端口14相连的模块22。要了解的是，端口14可拥有此 处描述的任何配置。在这个实施例中，电源线218、218A经适当定位来实现 5插脚连接。

图7-9所示FSR传感器216包括第一和第二电极或电触点240、242及 铺设在电极240、242之间来实现电极240、242之间电连接的力感应电阻材 料244。将力/压力施加在力感应材料244上时，力感应材料244的电阻率及 /或导电性发生变化，从而变更电极240、242之间的电势及/或电流。传感器 系统212可检测到电阻变化，以检测施加到传感器216上的力。力感应电阻 材料244在压力下可通过各种方式变更电阻。例如，力感应电阻材料244的内电阻可在材料受压时降低，类似于下文将详细描述的量子隧穿复合材料。 进一步压缩本材料可进一步降低电阻，以便进行定量测量和双态(开启/关闭) 测量。在某些实施例中，这类力感应电阻行为被描述为“基于体积的电阻”， 出现这种行为的材料被称为“智能材料”。作为另一个示例，材料244的电 阻可会随着表面与表面接触面积的变化而变化。可通过几种方式实现该操 作，比如在表面上使用显微映像，在不压缩的条件下将增加表面电阻，而当 压缩显微映像或使用可以变形的软电极或增加与另一根电极的表面接触面 积将降低表面电阻。该表面电阻可是材料244与电极240、242之间的电阻 及/或导电层(比如碳/石墨)与多层材料244的力感应层(比如半导体)之 间的表面电阻。压缩越严重，表面与表面的接触面积越大，从而减低电阻， 实现定量测量。在某些实施例中，这类力感应电阻行为被描述为“基于接触 的电阻”。需要了解的是，如本申请所述，力感应电阻材料244可为或包括掺杂或非掺杂半导体材料。

FSR传感器216的电极240、242可由任何导电材料组成，包括金属、 碳/石墨纤维或复合材料、其他导电复合材料、导电聚合物或包括导电材料的 聚合物、导电陶瓷、掺杂半导体或任何其它导电材料。使用任何合适的方法 可将导线218连接到电极240、242，包括焊接、钎焊、铜焊、胶粘连接、固 定件或任何其他整体或非整体的连接方法。或者，电极240、242及相关导 线218可由一段相同材料组成。如下所述，在一种实施例中，力感应电阻材 料244可以是碳(比如碳黑)，但是其它类型的传感器可使用不同类型的力 感应电阻材料244，比如量子隧穿复合材料、定制导电泡棉、力转换橡胶或 本文所描述的其它力感应电阻材料。

在图7-9所示实施例中，FSR传感器216的电极240、242有多个咬合 或交叉指状物246，力感应电阻材料244置于指状物246之间，以实现电极 240、242相互之间的电连接。在图8所示的实施例中，每根导线218单独从 模块22向连接各自导线218的传感器216供应电源。要了解的是，传感器 导线218可包括从每个电极240、242延伸至端口14的单独导线，以及模块 22可通过此类单独导线向电极240、242提供电源，比如通过单独电源线 218A。

适用于传感器系统212的力感应电阻器可从SensitronicsLLC等供应商处 购买。可适用的力感应电阻器示例在美国专利号4,314,227和6,531,951中予 以展示和描述，全部示例经引用包括于此并成为本专利申请说明书的一部 分。

在图7-10所示传感器系统212的实施例中，每个传感器216包括由导 电金属层和在金属层(未显示)上形成接触表面的碳层(比如碳黑)构造的 两个触点240、242。传感器216也包括由一层碳或碳浆(比如碳黑)构造的 力感应电阻材料244，其中碳或碳浆与电极240、242的碳接触表面接触。碳 -碳接触在压力下可以产生更大的导电性，提升传感器216的效能。本实施 例中的导线218、218A由可与触点240、242的金属层材料相同的导电金属材料构造而成。在一种实施例中，导线218、218A和触点240、242的金属 层均由银构造而成。

如图9所示，在本实施例中，传感器系统212由两个柔性层241、245 构造而成，两个柔性层结合形成插入件237来插入鞋类物品，比如上文所述 的脚接触件133和中底部件131之间。层241、245可以由任何柔性材料制 成，比如柔性聚合材料。在一种实施例中，层241、245由0.05-0.2毫米厚 的柔软薄Mylar材料制成。插入件237先通过在第一层241上沉积导电金属 材料构造而成，比如按传感器216的导线218、218A和电极240、242的线 迹图形印刷来形成图7-9所示的配置。然后，附加的碳接触层沉积在第一层 241上，追踪传感器216的电极240、242，碳素力感应电阻材料244作为浆 沉积在第二层245上，如图9所示。所有材料沉积完毕后，层241和245以 叠加方式定位，如图9所示，因此电极240、242与力感应电阻材料244浆 匹配，以形成插入件237来插入鞋类物品100。要了解的是，导电金属材料 和碳材料244沉积在面对面放置的层266、268的面上(比如最底层266、268 的顶面和最顶层266、268的底面)。在一种实施例中，以这种方式构造的传 感器系统212可探测到10-750千帕范围之间的压力。此外，传感器系统1312 能探测到该范围至少一部分的压力，并且具有高灵敏度。插入件237可进一 步包括一层或更多附加层，如图形层(未显示)。

图11-35和40-49展示端口14的各种实施例，端口14可与图1-10所示 传感器系统12、212或其他传感器系统实施例及模块22(可连同此类端口 14使用)结合使用。图11-23根据此处描述的方面和功能展示可连同传感器 系统312使用的端口314的实施例。图11-13展示作为传感器系统312组成 部分且配置方式类似于上述传感器系统212的端口314，其中四个传感器316 置于第一趾骨(大脚趾)区域、第一跖骨区域、第五跖骨区域和脚跟区域。 如上所述，传感器316可为FSR传感器或不同类型的传感器或这类传感器组 合。与上述及图7-10中所示传感器系统212相似，传感器316和导线318 (包括电源线318A)布置在插入件337上，该插入件经定位来接合鞋类物 品鞋底结构130的中底部件131。此外，端口314包括接口320，以与电子 模块322实现电连接，传感器导线318、318A均终止于接口320。端口314 至少部分位于鞋底结构130的井部135，在本实施例中，井部135完全在中 底部件131中。

图12-16展示了上述电子模块322的实施例。模块322的前端通常是矩 形，后端为圆形，如图14和15所示。此外，如图12-13和图16所示，模 块322的底部有个锥型端355，下文将讲述其作用。模块322前端有接口323， 具有一个或多个电触点353并适于与端口314的接口320形成电连接。本实 施例中的触点353为电接触垫353，电接触垫具有平坦的接触面354。模块 322可拥有此处(如图6和36)描述的任何附加功能，包括用于收集、处理 及/或传输数据所需的任何硬件和软件。

在图11-23所示的实施例中，端口314包括适合置于鞋底结构130井部 135的外壳324和与外壳324接合的接口320。如图11所示，本实施例中的 外壳324与传感器系统312的插入件337接合，并置于插入件337的开口347 中，以便通过插入件337接触。在其他实施例中，就插入件337来说，外壳 324的配置不同，比如置于插入件337下方，以至须提升插入件337才可接 触到外壳324。外壳324适合在其内置入模块322，其内腔348由多个侧壁 339与底壁343围绕而成。在本实施例中，内腔348实际上呈矩形，由四个 侧壁339围绕而成，但内腔348在其他实施例中可能具有不同的形状，比如 下述某些实施例。

外壳324也包括固定结构，以将模块322保留在内腔348内。在本实施 例中，固定结构包括适合接合模块322及在模块322上施加向下保持力的固 定部件349、350和适合接合模块322及在模块322上施加向上偏置力的偏 置部件351。固定部件349、350包括一个或多个柔性固定垂片349和唇状刚 性固定部件350。固定唇瓣350的位置靠近接口320，且经配置保持接口320 旁边的模块322前端，而柔性固定垂片349的位置在接口320中的内腔348 的相对端。如图13和19所示，首先将模块322的前端放置在固定唇瓣350 的下面，然后向下按压模块322的背面，可将模块322插入内腔348中。固 定垂片349具有韧性和弹性，其斜面349A允许垂片349从它们原来的位置 (第一位置)稍微弯曲到第二位置，并让模块322滑过，之后，垂片349弹 回原来的位置(第一位置)，将模块322卡住。要移除模块322，用户可将垂片349压后回到第二位置，以便让模块322从内腔348中释放出来。槽口349B 位于固定垂片349后，为固定垂片349弯曲提供了空间。偏置部件351是与 外壳324的底壁343相连的柔性偏置垂片。偏置垂片351与模块322接合， 当模块322被推入内腔348时，垂片向下弯曲，因此对模块322施加一个向 上的偏置力。这个向上的偏置力将模块322与固定部件349、350紧紧固定 在一起，同时，向后拉固定垂片349时，偏置力向上推动模块322，进而移 除模块322。外壳324的底壁343还包括位于偏置垂片351下方的卡位 (detent)352，为偏置垂片351向下弯曲提供空间。在其它实施例中，外壳 324可能包括不同的结构容纳偏置垂片351，比如通过底壁343的窗口，或 可能没有容纳结构。模块322的锥型表面355与偏置垂片351接合，当模块 322进入内腔348时，为偏置垂片351提供空间。此外，偏置垂片351和锥 型表面355之间的接合将在模块322上施加向前力，从而推动模块322的接 口323接触端口314的接口320。

接口320与外壳324接合，在模块322容纳在内腔348中时适合与模块 接口323形成电连接。接口320包括一个或多个电触点356，电触点的接触 表面357接触内腔348，并适合通过接合模块接口323电触点353的接触表 面354来形成电连接。在图12-13和图18-23所示实施例中，接口320的触 点356为置于基部或支撑框358的接触弹簧356，基部和支撑框用来卡住接 触弹簧356。如图12-13所示，接触弹簧356的接触面357穿过面向内腔348 的窗口359从基部358向外延伸，以便与模块322的触点353接合，且当与 模块322接合时，能够向内弯曲。此外，接触弹簧356因接合模块322而弯 曲时向外偏，以与模块322的触点353形成更紧密的接合。图22和23展示 了接触弹簧356的挠曲。另外，如图21所示实施例中，接触弹簧356的接 触面357分裂为357A、B两部分。357A部分比357B部分宽，357B的宽度 是357A部分的2/3，因此，它们的接触面积不同。

在本实施例中，接触弹簧356位于基部358的一个或多个内部内腔360 中，因此接触弹簧356至少部分处于内腔348中与模块322接合。基部358 与外壳324接合，以正确定位接触弹簧356。如图12、13和18所示，基部 358在外壳324中接收在插槽361中，位于外壳324的端部与固定垂片349 相对。插槽361在底壁343和侧壁339中延伸，以牢固地保持基部358的底 部和边缘紧紧。此外，基部358包括第三固定垂片358A，固定垂片适合与 位于插槽361旁边的第二固定垂片361A接合，以便将基部358锁定在插槽 361中。在这种实施例中，基部358还具有固定唇瓣350，将模块322固定 在内腔348中。在其它实施例中，接口320可能包括不同类型的基部358， 也可能没有基部358。

每根接触弹簧356都连接着传感器系统312上的某一根传感器引线318、 318A，从而构成电连接，实现传感器316与模块322之间的通信。如图8 所示，传感器导线318、318A靠近接口320用Mylar或其他材料制成的带或 条362捆绑在一起，并与适合连接接口320的接触弹簧356的电接头363相 连。接头363绕着传感器导线318,318A的末端卷曲，以形成电连接，且导 线带有支撑连接的金属板364。通过将接头363的末端插入接触弹簧356中 的接收器356A中，可将接头363的末端与接触弹簧356接合，如图20所示。 基部358包括插槽363A、364A，可容纳金属板364和接头363，以形成连 接。在其他实施例中，传感器导线318、318A可能用另一种方式连接至接口 320，比如按照下述关于其他实施例的配置。

图24-26展示了端口414的另一种实施例。本实施例中许多特性均类同 或类似于前述端口314的特性(如图11-23所示)，因此在使用参考编号引用 这些特性时，全部采用类似的"4xx"系列参考编号而非图11-23所示之实施例 中所用的"3xx"。因此，如果端口414中某些特性已经在上面关于端口314 的图11-23中进行过说明，则这里将只会进行较为简略的说明或完全不说明。 此外，端口414可与上述任何传感器系统12、212和312结合使用。此外， 端口414经配置与图12-17和图19所示和上文描述的模块322配合使用。

在图24-26所示的实施例中，端口414包括适合置于鞋底结构130井部 135中的外壳424和与外壳424接合的接口420。外壳424适合在其内置入 模块322，其内腔448由多个侧壁439与底壁443围绕而成。在本实施例中， 内腔448实际上呈矩形，由四个侧壁439围绕而成，与上述端口314相似。

外壳424还包括固定结构，此固定结构包括适合接合模块322及在模块 322上施加向下保持力的固定部件449、450和适合接合模块322及在模块 322上施加向上偏置力的偏置部件451。固定部件449、450包括一个或多个 柔性固定垂片449和唇状刚性固定部件450，与上述固定部件349、350的配 置和功能相似。槽口449B位于固定垂片449后，为固定垂片449弯曲提供 了空间。偏置部件451是与外壳424的底壁443相连的柔性偏置垂片，与上 述偏置部件351的配置和功能相似。

接口420与外壳424接合，当模块322容纳在内腔448中时适合与模块 接口323形成电连接。接口420包括一个或多个电触点456，电触点的接触 面457露出至内腔448，并适合通过接合模块接口323电触点353的接触面 354来形成电连接。在图24-26所示实施例中，接口420的触点456为置于 基部或支撑框458的接触弹簧456，基部和支撑框用来固定接触弹簧456。 如图25所示，接触弹簧456的接触面457穿过面向内腔448的窗口459从 基部458向外延伸，以便与模块322的触点353接合，且当与模块422接合 时，能够向内弯曲。接触弹簧456的分裂接触面457和功能均与上述接触弹 簧356相似。但在本实施例中，接触弹簧456连接至传感器系统312中的传 感器导线318、318A的结构有所不同。本实施例中的接触弹簧456具有连接 部分463，这部分与接触弹簧456整合形成为单件，如图26所示。

在本实施例中，接触弹簧456位于基部458的一个或多个内部内腔460 中，因此接触弹簧456至少部分露出于内腔448中与模块322接合。基部458 与外壳424接合，以正确定位接触弹簧456。如图25所示，基部458在外壳 424中接收在插槽461中，与图11-23所示的端口314相似。此外，如上述， 基部458也包括固定垂片458A，固定垂片适合与位于插槽461旁边的固定 垂片461A接合，以便将基部458锁定在插槽461中。基部458还具有固定 唇瓣450，将模块322固定在内腔448中。

每根接触弹簧456都连接着传感器系统312上的某一根传感器引线318、 318A，从而构成电连接，实现传感器316与模块322之间的通信。如图25 所示，传感器导线318、318A靠近接口320用Mylar或其他材料制成的带或 条362捆绑在一起，并绕着传感器导线318、318A的末端卷曲连接至接触弹 簧456的连接部分463。基部458包括插槽463A，便于连接部分463形成连 接。

图27-29展示了端口514的另一种实施例。本实施例中许多特性均类同 或类似于前述端口314的特性(如图11-23所示)，因此在使用参考编号引用 这些特性时，全部采用类似的"5xx"系列参考编号而非图11-23所示之实施例 中所用的"3xx"。因此，如果端口514中某些特性已经在上面关于端口314 的图11-23中进行过说明，则这里将只会进行较为简略的说明或完全不说明。 此外，端口514可与上述任何传感器系统12、212和312结合使用。此外， 端口514经配置与图12-17和图19所示和上文描述的模块322配合使用。

在图27-29所示的实施例中，端口514包括适合置于鞋底结构130井部 135中的外壳524和与外壳524接合的接口520。外壳524适合在其内置入 模块522，其内腔548由多个侧壁539与底壁543围绕而成。在本实施例中， 内腔548实际上呈矩形，由四个侧壁539围绕而成，与上述端口314相似。

外壳524还包括固定结构，此固定结构包括适合接合模块322及在模块322上施加向下保持力的固定部件549、550和适合接合模块322及在模块 322上施加向上偏置力的偏置部件551。固定部件549、550包括一个或多个 柔性固定垂片549和唇状刚性固定部件550，与上述固定部件349、350的配 置和功能相似。插槽549B位于固定垂片549后，为固定垂片549弯曲提供 了空间。偏置部件551为连接至外壳524的底壁543的柔性偏置垂片，其配 置和功能与上述偏置部件351相似。

接口520与外壳524接合，在模块322容纳在内腔548中时适合与模块 接口323形成电连接。接口520包括一个或多个电触点556，电触点的接触 面557露出至内腔548，并适合通过接合模块接口323电触点353的接触面 354来形成电连接。在图27-29所示实施例中，接口520的触点556为置于 基部或支撑框558的孔559中的触针456，基部和支撑框用来保持触针556。 如图29所示，触针556的接触面557穿过面向内腔548的孔559从基部558 向外延伸，与模块322的触点353接合，且当与模块522接合时，能向内滑 动。在本实施例中，触针556与连接至下述传感器导线318、318A的接头 563接合。接头563在触针556和传感器导线318、318A之间形成电连接。

在本实施例中，基部558在内腔560中保持触针556，从而触针556至 少部分露出于内腔548中与模块322接合。基部558与外壳524接合，以正 确定位触针556。如图28所示，基部558在外壳524中接收在插槽561中， 与图11-23所示的端口314相似。此外，如上述，基部558也包括固定垂片 558A，固定垂片适合与位于插槽561旁边的固定垂片561A接合，以便将基 部558锁定在插槽561中。基部558还具有固定唇瓣550，将模块322固定 在内腔548中。与图11-23所示固定垂片358A和固定唇瓣350相比，本实 施例中的固定垂片558A的结构稍有不同，但是功能基本相似。

每根触针556都通过接头563连接至传感器系统312上的相应传感器导 线318、318A，从而形成电连接，实现传感器316与模块322之间的通信。 如图28所示，传感器导线318、318A靠近接口320用Mylar或其他材料制 成的带或条362捆绑在一起，并通过绕着传感器导线318、318A末端卷曲与 接头563相连，如上述图18所示的接头363相似。然后接头563延伸至基 部558中，与触针556接合，形成电连接。基部558包括插槽563A，以便 接头563形成连接。需了解的是，接头563可具有足够的弹性，当触针556 向内按入基部558时(比如，通过与模块322接触)，可发生少量弯曲。此 外，接头563可能以某种方式与触针556相连，比如，通过各种焊接等方式。

图30-35展示了端口614以及适合与端口614相连的模块622的其它实 施例。本实施例中许多特性均类同或类似于前述端口314与模块322的特性 (如图11-23所示)，因此在使用参考编号引用这些特性时，全部采用类似的 "6xx"系列参考编号而非图11-23所示之实施例中所用的"3xx"。因此，如果 端口614与模块622中某些特性已经在上面关于端口314的图11-23中进行 过说明，则这里将只会进行较为简略的说明或完全不说明。此外，端口614 和模块622可能与上述任何传感器系统12、212和312结合使用。

图30-32所示模块622的形状与上述模块322相似，通常前端为矩形， 后端为圆形。另外，如上所述，模块622的底部也有个锥型端655。模块622 前端有接口623，具有一个或多个电触点653并适于与端口614的接口620 形成电连接。本实施例中的触点653为电接触弹簧653，每个触点都有分裂 的接触面654，与上述图20-21所示接触弹簧356相似。接触弹簧653被支 架653A固定在模块622的前端，当接触到接口620的电触点656时能向内 弯曲，如上述图12-13和图20-21所示的接触弹簧356。模块622可能拥有 此处(如图6和36)描述的任何附加功能，包括用于收集、处理及/或传输 数据所需的任何硬件和软件。

在图30-35所示的实施例中，端口614包括适合置于鞋底结构130井部 135中的外壳624和与外壳624接合的接口620。外壳624适合在其内置入 模块622，其内腔648由多个侧壁639与底壁643限定而成。在本实施例中， 内腔648实际上呈矩形，由四个侧壁639限定而成，与上述端口614相似。 图33-34所示外壳624的侧壁639上有槽口639A，以便从内腔648移除模 块622时，更轻松地抓住模块622。

外壳624还包括固定结构，此固定结构包括适合接合模块622及在模块 622上施加向下保持力的固定部件649、650和适合接合模块622及在模块 622上施加向上偏置力的偏置部件651。固定部件649、650包括一个或多个 柔性固定垂片649，配置和功能与上述固定垂片349相似，且固定垂片649 后面为槽口649B，为垂片的弯曲提供空间。外壳624还包括一个或多个刚 性固定部件650，在相对柔性固定垂片649的端部处从外壳624的侧壁639 延伸。刚性垂片650可替代上述固定唇瓣350，且其功能基本相似。偏置部 件651为连接至外壳624的底壁643的柔性偏置垂片，其配置和功能与上述 偏置部件351相似。

接口620与外壳624接合，当模块622内置在内腔648中时，适合与模 块接口623形成电连接。接口620包括一个或多个电触点656，电触点的接 触面657露出至内腔648，并适合通过接合模块接口623电触点653的接触 面654来形成电连接。在图30-35所示的实施例中，接口620的触点656为 电接触垫656，接触垫具有平坦的接触面657。基部或支架658接合外壳624 和接触垫656，将触点656保持住。如图34所示，接触垫656的接触面657 位于内腔648的端部，面朝内腔648里面，接合模块622的触头653。

在本实施例中，基部658为板状构件，固定着接触垫656，使得接触垫 656能在内腔648中至少露出部分，以便接合模块622。基部658在外壳624 中卡在插槽661中，与图11-23所示的端口314相似。此外，如上述，基部 658也包括固定垂片658A，固定垂片适合与位于插槽661旁边的固定垂片 661A接合，以便将基部658锁定在插槽661中。每块接触垫656都连接着 传感器系统312上传感器引线318、318A中的某一根，从而构成电连接，让 传感器316与模块322进行通信。如图34所示，传感器导线318、318A靠 近接口320用Mylar或其它材料制成的带或条362捆绑在一起，并在传感器 导线318、318A的末端与接触垫656相连。接触垫656可附连在导线318、 318A上，或可为导线318、318A的整体一部分，比如，将导线318、318A的裸露部分作为接触垫656。传感器导线318、318A在末端分开，且每根带 有接触垫656的导线末端在基部658上与多个凸起条纹663A的某一个接触。 可使用粘合剂、各种焊接方式或任何其已知方式使其连接在一起。凸起条纹 将接触垫656进一步安置在内腔648中，以便更好地与模块622接合。

图40-49展示了端口714以及适合与端口714相连的模块722的其它实 施例。本实施例的很多功能类似于上述及图11-23中所示端口314和模块322 的功能或与之可比，且此类功能根据参考数字"7xx"系列而非图11-23中实施 例使用的"3xx"使用类似参考数字予以引用。因此，如果端口714与模块722 中某些特性已经在上面关于端口714的图11-23中进行过说明，则这里将只 会进行较为简略的说明或完全不说明。此外，端口714和模块722可能与上 述任何传感器系统12、212和312结合使用。

图41-46所示模块722的形状与上述模块322相似，通常前端为矩形， 后端为圆形。另外，如上所述，模块722的底部也有个锥型端755。模块722 前端有接口723，具有一个或多个电触点753并适于与端口714的接口720 形成电连接。本实施例中的触点753为电接触弹簧753，每个触点都有接触 面754，与上述图20-21所示接触弹簧356相似。接触弹簧753被支架753A 固定在模块722的前端，当接触到接口720的电触点756时，可向内弯曲， 如上述图12-13和图20-21所示的接触弹簧356。模块722可拥有此处(如 图6和36)描述的任何附加功能，包括用于收集、处理及/或传输数据所需 的任何硬件和软件。

在图40-49所示实施例中，端口714包括外壳724，可插入鞋底结构130 的井部135中，并有接口720接合外壳724。外壳724上有由多个侧壁739 和底壁743所限定的内腔748，内腔中可容纳模块722。在本实施例中，内 腔748实际上呈矩形，由四个侧壁739限定，与上述端口714相似。外壳724 上还包括了固定结构，其包括三个侧面上的隆起或O形环749，它们可接合 模块722并对模块722施加固定力。这里的隆起749可能具有弹性，并可能 采用多种不同材料制作，包括硬质材料(如硬塑料)和较为柔软的材料(如 弹性体)。模块722的三个侧面上带有凹处750，与隆起749可构成卡扣连接。 需要了解的是，在其他实施例中，隆起749和凹处750的配置可有所不同， 如果换成另一个实施例，隆起749和凹处750的相对位置可能完全颠倒。某 实施例中的隆起749和凹处750还可提供防水密封效果。

接口720接合外壳724，将模块722放入内腔748时，该接口适于与模 块的接口723构成电连接。接口720中包括一或多个电触点756，触头上有 在内腔748中露出的接触面757，并可接合模块接口723上电触点753的接 触面754以构成电连接。在图40-49所示实施例中，接口720的触点756采 用了L形的接触垫756，上有平坦接触面757和向后延伸的臂757A，其与 接触面757约成900度。在另一种实施例中，该角度或可不同。基部或支架 758接合着外壳724，支撑着接触垫756，可将触点756固定在外壳724中。 如图42所示，触头756的接触面757位于内腔748的末端，面朝内腔748 里面，接合模块722的触头753。

在本实施例中，基部758为块状构件，固定着接触垫756，使得接触垫 756能在内腔748中至少部分露出，以便接合模块722。基部758接收在外 壳724内的插槽761中，其类似图11-23中的端口314，可采用胶合法或本 文所述的任何一种技术或结构固定在插槽761中。在另一种实施例中，基部758上可包括固定垂片，以便接合插槽761，从而将基部758锁定在插槽761 中，类似上面所述。每块接触垫756都连接着传感器系统312上传感器引线 318、318A中的某一根，从而构成电连接，让传感器316与模块322进行通 信。如图47-49所示，传感器引线318、318A被Mylar或其他材料制成的绑 带362一起固定在靠近接口320处，然后布置为接触基部758。在某些实施 例中，可将绑带362胶合在基部758上。然后将触头756接到传感器引线318、 318A上。在图47-49所示实施例中，触头756接到传感器引线318、318A 上的方式为：令接头756A在延伸臂757A上卷曲，然后穿过绑带362构成 连接。在别的实施例中，还可按照另外的配置将接触垫756连接到引线318、 318A上，可包括本文所述任意配置。接触面757接收在基部758的窗口759 中，从而在内腔748中露出。如图41所示，接口720在本实施例中伸入了 内腔748，且模块722的接口723上有凹处723A，可容纳端口接口720的一部分，从而构成接口720、723之间的连接。

在本实施例中，外壳724由多个部件形成，其包括一块下半块724A和 顶半块724B，详述如下。下半块724A上有插槽761，可容纳基部758(如 上所述)。插槽761中还包括有倾斜部分761A，用于引导绑带362进入内腔 748。倾斜部分761A和块状基部758的结合，减少了绑带362在连接中与连 接后的弯折。在某些实施例中，还可替代地或附加地将绑带362胶合在倾斜 部分761A之内。如图42所示，在某个实施例中，可将组装好的接口720 插入插槽761中并接好固定，然后将顶半块724B连到下半块724A上面。 下半块724A上有凹槽748A环绕内腔748，可容纳顶半块724B的一部分。 顶部和底部两个构件724A、B的连接可采用一种或多种连接技术，包括粘 贴、超声焊接、固定零件、卡扣连接或其他技术，包括这里所述的任何一种 技术。在图40-49所示的实施例中，顶半块724B中包括隆起749或其他固 定结构，而在另一种实施例中，则可能是下半块724A包括隆起749及/或附 加或其他固定结构。在某实施例中，可能令顶半块724A至少部分采用相对 较为柔软的材料，以便在固定绑带362的位置的同时形成防水防尘的保护盖， 盖住接口连接。

下面根据图3-5中的传感器系统12说明了传感器系统12、212包括端 口14等的工作和使用；需要了解的是，该传感器系统12(包括所有实施例 和变化情况)的工作原理完全适用于上述各种传感器系统212等和端口214 等。在工作中，传感器16根据其功能和设计采集数据，然后将数据传送到 端口14。以端口14为界面，电子模块22可与传感器16进行接口连接，从 而收集数据以备后面的使用及/或处理。在一个示例中，数据的收集、储存和 传送均采用了通用可读格式，因此这些数据可让多个用户访问及/或下载，可 使用各种不同的应用程序，并可投入各种不同的应用。在一例中，数据的收 集、储存盒传送采用了XML格式。不仅如此，在一个实施例中，可通过传 感器16以序列方式收集数据；在另一个实施例中，可通过两到更多个传感 器16来并行收集数据。

在不同的实施例中，可配置传感器系统12收集各种不同的数据。在一 个实施例(见上文所述)中，传感器16可收集挤压的次数、顺序及/或频率 方面的数据。例如系统12可记录走动、跳跃、插切、脚踢或其他穿上鞋100 后所产生的挤压力的次数或频率，还可记录其他参数，如接触时间和滞空时 间等。无论是定量型传感器还是二进制开/关型传感器均可采集这种数据。在 另一例中，该系统可记录鞋子所产生的挤压力次序，从而用于各种应用，诸 如确定足部是内翻还是外翻、重量转移、步伐等。在另一实施例种(如前所 述)，传感器16可定量测定鞋100上相邻部分所承受的挤压力，因此数据中 可包括量化的压力测量值及/或冲击力测量值。还可利用鞋100上不同区域之 间受力的相对差来确定鞋100上的重量分布和“压力中心”。可分别计算某 一只或两只鞋100的重量分布及/或“压力中心”，也可将两只鞋是为整体进 行计算，诸如找到某个人体全身的压力中心或重量分布中心。如前所述，可 采用相对较为密集的开/关二进制型传感器阵列，利用探测压力较大的时候传 感器相互之间所产生的“搅动”来定量地测量力。在更进一步的实施例中， 传感器16还可测量挤压力变化的速率、接触时间、滞空时间或冲击之间的 间隔时间(跑和跳均可)，及/或其他依赖时间变化的参数。需要了解的是， 无论哪种实施例，传感器16都可需要先有一定的阀值力才能记录力/冲击。

如前所述，这些数据全部由通用端口14以通用可读格式提供给模块22， 因此能够使用这些数据的应用程序、用户和程序的数量几乎是无穷的。因此， 用户可按照希望配置端口14和模块22，并/或对其编程，让端口14和模块 22接收传感器系统12所输入的数据，而这些数据可按照任意的方式使用， 满足不同的应用。在许多应用中，这些数据将经过模块22及/或外部设备110 进一步的处理，然后供人使用。需要了解的是，在某些实施例中，上述传感 器16、端口14、模块22、外部设备110(包括设备110A)中的一个或多个， 以及/或者这些部件的组合，将可需要处理这些数据中的至少一部分——当 然，要求它们中已经包括带有处理能力的硬件及/或其他结构。如果配置外部 设备110对数据进行进一步的处理，则模块22可向外部设备110传送数据。 这样传送的数据既可采用通用可读格式、也可采用其他格式，同时也可配置 模块22更改数据的格式。此外，还可配置模块22及/或对其编程，使其能够 采集、利用、并/或处理传感器16所发送的数据，以便满足某种或某几种特 殊应用。在一个实施例中，配置了模块22来采集、利用、并/或处理数据以 便满足多种应用。下面给出了这种用法和应用的实例。在上面的用语中，“应 用”一词泛指某种具体用法，未必限定为计算机程序应用，也即本词未必为 计算机技术中的用法。不过，完全可将某个具体的应用全部或部分融入到某 个计算机程序应用中。

此外，可取下鞋100上的模块22并更换为第二模块22，后者配置用途 不同于第一模块22。需要了解的是，虽然可取下这里的模块22并更换为第 二模块22，但后者的配置完全可类似或类同与前者，这适用于因为电池耗尽、 故障而需要替换的情况。按照上述方式取下模块22后，可按照与插入原模 块22相同的方式插入第二模块22。第二模块22的编程及/或配置可不同于 第一模块22。在一种实施例中，可配置第一模块22用于某种或多种具体应 用，然后配置第二模块22用于另一种或多种不同应用。例如，可配置第一 模块22用于某种或多种游戏应用，然后配置第二模块22用于一种或多种运 动成绩监视应用。此外，还可配置该模块22用于同类的不同应用。例如， 可配置第一模块22用于某种或多种游戏或运动成绩监视应用，然后配置第 二模块22用于另一种或多种游戏或运动成绩监视应用。再举一例：可配置 该模块22在同一个游戏中或运动成绩监视应用中做不同用途。在另一种实施例中，可配置第一模块22采集某种数据，然后配置第二模块22采集另一 种数据。这里说明了这些数据类型的实例，包括力的定量测定值、相对力(如 传感器16相互关联)的测定值、重量的转换/转移、冲击序列(如步伐)、力 度变化率等。在另外的实施例中，可配置第一模块22以不同于第二模块22 的方式使用或处理传感器16所发来的数据。例如，可配置模块22只能采集、 储存及/或传递数据，或配置模块22对数据进行某种进一步的处理，诸如数据的组织、更改数据格式，用数据进行计算等。而在另一种实施例中，还可 配置模块22以不同的方式通信，诸如采用不同的通信接口，或配置成与不 同的外部设备110通信。模块22还可在功能上具有其他方面的差异，可同 时包括结构和功能两方面，如采用不同的电源，包括诸如前述之附加传感器 (例如GPS、加速计等)之类附加的或不同的硬件组成。

关于系统12所收集的数据，另一种值得考虑的运用方式就是测量重量 转移，这在许多体育活动中都有重要意义，例如高尔夫挥杆、棒球/垒球投掷、 曲棍球挥棒(冰上或陆上曲棍球)、网球挥拍、扔球/投球等。系统12所收集 到的压力数据可提供宝贵的平衡和稳定方面的回馈信息，用于在各种相关运 动项目中提高技术水平。需要了解的是，这里可根据所收集数据的目标用途 来设计具有各种价格和复杂程度的传感器系统12。

可使用系统12所收集到的数据来测量各种其他运动表现特征。可用这 些数据来测量足部内翻/外翻的角度及/或速度、步伐，平衡和其他类似参数， 这些都可用于提高快跑/慢跑或其他体育运动中的个人技术。关于内翻/外翻， 也可通过分析这些数据来预测内翻/外翻。可监视速度和距离，这里可包括计 步器的测量，如接触测量或滞空时间测量。还可测量起跳高度，如采用接触 测量或滞空时间测量。可测量侧切力，只需包括切入时鞋100上不同部位上 所被施加的不同的力。可将传感器16安置在可测量剪切力的地方，如鞋100内足部侧面划过的位置。举例而言，可在鞋100的上层120中合并更多传感 器来感应侧面受力。另举一例：可通过密集的二进制传感器阵列内部被激活 的传感器之间“搅动”的侧面变化来探测剪切运动。

在另一个实施例中(未显示)，可在鞋100的鞋面120中附加地或替换 地合并一只或多只传感器16。在这种配置下可测量更多参数，如脚踢反冲力 (英式或美式足球运动员)，以及英式足球中的“触球”次数及/或频率。

由此得到的数据或测量结果将可用于运动训练的目的，包括提高速度、 力量、敏捷、发挥稳定、技巧等。可配置端口14、模块22及/或外部设备110 为用户提供快速的实时反馈。在一例中，可令端口14及/或模块22与计算机、 移动设备等进行通信，以便实时传递结果。在另一例中，可在鞋100中包括 一个或多个振动元件，从而通过振动鞋子的某个部分来为用户提供反馈，帮 助其控制自己的动作，正如这里全文引用的美国专利号6,978,684中所公开 的特性。不仅如此，还可利用这些数据来比较运动中的动作，例如将现在的 动作与用户之前的动作进行对比以找出发挥是否稳定、有无提高等，或将某 个用户的动作与另一个用户的同一个动作进行对比，比如某职业高尔夫球手 的挥杆动作。此外，还可用系统12记录某位运动员的“标志性”运动动作 的生物力学数据。可将该数据提供给他人来复现或模拟该动作，例如用于游 戏应用或“影子”应用等需要跟随用户动作来作出类似动作的情况。

还可配置系统12追踪“全日活动”，记录下某位用户一整天的各种活动。 为此，系统12中可包括某种专门的算法，例如包括在模块22、外部设备110 及/或传感器16中。

除数据收集与处理类应用之外，还可用系统12进行控制类应用。换言 之，可将系统12合并到鞋子或其它需要接触人体的物件中，并根据传感器 16所探测到的用户动作来控制某件外部设备110，诸如计算机、电视机、视 频游戏等。这样，鞋子上合并了传感器16，并通过引线18延伸到通用端口 14，从而使鞋子产生了输入系统的作用，然后通过配置、编程和改装等方法 让电子模块22接收传感器16的输入，然后按照理想的方式进行使用，例如作为远程系统的控制输入。例如可使用带传感器控制的鞋子来作为某台计算 机或计算机上执行的某个程序的控制或输入设备，类似鼠标一般，让某些脚 步动作、手势等(如足拍、足双拍、足跟打、足跟双打、足横划、足尖点、 足弹跳等)得以控制计算机上某种预定的操作(如向下翻页、向上翻页、撤 销、复制、剪切、粘贴、保存、关闭等)。为此，可提供软件来将足部动作 分配给不同的计算机功能控制。可考虑配置操作系统来接收和识别传感器系 统12的控制输入。这样也可控制电视机或其它外部电子设备。鞋100中合 并系统12之后，可用于游戏应用和游戏程序，类似任天堂Wii控制器，将 某些特殊动作分配给特定的功能，并/或用于在显示屏上产生某种用户动作的 虚拟再现。这里举一例：可将压力中心数据和其他重量分布数据用在游戏应 用中，用于虚拟呈现保持平衡、转移重量和其他表演性动作。可采用系统12 作为某种游戏或其它计算机系统的唯一控制器或辅助控制器。这里全文引用 了美国临时专利申请号61/138,048以展示和说明在鞋类中使用传感器系统来 控制外部设备并使用足部动作来进行这种控制的配置和方法的实例。

此外，还可配置系统12直接与外部设备110及/或该外部设备的控制器 进行通信。如上所述，图6显示了在电子模块22和外部设备之间进行通信 的一种实施例。在图36所示的另一种实施例中，可配置系统12与外部游戏 设备110A进行通信。该外部游戏设备110A中就包括了类似图6所示外部 设备110范例的组件。该外部游戏设备110A中还包括了至少一个包括游戏 程序的游戏介质307(如游戏卡带、CD、DVD、蓝光或其他存储设备)，并 配置了至少一个遥控器305来通过收发元件108进行有线及/或无线连接通 信。在所示实施例中，控制器305起到补充用户输入310的作用；但也可在 某个实施例中让控制器305作为唯一的用户输入。在本实施例中，系统12 上配备了一件附加设备303，如带USB插口的收发器，并配置该附加设备连 接到外部设备110及/或控制器305以便与模块22通信。在某个实施例中，可配置附加设备303连接到一个或多个附加控制器及/或外部设备，其类型可 与控制器305和外部设备110相同及/或不同。需要了解的是，如果系统12 中还包括了上述的其他类型的传感器(例如加速计)，则这样的附加传感器 也可合并进来控制外部设备110上的游戏或其他程序。

外部设备110(诸如计算机/游戏机系统)可提供有其他类型的软件以实 现与系统12的交互。例如可配置某个游戏程序，令其按照用户在现实生活 中的活动改变游戏角色的属性，从而鼓励用户进行锻炼或加大活动量。还举 一例，可配置某个程序，令其显示用户角色，并令其按照鞋子的力传感器所 收集到的用户活动进行相关或一定比例的活动。在这样的配置下，人物角色 可这样行动：例如在用户比较活跃时，用户角色就显得激情、活泼；如果用 户不够活跃，用户角色就显得困倦、迟缓。可配置传感器系统12进行更加 精密的传感作业，达到记录数据可描述某位运动员标志性动作的程度，这可 用于许多目的，诸如游戏系统或建模系统。

这里所述之包括传感器系统12的单只鞋类物品100既可单独使用，也 可联合第二只也带有自身传感器系统12’的鞋类物品100’，这样就组成了 100、100’一双鞋，如图37-39所示。第二鞋100’的传感器系统12’中包 括一到多只16’传感器，相互之间用传感器引线18’接到端口14’上，从 而与电子模块22’进行通信。图37-39所示之第二鞋100’的第二传感器系 统12’的配置与第一鞋100’的传感器系统12相同。不过在另一种实施例 中，鞋100、100’所拥有的传感器系统12、12’也可可具有不同配置。配 置两只鞋100、100’均与外部设备110通信，同时如实施例中所示，在鞋 100、100’中均配置了电子模块22,22’与外部设备110通信。在另一种实 施例中，两只鞋100、100’则均配置了端口14、14’与同一只电子模块22 进行通信。在本实施例中，鞋100、100’中至少有一只配置为与模块22进 行无线通信。图37-39展示了模块22、22’之间进行通信的各种模式。

图37所示为“网格”通信模式，其中配置模块22、22’可相互通信， 同时还配置为可分别与外部设备110进行独立通信。图38所示为“菊花链” 式通信模式，其中模块22’与外部设备110之间的通信需要通过另一只模块 22进行。换言之，即配置第二模块22’将通信信号(其中可包括数据)送 往第一模块22，同时配置第一模块22将来自模块22、22’的通信信号全部 发往外部设备110。类似的，外部设备要与第二模块22’通信，也需要通过 第一模块22，即先将信号发往第一模块22，再由后者将信号传递到第二模 块22’。在一种实施例中，模块22、22’也可进行相互之间的通信，且通信 目的未必是将信号传送到外部设备110或从该设备接收信号。图39所示为 “独立”式通信模式，其中配置模块22、22’分别与外部设备110进行独立 通信，且配置模块22、22’之间不能相互通信。在其他实施例中，可配置传 感器系统12、12’之间可进行相互通信，且/或与外部设备110以另一种方 式通信。

同时本发明范围内还考虑了系统12采集数据其他可用途和应用；本领 域技术人员均可认识到。

上述传感器系统12、212可进行定制，以便配合专门的软件用于电子模 块22及/或外部设备110。可配套提供这些软件和传感器系统12、212，比如 可采用定制传感器总成213搭配鞋底插件237，以套件或打包的形式提供。

本领域技术人员读到本专利申请书后必将发现，这里所说明的各方面均 可具体体现为一种方法、一套数据处理系统或一种计算机程序产品。因此， 这些方面可体现为完全的硬件实施例、完全的软件实施例或同时融合软硬件 两方面的实施例。不仅如此，这些方面还可体现为某种计算机程序产品的形 式，存储在一种或多种计算机可读实体存储介质或存储设备中，且存储媒体 中包括计算机可读取的程序代码或说明。可使用任何适用的计算机可读实体 存储介质，包括硬盘、光盘、光存储设备、磁存储设备，及/或以上情况的混合情况。此外，还可在来源和目的地之间传送能够代表这里所述之数据或事 件的各种无形信号，即采用电磁波的形式通过金属丝、光纤，及/或无线传输 媒体(如空气及/或空间)等能够传导信号的介质进行传递。

如上所述，本发明的各方面可放在计算机可执行指令的大环境内进行描 述说明，诸如某个程序模块由计算机及/或处理器执行。程序模块一般包括步 骤顺序、程序、对象、组件、数据结构等能执行一定的任务或实现一定的抽 象数据类型。这样的程序模块可包括在计算机实体可读介质，如前所述。本 发明的各方面还可用在分布式计算环境中，任务由远程处理设备执行，并通 过通信网络相连。程序模块可位于内存中，如模块22的内存204、或外部设 备110的内存304，或外部介质(如游戏媒体307)，其可同时包括本地和远 程计算机存储介质中，包括内存存储设备。需要了解的是，模块22、外部设 备110及/或外部介质中均可包括补充性质的程序模块以结合使用，如某种应 用程序。同时需要了解的是，模块22和外部设备110中之所以只展示和说 明了单独的处理器202、302和单独的内存204、304，是为了简便，事实上 处理器202、302和单独的内存204、304中可分别包括多个处理器及/或内存， 甚至可包括一套由处理器及/或内存同时组成的系统。

这里所描述之传感器系统的各种实施例，其包括鞋、脚接触构件，插入 件和其他将传感器系统结合成整体的结构等，在现有技术的基础上提供更多 用处和优点。例如这里所描述的许多端口实施例均为传感器系统提供了相对 更为经济耐用的选择，从而可在几乎不会增加成本和影响耐用性的前提下将 一套传感器系统合并到鞋中。因此这种鞋可在生产制造时直接集成传感器系 统，完全无需考虑消费者最终究竟是否需要使用这套传感器系统，因为几乎 不会对售价产生可见的影响。不仅如此，采用定制传感器系统的足底插入件 可廉价制造和分销，同时配上专门设计用于使用该传感器系统的软件，因为 几乎不会对软件成本产生可见的影响。另举一例：该传感器系统提供了丰富 的功能，带来了丰富的用途，包括游戏、塑形、田径训练和培养、计算机和 其他设备的实际控制，以及这里所描述的、且熟练掌握此类技术者均可认识 到的其他各种用途。在某个实施例中，第三方软件开发者可开发一个专门的 软件，并将其配置为使用该传感器系统所提供的输入运行，包括游戏和其他 程序。这套传感器系统将按照通用可读的格式提供数据，该能力极大地拓展了本传感器系统可运用的第三方软件和其他应用程序的范围。另举一例，这 里包括各种鞋底插入件的传感器系统中可包括衬面、鞋垫和其他元件，从而 可实现传感器系统的互换性和可定制性，以适应各种不同应用的需要。此外， 这里所述各种端口和模块的配置均可在提供安全连接的同时，将成本控制在 合理范围内，并将对鞋子性能或穿着感的不良影响减到最低甚至没有。连接 结构也可具有防水或水密性能，以抵抗出汗和其他液体的影响。此外，这里 所述各种端口的配置便于快速更换模块。本领域技术人员还可发现这里所述 配置的其他好处和优点。

这里已经说明和展示了若干种不同的实施例和实例。本领域技术人员将 可认识到这里各种实施例所具有的特性，以及各部件所能进行的组合与改 变。本领域技术人员还将意识到这些实施例中每一个都可与这里公开的其他 实施例联合提供。需要了解的是，本发明还可具体体现为其他特殊形式而不 会背离其精神或核心特征。因此，这里所呈现的示例和实施例均应被视为示 范性而非限定性，且本发明不应被本文所给出的细节而限定。这里的“第一”、 “第二”、“顶部”、“底部”等用词，均为示范性而非对实施例进行任何形式 的限定。此外，这里所用“多个”一词表示一切大于一的数，无论需要分开 还是合计，直至无穷大。另外，这里所用之“提供”一件物品或装置的说法， 仅泛指给出该物品以便对其采取进一步的行动，并不意味着提供该物品者同 时也是其制造者、生产者或供销者，也不意味着提供该物品者对其拥有所有 权或控制权。因此，虽然这里展示和描述了各种具体的实施例，但这些修改 方式的提出，并未明显背离本发明的精神，因此唯一限制专利权保护范围的， 只有这里随附权利要求的范围。

Claims (25)

1.一种构造为在鞋类物品中使用的插入件，包括：

插入构件，其适于与鞋类物品的鞋底结构接触地放置，该插入构件由柔性聚合物材料形成，其中该插入构件具有穿过该插入构件限定的开口，并且该插入构件的聚合物材料的条带延伸到开口中；

传感器系统，其包括连接至插入构件的多个力传感器和远离力传感器延伸并在聚合物材料的条带上延伸的多个传感器引线，该力传感器适于感测足部施加在鞋底结构上的力；和

端口，其连接至插入构件和传感器系统，该端口包括：

外壳，该外壳容纳在插入构件的开口内，该外壳包括底壁和从该底壁向上延伸的多个侧壁，该底壁和侧壁限定适于在其中容纳电子模块的腔室；和

接口，其与所述外壳接合，该接口具有暴露至腔室并适于由电子模块接合以形成电连接的多个电触点，

其中，聚合物材料的条带延伸到腔室内，并且电触点连接到腔室内的聚合物材料的条带，以将电触点连接到传感器引线，从而使电触点与力传感器电通信。

2.根据权利要求1所述的插入件，其中，所述外壳具有形成基本矩形的腔室的四个侧壁。

3.根据权利要求1所述的插入件，其中，所述外壳还具有适于允许将所述电子模块插入所述腔室的敞开的顶部。

4.根据权利要求1所述的插入件，其中，所述接口与限定所述腔室的所述侧壁中的至少一个接合。

5.根据权利要求1所述的插入件，其中，所述接口还包括与所述外壳接合并且至少部分地定位在所述腔室内的基部，其中，所述基部接合所述聚合物材料的条带，并且支撑所述电触点以将所述电触点定位为暴露至腔室。

6.根据权利要求5所述的插入件，其中，所述基部具有第一保持垂片，并且所述外壳具有第二保持垂片，并且其中，所述基部的所述第一保持垂片接合所述外壳的所述第二保持垂片，以将所述基部至少部分地保持在所述腔室内。

7.根据权利要求5所述的插入件，其中，所述基部容纳所述聚合物材料的条带，以支撑所述电触点和所述传感器引线之间的连接。

8.根据权利要求1所述的插入件，其中，所述插入构件还包括板，所述板连接至所述聚合物材料的条带并且支撑所述电触点和所述传感器引线之间的连接。

9.一种适于接合脚部的鞋类物品，包括：

鞋底结构，其包括外底部件和由外底部件支撑的中底部件，该鞋底结构在其中具有井部；

鞋面部分，其连接至鞋底结构；

插入构件，其与鞋类物品的鞋底结构接触并且定位在所述中底部件上方，该插入构件由柔性聚合物材料形成，其中该插入构件具有穿过该插入构件限定并且与所述井部对齐的开口，并且该插入构件的聚合物材料的条带延伸到开口中；

传感器系统，其包括连接至插入构件的多个力传感器和远离力传感器延伸并在聚合物材料的条带上延伸的多个传感器引线，该力传感器适于感测足部施加在鞋底结构上的力；和

端口，其连接至插入构件和传感器系统，该端口包括：

外壳，该外壳容纳在插入构件的开口和鞋底结构的井部内，该外壳包括底壁和从该底壁向上延伸的多个侧壁，该底壁和侧壁限定适于在其中容纳电子模块的腔室；和

接口，其与所述外壳接合，该接口具有暴露至腔室并适于由电子模块接合以形成电连接的多个电触点，

其中，聚合物材料的条带延伸到腔室内并且与接口接合，并且电触点连接到腔室内的聚合物材料的条带，以将电触点连接到传感器引线，从而使电触点与力传感器电通信。

10.根据权利要求9所述的插入件，其中，所述外壳具有形成基本矩形的腔室的四个侧壁。

11.根据权利要求9所述的插入件，其中，所述外壳还具有适于允许将所述电子模块插入所述腔室的敞开的顶部。

12.根据权利要求9所述的插入件，其中，所述接口与限定所述腔室的所述侧壁中的至少一个接合。

13.根据权利要求9所述的插入件，其中，所述接口还包括与所述外壳接合并且至少部分地定位在所述腔室内的基部，其中，所述基部接合所述聚合物材料的条带，并且支撑所述电触点以将所述电触点定位为暴露至腔室。

14.根据权利要求13所述的插入件，其中，所述基部具有第一保持垂片，并且所述外壳具有第二保持垂片，并且其中，所述基部的所述第一保持垂片接合所述外壳的所述第二保持垂片，以将所述基部至少部分地保持在所述腔室内。

15.根据权利要求13所述的插入件，其中，所述基部容纳所述聚合物材料的条带，以支撑所述电触点和所述传感器引线之间的连接。

16.根据权利要求9所述的插入件，其中，所述插入构件还包括板，所述板连接至所述聚合物材料的条带并且支撑所述电触点和所述传感器引线之间的连接。

17.一种构造为在鞋类物品中使用的插入件，包括：

插入构件，其适于与鞋类物品的鞋底结构接触地放置，该插入构件由柔性聚合物材料形成；

传感器系统，其包括连接至插入构件的多个力传感器和远离力传感器延伸的多个传感器引线，该力传感器适于感测足部施加在鞋底结构上的力；和

端口，其连接至插入构件和传感器系统，该端口包括：

外壳，该外壳连接到插入构件，该外壳包括适于在其中容纳电子模块的腔室，其中，所述外壳具有邻近该腔室的插槽；和

接口，其与所述外壳接合并且具有多个电触点，所述接口还包括与所述外壳接合并且接收在所述插槽内的基部，其中，所述基部至少部分地定位在所述腔室内并且支撑所述电触点以将所述电触点定位为暴露至腔室，并且其中接口适于与电子模块形成电连接，使得当电子模块被容纳在腔室内时，所述电子模块接合电触点。

18.一种用于鞋类物品的端口，该鞋类物品适于接合脚部，该鞋类物品具有鞋底结构和连接至该鞋底结构的鞋面部分，该端口包括：

外壳，该外壳适于被至少部分地接收在鞋类物品的鞋底结构内，该外壳包括适于在其中容纳电子模块的腔室，其中，所述外壳具有邻近该腔室的插槽；和

接口，其与所述外壳接合并且具有多个电触点，所述接口还包括与所述外壳接合并且接收在所述插槽内的基部，其中，所述基部至少部分地定位在所述腔室内并且支撑所述电触点以将所述电触点定位为暴露至腔室，并且其中接口适于与电子模块形成电连接，使得当电子模块被容纳在腔室内时，所述电子模块接合电触点。

19.一种构造为在鞋类物品中使用的插入件，包括：

插入构件，其适于与鞋类物品的鞋底结构接触地放置，该插入构件由柔性聚合物材料形成；

传感器系统，其包括连接至插入构件的多个力传感器和远离力传感器延伸的多个传感器引线，该力传感器适于感测足部施加在鞋底结构上的力；和

端口，其连接至插入构件和传感器系统，该端口包括：

外壳，该外壳连接到所述插入构件，该外壳包括适于在其中容纳电子模块的腔室；和

接口，其与所述外壳接合并且具有与多个传感器引线通信的多个电触点，所述接口还包括在腔室的第一端部处与所述外壳接合的基部，其中，所述基部至少部分地定位在所述腔室内并且支撑所述电触点以将所述电触点定位为暴露至腔室，并且其中接口适于与电子模块形成电连接，使得当电子模块被容纳在腔室内时，所述电子模块接合电触点，

其中，所述外壳在所述腔室的与所述第一端部相对的第二端部处具有保持构件，并且所述保持构件被构造成接合所述电子模块以将所述电子模块保持在所述腔室内，并且其中，所述基部包括位于所述腔室的所述第一端部处的唇瓣，所述唇瓣构造成接合电子模块的顶部以与保持构件结合将电子模块保持在腔室内。

20.一种用于鞋类物品的端口，该鞋类物品适于接合脚部，该鞋类物品具有鞋底结构和连接至该鞋底结构的鞋面部分，该端口包括：

外壳，该外壳适于至少部分地接收在所述鞋类物品的鞋底结构内，该外壳包括适于在其中容纳电子模块的腔室；和

接口，其与所述外壳接合并且具有多个电触点，所述接口还包括在腔室的第一端部处与所述外壳接合的基部，其中，所述基部至少部分地定位在所述腔室内并且支撑所述电触点以将所述电触点定位为暴露至腔室，并且其中接口适于与电子模块形成电连接，使得当电子模块被容纳在腔室内时，所述电子模块接合电触点，

其中，所述外壳在所述腔室的与所述第一端部相对的第二端部处具有保持构件，并且所述保持构件被构造成接合所述电子模块以将所述电子模块保持在所述腔室内，并且其中，所述基部包括位于所述腔室的所述第一端部处的唇瓣，所述唇瓣构造成接合电子模块的顶部以与保持构件结合将电子模块保持在腔室内。

21.一种构造为在鞋类物品中使用的插入件，包括：

插入构件，其适于与鞋类物品的鞋底结构接触地放置，该插入构件由柔性聚合物材料形成；

传感器系统，其包括连接至插入构件的多个力传感器和远离力传感器延伸的多个传感器引线，该力传感器适于感测足部施加在鞋底结构上的力；和

端口，其连接至插入构件和传感器系统，该端口包括：

外壳，该外壳适于至少部分地接收在所述鞋类物品的鞋底结构内，该外壳包括适于在其中可移除地容纳电子模块的腔室，所述外壳还具有保持垂片；和

接口，其与所述外壳接合并且具有多个电触点，所述接口还包括与所述外壳接合并且至少部分地定位在所述腔室内的基部，所述基部具有与外壳的保持垂片接合的保持垂片，以将基部至少部分地保持在腔室内，其中，所述基部支撑所述电触点以将所述电触点定位为暴露至腔室，并且其中接口适于与电子模块形成电连接，以通过接口实现到电子模块和来自电子模块的电子数据传输，使得当电子模块被容纳在腔室内时，所述电子模块接合电触点。

22.一种用于鞋类物品的端口，该鞋类物品适于接合脚部，该鞋类物品具有鞋底结构和连接至该鞋底结构的鞋面部分，该端口包括：

外壳，该外壳适于至少部分地接收在所述鞋类物品的鞋底结构内，该外壳包括适于在其中可移除地容纳电子模块的腔室，所述外壳还具有保持垂片；和

接口，其与所述外壳接合并且具有多个电触点，所述接口还包括与所述外壳接合并且至少部分地定位在所述腔室内的基部，所述基部具有与外壳的保持垂片接合的保持垂片，以将基部至少部分地保持在腔室内，其中，所述基部支撑所述电触点以将所述电触点定位为暴露至腔室，并且其中接口适于与电子模块形成电连接，使得当电子模块被容纳在腔室内时，所述电子模块接合电触点。

23.一种构造为在鞋类物品中使用的插入件，包括：

插入构件，其适于与鞋类物品的鞋底结构接触地放置，该插入构件由柔性聚合物材料形成；

传感器系统，其包括连接至插入构件的多个力传感器和远离力传感器延伸的多个传感器引线，该力传感器适于感测足部施加在鞋底结构上的力；和

端口，其连接至插入构件和传感器系统，该端口包括：

外壳，该外壳连接到所述插入构件，该外壳包括适于在其中容纳电子模块的腔室；和

保持结构，其包括围绕壳体的内周边的至少一部分延伸并面对腔室的隆起，其中该隆起被配置为容纳在电子模块的凹部内以将电子模块保持在腔室内；和

接口，其与所述外壳接合并且与多个传感器引线通信连接，并且其中当电子模块被容纳在腔室内时，所述接口适于与电子模块形成电连接。

24.一种用于鞋类物品的端口，该鞋类物品适于接合脚部，该鞋类物品具有鞋底结构和连接至该鞋底结构的鞋面部分，该端口包括：

外壳，该外壳适于至少部分地接收在所述鞋类物品的鞋底结构内，该外壳包括适于在其中容纳电子模块的腔室；和

保持结构，其包括围绕壳体的内周边的至少一部分延伸并面对腔室的隆起，其中该隆起被配置为容纳在电子模块的凹部内以将电子模块保持在腔室内；和

接口，其与所述外壳接合并且与多个传感器引线通信连接，并且其中当电子模块被容纳在腔室内时，所述接口适于与电子模块形成电连接。

25.一种构造为在鞋类物品中使用的系统，包括：

插入构件，其适于与鞋类物品的鞋底结构接触地放置，该插入构件由柔性聚合物材料形成；

传感器系统，其包括连接至插入构件的多个力传感器和远离力传感器延伸的多个传感器引线，该力传感器适于感测足部施加在鞋底结构上的力；

电子模块，被配置为用于电通信并且具有壳体和容纳在壳体内的存储器，该电子模块具有围绕壳体的外周边的至少一部分延伸的凹部；和

端口，其连接至插入构件和传感器系统，该端口包括：

外壳，该外壳连接到所述插入构件，该外壳包括适于在其中容纳电子模块的腔室；和

保持结构，其包括围绕壳体的内周边的至少一部分延伸并面对腔室的隆起，其中该隆起被配置为容纳在电子模块的凹部内以将电子模块保持在腔室内；和

接口，其与所述外壳接合并且与多个传感器引线通信连接，并且其中当电子模块被容纳在腔室内时，所述接口与电子模块形成电连接。

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