CN113347899A - 用于鞋类物品的负荷感测装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于鞋的负荷感测装置，包括：具有第一侧和相反的第二侧的基底元件，其中第一侧具有预定义区域、定位于基底元件的第一侧的第一负荷感测元件和第二负荷感测元件，其中第一负荷感测元件定位于第一侧的预定义区域的第一区域中，且第二负荷感测元件定位于第一侧的预定义区域的第二区域中，其中第一负荷感测元件具有在使用期间相对于第二负荷感测元件的固定位置，其中第一负荷感测元件和第二负荷感测元件被配置为测量施加到第一侧的预定义区域的至少一部分的负荷。

Description

用于鞋类物品的负荷感测装置
技术领域
本申请涉及用于鞋类的改进的负荷感测装置。
背景技术
鞋的舒适度对于穿着它们的人来说是重要的，这既因为鞋经常每天被穿着很多小时而关系到穿着者的整体健康，而且还关系到在进行诸如跑步或高尔夫这样的体育活动时穿着者在使用鞋时的表现。
有许多不同的装置可连接到鞋，且从而被用于在穿着鞋时测量不同的运动参数，例如诸如安装在跑鞋上用于测量穿着具有该装置的鞋的跑步者的速度和运动的装置。通常，这样的装置作为单独的单元附接到鞋上。
此外，在确定鞋的舒适度时，可检测多个参数，且其中一个有用的参数是在步行、跑步或其他活动期间脚如何与鞋底接合。
存在压力传感器定位在鞋底中以测量压力的系统。通常，在这些解决方案中，压力传感器作为单独的鞋底单元添加，其中换能器定位于相对于鞋底的不同区域，且然后连接到电子电路以处理从传感器到鞋垫中央单元的输出。
US 9,763,489公开了一种传感器系统，该传感器系统适于与鞋类物品一起使用且包括插入构件，该插入构件包括第一层和第二层、连接到插入件并被配置为与电子模块通信的端口、插入构件上的多个力和/或压力传感器，以及将传感器连接到端口的多个引线。多个压力传感器定位于柔性层上，其中柔性层适于在使用期间遵循鞋的轮廓，这意味着在使用期间力和/或压力传感器相对于彼此移动。此外，压力传感器定位于鞋的不同部位，使得除了识别脚的特定部位上的负荷外，传感器之间几乎没有相关性或没有相关性。
现有技术中已知的压力传感器系统的问题在于它们是复杂的系统，包括沿着鞋底的长度和宽度延伸的布线以连接放置在鞋底上不同位置的部件。在使用期间，由于使用者的移动，鞋底承受剪切力、压缩力和牵引力，这些力对典型的鞋施加相当大的磨损。根据用户的喜好，当物理外观已下降到某个阈值以下时，通常认为鞋已经磨损，其中诸如橡胶、皮革或结实的线这样的固体材料已无法耐受磨损。沿着鞋底的长度和/或宽度延伸的铜布线会受到弯曲、剪切、压缩、牵引和潮湿的影响，并且通常会在鞋或鞋底被认为磨损之前降解和/或断裂，从而使用户失去他/她的购买的关键功能，即传感器，或者他/她将不得不购买新的鞋或鞋底，浪费鞋或鞋底的其他功能材料。当在鞋中安装元件以进行预计的长时间磨损时，该装置以坚固、耐用和稳定的方式制造，从而大大受益；这使它能够更好地承受鞋底在使用过程中所承受的相当大的力。此外，现有系统依赖于压力传感器和无线传输单元之间的附加换能器。
发明内容
根据本说明书，提供了一种用于鞋的负荷感测装置，包括：具有第一侧和相反的第二侧的基底元件，其中第一侧具有预定义的基底区域、第一负荷感测元件和定位于基底元件的第一侧的第二负荷感测元件，其中第一负荷感测元件定位于第一侧的预定义区域的第一区域中，并且第二负荷感测元件定位于第一侧的预定义区域的第二区域中，其中第一负荷感测元件在使用期间相对于第二负荷感测元件具有固定位置，其中第一负荷感测元件和第二负荷感测元件被配置为测量施加到第一侧的预定义区域的至少一部分上的负荷。
这意味着负荷感测装置可从基底区域上的两个位置测量负荷，其中两个位置中的每一个表示在不同时间施加到相同预定义基底区域的负荷。因此，这意味着被施加的负荷是由分开的负荷感测装置测量的，其中该被施加的负荷可被看作是使用脚底(脚的底部)施加到负荷感测装置的负荷，这意味着测量可被视为在相位上偏移。其一个示例可被视为当人走路或跑步时，只有一部分脚底接触地面，并且在移动过程中鞋底旋转，使得越来越多的鞋底接触地面，直到移动是反向的，使得越来越少的鞋底接触地面直到鞋底离开地面的点。通过提供可布置在鞋底内部的基底元件，其中基底元件具有包括至少两个负荷感测元件的基底区域，负荷感测元件将在步行移动、跑步移动期间测量鞋底的与负荷感测装置接触的不同部分，甚至当人站在静止位置时测量不同位置的负荷。
固定位置可意指在三个维度上的固定位置，使得第一和第二负荷感测元件不会相对于彼此移动。这意味着当负荷施加到第一负荷感测元件和第二负荷感测元件两者时，这两个负荷感测元件正在测量相应的负荷。负荷感测元件可具有测量轴，这意味着当在第一和/或第二负荷感测元件中测量负荷时，测量轴相对于彼此在所有方向上都是静止的。
负荷感测装置可定位在鞋底内部，使得当测量负荷时，鞋底可定位在由鞋接触的表面和负荷感测装置的第二侧(面向地面的一侧)之间。
术语“固定”和“固定的”可被理解意指为使某物快速、牢固、稳定、刚性或永久定位，并且应理解为不随时间或使用而改变。
负荷感测元件可定位在鞋类物品中，其中负荷感测元件的取向在使用期间，即在测量期间，不会改变。因此，即使鞋类物品的鞋底被弯曲、压缩、膨胀、扭曲或以任何方式被操纵，第一负荷感测元件的位置将相对于第二负荷感测元件保持相同。位置不仅可被视为鞋内部的二维位置，其中第一维(x)可以是宽度，且第二维(x)可被视为长度，还可看作是第三维，即高度。例如定位在柔性片材上，或离散定位在鞋底中的传感器将不会保持它们相对于彼此的位置，这是因为鞋的任何部分的任何移动都会改变一个传感器相对于第二个传感器的定位。一个示例可能例如可看出，当第一传感器定位于鞋的内(medial)侧，而第二传感器定位于鞋的外(lateral)侧时，对其中一个传感器施加的任何力都会使这些传感器中的一个相对于彼此移动。本申请提供了一种解决方案，其中一个传感器(负荷传感元件)的移动将导致第二个传感器的相应移动，从而保持传感器相对于彼此的定位。这可通过使用能够将移动从一个传感器传递到另一个传感器的基板来实现。在本发明的理解范围内，第一和第二传感器的位置可相对于鞋的鞋底组件改变位置。
因此，负荷感测装置在两个不同位置测量到相同的预定义区域的负荷，这意味着可测量例如在步态期间哪个负荷感测元件正在测量脚的外底和负荷感测装置之间接触的第一次施加，且在第二个负荷传感元件可能没有测量任何东西的情况，则可看到在步态期间负荷的方向，因为用户在使用期间将知道负荷传感元件的物理位置。因此，可通过测量的相移推断负荷施加在脚上的方向。
在一个示例中，第一和第二负荷感测元件可并排定位，其中一个负荷感测元件定位于鞋底的内侧，而第二负荷感测元件定位于鞋底的外侧，可以识别用户在脚的外侧、脚的内侧有撞击，或在用户的初始撞击为中性的情况下，两个负荷感测元件基本上同时被激活。因此，可识别用户在其自然步态(动态定位)期间或在其站立位置(静态定位)期间的足部姿势期间脚是否具有中性位置、内旋(pronated)位置或外旋(supinated)位置。术语中性位置、内旋位置或外旋位置应在本领域已知的步态分析的理解内理解，其中在动态或静态移动期间用户的脚的位置相对于用户的小腿来定义.
在其他示例中，负荷感测元件的定位可不同，其中两个负荷感测元件可在对角线上对齐，其中一个负荷感测元件位于内侧位置，而第二负荷感测元件位于外侧位置，但是两个负荷传感元件沿鞋底长度定位于不同的纵向位置。或者，两个负荷感测元件可定位在相同的横向区域(内侧区域、中央区域、外侧区域)，但在两个不同的纵向位置。
基底元件可例如是在其第一侧具有预定义表面区域的板，其中基底元件可适于在其侧面之一上保持一个或多个负荷感测元件，其中基底元件可被用于固定负荷感测元件相对于彼此的位置。基底元件可适于在纵向方向和横向方向以及在垂直于纵向方向和横向方向的方向上固定负荷感测元件的位置。
负荷感测元件可以是能够将物理力转换成电信号的任何种类的元件，其中电信号的形式代表施加到负荷感测元件的物理力。电信号的大小可与被测量的力成正比。
负荷感测装置可以是负荷测量装置，其中该装置能够记录和测量负荷并与存储器接口。
预定义基底区域可具有能够容纳至少两个负荷感测元件的尺寸。因此，预定义基底区域的尺寸可大于保持负荷感测元件的区域的尺寸。预定义基底区域可例如是具有至少是第一区域或第二区域的尺寸的两倍的尺寸。当预定义基底区域具有多个负荷传感器时，预定义基底区域的尺寸甚至可更大，其中预定义基底区域的最小尺寸可例如为是放置在基板上的负荷传感元件的总面积。预定义基底区域可以是预定义的基底表面区域，其中预定基底区域可以是基底元件上的表面积。
基底元件的第一区域和/或第二区域的表面区域可具有在两个维度上基本上等于负荷感测元件的尺寸的尺寸。因此，基底元件的表面区域的尺寸可以是例如至少两倍于负荷感测元件表面区域的尺寸。
第一和/或第二负荷感测元件可以这样的方式定位，使得当力被施加在基底元件的第一侧上时，负荷感测元件被配置为记录和/或测量正被施加的负荷。这意味着负荷感测元件可定位在基底元件的顶部，作为定位在基底元件和脚之间的层。可选地，负荷传感元件可嵌入基底元件中。在本申请的含义内，在基底元件和负荷感测元件之间施加层，或在负荷感测元件顶部上施加层应理解为本发明的一部分，这是因为要求负荷传感元件是应该能够测量以直接或间接方式施加到基底元件上的力的负荷传感元件。
通过在鞋中提供负荷感测装置，其中负荷感测装置可测量使用者的步态、使用者的站立或使用者可从脚的外底向地面平移的任何移动，可在自然环境中即在街头跑步、打高尔夫球、步行期间为用户提供测量值，而不是将这样的测量限制在测量位置，例如经常为如下情形：在测量地点使用压力盘、相机等进行跑步或步行分析。因此，用户可在自然活动期间佩戴负荷感测装置，其中用户可能忘记正在进行测量并且因此将使用他/她的自然运动并且在进行测量时没有自我察觉。
第一区域和第二区域可彼此分隔。用于负荷感测元件的区域彼此分隔，使得被测量的施加到第一区域的负荷是从第一区域上的不同位置测量的。因此，第一负荷感测元件可与第二负荷感测元件分隔。第一和第二负荷感测元件以及随后的负荷感测元件(如果存在的话)可以以负荷感测阵列的形式应用，其中每个负荷感测元件适于测量不同于第二区域的预定义第一区域，以及任何后续区域。在本发明的理解内，负荷感测元件的分隔不一定是各单个部件(负荷感测元件)的物理分隔，应理解为负荷感测元件的测量区域的分隔。
负荷感测元件可以是有源或无源负荷感测元件。有源负荷感测元件在本领域中是已知的并且具有电输入并且其中力的变化表示对应于被施加的负荷的电输入，例如诸如应变计负荷传感元件这样的电阻的变化。无源负荷传感元件可例如是是压电负荷传感器元件，其中施加到例如压电负荷传感元件这样的负荷传感元件的力产生电压输出。
在一个示例性实施例中，负荷感测装置可包括多个负荷感测元件，其中每个负荷感测元件与另一个负荷感测元件间隔开。
在一个示例性实施例中，负荷感测装置可以是用于测量人类步态期间的负荷的负荷感测装置。负荷感测装置可定位在用户的脚和地面之间。负荷感测装置可定位在鞋类物品中，使得负荷感测的定位可相对于穿着者的脚固定。
在一个示例性实施例中，第一负荷感测元件可被配置为测量施加到用户脚跟的第一区域的负荷，其中第二负荷感测元件可被配置为测量施加到用户脚跟的第二区域的负荷，其中脚跟的第一区域不同于脚跟的第二区域。第三负荷感测元件可被配置为测量施加到用户的脚跟的第三区域的负荷。后续负荷感测元件可适于测量施加到用户脚跟的后续区域的负荷，其中后续区域可不同于脚跟的第一、第二和/或第三区域。根据本发明，使用者的脚跟可理解为脚底的脚跟区域。
在一个实施例中，第一和/或第二负荷感测元件可被配置为测量多个负荷的值。因此，这意味着负荷传感元件可能能够记录超过一个的待测负荷的值，其中负荷的值可能以不止一位(两个值)的形式进行测量，一位只能测量负荷是否超过某个阈值。负荷传感元件可产生随时间变化的连续电信号。负荷传感元件还可提供模拟或数字信号，或者可提供可转换为数字信号的模拟信号。多个负荷的值可以是4位、8位、16位、32位或负荷感测装置的用户可设想的任何合适的多个负荷。
在一个实施例中，第一侧的预定义区域可被配置为定位在鞋的脚跟区域中。这意味着预定义区域不会从脚跟区域延伸到另一个区域，这是因为这会阻止自然移动。
在一个实施例中，第一侧的预定义区域的第一区域可与第一侧的第二区域分隔。该分隔可确保。
在一个实施例中，基底区域可小于80cm2，其中基底区域可小于50cm2，其中基底区域可小于45cm2，其中基底区域可小于40cm2，其中基底区域可小于30cm2，其中底部区域可小于25cm2。尺码为42(欧洲尺码)的鞋的中底或外底可至少具有大于130cm2的面积，其中基底区域的尺寸至少小于鞋底尺寸的一半是有利的。基底区域的尺寸甚至可比这个小，其中该尺寸可小于鞋底尺寸的1/4。可看到基底区域尺寸的一个优点，其中基底区域可在鞋的特定区域(即脚跟或前脚掌)中实施到鞋中，其中负荷感测装置可测量脚的外底的有限区域而不是脚的许多部位。在本申请的上下文中，脚的部分可被定义为脚跟区域、足弓区域和/或前脚掌区域。因此，基底区域可定位在鞋底的脚跟区域中而不伸展到足弓和/或前脚掌区域中，或者基底区域可定位在鞋底的足弓区域中而不伸展到脚跟和/或足弓区域中，或者基底区域可定位于前脚掌区域，而不会伸展到脚跟和/或足弓区域中。
在一个实施例中，负荷感测装置和/或基底元件可包括提供从第一和第二负荷感测元件到电气部件的电连通的电连接。这意味着基底元件可能具有集成的电连接，这允许将电信号从一个部件传输到另一个部件。这可作为其中基底元件可被构造为集成电路板的示例。
在一个实施例中，其中负荷感测装置可被提供有具有至少第一侧的壳体，该第一侧覆盖基底元件的第一侧和/或第一和/或第二负荷感测元件，并且其中壳体的第一侧可可选地是柔性的，允许施加到壳体表面的力被传递到第一和/或第二负荷感测元件。可选地，壳体的第一侧可被配置为以直接或间接的方式将力从壳体的第一侧传递到负荷感测元件。直接方式是壳体的第一侧直接接触负荷感测元件，而间接方式可意味着中间元件可定位于壳体的第一侧和负荷感测元件之间。
在一个实施例中，壳体可包括覆盖基底元件的第二侧的第二侧。第二侧可可选地被配置为在使用期间向负荷感测元件提供反作用力。第二侧可被构造成支撑基底元件，使得可施加到基底元件的任何力以机械方式传递到第二侧，其中第二侧可适于与接触。
壳体可提供防水和/或气密密封容积，其中可容纳负荷感测装置和/或任何电气部件、电源、电连接器，其中壳体为负荷感测装置提供外壳以保护负荷感测设备免受潮气、灰尘、震动或任何可能损坏负荷传感装置部件的环境影响。
在一个实施例中，负荷感测元件可以是力敏电阻器，或者压电传感器。力敏电阻器可被定义为一种特殊类型的电阻器，其电阻可通过改变施加在其上的力或压力来改变。FSR传感器可由导电聚合物制成，该聚合物具有基于施加到其表面的力改变其电阻的特性。力敏电阻器可具有小于2mm的厚度。力敏电阻器可以是具有多个层的分层结构，其中力敏电阻器的层之一可以是基底元件的至少一部分。
在一个实施例中，负荷感测元件可具有被配置成接收外部负荷的第一表面和/或可安装在刚性表面上的第二相反表面，其中刚性表面提供对负荷感测元件所被配置为要测量的负荷的反作用力。刚性表面可以是基底元件的一部分。刚性表面可包括第一和/或第二负荷感测元件，其中刚性表面可在使用期间保持第一负荷感测元件和第二负荷感测元件的位置，使得当负荷施加到一个或多个负荷传感元件时，刚性表面为负荷提供反作用力。
在一个实施例中，基底元件可以是刚性元件。刚性元件可以是板或具有例如平面形状这样的预定义形状的元件，其中元件的刚性和负荷感测元件到刚性元件的附接可确保负荷感测元件不相对于刚性元件和/或另一个负荷感测元件移动。刚性元件可以是分层结构，其中一层可保持基底元件的第一侧，而第二层可被用于为第一层提供刚性，即一层为另一层提供刚性支撑。或者，刚性元件可以是单层，其中负荷感测元件可附接到刚性元件的一侧。
在本公开的上下文中，术语“刚性”应被理解为在使用期间保持其形状的刚度水平。该用途可被视为当负荷感测装置定位在鞋中时，刚性表面和/或刚性元件在负荷施加到负荷感测装置时保持其形状。换句话说，刚性应该被视为相对刚性，刚性保证了在使用期间基底元件不会随着鞋一起弯曲。
在一个实施例中，基底元件可以是印刷电路板，具有提供从基底元件的第一侧上的负荷传感器到基底元件的第二侧的电连通的电连接。印刷电路板可确保定位于电路板一侧的电气部件可电连接到可位于相反侧(基底元件的第二侧)的可选部件。这意味着负荷传感元件可定位于基底元件的一侧，而任何可选的电气元件可被提供在基底元件的相反侧，这意味着可保护电气元件免受施加到负荷感测装置的负荷的影响，这是因为负荷被配置为施加到基底元件的除了负荷感测装置没有电子部件的一侧。因此，这意味着电气部件可与负荷物理隔离。
在一个实施例中，电气部件可被布置在相反的第二侧上。部件可焊接到基底元件的第二侧，其中将负荷感测元件连接到电气部件的电连接可通过基底元件从基底元件的第一侧延伸到基底元件的第二侧.
在一个实施例中，负荷感测装置可包括控制器、存储器、NFC装置、电源、无线充电装置、有线和/或无线通信装置中的一个或多个。
在一个实施例中，第一负荷感测元件的位置可相对于第二负荷感测元件的位置固定。
在一个实施例中，第一侧包括第三负荷感测元件和/或第四负荷感测元件，和/或后续负荷感测元件。除了第一和第二负荷感测元件之外，还通过向第一侧提供后续负荷感测元件，负荷感测测量可依赖于进一步的输入来分析用户的步态。后续负荷传感元件的定位可在任何方向，其中定位于第一和/或第二负荷传感元件之前或之后(在纵向方向上)的附加负荷传感元件可在足部撞击期间添加对足部的纵向运动另外的测量元件。向第一和/或第二负荷感测元件的侧面(在横向方向上)提供附加的负荷感测元件可例如在足部撞击期间对足部的倾斜移动添加进一步的测量。在第一和/或第二负荷感测元件之前或之后包括一个额外的负荷感测元件并不排除在第一和/或第二负荷感测元件的侧面的额外的负荷感测元件。
在一个实施例中，负荷感测装置包括一个或多个次级测量元件，用于测量以下一项或多项：加速度、方向、湿度、位置、取向、温度、气压和/或角速度。次级测量元件可以是以下加速度计、陀螺仪、磁力计和四元数(quaternion)测量中的一个或多个。一个或多个次级测量元件可定位在基底元件的第二侧上。
在一个实施例中，负荷感测装置可被提供有与外围装置(诸如移动装置或计算机)的通信接口，其中操作员可实时监控负荷感测装置的测量值，并且测量值可显示在操作员的视觉显示器上。
在一个实施例中，负荷感测装置可被提供有电源和处理器以及用户反馈装置。用户反馈装置可例如可以是视觉反馈装置、听觉反馈装置、触觉反馈装置或其他已知的反馈装置中的一种或多种，其中用户反馈装置可警告用户负荷感测装置可检测到的条件。这样的条件可以是用户定义的和/或通用条件，诸如不稳定、失去牵引力、特定类型的移动，或在用户脚的动态或静态移动期间可能发生的其他状况。用户反馈装置可例如被用于在动态或静态运动期间对用户进行特定移动的训练，其中反馈设备可通知用户是否已检测到不需要的移动，或者通知用户已检测到需要的运动。反馈装置可适用于与移动装置、计算机或任何种类的外围装置协同工作，或者可适用于向用户提供来自负荷感测装置的直接反馈。
本申请还涉及一种获得鞋类物品中的负荷测量值的方法，该负荷测量值源自用户的脚底，包括：将第一负荷感测元件定位在鞋类物品的第一区域中，第一负荷感测元件提供第一电信号；将第二负荷感测元件定位在鞋类物品的第二区域中，第二负荷感测元件提供第二电信号；在使用期间固定第一负荷感测元件相对于第二负荷感测元件的位置；并且在鞋类物品的使用期间通过处理单元接收第一和第二电信号。
该方法可利用本申请中公开的负荷感测装置来获得测量值。第一传感器相对于第二传感器的固定可通过将第一传感器和第二传感器定位在基板上来获得，基板被配置为在使用期间保持传感器的位置。
负荷感测装置的使用可被理解为这样一种情况，其中负荷感测元件定位于鞋类物品内部，并且在步态、跑步、打高尔夫球、站立期间，当用户正在使用该鞋类物品时，负荷感测元件被用于收集关于施加到负荷感测元件的负荷的信息，其中可收集信号用于进一步分析。第一负荷感测元件相对于任何其他负荷感测元件(第二、第三、第四等)的固定意味着可从信号中机械地去除伪影，诸如鞋底组件的柔软度、鞋底组件的弯曲度、及鞋底组件的不同厚度。
此外，负荷元件(load cell)相对于彼此的固定意味着负荷感测装置同时测量从用户脚底沿相同方向传递的负荷。因此，从第一负荷感测元件相对于第二负荷感测元件接收到的信号的差异可代表脚底从一个位置到另一个位置的移动，诸如在内旋步态或类似移动期间发生的是通过鞋类物品在表面区域和脚之间传递负荷。
本申请还可涉及一种方法，也可以是根据本申请和/或权利要求的操作负荷感测装置的方法。
下文将在相关时参考附图描述各种示例性实施例和细节。应当注意，附图可按比例绘制或不按比例绘制，并且类似结构或功能的元件在整个附图中由相同的附图标记表示。还应当注意的是，附图只意在便于对实施例的描述。它们并不旨在作为对本发明的详尽描述或对本发明范围的限制。此外，所示实施例不需要具有所示的所有方面或优点。结合特定实施例描述的方面或优点不一定限于该实施例并且可在任何其他实施例中实践，即使没有如此说明，或者如果没有如此明确地描述。
附图说明
以下是参考附图对示例性实施例的解释，其中
图1是根据本申请的基底元件的俯视图，
图2是根据本申请的基底元件的仰视图，
图3是根据本申请的负荷感测装置的分解图，并且
图4a和4b是根据本申请的负荷感测装置的示意图。
具体实施方式
术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”、“主要”、“次要”、“第三”等的使用并不暗示任何特定的顺序，而是被包括以识别各个元件。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”、“主要”、“次要”、“第三”等的使用并不表示任何顺序或重要性，而是术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”、“主要”、“次要”、“第三”等被用于区分一个元件和另一个元件。请注意，此处和其他地方使用的单词“第一”、“第二”、“第三”和“第四”、“主要”、“次要”、“第三”等仅被用于标记目的，且并不旨在表示任何特定的空间或时间排序。
此外，标记第一个元件并不暗示存在第二个元件，反之亦然。
需要注意的是，单词“包括”不一定排除所列出的元件或步骤之外的其他元件或步骤的存在。
需要注意的是，元件前面的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
还应当注意的是，任何附图标记不限制权利要求的范围，示例性实施例可至少部分地借助于硬件和软件来实现，并且几个“装置”、“单元”或“设备”可由相同的硬件项目表示。
图1示出了具有基底元件8的负荷感测装置1的俯视图，其中基底元件包括第一侧2和相反的第二侧3(示出于图2中)。基底元件包括第一负荷感测元件4a、第二负荷感测元件4b、第三负荷感测元件4c和第四负荷感测元件4d。第一侧2具有外表面5，其中外表面5可被分为第一区域6a、第二区域6b、第三区域6c和第四区域6d，其中区域6a-6d中的每一个包括负荷感测元件4a-4c。在本示例中，负荷传感元件4a-4c定位于基底元件8的四个角7a-7d上，使得负荷传感元件彼此分隔，并且每个负荷传感元件都能够测量在基底元件8的外表面5的分别区域6a-6c上的力上的施加。
图1-4中所示的示例性装置是具有四个负荷感测元件4a-4d的装置，但在其他应用中，负荷感测装置1可具有两个负荷感测元件、三个负荷感测元件、六个负荷感测元件或负荷传感元件阵列。如果负荷感测装置具有多个负荷感测元件，则应当理解，在本说明书的理解内，至少两个负荷感测元件彼此分隔。此外，在两个负荷感测元件重叠的情况下，可使用信号处理来分离信号以使两个负荷感测元件彼此分隔。术语彼此分隔的含义可被理解为具有从基底元件上的两个不同位置测量两个不同负荷信号的可能性。
图2示出了负荷感测装置1的基底元件8的仰视图，其中基底元件8包括第二侧3，以及多个电气部件9a-9h。电气部件9a-9h可以是控制器、存储器、无线发射器/接收器、加速度计、陀螺仪、湿度传感器、触觉反馈装置(振动器)、多路复用器、连接接口、电源接口等中的任一种。电气部件9a-9h可根据它们的功能相互连接，其中控制器可例如被连接到存储器、无线接口、连接接口、负荷感测元件4a-4d，负荷感测元件4a-4d的区域位于基底元件8的相反侧。基底元件8例如是印制板，其中电气元件焊接到板上，并且各电气部件之间的电气连接集成到印制板中。此外，负荷感测装置4a-4d可通过基底元件8从第一侧连接到第二侧，其中各电气部件和负荷感测装置之间的电连接被集成在印刷板中。或者，电连接可根据已知的提供电连接的方法进行布线。此外，各电气部件和/或各负荷感测元件之间的电连接可以是集成电路和/或有线连接的混合。
图3示出了负荷感测装置组件100的分解图，其中负荷感测装置组件100从上到下包括第一壳体元件10、NFC天线11、箔片12、基底元件8、插入件13、电池14、充电线圈15、第二壳体元件16。
第二壳体元件16包括内部容积17，其被配置为容纳负荷感测装置1的内部部件，其中当负荷感测装置1处于其组装状态时，在该示例中第一壳体元件10和第二壳体元件16提供负荷感测装置的外表面。第二壳体元件可被提供有充电线圈15，其允许对被提供在第二壳体元件的内部容积17内的电池14进行无线充电。插入件13可具有下部19，该下部19被配置为与第二壳体元件的内表面18直接或间接机械接触，而插入件13的上部20邻接基底元件8的第二侧3，其中插入件13能够将施加到基底元件的力传递到第二壳体元件16的内表面18。插入件13还可为基底元件8提供稳定性。这意味着当负荷施加到基底元件的第一侧时，第二壳体元件可用作基底元件的反作用力。
第一壳体元件10的外围边缘21可适配到第二壳体元件16的内部容积17中，或者可延伸到第二壳体元件16的外围边缘22的外部。这意味着第一壳体元件10和第二壳体元件16提供负荷感测装置的外表面。第一壳体元件10具有上表面23，其中上表面23可由柔性材料制成，使得施加到上表面23的任何力都会导致上表面在至少四个弯曲区域24a-24d中弯曲，其中弯曲区域24a-24d区域定位于负荷感测元件4a-4d上方(示于图1a中)，允许在将力施加到上表面和/或弯曲区域24a-24d期间将力传递到负荷感测元件4a-4d。可选地，整个上表面23可由柔性材料制成，其中柔性区域24a-24是柔性上表面的一体部分。
装置1可被提供有NFC天线11，其中NFC天线11定位于基底8和第一壳体元件10之间。此外，箔片12可被提供在NFC天线11和基底元件3的第一侧2之间，以在NFC天线11和基底元件之间提供绝缘。箔片可以是柔性的，允许施加到第一壳体元件的力传递到基底元件8的负荷感测元件4a-4c。
图4a示出了示例性负荷感测装置的示意图，其中负荷感测元件4a-4d连接到接口25。接口25可以是诸如控制器这样的电子部件的一部分，或者可以是适于提供到电气部件的连接接口的单独的实体。
图4b示出了示例性负荷感测装置1的示意图，其中负荷感测装置1包括处理单元9a、存储器9b和接口9c。处理单元9a可被用于与图4a中所示的负荷感测装置4a-4d通信并且从负荷感测装置4a-4d接收电信号，并且可选地将各值存储在存储器9b中。接口9c可以是有线或无线接口，其中该接口可被用于提供计算机(未示出)和负荷感测装置1之间的通信。负荷感测装置还可包括连接到处理单元9a的加速度计9d、陀螺仪9e、湿度传感器9f，处理单元9a能够接收来自加速度计9d、陀螺仪9e和湿度传感器9f的电信号并将这些存储在例如存储器中。
尽管已经示出和描述了特征，但是应当理解，它们并不旨在限制要求保护的发明，并且对于本领域技术人员来说将显而易见的是，可在不脱离本申请的精神和范围的情况下做出各种改变和修改。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的。要求保护的发明旨在涵盖所有替代、修改和等同物。

Claims (15)

1.一种用于鞋的负荷感测装置，包括：
-具有第一侧和相反的第二侧的基底元件，其中，所述第一侧具有预定义区域，
-定位于所述基底元件的所述第一侧的第一负荷感测元件和第二负荷感测元件，
-其中，所述第一负荷感测元件定位于所述第一侧的所述预定义区域的第一区域中，且所述第二负荷感测元件定位于所述第一侧的所述预定义区域的第二区域中，
-其中，所述第一负荷感测元件在使用期间相对于所述第二负荷感测元件具有固定位置，
-其中，所述第一负荷感测元件和所述第二负荷感测元件被配置为测量施加到所述第一侧的所述预定义区域的至少一部分的负荷。
2.根据权利要求1所述的用于鞋的负荷感测装置，其中，所述第一负荷感测元件和/或所述第二负荷感测元件被配置为测量多个负荷的值。
3.根据前述权利要求中任一项所述的用于鞋的负荷感测装置，其中，所述第一侧的所述预定义区域被配置为定位在所述鞋的所述鞋跟区域中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用于鞋的负荷感测装置，其中，所述第一侧的所述预定义区域的所述第一区域与所述第一侧的所述第二区域分隔。
5.根据前述权利要求中任一项所述的用于鞋的负荷感测装置，其中，所述负荷感测装置包括提供从所述第一负荷感测元件和所述第二负荷感测元件到电气部件的电连通的电连接。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用于鞋的负荷感测装置，其中，所述负荷感测装置被提供有壳体，所述壳体具有至少覆盖所述基底元件的所述第一侧和/或第一和/或第二负荷感测元件的第一侧，且其中所述壳体的第一侧可为柔性的，允许施加到所述壳体的表面的力被传递到所述第一和/或第二负荷感测元件。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用于鞋的负荷感测装置，其中，所述壳体可包括覆盖所述基底元件的所述第二侧的第二侧，和/或被配置为在使用期间向所述负荷感测元件提供反作用力。
8.根据前述权利要求中任一项所述的用于鞋的负荷感测装置，其中，所述负荷传感器是力敏电阻器。
9.根据前述权利要求中任一项所述的用于鞋的负荷感测装置，其中，所述基底元件是刚性元件。
10.根据前述权利要求中任一项所述的用于鞋的负荷感测装置，其中，所述基底元件是印刷电路板，具有提供从所述基底元件的所述第一侧上的所述负荷感测元件到所述基底元件的所述第二侧的电连通的电连接。
11.根据前述权利要求中任一项所述的用于鞋的负荷感测装置，其中，所述第二侧包括一个或多个电气部件。
12.根据前述权利要求中任一项所述的用于鞋的负荷感测装置，其中，所述负荷感测装置包括控制器。
13.根据前述权利要求中任一项所述的用于鞋的负荷感测装置，其中，所述第一侧包括第三负荷感测元件和/或第四负荷感测元件，和/或随后的负荷感测元件。
14.根据前述权利要求中任一项所述的用于鞋的负荷感测装置，其中，所述负荷感测装置包括用于测量以下一项或多项的元件：加速度、方向、湿度、位置、取向、温度、大气压力和/或角速度。
15.一种获得鞋类物品中的负荷测量值的方法，所述负荷测量值源自用户的脚底，包括：
-将第一负荷感测元件定位在鞋类物品的第一区域中，所述第一负荷感测元件提供第一电信号，
-将第二负荷感测元件定位在鞋类物品的第二区域中，所述第二负荷传感元件提供第二电信号，
-在使用期间固定所述第一负荷感测元件相对于所述第二负荷感测元件的位置，
-在所述鞋类物品的使用期间通过处理单元接收所述第一和第二电信号。
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