CN205031261U - 一种通过压力传感器实现测量脚部数据的智能袜子 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种通过压力传感器实现测量脚部数据的智能袜子，由弹性布料作为基础材料制成弹性袜子，将一些压力传感器分别固定于袜子的对应大脚趾、脚后跟外侧、脚背等位置，并将这些压力传感器中的1-2个连接高分子特种线材，材料线固定在袜子的对应脚趾到脚后跟之间、脚围等拟测量尺寸的部位，再在袜子商标处或脚口处加入低功耗蓝牙芯片处理器及其匹配电路。本申请通过鞋内侧对脚的压力值采集以及高分子特种线材形变特征的采集实现响应数据测量的电子设备本身；高分子特种线材形变特征可以通过压力传感器及杠杆结构转化为相应拉力数据，再由处理器计算处理后通过蓝牙传输技术传送至终端设备这种整合创新技术。

Description

一种通过压力传感器实现测量脚部数据的智能袜子

【技术领域】

本实用新型涉及服装袜子生产技术领域，具体的说，是一种通过压力传感器实现测量脚部数据的智能袜子。

【背景技术】

现实生活中，人与人的脚部尺寸及形状的差异很大，同时，市场上各种在售的鞋的长短、肥瘦尺寸标准也有很大差异：

1)现实生活中，人与人的脚部尺寸及形状的差异很大，特别是儿童，脚长得很快，不知不觉鞋就不合脚了，但是儿童因为年龄小可能无法及时精准地表达自己的问题和感受。

2)市场上各种在售的鞋的长短、肥瘦尺寸标准也有很大差异，在买鞋试鞋的时候，特别是儿童无法精确表达鞋子是否跟脚及舒适。而不舒适的鞋子容易导致小孩摔跤、脚部不适、发育畸形等一系列问题。

3)传统的测量脚部尺寸的方法，由于测量人主观或自身能力的原因，很容易出现偏差，且记录下来的数据由于每个人的记录标准不同，导致被测量人或使用该数据的人难以理解或不方便使用。

4)传统的测量方法，在测量完成后，其测量数据很难被记录和保存。被测量人大部分无法保留自己的尺寸数据、穿过的鞋的舒适度数据，这些数据也就很难得到有效运用，并为人们提供帮助。

5)每一次测量、记录较花时间或成本，特别是儿童需要频繁测量。传统情况下日常很难实现高频次的测量以监控脚部尺寸及鞋的舒适度的变化情况。

随着智能科技的发展，上述问题有了解决的可能性。但是，目前还没有出现类似本实用新型的智能设备来实现穿鞋舒适度、脚部尺寸的快速、智能测量。而本实用新型的提出就是为了解决存在的这些问题，结合特定的材料、传感器、低功耗蓝牙传输芯片，形成新型的智能袜子，再配合终端客户端软件APP，从而可以实现以下几个功能：

1)当穿上智能袜子并穿上鞋行走时，可以瞬间测量到关键部位脚与鞋内侧之间的压力及变化情况，包括大脚趾、脚背、脚后跟外侧、脚底等。

2)当该袜子被穿着在脚上后，可以瞬间测量各个拟测试部位的尺寸，包括脚长、前脚围、脚中围、前脚掌宽。

2)测量的尺寸将被瞬间传输并储存在存储介质上(如传输到手机，并通过手机APP保存，并由手机APP进一步处理以实现有价值的应用。)

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过压力传感器实现测量脚部数据的智能袜子。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种通过拉力传感器实现测量身体数据的智能服装，其包含：

压力传感器，

高分子特种线材，

低功耗蓝牙芯片处理器，

由弹性材料作为基础材料制成弹性袜子，将多组压力传感器分别固定于袜子的对应大脚趾，脚后跟外侧，脚背位置，用于感受外部压力；从设置于大脚趾、脚背两处的两组压力传感器中分别各选取一个，采用高分子特种材料线与之进行连接，在袜子商标处或脚口处设置低功耗蓝牙芯片处理器及其匹配电路。

具体如下：

由弹性材料作为基础材料制成弹性袜子，将一些压力传感器分别固定于袜子的对应大脚趾、脚后跟外侧、脚背等位置，用于感受外部压力，并将其中1-2个压力传感器连接高分子特种线材，用来感应弹性材料的形变量，高分子特种线材固定在袜子的对应脚趾到脚后跟之间、对应的脚中围，等拟测量尺寸的部位，再在袜子商标处或脚口处加入低功耗蓝牙芯片处理器及其匹配电路。当这种弹性袜子被人穿着后，会紧紧地贴合脚部的皮肤表面，当穿上智能袜子并穿上鞋行走时，一方面每一根对应的高分子特种线材发生形变，其连接的压力传感器就能检测到对应的拉力，另一方面，其余压力传感器会感受到袜子与鞋之间的压力值，然后将数据传送给低功耗蓝牙芯片处理器进行计算处理。通过按下袜子上的确认按钮或点击APP端的确认按钮，在该确认指令下，智能袜子将激活各个对应压力传感器进行脚的不同部位外部压力及高分子特种线材张力的数据采集，然后将数据传送给低功耗蓝牙芯片处理器进行计算处理，对应传送至客户端APP；一方面，位于相应部位的压力传感器检测到鞋子内侧对脚特定部位的压力，另一方面被检测到的不同部位的高分子特种线材因拉长而产生的张力，将被换算成相应部位的长度或围度尺寸，并通过形象的用户界面交互图形表现出来，实现穿袜一次就能测量出脚的各个部位的尺寸参数，同时测量出穿着的鞋子的合脚程度，得出的是一组参考性强，误差客观、测量部位标准化的个人体型数据，并且APP客户端可以依据数据库对个体进行分析、打分及提出改善或健康建议。

所述的压力传感器可由英飞凌公司、恩智普等传感器芯片公司提供，如freescaleMPX2053表压传感器。当然也包括市场上同类型(或有相似及更优功能)的传感器均适用。主要实现将服装穿在身上后，对材料的形变量进行力学测量。

所述的高分子特种线材可由晓星氨纶、英威达(invista)、华丰纺织(Huafeng)等可以生产具有类似特性的(具有拉伸长度与张力具有对应关系的)特种线材的生产厂商提供，如晓星氨纶生产的SS型系列、H-350系列特种线材，英威达162C系列等，当然也包括市场上同类型(部分可适用的厂商及特种线材如附件1)的特种线材均可适用。此材料形变系数与张力相对线性或具备规律性的关系，适合作为标准测量的材料。

所述的低功耗蓝牙芯片处理器由意法半导体公司、锐迪科公司等提供，如德州仪器TICC5425主芯片、CC2540芯片等，当然也包括市场上同类型或有相似及更优功能的其他特种线材均可适用。主要实现数据的接收、处理，并将数据传输到客户端APP上。

一种通过压力传感器实现测量脚部数据的智能袜子的应用方法，其具体步骤为：

由弹性材料制成基础弹性袜子，将一些压力传感器分别使用小布块缝制固定于袜子的对应大脚趾、脚后跟外侧、脚背等位置，并将位于袜子上对应大脚趾、脚背的压力传感器中的几个连接高分子特种线材，在每一根高分子特种线材的末端通过结构件连接拉力传感器，结构件为简单的杠杆装置，可以将材料线的拉力转化为对压力传感器的压力，用来感应高分子特种线材的形变量，材料线固定在袜子的对应脚趾到脚后跟之间、对应的脚中围等拟测量尺寸的部位，再在袜子商标处或脚口处加入低功耗蓝牙芯片处理器及其匹配电路。当这种弹性袜子被人穿着后，会紧紧地贴合身体的皮肤表面，当穿上智能袜子并穿上鞋行走时，一方面每一根对应的高分子特种线材发生形变，其连接的压力传感器就能检测到对应的拉力，另一方面，其余压力传感器会感受到袜子与鞋之间的压力值，然后将数据传送给低功耗蓝牙芯片处理器进行计算处理。通过按下袜子上的确认按钮或点击APP端的确认按钮，在该确认指令下，智能袜子将激活各个对应压力传感器进行不同部位外部压力及高分子特种线材张力的数据采集，然后将数据传送给低功耗蓝牙芯片处理器进行计算处理，对应传送至客户端APP；一方面，位于相应部位的压力传感器检测到鞋子内侧对脚特定部位的压力，另一方面被检测到的不同部位的高分子特种线材因拉长而产生的张力，将被换算成相应部位的长度或围度尺寸，并通过形象的用户界面交互图形表现出来，实现穿袜一次就能测量出脚的各个部位的尺寸参数，同时测量出穿着的鞋子的合脚程度，得出的是一组参考性强，误差客观、测量部位标准化的个人体型数据，并且APP客户端可以依据数据库对个体进行分析、打分及提出改善或健康建议。

所述的外部压力测量点为大脚趾、脚后跟内外侧、脚背、脚底中的一处或者几处；

所述的脚部尺寸测量点为大脚趾趾端到脚后跟长度、前脚掌、后脚掌、前脚掌宽中的一处或几处。

所述的测量的压力数据为大脚趾、脚后跟内外侧、脚背、脚底中的一处或几处外部压力值；

所述的测量的尺寸数据包含脚长、前脚围、脚中围、前脚掌宽中的一处或者几处。

一方面，挤脚的、偏大的或者不舒适的鞋子，穿上以后其对脚的关键部位的压力会脱离正常范围；另一方面，关键点位由于高分子特种线材的形变量(伸长量)与所引起的张力(拉力)相对线性(或具备可换算的规律性对应关系)，线材不同的形变量能精确的对应大小不同的拉力，这两方面的力的变化均会被传感器采集到，因此数据具有较高准确性和科学性。低功耗蓝牙芯片处理器将传感器数据分析处理后，对应传送至客户端APP，通过形象的用户界面交互图形表现出来，实现穿袜一次就能测量鞋子合不合脚，并快速的记录脚的关键尺寸，排除了不同个体手工测量引入的主观误差，得出的是一组参考性强，误差客观、测量部位标准化的个人的完整穿鞋及脚型数据，并且APP客户端可以依据数据库对个体进行分析，评价及提出建议等等。如图2所示。

本申请的特点在于：

(1)通过脚的关键位置感受到的外部压力及高分子特种线材形变的特征的采集实现响应数据测量的电子设备(智能袜子)本身。

(2)将脚的关键部位感受到的鞋内侧施加的压力转化成相关的数据，再由处理器计算处理后通过蓝牙传输技术传送至终端设备这种整合创新技术。

(3)高分子特种线材形变特征可以通过压力传感器结合杠杆结构装置转化为相应拉力数据，再由低功耗蓝牙芯片处理器计算处理后通过蓝牙传输技术传送至终端设备这种整合创新技术。

本申请的技术优点在于：

(1)本实用新型是首创的以袜子为载体智能化测量脚的关键数据的的智能服饰，目前尚无任何同类的智能服装产品出现。

(2)为消费者，特别是儿童精准购买合适的鞋子提供了新的解决方案，帮助他们在上万种不同类型的童鞋中找到最合适自身脚型特点的鞋子。

(3)有效解决了消费者特别是儿童测量脚的关键尺寸花费时间、人工记录、缺少工具的问题。

(4)通过该袜子，为各类鞋特别是童鞋的生产厂商改进产品舒适性提供了新的标准和参照。

(5)解决了人工测量脚尺寸的主观偏差、记录误差问题，可实现测量数据的标准全面、快速记录、有效保存、清晰易懂。

(6)由于该袜子被穿着在脚上后，可以快速测量各个拟测试部位的压力及尺寸，实现了数据的快速方便测量，使用人可以不再借助专业人士的帮助，随时监控鞋的合脚程度以及脚尺寸的变化情况。

(7)测量的尺寸将作为数字信号被传输并储存在存储介质上(如传输到手机，并通过手机APP存储，方便易用，并由手机APP进一步处理以实现有价值的应用。

【附图说明】

图1本装置的示意图；

图2本申请的工作原理示意图。

附图中的标记为：1电源供电模板，2低功耗蓝牙芯片处理器，3感受外部压力的传感器，4传感器A，5传感器B。

【具体实施方式】

以下提供本实用新型一种通过压力传感器实现脚部数据测量的智能袜子的具体实施方式。

实施例1

请参见图1，2，将10个压力传感器freescaleMPX2053中的9个以3个为一组，每一组以并排且均匀间隔的方式，使用单层布或双层部，缝制固定在一件提前制好的弹性袜子的三个测量点：大脚趾、脚背、脚后跟位置，剩余1个可以放置在脚内侧靠近脚底的位置。将设置在大脚趾的一组(简称为“脚趾组”)3个压力传感器中的一个(设置在中间的那个，称为“传感器A4”)用带杠杆结构装置进行封装(即通过杠杆原理可把拉力转化为针对压力传感器的压力)，对于设置在脚背的一组(简称为“脚背组”)3个压力传感器也作同样的设置(其中做类似于传感器A的结构封装的那个称为“传感器B5”)。将高分子特种线材：晓星氨纶生产的SS型20D/1特种线材两根，一根连接传感器A，一根连接传感器B，设置方式为：将带弹性的内部光滑的细管通过线缝或粘附一类的方式固定在指定的袜子部位(一根从传感器A连到脚后跟边缘以测量脚长，一根呈环形连接传感器B以测量脚围)，再以高分子特种线材从细管中穿过，以此起到保护高分子特种线材的作用，并确保该高分子特种线材周围产生的阻力最小且可计算。将压力传感器A、压力传感器B与这些位置的高分子特种线材扣在一起，即在每一根高分子特种线材的末端通过结构件连接压力传感器，用来感应各个拟测量部位埋设的对应高分子特种线材的形变量，拉动高分子特种线材时，高分子特种线材的拉力将通过杠杆原理的结构件转化为对传感器表面的压力。

上述10个传感器中8个外部传感器3负责测量对应部位鞋内侧对脚的压力，另外两个传感器A、B主要负责测量脚的长度和围度，它们通过柔性电路板与主板模块、控制电路连接，主板模块包括：纽扣电池供电系统即电源供电模块1，低功耗蓝牙芯片处理器2，蓝牙天线，通过结构件包装后安置在袜子的脚口或商标等位置。

当电源打开或者客户端APP发出同步信号时，主板上蓝牙芯片激活，打开电源，传感器采集数据，当有人穿上这只袜子的时候，各个传感器将采集到各对应位置的外部压力及高分子特种线材传导出的压力，转换为不同的电压值输出(50mv以内)，低功耗蓝牙芯片处理器的ADC接口将这些模拟电压转化为数字信号量化，不同的值对应不同的压力值D，于是等效于ADC1接口采集到了D1，ADC2接口采集到了D2等等，8个外部压力的数据可以直接记录，传感器A、B检测到的压力可结合高分子特种线材形变量与拉力的关系(例如，本案例所述的一根0.3米长的ss型20D/1线材，当其被拉长200％至0.6米时，在零阻力情况下，其参数对应的拉力约为2.58g)，D1对应形变量Q1，D2对应形变量Q2等等，再结合材料初始的长度，于是就得出传感器所在部位高分子特种线材形变后的长度数据L1，L2等，其对应的可以分别是脚长/脚围等这些数据，通过蓝牙芯片传送给客户端的APP，记录在脚模型的相应部分，就得到了测量者的脚型数据。

智能袜子的示意图(图1)大致可如下，视实际情况可能有变动。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围内。

Claims (1)

1.一种通过压力传感器实现测量脚部数据的智能袜子，其特征在于，其包含：压力传感器，高分子特种线材和低功耗蓝牙芯片处理器；由弹性材料作为基础材料制成弹性袜子，将多组压力传感器分别固定于袜子的对应大脚趾，脚后跟外侧和脚背位置，用于感受外部压力；从设置于大脚趾、脚背两处的两组压力传感器中分别各选取一个，采用高分子特种材料线与之进行连接，在袜子商标处或脚口处设置低功耗蓝牙芯片处理器及其匹配电路；

高分子特种线材为晓星氨纶生产的SS型系列、H-350系列特种线材，英威达162C中的一种。