CN208080632U - 训练鞋及运动状态监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种训练鞋及运动状态监测系统，其中，训练鞋包括：训练鞋本体、至少一个压力监测部件和信号处理分析模块；其中，至少一个压力监测部件设置于训练鞋本体上，用于将用户的脚部作用在至少一个压力监测部件上的压力转换为压力电信号输出；信号处理分析模块设置于训练鞋本体上，与至少一个压力监测部件相连，用于对至少一个压力监测部件输出的压力电信号进行预处理，并根据预处理后的压力电信号，分析计算用户在运动过程中的脚部受力信息。本实用新型提供的训练鞋及运动状态监测系统能够直接将用户的脚部作用在至少一个压力监测部件上的压力转换为压力电信号，便捷地监测用户在运动过程中的脚部受力信息。

Description

训练鞋及运动状态监测系统

技术领域

本实用新型涉及体育训练用品技术领域，具体涉及一种训练鞋及运动状态监测系统。

背景技术

随着现代化社会的快速发展，人们的生活条件日益改善，体育竞技已经逐渐成为人们关注的焦点。以三级跳远运动为例，三级跳远运动需要竞技者具有较高的竞技技术，并且要想提高三级跳远的成绩，除了要有好的腿部爆发力以提供尽可能高的起跳速度外，还需要具有规范的跳跃动作。

运动员传统的训练方法是通过教练员等相关人员手工记录运动员的运动数据和/或通过录像反复观看，从而找出运动员的问题所在，但是，这种传统的训练方法并不能够方便、快速地反映问题的实质所在。因此，现有技术中缺少一种能够便捷地监测用户在运动过程中的脚部受力信息的训练鞋。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种训练鞋及运动状态监测系统，用于解决现有技术中无法便捷地监测用户在运动过程中的脚部受力信息的问题。

本实用新型提供一种训练鞋，包括：训练鞋本体、至少一个压力监测部件和信号处理分析模块；其中，

至少一个压力监测部件设置于训练鞋本体上，用于将用户的脚部作用在至少一个压力监测部件上的压力转换为压力电信号输出；

信号处理分析模块设置于训练鞋本体上，与至少一个压力监测部件相连，用于对至少一个压力监测部件输出的压力电信号进行预处理，并根据预处理后的压力电信号，分析计算用户在运动过程中的脚部受力信息。

进一步地，至少一个压力监测部件设置于训练鞋本体的底部和/或表面上。

进一步地，压力监测部件的数量为多个；多个压力监测部件以十字形阵列结构排列设置于训练鞋本体的底部，和/或，多个压力监测部件分别设置于训练鞋本体的前脚面区域、脚弓面区域和/或后脚面区域所对应的表面上。

进一步地，信号处理分析模块包括：信号预处理模块、中央控制模块、交互功能模块、存储模块和电源模块；其中，

信号预处理模块与至少一个压力监测部件相连，用于对至少一个压力监测部件输出的压力电信号进行预处理；

中央控制模块与信号预处理模块相连，用于接收经过预处理后的压力电信号，并根据经过预处理后的压力电信号，分析计算用户在运动过程中的脚部受力信息；

交互功能模块与中央控制模块相连，用于向中央控制模块发送用户交互指令，控制中央控制模块的工作状态；

存储模块与中央控制模块相连，用于存储中央控制模块输出的用户在运动过程中的脚部受力信息；

电源模块与中央控制模块相连，用于为中央控制模块提供电能。

进一步地，中央控制模块进一步用于：

根据经过预处理后的压力电信号，分析计算运动起始时刻和运动终止时刻，并根据在运动起始时刻和运动终止时刻之间所接收到的所有的经过预处理后的压力电信号，得到用户在运动过程中的脚部受力信息；

和/或，根据经过预处理后的压力电信号，分析计算压力电信号对应的受力区域的受力次数，得到用户在运动过程中的脚部受力信息。

进一步地，信号处理分析模块还包括：无线收发模块和/或接口模块；

无线收发模块与中央控制模块相连，用于将中央控制模块输出的用户在运动过程中的脚部受力信息以无线通信的方式发送至终端设备和/或大数据库服务平台；

接口模块与中央控制模块相连，用于为中央控制模块传输电能和/或数据。

进一步地，压力监测部件包括：一个或多个压力传感器；压力传感器包括：摩擦发电机、压电发电机、基于摩擦发电机和/或压电发电机的压力感应电缆、和/或压电与摩擦电混合发电机。

进一步地，摩擦发电机为三层结构、四层结构、五层居间薄膜结构或五层居间电极结构的摩擦发电机，摩擦发电机至少包含构成摩擦界面的两个相对的表面，摩擦发电机具有信号输出端；

压电发电机为氧化锌发电机、压电陶瓷发电机、聚偏氟乙烯发电机、多孔聚丙烯发电机和多孔聚四氟乙烯发电机中的任一种。

本实用新型还提供了一种运动状态监测系统，包括：如上述的训练鞋以及终端设备；其中，

终端设备与训练鞋相连，用于接收并存储训练鞋分析计算得到的用户在运动过程中的脚部受力信息，根据接收到的用户在运动过程中的脚部受力信息进行统计，得到用户运动状态信息，和/或发送用于控制训练鞋的控制指令。

进一步地，终端设备进一步用于：根据接收到的用户在运动过程中的脚部受力信息，分析计算用户在运动过程中的脚部的受力区域、以及受力区域对应的受力大小、受力顺序和/或受力次数，得到用户运动状态信息。

进一步地，运动状态监测系统还包括大数据库服务平台；其中，

终端设备进一步用于：将统计得到的用户运动状态信息发送给大数据库服务平台；

大数据库服务平台与终端设备相连，用于接收并存储终端设备发送的用户运动状态信息，将接收到的用户运动状态信息与大数据库服务平台中的用户运动状态信息进行分析对比，得到用户运动状态分析信息，并将用户运动状态分析信息发送至终端设备。

本实用新型还提供了一种运动状态监测系统，包括：如上述的训练鞋以及大数据库服务平台；其中，

大数据库服务平台与训练鞋相连，用于接收并存储训练鞋分析计算得到的用户在运动过程中的脚部受力信息，根据接收到的用户在运动过程中的脚部受力信息进行统计，得到用户运动状态信息，并将得到的用户运动状态信息与大数据库服务平台中的用户运动状态信息进行分析对比，得到用户运动状态分析信息，和/或发送用于控制训练鞋的控制指令。

进一步地，大数据库服务平台进一步用于：根据接收到的用户在运动过程中的脚部受力信息，分析计算用户在运动过程中的脚部的受力区域、以及受力区域对应的受力大小、受力顺序和/或受力次数，得到用户运动状态信息。

本实用新型提供的训练鞋及运动状态监测系统，通过设置于训练鞋上的至少一个压力监测部件将用户的脚部作用在至少一个压力监测部件上的压力转换为压力电信号，并根据该压力电信号，分析计算用户在运动过程中的脚部受力信息，能够便捷地监测用户在运动过程中的脚部受力信息，使得教练员和/或用户等相关人员能够更加深入地了解用户的运动状态，便于纠正用户动作。另外，本实用新型提供的训练鞋及运动状态监测系统还具有结构及制作工艺简单、成本低廉，适合大规模工业化生产的优点。

附图说明

图1为本实用新型提供的训练鞋实施例的功能结构框图；

图2为本实用新型提供的压力监测部件的一设置示意图；

图3为本实用新型提供的压力监测部件的另一设置示意图；

图4为本实用新型提供的训练鞋实施例中的信号预处理模块中的信号预处理电路的功能结构框图；

图5为应用图1所示的本实用新型提供的训练鞋的运动状态监测系统的一功能结构框图；

图6为应用图1所示的本实用新型提供的训练鞋的运动状态监测系统的另一功能结构框图。

具体实施方式

为充分了解本实用新型之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本实用新型做详细说明，但本实用新型并不仅仅限于此。

图1为本实用新型提供的训练鞋实施例的功能结构框图。如图1所示，训练鞋包括：训练鞋本体110、至少一个压力监测部件120和信号处理分析模块130。其中，至少一个压力监测部件120设置于训练鞋本体110上，用于将用户的脚部作用在至少一个压力监测部件120上的压力转换为压力电信号输出；信号处理分析模块130设置于训练鞋本体110上，与至少一个压力监测部件120相连，用于对至少一个压力监测部件120输出的压力电信号进行预处理，并根据预处理后的压力电信号，分析计算用户在运动过程中的脚部受力信息。

其中，训练鞋本体110可采用现有技术中的鞋体，如跳远运动鞋、足球运动鞋、跳高运动鞋、跑步鞋等，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。

其中，至少一个压力监测部件120可设置于训练鞋本体110的底部和/或表面上，至少一个压力监测部件120的数量也可以为一个或多个，本领域技术人员可以根据实际需要选择至少一个压力监测部件120设置于训练鞋本体110上的位置和/或数量，此处不作限定。优选地，采用多个压力监测部件120分别设置于训练鞋本体110的不同位置处，以完成对用户在运动过程中的脚部不同部位受力信息的监测。

在一种可选实施方式中，压力监测部件120的数量为多个，多个压力监测部件120以十字形阵列结构排列设置于训练鞋本体110的底部，其中，训练鞋本体110的底部是指训练鞋本体110的鞋底或者设置于训练鞋本体110的底部的鞋垫，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。具体地，如图2所示，训练鞋本体110的底部设置有9个压力监测部件，这9个压力监测部件分别为压力监测部件E1、压力监测部件E2、压力监测部件E3、压力监测部件E4、压力监测部件F1、压力监测部件F2、压力监测部件F3、压力监测部件F4和压力监测部件M；其中，压力监测部件E1、压力监测部件E2、压力监测部件E3和压力监测部件E4设置于训练鞋本体110的底部的后脚掌区域1101上；压力监测部件F1、压力监测部件F2、压力监测部件F3和压力监测部件F4设置于训练鞋本体110的底部的前脚掌区域1102上；压力监测部件M设置于训练鞋本体110的底部的中脚掌区域1103上；压力监测部件E1、压力监测部件E2、压力监测部件E3、压力监测部件E4与压力监测部件M以十字形阵列结构排列设置；压力监测部件F1、压力监测部件F2、压力监测部件F3、压力监测部件F4与压力监测部件M以十字形阵列结构排列设置。通过这种设置方式能够实现对用户在运动过程中的脚底部不同区域受力信息的监测。

这种设置方式适用于三级跳远等训练中，通过监测用户在运动过程中的脚底部受力信息，可以分析出用户在进行三级跳远等训练时存在的问题，从而帮助用户改正动作。

在另一种可选实施方式中，压力监测部件120的数量为多个，多个压力监测部件120设置于训练鞋本体110的前脚面区域、脚弓面区域和/或后脚面区域所对应的表面上。具体地，如图3所示，训练鞋本体110的底部设置了8个压力监测部件，这8个压力监测部件分别为压力监测部件H1、压力监测部件H2、压力监测部件H3、压力监测部件C1、压力监测部件C2、压力监测部件B1、压力监测部件B2和压力监测部件B3；其中，压力监测部件H1、压力监测部件H2和压力监测部件H3设置于训练鞋本体110的前脚面区域1104所对应的表面上，如压力监测部件H1、压力监测部件H2和压力监测部件H3分别对应设置于训练鞋本体110的外前脚面区域、正前脚面区域和内前脚面区域上；压力监测部件C1和压力监测部件C2设置于训练鞋本体110的脚弓面区域1105所对应的表面上，如压力监测部件C1和压力监测部件C2分别对应设置于训练鞋本体110的外脚弓面区域和内脚弓面区域上；压力监测部件B1、压力监测部件B2和压力监测部件B3设置于训练鞋本体110的后脚面区域1106所对应的表面上，如压力监测部件B1、压力监测部件B2和压力监测部件B3分别对应设置于训练鞋本体110的外后脚面区域、正后脚面区域和内后脚面区域上。通过这种设置方式能够实现对用户在运动过程中的脚部不同区域受力信息的监测。

这种设置方式适用于足球等训练中，通过监测用户在运动过程中的脚面部不同区域受力信息，教练员和/或用户等相关人员可以在足球的脚法训练中清楚地了解用户左右脚每次的触球部位和/或触球部位对应的触球次数，从而分析出用户在进行足球等训练时存在的问题，进而帮助用户改正动作，进行针对性的训练，增加了训练的科学性。

另外，至少一个压力监测部件120可以采用粘贴和/或编织的方式设置于训练鞋本体110上，本领域技术人员可以根据实际需要选择至少一个压力监测部件120的设置方式，此处不作限定。

采用编织的方式将至少一个压力监测部件120设置于训练鞋本体110上时，训练鞋本体110应当包括本体织物，该本体织物与至少一个压力监测部件120进行编织以形成训练鞋上的压力待监测区域；其中，训练鞋本体110包括的本体织物与至少一个压力监测部件120可采用经纬编织的方式进行编织，当然，本领域技术人员也可以根据需要选择其它编织方式，此处不作限定。采用编织的设置方式，可以将至少一个压力监测部件120更加牢固地设置在训练鞋本体110上，提高了训练鞋本体110与至少一个压力监测部件120的结合度，有助于延长训练鞋的使用寿命。

其中，每个压力监测部件120可包括一个或多个压力传感器，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。当采用多个压力传感器时，多个压力传感器可采用串联和/或并联的方式连接，此处不作限定。

其中，压力传感器不仅可以采用现有技术中的摩擦发电机和/或压电发电机，例如：摩擦发电机可以为三层结构、四层结构、五层居间薄膜结构或五层居间电极结构的摩擦发电机，上述摩擦发电机至少包含构成摩擦界面的两个相对的表面，且上述摩擦发电机具有信号输出端；压电发电机可以为氧化锌发电机、压电陶瓷发电机、聚偏氟乙烯发电机、多孔聚丙烯发电机和多孔聚四氟乙烯发电机中的任一种；也可以采用现有技术中的基于摩擦发电机和/或压电发电机的压力感应电缆；还可以采用现有技术中的压电与摩擦电混合发电机。本领域技术人员可以根据实际需要选择压力传感器的种类，此处不作限定。并且为了增加用户穿戴训练鞋的舒适度，压力传感器优选采用柔性的摩擦发电机、压电发电机、基于摩擦发电机和/或压电发电机的压力感应电缆、和/或压电与摩擦电混合发电机。

可选地，为了避免外界环境中的电磁干扰影响压力传感器的正常工作，压力传感器优选采用外部设置有屏蔽层的摩擦发电机、压电发电机、基于摩擦发电机和/或压电发电机的压力感应电缆、和/或压电与摩擦电混合发电机，从而保证压力传感器的正常工作。

可选地，为了避免如温度、湿度或灰尘等外界环境因素影响压力传感器的正常工作，压力传感器优选采用外部设置有保护层的摩擦发电机、压电发电机、基于摩擦发电机和/或压电发电机的压力感应电缆、和/或压电与摩擦电混合发电机，或者压力传感器优选采用外部依次设置有屏蔽层和保护层的摩擦发电机、压电发电机、基于摩擦发电机和/或压电发电机的压力感应电缆、和/或压电与摩擦电混合发电机，从而保证压力传感器的正常工作。

此外，为了使摩擦发电机中构成摩擦界面的两个相对的表面能够更好地接触摩擦，摩擦发电机中构成摩擦界面的两个相对的表面中的至少一个面上可设置有凸起结构，本实用新型对凸起结构中包含的凹陷和凸起的种类、数量不作限定，本领域技术人员可以灵活设置凸起结构中所包含的凹陷和凸起的种类和数量。

信号处理分析模块130设置于训练鞋本体110上，与至少一个压力监测部件120相连，用于对至少一个压力监测部件120输出的压力电信号进行预处理，并根据预处理后的压力电信号，分析计算用户在运动过程中的脚部受力信息。优选地，信号处理分析模块130设置于训练鞋本体110的底部，具体地，信号处理分析模块130设置于训练鞋本体110的鞋底内的空腔中。

如图1所示，信号处理分析模块130包括：信号预处理模块131、中央控制模块132、交互功能模块133、存储模块134和电源模块135。其中，信号预处理模块131与至少一个压力监测部件120相连，用于对至少一个压力监测部件120输出的压力电信号进行预处理；中央控制模块132与信号预处理模块131相连，用于接收经过预处理后的压力电信号，并根据经过预处理后的压力电信号，分析计算用户在运动过程中的脚部受力信息；交互功能模块133与中央控制模块132相连，用于控制中央控制模块132的工作状态；存储模块134与中央控制模块132相连，用于存储中央控制模块132输出的用户在运动过程中的脚部受力信息；电源模块135与中央控制模块132相连，用于为中央控制模块132提供电能。

其中，信号预处理模块131包括一个或多个信号预处理电路，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。但是，应当注意的是，信号预处理电路的数量应与压力监测部件120的数量相同，且信号预处理电路与压力监测部件120一一对应相连。例如：若采用如图2所示的9个压力监测部件120监测用户在运动过程中的脚底部不同区域受力信息，那么，信号预处理模块131应当包括9个信号预处理电路，且该9个信号预处理电路与图2所示的9个压力监测部件120一一对应相连。其它情况可以此类推，此处不再赘述。

可选地，如图4所示，信号预处理电路1310包括：整流电路1311、放大电路1312、滤波电路1313和模数转换电路1314。其中，整流电路1311与压力监测部件120相连，用于对压力监测部件120输出的压力电信号进行整流处理；放大电路1312与整流电路1311相连，用于对整流电路1311输出的经整流处理后的压力电信号进行放大处理；滤波电路1313与放大电路1312相连，用于滤除放大电路1312输出的压力电信号中的干扰杂波；模数转换电路1314与滤波电路1313相连，用于将滤波电路1313输出的模拟压力电信号转换为对应的数字压力电信号输出至中央控制模块132。应当注意的是，上述电路(即：整流电路1311、放大电路1312、滤波电路1313和模数转换电路1314)可以根据本领域技术人员的设计需要进行选择，此处不作限定。例如，若压力监测部件120输出的压力电信号无需进行整流处理，则可以省去整流电路1311。

可选地，中央控制模块132进一步用于：根据经过预处理后的压力电信号，分析计算运动起始时刻和运动终止时刻，并根据在运动起始时刻和运动终止时刻之间所接收到的所有的经过预处理后的压力电信号，得到用户在运动过程中的脚部受力信息；和/或，根据经过预处理后的压力电信号，分析计算压力电信号对应的受力区域的受力次数，得到用户在运动过程中的脚部受力信息。

以压力监测部件120的数量为多个，训练鞋适用于三级跳远训练时的一种常规情况为例，在信号处理分析模块130启动后，当中央控制模块132同时接收到经过预处理后的所有的压力监测部件120的压力电信号时，中央控制模块132启动内部的第一计时器开始计时，得到第一计时时间，并在第一计时时间属于第一预设时间范围内监测是否还会继续接收到一个或多个经过预处理后的压力电信号，若否，则清零第一计时器，并将当前第一计时时间对应的时刻确定为运动起始时刻。在确定了运动起始时刻之后，中央控制模块132开始存储所接收到的经过预处理后的压力电信号。当中央控制模块132再次同时接收到经过预处理后的所有的压力监测部件120产生的压力电信号时，中央控制模块132启动内部的第一计时器开始计时，得到第三计时时间，并在第三计时时间属于第三预设时间范围内监测是否还会继续接收到一个或多个经过预处理后的压力电信号，若否，则清零第一计时器，并将当前第三计时时间对应的时刻确定为运动终止时刻。最后中央控制模块132根据在运动起始时刻和运动终止时刻之间所接收到的所有的经过预处理后的压力电信号，得到用户在运动过程中的脚部受力信息。其中，本领域技术人员可根据实际需要对第一预设时间范围和第三预设时间范围进行设置，此处不做限定。

本实用新型提供的训练鞋中的中央控制模块能够根据经过预处理后的压力电信号精确地确定运动起始时刻和运动终止时刻，从而仅对在运动起始时刻和运动终止时刻之间所接收到的所有的经过预处理后的压力电信号进行处理，进而能够准确地得到用户在运动过程中的脚部受力信息，有效地缩减了数据处理量，提高了数据处理效率。

其中，用户在运动过程中的脚部受力信息可包括但不限于：压力电信号、压力电信号产生时间、压力电信号对应的受力区域、和/或压力电信号对应的受力区域的受力次数等信息。其中，压力电信号产生时间是指产生该压力电信号的时间。可选地，用户在运动过程中的脚部受力信息还可包括压力电信号的大小、压力电信号对应的受力区域的受力顺序等信息。本领域技术人员可根据实际需要对用户在运动过程中的脚部受力信息进行设置，此处不作限定。

交互功能模块133可采用以下方式控制中央控制模块132的工作状态：第一种方式：交互功能模块133可向中央控制模块132发送用户交互指令，控制中央控制模块132的工作状态，其中，用户交互指令可包括开启指令、关闭指令、用户信息设置指令等指令；第二种方式：用户可通过交互功能模块133控制电源模块135与中央控制模块132的通断来控制中央控制模块132是否工作。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。

可选地，信号处理分析模块130还进一步包括：无线收发模块136；其中，无线收发模块136与中央控制模块132相连，用于将中央控制模块132输出的用户在运动过程中的脚部受力信息以无线通信的方式发送至终端设备(图中未示出)和/或大数据库服务平台(图中未示出)，以使教练员和/或用户等相关人员查阅。

可选地，信号处理分析模块130还可进一步包括：接口模块137；其中，接口模块137与中央控制模块132相连，用于为中央控制模块132传输电能和/或数据。具体地，可利用接口模块137进行充电，也可利用接口模块137传输数据。接口模块137可以选用普通USB接口、mini-USB接口等，但并不限于此，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

上述交互功能模块133、存储模块134、无线收发模块136和接口模块137等模块可以根据本领域技术人员的实际需要进行选择，此处不作限定。例如，若不需要手动开启训练鞋时，则可省去交互功能模块133；若不需要存储中央控制模块132输出的用户在运动过程中的脚部受力信息时，则可省去存储模块134；若采用有线通信的方式进行通信时，则可省去无线收发模块136；若不需要为中央控制模块132传输电能和/或数据时，则可省去接口模块137。

图5为应用图1所示的本实用新型提供的训练鞋的运动状态监测系统的一功能结构框图。如图5所示，该运动状态监测系统包括：训练鞋510以及终端设备520。其中，该训练鞋510为图1所示的训练鞋；终端设备520与训练鞋510相连，用于接收并存储训练鞋510分析计算得到的用户在运动过程中的脚部受力信息，根据接收到的用户在运动过程中的脚部受力信息进行统计，得到用户运动状态信息，和/或发送用于控制训练鞋510的控制指令。其中，用户运动状态信息包括用户在运动过程中的脚部的受力区域、各受力区域对应的受力大小、各受力区域对应的受力顺序、各受力区域对应的受力次数、动作信息、和/或重心偏移信息等信息。

具体地，如图5所示，终端设备520以无线通信的方式与训练鞋510中的无线收发模块136相连，用于接收无线收发模块136发送的通过中央控制模块132得到的用户在运动过程中的脚部受力信息，根据接收到的用户在运动过程中的脚部受力信息进行统计，得到用户运动状态信息，和/或发送用于控制训练鞋510的控制指令。其中，控制指令可包括：用于开启中央控制模块132工作的开启指令和用于终止中央控制模块132工作的终止指令。

在一种具体实施方式中，例如在三级跳远等训练中，终端设备520用于：根据接收到的用户在运动过程中的脚部受力信息，分析计算用户在运动过程中的脚部的受力区域、以及各受力区域对应的受力大小和/或受力顺序，得到用户运动状态信息。

在另一种具体实施方式中，例如在足球等训练中，终端设备520用于：根据接收到的用户在运动过程中的脚部受力信息，分析计算用户在运动过程中的脚部的受力区域、以及各受力区域对应的受力大小和/或受力次数，得到用户运动状态信息。

其中，终端设备520可以为手机、电脑等设备，并且可以通过在其中设计特定的应用程序来完成统计用户运动状态信息的工作，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。

图6为应用图1所示的本实用新型提供的训练鞋的运动状态监测系统的另一功能结构框图。如图6所示，图6所示的运动状态监测系统与图5所示的运动状态监测系统的区别在于：图6所示的运动状态监测系统还包括大数据库服务平台630。其中，终端设备520进一步用于：将统计得到的用户运动状态信息发送给大数据库服务平台630；大数据库服务平台630与终端设备520相连，具体地，大数据库服务平台630与终端设备520以无线通信的方式相连，用于接收并存储终端设备520发送的用户运动状态信息，将接收到的用户运动状态信息与大数据库服务平台630中的用户运动状态信息进行分析对比，得到用户运动状态分析信息，并将用户运动状态分析信息发送至终端设备520，以供教练员和/或用户等相关人员查阅，使得教练员和/或用户等相关人员能够更加深入地了解用户的运动状态。该系统实现了对穿戴有训练鞋的用户在运动过程中脚部运动状态的准确监测。

另外，图6所示的运动状态监测系统也可以不包括终端设备520，而仅包括大数据库服务平台630，那么，统计用户运动状态信息和/或发送用于控制训练鞋510的控制指令等工作将由大数据库服务平台630完成。具体地，训练鞋510通过无线收发模块136将中央控制模块132分析计算得到的用户在运动过程中的脚部受力信息发送至大数据库服务平台630；大数据库服务平台630接收并存储训练鞋510中的无线收发模块136发送的用户在运动过程中的脚部受力信息，并根据接收到的用户在运动过程中的脚部受力信息进行统计，得到用户运动状态信息；大数据库服务平台630将统计得到的用户运动状态信息与其内部预先存储的用户运动状态信息进行分析对比，得到用户运动状态分析信息，以使教练员和/或用户等相关人员查阅，使得教练员和/或用户等相关人员能够更加深入地了解用户的运动状态。

在一种具体实施方式中，例如在三级跳远等训练中，大数据库服务平台630用于：根据接收到的用户在运动过程中的脚部受力信息，分析计算用户在运动过程中的脚部的受力区域、以及各受力区域对应的受力大小和/或受力顺序，得到用户运动状态信息。

在另一种具体实施方式中，例如在足球等训练中，大数据库服务平台630用于：根据接收到的用户在运动过程中的脚部受力信息，分析计算用户在运动过程中的脚部的受力区域、以及各受力区域对应的受力大小和/或受力次数，得到用户运动状态信息。

此外，在上述所有运动状态监测系统中，训练鞋510与终端设备520或者与大数据库服务平台630的连接方式不仅可以通过无线通信的方式相连，还可直接通过有线通信的方式相连，在使用有线通信的方式相连时，可以省去相应的无线通信设备，例如，训练鞋510中的无线收发模块136。

为了使本领域技术人员更加清楚地了解本实用新型提供的训练鞋及运动状态监测系统的工作原理，下面参照图2和图5，以多个压力监测部件设置在训练鞋本体的底部上用于监测用户立定三级跳远训练为例，对本实用新型提供的训练鞋及运动状态监测系统的工作原理进行详细的介绍。

用户首先穿戴训练鞋，其中，训练鞋中的压力监测部件的设置方式如图2所示，然后通过交互功能模块开启训练鞋或者通过终端设备发送的开启指令开启训练鞋。

当用户站在起跳线上时，压力监测部件E1、压力监测部件E2、压力监测部件E3、压力监测部件E4、压力监测部件F1、压力监测部件F2、压力监测部件F3、压力监测部件F4和压力监测部件M均会受到压力的作用，并将作用在压力监测部件E1、压力监测部件E2、压力监测部件E3、压力监测部件E4、压力监测部件F1、压力监测部件F2、压力监测部件F3、压力监测部件F4和压力监测部件M上的压力分别转换为对应的压力电信号E1、压力电信号E2、压力电信号E3、压力电信号E4、压力电信号F1、压力电信号F2、压力电信号F3、压力电信号F4和压力电信号M输出。

步骤1：中央控制模块判断是否同时接收到经过预处理后的压力电信号E1、压力电信号E2、压力电信号E3、压力电信号E4、压力电信号F1、压力电信号F2、压力电信号F3、压力电信号F4和压力电信号M。

步骤2：若经步骤1判断得到中央控制模块同时接收到经过预处理后的压力电信号E1、压力电信号E2、压力电信号E3、压力电信号E4、压力电信号F1、压力电信号F2、压力电信号F3、压力电信号F4和压力电信号M，则中央控制模块启动第一计时器开始计时，得到第一计时时间，并在第一计时时间属于第一预设时间范围内监测是否还会接收到经过预处理后的压力电信号E1、压力电信号E2、压力电信号E3、压力电信号E4、压力电信号F1、压力电信号F2、压力电信号F3、压力电信号F4和压力电信号M中的一个或多个压力电信号。

若在第一计时时间属于第一预设时间范围内还会接收到经过预处理后的压力电信号E1、压力电信号E2、压力电信号E3、压力电信号E4、压力电信号F1、压力电信号F2、压力电信号F3、压力电信号F4和压力电信号M中的一个或多个压力电信号，说明用户未开始一次立定三级跳远，则清零第一计时器，中央控制模块继续执行步骤1。若在第一计时时间属于第一预设时间范围内未接收到经过预处理后的压力电信号E1、压力电信号E2、压力电信号E3、压力电信号E4、压力电信号F1、压力电信号F2、压力电信号F3、压力电信号F4和压力电信号M中的一个或多个压力电信号，说明用户开始一次立定三级跳远，则清零第一计时器，并将当前第一计时时间对应的时刻确定为运动起始时刻，中央控制模块开始接收并存储之后产生的所有压力电信号。

步骤3：若经步骤1判断得到中央控制模块未同时接收到经过预处理后的压力电信号E1、压力电信号E2、压力电信号E3、压力电信号E4、压力电信号F1、压力电信号F2、压力电信号F3、压力电信号F4和压力电信号M，说明用户未开始一次立定三级跳远，中央控制模块继续执行步骤1。

当用户完成一次三级跳远(即跳入沙坑中)时，压力监测部件E1、压力监测部件E2、压力监测部件E3、压力监测部件E4、压力监测部件F1、压力监测部件F2、压力监测部件F3、压力监测部件F4和压力监测部件M均会受到压力的作用，并将作用在压力监测部件E1、压力监测部件E2、压力监测部件E3、压力监测部件E4、压力监测部件F1、压力监测部件F2、压力监测部件F3、压力监测部件F4和压力监测部件M上的压力分别转换为对应的压力电信号E1、压力电信号E2、压力电信号E3、压力电信号E4、压力电信号F1、压力电信号F2、压力电信号F3、压力电信号F4和压力电信号M输出。

步骤4：在确定运动起始时刻之后，中央控制模块启动第二计时器开始计时，得到第二计时时间。

步骤5：中央控制模块判断第二计时时间是否属于第二预设时间范围内。

步骤6：若经步骤5判断得到第二计时时间属于第二预设时间范围内，中央控制模块还会继续判断是否同时接收到经过预处理后的压力电信号E1、压力电信号E2、压力电信号E3、压力电信号E4、压力电信号F1、压力电信号F2、压力电信号F3、压力电信号F4和压力电信号M。

步骤7：若经步骤6判断得到中央控制模块同时接收到经过预处理后的压力电信号E1、压力电信号E2、压力电信号E3、压力电信号E4、压力电信号F1、压力电信号F2、压力电信号F3、压力电信号F4和压力电信号M，则中央控制模块启动第一计时器开始计时，得到第三计时时间，并在第三计时时间属于第三预设时间范围内监测是否还会接收到经过预处理后的压力电信号E1、压力电信号E2、压力电信号E3、压力电信号E4、压力电信号F1、压力电信号F2、压力电信号F3、压力电信号F4和压力电信号M中的一个或多个压力电信号。

若在第三计时时间属于第三预设时间范围内还会接收到经过预处理后的压力电信号E1、压力电信号E2、压力电信号E3、压力电信号E4、压力电信号F1、压力电信号F2、压力电信号F3、压力电信号F4和压力电信号M中的一个或多个压力电信号，说明用户未完成一次立定三级跳远，则清零第一计时器，中央控制模块继续接收并存储产生的所有压力电信号，并继续执行步骤5。若在第三计时时间属于第三预设时间范围内未接收到经过预处理后的压力电信号E1、压力电信号E2、压力电信号E3、压力电信号E4、压力电信号F1、压力电信号F2、压力电信号F3、压力电信号F4和压力电信号M中的一个或多个压力电信号，说明用户完成一次立定三级跳远，则清零第一计时器和第二计时器，并将当前第三计时时间对应的时刻确定为运动终止时刻，中央控制模块将接收并存储的所有压力电信号(即在运动起始时刻和运动终止时刻之间所接收到的所有的经过预处理后的压力电信号)作为用户在运动过程中的脚部受力信息发送给终端设备，继续执行步骤1。

步骤8：若经步骤6判断得到中央控制模块未同时接收到经过预处理后的压力电信号E1、压力电信号E2、压力电信号E3、压力电信号E4、压力电信号F1、压力电信号F2、压力电信号F3、压力电信号F4和压力电信号M，说明用户未完成一次立定三级跳远，则中央控制模块继续接收并存储之后产生的所有压力电信号，并继续执行步骤5。

步骤9：若经步骤6判断得到中央控制模块一直未接收到经过预处理后的压力电信号E1、压力电信号E2、压力电信号E3、压力电信号E4、压力电信号F1、压力电信号F2、压力电信号F3、压力电信号F4和压力电信号M中的一个或多个压力电信号，那么可认为用户已完成一次立定三级跳远，但其脚部区域并未同时着地，而可能是用户除脚部之外的身体部分(如臀部)着地，则清零第二计时器，并将当前第二计时时间对应的时刻确定为运动终止时刻，中央控制模块将接收并存储的所有压力电信号(即在运动起始时刻和运动终止时刻之间所接收到的所有的经过预处理后的压力电信号)作为用户在运动过程中的脚部受力信息发送给终端设备，继续执行步骤1。

步骤10：若经步骤5判断得到第二计时时间超过第二预设时间范围，中央控制模块则直接认为用户已完成一次立定三级跳远，清零第二计时器，并将当前第二计时时间对应的时刻确定为运动终止时刻，中央控制模块将接收并存储的所有压力电信号(即在运动起始时刻和运动终止时刻之间所接收到的所有的经过预处理后的压力电信号)作为用户在运动过程中的脚部受力信息发送给终端设备，继续执行步骤1。

其中，第一预设时间范围、第二预设时间范围和第三预设时间范围为中央控制模块中的预设时间范围，本领域技术人员可根据实际需要设置第一预设时间范围、第二预设时间范围和第三预设时间范围，此处不作限定。

步骤11：当终端设备接收到用户在运动过程中的脚部受力信息之后，根据接收到的用户在运动过程中的脚部受力信息进行统计，得到用户运动状态信息。

以立定三级跳远的第一步跳跃为例，该步跳跃要求后脚掌区域先与地面接触，若根据接收到的用户在运动过程中的脚部受力信息中的压力电信号产生时间信息得知，在用户开始起跳后，压力电信号F1、压力电信号F2、压力电信号F3和压力电信号F4对应的压力电信号产生时间早于压力电信号E1、压力电信号E2、压力电信号E3和压力电信号E4对应的压力电信号产生时间，说明用户后脚掌区域未先与地面接触，而是前脚掌区域先与地面接触，那么终端设备分析得到的受力顺序为前脚掌区域先受力，后脚掌区域后受力，确定用户动作为前脚掌区域先与地面接触，得到用户运动状态信息。具体地，用户运动状态信息可为“用户第一步跳跃动作错误，后脚掌区域未先与地面接触，而是前脚掌区域先与地面接触”，那么教练员等相关人员可通过查阅该用户运动状态信息发现该用户动作的问题所在，进而进行动作纠正。

此外，终端设备还可以根据至少一个压力监测部件产生的压力电信号的大小来确定用户在运动过程中的重心偏移信息。以前脚掌区域受力为例，若压力监测部件F3产生的压力电信号的大小为压力监测部件F2产生的压力电信号的大小的预设压力倍数，说明用户的重心偏向脚掌内侧，则终端设备确定重心偏移信息为“重心偏向脚掌内侧”，得到用户运动状态信息，具体地，用户运动状态信息可为“重心偏向脚掌内侧，需注意重心控制”，那么教练员等相关人员可通过查阅该用户运动状态信息发现该用户动作的问题所在，进而进行动作纠正。其中，本领域技术人员可以根据实际需要选择预设压力倍数，此处不作限定。

本实用新型提供的训练鞋及运动状态监测系统，通过设置于训练鞋上的至少一个压力监测部件将用户的脚部作用在至少一个压力监测部件上的压力转换为压力电信号，并根据该压力电信号，分析计算用户在运动过程中的脚部受力信息，能够便捷地监测用户在运动过程中的脚部受力信息，使得教练员和/或用户等相关人员能够更加深入地了解用户的运动状态，便于纠正用户动作。另外，本实用新型提供的训练鞋及运动状态监测系统还具有结构及制作工艺简单、成本低廉，适合大规模工业化生产的优点。此外，采用摩擦发电机、压电发电机、基于摩擦发电机和/或压电发电机的压力感应电缆、和/或压电与摩擦电混合发电机作为压力监测部件，不需要外部电源给压力监测部件进行供电，极大地节约了能源，保护了环境；并且摩擦发电机等质软、重量轻，方便用户穿戴，提高了用户穿戴训练鞋时的舒适度，便于用户使用。

本实用新型中所提到的各种模块、电路均为由硬件实现的电路，例如，中央控制模块可以包括微控制器或微控制芯片，滤波电路可包括比较电路，模数转换电路可包括模数转换器等。虽然其中某些模块、电路集成了软件，但本实用新型所要保护的是集成软件对应的功能的硬件电路，而不仅仅是软件本身。

本领域技术人员应该理解，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本实用新型的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本实用新型进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (14)

1.一种训练鞋，其特征在于，包括：训练鞋本体、至少一个压力监测部件和信号处理分析模块；其中，

所述至少一个压力监测部件设置于所述训练鞋本体上，用于将用户的脚部作用在所述至少一个压力监测部件上的压力转换为压力电信号输出；

所述信号处理分析模块设置于所述训练鞋本体上，与所述至少一个压力监测部件相连，用于对所述至少一个压力监测部件输出的压力电信号进行预处理，并根据预处理后的所述压力电信号，分析计算用户在运动过程中的脚部受力信息。

2.根据权利要求1所述的训练鞋，其特征在于，所述至少一个压力监测部件设置于所述训练鞋本体的底部和/或表面上。

3.根据权利要求2所述的训练鞋，其特征在于，所述压力监测部件的数量为多个；所述多个压力监测部件以十字形阵列结构排列设置于所述训练鞋本体的底部，和/或，所述多个压力监测部件分别设置于所述训练鞋本体的前脚面区域、脚弓面区域和/或后脚面区域所对应的表面上。

4.根据权利要求2所述的训练鞋，其特征在于，所述信号处理分析模块包括：信号预处理模块、中央控制模块、交互功能模块、存储模块和电源模块；其中，

所述信号预处理模块与所述至少一个压力监测部件相连，用于对所述至少一个压力监测部件输出的压力电信号进行预处理；

所述中央控制模块与所述信号预处理模块相连，用于接收经过预处理后的所述压力电信号，并根据经过预处理后的所述压力电信号，分析计算所述用户在运动过程中的脚部受力信息；

所述交互功能模块与所述中央控制模块相连，用于向所述中央控制模块发送用户交互指令，控制所述中央控制模块的工作状态；

所述存储模块与所述中央控制模块相连，用于存储所述中央控制模块输出的用户在运动过程中的脚部受力信息；

所述电源模块与所述中央控制模块相连，用于为所述中央控制模块提供电能。

5.根据权利要求4所述的训练鞋，其特征在于，所述中央控制模块进一步用于：

根据经过预处理后的所述压力电信号，分析计算运动起始时刻和运动终止时刻，并根据在所述运动起始时刻和所述运动终止时刻之间所接收到的所有的经过预处理后的压力电信号，得到所述用户在运动过程中的脚部受力信息；

和/或，根据经过预处理后的所述压力电信号，分析计算所述压力电信号对应的受力区域的受力次数，得到所述用户在运动过程中的脚部受力信息。

6.根据权利要求4所述的训练鞋，其特征在于，所述信号处理分析模块还包括：无线收发模块和/或接口模块；

所述无线收发模块与所述中央控制模块相连，用于将所述中央控制模块输出的用户在运动过程中的脚部受力信息以无线通信的方式发送至终端设备和/或大数据库服务平台；

所述接口模块与所述中央控制模块相连，用于为所述中央控制模块传输电能和/或数据。

7.根据权利要求5所述的训练鞋，其特征在于，所述信号处理分析模块还包括：无线收发模块和/或接口模块；

所述无线收发模块与所述中央控制模块相连，用于将所述中央控制模块输出的用户在运动过程中的脚部受力信息以无线通信的方式发送至终端设备和/或大数据库服务平台；

所述接口模块与所述中央控制模块相连，用于为所述中央控制模块传输电能和/或数据。

8.根据权利要求1-7任一项所述的训练鞋，其特征在于，所述压力监测部件包括：一个或多个压力传感器；所述压力传感器包括：摩擦发电机、压电发电机、基于摩擦发电机和/或压电发电机的压力感应电缆、和/或压电与摩擦电混合发电机。

9.根据权利要求8所述的训练鞋，其特征在于，所述摩擦发电机为三层结构、四层结构、五层居间薄膜结构或五层居间电极结构的摩擦发电机，所述摩擦发电机至少包含构成摩擦界面的两个相对的表面，所述摩擦发电机具有信号输出端；

所述压电发电机为氧化锌发电机、压电陶瓷发电机、聚偏氟乙烯发电机、多孔聚丙烯发电机和多孔聚四氟乙烯发电机中的任一种。

10.一种运动状态监测系统，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一项所述的训练鞋以及终端设备；其中，

所述终端设备与所述训练鞋相连，用于接收并存储所述训练鞋分析计算得到的用户在运动过程中的脚部受力信息，根据接收到的所述用户在运动过程中的脚部受力信息进行统计，得到用户运动状态信息，和/或发送用于控制所述训练鞋的控制指令。

11.根据权利要求10所述的运动状态监测系统，其特征在于，所述终端设备进一步用于：根据接收到的所述用户在运动过程中的脚部受力信息，分析计算用户在运动过程中的脚部的受力区域、以及所述受力区域对应的受力大小、受力顺序和/或受力次数，得到所述用户运动状态信息。

12.根据权利要求10或11所述的运动状态监测系统，其特征在于，所述运动状态监测系统还包括大数据库服务平台；其中，

所述终端设备进一步用于：将统计得到的所述用户运动状态信息发送给所述大数据库服务平台；

所述大数据库服务平台与所述终端设备相连，用于接收并存储所述终端设备发送的用户运动状态信息，将接收到的所述用户运动状态信息与大数据库服务平台中的用户运动状态信息进行分析对比，得到用户运动状态分析信息，并将所述用户运动状态分析信息发送至所述终端设备。

13.一种运动状态监测系统，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一项所述的训练鞋以及大数据库服务平台；其中，

所述大数据库服务平台与所述训练鞋相连，用于接收并存储所述训练鞋分析计算得到的用户在运动过程中的脚部受力信息，根据接收到的所述用户在运动过程中的脚部受力信息进行统计，得到用户运动状态信息，并将得到的所述用户运动状态信息与大数据库服务平台中的用户运动状态信息进行分析对比，得到用户运动状态分析信息，和/或发送用于控制所述训练鞋的控制指令。

14.根据权利要求13所述的运动状态监测系统，其特征在于，所述大数据库服务平台进一步用于：根据接收到的所述用户在运动过程中的脚部受力信息，分析计算用户在运动过程中的脚部的受力区域、以及所述受力区域对应的受力大小、受力顺序和/或受力次数，得到所述用户运动状态信息。