CN209284398U - 一种智能鞋垫 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种智能鞋垫，包括鞋垫上层和鞋垫下层，鞋垫下层朝向鞋垫上层的一面设置与微处理器连接的压力传感器模组、运动传感器集成模组、微处理器、压力发电模块、告警装置和通讯模块，压力传感器模组包括若干压力传感器，分别设置于前脚掌和脚后跟对应的鞋垫位置，用于采集前脚掌的压力分布和脚后跟的压力分布信息，压力传感器的下方固定硬质板；运动传感器集成模组用于采集用户的位置、方向和动作信息；微处理器用于对获取的信息进行预处理、分析和控制；压力发电模块为智能鞋垫供电。本实用新型将用户的动能转换为电能，为鞋垫供电，同时在鞋垫上设置多个压力传感器，实时检测脚底的压力变化，用于矫正用户的走姿或跑姿。

Description

一种智能鞋垫

技术领域

本实用新型属于可穿戴设备技术领域，具体涉及一种智能鞋垫。

背景技术

智能穿戴设备在近几年以及未来一段时间内将成为市场和技术领域追逐的热点之一。随着人们对健康观念的增强，越来越多的人们选择在空闲时间进行体育锻炼来增强体质，未来人们也会越来越重视运动对健康的重要性，并且随着智能手机、智能手环、智能手表、智能鞋垫等智能设备的发展，人们习惯于在运动时通过各种各样的设备来获取自己运动的各项数据，如运动距离、步数、卡路里消耗值。

目前，现有的智能鞋垫舒适性欠佳、功能相对单一，主要集中在计步、基础的步态分析和加热，在测量体重、计步和脚底温度时，测量值不准确或测量范围过于局限，无法及时纠正用户走路或跑步姿势，导致运动伤害。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种智能鞋垫，将用户运动产生的动能转换为电能，为鞋垫供电，同时在不同的鞋垫区域设置多个压力传感器，实时检测脚底的压力变化和运动状态，用于矫正用户的走姿或跑姿。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种智能鞋垫，包括鞋垫上层和鞋垫下层，所述鞋垫下层朝向鞋垫上层的一面设置压力传感器模组、运动传感器集成模组、微处理器、压力发电模块、告警装置和通讯模块，所述压力传感器模组、运动传感器集成模组、压力发电模块、告警装置和通讯模块均与微处理器连接；

所述压力传感器模组包括若干压力传感器，分别设置于前脚掌和脚后跟对应的鞋垫位置，用于采集前脚掌的压力分布和脚后跟的压力分布信息；所述压力传感器的下方固定硬质板；

所述运动传感器集成模组用于采集与用户运动有关的位置、方向和动作信息；所述微处理器用于对获取的信息进行预处理、分析和控制；运动传感器集成模组和微处理器均设置在鞋垫下层朝向鞋垫上层的一面且与足弓对应的位置；

所述压力发电模块为智能鞋垫供电，所述通讯模块用于将数据传输至智能终端或云端。

优选地，压力传感器模组包括7个压力传感器，分别设置在前脚掌第一趾、第一跖骨、第二跖骨、第四跖骨、第五跖骨对应的鞋垫位置以及脚后跟根骨里侧和根骨外侧对应的鞋垫位置。

进一步地，运动传感器集成模组包括加速度传感器、陀螺仪和GPS传感器，均与微处理器连接，所述加速度传感器用于检测用户在不同姿态不同方向的加速度信息；所述陀螺仪用于检测用户在不同姿态不同方向的角速度信息，所述GPS传感器用于获取用户的位置信息。

进一步地，压力发电模块包括压力发电片、充电电池和升压电路板，压力发电片产生电能后经升压电路板稳定电能输入到充电电池。

进一步地，通讯模块为蓝牙模块、WIFI模块、RFID模块、ZIGBEE模块中的至少一种。

优选地，告警装置为振动器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型在鞋垫的不同区域设置多个压力传感器，能够检测脚底的压力变化和运动状态，通过微处理器处理和分析，若数据异常，则通过告警装置及时提醒用户矫正走姿或跑姿；压力传感器的下方设置硬纸板，增加压力传感器感应的接触硬度，提高压力传感器的感应灵敏度和准确度；

（2）本实用新型通过设置压力发电模块，将用户运动产生的动能转换为电能，为智能鞋垫供电；

（3）本实用新型设置的运动传感器集成模组可以及时获得用户的位置以及用户在不同姿态不同方向的加速度和角速度信息；设置的GPS传感器能够获取用户的位置信息，这些数据通过通讯模块及时传输给智能终端，实现综合监护。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的原理示意图；

图3是压力发电模块的原理示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图3对本实用新型的实施方式和具体的操作过程作详细说明，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

本实用新型公开一种智能鞋垫，包括鞋垫上层和鞋垫下层，如图1所示，鞋垫下层朝向鞋垫上层的一面设置压力传感器模组1、运动传感器集成模组2、微处理器3、压力发电模块5、告警装置6和通讯模块7，所述压力传感器模组1、运动传感器集成模组2、压力发电模块5、告警装置6和通讯模块7均与微处理器3连接，原理图参见图2 ；微处理器3用于对获取的信息进行预处理、分析和控制；在本实用新型中，微处理器3采用合肥芯福传感器技术有限公司研发的SOS处理器，体积小且可以同时完成一系列控制运算分析，计算精度高；优选地，告警装置6为振动器。

所述压力传感器模组1包括若干压力传感器，分别设置于前脚掌和脚后跟对应的鞋垫位置，用于采集前脚掌的压力分布和脚后跟的压力分布信息；所述压力传感器的下方固定硬质板，以增加压力传感器感应的接触硬度，提高压力传感器的感应灵敏度和准确度。

在本实施例中，压力传感器模组包括7个压力传感器，分别设置在前脚掌第一趾、第一跖骨、第二跖骨、第四跖骨、第五跖骨对应的鞋垫位置以及脚后跟根骨里侧和根骨外侧对应的鞋垫位置，分别记为第一压力传感器11、第二压力传感器12、第三压力传感器13、第四压力传感器14、第五压力传感器15、第六压力传感器16、第七压力传感器17。当第一趾、第一跖骨、第二跖骨、第四跖骨、第五跖骨对应位置处的压力传感器检测到压强，并且脚后跟根骨里侧和根骨外侧对应位置处的压力传感器未检测到压强时，则足部处于前脚掌支撑阶段；用户步行或跑步一段距离后，足部处于前脚掌支撑阶段时压力传感器模组1将采集到的第一趾、第一跖骨、第二跖骨、第四跖骨、第五跖骨位置处的压强值发送至微处理器3，微处理器3处理分析并将第一趾、第一跖骨、第二跖骨位置处收到的压强均值与第四跖骨、第五跖骨位置处的压强均值进行比较，若比值大于预先设定的第一阈值，则判断内旋过度，微处理器3控制振动器发出低频率振动告警，提醒用户矫正走姿或跑姿；若比值小于预先设定的第二阈值，则判断内旋不足，微处理器3控制振动器发出高频率振动告警，提醒用户矫正走姿或跑姿；若比值介于第一阈值与第二阈值之间，则姿势正确。当第一趾、第一跖骨、第二跖骨、第四跖骨、第五跖骨对应位置处的压力传感器未检测到压强，并且脚后跟根骨里侧和根骨外侧对应位置处的压力传感器检测到压强时，则足部处于后脚跟支撑阶段；用户步行或跑步一段距离后，足部处于后脚跟支撑阶段时压力传感器模组1将采集到的根骨里侧和根骨外侧对应位置处的压强值发送至微处理器3，微处理器3处理分析并将根骨里侧和根骨外侧对应位置处的压强值进行比较，若比值大于预先设定的第三阈值，则判断内旋过度，微处理器3控制振动器发出低频率振动告警，提醒用户矫正走姿或跑姿；若比值小于预先设定的第四阈值，则判断内旋不足，微处理器3控制振动器发出高频率振动告警，提醒用户矫正走姿或跑姿；若比值介于第三阈值与第四阈值之间，则姿势正确。

所述运动传感器集成模组2用于采集与用户运动有关的位置、方向和动作信息；运动传感器集成模组2和微处理器3均设置在鞋垫下层朝向鞋垫上层的一面且与足弓对应的位置。在本实施例中，运动传感器集成模组2包括加速度传感器21、陀螺仪22和GPS传感器23，均与微处理器3连接，加速度传感器21用于检测用户在不同姿态不同方向的加速度信息；陀螺仪22用于检测用户在不同姿态不同方向的角速度信息，微处理器3对获取的用户的加速度、角速度数据以及压力分布情况进行分析处理，判断用户处于静止、走路、跑步或摔倒姿态中的一种。GPS传感器23用于获取用户的位置信息，并将位置信息传送到微处理器3，微处理器3对信息处理后通过通讯模块7将位置数据发送出去，若用户迷路，可以快速了解使用者的位置。

所述压力发电模块5为智能鞋垫供电，包括压力发电片、升压电路板和充电电池，如图3所示，压力发电片产生电能后经升压电路板稳定电能输入到充电电池。

所述通讯模块7用于将数据传输至智能终端或云端。通讯模块包括但不限于蓝牙模块、WIFI模块、RFID模块、ZIGBEE模块中的至少一种，智能终端包括但不限于手机、电脑、iPad、手环中的至少一种。

本实用新型在前脚掌和脚后跟对应的鞋垫位置设置多个压力传感器，能够检测脚底的压力变化和运动状态，通过微处理器处理和分析，若数据异常，则通过告警装置及时提醒用户矫正走姿或跑姿；通过设置压力发电模块，将用户运动产生的动能转换为电能，为智能鞋垫供电。

本实用新型通过设置的压力传感器、运动传感器集成模组可以判断用户处于静止、走路、跑步或摔倒姿态中的一种，GPS传感器能够获取用户的位置信息，这些数据通过通讯模块及时传输给智能终端或云端。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能鞋垫，包括鞋垫上层和鞋垫下层，其特征在于：

所述鞋垫下层朝向鞋垫上层的一面设置压力传感器模组、运动传感器集成模组、微处理器、压力发电模块、告警装置和通讯模块，所述压力传感器模组、运动传感器集成模组、压力发电模块、告警装置和通讯模块均与微处理器连接；

所述压力传感器模组包括若干压力传感器，分别设置于前脚掌和脚后跟对应的鞋垫位置，用于采集前脚掌的压力分布和脚后跟的压力分布信息；所述压力传感器的下方固定硬质板；

所述运动传感器集成模组用于采集与用户运动有关的位置、方向和动作信息；所述微处理器用于对获取的信息进行预处理、分析和控制；运动传感器集成模组和微处理器均设置在鞋垫下层朝向鞋垫上层的一面且与足弓对应的位置；

所述压力发电模块为智能鞋垫供电，所述通讯模块用于将数据传输至智能终端或云端。

2.根据权利要求1所述的智能鞋垫，其特征在于，所述压力传感器模组包括7个压力传感器，分别设置在前脚掌第一趾、第一跖骨、第二跖骨、第四跖骨、第五跖骨对应的鞋垫位置以及脚后跟根骨里侧和根骨外侧对应的鞋垫位置。

3.根据权利要求1所述的智能鞋垫，其特征在于，所述运动传感器集成模组包括加速度传感器、陀螺仪和GPS传感器，均与微处理器连接，所述加速度传感器用于检测用户在不同姿态不同方向的加速度信息；所述陀螺仪用于检测用户在不同姿态不同方向的角速度信息，所述GPS传感器用于获取用户的位置信息。

4.根据权利要求1所述的智能鞋垫，其特征在于，所述压力发电模块包括压力发电片、升压电路板和充电电池，压力发电片产生电能后经升压电路板稳定电能输入到充电电池。

5.根据权利要求1所述的智能鞋垫，其特征在于，所述通讯模块为蓝牙模块、WIFI模块、RFID模块、ZIGBEE模块中的至少一种。

6.根据权利要求1至5任一项所述的智能鞋垫，其特征在于，所述告警装置为振动器。