CN211608370U - 一种自供电的智能鞋垫 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自供电的智能鞋垫，包括鞋垫本体、步态检测组件、自供电模块和控制模块；所述鞋垫本体包括鞋垫顶层、鞋垫底层和弹性支撑结构，所述弹性支撑结构位于所述鞋垫顶层与鞋垫底层之间，用于提供弹性支撑；所述步态检测组件和自供电模块均与所述控制模块相连；所述自供电模块包括柔性电池和多个压力发电组件，各所述压力发电组件均与柔性电池相连，各所述压力发电组件与所述柔性电池均位于所述鞋垫顶层与鞋垫底层之间。本实用新型的智能鞋垫具有结构简单、自供电、穿戴舒适、步态分析等优点。

Description

一种自供电的智能鞋垫

技术领域

本实用新型主要涉及可穿戴设备技术领域，特指一种自供电的智能鞋垫。

背景技术

随着社会的发展，人类健康问题逐渐引起人们的重视，人们的生活对可穿戴医疗健康设备的需求也越来越大。可穿戴健康设备往往需要长时间的跟踪检测，以得到可靠的数据分析依据，进而实现疾病有效诊断和提前预防。在人体各种姿态运动生物力学研究中，由足部动力学测量获取的信息，对于下肢问题的诊断、运动鞋的设计、损伤的预防和其他应用都是非常重要的，进而使足部动力学测试系统成为了运动生物力学研究的得力工具。

智能鞋垫便是典型的足部智能穿戴设备，可实现对穿戴者方便、快捷的进行远程实时人体健康跟踪监测，为预防或治疗疾病提供可靠的数据分析依据。但传统的智能鞋垫由电池供电，电池容量过小，续航能力低，需要频繁取出鞋垫进行充电，影响使用体验；电池容量过大，续航能力高，但电池体积的增大使得足部舒适感降低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、自供电的智能鞋垫。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种自供电的智能鞋垫，包括鞋垫本体、步态检测组件、自供电模块和控制模块；所述鞋垫本体包括鞋垫顶层、鞋垫底层和弹性支撑结构，所述弹性支撑结构位于所述鞋垫顶层与鞋垫底层之间，用于提供弹性支撑；所述步态检测组件和自供电模块均与所述控制模块相连；所述自供电模块包括柔性电池和多个压力发电组件，各所述压力发电组件均与柔性电池相连，各所述压力发电组件与所述柔性电池均位于所述鞋垫顶层与鞋垫底层之间。

作为上述技术方案的进一步改进：

各所述压力发电组件均包括线圈和永磁体，所述线圈位于所述鞋垫底层的内表面上，所述永磁体安装于所述鞋垫顶层的内表面且正对所述线圈。

各所述压力发电组件均包括线圈和永磁体，所述线圈位于所述鞋垫顶层的内表面上，所述永磁体安装于所述鞋垫底层的内表面且正对所述线圈。

各所述压力发电组件均匀分布在所述鞋垫顶层与鞋垫底层之间。

所述弹性支撑结构包括多个弹簧，均匀分布在所述鞋垫顶层与鞋垫底层之间。

所述步态检测组件包括多个压力传感器和加速度传感器，各所述压力传感器和加速度传感器均与所述控制模块相连。

各所述压力传感器安装于所述鞋垫本体的足尖部、足掌部或足跟部中的一个位置或多个位置。

所述加速度传感器位于所述鞋垫本体的中部。

所述控制模块连接有通讯模块，用于与外部终端通讯连接。

所述控制模块和通讯模块均位于一柔性电路板上。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的自供电的智能鞋垫，通过各压力发电组件将人体踩在鞋垫本体上的压力转化为电能，再将电能供给步态检测组件和控制模块，实现电能自供，富余的电能则储存在柔性电池内，柔性电池在压力发电组件不受压时为步态检测组件和控制模块提供电能，保障步态检测组件和控制模块的正常工作；采用柔性电池能够保证鞋垫柔性舒适，提高穿戴的舒适性。

本实用新型的自供电的智能鞋垫，在鞋垫顶层与鞋垫底层之间设有弹性支撑结构，用于提供弹性支撑(如弹簧)，结构简单、舒适柔软；控制模块连接有通讯模块，可与外部终端(如与手机APP)通讯连接；且控制模块和通讯模块均位于一柔性电路板上，保证鞋垫本体穿戴的舒适性。

本实用新型的自供电的智能鞋垫，可以测量足部压力和加速度的变化，在步态分析、技术动作分析、运动损伤等领域均可应用，用于行走状态和健康状态等的分析。同时，可针对不同运动项目，测量不同运动时段的足底压力分布状况，从而可以进一步分析动作特点、合理性以及与运动损伤的关系等。

附图说明

图1为本实用新型在实施例的俯视结构图。

图2为本实用新型在实施例的剖视结构图。

图3为本实用新型的弹性支撑结构与自供电模块在实施例的分布图。

图4为本实用新型在实施例的控制方框图。

图中标号表示：1、鞋垫本体；101、鞋垫顶层；102、鞋垫底层；103、弹性支撑结构；1031、弹簧；2、步态检测组件；201、压力传感器；202、加速度传感器；3、自供电模块；301、柔性电池；302、压力发电组件；3021、线圈；3022、永磁体；4、控制模块；5、通讯模块；6、柔性电路板。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1至图4所示，本实施例的自供电的智能鞋垫，包括鞋垫本体1、步态检测组件2、自供电模块3和控制模块4；其中鞋垫本体1包括鞋垫顶层101、鞋垫底层102和弹性支撑结构103，弹性支撑结构103位于鞋垫顶层101与鞋垫底层102之间，用于提供弹性支撑；步态检测组件2和自供电模块3均与控制模块4相连；自供电模块3包括柔性电池301和多个压力发电组件302，各压力发电组件302均与柔性电池301相连，各压力发电组件302与柔性电池301均位于鞋垫顶层101与鞋垫底层102之间。其中各压力发电组件302通过将人体踩在鞋垫本体1上的压力转化为电能，再将电能供给步态检测组件2和控制模块4，实现电能自供，富余的电能则储存在柔性电池301内，柔性电池301在压力发电组件302不受压时为步态检测组件2和控制模块4提供电能，保障步态检测组件2和控制模块4的正常工作；采用柔性电池301能够保证鞋垫柔性舒适，提高穿戴的舒适性。

本实施例中，弹性支撑结构103包括多个弹簧1031，均匀分布在鞋垫顶层101与鞋垫底层102之间，结构简单、舒适柔软。其中控制模块4(图4中的微处理器)连接有通讯模块5，用于与外部终端(如与手机APP)通讯连接；控制模块4和通讯模块5均位于一柔性电路板6(如图1的A位置)上，保证鞋垫本体1穿戴的舒适性。

本实施例中，各压力发电组件302均匀分布在鞋垫顶层101与鞋垫底层102之间，当然，也可以将各压力发电组件302布置于鞋垫本体1的受力区域(如鞋跟部，图1中的B位置)，提高发电效率。具体地，各压力发电组件302的结构均包括线圈3021和永磁体3022，线圈3021位于鞋垫底层102的内表面上，永磁体3022安装于鞋垫顶层101的内表面且正对线圈3021。在人行走时，鞋垫本体1会发生形变，当脚着地时，鞋垫顶层101带动永磁体3022向下与线圈3021发生相对运动，并压缩弹簧1031；当脚离地时，弹簧1031释放存储的势能，将鞋垫顶层101抬起，带动鞋垫顶层101向上与线圈3021发生相对运动。根据动生电动势原理，永磁体3022与线圈3021发生相对运动时，即可产生电流，从而把脚踩在鞋垫本体1上的压力转化为电能，并储存在柔性电池301中。当然，也可以采用其它不同形式的压电模块。

在一代替实施例中，线圈3021也可以位于鞋垫顶层101的内表面上，永磁体3022则安装于鞋垫底层102的内表面且正对线圈3021，同样能够实现上述的压电转化。

本实施例中，步态检测组件2包括多个压力传感器201和加速度传感器202，各压力传感器201和加速度传感器202均与控制模块4相连。在优选实施例中，压力传感器201的数量为五个，布置位置如图1所示，其中鞋垫本体1的足尖部安装两个(如图1中的①-②)、足掌部安装两个(如图1中的③-④)、足跟部安装一个(如图1中的⑤)。加速度传感器202位于鞋垫本体1的中部(如图1中的⑧)。压力传感器201检测的足部压力以及加速度传感器202检测的加速度信号均发送至控制模块4，再通过控制模块4对上述压力和加速度等步态进行处理和分析(常规分析过程)，再将处理后的步态信息和运动评价通过通讯模块5传输至手机APP，方便用户查看。

本实用新型的智能鞋垫可以测量足部压力和加速度的变化，在步态分析、技术动作分析、运动损伤等领域均可应用，用于行走状态和健康状态等的分析。同时，可针对不同运动项目，测量不同运动时段的足底压力分布状况，从而可以进一步分析动作特点、合理性以及与运动损伤的关系等。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种自供电的智能鞋垫，包括鞋垫本体(1)，其特征在于，还包括步态检测组件(2)、自供电模块(3)和控制模块(4)；所述鞋垫本体(1)包括鞋垫顶层(101)、鞋垫底层(102)和弹性支撑结构(103)，所述弹性支撑结构(103)位于所述鞋垫顶层(101)与鞋垫底层(102)之间，用于提供弹性支撑；所述步态检测组件(2)和自供电模块(3)均与所述控制模块(4)相连；所述自供电模块(3)包括柔性电池(301)和多个压力发电组件(302)，各所述压力发电组件(302)均与柔性电池(301)相连，各所述压力发电组件(302)与所述柔性电池(301)均位于所述鞋垫顶层(101)与鞋垫底层(102)之间。

2.根据权利要求1所述的自供电的智能鞋垫，其特征在于，各所述压力发电组件(302)均包括线圈(3021)和永磁体(3022)，所述线圈(3021)位于所述鞋垫底层(102)的内表面上，所述永磁体(3022)安装于所述鞋垫顶层(101)的内表面且正对所述线圈(3021)。

3.根据权利要求1所述的自供电的智能鞋垫，其特征在于，各所述压力发电组件(302)均包括线圈(3021)和永磁体(3022)，所述线圈(3021)位于所述鞋垫顶层(101)的内表面上，所述永磁体(3022)安装于所述鞋垫底层(102)的内表面且正对所述线圈(3021)。

4.根据权利要求1或2或3所述的自供电的智能鞋垫，其特征在于，各所述压力发电组件(302)均匀分布在所述鞋垫顶层(101)与鞋垫底层(102)之间。

5.根据权利要求1或2或3所述的自供电的智能鞋垫，其特征在于，所述弹性支撑结构(103)包括多个弹簧(1031)，均匀分布在所述鞋垫顶层(101)与鞋垫底层(102)之间。

6.根据权利要求1或2或3所述的自供电的智能鞋垫，其特征在于，所述步态检测组件(2)包括多个压力传感器(201)和加速度传感器(202)，各所述压力传感器(201)和加速度传感器(202)均与所述控制模块(4)相连。

7.根据权利要求6所述的自供电的智能鞋垫，其特征在于，各所述压力传感器(201)安装于所述鞋垫本体(1)的足尖部、足掌部或足跟部中的一个位置或多个位置。

8.根据权利要求6所述的自供电的智能鞋垫，其特征在于，所述加速度传感器(202)位于所述鞋垫本体(1)的中部。

9.根据权利要求1或2或3所述的自供电的智能鞋垫，其特征在于，所述控制模块(4)连接有通讯模块(5)，用于与外部终端通讯连接。

10.根据权利要求9所述的自供电的智能鞋垫，其特征在于，所述控制模块(4)和通讯模块(5)均位于一柔性电路板(6)上。

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