CN220174585U - 一种可穿戴式智能鞋 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种可穿戴式智能鞋，涉及外骨骼机器人技术领域，包括：鞋底和设置于鞋底上的鞋面，鞋底和鞋面之间设置有传感组件，传感组件用于和主机连接，传感组件包括可更换的压力垫，压力垫上设置有多个压力传感器，多个压力传感器分布设置于鞋底的前脚掌位置、后脚掌位置，以及鞋面内里和鞋后跟内里。压力垫可随时更换，以适应不同用户的足部尺寸，使得压力传感器分布位置与不同用户的前脚掌、后脚掌位置精准适配。通过压力传感器采集鞋底的压力值，判断用户重心分布特性；并结合鞋面内里表面和鞋后跟内里表面的压力采集，综合判断更准确识别用户步态特征，协助外骨骼的运行，提高用户的体验度。

Description

一种可穿戴式智能鞋

技术领域

本申请涉及外骨骼机器人技术领域，具体涉及一种可穿戴式智能鞋。

背景技术

随着康复外骨骼的发展，生活中越来越多的借助于该类康复器材以恢复身体康健。而对于脑梗造成的偏瘫用户来说，目前主要采用康复智能鞋进行康复训练。脑梗是日常生活中一种较为多见的突发性疾病,即脑卒中、脑外伤，一般来说,患有脑梗的病人,其后遗症中的一种现象为脚尖、脚背不易抬起，智能鞋对这类下肢运动功能障碍者、步态异常者患侧脚进行康复训练。现有的智能鞋，仅适用于单下肢模式，主要作用是采集健侧足部信息，患侧学习健侧的步态。但是现有的智能鞋，其采集足部信息不准确，影响了用户康复训练的体验度。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种可穿戴式智能鞋，能够准确获取足部信息，提高用户的体验度。

本申请实施例的一方面，提供了一种可穿戴式智能鞋，包括鞋底和设置于所述鞋底上的鞋面，所述鞋底和所述鞋面之间设置有传感组件，所述传感组件用于和主机连接，所述传感组件包括可更换的压力垫，所述压力垫上设置有多个压力传感器，多个所述压力传感器分布设置于所述鞋底的前脚掌位置、后脚掌位置，以及所述鞋面内里和鞋后跟内里。

可选地，所述传感组件还包括容纳盒，所述容纳盒内设置电路板，所述电路板分别和多个所述压力传感器连接。

可选地，所述传感组件还包括设置在所述容纳盒内的电池，所述电池和所述电路板连接，用于给所述电路板充电。

可选地，所述传感组件包括设置于所述容纳盒上的充电母座，所述充电母座的一端与所述电路板连接、另一端用于外接电源。

可选地，所述充电母座设置有磁吸结构，所述外接电源通过所述磁吸结构与所述充电母座插接。

可选地，所述电路板上还设置有指示灯，所述容纳盒设置有伸出所述容纳盒的导光柱，所述指示灯和所述导光柱连接。

可选地，所述容纳盒上还设置有按键开关，所述按键开关和所述电路板连接。

可选地，所述鞋底和所述鞋面的相应位置设置有凹槽，所述容纳盒设置于所述凹槽内。

可选地，所述容纳盒包括壳体和套设于所述壳体内的安装板，所述电路板、所述电池均设置于所述安装板上，所述充电母座、所述导光柱和所述按键开关均设置于所述壳体上。

可选地，所述鞋面上设置魔术贴，通过所述魔术贴穿戴所述可穿戴式智能鞋。

本申请实施例提供的可穿戴式智能鞋，可应用于外骨骼机器人，可穿戴式智能鞋在鞋底和鞋面之间设置有传感组件，传感组件用于和主机连接，传感组件包括可更换的压力垫，压力垫上设置有多个压力传感器，以采集足部对应位置的压力，并将采集数据传递给主机，以获取用户的压力数据，从而获知用户的状态；其中，多个压力传感器分布设置于鞋底的前脚掌位置、后脚掌位置，以及鞋面内里和鞋后跟内里，压力垫可随时更换，以适应不同用户的足部尺寸，使得压力传感器分布位置与不同用户的前脚掌、后脚掌位置精准适配。通过压力传感器采集鞋底的压力值，判断用户重心分布特性；并结合鞋面内里表面和鞋后跟内里表面的压力采集，综合判断更准确识别用户步态特征。通过多个压力传感器，在足部不同位置全方位采集压力信息，以更加准确地获取脚部压力数据，更准确地掌握用户的步态特征，协助外骨骼的运行，提高用户的体验度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实施例提供的可穿戴式智能鞋结构示意图之一；

图2a是现有压力传感器分布图；

图2b是本实施例提供的可穿戴式智能鞋的压力传感器分布图之一；

图2c是本实施例提供的可穿戴式智能鞋的压力传感器分布图之二；

图3是本实施例提供的可穿戴式智能鞋结构示意图之二；

图4是本实施例提供的可穿戴式智能鞋结构示意图之三；

图5是本实施例提供的可穿戴式智能鞋应用于外骨骼装置示意图。

图标：100-可穿戴式智能鞋；1-电路板；2-鞋面；3-壳体；4-压力垫；5-螺钉；6-鞋底；7-电池；8-安装板；9-按键开关；10-充电母座；11-导光柱；200-外骨骼装置；201-拐杖。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参照图1所示，本申请实施例提供一种可穿戴式智能鞋100(下述可简称智能鞋)，包括：鞋底6和设置于鞋底6上的鞋面2，鞋底6和鞋面2之间设置有传感组件，传感组件用于和主机连接，传感组件包括可更换的压力垫4，压力垫4上设置有多个压力传感器，多个压力传感器分布设置于鞋底6的前脚掌位置、后脚掌位置，以及鞋面2内里和鞋后跟内里。

鞋底6和鞋面2构成智能鞋的基本结构，示例地，斜底的厚度较厚、且可以为软底，以提高用户的舒适性。斜底面还可形成锯齿状底面，以增加鞋底6的防滑。

鞋面2上可设置魔术贴，通过魔术贴穿戴可穿戴式智能鞋100，适应不同尺寸脚背的用户使用，以方便穿戴，更符合脑卒中用户的使用场景。

此外，鞋底6和鞋面2均可采用EVA材料制备，EVA鞋底6和EVA鞋面2制成的智能鞋，回弹性和抗张力高，韧性高，具有良好的防震、缓冲性能，保温防寒及低温性能优异，可耐严寒，密闭泡孔，隔音效果好。

在鞋底6和鞋面2之间设置有传感组件，传感组件包括压力垫4，压力垫4上分布有多个压力传感器，示例地，压力传感器具体可为薄膜压力传感器；多个压力传感器分布设置于对应前脚掌和后脚掌位置。压力传感器采用通用设计，不管鞋子大小其内部压力传感器通用。

并且，压力垫4可随时更换，这样就可以适应不同用户的足部尺寸，不同的压力垫4，其上面分布的压力传感器也更贴合用户前脚掌、后脚掌的位置，使得压力传感器分布位置与不同用户的前脚掌、后脚掌位置精准适配。

本申请中的多个压力传感器根据人体前脚掌和后脚掌位置布置，能够准确获取足部压力数据。通过压力传感器采集鞋底6的压力值，判断用户重心分布特性，采用软件算法分析用户的步态，通过蓝牙通信向主机发送数据，完成数据通信。

示例地，如图2a所示，通用压力传感器不能适用于各种大小的鞋子，前脚掌和后跟的位置有变化时，图2a前部的传感器位置不对应，不能真实反映前脚掌的压力值。而本申请由于压力垫4可更换，以匹配不同用户足部尺寸的智能鞋，其多个压力传感器可参照图2b、图2c分布，可更换的压力垫4上分布的压力传感器，与不同用户的前脚掌和后脚掌位置能够准确对应，这样采集得到的压力数据更准确。

此外，在鞋面2内里表面和鞋后跟内里表面也布置有压力传感器，结合鞋底6的压力值，综合判断更准确识别用户步态特征。

由此，本申请实施例提供的可穿戴式智能鞋100，可应用于外骨骼装置200，在鞋底6和鞋面2之间设置有传感组件，传感组件用于和主机连接，传感组件包括压力垫4，压力垫4可更换以适应不同用户的足部尺寸；在压力垫4上分布设置有多个压力传感器，以采集足部对应位置的压力，并将采集数据传递给主机，以获取用户的压力数据，从而获知用户的状态；其中，多个压力传感器分布设置于鞋底6的前脚掌位置、后脚掌位置，以及鞋面2内里和鞋后跟内里，由于压力垫4可随时更换，以适应不同用户的足部尺寸，使得压力传感器分布位置与不同用户的前脚掌、后脚掌位置精准适配。通过压力传感器采集鞋底6的压力值，判断用户重心分布特性；并结合鞋面2内里表面和鞋后跟内里表面的压力采集，综合判断更准确识别用户步态特征。通过多个压力传感器，在足部不同位置全方位采集压力信息，以更加准确地获取脚部压力数据，更准确地掌握用户的步态特征，协助外骨骼的运行，提高用户的体验度。

进一步地，如图3所示，传感组件还包括容纳盒，容纳盒内设置电路板1，电路板1分别和多个压力传感器连接。

容纳盒包括壳体3和套设于壳体3内的安装板8，壳体3为一端开口、内部中空的矩形壳体3，安装板8为L型安装板8，L型安装板8通过壳体3的开口套设于壳体3内。

容纳盒设计紧凑，壳体3与安装板8互相咬合，使用两颗螺钉5即可组装完成，保护容纳盒不被损坏。

鞋底6和鞋面2的相应位置设置有凹槽，容纳盒设置于凹槽内，以保持鞋底6和鞋面2相接处的平整。

电路板1具体设置在安装板8上，电路板1分别和多个压力传感器连接，电路板1还和主机连接，压力传感器采集的压力通过电路板1反馈给主机。

进一步地，更换不同的压力垫4时，由于传感组件上的其他器件和压力垫4关联，因此整个传感组件作为整体一起更换，以适应不同的用户。

传感组件还包括设置在容纳盒内的电池7，电池7和电路板1连接，用于给电路板1充电。

在安装板8上还设置有电池7，电池7具体为锂电池7，电池7通过和电路板1的连接给电路板1充电。

传感组件包括设置于容纳盒上的充电母座10，充电母座10的一端与电路板1连接、另一端用于外接电源。

在壳体3上还设置有充电母座10，充电母座10在壳体3上开口的对侧设置有插接口以用于外接电源，电源通过充电母座10、电路板1为电池7充电。如图4所示，壳体3设置插接口的一侧朝向智能鞋的外侧，以使插接口能露在鞋侧外，便于和电源外接。

充电母座10设置有磁吸结构，外接电源通过磁吸结构与充电母座10插接。

充电母座10可粘结到容纳盒上，使用者无需辨别正负极，依据磁性自动辨别正负极，降低产品损坏的风险。例如，充电母座10的正极上设置阳极磁铁，外接电源的正极上设置阴极磁铁，这样通过阳极磁铁和阴极磁铁相吸，即可使充电母座10和外接电源的正极直接相对，不需再额外辨别正负极；充电母座10和外接电源的负极同理，此处不再赘述。

电路板1上还设置有指示灯，容纳盒设置有伸出容纳盒的导光柱11，指示灯和导光柱11连接。

指示灯用于指示电路板1的工作状态，指示灯可为LED灯，导光柱11粘结到容纳盒上，是为了更好的透射指示灯，方便用户以及医生查看运行状态。

容纳盒上还设置有按键开关9，按键开关9和电路板1连接。通过按键开关9启动电路板1工作，以传输压力传感器的数据。

导光柱11和按键开关9均设置于壳体3上，与充电母座10相同的是，导光柱11和按键开关9均设置在容纳盒的开口对侧、朝向智能鞋的外侧，以使导光柱11和按键开关9能露在鞋侧外，便于查看和按压。

综上，本申请实施例提供的可穿戴式智能鞋100，通过多个压力传感器，采集足部不同位置的压力数据，更加准确获取脚部压力数据；鞋底6与鞋面2采用EVA材质，穿戴快捷、用户体验感增强；电路板1以及电池7容纳盒设计紧凑，占用空间小，操作方便；更加符合脑卒中用户使用场景，易于组装与穿戴，相较于传统的脚底压力测量装置偏向于正常人使用的场景，穿戴复杂，脑卒中用户无法使用此类的压力测量装置的情况，本申请的可穿戴式智能鞋100更好的获取脑卒中用户健侧脚的实时数据，保证测量精度以及穿戴者的舒适度，可以适用于通用的外骨骼装置200，采集的数据信息提供给中央处理器，协助外骨骼的运行。

本申请的可穿戴式智能鞋100，应用于外骨骼装置200时，配合拐杖201使用，请参照图5所示，通过检测可穿戴式智能鞋100的鞋底、鞋面、鞋后跟上的压力反馈给中央处理器，中央处理器判断鞋底未落地平稳时，则患侧外骨骼不带动患侧迈步，避免健侧脚未站稳而患侧迈步的问题，这样可以使得外骨骼装置200控制肢体的协调性好，并且使用安全性高。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可穿戴式智能鞋，其特征在于，包括：鞋底和设置于所述鞋底上的鞋面，所述鞋底和所述鞋面之间设置有传感组件，所述传感组件用于和主机连接，所述传感组件包括可更换的压力垫，所述压力垫上设置有多个压力传感器，多个所述压力传感器分布设置于所述鞋底的前脚掌位置、后脚掌位置，以及所述鞋面内里和鞋后跟内里；

所述传感组件还包括容纳盒，所述容纳盒内设置电路板，所述电路板分别和多个所述压力传感器连接；所述传感组件还包括设置在所述容纳盒内的电池，所述电池和所述电路板连接，用于给所述电路板充电；

所述容纳盒包括壳体和套设于所述壳体内的安装板，所述电路板、所述电池均设置于所述安装板上；所述安装板为L型安装板，所述L型安装板通过所述壳体的开口套设于所述壳体内。

2.根据权利要求1所述的可穿戴式智能鞋，其特征在于，所述传感组件包括设置于所述容纳盒上的充电母座，所述充电母座的一端与所述电路板连接、另一端用于外接电源。

3.根据权利要求2所述的可穿戴式智能鞋，其特征在于，所述充电母座设置有磁吸结构，所述外接电源通过所述磁吸结构与所述充电母座插接。

4.根据权利要求2所述的可穿戴式智能鞋，其特征在于，所述电路板上还设置有指示灯，所述容纳盒设置有伸出所述容纳盒的导光柱，所述指示灯和所述导光柱连接。

5.根据权利要求4所述的可穿戴式智能鞋，其特征在于，所述容纳盒上还设置有按键开关，所述按键开关和所述电路板连接。

6.根据权利要求1所述的可穿戴式智能鞋，其特征在于，所述鞋底和所述鞋面的相应位置设置有凹槽，所述容纳盒设置于所述凹槽内。

7.根据权利要求5所述的可穿戴式智能鞋，其特征在于，所述充电母座、所述导光柱和所述按键开关均设置于所述壳体上。

8.根据权利要求1所述的可穿戴式智能鞋，其特征在于，所述鞋面上设置魔术贴，通过所述魔术贴穿戴所述可穿戴式智能鞋。