基於壓力傳感器的數字鞋的製作方法
2023-05-06 08:37:01 2
專利名稱：基於壓力傳感器的數字鞋的製作方法
技術領域：
實用新型涉及一種基於壓力傳感器的數字鞋。
背景技術：
在田徑項目中，我國在女子中長跑和竟走、男子110米高欄等小項上具
有一定的基礎，在多次奧運會和世界田徑竟標賽上取得優良成績。但田徑是 歐美國家的傳統項目，即^f更是在我國的強勢小項目上，我們也談不上有多少 優勢，最多只能說具有世界先進水平，更別提眾多的其它田徑項目了。 目前田徑科學化訓練手段比較單一，除了常規的生理生化指標的監控、
專項能力鍛鍊與提高外，主要靠高速影像解析系統來獲得訓練過程的運動學 信息，以此評價分析運動技術，這種分析工作量巨大，需要離線實施，無法 做到實時便捷，而且受場景變化和標定系統的約束，只能採用單點離散的辦 法，獲取局部過程信息。對于田徑運動員運動過程中的步姿步態信息的實時 獲取，尚未見到特別有效的方法，而運動員的步姿步態信息對評^f介運動員的 技術水平及改進具有重要的意義，因此迫切需要開發田徑項目中步姿步態信 息獲取技術。基於柔性陣列壓力傳感器的數字跑鞋，能實時檢測、獲取運動 員進行田徑項目訓練時的步姿步態信息，獲得運動員在運動過程中的步數、 時間、騰空狀況等信自心。
系統的核心技術是使用柔性陣列力/觸覺傳感器的數字跑鞋，來檢測運動員的著地狀況，獲得運動員運動過程中的步姿信息。對壓力分布的檢測較
早的可見於足底壓力分布測量技術。據文獻記載，早在1882年Beely就完 成了足底壓力分布測量研究。測量技術從最簡單的直接複印技術一直發展到 比較先進的鞋內墊測量技術。美國Tekscan公司研製出一種經濟、快速、精 確、高效、直觀的壓力分布測量系統，就是Tekscan壓力分布測量系統的傳 感器結構。Tekscan壓力分布測量系統的獨特之處在於其專利技術——柔性 薄膜網M感器。
標準的Tekscan壓力傳感器由兩片很薄的聚酯薄膜組成，其中一片薄膜 的內表面鋪設若干行的帶狀導體，另 一片薄膜的內表面鋪設若干列的帶狀導 體。導體本身的寬度以及行間距可以根據不同的測量需要而設計。導體外表 塗有特殊的壓敏半導體材料塗層。當兩片薄膜合為一體時，大量的橫嚮導體 和縱嚮導體的交叉點就形成了壓力感應點陣列。當外力作用到感應點上時， 半導體的阻值會隨外力的變化而成比例變化，由此來反映感應點的壓力值。 即壓力為零時，阻值最大，壓力越大，阻值越小，從而可以反映出兩接觸面 間的壓力分布情況。
由於壓力分布測量在工業、人體科學、行為科學等領域的應用價值越來 越為人類所認識和重糹見，弓I起了發達國家的重點關注，除上述的Tekscan 夕卜，還有美國SPI、比利時Rrscan等知名品牌在全世界佔據了絕大部分市場 份額，這些國外品牌價格十分昂貴，以鞋內墊檢測系統為例，多數國外產品 售價都達到數萬美元，國內業界^^承擔。
阿迪達斯國際經營管理有限公司於2006年3月2 1日向中國專利局遞 交了發明專利"鞋和罩殼"，其申請號是2006100652566、公開號為CN1839724A。該發明涉及一種供負重訓練或健身應用的運動鞋，該運動鞋的鞋底部 件具有凹部用於可拆卸的方式容納電子裝置，容納電子計步器、加速計或速 度傳感器的罩殼，其中罩殼具有與鞋底中凹部形狀相對應的形狀。該發明不 僅能以可拆卸的方式把傳感器組裝在鞋底內和鞋底做成一體，而且也能把全 部電子裝置，如計步器、加速計或速度傳感器、MP3插-;改器或其它任何適用 的電子裝置組裝在鞋底內和鞋底做成一體。利用電纜或無線傳輸裝置，能夠 把附加的用戶接口與上述電子裝置連接起來，這樣即使在操作時，也能輸入 及讀取測得的數據。
根據國家專利局檢索中心專利查新，未見到有針對于田徑訓練使用，可 獲取步姿信息的訓練鞋，所見到的皆為單純的提供負重訓練或健身應用。目 前國內體育竟技比賽中的訓練迫切需要的是通過測量運動員在運動過程中 的步姿步態，獲得運動員的步頻、動作時序等技術參數，從而進行分析。
實用新型內容
本實用新型目的是針對現有技術存在的缺陷提供一種基於壓力傳感器 的數字鞋。
本實用新型為實現上述目的，採用如下技術方案 本實用新型基於壓力傳感器的數字鞋，其特徵在於包括信號轉換電路、
微處理器、射頻發射晶片、射頻接收晶片、射頻閱讀器、數據採集卡、終端
處理器和設置於鞋底表面的眾多壓力傳感器，其中壓力傳感器的輸出端依次
串接信號轉換電路、微處理器、射頻發射晶片，射頻接收晶片的輸出端依次
串接射頻閱讀器、數據釆集卡、終端處理器，射頻發射晶片與射頻接收晶片
無線連接。本實用新型本實用新型的有益效果是
其一、本實用新型的基於柔性陣列壓力傳感器的數字跑鞋，包括左、右
跑鞋
和置於其內的電子器件，以及附於人體上的信息採集傳輸部件與電源， 其中電子器件為跑鞋中置有的壓力傳感器的鞋墊和與其電連接的接口，鞋 墊的前端、前掌兩側和後端處置有一隻以上的壓力傳感器，壓力傳感器與4妄 口電連接，用於將來自腳底的不同部位處的壓力轉換成電信號；
信息採集傳輸部件包含左信息採集部件、右信息釆集部件和信息中轉部 件，用於收集來自左、右跑鞋中電子器件的壓力電信號，並對其進行中轉送； 基於柔性陣列壓力傳感器的數字跑鞋還包括手持終端部件，用於對來自信息 採集傳輸部件的信號進行處理，以獲得運動員所穿跑鞋於使用中動態的步伐 特徵。聚酯薄片的傳感器鞋墊能夠通過壓力傳感器感受到的壓力變化判別運 動員運動過程的運動情況，因此本實用新型能實時檢測、獲M動員進行田 徑項目訓練時的步姿步態信息，獲得運動員在運動過程中的步數、時間、騰 空狀況等信息。
其二、用於基於柔性陣列壓力傳感器的數字跑鞋的方法分無線實時監測 實時分析或有線實時監測離線分析兩種情況；無線實時監測實時分析是開 啟手持終端部件後進行初始化設置，完成準備工作開始運動後，實時監測分 析單個或多個運動員在單位距離的運動情況並通過手持終端部件實時分析 顯示，得到運動員的運動參數；有線實時監測離線分析是連接手持終端部 件與計算機後進行初始化設置，完成準備工作開始運動後，記錄單個或多個 運動員在單位距離的運動情況，訓練結束後將數據讀取到計異機中逬行評細 的數據分析；
本實用新型的手持終端部件與計算機能夠單獨工作，即在訓練時使用手 持終端部件能夠進行無線實時監測實時分析，訓練結束後使用計算機能夠進 行有線實時監測離線分析；手持終端部件具有多個頻點，能夠同時支持多個運動員進行訓練，能夠 同時採集分析多個運動員的運動信息，進行對比分析，能夠比較多個運動員
的訓練效果，^c到同步測試。
圖1:本實用新型設置有壓力傳感器的鞋底結構圖； 圖2:本實用新型設置於鞋上的電路原理圖； 圖3:本實用新型設置於處理端電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對實用新型的技術方案進行詳細說明
如圖l至圖3所示，本實用新型基於壓力傳感器的數字鞋，其特徵在於
包括信號轉換電路、微處理器、射頻發射晶片、射頻接收晶片、射頻閱讀器、
數據採集卡、終端處理器和設置於鞋底表面的眾多壓力傳感器，其中壓力傳
感器的輸出端依次串接信號轉換電路、微處理器、射頻發射晶片，射頻接收
晶片的輸出端依次串接射頻閱讀器、數據採集卡、終端處理器，射頻發射芯
片與射頻接收晶片無線連接。
權利要求1、一種基於壓力傳感器的數字鞋，其特徵在於包括信號轉換電路、微處理器、射頻發射晶片、射頻接收晶片、射頻閱讀器、數據採集卡、終端處理器和設置於鞋底表面的眾多壓力傳感器，其中壓力傳感器的輸出端依次串接信號轉換電路、微處理器、射頻發射晶片，射頻接收晶片的輸出端依次串接射頻閱讀器、數據採集卡、終端處理器，射頻發射晶片與射頻接收晶片無線連接。
專利摘要本實用新型公布了一種基於壓力傳感器的數字鞋，其特徵在於包括信號轉換電路、微處理器、射頻發射晶片、射頻接收晶片、射頻閱讀器、數據採集卡、終端處理器和設置於鞋底表面的眾多壓力傳感器，其中壓力傳感器的輸出端依次串接信號轉換電路、微處理器、射頻發射晶片，射頻接收晶片的輸出端依次串接射頻閱讀器、數據採集卡、終端處理器，射頻發射晶片與射頻接收晶片無線連接。本實用新型實現了實時檢測、檢測精度高。
文檔編號A43B5/06GK201379130SQ200920039670
公開日2010年1月13日 申請日期2009年4月16日 優先權日2009年4月16日
發明者王永其 申請人:吳江市東塔鞋業有限公司