全自動氣囊式鞋面系統的製作方法

2023-10-09 07:34:49 1

本實用新型涉及可穿戴智能設備技術領域，更具體地說，涉及一種全自動氣囊式鞋面系統。

背景技術：

鞋子問世以來人們實用新型了許多將足部固定在鞋面和鞋底之間的辦法。如鞋帶類各種繩帶類捆綁固定，魔術貼等黏貼固定，和通過鞋面造型利用腳背和腿之間的天然角度來固定(如靴子)。

然而傳統工業化量產鞋子的固定方式一直無法解決2個問題：首先生產鞋子必須用到鞋楦和國際通行的尺碼換算方法。除非使用者的腳型長的和鞋楦一樣，否則鞋面總有一些地方無法貼合使用者腳面。其次就是使用者的雙腳會根據運動量的變化造成充血程度的的變化，也就是說雙腳的大小一天24小時內是一直在變化中的。而傳統鞋子不管任何固定方式都只能符合使用者某一時刻的鞋面鬆緊程度需求，當使用者的雙腳發脹或者收縮時就需要調整。但傳統鞋子要做此類調整非常麻煩所以大多數使用者就只能忍受這種不適的感覺。

因此，現有技術亟待有很大的進步。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述的缺陷，提供一種全自動氣囊式智能鞋，包括氣囊式鞋面，所述的氣囊式鞋面的結構是：至少兩氣囊塊，且氣囊塊之間相通，氣囊收縮時，對腳部的施壓位置為第一蹠骨A腳背側和內腳側、第二蹠骨B腳第三蹠骨C腳第四蹠骨D腳背側、第五蹠骨E腳背側和外腳側、內側楔骨F和外側楔骨G；氣囊與充氣、排氣裝置相連通，穿鞋時，充氣裝置向氣囊充氣，實現氣囊與腳面的貼合， 脫鞋時，排氣裝置啟動，將氣囊內氣體排出；鞋上設有運動傳感器和氣壓傳感器，氣壓傳感器與氣囊相通，氣壓傳感器用來檢測氣壓內氣壓，運動傳感器用來鞋子的運動狀態；還包括處理器，處理器與氣壓傳感器和運動傳感器電連接；氣壓傳感器和運動傳感器通過無線網絡與移動終端電連接，通過移動終端設置參數控制氣囊的充氣和排氣來實現全自動穿鞋和脫鞋，同時，穿著的過程中，鞋面會跟隨使用者腳部大小變化而自動調整，還包括電源，電源對系統供電。

所述的充氣、排氣裝置、氣壓傳感器以及氣壓傳感器所安裝的PCB電路板位於設備艙內，設備艙設在鞋面或者鞋底上。

設備艙內的結構是:殼體內安裝有電磁洩壓閥、隔膜式氣泵和氣壓傳感器，電磁洩壓閥和隔膜式氣泵通過導氣裝置與氣囊相通，電磁洩壓閥和隔膜式氣泵通過導線連接氣壓傳感器所在的PCB電路板，PCB電路板總線連接電源。

氣囊式智能鞋分為左右兩隻，且兩隻鞋子呈鏡像布局。

處理器與移動終端通過藍牙通訊；左右兩隻鞋子內的處理器之間通過藍牙通訊。

具有以下有益效果：氣囊主體通過氣壓傳感器和運動傳感器感知氣囊主體的運動狀態和氣壓值，通過比對MCU處理器內部預設數值決定氣囊內加壓或洩壓，實現氣囊自動化運作，也可以通過藍牙晶片連結行動裝置，對處理器中的數值進行手動設置以滿足不同個體的需求。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：

圖1是本實用新型的整體結構示意圖；

圖2-1是本實用新型氣囊覆蓋覆蓋區域足骨上面示意圖；

圖2-2是本實用新型氣囊覆蓋覆蓋區域足骨下面示意圖；

圖3是圖1的設備艙內部結構示意圖。

圖4是本實用新型的控制系統示意圖。

圖5-1是本實用新型氣囊與控制部分自適應系統狀態一原理圖。

圖5-2是本實用新型氣囊與控制部分自適應系統狀態二原理圖。

具體實施方式

在本實用新型第一實施例中，全自動氣囊式智能鞋，包括氣囊式鞋面，所述的氣囊式鞋面的結構是：氣囊本體2包括至少兩氣囊塊，且氣囊塊之間相通，氣囊收縮時，對腳部的施壓位置為第一蹠骨A腳背側和內腳側、第二蹠骨B第三蹠骨C第四蹠骨D腳背側、第五蹠骨E腳背側和外腳側、內側楔骨F和外側楔骨G氣囊與充氣、排氣裝置相連通，穿鞋時，充氣裝置向氣囊充氣，實現氣囊與腳面的貼合，脫鞋時，排氣裝置啟動，將氣囊內氣體排出；鞋上設有運動傳感器和氣壓傳感器，氣壓傳感器與氣囊相通，氣壓傳感器用來檢測氣壓內氣壓，運動傳感器用來鞋子的運動狀態；還包括處理器，處理器與氣壓傳感器和運動傳感器電連接；氣壓傳感器和運動傳感器通過無線網絡與移動終端電連接，通過移動終端設置參數控制氣囊的充氣和排氣來實現全自動穿鞋和脫鞋，同時，穿著的過程中，鞋面會跟隨使用者腳部大小變化而自動調整。

所述的充氣、排氣裝置、氣壓傳感器以及氣壓傳感器所安裝的PCB電路板位於設備艙內，設備艙設在鞋面或者鞋底上。

帶氣囊本體2鞋身本體，連接在氣囊本體上的設備艙2，和置於帶氣囊主體1鞋身本體2內部的運動傳感器和藍牙晶片，所述設備艙3內部安裝隔膜式氣泵7，電磁洩壓閥6，氣壓傳感器8，帶有MCU處理器的PCB電路板，所述氣囊主體1通過氣壓傳感器8和運動傳感器感知氣囊主體1的運動狀態和氣壓值，通過比對MCU處理器內部預設數值決定氣囊內加壓或洩壓，實現氣囊自動化運作。電磁洩壓閥6與所述氣壓傳感器8由導線9連接，所述電磁洩壓閥6與所述隔膜式氣泵7由導氣裝置5連接，所述鞋身本體2與所述帶有MCU處理器的PCB電路板通過螺絲孔位10固定連接。所 述運動傳感器指的是偵測所述鞋身本體運動狀態的設備。例如可以為陀螺儀或彈簧片。運動傳感器和藍牙晶片艙可以在鞋子本體的任何位置，如鞋面鞋底鞋墊鞋舌等，具體根據每次款式設計布局。

具體實施時，所述設備艙1可以為兩個分體式殼體4，分為腳背設備艙和運動傳感器和藍牙晶片艙兩個艙體，所述艙體之間用導線9連接。

具體實施時，所述設備艙1可為主機和子機，分別安置於左腳鞋子和右腳鞋子或者右腳鞋子和左邊腳鞋子。

通過引入氣囊式鞋面將傳統的鞋面固定方式對腳背部的壓力點由腳背轉移至腳背兩側避開腳背部動脈血管區域。氣囊的的壓力位置轉移到動脈兩側靜脈位置。本實用新型將原先集中在腳背中間的壓力區域通過氣囊各處壓力相等的原理平均分布到足部各個氣囊覆蓋的區域。徹底釋放了腳背中間動脈區域的壓力。

左腳鞋子含氣囊主體內設有氣囊設備艙主機，右腳鞋子同樣設置。左腳鞋子含氣囊主體與右腳鞋子含氣囊主體通過藍牙通訊，外接行動裝置通過藍牙設備與左邊鞋子含氣囊主體通訊。行動裝置通過網際網路與伺服器連接。可以通過行動裝置應用程式獲取左腳鞋子含氣囊主體、右腳鞋子含氣囊主體運動狀態。

全自動氣囊式鞋面系統信息的傳遞路徑：子機通過氣壓傳感器和運動傳感器收集本側的運動狀態數據和氣囊內氣壓數據。運動傳感器數據通過藍牙發送給主機處理器做分析處理。子機的氣囊內壓力數據留在本側處理器內作為本側隔膜式氣泵電機和電磁洩壓閥啟動或關閉的信號依據。主機通過藍牙連接行動裝置端APP和子機處理器。移動端APP可設置如隔膜式氣泵啟動信號規則和氣囊內氣壓預設值等數據通過藍牙將以上數據傳輸並存儲在主機處理器中，主機氣囊內氣壓預設值數據通過藍牙拷貝在子機處理器中。同時主機處理器可通過藍牙發送隔膜式氣泵電機是否啟動的信息到子機處理器，子機處理器執行這些信息。行動裝置端的APP可以利用移 動設備端的屏幕和輸入功能在APP菜單界面上輸入如氣囊預設氣壓值和隔膜式氣泵啟動信號規則等信息，信息通過藍牙傳輸並儲存在主機處理器MCU的FLASH中備用。同時APP可以通過登錄戶帳號將這些數據通過有線或無線網絡備份到雲端伺服器中。每一次APP上設置數據的修改伺服器端會自動備份並覆蓋之前的數據。當使用者用一臺另一臺行動裝置在APP上登錄自己帳號，伺服器會通過有線或無線網絡將使用者最後一次在伺服器端儲存的數據同步在登錄的APP所在的行動裝置端。行動裝置端APP每次成功連接主機端藍牙時行動裝置端的設置數據也會通過藍牙跟主機處理器同步一次。

氣囊系統的防誤作業系統：氣壓傳感器可根據氣囊內部壓力變化數值來判定使用者是否將鞋子穿著在腳上或者沒有，以此控制隔膜式氣泵和電磁洩壓閥的開啟或關閉以實現全自動的鞋內沒有腳氣囊不充氣並保持預設氣壓的目的。基本原理和流程如下：原理：氣囊為彈性材料製成，氣囊內腔在充氣時時可以向兩側膨脹。當鞋面內沒有足部時氣囊向兩側膨脹。此時測得氣囊內氣壓上升速度V1，作為參考值存入處理器。當穿好鞋子，足部在鞋面內部時氣囊內側受腳面擠壓，空間變小此時充氣氣壓上升速度快於速度V1標記為速度V2。當處理器接收到啟動隔膜式氣泵電機信號時，隔膜式氣泵電機啟動給氣囊充氣，當氣壓傳感器測得氣囊內氣壓上升速度為或接近±10％為速度V1時，處理器判定鞋內沒有腳，此時處理器判定鞋內沒有腳，給出信號停止充氣並啟動電磁洩壓閥藉由氣囊本身的彈性材料產生的壓力將氣囊內空氣排出後，電磁洩壓閥關閉。當充氣工程中氣壓傳感器檢測到氣壓上升速度大於速度V1的10％判定為鞋內有腳，隔膜式氣泵工作將氣壓充氣至預設氣壓值停止。當氣壓傳感器偵測到氣壓上升速度大於第二速度時，處理器判定氣囊內有堵塞或故障，處理器給出信號，停止隔膜式氣泵工作，打開電磁洩壓閥排出空氣。

自動穿鞋過程：使用者將腳穿入鞋子，開始走路。人體正常邁步時左 右腳是分別落地的，那麼設定主機產生的有效運動信號為S1子機產生的運動信號為S2，並通過藍牙傳給主機設備艙處理器。系統默認當主機接收並識別出交替產生1212或者2121，4步信號時主機啟動隔膜式氣泵給本側氣囊加壓，同時通過藍牙信號給子機處理器，子機處理器接收到主機發出的啟動信號後，啟動本側隔膜式氣泵電機給本側氣囊加壓。同時兩側氣壓傳感器啟動監測氣囊內氣壓，並實時傳輸數據通儲存在處理器中的數據進行比對，當數據一致時即氣囊已被加壓到預設氣壓值(此處發生的為第2點內容)。處理器發出停止加壓信號，隔膜式氣泵停止工作。穿鞋過程完成。根據第1點整個系統的結構，啟動充氣的腳步信號可以在APP界面中修改，如需要走5步啟動隔膜式氣泵，那麼主機處理器需要接收到12121或者21212這樣的信號才啟動隔膜式氣泵。以此類推。但為避免誤差可設置的最少步數為4步即1212或2121這樣的信號。

鞋面氣囊自適應：當完成上述第3點。氣囊內壓力已經到達預設氣壓值。氣壓傳感器實時監測工作狀態(也可設置成定時監測)處理器讀取氣壓傳感器偵測到的數值並和預設氣壓值進行比對。當腳部發脹，腳背對氣囊的壓力增加，導致氣囊內氣壓上升，此時處理器內氣壓傳感器傳回的氣壓值大於預設氣壓值，處理器給電磁洩壓閥通電，電磁洩壓閥打開排出空氣，直至氣壓傳感器傳回的氣壓值和預設氣壓值一致時處理器給電磁洩壓閥斷電。同理可知，當腳部收縮時，腳背對氣囊的壓力減小，導致氣囊內壓力減小。此時處理器比對到的是氣壓傳感器傳回的氣壓值低於預設氣壓值則處理器給隔膜式氣泵電機通電，給氣囊加壓，直至處理器接收到氣壓傳感器回傳的氣壓值於預設氣壓值一致。處理器給隔膜式氣泵斷電。氣泵停止工作。在處理器給隔膜式氣泵通電時處理器內部不只是對比氣壓傳感器傳回的氣壓值，而且會比對氣壓上升的速度即氣壓上升的速度是否大於第2點中的第一速度的±10％且小於第2點中的第二速度。此處將在第5點詳細說明。以上闡述了整個鞋面自適應的全部工作內容和處理器等各部件 的工作原理和邏輯。氣囊內的氣壓變化不止是在使用者腳部的發脹或收縮時會出現，也會因為熱脹冷縮的原理環境溫度的改變從而引起氣囊內部氣壓的變化。因整邏輯建立在處理器內部對氣壓傳感器傳回的氣囊內部氣壓值和預設值的比對從而產生動作。所以只要第3點步驟完成系統就進入此步驟即自適應工作狀態。

脫鞋自動排氣：本設計藉由材料和特殊的結構，可以以特定的角度在氣囊不排氣的情況下將腳從鞋子裡脫出。當腳從鞋子內脫出時氣囊截面變化剛好和第2點中相反。氣囊鞋面內側腳背的壓力消失氣囊向兩側擴張，因氣囊內部體積變化導致氣囊內部壓力變小。此時系統正在第4點邏輯下運行，處理器收到氣壓傳感器監測到的氣囊內氣壓小於預設氣壓值，處理器啟動隔膜式氣泵給氣囊充氣。因第4點中提到隔膜式氣泵電機啟動給氣囊充氣的同時，氣壓傳感器同時還會監測氣囊內氣壓上升速度。因此時腳已經從鞋面脫出，氣囊鞋面內側沒有物體阻礙故氣囊形狀恢復到第2點第一張圖的形狀，故氣壓傳感器得到的氣壓上升速度為速度1。根據第2點中提到的處理器邏輯，處理器將給隔膜式氣泵斷電，啟動電磁洩壓閥，通過氣囊彈性材料的張力將氣囊內空氣排出。系統回到起始狀態等待第2點中的狀態被觸發，進入新的一次循環。此處也可根據鞋子的設計和空間允許的情況在處理器附近設置按鍵式開關，單獨控制電磁洩壓閥。當按鍵開關被按動時處理器得到信號系統復位至第2點狀態。同時按鍵開關給電磁洩壓閥通電電磁洩壓閥開啟，藉由氣囊材料的彈性張力將空氣從氣囊內排出。按鍵開關可作為系統出現故障時的備用方案選擇性安裝。按鍵開關可以在鞋的任何位置如鞋底，鞋舌，鞋面等，根據實際設計美觀要求安裝並由導線和處理器以及電磁洩壓閥連接。

系統供電：本系統由任何電池供電，包括可充電和不可充電電池。電池根據設計的需要安裝在鞋子本體的任何區域。通過導線和設備艙內部電子器件相連。

本實用新型通過以上實施例的設計，可以做到氣囊主體通過氣壓傳感器和運動傳感器感知氣囊主體的運動狀態和氣壓值，通過比對MCU處理器內部預設數值決定氣囊內加壓或洩壓，實現氣囊自動化運作，也可以通過藍牙晶片連結行動裝置，對處理器中的數值進行手動設置以滿足不同個體的需求。