專利名稱：基于壓力傳感器的數(shù)字鞋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實(shí)用新型涉及一種基于壓力傳感器的數(shù)字鞋。
背景技術(shù)：
在田徑項(xiàng)目中，我國在女子中長跑和竟走、男子110米高欄等小項(xiàng)上具
有一定的基礎(chǔ)，在多次奧運(yùn)會(huì)和世界田徑竟標(biāo)賽上取得優(yōu)良成績。但田徑是 歐美國家的傳統(tǒng)項(xiàng)目，即^f更是在我國的強(qiáng)勢(shì)小項(xiàng)目上，我們也談不上有多少 優(yōu)勢(shì)，最多只能說具有世界先進(jìn)水平，更別提眾多的其它田徑項(xiàng)目了。 目前田徑科學(xué)化訓(xùn)練手段比較單一，除了常規(guī)的生理生化指標(biāo)的監(jiān)控、
專項(xiàng)能力鍛煉與提高外，主要靠高速影像解析系統(tǒng)來獲得訓(xùn)練過程的運(yùn)動(dòng)學(xué) 信息，以此評(píng)價(jià)分析運(yùn)動(dòng)技術(shù)，這種分析工作量巨大，需要離線實(shí)施，無法 做到實(shí)時(shí)便捷，而且受場(chǎng)景變化和標(biāo)定系統(tǒng)的約束，只能采用單點(diǎn)離散的辦 法，獲取局部過程信息。對(duì)于田徑運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)過程中的步姿步態(tài)信息的實(shí)時(shí) 獲取，尚未見到特別有效的方法，而運(yùn)動(dòng)員的步姿步態(tài)信息對(duì)評(píng)^f介運(yùn)動(dòng)員的 技術(shù)水平及改進(jìn)具有重要的意義，因此迫切需要開發(fā)田徑項(xiàng)目中步姿步態(tài)信 息獲取技術(shù)?；谌嵝躁嚵袎毫鞲衅鞯臄?shù)字跑鞋，能實(shí)時(shí)檢測(cè)、獲取運(yùn)動(dòng) 員進(jìn)行田徑項(xiàng)目訓(xùn)練時(shí)的步姿步態(tài)信息，獲得運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過程中的步數(shù)、 時(shí)間、騰空狀況等信自心。
系統(tǒng)的核心技術(shù)是使用柔性陣列力/觸覺傳感器的數(shù)字跑鞋，來檢測(cè)運(yùn)動(dòng)員的著地狀況，獲得運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)過程中的步姿信息。對(duì)壓力分布的檢測(cè)較
早的可見于足底壓力分布測(cè)量技術(shù)。據(jù)文獻(xiàn)記載，早在1882年Beely就完 成了足底壓力分布測(cè)量研究。測(cè)量技術(shù)從最簡(jiǎn)單的直接復(fù)印技術(shù)一直發(fā)展到 比較先進(jìn)的鞋內(nèi)墊測(cè)量技術(shù)。美國Tekscan公司研制出一種經(jīng)濟(jì)、快速、精 確、高效、直觀的壓力分布測(cè)量系統(tǒng)，就是Tekscan壓力分布測(cè)量系統(tǒng)的傳 感器結(jié)構(gòu)。Tekscan壓力分布測(cè)量系統(tǒng)的獨(dú)特之處在于其專利技術(shù)——柔性 薄膜網(wǎng)M感器。
標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)表面鋪設(shè)若干行的帶狀導(dǎo)體，另 一片薄膜的內(nèi)表面鋪設(shè)若干列的帶狀導(dǎo) 體。導(dǎo)體本身的寬度以及行間距可以根據(jù)不同的測(cè)量需要而設(shè)計(jì)。導(dǎo)體外表 涂有特殊的壓敏半導(dǎo)體材料涂層。當(dāng)兩片薄膜合為一體時(shí)，大量的橫向?qū)w 和縱向?qū)w的交叉點(diǎn)就形成了壓力感應(yīng)點(diǎn)陣列。當(dāng)外力作用到感應(yīng)點(diǎn)上時(shí)， 半導(dǎo)體的阻值會(huì)隨外力的變化而成比例變化，由此來反映感應(yīng)點(diǎn)的壓力值。 即壓力為零時(shí)，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。
由于壓力分布測(cè)量在工業(yè)、人體科學(xué)、行為科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值越來 越為人類所認(rèn)識(shí)和重纟見，弓I起了發(fā)達(dá)國家的重點(diǎn)關(guān)注，除上述的Tekscan 夕卜，還有美國SPI、比利時(shí)Rrscan等知名品牌在全世界占據(jù)了絕大部分市場(chǎng) 份額，這些國外品牌價(jià)格十分昂貴，以鞋內(nèi)墊檢測(cè)系統(tǒng)為例，多數(shù)國外產(chǎn)品 售價(jià)都達(dá)到數(shù)萬美元，國內(nèi)業(yè)界^^承擔(dān)。
阿迪達(dá)斯國際經(jīng)營管理有限公司于2006年3月2 1日向中國專利局遞 交了發(fā)明專利"鞋和罩殼"，其申請(qǐng)?zhí)柺?006100652566、公開號(hào)為CN1839724A。該發(fā)明涉及一種供負(fù)重訓(xùn)練或健身應(yīng)用的運(yùn)動(dòng)鞋，該運(yùn)動(dòng)鞋的鞋底部 件具有凹部用于可拆卸的方式容納電子裝置，容納電子計(jì)步器、加速計(jì)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(duì)應(yīng)的形狀。該發(fā)明不 僅能以可拆卸的方式把傳感器組裝在鞋底內(nèi)和鞋底做成一體，而且也能把全 部電子裝置，如計(jì)步器、加速計(jì)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(nèi)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(shí)，也能輸入 及讀取測(cè)得的數(shù)據(jù)。
根據(jù)國家專利局檢索中心專利查新，未見到有針對(duì)于田徑訓(xùn)練使用，可 獲取步姿信息的訓(xùn)練鞋，所見到的皆為單純的提供負(fù)重訓(xùn)練或健身應(yīng)用。目 前國內(nèi)體育竟技比賽中的訓(xùn)練迫切需要的是通過測(cè)量運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過程中 的步姿步態(tài)，獲得運(yùn)動(dòng)員的步頻、動(dòng)作時(shí)序等技術(shù)參數(shù)，從而進(jìn)行分析。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種基于壓力傳感器 的數(shù)字鞋。
本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案 本實(shí)用新型基于壓力傳感器的數(shù)字鞋，其特征在于包括信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、
微處理器、射頻發(fā)射芯片、射頻接收芯片、射頻閱讀器、數(shù)據(jù)采集卡、終端
處理器和設(shè)置于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(hào)轉(zhuǎn)換電路、微處理器、射頻發(fā)射芯片，射頻接收芯片的輸出端依次
串接射頻閱讀器、數(shù)據(jù)釆集卡、終端處理器，射頻發(fā)射芯片與射頻接收芯片
無線連接。本實(shí)用新型本實(shí)用新型的有益效果是
其一、本實(shí)用新型的基于柔性陣列壓力傳感器的數(shù)字跑鞋，包括左、右
跑鞋
和置于其內(nèi)的電子器件，以及附于人體上的信息采集傳輸部件與電源， 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(cè)和后端處置有一只以上的壓力傳感器，壓力傳感器與4妄 口電連接，用于將來自腳底的不同部位處的壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；
信息采集傳輸部件包含左信息采集部件、右信息釆集部件和信息中轉(zhuǎn)部 件，用于收集來自左、右跑鞋中電子器件的壓力電信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行中轉(zhuǎn)送； 基于柔性陣列壓力傳感器的數(shù)字跑鞋還包括手持終端部件，用于對(duì)來自信息 采集傳輸部件的信號(hào)進(jìn)行處理，以獲得運(yùn)動(dòng)員所穿跑鞋于使用中動(dòng)態(tài)的步伐 特征。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(yùn) 動(dòng)員運(yùn)動(dòng)過程的運(yùn)動(dòng)情況，因此本實(shí)用新型能實(shí)時(shí)檢測(cè)、獲M動(dòng)員進(jìn)行田 徑項(xiàng)目訓(xùn)練時(shí)的步姿步態(tài)信息，獲得運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過程中的步數(shù)、時(shí)間、騰 空狀況等信息。
其二、用于基于柔性陣列壓力傳感器的數(shù)字跑鞋的方法分無線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 實(shí)時(shí)分析或有線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)離線分析兩種情況；無線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)分析是開 啟手持終端部件后進(jìn)行初始化設(shè)置，完成準(zhǔn)備工作開始運(yùn)動(dòng)后，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分 析單個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)員在單位距離的運(yùn)動(dòng)情況并通過手持終端部件實(shí)時(shí)分析 顯示，得到運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；有線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)離線分析是連接手持終端部 件與計(jì)算機(jī)后進(jìn)行初始化設(shè)置，完成準(zhǔn)備工作開始運(yùn)動(dòng)后，記錄單個(gè)或多個(gè) 運(yùn)動(dòng)員在單位距離的運(yùn)動(dòng)情況，訓(xùn)練結(jié)束后將數(shù)據(jù)讀取到計(jì)異機(jī)中逬行評(píng)細(xì) 的數(shù)據(jù)分析；
本實(shí)用新型的手持終端部件與計(jì)算機(jī)能夠單獨(dú)工作，即在訓(xùn)練時(shí)使用手 持終端部件能夠進(jìn)行無線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)分析，訓(xùn)練結(jié)束后使用計(jì)算機(jī)能夠進(jìn) 行有線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)離線分析；手持終端部件具有多個(gè)頻點(diǎn)，能夠同時(shí)支持多個(gè)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行訓(xùn)練，能夠 同時(shí)采集分析多個(gè)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)信息，進(jìn)行對(duì)比分析，能夠比較多個(gè)運(yùn)動(dòng)員
的訓(xùn)練效果，^c到同步測(cè)試。


圖1:本實(shí)用新型設(shè)置有壓力傳感器的鞋底結(jié)構(gòu)圖； 圖2:本實(shí)用新型設(shè)置于鞋上的電路原理圖； 圖3:本實(shí)用新型設(shè)置于處理端電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明
如圖l至圖3所示，本實(shí)用新型基于壓力傳感器的數(shù)字鞋，其特征在于
包括信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、微處理器、射頻發(fā)射芯片、射頻接收芯片、射頻閱讀器、
數(shù)據(jù)采集卡、終端處理器和設(shè)置于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(hào)轉(zhuǎn)換電路、微處理器、射頻發(fā)射芯片，射頻接收
芯片的輸出端依次串接射頻閱讀器、數(shù)據(jù)采集卡、終端處理器，射頻發(fā)射芯
片與射頻接收芯片無線連接。
權(quán)利要求1、一種基于壓力傳感器的數(shù)字鞋，其特征在于包括信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、微處理器、射頻發(fā)射芯片、射頻接收芯片、射頻閱讀器、數(shù)據(jù)采集卡、終端處理器和設(shè)置于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(hào)轉(zhuǎn)換電路、微處理器、射頻發(fā)射芯片，射頻接收芯片的輸出端依次串接射頻閱讀器、數(shù)據(jù)采集卡、終端處理器，射頻發(fā)射芯片與射頻接收芯片無線連接。
專利摘要本實(shí)用新型公布了一種基于壓力傳感器的數(shù)字鞋，其特征在于包括信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、微處理器、射頻發(fā)射芯片、射頻接收芯片、射頻閱讀器、數(shù)據(jù)采集卡、終端處理器和設(shè)置于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(hào)轉(zhuǎn)換電路、微處理器、射頻發(fā)射芯片，射頻接收芯片的輸出端依次串接射頻閱讀器、數(shù)據(jù)采集卡、終端處理器，射頻發(fā)射芯片與射頻接收芯片無線連接。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)檢測(cè)、檢測(cè)精度高。
文檔編號(hào)A43B5/06GK201379130SQ200920039670
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者王永其 申請(qǐng)人:吳江市東塔鞋業(yè)有限公司