[发明专利]基于压力传感器的数字鞋

说明书

技术领域

发明涉及一种基于压力传感器的数字鞋。

背景技术

在田径项目中，我国在女子中长跑和竞走、男子110米高栏等小项上具有一定的基础，在多次奥运会和世界田径竞标赛上取得优良成绩。但田径是欧美国家的传统项目，即便是在我国的强势小项目上，我们也谈不上有多少优势，最多只能说具有世界先进水平，更别提众多的其它田径项目了。

目前田径科学化训练手段比较单一，除了常规的生理生化指标的监控、专项能力锻炼与提高外，主要靠高速影像解析系统来获得训练过程的运动学信息，以此评价分析运动技术，这种分析工作量巨大，需要离线实施，无法做到实时便捷，而且受场景变化和标定系统的约束，只能采用单点离散的办法，获取局部过程信息。对于田径运动员运动过程中的步姿步态信息的实时获取，尚未见到特别有效的方法，而运动员的步姿步态信息对评价运动员的技术水平及改进具有重要的意义，因此迫切需要开发田径项目中步姿步态信息获取技术。基于柔性阵列压力传感器的数字跑鞋，能实时检测、获取运动员进行田径项目训练时的步姿步态信息，获得运动员在运动过程中的步数、时间、腾空状况等信自心。

系统的核心技术是使用柔性阵列力/触觉传感器的数字跑鞋，来检测运动员的着地状况，获得运动员运动过程中的步姿信息。对压力分布的检测较早的可见于足底压力分布测量技术。据文献记载，早在1882年Beely就完成了足底压力分布测量研究。测量技术从最简单的直接复印技术一直发展到比较先进的鞋内垫测量技术。美国Tekscan公司研制出一种经济、快速、精确、高效、直观的压力分布测量系统，就是Tekscan压力分布测量系统的传感器结构。Tekscan压力分布测量系统的独特之处在于其专利技术一一柔性薄膜网格传感器。

标准的Tekscan压力传感器由两片很薄的聚酯薄膜组成，其中一片薄膜的内表面铺设若干行的带状导体，另一片薄膜的内表面铺设若干列的带状导体。导体本身的宽度以及行间距可以根据不同的测量需要而设计。导体外表涂有特殊的压敏半导体材料涂层。当两片薄膜合为一体时，大量的横向导体和纵向导体的交叉点就形成了压力感应点阵列。当外力作用到感应点上时，半导体的阻值会随外力的变化而成比例变化，由此来反映感应点的压力值。即压力为零时，阻值最大，压力越大，阻值越小，从而可以反映出两接触面间的压力分布情况。

由于压力分布测量在工业、人体科学、行为科学等领域的应用价值越来越为人类所认识和重视，弓I起了发达国家的重点关注，除上述的Tekscan外，还有美国SPI、比利时Rrscan等知名品牌在全世界占据了绝大部分市场份额，这些国外品牌价格十分昂贵，以鞋内垫检测系统为例，多数国外产品售价都达到数万美元，国内业界很难承担。

阿迪达斯国际经营管理有限公司于2006年3月21日向中国专利局递交了发明专利“鞋和罩壳”，其申请号是：2006100652566、公开号为CN1839724A。该发明涉及一种供负重训练或健身应用的运动鞋，该运动鞋的鞋底部件具有凹部用于可拆卸的方式容纳电子装置，容纳电子计步器、加速计或速度传感器的罩壳，其中罩壳具有与鞋底中凹部形状相对应的形状。该发明不仅能以可拆卸的方式把传感器组装在鞋底内和鞋底做成一体，而且也能把全部电子装置，如计步器、加速计或速度传感器、MP3播放器或其它任何适用的电子装置组装在鞋底内和鞋底做成一体。利用电缆或无线传输装置，能够把附加的用户接口与上述电子装置连接起来，这样即使在操作时，也能输入及读取测得的数据。

根据国家专利局检索中心专利查新，未见到有针对于田径训练使用，可获取步姿信息的训练鞋，所见到的皆为单纯的提供负重训练或健身应用。目前国内体育竞技比赛中的训练迫切需要的是：通过测量运动员在运动过程中的步姿步态，获得运动员的步频、动作时序等技术参数，从而进行分析。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种基于压力传感器的数字鞋。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明基于压力传感器的数字鞋，其特征在于包括信号转换电路、微处理器、射频发射芯片、射频接收芯片、射频阅读器、数据采集卡、终端处理器和设置于鞋底表面的众多压力传感器，其中压力传感器的输出端依次串接信号转换电路、微处理器、射频发射芯片，射频接收芯片的输出端依次串接射频阅读器、数据采集卡、终端处理器，射频发射芯片与射频接收芯片无线连接。

本发明本发明的有益效果是：

其一、本发明的基于柔性阵列压力传感器的数字跑鞋，包括左、右跑鞋