[发明专利]一种跑步运动的智能穿戴产品

权利要求书

1.一种跑步运动的智能穿戴产品，其特征是：包括穿戴在人体膝关节的护具本体、应变传感单元、驱动控制单元以及上位机；

所述护具本体具有柔性，能够随着膝关节的运动而发生形变；

所述应变传感单元设置在护具本体上，具有柔性，在外力作用下可发生拉伸、压缩、弯曲形变，并且在形变过程中阻抗发生变化，可用于检测所述形变；

所述驱动控制单元包括电源模块、信号采集模块、信号处理模块以及传输模块；

上位机包括数据分析模块和显示模块；

电源模块为驱动控制单元提供电源；

跑步时，膝关节运动，应变传感单元发生形变而引起阻抗变化，信号采集模块采集应变传感单元的阻抗信号后传输至信号处理模块进行处理，得到膝关节的弯曲角度随时间的变化曲线，该变化曲线数据经传输模块传输至上位机的数据分析模块，经数据分析模块分析后得到跑步运动参数，然后传输至显示模块，在终端载体显示；

所述变化曲线包含连续的波形，波峰呈高、低间隔排列；设一个低波峰对应的波形与一个高波峰对应的波形构成一个波形周期；

在一个周期中，A腿的运动依次包括如下过程，t1t2t3t4t5：

(1)在t1时刻，A腿着地成为支撑腿，A腿膝关节的弯曲角度最小；

(2)t1至t2时间范围，由于缓冲作用，A腿膝关节发生小幅度弯曲，弯曲角度逐渐增加至第一弯曲角度；

(3)t2至t3时间范围，A腿开始蹬地，A腿膝关节的弯曲角度逐渐减小；

(4)t3至t4时间范围，A腿离地进行摆动，A腿膝关节弯曲角度逐渐增大至第二弯曲角度；

(5)t4至t5时间范围，A腿继续进行摆动，A腿膝关节弯曲角度逐渐减小，直至A腿着地成为支撑腿；

所述第一弯曲角度小于第二弯曲角度；

数据分析模块的分析方法如下：

分析单位时间内所述曲线中波形周期的个数，将波形周期的个数乘以2，得到跑步者的步频；

在一个波形周期中，t1至t3的时间间隔即为本周期中的着地时间；

在一个波形周期中，t1至t2的时间间隔即为本周期中的着地瞬间；

在一个波形周期中，(0.5×波形周期-着地时间)即为本周期的腾空时间；

在一个波形周期中，t1时刻对应的膝盖弯曲角度即为本周期中着地时膝盖弯曲角度；

在一个波形周期中，t4时刻对应的膝盖弯曲角度即为本周期中摆动腿最大弯曲角度。

2.如权利要求1所述的智能穿戴产品，其特征是：利用所述的智能穿戴产品获取多组使用前脚掌着地方式或后脚掌着地方式跑步时的膝关节弯曲角度随时间变化曲线数据并标记特征数据，特征数据包括着地时膝关节弯曲角度及着地瞬间的长短，根据所获的特征数据生成机器学习模型；通过已生成的机器学习模型对一个波形周期中的数据进行分析比对，得到本周期中脚掌着地方式。

3.如权利要求1所述的智能穿戴产品，其特征是：在一个波形周期中，A腿着地，膝盖受到地面的冲击力F，设F＝m×膝盖受力冲击；

膝盖受力冲击＝0.5×腾空时间÷着地瞬间×重力加速度。

4.如权利要求1所述的智能穿戴产品，其特征是：对多个波形周期内的跑步参数进行统计、取平均数，或者绘制跑步参数与时间的变化曲线。

5.如权利要求1所述的智能穿戴产品，其特征是：所述的护具本体设置底座，底座上设置电极，底座电极与应变传感单元电连通，所述驱动控制单元可拆卸地安装在底座上，与底座电极电连通。

6.如权利要求1所述的智能穿戴产品，其特征是：所述阻抗包括电阻、电感、电容。

7.如权利要求1所述的智能穿戴产品，其特征是：所述驱动控制单元通过触点电极接触或探针方式与底座电极电连通。

8.如权利要求1所述的智能穿戴产品，其特征是：所述驱动控制单元还包括温度传感单元、心率检测单元中的一种或者几种。

9.如权利要求1所述的智能穿戴产品，其特征是：所述驱动控制单元可安装于腕带作为智能手环使用。