專利名稱：鞋的智能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于各種鞋類的智能系統(tǒng)。特別是，本發(fā)明涉及改善鞋類的工作特性的自動化自調(diào)整系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
普通的運動鞋具有鞋面和鞋底。在選擇鞋底的材料時，通常的目的是要使鞋底達到最優(yōu)化的特定工作特性，例如，穩(wěn)定性或者剛性。在通常情況下，鞋底包括夾層和外底，這兩層均可包括一種彈性材料，以保護穿著者的腳和腿。普通的鞋的一個缺點是，其工作特性，例如減震性能或者剛性都是不可調(diào)節(jié)的。因此，穿著者必須為特定的活動選擇特定的鞋。例如，當(dāng)進行諸如跑步這樣的，需要更好的減震性能的活動時，穿著者必須選擇一類鞋，而當(dāng)進行像打籃球這樣的活動，要求對側(cè)向移動過程的支撐有更大的剛性時，穿著者就必須選擇不同類型的鞋。
有些鞋已經(jīng)設(shè)計成能對鞋底的緩沖性能或者其剛性進行調(diào)整。其中的許多種鞋利用可根據(jù)需要充氣或者放氣的活動氣泡。這種鞋的缺點是，其中某一個或若干個氣泡會失效，這樣就會使減震系統(tǒng)實際上不起作用。而且，許多使用這種氣泡的鞋，甚至都不能對鞋底的緩沖性能進行小范圍的調(diào)整。通常，改變鞋底的緩沖性能是通過增壓或減壓，或者通過部分增壓或部分減壓來實現(xiàn)的，這樣，氣泡往往要比穿著者所需要的大。換句話說，通常氣泡都是不能進行精確微調(diào)的。
許多設(shè)計成鞋底緩沖性能或剛性能夠調(diào)整的鞋還有一個缺陷，那就是它們只能進行手動調(diào)整。因此，為了調(diào)整這樣的鞋，穿著者必須中斷他或她正在進行的特定活動。有一些鞋還需要穿著者把一部分鞋拆開，重新組裝鞋，甚至需要更換鞋的某些零件。此外，穿著者還可能對于他或她僅能夠?qū)πM行有限的調(diào)整而感到很不滿意。
已經(jīng)設(shè)計出一些可以自動調(diào)整鞋底緩沖性能或剛性的鞋。這些鞋在穿著者的腳踩在地上的時候，能測量出腳施加在鞋底上的力量或者壓力。但是，經(jīng)過調(diào)查和分析發(fā)現(xiàn)，僅僅測量壓力或者力量是很不夠的，因為這種測量并未提供任何有關(guān)鞋的工作特性的信息。例如，如果事先不對這個特定的穿著者在這一活動中所施加的正常壓力進行調(diào)查研究，那么測量壓力并不能說明鞋底是過度受壓還是承重不足。如果鞋底是過度受壓或者承重不足，這就說明這雙鞋并不適合這個穿著者的活動和需要。實際上，是穿著者的身體必須去適應(yīng)鞋。歸根結(jié)底，并不能滿足穿著者在生物力學(xué)上的需要。
總之，即使是將鞋設(shè)計成可以對鞋底的緩沖性能和剛性進行一定程度的調(diào)整，這些鞋也還存在著其性能不能完全符合穿著者的需要的缺陷。特別是，這些鞋不能在特定穿著者生物力學(xué)需要的全部范圍內(nèi)進行調(diào)整，或者不具有感知穿著者真正需要的能力。結(jié)果，穿著者仍然必須以某種方式調(diào)整他或她自己的身體，以適應(yīng)鞋所提供的環(huán)境狀況。
因此，需要有一種鞋，這種鞋能感知穿著者的生物力學(xué)需要，并能自動調(diào)整鞋的工作特性，例如能調(diào)整鞋底所提供的緩沖性能和剛性，以滿足穿著者的生物力學(xué)需要，并避免氣泡緩沖或用手動調(diào)整的鞋的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為各種鞋提供智能系統(tǒng)，這種智能系統(tǒng)不需要人工介入，就能隨著鞋所處的環(huán)境來調(diào)整鞋的特性。換句話說，這種鞋是有適應(yīng)性的。舉例來說，這種智能系統(tǒng)能持續(xù)感知穿著者在生物力學(xué)上的需要，并隨之把鞋調(diào)整到最佳構(gòu)型。這種智能系統(tǒng)包括感應(yīng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)。此外，這種智能系統(tǒng)能夠感知鞋類的使用狀況，了解這種鞋是在哪一種條件下使用，并相應(yīng)地使這種鞋適應(yīng)這種條件。
感應(yīng)系統(tǒng)檢測鞋的工作特性，并將信號發(fā)送給控制系統(tǒng)。這種信號代表所測得的工作特性。控制系統(tǒng)處理信號，并確定，例如，鞋的工作特性是否處于可接受的范圍，還是超出了預(yù)先確定的閾值?？刂葡到y(tǒng)將與上述偏差值有關(guān)的信號發(fā)送到驅(qū)動系統(tǒng)。驅(qū)動系統(tǒng)修正鞋的特性，以獲得最優(yōu)的工作特性。
一方面，本發(fā)明涉及一種鞋的智能系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、與控制系統(tǒng)電連接的電源、可調(diào)元件，以及與可調(diào)元件連接的驅(qū)動器。這種驅(qū)動器根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)來的信號對可調(diào)元件進行調(diào)整。
另一方面，本發(fā)明還涉及一種鞋，這種鞋具有連接在鞋底上的鞋面，和至少部分設(shè)置在鞋底內(nèi)的智能系統(tǒng)。這種智能系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、與控制系統(tǒng)電連接的電源、可調(diào)元件，以及連接在可調(diào)元件上的驅(qū)動器。這種驅(qū)動器根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)來的信號對可調(diào)元件進行調(diào)整。
在上述各個方面的各種不同實施例中，這套系統(tǒng)修正了鞋的工作特性，例如可壓縮性、彈性、順從性、彈性變形的性能、阻尼性能、儲存能量的性能、緩沖性能、穩(wěn)定性、舒適性、速率、加速度、抗沖擊性、剛性，或者這些性能的組合。在一個實施例中，可通過平移、旋轉(zhuǎn)、重新定向、運動范圍修正之中的至少一種修正方式，或者它們的組合，來調(diào)整上述可調(diào)元件。這套智能系統(tǒng)可以包括用于限制上述可調(diào)元件的運動范圍的限制器。這種控制系統(tǒng)具有傳感器和電路。上述傳感器可以是壓力傳感器、測力傳感器、霍耳效應(yīng)傳感器、應(yīng)變儀、壓電元件、測壓儀、近程式傳感器、光學(xué)傳感器、過載傳感器、霍耳元件或傳感器、電容傳感器、電感傳感器、超聲換能器或者接收器、無線電頻率發(fā)射器和接收器、阻磁元件或者巨型阻磁元件。在各種不同的實施例中，上述驅(qū)動器可以是蝸桿驅(qū)動器、推動螺桿、旋轉(zhuǎn)致動器、線性致動器、齒輪箱、聯(lián)動裝置、鋼絲繩驅(qū)動系統(tǒng)、閉鎖機構(gòu)、基于壓電材料的系統(tǒng)、基于形狀記憶材料的系統(tǒng)、利用磁流變流體的系統(tǒng)、利用可膨脹囊的系統(tǒng)，或者以上幾種系統(tǒng)的組合。
在另一些實施例中，上述可調(diào)元件至少有一部分設(shè)置在鞋的前腳部分、中間部位和后跟部分中的至少一個部分上。在一個實施例中，這種鞋具有包括外底和夾層的鞋底，并且上述可調(diào)元件至少部分設(shè)置在夾層內(nèi)。在各種不同實施例中，上述可調(diào)元件可整體縱向設(shè)置在鞋的內(nèi)部，或者，上述可調(diào)元件也可以整體橫向設(shè)置在鞋的內(nèi)部，或者既有橫向設(shè)置的也有縱向設(shè)置的。例如，這種可調(diào)元件可以從鞋的腳跟區(qū)域延伸到足弓區(qū)域，或者從鞋的足弓區(qū)域延伸到腳尖區(qū)域，或者從鞋的腳尖區(qū)域延伸到鞋的足跟區(qū)域。此外，可調(diào)元件可以把至少一部分設(shè)置在鞋的一側(cè)，或者中間部分，或者在鞋的這兩個部分上。
另一方面，本發(fā)明還涉及一種在使用過程中用來修正鞋的工作特性的方法。這種方法包括以下步驟監(jiān)控鞋的工作特性的步驟；產(chǎn)生校正的驅(qū)動信號的步驟；以及根據(jù)上述驅(qū)動信號調(diào)整可調(diào)元件，從而修正這種鞋的工作特性的步驟。在一個實施例中，重復(fù)這些步驟，直到獲得上述工作特性的閾值為止。
在上述各個實施例中，產(chǎn)生信號的步驟還包括如下子步驟，即，將監(jiān)控到的工作特性與所需要的工作特性相比較，產(chǎn)生偏差值，并根據(jù)此偏差值輸出校正的驅(qū)動信號的數(shù)值。在一個實施例中，上述校正的驅(qū)動信號具有預(yù)定的數(shù)值。此外，上述監(jiān)控步驟也可包括如下子步驟，即，利用近程式傳感器測量磁鐵的磁場，其中，磁鐵和傳感器中的至少一個的至少一部分設(shè)置在鞋底內(nèi)部，并且在沒有加載的狀態(tài)下，在垂直方向上隔開一定的距離，并將加壓過程中所測得的磁場測量值與閾值相比較。在一個實施例中，上述監(jiān)控步驟包括在加壓過程中對磁場進行多次測量，并將平均磁場測量值與閾值相比較。
在另一些實施例中，上述方法還包括利用限制器來限制可調(diào)元件的運動范圍的步驟，而上述調(diào)整步驟還包括對限制器調(diào)整預(yù)定距離的步驟。上述調(diào)整步驟可以在沒有對這種鞋加載的狀態(tài)下完成。在一個實施例中，當(dāng)達到工作特性的閾值時，就中止上述調(diào)整步驟。
在本發(fā)明的上述各個方面的各種不同實施例中，上述可調(diào)元件可以是膨脹元件、復(fù)合密度泡沫元件、骨架元件、復(fù)合密度板，或者是以上幾種元件的組合。這種可調(diào)元件將呈現(xiàn)各向異性的性能。在一個實施例中，這種可調(diào)元件可以是整體呈橢圓形的膨脹元件。此外，這種系統(tǒng)還可以具有用于改變可調(diào)元件的工作特性，或者使其工作特性發(fā)生偏離的手動調(diào)整裝置，或者具有指示器，或者兩者都有。上述手動調(diào)整裝置還可以改變工作特性的閾值。上述指示器可以是聽覺指示器、視覺指示器，或者具有視覺及聽覺兩種功能的指示器。例如，這種指示器可以是一系列電子發(fā)光元件。
另一方面，本發(fā)明還涉及一種用于測量鞋內(nèi)部的壓縮量的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包括至少一部分設(shè)置在鞋的鞋底內(nèi)部的傳感器，以及整體上與該傳感器對齊，并與其隔開距離的磁鐵。上述傳感器可以是霍耳效應(yīng)傳感器、近程式傳感器、霍耳元件或傳感器、電容傳感器、感應(yīng)傳感器、超聲波轉(zhuǎn)換器和接收器、無線電頻率發(fā)射器和接收器、阻磁元件，或者是一種巨型阻磁元件。這種系統(tǒng)還可以具有處理器。在一個實施例中，上述傳感器測量由上述磁鐵所產(chǎn)生的磁場，而處理器則將磁場的測量值轉(zhuǎn)換成距離測量值，這個距離測量值代表鞋底的與相應(yīng)的時間測量值相對應(yīng)的壓縮量。上述處理器還可以把距離測量值轉(zhuǎn)換成沖擊值、表征加速度的值、代表最佳壓縮量的值，和/或代表壓力的值。
在上述各個方面的各種不同實施例中，這種系統(tǒng)還包括與上述傳感器連接的驅(qū)動器，和與上述驅(qū)動器連接的可調(diào)元件。這種系統(tǒng)還可以具有用于限制上述可調(diào)元件的運動范圍的限制器。在一個實施例中，鞋的工作特性是根據(jù)傳感器發(fā)來的信號進行修正的。在一個實施例中，這種信號與鞋底的壓縮量相對應(yīng)。
另一方面，本發(fā)明涉及一種在鞋中提供舒適度的方法。這種方法包括下列步驟提供一種可調(diào)整的鞋，以及確定沖擊值、代表加速度的值、代表最佳壓縮量的值，和/或代表壓力的值。這種方法還進一步包括這樣一個步驟，即，根據(jù)上述沖擊值、代表加速度的值、代表最佳壓縮量的值或者代表壓力的值，修正上述可調(diào)整的鞋的工作特性。
另一方面，本發(fā)明涉及一種在使用過程中修正鞋的工作特性的方法。這種方法包含以下步驟測量來自至少一部分設(shè)置在鞋底內(nèi)部的傳感器的信號；并確定鞋底是否已壓縮。這種方法還包括下列步驟當(dāng)確定鞋底已經(jīng)受到壓縮時，確定是否需要對鞋底進行調(diào)整的步驟；以及當(dāng)確定需要調(diào)整鞋底時，對鞋底進行調(diào)整的步驟。
在以上這一方面的不同實施例中，這種方法還包括下列步驟接收鞋的穿著者發(fā)來的有關(guān)調(diào)整鞋底的信號的步驟；根據(jù)接收到的穿著者輸入的信號，調(diào)整鞋底的硬度設(shè)定值的步驟；以及通過啟動至少一個設(shè)置在鞋上的電子發(fā)光元件，例如發(fā)光二極管(LED)或有機發(fā)光二極管(OLED)，顯示鞋底的硬度設(shè)定值的步驟。這種方法還包括通過根據(jù)所接收到的穿著者的輸入信號，計算出壓縮量的至少一個閾值。這個壓縮量的至少一個閾值可以是壓縮量的下限閾值和/或壓縮量的上限閾值，它可用來確定鞋底是否需要調(diào)整。
在一個實施例中，上述測量傳感器信號的步驟包括對傳感器信號進行多次取樣。測量傳感器信號的步驟還可以包括通過對許多傳感器信號樣本的子集進行平均，計算出傳感器信號的平均值。
在另一種實施例中，為了取得多個傳感器信號的測量值，至少要重復(fù)一次測量傳感器信號的步驟。在一個這樣的實施例中，確定鞋底是否已壓縮的步驟包括，計算多個以前獲得的傳感器信號測量值的平均值與最新獲得的傳感器信號測量值之間的差值。確定鞋底是否已壓縮的步驟還可包括，在每次獲得新的傳感器信號測量值時，計算該差值；和/或確定那些預(yù)定數(shù)量的已計算出的差值是否大于預(yù)定的常數(shù)。
在又一種實施例中，測量上述傳感器信號的步驟，包括測量鞋底中的壓縮量。在一個這種實施例中，確定是否需要調(diào)整鞋底的步驟，包括確定所測得鞋底中的壓縮量的最大值。
在又一種實施例中，上述確定是否需要調(diào)整鞋底的步驟，還包括確定這種鞋所踩的表面的條件是否有變化。在一個實施例中，上述確定鞋所踩的表面的條件是否有變化的步驟，還包括隨著時間的推移確定第一參數(shù)是否有變化，以及隨著時間的推移確定第二參數(shù)是否基本上沒有變化。在其它實施例中，確定鞋所踩的表面狀況是否有變化的步驟還包括，確定隨著時間的推移鞋底內(nèi)的絕對壓縮量是否發(fā)生變化，以及隨著時間的推移鞋底的壓縮量的偏差值是否基本沒有變化，或者，換一種方式，確定隨著時間的推移鞋底內(nèi)的壓縮量的偏差值是否有變化，以及隨著時間的推移鞋底的絕對壓縮量是否基本上沒有變化。
鞋所踩的表面的狀況可以確定為已從硬地面變化到了軟地面。或者，表面狀況可以確定為已從軟地面變化到了硬地面。在一個實施例中，確定鞋所踩的表面狀況是否發(fā)生變化，是在鞋的穿著者走出很多步后才進行的。
在另一種實施例中，確定是否需要調(diào)整鞋底的步驟，包括確定鞋底的壓縮量是否小于壓縮量的下限閾值。在這種情況下，調(diào)整鞋底的步驟包括使鞋底變軟?；蛘撸诹硪粋€實施例中，確定是否需要調(diào)整鞋底的步驟，包括確定鞋底的壓縮量是否大于壓縮量的上限閾值。在后一種情況下，調(diào)整鞋的步驟，包括使鞋底變硬。在一個實施例中，鞋底的調(diào)整是在穿著者走了很多步后才進行的。
另外，調(diào)整鞋底的步驟還可以包括驅(qū)動安裝在鞋底內(nèi)的電機。在一個這種實施例中，上述方法還包括確定裝在鞋底內(nèi)的電機的狀況。確定電機的狀況可以包括對電池電壓進行取樣，或者，使用電位計、編碼器、或任何其他適當(dāng)類型的測量裝置。
另一方面，本發(fā)明涉及一種用于改變鞋在使用中的工作特性的控制器。這種控制器包括接收器，用于接收表示來自至少部分設(shè)置在鞋底里的傳感器所輸出的第一信號；判斷模塊，用于確定鞋底是否已經(jīng)壓縮，以及確定鞋底是否需要調(diào)整；發(fā)射器，用于發(fā)射用來調(diào)整鞋底的第二信號。
另一方面，本發(fā)明涉及一種鞋，這種鞋具有連接在鞋底上的鞋面，和至少部分設(shè)置在鞋底中的控制器。這種控制器包括用于接收表示來自至少部分設(shè)置在鞋底里的傳感器的輸出量的第一信號的裝置；用于確定鞋底是否已壓縮，以及確定鞋底是否需要調(diào)整的裝置；以及用于發(fā)射用來調(diào)整鞋底的第二信號的裝置。
另一方面，本發(fā)明涉及一種用于在穿著過程中修正鞋的工作特性的方法。這種方法包括下列步驟測量至少部分設(shè)置在鞋底內(nèi)的傳感器發(fā)來的傳感器信號；確定鞋是否已經(jīng)經(jīng)歷了峰值狀態(tài)，如果已經(jīng)經(jīng)歷了，則確定鞋是否需要調(diào)整，如果需要調(diào)整，就調(diào)整鞋的工作特性。
在這種方法的各種不同實施例中，上述峰值狀態(tài)是根據(jù)鞋的狀態(tài)變化來確定的，而這種狀態(tài)變化是由各種活動的壓縮程度所造成的，例如由起跳、著地、沖刺、轉(zhuǎn)動、蹬踏、推蹬、和制動所造成的。在某些實施例中，這種活動會導(dǎo)致非常規(guī)的外形。鞋的狀態(tài)的變化可以用下列指標(biāo)和這些指標(biāo)的組合中的至少一種指標(biāo)來表示絕對壓縮、壓縮率、壓縮頻率、壓縮率的變化、不均勻壓縮、速度、加速度、沖擊。例如，如果實施本發(fā)明的鞋的穿著者過于向前撲倒，系統(tǒng)就會通過鞋底感知到不均勻的壓縮，并且能使鞋底或鞋底的一部分硬化，以便對此作出必要的補償。此外，壓縮率的變化可能表明，穿著者正在改變步速，從行走改為沖刺，從而需要據(jù)此改變鞋的工作特性，以便對此作出以補償。這種方法還可包括調(diào)整用來確定峰值狀況的閾值的步驟。這種方法還可以包括下列步驟評估何時將超過峰值狀況，并使閾值返回到其原來的設(shè)定值。這種方法的各種實施例還可以包括下列步驟追蹤這種鞋所經(jīng)受過的許多峰值狀況，并確定新的閾值，以便根據(jù)所經(jīng)受的這許多峰值狀況來確定，鞋是否經(jīng)歷了峰值狀況。例如，為特定的穿著者設(shè)定的閾值，對于所從事的特定活動來說，可能太低了，這可以通過系統(tǒng)對許多峰值狀況的分析來確定。然后，這種系統(tǒng)就能根據(jù)需要調(diào)整閾值或工作特性。
這種方法還可以包括下列步驟監(jiān)控鞋的狀態(tài)，確定鞋是否處于不活動狀態(tài)的步驟；如果已經(jīng)處于不活動狀態(tài)，便啟動智能系統(tǒng)中的休眠模式。監(jiān)控鞋的狀態(tài)的步驟包括在設(shè)定的時間間隔下對傳感器信號進行取樣；以及，在一個實施例中，確定傳感器信號是否已在設(shè)定的時間段內(nèi)基本保持恒定。啟動智能系統(tǒng)中的休眠模式的步驟，包括減少輸送到智能系統(tǒng)的至少一部分中的動力。當(dāng)發(fā)出使用鞋的指示，例如，將振動、壓力、加速度、速度等施加在鞋上，以及提高鞋底內(nèi)部的溫度，或者改變鞋內(nèi)部的電場或其它場的強度(例如電容的變化)時，就能重新激活這種智能系統(tǒng)。此外，這種方法還可以包括下列步驟接收穿著者通過用戶接口輸入的有關(guān)調(diào)整工作特性的信號的步驟；以及根據(jù)穿著者輸入的信號，調(diào)整至少部分設(shè)置在鞋底內(nèi)部的可調(diào)元件。在一個實施例中，上述用戶接口可以是下列各種接口電容式用戶接口、按鈕、開關(guān)、滑尺、撥盤，以及它們的組合。這種方法可包括通過指示器，例如，通過至少一個設(shè)置在鞋上的電子發(fā)光元件，發(fā)出一組工作特性指示。
另一方面，本發(fā)明涉及一種用于調(diào)整鞋的工作特性的智能系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)；電連接到該控制系統(tǒng)的電源；可調(diào)元件；連接在上述可調(diào)元件上，對來自上述控制系統(tǒng)的信號作出響應(yīng)，用于調(diào)整該可調(diào)元件的驅(qū)動器；以及至少一個用戶接口。這種用戶接口可以是電容式用戶接口、按鈕、開關(guān)、滑尺、撥盤，或者它們的組合。工作特性的設(shè)定可以根據(jù)輸入信號通過用戶接口來調(diào)整。
在不同實施例中，上述驅(qū)動器有電機軸和傳感器，傳感器用來確定該電機軸的角度位置或轉(zhuǎn)數(shù)，或者確定軸的轉(zhuǎn)數(shù)。上述傳感器可以是磁性傳感器、任何場傳感器、機械傳感器、光學(xué)傳感器、或者它們的組合。控制系統(tǒng)、電源、可調(diào)元件和驅(qū)動器可以基本上沿著水平的方向布置在鞋底內(nèi)部。這種布置方式可用于降低鞋底的總高度。
在一個實施例中，控制系統(tǒng)、電源、可調(diào)元件和控制器中的至少一種部件，可以容納在防水的外殼中。在這個實施例中，防水的外殼使得這種智能系統(tǒng)能夠在高濕度下完成任務(wù)。上述控制系統(tǒng)、電源、調(diào)整元件和驅(qū)動器的組件，還可以有許多密封墊片，以便使這個組件能夠防水。
通過參照以下的說明和附圖，以及權(quán)利要求書，就能對本發(fā)明的上述這些目的和其它目的，以及以上所公開的本發(fā)明的優(yōu)點和特點有清楚的了解。此外，應(yīng)該理解，下文中的各種實施例的特點并不是互相排斥的，而是可以存在于不同組合中，并且可以互相置換的。


附圖中，相同的附圖標(biāo)記通常指代不同附圖中相同的部分。而且，這些附圖不一定合乎比例，而是著重把重點放在整體說明本發(fā)明的原理上。在下文中，將參照

本發(fā)明的不同實施例，附圖中圖1是把鞋局部分解后的立體示意圖，這種鞋具有按照本發(fā)明的一個實施例的智能系統(tǒng)；圖2A是按照本發(fā)明的一個實施例的，把圖1所示的鞋底分解后的立體示意圖；圖2B是圖2A所示智能系統(tǒng)的放大了的側(cè)視示意圖，它說明了可調(diào)元件的操作；圖3是按照本發(fā)明的可調(diào)元件的的另一個實施例的立體示意圖；圖4A-4E是按照本發(fā)明的可調(diào)元件的另一個實施例的各種側(cè)視示意圖；圖5A是圖1所示的鞋的側(cè)視示意圖，表示所選擇的內(nèi)部元件；圖5B是圖5A所示的鞋的一部分的放大示意圖；圖6是圖2A所示鞋底的一部分的俯視示意圖，其中，為了說明智能系統(tǒng)所選擇的內(nèi)部元件的布局而刪除了一部分鞋底；圖7是圖1所示的按照本發(fā)明的另一個實施例的鞋底分解后的立體示意圖；圖8A-8G是包含在圖7所示的按照本發(fā)明的鞋底的另一個實施例中的各種元件的立體示意圖；
圖9是按照本發(fā)明在圖7和8G中所示的一個實施例的鞋底夾層的仰視示意圖；圖10是可供選擇的，與圖7中所示的按照本發(fā)明的一個實施例的鞋底一起使用的扭力塊的仰視示意圖；圖11是圖10所示的可選擇的扭力塊的仰視示意圖，按照本發(fā)明一個實施例，這種扭力塊設(shè)置在圖9所示的鞋底夾層中；圖12是圖11所示的鞋底夾層和可供選擇的扭力塊的示意仰視圖，它還包括按照本發(fā)明的一個實施例的若干附加跟部泡沫塑料件；圖13是圖11所示鞋底夾層和可供選擇的扭力塊的仰視示意圖，它還包括按照本發(fā)明的一個實施例的附加元件；圖14是圖13所示鞋底夾層的仰視示意圖，它包括圖12所示的按照本發(fā)明的一個實施例的若干附加的跟部泡沫塑料件；圖15是圖14所示鞋底夾層的仰視示意圖，它還包括覆蓋了按照本發(fā)明的一個實施例的智能系統(tǒng)的各種元件的外殼；圖16是鞋底的側(cè)視立體示意圖，它包括按照本發(fā)明的一個實施例的蜂巢狀膨脹元件，和用戶接口；圖17是圖16所示鞋底的側(cè)視示意圖；圖18是按照圖16所示的，本發(fā)明一個實施例的用戶接口的放大側(cè)視立體示意圖；圖19是按照圖16所示的本發(fā)明一個實施例的膨脹元件的放大側(cè)視示意圖；圖20是按照圖16所示的本發(fā)明一個實施例的膨脹元件的立體示意圖；圖21A是按照本發(fā)明一個實施例的，用于具有智能系統(tǒng)的鞋的電機和緩沖元件分解之后的立體示意圖；圖21B是圖21A所示的裝配好的電機和緩沖元件的立體示意圖；圖22是按照本發(fā)明一個實施例的電機和齒輪箱分解后的立體示意圖；圖23A是按照本發(fā)明一個實施例的，用于具有智能系統(tǒng)的鞋的鞋底和用戶輸入端的側(cè)視示意圖；圖23B是具有另一種用戶輸入端的圖23A所示鞋底的側(cè)視示意圖；圖24是按照本發(fā)明一個實施例的鞋分解后的立體示意圖，這種鞋包括智能系統(tǒng)，還包括碰撞轉(zhuǎn)換元件；圖25A是按照本發(fā)明一個實施例的，用于具有智能系統(tǒng)的鞋的鞋底的立體示意圖；圖25B是圖25A所示鞋底分解之后的立體示意圖；圖26是按照本發(fā)明的智能系統(tǒng)的框圖；圖27是描述圖1所示智能系統(tǒng)的一種運行模式的流程圖；圖28是描述圖1所示智能系統(tǒng)的另一種運行模式的流程圖；圖29是利用圖1所示的，按照本發(fā)明一個實施例的智能系統(tǒng)來處理用戶輸入信息的方法的流程圖；圖30是利用圖1所示的，按照本發(fā)明一個實施例的智能系統(tǒng)來測量傳感器信號的方法的流程圖；圖31是利用圖1所示的，按照本發(fā)明一個實施例的智能系統(tǒng)來確定鞋的鞋底是否已壓縮的方法的流程圖；圖32是利用圖1所示的，按照本發(fā)明一個實施例的智能系統(tǒng)來監(jiān)控傳感器信號，以便檢測鞋底的壓縮量的方法的流程圖；圖33是利用圖1所示的，按照本發(fā)明一個實施例的智能系統(tǒng)來確定鞋的鞋底是否需要調(diào)整的方法的流程圖；圖34是描述按照本發(fā)明一個實施例的智能系統(tǒng)的另一種運行模式的流程圖；圖35是將圖1所示智能系統(tǒng)用于左腳鞋的一個實施例的電路圖；圖36是將圖1所示智能系統(tǒng)用于右腳鞋的一個實施例的電路圖；圖37是一張表，其中列出了處于圖35所示的微型控制器的某些管腳上的輸入/輸出狀態(tài)，這些狀態(tài)是接通圖35所示的電子發(fā)光元件的若干種組合所需要的；圖38是一張圖表，其中列出了圖35所示的微型控制器的某些管腳上所需要的的輸出量，以便驅(qū)動智能系統(tǒng)的電機；圖39A是具有按照本發(fā)明的另一個實施例的智能系統(tǒng)的鞋的側(cè)視示意圖；圖39B是圖39A所示的智能系統(tǒng)的一部分的立體示意圖；圖40A是具有按照本發(fā)明的又一個實施例的智能系統(tǒng)的鞋的側(cè)視示意圖；圖40B-40D是從各個方向看圖40A中所示的智能系統(tǒng)的側(cè)視示意圖；圖41A是具有按照本發(fā)明的又一個實施例的智能系統(tǒng)的鞋的側(cè)視示意圖；圖41B是圖41A所示智能系統(tǒng)的整個調(diào)整范圍的側(cè)視示意圖；圖42是描述可調(diào)元件的特定實施例的工作特性的曲線圖；圖43是描述在使用過程中修正鞋的工作特性的方法的一個實施例的流程圖；圖44A和圖44B是描述圖43中所示方法的附加實施例的流程圖；圖45是描述一種提供鞋的舒適性的方法的一個實施例的流程圖。
具體實施例方式
下面，描述本發(fā)明的實施例。不過，應(yīng)該特別注意，本發(fā)明并不限于這些實施例，它還應(yīng)該包括其改進對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的那些實施例。具體的說，本發(fā)明并不局限于任何特定的工作特性或傳感器的類型或者裝置。此外，在附圖中，只描述了左腳鞋或右腳鞋；但是應(yīng)該理解，左腳鞋和右腳鞋通常是互相對稱的，因此圖中的說明可同時適用于左腳鞋和右腳鞋。在某些要求結(jié)構(gòu)或工作特性各不相同的左腳鞋和右腳鞋的活動中，左、右腳鞋就不需要互相對稱了。
圖1描述了一款鞋100，它包括鞋面102，鞋底104和智能系統(tǒng)106。該智能系統(tǒng)106沿橫向設(shè)置在這款鞋100的跟部108中。該智能系統(tǒng)106可以在沿鞋底104的長度上的鞋的任何部位上，并且實質(zhì)上可以朝向任何方向。在一個實施例中，智能系統(tǒng)106用來修正鞋100跟部的壓縮性能。在另一個實施例中，智能系統(tǒng)106可位于鞋的前部109上，并且可以移動，使其與彎曲的線條對齊或不對齊，或者，可以另外設(shè)計成可以改變鞋100的推蹬性能。在又一個實施例中，鞋100可包括設(shè)置在鞋100的多個部位上的多個智能系統(tǒng)106。這種智能系統(tǒng)106是一種自調(diào)整系統(tǒng)，它可用于調(diào)整鞋100的一種或多種工作特性。下面，詳細說明智能系統(tǒng)106的操作過程。
圖2A是圖1所示鞋底104的一部分的分解圖。鞋底104包括鞋底夾層110、外底112a、112b、可選擇的下部支承板114、可選擇的上部支承板116，以及智能系統(tǒng)106。除了其它用途以外，上、下部支承板可用來將智能系統(tǒng)106固定在某個特定的方向上。該智能系統(tǒng)106設(shè)置在鞋底夾層110中所形成的空腔118中。在一個實施例中，鞋底夾層110是一種經(jīng)過改進的普通夾層，它具有約10mm到約30mm的厚度，通常在跟部為20mm左右。智能系統(tǒng)106包括控制系統(tǒng)120和通過電路與其連通的驅(qū)動系統(tǒng)130，下文中將對這兩個系統(tǒng)進行詳細的描述。驅(qū)動系統(tǒng)130包括驅(qū)動器131和可調(diào)元件124。控制系統(tǒng)120包括傳感器122，例如近程式傳感器，磁鐵123，以及電路(見圖29-30)。在圖中表示的這個實施例中，傳感器122設(shè)置在可調(diào)元件124的下方，而磁鐵123在垂直方向上與傳感器122隔開一定的距離。在這個特定的實施例中，磁鐵123設(shè)置在可調(diào)元件124的上方，而且是一種釹鐵芯類型的磁鐵。傳感器122與磁鐵123的實際位置和間距可以變化，以便適應(yīng)各種具體應(yīng)用情況，例如測量和修正鞋底的可壓縮性能。在這個特定的實施例中，傳感器122和磁鐵123均位于這樣的位置上，這個位置通常是鞋100的后跟部分108產(chǎn)生最大壓縮量的位置。通常，這個位置位于穿著者的跟骨下。在這個實施例中，傳感器122和磁鐵123整體上處于鞋底104的側(cè)面和內(nèi)側(cè)之間，并且位于穿著者的腳背前方約25mm到約45mm之間的位置上。
圖2B描述了智能系統(tǒng)106的一部分，特別是更為詳細地描述了驅(qū)動系統(tǒng)130。智能系統(tǒng)106最好包裹在密封的防水外殼中。驅(qū)動系統(tǒng)130通常包括驅(qū)動器131和可調(diào)元件124。驅(qū)動器131又包括電機132和傳動元件134；可調(diào)元件124又包括限制器128、擋塊136和膨脹元件126。圖中所示的具體的驅(qū)動器131的實施例是一種絲杠驅(qū)動裝置，由雙向電機132和構(gòu)成傳動元件134的螺桿組成。在一個實施例中，電機132可以是一種用于模型飛機的無線電控制的伺服電機。螺桿可以用普通鋼、不銹鋼、或者其他適當(dāng)?shù)牟牧现瞥伞?br> 電機132與傳動元件134機械連接，并如箭頭138所示的那樣，驅(qū)動元件134沿著順時針或逆時針方向轉(zhuǎn)動。傳動元件134用螺紋結(jié)合在限制器128上，并且，通常如箭頭140所示，在橫向確定了限制器128相對于膨脹元件126的位置。由于限制器128與傳動元件134用螺紋結(jié)合在一起，防止了限制器128相對于電機132和鞋100的轉(zhuǎn)動，因此不需要任何動力來保持限制器的位置。在驅(qū)動系統(tǒng)130中有足夠的摩擦力，且在傳動元件134上有足夠精密的螺紋，以防止元件134在跟部受到撞擊時發(fā)生意外的轉(zhuǎn)動。在一個例子中，當(dāng)電機132驅(qū)動傳動元件134沿順時針方向轉(zhuǎn)動時，限制器128便向膨脹元件126方向(向前)推進，而當(dāng)電機132驅(qū)動傳動元件134沿逆時針方向轉(zhuǎn)動時，限制器128便向遠離膨脹元件126方向(向后)移動。或者，也可以使用其他類型的驅(qū)動器。例如，驅(qū)動器131基本上可以是任何類型的旋轉(zhuǎn)的或線性的致動器、齒輪箱、聯(lián)動裝置或者它們的組合。
膨脹元件126通常是具有長圓形或長橢圓形橫截面的圓柱形，或者具有一系列具有不同中心，但具有相同半徑的拱形壁，或者，也可以是圓柱形和拱形壁的任意組合。膨脹元件的弧形端部不一定是半圓形。該弧形端部的半徑可以改變，以適應(yīng)特定的應(yīng)用場合，并且，在垂直方向上受到壓縮載荷時，也可以改變，以便控制膨脹元件126的縱向膨脹量。一般而言，弧形端部的半徑越大，膨脹元件在垂直壓縮載荷作用下的縱向膨脹量就越大。膨脹元件126具有堅固的外壁142，和由泡沫塑料或其他彈性材料制成的可供選擇的可壓縮芯子144。膨脹元件126的大小、形狀和所使用的材料都可以根據(jù)不同的應(yīng)用場合來選擇。在所示的實施例中，傳動元件134通過膨脹元件126連接在擋塊136上。擋塊136防止膨脹元件126向遠離限制器128的方向運動。或者，擋塊136也可以是空腔118的后壁。
下面，參照應(yīng)用情況，說明可調(diào)元件124的常用操作過程，在這種應(yīng)用過程中，智能系統(tǒng)106根據(jù)所測得的參數(shù)，例如鞋底夾層110的壓縮量，來調(diào)整鞋100的緩沖性能。膨脹元件126在受到通常以箭頭146表示的垂直壓力時是可以壓縮的。壓縮時，膨脹元件126將沿水平(箭頭148)方向膨脹。限制器128用來控制這種運動。當(dāng)水平方向的運動受到限制時，垂直方向的運動也同樣受到限制。膨脹元件126有兩種壓縮響應(yīng)模式，這一點將在下文中參照圖42進行更為詳細的描述。
智能系統(tǒng)106能控制穿著者施加在鞋100上的壓縮量。作為一個例子，當(dāng)穿著鞋100的穿著者大步在地面上行走的過程中，垂直壓力146是通過鞋底104施加在膨脹元件126上的。在與地面接觸的過程中，壓力146促使膨脹元件126膨脹，直到它接觸到限制器128，從而控制鞋底104的壓縮量。
在壓縮過程中，控制系統(tǒng)120的感應(yīng)部分測量磁鐵123的場強。在所示的實施例中，傳感器122設(shè)置在靠近鞋底夾層110的底部，而磁鐵123設(shè)置在靠近鞋底夾層110的頂部。當(dāng)鞋底夾層110受到壓縮時，隨著磁鐵123移動到靠近傳感器122的位置上，傳感器122所測到的磁場強度就發(fā)生變化。這種系統(tǒng)是可以標(biāo)定尺度的，因而可以把磁場強度轉(zhuǎn)換成距離。而距離的改變就能顯示鞋底夾層110已經(jīng)被壓縮了多少?？刂葡到y(tǒng)120根據(jù)距離的變化或壓縮測量值，向驅(qū)動系統(tǒng)130輸出信號。
然后，驅(qū)動系統(tǒng)130根據(jù)從控制系統(tǒng)120接收到的信號修正鞋底夾層1 10的硬度或可壓縮性。驅(qū)動系統(tǒng)130使用傳動元件134作為主要的移動元件。下面，將參照圖22-28所示的工作步驟，對智能系統(tǒng)106的工作過程進行更詳細的說明。
圖3描述了按照本發(fā)明的智能系統(tǒng)306的另一個實施例的一部分，具體的說，是驅(qū)動系統(tǒng)330。驅(qū)動系統(tǒng)330包括驅(qū)動器331和可調(diào)元件324。該可調(diào)元件324與圖2B中所說的類似，包括膨脹元件326和限制器328。驅(qū)動器331包括電機332和傳動元件334，在本實施例中，電纜327穿過中空的螺桿325。電纜327穿過膨脹元件326，并且在其一端固定了擋頭336。限制器328是整體呈圓柱形的構(gòu)件，它設(shè)置成圍繞著電纜327，能夠滑動，并且在螺桿325與膨脹元件326之間，具體的說是與連接在該膨脹元件326上的支承臂339之間，起支承面的作用?？拷鼡躅^336設(shè)置了同樣的支承臂，以便使載荷能沿著膨脹元件326縱向分布。在一個實施例中，電機332是一種齒輪減速比為5∶1的8-10mm大小的微型電機(pager motor)。電纜327、螺桿325、限制器328和支承臂339可由聚合物、普通鋼、不銹鋼或其他適當(dāng)?shù)牟牧现瞥?。在一個實施例中，電纜327由不銹鋼制成，外面有減少摩擦力的材料，例如杜邦公司(DuPont)以商標(biāo)Teflon出售的那種材料制成的覆蓋層。
在操作過程中，電纜327固定連接在驅(qū)動器331上，并具有固定長度。電纜327穿過螺桿325，而螺桿325確定膨脹元件326能夠沿著縱向的移動量。例如，當(dāng)有垂直壓力施加在膨脹元件326上時，元件326便沿著電纜327的縱向伸長，直到碰到設(shè)置在膨脹元件326和螺桿325的末端之間的限制器328。電機332使螺桿325轉(zhuǎn)動，改變電纜327的長度，以使限制器328能在接觸螺桿325和膨脹元件326之前沿著長度方向滑動。螺桿325根據(jù)來自控制系統(tǒng)的信號，沿著靠近或遠離元件326的方向移動預(yù)定的距離。在一個實施例中，螺桿325能移動的距離大約是0到20毫米，通常大約是0到10毫米。
在另一個實施例中，可調(diào)元件324有兩臺電機332和兩根方向基本上互相平行的電纜327。兩根電纜327有助于使膨脹元件326相對于圖3所描述的可調(diào)元件324的縱向軸線360保持垂直。此外，也可以使用其他類型的膨脹元件/限制器裝置。例如，可以使用圓周形的或腹帶形的限制器，來替代徑向型(diametral)或縱向型(longitudinal)的限制器。在操作過程中，驅(qū)動器331改變腹帶的圓周長度，以改變元件326的膨脹程度，圓周越大，膨脹程度就越大。其他可能使用的裝置還包括形狀記憶合金和磁流變流體。
圖4A-4E描述了另一種可調(diào)元件，每幅附圖均分別處于空載的狀態(tài)加以表示。具體說，圖4A-4D描述了膨脹元件的某些不同而可能的形狀。圖4A中，膨脹元件426具有兩個橫截面整體呈橢圓形，并形成單個元件的圓柱體428?；蛘?，圓柱形的橫截面形狀也可以是直線和圓弧形狀的任意組合，例如，六邊形或半圓形的組合。圓柱體428有壁432和一對中空或填滿泡沫塑料或其他材料的芯子434。圖4B描述了具有兩個分離的圓柱體448的膨脹元件446，這兩個圓柱體均具有通常呈圓形的橫截面，并且相互連接在一起。每個圓柱體448都有壁452和芯子454。圖4C描述了包括兩個如前所述的圓柱體448的膨脹元件466。在圖4C中，膨脹元件466具有包圍著圓柱體448的泡沫塑料塊料468。該泡沫塑料塊料468可以代替芯子或者作為芯子的附加物。圖4D描述了膨脹元件486的又一個實施例。膨脹元件486包括具有長扇形橫截面的圓柱體488。這個圓柱體具有壁492和芯子494。該圓柱體488具有第一弧形端部496和第二弧形端部498。第一弧形端部496的半徑通常大于第二弧形端部498半徑，因而在承受載荷時，第一弧形端部將產(chǎn)生較大的水平位移。另外，任何圓柱體的壁厚都是可變的，和/或這種圓柱體可沿著其長度呈錐形。在使用泡沫塑料芯子的膨脹元件126的實施例中，不希望將泡沫塑料芯子粘結(jié)在膨脹元件126的壁上。將泡沫塑料粘結(jié)在壁上可能會阻止膨脹元件水平方向的膨脹。
圖4E表示另一種類型的可調(diào)元件410。可調(diào)元件410有結(jié)構(gòu)的柔性較好的氣缸412和活塞414。氣缸412的內(nèi)部容積416的大小將隨著活塞414在氣缸412內(nèi)沿著箭頭418所示的方向移動而改變?；钊?14根據(jù)控制系統(tǒng)120發(fā)來的信號，在驅(qū)動器131的驅(qū)動下作直線移動。通過改變?nèi)莘e416，氣缸412的壓縮量便產(chǎn)生變化。例如，當(dāng)活塞414推進到氣缸412內(nèi)部時，容積就變小，同時圓筒內(nèi)的壓力增大；壓力越大，氣缸就越硬。雖然這個系統(tǒng)與充氣的氣泡有相似的地方，但還是有許多不同之處。例如，在這個系統(tǒng)中，當(dāng)調(diào)整容積416時，流體(例如，空氣)的總量是恒定的。而且，氣泡的性能主要是根據(jù)氣泡內(nèi)的壓力而變化，而圖4E中所描述的元件410則是把氣缸的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部壓力結(jié)合起來使用的。兩者工作的基本原理不同。例如，充氣的氣泡，像氣球，內(nèi)部只容納空氣，而沒有結(jié)構(gòu)上的支撐，而對于這種氣缸來說，則好像輪胎一樣，可以利用空氣來支撐起這個結(jié)構(gòu)件(如輪胎的外胎)。此外，這種活塞414和驅(qū)動器131裝置能對可調(diào)元件410的壓力和壓縮性能進行精確的調(diào)整。
圖5A是圖1所示的鞋100的側(cè)視圖。智能系統(tǒng)106通常設(shè)置在鞋100的跟部108中。如圖5A所示，智能系統(tǒng)106包括帶有限制器128和驅(qū)動器131的可調(diào)元件124。圖5A中還示出了用戶輸入模塊500(見圖5B)，該模塊包括用戶輸入按鈕502、504和指示器506。穿著者可設(shè)定鞋100的壓縮范圍或其他工作特征的目標(biāo)值，通過按壓輸入按鈕502以增加目標(biāo)值，或者通過按壓輸入按鈕504以減少目標(biāo)值或壓縮范圍。在另一個實施例中，用戶輸入模塊500可以處于遠離鞋的位置上。例如，可以單獨使用手表、個人數(shù)字助理(PDA)，或其他外部處理器，也可以將其與鞋的用戶輸入模塊500結(jié)合起來使用，以使得穿著者能夠?qū)χ悄芟到y(tǒng)106的特性進行自定義。例如，穿著者可通過按壓手表上的按鈕來調(diào)整系統(tǒng)106的不同特性。此外，智能系統(tǒng)106還可以有開關(guān)按鈕。
圖5B更為詳細地示出了用戶輸入模塊506。例如，指示器506可以是一個或多個電子發(fā)光元件。在所示的實施例中，指示器506是一系列印刷在柔性電路(flex-circuit)上的電子發(fā)光元件，該指示器506能發(fā)光，以顯示所選擇的壓縮范圍；但是，這種指示器也可以顯示鞋底夾層的硬度，或與鞋100的工作特性相關(guān)的其他信息。作為替換或者另外再附加一種性能，指示器還可以是能發(fā)聲的。
圖6是圖1所示智能系統(tǒng)的選擇元件的一種可能的布置方式的俯視圖。可調(diào)元件124設(shè)置在鞋底夾層110的跟部108中，而膨脹元件126則橫向設(shè)置在空腔118的內(nèi)部。驅(qū)動器131設(shè)置在膨脹元件126附近。與驅(qū)動器131相鄰的是控制系統(tǒng)120。該控制系統(tǒng)120有控制面板152，面板上裝有用來控制驅(qū)動器131和處理工作步驟的微型控制器。此外，系統(tǒng)106有電源150，例如3.0V 1/2 AA的電池。電源150通過電線162或其他電氣連接方式，例如柔性電路(flex circuit)，為驅(qū)動器131和控制系統(tǒng)120饋電。
智能系統(tǒng)106還包括磁鐵123和對準(zhǔn)傳感器(aligned sensor)122(圖中未表示)，這種傳感器位于膨脹元件126的下方，并且電連接在控制系統(tǒng)120上。磁鐵123位于膨脹元件126的上方，但位于鞋墊和/或襯墊之下。此外，整個智能系統(tǒng)106可封裝在塑料外殼中，以達到防水的效果。此外，系統(tǒng)106可做成單獨的模塊，以方便鞋底104的制造，并且可以預(yù)裝在下部支承板114(圖6中未示出)上。在一個實施例中，系統(tǒng)106是可拆卸的，從而使得系統(tǒng)106成為可替換的。例如，外底112a、112b可設(shè)計成(例如，用鉸接的方式)能把系統(tǒng)從鞋底夾層110的空腔118中拆卸下來。
系統(tǒng)106還可以有接口端口160，該接口端口160可用于下載來自智能系統(tǒng)106的數(shù)據(jù)，例如下載到PDA或者其它外部處理器上。該端口160可用來監(jiān)控鞋的性能。在另一個實施例中，可以把數(shù)據(jù)傳輸(如通過無線電波)到穿著者自帶的，帶有顯示面板的裝置上。例如，可以把數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞直砘蚱渌┲吲宕鞯难b置上。如上文所述，穿著者可根據(jù)傳輸過來的數(shù)據(jù)，通過按壓手表上的按鈕來調(diào)整鞋的某種性能。這些調(diào)整的信號傳回到系統(tǒng)106中，在那里進行調(diào)整。
圖7是按照本發(fā)明另一個實施例的圖1中所示的鞋100的鞋底204的分解立體圖。鞋底204包括鞋底夾層210、外鞋底212、可選擇的底層支承板214以及可選擇的上部支承板216。鞋底204的跟部208可由，例如，泡沫塑料，如聚氨酯(PU)或乙烯基醋酸纖維素(EVA)的泡沫塑料制成，并可用于接受膨脹元件226。在一個實施例中，如圖所示的膨脹元件226的形狀像蜂巢；不過，元件226也可以是具有長圓形或通常為長橢圓形橫截面的整體的圓柱形，或者具有若干段圓心不同，但半徑相同的拱形壁，或者是上述各種結(jié)構(gòu)的任意組合。電機232也設(shè)置在鞋底204內(nèi)，并可用來調(diào)整膨脹元件226。還可以設(shè)置包括穿著者輸入按鈕256的用戶接口254，該接口254用來接收穿著者輸入的關(guān)于調(diào)整鞋底204的信息。
圖8A-8G表示各種不同組件的立體圖，這些組件可以包括在鞋底204的不同實施例中。這些組件包括電機232(圖8A)、膨脹元件226(圖8B)、可選擇的下部支承板214(圖8C)、用戶接口254和用戶輸入按鈕256(圖8D)、由，例如，PU或EVA泡沫塑料等制成的跟部208(圖8E)、可選擇的上部支承板216(圖8F)，和鞋底夾層210(圖8G)。
圖9是描述圖7和8G所示的鞋底夾層210的仰視圖。鞋底夾層210具有用來接入電源150(見圖6)的開口257，以及用于智能系統(tǒng)106的相關(guān)裝置。鞋底夾層210中的開口257的位置可隨著電源150和鞋底204中的相關(guān)裝置的位置而變化。
圖10是一種可供選擇的扭力塊258的仰視圖，這種扭力塊258可用于圖7所述的按照本發(fā)明一個實施例的鞋底204。扭力塊258具有位于腳跟處和位于腿骨處的開口264a、264b。這兩個開口264可以為智能系統(tǒng)106的各種組件提供間隙或者通道。
圖11是圖10中所示的可供選擇的扭力塊258的仰視圖，這種扭力塊258設(shè)置在圖9所示的按照本發(fā)明的一個實施例的鞋底210上。扭力塊258上的開口264b與鞋底夾層210中的開口257相對應(yīng)，以使穿著者能觸及鞋底204上的電源150和有關(guān)裝備。
圖12是鞋底夾層210和圖11所示的可選擇的扭力塊258的仰視圖，該圖還包括按照本發(fā)明一個實施例的附加的跟部泡沫塑料件266a、266b、266c。在圖示的實施例中，有三個跟部泡沫塑料件(1)后端泡沫塑料件266a，它從鞋底夾層210的中部延伸到側(cè)面；(2)中部泡沫塑料件266b；(3)側(cè)前端泡沫塑料件266c。各個泡沫塑料件266的硬度可以根據(jù)特定的使用情況而各不相同。例如，側(cè)前端泡沫塑料件266c可比后端泡沫塑料件266a硬一些。為實現(xiàn)不同的功能，不同的泡沫塑料件266之間，以及一個泡沫塑料件266內(nèi)部的材質(zhì)特性可以不同，例如，以便在走一步的過程中，把腳引導(dǎo)到內(nèi)旋和外轉(zhuǎn)之間的中間位置上。在美國專利No.6,722,058和美國專利申請No.10/619,652中，對于將泡沫塑料件用于緩沖和引導(dǎo)，有更加詳細的說明，其中所公開的內(nèi)容全部可作為本發(fā)明的參考。在美國專利申請No.11/346,998中，對于可以用于具有智能系統(tǒng)的鞋中的附加構(gòu)件的細節(jié)有更加詳細的說明，其中所公開的內(nèi)容全部可作為本發(fā)明的參考。
圖13表示圖11所示的可供選擇的扭力塊258的仰視圖，圖中還包括按照本發(fā)明一個實施例的鞋底夾層210和設(shè)置在延伸通過鞋底夾層210和可選擇的扭力塊258的電機232和電源150，用戶接口254，以及膨脹元件226。作為替換或者此外，膨脹元件226也可位于鞋底204的腳的前區(qū)，或者實質(zhì)上位于沿鞋底204的任何部位上。此外，鞋底204中的膨脹元件226的方向是可以改變的，以適應(yīng)特定的使用情況。例如，在一個實施例中，這種智能系統(tǒng)的位置可以只處于中部或一側(cè)，以便形成一種可控的雙密度鞋底，其中的一部分是可以自動調(diào)整的。
圖14是圖13中所示的鞋底夾層210的仰視圖，這種鞋底夾層210還包括圖12所示的，按照本發(fā)明一個實施例的附加的跟部泡沫塑料件266a、266b、266c。在所示的實施例中，膨脹元件226嵌在三塊泡沫塑料件266a、266b、266c之間。
圖15是圖14所示的鞋底夾層210的仰視圖，該鞋底夾層210還包括按照本發(fā)明一個實施例的，覆蓋電源150和其它電子元件住的外殼270。這個外殼270可以隨意拆卸，以使用戶能夠接觸電源150和其他電子設(shè)備。
圖16是鞋底204的側(cè)視立體圖，這種鞋底204包括蜂巢狀膨脹元件226，和用來改變按照本發(fā)明一個實施例的智能系統(tǒng)106的設(shè)定值的用戶接口254。在各種不同的實施例中，鞋底204可以有多個膨脹元件226。電纜元件(圖中未示出)可以在中間泡沫塑料件266b與側(cè)前端泡沫塑料件266c之間延伸，也可以在后端泡沫塑料件266a之間延伸。膨脹元件226可通過穿過其中的電纜相互連接在一起。用戶接口254具有用以提高(+)和/或降低(-)智能系統(tǒng)106的工作特性的按鈕256，以及用以顯示系統(tǒng)設(shè)定值的電子發(fā)光元件268。
圖17是圖16中的鞋底204的側(cè)視圖，其中更完整地示出了膨脹元件226。如圖所示，膨脹元件226的形狀像蜂巢；但是，元件226也可以是具有長圓形或通常為長橢圓形橫截面的整體的圓柱形，或者是具有若干段圓心不同、但半徑相同的弧形壁，或者是它們的任意組合。
圖18是圖16中的用戶接口254的放大側(cè)視圖，表示用來提高(+)和/或降低(-)按照本發(fā)明一個實施例的智能系統(tǒng)106所規(guī)定的工作特性的按鈕256，以及用來顯示系統(tǒng)設(shè)定值的電子發(fā)光元件268。
圖19是圖16所示的膨脹元件226的放大側(cè)視圖，表示按照本發(fā)明一個實施例的膨脹元件的蜂巢形狀。此外，圖中還表示了穿過膨脹元件226中部的電纜327。
圖20是按照本發(fā)明一個實施例的，圖16中所示的膨脹元件226的立體圖。該膨脹元件226有四面整體垂直的側(cè)壁272(每側(cè)兩面)，借此通常水平的桿274在每側(cè)上將相鄰的側(cè)壁272相互連接起來，從而形成了通常呈蜂巢狀的結(jié)構(gòu)。水平桿274通常居中設(shè)置在側(cè)壁272之間。該水平桿274提供了抵抗縱向剪力的穩(wěn)定性，并在某些情況下也可能受到拉伸。在一個實施例中，側(cè)壁272通常呈拱形；但是，側(cè)壁272和水平桿274也可以是直線形、弧形或其組合。膨脹元件226也可包括頂端導(dǎo)桿276和底端導(dǎo)桿278。
圖21A表示具有智能系統(tǒng)的鞋的電機和緩沖元件組件的一個實例。這種裝置3000具有通過電纜3020與齒輪裝置3030連接的緩沖元件3010，和一臺電機3040。電機3040和齒輪裝置3030都容納在齒輪箱3050中，該齒輪箱3050又安裝在主外殼3060的內(nèi)部。主外殼3060可以用，例如，夾子3080將電池3070夾持在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。然后，就可以把O形環(huán)3090和電池蓋3100安裝在外殼3060上，并且能在電池3070上方形成防水密封，從而保護電機3040、齒輪箱3050和相關(guān)電子裝置不受潮，或者不受到其它污染物，例如，水、泥、灰塵和汗的損害，但不是只限于這些污染物。
電機3040、齒輪箱3050和相關(guān)的電子器件可進一步用墊圈3110和端蓋3120來防止它們受到某些成分的損害。可在O形環(huán)3170上設(shè)置套圈3160，蓋住電纜組件3020，形成防水密封，防止污染物進入圍繞在電纜組件3020周圍的齒輪箱3050中。然后，就能穿過緩沖元件3010插入電纜組件3020，并由橫臂3130和3140將其保持在位置上。一旦裝配好配置3000，就能通過從連接在電機3040上的控制系統(tǒng)發(fā)來的信號，由電路3180來調(diào)整緩沖元件3010。如前所述，在一個示例性實施例中，可以使用磁鐵3150來形成獲得與緩沖元件3010的壓縮量有關(guān)的信號的裝置。
設(shè)置O形環(huán)、墊圈、用于齒輪箱3050的端蓋、電纜組件3020和電池盒，就能使電機和齒輪箱保持防水狀態(tài)。這對于保護齒輪箱不受某些成分和其它污染物的損害是很有利的，這些成分包括水、泥、灰塵、沙子或其它運動鞋可能會暴露于其中的污染物。防水裝置還可保護齒輪箱不受穿著者的汗水所產(chǎn)生的濕氣的損害。這種保護可以延長組件的工作壽命，還能提高組件的工作效率。
裝配好的電機和緩沖元件裝置3000示于圖21B。由圖中可見，電纜組件3020將緩沖元件3010連接在容納在主外殼3060中的齒輪箱3050上。墊圈3110和端蓋3120為齒輪箱3050和電機3040提供了保護。電路3180連接下列各種部件電池3070、電機3040、位于主外殼3060內(nèi)部的相關(guān)電子設(shè)備，以及嵌入緩沖元件3010內(nèi)部的傳感器。
圖22表示齒輪箱3050、電機3040和齒輪裝置3030的分解圖。圖中還表示了用于齒輪裝置3030的元件的主軸3020和副軸3200?？梢栽陔姍C組件上設(shè)置感應(yīng)裝置3190，以形成用于精確地確定電機3040的軸3210的轉(zhuǎn)動，或確定齒輪或其它旋轉(zhuǎn)元件的轉(zhuǎn)動的裝置。在一個實施例中，感應(yīng)裝置3190可以是磁性傳感器，或是連接在位于電路3180上的獨立傳感器上的磁鐵，并且感應(yīng)裝置3190的位置與位于軸3210上的磁鐵的位置相對應(yīng)。這種裝置能讓感應(yīng)裝置3190精確地確定軸3210的轉(zhuǎn)數(shù)和/或角度位置，并且，每次當(dāng)設(shè)置在軸3210上的磁鐵通過感應(yīng)裝置3190的旁邊時，該感應(yīng)裝置3190就能確認(rèn)軸3210轉(zhuǎn)了一圈。感應(yīng)裝置3190還可用于確認(rèn)齒輪或其它旋轉(zhuǎn)元件的轉(zhuǎn)動。在另一個實施例中，可使用不同的確定軸3210轉(zhuǎn)動的裝置，例如，可采用機械傳感器、電傳感器或光學(xué)傳感器來測量軸3210轉(zhuǎn)動一圈或者局部的轉(zhuǎn)動，但并不僅限于這些傳感器。
圖23A表示具有智能系統(tǒng)的鞋的鞋底和用戶輸入端的一個實施例。在該實施例中，用戶輸入端外殼3320是鞋底3310。在該實施例中，用戶輸入端具有基本呈圓形或橢圓形的電容式用戶接口，這種接口通過穿著者位于接口表面上方手指的運動，向控制系統(tǒng)提供信號。這里，硬度的正向調(diào)整也可通過位于接口的表面上方的手指的順時針轉(zhuǎn)動3370來實現(xiàn)，而硬度的反向調(diào)整可通過位于接口表面上方的手指的逆時針轉(zhuǎn)動3380來實現(xiàn)，如圖23B所示。如上所述，根據(jù)穿著者或具體的鞋的要求，可以把接口設(shè)定成能調(diào)整控制系統(tǒng)和電機的多種參數(shù)。
還可考慮使用多個輸入機構(gòu)。例如，可以把圓形或橢圓形的電容式用戶接口與另一個單獨的輸入端3380結(jié)合起來使用，以便穿著者能對系統(tǒng)和電機進行更全面的控制。輸入端3380可具有上述的任何一種用戶接口機構(gòu)。
圖24表示具有智能系統(tǒng)的鞋3400的分解視圖。這個實施例具有固定在鞋3400的鞋面3460上的頂板3450，并且在內(nèi)部裝有智能系統(tǒng)的電機3470和其它元件。多個橢圓形構(gòu)件3480都模制在頂板3450上，以便為鞋3400的鞋底的前腳區(qū)域提供緩沖。然后，底板3490可以在橢圓形構(gòu)件3480和/或其它鞋底元件模制出來，或以其他方式固定在其上，以便完成鞋3400的鞋底。
這個示例性實施例還具有由兩個獨立調(diào)諧的引導(dǎo)構(gòu)件3440所圍繞的碰撞轉(zhuǎn)換元件3430。該碰撞轉(zhuǎn)換元件3430和引導(dǎo)構(gòu)件3440位于鞋的跟部區(qū)域中。在一個實施例中，該碰撞轉(zhuǎn)換元件3430為結(jié)構(gòu)緩沖元件，它的壓縮性能可由智能系統(tǒng)106加以調(diào)整。或者，這種碰撞轉(zhuǎn)換元件3430可以是能夠調(diào)整的，以便影響鞋的其它工作特性。此外，碰撞轉(zhuǎn)換元件3430設(shè)計成能快速響應(yīng)來自智能系統(tǒng)106的信號。
這個實施例中還有另一個用戶輸入接口3410，它具有兩個形成正向和反向用戶輸入的按鈕。用戶輸入接口3410還可以有一系列發(fā)光二極管3420，用以為穿著者顯示可看到的緩沖控制系統(tǒng)設(shè)定值。在另一個實施例中，這種用戶輸入接口可用前述任意一種用戶輸入端來代替。
圖25A表示把鞋的鞋底局部分解后的示意立體圖，這種鞋具有結(jié)合在籃球鞋中使用的智能系統(tǒng)。在本實施例中，鞋底3500具有電池3510、電機和齒輪組件3540和緩沖元件3530，所有的元件均嵌入模制的鞋底3540內(nèi)部。在這種結(jié)構(gòu)中，電池3510設(shè)置在電機和齒輪組件3520的前方，而不是在電機組件的上方。電池3510的這種布置方式可降低系統(tǒng)的總高度，能讓控制系統(tǒng)嵌入較薄的鞋底中。這對于，例如，籃球、室內(nèi)足球、壁球、或其它有氧運動等要求具有較薄鞋底的鞋是很有利的，在這種鞋能讓穿著者的腳處于接近地面的位置上，以便于旋轉(zhuǎn)、跳躍、著地、停止、快速啟動或制動，以及這一類運動所涉及的其它動作。
在這種結(jié)構(gòu)中，電池3510設(shè)置在電機和齒輪組件3520的前部，而該組件位于模制鞋底3540的鞋底夾層區(qū)域中。將電池設(shè)置在這個區(qū)域中是很有利的，這是由于在許多活動中，這個區(qū)域所受到的壓力比鞋底的跟部區(qū)域和前腳區(qū)域遭受到的壓力要小。可通過模制鞋底3540的上部來接觸電池盒，以便在需要的時候，插入或更換電池3510。在另一個實施例中，可通過模制鞋底3540的底部或側(cè)面來接觸電池盒3540。
在本發(fā)明的另一些實施例中，可根據(jù)鞋的特定設(shè)計和穿著者的需要，把電池3510設(shè)置在位于具有智能系統(tǒng)的鞋的鞋面或鞋底內(nèi)部的多個不同位置上。例如，可以把一個電池或多個電池的電池盒設(shè)置在下列各種位置上鞋底的前腳部分或跟部、鞋底的側(cè)面、鞋后方的跟部，或者鞋面上方的位置，但，并不限于這些部位。
圖25B是圖25A所示鞋底的分解視圖。鞋底3500具有外底3550、支承件3560、下部支承板3570、跟部3580、上部支承板3590和鞋底夾層3600?？烧{(diào)膨脹元件3610、電機3620和電源3630都嵌入鞋底3500的內(nèi)部，在下部支承板3570與鞋底夾層3600之間。電源3630可以是電池，或者任何用于向電機3620饋電的適當(dāng)裝置。用戶接口3640固定在已裝配好的鞋底3500的側(cè)面，以便向穿著者提供能調(diào)整膨脹元件3610和電機3620組件的功能的裝置。傳感器3650和傳感器蓋3660位于膨脹元件3610的下方。
在制造過程中，電機3620和電源3630插入鞋底夾層3600中的空腔3670中。在某些實施例中，通向電源3630的入口可以通過位于鞋底夾層3600上表面的開口獲得，而在其它一些實施例中，通向電源3630的入口可通過位于鞋底3500的底部或側(cè)面上的開口獲得。在又一個實施例中，根據(jù)所生產(chǎn)的鞋的特定風(fēng)格，可能不需要鞋底3500的一個或多個元件，例如支承件3560、下部支承板3570，或上部支承板3590。
圖26表示智能系統(tǒng)706的一個實施例的框圖。智能系統(tǒng)706具有與控制系統(tǒng)720和驅(qū)動系統(tǒng)730電連接的電源750?？刂葡到y(tǒng)720有控制器752，例如，一個或多個微型處理器，和傳感器722。傳感器可以是近程式傳感器和磁性裝置。在一個實施例中，控制器152是一種微型控制器，例如，由亞利桑那州(Arizona)錢德勒(Chandler)的微型芯片技術(shù)公司生產(chǎn)的PICMIcro牌微型控制器。在另一個實施例中，控制器752是由Cypress半導(dǎo)體公司制造的微型控制器。驅(qū)動系統(tǒng)730具有驅(qū)動器731和可調(diào)元件724，驅(qū)動器731又包括電機732和傳送元件734。驅(qū)動器731與控制系統(tǒng)720處于電連通狀態(tài)?？烧{(diào)元件724連接在驅(qū)動器731上。
作為選擇，驅(qū)動系統(tǒng)730可具有與控制系統(tǒng)720連接或作為其一部分的反饋系統(tǒng)754。這個反饋系統(tǒng)754可顯示可調(diào)元件724的位置。例如，反饋系統(tǒng)754能計算電機732的轉(zhuǎn)數(shù)，或者限制器728(圖中未示出)的位置。例如，反饋系統(tǒng)754可以是線性電位計、指示器、線性傳感器或一對紅外線二極管。
圖27描述了與智能系統(tǒng)106一起使用的一種可能的工作步驟。智能系統(tǒng)106將在連續(xù)步行/跑步的過程中測量鞋的工作特性。在系統(tǒng)106開始運行前，它可在初次接通后或初次接觸地面后，運行校正程序。例如，系統(tǒng)106可以驅(qū)動可調(diào)元件124，確定限制器128的位置，和/或檢驗限制器128的范圍，即，完全打開或完全關(guān)閉。在運行過程中，系統(tǒng)106測量鞋的工作特性(步驟802)。在一個實施例中，測量的速率大約是300Hz到約60KHz?？刂葡到y(tǒng)120要確定，工作特性是否已測量了至少三次(步驟804)或其他預(yù)設(shè)的次數(shù)。如果不是，系統(tǒng)106便對工作特性進行附加測量，重復(fù)步驟802，直到滿足步驟804的條件為止。在測量了三次之后，系統(tǒng)106便計算出最后三次工作特性測量值的平均值(步驟806)。然后系統(tǒng)106將工作特性平均測量值與閾值相比較(步驟808)。在步驟810中，系統(tǒng)106要確定工作特性平均測量值是否與閾值基本相等。如果工作特性平均測量值與閾值基本相等，那么系統(tǒng)106就返回步驟802，進行另一次工作特性測量。如果工作特性平均測量值與閾值基本不相等，那么系統(tǒng)106就會向可調(diào)元件124發(fā)出校正驅(qū)動器的信號，以修正鞋的工作特性。于是，只要穿著者持續(xù)使用鞋，智能系統(tǒng)106就會不斷重復(fù)全部操作過程，直到達到閾值為止。在一個實施例中，系統(tǒng)106只是使鞋的工作特性作遞增性的改變，這樣穿著者就不會感覺到鞋的逐步調(diào)整，因而也不用去適應(yīng)正在變化的工作特性。換句話說，系統(tǒng)106是讓鞋適應(yīng)穿著者，而不要求穿著者適應(yīng)鞋。
通常，在特定的應(yīng)用情況下，系統(tǒng)106利用鞋底夾層壓縮量的最佳閾值(目標(biāo)區(qū))，這一閾值是通過對優(yōu)選的緩沖程度進行測試來確定的。系統(tǒng)106測量每一步中鞋底夾層110的壓縮量，并計算最近三步的平均值。如果該平均值大于閾值，就意味著鞋底夾層110過于壓縮了。在這種情況下，系統(tǒng)106會指示驅(qū)動器131向增加硬度的方向調(diào)整可調(diào)元件124。如果平均值小于閾值，就意味著鞋底夾層110壓縮不夠。在這種情況下，系統(tǒng)106便指示驅(qū)動器131向降低硬度的方向調(diào)整可調(diào)元件。這種處理一直持續(xù)進行，直到測量值處于系統(tǒng)目標(biāo)閾值的范圍內(nèi)為止。穿著者可以改變這一目標(biāo)閾值以提高或降低硬度。這種閾值的改變是對預(yù)定值的補償。所有上述工作步驟都由控制系統(tǒng)120進行計算。
在這種特定的應(yīng)用情況下，鞋底夾層110和可調(diào)元件124的總高度約為20mm。在測試過程中，無論鞋底夾層110的硬度如何，已確定了鞋底夾層110的最佳壓縮范圍大約是9mm到12mm。在一個實施例中，與垂直壓力相對應(yīng)的限制器128的調(diào)整范圍約為10mm。在一個實施例中，限制器128具有的分辨率小于或約等于0.5mm。在具有用戶輸入端的系統(tǒng)106的實施例中，穿著者可將壓縮范圍改為8mm到11mm左右，或者10mm到13mm左右。當(dāng)然，大于3mm的范圍以及更小或更大的范圍限度也是允許的，都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在跑步過程中，穿著者的腳經(jīng)歷了包括飛行階段(腳停留在空中)和站立階段(腳接觸到地面)的大步行走周期。在典型的大步行走周期中，飛行階段約占整個大步行走周期的2/3。在站立階段中，穿著者的身體與地面垂直接觸的狀態(tài)。在本發(fā)明的特定實施例中，所有的測量都在站立階段中進行的，而所有的調(diào)整都在飛行階段中進行的。調(diào)整之所以在飛行階段進行，是因為鞋和可調(diào)元件在這一階段都處于空載狀態(tài)，因而，與負載狀態(tài)相比，能顯著減少進行調(diào)整所需要的電能。在大多數(shù)實施例中，鞋設(shè)計成電機并不驅(qū)動可調(diào)元件；因此，在設(shè)定可調(diào)元件的范圍時，電機的負荷較小。但，在圖39、40和41所描述的實施例中，可調(diào)元件是移動的，下面將對此進行更為詳細的說明。
在操作過程中，系統(tǒng)106感應(yīng)到鞋已與地面接觸。隨著鞋與地面接觸，鞋底104受到壓縮，而傳感器122感應(yīng)到磁鐵123的磁場變化。當(dāng)系統(tǒng)106感應(yīng)到的磁場變化相當(dāng)于大約2mm的壓縮量時，就可以確定，鞋正與地面接觸。就在此時，系統(tǒng)106中斷通向驅(qū)動系統(tǒng)130的電力，以節(jié)約電能。在站立階段中，系統(tǒng)106感應(yīng)到磁場的最大變化值，并將這一測量值轉(zhuǎn)換成最大的壓縮量。在另一個實施例中，系統(tǒng)106還測量站立階段時間的長度，以確定鞋的其他工作特性，如速度、加速度以及急停(jerk)等。
如果最大壓縮量超過12mm，則意味著鞋底104過度壓縮了，如果最大的壓縮量小于9mm，則意味著鞋底104壓縮不夠。例如，如果最大壓縮量為16mm，就表示鞋底104已過度壓縮，于是控制系統(tǒng)120就向驅(qū)動系統(tǒng)130發(fā)出信號，讓可調(diào)元件124更堅硬些。當(dāng)鞋處于飛行階段，即壓縮量少于2mm時，驅(qū)動系統(tǒng)130就運轉(zhuǎn)。一旦系統(tǒng)106感應(yīng)到壓縮量處于閾值范圍內(nèi)，該系統(tǒng)106便繼續(xù)監(jiān)控鞋的工作特性，但不啟動驅(qū)動系統(tǒng)130和可調(diào)元件124。這樣，就可以節(jié)省電能。
在另一個實施例中，智能系統(tǒng)106可以單獨使用附加的工作特性，也可以將其與上述最佳的鞋底夾層壓縮特性一起使用。例如，系統(tǒng)106除了測量壓縮量外，還可以測量達到最大壓縮量的時間、恢復(fù)的時間、以及飛行階段的時間。在考慮到外部因素，例如地面的硬度、坡度和速度等情況下，這些變量可用于為穿著者確定最佳的設(shè)定值。考慮到地面情況的變化，達到最大壓縮量的時間是從跟部開始接觸地面到鞋底達到最大壓縮量所用的總時間。使用位于時間相對于壓縮量的曲線下方的區(qū)域來確定最佳壓縮量的設(shè)定值是很有利的。實際上，這是在測量鞋所吸收的能量。此外，飛行階段(在上文中描述過)的時間對于確定最佳設(shè)定值也有用處。穿著者的步伐頻率可以通過這個變量計算出來。相反，步伐頻率也可用來確定速度的變化，并區(qū)分上山運動還是下山運動。
圖28描述了智能系統(tǒng)106能夠完成的另一種可能的工作步驟。具體來說，圖28說明了在使用過程中改變鞋的工作特性的方法2300的一個實施例。在方法2300的步驟2500中，智能系統(tǒng)106測量來自傳感器122的信號。然后，智能系統(tǒng)106在步驟2600中確定鞋底104是否已壓縮。換一種方式，或者再加上下述步驟系統(tǒng)106可確定穿著者是否進行了任何不同的活動，例如跑步、停止、跳躍或著地，系統(tǒng)106可以根據(jù)這種活動來調(diào)整工作特性。一旦確定鞋底104已經(jīng)壓縮，智能系統(tǒng)106就在步驟2700中完成初始計算，以確定鞋底104是否需要調(diào)整。在步驟2800中，智能系統(tǒng)106進行附加計算，以便進一步，或者用另一種方式確定鞋底104是否需要調(diào)整。如果需要調(diào)整鞋底104，那么智能系統(tǒng)106就在步驟2800中進行對鞋底104的調(diào)整。下面的圖25、26、27和28分別描述了執(zhí)行實施方法2300中的各個步驟2500、2600、2700和2800的方法。
在向智能系統(tǒng)106饋電后，便開始方法2300。例如，可將電池作為電源150，并可在步驟2304中將其裝入智能系統(tǒng)106。一旦將電池裝入智能系統(tǒng)106中，智能系統(tǒng)106就會在步驟2308中運行“啟動”程序。例如，智能系統(tǒng)106可以某種方式點亮指示器506的電子發(fā)光元件，以便通知鞋100的穿著者智能系統(tǒng)106已經(jīng)處于激活狀態(tài)。在將電池裝入智能系統(tǒng)106中，而鞋100的穿著者卻在之前關(guān)閉了智能系統(tǒng)106時(如下文所述)，穿著者可在步驟2312中，通過按壓一個或多個用戶輸入按鈕502、504開啟智能系統(tǒng)106，并激活“啟動”程序。
一旦智能系統(tǒng)106處于啟動狀態(tài)，該智能系統(tǒng)106就在步驟2316中檢查用戶輸入端的信息。在圖28-33所描述的實施例中，穿著者可通過按壓“+”按鈕502來表示打算提高鞋底104硬度的愿望，或者通過按壓“-”按鈕504來表示打算降低鞋底104硬度(即提高鞋底104的柔軟度)的愿望。如果接收到了如步驟2320所確定的那樣的，來自鞋100的穿著者的用戶輸入端的信息，智能系統(tǒng)106便在步驟2400中處理用戶輸入端的信息。在以后的圖29中描述了在方法2300中執(zhí)行步驟2400的方法。如果沒有接收到用戶輸入端的信息，那么智能系統(tǒng)106就在步驟2500中測量從傳感器122發(fā)來的傳感器信號。
或者，方法2300還可以包括自我診斷和用戶分析/干預(yù)步驟2324。更具體地說，在步驟2324中，智能系統(tǒng)106可通過校核智能系統(tǒng)的下述若干參數(shù)來進行自我診斷，具體說，這些參數(shù)包括傳感器狀態(tài)和/或輸出信息、電池中的電量、電機的轉(zhuǎn)動方向、可用在步驟2500中的電壓基準(zhǔn)的狀況，以及是否有通過按鈕502、504的用戶輸入信息，但并不限于這些參數(shù)。此外，在步驟2324中，鞋100的穿著者可以從智能系統(tǒng)106讀取數(shù)據(jù)，或完成其它的功能。在一個實施例中，可以用特定的鍵來訪問智能系統(tǒng)106。例如，在配備了各自特定的鍵之后，零售商可讀取特定的數(shù)據(jù)，制造商可在例如準(zhǔn)備報廢報告時，讀取其它有用的數(shù)據(jù)，而用戶也可以通過，例如，移動電機132，用手動來調(diào)整智能系統(tǒng)106。此外，或作為替換，智能系統(tǒng)106還能跟蹤或監(jiān)控鞋100的穿著者的運動行為，例如，穿著者走過的距離、穿著者的步幅和/或穿著者的位置等。在這種實施例中，這些信息可以在步驟2324中得到。
在一個實施例中，上述智能系統(tǒng)106將按照圖28中箭頭所示的方向，循序運行方法2300中的各個步驟，以便沿著所執(zhí)行的路線，或者，也可以不按照某些參數(shù)的值完成每個特定的步驟。此外，在一個特定的實施例中，智能系統(tǒng)106以約300Hz到400Hz的速率循序運行步驟2316、2320、2500、2324、2600、2700和2800。
在某些實施例中，智能系統(tǒng)106的微型控制器要完成如圖28-33中所示的多個步驟。微型控制器可以具有，例如用于接收代表來自傳感器122的輸出信號的第一信號的接收器；用來確定鞋底104是否已壓縮、并確定鞋底104是否需要調(diào)整的判斷模塊；以及用來輸送調(diào)整鞋底104的第二信號的傳送裝置。
更詳細地說，如果智能系統(tǒng)106在步驟2320中確定用戶已輸入了數(shù)據(jù)，則系統(tǒng)106就會在步驟2400中對這些用戶輸入的數(shù)據(jù)進行處理。請參見圖29，它描述了用來處理用戶輸入的信息的方法2400的一個實施例。如果用戶已同時按壓了“+”按鈕502和“-”按鈕504，則如步驟2402所確定的那樣，智能系統(tǒng)106會在步驟2404中啟動“關(guān)閉”程序。再回到圖28，然后，智能系統(tǒng)106運行步驟2328中的“關(guān)閉”程序。在一個實施例中，在運行“關(guān)閉”程序時，智能系統(tǒng)106用某種方式點亮指示器506上的電子發(fā)光元件，用來通知鞋100的穿著者，正在關(guān)閉智能系統(tǒng)106。然后，智能系統(tǒng)106可在步驟2332中進入“關(guān)閉”或“休眠”狀態(tài)，直到穿著者再次在步驟2312中將其激活。
參見圖29，鞋100的鞋底104可具有多個硬度設(shè)定值，并且智能系統(tǒng)106可根據(jù)接收到的用戶輸入的信號，來改變鞋底104的硬度設(shè)定值。但是，應(yīng)該指出，盡管鞋底104的硬度設(shè)定值是穿著者可以調(diào)整的參數(shù)，但是改變鞋底104的硬度設(shè)定值并不必然導(dǎo)致對鞋底104本身的調(diào)整(例如，鞋底104的柔化和硬化)。鞋底104本身是否需要調(diào)整，在某種程度上取決于它的硬度設(shè)定值，但同時也取決于許多其它變量，并且在下述步驟2700和2800之前，是不能確定的。還應(yīng)該指出的是，當(dāng)需要適應(yīng)鞋的特定應(yīng)用條件時，例如用于跑步或打籃球時，常數(shù)值、設(shè)定值和其它參數(shù)是可以改變的。
在一個實施例中，鞋底104的硬度設(shè)定值的數(shù)值在5到20之間。如果用戶按壓了“-”按鈕504(在步驟2406中決定)，那么智能系統(tǒng)106便在步驟2408中確定，鞋底104當(dāng)前的硬度設(shè)定值是否要向更柔軟的設(shè)定值發(fā)生變化。如果是這樣(即，如果當(dāng)前鞋底104的硬度設(shè)定值不是設(shè)定在最柔軟的設(shè)定值)，那么智能系統(tǒng)106就在步驟2412中改變鞋底104的硬度設(shè)定值，使其達到更柔軟的設(shè)定值。同樣，如果用戶只按壓了“+”按鈕502(在步驟2414中決定)，智能系統(tǒng)106就在步驟2416中確定，鞋底104當(dāng)前的硬度設(shè)定值是否要向更硬的設(shè)定值發(fā)生變化。如果是這樣(即，如果鞋底104的硬度設(shè)定值不是設(shè)定在最硬的設(shè)定值)，那么智能系統(tǒng)106便在步驟2420中將鞋底104的硬度設(shè)定值改變?yōu)楦驳脑O(shè)定值。
在步驟2412或是在步驟2420中調(diào)整了鞋底104的硬度設(shè)定值之后，智能系統(tǒng)106就在步驟2424或者步驟2428中，根據(jù)接收到的用戶輸入信息，計算至少一個新的壓縮量的閾值。在一個實施例中，智能系統(tǒng)106既計算新的較小壓縮量的閾值，也計算新的較大壓縮量的閾值?？梢钥紤]對每一個新的壓縮量閾值進行計算，例如，壓縮量原來的壓縮閾值，為鞋底104設(shè)定的新的硬度值(在步驟2412或步驟2420中確定的)，以及一個或多個常數(shù)。在一個實施例中，每一個壓縮量的閾值都用來在步驟2800中確定鞋底104是否需要調(diào)整。
一旦完成了步驟2424或步驟2428，或者，如果在步驟2408或步驟2416中確定了鞋底104的硬度設(shè)定值不需要改變，那么智能系統(tǒng)106就會在步驟2432中顯示新的(當(dāng)前的)鞋底104的硬度設(shè)定值。在一個實施例中，智能系統(tǒng)106通過激活指示器506上的至少一個電子發(fā)光元件，來顯示鞋底104的新的(當(dāng)前的)硬度設(shè)定值。一旦智能系統(tǒng)106確認(rèn)“+”按鈕502和“-”按鈕504不再被按壓(在步驟2434中確定)，智能系統(tǒng)106便在步驟2436中通過取消指示器506上的一個或多個被激活的電子發(fā)光元件的激活(例如，衰減)，終止新的(當(dāng)前的)硬度設(shè)定值的顯示。然后，智能系統(tǒng)106就返回到圖28中所示的步驟2316。
再回到圖28，如果智能系統(tǒng)106在步驟2320中確定穿著者并沒有輸入信號，那么系統(tǒng)106就在步驟2500中測量來自傳感器122的傳感器信號。參照圖30，圖中描述了用于測量傳感器信號的方法2500的一個實施例，智能系統(tǒng)106首先在步驟2504中設(shè)定微型控制器的指令鐘(例如，使該指令鐘減速)，例如，設(shè)定為1MHz，該微型控制器執(zhí)行圖28-33所示方法中的許多步驟。將微型控制器的指令鐘設(shè)定為1MHz是為了節(jié)約電池的電能，且并不涉及對來自傳感器122的信號進行取樣的速率。或者，微型控制器的指令鐘也可設(shè)定為不同的頻率，以節(jié)約電池的能量。
一旦設(shè)定了微型控制器的指令鐘后，便在步驟2508中對來自傳感器122的信號進行取樣。在一個實施例中，傳感器122是一種用來測量磁場，并輸出代表磁場強度的模擬電壓的霍耳效應(yīng)傳感器。因此，在步驟2508的一個實施例中，對模擬電壓進行取樣，將其與基準(zhǔn)電壓相比較，并利用A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。在此處描述的實施例中，較小的數(shù)字值代表較強的磁場，因而就代表鞋底104中較大的壓縮量。
在智能系統(tǒng)106中，可使用帶有或不帶有分壓器的控制電壓的外部遙控(RC)定時器或其它外部裝置，來供應(yīng)基準(zhǔn)電壓?；蛘?，基準(zhǔn)電壓可由微型控制器的結(jié)構(gòu)來提供。從供應(yīng)給傳感器的電源電壓中減去模擬/數(shù)字(A/D)的讀數(shù)，就能讓微型處控制器考慮到任何輕微的相對于所需電壓的偏差值，因為這種由傳感器輸出的信號常常是比例測量制的。在一個實施例中，基準(zhǔn)電壓可從1V變化到3V，并可幫助提高信號的分辨率。在另一個實施例中，任何時候的最小和最大電壓都是從0.1V到10V。
在步驟2508所述的特定實施方式中，首先接通傳感器122，它在一個實施例中具有最長設(shè)定時間。然后，接通A/D轉(zhuǎn)換器，它在一個實施例中具有第二長設(shè)定時間。接著，接通產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的電氣裝置。然后，對傳感器122輸出的模擬電壓進行取樣，將其與基準(zhǔn)電壓相比較，并用A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。然后，關(guān)閉傳感器122以節(jié)約電能。接著，關(guān)閉產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的電子裝置，同樣是為了節(jié)約電能，最后，關(guān)閉A/D轉(zhuǎn)換器，以節(jié)約電能。在其它實施例中，傳感器122、A/D轉(zhuǎn)換器和產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的電子裝置的開關(guān)順序可以不同，也可以基本上是完全同步地開和/或關(guān)。
一旦在步驟2508中對來自傳感器122的信號取了樣，便在步驟2512中使初始設(shè)定為零，并顯示取樣數(shù)量的計數(shù)器“n1”增值。然后，在步驟2516中，將在步驟2508中取樣的代表磁場強度的數(shù)字值儲存在微型控制器的存儲器中。
在步驟2520中，將計數(shù)器的“n1”與第一常數(shù)進行比較，以確定取樣的數(shù)量是否大于該第一常數(shù)。如果大于，則在步驟2524中將微型控制器的指令鐘重新設(shè)定為，例如4MHz，而將計數(shù)器的“n1”重新設(shè)定為零。否則，就重復(fù)步驟2504、2508、2512、2516和2520。通過將第一常數(shù)的值設(shè)定為大于零，智能系統(tǒng)106肯定會對傳感器的信號進行多次取樣。通常情況下，第一常數(shù)的值在2到10之間。
在步驟2528中，確定傳感器信號的測量值。在一個實施例中，傳感器信號的測量值是通過計算在重復(fù)執(zhí)行步驟2508的過程中所提取的多個傳感器信號樣本的平均值來確定的。在另一個實施例中，傳感器信號的測量值是由，例如，在重復(fù)執(zhí)行步驟2508的過程中所提取的多個傳感器信號樣本的子集的平均值來確定的。在一個特定的實施例中，去掉最小和最大的傳感器信號樣本值，然后將剩下的樣本值加以平均，來確定傳感器信號的測量值。一旦在步驟2528中確定了傳感器信號的測量值，就能在需要時完成自我診斷和用戶分析/干預(yù)的步驟2324。如圖28所示，然后，智能系統(tǒng)106進入步驟2600。
圖31描述了用于確定鞋100的鞋底104是否已壓縮的方法2600的一個實施例。在所示實施例中，只有當(dāng)壓縮量參數(shù)標(biāo)記(“COMPFLAG”)設(shè)置為0，表示智能系統(tǒng)106還沒有檢測鞋底104的壓縮量時，才執(zhí)行方法2600。因為沒有壓縮，所以最初的參數(shù)“COMPFLAG”設(shè)定為0。在步驟2604中，計數(shù)器的“FIRSTTIME”與第二常數(shù)進行比較。每完成一次步驟2500(見圖28和30)(即傳感器信號的測量值每確定一次)，計數(shù)器“FIRSTTIME”就增加一次計數(shù)。如果計數(shù)器的“FIRSTTIME”小于第二常數(shù)，那么就在步驟2608中把最近確定的傳感器信號的測量值(在圖30的步驟2528中確定)存儲在微型控制器的存儲器中，并不再執(zhí)行方法2600的其他步驟。在一個實施例中，微型控制器使用一種執(zhí)行先進先出(FIFO)規(guī)則的緩沖器，這種緩沖器能夠存儲預(yù)定數(shù)量的傳感器信號的測量值，例如，在10到30個之間。在這種實施例中，一旦FIFO緩沖器存滿，那么每當(dāng)將最新確定的傳感器信號的測量值存入FIFO緩沖器中時，就要把儲存在FIFO緩沖器中最早確定的傳感器信號的測量值清除掉。
如果計數(shù)器的“FIRSTTIME”大于第二常數(shù)，那么智能系統(tǒng)106繼續(xù)運行，完成步驟2612。在一個實施例中，第二常數(shù)的值在15到30之間。在這個實施例中，在智能系統(tǒng)106進行到步驟2612之前，將保證多次重復(fù)執(zhí)行步驟2500(即，測量傳感器信號的步驟)，以便獲得多個傳感器信號的測量值。
在一個實施例中，在步驟2612中計算在先獲得的多個傳感器信號的測量值(在圖30的步驟2528中預(yù)先確定的，并在步驟2608中儲存在微型控制器中的存儲器的每個傳感器信號的測量值)的平均值。不過，在步驟2528中最近確定的傳感器信號的測量值不包括在這一平均值的計算中。然后，在步驟2616中確定參數(shù)“valdiff”，這個參數(shù)表示在步驟2612中計算出來的平均值與在步驟2528中最近確定的傳感器信號的測量值之間的差值。接著，在步驟2620中把參數(shù)“valdiff”與第三常數(shù)進行比較。如果參數(shù)“valdiff”大于第三常數(shù)，那么最近獲得的傳感器信號的測量值與在先通過多次獲得的傳感器信號的測量值的平均值相比，至少小于第三常數(shù)的值，而且鞋底104已開始壓縮。在這種情況下，智能系統(tǒng)106在步驟2624中增加計數(shù)“n2”，其初始值設(shè)為零。反之，如果參數(shù)“valdiff”小于第三常數(shù)，那么智能系統(tǒng)106就返回到步驟2608，將最近獲得的傳感器信號的測量值儲存到微型控制器的存儲器中，并將計數(shù)器“n2”重新設(shè)為零。第三常數(shù)的值可以根據(jù)，例如，鞋底夾層的厚度、傳感器信號的干預(yù)和/或信號提取的速率(8位或16位)而變化。例如，對于8位制，第三常量的值在2到16之間，而對于16位制，則在2到64之間。
在步驟2628中，把計數(shù)器的“n2”與第四常數(shù)相比較。如果計數(shù)“n2”大于第四常數(shù)，那么智能系統(tǒng)106就確定，鞋底104已壓縮了，并在步驟2632中將參數(shù)“COMPFLAG”設(shè)置為1。智能系統(tǒng)106還在步驟2632中將參數(shù)“peak”設(shè)置為與最近確定的傳感器信號的測量值相等的值，并增加計數(shù)器“STEP”的計數(shù)，其說明見下文。
在一個實施例中，要選擇步驟2628中的第四常數(shù)，所以在智能系統(tǒng)106確定鞋底104已經(jīng)壓縮之前，步驟2620中的比較必須連續(xù)幾次都是真實的，然后再進入到步驟2632。在一個實施例中，第四常數(shù)在2到5之間。例如，在第四常數(shù)為5的情況下，需要連續(xù)執(zhí)行步驟2620六次，才能讓智能系統(tǒng)106確定鞋100的鞋底104已壓縮，然后，再進入步驟2632。
在完成步驟2608或2632后，或者當(dāng)計數(shù)“n2”不大于第四常數(shù)時，智能系統(tǒng)106便進入步驟2700。
圖32描述了用于完成初始計算，以確定鞋100的鞋底104是否需要調(diào)整的方法2700的一個實施例。在所示實施例中，只有當(dāng)參數(shù)“COMPFLAG”設(shè)定為1，即意味著智能系統(tǒng)106已在鞋底104中檢測到了壓縮量時，才執(zhí)行方法2700。換句話說，方法2700只有在執(zhí)行了方法2600的步驟2632的情況下才能完成。在一個實施例中，繼完成步驟2632之后，在執(zhí)行方法2700之前，又獲得了另一個傳感器信號的測量值(即，再次執(zhí)行了圖30所示的方法2500)。
在圖32所示的實施例中，智能系統(tǒng)106在每次重復(fù)執(zhí)行方法2700的所有步驟時，首先在步驟2704中增加計時值。如果該計時值大于所選擇的最大值，表明方法2700中的步驟2712正在連續(xù)地反復(fù)執(zhí)行，此時智能系統(tǒng)106便接著在步驟2708中將參數(shù)“COMPFLAG”以及計時值同時重新設(shè)置為零。反之，若計時值小于所選擇的最大值，那么智能系統(tǒng)就會繼續(xù)執(zhí)行步驟2712。
在步驟2712中，智能系統(tǒng)106了解到鞋底104剛經(jīng)過壓縮、并可能仍正在受到壓縮，便確定在鞋底104中所測得的壓縮量的最大值。具體的說，智能系統(tǒng)106在步驟2712中確定鞋底104的實際最大壓縮量的值。在一個實施例中，智能系統(tǒng)106是通過確定鞋底104是否仍然正在壓縮，來確定實際最大壓縮量的值的。更具體的說，智能系統(tǒng)106將最近獲得的傳感器信號的測量值，與在圖31的步驟2632中所確定的參數(shù)“peak”的值進行比較(這就是為什么在上述一個實施例中，在完成步驟2632之后，執(zhí)行方法2700之前，能獲得傳感器信號的另一個測量值)。如果最近獲得的傳感器信號的測量值小于參數(shù)“peak”的值(這表明，鞋底104中的壓縮很大，因而是持續(xù)的壓縮)，就將參數(shù)“peak”的值重新設(shè)定為最近獲得的傳感器信號的測量值，并獲得與新設(shè)定的參數(shù)“peak”的值相比較，是新的傳感器信號的測量值。在一個實施例中，這種比較和所述的后續(xù)步驟繼續(xù)進行，直到最近獲得的傳感器信號的測量值大于參數(shù)“peak”的值(表示鞋底104的壓縮量較小)。如果最近獲得的傳感器信號的測量值連續(xù)多次大于參數(shù)“peak”的值(表示鞋底104的擴展或減壓縮)，那么參數(shù)“peak”的值就真實地表示了鞋底104中所測壓縮量的最大值(或?qū)嶋H最大值)。反之，如果最近獲得的傳感器信號的測量值不是連續(xù)多次大于參數(shù)“peak”的值(即，如果最近獲得的傳感器信號的測量值小于參數(shù)“peak”的值)，那么智能系統(tǒng)106就將參數(shù)“peak”的值設(shè)置為與最近獲得的傳感器信號的測量值相等的值，該測量值小于參數(shù)“peak”的值，并獲得新的傳感器信號的測量值，以便與新設(shè)置的參數(shù)“peak”的值相比較。然后，智能系統(tǒng)106繼續(xù)進行以上所述的步驟。
一旦確定了在鞋底104中所測得的壓縮量的最大值，智能系統(tǒng)106就在步驟2716中確定，鞋100踩在上面的地面狀態(tài)是否發(fā)生了改變。在一個這樣的實施例中，智能系統(tǒng)106要計算鞋底104中在一段時間內(nèi)的絕對壓縮量和壓縮量的偏差值或近似值。
應(yīng)該理解，經(jīng)過一段時間后，智能系統(tǒng)106將在步驟2712中計算多個“peak”值，每個值都表示在鞋底104中所測得的壓縮量的最大值(即，智能系統(tǒng)106將在鞋100的穿著者每一步中計算一個這樣的“peak”值)。這些“peak”值可以存儲在微型控制器的存儲器中，例如，存儲在適當(dāng)尺寸的FIFO緩沖器中。因此，通過對一定數(shù)量的最近計算出的peak值進行平均，就能在步驟2716中求出短期峰值平均值。然后，可以從短期峰值平均值中減去在步驟2612中通過方法2600(見圖31)中的各個步驟對最近的反復(fù)計算所得到的平均值。在一個實施例中，這個差值表示鞋底104在一段時間里的絕對壓縮量。
在步驟2716中也可以計算在步驟2712中計算出來的最近的峰值的偏差值(例如，標(biāo)準(zhǔn)差值或其近似值)，用以代表鞋底104在一段時間內(nèi)壓縮量的偏差值。在一個實施例中，這種計算包括計算出長期峰值平均值，該平均值是通過，例如，利用比計算上述短期峰值平均值更多數(shù)量的最近“peak”值加以平均后，計算出來的值。然后，可以將長期平均峰值用來與在步驟2712中，在計算峰值的偏差值或其近似值的過程中所確定的瞬時“peak”值相比較。此外，或作為替換，也可以在步驟2716中計算出更多的峰值，用于精選或確定鞋底104的狀態(tài)。
在計算出一段時間里在鞋底104中的絕對壓縮量，和一段時間里在鞋底104中的壓縮量的偏差量之后，智能系統(tǒng)106便對這兩個值進行比較，以確定鞋所踩的地面的狀態(tài)是否有變化。通常情況下，智能系統(tǒng)106可通過比較兩個參數(shù)值，來確定鞋所踩的地面狀態(tài)的變化；當(dāng)?shù)孛鏍顟B(tài)發(fā)生變化時，一個參數(shù)至少保持基本不變，而另一個參數(shù)則會變化。除了上述絕對壓縮量和偏差量之外，這種參數(shù)還包括，例如，加速度的分布、壓縮量的分布、觸地方式以及壓力等。
通常情況下，在一段時間里鞋底104的絕對壓縮量減小，同時鞋底104的壓縮量的偏差值基本沒有變化，或者在一段時間里鞋底104的壓縮量的偏差值增大，同時鞋底104的絕對壓縮量基本沒有變化，這表示鞋100的穿著者已從堅硬的地面(如石板路或瀝青路)走到了松軟的地面(如松軟的林地)上。相反，在一段時間里鞋底104的絕對壓縮量增加，并且鞋底104的壓縮量的偏差量基本沒有變化，或者在一段時間里鞋底104的壓縮量的偏差值減小，而鞋底104的絕對壓縮量基本沒有變化，這就表示鞋100的穿著者已從松軟的地面走到了堅硬的地面上。如果鞋底104在一段時間里的絕對壓縮量，和鞋底104在一段時間里的壓縮量的偏差值都只有很小的變化，或者都沒有變化，那么，很可能鞋100所使用的地面狀態(tài)沒有變化。因此，通過比較鞋底104在一段時間里的絕對壓縮量和鞋底104在一段時間里的壓縮量的偏差值，智能系統(tǒng)106就可以確定鞋100所使用的地面狀態(tài)是否發(fā)生了變化，如果有變化，還可以確定變化的是什么。在一個實施例中，為了將鞋底104在一段時間里的絕對壓縮量和鞋底104在一段時間里的壓縮量的偏差值進行比較，智能系統(tǒng)106要計算兩個測量值的比率。
在一個特定的實施例中，智能系統(tǒng)106只確定鞋100所使用的地面狀態(tài)是否已經(jīng)發(fā)生了變化，如果有變化，就要判斷鞋100的穿著者在行走了許多步之后發(fā)生了什么變化，這種變化是在一開始還是在智能系統(tǒng)106最后做出這種確定之后才發(fā)生的。例如，在一個實施例中，智能系統(tǒng)106一直要在鞋的穿著者行走15到30步之后才確定，這種變化是在一開始還是在智能系統(tǒng)106最后做出這種確定之后發(fā)生的。
在步驟2716中，智能系統(tǒng)106還把參數(shù)“COMPFLAG”的值重新設(shè)定為0。在確定了鞋100所使用的地面狀態(tài)是否已經(jīng)發(fā)生變化，并將參數(shù)“COMPFLAG”的值重新設(shè)定為0之后，智能系統(tǒng)106才在步驟2720中，通過把計數(shù)“STEP”與第五常數(shù)相比較，來確定鞋100的穿著者是否已經(jīng)走過了一定的步數(shù)。如果計數(shù)“STEP”大于第五常數(shù)，就意味著鞋100的穿著者已經(jīng)走過了一定的步數(shù)，于是智能系統(tǒng)106便進入步驟2800。如果不大于第五常數(shù)，就不對鞋底104進行調(diào)整?；蛘?，智能系統(tǒng)106在返回到圖28所示的步驟2316之前，進入步驟2724所示的休眠模式一段時間(例如200到400毫秒)以節(jié)約電能。通常情況下，第五常數(shù)的值在2到6之間。此外，在每次將參數(shù)“COMPFLAG”設(shè)定為1時，計數(shù)“STEP”都要增加(見圖31中的步驟2632)。
圖33描述了方法2800的一個實施例，該方法用于完成附加計算，以確定鞋100的鞋底104是否需要調(diào)整，如果需要調(diào)整，就對鞋底104進行調(diào)整。在步驟2804中，進行與圖32中的步驟2720同樣的比較。如果計數(shù)“STEP”小于第五常數(shù)，那么智能系統(tǒng)106就返回到圖28中的步驟2316。另一方面，如果計數(shù)“STEP”大于第五常數(shù)，那么就在步驟2808中，調(diào)整短期峰值平均值(在圖32的步驟2716中確定)，以便與圖29中的步驟2424或步驟2428所確定的一個或多個壓縮量的閾值相比較。在一個特定實施例中，如果鞋100所踩的地面狀態(tài)最后變?yōu)閳杂驳牡孛?，則不調(diào)整短期峰值平均值。另一方面，如果鞋100所踩的地面狀態(tài)最后變?yōu)樗绍浀牡孛?，就把短期峰值平均值減少規(guī)定的量，從而使得智能系統(tǒng)106認(rèn)識到，壓縮量要比實際的大，并促使智能系統(tǒng)106將鞋100的鞋底104變硬。這后一種調(diào)整等于在步驟2812和2832中改變壓縮量的閾值。
在步驟2812中，通過將在步驟2808中確定的用于短期峰值平均值的經(jīng)過調(diào)整(或未調(diào)整)的值，與在圖29的步驟2424中或步驟2428中所確定的壓縮量的下限閾值進行比較，確定鞋底104的壓縮量是否小于壓縮量的下限閾值。如果小于下限閾值，那么就在步驟2816中判斷，參數(shù)“softhard”是否等于1，這意味著鞋100的鞋底104剛被調(diào)硬過。如果是這樣，那么就在步驟281 8中將計數(shù)器“STALL”設(shè)置為0，并在步驟2820中將其與第六常數(shù)相比較。如果不是這樣，就不將計數(shù)器“STALL”重新設(shè)定為0，而只是簡單地在步驟2820中將其與第六常數(shù)相比較。如果計數(shù)“STALL”小于第六常數(shù)，這意味著當(dāng)智能系統(tǒng)106試圖向后移動電機132，以使鞋底104變松軟時，沒有按預(yù)定的連續(xù)次數(shù)鎖定電機132，因此，在步驟2824中將電機132后移，以使鞋底104變軟。然后，在步驟2828中將參數(shù)“softhard”設(shè)定為0，這表示鞋100的鞋底104剛通過向后移動電機132而松軟了。另一方面，如果在步驟2820中確定的計數(shù)“STALL”大于第六常數(shù)，那么就意味著在智能系統(tǒng)106試圖向后移動電機132，以使鞋底104變松軟時，已按預(yù)定的連續(xù)數(shù)次數(shù)鎖定了電機132，電機132并沒有后移。因而，智能系統(tǒng)106返回去執(zhí)行圖28所示的步驟2316。在一個實施例中，第六常數(shù)在3與10之間。
如果在步驟2812中確定，鞋底104的壓縮量大于圖29所示的步驟2424或2428所確定的壓縮量的下限閾值，那么智能系統(tǒng)106就進入步驟2832。在步驟2832中，通過將在步驟2808中確定的經(jīng)調(diào)整的(或未調(diào)整的)短期峰值平均值，與在圖29所示的步驟2424或2428中所確定的壓縮量的上限閾值進行比較，來確定鞋底104的壓縮量是否大于壓縮量的上限閾值。如果大于，那么就在步驟2836中確定參數(shù)“softhard”是否為0，它意味著鞋100的鞋底104剛被調(diào)松軟過。如果是，那么就在步驟2838中將計數(shù)器“STALL”設(shè)定為0，并在步驟2840中與第七常數(shù)進行比較。如果不是，那么就不將計數(shù)器“STALL”重新設(shè)定為0，而只是簡單地在步驟2840中與第七常數(shù)相比較。如果計數(shù)器“STALL”小于第七常數(shù)，這就意味著在智能系統(tǒng)106已試圖向前移動電機132，以使鞋底104變硬時，沒有按預(yù)定的連續(xù)次數(shù)鎖定電機132，因而在步驟2844中將電機132向前移動，以使鞋底104變硬。然后在步驟2848中把參數(shù)“softhard”設(shè)定為1，這意味著鞋100的鞋底104剛通過向前移動電機132而被調(diào)硬過。另一方面，如果在步驟2840中確定的計數(shù)“STALL”大于第七常數(shù)，這意味著在智能系統(tǒng)106已試圖向前移動電機132以使鞋底104變硬時，已按預(yù)定的連續(xù)次數(shù)鎖定了電機132，因而電機132并不向前移動。于是，智能系統(tǒng)106返回去執(zhí)行圖28所示的步驟2316。在一個實施例中，第七常數(shù)在3與10之間。
如果在步驟2832中確定，鞋底104的壓縮量小于在圖29所示的步驟2424或2428中所確定的壓縮量的上限閾值(這意味著鞋底104的壓縮量在壓縮量的下限和上限閾值之間)，那么智能系統(tǒng)106就不移動電機132來調(diào)整鞋底104，而是返回去執(zhí)行圖28所示的步驟2316。
參照圖2B，應(yīng)該了解，在一個實施例中，像以上所述的那樣向后移動或向前移動電機132，實際上意味著沿某一個方向開動電機132，以驅(qū)動傳動元件134沿一個方向或另一個方向運動(例如，順時針或逆時針方向)。因此，通過傳動元件134用螺紋結(jié)合的限制器128便如圖2B中箭頭140所示，相對于膨脹元件126向后或向前移動。這樣，就能將鞋底104調(diào)軟或調(diào)硬。
當(dāng)在步驟2824或步驟2844中使電機132開始運轉(zhuǎn)之后，便對在步驟2852中第一次對向智能系統(tǒng)106饋電的電池電壓進行取樣。這個電池電壓會由于電機132開始運轉(zhuǎn)而降低。經(jīng)過一段很短的時間后，例如約5到40毫秒，在步驟2856中第二次對電池電壓進行取樣。如果電機132運轉(zhuǎn)暢通，電池電壓就會增加，于是電池電壓的第二次取樣將大于電池電壓的第一次取樣。另一方面，如果電機132的運轉(zhuǎn)受阻，那么電池電壓將會比電機132最初開始運轉(zhuǎn)時下降得更多，這樣，電池電壓的第二次取樣就會小于電池電壓的第二次取樣。在步驟2860中，將電池電壓的第二次取樣與電池電壓的第一次取樣相比較。如果電池電壓的第二次取樣小于電池電壓的第二次取樣，那么計數(shù)器“STALL”就增加計數(shù)，并且由于電機132受阻而在步驟2864中關(guān)閉電機132。另一方面，如果電池電壓的第二次取樣大于電池電壓的第一次取樣，由于電機132運轉(zhuǎn)暢通，就在步驟2868中關(guān)閉電機之前，讓電機132運轉(zhuǎn)一段時間(例如，少于300毫秒)。
在步驟2864或步驟2868之后，智能系統(tǒng)106返回到圖28中的步驟2316，以便進行下一次重復(fù)執(zhí)行方法2300中的所有步驟。
圖34描述了由智能系統(tǒng)106執(zhí)行的另一個可能的工作步驟。具體的說，圖34說明了用于改進鞋的工作特性的方法4000的一個實施例，這種鞋具有智能系統(tǒng)，是為從事籃球運動或其它要求與其類似的運動的穿著者而設(shè)計的。方法4000包括前述工作步驟的其它任何方面。
控制工作步驟可根據(jù)穿著者的特定需要適當(dāng)?shù)乜刂菩挠捕?。在圖34所示的示范實施例中，控制工作步驟適于對籃球鞋進行硬度控制。這種工作步驟設(shè)計成能為包括跑步、跳躍、著地、停止、旋轉(zhuǎn)和其它與籃球有關(guān)的體育運動調(diào)整鞋的硬度。此外，這種工作步驟可為智能系統(tǒng)106提供即時反應(yīng)，以便將鞋調(diào)整到適當(dāng)?shù)墓ぷ魈匦浴?br> 方法4000從向智能系統(tǒng)饋電開始。例如，可將電池作為電源，并可在步驟4010中將其裝入智能系統(tǒng)。一旦將電池裝入智能系統(tǒng)中，該智能系統(tǒng)就會在步驟4020中進入“休眠”模式。這個“休眠”模式可在處于不使用的狀態(tài)時使智能系統(tǒng)的活動和所需要的電力減到最少，以節(jié)省電力。例如，在“休眠”模式中，可關(guān)閉任何發(fā)光二極管或其它指示器，可使電機運轉(zhuǎn)，以便將可調(diào)元件設(shè)置在“軟”狀態(tài)中，而后再關(guān)閉電機，并切斷供應(yīng)給所有外部系統(tǒng)和元件的電力，從而能將供應(yīng)給控制裝置的電力減少到最少。在一個實施例中，只需要維持給單獨一個輸入機構(gòu)的電力供應(yīng)，這樣，一旦輸入機構(gòu)工作，就能開啟整個系統(tǒng)。
用于開啟智能系統(tǒng)的輸入機構(gòu)可以是用戶輸入接口，例如，可以是下列各種接口按鈕或電容式用戶接口；當(dāng)感應(yīng)到振動(無論何時，在使用鞋時，都將發(fā)生振動)，就激活智能系統(tǒng)的振動傳感器；當(dāng)感應(yīng)到力量(這表明鞋正處于穿著狀態(tài))就激活智能系統(tǒng)的，位于鞋內(nèi)部的壓力傳感器；當(dāng)感應(yīng)到位于鞋面內(nèi)側(cè)電容變化(例如在腳穿進鞋里所導(dǎo)致的電容變化)時就校正，以激活智能系統(tǒng)的傳感器；當(dāng)感應(yīng)到某種溫度(例如在將腳插入后，鞋內(nèi)部的溫度升高)就校正，以激活智能系統(tǒng)的熱傳感器；以及其它適當(dāng)?shù)臋C構(gòu)。在另一個實施例中，使用了多于一種的輸入機構(gòu)。例如，穿著者可同時使用用戶接口和振動傳感器來開啟處于“休眠”模式4020中的智能系統(tǒng)。
按照方法4000，智能系統(tǒng)106可通過同時按壓用戶接口上的“+”按鈕和“-”按鈕，由用戶輸入端4030從“休眠”模式啟動智能系統(tǒng)106?；蛘?，只要按壓“+”按鈕和“-”按鈕中的一個，或者通過電容式用戶接口來觸發(fā)用戶輸入端。當(dāng)接收到來自用戶接口的初始信號，就開始“啟動”程序4040。這個程序包括向智能系統(tǒng)106運行所需要的所有系統(tǒng)和傳感器饋電，以及向所有為穿著者提供信息的指示器，例如，但不限于，發(fā)光二極管指示器饋電?！皢印背绦?040還可以包括驅(qū)動上述電機，例如，驅(qū)動約200毫秒，以使可調(diào)元件“變硬”到初始工作時的硬度。在另一個實施例中，“啟動”程序以更長或更短的時間，或以更高或更低的速度驅(qū)動上述電機，以便根據(jù)鞋和穿著者的特定需求來改變初始工作硬度。在又一個實施例中，在執(zhí)行“啟動”程序時，不需要調(diào)整可調(diào)元件。
一旦智能系統(tǒng)106處于開啟狀態(tài)，它就啟動微型控制器程序4050，使智能系統(tǒng)106運轉(zhuǎn)。這個程序4050可具有多種功能。微型控制器的程序4050從一個或多個傳感器獲得數(shù)據(jù)，以便向智能系統(tǒng)106提供相關(guān)的信息。然后，在通過微型控制器程序4050對這種數(shù)據(jù)進行過濾處理之前，例如，在1500Hz下，對這種數(shù)據(jù)進行取樣。在另一個實施例中，可以用任何對于向微型控制器程序4050提供適當(dāng)信息來說必要的速率來對數(shù)據(jù)進行取樣。這個取樣速率大約可在1Hz到100KHz之間，或者更好一些，大約在100Hz到5000Hz之間。如果使用多個傳感器，則每個傳感器可以根據(jù)傳感器的功能和微型控制器程序4050的需要，以不同的速率進行取樣?；蛘撸袀鞲衅骺梢杂孟嗤娜铀俾蔬M行取樣。在本發(fā)明的一個實施例中，供應(yīng)給傳感器的電源可在讀取期間斷續(xù)地供電，以節(jié)約電能。
可對取樣后的數(shù)據(jù)進行各種不同形式的過濾，以提高由微型控制器程序4050的控制規(guī)則系統(tǒng)所處理的數(shù)據(jù)的質(zhì)量。這種過濾的類型包括高通濾波、低通濾波和/或帶通濾波，但并不限于這幾種。或者，在由控制規(guī)則系統(tǒng)進行處理之前，不必對取樣數(shù)據(jù)進行過濾處理。在一個實施例中，可利用浮動存儲器來存儲來自一個或多個傳感器的數(shù)據(jù)。一個實例浮動存儲器可以存儲十六個數(shù)值，此后，當(dāng)計算第十七個值時，就從存儲器中刪除第一個值，并將新的數(shù)值添加進去。在另一個實施例中，存儲器能夠存儲更多或更少的數(shù)據(jù)讀取值。
當(dāng)處于“啟動”模式時，如上所述，穿著者可通過按壓位于用戶接口上的“+”按鈕或“-”按鈕，或者操作電容式用戶接口，來改變鞋的優(yōu)選設(shè)定值。在一個示例性實施例中，當(dāng)按壓+”按鈕4060時，智能系統(tǒng)106將增加壓縮量的閾值，而按壓“-”按鈕4070時，將使得智能系統(tǒng)106減小壓縮量的閾值。結(jié)果，在改變鞋的硬度之前，必須由智能系統(tǒng)感應(yīng)到的所需要的壓縮量，就能由穿著者加以改變，這取決于特定穿著者的個人愛好、重量、或跑步的風(fēng)格、或所從事的運動。例如，可參見圖29。
在一個實施例中，智能系統(tǒng)106具有多個工作特性設(shè)定值，例如從最大硬度閾值到最小硬度閾值，有九個不同的“硬度”閾值設(shè)定值或狀態(tài)。在這個實施例中，通過按壓“+”按鈕4060(或者啟動用戶接口)，微型控制器程序4050將進行檢查，看看硬度閾值設(shè)定值是否處于最大值。這就是說，它將檢查智能系統(tǒng)106是否能進一步增大鞋的鞋底的硬度閾值。如果能夠進一步增大鞋的鞋底的硬度閾值，那么微型控制器程序4050就指示智能系統(tǒng)106根據(jù)穿著者的輸入來改變鞋的鞋底的閾值4080。在一個實施例中，按壓一次“+”按鈕，或者以其他方式啟動用戶接口，可使硬度閾值設(shè)定值增大一次方，而在另一個實施例中，穿著者按壓一次按鈕，可是硬度閾值增大更多次方。在另一個實施例中，智能系統(tǒng)106可具有更多或更少的閾值設(shè)定值(例如，硬度)，例如，從兩個到二十個設(shè)定值。
同樣，通過按壓“-”按鈕4070(或其他方式啟動用戶接口)，微型控制器程序4050將檢查硬度閾值設(shè)定值是否處于最小值。如果能夠進一步減小鞋的鞋底的硬度閾值，那么微型控制器程序4050就將指示智能系統(tǒng)106，根據(jù)穿著者的輸入來改變鞋的鞋底的閾值4080。由于在增大硬度閾值的情況下，硬度閾值減小的值可根據(jù)使用者的需要設(shè)定為任何值。由一次按壓“+”按鈕4060或“-”按鈕4070使的硬度閾值增大或減小的值，可以是常數(shù)，或者根據(jù)按鈕所按壓的設(shè)定值而不同。
一旦達到最大或最小閾值，按壓“+”按鈕4060或“-”按鈕4070來進一步增大或減小硬度閾值將不再起作用。在一個實施例中，可使用一個發(fā)光二極管、或一系列發(fā)光二極管，在鞋上顯示當(dāng)前的硬度，和/或硬度閾值設(shè)定值，或者也可以用來顯示何時改變了硬度閾值設(shè)定值。這個數(shù)值可以始終顯示在發(fā)光二極管上，或者在設(shè)定的時間之后關(guān)閉，以節(jié)省電能。
在另一個實施例中，可使用“+”按鈕4060或“-”按鈕4070直接改變鞋的鞋底的硬度，或者改變其它與智能系統(tǒng)106相關(guān)的參數(shù)。在又一個實施例中，這些功能可以在智能系統(tǒng)106處于任何操作模式下實現(xiàn)，這些操作模式包括，例如，“關(guān)閉”、“休眠”或“半休眠”模式。
微型控制器程序4050的一個特性是，智能系統(tǒng)106能計算穿著者所行走的步數(shù)ns。這可以，例如，通過前述任何方法來實現(xiàn)。在走出設(shè)定的步數(shù)ns，例如每走八步之后，就能執(zhí)行智能系統(tǒng)106對壓縮量的調(diào)整。在另一個實施例中，可在走出更多或更少的步數(shù)之后進行調(diào)整，這取決于穿著者的需要，以及所執(zhí)行的特定任務(wù)。在這個實施例中，微型控制器記錄連續(xù)八步4140的傳感器讀數(shù)。一旦達到八步，就能對傳感器讀數(shù)進行處理，計算是否需要調(diào)整4150智能系統(tǒng)106的壓縮量。這可以，例如，通過平均八步的數(shù)值，并計算這個值是否大于啟動智能系統(tǒng)106的壓縮量的變化所需要的壓縮量閾值。在另一個實施例中，使用多種不同的算法來計算是否應(yīng)該對智能系統(tǒng)106的壓縮量進行調(diào)整。這些算法包括計算所有以前每八步的壓縮量、計算系統(tǒng)中較高階的反應(yīng)、對結(jié)果進行過濾，消除任何謬誤的結(jié)果，或其它適當(dāng)?shù)乃惴ā?br> 一旦微型控制器程序4050已確定是否需要調(diào)整壓縮量4150，就重復(fù)這個程序，并獲得另外ns步的壓縮量測量值。在本發(fā)明的另一個實施例中，在微型控制器程序4050確定是否需要調(diào)整壓縮量之前，是針對設(shè)定數(shù)量的樣本，而不是針對設(shè)定數(shù)量的穿著者的步數(shù)來獲得讀數(shù)。通常，是在穿著者的腳處在空中時進行調(diào)整，使鞋的鞋底變硬或變軟。
一旦感應(yīng)到極端狀況，例如，可能由于跳躍、著地、停止、或與籃球或與穿著者所從事的體育運動有關(guān)的其它運動而產(chǎn)生了過度壓縮4160，就能立即實現(xiàn)對具有智能系統(tǒng)106的鞋的工作性能進行調(diào)整。由上述活動之一所產(chǎn)生的過度壓縮4160，就能導(dǎo)致被傳感器發(fā)現(xiàn)的不規(guī)則外形。極端的過度壓縮可在內(nèi)部由一系列計算，包括與現(xiàn)有閾值設(shè)定值有關(guān)的過度壓縮比率的計算來確定。如果壓縮量使鞋降到最低點或超出可接受的功能范圍，便可立即啟動調(diào)整(例如硬化)鞋的電機運動4170。此外，可以臨時改變閾值的設(shè)定值，使其與新的電機設(shè)定值相配。例如，在單個傳感器讀數(shù)超過設(shè)定的過度壓縮值之后，在許多取樣的平均值超過可接受的過度壓縮量的極限值之后，或者在樣品組的數(shù)量都超過需要量之后，就可以啟動這種調(diào)整4170。為了讓智能系統(tǒng)106的反應(yīng)足夠快速，以便有效地支持穿著者的運動，能夠測量到過度壓縮值的取樣數(shù)量必須很少，并且傳感器和微型控制器程序4050的取樣速率必須足夠高，以便在運動完成之前，感應(yīng)到穿著者的實際運動。
在一個實施例中，當(dāng)感應(yīng)到壓縮量時，浮動存儲緩沖器能儲存多個測量值，并比較這些測量值，以確定是否已經(jīng)達到峰值狀態(tài)。例如，如果數(shù)值連續(xù)增大，超過了緩沖測量值，就是已經(jīng)達到了峰值狀態(tài)，而如果數(shù)值開始下降，超過了緩沖測量值，那么就是已經(jīng)發(fā)生了峰值狀態(tài)。這個緩沖值可以不斷更新，以提供連續(xù)的關(guān)于是否將要發(fā)生、正在發(fā)生、或已經(jīng)發(fā)生了峰值狀況的信息；而智能系統(tǒng)據(jù)此作出反應(yīng)。存儲在這個浮動存儲器中的數(shù)值的數(shù)量可以預(yù)先編入智能系統(tǒng)的程序中，或者可由穿著者經(jīng)過調(diào)整后設(shè)定。在另一個實施例中，將與以前感應(yīng)到的峰值狀態(tài)相關(guān)的信息，例如，過度壓縮的大小和各過度壓縮之間的時間，儲存在智能系統(tǒng)106內(nèi)部。這個信息可用作預(yù)測工具，可用于根據(jù)感應(yīng)到的過度壓縮的重復(fù)模式，預(yù)測將來發(fā)生過度壓縮的可能性。與感應(yīng)到的峰值狀態(tài)有關(guān)的在先信息，也可用于確定是否正在進行特定的運動，或者特定的穿著者是否正穿著這雙鞋，并從而相應(yīng)調(diào)整鞋的工作特性。
如以前在圖6中所示，系統(tǒng)106可已有接口端口160，以便能從系統(tǒng)106把信息下載在外部處理器中。在一個實施例中，峰值狀態(tài)的信息可以下載在用于分析的外部處理器中；以便為了幫助訓(xùn)練而對運動員的表現(xiàn)進行分析。在另一個實施例中，可從外部信息源把不同的工作步驟上載到智能系統(tǒng)106中，例如，以便為不同的鞋的穿著者，或者為一個穿著者所從事的不同運動，提供專用性能的工作步驟。
一旦執(zhí)行了即時調(diào)整步驟4170，工作步驟就返回到主微型控制器程序4050，并繼續(xù)像以前一樣進行數(shù)據(jù)的取樣。在一個實施例中，一旦完成了產(chǎn)生過度壓縮的有效活動，智能系統(tǒng)106的硬度就回到測量到過度壓縮之前的數(shù)值。在另一個實施例中，硬度的變化可以保持不變，直到下一組的許多步驟已經(jīng)進行了測量和處理為止，此后，如果需要，可以對穩(wěn)定性進行調(diào)整。由于籃球運動的特性，穿著者將在較短的時間內(nèi)完成多種動作，因此系統(tǒng)可以將壓縮量閾值設(shè)定得足夠高，以便忽略與擺動或站立相關(guān)的輕微壓縮量，而只有跑步、停止、跳躍、著地和其它激烈的運動才導(dǎo)致即時對硬度進行調(diào)整。如上所述，實際閾值可由穿著者通過用戶接口進行調(diào)整，來滿足特定穿著者和/或特性的需要。
在一個或多個傳感器在某個時間段內(nèi)并沒有感應(yīng)到任何活動的情況下，智能系統(tǒng)106可進入“半休眠”模式4110。例如，如果沒有感應(yīng)到任何活動4100，例如是5分鐘，就可以啟動“半休眠”模式4110。在另一個實施例中，在啟動“半休眠”模式4110前，可能需要更長或更短的時段。所需要的時段可以嵌入微型控制器的程序4050中，或者由穿著者來設(shè)定?！鞍胄菝摺蹦Ｊ?110可以用有規(guī)律的間隔，例如每隔五秒鐘，用發(fā)光二極管的閃光來顯示。在另一個實施例中，發(fā)光二極管能在相隔更短或更長的時間后閃光，能以不同的模式閃光，或者持續(xù)發(fā)光，以便顯示系統(tǒng)106正處于“半休眠”模式4110。應(yīng)該指出，在有一根發(fā)光二極管，或者一系列發(fā)光二極管的鞋中，可使用任意種類的閃光和/或閃光程序，來顯示智能系統(tǒng)106的一種或多種功能。
當(dāng)處于“半休眠”模式4110時，可以將智能系統(tǒng)106設(shè)計成有規(guī)律地隔開間隔進行短期充電，以便核查來自一個或多個傳感器的活動。在一個實施例中，這個間隔可以是每次十五秒鐘，不過，在另一些實施例中，在核查之間可以使用較短或較長的間隔。如果感應(yīng)到活動，智能系統(tǒng)106可返回到微型控制程序4050。如果在一個較長的時間周期4120內(nèi)，例如兩小時，沒有感應(yīng)到活動，那么智能系統(tǒng)106就返回到“休眠”模式4020或“關(guān)閉”模式4130。在另一個實施例中，在啟動“休眠”模式4020或“關(guān)閉”模式4130之前，所需要的穿著者不活動、并使鞋空閑的延長期4120可以多于或少于兩小時，例如，可在十分鐘到10小時的范圍內(nèi)。
智能系統(tǒng)106可通過同時按壓處于用戶接口上的“+”和“-”按鈕4090，手動進入關(guān)閉模式4130或“休眠”模式4020。或者，可以使用電容式用戶接口把必要的信號發(fā)送給智能系統(tǒng)106。為了避免無意中關(guān)閉智能系統(tǒng)106，在一個實施例中，微型控制器程序4050可要求，在執(zhí)行啟動關(guān)閉模式4130或“休眠”模式4020的指令前，把“+”和“-”按鈕4090按下一個特定的時間周期。在一個實施例中，在啟動關(guān)閉模式4130或“休眠”模式4020前，需要按下“+”和“-”按鈕4090至少一秒鐘。在另一個實施例中，為了啟動關(guān)閉模式4130或“休眠”模式4020，可能需要按下“+”和“-”按鈕4090更長或更短的時間周期。在另一實施例中，可能根本不需要延長時間周期，但卻可能需要在同時按下“+”和“-”按鈕4090時，立即啟動關(guān)閉模式4130或“休眠”模式4020。在這個實施例中，啟動關(guān)閉模式4130或“休眠”模式4020，還包括伴有電機向坡度小的位置移動的燈光“關(guān)閉”程序。
圖35描述了一個適用于實施按照本發(fā)明的左腳鞋中的智能系統(tǒng)106的電路2900的實施例。圖36示出了一個適用于實施按照本發(fā)明的右腳鞋中的智能系統(tǒng)106的另一種電路2900’的實施例。如圖所示，電路2900，2900’除了每種電路2900，2900’所包含的0Ω跳線電阻器2904，2904’在數(shù)量和位置上各不相同之外，幾乎在所有方面都相同。對于每條電路來說，當(dāng)一根具體的導(dǎo)線橫跨另一根導(dǎo)線時，都要有0Ω跳線電阻器2904，2904’。此外，在每一條電路2900，2900’中，0Ω跳線電阻器2904，2904’的數(shù)量和位置都互不相同，這是因為左腳鞋和右腳鞋中的電路2900，2900’的實際布局和方位都互不相同。但是，除了左腳鞋和右腳鞋中0Ω跳線電阻器2904，2904’的數(shù)量和位置差異之外，兩條電路2900，2900’的電路連接方式卻是相同的。因此，下面只討論適用于執(zhí)行位于穿著者左腳鞋內(nèi)的智能系統(tǒng)106的電路2900。
請參照圖35，電路2900包括電源2906、調(diào)壓系統(tǒng)2908、感應(yīng)系統(tǒng)2912、控制系統(tǒng)2916和致動系統(tǒng)2920。在圖示實施例中，電源2906是3.0V的電池，調(diào)壓系統(tǒng)2908是一種升壓DC-DC調(diào)壓系統(tǒng)，它使用的是加利福尼亞州(California)桑尼維爾(Sunnyvale)的Maxim集成產(chǎn)品公司生產(chǎn)的MAX1724型升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。電源2906的3.0V的輸入電壓在MAX1724型升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端2924上調(diào)到更高的5.0V輸出電壓。但是，應(yīng)該理解，在電路2900中也可以使用其他類型的電源和調(diào)壓系統(tǒng)。
感應(yīng)系統(tǒng)2912具有傳感器2928(例如，線性霍耳效應(yīng)比值傳感器)和開關(guān)2932。控制系統(tǒng)2916包括微型控制器2936(例如，Arizona州Chandler市的微型芯片技術(shù)公司生產(chǎn)的PIC16F88型微型控制器)，5個電子發(fā)光元件2940(如發(fā)光二極管)，和兩個開關(guān)2944、2948。
調(diào)壓系統(tǒng)2908中的5.0V電壓輸出端2924連接在微型控制器2936的管腳15和1 6上，以便向微型控制器2936饋電。微型控制器2936的管腳5和6接地，向微型控制器2936提供接地基準(zhǔn)。微型控制器2936的管腳1的基準(zhǔn)電壓大約是1.0V；然而，這一基準(zhǔn)電壓可通過為一起構(gòu)成電壓分配器的兩個電阻器2952和2956選擇適當(dāng)?shù)闹祦砀淖?。同樣，微型控制?936的管腳2的基準(zhǔn)電壓約是3.0V；然而，這一基準(zhǔn)電壓可以通過為一起構(gòu)成電壓分配器的電阻器2960和2964選擇適當(dāng)?shù)闹祦砀淖儭?br> 傳感器2928對鞋100的鞋底104中存在的磁場強度進行測量，同時在終端2968輸出代表磁場強度的模擬電壓。通常情況下，傳感器2928所輸出的模擬電壓大約在1.0V到2.5V之間。在一個實施例中，傳感器2928對于較強的磁場強度，因而也就是對于鞋底104中的較大壓縮量，輸出較小的電壓。傳感器2928輸出的模擬電壓由微型控制器2936的管腳3接收，然后通過微型控制器2936與其管腳1和2上現(xiàn)有的基準(zhǔn)電壓相比較，并通過微型控制器利用A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。然后，由微型控制器2936用這一數(shù)字值來執(zhí)行上述方法2300，在一個實施例中，對于較強的磁場，也就是鞋底104中的較大壓縮量，這個數(shù)字值較小。
在一個實施例中，如上所述，接通傳感器2928以測量磁場強度，然后再將其關(guān)閉以節(jié)約電能。具體的說，要接通傳感器2928，微型控制器2936先要從其管腳7輸出一個低的電壓。這個低電壓又導(dǎo)致開關(guān)2932關(guān)閉，從而將調(diào)壓系統(tǒng)2908的5.0V輸出端2924連接在傳感器2928上，并向該傳感器2928饋電。為了關(guān)閉傳感器2928，微型控制器2936從管腳7輸出高電壓。這個高電壓又導(dǎo)致開關(guān)2932打開，從而斷開調(diào)壓系統(tǒng)2908的5.0V輸出端2924與傳感器2928的連接，并將該傳感器2928關(guān)閉。在一個實施例中，開關(guān)2936是一種p-通道MOSFET。
同樣，為節(jié)約電能，微型控制器2936可斷開施加在其管腳1和2上的基準(zhǔn)電壓。為了做到這一點，微型控制器2936在其管腳9輸出約5.0V的電壓。為了重新接通施加在其管腳1和2上的基準(zhǔn)電壓，微型控制器在其管腳9上輸出約為0V的電壓。
5個電子發(fā)光元件2940為用戶提供了可視化輸出端。例如，5個電子發(fā)光元件2940可用來顯示鞋底104當(dāng)前的硬度/松軟度設(shè)定值。如圖35所示，微型控制器2936的管腳17、18和19，通過電阻器2972與5個電子發(fā)光元件2940連接。根據(jù)實施以上描述的方法2300所得到的結(jié)果，微型控制器2936控制其管腳17、18和19上的輸出/輸入，用以接通或關(guān)閉一個或幾個電子發(fā)光元件2940。圖37中的圖顯示了為接通若干個電子發(fā)光件2940的組合所需要的、微型控制器2936的管腳17、18和19上的輸入/輸出狀態(tài)。狀態(tài)“0”表示微型控制器2936在特定管腳上的低電壓輸出；狀態(tài)“1”表示微型控制器2936在特定管腳上的高電壓輸出；而狀態(tài)“Z”表示微型控制器在特定管腳上形成的高輸入阻抗。
開關(guān)2944和2948分別連接在地面與微型控制器2936的管腳14和13之間。如以上關(guān)于方法2300所述，穿著者可以關(guān)閉開關(guān)2944，而將微型控制器2936的管腳14接地，同時讓開關(guān)2948打開，從而表示他希望將鞋底104的硬度設(shè)定值改變?yōu)楦残?。同樣，穿著者也可關(guān)閉開關(guān)2948，將微型控制器2936的管腳13接地，同時讓開關(guān)2944打開，從而表示他希望將鞋底104的硬度設(shè)定值改變?yōu)楦绍浶?。如果穿著者同時關(guān)閉開關(guān)2944和2948，那么微型控制器2936就啟動有關(guān)方法2300中的上述“關(guān)閉”程序。穿著者可通過按壓位于鞋100外側(cè)上的按鈕來關(guān)閉開關(guān)2944或2948中的任一開關(guān)。
致動系統(tǒng)2920具有晶體管電橋(transistor bridge)2976和2980，以及與電容2984并聯(lián)的電機(圖中未示)。在圖35所示的實施例中，晶體管電橋2976具有n-通道MOSFET(包括門控G1、源極S1和漏極D1)和p-通道MOSFET(包括門控G2、源極S2和漏極D2)。晶體管電橋2980還具有n-通道MOSFET(包括門控G1、源極S1和漏極D1)和p-通道MOSFET(包括門控G2、源極S2和漏極D2)。晶體管電橋2976的源極S1和晶體管電橋2980的源極S1接地。晶體管電橋2976的源極S2和晶體管電橋2980的源極S2連接在電源2906的正極端子上。晶體管電橋2976的門控G1和晶體管電橋2980的門控G2連接在微型控制器2936的管腳12上。晶體管電橋2976的門控G2和晶體管電橋2980的門控G1連接在微型控制器2936的管腳10上。晶體管電橋2976的漏極D1和晶體管電橋2980的漏極D2連接在電機的電機返回驅(qū)動端2988上。晶體管電橋2976的漏極D2和晶體管電橋2980的漏極D1連接在電機的正向驅(qū)動電機的端子2992上。
如圖38中的表所示，為了正向驅(qū)動電機，微型控制器2936向其管腳12輸出高電壓，并向其管腳10輸出低電壓。這樣就接通了晶體管電橋2976的MOSFETs，并關(guān)閉了晶體管電橋2980的MOSFETs。結(jié)果，電機正向驅(qū)動端子2992就與電源2906的正極端子連接，而電機反向驅(qū)動端子2988接地，從而正向驅(qū)動電機。為了反向驅(qū)動電機，微型控制器2936向管腳12輸出低電壓，而向管腳10輸出高電壓。這樣就關(guān)閉了晶體管電橋2976的MOSFETs，而接通了晶體管電橋2980的MOSFETs。結(jié)果，電機正向驅(qū)動端子2992接地，而電機反向驅(qū)動端2988電源2906的正極端子連接，從而反向驅(qū)動電機。如果微型控制器2936同時在管腳10和12上輸出高電壓，或者同時在管腳10和12上輸出低電壓，則電機停止并保持空載。
電源2906的正極端子也連接在微型控制器2936的管腳20上。這樣，微型控制器2936就能感應(yīng)到位于電源正極端子上的電壓(例如，能感應(yīng)到電池電壓)，并可利用所感應(yīng)到的電壓來實施上述方法2300中的各個步驟。例如，如上所述，微型控制器2936可通過所感應(yīng)到的電壓來確定電機是否短路，如果是，就停止電機。
微型控制器2936的管腳4是微型控制器2936的有效的下復(fù)位管腳。它使微型控制器2936能夠在測試/調(diào)試期間進行重新設(shè)定，但是卻不能在鞋100的穿著者正在步行/跑步時使用。同樣，微型控制器2936的管腳8和11也是在測試/調(diào)試期間使用，而不是在鞋100的穿著者正在步行/跑步時使用。具體的說，微型控制器2936的管腳8是數(shù)據(jù)管腳，它能夠用來傳輸數(shù)據(jù)，而微型控制器2936的管腳11是時鐘管腳。
還有，電路2900還有很多測試觸點2996(即，從TP1到TP10的測試觸點)，這些觸點在測試/調(diào)試期間，并在將電源2906自電路2900上斷開時使用，但當(dāng)鞋100的穿著者在步行/跑步時，卻不使用。例如，測試觸點TP1為微型控制器2936提供約1.0V的基準(zhǔn)電壓；測試觸點TP2為微型控制器2936提供約3.0V的基準(zhǔn)電壓；測試觸點TP3向微型控制器2936提供來自傳感器2928的模擬讀數(shù)；測試觸點TP4向微型控制器2936饋電；而測試觸點TP5為電路2900提供基準(zhǔn)地壓。測試觸點TP6連接在微型控制器2936的時鐘管腳11上，測試觸點TP9使微型控制器2936能夠進行重新設(shè)定。測試觸點TP7，TP8和TP10在測試/調(diào)試期間能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸?shù)轿⑿涂刂破?936，或從微型控制器2936輸出數(shù)據(jù)。例如，在一個實施例中，測試觸點TP7和TP8可在測試/調(diào)試期間分別模擬開關(guān)2948和2944的開啟和關(guān)閉。
圖39A和39B描述了一種具有另一種智能系統(tǒng)1506的鞋1500。鞋1500具有鞋面1502、鞋底1504和智能系統(tǒng)1506。智能系統(tǒng)1506設(shè)置在鞋底1504的跟部1508中。智能系統(tǒng)1506具有驅(qū)動器1531和由一個或多個相同的構(gòu)件構(gòu)成的可調(diào)元件1524。在圖39B中更詳細地表示了可調(diào)元件1524，該元件具有兩根雙密度調(diào)諧桿(dual density tuning rod)1525，這兩根雙密度調(diào)諧桿1525按照經(jīng)過校正的驅(qū)動器的信號轉(zhuǎn)動，以便改變鞋1500的工作特性。雙密度調(diào)諧桿1525是各向異性的，在美國專利No.6807753中有詳細的說明，其全部公開內(nèi)容可作為本申請的參考。雙密度調(diào)諧桿1525由電機1532和傳動元件1534驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，以便使鞋底1504更硬或更軟。傳動元件1534大致在雙密度調(diào)諧桿1525的側(cè)面中點上，例如通過齒條和小齒輪，或螺桿與傳動輪裝置，連接在雙密度調(diào)諧桿上。
圖40A描述了具有另一種智能系統(tǒng)1606的鞋1600。圖40B-40D描述了在不同工作狀態(tài)下的可調(diào)元件1624。鞋1600具有鞋面1602、鞋底1604和智能系統(tǒng)1606。智能系統(tǒng)1606具有驅(qū)動器1631和可調(diào)元件1624。可調(diào)元件1624具有兩塊多密度板1625、1627。其中一塊板，在本實施例中的下層板1627按照經(jīng)過校正的驅(qū)動器信號，由驅(qū)動器1631驅(qū)動，使其相對于另一塊板，即在本實施例中的上層板1625滑動，用以調(diào)整鞋的工作特性(見箭頭1680)。
板1625、1627由具有交替密度的材料制成。具體的說，板1625、1627由相對較軟的材料1671和相對較硬的材料1673構(gòu)成的交替條帶制成。板1625、1627的具有不同密度部分的對準(zhǔn)與否，決定了鞋的工作特性。在圖40B中，較硬的材料1673基本互相對準(zhǔn)，從而構(gòu)成了相對較硬的可調(diào)元件1624。在圖40C中，具有不同密度的材料1671、1673只有部分對準(zhǔn)，從而構(gòu)成相對較軟的可調(diào)元件1624。在圖40D中，較硬的材料1673和相對較軟的材料1671基本上對準(zhǔn)，從而構(gòu)成了可能是最軟的可調(diào)元件1624。
圖41A和41B描述了具有替換智能系統(tǒng)1706的鞋1700。鞋1700包括鞋面1702、鞋底1704和智能系統(tǒng)1706。該智能系統(tǒng)1706設(shè)置在鞋底1704的跟部1708中。該智能系統(tǒng)1706包括驅(qū)動器1731(圖中未示出，但與上文所述的類似)，和可調(diào)元件1724。該可調(diào)元件1724是能相對于鞋底1704轉(zhuǎn)動、具有復(fù)合密度的跟部1726(見圖41B中的箭頭1750)。轉(zhuǎn)動的跟部1726改變鞋1700在后跟打擊區(qū)域(heel strike zone)1782處的機械性能。跟部1726根據(jù)來自驅(qū)動器1731的力圍繞樞軸點1784轉(zhuǎn)動。
本文中所描述的可調(diào)元件的各種構(gòu)件，可使用，例如，注塑成型或擠壓，以及隨后的機械加工的各種組合來制造。擠壓工藝用于形成均勻的形狀，例如單獨的整體框架。然后，可使用插入內(nèi)嵌模(insert molding)提供開口空間所要求的幾何形狀，或者用隨后的機械加工在所要求的部位中形成開口的空間。其它制造技術(shù)包括，熔接或粘接附加器件。例如，圓柱體448可以利用液態(tài)環(huán)氧樹脂或熱熔粘接劑，例如EVA，連接起來。除了用粘接劑粘接之外，還可以用溶劑來粘接元件，但這需要使用有助于不同元件的溶化的溶劑，或者有助于在發(fā)泡的過程中將它們?nèi)酆显谝黄鸬娜軇?br> 不同元件可以用任何適當(dāng)?shù)?、帶有或不帶有加固材料的聚合材料或聚合材料的組合制成。適當(dāng)?shù)牟牧习ň郯滨?，例如熱塑性聚氨?TPU)；EVA；熱塑性聚醚嵌段酰胺(thermoplastic polyether block amide)，例如由Elf Atochem公司以Pebax牌出售的熱塑性聚醚嵌段酰胺；聚氨酯類熱塑性彈性體，如DuPont公司以Hytrel牌出售的聚氨酯類熱塑性彈性體；熱塑性彈性體，如改進彈性體系統(tǒng)，L.P公司以Hytrel牌出售的熱塑性彈性體；熱塑性烯烴；尼龍，如尼龍12，它具有10％到30％或更多的玻璃纖維增強材料；硅；聚乙烯；乙縮醛；以及其它等效的材料。如果使用加固材料，這種加固材料可以用玻璃或碳石墨纖維或?qū)ξ环枷隳猃埨w維合成，如DuPont公司以Kevlar品牌出售的材料，或其他類似的方法制成。同時，聚合材料也可與其他材料，如天然或人造橡膠一起使用。也可以使用本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的其它適當(dāng)?shù)牟牧稀?br> 在特定實施例中，膨脹元件126可由一種或多種不同密度的泡沫聚合材料、非泡沫聚合材料，和/或骨架構(gòu)件制成。例如，圓柱體可由45 Asker C型帶有泡沫狀EVA芯子的Hytrel4069或5050制成。在另一個實施例中，圓柱體由不帶內(nèi)部芯子泡沫的Hytrel5556制成。膨脹元件126的硬度約在40到70Asker C的范圍內(nèi)，通常約在45到65 Asker C之間，更好一些是在55 Asker C左右。在另一個實施例中，調(diào)諧桿1525、多密度板1625、1627或上層和下層支承板114、116可以涂敷抗摩擦層，例如具有DuPont公司出售的Teflon材料或類似物質(zhì)的漆。不同元件可按顏色編號，以便向穿著者提示系統(tǒng)的特定工作特性，而沿著鞋底的邊緣部分可設(shè)置清潔口。不同元件的大小和形狀都可以改變，以適應(yīng)特定的應(yīng)用。在一個實施例中，膨脹元件126的直徑約為10mm到40mm之間，通常在約20mm到約30mm之間，最好為約25mm。膨脹元件126的長度大約可在約50mm到約100mm之間，通常約為75mm到約90mm之間，最好是約85mm。
此外，膨脹元件126可使用稱為反向注射法的工藝進行整體制造，在這種工藝中，圓柱體142本身形成了用于泡沫芯子144的模具。這種工藝比傳統(tǒng)制造方法更為經(jīng)濟，這是因為不需要單獨的芯子模具。膨脹元件126也可以通過稱為雙重注塑的單獨一個步驟來制造，此時，同時注射兩種或更多種具有不同密度的材料以制成整體的圓柱體142和芯子144。
圖42是描述了可調(diào)元件在兩種不同設(shè)定狀況下的工作特性的曲線圖(曲線A和B)。這個曲線圖描述了可調(diào)元件在負載情況下的，即在壓縮時的變形量。從圖中可見，每條曲線A、B都有兩種明顯不同的斜度1802、1804、1806、1808。每條曲線的第一個斜度1802、1806通常表示可調(diào)元件從第一次接觸直到與限制器相接觸的過程。在這一階段，壓縮的阻力來自在加載進行壓縮時的構(gòu)件的外壁與可調(diào)元件的芯子的組合效果。每條曲線的第二斜度1804、1808表示可調(diào)元件壓縮情況下，與限制器相接觸的階段。在這一階段中，可調(diào)元件可能有很小的附加變形，并且這個附加力試圖使構(gòu)件的外壁彎曲或變形。
在設(shè)定為A的情況時，即代表較硬的設(shè)定，當(dāng)施加在可調(diào)元件上的壓力約為800N時，可調(diào)元件變形約為6.5mm，如其曲線上的斜度1802所表示的那樣。在這一點上，可調(diào)元件已經(jīng)接觸到了限制器，并且只能產(chǎn)生很小的附加變形。如斜度1804所表示的那樣，在可調(diào)元件上所施加的附加壓力為800N時，可調(diào)元件只產(chǎn)生約2mm的附加變形。在設(shè)定為B的情況時，即代表較軟的設(shè)定，當(dāng)施加在可調(diào)元件上的壓力約為800N時，可調(diào)元件的變形約為8.5mm，如曲線上的斜度1806所表示的那樣。在這一點上，可調(diào)元件已經(jīng)接觸到了限制器，并只能產(chǎn)生很小的附加變形。如斜度1808所表示的那樣，當(dāng)施加在可調(diào)元件上的壓力約為800N時，可調(diào)元件只產(chǎn)生約2.5mm的附加變形。
圖43描述了表示在鞋的使用期間改變其工作特性的方法的流程圖。該方法包括監(jiān)控鞋的工作特性(步驟1910)，根據(jù)所監(jiān)控到的工作特性產(chǎn)生校正的驅(qū)動器信號(步驟1920)，并根據(jù)該驅(qū)動器信號來調(diào)整可調(diào)元件，以便改變鞋的工作特性(步驟1930)。在特定實施例中，這些步驟可重復(fù)執(zhí)行，直到達到工作特性的閾值為止(步驟1940)。
圖44A是擴展了監(jiān)控程序1910的一個可能的實施例。如圖所示，監(jiān)控工作特性的程序包括使用近程式傳感器來測量磁鐵的磁場(子步驟2010)，并將磁場測量值與閾值相比較(子步驟2020)?；蛘?，監(jiān)控工作特性的程序也可包括對磁場進行多次測量并計算這些測量值的平均值。然后，系統(tǒng)將磁場的平均測量值與閾值進行比較(可選擇的子步驟2030)。在必要情況下，系統(tǒng)可重復(fù)這些步驟(可選擇的子步驟2040)，直到磁場測量值與閾值基本相等，或其偏差值在預(yù)定的范圍內(nèi)。
圖44B是擴展了產(chǎn)生步驟1920的一個可能的實施例。如圖所示，校正驅(qū)動器信號的產(chǎn)生包括下列步驟將所監(jiān)控的工作特性與所預(yù)期的工作特性進行比較(子步驟2050)；產(chǎn)生偏差值(子步驟2060)；并根據(jù)該偏差值輸出經(jīng)過校正的驅(qū)動器信號數(shù)值(子步驟2070)。在一個實施例中，經(jīng)過校正的驅(qū)動器信號具有預(yù)定的數(shù)值，以便利用這種預(yù)定的校正值來確定工作特性。通過這種方法，系統(tǒng)將對鞋的工作特性作出漸進的改變，這種改變是比較不易覺察的，從而不需要穿著者去適應(yīng)鞋的工作特性的變化。
圖45是表示一種為鞋提供舒適性的方法的流程圖。這種方法包括提供一種可調(diào)的鞋(步驟2110)，并確定沖擊值(步驟2120)。沖擊可用在一定時間內(nèi)的加速度的變化量與時間的變化量之比(Δa/Δt)來表示。根據(jù)已知時間內(nèi)磁場的變化量，沖擊值可以從距離的測量值獲得?？刂葡到y(tǒng)記錄一段時間內(nèi)磁場的變化，并能處理這些測量值以得出沖擊值。這種方法可進一步包括根據(jù)沖擊值來改變可調(diào)鞋的工作特性(可選擇的步驟2130)，例如，使沖擊值保持在預(yù)定的最大值以下。
在描述了本發(fā)明的某些實施例之后，對于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，以下情況是顯而易見的，即，在不背離本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思和范圍的條件下，可以采用本文所公開的發(fā)明構(gòu)思所覆蓋的其它實施例。因此，在所有的方面加以考慮的所述實施例，僅僅是說明性的，而非限定性的。
權(quán)利要求
1.一種用于在使用過程中改變鞋的工作特性的方法，這種方法具有如下步驟測量來自傳感器的傳感器信號，所述傳感器至少部分設(shè)置在鞋的鞋底內(nèi)部；確定鞋底是否已經(jīng)經(jīng)歷過峰值狀況；在確定鞋底已經(jīng)經(jīng)歷過一個峰值的條件下，就確定是否需要調(diào)整鞋；以及在確定需要調(diào)整時，就對鞋的工作特性加以調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述峰值狀況是根據(jù)活動所導(dǎo)致的鞋的狀態(tài)變化來確定的，這些活動選自以下這一組活動跳躍、著地、疾跑、轉(zhuǎn)身、停止、啟動和制動。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，鞋的狀態(tài)的變化是以下各項變化中的至少一項絕對壓縮量、壓縮率、壓縮頻率、壓縮率的變化、不均勻壓縮、速度、加速度、沖擊、以及以上各項的組合。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，它還包括調(diào)整用來確定峰值狀態(tài)的閾值的步驟。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括對何時越過峰值狀態(tài)，并將閾值返回到其初始的設(shè)定值進行評估的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，它還包括如下步驟追蹤鞋所經(jīng)歷的多種峰值狀況；以及確定新的閾值，所述閾值用于根據(jù)多個經(jīng)歷過的峰值狀況，來確定鞋是否已經(jīng)經(jīng)歷了峰值狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，它還包括如下步驟監(jiān)控鞋的狀態(tài)；確定鞋是否處于不活動狀態(tài)；以及當(dāng)確定鞋處于不活動狀態(tài)時，就在智能系統(tǒng)中啟動休眠模式。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)控鞋的狀態(tài)的步驟包括以設(shè)定的間隔進行傳感器信號取樣。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，確定步驟還包括確定傳感器信號是否已在預(yù)定的時間段內(nèi)基本保持恒定。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在智能系統(tǒng)中啟動休眠模式的步驟，包括減少向智能系統(tǒng)的至少一個部分饋電。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，當(dāng)顯示鞋正在使用時，就重新激活所述智能系統(tǒng)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，顯示處于使用中，是根據(jù)鞋所經(jīng)歷的以下情況中的至少一種情況來進行的振動、加速度、速度、電容的改變，和鞋內(nèi)溫度的升高。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，它還包括如下步驟接收通過用戶接口輸入的與工作特性的調(diào)整有關(guān)的用戶輸入的信息；以及按照所述用戶輸入的信息，調(diào)整可調(diào)元件，所述可調(diào)元件至少部分設(shè)置在鞋的內(nèi)部。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述用戶接口從一組構(gòu)件中選擇電容式用戶接口、按鈕、開關(guān)、滑尺和轉(zhuǎn)盤。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，它還包括通過指示器提供工作特性的設(shè)定值的指示步驟。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述指示器具有至少一個設(shè)置在鞋上的電子發(fā)光元件。
17.一種用于調(diào)整鞋的工作特性的智能系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括下列各部分控制系統(tǒng)；電連接在所述控制系統(tǒng)上的電源；可調(diào)元件；連接在所述可調(diào)元件上的驅(qū)動器，它用于按照來自所述控制系統(tǒng)的信號調(diào)整所述可調(diào)元件；以及至少一個用戶接口。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶接口是從下列組中選擇的電容式用戶接口、按鈕、開關(guān)、滑尺和轉(zhuǎn)盤。
19.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，工作特性的設(shè)定值可根據(jù)通過用戶接口輸入的信息加以調(diào)整。
20.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動器具有電機軸和用于確定驅(qū)動電機軸的角位置或軸的轉(zhuǎn)數(shù)的傳感器。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器是從下列一組傳感器中選擇的自磁性傳感器、機械傳感器和光學(xué)傳感器。
22.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)、電源、可調(diào)元件和驅(qū)動器以基本水平的方向布置在鞋的鞋底內(nèi)部。
23.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)、電源、可調(diào)元件和驅(qū)動器中的至少一個容納在防水外殼中。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述防水外殼使得所述智能系統(tǒng)能夠在受到高度潮氣的情況下工作。
25.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)的組件、電源、可調(diào)元件和驅(qū)動器，都具有多個墊圈，以便為所述組件提供防水性能。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供一種鞋的智能系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能根據(jù)所測量到的信息，自動調(diào)整鞋的工作特性。這種智能系統(tǒng)具有一個或多個連接在機構(gòu)上的可調(diào)元件，這些機構(gòu)根據(jù)傳感器發(fā)來的信號驅(qū)動可調(diào)元件，以調(diào)整鞋的工作特性。這種智能系統(tǒng)不需要人的干預(yù)就能自動調(diào)整鞋的工作特性。
文檔編號A43B13/18GK101040735SQ20071008729
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日
發(fā)明者克里斯汀·迪波尼德托, 馬克·亞瑟·奧里森 申請人:阿迪達斯國際經(jīng)營管理有限公司