本實用新型涉及智能穿戴設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種監(jiān)控腳部運動的智能穿戴設(shè)備。

背景技術(shù)：

人們在日常工作中，久坐和久站都會帶來諸如腰椎間盤突出，膝部、腳踝勞損等健康隱患，因此運動成為一種新潮流，市場上穿戴式運動產(chǎn)品也隨之出現(xiàn)。但越來越多的人希望穿戴產(chǎn)品擁有健康、運動方面的智能功能，而傳統(tǒng)跑鞋、鞋墊、襪子等穿戴式運動產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新也正遭遇著前所未有的瓶頸，大多數(shù)的智能跑鞋、鞋墊、襪子只停留在基礎(chǔ)的計步功能上。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)智能穿戴設(shè)備功能單一，僅停留在計步功能上的問題，而研究設(shè)計一種能夠?qū)崟r監(jiān)控腳底壓力，協(xié)助改善跑步姿勢，能夠有助于指導使用者安全、科學跑步的監(jiān)控腳部運動的智能穿戴設(shè)備。

本實用新型采用的技術(shù)方案是：

一種監(jiān)控腳部運動的智能穿戴設(shè)備，其特征在于，包括穿戴后被踩在腳底的本體、信號處理模塊、信號傳輸模塊和顯示模塊；腳掌區(qū)和腳跟區(qū)的本體上均具有至少一個柔性薄膜壓力傳感器，所述信號處理模塊接收柔性薄膜壓力傳感器的壓力信號，并換算成顯示信號后經(jīng)信號傳輸模塊傳輸?shù)斤@示模塊顯示出來。

進一步地，所述穿戴設(shè)備還包括FPC電路板，所述柔性薄膜壓力傳感器通過FPC電路板與信號處理模塊連接，所述信號傳輸模塊為無線傳輸。

進一步地，腳掌區(qū)的本體上具有至少三個柔性薄膜壓力傳感器，分別由內(nèi)至外依次分散，腳跟區(qū)的本體上具有至少三個柔性薄膜壓力傳感器，分別由內(nèi)至外依次分散。

進一步地，所述本體上或本體周圍還具有柔性溫度傳感器和電加熱元件，當柔性溫度傳感器檢測的溫度小于設(shè)定的最小閾值時，電加熱元件加熱，當柔性溫度傳感器檢測的溫度達到設(shè)定的最大閾值時，電加熱元件停止加熱。

進一步地，所述穿戴設(shè)備還包括定位芯片，定位信息通過信號傳輸模塊無線傳輸給移動APP，對穿戴者進行實時監(jiān)控。

進一步地，所述穿戴設(shè)備還包括供電電池和電源管理模塊，若在設(shè)定時間內(nèi)柔性薄膜壓力傳感器沒有信號輸出，則電源管理模塊切斷供電。

進一步地，所述穿戴設(shè)備還包括對供電電池充電的充電模塊，所述充電模塊為USB接口、Type-C接口、磁吸接口或無線充電。

進一步地，所述穿戴設(shè)備為鞋墊，所述鞋墊包括橡膠材質(zhì)的底層、EVA一次發(fā)泡成型或者橡膠材質(zhì)的中間層以及防水防臭的表層；腳心部的中間層具有空腔，所述信號處理模塊和信號傳輸模塊放置在空腔內(nèi)，所述表層為將柔性薄膜壓力傳感器和電路封裝為一體的生物相容性高分子密封材料。

進一步地，所述穿戴設(shè)備為鞋，所述本體為鞋底，位于腳心部的鞋底上具有空腔，所述信號處理模塊和信號傳輸模塊均放置在空腔中，所述柔性薄膜壓力傳感器、信號處理模塊和信號傳輸模塊上方具有一層將其密封的生物相容性高分子密封材料。

更進一步地，所述穿戴設(shè)備為襪子，所述信號處理模塊和信號傳輸模塊集成到一U形彈性環(huán)上，U形彈性環(huán)固定在襪筒上，穿到腳上后U形彈性環(huán)套在腳踝上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型顯而易見地具有以下有益效果：

1、通過柔性薄膜壓力傳感器實時檢測腳部所受壓力情況，并將壓力信號轉(zhuǎn)化成顯示信號后傳輸給顯示模塊顯示出來，可以直觀的觀察運動時腳部用力情況，且可以實現(xiàn)計步功能，對采集到的一定時間段的壓力信號進行分析，能夠幫助客戶調(diào)整不正確的行走、跑步姿勢，有效預(yù)防“跑步膝”等運動勞損，指導使用者安全科學跑步。

2、采用可增強緩沖和鞋墊附著力的生物相容性材料(硅膠)來防滑，為用戶提供舒適、無感和科學的運動體驗。

3、能夠?qū)崿F(xiàn)自動加熱，提高用戶的舒適性，

4、柔性薄膜壓力傳感器使用納米材料，靈敏度高，相應(yīng)速度快，能靈敏準確的實現(xiàn)腳底壓力信號的采集。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例1鞋墊示意圖；

圖2是本實用新型實施例2鞋示意圖；

圖3是本實用新型實施例3襪子示意圖；

圖4是本實用新型實施例系統(tǒng)圖。

圖中，1、柔性薄膜壓力傳感器，2、本體，3、信號處理模塊，4、信號傳輸模塊，5、顯示模塊，6、FPC電路板，7、柔性溫度傳感器，8、定位芯片，9、供電電池，10、電源管理模塊，11、空腔，12、U形彈性環(huán)。

具體實施方式

為了使本實用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“徑向”、“軸向”、“上”、“下”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

實施例1

本實施例中的智能穿戴設(shè)備為鞋墊，如圖1所示，本體2即為鞋墊的底部，鞋墊分為底層、中間層和表層，底層為橡膠材質(zhì)，中間層可為EVA一次發(fā)泡成型，也可為橡膠材質(zhì)，腳心部的中間層具有一空腔11，信號處理模塊3、信號傳輸模塊4、供電電池9和電源管理模塊10通過剛性材料封裝后放在空腔11內(nèi)，柔性薄膜壓力傳感器1共六個，設(shè)置在中間層的上表面，其中三個設(shè)置在腳掌區(qū)，由腳掌的內(nèi)部至外部依次分散，在腳跟區(qū)的中間層上也設(shè)置三個柔性薄膜壓力傳感器1，由腳跟的內(nèi)部至外部依次分散。中間層的上表面還具有FPC電路板6，柔性薄膜壓力傳感器1通過FPC電路板6與信號處理模塊3連接，PFC電路板和柔性薄膜壓力傳感器1上方的中間層表面覆蓋一層將其封裝于一體的生物相容性高分子密封材料，防止傳感器和電路因運動時鞋墊扯動而發(fā)生相對運動及損壞，同時起到防水作用。生物相容性高分子密封材料可為樹脂、硅膠和聚氨酯等。生物相容性高分子密封材料外還覆蓋一層透氣除臭防水的面料，即為表層。鞋墊各層之間通過膠粘方式疊合于一體，整體具有防水功能。

鞋墊的側(cè)外緣具有定位芯片8和柔性溫度傳感器7，鞋墊的本體2上還具有電加熱元件，電加熱元件鋪設(shè)在中間層的上表面、下表面或嵌入到中間層內(nèi)部。當柔性溫度傳感器7檢測到鞋墊的溫度小于設(shè)定的最小閾值時，電加熱元件對鞋墊加熱，直到柔性溫度傳感器7檢測到鞋墊的溫度達到設(shè)定的最大閾值時，電加熱元件停止加熱。定位芯片8采用無線跟蹤技術(shù)對用戶進行定位以防止老人、小孩迷路走丟。在穿戴本實施例鞋墊出門后，家人通過智能終端APP對穿戴者進行定位，隨時掌握穿戴者的行蹤。還可以設(shè)置安全范圍，一旦用戶在未知情況脫離范圍，家人就可以接收到警報通知。

鞋墊還包括顯示模塊5，可以是手機智能終端APP。信號傳輸模塊4一般為wifi、藍牙、ZigBee、NFC和GPS等無線傳輸。

鞋墊還包括供電電池9和電源管理模塊10，均和信號處理模塊3一塊設(shè)置在中間層的空腔11中，還具有給供電電池9充電的充電模塊，充電模塊可以是USB接口、Type-C接口、磁吸接口或無線充電，這些充電接口從鞋墊的側(cè)外緣漏出，且若采用有線充電方式時在充電口設(shè)置有軟蓋。供電電池9可以是鋰離子電池、紐扣電池或薄膜電池等，電源管理模塊10在設(shè)定時間內(nèi)沒有接受到柔性薄膜壓力傳感器1的壓力信號，電源管理模塊10切斷電路，以延長鞋墊的續(xù)航。

具體地，柔性薄膜壓力傳感器1用來監(jiān)測腳部的受壓情況，以確定用戶的狀態(tài)，當柔性薄膜壓力傳感器1檢測的壓力值不變時，判斷用戶處于非運動狀態(tài)；當柔性薄膜壓力傳感器1檢測到的壓力處于交替循環(huán)變化時，判斷用戶處于運動狀態(tài)。信號處理模塊3將接收到的柔性薄膜壓力傳感器1的電信號進行整形、放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換等處理，再通過燒錄在模塊里的算法把信號換算成顯示信號，顯示信號可以以不同顏色或者以數(shù)字形式表示，顯示信號經(jīng)信號傳輸模塊4無線傳輸給手機終端APP顯示出來。顯示信號也可以通過手機、電腦或云平臺等儲存，儲存的顯示信號的數(shù)據(jù)便于訓練師或?qū)＜一诖髷?shù)據(jù)進一步分析研究運動習慣，制定科學合理的運動，訓練規(guī)劃。

根據(jù)柔性薄膜壓力傳感器1的交替受壓，可對穿戴者計步，同時根據(jù)不同部位的柔性薄膜壓力傳感器1的受壓大小的情況，分析足部和膝蓋的受力情況，及時發(fā)現(xiàn)用戶雙腳用力不均、腳跟著地、內(nèi)外翻等狀況，并通過手機終端APP進行疲勞提醒，幫助用戶調(diào)整行走、跑步姿勢，有效防止“跑步膝”等運動損傷，指導使用者科學安全跑步。此外還可以制定個性化運動計劃，并進行社交分享。

顯示模塊5主要設(shè)置在手機等智能終端APP，將接收到的實時監(jiān)測腳部著地狀況和步態(tài)信息等運動數(shù)據(jù)同步顯示出來，同時上傳到云端數(shù)據(jù)庫。

柔性薄膜壓力傳感器1和柔性溫度傳感器7電極末端的連接端子可做成貼片或間距是2.54mm整數(shù)倍的公針鉚接。若為貼片時，在貼片的背面設(shè)置補強層，再通過導電膠與信號處理模塊3連接；若為公針鉚接，直接將公針插在設(shè)置在信號處理模塊3的母針里或者焊接在母針里以防止脫落。

根據(jù)需要還可以在鞋墊的腳掌部和腳跟部設(shè)置由兩個以上采用雙層電極形成壓感點構(gòu)成的一體式柔性薄膜壓力傳感器1陣列，其中陣列中各壓感點獨立工作。

實施例2

本實施例中的智能穿戴設(shè)備為鞋，如圖2所示，本體2為鞋底，位于腳心部的鞋底上具有空腔11，信號處理模塊3、信號傳輸模塊4、供電電池9、電源管理模塊10設(shè)置在空腔11中，充電模塊的充電口可設(shè)置在鞋的外部側(cè)面上，且充電口設(shè)置有將其密封的軟蓋。定位芯片8可設(shè)置在鞋底上，也可設(shè)置在鞋幫上。柔性溫度傳感器7一般設(shè)置在鞋內(nèi)部的鞋底上，電加熱元件設(shè)置在鞋底上，在鞋底的上層覆蓋一層將其密封的生物相容性高分子密封材料，然后再覆蓋一層防臭防水透氣的面料。

根據(jù)需要在鞋底的腳掌部和腳跟部均設(shè)置多個柔性薄膜壓力傳感器1。柔性薄膜壓力傳感器1采用雙層電極形成壓感點結(jié)構(gòu)，同時還可以由兩個以上的壓感點構(gòu)成的一體式柔性薄膜壓力傳感器1陣列，其中陣列中各壓感點獨立工作。柔性薄膜壓力傳感器1包括柔性基底、電極層、壓感層和襯底背面補強層，其中電極層形成于柔性基底表面并引出至少兩條電極，壓感層形成于電極層表面，壓感層基于納米材料超強的柔韌性和力學性能以及對外應(yīng)力、應(yīng)變有較好的響應(yīng)度構(gòu)筑出具有高靈敏度、寬檢測限和高穩(wěn)定性柔韌超薄的壓力傳感器。

顯示模塊5可以是智能手機終端APP，也可以是設(shè)置在鞋的外表面的顯示屏，顯示模塊5的數(shù)據(jù)也可存儲在放置在鞋上的內(nèi)存中，可以將存儲的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線拷貝出來供訓練師和專家分析指導。

實施例3

本實施例中的智能穿戴設(shè)備為襪子，如圖3所示，柔性薄膜壓力傳感器1設(shè)置在襪子的底部，信號處理模塊3、信號傳輸模塊4、供電電池9和電源管理模塊10集成到一個U形彈性環(huán)12上，且U形彈性環(huán)固定在襪筒上，穿到腳上后U形彈性環(huán)12套在腳踝上。

實施例4

本實施例中的智能穿戴設(shè)備為襪子，，柔性薄膜壓力傳感器1設(shè)置在襪子的底部，信號處理模塊3、信號傳輸模塊4、供電電池9和電源管理模塊10可設(shè)置在襪筒的前側(cè)，穿上襪子后，腳部給予信號處理模塊3、信號傳輸模塊4、供電電池9和電源管理模塊10一個支撐。柔性薄膜壓力傳感器1通過融入到襪子上柔性導線與信號處理模塊3電性連接。

上述依據(jù)本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項實用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項實用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。