一种自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统及调节方法

1.本发明涉及智能可穿戴技术领域，具体是指一种差异化自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统。


背景技术：

2.系鞋带是人们日常生活中常见的事情，传统鞋子系鞋带都是通过人工完成，过程相对繁琐耗时。鞋子自问世以来，人们就发明了许许多多将脚固定在鞋面与鞋底之间的方法，比如利用鞋带绑扎法，魔术贴黏贴法，拉链拉紧法以及利用鞋面造型与脚背及腿之间天然角度贴合法。随着科技的进步，自动系鞋带技术应运而生，如基于应力数据的自动鞋带调节方法(专利申请号：cn202211117816.3)，可以根据人体足部的应力变化控制鞋带的调节。这种方法通常与智能设备结合，如一种智能自动绑带系统及方法(专利申请号：cn202210799930.2)中利用外壳、主板、电机、蜗杆、电池、转线轴、下外壳、线盖壳和齿轮实现控制绑线的回收和放松。另有发明对鞋带装置的置入方式进行整合，如自动系带系统及具备自动系带功能的鞋(专利申请号：cn202222521326.1)和一种自主调节舒适度的运动鞋及系统(专利申请号：cn202221173911.0)将绑带系统与运动鞋相结合，结合后可以通过足部压力数据来控制鞋子实现自动系鞋带。
3.但是由于人的左脚和右脚只是基本对称，其脚长、跖围等并不是完全相等的。对于使用者的脚来说，它的尺寸大小会随着外界条件的变化而发生的变化(宋雅伟,王占星,苏杨.鞋类生物力学原理与应用[m])。当人负重集中在一只脚上时，脚长可增加3mm左右。在日常生活中，长时间的行走或者运动，对脚的尺寸也会发生变化。而传统化量产的鞋子在生产时必须用到鞋楦和国际通行的尺码换算方法，由于不同的使用者的脚型与鞋楦存在差异，鞋面总会有一些地方无法与使用者脚面很好的进行贴合。为了方便穿着者控制鞋面松紧度而获得良好的舒适性，足部的不同区域对于松紧度的需求也不尽相同，如何便捷地满足穿着者对于不同区域松紧度的需求成为一大难题。本发明提出了不同区域差异化调节的方案，可以满足穿着者对于鞋面松紧度的个性化需求，使用自动调节的方法，解决手动绑紧多条鞋带复杂又麻烦的问题。


技术实现要素：

[0004]
本发明为了满足穿着者对于足部不同区域松紧度的不同需求，提出了一种自动差异化调节鞋面的鞋内系统，解决了一条鞋带系统无法满足不同区域松紧度的需求差异，多个鞋带系统使用又过于繁琐的问题，实现了自动调节鞋面不同区域的松紧度，以满足穿着者对于鞋面不同区域松紧度的差异化需求。同时，本发明在穿着者运动时会实时分析穿着者的足底压力与足部的加速度数据，检测穿着者的运动状态，根据不同的运动状态可以自动的调节鞋面的松紧度。
[0005]
为了达到上述目的，本发明的技术方案提供了一种差异化自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统，包括用于实现两个区域分离控制的双鞋带环路、设于所述双鞋带环路上
的两条鞋带绑线、用于感应足部压力的压力传感器、以及信号连接所述压力传感器并分别控制两条所述鞋带绑线的控制装置。
[0006]
优选的，所述控制装置设于后足鞋底处。
[0007]
优选的，所述控制装置设有分别与两条所述鞋带绑线对应的两个收线盘、分别与两个所述收线盘对应的两个电机、电连接两个所述电机的控制模块电路板、以及用于提供能量来源的锂电池。
[0008]
优选的，所述控制装置设有用于安装所述控制模块电路板的第一控制装置外壳。
[0009]
优选的，所述控制装置设有用于安装所述第一控制装置外壳、所述收线盘、所述电机、所述锂电池的第二控制装置外壳。
[0010]
优选的，所述控制模块电路板包括电机驱动模块。
[0011]
优选的，所述控制模块电路板包括蓝牙模块。
[0012]
优选的，所述控制模块电路板包括加速度传感器。
[0013]
优选的，分为运动前调节步骤和运动中调节步骤；
[0014]
运动前调节步骤包括：穿上鞋子；初始自动调节；认为控制调节；不同区域松紧度满足需求；
[0015]
运动中调节步骤包括：识别运动状态；自动响应调节。
[0016]
综上所述，本发明包括以下有益技术效果：
[0017]
本发明可以分区域调节鞋面松紧度，可以根据穿着者的脚的不同部位对松紧度的需求进行差异调节，而且无需穿着者手动系携带，而是采用自动调节的系统，让电机转动带动鞋带收紧和放松，便捷地满足穿着者对鞋面差异化松紧度的需求。同时，穿着者如果对不同场景下的鞋面松紧度有不同的需求，也可以通过控制器分析穿着者的运动的状态，根据需求调节不同区域的鞋面松紧度。表格内的数据为不同类型的鞋面，使用差异化自动调节鞋面松紧度的鞋内系统调节鞋面松紧度和手动绑紧两种情况下的脚背部位受到的压力数据。可以看出鞋内系统同样可以达到手动绑紧的效果。
附图说明
[0018]
图1为手动绑紧与系统收紧压强与压力对比表；
[0019]
图2为本发明一种自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统及调节方法中鞋内系统俯视图；
[0020]
图3为本发明一种自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统及调节方法中鞋内系统侧视图；
[0021]
图4为本发明一种自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统及调节方法中控制装置图；
[0022]
图5为本发明一种自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统及调节方法中控制装置内部结构侧视图；
[0023]
图6为本发明一种自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统及调节方法中电机及收线盘旋转示意图；
[0024]
图7为本发明一种自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统及调节方法中调节过程图。
[0025]
附图标记：1、控制装置；11、第一控制装置外壳；12、控制模块电路板；13、第一直流电机；14、第一收线盘；15、锂电池；16、第二直流电机；17、第二收线盘；18、第二控制装置外壳；2、第一鞋带绑线；3、第二鞋带绑线；4、压力传感器。
具体实施方式
[0026]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027]
本发明实施例公开一种差异化自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统，本发明旨在差异化控制不同区域的鞋带松紧程度，首先将目前常见的单鞋带环路改为双鞋带环路，实现两个区域的分离控制。鞋带使用绑线，从控制装置1的一端鞋带孔穿出，穿过鞋身上的鞋带孔设定鞋带的轨迹，连接到鞋中底后部的控制装置1的另一端鞋带孔。
[0028]
控制装置1回收绑线，绑线就会沿着鞋带轨迹，带动鞋面收紧，控制装置1释放绑线，则可以使鞋面放松，从而调节对应部位的松紧程度。绑线的回收和释放是通过电机带动特定的收线盘实现的，绑线穿过收线盘的通孔，收线盘旋转时，绑线会缠绕在收线盘的凹槽处而被回收，收线盘向另一个方向旋转时，缠绕在凹槽处的绑线就会被释放。
[0029]
控制装置1内有两个电机，分别控制两条鞋带绑线，可以根据需求，进行同时收紧，同时放松，或者一个收紧一个放松，这样就可以分离控制两个区域的鞋面松紧度。收线盘位置分别置于控制装置1两端，控制装置1可以使用蓝牙进行连接，连接好后可以使用手机等外部设备进行控制。在运动时，控制装置1可以通过传感器采集穿着者的足底压力数据和足部的加速度数据，分析穿着的步相和运动状态，根据穿着者的需求，在不同场景下进行自动调节鞋面的松紧度。
[0030]
鞋内系统示意图如图1和图2所示，控制装置1连接第一鞋带绑线2和第二鞋带绑线3，通过两对线孔控制绑线收紧和放松，实现鞋面不同区域的松紧度调节，连接压力传感器4，采集压力传感器4的数据。
[0031]
控制装置1所含部件如图3所示，结构示意图如图4和图5所示，在控制装置1内部，包括第一控制装置外壳11、控制模块电路板12、第一直流电机13、第一收线盘14、锂电池15、第二直流电机16、第二收线盘17、以及第二控制装置外壳18。
[0032]
第一控制装置外壳11和第二控制装置外壳18，装设于后足鞋底处，将控制电路板与其他器件包装起来。
[0033]
控制模块电路板12，内部设有蓝牙模块、电机驱动模块和加速度传感器模块，可以采集穿着者的足部压力数据和加速度数据并加以分析，可以通过蓝牙功能接收外部指令，进行对第一直流电机13和第二直流电机16进行控制。控制模块电路板12位于第一控制装置外壳11内部。
[0034]
第一直流电机13和第二直流电机16，连接控制模块电路板12，控制模块电路板12通过输出高低电平控制第一直流电机13和第二直流电机16顺时针转动或者逆时针转动。第一直流电机13前端连接第一收线盘14，第二直流电机16连接第二收线盘17，分别用来控制不同区域的鞋面包裹度。
[0035]
第一收线盘14和第二收线盘17，连接第一直流电机13与第二直流电机16，当第一直流电机13带动第一收线盘14向一个方向转动时会将绑线缠绕到第一收线盘14上，达到收紧的效果，向另一个方向转动时，绑线从第一收线盘14绕出，达到放松的效果，第二直流电机16和第二收线盘17以同样的方式工作，旋转绕线示意图如图6所示。
[0036]
锂电池15，用于给整个控制系统提供能量来源。
[0037]
整体调节流程如图7所示。当穿着者需要不同区域均达到收紧的包裹度，就可以利用手机向控制模块发射指令，让第一直流电机13和第二直流电机16同时进行转动，带动第一收线盘14和第二收线盘17，收紧第一鞋带绑线2和第二鞋带绑线3。
[0038]
当穿着者需要一个区域达到收紧的包裹度，另一个区域达到较收紧的包裹度，就可以利用手机向控制模块发射指令，让第一直流电机13和第二直流电机16同时进行转动，带动第一收线盘14和第二收线盘17，收紧第一鞋带绑线2和第二鞋带绑线3，所需松紧度更紧的部位转动更多的时间即可。
[0039]
当穿着者需要放松两个区域的包裹度，就可以利用手机向控制模块发射指令，让第一直流电机13和第二直流电机16进行反方向的转动，带动第一收线盘14和第二收线盘17，放松第一鞋带绑线2和第二鞋带绑线3，达到最后的包裹度需求。
[0040]
当穿着者穿上鞋子时，鞋底的压力传感器4会感应到足部的压力，会对鞋面松紧度进行一个初始的调节，如果穿着者对设定好的初始调节不满意，可以通过手机等设备，利用蓝牙控制本发明调节鞋面松紧度，在运动中，压力传感器4和加速度传感器的数据会传送到控制装置1上，控制装置1使用算法识别出穿着者的运动状态，根据穿着者的场景设定，进行对应的自动响应调节。
[0041]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种差异化自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统，其特征在于，包括用于实现两个区域分离控制的双鞋带环路、设于所述双鞋带环路上的两条鞋带绑线、用于感应足部压力的压力传感器(4)、以及信号连接所述压力传感器(4)并分别控制两条所述鞋带绑线的控制装置(1)。2.根据权利要求1所述的一种差异化自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统，其特征在于，所述控制装置(1)设于后足鞋底处。3.根据权利要求2所述的一种差异化自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统，其特征在于，所述控制装置(1)设有分别与两条所述鞋带绑线对应的两个收线盘、分别与两个所述收线盘对应的两个电机、电连接两个所述电机的控制模块电路板(12)、以及用于提供能量来源的锂电池(15)。4.根据权利要求3所述的一种差异化自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统，其特征在于，所述控制装置(1)设有用于安装所述控制模块电路板(12)的第一控制装置外壳(11)。5.根据权利要求4所述的一种差异化自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统，其特征在于，所述控制装置(1)设有用于安装所述第一控制装置外壳(11)、所述收线盘、所述电机、所述锂电池(15)的第二控制装置外壳(18)。6.根据权利要求5所述的一种差异化自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统，其特征在于，所述控制模块电路板(12)包括电机驱动模块。7.根据权利要求6所述的一种差异化自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统，其特征在于，所述控制模块电路板(12)包括蓝牙模块。8.根据权利要求6所述的一种差异化自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统，其特征在于，所述控制模块电路板(12)包括加速度传感器。9.根据权利要求1-8任一项所述的一种差异化自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统调节方法，其特征在于，分为运动前调节步骤和运动中调节步骤；运动前调节步骤包括：穿上鞋子；初始自动调节；认为控制调节；不同区域松紧度满足需求；运动中调节步骤包括：识别运动状态；自动响应调节。

技术总结
本发明涉及一种自动调节鞋面松紧度的可穿戴鞋内系统及调节方法，涉及智能可穿戴技术领域，其包括用于实现两个区域分离控制的双鞋带环路、设于双鞋带环路上的两条鞋带绑线、用于感应足部压力的压力传感器、以及信号连接压力传感器并分别控制两条鞋带绑线的控制装置。本发明解决了一条鞋带系统无法满足不同区域松紧度的需求差异，多个鞋带系统使用又过于繁琐的问题，实现了自动调节鞋面不同区域的松紧度，以满足穿着者对于鞋面不同区域松紧度的差异化需求。同时，本发明在穿着者运动时会实时分析穿着者的足底压力与足部的加速度数据，检测穿着者的运动状态，根据不同的运动状态可以自动的调节鞋面的松紧度。自动的调节鞋面的松紧度。自动的调节鞋面的松紧度。


技术研发人员：方方 秦吉
受保护的技术使用者：东华大学
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/10/11