[實用新型]一種壓力自感知、自發電的智能鞋墊

有效

• 申請號: 201420544976.0
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN204091135U
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 梁亮;李新波;高偉;劉建芳;周秀文;付云博;劉維帥;石要武;吳越
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: A43B17/00
• 分類號: A43B17/00;H02J7/32;A61B5/22;G01C22/00
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 郭耀輝

技術領域

本實用新型屬于智能穿戴技術領域，尤其涉及一種壓力自感知、自發電的智能鞋墊。

背景技術

隨著現代科技的進步和人們生活質量的提高，人們開始對我們的日常穿戴提出了更高的要求，因此智能穿戴發展迅速，智能鞋墊就是其中的一種。楊慎達等人的專利“一種醫用智能測試調節負重量的鞋墊(No：201010216224.8)”公開了一種醫用智能測試調節負重量的鞋墊，它由放在鞋墊內部的壓力采集傳感器和外接的信號處理器組成，該發明可實時檢測負重量，根據測量值調節負重量大小，便于患者術后康復鍛煉；鄭斌等人的專利“一種測定行走步態的智能鞋墊及方法(No：201310105338.9)”與楊慎達等人的專利相似，它通過壓力傳感器可隨時測定使用者的行走步態，使人們能夠及時了解自身的足部情況；姬自生的專利“電熱鞋墊(No：200620092588.9)”、劉祖學的專利“多功能電熱鞋墊(No：201220040833.7)”、呂維克的專利“電熱鞋墊(No：200620157092.5)”和周挺的專利“低壓電熱鞋墊(No：201320076984.2)”分別從不同的角度提出了一種可產生熱量的電熱鞋墊；3L?Lab在2014國際消費電子展(CES)上推出的鞋墊具備了三軸加速計和八個壓力傳感器，能夠監測用戶的活動水平、行走健康等問題，還支持無線充電，其售價約200美元。以上智能鞋墊和現有的智能鞋墊均需要自帶大容量蓄電池或外接電源才能實現其功能，并且要在鞋墊內部集成各種傳感器，這必然導致鞋墊的安全性受到質疑，成本會也比較高。

研究表明壓電陶瓷受到擠壓時可產生電，當對其進行周期性的擠壓時，可產生同頻率的周期性的電信號，并且擠壓時力越大，產生的電信號的幅值越大，對應的電能也越多。翟振明等人的專利“一種鞋墊式步行輸入傳感裝置”所用的壓電傳感器正是利用了壓電陶瓷片的壓電效應，將應力(或應變)轉換成電壓或電荷，再通過放大進行放大和輸出的裝置。翟振明等人利用了壓電陶瓷輸出電壓或電荷與其所受應力存在相關性的特點，但并未提及和利用壓電陶瓷輸出電壓的周期與人行走時步調相關的特點，即可以通過測量壓電陶瓷輸出電壓的周期數間接得到人行走的步數，本實用新型正是基于這一原理對現有技術進行了改進和發明，通過相應的處理電路測得壓電陶瓷所產生電信號的周期數和幅值，產生的電能還可以收集起來給處理電路供電。

發明內容

針對現有智能鞋墊存在的問題和壓電陶瓷的壓電效應，本實用新型公開了一種壓力自感知、自發電的智能鞋墊。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種壓力自感知、自發電的智能鞋墊，包括：上、下鞋墊體、鞋墊夾層、電熱片、壓電疊堆、藍牙模塊、功能選擇開關、處理及控制模塊、蓄電池、mini-USB接口、智能手機應用軟件。

所述上、下鞋墊體為智能鞋墊的上表面和下表面，用于保護鞋墊內的電路和元器件；其中上表面與人的腳接觸，下表面與鞋底接觸；兩鞋墊體邊沿均分別為兩條可配對的拉鏈鏈帶，可通過拉鏈將上下鞋墊體連接在一起，并形成一個封閉空間，用于放置智能鞋墊的其它部分。

所述鞋墊夾層為介于上鞋墊體和下鞋墊體之間的一個夾層，略小于上、下鞋墊體，放置于上下鞋墊體形成的封閉空間內；其相應位置已經掏空，用于固定智能鞋墊內部的電路和元器件。

所述電熱片為鞋形低壓電熱片，略小于鞋墊夾層，置于上鞋墊體和鞋墊夾層之間，與處理及控制模塊相連，用于對鞋子內部加熱和保暖。

所述壓電疊堆為本智能鞋墊的核心部件，由若干個壓電陶瓷片并聯組成，固定在鞋墊夾層腳掌或腳后跟位置，用于檢測腳部壓力、計算步數和給本智能鞋墊提供電能；其輸出分為兩路，一路用于給蓄電池充電，另一路經過處理后進入微處理器的模數轉換引腳，用于計算腳步壓力和行走步數。

所述藍牙模塊為集成的小型藍牙從機模塊，通過串行通信接口與控制器相連，與運行在智能手機上的藍牙應用軟件配套使用，可實現智能鞋墊與智能手機之間的通信。

所述功能選擇開關為一個六觸點單通的旋鈕開關，用于控制智能鞋墊的各項功能，如接通電源、開啟或關斷加熱功能、開啟或關斷藍牙功能等。