用于智能鞋的柔性电路系统、鞋中底及智能鞋的制作方法

本发明属于柔性电路技术领域，尤其涉及一种用于智能鞋的柔性电路系统、鞋中底及智能鞋。

背景技术：

随着生活水平的提高，人们对衣着打扮的品质要求越来越高，而鞋子作为人们日常生活中不可或缺的必需品，人们已经不满足于鞋子仅作为穿着物品的功能，更多的是关注鞋子的智能性。但现有的大多数鞋子的功能单一，无法向用户发聩运动中的脚底的受力数据等，导致用户不能及时判断自己的运动姿势或施力状态是否正确，可能养成不好的运动习惯而造成脚踝损失或不良姿态。且现有的智能鞋的鞋底在运动过程非常容易发生弯折、扭曲等现象，所以设计一种用于智能鞋底的柔性电路系统很有意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于智能鞋的柔性电路系统、鞋中底及智能鞋，实新对用户数据的采集，并将采集的数据及时外传，反馈给用户或信息收集系统。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种柔性电路系统，包括传感器模块、传能供电模块、处理器模块和通信模块，所述传能供电模块分别与传感器模块和处理器模块连接，所述传能供电模块接收外部电力并对传感器模块和处理器模块提供电能；

所述处理器模块的输入端与传感器模块的输出端连接，处理器模块的输出端与通信模块连接，所述处理器模块接收传感器模块输出的数据并通过通信模块外传。

本基础方案的工作原理和有益效果在于：传感器模块能够采集用户的运动数据，处理器模块能够对传感器模块采集的数据进行处理，然后传输给通信模块，通信模块能够将数据反应给用户查看。传能供电模块为传感器模块和处理器模块提供电能，保证各模块能够顺利运行。

进一步，所述传能供电模块的外表面设有保护层。

保护层能够防止外界环境中的杂质接触传能供电模块，避免传能供电模块受到污染、侵蚀、损坏，保证传能供电模块的使用寿命。

本申请提供的一种柔性电路系统，包括活动区和静止区；

所述活动区包括柔性电路板和与所述柔性电路板连接的多个传感器模块；

所述静止区包括硬质电路板和通信模块，所述硬质电路板上设置有处理器模块，所述处理器模块的输入端与传感器模块连接，处理器模块的输出端与通信模块连接。

由于智能鞋底在运动中会有大量的弯曲、扭曲，利用柔性电路板，增强了耐挠折性能，能够克服鞋底在运动过程中的弯折、扭曲。静止区放置在活动中不易于弯曲弯折的位置，将处理器模块放置在硬质电路板上进行安装，与单独安装处理器模块相比，增加了安装物体的体积，更利于安装人员操作，易于安装。

进一步，所述活动区分为上下两层，活动区的上层设置有传感器模块，活动区的下层设置有传能供电模块。

活动区上层设置为传感器模块，使传感器模块与用户的距离更近，更利于传感器模块采集用户的运动数据。传能供电模块设置在活动区的下场，实现空间的合理分布，避免模块间彼此影响。

进一步，所述静止区的表面设有硬质保护隔层。

硬质保护隔层能够防止外界环境中的杂质接触静止区内的模块，避免静止区受到污染、侵蚀，增强对静止区的保护性。

进一步，所述柔性电路板上固定连接有硬质插板，所述硬质插板用于与传感器模块非焊连接。

在柔性电路板连接传感器模块时，传感器模块能够直接将触角插入硬质插板中，避免在柔性电路板上进行焊盘的连接。同时，当传感器模块受损需要更换时，直接在柔性电路板上拔出旧的传感器模块，插入新的传感器模块，增加了柔性电路系统的可修复性。

本申请方案还提供一种鞋中底，包括鞋底本体，所述鞋底本体上设置有权利要求1-6之一所述的柔性电路系统，所述活动区的上层设置在鞋中底顶部的中前脚掌位置，所述静止区位于鞋中底的脚后跟位置，活动区的下层置于鞋中底的底部。

由于鞋中底的前中脚掌处在运动中会有大量的弯曲、扭曲，且活动区的上层主要为柔性电路板，所以将活动区的上层设置在鞋中底顶部的中前脚掌位置，增强耐挠折性能。静止区内设有硬质电路板，所以将静止区设置在鞋中底活动中不易于弯曲弯折的脚后跟位置，避免硬质电路板产生损失。

本申请方案还提供一种智能鞋，包括本发明所述的鞋中底及与所述鞋中底可拆卸或固定连接的鞋面。

利用鞋中底实现智能鞋的智能功能，而鞋中底与鞋面可拆卸连接，便于对鞋中底和鞋面分开制造，同时其中一个损坏时，能够随时更换。鞋中底与鞋面固定连接则保证二者连接足够牢固，利于用户穿戴。

进一步，当鞋中底与鞋面可拆卸连接时，所述鞋中底套接在鞋面底端，鞋面底端内侧壁上设有卡槽，鞋中底顶部的边缘固定连接有与卡槽卡接的卡块。

鞋面的卡槽与鞋中底顶部边缘的卡块卡接，使鞋面与鞋中底的连接稳固，同时鞋中底具有一定厚度，而鞋面与鞋中底的顶部连接，则鞋中底接触地面时，鞋面内部与地面具有一定距离，降低地面的污染物进入鞋内的几率。

进一步，所述鞋面的底端与顶端间设有至少一条竖向的拉链。

拉链闭合时，鞋面侧围轮廓处于闭合状态，鞋面与鞋中底连接紧密，用户能够正常穿戴鞋子，当拉链打开时，鞋面的侧围轮廓向侧边打开，鞋中底的顶部暴露在外，有利于用户更换新的传感器模块，或者拆分鞋中底与鞋面。

附图说明

图1为本发明用于智能鞋的柔性电路系统实施例的立体图；

图2为本发明用于智能鞋的柔性电路系统实施例的柔性电路板的立体图；

图3为本发明用于智能鞋的柔性电路系统实施例的鞋中底的底部的立体图。

附图标记：鞋面1、拉链2、鞋中底3、传感器模块4、柔性电路板5、静止区6、沟槽7、供电电池8、硬质插板9。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例如附图1和3所示：本发明提供了一种柔性电路系统，包括传感器模块4、传能供电模块、处理器模块和通信模块，传感器模块4实现对用户各种运动数据的采集，传能供电模块与传感器模块4电性连接，传能供电模块接收外部电力并对传感器模块4和处理器模块提供电能。处理器模块采用msp430单片机作为处理器，它的输入端与传感器模块4的输出端电性连接，处理器模块的输出端与通信模块电性连接。传感器模块4采集的数据传送至处理器模块，再由处理器模块传输给通信模块，当然处理器模块也可以对采集的数据进行处理再通过通信模块外传，通信模块将数据反应给用户查看。通信模块采用nb-iot窄带物联网模块，用户通过通信模块，使外部设备与处理器模块进行通信连接，将传感器模块4采集的各项属性参数传送到外部设备，便于用户查看。

传能供电模块为传感器模块4和处理器模块提供电能，保证各模块能够顺利运行。传能供电模块包括传能线圈和供电电池8，供电电池8与传能线圈电性连接，供电电池8与传感器模块4电性连接。传能供电模块的外表面设有保护层，保护层可采用硬质盒体，硬质盒体的材料可采用塑料或非导电性金属等，利用硬质盒体将传能供电模块包裹起来，防止外界环境中的杂质接触传能供电模块，避免传能供电模块受到污染、侵蚀，保证传能供电模块的使用寿命。

供电电池8通过传能线圈将电能以非电气接触模式传递给各用电模块，实现无线供电，如感应耦合电能传输技术，包括初级电路和拾取电路组成，初级电路设置有整流滤波电路路、dc/dc变换电路以及高频逆变电路，工频电源经过整流滤波电路后转换为直流输出，经过dc/dc电路进行电压变换，然后由高频逆变电路转换为高频交流电，高频逆变电路输出的高频交流通过发射线圈向外发射电能，拾取电路中设置有拾取线圈，利用空间磁场耦合拾取发射线圈发射的能量，拾取机构输出的能量可经过功率调节器进行调整，最后向用电设备提供能量。

本发明中传能线圈即为拾取线圈，具体初级电路采用现有技术，当需要充电时，将鞋底的传能线圈对准发射线圈的位置，具体可在鞋底上传能线圈所在的位置进行标记，方便充电操作。

本申请提供的柔性电路系统，分为活动区和静止区6。活动区包括柔性电路板5和与柔性电路板5电性连接的多个传感器模块4，柔性电路板5采用高分子材料制成，如fpc板，可以承受一定的弯曲弯折。传感器模块4可以采用压力传感器(如ap-40系列或e-tpu柔性等)和/或温度传感器(如pt100等)和/或湿度传感器(如cl-m7r)等，传感器模块4与足底的穴位分布相对应，如涌泉穴、太白穴/大都穴等，具体可采用现有技术中理疗鞋垫等部件的穴位对应部位。因为人体的脚底具有弧度曲线，人运动时脚底不同穴位传递的力度不同，传感器模块4与分布的穴位对应设置，传感器模块4采集的信息更为全面。静止区6包括硬质电路板和通信模块，硬质电路板上设置有处理器模块，处理器模块的输入端与传感器模块4电性连接，处理器模块的输出端与通信模块电性连接。

在本实施方式中，活动区分为上下两层，活动区的上层包括传感器模块4，活动区的下层包括传能供电模块。活动区上层设置为传感器模块4，使传感器模块4与用户的距离更近，更利于传感器模块4采集用户的运动数据。传能供电模块设置在活动区的下场，实现空间的合理分布，避免模块间彼此影响。

静止区6的表面设有硬质保护隔层，硬质保护隔层也可采用盒体的形状，从而将静止区6包裹起来，硬质保护隔层能够防止外界环境中的杂质接触静止区6内的模块，避免静止区6受到污染、侵蚀，增强对静止区6的保护性。

如附图1和2所示，柔性电路板5上焊接有硬质插板9，硬质插板9用于与传感器模块4非焊连接。在柔性电路板5连接传感器模块4时，传感器模块4能够直接将触角插入硬质插板9中，避免在柔性电路板5上进行焊盘的连接。同时，当传感器模块4受损需要更换时，直接在柔性电路板5上拔出旧的传感器模块4，插入新的传感器模块4，增加了柔性电路系统的可修复性。还可在传感器模块4与处理器模块间添加补强材料，以便安装。

本申请方案还提供一种鞋中底3，包括鞋底本体，鞋底本体上设置有上述的柔性电路系统，活动区的上层设置在鞋中底3顶部的中前脚掌位置，柔性电路板5镶嵌在鞋中底3的顶部。静止区6位于鞋中底3的脚后跟位置，鞋中底3顶部放置静止区6的位置设有凹槽，硬质电路板置于凹槽内。活动区的下层置于鞋中底3的底部，鞋中底3的底部设有沟槽7，沟槽7内放置传能线圈，而供电电池8则镶嵌在鞋中底3的底部。由于鞋中底3的前中脚掌处在运动中会有大量的弯曲、扭曲，且活动区的上层主要为柔性电路板5，所以将活动区的上层设置在鞋中底3顶部的中前脚掌位置，增强耐挠折性能。静止区6内设有硬质电路板，所以将静止区6设置在鞋中底3活动中不易于弯曲弯折的脚后跟位置，避免硬质电路板产生损失。

本申请方案还提供一种智能鞋，包括上述的鞋中底3和与鞋中底3固定(如焊接或粘接等)或者可拆卸连接的鞋面1。当鞋中底3与鞋面1可拆卸连接时，鞋面1的底端可采用弹性材料，鞋中底3套接在鞋面1底端，鞋面1底端内侧壁上设有卡槽，鞋中底3顶部的边缘焊接有与卡槽卡接的卡块。鞋中底3套接在鞋面1内时，鞋中底3的侧面与鞋面1内壁紧密贴合并可以在在缝隙填充密封材料，如塑胶或塑胶贴等，防止漏水。鞋面1的底端与顶端间设有至少一条竖向的拉链2，例如鞋面设计为鞋前掌与后跟都用拉链连接起来，当需要更换传感器或是核心处理器等部件时，拉开前后的拉链、使得鞋底能够完全打开，拉链2闭合时，鞋面1侧围轮廓处于闭合状态，鞋面1与鞋中底3连接紧密，用户能够正常穿戴鞋子；当拉链2打开时，鞋面1的侧围轮廓向侧边打开，鞋中底3的顶部暴露在外，有利于用户更换新的传感器模块4。或者还可以拆分鞋中底3与鞋面1，拆卸时，塑胶贴取下。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。