CN209421058U - 一种足球鞋 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种足球鞋，包括鞋本体和智能***，鞋本体包括鞋面和鞋底，智能***包括用于检测击球力的第一压力传感器、用于检测脚部压力的第二压力传感器、用于检测脚部摆动时的加速度的检测器以及用于对检测的数据进行处理和计算的微处理器，微处理器具有用于存储最低压力阈值的寄存单元；第一压力传感器为柔性传感器，第一压力传感器设置于鞋面内，第二压力传感器、检测器和微处理器均安装于鞋底中；第一压力传感器的输出端、第二压力传感器和检测器的输出端分别电性连接微处理器的相应输入端。采用上述结构后，本实用新型通过微处理器、两压力传感器和检测器的配合，能够得到运动员射门时的小腿摆动速度，即运动员射门时的瞬间爆发力。

Description

一种足球鞋

技术领域

本实用新型涉及一种鞋子，更具体地说涉及一种足球鞋。

背景技术

在足球运动中存在多种类型的射门脚法，例如香蕉球、重炮直线球、落叶球和倒钩球等，运动员射门的质量跟运动球员对足球的击球部位、力量和击球的速度有关。

目前，人们研究出运动员在射门训练时针对击球力量进行检测的智能足球鞋，例如公告号为CN206714216U、名称为“一种贴附于各类足球鞋的智能数据采集***”以及公告号为CN106490758A、名称为“智能足球鞋、智能分析***、分析方法及终端”等，通过贴附在鞋本体上的压力传感器实现射门瞬间力量的检测。然而，射门爆发力的强弱对于射门质量也尤为重要，决定射门爆发力强弱的关键因素是运动员小腿在射门时的摆动速度，目前在足球射门训练中并未对小腿射门时的摆动速度进行检测。

基于此，本实用新型人在此基础上进行了深入研究，遂有本案的产生。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种足球鞋，其能够对运动员射门时小腿的摆动速度进行检测。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种足球鞋，包括鞋本体和智能***，所述鞋本体包括鞋面和鞋底，所述鞋面和所述鞋底相连接，所述智能***包括用于检测击球力的第一压力传感器、用于检测脚部压力的第二压力传感器、用于检测脚部摆动时的加速度的检测器以及用于对检测的数据进行处理和计算的微处理器，且所述微处理器具有用于存储最低压力阈值的第一寄存单元；

所述第一压力传感器为柔性传感器，且所述第一压力传感器设置于所述鞋面内，所述第二压力传感器、所述检测器和所述微处理器均安装于所述鞋底中；其中，所述第一压力传感器的输出端、所述第二压力传感器和所述检测器的输出端分别电性连接所述微处理器的相应输入端。

所述第一压力传感器为压电薄膜传感器，所述压电薄膜传感器设置于所述鞋面的夹层内，且填满所述鞋面的夹层内。

所述检测器为三轴加速度传感器，所述智能***还包括三轴角速度传感器和三轴电子罗盘，且所述三轴角速度传感器和所述三轴电子罗盘均固定嵌装于所述鞋底内，并且，所述三轴角速度传感器的输出轴和所述三轴电子罗盘的输出端均电连接所述微处理器的输入端。

所述三轴加速度传感器、所述三轴角速度传感器和所述三轴电子罗盘一体化集成九轴传感器，所述微处理器具有用于将所述九轴传感器采集的数据转换为脚部空间运动轨迹的数据处理算法单元。

所述微处理器还具有用于存储与多种脚部空间运动轨迹分别匹配的射门脚法数据的第二寄存单元。

所述智能***还包括接收终端和信号收发器，所述微处理器通过所述信号收发器与所述接收终端进行通信连接。

所述接收终端为手机App或监控平台。

所述智能***还包括计数器，所述计数器的输出端电性连接所述微处理器的输入端。

所述鞋底包括基底和铺设于所述基底上的鞋垫，除了智能***中的所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之外的其他电子元器件均固定嵌装于一整合壳体内，所述整合壳体和所述第二压力传感器均通过安装结构装设于所述基底内。

所述安装结构包括安装槽组和嵌装于所述安装槽组内的安装盒体，所述安装槽组开设于所述基底上，所述安装盒体与所述安装槽组相适配；

其中，所述安装盒体具有用于供所述整合壳体固定的第一容纳腔、用于供所述第二压力传感器固定的第二容纳腔以及用于供导线固定的连通腔，所述第一容纳腔和所述第二容纳腔通过所述连通腔相连通。

采用上述结构后，本实用新型具有如下有益效果：当运动员通过鞋面击球时，第一压力传感器检测出运动员击球瞬间的压力数据，随后传输至微处理器中进行处理，得到当前时刻运动员击球时的压力数值，随后与微处理器的寄存单元中的最低压力阈值进行比对，判断运动员当前时刻的动作是否为射门动作。当微处理器判断为射门动作时，微处理器获取运动员从当前射门状态时刻回溯相近的第二压力传感器传输的零压力数值(即抬脚时刻为零点时刻)开始到第一压力传感器检测到压力数值为止所用的时间，此段时间记为计算时间，且微处理器获取当前时刻的加速度数据以及当前射门状态的计算时间，随后微处理器通过加速度数据与计算时间数据的积分计算出当前射门时刻的速度值，即得到运动员射门时小腿摆动速度。

进一步地，通过九轴传感器以及第一压力传感器和第二压力传感器的配合，微处理器可以得到当前时刻射门瞬间的脚部摆动速度和运动员从抬脚到射门的脚部空间运动轨迹，教练能够获取射门瞬间的脚部摆动速度以及与此脚部摆动速度相对应的射门脚法类型，以便教练可以对运动员在不同射门脚法类型下的射门爆发力对运动员进行针对性的训练。

进一步地，微处理器可以将当前时刻的射门脚法类型和小腿摆动速度传输至手机App中，用户可以在手机App中进行查看。

附图说明

图1为本实用新型一种足球鞋的结构示意图。

图2为本实用新型中鞋底的分解示意图。

图3为本实用新型中整合壳内电子元器件的布置图。

图4为本实用新型的电路连接图。

图中：

10-鞋本体 11-鞋面

12-鞋底 121-基底

122-鞋垫 21-第二传感器

22-微处理器 23-信号收发器

24-九轴传感器 25-计数器

30-整合壳体 41-上片材

411-第一盖合部 412-第二盖合部

413-连接部 42-下片材

421-第一凹槽 422-第二凹槽

423-第一连接槽道 51-第三凹槽

52-第四凹槽 53-第二连通槽道

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

一种足球鞋，如图1-2所示，包括鞋本体10和智能***，此智能***安装于鞋本体10上，此鞋本体包括鞋面11和鞋底12，鞋面11与鞋底12按常规方式粘接在一起；智能***包括第一压力传感器、第二压力传感器21、检测器和微处理器22，其中，微处理器22具有存储有最低压力阈值的第一寄存单元。

此鞋本体10为现有常见的鞋子，且鞋面11具有夹层。

第一压力传感器粘设于鞋面11的夹层内，此第一压力传感器为柔性压力传感器，此第一压力传感器用于检测击球时的压力。较佳地，为保证运动员击球时压力数据不会有遗漏，即确保击球时压力数据检测的完整，第一压力传感器21填满于鞋面11的夹层内。本实施例中，此第一压力传感器为柔性压力传感器，如压电薄膜传感器，此柔性压力传感器为市面上已有出售的传感器，且此柔性压力传感器可以进行无源工作。

第二压力传感器嵌装于鞋底12内，此第二压力传感器用于检测脚部压力，当运动员抬脚时第二压力传感器21的压力数值为零，当运动员脚落地时第二压力传感器有压力数值。检测器安装于鞋底12内，此检测器用于检测运动员击球时的加速度，此检测器为现有常规的加速度传感器或三轴加速度传感器等，本实施例中此检测器为三轴加速度传感器。微处理器22安装于鞋底内，微处理器22用于对第一压力传感器、第二压力传感器21和检测器检测的数据进行处理和计算。

其中，第一压力传感器的输出端、第二压力传感器21的输出端和检测器的输出端分别电性连接微处理器的相应输入端。

本实用新型一种足球鞋，当运动员的脚部撞击足球鞋的鞋面11时，压电薄膜传感器检测出运动员击球瞬间的压力数据，随后传输至微处理器22中进行处理，得到当前时刻运动员击球时的压力数值，随后与微处理器22的寄存单元中的最低压力阈值进行比对，判断运动员当前时刻的动作是否为射门动作。微处理器22判断出的情况有两种：(1)、若压力数值小于最低压力阈值，则判断为正常传球；(2)、若压力数值大于或者等于最低压力阈值，则判断为射门。

当微处理器22判断为第一种情况时，微处理器22将删除当前时刻的压力数据记录、加速度数据记录和计算时间记录。

当微处理器22判断为第二种情况时，微处理器22获取运动员从当前射门状态时刻回溯相近的第二压力传感器21传输的零压力数值(即抬脚时刻为零点时刻)开始到第一压力传感器检测到压力数值为止所用的时间，此段时间记为计算时间，且微处理器22获取当前时刻的加速度数据以及当前射门状态的计算时间，随后微处理器22通过加速度数据与计算时间数据的积分计算出当前射门时刻的速度值，即可得到射门时小腿摆动速度，也就可以知道运动员射门爆发力的强弱。此外，微处理器22还可以获取第一压力传感器的压力数值，以此获取射门瞬间的击球力数据。

作为优选地，本实用新型还包括接收终端和信号收发器23，微处理器22通过信号收发器23与接收终端进行通信连接，用以将微处理器22处理的数据传输至接收终端中查看。同时，用户可以通过接收终端对最低压力阈值等微处理器22的寄存单元中的数据进行修改。此接收终端为手机App或监控平台，本实施例中接收终端为手机App。此外，此通信连接可以为常规的蓝牙连接，也可以为其他的无线连接。

作为优选地，智能***还包括三轴角速度传感器和三轴电子罗盘，三轴角速度传感器和三轴电子罗盘均固定嵌装于鞋底12内，并且，三轴角速度传感器和三轴电子罗盘的输出端分别电连接微处理器的相应输入端，三轴角速度传感器、三轴电子罗盘、三轴加速度传感器一体化集成，构成常规的九轴传感器24。其中，通过三轴加速度传感器获取每个时刻的加速度(以运动员抬脚的时刻为零点)，并通过加速度计算出各个时刻的速度，随后通过速度和时间即可计算出脚部在空间的x、y、z轴上的运动距离，包括抬脚、迈腿等运动距离，通过三轴角速度传感器和三轴电子罗盘获取脚部的运动偏转角度和偏转速度，并结合运动距离即可计算出脚部在任意方向上的移动距离，每个时刻反应的运动距离均可反应脚部的空间高度和相对运动位置，每个时刻串联即可得到脚部在空间位置的持续运动距离、脚部高度、偏转角度和偏转速度，即，每个时刻串联可知脚部空间运动轨迹。另，此微处理器具有数据处理算法单元，此数据处理算法单元用于将九轴传感器24检测的数据经数据处理算法单元内的常规的卡尔曼滤波算法进行处理，得到运动员脚部空间运动轨迹。较佳地，前述的微处理器还具有存储有与各脚部空间运动轨迹分别相匹配的多种射门脚法信息的第二寄存单元。其中，第一寄存单元和第二寄存单元一体化集成。

本实用新型中，此九轴传感器24在市面上已出售，常应用于航模无人机、机器人、天线云台、聚光太阳能、地面及水下设备、虚拟现实或人体运动分析等高动态三维姿态测量的产品设备中。

此九轴传感器24用于采集前述计算时间内的数据，并传输给微处理器22的数据处理算法单元进行处理和计算。具体来说，当第二压力传感器21检测到零压力数值后，第二压力传感器21将检测的零压力数值(运动员抬脚)传输给微处理器22，微处理器22发出工作指令给九轴传感器，九轴传感器24开始工作，直至第一压力传感器检测到压力数值(射门状态时)后，第一压力传感器将检测的压力数值传输给微处理器，微处理器22发出停止指令给九轴传感器，随后九轴传感器将这一计算时间内采集的数据传输至微处理器22的数据处理算法单元中进行处理，得到运动员当前射门时刻脚部从抬脚到射门的脚部空间运动轨迹，这样用户就可以通过此脚部空间运动轨迹来判别运动员当前的射门脚法类型。

需说明的是，当微处理器22根据前述所讲判断运动员当前时刻的动作为正常传球时，微处理器22将删除九轴传感器24在当前计算时间内的数据记录；若微处理器22根据前述所讲判断运动员当前时刻的动作为射门动作，则微处理器22对九轴传感器所采集的数据按前述方式进行处理和计算。

本实用新型中一种足球鞋，通过九轴传感器24以及第一压力传感器和第二压力传感器的配合，微处理器22可以得到当前时刻射门瞬间的脚部摆动速度和运动员从抬脚到射门的脚部空间运动轨迹，教练能够获取射门瞬间的脚部摆动速度以及与此脚部摆动速度相对应的射门脚法类型，以便教练可以对运动员在不同射门脚法类型下的射门爆发力对运动员进行针对性的训练。而且，微处理器22可以对当前时刻的射门脚法类型传输至手机App中，用户可以在手机App中进行查看。

作为优选地，本实用新型中还包括电源单元，此电源单元的输出端电性连接微处理器的电源输入端。此电源单元可为现有常规的充电式无线电源单元。

作为优选地，此鞋底12内还嵌装有计数器25，此计数器用于对射门次数进行记录，此计数器的输出端电性连接微处理器的输入端。并且，计数器的计数次数与微处理器22中的脚部空间运动轨迹同步记录至手机App中。

本实用新型中，此微处理器为现有常规的控制器，例如型号为MSP432的微控制器。

本实用新型中，鞋底12包括基底121和鞋垫122，此鞋垫122按常规方式铺设于基底121上，且鞋底12的底部设置有鞋钉。前述的除了智能***中的第一压力传感器和第二压力传感器之外的其他电子元器件均安装于一整合壳体30中，其他电子元器件包括前述的微处理器22、信号收发器23、九轴传感器24和计数器25，且微处理器22位于整合壳体30的中心位置处，信号收发器23、九轴传感器24、计数器和电源单元均以微处理器22为中心绕设于微处理器22的外侧。并且，微处理器22、信号收发器23、九轴传感器24和计数器25分别按前述方式通过导线(定义为导线一)电性连接。并且，整合壳体30和第一压力传感器21均通过安装结构安装于基底121内。其中，第一压力传感器21的输出端通过导线(定义为导线二)与微处理器22输入端电性连接，即此导线二的一端穿入整合壳体内，并与微处理器22的输入端电性连接。

前述的安装结构包括安装槽组和安装盒体，此安装槽组开设于基底121上，且安装盒体与安装槽组的形状和大小相适配。此安装盒体包括相互盖合的上片材41和下片材42，相互盖合的上片材41和下片材均分设为第一段、第二段和中间段；拆开时，下片材42具有第一凹槽421、第二凹槽422和第一连通槽道423，第一凹槽421和第二凹槽422分别对应位于上片材41的第一段和第二段，第一连通槽道423对应位于上片材41的中间段，第一凹槽421和第二凹槽422通过第一连通槽道423连通在一起，第一凹槽421与整合壳体30相适配，第二凹槽422与第二压力传感器21相适配，上片材41具有第一盖合部411、第二盖合部412以及将第一盖合部411与第二盖合部412连接的连接部412，在上片材41与下片材42相互盖合后，第一盖合部411与第一凹槽421之间形成第一容纳腔，第二盖合部412与第二凹槽421之间形成第二容纳腔，第一连接槽道422和连接部413之间形成连通腔，此第一容纳腔用于将整合壳体30固定嵌装于内，第二容纳腔用于供第二压力传感器21固定嵌装于内，连通腔用于供导线二固定嵌装于内.

安装槽组包括第三凹槽51、第四凹槽52和第二连通槽道53，第三凹槽51和第四凹槽52通过第二连通槽道53连通在一起，并且，第三凹槽51与安装盒体40的第一段相适配，第四凹槽52与安装盒体40的第二段相适配，第二连通槽道53与安装盒体40的中间段相适配，此第三凹槽51用于供第一段嵌装于内，第四凹槽52用于供第二段嵌装于内，第二连通槽道53用于供中间段嵌装于内，这样就能够将安装盒体40固定嵌装在安装槽组内。较佳地，为保证穿着舒适性，安装盒体的上表面与基底12的上表面之间平滑过渡。

本实用新型中一种足球鞋，通过安装盒体和安装槽组的设置，便于将除第一压力传感器之外的电子元器件分别安装于安装盒体中，本实施例中电子元器件包括第一压力传感器、第二压力传感器、微处理器22、电源单元、九轴传感器和计数器，且安装盒体嵌装于鞋底12的基底12中，这样，运动员穿鞋后，不会影响足球鞋的舒适性，且将各电子元器件隐藏于足球鞋内，不影响足球鞋的整体美观性。

本实用新型中的工作过程为：以一次射门为例，首先打开手机蓝牙进行连接操作，信号收发器与手机App蓝牙连接；随后穿上足球鞋进行走动，并在手机App中打开智能***，并通过信号收发器23发射激活信号给微处理器22，微处理器22触发前述的各电子元器件启动，然后，当运动员脚抬脚时，微处理器22接收到第二压力传感器21检测的零压力数值，并传输工作指令给九轴传感器24使其开始工作，且微处理器22开始计时，直至运动员触球射门时，第一压力传感器将检测到的压力数值传输给微处理器，微处理器发送停止指令给九轴传感器24令其停止工作，同时微处理器22停止计时，此时微处理器22将第一压力传感器检测的压力数值与寄存单元中的最低压力阈值进行比对，以判断运动员此次动作是否为射门动作，当此动作判断为射门动作时，计数器25计数，且微处理器对九轴传感器中的三轴加速度传感器传输的数据进行处理和计算，得到运动员射门时刻的脚部摆动速度，且微处理器还得到第一压力传感器在射门时的压力数据(即射门的力度)，同时，微处理器的数据处理算法单元将九轴传感器采集的数据进行处理，得到该射门时从抬脚到脚触球时的脚部空间运动轨迹以及此脚部空间运动轨迹对应的射门脚法类型，随后将脚部摆动速度、脚部空间运动轨迹、射门脚法类型、射门力度和训练次数同步通过无线收发器传输至手机App中。若运动员此次动作不是射门动作，则微处理器删除九轴传感器采集的数据、第一压力传感器和第二压力传感器在计算时间内采集的数据。

其中，微处理器会自动滤除第一压力传感器检测的不稳定的压力值、滤除九轴传感器24检测的不稳定的加速度值和无法识别的射门脚法类型，而且，微处理器还会滤除与各不稳定或无法识别数据相联系的计数次数。

此外，手机App中设置有左脚球鞋和右脚球鞋的数据记录。

以上所述仅为本实施例的优选实施例，凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本实用新型的权利要求范围。

Claims (10)

1.一种足球鞋，包括鞋本体和智能***，所述鞋本体包括鞋面和鞋底，所述鞋面和所述鞋底相连接，其特征在于：所述智能***包括用于检测击球力的第一压力传感器、用于检测脚部压力的第二压力传感器、用于检测脚部摆动时的加速度的检测器以及用于对检测的数据进行处理和计算的微处理器，且所述微处理器具有用于存储最低压力阈值的第一寄存单元；

所述第一压力传感器为柔性传感器，且所述第一压力传感器设置于所述鞋面内，所述第二压力传感器、所述检测器和所述微处理器均安装于所述鞋底中；其中，所述第一压力传感器的输出端、所述第二压力传感器和所述检测器的输出端分别电性连接所述微处理器的相应输入端。

2.根据权利要求1所述的一种足球鞋，其特征在于：所述第一压力传感器为压电薄膜传感器，所述压电薄膜传感器设置于所述鞋面的夹层内，且填满所述鞋面的夹层内。

3.根据权利要求1所述的一种足球鞋，其特征在于：所述检测器为三轴加速度传感器，所述智能***还包括三轴角速度传感器和三轴电子罗盘，且所述三轴角速度传感器和所述三轴电子罗盘均固定嵌装于所述鞋底内，并且，所述三轴角速度传感器的输出轴和所述三轴电子罗盘的输出端均电连接所述微处理器的输入端。

4.根据权利要求3所述的一种足球鞋，其特征在于：所述三轴加速度传感器、所述三轴角速度传感器和所述三轴电子罗盘一体化集成九轴传感器，所述微处理器具有用于将所述九轴传感器采集的数据转换为脚部空间运动轨迹的数据处理算法单元。

5.根据权利要求4所述的一种足球鞋，其特征在于：所述微处理器还具有用于存储与多种脚部空间运动轨迹分别匹配的射门脚法数据的第二寄存单元。

6.根据权利要求1所述的一种足球鞋，其特征在于：所述智能***还包括接收终端和信号收发器，所述微处理器通过所述信号收发器与所述接收终端进行通信连接。

7.根据权利要求6所述的一种足球鞋，其特征在于：所述接收终端为手机App或监控平台。

8.根据权利要求1所述的一种足球鞋，其特征在于：所述智能***还包括计数器，所述计数器的输出端电性连接所述微处理器的输入端。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种足球鞋，其特征在于：所述鞋底包括基底和铺设于所述基底上的鞋垫，除了智能***中的所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之外的其他电子元器件均固定嵌装于一整合壳体内，所述整合壳体和所述第二压力传感器均通过安装结构装设于所述基底内。

10.根据权利要求9所述的一种足球鞋，其特征在于：所述安装结构包括安装槽组和嵌装于所述安装槽组内的安装盒体，所述安装槽组开设于所述基底上，所述安装盒体与所述安装槽组相适配；

其中，所述安装盒体具有用于供所述整合壳体固定的第一容纳腔、用于供所述第二压力传感器固定的第二容纳腔以及用于供导线固定的连通腔，所述第一容纳腔和所述第二容纳腔通过所述连通腔相连通。