智能鞋及其制造方法

技术领域

本发明涉及鞋类技术领域，具体地说，是涉及一种智能鞋及制造该智能鞋的方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展以及人们对生活质量要求的不断提高，人们对穿戴物品的要求也越来越高、对穿戴物品的功能需求也越来越多，尤其是对运动装备而言。例如，运动鞋，适合自身的运动鞋不仅穿起来舒适性好，还有利于保护脚部，此外，好的运动鞋还有助于提高运动成绩；其中，由于运动鞋需要承受更大的足部压力以及来自地面的反冲力，因此对其减震性能具有更高的要求，现有的运动鞋一般是在鞋底加装气垫或者气囊等辅助减震的结构来提升减震性能，但这使得鞋底结构较为复杂，且会增加重量，从而出现加工不便的问题，再者，鞋子也无法满足轻量化要求。目前，有工厂通过3D打印技术打印鞋底镂空结构以满足轻量化要求，甚至对于一些更为专业的运动鞋，厂家会采集运动人员的脚部数据并根据采集的脚部数据定制专用的运动鞋，而这种方式虽然能够提高运动鞋的穿着舒适性并使运动鞋满足运动人员的功能需求，但是其存在以下缺点：

第一，定制成本高，普通用户难以消费；

第二，需要通过专用的3D激光扫描仪对脚部进行扫描，虽然定制精度会高一些，但需要用户现场扫描或自购3D激光扫描仪，且容易对用户的脚部数据造成过度收集、泄漏；

第三，运动鞋不具有运动检测功能，且运动鞋无法在不同运动情况下对自身进行匹配性调整。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的主要目的是提供一种定制成本较低，可适用于多种运动场景，并可根据不同运动场景进行自身适配性调整的智能鞋。

本发明的另一目的是提供一种上述智能鞋的制造方法。

为了实现本发明的主要目的，本发明提供一种智能鞋，包括鞋体和鞋垫，鞋体具有鞋底和鞋面，鞋底与鞋面连接，鞋体具有鞋腔，鞋垫设置在鞋腔内，其中，鞋底和/或鞋垫由第一3D打印成型材料打印制成，鞋底或鞋垫具有功能区域，功能区域包括脚趾区、前掌区和后跟区，功能区域由第二3D打印成型材料打印制成，第二3D打印成型材料包括4D材料，智能鞋还包括监测装置，监测装置设置在鞋底和/或鞋垫中，监测装置包括处理器、传感模块、电源管理模块和无线通信模块，处理器分别与传感模块、电源管理模块、无线通信模块电连接，传感模块向处理器发送检测数据，处理器根据检测数据控制4D材料进行变形。

由上可见，通过对智能鞋的设计，使得智能鞋的适应场景广，能够适应于不同的运动场景，并能在不同的运动场景中做出相适配的变化，为使用者提供最舒适的体验，其中，4D材料和监测装置的配合能够更好的检测和匹配不同的运动，而无线通信模块则能够与智能终端(如手机、智能手表、平板电脑等等)进行信息交互，使得使用者能够通过智能终端了解智能鞋的当前状态及相关数据，同时使得使用者可以智能终端对智能鞋进行相应的参数设置、控制等；此外，本发明的智能鞋能够实现精确定制，使智能鞋更好贴合使用者的脚部，从而提升用户的使用体验。

一个优选的方案是，传感模块包括九轴传感器和定位监测传感器，九轴传感器和定位监测传感器分别与处理器电连接。

由上可见，传感模块的设计使得监测装置能够准确地检测使用者的运动姿态，以对智能鞋进行调节，使智能鞋适配使用者当前的运动状态。

另一个优选的方案是，4D材料包括一种或多种可随运动强度、温度、湿度、压力中的至少一者做出与智能鞋所处的运动场景相匹配的形变的材料。

由上可见，4D材料能够自身的受力情况、外界的温度、湿度等进行相应的形变，使得脚趾区、前掌区和后跟区这些与脚部密切接触的区域能够实时自我调节以适应使用者当前的运动状态，从而提高智能鞋的舒适性。

进一步的方案是，4D材料包括可变形材料，监测装置可控制可变形材料按照预设变形模式进行变形。

由上可见，监测装置可以根据检测到的数据调节4D材料进行变形，以使脚趾区、前掌区和后跟区这些与脚部密切接触的区域能够更好的贴合于脚部。

另一进一步的方案是，4D材料包括温变材料，监测装置可控制温变材料按照预设温度变化模式进行温度变化。

由上可见，监测装置可以根据检测到的数据调节4D材料的温度，以使脚部更加舒适。

再一进一步的方案是，4D材料包括湿度可变材料，监测装置可控制湿度可变材料按照预设湿度变化模式进行湿度变化。

由上可见，监测装置可以根据检测到的数据调节4D材料的湿度，以使脚部更加舒适。

更进一步的方案是，鞋面由第三3D打印成型材料打印制成，或鞋面由纺织材料、网眼布、皮革、人造革、合成材料、PVC、PU、牛巴、超细纤维、天然皮、EVA、TPR、SBS中的一种或多种制成。

由上可见，鞋面可根据使用要求、舒适度要求、外观要求等因素选择相应的材料进行制作，以保证鞋面的舒适性，并使鞋面能够更好的贴合于使用者的脚部。

另一个优选的方式，4D材料包括TPU材料与二月桂酸二丁基锡、纳米氧化锌和二异聚酸脂中的一种或多种材料；或4D材料包括EVA材料与二月桂酸二丁基锡、纳米氧化锌和二异聚酸脂中的一种或多种材料。

进一步的方案是，电源管理模块包括电池和第一控制单元，第一控制单元分别与电池、处理器电连接；或电源管理模块包括摩擦发电单元和第二控制单元，第二控制单元分别与摩擦发电单元、处理器电连接。

由上可见，电源管理模块既可设置成蓄电池形式，也可设置成自发电形式，使得电源管理模块能够为处理器、传感模块和无线通信模块提供足够的电源，以保证处理器、传感模块和无线通信模块能够正常、稳定的工作。

为了实现本发明的另一目的，本发明提供一种智能鞋的制造方法，其中，包括拍摄脚部不同角度下的照片，拍摄脚部的脚趾、前掌和后跟在静止状态和运动状态下的踩印图案，通过三维图像合成软件生成脚部三维数据；根据三维数据制作鞋底和鞋垫的三维模型；采用第一3D打印成型材料打印制成鞋底和鞋垫，鞋底或鞋垫具有功能区域，功能区域包括脚趾区、前掌区和后跟区，采用第二3D打印成型材料打印制成功能区域，在鞋底和鞋垫打印过程中，在鞋底和/或鞋垫中植入监测装置，第二3D打印成型材料包括4D材料，监测装置可控制4D材料进行变形；采用第三3D打印成型材料打印制成鞋面，或采用纺织材料、网眼布、皮革、人造革、合成材料、PVC、PU、牛巴、超细纤维、天然皮、EVA、TPR、SBS中的一种或多种制成鞋面，将鞋面与鞋底进行连接。

由上可见，采用上述制造方法制出的智能鞋适用场景光，且能够适应多种运动场景，并可在不同运动场景中做处相适配的变化，为使用者提供最舒适的体验，其中，4D材料和监测装置的配合能够更好的检测和匹配不同的运动；此外，本发明的智能鞋能够实现精确定制，以使得智能鞋能够更好贴合使用者的脚部，从而提升用户的使用体验；再者，本发明的制造方法通过照片的方式对使用者的脚步数据进行采集与现有的采用3D激光扫描仪进行数据采集的方式相比，可避免对使用者的脚部数据造成过度收集，对使用者的隐私起到相对较好的保护作用。

附图说明

图1是本发明智能鞋实施例的结构示意图。

图2是本发明智能鞋实施例的省略部分组件后的结构示意图。

图3是本发明智能鞋实施例的监测装置的系统框图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

智能鞋实施例

参照图1和图2，智能鞋100包括鞋体1、鞋垫2和监测装置3。鞋体1具有鞋底11和鞋面12，鞋底11与鞋面12固定连接，使得鞋体1具有鞋腔10，鞋垫2设置在鞋腔10内。其中，鞋底11和/或鞋垫2均由第一3D打印成型材料打印制成，优选地，鞋底11和鞋垫2均由第一3D打印成型材料打印制成。第一3D打印成型材料可采用PLA(聚乳酸)、TPU(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)或TPE(热塑性弹性体)，当然，第一3D打印成型材料也可采用PLA(聚乳酸)、TPU(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)或TPE(热塑性弹性体)与其他3D打印成型材料混合制成。

此外，鞋底11或鞋垫2具有功能区域，如在本实施例中，鞋底11具有功能区域。功能区域是智能鞋100与使用者的脚步在运动、行走过程中进行密集接触的区域。功能区域包括脚趾区、前掌区和后跟区，脚趾区、前掌区和后跟区均由第二3D打印成型材料打印制成。其中，第二3D打印成型材料包括4D材料或第二3D打印成型材料为4D材料；优选地，第一3D打印成型材料也可与第二3D打印成型材料完全相同。

4D材料包括一种或多种可随运动强度、温度、湿度、压力中的至少一者做出与智能鞋100所处的运动场景相匹配的形变的材料(如现有的一些刺激响应聚合物)，使得4D材料能够自身的受力情况、外界的温度、湿度等进行相应的形变，使得脚趾区、前掌区和后跟区这些与脚部密切接触的区域能够实时自我调节以适应使用者当前的运动状态，从而提高智能鞋100的舒适性。例如，4D材料可包括可变形材料(如可发生形状变化、硬度变化等的材料)、温变材料(如可发生温度变化的材料)和湿度可变材料(如可发生湿度变化的材料)中的至少一种；监测装置3可控制可变形材料按照预设变形模式进行变形，以使监测装置3可以根据检测到的数据调节4D材料进行变形，以使脚趾区、前掌区和后跟区这些与脚部密切接触的区域能够更好的贴合于脚部；监测装置3可控制温变材料按照预设温度变化模式进行温度变化，使得监测装置3可以根据检测到的数据调节4D材料的温度，以使脚部更加舒适；监测装置3可控制湿度可变材料按照预设湿度变化模式进行湿度变化，以使监测装置3可以根据检测到的数据调节4D材料的湿度，以使脚部更加舒适。又例如，4D材料包括TPU材料与二月桂酸二丁基锡、纳米氧化锌和二异聚酸脂中的一种或多种材料；或4D材料包括EVA材料与二月桂酸二丁基锡、纳米氧化锌和二异聚酸脂中的一种或多种材料；或4D材料由现有的高分子材料或聚合物或其他具有相同功能、作用的已知材料与相应的一些催化剂混合制成。

鞋面12优选由第三3D打印成型材料打印制成，第三3D打印成型材料可与第一3D打印成型材料完全相同，也可与第二3D打印成型材料完全相同，使得鞋面12能够具有弹性且透气。当然，鞋面12也可由纺织材料、网眼布、皮革、人造革、合成材料、PVC、PU、牛巴、超细纤维、天然皮、EVA、TPR、SBS中的一种或多种制成。

结合图3，在本实施例中，监测装置3优选设置于鞋底11中，监测装置3包括处理器31、传感模块32、电源管理模块和无线通信模块34，处理器31分别与传感模块32、电源管理模块和无线通信模块34电连接。

传感模块32优选包括九轴传感器321和定位监测传感器322，九轴传感器321和定位监测传感器322用于采用柔性电路与处理器31电连接。传感模块32用于检测使用者的运动姿态，并向处理器31发送检测数据，使得使用者可以通过自身的运动数据对自身的运动计划、运动姿态等进行调整，优选地，传感模块32的设置还使得处理器31能够根据使用者的运动姿态对智能鞋100进行调节，如对上述4D材料的状态(如4D材料的温度、湿度等等)进行调节，以改变4D材料的形状，使智能鞋100更好的适配使用者当前的运动状态。

电源管理模块用于为处理器31、传感模块32和无线通信模块34提供电源，以保证监测装置3的正常工作。其中，电池管理模块包括电池和第一控制单元，第一控制单元分别与电池和处理器31电连接；或电池管理模块包括摩擦发电单元和第二控制单元，第二控制单元分别与摩擦发电单元和处理器31电连接。可见，电源管理模块既可设置成蓄电池形式，也可设置成自发电形式，使得电源管理模块能够为处理器31、传感模块32和无线通信模块提供足够的电源，以保证处理器31、传感模块32和无线通信模块能够正常、稳定的工作。

无线通信模块34用于与智能终端(如手机、智能手表、平板电脑等等)进行信息交互，使得监测装置3能够将检测到的数据发送至智能终端，从而使使用者能够通过智能终端了解智能鞋100的当前状态及相关数据，还使得使用者可以智能终端对智能鞋100进行相应的参数设置、控制等。

优选地，监测装置3还包括计时器35，计时器35与处理器31电连接。需要说明的是，在其他实施例中，监测装置3也可设置于鞋垫2中；或监测装置3设置于鞋底11和鞋垫2中，即监测装置3嵌设在鞋底11和鞋垫2之间。

综上可见，本发明提供的智能鞋适应场景广，其能够适应于不同的运动场景，并能在不同的运动场景中做出相适配的变化，为使用者提供最舒适的体验，其中，4D材料和监测装置的配合能够更好的检测和匹配不同的运动，而无线通信模块则能够与智能终端进行信息交互，使得使用者能够通过智能终端了解智能鞋的当前状态及相关数据，同时使得使用者可以智能终端对智能鞋进行相应的参数设置、控制等；此外，本发明的智能鞋能够实现精确定制，使智能鞋更好贴合使用者的脚部，从而提升用户的使用体验。

智能鞋的制造方法实施例

本发明提供的制造方法用于制造上述智能鞋实施例中的智能鞋100，该制造方法包括：

拍摄脚部不同角度下的照片，并拍摄脚部的脚趾、前掌和后跟在静止状态和运动状态下的踩印图案，通过三维图像合成软件生成脚部三维数据。其中，脚部的拍摄设备可采用手机或照相设备，而采用照片获取脚部的数据相比与现有的采用3D激光扫描仪对脚部进行数据采集，其使脚部的数据获取更加的简单、方便，同时能够避免对使用者的脚部数据造成过度收集，对使用者的隐私起到相对较好的保护作用。当然，当用户自己不具有三维图像合成软件时，用户可通过将自己拍摄的图片发送给厂家，让厂家使用三维图像合成软件生成脚部的三维数据。这种数据采集方式使得用户能够进行线上定制，而无需客户或厂家线下上门，从而使得智能鞋100的定制更加的方便、省时。

当生成脚部的三维数据后，厂家根据三维数据通过3D打印的方式制作鞋底11和鞋垫2。具体地，采用第一3D打印成型材料打印制成鞋底11和鞋垫2，其中，鞋底11或鞋垫2具有功能区域，功能区域包括脚趾区、前掌区和后跟区，采用第二3D打印成型材料打印制成功能区，并在鞋底11和鞋垫2打印过程中，在鞋底11和/或鞋垫2中置入监测装置3。

优选地，第一3D打印成型材料可采用PLA(聚乳酸)、TPU(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)或TPE(热塑性弹性体)，当然，第一3D打印成型材料也可采用PLA(聚乳酸)、TPU(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)或TPE(热塑性弹性体)与其他3D打印成型材料混合制成。第二3D打印成型材料包括4D材料或第二3D打印成型材料为4D材料；其中，第一3D打印成型材料也可与第二3D打印成型材料完全相同。

4D材料包括一种或多种可随运动强度、温度、湿度、压力中的至少一者做出与智能鞋100所处的运动场景相匹配的形变的材料(如现有的一些刺激响应聚合物)，使得4D材料能够自身的受力情况、外界的温度、湿度等进行相应的形变，使得脚趾区、前掌区和后跟区这些与脚部密切接触的区域能够实时自我调节以适应使用者当前的运动状态，从而提高智能鞋100的舒适性。例如，4D材料可包括可变形材料(如可发生形状变化、硬度变化等的材料)、温变材料(如可发生温度变化的材料)和湿度可变材料(如可发生湿度变化的材料)中的至少一种；监测装置3可控制可变形材料按照预设变形模式进行变形，以使监测装置3可以根据检测到的数据调节4D材料进行变形，以使脚趾区、前掌区和后跟区这些与脚部密切接触的区域能够更好的贴合于脚部；监测装置3可控制温变材料按照预设温度变化模式进行温度变化，使得监测装置3可以根据检测到的数据调节4D材料的温度，以使脚部更加舒适；监测装置3可控制湿度可变材料按照预设湿度变化模式进行湿度变化，以使监测装置3可以根据检测到的数据调节4D材料的湿度，以使脚部更加舒适。又例如，4D材料包括TPU材料与二月桂酸二丁基锡、纳米氧化锌和二异聚酸脂中的一种或多种材料；或4D材料包括EVA材料与二月桂酸二丁基锡、纳米氧化锌和二异聚酸脂中的一种或多种材料；或4D材料由现有的高分子材料或聚合物或其他具有相同功能、作用的已知材料与相应的一些催化剂混合制成。

接着，3D打印技术或传统的制造方法加工鞋面12及其它部分。例如，采用第三3D打印成型材料打印制成鞋面12，或采用纺织材料、网眼布、皮革、人造革、合成材料、PVC、PU、牛巴、超细纤维、天然皮、EVA、TPR、SBS中的一种或多种制成所述鞋面12，之后，将所述鞋面12与所述鞋底11进行连接。其中，第三3D打印成型材料可与第一3D打印成型材料完全相同，也可与第二3D打印成型材料完全相同，使得鞋面12能够具有弹性且透气。

当完成上述加工后，对智能鞋100的数据及4D材料进行检测，并在检测完成后，对智能鞋100进行包装，以待交付使用。

综上可见，采用上述制造方法制出的智能鞋适用场景光，且能够适应多种运动场景，并可在不同运动场景中做处相适配的变化，为使用者提供最舒适的体验，其中，4D材料和监测装置的配合能够更好的检测和匹配不同的运动；此外，本发明的智能鞋能够实现精确定制，以使得智能鞋能够更好贴合使用者的脚部，从而提升用户的使用体验；再者，本发明的制造方法通过照片的方式对使用者的脚步数据进行采集与现有的采用3D激光扫描仪进行数据采集的方式相比，可避免对使用者的脚部数据造成过度收集，对使用者的隐私起到相对较好的保护作用。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，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。