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CN105476639A - 一种用于八字脚检测及矫正的电子设备 - Google Patents

一种用于八字脚检测及矫正的电子设备 Download PDF

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CN105476639A CN201510816467.8A CN201510816467A CN105476639A CN 105476639 A CN105476639 A CN 105476639A CN 201510816467 A CN201510816467 A CN 201510816467A CN 105476639 A CN105476639 A CN 105476639A
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蔡蓉
赵鸿飞
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Abstract

本发明公开了一种用于八字脚检测及矫正的电子设备，该设备通过内置的加速度传感器计算出脚尖和脚步前进方向夹角来检测是否有内八字或者外八字的现象，另外还可以通过微弱的电流刺激来提醒使用者及时调整脚的角度，从而实现了预防、检测和矫正三重功效。在计算夹角时采用多组数据取平均值的方式来保证检测结果有效。该设备具有小巧、轻便、经济、智能、实用、美观的优点，而且外形也可以设计的很灵活，可以做成脚环，也可以做成鞋垫，或者甚至内置在鞋子里。

Description

一种用于八字脚检测及矫正的电子设备
技术领域
本发明涉及检测及矫正的电子设备，尤其涉及一种用于八字脚检测及矫正的电子设备，属于检测和控制领域。
背景技术
“八字脚”是一种下肢的骨骼畸形,分为“外八字脚”和“内八字”，都是因为足部错误受力所致，八字脚因为走路姿势不雅，越来越受到大家的重视。八字脚目前矫正的方式国内一般有穿戴矫正鞋，医院一般使用一些鞋垫或者支架，国际上一般也采用矫正鞋与鞋垫，配合拉筋板和脚踏车去帮助孩子们做矫正。这些设备效果一方面非常笨重不雅观，效果也很有限，特别是在预防和检测方面效果更差。
目前由于个人的一些不良习惯以及幼儿时期过早学步、站立等原因，越来越多的人在走路时都形成了八字脚这一不良习惯。有八字脚的人的足部受力跟正常人有很大区别，内八字脚的内侧受力会比较大，反之外八字脚的外侧受力就比较大。为了帮助人们改正这一习惯，一些公司着手生产纠正鞋和纠正鞋垫。
北京乐康步科技有限公司生产的纠正鞋是现阶段市场上种类最多的，可以针对不同的足部病症来设计不同类型的鞋子。但是，其生产的纠正八字脚的鞋都是采用一些物理纠正方法，即用一些固定脚踝的方式来实现纠正八字脚的功能。这种硬性的物理纠正方法有时会给使用者带来一些不适，在一定程度上会影响纠正鞋的发展应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种用于八字脚检测及矫正的电子设备。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种用于八字脚检测及矫正的电子设备，包含加速度传感器、模数转换模块、放大电路模块、微控制器模块、显示模块、无线传输模块、第一电极片、第二电极片和电源模块，所述加速度传感器依次通过模数转换模块、放大电路模块连接微控制器模块，所述显示模块、无线传输模块、第一电极片、第二电极片连接在微控制器模块的相应端口上，所述电源模块分别与加速度传感器、模数转换模块、放大电路模块、微控制器模块、显示模块、无线传输模块、第一电极片、第二电极片连接；
其中，加速度传感器，用于实时检测佩戴者运动的速度和方向参数；
模数转换模块，用于将加速度传感器采集的速度和方向参数转换成电信号；
放大电路模块，用于将模数转换模块转换的电信号进行放大处理，进而传输至微控制器模块；
微控制器模块，用于根据接收的电信号计算出脚尖和脚步前进方向夹角，将所得夹角与设定值进行对比，若超多设定值则通过控制第一电极片和第二电极片发出微弱的电流刺激提醒使用者及时调整脚的角度；
显示模块，用于实时显示微控制器模块计算出脚尖和脚步前进方向夹角；
无线传输模块，用于将微控制器模块计算出脚尖和脚步前进方向夹角传输至佩戴者。
作为本发明一种用于八字脚检测及矫正的电子设备的进一步优选方案，所述微控制器模块采用AVR系列单片机。
作为本发明一种用于八字脚检测及矫正的电子设备的进一步优选方案，所述无线传输模块采用蓝牙。
作为本发明一种用于八字脚检测及矫正的电子设备的进一步优选方案，所述显示模块采用LCD显示屏。
作为本发明一种用于八字脚检测及矫正的电子设备的进一步优选方案，所述模数转换电路的芯片型号为TMS320LF240。
作为本发明一种用于八字脚检测及矫正的电子设备的进一步优选方案，所述放大电路模块包括LNA、功分器、第一滤波器、第二滤波器、第一放大器、第二放大器、合成器、第三放大器和第三滤波器，其中，LNA的输出端连接功分器的输入端，而功分器的输出端分别连接第一、二滤波器的输入端，所述第一、二滤波器的输出端分别经由第一、二放大器连接合成器的输入端，该合成器的输出端经由第三放大器连接第三滤波器的输入端。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明能通过内置的加速度传感器计算出脚尖和脚步前进方向夹角来检测是否有内八字或者外八字的现象，另外还可以通过微弱的电流刺激来提醒使用者及时调整脚的角度，从而实现了预防、检测和矫正三重功效；
2、本发明在计算夹角时采用多组数据取平均值的方式来保证检测结果有效；
3、本发明该设备具有小巧、轻便、经济、智能、实用、美观的优点，而且外形也可以设计的很灵活，可以做成脚环，也可以做成鞋垫，或者甚至内置在鞋子里；
4、本发明实时传送足部受力信息，提醒人们采取正确的走路姿势，克服了以往物理纠正八字脚的方法给使用者带来的一些不适，更加舒适准确的来帮助人们纠正八字脚这一不良习惯。
附图说明
图1是本发明的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，一种用于八字脚检测及矫正的电子设备，包含加速度传感器、模数转换模块、放大电路模块、微控制器模块、显示模块、无线传输模块、第一电极片、第二电极片和电源模块，所述加速度传感器依次通过模数转换模块、放大电路模块连接微控制器模块，所述显示模块、无线传输模块、第一电极片、第二电极片连接在微控制器模块的相应端口上，所述电源模块分别与加速度传感器、模数转换模块、放大电路模块、微控制器模块、显示模块、无线传输模块、第一电极片、第二电极片连接；
其中，加速度传感器，用于实时检测佩戴者运动的速度和方向参数；
模数转换模块，用于将加速度传感器采集的速度和方向参数转换成电信号；
放大电路模块，用于将模数转换模块转换的电信号进行放大处理，进而传输至微控制器模块；
微控制器模块，用于根据接收的电信号计算出脚尖和脚步前进方向夹角，将所得夹角与设定值进行对比，若超多设定值则通过控制第一电极片和第二电极片发出微弱的电流刺激提醒使用者及时调整脚的角度；
显示模块，用于实时显示微控制器模块计算出脚尖和脚步前进方向夹角；
无线传输模块，用于将微控制器模块计算出脚尖和脚步前进方向夹角传输至佩戴者。
其中，所述微控制器模块采用AVR系列单片机，所述无线传输模块采用蓝牙，所述显示模块采用LCD显示屏，所述模数转换电路的芯片型号为TMS320LF240。本发明所述第一电极片和第二电极片均采用同一种电极片。
所述放大电路模块包括LNA、功分器、第一滤波器、第二滤波器、第一放大器、第二放大器、合成器、第三放大器和第三滤波器，其中，LNA的输出端连接功分器的输入端，而功分器的输出端分别连接第一、二滤波器的输入端，所述第一、二滤波器的输出端分别经由第一、二放大器连接合成器的输入端，该合成器的输出端经由第三放大器连接第三滤波器的输入端。
AVR单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行；多累加器型，数据处理速度快；AVR单片机具有32个通用工作寄存器，相当于有32条立交桥，可以快速通行；中断响应速度快。AVR单片机有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断；AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关闭时为100nA，更适用于电池供电的应用设备；有的器件最低1.8V即可工作；AVR单片机保密性能好。
八字脚检测：该设备佩戴的时候，将设备指向调整到与脚尖的方向一致；当佩戴者步行的时候，速度传感器会检测到某个方向有运动，并且把运动的速度和方向等数据发给微处理器；其中运动方向（也即脚步方向）与设备方向（也即脚尖方向）的夹角即为八字脚的角度。
假定这一夹角为15度，并且这是一只左脚，那么该佩戴者左脚有15度的外八字脚；如果这是一只右脚，那么该佩戴者右脚脚有15度的内八字脚。
为了使检测的数据尽可能地精确，可以采用多次采样取平均值的办法，并且抛弃一些角度或者速度与均值偏离较大的数据。
每只脚的设备都是独立工作的，可以佩戴两副设备，也可只佩戴单幅。
八字脚预防和矫正：
当设备工作在预防矫正模式下，微处理器会根据检测出来的八字脚角度和预先设定的提醒阈值发出相应的电流刺激，提醒使用者及时纠正和调整脚步，长期使用可以起到预防和矫正八字脚的作用。
假定用户设定的提醒阈值为内外偏差10度，那么一旦设备检查出若干步的平均角度偏差为内（外）八字15度，那么微处理器就会通过电源管理系统给脚内侧（外侧）的电极一个微弱电流脉冲，在这个电流脉冲刺激的提醒下，用户就会把脚步向外（内）及时调整一点。通过持之以恒的佩戴使用，会对使用者有一个比较好的预防和矫正左右。
该设备通过内置的加速度传感器计算出脚尖和脚步前进方向夹角来检测是否有内八字或者外八字的现象，另外还可以通过微弱的电流刺激来提醒使用者及时调整脚的角度，从而实现了预防、检测和矫正三重功效。在计算夹角时采用多组数据取平均值的方式来保证检测结果有效。该设备具有小巧、轻便、经济、智能、实用、美观的优点，而且外形也可以设计的很灵活，可以做成脚环，也可以做成鞋垫，或者甚至内置在鞋子里。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种用于八字脚检测及矫正的电子设备，其特征在于：包含加速度传感器、模数转换模块、放大电路模块、微控制器模块、显示模块、无线传输模块、第一电极片、第二电极片和电源模块，所述加速度传感器依次通过模数转换模块、放大电路模块连接微控制器模块，所述显示模块、无线传输模块、第一电极片、第二电极片连接在微控制器模块的相应端口上，所述电源模块分别与加速度传感器、模数转换模块、放大电路模块、微控制器模块、显示模块、无线传输模块、第一电极片、第二电极片连接；
其中，加速度传感器，用于实时检测佩戴者运动的速度和方向参数；
模数转换模块，用于将加速度传感器采集的速度和方向参数转换成电信号；
放大电路模块，用于将模数转换模块转换的电信号进行放大处理，进而传输至微控制器模块；
微控制器模块，用于根据接收的电信号计算出脚尖和脚步前进方向夹角，将所得夹角与设定值进行对比，若超多设定值则通过控制第一电极片和第二电极片发出微弱的电流刺激提醒使用者及时调整脚的角度；
显示模块，用于实时显示微控制器模块计算出脚尖和脚步前进方向夹角；
无线传输模块，用于将微控制器模块计算出脚尖和脚步前进方向夹角传输至佩戴者。
2.根据权利要求1所述的一种用于八字脚检测及矫正的电子设备，其特征在于：所述微控制器模块采用AVR系列单片机。
3.根据权利要求1所述的一种用于八字脚检测及矫正的电子设备，其特征在于：所述无线传输模块采用蓝牙。
4.根据权利要求1所述的一种用于八字脚检测及矫正的电子设备，其特征在于：所述显示模块采用LCD显示屏。
5.根据权利要求1所述的一种用于八字脚检测及矫正的电子设备，其特征在于：所述模数转换电路的芯片型号为TMS320LF240。
6.根据权利要求1所述的一种用于八字脚检测及矫正的电子设备，其特征在于：所述放大电路模块包括LNA、功分器、第一滤波器、第二滤波器、第一放大器、第二放大器、合成器、第三放大器和第三滤波器，其中，LNA的输出端连接功分器的输入端，而功分器的输出端分别连接第一、二滤波器的输入端，所述第一、二滤波器的输出端分别经由第一、二放大器连接合成器的输入端，该合成器的输出端经由第三放大器连接第三滤波器的输入端。
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