帶傳感器系統的鞋的制作方法

帶傳感器系統的鞋的制作方法
【專利摘要】一種鞋類物品，包括鞋面和鞋底結構以及與鞋底結構相連的傳感器系統。該傳感器系統包括多個傳感器，這些傳感器用來探測用戶腳部施加在傳感器上的力。該傳感器系統還包括端口，這個端口經配置用來接收模塊，以便模塊與傳感器進行通信。該端口包括帶腔室的外殼和接口，該腔室被配置用來容納模塊，該接口與外殼接合且帶有露出至腔室的至少一個電觸點。還可包括其它固定結構和接口結構。
【專利說明】帶傳感器系統的鞋
[0001]對相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年2月17日提交的第61/443，800號美國臨時專利的權益和優先權，其內容通過引用在此被全部納入。
【技術領域】
[0003]本發明主要涉及帶有傳感器系統的鞋子，尤指帶有力傳感器總成的鞋子，且力傳感器總成可操作性地連接到鞋子中的通信端口。
[0004]【背景技術】料
[0005]帶傳感器系統的鞋子已被人熟知。傳感器系統收集性能數據，這些數據可后續被訪問用于分析等用途。某些系統的傳感器系統比較復雜，或者只能通過某些操作系統才能獲取或使用收集到的數據。因此，收集數據的使用受到了不必要的限制。而有些帶有傳感器系統的鞋子雖然具有很多優點，但是也存在不足之處。本發明旨在克服這些不足之處和現有技術的其它缺點，并提供一些全新的功能。

【發明內容】

[0006]本發明主要涉及帶有傳感器系統的鞋子。本發明的一些方面涉及一種鞋類物品，這種鞋子具有鞋面部件和鞋底結構以及與鞋底結構相連的傳感器系統。該傳感器系統包括多個傳感器，這些傳感器被配置用來探測用戶腳部施加在傳感器上的力。
[0007]根據本發明的一個方面，此類鞋子還包括與傳感器操作地相連的通信端口。在一種實施例中，通信端口被配置用來傳輸關于由每個傳感器所探測到的力的數據，且這些數據格式為通用可讀格式。該端口還 可配置為與電子模塊相連，以允許便傳感器和模塊之間的通信。
[0008]本發明的其它方面涉及用于鞋類物品的可帶有外殼的端口，該外殼至少一部分包括容納在鞋類物品的鞋底結構中。外殼包括多個側壁，其限定腔室，用來容納電子模塊。接口與外殼接合，且具有暴露至腔室的電觸點。在這種配置中，接口與模塊形成電連接，從而當模塊容納在腔室中時，模塊接合至少一個電觸點。
[0009]本發明的其它方面涉及的一種鞋類物品，該鞋類物品容納腳部且包括鞋底結構、鞋面部分、傳感器系統以及如上所述的端口。鞋底結構包括外底部件和由外底部件支持的中底部件，且中底部件具有井部。鞋面部分與鞋底結構相連。傳感器系統包括連接至鞋底結構的力傳感器和從力傳感器延伸出來的傳感器導線，而力傳感器用來感測腳部在鞋底結構施加的力。端口的接口包括與傳感器導線相連的電觸點，因此可與力傳感器進行電子通?目。
[0010]此外，本發明的其它部分涉及一種用于接合腳的鞋類物品的系統。系統包括鞋底結構，而鞋底結構包括外底部件和外底部件支持的中底部件，且中底部件中具有井部，鞋面部分連接至該鞋底結構。此系統還包括傳感器系統，該傳感器系統帶有多個連接至鞋底結構的力傳感器和多根從力傳感器延伸出來的傳感器導線，而每個力傳感器都用來探測腳部在鞋底結構所施加的力。端口連接至鞋底結構和傳感器系統。該端口包括外殼和與外殼接合的接口，外殼至少部分地容納中底部件的井部中。外殼包括限定腔室的多個側壁和連接至至少一個側壁的固定部件。該接口具有暴露至腔室的多個電觸點，從而這些電觸點與多個傳感器導線相連，因此與力傳感器形成電子通信。系統還包括容納在端口的腔室中的電子模塊，從而當模塊被容納在腔室中時，該模塊接合接口的多個電觸點，與接口形成電連接。此模塊經配置通過與接口的電連接接收來自力傳感器的信號以及存儲接收來自力傳感器的數據。此外，外殼的固定部件在模塊上施力，將模塊固定在腔室中。
[0011]從下面的說明和附圖，可明顯看出本發明的其它特點和優點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為鞋子的側視圖；
[0013]圖2為圖1所示鞋子的對側圖；
[0014]圖3為鞋底的俯視圖，其包括傳感器系統實施例；
[0015]圖4為鞋子的實施例的截面圖，包括圖3的傳感器系統；
[0016]圖5為鞋子的另一種實施例的截面圖，包括圖3的傳感器系統；
[0017]圖6為電子模塊實施例的示意圖，該電子模塊可配合傳感器系統使用，與外部電子設備進行通信；
[0018]圖7為另一個包括本發明涉及的傳感器系統的插入件實施例的俯視圖；
[0019]圖8為圖7所示左右對插入件的俯視圖；
[0020]圖9為圖7傳感器系統的部分插入件的擴大分解視圖；
[0021]圖10為鞋子的實施例的截面圖，包括圖7的插入件；
[0022]圖11為根據本發明一些方面的用于鞋類物品的傳感器系統另一實施例的透視圖，圖中虛線部分為鞋類物品的鞋底結構；
[0023]圖12為圖11所示線條12-12處的截面圖，展示了圖11所示傳感器系統的端口以及傳感器系統外殼接收的電子模塊；
[0024]圖13為圖12所示端口和模塊的截面圖，其中模塊已插入進端口。
[0025]圖14是圖12所示模塊的透視圖；
[0026]圖15是圖14所示模塊的后透視圖；
[0027]圖16是圖14所示模塊的側視圖；
[0028]圖17是圖11所示端口的透視圖，展示的是其外殼接收的模塊；
[0029]圖18中的示意圖描述了圖11所示端口的接口的總成；
[0030]圖19中的示意圖為模塊插入圖11所示端口外殼的過程；
[0031]圖20為圖18所示接口的后視圖，圖中展示了接口總成部分。
[0032]圖21為圖18所示接口的電觸點和基部的透視圖。
[0033]圖22為圖11所示接口部分的橫截面視圖，圖中電觸點處于向外彎曲的位置。
[0034]圖23為圖22所示接口部分的橫截面視圖，圖中電接觸點處于向內彎曲的位置；
[0035]圖24為本發明方面涉及的傳感器系統端口的另一實施例的透視圖，且圖中展示了位于端口外殼中的(如圖14所示)電子模塊；
[0036]圖25中的示意圖描述了圖24所示端口的接口總成；[0037]圖26為圖25所示接口的電觸點和基部的透視圖。
[0038]圖27為本發明方面涉及的傳感器系統端口的另一實施例的透視圖，且圖中展示了位于端口外殼中的如圖14所示的電子模塊；
[0039]圖28中的示意圖描述了圖24所示端口的接口總成；
[0040]圖29為圖25所示接口的電觸點和基部的透視圖。
[0041]圖30為本發明方面涉及的電子模塊的另一實施例的透視圖；
[0042]圖31是圖30所示模塊的后透視圖；
[0043]圖32是圖30所示模塊的側視圖；
[0044]圖33為本發明方面涉及的傳感器系統端口的另一實施例的透視圖，且圖中展示了位于端口外殼中的如圖30所示的電子模塊；
[0045]圖34中的示意圖描述了圖33所示端口的接口總成；
[0046]圖35為圖30所示模塊部分和經配置同該模塊一同使用的電觸點的透視圖；
[0047]圖36為圖6中的電子模塊與外部游戲設備進行通信的示意圖；
[0048]圖37中的兩只鞋子都包括傳感器系統，與外部設備形成網狀通信模式；
[0049]圖38中的兩只鞋子都包括傳感器系統，與外部設備形成“鏈環形”通信模式；
[0050]圖39中的兩只鞋子都包括傳感器系統，與外部設備形成獨立的通信模式；
[0051]圖40為本發明方面涉及的傳感器系統端口的另一實施例的透視圖；
[0052]圖41為圖40所示端口的橫截面視圖，展示了端口中接收的電子模塊的另一實施例；
[0053]圖42為圖41所示端口的分解橫截面視圖；
[0054]圖43為圖40所示端口的分解圖；
[0055]圖44是圖41所示模塊的透視圖；
[0056]圖45是圖44所示模塊的側視圖；
[0057]圖46為圖44所示模塊的橫截面示意圖；
[0058]圖47為圖40所示端口的接口的透視圖；
[0059]圖48為圖47所示接口總成的側視圖；以及
[0060]圖49為圖47所示接口總成的透視圖。
【具體實施方式】
[0061]雖然本發明有多種不同的實施例，本發明的最佳實施例用圖示的方式展示，且本文將進行詳細描述。應該理解本專利申請說明書被認為是本發明原理的舉例，且不意味著將本發明的寬方面局限于所描述或展示的實施例。
[0062]圖1-2中的實例為鞋類物品，比如鞋子，通常指定附圖標記100。鞋類物品100可以具有多種不同的形狀，包括，比如各種運動鞋。在一種示范性實施例中，鞋類物品100通常包括傳感器系統12，可操作性地將其連接至通用通信端口 14。如下詳述，傳感器系統12收集與鞋類物品100穿著者相關的表現數據。通過連接至通用通信端口 14，用戶可以獲取這些表現數據用于以下詳述的各種不同用途。
[0063]圖1-2所述鞋類物品100包括鞋面120和鞋底結構130。為了便于在以下描述中引用，如圖1所示，鞋類物品100可分為三個主要區域:足前區111，足中區112和足后區113。區域111-113并非鞋類物品100的準確劃分區。區域111-113是用來表示鞋類物品100的主要部位，為以下討論提供一個參考標準。雖然區域111-113主要適用于鞋子100，但區域111-113也可專門用于鞋面120、鞋底結構130或包括在及/或組成鞋面120或鞋底結構130的單個組件。
[0064]此外，如圖1和圖2所示，鞋面120與鞋底結構130牢固結合，并限定可容納腳的空間。作為參考，鞋面120包括側邊121、反內側122和幫面或腳背區域123。側邊121所在的位置沿著腳的側邊(即，外側)延伸，且一般穿過區域111-113。同樣地，內側122所在的位置沿腳的反內側(即，內側)延伸，且一般穿過區域111-113。幫面123位于側邊121和內側122之間，與鞋面表面或腳背區域一致。在這種實施例中，幫面123包括鞋喉124，鞋喉帶有鞋帶125或其它所需的系鞋結構，可根據腳的大小調節鞋面120的尺寸，進而調整鞋類物品100使之合腳。鞋面120還可包括腳踝開口 126，以便讓腳進入鞋面120的內部空間。鞋面120可用各種材料構成，包括用于鞋面的常規材料。因此，鞋面120可由一塊或多塊材料(比如皮革、合成皮、天然或合成紡織品、聚合物材料、聚合泡沫、網格紡織材料、毛毯材料、非織造聚合物或橡膠等)組成。鞋面120可由這些材料的一種或多種組成，以各種不同的方式連接在一起，比如熟知的或常使用縫合或粘貼法。
[0065]鞋面120還可包括鞋跟元件和腳趾元件(均未在圖中顯示)。如果有鞋跟元件時，鞋跟元件可在鞋跟區113沿著鞋面120的內表面向上延伸，以便增加鞋類物品100的舒適度。如果有腳趾元件時，腳趾元件可安置在鞋面120的足前區111的內表面上，用來防止磨腳，保護腳趾并鞏固腳在鞋內的位置。在有些實施例中，可缺少鞋跟元件或腳趾元件或兩者均缺，或者(比如)鞋跟元件可位于鞋面120的內表面上。雖然以上討論的鞋面120配置適合鞋類物品100，但是鞋面120可具有任一所需的傳統或非傳統鞋面結構的配置而不超出本發明。
[0066]鞋底結構130與鞋面120的底面緊密連接，且具有一般的傳統形狀。鞋底結構130可具有多件結構，比如，包括中底131、外底132和腳接觸件133，腳接觸件可是鞋墊、內底、士多寶(strobel)、短靴元件、襪子等等(參見圖4-5)。在圖4-5所示實施例中，腳接觸件133為鞋墊部件或鞋墊。本文中涉及到的“腳接觸件” 一詞并不一定指直接接觸用戶腳部的元件，因為其它元件可介于這兩者之間。但是腳接觸件屬于鞋類足部容納腔內表面的一部分。t匕如，使用者可穿上襪子，干擾直接接觸。又如，傳感器系統12可成為鞋子的一部分，用來套在鞋子或其它鞋類物品上，比如外部短靴元件或鞋套。在此類鞋中，雖然鞋底結構的上部分沒有直接接觸用戶的腳部，但仍可認為是腳接觸件。
[0067]中底131可是碰撞衰減元件。比如，中底131可由聚合泡沫材料，如聚氨酯、乙基醋酸乙烯共聚物或其它材料(如phylon、phylite等)組成,在走路、跑步、跳高或其它運動時，中底可進行壓縮，減少地面或其它接觸表面的反作用力。根據本發明，在某些示例結構中，聚合泡沫材料可裝入或包括各種元件，比如流體填充囊或調節器，以加強鞋類物品100的舒適度、運動控制和穩定性，及/或減小鞋子與地面或其它接觸表面的反作用力。在其它示例結構中，中底131可包括其它元件，這些元件可壓縮，以減少鞋子與地面或其他接觸表面的反作用力。比如，中底可包括柱式元件，便于力的緩沖和吸收。
[0068]在鞋類物品100的圖示例中，外底132與中底131緊密相連，且由一種抗磨材料組成，比如橡膠或柔性合成材料(如聚氨酯)，在走動或其它活動時接觸地面或其它表面。外底132的組成材料可由適合的材料制成，并及/或其構造可傳遞增強型牽引力和滑動阻力。以下將進一步討論外底132的結構和制作方法。腳接觸件133 (可是士多寶、鞋墊、短靴構件、內底、襪子等)為典型的薄的可壓縮部件，可位于鞋面120的內部空間中，且臨近腳的底面(或在鞋面120和中底131之間)，以增加鞋類物品100的舒適度。某些配置可缺少內底或鞋墊，而在其它實施例中，鞋類物品100的腳接觸件可位于內底或鞋墊上。
[0069]圖1和圖2所示外底132的一側或兩側具有多個切口或細縫136。這些細縫136可從外底132的底部延伸至其上部或中底131。在一種配置中，細縫136可從外底132的底部表面延伸至外底132的底部與外底的上部之間的中間點。在另一種配置中，細縫136可從外底132的底部延伸至外底132上部一大于中間點的地方。在另一種配置中，細縫136可從外底132的底部延伸至接近外底132與中底131的交匯點。細縫136可為外底132提供更多柔性，使外底隨穿著者腳部彎曲的方向更自由地彎曲。此外，細縫136可加強鞋子的牽引力。需了解的是，本發明的實施例可用于其它類型和配置的鞋子以及其它類型的鞋類物品和鞋底結構。
[0070]圖3-5為鞋類物品100的示范性實施例，根據本發明，該鞋子包括傳感器系統12。傳感器系統12包括力傳感器總成13，該力傳感器總成具有多個傳感器16，與傳感器總成13進行通信的通信或輸出端口 14 (比如，通過導線進行電氣相連)。在圖3所示實施例中，系統12具有四個傳感器16，第一傳感器16A位于鞋子大腳趾(第一趾骨)區，傳感器16B-C均位于鞋子足前區，其中第二傳感器16B位于第一跖骨區，第三傳感器16C位于第五跖骨區，而第四傳感器16D位于腳跟處。通常，腳部的這些區域在運動使承受最大程度的壓力。下圖7-9描述的實施例使用了傳感器16的類似配置。每個傳感器16都用來探測用戶腳部施加在各自傳感器上的力。這些傳感器通過傳感器導線18與端口 14進行通信，傳感器導線可是引線及/或其它電導體或合適的通信介質。比如，在一種實施例中，傳感器導線18可是印刷在腳接觸件133、中底131的一種電導介質或鞋底結構130的其它部件，比如腳接觸件133與中底131之間一層材料。
[0071]傳感器12的另一些實施例可包括不同配置或數量的傳感器16，比如，下圖7-9描述的實施例通常包括至少一個傳感器16。例如，在一種實施例中，系統12包括較多的傳感器，而在另一種實施例中，系統12包括兩個傳感器，一個在鞋跟中，另一個在鞋子100的足前區。此外，一個或多個傳感器16可以不同的方式與端口 14進行通信，包括任何已知類型的有線或無線通信，包括藍牙和近場通信。在一雙鞋的每只鞋中提供傳感器系統12，需要了解的是，成對的傳感器系統可會協同運作或者相互獨立運作，每只鞋中的傳感器系統可會或者不會相互通信。以下詳細描述了傳感器12的通信過程。需了解的是，傳感器系統12可帶有計算機程序/算法，用來控制數據的收集和存儲(比如，用戶腳部與地面或其它接觸表面互動時產生的壓力數據)，且傳感器16、端口 14、模塊22及/或外部設備110可存儲或執行這些程序/算法。傳感器16可包括一些必要的元件(比如，處理器、內存、軟件、TX/RX等)，以便完成計算機程序/算法的存儲和執行，及/或直接(有線或無線)傳輸數據或其它信息至端口 14及/或外部設備110。
[0072]傳感器系統12可以以多種配置安置在鞋類物品100的鞋底130中。在圖4_5所示實施例中，端口 14、傳感器16和導線18可安置在中底131和腳接觸件133之間，比如通過連接端口 14、傳感器16及/或導線18至中底131的頂面或腳接觸件133的底面。腔室或井部135可位于中底131 (圖4)或腳接觸件133 (圖5)中，用來接收下列描述的電子模塊,且通過井部135可訪問端口 14。在圖4所示實施例中，井部135為中底131主要頂面的開口，在圖5所示實施例中，井部135為腳接觸件133主要底面的開口。在其它實施例中，井部135可位于鞋底結構130的其它地方。比如，在一種實施例中，井部135可部分位于腳接觸件133，部分位于中底131中，或井部135位于中底131的主要底面或腳接觸件133的主要頂面。在另一中實施例中，井部135可位于外底132中，且可從鞋類物品100的外面接近，比如通過鞋子130的側部、底部或腳跟處的開口。在下圖4-5所示的配置中，可輕松接近端口 14以連接或斷開電子模塊。在另一些實施例中，傳感器12可安置在不同的位置。比如，在一種實施例中，端口 14、傳感器16及/或導線18可安置在外底132、中底131或腳接觸件133中。在另一種示范性實施例中，端口 14、傳感器16及/或導線18可安置在腳接觸件133里面或上方，比如襪子、鞋墊、內部鞋短靴或其它類似物件。在另一種實施例中，端口 14、傳感器16及/或導線18可以形成插入件或襯墊，用來輕松快速插入鞋底結構130，比如通過將插入件插入腳接觸件133和中底131之間，如圖4-5和7-10所示。還可允許其它配置，以下就描述了其它配置的實施例。如下所描述，需了解的是，一對中的每只鞋子都包括傳感器系統12。
[0073]在一種實施例中，如圖7-9所示，傳感器16為力傳感器，用以測量應力、壓縮或其它施加在鞋底130或與鞋底相關的力及/或能量，特別在使用鞋子100時。比如，傳感器16可是力感應電阻(FSR)傳感器或其它使用力感應電阻材料(比如以下將詳細描述的量子隧道復合材料、定制導電泡棉或力轉換橡膠)的傳感器、磁阻傳感器、壓電或壓阻式傳感器、應變儀、彈簧式傳感器、光纖傳感器、偏振光傳感器、機械作動傳感器、位移傳感器及/或其它可測量腳部接觸件133、中底131和外底132上的力及/或壓縮的已知傳感器或開關等。傳感器可是或包括模擬裝置或其它可定量探測或測量力的其它傳感器，或僅僅為雙向0N/0FF開關(比如硅膠膜開關)。需了解的是，傳感器的力定量測量可包括收集、傳輸或產生可用數據，而這些數據可由電子設備(比如模塊22或外部設備110)轉換為定量測量的力。本文描述的有些傳感器(比如壓電傳感器、力敏電阻傳感器、量子隧道復合傳感器、定制導電泡棉傳感器等)可探測或測量電阻差、電容差或電勢差，而這些測量的差值可轉化為力分量。以上所述的彈簧式傳感器可以配置用來測量由壓力及/或變形產生的變形或阻力改變。以上所述的光纖傳感器包括帶有光源和與之連接的光測量設備的可壓縮管。在這種傳感器中，當管道受到壓縮時，管內光的波長和其它屬性就會發生變化，而光測量設備可探測到這種改變并將這種改變轉化為力測量。還可使用納米涂料，比如用中底浸入導電材料。也可使用偏振光傳感器，這種傳感器可測量光傳輸屬性的改變，而這種改變與施加在鞋底的壓力或力有關。一種實施例使用多組(比如100)雙向開關傳感器，且通過在特定區域“干擾”傳感器信號可探測力分量。還可使用未在此提到的其它類型的傳感器。需了解的是，傳感器可以比較便宜且能夠在批量生產過程中安置在鞋中。更復雜、更昂貴的傳感器系統可用于訓練鞋中。需了解的是，在一種實施例中，可使用多種傳感器組合。
[0074]此外，傳感器16可通過以各種不同的方式與鞋結構接合而被安置或布置在鞋中。在一種實施例中，傳感器16可是位于鞋底部件(比如，氣囊或其它流體填充腔、泡沫材料或用于鞋類物品100的其它材料、襪子、短靴、插入件、襯墊、鞋墊或中底等)的印刷導電油墨傳感器、電極及/或導線。在編織衣物時，可(比如)使用導電纖維或紗線將傳感器16及/或導線18織入衣服或織物結構中(比如鞋墊、短靴、鞋面、插入件等)。許多實施例中的傳感器系統12的制作成本比較便宜，例如，如圖9所示和下列描述，使用力感應電阻傳感器或力感應電阻材料。需了解的是，傳感器16及/或導線18還可以任何所需形式放置在鞋子結構中，或與鞋子的一部分接合，比如通過傳統的放置技術、導電納米涂料、傳統的機械式連接器或其它任何可采用的已知方法。傳感器系統還可以配置用來為鞋子的穿著者提供機械反饋。此外，傳感器系統12包括獨立的電線用來供電或將傳感器16接地。在圖7-9所示和下面描述的實施例中，傳感器系統12包括連接傳感器16至端口 14A-E的獨立電源線18A，該電源線用于從模塊22供電給傳感器16。又如，傳感器系統12可由印刷導電油墨傳感器16或電極和導電纖維或紗線18組成，或在鞋子的泡棉或氣囊上形成這些傳感器。傳感器16可以各種形式組成氣囊的一部分。在一種實施例中，可在氣囊的一個或多個表面上印刷導電力敏材料，從而形成傳感器16，以便達到應變儀類似的效果。活動時，當氣囊表面脹大及/或收縮時，傳感器可通過力敏材料的電阻變化探測到這樣的改變，進而探測到氣囊上的受力。在具有內部織物以位置恒定形狀的氣囊中，可在氣囊的上部和底部設置導電材料，因此當氣囊脹大收縮時，可通過導電材料之間的電容變化確定力的大小。此外，當氣囊收縮時，可使用能將氣壓變化轉換成電子信號的設備來確定力的大小。
[0075]端口 14經過配置用來將傳感器16收集到的數據通過一種或多種已知方式傳輸至外部源。在一種實施例中，端口 14為一種通用通信端口，配置用來進行數據通信，且這種數據格式普遍可讀。在圖3-5所示實施例中，端口 14包括連接至電子模塊22的接口 20，如圖3所示端口 14的連接。在圖3-5所示實施例中，接口 20包括多個與下述接口 320相似的電觸點。此外，在這種實施例中，端口 14帶有外殼24，用來插入電子模塊22，電子模塊位于鞋類物品100中間拱形處或足中區的井部135中。圖3-5所示端口 14的位置不僅可極大地減少與用戶足部之間的接觸、減少足部不適或其它干擾，且只需抬起腳接觸件133即可輕松接近端口。此外，如圖6所示，傳感器導線18在其終端形成合并接口或連接19，以便連接至端口 14和端口接口 20。在一種實施例中，合并接口 19可包括傳感器導線18與端口接口 20的單個連接，比如通過多個電觸點。在另一種實施例中，傳感器導線18可合成為外部接口，比如插頭型接口，而在另一種實施例中，傳感器導線18可通過其它方式形成非合并接口，且每根導線18都有各自的子接口。如圖6所示，傳感器導線18可以在某地方匯合成合并接口。同樣如下所述，模塊22可具有接口 23，用來連接至端口接口 20及/或傳感器導線18。
[0076]端口 14用來連接至一種或各種不同的電子模塊22，這些模塊可與內存組件(如閃存盤)一樣簡單，或可包括更多復雜的功能。需了解的是，模塊22可跟個人計算機、移動設備、服務器等其它組件一樣復雜。端口 14可經過配置用來將傳感器16收集的數據傳輸至模塊22進行儲存及/或處理。在另一種實施例中，端口 14可包括一些必要的組件(比如處理器、內存、軟件、TX/RX等)，以便完成計算機程序/算法的存儲和執行，及/或直接(有線或無線)傳輸數據或其它信息至外部設備110。以美國專利申請公開第2007/0260421號公開的美國專利申請第11/416,458號闡述了鞋類物品的外殼和電子模塊的實例。且此專利申請在此經引用而成為本文的一部分。雖然展示了端口 14和電觸點一起組成接口 20，用以連接至模塊，但是在其它實施例中，端口 14可包括一個或多個附加或替換通信接口，用于與傳感器16、模塊22、外部設備110及/或其它組件進行通信。例如，端口 14可包括USB端口、火線端口、16針端口或其它類型的物理接觸連接，或可包括無線或無接觸式通信接口，比如W1-F1、藍牙、近場通信、無線射頻識別、藍牙低能耗、紫峰(Zigbee)或其它無線通信技術接口、紅外線或其它光纖通信技術(或這些技術的組合)接口。
[0077]端口 14及/或模塊22可具有一個或多個接口 20、23，且端口 14可可具有將所有導線18和18A連接至接口 20、23的內部電路。此外，模塊22可可具有一個或多個接口 23，這些接口用來補充端口 14的接口 20以便進行連接。例如，如果端口 14在側壁139及/或底壁143上具有接口 20，那么模塊22也可在這些地方具有互補接口 23。需了解的是，模塊22和端口 14可沒有相同的互補接口 20和23，且可只有一對互補接口 20、23能夠在組件之間進行通信。在其它實施例中，端口 14和井部135可可具有不同的導線18和18A連接配置。此外，端口 14可可具有不同的外形，因此可進行更多類型的連接配置。另外，本文所描述的任何連接配置或配置組合均可以與本文所述傳感器系統的各種實施例配合使用。
[0078]如下圖6所示，模塊22還可可附加地具有一個或多個通信接口，以連接至外部設備110，以便傳輸數據(比如)進行處理。這樣的接口可以包括任意上述接觸式或非接觸式接口。在一個示例中，模塊22包括至少一個用于連接至電腦的可伸縮USB連接。在另一個示例中，模塊22可經過配置以接觸式或非接觸式形式連接至移動設備，比如手表、手機、便攜式音樂播放器等。模塊22可經過配置，以便從鞋類物品100上拆卸下來，以(比如)通過上述的伸縮式USB連接或其它連接接口直接連接至外部設備110進行數據傳輸。然后，在另外的實施例中，可配置模塊22使其與外部設備110進行無線通信，如果需要，可將設備22保留在鞋類物品100中。在無線通信實施例中，模塊22可連接至天線進行無線通信。根據所選無線通信方法，天線的形狀、大小和位置可加以調整，以便獲得適當的傳輸頻率。此外，天線還可放置在模塊22里面或模塊22外面，比如放置在端口 14處或其它地方。在一個示例中，傳感器系統12本身(比如導線18和傳感器16的導電部分)可以用作一根或一部分天線。需了解的是，除了具有與傳感器系統12相連的天線(比如位于端口 14處、一個或多個傳感器16上等)外，模塊22還可包括另一天線。在一個示例中，模塊22可永久性固定在鞋類物品100中，或跟據用戶的選擇可移除，如果需要，也能夠保留在鞋類物品100中。另外，如下所述，可移除模塊22，且更換為另一模塊22，此模塊可配置及/或對其編程，使其能夠用另外的方式采集及/或利用傳感器16所發送的數據。如果模塊22永久性固定在鞋類物品100中，傳感器系統12還可包括外部端口 15進行數據傳輸及/或電池充電，比如USB或火線端口。這樣的外部端口 15還可交替用作信息通信。模塊22可經配置實現非接觸式充電，比如感應充電。需了解的是，模塊22可經配置進行接觸式及/或非接觸式通信。
[0079]雖然端口 14可位于各種位置而不脫離本發明，在一種實施例中，可將端口 14安置在某個位置或方向，并/或采用某種結構，以使得當人們穿著鞋類物品100及/或(比如)在運動活動中使用鞋類物品100時，可避免或大大降低與腳部的接觸及/或摩擦。圖3-5所示端口 14的位置就是其中的一個示例。在另外的實施例中，端口 14所在的位置貼近鞋類物品100的鞋跟或腳背區。鞋子結構100的另一個功能可幫助減少或避免腳部與端口 14(或連接至端口 14的元件)的接觸，并提高鞋子結構100的整體舒適度。例如，如圖4-5所示，腳接觸件133或其它腳接觸件可與端口 14完全貼合并至少覆蓋端口的一部分，因此為端口 14與腳部之間提供一層填充層。可使用減少接觸并調節端口 14與腳部之間不適感的其它特征。當然，如果需要，可通過腳接觸件133的頂面提供接近端口 14的開口，且不脫離本發明。例如，當外殼24、電子模塊22和端口 14的其它功能可通過其結構及/或構成材料調節用戶腳部的舒適度時，當提供有其它調節舒適度的元件或等其它情況時，可使用這樣的結構。上述幫助減少或避免腳部與外殼(或外殼內的元件)之間的接觸以及提高鞋子結構的總體舒適度的各種功能都可提供，且不脫離本發明，包括上述圖4-5所示的各種功能以及其它已知方法和技術。
[0080]在一種實施例中，配置端口 14與鞋底結構130的井部135包括的模塊22進行接觸式通信，端口 14位于或者緊鄰井部135，并連接至模塊22。需了解的是，如果井部135還包括模塊22的外殼24，那么外殼24可經配置連接至接口 20，比如通過為接口 20提供物理空間或通過為接口 20和模塊22之間的互連提供硬件。圖3中接口 20的位置就是這樣一個示例，其中外殼24具有容納接口 20的物理空間，用于連接至模塊22。
[0081]圖6中的示意圖為通過數據傳輸/接收系統106具有數據傳輸/接收能力的示例電子模塊22，可根據至少本發明的某些示例使用。雖然圖6的示例結構描述的是集成在電子模塊結構22的數據傳輸/接收系統(TX-RX) 106，本領域技術人員將認識到，為鞋子結構100或其它結構加入獨立的組件進行數據傳輸/接收，及/或數據傳輸/接收系統106不必全部包括在本發明所有示例的單個外殼或機組中。而是，如果需要，數據傳輸/接收系統106的各個組件或元件可單獨位于不同的外殼中和不同的面板中，及/或以各種不同的方式分開放置在鞋類物品100或其它設備中，而不脫離本發明。以下詳細描述了不同潛在安裝結構的各種示例。
[0082]在圖6的示例中，電子模塊22可包括數據傳輸/接收元件106，用于將數據傳輸至一個或多個遠程系統，及/或接收來自遠程系統的數據。在一種實施例中，傳輸/接收元件106經配置通過端口 14進行通信，比如通過上述的接觸式或非接觸式接口。在圖6所示實施例中，模塊22包括配置用來連接至端口 14及/或傳感器16的接口 23。在圖3所示模塊22中，接口 23的觸點連接至端口 14，并與端口 14上的接口 20的觸點互補。在上述的其它實施例中，端口 14和模塊22可包括不同類型的有線或無線接口 20和23。需了解的是，在有些實施例中，模塊22可通過TX-RX元件106與端口 14及/或傳感器16相連。相應地，在一種實施例中，模塊22可是鞋類物品100的外部元件，而端口 14可包括與模塊22進行通信的無線傳輸接口。這個示例中的電子模塊22還包括處理系統202 (比如一個或多個微處理器)、內存系統204和電源206 (比如電池或其它電源)。電源206可向傳感器16及/或傳感器系統12的其它組件提供電源。必要時，鞋100還可包括獨立的電源用來運行傳感器16，比如電池、壓電電源、太陽能電源或其它。
[0083]通過TX-RX元件106可完成一個或多個傳感器的連接，還可提供其它傳感器(未在圖中顯示)用來檢測或提供有關各種不同類型參數的數據或信息。這些數據或信息示例包括與鞋類物品100或用戶相關的物理或生理數據，包括計步器上的速度及/或距離信息、其它速度及/或距離數據傳感器信息、溫度、海拔、氣壓、濕度、GPS數據、加速度輸出或數據、心率、脈搏率、血壓、體溫、EKG數據、EEG數據、角定向相關數據和角定向更改(比如陀螺儀傳感器)等，且這些數據可存儲在內存204及/或可供(比如)傳輸/接收系統106傳輸至某些遠程位置或系統。如果還出現了其它傳感器，這些傳感器還可包括加速儀(例如，在走路時用于感測方向的改變，比如，計步器上的速度及/或距離信息，或感測跳躍的高度等)。
[0084]在其它示例中，電子模塊、系統和上述的各種方法可用來為鞋子提供自動沖擊緩減控制。例如，這樣的系統和方法可按照美國專利第6，430，843號、美國專利申請公開第2003/0009913號和第2004/0177531號的描述進行操作。文件提到的這些系統和方法是為了主動及/或動態地控制鞋子的沖擊緩減特征(美國專利第6，430，843號、美國專利申請公開第2003/0009913和第2004/0177531全部經引用而包括于此，并成為本專利申請說明書的一部分)。當需用來提供速度及/或距離相關信息時，可使用美國專利第5，724，265、5，955，667,6, 018，705,6, 052，654,6, 876，947 和 6，882，955 號所描述的各種傳感裝置、算法及/或系統。這些專利全部經引用而包括于此。
[0085]在圖6實施例中，電子模塊22可包括激活系統(未顯示)。激活系統或部分系統可與模塊22或與電子模塊22其他部分組合在一起或分開的鞋類物品100 (或其他設備)結合使用。激活系統可用于選擇性地激活電子模塊22及/或至少電子模塊22某些功能(如數據傳輸/接收功能等)。可使用各種不同的激活系統，而不脫離本發明。在一個示例中，在特定模式(比如連續或交替輕叩腳趾/腳跟或對一個或多個傳感器16施加閾值力)中激活傳感器16可激活及/或停用傳感器系統12。在另一個示例中，可用按鈕或開關激活傳感器系統12，該按鈕或開關位于與傳感器系統12通信的模塊22上、鞋子100上或外部設備上及其他位置。在任何這些實施例中，傳感器系統12可包括“睡眠”模式，該模式在處于不活動狀態一定時間后會停用系統12。在一種實施例中，傳感器系統12在激活(意外激活的情況)后片刻如未發生其他活動則將可返回“睡眠”模式。在可選實施例中，傳感器系統12可用作不會激活或停用的小功率設備。
[0086]模塊22可經進一步配置來與外部設備110通信，后者可是外部計算機或計算機系統、移動設備、游戲系統或其他類型的電子設備，如圖6所示。圖6所示示范性外部設備110包括處理器302、存儲器304、電源306、顯示屏308、用戶輸入310和數據傳輸/接收系統108。傳輸/接收系統108經配置來通過模塊22的傳輸/接收系統106、使用任何類型的已知電子通信技術(包括上述及本專利申請說明書其他地方描述的接觸式及非接觸式通信方法)與模塊22通信。要了解的是，模塊22可經配置來與多個外部設備通信，包括各種不同類型和配置的電子設備，以及與模塊22通信的設備可隨時間而變更。此外，模塊22的傳輸/接收系統106可經配置來進行多種不同類型的電子通信。要進一步了解的是，此處描述的外部設備110可由與模塊22、端口 14及/或相互通信的兩個或多個外部設備體現，包括一個或多個傳輸信息至外部設備110的中間設備，以及由組合的外部設備來處理與執行程序/算法及執行外部設備110的其他功能。
[0087]根據本發明，可將多個不同類型的傳感器并入傳感器系統。圖7-10為鞋類物品100鞋底結構130的示范性實施例，該鞋子包括傳感器系統212，而傳感器系統212包括合并多個力感應電阻器(FSR)傳感器216的傳感器總成213。傳感器系統212類似于上述傳感器系統12，也包括與電子模塊22及多根導線218 (將FSR傳感器216連接到端口 14)通信的端口 14。模塊22包括在鞋類物品100鞋底結構130的井部或腔135的外殼24中，端口 14連接至井部135，以便在連接井部135內的模塊22。端口 14和模塊22包括互補接口220,223,以進行連接和通信。傳感器系統212中的傳感器216和傳感器導線218位于插件237上，這個插件與鞋底結構130相連。在圖7-10所示實施例中，插入件237位于中底131的上部，處于鞋底結構130的腳接觸件133和中底131之間，而外殼24位于中底的井部135中，且被腳接觸件133所覆蓋。組裝時，在制造鞋100過程中、鞋面120連接至中底131和外底132之后將插入件237插入中底部件131 (和內底，如有)上方，然后將腳接觸件133插入傳感器系統212上，還可使用其它的組裝方法。在其它實施例中，傳感器系統212的配置和位置可有所不同，比如將插入件237、傳感器216及/或端口 14安置在不同的地方。例如，井部135、外殼24及/或端口 14可全部或部分位于腳接觸件133中，如圖5所示，或將傳感器系統212及/或插入件237放置在腳接觸件133的上方。可使用任何傳感器系統配置，包括2009年6月12日提交的美國專利申請公開第2010/0063778號和第2010/0063779號所展示和描述的各種類型和配置的傳感器、端口、插入件等，這些專利申請經全部引用包括于此并成為本專利申請說明書的一部分。需了解的是，圖3-5所示傳感器系統12的配置可與圖7-10所示傳感器系統212相似，或者為本文所描述的其它配置，包括美國專利申請公開第2010/0063778號和第2010/0063779號所展示和描述的任何配置。
[0088]圖7-10的傳感器系統212包括四個傳感器216，第一傳感器216位于第一趾骨(大腳趾)區，第二傳感器216位于第一跖骨頭區，第三傳感器216位于第五跖骨頭區，而第四傳感器216位于腳跟處。每個傳感器216擁有將傳感器216連接至端口 14的傳感器導線218。此外，電源線218A自端口 14延伸出，連接至全部四個傳感器216。電源線218A可以并聯或串聯的方式或以各種實施例中的其它配置進行連接，且在其它實施例中，每個傳感器216可具有單獨的電源線。所有的電源線218、218A均連接至端口 14，用以將數據連接并傳輸至與端口 14相連的模塊22。要了解的是，端口 14可擁有此處描述的任何配置。在這個實施例中，電源線218、218A經適當定位來實現5插腳連接。
[0089]圖7-9所示FSR傳感器216包括第一和第二電極或電觸點240、242及鋪設在電極240,242之間來實現電極240、242之間電連接的力感應電阻材料244。將力/壓力施加在力感應材料244上時，力感應材料244的電阻率及/或導電性發生變化，從而變更電極240、242之間的電勢及/或電流。傳感器系統212可檢測到電阻變化，以檢測施加到傳感器216上的力。力感應電阻材料244在壓力下可通過各種方式變更電阻。例如，力感應電阻材料244的內電阻可在材料受壓時降低，類似于下文將詳細描述的量子隧穿復合材料。進一步壓縮本材料可進一步降低電阻，以便進行定量測量和雙態(開啟/關閉)測量。在某些實施例中，這類力感應電阻行為被描述為“基于體積的電阻”，出現這種行為的材料被稱為“智能材料”。作為另一個示例，材料244的電阻可會隨著表面與表面接觸面積的變化而變化。可通過幾種方式實現該操作，比如在表面上使用顯微映像，在不壓縮的條件下將增加表面電阻，而當壓縮顯微映像或使用可以變形的軟電極或增加與另一根電極的表面接觸面積將降低表面電阻。該表面電阻可是材料244與電極240、242之間的電阻及/或導電層(比如碳/石墨)與多層材料244的力感應層(比如半導體)之間的表面電阻。壓縮越嚴重，表面與表面的接觸面積越大，從而減低電阻，實現定量測量。在某些實施例中，這類力感應電阻行為被描述為“基于接觸的電阻”。需要了解的是，如本申請所述，力感應電阻材料244可為或包括摻雜或非摻雜半導體材料。
[0090]FSR傳感器216的電極240、242可由任何導電材料組成,包括金屬、碳/石墨纖維或復合材料、其他導電復合材料、導電聚合物或包括導電材料的聚合物、導電陶瓷、摻雜半導體或任何其它導電材料。使用任何合適的方法可將導線218連接到電極240、242，包括焊接、釬焊、銅焊、膠粘連接、固定件或任何其他整體或非整體的連接方法。或者，電極240、242及相關導線218可由一段相同材料組成。如下所述，在一種實施例中，力感應電阻材料244可以是碳(比如碳黑)，但是其它類型的傳感器可使用不同類型的力感應電阻材料244，比如量子隧穿復合材料、定制導電泡棉、力轉換橡膠或本文所描述的其它力感應電阻材料。
[0091]在圖7-9所示實施例中，FSR傳感器216的電極240、242有多個咬合或交叉指狀物246，力感應電阻材料244置于指狀物246之間，以實現電極240、242相互之間的電連接。在圖8所示的實施例中，每根導線218單獨從模塊22向連接各自導線218的傳感器216供應電源。要了解的是，傳感器導線218可包括從每個電極240、242延伸至端口 14的單獨導線，以及模塊22可通過此類單獨導線向電極240、242提供電源，比如通過單獨電源線218A。
[0092]適用于傳感器系統212的力感應電阻器可從SensitronicsLLC等供應商處購買。可適用的力感應電阻器示例在美國專利號4，314，227和6，531，951中予以展示和描述，全部示例經引用包括于此并成為本專利申請說明書的一部分。
[0093]在圖7-10所不傳感器系統212的實施例中，每個傳感器216包括由導電金屬層和在金屬層(未顯示)上形成接觸表面的碳層(比如碳黑)構造的兩個觸點240、242。傳感器216也包括由一層碳或碳漿(比如碳黑)構造的力感應電阻材料244，其中碳或碳漿與電極240、242的碳接觸表面接觸。碳-碳接觸在壓力下可以產生更大的導電性，提升傳感器216的效能。本實施例中的導線218、218A由可與觸點240、242的金屬層材料相同的導電金屬材料構造而成。在一種實施例中，導線218、218A和觸點240、242的金屬層均由銀構造而成。
[0094]如圖9所示，在本實施例中，傳感器系統212由兩個柔性層241、245構造而成，兩個柔性層結合形成插入件237來插入鞋類物品，比如上文所述的腳接觸件133和中底部件131之間。層241、245可以由任何柔性材料制成，比如柔性聚合材料。在一種實施例中，層241、245由0.05-0.2毫米厚的柔軟薄Mylar材料制成。插入件237先通過在第一層241上沉積導電金屬材料構造而成，比如按傳感器216的導線218、218A和電極240、242的線跡圖形印刷來形成圖7-9所示的配置。然后，附加的碳接觸層沉積在第一層241上，追蹤傳感器216的電極240、242，碳素力感應電阻材料244作為漿沉積在第二層245上，如圖9所示。所有材料沉積完畢后，層241和245以疊加方式定位，如圖9所示，因此電極240、242與力感應電阻材料244漿匹配，以形成插入件237來插入鞋類物品100。要了解的是，導電金屬材料和碳材料244沉積在面對面放置的層266、268的面上(比如最底層266、268的頂面和最頂層266、268的底面)。在一種實施例中，以這種方式構造的傳感器系統212可探測到10-750千帕范圍之間的壓力。此外，傳感器系統1312能探測到該范圍至少一部分的壓力，并且具有高靈敏度。插入件237可進一步包括一層或更多附加層，如圖形層(未顯示)。
[0095]圖11-35和40-49展示端口 14的各種實施例，端口 14可與圖1_10所示傳感器系統12、212或其他傳感器系統實施例及模塊22 (可連同此類端口 14使用)結合使用。圖11-23根據此處描述的方面和功能展示可連同傳感器系統312使用的端口 314的實施例。圖11-13展示作為傳感器系統312組成部分且配置方式類似于上述傳感器系統212的端口314，其中四個傳感器316置于第一趾骨(大腳趾)區域、第一跖骨區域、第五跖骨區域和腳跟區域。如上所述，傳感器316可為FSR傳感器或不同類型的傳感器或這類傳感器組合。與上述及圖7-10中所示傳感器系統212相似，傳感器316和導線318 (包括電源線318A)布置在插入件337上，該插入件經定位來接合鞋類物品鞋底結構130的中底部件131。此外，端口 314包括接口 320，以與電子模塊322實現電連接，傳感器導線318、318A均終止于接口 320。端口 314至少部分位于鞋底結構130的井部135，在本實施例中，井部135完全在中底部件131中。
[0096]圖12-16展示了上述電子模塊322的實施例。模塊322的前端通常是矩形，后端為圓形，如圖14和15所示。此外，如圖12-13和圖16所示，模塊322的底部有個錐型端355，下文將講述其作用。模塊322前端有接口 323，具有一個或多個電觸點353并適于與端口314的接口 320形成電連接。本實施例中的觸點353為電接觸墊353，電接觸墊具有平坦的接觸面354。模塊322可擁有此處(如圖6和36)描述的任何附加功能，包括用于收集、處理及/或傳輸數據所需的任何硬件和軟件。
[0097]在圖11-23所示的實施例中，端口 314包括適合置于鞋底結構130井部135的外殼324和與外殼324接合的接口 320。如圖11所示，本實施例中的外殼324與傳感器系統312的插入件337接合，并置于插入件337的開口 347中，以便通過插入件337接觸。在其他實施例中，就插入件337來說，外殼324的配置不同，比如置于插入件337下方，以至須提升插入件337才可接觸到外殼324。外殼324適合在其內置入模塊322，其內腔348由多個側壁339與底壁343圍繞而成。在本實施例中，內腔348實際上呈矩形，由四個側壁339圍繞而成，但內腔348在其他實施例中可能具有不同的形狀，比如下述某些實施例。
[0098]外殼324也包括固定結構，以將模塊322保留在內腔348內。在本實施例中，固定結構包括適合接合模塊322及在模塊322上施加向下保持力的固定部件349、350和適合接合模塊322及在模塊322上施加向上偏置力的偏置部件351。固定部件349、350包括一個或多個柔性固定垂片349和唇狀剛性固定部件350。固定唇瓣350的位置靠近接口 320，且經配置保持接口 320旁邊的模塊322前端，而柔性固定垂片349的位置在接口 320中的內腔348的相對端。如圖13和19所示，首先將模塊322的前端放置在固定唇瓣350的下面，然后向下按壓模塊322的背面，可將模塊322插入內腔348中。固定垂片349具有韌性和彈性，其斜面349A允許垂片349稍微彎曲，并讓模塊322滑過，之后，垂片349彈回原來的位置，將模塊322卡住。要移除模塊322，用戶可將垂片349壓后，以便讓模塊322從內腔348中釋放出來。槽口 349B位于固定垂片349后，為固定垂片349彎曲提供了空間。偏置部件351是與外殼324的底壁343相連的柔性偏置垂片。偏置垂片351與模塊322接合，當模塊322被推入內腔348時，垂片向下彎曲，因此對模塊322施加一個向上的偏置力。這個向上的偏置力將模塊322與固定部件349、350緊緊固定在一起，同時，向后拉固定垂片349時，偏置力向上推動模塊322，進而移除模塊322。外殼324的底壁343還包括位于偏置垂片351下方的卡位(detent)352，為偏置垂片351向下彎曲提供空間。在其它實施例中，夕卜殼324可能包括不同的結構容納偏置垂片351，比如通過底壁343的窗口，或可能沒有容納結構。模塊322的錐型表面355與偏置垂片351接合，當模塊322進入內腔348時，為偏置垂片351提供空間。此外，偏置垂片351和錐型表面355之間的接合將在模塊322上施加向前力，從而推動模塊322的接口 323接觸端口 314的接口 320。
[0099]接口 320與外殼324接合，在模塊322容納在內腔348中時適合與模塊接口 323形成電連接。接口 320包括一個或多個電觸點356，電觸點的接觸表面357接觸內腔348，并適合通過接合模塊接口 323電觸點353的接觸表面354來形成電連接。在圖12-13和圖18-23所示實施例中，接口 320的觸點356為置于基部或支撐框358的接觸彈簧356，基部和支撐框用來卡住接觸彈簧356。如圖12-13所示，接觸彈簧356的接觸面357穿過面向內腔348的窗口 359從基部358向外延伸，以便與模塊322的觸點353接合，且當與模塊322接合時，能夠向內彎曲。此外，接觸彈簧356因接合模塊322而彎曲時向外偏，以與模塊322的觸點353形成更緊密的接合。圖22和23展示了接觸彈簧356的撓曲。另外，如圖21所示實施例中，接觸彈簧356的接觸面357分裂為357A、B兩部分。357A部分比357B部分寬，357B的寬度是357A部分的2/3，因此，它們的接觸面積不同。
[0100]在本實施例中，接觸彈簧356位于基部358的一個或多個內部內腔360中，因此接觸彈簧356至少部分處于內腔348中與模塊322接合。基部358與外殼324接合，以正確定位接觸彈簧356。如圖12、13和18所示，基部358在外殼324中接收在插槽361中，位于外殼324的端部與固定垂片349相對。插槽361在底壁343和側壁339中延伸，以牢固地保持基部358的底部和邊緣緊緊。此外，基部358包括固定垂片358A，固定垂片適合與位于插槽361旁邊的固定垂片361A接合，以便將基部358鎖定在插槽361中。在這種實施例中，基部358還具有固定唇瓣350，將模塊322固定在內腔348中。在其它實施例中，接口320可能包括不同類型的基部358，也可能沒有基部358。
[0101]每根接觸彈簧356都連接著傳感器系統312上的某一根傳感器引線318、318A，從而構成電連接，實現傳感器316與模塊322之間的通信。如圖8所示，傳感器導線318、318A靠近接口 320用Mylar或其他材料制成的帶或條362捆綁在一起，并與適合連接接口 320的接觸彈簧356的電接頭363相連。接頭363繞著傳感器導線318，318A的末端卷曲，以形成電連接，且導線帶有支撐連接的金屬板364。通過將接頭363的末端插入接觸彈簧356中的接收器356A中，可將接頭363的末端與接觸彈簧356接合，如圖20所示。基部358包括插槽363A、364A，可容納金屬板364和接頭363，以形成連接。在其他實施例中，傳感器導線318、318A可能用另一種方式連接至接口 320，比如按照下述關于其他實施例的配置。
[0102]圖24-26展示了端口 414的另一種實施例。本實施例中許多特性均類同或類似于前述端口 314的特性(如圖11-23所示)，因此在使用參考編號引用這些特性時，全部采用類似的"4xx"系列參考編號而非圖11-23所示之實施例中所用的"3xx"。因此，如果端口414中某些特性已經在上面關于端口 314的圖11-23中進行過說明，則這里將只會進行較為簡略的說明或完全不說明。此外，端口 414可與上述任何傳感器系統12、212和312結合使用。此外，端口 414經配置與圖12-17和圖19所示和上文描述的模塊322配合使用。
[0103]在圖24-26所示的實施例中，端口 414包括適合置于鞋底結構130井部135中的外殼424和與外殼424接合的接口 420。外殼424適合在其內置入模塊322，其內腔448由多個側壁439與底壁443圍繞而成。在本實施例中，內腔448實際上呈矩形，由四個側壁439圍繞而成，與上述端口 314相似。
[0104]外殼424還包括固定結構，此固定結構包括適合接合模塊322及在模塊322上施加向下保持力的固定部件449、450和適合接合模塊322及在模塊322上施加向上偏置力的偏置部件451。固定部件449、450包括一個或多個柔性固定垂片449和唇狀剛性固定部件450，與上述固定部件349、350的配置和功能相似。槽口 449B位于固定垂片449后，為固定垂片449彎曲提供了空間。偏置部件451是與外殼424的底壁443相連的柔性偏置垂片，與上述偏置部件351的配置和功能相似。
[0105]接口 420與外殼424接合，當模塊322容納在內腔448中時適合與模塊接口 323形成電連接。接口 420包括一個或多個電觸點456，電觸點的接觸面457露出至內腔448，并適合通過接合模塊接口 323電觸點353的接觸面354來形成電連接。在圖24-26所示實施例中，接口 420的觸點456為置于基部或支撐框458的接觸彈簧456，基部和支撐框用來固定接觸彈簧456。如圖25所示，接觸彈簧456的接觸面457穿過面向內腔448的窗口 459從基部458向外延伸，以便與模塊322的觸點353接合，且當與模塊422接合時，能夠向內彎曲。接觸彈簧456的分裂接觸面457和功能均與上述接觸彈簧356相似。但在本實施例中，接觸彈簧456連接至傳感器系統312中的傳感器導線318、318A的結構有所不同。本實施例中的接觸彈簧456具有連接部分463，這部分與接觸彈簧456整合形成為單件，如圖26所示。
[0106]在本實施例中，接觸彈簧456位于基部458的一個或多個內部內腔460中，因此接觸彈簧456至少部分露出于內腔448中與模塊322接合。基部458與外殼424接合，以正確定位接觸彈簧456。如圖25所示，基部458在外殼424中接收在插槽461中，與圖11-23所示的端口 314相似。此外,如上述,基部458也包括固定垂片458A，固定垂片適合與位于插槽461旁邊的固定垂片461A接合，以便將基部458鎖定在插槽461中。基部458還具有固定唇瓣450，將模塊322固定在內腔448中。
[0107]每根接觸彈簧456都連接著傳感器系統312上的某一根傳感器引線318、318A，從而構成電連接，實現傳感器316與模塊322之間的通信。如圖25所示，傳感器導線318、318A靠近接口 320用Mylar或其他材料制成的帶或條362捆綁在一起，并繞著傳感器導線318、318A的末端卷曲連接至接觸彈簧456的連接部分463。基部458包括插槽463A，便于連接部分463形成連接。
[0108]圖27-29展示了端口 514的另一種實施例。本實施例中許多特性均類同或類似于前述端口 314的特性(如圖11-23所示)，因此在使用參考編號引用這些特性時，全部采用類似的"5xx"系列參考編號而非圖11-23所示之實施例中所用的"3xx"。因此，如果端口514中某些特性已經在上面關于端口 314的圖11-23中進行過說明，則這里將只會進行較為簡略的說明或完全不說明。此外，端口 514可與上述任何傳感器系統12、212和312結合使用。此外，端口 514經配置與圖12-17和圖19所示和上文描述的模塊322配合使用。
[0109]在圖27-29所示的實施例中，端口 514包括適合置于鞋底結構130井部135中的外殼524和與外殼524接合的接口 520。外殼524適合在其內置入模塊522，其內腔548由多個側壁539與底壁543圍繞而成。在本實施例中，內腔548實際上呈矩形，由四個側壁539圍繞而成，與上述端口 314相似。
[0110]外殼524還包括固定結構，此固定結構包括適合接合模塊322及在模塊322上施加向下保持力的固定部件549、550和適合接合模塊322及在模塊322上施加向上偏置力的偏置部件551。固定部件549、550包括一個或多個柔性固定垂片549和唇狀剛性固定部件550，與上述固定部件349、350的配置和功能相似。插槽549B位于固定垂片549后，為固定垂片549彎曲提供了空間。偏置部件551為連接至外殼524的底壁543的柔性偏置垂片，其配置和功能與上述偏置部件351相似。
[0111]接口 520與外殼524接合，在模塊322容納在內腔548中時適合與模塊接口 323形成電連接。接口 520包括一個或多個電觸點556，電觸點的接觸面557露出至內腔548，并適合通過接合模塊接口 323電觸點353的接觸面354來形成電連接。在圖27-29所示實施例中，接口 520的觸點556為置于基部或支撐框558的孔559中的觸針456，基部和支撐框用來保持觸針556。如圖29所示，觸針556的接觸面557穿過面向內腔548的孔559從基部558向外延伸，與模塊322的觸點353接合，且當與模塊522接合時，能向內滑動。在本實施例中，觸針556與連接至下述傳感器導線318、318A的接頭563接合。接頭563在觸針556和傳感器導線318、318A之間形成電連接。
[0112]在本實施例中，基部558在內腔560中保持觸針556，從而觸針556至少部分露出于內腔548中與模塊322接合。基部558與外殼524接合，以正確定位觸針556。如圖28所示，基部558在外殼524中接收在插槽561中，與圖11_23所示的端口 314相似。此外，如上述，基部558也包括固定垂片558A，固定垂片適合與位于插槽561旁邊的固定垂片561A接合，以便將基部558鎖定在插槽561中。基部558還具有固定唇瓣550，將模塊322固定在內腔548中。與圖11-23所示固定垂片358A和固定唇瓣350相比，本實施例中的固定垂片558A的結構稍有不同，但是功能基本相似。
[0113]每根觸針556都通過接頭563連接至傳感器系統312上的相應傳感器導線318、318A，從而形成電連接，實現傳感器316與模塊322之間的通信。如圖28所示，傳感器導線318、318A靠近接口 320用Mylar或其他材料制成的帶或條362捆綁在一起，并通過繞著傳感器導線318、318A末端卷曲與接頭563相連，如上述圖18所示的接頭363相似。然后接頭563延伸至基部558中，與觸針556接合，形成電連接。基部558包括插槽563A，以便接頭563形成連接。需了解的是，接頭563可具有足夠的彈性，當觸針556向內按入基部558時(比如，通過與模塊322接觸)，可發生少量彎曲。此外，接頭563可能以某種方式與觸針556相連，比如，通過各種焊接等方式。
[0114]圖30-35展示了端口 614以及適合與端口 614相連的模塊622的其它實施例。本實施例中許多特性均類同或類似于前述端口 314與模塊322的特性(如圖11-23所示)，因此在使用參考編號引用這些特性時，全部采用類似的"6XX"系列參考編號而非圖11-23所示之實施例中所用的"3xx"。因此，如果端口 614與模塊622中某些特性已經在上面關于端口 314的圖11-23中進行過說明，則這里將只會進行較為簡略的說明或完全不說明。此夕卜，端口 614和模塊622可能與上述任何傳感器系統12、212和312結合使用。
[0115]圖30-32所示模塊622的形狀與上述模塊322相似，通常前端為矩形，后端為圓形。另外，如上所述，模塊622的底部也有個錐型端655。模塊622前端有接口 623，具有一個或多個電觸點653并適于與端口 614的接口 620形成電連接。本實施例中的觸點653為電接觸彈簧653，每個觸點都有分裂的接觸面654，與上述圖20-21所示接觸彈簧356相似。接觸彈簧653被支架653A固定在模塊622的前端，當接觸到接口 620的電觸點656時能向內彎曲，如上述圖12-13和圖20-21所示的接觸彈簧356。模塊622可能擁有此處(如圖6和36)描述的任何附加功能，包括用于收集、處理及/或傳輸數據所需的任何硬件和軟件。
[0116]在圖30-35所示的實施例中，端口 614包括適合置于鞋底結構130井部135中的外殼624和與外殼624接合的接口 620。外殼624適合在其內置入模塊622，其內腔648由多個側壁639與底壁643限定而成。在本實施例中，內腔648實際上呈矩形，由四個側壁639限定而成，與上述端口 614相似。圖33-34所示外殼624的側壁639上有槽口 639A，以便從內腔648移除模塊622時，更輕松地抓住模塊622。
[0117]外殼624還包括固定結構，此固定結構包括適合接合模塊622及在模塊622上施加向下保持力的固定部件649、650和適合接合模塊622及在模塊622上施加向上偏置力的偏置部件651。固定部件649、650包括一個或多個柔性固定垂片649，配置和功能與上述固定垂片349相似，且固定垂片649后面為槽口 649B，為垂片的彎曲提供空間。外殼624還包括一個或多個剛性固定部件650,在相對柔性固定垂片649的端部處從外殼624的側壁639延伸。剛性垂片650可替代上述固定唇瓣350，且其功能基本相似。偏置部件651為連接至外殼624的底壁643的柔性偏置垂片，其配置和功能與上述偏置部件351相似。
[0118]接口 620與外殼624接合，當模塊622內置在內腔648中時，適合與模塊接口 623形成電連接。接口 620包括一個或多個電觸點656，電觸點的接觸面657露出至內腔648，并適合通過接合模塊接口 623電觸點653的接觸面654來形成電連接。在圖30-35所示的實施例中，接口 620的觸點656為電接觸墊656，接觸墊具有平坦的接觸面657。基部或支架658接合外殼624和接觸墊656，將觸點656保持住。如圖34所示，接觸墊656的接觸面657位于內腔648的端部，面朝內腔648里面，接合模塊622的觸頭653。
[0119]在本實施例中，基部658為板狀構件，固定著接觸墊656，使得接觸墊656能在內腔648中至少露出部分，以便接合模塊622。基部658在外殼624中卡在插槽661中，與圖11-23所示的端口 314相似。此外，如上述，基部658也包括固定垂片658A，固定垂片適合與位于插槽661旁邊的固定垂片661A接合，以便將基部658鎖定在插槽661中。每塊接觸墊656都連接著傳感器系統312上傳感器引線318、318A中的某一根，從而構成電連接，讓傳感器316與模塊322進行通信。如圖34所示，傳感器導線318、318A靠近接口 320用Mylar或其它材料制成的帶或條362捆綁在一起，并在傳感器導線318、318A的末端與接觸墊656相連。接觸墊656可附連在導線318、318A上，或可為導線318、318A的整體一部分，t匕如，將導線318、318A的裸露部分作為接觸墊656。傳感器導線318、318A在末端分開，且每根帶有接觸墊656的導線末端在基部658上與多個凸起條紋663A的某一個接觸。可使用粘合劑、各種焊接方式或任何其已知方式使其連接在一起。凸起條紋將接觸墊656進一步安置在內腔648中，以便更好地與模塊622接合。
[0120]圖40-49展示了端口 714以及適合與端口 714相連的模塊722的其它實施例。本實施例的很多功能類似于上述及圖11-23中所示端口 314和模塊322的功能或與之可比，且此類功能根據參考數字"7XX"系列而非圖11-23中實施例使用的"3XX"使用類似參考數字予以引用。因此，如果端口 714與模塊722中某些特性已經在上面關于端口 714的圖11-23中進行過說明，則這里將只會進行較為簡略的說明或完全不說明。此外，端口 714和模塊722可能與上述任何傳感器系統12、212和312結合使用。
[0121]圖41-46所示模塊722的形狀與上述模塊322相似，通常前端為矩形，后端為圓形。另外，如上所述，模塊722的底部也有個錐型端755。模塊722前端有接口 723，具有一個或多個電觸點753并適于與端口 714的接口 720形成電連接。本實施例中的觸點753為電接觸彈簧753，每個觸點都有接觸面754，與上述圖20-21所示接觸彈簧356相似。接觸彈簧753被支架753A固定在模塊722的前端，當接觸到接口 720的電觸點756時，可向內彎曲，如上述圖12-13和圖20-21所示的接觸彈簧356。模塊722可擁有此處(如圖6和36)描述的任何附加功能，包括用于收集、處理及/或傳輸數據所需的任何硬件和軟件。
[0122]在圖40-49所示實施例中，端口 714包括外殼724，可插入鞋底結構130的井部135中，并有接口 720接合外殼724。外殼724上有由多個側壁739和底壁743所限定的內腔748,內腔中可容納模塊722。在本實施例中，內腔748實際上呈矩形，由四個側壁739限定，與上述端口 714相似。外殼724上還包括了固定結構,其包括三個側面上的隆起或O形環749，它們可接合模塊722并對模塊722施加固定力。這里的隆起749可能具有彈性，并可能采用多種不同材料制作，包括硬質材料(如硬塑料)和較為柔軟的材料(如彈性體)。模塊722的三個側面上帶有凹處750，與隆起749可構成卡扣連接。需要了解的是，在其他實施例中，隆起749和凹處750的配置可有所不同，如果換成另一個實施例，隆起749和凹處750的相對位置可能完全顛倒。某實施例中的隆起749和凹處750還可提供防水密封效果。
[0123]接口 720接合外殼724，將模塊722放入內腔748時，該接口適于與模塊的接口 723構成電連接。接口 720中包括一或多個電觸點756，觸頭上有在內腔748中露出的接觸面757，并可接合模塊接口 723上電觸點753的接觸面754以構成電連接。在圖40-49所示實施例中，接口 720的觸點756采用了 L形的接觸墊756，上有平坦接觸面757和向后延伸的臂757A，其與接觸面757約成900度。在另一種實施例中，該角度或可不同。基部或支架758接合著外殼724，支撐著接觸墊756，可將觸點756固定在外殼724中。如圖42所示，觸頭756的接觸面757位于內腔748的末端，面朝內腔748里面，接合模塊722的觸頭753。
[0124]在本實施例中，基部758為塊狀構件，固定著接觸墊756，使得接觸墊756能在內腔748中至少部分露出，以便接合模塊722。基部758接收在外殼724內的插槽761中，其類似圖11-23中的端口 314，可采用膠合法或本文所述的任何一種技術或結構固定在插槽761中。在另一種實施例中，基部758上可包括固定垂片，以便接合插槽761，從而將基部758鎖定在插槽761中，類似上面所述。每塊接觸墊756都連接著傳感器系統312上傳感器引線318、318A中的某一根，從而構成電連接，讓傳感器316與模塊322進行通信。如圖47-49所示，傳感器引線318、318A被Mylar或其他材料制成的綁帶362 —起固定在靠近接口 320處，然后布置為接觸基部758。在某些實施例中，可將綁帶362膠合在基部758上。然后將觸頭756接到傳感器引線318、318A上。在圖47-49所示實施例中，觸頭756接到傳感器引線318、318A上的方式為:令接頭756A在延伸臂757A上卷曲，然后穿過綁帶362構成連接。在別的實施例中，還可按照另外的配置將接觸墊756連接到引線318、318A上，可包括本文所述任意配置。接觸面757接收在基部758的窗口 759中，從而在內腔748中露出。如圖41所示，接口 720在本實施例中伸入了內腔748，且模塊722的接口 723上有凹處723A，可容納端口接口 720的一部分，從而構成接口 720、723之間的連接。
[0125]在本實施例中，外殼724由多個部件形成，其包括一塊下半塊724A和頂半塊724B，詳述如下。下半塊724A上有插槽761，可容納基部758 (如上所述)。插槽761中還包括有傾斜部分761A，用于引導綁帶362進入內腔748。傾斜部分761A和塊狀基部758的結合，減少了綁帶362在連接中與連接后的彎折。在某些實施例中，還可替代地或附加地將綁帶362膠合在傾斜部分761A之內。如圖42所示，在某個實施例中，可將組裝好的接口 720插入插槽761中并接好固定，然后將頂半塊724B連到下半塊724A上面。下半塊724A上有凹槽748A環繞內腔748，可容納頂半塊724B的一部分。頂部和底部兩個構件724A、B的連接可采用一種或多種連接技術，包括粘貼、超聲焊接、固定零件、卡扣連接或其他技術，包括這里所述的任何一種技術。在圖40-49所示的實施例中，頂半塊724B中包括隆起749或其他固定結構，而在另一種實施例中，則可能是下半塊724A包括隆起749及/或附加或其他固定結構。在某實施例中，可能令頂半塊724A至少部分采用相對較為柔軟的材料，以便在固定綁帶362的位置的同時形成防水防塵的保護蓋，蓋住接口連接。
[0126]下面根據圖3-5中的傳感器系統12說明了傳感器系統12、212包括端口 14等的工作和使用；需要了解的是，該傳感器系統12 (包括所有實施例和變化情況)的工作原理完全適用于上述各種傳感器系統212等和端口 214等。在工作中，傳感器16根據其功能和設計采集數據，然后將數據傳送到端口 14。以端口 14為界面，電子模塊22可與傳感器16進行接口連接，從而收集數據以備后面的使用及/或處理。在一個示例中，數據的收集、儲存和傳送均采用了通用可讀格式，因此這些數據可讓多個用戶訪問及/或下載，可使用各種不同的應用程序，并可投入各種不同的應用。在一例中，數據的收集、儲存盒傳送采用了 XML格式。不僅如此，在一個實施例中，可通過傳感器16以序列方式收集數據；在另一個實施例中，可通過兩到更多個傳感器16來并行收集數據。
[0127]在不同的實施例中，可配置傳感器系統12收集各種不同的數據。在一個實施例(見上文所述)中，傳感器16可收集擠壓的次數、順序及/或頻率方面的數據。例如系統12可記錄走動、跳躍、插切、腳踢或其他穿上鞋100后所產生的擠壓力的次數或頻率，還可記錄其他參數，如接觸時間和滯空時間等。無論是定量型傳感器還是二進制開/關型傳感器均可采集這種數據。在另一例中，該系統可記錄鞋子所產生的擠壓力次序，從而用于各種應用，諸如確定足部是內翻還是外翻、重量轉移、步伐等。在另一實施例種(如前所述)，傳感器16可定量測定鞋100上相鄰部分所承受的擠壓力，因此數據中可包括量化的壓力測量值及/或沖擊力測量值。還可利用鞋100上不同區域之間受力的相對差來確定鞋100上的重量分布和“壓力中心”。可分別計算某一只或兩只鞋100的重量分布及/或“壓力中心”，也可將兩只鞋是為整體進行計算，諸如找到某個人體全身的壓力中心或重量分布中心。如前所述，可采用相對較為密集的開/關二進制型傳感器陣列，利用探測壓力較大的時候傳感器相互之間所產生的“攪動”來定量地測量力。在更進一步的實施例中，傳感器16還可測量擠壓力變化的速率、接觸時間、滯空時間或沖擊之間的間隔時間(跑和跳均可)，及/或其他依賴時間變化的參數。需要了解的是，無論哪種實施例，傳感器16都可需要先有一定的閥值力才能記錄力/沖擊。
[0128]如前所述，這些數據全部由通用端口 14以通用可讀格式提供給模塊22，因此能夠使用這些數據的應用程序、用戶和程序的數量幾乎是無窮的。因此，用戶可按照希望配置端口 14和模塊22，并/或對其編程，讓端口 14和模塊22接收傳感器系統12所輸入的數據，而這些數據可按照任意的方式使用，滿足不同的應用。在許多應用中，這些數據將經過模塊22及/或外部設備110進一步的處理，然后供人使用。需要了解的是，在某些實施例中，上述傳感器16、端口 14、模塊22、外部設備110 (包括設備110A)中的一個或多個，以及/或者這些部件的組合，將可需要處理這些數據中的至少一部分——當然，要求它們中已經包括帶有處理能力的硬件及/或其他結構。如果配置外部設備110對數據進行進一步的處理，則模塊22可向外部設備110傳送數據。這樣傳送的數據既可采用通用可讀格式、也可采用其他格式，同時也可配置模塊22更改數據的格式。此外，還可配置模塊22及/或對其編程，使其能夠采集、利用、并/或處理傳感器16所發送的數據，以便滿足某種或某幾種特殊應用。在一個實施例中，配置了模塊22來采集、利用、并/或處理數據以便滿足多種應用。下面給出了這種用法和應用的實例。在上面的用語中，“應用”一詞泛指某種具體用法，未必限定為計算機程序應用，也即本詞未必為計算機技術中的用法。不過，完全可將某個具體的應用全部或部分融入到某個計算機程序應用中。
[0129]此外，可取下鞋100上的模塊22并更換為第二模塊22，后者配置用途不同于第一模塊22。需要了解的是，雖然可取下這里的模塊22并更換為第二模塊22，但后者的配置完全可類似或類同與前者，這適用于因為電池耗盡、故障而需要替換的情況。按照上述方式取下模塊22后，可按照與插入原模塊22相同的方式插入第二模塊22。第二模塊22的編程及/或配置可不同于第一模塊22。在一種實施例中,可配置第一模塊22用于某種或多種具體應用，然后配置第二模塊22用于另一種或多種不同應用。例如，可配置第一模塊22用于某種或多種游戲應用，然后配置第二模塊22用于一種或多種運動成績監視應用。此外，還可配置該模塊22用于同類的不同應用。例如，可配置第一模塊22用于某種或多種游戲或運動成績監視應用，然后配置第二模塊22用于另一種或多種游戲或運動成績監視應用。再舉一例:可配置該模塊22在同一個游戲中或運動成績監視應用中做不同用途。在另一種實施例中，可配置第一模塊22采集某種數據，然后配置第二模塊22采集另一種數據。這里說明了這些數據類型的實例，包括力的定量測定值、相對力(如傳感器16相互關聯)的測定值、重量的轉換/轉移、沖擊序列(如步伐)、力度變化率等。在另外的實施例中，可配置第一模塊22以不同于第二模塊22的方式使用或處理傳感器16所發來的數據。例如，可配置模塊22只能采集、儲存及/或傳遞數據，或配置模塊22對數據進行某種進一步的處理，諸如數據的組織、更改數據格式，用數據進行計算等。而在另一種實施例中，還可配置模塊22以不同的方式通信，諸如采用不同的通信接口，或配置成與不同的外部設備110通信。模塊22還可在功能上具有其他方面的差異，可同時包括結構和功能兩方面，如采用不同的電源，包括諸如前述之附加傳感器(例如GPS、加速計等)之類附加的或不同的硬件組成。
[0130]關于系統12所收集的數據，另一種值得考慮的運用方式就是測量重量轉移，這在許多體育活動中都有重要意義，例如高爾夫揮桿、棒球/壘球投擲、曲棍球揮棒(冰上或陸上曲棍球)、網球揮拍、扔球/投球等。系統12所收集到的壓力數據可提供寶貴的平衡和穩定方面的回饋信息，用于在各種相關運動項目中提高技術水平。需要了解的是，這里可根據所收集數據的目標用途來設計具有各種價格和復雜程度的傳感器系統12。
[0131]可使用系統12所收集到的數據來測量各種其他運動表現特征。可用這些數據來測量足部內翻/外翻的角度及/或速度、步伐，平衡和其他類似參數，這些都可用于提高快跑/慢跑或其他體育運動中的個人技術。關于內翻/外翻，也可通過分析這些數據來預測內翻/外翻。可監視速度和距離，這里可包括計步器的測量，如接觸測量或滯空時間測量。還可測量起跳高度，如采用接觸測量或滯空時間測量。可測量側切力，只需包括切入時鞋100上不同部位上所被施加的不同的力。可將傳感器16安置在可測量剪切力的地方，如鞋100內足部側面劃過的位置。舉例而言，可在鞋100的上層120中合并更多傳感器來感應側面受力。另舉一例:可通過密集的二進制傳感器陣列內部被激活的傳感器之間“攪動”的側面變化來探測剪切運動。
[0132]在另一個實施例中(未顯示)，可在鞋100的鞋面120中附加地或替換地合并一只或多只傳感器16。在這種配置下可測量更多參數，如腳踢反沖力(英式或美式足球運動員)，以及英式足球中的“觸球”次數及/或頻率。
[0133]由此得到的數據或測量結果將可用于運動訓練的目的，包括提高速度、力量、敏捷、發揮穩定、技巧等。可配置端口 14、模塊22及/或外部設備110為用戶提供快速的實時反饋。在一例中，可令端口 14及/或模塊22與計算機、移動設備等進行通信，以便實時傳遞結果。在另一例中，可在鞋100中包括一個或多個振動元件，從而通過振動鞋子的某個部分來為用戶提供反饋，幫助其控制自己的動作，正如這里全文引用的美國專利號6，978，684中所公開的特性。不僅如此，還可利用這些數據來比較運動中的動作，例如將現在的動作與用戶之前的動作進行對比以找出發揮是否穩定、有無提高等，或將某個用戶的動作與另一個用戶的同一個動作進行對比，比如某職業高爾夫球手的揮桿動作。此外，還可用系統12記錄某位運動員的“標志性”運動動作的生物力學數據。可將該數據提供給他人來復現或模擬該動作，例如用于游戲應用或“影子”應用等需要跟隨用戶動作來作出類似動作的情況。
[0134]還可配置系統12追蹤“全日活動”，記錄下某位用戶一整天的各種活動。為此，系統12中可包括某種專門的算法，例如包括在模塊22、外部設備110及/或傳感器16中。
[0135]除數據收集與處理類應用之外，還可用系統12進行控制類應用。換言之，可將系統12合并到鞋子或其它需要接觸人體的物件中，并根據傳感器16所探測到的用戶動作來控制某件外部設備110，諸如計算機、電視機、視頻游戲等。這樣，鞋子上合并了傳感器16，并通過引線18延伸到通用端口 14，從而使鞋子產生了輸入系統的作用，然后通過配置、編程和改裝等方法讓電子模塊22接收傳感器16的輸入，然后按照理想的方式進行使用，例如作為遠程系統的控制輸入。例如可使用帶傳感器控制的鞋子來作為某臺計算機或計算機上執行的某個程序的控制或輸入設備，類似鼠標一般，讓某些腳步動作、手勢等(如足拍、足雙拍、足跟打、足跟雙打、足橫劃、足尖點、足彈跳等)得以控制計算機上某種預定的操作(如向下翻頁、向上翻頁、撤銷、復制、剪切、粘貼、保存、關閉等)。為此，可提供軟件來將足部動作分配給不同的計算機功能控制。可考慮配置操作系統來接收和識別傳感器系統12的控制輸入。這樣也可控制電視機或其它外部電子設備。鞋100中合并系統12之后，可用于游戲應用和游戲程序，類似任天堂Wii控制器，將某些特殊動作分配給特定的功能，并/或用于在顯示屏上產生某種用戶動作的虛擬再現。這里舉一例:可將壓力中心數據和其他重量分布數據用在游戲應用中，用于虛擬呈現保持平衡、轉移重量和其他表演性動作。可采用系統12作為某種游戲或其它計算機系統的唯一控制器或輔助控制器。這里全文引用了美國臨時專利申請號61/138，048以展示和說明在鞋類中使用傳感器系統來控制外部設備并使用足部動作來進行這種控制的配置和方法的實例。
[0136]此外，還可配置系統12直接與外部設備110及/或該外部設備的控制器進行通信。如上所述，圖6顯示了在電子模塊22和外部設備之間進行通信的一種實施例。在圖86所示的另一種實施例中，可配置系統12與外部游戲設備IlOA進行通信。該外部游戲設備IlOA中就包括了類似圖6所示外部設備110范例的組件。該外部游戲設備IlOA中還包括了至少一個包括游戲程序的游戲介質307 (如游戲卡帶、CD、DVD、藍光或其他存儲設備)，并配置了至少一個遙控器305來通過收發元件108進行有線及/或無線連接通信。在所示實施例中，控制器305起到補充用戶輸入310的作用；但也可在某個實施例中讓控制器305作為唯一的用戶輸入。在本實施例中，系統12上配備了 一件附加設備303，如帶USB插口的收發器，并配置該附加設備連接到外部設備110及/或控制器305以便與模塊22通信。在某個實施例中，可配置附加設備303連接到一個或多個附加控制器及/或外部設備，其類型可與控制器305和外部設備110相同及/或不同。需要了解的是，如果系統12中還包括了上述的其他類型的傳感器(例如加速計)，則這樣的附加傳感器也可合并進來控制外部設備110上的游戲或其他程序。
[0137]外部設備110 (諸如計算機/游戲機系統)可提供有其他類型的軟件以實現與系統12的交互。例如可配置某個游戲程序，令其按照用戶在現實生活中的活動改變游戲角色的屬性，從而鼓勵用戶進行鍛煉或加大活動量。還舉一例，可配置某個程序，令其顯示用戶角色，并令其按照鞋子的力傳感器所收集到的用戶活動進行相關或一定比例的活動。在這樣的配置下，人物角色可這樣行動:例如在用戶比較活躍時，用戶角色就顯得激情、活潑；如果用戶不夠活躍，用戶角色就顯得困倦、遲緩。可配置傳感器系統12進行更加精密的傳感作業，達到記錄數據可描述某位運動員標志性動作的程度，這可用于許多目的，諸如游戲系統或建模系統。
[0138]這里所述之包括傳感器系統12的單只鞋類物品100既可單獨使用，也可聯合第二只也帶有自身傳感器系統12’的鞋類物品100’，這樣就組成了 100、100’一雙鞋，如圖87-89所示。第二鞋100’的傳感器系統12’中包括一到多只16’傳感器，相互之間用傳感器引線18’接到端口 14’上，從而與電子模塊22’進行通信。圖37-39所示之第二鞋100’的第二傳感器系統12’的配置與第一鞋100’的傳感器系統12相同。不過在另一種實施例中，鞋100、100’所擁有的傳感器系統12、12’也可可具有不同配置。配置兩只鞋100、100’均與外部設備110通信，同時如實施例中所示，在鞋100、100’中均配置了電子模塊22，22’與外部設備110通信。在另一種實施例中，兩只鞋100、100’則均配置了端口 14、14’與同一只電子模塊22進行通信。在本實施例中，鞋100、100’中至少有一只配置為與模塊22進行無線通信。圖37-39展示了模塊22、22’之間進行通信的各種模式。
[0139]圖37所示為“網格”通信模式，其中配置模塊22、22’可相互通信，同時還配置為可分別與外部設備Iio進行獨立通信。圖38所示為“菊花鏈”式通信模式，其中模塊22’與外部設備110之間的通信需要通過另一只模塊22進行。換言之，即配置第二模塊22’將通信信號(其中可包括數據)送往第一模塊22,同時配置第一模塊22將來自模塊22、22’的通信信號全部發往外部設備110。類似的，外部設備要與第二模塊22’通信，也需要通過第一模塊22，即先將信號發往第一模塊22，再由后者將信號傳遞到第二模塊22’。在一種實施例中，模塊22、22’也可進行相互之間的通信，且通信目的未必是將信號傳送到外部設備110或從該設備接收信號。圖39所示為“獨立”式通信模式，其中配置模塊22、22’分別與外部設備110進行獨立通信，且配置模塊22、22’之間不能相互通信。在其他實施例中，可配置傳感器系統12、12’之間可進行相互通信，且/或與外部設備110以另一種方式通信。
[0140]同時本發明范圍內還考慮了系統12采集數據其他可用途和應用；本領域技術人員均可認識到。
[0141]上述傳感器系統12、212可進行定制，以便配合專門的軟件用于電子模塊22及/或外部設備110。可配套提供這些軟件和傳感器系統12、212，比如可采用定制傳感器總成213搭配鞋底插件237，以套件或打包的形式提供。
[0142]本領域技術人員讀到本專利申請書后必將發現，這里所說明的各方面均可具體體現為一種方法、一套數據處理系統或一種計算機程序產品。因此，這些方面可體現為完全的硬件實施例、完全的軟件實施例或同時融合軟硬件兩方面的實施例。不僅如此，這些方面還可體現為某種計算機程序產品的形式，存儲在一種或多種計算機可讀實體存儲介質或存儲設備中，且存儲媒體中包括計算機可讀取的程序代碼或說明。可使用任何適用的計算機可讀實體存儲介質，包括硬盤、光盤、光存儲設備、磁存儲設備，及/或以上情況的混合情況。此外，還可在來源和目的地之間傳送能夠代表這里所述之數據或事件的各種無形信號，即采用電磁波的形式通過金屬絲、光纖，及/或無線傳輸媒體(如空氣及/或空間)等能夠傳導信號的介質進行傳遞。
[0143]如上所述，本發明的各方面可放在計算機可執行指令的大環境內進行描述說明，諸如某個程序模塊由計算機及/或處理器執行。程序模塊一般包括步驟順序、程序、對象、組件、數據結構等能執行一定的任務或實現一定的抽象數據類型。這樣的程序模塊可包括在計算機實體可讀介質，如前所述。本發明的各方面還可用在分布式計算環境中，任務由遠程處理設備執行，并通過通信網絡相連。程序模塊可位于內存中，如模塊22的內存204、或外部設備110的內存304，或外部介質(如游戲媒體307)，其可同時包括本地和遠程計算機存儲介質中，包括內存存儲設備。需要了解的是，模塊22、外部設備110及/或外部介質中均可包括補充性質的程序模塊以結合使用，如某種應用程序。同時需要了解的是，模塊22和外部設備110中之所以只展示和說明了單獨的處理器202、302和單獨的內存204、304，是為了簡便，事實上處理器202、302和單獨的內存204、304中可分別包括多個處理器及/或內存，甚至可包括一套由處理器及/或內存同時組成的系統。
[0144]這里所描述之傳感器系統的各種實施例，其包括鞋、腳接觸構件，插入件和其他將傳感器系統結合成整體的結構等，在現有技術的基礎上提供更多用處和優點。例如這里所描述的許多端口實施例均為傳感器系統提供了相對更為經濟耐用的選擇，從而可在幾乎不會增加成本和影響耐用性的前提下將一套傳感器系統合并到鞋中。因此這種鞋可在生產制造時直接集成傳感器系統，完全無需考慮消費者最終究竟是否需要使用這套傳感器系統，因為幾乎不會對售價產生可見的影響。不僅如此，采用定制傳感器系統的足底插入件可廉價制造和分銷，同時配上專門設計用于使用該傳感器系統的軟件，因為幾乎不會對軟件成本產生可見的影響。另舉一例:該傳感器系統提供了豐富的功能，帶來了豐富的用途，包括游戲、塑形、田徑訓練和培養、計算機和其他設備的實際控制，以及這里所描述的、且熟練掌握此類技術者均可認識到的其他各種用途。在某個實施例中，第三方軟件開發者可開發一個專門的軟件，并將其配置為使用該傳感器系統所提供的輸入運行，包括游戲和其他程序。這套傳感器系統將按照通用可讀的格式提供數據，該能力極大地拓展了本傳感器系統可運用的第三方軟件和其他應用程序的范圍。另舉一例，這里包括各種鞋底插入件的傳感器系統中可包括襯面、鞋墊和其他元件，從而可實現傳感器系統的互換性和可定制性，以適應各種不同應用的需要。此外，這里所述各種端口和模塊的配置均可在提供安全連接的同時，將成本控制在合理范圍內，并將對鞋子性能或穿著感的不良影響減到最低甚至沒有。連接結構也可具有防水或水密性能，以抵抗出汗和其他液體的影響。此外，這里所述各種端口的配置便于快速更換模塊。本領域技術人員還可發現這里所述配置的其他好處和優點。
[0145]這里已經說明和展示了若干種不同的實施例和實例。本領域技術人員將可認識到這里各種實施例所具有的特性，以及各部件所能進行的組合與改變。本領域技術人員還將意識到這些實施例中每一個都可與這里公開的其他實施例聯合提供。需要了解的是，本發明還可具體體現為其他特殊形式而不會背離其精神或核心特征。因此，這里所呈現的示例和實施例均應被視為示范性而非限定性，且本發明不應被本文所給出的細節而限定。這里的“第一”、“第二”、“頂部”、“底部”等用詞，均為示范性而非對實施例進行任何形式的限定。此外，這里所用“多個”一詞表示一切大于一的數，無論需要分開還是合計，直至無窮大。另夕卜，這里所用之“提供”一件物品或裝置的說法，僅泛指給出該物品以便對其采取進一步的行動，并不意味著提供該物品者同時也是其制造者、生產者或供銷者，也不意味著提供該物品者對其擁有所有權或控制權。因此，雖然這里展示和描述了各種具體的實施例，但這些修改方式的提出，并未明顯背離本發明的精神，因此唯一限制專利權保護范圍的，只有這里隨附權利要求的范圍。
【權利要求】
1.一種用于鞋類物品的端口，該鞋類物品適于接合腳部，該鞋類物品具有鞋底結構和連接至該鞋底結構的鞋面部分，該端口包括: 外殼，其適于至少部分容納在鞋類物品的鞋底結構中，該外殼包括底壁以及從底壁向上延伸的多個側壁，底壁和側壁限定內腔，該內腔適于在其中容納電子模塊，該底壁進一步包括偏置部件，該偏置部件適于接合該模塊并在模塊容納在內腔中時對模塊施加向上的偏置力，其中該外殼進一步包括固定部件，該固定部件適于在模塊上與偏置構件的偏置力相反施加向下的力，以將該模塊固定在內腔中；以及 接口，其接合外殼且具有在內腔中露出的至少一個電觸點，該接口適于與該模塊形成電連接，從而電子模塊容納在內腔中時，該模塊接合所述至少一個電觸點。
2.根據權利要求1的端口，其中外殼具有四個側壁，其形成基本為矩形的內腔。
3.根據權利要求1的端口，其中內腔進一步具有敞開頂部，該頂部適于允許模塊插入內腔中。
4.根據權利要求1的端口，其中偏置部件為柔性偏置垂片，且所述底壁進一步包括圍繞偏置垂片的卡位，當被模塊接合時該卡位適于為偏置垂片提供彎曲空間。
5.根據權利要求1的端口，其中固定部件為從至少一個側壁延伸的柔性固定垂片。
6.根據權利要求1的端口，其中固定部件可在第一和第二位置之間活動，在第一位置該固定部件適于將該模塊固定在內腔中，在第二位置中該模塊能被從內腔中取出。
7.根據權利要求5的端口，其中固定部件為從至少一個側壁上延伸的柔性固定垂片，且該固定垂片能通過彎曲在第一和第二位置之間活動。
8.根據權利要求7的端口，其中固定垂片具有斜面，其適于接合模塊以將固定垂片朝向第二位置彎曲，以允許該模塊插入內腔中。
9.根據權利要求1的端口，其中接口與限定內腔的至少一個側壁接合。
10.一種用于鞋類物品的端口，該鞋類物品適于接合腳部，該鞋類物品具有鞋底結構和連接至鞋底結構的鞋面部分，該端口包括: 外殼，其適于至少部分容納在鞋類物品的鞋底結構中，外殼包括適于可拆卸地在其中容納電子模塊的內腔，該外殼進一步具有固定垂片；以及 接口，其與外殼接合且具有多個電觸點，該接口進一步包括基部，該基部與外殼接合且至少部分地定位在內腔中，該基部具有固定垂片，該固定垂片接合外殼的固定垂片，以將基部至少部分地固定在內腔中，其中基部支撐電觸點，使得電觸點暴露在內腔中，且其中接口適于與所述模塊構成電連接，從而該模塊容納在內腔中時模塊接合電觸點。
11.根據權利要求10的端口，其中電觸點包括多個電接觸墊，每個電接觸墊都具有平坦接觸面。
12.根據權利要求10的端口，其中電觸點包括多個電接觸彈簧，每根電接觸彈簧都適于響應接觸面上的壓力彎曲。
13.根據權利要求10的端口，其中外殼包括插槽，且基部被容納到該插槽中，以將基部與外殼相連。
14.根據權利要求13的端口，其中內腔由多個側壁限定，插槽位于內腔的一端處，且在兩道相對的側壁之間跨內腔延伸。
15.根據權利要求10的端口，其中電觸點包括多個電接觸墊，每塊電接觸墊都具有平坦接觸面，其中所述基部包括多個肋條，每個肋條上都裝有接觸墊，從而每個接觸墊的平坦接觸面都朝向內腔的內部。
16.根據權利要求10的端口，其中電觸點包括多根電接觸彈簧，每根電接觸彈簧都有接觸面，所述基部具有容納電接觸彈簧的至少一個內部內腔，從而每個電接觸彈簧的接觸面暴露在內腔中，其中每根電接觸彈簧適于響應接觸面所承受壓力而進一步彎曲至內部內腔中。
17.根據權利要求10的端口，其中電觸點包括多根電針腳，每根電針腳都有接觸面，所述基部具有多個開孔，每根電針腳都能容納在一個開孔中，從而可讓每根電針腳的接觸面暴露在內腔中。
18.根據權利要求10的端口，其中基部具有內部內腔，其至少部分地容納和支撐電觸點，以將觸點定位為露出在內腔中。
19.根據權利要求18的端口，其中基部上進一步具有延伸到內部內腔的至少一個窗口，以將每個電觸點至少部分暴露在內腔中。
20.根據權利要求10的端口，其中基部具有剛性垂片，其鄰近內腔定位，其中該剛性垂片適于接合模塊，并在該模塊上施加向下的力，從而將該模塊固定在內腔中。
21.一種用于鞋類物品的端口，該鞋類物品適于接合腳部，這該鞋類物品具有鞋底結構和連接至鞋底結構的鞋面部分，該端口包括: 外殼，其適于至少部分容納在鞋類物品的鞋底結構中，該外殼進一步包括底壁以及從底壁向上延伸的多個側壁，底壁和側壁限定用于在其中容納電子模塊的內腔，其中外殼進一步包括固定部件，該固定部件能在第一和第二位置之間活動，在第一位置該固定部件適于在該模塊上施加向下的力以將該模塊固定在內腔中，在第二位置該固定部件適于允許該模塊插入內腔或從內腔中取出；以及 接口，其與外殼接合且具有在內腔中露出的至少一個電觸點，該接口適于與模塊形成電連接從而當模塊被容納在內腔中時該模塊接合至少一個電觸點。
22.根據權利要求21的系統，進一步包括偏置部件，其接合該模塊并在模塊容納在內腔中時在模塊上施加向上的力。
23.根據權利要求22的系統，其中偏置部件為柔性偏置垂片，且底壁進一步包括圍繞偏置垂片的卡位，當被模塊接合時卡位為偏置垂片提供彎曲空間。
24.根據權利要求21的系統，其中固定部件為從至少一個側壁延伸的柔性固定垂片，其中該固定垂片能在第一和第二兩位置之間彎曲。
25.根據權利要求24的系統，其固定垂片具有斜面，該斜面在模塊插入內腔過程中被模塊接合，以將垂片朝向第二位置彎曲以允許模塊插入內腔。
26.根據權利要求21的系統，其中固定部件為從至少一個側壁延伸的柔性固定垂片，該固定垂片具有斜面，該斜面適于在模塊插入內腔過程中被模塊接合，以將垂片彎曲至第二位置以允許模塊插入內腔。
27.一種適于接合腳部的鞋類物品，包括: 鞋底結構，其包括外底部件和由外底部件支撐的中底部件，該中底部件在其中具有井部; 鞋面部分，其連接至鞋底結構；傳感器系統，其包括連接至鞋底結構的力傳感器和從力傳感器伸出的多個傳感器引線，該力傳感器適于感應足部對鞋底結構施加的力；以及 端口，其連接至鞋底結構和傳感器系統，該端口包括: 外殼，其適于至少部分容納在中底部件中的井部中，該外殼包括底壁以及從底壁向上延伸起的多個側壁，底壁和側壁限定內腔，該內腔適于在其中容納電子模塊，該底壁進一步包括偏置部件，該偏置部件適于接合該模塊并在模塊容納在內腔中時對模塊施加向上的偏置力，其中該外殼進一步包括固定部件，該固定部件適于在模塊上與偏置構件的偏置力相反施加向下的力，以將該模塊固定在內腔中；以及 接口，其接合外殼且具有在內腔中露出的至少一個電觸點且適于被模塊接合以形成電連接，其中電觸點連接至傳感器引線且由此與力傳感器進行電子通信。
28.一種用于鞋類物品的系統，該鞋類物品適于接合腳部，包括: 鞋底結構，其包括外底部件和由外底部件支撐的中底部件，該中底部件在其中具有井部; 鞋面部分，其連接至鞋底結構； 傳感器系統，其包括連接至鞋底結構的力傳感器和從力傳感器伸出的多個傳感器引線，該力傳感器適于感應足部對鞋底結構施加的力；以及 端口，其連接至鞋底結構和傳感器系統，該端口包括: 外殼，其適于至少部分容納在中底部件中的井部中，該外殼包括限定內腔的多個側壁和連接至至少一個側壁的 固定部件；以及 接口，其接合外殼且具有在內腔中露出的多個電觸點，其中該電觸點被連接至多個傳感器引線且由此與力傳感器電子通信；以及 電子模塊，其容納在端口的內腔中，其中該電子模塊容納在內腔中時該模塊接合接口的多個電觸點，從而與接口形成電連接， 其中模塊配置為通過與接口的電連接從力傳感器接收信號以及存儲從力傳感器接收的數據，且 其中固定部件能在第一和第二位置之間活動，在第一位置該固定部件在該模塊上施加向下的力以將該模塊固定在內腔中，在第二位置該固定部件允許該模塊插入內腔或從內腔中取出。
29.根據權利要求28的系統，進一步包括偏置部件，其接合模塊且在模塊容納在內腔中時在模塊上施加向上的力。
30.根據權利要求29的系統，其中偏置部件為柔性偏置垂片，且底壁進一步包括圍繞偏置垂片的卡位，插當被模塊接合時該卡位為偏置垂片提供彎曲空間。
31.根據權利要求28的系統，其中固定部件為從至少一個側壁延伸的柔性固定垂片，其中該固定垂片能在第一和第二位置之間彎曲。
32.根據權利要求31的系統，其中固定垂片具有斜面，該斜面在模塊插入內腔過程中被模塊接合，以將垂片朝向第二位置彎曲以允許模塊插入內腔。
33.根據權利要求28的系統，其中固定部件為從至少一個側壁延伸的柔性固定垂片，該固定垂片具有斜面，該斜面在模塊插入內腔過程中被模塊接合，以將垂片彎曲以允許模塊插入內腔。
【文檔編號】A43B3/00GK103476285SQ201280018996
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年2月17日 優先權日:2011年2月17日
【發明者】J.M.賴斯, A.韋斯特, J.莫里紐克斯 申請人:耐克國際有限公司