[发明专利]鞋的智能系统

说明书

本申请是2005年1月31日提交的申请号为11/047,550的美国专利申请的部分连续申请，该美国专利申请又是2003年3月10日提交的申请号为10/385,300的美国专利申请的部分连续申请，这两篇专利申请的全文被合并于此作为本申请的参考文献。本申请还要求2004年3月30日提交的申请号为60/557,902的美国临时专利申请的优先权，该专利申请的全文也被合并于此作为本申请的参考文献。

技术领域

本发明一般涉及用于各种鞋类的智能系统。特别是，本发明涉及改善鞋类的工作特性的自动化自调整系统。

背景技术

普通的运动鞋具有鞋面和鞋底。在选择鞋底的材料时，通常的目的是要使鞋底达到最优化的特定工作特性，例如，稳定性或者刚性。在通常情况下，鞋底包括夹层和外底，这两层均可包括一种弹性材料，以保护穿着者的脚和腿。普通的鞋的一个缺点是，其工作特性，例如减震性能或者刚性都是不可调节的。因此，穿着者必须为特定的活动选择特定的鞋。例如，当进行诸如跑步这样的，需要更好的减震性能的活动时，穿着者必须选择一类鞋，而当进行像打篮球这样的活动，要求对侧向移动过程的支撑有更大的刚性时，穿着者就必须选择不同类型的鞋。

有些鞋已经设计成能对鞋底的缓冲性能或者其刚性进行调整。其中的许多种鞋利用可根据需要充气或者放气的活动气泡。这种鞋的缺点是，其中某一个或若干个气泡会失效，这样就会使减震系统实际上不起作用。而且，许多使用这种气泡的鞋，甚至都不能对鞋底的缓冲性能进行小范围的调整。通常，改变鞋底的缓冲性能是通过增压或减压，或者通过部分增压或部分减压来实现的，这样，气泡往往要比穿着者所需要的大。换句话说，通常气泡都是不能进行精确微调的。

许多设计成鞋底缓冲性能或刚性能够调整的鞋还有一个缺陷，那就是它们只能进行手动调整。因此，为了调整这样的鞋，穿着者必须中断他或她正在进行的特定活动。有一些鞋还需要穿着者把一部分鞋拆开，重新组装鞋，甚至需要更换鞋的某些零件。此外，穿着者还可能对于他或她仅能够对鞋进行有限的调整而感到很不满意。

已经设计出一些可以自动调整鞋底缓冲性能或刚性的鞋。这些鞋在穿着者的脚踩在地上的时候，能测量出脚施加在鞋底上的力量或者压力。但是，经过调查和分析发现，仅仅测量压力或者力量是很不够的，因为这种测量并未提供任何有关鞋的工作特性的信息。例如，如果事先不对这个特定的穿着者在这一活动中所施加的正常压力进行调查研究，那么测量压力并不能说明鞋底是过度受压还是承重不足。如果鞋底是过度受压或者承重不足，这就说明这双鞋并不适合这个穿着者的活动和需要。实际上，是穿着者的身体必须去适应鞋。归根结底，并不能满足穿着者在生物力学上的需要。

总之，即使是将鞋设计成可以对鞋底的缓冲性能和刚性进行一定程度的调整，这些鞋也还存在着其性能不能完全符合穿着者的需要的缺陷。特别是，这些鞋不能在特定穿着者生物力学需要的全部范围内进行调整，或者不具有感知穿着者真正需要的能力。结果，穿着者仍然必须以某种方式调整他或她自己的身体，以适应鞋所提供的环境状况。

因此，需要有一种鞋，这种鞋能感知穿着者的生物力学需要，并能自动调整鞋的工作特性，例如能调整鞋底所提供的缓冲性能和刚性，以满足穿着者的生物力学需要，并避免气泡缓冲或用手动调整的鞋的缺点。

发明内容

本发明的目的是为各种鞋提供智能系统，这种智能系统不需要人工介入，就能随着鞋所处的环境来调整鞋的特性。换句话说，这种鞋是有适应性的。举例来说，这种智能系统能持续感知穿着者在生物力学上的需要，并随之把鞋调整到最佳构型。这种智能系统包括感应系统，控制系统和驱动系统。此外，这种智能系统能够感知鞋类的使用状况，了解这种鞋是在哪一种条件下使用，并相应地使这种鞋适应这种条件。

感应系统检测鞋的工作特性，并将信号发送给控制系统。这种信号代表所测得的工作特性。控制系统处理信号，并确定，例如，鞋的工作特性是否处于可接受的范围，还是超出了预先确定的阈值。控制系统将与上述偏差值有关的信号发送到驱动系统。驱动系统修正鞋的特性，以获得最优的工作特性。

一方面，本发明涉及一种鞋的智能系统。这种系统包括控制系统、与控制系统电连接的电源、可调元件，以及与可调元件连接的驱动器。这种驱动器根据控制系统发来的信号对可调元件进行调整。

另一方面，本发明还涉及一种鞋，这种鞋具有连接在鞋底上的鞋面，和至少部分设置在鞋底内的智能系统。这种智能系统包括控制系统、与控制系统电连接的电源、可调元件，以及连接在可调元件上的驱动器。这种驱动器根据控制系统发来的信号对可调元件进行调整。