CN102058197B - 鞋的智能系统 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种鞋的智能系统，这种系统能根据所测量到的信息，自动调整鞋的工作特性。这种智能系统具有一个或多个连接在机构上的可调元件，这些机构根据传感器发来的信号驱动可调元件，以调整鞋的工作特性。这种智能系统不需要人的干预就能自动调整鞋的工作特性。

Description

鞋的智能系统

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。

在上述各个方面的各种不同实施例中，这套系统修正了鞋的工作特性，例如可压缩性、弹性、顺从性、弹性变形的性能、阻尼性能、储存能量的性能、缓冲性能、稳定性、舒适性、速率、加速度、抗冲击性、刚性，或者这些性能的组合。在一个实施例中，可通过平移、旋转、重新定向、运动范围修正之中的至少一种修正方式，或者它们的组合，来调整上述可调元件。这套智能系统可以包括用于限制上述可调元件的运动范围的限制器。这种控制系统具有传感器和电路。上述传感器可以是压力传感器、测力传感器、霍耳效应传感器、应变仪、压电元件、测压仪、近程式传感器、光学传感器、过载传感器、霍耳元件或传感器、电容传感器、电感传感器、超声换能器或者接收器、无线电频率发射器和接收器、阻磁元件或者巨型阻磁元件。在各种不同的实施例中，上述驱动器可以是蜗杆驱动器、推动螺杆、旋转致动器、线性致动器、齿轮箱、联动装置、钢丝绳驱动系统、闭锁机构、基于压电材料的系统、基于形状记忆材料的系统、利用磁流变流体的系统、利用可膨胀囊的系统，或者以上几种系统的组合。

在另一些实施例中，上述可调元件至少有一部分设置在鞋的前脚部分、中间部位和后跟部分中的至少一个部分上。在一个实施例中，这种鞋具有包括外底和夹层的鞋底，并且上述可调元件至少部分设置在夹层内。在各种不同实施例中，上述可调元件可整体纵向设置在鞋的内部，或者，上述可调元件也可以整体横向设置在鞋的内部，或者既有横向设置的也有纵向设置的。例如，这种可调元件可以从鞋的脚跟区域延伸到足弓区域，或者从鞋的足弓区域延伸到脚尖区域，或者从鞋的脚尖区域延伸到鞋的足跟区域。此外，可调元件可以把至少一部分设置在鞋的一侧，或者中间部分，或者在鞋的这两个部分上。

另一方面，本发明还涉及一种在使用过程中用来修正鞋的工作特性的方法。这种方法包括以下步骤：监控鞋的工作特性的步骤；产生校正的驱动信号的步骤；以及根据上述驱动信号调整可调元件，从而修正这种鞋的工作特性的步骤。在一个实施例中，重复这些步骤，直到获得上述工作特性的阈值为止。

在上述各个实施例中，产生信号的步骤还包括如下子步骤，即，将监控到的工作特性与所需要的工作特性相比较，产生偏差值，并根据此偏差值输出校正的驱动信号的数值。在一个实施例中，上述校正的驱动信号具有预定的数值。此外，上述监控步骤也可包括如下子步骤，即，利用近程式传感器测量磁铁的磁场，其中，磁铁和传感器中的至少一个的至少一部分设置在鞋底内部，并且在没有加载的状态下，在垂直方向上隔开一定的距离，并将加压过程中所测得的磁场测量值与阈值相比较。在一个实施例中，上述监控步骤包括在加压过程中对磁场进行多次测量，并将平均磁场测量值与阈值相比较。

在另一些实施例中，上述方法还包括利用限制器来限制可调元件的运动范围的步骤，而上述调整步骤还包括对限制器调整预定距离的步骤。上述调整步骤可以在没有对这种鞋加载的状态下完成。在一个实施例中，当达到工作特性的阈值时，就中止上述调整步骤。

在本发明的上述各个方面的各种不同实施例中，上述可调元件可以是膨胀元件、复合密度泡沫元件、骨架元件、复合密度板，或者是以上几种元件的组合。这种可调元件将呈现各向异性的性能。在一个实施例中，这种可调元件可以是整体呈椭圆形的膨胀元件。此外，这种系统还可以具有用于改变可调元件的工作特性，或者使其工作特性发生偏离的手动调整装置，或者具有指示器，或者两者都有。上述手动调整装置还可以改变工作特性的阈值。上述指示器可以是听觉指示器、视觉指示器，或者具有视觉及听觉两种功能的指示器。例如，这种指示器可以是一系列电子发光元件。

另一方面，本发明还涉及一种用于测量鞋内部的压缩量的系统。这种系统包括至少一部分设置在鞋的鞋底内部的传感器，以及整体上与该传感器对齐，并与其隔开距离的磁铁。上述传感器可以是霍耳效应传感器、近程式传感器、霍耳元件或传感器、电容传感器、感应传感器、超声波转换器和接收器、无线电频率发射器和接收器、阻磁元件，或者是一种巨型阻磁元件。这种系统还可以具有处理器。在一个实施例中，上述传感器测量由上述磁铁所产生的磁场，而处理器则将磁场的测量值转换成距离测量值，这个距离测量值代表鞋底的与相应的时间测量值相对应的压缩量。上述处理器还可以把距离测量值转换成冲击值、表征加速度的值、代表最佳压缩量的值，和/或代表压力的值。

在上述各个方面的各种不同实施例中，这种系统还包括与上述传感器连接的驱动器，和与上述驱动器连接的可调元件。这种系统还可以具有用于限制上述可调元件的运动范围的限制器。在一个实施例中，鞋的工作特性是根据传感器发来的信号进行修正的。在一个实施例中，这种信号与鞋底的压缩量相对应。

另一方面，本发明涉及一种在鞋中提供舒适度的方法。这种方法包括下列步骤：提供一种可调整的鞋，以及确定冲击值、代表加速度的值、代表最佳压缩量的值，和/或代表压力的值。这种方法还进一步包括这样一个步骤，即，根据上述冲击值、代表加速度的值、代表最佳压缩量的值或者代表压力的值，修正上述可调整的鞋的工作特性。

另一方面，本发明涉及一种在使用过程中修正鞋的工作特性的方法。这种方法包含以下步骤：测量来自至少一部分设置在鞋底内部的传感器的信号；并确定鞋底是否已压缩。这种方法还包括下列步骤：当确定鞋底已经受到压缩时，确定是否需要对鞋底进行调整的步骤；以及当确定需要调整鞋底时，对鞋底进行调整的步骤。

在以上这一方面的不同实施例中，这种方法还包括下列步骤：接收鞋的穿着者发来的有关调整鞋底的信号的步骤；根据接收到的穿着者输入的信号，调整鞋底的硬度设定值的步骤；以及通过启动至少一个设置在鞋上的电子发光元件，例如发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED)，显示鞋底的硬度设定值的步骤。这种方法还包括通过根据所接收到的穿着者的输入信号，计算出压缩量的至少一个阈值。这个压缩量的至少一个阈值可以是压缩量的下限阈值和/或压缩量的上限阈值，它可用来确定鞋底是否需要调整。

在一个实施例中，上述测量传感器信号的步骤包括对传感器信号进行多次取样。测量传感器信号的步骤还可以包括通过对许多传感器信号样本的子集进行平均，计算出传感器信号的平均值。

在另一种实施例中，为了取得多个传感器信号的测量值，至少要重复一次测量传感器信号的步骤。在一个这样的实施例中，确定鞋底是否已压缩的步骤包括，计算多个以前获得的传感器信号测量值的平均值与最新获得的传感器信号测量值之间的差值。确定鞋底是否已压缩的步骤还可包括，在每次获得新的传感器信号测量值时，计算该差值；和/或确定那些预定数量的已计算出的差值是否大于预定的常数。

在又一种实施例中，测量上述传感器信号的步骤，包括测量鞋底中的压缩量。在一个这种实施例中，确定是否需要调整鞋底的步骤，包括确定所测得鞋底中的压缩量的最大值。

在又一种实施例中，上述确定是否需要调整鞋底的步骤，还包括确定这种鞋所踩的表面的条件是否有变化。在一个实施例中，上述确定鞋所踩的表面的条件是否有变化的步骤，还包括随着时间的推移确定第一参数是否有变化，以及随着时间的推移确定第二参数是否基本上没有变化。在其它实施例中，确定鞋所踩的表面状况是否有变化的步骤还包括，确定随着时间的推移鞋底内的绝对压缩量是否发生变化，以及随着时间的推移鞋底的压缩量的偏差值是否基本没有变化，或者，换一种方式，确定随着时间的推移鞋底内的压缩量的偏差值是否有变化，以及随着时间的推移鞋底的绝对压缩量是否基本上没有变化。

鞋所踩的表面的状况可以确定为已从硬地面变化到了软地面。或者，表面状况可以确定为已从软地面变化到了硬地面。在一个实施例中，确定鞋所踩的表面状况是否发生变化，是在鞋的穿着者走出很多步后才进行的。

在另一种实施例中，确定是否需要调整鞋底的步骤，包括确定鞋底的压缩量是否小于压缩量的下限阈值。在这种情况下，调整鞋底的步骤包括使鞋底变软。或者，在另一个实施例中，确定是否需要调整鞋底的步骤，包括确定鞋底的压缩量是否大于压缩量的上限阈值。在后一种情况下，调整鞋的步骤，包括使鞋底变硬。在一个实施例中，鞋底的调整是在穿着者走了很多步后才进行的。

另外，调整鞋底的步骤还可以包括驱动安装在鞋底内的电机。在一个这种实施例中，上述方法还包括确定装在鞋底内的电机的状况。确定电机的状况可以包括对电池电压进行取样，或者，使用电位计、编码器、或任何其他适当类型的测量装置。

另一方面，本发明涉及一种用于改变鞋在使用中的工作特性的控制器。这种控制器包括：接收器，用于接收表示来自至少部分设置在鞋底里的传感器所输出的第一信号；判断模块，用于确定鞋底是否已经压缩，以及确定鞋底是否需要调整；发射器，用于发射用来调整鞋底的第二信号。

另一方面，本发明涉及一种鞋，这种鞋具有连接在鞋底上的鞋面，和至少部分设置在鞋底中的控制器。这种控制器包括：用于接收表示来自至少部分设置在鞋底里的传感器的输出量的第一信号的装置；用于确定鞋底是否已压缩，以及确定鞋底是否需要调整的装置；以及用于发射用来调整鞋底的第二信号的装置。

另一方面，本发明涉及一种用于在穿着过程中修正鞋的工作特性的方法。这种方法包括下列步骤：测量至少部分设置在鞋底内的传感器发来的传感器信号；确定鞋是否已经经历了峰值状态，如果已经经历了，则确定鞋是否需要调整，如果需要调整，就调整鞋的工作特性。

在这种方法的各种不同实施例中，上述峰值状态是根据鞋的状态变化来确定的，而这种状态变化是由各种活动的压缩程度所造成的，例如由起跳、着地、冲刺、转动、蹬踏、推蹬、和制动所造成的。在某些实施例中，这种活动会导致非常规的外形。鞋的状态的变化可以用下列指标和这些指标的组合中的至少一种指标来表示：绝对压缩、压缩率、压缩频率、压缩率的变化、不均匀压缩、速度、加速度、冲击。例如，如果实施本发明的鞋的穿着者过于向前扑倒，系统就会通过鞋底感知到不均匀的压缩，并且能使鞋底或鞋底的一部分硬化，以便对此作出必要的补偿。此外，压缩率的变化可能表明，穿着者正在改变步速，从行走改为冲刺，从而需要据此改变鞋的工作特性，以便对此作出以补偿。这种方法还可包括调整用来确定峰值状况的阈值的步骤。这种方法还可以包括下列步骤：评估何时将超过峰值状况，并使阈值返回到其原来的设定值。这种方法的各种实施例还可以包括下列步骤：追踪这种鞋所经受过的许多峰值状况，并确定新的阈值，以便根据所经受的这许多峰值状况来确定，鞋是否经历了峰值状况。例如，为特定的穿着者设定的阈值，对于所从事的特定活动来说，可能太低了，这可以通过系统对许多峰值状况的分析来确定。然后，这种系统就能根据需要调整阈值或工作特性。

这种方法还可以包括下列步骤：监控鞋的状态，确定鞋是否处于不活动状态的步骤；如果已经处于不活动状态，便启动智能系统中的休眠模式。监控鞋的状态的步骤包括：在设定的时间间隔下对传感器信号进行取样；以及，在一个实施例中，确定传感器信号是否已在设定的时间段内基本保持恒定。启动智能系统中的休眠模式的步骤，包括减少输送到智能系统的至少一部分中的动力。当发出使用鞋的指示，例如，将振动、压力、加速度、速度等施加在鞋上，以及提高鞋底内部的温度，或者改变鞋内部的电场或其它场的强度(例如电容的变化)时，就能重新激活这种智能系统。此外，这种方法还可以包括下列步骤：接收穿着者通过用户接口输入的有关调整工作特性的信号的步骤；以及根据穿着者输入的信号，调整至少部分设置在鞋底内部的可调元件。在一个实施例中，上述用户接口可以是下列各种接口：电容式用户接口、按钮、开关、滑尺、拨盘，以及它们的组合。这种方法可包括通过指示器，例如，通过至少一个设置在鞋上的电子发光元件，发出一组工作特性指示。

另一方面，本发明涉及一种用于调整鞋的工作特性的智能系统。这种系统包括：控制系统；电连接到该控制系统的电源；可调元件；连接在上述可调元件上，对来自上述控制系统的信号作出响应，用于调整该可调元件的驱动器；以及至少一个用户接口。这种用户接口可以是电容式用户接口、按钮、开关、滑尺、拨盘，或者它们的组合。工作特性的设定可以根据输入信号通过用户接口来调整。

在不同实施例中，上述驱动器有电机轴和传感器，传感器用来确定该电机轴的角度位置或转数，或者确定轴的转数。上述传感器可以是磁性传感器、任何场传感器、机械传感器、光学传感器、或者它们的组合。控制系统、电源、可调元件和驱动器可以基本上沿着水平的方向布置在鞋底内部。这种布置方式可用于降低鞋底的总高度。

在一个实施例中，控制系统、电源、可调元件和控制器中的至少一种部件，可以容纳在防水的外壳中。在这个实施例中，防水的外壳使得这种智能系统能够在高湿度下完成任务。上述控制系统、电源、调整元件和驱动器的组件，还可以有许多密封垫片，以便使这个组件能够防水。

通过参照以下的说明和附图，以及权利要求书，就能对本发明的上述这些目的和其它目的，以及以上所公开的本发明的优点和特点有清楚的了解。此外，应该理解，下文中的各种实施例的特点并不是互相排斥的，而是可以存在于不同组合中，并且可以互相置换的。

附图说明

附图中，相同的附图标记通常指代不同附图中相同的部分。而且，这些附图不一定合乎比例，而是着重把重点放在整体说明本发明的原理上。在下文中，将参照附图说明本发明的不同实施例，附图中：

图1是把鞋局部分解后的立体示意图，这种鞋具有按照本发明的一个实施例的智能系统；

图2A是按照本发明的一个实施例的，把图1所示的鞋底分解后的立体示意图；

图2B是图2A所示智能系统的放大了的侧视示意图，它说明了可调元件的操作；

图3是按照本发明的可调元件的的另一个实施例的立体示意图；

图4A-4E是按照本发明的可调元件的另一个实施例的各种侧视示意图；

图5A是图1所示的鞋的侧视示意图，表示所选择的内部元件；

图5B是图5A所示的鞋的一部分的放大示意图；

图6是图2A所示鞋底的一部分的俯视示意图，其中，为了说明智能系统所选择的内部元件的布局而删除了一部分鞋底；

图7是图1所示的按照本发明的另一个实施例的鞋底分解后的立体示意图；

图8A-8G是包含在图7所示的按照本发明的鞋底的另一个实施例中的各种元件的立体示意图；

图9是按照本发明在图7和8G中所示的一个实施例的鞋底夹层的仰视示意图；

图10是可供选择的，与图7中所示的按照本发明的一个实施例的鞋底一起使用的扭力块的仰视示意图；

图11是图10所示的可选择的扭力块的仰视示意图，按照本发明一个实施例，这种扭力块设置在图9所示的鞋底夹层中；

图12是图11所示的鞋底夹层和可供选择的扭力块的示意仰视图，它还包括按照本发明的一个实施例的若干附加跟部泡沫塑料件；

图13是图11所示鞋底夹层和可供选择的扭力块的仰视示意图，它还包括按照本发明的一个实施例的附加元件；

图14是图13所示鞋底夹层的仰视示意图，它包括图12所示的按照本发明的一个实施例的若干附加的跟部泡沫塑料件；

图15是图14所示鞋底夹层的仰视示意图，它还包括覆盖了按照本发明的一个实施例的智能系统的各种元件的外壳；

图16是鞋底的侧视立体示意图，它包括按照本发明的一个实施例的蜂巢状膨胀元件，和用户接口；

图17是图16所示鞋底的侧视示意图；

图18是按照图16所示的，本发明一个实施例的用户接口的放大侧视立体示意图；

图19是按照图16所示的本发明一个实施例的膨胀元件的放大侧视示意图；

图20是按照图16所示的本发明一个实施例的膨胀元件的立体示意图；

图21A是按照本发明一个实施例的，用于具有智能系统的鞋的电机和缓冲元件分解之后的立体示意图；

图21B是图21A所示的装配好的电机和缓冲元件的立体示意图；

图22是按照本发明一个实施例的电机和齿轮箱分解后的立体示意图；

图23A是按照本发明一个实施例的，用于具有智能系统的鞋的鞋底和用户输入端的侧视示意图；

图23B是具有另一种用户输入端的图23A所示鞋底的侧视示意图；

图24是按照本发明一个实施例的鞋分解后的立体示意图，这种鞋包括智能系统，还包括碰撞转换元件；

图25A是按照本发明一个实施例的，用于具有智能系统的鞋的鞋底的立体示意图；

图25B是图25A所示鞋底分解之后的立体示意图；

图26是按照本发明的智能系统的框图；

图27是描述图1所示智能系统的一种运行模式的流程图；

图28是描述图1所示智能系统的另一种运行模式的流程图；

图29是利用图1所示的，按照本发明一个实施例的智能系统来处理用户输入信息的方法的流程图；

图30是利用图1所示的，按照本发明一个实施例的智能系统来测量传感器信号的方法的流程图；

图31是利用图1所示的，按照本发明一个实施例的智能系统来确定鞋的鞋底是否已压缩的方法的流程图；

图32是利用图1所示的，按照本发明一个实施例的智能系统来监控传感器信号，以便检测鞋底的压缩量的方法的流程图；

图33是利用图1所示的，按照本发明一个实施例的智能系统来确定鞋的鞋底是否需要调整的方法的流程图；

图34是描述按照本发明一个实施例的智能系统的另一种运行模式的流程图；

图35是将图1所示智能系统用于左脚鞋的一个实施例的电路图；

图36是将图1所示智能系统用于右脚鞋的一个实施例的电路图；

图37是一张表，其中列出了处于图35所示的微型控制器的某些管脚上的输入/输出状态，这些状态是接通图35所示的电子发光元件的若干种组合所需要的；

图38是一张图表，其中列出了图35所示的微型控制器的某些管脚上所需要的的输出量，以便驱动智能系统的电机；

图39A是具有按照本发明的另一个实施例的智能系统的鞋的侧视示意图；

图39B是图39A所示的智能系统的一部分的立体示意图；

图40A是具有按照本发明的又一个实施例的智能系统的鞋的侧视示意图；

图40B-40D是从各个方向看图40A中所示的智能系统的侧视示意图；

图41A是具有按照本发明的又一个实施例的智能系统的鞋的侧视示意图；

图41B是图41A所示智能系统的整个调整范围的侧视示意图；

图42是描述可调元件的特定实施例的工作特性的曲线图；

图43是描述在使用过程中修正鞋的工作特性的方法的一个实施例的流程图；

图44A和图44B是描述图43中所示方法的附加实施例的流程图；

图45是描述一种提供鞋的舒适性的方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面，描述本发明的实施例。不过，应该特别注意，本发明并不限于这些实施例，它还应该包括其改进对于本领域技术人员来说是显而易见的那些实施例。具体的说，本发明并不局限于任何特定的工作特性或传感器的类型或者装置。此外，在附图中，只描述了左脚鞋或右脚鞋；但是应该理解，左脚鞋和右脚鞋通常是互相对称的，因此图中的说明可同时适用于左脚鞋和右脚鞋。在某些要求结构或工作特性各不相同的左脚鞋和右脚鞋的活动中，左、右脚鞋就不需要互相对称了。

图1描述了一款鞋100，它包括鞋面102，鞋底104和智能系统106。该智能系统106沿横向设置在这款鞋100的跟部108中。该智能系统106可以在沿鞋底104的长度上的鞋的任何部位上，并且实质上可以朝向任何方向。在一个实施例中，智能系统106用来修正鞋100跟部的压缩性能。在另一个实施例中，智能系统106可位于鞋的前部109上，并且可以移动，使其与弯曲的线条对齐或不对齐，或者，可以另外设计成可以改变鞋100的推蹬性能。在又一个实施例中，鞋100可包括设置在鞋100的多个部位上的多个智能系统106。这种智能系统106是一种自调整系统，它可用于调整鞋100的一种或多种工作特性。下面，详细说明智能系统106的操作过程。

图2A是图1所示鞋底104的一部分的分解图。鞋底104包括鞋底夹层110、外底112a、112b、可选择的下部支承板114、可选择的上部支承板116，以及智能系统106。除了其它用途以外，上、下部支承板可用来将智能系统106固定在某个特定的方向上。该智能系统106设置在鞋底夹层110中所形成的空腔118中。在一个实施例中，鞋底夹层110是一种经过改进的普通夹层，它具有约10mm到约30mm的厚度，通常在跟部为20mm左右。智能系统106包括控制系统120和通过电路与其连通的驱动系统130，下文中将对这两个系统进行详细的描述。驱动系统130包括驱动器131和可调元件124。控制系统120包括传感器122，例如近程式传感器，磁铁123，以及电路(见图29-30)。在图中表示的这个实施例中，传感器122设置在可调元件124的下方，而磁铁123在垂直方向上与传感器122隔开一定的距离。在这个特定的实施例中，磁铁123设置在可调元件124的上方，而且是一种钕铁芯类型的磁铁。传感器122与磁铁123的实际位置和间距可以变化，以便适应各种具体应用情况，例如测量和修正鞋底的可压缩性能。在这个特定的实施例中，传感器122和磁铁123均位于这样的位置上，这个位置通常是鞋100的后跟部分108产生最大压缩量的位置。通常，这个位置位于穿着者的跟骨下。在这个实施例中，传感器122和磁铁123整体上处于鞋底104的侧面和内侧之间，并且位于穿着者的脚背前方约25mm到约45mm之间的位置上。

图2B描述了智能系统106的一部分，特别是更为详细地描述了驱动系统130。智能系统106最好包裹在密封的防水外壳中。驱动系统130通常包括驱动器131和可调元件124。驱动器131又包括电机132和传动元件134；可调元件124又包括限制器128、挡块136和膨胀元件126。图中所示的具体的驱动器131的实施例是一种丝杠驱动装置，由双向电机132和构成传动元件134的螺杆组成。在一个实施例中，电机132可以是一种用于模型飞机的无线电控制的伺服电机。螺杆可以用普通钢、不锈钢、或者其他适当的材料制成。

电机132与传动元件134机械连接，并如箭头138所示的那样，驱动元件134沿着顺时针或逆时针方向转动。传动元件134用螺纹结合在限制器128上，并且，通常如箭头140所示，在横向确定了限制器128相对于膨胀元件126的位置。由于限制器128与传动元件134用螺纹结合在一起，防止了限制器128相对于电机132和鞋100的转动，因此不需要任何动力来保持限制器的位置。在驱动系统130中有足够的摩擦力，且在传动元件134上有足够精密的螺纹，以防止元件134在跟部受到撞击时发生意外的转动。在一个例子中，当电机132驱动传动元件134沿顺时针方向转动时，限制器128便向膨胀元件126方向(向前)推进，而当电机132驱动传动元件134沿逆时针方向转动时，限制器128便向远离膨胀元件126方向(向后)移动。或者，也可以使用其他类型的驱动器。例如，驱动器131基本上可以是任何类型的旋转的或线性的致动器、齿轮箱、联动装置或者它们的组合。

膨胀元件126通常是具有长圆形或长椭圆形横截面的圆柱形，或者具有一系列具有不同中心，但具有相同半径的拱形壁，或者，也可以是圆柱形和拱形壁的任意组合。膨胀元件的弧形端部不一定是半圆形。该弧形端部的半径可以改变，以适应特定的应用场合，并且，在垂直方向上受到压缩载荷时，也可以改变，以便控制膨胀元件126的纵向膨胀量。一般而言，弧形端部的半径越大，膨胀元件在垂直压缩载荷作用下的纵向膨胀量就越大。膨胀元件126具有坚固的外壁142，和由泡沫塑料或其他弹性材料制成的可供选择的可压缩芯子144。膨胀元件126的大小、形状和所使用的材料都可以根据不同的应用场合来选择。在所示的实施例中，传动元件134通过膨胀元件126连接在挡块136上。挡块136防止膨胀元件126向远离限制器128的方向运动。或者，挡块136也可以是空腔118的后壁。

下面，参照应用情况，说明可调元件124的常用操作过程，在这种应用过程中，智能系统106根据所测得的参数，例如鞋底夹层110的压缩量，来调整鞋100的缓冲性能。膨胀元件126在受到通常以箭头146表示的垂直压力时是可以压缩的。压缩时，膨胀元件126将沿水平(箭头148)方向膨胀。限制器128用来控制这种运动。当水平方向的运动受到限制时，垂直方向的运动也同样受到限制。膨胀元件126有两种压缩响应模式，这一点将在下文中参照图42进行更为详细的描述。

智能系统106能控制穿着者施加在鞋100上的压缩量。作为一个例子，当穿着鞋100的穿着者大步在地面上行走的过程中，垂直压力146是通过鞋底104施加在膨胀元件126上的。在与地面接触的过程中，压力146促使膨胀元件126膨胀，直到它接触到限制器128，从而控制鞋底104的压缩量。

在压缩过程中，控制系统120的感应部分测量磁铁123的场强。在所示的实施例中，传感器122设置在靠近鞋底夹层110的底部，而磁铁123设置在靠近鞋底夹层110的顶部。当鞋底夹层110受到压缩时，随着磁铁123移动到靠近传感器122的位置上，传感器122所测到的磁场强度就发生变化。这种系统是可以标定尺度的，因而可以把磁场强度转换成距离。而距离的改变就能显示鞋底夹层110已经被压缩了多少。控制系统120根据距离的变化或压缩测量值，向驱动系统130输出信号。

然后，驱动系统130根据从控制系统120接收到的信号修正鞋底夹层110的硬度或可压缩性。驱动系统130使用传动元件134作为主要的移动元件。下面，将参照图22-28所示的工作步骤，对智能系统106的工作过程进行更详细的说明。

图3描述了按照本发明的智能系统306的另一个实施例的一部分，具体的说，是驱动系统330。驱动系统330包括驱动器331和可调元件324。该可调元件324与图2B中所说的类似，包括膨胀元件326和限制器328。驱动器331包括电机332和传动元件334，在本实施例中，电缆327穿过中空的螺杆325。电缆327穿过膨胀元件326，并且在其一端固定了挡头336。限制器328是整体呈圆柱形的构件，它设置成围绕着电缆327，能够滑动，并且在螺杆325与膨胀元件326之间，具体的说是与连接在该膨胀元件326上的支承臂339之间，起支承面的作用。靠近挡头336设置了同样的支承臂，以便使载荷能沿着膨胀元件326纵向分布。在一个实施例中，电机332是一种齿轮减速比为5∶1的8-10mm大小的微型电机(pager motor)。电缆327、螺杆325、限制器328和支承臂339可由聚合物、普通钢、不锈钢或其他适当的材料制成。在一个实施例中，电缆327由不锈钢制成，外面有减少摩擦力的材料，例如杜邦公司(DuPont)以商标

出售的那种材料制成的覆盖层。

在操作过程中，电缆327固定连接在驱动器331上，并具有固定长度。电缆327穿过螺杆325，而螺杆325确定膨胀元件326能够沿着纵向的移动量。例如，当有垂直压力施加在膨胀元件326上时，元件326便沿着电缆327的纵向伸长，直到碰到设置在膨胀元件326和螺杆325的末端之间的限制器328。电机332使螺杆325转动，改变电缆327的长度，以使限制器328能在接触螺杆325和膨胀元件326之前沿着长度方向滑动。螺杆325根据来自控制系统的信号，沿着靠近或远离元件326的方向移动预定的距离。在一个实施例中，螺杆325能移动的距离大约是0到20毫米，通常大约是0到10毫米。

在另一个实施例中，可调元件324有两台电机332和两根方向基本上互相平行的电缆327。两根电缆327有助于使膨胀元件326相对于图3所描述的可调元件324的纵向轴线360保持垂直。此外，也可以使用其他类型的膨胀元件/限制器装置。例如，可以使用圆周形的或腹带形的限制器，来替代径向型(diametral)或纵向型(longitudinal)的限制器。在操作过程中，驱动器331改变腹带的圆周长度，以改变元件326的膨胀程度，圆周越大，膨胀程度就越大。其他可能使用的装置还包括形状记忆合金和磁流变流体。

图4A-4E描述了另一种可调元件，每幅附图均分别处于空载的状态加以表示。具体说，图4A-4D描述了膨胀元件的某些不同而可能的形状。图4A中，膨胀元件426具有两个横截面整体呈椭圆形，并形成单个元件的圆柱体428。或者，圆柱形的横截面形状也可以是直线和圆弧形状的任意组合，例如，六边形或半圆形的组合。圆柱体428有壁432和一对中空或填满泡沫塑料或其他材料的芯子434。图4B描述了具有两个分离的圆柱体448的膨胀元件446，这两个圆柱体均具有通常呈圆形的横截面，并且相互连接在一起。每个圆柱体448都有壁452和芯子454。图4C描述了包括两个如前所述的圆柱体448的膨胀元件466。在图4C中，膨胀元件466具有包围着圆柱体448的泡沫塑料块料468。该泡沫塑料块料468可以代替芯子或者作为芯子的附加物。图4D描述了膨胀元件486的又一个实施例。膨胀元件486包括具有长扇形横截面的圆柱体488。这个圆柱体具有壁492和芯子494。该圆柱体488具有第一弧形端部496和第二弧形端部498。第一弧形端部496的半径通常大于第二弧形端部498半径，因而在承受载荷时，第一弧形端部将产生较大的水平位移。另外，任何圆柱体的壁厚都是可变的，和/或这种圆柱体可沿着其长度呈锥形。在使用泡沫塑料芯子的膨胀元件126的实施例中，不希望将泡沫塑料芯子粘结在膨胀元件126的壁上。将泡沫塑料粘结在壁上可能会阻止膨胀元件水平方向的膨胀。

图4E表示另一种类型的可调元件410。可调元件410有结构的柔性较好的气缸412和活塞414。气缸412的内部容积416的大小将随着活塞414在气缸412内沿着箭头418所示的方向移动而改变。活塞414根据控制系统120发来的信号，在驱动器131的驱动下作直线移动。通过改变容积416，气缸412的压缩量便产生变化。例如，当活塞414推进到气缸412内部时，容积就变小，同时圆筒内的压力增大；压力越大，气缸就越硬。虽然这个系统与充气的气泡有相似的地方，但还是有许多不同之处。例如，在这个系统中，当调整容积416时，流体(例如，空气)的总量是恒定的。而且，气泡的性能主要是根据气泡内的压力而变化，而图4E中所描述的元件410则是把气缸的结构和内部压力结合起来使用的。两者工作的基本原理不同。例如，充气的气泡，像气球，内部只容纳空气，而没有结构上的支撑，而对于这种气缸来说，则好像轮胎一样，可以利用空气来支撑起这个结构件(如轮胎的外胎)。此外，这种活塞414和驱动器131装置能对可调元件410的压力和压缩性能进行精确的调整。

图5A是图1所示的鞋100的侧视图。智能系统106通常设置在鞋100的跟部108中。如图5A所示，智能系统106包括带有限制器128和驱动器131的可调元件124。图5A中还示出了用户输入模块500(见图5B)，该模块包括用户输入按钮502、504和指示器506。穿着者可设定鞋100的压缩范围或其他工作特征的目标值，通过按压输入按钮502以增加目标值，或者通过按压输入按钮504以减少目标值或压缩范围。在另一个实施例中，用户输入模块500可以处于远离鞋的位置上。例如，可以单独使用手表、个人数字助理(PDA)，或其他外部处理器，也可以将其与鞋的用户输入模块500结合起来使用，以使得穿着者能够对智能系统106的特性进行自定义。例如，穿着者可通过按压手表上的按钮来调整系统106的不同特性。此外，智能系统106还可以有开关按钮。

图5B更为详细地示出了用户输入模块506。例如，指示器506可以是一个或多个电子发光元件。在所示的实施例中，指示器506是一系列印刷在柔性电路(flex-circuit)上的电子发光元件，该指示器506能发光，以显示所选择的压缩范围；但是，这种指示器也可以显示鞋底夹层的硬度，或与鞋100的工作特性相关的其他信息。作为替换或者另外再附加一种性能，指示器还可以是能发声的。

图6是图1所示智能系统的选择元件的一种可能的布置方式的俯视图。可调元件124设置在鞋底夹层110的跟部108中，而膨胀元件126则横向设置在空腔118的内部。驱动器131设置在膨胀元件126附近。与驱动器131相邻的是控制系统120。该控制系统120有控制面板152，面板上装有用来控制驱动器131和处理工作步骤的微型控制器。此外，系统106有电源150，例如3.0V 1/2 AA的电池。电源150通过电线162或其他电气连接方式，例如柔性电路(flex circuit)，为驱动器131和控制系统120馈电。

智能系统106还包括磁铁123和对准传感器(aligned sensor)122(图中未表示)，这种传感器位于膨胀元件126的下方，并且电连接在控制系统120上。磁铁123位于膨胀元件126的上方，但位于鞋垫和/或衬垫之下。此外，整个智能系统106可封装在塑料外壳中，以达到防水的效果。此外，系统106可做成单独的模块，以方便鞋底104的制造，并且可以预装在下部支承板114(图6中未示出)上。在一个实施例中，系统106是可拆卸的，从而使得系统106成为可替换的。例如，外底112a、112b可设计成(例如，用铰接的方式)能把系统从鞋底夹层110的空腔118中拆卸下来。

系统106还可以有接口端口160，该接口端口160可用于下载来自智能系统106的数据，例如下载到PDA或者其它外部处理器上。该端口160可用来监控鞋的性能。在另一个实施例中，可以把数据传输(如通过无线电波)到穿着者自带的，带有显示面板的装置上。例如，可以把数据传输到手表或其他穿着者佩戴的装置上。如上文所述，穿着者可根据传输过来的数据，通过按压手表上的按钮来调整鞋的某种性能。这些调整的信号传回到系统106中，在那里进行调整。

图7是按照本发明另一个实施例的图1中所示的鞋100的鞋底204的分解立体图。鞋底204包括鞋底夹层210、外鞋底212、可选择的底层支承板214以及可选择的上部支承板216。鞋底204的跟部208可由，例如，泡沫塑料，如聚氨酯(PU)或乙烯基醋酸纤维素(EVA)的泡沫塑料制成，并可用于接受膨胀元件226。在一个实施例中，如图所示的膨胀元件226的形状像蜂巢；不过，元件226也可以是具有长圆形或通常为长椭圆形横截面的整体的圆柱形，或者具有若干段圆心不同，但半径相同的拱形壁，或者是上述各种结构的任意组合。电机232也设置在鞋底204内，并可用来调整膨胀元件226。还可以设置包括穿着者输入按钮256的用户接口254，该接口254用来接收穿着者输入的关于调整鞋底204的信息。

图8A-8G表示各种不同组件的立体图，这些组件可以包括在鞋底204的不同实施例中。这些组件包括：电机232(图8A)、膨胀元件226(图8B)、可选择的下部支承板214(图8C)、用户接口254和用户输入按钮256(图8D)、由，例如，PU或EVA泡沫塑料等制成的跟部208(图8E)、可选择的上部支承板216(图8F)，和鞋底夹层210(图8G)。

图9是描述图7和8G所示的鞋底夹层210的仰视图。鞋底夹层210具有用来接入电源150(见图6)的开口257，以及用于智能系统106的相关装置。鞋底夹层210中的开口257的位置可随着电源150和鞋底204中的相关装置的位置而变化。

图10是一种可供选择的扭力块258的仰视图，这种扭力块258可用于图7所述的按照本发明一个实施例的鞋底204。扭力块258具有位于脚跟处和位于腿骨处的开口264a、264b。这两个开口264可以为智能系统106的各种组件提供间隙或者通道。

图11是图10中所示的可供选择的扭力块258的仰视图，这种扭力块258设置在图9所示的按照本发明的一个实施例的鞋底210上。扭力块258上的开口264b与鞋底夹层210中的开口257相对应，以使穿着者能触及鞋底204上的电源150和有关装备。

图12是鞋底夹层210和图11所示的可选择的扭力块258的仰视图，该图还包括按照本发明一个实施例的附加的跟部泡沫塑料件266a、266b、266c。在图示的实施例中，有三个跟部泡沫塑料件：(1)后端泡沫塑料件266a，它从鞋底夹层210的中部延伸到侧面；(2)中部泡沫塑料件266b；(3)侧前端泡沫塑料件266c。各个泡沫塑料件266的硬度可以根据特定的使用情况而各不相同。例如，侧前端泡沫塑料件266c可比后端泡沫塑料件266a硬一些。为实现不同的功能，不同的泡沫塑料件266之间，以及一个泡沫塑料件266内部的材质特性可以不同，例如，以便在走一步的过程中，把脚引导到内旋和外转之间的中间位置上。在美国专利No.6,722,058和美国专利申请No.10/619,652中，对于将泡沫塑料件用于缓冲和引导，有更加详细的说明，其中所公开的内容全部可作为本发明的参考。在美国专利申请No.11/346,998中，对于可以用于具有智能系统的鞋中的附加构件的细节有更加详细的说明，其中所公开的内容全部可作为本发明的参考。

图13表示图11所示的可供选择的扭力块258的仰视图，图中还包括按照本发明一个实施例的鞋底夹层210和设置在延伸通过鞋底夹层210和可选择的扭力块258的电机232和电源150，用户接口254，以及膨胀元件226。作为替换或者此外，膨胀元件226也可位于鞋底204的脚的前区，或者实质上位于沿鞋底204的任何部位上。此外，鞋底204中的膨胀元件226的方向是可以改变的，以适应特定的使用情况。例如，在一个实施例中，这种智能系统的位置可以只处于中部或一侧，以便形成一种可控的双密度鞋底，其中的一部分是可以自动调整的。

图14是图13中所示的鞋底夹层210的仰视图，这种鞋底夹层210还包括图12所示的，按照本发明一个实施例的附加的跟部泡沫塑料件266a、266b、266c。在所示的实施例中，膨胀元件226嵌在三块泡沫塑料件266a、266b、266c之间。

图15是图14所示的鞋底夹层210的仰视图，该鞋底夹层210还包括按照本发明一个实施例的，覆盖电源150和其它电子元件住的外壳270。这个外壳270可以随意拆卸，以使用户能够接触电源150和其他电子设备。

图16是鞋底204的侧视立体图，这种鞋底204包括蜂巢状膨胀元件226，和用来改变按照本发明一个实施例的智能系统106的设定值的用户接口254。在各种不同的实施例中，鞋底204可以有多个膨胀元件226。电缆元件(图中未示出)可以在中间泡沫塑料件266b与侧前端泡沫塑料件266c之间延伸，也可以在后端泡沫塑料件266a之间延伸。膨胀元件226可通过穿过其中的电缆相互连接在一起。用户接口254具有用以提高(+)和/或降低(-)智能系统106的工作特性的按钮256，以及用以显示系统设定值的电子发光元件268。

图17是图16中的鞋底204的侧视图，其中更完整地示出了膨胀元件226。如图所示，膨胀元件226的形状像蜂巢；但是，元件226也可以是具有长圆形或通常为长椭圆形横截面的整体的圆柱形，或者是具有若干段圆心不同、但半径相同的弧形壁，或者是它们的任意组合。

图18是图16中的用户接口254的放大侧视图，表示用来提高(+)和/或降低(-)按照本发明一个实施例的智能系统106所规定的工作特性的按钮256，以及用来显示系统设定值的电子发光元件268。

图19是图16所示的膨胀元件226的放大侧视图，表示按照本发明一个实施例的膨胀元件的蜂巢形状。此外，图中还表示了穿过膨胀元件226中部的电缆327。

图20是按照本发明一个实施例的，图16中所示的膨胀元件226的立体图。该膨胀元件226有四面整体垂直的侧壁272(每侧两面)，借此通常水平的杆274在每侧上将相邻的侧壁272相互连接起来，从而形成了通常呈蜂巢状的结构。水平杆274通常居中设置在侧壁272之间。该水平杆274提供了抵抗纵向剪力的稳定性，并在某些情况下也可能受到拉伸。在一个实施例中，侧壁272通常呈拱形；但是，侧壁272和水平杆274也可以是直线形、弧形或其组合。膨胀元件226也可包括顶端导杆276和底端导杆278。

图21A表示具有智能系统的鞋的电机和缓冲元件组件的一个实例。这种装置3000具有通过电缆3020与齿轮装置3030连接的缓冲元件3010，和一台电机3040。电机3040和齿轮装置3030都容纳在齿轮箱3050中，该齿轮箱3050又安装在主外壳3060的内部。主外壳3060可以用，例如，夹子3080将电池3070夹持在适当的位置上。然后，就可以把O形环3090和电池盖3100安装在外壳3060上，并且能在电池3070上方形成防水密封，从而保护电机3040、齿轮箱3050和相关电子装置不受潮，或者不受到其它污染物，例如，水、泥、灰尘和汗的损害，但不是只限于这些污染物。

电机3040、齿轮箱3050和相关的电子器件可进一步用垫圈3110和端盖3120来防止它们受到某些成分的损害。可在O形环3170上设置套圈3160，盖住电缆组件3020，形成防水密封，防止污染物进入围绕在电缆组件3020周围的齿轮箱3050中。然后，就能穿过缓冲元件3010插入电缆组件3020，并由横臂3130和3140将其保持在位置上。一旦装配好配置3000，就能通过从连接在电机3040上的控制系统发来的信号，由电路3180来调整缓冲元件3010。如前所述，在一个示例性实施例中，可以使用磁铁3150来形成获得与缓冲元件3010的压缩量有关的信号的装置。

设置O形环、垫圈、用于齿轮箱3050的端盖、电缆组件3020和电池盒，就能使电机和齿轮箱保持防水状态。这对于保护齿轮箱不受某些成分和其它污染物的损害是很有利的，这些成分包括水、泥、灰尘、沙子或其它运动鞋可能会暴露于其中的污染物。防水装置还可保护齿轮箱不受穿着者的汗水所产生的湿气的损害。这种保护可以延长组件的工作寿命，还能提高组件的工作效率。

装配好的电机和缓冲元件装置3000示于图21B。由图中可见，电缆组件3020将缓冲元件3010连接在容纳在主外壳3060中的齿轮箱3050上。垫圈3110和端盖3120为齿轮箱3050和电机3040提供了保护。电路3180连接下列各种部件：电池3070、电机3040、位于主外壳3060内部的相关电子设备，以及嵌入缓冲元件3010内部的传感器。

图22表示齿轮箱3050、电机3040和齿轮装置3030的分解图。图中还表示了用于齿轮装置3030的元件的主轴3020和副轴3200。可以在电机组件上设置感应装置3190，以形成用于精确地确定电机3040的轴3210的转动，或确定齿轮或其它旋转元件的转动的装置。在一个实施例中，感应装置3190可以是磁性传感器，或是连接在位于电路3180上的独立传感器上的磁铁，并且感应装置3190的位置与位于轴3210上的磁铁的位置相对应。这种装置能让感应装置3190精确地确定轴3210的转数和/或角度位置，并且，每次当设置在轴3210上的磁铁通过感应装置3190的旁边时，该感应装置3190就能确认轴3210转了一圈。感应装置3190还可用于确认齿轮或其它旋转元件的转动。在另一个实施例中，可使用不同的确定轴3210转动的装置，例如，可采用机械传感器、电传感器或光学传感器来测量轴3210转动一圈或者局部的转动，但并不仅限于这些传感器。

图23A表示具有智能系统的鞋的鞋底和用户输入端的一个实施例。在该实施例中，用户输入端外壳3320是鞋底3310。在该实施例中，用户输入端具有基本呈圆形或椭圆形的电容式用户接口，这种接口通过穿着者位于接口表面上方手指的运动，向控制系统提供信号。这里，硬度的正向调整也可通过位于接口的表面上方的手指的顺时针转动3370来实现，而硬度的反向调整可通过位于接口表面上方的手指的逆时针转动3380来实现，如图23B所示。如上所述，根据穿着者或具体的鞋的要求，可以把接口设定成能调整控制系统和电机的多种参数。

还可考虑使用多个输入机构。例如，可以把圆形或椭圆形的电容式用户接口与另一个单独的输入端3380结合起来使用，以便穿着者能对系统和电机进行更全面的控制。输入端3380可具有上述的任何一种用户接口机构。

图24表示具有智能系统的鞋3400的分解视图。这个实施例具有固定在鞋3400的鞋面3460上的顶板3450，并且在内部装有智能系统的电机3470和其它元件。多个椭圆形构件3480都模制在顶板3450上，以便为鞋3400的鞋底的前脚区域提供缓冲。然后，底板3490可以在椭圆形构件3480和/或其它鞋底元件模制出来，或以其他方式固定在其上，以便完成鞋3400的鞋底。

这个示例性实施例还具有由两个独立调谐的引导构件3440所围绕的碰撞转换元件3430。该碰撞转换元件3430和引导构件3440位于鞋的跟部区域中。在一个实施例中，该碰撞转换元件3430为结构缓冲元件，它的压缩性能可由智能系统106加以调整。或者，这种碰撞转换元件3430可以是能够调整的，以便影响鞋的其它工作特性。此外，碰撞转换元件3430设计成能快速响应来自智能系统106的信号。

这个实施例中还有另一个用户输入接口3410，它具有两个形成正向和反向用户输入的按钮。用户输入接口3410还可以有一系列发光二极管3420，用以为穿着者显示可看到的缓冲控制系统设定值。在另一个实施例中，这种用户输入接口可用前述任意一种用户输入端来代替。

图25A表示把鞋的鞋底局部分解后的示意立体图，这种鞋具有结合在篮球鞋中使用的智能系统。在本实施例中，鞋底3500具有电池3510、电机和齿轮组件3540和缓冲元件3530，所有的元件均嵌入模制的鞋底3540内部。在这种结构中，电池3510设置在电机和齿轮组件3520的前方，而不是在电机组件的上方。电池3510的这种布置方式可降低系统的总高度，能让控制系统嵌入较薄的鞋底中。这对于，例如，篮球、室内足球、壁球、或其它有氧运动等要求具有较薄鞋底的鞋是很有利的，在这种鞋能让穿着者的脚处于接近地面的位置上，以便于旋转、跳跃、着地、停止、快速启动或制动，以及这一类运动所涉及的其它动作。

在这种结构中，电池3510设置在电机和齿轮组件3520的前部，而该组件位于模制鞋底3540的鞋底夹层区域中。将电池设置在这个区域中是很有利的，这是由于在许多活动中，这个区域所受到的压力比鞋底的跟部区域和前脚区域遭受到的压力要小。可通过模制鞋底3540的上部来接触电池盒，以便在需要的时候，插入或更换电池3510。在另一个实施例中，可通过模制鞋底3540的底部或侧面来接触电池盒3540。

在本发明的另一些实施例中，可根据鞋的特定设计和穿着者的需要，把电池3510设置在位于具有智能系统的鞋的鞋面或鞋底内部的多个不同位置上。例如，可以把一个电池或多个电池的电池盒设置在下列各种位置上：鞋底的前脚部分或跟部、鞋底的侧面、鞋后方的跟部，或者鞋面上方的位置，但，并不限于这些部位。

图25B是图25A所示鞋底的分解视图。鞋底3500具有：外底3550、支承件3560、下部支承板3570、跟部3580、上部支承板3590和鞋底夹层3600。可调膨胀元件3610、电机3620和电源3630都嵌入鞋底3500的内部，在下部支承板3570与鞋底夹层3600之间。电源3630可以是电池，或者任何用于向电机3620馈电的适当装置。用户接口3640固定在已装配好的鞋底3500的侧面，以便向穿着者提供能调整膨胀元件3610和电机3620组件的功能的装置。传感器3650和传感器盖3660位于膨胀元件3610的下方。

在制造过程中，电机3620和电源3630插入鞋底夹层3600中的空腔3670中。在某些实施例中，通向电源3630的入口可以通过位于鞋底夹层3600上表面的开口获得，而在其它一些实施例中，通向电源3630的入口可通过位于鞋底3500的底部或侧面上的开口获得。在又一个实施例中，根据所生产的鞋的特定风格，可能不需要鞋底3500的一个或多个元件，例如支承件3560、下部支承板3570，或上部支承板3590。

图26表示智能系统706的一个实施例的框图。智能系统706具有与控制系统720和驱动系统730电连接的电源750。控制系统720有控制器752，例如，一个或多个微型处理器，和传感器722。传感器可以是近程式传感器和磁性装置。在一个实施例中，控制器152是一种微型控制器，例如，由亚利桑那州(Arizona)钱德勒(Chandler)的微型芯片技术公司生产的牌微型控制器。在另一个实施例中，控制器752是由Cypress半导体公司制造的微型控制器。驱动系统730具有驱动器731和可调元件724，驱动器731又包括电机732和传送元件734。驱动器731与控制系统720处于电连通状态。可调元件724连接在驱动器731上。

作为选择，驱动系统730可具有与控制系统720连接或作为其一部分的反馈系统754。这个反馈系统754可显示可调元件724的位置。例如，反馈系统754能计算电机732的转数，或者限制器728(图中未示出)的位置。例如，反馈系统754可以是线性电位计、指示器、线性传感器或一对红外线二极管。

图27描述了与智能系统106一起使用的一种可能的工作步骤。智能系统106将在连续步行/跑步的过程中测量鞋的工作特性。在系统106开始运行前，它可在初次接通后或初次接触地面后，运行校正程序。例如，系统106可以驱动可调元件124，确定限制器128的位置，和/或检验限制器128的范围，即，完全打开或完全关闭。在运行过程中，系统106测量鞋的工作特性(步骤802)。在一个实施例中，测量的速率大约是300Hz到约60KHz。控制系统120要确定，工作特性是否已测量了至少三次(步骤804)或其他预设的次数。如果不是，系统106便对工作特性进行附加测量，重复步骤802，直到满足步骤804的条件为止。在测量了三次之后，系统106便计算出最后三次工作特性测量值的平均值(步骤806)。然后系统106将工作特性平均测量值与阈值相比较(步骤808)。在步骤810中，系统106要确定工作特性平均测量值是否与阈值基本相等。如果工作特性平均测量值与阈值基本相等，那么系统106就返回步骤802，进行另一次工作特性测量。如果工作特性平均测量值与阈值基本不相等，那么系统106就会向可调元件124发出校正驱动器的信号，以修正鞋的工作特性。于是，只要穿着者持续使用鞋，智能系统106就会不断重复全部操作过程，直到达到阈值为止。在一个实施例中，系统106只是使鞋的工作特性作递增性的改变，这样穿着者就不会感觉到鞋的逐步调整，因而也不用去适应正在变化的工作特性。换句话说，系统106是让鞋适应穿着者，而不要求穿着者适应鞋。

通常，在特定的应用情况下，系统106利用鞋底夹层压缩量的最佳阈值(目标区)，这一阈值是通过对优选的缓冲程度进行测试来确定的。系统106测量每一步中鞋底夹层110的压缩量，并计算最近三步的平均值。如果该平均值大于阈值，就意味着鞋底夹层110过于压缩了。在这种情况下，系统106会指示驱动器131向增加硬度的方向调整可调元件124。如果平均值小于阈值，就意味着鞋底夹层110压缩不够。在这种情况下，系统106便指示驱动器131向降低硬度的方向调整可调元件。这种处理一直持续进行，直到测量值处于系统目标阈值的范围内为止。穿着者可以改变这一目标阈值以提高或降低硬度。这种阈值的改变是对预定值的补偿。所有上述工作步骤都由控制系统120进行计算。

在这种特定的应用情况下，鞋底夹层110和可调元件124的总高度约为20mm。在测试过程中，无论鞋底夹层110的硬度如何，已确定了鞋底夹层110的最佳压缩范围大约是9mm到12mm。在一个实施例中，与垂直压力相对应的限制器128的调整范围约为10mm。在一个实施例中，限制器128具有的分辨率小于或约等于0.5mm。在具有用户输入端的系统106的实施例中，穿着者可将压缩范围改为8mm到11mm左右，或者10mm到13mm左右。当然，大于3mm的范围以及更小或更大的范围限度也是允许的，都在本发明的范围内。

在跑步过程中，穿着者的脚经历了包括飞行阶段(脚停留在空中)和站立阶段(脚接触到地面)的大步行走周期。在典型的大步行走周期中，飞行阶段约占整个大步行走周期的2/3。在站立阶段中，穿着者的身体与地面垂直接触的状态。在本发明的特定实施例中，所有的测量都在站立阶段中进行的，而所有的调整都在飞行阶段中进行的。调整之所以在飞行阶段进行，是因为鞋和可调元件在这一阶段都处于空载状态，因而，与负载状态相比，能显著减少进行调整所需要的电能。在大多数实施例中，鞋设计成电机并不驱动可调元件；因此，在设定可调元件的范围时，电机的负荷较小。但，在图39、40和41所描述的实施例中，可调元件是移动的，下面将对此进行更为详细的说明。

在操作过程中，系统106感应到鞋已与地面接触。随着鞋与地面接触，鞋底104受到压缩，而传感器122感应到磁铁123的磁场变化。当系统106感应到的磁场变化相当于大约2mm的压缩量时，就可以确定，鞋正与地面接触。就在此时，系统106中断通向驱动系统130的电力，以节约电能。在站立阶段中，系统106感应到磁场的最大变化值，并将这一测量值转换成最大的压缩量。在另一个实施例中，系统106还测量站立阶段时间的长度，以确定鞋的其他工作特性，如速度、加速度以及急停(jerk)等。

如果最大压缩量超过12mm，则意味着鞋底104过度压缩了，如果最大的压缩量小于9mm，则意味着鞋底104压缩不够。例如，如果最大压缩量为16mm，就表示鞋底104已过度压缩，于是控制系统120就向驱动系统130发出信号，让可调元件124更坚硬些。当鞋处于飞行阶段，即压缩量少于2mm时，驱动系统130就运转。一旦系统106感应到压缩量处于阈值范围内，该系统106便继续监控鞋的工作特性，但不启动驱动系统130和可调元件124。这样，就可以节省电能。

在另一个实施例中，智能系统106可以单独使用附加的工作特性，也可以将其与上述最佳的鞋底夹层压缩特性一起使用。例如，系统106除了测量压缩量外，还可以测量达到最大压缩量的时间、恢复的时间、以及飞行阶段的时间。在考虑到外部因素，例如地面的硬度、坡度和速度等情况下，这些变量可用于为穿着者确定最佳的设定值。考虑到地面情况的变化，达到最大压缩量的时间是从跟部开始接触地面到鞋底达到最大压缩量所用的总时间。使用位于时间相对于压缩量的曲线下方的区域来确定最佳压缩量的设定值是很有利的。实际上，这是在测量鞋所吸收的能量。此外，飞行阶段(在上文中描述过)的时间对于确定最佳设定值也有用处。穿着者的步伐频率可以通过这个变量计算出来。相反，步伐频率也可用来确定速度的变化，并区分上山运动还是下山运动。

图28描述了智能系统106能够完成的另一种可能的工作步骤。具体来说，图28说明了在使用过程中改变鞋的工作特性的方法2300的一个实施例。在方法2300的步骤2500中，智能系统106测量来自传感器122的信号。然后，智能系统106在步骤2600中确定鞋底104是否已压缩。换一种方式，或者再加上下述步骤：系统106可确定穿着者是否进行了任何不同的活动，例如：跑步、停止、跳跃或着地，系统106可以根据这种活动来调整工作特性。一旦确定鞋底104已经压缩，智能系统106就在步骤2700中完成初始计算，以确定鞋底104是否需要调整。在步骤2800中，智能系统106进行附加计算，以便进一步，或者用另一种方式确定鞋底104是否需要调整。如果需要调整鞋底104，那么智能系统106就在步骤2800中进行对鞋底104的调整。下面的图25、26、27和28分别描述了执行实施方法2300中的各个步骤2500、2600、2700和2800的方法。

在向智能系统106馈电后，便开始方法2300。例如，可将电池作为电源150，并可在步骤2304中将其装入智能系统106。一旦将电池装入智能系统106中，智能系统106就会在步骤2308中运行“启动”程序。例如，智能系统106可以某种方式点亮指示器506的电子发光元件，以便通知鞋100的穿着者智能系统106已经处于激活状态。在将电池装入智能系统106中，而鞋100的穿着者却在之前关闭了智能系统106时(如下文所述)，穿着者可在步骤2312中，通过按压一个或多个用户输入按钮502、504开启智能系统106，并激活“启动”程序。

一旦智能系统106处于启动状态，该智能系统106就在步骤2316中检查用户输入端的信息。在图28-33所描述的实施例中，穿着者可通过按压“+”按钮502来表示打算提高鞋底104硬度的愿望，或者通过按压“-”按钮504来表示打算降低鞋底104硬度(即提高鞋底104的柔软度)的愿望。如果接收到了如步骤2320所确定的那样的，来自鞋100的穿着者的用户输入端的信息，智能系统106便在步骤2400中处理用户输入端的信息。在以后的图29中描述了在方法2300中执行步骤2400的方法。如果没有接收到用户输入端的信息，那么智能系统106就在步骤2500中测量从传感器122发来的传感器信号。

或者，方法2300还可以包括自我诊断和用户分析/干预步骤2324。更具体地说，在步骤2324中，智能系统106可通过校核智能系统的下述若干参数来进行自我诊断，具体说，这些参数包括：传感器状态和/或输出信息、电池中的电量、电机的转动方向、可用在步骤2500中的电压基准的状况，以及是否有通过按钮502、504的用户输入信息，但并不限于这些参数。此外，在步骤2324中，鞋100的穿着者可以从智能系统106读取数据，或完成其它的功能。在一个实施例中，可以用特定的键来访问智能系统106。例如，在配备了各自特定的键之后，零售商可读取特定的数据，制造商可在例如准备报废报告时，读取其它有用的数据，而用户也可以通过，例如，移动电机132，用手动来调整智能系统106。此外，或作为替换，智能系统106还能跟踪或监控鞋100的穿着者的运动行为，例如，穿着者走过的距离、穿着者的步幅和/或穿着者的位置等。在这种实施例中，这些信息可以在步骤2324中得到。

在一个实施例中，上述智能系统106将按照图28中箭头所示的方向，循序运行方法2300中的各个步骤，以便沿着所执行的路线，或者，也可以不按照某些参数的值完成每个特定的步骤。此外，在一个特定的实施例中，智能系统106以约300Hz到400Hz的速率循序运行步骤2316、2320、2500、2324、2600、2700和2800。

在某些实施例中，智能系统106的微型控制器要完成如图28-33中所示的多个步骤。微型控制器可以具有，例如：用于接收代表来自传感器122的输出信号的第一信号的接收器；用来确定鞋底104是否已压缩、并确定鞋底104是否需要调整的判断模块；以及用来输送调整鞋底104的第二信号的传送装置。

更详细地说，如果智能系统106在步骤2320中确定用户已输入了数据，则系统106就会在步骤2400中对这些用户输入的数据进行处理。请参见图29，它描述了用来处理用户输入的信息的方法2400的一个实施例。如果用户已同时按压了“+”按钮502和“-”按钮504，则如步骤2402所确定的那样，智能系统106会在步骤2404中启动“关闭”程序。再回到图28，然后，智能系统106运行步骤2328中的“关闭”程序。在一个实施例中，在运行“关闭”程序时，智能系统106用某种方式点亮指示器506上的电子发光元件，用来通知鞋100的穿着者，正在关闭智能系统106。然后，智能系统106可在步骤2332中进入“关闭”或“休眠”状态，直到穿着者再次在步骤2312中将其激活。

参见图29，鞋100的鞋底104可具有多个硬度设定值，并且智能系统106可根据接收到的用户输入的信号，来改变鞋底104的硬度设定值。但是，应该指出，尽管鞋底104的硬度设定值是穿着者可以调整的参数，但是改变鞋底104的硬度设定值并不必然导致对鞋底104本身的调整(例如，鞋底104的柔化和硬化)。鞋底104本身是否需要调整，在某种程度上取决于它的硬度设定值，但同时也取决于许多其它变量，并且在下述步骤2700和2800之前，是不能确定的。还应该指出的是，当需要适应鞋的特定应用条件时，例如用于跑步或打篮球时，常数值、设定值和其它参数是可以改变的。

在一个实施例中，鞋底104的硬度设定值的数值在5到20之间。如果用户按压了“-”按钮504(在步骤2406中决定)，那么智能系统106便在步骤2408中确定，鞋底104当前的硬度设定值是否要向更柔软的设定值发生变化。如果是这样(即，如果当前鞋底104的硬度设定值不是设定在最柔软的设定值)，那么智能系统106就在步骤2412中改变鞋底104的硬度设定值，使其达到更柔软的设定值。同样，如果用户只按压了“+”按钮502(在步骤2414中决定)，智能系统106就在步骤2416中确定，鞋底104当前的硬度设定值是否要向更硬的设定值发生变化。如果是这样(即，如果鞋底104的硬度设定值不是设定在最硬的设定值)，那么智能系统106便在步骤2420中将鞋底104的硬度设定值改变为更硬的设定值。

在步骤2412或是在步骤2420中调整了鞋底104的硬度设定值之后，智能系统106就在步骤2424或者步骤2428中，根据接收到的用户输入信息，计算至少一个新的压缩量的阈值。在一个实施例中，智能系统106既计算新的较小压缩量的阈值，也计算新的较大压缩量的阈值。可以考虑对每一个新的压缩量阈值进行计算，例如，压缩量原来的压缩阈值，为鞋底104设定的新的硬度值(在步骤2412或步骤2420中确定的)，以及一个或多个常数。在一个实施例中，每一个压缩量的阈值都用来在步骤2800中确定鞋底104是否需要调整。

一旦完成了步骤2424或步骤2428，或者，如果在步骤2408或步骤2416中确定了鞋底104的硬度设定值不需要改变，那么智能系统106就会在步骤2432中显示新的(当前的)鞋底104的硬度设定值。在一个实施例中，智能系统106通过激活指示器506上的至少一个电子发光元件，来显示鞋底104的新的(当前的)硬度设定值。一旦智能系统106确认“+”按钮502和“-”按钮504不再被按压(在步骤2434中确定)，智能系统106便在步骤2436中通过取消指示器506上的一个或多个被激活的电子发光元件的激活(例如，衰减)，终止新的(当前的)硬度设定值的显示。然后，智能系统106就返回到图28中所示的步骤2316。

再回到图28，如果智能系统106在步骤2320中确定穿着者并没有输入信号，那么系统106就在步骤2500中测量来自传感器122的传感器信号。参照图30，图中描述了用于测量传感器信号的方法2500的一个实施例，智能系统106首先在步骤2504中设定微型控制器的指令钟(例如，使该指令钟减速)，例如，设定为1MHz，该微型控制器执行图28-33所示方法中的许多步骤。将微型控制器的指令钟设定为1MHz是为了节约电池的电能，且并不涉及对来自传感器122的信号进行取样的速率。或者，微型控制器的指令钟也可设定为不同的频率，以节约电池的能量。

一旦设定了微型控制器的指令钟后，便在步骤2508中对来自传感器122的信号进行取样。在一个实施例中，传感器122是一种用来测量磁场，并输出代表磁场强度的模拟电压的霍耳效应传感器。因此，在步骤2508的一个实施例中，对模拟电压进行取样，将其与基准电压相比较，并利用A/D转换器将其转换为数字值。在此处描述的实施例中，较小的数字值代表较强的磁场，因而就代表鞋底104中较大的压缩量。

在智能系统106中，可使用带有或不带有分压器的控制电压的外部遥控(RC)定时器或其它外部装置，来供应基准电压。或者，基准电压可由微型控制器的结构来提供。从供应给传感器的电源电压中减去模拟/数字(A/D)的读数，就能让微型处控制器考虑到任何轻微的相对于所需电压的偏差值，因为这种由传感器输出的信号常常是比例测量制的。在一个实施例中，基准电压可从1V变化到3V，并可帮助提高信号的分辨率。在另一个实施例中，任何时候的最小和最大电压都是从0.1V到10V。

在步骤2508所述的特定实施方式中，首先接通传感器122，它在一个实施例中具有最长设定时间。然后，接通A/D转换器，它在一个实施例中具有第二长设定时间。接着，接通产生基准电压的电气装置。然后，对传感器122输出的模拟电压进行取样，将其与基准电压相比较，并用A/D转换器将其转换成数字值。然后，关闭传感器122以节约电能。接着，关闭产生基准电压的电子装置，同样是为了节约电能，最后，关闭A/D转换器，以节约电能。在其它实施例中，传感器122、A/D转换器和产生基准电压的电子装置的开关顺序可以不同，也可以基本上是完全同步地开和/或关。

一旦在步骤2508中对来自传感器122的信号取了样，便在步骤2512中使初始设定为零，并显示取样数量的计数器“n₁”增值。然后，在步骤2516中，将在步骤2508中取样的代表磁场强度的数字值储存在微型控制器的存储器中。

在步骤2520中，将计数器的“n₁”与第一常数进行比较，以确定取样的数量是否大于该第一常数。如果大于，则在步骤2524中将微型控制器的指令钟重新设定为，例如4MHz，而将计数器的“n₁”重新设定为零。否则，就重复步骤2504、2508、2512、2516和2520。通过将第一常数的值设定为大于零，智能系统106肯定会对传感器的信号进行多次取样。通常情况下，第一常数的值在2到10之间。

在步骤2528中，确定传感器信号的测量值。在一个实施例中，传感器信号的测量值是通过计算在重复执行步骤2508的过程中所提取的多个传感器信号样本的平均值来确定的。在另一个实施例中，传感器信号的测量值是由，例如，在重复执行步骤2508的过程中所提取的多个传感器信号样本的子集的平均值来确定的。在一个特定的实施例中，去掉最小和最大的传感器信号样本值，然后将剩下的样本值加以平均，来确定传感器信号的测量值。一旦在步骤2528中确定了传感器信号的测量值，就能在需要时完成自我诊断和用户分析/干预的步骤2324。如图28所示，然后，智能系统106进入步骤2600。

图31描述了用于确定鞋100的鞋底104是否已压缩的方法2600的一个实施例。在所示实施例中，只有当压缩量参数标记(“COMPFLAG”)设置为0，表示智能系统106还没有检测鞋底104的压缩量时，才执行方法2600。因为没有压缩，所以最初的参数“COMPFLAG”设定为0。在步骤2604中，计数器的“FIRSTTIME”与第二常数进行比较。每完成一次步骤2500(见图28和30)(即传感器信号的测量值每确定一次)，计数器“FIRSTTIME”就增加一次计数。如果计数器的“FIRSTTIME”小于第二常数，那么就在步骤2608中把最近确定的传感器信号的测量值(在图30的步骤2528中确定)存储在微型控制器的存储器中，并不再执行方法2600的其他步骤。在一个实施例中，微型控制器使用一种执行先进先出(FIFO)规则的缓冲器，这种缓冲器能够存储预定数量的传感器信号的测量值，例如，在10到30个之间。在这种实施例中，一旦FIFO缓冲器存满，那么每当将最新确定的传感器信号的测量值存入FIFO缓冲器中时，就要把储存在FIFO缓冲器中最早确定的传感器信号的测量值清除掉。

如果计数器的“FIRSTTIME”大于第二常数，那么智能系统106继续运行，完成步骤2612。在一个实施例中，第二常数的值在15到30之间。在这个实施例中，在智能系统106进行到步骤2612之前，将保证多次重复执行步骤2500(即，测量传感器信号的步骤)，以便获得多个传感器信号的测量值。

在一个实施例中，在步骤2612中计算在先获得的多个传感器信号的测量值(在图30的步骤2528中预先确定的，并在步骤2608中储存在微型控制器中的存储器的每个传感器信号的测量值)的平均值。不过，在步骤2528中最近确定的传感器信号的测量值不包括在这一平均值的计算中。然后，在步骤2616中确定参数“valdiff”，这个参数表示在步骤2612中计算出来的平均值与在步骤2528中最近确定的传感器信号的测量值之间的差值。接着，在步骤2620中把参数“valdiff”与第三常数进行比较。如果参数“valdiff”大于第三常数，那么最近获得的传感器信号的测量值与在先通过多次获得的传感器信号的测量值的平均值相比，至少小于第三常数的值，而且鞋底104已开始压缩。在这种情况下，智能系统106在步骤2624中增加计数“n₂”，其初始值设为零。反之，如果参数“valdiff”小于第三常数，那么智能系统106就返回到步骤2608，将最近获得的传感器信号的测量值储存到微型控制器的存储器中，并将计数器“n₂”重新设为零。第三常数的值可以根据，例如，鞋底夹层的厚度、传感器信号的干预和/或信号提取的速率(8位或16位)而变化。例如，对于8位制，第三常量的值在2到16之间，而对于16位制，则在2到64之间。

在步骤2628中，把计数器的“n₂”与第四常数相比较。如果计数“n₂”大于第四常数，那么智能系统106就确定，鞋底104已压缩了，并在步骤2632中将参数“COMPFLAG”设置为1。智能系统106还在步骤2632中将参数“peak”设置为与最近确定的传感器信号的测量值相等的值，并增加计数器“STEP”的计数，其说明见下文。

在一个实施例中，要选择步骤2628中的第四常数，所以在智能系统106确定鞋底104已经压缩之前，步骤2620中的比较必须连续几次都是真实的，然后再进入到步骤2632。在一个实施例中，第四常数在2到5之间。例如，在第四常数为5的情况下，需要连续执行步骤2620六次，才能让智能系统106确定鞋100的鞋底104已压缩，然后，再进入步骤2632。

在完成步骤2608或2632后，或者当计数“n₂”不大于第四常数时，智能系统106便进入步骤2700。

图32描述了用于完成初始计算，以确定鞋100的鞋底104是否需要调整的方法2700的一个实施例。在所示实施例中，只有当参数“COMPFLAG”设定为1，即意味着智能系统106已在鞋底104中检测到了压缩量时，才执行方法2700。换句话说，方法2700只有在执行了方法2600的步骤2632的情况下才能完成。在一个实施例中，继完成步骤2632之后，在执行方法2700之前，又获得了另一个传感器信号的测量值(即，再次执行了图30所示的方法2500)。

在图32所示的实施例中，智能系统106在每次重复执行方法2700的所有步骤时，首先在步骤2704中增加计时值。如果该计时值大于所选择的最大值，表明方法2700中的步骤2712正在连续地反复执行，此时智能系统106便接着在步骤2708中将参数“COMPFLAG”以及计时值同时重新设置为零。反之，若计时值小于所选择的最大值，那么智能系统就会继续执行步骤2712。

在步骤2712中，智能系统106了解到鞋底104刚经过压缩、并可能仍正在受到压缩，便确定在鞋底104中所测得的压缩量的最大值。具体的说，智能系统106在步骤2712中确定鞋底104的实际最大压缩量的值。在一个实施例中，智能系统106是通过确定鞋底104是否仍然正在压缩，来确定实际最大压缩量的值的。更具体的说，智能系统106将最近获得的传感器信号的测量值，与在图31的步骤2632中所确定的参数“peak”的值进行比较(这就是为什么在上述一个实施例中，在完成步骤2632之后，执行方法2700之前，能获得传感器信号的另一个测量值)。如果最近获得的传感器信号的测量值小于参数“peak”的值(这表明，鞋底104中的压缩很大，因而是持续的压缩)，就将参数“peak”的值重新设定为最近获得的传感器信号的测量值，并获得与新设定的参数“peak”的值相比较，是新的传感器信号的测量值。在一个实施例中，这种比较和所述的后续步骤继续进行，直到最近获得的传感器信号的测量值大于参数“peak”的值(表示鞋底104的压缩量较小)。如果最近获得的传感器信号的测量值连续多次大于参数“peak”的值(表示鞋底104的扩展或减压缩)，那么参数“peak”的值就真实地表示了鞋底104中所测压缩量的最大值(或实际最大值)。反之，如果最近获得的传感器信号的测量值不是连续多次大于参数“peak”的值(即，如果最近获得的传感器信号的测量值小于参数“peak”的值)，那么智能系统106就将参数“peak”的值设置为与最近获得的传感器信号的测量值相等的值，该测量值小于参数“peak”的值，并获得新的传感器信号的测量值，以便与新设置的参数“peak”的值相比较。然后，智能系统106继续进行以上所述的步骤。

一旦确定了在鞋底104中所测得的压缩量的最大值，智能系统106就在步骤2716中确定，鞋100踩在上面的地面状态是否发生了改变。在一个这样的实施例中，智能系统106要计算鞋底104中在一段时间内的绝对压缩量和压缩量的偏差值或近似值。

应该理解，经过一段时间后，智能系统106将在步骤2712中计算多个“peak”值，每个值都表示在鞋底104中所测得的压缩量的最大值(即，智能系统106将在鞋100的穿着者每一步中计算一个这样的“peak”值)。这些“peak”值可以存储在微型控制器的存储器中，例如，存储在适当尺寸的FIFO缓冲器中。因此，通过对一定数量的最近计算出的peak值进行平均，就能在步骤2716中求出短期峰值平均值。然后，可以从短期峰值平均值中减去在步骤2612中通过方法2600(见图31)中的各个步骤对最近的反复计算所得到的平均值。在一个实施例中，这个差值表示鞋底104在一段时间里的绝对压缩量。

在步骤2716中也可以计算在步骤2712中计算出来的最近的峰值的偏差值(例如，标准差值或其近似值)，用以代表鞋底104在一段时间内压缩量的偏差值。在一个实施例中，这种计算包括计算出长期峰值平均值，该平均值是通过，例如，利用比计算上述短期峰值平均值更多数量的最近“peak”值加以平均后，计算出来的值。然后，可以将长期平均峰值用来与在步骤2712中，在计算峰值的偏差值或其近似值的过程中所确定的瞬时“peak”值相比较。此外，或作为替换，也可以在步骤2716中计算出更多的峰值，用于精选或确定鞋底104的状态。

在计算出一段时间里在鞋底104中的绝对压缩量，和一段时间里在鞋底104中的压缩量的偏差量之后，智能系统106便对这两个值进行比较，以确定鞋所踩的地面的状态是否有变化。通常情况下，智能系统106可通过比较两个参数值，来确定鞋所踩的地面状态的变化；当地面状态发生变化时，一个参数至少保持基本不变，而另一个参数则会变化。除了上述绝对压缩量和偏差量之外，这种参数还包括，例如，加速度的分布、压缩量的分布、触地方式以及压力等。

通常情况下，在一段时间里鞋底104的绝对压缩量减小，同时鞋底104的压缩量的偏差值基本没有变化，或者在一段时间里鞋底104的压缩量的偏差值增大，同时鞋底104的绝对压缩量基本没有变化，这表示鞋100的穿着者已从坚硬的地面(如石板路或沥青路)走到了松软的地面(如松软的林地)上。相反，在一段时间里鞋底104的绝对压缩量增加，并且鞋底104的压缩量的偏差量基本没有变化，或者在一段时间里鞋底104的压缩量的偏差值减小，而鞋底104的绝对压缩量基本没有变化，这就表示鞋100的穿着者已从松软的地面走到了坚硬的地面上。如果鞋底104在一段时间里的绝对压缩量，和鞋底104在一段时间里的压缩量的偏差值都只有很小的变化，或者都没有变化，那么，很可能鞋100所使用的地面状态没有变化。因此，通过比较鞋底104在一段时间里的绝对压缩量和鞋底104在一段时间里的压缩量的偏差值，智能系统106就可以确定鞋100所使用的地面状态是否发生了变化，如果有变化，还可以确定变化的是什么。在一个实施例中，为了将鞋底104在一段时间里的绝对压缩量和鞋底104在一段时间里的压缩量的偏差值进行比较，智能系统106要计算两个测量值的比率。

在一个特定的实施例中，智能系统106只确定鞋100所使用的地面状态是否已经发生了变化，如果有变化，就要判断鞋100的穿着者在行走了许多步之后发生了什么变化，这种变化是在一开始还是在智能系统106最后做出这种确定之后才发生的。例如，在一个实施例中，智能系统106一直要在鞋的穿着者行走15到30步之后才确定，这种变化是在一开始还是在智能系统106最后做出这种确定之后发生的。

在步骤2716中，智能系统106还把参数“COMPFLAG”的值重新设定为0。在确定了鞋100所使用的地面状态是否已经发生变化，并将参数“COMPFLAG”的值重新设定为0之后，智能系统106才在步骤2720中，通过把计数“STEP”与第五常数相比较，来确定鞋100的穿着者是否已经走过了一定的步数。如果计数“STEP”大于第五常数，就意味着鞋100的穿着者已经走过了一定的步数，于是智能系统106便进入步骤2800。如果不大于第五常数，就不对鞋底104进行调整。或者，智能系统106在返回到图28所示的步骤2316之前，进入步骤2724所示的休眠模式一段时间(例如200到400毫秒)以节约电能。通常情况下，第五常数的值在2到6之间。此外，在每次将参数“COMPFLAG”设定为1时，计数“STEP”都要增加(见图31中的步骤2632)。

图33描述了方法2800的一个实施例，该方法用于完成附加计算，以确定鞋100的鞋底104是否需要调整，如果需要调整，就对鞋底104进行调整。在步骤2804中，进行与图32中的步骤2720同样的比较。如果计数“STEP”小于第五常数，那么智能系统106就返回到图28中的步骤2316。另一方面，如果计数“STEP”大于第五常数，那么就在步骤2808中，调整短期峰值平均值(在图32的步骤2716中确定)，以便与图29中的步骤2424或步骤2428所确定的一个或多个压缩量的阈值相比较。在一个特定实施例中，如果鞋100所踩的地面状态最后变为坚硬的地面，则不调整短期峰值平均值。另一方面，如果鞋100所踩的地面状态最后变为松软的地面，就把短期峰值平均值减少规定的量，从而使得智能系统106认识到，压缩量要比实际的大，并促使智能系统106将鞋100的鞋底104变硬。这后一种调整等于在步骤2812和2832中改变压缩量的阈值。

在步骤2812中，通过将在步骤2808中确定的用于短期峰值平均值的经过调整(或未调整)的值，与在图29的步骤2424中或步骤2428中所确定的压缩量的下限阈值进行比较，确定鞋底104的压缩量是否小于压缩量的下限阈值。如果小于下限阈值，那么就在步骤2816中判断，参数“softhard”是否等于1，这意味着鞋100的鞋底104刚被调硬过。如果是这样，那么就在步骤2818中将计数器“STALL”设置为0，并在步骤2820中将其与第六常数相比较。如果不是这样，就不将计数器“STALL”重新设定为0，而只是简单地在步骤2820中将其与第六常数相比较。如果计数“STALL”小于第六常数，这意味着当智能系统106试图向后移动电机132，以使鞋底104变松软时，没有按预定的连续次数锁定电机132，因此，在步骤2824中将电机132后移，以使鞋底104变软。然后，在步骤2828中将参数“softhard”设定为0，这表示鞋100的鞋底104刚通过向后移动电机132而松软了。另一方面，如果在步骤2820中确定的计数“STALL”大于第六常数，那么就意味着在智能系统106试图向后移动电机132，以使鞋底104变松软时，已按预定的连续数次数锁定了电机132，电机132并没有后移。因而，智能系统106返回去执行图28所示的步骤2316。在一个实施例中，第六常数在3与10之间。

如果在步骤2812中确定，鞋底104的压缩量大于图29所示的步骤2424或2428所确定的压缩量的下限阈值，那么智能系统106就进入步骤2832。在步骤2832中，通过将在步骤2808中确定的经调整的(或未调整的)短期峰值平均值，与在图29所示的步骤2424或2428中所确定的压缩量的上限阈值进行比较，来确定鞋底104的压缩量是否大于压缩量的上限阈值。如果大于，那么就在步骤2836中确定参数“softhard”是否为0，它意味着鞋100的鞋底104刚被调松软过。如果是，那么就在步骤2838中将计数器“STALL”设定为0，并在步骤2840中与第七常数进行比较。如果不是，那么就不将计数器“STALL”重新设定为0，而只是简单地在步骤2840中与第七常数相比较。如果计数器“STALL”小于第七常数，这就意味着在智能系统106已试图正向驱动电机132，以使鞋底104变硬时，没有按预定的连续次数锁定电机132，因而在步骤2844中将电机132正向驱动，以使鞋底104变硬。然后在步骤2848中把参数“softhard”设定为1，这意味着鞋100的鞋底104刚通过正向驱动电机132而被调硬过。另一方面，如果在步骤2840中确定的计数“STALL”大于第七常数，这意味着在智能系统106已试图正向驱动电机132以使鞋底104变硬时，已按预定的连续次数锁定了电机132，因而电机132并不正向运转。于是，智能系统106返回去执行图28所示的步骤2316。在一个实施例中，第七常数在3与10之间。

如果在步骤2832中确定，鞋底104的压缩量小于在图29所示的步骤2424或2428中所确定的压缩量的上限阈值(这意味着鞋底104的压缩量在压缩量的下限和上限阈值之间)，那么智能系统106就不移动电机132来调整鞋底104，而是返回去执行图28所示的步骤2316。

参照图2B，应该了解，在一个实施例中，像以上所述的那样反向驱动或正向驱动电机132，实际上意味着沿某一个方向开动电机132，以驱动传动元件134沿一个方向或另一个方向运动(例如，顺时针或逆时针方向)。因此，通过传动元件134用螺纹结合的限制器128便如图2B中箭头140所示，相对于膨胀元件126向后或向前移动。这样，就能将鞋底104调软或调硬。

当在步骤2824或步骤2844中使电机132开始运转之后，便对在步骤2852中第一次对向智能系统106馈电的电池电压进行取样。这个电池电压会由于电机132开始运转而降低。经过一段很短的时间后，例如约5到40毫秒，在步骤2856中第二次对电池电压进行取样。如果电机132运转畅通，电池电压就会增加，于是电池电压的第二次取样将大于电池电压的第一次取样。另一方面，如果电机132的运转受阻，那么电池电压将会比电机132最初开始运转时下降得更多，这样，电池电压的第二次取样就会小于电池电压的第二次取样。在步骤2860中，将电池电压的第二次取样与电池电压的第一次取样相比较。如果电池电压的第二次取样小于电池电压的第二次取样，那么计数器“STALL”就增加计数，并且由于电机132受阻而在步骤2864中关闭电机132。另一方面，如果电池电压的第二次取样大于电池电压的第一次取样，由于电机132运转畅通，就在步骤2868中关闭电机之前，让电机132运转一段时间(例如，少于300毫秒)。

在步骤2864或步骤2868之后，智能系统106返回到图28中的步骤2316，以便进行下一次重复执行方法2300中的所有步骤。

图34描述了由智能系统106执行的另一个可能的工作步骤。具体的说，图34说明了用于改进鞋的工作特性的方法4000的一个实施例，这种鞋具有智能系统，是为从事篮球运动或其它要求与其类似的运动的穿着者而设计的。方法4000包括前述工作步骤的其它任何方面。

控制工作步骤可根据穿着者的特定需要适当地控制鞋的硬度。在图34所示的示范实施例中，控制工作步骤适于对篮球鞋进行硬度控制。这种工作步骤设计成能为包括跑步、跳跃、着地、停止、旋转和其它与篮球有关的体育运动调整鞋的硬度。此外，这种工作步骤可为智能系统106提供即时反应，以便将鞋调整到适当的工作特性。

方法4000从向智能系统馈电开始。例如，可将电池作为电源，并可在步骤4010中将其装入智能系统。一旦将电池装入智能系统中，该智能系统就会在步骤4020中进入“休眠”模式。这个“休眠”模式可在处于不使用的状态时使智能系统的活动和所需要的电力减到最少，以节省电力。例如，在“休眠”模式中，可关闭任何发光二极管或其它指示器，可使电机运转，以便将可调元件设置在“软”状态中，而后再关闭电机，并切断供应给所有外部系统和元件的电力，从而能将供应给控制装置的电力减少到最少。在一个实施例中，只需要维持给单独一个输入机构的电力供应，这样，一旦输入机构工作，就能开启整个系统。

用于开启智能系统的输入机构可以是用户输入接口，例如，可以是下列各种接口：按钮或电容式用户接口；当感应到振动(无论何时，在使用鞋时，都将发生振动)，就激活智能系统的振动传感器；当感应到力量(这表明鞋正处于穿着状态)就激活智能系统的，位于鞋内部的压力传感器；当感应到位于鞋面内侧电容变化(例如在脚穿进鞋里所导致的电容变化)时就校正，以激活智能系统的传感器；当感应到某种温度(例如在将脚插入后，鞋内部的温度升高)就校正，以激活智能系统的热传感器；以及其它适当的机构。在另一个实施例中，使用了多于一种的输入机构。例如，穿着者可同时使用用户接口和振动传感器来开启处于“休眠”模式4020中的智能系统。

按照方法4000，智能系统106可通过同时按压用户接口上的“+”按钮和“-”按钮，由用户输入端4030从“休眠”模式启动智能系统106。或者，只要按压“+”按钮和“-”按钮中的一个，或者通过电容式用户接口来触发用户输入端。当接收到来自用户接口的初始信号，就开始“启动”程序4040。这个程序包括向智能系统106运行所需要的所有系统和传感器馈电，以及向所有为穿着者提供信息的指示器，例如，但不限于，发光二极管指示器馈电。“启动”程序4040还可以包括驱动上述电机，例如，驱动约200毫秒，以使可调元件“变硬”到初始工作时的硬度。在另一个实施例中，“启动”程序以更长或更短的时间，或以更高或更低的速度驱动上述电机，以便根据鞋和穿着者的特定需求来改变初始工作硬度。在又一个实施例中，在执行“启动”程序时，不需要调整可调元件。

一旦智能系统106处于开启状态，它就启动微型控制器程序4050，使智能系统106运转。这个程序4050可具有多种功能。微型控制器的程序4050从一个或多个传感器获得数据，以便向智能系统106提供相关的信息。然后，在通过微型控制器程序4050对这种数据进行过滤处理之前，例如，在1500Hz下，对这种数据进行取样。在另一个实施例中，可以用任何对于向微型控制器程序4050提供适当信息来说必要的速率来对数据进行取样。这个取样速率大约可在1Hz到100KHz之间，或者更好一些，大约在100Hz到5000Hz之间。如果使用多个传感器，则每个传感器可以根据传感器的功能和微型控制器程序4050的需要，以不同的速率进行取样。或者，所有传感器可以用相同的取样速率进行取样。在本发明的一个实施例中，供应给传感器的电源可在读取期间断续地供电，以节约电能。

可对取样后的数据进行各种不同形式的过滤，以提高由微型控制器程序4050的控制规则系统所处理的数据的质量。这种过滤的类型包括：高通滤波、低通滤波和/或带通滤波，但并不限于这几种。或者，在由控制规则系统进行处理之前，不必对取样数据进行过滤处理。在一个实施例中，可利用浮动存储器来存储来自一个或多个传感器的数据。一个实例浮动存储器可以存储十六个数值，此后，当计算第十七个值时，就从存储器中删除第一个值，并将新的数值添加进去。在另一个实施例中，存储器能够存储更多或更少的数据读取值。

当处于“启动”模式时，如上所述，穿着者可通过按压位于用户接口上的“+”按钮或“-”按钮，或者操作电容式用户接口，来改变鞋的优选设定值。在一个示例性实施例中，当按压+”按钮4060时，智能系统106将增加压缩量的阈值，而按压“-”按钮4070时，将使得智能系统106减小压缩量的阈值。结果，在改变鞋的硬度之前，必须由智能系统感应到的所需要的压缩量，就能由穿着者加以改变，这取决于特定穿着者的个人爱好、重量、或跑步的风格、或所从事的运动。例如，可参见图29。

在一个实施例中，智能系统106具有多个工作特性设定值，例如从最大硬度阈值到最小硬度阈值，有九个不同的“硬度”阈值设定值或状态。在这个实施例中，通过按压“+”按钮4060(或者启动用户接口)，微型控制器程序4050将进行检查，看看硬度阈值设定值是否处于最大值。这就是说，它将检查智能系统106是否能进一步增大鞋的鞋底的硬度阈值。如果能够进一步增大鞋的鞋底的硬度阈值，那么微型控制器程序4050就指示智能系统106根据穿着者的输入来改变鞋的鞋底的阈值4080。在一个实施例中，按压一次“+”按钮，或者以其他方式启动用户接口，可使硬度阈值设定值增大一次方，而在另一个实施例中，穿着者按压一次按钮，可是硬度阈值增大更多次方。在另一个实施例中，智能系统106可具有更多或更少的阈值设定值(例如，硬度)，例如，从两个到二十个设定值。

同样，通过按压“-”按钮4070(或其他方式启动用户接口)，微型控制器程序4050将检查硬度阈值设定值是否处于最小值。如果能够进一步减小鞋的鞋底的硬度阈值，那么微型控制器程序4050就将指示智能系统106，根据穿着者的输入来改变鞋的鞋底的阈值4080。由于在增大硬度阈值的情况下，硬度阈值减小的值可根据使用者的需要设定为任何值。由一次按压“+”按钮4060或“-”按钮4070使的硬度阈值增大或减小的值，可以是常数，或者根据按钮所按压的设定值而不同。

一旦达到最大或最小阈值，按压“+”按钮4060或“-”按钮4070来进一步增大或减小硬度阈值将不再起作用。在一个实施例中，可使用一个发光二极管、或一系列发光二极管，在鞋上显示当前的硬度，和/或硬度阈值设定值，或者也可以用来显示何时改变了硬度阈值设定值。这个数值可以始终显示在发光二极管上，或者在设定的时间之后关闭，以节省电能。

在另一个实施例中，可使用“+”按钮4060或“-”按钮4070直接改变鞋的鞋底的硬度，或者改变其它与智能系统106相关的参数。在又一个实施例中，这些功能可以在智能系统106处于任何操作模式下实现，这些操作模式包括，例如，“关闭”、“休眠”或“半休眠”模式。

微型控制器程序4050的一个特性是，智能系统106能计算穿着者所行走的步数n_s。这可以，例如，通过前述任何方法来实现。在走出设定的步数n_s，例如每走八步之后，就能执行智能系统106对压缩量的调整。在另一个实施例中，可在走出更多或更少的步数之后进行调整，这取决于穿着者的需要，以及所执行的特定任务。在这个实施例中，微型控制器记录连续八步4140的传感器读数。一旦达到八步，就能对传感器读数进行处理，计算是否需要调整4150智能系统106的压缩量。这可以，例如，通过平均八步的数值，并计算这个值是否大于启动智能系统106的压缩量的变化所需要的压缩量阈值。在另一个实施例中，使用多种不同的算法来计算是否应该对智能系统106的压缩量进行调整。这些算法包括：计算所有以前每八步的压缩量、计算系统中较高阶的反应、对结果进行过滤，消除任何谬误的结果，或其它适当的算法。

一旦微型控制器程序4050已确定是否需要调整压缩量4150，就重复这个程序，并获得另外n_s步的压缩量测量值。在本发明的另一个实施例中，在微型控制器程序4050确定是否需要调整压缩量之前，是针对设定数量的样本，而不是针对设定数量的穿着者的步数来获得读数。通常，是在穿着者的脚处在空中时进行调整，使鞋的鞋底变硬或变软。

一旦感应到极端状况，例如，可能由于跳跃、着地、停止、或与篮球或与穿着者所从事的体育运动有关的其它运动而产生了过度压缩4160，就能立即实现对具有智能系统106的鞋的工作性能进行调整。由上述活动之一所产生的过度压缩4160，就能导致被传感器发现的不规则外形。极端的过度压缩可在内部由一系列计算，包括与现有阈值设定值有关的过度压缩比率的计算来确定。如果压缩量使鞋降到最低点或超出可接受的功能范围，便可立即启动调整(例如硬化)鞋的电机运动4170。此外，可以临时改变阈值的设定值，使其与新的电机设定值相配。例如，在单个传感器读数超过设定的过度压缩值之后，在许多取样的平均值超过可接受的过度压缩量的极限值之后，或者在样品组的数量都超过需要量之后，就可以启动这种调整4170。为了让智能系统106的反应足够快速，以便有效地支持穿着者的运动，能够测量到过度压缩值的取样数量必须很少，并且传感器和微型控制器程序4050的取样速率必须足够高，以便在运动完成之前，感应到穿着者的实际运动。

在一个实施例中，当感应到压缩量时，浮动存储缓冲器能储存多个测量值，并比较这些测量值，以确定是否已经达到峰值状态。例如，如果数值连续增大，超过了缓冲测量值，就是已经达到了峰值状态，而如果数值开始下降，超过了缓冲测量值，那么就是已经发生了峰值状态。这个缓冲值可以不断更新，以提供连续的关于是否将要发生、正在发生、或已经发生了峰值状况的信息；而智能系统据此作出反应。存储在这个浮动存储器中的数值的数量可以预先编入智能系统的程序中，或者可由穿着者经过调整后设定。在另一个实施例中，将与以前感应到的峰值状态相关的信息，例如，过度压缩的大小和各过度压缩之间的时间，储存在智能系统106内部。这个信息可用作预测工具，可用于根据感应到的过度压缩的重复模式，预测将来发生过度压缩的可能性。与感应到的峰值状态有关的在先信息，也可用于确定是否正在进行特定的运动，或者特定的穿着者是否正穿着这双鞋，并从而相应调整鞋的工作特性。

如以前在图6中所示，系统106可已有接口端口160，以便能从系统106把信息下载在外部处理器中。在一个实施例中，峰值状态的信息可以下载在用于分析的外部处理器中；以便为了帮助训练而对运动员的表现进行分析。在另一个实施例中，可从外部信息源把不同的工作步骤上载到智能系统106中，例如，以便为不同的鞋的穿着者，或者为一个穿着者所从事的不同运动，提供专用性能的工作步骤。

一旦执行了即时调整步骤4170，工作步骤就返回到主微型控制器程序4050，并继续像以前一样进行数据的取样。在一个实施例中，一旦完成了产生过度压缩的有效活动，智能系统106的硬度就回到测量到过度压缩之前的数值。在另一个实施例中，硬度的变化可以保持不变，直到下一组的许多步骤已经进行了测量和处理为止，此后，如果需要，可以对稳定性进行调整。由于篮球运动的特性，穿着者将在较短的时间内完成多种动作，因此系统可以将压缩量阈值设定得足够高，以便忽略与摆动或站立相关的轻微压缩量，而只有跑步、停止、跳跃、着地和其它激烈的运动才导致即时对硬度进行调整。如上所述，实际阈值可由穿着者通过用户接口进行调整，来满足特定穿着者和/或特性的需要。

在一个或多个传感器在某个时间段内并没有感应到任何活动的情况下，智能系统106可进入“半休眠”模式4110。例如，如果没有感应到任何活动4100，例如是5分钟，就可以启动“半休眠”模式4110。在另一个实施例中，在启动“半休眠”模式4110前，可能需要更长或更短的时段。所需要的时段可以嵌入微型控制器的程序4050中，或者由穿着者来设定。“半休眠”模式4110可以用有规律的间隔，例如每隔五秒钟，用发光二极管的闪光来显示。在另一个实施例中，发光二极管能在相隔更短或更长的时间后闪光，能以不同的模式闪光，或者持续发光，以便显示系统106正处于“半休眠”模式4110。应该指出，在有一根发光二极管，或者一系列发光二极管的鞋中，可使用任意种类的闪光和/或闪光程序，来显示智能系统106的一种或多种功能。

当处于“半休眠”模式4110时，可以将智能系统106设计成有规律地隔开间隔进行短期充电，以便核查来自一个或多个传感器的活动。在一个实施例中，这个间隔可以是每次十五秒钟，不过，在另一些实施例中，在核查之间可以使用较短或较长的间隔。如果感应到活动，智能系统106可返回到微型控制程序4050。如果在一个较长的时间周期4120内，例如两小时，没有感应到活动，那么智能系统106就返回到“休眠”模式4020或“关闭”模式4130。在另一个实施例中，在启动“休眠”模式4020或“关闭”模式4130之前，所需要的穿着者不活动、并使鞋空闲的延长期4120可以多于或少于两小时，例如，可在十分钟到10小时的范围内。

智能系统106可通过同时按压处于用户接口上的“+”和“-”按钮4090，手动进入关闭模式4130或“休眠”模式4020。或者，可以使用电容式用户接口把必要的信号发送给智能系统106。为了避免无意中关闭智能系统106，在一个实施例中，微型控制器程序4050可要求，在执行启动关闭模式4130或“休眠”模式4020的指令前，把“+”和“-”按钮4090按下一个特定的时间周期。在一个实施例中，在启动关闭模式4130或“休眠”模式4020前，需要按下“+”和“-”按钮4090至少一秒钟。在另一个实施例中，为了启动关闭模式4130或“休眠”模式4020，可能需要按下“+”和“-”按钮4090更长或更短的时间周期。在另一实施例中，可能根本不需要延长时间周期，但却可能需要在同时按下“+”和“-”按钮4090时，立即启动关闭模式4130或“休眠”模式4020。在这个实施例中，启动关闭模式4130或“休眠”模式4020，还包括伴有电机向坡度小的位置移动的灯光“关闭”程序。

图35描述了一个适用于实施按照本发明的左脚鞋中的智能系统106的电路2900的实施例。图36示出了一个适用于实施按照本发明的右脚鞋中的智能系统106的另一种电路2900’的实施例。如图所示，电路2900，2900’除了每种电路2900，2900’所包含的0Ω跳线电阻器2904，2904’在数量和位置上各不相同之外，几乎在所有方面都相同。对于每条电路来说，当一根具体的导线横跨另一根导线时，都要有0Ω跳线电阻器2904，2904’。此外，在每一条电路2900，2900’中，0Ω跳线电阻器2904，2904’的数量和位置都互不相同，这是因为左脚鞋和右脚鞋中的电路2900，2900’的实际布局和方位都互不相同。但是，除了左脚鞋和右脚鞋中0Ω跳线电阻器2904，2904’的数量和位置差异之外，两条电路2900，2900’的电路连接方式却是相同的。因此，下面只讨论适用于执行位于穿着者左脚鞋内的智能系统106的电路2900。

请参照图35，电路2900包括电源2906、调压系统2908、感应系统2912、控制系统2916和致动系统2920。在图示实施例中，电源2906是3.0V的电池，调压系统2908是一种升压DC-DC调压系统，它使用的是加利福尼亚州(California)桑尼维尔(Sunnyvale)的Maxim集成产品公司生产的MAX1724型升压DC/DC转换器。电源2906的3.0V的输入电压在MAX1724型升压DC/DC转换器的输出端2924上调到更高的5.0V输出电压。但是，应该理解，在电路2900中也可以使用其他类型的电源和调压系统。

感应系统2912具有传感器2928(例如，线性霍耳效应比值传感器)和开关2932。控制系统2916包括微型控制器2936(例如，Arizona州Chandler市的微型芯片技术公司生产的PIC16F88型微型控制器)，5个电子发光元件2940(如发光二极管)，和两个开关2944、2948。

调压系统2908中的5.0V电压输出端2924连接在微型控制器2936的管脚15和16上，以便向微型控制器2936馈电。微型控制器2936的管脚5和6接地，向微型控制器2936提供接地基准。微型控制器2936的管脚1的基准电压大约是1.0V；然而，这一基准电压可通过为一起构成电压分配器的两个电阻器2952和2956选择适当的值来改变。同样，微型控制器2936的管脚2的基准电压约是3.0V；然而，这一基准电压可以通过为一起构成电压分配器的电阻器2960和2964选择适当的值来改变。

传感器2928对鞋100的鞋底104中存在的磁场强度进行测量，同时在终端2968输出代表磁场强度的模拟电压。通常情况下，传感器2928所输出的模拟电压大约在1.0V到2.5V之间。在一个实施例中，传感器2928对于较强的磁场强度，因而也就是对于鞋底104中的较大压缩量，输出较小的电压。传感器2928输出的模拟电压由微型控制器2936的管脚3接收，然后通过微型控制器2936与其管脚1和2上现有的基准电压相比较，并通过微型控制器利用A/D转换器将其转换为数字值。然后，由微型控制器2936用这一数字值来执行上述方法2300，在一个实施例中，对于较强的磁场，也就是鞋底104中的较大压缩量，这个数字值较小。

在一个实施例中，如上所述，接通传感器2928以测量磁场强度，然后再将其关闭以节约电能。具体的说，要接通传感器2928，微型控制器2936先要从其管脚7输出一个低的电压。这个低电压又导致开关2932关闭，从而将调压系统2908的5.0V输出端2924连接在传感器2928上，并向该传感器2928馈电。为了关闭传感器2928，微型控制器2936从管脚7输出高电压。这个高电压又导致开关2932打开，从而断开调压系统2908的5.0V输出端2924与传感器2928的连接，并将该传感器2928关闭。在一个实施例中，开关2936是一种p-通道MOSFET。

同样，为节约电能，微型控制器2936可断开施加在其管脚1和2上的基准电压。为了做到这一点，微型控制器2936在其管脚9输出约5.0V的电压。为了重新接通施加在其管脚1和2上的基准电压，微型控制器在其管脚9上输出约为0V的电压。

5个电子发光元件2940为用户提供了可视化输出端。例如，5个电子发光元件2940可用来显示鞋底104当前的硬度/松软度设定值。如图35所示，微型控制器2936的管脚17、18和19，通过电阻器2972与5个电子发光元件2940连接。根据实施以上描述的方法2300所得到的结果，微型控制器2936控制其管脚17、18和19上的输出/输入，用以接通或关闭一个或几个电子发光元件2940。图37中的图显示了为接通若干个电子发光件2940的组合所需要的、微型控制器2936的管脚17、18和19上的输入/输出状态。状态“0”表示微型控制器2936在特定管脚上的低电压输出；状态“1”表示微型控制器2936在特定管脚上的高电压输出；而状态“Z”表示微型控制器在特定管脚上形成的高输入阻抗。

开关2944和2948分别连接在地面与微型控制器2936的管脚14和13之间。如以上关于方法2300所述，穿着者可以关闭开关2944，而将微型控制器2936的管脚14接地，同时让开关2948打开，从而表示他希望将鞋底104的硬度设定值改变为更硬些。同样，穿着者也可关闭开关2948，将微型控制器2936的管脚13接地，同时让开关2944打开，从而表示他希望将鞋底104的硬度设定值改变为更松软些。如果穿着者同时关闭开关2944和2948，那么微型控制器2936就启动有关方法2300中的上述“关闭”程序。穿着者可通过按压位于鞋100外侧上的按钮来关闭开关2944或2948中的任一开关。

致动系统2920具有晶体管电桥(transistor bridge)2976和2980，以及与电容2984并联的电机(图中未示)。在图35所示的实施例中，晶体管电桥2976具有n-通道MOSFET(包括门控G1、源极S1和漏极D1)和p-通道MOSFET(包括门控G2、源极S2和漏极D2)。晶体管电桥2980还具有n-通道MOSFET(包括门控G1、源极S1和漏极D1)和p-通道MOSFET(包括门控G2、源极S2和漏极D2)。晶体管电桥2976的源极S 1和晶体管电桥2980的源极S1接地。晶体管电桥2976的源极S2和晶体管电桥2980的源极S2连接在电源2906的正极端子上。晶体管电桥2976的门控G1和晶体管电桥2980的门控G2连接在微型控制器2936的管脚12上。晶体管电桥2976的门控G2和晶体管电桥2980的门控G1连接在微型控制器2936的管脚10上。晶体管电桥2976的漏极D1和晶体管电桥2980的漏极D2连接在电机的电机返回驱动端2988上。晶体管电桥2976的漏极D2和晶体管电桥2980的漏极D1连接在电机的正向驱动电机的端子2992上。

如图38中的表所示，为了正向驱动电机，微型控制器2936向其管脚12输出高电压，并向其管脚10输出低电压。这样就接通了晶体管电桥2976的MOSFETs，并关闭了晶体管电桥2980的MOSFETs。结果，电机正向驱动端子2992就与电源2906的正极端子连接，而电机反向驱动端子2988接地，从而正向驱动电机。为了反向驱动电机，微型控制器2936向管脚12输出低电压，而向管脚10输出高电压。这样就关闭了晶体管电桥2976的MOSFETs，而接通了晶体管电桥2980的MOSFETs。结果，电机正向驱动端子2992接地，而电机反向驱动端2988电源2906的正极端子连接，从而反向驱动电机。如果微型控制器2936同时在管脚10和12上输出高电压，或者同时在管脚10和12上输出低电压，则电机停止并保持空载。

电源2906的正极端子也连接在微型控制器2936的管脚20上。这样，微型控制器2936就能感应到位于电源正极端子上的电压(例如，能感应到电池电压)，并可利用所感应到的电压来实施上述方法2300中的各个步骤。例如，如上所述，微型控制器2936可通过所感应到的电压来确定电机是否短路，如果是，就停止电机。

微型控制器2936的管脚4是微型控制器2936的有效的下复位管脚。它使微型控制器2936能够在测试/调试期间进行重新设定，但是却不能在鞋100的穿着者正在步行/跑步时使用。同样，微型控制器2936的管脚8和11也是在测试/调试期间使用，而不是在鞋100的穿着者正在步行/跑步时使用。具体的说，微型控制器2936的管脚8是数据管脚，它能够用来传输数据，而微型控制器2936的管脚11是时钟管脚。

还有，电路2900还有很多测试触点2996(即，从TP1到TP10的测试触点)，这些触点在测试/调试期间，并在将电源2906自电路2900上断开时使用，但当鞋100的穿着者在步行/跑步时，却不使用。例如，测试触点TP1为微型控制器2936提供约1.0V的基准电压；测试触点TP2为微型控制器2936提供约3.0V的基准电压；测试触点TP3向微型控制器2936提供来自传感器2928的模拟读数；测试触点TP4向微型控制器2936馈电；而测试触点TP5为电路2900提供基准地压。测试触点TP6连接在微型控制器2936的时钟管脚11上，测试触点TP9使微型控制器2936能够进行重新设定。测试触点TP7，TP8和TP10在测试/调试期间能够将数据传输到微型控制器2936，或从微型控制器2936输出数据。例如，在一个实施例中，测试触点TP7和TP8可在测试/调试期间分别模拟开关2948和2944的开启和关闭。

图39A和39B描述了一种具有另一种智能系统1506的鞋1500。鞋1500具有鞋面1502、鞋底1504和智能系统1506。智能系统1506设置在鞋底1504的跟部1508中。智能系统1506具有驱动器1531和由一个或多个相同的构件构成的可调元件1524。在图39B中更详细地表示了可调元件1524，该元件具有两根双密度调谐杆(dual density tuning rod)1525，这两根双密度调谐杆1525按照经过校正的驱动器的信号转动，以便改变鞋1500的工作特性。双密度调谐杆1525是各向异性的，在美国专利No.6807753中有详细的说明，其全部公开内容可作为本申请的参考。双密度调谐杆1525由电机1532和传动元件1534驱动旋转，以便使鞋底1504更硬或更软。传动元件1534大致在双密度调谐杆1525的侧面中点上，例如通过齿条和小齿轮，或螺杆与传动轮装置，连接在双密度调谐杆上。

图40A描述了具有另一种智能系统1606的鞋1600。图40B-40D描述了在不同工作状态下的可调元件1624。鞋1600具有鞋面1602、鞋底1604和智能系统1606。智能系统1606具有驱动器1631和可调元件1624。可调元件1624具有两块多密度板1625、1627。其中一块板，在本实施例中的下层板1627按照经过校正的驱动器信号，由驱动器1631驱动，使其相对于另一块板，即在本实施例中的上层板1625滑动，用以调整鞋的工作特性(见箭头1680)。

板1625、1627由具有交替密度的材料制成。具体的说，板1625、1627由相对较软的材料1671和相对较硬的材料1673构成的交替条带制成。板1625、1627的具有不同密度部分的对准与否，决定了鞋的工作特性。在图40B中，较硬的材料1673基本互相对准，从而构成了相对较硬的可调元件1624。在图40C中，具有不同密度的材料1671、1673只有部分对准，从而构成相对较软的可调元件1624。在图40D中，较硬的材料1673和相对较软的材料1671基本上对准，从而构成了可能是最软的可调元件1624。

图41A和41B描述了具有替换智能系统1706的鞋1700。鞋1700包括鞋面1702、鞋底1704和智能系统1706。该智能系统1706设置在鞋底1704的跟部1708中。该智能系统1706包括驱动器1731(图中未示出，但与上文所述的类似)，和可调元件1724。该可调元件1724是能相对于鞋底1704转动、具有复合密度的跟部1726(见图41B中的箭头1750)。转动的跟部1726改变鞋1700在后跟打击区域(heel strike zone)1782处的机械性能。跟部1726根据来自驱动器1731的力围绕枢轴点1784转动。

本文中所描述的可调元件的各种构件，可使用，例如，注塑成型或挤压，以及随后的机械加工的各种组合来制造。挤压工艺用于形成均匀的形状，例如单独的整体框架。然后，可使用插入内嵌模(insert molding)提供开口空间所要求的几何形状，或者用随后的机械加工在所要求的部位中形成开口的空间。其它制造技术包括，熔接或粘接附加器件。例如，圆柱体448可以利用液态环氧树脂或热熔粘接剂，例如EVA，连接起来。除了用粘接剂粘接之外，还可以用溶剂来粘接元件，但这需要使用有助于不同元件的溶化的溶剂，或者有助于在发泡的过程中将它们熔合在一起的溶剂。

不同元件可以用任何适当的、带有或不带有加固材料的聚合材料或聚合材料的组合制成。适当的材料包括：聚氨酯，例如热塑性聚氨酯(TPU)；EVA；热塑性聚醚嵌段酰胺(thermoplastic polyether block amide)，例如由Elf Atochem公司以

牌出售的热塑性聚醚嵌段酰胺；聚氨酯类热塑性弹性体，如DuPont公司以

牌出售的聚氨酯类热塑性弹性体；热塑性弹性体，如改进弹性体系统，L.P公司以牌出售的热塑性弹性体；热塑性烯烃；尼龙，如尼龙12，它具有10％到30％或更多的玻璃纤维增强材料；硅；聚乙烯；乙缩醛；以及其它等效的材料。如果使用加固材料，这种加固材料可以用玻璃或碳石墨纤维或对位芳香尼龙纤维合成，如DuPont公司以

品牌出售的材料，或其他类似的方法制成。同时，聚合材料也可与其他材料，如天然或人造橡胶一起使用。也可以使用本技术领域的技术人员公知的其它适当的材料。

在特定实施例中，膨胀元件126可由一种或多种不同密度的泡沫聚合材料、非泡沫聚合材料，和/或骨架构件制成。例如，圆柱体可由45Asker C型带有泡沫状EVA芯子的4069或5050制成。在另一个实施例中，圆柱体由不带内部芯子泡沫的

5556制成。膨胀元件126的硬度约在40到70Asker C的范围内，通常约在45到65Asker C之间，更好一些是在55Asker C左右。在另一个实施例中，调谐杆1525、多密度板1625、1627或上层和下层支承板114、116可以涂敷抗摩擦层，例如具有DuPont公司出售的

材料或类似物质的漆。不同元件可按颜色编号，以便向穿着者提示系统的特定工作特性，而沿着鞋底的边缘部分可设置清洁口。不同元件的大小和形状都可以改变，以适应特定的应用。在一个实施例中，膨胀元件126的直径约为10mm到40mm之间，通常在约20mm到约30mm之间，最好为约25mm。膨胀元件126的长度大约可在约50mm到约100mm之间，通常约为75mm到约90mm之间，最好是约85mm。

此外，膨胀元件126可使用称为反向注射法的工艺进行整体制造，在这种工艺中，圆柱体142本身形成了用于泡沫芯子144的模具。这种工艺比传统制造方法更为经济，这是因为不需要单独的芯子模具。膨胀元件126也可以通过称为双重注塑的单独一个步骤来制造，此时，同时注射两种或更多种具有不同密度的材料以制成整体的圆柱体142和芯子144。

图42是描述了可调元件在两种不同设定状况下的工作特性的曲线图(曲线A和B)。这个曲线图描述了可调元件在负载情况下的，即在压缩时的变形量。从图中可见，每条曲线A、B都有两种明显不同的斜度1802、1804、1806、1808。每条曲线的第一个斜度1802、1806通常表示可调元件从第一次接触直到与限制器相接触的过程。在这一阶段，压缩的阻力来自在加载进行压缩时的构件的外壁与可调元件的芯子的组合效果。每条曲线的第二斜度1804、1808表示可调元件压缩情况下，与限制器相接触的阶段。在这一阶段中，可调元件可能有很小的附加变形，并且这个附加力试图使构件的外壁弯曲或变形。

在设定为A的情况时，即代表较硬的设定，当施加在可调元件上的压力约为800N时，可调元件变形约为6.5mm，如其曲线上的斜度1802所表示的那样。在这一点上，可调元件已经接触到了限制器，并且只能产生很小的附加变形。如斜度1804所表示的那样，在可调元件上所施加的附加压力为800N时，可调元件只产生约2mm的附加变形。在设定为B的情况时，即代表较软的设定，当施加在可调元件上的压力约为800N时，可调元件的变形约为8.5mm，如曲线上的斜度1806所表示的那样。在这一点上，可调元件已经接触到了限制器，并只能产生很小的附加变形。如斜度1808所表示的那样，当施加在可调元件上的压力约为800N时，可调元件只产生约2.5mm的附加变形。

图43描述了表示在鞋的使用期间改变其工作特性的方法的流程图。该方法包括监控鞋的工作特性(步骤1910)，根据所监控到的工作特性产生校正的驱动器信号(步骤1920)，并根据该驱动器信号来调整可调元件，以便改变鞋的工作特性(步骤1930)。在特定实施例中，这些步骤可重复执行，直到达到工作特性的阈值为止(步骤1940)。

图44A是扩展了监控程序1910的一个可能的实施例。如图所示，监控工作特性的程序包括使用近程式传感器来测量磁铁的磁场(子步骤2010)，并将磁场测量值与阈值相比较(子步骤2020)。或者，监控工作特性的程序也可包括对磁场进行多次测量并计算这些测量值的平均值。然后，系统将磁场的平均测量值与阈值进行比较(可选择的子步骤2030)。在必要情况下，系统可重复这些步骤(可选择的子步骤2040)，直到磁场测量值与阈值基本相等，或其偏差值在预定的范围内。

图44B是扩展了产生步骤1920的一个可能的实施例。如图所示，校正驱动器信号的产生包括下列步骤：将所监控的工作特性与所预期的工作特性进行比较(子步骤2050)；产生偏差值(子步骤2060)；并根据该偏差值输出经过校正的驱动器信号数值(子步骤2070)。在一个实施例中，经过校正的驱动器信号具有预定的数值，以便利用这种预定的校正值来确定工作特性。通过这种方法，系统将对鞋的工作特性作出渐进的改变，这种改变是比较不易觉察的，从而不需要穿着者去适应鞋的工作特性的变化。

图45是表示一种为鞋提供舒适性的方法的流程图。这种方法包括提供一种可调的鞋(步骤2110)，并确定冲击值(步骤2120)。冲击可用在一定时间内的加速度的变化量与时间的变化量之比(Δa/Δt)来表示。根据已知时间内磁场的变化量，冲击值可以从距离的测量值获得。控制系统记录一段时间内磁场的变化，并能处理这些测量值以得出冲击值。这种方法可进一步包括根据冲击值来改变可调鞋的工作特性(可选择的步骤2130)，例如，使冲击值保持在预定的最大值以下。

在描述了本发明的某些实施例之后，对于该技术领域的普通技术人员来说，以下情况是显而易见的，即，在不背离本发明的发明构思和范围的条件下，可以采用本文所公开的发明构思所覆盖的其它实施例。因此，在所有的方面加以考虑的所述实施例，仅仅是说明性的，而非限定性的。

Claims (9)

1.一种用于调整鞋的工作特性的智能系统，其特征在于，所述系统包括下列各部分：

控制系统；

电连接在所述控制系统上的电源；

可调元件；

连接在所述可调元件上的驱动器，它用于按照来自所述控制系统的信号调整所述可调元件；

至少一个用户接口；

所述控制系统还包括传感器，该传感器适用于：

监控鞋的状态；

在设定的时间间隔下对传感器信号进行取样；

如果所述传感器在某个时间段内没有感应到活动，所述智能系统就进入“半休眠”模式；

如果所述传感器在更长的时间段内没有感应到活动，所述智能系统就进入“休眠”模式；

当发出使用鞋的指示，就能重新激活所述智能系统，其中使用鞋的指示的例子包括将振动、压力、加速度、速度施加在鞋上，以及提高鞋底内部的温度，或者改变鞋内部的电场或其他场的强度。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述用户接口是从下列组中选择的：电容式用户接口、按钮、开关、滑尺和转盘。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，工作特性的设定值可根据通过用户接口输入的信息加以调整。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动器具有电机轴和用于确定所述电机轴的角位置或所述电机轴的转数的传感器。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述驱动器的传感器是从下列一组传感器中选择的：自磁性传感器、机械传感器和光学传感器。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制系统、电源、可调元件和驱动器以基本水平的方向布置在鞋的鞋底内部。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制系统、电源、可调元件和驱动器中的至少一个容纳在防水外壳中。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述防水外壳使得所述智能系统能够在受到高度潮气的情况下工作。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制系统、电源、可调元件和驱动器，都具有多个垫圈，以便为所述组件提供防水性能。

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