ОБУВЬ ДЛЯ НОШЕНИЯ ЛЮДЬМИ С ОГРАНИЧЕННЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ ЗДОРОВЬЯ
FOOTWEAR FOR WEARING BY PEOPLE WITH DISABILITIES

Изобретение относится к обуви, характеризуемой назначением, а именно к конструктивным элементам обуви, обеспечивающим ее отслеживание, что является серьезным шагом для облегчения жизни людей, страдающих от заболевания Альцгеймера или же помощи родителям для осведомленности о передвижениях ребенка. Значительная роль данной разработки обусловлена возможностью ее практического применения при отслеживании местонахождения человека с использованием радиомодуля и GPS-трекера.
Из уровня техники известна стелька с измерительными весами для обуви (RU 96731U1, МПК А43В 3/00, А43В 17/00, опубл. 20.08.2010]. Стелька представляет собой емкость, которая в некоторых местах имеет соединенные верхнюю и нижнюю стенки, при этом емкость заполнена жидкостью и соединена с измерительным механическим датчиком или измерительным прибором. Отличает стельку от известных то, что на ее внешних поверхностях дополнительно нанесены один или два слоя защитного материала.
Недостатком известной стельки является отсутствие в ее конструкции элементов для обеспечения геолокации обуви.
Кроме того, в настоящее время известны множество портативных GPS-устройств. Например, известен GPS-трекер (US6198431B1, МПК G01C 21/20, G01S 1/00, G01S 19/27, G01S 5/14, опубл. 06.03.2001], представляющий собой, легкий компактный портативный приемник и передатчик GPS для использования на улице во время работы на открытом воздухе. Его недостатком можно считать тот факт, что это устройство легко потерять во время прогулки.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признана отслеживаемая обувь (RU2665902C2, МПК А43В 3/00, опубл. 04.09.2018], в основе которой лежит схемная клемма, присоединенная к корпусу и подвижному компоненту. Отслеживаемая обувь, в частности для детей, содержит:
- схемную клемму, постоянно установленную в упомянутой обуви;
- корпус, содержащий первый электрический контакт, присоединенный к упомянутой схемной клемме;
- подвижный компонент, съемным образом вставленный в упомянутый корпус, причем подвижный компонент имеет второй электрический контакт, упомянутые первый электрический контакт и второй электрический контакт конфигурированы для вхождения в контакт друг с другом в зависимости от вставки упомянутого подвижного компонента в корпус.
Недостатком известного технического решения является низкая надежность обуви вследствие того, что в ее конструкции присутствуют подвижные элементы.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является возможность обеспечения обнаружения обуви при отклонении владельца обуви от маршрута прогулки.
Указанная задача решена тем, что обувь для ношения людьми с ограниченными возможностями здоровья содержит типовые элементы, включающие левую и правую полупары, каждая из которых состоит из подошвы с каблуком, снабженным набойкой, с закрепленной на ней верхом обуви. Отличает обувь от известных аналогов то, что каблук правой полупары выполнен полым, содержащим изолирующий элемент из полиуретана, в котором установлен блок управления, выполненный на основе микроконтроллера, снабженный первым и вторым измерительными входами, первым и вторым силовыми выходами. К первому измерительному входу блока управления подключен тензометрический датчик, закрепленный на внутренней поверхности каблука, ко второму измерительному входу подключен гироскоп, к первому силовому выходу подключена светодиодная лента, закрепленная на внешней поверхности каблука, а ко второму силовому выходу подключен зуммер. В каблуке дополнительно установлены радиомодуль и GPS-трекер, подключенные к первому и второму входам универсальных синхронно-асинхронных приемопередатчиков USART микроконтроллера блока управления посредством двунаправленных последовательных каналов связи интерфейса обмена данными RS-232.
Положительным техническим результатом заявленного изобретения является расширение технических возможностей по обнаружению обуви за счет применения в ее конструкции блока управления с подключенными к нему радиомодулем, GPS-трекером, зуммером и светодиодной лентой по оводу каблука. Дополнительным техническим результатом является возможность фиксации момента надевания обуви владельцем за счет применения в конструкции блока управления тензометрического датчика.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где фиг. 1 показана правая полупара с местом интеграции GPS-трекера в ее каблуке, а на фиг. 2 представлена упрощенная структурная схема блока управления.
Обувь для ношения людьми с ограниченными возможностями здоровья имеет следующую конструкцию.
Обувь содержит подошвы 1 с каблуками 2, снабженными набойками 3, с закрепленной на ней верхом обуви 4. Каблук правой полупары выполнен полым, содержащим изолирующий элемент 5 из полиуретана, в котором установлен блок управления 6, выполненный на основе микроконтроллера 7, снабженный первым и вторым измерительными входами 8 и 9, первым и вторым силовыми выходами 10 и 11. К первому измерительному входу 8 блока управления 6 подключен тензометрический датчик 12, закрепленный на внутренней поверхности каблука. Ко второму измерительному входу 9 подключен гироскоп 13. К первому силовому выходу 10 подключена светодиодная лента 14, закрепленная на внешней поверхности каблука 2, а ко второму силовому выходу 11 подключен зуммер 15. В каблуке дополнительно установлены радиомодуль 16 и GPS-трекер 17, подключенные к первому и второму входам универсальных синхронно-асинхронных приемопередатчиков USART 18 и 19 микроконтроллера 7 блока управления 6 посредством двунаправленных последовательных каналов связи интерфейса обмена данными RS-232.
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
В качестве микроконтроллера может быть использована микросхема на основе ядра AVR, например ATMega128L ( Архитектура ATMega128 // Рынок микроэлектроники URL: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/ micros/avr/arh128/20.htm (дата обращения: 21/03/2019)). В качестве тензометрического датчика может быть использован любой известный, например BF350-3AA BF350 ( BF350-3AA STRAIN GAUGE MODULE // Hobby components URL: https://hobbycomponents.com/ sensors/963-bf350-3aa-strain-gauge-module (дата обращения: 21/03/2019)). В качестве гироскопа может быть использован цифровой трехосевой акселерометр GY-291 на микросхеме ADXL345 ( Модуль GY-291 3-х осевой акселерометр (13 бит) ADXL345 (RKP-GY-291-ADXL345) // Robot-kit URL: http://robot-kit.ru/product info.php/info/p1169 Modul-GY-291-3-h-osevoi-akselerometr--13-bit-ADXL345-RKP-GY-291-ADXL345-.html (дата обращения: 21.03.2019)). В качестве радиомодуля может быть применена сборка НС-11 ( Радио модуль НС-11 // RoboShop URL: http.//roboshop,spb,ru/CC1101-HC11 (дата обращения: 21.03.2019)), а в качестве GPS-трекера G229 ( GPS Tracker на ардуино своими руками // Habr-habr.ru URL: https://habr.com/ru/post/196150/ (дата обращения: 21.03.2019)). Для крепления каблука к подошве целесообразно использовать резиновый клей марки «Десмокол» (Клей полиуретановый Десмокол для обуви // kakley.ru URL: https://kakkley.ru/клей-полиуретановый-десмокол-для-обу/ (дата обращения: 21.03.2019)).
Микроконтроллер 7 (фиг. 2) включает в себя микропроцессор 20, соединенный посредством общей шины с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных (на фигурах условно не показаны), десятиразрядным аналого-цифровым преобразователем 21, универсальными восьмиразрядными двунаправленными портами ввода-вывода 22, 23 и 24, а также упомянутыми выше первым и вторым универсальными синхронно-асинхронными приемо-передатчиками USART 18 и 19. При этом первый измерительный вход 8 блока управления 6 выполнен на основе операционного усилителя и подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 21. Второй измерительный вход, выполненный в виде токоограничивающих резисторов, 9 подключен к первому двунаправленному порту ввода-вывода 22. Силовые выходы 10 и 11 выполнены на основе транзисторных ключей, при этом первый силовой выход 10 подключен ко второму порту ввода-вывода 23, а второй силовой выход 11 подключен к третьему порту ввода-вывода 24.
Обувь для ношения людьми с ограниченными возможностями здоровья используют следующим образом.
Как было указано выше, местом интеграции узлов обнаружения обуви был выбран полый формованный каблук, выполненный из термопласта. В качестве дополнительной изоляции блока управления, радиомодуля и GPS-трекера от воздействия внешних факторов с внутренней стороны каблука применяют изолирующий элемент из полиуретана. Кроме того, набойки на каблуки изготавливают из износостойких материалов, для предотвращения их от изнашивания. Каблук крепят к подошве обуви с применением клеевого метода, предварительно точно устанавливая его на место приклеивания, затем с использованием самореза через подпяточник укрепляют каблук. При креплении каблука, как было отмечено выше, целесообразно использовать резиновый клей для обуви марки «Десмокол».
Во время эксплуатации обуви по назначению при ее надевании владельцем оказывается давление на каблук 2, равное его весу, при этом тензометрический датчик 12 фиксирует деформацию обуви и прикладываемое к нему усилие и передает его величину на вход измерительного входа 8. Микропроцессор 20 в соответствии с управляющей программой, записанной во FLASH-памяти программ (на фигурах условно не показана), выполняет измерение усилия с помощью аналого-цифрового преобразователя 21. После обнаружения момента одевания обуви владельцем микропроцессор 21 начинает постоянный опрос гироскопа 13 с целью контроля пространственных координат обуви и радиомодуля 16, ожидая управляющих команд от внешнего дистанционного пульта управления (на фигурах условно не показан).
Владелец обуви или сопровождающий его, используя пульт управления, может включить светодиодную ленту 14. Закрепленная по оводу каблука светодиодная лента 14 будет подсвечивать обувь, повышая безопасность ее ношения в темное время суток.
Гироскоп 13 будет реагировать на изменение ориентации тела в пространстве с вертикального на горизонтальное. В последнем случае, регистрируя возможное падение владельца блок управления 6 с помощью зуммера 15 подает предупреждающий сигнал владельцу. В случае, если через пять секунд гироскоп 13 не зафиксирует восстановление ориентации тела на вертикальное, блок управления 6 с помощью радиомодуля 16 передает аварийный сигнал и текущие географические координаты местонахождения владельца, зафиксированные с помощью GPS-трекера 17, на дистанционный пульт управления.
Таким образом, раскрытая в настоящей заявке обувь, расширяет возможности по контролю за местонахождением лиц с ограниченными возможностями здоровья или детей, что в целом позволяет повысить безопасность прогулок.