一种智能穿戴设备及智能运动交互系统技术领域
本发明涉及智能设备技术领域，具体为一种智能穿戴设备及智能运动交互系统。
背景技术
随着科学技术的发展，人们对身体健康越来越重视，对生活质量要求越来越高。传
感技术的进步和元器件的微小型化促使可穿戴类智能产品快速发展，将各种传感器内置于
衣、帽、鞋、袜，及设计成便于佩戴的产品，以实现对用户体征数据、器械设备数据、活动数据
的收集。并通过无线通信技术传输给手机、平板电脑等数据终端和云平台，经过分析处理后
应用于用户健康监护、运动训练指导、游戏娱乐等用途。例如在鞋子上加入微型传感器用于
收集用户足部活动速度、频率、活动姿态、活动轨迹、检测鞋内环境以及足部各部位受力状
况等已经得以实现。针对不同用途的鞋和不同年龄段用户人群，融入了传感器的各类鞋用
途也有所差异。
但是，这些内置各类传感器和硬件模组的智能鞋均以个人用户使用为目的，所侦
测到的数据呈现方式呆板、枯燥，实用性和用户体验欠佳，导致大部分用户不能长期的坚持
运动。
发明内容
为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出
了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。
具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种智能穿戴设备，以解决上述内
置各类传感器和硬件模组的智能鞋均以个人用户使用为目的，所侦测到的数据呈现方式呆
板、枯燥，实用性和用户体验欠佳，导致大部分用户不能长期的坚持运动的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种智能穿戴设备，所述智能穿戴设备包括穿戴设备本体和内置于所述穿戴设备
本体内的智能硬件模组；
所述智能硬件模组包括集成控制电路板、发光单元及驱动单元、通讯模块、定位模
块、电源模块、震动马达和用于采集用户运动数据和环境数据的传感模组，所述传感模组包
括角速度传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、声音传感器和光敏传感器；
其中，所述角速度传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、声音传感器、光
敏传感器、发光单元及驱动单元、无线通讯模块、定位模块、电源模块、震动马达分别与所述
集成控制电路板连接。
作为一种改进的方案，所述智能穿戴设备为智能鞋；
所述通讯模块为有线通讯模块和无线通讯模块，所述无线通讯模块为2/3/4/5G移
动通讯传输模块，或Wifi通讯传输模块，或有线网络通讯传输模块，或蓝牙通讯传输模块，
或BLE通讯传输模块，或Ant+通讯传输模块，或Zigbee通讯传输模块，或Nb-iot通讯传输模
块，或Uart通讯传输模块。
作为一种改进的方案，所述角速度传感器为3D传感器，或6轴陀螺仪，或9轴陀螺
仪。
作为一种改进的方案，所述定位模块为GPS模块，或北斗卫星定位模块。
作为一种改进的方案，所述电源模块为标准USB接口电源模块，或无线充电电源模
块。
本发明的另一目的在于提供一种智能运动交互系统，所述智能运动交互系统包括
智能穿戴设备、智能终端和云服务器；
所述智能穿戴设备包括穿戴设备本体和内置于所述穿戴设备本体内的智能硬件
模组，所述智能硬件模组包括集成控制电路板、发光单元及驱动单元、通讯模块、定位模块、
电源模块、震动马达和用于采集用户运动数据和环境数据的传感模组，所述传感模组包括
角速度传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、声音传感器和光敏传感器，所述角速
度传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、声音传感器、光敏传感器、发光单元及驱
动单元、无线通讯模块、定位模块、电源模块、震动马达分别与所述集成控制电路板连接；
所述智能终端与所述智能穿戴设备通过有线或无线的方式通讯连接，用于接收所
述智能穿戴设备采集到的运动数据和环境数据，控制对个人用户的运动进行智能提醒和指
导；
所述云服务器与所述智能终端通过有线或无线的方式通讯连接，用于为个人用户
提供运动场景，并控制对运动数据和环境数据进行保存。
作为一种改进的方案，所述智能终端与所述智能穿戴设备的无线连接方式包括蓝
牙通讯传输方式、BLE通讯传输方式、Ant+通讯传输方式、Zigbee通讯传输方式、Nb-iot通讯
传输方式和Uart通讯传输方式；
所述云服务器与所述智能终端的无线连接方式包括2/3/4/5G移动通讯传输方式
和wifi通讯传输方式。
本发明的另一目的在于提供一种智能运动交互系统，所述智能运动交互系统包括
云服务器、数据采集传输中继设备、显示终端以及若干个分别与所述数据采集传输中继设
备通讯连接的智能穿戴设备；
所述智能穿戴设备包括穿戴设备本体和内置于所述穿戴设备本体内的智能硬件
模组，所述智能硬件模组包括集成控制电路板、发光单元及驱动单元、通讯模块、定位模块、
电源模块、震动马达和用于采集用户运动数据和环境数据的传感模组，所述传感模组包括
角速度传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、声音传感器和光敏传感器，所述角速
度传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、声音传感器、光敏传感器、发光单元及驱
动单元、无线通讯模块、定位模块、电源模块、震动马达分别与所述集成控制电路板连接；
所述云服务器，与所述数据采集传输中继设备通讯连接，用于对所述运动数据和
环境数据进行整合、分析和存储，通过所述数据采集传输中继设备将若干个所述智能穿戴
设备接入同一实景场景中，控制若干个所述智能穿戴设备所对应的用户在同一实景场景中
进行运动交互，所述运动交互包括3D实景运动、游戏、官方比赛和社交活动；
所述数据采集传输中继设备，用于通过互联网络将若干个所述智能穿戴设备接入
同一实景场景中；
所述显示终端，与所述云服务器通讯连接，用于对所述实景场景进行实时显示。
作为一种改进的方案，所述数据采集传输中继设备与所述智能穿戴设备的无线连
接方式包括蓝牙通讯传输方式、BLE通讯传输方式、Ant+通讯传输方式、Zigbee通讯传输方
式、Nb-iot通讯传输方式和Uart通讯传输方式；
所述云服务器与所述数据采集传输中继设备的无线连接方式包括2/3/4/5G移动
通讯传输方式和wifi通讯传输方式。
作为一种改进的方案，所述显示终端包括带有显示器的电脑、机顶盒以及安卓盒
子。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
智能穿戴设备包括穿戴设备本体和内置于所述穿戴设备本体内的智能硬件模组；
智能硬件模组包括集成控制电路板、发光单元及驱动单元、通讯模块、定位模块、电源模块、
震动马达和用于采集用户运动数据和环境数据的传感模组，传感模组包括角速度传感器、
压力传感器、温度传感器、湿度传感器、声音传感器和光敏传感器，从而实现用户运动、活
动、体征和体态数据的多样化采集，并且可与终端设备实现娱乐化、趣味化的运动、活动和
互动游戏，提高用户的体感感受，提高穿戴和使用的兴趣。
附图说明
图1是本发明提供的智能穿戴设备的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的智能运动交互系统的结构框图；
图3是本发明实施例二提供的智能运动交互系统的结构框图；
其中，1-集成控制电路板，2-发光单元及驱动单元，3-通讯模块，4-定位模块，5-电
源模块，6-震动马达，7-角速度传感器，8-压力传感器，9-温度传感器，10-湿度传感器，11-
声音传感器，12-光敏传感器。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目
的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本
发明的保护范围局限于此。
图1示出了本发明提供的智能穿戴设备的结构示意图，为了便于说明，图中仅给出
了与本发明实施例相关的部分。
智能穿戴设备包括穿戴设备本体和内置于穿戴设备本体内的智能硬件模组；
智能硬件模组包括集成控制电路板1、发光单元及驱动单元2、通讯模块3、定位模
块4、电源模块5、震动马达6和用于采集用户运动数据和环境数据的传感模组，传感模组包
括角速度传感器7、压力传感器8、温度传感器9、湿度传感器10、声音传感器11和光敏传感器
12，当然，该传感模组还可包含其他类型，例如生物电信号传感器、光谱分析传感器等，主要
用于对人体姿态、人体动作和人体肌肉变化进行数据采集，并将采集到的运动数据和环境
数据通过上述通讯模块3传输到智能终端，用于控制智能终端动作或显示等，在此不再赘
述；
其中，集成控制电路板1作为智能硬件模组的核心控制件，其用于与智能终端进行
交互，来控制传感模组、发光单元及驱动单元2、通讯模块3、定位模块4、电源模块5、震动马
达6的工作，传感模组用于采集用户的运动、姿势数据以及环境数据，发光单元及驱动单元2
用于实现智能穿戴设备的发光，提高智能穿戴设备的多功能性，同时，该定位模块4用于实
现对用户的定位，便于后续多人竞技以及其他场和使用，电源为智能硬件模组供电，震动马
达6实现智能穿戴设备的振动效果，在此不再赘述；
上述角速度传感器7、压力传感器8、温度传感器9、湿度传感器10、声音传感器11、
光敏传感器12、发光单元及驱动单元2、无线通讯模块3、定位模块4、电源模块、震动马达6分
别与集成控制电路板1电连接。
其中，上述智能穿戴设备为智能鞋，例如运动鞋、休闲鞋以及童鞋，当然也可以是
其他智能设备，该智能硬件模组内置于穿戴设备本体内，同时，内置有智能硬件模组的穿戴
设备的功能不受影响，而且具备同样的舒适性和耐用性，而且使用环境不发生改变；
通讯模块3为有线通讯模块和无线通讯模块，该无线通讯模块为2/3/4/5G移动通
讯传输模块，或Wifi通讯传输模块，或有线网络通讯传输模块，或蓝牙通讯传输模块，或BLE
通讯传输模块，或Ant+通讯传输模块，或Zigbee通讯传输模块，或Nb-iot通讯传输模块，或
Uart通讯传输模块；
当然，该通讯方式不限于上述几种，不用以限制本发明。
在本发明实施例中，角速度传感器7为3D传感器，或6轴陀螺仪，或9轴陀螺仪；
该定位模块4为GPS模块，或北斗卫星定位模块，实现对用户的定位。
在本发明实施例中，电源模块5为标准USB接口电源模块，或无线充电电源模块，在
此不再赘述。
在该实施例中，该智能穿戴设备的使用过程为：穿上智能穿戴设备，打开手机的蓝
牙设置，选择运动或娱乐程序，通过蓝牙自动与智能穿戴设备连接，并根据选择的运动程序
或娱乐程序进行运动或游戏。
图2示出了本发明实施例一提供的智能运动交互系统的结构示意图，为了便于说
明，图中仅给出了与本发明实施例相关的部分。
该智能运动交互系统包括智能穿戴设备、智能终端和云服务器；
智能穿戴设备包括穿戴设备本体和内置于穿戴设备本体内的智能硬件模组，智能
硬件模组包括集成控制电路板1、发光单元及驱动单元2、通讯模块3、定位模块4、电源模块
5、震动马达6和用于采集用户运动数据和环境数据的传感模组，传感模组包括角速度传感
器7、压力传感器8、温度传感器9、湿度传感器10、声音传感器11和光敏传感器12，角速度传
感器7、压力传感器8、温度传感器9、湿度传感器10、声音传感器11、光敏传感器12、发光单元
及驱动单元2、无线通讯模块3、定位模块4、电源模块、震动马达6分别与集成控制电路板1连
接，其中，该智能穿戴设备的具体结构如上述图1所对应的实施例所记载的内容，在此不再
赘述；
智能终端与智能穿戴设备通过有线或无线的方式通讯连接，用于接收智能穿戴设
备采集到的运动数据和环境数据，控制对个人用户的运动进行智能提醒和指导；
云服务器与智能终端通过有线或无线的方式通讯连接，用于为个人用户提供运动
场景，并控制对运动数据和环境数据进行保存。
在该实施例中，智能终端与智能穿戴设备的无线连接方式包括蓝牙通讯传输方
式、BLE通讯传输方式、Ant+通讯传输方式、Zigbee通讯传输方式、Nb-iot通讯传输方式和
Uart通讯传输方式；
云服务器与智能终端的无线连接方式包括2/3/4/5G移动通讯传输方式和wifi通
讯传输方式。
在该实施例中，智能终端用于与智能穿戴设备中的传感模组的通讯协议进行对
接，获取并存储上述传感模组采集到的实时数据，并依据该实时数据进行终端控制，该控制
过程是依据娱乐程序或运动程序进行控制，在此不再赘述；
该实时数据为：用户进行运动、活动测量或者体征数据测量后，将会产生各种原始
的数据记录，客户端需要对记录的时间、地点、产生条件、产生来源等信息进行分析处理，最
终形成一条完整信息的数据记录；
智能终端从传感模组获取到的实时数据与存储数据后，将进行相关的存储操作，
若网络连接通道畅通时，及时传输到服务器进行相关的云端存储处理操作，若网络无法连
接到云端时，使用本地数据库存储机制，将数据存储到智能终端运行设备上，等待下一次网
络联通后同步。
在该实施例中，该智能运动交互系统用于实现个人运动智能指导和个人体感游戏
互动，其主要利用智能穿戴设备内的各个传感器和功能模组实现对智能终端的控制，实现
人机交互；
该智能终端主要将运动数据与游戏相结合，促使运动更加的趣味化，摆脱目前运
动枯燥的感觉，其中，关于游戏玩法、游戏角色、游戏场景、游戏3D实景以及游戏界面的设
置，可以根据用户的需要从云服务器下载即可；
进一步地，在云服务器端预先存储若干互动娱乐程序，包括游戏和运动场景等，在
此不再赘述。
图3示出了本发明实施例二提供的智能运动交互系统的结构框图，为了便于说明，
图中仅给出了与本发明实施例相关的部分。
智能运动交互系统包括云服务器、数据采集传输中继设备、显示终端以及若干个
分别与数据采集传输中继设备通讯连接的智能穿戴设备；
智能穿戴设备包括穿戴设备本体和内置于穿戴设备本体内的智能硬件模组，智能
硬件模组包括集成控制电路板1、发光单元及驱动单元2、通讯模块3、定位模块4、电源模块
5、震动马达6和用于采集用户运动数据和环境数据的传感模组，传感模组包括角速度传感
器7、压力传感器8、温度传感器9、湿度传感器10、声音传感器11和光敏传感器12，角速度传
感器7、压力传感器8、温度传感器9、湿度传感器10、声音传感器11、光敏传感器12、发光单元
及驱动单元2、无线通讯模块3、定位模块4、电源模块、震动马达6分别与集成控制电路板1连
接；
云服务器，与数据采集传输中继设备通讯连接，用于对运动数据和环境数据进行
整合、分析和存储，通过数据采集传输中继设备将若干个智能穿戴设备接入同一实景场景
中，控制若干个智能穿戴设备所对应的用户在同一实景场景中进行运动交互，运动交互包
括3D实景运动、游戏、官方比赛和社交活动；
数据采集传输中继设备，用于通过互联网络将若干个智能穿戴设备接入同一实景
场景中；
显示终端，与云服务器通讯连接，用于对实景场景进行实时显示。
在该实施例中，数据采集传输中继设备与智能穿戴设备的无线连接方式包括蓝牙
通讯传输方式、BLE通讯传输方式、Ant+通讯传输方式、Zigbee通讯传输方式、Nb-iot通讯传
输方式和Uart通讯传输方式；
云服务器与数据采集传输中继设备的无线连接方式包括2/3/4/5G移动通讯传输
方式和wifi通讯传输方式。
该显示终端包括带有显示器的电脑、机顶盒以及安卓盒子。
该实施例提供的智能运动交互系统用于多人实景运动竞技、多人互动游戏等。
在本发明实施例中，该智能运动交互系统的具体工作过程为：
(1)穿上智能穿戴设备，启动数据采集传输中继设备；
(2)启动投影仪、LED屏、电视机等显示终端；
(3)开始运动、游戏或者测量用户数据；
(4)数据通过智能穿戴设备进行原始采集、处理，然后传输到数据采集传输中继设
备或者智能终端进行处理；
(5)数据采集传输中继设备将数据传输到云服务器；
(6)智能终端根据采集到的数据进行展示、存储、分析、上传操作；
(7)显示终端根据智能终端的显示效果进行同步显示；
(8)云服务器收集到用户的数据后，进行分析、统计、存储操作。
在该实施例中，用于具有如下操作权限：
用户登陆智能终端的方式，可以支持手机、邮箱、微信、QQ、微博等帐号等系统；
用户连接对应的设备，查看设备状态、启动设备检测、查看设备实时数据等；
用户进行普通运动、3D实景运动、游戏、个人比赛、官方比赛、社交活动等操作；
用户查看记录、比赛记录、社交记录等相关数据。
本发明实施例提供的智能穿戴设备以及智能运动交互系统具有如下技术效果：
(1)结合了各种数据采集方式、数据数据传输方式，实现个人/多人的运动、活动、
体征、体态等数据数字化；
(2)使用专业的电子技术，实现将普通穿戴类产品的智能化转变；
(3)本发明提供的智能穿戴设备以及智能运动交互系统可实现娱乐化、趣味化的
运动、活动和互动游戏；
(4)本发明提供的智能穿戴设备以及智能运动交互系统使用跨系统的通信协议技
术，实现将各类型的数据进行整合、分析、同步、统计、存储、预测、执行等相关操作；
(5)本发明提供的智能穿戴设备以及智能运动交互系统使用户可以通过执行各种
运动动作实现游戏操作，将枯燥的运动锻炼融入到趣味性极强的游戏中；
(6)本发明提供的智能穿戴设备以及智能运动交互系统让用户的运动趣味化、游
戏化、成就化，摒弃普通运动时枯燥乏味的感觉；
(7)本发明提供的智能穿戴设备以及智能运动交互系统让用户在不同种类的运
动、游戏过程中，可以和他人进行社交活动。
(8)本发明提供的智能穿戴设备以及智能运动交互系统让用不在不同种类的运
动、游戏过程中，可以和他人进行远程实时竞技比赛。
在本发明实施例中，智能穿戴设备包括穿戴设备本体和内置于穿戴设备本体内的
智能硬件模组；智能硬件模组包括集成控制电路板1、发光单元及驱动单元2、通讯模块3、定
位模块4、电源模块5、震动马达6和用于采集用户运动数据和环境数据的传感模组，传感模
组包括角速度传感器7、压力传感器8、温度传感器9、湿度传感器10、声音传感器11和光敏传
感器12，从而实现用户运动、活动、体征和体态数据的多样化采集，并且可与终端设备实现
娱乐化、趣味化的运动、活动和互动游戏，提高用户的体感感受，提高穿戴和使用的兴趣。
应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范
围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各
种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保
护范围之内。