鞋靴智能化對健康的影響

王可卿，徐淑波

（江西服裝學(xué)院，江西 南昌 330201）

0 引言

數(shù)碼科技以及大數(shù)據(jù)的進(jìn)步迅速，令交互設(shè)計在社會的各個領(lǐng)域影響力不斷增強(qiáng)，信息交互變得極為重要，涉及到人們的需求滿足和用戶體驗的優(yōu)化。對于人們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉钡奈锛?，如鞋靴，其需求和體驗受到了舉足輕重的考慮。因此，隨著人工智能為可穿戴設(shè)備帶來的革新，消費(fèi)者的需求開始擴(kuò)散至鞋靴行業(yè)，其中，智能鞋靴就是最新的潮流，吸引了各行業(yè)的關(guān)注。隨著人工智能的進(jìn)步，計算機(jī)系統(tǒng)越來越具有與人類思想和行為相似的智力特征。不同類型的人工智能系統(tǒng)具有不同的智能水平，從簡單任務(wù)的自動化到對人類思維過程的復(fù)雜模仿。

1 鞋靴智能化的影響

在日常生活中也有不同種的智能鞋靴進(jìn)入了人們的生產(chǎn)生活當(dāng)中。先從計步功能和定位功能兩大類別進(jìn)行分析。計步功能的運(yùn)動鞋和具有定位功能的鞋。智能定位鞋市場主要分為運(yùn)動和健身領(lǐng)域以及老年人和兒童護(hù)理領(lǐng)域。在運(yùn)動和健身領(lǐng)域，智能定位鞋可以提供運(yùn)動數(shù)據(jù)的記錄和分析，為用戶提供數(shù)據(jù)化的運(yùn)動解決方案[1]。在老年人和兒童護(hù)理領(lǐng)域，智能定位鞋可以通過定位和監(jiān)測功能,及時掌握老年人和兒童的位置和健康狀況，避免可能出現(xiàn)的意外事件。

在健康智慧方面，人工智能的發(fā)展和使用也是極其可觀，健康材料要柔軟有彈性、透氣性、吸濕性[2]。如老年人普遍存在高血壓、高血脂等疾病，形成血液循環(huán)障礙，所以需要減少鞋對于腳面的壓迫。另外，像圖像識別和計算機(jī)視覺這樣的技術(shù)也給人們帶來了更多的保密性方法，比如面部識別、指紋識別和虹膜識別。有了這項技術(shù)，我們可以更好地保護(hù)人民的財產(chǎn)、隱私和安全。

人們的雙腳除了支持人體的重量外，還有著把遠(yuǎn)端的血液推向心臟的功能，所以腳又被稱作是“第二心臟”[3]。心臟的主要功能是維持人體的正常供血，維持人體的血液運(yùn)行等等，可以說明，腳部的血液循環(huán)是否良好，會影響整個身體的血液運(yùn)行。除此之外我們的雙腳有多個反射區(qū)存在，腳掌上收到的刺激通過神經(jīng)，經(jīng)絡(luò)，反射到大腦皮層，反射到臟腑，對大腦，臟腑都會產(chǎn)生良性刺激，對維持健康意義重大。由此可得，一雙性能優(yōu)良的鞋靴將是人們健康生活的重要組成部分。

智能鞋的設(shè)計理念也鼓勵人們用高科技的方式改善和提升自己的健康狀況。實際上，鞋靴身具備消費(fèi)品的特性，與電子產(chǎn)品相似。根據(jù)行業(yè)報告顯示，未來智能鞋市場將繼續(xù)穩(wěn)步增長，未來四年的復(fù)合年增長率大概在23%左右。像Adidas和Salomon之類的大企業(yè)也一直在測試通過腳部生物力學(xué)定制運(yùn)動鞋的功能。在這之前已經(jīng)問世了一種可以感知我們自己腳的生物活性智能運(yùn)動鞋。

2 智能鞋靴的市場需求

智能穿戴市場的發(fā)展正如火如荼，除了智能手表和智能手環(huán)之外，智能鞋靴已經(jīng)成為一種新現(xiàn)象。這個市場已經(jīng)吸引了多家企業(yè)的目光，新創(chuàng)業(yè)企業(yè)、傳統(tǒng)鞋企和大中型跨國公司，都在嘗試智能鞋產(chǎn)業(yè)。Google、Nike、完美、云朵、幻橙等許多的公司都在試圖生產(chǎn)智能鞋，并希望從這種和人類生活最為密切接觸的產(chǎn)業(yè)中，發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新機(jī)會。

據(jù)調(diào)查，女性平均每人擁有24雙鞋，男性則相對較少，擁有15.5雙，平均每人擁有的鞋子可達(dá)21.2雙，僅中國成人鞋市場的規(guī)模龐大，甚至超過了2 000億元人民幣，而中國每年生產(chǎn)的鞋靴數(shù)量也早已突破60億雙。近年來，隨著智能可穿戴設(shè)備的發(fā)展，很多團(tuán)隊開始研究用不同的方式讓鞋靴變得更智能，使其成為智能產(chǎn)品。

根據(jù)預(yù)測，智能鞋市場預(yù)計在2022年至2027年間其復(fù)合增長率可能達(dá)到21.7%，預(yù)計市場規(guī)模將增長至5.494 5億美元。這一增長勢頭背后的主要驅(qū)動力包括健康生活方式的提升，智能健身產(chǎn)品意識的提高，以及醫(yī)療應(yīng)用的普及。在這個趨勢下，智能鞋作為一個可以緩解足痛、扁平足、跟蹤健康狀況，并能夠提高運(yùn)動效率的產(chǎn)品，受到了廣大消費(fèi)者的歡迎。

3 智能鞋靴類別分析

首先在兒童可穿戴領(lǐng)域，大部分人都會選擇手表來展開，而手表作為附帶配件，在一定程度上也給穿戴增加了額外的負(fù)擔(dān)。鞋靴同樣采用GPSLBS基站的定位技術(shù)，在鞋舌內(nèi)嵌一張GPS芯片，搭載手機(jī)App使用，完成定位追蹤。除了主動尋物功能外，還支持范圍外報警功能。一旦偏離設(shè)定范圍太遠(yuǎn)，將會提醒孩子并將報警信息發(fā)送給家長。這款鞋采用雙定位系統(tǒng)，一個GPS手機(jī)基站。鞋子的位置數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)發(fā)送到手機(jī)上。移動網(wǎng)絡(luò)基站可以在沒有信號的情況下定位。定位精度在10 m的范圍內(nèi)，而移動基站精度在100 m左右。家長還可以設(shè)置一個范圍，當(dāng)孩子進(jìn)入這個范圍時，手機(jī)會發(fā)消息提醒他們；當(dāng)離開該范圍時，也會收到手機(jī)消息的提醒。

其次，市面上的智能運(yùn)動鞋也能將運(yùn)動數(shù)據(jù)記錄下來，而不會增加身體的負(fù)擔(dān)。智能運(yùn)動鞋的功能除了包括計步之外，更多的功能也在逐步發(fā)展。比如在智能運(yùn)動鞋中設(shè)置稱重足底稱重可以通過對運(yùn)動量和體重變化的統(tǒng)計來實現(xiàn)，這樣就能做到健康管理。每只鞋內(nèi)嵌有傳感器，可以檢測平衡狀況、體重轉(zhuǎn)移、地面接觸力等其他數(shù)據(jù)，以檢測腳底不同部位的受力情況[4]。部分智能運(yùn)動鞋內(nèi)置了英特爾Curie模塊提供了快速識別不同動作的運(yùn)算、運(yùn)動感應(yīng)器、低功耗藍(lán)牙、電池充電以及模式匹配等功能，以優(yōu)化感應(yīng)器數(shù)據(jù)分析。通過英特爾Curie模塊，智能運(yùn)動鞋可以通過手機(jī)App實時監(jiān)測包括步數(shù)計算、卡路里消耗在內(nèi)的各種運(yùn)動數(shù)據(jù)，自動識別走路、跑步、騎車、爬樓等四種運(yùn)動狀態(tài)，從而獲得即時健身指導(dǎo)。

智慧運(yùn)動鞋技術(shù)可以在提升傳統(tǒng)運(yùn)動鞋材料質(zhì)量與性能的基礎(chǔ)上，通過各種電子器件，全面結(jié)合智慧科技，使傳統(tǒng)的制鞋工藝和現(xiàn)代科技相結(jié)合，通過采用優(yōu)質(zhì)的材料、創(chuàng)新功能的產(chǎn)品設(shè)計以及智慧感知技術(shù)和應(yīng)用，其產(chǎn)品能夠充分利用更廣泛的智慧功能，如安全、改善的性能、運(yùn)動控制以及互動[5]。智能跑鞋結(jié)構(gòu)件：內(nèi)置加速計、陀螺儀、藍(lán)牙芯片等核心部件，如GPS芯片、微控制器、傳感器等。這些可以幫助初跑者避免跑步后膝蓋過度磨損、腿部肌肉拉傷、足底筋膜炎等由于非專業(yè)跑鞋和錯誤的造成的傷害，比如跑步姿勢不對會對膝蓋腳踝造成傷害，比如腳、腳外翻等問題。以幫助跑步者良好的運(yùn)動。

智能運(yùn)動鞋可以在技術(shù)和性能的基礎(chǔ)上優(yōu)化，以及傳統(tǒng)的鞋子，通過電子設(shè)備、智能、技術(shù)和技術(shù)綜合融入傳統(tǒng)的鞋子技術(shù)，使用傳統(tǒng)的鞋子制造技術(shù)和現(xiàn)代技術(shù)，高性能設(shè)備的認(rèn)知科學(xué)和智能應(yīng)用，充分探索使防護(hù)、運(yùn)動性能提升、運(yùn)動管理和互動等多種智能功能，幫助慢跑者解決和優(yōu)化跑步中的不足，提高鍛煉質(zhì)量。幫助早期的長跑可以避免膝關(guān)節(jié)磨損、脛骨拉傷、筋膜炎和其他由不專業(yè)的姿勢和跑鞋錯誤的造成的傷害，避免受傷。幫助跑步者練習(xí)。

再如：一款名為VixoleMatrix的智能鞋在鞋跟位置安裝了一塊LED顯示屏，可以顯示動態(tài)、靜態(tài)的影像。該顯示屏分辨率為22 ppi，很有像素風(fēng)格，不過這并不影響畫面內(nèi)容的顯示，除了不夠清晰之外。其屏幕所顯示，皆可以通過聯(lián)通軟件進(jìn)行更換，想要任何圖案，隨時都可以根據(jù)心情改變。

此外，VixoleMatrix還創(chuàng)新了圖案顯示形式，通過內(nèi)置GPS、動作感應(yīng)器種感應(yīng)器，實現(xiàn)圖案隨腳步移動或地理位置變換各種圖案，甚至還能用雙腳玩AR游戲。VixoleMatrix使用鋰電池供電，電池在開啟顯示的情況下能夠連續(xù)使用8 h，它采用無線充電，只要將鞋子放在充電板上即可充電。

4 智能鞋靴的作用

當(dāng)下社會正面臨著老齡化加重的問題，單靠醫(yī)療系統(tǒng)所提供的服務(wù)并不充分，而隨著年紀(jì)的增加，部分老人的腳部也開始產(chǎn)生了各類問題，最明顯的就是腳部衰老問題，在社會日積月累的壓力下，韌帶和筋力逐漸缺乏彈力，腳部肌腱退化、腳滑膜關(guān)節(jié)松動、腳弓塌陷、腳底脂肪墊減少等，使人走路時易產(chǎn)生腳部的酸痛，尤其腳踝部易扭傷，更容易發(fā)生絆倒或骨折的問題[6]。智能鞋靴的設(shè)計點應(yīng)該放在開發(fā)基于人體測量學(xué)和人體工程學(xué)的智能老人鞋上，保障老年人的生活質(zhì)量，也同時減輕了青年人身上的負(fù)擔(dān)。在開發(fā)防止老年人走失、為老年人提供更多服務(wù)的同時智能鞋靴也要保障鞋的舒適度，爭取緩解和解決老年人腳部老化問題。例如可以設(shè)置緊急報警系統(tǒng)，當(dāng)老人遇到緊急情況時，如突發(fā)疾病、摔傷等意外事故，老人主動報警，并結(jié)合運(yùn)動傳感器監(jiān)測老人的身體狀態(tài)，通過兩種方式向監(jiān)護(hù)人發(fā)出警報提示，并把老人位置、當(dāng)前狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)護(hù)人，監(jiān)護(hù)人即可第一時間給老人提供及時救助。

隨著年齡的增大人們的反應(yīng)開始遲鈍，動作也變慢，所以，老人們往往在跌倒的時候來不及反應(yīng)，他們就已經(jīng)倒地不起了[7]?！胺浪さ埂敝悄苄褪菐椭先嗽诩磳⑺さ箷r保持身體平衡，從而避免摔倒的情況發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)我們站立不穩(wěn)時身體往往向后傾倒，隨即做出“單腳向后退步”來維持穩(wěn)定，但很多老年人未曾反應(yīng)過來，就一下倒地了。于是，當(dāng)預(yù)測到老人將要跌倒時，驅(qū)動鞋底的履帶，把某一只腳往后移動一些距離，自動引導(dǎo)他往后退一步，使身體重心保持平穩(wěn)，這樣人體就會恢復(fù)平衡狀態(tài)。并且鞋靴內(nèi)置的所有部件均為超輕材質(zhì)；除此之外，鞋子的外觀與普通鞋一樣，有皮鞋、涼鞋，還有舞鞋，滿足很多老年人群的使用需求，從心理上打消顧慮。他們還在開發(fā)鞋的應(yīng)用程序，可以和手機(jī)連接，監(jiān)測健康信息，這樣家人就可以隨時了解老人的健康情況。

智能鞋靴產(chǎn)品是指旨在提供更好的穿戴體驗、健康監(jiān)測、運(yùn)動分析等功能，融合了多種智能技術(shù)和傳感器的鞋靴產(chǎn)品。隨著科技的發(fā)展，智能鞋靴領(lǐng)域也在不斷的創(chuàng)新和研究，下面就為大家介紹一些智能鞋靴產(chǎn)品的研究的方向和趨勢：

智能鞋靴可以集成健康監(jiān)測傳感器，如心率、步數(shù)、睡眠質(zhì)量等，幫助用戶了解自己的健康狀況，從而進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和改善[8]。智能鞋靴可以幫助用戶改進(jìn)跑步、步行等運(yùn)動方式，并通過內(nèi)置的加速度計、陀螺儀等傳感器分析用戶的運(yùn)動姿勢、步態(tài)等，減少受傷的機(jī)會。智能材質(zhì)和設(shè)計，能夠根據(jù)使用者的步態(tài)、腳型等，對鞋墊的軟硬度、鞋型等進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，帶來更為舒適的穿搭感受。智能鞋應(yīng)配備可連接移動應(yīng)用程序的控制裝置，使用戶能夠?qū)崟r導(dǎo)航，幫助用戶更輕松地實現(xiàn)目標(biāo)。智能鞋靴可以集成語音助手或觸摸控制技術(shù)，使用戶能夠通過語音命令或手勢來控制音樂播放、電話通話等功能，增強(qiáng)用戶與鞋靴的交互體驗。

智能鞋靴可以根據(jù)不同的環(huán)境和氣候條件，自動調(diào)節(jié)鞋子的通風(fēng)、蓄熱等特性，保證更好的適應(yīng)性。在選擇和制造材料的過程中，為了減少對環(huán)境的影響，我們還可以注意可持續(xù)發(fā)展，并使用環(huán)保的材料和生產(chǎn)方式。

總的來說，智能鞋類的發(fā)展和研究方向涵蓋了健康監(jiān)測、運(yùn)動分析、舒適度提升、導(dǎo)航交互和集成可穿戴技術(shù)等多個領(lǐng)域，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們可以期待智能鞋靴領(lǐng)域?qū)尸F(xiàn)出更多令人驚喜的創(chuàng)新和發(fā)展。

智能可穿戴設(shè)備用戶最感興趣的主要功能是健康指標(biāo)跟蹤、提醒和定位。單是定位鞋，由于定位功能功耗高、需要額外向運(yùn)營商付費(fèi)——基站定位需要運(yùn)營商提供服務(wù)以及市場上的產(chǎn)品有很多智能手表、智能手環(huán)等影響因素，使得定位鞋還不能在市場上產(chǎn)生太大的反應(yīng)。

5 結(jié)語

從市場的需求方面來看，中國智能鞋業(yè)發(fā)展仍將保持高增長勢頭。在技術(shù)創(chuàng)新方面，智能鞋業(yè)將更加注重智能技術(shù)的發(fā)展，努力推動智能鞋的技術(shù)進(jìn)步，使鞋更輕、更智能，從而滿足消費(fèi)者的需求。在產(chǎn)品研發(fā)方面，為了滿足消費(fèi)者對高品質(zhì)的要求，智能鞋業(yè)將不斷推出智能鞋的新功能。