Domaine technique

[0001 ] L’invention concerne le domaine de la chaussure et plus généralement celui des articles chaussants. La présente invention concerne plus particulièrement un système pour l’analyse de la technique de pédalage d’un cycliste.

[0002] Plus précisément, il s’agit d’un système de mesure de données biomécaniques constitué de deux boîtiers disposés chacun dans chacune des deux semelles de chaussures d’une même paire, destinés à recueillir et exploiter des informations sur la technique de pédalage d’un utilisateur.

Art antérieur

[0003] Les chaussures et plus spécifiquement les semelles, qu'elles soient intérieures ou extérieures, ont essentiellement pour rôle originel de protéger le pied du sol. Leur forme varie en fonction de la mode et de ses aléas pour laisser place à une multitude de produits dérivés et de fonctions.

[0004] Les chaussures peuvent être à usage de détente, formel, sportif, médical, professionnel ou plus simplement récréatif. Ainsi, une chaussure se compose principalement, d'une part, d'une semelle partie inférieure qui protège la plante des pieds, plus ou moins relevée à l'arrière par le talon et, d'autre part, de la tige, partie supérieure qui enveloppe le pied. Elle peut être limitée à la cheville ou être montante. La semelle peut se décliner en deux parties. Une couche de semelle supérieure en contact direct avec le pied de l'utilisateur et une couche de semelle inférieure en contact direct avec le sol ou plus généralement l'environnement extérieur. Une chaussure peut aussi comporter une semelle interne amovible. Dans ce cas particulier, cette semelle est aussi composée au moins d'une couche de semelle supérieure et d'une couche de semelle inférieure.

[0005] Les nouvelles technologies accompagnent des besoins nouveaux et le monde de la chaussure fait partie de ce mouvement. Le développement de l’électronique a conduit à l’apparition de semelles et chaussures dites connectées, qui présentent des fonctions très diversifiées. Très généralement, ces semelles ou chaussures connectées peuvent être autonomes et contenir une batterie rechargeable. Elles peuvent être reliées à un terminal extérieur par un système filaire ou par une connexion sans fil. [0006] Parmi les fonctions proposées par les semelles ou chaussures connectées existantes, nous pouvons citer la fonction de chauffage du pied à une ou plusieurs températures données, déterminées par le constructeur ; nous pouvons également citer celles, décrites dans le document US2017/0188950, équipées de capteurs de pression et d’un accéléromètre et qui permettent à un smartphone connecté via Bluetooth de délivrer des statistiques sur les activités physiques de leur porteur tel que le nombre de pas réalisés.

[0007] Concernant plus spécifiquement l’activité de pédalage, les inventions répertoriées portent toutes sur des dispositifs fonctionnant à partir du vélo, tel le WO 2010000369 qui permet de mesurer la puissance de sortie d’un cycliste : il s’agit ici d’un capteur de force noyé dans une cale d’une bicyclette, et boulonnée à la chaussure du cycliste. Cette invention, qui utilise un accéléromètre et des capteurs de pression, reste un dispositif attaché à la bicyclette et nécessite d’être déplacé en cas de changement de vélo. Par ailleurs, ce dispositif ne permet le recueil de données qu’a posteriori, après l’activité de pédalage.

[0008] Le WO2010014242 et le EP1637445 souffrent de la même critique, de sorte qu’en dépit de la variété des solutions technologiques proposées, aucun utilisateur n’a accès à des semelles lui permettant un suivi en temps réel de son activité de pédalage à partir de données recueillis directement de l’activité de ses pieds. Ainsi, il existe un besoin pour de nouveaux systèmes d’analyse de la technique de pédalage d’un cycliste.

Problème technique

[0009] L’invention a pour but de remédier aux inconvénients de l’art antérieur. En particulier, l’invention a pour but de proposer un système pour analyser la technique de pédalage d’un cycliste, ledit système étant fiable, robuste, et permettant de suivre l’activité du cycliste en temps réel et sur une période de temps plus longue grâce notamment à une autonomie améliorée.

[0010] L’invention a en outre pour but de proposer un procédé d’analyse de la technique de pédalage, ledit procédé pouvant être mis en oeuvre en temps réel et essentiellement au niveau de la semelle. Ce procédé permet d’établir au moins un paramètre biomécanique représentatif de la technique de pédalage de l’utilisateur et de calculer une valeur alphanumérique représentative de l’évolution de la technique de pédalage du cycliste, de façon rapide, simple, et ne nécessitant pas nécessairement l’intervention d’un spécialiste dans le domaine du sport. Brève description de l’invention

[001 1 ] A cet effet, l’invention porte sur un système de quantification du pédalage d’un utilisateur pour obtenir une valeur représentative de la technique de pédalage dudit utilisateur, comportant une paire de semelles, les semelles, composant ladite paire de semelles, comportant chacune un boîtier électronique, chaque boîtier électronique comprenant : une plateforme inertielle configurée pour générer un ensemble de données sur la technique de pédalage d’un utilisateur de la paire de semelles, un module de traitement de données configuré pour transformer l’ensemble de données généré en au moins un paramètre biomécanique et déterminer l’évolution de ces paramètres biomécaniques,

un module de stockage de données configuré pour mémoriser l’au moins un paramètre biomécanique,

un premier moyen de communication configuré de façon à ce que le boîtier électronique d’au moins une des semelles soit apte à transmettre l’au moins un paramètre biomécanique et/ou la valeur représentative de l’évolution de la technique de pédalage de l’utilisateur au terminal externe, et une source d’energie.

[0012] Alternativement, l’invention porte sur un système d’analyse et de quantification du pédalage d’un utilisateur caractérisé en ce qu’il comporte deux boîtiers électroniques, aptes à être intégrés dans une paire de semelles, un premier boîtier étant apte à être intégré dans une première semelle et un second boîtier étant apte à être intégré dans une seconde semelle, chaque boîtier comprenant :

• une plateforme inertielle configurée pour générer un ensemble de données sur la technique de pédalage d’un utilisateur de la paire de semelles,

• un module de traitement de données configuré pour d’une part, traiter l’ensemble de données recueillies en fonction d’algorithmes prédéfinis et transformer cet ensemble en au moins un paramètre biomécanique et, d’autre part, déterminer l’évolution de ces paramètres biomécaniques dans le temps,

• un module de stockage de données configuré pour mémoriser l’information générée par le module de traitement,

• un premier moyen de communication configuré de façon à ce que le boîtier électronique d’au moins une des semelles soit apte à soit apte à transmettre l’information générée sur la technique de pédalage de l’utilisateur à un terminal externe et/ou à l’autre boîtier de l’autre semelle, et

• une source d’énergie.

[0013] L’avantage de cette invention est de permettre d’avoir un boîtier électronique rassemblant l’ensemble des composants électroniques nécessaires à un fonctionnement autonome, tels que tous les capteurs, y compris des modules de calcul et une source d'énergie. Cela permet également d’augmenter la robustesse du système. Ce boîtier peut avantageusement être unique, compact et miniaturisé.

[0014] Par ailleurs, contrairement aux systèmes proposés dans l’art antérieur, le calcul est ici réalisé au niveau de la semelle par l’intermédiaire d’un module de traitement de données pouvant correspondre au micrologiciel (« firmware » en terminologie anglo-saxonne) d’une carte électronique. De cette façon, les données sont transformées quasiment en temps réel au niveau du boîtier électronique, comparées puis peuvent ensuite être transférées pour leur visualisation sur un terminal externe. Un tel système permet de réduire la sollicitation de la mémoire du module de stockage et peut alors permettre d’augmenter l’autonomie du système.

[0015] Chaque boîtier électronique comporte en outre un second moyen de communication configuré de façon à ce que le boîtier électronique d’une première semelle soit apte à communiquer avec le boîtier électronique d’une seconde semelle, et qu’au moins un des modules de traitement de données soit configuré pour transformer des ensembles de données générés à partir des deux semelles composant la paire de semelles en au moins un paramètre biomécanique relatif à la technique de pédalage. Une telle configuration permet de produire en temps réel des paramètres biomécaniques plus pertinents dans le cadre de l’étude de la technique de pédalage de l’utilisateur.

[0016] Les modules de traitement de données communiquant entre eux, sont aptes d’une part à calculer une asymétrie entre les paramètres biomécaniques de la jambe droite par rapport aux paramètres biomécaniques de la jambe gauche et, d’autre part, à calculer la variabilité des paramètres biomécaniques associés à une jambe ou aux deux jambes. De telles informations peuvent être d’un intérêt très fort dans le cadre de la quantification de la technique de pédalage de l’utilisateur

[0017] Chaque module de traitement de données est apte à établir un profil de technique de pédalage de l’utilisateur à partir de paramètres biomécaniques tels que l’angle du pied, l’efficacité de la phase de poussée et de tirage, la position du pied, la cadence, la vitesse de rotation et la puissance. [0018] La transformation par le module de traitement de données comprend la segmentation des données en une pluralité de phases de pédalage. Une telle segmentation permet une meilleure analyse du pédalage de l’utilisateur. Dans les dispositifs antérieurs, elle n’est pas réalisée au sein de la semelle comme cela est le cas dans la présente invention.

[0019] Chaque boîtier électronique comporte en outre d’autres capteurs, notamment un magnétomètre, un baromètre, un altimètre, des capteurs de force et de pression.

[0020] Le calcul de la puissance de pédalage est effectué suite à la combinaison des données inertielles et de pression/force.

[0021 ] Par ailleurs, chacun des deux boîtiers est conçu de manière à être intégrable dans la pédale d'un vélo, ou dans la cale de la pédale d'un vélo.

[0022] L’invention porte en outre sur un procédé de quantification de la technique de pédalage d’un utilisateur mettant en œuvre un système de quantification comportant une paire de semelles et un terminal externe, les semelles composant ladite paire de semelles, comportant chacune un boîtier électronique chaque boîtier électronique comprenant une plateforme inertielle, un module de traitement de données, un module de stockage de données, un premier moyen de communication, et une source d’énergie, ledit procédé comportant les étapes suivantes :

• Génération, par la plateforme inertielle, d’un ensemble de données sur la technique de pédalage de l’utilisateur de la paire de semelles,

• Transformation, par le module de traitement de données, de l’ensemble de données généré en au moins un paramètre biomécanique, et comparaison de ces paramètres,

• Mémorisation, par le module de stockage de données, d’au moins un paramètre biomécanique,

• Transmission, par un premier moyen de communication d’au moins une des semelles, de l’au moins un paramètre biomécanique et/ou de la valeur représentative de l’évolution du pédalage de l’individu au terminal externe.

Brève description des dessins

[0023] La figure 1 illustre une vue en coupe longitudinale du dessus de deux semelles chacune contenant une cavité qui va laisser place à un boîtier, chacune des antennes des boîtiers étant située sur l'arête extérieur vis à vis de chaque pied, selon un mode de réalisation de l'invention. [0024] La figure 2 illustre un boîtier électronique ouvert vu du dessus comprenant notamment une carte électronique, une batterie rechargeable, un connecteur et une antenne.

[0025] La figure 3 illustre un boîtier électronique, en vue éclatée en coupe de profil, comprenant notamment une batterie rechargeable, une carte électronique ainsi qu’une enveloppe extérieure en deux parties.

Description de l’invention

[0026] Pour poursuivre son objectif, l’invention consiste en une technologie autonome insérée dans un boîtier compact et miniaturisé de quelques grammes, qui est inséré dans chacune des deux semelles d’une même paire.

[0027] Le système 1 selon l’invention comporte une paire 10 de semelles et un terminal externe 20.

[0028] Les semelles 1 1 , 12 utilisables dans le cadre du système 1 selon l’invention peuvent par exemple correspondre à des semelles extérieures ou à des semelles intérieures, de chaussures. Ces semelles peuvent être amovibles ou être intégrées de manière permanente au semelage des chaussures. De façon préférée, les semelles sont des semelles intérieures amovibles.

[0029] Classiquement, les semelles 1 1 , 12 composant ladite paire 10 de semelles, comportent chacune un boîtier électronique 100,101 , 102. Comme présenté sur la figure 1 , le boîtier électronique 101 ,102 est de préférence positionné au niveau d’une portion médiane de la semelle.

[0030] Un boîtier électronique 100 selon l’invention est détaillé dans la figure 2. Ne pesant que quelques grammes et étant de dimension réduite, ce boîtier électronique 100 se loge de façon peu encombrante dans n’importe quelle semelle intérieure et/ou extérieure.

[0031 ] Ainsi, chaque boîtier électronique est de préférence léger et pèse moins de 10 grammes, de préférence moins de 8 grammes et de façon plus préférée moins de 6 grammes. En outre, il peut présenter une épaisseur inférieure à 5 mm, de préférence inférieure à 4 mm et de façon plus préférée inférieure à 3 mm. Cela lui permet de s’intégrer facilement dans une chaussure/semelle sans altérer le confort de l’utilisateur dans sa chaussure. Enfin, chaque boîtier électronique présente moins de 5 cm ² de surface sur sa face la plus grande, de préférence moins de 4 cm ² et de façon plus préférée moins de 3 cm ² . [0032] Chaque boîtier électronique intègre avantageusement des piliers ou plots de soutien 104 afin de renforcer sa solidité, de préférence un plot/cm2 pour résister aux pressions et forces d’impact des mouvements du pied. L’insertion de tels plots permet au boîtier de mieux résister au poids d'une personne.

[0033] De préférence de forme arrondie pour augmenter sa résistance mécanique, il doit être assemblé de telle sorte à maintenir une étanchéité parfaite et rendre l’intérieur contenant la carte électronique et la source d’énergie protégé de l’humidité et des poussières.

[0034] Ainsi, de façon préférée, le boîtier électronique 100 selon l’invention comporte au moins deux plots de soutien 104, de façon plus préférée au moins trois plots de soutien 104 et de façon encore plus préférée au moins quatre plots de soutien 104.

[0035] Avantageusement, le boîtier électronique 100 comporte une carte électronique présentant au moins une ouverture 105 permettant le passage d’au moins un plot de soutien 104, de préférence au moins deux ouvertures 105.

[0036] En outre, de façon à augmenter encore la robustesse du système, chaque boîtier électronique comporte un matériau absorbeur de chocs tel que de la mousse polymère (e.g. polyuréthane, polyéther). Selon un mode de réalisation, le matériau absorbeur de chocs présente une densité comprise entre 20 kg/m3 et 50 kg/m3. Une telle couche de mousse protectrice permet également d’isoler la carte des vibrations et de l’humidité.

[0037] Selon un mode de réalisation de l’invention, la carte électronique est insérée dans un compartiment du boîtier spécialement conçu pour la recevoir.

[0038] Selon un autre mode de réalisation, le boîtier électronique 100 est formé par l’encapsulation de ses composants. Par exemple, l’encapsulation peut prendre la forme un revêtement enrobant ou d’une résine (e.g. silicone, époxy, polyuréthane). L’encapsulation de l’intégralité des composants (e.g. plateforme inertielle, module de traitement...) offre une bonne isolation et combine ainsi de bonnes propriétés électriques à une excellente protection mécanique.

[0039] Le boîtier électronique selon l’invention est doté une plateforme inertielle 1 10,1 1 1 ,1 12 configurée pour générer un ensemble de données sur la technique de pédalage d’un utilisateur de la paire 10 de semelles.

[0040] Au cours de la session de pédalage d’un utilisateur, la plateforme inertielle 1 10 acquière des signaux représentatifs d'un paramètre de mouvement (accélération et/ou vitesse, par exemple vitesse angulaire) du pied selon les axes X, Y, Z. En outre, ces données peuvent ensuite être traitées pour générer au moins un signal d'accélération. La plateforme inertielle est par exemple constituée d'au moins un accéléromètre et un gyroscope. De façon préférée, elle comporte plusieurs accéléromètres et gyroscopes.

[0041 ] Le boîtier électronique peut également comporter un ou plusieurs magnétomètres de façon à acquérir trois signaux bruts supplémentaires correspondant aux valeurs de champs magnétiques sur trois dimensions.

[0042] Chaque boîtier électronique peut comporter par ailleurs d’autres capteurs, notamment un inclinomètre, un baromètre et un altimètre pour bénéficier d'une précision accrue.

[0043] En outre, le boîtier électronique selon l’invention comporte un module de traitement de données 120,121 ,122 configurée pour transformer l’ensemble des données générées grâce à des algorithmes prédéfinis.

[0044] Ce module de traitement permet d’analyser en 3D l’activité de pédalage, et plus particulièrement tout ce qui sera qualifié comme étant la technique de pédalage, à partir des données recueillies par la plateforme inertielle et les éventuels capteurs complémentaires placés dans la semelle.

[0045] Ce module de traitement peut être utilisé pour générer des paramètres biomécaniques sur la manière dont l’utilisateur pédale. Avantageusement, le module de traitement de données 120 est apte à transformer l’ensemble de données en au moins un paramètre biomécanique du pédalage, ledit paramètre biomécanique du pédalage étant de préférence sélectionné parmi : l’angle du pied, l’efficacité de la phase de poussée et de tirage, la position du pied, la cadence, la vitesse de rotation ou la puissance.

[0046] Avantageusement, le module de traitement peut comparer les paramètres biomécaniques de l’utilisateur pour déterminer l’évolution dans le temps de sa technique de pédalage.

[0047] En outre, la transformation par le module de traitement de données peut avantageusement comprendre la segmentation du pédalage en une pluralité de phases. De préférence, le module de traitement de données est apte à segmenter le pédalage en deux phases : phase de poussée et phase de tirage.

[0048] Les informations générées vont ensuite être transmises au second boîtier par une émission de signaux qui peuvent être de type Bluetooth.

[0049] Lorsqu’un boîtier électronique n’est pas en mesure de communiquer en temps réel avec l’autre boîtier et/ou avec le terminal, il stocke les informations récoltées et les transmettra en différé lorsque l’échange sera de nouveau possible. Cette transmission en différé des données recueillies est rendue possible grâce à la capacité de stockage dont est doté chacun des boîtiers électroniques. [0050] Ainsi, le boîtier électronique selon l’invention comporte un module de stockage 130,131 ,132 de données, configuré pour mémoriser au moins une partie des données transformées et/ou des données générées par le module de traitement.

[0051 ] En outre, le boîtier électronique selon l’invention comporte un premier moyen de communication 140,141 ,142 configuré de façon à ce que le boîtier électronique 100 d’au moins une des semelles soit apte à transmettre au moins une partie des données transformées à un terminal externe 20. Ces données peuvent être transmises en temps réel ou en différé à un terminal externe 20. Le terminal externe 20 peut par exemple être un système distant tel qu’une tablette, un téléphone mobile (« smartphone » en terminologie anglosaxonne), un ordinateur ou un serveur.

[0052] Avantageusement, chaque boîtier électronique comporte en outre un second moyen de communication configuré de façon à ce que le boîtier électronique 101 d’une première semelle soit apte à communiquer avec le boîtier électronique 102 d’une seconde semelle, et en ce qu’au moins un module de traitement de données 121 ,122 soit configuré pour calculer, de préférence conjointement, des ensembles de données générés à partir des deux semelles 1 1 ,12, et plus particulièrement de la plateforme inertielle, composant la paire 10 de semelles.

[0053] Les premiers et deuxièmes moyens de communication sont aptes à recevoir et à transmettre les données sur au moins un réseau de communication. De préférence la communication est opérée par l’intermédiaire d’un protocole sans fils tel que wifi, 3G, 4G, et/ou Bluetooth.

[0054] En outre, le boîtier électronique selon l’invention comporte une source d’énergie 150,151 ,152. La source d’énergie est de préférence de type batterie, rechargeable ou non. De préférence la source d’énergie est une batterie rechargeable. En outre, elle peut être associée à un système de recharge par le mouvement ou par une énergie extérieure. Le système de recharge par une énergie extérieure peut notamment être un système de recharge par connexion filaire ou bien un système de recharge par induction.

[0055] En outre, le boîtier électronique selon l’invention peut comporter un moyen de connexion filaire 160, de préférence protégé par une languette amovible. Ce moyen de connexion filaire peut être par exemple un port USB ou firewire. Ce moyen de connexion filaire peut être utilisé comme évoqué ci-dessus pour recharger la batterie mais également pour échanger des données et par exemple mettre à jour le micrologiciel de la carte électronique portant les différents composants du boîtier électronique. [0056] Ces différents composants du boîtier électronique sont de préférence agencés sur une carte électronique 170 (ou circuit imprimé). En outre, les différents moyens et modules du boîtier électronique 100 sont représentés de façon distincte sur les figures 1 et 2 mais l’invention peut prévoir divers types d’agencement comme par exemple un seul module cumulant l’ensemble des fonctions décrites ici. De même, ces moyens peuvent être divisés en plusieurs cartes électroniques ou bien rassemblés sur une seule carte électronique.

[0057] En outre, le système 1 comporte un terminal externe 20 apte à recevoir des données.

Le terminal externe 20 est généralement une tablette, un téléphone mobile (« smartphone » en terminologie anglosaxonne), un ordinateur, un serveur ou encore un dispositif autonome embarqué. Il peut être apte à transférer ces données à un serveur distant 30. Il est alors par exemple possible d’accéder à ce serveur distant via une interface web.

[0058] Avantageusement, une application dédiée est installée sur ce terminal externe afin de traiter les informations transmises par les boîtiers et permettre à l’utilisateur d’interagir avec l’invention.

[0059] Selon un mode de réalisation, l’invention pourrait intégrer un seul boîtier dans l’une des deux semelles. En effet, cet unique boîtier communiquerait directement avec le terminal externe du cycliste. Le pédalage constituant un mouvement symétrique des membres inférieurs, il est possible d’anticiper les paramètres biomécaniques d’un des deux membres en récupérant les paramètres biotechniques de l’autre membre.

[0060] Cette invention pouvant être rattachée au domaine des accessoires du cycliste, il est à noter que, selon un autre mode de réalisation, les boîtiers peuvent être directement installés sur les cales des pédales d’un même vélo ou sur tout autre dispositif positionné au niveau des semelles, par exemple sous les semelles. Dans cette hypothèse, les données biomécaniques du cycliste sont directement collectées à partir de l’action exercée par ses pieds sur chacune des deux pédales du vélo.

[0061 ] Selon un autre mode de réalisation, les deux boîtiers électroniques peuvent être paramétrés de manière à transmettre l’ensemble des données collectées à un dispositif autonome embarqué emporté par le cycliste, fixé sur le cadre du vélo ou simplement positionné au niveau des semelles. Ledit dispositif autonome embarqué comprenant : o un module de communication configuré pour recevoir les ensembles générés de données transmis par les deux boîtiers électroniques, et

O un module de stockage de données configuré pour mémoriser les ensembles

générés de données réceptionnés, le module de communication étant en outre configuré pour transmettre les ensembles générés de données réceptionnés à un dispositif d’analyse ; et

o un dispositif d’analyse configuré pour traiter les ensembles de données recueillies en fonction d’algorithmes prédéfinis et générer une information sur la technique de pédalage d’un utilisateur de la paire de semelles ;

o un ou plusieurs capteurs de force, anémomètre, jauges de contrainte ou tous autres capteurs qui, combinés aux boîtiers, permettraient d’obtenir plus d’information sur la technique de pédalage de l’utilisateur.

[0062] Un tel système permet de suivre le pédalage du cycliste de façon fiable. En effet, la présence d’une paire de semelle comportant chacune un boîtier protégeant une plateforme inertielle donne la possibilité de suivre de façon indépendante le mouvement de chacun des pieds. La plateforme inertielle va analyser, en au moins trois dimensions, la posture, les mouvements et la cadence des pieds de l'utilisateur, et plus généralement tout ce qui sera qualifié comme étant son pédalage. La plateforme inertielle va pouvoir constater les différents mouvements et postures des pieds, mais également relever les faiblesses qui apparaissent au niveau de la technique de pédalage de l’utilisateur.