自制智能鞋垫：基于 Arduino MKR1000 的足底压力分布实时监测

所需组件与物料

所需工具

• 电烙铁（需配焊锡、热缩管等），夹子在鞋内不可靠，必须焊接

所需应用与在线服务

• Thinger.io 物联网平台（数据上传与仪表盘可视化）
• Arduino IDE

项目简介

足底压力测广泛应用于步态分析、临床诊断与运动表现评估。本项目通过 3 个 FSR 传感器采集关键受力点数据，结合加速度计辅助步态识别，通过 Wi-Fi 实时上传至 Thinger.io 云端仪表盘可视化压力分布热力图。

硬件接线

关键提示：

• FSR 焊接极其考验技巧：塑料基材极易熔化，必须极快完成焊接，否则报废。我是吃过亏才学会的……
• FSR 无极性，随意接线。
• 分压电阻可更换以调整量程映射范围，详见 Adafruit FSR 指南。
• 所有传感器共用 5V 与 GND 总线。
• 加速度计非必需，仅用于步态周期分析，仅做压力测量可省略。

硬件固定在鞋垫上

建议先跑通代码再固定硬件，避免焊接不良需返工。三个 FSR 分别贴在鞋垫：

• 左前脚掌（测外翻）
• 右前脚掌（测内翻）
• 后跟（测跟骨压力）

最佳贴合位置需反复试走，选模拟量变化最大处。导线用胶带固定防位移干扰读数。鞋垫底部与鞋内贴魔术贴防滑。加速度计用双面胶贴在鞋后跟外侧。

力值测量与数据处理

代码大量使用数组管理三路 FSR 数据。完整代码见文末，此处解析核心逻辑：

Thinger.io 连接与数据上传结构

#define _DEBUG_
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define USERNAME "yourUsername"
#define DEVICE_ID "yourDeviceID"
#define DEVICE_CREDENTIAL "yourDeviceCredential"
#define SSID "yourSSID"
#define SSID_PASSWORD "yourSSIDPassword"

#define noFSRs 3
#define FSR1 A1
#define FSR2 A2
#define FSR3 A3

float fsrVoltageArray[3], fsrForceArray[3], fsrWeightInGramsArray[3];
int pinArray[3] = {FSR1, FSR2, FSR3};
float forceMaxArray[3] = {100.0, 100.0, 100.0};
float voltageMax = 0.98 * 5000; // 5V 系统取 4900mV 作为饱和阈值

ThingerWifi101 thing(USERNAME, DEVICE_ID, DEVICE_CREDENTIAL);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  thing.add_wifi(SSID, SSID_PASSWORD);

  // 原始 ADC 值
  thing["pressure"] >> [](pson& out) {
    out["FSR1"] = analogRead(FSR1);
    out["FSR2"] = analogRead(FSR2);
    out["FSR3"] = analogRead(FSR3);
  };

  // 电压值 (mV)
  thing["voltage"] >> [](pson& out) {
    for (int i=0; i> [](pson& out) {
    for (int i=0; i> [](pson& out) {
    for (int i=0; i> [](pson& out) {
      sensors_event_t event;
      accel.getEvent(&event);
      out["x"] = event.acceleration.x;
      out["y"] = event.acceleration.y;
      out["z"] = event.acceleration.z;
    };
  }
}

void loop() { thing.handle(); }

Thinger.io 仪表盘效果

加速度计测量

通过 I2C 读取 ADXL345 三轴加速度（m/s²），同上传至云端，便于步态周期分割与动作识别。

Thinger.io 库使用要点

• 所有周期性更新的代码必须放在 thing["name"] >> [](pson& out){...}; 这种 lambda “thing” 内部，loop() 只需调用 thing.handle()。
• >> 表示纯输出，<< 纯输入，= 双向。
• pson 是灵活的 JSON 兼容数据结构，用 out["key"] = value 发送数据。
• 不要在 thing 内部使用 delay()，刷新率在 Thinger.io 控制台设置。

常见问题 FAQ

• 无任何输出：检查接线、确认 #define _DEBUG_ 在首行、排查 TLS 干扰、验证 Thinger.io 连接。
• 输出异常：确认计算代码在 thing 内部；ESP 系列板卡配合 FSR 易出异常值。
• 数据不刷新：移除代码中所有 delay()。
• 想合并图表：将多路数据写入同一个 thing。

完整代码

#define _DEBUG_
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define USERNAME "yourUsername"
#define DEVICE_ID "yourDevice"
#define DEVICE_CREDENTIAL "yourCredential"
#define SSID "yourSSID"
#define SSID_PASSWORD "yourSSIDPassword"

Adafruit_ADXL345_Unified accel = Adafruit_ADXL345_Unified(12345);
int x=0, y=0, z=0;

#define noFSRs 3
#define FSR1 A1
#define FSR2 A2
#define FSR3 A3

float fsrVoltageArray[3], fsrForceArray[3], fsrWeightInGramsArray[3];
int pinArray[3] = {FSR1, FSR2, FSR3};
float forceMaxArray[3] = {100.0, 100.0, 100.0};
float conversionToKgrams = 1.0/9.80665;
long Vcc = 5000;
float voltageMax = 0.98 * Vcc;

ThingerWifi101 thing(USERNAME, DEVICE_ID, DEVICE_CREDENTIAL);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  thing.add_wifi(SSID, SSID_PASSWORD);

  if(!accel.begin()) Serial.println("No ADXL345 detected.");
  else {
    accel.setRange(ADXL345_RANGE_16_G);
    thing["accelerometer"] >> [](pson& out){
      sensors_event_t event;
      accel.getEvent(&event);
      out["x"] = event.acceleration.x;
      out["y"] = event.acceleration.y;
      out["z"] = event.acceleration.z;
    };
  }

  thing["pressure"] >> [](pson & out) {
    out["FSR1"] = analogRead(FSR1);
    out["FSR2"] = analogRead(FSR2);
    out["FSR3"] = analogRead(FSR3);
  };

  thing["voltage"] >> [](pson & out) {
    for (int FSR=0; FSR> [](pson & out) {
    for (int FSR=0; FSR> [](pson & out) {
    for (int FSR=0; FSR

原理图

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