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一種穿戴式腳踝保護及足部助力裝置.pdf

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一種 穿戴 腳踝 保護 足部 助力 裝置
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摘要
申請專利號:

CN201620475009.2

申請日:

20160523

公開號:

CN205867049U

公開日:

20170111

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A61H1/02,A61H3/00,B25J9/00 主分類號: A61H1/02,A61H3/00,B25J9/00
申請人: 成都奧特為科技有限公司
發明人: 張向剛,張三喜,秦開宇,戴躍洪,嚴堯
地址: 610041 四川省成都市高新區桂溪工業園
優先權: CN201620475009U
專利代理機構: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 代理人: 葛啟函
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201620475009.2

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

一種穿戴式腳踝保護及足部助力裝置,屬于人體仿生外骨骼技術領域。包括足部可穿戴結構,小腿連桿、腳踝旋轉軸和踝關節底座;踝關節底座固定于足部可穿戴結構后跟部側面,腳踝旋轉軸安裝于踝關節底座安裝工位上,腳踝旋轉軸上部與小腿桿件之間為踝關節連接銷釘且設置有踝關節徑向回力彈簧;踝關節轉軸下部外套一個踝關節軸向彈簧后伸入踝關節底座安裝工位并采用腳踝旋轉軸鏈接銷釘固定。本實用新型單獨設計具有腳踝保護及足部助力功能的可穿戴裝置,在腳踝部位增加回力結構,使得穿戴式腳踝保護及足部助力裝置在前后行走時具有相應的自由度和回力功能,同時具有相應上下緩沖重力的自由度和回力功能,可廣泛用于各種“助力”、“助殘”、“健康矯正”領域。

權利要求書

1.一種穿戴式腳踝保護及足部助力裝置,包括足部可穿戴結構,小腿連桿(001)、腳踝旋轉軸(002)和踝關節底座(013);所述踝關節底座(013)固定于足部可穿戴結構后跟部位的側面,所述腳踝旋轉軸(002)安裝于踝關節底座(012)的安裝工位上,所述腳踝旋轉軸(002)上部與小腿桿件(001)之間采用踝關節連接銷釘(015)以轉軸方式連接且設置有踝關節徑向回力彈簧(016),使得穿戴式腳踝保護及足部助力裝置前后行走時具有相應的自由度和回力功能;所述踝關節轉軸下部外套一個踝關節軸向彈簧(003)后伸入踝關節底座的安裝工位并采用腳踝旋轉軸鏈接銷釘(014)固定,使得穿戴式腳踝保護及足部助力裝置具有相應上下緩沖重力的自由度和回力功能。2.根據權利要求1所述的穿戴式腳踝保護及足部助力裝置,其特征在于:所述小腿連桿(001)上部及下部分別具有耦合連接結構,用于將小腿連桿(001)與人體小腿相耦合連接。3.根據權利要求2所述的穿戴式腳踝保護及足部助力裝置,其特征在于:所述耦合連接結構為綁帶。4.根據權利要求1所述的穿戴式腳踝保護及足部助力裝置,其特征在于:所述足部可穿戴結構包括耐磨防滑底層(009)、彈性中間層(008)和上層鞋幫結構,所述上層鞋幫結構包括鞋幫腳跟部分(005)和鞋幫前腳掌部分(006)。5.根據權利要求4所述的穿戴式腳踝保護及足部助力裝置,其特征在于:所述彈性中間層(008)的前腳掌右部、前腳掌左部和腳跟中部分別設置有一個壓力傳感器安裝孔。6.根據權利要求1所述的穿戴式腳踝保護及足部助力裝置,其特征在于:所述踝關節底座(013)通過金屬底座連接板(012)伸入足部可穿戴結構并固定的方式與所述可穿戴結構相連接。7.根據權利要求4所述的穿戴式腳踝保護及足部助力裝置,其特征在于:所述踝關節底座(013)通過金屬底座連接板(012)伸入足部可穿戴結構的耐磨防滑底層(009)與彈性中間層(008)并固定的方式與所述可穿戴結構相連接。

說明書

技術領域

本發明屬于人體仿生外骨骼技術領域,涉及人體下肢外骨骼,具體涉及一種具有腳踝保護及足部助力功能的可穿戴裝置。

背景技術

外骨骼是一種能夠提供對生物柔軟內部器官進行構型,建筑和保護的堅硬的外部結構。人體外骨骼也稱機器人外骨骼,是指套在人體外面的機器人,也稱“可穿戴的機器人”。外骨骼機器人技術是融合傳感、控制、信息、融合、移動計算,為作為的人提供一種可穿戴的機械結構的綜合技術。

人體外骨骼的研究最早起源于軍事應用中的單兵負重需求,即助力方面的需求。隨著科技進步和人民生活水平的提高,各種“助力”、“助殘”、“健康矯正”的人體外骨骼研究開始興起。

從功能上區分,人體外骨骼主要涉及“助力”、“助殘”、“健康矯正”等幾大類型;從有無動力上區分,主要分為“主動型”人體外骨骼(這種機器人能夠為穿戴者提供行走的動力)和“被動型”人體外骨骼(這種機器人不能夠為穿戴者提供行走的動力,其動作被動跟隨人的動作而動作)。

人體下肢外骨骼,通常包括用于人體下肢運動的仿形機械結構和用于將仿形機械結構與人體耦合在一起的耦合組件。其中,用于人體下肢運動的仿形機械結構包括下肢結構和髖部結構。所述下肢結構包括左腿結構與右腿結構,所述左腿結構與右腿結構均包括仿人體大腿結構、小腿結構和足部結構,所述大腿結構與小腿結構通過膝關節轉軸相連,所述小腿結構與足部結構通過踝關節轉軸相連;所述髖部結構與左腿結構、右腿結構分別通過髖關節轉軸相連。所述耦合組件包括腰部耦合部件、大腿耦合部件、小腿耦合部件、足部耦合部件。

針對單獨腳踝扭傷恢復以及足部助力方面,目前缺乏具有腳踝保護及足部助力功能的可穿戴裝置的報道。

發明內容

本發明提供一種穿戴式腳踝保護及足部助力裝置,通過對現有人體下肢外骨骼結構進行改進,單獨設計出具有腳踝保護及足部助力功能的可穿戴裝置。

本發明的技術方案是:

一種穿戴式腳踝保護及足部助力裝置,包括足部可穿戴結構,小腿連桿001、腳踝旋轉軸002和踝關節底座013;所述踝關節底座013固定于足部可穿戴結構后跟部位的側面,所述腳踝旋轉軸002安裝于踝關節底座012的安裝工位上,所述腳踝旋轉軸002上部與小腿桿件001之間采用踝關節連接銷釘015以轉軸方式連接且設置有踝關節徑向回力彈簧016,使得穿戴式腳踝保護及足部助力裝置前后行走時具有相應的自由度和回力功能;所述踝關節轉軸下部外套一個踝關節軸向彈簧003后伸入踝關節底座的安裝工位并采用腳踝旋轉軸鏈接銷釘014固定,使得穿戴式腳踝保護及足部助力裝置具有相應上下緩沖重力的自由度和回力功能。

進一步地,所述小腿連桿001上部及下部分別具有耦合連接結構,用于將小腿連桿001與人體小腿相耦合連接(所述耦合連接結構可以采用綁帶實現)。

進一步地,所述足部可穿戴結構包括耐磨防滑底層009、彈性中間層008和上層鞋幫結構,所述上層鞋幫結構包括鞋幫腳跟部分005和鞋幫前腳掌部分006。所述耐磨防滑底層009可由橡膠材料或主要含橡膠成分的材料制作;所述彈性中間層008可由橡膠材料或主要含橡膠成分的材料制作;所述上層鞋幫結構可采用皮革、布類或塑料材料制作。

進一步地,所述踝關節底座013通過金屬底座連接板012伸入足部可穿戴結構并固定的方式與所述可穿戴結構相連接(例如:所述踝關節底座013通過金屬底座連接板012伸入足部可穿戴結構的耐磨防滑底層009與彈性中間層008并固定的方式與所述可穿戴結構相連接)。

本發明的有益效果是:本發明通過對現有人體下肢外骨骼結構進行改進,單獨設計出具有腳踝保護及足部助力功能的可穿戴裝置,在腳踝部位增加回力結構,使得穿戴式腳踝保護及足部助力裝置在前后行走時具有相應的自由度和回力功能,同時具有相應上下緩沖重力的自由度和回力功能。本發明可廣泛用于各種“助力”、“助殘”、“健康矯正”領域。

附圖說明

圖1是本發明提供的穿戴式腳踝保護及足部助力裝置分解結構示意圖。

圖2是本發明提供的穿戴式腳踝保護及足部助力裝置的剖視圖。

圖1至圖2中附圖標記:小腿連桿001、腳踝旋轉軸002、踝關節軸向彈簧003、墊片004、鞋幫腳跟部分005、鞋幫前腳掌部分006、前腳掌右部壓力傳感器安裝孔007、彈性中間層008、耐磨防滑底層009、前腳掌左部壓力傳感器安裝孔010、腳跟壓力傳感器安裝孔011、金屬底座連接板012、踝關節底座013、腳踝旋轉軸鏈接銷釘014、踝關節連接銷釘015、踝關節徑向回力彈簧016。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

如圖1、2所示,一種穿戴式腳踝保護及足部助力裝置,包括足部可穿戴結構,小腿連桿001、腳踝旋轉軸002和踝關節底座013;所述踝關節底座013固定于足部可穿戴結構后跟部位的側面,所述腳踝旋轉軸002安裝于踝關節底座012的安裝工位上,所述腳踝旋轉軸002上部與小腿桿件001之間采用踝關節連接銷釘015以轉軸方式連接且設置有踝關節徑向回力彈簧016,使得穿戴式腳踝保護及足部助力裝置前后行走時具有相應的自由度和回力功能;所述踝關節轉軸下部外套一個踝關節軸向彈簧003后伸入踝關節底座的安裝工位并采用腳踝旋轉軸鏈接銷釘014固定,使得穿戴式腳踝保護及足部助力裝置具有相應上下緩沖重力的自由度和回力功能。

進一步地,所述小腿連桿001上部及下部分別具有耦合連接結構,用于將小腿連桿001與人體小腿相耦合連接(所述耦合連接結構可以采用綁帶實現)。

進一步地,所述足部可穿戴結構包括耐磨防滑底層009、彈性中間層008和上層鞋幫結構,所述上層鞋幫結構包括鞋幫腳跟部分005和鞋幫前腳掌部分006。所述耐磨防滑底層009可由橡膠材料或主要含橡膠成分的材料制作;所述彈性中間層008可由橡膠材料或主要含橡膠成分的材料制作;所述上層鞋幫結構可采用皮革、布類或塑料材料制作。

進一步地,所述踝關節底座013通過金屬底座連接板012伸入足部可穿戴結構并固定的方式與所述可穿戴結構相連接(例如:所述踝關節底座013通過金屬底座連接板012伸入足部可穿戴結構的耐磨防滑底層009與彈性中間層008并固定的方式與所述可穿戴結構相連接)。

此外,為了配合控制系統,便于控制系統采集數據,本發明提供的穿戴式腳踝保護及足部助力裝置,在所述彈性中間層(008)的前腳掌右部、前腳掌左部和腳跟中部分別設置有一個壓力傳感器安裝孔(分別是前腳掌右部壓力傳感器安裝孔007,前腳掌左部壓力傳感器安裝孔010和腳跟壓力傳感器安裝孔011)。

本發明通過對現有人體下肢外骨骼結構進行改進,單獨設計出具有腳踝保護及足部助力功能的可穿戴裝置,在腳踝部位增加回力結構,使得穿戴式腳踝保護及足部助力裝置在前后行走時具有相應的自由度和回力功能,同時具有相應上下緩沖重力的自由度和回力功能。本發明可廣泛用于各種“助力”、“助殘”、“健康矯正”領域。

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