负重外骨骼用气体敏感式传感鞋制造技术

本发明专利技术提供了一种负重外骨骼用气体敏感式传感鞋，包括：气囊(1)、管路(2)、压力敏感器件(3)以及外壳包覆结构(4)；所述气囊(1)、管路(2)以及压力敏感器件(3)设置在外壳包覆结构(4)上；所述气囊(1)通过管路(2)与压力敏感器件(3)连接；所述气囊(1)为软管分布式气囊；所述气囊(1)为软体气囊。本发明专利技术结构轻便，采用气体敏感的方案采集压力信息，结构简单、制作方便、加工成本很低；采集压力信息准确可靠，并通过压力敏感器件进行采集，多档位触发式或压力变送器式方案均能快速感知并检测得到足底压力信息，可以方便地判别负重外骨骼的步态信息。

Gas sensitive shoes for exoskeleton

【技术实现步骤摘要】
负重外骨骼用气体敏感式传感鞋
本专利技术涉及负重外骨骼传感鞋
，具体地，涉及一种负重外骨骼用气体敏感式传感鞋。
技术介绍
在负重外骨骼技术中，足部压力信息能够反映负重外骨骼负载及步态信息，通过采集负重外骨骼传感鞋压力信息可以实现这一目标。脚底压力信息是负重外骨骼控制技术中重要的输入量，其信号的可靠性以及稳定性对整个负重外骨骼控制系统起到了重要的作用；同时负重外骨骼系统的传感鞋作为人体行动过程中的一个外部负载，重量上必须得到控制，以降低负重外骨骼系统对人体运动过程的干涉。传统的如专利文献CN104473650B所公开的一种基于柔性力敏传感器的运动能耗监测鞋及其监测方法，包括安装有柔性力敏传感鞋垫的运动鞋和腕表。运动鞋内的柔性力敏传感鞋垫实时采集用户的足底压力分布信息并通过ZigBee无线方式传输给腕表，腕表将足底压力分布信息、年龄、身高以及下肢长度等参数代入运动能耗模型中，得到运动能耗信息，并对能耗信息进行存储和显示。传统负重外骨骼脚底压力采集方案，在可靠性与轻便性上无法兼顾，而这两个因素恰恰是负重外骨骼传感鞋技术中最重要的两个方面。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种负重外骨骼用气体敏感式传感鞋。根据本专利技术提供的一种负重外骨骼用气体敏感式传感鞋，包括：气囊1、管路2、压力敏感器件3以及外壳包覆结构4；所述气囊1、管路2以及压力敏感器件3设置在外壳包覆结构4上；所述气囊1通过管路2与压力敏感器件3连接。优选地，所述气囊1为软管分布式气囊。优选地，所述气囊1为软体气囊。优选地，所述压力敏感器件3为多档位触发式压力敏感器件。优选地，所述压力敏感器件3为压力变送器。优选地，所述气囊1为多个。优选地，所述气囊1与管路2密封连接。优选地，所述管路2与压力敏感器件3密封连接。优选地，所述软管分布式气囊采用管路2缠绕而成。优选地，所述气囊1设置在传感鞋的前脚掌位置和后脚跟位置或者脚面位置。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、结构轻便，采用气体敏感的方案采集压力信息，结构简单、制作方便、加工成本很低。2、采集压力信息准确可靠，并通过压力敏感器件进行采集，多档位触发式或压力变送器式方案均能快速感知并检测得到足底压力信息，可以方便地判别负重外骨骼的步态信息。3、采用气体敏感形式的足底压力传感方式，性能可靠，不易受干扰，扩大了负重外骨骼的使用范围。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术提供的负重外骨骼用气体敏感式传感鞋整体结构示意图。图2为本专利技术提供的负重外骨骼用气体敏感式传感鞋软管分布式气囊的布置示意图。图中示出：具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1至图2所示，根据本专利技术提供的一种负重外骨骼用气体敏感式传感鞋，包括：气囊1、管路2、压力敏感器件3以及外壳包覆结构4；所述气囊1、管路2以及压力敏感器件3设置在外壳包覆结构4上；所述气囊1通过管路2与压力敏感器件3连接。所述气囊1为软管分布式气囊。在优选例中，气囊位于鞋子底部，用于承载负重外骨骼重量，气体管路用于传递气体压力，气体压力敏感器件用于反映脚底压力信息。气囊分为多种形式和数量：数量方面，脚底可采用一个软体气囊或多个气囊均布的形式；形式方面，有软管分布式或软体气囊式等多种形式，如图2；气体压力敏感器件有多档位触发式或压力变送器等多种形式。在优选例中，所述压力敏感器件3，采用多档位触发式或压力变送器方式，多档位触发式利用不同档位的设置，采集负重外骨骼的负重和步态信息；压力变送器方式直接采集气体压力，来采集脚底压力和步态信息。进一步地，所述气囊1为软体气囊；所述压力敏感器件3为多档位触发式压力敏感器件；所述压力敏感器件3为压力变送器；所述气囊1为多个。在优选例中，所述气囊1分别设置在鞋体的前脚掌位置和后脚跟位置，或整个脚面采用1个气囊；所述气囊1充满空气，放置鞋体后保证能贴合脚面；所述气囊、管路和压力敏感器件之间密封性要求较高；软体气囊式是用软体材料包络成一个囊状结构，里面充满空气。在优选例中，所述气体管路的直径与气囊和压力敏感器件接口的直径大小相匹配，连接后采用特殊的工艺保证两处连接处的密封性。进一步地，所述气囊1与管路2密封连接；所述管路2与压力敏感器件3密封连接；所述软管分布式气囊采用管路2缠绕而成。所述气囊1设置在传感鞋的前脚掌位置和后脚跟位置或者脚面位置。在优选例中，所述压力敏感器件可以提取脚底气囊内压力变化信息，进而判断负重外骨骼及人体的步态信息。本专利技术所述的负重外骨骼用气体敏感式传感鞋，还包含外壳包覆结构，以提供对气囊、管路及压力敏感器件的保护及支撑；所述管路的一端与气囊之间连接，另一端与压力敏感器件连接，使压力敏感器件通过管路与承压的气囊腔体相连通。在优选例中，所述软管分布式是利用软管按照一定方式缠绕成一定形状，大小适合人体脚掌，人体穿戴负重外骨骼系统踩在软管上，引起软管变形，进而引起内部容腔的压力变化。通过制作或引用已有的气囊模型，放置在鞋体下面，可以采用整个脚面用一个气囊或者前后脚掌各一个气囊的方法来采集压力信息或前后步态信息。更进一步地，本专利技术所述负重外骨骼用气体敏感式传感鞋，具体使用方法如下所述：首先在气囊1里面充满空气，用管路2将气囊1与压力敏感器件3连接，通过特有工装将空气锁紧在密闭容腔内。最后将气囊1、管路2和压力敏感器件3放置在外壳包覆结构4里，并安放在负重外骨骼鞋体结构上。当负重外骨骼穿戴在人体上后，脚面踩在鞋体上，足底的气囊1开展感受压力的变化，并将压力信息反馈到压力敏感器件3，进而将信息采集到负重外骨骼控制系统中，从而识别出负重外骨骼负重信息。当负重外骨骼开始行走后，由于步态引起脚底压力的变化，负重外骨骼控制系统识别这种变化，通过有效地算法可以识别出不同步态信息，并开展后续负重外骨骼力的输出控制。综上所述，本专利技术所提供的负重外骨骼用气体敏感式传感鞋，适用于负重外骨骼系统或其他形式的智能鞋。能够准备而且方便地检测负重外骨骼脚底压力信息，并能准确反映步态信息，为负重外骨骼控制系统提供脚底压力和步态输入；并且具有轻便可靠的结构特点。本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本专利技术提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本专利技术提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本专利技术提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负重外骨骼用气体敏感式传感鞋，其特征在于，包括：气囊(1)、管路(2)、压力敏感器件(3)以及外壳包覆结构(4)；/n所述气囊(1)、管路(2)以及压力敏感器件(3)设置在外壳包覆结构(4)上；/n所述气囊(1)通过管路(2)与压力敏感器件(3)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种负重外骨骼用气体敏感式传感鞋，其特征在于，包括：气囊(1)、管路(2)、压力敏感器件(3)以及外壳包覆结构(4)；
所述气囊(1)、管路(2)以及压力敏感器件(3)设置在外壳包覆结构(4)上；
所述气囊(1)通过管路(2)与压力敏感器件(3)连接。


2.根据权利要求1所述的负重外骨骼用气体敏感式传感鞋，其特征在于，所述气囊(1)为软管分布式气囊。


3.根据权利要求1所述的负重外骨骼用气体敏感式传感鞋，其特征在于，所述气囊(1)为软体气囊。


4.根据权利要求1所述的负重外骨骼用气体敏感式传感鞋，其特征在于，所述压力敏感器件(3)为多档位触发式压力敏感器件。


5.根据权利要求1所述的负重外骨骼用气体敏感式...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭加利，张鑫彬，江金林，金理，王晓露，鲜亚平，朱文杰，张曦，王玥，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31