一种助力机构及助力鞋制造技术

本发明专利技术公开了一种助力机构及助力鞋，该助力机构包括：前脚掌气动肌肉，位于前脚掌部；后脚跟气动肌肉，位于后脚跟部；逆止充气口；两位三通电磁阀，其B口与所述前脚掌气动肌肉相连，A口与所述后脚跟气动肌肉相连，P口与所述逆止充气口相连，并配置为：在预备充气状态，P口与A口相通，B口与A口不相通；在脚跟着地态，P口与A口不相通，B口与A口相通；在脚尖着地状态，P口与A口不相通，B口与A口不相通；在脚跟离地状态，P口与A口不相通，B口与A口相通；在脚尖离地状态，P口与A口不相通，B口与A口不相通。该助力鞋包括：鞋底；助力机构，设置在所述鞋底内，所述助力机构为上述的助力机构。述助力机构为上述的助力机构。

【技术实现步骤摘要】
一种助力机构及助力鞋


[0001]本申请涉及外骨骼助力
，尤其涉及一种助力机构及助力鞋。

技术介绍

[0002]可穿戴机器人是作为人机交互领域的典型机器人出现，通常指根据人们的身体结构及肢体功能设计，可以由人们穿戴并实现一定功能。可穿戴机器人可以将人的智慧、灵活的操作能力与机器人装置的耐力、负载能力等相结合。其中，可穿戴行走助力外骨骼能够为穿戴者行走减轻不必要的身体负担，以达到一定的减负或者康复作用。
[0003]目前已有的行走助力外骨骼多作用于人体的踝关节，分为主动式踝关节外骨骼和被动式踝关节外骨骼。其中，被动式踝关节外骨骼是通过储存穿戴者在行走过程中做负功的能量，然后在穿戴者需要做正功时反馈给人体；主动式外踝关节外骨骼一般具有电机、液压或气动等力输出装置，主动提供穿戴者行走时关节所需要的力。但主动式踝关节外骨骼通常需要背负较大质量的动力系统，通过电机、液压缸等执行器常需要捆绑于小腿肚作为固定支点，极大影响了人体小腿肌肉的发力，使步行变得不舒适。相比较而言，被动式踝关节外骨骼利用了人体运动过程本身的动态特性并加以利用，利用好人体步态周期内的力和能量，以结构简明和质量较轻的机构使外骨骼更加“自然舒适”地帮助人体运动。
[0004]但被动式踝关节外骨骼通常难以配合人体具体步态做出应变调整，以及其所提供的能量因人而异，难以有效降低人体关节负载情况。再者，常见的被动式踝关节外骨骼多采用弹簧作为蓄能机构，但遗憾的是，弹簧何时释能以及弹簧释能速率较难利用电子设备控制，同时，弹簧蓄能为了让弹簧有效行程更长，如同主动式踝关节外骨骼，需要以人体小腿肚为支点固定弹簧一端，影响了人体小腿肌肉发力，行走过程不舒适。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的是提供一种助力机构及助力鞋，以解决上述相关技术中存在的不足。
[0006]根据本申请实施例的第一方面，提供一种助力机构，包括：前脚掌气动肌肉，位于前脚掌部；后脚跟气动肌肉，位于后脚跟部；逆止充气口；两位三通电磁阀，其B口与所述前脚掌气动肌肉相连，A口与所述后脚跟气动肌肉相连，P口与所述逆止充气口相连，并配置为：在预备充气状态，P口与A口相通，B口与A口不相通；在脚跟着地态，P口与A口不相通，B口与A口相通；在脚尖着地状态，P口与A口不相通，B口与A口不相通；在脚跟离地状态，P口与A口不相通，B口与A口相通；在脚尖离地状态，P口与A口不相通，B口与A口不相通。
[0007]进一步地，所述前脚掌气动肌肉与后脚跟气动肌肉结构相同，均包括：一片或多片空心硅胶薄片，所述空心硅胶薄片上安装有气动管接头，气体从所述气动管接头进入所述空心硅胶薄片后使所述空心硅胶薄片鼓起形成气囊。
[0008]进一步地，当所述空心硅胶薄片具有多片时，多片所述空心硅胶薄片依次堆叠且相邻两片之间设置有实心硅胶薄片。
[0009]进一步地，一通孔贯穿多片所述空心硅胶薄片和所述实心硅胶薄片，所述气动管接头安装在所述通孔的一端，另一端封堵，多片所述空心硅胶薄片均与所述通孔相连通。
[0010]进一步地，采用堵头对所述通孔的另一端进行封堵。
[0011]进一步地，还包括多个压力传感器，用于检测人体步行时脚底各部分与地面的作用力大小和作用时间，从而判断脚掌所处的状态。
[0012]根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种助力鞋，包括：鞋底；助力机构，设置在所述鞋底内，所述助力机构为第一方面所述的助力机构。
[0013]进一步地，所述鞋底上表面铺设有压感鞋垫，所述压力传感器布置在所述压感鞋垫中。
[0014]进一步地，所述压力传感器具有多个，均匀分布在所述压感鞋垫上。
[0015]进一步地，所述逆止充气口的充气口端裸露于空气中，管接头端至于鞋底内。
[0016]本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0017]由上述实施例可知，本申请的助力机构通过前脚掌和后脚跟的两个气动肌肉，形成闭式气动回路，根据人体运动步态，在对其中一个气动肌肉的推压的同时，通过回路实现对另一个气动肌肉的充顶，通过气动闭式回路回收人体步态周期过程中踝关节所作的负功作为动力源，降低助力机构对高复杂性和大质量的动力系统的依赖。利用两位三通电磁阀的控制闭式气动回路流向的方式，对人体踝关节在人体步态周期内实现缓冲、助力，用气动肌肉的使用回避了弹簧等储能件的难以控制的问题。相对电机方案而言，气动肌肉作为一种新型的气动元件，具有结构简单、柔顺性好、价格低、功率/重量比高、安装简易等优点，本申请使用气动元件气动肌肉，结构简单小巧、柔顺性好、价格低、功率/重量比高、安装简易等优点，同时鞋底的设计方案也大大降低对穿戴者腿部肌肉发力的影响。该助力鞋将主要结构安置在鞋底内，摈弃了以小腿肚为固定支点的设计方案，解决了踝关节助力机构造成人体自由运动受限的问题。
[0018]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0019]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0020]图1是本专利技术一示例性实施例提供的助力机构的结构简图；
[0021]图2是本专利技术一示例性实施例提供的助力鞋的结构简图；
[0022]图3是本专利技术一示例性实施例提供的气动肌肉结构简图，其中(a)为气动肌肉泄气压扁后的立体示意图，(b)为气动肌肉充气膨胀后的立体示意图，(c)为气动肌肉泄气压扁后的截面剖视图，(d)为气动肌肉充气膨胀后的截面剖视图；
[0023]图4是本专利技术一示例性实施例提供的预备充气状态气流示意图；
[0024]图5是本专利技术一示例性实施例提供的着地状态气流示意图；
[0025]图6是本专利技术一示例性实施例提供的离地状态气流示意图；
[0026]图中，鞋帮1、压感鞋垫2、前脚掌气动肌肉3、逆止充气口4、两位三通电磁阀5、后脚跟气动肌肉6、鞋底7、控制器单元8、压力传感器9、空心硅胶薄片10、实心硅胶薄片11、气动
管接头12、堵头13、气囊14、通孔15。
具体实施方式
[0027]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0028]在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0029]应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种助力机构，其特征在于，包括：前脚掌气动肌肉，位于前脚掌部；后脚跟气动肌肉，位于后脚跟部；逆止充气口；两位三通电磁阀，其B口与所述前脚掌气动肌肉相连，A口与所述后脚跟气动肌肉相连，P口与所述逆止充气口相连，并配置为：在预备充气状态，P口与A口相通，B口与A口不相通；在脚跟着地态，P口与A口不相通，B口与A口相通；在脚尖着地状态，P口与A口不相通，B口与A口不相通；在脚跟离地状态，P口与A口不相通，B口与A口相通；在脚尖离地状态，P口与A口不相通，B口与A口不相通。2.根据权利要求1所述的助力机构，其特征在于，所述前脚掌气动肌肉与后脚跟气动肌肉结构相同，均包括：一片或多片空心硅胶薄片，所述空心硅胶薄片上安装有气动管接头，气体从所述气动管接头进入所述空心硅胶薄片后使所述空心硅胶薄片鼓起形成气囊。3.根据权利要求2所述的助力机构，其特征在于，当所述空心硅胶薄片具有多片时，多片所述空心硅胶薄片依次堆叠且相邻两片之间设置有实心硅胶薄片。4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐业业，张学群，夏晓，胡燕佳，
申请(专利权)人：杭州昆泰机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：