一种穿脱鞋一体机转让专利
申请号 : CN202110681379.7
文献号 : CN113439983B
文献日 : 2022-04-19
发明人 : 易龙腾 , 黄海波 , 徐博杰 , 娄浩毅 , 陈佳浚
申请人 : 宁波大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种穿脱鞋一体机,其特征在于,该穿脱鞋一体机包括穿鞋机构,脱鞋机构和机架,其中脱鞋机构包括回弹器、铝制导轨、小滑块、长短连杆以及卡脚后跟器;
穿鞋机构包括鞋拔和双导轨装置、压脚器、轴承、连杆、扇形盘、支座轴承、支承座以及轴;
回弹器以及铝制导轨通过螺栓螺母连接在机架上,铝制导轨的滑槽中嵌有小滑块,长短连杆通过螺钉安装在小滑块上以改变脚后跟向后力的方向为向两边夹紧鞋面,卡脚后跟器的位置被配置为在回弹器锁死时刚好能卡紧鞋跟,在距长连杆的夹紧端的预定距离处设有固定铰支座,整个鞋面夹紧机构在机架上的距离可调;
机架两侧装有支承座,支承座前端两侧装有导轨,鞋拔通过轴承在两侧导轨中上下滑动,支承座后端则通过轴连接双扇形盘、压脚器。
2.根据权利要求1所述的穿脱鞋一体机,其特征在于,所述双导轨装置中的导轨为复合轨道,包括两条弯曲方向相反的上轨道和下轨道 ,其中上轨道为直弯结合轨道,下轨道为圆弧轨道,且位于下方的圆弧轨道与上方直弯轨道的直线段的延长线相切。
3.根据权利要求2所述的穿脱鞋一体机,其特征在于,双导轨装置布置在导轨座,导轨座固定在所述机架上,
其中上轨道的直弯结合轨道中直轨道的长度x、导轨座(19)的高度L、连杆(15)的长度l、扇形轮盘(13)中心与连杆(15)铰接处的距离r、扇形轮盘(13)与导轨座(19)直轨部分的水平距离e,根据如下的公式1和公式2来确定不发生自锁的上轨道的直弯结合轨道中直轨道的长度x和直弯结合轨道中弯弧轨道的弧度半径r2的数值:其中下部分轨道半径R,根据上述确定的上轨道的直弯结合轨道中直轨道的长度x、轨道(23a)弯轨部分的圆心角ω和直弯结合轨道中弯弧轨道的弧度半径r2的数值,依据如下公式3来确定:
2 2 2
[r2·(1‑cosω)+R]+R=(r2·sinω+x) (公式3)其中夹角α为:连杆(15)与扇形轮盘(13)铰接轴心与驱动轴(17)的轴心之间连线与竖直方向之间的夹角;
夹角β为:连杆(15)的铰接轴心与鞋拔(21)的下部导轨滑块(22)轴心之间的连线与连杆(15)之间的夹角;
夹角γ为:连杆(15)与扇形轮盘(13)铰接轴心与驱动轴(17)的轴心之间连线与连杆(15)之间的夹角;
夹角θ为:连杆(15)与水面线之间的夹角;
角度ω为:轨道(23a)弯轨部分的圆心角。
4.根据权利要求2或3所述的穿脱鞋一体机,其特征在于,该穿脱鞋一体机的支承座,轴的一端连接有舵机,舵机带动压脚器转动下压,同时压脚器带动扇形盘运动,扇形盘外侧的连杆与鞋拔两侧的两个小轴承连接,从而带动鞋拔在导轨中滑动。
5.根据权利要求4所述的穿脱鞋一体机,其特征在于,所述舵机具有红外遥控的转动控制功能。
说明书 :
一种穿脱鞋一体机
技术领域
背景技术
体家庭和社会带来的不利影响,解决好老龄人的个人生活护理问题已成为当务之急。
的老人或者其他行动不便的人群来说,长鞋拔变得更加难以用力,增加闪腰危险。短鞋拔对
老年等人群的帮助更是微乎其微。市面上的穿脱鞋辅助工具,只能在一定程度上减小弯腰
的幅度,但还是避免不了要弯腰,且辅助工具均需手动操作,这对于老年人或其他弯腰存在
困难的人群来说难度较大,全自动的穿鞋辅助工具还没有普及,生活中常见的鞋拔在设计
过程中也没有充分考虑到上述的这一特殊群体,所以一款不需弯腰,不需手动的穿脱鞋辅
助装置可以很好的迎合老年人或者不便弯腰用户等群体的需求。在日常生活中,弯腰穿鞋
脱鞋是一件人们每天都必须要做的事情,但对于老年人,尤其是对行动不便的高龄老年人
而言却并非易事。
发明内容
机构包括鞋拔和双导轨装置、压脚器、轴承、连杆、扇形盘、支座轴承、支承座以及轴;回弹器
以及铝制导轨通过螺栓螺母连接在机架上,铝制导轨的滑槽中嵌有小滑块,长短连杆通过
螺钉安装在小滑块上以改变脚后跟向后力的方向为向两边夹紧鞋面,卡脚后跟器的位置被
配置为在回弹器锁死时刚好能卡紧鞋跟,在距长连杆的夹紧端的预定距离处设有固定铰支
座,整个鞋面夹紧机构在机架上的距离可调;机架两侧装有支承座,支承座前端两侧装有导
轨,鞋拔通过轴承在两侧导轨中上下滑动,支承座后端则通过轴连接双扇形盘、压脚器。
道,且位于下方的圆弧轨道与上方直弯轨道的直线段的延长线相切。
动,扇形盘外侧的连杆与鞋拔两侧的两个小轴承连接,从而带动鞋拔在导轨中滑动。此外,
所述舵机还可以具有红外遥控的转动控制功能。
知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的
结构实现到并获得。
附图说明
了便于示出和描述本发明的一些部分,附图中对应部分可能被放大,即,相对于依据本发明
实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中:
具体实施方式
不作为对本发明的限定。
其他细节。
间物的间接连接。直接连接为两个零部件之间不借助中间部件进行连接,间接连接为两个
零部件之间借助其他零部件进行连接。
的是,各个部件的实际方向和相对位置可以根据观察者所处的位置、穿脱鞋一体机的摆放
位置而相应变化。
承座以及轴;回弹器以及铝制导轨通过螺栓螺母连接在机架上,铝制导轨的滑槽中嵌有小
滑块,长短连杆通过螺钉安装在小滑块上以改变脚后跟向后力的方向为向两边夹紧鞋面,
卡脚后跟器的位置以回弹器锁死时刚好能卡紧鞋跟最为合适,为了夹紧鞋面且保证舒适
性,距长连杆的夹紧端可以在例如70mm处设有固定铰支座,整个鞋面夹紧机构在机架上的
可调距离为10‑25mm;优选20mm;机架两侧装有支承座以避免脱鞋装置与穿鞋装置的干涉,
支承座前端两侧装有导轨,鞋拔通过四个小轴承在两侧导轨中上下滑动,为避免死点,上轨
道采用直弯轨结合,其中直轨长35‑40mm,弯轨半径72mm符合公式1和公式2;下轨道半径40‑
45mm符合公式3。支承座后端则通过轴连接双扇形盘、压脚器,轴的一端连接有舵机,舵机带
动压脚器转动下压,同时压脚器带动扇形盘运动,扇形盘外侧的连杆与鞋拔两侧的两个小
轴承连接,从而带动鞋拔在导轨中滑动;舵机转动控制通过例如诸如Arduino UNO开发板编
程实现红外遥控功能。
缩伸长锁定并再次压缩缩回的功能。回弹器触头通过连接杆2固定连接。滑块4A分别与连接
杆2和短连杆6铰接,可在短导轨3中在视图中所示的左右方向移动。滑块4B分别与短连杆6
和长连杆7铰接,可在长导轨5中在视图中所示的上下方向移动。长连杆7与滑轨铰接的一端
有椭圆形的轨道槽,并与转轴9A铰接。夹紧块10与转轴9B铰接。回弹器1、卡鞋器8、转轴9A、
转轴9B、短导轨3和长导轨5固定在底板上。夹紧块10铰接在长连杆7上。
动张开,带动长连杆7绕转轴9A顺时针转动,使夹紧块 10绕转轴9B向内摆动夹紧鞋子。
滑动,同时滑块4B带动长连杆7绕转轴9A逆时针转动,使夹紧块10绕转轴9B向外摆动释放鞋
子。
同时,推动连接杆2沿轨道3向右滑动,带动短连杆6与滑块4A铰接的一端向右移动,推动铰
接在滑块4B上的另一端沿导轨5向两侧滑动张开,带动长连杆7绕转轴9A顺时针转动,使夹
紧块10向内摆动夹紧鞋子。
者鞋子的前端可以为橡胶材质,柔软有弹性,与轮盘滑块14固定,压脚器12的底部通过键连
接固定在驱动轴17上。扇形轮盘13可枢轴转动地安装在驱动轴17上,并位于压脚器12的两
侧,其上有弧形的轨道槽24可使固定在压脚器12上的轮盘滑块14沿轨道滑动,从而构成间
歇运动机构。连杆15一端铰接在扇形轮盘13上,另一端铰接在鞋拔21上。鞋拔 21两侧固定
有导轨滑块22,可以沿导轨23自由滑动,底部固定有弹簧片20。驱动轴17一端与电机16相
连,并分别轴承座18、扇形轮盘13铰接,与压脚器 12固接,与另一端的轴承座相连。电机16、
轴承座18和导轨座19固定在机架上,两个轴承座18之间的距离可以设定为55mm至80mm的范
围内,优选地可以设定为相距60mm‑69mm,两个导轨座19的距离可以设定为相距80mm‑
130mm,优选地可以设定为90mm‑122.5mm。
线段的延长线相切。在该实施例中,可以设定导轨总高度为L=80‑115mm,导轨宽度s=30‑
60mm。优选地,可以设定导轨总高度为L=107mm,导轨宽度s=50mm。直弯结合轨道的圆弧部
分为一个半径为72mm,角度为20.6°的圆弧,圆弧轨道部分为一个半径是40‑45mm的四分之
一圆。其有益效果在于,可以避免若导轨使用单一轨道时,滑块在轨道中移动会产生受力与
运动方向相垂直,从而使机构卡死无法正常运行。因此本导轨采用双轨道设计,从而避免造
成机构卡死的情况。
入导轨座19的高度L、连杆15的长度l、扇形轮盘13中心与连杆15铰接处的距离r、扇形轮盘
13与导轨座19直轨部分的水平距离e 可得此时β角≈24°。当β<24°时,不会发生自锁现象。
当导轨滑块22进入为弯轨时(可视为平面四杆机构),根据图5可知sinα与x在x>0时为单调
递增关系,联立可得x与β角在x>0时为单调递增关系。
下公式3来确定:
况。弹簧片设计成图6所示的形状,可以使其末端弧形钩住鞋子后帮,防止穿鞋过程中后帮
塌陷,无法穿上鞋子的情况。
中。电机16与压脚器12轴接,压脚器12与轮盘通过轮盘滑块14连接。如图所示为压脚器的初
始位置,与水平面垂直。其工作顺序为:电机带动压脚器12顺时针转动,通过轮盘滑块14带
动轮盘13同样顺时针转动,使铰接在轮盘13上的连杆15一端同时顺时针转动,带动铰接在
连杆15另一端的鞋拔沿导轨向下运动,使鞋拔21伸入鞋子内部;当用户将脚放到鞋拔21上
后,反转电机,将压脚器12逆时针旋转,此时轮盘滑块14在轮盘轨道24内滑动,轮盘13不转
动,鞋拔21也不运动;当压脚器12顶端橡胶触碰到用户脚后根时,继续逆时针转动,将用户
脚压入鞋子,当轮盘滑块14到达极限时,将带动轮盘 13逆时针转动,同时带动铰接在轮盘
13上的连杆15一端逆时针转动,使铰接在连杆15另一端的鞋拔沿导轨向上运动,带动鞋拔
21向上提起,鞋拔逐渐上升退出鞋子。最终人脚穿进鞋子,压脚器12到达最底端,鞋拔21完
全退出鞋子。穿鞋过程结束后,压脚器12顺时针空转,回到与水平面垂直的初始位置。该机
构的有益效果为:鞋拔21只在某时段随压脚器12一起发生旋转运动,避免鞋拔21在压脚器
12初始压下阶段就一起运动,发生鞋拔21过早退出鞋子的问题。
13上的连杆15一端顺时针转动,使铰接在连杆15的另一端的鞋拔沿导轨23向下运动,带动
鞋拔沿固定路径下降并伸进鞋里。在圆盘间歇机构的作用下,鞋拔下降的同时压脚装置上
升,完成准备工作。用户将脚伸进鞋子,通过遥控器操控电机逆时针旋转,通过轴接在压脚
器通过轮盘滑块14带动轮盘 13转动,同时铰接在轮盘13上的连杆15一端也一起逆时针转
动,使铰接在连杆15另一端的鞋拔沿导轨23向上运动,带动鞋拔缓慢上升,当压脚装置下降
到最底端时,鞋拔完全退出,此时脚全部伸入鞋子,便实现穿鞋功能。穿鞋过程结束后,压脚
器12顺时针空转,回到与水平面垂直的初始位置。