CN107126063B - 穿裤穿鞋一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了穿裤穿鞋一体机。现有的穿裤机构只能够进行将裤子往上拉升的动作，但不能为残疾人拉上拉链且不具备穿鞋功能。本发明包括体型调整机构、升降机构、穿鞋置裤装置、扣搭扣机构和机架。升降机构包括第一带轮、第二同步带、第一手爪光轴、手爪安装板、第二带轮、第一从动轴、第三带轮、第一机械手爪、电机、驱动轴和第一同步带。体型调整机构包括立式支撑座、竖支架、第四带轮、搭扣驱动轴、调整底板、第三同步带、第五带轮、第六带轮、调整光轴和滑块。穿鞋置裤装置包括放鞋板、裤腿架、穿鞋底座、弹簧和鞋拔板。本发明能够自动帮助使用者穿上鞋子和裤子，减少了上肢残疾者的烦恼。

Description

穿裤穿鞋一体机

技术领域

本发明属于自动穿戴技术领域，具体涉及一种穿裤穿鞋一体机。

背景技术

据相关数据，在中国，肢体残疾人有2412万人。随着人们生活水平的提高，人力资源越来越紧缺，人工费也昂贵起来，通过雇佣保姆来帮助他们解决衣食住行问题越来越困难，当今社会发展趋势必将是智能化、自动化。对于上肢不便的残疾人和老年人来说，穿脱裤子和穿鞋是十分困难的。目前解决这一问题主要依靠人力；而现有的穿裤机构只能够进行将裤子往上拉升的动作，但不能为残疾人拉上拉链和穿上鞋子；使得残疾人只可以一次性地穿运动裤，而不能一次性地穿搭扣和拉链类型的裤子和鞋子。如何帮助残疾人和老年人更好的生活，融入社会，成为需要思考的问题。

推广使用各类残疾人生活辅助装置，将大大解放有残疾人的家庭，让家中的残障人士能实现自立，家庭中的他人也可放手去干自己的事情，有利于促进家庭和谐；同时能够减少了敬老院福利院对人力的需求，这样也有利于敬老院的扩招，让“一床难求”的现象得以缓解。

发明内容

本发明的目的在于提供一种穿裤穿鞋一体机。

本发明包括体型调整机构、升降机构、穿鞋置裤装置、扣搭扣机构和机架。所述的升降机构包括第一带轮、第二同步带、第一手爪光轴、手爪安装板、第二带轮、从动轴、第三带轮、第一机械手爪、第一电机、穿裤驱动轴和第一同步带。所述的两个第三带轮同轴设置，且均通过轴承支承在机架的顶部。所述的穿裤驱动轴与从动轴平行设置，且均通过轴承支承在机架的底部。所述的第一电机固定在机架的底部；第一电机的输出轴与穿裤驱动轴的一端固定；穿裤驱动轴上固定有第一带轮。从动轴上固定着三个第二带轮。其中一个第二带轮与第一带轮通过第一同步带连接；另两个第二带轮分别位于两个第三带轮的正下方。第二带轮轴线与对应的第三带轮轴线的距离为1～2m。第二带轮与对应的第三带轮通过第二同步带连接。两根第二同步带上均固定有手爪安装板。两个手爪安装板等高设置；且两个手爪安装板与两根第一手爪光轴分别构成滑动副；两根第一手爪光轴均与机架固定。两个手爪安装板的底部均安装有第一机械手爪。两个第一机械手爪的间距为350～500mm。

所述的体型调整机构包括立式支撑座、竖支架、第二电机、搭扣驱动轴、调整底板、定位组件、第三电机、丝杠、调整光轴和滑块。所述的两根调整光轴平行设置，调整光轴的两端均固定有立式支撑座。四个立式支撑座均固定在机架的底部。所述的两个滑块与两根调整光轴分别构成滑动副。两个滑块均与调整底板固定。所述的丝杠的两端均通过轴承支承在机架的底部，且一端与第二电机的输出轴固定；第二电机固定在机架的底部。丝杠的轴线与调整光轴的轴线平行设置。丝杠与固定在调整底板底面的螺母构成螺旋副。调整底板的顶面上固定有竖支架。搭扣驱动轴通过轴承支承在竖支架上。搭扣驱动轴的一端与第三电机的输出轴固定。第三电机固定在调整底板上。竖支架固定有定位组件。定位组件包括一对红外对射传感器和两根固定杆，一对红外对射传感器分别为红外发射器和红外接收器。两根固定杆的一端均与竖支架固定，另一端与红外发射器、红外接收器分别固定。红外发射器与红外接收器的间距为0.5～1m。红外发射器及红外接收器均设置在竖支架与第二同步带之间。

所述的穿鞋置裤装置包括放鞋板、裤腿架、穿鞋底座、弹簧和鞋拔板。穿鞋底座与机架的底部固定。所述的穿鞋底座的顶面与放鞋板的底面通过四个弹簧连接。所述的裤腿架固定在放鞋板的顶面上。穿鞋底座顶面的尾端与穿鞋竖板的底端固定；穿鞋竖板上设有鞋拔凸起；鞋拔板的上端与鞋拔凸起固定，下端倾斜朝向裤腿架。所述的穿鞋置裤装置共有两个；两个穿鞋置裤装置间距20～30mm设置，且两个穿鞋置裤装置的对称面与两个第二同步带的对称面共面。

所述的扣搭扣机构包括拉链板、拉链钩、第三同步带、舵臂、舵机固定板、搭扣舵机、第二机械手爪、第四带轮、第五带轮和第二手爪光轴；所述的第四带轮固定在体型调整机构内的搭扣驱动轴上。第五带轮通过轴承支承在体型调整机构内的竖支架上，且第五带轮位于第四带轮的正上方。第四带轮与第五带轮通过第三同步带连接；第三同步带位于两根第二同步带的对称面上。第三同步带上固定有拉链板及舵机固定板。所述的舵机固定板与手爪安装板等高设置；舵机固定板与第二手爪光轴构成滑动副。第二手爪光轴固定在竖支架上。舵机固定板上固定有搭扣舵机。搭扣舵机的输出轴与舵臂的中心位置固定。两个第二机械手爪分别设置在舵臂底面的两端。两个第二机械手爪均与舵臂构成转动副。所述的拉链板设置在舵机固定板的下方。拉链板的底部固定有拉链钩。

所述的第一机械手爪及第二机械手爪均由手爪舵机驱动。

所述的两个裤腿架中的一个上设置有启动开关。

本发明还包括鞋舌夹；所述的裤腿架由托裤弧板、圆弧杆和两根竖杆组成；两根竖杆的底端均与放鞋板的顶面固定，顶端与圆弧杆的两端分别固定，中部与托裤弧板的两端分别固定。所述的托裤弧板上套置有套环，套环穿过鞋舌夹内其中一个夹爪尾端的圆孔。

所述的定位组件共有三个，三个定位组件沿竖直方向间隔20～100mm排布。位于最下端的定位组件与调整底板的间距为0.5～1.2m。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明能够自动帮助使用者穿上鞋子和裤子，减少了上肢残疾者的烦恼。

2、本发明能够为使用者扣上搭扣并拉上拉链，使得使用者有了更多的穿裤选择。

3、本发明结构紧凑，性价比高，传动比较高，噪音较小。

4、本发明操作简单，方便使用并且成本低廉。

附图说明

图1为本发明的整体结构立体图；

图2为本发明中升降机构的结构示意图；

图3为本发明中体型调整机构的结构示意图；

图4为本发明中穿鞋置裤装置的结构示意图；

图5为本发明中扣搭扣机构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，穿裤穿鞋一体机包括体型调整机构Ⅰ、升降机构Ⅱ、穿鞋置裤装置Ⅲ、扣搭扣机构Ⅳ和机架1。

如图1和2所示，升降机构Ⅱ包括第一带轮2、第二同步带3、第一手爪光轴4、手爪安装板5、第二带轮9、从动轴11、第三带轮12、第一机械手爪13、联轴器21、第一电机支架22、第一电机23、穿裤驱动轴29和第一同步带30。两个第三带轮12同轴设置，且均通过轴承支承在机架1顶部。穿裤驱动轴29与从动轴11平行设置，且均通过轴承支承在机架1底部。第一电机23通过第一电机支架22固定在机架1底部；第一电机23的输出轴通过联轴器21与穿裤驱动轴29的一端固定；穿裤驱动轴29上固定有第一带轮2。从动轴11上固定着三个第二带轮9。其中一个第二带轮9与第一带轮2通过第一同步带30连接；另两个第二带轮9分别位于两个第三带轮12的正下方。第二带轮9轴线与对应的第三带轮12轴线的距离为1.6m。第二带轮9与对应的第三带轮12通过第二同步带3连接。两根第二同步带3上均固定有手爪安装板5。两个手爪安装板5等高设置；且两个手爪安装板5与两根第一手爪光轴4分别构成滑动副；两根第一手爪光轴4均与机架1固定。两个手爪安装板5的底部均安装有第一机械手爪13。第一机械手爪13由手爪舵机驱动。两个第一机械手爪13的间距为400mm。

如图1和3所示，体型调整机构Ⅰ包括立式支撑座10、竖支架14、第二电机15、搭扣驱动轴16、调整底板17、定位组件18、第三电机26、丝杠27、调整光轴31和滑块32。两根调整光轴31平行设置，调整光轴31的两端均固定有立式支撑座10。四个立式支撑座10均固定在机架1的底部。两个滑块32与两根调整光轴31分别构成滑动副。两个滑块32均与调整底板17固定。丝杠27的两端均通过轴承支承在机架1的底部，且一端与第二电机15的输出轴固定；第二电机15固定在机架1的底部。丝杠27的轴线与调整光轴31的轴线平行设置。丝杠27与固定在调整底板17底面的螺母构成螺旋副。调整底板17的顶面上固定有竖支架14。搭扣驱动轴16通过轴承支承在竖支架14上。搭扣驱动轴16的一端与第三电机26的输出轴固定。第三电机26固定在调整底板17上。竖支架14固定有三个定位组件18。定位组件18包括一对红外对射传感器和两根固定杆，一对红外对射传感器分别为红外发射器和红外接收器。两根固定杆的一端均与竖支架14固定，另一端与红外发射器、红外接收器分别固定。红外发射器与红外接收器的间距为0.6m。红外发射器及红外接收器均设置在竖支架14与第二同步带3之间。三个定位组件18沿竖直方向间隔30mm排布。位于最下端的定位组件18与调整底板17的间距为0.9m。

如图1和4所示，穿鞋置裤装置Ⅲ包括放鞋板24、裤腿架25、穿鞋底座37、弹簧38、鞋拔板39和鞋舌夹40。穿鞋底座37与机架1的底部固定。穿鞋底座37的顶面与放鞋板24的底面通过四个弹簧38连接，放鞋板24前后端各设置两个弹簧。裤腿架25由托裤弧板、圆弧杆和两根竖杆组成；两根竖杆的底端均与放鞋板24的顶面固定，顶端与圆弧杆的两端分别固定，中部与托裤弧板的两端分别固定。托裤弧板上套置有套环，套环穿过鞋舌夹40内其中一个夹爪尾端的圆孔。穿鞋底座37顶面的尾端与穿鞋竖板的底端固定；穿鞋竖板上设有鞋拔凸起；鞋拔板的上端与鞋拔凸起固定，下端倾斜朝向裤腿架25。穿鞋置裤装置Ⅲ共有两个；两个穿鞋置裤装置Ⅲ间距25mm设置，且两个穿鞋置裤装置Ⅲ的对称面与两个第二同步带的对称面共面。其中一个裤腿架25处设置有启动开关。

如图1和5所示，扣搭扣机构Ⅳ包括拉链板6、拉链钩7、第三同步带8、舵臂19、舵机固定板20、搭扣舵机28、第二机械手爪33、第四带轮34、第五带轮35和第二手爪光轴36；第四带轮34固定在体型调整机构Ⅰ内的搭扣驱动轴16上。第五带轮35通过轴承支承在体型调整机构Ⅰ内的竖支架14上，且第五带轮35位于第四带轮34的正上方。第四带轮34与第五带轮35通过第三同步带8连接；第三同步带8位于两根第二同步带3的对称面上。第三同步带上固定有拉链板6及舵机固定板20。舵机固定板20与手爪安装板5等高设置；舵机固定板20与第二手爪光轴36构成滑动副。第二手爪光轴36固定在竖支架14上。舵机固定板20上固定有搭扣舵机28。搭扣舵机28的输出轴与舵臂19的中心位置固定。两个第二机械手爪33分别设置在舵臂19底面的两端。两个第二机械手爪33均与舵臂19构成转动副。第二机械手爪33由手爪舵机驱动。拉链板6设置在舵机固定板20的下方。拉链板6的底部固定有拉链钩7。

本发明的工作原理如下：

步骤一、将两只鞋子放置到两个穿鞋置裤装置Ⅲ的放鞋板24上，并使得鞋拔板39的下端伸入鞋内。用两个鞋舌夹40分别夹住两只鞋子的鞋舌。将裤子腰口的两侧用两个第一机械手爪13分别夹住。将裤子腰口的两个搭扣处用两个第二机械手爪33分别夹住。将拉链用拉链钩7勾住。将裤子的两个腿口分别套置在两个裤腿架25上。将第一机械手爪13及第二机械手爪33降低至放鞋板24处。

步骤二、使用者将两只脚穿过两个裤腿，并在鞋拔板39的辅助下将脚放入鞋内，具体为先脚尖用力，使鞋拔板39下端始终嵌在鞋内，后脚跟用力穿鞋，穿好鞋后站平稳。使用者在将两只脚穿好鞋后触碰启动开关，控制器控制第二电机正转，体型调整机构Ⅰ向使用者运动。当三个定位组件18中的一个或多个检测到使用者，则体型调整机构Ⅰ停止运动。

步骤三、控制器控制第一电机23及第三电机正转，带动第一机械手爪13及第二机械手爪33上升。裤子的腰口上升至使用者的腰部后，第一电机23及第三电机停转。搭扣舵机28转动180°，从而带动两个第二机械手爪33调换位置；但由于两个第二机械手爪33均与舵臂19构成转动副，在裤子的拉力作用下绕舵臂19转动，不会扭曲裤子，保证裤子腰口的两个搭扣顺利重叠。两个第二机械手爪33松开，搭扣被扣上。

步骤四、第三电机正转，拉链钩7将裤子的拉链拉上。两个第一机械手爪13松开，第一电机、第二电机及第三电机均反转，回到到初始位置，机器复位，穿裤完成。

步骤五、使用者通过抖动双脚的方式分别将两个鞋舌夹40与鞋子分开。

Claims (4)

1.穿裤穿鞋一体机，包括体型调整机构、升降机构、穿鞋置裤装置、扣搭扣机构和机架；其特征在于：所述的升降机构包括第一带轮、第二同步带、第一手爪光轴、手爪安装板、第二带轮、第一从动轴、第三带轮、第一机械手爪、电机、驱动轴和第一同步带；两个第三带轮同轴设置，且均通过轴承支承在机架的顶部；所述的驱动轴与第一从动轴平行设置，且均通过轴承支承在机架的底部；所述的电机固定在机架的底部；电机的输出轴与驱动轴的一端固定；驱动轴上固定有第一带轮；第一从动轴上固定着三个第二带轮；其中一个第二带轮与第一带轮通过第一同步带连接；另两个第二带轮分别位于两个第三带轮的正下方；第二带轮轴线与对应的第三带轮轴线的距离为1～2m；第二带轮与对应的第三带轮通过第二同步带连接；两根第二同步带上均固定有手爪安装板；两个手爪安装板等高设置；且两个手爪安装板与两根第一手爪光轴分别构成滑动副；两根第一手爪光轴均与机架固定；两个手爪安装板的底部均安装有第一机械手爪；两个第一机械手爪的间距为350～500mm；

所述的体型调整机构包括立式支撑座、竖支架、第二电机、搭扣驱动轴、调整底板、定位组件、第三电机、丝杠、调整光轴和滑块；两根调整光轴平行设置，调整光轴的两端均固定有立式支撑座；四个立式支撑座均固定在机架的底部；两个滑块与两根调整光轴分别构成滑动副；两个滑块均与调整底板固定；所述的丝杠的两端均通过轴承支承在机架的底部，且一端与第二电机的输出轴固定；第二电机固定在机架的底部；丝杠的轴线与调整光轴的轴线平行设置；丝杠与固定在调整底板底面的螺母构成螺旋副；调整底板的顶面上固定有竖支架；搭扣驱动轴通过轴承支承在竖支架上；搭扣驱动轴的一端与第三电机的输出轴固定；第三电机固定在调整底板上；竖支架固定有定位组件；定位组件包括一对红外对射传感器和两根固定杆，一对红外对射传感器分别为红外发射器和红外接收器；两根固定杆的一端均与竖支架固定，另一端与红外发射器、红外接收器分别固定；红外发射器与红外接收器的间距为0.5～1m；红外发射器及红外接收器均设置在竖支架与第二同步带之间；

所述的穿鞋置裤装置包括放鞋板、裤腿架、穿鞋底座、弹簧和鞋拔板；穿鞋底座与机架的底部固定；所述的穿鞋底座的顶面与放鞋板的底面通过四个弹簧连接；所述的裤腿架设置在放鞋板的顶面上；穿鞋底座顶面的尾端与穿鞋竖板的底端固定；穿鞋竖板上设有鞋拔凸起；鞋拔板的上端与鞋拔凸起固定，下端倾斜朝向裤腿架；所述的穿鞋置裤装置共有两个；两个穿鞋置裤装置间距20～30mm设置，且两个穿鞋置裤装置的对称面与两个第二同步带的对称面共面；

所述的扣搭扣机构包括拉链板、拉链钩、第三同步带、舵臂、舵机固定板、搭扣舵机、第二机械手爪、第四带轮、第五带轮和第二手爪光轴；所述的第四带轮固定在体型调整机构内的搭扣驱动轴上；第五带轮通过轴承支承在体型调整机构内的竖支架上，且第五带轮位于第四带轮的正上方；第四带轮与第五带轮通过第三同步带连接；第三同步带位于两根第二同步带的对称面上；第三同步带上固定有拉链板及舵机固定板；所述的舵机固定板与手爪安装板等高设置；舵机固定板与第二手爪光轴构成滑动副；第二手爪光轴固定在竖支架上；舵机固定板上固定有搭扣舵机；搭扣舵机的输出轴与舵臂的中心位置固定；两个第二机械手爪分别设置在舵臂底面的两端；两个第二机械手爪均与舵臂构成转动副；所述的拉链板设置在舵机固定板的下方；拉链板的底部固定有拉链钩。

2.根据权利要求1所述的穿裤穿鞋一体机，其特征在于：所述的第一机械手爪及第二机械手爪均由手爪舵机驱动。

3.根据权利要求1所述的穿裤穿鞋一体机，其特征在于：还包括鞋舌夹；所述的裤腿架由托裤弧板、圆弧杆和两根竖杆组成；两根竖杆的底端均与放鞋板的顶面固定，顶端与圆弧杆的两端分别固定，中部与托裤弧板的两端分别固定；所述的托裤弧板上套置有套环，套环穿过鞋舌夹内其中一个夹爪尾端的圆孔。

4.根据权利要求1所述的穿裤穿鞋一体机，其特征在于：所述的定位组件共有三个，三个定位组件沿竖直方向间隔20～100mm排布；位于最下端的定位组件与调整底板的间距为0.5～1.2m。