CN109676584A - 一种外骨骼用液压敏感式传感鞋 - Google Patents

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江金林
张鑫彬
王晓露
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Abstract

本发明涉及一种外骨骼用液压敏感式传感鞋，包含：鞋体，穿戴在外骨骼足部上；承压底座，设置在鞋体上，具有一容纳腔，且顶部设置开口；金属膜片，固定设置在承压底座的顶部开口处，密闭容纳腔；绝缘油，填充设置在承压底座的容纳腔内，且完全充满容纳腔内部，形成密闭油液空间；压力传感器，通过无缝薄壁管与承压底座的容纳腔连通；由金属膜片承受外骨骼足部的压力，使密闭油液空间因压缩产生均匀压力，通过无缝薄壁管传递至压力传感器，由压力传感器检测得到传感鞋承载的外骨骼足部的压力信息。本发明采用液压方式准确检测足底压力信息，进而准确控制外骨骼的步态和姿态，可靠性高，使用寿命长。

Description

一种外骨骼用液压敏感式传感鞋
技术领域
本发明涉及一种外骨骼用液压敏感式传感鞋，利用金属膜片受压，在满油密闭空间内产生液压力以反应脚底所受的力，属于外骨骼脚底压力传感的技术领域。
背景技术
足部是联络人体和其支撑面的器官，承担着身体的全部重量，并且身体姿态的变化会导致足底所承受的压力的变化。对于外骨骼机器人来说，足部压力传感鞋所承受的负载大小是系统控制算法所需要的重要参数。使用足部压力传感鞋的目的是把机器人的足部对其人体支撑面的压强信息采集出来并转换为电信号，然后传输到上位机进行分析。因此，外骨骼用的传感鞋对于足部压力采集的准确性和可靠性是影响外骨骼机器人性能的关键因素之一。
目前，国内外现有的外骨骼传感鞋的压力采集方法主要有以下几种：应变片式，软管式，轮辐式，薄膜传感器式和压电式等。但是，以上几种足部压力采集方法均有各自缺陷，例如：软管式对软管的材质、硬度等参数的选择要求较高，并且响应慢，制作工艺复杂；应变片式对贴片的工艺要求较高，同时对受到剪切方向的分力不能准确采集，不适合动态采集；轮辐式也是基于采用应变片式的传感原理，因此具有相类似的问题；薄膜传感器式的环境适应性差，容易断裂，寿命不高；而压电式则受环境因素影响大，暂未达到工程化应用水平。
基于上述，本发明提出一种适用于外骨骼机器人的液压敏感式传感鞋，能够有效准确的检测足底压力信息，为外骨骼足部的步态和姿态控制提供准确的数据，有效解决现有技术中存在的压力敏感度差、寿命低、承受侧向力能力差、制作工艺复杂等的缺点和限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种外骨骼用液压敏感式传感鞋，采用液压方式准确检测足底压力信息，进而准确控制外骨骼的步态和姿态，可靠性高，使用寿命长。
为实现上述目的，本发明提供一种外骨骼用液压敏感式传感鞋，包含：鞋体，穿戴在外骨骼足部上；承压底座，设置在鞋体上，具有一容纳腔，且顶部设置开口；金属膜片，固定设置在承压底座的顶部开口处，密闭容纳腔；绝缘油，填充设置在承压底座的容纳腔内，且完全充满容纳腔内部，形成密闭油液空间；压力传感器，通过无缝薄壁管与承压底座的容纳腔连通；由金属膜片承受外骨骼足部的压力，使密闭油液空间因压缩产生均匀压力，通过无缝薄壁管传递至压力传感器，由压力传感器检测得到传感鞋承载的外骨骼足部的压力信息。
所述的承压底座分别设置在鞋体的前脚掌位置和后脚跟位置。
所述的金属膜片的上表面隆起形成弧度，与外骨骼足底之间完全接触。
所述的金属膜片与承压底座的顶部开口之间通过焊接固定连接。
所述的绝缘油采用硅油。
所述的承压底座上开设第一连接通孔；所述的无缝薄壁管的一端端部与该第一连接通孔之间通过焊接连接，使无缝薄壁管与承压底座的容纳腔相连通。
所述的承压底座上开设放气孔，通过该放气孔对承压底座的容纳腔内部抽真空。
本发明所述的外骨骼用液压敏感式传感鞋，还包含放气孔堵头，堵住承压底座上的放气孔。
本发明所述的外骨骼用液压敏感式传感鞋，还包含传感器底座，其上开设第二连接通孔，所述的压力传感器设置在该传感器底座的第二连接通孔处。
所述的无缝薄壁管的另一端端部与该第二连接通孔之间通过焊接连接，使压力传感器通过无缝薄壁管与承压底座的容纳腔相连通。
本发明所提供的外骨骼用液压敏感式传感鞋，与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
1、采集的压力信息准确可靠；将足底压力信息通过金属膜片的变形转化为油液压力的变化，并通过压力传感器进行采集，快速感知并检测得到足底压力信息；
2、环境适应性强；采用液压敏感形式的足底压力传感方式，不会因为环境的变化而产生干扰，扩大了外骨骼的使用范围；
3、结构可靠且设置方便，只需在传感鞋鞋体的前脚掌和后脚跟位置各布置一处，提高加工和制作效率，降低成本；
4、结构简单，可靠性高，使用寿命长，不易损坏。
附图说明
图1为本发明中的外骨骼用液压敏感式传感鞋的结构示意图；
图2为本发明中的外骨骼用液压敏感式传感鞋的布置方式示意图。
具体实施方式
以下结合图1～图2，通过优选实施例对本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。
如图1所示，为本发明所提供的外骨骼用液压敏感式传感鞋，包含：鞋体8，穿戴在外骨骼足部上；承压底座2，设置在鞋体8上，具有一容纳腔，且顶部设置开口；金属膜片3，固定设置在承压底座2的顶部开口处，密闭容纳腔；绝缘油4，填充设置在承压底座2的容纳腔内，且完全充满容纳腔内部，形成密闭油液空间；压力传感器6，通过无缝薄壁管5与承压底座2的容纳腔连通；由金属膜片3承受外骨骼足部的压力，使密闭油液空间因压缩产生均匀压力，通过无缝薄壁管5传递至压力传感器6，由压力传感器6检测得到传感鞋承载的外骨骼足部的压力信息。
如图2所示，所述的承压底座2分别设置在鞋体8的前脚掌位置81和后脚跟位置82，可分别承受并检测外骨骼足部的前脚掌和后脚跟处的压力信息，进而可具体分析外骨骼足部的步态和姿态特征，从而对外骨骼足部的输出压力进行准确控制。
所述的金属膜片3采用具有良好韧性的材料制成，其上表面微微隆起形成弧度，确保外骨骼足底与金属膜片3之间可靠接触。
所述的金属膜片3与承压底座2的顶部开口之间通过焊接固定连接，确保连接强度和密闭性。
所述的绝缘油4采用硅油。
所述的承压底座2上开设第一连接通孔，该第一连接通孔的直径与无缝薄壁管5的直径大小相匹配。
所述的无缝薄壁管5的一端端部与该第一连接通孔之间通过焊接连接，使无缝薄壁管5与承压底座2的容纳腔相连通，并确保连接强度和密闭性。
所述的承压底座2上还开设放气孔，通过该放气孔对容纳腔抽真空。
本发明所述的外骨骼用液压敏感式传感鞋，还包含放气孔堵头1，堵住承压底座2上的放气孔。
本发明所述的外骨骼用液压敏感式传感鞋，还包含传感器底座7，其上开设第二连接通孔，所述的压力传感器6设置在该传感器底座7的第二连接通孔处。
所述的第二连接通孔的直径与无缝薄壁管5的直径大小相匹配。
所述的无缝薄壁管5的另一端端部与该第二连接通孔之间通过焊接连接，使压力传感器6通过无缝薄壁管5与承压底座2的容纳腔相连通，并确保连接强度和密闭性。
本发明所述的外骨骼用液压敏感式传感鞋，具体使用方法如下所述。首先，通过承压底座2上的放气孔对容纳腔内部抽真空，将其中的空气全部排出；然后通过与传感器底座7连接的无缝薄壁管5的端部向承压底座2的容纳腔内部填充硅油，直至完全填满；最后堵上放气孔堵头1，并将压力传感器6设置在传感器底座7的第二连接通孔处，于是容纳腔内部形成一个密闭的油液空间。
当传感鞋穿戴在外骨骼足部上之后，足底踩到金属膜片3，该金属膜片3因承受压力而产生压缩，在密闭油液空间内的硅油也一并压缩，产生液压力反作用于金属膜片3，支撑外骨骼足部及人体。同时，在该密闭油液空间内，各处所产生的压力均保持一致，并且硅油因压缩产生的压力可通过无缝薄壁管5快速传递至压力传感器6，进而通过压力传感器6感应并检测得到传感鞋所承载的外骨骼足部的压力信息。而由压力传感器6检测到的压力信号进一步被传送至控制器采样端进行采集分析，从而更准确有效的控制外骨骼足部的步态和姿态。
综上所述，本发明所提供的外骨骼用液压敏感式传感鞋，适用于外骨骼系统或其他形式的智能鞋，将对足底压力的测量转换为液压压力的测量，可快速及时准确的感知检测足底压力信息，进而将压力信号传送至控制器采样端予以采集，从而更准确有效的控制外骨骼的步态和姿态。
本发明所提供的外骨骼用液压敏感式传感鞋，与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
1、采集的压力信息准确可靠；将足底压力信息通过金属膜片的变形转化为油液压力的变化，并通过压力传感器进行采集，快速感知并检测得到足底压力信息；
2、环境适应性强；采用液压敏感形式的足底压力传感方式，不会因为环境的变化而产生干扰，扩大了外骨骼的使用范围；
3、结构可靠且设置方便，只需在传感鞋鞋体的前脚掌和后脚跟位置各布置一处，提高加工和制作效率，降低成本；
4、结构简单，可靠性高，使用寿命长，不易损坏。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种外骨骼用液压敏感式传感鞋，其特征在于，包含：
鞋体，穿戴在外骨骼足部上；
承压底座，设置在鞋体上，具有一容纳腔，且顶部设置开口；
金属膜片，固定设置在承压底座的顶部开口处，密闭容纳腔；
绝缘油，填充设置在承压底座的容纳腔内，且完全充满容纳腔内部，形成密闭油液空间；
压力传感器，通过无缝薄壁管与承压底座的容纳腔连通；
由金属膜片承受外骨骼足部的压力，使密闭油液空间因压缩产生均匀压力，通过无缝薄壁管传递至压力传感器，由压力传感器检测得到传感鞋承载的外骨骼足部的压力信息。
2.如权利要求1所述的外骨骼用液压敏感式传感鞋，其特征在于，所述的承压底座分别设置在鞋体的前脚掌位置和后脚跟位置。
3.如权利要求2所述的外骨骼用液压敏感式传感鞋，其特征在于，所述的金属膜片的上表面隆起形成弧度，与外骨骼足底之间完全接触。
4.如权利要求2所述的外骨骼用液压敏感式传感鞋，其特征在于，所述的金属膜片与承压底座的顶部开口之间通过焊接固定连接。
5.如权利要求2所述的外骨骼用液压敏感式传感鞋，其特征在于，所述的绝缘油采用硅油。
6.如权利要求2所述的外骨骼用液压敏感式传感鞋，其特征在于，所述的承压底座上开设第一连接通孔；所述的无缝薄壁管的一端端部与该第一连接通孔之间通过焊接连接，使无缝薄壁管与承压底座的容纳腔相连通。
7.如权利要求2所述的外骨骼用液压敏感式传感鞋，其特征在于，所述的承压底座上开设放气孔，通过该放气孔对承压底座的容纳腔内部抽真空。
8.如权利要求7所述的外骨骼用液压敏感式传感鞋，其特征在于，还包含放气孔堵头，堵住承压底座上的放气孔。
9.如权利要求2所述的外骨骼用液压敏感式传感鞋，其特征在于，还包含传感器底座，其上开设第二连接通孔，所述的压力传感器设置在该传感器底座的第二连接通孔处。
10.如权利要求9所述的外骨骼用液压敏感式传感鞋，其特征在于，所述的无缝薄壁管的另一端端部与该第二连接通孔之间通过焊接连接，使压力传感器通过无缝薄壁管与承压底座的容纳腔相连通。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2156491Y (zh) * 1992-12-24 1994-02-16 孟繁英 力传感器
US5557971A (en) * 1993-12-17 1996-09-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Pressure sensor
CN106263251A (zh) * 2016-10-14 2017-01-04 哈尔滨工业大学 便携式人体足底触地状态检测鞋底
CN106419939A (zh) * 2015-08-07 2017-02-22 深圳市肯綮科技有限公司 一种足底压力检测装置及安装该装置的运动助力装置
KR101814676B1 (ko) * 2016-07-25 2018-01-04 이동찬 소프트 외골격 근력 보조 장치
CN107677396A (zh) * 2017-11-06 2018-02-09 嘉兴御创电力科技有限公司 一种隔离封装式传感元件
US20180200134A1 (en) * 2017-11-13 2018-07-19 Free Bionics Taiwan Inc. Shoe assembly for a walking assist device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2156491Y (zh) * 1992-12-24 1994-02-16 孟繁英 力传感器
US5557971A (en) * 1993-12-17 1996-09-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Pressure sensor
CN106419939A (zh) * 2015-08-07 2017-02-22 深圳市肯綮科技有限公司 一种足底压力检测装置及安装该装置的运动助力装置
KR101814676B1 (ko) * 2016-07-25 2018-01-04 이동찬 소프트 외골격 근력 보조 장치
CN106263251A (zh) * 2016-10-14 2017-01-04 哈尔滨工业大学 便携式人体足底触地状态检测鞋底
CN107677396A (zh) * 2017-11-06 2018-02-09 嘉兴御创电力科技有限公司 一种隔离封装式传感元件
US20180200134A1 (en) * 2017-11-13 2018-07-19 Free Bionics Taiwan Inc. Shoe assembly for a walking assist device

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