CN109770473A - 用于助行装置的鞋组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于助行装置的鞋组件。所述鞋组件包含鞋垫及位于鞋垫上的鞋套。所述鞋套包含一凹部，以容置连接于助行装置的鞋套与小腿支架间的侧板的第一部分；所述鞋套还包含一支承板，位于该鞋垫上，以作为上述侧板的第二部分的支点。当第一部分容置于凹部内时，所述第二部分覆盖凹部。

Description

用于助行装置的鞋组件

技术领域

本发明涉及用于助行装置的鞋组件以及包含所述鞋组件的助行装置。

背景技术

助行装置亦称为外骨胳机器人(exoskeleton robot)，是一种穿戴式行动机器，其可支撑使用者的身体部位并可移动使用者的肢体。一般来说，可利用由电动马达、气动装置、杠杆、液压装置或其他可移动肢体的技术组合所构成的系统作为助行装置的动力来源。助行装置的主要应用领域之一为医疗用途。可利用助行装置来协助因为疾病或意外伤害而失去或无法控制其腿部或手臂的个体。当个体穿戴所述助行装置时，可能衍生安全性问题。举例来说，使用者在行走中可能无法保持平衡的姿态，且当以右腿支撑时可能会明显向右倾，而当以左腿支撑时则可能会明显向左倾。此种倾斜可能会使助行装置的鞋组件和地面之间形成线接触而非面接触。因此，使用者可能会绊倒或跌倒到地面。

因此，本领域需要一种鞋组件，其能够确保助行装置的使用者在行走中可和地面形成平稳的接触。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于助行装置的鞋组件，以及包含所述鞋组件的助行装置，以解决上述至少一个问题。

根据本发明的多个实施例提出一种用于助行装置的鞋组件。所述鞋组件包含一鞋垫及一鞋套。所述鞋套包含一凹部，用以容置连接于助行装置的鞋套与小腿支架间的一侧板的第一部分；及位于该鞋垫上的一支承板，用以作为该侧板的第二部分的支点。当第一部分容置于该凹部内时，第二部分覆盖该凹部。

于一实施例中，所述小腿支架于第一方向中延伸，且侧板的第一部分与第二部分沿着与第一方向不同的第二方向中延伸。

在另一实施例中，所述第二部分会根据沿着第一方向施加的力而弹性变形。

于又另一实施例中，所述支承板包含一隆起表面以作为第二部分的支点及一坡面，其具有一倾斜表面以接收弹性变形时的第二部分。

于又另一实施例中，所述支承板有一高度，其可抵销侧板的第一部分与第二部分间的高度差异。

于又一实施例中，所述鞋套还包含一接触表面，用以接收助行装置的使用者的足部，且侧板的第一部分固定于凹部中的接触表面下方。

于又另一实施例中，所述第一部分通过螺栓及接触表面上的螺孔来固定。

于另一实施例中，所述第一部分包含多个螺孔，其与接触表面上的多个螺孔对齐。

于一进一步的实施例中，当第一部分固定于接触表面下方的凹部中时，所述侧板的第二部分与接触表面齐平。

于另一进一步的实施例中，所述侧板的第一部分固定于由鞋垫、接触表面与支承板所界定的一腔室中。

根据本发明的多个实施例亦提出一种助行装置。所述助行装置包含一小腿支架、一侧板及一鞋组件。所述侧板枢轴连接至小腿支架，侧板包含第一部分与第二部分。所述鞋组件包含鞋垫与鞋套。所述鞋套包含一凹部以容置侧板的第一部分，以及位于鞋垫上的一支承板，其作为侧板的第二部分的支点。当第一部分容置于凹部内时，所述第二部分覆盖该凹部。

本发明的有益效果在于，本发明提供的用于助行装置的鞋组件，可将力均匀地分散于鞋垫上，这能够有效地确保鞋垫能够完整地与地面接触，并因此能够防止鞋组件发生倾斜的问题。

上文已以较宽泛的方式概述了本发明公开的特征与技术优点，以使下文的发明说明更容易理解。下文将描述本发明公开的额外特征与优点，并构成本发明公开请求保护的标的。本领域技术人员当可理解，可轻易地以所公开的发明构思与具体实施例为基础来修改或设计其他结构或流程，用以实现与本发明公开相同的目的。本领域技术人员亦可轻易理解，此类均等的构造并未悖离所附权利要求所界定的本发明公开的精神与范围。

附图说明

在阅读了下文实施方式以及附随附图时，能够最佳地理解本发明公开的多种方式：其中：

图1A为根据本发明公开某些实施例的助行装置的透视图；

图1B、图1C与图1D分别是图1A的助行装置的主视图、右侧视图与俯视图；

图2A为根据本发明一实施例，图1A中示出的助行装置的鞋组件的透视图；

图2B、图2C与图2D分别为图2A中示出的鞋组件的爆炸图、主视图与右侧视图；

图3A为根据本发明某些实施例，图2A示出的鞋组件沿着AA方向绘制的剖面图；

图3B为一概要剖面图，其示出图3A示出的鞋组件中的力传导机制；

图4为根据本发明另一实施例，图1A示出的助行装置的鞋组件的透视图；

图5为根据本发明又另一实施例，图1A示出的助行装置的鞋组件的透视图；

图6A为根据本发明又另一实施例，图1A示出的助行装置的鞋组件的分解图；

图6B为图6A示出的鞋组件组合后的透视图；

图6C为图6A示出的鞋组件的右侧视图；以及

图6D为根据本发明某些实施例，图6C示出的鞋组件沿着BB方向绘制的剖面图。

附图标记如下：

10 助行装置

11 腰部组件

12R 右腿组件

12L 左腿组件

13 髋关节

14 大腿支架

15 膝关节

16 小腿支架

17 踝关节

20L 左鞋组件

20R 右鞋组件

21、41、51、61 鞋套

24、68 支承板

25、65 鞋垫

27、67 侧板

28 固定板

31 一第一区段

32 第二区段

40R、50R、60R 鞋组件

158 第一调整装置

178 第二调整装置

210、610 凹部

240 凸形部件

245、415 脊部

261 环

262 垫圈

271、671 第一部分

272、672 第二部分

273 第三部件

274 第一部件

275 第二部件

515 隆起表面

516 坡面

615 接触表面

673 第三部分

681 螺栓

682 螺孔

C 腔室

F 力

H 高度

θ 第一角度

φ 第二角度

具体实施方式

本申请案主张2017年1月13日提申的美国专利临时案第62/445,940号申请案的优先权，在此将其全文参照引入。

下文参照附随附图说明本发明的多个实施例，其中以相似的元件符号表示相同或相似的元件。

图1A为根据本发明公开某些实施例的助行装置10的透视图，而图1B、图1C与图1D分别是助行装置10的主视图、右侧视图与俯视图。参照图1A，助行装置10包含一腰部组件11、一右腿组件12R、一左腿组件12L、一右鞋组件20R及左鞋组件20L。

所述腰部组件11是用以于腰部支承助行装置10的使用者。右腿组件12R与左腿组件12L的每一者通过一个别的髋关节13而枢轴连接至腰部组件11。因此，右腿组件12R与左腿组件12L可相对于腰部组件11旋转。由于右腿组件12R与左腿组件12L彼此成对称的物理配置，为求简便，以下仅讨论左腿组件12L。

所述左腿组件12L除了髋关节13之外，还包含一大腿支架14、一小腿支架16、一膝关节15以及一踝关节17。所述大腿支架14的外型狭长，以其一侧(未标号)通过髋关节13枢轴连接至腰部组件11，并以另一侧通过膝关节15枢轴连接至小腿支架16。因此，大腿支架14与小腿支架16可相对于膝关节15旋转。更有甚者，大腿支架14可于伸长方向中沿着膝关节15的一第一调整装置158移动，而使得能够配合使用者的需求而调整左腿组件12L在大腿部分的长度。于本实施方式中，所述第一调整装置158包含一对槽，其是于伸长方向中延展。在其他实施方式中，所述第一调整装置158可包括沟、轨或滑杆等有助于纵向调整。

所述小腿支架16的外型亦为狭长，以其一侧(未标号)通过膝关节15枢轴连接至大腿支架14，并以另一侧通过踝关节17枢轴连接至鞋组件20。因此，小腿支架16与左鞋组件20L可相对于踝关节17旋转。更有甚者，小腿支架14可于伸长方向中沿着踝关节17的一第二调整装置178移动，而使得能够配合使用者的需求而调整左腿组件12L于小腿部分的长度。于本实施方式中，所述第二调整装置178包含一对槽，其于伸长方向中延展。或者是，所述第二调整装置178可包括沟、轨或滑杆等有助于纵向调整。

所述大腿支架14、小腿支架16、髋关节13、膝关节15及踝关节17与2014年10月21日提申的美国专利申请案第14/519,145号(发明名称为"Walking Assist Device”；下称’145申请案)中所公开的类似，故此处并未进一步详述。关于大腿支架14、小腿支架16、髋关节13、膝关节15及踝关节17的物理关系与功能，请参见’145申请案的公开内容。

图2A为根据某些实施例，右鞋组件20R连同其踝关节17的透视图，而图2B、图2C与图2D分别为所述右鞋组件20R及其踝关节17的分解图、主视图与右侧视图。相似地，由于右鞋组件20R与左鞋组件20L彼此对称，因此为求简便，此处仅详细讨论右鞋组件20R。

参照图2A，右鞋组件20R包含鞋套21、鞋垫25、侧板27及固定板28。所述鞋套21作为鞋组件20R的本体，以容置使用者的足部或鞋子。所述鞋垫25作为鞋套21的鞋底。于一实施例中，鞋垫25是由可提供防滑功能的材料所制成。所述侧板27连接于踝关节17与鞋套21之间，其用以将于第一方向中通过小腿支架16或踝关节17施加的力F传递至鞋垫25。所述固定板28有助于将侧板27固定至鞋套21，并可对使用者的足部或鞋子提供平滑的接触感。

参照图2B，右鞋组件20R还包含支承板24，在图2A中因受固定板28遮蔽而无法目视支承板24。所述支承板24容置于鞋套21的凹部210内。此外，支承板24包含一凸形部件240及一脊部245，下文将进一步详细讨论。

所述侧板27为一体成形，其包含一第一部件274、一第二部件275以及连接该第一部件274与第二部件275的一第三部件273。所述第一部件274还包含一第一部分271及一第二部分272。所述第一部分271与第二部分272实质上是于和第一方向不同的一第二方向中延伸。于一实施例中，第一方向与第二方向彼此垂直。所述第一部分271与第二部分272亦容置于鞋套21的凹部210内。具体而言，在组装的过程中，将支承板24放置于凹部210内，使其脊部245沿着一第三方向延伸，所述第三方向实质上垂直于前述第一与第二方向。接着，通过使第一部分271的凹形部件270和支承板24的凸形部件240相配适，以将第一部分271堆叠于支承板24上。之后使所述固定板28覆盖凹部210中的支承板24、第一部分271与第二部分272。于一实施例中，第一部分271的尺寸使其可密合于支承板24中，而使得凹形部件270与凸形部件240彼此对齐。所述凹形部件270及凸形部件240有助于将支承板24固定至侧板27并位于由凹部210与固定板28界定的腔室内。

所述侧板27的第二部件275是通过固定装置(未标号)而连接至踝关节17，所述固定装置可包括一环261、多个垫圈262以及一组螺帽与螺栓(未标号)。

图3A为根据某些实施例，参照图2A所讨论与示出的右鞋组件20R沿着AA方向所得的剖面图。

参照图3A，特别是参照其中的部分放大图，支承板24的脊部245大致上位于支承板24的一中心线上，并沿着第三方向延伸。所述脊部245可作为第二部分272的支点，并朝向凹部210的一开口倾斜变细。所述倾斜表面相对于第二部分272形成一第一角度θ。于一实施例中，第一角度θ的范围介于1度至5度间。

此外，侧板27的第三部分273可包括一第一区段31，其可沿着小腿支架16或大腿支架14的伸长方向延伸；以及一第二区段32，其可由该伸长方向向外弯曲。所述第二区段32相对于第一区段31形成一第二角度φ。于一实施例中，第二角度φ的范围介于约0度与90度间。

图3B为参照图3A所讨论与示出的右鞋组件20R中的力传导机制的概要剖面图。

参照图3B，通过小腿支架16而施加的力F会通过侧板27与固定板28而传导至鞋套21与鞋垫25，上述力F主要是由使用者体重所造成的。作为第二部分272的支点的脊部245使得第二部分272能够在凹部210内弹性变形，其变形范围在第一角度θ所界定的范围内。因此，可将力F传导至鞋垫25并使其均匀地分布于鞋垫25上。

在某些既有的助行装置中，通过譬如小腿支架施加于鞋子的一侧的重力可能导致鞋子倾斜或偏转到另一边，进而对使用者造成危险。更有甚者，一般来说，助行装置的使用者可能是行动力受限的肢体不健全或残疾人士。相较于一般人士，此类使用者于穿戴既有助行装置行走时，当使用者的身体是由右腿支撑时，使用者就可能明显右倾；当使用者的身体是由左腿支撑，使用者则可能明显左倾。此种一般人士在行走时不会发生的倾斜状况通过譬如小腿支架对鞋子施加一额外的力。所述额外的力可能会使倾斜问题加剧。使用根据本公开内容的鞋组件20R，可将力均匀地分散于鞋垫25上，这能够有效地确保鞋垫25能够完整地与地面接触，并因此能够防止鞋组件20R发生倾斜的问题。

图4为根据另一实施例的鞋组件40R的透视图。

参照图4，鞋组件40R与上文参照图3A所讨论与示出的鞋组件20R相似，不同之处在于例如图3A中鞋组件20R的鞋套21与支承板24整合为鞋组件40R的鞋套41。如放大附图中所示，鞋套41包含一脊部415，其可作为凹部210中侧板27的第二部分272的支点。

使用鞋组件40R，可将力均匀地分散于鞋垫25上，这能够有效地确保鞋垫25能够完整地与地面接触，并因此能够防止鞋组件40R发生倾斜的问题。

图5为根据另一实施例的鞋组件50R的透视图。

参照图5，鞋组件50R与上文参照图3A所讨论与示出的鞋组件20R相似，不同之处在于例如图3A中鞋组件20R的鞋套21与支承板24整合为鞋组件50R的鞋套51。如放大附图中所示，鞋套51包含一隆起表面515与一坡面516，其自隆起表面515倾斜变细。所述隆起表面515将侧板27的第一部分271密合容置于凹部210中的腔室C内。所述坡面516相对于第二部分272形成一第一角度θ。所述第二部分272能够根据一力而在第一角度θ界定的范围内于凹部210中弹性变形。

使用鞋组件50R，可将力均匀地分散于鞋垫25上，这能够有效地确保鞋垫25能够完整地与地面接触，并因此能够防止鞋组件50R发生倾斜的问题。

图6A为根据本发明又另一实施例，图1A示出的助行装置10的鞋组件60R的分解图。图6B为图6A示出的鞋组件60R于组装后的透视图。

参照图6A，鞋组件60R包含一鞋套61及一鞋垫65。所述鞋套61作为鞋组件60R的本体，以容置使用者的足部或鞋子。所述鞋垫65作为鞋套61的鞋底。所述鞋套21包含一凹部610，用以容置连接于助行装置10的鞋套61与小腿支架16间的一侧板67的第一部分671。此外，鞋套21包含一接触表面615，用以接收使用者的足部或鞋子。亦参见图6B，第一部分671容置于位于接触表面615下方的凹部610内。此外，当第一部分671容置于凹部610内时，第二部分672覆盖凹部610。如6B图所示，当第一部分671容置于接触表面615下方的凹部610内时，侧板67的第二部分672实质上与接触表面615齐平。

回到图6A，于本实施方式中，第一部分671通过多个螺栓681与多个接触表面615上的螺孔682而固定。更有甚者，第一部分671包含多个螺孔(未标号)其与所述螺孔682对齐，以利将第一部分671固定于凹部610内。

所述小腿支架16于第一方向中延伸，且侧板67以及第一部分671与第二部分672沿着与第一方向不同的第二方向延伸。于一实施例中，第二方向实质上与第一方向垂直。所述侧板67亦包含一第三部分673，用以连接延伸于第二方向中位于不同高度的第一部分671与第二部分672。第一部分671与第二部分672间上述高度差有利于支点作用，如下文参照图6D进一步详述。

图6C为图6A示出的鞋组件60R的右侧视图，且图6D为图6C示出的鞋组件60R沿BB方向示出的剖面图。

参照图6D，鞋套21包含鞋垫65上的支承板68，其用以作为侧板67的第二部分的支点672。侧板67固定于鞋垫65、接触表面615与支承板68所界定的一腔室C内。

在操作上，第二部分672会响应沿着第一方向施加的力F而弹性变形。所述支承板68包含一隆起表面681，用以作为第二部分672的支点；以及一坡面682，其具有一倾斜表面以供弹性变形时的第二部分672靠置。

在图中示出的放大图中，第二部分672设于一高于第一部分671的位置。所述高度差使得第一部分671能够延伸进入腔室C中，以实现较佳的固定效果，并使得第二部分672能够以在隆起表面681上以其为支点进而响应外力F而弹性变形。于一实施例中，支承板68的高度h实质上等同于所述高度差。

虽然已详细描述本发明公开内容及其优点，应可理解可对其进行各种改变、替换与修饰，而不至于悖离附随的权利要求所界定的精神与范围。举例来说，可利用不同的方法来实现上文所述的许多过程，且可利用其他过程取代，或采用上述的组合。

此外，本发明的范围不限于说明书中描述的过程、机器、制造物、物质组成、手段、方法及步骤的特定实施例。本领域技术人员可轻易地由本发明实施例的公开内容明白，依剧本公开内容，可以使用现有或日后开发的能够执行基本上相同的功能或实现与本文所述的对应实施例基本上相同的结果的过程、机器、制造物、物质组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求的范围涵盖此等过程、机器、制造物、物质组成、手段、方法或步骤。

Claims (20)

1.一种用于一助行装置的鞋组件，该鞋组件包含：

一鞋垫；以及

一鞋套，包含：

一凹部，用以容置连接于该助行装置的该鞋套与小腿支架间的一侧板的一第一部分；以及

一支承板，位于该鞋垫上，以作为该侧板的一第二部分的支点，当该第一部分容置于该凹部内时，该第二部分用以覆盖该凹部。

2.如权利要求1所述的鞋组件，其中该小腿支架沿着一第一方向延伸，且该侧板的该第一部分与该第二部分沿着与该第一方向不同的一第二方向延伸。

3.如权利要求2所述的鞋组件，其中该第二部分根据沿着该第一方向施加的力而弹性变形。

4.如权利要求3所述的鞋组件，其中该支承板包含一隆起表面，以作为该第二部分的支点；以及一坡面，其具有一倾斜表面，用以接收弹性变形时的该第二部分。

5.如权利要求1所述的鞋组件，其中该支承板有一高度，其抵销该侧板的该第一部分与该第二部分间的高度差。

6.如权利要求1所述的鞋组件，其中该鞋套还包含一接触表面，用以接收该助行装置的一使用者的一足部，且该侧板的该第一部分固定于该凹部中的该接触表面下。

7.如权利要求6所述的鞋组件，其中该第一部分通过多个螺栓以及该接触表面上的多个螺孔而固定。

8.如权利要求7所述的鞋组件，其中该第一部分包含多个螺孔，与该接触表面上的多个所述螺孔对齐。

9.如权利要求6所述的鞋组件，其中当该第一部分固定于该接触表面的该凹部中时，该侧板的该第二部分与该接触表面齐平。

10.如权利要求6所述的鞋组件，其中该侧板的该第一部分固定于由该鞋垫、该接触表面与该支承板所界定的一腔室中。

11.一助行装置，包含：

一小腿支架；

一侧板，枢轴连接至该小腿支架，其包括一第一部分及一第二部分；以及

一鞋组件，包含：

一鞋垫；以及

一鞋套，包含：

一凹部，用以容置连接于该助行装置的该鞋套与该小腿支架间的一侧板的一第一部分；以及

一支承板，位于该鞋垫上，以作为该侧板的一第二部分的支点，当该第一部分容置于该凹部内时，该第二部分用以覆盖该凹部。

12.如权利要求11所述的助行装置，其中该小腿支架沿着一第一方向延伸，且该侧板的该第一部分与该第二部分沿着与该第一方向不同的一第二方向延伸。

13.如权利要求12所述的助行装置，其中该第二部分根据沿着该第一方向施加的力而弹性变形。

14.如权利要求13所述的助行装置，其中该支承板包含一隆起表面，以作为该第二部分的支点；以及一坡面，其具有一倾斜表面，用以接收弹性变形时的该第二部分。

15.如权利要求11所述的助行装置，其中该支承板有一高度，其抵销该侧板的该第一部分与该第二部分间的高度差。

16.如权利要求11所述的助行装置，其中该鞋套还包含一接触表面，用以接收该助行装置的一使用者的一足部，且该侧板的该第一部分固定于该凹部中的该接触表面下。

17.如权利要求16所述的助行装置，其中该第一部分通过多个螺栓以及该接触表面上的多个螺孔而固定。

18.如权利要求17所述的助行装置，其中该第一部分包含多个螺孔，与该接触表面上的多个所述螺孔对齐。

19.如权利要求16所述的助行装置，其中当该第一部分固定于该接触表面的该凹部中时，该侧板的该第二部分与该接触表面齐平。

20.如权利要求16所述的助行装置，其中该侧板的该第一部分固定于由该鞋垫、该接触表面与该支承板所界定的一腔室中。