一种仿生拐杖支脚垫的制作方法
【专利说明】一种仿生拐杖支脚垫
[0001]
技术领域
[0002]本发明专利涉及一种帮助人行走的拐杖，尤其涉及一种仿生拐杖支脚垫。
【背景技术】
[0003]帮助人行走的拐杖与地面接触的部件称为支脚垫。一方面，支脚垫材料摩擦系数较大，能够防止拐杖与地面接触时打滑；另一方面，支脚垫材料的弹性好，可以缓冲地面反作用力造成的冲击，从而减轻人的不适感。由于支脚垫要满足上述两方面的需求，其往往采用应兼具大的摩擦系数和高弹性的橡胶材料，但这样的材料难免强度低。耐磨性差，导致支脚垫寿命短、易损坏。因此，可以通过设计新的支脚垫提升其防滑和耐磨性。
[0004]通的拐杖脚垫由于结构设计的局限性在使用时舒适性不是很好，防滑效果不好，只有在拐杖垂直与地面使用时才能提供较好附着力；而且使用过程中，支脚垫的磨损不均匀，很容易出现支脚垫边缘先行磨损的问题，从而影响其使用寿命。现有技术中的支脚垫底部通常都是圆弧形的或者平面的，在实际使用过程中，因为接地面积较小，脚垫和路面之间接触压力分布不合理，导致脚垫部分很容易磨损，所以防滑效果不是很好。为了克服以上弊端，本发明把脚垫的接地区域仿照蝗虫的脚掌的物理特性设计。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种仿生拐杖支脚垫，包括接地区和镶嵌区；所述接地区和镶嵌区是一个整体，所述接地区为仿蝗虫脚掌的立体结构，所述镶嵌区为中空圆柱形结构，用于连接拐杖。所述接地区为实心结构，所述接地区的材料为弹性材料。所述镶嵌区材料为弹性材料。所述接地区为中心向上凹、边缘向下凸起的圆弧倒角结构。所述接地区为多瓣型立体结构。所述镶嵌区的中空结构内部设有数条沿圆柱圆周方向的防滑槽，实现拐杖和支脚垫的牢固连接，当支脚垫严重磨损后，可从拐杖上拆卸，方便更换新的支脚垫。
[0006]蝗虫经过上万年的进化，形成了适应环境的脚掌结构，图1a为蝗虫第3对足(跳跃足)跗骨的腹侧视图，它由跗跖骨Tl?T4组成。图1b为第三跗跖骨横截面Cs示意图。由图1可见，蝗虫脚掌结构包括黑色表皮、表皮细胞层、曲肌腱、气囊、含杆状组织的软外表皮和血浆。其中，脚掌与地面接触的外表面呈中间内凹的两段圆弧结构，配合中间的曲肌腱将脚掌分成两个空腔。这种结构形式有利于控制脚掌在接地过程中的变形方向，获得较大的接触面积，实现蝗虫运动过程中的稳定附着。
[0007]基于蝗虫脚掌的特点，把该种结构应用于拐杖脚垫上。而且这种结构与拐杖的使用特点会很好结合在一起。该仿生拐杖支脚垫采用超弹性、高耐磨橡胶材料制造，在拐杖刚接地时，仿生脚垫接地区圆弧凸起区域先接地，该区域在与地面接触过程中可以随接触压力的增加而变形增大，从而增大支脚垫与地面的接触面积，避免了普通拐杖刚接地时防滑效果不好现象，使得该种支脚垫具有更好的防滑特性。当拐杖进一步受到压力时，拐杖支脚垫会实现中间区域接地，仿生拐杖支脚垫四周接地区域全部与地面结合，实现接触面积最大化，大大提高了拐杖的防滑效果。而且该结构整体应力分布均匀，对脚垫的耐磨性也会有很大的改善。
[0008]本发明的有益效果:通过对现有拐杖支脚垫结构方案的改进，实现了一种新型的仿生拐杖支脚垫，该支脚垫采用了仿生结构，利用蝗虫脚掌良好的附着特性，使新型的仿生拐杖支脚垫具有比传统结构支脚垫更好的与路面接触的特性，达到提高升防滑效果。另外，该种支脚垫的结构设计，保证了拐杖在使用过程中与路面的接触始终均匀受力，大大提高了拐杖在使用过程中的稳定性；由于该种结构的拐杖支脚垫受力均匀，采用弹性耐磨材料制造，具有更好的耐磨特性，可以延长拐杖的使用寿命；支脚垫拐杖镶嵌区内部设置的防滑槽可以保证该种结构的支脚垫与拐杖之间具有良好的防滑特性，不易脱落；采用该种结构拐杖支脚垫，可以在脚垫磨损时方便更换支脚垫，保证拐杖的正常使用。脚垫的变形可以很大程度上缓冲来自地面的反作用力，减小手部的不舒适性。
【附图说明】
[0009]图1为蝗虫脚掌结构图。
[0010]图2是仿生支脚垫结构仰视图。
[0011]图3是仿生支脚垫的结构示意图一。
[0012]图4是仿生支脚垫的结构示意图二。
[0013]图5是仿生支脚垫的结构俯视图。
[0014]图6是仿生支脚垫的结构A-A剖面图。
[0015]图7是仿生支脚垫的接地区结构示意图。
[0016]图8是仿生支脚垫的三维结构模型。
[0017]图中:1、接地区；2、镶嵌区；3、防滑槽；4、弧面。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
[0019]如图2和图3所示，一种仿生拐杖支脚垫，包括接地区2和镶嵌区I ;所述接地区2为仿蝗虫脚掌的立体结构，所述镶嵌区I为中空圆柱形结构，所述接地区2为实心结构，所述接地区2的材料为弹性材料，在拐杖刚接地时，仿生脚垫接地区I圆弧凸起区域先接地，该区域在与地面接触过程中可以随接触压力的增加而变形增大，从而增大支脚垫与地面的接触面积，使得该种支脚垫具有更好的防滑特性。
[0020]进一步的，所述镶嵌区I材料为弹性材料，方便与拐杖连接。
[0021]进一步的，所述接地区2为中心向上凹、边缘向下凸起的圆弧倒角结构，所述凸起由若干半径为r的弧面组成，接地区2受到压力增大时，拐杖支脚垫会实现中间区域接地，仿生拐杖支脚垫四周接地区域全部与地面结合，实现接触面积最大化，大大提高了拐杖的防滑效果。而且该结构整体应力分布均匀，对脚垫的耐磨性也会有很大的改善。
[0022]进一步的，所述镶嵌区I的中空结构内部设有数条沿圆柱圆周方向的防滑槽3，实现与拐杖牢固连接。
[0023]在仿生拐杖支脚垫的结构设计中，该仿生拐杖支脚垫的高度一般在30?60_之间，外径一般在20?60_之间，根据需要可以略作调整。
[0024]如图5、图6所示，仿生拐杖支脚垫的镶嵌区I为内部中空结构，该部分壁厚在2?3_之间，视需要可作调整；在镶嵌区2内壁上根据需要设计2?4道防滑槽3，所述防滑槽3深度在I?2_之间；所述防滑槽3可与拐杖进行良好的卡接，所述拐杖镶嵌区I的高度一般在20?40mm之间，视需要可作调整。
[0025]如图7所示，仿生拐杖支脚垫的接地区中心向上凹，边缘向下凸起，呈花瓣状，接地区的直径D在20_?60_之间，边缘凸起部分由若干半径为r的弧面4组成，所述半径为r的弧面4个数至少为3个。接地区h的取值范围为3mm?12.5mm之间，视需要可作调整。
[0026]所述实施例为本发明优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种仿生拐杖支脚垫，其特征在于，包括接地区(2)和镶嵌区(I);所述接地区(2)和镶嵌区(I)是一个整体，所述接地区(2)仿蝗虫脚掌立体结构，所述接地区(2)为中心向上凹、边缘向下凸起的结构，所述凸起由多个半径为r的弧面(4)组成，所述半径为r的弧面(4)个数至少为3个。
2.根据权利要求1所述的一种仿生拐杖支脚垫，其特征在于，所述接地区(2)为实心结构，所述接地区(2 )的材料为弹性耐磨材料。
3.根据权利要求1所述的一种仿生拐杖支脚垫，所述镶嵌区(I)为中空圆柱型结构，所述镶嵌区(I)材料为弹性材料。
4.根据权利要求1所述的一种仿生拐杖支脚垫，其特征在于，所述镶嵌区(I)的中空结构壁厚为2?3mm，所述中空结构内部设有数条沿圆柱圆周方向的防滑槽(3)，所述防滑槽(3)的条数为2?4条，所述防滑槽(3)的深度在I?2mm之间。
5.根据权利要求1所述的一种仿生拐杖支脚垫，其特征在于，所述镶嵌区(I)的高度在20?40mm之间，所述接地区(2)的高度在3mm?12.5mm之间。
【专利摘要】本发明涉及一种帮助人行走的拐杖，具体涉及一种仿生拐杖支脚垫。一种仿生领域的仿生拐杖支脚垫结构，包括接地区和镶嵌区；所述接地区为仿蝗虫脚掌的立体结构，所述镶嵌区为中空圆柱形结构。通过接地区域模拟蝗虫脚掌的物理特征，增加与地面的附着力，提升防滑效果。本发明基于仿生的设计理念来提高拐杖的防滑性能，在拐杖的接地端加有仿蝗虫的支脚垫，蝗虫脚掌特殊的结构形式，有利于降低接触刚度、增加接触面积，并在接触过程中产生使其脚掌稳定的附着摩擦力。本发明设计基于蝗虫脚掌表面的几何形态和蝗虫脚掌屈肌腱的功能特性，通过模仿蝗虫脚掌的仿生支脚垫会起到很好的防滑效果。
【IPC分类】A45B9-04
【公开号】CN104814582
【申请号】CN201510192687
【发明人】梁晨, 周海超, 杨建 , 王国林, 周伟, 沈飞, 李凯强
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月22日