一种穿脱储一体化换鞋装置

本发明属于自动穿脱储鞋设备领域，具体涉及一种穿脱储一体化换鞋装置。

背景技术：

1、随着我国老龄化逐步增加的趋势，人口老龄化迅速加剧：随着医疗水平的提高和生活水平的提升，中国人民的寿命不断延长，同时老年人口比例迅速攀升。截至2023年，中国60岁及以上人口已经超过了2.5亿，老年人口占比超过18％。预计到2057年，中国65岁以上人口达亿人的峰值。高龄化日益突出，高龄老人面临更为严峻的健康问题，空巢老人和独居老人将成为一种趋势。当遇到部分身体行动不便的老人想要换鞋的情况时，可能会有摔倒或者因为腰部有疾病的情况而发生危险。除此之外，中国的残疾人口规模也很庞大。中国残疾人口规模估计超过8500万人，占总人口的比例约为6％。这一规模庞大的残障人士对于正常的生活有极大的要求，其中日常的穿脱鞋问题占据重要部分。

2、因此，需要一种更高效、方便的穿鞋装置来帮助这些群体。采用这种自动化的穿鞋装置不仅能够减轻用户的生活负担，还能够保护他们的安全，避免在使用过程中出现意外事故。而现有的辅助穿鞋装置大多采用纯机械结构，使用不便，不能很好地满足使用者的需求。

技术实现思路

1、为解决以上问题，本发明的目的是提出一种穿脱储一体化换鞋装置。该装置一方面能够降低无人照顾的老人或者穿脱鞋不便的残障人士因为穿鞋脱鞋而发生危险的概率，同时还可用于有大量老年人居住的养老院或者医院等场所，可大大减少因为人手不够带来的困难。

2、为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明的穿脱储一体化换鞋装置，包括智能鞋柜、鞋舌夹持机械臂、足部穿脱模块；所述智能鞋柜包括存鞋柜、设置于存鞋柜内的存鞋托盘和用于在存鞋柜内转移鞋子的取放鞋装置；所述鞋舌夹持机械臂包括机械臂导轨、可沿机械臂导轨滑动的机械臂和设置于机械臂末端的柔性夹爪；所述足部穿脱模块包括基座、底盘、底盘翻转机构、支撑分离装置、夹持装置和推进机构；所述底盘铰接于基座；所述夹持装置设置于底盘上，用于从两侧夹持鞋子；所述支撑分离装置设置于基座，用于在底盘翻转时对脚后跟进行定位，并在穿脱鞋时对鞋两侧和后跟进行拉扯；所述底盘翻转机构设置于基座与底盘之间用于驱动底盘转动，使鞋尖朝上倾斜并保持倾斜姿态；所述推进装置用于驱动夹持装置沿着底盘滑动，使鞋子整体分离；

4、进一步，所述存鞋柜包括柜体、设置于柜体顶部的通风口和换气扇以及设置于柜体内部的紫光灯；所述存鞋托盘为梳齿结构，其均匀分布于柜体内部；

5、进一步，所述取放鞋装置包括取鞋托盘、用于驱动取鞋托盘转动的伺服电机ⅰ和用于带动取鞋托盘移动的丝杠螺母机构ⅰ；所述存鞋柜沿水平方向固定有直线滑轨ⅰ和工字导轨；所述丝杠螺母机构ⅰ上端通过滑块ⅰ与直线滑轨ⅰ配合，丝杠螺母机构ⅰ下端设有橡胶轮与工字导轨滚动配合；

6、进一步，所述机械臂包括电机架、第一关节和第二关节；所述电机架上设有用于与机械臂导轨配合的驱动轮和用于带动驱动轮转动的伺服电机ⅱ；所述电机架与第一关节之间设有第一关节电机；所述第一关节与第二关节之间设有第二关节电机；所述第二关节与柔性夹爪之间设有第三关节舵机；

7、进一步，所述柔性夹爪包括推杆电机平台、铰接于推杆电机平台底部的若干对柔性手指、设置于推杆电机平台上用于通过推杆带动柔性手指摆动实现抓取动作的推杆电机；

8、进一步，所述夹持装置包括设置于底盘上的底座、对称设置并可沿底座滑动的两对夹持座和安装于底座上用于驱动两对夹持座相互靠近或远离的丝杠螺母机构ⅱ；所述夹持座的相对端设有软爪；

9、进一步，所述支撑分离装置包括竖直固定于基座的导向光轴、可沿导向光轴滑动的后跟压板、用于驱动后跟压板沿导向杆滑动的丝杠螺母机构ⅲ以及设置于后跟压板两侧的用于将鞋颈边缘撑开的左右压板；两组支撑分离装置中的丝杠由同步带传动机构驱动同步转动；所述左右压板由压板舵机驱动摆动；

10、进一步，所述底盘翻转机构包括丝杠螺母机构ⅳ和连杆；所述丝杠螺母机构ⅳ安装于基座，所述连杆一端铰接于丝杠螺母机构ⅳ的螺母滑块，另一端铰接于底盘底部；

11、进一步，所述推进装置包括设置于底盘上用于引导夹持装置的底座滑动的导轨和用于所述底座沿导轨滑动的曲柄滑块机构。

12、本发明的有益效果为：本发明的穿脱储一体化换鞋装置由足部穿脱模块、鞋舌夹持机械臂和智能鞋柜组成。足部穿脱模块独立供电，可单独置于房间内任意位置，对占地要求较小，可适用于大部分的座椅和轮椅上，实现模块化定制。足部穿脱模块主要实现鞋子的夹持，足跟与鞋后跟的分离，鞋子的脱出与收回以及脚踝处的关节转动。鞋舌夹持机械臂设置于鞋柜中，可进行鞋子的运输与交换。智能鞋柜不仅拥有存储鞋子的功能，还可以自动搬运选择的鞋子，同时对其内部环境进行杀菌消毒。

技术特征：

1.一种穿脱储一体化换鞋装置，其特征在于：包括智能鞋柜、鞋舌夹持机械臂、足部穿脱模块；

2.根据权利要求1所述的穿脱储一体化换鞋装置，其特征在于：所述存鞋柜包括柜体、设置于柜体顶部的通风口和换气扇以及设置于柜体内部的紫光灯；所述存鞋托盘为梳齿结构，其均匀分布于柜体内部。

3.根据权利要求1所述的穿脱储一体化换鞋装置，其特征在于：所述取放鞋装置包括取鞋托盘、用于驱动取鞋托盘转动的伺服电机ⅰ和用于带动取鞋托盘移动的丝杠螺母机构ⅰ；所述存鞋柜沿水平方向固定有直线滑轨ⅰ和工字导轨；所述丝杠螺母机构ⅰ上端通过滑块ⅰ与直线滑轨ⅰ配合，丝杠螺母机构ⅰ下端设有橡胶轮与工字导轨滚动配合。

4.根据权利要求1所述的穿脱储一体化换鞋装置，其特征在于：所述机械臂包括电机架、第一关节和第二关节；所述电机架上设有用于与机械臂导轨配合的驱动轮和用于带动驱动轮转动的伺服电机ⅱ；所述电机架与第一关节之间设有第一关节电机；所述第一关节与第二关节之间设有第二关节电机；所述第二关节与柔性夹爪之间设有第三关节舵机。

5.根据权利要求1所述的穿脱储一体化换鞋装置，其特征在于：所述柔性夹爪包括推杆电机平台、铰接于推杆电机平台底部的若干对柔性手指、设置于推杆电机平台上用于通过推杆带动柔性手指摆动实现抓取动作的推杆电机。

6.根据权利要求1所述的穿脱储一体化换鞋装置，其特征在于：所述夹持装置包括设置于底盘上的底座、对称设置并可沿底座滑动的两对夹持座和安装于底座上用于驱动两对夹持座相互靠近或远离的丝杠螺母机构ⅱ；所述夹持座的相对端设有软爪。

7.根据权利要求1所述的穿脱储一体化换鞋装置，其特征在于：所述支撑分离装置包括竖直固定于基座的导向光轴、可沿导向光轴滑动的后跟压板、用于驱动后跟压板沿导向杆滑动的丝杠螺母机构ⅲ以及设置于后跟压板两侧的用于将鞋颈边缘撑开的左右压板；两组支撑分离装置中的丝杠由同步带传动机构驱动同步转动；所述左右压板由压板舵机驱动摆动。

8.根据权利要求1所述的穿脱储一体化换鞋装置，其特征在于：所述底盘翻转机构包括丝杠螺母机构ⅳ和连杆；所述丝杠螺母机构ⅳ安装于基座，所述连杆一端铰接于丝杠螺母机构ⅳ的螺母滑块，另一端铰接于底盘底部。

9.根据权利要求6所述的穿脱储一体化换鞋装置，其特征在于：所述推进装置包括设置于底盘上用于引导夹持装置的底座滑动的导轨和用于所述底座沿导轨滑动的曲柄滑块机构。

技术总结
本发明公开了一种穿脱储一体化换鞋装置，包括智能鞋柜、鞋舌夹持机械臂、足部穿脱模块；智能鞋柜包括存鞋柜、设置于存鞋柜内的存鞋托盘和用于在存鞋柜内转移鞋子的取放鞋装置；鞋舌夹持机械臂包括机械臂导轨、可沿机械臂导轨滑动的机械臂和设置于机械臂末端的柔性夹爪；足部穿脱模块包括基座、底盘、底盘翻转机构、支撑分离装置、夹持装置和推进机构；底盘铰接于基座；夹持装置设置于底盘上，用于从两侧夹持鞋子；支撑分离装置设置于基座，用于在底盘翻转时对脚后跟进行定位，并在穿脱鞋时对鞋两侧和后跟进行拉扯；底盘翻转机构设置于基座与底盘之间用于驱动底盘转动，使鞋尖朝上倾斜并保持倾斜姿态；推进装置用于驱动夹持装置沿着底盘滑动，使鞋子整体分离。本发明解决了目前由于老年人的生活自理能力相对较差，穿鞋脱鞋可能存在困难的问题。

技术研发人员：龙樟,唐东林,陈林燕,杨新川,陈辛雨,秦鹤然,孙俊淇,程严慧,宋檬,罗蔚萱
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16