TW201918239A - 用於助行裝置的鞋組件 - Google Patents

Abstract

本揭示內容揭示一種用於助行裝置的鞋組件。所述鞋組件包含鞋墊及位於鞋墊上的鞋套。所述鞋套包含一凹部，以容置連接於助行裝置之鞋套與小腿支架間的側板之第一部分；所述鞋套還包含一支承板，位於該鞋墊上，以作為上述側板之第二部分的支點。當第一部分容置於凹部內時，所述第二部分覆蓋凹部。

Description

用於助行裝置的鞋組件

本揭示內容係關於用於助行裝置的鞋組件，以及包含所述鞋組件之助行裝置。

助行裝置亦稱為外骨骼機器人（exoskeleton robot），是一種穿戴式行動機器，其可支撐使用者的身體部位並可移動使用者的肢體。一般來說，可利用由電動馬達、氣動裝置、槓桿、液壓裝置或其他可移動肢體的技術組合所構成的系統作為助行裝置的動力來源。助行裝置的主要應用領域之一為醫療用途。可利用助行裝置來協助因為疾病或意外傷害而失去或無法控制其腿部或手臂的個體。當個體穿戴所述助行裝置時，可能衍生安全性問題。舉例來說，使用者在行走中可能無法保持平衡的姿態，且當以右腿支撐時可能會明顯向右傾，而當以左腿支撐時則可能會明顯向左傾。此種傾斜可能會使助行裝置的鞋組件和地面之間形成線接觸而非面接觸。因此，使用者可能會絆倒或跌倒到地面。 因此，本領域需要一種鞋組件，其能夠確保助行裝置的使用者在行走中可和地面形成平穩的接觸。

本揭示內容係關於用於助行裝置的鞋組件，以及包含所述鞋組件之助行裝置。 根據本發明的多個實施例提出一種用於助行裝置的鞋組件。所述鞋組件包含一鞋墊及一鞋套。所述鞋套包含一凹部，用以容置連接於助行裝置之鞋套與小腿支架間的一側板之第一部分；及位於該鞋墊上的一支承板，用以作為該側板之第二部分的支點。當第一部分容置於該凹部內時，第二部分覆蓋該凹部。 於一實施例中，所述小腿支架於第一方向中延伸，且側板之第一部分與第二部分於與第一方向不同之第二方向中延伸。 在另一實施例中，所述第二部分會因應沿著第一方向施加之力而彈性變形。 於又另一實施例中，所述支承板包含一隆起表面以作為第二部分的支點，及一坡面，其具有一傾斜表面以接收彈性變形時的第二部分。 於又另一實施例中，所述支承板有一高度，其可抵銷側板之第一部分與第二部分間的高度差異。 於又一實施例中，所述鞋套還包含一接觸表面，用以接收助行裝置之使用者的足部，且側板的第一部分係固定於凹部中的接觸表面下方。 於又另一實施例中，所述第一部分係藉由螺栓及接觸表面上的螺孔來固定。 於另一實施例中，所述第一部分包含多個螺孔，其與接觸表面上的多個螺孔對齊。 於一進一步的實施例中，當第一部分係固定於接觸表面下方的凹部中時，所述側板的第二部分與接觸表面齊平。 於另一進一步的實施例中，所述側板的第一部分係固定於由鞋墊、接觸表面與支承板所界定的一腔室中。 根據本發明的多個實施例亦提出一種助行裝置。所述助行裝置包含一小腿支架、一側板及一鞋組件。所述側板係樞軸連接至小腿支架，側板包含第一部分與第二部分。所述鞋組件包含鞋墊與鞋套。所述鞋套包含一凹部以容置側板的第一部分，以及位於鞋墊上的一支承板，其係作為側板之第二部分的支點。當第一部分容置於凹部內時，所述第二部分覆蓋該凹部。 上文已以較寬泛的方式概述了本揭示內容的特徵與技術優點，以使下文的發明說明更容易理解。下文降描述本揭示內容的額外特徵與優點，並構成本揭示內容請求保護的標的。本發明所屬技術領域具有通常知識者當可理解，可輕易地以所揭示的發明構思與具體實施例為基礎來修改或設計其他結構或流程，用以實現與本揭示內容相同的目的。本發明所屬技術領域具有通常知識者亦可輕易理解，此類均等的構造並未悖離所附申請專利範圍所界定的本揭示內容之精神與範圍。

[相關申請案交互參照] 本申請案主張2017年1月13日提申的美國專利臨時案第62/445,940號申請案之優先權，在此將其全文參照引入。 下文參照附隨圖式說明本發明的多個實施例，其中以相似的元件符號表示相同或相似的元件。 圖1A為根據本揭示內容某些實施例的助行裝置10的透視圖，而圖1B、1C與1D分別是助行裝置10的前視圖、右側視圖與上視圖。參照圖1A，助行裝置10包含一腰部組件11、一右腿組件12R、一左腿組件12L、一右鞋組件20R及左鞋組件20L。 所述腰部組件11係用以於腰部支承助行裝置10的使用者。右腿組件12R與左腿組件12L的每一者透過一個別的髖關節13而樞軸連接至腰部組件11。因此，右腿組件12R與左腿組件12L可相對於腰部組件11旋轉。由於右腿組件12R與左腿組件12L彼此成對稱的物理配置，為求簡便，以下僅討論左腿組件12L。 所述左腿組件12L除了髖關節13之外，還包含一大腿支架14、一小腿支架16、一膝關節15以及一踝關節17。所述大腿支架14的外型狹長，以其一側（未標號）透過髖關節13樞軸連接至腰部組件11，並以另一側透過膝關節15樞軸連接至小腿支架16。因此，大腿支架14與小腿支架16可相對於膝關節15旋轉。更有甚者，大腿支架14可於伸長方向中沿著膝關節15的一第一調整裝置158移動，而使得能夠配合使用者的需求而調整左腿組件12L在大腿部分的長度。於本實施方式中，所述第一調整裝置158包含一對槽，其係於伸長方向中延展。在其他實施方式中，所述第一調整裝置158可包括溝、軌或滑桿等有助於縱向調整者。 所述小腿支架16的外型亦為狹長，以其一側（未標號）透過膝關節15樞軸連接至大腿支架14，並以另一側透過踝關節17樞軸連接至鞋組件20。因此，小腿支架16與左鞋組件20L可相對於踝關節17旋轉。更有甚者，小腿支架14可於伸長方向中沿著踝關節17的一第二調整裝置178移動，而使得能夠配合使用者的需求而調整左腿組件12L於小腿部分的長度。於本實施方式中，所述第二調整裝置178包含一對槽，其係於伸長方向中延展。或者是，所述第二調整裝置178可包括溝、軌或滑桿等有助於縱向調整者。 所述大腿支架14、小腿支架16、髖關節13、膝關節15及踝關節17與2014年10月21日提申的美國專利申請案第14/519,145號（發明名稱為"Walking Assist Device”；下稱’145申請案）中所揭示的類似，故此處並未進一步詳述。關於大腿支架14、小腿支架16、髖關節13、膝關節15及踝關節17的物理關係與功能，請參見’145申請案的揭示內容。 圖2A為根據某些實施例，右鞋組件20R連同其踝關節17的透視圖，而圖2B、2C與2D分別為所述右鞋組件20R及其踝關節17的分解圖、前視圖與右側視圖。相似地，由於右鞋組件20R與左鞋組件20L彼此對稱，因此為求簡便，此處僅詳細討論右鞋組件20R。 參照圖2A，右鞋組件20R包含鞋套21、鞋墊25、側板27及固定板28。所述鞋套21係作為鞋組件20R的本體，以容置使用者的足部或鞋子。所述鞋墊25作為鞋套21的鞋底。於一實施例中，鞋墊25是由可提供防滑功能之材料所製成。所述側板27連接於踝關節17與鞋套21之間，其係用以將於第一方向中透過小腿支架16或踝關節17施加的力F傳遞至鞋墊25。所述固定板28有助於將側板27固定至鞋套21，並可對使用者的足部或鞋子提供平滑的接觸感。 參照圖2B，右鞋組件20R還包含支承板24，在圖2A中因受固定板28遮蔽而無法目視支承板24。所述支承板24係容置於鞋套21的凹部210內。此外，支承板24包含一凸形部件240及一脊部245，下文將進一步詳細討論之。 所述側板27為一體成形，其包含一第一部件274、一第二部件275以及連接該第一部件274與第二部件275的一第三部件273。所述第一部件274還包含一第一部分271及一第二部分272。所述第一部分271與第二部分272實質上係於和第一方向不同的一第二方向中延伸。於一實施例中，第一方向與第二方向彼此垂直。所述第一部分271與第二部分272亦容置於鞋套21的凹部210內。具體而言，在組裝的過程中，將支承板24放置於凹部210內，使其脊部245沿著一第三方向延伸，所述第三方向實質上垂直於前述第一與第二方向。接著，藉由使第一部分271的凹形部件270和支承板24的凸形部件240相配適，以將第一部分271堆疊於支承板24上。之後使所述固定板28覆蓋凹部210中的支承板24、第一部分271與第二部分272。於一實施例中，第一部分271的尺寸使其可密合於支承板24中，而使得凹形部件270與凸形部件240彼此對齊。所述凹形部件270及凸形部件240有助於將支承板24固定至側板27並位於由凹部210與固定板28界定的腔室內。 所述側板27的第二部件275係透過固定裝置（未標號）而連接至踝關節17，所述固定裝置可包括一環261、多個墊圈262以及一組螺帽與螺栓（未標號）。 圖3A為根據某些實施例，參照圖2A所討論與繪示之右鞋組件20R沿著AA方向所得之剖面圖。 參照圖3A，特別是參照其中的部分放大圖，支承板24的脊部245大致上位於支承板24之一中心線上，並沿著第三方向延伸。所述脊部245可作為第二部分272的支點，並朝向凹部210的一開口傾斜變細。所述傾斜表面相對於第二部分272形成一第一角度θ。於一實施例中，第一角度θ的範圍介於1度至5度間。 此外，側板27的第三部分273可包括一第一區段31，其可沿著小腿支架16或大腿支架14的伸長方向延伸；以及一第二區段32，其可由該伸長方向向外彎曲。所述第二區段32相對於第一區段31形成一第二角度ϕ。於一實施例中，第二角度ϕ的範圍介於約0度與90度間。 圖3B為參照圖3A所討論與繪示之右鞋組件20R中的力傳導機制的概要剖面圖。 參照圖3B，透過小腿支架16而施加的力F會透過側板27與固定板28而傳導至鞋套21與鞋墊25，上述力F主要是由使用者體重所造成的。作為第二部分272之支點的脊部245使得第二部分272能夠在凹部210內彈性變形，其變形範圍在第一角度θ所界定之範圍內。因此，可將力F傳導至鞋墊25並使其均勻地分布於鞋墊25上。 在某些既有的助行裝置中，透過譬如小腿支架施加於鞋子的一側之重力可能導致鞋子傾斜或偏轉到另一邊，進而對使用者造成危險。更有甚者，一般來說，助行裝置的使用者可能是行動力受限的肢體不健全或殘疾人士。相較於一般人士，此類使用者於穿戴既有助行裝置行走時，當使用者的身體是由右腿支撐時，使用者就可能明顯右傾；當使用者的身體是由左腿支撐，使用者則可能明顯左傾。此種一般人士在行走時不會發生的傾斜狀況透過譬如小腿支架對鞋子施加一額外的力。所述額外的力可能會使傾斜問題加劇。使用根據本揭示內容之鞋組件20R，可將力均勻地分散於鞋墊25上，這能夠有效地確保鞋墊25能夠完整地與地面接觸，並因此能夠防止鞋組件20R發生傾斜的問題。 圖4為根據另一實施例之鞋組件40R的透視圖。 參照圖4，鞋組件40R與上文參照圖3A所討論與繪示之鞋組件20R相似，不同之處在於例如圖3A中鞋組件20R的鞋套21與支承板24係整合為鞋組件40R的鞋套41。如放大圖式中所示，鞋套41包含一脊部415，其可作為凹部210中側板27的第二部分272之支點。 使用鞋組件40R，可將力均勻地分散於鞋墊25上，這能夠有效地確保鞋墊25能夠完整地與地面接觸，並因此能夠防止鞋組件40R發生傾斜的問題。 圖5為根據另一實施例之鞋組件50R的透視圖。 參照圖5，鞋組件50R與上文參照圖3A所討論與繪示之鞋組件20R相似，不同之處在於例如圖3A中鞋組件20R的鞋套21與支承板24係整合為鞋組件50R的鞋套51。如放大圖式中所示，鞋套51包含一隆起表面515與一坡面516，其係自隆起表面515傾斜變細。所述隆起表面515將側板27的第一部分271密合容置於凹部210中的腔室C內。所述坡面516相對於第二部分272形成一第一角度θ。所述第二部分272能夠因應一力而在第一角度θ界定的範圍內於凹部210中彈性變形。 使用鞋組件50R，可將力均勻地分散於鞋墊25上，這能夠有效地確保鞋墊25能夠完整地與地面接觸，並因此能夠防止鞋組件50R發生傾斜的問題。 圖6A為根據本發明又另一實施例，圖1A繪示的助行裝置10之鞋組件60R的分解圖。圖6B為圖6A繪示的鞋組件60R於組裝後的透視圖。 參照圖6A，鞋組件60R包含一鞋套61及一鞋墊65。所述鞋套61係作為鞋組件60R的本體，以容置使用者的足部或鞋子。所述鞋墊65作為鞋套61的鞋底。所述鞋套21包含一凹部610，用以容置連接於助行裝置10的鞋套61與小腿支架16間之一側板67的第一部分671。此外，鞋套21包含一接觸表面615，用以接收使用者的足部或鞋子。亦參見圖6B，第一部分671係容置於位於接觸表面615下方的凹部610內。此外，當第一部分671容置於凹部610內時，第二部分672覆蓋凹部610。如6B圖所示，當第一部分671容置於接觸表面615下方的凹部610內時，側板67的第二部分672實質上與接觸表面615齊平。 回到圖6A，於本實施方式中，第一部分671係透過多個螺栓681與多個接觸表面615上的螺孔682而固定。更有甚者，第一部分671包含多個螺孔（未標號）其與所述螺孔682對齊，以利將第一部分671固定於凹部610內。 所述小腿支架16於第一方向中延伸，且側板67以及第一部分671與第二部分672沿著與第一方向不同的第二方向延伸。於一實施例中，第二方向實質上與第一方向垂直。所述側板67亦包含一第三部分673，用以連接延伸於第二方向中位於不同高度的第一部分671與第二部分672。第一部分671與第二部分672間上述高度差有利於支點作用，如下文參照圖6D進一步詳述。 圖6C為圖6A繪示的鞋組件60R之右側視圖，且圖6D為圖6C繪示的鞋組件60R沿BB方向繪示的剖面圖。 參照圖6D，鞋套21包含鞋墊65上的支承板68，其用以作為側板67之第二部分的支點672。側板67固定於鞋墊65、接觸表面615與支承板68所界定之一腔室C內。 在操作上，第二部分672會回應沿著第一方向施加之力F而彈性變形。所述支承板68包含一隆起表面681，用以作為第二部分672的支點；以及一坡面682，其具有一傾斜表面以供彈性變形時的第二部分672靠置。 在圖中繪示的放大圖中，第二部分672係設於一高於第一部分671的位置。所述高度差使得第一部分671能夠延伸進入腔室C中，以實現較佳的固定效果，並使得第二部分672能夠以在隆起表面681上以其為支點進而回應外力F而彈性變形。於一實施例中，支承板68的高度h實質上等同於所述高度差。 雖然已詳細描述本揭示內容及其優點，應可理解可對其進行各種改變、替換與修飾，而不至於悖離附隨的申請專利範圍所界定的精神與範圍。舉例來說，可利用不同的方法來實現上文所述的許多過程，且可利用其他過程取代之，或採用上述的組合。 此外，本申請案之範圍不限於說明書中描述之過程、機器、製造物、物質組成、手段、方法及步驟之特定實施例。本發明所屬技術領域中具有通常知識者可輕易地由本發明實施例之揭示內容明白，依劇本揭示內容，可以使用現有或日後開發之能夠執行基本上相同之功能或實現與本文所述之對應實施例基本上相同的結果之過程、機器、製造物、物質組成、手段、方法或步驟。因此，所附申請專利範圍的範圍涵蓋此等過程、機器、製造物、物質組成、手段、方法或步驟。

10‧‧‧助行裝置

11‧‧‧腰部組件

12R‧‧‧右腿組件

12L‧‧‧左腿組件

13‧‧‧髖關節

14‧‧‧大腿支架

15‧‧‧膝關節

16‧‧‧小腿支架

17‧‧‧踝關節

20L‧‧‧左鞋組件

20R‧‧‧右鞋組件

21、41、51、61‧‧‧鞋套

24、68‧‧‧支承板

25、65‧‧‧鞋墊

27、67‧‧‧側板

28‧‧‧固定板

31‧‧‧一第一區段

32‧‧‧第二區段

40R、50R、60R‧‧‧鞋組件

158‧‧‧第一調整裝置

178‧‧‧第二調整裝置

210、610‧‧‧凹部

240‧‧‧凸形部件

245、415‧‧‧脊部

261‧‧‧環

262‧‧‧墊圈

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‧‧‧接觸表面

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

在閱讀了下文實施方式以及附隨圖式時，能夠最佳地理解本揭示內容的多種態樣：其中： 圖1A為根據本揭示內容某些實施例的助行裝置之透視圖； 圖1B、1C與1D分別是圖1A之助行裝置的前視圖、右側視圖與上視圖； 圖2A為根據本發明一實施例，圖1A中繪示的助行裝置之鞋組件的透視圖； 圖2B、2C與2D分別為圖2A中繪示的鞋組件的爆炸圖、前視圖與右側視圖； 圖3A為根據本發明某些實施例，圖2A繪示的鞋組件沿著AA方向繪製的剖面圖； 圖3B為一概要剖面圖，其示出圖3A繪示的鞋組件中的力傳導機制； 圖4為根據本發明另一實施例，圖1A繪示的助行裝置之鞋組件的透視圖； 圖5為根據本發明又另一實施例，圖1A繪示的助行裝置之鞋組件的透視圖； 圖6A為根據本發明又另一實施例，圖1A繪示的助行裝置之鞋組件的分解圖； 圖6B為圖6A繪示的鞋組件組合後的透視圖； 圖6C為圖6A繪示的鞋組件之右側視圖；以及 圖6D為根據本發明某些實施例，圖6C繪示的鞋組件沿著BB方向繪製的剖面圖。

Claims (20)

1. 一種用於一助行裝置的鞋組件，該鞋組件包含： 一鞋墊；以及 一鞋套，包含： 一凹部，用以容置連接於該助行裝置之該鞋套與該小腿支架間的一側板之一第一部分；以及 一支承板，位於該鞋墊上，以作為該側板之一第二部分的支點，當該第一部分容置於該凹部內時，該第二部分用以覆蓋該凹部。
2. 如請求項1所述的鞋組件，其中該小腿支架沿著一第一方向延伸，且該側板的該第一部分與該第二部分沿著與該第一方向不同的一第二方向延伸。
3. 如請求項2所述的鞋組件，其中該第二部分因應沿著該第一方向施加之一力而彈性變形。
4. 如請求項3所述的鞋組件，其中該支承板包含一隆起表面，以作為該第二部分之支點；以及一坡面，其具有一傾斜表面，用以接收彈性變形時之該第二部分。
5. 如請求項1所述的鞋組件，其中該支承板有一高度，其抵銷該側板的該第一部分與該第二部分間的高度差。
6. 如請求項1所述的鞋組件，其中該鞋套還包含一接觸表面，用以接收該助行裝置之一使用者的一足部，且該側板之該第一部分係固定於該凹部中的該接觸表面下。
7. 如請求項6所述的鞋組件，其中該第一部分係透過多個螺栓以及該接觸表面上的多個螺孔而固定。
8. 如請求項7所述的鞋組件，其中該第一部分包含多個螺孔，與該接觸表面上的該些螺孔對齊。
9. 如請求項6所述的鞋組件，其中當該第一部分固定於該接觸表面之該凹部中時，該側板之該第二部分與該接觸表面齊平。
10. 如請求項6所述的鞋組件，其中該側板之該第一部分係固定於由該鞋墊、該接觸表面與該支承板所界定之一腔室中。
11. 一助行裝置，包含： 一小腿支架； 一側板，樞軸連接至該小腿支架，其包括一第一部分及一第二部分；以及 一鞋組件，包含： 一鞋墊；以及 一鞋套，包含： 一凹部，用以容置連接於該助行裝置之該鞋套與該小腿支架間的一側板之一第一部分；以及 一支承板，位於該鞋墊上，以作為該側板之一第二部分的支點，當該第一部分容置於該凹部內時，該第二部分用以覆蓋該凹部。
12. 如請求項11所述的助行裝置，其中該小腿支架沿著一第一方向延伸，且該側板的該第一部分與該第二部分沿著與該第一方向不同的一第二方向延伸。
13. 如請求項12所述的助行裝置，其中該第二部分因應沿著該第一方向施加之一力而彈性變形。
14. 如請求項13所述的助行裝置，其中該支承板包含一隆起表面，以作為該第二部分之支點；以及一坡面，其具有一傾斜表面，用以接收彈性變形時之該第二部分。
15. 如請求項11所述的助行裝置，其中該支承板有一高度，其抵銷該側板的該第一部分與該第二部分間的高度差。
16. 如請求項11所述的助行裝置，其中該鞋套還包含一接觸表面，用以接收該助行裝置之一使用者的一足部，且該側板之該第一部分係固定於該凹部中的該接觸表面下。
17. 如請求項16所述的助行裝置，其中該第一部分係透過多個螺栓以及該接觸表面上的多個螺孔而固定。
18. 如請求項17所述的助行裝置，其中該第一部分包含多個螺孔，與該接觸表面上的該些螺孔對齊。
19. 如請求項16所述的助行裝置，其中當該第一部分固定於該接觸表面之該凹部中時，該側板之該第二部分與該接觸表面齊平。
20. 如請求項16所述的助行裝置，其中該側板之該第一部分係固定於由該鞋墊、該接觸表面與該支承板所界定之一腔室中。