(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 ▣ (10)申请公布号CN104814582A (43)申请公布日2015.08.05 (21)申请号201510192687.8 (22)申请日2015.04.22 (71)申请人江苏大学 地址212013江苏省镇江市京口区学府路 301号 (72)发明人梁晨周海超杨建王国林 周伟沈飞李凯强 (51)1nt.Cl. A45B9042006.01) 权利要求书1页说明书3页附图2页 (54)发明名称 ~种仿生拐杖支脚垫 (57)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。 78961860L
CN104814582A 权利要求书 1/1页 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(1)：所述接地区(2) 和镶嵌区(1)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(1)为中空圆柱型结构，所 述镶嵌区(1)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(1)的中空结 构壁厚为2~3m,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1~2mm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(1)的高度在 20~40mm之间，所述接地区(2)的高度在3mm~12.5mm之间。 2
CN104814582A 说明书 1/3页 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l为蝗虫第3对足 (跳跃足)跗骨的腹侧视图，它由跗跖骨T1~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 3
CN104814582A 说明书 2/3页 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 [00091 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1：所述接地区2 为仿蝗虫脚掌的立体结构，所述镶嵌区1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1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1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1的中空结构内部设有数条沿圆柱圆周方向的防滑槽3，实
CN104814582A 说明书 3/3页 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30~60mm之 间，外径一般在20~60mm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1为内部中空结构，该部分壁厚在2~ 3m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1~2mm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1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20mm~60mm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。 5
CN104814582A 说明书附图 1/2页 T T 外表皮 黑色表皮 气囊 表皮细胞层 屈肌腱 体液 图2 (a) (b) 图1 图3 图4 图5 6
CN104814582A 说明书附图 2/2页 3 图6 图7 4 图8 7