[發明專利]一種外骨骼機器人機械脊柱結構

有效

• 申請號: 201410750477.1
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104398322A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 程洪;殷紫光;潘有緣;邱靜;林西川
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: A61F2/50
• 分類號: A61F2/50
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本發明涉及外骨骼機械結構領域，特別是一種外骨骼機器人機械脊柱結構。

背景技術

外骨骼是一種能夠提供對生物柔軟內部器官進行構型，建筑和保護的堅硬的外部結構。通過一些昆蟲和動物的外骨骼產生的創意，在現有的技術下，科學家已經研制出多種具有不同功能的外骨骼。在醫學方面，為了幫助患者恢復肢體的能力或幫助患者移動，?對外骨骼技術的應用也趨于完善。

目前國內外雖然已經存在大量的外骨骼，但在需要外骨骼提供支撐力時，上肢外骨骼與下肢外骨骼之間均采用剛性聯接，無法適應人體彎腰時脊柱形狀的彎曲變化與外側線長度變化，造成人體在穿著外骨骼時無法彎腰，或者彎腰困難。而柔性或彈性的背部無法提供支撐力和驅動力。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種可以提供支撐力并且能夠跟隨患者背部彎曲而彎曲的外骨骼機器人機械脊柱結構，裝置可以用于替代患者的下肢以支撐身體并輔助患者移動，并且可以同時起到支撐和配合背部彎曲的功能，使人體在穿著外骨骼時能夠自由彎腰。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種外骨骼機器人機械脊柱結構，它包括上部支撐架、彎曲長度補償裝置、機械脊柱和驅動裝置，其中，所述的上部支撐架上設置有肩部傳感器點，所述的彎曲長度補償裝置上端與上部支撐架通過螺紋連接，彎曲長度補償裝置包括滑動套和滑動架，滑動架上設有縱向位置保持軸承和橫向位置保持軸承，所述的機械脊柱上端與彎曲長度補償裝置下端通過螺紋連接，機械脊柱包括若干個關節，每個關節上設有連接軸、連接孔A、連接孔B、外側控制鋼繩通孔、內側控制鋼繩通孔和脊柱傳感器點，每個關節和下一個關節通過每個關節的連接孔A、下一個關節的連接孔B與連接軸配合得以連接，每個關節的外側控制鋼繩通孔組成外側控制鋼繩通道，每個關節的內側控制鋼繩通孔組成內側控制鋼繩通道，驅動裝置連接在機械脊柱下端，所述的驅動裝置上設有外側控制鋼繩和內側控制鋼繩。

所述的彎曲長度補償裝置為具有一定的弧度補償裝置。

所述的關節的數量可變，以組成長度不等的機械脊柱。

所述的外側控制鋼繩在受拉時，關節繞連接軸轉動的角度范圍為-6°~9°，內側控制鋼繩在受拉時，關節繞連接軸轉動的角度范圍為0°~9°。

所述的外側控制鋼繩安裝在外側控制鋼繩通孔組成外側控制鋼繩通道，內側控制鋼繩安裝在內側控制鋼繩通孔組成內側控制鋼繩通道。

所述的上部支撐架兩側連接有肩帶，肩帶為環形，兩個肩帶之間連接有護板。

所述的驅動裝置上連接有下部支撐架，下部支撐架通過螺紋連接有下肢連接機構。

本發明具有以下優點：本發明通過模擬人的脊柱而設計出，可以用于替代患者的下肢以支撐身體并輔助患者移動，每個關節之間可繞連接軸轉動，通過自身形狀進行角度的限位，限位能夠在極限位置時保護人體，由于每個關節的可運動范圍都比較小，所以驅動裝置驅動控制鋼繩才能夠基本控制機械脊柱的形狀，使其能夠貼合熱的背部并跟隨人背部彎曲而彎曲，通過在傳感器點安裝傳感器以檢測使用者的動作，并及時將信號傳遞給控制器，在有控制器控制驅動裝置驅動鋼絲繩的收縮，以控制機械脊柱的彎曲，具有響應快速，控制靈活的優點。

附圖說明

圖1?為一種外骨骼機器人機械脊柱的結構示意圖；

圖2?為一種外骨骼機器人機械脊柱的主視圖；

圖3為彎曲長度補償裝置的結構示意圖；

圖4?為滑動架的結構示意圖；

圖5?為機械脊柱彎曲極限位置示意圖；

圖6?為機械脊柱直立極限位置示意圖。

圖中，1-上部支撐架，2-滑動套，3-滑動架，4-機械脊柱，5-關節，6-連接軸，7-外側控制鋼繩通孔，8-外側控制鋼繩，9-驅動裝置，10-內側控制鋼繩通孔，11-內側控制鋼繩，12-脊柱傳感器點，13-彎曲長度補償裝置，14-肩部傳感器點，15-肩帶，16-縱向位置保持軸承，17-橫向位置保持軸承，18-下部支撐架，19-下肢連接機構，20-連接孔A，21-連接孔B。?

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的描述，本發明的保護范圍不局限于以下所述：