[發明專利]一種可穿戴外骨骼的仿生脊椎結構

在審

• 申請號: 202110018859.5
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112847310A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 魏巍;林西川;張海峰;汝長海
• 申請（專利權）人: 江蘇集萃微納自動化系統與裝備技術研究所有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 楊慧林

本發明公開了一種可穿戴外骨骼的仿生脊椎結構，包括至少兩個模仿人體脊椎形狀的連接片，所述連接片包括貫穿連接片的連接銷和開設在連接片側壁的弧形滑槽，相鄰兩個連接片的通過連接銷和弧形滑槽連接，其中一個連接片的連接銷在另一個連接片的弧形凹槽內滑動連接，使兩個連接片處于彎曲狀態或非彎曲狀態。本發明通過多個相連的模仿人體脊椎形狀的連接片構成仿生脊椎機構，相鄰的兩個連接片之間通過連接銷和弧形滑槽連接，連接銷在弧形滑槽內轉動，能夠模仿脊椎彎曲，連接銷沿弧形滑槽移動，能夠在模仿脊椎彎曲的同時，能夠像人體脊椎一樣向彎曲方向產生水平位移，因而補償因人體脊椎位移而產生的距離，使仿生脊椎結構始終與人體保持貼合。

技術領域

本發明涉及可穿戴外骨骼仿生結構領域，具體涉及一種可穿戴外骨骼的仿生脊椎結構。

背景技術

外骨骼原來指生物學中保護生物內部柔軟器官的一種堅硬外部結構，而現在外骨骼機器人是指一類模仿人體運動狀態、加強人體運動能力的、集仿生學與人機工效學的機械裝置，穿戴于人體肢體外側，可以提高人們在行走耐久性、負重能力等特定方面的能力。由于外骨骼機器人涉及人機工效學，這就要求其有較強適應性，不僅要適用不同體型穿戴者，同時也要對人體關節進行危險防護，防止穿戴過程中造成人體損傷。

現有技術的外骨骼機器人很多背部為平直結構，依賴髖關節配合人體背部彎曲，造成穿戴舒適感差，活動時背部結構與人體分離，影響實際使用效果；同時現有仿生脊椎結構多為簡單的多鉸鏈串聯機構，僅提供彎曲自由度，然而因人體脊椎彎曲時脊椎間接觸面不斷向彎曲方向滑移，使得脊椎彎曲時帶水平方向移動，從而使背部結構與人體分離，進而影響穿戴及使用效果。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種可穿戴外骨骼的仿生脊椎結構，在模仿脊椎彎曲的同時，能夠像人體脊椎一樣向彎曲方向產生水平位移，因而補償因人體脊椎位移而產生的距離，使仿生脊椎結構始終與人體保持貼合。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種可穿戴外骨骼的仿生脊椎結構，其特征在于，包括至少兩個模仿人體脊椎形狀的連接片，所述連接片包括貫穿連接片的連接銷和開設在連接片側壁的弧形滑槽，相鄰兩個連接片的通過連接銷和弧形滑槽連接，其中一個連接片的連接銷在另一個連接片的弧形凹槽內滑動連接，使兩個連接片處于彎曲狀態或非彎曲狀態。

本發明一個較佳實施例中，進一步包括所述連接片的上下兩面分別設置有上弧形接觸面和下弧形接觸面，在相鄰兩個連接片的上弧形接觸面和下弧形接觸面之間的間隙為兩個連接片相對活動范圍，當上弧形接觸面和下弧形接觸面抵接時，兩個連接片達到最大彎曲角度。

本發明一個較佳實施例中，進一步包括在兩個連接片處于非彎曲狀態時，所述連接銷位于弧形滑槽的一端，所述連接片在彎曲狀態時只能向一個方向彎曲。

本發明一個較佳實施例中，進一步包括位于最底部的所述連接片與腰部橫桿連接。

本發明一個較佳實施例中，進一步包括所述腰部橫桿通過連接卡榫和旋轉軸與連接片連接，所述連接卡榫一端固定在腰部橫桿上，另一端伸入到最底部的連接片內，通過旋轉軸與連接片活動連接，所述腰部橫桿以旋轉軸為軸心相對于連接片轉動。

本發明一個較佳實施例中，進一步包括位于最底部的連接片與腰部橫桿的連接面的兩側設置有限位面，所述限位面限制腰部橫桿相對于連接片的轉動角度。

本發明一個較佳實施例中，進一步包括所述連接片上還設置有驅動部，所述驅動部與驅動模塊連接，所述驅動模塊通過所述驅動部帶動連接片彎曲。

本發明一個較佳實施例中，進一步包括所述驅動部包括絲繩滑輪，所述絲繩滑輪內穿設有輪軸，所述輪軸兩端通過輪軸定位孔固定再連接塊上，在所述絲繩滑輪外纏繞絲繩，所述絲繩與驅動模塊連接。

本發明的有益效果：