一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置制造方法及图纸

一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置，包括肩部组件及由上至下依次排列并连接的第一椎体、第二椎体、第三椎体、第四椎体、第五椎体、第六椎体、第七椎体，肩部组件包括两个呈V字形的肩部弯曲板，两个肩部弯曲板分别与肩部横板固定连接，肩部横板与肩部V形板的两上端部固定连接，肩部V形板的底部与第一椎体相连，第七椎体与底部组件相连，弹性绳组件的弹性绳从底部组件、第七椎体、第六椎体、第五椎体、第四椎体、第三椎体、第二椎体及第一椎体左侧通孔穿过，并绕过第一椎体顶部后从其右侧通孔依次向下穿过，将底部组件及各椎体串联在一起，各个椎体均具有4个自由度，保证装置整体运动灵活性、用户的穿戴舒适性。

An exoskeleton back device imitating human spine

An exoskeleton back device imitating human spine includes shoulder component and the first vertebra, the second vertebra, the third vertebra, the fourth vertebra, the fifth vertebra, the sixth vertebra and the seventh vertebra arranged and connected sequentially from top to bottom. The shoulder component consists of two V-shaped shoulder bending plates, two shoulder bending plates are fixed with shoulder transverse plates, and the shoulder transverse plates are connected with shoulder V-shaped ones. The bottom of the shoulder V-shaped plate is connected with the first vertebral body, and the seventh vertebral body is connected with the bottom component. The elastic rope of the elastic rope component passes through the left through-hole of the bottom component, the seventh vertebral body, the sixth vertebral body, the fifth vertebral body, the fourth vertebral body, the third vertebral body, the second vertebral body and the first vertebral body, and passes through the left through-hole of the first vertebral body in turn from the right through-hole after passing the top of the first vertebral body. The bottom components and each vertebral body are connected in series. Each vertebral body has four degrees of freedom, which ensures the overall motion flexibility of the device and the wearing comfort of users.

【技术实现步骤摘要】
一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置
本专利技术属于机器人
，特别涉及一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置。
技术介绍
随着科学技术的发展，越来越多的外骨骼机器人出现在我们的生活中。外骨骼机器人是一种仿人体的生理构造、可穿戴，且协同穿戴者运动的同时辅助穿戴者的机械装置，通常由背部、髋关节、大腿、膝关节、小腿、踝关节、足部七部分组成。现有的外骨骼机器人的背部通常是一个刚性的框架，甚至是一根刚性杆，这样的设计使得穿戴者的背部舒适性严重下降，增加了人体的疲劳感，运动的灵活性较差，进而影响穿戴者的正常活动。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提出一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置，能够很大程度地改善人体穿戴外骨骼后的舒适性，提高运动的灵活性，具有结构紧凑、灵活性高、穿戴舒适的特点。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置，包括肩部组件1及由上至下依次排列并连接的第一椎体2、第二椎体3、第三椎体4、第四椎体5、第五椎体6、第六椎体7、第七椎体8，所述肩部组件1包括两个呈V字形的肩部弯曲板11，两个肩部弯曲板11分别与肩部横板12固定连接，肩部横板12与肩部V形板13的两上端部固定连接，肩部V形板13的底部与第一椎体2相连，所述第七椎体8与底部组件9相连，弹性绳组件10包括弹性绳35，弹性绳35从底部组件9、第七椎体8、第六椎体7、第五椎体6、第四椎体5、第三椎体4、第二椎体3及第一椎体2左侧通孔穿过，并绕过第一椎体2顶部后从其右侧通孔依次向下穿过，将底部组件9及各椎体串联在一起。所述第一椎体2包括与肩部V形板13固定连接的支撑块15，凹槽轴承16通过插销与支撑块15铰接，弹性绳35贴合于凹槽轴承16的凹槽内，当弹性绳35运动时，会带动凹槽轴承16绕其轴线转动以适应弹性绳35松紧程度的变化。所述支撑块15的前后分别设有第一椎体外壳前14和第一椎体外壳后17，第一椎体外壳前14与第一椎体外壳后17固定连接。所述第二椎体3包括一端与第一椎体2相连的椎体连接柱18，椎体连接柱18的另一端与球副上21固定连接，弹簧20的下端与球副上21接触，弹簧20的上端与上盖板19接触，弹簧20和球副上21均设置在第二椎体中心块22内部，上盖板19盖在第二椎体中心块22上端口处固定，球副下23的上端与球副上21球铰接，球副下23的下端与下盖板24铰接，下盖板24盖在第二椎体中心块22的下端口处固定；所述第三椎体4、第四椎体5、第五椎体6、第六椎体7、第七椎体8的结构与所述第二椎体3的结构完全一样。所述第二椎体中心块22外部设有第二椎体外壳前25和第二椎体外壳后26，第二椎体外壳前25和第二椎体外壳后26均与第二椎体中心块22固定连接。所述第四椎体5包括第四椎体中心块27，第四椎体中心块27的两侧分别设有连接有肋板28，肋板28可用于连接绑带，辅助使用者穿戴。所述底部组件9包括设置在第二椎体中心块22内部的球副上21，弹簧20的下端与球副上21接触，弹簧20的上端与上盖板19接触，上盖板19盖在第二椎体中心块22上端口处固定，底部球副下32的上端与球副上21球铰接，底部球副下32的下端与底部下盖板33连接，底部下盖板33盖在第二椎体中心块22的下端口处固定，第二椎体中心块22的侧面分别固定有腰宽调节板31。所述肩部弯曲板11与肩部横板12上均设有多个螺孔，二者之间通过螺栓调节相对位置。所述底部下盖板33底部固结有能够增强支撑时强度的底部平板34。所述弹性绳35的下端部设有能够调节器松紧程度的调节扣36。本专利技术所提供的一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置，第二椎体、第三椎体、第四椎体、第五椎体、第六椎体、第七椎体均具有4个自由度，分别是用户身高方向的伸缩、人体前后方向的弯曲、人体左右两个方向的侧弯、水平面内的旋转，这样就保证仿人体脊柱的外骨骼背部装置的整体的运动灵活性，进而保证用户的穿戴舒适性，用户穿戴后，可以向人体正前方最大弯曲90°,可以向人体正后方最大弯曲20°,可以向人体左右两个方向最大侧弯30°，与现有的外骨骼机器人刚性背部装置相比，能够很大程度地改善人体穿戴外骨骼后的舒适性，提高运动的灵活性，具有结构紧凑、灵活性高、穿戴舒适的特点。附图说明图1是一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置整体结构示意图。图2是一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置的后视图。图3是一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置的左视图。图4是一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置的肩部组件结构示意图。图5是一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置的第一椎体分解结构示意图。图6是一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置的第二椎体分解结构示意图。图7是一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置的第四椎体分解结构示意图。图8是一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置的底部组件结构示意图。图9是一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置的底部组件分解结构示意图。图10是一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置的弹性绳连接示意图。附图标记如下：1肩部组件；2第一椎体；3第二椎体；4第三椎体；5第四椎体；6第五椎体；7第六椎体；8第七椎体；9底部组件；10弹性绳组件；11肩部弯曲板；12肩部横板；13肩部V形板；14第一椎体外壳前；15支撑块；16凹槽轴承；17第一椎体外壳后；18椎体连接柱；19上盖板；20弹簧；21球副上；22第二椎体中心块；23球副下；24下盖板；25第二椎体外壳前；26第二椎体外壳后；27第四椎体中心块；28肋板；29第四椎体外壳前；30第四椎体外壳后；31腰宽调节板；32底部球副下；33底部下盖板；34底部平板；35弹性绳；36调节扣。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。参见图1、图2、图3，一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置，包括肩部组件1及由上至下依次排列并连接的第一椎体2、第二椎体3、第三椎体4、第四椎体5、第五椎体6、第六椎体7、第七椎体8，所述第七椎体8与底部组件9相连。参见图10，弹性绳组件10包括弹性绳35，弹性绳35从底部组件9、第七椎体8、第六椎体7、第五椎体6、第四椎体5、第三椎体4、第二椎体3及第一椎体2左侧的通孔穿过，并绕过第一椎体2顶部后从其右侧通孔依次向下穿过，将底部组件9及各椎体串联在一起。所述弹性绳35的下端部设有能够调节器松紧程度的调节扣36。所述弹性绳35具有一定弹性，以保证仿人体脊柱的外骨骼背部装置随用户穿戴运动至站立时，能够恢复到初始状态且保证人体穿戴的舒适性。参见图4，所述肩部组件1包括两个呈V字形的肩部弯曲板11，以便适应人体颈部的生理结构，两个肩部弯曲板11分别与肩部横板12通过螺纹固定连接，肩部横板12与肩部V形板13的两上端部通过螺纹固定连接，肩部V形板13的底部与第一椎体2相连，肩部弯曲板11上开有两列四行的孔，以便于调节肩部弯曲板11与人体肩部的位置关系，对应地，肩部横板12开有三行四列的孔，肩部弯曲板11与肩部横板12之间可以通过螺栓调节二者之间的相对位置，进而使肩部横板12可以适应穿戴者的肩部。参见图5，第一椎体2包括与肩部V形板13固定连接的支撑块15，凹槽轴承16通过插销与支撑块15铰接，弹性绳35贴合于凹槽轴承16的凹槽内，当弹性绳35运动时，会带动凹槽轴承16绕其轴线转动以适应弹性绳35松紧程度的变化。所述支撑块15的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置，其特征在于，包括肩部组件(1)及由上至下依次排列并连接的第一椎体(2)、第二椎体(3)、第三椎体(4)、第四椎体(5)、第五椎体(6)、第六椎体(7)、第七椎体(8)，所述肩部组件(1)包括两个呈V字形的肩部弯曲板(11)，两个肩部弯曲板(11)分别与肩部横板(12)固定连接，肩部横板(12)与肩部V形板(13)的两上端部固定连接，肩部V形板(13)的底部与第一椎体(2)相连，所述第七椎体(8)与底部组件(9)相连，弹性绳组件(10)包括弹性绳(35)，弹性绳(35)从底部组件(9)、第七椎体(8)、第六椎体(7)、第五椎体(6)、第四椎体(5)、第三椎体(4)、第二椎体(3)及第一椎体(2)左侧通孔穿过，并绕过第一椎体(2)顶部后从其右侧通孔依次向下穿过，将底部组件(9)及各椎体串联在一起。

【技术特征摘要】
1.一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置，其特征在于，包括肩部组件(1)及由上至下依次排列并连接的第一椎体(2)、第二椎体(3)、第三椎体(4)、第四椎体(5)、第五椎体(6)、第六椎体(7)、第七椎体(8)，所述肩部组件(1)包括两个呈V字形的肩部弯曲板(11)，两个肩部弯曲板(11)分别与肩部横板(12)固定连接，肩部横板(12)与肩部V形板(13)的两上端部固定连接，肩部V形板(13)的底部与第一椎体(2)相连，所述第七椎体(8)与底部组件(9)相连，弹性绳组件(10)包括弹性绳(35)，弹性绳(35)从底部组件(9)、第七椎体(8)、第六椎体(7)、第五椎体(6)、第四椎体(5)、第三椎体(4)、第二椎体(3)及第一椎体(2)左侧通孔穿过，并绕过第一椎体(2)顶部后从其右侧通孔依次向下穿过，将底部组件(9)及各椎体串联在一起。2.根据权利要求1所述的一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置，其特征在于，所述第一椎体(2)包括与肩部V形板(13)固定连接的支撑块(15)，凹槽轴承(16)通过插销与支撑块(15)铰接，弹性绳(35)贴合于凹槽轴承(16)的凹槽内，当弹性绳(35)运动时，会带动凹槽轴承(16)绕其轴线转动以适应弹性绳(35)松紧程度的变化。3.根据权利要求2所述的一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置，其特征在于，所述支撑块(15)的前后分别设有第一椎体外壳前(14)和第一椎体外壳后(17)，第一椎体外壳前(14)与第一椎体外壳后(17)固定连接。4.根据权利要求1所述的一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置，其特征在于，所述第二椎体(3)包括一端与第一椎体(2)相连的椎体连接柱(18)，椎体连接柱(18)的另一端与球副上(21)固定连接，弹簧(20)的下端与球副上(21)接触，弹簧(20)的上端与上盖板(19)接触，弹簧(20)和球副上(21)均设置在第二椎体中心块(22)内部，上盖板(19)盖在第二椎体中心块(22)上端...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱爱斌，沈皇，申志涛，宋纪元，屠尧，郑威豪，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61