弹性外骨骼背架制造技术

本发明专利技术公开了一种弹性外骨骼背架，包括：背部支撑单元，穿戴支撑于用户背部；弹性连接装置，包括传动连接杆与弹性元件，所述传动连接杆一端滑动连接于所述背部支撑单元，另一端连接于用户髋部，所述传动连接杆的滑动端之两端分别通过所述弹性元件与所述背部支撑单元连接，所述弹性元件的弹性力方向沿所述滑动端的滑动方向。该弹性外骨骼背架具有弹性特性而可跟随人体动作姿态实现自适应变换，具有穿戴舒适、运动灵活性高、人机协同性佳的优点。

Elastic exoskeleton backbone

The invention discloses an elastic exoskeleton backrest, which comprises a back support unit, which is worn to support the user's back; an elastic connecting device, including a transmission connecting rod and an elastic element, wherein one end of the transmission connecting rod slides to connect to the back support unit and the other end to connect to the user's hip, and the sliding of the transmission connecting rod. The two ends of the moving end are respectively connected with the back support unit through the elastic element, and the elastic force direction of the elastic element is along the sliding direction of the sliding end. The elastic exoskeleton backbone has the characteristics of elasticity and can be adaptively transformed with human motion and posture. It has the advantages of comfortable wearing, high motion flexibility and good man-machine coordination.

【技术实现步骤摘要】
弹性外骨骼背架
本专利技术属于外骨骼机器人
，具体地来说，是一种弹性外骨骼背架。
技术介绍
外骨骼机器人技术是融合传感、控制、信息、融合、移动计算，为作为操作者的人提供一种可穿戴的机械机构的综合技术。外骨骼机器人用于为人体提供助力，在增强人体机能、辅助运动方面有着突出的发展前景，日益成为机器人领域的研究重点。近年来，随着研究的不断深入，外骨骼机器人在应用领域取得了重大进展。然而，目前的外骨骼机器人由于设计不合理，仍然存在自重大、能耗高、穿戴舒适性差、运动灵活性低等问题，严重制约了其产业化应用与发展。受限于现有结构带来的种种弊端，于行走与弯腰过程，外骨骼机器人与人体的人机运动协调性不足，造成动作变形而无法实现运动助力目的，甚至对使用者造成额外负担而带来意外损伤。以上种种不足，现有技术尚难有效解决。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种弹性外骨骼背架，具有弹性特性而可跟随人体动作姿态实现自适应变换，具有穿戴舒适、运动灵活性高、人机协同性佳的优点。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种弹性外骨骼背架，包括：背部支撑单元，穿戴支撑于用户背部；弹性连接装置，包括传动连接杆与弹性元件，所述传动连接杆一端滑动连接于所述背部支撑单元，另一端连接于用户髋部，所述传动连接杆的滑动端之两端分别通过所述弹性元件与所述背部支撑单元连接，所述弹性元件的弹性力方向沿所述滑动端的滑动方向。作为上述技术方案的改进，所述背部支撑单元包括背部支撑件与滑动座，所述背部支撑件穿戴于用户背部，所述滑动座设置于所述背部支撑件远离所述用户背部的一侧表面，所述滑动端滑动连接于所述滑动座，所述滑动端之两端分别通过所述弹性元件与所述滑动座连接。作为上述技术方案的进一步改进，所述滑动座具有导向部与位于所述导向部两端的限位端部，所述滑动端可滑动地保持于所述导向部上并位于所述限位端部之间，所述滑动端沿其滑动方向的两端分别通过所述弹性元件与所述限位端部连接。作为上述技术方案的进一步改进，所述滑动端可滑动地铰接于所述导向部。作为上述技术方案的进一步改进，所述导向部为导向杆，所述滑动端具有球面滑动轴承构造而套设于所述导向杆上。作为上述技术方案的进一步改进，所述导向杆为复数个并相互平行设置，所述限位端部具有与所述导向杆对应的复数个安装孔，所述安装孔与所述导向杆具有间隙配合，相邻的安装孔之间通过调节缝隙贯通连接，所述调节缝隙上设置用于调节其开度的调节螺栓。作为上述技术方案的进一步改进，所述传动连接杆与所述导向部均为复数个，二者保持一一对应地设置。作为上述技术方案的进一步改进，所述背部支撑单元接近所述用户背部的一侧表面设置柔性软衬。作为上述技术方案的进一步改进，所述传动连接杆为刚性杆。作为上述技术方案的进一步改进，所述弹性外骨骼背架还包括穿戴肩带，所述穿戴肩带至少一端连接于所述背部支撑单元上。本专利技术的有益效果是：基于传动连接杆与背部支撑单元的连接端具有的滑动连接关系，传动连接杆的滑动端可跟随人体行走及弯曲姿态变化而实现自适应的位置调节，使背部支撑单元不发生上下窜动而始终贴合保持于人体背部，用户髋部的助力得以可靠地传递至人体背部而减轻腰部肌肉群的负担，保证理想的穿戴舒适性与可靠助力支撑，人际协同性佳；传动连接杆的滑动端之两端分别通过弹性元件连接于背部支撑单元，使滑动端于自适应运动过程始终受到缓冲吸能作用，以弹性连接吸收人体行走及弯曲过程的冲击动能，保护背部支撑单元及人体背部免受冲击伤害，增强穿戴舒适性与传动可靠性。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术实施例1提供的弹性外骨骼背架的整体结构的第一轴测示意图；图2是本专利技术实施例1提供的弹性外骨骼背架的整体结构的第二轴测示意图；图3是图2中弹性外骨骼背架的M处局部放大示意图；图4是本专利技术实施例1提供的弹性外骨骼背架的滑动座的局部分解示意图。主要元件符号说明：1000-弹性外骨骼背架，1100-背部支撑单元，1110-背部支撑件，1120-滑动座，1121-导向部，1122-限位端部，1122a-安装孔，1122b-调节缝隙，1130-柔性软衬，1140-调节螺栓，1200-弹性连接装置，1210-传动连接杆，1211-滑动端，1220-弹性元件，1300-穿戴肩带，1400-穿戴胸带。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对弹性外骨骼背架进行更全面的描述。附图中给出了弹性外骨骼背架的优选实施例。但是，弹性外骨骼背架可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对弹性外骨骼背架的公开内容更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在弹性外骨骼背架的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。实施例1请结合参阅图1～3，本实施例公开一种弹性外骨骼背架1000，该弹性外骨骼背架1000包括背部支撑单元1100与弹性连接装置1200，具有穿戴舒适性佳、力学传递稳定与助力支撑可靠的优点。背部支撑单元1100穿戴支撑于用户背部，与用户背部保持贴合连接。示范性地，背部支撑单元1100的表面适应人体背部的形状曲线特性，提供可靠的支撑作用。示范性地，背部支撑单元1100可采背板、背托、背心等结构形式。示范性地，背部支撑单元1100接近用户背部的一侧表面设置柔性软衬1130。柔性软衬1130具有柔性变形能力，使客户穿戴更为舒适。柔性软衬1130由柔软材料制成，触感柔软舒适，包括柔软塑料、硅胶、橡胶等不同的材料类型。弹性连接装置1200用于实现背部支撑单元1100与用户髋部(或设置于用户髋部的动力设备)之间的弹性连接，由弹性连接装置1200自适应地跟随人体姿态变化而实现自适应的位置调节，使背部支撑单元1100始终保持贴合于用户背部而不发生位置变动。其中，弹性连接装置1200包括传动连接杆1210与弹性元件1220。传动连接杆1210一端滑动连接于背部支撑单元1100，该端形成滑动端1211；另一端连接于用户髋部，该连接关系可为固定连接或活动连接，示范性地可为固定端。基于传动连接杆1210的传动作用，背部支撑单元1100与用户髋部(或髋部动力设备)之间得以实现力/力矩传递。基于滑动连接关系，当用户的人体发生姿态变化(例如自直立状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弹性外骨骼背架，其特征在于，包括：背部支撑单元，穿戴支撑于用户背部；弹性连接装置，包括传动连接杆与弹性元件，所述传动连接杆一端滑动连接于所述背部支撑单元，另一端连接于用户髋部，所述传动连接杆的滑动端之两端分别通过所述弹性元件与所述背部支撑单元连接，所述弹性元件的弹性力方向沿所述滑动端的滑动方向。

【技术特征摘要】
1.一种弹性外骨骼背架，其特征在于，包括：背部支撑单元，穿戴支撑于用户背部；弹性连接装置，包括传动连接杆与弹性元件，所述传动连接杆一端滑动连接于所述背部支撑单元，另一端连接于用户髋部，所述传动连接杆的滑动端之两端分别通过所述弹性元件与所述背部支撑单元连接，所述弹性元件的弹性力方向沿所述滑动端的滑动方向。2.根据权利要求1所述的弹性外骨骼背架，其特征在于，所述背部支撑单元包括背部支撑件与滑动座，所述背部支撑件穿戴于用户背部，所述滑动座设置于所述背部支撑件远离所述用户背部的一侧表面，所述滑动端滑动连接于所述滑动座，所述滑动端之两端分别通过所述弹性元件与所述滑动座连接。3.根据权利要求2所述的弹性外骨骼背架，其特征在于，所述滑动座具有导向部与位于所述导向部两端的限位端部，所述滑动端可滑动地保持于所述导向部上并位于所述限位端部之间，所述滑动端沿其滑动方向的两端分别通过所述弹性元件与所述限位端部连接。4.根据权利要求3所述的弹性外骨骼背架...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟，丘世因，邓静，朱锋，李满天，李生广，王鹏飞，王鑫，蒋振宇，李爱镇，蔡昌荣，刘国才，
申请(专利权)人：深圳航天科技创新研究院，哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44