一种可穿戴外骨骼的仿生脊椎结构制造技术

本发明专利技术公开了一种可穿戴外骨骼的仿生脊椎结构，包括至少两个模仿人体脊椎形状的连接片，所述连接片包括贯穿连接片的连接销和开设在连接片侧壁的弧形滑槽，相邻两个连接片的通过连接销和弧形滑槽连接，其中一个连接片的连接销在另一个连接片的弧形凹槽内滑动连接，使两个连接片处于弯曲状态或非弯曲状态。本发明专利技术通过多个相连的模仿人体脊椎形状的连接片构成仿生脊椎机构，相邻的两个连接片之间通过连接销和弧形滑槽连接，连接销在弧形滑槽内转动，能够模仿脊椎弯曲，连接销沿弧形滑槽移动，能够在模仿脊椎弯曲的同时，能够像人体脊椎一样向弯曲方向产生水平位移，因而补偿因人体脊椎位移而产生的距离，使仿生脊椎结构始终与人体保持贴合。

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴外骨骼的仿生脊椎结构
本专利技术涉及可穿戴外骨骼仿生结构领域，具体涉及一种可穿戴外骨骼的仿生脊椎结构。
技术介绍
外骨骼原来指生物学中保护生物内部柔软器官的一种坚硬外部结构，而现在外骨骼机器人是指一类模仿人体运动状态、加强人体运动能力的、集仿生学与人机工效学的机械装置，穿戴于人体肢体外侧，可以提高人们在行走耐久性、负重能力等特定方面的能力。由于外骨骼机器人涉及人机工效学，这就要求其有较强适应性，不仅要适用不同体型穿戴者，同时也要对人体关节进行危险防护，防止穿戴过程中造成人体损伤。现有技术的外骨骼机器人很多背部为平直结构，依赖髋关节配合人体背部弯曲，造成穿戴舒适感差，活动时背部结构与人体分离，影响实际使用效果；同时现有仿生脊椎结构多为简单的多铰链串联机构，仅提供弯曲自由度，然而因人体脊椎弯曲时脊椎间接触面不断向弯曲方向滑移，使得脊椎弯曲时带水平方向移动，从而使背部结构与人体分离，进而影响穿戴及使用效果。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种可穿戴外骨骼的仿生脊椎结构，在模仿脊椎弯曲的同时，能够像人体脊椎一样向弯曲方向产生水平位移，因而补偿因人体脊椎位移而产生的距离，使仿生脊椎结构始终与人体保持贴合。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种可穿戴外骨骼的仿生脊椎结构，其特征在于，包括至少两个模仿人体脊椎形状的连接片，所述连接片包括贯穿连接片的连接销和开设在连接片侧壁的弧形滑槽，相邻两个连接片的通过连接销和弧形滑槽连接，其中一个连接片的连接销在另一个连接片的弧形凹槽内滑动连接，使两个连接片处于弯曲状态或非弯曲状态。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述连接片的上下两面分别设置有上弧形接触面和下弧形接触面，在相邻两个连接片的上弧形接触面和下弧形接触面之间的间隙为两个连接片相对活动范围，当上弧形接触面和下弧形接触面抵接时，两个连接片达到最大弯曲角度。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括在两个连接片处于非弯曲状态时，所述连接销位于弧形滑槽的一端，所述连接片在弯曲状态时只能向一个方向弯曲。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括位于最底部的所述连接片与腰部横杆连接。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述腰部横杆通过连接卡榫和旋转轴与连接片连接，所述连接卡榫一端固定在腰部横杆上，另一端伸入到最底部的连接片内，通过旋转轴与连接片活动连接，所述腰部横杆以旋转轴为轴心相对于连接片转动。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括位于最底部的连接片与腰部横杆的连接面的两侧设置有限位面，所述限位面限制腰部横杆相对于连接片的转动角度。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述连接片上还设置有驱动部，所述驱动部与驱动模块连接，所述驱动模块通过所述驱动部带动连接片弯曲。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述驱动部包括丝绳滑轮，所述丝绳滑轮内穿设有轮轴，所述轮轴两端通过轮轴定位孔固定再连接块上，在所述丝绳滑轮外缠绕丝绳，所述丝绳与驱动模块连接。本专利技术的有益效果：本专利技术通过多个相连的模仿人体脊椎形状的连接片构成仿生脊椎机构，相邻的两个连接片之间通过连接销和弧形滑槽连接，连接销在弧形滑槽内转动，能够模仿脊椎弯曲，连接销沿弧形滑槽移动，能够在模仿脊椎弯曲的同时，能够像人体脊椎一样向弯曲方向产生水平位移，因而补偿因人体脊椎位移而产生的距离，使仿生脊椎结构始终与人体保持贴合。附图说明图1是本专利技术的可穿戴外骨骼的仿生脊椎结构的立体结构示意图；图2是本专利技术的连接片的结构示意图；图3是本专利技术的穿戴外骨骼的仿生脊椎结构非弯曲状态的结构示意图；图4是本专利技术的穿戴外骨骼的仿生脊椎结构弯曲状态的结构示意图；图5是本专利技术的连接片与腰部横杆连接的侧面结构示意图；图6是本专利技术的连接片与腰部横杆连接的正面结构示意图。图中标号说明：1、连接片；2、连接销；3、弧形滑槽；4、丝绳滑轮；5、轮轴；6、丝绳；7、上弧形接触面；8、下弧形接触面；9、腰部横杆；10、连接卡榫；11、旋转轴；12、限位面。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。参照图1-2所示，本专利技术的可穿戴外骨骼的仿生脊椎结构的一实施例，包括至少两个模仿人体脊椎形状的连接片1，所述连接片1包括贯穿连接片1的连接销2和开设在连接片1侧壁的弧形滑槽3，相邻两个连接片1的通过连接销2和弧形滑槽3连接，其中一个连接片1的连接销2在另一个连接片1的弧形凹槽3内滑动连接，使两个连接片1处于弯曲状态或非弯曲状态，连接销2在弧形滑槽3内转动，能够模仿脊椎弯曲，连接销2沿弧形滑槽3移动，能够在模仿脊椎弯曲的同时，能够像人体脊椎一样向弯曲方向产生水平位移，因而补偿因人体脊椎位移而产生的距离，使仿生脊椎结构始终与人体保持贴合。本实施例中，所述连接片1上还设置有驱动部，所述驱动部与驱动模块连接，所述驱动模块通过所述驱动部带动连接片1弯曲，所述驱动部包括丝绳滑轮4，所述丝绳滑轮4内穿设有轮轴5，所述轮轴5两端通过轮轴定位孔固定在连接块1上，在所述丝绳滑轮4外缠绕丝绳6，所述丝绳6与驱动模块连接，所述驱动模块可以采用主动驱动模块和被动驱动模块，根据实际需求设置不同形式和动力的驱动模块。具体地，所述连接片1的数量根据穿戴者实际的身高和最大的弯腰角度进行调节。具体地，所述连接片1的上下两面分别设置有上弧形接触面7和下弧形接触面8，所述上弧形接触面7和下弧形接触面8配合设置，在相邻两个连接片1的上弧形接触面7和下弧形接触面8之间的间隙为两个连接片1相对转动的活动范围，当上弧形接触面7和下弧形接触面8抵接时，两个连接片1达到最大弯曲角度，通过上弧形接触面7和下弧形接触面8限制连接片1的弯曲角度，从而起到对人体的保护作用。参照图3-4所示，相邻两个连接片1之间的配合状态有两种：非弯曲状态和弯曲状态，在两个连接片1处于非弯曲状态时，所述连接销2位于弧形滑槽3的一端，在弯曲时连接销2从弧形滑槽3的一端沿弧形滑槽3向弧形滑槽3的另一端移动，使所述连接片1在弯曲状态时只能向一个方向弯曲，用于保护人体脊椎向反方向弯曲，造成脊椎损伤。参照图3所示，在本实施例的脊椎结构处于非弯曲状态时，即弯曲角度为0时，D＝R；其中，D为连接销2中心到连接片1底部的垂直距离，R为连接销2中心与下弧形接触面8的距离。参照图4所示，在本实施例的脊椎结构处于弯曲状态时，根据图3得出连接片1向前移动的距离l为：l＝1/2Dsinθ；其中，θ为相连两个连接片1间的转动角度；l为相邻两个连接片1之间的位移距离。由此可见，本实施例的脊椎结构在弯曲时，能够像人体脊椎一样向弯曲方向产生水平位移，因而补偿因人体脊椎位移而产生的距离，使脊椎结构始终与人体保持贴合。参照图5-6所示，位于最底部的所述连接片1与腰部横杆9连接，所述腰部横杆9通过连接卡榫10和旋转轴1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可穿戴外骨骼的仿生脊椎结构，其特征在于，包括至少两个模仿人体脊椎形状的连接片，所述连接片包括贯穿连接片的连接销和开设在连接片侧壁的弧形滑槽，相邻两个连接片的通过连接销和弧形滑槽连接，其中一个连接片的连接销在另一个连接片的弧形凹槽内滑动连接，使两个连接片处于弯曲状态或非弯曲状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴外骨骼的仿生脊椎结构，其特征在于，包括至少两个模仿人体脊椎形状的连接片，所述连接片包括贯穿连接片的连接销和开设在连接片侧壁的弧形滑槽，相邻两个连接片的通过连接销和弧形滑槽连接，其中一个连接片的连接销在另一个连接片的弧形凹槽内滑动连接，使两个连接片处于弯曲状态或非弯曲状态。


2.如权利要求1所述的可穿戴外骨骼的仿生脊椎结构，其特征在于，所述连接片的上下两面分别设置有上弧形接触面和下弧形接触面，在相邻两个连接片的上弧形接触面和下弧形接触面之间的间隙为两个连接片相对活动范围，当上弧形接触面和下弧形接触面抵接时，两个连接片达到最大弯曲角度。


3.如权利要求2所述的可穿戴外骨骼的仿生脊椎结构，其特征在于，在两个连接片处于非弯曲状态时，所述连接销位于弧形滑槽的一端，所述连接片在弯曲状态时只能向一个方向弯曲。


4.如权利要求1所述的可穿戴外骨骼的仿生脊椎结构，其特征在于，位于最底部的所述连接片与腰部...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏巍，林西川，张海峰，汝长海，
申请(专利权)人：江苏集萃微纳自动化系统与装备技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32