[发明专利]一种可穿戴外骨骼的仿生脊椎结构

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。

本发明一个较佳实施例中，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。

本发明一个较佳实施例中，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。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括位于最底部的所述连接片与腰部横杆连接。

本发明一个较佳实施例中，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。

本发明一个较佳实施例中，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。

本发明一个较佳实施例中，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。

本发明一个较佳实施例中，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。

本发明的有益效果：