一种仿生外骨骼脊柱装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115674156A(43)申请公布日2023.02.03(21)申请号202211305526.1(22)申请日2022.10.24(71)申请人上海微电机研究所（中国电子科技集团公司第二十一研究所）地址200233上海市徐汇区虹漕路30号(72)发明人宁业衍李昀佶张震宇王春雷范春辉黄浩许栋来(74)专利代理机构北京五洲洋和知识产权代理事务所(普通合伙)11387专利代理师刘红彬刘春成(51)Int.Cl.B25J9/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称一种仿生外骨骼脊柱装置(57)摘要本发明涉及仿生骨骼技术领域，公开了一种仿生外骨骼脊柱装置，包括：背部支撑结构、仿生脊柱和腰部支撑结构；仿生脊柱包括首尾相接的五段子柱，子柱为刚性材质、且每段子柱能够绕自身的旋转轴线相对于另一段子柱进行旋转，以令仿生脊柱整体能够模拟人体脊柱的弯曲和挺直动作，从而满足了弯腰搬运状态下人体各关节的活动需求；又由于每段子柱均为刚性材质，即使在仿生脊柱随人体脊柱曲线弯曲时，每段子柱也能够对使用者提供充足支撑力。CN115674156ACN115674156A权利要求书1/2页1.一种仿生外骨骼脊柱装置，其特征在于，包括：背部支撑结构、仿生脊柱、以及腰部支撑结构；其中，所述仿生脊柱的两端分别与所述背部支撑机构和所述腰部支撑结构连接；所述背部支撑结构用于与使用者的背部相对固定，所述腰部支撑结构用于与使用者的腰部相对固定；所述仿生脊柱包括首尾相接的五段子柱，每段子柱均为刚性材质，且每段所述子柱均具有一个用于与使用者的脊柱贴合的贴合面；在任意相邻的两段子柱中：每段子柱能够绕自身的旋转轴线相对于另一段子柱进行旋转，以令所述仿生脊柱整体能够模拟人体脊柱的弯曲和挺直动作；每段子柱的旋转轴线与所述子柱的贴合面平行、且与所述子柱沿自身首端指向尾端的方向互相垂直。2.根据权利要求1所述的仿生外骨骼脊柱装置，其特征在于，五段所述子柱包括：首部连接柱、尾部连接柱以及三个中部连接柱；所述首部连接柱的一端用于与所述背部支撑结构固定连接、另一端具有齿形连接件；所述中部连接柱的两端均具有齿形连接件；所述尾部连接柱的一端用于与所述腰部支撑结构固定连接、另一端具有齿形连接件；任意两个相邻子柱互相靠近的齿形连接件互相啮合，以实现所述两段子柱之间能够相对旋转。3.根据权利要求3所述的仿生外骨骼脊柱装置，其特征在于，每相邻的两段子柱之间均设有一个连接机构，以将两个相邻的所述子柱互相连接。4.根据权利要求3所述的仿生外骨骼脊柱装置，其特征在于，每个连接机构均包括一个连接件以及两个铰链销；每段子柱的齿形连接件包括本体以及齿圈，每个所述本体均具有一个贯穿其自身的通孔，所述通孔的中轴线与所述旋转轴线重合；所述连接件具有一个长条孔，在任意相邻的两段子柱中：所述长条孔的延伸方向与两个所述子柱的通孔中心的连线平行；所述铰链销与所述通孔互相配合且一一对应设置；在任意互相配合的一个连接机构和相邻的两段子柱中：两个铰链销分别贯穿连接件的长条孔以及两个本体上相邻的两个通孔，以令相邻的两个所述子柱互相连接。5.根据权利要求4所述的仿生外骨骼脊柱装置，其特征在于，所述铰链销包括销轴以及限位件；所述销轴用于贯穿连接件的长条孔以及本体上的通孔；所述限位件用于防止所述销轴脱离所述通孔。6.根据权利要求5所述的仿生外骨骼脊柱装置，其特征在于，所述销轴的一端具有螺帽，另一端设有与所述销轴可拆卸连接的肩扣环；所述螺帽和所述肩扣环均用于与所述连接件的侧平面抵接，所述螺帽和所述肩扣环配合形成所述限位件。7.根据权利要求2‑6任一项所述的仿生外骨骼脊柱装置，其特征在于，所述背部支撑结构包括背部支撑杆以及肩部固定件；2CN115674156A权利要求书2/2页所述肩部固定件用于与使用者的肩部以及背部支撑杆固定连接，以实现所述背部支撑杆与使用者的背部相对固定；所述首部连接柱远离其自身齿形连接件的一端用于与所述背部支撑杆固定连接。8.根据权利要求7所述的仿生外骨骼脊柱装置，其特征在于，所述背部支撑结构还包括设置于所述背部支撑杆上的滑动机构；所述滑动机构包括能够沿所述背部支撑杆的延伸方向滑动的滑块，所述滑块上具有安装孔，所述安装孔用于与助力装置相连接。9.根据权利要求2‑6任一项所述的仿生外骨骼脊柱装置，其特征在于，所述腰部支撑结构包括腰部支撑杆以及腰部固定件；所述腰部支撑杆通过所述腰部固定件与使用者的腰部固定连接；所述尾部连接柱远离其自身齿形连接件的一端用于与所述腰部支撑杆固定连接。10.根据权利要求1所述的仿生外骨骼脊柱装置，其特征在于，所述腰部固定件包括两段腰部绑带。3CN115674156A说明书1/6页一种仿生外骨骼脊柱装置技术领域[00