一种刚柔耦合式外骨骼机器人用背部助力背负结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108356801A(43)申请公布日2018.08.03(21)申请号201810269006.7(22)申请日2018.03.29(71)申请人河北工业大学地址300130天津市红桥区丁字沽光荣道8号河北工业大学东院330#(72)发明人陈贵亮郝春波高卓黎王世杰冯昭凯孙业环(74)专利代理机构天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙)12210代理人付长杰(51)Int.Cl.B25J9/00(2006.01)B25J9/12(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图10页(54)发明名称一种刚柔耦合式外骨骼机器人用背部助力背负结构(57)摘要本发明涉及一种刚柔耦合式外骨骼机器人用背部助力背负结构，其特征在于该背负结构包括背甲、人工脊柱部分和背架部分；所述背甲固定在人背部，背甲的左右两部分用于连接背架部分，背甲的中间位置用于连接人工脊柱部分；所述人工脊柱部分包括背甲母板、背甲子板、脊柱节上方固定盒、脊柱节上方固定轴、脊柱节最上节、脊柱节、脊柱节最下节、脊柱节最下节固定板和气动肌腱，所述背架部分包括多个柔链、背架、导轨、滑轮固定板和滑轮，多个柔链依次连接，且相邻两个柔链之间能够相对转动。该结构中人工脊柱部分的气动肌腱与脊柱节可以帮助人实现背部助力功能；该人工脊柱部分具有长度可调功能，可以适应不同身高人群，更加适合人体穿戴、操作。CN108356801ACN108356801A权利要求书1/2页1.一种刚柔耦合式外骨骼机器人用背部助力背负结构，其特征在于该背负结构包括背甲、人工脊柱部分和背架部分；所述背甲固定在人背部，背甲的左右两部分用于连接背架部分，背甲的中间位置用于连接人工脊柱部分；所述人工脊柱部分包括背甲母板、背甲子板、脊柱节上方固定盒、脊柱节上方固定轴、脊柱节最上节、脊柱节、脊柱节最下节、脊柱节最下节固定板和气动肌腱，背甲母板通过螺栓固定在背甲的中部上，脊柱节上方固定盒通过背甲子板固定在背甲母板上，背甲母板与背甲子板能相对滑动，并通过螺栓固定调节相对位置；脊柱节最上节上端穿在脊柱节上方固定盒内，并通过脊柱节上方固定轴将脊柱节最上节和脊柱节上方固定盒间隙配合在一起；脊柱节最上节、若干脊柱节、脊柱节最下节依次头尾咬合在一起；两条气动肌腱依次穿过脊柱节最上节、若干脊柱节、脊柱节最下节的边缘孔将脊柱节最上节、若干脊柱节、脊柱节最下节串联在一起；脊柱节最下节通过螺栓与脊柱节最下节固定板前端连接在一起；所述背架部分包括多个柔链、背架、导轨、滑轮固定板和滑轮，多个柔链依次连接，且相邻两个柔链之间能够相对转动，最下端的柔链与脊柱节最下节固定板后端固定连接；所述背架包括平板部分和底部连接部分，底部连接部分固定于平板部分的下部中心，底部连接部分连接最上面的柔链，平板部分的上端左右对称连接有两个滑轮固定板；所述滑轮固定板上通过螺栓固连有滑轮；所述导轨安装在背甲的左右两部分上，滑轮与导轨相互配合，滑轮能在导轨上滑动。2.根据权利要求1所述的刚柔耦合式外骨骼机器人用背部助力背负结构，其特征在于所述脊柱节最上节的上方设有轴孔，脊柱节上方固定轴穿过此轴孔将脊柱节最上节与脊柱节上方固定盒固定在一起；脊柱节最上节的下方是一根带有圆球的圆柱；脊柱节最上节的背部设有与相邻脊柱节相连的凹槽通道；脊柱节最上节的凹槽通道的两侧对称设置有两个气动肌腱安装通孔；每个脊柱节背部下部设有凹槽通道，背部头部的形状与该凹槽通道的形状结构相匹配，在凹槽通道的左右两侧对称设置也有两个气动肌腱安装通孔；脊柱节的前部上部设有能容纳带有圆球的圆柱的圆球的中间凹槽，前部下部连接带有圆球的圆柱；第一个脊柱节的头部连接在脊柱节最上节的凹槽通道内，脊柱节最上节的带有圆球的圆柱伸到第一个脊柱节的中间凹槽内；相邻两个脊柱节的头部和凹槽通道依次嵌合连接在一起，带有圆球的圆柱与中间凹槽依次配合连接在一起；所述脊柱节最下节的背部头部形状与脊柱节上的凹槽通道形状结构相匹配，背部下部左右对称设有两个气动肌腱安装通孔；脊柱节最下节前部上部设有能容纳带有圆球的圆柱的圆球的中间凹槽，前部下部没有连接带有圆球的圆柱，前部的前端面上设有用来与脊柱节最下节固定板相固定的螺纹孔；脊柱节最下节的头部连接最后一个脊柱节的凹槽通道；两条气动肌腱分别穿过上述脊柱节最上节、若干脊柱节、脊柱节最下节的两个气动肌腱安装通孔，将脊柱节最上节、若干脊柱节、脊柱节最下节连接在一起。3.根据权利要求1或2所述的刚柔耦合式外骨骼机器人用背部助力背负结构，其特征在于所述柔链的数量为六个，分别为第一柔链、第二柔链、第三柔链、第四柔链、第五柔链、第六柔链；所述第二柔链底端杆通过间隙配合与脊柱节最下节固定板尾端孔配合在一起，第一柔链、第二柔链、第三柔链三者之间通过开口销依次