CN112757263A - 一种适用于机械外骨骼的脊椎结构及机械外骨骼 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种适用于机械外骨骼的脊椎结构及机械外骨骼，涉及机械外骨骼技术领域。一种适用于机械外骨骼的脊椎结构，包括沿人体脊椎长度方向设置的支撑件，支撑件沿长度方向设有多个用于与人体贴合的椎骨护套。采用本发明，其能够直接将机械外骨骼背负重物的重量传导至地面，降低人体所承受的重量。此外本发明还提出一种机械外骨骼，包括上述的适用于机械外骨骼的脊椎结构，还包括肩部支撑组件、腰部结构和腿部支撑组件，上述肩部支撑组件设于上述支撑件的顶部，上述支撑件的底部设于上述腰部结构；上述腿部支撑组件设于上述腰部结构。如此便于将机械外骨骼穿戴在身上并背负重物。

Description

一种适用于机械外骨骼的脊椎结构及机械外骨骼

技术领域

本发明涉及外骨骼技术领域，具体而言，涉及一种适用于机械外骨骼的脊椎结构及机械外骨骼。

背景技术

机械外骨骼或称动力外骨骼，是一种由钢铁的框架构成并且可让人穿上的机器装置，这个装备可以提供额外能量来供四肢运动。别称：强化服、动力服。动力外骨骼更倾向于军用，除了能够增强人体能力的这一基本功能外，还要具有良好的防护性、对复杂环境的适应性以及辅助火力、通信、侦查支持等军用功能。

机械外骨骼是设计成用来保护穿戴者的，例如为了保护士兵或建筑工而设计，或设计用来进行救援身处险境的人员上。广泛一些的用途则是用来做为义肢与帮助老弱者行动。其它的用途则是用来进行救援行动，就像在一栋要倒塌的建筑物里，这个装置可以提供给工人很大的力量来举起重物，同时保护它不被落下的碎石砸伤。在军事方面，它可以帮助士兵更快的行走并携带更重载重。对运动员来说它能够成为增强性能的假肢的基础。在康复医学方面，对于那些因肌肉受损而无法行走的患者来说，它将成为一项突破性的治疗方法。

现有的机械外骨骼在人体脊椎位置的结构不便于受力，因此急需提供一种适用于机械外骨骼的脊椎结构用于机械外骨骼背负重物时直接将重量传导至地面，降低人体所承受的重量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于机械外骨骼的脊椎结构，其能够直接将机械外骨骼背负重物的重量传导至地面，降低人体所承受的重量。

本发明的另一目的在于提供一种机械外骨骼，其便于穿戴在身上并背负重物。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种适用于机械外骨骼的脊椎结构，包括沿人体脊椎长度方向设置的支撑件，支撑件沿长度方向设有多个用于与人体贴合的椎骨护套。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述支撑件采用聚合物制成。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述任一椎骨护套设有滑孔，上述支撑件穿过上述滑孔，任一上述椎骨护套滑动设于上述支撑件。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述还包括连接绳，任一上述椎骨护套固定设于上述连接绳。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述椎骨护套包括安装板和两个相对设置的侧板，两个上述侧板分别设于上述安装板的两侧。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述任一侧板的顶部设有限位凸缘。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述任一侧板的侧壁设有限位槽。

第二方面，本申请实施例提供一种机械外骨骼，包括上述的适用于机械外骨骼的脊椎结构，还包括肩部支撑组件、腰部结构和腿部支撑组件，上述肩部支撑组件设于上述支撑件的顶部，上述支撑件的底部设于上述腰部结构；上述腿部支撑组件设于上述腰部结构。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述靠近上述肩部支撑组件的上述椎骨护套固定于上述肩部支撑组件。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述连接绳的数量为两个，两个上述连接绳远离上述肩部支撑组件的一端为自由端；上述腰部结构设有安装槽和通孔，上述支撑件的底部嵌入上述安装槽，两个上述连接绳的自由端穿过上述通孔。

相对于现有技术，本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：

本发明实施例提供一种适用于机械外骨骼的脊椎结构，包括沿人体脊椎长度方向设置的支撑件，支撑件沿长度方向设有多个用于与人体贴合的椎骨护套。

实际安装时，将支撑件的顶部与机械外骨骼的肩部支撑组件进行连接，将支撑件的底部与机械外骨骼的腰部结构进行连接；使用时，将机械外骨骼穿戴在身上后，将重物背负在机械外骨骼上，重物将重物的重量通过支撑件向下传递到腰部结构，再通过腰部结构向下传递到机械外骨骼的腿部支撑组件，如此传递到地面，进而降低人体所承受的重量。

本发明实施例还提供一种机械外骨骼，包括上述的适用于机械外骨骼的脊椎结构，还包括肩部支撑组件、腰部结构和腿部支撑组件，上述肩部支撑组件设于上述支撑件的顶部，上述支撑件的底部设于上述腰部结构；上述腿部支撑组件设于上述腰部结构。

实际安装时，腰部结构夹持在使用者的腰部，使用者的腿部安装于腿部支撑组件，如此便于将机械外骨骼穿戴在使用者身上并背负重物。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的某些实施例，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为发明实施例提供的机械外骨骼整体的结构示意图；

图2为发明实施例提供的机械外骨骼整体的正视图；

图3为发明实施例提供的椎骨护套的结构示意图；

图4为发明实施例提供的脊椎结构的正视图；

图5为发明实施例提供的腰部结构与腿部支撑组件的结构示意图；

图6为图5中A处的放大图；

图7为发明实施例提供的腰部结构的示意图；

图8为发明实施例提供的链板的结构示意图；

图9为发明实施例提供的腰部结构与连接组件的局部结构示意图；

图10为发明实施例提供的连接板的结构示意图；

图11为发明实施例提供的卡接板的结构示意图。

图标：201-连接件；202-链板；203-凸块；204-第一卡槽；205-紧固螺栓；206-螺母；207-第一安装孔；208-第二安装孔；209-背带扣；210-连接板；211-卡接板；212-第二卡槽；213-紧固板；214-支撑腿；215-踏板；101-支撑件；102-限位凸缘；103-滑孔；104-连接绳；105-安装板；106-侧板；107-限位槽；108-安装槽；109-通孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1-图11，本实施例提供一种适用于机械外骨骼的脊椎结构，包括沿人体脊椎长度方向设置的支撑件101，支撑件101沿长度方向设有多个用于与人体贴合的椎骨护套。

实际安装时，将支撑件101的顶部与机械外骨骼的肩部支撑组件进行连接，将支撑件101的底部与机械外骨骼的腰部结构进行连接；使用时，将机械外骨骼穿戴在身上后，将重物背负在机械外骨骼上，重物将重物的重量通过支撑件101向下传递到腰部结构，再通过腰部结构向下传递到机械外骨骼的腿部支撑组件，如此传递到地面，进而降低人体所承受的重量。

如图1-图11所示，在本发明的一些实施例中，上述支撑件101采用聚合物制成。

由于人体运动时，人体的脊椎需要经常弯曲，比如弯腰等操作，本发明通过设置支撑件101采用聚合物制成，如此支撑件101能弯曲，便于支撑件101跟随人体的活动随着人体的脊柱而弯曲，增加机械外骨骼脊椎结构的使用灵活性。

聚合物一般指高分子化合物，简称高分子，又叫大分子，一般指相对分子质量高达几千到几百万的化合物，绝大多数高分子化合物是许多相对分子质量不同的同系物的混合物，因此高分子化合物的相对分子质量是平均相对分子量。高分子化合物是由千百个原子以共价键相互连接而成的，虽然它们的相对分子质量很大，但都是以简单的结构单元和重复的方式连接的。聚合物制成的支撑件101具有一定的抗压能力，便于对重物进行支撑，而且聚合物制成的支撑件101可弯曲，如此便于支撑件101跟随人体的活动随着人体的脊柱而弯曲，增加机械外骨骼脊椎结构的使用灵活性。

需要说明的是，支撑件101采用聚合物制成只是本实施例的一种优选的实施方式，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，支撑件101也可采用其他可弯曲的材料制成。

如图1-图11所示，在本发明的一些实施例中，上述任一椎骨护套设有滑孔103，上述支撑件101穿过上述滑孔103，任一上述椎骨护套滑动设于上述支撑件101。

本发明通过任一椎骨护套设有滑孔103，上述支撑件101穿过上述滑孔103，任一上述椎骨护套滑动设于上述支撑件101，如此便于将各个椎骨护套通过支撑件101穿过上述滑孔103安装于支撑件101，也便于根据实际使用者身高的不同选择安装椎骨护套的个数，使脊椎结构能更好的与人体背部贴合。

如图1-图11所示，在本发明的一些实施例中，上述还包括连接绳104，任一上述椎骨护套固定设于上述连接绳104。

本发明通过设置连接绳104，任一上述椎骨护套固定设于上述连接绳104，如此各个椎骨护套固定设于上述连接绳104后，各个椎骨护套之间的位置及间隔距离确定，确保各个椎骨护套不会相对滑动，增加椎骨护套使用时的稳定性。

如图1-图11所示，在本发明的一些实施例中，上述椎骨护套包括安装板105和两个相对设置的侧板106，两个上述侧板106分别设于上述安装板105的两侧。

由于机械外骨骼安装于人体前，人体会穿戴用于安装机械外骨骼的衣服，本发明通过设置椎骨护套包括安装板105和两个相对设置的侧板106，两个上述侧板106分别设于上述安装板105的两侧，如此便于安装板105和两个侧板106与人体上的衣服贴合，而且两个侧板106的设计，便于人体衣服上的固定带将侧板106绑住，使机械外骨骼稳定安装于人体的衣服上。

如图1-图11所示，在本发明的一些实施例中，上述任一侧板106的顶部设有限位凸缘102。

本发明通过任一侧板106的顶部设有限位凸缘102，如此在固定带将侧板106绑住后，便于将固定带卡接在限位凸缘102内，限位凸缘102防止固定带从侧板106滑落下来。

如图1-图11所示，在本发明的一些实施例中，上述任一侧板106的侧壁设有限位槽107。

本发明通过任一侧板106的侧壁设有限位槽107，如此在固定带将侧板106绑住后，便于将固定带嵌入限位槽107内，限位槽107进一步防止固定带从侧板106滑落下来，增加安装的稳定性。

本实施例还提供一种机械外骨骼，包括上述的适用于机械外骨骼的脊椎结构，还包括肩部支撑组件、腰部结构和腿部支撑组件，上述肩部支撑组件设于上述支撑件101的顶部，上述支撑件101的底部设于上述腰部结构；上述腿部支撑组件设于上述腰部结构。

实际安装时，腰部结构夹持在使用者的腰部，使用者的腿部安装于腿部支撑组件，如此便于将机械外骨骼穿戴在使用者身上并背负重物。

可选地，本实施例的腰部结构包括连接件201，上述连接件201的两端分别设有一个腰部夹持组件，任一上述腰部夹持组件的一端与上述连接件201转动连接，任一上述腰部夹持组件的另一端为自由端；任一上述腰部夹持组件包括多个相互可拆卸连接的链板202和多个用于连接相邻两个上述链板202的紧固件。

实际使用时，将连接件201紧贴腰部，将两个腰部夹持组件环抱腰部即可，由于腰部夹持组件包括多个相互可拆卸连接的链板202和多个用于连接相邻两个上述链板202的紧固件，如此便于调整链板202的个数以调整腰部夹持组件的长度以适应不同使用者的需求。

如图1-图11所示，在发明的一些实施例中，上述链板202的一端设有凸块203，上述链板202的另一端设有与上述凸块203配合的第一卡槽204；任一上述紧固件分别与两个上述链板202可拆卸连接。

本发明通过链板202的一端设有凸块203，上述链板202的另一端设有与上述凸块203配合的第一卡槽204，如此在安装链板202时，可将一个链板202的凸块203嵌入另一个链板202的第一卡槽204中，然后通过紧固件分别与两个链板202连接即可，如此将多个链板202依次连接起来，便于通过紧固件的拆卸和安装调整链板202的数量进而调整腰部夹持组件的长度以适应不同使用者的需求。

如图1-图11所示，在发明的一些实施例中，上述凸块203设有第一安装孔207，上述链板202位于上述第一卡槽204的一端设有与上述第一卡槽204连通的第二安装孔208；上述紧固件包括紧固螺栓205和螺母206；当上述凸块203嵌入上述第一卡槽204后，上述紧固螺栓205的一端穿过上述第二安装孔208与上述第一安装孔207并与上述螺母206螺纹连接。

本发明通过设置紧固螺栓205和螺母206，在安装链板202时，当上述凸块203嵌入上述第一卡槽204后，上述紧固螺栓205的一端穿过上述第二安装孔208与上述第一安装孔207并与上述螺母206螺纹连接，如此实现两个链板202之间的连接，便于操作。

如图1-图11所示，在发明的一些实施例中，上述还包括连接带，两个上述夹持组件的自由端均设有背带扣209，上述连接带分别与两个上述背带扣209连接。

本发明通过设置背带扣209，如此当安装好腰部夹持组件后，可通过连接带分别与两个上述背带扣209连接实现腰部夹持组件的固定，防止腰部夹持组件掉落。

如图1-图11所示，在发明的一些实施例中，上述腿部支撑组件与上述腰部夹持组件之间设有连接组件，上述连接组件分别与上述腿部支撑组件与上述腰部夹持组件连接。本发明通过设置连接组件，如此便于通过连接组件分别连接腿部支撑组件与腰部夹持组件。

如图1-图11所示，在发明的一些实施例中，上述连接组件包括连接板210和卡接板211，上述连接板210设有第二卡槽212；上述腰部夹持组件的部分和上述卡接板211均嵌入上述第二卡槽212，上述腰部夹持组件设于上述卡接板211和上述连接板210之间；上述腿部支撑组件与上述卡接板211连接。

本发明通过设置连接板210和卡接板211，当连接组件与腰部夹持组件连接时，通过腰部夹持组件的部分和上述卡接板211均嵌入上述第二卡槽212，上述腿部支撑组件与上述卡接板211连接，如此实现连接，便于操作。

如图1-图11所示，在发明的一些实施例中，上述腰部夹持组件还包括紧固板213，上述紧固板213的一端设有凸块203，上述紧固板213的另一端设有与上述凸块203配合的第一卡槽204；上述紧固板213的两端均设有上述链板202；上述紧固板213嵌入上述第二卡槽212，上述紧固板213设于上述卡接板211和上述连接板210之间。

本发明通过设置紧固板213，如此便于通过紧固板213实现腰部夹持组件与连接组件之间的安装。本发明通过紧固板213的一端设有凸块203，上述紧固板213的另一端设有与上述凸块203配合的第一卡槽204，如此便于在紧固板213的两端分别安装链板202，链板202与紧固板213的安装方式和两个链板202之间的安装方式一致，不再赘述。

如图1-图11所示，在发明的一些实施例中，上述连接组件还包括紧固螺栓205和螺母206，上述连接板210和上述卡接板211均设有紧固孔，上述紧固螺栓205的一端分别穿过上述连接板210的紧固孔和上述卡接板211的紧固孔并与上述螺母206螺纹连接。

本发明通过设置紧固螺栓205和螺母206，便于通过紧固螺栓205的一端分别穿过上述连接板210的紧固孔和上述卡接板211的紧固孔并与上述螺母206螺纹连接实现连接板210与卡接板211之间的固定连接。

如图1-图11所示，在发明的一些实施例中，上述腿部支撑组件与上述卡接板211转动连接。本发明通过设置腿部支撑组件与上述卡接板211转动连接，便于腿部支撑组件的活动。可选地，本实施例的腿部支撑组件包括支撑腿214和设于支撑腿214底部的踏板215，支撑腿214顶部与卡接板211转动连接。

如图1-图11所示，在本发明的一些实施例中，上述靠近上述肩部支撑组件的上述椎骨护套固定于上述肩部支撑组件。

本发明通过靠近肩部支撑组件的椎骨护套固定于肩部支撑组件，如此便于对椎骨护套进行固定，防止椎骨护套沿着支撑件101滑落。

如图1-图11所示，在本发明的一些实施例中，上述连接绳104的数量为两个，两个上述连接绳104远离上述肩部支撑组件的一端为自由端；上述腰部结构设有安装槽108和通孔109，上述支撑件101的底部嵌入上述安装槽108，两个上述连接绳104的自由端穿过上述通孔109。

本发明通过腰部结构设有安装槽108，支撑件101的底部嵌入上述安装槽108，如此便于对支撑件101进行安装和拆卸。

本发明通过腰部结构设有通孔109，两个上述连接绳104的自由端穿过上述通孔109，如此可将两个连接绳104的自由端固定于腰部结构，进而将椎骨护套进行固定，防止椎骨护套摆动。

综上，本发明的实施例提供一种适用于机械外骨骼的脊椎结构，包括沿人体脊椎长度方向设置的支撑件101，支撑件101沿长度方向设有多个用于与人体贴合的椎骨护套。

实际安装时，将支撑件101的顶部与机械外骨骼的肩部支撑组件进行连接，将支撑件101的底部与机械外骨骼的腰部结构进行连接；使用时，将机械外骨骼穿戴在身上后，将重物背负在机械外骨骼上，重物将重物的重量通过支撑件101向下传递到腰部结构，再通过腰部结构向下传递到机械外骨骼的腿部支撑组件，如此传递到地面，进而降低人体所承受的重量。

本实施例还提供一种机械外骨骼，包括上述的适用于机械外骨骼的脊椎结构，还包括肩部支撑组件、腰部结构和腿部支撑组件，上述肩部支撑组件设于上述支撑件101的顶部，上述支撑件101的底部设于上述腰部结构；上述腿部支撑组件设于上述腰部结构。

实际安装时，腰部结构夹持在使用者的腰部，使用者的腿部安装于腿部支撑组件，如此便于将机械外骨骼穿戴在使用者身上并背负重物。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于机械外骨骼的脊椎结构，其特征在于：包括沿人体脊椎长度方向设置的支撑件，所述支撑件沿长度方向设有多个用于与人体贴合的椎骨护套。

2.根据权利要求1所述的适用于机械外骨骼的脊椎结构，其特征在于：所述支撑件采用聚合物制成。

3.根据权利要求1所述的适用于机械外骨骼的脊椎结构，其特征在于：任一所述椎骨护套设有滑孔，所述支撑件穿过所述滑孔，任一所述椎骨护套滑动设于所述支撑件。

4.根据权利要求3所述的适用于机械外骨骼的脊椎结构，其特征在于：还包括连接绳，任一所述椎骨护套固定设于所述连接绳。

5.根据权利要求1所述的适用于机械外骨骼的脊椎结构，其特征在于：所述椎骨护套包括安装板和两个相对设置的侧板，两个所述侧板分别设于所述安装板的两侧。

6.根据权利要求5所述的适用于机械外骨骼的脊椎结构，其特征在于：任一所述侧板的顶部设有限位凸缘。

7.根据权利要求6所述的适用于机械外骨骼的脊椎结构，其特征在于：任一所述侧板的侧壁设有限位槽。

8.一种机械外骨骼，其特征在于：包括如权利要求1-7任意一项所述的适用于机械外骨骼的脊椎结构，还包括肩部支撑组件、腰部结构和腿部支撑组件，所述肩部支撑组件设于所述支撑件的顶部，所述支撑件的底部设于所述腰部结构；所述腿部支撑组件设于所述腰部结构。

9.根据权利要求8所述的机械外骨骼，其特征在于：靠近所述肩部支撑组件的所述椎骨护套固定于所述肩部支撑组件。

10.根据权利要求9所述的机械外骨骼，其特征在于：所述连接绳的数量为两个，两个所述连接绳远离所述肩部支撑组件的一端为自由端；所述腰部结构设有安装槽和通孔，所述支撑件的底部嵌入所述安装槽，两个所述连接绳的自由端穿过所述通孔。

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