CN113305805B - 一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置，属于可穿戴设备领域，包括第一、第二、第三、第四椎体、弹性橡胶连接件和可穿戴柔性织物，第一、第二、第三、第四椎体通过弹性橡胶连接件依次相连，可穿戴柔性织物分别与第一、第二、第三、第四椎体进行点形式的活动连接，第一、第二、第三、第四结构类似，均包括内框和外框，内框的两侧具有连接杆，连接杆的一端与外框框体滑动连接，外框的框体内具有弹簧。每一个椎体都具有极高的自由度，椎体之间可以相对运动，椎体中外框和内框也可以发生相对运动，具有很高的灵活性。每一椎体内框和可穿戴柔性织物的连接处采用了球铰的连接方式，可以适应人体的一些微小的动作，提升穿戴舒适性。

Description

一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置

技术领域

本发明属于可穿戴设备技术领域，更具体地，涉及一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置

背景技术

外骨骼是一种在节肢动物体表较为常见的外部结构，可以用于保护和支持内部结构，同时防止体内水分蒸发，并具有一定的自我修复能力。随着科技的进步和发展，外骨骼也逐步应用到人体上，在军事、医疗、服务领域发挥出重要影响。当今生活中，由于工作环境、身体年龄等诸多因素，脊柱损伤越发常见，各种各样的脊柱疾病困扰着人们的日常生活。如今，脊柱外骨骼作为一种可以有效地减少脊柱所受负荷的穿戴式设备，正逐渐受到人们的关注，进而被广泛的开发和使用。

公开号为CN 211073587 U的专利申请提出了一种被动式仿生脊柱外骨骼装置，利用双扭簧作为横向助力件，利用压簧作为纵向助力件，双扭簧和压簧交替使用来提供均匀助力。但是，其并未考虑人体扭转的可能性，其外骨骼不具有扭转自由度。同时，它也并未考虑人体在运动时骨骼长度会发生改变，该设计中各个椎体间均采用刚性连接，导致整个外骨骼长度不可变，限制了脊柱外骨骼在人体运动等工况下的使用范围。

公开号为CN 109318214 A的专利申请提出了一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置，每个椎体具有4个自由度，可以实现人体身高方向伸缩、人体前后方向的弯曲、人体左右方向的侧弯和水平面内的扭转，但是，该专利只有三个椎体与人体相连，其他的椎体由于自由度较高，易失稳。此外，以该专利发明为例，现有的脊柱外骨骼大多在人体肩部与腰部两点固定，人体所受负荷集中，会导致肩部和腰部受到较大的负担。

因此，需要开发一种新型的仿人体脊柱的外骨骼背部装置，要求其设计合理，使人体所受负荷相对均匀，并且能够灵活扭转和改变长度，以能适应于各种工况下使用。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置，旨在解决现有的仿人体脊柱的外骨骼背部装置或存在负荷分布不均匀、或无法灵活扭转、或无法改变长度、或无法适用多种工况的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置，其包括第一椎体、第二椎体、第三椎体、第四椎体、弹性橡胶连接件和可穿戴柔性织物，其中，第一椎体、第二椎体、第三椎体、第四椎体通过弹性橡胶连接件依次相连形成一个整体，可穿戴柔性织物分别与第一椎体、第二椎体、第三椎体、第四椎体进行点形式的活动连接，第一椎体、第二椎体、第三椎体、第四椎体结构类似，均包括内框和外框，内框的两侧具有连接杆，连接杆的一端与外框框体滑动连接，外框的框体内具有弹簧，该弹簧用于给内框和外框的移动提供弹性变形。

所述第一椎体包括两个肩部弯曲板，两个肩部弯曲板与第一椎体的外框相连，第一椎体的外框主体设计有肩板固定件，并可以灵活调整长度，适应不同体型的用户。第一椎体包括有外框和内框，两个框体通过滑块和内框主体相连，形成第一椎体的单元主体，两段椎体之间使用弹性橡胶连接件进行连接，弹性橡胶连接件的两端分别固定在相邻的上下两段椎体的底部与顶部的固定杆上，并可用螺丝固紧。在受到外力弯矩的时候弹性橡胶连接件会发生形变并提供恢复力。通过弹性橡胶连接件可以将第一椎体、第二椎体、第三椎体、第四椎体连接为一个整体。

所述第二椎体与第三椎体结构相一致，第二椎体的外框不需要与人体进行连接，故第二椎体外框并无固定件。第二椎体外框和第二椎体内框通过滑块和内框主体相连，连接处为滑槽，可以发生相对滑动，故第二椎体内框具有一个旋转自由度。滑块可以相对第二椎体外框滑动，故第二椎体内框具有一个平动自由度。第二椎体和第三椎体也是通过弹性橡胶连接件进行连接。第四椎体与人体腰部进行连接，第四椎板的外框与腰部弯曲板进行连接，第四椎体外框设计有固定件，同样可调节长度，以适应不同用户。

可穿戴柔性织物为第一、第二、第三、第四椎体内框与人体之间的连接件，可穿戴柔性织物具有弹性，可以满足不同体型的用户，具良好的可穿戴性。每一椎体结构的内框均包含两个椎体连接件，椎体连接件的头部与可穿戴柔性织物相固连，即各段椎体的内框也可以随人体的动作做出相应的移动。同时，椎体连接件的滑动部分设计为球型，与滑动槽相适应，可以提供小范围的相对转动，以适应人体微小的运动而并不提供助力，较为灵活。椎体连接件与各段椎体内框主体之间采用压缩弹簧连接，在椎体连接件发生相对中心偏移运动时提供恢复力。滑槽与内框主体之间采用锥形销固定，优选的，各段的内框主体与各段内框主体外端通过销固定，形成一个封闭滑道。

各段椎体外框设计有外框主体，各段椎体外框与外框上板、外框下板通过销固连，各外框上板和各外框下板均设有凸起连接杆用于连接弹性橡胶连接件。各段外框主体内设计有滑槽，滑块在滑槽内可做相对外框主体的滑动，滑块和外框上下板、均设有柱状凸起，用于限位压缩弹簧。滑块与各段内框通过内框主体相连，各个内框主体滑道穿过滑块的滑动轴，优选的，各内框主体一端与各主体外端通过销固定形成封闭滑道。当滑块发生相对滑动时，压缩弹簧会发生形变提供恢复力。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明所提供的一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置，设计了多个通过弹性橡胶连接件椎体，每段椎体均为内框和外框设计，内框和外框间均具有弹簧，外框和内框双框架设计，使得每一个椎体都具有极高的自由度，椎体之间可以相对运动，椎体内外框和内框也可以发生相对运动，具有很高的灵活性。

本发明基于人体脊椎进行仿生设计，模拟人体脊椎和周围肌肉群的分布式连接方式，使得本发明的脊柱外骨骼对人体能够提供均匀分布的支撑力。相较于以往的两点式固定的脊柱外骨骼设计，本发明可以有效地减少过去两点连接式脊柱外骨骼设计中人体肩部和腰部所受的负担，舒适性也进而得到提高。本发明中每一椎体的内框与可穿戴柔性织物之间采用点接触，相比较于现有技术中采用的面接触，点接触可以有效减少外骨骼对人体的贴附，整个外骨骼会更加灵活。同时每一椎体内框和可穿戴柔性织物的连接处采用了球铰的连接方式，有一定的运动范围，可以适应人体的一些微小的动作，提升穿戴舒适性。

本发明中，第一椎体外框与人体的肩部通过肩部弯曲板固定，第四椎体外框和人体腰部通过腰部弯曲板固定，剩下的每一个椎体的内框也分别与人体穿戴的可穿戴织物进行连接，能够大大提升脊柱外骨骼整体的稳定性。每一个椎体之间采用弹性橡胶连接，椎体内部采用弹簧连接，一共可以提供4个自由度，为人体身高方向伸缩，人体前后方向弯曲，人体左右方向弯曲，水平面内扭转提供了可能。同时由于每段椎体内框内有弹簧设计，通过弹簧的恢复力，本发明可以较好的对人体在单手拿持重物时脊椎部分的偏心负载进行缓解。

本发明中，橡胶提供的恢复力较大，但是触感较硬，弹簧提供的恢复力较小，但是触感较软，本发明结合橡胶和弹簧两种常用的弹性助力元件，既可以提供不同刚度的恢复力，也有较软的触感，具有很好的舒适性。

附图说明

图1是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置整体(不带肩板腰板)与人体装配正视图。

图2是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置整体(不带肩板腰板)与人体装配侧视图。

图3是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置单个椎体结构内框与可穿戴柔性织物之间配合状态效果图。

图4是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置整体(不带可穿戴柔性织物)示意图。

图5是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置第一椎体结构示意图。

图6是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置第二椎体与第三椎体连接正视图。

图7是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置第四椎体结构示意图。

图8是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置第二椎体内框分解结构示意图。

图9是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置第二椎体外框分解结构示意图。

图10是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置第二椎体内框与外框连接剖视图。

图11是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置第二椎体内框受到扭转力时正视图。

图12是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置第二椎体外框受到侧向扭转力时剖视图。

图13是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置整体模拟人体脊柱向前弯曲时示意图。

图14是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置整体模拟人体脊柱向左弯曲时正视图。

在所有的附图中，相同的附图标记自始至终表示相同的部件或者结构，其中：

第一椎体100、第二椎体200、第三椎体300、第四椎体400、弹性橡胶连接件500、可穿戴柔性织物600、第一椎体外框110、第一椎体内框120、第二椎体外框210、第二椎体内框220、第三椎体外框310、第三椎体内框320、第四椎体外框410、第四椎体内框420、肩部弯曲板111、肩部弯曲板内垫118、第一椎体外框主体112、腰部弯曲板411、腰部弯曲板内垫418、第四椎体外框主体412、第二椎体外框主体212、第二椎体外框上板215、第二椎体外框下板216、第二椎体外框固定销217、第二椎体外框弹簧214、第二椎体外框滑块213、第二椎体内框主体221、第二椎体内框弹簧222、椎体连接件223、第二椎体内框滑槽224、第二椎体内框锥形销227、第二椎体内框主体外端226、第二椎体内框固定销225。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明考虑到现有技术中既有脊柱外骨骼的问题，设计了一款稳定、高自由度、舒适度高、与人体贴合性好的被动式双框架仿生脊柱外骨骼装置。

图1是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置整体(不带肩板腰板)与人体装配正视图，图2是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置整体(不带肩板腰板)与人体装配侧视图，以上两图中未包含肩部弯曲板111和腰部弯曲板411，由图可知，该外骨骼包括第一椎体100、第二椎体200、第三椎体300、第四椎体400、弹性橡胶连接件500、可穿戴柔性织物600。外骨骼内框通过可穿戴柔性织物600与人体紧密贴合，外骨骼整体侧面形状与人体背部曲线相一致。

图3是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置单个椎体结构内框与可穿戴柔性织物之间配合状态效果图，参见图3，可穿戴柔性织物600通过肩环和腰环与人体固连，可穿戴柔性织物600上设计有连接固定点，第二椎体内框220存在上下两个椎体连接件223可与可穿戴柔性织物600上连接固定点进行固连。人体脊柱运动时可穿戴柔性织物600也会发生变形，第二椎体内框220发生运动。

图4是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置整体(不带可穿戴柔性织物)示意图，参见图4，该图未包含与人体相连的可穿戴柔性织物600，肩部弯曲板111与第一椎体100进行连接，腰部弯曲板411和第四椎体400进行连接，肩部弯曲板111和腰部弯曲板411外板均为刚性，设计时考虑人体肩部和腰部曲线，能够更好的贴合人体。在使用过程中，通过第一椎体100和第四椎体400和人体相连，用于承受并传递受力。

图5是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置第一椎体结构示意图，参见图5，被动式双框架仿生外骨骼背部装置第一椎体100和肩部弯曲板111连接，第一椎体外框主体112上设计有连接件，肩部弯曲板111上设计也有连接件，考虑到舒适性和稳定性，设计采用插入式配合连接。同时，第一椎体外框主体112上设计的连接件和肩部弯曲板111上设计的连接件上面均有三列三行定位孔，可以根据用户身长和肩宽进行灵活调整。肩部弯曲板内侧设计有具有弹性的肩部弯曲板内垫118，穿戴时使肩部弯曲板内垫118与人体肩部恰好接触，弹性内衬的可压缩性可以减少负载冲击并可以适应人体身高方向的长度变化。

图6是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置第二椎体与第三椎体连接正视图，参见图6，被动式双框架仿生外骨骼背部装置第二椎体200和第三椎体300连接正视图，第二椎体200由第二椎体内框220和第二椎体外框210相连构成，第三椎体300由第三椎体内框320和第三椎体外框310相连构成，第二椎体和第三椎体之间通过弹性橡胶连接件500连接，弹性橡胶连接件上端与第二椎体外框下板216上的固定杆连接，弹性橡胶连接件下端与第三椎体外框上板上的固定杆连接，第二椎体外框下板216上的固定杆和第三椎体外框上板上的固定杆上均设计有螺纹，可以通过螺丝锁紧各自的椎体与弹性橡胶连接件。弹性橡胶连接件500通过自身弹性可形变特性可以提供多达4个自由度，分别为人体身高方向伸缩、人体前后方向弯曲、人体左右方向弯曲、水平面内扭转。

图7是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置第四椎体结构示意图，参见图7，被动式双框架仿生外骨骼背部装置第四椎体400和腰部弯曲板411间连接，第四椎体内框420和第四椎体外框410相连接，第四椎体外框主体412设计有连接件，同时腰部弯曲板411也设计有连接件，第四椎体外框主体412上连接件与腰部弯曲板411的连接件间的连接方式与第一椎体100和肩部弯曲板111间类似。第四椎体外框主体412上连接件与腰部弯曲板411的连接件同样也设计有三排三列定位孔，可以灵活调节以更好的适应人体。腰部弯曲板也设计有腰部弯曲板内垫418，使用时更加舒适。

图8是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置第二椎体内框分解结构示意图，参见图8，被动式双框架仿生外骨骼背部装置第二椎体内框220具有多个部件，其中，第二椎体内框主体221分为两部分，一部分呈杆状，称为连接杆，另一部分呈U型板状。第二椎体内框主体221呈杆状的一端设计有滑槽，即连接杆的一端具有贯穿连接杆厚度方向的连通孔，该连通孔形成一个滑动，第二椎体外框滑块213穿插并约束在滑槽内，通过滑槽与第二椎体外框滑块213相连，实现第二椎体内框220与第二椎体外框210相连，滑槽长度设计为极限位置也不会出现脱离。优选的，第二椎体内框主体221滑槽另一端与第二椎体内框主体外端226通过第二椎体内框固定销225连接，形成一个封闭的滑槽。

第二椎体内框主体221呈U型板状的一端设计与第二椎体内框滑槽224通过第二椎体内框锥形销227固连，第二椎体内框滑槽224设计为圆弧型，椎体连接件223置于第二椎体内框滑槽224中，椎体连接件223左右两边均设置有弹簧，该弹簧即为第二椎体内框弹簧222，两个第二椎体内框弹簧222保证椎体连接件223始终置于中心位置，并在椎体连接件223偏离中心位置时提供恢复力。

图9是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置第二椎体外框分解结构示意图，由图可知，被动式双框架仿生外骨骼背部装置的第二椎体外框210具有多个部件，第二椎体外框主体212与第二椎体外框上板215、第二椎体外框下板216通过第二椎体外框固定销217固连，第二椎体外框主体212内部设计有滑槽，第二椎体外框滑块213置于滑槽中，第二椎体外框滑块213上下设置有第二椎体外框弹簧214，第二椎体外框弹簧214、第二椎体外框滑块213和第二椎体外框上板215上圆柱凸台配合限位，能实现第二椎体外框滑块213相对于第二椎体外框主体212滑动。上下两个第二椎体外框弹簧214可以保证第二椎体外框滑块213置于中心位置，并能够在第二椎体外框滑块213偏离中心位置的时候提供恢复力。第二椎体外框上板215和第二椎体外框下板216均有带螺纹的连接杆，用于上下连接不同的椎体。

图10是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置第二椎体内框与外框连接剖视图，参见图10，被动式双框架仿生外骨骼背部装置的第二椎体内框220与第二椎体外框210连接为一体。其中，第二椎体外框上板215、第二椎体外框主体212、第二椎体外框滑块213、第二椎体外框弹簧214共同构成了外框弹性恢复机构。第二椎体内框主体221的杆状一端的滑槽穿过第二椎体外框滑块213的滑动轴，第二椎体内框主体221的另一端为U型板状，形成内框主体部分，第二椎体外框滑块213的滑动轴可以在滑槽内发生相对运动。在初始位置时，第二椎体外框滑块213滑动轴恰好与内框主体部分的滑槽的最内端接触，在初始位置的时候不会发生相对移动，保证椎体的稳定性。优选的，内框主体部分的滑槽穿过滑动轴后可以与第二椎体内框主体外端226通过第二椎体内框固定销225固连。在此设计下，第二椎体外框210和第二椎体内框220可以发生相对运动，具有很高的灵活性。

图11是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置第二椎体内框受到扭转力时正视图，参见图11，被动式双框架仿生外骨骼背部装置第二椎体内框220受到扭转力，此时人体脊柱向一侧发生弯曲，两个椎体连接件223相对于中心分别发生偏移，一侧挤压第二椎体内框弹簧222。此时受挤压一侧弹簧会产生恢复力，推动椎体连接件223往中心移动。此恢复力在人体左右弯曲、水平面扭转、受到偏心压力时均会出现。该图还展现了两个椎体连接件223的端部在第二椎体内框滑槽224中可以在一定范围内发生转动，该微小转动可以适应人体的一些微小的动作，虽然该结构不会对这些动作产生助力，但是使用的舒适性能够有效地提升。

图12是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置第二椎体外框受到侧向扭转力时剖视图，参见图12，被动式双框架仿生外骨骼背部装置第二椎体外框210受到侧向扭转力，受到扭转时，由于第二椎体内框220和第二椎体外框210之间有平动和转动自由度。在同等扭力下，第二椎体外框弹簧214形变会大于弹性橡胶连接件500，第二椎体内框220会发生相对转动，此时第二椎体外框滑块213一侧的第二椎体外框弹簧214受压，会产生恢复力使第二椎体外框滑块213回到平衡位置，即产生助力。

当第二椎体内框220两侧第二椎体外框滑块213同时受到拉压力，第二椎体内框220会发生相对平动，此时第二椎体外框弹簧214同样也会提供恢复助力。此助力在人体身高方向伸缩、人体前后方向弯曲、人体左右方向弯曲、水平面内扭转、受到偏心力时均会出现。

图13是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置整体模拟人体脊柱向前弯曲时示意图，参见图13，被动式双框架仿生外骨骼背部装置整体模拟人体脊柱向前弯曲，在人体向前弯曲的时候，脊柱会相应地变长，外骨骼内框与人体穿戴的可穿戴柔性织物600相连，会随着人体脊柱伸长而相对外框发生相对移动。

该图中展示了第一椎体外框110与第一椎体内框120发生相对移动，且第二椎体200、第三椎体300均出现变化，由于第二椎体外框弹簧214发生形变，会产生相应的恢复助力。考虑到人体脊椎并不是均匀伸长，而是有些部分脊柱的伸长量高于其他位置，本发明的内外框的设计可以很好地满足这一情况，舒适性更高。在发生较大幅度弯曲的时候，弹性橡胶连接件500会发生弯曲和拉伸，为用户提供恢复助力。

图14是本发明实施例中一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置整体模拟人体脊柱向左弯曲时正视图，参见图14，被动式双框架仿生外骨骼背部装置整体模拟人体脊柱向左弯曲，人体脊椎发生向左弯曲的运动时，弹性橡胶连接件500在两侧会分别受到拉力和压力，同时发生形变，并提供恢复助力。同时由于弹簧软于橡胶，第二椎体外框弹簧214形变会大于弹性橡胶连接件500，第二椎体内框220会发生相对转动，第二椎体外框滑块213一侧的第二椎体外框弹簧214受到挤压，产生恢复助力。橡胶和弹簧的配合使用，既提供了不同刚度的恢复力，也具有较软的触感，具有很好的舒适性。

该图中各椎体之间能发生相对转动，如第一椎体100和第二椎体200，且各椎体内部也发生相对转动，如第一椎体外框110和第一椎体内框120、第二椎体外框210和第二椎体内框220。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置，其特征在于，其包括第一椎体（100）、第二椎体(200)、第三椎体(300)、第四椎体(400)、弹性橡胶连接件(500)和可穿戴柔性织物(600)，其中，

第一椎体(100)、第二椎体(200)、第三椎体(300)、第四椎体(400)通过弹性橡胶连接件(500)依次相连形成一个整体，可穿戴柔性织物(600)分别与第一椎体(100)、第二椎体(200)、第三椎体(300)、第四椎体(400)进行球铰形式的活动连接，

第一椎体(100)、第二椎体(200)、第三椎体(300)、第四椎体(400)结构类似，均包括内框和外框，内框包括内框主体，内框主体上设置有滑槽，内框主体的椎体连接件设置在内框主体的滑槽内，椎体连接件左右两边设置有椎体内框弹簧，外框包括外框滑块，在外框滑块上下设置有椎体外框弹簧，内框的两侧具有连接杆，连接杆的一端与外框滑块滑动连接，椎体外框弹簧用于给内框和外框的移动提供弹性变形，

具体的，其还包括肩部弯曲板(111)和腰部弯曲板(411)，第一椎体的外框(110)左右两侧设计有三列三行定位孔或者定位销形式的连接件，肩部弯曲板(111)左右两侧上同样设置有三列三行定位销或者定位孔形式的连接件，第一椎体的外框(110)左右两侧的连接件和肩部弯曲板(111)左右两侧的连接件活动连接，以能通过调整定位销和定位孔的连接位置而适用不同体型的人员穿戴，

第四椎体外框主体(412)左右两侧上设置有连接件，腰部弯曲板(411)左右两侧上同样设置有连接件，第四椎体外框主体(412)左右两侧的连接件与腰部弯曲板(411)左右两侧的连接件上设置有相互配合的三排三列定位孔和/或三排三列定位销，以能灵活调节以更好的适应不同人员的体型，

腰部弯曲板(411)上设计有腰部弯曲板内垫(418)，肩部弯曲板内侧设计有具有弹性的肩部弯曲板内垫(118)，穿戴时使肩部弯曲板内垫(118)与人体肩部恰好接触，弹性的肩部弯曲板内垫(118)能压缩以能减少负载冲击并能适应人体身高方向的长度变化，

第二椎体(200)包括第二椎体内框(220)和第二椎体外框(210)，第二椎体内框(220)包括第二椎体内框主体(221)，第二椎体内框主体(221)具有对称的两半，每一半第二椎体内框主体(221)分为两部分，一部分呈杆状，称为连接杆，另一部分呈U型板状，两个第二椎体内框主体(221)的U型板端相对设置，第二椎体内框主体(221)的连接杆的一端具有贯穿连接杆厚度方向的连通孔，该连通孔形成一个滑槽，第二椎体外框滑块(213)穿插并被约束在滑槽内，通过滑槽与第二椎体外框滑块（213）相连，实现第二椎体内框（220）与第二椎体外框（210）相连，第二椎体内框主体(221)滑槽另一端与第二椎体内框主体外端(226)通过第二椎体内框固定销(225)连接，形成一个封闭的滑槽，

第二椎体内框(220)还包括第二椎体内框滑槽(224)，第二椎体内框滑槽(224)具有上下两块，两块第二椎体内框滑槽(224)与第二椎体内框主体(221)的U型板组成矩形框体，第二椎体内框主体(221)呈U型板状的一端与第二椎体内框滑槽(224)通过第二椎体内框锥形销(227)连接，第二椎体内框滑槽(224)设计为圆弧型，椎体连接件(223)置于第二椎体内框滑槽(224)中，椎体连接件(223)左右两边均设置有第二椎体内框弹簧(222)，两个第二椎体内框弹簧(222)保证椎体连接件(223)始终置于中心位置，并在椎体连接件(223)偏离中心位置时提供恢复力，可穿戴柔性织物(600)通过椎体连接件(223)连接第二椎体内框(220)，

每一段椎体结构的内框均包含两个椎体连接件(223)，椎体连接件(223)的头部与可穿戴柔性织物(600)相固连，椎体连接件(223)的滑动部分设计为球型，与第二椎体内框滑槽(224)相适应，可以提供小范围的相对转动，以适应人体微小的运动而并不提供助力，

第二椎体外框主体(212)与第二椎体外框上板(215)、第二椎体外框下板(216)通过第二椎体外框固定销(217)固连，形成矩形框架，第二椎体外框主体(212)内部设计有滑槽，第二椎体外框滑块(213)置于滑槽中，第二椎体外框滑块(213)上下设置有第二椎体外框弹簧(214)，第二椎体外框弹簧(214)、第二椎体外框滑块(213)和第二椎体外框上板(215)上圆柱凸台配合限位，能实现第二椎体外框滑块(213)相对于第二椎体外框主体(212)滑动，上下两个第二椎体外框弹簧(214)能保证第二椎体外框滑块(213)置于中心位置，并能够在第二椎体外框滑块(213)偏离中心位置的时候提供恢复力。

2.如权利要求1所述的一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置，其特征在于，每一段椎体外框均包括外框上板和外框下板，每一段椎体外框的外框上板和外框下板上具有固定杆，固定杆上均具有螺纹，两个锥段之间的弹性橡胶连接件(500)通过螺纹连接在两个锥段之间，弹性橡胶连接件(500)通过自身弹性能提供多达4个自由度，分别为人体身高方向伸缩、人体前后方向弯曲、人体左右方向弯曲、水平面内扭转。

3.如权利要求1所述的一种被动式双框架仿生外骨骼背部装置，其特征在于，工作时，第二椎体外框上板(215)、第二椎体外框主体(212)、第二椎体外框滑块(213)、第二椎体外框弹簧(214)共同构成了外框弹性恢复机构，第二椎体内框主体(221)的杆状一端的滑槽穿过第二椎体外框滑块(213)的滑动轴，第二椎体内框主体(221)的另一端为U型板状，形成内框主体部分，第二椎体外框滑块(213)的滑动轴能在滑槽内发生相对运动，

在初始位置时，第二椎体外框滑块(213)滑动轴恰好与第二椎体内框主体部分的滑槽的最内端接触，在初始位置的时候不会发生相对移动，保证椎体的稳定性，第二椎体内框主体部分的滑槽穿过滑动轴后可以与第二椎体内框主体外端(226)通过第二椎体内框固定销(225)固连。

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