CN117898870B - 一种腰椎外骨骼结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种腰椎外骨骼结构，包括绑缚机构、线性推杆、球铰、万向铰和拉压力传感器；所述绑缚机构包括驱动单元和伸缩式链甲单元，所述伸缩式链甲单元和所述驱动单元连接，且所述驱动单元和伸缩式链甲单元围合构成环形结构；所述绑缚机构包括第一绑缚机构和第二绑缚机构；所述第一绑缚机构与所述第二绑缚机构之间连接有六个所述线性推杆；所述线性推杆的第一端通过所述球铰与所述第一绑缚机构连接，所述线性推杆的第二端通过所述万向铰与所述第二绑缚机构连接；拉压力传感器的一端连接所述线性推杆，另一端连接所述球铰。本发明的一个技术效果在于，设计合理，不仅具有六个自由度，运动过程更加稳定和安全，而且通用性更高，舒适度更好。

Description

一种腰椎外骨骼结构

技术领域

本发明属于穿戴设备技术领域，具体涉及一种腰椎外骨骼结构。

背景技术

腰椎外骨骼一般分为串联腰椎外骨骼与并联腰椎外骨骼。串联腰椎外骨骼使一种机械结构其中的各个关节依次连接，形成一个连续的链式结构。这种外骨骼一般为髋部助力型外骨骼，无法对人体的腰椎进行全方位助力及保护。同时，它们在运动速度和承载能力方面受到一定限制。与此不同，并联腰椎外骨骼采用平行连杆结构，能够将人体合适的套入并联结构之中。但是，当前的并联型腰椎外骨骼多为四自由度并联形式，且其驱动机构的选用多为单级线性执行机构，无法满足人体腰椎的多自由运动，尤其由于执行器的缺陷，无法使人体完成诸如弯腰等的大范围运动。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种腰椎外骨骼结构的新技术方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种腰椎外骨骼结构，包括：

绑缚机构，所述绑缚机构包括驱动单元和伸缩式链甲单元，所述伸缩式链甲单元和所述驱动单元连接，且所述驱动单元和伸缩式链甲单元围合构成环形结构，所述驱动单元用于驱动所述伸缩式链甲单元拉伸或收缩以调节所述环形结构的周长；所述绑缚机构包括第一绑缚机构和第二绑缚机构，所述第一绑缚机构可拆卸地穿戴于绑缚人体的胸部，所述第二绑缚机构可拆卸地穿戴于绑缚人体的腰椎部；

线性推杆，所述第一绑缚机构与所述第二绑缚机构之间连接有六个所述线性推杆，且六个所述线性推杆沿所述第一绑缚机构或所述第二绑缚机构的周向间隔分布；

球铰和万向铰，所述线性推杆的第一端通过所述球铰与所述第一绑缚机构连接，所述线性推杆的第二端通过所述万向铰与所述第二绑缚机构连接；

拉压力传感器，所述拉压力传感器与所述线性推杆一一对应，拉压力传感器的一端连接所述线性推杆，另一端连接所述球铰；其中，所述拉压力传感器的轴线与所述线性推杆的轴线重合；

通过所述拉压力传感器测量所述第一绑缚机构和所述第二绑缚机构之间的拉压力值，根据所述拉压力值调节对应的所述线性推杆的伸缩长度。

可选地，多个所述驱动单元沿圆周方向间隔分布，相邻的两个驱动单元之间均连接有所述伸缩式链甲单元；其中一个伸缩式链甲单元包括第一伸缩部和第二伸缩部，且第一伸缩部的第一端与一个驱动单元连接，第二伸缩部的第一端与另一个驱动单元连接，第一伸缩部的第二端与第二伸缩部的第二端可拆卸连接；

所述驱动单元包括壳主体、电机、卷线柱和线束；所述电机和所述卷线柱设置于所述壳主体内；所述电机与所述卷线柱连接，以驱动所述卷线柱旋转；所述线束的一端固定于所述卷线柱，另一端穿设于所述伸缩式链甲单元内，并通过所述卷线柱旋转以调节所述伸缩式链甲单元内的线束的长度以调节所述伸缩式链甲单元的长度和弯曲弧度；

压力传感器，所述压力传感器设置于所述壳主体的内侧；

当绑缚机构穿设于人体腰部时，所述压力传感器用于检测人体与绑缚机构之间的压力；所述驱动单元根据所述压力调节所述伸缩式链甲单元内的线束的长度。

可选地，所述伸缩式链甲单元包括第一基元和第二基元，所述线束穿设于所述第一基元和所述第二基元的内部；

所述第一基元左侧的内侧设置有第一干涉臂，且所述第一基元右侧的外侧设置有第二干涉臂；所述第一基元上设置有由左侧贯穿至右侧的第一伸缩槽和第二伸缩槽，且所述第一伸缩槽位于所述第二伸缩槽的内侧；

所述第二基元左侧的内侧设置有第三干涉臂，且所述第一基元右侧的外侧设置有第四干涉臂；所述第二基元上设置有由左侧贯穿至右侧的第三伸缩槽和第四伸缩槽，且所述第三伸缩槽位于所述第四伸缩槽的内侧；

在所述第一基元与所述第二基元连接时，位于所述第二基元左侧的第一基元的第二干涉臂可伸缩地嵌设于所述第四伸缩槽内，同时，所述第二基元的第三干涉臂可伸缩地嵌设于所述第一伸缩槽内；位于所述第二基元右侧的第一基元的第一干涉臂可伸缩地嵌设于所述第三伸缩槽内，同时，所述第二基元的第四干涉臂可伸缩地嵌设于所述第二伸缩槽内；

多个所述第一基元依次且间隔设置，且相邻的两个第一基元之间连接有一个所述第二基元，以形成伸缩式链甲单元；其中，在改变线束的长度时，相邻的第一基元和所述第二基元之间的距离改变以改变所述伸缩式链甲单元的长度，且相邻的第一基元和所述第二基元的相对位置改变以改变所述伸缩式链甲单元的弯曲弧度。

可选地，腰椎外骨骼结构还包括第一线束和第二线束；

所述第一基元上设置有第一穿线孔和第二穿线孔，且所述第一穿线孔位于所述第二穿线孔的上方；所述第二基元上设置有第三穿线孔和第四穿线孔，且所述第三穿线孔位于所述第四穿线孔的上方；其中，第一穿线孔和所述第三穿线孔相对应，第二穿线孔和所述第四穿线孔相对应，

在所述第一基元和所述第二基元连接时，所述第一线束可依次穿过所述第一穿线孔、所述第三穿线孔；同时，所述第二线束可依次穿过所述第二穿线孔、所述第四穿线孔。

可选地，三个所述驱动单元沿圆周方向间隔分布，且相邻的两个驱动单元之间的圆心角为120°。

可选地，腰椎外骨骼结构还包括柔性保护罩和海绵夹层；

所述柔性保护罩套设于所述伸缩式链甲单元的外侧，所述柔性保护罩的端部固定于所述驱动单元；所述压力传感位于所述海绵夹层和所述壳主体之间。

可选地，所述线性推杆包括：

第一套筒、驱动组件和第一丝杆；所述驱动组件设置于所述第一套筒，并与所述第一丝杆连接；

第一伸缩单元，所述第一伸缩单元与所述第一丝杆螺纹连接，并可伸缩地嵌设于所述第一套筒的内侧；

第二丝杆和第二伸缩单元，所述第二丝杆与所述第一丝杆之间为键连接，且所述第二丝杆沿直线方向可移动地套设于所述第一丝杆的外侧；所述第二伸缩单元与所述第二丝杆螺纹连接，并可伸缩地嵌设于所述第一伸缩单元的内侧；

第一碳膜电阻和第一定位珠，所述第一伸缩单元沿长度方向设置有第一碳膜电阻；所述第一套筒上设置有与所述第一碳膜电阻接触的第一定位珠；

第二碳膜电阻和第二定位珠，所述第二伸缩单元沿长度方向设置有第二碳膜电阻；所述第一伸缩单元上设置有与所述第二碳膜电阻接触的第二定位珠；

在所述驱动组件驱动所述第一丝杆旋转时，所述第一伸缩单元沿所述第一丝杆的长度方向移动，并可根据所述第一定位珠与所述第一碳膜电阻的接触位置确定所述第一伸缩单元的位移；同时，所述第二伸缩单元沿所述第二丝杆的长度方向移动，并可根据所述第二定位珠与所述第二碳膜电阻的接触位置确定所述第二伸缩单元的位移。

可选地，所述第二伸缩单元的顶部外侧设置有柔性的第二保护套；

在线性推杆处于收缩状态时，所述第一伸缩单元、所述第二伸缩单元、部分所述第一套筒均位于第二保护套的内侧。

可选地，所述第二绑缚机构包括两个驱动单元和一个支撑部；

两个驱动单元和一个支撑部沿圆周方向间隔分布，且相邻的两者之间的圆心角为120°，每个驱动元旦和所述支撑部上均设置有两个铰点，所述铰点用于连接第二绑缚机构和线性推杆。

可选地，所述卷线柱中部的直径为所述卷线柱顶部直径或所述卷线柱底部直径的2倍。

本发明的一个技术效果在于：

在本申请实施例中，通过第一绑缚机构、第二绑缚机构、六个线性推杆、球铰、万向铰和拉压力传感器的配合，使得本申请的腰椎外骨骼结构具有六个自由度，可以在三维空间内实现多种复杂的运动，且运动过程更加稳定和安全。

而且，绑缚机构的伸缩式链甲单元和驱动单元连接，且驱动单元和伸缩式链甲单元围合构成环形结构，驱动单元用于驱动伸缩式链甲单元拉伸或收缩以调节环形结构的周长，使得本申请的腰椎外骨骼结构能够适应不同人体，通用性更高，舒适度更好，同时能够实现人机交互舒适度调节。

另外，通过拉压力传感器测量第一绑缚机构和第二绑缚机构之间的拉压力值，从而能够更好、更精确、更方便地完成对腰椎外骨骼结构的控制。

附图说明

图1为本发明一实施例的一种腰椎外骨骼结构的结构示意图；

图2为本发明一实施例的一种骼绑缚机构的结构示意图；

图3为本发明一实施例的一种绑缚机构的第一种爆炸结构示意图；

图4为本发明一实施例的一种绑缚机构的第二种爆炸结构示意图；

图5为图4中A处的细节放大示意图；

图6为本发明一实施例的一种绑缚机构的第三种爆炸结构示意图；

图7为本发明一实施例的一种伸缩式链甲单元的两个第一基元之间连接一个第二基元的结构示意图；

图8为图7的爆炸结构的第一视角示意图；

图9为图7的爆炸结构的第二视角示意图；

图10为本发明一实施例的一种伸缩式链甲单元的第一基元的第一视角示意图；

图11为本发明一实施例的一种伸缩式链甲单元的第一基元的第二视角示意图；

图12为本发明一实施例的一种伸缩式链甲单元的第二基元的第一视角示意图；

图13为本发明一实施例的一种伸缩式链甲单元的第二基元的第二视角示意图；

图14为本发明一实施例的一种线性推杆的结构示意图；

图15为本发明一实施例的一种线性推杆的爆炸结构示意图；

图16为本发明一实施例的一种线性推杆的第一套筒、第一伸缩单元、第二伸缩单元配合的结构示意图；

图17为本发明一实施例的一种线性推杆的第一限位凸起、第一限位槽、第二限位凸起和第二限位槽的结构示意图；

图18为本发明一实施例的一种线性推杆的第一轴承、第二轴承、第三轴承的结构示意图；

图19为本发明一实施例的一种线性推杆的连接键和键槽的结构示意图；

图20为本发明一实施例的一种线性推杆的驱动组件的结构示意图；

图21为本发明一实施例的一种拉压力传感器的结构示意图；

图22为本发明一实施例的一种拉压力传感器的爆炸结构示意图。

图中：100、伸缩式链甲单元；101、滑销；102、第一伸缩部；103、第二伸缩部；1、第一基元；11、第一干涉臂；12、第二干涉臂；13、第一伸缩槽；14、第二伸缩槽；2、第二基元；21、第三干涉臂；22、第四干涉臂；23、第三伸缩槽；24、第四伸缩槽；31、第一限位孔；32、第二限位孔；33、第三限位孔；34、第四限位孔；41、第四卡接部；42、第三卡接部；43、第二卡接部；44、第一卡接部；51、第一线束；52、第二线束；61、第一避让槽；62、第二避让槽；63、第三避让槽；64、第四避让槽；200、驱动单元；201、壳主体；2011、滑槽；202、电机；203、卷线柱；204、定位珠单元；205、主动轮；206、从动轮；300、海绵夹层；400、固定件；500、柔性保护罩；601、第一绑缚机构；602、第二绑缚机构；603、球铰；604、万向铰；700、线性推杆；71、第一套筒；7101、第一限位凸起；72、驱动组件；7201、无刷电机；7202、从动齿轮；7203、驱动齿轮；73、第一丝杆；74、第一伸缩单元；741、第一限位槽；742、第二限位凸起；743、第二套筒；7431、第一子套筒；7432、第二子套筒；744、第一螺母；75、第二丝杆；76、第二伸缩单元；761、第二限位槽；762、第三套筒；763、第二螺母；77、第一碳膜电阻；78、第一定位珠；791、第一轴承；792、第二轴承；793、第三轴承；710、第二碳膜电阻；711、第二定位珠；712、第一保护套；713、卡簧；714、连接键；715、键槽；716、电路板；717、第二保护套；718、连接件单元；719、底部套筒；720、中部套筒；721、顶部套筒；800、拉压力传感器；81、第一连接件；811、第二壳体；8111、限位槽单元；812、第一预埋螺母；813、第一螺栓；814、第三预埋螺母；815、第三螺栓；82、受力部件；821、第一壳体；8211、限位凸起单元；822、弹簧钢受力件；83、第二连接件；831、第一链接单元；8311、避让孔；832、第二链接单元；833、第二预埋螺母；834、第二螺栓；835、第四预埋螺母。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

下面将详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

根据本发明的一个方面，参见图1，提供了一种腰椎外骨骼结构，包括：

绑缚机构，所述绑缚机构包括驱动单元200和伸缩式链甲单元100，所述伸缩式链甲单元100和所述驱动单元200连接，且所述驱动单元200和伸缩式链甲单元100围合构成环形结构，所述驱动单元200用于驱动所述伸缩式链甲单元100拉伸或收缩以调节所述环形结构的周长；所述绑缚机构包括第一绑缚机构601和第二绑缚机构602，所述第一绑缚机构601可拆卸地穿戴于绑缚人体的胸部，所述第二绑缚机构602可拆卸地穿戴于绑缚人体的腰椎部；

线性推杆700，所述第一绑缚机构601与所述第二绑缚机构602之间连接有六个所述线性推杆700，且六个所述线性推杆700沿所述第一绑缚机构601或所述第二绑缚机构602的周向间隔分布；

球铰603和万向铰604，所述线性推杆700的第一端通过所述球铰603与所述第一绑缚机构601连接，所述线性推杆700的第二端通过所述万向铰604与所述第二绑缚机构602连接；

拉压力传感器800，所述拉压力传感器800与所述线性推杆700一一对应，拉压力传感器800的一端连接所述线性推杆700，另一端连接所述球铰603；其中，所述拉压力传感器800的轴线与所述线性推杆700的轴线重合；

通过所述拉压力传感器800测量所述第一绑缚机构601和所述第二绑缚机构602之间的拉压力值，根据拉压力值进行力控反馈，并根据所述拉压力值调节对应的所述线性推杆700的伸缩长度。

在本申请实施例中，通过第一绑缚机构601、第二绑缚机构602、六个线性推杆700、球铰603、万向铰604和拉压力传感器800的配合，使得本申请的腰椎外骨骼结构具有六个自由度，可以在三维空间内实现多种复杂的运动，且运动过程更加稳定和安全。

而且，绑缚机构的伸缩式链甲单元100和驱动单元200连接，且驱动单元200和伸缩式链甲单元100围合构成环形结构，驱动单元200用于驱动伸缩式链甲单元100拉伸或收缩以调节环形结构的周长，使得本申请的腰椎外骨骼结构能够适应不同人体，通用性更高，舒适度更好，同时能够实现人机交互舒适度调节。

另外，通过拉压力传感器800测量第一绑缚机构601和第二绑缚机构602之间的拉压力值，从而能够更好、更精确、更方便地完成对腰椎外骨骼的力控制。

在本申请实施例中，绑缚机构主要用于固定人体的胸部或腰椎部，提供支撑和力量传输。它有助于用户在佩戴外骨骼时保持稳定，同时能够适应不同用户的身体结构和姿势。本申请提供的腰椎外骨骼结构包括两个绑缚机构，即第一绑缚机构601和第二绑缚机构602，下面对绑缚机构的具体结构进行介绍：

一个具体的实施方式中，参见图2至图6，多个所述驱动单元200沿圆周方向间隔分布，相邻的两个驱动单元200之间均连接有所述伸缩式链甲单元100；其中一个伸缩式链甲单元100包括第一伸缩部102和第二伸缩部103，且第一伸缩部102的第一端与一个驱动单元200连接，第二伸缩部103的第一端与另一个驱动单元200连接，第一伸缩部102的第二端与第二伸缩部103的第二端可拆卸连接；例如，第一伸缩部102的第二端与第二伸缩部103的第二端之间通过榫卯结构连接，以实现整个绑缚机构的快速穿脱；驱动单元200作为主动动作结构，用于驱动整体绑缚机构完成伸缩动作；

参见图6，所述驱动单元200包括壳主体201、电机202、卷线柱203和线束；所述电机202和所述卷线柱203设置于所述壳主体201内；所述电机202与所述卷线柱203连接，以驱动所述卷线柱203旋转；所述线束的一端固定于所述卷线柱203，另一端穿设于所述伸缩式链甲单元100内，并通过所述卷线柱203旋转以调节所述伸缩式链甲单元100内的线束的长度以调节所述伸缩式链甲单元100的长度和弯曲弧度；

压力传感器，所述压力传感器设置于所述壳主体201的内侧；

当绑缚机构穿设于人体腰部时，所述压力传感器用于检测人体与绑缚机构之间的压力，根据检测到的人体与绑缚机构之间的压力，以供用户调节穿戴舒适度。比如，所述驱动单元200根据所述压力调节所述伸缩式链甲单元100内的线束的长度，通过线束的长度改变实现伸缩式链甲单元100的长度和弯曲弧度的改变，从而实现穿戴舒适度的调节。

在本申请实施例中，绑缚机构的通用性较高。驱动单元200通过卷线柱203实现线束的长度的改变，以实现伸缩式链甲单元100的收缩或伸展，从而改变绑缚机构的弯曲弧度和长度，以适应不同人群体型的需求。

进一步地，采用电控可调的可视化调节策略，用户可以根据自身需求设定压力阈值以调节整个绑缚机构的松紧程度，舒适性较高。

综上，该腰椎外骨骼结构突破了现有技术的局限性，有效解决现有腰椎外骨骼及其它医疗绑缚设备存在的问题，为用户带来更好的使用体验。

示例性的，壳主体201上设有按键及指示灯等电气部件，通过按键可以手动调节绑缚机构的松紧程度，通过指示灯可以准确地了解绑缚机构的使用状态。

一个具体的实施方式中，伸缩式链甲单元100作为实现绑缚机构大范围伸缩的重要结构部件。壳主体201上设置有电源键，以驱动启动或关闭设备供能，同时，壳主体201上设置有舒适度阈值减小键及舒适度阈值增大键，以用于调节绑缚机构的收紧程度。示例性的，壳主体201上设置有收缩键和舒张键，收缩键被按下，则绑缚机构开始收缩；舒张键供用户在准备脱下设备时放松绑缚机构，充电预留口以供设备充电供能。

在本申请实施例中，伸缩式链甲单元100具有很大的优势，伸缩式链甲单元100可弯曲，其可伸缩且伸缩范围大，可抵抗纵向扭转提高稳定性。同时伸缩式链甲单元100一体化制造，可以通过需求改变链甲基元数量，进而根据需求改变整体长度。

同时，绑缚机构为了提高舒适性，运用了很多柔性材料，使得绑缚机构不会使得人体感到硬物的不适感，增强舒适性。

下面对伸缩式链甲单元100进行介绍：

一个具体的实施方式中，参见图7至图13，所述伸缩式链甲单元100包括第一基元1和第二基元2，所述线束穿设于所述第一基元1和所述第二基元2的内部；

所述第一基元1左侧的内侧设置有第一干涉臂11，且所述第一基元1右侧的外侧设置有第二干涉臂12；所述第一基元1上设置有由左侧贯穿至右侧的第一伸缩槽13和第二伸缩槽14，且所述第一伸缩槽13位于所述第二伸缩槽14的内侧；

所述第二基元2左侧的内侧设置有第三干涉臂21，且所述第一基元1右侧的外侧设置有第四干涉臂22；所述第二基元2上设置有由左侧贯穿至右侧的第三伸缩槽23和第四伸缩槽24，且所述第三伸缩槽23位于所述第四伸缩槽24的内侧；

在所述第一基元1与所述第二基元2连接时，位于所述第二基元2左侧的第一基元1的第二干涉臂12可伸缩地嵌设于所述第四伸缩槽24内，同时，所述第二基元2的第三干涉臂21可伸缩地嵌设于所述第一伸缩槽13内；位于所述第二基元2右侧的第一基元1的第一干涉臂11可伸缩地嵌设于所述第三伸缩槽23内，同时，所述第二基元2的第四干涉臂22可伸缩地嵌设于所述第二伸缩槽14内；

多个所述第一基元1依次且间隔设置，且相邻的两个第一基元1之间连接有一个所述第二基元2，以形成伸缩式链甲单元100；其中，在改变线束的长度时，相邻的第一基元1和所述第二基元2之间的距离改变以改变所述伸缩式链甲单元100的长度，且相邻的第一基元1和所述第二基元2的相对位置改变以改变所述伸缩式链甲单元100的弯曲弧度。

在上述实施例中，通过调节相邻的第一基元1和第二基元2之间的距离以改变伸缩式链甲单元100的长度；通过调节相邻的第一基元1和第二基元2的相对位置以改变伸缩式链甲单元100的弯曲弧度，因此，可以根据患者的具体情况调节伸缩式链甲单元100的长度和弯曲弧度以对患者的腰部进行固定和保护，使用非常方便。

而且，该伸缩式链甲单元100具有较好的灵活性和适应性，能够满足不同场景和不同患者的需求。

可选地，参见图6，腰椎外骨骼结构还包括第一线束51和第二线束52；

所述第一基元1上设置有第一穿线孔和第二穿线孔，且所述第一穿线孔位于所述第二穿线孔的上方；所述第二基元2上设置有第三穿线孔和第四穿线孔，且所述第三穿线孔位于所述第四穿线孔的上方；其中，第一穿线孔和所述第三穿线孔相对应，第二穿线孔和所述第四穿线孔相对应，

在所述第一基元1和所述第二基元2连接时，所述第一线束51可依次穿过所述第一穿线孔、所述第三穿线孔；同时，所述第二线束52可依次穿过所述第二穿线孔、所述第四穿线孔。

在上述实施方式中，通过上下两股线束（也即第一线束51和第二线束52）分布在第一基元1和第二基元2对应的穿线孔内以贯穿整个伸缩式链甲单元100，完成对其的向内绑定和伸缩。

而且，可以通过减小第一线束51和第二线束52的长度实现该伸缩式链甲结构的收缩。

示例性的，所述第一干涉臂11的数量为两个，且两个所述第一干涉臂11分布于所述第一基元1的上部和下部；

所述第二干涉臂12的数量为两个，且两个所述第二干涉臂12分布于所述第一基元1的上部和下部。

在上述实施方式中，第一基元1的伸缩结构比较稳定，保证第一基元1相对于第二基元2运动的稳定性，提高了该伸缩式链接单元的整体强度。

可选地，参见图9和图10，所述第一干涉臂11和所述第二干涉臂12均为T型，且所述第三伸缩槽23和第四伸缩槽24均为T型。这有助于提高该伸缩式链接单元抗纵向扭转的能力，使其能在保持良好的横向伸缩的前提下而不下坠。

可选地，参见图12和图13，所述第三干涉臂21和所述第四干涉臂22均位于所述第二基元2的中部。这使得第二基元2相对于第一基元1运动非常稳定。同时，第三干涉臂21、第四干涉臂22的位置设计比较合理，便于第一基元1和第二基元2之间的配合。

可选地，所述第三干涉臂21和所述第四干涉臂22均为工型，且所述第一伸缩槽13和第二伸缩槽14均为工型。

在上述实施方式中，第一干涉臂11和第二干涉臂12均为T型，第三干涉臂21和第四干涉臂22均为工型，可显著增强该伸缩式链接单元抗纵向扭转的能力，使其能在保持良好的横向伸缩的前提下而不下坠。

可选地，参见图8，所述第一干涉臂11设置有沿其长度方向分布的第一限位孔31，所述第三伸缩槽23朝向所述第一干涉臂11的一侧设置有第四卡接部41，所述第二基元2背离所述第一基元1移动至预设位置时，所述第四卡接部41可卡接于所述第一限位孔31的一端；

所述第二干涉臂12设置有沿其长度方向分布的第二限位孔32，所述第四伸缩槽24朝向所述第二干涉臂12的一侧设置有第三卡接部42，所述第二基元2背离所述第一基移动至预设位置时，所述第三卡接部42可卡接于所述第二限位孔32的一端。

在上述实施方式中，通过限位孔对干涉臂的移动进行限位，保证了第一基元1和第二基元2相对运动的安全性，有效地避免第一基元1从第二基元2中脱出，实现该伸缩式链接单元的可重复利用。

可选地，参见图8，所述第三干涉臂21设置有沿其长度方向分布的第三限位孔33，所述第一伸缩槽13朝向所述第三干涉臂21的一侧设置有第二卡接部43，所述第一基元1背离所述第二基元2移动至预设位置时，所述第二卡接部43可卡接于所述第三限位孔33的一端；

所述第四干涉臂22设置有沿其长度方向分布的第四限位孔34，所述第二伸缩槽14朝向所述第四干涉臂22的一侧设置有第一卡接部44，所述第一基元1背离所述第二基元2移动至预设位置时，所述第一卡接部44可卡接于所述第四限位孔34的一端。

在上述实施方式中，通过限位孔对干涉臂的移动进行限位，保证了第一基元1和第二基元2相对运动的安全性，有效地避免第一基元1从第二基元2中脱出，实现该伸缩式链接单元的可重复利用。

可选地，沿所述第三干涉臂21的高度方向分布有至少两个所述第三限位孔33；

沿所述第四干涉臂22的高度方向分布有至少两个所述第四限位孔34。

在上述实施方式中，多个第三限位孔33不仅可以对第三干涉臂21的伸缩进行较好地限位，保证该伸缩式链接单元在伸缩过程中的稳定性。同时，多个第四限位孔34不仅可以对第四干涉臂22的伸缩进行较好地限位，保证该伸缩式链接单元在伸缩过程中的稳定性。

可选地，相互连接的所述第一基元1和所述第二基元2采用3D打印制备。这使得第一基元1和所述第二基元2的形成方式比较简单，也便于快速实现第一基元1和第二基之间的装配，保证了第一基元1和第二基元2相对运动的稳定性。

在本申请实施例中，该伸缩式链接单元设计合理，其具有足够的强度和稳定性，又能够实现可伸缩、可弯曲，大大提高了医疗辅助器械和外骨骼技术的适应性和灵活性。例如，可以根据患者的需要进行伸缩和弯曲，从而适应人体复杂的运动轨迹，提高医疗辅助器械和外骨骼技术的适应性，并能显著提高使用的舒适性。

示例性的，参见图11，第一基元1上设置有第一避让槽61，第一避让槽61和第一干涉臂11分别位于第一基元1的相对两侧，且第一避让槽61与第一干涉臂11的位置相对应。具体地，当两个第一基元1之间设置有一个第二基元2时，位于第二基元2右侧的第一基元1的第一干涉臂11在穿过第二基元2的第三伸缩槽23后能够伸入位于第二基元2左侧的第一基元1的第一避让槽61内，这较好地拓展了该伸缩式链接单元的伸缩范围。

同时，参见图10，第一基元1上设置有第二避让槽62，第二避让槽62和第二干涉臂12分别位于第一基元1的相对两侧，且第二避让槽62与第二干涉臂12的位置相对应。具体地，当两个第一基元1之间设置有一个第二基元2时，位于第二基元2左侧的第一基元1的第二干涉臂12在穿过第二基元2的第四伸缩槽24后能够伸入位于第二基元2右侧的第一基元1的第二避让槽62内，这较好地拓展了该伸缩式链接单元的伸缩范围。

进一步地，参见图13，第二基元2上设置有第三避让槽63，第三避让槽63和第三干涉臂21分别位于第二基元2的相对两侧，且第三避让槽63与第三干涉臂21的位置相对应。具体地，当两个第二基元2之间设置有一个第一基元1时，位于第一基元1右侧的第二基元2的第三干涉臂21在穿过第一基元1的第一伸缩槽13后能够伸入位于第一基元1左侧的第二基元2的第三避让槽63内，这较好地拓展了该伸缩式链接单元的伸缩范围。

同时，参见图12，第二基元2上设置有第四避让槽64，第四避让槽64和第四干涉臂22分别位于第二基元2的相对两侧，且第四避让槽64与第四干涉臂22的位置相对应。具体地，当两个第二基元2之间设置有一个第一基元1时，位于第一基元1左侧的第二基元2的第四干涉臂22在穿过第一基元1的第二伸缩槽14后能够伸入位于第一基元1右侧的第二基元2的第四避让槽64内，这较好地拓展了该伸缩式链接单元的伸缩范围。

一个具体的实施方式中，该伸缩式链接单元具有抵抗纵向扭转的能力，从而在人体运动过程中提供更好的支撑和保护，同时可挂载或负重其它零部件和设备，提高患者的康复效果。

可选地，参见图2和图3，三个所述驱动单元200沿圆周方向间隔分布，且相邻的两个驱动单元200之间的圆心角为120°。这使得驱动单元200的设计比较合理，有助于快速实现对伸缩式链接单元的长度和长度和弯曲弧度的调节。

可选地，参见图2和图3，腰椎外骨骼结构还包括柔性保护罩500和海绵夹层300；

所述柔性保护罩500套设于所述伸缩式链甲单元100的外侧，所述柔性保护罩500的端部固定于所述驱动单元200；所述压力传感位于所述海绵夹层300和所述壳主体201之间。

在上述实施方式中，柔性保护罩500套设于伸缩式链甲单元100的外侧并包裹伸缩式链甲单元100，其与壳主体201固连，起到保护内部结构，防止外部磨损、污染等伤害，同时为绑缚机构的伸缩提供缓冲。

示例性的，柔性保护罩500选用具有良好弹性和抗拉强度的材料，如聚氨酯、尼龙、氨纶等。这些材料能够在保证舒适度的同时，提供足够的支撑力和稳定性。

在上述实施方式中，海绵夹层300分布在机构的内侧，与人体贴合时能够提供缓冲的作用，接触的舒适性效果较好。

而且，该腰椎外骨骼结构的适用性更高，舒适性更好。其不仅仅是适用于外骨骼也能够适用于其它医疗绑缚设备，通过独特的伸缩结构及电气控制能够大范围提高通用性和穿戴的舒适性。

可选地，参见图4和图5，所述驱动单元200（也即壳主体201）的外侧设置有滑槽2011，所述伸缩式链甲单元100的内侧设置有滑销101；所述伸缩式链甲单元100的长度以及弯曲弧度改变时，所述滑销101可沿所述滑槽2011滑动。

在上述实施方式中，绑缚机构的结构设计合理，通过滑销101和滑槽2011的配合，能够较好地保证绑缚结构的收缩和舒张效果。

可选地，绑缚机构还包括固定件400；

所述伸缩式链甲单元100的端部设置有固定件400，所述固定件400与所述驱动单元200固定连接。

在上述实施方式中，通过固定件400能够将伸缩式链甲单元100快速且牢固地固定在驱动单元200上，保证绑缚结构的收缩过程和舒张过程的稳定性。

可选地，参见图6，所述驱动单元200还包括主动轮205、从动轮206和旋转轴，所述旋转轴的两端分别与所述壳主体201转动连接；

所述主动轮205固定于所述电机202的输出轴；所述从动轮206固定于所述旋转轴，并与所述主动轮205啮合；

所述卷线柱203固定套设于所述旋转轴的外侧。

在上述实施方式中，通过主动轮205、从动轮206、旋转轴、卷线柱203的配合，能够实现电机202旋转驱动卷线柱203旋转，从而调节伸缩式链甲单元100内的线束的长度，进而调节伸缩式链甲单元100的长度和弯曲弧度以实现绑缚机构舒适度的调节，操作简单。

例如，线束为抗拉伸尼龙线。壳主体201内设置有用于容纳电池的电池仓。通过电池为电机202供电。

可选地，参见图6，绑缚机构还包括定位珠单元204；

所述定位珠单元204设置于所述壳主体201内，且所述定位珠单元204的端部抵持于所述线束。

在上述实施方式中，定位珠单元204能够有效地避免线束崩线，较好地保证了线束的长度在调节过程的稳定性。

在本申请实施例中，线性推杆700具有小型化、轻量化和实时位移跟踪控制的特点。相比较传统推杆机构而言，其采用高伸缩比的推杆机构，在保留线性推杆700运动直线的运动灵活性和稳定性的同时，通过创新的高伸缩比推杆机构，有效地扩大了推杆的伸缩范围，使得推杆能够根据使用场景的需要进行伸缩。另外，线性推杆700实现了在推杆伸缩时进行实时的位移跟踪，以便于进行高精度和更柔顺的控制。

参见图14和图20，下面对线性推杆700进行详细介绍：

一个具体的实施方式中，参见图14、图16和图16，所述线性推杆700包括：

第一套筒71、驱动组件72和第一丝杆73；所述驱动组件72设置于所述第一套筒71，并与所述第一丝杆73连接；

第一伸缩单元74，所述第一伸缩单元74与所述第一丝杆73螺纹连接，并可伸缩地嵌设于所述第一套筒71的内侧；

第二丝杆75和第二伸缩单元76，所述第二丝杆75与所述第一丝杆73之间为键连接，且所述第二丝杆75沿直线方向可移动地套设于所述第一丝杆73的外侧；所述第二伸缩单元76与所述第二丝杆75螺纹连接，并可伸缩地嵌设于所述第一伸缩单元74的内侧；

第一碳膜电阻77和第一定位珠78，所述第一伸缩单元74沿长度方向设置有第一碳膜电阻77；所述第一套筒71上设置有与所述第一碳膜电阻77接触的第一定位珠78；

第二碳膜电阻710和第二定位珠711，所述第二伸缩单元76沿长度方向设置有第二碳膜电阻710；所述第一伸缩单元74上设置有与所述第二碳膜电阻710接触的第二定位珠711；

在所述驱动组件72驱动所述第一丝杆73旋转时，所述第一伸缩单元74沿所述第一丝杆73的长度方向移动，并可根据所述第一定位珠78与所述第一碳膜电阻77的接触位置确定所述第一伸缩单元74的位移；同时，所述第二伸缩单元76沿所述第二丝杆75的长度方向移动，并可根据所述第二定位珠711与所述第二碳膜电阻710的接触位置确定所述第二伸缩单元76的位移。

在本申请实施例中，第一套筒71、第一伸缩单元74、第二伸缩单元76配合构成高伸缩比伸缩机构，能够使其在较小的伸缩范围内实现较大的位移，使得结构更为紧凑，伸缩过程更为高效，相较于传统的应用于工业领域的大型多级线性推杆700，实现了体积小型化，而且可应用于特定环境或空间受限的场合，应用范围更广。

另外，该线性推杆700实现了对第一伸缩单元74和第二伸缩单元76的位移的检测，从而能够随时检测该线性推杆700的位移信息和伸缩情况，更有利于实现高精度和更柔顺的位移跟踪控制，适用于精确控制的场景。

需要说明的是，由于本申请的线性推杆700可即时检测第一伸缩单元74和第二伸缩单元76的位移，因此，其在编码器掉电后重启时无需重新校核，其能够直接进行检测位移状态，从而可以做到实时跟踪位移，准确程度较高。

示例性的，参见图17，所述第一套筒71的内侧设置有第一限位凸起7101，所述第一伸缩单元74的外侧设置有沿长度方向分布的第一限位槽741；所述第一限位嵌设于所述第一限位槽741内，以对所述第一伸缩单元74的移动进行限位；

所述第一伸缩单元74的内侧设置有第二限位凸起742，所述第二伸缩单元76的外侧设置有沿长度方向分布的第二限位槽761；所述第二限位嵌设于所述第二限位槽761内，以对所述第二伸缩单元76的移动进行限位。

在上述实施方式中，第一限位凸起7101和第一限位槽741的配合使得第一伸缩单元74的伸缩过程更加精确。第二限位凸起742和第二限位槽761的配合使得第二伸缩单元76的伸缩过程更加精确。

可选地，参见图16，所述第一限位槽741的底面覆盖所述第一碳膜电阻77，所述第一定位珠78设置于所述第一套筒71的顶部并与所述第一碳膜电阻77接触；

所述第二限位槽761的底面覆盖所述第二碳膜电阻710，所述第二定位珠711设置于所述第一伸缩单元74的顶部并与所述第一碳膜电阻77接触。

在上述实施方式中，第一碳膜电阻77的位置设置较为合理，有助于通过第一定位珠78与第一碳膜电阻77的接触位置快速且准确地确定第一伸缩单元74的位移。同时，第二碳膜电阻710的位置设置较为合理，有助于通过第二定位珠711与第二碳膜电阻710的接触位置快速且准确地确定第二伸缩单元76的位移。

可选地，参见图14和图15，所述第二伸缩单元的顶部外侧设置有柔性的第二保护套717；

在线性推杆700处于收缩状态时，所述第一伸缩单元、所述第二伸缩单元76、部分所述第一套筒71均位于第二保护套717的内侧。

在上述实施方式中，柔性的第二保护套717能够较好地保护线性推杆700。

参见图15，所述第一伸缩单元74包括第二套筒743和第一螺母744，所述第一螺母744与所述第一丝杆73螺纹连接，且所述第一螺母744固定于所述第二套筒743的底部内侧；

所述第二伸缩单元76包括第三套筒762和第二螺母763，所述第二螺母763与所述第二丝杆75螺纹连接，且所述第二螺母763固定于所述第三套筒762的底部内侧。

需要说明的是，通过丝杆和螺母之间的螺旋副来实现旋转运动与直线运动之间的转换。

在上述实施方式中，通过第一螺母744和第一丝杆73的配合，能够较好地实现第二套筒743的直线位移；同时，通过第二螺母763和第二丝杆75的配合，能够较好地实现第三套筒762的直线位移。

示例性的，参见图16，第一定位珠78和第二定位珠711均为铜定位珠单元204，第一定位珠78和第二定位珠711不仅可用作套筒间的定位，还具有良好的导电性，可充当碳膜电阻上的检测电刷，以检测相对应的套筒的位移情况。例如，第一定位珠78和第二定位珠711的外侧可焊接有外部导线，以实现其与电路板716之间的电连接。

可选地，参见图15，所述第二套筒743包括第一子套筒7431和第二子套筒7432，所述第一子套筒7431与所述第二子套筒7432之间固定连接；

所述第一螺母744固定于所述第一子套筒7431的内侧；

所述第二子套筒7432与所述第二丝杆75的底部之间设置有第一轴承791；所述第一轴承791固定于所述第二丝杆75，并与所述第二套筒743转动连接。

在上述实施方式中，第二套筒743设计合理，便于实现第一螺母744以及第一轴承791分别与第二套筒743的稳定连接。

可选地，参见图18，所述第二丝杆75上设置有第二轴承792，所述第二轴承792位于所述第二螺母763远离所述第一丝杆73一侧；所述第二轴承792固定于所述第二丝杆75，且所述第二轴承792与所述第三套筒762之间设置有第一保护套712。

在上述实施方式中，第二轴承792以及第一保护套712用于限制第二丝杆75在第三套筒762内做直线移动而不晃动偏移，保证移动的稳定性。

可选地，参见图20，第一套筒71包括顶部套筒721、中部套筒720和底部套筒719。其中，顶部套筒721、中部套筒720和底部套筒719由上之下依次连接。顶部套筒721上设置有电路板716以及第一定位珠78。

例如，底部套筒719的右侧设置有电机202仓以固定驱动单元200的无刷电机7201；中部套筒720的左侧设置有槽位以固定第三轴承793；中部套筒720和底部套筒719之间设置有相互啮合的从动齿轮7202和驱动齿轮7203，从动齿轮7202与第一丝杆73的底部固连驱动齿轮7203与无刷电机7201的输出轴固连。

可选地，参见图18，所述第一套筒71和所述第一丝杆73的底部之间设置有第三轴承793。第三轴承793用于保证第一丝杆73和第一套筒71的转动连接的稳定性。

在本申请中，该线性推杆700的工作原理如下：

首先，无刷电机7201驱动驱动齿轮7203旋转，驱动齿轮7203继而驱动从动齿轮7202转动。

其次，从动齿轮7202转动带动第一丝杆73旋转；第一丝杆73旋转并通过第一螺母744带动第二套筒743沿第一丝杆73的长度方向做直线运动。同时，第一丝杆73旋转带动第二丝杆75旋转，第二丝杆75旋转并通过第二螺母763带动第三套筒762沿第为丝杆的长度方向做直线运动，最终完成两级伸缩。

在本申请实施例中，针对现有的线性推杆700难以在工作空间限制时有较大范围的位移变化的问题，本申请的线性推杆700能够利用高伸缩比的多级推杆机构，实现了线性推杆700的体积小型化，同时可以进一步扩大推杆的伸缩范围。

同时，针对现有的线性推杆700质量大且难以在一些对质量要求较高的场景使用的问题，本申请的线性推杆700利用碳纤维材料制成线性推杆700，降低了线性推杆700的质量和成本，实现了轻量化，使用更加灵活方便。

进一步地，针对现有的线性推杆700“集成度低，其位移检测只能依靠编码器，但编码器掉电后重启需重新校准重新进行检测位移状态，不能做到实时跟踪位移，准确程度较低”的问题，本申请的线性推杆700利用位移检测，掉电后重启可以立刻反映出当前的位移信息和伸缩情况，不需要进行校准，利于进行高精度和更柔顺的位移跟踪控制，适用于精确控制的场景。

因此，本发明的线性推杆700的目的是通过采用高伸缩比的推杆结构和位移检测结构的集成，解决了传统线性推杆700的工作空间不足及其衍生出的质量和体积问题，实现了小型化、轻量化。通过将位移检测结构集成到线性推杆700的内部，其能够实现更灵活、高精度地实时位移跟踪控制，适用于各种应用场合。

可选地，所述第一轴承791通过卡簧713固定于所述第二丝杆75的底部；所述第三轴承793通过卡簧713固定于所述第一丝杆73的底部。例如每个轴承通过上下两个卡簧713固定于相对应的丝杆上。

在上述实施方式中，第一轴承791通过卡簧713能够牢固地固定在第二丝杆75上，第三轴承793通过卡簧713能够牢固地固定在第一丝杆73上，稳定性较好。

可选地，参见图19，所述第一丝杆73的顶部外侧设置有连接键714，所述第二丝杆75的内侧设置有沿长度方向分布的键槽715，所述连接键714（也即卡销）嵌设于所述键槽715内。这有助于较好地保证第一丝杆73在带动第二丝杠旋转的同时，第二丝杆75能够相对于第一丝杆73进行直线运动。

可选地，参见图16，线性推杆700还包括电路板716，所述第一定位珠78、所述第二定位珠711、所述第一碳膜电阻77、第二碳膜电阻710分别通过线路与所述电路板716电连接。这较好地保证了电路板716与第一定位珠78、第二定位珠711、第一碳膜电阻77、第二碳膜电阻710电连接的稳定性。

一个具体的实施方式中，第一碳膜电阻77通过设置于第一伸缩单元74的铜电极贴片与电路板716连接；第二碳膜电阻710通过设置于第二伸缩单元76的铜电极贴片与电路板716连接。例如，第一碳膜电阻77通过内部导线与第二碳膜电阻710连接，第二碳膜电阻710与电路板716电连接。

示例性地，参见图15，第三套筒762的外侧设置有柔性的第二保护套717，例如，第二保护套717的顶部固定于所述第三套筒762的顶部。在线性推杆700处于收缩状态时，所述第二套筒743、所述第一套筒71均位于第二保护套717的内侧。第二保护套717用于更好地保护第一伸缩单元74和第二伸缩单元76。

可选地，所述第三套筒762的顶部设置有连接件单元718，所述连接件单元718用于与其他结构连接，以实现通过线性推杆700驱动其他结构进行线性位移。

示例性的，该线性推杆700的装配过程如下：

步骤1：利用可中途埋入的3D打印技术制造，中途将第二螺母763埋入第三套筒762内，将第一螺母744埋入第二套筒743内，并完成余下部分的打印制造。

步骤2：打印制造完成后，在第一限位槽741内粘贴第一碳膜电阻77，并在第二限位槽761内粘贴第二碳膜电阻710；同时，在第一限位槽741的底部粘贴第一铜电极贴片，并在第二限位槽761的底部粘贴第二铜电极贴片。

步骤3：在第一伸缩单元74上安装第一定位珠78；并在第二伸缩单元76上安装第二定位珠711。

步骤4：在第一套筒71上固定电路板716，并完成第一外部导线的两端分别与电路板716和第一定位珠78的焊接，同时第二外部导线的两端分别与电路板716和第二定位珠711的焊接。另外，通过第一电极贴片经第一子套筒7431内部的孔位焊接并从第二子套筒7432引出内部导线的一端。

步骤5：将无刷电机7201固定顶部套筒721右侧的电机202仓内，并将其输出轴与驱动齿轮7203固定。

步骤6：完成以上准备工作，开始自上而下装配，首先将第二轴承792套设第一保护套712并固定在第二丝杠上端，并从第二丝杠下部拧入第二螺母763，拧到底部为止。

步骤7：将内部导线的另一端与第二铜电极贴片焊接。

步骤8：在第二丝杠下端卡入一个卡簧713，并伸入第二子套筒7432的中部孔位，并随之套入第一轴承791，并在第一轴承791的下端（也即第二丝杠上）在卡入另一个卡簧713，以固定第一轴承791。

步骤9：在第一丝杆73上部固定上卡销，并将第一丝杆73从第一子套筒7431上部拧入第一螺母744，拧到底部为止。

步骤10：将固定有卡销的第一丝杆73伸入第二丝杆75内，并第一子套筒7431和第二子套筒7432依照孔位固定。

步骤11：在第一丝杆73下端卡入一个卡簧713，并伸入顶部套筒721的中部孔位，并随之套入第三轴承793，并在第三轴承793的下端（也即第一丝杆73上）卡入另一个卡簧713，以固定第三轴承793。

步骤12：在第一丝杆73的下端将从动齿轮7202与之固定，并保持从动齿轮7202与驱动齿轮7203的啮合。

步骤13：依次按孔位固定中部套筒720与底部套筒719，底部套筒719即下部可重构对外连接件单元718。

步骤14：最后，在第三套筒762上安装柔性保护套，完成装配。

在本申请实施例中，采用的线性推杆700为高伸缩比线性推杆700，其能提升现有小型线性推杆700伸缩范围比例小，能够解决当前并联型腰椎外骨骼难以弯腰等运动限制，提升运动辅助活动范围，同时线性推杆700具有位移检测功能，其能够更好、更精确、更方便地完成对外骨骼的控制。

可选地，所述第二绑缚机构602包括两个驱动单元200和一个支撑部；

两个驱动单元200和一个支撑部沿圆周方向间隔分布，且相邻的两者之间的圆心角为120°，每个驱动元旦和所述支撑部上均设置有两个铰点，所述铰点用于连接第二绑缚机构602和线性推杆700。第一绑缚机构601和第二绑缚机构602的结构设计合理，有助于实现六个铰点的相对位置不变的变直径共轴伸缩运动，以确保并联机构的结构特性。

需要说明的是，铰点位置的结构设计需要确保腰椎外骨骼结构能够实现六个自由度的运动，包括三个平移自由度和三个旋转自由度。这要求铰点位置能够提供足够的运动范围和灵活性，以便人体穿戴腰椎外骨骼结构以后能够在三维空间中进行复杂的运动。此外，铰点位置的结构设计还需要考虑腰椎外骨骼结构的工作空间和灵巧度指标。工作空间表示动平台末端所能达到的位姿，工作空间越大，腰椎外骨骼结构的运动范围越大。灵巧度指标表示平台输入与输出速度的传递关系，以雅克比矩阵的条件数作为该指标，条件数越小，机器人的控制精度越高。因此，综合考虑工作空间和灵巧度指标进行铰点位置的结构设计，对提高腰椎外骨骼结构的运动性能具有重要意义。

其次，铰点位置的结构设计还需要考虑腰椎外骨骼结构的稳定性和精度。铰点位置的结构应能够提供足够的刚度和稳定性，以保证腰椎外骨骼结构在运动过程中不会因为铰点位置的松动或变形而导致运动轨迹的偏差。此外，铰点位置的结构设计还需要考虑铰接件的制造和装配精度，以确保机器人的运动精度。

总之，铰点位置的结构设计对于六自由度腰椎外骨骼结构的性能和功能具有重要影响。合理的铰点位置结构设计可以提高腰椎外骨骼结构的运动范围、灵巧度、稳定性和精度，从而提高腰椎外骨骼结构的工作性能和可靠性。

可选地，所述卷线柱203中部的直径为所述卷线柱203顶部直径或所述卷线柱203底部直径的2倍。这有助于通过卷线柱203的旋转带动线束的伸长或缩短，从而对绑缚机构的松紧进行快速调节。

参见图21和图22，下面对本申请实施例采用的拉压力传感器800进行介绍：

具体地，该拉压力传感器800包括：

受力部件82，所述受力部件82包括第一壳体821和弹簧钢受力件822，所述第一壳体821为环形，所述弹簧钢受力件822固定于所述第一壳体821内侧；其中，弹簧钢受力件822和第一壳体821可采用埋入式一体化打印的方式进行制造；

第一连接件81，所述第一连接件81的底部可拆卸地固定于所述第一壳体821的顶部，所述第一连接件81的顶部用于连接第一施力单元；

第二连接件83，所述第二连接件83包括第一链接单元831和第二链接单元832，所述第一链接单元831的底部设置有容置槽；所述第一链接单元831安装于所述第一壳体821的底部，且所述弹簧钢受力件822位于所述容置槽内；所述第二链接单元832的顶部嵌设于所述容置槽内，所述弹簧钢受力件822的顶面与所述容置槽的槽底接触，底面与所述第二链接单元832的顶面接触；所述第二链接单元832的底部用于连接第二施力单元；

当第一施力单元与第二施力单元之间为拉力时，所述受力部件82与所述第二连接件83配合使得所述弹簧钢受力件822向下发生形变，可根据所述弹簧钢受力件822的形变状态检测第一施力单元与第二施力单元之间的拉力值；

当第一施力单元与第二施力单元之间为压力时，所述受力部件82与所述第二连接件83配合使得所述弹簧钢受力件822向上发生形变，可根据所述弹簧钢受力件822的形变状态检测第一施力单元与第二施力单元之间的压力值。

在本申请实施例中，通过受力部件82、第一连接件81和第二连接件83相互配合，较好地优化了该拉压力传感器800的结构，显著减小了其体积和重量，拓展了应用范围。

而且，当第一施力单元与第二施力单元之间为拉力时，受力部件82与第二连接件83配合使得弹簧钢受力件822向下发生形变，可根据弹簧钢受力件822的形变状态检测第一施力单元与第二施力单元之间的拉力值；当第一施力单元与第二施力单元之间为压力时，受力部件82与第二连接件83配合使得弹簧钢受力件822向上发生形变，可根据弹簧钢受力件822的形变状态检测第一施力单元与第二施力单元之间的压力值，因此，该拉压力传感器800既能准确地检测压力，又能准确地检测拉力，检测方式比较简单，操作方便。

另外，第一连接件81和第二连接件83使得该拉压力传感器800能够根据用户需求进行快速重构，较好地提高了该拉压力传感器800的灵活性和适用性。

需要说明的是，根据弹簧钢受力件822的形变状态检测第一施力单元与第二施力单元之间的压力值或拉力值的工作原理如下：

基于电阻应变效应，并将机械应变转换为电阻变化。弹簧钢受力件822（也即应变片）主要由敏感栅（通常是由细小的金属丝或金属箔制成）、基板和引线等部分组成。下面是应变片工作原理的详细解释：

敏感栅：应变片的敏感栅是由细小的金属丝或金属箔制成的，这些金属丝或箔材被固定在基板上。当外部力作用于基板时，基板会发生形变，从而拉伸或压缩敏感栅。这种机械应变会导致敏感栅的电阻值发生变化。

电阻应变效应：金属导体的电阻值与其长度和横截面积有关。当金属丝或箔材受到拉伸时，长度增加而横截面积减小，导致电阻值上升；相反，当金属丝或箔材受到压缩时，长度减小而横截面积增大，导致电阻值下降。这种电阻值随应变变化的现象称为电阻应变效应。

测量电路：为了测量应变片电阻值的变化，通常会将应变片连接到一个测量电路上，如惠斯通电桥。在惠斯通电桥中，应变片的电阻变化会导致电桥失去平衡，从而在电桥的输出端产生一个电压信号。这个电压信号与应变片的电阻变化成正比，通过测量这个电压信号，可以得到应变片所经历的应变。

应变计算：通过测量得到的电压信号，结合应变片的材料和几何特性，可以计算出应变片所经历的应变，继而获取压力值或拉力值。

可选地，所述第一连接件81包括第二壳体811、第一预埋螺母812和第一螺栓813；所述第二壳体811上设置有所述第一预埋螺母812；

所述第二壳体811的底部嵌设于所述第一壳体821内，所述第一壳体821与所述第二壳体811相对应的位置设置有第一螺纹孔；所述第一螺栓813穿过所述第一螺纹孔固定于所述第一预埋螺母812以将所述第二壳体811固定于所述第一壳体821。

在上述实施方式中，第一连接件81的结构设计合理，便于快速实现第一连接件81与受力部件82之间的安装和拆卸，操作非常方便，同时也有助于缩小该拉压力传感器800的体积。

可选地，所述第一壳体821内部的相对两侧分别设置有限位凸起单元8211，所述第二壳体811底部的相对两侧分别设置有限位槽单元8111；

在所述第二壳体811的底部嵌设于所述第一壳体821内，所述限位槽单元8111对应卡接于所述限位凸起单元8211。

在上述实施方式中，限位凸起单元8211有助于快速实现对第二壳体811的限位，显著提升装配效率。

可选地，所述弹簧钢受力件822为十字型，所述弹簧钢受力件822相对的两个第一侧壁分别固定于所述限位凸起单元8211，所述弹簧钢受力件822相对的两个第二侧壁分别与所述第一壳体821的内部之间形成间隙。

在上述实施方式中，弹簧钢受力件822的结构设计合理，不仅有助于实现对拉力或压力的测量，还有助于实现第一链接单元831和第一壳体821之间的装配，操作简单。

可选地，所述第一链接单元831相对的两个侧壁上均设置有用于避让所述弹簧钢受力件822的避让孔8311，所述避让孔8311由所述第一链接单元831的顶面贯穿至底面。

在上述实施方式中，避让孔8311用于避让弹簧钢受力件822，有助于快速实现第一链接单元831和第一壳体821之间的装配。

可选地，所述第二连接件83还包括第二预埋螺母833和第二螺栓834；

所述第二链接单元832上设置所述第二预埋螺母833，所述第一链接单元831上对应设置有第二螺纹孔；

在所述第二链接单元832的顶部嵌设于所述容置槽内时，所述第二螺栓834穿过所述第二螺纹孔固定于所述第二预埋螺母833以将所述第二链接单元832固定于所述第一链接单元831。

在上述实施方式中，第二连接件83结构设计合理，有助于实现第二链接单元832与第一链接单元831之间的快速连接，操作简单。

可选地，所述第一壳体821、第二壳体811、第一链接单元831和第二链接单元832均为碳纤维材质。

在上述实施方式中，第一壳体821、第二壳体811、第一链接单元831和第二链接单元832均采用了碳纤维材质，较好地优化该拉压力传感器800的结构，不仅使得该拉压力传感器800能够完成拉力或压力的检测，也使得其具有更轻的重量和更小的体积，应用范围较广。同时，也解决了传统合金加工制造困难的技术问题，较好地节约成本，更易于实现该拉压力传感器800的零部件的更换维修。

可选地，所述第一连接件81、所述受力部件82、所述第二连接件83的中轴线重合。

在上述实施方式中，有助于保证拉力或压力测量的准确性。

可选地，所述第一连接件81还包括第三预埋螺母814和第三螺栓815，所述第三预埋螺母814固定于所述第二壳体811的顶部中部，所述第三螺栓815穿设于所述第三预埋螺母814内，所述第三螺栓815用于连接第一施力单元。

在上述实施方式中，第一连接件81和第一施力单元之间的安装和拆卸非常简单，便于快速实现拉力或压力的测量。

可选地，所述第二连接件83还包括第四预埋螺母835，所述第四预埋螺母835固定于所述第二链接单元832的底部中部，所述第四预埋螺母835用于连接第二施力单元。

在上述实施方式中，第二连接件83和第二施力单元的安装和拆卸非常简单，有助于进一步提升该拉压力传感器800的装配效率。

在本申请实施例中，该拉压力传感器800克服了传统传感器的技术限制，其在提供相同或更高性能的同时，还具有更好的便携性、稳定性，更适应现代工业和技术发展的需求。

另外，该拉压力传感器800不仅具有轻巧的体积和低廉的成本，还支持用户自定义对外接口，这将为用户提供更大的灵活性和更高的性价比，其具有广阔的市场前景和巨大的市场潜力。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种腰椎外骨骼结构，其特征在于，包括：

绑缚机构，所述绑缚机构包括驱动单元和伸缩式链甲单元，所述伸缩式链甲单元和所述驱动单元连接，且所述驱动单元和伸缩式链甲单元围合构成环形结构，所述驱动单元用于驱动所述伸缩式链甲单元拉伸或收缩以调节所述环形结构的周长；所述绑缚机构包括第一绑缚机构和第二绑缚机构，所述第一绑缚机构可拆卸地穿戴于绑缚人体的胸部，所述第二绑缚机构可拆卸地穿戴于绑缚人体的腰椎部；

多个所述驱动单元沿圆周方向间隔分布，相邻的两个驱动单元之间均连接有所述伸缩式链甲单元；其中一个伸缩式链甲单元包括第一伸缩部和第二伸缩部，且第一伸缩部的第一端与一个驱动单元连接，第二伸缩部的第一端与另一个驱动单元连接，第一伸缩部的第二端与第二伸缩部的第二端可拆卸连接；

所述驱动单元包括壳主体、电机、卷线柱和线束；所述电机和所述卷线柱设置于所述壳主体内；所述电机与所述卷线柱连接，以驱动所述卷线柱旋转；所述线束的一端固定于所述卷线柱，另一端穿设于所述伸缩式链甲单元内，并通过所述卷线柱旋转以调节所述伸缩式链甲单元内的线束的长度以调节所述伸缩式链甲单元的长度和弯曲弧度；

压力传感器，所述压力传感器设置于所述壳主体的内侧；

当绑缚机构穿设于人体腰部时，所述压力传感器用于检测人体与绑缚机构之间的压力；所述驱动单元根据所述压力调节所述伸缩式链甲单元内的线束的长度；

所述伸缩式链甲单元包括第一基元和第二基元，所述线束穿设于所述第一基元和所述第二基元的内部；

所述第一基元左侧的内侧设置有第一干涉臂，且所述第一基元右侧的外侧设置有第二干涉臂；所述第一基元上设置有由左侧贯穿至右侧的第一伸缩槽和第二伸缩槽，且所述第一伸缩槽位于所述第二伸缩槽的内侧；

所述第二基元左侧的内侧设置有第三干涉臂，且所述第一基元右侧的外侧设置有第四干涉臂；所述第二基元上设置有由左侧贯穿至右侧的第三伸缩槽和第四伸缩槽，且所述第三伸缩槽位于所述第四伸缩槽的内侧；

在所述第一基元与所述第二基元连接时，位于所述第二基元左侧的第一基元的第二干涉臂可伸缩地嵌设于所述第四伸缩槽内，同时，所述第二基元的第三干涉臂可伸缩地嵌设于所述第一伸缩槽内；位于所述第二基元右侧的第一基元的第一干涉臂可伸缩地嵌设于所述第三伸缩槽内，同时，所述第二基元的第四干涉臂可伸缩地嵌设于所述第二伸缩槽内；

多个所述第一基元依次且间隔设置，且相邻的两个第一基元之间连接有一个所述第二基元，以形成伸缩式链甲单元；其中，在改变线束的长度时，相邻的第一基元和所述第二基元之间的距离改变以改变所述伸缩式链甲单元的长度，且相邻的第一基元和所述第二基元的相对位置改变以改变所述伸缩式链甲单元的弯曲弧度；

线性推杆，所述第一绑缚机构与所述第二绑缚机构之间连接有六个所述线性推杆，且六个所述线性推杆沿所述第一绑缚机构或所述第二绑缚机构的周向间隔分布；

球铰和万向铰，所述线性推杆的第一端通过所述球铰与所述第一绑缚机构连接，所述线性推杆的第二端通过所述万向铰与所述第二绑缚机构连接；

拉压力传感器，所述拉压力传感器与所述线性推杆一一对应，拉压力传感器的一端连接所述线性推杆，另一端连接所述球铰；其中，所述拉压力传感器的轴线与所述线性推杆的轴线重合；

通过所述拉压力传感器测量所述第一绑缚机构和所述第二绑缚机构之间的拉压力值，根据所述拉压力值调节对应的所述线性推杆的伸缩长度。

2.根据权利要求1所述的腰椎外骨骼结构，其特征在于，还包括第一线束和第二线束；

所述第一基元上设置有第一穿线孔和第二穿线孔，且所述第一穿线孔位于所述第二穿线孔的上方；所述第二基元上设置有第三穿线孔和第四穿线孔，且所述第三穿线孔位于所述第四穿线孔的上方；其中，第一穿线孔和所述第三穿线孔相对应，第二穿线孔和所述第四穿线孔相对应，

在所述第一基元和所述第二基元连接时，所述第一线束可依次穿过所述第一穿线孔、所述第三穿线孔；同时，所述第二线束可依次穿过所述第二穿线孔、所述第四穿线孔。

3.根据权利要求2所述的腰椎外骨骼结构，其特征在于，三个所述驱动单元沿圆周方向间隔分布，且相邻的两个驱动单元之间的圆心角为120°。

4.根据权利要求3所述的腰椎外骨骼结构，其特征在于，还包括柔性保护罩和海绵夹层；

所述柔性保护罩套设于所述伸缩式链甲单元的外侧，所述柔性保护罩的端部固定于所述驱动单元；所述压力传感位于所述海绵夹层和所述壳主体之间。

5.根据权利要求4所述的腰椎外骨骼结构，其特征在于，所述线性推杆包括：

第一套筒、驱动组件和第一丝杆；所述驱动组件设置于所述第一套筒，并与所述第一丝杆连接；

第一伸缩单元，所述第一伸缩单元与所述第一丝杆螺纹连接，并可伸缩地嵌设于所述第一套筒的内侧；

第二丝杆和第二伸缩单元，所述第二丝杆与所述第一丝杆之间为键连接，且所述第二丝杆沿直线方向可移动地套设于所述第一丝杆的外侧；所述第二伸缩单元与所述第二丝杆螺纹连接，并可伸缩地嵌设于所述第一伸缩单元的内侧；

第一碳膜电阻和第一定位珠，所述第一伸缩单元沿长度方向设置有第一碳膜电阻；所述第一套筒上设置有与所述第一碳膜电阻接触的第一定位珠；

第二碳膜电阻和第二定位珠，所述第二伸缩单元沿长度方向设置有第二碳膜电阻；所述第一伸缩单元上设置有与所述第二碳膜电阻接触的第二定位珠；

在所述驱动组件驱动所述第一丝杆旋转时，所述第一伸缩单元沿所述第一丝杆的长度方向移动，并可根据所述第一定位珠与所述第一碳膜电阻的接触位置确定所述第一伸缩单元的位移；同时，所述第二伸缩单元沿所述第二丝杆的长度方向移动，并可根据所述第二定位珠与所述第二碳膜电阻的接触位置确定所述第二伸缩单元的位移。

6.根据权利要求5所述的腰椎外骨骼结构，其特征在于，所述第二伸缩单元的顶部外侧设置有柔性的第二保护套；

在线性推杆处于收缩状态时，所述第一伸缩单元、所述第二伸缩单元、部分所述第一套筒均位于第二保护套的内侧。

7.根据权利要求2所述的腰椎外骨骼结构，其特征在于，所述第二绑缚机构包括两个驱动单元和一个支撑部；

两个驱动单元和一个支撑部沿圆周方向间隔分布，且相邻的两者之间的圆心角为120°，每个驱动元旦和所述支撑部上均设置有两个铰点，所述铰点用于连接第二绑缚机构和线性推杆。

8.根据权利要求1所述的腰椎外骨骼结构，其特征在于，所述卷线柱中部的直径为所述卷线柱顶部直径或所述卷线柱底部直径的2倍。