DE202021103991U1 - exoskeleton - Google Patents

exoskeleton Download PDF

Info

Publication number
DE202021103991U1
DE202021103991U1 DE202021103991.4U DE202021103991U DE202021103991U1 DE 202021103991 U1 DE202021103991 U1 DE 202021103991U1 DE 202021103991 U DE202021103991 U DE 202021103991U DE 202021103991 U1 DE202021103991 U1 DE 202021103991U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
strut
exoskeleton
spring element
connection point
elongate spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE202021103991.4U
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Elysium Ind Ug Haftungsbeschraenkt
Elysium Industries Ug Haftungsbeschraenkt
Original Assignee
Elysium Ind Ug Haftungsbeschraenkt
Elysium Industries Ug Haftungsbeschraenkt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elysium Ind Ug Haftungsbeschraenkt, Elysium Industries Ug Haftungsbeschraenkt filed Critical Elysium Ind Ug Haftungsbeschraenkt
Priority to DE202021103991.4U priority Critical patent/DE202021103991U1/en
Publication of DE202021103991U1 publication Critical patent/DE202021103991U1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F5/0123Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations for the knees
    • A61F5/0125Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations for the knees the device articulating around a single pivot-point
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0237Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
    • A61H1/024Knee
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A61H2003/007Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about secured to the patient, e.g. with belts
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12Driving means
    • A61H2201/1253Driving means driven by a human being, e.g. hand driven
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16Physical interface with patient
    • A61H2201/1602Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/164Feet or leg, e.g. pedal
    • A61H2201/1642Holding means therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16Physical interface with patient
    • A61H2201/1602Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/165Wearable interfaces
    • A61H2201/1652Harness

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Nursing (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

Exoskelett (2) zur Entlastung und/oder Unterstützung eines menschlichen Kniegelenks, aufweisend:
einen oberen Befestigungsbereich (4) zur Befestigung an einem menschlichen Oberschenkel;
einen unteren Befestigungsbereich (6) zur Befestigung an einem menschlichen Unterschenkel;
eine mit dem oberen Befestigungsbereich (4) verbundene oder verbindbare obere, seitlich, insbesondere außen angeordnete Strebe (8);
eine mit dem oberen Befestigungsbereich (4) verbundene oder verbindbare untere, seitlich, insbesondere außen angeordnete Strebe (10);
ein zwischen der oberen Strebe (8) und der unteren Strebe (10) angeordnetes Gelenk (12); und
ein längliches Federelement (14), insbesondere eine längliche Elastomerfeder oder ein elastisches Band, das vor der oberen Strebe (8), vor der unteren Strebe (10) und vor dem Gelenk (12) angeordnet ist, das zwischen einem oberen Anbindungspunkt (16) und einem unteren Anbindungspunkt (18) verläuft und das über einen Umlenkpunkt (20) geführt ist.

Figure DE202021103991U1_0000
Exoskeleton (2) for relieving and/or supporting a human knee joint, having:
an upper attachment portion (4) for attachment to a human thigh;
a lower attachment portion (6) for attachment to a human lower leg;
an upper strut (8) which is or can be connected to the upper fastening area (4) and is arranged laterally, in particular on the outside;
a lower strut (10) which is or can be connected to the upper fastening area (4) and is arranged laterally, in particular on the outside;
a joint (12) disposed between the upper strut (8) and the lower strut (10); and
an elongate spring element (14), in particular an elongate elastomer spring or an elastic band, which is arranged in front of the upper strut (8), in front of the lower strut (10) and in front of the joint (12) which is connected between an upper connection point (16) and a lower connection point (18) and which is guided over a deflection point (20).
Figure DE202021103991U1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Exoskelett zur Entlastung und/oder Unterstützung eines menschlichen Kniegelenks.The present invention relates to an exoskeleton for relieving and/or supporting a human knee joint.

Orthesen und Exoskelette werden häufig zur Stabilisierung von Gelenken, z. B. des Kniegelenks bei Menschen, z. B. nach einer Verletzung oder zur Unterstützung im Leistungssport eingesetzt.Orthoses and exoskeletons are often used to stabilize joints, e.g. B. the knee joint in humans, z. B. used after an injury or to support in competitive sports.

Hierzu weisen solche Exoskelette in der Regel eine Fixierung am Oberschenkel und eine Fixierung am Unterschenkel auf, die miteinander z. B. durch Streben verbunden sind.For this purpose, such exoskeletons usually have a fixation on the thigh and a fixation on the lower leg, which are connected to each other z. B. are connected by striving.

Exoskelette, wie sie bspw. aus der GB 2 436 799 A , aus der US 8,060,945 B2 oder der US 9,682,005 B2 bekannt sind, haben häufig einen komplexen Aufbau, was sie teuer in der Herstellung macht und ihre Benutzerfreundlichkeit und somit ihr Anwendungsgebiet stark einschränkt.Exoskeletons, such as those from the GB 2 436 799 A , from the U.S. 8,060,945 B2 or the US 9,682,005 B2 are known, often have a complex structure, which makes them expensive to manufacture and their user-friendliness and thus their field of application severely limited.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Exoskelett für ein menschliches Knie anzugeben, das vergleichsweise kostengünstig in der Herstellung und einfach im Aufbau ist und gleichzeitig das Kniegelenk sehr gut entlastet und unterstützt. Dadurch sollen auch zusätzliche Anwendungsfelder erschlossen werden.It is therefore an object of the present invention to specify an exoskeleton for a human knee that is comparatively inexpensive to manufacture and simple in construction and at the same time relieves and supports the knee joint very well. This should also open up additional fields of application.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Schutzansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Schutzansprüchen.This object is achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous developments result from the dependent protection claims.

Ein erfindungsgemäßes Exoskelett zur Entlastung und/oder Unterstützung eines menschlichen Kniegelenks, umfasst
einen oberen Befestigungsbereich zur Befestigung an einem menschlichen Oberschenkel;
einen unteren Befestigungsbereich zur Befestigung an einem menschlichen Unterschenkel;
eine mit dem oberen Befestigungsbereich verbundene oder verbindbare obere, seitlich, insbesondere außen angeordnete Strebe;
eine mit dem oberen Befestigungsbereich verbundene oder verbindbare untere, seitlich, insbesondere außen angeordnete Strebe;
ein zwischen der oberen und der unteren Strebe angeordnetes Gelenk; und
ein längliches Federelement, insbesondere eine längliche Elastomerfeder oder ein elastisches Band, das vor der oberen Strebe, vor der unteren Strebe und vor dem Gelenk angeordnet ist, zwischen einem oberen Anbindungspunkt und einem unteren Anbindungspunkt verläuft und über einen Umlenkpunkt geführt ist.
An exoskeleton according to the invention for relieving and/or supporting a human knee joint
an upper attachment area for attachment to a human thigh;
a lower attachment portion for attachment to a human lower leg;
an upper strut connected or connectable to the upper attachment area, arranged laterally, in particular on the outside;
a lower strut which is connected or can be connected to the upper fastening area and is arranged laterally, in particular on the outside;
a hinge disposed between the upper and lower struts; and
an elongate spring element, in particular an elongate elastomer spring or an elastic band, which is arranged in front of the upper strut, in front of the lower strut and in front of the joint, runs between an upper connection point and a lower connection point and is guided over a deflection point.

Bei einem erfindungsgemäßen Exoskelett wird die Entlastungs- und/oder Unterstützungswirkung für das menschliche Kniegelenk durch ein längliches Federelement, insbesondere eine längliche Elastomerfeder oder ein elastisches Band, z. B. ein elastisches Gummiband erreicht, das vor der oberen Strebe, vor der unteren Strebe und vor dem Gelenk, also insbesondere an der Vorderseite des Exoskeletts angeordnet ist, und das zwischen einem oberen Anbindungspunkt und einem unteren Anbindungspunkt verläuft und über einen Umlenkpunkt geführt ist.In an exoskeleton according to the invention, the relief and/or support effect for the human knee joint is achieved by an elongate spring element, in particular an elongate elastomer spring or an elastic band, e.g. B. achieves an elastic rubber band, which is arranged in front of the upper strut, in front of the lower strut and in front of the joint, i.e. in particular on the front of the exoskeleton, and which runs between an upper connection point and a lower connection point and is guided via a deflection point.

Solche Elastomerfedern sind kostengünstig und eignen sich gemäß einer Erkenntnis der Erfinder sehr gut für die Verwendung in einem erfindungsgemäßen Exoskelett und zur Entlastung und/oder Unterstützung eines menschlichen Kniegelenks. Im gespannten Zustand speichern sie die Federenergie zuverlässig und geben diese bei Entspannung einfach und effektiv wieder an den oberen und unteren Bewegungsabschnitt und somit an das menschliche Bein und das menschliche Knie ab.Such elastomer springs are inexpensive and, according to the inventors, are very well suited for use in an exoskeleton according to the invention and for relieving and/or supporting a human knee joint. In the tensioned state, they reliably store the spring energy and when it relaxes, simply and effectively releases it again to the upper and lower movement section and thus to the human leg and knee.

Die erforderliche Stabilität für das erfindungsgemäße Exoskelett wird durch die mit dem oberen Befestigungsabschnitt verbundene oder verbindbare obere, seitlich, insbesondere außen angeordnete Strebe, durch die mit dem oberen Befestigungsabschnitt verbundene oder verbindbare untere, seitlich, insbesondere außen angeordnete Strebe und das dazwischen, insbesondere außen neben dem Knie angeordnete Gelenk gewährleistet.The required stability for the exoskeleton according to the invention is achieved by the upper strut, which is connected or connectable to the upper attachment section, arranged laterally, in particular on the outside, by the lower strut which is connected or connectable to the upper attachment section, arranged laterally, in particular on the outside, and the strut in between, in particular on the outside the knee arranged joint guaranteed.

Der durch das erfindungsgemäße Exoskelett neben dem menschlichen Bein/dem menschlichen Knie in Anspruch genommene Platz ist vergleichsweise gering. Der Aufbau des erfindungsgemäßen Exoskeletts ist vergleichsweise einfach.The space taken up next to the human leg/knee by the exoskeleton according to the invention is comparatively small. The construction of the exoskeleton according to the invention is comparatively simple.

Somit eignet sich das erfindungsgemäße Exoskelett für die Entlastung und/oder die Unterstützung der menschlichen Fortbewegungsarten des Gehens, Wanderns, Joggens, Skifahrens, des Touren-Skigehens, des Skilanglaufs und sogar des Motocross-Fahrens.Thus, the exoskeleton according to the invention is suitable for relieving and/or supporting the human modes of locomotion of walking, hiking, jogging, skiing, touring skiing, cross-country skiing and even motocross riding.

Zusätzlich schützt das erfindungsgemäße Exoskelett das menschliche Knie vor ungewollten Belastungen und Bewegungsmustern und erhöht die Sicherheit.In addition, the exoskeleton according to the invention protects the human knee from unwanted loads and movement patterns and increases safety.

Die menschlichen Extremitäten, insbesondere das menschliche Bein mit Oberschenkel, Unterschenkel und Kniegelenk kann durch das erfindungsgemäße Exoskelett zuverlässig entlastet werden.The human extremities, in particular the human leg with thigh, lower leg and knee joint, can be reliably relieved by the exoskeleton according to the invention.

Die erforderliche Muskelkraft für die jeweilige Fortbewegungsart kann spürbar reduziert werden, insbesondere in einem Bereich von 10-25%. Dabei können ganz besonders Lastspitzen durch ein gut an das jeweilige Gewicht und die Kraft des Trägers eingestellte Elastomerfeder wirkungsvoll reduziert werden.The required muscle power for the respective type of locomotion can be noticeably reduced, especially in a range of 10-25%. Included Peak loads in particular can be effectively reduced by an elastomer spring that is well adjusted to the respective weight and strength of the wearer.

Ein erfindungsgemäßes Exoskelett mit Elastomerfeder speichert Energie aus dem Bewegungsablauf in der Elastomerfeder und gibt diese jeweils im passenden Moment des Bewegungsablaufs wieder frei.An exoskeleton according to the invention with an elastomer spring stores energy from the movement in the elastomer spring and releases it again at the appropriate moment in the movement.

Die Federenergie wird durch das längliche Federelement bereitgestellt, zusätzliche, z. B. elektrische Energiequellen müssen nicht vorgesehen werden, was zum einen Gewicht spart und zum anderen eine regelmäßige Aufladung oder einen regelmäßigen Batteriewechsel entfallen lässt.The spring energy is provided by the elongate spring element, additional, e.g. B. electrical energy sources do not have to be provided, which saves weight on the one hand and eliminates the need for regular charging or regular battery replacement on the other.

In der einfachsten Ausprägung funktioniert das erfindungsgemäße Exoskelett rein mechanisch.In its simplest form, the exoskeleton according to the invention functions purely mechanically.

Zudem kann das erfindungsgemäße Exoskelett und insbesondere die Elastomerfeder kinematisch an den jeweiligen Träger und den jeweiligen Bewegungsablauf angepasst werden.In addition, the exoskeleton according to the invention and in particular the elastomer spring can be kinematically adapted to the respective wearer and the respective movement sequence.

Ferner ist das erfindungsgemäße Exoskelett modular aufgebaut. Es können verschiedene obere und untere Befestigungsabschnitte, obere und untere Streben, dazwischen angeordnete Gelenke und längliche Federelemente zum Einsatz kommen. Dadurch kann die Bandbreite an Aktivitäten und Bewegungsmustern, die durch das erfindungsgemäße Exoskelett unterstützt werden, gegenüber herkömmlichen Exoskeletten deutlich erhöht werden.Furthermore, the exoskeleton according to the invention has a modular structure. Various upper and lower mounting portions, upper and lower struts, intermediate hinges, and elongate spring members may be used. As a result, the range of activities and movement patterns that are supported by the exoskeleton according to the invention can be significantly increased compared to conventional exoskeletons.

Erfindungsgemäß ist es möglich, für das längliche Federelement eine degressive, lineare oder moderat ansteigende Kennlinie im Kraft-Weg-Diagramm vorzusehen. Dies bildet einen Unterschied zu herkömmlichen Exoskeletten mit progressiver Kennlinie.According to the invention, it is possible to provide a degressive, linear or moderately increasing characteristic curve in the force-displacement diagram for the elongated spring element. This is in contrast to conventional exoskeletons with a progressive characteristic.

Das erfindungsgemäße Exoskelett ist verhältnismäßig leicht und einfach aufgebaut, es ist schnell und einfach zu bedienen und genießt eine hohe Akzeptanz bei gesunden Personen, welche diese Exoskelett zur Unterstützung bei ihrer jeweiligen sportlichen Aktivität, wie oben beschrieben, verwenden.The exoskeleton according to the invention has a relatively light and simple structure, it is quick and easy to use and enjoys a high level of acceptance among healthy people who use this exoskeleton to support their respective sporting activity, as described above.

Das längliches Federelement kann dabei insbesondere an der Vorderseite des Exoskeletts angeordnet sein.The elongate spring element can be arranged in particular on the front side of the exoskeleton.

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist das längliche Federelement so ausgebildet und angeordnet, dass es bei einer Verkleinerung des Winkels zwischen der oberen Strebe und der unteren Strebe, infolge eines Anwinkelns des Oberschenkels relativ zu dem Unterschenkel, gespannt wird und Federenergie speichert; und dass es bei einer Vergrößerung des Winkels zwischen der oberen Strebe und der unteren Strebe, infolge eines Streckens des Oberschenkels relativ zu dem Unterschenkel, entspannt wird und Federenergie an den oberen Befestigungsbereich und/oder an den unteren Befestigungsbereich abgibt.According to a first embodiment, the elongate spring element is designed and arranged such that it is tensioned and stores spring energy when the angle between the upper strut and the lower strut decreases as a result of angling of the thigh relative to the lower leg; and that upon an increase in the angle between the upper strut and the lower strut, as a result of stretching of the femur relative to the lower leg, it relaxes and releases spring energy to the upper attachment area and/or to the lower attachment area.

Somit kann die Bewegungsenergie beim Anwinkeln des Oberschenkels, was ja durch das Gewicht des Oberkörpers unterstützt wird, unmittelbar in Federenergie umgewandelt werden. Diese umgewandelte Federenergie kann beim Strecken des Oberschenkels direkt wieder bewegungsunterstützend an den oberen und/oder unteren Befestungsabschnitt und somit an das Bein des Benutzers abgegeben werden.Thus, the kinetic energy when bending the thigh, which is supported by the weight of the upper body, can be directly converted into spring energy. When the thigh is stretched, this converted spring energy can be released directly to the upper and/or lower fastening section and thus to the leg of the user, supporting the movement.

Dadurch können die oben genannten unterschiedlichen menschlichen Fortbewegungsarten energieunterstützt werden, was das menschliche Kniegelenk entlastet und unterstützt, was es ermöglicht, gleiche Strecken mit weniger Anstrengung und weniger Muskelkraft zurückzulegen und was zudem die Reichweite erhöht.As a result, the different types of human locomotion mentioned above can be energy-assisted, which relieves and supports the human knee joint, which makes it possible to cover the same distances with less effort and less muscle power, and which also increases the range.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Umlenkpunkt an einer Position vor dem Gelenk angeordnet. Dabei kann eine Umlenkfläche, insbesondere eine gekrümmte Umlenkfläche vorgesehen sein, die an einer Position vor dem Gelenk so angeordnet ist, dass das längliche Federelement reibungsarm über diese geführt wird und/oder bereichsweise auf dieser aufliegt. Die Umlenkfläche kann durch eine Abstandsstrebe mit der oberen Strebe, mit der unteren Strebe oder mit dem Gelenk verbunden sein.According to a further embodiment, the deflection point is arranged at a position in front of the joint. A deflection surface, in particular a curved deflection surface, can be provided, which is arranged at a position in front of the joint in such a way that the elongate spring element is guided over it with little friction and/or rests on it in certain areas. The deflection surface can be connected to the upper strut, to the lower strut or to the joint by a spacer strut.

Durch eine solche Umlenkfläche, die insbesondere glatt und ohne Vorsprünge ausgebildet ist, wird es ermöglicht, dass die zwei jeweils zwischen dem Umlenkpunkt und den beiden Anbindungspunkten des länglichen Federelements gelegenen Teilbereiche des länglichen Federelements ihre winkelmäßige Ausrichtung zu einander verändern können und so den veränderten Winkeln zwischen der oberen und der unteren Strebe in Folge eines Anwinkelns und eines Streckens des Oberschenkels relativ zu dem Unterschenkel folgen können.Such a deflection surface, which is designed in particular to be smooth and without projections, makes it possible for the two partial areas of the elongate spring element located between the deflection point and the two connection points of the elongate spring element to be able to change their angular alignment with one another and thus to compensate for the changed angles between the upper and lower struts can follow as a result of angulation and extension of the thigh relative to the lower leg.

Unter Umlenkpunkt kann dabei auch eine definierte Umlenkstrecke des länglichen Federelements verstanden werden. Das Federelement kann dabei ungeachtet einer solchen Verschwenkung seiner oberen und unteren Teilstrecken zueinander die Federenergie speichern und wieder abgeben.A deflection point can also be understood to mean a defined deflection path of the elongate spring element. Irrespective of such pivoting of its upper and lower sections relative to one another, the spring element can store the spring energy and release it again.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens an einem Anbindungspunkt des länglichen Federelements, insbesondere an dem oberen Anbindungspunkt ein Vorspann- und Arretiermechanismus vorgesehen, der so ausgebildet ist, dass das längliche Federelement spannbar ist, insbesondere die Länge des länglichen Federelements verkürzbar ist, und das Federelement an einem Ende arretierbar ist.According to a further embodiment, at least one connection point of the längli Chen spring element, in particular at the upper connection point, a pretensioning and locking mechanism is provided, which is designed such that the elongated spring element can be tensioned, in particular the length of the elongated spring element can be shortened, and the spring element can be locked at one end.

Die gekrümmte Umlenkfläche kann dabei die Form eines Kreisbogens oder eines Abschnitts einer Ellipse, eine Bogenform mit sich veränderndem Durchmesser oder eine Multi-Arc-Form aufweisen.The curved deflection surface can have the shape of a circular arc or a section of an ellipse, an arc shape with a changing diameter or a multi-arc shape.

Unter Umlenkpunkt der, wie oben erwähnt, auch als Umlenkstrecke ausgebildet sein kann, wird dabei derjenige Bereich des länglichen Federelements verstanden, in dem eine Richtungsänderung von der Richtung der Teilstrecke zwischen Ende des Umlenkpunkts zu dem benachbarten Anbindungspunkt zu der weiteren Teilstrecke zwischen entgegengesetztem Ende des Umlenkpunkts und benachbartem Anbindungspunkt erfolgt. In diesen Teilstrecken hat das längliche Federelement jeweils einen geraden Verlauf.The deflection point, which, as mentioned above, can also be designed as a deflection section, is understood to mean that area of the elongated spring element in which a change in direction from the direction of the section between the end of the deflection point to the adjacent connection point to the further section between the opposite end of the deflection point and neighboring connection point. In these sections, the elongate spring element has a straight course.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das längliche Federelement wenigstens bereichsweise von einer Schutzhülle oder einem Schutzrohr umgeben.According to a further embodiment, the elongate spring element is surrounded at least in regions by a protective cover or a protective tube.

Dadurch werden Beschädigungen des länglichen Federelements vermieden sowie ein Einklemmen oder Verklemmen vermieden.As a result, damage to the elongate spring element is avoided and jamming or jamming is avoided.

Der Vorspann- und Arretiermechanismus kann dabei entweder manuell ausgeführt sein, z. B. in Form eines Drehknopfs mit Spindel, auf der das Ende des länglichen Federelements auf- und abgewickelt wird, wobei der Drehknopf gedreht und gelöst werden kann.The biasing and locking mechanism can either be performed manually, z. B. in the form of a knob with a spindle on which the end of the elongate spring element is wound up and unwound, the knob being able to be rotated and released.

Ebenso ist es möglich, den Arretiermechanismus in Form eines Motors, z. B. eines Schrittmotors, vorzusehen.It is also possible to use the locking mechanism in the form of a motor, e.g. B. a stepper motor to be provided.

Durch einen solchen Vorspann und Arretiermechanismus kann auch die Vorspannung des länglichen Federelements angepasst und somit das erfindungsgemäße Exoskelett und insbesondere die Elastomerfeder hinsichtlich der Kraftunterstützung an den jeweiligen Träger und den jeweiligen Bewegungsablauf angepasst werden. Z.B. kann die Federspannung für eine Bergstrecke vergrößert oder für eine Flachstrecke reduziert werden.Such a prestressing and locking mechanism can also be used to adjust the prestressing of the elongated spring element and thus the exoskeleton according to the invention and in particular the elastomer spring can be adapted to the respective wearer and the respective movement sequence with regard to the force support. For example, the spring tension can be increased for a mountain route or reduced for a flat route.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der obere Anbindungspunkt des länglichen Federelements vor der oberen Strebe, insbesondere seitlich neben dem oberen Befestigungsbereich, angeordnet; und der untere Anbindungspunkt des länglichen Federelements ist vor der unteren Strebe, insbesondere seitlich neben dem unteren Befestigungsbereich angeordnet. Dies stellt eine einfache und kompakte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit oberem und unterem Anbindungspunkt dar.According to a further embodiment, the upper connection point of the elongate spring element is arranged in front of the upper strut, in particular laterally next to the upper fastening area; and the lower connection point of the elongate spring element is arranged in front of the lower strut, in particular laterally next to the lower fastening area. This represents a simple and compact embodiment of the present invention with an upper and lower connection point.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist das längliche Federelement umlaufend ausgeführt.According to an alternative embodiment, the elongate spring element is designed to be circumferential.

Das längliche Federelement kann insbesondere von dem oberen Anbindungspunkt über den Umlenkpunkt zu dem unteren Anbindungspunkt an der Vorderseite des Exoskeletts nach unten verlaufen, sich wenigstens teilweise entlang der unteren Strebe oder wenigstens teilweise entlang des unteren Befestigungsbereichs nach hinten erstrecken, und von dort an der Rückseite des Exoskeletts nach oben verlaufen, bis zu einem zusätzlichen, oberen hinteren Anbindungspunkt.In particular, the elongate spring element can run downwards from the upper connection point via the deflection point to the lower connection point on the front side of the exoskeleton, extend backwards at least partially along the lower strut or at least partially along the lower fastening area, and from there to the rear side of the exoskeleton Exoskeletons run upwards to an additional, upper rear attachment point.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der obere Anbindungspunkt des länglichen Federelements vor der oberen Strebe, insbesondere seitlich neben dem oberen Befestigungsbereich, angeordnet; und der untere Anbindungspunkt des länglichen Federelements ist an der unteren Strebe oder seitlich neben dem unteren Befestigungsbereich angeordnet.According to a further embodiment, the upper connection point of the elongate spring element is arranged in front of the upper strut, in particular laterally next to the upper fastening area; and the lower attachment point of the elongate spring element is located on the lower strut or laterally adjacent to the lower attachment area.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der untere Anbindungspunkt des länglichen Federelements an einer Kupplung angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, dass sie zwischen einer Arretierposition, in der sie das längliche Federelement bezüglich der unteren Strebe oder des unteren Befestigungsbereichs arretiert, und einer Freilaufposition, in der das längliche Federelement nur zwischen dem oberen Anbindungspunkt und dem zusätzlichen, oberen hinteren Anbindungspunkt freilaufend gehaltert ist, bewegbar ist.According to a further embodiment, the lower attachment point of the elongate spring element is arranged on a coupling which is designed to move between a locking position, in which it locks the elongate spring element with respect to the lower strut or the lower attachment area, and a freewheeling position, in which the elongate spring element is held free-running only between the upper connection point and the additional, upper rear connection point, is movable.

Somit kann das Exoskelett mittels der Kupplung wahlweise bewegungsunterstützend eingesetzt werden, wenn die Kupplung in der Arretierposition ist und das längliche Federelement bzgl. der unteren Strebe oder des unteren Bewegungsabschnitts arretiert ist/wird, oder nahezu ohne Bewegungsunterstützung betrieben werden, wenn die Kupplung in der Freilaufposition ist.Thus, the exoskeleton can be used to support movement by means of the clutch when the clutch is in the locking position and the elongated spring element is/is locked with respect to the lower strut or the lower movement section, or can be operated with almost no movement support when the clutch is in the freewheeling position is.

Wenn die Kupplung in der Freilaufposition ist, läuft das längliche Federelement bei einer Verkleinerung des Winkels zwischen der oberen Strebe und der unteren Strebe, infolge eines Anwinkelns des Oberschenkels relativ zu dem Unterschenkel, und bei einer Vergrößerung des Winkels zwischen der oberen Strebe und der unteren Strebe, infolge eines Streckens des Oberschenkels relativ zu dem Unterschenkel, ein Stück weit durch die Kupplung durch und wird nicht oder nur unwesentlich ge- und entspannt wird.When the clutch is in the freewheel position, the elongate spring element rides with a decrease in the angle between the upper strut and the lower strut due to angling of the thigh relative to the lower leg, and with an increase in the angle between the upper strut and the lower strut , due to stretching of the thigh relative to the lower leg, a distance through the coupling and is not or only insignificantly stretched and relaxed.

Die Kupplung kann manuell oder durch eine Steuerung zwischen der Arretierposition und der Freilaufposition bewegbar/schaltbar sein.The clutch may be moveable/switchable between the locked position and the freewheel position manually or by a controller.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ferner eine Sensorik oder mindestens ein Sensor vorgesehen sein, der/die so ausgebildet ist, dass eine Gangphase oder ein Bewegungsmuster erkennbar ist und abhängig von der erkannten Gangphase oder dem erkannten Bewegungsmuster die Kupplung durch die Steuerung zwischen der Arretierposition und der Freilaufposition bewegbar/schaltbar ist.According to a further embodiment, a sensor system or at least one sensor can also be provided, which is designed in such a way that a gait phase or a movement pattern can be detected and, depending on the detected gait phase or the detected movement pattern, the clutch can be switched between the locking position and the Freewheeling position is movable / switchable.

Somit kann z. B. während eines Schrittes, während einer Schrittfolge oder abhängig von bestimmten Streckencharakteristiken, z. B. bei einer ansteigenden oder abfallenden Strecke die Kupplung in die Arretierposition gebracht werden, sodass eine Bewegungsunterstützung erfolgt oder in die Freilaufposition gebracht werden, sodass nahezu keine Bewegungsunterstützung erfolgt.Thus e.g. B. during a step, during a sequence of steps or depending on certain route characteristics, z. For example, on an uphill or downhill stretch, the clutch can be brought into the locked position, so that there is movement support, or it can be brought into the freewheeling position, so that there is almost no movement support.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zusätzlich ein Aktuator vorgesehen, der eine Bewegungsunterstützung für die kurzzeitige Überwindung von Widerständen bereitstellt, aber keine dauerhafte Bewegungsunterstützung leistet.According to a further embodiment, an actuator is additionally provided, which provides movement support for overcoming resistance for a short time, but does not provide permanent movement support.

Ein solcher Aktuator kann wie nachfolgend beschrieben ausgebildet und angeordnet sein.Such an actuator can be designed and arranged as described below.

Die Erfindung betrifft auch ein Exoskelett zur Entlastung und/oder Unterstützung eines menschlichen Kniegelenks, umfassend:

  • einen oberen Befestigungsbereich zur Befestigung an einem menschlichen Oberschenkel;
  • einen unteren Befestigungsbereich zur Befestigung an einem menschlichen Unterschenkel;
  • eine mit dem oberen Befestigungsbereich verbundene oder verbindbare obere, seitlich, insbesondere außen angeordnete Strebe;
  • eine mit dem oberen Befestigungsbereich verbundene oder verbindbare untere, seitlich, insbesondere außen angeordnete Strebe;
  • ein zwischen der oberen und der unteren Strebe angeordnetes Gelenk;
  • einen Aktuator mit einem oberen Anbindungspunkt an der oberen Strebe und mit einem unteren Anbindungspunkt an der unteren Strebe, insbesondere an
  • einem fest mit der unteren Strebe verbundenen Fortsatz-Schenkel vor oder hinter dem Gelenk.
The invention also relates to an exoskeleton for relieving and/or supporting a human knee joint, comprising:
  • an upper attachment area for attachment to a human thigh;
  • a lower attachment portion for attachment to a human lower leg;
  • an upper strut connected or connectable to the upper attachment area, arranged laterally, in particular on the outside;
  • a lower strut which is connected or can be connected to the upper fastening area and is arranged laterally, in particular on the outside;
  • a hinge disposed between the upper and lower struts;
  • an actuator with an upper connection point on the upper strut and with a lower connection point on the lower strut, in particular
  • an extension limb firmly connected to the lower strut in front of or behind the joint.

Bei diesem Erfindungsaspekt erfolgt die Bewegungsunterstützung mittels des Aktuators.In this aspect of the invention, the movement is supported by means of the actuator.

Dieser kann insbesondere mit einer Steuerung ausgestattet sein, welche die Aktuatorleistung und somit die Bewegungsunterstützung, die durch das Exoskelett bereitgestellt wird, abhängig von der Person, die den Aktuator trägt, z. B. von Gewicht und gewünschter Bewegungsunterstützung und ggf. nach bestimmten Streckencharakteristiken, z. B. abfallende oder ansteigende Strecke steuert.In particular, this can be equipped with a controller that adjusts the actuator performance and thus the movement support provided by the exoskeleton depending on the person wearing the actuator, e.g. B. of weight and desired movement support and possibly according to certain route characteristics, z. B. descending or ascending route controls.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Fortsatz-Schenkel in einem Winkel von 70 bis 110°, insbesondere von etwa 90° zu der Haupterstreckungsrichtung der unteren Strebe angeordnet.According to one embodiment, the extension leg is arranged at an angle of 70 to 110°, in particular approximately 90°, to the main direction of extension of the lower strut.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Aktuator als hydraulischer Aktuator, insbesondere als Hydraulik-Zylinder, als elektrischer Aktuator, insbesondere als Drehmomentmotor, als pneumatischer Aktuator, als piezo-elektrischer Aktuator, oder als passiver Aktuator ausgebildet. Ferner können ein Druckspeicher und Steuerungsventile vorgesehen sein.According to a further embodiment, the actuator is designed as a hydraulic actuator, in particular as a hydraulic cylinder, as an electric actuator, in particular as a torque motor, as a pneumatic actuator, as a piezoelectric actuator, or as a passive actuator. A pressure accumulator and control valves can also be provided.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Befestigungsbereiche manschettenartig oder halbschalenförmig mit verstellbaren Riemen ausgebildet , um an einem Bein lösbar befestigbar zu sein. Dabei weist der obere Befestigungsbereich insbesondere einen größeren Durchmesser auf als der untere Befestigungsbereich.According to a further embodiment, the attachment areas are cuff-like or half-shell-shaped with adjustable straps so that they can be detachably attached to a leg. In this case, the upper fastening area has in particular a larger diameter than the lower fastening area.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.

  • 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht schräg von vorne auf ein Exoskelett für ein linkes menschliches Bein, insbesondere für ein linkes menschliches Kniegelenk, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines an einem rechten menschlichen Bein angebrachten Exoskeletts, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines an einem rechten menschlichen Bein angebrachten Exoskeletts gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt eine schematische Seitenansicht eines an einem rechten menschlichen Bein angebrachten Exoskeletts, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the attached figures.
  • 1 shows a schematic perspective view obliquely from the front of an exoskeleton for a left human leg, in particular for a left human knee joint, according to an embodiment of the present invention.
  • 2 12 shows a schematic side view of an exoskeleton attached to a right human leg, according to an embodiment of the present invention.
  • 3 12 shows a schematic side view of an exoskeleton attached to a right human leg according to a further embodiment of the present invention.
  • 4 12 shows a schematic side view of an exoskeleton attached to a right human leg according to a further embodiment of the present invention.

Das in 1 gezeigte Exoskelett 2 verfügt über einen oberen Befestigungsbereich 4 zur Befestigung an einem menschlichen Oberschenkel und über einen unteren Befestigungsbereich 6 zur Befestigung an einem menschlichen Unterschenkel. Der obere Befestigungsbereich 4 ist dabei in Form von zwei übereinander angeordneten Manschetten ausgebildet, die mittels eines jeweils Schnellspannmechanismus, von dem in 1 der vordere Betätigungsdrehknopf sichtbar ist, an dem menschlichen Oberschenkel befestigt werden können. Insbesondere kann der Durchmesser der Manschette verändert und so verkleinert werden, dass er dem Außendurchmesser des menschlichen Unterschenkels in dem betreffenden Bereich entspricht.This in 1 The exoskeleton 2 shown has an upper attachment area 4 for attachment to a human thigh and a lower attachment area 6 for attachment to a human lower leg. The upper fastening area 4 is designed in the form of two sleeves arranged one above the other, which are each fastened by means of a quick-release mechanism, from which in 1 the front operating knob is visible, to which human femurs can be attached. In particular, the diameter of the cuff can be changed and reduced in such a way that it corresponds to the outer diameter of the human lower leg in the area in question.

Der untere Befestigungsbereich 6 ist in Form einer breiteren Manschette ausgebildet, die ebenfalls mittels eines Schnellspannmechanismus, von dem wiederum der vordere Betätigungsdrehknopf gut sichtbar ist, gegenüber dem menschlichen Unterschenkel befestigt werden kann. Insbesondere kann der Durchmesser der Manschette verändert und so verkleinert werden, dass er dem Außendurchmesser des menschlichen Unterschenkels in dem betreffenden Bereich entspricht.The lower fastening area 6 is designed in the form of a wider cuff, which can also be fastened in relation to the human lower leg by means of a quick-release mechanism, of which the front actuating knob is clearly visible. In particular, the diameter of the cuff can be changed and reduced in such a way that it corresponds to the outer diameter of the human lower leg in the area in question.

An der Außenseite des oberen Befestigungsbereichs 4 ist eine obere Strebe 8 angeordnet, insbesondere mittels geeigneter Befestigungsmittel, wie Schrauben oder Nieten, damit verbunden, und erstreckt sich von diesem nach unten. Diese obere Strebe 8 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu der mittigen Symmetrieachse, die durch den oberen Befestigungsbereich 4, insbesondere durch die beiden Manschetten verläuft und im Wesentlichen parallel zu dem menschlichen Oberschenkel, an dem der obere Befestigungsbereich 4 befestigt sind.An upper strut 8 is arranged on the outside of the upper attachment area 4, in particular connected thereto by means of suitable attachment means such as screws or rivets, and extends downwards therefrom. This upper strut 8 extends essentially parallel to the central axis of symmetry which runs through the upper attachment area 4, in particular through the two cuffs, and essentially parallel to the human thigh to which the upper attachment area 4 is attached.

Ebenso ist an dem unteren Befestigungsbereich 6 eine untere Strebe 10 befestigt, durch geeignete Befestigungsmittel wie Schrauben oder Nieten. Diese untere Strebe 10 verläuft von der Außenseite des unteren Befestigungsbereichs 4 nach oben, im Wesentlichen parallel zu der mittigen Symmetrieachse, die durch den unteren Befestigungsbereich 6 verläuft und insbesondere parallel zu dem menschlichen Unterschenkel, an dem der untere Befestigungsbereich 6 befestigt ist.A lower strut 10 is also attached to the lower attachment area 6 by suitable attachment means such as screws or rivets. This lower strut 10 extends upwards from the outside of the lower attachment portion 4, substantially parallel to the central axis of symmetry passing through the lower attachment portion 6, and more particularly parallel to the lower human leg to which the lower attachment portion 6 is attached.

Ungefähr auf Höhe und seitlich außerhalb des menschlichen Knies, also in einem mittleren Bereich zwischen oberem Befestigungsbereich 4 und unterem Befestigungsbereich 6 sind die beiden Streben 8 und 10 mittels eines Gelenks 12 miteinander verbunden, das so ausgebildet ist, dass es eine Schwenkung der beiden Streben 8 und 10 zueinander in einem Winkelbereich ermöglicht, der dem Winkelbereich zwischen menschlichem Ober- und Unterschenkel in einem normalen Bewegungsablauf, also z. B. beim Laufen, beim Rennen oder beim Skifahren/Skitourengehen, entspricht.Approximately at the level and laterally outside of the human knee, i.e. in a central area between the upper fastening area 4 and the lower fastening area 6, the two struts 8 and 10 are connected to one another by means of a joint 12, which is designed in such a way that the two struts 8 and 10 to each other in an angular range that corresponds to the angular range between the human thigh and lower leg in a normal movement, ie z. B. when running, when running or when skiing / ski touring corresponds.

Die Streben 8 und 10 und das Gelenk 12 können dabei insbesondere aus einem stabilen Kunststoff- und/oder Metallmaterial ausgeführt sein. Bei den Streben 8 und 10 ist auch ein Holzmaterial möglich.The struts 8 and 10 and the joint 12 can in particular be made of a stable plastic and/or metal material. A wooden material is also possible for the struts 8 and 10 .

Des Weiteren umfasst das in 1 gezeigte Exoskelett 2 ein längliches Federelement 14, das als längliche Elastomerfeder oder als elastisches Band, insbesondere als elastisches Gummiband ausgeführt sein kann, das vor der oberen Strebe 8, vor der unteren Strebe 10 und vor dem Gelenk 12 angeordnet ist und zwischen einem oberen Anbindungspunkt 16 und einem unteren Abindungspunkt 18 verläuft und über einen Umlenkpunkt 20 geführt ist.Furthermore, the in 1 Exoskeleton 2 shown has an elongate spring element 14, which can be designed as an elongate elastomer spring or as an elastic band, in particular as an elastic rubber band, which is arranged in front of the upper strut 8, in front of the lower strut 10 and in front of the joint 12 and between an upper connection point 16 and a lower binding point 18 and is guided over a deflection point 20 .

In dem Ausführungsbeispiel der 1 ist der obere Bereich des länglichen Federelements 14, einschließlich des oberen Anbindungspunkts 16 und des Umlenkpunkts 20 von einem Schutzrohr 24 aus einem festen Material, z.B. aus einem Kunststoff- oder Metallmaterial umschlossen.In the embodiment of 1 the upper area of the elongate spring element 14, including the upper connection point 16 and the deflection point 20, is surrounded by a protective tube 24 made of a solid material, for example a plastic or metal material.

Der obere Anbindungspunkt 16 liegt dabei an dem oberen Rohrende, außerhalb der oberen Manschette des oberen Befestigungsbereichs 4. Dort ist das längliche Federelement 14, innerhalb des Rohrs, an der oberen Strebe 8, oder an dem oberen Befestigungsbereich 4 festgelegt.The upper connection point 16 is located at the upper end of the tube, outside the upper sleeve of the upper attachment area 4. The elongated spring element 14 is fixed there, inside the tube, on the upper strut 8 or on the upper attachment area 4.

Von diesem oberen Anbindungspunkt 16 bis zu dem Umlenkpunkt 20, der im Wesentlichen vor dem Gelenk 12 angeordnet ist und auch als Umlenkstrecke ausgebildet sein kann, verläuft das längliche Federelement 14 innerhalb des Schutzrohrs 24 und bildet einen geraden oberen Abschnitt aus. Das Schutzrohr 24 ist vorzugsweise an der oberen Strebe 8 und/oder an dem Gelenk 12 befestigt.From this upper connection point 16 to the deflection point 20, which is arranged essentially in front of the joint 12 and can also be designed as a deflection section, the elongate spring element 14 runs inside the protective tube 24 and forms a straight upper section. The protective tube 24 is preferably attached to the upper strut 8 and/or to the joint 12 .

Zwischen dem unteren Anbindungspunkt 18, mit dem, wie in 1 gut zu erkennen ist, das untere Ende des Federelements 14 in einer Befestigungshülse oder Befestigungsbuchse festgelegt ist, die außen und am unteren Ende der unteren Strebe 10 oder des unteren Befestigungsbereichs 6 angeordnet ist, und dem Umlenkpunkt 20 verläuft das längliche Federelement 14 umhüllungsfrei und bildet einen geraden unteren Abschnitt aus.Between the lower connection point 18, with which, as in 1 is clearly visible, the lower end of the spring element 14 is fixed in a fastening sleeve or fastening socket, which is arranged on the outside and at the lower end of the lower strut 10 or the lower fastening area 6, and the deflection point 20 the elongate spring element 14 runs without a covering and forms a straight bottom section.

Alternativ dazu kann in einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel auch der gerade untere Abschnitt des länglichen Federelements 14 durch ein Schutzrohr oder eine Schutzhülle umschlossen sein.Alternatively, in an exemplary embodiment not shown here, the straight lower section of the elongate spring element 14 can also be enclosed by a protective tube or a protective cover.

Das längliche Federelement 14 kann, wie gezeigt, einen rechteckigen Querschnitt, oder auch einen runden oder gerundeten Querschnitt aufweisen.The elongate spring element 14 can, as shown, have a rectangular cross-section, or alternatively have a round or rounded cross-section.

An dem oberen Ende des Schutzrohrs 24 ist ein Vorspann- und ein Arretiermechanismus 22 vorgesehen, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem kleinen Display und mit einem motorischen Antrieb, z. B. einem Stellmotor, und mindestens einem Betätigungselement ausgestattet ist. Durch diesen Vorspann- und Arretiermechanismus kann das längliche Federelement 14 gespannt werden.At the upper end of the protective tube 24, a biasing and a locking mechanism 22 is provided, which in the present embodiment with a small display and a motor drive such. B. a servomotor, and at least one actuator is equipped. The elongate spring element 14 can be tensioned by this pretensioning and locking mechanism.

Dabei kann insbesondere die Länge des länglichen Federelements 14 am oberen Ende verändert, insbesondere vergrößert oder verkleinert werden. Der obere Anbindungspunkt 16 kann dabei verlagert werden und die Länge des länglichen Federelements 14 kann somit verändert, insbesondere verringert oder vergrößert werden.In particular, the length of the elongate spring element 14 at the upper end can be changed, in particular increased or decreased. The upper connection point 16 can be shifted and the length of the elongate spring element 14 can thus be changed, in particular reduced or increased.

Es ist auch möglich, die Spannung des länglichen Federelements 14 z. B. durch teilweises Aufrollen des oberen Endes des länglichen Federelements 14 auf eine Spindel zu verändern, insbesondere zu erhöhen oder zu reduzieren.It is also possible to increase the tension of the elongate spring element 14, e.g. B. by partially rolling up the upper end of the elongate spring element 14 onto a spindle, in particular to increase or reduce it.

In der gewünschten Position kann das längliche Federelement 14 und somit der obere Anbindungspunkt 16 arretiert werden.The elongated spring element 14 and thus the upper connection point 16 can be locked in the desired position.

Alternativ zu einem motorischen Vorspann- und Arretiermechanismus 22, kann in einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel dieser auch manuell ausgeführt sein, z. B. mittels eines arretierbaren Drehknopfs und einer damit verbundenen Spindel, auf welcher das längliche Federelement 14 mit seinem oberen Ende festgelegt und auf- und abrollbar ist.As an alternative to a motorized pretensioning and locking mechanism 22, in an exemplary embodiment that is not shown, this can also be carried out manually, e.g. B. by means of a lockable knob and a spindle connected thereto, on which the elongated spring element 14 is fixed with its upper end and can be rolled up and down.

Dadurch, dass die Streben 8, 10, das Gelenk 12, das längliche Federelement 14 mit seinen Anbindungspunkten 16 und 18, das Schutzrohr 24 und der Vorspann- und Arretiermechanismus 22 seitlich außerhalb des linken Beins und somit außerhalb des menschlichen Körpers angeordnet sind, ergibt sich keine Beeinträchtigung des Bewegungsablaufs.The fact that the struts 8, 10, the joint 12, the elongated spring element 14 with its connection points 16 and 18, the protective tube 24 and the pretensioning and locking mechanism 22 are arranged laterally outside the left leg and thus outside the human body results in no impairment of movement.

In 2 ist schematisch dargestellt, wie das Exoskelett 2 aus 1 an einem menschlichen Bein und einem menschlichen Knie, hier an einem rechten menschlichen Bein und einem rechten menschlichen Knie angeordnet ist.In 2 is shown schematically how the exoskeleton 2 from 1 on a human leg and a human knee, here on a right human leg and a right human knee.

In den 2, 3 und 4 sind die einzelnen Elemente des Exoskeletts und das menschliche Bein mit menschlichem Knie nur schematisch dargestellt.In the 2 , 3 and 4 the individual elements of the exoskeleton and the human leg with human knee are only shown schematically.

Gleiche Elemente wie in 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht noch einmal erläutert.Same elements as in 1 are marked with the same reference symbols and will not be explained again.

Zusätzlich ist in 2 noch eine Abstandsstrebe 26 zu erkennen, die sich von dem Gelenk 12 nach vorne erstreckt und an deren vorderem Ende der Umlenkpunkt 20 angeordnet ist.Additionally is in 2 a spacer strut 26 can also be seen, which extends forward from the joint 12 and at the front end of which the deflection point 20 is arranged.

Des Weiteren ist der Verlauf des länglichen Federelements 14 mit oberem geraden Abschnitt, mit Umlenkpunkt 20 bzw. Umlenkstrecke 20 und mit unterem geraden Abschnitt gut zu erkennen.Furthermore, the course of the elongate spring element 14 with an upper straight section, with a deflection point 20 or deflection path 20 and with a lower straight section can be seen clearly.

Der Umlenkpunkt 20 ist somit an einer Position vor dem Gelenk 12 angeordnet. In der Praxis wird der Umlenkpunkt 20 insbesondere als gekrümmte Umlenkfläche, also als reibungsarme vordere Oberfläche der Abstandsstrebe 26 ausgebildet sein, insbesondere mit Führung, über die das längliche Federelement 14 geführt ist und entlang derer der mittlere Bereich des länglichen Federelements 14 umgelenkt wird.The deflection point 20 is thus arranged at a position in front of the joint 12 . In practice, the deflection point 20 is designed in particular as a curved deflection surface, i.e. as a low-friction front surface of the spacer strut 26, in particular with a guide over which the elongate spring element 14 is guided and along which the middle region of the elongate spring element 14 is deflected.

In 3 ist schematisch dargestellt, wie ein Exoskelett 2 an einem menschlichen Bein und einem menschlichen Knie, hier an einem rechten menschlichen Bein und einem rechten menschlichen Knie angeordnet ist.In 3 is shown schematically how an exoskeleton 2 is arranged on a human leg and a human knee, here on a right human leg and a right human knee.

Bei diesem Exoskelett 2 ist das längliche Federelement 14 umlaufend ausgeführt.In this exoskeleton 2, the elongate spring element 14 is circumferential.

Es verläuft von dem oberen Anbindungspunkt 16, über den unteren Umlenkpunkt 20, wird an einem unteren Bereich der unteren Strebe 10 oder des unteren Befestigungsbereichs 6 nach hinten umgelenkt und verläuft ein Stück weit nach hinten, wird an einem rückwärtigen Bereich der unteren Strebe 10 oder des unteren Befestigungsbereichs 6 wieder nach oben umgelenkt und verläuft von dort an der Rückseite des Exoskeletts 2 nach oben, bis zu einem zusätzlichen oberen hinteren Anbindungspunkt 30 an der Rückseite der oberen Strebe 8 oder des oberen Befestigungsbereichs 4.It runs from the upper connection point 16, via the lower deflection point 20, is deflected backwards at a lower area of the lower strut 10 or the lower fastening area 6 and runs a little to the rear, is attached to a rear area of the lower strut 10 or the lower attachment area 6 is deflected upwards again and runs from there upwards on the rear side of the exoskeleton 2 to an additional upper rear connection point 30 on the rear side of the upper strut 8 or the upper attachment area 4.

Dabei kann, wie in 3 gezeigt, eine sich von dem Gelenk 20 nach hinten verlaufende Haltestrebe 34 vorgesehen sein, an deren hinterem Ende eine Führung, z. B. eine Öse angeordnet ist, durch welche dieses längliche Federelement 14 geführt ist. An dieser Stelle weist das längliche Federelement 14 in seinem Verlauf an seinem rückwärtigen Abschnitt einen Knick auf.In doing so, as in 3 shown, a retaining strut 34 extending rearwardly from the joint 20 may be provided, at the rear end of which a guide, e.g. B. an eyelet is arranged, through which this elongated spring element 14 is guided. At this point, the elongate spring element 14 has a kink in its course at its rear section.

Der untere Anbindungspunkt 18 ist bei diesem umlaufenden Federelement 14 an dem Punkt ausgebildet, an dem eine Kupplung 32 das umlaufende Federelement 14 arretieren kann. Dieser Punkt ist in der schematischen Darstellung von 3 mittig in demjenigen Bereich des umlaufenden länglichen Federelements 14 vorgesehen, an dem dieses von vorne nach hinten verläuft.In the case of this circumferential spring element 14 , the lower connection point 18 is formed at the point at which a clutch 32 can lock the circumferential spring element 14 . This point is in the schematic representation of 3 provided centrally in that area of the peripheral elongate spring element 14 on which it runs from front to back.

Alternativ dazu kann die Kupplung 32 und somit der untere Anbindungspunkt 18 auch an dem nach unten verlaufenden vorderen Bereich des länglichen Federelements 14, insbesondere an dessen unteren Ende vorgesehen sein.As an alternative to this, the coupling 32 and thus the lower connection point 18 can also be provided on the front region of the elongate spring element 14 running downwards, in particular on its lower end.

Die Kupplung 32 ist dazu ausgebildet, dass sie zwischen einer Arretierposition, in der sie das längliche Federelement 14 bzgl. der unteren Strebe 8 oder dem unteren Befestigungsbereich 6 arretiert, und einer Freilaufposition, in der das umlaufende längliche Federelement 14 nur zwischen dem vorderen oberen Anbindungspunkt 4 und dem zusätzlichen oberen hinteren Anbindungspunkt 30 freilaufend gehaltert ist, bewegbar ist.The clutch 32 is designed to move between a locking position, in which it locks the elongate spring element 14 with respect to the lower strut 8 or the lower attachment area 6, and a freewheeling position, in which the circumferential elongate spring element 14 is only between the front upper connection point 4 and the additional upper rear connection point 30 is held free-running, is movable.

Bei dem Exoskelett 2 gemäß den 1 und 2 und bei dem Exoskelett 2 gemäß 3, wenn die Kupplung 32 in der Arretierposition ist, gilt Folgendes:

  • Das längliche Federelement 14 ist so ausgebildet und angeordnet, dass es bei einer Verkleinerung des Winkels zwischen der oberen Strebe 8 und der unteren Strebe 10, in Folge eines Anwinkelns des Oberschenkels relativ zu dem Unterschenkel, gespannt wird und Federenergie speichert und dass es bei einer Vergrößerung des Winkels zwischen der oberen Strebe 8 und der unteren Strebe 10, in Folge eines Streckens des Oberschenkels relativ zu dem Unterschenkel, entspannt wird und Federenergie an den oberen Befestigungsbereich 4 und/oder an den unteren Befestigungsbereich 6 abgibt.
In the exoskeleton 2 according to the 1 and 2 and in the exoskeleton 2 according to 3 when the clutch 32 is in the locked position:
  • The elongate spring element 14 is constructed and arranged such that it is tensioned and stores spring energy when the angle between the upper strut 8 and the lower strut 10 decreases as a result of angling of the thigh relative to the lower leg, and that it stores spring energy when the angle between the upper strut 8 and the lower strut 10 decreases of the angle between the upper strut 8 and the lower strut 10, as a result of a stretching of the thigh relative to the lower leg, is relaxed and releases spring energy to the upper attachment area 4 and/or to the lower attachment area 6.

Diese Bewegungsunterstützung ist sehr vorteilhaft für eine Vielzahl von menschlichen Bewegungsmöglichkeiten, z. B. für Gehen, Wandern, Joggen, Skifahren, Skitourengehen, Skilanglauf oder Motocross.This movement support is very beneficial for a variety of human movement options, e.g. B. for walking, hiking, jogging, skiing, ski touring, cross-country skiing or motocross.

Diese Funktion ist bei dem Exoskelett 2 gemäß den 1 und 2 immer gegeben. Sie ist auch bei dem Exoskelett 2 der 3 gegeben, wenn sich die Kupplung 32 in der Arretierposition befindet, sodass der untere Anbindungspunkt 18 an oder in der Kupplung 32 festgelegt ist.This function is in the exoskeleton 2 according to 1 and 2 always given. She is also on the Exoskeleton 2 of the 3 given when the clutch 32 is in the locked position, so that the lower connection point 18 is fixed on or in the clutch 32.

Durch den Vorspann- und Arretiermechanismus 22 kann die Spannung des länglichen Federelements 14 erhöht oder verringert werden. Wenn die Spannung des länglichen Federelements 14 erhöht wird, so erhöht sich auch die Federenergie, die gespeichert werden kann, und somit das Maß der Bewegungsunterstützung, die durch das erfindungsgemäße Exoskelett 2 bereitgestellt werden kann.The tension of the elongate spring member 14 can be increased or decreased by the biasing and locking mechanism 22 . As the tension of the elongate spring element 14 is increased, so does the spring energy that can be stored and thus the amount of movement support that can be provided by the exoskeleton 2 according to the invention.

Wenn die Kupplung 32 gemäß 3 in der Freilaufposition ist, läuft das umlaufende längliche Federelement 14 bei einer Verkleinerung des Winkels zwischen der oberen Strebe 8 und der unteren Strebe 10, in Folge eines Anwinkelns des Oberschenkels relativ zu dem Unterschenkel, und bei einer Vergrößerung des Winkels zwischen der oberen Strebe 8 und der unteren Strebe 10, in Folge eines Streckens des Oberschenkels relativ zu dem Unterschenkel ein Stück weit durch die Kupplung 32 durch und wird dabei nicht oder nur unwesentlich ge- und entspannt. In dieser Freilaufposition erfolgt also keine oder nur eine sehr geringe Bewegungsunterstützung.If the clutch 32 according to 3 is in the free-wheeling position, the circumferential elongate spring element 14 rides with a decrease in the angle between the upper strut 8 and the lower strut 10, as a result of angling of the thigh relative to the lower leg, and with an increase in the angle between the upper strut 8 and the lower strut 10, as a result of a stretching of the thigh relative to the lower leg, a little way through the coupling 32 and is not or only insignificantly stressed and relaxed. In this freewheeling position there is no or only very little movement support.

In 4 ist schematisch dargestellt, wie ein Exoskelett 36 an einem menschlichen Bein und einem menschlichen Knie, hier an einem rechten menschlichen Bein und einem rechten menschlichen Knie angeordnet ist.In 4 is shown schematically how an exoskeleton 36 is arranged on a human leg and a human knee, here on a right human leg and a right human knee.

Bei dem in 4 dargestellten Exoskelett 36 handelt es sich um ein Aktuatorunterstütztes Exoskelett 36. Der Grundaufbau des Exoskeletts 36 mit oberem Befestigungsbereich 4, mit unterem Befestigungsbereich 6, mit oberer Strebe 8, mit unterer Strebe 10, und mit dazwischen angeordnetem Gelenk 12 entspricht dem Aufbau, wie er vorstehend anhand der 1 bis 3 erläutert worden ist.At the in 4 The exoskeleton 36 shown is an actuator-supported exoskeleton 36. The basic structure of the exoskeleton 36 with an upper attachment area 4, with a lower attachment area 6, with an upper strut 8, with a lower strut 10, and with a joint 12 arranged in between corresponds to the structure as described above based on 1 until 3 has been explained.

Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden hier nicht noch einmal erläutert.Identical elements are marked with the same reference symbols and are not explained again here.

Bei dem Exoskelett 36 ist zusätzlich ein vorderer Fortsatz-Schenkel 38 etwa auf Höhe des Gelenks 12 steif mit der unteren Strebe 10 verbunden. Alternativ oder zusätzlich dazu ist ein hinterer Fortsatzschenkel 40 etwa auf Höhe des Gelenks 12 steif mit der unteren Strebe 10 verbunden.In the case of the exoskeleton 36, a front extension leg 38 is also rigidly connected to the lower strut 10 approximately at the height of the joint 12. Alternatively or additionally, a rear extension leg 40 is rigidly connected to the lower strut 10 approximately at the level of the joint 12 .

Das Exoskelett 36 weist einen Aktuator 42 auf. Dieser kann wie der vordere Aktuator 42 in 4 ausgebildet sein und sich zwischen einem oberen Anbindungspunkt 44 am oberen Ende der oberen Strebe 8 und einem unteren Anbindungspunkt 46, insbesondere an der Vorderseite des vorderen Fortsatzschenkels 38 erstrecken.The exoskeleton 36 has an actuator 42 . Like the front actuator 42 in 4 be formed and extend between an upper connection point 44 at the upper end of the upper strut 8 and a lower connection point 46, in particular on the front side of the front extension leg 38.

Alternativ dazu kann sich dieser Aktuator 42 auch zu einem unteren Anbindungspunkt 46 an einem hinteren Ende des hinteren Fortsatzschenkels 40 erstrecken.As an alternative to this, this actuator 42 can also extend to a lower attachment point 46 at a rear end of the rear extension leg 40 .

Der Aktuator kann dabei insbesondere als hydraulischer Aktuator, insbesondere als Hydraulik-Zylinder, als elektrischer Aktuator, insbesondere als Drehmomentmotor, als pneumatischer Aktuator, als piezo-elektrischer Aktuator oder als passiver Aktuator ausgebildet sein. Er kann des Weiteren einen Druckspeicher und geeignete Steuerungsventile umfassen, die hier nicht gezeigt sind.The actuator can be designed in particular as a hydraulic actuator, in particular as a hydraulic cylinder, as an electric actuator, in particular as a torque motor, as a pneumatic actuator, as a piezoelectric actuator or as a passive actuator. He can also do one Include accumulators and appropriate control valves, not shown here.

Wenn der vordere Aktuator 42 so betrieben wird, dass sich die Strecke zwischen seinen beiden Anbindungspunkten 44 und 46 vergrößert, so erhöht sich der Winkel zwischen oberer Strebe 8 und unterer Strebe 10, somit wird ein Anwinkeln des Oberschenkels relativ zu dem Unterschenkel unterstützt oder sogar bewirkt.If the front actuator 42 is operated in such a way that the distance between its two connection points 44 and 46 increases, the angle between the upper strut 8 and the lower strut 10 increases, thus supporting or even causing the thigh to bend relative to the lower leg .

Bei einer Betätigung des vorderen Aktuators 42, sodass der Abstand zwischen oberem Anbindungspunkt 44 und unterem Anbindungspunkt 46 reduziert wird, vergrößert sich der Winkel zwischen oberer Strebe 8 und unterer Strebe 10, sodass ein Strecken des Oberschenkels relativ zu dem Unterschenkel unterstützt oder bewirkt wird.When the front actuator 42 is actuated so that the distance between the upper connection point 44 and the lower connection point 46 is reduced, the angle between the upper strut 8 and the lower strut 10 increases, so that the thigh is supported or caused to stretch relative to the lower leg.

Bei Vorsehen eines hinteren Aktuators 42 verhält sich dessen Funktion wie folgt:

  • Wenn dieser so betrieben wird, dass der Abstand zwischen den Anbindungspunkten 44 und 46 vergrößert wird, so vergrößert sich der Winkel zwischen oberer Strebe 8 und unterer Strebe 10 und somit wird ein Strecken des Oberschenkels relativ zu dem Unterschenkel unterstützt oder bewirkt.
If a rear actuator 42 is provided, its function is as follows:
  • If this is operated in such a way that the distance between the connection points 44 and 46 is increased, the angle between the upper strut 8 and the lower strut 10 increases and thus a stretching of the thigh relative to the lower leg is supported or effected.

Wird dieser so betrieben, dass sich der Abstand zwischen den Anbindungspunkten 44 und 46 verringert, so verkleinert sich der Winkel zwischen der oberen Strebe 8 und der unteren Strebe 10, sodass ein Anwinkeln des Oberschenkels relativ zu dem Unterschenkel unterstützt oder bewirkt wird.If this is operated in such a way that the distance between the connection points 44 and 46 decreases, the angle between the upper strut 8 and the lower strut 10 decreases, so that the thigh is supported or angled relative to the lower leg.

Die Winkel werden dabei ausgehend von dem menschlichen Bein nach links, also auf der Rückseite der Streben 8 und 10 und des menschlichen Beins/menschlichen Kniegelenks gemessen.The angles are measured starting from the human leg to the left, ie on the back of the struts 8 and 10 and the human leg/human knee joint.

Für die Funktion des Exoskeletts 36 ist es völlig ausreichend, wenn nur einer der beiden in 4 gezeigten Aktuatoren 42 vorgesehen ist, also entweder der vordere oder der hintere Aktuator 42.For the function of the exoskeleton 36, it is entirely sufficient if only one of the two in 4 actuators 42 shown is provided, i.e. either the front or the rear actuator 42.

Selbstverständlich können auch beide Aktuatoren 42 vorhanden sein, also sowohl der vordere und der hintere Aktuator 42.Of course, both actuators 42 can also be present, i.e. both the front and the rear actuator 42.

Das Exoskelett 36 kann des Weiteren über eine Steuerung (nicht gezeigt) verfügen, mit der die Geschwindigkeit und/oder die Kraft und/oder die Strecke, mit der der Aktuator 42 verstellt wird, eingestellt werden kann/können.The exoskeleton 36 may further include a controller (not shown) to adjust the speed and/or the force and/or the distance that the actuator 42 is displaced.

Bzgl. weiterer Vorteile und Ausführungsformen wird auf den allgemeinen Beschreibungsteil verwiesen. Die dort angegebenen Vorteile und Ausführungsformen werden hier nicht noch einmal separat aufgeführt.With regard to further advantages and embodiments, reference is made to the general part of the description. The advantages and embodiments specified there are not listed separately again here.

Bezugszeichenlistereference list

22
Exoskelettexoskeleton
44
oberer Befestigungsbereichupper mounting area
66
unteren Befestigungsbereichlower mounting area
88th
obere Strebeupper brace
1010
untere Strebelower strut
1212
Gelenkjoint
1414
längliches Federelementelongated spring element
1616
oberer Anbindungspunktupper connection point
1818
unterer Anbindungspunktlower connection point
2020
Umlenkpunktdeflection point
2222
Vorspann- und ArretiermechanismusPreload and locking mechanism
2424
Schutzrohrprotective tube
2626
Abstandsstrebespacer brace
2828
umlaufendes längliches Federelementcircumferential elongated spring element
3030
zusätzlichen, oberen hinteren Anbindungspunktadditional, upper rear connection point
3232
Kupplungcoupling
3434
Haltestrebesupport brace
3636
Exoskelettexoskeleton
3838
vorderer Fortsatz-Schenkelanterior process limb
4040
hinterer Fortsatz-Schenkelposterior process limb
4242
Aktuatoractuator
4444
oberer Anbindungspunktupper connection point
4646
unterer Anbindungspunktlower connection point

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • GB 2436799 A [0004]GB 2436799A [0004]
  • US 8060945 B2 [0004]US8060945B2 [0004]
  • US 9682005 B2 [0004]US 9682005 B2 [0004]

Claims (17)

Exoskelett (2) zur Entlastung und/oder Unterstützung eines menschlichen Kniegelenks, aufweisend: einen oberen Befestigungsbereich (4) zur Befestigung an einem menschlichen Oberschenkel; einen unteren Befestigungsbereich (6) zur Befestigung an einem menschlichen Unterschenkel; eine mit dem oberen Befestigungsbereich (4) verbundene oder verbindbare obere, seitlich, insbesondere außen angeordnete Strebe (8); eine mit dem oberen Befestigungsbereich (4) verbundene oder verbindbare untere, seitlich, insbesondere außen angeordnete Strebe (10); ein zwischen der oberen Strebe (8) und der unteren Strebe (10) angeordnetes Gelenk (12); und ein längliches Federelement (14), insbesondere eine längliche Elastomerfeder oder ein elastisches Band, das vor der oberen Strebe (8), vor der unteren Strebe (10) und vor dem Gelenk (12) angeordnet ist, das zwischen einem oberen Anbindungspunkt (16) und einem unteren Anbindungspunkt (18) verläuft und das über einen Umlenkpunkt (20) geführt ist.Exoskeleton (2) for relieving and/or supporting a human knee joint, having: an upper attachment portion (4) for attachment to a human thigh; a lower attachment portion (6) for attachment to a human lower leg; an upper strut (8) which is or can be connected to the upper fastening area (4) and is arranged laterally, in particular on the outside; a lower strut (10) which is or can be connected to the upper fastening area (4) and is arranged laterally, in particular on the outside; a joint (12) disposed between the upper strut (8) and the lower strut (10); and an elongate spring element (14), in particular an elongate elastomer spring or an elastic band, which is arranged in front of the upper strut (8), in front of the lower strut (10) and in front of the joint (12) which is connected between an upper connection point (16) and a lower connection point (18) and which is guided over a deflection point (20). Exoskelett (2) nach Anspruch 1, wobei das längliche Federelement (14) so ausgebildet und angeordnet ist, dass es bei einer Verkleinerung des Winkels zwischen der oberen Strebe (8) und der unteren Strebe (10), infolge eines Anwinkelns des Oberschenkels relativ zu dem Unterschenkel, gespannt wird und Federenergie speichert; und dass es bei einer Vergrößerung des Winkels zwischen der oberen Strebe (8) und der unteren Strebe (10), infolge eines Streckens des Oberschenkels relativ zu dem Unterschenkel, entspannt wird und Federenergie an den oberen Befestigungsbereich (4) und/oder an den unteren Befestigungsbereich (6) abgibt.Exoskeleton (2) after claim 1 wherein the elongate spring element (14) is constructed and arranged to be tensioned upon a reduction in the angle between the upper strut (8) and the lower strut (10) as a result of angling of the thigh relative to the lower leg and spring energy stores; and that when the angle between the upper strut (8) and the lower strut (10) increases, as a result of a stretching of the thigh relative to the lower leg, it is relaxed and spring energy to the upper attachment area (4) and/or to the lower ones Fastening area (6) releases. Exoskelett (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Umlenkpunkt (20) an einer Position vor dem Gelenk (12) angeordnet ist; und/oder wobei eine Umlenkfläche, insbesondere eine gekrümmte Umlenkfläche vorgesehen ist, die an einer Position vor dem Gelenk (12) so angeordnet ist, dass das längliche Federelement (14) reibungsarm über diese geführt wird und/oder bereichsweise auf dieser aufliegt; und/oder wobei die Umlenkfläche durch eine Abstandsstrebe (26) mit der oberen Strebe (8), mit der unteren Strebe (10) oder mit dem Gelenk (12) verbunden ist.Exoskeleton (2) after claim 1 or 2 wherein the turning point (20) is located at a position in front of the joint (12); and/or wherein a deflection surface, in particular a curved deflection surface, is provided, which is arranged at a position in front of the joint (12) in such a way that the elongate spring element (14) is guided over it with little friction and/or rests on it in certain areas; and/or wherein the deflection surface is connected to the upper strut (8), to the lower strut (10) or to the joint (12) by a spacer strut (26). Exoskelett (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens an einem Anbindungspunkt (16, 18) des länglichen Federelements (14), insbesondere an dem oberen Anbindungspunkt (16) ein Vorspann- und Arretiermechanismus (22) vorgesehen ist, der so ausgebildet ist, dass das längliche Federelement (14) spannbar ist, insbesondere die Länge des länglichen Federelements (14) verkürzbar ist, und das längliche Federelement (14) an einem Ende arretierbar ist.Exoskeleton (2) according to one of the preceding claims, wherein at least one attachment point (16, 18) of the elongate spring element (14), in particular on the upper attachment point (16), a prestressing and locking mechanism (22) is provided, which is designed in this way that the elongate spring element (14) can be tensioned, in particular the length of the elongate spring element (14) can be shortened, and the elongate spring element (14) can be locked at one end. Exoskelett (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das längliche Federelement (14) wenigstens bereichsweise von einer Schutzhülle oder einem Schutzrohr (24) umgeben ist.Exoskeleton (2) according to one of the preceding claims, wherein the elongate spring element (14) is surrounded at least in regions by a protective cover or a protective tube (24). Exoskelett (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der obere Anbindungspunkt (16) des länglichen Federelements (14) vor der oberen Strebe (8), insbesondere seitlich neben dem oberen Befestigungsbereich (4), angeordnet ist; und wobei der untere Anbindungspunkt (18) des länglichen Federelements (14) vor der unteren Strebe (10), insbesondere seitlich neben dem unteren Befestigungsbereich (6) angeordnet ist.Exoskeleton (2) according to one of the preceding claims, wherein the upper connection point (16) of the elongate spring element (14) is arranged in front of the upper strut (8), in particular laterally next to the upper fastening area (4); and wherein the lower connection point (18) of the elongated spring element (14) is arranged in front of the lower strut (10), in particular laterally next to the lower fastening area (6). Exoskelett (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das längliche Federelement (14) umlaufend ausgeführt ist, und wobei das längliche Federelement (14) insbesondere von dem oberen Anbindungspunkt (16) über den Umlenkpunkt (20) zu dem unteren Anbindungspunkt (18) an der Vorderseite des Exoskeletts (2) nach unten verläuft, sich wenigstens teilweise entlang der unteren Strebe (10) oder wenigstens teilweise entlang des unteren Befestigungsbereich (6)s nach hinten erstreckt, und von dort an der Rückseite des Exoskeletts (2) nach oben verläuft, bis zu einem zusätzlichen, oberen hinteren Anbindungspunkt (30).Exoskeleton (2) after one of Claims 1 until 5 , wherein the elongate spring element (14) runs circumferentially, and wherein the elongate spring element (14) extends in particular from the upper connection point (16) via the deflection point (20) to the lower connection point (18) on the front side of the exoskeleton (2). downwards, extending at least partially backwards along the lower strut (10) or at least partially along the lower attachment area (6), and from there upwards at the rear of the exoskeleton (2) to an additional, upper rear one Connection point (30). Exoskelett (2) nach Anspruch 7, wobei der obere Anbindungspunkt (16) des länglichen Federelements (14) vor der oberen Strebe (8), insbesondere seitlich neben dem oberen Befestigungsbereich (4), angeordnet ist; und wobei der untere Anbindungspunkt (18) des länglichen Federelements (14) an der unteren Strebe (10) oder seitlich neben dem unteren Befestigungsbereich (6) angeordnet ist.Exoskeleton (2) after claim 7 , wherein the upper connection point (16) of the elongate spring element (14) is arranged in front of the upper strut (8), in particular laterally next to the upper fastening area (4); and wherein the lower connection point (18) of the elongate spring element (14) is arranged on the lower strut (10) or laterally next to the lower fastening area (6). Exoskelett (2) nach Anspruch 8, wobei der untere Anbindungspunkt (18) des länglichen Federelements (14) an einer Kupplung (32) angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, dass sie zwischen einer Arretierposition, in der sie das längliche Federelement (14) bezüglich der unteren Strebe (10) oder des unteren Befestigungsbereichs (6) arretiert, und einer Freilaufposition, in der das längliche Federelement (14) nur zwischen dem oberen Anbindungspunkt (16) und dem zusätzlichen, oberen hinteren Anbindungspunkt (30) freilaufend gehaltert ist, bewegbar ist.Exoskeleton (2) after claim 8 , wherein the lower connection point (18) of the elongate spring element (14) is arranged on a coupling (32) which is designed to move between a locking position in which it holds the elongate spring element (14) with respect to the lower strut (10) or the lower fastening area (6) is locked, and a free-running position in which the elongate spring element (14) is held freely only between the upper connection point (16) and the additional, upper rear connection point (30) can be moved. Exoskelett (2) nach Anspruch 9, wobei, wenn die Kupplung in der Freilaufposition ist, das längliche Federelement (14) bei einer Verkleinerung des Winkels zwischen der oberen Strebe (8) und der unteren Strebe (10), infolge eines Anwinkelns des Oberschenkels relativ zu dem Unterschenkel, und bei einer Vergrößerung des Winkels zwischen der oberen Strebe (8) und der unteren Strebe (10), infolge eines Streckens des Oberschenkels relativ zu dem Unterschenkel, ein Stück weit durch die Kupplung (32) durchläuft und nicht oder nur unwesentlich ge- und entspannt wird.Exoskeleton (2) after claim 9 wherein when the clutch is in the freewheel position, the elongate spring element (14) upon a reduction in the angle between the upper strut (8) and the lower strut (10) due to angling of the thigh relative to the lower leg, and at a Enlargement of the angle between the upper strut (8) and the lower strut (10), as a result of stretching of the thigh relative to the lower leg, runs through the coupling (32) a little and is not or only insignificantly stretched and relaxed. Exoskelett (2) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Kupplung (32) manuell oder durch eine Steuerung zwischen der Arretierposition und der Freilaufposition bewegbar/schaltbar ist.Exoskeleton (2) after claim 9 or 10 , wherein the clutch (32) can be moved/switched manually or by a controller between the locking position and the freewheeling position. Exoskelett (2) nach Anspruch 11, wobei ferner eine Sensorik oder mindestens ein Sensor vorgesehen ist, der/die so ausgebildet ist, dass eine Gangphase oder ein Bewegungsmuster erkennbar ist und abhängig von der erkannten Gangphase oder dem erkannten Bewegungsmuster die Kupplung (32) durch die Steuerung zwischen der Arretierposition und der Freilaufposition bewegbar/schaltbar ist.Exoskeleton (2) after claim 11 , wherein a sensor system or at least one sensor is also provided, which is designed in such a way that a gait phase or a movement pattern can be recognized and, depending on the recognized gait phase or the recognized movement pattern, the clutch (32) by the control between the locking position and the Freewheeling position is movable / switchable. Exoskelett (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zusätzlich ein Aktuator vorgesehen ist, der eine Bewegungsunterstützung für die kurzzeitige Überwindung von Widerständen bereitstellt.Exoskeleton (2) according to one of the preceding claims, wherein an actuator is additionally provided which provides movement support for overcoming resistance for a short time. Exoskelett (36) zur Entlastung und/oder Unterstützung eines menschlichen Kniegelenks, aufweisend: einen oberen Befestigungsbereich (4) zur Befestigung an einem menschlichen Oberschenkel; einen unteren Befestigungsbereich (6) zur Befestigung an einem menschlichen Unterschenkel; eine mit dem oberen Befestigungsbereich (4) verbundene oder verbindbare obere, seitlich, insbesondere außen angeordnete Strebe (8); eine mit dem oberen Befestigungsbereich (4) verbundene oder verbindbare untere, seitlich, insbesondere außen angeordnete Strebe (10); ein zwischen der oberen Strebe (8) und der unteren Strebe (10) angeordnetes Gelenk (12); einen Aktuator (42) mit einem oberen Anbindungspunkt (44) an der oberen Strebe (8) und mit einem unteren Anbindungspunkt (46) an der unteren Strebe (10), insbesondere an einem fest mit der unteren Strebe (10) verbundenen Fortsatz-Schenkel (38, 40) vor oder hinter dem Gelenk (12).Exoskeleton (36) for relieving and/or supporting a human knee joint, comprising: an upper attachment portion (4) for attachment to a human thigh; a lower attachment portion (6) for attachment to a human lower leg; an upper strut (8) which is or can be connected to the upper fastening area (4) and is arranged laterally, in particular on the outside; a lower strut (10) which is or can be connected to the upper fastening area (4) and is arranged laterally, in particular on the outside; a joint (12) disposed between the upper strut (8) and the lower strut (10); an actuator (42) with an upper connection point (44) on the upper strut (8) and with a lower connection point (46) on the lower strut (10), in particular on an extension limb fixedly connected to the lower strut (10). (38, 40) in front of or behind the joint (12). Exoskelett (36) nach Anspruch 14, wobei der Fortsatz-Schenkel (38, 40) in einem Winkel von 70 bis 110°, insbesondere von etwa 90° zu der Haupterstreckungsrichtung der unteren Strebe (10) angeordnet ist.Exoskeleton (36) after Claim 14 , wherein the extension leg (38, 40) is arranged at an angle of 70 to 110 °, in particular of about 90 ° to the main direction of extension of the lower strut (10). Exoskelett (36) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der Aktuator (42) als hydraulischer Aktuator, insbesondere als Hydraulik-Zylinder, als elektrischer Aktuator, insbesondere als Drehmomentmotor, als pneumatischer Aktuator, als piezo-elektrischer Aktuator, oder als passiver Aktuator ausgebildet ist; und/oder wobei ferner ein Druckspeicher und Steuerungsventile vorgesehen sind.Exoskeleton (36) after one of Claims 13 until 15 , wherein the actuator (42) is designed as a hydraulic actuator, in particular as a hydraulic cylinder, as an electric actuator, in particular as a torque motor, as a pneumatic actuator, as a piezoelectric actuator, or as a passive actuator; and/or wherein a pressure accumulator and control valves are also provided. Exoskelett (2, 36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Befestigungsbereiche (4, 6) manschettenartig oder halbschalenförmig mit verstellbaren Riemen ausgebildet sind, um an einem Bein lösbar befestigbar zu sein; und wobei insbesondere der obere Befestigungsbereich (4) einen größeren Durchmesser aufweist als der untere Befestigungsbereich (6).Exoskeleton (2, 36) according to any one of the preceding claims, the attachment portions (4, 6) being cuff-like or clamshell-like with adjustable straps to be releasably attachable to a leg; and In particular, the upper fastening area (4) has a larger diameter than the lower fastening area (6).
DE202021103991.4U 2021-07-27 2021-07-27 exoskeleton Active DE202021103991U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202021103991.4U DE202021103991U1 (en) 2021-07-27 2021-07-27 exoskeleton

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202021103991.4U DE202021103991U1 (en) 2021-07-27 2021-07-27 exoskeleton

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202021103991U1 true DE202021103991U1 (en) 2022-11-04

Family

ID=84192304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202021103991.4U Active DE202021103991U1 (en) 2021-07-27 2021-07-27 exoskeleton

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202021103991U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2436799A (en) 2006-04-06 2007-10-10 David Allen Seaby Leg brace having elastic elements
US8060945B2 (en) 2007-04-23 2011-11-22 Goldon Crab S.L. Safety and control exoskeleton for snow skiing
US9682005B2 (en) 2012-02-24 2017-06-20 Massachusetts Institute Of Technology Elastic element exoskeleton and method of using same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2436799A (en) 2006-04-06 2007-10-10 David Allen Seaby Leg brace having elastic elements
US8060945B2 (en) 2007-04-23 2011-11-22 Goldon Crab S.L. Safety and control exoskeleton for snow skiing
US9682005B2 (en) 2012-02-24 2017-06-20 Massachusetts Institute Of Technology Elastic element exoskeleton and method of using same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0991381B1 (en) Device for stabilizing a joint
DE202018104980U1 (en) Exoskeleton to relieve the body
EP1904002A1 (en) Trunk orthosis
DE102010003481A1 (en) Insert for a carrying strap
DE102019130389B4 (en) DEVICE FOR SUPPORTING A USER'S BACK
DE102015113827A1 (en) Orthosis for the reciprocal coupling of two body joints
EP4057954B1 (en) Orthopaedic device for supporting a user's lower back
DE102011076843A1 (en) Device e.g. spine supporting bandage, for supporting and/or relieving human spine of e.g. construction industry person while lifting and wearing heavy loads, has segments force- and/or form fittingly staying under each other
DE102012011742A1 (en) Clamping device for orthoses
WO2020224836A1 (en) Device for supporting movements and lifting movements of the human body
DE202021103991U1 (en) exoskeleton
DE60031805T2 (en) Support device for catching body weight and training aid
EP2233120B1 (en) Walking aid
DE102006037327B4 (en) Stick with a handle and suspension
DE3210838A1 (en) Part of an orthotic device
EP0713692A1 (en) Walking training device for disabled people
DE2833482C2 (en) Support prosthesis designed as a walking aid
WO1997028762A1 (en) Improved heel-support rail
WO2021023732A1 (en) Orthopaedic device
DE202016104833U1 (en) orthosis
DE102019130391A1 (en) ORTHOPEDIC EQUIPMENT
WO2015124287A1 (en) Tensioning device with a frame
DE102016116388B4 (en) hand brace
EP0167845A2 (en) Apparatus using a crank for applying a cycling movement to the legs
DE102022112709A1 (en) exoskeleton

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification