BE1029388A1 - Schaalbaar en onbekrachtigd ondersteuningsmiddel wat krachtregelunits gebruikt - Google Patents

Abstract

Beschreven is een ondersteuningsapparaat of krachtregelassemblage en een methode voor het leveren van ondersteunende krachten aan een set linken in een hoofd-assemblage. Deze linken zijn verbonden met een hulp-assemblage, dat is ontworpen om een representatie van de hoof-assemblage te zijn, en de verbinding wordt gebruikt om de weergave te behouden, zodat verplaatsingen en krachten in het hoofd-assemblage resulteren in verplaatsingen en krachten in de hulp-assemblage, en andersom. Er zijn verdere kracht-regelunits aanwezig in de hulp-assemblage, die krachten uitoefenen op de hulp-assemblage en via de verbinding dus ook op het hoofd-assemblage, maar waarvan het gewicht niet wordt gevoeld door het hoofdassemblage. Deze krachten kunnen worden gebruikt om ondersteunende of compenserende krachten te leveren aan het hoofd-assemblage, dus de hoofd-assemblage kan een draagbaar exoskelet zijn dat krachten levert om menselijke dragers te ondersteunen, of het kan een industriële robotmanipulator zijn die gewichtloos lijkt en waarvan het laadvermogen wordt gecompenseerd.

Description

SCHAALBAAR EN ONBEKRACHTIGD ONDERSTEUNINGSMIDDEL WAT KRACHTREGELUNITS GEBRUIKT

TECHNISCH VELD VAN DE UITVINDING De voorliggende uitvinding heeft betrekking op het gebied van ondersteuningsapparaten voor mensen en industriële manipulatoren. In het bijzonder het gebied van een draagbaar exoskeleton die menselijke dragers kan ondersteunen door het gewicht van hun ledematen, torso of een meegedragen massa te compenseren, of op het gebied van industriële manipulatoren die een massa ondersteunen of een operator in staat stellen de manipulator te bewegen, ook mogelijk wanneer de manipulator een massa draagt.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING Voor deze toepassingen moeten compenserende krachten worden uitgeoefend op de mens via een ondersteunende structuur, of moeten krachten worden uitgeoefend op een payload of een ondersteunende voorziening die een payload draagt. Deze krachten kunnen worden uitgeoefend met behulp van externe systemen zoals bovenloopkranen of takels, die omslachtig zijn, en het is niet altijd mogelijk om het doelobject te bereiken wanneer de mens of de payload beweegt. Draagbare exoskeletten kunnen als altematief krachten op de mens uitoefenen via het exoskelet, die hetzelfde effect hebben als wanneer de krachten extern zouden worden uitgeoefend via een takel, ook al worden de krachten in plaats daarvan uitgeoefend tussen links in het exoskelet en uiteindelijk op de basis van het exoskelet, die wordt ondersteund door een draagbaar hamas. Op vergelijkbare wijze worden bij industriële manipulatoren de krachten rechtstreeks uitgeoefend tussen de links van de robotmanipulator en uiteindelijk op de basis van de robot, waardoor de robot zichzelf kan ondersteunen alsof hij gewichtloos is, maar zonder externe krachten van een takel, en waardoor er bovendien extra krachten kunnen worden uitgeoefend tussen de links om een payload te ondersteunen. Voor zowel exoskeletten als industriële manipulatoren worden toestellen zonder externe aandrijving en toestellen met externe aandrijving beschreven, alsmede hybride combinaties van toestellen zonder externe aandrijving met enkele componenten wat wel extern aangedreven zijn. De apparaten zonder aandrijving hebben het voordeel van aanzienlijk lagere fabricagekosten en betere gebruikerservaring door lagere hitte-emissies, lagere onderhoudsinspanningen, en een hoger niveau van autonomie. De aangedreven toestellen hebben het voordeel van een grotere flexibiliteit, omdat zij vaak digitaal bestuurbaar zijn, verschillende soorten compensatiekrachten kunnen definiëren en zich aan verschillende configuraties kunnen aanpassen. De hybride toestellen maken gebruik van veel niet-aangedreven onderdelen die vergelijkbaar zijn met de niet aangedreven toestellen, maar omvatten bovendien aangedreven onderdelen zoals een elektronische regelaar, een of meer sensoren en een of meer schakelactuatoren om de compensatiekracht te regelen en aan te passen in overeenstemming met de gewenste kracht. Als deze apparaten nog sterk op de unpowered componenten steunen, worden veel van de voordelen van de unpowered apparaten gehandhaafd, terwijl de extra elektronische componenten flexibiliteit en de mogelijkheid toevoegen om complex gewenst gedrag te programmeren. Zowel aangedreven als hybride toestellen zijn nog steeds afhankelijk van exteme energiebronnen. Om reeds bestaande of nieuwe manipulatoren compacter, energie-efficiënter en kostenefficiënter te maken, richt de deze uitvinding zich op de niet-aangedreven en hybride oplossingen.

BIJDRAGE De huidige uitvinding stelt niet-aangedreven en hybride systemen voor die in vergelijking met bestaande oplossingen compacter, flexibeler en gemakkelijker schaalbaar zijn voor meer vrijheidsgraden, en beter in staat zijn compensatiekrachten toe te passen die rekening houden met de specifieke posities van het gehele ondersteuningsapparaat, zoals het rekening houden met de positie van de onderarm bij het uitoefenen van kracht ter ondersteuning van de bovenarm in een draagbaar exoskelet om de arm van de drager gewichtloos te maken, en zonder dat de drager het gewicht voelt van de componenten die de compensatiekrachten leveren. Er bestaan aangedreven systemen met soortgelijke eigenschappen, maar aangezien deze aangedreven zijn, zijn ze en duur om te vervaardigen, en hebben ze een verminderde gebruikerservaring vanwege de behoefte aan onderhoud, het gewicht en de massa, de geproduceerde warmte en het lagere niveau van autonomie. De huidige uitvinding stelt dergelijke toestellen voor voor gebruik in draagbare exoskeletten, en voor gebruik als industriële manipulatoren.

VOORAFGAANDE UITVINDINGEN US2018361565A1 aan Ekso Bionics beschrijft een niet-aangedreven armsteun die een ondersteunend koppel levert aan de arm van een menselijke drager door middel van een gasveer en nokvolgerconstructie.

De armsteun is geconfigureerd om te draaien rond de horizontale as, de sagittale as en de coronale as.

Deze inrichting biedt echter geen ondersteuning voor de onderarm en is niet in staat de compensatiekrachten aan te passen aan de individuele positie van bovenarm, onderarm en basis ten opzichte van het grondvlak.

De compensatiekracht op de bovenarm wordt gekozen om de positie van de onderarm in één enkele positie te compenseren, maar aangezien de onderarm vrij kan bewegen, compenseert deze kracht niet in alle mogelijke posities volledig de impact ervan.

Daarom is er een algemene behoefte aan ondersteuningsinrichtingen die beweging mogelijk maken maar de gewichtscompensatie van de hele arm handhaven, afhankelijk van de specifieke oriëntatie van deze bovenarm, onderarm en basis US6899308B2 aan Agentschap voor Wetenschap, Technologie en Onderzoek Singapore EP3216417A1 aan Hanyang University Industry-University Cooperation Foundation (IUCF), Koh Young Technology Inc.

Beide octrooien beschrijven een niet-aangedreven meervoudige vrijheidsgraden counterbalance en een veergebalanceerd mechanisme.

Deze mechanismen hebben twee actieve vrijheidsgraden die op seriële wijze met elkaar zijn verbonden, waarop een eindeffector kan worden geïnstalleerd die in een gewenste positie kan worden gebracht.

De mechanismen worden gecompenseerd door middel van speciale veren of contragewichten, met een minimum van één voor elke actieve vrijheidsgraad, en maken beweging in het horizontale vlak mogelijk.

Deze mechanismen bieden echter geen oplossing voor meer vrijheidsgraden, meer bepaald meer dan drie gecompenseerde parallelle interafhankelijke of serieel gecompenseerde vrijheidsgraden die werken in twee verschillende andere vlakken dan een vlak dat evenwijdig is aan het horizontale vlak.

Deze toestellen vereisen specifieke veer- of tegengewichtsonderdelen in combinatie met specifieke nok- en stangverbindingen voor elke gecompenseerde vrijheidsgraad in combinatie met een specifieke eindeffector of nuttige last.

Daarom is er een algemene behoefte om een methode voor unpowered,

hybride aangedreven compensatiemanipulators te voorzien die de capaciteit hebben om te compenseren in meerdere vrijheidsgraden, specifiek meer dan drie maar niet beperkt tot dat en zonder beperkingen op hoe deze vrijheidsgraden op elkaar inwerken. De apparaten die in de bovengenoemde octrooien worden beschreven hebben ook geen methode om met variabele ladingen en plaatsen van hun zwaartepunt rekening te houden, dus is er ook een algemene behoefte aan steunapparaten met een regelbaar load en zwaartepunt locatie , bij voorkeur zonder de behoefte van het uitwisselen en of herontwerpen van componenten.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING Het doel van de huidige uitvinding is om ten minste één van de hierboven genoemde nadelen te verminderen. Dit doel wordt bereikt met een mechanisme dat bestaat uit een hoofd-assemblage, die het deel van het exoskelet vormt dat de mens rechtstreeks ondersteunt of het hoofd-assemblage van de robotmanipulator dat zijn eindeffector tussen verschillende posities beweegt, en dat is verbonden met een hulp-assemblage wat een representatie is van deze hoofd-assemblage, en die zich buiten de hoofd- assemblage zelf bevindt en mogelijk geschaald is. De uitvinding bespreekt een verbinding tussen de hoofd- en de hulp-assemblage in ten minste twee aangestuurde vrijheidsgraden om deze representatie te bereiken, zodat verplaatsingen en krachten in de hoofd-assemblage resulteren in verplaatsingen en krachten in de hulp- assemblage. De uitvinding berust hierop zodat kracht-regelunits kunnen worden gebruikt om compensatiekrachten in de hulp-assemblage toe te passen en toch nuttige ondersteunende acties in de hoofd-assemblage uit te voeren, terwijl het gewicht van deze kracht-regelunit niet door de hoofd-assemblages wordt gevoeld, en om er tegelijkertijd voor te zorgen dat de posities van de geactueerde vrijheidsgraden in de hoofd-assemblage een invloed hebben op de krachten die door de andere geactiveerde vrijheidsgraden worden ervaren, zodat, wanneer bijvoorbeeld de onderarm van een persoon die een exoskelet draagt, beweegt, een deel van de hoofd-assemblage meebeweegt en een link van de hulp-assemblage meebeweegt, waardoor de compensatiekrachten die door de hoofd-assemblage op de bovenarm worden uitgeoefend, rekening houden met de verplaatsing van de onderarm.

Op basis van deze componenten biedt de uitvinding een efficiënte, gebruikersvriendelijke en handige manier om gewenste krachten uit te oefenen op een doelobject, zoals een deel van het menselijk lichaam bijvoorbeeld, een ledemaat, of een robotmanipulator.

Hetzelfde ondersteuningsapparaat en de onderliggende 5 methoden kan ook gebruikt worden voor andere toepassingen waarbij het aanbrengen van ondersteunende krachten nuttig is.

Overeenkomstig, een eerste aspect van de uitvinding is een ondersteuningsapparaat, bestaande uit a. een hoofd-assemblage met omvattende a. een basissteun b. ten minste één of twee linken roteerbaar verbonden met de basissteun, die in ten minste twee geactueerde vrijheidsgraden kunnen bewegen,

c. optioneel een middel om een menselijke drager van een exoskelet te ondersteunen, dat aan de ene kant is verbonden met de linken van de hoofd-assemblage, en dat aan de andere kant een middel biedt om ondersteunen en te connecteren met de drager,

d. optioneel, een eindeffector of een interface naar een eindeffector of grijper voor het oppakken van een payload of een werktuig voor een robotmanipulatore,

e. een middelen om krachten uit te oefenen op de linken in de geactueerde vrijheidsgraden, gerealiseerd met niet-extem bekrachtigde actuatoren die krachten uitoefenen op de linken ten opzichte van de basissteun, of tussen de linken, of gerealiseerd door middel van mechanische verbindingen tussen de hoofd- en de hulp-assemblage. b. een hulp-assemblage, afzonderlijk en buiten de hoofd-assemblage geplaatst, bestaande uit a. een hulp-basissteun,

b. ten minste één of twee linken die op draaibare wijze zijn verbonden met de hulp-basissteun en zijn geconfigureerd om de bewegingen van de overeenkomstige linken in de hoofd-assemblage te representeren, c. ten minste één kracht-regelunit met een eerste en een tweede uiteinde, waarbij het eerste uiteinde is verbonden met de hulp-basissteun en het tweede uiteinde met de hulp-linken via een interfacepunt.

Deze kracht- regelunit omvat een energieopslageenheid en een krachtoverbrengingseenheid, waarbij de energieopslageenheid energie opslaat en afgeeft door kracht in fuctie van verplaatsingen uit te oefenen, en waarbij de krachtoverbrengingseenheid wordt gebruikt om deze krachten en verplaatsingen over te brengen tussen de energieopslageenheid en het interactiepunt, d. een middel om krachten uit te oefenen op de linken in de geactueerde vrijheidsgraden, gerealiseerd met niet extern bekrachtigde actuatoren die krachten uitoefenen op de linken ten opzichte van de hulp-basissteun, of tussen de linken, of gerealiseerd door middel van mechanische verbindingen tussen de hoofd- en de hulp-assemblages. c.

Een niet extem bekrachtigde verbinding tussen de hoofd- en de hulp-assemblage, zodat de hulp-assemblage een effectieve weergave is van de hoofd-assemblage in de ten minste twee geactueerde vrijheidsgraden, en deze representatie in stand wordt gehouden zelfs wanneer een of beide assemblages bewegen of krachten ondervinden. a. tot stand wordt gebracht door de vrijheidsgraden van de hoofd- en hulp- assemblage met elkaar te verbinden, als gevolg van het verbinden van de corresponderende actuatoren in de hoofd- en hulp-assemblage voor elke geactueerde vrijheidsgraad, of als gevolg van het mechanisch verbinden van de linken in de hoofd- en hulp-assemblage voor elke geactueerde vrijheidsgraad. b. zodat krachten en verplaatsingen in de hoofd-assemblage resulteren in krachten en verplaatsingen in de hulp-assemblage en omgekeerd,

c. zodat wanneer de ten minste één of twee linken van de hoofd-assemblage zich verplaatsen, de één of twee linken van de hulp-assemblage zich eveneens verplaatsen, en de positie van de ten minste één of twee linken van de hoofd-assemblage rechtstreeks voortvloeit uit die van de ten minste één of twee linken van de hulp-assemblage, en omgekeerd, d. waarbij de krachten die door ten minste één of twee linken in de hoofd- assemblage in de ene vrijheidsgraad worden ondervonden, een functie zijn van de positie van ten minste één of twee linken in de andere vrijheidsgraad, en omgekeerd, op een vooraf bepaalde wijze. Door de connecties kunnen compenserende krachten worden uitgeoefend op de hulp-assemblage en dus op de hoofd-assemblage, en deze krachten zijn een functie van de posities van de schakels in de hoofd-assemblage.

In een andere uitvoering is de hulp-assemblage op schaal een representatie van de hoofd-assemblage, eventueel zodanig gevouwen dat de kracht-regelunits gemakkelijk toegankelijk zijn.

In een andere aangewezen uitvoering, omvat de hulp-assemblage een kleinere schaalvertegenwoordiging van de hoofd-assemblage. In deze uitvoering, wordt de hlup- assemblage geschikt zodat de tweerichtingsbewegingen van de hoofd- assemblage en van de hulp-assemblage in wezen synchroon lopen. De tweerichtingsbewegingen omvatten positie, kracht en beweging.

In een andere uitvoering van de uitvinding, zijn de hulp-linken en de intermediaire afstand tussen al vrijheidsgraden van hulp-assemblage tussen de helft van de grootte en een tiende van de grootte van de linken en de intermediaire afstand tussen al vrijheidsgraden van hoofd-assemblage.

In één uitvoering (configuratie met meerdere bewegingen, figuur 14) is er in de hoofdassemblage één enkele link die draaibaar verbonden is met de basissteuning en die is gemonteerd om de bewegingen van de eerste massa van een targed te ondersteunen en/of krachten afkomstig van één of meer massa's van een target(s) over te brengen naar een eerste actuator en de basissteuning. Voor deze enkele link is er een tweede draaibare verbinding tussen de eerste link en de basissteuning om de bewegingen van een of meer massa's van taged(s) te ondersteunen in een bewegingspad dat verschilt van de bewegingsvrijheid afkomstig van de eerste draaibare verbinding tussen de basisteuning en een eerste link. De hulp-assemblage heeft eveneens een eerste hulp-link die roteerbaar is verbonden met de hulp- basissteun en is ingericht om de bewegingen van de corresponderende eerste link in de hoofd-assemblage te representeren, en of krachten over te brengen die afkomstig zijn van een of meer kracht-regelunits naar een eerste hulp-actuator en de hulp- basissteun. Deze hulp-link heeft een tweede draaibare verbinding tussen de eerste hulp-link en de hulp-basissteun die bewegingen in een tweede vrijheidsgraad van de overeenkomstige eerste verbinding in de hoofd-assemblage representeert, en of krachten komend van één of veelvoudige kracht-regelunits te transfereren naar een eerste hulp-actuator en steun van de hulp-basissteun.

In een andere uitvoering (seriële configuratie, figuur 15) zijn er twee linken in het hoofd-assemblage. Een eerste link is draaibaar verbonden met de basissteun en ingericht om de bewegingen van de eerste massa van een targed te ondersteunen, en / of om krachten die van een of meer massa's van een of meer targed(s) komen over te brengen naar een eerste actuator en de basissteun. Een tweede link is draaibaar verbonden met de eerste link en ingericht om de bewegingen van de eerste massa van een targed te ondersteunen, en / of om krachten die van een of meerdere massa's van een targed(s) komen over te brengen naar een tweede actuator en de eerste link. De hulp-assemblage heeft op eveneens een eerste hulp-link die roteerbaar is verbonden met de hulp-basissteun en is opgesteld om de bewegingen van de corresponderende eerste link in de hoofd-assemblage te representeren, en of om krachten over te brengen die afkomstig zijn van een of meer kracht-regelunits naar een eerste hulp- actuator en de hulp-basissteun. Een tweede hulp-link is draaibaar verbonden met de eerste hulp-link en is opgesteld om de bewegingen van de corresponderende tweede link in de hoofdassemblage te representeren, en / of de krachten die afkomstig zijn van een of meer kracht-regelunits over te brengen naar een tweede hulp-actuator en de eerste hulp-link.

In een andere uitvoering (parallelle configuratie, figuur 16) is een eerste link in de hoofd-assemblage roteerbaar verbonden met de basissteun en opgesteld om de bewegingen van de eerste massa van een taged te ondersteunen, en / of om krachten over te brengen die afkomstig zijn van een of meerdere massa's van een targed(s) naar een eerste actuator en de basissteun. Er is ook een tweede link met een eerste en een tweede uiteinde, waarbij het eerste uiteinde roteerbaar is verbonden met het basissteun en het tweede uiteinde indirect is verbonden met het tweede uiteinde van de eerste link, via een derde en vierde onderling afhankelijke link en is opgesteld om het ondersteunen van de bewegingen van de eerste massa van een targed, en / of het overbrengen van krachten afkomstig van een of meerdere massa's van een of meer target(s) naar een eerste en tweede actuator en de basissteun. De hulp-assemblage heeft op dezelfde manier een eerste hulp-link die roteerbaar is verbonden met de hulp-basissteuning en is opgesteld om de bewegingen van de corresponderende eerste link in het hoofd-assemblage te representeren, en / of de krachten die afkomstig zijn van een of meer kracht-regulunits naar een eerste hulp-actuator en hulp- basissteuningte herleiden. Een tweede hulp-link heeft een eerste en tweede uiteinde, waarbij het eerste uiteinde roteerbaar is verbonden met de hulp-basissteun en het tweede uiteinde indirect is verbonden met het tweede uiteinde van de eerste hulp- link, via een derde en vierde onderling afhankelijke hulp-link en opgesteld om de bewegingen van de corresponderende tweede, derde en vierde link in het hoofd- assemblage te representeren, en / of brengen krachten over die afkomstig zijn van een of meer kracht-regelunits naar een tweede hulp-actuator en de hulp- basissteuning..

In een andere uitvoering kunnen de hoofd- en hulp-assemblage een of meer linken hebben in twee of meer geactueerde vrijheidsgraden, verbonden via niet extern aangedreven mechanische verbindingen die eventueel steunen op niet extern aangedreven actuatoren, zodat het hulp-assemblage een representatie vormt van de hoofd-assemblage, en waarin de hulp-assemblage één of meerder kracht-regelunits kan hebben die krachten uitoefenen op de hulp-linken via een interfacepunten. Deze kunnen worden gebouwd door middel van de voorgaande drie basisprincipes te al apart of gecombineerd te gebruiken. (multi-motion configuratie, seriële configuratie, parallelle configuratie). In een andere uitvoeringsvorm kan de hoofd-assemblage aanvullende passieve, niet- geactueerde vrijheidsgraden hebben, zoals een rotatie van de basissteun in het horizontale vlak, die niet zijn gekoppeld of gerpresenteerd in de hulp-assemblage, dus deze vrijheidsgraden zijn niet verbonden met de linken in de hulp-assemblage.

In een ander aspect van de uitvinding bevindt hulp-assmblage zich buiten de hoofd- assemblage in de vorm van een onafhankelijke aparte samenstel, zodat er geen verbinding is tussen het hulp-assemblage en de hoofd-assemblage, behalve de verbinding die tot stand is gebracht om kracht en positie tussen hulp-assemblage en hoofd-assemblage over te brengen. hierdoor wordt de kracht die afkomstig is van de hulp-assemblage met name de kracht-regelunit(s) (wat worden gebruikt om compensatiekrachten uit te oefenen) niet gevoeld in de hoofd-assemblage.

In een ander aspect van de uitvinding heeft de positie van de ene geactueerde vrijheidsgraad invloed op de geleverde kracht van de andere geactueerde vrijheidsgraden alsook op de geleverde kracht die in de vrijheidsgraad zelf geleverd wordt.

Als zodanig biedt het apparaat een efficiënte, gebruiksvriendelijke en gemakkelijke manier om de gewenste kracht te regelen die inwerkt op de beoogde massa (s) / lading of ledemaat.

Dit kan bijvoorbeeld worden gebruikt om een kracht uit te oefenen op de bovenarm van een draagbaar exoskelet om het gewicht van de arm van de drager te compenseren en om ervoor te zorgen dat de compensatiekracht daarbij rekening houdt met de specifieke positie van de onderarm... In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding zijn de krachten die worden uitgeoefend door de kracht-regelunit een functie van de posities van de linken in het hulp-assemblage en door de verbinding dus ook van de posities van het hoofd- assemblage.

Dit maakt het mogelijk om flexibel de gewenste compensatiekrachten te definiëren, afhankelijk van de posities, voor verschillende toepassingen.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is de kracht-regelunit verbonden met de hulp-basissteun via een vrijheidsgraad werkend in het vlak, zodat de eerste kracht- regelunit de beweging van het interfacepunt met de hulp-link kan volgen. Geconfigureerd om energie en kracht op te slaan, vrij te geven en te sturen in een as loodrecht op het vlak van de vrijheidsgraad tussen de hulp-basissteun en de eerste kracht-regelunit, onafhankelijk van de positie van het interfacepunt. Afhankelijk van de geselecteerde bewegingsvrijheid kan deze verbinding tussen het kracht-regelunit en de hulp-basissteun worden beperkt tot één vrijheidsgraad.

In een ander aspect van de uitvinding is er behoefte aan één kracht-regelunit per massa van een target, onafhankelijk van het aantal vrijheidsgraden, actuatoren of linken. In een ander aspect van de uitvinding is er behoefte aan slechts één kracht-regelunit per massa van een target, voor een ondersteuningstoestel met ten minste drie geactueerde vrijheidsgraden. Als voorbeeld zou de uitvinding het mogelijk maken om een enkele kracht-regelunit te gebruiken voor een ondersteuningstoestel met 5 vrijheidsgraden die een enkele payload draagt. In een ander aspect van de uitvinding worden de krachtpositie en positiecommunicatie tussen hulp- en hoofd-assemblage gecombineerd. In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de kracht- en positiecommunicatie tussen het hoofd- en hulp-assemblage gedaan door middel van een flexibele verbinding, zodat de locatie en oriëntatie van de hulp- en hoofd- assemblage ten opzichten van elkaar op een flexibele manier kunnen variëren. De verbinding tussen de hoofd- en hulp-assemblages, kan via elk krachtoverbrengingssysteem gebeuren. Bijvoorbeeld hydraulische cilinders, torsiekabels, katrolsystemen, tandwielen, assen, wrijvings- of elastische koppelingen of staafverbindingen. Een hydraulische cilinder is een mechanische actuator die wordt gebruikt om een bidirectionele kracht te geven door middel van een bidirectionele slag. In een andere voorkeursuitvoeringsvorm zijn de hydraulische cilinders rug aan rug verbonden via flexibele lijding in een gesloten circuit, zodat er geen externe energie bron nodig is, behalve de mechanische energie die door de ondersteunende kracht geleverd wordt door de kracht-regelunit In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding worden de niet extem aangedreven actuatoren gekozen uit de groep bestaande uit hydraulische cilinders, torsiekabels of katrolsystemen of combinaties daarvan. In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding kan de flexibele verbinding tot stand worden gebracht door gebruik te maken van een gesloten circuit van hydraulische actuatoren die dienen als hoofd- en hulp-actuators, en de verbinding tussen de hoofd- en hulp-assemblage wordt bereikt door de hydraulische actuators te verbinden met behulp van flexibele hydraulische leidingen. In die lay-out kunnen de hoofd-actuatoren via een gesloten systeem van hydraulische leidingen worden verbonden met de hulp- actuatoren, waarbij telkens één hoofdactuator wordt verbonden met één hulp- actuator, zodat een verplaatsing in de hoofd-actuator leidt tot een evenredige verplaatsing in de hulp-actuator, en andersom, en evenzo leidt een kracht in de hoofd- actuator tot een evenredige kracht in de hulp-actuator.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de kracht- en positiecommunicatie tussen ondersteunende en hoofdsamenstellen tot stand gebracht door middel van een stijve verbinding.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de kracht- en positiecommunicatie tussen ondersteunende en hoofdsamenstellen gedaan door middel van een of meer stijve verbindingen die rond een en het zelfde rotatiepunt draaien.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding worden de middelen om hoofd- en hulp-assemblage stijf te verbinden gekozen uit de groep bestaande uit rotatieassen, koppelingen, tandwielen, poelies en riem of combinaties daarvan.

De energieopslageenheden die zich in de krachtregelunits bevinden, kunnen eenheden van een geschikte grootte zijn om energie op te slaan en af te geven. Bij voorkeur is de energieopslageenheid een elastische energieopslageenheid. Voorbeelden van elastische energieopslageenheid zijn veren, zoals klokveren en bladveren. Dergelijke veren worden gewoonlijk mechanische batterijen genoemd vanwege hun capasiteit om energie op te slaan en vrij te geven. Maar ook andere elastische elementen zijn geschikt, bijvoorbeeld elastische schuimen en luchtveren. In een andere uitvoering van de uitvinding wordt de energieopslageenheid gekozen uit de groep bestaande uit metalen veren, contragewichten, klokveer, een bladveer, een gasveer, een elastisch vervormbaar schuimrubber of een combinatie daarvan. In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is de energieopslageenheid een combinatie van klokveren, servoshift en een versnellingsbak. In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is de energieopslageenheid een combinatie van een pneumatische cilinder, luchttanks en een drukregelaar In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is de krachtoverbrengingseenheid een getande nokkenkettingsamenstelling, nokkenkoppelingssamenstel, kogelgewricht en elk ander mechanisch samenstel of onderdeel dat de kracht die afkomstig is van de krachtregelaar overbrengt en richt op het voorziene interfacepunt op de linken.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is er een schakelaar om de kracht te wijzigen die wordt uitgeoefend door de kracht-regelunit en / of de krachtoverbrengingseenheid of zijn interfacepunt naar de hulp-assemblage. Dit kan een schakelaar zijn om de ondersteuning of geen ondersteunimng in te schakelen, waardoor een operator of een persoon die het apparaat draagt, het apparaat gemakkelijk kan verplaatsen zonder ondersteunende krachten te ervaren wanneer de positie zonder belasting is geselecteerd, terwijl de ondersteunende krachten kunnen worden geactiveerd wanneer dat nodig is. In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is de inrichting vrij van aangedreven elektrische, hydraulische of pneumatische actuatoren die zijn geconfigureerd om de ondersteunende kracht te genereren. In een uitvoeringsvorm van de uitvinding is de ondersteuningsinrichting niet bekrachtigd in die zin dat er geen exteme energie nodig is om de ondersteunende kracht te leveren, in het bijzonder is er geen elektrische energie vereist. Hoewel extra voeding mogelijk is, heeft de ondersteuningsinrichting bij voorkeur geen voeding.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat het toestel geen sensor die is geconfigureerd om een beweging en / of positie van de linken in de hulp-assemblage ten opzichte van de hulp-basissteun waar te nemen, noch een elektronische controller om deze sensor te verwerken.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding heeft het toestel aanvullende elektrische, hydraulische of pneumatische aandrijvingen die zijn geconfigureerd om extra ondersteunende kracht te genereren of om de krachtoverbrengingseenheid aan te passen om de kracht te beïnvloeden die het resultaat is van een niet extern bekrachtigde krachtregelunit.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat het apparaat een sensor die is geconfigureerd om een beweging en / of positie van de linken in de hulp-assemblage te detecteren ten opzichte van het hulp-basissteun, zodat de controller een balans detecteert tussen aangebrachte belasting en ondersteunende kracht.

In een andere uitvoering van de uitvinding wordt het toestel op hybride wijze aangedreven door een combinatie van elektrische, hydraulische of pneumatische actuatoren in combinatie met de groep bestaande uit metalen veren, klokveer, een bladveer, een gasveer, een elastisch vervormbare schuim of een combinatie daarvan. In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding kunnen zowel de locatie van het interfacepunt als de uitgeoefende ondersteunende kracht worden aangepast zodat de compensatiekracht die wordt waargenomen door het hoofd-assemblage in het theoretische zwaartepunt van een payload met de gewenste amplitude kan worden ingesteld. Afhankelijk van de eindtoepassing kan de instelbare uitvoering van deze kracht-regelunit worden vervangen door een speciale niet-instelbare versie, zodat kosten en gewicht worden geoptimaliseerd.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding zijn zowel de locatie van het interfacepunt als de toegepaste ondersteunende kracht instelbaar door middel van een extern bekrachtigde actuator.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding heeft het toestel een automatische laaddetectiefunctie. Deze functie is gebaseerd op een ondersteuningsapparaat dat is uitgerust met elektronica en sensoren en het voert een krachttoename uit totdat een krachtbalans wordt gevonden tussen ondersteunende kracht en kracht afkomstig van de belasting die is verbonden met linken van de hooft-assemblage. De stijging wordt gecontroleerd door het ingebouwde algoritme in de controller, en zodra de balans is gevonden, zijn de payload en de kracht die nodig zijn om dit te compenseren bekend voor toekomstig hergebruik.

De ondersteuningsinrichting van de onderhavige uitvinding kan overal worden toegepast waar zwaartekracht aanwezig is.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is de uitgeoefende ondersteunende kracht constant, zodat deze onafhankelijk is van de afgelegde slag, positie in de richting van de as loodrecht op de 2dimentionale vrijheidsgraad tussen hulp-basissteun en deze kracht-regelunit. Op deze manier kan de zwaartekracht worden gecompenseerd. In een andere uitvoering van de uitvinding is het apparaat een draagbaar apparaat. In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is het apparaat een draagbaar exoskelet.

In een andere uitvoering van de uitvinding is de rompondersteuning een draagbaar hamas.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is het apparaat een draagbaar exoskelet dat de drager helpt om de zwaartekracht die wordt ervaren door zijn of haar lichaamsdelen te compenseren.

In een andere uitvoering van de uitvinding is het apparaat een draagbaar exoskelet dat de drager helpt om de zwaartekracht te compenseren die wordt ervaren door zijn of haar lichaamsdelen en door een gedragen lading.

Een ander doel van de uitvinding is het gebruik van het ondersteuningsapparaat als een draagbaar zwaartekrachtcompensatieapparaat voor medische ondersteuningssystemen, beperken van spierschade, trillingsbeheersing, revalidatie,

spiertraining om de hele menselijke arm, been of enig ander bewegend lid van een mens.

In deze uitvoering zal het draagbare ondersteuningsapparaat in het zwaartepunt werken, wat resulteert in een vermenigvuldiging van de zwaartekracht. Dit effect kan ook nuttig zijn bij spiertraining of revalidatie na een blessure In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding verschaft de draagbare ondersteuningsinrichting ondersteunende kracht aan de hele arm van de gebruiker door de zwaartekracht tegen te gaan. Het toestel kan echter ook worden geconfigureerd om ondersteunende kracht te verschaffen aan elke koppeling die twee delen beweegbaar met elkaar verbindt, bijvoorbeeld mechanische gewrichten of menselijke gewrichten. Voorbeelden van andere menselijke gewrichten zijn het been, de knie of de heup.

In een andere uitvoering wordt de ondersteuningsinrichting gebruikt ter bescherming. De ondersteuningsinrichting kan bijvoorbeeld het risico op spierblessures tijdens het tillen van zware voorwerpen verminderen. De ondersteuningsinrichting kan echter ook worden geconfigureerd om het gewicht van een dergelijk onderdeel te versterken, bijvoorbeeld voor trainingsdoeleinden.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is het toestel een exoskelet om de bewegingen van de menselijke arm te ondersteunen, geconfigureerd om de menselijke arm te helpen draaien in zowel een sagittaal, coronaal als transversaal vlak.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat het toestel een rompondersteuning en een eerste ondersteuningsinrichting geconfigureerd om de rechterarm te ondersteunen en een tweede ondersteuningsinrichting geconfigureerd om de linkerarm te ondersteunen.

In een andere uitvoeringsvorm kan het draagbare ondersteuningsapparaat worden gebruikt om de zwaartekracht op aarde te simuleren. Dit is handig in ruimtetoepassingen om afbraak van spieren en botten door de afwezigheid van zwaartekracht te voorkomen.

In een andere uitvoeringsvorm kan de draagbare ondersteuningsinrichting worden gebruikt om hoog- en laagfrequente trillingen bij bewegingen te elimineren. Verder kan de ondersteuningsinrichting worden gebruikt om spiertrillingen te verminderen of te beheersen, bijvoorbeeld bij patiënten die lijden aan de ziekte van Parkinson. Door bijvoorbeeld de benodigde kracht te verlagen in samenhang met beweging en / of positie van de arm in combinatie met wrijvingsdempend gedrag van de inrichting, wordt de oscillatie-amplitude verlaagd.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is het apparaat het apparaat een prothese die een deel of een volledig ledemaat van de drager vervangt.

In een andere uitvoering van de uitvinding is het toestel een op zichzelf staande manipulator.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is het toestel een manipulator die zijn eigen gewicht compenseert op elke oriëntatie en locatie, evenals dat van een verbonden massa / lading.

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding levert de manipulatorondersteuningsinrichting ondersteunende kracht aan een of meerdere massa's in de vorm van een nuttige last door de zwaartekracht tegen te werken, in het bijzonder om zwaartekrachten te compenseren die inwerken op een of meerdere nuttige lasten in verschillende posities, oriëntaties en of tijdens manipuleren. De ondersteuningsinrichting kan echter ook worden geconfigureerd om het gewicht van deze nuttige last te versterken of anders richte , zodat het een voorkeurspositie heeft in positie en ruimtelijke oriëntatie voor bijvoorbeeld montagedoeleinden.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is het toestel een robotmanipulator die zijn eigen gewicht compenseert, waardoor een menselijke operator de robotmanipulator met weinig inspanning flexibel kan verplaatsen. Hoewel het verminderen van het gewicht het doel kan zijn, is het ook mogelijk om extra krachten uit te oefenen om bijvoorbeeld de stijfheid in één richting te vergroten om nalevingscontrole te bereiken en om bewegingen in gevaarlijke of ongewenste richtingen te beperken.

In een andere uitvoeringsvorm zal de ondersteuningsinrichting van de manipulator werken in het zwaartepunt, wat resulteert in een vermenigvuldiging van de zwaartekracht die op een nuttige last inwerkt. Dit effect kan ook nuttig zijn voor het energiezuinig en geheel of gedeeltelijk onderdompelen van drijvende lichamen in een vloeistof.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is het toestel een parallelle gewichtscompensator met drie of meer geactueerde vrijheidsgraden en aanvullende passieve, niet geactueerde en niet gekoppelde vrijheidsgraden.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is het toestel een seriële gewichtscompensator met drie of meer geactiveerde vrijheidsgraden en aanvullende passieve, niet geactueerde en niet gekoppelde vrijheidsgraden.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat het toestel verder een platform-interface geconfigureerd om te worden gekoppeld aan een beweegbare drager / platform.

Een ander doel van de uitvinding is het gebruik van de ondersteuningsinrichting om de beweging van de arm van een robot of een kraan bij industriële toepassingen te ondersteunen.

De huidige uitvinding is ook nuttig bij het omkeren van de krachtrichting. In deze uitvoeringsvorm regelt het duplicaat- hulp-assemblage op kleinere schaal de kracht op een manier dat de kracht die op een lichaam of lading inwerkt, de zwaartekracht nabootst die op hetzelfde lichaam of dezelfde lading inwerkt in relatie tot zijn oriëntatie.

Een ander doel van de uitvinding is een werkwijze voor het leveren van ondersteunende krachten aan een targed of een hoofd-assemblage met behulp van de hulp-assemblage van de uitvinding, waarbij

1. deze krachten zijn het gevolg van krachten die worden uitgeoefend door kracht-regelunit op een hulp-assembly, waarvan het gewicht niet wordt gevoeld door de hoofd-assembly,

2. de hulp-assemblage is een representatie van het hoofd-assemblagel in een aantal geactueerde vrijheidsgraden, en waarbij deze repersentatie wordt verkregen door een mechanische niet extern aangedreven verbinding van de hoofd- en hulp assemblage,

3. deze representatie heeft tot gevolg dat krachten en verplaatsingen die in de hulp-assemblage worden uitgeoefend, ook worden uitgeoefend op het hoofd- assemblage,

4. de kracht die wordt uitgeoefend of gevoeld door een link heeft een invloed op de positie van een andere link, waardoor compensatiekrachten ontworpen kunnen worden om rekening te houden met de positie van de verschilende linken.

Een ander aspect van de methode is dat het mogelijk is compensatiekrachten toe te passen met slechts één krachtregelunit per object in de hoofd-assemblage of object dat door het hoofd-assemblage wordt vastgehouden, onafhankelijk van het aantal vrijheidsgraden en het aantal linken.

Een ander aspect van de methode is dat de ondersteuningsinrichtingen kunnen worden aangepast voor verschillende doeleinden, met variabele configuraties, aantal linken, geactiveerde vrijheidsgraden en kracht-regelunits, en dat het volledig zonder externe energie bron kan blijven of een hybride vorm kan aannemen.

In een uitvoering van de uitvinding heeft de krachtregelaar-assemblage een hulpassemblage en omvat een hulp-basissteun en één of meerdere hulp-linken waarin minstens één van deze hulp-linken met de hulp-basissteun wordt verbonden, geconfigureerd om in minstens twee vrijheidsgraden te bewegen, en gepositioneerd zodat de hulpassemblage op een manier beweegt die een representatie van de hooft- assemblage is.

In een verdere uitvoering van de uitvinding heeft de krachtregelaar-assemblage een mechanische, niet extem aangedreven verbinding tussen de hoofd-assemblage en de hulp-assemblage, waarbij de hulp-assemblage zodanig wordt geschikt dat deze verbinding ertoe leidt dat de hulp-assemblage een representatie van de hoofd- assemblage is, in die zin dat wanneer de schakel in de hoofd-assemblage beweegt, de schakel in de hulp-assemblage eveneens beweegt, en de positie van de hoofd- assemblage direct volgt uit die van de hulp-assemblage en omgekeerd.

Voorbeelden van de uitvinding zullen nu worden beschreven met verwijzingen naar de figuren. Bijkomende doelstellingen, kenmerken en voordelen van de uitvinding zullen duidelijker worden uit de volgende gedetailleerde beschrijving van de uitvinding, in samenhang met de tekeningen. De verwijzingscijfers verwijzen naar de overeenkomstige onderdelen in de tekeningen. Opgemerkt wordt dat deze figuren slechts voorbeelden zijn die illustratief zijn voor het begrip van de uitvinding en op geen enkele manier bedoeld zijn om de reikwijdte van de uitvinding te beperken.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN VOOR EEN DRAAGBAAR EXOSKELET Figuur 1 is een perspectief aanzicht van een uitvoeringsvorm van de ondersteuningsinrichting in de vorm van een exoskelet voor de gehele rechterarm. Figuur 2 is een perspectief aanzicht van een uitvoeringsvorm van het hoofd-assemblage van de ondersteuningsinrichting in de vorm van een exoskelet voor de gehele rechterarm.

Figuur 3 is een perspectief aanzicht van een uitvoeringsvorm van het hulp-assemblage van de ondersteuningsinrichting in de vorm van een exoskelet voor de gehele rechterarm.

Figuur 4 is een ander perspectief aanzicht van een uitvoering van de hulp-assemblage van het ondersteuningsapparaat in de vorm van een exoskelet voor de hele rechterarm.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN VOOR DRAAGBAAR

EXOSKELETON De hierin geopenbaarde uitvoeringsvormen zijn slechts voorbeelden. De figuren zijn niet noodzakelijk op schaal, maar ze zijn bedoeld om de vakman te leren de onderhavige uitvinding uit te voeren.

In figuur 1 heeft het ondersteuningsapparaat (100) de vorm van een exoskelet om de hele rechterarm van een mens te ondersteunen, waardoor de gebruiker werk en beweging kan uitvoeren terwijl de arm volledig wordt ondersteund door het ondersteuningsapparaat (100) tijdens de beweging en bij elke statische positie of oriëntatie.

De ondersteuningsinrichting (100) omvat een hoofd-assemblage (1) en een hulp-assemblage (3). De hulp-assemblage (3) van figuur 1 staat in fluidumverbinding met het hoofds-assemblage (1). De hydraulische verbindingen tussen de hydraulische cilinders zijn niet weergegeven in figuur 1 noch in een van de andere figuren maar zijn direct duidelijk voor een expert.

De hydraulische cilinders zijn zo gerangschikt dat als de hydraulische cilinders van de hulp-assemblage (3) worden bediend, deze bediening in de vorm van positie en kracht wordt overgedragen via de vloeistof verbinding naar de overeenkomstige hydraulische cilinders in het hoofd-assemblage (1) en de andersom, bijvoorbeeld als de hydraulische cilinders van het hoofd-assemblage (1) worden bediend, wordt deze aandrijving overgebracht naar de overeenkomstige cilinders in het hulp-assemblage (3). In figuur 1 is hulp-assemblage (3) een geschaalde representatie van de hoofd-assemblage (1), geconfigureerd om de bidirectionele bewegingen van de hoofd-assemblage (1) weer te geven, zodat de hoofd-assemblage (1) en de hulp assemblage ( 3) Beweeg op een in wezen gesynchroniseerde manier.

De hulp-assemblage (3) kan bijvoorbeeld de helft van de afmeting van het hoofd- assemblage zijn, bij voorkeur zelfs kleiner, bijvoorbeeld een derde, een vierde, een vijfde of zelfs een tiende van de afmeting van het hoofd-assemblage (1) getoond in figuur 1. Hoe kleiner de afmeting van het hulp-assemblage (3) is, hoe beter de gebruikerservaring is.

Aldus maakt de ondersteuningsinrichting (100) getoond in figuur 1 het mogelijk om laterale, voorwaartse en achterwaartse bewegingen van de arm en de onderarm te ondersteunen.

Een eerste interface zorgt voor de verbinding met de arm.

In figuur 1 zorgt een tweede interface voor de verbinding met een niet weergegeven hamas.

Een harnas is meestal verwijderbaar gemonteerd op de romp van de mens of een robot of een ander doelwit dat ondersteunende kracht nodig heeft.

De hooft-assemblage (1) van figuur 1 wordt verder gedetaileerd weergegven in figuur 2. De hulp-assemblage (3) van figuur 1 wordt verder gedetailleerd weergegeven in figuren 3 en 4. Figuur 2 is een perspectief aanzicht van het hoofd-assemblage (1) van de uitvoering getoond in figuur 1. De hoofd-assemblage (1) omvat drie hydraulische actuatoren (1.C.1, 1.C.2, 1.C.3) en vier onderdelen (1.A.1, 1.A.2, 1.A.3, 1.A.4) die de eerste en de tweede link van het hoofd-assemblage vertegenwoordigen.

Het hoofd-assemblage

(1) omvat verder vier onafhankelijke vrijheidsgraden (1.B.1, 1.B.2, 1.B.3, 1.B.4) die de roteerbare verbinding van het eerste en het tweede lid verzekeren in een maximale bewegingsvrijheid voor de drager. Middelen om de rotatie beweging te doen is in het algemeen vrij.

The lengths of the links (1.A.1, 1.A.2, 1.A.3, 1.A.4) shown in Figure 1 may vary. In general, the length of the links may vary widely and may reflect the needs of the specific application. The dimensions of the links shown in Figure 1 and 2 may be chosen to optimally support the ergonomics of the whole right human am, in particular its shoulder, fore and back arm portions.

Figuren 3 en 4 zijn perspectief aanzichten van de hulp-assemblage (3) van de uitvoering getoond in figuur 1. De hulp-assemblage (3) omvat drie hulp-actuatoren (3.C.1, 3.C.2, 3.C.3) ) die de vorm aannemen van hydraulische cilinders die in vloeistofverbinding staan met de actuatoren van het hoofd-assemblage en vier hulp- linken (3.A.1, 3.A.2, 3.A.3, 3.A.4). De hulp-linken en de hulp-actuatoren zijn zo gerangschikt dat ze de linken en de actuatoren van het hoofd-assemblage (1) representeren op een manier dat de hoofd-assemblage (1) en de hulp-assemblage (3) in wezen gesynchroniseerd bewegen. De hulp-assemblage (3) getoond in figuur 3 omvat verder een eerste en een tweede kracht-regelunits (3.E.1, 3.E.2). De kracht- regelunits hebben een eerste en een tweede uiteinde. Het eerste uiteinde van de krachtregelunits zijn de energieopslageenheden die beweegbaar zijn verbonden met het horizontale frame van de hulp-assemblage (3.F.1) dat beweegbaar is verbonden met de hulp-basissteun (3.G.1). De kracht-regelunits hebben de vorm van getande nokken met kettingen als krachtoverbrengingseenheden en met klokveren als energieopslageenheden om de ondersteunende kracht te leveren. De getande nokken zijn geconfigureerd om in de ketting te grijpen en om de ondersteunende kracht om te leiden in een as parallel aan het coronale vlak naar het overeenkomstige interfacepunt op de ondersteunende schakels, wat resulteert in een omgeleide kracht die inwerkt op de ondersteunende actuator (3.C.1 , 3.C.2, 3.C.3). De klokveren werken dus als energieopslageenheden of vrijgeefeenheden ter ondersteuning van het ondersteunende samenstel (3). Een tweede uiteinde van de ketting is verbonden met de staafverbindingen van het ondersteunende samenstel door middel van een draad of andere flexibele verbindingselementen zoals een touw, een kabel, een strik, een koord, een riem, een ketting, maar ook via een onbuigzame verbinding. element. Terwijl figuren 1, 3 en 4 een klokveer tonen, kunnen ook andere mechanische vervormingsveren, bij voorkeur metalen veren, worden gebruikt.

KORTE BESCHRIJVING VAM DE FIGUREN VOOR INDUSTRIELE MANIPULATOR Figuur 5 is een perspectief aanzicht van een uitvoering van de ondersteuningsinrichting in de vorm van een industriële parallel-linken-manipulator. Figuur 6 is een perspectief aanzicht van een uitvoeringsvorm van het hoofd-assemblage van de ondersteuningsinrichting in de vorm van een industriële manipulator voor parallelle linken.

Figuur 7 is een perspectief aanzicht van een uitvoeringsvorm van het hulp-assemblage van de ondersteuningsinrichting in de vorm van een industriële manipulator voor parallelle linken.

Figuur 7.1 is een perspectief aanzicht van een uitvoering van een kracht-regelunit van de hulp-assemblage in de vorm van een veer, servoshift, versnellingsbak en nokkenmechanisme.

Figuur 8 is een ander perspectief aanzicht van een uitvoeringsvorm van de hulp- assemblage van de ondersteuningsinrichting in de vorm van een industriële manipulator voor parallelle linken.

Figuur 9 is een perspectief aanzicht van een andere uitvoeringsvorm van een kracht- regelunit van de hulp-assemblage van de ondersteuningsinrichting in de vorm van een industriële manipulator met parallelle linken.

Figuur 10 is een perspectief aanzicht van een tweede uitvoeringsvorm van een kracht- regelunit van de hulp-assemblage van de ondersteuningsinrichting in de vorm van een industriële manipulator voor parallelle linken.

Figuur 10.1 is een perspectief aanzicht van een uitvoeringsvorm van een kracht- regelunit van de hulp-assemblage in de vorm van een pneumatische cilinder.

Figuur 11 is een ander perspectief aanzicht van een tweede uitvoeringsvorm van een kracht-regelunit van de hulp-assemblage van de ondersteuningsinrichting in de vorm van een industriële manipulator voor linken.

Figuur 12 is een aanzicht in doorsnede van een uitvoeringsvorm van de ondersteuningsinrichting in de vorm van een industriële manipulator voor parallelle linken. Figuur 13 is een doorsnede van een uitvoering van de ondersteuningsinrichting in de vorm van een industriële manipulator met parallelle linken met een ander type kracht- regelunit.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN VOOR INDUSTRIËLE

MANIPULATOR De hierin beschreven uitvoeringen zijn slechts voorbeelden. De figuren zijn niet noodzakelijkerwijs op schaal, maar zij zijn bedoeld om de vakman te leren de onderhavige uitvinding uit te voeren. In Figuur 5, neemt het ondersteuningsapparaat (200) de vorm van een industriële parallelle manipulator aan om de gehele nuttige last (5) in zijn zwaartepunt te steunen waardoor de gebruiker de nuttige last (5) in vijf vrijheidsgraden kan manipuleren en plaatsen zonder de statische lading waar te nemen waardoor de optie om werk aan de nuttige last (5) uit te voeren terwijl het volledig door het ondersteuningsapparaat (200) wordt gesteund mogelijk wordt gemaakt. Het ondersteuningsapparaat (200) omvat een hoofd-assemblage (4) en een hulp-assemblage (6). De hulp-assemblage (6) van figuur 5 is in asverbinding met de hoofd-assemblage (4). De asverbindingen tussen de linken worden niet duidelijk getoond in Figuur 5 noch een van de andere Figuren maar zijn onmiddellijk duidelijk voor de expert. De assen zijn zo geconfigureerd dat wanneer de verbonden stang van de hulp-assemblage (6) bekrachticht wordt, deze bekrachtiging via de as doorgegeven wordt aan de overeenkomstige verbonden link in de hoofd-assemblage (4) en omgekeerd. In figuur 5 is de hulp-assemblage (6) een kleinere schaalvertegenwoordiging van de hoofd-assemblage (4), geconfigureerd om de richtingsbewegingen van de hoofd-assemblage (4) zo te representeren dat de hoofd- assemblage (4) en de hulp-assemblage (6) in wezen synchroon bewegen. De hulp- assemblage (6) kan bijvoorbeeld even groot of zelfs groter zijn. Bij voorkeur de helft van de grootte van de hoofd-assemblage of kleiner, bijvoorbeeld een derde, een vierde, een vijfde of zelfs een tiende van de grootte van de hoofd-assemblage (4),

zoals afgebeeld in figuur 5. Hoe kleiner de hukp-assemblage (6) is, des te compacter is de behuizing. Het in figuur 5 afgebeelde ondersteuningsmechanisme (200) maakt het dus mogelijk vijf vrijheidsgraden van de nuttige last (5) te ondersteunen. Een eerste interface zorgt voor de verbinding met de nuttige last (5). In Figuur 5, verzekert een tweede interface de verbinding met een basis die niet wordt getoond. De tweede interface met de basis is typisch omkeerbaar gemonteerd op een frame, drager, lineaire geleider of rechtstreeks op de infrastructuur. De hoofd-assemblage (4) van figuur 5 wordt verder verduidelijkt in figuur 6. De hulp-assemblage (6) van figuur 5 wordt nader gedetailleerd in de figuren 7 en 8. Figuur 6 is een perspectiefaanzicht van de hoofd-assemblage (4) van het in figuur 5 getoonde model. Het hoofd-assemblage (4) bestaat uit drie aandrijfassen (4.C.1,

4.C.2, 4.C.3), die met de bovenkant van de grondplaat (4.E) zijn verbonden door middel van meerdere lagers, zodat de hoofd-aandrijfassen (4.C.1, 4.C.2, 4.C.3) rond een gemeenschappelijk draaipunt kunnen draaien. En acht transfer-linken (4.A.1,

4.A.2, 4A3, 4A4 4A5, 4A6, 4A7, 4A8) die het parallelle stangkoppelingsmechanisme van de hoofdassemblage vertegenwoordigen. Transfer- Link (4.A.8) is verbonden met de nuttige last (5) via een snelkoppelingsplaat (4.D) zoals afgebeeld in figuur 6. De hoofd-assemblage (4) omvat verder zes afhankelijke rotatie- voorzieningen (4.B.1, 4.B.2, 4.B.3, 4.B.4, 4.B.5, 4.B.6), één onafhankelijke rotatie (4.B.7) die een gecombineerde bewegingsvrijheid van de eerste interface waarborgt, resulterend in eenbeweegvrijheid van maximaal vijf vrijheidsgraden voor de bediener. De lengten van de transfer-linksen (4.A.1, 4.A.2, 4.A.3, 4.A.4, 4.A.5, 4.A.6, 4.A.7,

4.A.8) die in figuur 5 zijn aangegeven, kunnen variëren. In het algemeen kan de lengte van de stangverbindingen sterk variëren en worden afgestemd op de behoeften van de specifieke toepassing. De afmetingen van de in figuur 5 en 6 getoonde stangen kunnen worden gekozen om de ergonomie van de operator optimaal te ondersteunen bij de uitgevoerde manipulaties. De figuren 7 en 8 zijn perspectief aanzichten van de hulp-assemblage (6) van het in figuur 5 getoonde model. de hulp-assemblage (6) omvat drie hulp-aandrijfassen (6.C.1,

6.C.2, 6.C.3) die de vorm van een as hebben en via een askoppeling verbonden zijn met de aandrijfasen van de hoofd-assemblage, zodat de hoofd-aandrijfassen en de overeenkomstige hulp-aandrijfassen een torsiestijve verbinding vormen die positie- en krachtoverdracht mogelijk maakt.

De hulp-assemblage (6) bestaat verder uit zeven hulp-transferlinken (6.A.1, 6.A.2, 6.A.3, 6.A.4, 6.A.5, 6.A.6, 6.A.7). De hulp- transferlinken en de aandrijfassen zijn zodanig gerangschikt dat zij de transferlinken en de aandrijfassen van de hoofd-assemblage (4) representeren op een wijze dat de hoofd-assemblage (4) en de hulp-assemblage (6) in wezen synchroon bewegen.

De in figuur 7 getoonde hulp-assemblage (6) omvat verder een kracht-regelunit (6.D). De kracht-regelunit, die beweegbaar verbonden is met een parallelle plaat (6.G) door een vlakke geleiderconstructie (6.H) bestaande uit lineaire geleiderails gearrangeerd op een manier die beweging in 2 vrijheidsgraden mogelijk maakt, zodat de kracht- regelunit vrij beweegbaar is in een vlakke parallel aan de basisplaat (4.E). De parallelle plaat (6.G) is vast verbonden met de onderzijde van de basisplaat (4.E) via de behuizing (6.H) als weergegeven in figuur 12. de kracht-regelunit heeft een eerste en een tweede uiteinde.

Het eerste uiteinde heeft de vorm van een reductor, een krukascombinatie als krachtoverbrengingseenheden (6.1). Het tweede uiteinde heeft de vorm van een klokveer, servo load shift als energie-opslageenheden (6.J) die regelbare assisterende kracht leveren.

De energieopslageenheid (6.J) kan worden afgesteld door de servo load shift te verschuiven.

Deze servo load shift wordt in dit octrooi niet onthuld omdat zij in een aanvullend octrooi zal worden beschermd.

Deze eenheid heeft de mogelijkheid om het uitgaande koppel onder belasting en bij stilstand te wijzigen, zonder de schakelweerstandswrijving te veranderen in verhouding tot het toegepaste uitgaande koppel.

In deze uitvoering wordt het schakelen uitgevoerd door een sensor, schakelaar of andere elektrische trigger, in combinatie met een controller en een servoshiftmotor.

De bediening van deze schakelbeweging is niet beperkt tot elektrische vermogenscomponenten, aangezien mechanisch toegepaste schakelkracht van welke vorm dan ook voldoende zal zijn om deze schakelbeweging uit te voeren.

De sensor, schakelaar of trigger en controller worden niet duidelijk getoond in figuur 5 of een van de figuren, maar zijn voor de vakman onmiddellijk duidelijk.

De sensor, controller en servomotor zijn zo geplaatst dat als de aan/uit-sensor wordt geactiveerd, de controller de servomotor positioneert en daardoor ook de servo load shift-unit verschuift, zodanig dat het uitgangskoppel in wezen gelijk is aan de reactiekracht die door de aangesloten nuttige last (5) wordt veroorzaakt.

Het tweede uiteinde, de krachtoverbrengingseenheid (6.1), is via een kogelgewricht verbonden met het interfacepunt (6.K), zodat het effect van deze ondersteunende kracht loodrecht staat op de vlakke beweging van de vlakke geleidingseenheid (6.H). De resulterende kracht loodrecht op de basisplaat (4.E) die op het interfacepunt (6.K) werkt, is onafhankelijk van de positie van dit interfacepunt (6.K). De hulp-linken (6.A.1, 6.A.2, 6.A.3, 6.A.4, 6.A.5, 6.A.6, 6.A.7) en de lineaire- unit (6.L) geleiden deze kracht naar de corresponderende aandrijfas (6.C.1, 6.C.2,

6.C.3). Het interfacepunt (6.K) is verbonden met de bovenste hulp-transferlink (6.A.4) via een lineaireschroefspindelunit (6.L) . De lineaireschroefspindelunit heeft een eerste en een tweede uiteinde. Het eerste uiteinde is het basisdeel met stelschroef dat vast verbonden is met de bovenzijde van de hulp-transferlink (6.A.4). Het tweede uiteinde is de verstelbare schuif die vast verbonden is met het interfacepunt (6.K) en verbonden is met het eerste uiteinde door middel van een stelschroef en lineaire geleiders, zodat dit tweede uiteinde lineaire kan bewegen. De bediening en herpositionering van het lineaireschoefspindelunit (6.L) is niet beperkt tot elektrische vermogenscomponenten aangezien een mechanisch toegepast koppel van welke vorm dan ook voldoende zal zijn om deze herpositionering uit te voeren. De sensor, schakelaar of trigger en controller zijn niet duidelijk afgebeeld in figuur 5 of een van de figuren, maar zijn voor de vakman onmiddellijk duidelijk. De sensor, controller en servomotor zijn zodanig opgesteld dat als de in/out-sensor wordt geactiveerd, de controller de servomotor positioneert en daarmee ook het tweede uiteinde van de lineaireschroefspindelunit (6.L), zodanig dat de afstand tussen het interfacepunt (6.K) en de hulp-transferlink (6.A.4) in wezen gelijk is aan de afstand tussen het zwaartepunt van de nuttige lading (5) en de transferlink (4.A.4), waarbij rekening wordt gehouden met de universele schaalfactor tussen de hoofd- (4) en hulp-(6) assemblage. De klokveren fungeren dus als energieopslag- of vrijgave-eenheid ter ondersteuning van de hulp-assemblage (6). Hoewel de figuren 5, 7 en 8 een klokveer tonen, kunnen ook andere veren, bij voorkeur metaalveren, luchtveren of magnetische veren worden gebruikt. De figuren 10 en 11 zijn perspectiefaanzichten van de hulp-assemblage (7) van de altematieve uitvoering voor de in figuur 9 getoonde kracht-regelunit. bestaat verder uit een kracht-regelunit (7.D). Het geheel van de kracht-regelunit, dat beweegbaar is verbonden met een parallelle plaat (6.G) door middel van een vlakke geleider (6.H) bestaande uit lineaire geleidingsrails die zodanig zijn opgesteld dat beweging in 2 vrijheidsgraden mogelijk is, zodat het geheel van de kracht-regelunit vrij beweegbaar isin een vlakke beweging evenwijdig aan de basisplaat (4.E). De parallelle plaat (6.G) is vast verbonden met de onderzijde van de basisplaat (4.E) via de behuizing (6.H) als weergegeven in figuur 13. De kracht-regelunit heeft een eerste en een tweede uiteinde. Het eerste uiteinde is de energieopslageenheid (7.J) in de vorm van een pneumatische cilinder, drukregelaar, hoge- en lagedruktank, resulterend in een aanpasbare constante veerkracht wat de assistive kracht levert. De regelaar en de tanks worden niet duidelijk getoond in Figuur 10 en 11 noch in een van de Figuren maar zijn onmiddellijk duidelijk voor de vakman. De regelaar en de tanks zijn zodanig opgesteld dat de uitgaande kracht die door de cilinder wordt opgewekt constant en essentieel gelijk is aan de reactiekracht die door de aangesloten nuttige last (5) wordt opgewekt. Het tweede uiteinde is de krachtoverbrengingseenheid (7.1) in dit model het draadeind van de cilinderas. De cilinderas is via een kogelgewricht verbonden met het interfacepunt (6.K) zodat het effect van deze ondersteunende kracht loodrecht staat op de vlakke beweging van het vlakke geleidingsgedeelte (6.H). De resulterende kracht loodrecht op de grondplaat (4.E) die op het interfacepunt (6.K) werkt, is onafhankelijk van de positie van dit interfacepunt (6.K). De hulp-transferlinken (6.A.1, 6.A.2, 6.A.3,

6.A.4, 6.A.5, 6.A.6, 6.A.7) en de lineaireschroefspindel unit (6.L) transfereren deze kracht naar de corresponderende aandrijfas (6.C.1, 6.C.2, 6.C.3). Aldus fungeren de cilinders als energieopslag- of vrijgave-eenheden ter ondersteuning van de hulp-assemblage (7). Een tweede uiteinde van de pneumatische cilinder is verbonden met het interfacepunt (6.K) van de hulp-assemblage door middel van een kogelgewricht of andere flexibele verbindingselementen zoals een rubberen, multi- gewricht, buigzaam, … . Hoewel in figuur 9 een luchtveer is afgebeeld in de vorm van een cilinder gevuld met onder druk staande lucht, kunnen ook andere mechanische vervormingsveren, bij voorkeur metalen veren, worden gebruikt.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN VOOR DE PRINCIPIËLE TOESTELLEN

Figuur 14 is een perspectiefaanzicht van een uitvoering van het ondersteuningsmiddel inclusief de hoofd- en hulp-assemblage in de vorm van een link met meerdere geactueerde vrijheidsgraden.

Figuur 15 is een perspectiefaanzicht van een uitvoering van het ondersteuningshulpmiddel inclusief van de hoofd- en hulp-assemblage in de vorm van een seriële manipulator met twee geactueerde vrijheidsgraden en twee linken.

Figuur 16 is een perspectiefaanzicht van een uitvoering van het ondersteuningsmiddel inclusief de hoofd- en hulp-assemblage in de vorm van een parallelle manipulator met twee geactueerde vrijheidsgraden en 4 positie-interdependente linken.

KORTE BESCHRIJVING VAN FIGUREN VOOR EEN DRAAGBARE EXOSKELETON-

INTERACTIE MET EEN MENS Figuur 17 is een perspectiefaanzicht van een uitvoering van een krachtregelaar- assemblage in de vorm van een exoskelet voor beide volledige armen dat door een mens wordt gedragen met virtuele rotatiepunten en extra kantelcompensatie.

Figuur 18 is een overzicht aan de linkerkant van drie mogelijke kantelposities van het bovenlichaam van de mens terwijl hij een exoskelet voor beide armen draagt, inclusief de kantelcompensatie. Dit overzicht toont de verandering van het referentievlak ten opzichte van het zwaartekrachtsveld.

Figuur 19 is een perspectiefaanzicht van een uitvoering van een krachtregelaar- assemblage in de vorm van een exoskelet voor beide armen met virtuele draaipunten en een heupgordelinterface om het comfort van de gebruikers te verhogen.

Figuur 20 is een gedeeltelijk achteraanzicht van een uitvoering van een krachtregelaar- assemblage in de vorm van een exoskelet voor de gehele linkerarm dat door een mens wordt gedragen, waarbij het virtuele rotatiepunt van het exoskelet wordt getoond in correlatie met het schouderkogelgewricht van de mens.

Figuur 21 is een bovenaanzicht van een door een mens gedragen model van een krachtregelaar-assemblage in de vorm van een exoskelet voor beide volledige armen, wat het virtuele rotatiepunt van het exoskelet toont ten opzichte van het elleboog- en schoudergewricht van de mens.

__ BE2021/5376

GEDETAILLEERDE BESCHRIVING VAN DE FIGUREN VAN DE PRINCIEPILE

TOESTELLEN De hierin beschreven uitvoeringen zijn slechts voorbeelden om de methode en de principes te verduidelijken. De cijfers zijn niet noodzakelijk op schaal maar zij beogen de deskundige persoon te leren om de huidige uitvinding uit te voeren. In Figuur 14, neemt het steunhulpmiddel (500) de vorm van een manipulator met meerdere bewegingen aan om een nuttige last (11.D), meer specifiek één link te helpen die in 2 verschillende geactueerde rotatie vrijheidsgrade kan bewegen en deze nuttige last (11.D) kan compenseren onafhankelijk van de ruimtelijke positie en de oriëntatie van deze last, zodat de compensatiekracht die in om het even welke van de geactueerde vrijheidsgraaden werkt afhankelijk is van de positie van alle geactueerde vrijheidsgraden. Daardoor kan de operator werkzaamheden en bewegingen van deze nuttige last (11.D) uitvoeren terwijl deze volledig wordt ondersteund door het ondersteuningsapparaat (500) tijdens de beweging en bij elke statische positie of oriëntatie. Het ondersteuningsapparaat (500) omvat een hoofd-assemblage (11) en een hulp-assemblage (12). De hulp-assemblage (12) van Figuur 14 is in hydraulische verbinding met de hoofd-assemblage (11). De hydraulische verbindingen tussen de hydraulische cilinders worden niet getoond in Figuur 14 noch een van de Figuren maar zijn onmiddellijk duidelijk voor een deskundig persoon. De hydraulische cilinders zijn zodanig opgesteld dat indien de hydraulische cilinders van de hulp-assemblage (12) worden geactueerd, deze actuatie in de vorm van positie en kracht via de hydraulische verbinding wordt overgebracht naar de overeenkomstige hydraulische cilinders in de hoofd-assemblage (11) en omgekeerd, dat indien de hydraulische cilinders van de hoofd-assemblage (11) worden geactueerd, deze actuatie wordt overgebracht naar de overeenkomstige cilinders in de hulp-assemblage (12), meer bepaald de hydraulische cilinder (11.C.1 ) van de hoofd-assemblage (11) is via een flexibele hydraulische leiding rug-aan-rug gekoppeld aan cilinder (12.C.1) van de hulp-assemblage (12), alle andere cilinders zijn op dezelfde rug-aan-rug wijze gekoppeld. In Figuur 14, is de hulp- assemblage (12) een representatie op kleinere schaal van de hoofd-assemblage (11) die wordt gevormd om de tweerichtingsbewegingen van de hoofd-assemblage (11) zo te representeren dat de hoofd-assemblage (11) en de hulp-assemblage (12) zich op een hoofdzakelijk gesynchroniseerde manier bewegen. De hulp-assemblage (12) kan bijvoorbeeld de helft van de grootte van de hoofd-assemblage hebben, en bij voorkeur nog kleiner, bijvoorbeeld een derde van de grootte van de hoofd-assemblage (11), zoals afgebeeld in figuur 14.

zodoende laat de in figuur 14 getoonde ondersteuningsaparaat (500) ondersteuning in 2 vrijheidsgraden toe. Een eerste interface verzekert de verbinding met de nuttige last die niet wordt getoond. Een snelkoppelingsplaat is typisch omkeerbaar gemonteerd op de bovenkant van de verbinding. In afbeelding 14 zorgt een tweede interface voor de verbinding met een basisplaat (11.E). De hoofd-assemblage (11) en de hulp-assemblage (12) van afbeelding 14 worden hieronder in detail verder toegelicht.

De hoofd-assemblage (11) van het in figuur 14 afgebeelde model bestaat uit een link (11.A.1) en een basisplaat (11.E) die de belangrijkste structuurdelen van de hoofd- assemblage vormen. De hoofd-assemblage (11) omvat verder twee onafhankelijke vrijheidsgraden (11.B.1, 11.B.2) en twee hydraulische actuators (11.C.1, 11.C.2), die zorgen voor de geactueerde rotatieveverbindingen van de hoofd-link met de basisplaat, resulterend in een sferische bewegingsvrijheid van de nuttige last.

Het hulp-assemblage (12) van de in figuur 14 getoonde uitvoering bestaat uit twee hulp-actuators (12.C.1, 12.C.2) in de vorm van hydraulische cilinders die in vloeistofverbinding staan met de actuators van het hoofd-assemblage. De hulp- assemblage (12) bestaat verder uit een hulp-link (12.A.1), een hulp-basisplaat (12.E) twee onafhankelijke vrijheidsgraden (12.B.1, 12.B.2) die de draaibare verbindingen van de hulp-link met de hulp-baisplaat verzorgen. De hulp-link, de hulp- vrijheidsgraden en de hulp-actuatoren zijn zodanig georganiseerd dat zij de linken en actuatoren van de hoofd-assemblage (11) zodanige representeren dat de hoofd- assemblage (11) en het hulp-assemblage (12) op een essentiële synchrone wijze bewegen. De in figuur 14 getoonde hulp-assemblage (12) omvat verder een kracht- regelunit (12.D). De kracht-regelunit heeft een eerste en een tweede uiteinde. Het eerste uiteinde van de kracht-regelunit is de energieopslageenheid die beweegbaar verbonden is met de basisbalk (12.F) via een vrijheidsgraad in het 2d vlak parallel aan de hulp-basisplaat (12.E) in de vorm van een gelagerd verbindingssysteem (12.G). De basisplaat is vast verbonden met de hulp-basisplaat (12.E). De Kracht-regelunits bestaat uit een getande nok en een ketting als krachtoverbrengingseenheden en een klokveer als energieopslageenheden die de ondersteunende kracht levert. De getande nok is geconfigureerd om in een ketting te grijpen en de hulpkracht te herleiden naar een as loodrecht op de hulp-baseplate (12.E) die overeenkomt met interfacepunt (12.K) op de hulp-link (12.A.1), hetgeen resulteert in een herleide kracht die inwerkt op de hulp-actuatoren (12.C.1,12.C.2) . De klokveren fungeren dus als energieopslag- of afgeef-eenheden ter ondersteuning van de hulp-assemblage (12). Een tweede uiteinde van de ketting is verbonden met de linken van de hulp-assemblage door middel van een draad of andere soepele verbindingselementen zoals een koord, een kabel, een touw, een snaar, een riem, een ketting, maar ook door middel van een niet-flexibel verbindingselement.

In Figuur 15, neemt het steunmechanisme (600) de vorm aan van een seriemanipulator om een nuttige last (13.D) te ondersteunen, meer bepaald twee linken die in 2 verschillende geactueerde rotatie vrijheidsgraden kunnen bewegen waarbij deze nuttige last (13.D) wordt gecompenseerd onafhankelijk van de ruimtelijke positie en oriëntatie van deze last, zodat de compensatiekracht die in om het even welke van de geactueerde vrijheidsgraden optreedt afhankelijk is van de positie van alle geactueerde vrijheidsgraden. Daardoor kan de operator werk op en beweging van deze nuttige last (13.D) uitvoeren terwijl deze volledig wordt ondersteund door het ondersteuningsapparaat (600) tijdens de beweging en in elke statische positie of oriëntatie. Het ondersteuningsmechanisme (600) omvat een hoofd-assemblage (13) en een hulp-assemblage (14). De hulp-assemblage (14) van figuur 15 is in vloeistofverbinding met de hoofd-assemblage (13). De hydraulische verbindingen tussen de hydraulische cilinders worden niet getoond in Figure 15 noch een van de andere figuren maar zijn onmiddellijk duidelijk voor de deskundige persoon. De hydraulische cilinders zijn zodanig opgesteld dat indien de hydraulische cilinders van de hulp-assemblage (14) worden bediend, deze actuatie in de vorm van positie en kracht via de vloeistofverbinding wordt overgebracht naar de overeenkomstige hydraulische cilinders in de hoofd-assemblage (13) en omgekeerd, zodat indien de hydraulische cilinders van de hoofd-assemblage (13) worden geactueerd, deze actuatie wordt overgebracht naar de overeenkomstige cilinders in de hulp-assemblage (14), meer bepaald de hydraulische cilinder (13.C.1 ) van de hoofd-assemblage (13) is via een flexibele hydraulische leiding rug-aan-rug gekoppeld aan cilinder (14.C.1) van de hulp-assemblage (14), alle andere cilinders zijn op dezelfde rug-aan-rug wijze gekoppeld. In Figuur 15 is de hulp-assemblage (14) een kleinere representatie op schaal van de hoofd-assemblage (13) die geconfigureerd is om de bidirectionele bewegingen van de hoofd-assemblage (13) te representeren, zodat de hoofd- assemblage (13) en de hulp-assemblage (14) zich op een hoofdzakelijk gesynchroniseerde manier bewegen.

De hulp-assemblage (14) kan bijvoorbeeld de helft van de grootte van de hoofdassemblage hebben, en bij voorkeur nog kleiner, bijvoorbeeld een derde van de grootte van de hoofd-assemblage (13), zoals afgebeeld in figuur 15. Zodoende laat het in figuur 15 getoonde ondersteuningsapparaat (600) ondersteuning in 2 vrijheidsgraden toe.

Een eerste interface verzekert de verbinding de nuttige lading die niet wordt getoond.

Een snelkoppelingsplaat is typisch omkeerbaar gemonteerd op de bovenkant van de link.

In figuur 15 zorgt een tweede interface voor de verbinding met een basisplaat (13.E) De hoofd-assemblage (13) en hulp-assemblage (14) van figuur 15 worden hieronder gedetailleerd toegelicht.

De hoofd-assemblage (13) van de in figuur 15 getoonde uitvoering bestaat uit twee linken (13.A.1, 13.A.2) en een basisplaat (13.E) die de belangrijkste structuurdelen van de hoofd-assemblage vormen.

De hoofd-assemblage (13) omvat verder twee onafhankelijke vrijheidsgraden (13.B.1, 13.B.2) en twee hydraulische actuatoren (13.C.1, 13.C.2), die zorgen voor de geactueerde roteerbare verbindingen van de hoofd-linken in correlatie met elkaar en met de basisplaat (13.E), wat resulteert in een beweeg vrijheid van de nuttige last in een 2d vlak loodrecht op de basisplaat (13.E). de hulp-assemblage (14) van de in figuur 15 getoonde uitvoering bestaat uit twee hulp- actuators (14.C.1, 14.C.2) in de vorm van hydraulische cilinders die in vloeistofverbinding staan met de actuators van de hoofd-assemblage.

De hulp- assemblage (14) omvat verder twee hulp-linken (14.A.1, 14.A.2), een hulp- basisplaat(14.E) twee onafhankelijke vrijheidsgraden (14.B.1, 14.B.2) die de roteerbare connectie van de hulp-linken met elkaar en met de hulp-basisplaat(14.E) verzekeren.

De hulp-linken, de hulp-vrijheidsgraden en de hulp-actuators zijn zodanig gerangschikt dat zij de linken en actuators van de hoofd-assemblage (13) representeren op een wijze dat de hoofd-assemblage (13) en de hulp-assemblage (14) op een wezenlijk synchrone wijze bewegen.

De in figuur 15 getoonde hulp-assemblage (14) omvat verder een kracht-regelunit (14.D). De kracht-regelunit heeft een eerste en een tweede uiteinde.

Het eerste uiteinde van de kracht-regelunit is de energieopslageenheid die beweegbaar verbonden is met de basisbalk (14.F) via een vrijheidsgraad in een 2d vlak parallel met de ondersteunende basisplaat (14.E) in de vorm van een gelagerd link assemblage (14.G). De basisbalk (14.F) is vast verbonden met de hulp-basisplaat (14.E). de kracht-regelunit bestaat uit een getande nok en een ketting als krachtoverbrengingseenheden en een klokveer als energieopslageenheden die de assistentiekracht leveren.

De getande nok is zodanig geconstrueerd dat hij in een ketting grijpt en de hulpkracht omzet in een as loodrecht op de hulpbaseplate (14.E) die overeenkomt met interfacepunt (14.K) op de hulp-link (14.A.2), hetgeen resulteert in een omgezette kracht die op de hulp-actuator (14.C.1,14.C.2) inwerkt.

De klokveren fungeren dus als energieopslag- of ontlaat-seenheden ter ondersteuning van de hulp-assemblage (14). Een tweede uiteinde van de ketting is verbonden met de link van de hulp-assemblage door middel van een draad of andere soepele verbindingselementen zoals een koord, een kabel, een touw, een snaar, een riem, een ketting, maar ook door middel van een niet-flexibel verbindingselement.

In figuur 16 heeft het ondersteuningsapparaat (700) de vorm van een parallelle manipulator ter ondersteuning van een nuttige last (15.D), meer bepaald voor onderling afhankelijke linken die van eind tot eind met elkaar verbonden zijn door 5 vrijheidsgraden (15.B.1, 15.B.2, 15.B.3, 15.B.4, 15.B.5) waarbij de rotatiepunten (15.B.1) en (15.B.2) geactueerd worden en roteren rond een gemeenschappelijke rotatieas.

Deze onderling afhankelijke beweging van alle linken leidt tot beweging in 2 verschillende vrijheidsgraden. de nuttige last (15.D) wordt gecompenseerd in een bewegingsvrijheid in een 2d vlak parallel aan de hoofd-basisplaat, onafhankelijk van de ruimtelijke positie en oriëntatie van deze last, zodat de compensatiekracht die in een van de geactueerde vrijheidsgraden werkt, afhankelijk is van de positie van alle geactueerde vrijheidsgraden.

Daardoor kan de operator werkzaamheden en bewegingen van deze nuttige last (15.D) uitvoeren terwijl deze volledig wordt ondersteund door het ondersteuningsapparaat (700) tijdens de beweging en bij elke statische positie of oriëntatie.

Het ondersteuningsmechanisme (700) omvat een hoofd- assemblage (15) en een hulp-assemblage (16). De hulp-assemblage (16) van figuur 16 is in vloeistofverbinding met de hoofd-assemblage (15). De hydraulische verbindingen tussen de hydraulische cilinders worden niet getoond in figuur 15 of een van de andere figuren, maar zijn voor de deskundige onmiddellijk duidelijk. De hydraulische cilinders zijn zodanig opgesteld dat indien de hydraulische cilinders van de hulp-assemblage (16) worden geactueerd, deze actuatie in de vorm van positie en kracht via de vloeistofverbinding wordt overgebracht naar de overeenkomstige hydraulische cilinders in de hoofd-assemblage (15) en omgekeerd, dat indien de hydraulische cilinders van de hoofd-assemblage (15) worden geactueerd, deze actuatie wordt overgebracht naar de overeenkomstige cilinders in de hulp-assemblage (16), meer in het bijzonder de hydraulische cilinder (15.C.1 ) van de hoofd-assemblage (15) is via een flexibele hydraulische leiding rug-aan-rug gekoppeld aan cilinder (16.C.1) van de hulp- assemblage (16), alle andere cilinders zijn op een soortgelijke rug-aan-rug principe gekoppeld. In Figuur 16, is de hoofd-assemblage (16) een representatie op kleinere schaal van de hoofd-assemblage (15) geconfigureerd om de bidirectionele bewegingen van de hoofd-assemblage (15) zo te representeren dat de hoofd-assemblage (15) en de hulp-assemblage (16) zich op een hoofdzakelijk gesynchroniseerde manier bewegen. De hulp-assemblage (16) kan bijvoorbeeld de helft van de grootte van de hoofdassemblage hebben, en bij voorkeur nog kleiner, bijvoorbeeld een derde van de grootte van de hoofd-assemblage (15), zoals afgebeeld in figuur 16.

Bijgevolg kan met de in figuur 16 getoonde ondersteuningsapparaat (700) worden gesteund in 2 vrijheidsgraden. Een eerste interface verzekert de verbinding met de nuttige last die niet wordt getoond. Een snelkoppelingsplaat is typisch omkeerbaar gemonteerd op de bovenkant van de laatste link. In figuur 16 zorgt een tweede interface voor de verbinding met een basisplaat (15.E). De hoofd-assemblage (15) en de hulp-assemblage (16) van figuur 16 worden hieronder in detail verder toegelicht.

De hoofd-assemblage (15) van het in figuur 16 getoonde voorbeeld bestaat uit twee linken (15.A.1, 15.A.2) en een basisplaat (15.E) die de voornaamste structuurdelen van de hoofd-assemblage vormen. De hoofd-assemblage (15) omvat verder vijf onafhankelijke vrijheidsgraden (15.B.1, 15.B.2, 15.B.3, 15.B.4, 15.B.5) en twee hydraulische actuatoren (15.C.1, 15.C.2), die de roteerbare verbindingen van de hoofd-linken ten opzichte van elkaar en ten opzichte van de basisplaat (15.E) mogelijk maken, resulterend in een bewegingsvrijheid in een 2d vlak loodrecht op de basisplaat (15.E).

De hulp-assemblage (16) van de in figuur 16 getoonde uitvoering omvat twee hulp- actuators (16.C.1, 16.C.2) in de vom van hydraulische cilinders die in vloeistofverbinding staan met de actuators van de hoofd-assemblage. De hulp- assemblage (16) omvat verder vier hulp-linken (16.A.1, 16.A.2, 16.A.3, 16.A.4), één hulp-basisplaat (14.E) en vijf onafhankelijke vrijheidsgraden (16.B.1, 16.B.2, 16.B.3,

16.B.4, 16.B.5) die de roteerbare verbindingen van de hulp-linken met elkaar en met de hulp-basisplaat (16.E) mogelijk maken. De hukp-linken, hulp-vrijheidsgraden en de hulp-actuators zijn zodanig gerangschikt dat zij de linken en actuators van de hoofd- assemblage (15) representeren op een zodanige wijze dat de hoofd-assemblage (15) en de hulp-assemblage (16) in essentie synchroon bewegen. De in figuur 16 getoonde hulp-assemblage (16) omvat verder een kracht-regelunit (16.D). De kracht-regelunit heeft een eerste en een tweede uiteinde. Het eerste uiteinde van de kracht-regelunit is de energieopslagunit die beweegbaar verbonden is met de basisbalk (16.F) via een vrijheidsgraad in een 2d vlak parallel met de hulp-basisplaat (16.E) in de vorm van een gelagerde stangen samestelling (16.G). De basisbalk (16.F) is vast verbonden met de hulp-basisplaat (16.E). De kracht-regelunits bestaat uit een getande nok en een ketting als krachtoverbrengingseenheden en een klokveer als energieopslageenheden die de assistieve kracht levert. De getande nok is ontwikkeld om in te grijpen met een ketting en om de assistieve kracht te transfereren naar een as loodrecht op het corresponderende interfacepunt (16.E) van de hulp-basisplaat (16.K) dat zich bevindt op de as van de gezamenlijke rotatievrijheidsgraad. (16.B.5) tussen schakel (16.A.4) en schakel (16.A.3), resulterend in een getransfereerde kracht die inwerkt op de hulp- actuatoren (16.C.1,16.C.2). De klokveren werken dus als energieopslageenheden of vrijgeefeenheden ter ondersteuning van de hulp-assemblage (16). Een tweede uiteinde van de ketting is verbonden met een link van de hulp-assemblage via een draad of andere flexibele verbindingselementen zoals een touw, een kabel, een snaar, een touwtje, een riem, een ketting, maar ook via een onbuigzaam verbindingselement. Terwijl de figuren 14 een klokveer en hydraulische actuatoren tonen, kunnen ook andere mechanische vervormingsveren en andere soorten actuatoren worden gebruikt, bijvoorbeeld degene genoemde in deze octrooitekst. De lengtes van alle linken getoond in figuur 14, 15 en 16 kunnen variëren. Over het algemeen kan de lengte van de linken sterk variëren en kan deze de behoeften van de specifieke toepassing weerspiegelen. De afmetingen van de linken getoond in figuur 14, 15 en 16 kunnen worden gekozen om de nuttige lading van een doel voor een bepaalde beweging of positie optimaal te ondersteunen.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN VOOR EEN DRAAGBARE EXOSKELETON-INTERACTIE MET EEN MENS De hierin beschreven uitvoeringen zijn slechts voorbeelden. De figuren zijn niet noodzakelijkerwijs op schaal, maar zij zijn bedoeld om de deskundige te leren hoe deze uitvinding kan worden uitgevoerd. In afbeelding 17 heeft een krachtregelaar-assemblage (800) de vorm van een exoskelet om de gehele linker- en rechterarm van een mens te ondersteunen, zodat de gebruiker werkzaamheden en bewegingen kan uitvoeren terwijl hij volledig wordt ondersteund door de krachtregelaar-assemblage (800) tijdens de beweging en in elke statische positie of oriëntatie. De krachtregelaar-assemblage (800) omvat een hoofd-assemblage (17) en een hulp-assemblage (18). De hulp-assemblage (18) van Figuur 17 is in mechanische en hydraulische verbinding met de hoofd-assemblage (17). De hydraulische verbindingen tussen de hydraulische cilinders en het draaipunt van de torsiekabel (17.B.3) worden niet getoond in figuur 17 of een van de de andere figuren, maar zijn onmiddellijk duidelijk voor een deskundig persoon. De hydraulische cilinders en de torsiekabelverbinding zijn zodanig opgesteld dat indien de hydraulische cilinders en het torsiekabeleind van de hulp-assemblage (18) worden bediend, deze bediening in de vorm van positie en kracht via de vloeistof- en of flexibele asverbinding wordt overgebracht naar de overeenkomstige hydraulische cilinders en rotatiepunt in de hoofd-assemblage (17) en omgekeerd zodat wanneer de hydraulische cilinders en de flexibele as van de hoofd-assemblage (17) worden geactueerd, deze actuatie wordt overgebracht naar de overeenkomstige cilinders en rotatiepunt in de hulp-assemblage (18). In Figuur 17 is de hulp-assemblage (18) een representatie op kleinere schaal van de hoofdassemblage (17), geconfigureerd om de tweerichtingsbewegingen van de hoofd-assemblage (17) te representeren, zodat hoofd-assemblage (17) en hulp- assemblage (18) zich in wezen synchroon bewegen. Aldus maakt de in figuur 17 afgebeelde krachtregel-assemblage (800) het mogelijk zijwaartse, voorwaartse en achterwaartse bewegingen van beide boven- en onder- armen te ondersteunen. Een eerste interface (17.D.1) zorgt voor de verbinding met de arm. en een 2de interface (17.E) in de vorm van een heupgordel is zichtbaar op figuur

17. Waarbij de 2 extra bekrachtigde vrijheidsgraden per arm het toestel in staat stellen de torso positieafwijking te compenseren in correlatie met het gravitatieveld. De kantelcompensatie van figuur 17 wordt verder geïllustreerd in figuur 18. Elke richtingsafwijking van de romp in correlatie met het zwaartekrachtsveld zal resulteren in een wanverhouding tussen de uitgeoefende en de gewenste ondersteuningskracht. Een vijfde vrijheidsgraad in combinatie met schakel vier (17.A.4) en actuator (17.C.2) zorgt ervoor dat de kantelpositie van het bovenlichaam van de mens wordt gedetecteerd en doorgegeven aan de hulp-assemblage (18) . Figuur 18 toont de discrepantie tussen de referentie van het Exoskelet en de referentie van het zwaartekrachtsveld ten gevolge van de beweging van het bovenlichaam. Een extra actuator is gericht op het detecteren en overbrengen van deze referentiehoeken van figuur 18 naar de hulp-assemblage, zodat de kracht-regelunits in het hulp-assemblage (18) hun interactiehoek met de hulp-linken in wezen synchroon beweegt met positie veranderingen van het bovenlichaam. Dit resulteert in een juiste gewichtscompensatie van de boven- en onderarm in correlatie met het zwaartekrachtsveld. Merk op dat figuur 17 geen gedetailleerde versie van het hulpmiddel (18) toont, maar een omhulsel waarin de hulp-assemblage is opgenomen. De behuizing is uitwisselbaar bevestigd aan de heupgordel. Figuur 17 toont dus geen detailaanzicht van de hulp-assemblage (18).

De in figuur 17 afgebeelde hulp-assemblage (18) is gebaseerd op dezelfde principes zoals hierboven beschreven. The embodiments disclosed herein are merely examples. The figures are not necessarily to scale but they intend to teach the skilled person to carry out the present invention.

In Figure 17, the support device (800) takes the form of an exoskeleton to assist the whole left and right arm of a human being thereby enabling the user to perform work and motion whilst fully supported by the support device (800) during the motion and at any static position or orientation. The support device (800) includes a main assembly (17) and an assistive assembly (18). The assistive assembly (18) of Figure 17 is in mechanical and fluid connection with the main assembly (17). The hydraulic connections between the hydraulic cylinders and torsion cable actuation rotation point (17.B.3) are not shown in Figure 17 nor any of the Figures but are immediately clear for the skilled person. The hydraulic cylinders and torsion cable connection are arranged such that if the hydraulic cylinders and or torsion cable end of the assistive system (18) are actuated, this actuation in the form of position and force is transferred through the fluid and or flexible shaft connection to the corresponding hydraulic cylinders and rotation point in the main assembly (17) and the other way around, such if the hydraulic cylinders and flexible shaft of the main assembly (17) are actuated, this actuation is transferred to the corresponding cylinders and rotation point in the assistive assembly (18). In Figure 17, the assistive assembly (18) is a smaller scale representation of the of the main assembly (17) configured to represent the bidirectional movements of the main assembly (17) such that the main assembly (17) and the assistive assembly (18) move in an essentially synchronized way. De hoofd-assemblage (17) omvat vier hydraulische actuatoren (17.C.1, 17.C.2, 17.C.3,

17.C.4), een interface voor een torsiekabel en vier linken (17.A. 1, 17.A.2, 17.A.3,

17.A.4). De hoofd-assemblage (17) omvat verder vier onafhankelijke vrijheidsgraden (17.B.1, 17.B.2, 17.B.3, 17.B.4) een rotatiepunt (17.B.4) wat hoekverplaatsing tussen de tweede (17.A.2) en de derde link (17.A.3) mogelijk maken, waarbij de rest van de vrijheidsgraden en linken resulteert in een maximale bewegingsvrijheid voor de drager. De lengtes van de linken (17.A.1, 17.A.2, 17.A.3, 17.A.4) getoond in figuur 17 kunnen variëren. Over het algemeen kan de lengte van de linken sterk variëren om aan de behoeften van de specifieke toepassing te voldoen. De afmetingen en oriëntatie van de linken en rotatiepunten getoond in figuur 17 zijn gekozen om een virtueel rotatiepunt getoond in figuren 20 en 21 te creëren. Om de hele rechter en linker menselijke arm optimaal te ondersteunen op een ergonomisch manier, in het bijzonder de schouders, boven en onder-armen. Door het gebruik van dit virtuele rotatiepunt worden de compositie en het bewegingsbereik op een positieve manier beïnvloed. Virtuele rotatiepunten maken parallelle beweging tussen het menselijk lichaam en het exoskelet mogelijk, terwijl deze structuur zich buiten het menselijk lichaam bevindt. Dit virtueel rotatiepunt zorgt dat de lokale rotatie van de structuur rond een andere referenties mogelijk is. Het snijpunten tussen de bewegings-assen afkomstig van de kineastische structuur van het exoskelet en de bewegings-as die volgt uit de kineastische structuur van het menselijke lichaam, bepalen de locatie van dit virtuele rotatiepunt.

Thus, the support device (800) shown in Figure 17 allows for supporting lateral, forward and backward motions of both arms and of the forearms. A first interface (17.D.1) ensures the connection with the arm. In Figure 17, a second interface (17.E) in the form of a waist which is typically reversibly mounted on the hips. Where the 2 additional actuated degrees of freedom per arm enable the device to compensate for torso position deviation in correlation to the gravitational field. The Tilt compensation of Figure 17 is further exemplified in Figure 18. Every orientation deviation of the torso in correlation to the gravitational field will result in a mismatch between the applied and desired assistive force. A fifth degree of freedom in combination with link four (17.A.4) and actuator (17.C.2) ensures the tilt position of the humans’ upper body is detected and transferred to the assistive device. Figure 18 shows the mismatch between Exoskeleton reference and the gravitational field reference due to upper body motion. One additional actuator is focused on detecting and transferring these reference angles shown in figure 18 to the assistive device, such the force regulators inside the assistive device (18) change their interaction angle with the assistive links in an essentially synchronized way with the position of the upper body. Thereby resulting in proper weight compensation of the upper and lower arm in correlation to the gravitational field. Note that figure 17 does not show a detailed version of the assistive device (18), but rather an enclosure in which the assistive device is contained. The enclosure is reversibly mounted on the waist belt. Figure 17 therefore does not show a detailed view of the assistive device (18). The assistive device (18) enclosed shown in Figure 17 is based on the same principles describes above.

In Figuur 19 heeft de krachtregel-assemblage (900) de vorm van een exoskelet om de hele linker- en rechterarm van een mens te ondersteunen, waardoor de gebruiker werk en bewegingen kan uitvoeren terwijl ze volledig ondersteund worden door deze krachtregel-assamblage (900), tijdens deze bewegingen en op elke statische positie of oriëntatie. De krachtregel-assamblage (900) omvat een hoofd-assemblage (19) en een hulp-assemblage (20). De hulpassemblage (20) van figuur 19 staat in mechanische en vloeiende verbinding met de hoofd-assemblage (19). De hydraulische verbindingen tussen de hydraulische cilinders en het draaipunt van de aandrijving met een torsiekabel (17.B.3) zijn niet weergegeven in figuur 19 noch in een van de figuren, maar zijn direct duidelijk voor de vakman. De hydraulische cilinders en de torsiekabelverbinding zijn zo gerangschikt dat als de hydraulische cilinders en / of het torsiekabeluiteinde van de hulp-assemblage (20) worden geactueerd, deze deze actuatie in de vorm van positie en kracht wordt overgedragen via de vloeistof- en een flexibele asverbinding naar de overeenkomstige hydraulische cilinders en rotatiepunt in het hoofd-assemblage(19) en andersom, bijvoorbeeld als de hydraulische cilinders en flexibele as van de hoofd-assemblage (20) worden geactueerd, wordt deze actuatie overgebracht naar de overeenkomstige cilinders en rotatiepunt in de hulp-assemblage (20). In figuur 17 is de hulp-assemblage (20) een weergave op kleinere schaal van het hoofd-assemblage (19) dat is geconfigureerd om de bidirectionele bewegingen van het hoofd-assemblage (19) weer te geven, zodat het hoofd-assemblage (19) en het hulp- assemblage (20) bewegen op een in wezen gesynchroniseerde manier.

The main assembly (17) comprises four hydraulic actuators (17.C.1, 17.C.2, 17.C.3,

17.C.4), one interface for a torsion cable and four links (17.A.1, 17.A.2, 17.A.3,

17.A.4). The main assembly (17) further comprises four independent degrees of freedom (17.B.1, 17.B.2, 17.B.3, 17.B.4) ensuring the rotatable connection (17.B.4) of the second (17.A.2) and the third link (17.A.3) where the rest resulting in a maximum of freedom of movement for the wearer.

Aldus maakt de krachtregel-assemblage (900) getoond in figuur 19 het ondersteunen van laterale, voorwaartse en achterwaartse bewegingen van beide boven en onder - amen mogelijk.

Het hulp-assemblage (20) van figuur 19 wordt getoond in een omhulsel wat demonteerbaar gemonteerd is op de heupgordel. Figuur 19 toont daarom geen gedetailleerd aanzicht van de hulp-assemblage(20). De hulp-assemblage(20) wat is weergegeven in figuur 19 is gebaseerd op dezelfde principes die hierboven zijn beschreven, wat betekent dat het een geschaalde versie van de hooft-assemblage is inclusief kracht-regelunits die de zwaartekracht wat inwerkt op de menselijke armen tegengaat. Deze krachten worden overgedragen via interfacepunt (19.D), de hoofd- linken en hoofd-rotatiepunten (19.B.1, 19.B.2, 19.B.3, 19.B.4), hoofd-actuatoren (19. C.1, 19.C.2), flexibele as verbonden met en overbrengen van rotatiepunt (19.B.3) en de hydraulische koppelingen naar de hulp-assemblage. deze hoofd-assemblage transfereert krachten geïnduceerd door zwaartekracht via de hulp-linken, hulp- vrijheidsgraden en een koppeling naar de kracht-regelunits en andersom. Het hoofd-assemblage (19) omvat twee hydraulische actuatoren (19.C.1, 19.C.2), een interface voor een torsiekabel en drie linken (19.A.1, 19.A.2, 19.A. 3). Het hoofd- assemblage (19) omvat verder vier onafhankelijke vrijheidsgraden (19.B.1, 19.B.2,

19.B.3, 19.B.4) die zorgen voor een vergelijkbare bewegingsvrijheid, zodat het draagbare exoskelet geen beperking vormt in de dagelijkse beweegvrijheid van de hele linker- en rechterarm niet.

Claims (21)

CONCLUSIES

1. Een krachtregelaarassemblage, omvat a. een hoofd-assemblage, omvat i. een basissteun , ii. een of meer linken waarvan er ten minste één met de basissteun is verbonden, waarbij deze een of meer linken kunnen bewegen in ten minste twee vrijheidsgraden , b. een hulp-assemblage omvat i. een hulp-basissteun , ii. een of meer hulp-linken waarvan er ten minste één is verbonden met de hulpbasissteun, waarbij een of meer hulp-linken in ten minste twee vrijheidsgraden kunnen bewegen , il. een of meer kracht-regelunits, bestaande uit een energieopslageenheid, die via een krachtoverbrengingseenheid zijn verbonden met een hulp-link , c. een mechanische, niet extem bekrachtigde verbinding tussen de hoofd- en hulp-assemblage , i. waarbij de hulp-assemblage zodanig is opgesteld dat deze verbinding er voor zorgt dat de hulp-assemblage een representatie is van de hoofd-assemblage, in die zin dat krachten in de hoofd-assemblage leiden tot krachten in de hulp- assemblage en omgekeerd, zodat de potentiële verplaatsing van de hoofd-assemblage ten gevolge van deze krachten ook leidt tot een verplaatsing van de hulp-assemblage, en omgekeerd; en ii. waarbij de hulp-assemblage zodanig is opgesteld dat deze verbinding tot gevolg heeft dat de krachten die door de linken in de hoofd-assemblage in de ene vrijheidsgraad worden ondervonden, een functie zijn van de stand van deze linken in een of meer van de vrijheidsgraden, waardoor het mogelijk wordt de gewenste compensatiekrachten toe te passen, die door de kracht-regelunit worden geleverd, op basis van genoemde functies,

2. Een krachtregelaarassemblage volgens conclusie 1, waarin de hulp-assemblage afzonderlijk van en buiten de hoofd-assemblage wordt geplaatst.

3. Een krachtreguleringsassemblage volgens conclusie 1 of 2, waarin de krachten ervaren door de link in de hoofd-assemblage in één vrijheidsgraad een functie zijn van de positie van de linken in één of meer van de vrijheidsgraden, en omgekeerd, op een vooraf bepaalde manier die het mogelijk maakt om de gewenste compensatiekrachten, geleverd door de kracht-regelunits , toe te passen voor elke positie van de hoofd-assemblage.

4. Een krachtregelaarassemblage volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de een of meer kracht-regelunits krachten uitoefenen op de hulp-linken, en zo mogelijk leiden tot verplaatsingen van de hulp-assemblage, waarbij het gewicht van de kracht-regelunits niet wordt gevoeld door de hoofd-assemblage als gevolg van de plaatsing van deze kracht-regelunits.

5. Een krachtregelaarassemblage volgens conclusie 1, 2, 3 of 4 waarin er een veelheid van linken is, en/of een veelheid van kracht-regelunits, en waarin er geactueerde vrijheidsgraden in de hoofd-assemblage zijn die zijn verbonden met representatieve vrijheidsgraden in de hulp-assemblage, en optioneel ook niet-geactiveerde vrijheidsgraden waarin de hoofd-assemblage kan bewegen die niet zijn verbonden met vrijheidsgraden in de hulp-assemblage.

6. Een krachtregelaarassemblage volgens een van de voorgaande conclusies waarbij ten minste een van de kracht-regelunit is verbonden met de ondersteunende basissteun met een opstelling die 2 dimensionele, bij voorkeur lineaire vrijheidsgraad in het zelfde vlak kan bieden (en in staat is de resulterende kracht daarop op te vangen) zodat de kracht-regelunit de beweging kan volgen van het verbindingspunt waar de kracht-regelunit in wisselwerking staat met een van de hulp-linken.

7. Een krachtregelaarassemblage volgens een van de voorgaande conclusies die mechanisch instelbaar is (zonder gereedschap of zonder onderdelen te vervangen), door de lengte van de linken en/of de stijfheid van de linken aan te passen en/of door de plaatsing van verbindingspunten voor kracht-regelunits aan te passen, zodat de uitgangskrachten van de krachtregelunits en de resulterende kracht in de hoofd-assemblage kunnen worden aangepast.

8. Een krachtregelaarassemblage volgens een van de voorgaande conclusies waarin mechanische schakelaars aanwezig zijn die kracht uitgeoefend door de kracht-regelunits en/of de locatie van de verbindingspunten tussen de kracht- regelunits met de hulp-linken kan wijzigen.

9. Een krachtregelaarassemblage volgens een van de voorgaande conclusies die geen elektronica omvat, en niet door een externe energiebron wordt aangedreven.

10. Een krachtregelaarassemblage volgens een van de voorgaande conclusies 1 tot en met 8 waar naast de niet-aangedreven mechanische componenten ook sensoren, een regelaar en een of meer elektronisch gestuurde actuatoren zijn toegevoegd om krachten uit te oefenen op de hulp-assemblage, om te dienen als een of meer aangedreven kracht-regelunits en/of om het verbindingspunt van een of meer niet-aangedreven kracht-regelunits met de hulp-linken aan te passen.

11. Een krachtregelaarassemblage volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de hulp-assemblage een geschaalde representatie is van de hoofd- assemblage .

12. Een krachtregelaarassemblage volgens een van de voorgaande conclusies die dient als draagbaar exoskelet, waarin a. de basissteun wat geschikt is (door een voorzien harnas) om aan een persoon (drager) vastgemaakt te worden; en b. de kracht-regelunits zijn aangepast om compensatiekrachten uit te oefenen op de hulp-linken enzo de persoon (drager) in ten minste twee vrijheidsgraden te ondersteunen .

13. Een krachtregelaarassemblage volgens een van de voorgaande conclusies 1-11, die dient als geheel of deel van een robotmanipulator, waarin a. de basissteun van de hoofd-assemblage op een basis is gemonteerd; en b. de kracht-regelunits zijn aangepast om krachten uit te oefenen op de hulp-linkens zodat de resulterende krachten op de linken in de hoofd- assemblage de hoofd-assemblage ertoe brengen zijn eigen gewicht te ondersteunen en er een zelfdragende mechanische structuur van maken; en/of c. de kracht-regelunits zijn aangepast om extra krachten toe te passen zodat de resulterende krachten op de linken van de hooft-assemblage een nuttige last kunnen dragen of exteme krachten kunnen compenseren .

14. Een krachtregelaarassemblage volgens conclusie 13, waarbij de hoofd- assemblage ten minste drie gekoppelde vrijheidsgraden heeft in twee verschillende vlakken .

15. Een krachtregelaarassemblage volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de verbinding tussen de hoofd- en hulp-assemblage tot stand wordt gebracht door stijve mechanische verbindingen via een beweging rond een enkel draaipunt.

16. Een krachtregelaarassemblage volgens een van de vorige conclusies waarin de vrijheidsgraden in de hoofd- en hulp-assemblages worden bediend met hydraulische actuators, en de verbinding tussen de hoofd- en hulp-assemblages wordt bereikt door de hydraulische actuators te verbinden met behulp van flexibele hydraulische leidingen, , waardoor flexibele plaatsing van de hulpassemblage mogelijk wordt.

17. Een krachtregelaarassemblage volgens een van de voorgaande conclusies, waarin de vrijheidsgraden in de hoofd- en hulp-assemblages zijn verbonden met behulp van een gesloten hydraulisch systeem van hydraulische cilinders die zijn verbonden met behulp van flexibele hydraulische leidingen.

18. Gebruik van een krachtregelaarassemblage van een van de voorgaande conclusies 1 tot en met 17 in die zin dat gewenste krachten worden ervaren door de hoofd-assemblage, door het toepassen van compensatiekrachten, geleverd door de kracht-regelunits, gebaseerd op functies die beschrijven dat de krachten ervaren door (de linken in) de hoofd-assemblage in één vrijheidsgraad een functie zijn van de positie van de linken in een of meer vrijheidsgraden.

19. Gebruik van een krachtregelaarassemblage van een van de voorgaande conclusies 1 tot en met 18 in die zin dat krachten worden ondervonden door (de linken in) de hoofd-assemblage, waarbij deze krachten voortvloeien uit krachten die door de kracht-regelunits worden uitgeoefend op de hulp- assemblage, in het bijzonder worden deze krachten zo gekozen dat het gewicht van de hulp-assemblage niet wordt gevoeld door de hoofd-assemblage en/of de hoofd-assemblage zijn eigen gewicht ondersteunt en er een zelfdragende mechanische structuur van maakt.

20. Het gebruik van conclusie 18, waarin deze krachten zodanig worden geselecteerd dat de resulterende krachten op de links van de hoofd-assemblage een nuttige last kunnen ondersteunen of exteme krachten kunnen compenseren .

21. Het gebruik van conclusie 18, 19 of 20 waarin ten minste één kracht-regelunit wordt voorzien per link in de hoofd-assemblage of per door de hoofd- assemblage vastgehouden nuttige last, onafhankelijk van het aantal vrijheidsgraden en het aantal linken.