CN108601697B - 用于对人类肩关节进行运动支持的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了一种用于对人类肩关节进行运动支持的设备，允许上臂骨与肩胛之间的球窝关节的360°旋转可运动性以及肩胛自身的横向可运动性，并且本设备具有五个在运动学上相互耦合的旋转轴承，在这些旋转轴承中的第一旋转轴承构造用于施加第一轴承件绕着第一旋转轴线的旋转，其中，所述第一旋转轴线以空间固定的方式连接至第一紧固器件，该第一紧固器件适合用于将第一旋转轴承在人的肩部区域上以可拆卸地固定的方式安装且定向，从而所述第一旋转轴线优选横穿于人的肩胛，或者横穿于脊柱与肩胛之间区域中的、人的冠状平面。

Description

用于对人类肩关节进行运动支持的设备
技术领域
本发明涉及一种用于对人类肩关节进行运动支持的设备。
背景技术
根据类属的系统长期以来呈马达驱动式关节矫形器的形式在医学中使用，并用于稳定和减轻负荷以及引导和纠正可运动的肢体和躯干。此外，所谓的人造外骨骼也是已知的，即，可穿戴在身体上的机动化支持的机械关节结构，这些机械关节结构支持或增强了穿戴者的运动，其方式是，外骨骼的关节例如由伺服马达或类似的电机动化驱动设计结构进行驱动。
在这种运动支持系统的跨学科研究和发展过程中，这种系统正变得越来越重要并引起越来越多的关注。特别地，相关系统部件的不断改进(例如实现高功率的电动马达、高效的控制装置以及高能量密度的蓄电池)首次在假肢和外骨骼领域取得了创新发展。
大多数外骨骼都基于一个共同的原则，根据该原则，运动支持所需的驱动系统应尽可能靠近身体关节进行定位，并且这个驱动系统的重量尽可能通过直接安装在人类身体上的稳定结构和/或优选通过适当的、力转向的支撑结构直接支撑在地面上。在此，这方面的常规挑战在于：尽可能不损害个人的自然可运动性，而更确切地说，在没有显着障碍的情况下对个人的自然可运动性进行支持。典型的外骨骼(Exoskelett)具有大量的关节机构，这些关节机构通过刚性结构相互连接，如此选定这些刚性结构的彼此适配的自由度，使得这些自由度重新形成了类似于个体的自然关节运动特性。
在人类关节中，尤其是肩关节在对自然关节可运动性进行人为式铰接式再造方面提出了最大的要求。例如需注意的是，肩关节的可运动性一方面是通过盂肱关节(Glenohumeralgelenk)的近似360°可运动性并且另一方面是通过肩胛自身的可运动性进行预给定，其中，盂肱关节即是上臂骨与肩胛(Skapula)之间的球窝关节。因此，盂肱关节能够不仅沿着横向平面(x-y平面)而且沿着冠状平面(y-z平面)以线性运动的方式偏转。在这里应该注意的是，在人直立的情况下，x轴线对应于观察方向的水平方向，y轴线对应于与x轴线正交的水平方向，并且z轴线对应于竖直轴线。在这种情况下，为了完整性，也应参照与上述坐标系中x-z平面相对应的矢状平面。
文献US2007/0225620A1中记载了用于减轻肩关节上的负担的、外骨骼类型设计的已知结构。基本上涉及到的是刚性连接支撑件(Verbindungsstreben)，这种刚性连接支撑件以铰接方式相互连接成串联的运动链。背板(Rückenplatte)将运动链靠近身体地支撑，该背板能以可拆卸地固定的方式紧固在人的上身上，并且在该背板上安装有第一旋转关节，该第一旋转关节具有穿过上身的旋转轴线。第一旋转关节能够实现上臂沿着与第一旋转关节的旋转轴线正交地相交的冠状平面(y-z平面)侧向上升(外展)和下降(内收)。刚性卡夹结构以可旋转运动的方式布置在第一旋转关节上，该刚性夹卡结构布置在人的肩部区域背面和上方，并且，在该刚性夹卡结构的端侧上安装有布置组件，该布置组件具有三个旋转关节，这些旋转关节具有相对于彼此正交地取向的旋转轴线，该布置组件相当于球窝关节组件，该球窝关节组件再造出盂肱关节360°可旋转运动性。包含在球窝关节组件中的三个旋转关节的旋转轴线彼此相交于肱骨与肩胛之间的关节中。另外，布置在肘部区域中的旋转关节通过另一刚性轴线与由三个旋转关节所组成的布置组件相连接，但该另一刚性轴线对肩胛区域中的可运动性没有直接影响。在优选实施例中，已知的外骨骼组件在每个上述旋转关节中具有对应的伺服马达，通过这些伺服马达对肩部区域中的运动提供马达驱动的支持。
文献WO2015/099858A2中记载了穿戴在上身上的外骨骼布置组件的另一个例子，该布置组件具有由五个旋转关节所组成的运动链，并以与上文引用的文献US 2007/0225620 A1中记载的十分类似的布置和构造方式绕着肩关节安装在穿戴者的上身上。与前述文献中所描述的现有技术不同的是，为了安装到穿戴者上，这种关节布置组件附加以绕着与穿戴者的脊柱平行地取向的旋转轴线的方式铰接在背板上，以便可使肩关节沿着所谓的横向平面进行平移运动。
文献WO2015/058249A1公开了一种外骨骼布置组件，特别是用于对臂进行运动支持。已知设备部分地具有马达驱动式关节，这些关节通过刚性连接件彼此连接，并且在侧向上以及在上方伸出超过人体的肩部区域。这些关节都具有关节轴线(Gelenkachsen)，这些关节轴线以虚拟方式始终在肩关节的肱骨头中彼此相交，从而使该关节区域在布置组件内部处于居中，而这与布置组件的运动及取向状态无关。这意味着，关于肩部的(特别是肩胛的)横向自身运动方面，人的在肩部区域中的运动自由度受到强烈限制。
文献US2011/0251533A1公开了一种用于使人的上臂运动能力得以康复的设备。该设备具有马达驱动的、通过刚性连接件相互连接的四个关节，这些关节的所配属关节轴线以虚拟方式如同上文记载的情形那样在肱骨头中那样相交。
在文献US 2007/0225620 A1和WO 2015/099858 A2中也描述了类似的治疗式运动机械。同样地，在这些实例中，与布置在肩关节周围的关节相配属的关节轴线在肱骨头中相交，而与其各自相对于彼此的偏转无关。
所有在外骨骼布置组件的范畴内对肩关节的自然可运动性进行再造的已知手段都包括以滑槽形式构造的大型铰接承载臂结构(Tragarmkonstruktion)，该承载臂结构伸出超过颈部、肩部和上臂区域，并且该承载臂结构由于其尺寸原因对人体至少呈现出与系统相关的限制。因而，例如需要更加小心谨慎以避免与周围物体以及穿戴者自身的身体发生碰撞(特别是上臂超出肩部水平面向上进行外展运动的情况下)。
发明内容
本发明的任务在于提供一种用于对人类肩关节进行运动支持的设备，从而维持肩关节的完全可运动性。这种运动支持式设备应能够实现超过头部的外展式臂运动，而不存在机械限制，并且不存在设备与身体之间的碰撞危险。此外，使得该设备设计得尽可能轻巧且紧凑也是重要的，从而不像已知的解决方案那样由于存在伸出超过肩部的滑槽结构而使得视觉上引人注目，因此本设备在潜在用户中被广泛接受。
本申请给出了本发明的任务的解决方案。以有利的方式形成本发明构思的特征是本申请附加的主题，并且这些特征从下面的描述中特别是参考实施例得以获悉。
根据本发明的用于对人类肩关节进行运动支持的设备的特征在于：允许上臂骨(肱骨)与肩胛(盂肱关节)之间的球窝关节的360°旋转可运动性以及肩胛自身的横向可运动性，并且本设备具有五个在运动学上相互耦合的旋转轴承，在这些旋转轴承中的第一旋转轴承构造用于施加第一轴承件绕着第一旋转轴线的旋转，其中，所述第一旋转轴线以空间固定的方式连接至第一紧固器件，该第一紧固器件适合用于将第一旋转轴承在人的肩部区域上以可拆卸地固定的方式安装且定向，从而所述第一旋转轴线优选横穿于人的肩胛，或者横穿于脊柱与肩胛之间区域中的、人的冠状平面。所述第一旋转轴线优选与也称为胛骨平面的肩胛平面正交地取向，该肩胛平面通常相对于冠状平面以约30°角度朝着矢状平面的方向倾斜。
第二轴承件绕着第二旋转轴承的第二旋转轴线可旋转地支承，并且所述第二旋转轴线间接或直接地连接至所述第一旋转轴承的第一轴承件。第三轴承件绕着第三旋转轴承的第三旋转轴线可旋转地支承，并且所述第三旋转轴线间接或直接地连接至所述第二旋转轴承的第二轴承件。最后，第四轴承件绕着第四旋转轴承的第四旋转轴线可旋转地支承，并且所述第四旋转轴线间接或直接地连接至所述第三轴承件。所述第四轴承件还绕着第五旋转轴承的第五旋转轴线可旋转地支承，其中，所述第五旋转轴线以空间固定的方式连接至第二紧固器件，该第二紧固器件适合用于将所述第五旋转轴承在人的肩胛的上臂区域上以可拆卸地固定的方式安装且定向，从而所述第五旋转轴线总是横穿于人的上臂头(肱骨头)。
为了以力缓和方式支持肩关节的运动，第一旋转轴承和/或第五旋转轴承具有支持旋转的致动器。为此，所述致动器构造成分别为第一和/或第五旋转轴承的集成式元件，从而使所述第一和/或第五旋转轴承的尺寸、重量和形状保持得尽可能小巧轻便。在最简单的实施例中，所述致动器包括弹性张紧器件，该弹性张紧器件具有产生转矩的预紧(Vorspannung)，例如以弹簧或弹簧布置组件的形式。然而，在优选的变型中，所述致动器由优选呈伺服马达、步进马达或者同步马达形式的电动马达驱动器构成，由此以个别化计量的方式预设出通过第一和/或第五旋转轴承以缓和的方式作用到肩关节上的转矩(例如在闭环调节或开环控制的范畴内)。
与用于对肩关节进行运动支持的已知外骨骼型构型不同的是，如上所述，根据本发明的设备不具有这样三个旋转轴承：这三个旋转轴承撑开了x-y-z坐标系，并且这三个旋转轴承的旋转轴线相交于人的肱骨头中；更确切地说，本发明而是将第二、第三和第四旋转轴承相互间接或直接地连接，从而使与第二旋转轴承相配属的第二旋转轴线和与第三旋转轴承相配属的第三旋转轴线相互平行地取向，并且撑开了这样的平面：与第四旋转轴承相配属的第四旋转轴线相对于所述平面平行地取向。
术语“平行地取向”可以用数学概念相当精确地定义，然而根据本发明也旨在包括这样的可替换构型：在这些可替换构型中，第二、第三和第四旋转轴线偏离平行性的角度容差至多为正负10°。
在优选的实施方式中，第一和第二旋转轴承相互连接，从而第一和第二旋转轴线总是相交、优选彼此正交地取向。可替代地，结合上述第一和第二旋转轴线正交地取向，在一个优选的实施方式中，第四和第五旋转轴承构造且布置成以其旋转轴线相交并且优选彼此正交地取向。同样地，第一和第二旋转关节能够相对彼此布置，从而其配属的旋转轴线不相交，特别是在以下情形中：即，第一旋转关节安装在紧固器件(例如呈被个人在背部穿戴在上身上的吊带形式)上，从而与第一旋转关节相配属的第一旋转轴线穿过人的接近脊柱的冠状平面。这将在下文中结合实施例进一步描述。
由第一至第五旋转轴承所组成的运动链(kinematische Kette)相当于全部五个旋转轴承所形成的串联布置组件，其中，第二和第三旋转轴线之间的间距以及第三和第四旋转轴线之间的间距各自恒定并且被选定成长度相同。上述间距的大小分别由第二和第三轴承件的尺寸和形状来预先给定，并且原则上可以个别化地适配于身体方面预给定的、个体的肩部区域和上臂区域中的大小尺寸。
由于第二和第三轴承件能够绕着第三旋转轴线旋转运动，因而第二和第四旋转轴线之间的间距是可变的，并且特别是能够跟随肩关节的横向运动，即：沿着冠状平面的线性运动。
用于对人类肩关节进行运动支持的设备的另一实施方式设定的是，第六旋转轴承间接或直接位于第三轴承件上，用于施加第四轴承件绕着第六旋转轴线的旋转，该第六旋转轴线相对于第四旋转轴线正交地取向。通过关于旋转可运动性方面的这种另外的自由度，使得个人在上臂侧向地抬起(外展)时减轻了负荷，或可降低用于抬起上臂的电动化支持，尤其是，在这种情况下，只有第四轴承件和安装在其上的第五轴承件必须被提升，而运动链其余部分中的部件基本上保持在其位置。
根据本发明的设备的形状和尺寸紧凑且小巧，并且能实现当人穿戴时其外观并不显眼，其特征基本上在于，设有局部的环扣结构(Umklammerungsstruktur)，该环扣结构在侧向上由肩胛和上臂区域进行限定，而根据本发明的设备没有任何构件或部件伸出超过人的肩膀，由此不会与靠近头部的身体区域发生碰撞。下文将参考附图更详细地描述替代实施例。
附图说明
接下来参照附图根据实施例示例性描述本发明，而这不会限制本发明的总体构思。在附图中：
图1：根据本发明的设备穿戴在人体上的外观图示；
图2：根据本发明的设备处于人右肩区域中优选实施例的详细图示；
图3：图1和2中所示的实施例的详细图示；
图4：替代实施例的图示；
图5：图2中所示实施例的改进方案的图示；以及
图6：图4中所示实施例的改进方案的图示。
具体实施方式
图1示出了双肩上穿戴有根据本发明的设备V的人P的上身的背面立体图，这些设备V分别支承在紧固器件5上，紧固器件5以可拆卸地固定的方式支撑在人P的背部上。
根据本发明的设备V的外观与用于对肩关节进行运动支持的已知外骨骼类型结构的显著区别在于：不存在以滑槽形式在人P的肩部水平面上方突出的托持件。更确切地说，在人P处于基本直立的状态中，其两个手臂在侧向上笔直地靠置在身体上，此时，根据本发明的设备V以仅侧向环扣(Umklammerung)的方式包围着肩胛和肱骨区域。尽管根据本发明的设备V的构造方式小且紧凑，但无论关于盂肱关节(肱骨与胛骨之间的关节)的近似360°的旋转可运动性而言，还是关于肩胛沿着相应于所谓的横向平面(Transversalebene)的XY平面的横向可运动性而言，根据本发明的设备V都实现了肩关节完全的、自然的、不受限的运动。
图2详细示出了根据本发明的设备V固定在人P的身体上的右肩区域中的图示。根据本发明的设备V具有五个旋转轴承L1、L2、L3、L4和L5，对此还参见根据图3单独示出的根据本发明的设备的进一步详细图示，接下来结合图2对图3同样说明，其中，这些旋转轴线D1、D2、D3、D4和D5配属于对应的旋转轴承。
第一旋转轴承L1与呈扁平支撑板形式的紧固器件5连接，该紧固器件5能够以可拆卸地固定方式安装在人P的背部上，从而第一旋转轴线D1以地点固定的方式安置在紧固器件5上。在所示实施例中构造成环形的第一轴承件1相对于旋转轴线D1可旋转运动地支承。
第一旋转轴承L1还装备有紧凑且高效的电动马达7，该电动马达7相对于环形构造的第一轴承件1沿径向靠内布置，并且能使环形的第一轴承件1以受控的方式绕着旋转轴线D1偏转。电动马达7优选构造成伺服马达、步进马达或者同步马达。
马达驱动的第一旋转关节L1能够将力支持式转矩传递到肩关节上，借此实现外展臂以及内收臂的运动，这意味着，能够不受限地在身体侧向上以最大摆动范围直至头顶的竖直上方的方式将上臂竖直地举起及下放。
根据本发明的设备V至少还具有第二种由马达驱动的旋转关节(称为第五旋转关节L5)，该第五旋转关节L5经由第二紧固器件6(参见图3)以可拆卸的方式稳定紧固在人P的靠近肩部的上臂区域中。第五旋转关节L5在人P的上臂上的附接是借助于紧固器件6实现，从而与第五旋转关节L5相配属的第五旋转轴线D5穿过人P的上臂头进而穿过盂肱关节。为此有利的是，将紧固器件6与围绕上臂的箍带(Manschette)连接。第五旋转轴承L5在人体上的附接和构型，由于电动马达驱动器7同样径向靠内地集成在该处，因此能够使上臂绕着与第五旋转轴线D5相配属的水平轴线进行力支持式运动。因此，上臂运动涉及到向前伸展(Protraktion)，也即肩部向前引导至上身前方；以及涉及到向后伸展(Retraktion)，也即肩部向后引导至上身后方；以及最后还涉及到环转伸展(Zirkumduktion)，也即上臂在头部上方沿着X-Z平面(也就是沿着所谓的矢状平面)进行环形运动；这些上臂运动能够不受限地实现。
在图3所示的优选变型中，第一旋转轴承L1和第五旋转轴承L5的形状和尺寸相同。包含另外三个旋转轴承L2、L3和L4的串联运动链用于在上述两个旋转轴承L1、L5之间产生在运动学方面铰接的连接。因此，第二旋转轴承L2包括轴承销1'，该轴承销1'与构造成环形的第一轴承件1在其外周上固定地连接，该轴承销1'被第二旋转轴线D2穿过，并且第二轴承件2绕着该轴承销1'可旋转地支承。通过第二旋转轴承L2紧凑地安装在第一旋转轴承L1上，从而使第一旋转轴线D1和第二旋转轴线D2相交并且还彼此正交地取向。
第四旋转轴承L4以相同的方式构造，并且具有第四轴承销4'，该第四轴承销4'与环形第四轴承件4在其外周上固定地连接，第四旋转轴线D4穿过该第四轴承销4'延伸，并且第三轴承件3绕着该第四轴承销4'可旋转地支承。
在实施例中，第二轴承件2和第三轴承件3构造成相同的或一致的。当然可以的是，第二轴承件2和第三轴承件3的形状和尺寸相互区分并且特别是个别化地适配于各穿戴者的人体工程学条件。
第二轴承件2和第三轴承件3分别具有面对彼此地相互嵌套的轴承孔2'、3'，一共同轴承栓8穿过这些轴承孔延伸，并且第三旋转轴线D3穿过该共同轴承栓8。通过第一旋转轴承L1和第二旋转轴承L2以及第四旋转轴承L4和第五旋转轴承L5能够绕着在中心安置的第三旋转轴线D3旋转运动，从而使得第二旋转轴线D2与第四旋转轴线D4之间的间距是可变的，而第二旋转轴线与第三旋转轴线之间以及第三旋转轴线与第四旋转轴线之间的间距都是恒定的。
为了保持本设备紧凑且特别使其竖直结构高度减小，第二轴承件2和第三轴承件3分别摆杆类型弯曲地构造，从而第三旋转轴承L3在空间方面不会或者不会明显地伸出超过第一旋转轴承L1和第五旋转轴承L5的径向尺寸。
包含第二旋转轴承L2、第三旋转轴承L3和第四旋转轴承L4的运动铰接链将待安装在人身体上的第一旋转轴承L1与第五旋转轴承L5连接，由此能够的是，在肩胛例如沿着横向平面(XY平面)横向运动的情况下，穿戴在身体上的设备能够跟随肩胛的自然运动。通过这种方式，肩胛的线性向前运动以及向后运动都通过根据本发明的设备得以实现。
图4示出了用于实现根据本发明的、对人类肩关节提供马达驱动式运动支持的设备的可替代变型。相同的或具有等同功能的构件设有相同附图标记，这些附图标记已经在根据图3的实施例中引用，从而能够无需再次描述它们的功能。
类似于图3所示的实施例，第一轴承元件L1的第一旋转轴线D1与紧固器件5固定地连接，该紧固器件5以可拆卸的方式固定安装在人的背部(此处未示出)上。与图3所示的实施例(在图3所示的实施例中，由于结构的原因，第一旋转轴线D1和第二旋转轴线D2相对彼此正交地定向且彼此相交)不同的是：图4的第二旋转轴承L2'在空间方面与第一旋转轴承L1在横向上间隔开地安置。在此，设有与第一轴承件1固定地连接的第一杠杆臂9，第二旋转轴承L2'的第二旋转轴线D2'以不可相对转动的方式安装在该第一杠杆臂9上。
在第五旋转轴承L5与第四旋转轴承L4'之间安装有相应的横向杠杆臂10，该横向杠杆臂10一方面绕着第五旋转轴线D5可旋转并且另一方面以不可相对转动的方式与第四轴承件L4'的第四旋转轴线D4'连接。附图标记L2'、D2'或L4'、D4'的虚线仅用于表示：根据图4的实施例中的第二旋转轴承L2'和第四旋转轴承L4'分别相对于第一旋转轴承L1或第五旋转轴承L5具有横向间距。特别地，通过这些横向杠杆臂9、10能够增大或个别化地设定第一旋转轴承L1与第五旋转轴承L5之间的整体横向间距。因此，例如通过以模块方式提供长度不同地构造的横向杠杆臂9、10，从而根据本发明的设备可以个别化地局部适配于各个人的人体工程学尺寸比例。
布置在上述两个杠杆臂9、10之间串联构造的运动链(包括第二旋转轴承L2'、第三旋转轴承L3和第四旋转轴承L4'以及与之连接的旋转轴线D2'、D3、D4')构造成与图3所示实施例的对应旋转轴承具有相同的机械作用。类似地，第二旋转轴线D2'、第三旋转轴线D3和第四旋转轴线D4'彼此平行地布置，并且相对彼此具有横向间距，该横向间距通过这些组装而成的轴承件得以确定。
当然，这种串联构造的运动链可以借助至少一个另外的旋转轴承(该另外的旋转轴承具有分别平行于其余旋转轴线D2'、D3、D4'取向的旋转轴线)来补充，以便借助这种方式将第一旋转轴线与第五旋转轴线之间的横向间距沿着通过这两个轴线所撑开的平面可变地增大。
具有高功率的电动马达7的使用能够实现了人的肩胛的力支持式运动，这不仅为了增加或恢复用于治疗目的的移动灵活性，而且最重要的是给穿戴者在执行生产、安装或其它工作目而进行臂和肩部运动时提供力支持。
图5示出了图3中描述的实施例的改进方案，设有相同的附图标记，用以表示与图3中所示的那些结构相同的部件或构件，其意义及解释已在前面的描述中提及，从而在此取消了不必要的重复。补充于图3中所示的实施例的是，图5所示的实施例还包括另外的第六旋转轴承L6，该另外的第六旋转轴承L6在第三轴承件3的端侧上布置成对置于第三旋转轴承L3。第六旋转轴承L6布置且构造在第三轴承件L3上，以使得与第六旋转轴承L6相配属的第六旋转轴线D6相对于第四旋转轴承L4*的第四旋转轴线D4*正交地取向。第六旋转轴承L6用作第三轴承件3与第四旋转轴承L4*之间的旋转连接件，从而第四旋转轴承L4*和与之连接的第五旋转轴承L5能够一起绕着第六旋转轴线D6摆动。包括第六、第四和第五旋转轴承(L6，L4*，L5)的这种运动子链能够实现人的上臂提升，而在此不使设备的其余部件(涉及到上述两个轴承件2、3以及第二旋转轴承L2和第三旋转轴承L3)绕着第一旋转轴承L1的第一旋转轴线D1向上偏转进而抬起。这降低了由马达支持的提升过程所带来的负担，即，减小了施加在第一旋转轴承L1中的马达功率。可选地，能够在第六旋转轴承L6中设置支持这种提升过程的致动器。
图6示出了图4中描述的实施例的改进方案，设有相同的附图标记，用以表示与图4中所示的那些结构相同的部件或构件，其意义及解释已在前面的描述中提及，从而在此取消了不必要的重复。补充或替换于图4所示的实施例的是，类似于前述图5地，图6所示的实施例具有另外的所谓第六旋转轴承L6，该另外的所谓第六旋转轴承L6布置在横向杠杆臂10的端侧上。第六轴承L6以这样的方式布置且构造在横向杠杆臂10上：即，与第六旋转轴承L6相配属的第六旋转轴线D6相对于第四旋转轴承L4*的、补充于图4的实施例的补充式第四旋转轴线D4*正交地取向，其中，与根据图4的实施例不同的是，补充式第四旋转轴承L4*与第六旋转轴承L6组合，从而补充式第四旋转轴承L4*和与之连接的第五旋转轴承L5能够一起绕着第六旋转轴线D6摆动。同样地，类似于图4中的实施例，图6所示的实施例包括具有旋转轴线D4'的第四旋转轴承L4'，该旋转轴线D4'平行于旋转轴线D2'和D3取向。纯粹由于术语汇编的原因，图6的旋转轴承L4'表示图4中所示的第四旋转轴承L4'并且在布置和功能方面可与之互换。
包括第六旋转轴承、补充式第四旋转轴承和第五旋转轴承(L6，L4'，L5)的运动子链能够实现人的上臂提升，而在此不使设备的其余构件(涉及到上述两个轴承件2,3、横向杠杆臂9,10以及旋转轴承L2',L3,L4')绕着第一旋转轴承L1的第一旋转轴线D1向上偏转进而提升。
这降低了由马达支持的提升过程所带来的负担，即，减小了施加在第一旋转轴承L1中的马达功率。可选地，可以在第六旋转轴承L6中设置支持这种提升过程的致动器。
与图4不同的是，第一旋转轴承L1以靠近人的脊柱的方式安装在紧固器件5上。以这种方式，第一旋转轴线D1穿过人的、位于靠近脊柱的区域中的冠状平面。这也使得能够采用另外的力支持单元11，例如呈气缸活塞单元的形式，优选地呈气动或液压驱动的气缸单元的形式，这种单元在一侧上支撑在紧固器件5上并另一侧铰接在横向杠杆臂9上用以实现力传递。
也可以想到图6所示实施例的改进方案的另一变型，其中，在取消了旋转轴承L4'的情况下，杠杆臂10直接在一侧上绕着第三旋转轴线D3可旋转地支承在第三旋转轴承L3上，进而承担了第二轴承件3的功能。
附图标记列表
1 第一轴承件
1‘ 轴承销
2 第二轴承件
3 第三轴承件
3‘ 轴承孔
4 第四轴承件
4‘ 轴承销
5 紧固器件
6 紧固器件
7 电动马达
8 轴承栓
9,10 杠杆臂
11 力支持单元
D1 第一旋转轴线
D2 第二旋转轴线
D3, 第三旋转轴线
D4,D4‘,D4* 第四旋转轴线
D5 第五旋转轴线
D6 第六旋转轴线
L1 第一旋转轴承
L2 第二旋转轴承
L3, 第三旋转轴承
L4,L4‘,L4* 第四旋转轴承
L5 第五旋转轴承
L6 第六旋转轴承
V 设备

Claims (11)

1.一种用于对人类肩关节进行运动支持的设备，具有：
-第一旋转轴承(L1)，用于施加第一轴承件(1)绕着第一旋转轴线(D1)的旋转；
-第二旋转轴承(L2)，用于施加第二轴承件(2)绕着第二旋转轴线(D2)的旋转，其中，所述第二旋转轴线(D2)与所述第一轴承件(1)间接或直接地连接；
-第三旋转轴承(L3)，用于施加第三轴承件(3)绕着第三旋转轴线(D3)的旋转，其中，所述第三旋转轴线(D3)与所述第二轴承件(2)间接或直接地连接；
-第四旋转轴承(L4)，用于施加第四轴承件(4)绕着第四旋转轴线(D4)的旋转，其中，所述第四旋转轴线(D4)与所述第三轴承件(3)间接或直接地连接；和
-第五旋转轴承(L5)，用于施加所述第四轴承件(4)绕着第五旋转轴线(D5)的旋转，
其中，
a)所述第一旋转轴线(D1)与第一紧固器件(5)以空间固定的方式连接，所述第一紧固器件适合用于将所述第一旋转轴承(D1)以可拆卸地固定的方式安装且定向在人的肩部区域上，
b)所述第五旋转轴线(D5)与第二紧固器件(6)以空间固定的方式连接，所述第二紧固器件适合用于将所述第五旋转轴承(D5)以可拆卸地固定的方式安装且定向在人的肩胛的上臂区域上，从而该旋转轴线(D5)横穿于人的上臂头，
c)所述第二旋转轴线和所述第三旋转轴线(D2，D3)彼此平行地取向，以及
d)所述第一旋转轴承和所述第五旋转轴承中的至少一个旋转轴承具有支持旋转的致动器，
其特征在于，所述第四旋转轴线(D4)相对于所述第二旋转轴线和所述第三旋转轴线(D2，D3)撑开的平面(E)平行地取向。
2.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
所述第四旋转轴线与所述第五旋转轴线相交。
3.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
所述第二旋转轴线与所述第三旋转轴线以及所述第三旋转轴线与所述第四旋转轴线分别相对彼此具有恒定的间距，而所述第二旋转轴线与所述第四旋转轴线之间的间距是可变的。
4.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
所述第二旋转轴线相对于所述第一旋转轴线正交地取向，并且
所述第四旋转轴线相对于所述第五旋转轴线正交地取向。
5.根据权利要求4所述的设备，
其特征在于，
上述正交关系分别具有正负10°的容差。
6.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
所述致动器包括具有预紧的弹性张紧器件，该预紧产生转矩，或者
所述致动器具有电动马达驱动器，该电动马达驱动器是如下电动马达之一的形式：伺服马达、步进马达或者同步马达，或者
所述致动器具有伺服液压驱动器或者伺服气动驱动器。
7.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
所述第一轴承件、所述第二轴承件、所述第三轴承件和所述第四轴承件(1，2，3，4)分别构造成相对彼此独立的构件。
8.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
所述第一旋转轴线与所述第二旋转轴线相交。
9.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
所述第一旋转轴承(L1)以空间固定的方式布置在所述紧固器件(5)上，从而所述第一旋转轴线(D1)横穿于肩胛或者横穿于人的脊柱与肩胛之间的区域。
10.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
所述第一旋转轴线(D1)和所述第五旋转轴线(D5)撑开一共同的平面。
11.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
第六旋转轴承(L6)间接或直接地安装在所述第三轴承件(3)上，用于施加所述第四轴承件(4)绕着第六旋转轴线(D6)的旋转，该第六旋转轴线相对于所述第四旋转轴线(D4)正交地取向。
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