CN109153114A - 用于人类的外骨骼 - Google Patents

Abstract

为了避免对进行体力劳动的人造成慢性损伤并且为了支撑活动的执行，提供外骨骼作为支撑装置，其具有用于实现旋转和平移的人体运动的装置。外骨骼联接至人的至少一个身体部位，外骨骼包括至少一个人‑技术接口，用于实现旋转和平移的人体运动的装置，以及致动单元，致动单元在某些情况下辅以传感器系统和控制器。

Description

用于人类的外骨骼

技术领域

本发明涉及一种可穿戴和可控制的装置(外骨骼)，用于避免例如从事于生产和贸易工作的人在头部高度或高于头部高度进行工作时可能发生的慢性肌肉骨骼损伤，该装置的特征在于高保真度的运动(旋转和平移自由度的结合)，这归功于运动结构的特殊构造。

背景技术

许多应用涉及旨在支撑人类活动的技术系统，例如旨在改善质量和人体工程学。这些系统尤其用于力的放大并且用于不同的应用环境，例如航空航天。它们可以支撑身体的不同部位，例如手臂，或者支撑整个身体。

本发明的主题尤其可以通过运动结构和人体部位(特别是肩部)之间的更加加强、更紧密且不仅是暂时的联接进行鉴别。该基本条件使装置设计得更加纤薄和紧凑。这可以从以下事实看出：在紧凑的装置中，不仅体现旋转自由度，而且也体现平移自由度。由此可以实现显著改善的运动保真度。

发明内容

本发明的任务是提供一种在人体运动中，特别是当人在头顶上方工作时，支撑人体的装置。

该任务通过独立权利要求的特征解决。本发明的其他示例性实施例在从属权利要求和以下描述中阐述。

本发明的第一方面涉及一种用于人类的外骨骼。外骨骼包括：

-肩部构件；

-至少一个扶手；

-骨盆支撑构件；以及

-具有第一端和第二端的背部。

背部包括至少一个带有第一端和第二端的第一柔性区域背部构件和至少一个带有第一加强装置的第一加强手段，其中第一柔性区域背部构件布置成使得其第一端面向背部的第一端的方向并且其第二端面向背部的第二端的方向。背部的第一端紧固至肩部构件，第二端紧固至骨盆支撑构件。扶手直接或间接地铰接至肩部构件。第一加强手段设计成使得它特定地在弯曲方向上加强第一柔性区域背部构件。

为了支撑用户或处于活动中的人，特别是当人在头顶上方工作时，本发明提供了外骨骼。该外骨骼可以通过将在用户的手臂处产生的力特定地传递到用户的背部和骨盆中来支撑和缓解用户。此外，致动器可以在用户的运动中主动地支撑用户。

根据本发明的外骨骼可以基本上由三个模块组成。要提及的第一个模块是用于复制用户上臂的肩部布置。第二个模块是背部，其可以与肩部布置连接并且至少部分地贴靠用户的背部。第三个模块是骨盆支撑构件。它可以布置在背部的与肩部布置相对的端部处。背部可以将来自肩部布置的力经由骨盆支撑构件引入用户的背部和骨盆中。这样，用户能够应付更重的负载和/或更长时间地工作而不会损伤他的身体或对身体施加过大的负载。

背部可以包括一个或多个部分。优选地，背部包括至少一个柔性区域背部构件，该柔性区域背部构件可以借助于加强手段特定地在弯曲方向上加强。加强手段可以设计成使得柔性区域背部构件的加强在优选的弯曲方向上进行；即，加强例如发生在柔性区域背部构件的弯曲方向上。换句话说，用户可以继续挺直，但是阻止背部的任何进一步弯曲。这样，可以保护用户免受姿势损伤，并且在用户的肩部中发生的力可以至少部分地转移到用户的背部和骨盆中。

在另一实施例中，柔性区域背部构件可以包括多个加强手段。特别地，如果背部仅包括一个柔性区域背部构件，则向其施加多个不同的加强手段会是有利的。此外，也可行的是，一个加强手段应用于外侧，即背对用户，一个位于内侧。

根据本发明的另一实施例，第一施力点设置在背部上，位于肩部构件侧，第二施力点设置在背部上，位于骨盆支撑构件侧，其中第一加强装置是在第一柔性区域背部构件的弯曲线之外，且在第一施力点和第二施力点之间绷紧的绳索，使得弯曲力特定地在一个方向上增大。

在本发明的优选实施例中，加强手段的加强装置可以是绷紧的绳索。该绳索可以跨越待加强的柔性区域背部构件，且在施力点之间被绷紧。绳索的特性，例如其弹性，以及绳索的张力可以用于调节柔性区域背部构件的刚度水平。绳索通常沿背部的外侧延伸，即在背部的背离用户的一侧上延伸，使得用户不与绳索接触。绳索也可以在距柔性区域背部构件一定距离处延伸，以提供更大的杠杆。绳索与柔性区域背部构件的直接接触也被提供以实现低的总高度。施力点可以直接集成到柔性区域背部构件中，但也可以集成在背部的其他部件中，例如肩部构件或连接构件。

除了不同类型和强度的绳索之外，加强装置还可以包括弹簧、塑料、金属、气动缸、阻尼器、橡胶带、电动致动器、压电致动器或钢丝绳。

根据本发明的一个实施例，背部还包括具有第一端和第二端的第二柔性区域背部构件以及连接构件。第一柔性区域背部构件的第二端通过连接构件与第二柔性区域背部构件的第一端连接。

为了更加特定地加强背部并且更好地适应用户，背部也可以包括多个柔性区域背部构件。特别地，背部可以由两个或三个部分组成。除了柔性区域背部构件之外，背部还可以包括非柔性区域背部构件。

对各个柔性区域背部构件的加强会受到材料，材料强度，和柔性区域背部构件的几何形状，以及所选择的加强手段及其与背部和/或相应的柔性区域背部构件的连接的影响。

根据本发明的一个实施例，第二柔性区域背部构件包括具有第二加强装置的第二加强手段，其中第二加强手段设计成特定地在弯曲方向上加强第二柔性区域背部构件。第一加强手段和第二加强手段具有不同水平的刚度。

为了将外骨骼单独地适应相应的用户，各个柔性区域背部构件的刚度可以通过几个柔性区域背部构件彼此独立地适应于相应的情况。换句话说，所使用的每个加强手段能够将相应的柔性区域背部构件加强至不同程度，并且加强手段的加强装置可以具有不同的张力。加强手段也可以彼此独立地改造和/或调节。

根据本发明的一个实施例，第一柔性区域背部构件和第二柔性区域背部构件中的至少一个与连接构件有关地布置，使得它们的长度可以调节并且使得第一柔性区域背部构件和第二柔性区域背部构件之间的距离是可调节的。

为了调节外骨骼以适应相应用户及其体型，连接构件可以设计成使得紧固至该连接构件的柔性区域背部构件之间的距离可以改变。换句话说，连接构件可以包括用于柔性区域背部构件的多个连接点。因此，柔性区域背部构件可以是可移动的，或者两个柔性区域背部构件能够可移动地布置。此外，可以通过使用椭圆形孔来提供该功能。优选地，柔性区域背部构件和连接构件以可拆卸的方式连接，即通过螺钉连接。

根据本发明的一个实施例，至少一个突出的保持结构布置在柔性区域背部构件的背离背部的表面上，加强手段的加强装置搁置在保持结构上，使得加强装置位于距柔性区域背部构件的表面一定距离处。

为了产生更大的杠杆并由此产生对柔性区域背部构件的更佳的加强，背部可以具有突出的保持结构。对于每个柔性区域背部构件可以存在多个保持结构，和/或对于每个柔性区域背部构件，可以存在一个保持结构。绳索可以在保持结构上被引导，或者如果保持结构具有孔，则绳索可以被引导穿过它们。此外，保持结构可以用于使绳索改变方向并且因此实现绳索相对于柔性区域背部构件的或多或少的平行布置。突出的保持结构可以直接集成到柔性区域背部构件中，但是它也可以布置在背部的其他部件上，例如布置在连接构件上。加强手段也可以被拉伸以横跨多个柔性区域背部构件。

根据本发明的一个实施例，至少第一加强手段包括绳索张紧装置，该绳索张紧装置设计成改变绳索张力。

如果期望或需要柔性区域背部构件的较高刚度，则可以通过绳索张紧装置增加绳索的张力。随着绳索的张力减小，柔性区域背部构件的刚度也降低。可以为每个加强手段提供单独的绳索张紧装置。绳索加强装置可以手动调节，即由用户调节，例如通过调节螺钉，或者可以通过致动器自动调节。

根据本发明的一个实施例，至少第一加强手段包括第一致动器，其中绳索张紧装置设计成通过第一致动器改变绳索张力。

除了通过绳索张紧装置手动调节绳索张力之外，绳索张力的自动和/或被支撑的调整可以通过致动器来执行。因此，致动器集成在绳索张紧装置中，使得当启动和/或控制时，它可以增加或减小绳索的张力。在另一个优选实施例中，即使外骨骼在使用中，致动器也可以使绳索张紧装置适应给定的情况；即，可以在用户的运动和/或活动期间改变张力以快速适应各种情况。

根据本发明的一个实施例，第一致动器是气动缸、气动肌肉或电动马达。

根据外骨骼的应用区域，致动器能够以各种方式构造以调节绳索张力；即，致动器可以气动(例如通过气动缸或气动肌肉)、电动、压电或液压地操作。

根据本发明的一个实施例，外骨骼还包括：

-传感器布置，用于测量特别是角度或力；以及

-控制器。

控制器被构造成基于来自传感器布置的传感器数据控制绳索张紧装置的第一致动器，使得根据情况可以调整加强手段的绳索张力。

为了特定地调节柔性区域背部构件的刚度，可以给绳索张紧装置的致动器增加一个控制器和一个传感器。传感器可以构造成测量作用在外骨骼上的力，特别是作用在外骨骼的扶手上的力，或者测量用户的手臂相对于外骨骼的角度。控制器可以被构造为基于由传感器测量的值来控制致动器，并且因此根据情况来调整柔性区域背部构件的刚度，以便最佳程度地帮助用户进行他的运动和/或活动。这样，可以保护用户的身体。

根据本发明的一个实施例，背部和骨盆支撑构件绕第一旋转轴可旋转地连接，第一旋转轴与背部的表面正交。

为了确保用户的侧向屈曲，即确保用户能够侧向弯曲，背部可以通过第一旋转轴与骨盆支撑构件连接。第一旋转轴可以垂直地立在背部的表面上。这样，可以进一步提高用户在外骨骼中的运动自由度。

根据本发明的一个实施例，背部和骨盆支撑构件通过第二旋转轴可旋转地连接，第二旋转轴在背部的区域中与背部的主方向对角地延伸。

为了确保用户也能够向前弯曲，可以在背部和骨盆支撑构件之间的连接中设置第二旋转轴。第二旋转轴可以与背部的主方向成对角线。

根据本发明的一个实施例，外骨骼还包括第二致动器，其中第二致动器包括第一端和第二端。第二致动器的第一端与背部连接，第二致动器的第二端与骨盆支撑构件连接，其中第二致动器设计成支撑背和骨盆之间的运动。

为了尽可能最好地支撑用户的下腰椎区域，可以提供第二致动器，其支撑骨盆支撑构件和背部之间的运动。此外，两个致动器可以平行地布置在用户的脊柱旁边，以支撑下腰椎区域。第二致动器也可以由控制器控制，该控制器基于由传感器测量的数据来控制致动器。第二致动器可以气动、电动、压电或液压地操作。

根据本发明的一个实施例，至少第一柔性区域背部构件由碳纤维增强塑料制成。

此外，其他柔性区域背部构件也可以由碳纤维增强塑料制成。另外，柔性区域背部构件也可以由其他材料制成，例如塑料、玻璃纤维增强塑料、金属、纺织品(网)或上述材料的混合物。

根据本发明的一个实施例，外骨骼包括肩部布置，其中肩部布置包括肩部构件、第一肩部联接构件、第二肩部联接构件和扶手。第一肩部联接构件通过第一旋转轴与肩部构件连接。第一肩部联接构件和第二肩部联接构件通过第二旋转轴彼此连接。第二肩部联接构件和扶手通过第三旋转轴而连接。第一旋转轴和第二旋转轴布置为彼此成直角且彼此相距一定距离。第二旋转轴和第三旋转轴相交。

外骨骼也可以包括两个肩部布置，一个用于用户的左肩，另一个用于用户的右肩。此外，可以在第二肩部联接构件和扶手之间设置致动器，这使得可以支撑绕第三旋转轴的旋转。

根据本发明的一个实施例，肩部布置还包括沿肩部构件的平移轴，其中第一肩部联接构件沿平移轴可移动。

为了调节外骨骼以适应用户且特别是用户的肩宽，可以在肩部构件中设置平移轴。平移轴允许第一肩部联接构件沿肩部构件移动。在一个实施例中可以制动平移轴，以便设定用户的肩宽，然后第一肩部联接构件不再沿平移轴移动。这种制动可以撤消，以便可以根据另一个用户进行调节。作为替代方案，平移轴可以构造成没有制动件，从而可以给肩部布置增加进一步的自由度。

根据本发明的一个实施例，第一旋转轴是能够以0°和50°之间的角度倾斜的倾斜轴。

根据本发明的一个实施例，第二旋转轴和第三旋转轴之间的角度在0°和90°之间，并且特别地第二旋转轴和第三旋转轴之间的角度是85°±5°。

根据本发明的一个实施例，外骨骼还包括第三致动器。第三致动器包括第一端和第二端，其中第三致动器的第一端与扶手连接，第三致动器的第二端与第二肩部联接构件连接。第三致动器构造成支撑肩部的运动。

通过使用在扶手和第二肩部联接构件之间的第三致动器，用户可以在其运动中被支撑。特别是在头部高度或高于头部高度处或者在肩部角度较宽的情况下进行工作时，可以提供支撑。此外，外骨骼可以构造成根据由第三致动器提供的支撑来控制背部构件的加强。换句话说，对用户的肩部和/或上臂的支撑越高，则柔性区域背部构件越可以被更多地加强。在另一实施例中，对第一致动器、第二致动器和第三致动器的控制可以由控制器执行。控制器可以分别考虑由一个或多个传感器测量的数据，以用于控制。

此外，根据本发明的装置可以适应各个身体尺寸以支撑预期的拉力，即增加和引导力到至少一个人体区域，优选地到肢体。用户能够戴上该装置或外骨骼，其可以由软质材料制成或者由软质和硬质材料制成。特别地，柔性区域背部构件由硬质或柔性材料制成，使得其能够更好地适应用户及其身体。柔软部件尤其可以用在用户和技术设备之间存在接触的区域中。

关于本发明，术语装置应理解为具有不同系统部件(例如人-技术接口)的技术系统，例如扶手或骨盆支撑构件(以吸收力，从而将力从人体部位传递至技术系统以及将力从技术系统转移至人体部位)、连接构件、和/或用于实现人体部位中的旋转和/或平移运动的装置，例如肩部-手臂单元(也称为机械装置)、传感器和致动器。用于实现旋转和/或平移运动的装置在本公开的上下文中必须设计得与待支撑的人体对应部位尽可能地相似，即人体肩部；因此，它必须拟人化地设计。用于实现人体运动的装置必须设有人-技术接口以吸收力，即将力从诸如上臂的人体部位传递到技术系统。此外，该装置必须具有人-技术接口，该接口将来自技术系统的力传递回人体结构，例如背部、胸部和/或骨盆。例如，该人-技术接口可以是模仿人体躯干(下文中也称为躯干骨架)的技术装置，其不一定是定制的，并且具有适应于用户的力感应点，这些力感应点通过3D打印分别生成。这里可以不同地构造躯干骨架。下面提供对此的不同变型的描述。躯干骨架可以例如与相对于人体的带系统(诸如背包)一起使用。此外，用于实现人体运动的装置包括驱动机构。在这方面存在各种被动和主动的实现选择；如果是主动的，则也会需要传感器系统和控制器。驱动机构用于在装置中产生支撑和模仿人体运动所必需的力和力矩。被动地，这可以考虑到特定的性质来实现，例如通过机械弹簧、气压弹簧或弹性带。对于主动支撑，可以使用电动马达、气动和液压致动器或人造肌肉。这些主动驱动选项也具有不同的特性。驱动选项的布置可以直接放置在装置的旋转轴或线性轴上以实现人体运动。然而，也可以以分散的方式放置驱动单元并且例如通过滑轮机构实现致动。

躯干骨架可以具有不同的构造。可以想到的是，例如，以轮廓系统制成的纯粹的“机器式设计”，以提供纯粹的技术功能(例如，对改变的用户轮廓的简单和快速调整)。另一种选项是躯干结构适应人体脊柱以获得最佳力流的构造。以下也将该结构称为S形轮廓系统。

臂-技术接口的设计也可能不同。封闭和开放，坚硬和柔软的结构都是可以想到的。

装置直接连接到穿戴它的人的至少两个身体部位，并且例如直接与上臂相互作用以将力从人传递到技术系统并实现支撑功能，以及通过骨盆支撑构件与骨盆相互作用以将力从技术系统传递回人体结构和/或人体。连接优选是机械连接，这意味着用户可以穿上装置，装置与人体的至少两个特定部位直接地且紧密地连接。这里，装置可以直接支撑人类的至少一种活动，主要是提升和搬运任务，一方面通过在人体的特别地使用的的区域周围传递力，另一方面通过利用特定的力生成和力放大来提供其他支撑和运动功能。这意味着系统吸收、传递、放大和引入力，并且由此可以被视为一种支撑装置，例如用于人类的上肢。

支撑装置可以为由穿戴它的人所执行的各种运动提供支撑，并且旨在避免在头部高度或高于头部高度处进行工作的期间例如对人体上肢的不正确的拉力。然而，该装置不旨在执行穿戴它的人或用户的所有工作，或者承担所有的拉力。系统可以暂时或永久开启。此外，可能有几种智能水平。变型一没有提供开启或关闭系统的选项。因此(如果用户穿戴它)，它始终开启。变型二允许用户开启或关闭系统(例如，通过按下激活按钮)。变型三提供了传感器的集成和控制器，以处理由传感器生成的数据。借助于该信息，使用拉力数据以通过EMG或力传感器根据拉力水平来控制系统。例如，在轻微拉力的情况下，系统是未激活的，并且一旦拉力超过临界值，系统就立即主动地开启。

本发明的主题将涵盖不同的场景。这些在以下使用案例中描述。

使用案例1提供了系统的使用以避免在例如肩部-手臂区域上的过多拉力。在这种情况下，装置用于转移力。根据实施例，系统永久地或暂时地使用。如果系统具有一定的智能性，系统将在过多拉力且对健康产生负面影响(早期关节磨损等)的情况下，为穿戴该装置的人将过度的拉力减少恢复到生理上可忍受的拉力水平所需的临界量。因此，系统的目的是可控地减少穿戴该装置的人上的过多拉力而不是完全去除所述拉力。在穿戴该装置的人上的生理上可忍受的拉力是明确期望的，因为其对穿戴该装置的人的健康具有积极影响(健康维护)。通常，如果装置最佳地适应用户，则装置不会限制人的运动；人与技术设备在时间和空间上是同步的，并且一起进行运动。在过多拉力的情况下，平行于经受拉力的人体区域布置的装置将特定地传递力。如上所述，在人体运动和拉力分布变化期间，对装置的控制可以以各种方式进行。该装置的构造在此适应于穿戴它的人和要执行的任务。

使用案例2提供了系统的使用，仅为了稳定和增加用于人体工程上困难的工作(例如在头部高度或高于头部高度处工作)的力，以使用户完全可以执行该任务。在这种情况下，装置主要用于产生力，该力用于放大运动或特定地稳定运动。其次，将力转移(参见使用案例1)。根据实施例，系统也是永久地或暂时地有效。如果系统具有一定的智能性，则系统应当只为困难任务提供帮助，并且如果支撑是“并非绝对必要的”，则将支撑降至最低。因此，系统的目的是可控地支持穿戴该系统的人的运动。在人体运动的情况下，例如转动或放下或抬起肩膀或者抬起手臂，与人类的受拉区域平行布置的装置将提供运动所需的力(在智能系统的情况下，只提供必要的力)，并且如果运动很小，则提供稳定所需的力。如上所述，能够在人体运动和拉力分布改变的期间以各种方式控制装置。这里，装置的构造适应于穿戴系统的人和要执行的任务。

本发明的主题特别地以装置的运动学结构为特征，运动学结构由于装置靠近身体的事实，从而允许人旋转和线性运动而没有限制，诸如转动或者放下和抬起肩膀。

总体上，整体概念降低了复杂性，特别是对于产生旋转和平移的人体运动的装置，因为考虑了竖直方向上的运动，这使得对致动元件和传感器(后者主要用于主动系统)的用于水平方向上的运动的要求最小化。

另一个特殊特征是控制器。根据所选控制器的类型，系统仅在根据使用情况，要避免过多拉力或者需要支撑来执行任务时才会变为有效状态。避免过多拉力的一个例子是手动处理负载。在这种情况下，只有当穿戴系统的人因为意识到过多拉力，所以主动启动系统时，或者系统构造成自动地检测过多的拉力时，系统才会介入负载处理。为在头部高度或高于头部高度处的活动提供的支撑是在执行任务时提供支撑的一个示例。该方法等同于第一个示例的方法。

根据设计，该装置可以包括各种构件和不同数量的这些构件。根据主要由任务和系统用户规定的要求进行构造，即，将构件放在一起以形成整个系统和/或装置的方式以及对构件的选择。系统和用户之间的联接可以以各种方式执行，例如作为背包、手提箱或一件衣服。一方面，系统可以通过转移作用在人体部位上的力来保护身体部位免受过多拉力。另一方面，系统可以支撑和/或促进人体运动并稳定位置。在此，通常的任务是在工业生产或贸易中在头部高度或高于头部高度处的工作。系统包括至少一个用于实现生物力学和平移的人体运动的装置和至少两个人-技术接口—其中一个接口用于吸收力，即将力从人体结构传递到技术系统，一个接口用于转移力，即将力从技术系统转移到人体结构—以及致动单元或致动器。在某些变型中，例如具有主动驱动单元的那些变型，有可能甚至有时必需添加例如传感器和控制单元。

该装置尤其可以用于支撑必须在较长时间内执行在人体工程学意义上困难的或重复的任务的人。此外，在中期，该系统旨在用于稳定至少一些弹性或柔性技术构件或技术接头或者用于支持其他形式的生物。

因此，本发明创造了一种装置，该装置通过转移和放大力来辅助和/或保护人体或其他生物或技术系统(例如工业机器人)的至少一部分，并且使得使某些任务的执行成为可能。

对于装置的设计、结构和构造，必须考虑运动学环境，特别是用户的相关身体部位的解剖结构以及任务。特别是这里必须考虑两种人-技术接口，用于实现旋转和平移的人体运动的装置，以及包括控制器的可能的传感器和致动器，这些对于装置的性能是至关重要的。这些元件可以以固定或灵活的方式连接，使得装置可以具有变化的自由度。存在所有类型的几何设计可能性。

本发明的主题仅在人-机器接口处导致较小的反作用力，因为运动学结构适合于使用支撑装置的人的生物力学(由于其伴随用户，因此导致高接受度)。由于其结构，该系统允许将力特定地传递到技术系统，围绕主要人体结构特定地传递力量，以及特定地将力从技术系统引入技术系统。这里，本发明的核心部件与人体生物力学平行地移动，并且优选地以拟人化方式设计。然而，另一种设计也是可行的。应当特别强调的是技术躯干骨架(称为S轮廓系统)的可能实施例，其确保系统能够适应脊柱的生理双S形状，并且因此适应胸椎后凸和腰椎前凸的布置。

总之，该装置在装置和用户之间设有一个或多个接口(优选两个)，一个或多个用于产生旋转和平移的人体(例如肩部的)运动的装置，以及被动和/或主动驱动机构，在主动的情况下设有传感器装置和控制单元。该装置一方面允许符合人体工程学地更好地执行手动工作，例如在头部高度或高于头部高度处的工作，并且另一方面能够使身体上艰苦或危险的任务的执行完全可行。该系统尤其可以通过向上肢提供支撑来平衡用户所握持的物体的重量。由于用于产生旋转和平移的人体运动的装置的至少一部分的主动驱动和被动自由度的特定布置，在可想到的实施例中可以将竖直作用的力特别地从上肢传递到躯干，而用户仅在水平方向上稍微受限。因此，可以建设性地将由重量引起的有害拉力与水平面上的运动分开，这出于健康原因是有益的并且对于处理是重要的。

这些类型的系统使得员工在他们的工作领域中可以参与到各种应用环境中，因为可以减少早期磨损并且因为这些系统可以抵消物理性能的降低。该系统既能够用于专业领域，例如用于提升和搬运任务，也可以用于私人领域，例如用于安装灯或涂漆。

本发明的主题是便携的、特别是可穿戴的系统，以避免由过多拉力引起的损伤并且为人体工程学上困难的活动提供支撑。对于系统的特定设计可以想到不同的变型。用户的移动性，即人体移动，总体不受影响或受损。各种类型的材料(可以是柔软或坚硬的，例如铝、纺织品、GRP、CFP或塑料)可以用于系统的结构。

总之，本发明的主题特征尤其在于以下方面：

-运动学结构中旋转和平移自由度的特定结合导致支撑系统的非常高的运动保真度。

-装置的另一个显著优点是更容易、更紧凑且更具成本有效的设计。

-对于运动件的构造，考虑了特殊措施(特别是来自生物力学分析)，以便为靠近身体定位或穿在身体上的系统产生拟人化设计。尽管自由度降低，这仍然可以很好地再现运动的保真度。

-模块化结构和特定提供的适配选项有助于最佳地使用根据本发明的装置。

由于运动学结构和/或致动元件(主要是补偿重力)引起的可忽略不计的约束力(意味着使用系统的选择取决于用户)，以及非常好的适配选项和非常靠近身体且紧凑的系统设计，导致高的接受度。

附图说明

附图中示出了本发明的示例性实施例，并在下面进一步详细描述。

图1示出了根据本发明的实施例的从侧面看的外骨骼的示意图。

图2示出了根据本发明的实施例的从侧面看的外骨骼的示意图，该外骨骼具有间隔开的加强手段。

图3示出了根据本发明的另一实施例的以等距角度来看的外骨骼的示意图，该外骨骼具有间隔开的加强手段。

图4示出了根据本发明的另一实施例的从侧面看的外骨骼的示意图，该外骨骼具有间隔开的加强手段。

图5示出了根据本发明的实施例的肩部布置。

图6示出了根据本发明的实施例的第一旋转轴，第一旋转轴是倾斜轴。

图7以等距视图示出了根据本发明的实施例的肩部布置。

图8以身体的侧视图示出了根据本发明的支撑装置的第一示例，支撑装置在人于头部高度或高于头部高度执行任务时与人相互作用。

图9以身体的后视图示出了根据本发明的支撑装置的第一示例，支撑装置在人处于静止时与人相互作用。

图10以身体的后视图示出了根据本发明的支撑装置的第二示例，支撑装置在人处于静止时与人相互作用。

图11以身体的后视图示出了根据本发明的支撑装置的第三示例，支撑装置在人处于静止时与人相互作用。

图12示出了根据本发明的实施例的根据本发明的装置的分解图。

具体实施方式

根据本发明的支撑装置的优选应用领域是在私人和专业环境中，支撑体力劳动人员执行就人体工程学而言危险的任务，诸如在头部高度或高于头部高度执行的工作，例如由汽车和航空航天工业技术人员执行的安装和装配任务。这些全部是当前及将来仍然优选由人类执行的任务。对此的需求不断增加，因为人口变化以及由于更复杂和更定制化的产品而对生产环境的要求增多。根据本发明的支撑装置确保了可以比之前更长期地执行工作，因为它提供了特定的减压和辅助，从而减少了由于长时间的过多拉力引起的损伤。它还使某些需要特殊技能的工作(例如处理重载)成为可能。此外，它可以使得以前没有为这类工作配备最佳装备的人群工作得更轻松。这些应用实例表明，该议题具有重要的社会意义(在私人和专业环境中持续使用人力资源)。通过支撑装置可以减少用于目标支撑的必要系统技术的差距，而无需用技术系统替换人类。因此，整个经济可以得到加强，因为每个员工的病假可以由于避免不正确的拉力而减少。

本发明的主题以可穿戴的支撑装置来支撑用户，该支撑装置包括与至少一个人体部位平行布置并且能够以各种方式控制的元件，这些元件一起构成支撑装置。这可以包括用于调节和控制装置元件的功能以及任何所需传感器。

下面，将基于根据本发明的装置的使用情况—在头部高度和高于头部高度的工作—来说明实施例。

图1以侧视图示出了外骨骼。图1中的外骨骼100包括若干模块，包括背部110、肩部布置200和骨盆支撑构件150。背部110在此将骨盆支撑构件150与肩部布置200连接。肩部布置200包括至少一个扶手240和一个肩部构件210。背部110包括至少一个第一柔性区域背部构件111。第一柔性区域背部构件111垂直于主延伸方向柔性地设计，使得用户可以弯曲第一柔性区域背部构件111。第一柔性区域背部构件111直接或间接地与骨盆支撑构件150连接并且与肩部布置200连接。在第一柔性区域背部构件111和骨盆支撑构件150间接连接的情况下，第二柔性区域背部构件112和/或连接构件140可以在第一柔性区域背部构件111和骨盆支撑构件150之间产生连接，由此，第一柔性区域背部构件111和第二柔性区域背部构件112之间的距离能够通过连接构件140调节。因此，外骨骼100可以适用于具有不同体形的用户。第一加强手段130可以应用于第一柔性区域背部构件111，这使得可以在弯曲方向上特定地加强柔性区域背部构件111。第一加强手段130可以相对于用户的背部在外侧施加在第一柔性区域背部构件111上。第一加强手段130通过两个施力点121、122与第一柔性区域背部构件111连接。这里，第一施力点121布置在肩部布置侧上，第二施力点122布置在骨盆支撑构件侧上。

内部加强手段130a也被应用在图1中的柔性区域背部构件111的内侧上，使得第二弯曲方向也能够被特定地加强。此外，第一加强手段130的区域和内部加强手段130a的区域可以重叠，使得第一柔性区域背部构件在第一弯曲方向和第二弯曲方向上都被加强。

图2基本上示出了图1中的外骨骼100。在图2中，外骨骼具有肩部布置200，肩部布置200也具有扶手240和肩部构件210。此外，外骨骼100包括背部110和骨盆支撑构件150，由此背部110将骨盆支撑构件150与肩部布置200连接。与图1不同，图2具有不同类型的加强手段130。此外，加强手段130包括加强装置135，其在图2中布置在第一施力点121和第二施力点122之间。第一施力点121位于肩部构件210上。第二施力点122位于连接构件140上。此外，突出的保持结构160、161紧固在第一柔性区域背部构件111上，加强装置135已放置在第一柔性区域背部构件111上。例如，加强装置135可以是绷紧的绳索或者弹簧。由于保持结构160、161，可以调节加强装置135和待加强的第一柔性区域背部构件111之间的距离，从而可以确保第一柔性区域的更特定的加强。此外，加强手段130包括绳索张紧装置170。该绳索张紧装置170使得能够调节绳索张力和/或弹簧张力。可以手动或自动地进行调整。绳索张力可以优选地根据用户的需要进行调节，例如，他的体型、肌肉力量和要进行的工作。为了自动调节绳索张力，可以在绳索张紧装置170中设置致动器。这可以例如是气动缸、液压缸、气动肌肉、压电元件或电动马达。此外，可以使用控制器和传感器布置来控制致动器。这样，致动器可以适应各个情况；即，取决于进行中的力和/或外骨骼100的角度，可以调整对加强手段130的加强。因此，可以调整背部110的刚度并且用户可以被单独地支撑。

图3和图4分别以等距视图或侧视图示出了根据本发明的实施例的外骨骼100。与图1和图2相反，图3中的背部110具有三个部分；即，有三个柔性区域背部构件111、112、113，它们通过两个连接构件140a、140b连接。连接构件140a、140b使得可以改变连接的柔性区域背部构件之间的距离，从而高度可以调节至相应用户的高度。此外，图3具有肩垫180，肩垫180用于将外骨骼舒适地定位在用户的肩部上。第三柔性区域背部构件113和骨盆支撑构件150之间的连接通过包括第一旋转轴151和第二旋转轴152的布置建立。第一旋转轴151允许用户侧向地弯曲他的背部，即进行背部的侧向屈曲。第二旋转轴152允许用户向前弯曲，即骨盆支撑构件150相对于第三柔性区域背部构件113弯曲。在图3中，第一加强手段130具有两个平行的加强装置135a、135b，它们悬在第一柔性区域背部构件111上方。在这种情况下，加强装置135a、135b是绷紧的绳索。如图2所示，第一施力点121位于肩部构件210处。第一加强手段130的第二施力点122位于加强手段140a上。加强装置135a、135b穿过保持结构160以在第一施力点121和第二施力点122之间建立连接。此外，保持结构160在第一柔性区域背部构件111的加强装置135a、135b之间产生距离。由于这种布置，第一加强手段130可以特定地加强第一柔性区域背部构件111。第二加强手段131布置在第二柔性区域背部构件112上方。第二加强手段131也包括两个平行的加强装置136a、136b。加强装置136a、136b张紧在两个连接构件140a、140b之间，并且设计成特定地加强第二柔性区域背部构件112。各种加强装置135a、135b、136a、136b的绳索张力可以不同地设计，但也可以类似地设计。此外，图3包括肩部布置200，其在图5-7中进一步详细描述。

图5和图7示出了肩部布置200。肩部布置200包括以下部件：肩部构件210、210a、第一肩部联接构件220、第二肩部联接构件230和扶手240。肩部构件210可以是两件式的，使得它包括第一部分210和第二部分210a。这样，可以提供平移轴205，因为一个部分可以插入另一个部分中，以将外骨骼调节至用户的肩部宽度。在一个实施例中，平移轴205可以在设定之后被制动，使得它在使用期间不移动并且使得力可以有效地传递到背部和骨盆支撑构件。肩部构件210或210a以旋转方式连接至第一肩部联接构件220，从而形成第一旋转轴215。第一旋转轴215可以设计为倾斜轴，其在图6中进一步详细描述。第一肩部联接构件220通过第二旋转轴225与第二肩部联接构件230连接。第二肩部联接构件230借助于第三旋转轴235与扶手240连接。第二旋转轴225和第三旋转轴235以0°和90°之间的角度相交，特别是以85°±5°的角度相交。第二旋转轴225和第一旋转轴215不直接相交，因为第一肩部联接构件220横向地且朝向背部突出。因此，这两个旋转轴彼此正交，但彼此相距一定距离。上述具有总共三个旋转轴215、225、235的肩部布置200允许在用户的肩部区域中具有高度的移动性。致动器250可以布置在扶手240和第二肩部联接构件230之间。它可以设计成支撑用户的手臂。结果，用户可以使用工具进行更长时间的工作和/或在头部高度附近更好地工作。此外，传感器可以测量用于控制致动器250的力或角度，以提供理想的用户支撑。

图6示出了第一旋转轴215的剖视图。此外，图6示出了第一肩部联接构件220和肩部构件210a。第一旋转轴215是倾斜轴，其能够以50°的角度倾斜。该设计提出所需的角度(此处为50°)可以通过两个止动件设定。这样，防止了人体的任何过度拉伸。

图8至11各自示出了支撑装置或外骨骼的可能的实施例，用于在头部高度处和高于头部高度处工作的应用环境。该应用是一个符合人体工程学的非常关键的使用案例。该应用旨在帮助员工，尤其是那些从事生产的员工，避免肩部区域的慢性损伤(使用案例1，力传递)，甚至使得可以在头部高度处和高于头部高度处工作(使用案例2，力增加)。

图8概述了支撑装置100的第一示例，示出了支撑装置100与用户101的相互作用以及系统元件之间的相互作用。支撑装置100通过两个人-技术接口与用户101联接：支撑装置100(例如扶手)和用户上臂102之间的一个接口，其被认定为技术系统和人体手臂之间的接口(臂-系统接口241)，支撑装置100(例如骨盆支撑构件)和人体躯干104之间的一个接口，其被认定为技术系统和人体躯干之间的接口(系统-躯干接口105)。系统-躯干接口105配备有穿戴件/连接系统106。此外，系统-躯干接口105具有与人体骨盆107的连接点，其必须特别适合于用户101。此外，支撑装置100具有用于产生特别是旋转的人体运动201的装置，其布置在系统-躯干接口105和臂-系统接口241之间。用于产生人体运动241的装置的这种可能的构造具有三个自由度。致动器单元或致动器未在图8中示出，但仍然是必需的。致动器单元的可能实施例以及主动致动器单元所需的传感器和控制器的可能实施例在上面示出。

图9示出了根据本发明的支撑装置100的另一实施例的第二图，支撑装置100具有用于产生旋转和平移的人体运动201的装置的特别不同的构造，由此，图8的构造在右侧示出，新的变型在左侧示出。左侧的实施例—部分平行运动件—除了产生平移的人体运动之外还允许产生旋转的人体运动。该装置的运动件的这个特殊部分布置在人体肩部109上方。

支撑装置100的另一个实施例在图10中示出。这里的主要区别在于用于产生旋转和平移的人体运动201的装置。与图8和图9的实施例相比，该装置的构造从根本上不同，以改善运动的保真度。布置在用户的顶部背部的平行运动件222表示在用于产生人体运动的装置中的“提升/拉起肩部”(二维运动)的功能。

在图11中概述了用于产生人体运动201的装置的第四实施例。该实施例具有两个自由度，特别是用于产生旋转人体运动。由于用于产生人体运动211的装置的不同设计，需要不同设计的系统-躯干接口105，尤其是在人体肩部109上方。

所有四个粗略绘制的支撑装置或外骨骼100支撑用户101的至少一个臂(具体地，上臂102)，用户在附图中通过接口直接与支撑装置100联接。已经概述了用于产生旋转和平移的人体运动211的装置的不同变型。用于致动单元的以及在主动系统的情况下的传感器和控制单元的集成和构造的变型和实施例并未示出。实施例在上面描述。

另一种选择如图12所示。在此不同的是背或背部的构造。它包括上部背部构件111、中间背部构件112和底部背部构件113。对此，特殊之处在于，该设计提供了调节选项，使得可以根据每个用户的高度进行调节。背部具有S形轮廓(以体现脊柱)。背部构件可以由不同的材料制成，例如塑料、碳纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料或金属。然而，特别是碳纤维增强塑料在这方面被认为是合适的，因为这种材料更容易适应方向的刚度特性。在这种情况下，可以构建一种结构，该结构非常柔软，使得允许背部弯曲，但仍然能够传递产生的力。顶部背部构件111刚好仅仅覆盖肩部。不需要进一步的覆盖，因为在此不会吸收和/或转移任何力。在这区域，只能进行定位和制动。背部构件例如通过螺钉连接。

此外，背部系统设置有背包支架。为一个连接侧设置特殊元件140。胸部约束件需要另一个连接构件，该胸部约束件包括用户的胸带，但这里仅用于定位和制动目的，而不是用于传递力。底部背部构件113又与骨盆带(未示出)连接。在顶部背部构件111处，附接有连接构件140，其允许与其他系统部分连接。这些一方面包括臂运动件，另一方面包括头枕117。与臂运动件的基本连接由偏转弓形件118提供，偏转弓形件118与连接构件140连接。一个或两个臂构件可以附接至该偏转弓形件。这些臂构件包括四个机械元件，人-技术接口和致动器(未示出)。这四个元件包括臂-偏转弓形件连接件211a、叉形桥接件221，90°偏转弓形件231和臂杆242。致动器支撑在臂杆242和90°偏转弓形件231之间。气压弹簧、气动致动器或电动马达可以用作致动器。此外，传感器可以被集成以用于计算目标值。人-技术接口243安装在臂杆242上。位置可以由控制器确定。

对于可以使用图8-11中所示的支撑装置的情况，重要的是用户不必承受他自己的肢体重量和所持工具的重量。特别是在静态情况下，由于血液循环减少，人体肌肉在动态拉力方面的表现受到限制。然而，通常不需要在定位上支撑用户或增加水平方向的动态。因此，这里描述的概念中的构造和设计特定地在竖直方向上进行支撑，而在水平方向上尽可能少的力传递给用户。这是由于被动设计的旋转轴平行于重力方向的事实而实现。主动或被动驱动的旋转轴平行于地面。根据身体的纵向轴线和平行于被支撑的身体部位的机械结构的纵向轴线之间的角度来选择旋转轴处的扭矩，使得在最大杠杆臂处达到最高扭矩。对于附接至上臂的支撑系统，该原理通过身体的纵向轴线和上臂之间的角度phi_上臂，从预设的最大支撑扭矩M_{驱动，最大值}导出驱动扭矩M_驱动＝sin(phi_上臂)*M_{驱动，最大值}。除角度phi_上臂之外，其他生理参数，诸如关节角度以上的最大肌肉力的变化过程(肌肉力量的变化过程)可以包括在计算中，以确保支撑力小于进行工作所需的力。这意味着系统不会移动用户。用户必须始终施加力。对于其他身体关节，可以在关节角度和支撑力之间建立相同的关系。合适的组合使得可以确保由重量引起的一些有害拉力从使用者身上移除，而他的运动自由度保持完好。

特别是对于平移运动，例如在肩带上发生的那些，也可以想到其他运动模式。出于生理原因，当超过上臂与身体的纵向轴线之间的90°角时，在此处引入抵抗重力的力是有意义的。

可以集成其他传感器(例如EMG传感器)以检测用户的意图。重力影响的特殊补偿的概念通过最大支撑力M_{驱动，最大值}的情境影响而得以维持和扩展。

所描述的设计结构使得能够以简化的方式存储势能(例如，作为弹簧或加压空气中的弹性能量)并且根据需要将其返回给用户。

除了考虑到这种固定体，还必须注意支撑装置由柔性元件(特别是在背部区域)组成。它们以这样的方式应用，即它们相对于主支撑力的方向是刚性的，但是在另一个方向上是柔性的。这样，它们可以适应身体的形状和运动(尤其是背部的屈曲，参见图1中的系统-躯干接口105)。总体上，这是通过使用靠近身体的扁平结构来实现的。通过在相应的身体部位周围使用织物紧固件(参见图9中的穿戴件/连接系统106)，该结构适应于身体部位并且当平行于纵向轴线施加拉力时不会折断。

参考标记列表

100 外骨骼或支撑装置

101 用户

102 用户的上臂

104 人体躯干

105 系统-躯干接口

106 穿戴件/连接系统

107 人体骨盆

109 人体肩部

110 背部

111 第一背部构件

112 第二背部构件

113 第三背部构件

114 用于背包支架的连接构件

116 结合构件

117 头枕

121 第一施力点

122 第二施力点

130 第一加强手段

131 第二加强手段

135 第一加强装置(a、b)

136 第二加强装置(a、b)

140 连接构件

150 骨盆支撑构件

151 骨盆支撑构件的第一旋转点

152 骨盆支撑构件的第二旋转点

160 保持结构

161 保持结构

170 绳索张紧装置

180 肩垫

200 肩部布置

201 用于产生人体运动的装置

205 平移轴

210 肩部构件

211 弓形连接件

211a 臂-偏转弓形件连接件

215 第一旋转轴

220 第一肩部联接构件

221 叉形桥接件

222 用于产生人体运动的装置的实施例的平行运动件

225 第二旋转轴

230 第二肩部联接构件

231 90°弓形连接件

235 第三旋转轴

240 扶手

242 臂杆

243 人-技术接口

250 手臂支撑件(致动器)。

Claims (41)

1.一种用于人类的外骨骼(100)，包括：

-肩部构件(210)；

-至少一个扶手(240)；

-骨盆支撑构件(150)；

-具有第一端和第二端的背部(110)；

其中背部(110)包括至少一个带有第一端和第二端的第一柔性区域背部构件(111)和至少一个带有第一加强装置(135)的第一加强手段(130)，

其中第一柔性区域背部构件(111)定向成使得其第一端面向背部(110)的第一端并且其第二端面向背部(110)的第二端，

其中背部(110)的第一端附接至肩部构件(210)，

其中背部(110)的第二端附接至骨盆支撑构件(150)，

其中扶手(240)直接或间接地铰接至肩部构件(210)，

其中第一加强手段(130)设计成使得第一柔性区域背部构件(111)特定地在弯曲方向上加强。

2.根据权利要求1所述的外骨骼(100)，

其中第一施力点(121)设置背部(110)上，位于肩部构件侧，

其中第二施力点(122)设置在背部(110)上，位于骨盆支撑构件侧，

其中第一加强装置(135)是在第一弹性区域背部构件(111)的弯曲线之外，在第一施力点(121)和第二施力点(122)之间绷紧的绳索，使得弯曲力特定地在一个方向上增大。

3.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼(100)，

其中背部(110)还包括第二柔性区域背部构件(112)以及连接构件(140)，第二柔性区域背部构件(112)具有第一端和第二端，

其中第一柔性区域背部构件(111)的第二端通过连接构件(140)与第二柔性区域背部构件(112)的第一端连接。

4.根据权利要求3所述的外骨骼(100)，

其中第二柔性区域背部构件(112)包括具有第二加强装置(136)的第二加强手段(131)，

其中第二加强手段(131)构造成特定地在弯曲方向上加强第二柔性区域背部构件(112)，

其中第一加强手段(130)和第二加强手段(131)具有不同水平的刚度。

5.根据权利要求3或4所述的外骨骼(100)，其中第一柔性区域背部构件(111)和第二柔性区域背部构件(112)中的至少一个相对于连接构件(140)布置，使得其长度能够被调节并且使得第一柔性区域背部构件(111)和第二柔性区域背部构件(112)之间的距离能够改变。

6.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼(100)，其中至少一个突出的保持结构(160、161)布置在柔性区域背部构件(111、112)的背离背部(110)的表面上，加强手段(130)的加强装置(135)搁置在保持结构上，使得加强装置(135)位于距柔性区域背部构件(111、112)的表面一定距离处。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的外骨骼(100)，其中至少第一加强手段(130)包括绳索张紧装置(170)，绳索张紧装置(170)设计成改变绳索张力。

8.根据权利要求7所述的外骨骼(100)，

其中至少第一加强手段(130、131)包括第一致动器，

其中绳索张紧装置(170)设计成通过第一致动器改变绳索张力。

9.根据权利要求8所述的外骨骼(100)，其中第一致动器是气动缸、气动肌肉或电动马达。

10.根据权利要求9所述的外骨骼(100)，还包括：

-传感器布置，以测量特别是角度或力；

-控制器；

其中控制器被构造成基于来自传感器布置的传感器数据控制绳索张紧装置(170)的第一致动器，使得能够根据情况调整加强手段(130、131)的绳索张力。

11.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼(100)，其中背部(110)和骨盆支撑构件(150)绕第一旋转轴(151)可旋转地连接，第一旋转轴(151)与背部的表面正交。

12.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼(100)，其中背部(110)和骨盆支撑构件(150)绕第二旋转轴(152)可旋转地连接，第二旋转轴(152)在背部(110)的区域中与背部(110)的主方向对角地延伸。

13.根据权利要求11或12所述的外骨骼(100)，

其中外骨骼(100)还包括第二致动器，

其中第二致动器包括第一端和第二端，

其中第二致动器的第一端与背部(110)连接，

其中第二致动器的第二端与骨盆支撑构件(150)连接，

其中第二致动器设计成支撑背部和骨盆之间的运动。

14.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼(100)，其中至少第一柔性区域背部构件(111)由碳纤维增强塑料构成。

15.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼(100)，

其中外骨骼(100)包括肩部布置(200)，

其中肩部布置(200)包括肩部构件(210)、第一肩部联接构件(220)、第二肩部联接构件(230)和扶手(240)，

其中第一肩部联接构件(220)通过第一旋转轴(215)与肩部构件(210)连接，

其中第一肩部联接构件(220)通过第二旋转轴(225)与第二肩部联接构件(230)连接，

其中第二肩部联接构件(230)通过第三旋转轴(235)与扶手(240)连接，

其中第一旋转轴(215)和第二旋转轴(225)布置成直角且彼此相距一定距离，

其中第二旋转轴(225)和第三旋转轴(235)相交。

16.根据权利要求15所述的外骨骼(100)，

其中肩部布置(200)还包括沿肩部构件(210)的平移轴(205)，

其中第一肩部联接构件(220)沿着平移轴(205)可移动。

17.根据权利要求15或16的外骨骼(100)，其中第一旋转轴(215)是能够以0°和50°之间的角度倾斜的倾斜轴。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的外骨骼(100)，其中第二旋转轴和第三旋转轴之间的角度在0°和90°之间。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的外骨骼(100)，还包括：第三致动器；

其中第三致动器包括第一端和第二端，

其中第三致动器的第一端与扶手(240)连接，

其中第三致动器的第二端与第二肩部联接构件(230)连接，

其中第三致动器设计成支撑肩部的运动。

20.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼(100)，还包括：

-具有人-技术接口(241)的第一部分(231、242)，以将力从第一身体部位传递至第一部分，反之亦然，

-具有人-技术接口(105)的第二部分(111、112、113)，以将力从第二部分传递至第二身体部位，反之亦然，

-联接构件(201)，

-致动单元，

-传感器系统，和

-控制器，

其中第一部分旋转地联接至第二机械联接器，

其中第一机械联接器和第二机械联接器中的至少一个能够由致动单元致动，

其中控制器设计成根据传感器系统测量的结果控制致动单元。

21.根据权利要求20所述的外骨骼(100)，

其中第一身体部位和第二身体部位通过单个肢体关节，特别是肩关节连接，其中第一身体部位和第二身体部位特别是同一个人的手臂和骨盆/臀部。

22.根据权利要求20和21中任一项所述的外骨骼(100)，其中第二机械联接器是具有至少一个自由度的旋转联接器。

23.根据权利要求22所述的外骨骼(100)，其中旋转联接器包括平行四边形联接部件(222)或梯形联接部件。

24.根据权利要求22和23中任一项所述的外骨骼(100)，其中旋转联接器包括至少一个相对于站立的人体而言的上下部件。

25.根据权利要求22至24中任一项所述的外骨骼(100)，其中旋转联接器包括至少一个相对于站立的人体而言的前后部件。

26.根据权利要求20至25中任一项所述的外骨骼(100)，其中第二机械联接器包括沿轨迹的平移联接部件。

27.根据权利要求26所述的外骨骼(100)，其中轨迹包括直线段。

28.根据权利要求26和27中任一项所述的外骨骼(100)，其中轨迹包括圆弧段。

29.根据权利要求26所述的外骨骼(100)，其中轨迹模仿人体解剖学运动。

30.根据权利要求20至25中任一项所述的外骨骼(100)，其中第一部分和第二部分中的一个包括模仿脊柱的支撑布置。

31.根据权利要求20至30中任一项所述的外骨骼(100)，其中包括至少一个用于产生人体生物力学的旋转和/或平移位移和/或运动的装置的装置允许精确的人体自然运动，即，它适应于至少人的待支撑区域的解剖学特征，和/或用于围绕待支撑的身体区域的力的传递，和/或用于受拉身体区域的力的传递和/或吸收。

32.根据权利要求30和31中任一项所述的外骨骼(100)，其中装置包括在人与技术设备之间的至少一个，特别是多个，特别是两个施力点和/或区域，施力点和/或区域有助于通过技术系统从一个人体结构到另一个人体结构的有针对性的力的传递，为了特定地沿着一个和/或多个相同和/或不同的力路径传递现有的力，这些力路径能够通过技术元件的并联结构单独地和/或分别地切换。

33.根据权利要求20至32中任一项所述的外骨骼(100)，

其中通过布置在轴上的致动器或通过借助于滑轮状构造在装置上被驱动的致动器使得特定的调节运动成为可能，

其中所有从动轴优选地布置成使得它们抵消重力。

34.根据权利要求20至33中任一项所述的外骨骼(100)，其中用于将力从人体结构传递到技术结构或从技术结构传递到人体结构的人-技术接口以不同的形式和不同的材料构造，并且构造为具有针对用于产生旋转和/或平移运动的至少一个装置和/或针对用于力的传递的其他平行布置的装置的可能的接口。

35.根据权利要求20至34中任一项所述的外骨骼(100)，其中主动致动元件集成在装置中，包括以至少一个开关的形式的至少一个控制选项，以允许至少单独控制由用于产生旋转和/或平移的人体运动并用于有针对性地传递力的装置实现的运动的运动形式，或者包括至少一个传感器，其提供关于拉力的数据和/或用于确定至少一个人体区域的至少一个运动的数据，在控制器中处理所述数据，以相应地控制装置的元件。

36.根据权利要求20至35中任一项所述的外骨骼(100)，其中装置的部件直接或间接地与连接构件连接，以确保相对布置并且能够以具有至少一个特性的连接构件和/或接口被动地和/或主动地控制，其中所述特性是几何确定的和/或允许适应。

37.根据权利要求20至36中任一项所述的外骨骼(100)，其中装置包括至少一个致动器，用于实现预定的调节力和/或与拉力和运动相关的调节力，从而以预防性地和/或可操作地适应拉力和运动状态的方式，被动地和/或主动地改变装置的特性，例如支撑水平和/或关节角度。

38.根据权利要求20至37中任一项所述的外骨骼(100)，其中装置被构造以用于有针对性地且可控地稳定、加强或激活至少一个柔软或弹性的技术或生物力学结构和/或技术或生物力学元件，使得力可以在主要拉力方向上传递，同时在主要运动方向上保持灵活。

39.根据权利要求20至38中任一项所述的外骨骼(100)，其中集成了至少一种用于集成传感器的可能性，传感器用于至少直接或间接测量人体的和/或人体运动的区域上的拉力，从而通过相应地捕获的数据实现有针对性的控制，即与负载和运动相关的控制。

40.根据权利要求20至39中任一项所述的外骨骼(100)，其中存在至少一个参照元件以用于确定装置和装置托架之间的限定位置，其中存在至少一个止动构件以将装置紧固至穿戴所述装置的人的至少一个身体部位。

41.一种系统，其特征在于，其具有模块化结构，并且能够用根据权利要求20至39中任一项所述的模块构造，并且当要求改变时能够重新构造。