CN110167726B - 力平衡支撑件、机械设备和可穿戴支撑装置 - Google Patents

力平衡支撑件、机械设备和可穿戴支撑装置 Download PDF

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Abstract

为了支撑附接至基部(10)并且能够围绕可移动旋转点(13)相对于基部旋转的可运动臂(11)，力平衡支撑件(4)包括：臂附接件(41)，臂附接件(41)能够连接至可运动臂并且至少能够围绕旋转中心(43)旋转，旋转中心(43)的位置能够相对于基部附接件(42)移动。支撑件能够通过位于距离臂附接件一定距离处的基部附接件(42)附接至基部。支撑件具有悬臂机构(44)，悬臂机构(44)在联接至可运动臂(11)时将由可运动臂(11)施加在臂附接件(41)上的力传递至基部附接件。悬臂机构具有附接至基部附接件的固定端部(45)以及能够例如通过适当的挠曲而移动的臂侧自由悬臂端部(45)。臂附接件在自由端部处相对于基部附接件悬挂。

Description

力平衡支撑件、机械设备和可穿戴支撑装置
技术领域
本发明涉及一种用于可运动臂的力平衡支撑件。本发明还涉及使用这种力平衡支撑件的机械设备和可穿戴支撑装置。
背景技术
已知用于比如人类的可运动臂的力平衡支撑件。这样的支撑件可以例如用于外骨骼和矫形器中以补偿作用在臂的部位或身体的支撑臂的部位、比如上背部上的力，例如重力。
参照图1和图2，示出了可穿戴支撑装置的人类使用者1在该示例中使用比如角磨机的工具设备2来执行体力任务，这涉及人类臂11中的一个或两个臂相对于身体10的复杂运动。如图所示，重力Fg和以箭头Fx、Fy、Fz图示出的其他力——例如，比如由工具2施加的那些力——作用在臂11上并因此传递至身体10的保持使用者直立的部位。因此，这些力给例如肩部、上背部和下背部带来了肌肉骨骼负荷。
这样的负荷可能具有负面影响。特别地，长时间或重复性地在前方或头顶上方工作是经常导致肩部或背部的不满和损伤的常见问题。头顶上方的工具平衡器确实提供了一些缓解，但是头顶上方的工具平衡器在许多情况下、比如在受限空间中是不实用的。此外，工作人员仍然必须在工作时向上举起其臂，这本身是麻烦的并且可能在一段时间内导致肌肉骨骼损伤。正在开发许多可穿戴外骨骼以提供缓解的支撑，但这些可穿戴外骨骼仍然具有若干局限性。
例如，从国际专利申请公开号WO2014/200343已知一种提供对重平衡力的装置。该装置包括刚性框架，臂组件附接至该刚性框架，并且该刚性框架可以由使用者穿戴以向使用者的臂提供平衡力。框架包括第一枢转点，该第一枢转点将臂组件的刚性的第一臂构件以可枢转的方式连接至框架。臂组件还包括第二枢转点和刚性的第二臂构件，该第二枢转点将第二臂构件连接至第一臂构件。
然而，这种支撑件和其他已知的支撑件的缺点是所述支撑件不为可运动臂提供足够的运动自由度。根据支撑件的类型，这可能是由于这种运动被驱动重量平衡支撑件并且例如提供对重平衡力的电动马达或其他主动致动器约束而导致的。
缺乏用于可运动臂的运动自由度也可能是由支撑件的机械结构引起的。例如，在前面提到的出版物中，虽然第二枢转点将在第一臂构件围绕第一枢转点旋转时枢转，但是运动的类型限于旋转运动并且被约束至第一臂构件的旋转平面，这是由位于与使用者的背部平行的刚性框架上的第一枢转点设置的。因此，如果可能的话，由该装置支撑的臂的运动也受到限制，并且比如弯折和躯干扭转的复杂运动是麻烦的。
这种对运动自由度的限制不仅在支撑件用于人类的臂的情况下是有问题的，而且在支撑件更普遍地用于其他类型的可运动臂的情况下是有问题的，其他类型的可运动臂比如需要能够执行复杂运动的机器人或其他动力机械设备或非动力机械设备。
发明内容
本发明提供了如所附权利要求中所描述的力平衡支撑件、机械设备和可穿戴支撑装置。
在从属权利要求中阐述了本发明的具体实施方式。
根据下文中描述的实施方式并参照下文中描述的实施方式进行说明，本发明的这些方面和其他方面将变得显而易见。
附图说明
将参照附图仅通过示例的方式来描述本发明的进一步细节、方面和实施方式。在附图中，使用相同的附图标记来标识相同元件或功能类似的元件。附图中的元件是出于简单和清楚的目的图示出的并且不一定是按比例绘制的。
图1和图2示意性地示出了穿戴可穿戴支撑装置的示例的人类使用者的立体图，图示了臂的运动和可穿戴支撑装置的使用。
图3示意性地示出了人类躯干的侧视图，其图示了臂的旋转中心根据臂相对于身体的取向的移动。
图4示意性地示出了具有力平衡支撑件的实施方式的示例的可穿戴支撑装置的实施方式的示例的侧视图。
图5示意性地示出了图4的示例的后视图。
图6示意性地示出了图4和图5的示例的正视图。
图7示出了力平衡支撑件的实施方式的第二示例的侧视图。
图8示出了适用于第二示例的离散式悬臂弹簧机构的示例的后视图。
图9示出了穿戴可穿戴支撑装置的另一示例的人类使用者的俯视图。
具体实施方式
在下文中，为了理解并欣赏本发明的基本构思并且为了不混淆本发明的教示或分散对本发明的教示的注意力，相比于如上面图示的认为必要的细节，将不在任何更大的程度上解释细节。
如在“本发明的背景技术”一节中所提到的，已知的可穿戴支撑装置具有有限的运动自由度并且不能跟随复杂的运动。在图1和图2中，例如，使用者1的上臂12在执行任务时不仅围绕上臂12的旋转点13、即肩关节13旋转，而且肩关节13的旋转中心例如通过肩部14、上背部15和下背部16的复杂运动而相对于使用者的髋部17移动。
如图4至图6中更详细地所示，为图1和图2的示例中的使用者1提供了减小对身体不适敏感的身体部位上的肌肉骨骼负荷的可穿戴支撑装置3。更具体地，可穿戴支撑装置3将负荷中的至少一部分负荷从臂11传递至身体10的另一部位，同时绕过身体的位于臂11附接至身体的点、即肩关节与身体的另一部位、即该示例中的髋部17之间的部位的肌肉骨骼结构。可穿戴支撑装置允许跟随随着臂在矢状身体平面中向上运动而向上运动的人类肩部的生物运动。这不仅减小了在长期使用中的不适，而且降低了复杂性，从而使该装置更适用于商业化。
将参照图4至图6的示例更详细地解释这一点。图4至图6中所示出的可穿戴支撑装置3包括用于可运动臂的力平衡支撑件4。虽然该力平衡支撑件在图1和图2的示例中用于人类臂，但是将显而易见的是，该力平衡支撑件可以与任何类型的可运动臂一起使用，并且该力平衡支撑件尤其适合用于附接至基部并能够围绕能够相对于基部(例如人体的下部部位)移动的可移动旋转点(例如肩关节)旋转的可运动臂。因此，可以在用于非人类的动物的可穿戴支撑装置中使用力平衡支撑件，或者力平衡支撑件可以用于支撑比如机器人的机械设备中的可运动臂。特别地，在旋转点相对于基部的位置至少部分地耦联于可运动臂相对于基部的取向的情况下使用支撑件4是尤其有利的。作为示例，图3示出了人类臂11的旋转点13在臂旋转至例如向上定向时——具体地，在上臂从向下指向、水平(即与从基部至旋转点的纵向方向垂直)方向向上运动至竖向方向(即至少部分定向地在该纵向方向的延长部分中)时——是如何运动的。
如图4至图6中所示，支撑件4包括能够连接至可运动臂的臂附接件41。支撑件4包括基部附接件42，基部附接件42位于距离臂附接件一定距离处，以用于将支撑件4附接至基部。臂附接件41至少能够围绕旋转中心43旋转，旋转中心43的位置能够相对于基部附接件42移动。
为了提供这种可运动性，支撑件4的所示出的示例设置有悬臂弹簧机构44，在使用悬臂弹簧机构44时，悬臂弹簧机构44将在联接至可运动臂时由可运动臂施加在臂附接件41上的力经由基部附接件42至少部分地传递至基部。力经由悬臂弹簧机构44传递，并且因此，将可运动臂连接至基部的部位被绕过。因此，减小了那些部位上的负荷。在动物、人类或非人类的情况下，这允许减小肌肉骨骼负荷和相关联的身体不适。在例如机器人或其他机械设备的情况下，这允许减小对于主动地使臂相对于基部运动的主动致动器、比如电动马达及或其他马达的机械动力需求。
悬臂弹簧机构44包括基部侧固定悬臂端部45和臂侧自由悬臂端部46。固定悬臂端部45附接至基部附接件42，并且该固定悬臂端部45的位置相对于基部附接件42固定。臂侧自由悬臂端部46能够至少通过悬臂弹簧机构4的适当挠曲而相对于基部附接件移动。如所示出的，臂附接件41通过自由端部46相对于基部附接件42保持悬挂。旋转中心43的位置至少部分地取决于自由悬臂端部46的位置，自由悬臂端部46的位置反过来至少部分地由臂附接件41的位置确定。
因为如果臂附接件41联接至可运动臂，则运动的臂将使臂附接件移位，从而带来自由悬臂端部46的位置变化并且因此带来旋转中心43的位置变化，所以悬臂弹簧机构允许跟随臂的复杂运动。
换句话说，力平衡支撑件4构成可挠曲框架(或悬臂弹簧或身体形状的弹簧)，该可挠曲框架的基部能够附接至机械“地面”(例如，在人类的情况下的躯干)，并且自由端部通过旋转铰链连接至臂组件。
将显而易见的是，悬臂弹簧机构44不仅储存能量，而且允许在跟随臂的旋转点的移动的同时绕过位于可运动臂与基部之间的结构而将负荷直接传递至基部。
虽然本发明不限于此，但是这在对生物的臂特别是人类臂进行力平衡的情况下是尤其有利的，其中，该人类臂是如图3中所示的人类肩部随着臂在矢状身体平面向上运动而向上运动的情况下的人类臂。这不仅减小了在长期使用中的不适，而且降低了复杂性。
由悬臂弹簧机构施加在臂附接件上的补偿力的量由悬臂弹簧机构的挠曲量确定。因此，当臂附接件41移位——即通过作用在臂附接件41上的力移位——并且因此挠曲量相对于中立位置增大或减小时，悬臂弹簧机构将向旋转中心提供补偿力并且因此向臂提供补偿力，这使该臂上的负荷减小。
将显而易见的是，悬臂弹簧机构的多种形状和实施方式是可能的。例如在示例中，悬臂弹簧机构包括连续悬臂弹簧，该连续悬臂弹簧在基部侧悬臂端部45与自由悬臂端部46之间延伸。在该示例中，该连续悬臂弹簧是允许提供具有有限数量的机械部件的紧凑支撑件的片簧或板簧。
此外，这允许以简单的方式调节悬臂弹簧机构弹簧特性，所述方式例如：通过在自由悬臂端部与固定悬臂端部之间在片簧的长度上改变片簧的厚度来局部地增大或减小刚度；引入局部削弱部(例如孔或腔)以使板簧更弱；以及，更大体上地，控制沿远离轴线的加载方向的移位/曲率或者使弹簧围绕身体弯曲以获得较好的配合和期望的输出特性。
然而，悬臂弹簧机构同样可以包括一系列离散的悬臂弹簧元件、比如彼此弹性连接的一系列梁或板。在这种情况下，可以通过改变单独的元件(之间的连接件)的刚度来在弹簧长度上调节弹簧特性。
参照图7，图7中所示出的示例包括例如一系列离散的悬臂弹簧元件60，在该示例中，板60从固定端部45至自由端部46通过枢转接合件62连接成能够围绕与悬臂弹簧机构的纵向方向垂直的枢转轴线63旋转。如图8中更清楚地所示，在该示例中，接合件设置有螺旋弹簧，该螺旋弹簧操作为扭转弹簧并且在元件60相对于直接相邻的元件枢转时提供反作用力。将显而易见的是，具有不同弹簧常数的弹簧可以用于不同的接合件，以调节悬臂弹簧机构的挠曲。
在图7和/或图8的示例中，力平衡支撑件4设置有能够围绕旋转中心43旋转的臂附接件41。如同图4至图6的示例，臂附接件41通过从自由悬臂端部46朝向旋转中心43突出的刚性臂48附接至自由悬臂端部46。
如图4至图6中所示，臂附接件41附接至从旋转中心43远离臂附接件41延伸至杆端部53的杆臂。经由该杆臂，可以通过将杆端部53联接至基部附接件的构件而将扭矩施加至臂附接件41。在所示出的示例中，带50附接至杆臂和基部附接件，但是将显而易见的是，可以使用将该杆附接至基部附接件或基部的另一个可挠曲的弹性构件或非弹性构件、例如螺旋弹簧来施加扭矩。更具体地，这在可运动臂3运动时将导致旋转中心围绕附接有杆臂的枢转点枢转并且因此在自由端部46上施加扭矩，自由端部46反过来将在旋转中心上施加至少部分地补偿施加在臂附接件上并因此施加在可运动臂上的力的扭矩。
因此，杆臂提供了允许旋转和/或平移的复杂运动的枢转系统、例如线性组件。具体地，杆端部53具有枢转点，该枢转点与旋转中心的枢转点组合以允许臂附接件的复杂运动并补偿力。因此，支撑件具有在该示例中由臂附接件41和杆臂形成的臂组件，该臂组件具有至少两个枢转件，所述至少两个枢转件中的一个枢转件用于连接自由端部46，并且另一个枢转件用于例如使用带附接至机械“地面”、即该示例中的基部附接件42或基部。
其中，带在臂组件从臂组件的静止位置移位时使可挠曲框架扭转，该静止位置被定义为储存在可挠曲框架中的能量最小的位置。
在所示出的示例中，杆臂经由位于枢转端部53处的枢转件联接至基部附接件的点54。
预加载带50附接至刚性臂和位于距离该刚性臂一定距离处的元件以进行预加载并且因此使悬臂机构挠曲。将显而易见的是，在该示例中，预加载带50有利地固定旋转中心43至预加载带50附接至该元件的点的距离，并且预加载带50因此产生了允许悬臂弹簧机构将扭矩施加到旋转中心上的铰接点，这允许补偿由可运动臂施加的扭矩。
如图8中以箭头61所示，元件60可以是能够围绕与纵向方向和第一枢转轴线垂直的另一轴线枢转的，以增加额外的自由度并提供对臂的形态和运动的进一步适应性。
将显而易见的是，悬臂弹簧机构可以具有适用于具体实施方式的任何形状，并且旋转中心可以位于适用于具体实施方式的任何位置处。
例如，旋转中心能够沿从臂附接件至基部附接件的纵向方向、与该纵向方向垂直的侧向方向、与该纵向方向和该侧向方向垂直的横向方向中的至少一个方向相对于基部附接件移动。这允许适用于臂的复杂运动的运动自由度。
例如，悬臂弹簧机构可以是能够沿纵向方向、侧向方向和横向方向中的至少两个方向挠曲的。因此，可以以简单的方式获得运动自由度，并且可以有效地传递来自不同方向的力。此外，自由悬臂端部可以是能够通过悬臂弹簧机构的适当扭转而移动的。例如，悬臂弹簧机构可以表现出扭转弹簧特性并且可以被弹性地扭曲。这增加了额外的自由度。
在图4至图6的示例中，臂附接件的旋转中心位于悬臂弹簧机构之外，即该旋转中心是虚拟的旋转中心。臂附接件41的旋转中心43位于距离悬臂弹簧机构的基部侧悬臂端部45一定距离并且距离自由悬臂端部46一定距离处。这为旋转中心的运动创造了大的自由度。
更具体地，在该示例中，悬臂弹簧机构围绕臂附接件41的旋转中心43弯曲。这允许将旋转中心43定位成使得悬臂弹簧机构与要被绕开的部位充分间隔开，避免悬臂弹簧机构接触那些部位并将力直接施加在那些部位上。优选地，曲率使得可运动臂与身体之间的关节适合该曲率。因此，悬臂弹簧机构44保持用于可运动臂的显著的运动自由度。在该示例中，如在图1和图2中更清楚地看到的，人类肩部配合在该曲率内，并且人类肩部的旋转中心与弹簧的曲率中心大致重叠。
然而，将显而易见的是，旋转中心可以例如在片簧的情况下位于悬臂弹簧机构上，该片簧不是沿基部附接件42与旋转中心43之间的方向延伸超过旋转中心，而是该弹簧可以在基部附接件42与旋转中心43之间延伸、例如在被人类使用的情况下在腋窝下方穿过。例如，图9示出了一种实施方式，在该实施方式中，悬臂弹簧机构44不在使用者的肩部14上延伸，而是在使用者身体10的后部处在固定端部45与自由端部46以及旋转中心与自由端部46重合的位置之间延伸。如所示出的，在该示例中，臂11的运动将把两个端部45、46带至彼此并增大悬臂弹簧机构44的弯曲。例如预张紧件50即带在与曲率中心相反的侧部处将自由端部46连接至固定端部45并提供对由臂11施加的力起反作用的预加载力。
如图5和图6中更清楚地看到的，臂附接件的旋转中心可以位于悬臂弹簧机构在其中延伸的平面L1之外。因此，产生了能够容纳可运动臂与身体之间的关节的空间，并且获得了臂附接件41的旋转中心43的移动与可运动臂的旋转点的移动之间的良好对应。
悬臂弹簧机构可以以适用于具体实施方式的任何方式、比如直接或间接地联接至基部附接件和臂附接件。在图4至图6的示例中，例如，力平衡支撑件4包括框架47，该框架47将基部附接件42联接至悬臂弹簧机构44。框架47比悬臂弹簧机构更具刚性。在该示例中，框架允许向身体的部位提供高等级的刚度，并因此提供对身体的部位的额外支撑，并且框架允许避免下述情况：悬臂弹簧机构压靠至那些部位并在那些部位上施加力，而不是自由挠曲。
在图4至图6中，臂附接件41位于距离自由悬臂端部46一定距离处。臂附接件41通过从自由悬臂端部46朝向旋转中心43突出的刚性臂48附接至自由悬臂端部46。因此，由臂附接件41与刚性臂48之间的旋转接合件或回转接合件提供的旋转中心可以定位成靠近于可运动臂的旋转点，并且因此获得了该旋转中心的移动与可运动臂的旋转点的移动之间的良好对应。在这方面，右臂可以从悬臂弹簧机构在其中延伸的平面L1中突出，如图5和图6中更清楚地示出的，这允许支撑件的紧凑式设计。
可以预加载悬臂弹簧机构44。因此，旋转中心的初始位置可以根据需要对准、例如与人类肩部的本体对准，并且因此改善旋转中心与臂的旋转点之间的对应。尤其是在板簧的情况下，这允许为例如跟随人类肩部的自然运动的复杂运动提供有效的力平衡的机械简单结构。
虽然可以以任何适当的方式实施预加载，但是可以通过带50提供简单且有效的预加载，带50在彼此相距一定距离的两个点处直接或间接地附接至悬臂弹簧机构，并且该带可以被系紧以预加载悬臂弹簧。
臂附接件41可以以适用于具体实施方式的任何方式实施，从而至少能够相对于基部附接件旋转。
在图4至图6中所示的示例中，例如，臂附接件包括铰链机构51，铰链机构51位于旋转中心处并且附接至悬臂机构(在该示例中经由刚性臂48附接至悬臂机构)。臂靠49经由臂构件52连接至铰链机构51。
铰链机构51具有用于使臂构件52枢转的一个或更多个枢转轴线71、72。铰链机构具有第一枢转轴线71以及与第一枢转轴线成一定角度、比如与第一枢转轴线垂直的第二枢转轴线72，并且刚性臂48将铰链机构51相对于自由端悬臂端部43保持在适当位置。铰链机构因此为可运动臂提供两个自由度，并且铰链机构在人类臂的情况下允许分别使用矢状铰链71和横向铰链72来在矢状平面和横向平面中向上举起臂。
臂附接件41还具有位于距离旋转中心一定距离处的臂靠49。
臂靠49相对于枢转轴线的位置可以是可适应的。如以箭头73指示的，臂靠49可以远离铰链机构51移动或更靠近于铰链机构51移动以补偿未对准。在该示例中，臂构件52设置有滑动件，臂靠49可以在该滑动件上滑动到期望位置，并且然后该位置被锁定。替代性地，臂靠49可以允许在使用期间线性移动，从而允许在例如旋转中心的移动与可运动臂的旋转之间不充分对应的情况下自动校正对准。
因此，支撑件4包括下述机构：该机构允许臂靠的旋转以及线性平移并且因此在“臂靠”连接至外部的“臂”时允许大的运动自由度。
可以比如使用弹簧或其他被动致动器而被动地向铰链机构和运动的臂靠提供动力。因此，可以获得机械上简单并且/或者紧凑的支撑件。
在图1至图5的示例中，力平衡支撑件用于可穿戴支撑装置3中。可穿戴支撑装置3能够由人类穿戴，但是将显而易见的是，可穿戴支撑装置3可以适于通过以适当的方式使尺寸适合所讨论的物种的形态而能够由其他类型的生物、即非人类的动物穿戴。
如所示出的，可穿戴装置3包括：背带32，背带32用于将装置3附接至动物的身体；以及一个或更多个支撑件4，一个或更多个支撑件4用于将由动物的臂形状的肢体施加到该肢体的旋转点上的力传递至身体的另一部位，同时绕过身体的位于旋转点与身体的该另一部位之间的部位。
身体的另一部位可以是身体的位于包括肩部、胸腔、胸部、脐(nombril)、髋部、腿部的组中的至少一者的下方的下部部位。这允许绕过身体的位于臂与身体的所提到的部位之间的部位并且因此减小在被绕过的部位上的肌肉骨骼应力。特别有利的是，身体的另一部位是背部的位于椎骨下方的部位，该椎骨选自包括C7、T12、T11、T10、T9、T8、T7、T6、T5、T4、T3、T2、T1、L1、L2、L3的组。这允许减小脊柱的选定部位上的负荷，该负荷是身体疾病的常见原因。
如所示出的，可穿戴支撑装置可以适用于具有对称的身体、比如人体的动物。如所示出的，可穿戴支撑装置3可以包括两个支撑件，每个支撑件位于身体的对称轴线的相应侧部处，以支撑能够连接至身体的相应臂形状的肢体的相应臂附接件。
在该示例中，背带由力平衡支撑件4形成，每个力平衡支撑件4位于人体对称轴线的相应侧部处并且间隔开以允许颈部定位在力平衡支撑件4之间。支撑件4通过框架47附接至基部附接件42，基部附接件42在使用中位于使用者的背部上，并且更具体地，基部附接件42通过腰带32附接至背部的下部部位，腰带32在被紧固时围绕使用者的髋部延伸。如所示出的，框架47包括平行的长形带，所述长形带从基部附接件42延伸至支撑件4，并且所述长形带在基部附接件42处通过基部附接件42彼此连接并在与支撑件44的接合部处通过转接带(transfer strip)34彼此连接。背带设置有将自由悬臂端部46连接至框架47的带33。在穿戴时，自由悬臂端部将位于躯干10的前部处并且框架位于背部处。因此，带47允许将背带固定到躯干上，同时腰带32确保支撑件位于髋部上。
支撑件可以用于支撑机械设备——比如，例如人形或非人形的自主式机器人或半自主式机器人——的可运动臂。机械设备可以例如是工厂设备，比如工业机器人。由于支撑件为可运动臂提供了具有显著运动自由度的被动致动器，支撑件的使用允许实现能够通过功率有限的主动致动器进行复杂运动的可运动臂。特别地，支撑件能够补偿静态力，并且因此能够在无法避免的情况下减少对于提供具有足够功率的主动致动器以补偿这样的力的需要。
机械设备可以包括可运动臂和基部，可运动臂附接至该基部。该设备可以例如包括用于使臂相对于基部运动的主动致动器。臂可以是能够围绕能够相对于基部移动的可移动旋转点旋转的。例如，臂可以附接至能够相对于基部旋转或线性移动的本体。臂可以设置有支撑件，该支撑件联接至臂和基部以至少部分地补偿由可运动臂施加在臂的旋转点上的力。
在前面的说明书中，已经参照本发明的实施方式的具体示例描述了本发明。然而，将显而易见的是，在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的较宽范围的情况下，可以在本发明中进行各种修改和改变。
例如，虽然所示出的示例被实施为“外骨骼”、即增强身体健全的穿戴者的性能的装置，但是可穿戴支撑装置同样可以被实施为“矫形器”、即用于辅助具有肢体病变的穿戴者的装置，例如用于治愈性治疗、预防性治疗或者比如减轻穿戴者的疼痛症状的姑息性治疗。
同样地，虽然示例被示出为可由人类穿戴，但是可穿戴支撑装置同样可以被实施为比如呈兽医矫形器或外骨骼的形式的用于其他物种的外骨骼或矫形器。
例如，如本文中所讨论的连接件可以是适合于例如经由力中间元件而从相应部分传递力或者将力传递至相应部分的任何类型的连接件。因此，除非另有暗示或说明，否则连接件可以例如是直接连件接或间接连接件。
此外，尽管在示例中已经示出了容纳人类上臂12的杯形状的臂靠，但是将显而易见的是，例如，可以根据要联接至的臂而使用袖带或其他附接件，并且臂靠可以永久地或以可释放的方式连接至可运动臂。
此外，将显而易见的是，支撑件可以实现成用于补偿合适的力，并且该补偿可以是部分或完全的。例如，支撑件可以平衡动力或静力并且例如通过补偿重力而支撑臂的重量或带有工具的臂的重量。
然而，其他改型、变型和替代也是可能的。因此，说明书和附图应当被视为呈说明性的意义而不是呈限制性的意义。
在权利要求中，置于括号之间的任何参照标记不应当被解释为限制权利要求。“包括”一词不排除权利要求中所列出那些元件或步骤之外的其他元件或步骤的存在。此外，如本文中所使用的术语“一”或“一种”被定义为一个或多于一个。
此外，说明书中和权利要求中的“前部”、“背部”、“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等术语——如果有的话——是出于描述性的目的而使用的并且不一定用于描述永久的相对位置。可以理解的是，这样使用的术语在适当的情况下是可互换的，使得本文中所描述的本发明的实施方式例如能够以除了本文中所图示出或以其他方式描述的取向之外的其他取向操作。
此外，即使在同一权利要求包括引入性短语“一个或更多个”或“至少一个”以及比如“一”或“一种”的不定冠词时，在权利要求中使用比如“至少一个”和“一个或更多个”的引入性短语不应当被解释为暗示通过不定冠词“一”或“一种”引入另一个权利要求元件将包含这样被引入的权利要求元件的任何具体权利要求限制于包含仅一个这种元件的发明。同样的道理也适用于定冠词的使用。除非另有说明，否则比如“第一”和“第二”的术语用于任意地区分这样的术语描述的元件。因此，这些术语不一定意在表明这样的元件的时间优先次序或其他优先次序。仅仅在相互不同的权利要求中列举某些措施的事实不表示不能使用这些措施的组合来取得优势。

Claims (23)

1.一种力平衡支撑件，所述支撑件用于可运动臂，所述可运动臂附接至基部并且能够围绕能够相对于所述基部移动的可移动旋转点旋转，所述支撑件包括：
臂附接件，所述臂附接件能够连接至所述可运动臂；
基部附接件，所述基部附接件位于距离所述臂附接件一定距离处，所述基部附接件用于将所述支撑件附接至所述基部；
所述臂附接件至少能够围绕旋转中心相对于所述基部附接件旋转，所述旋转中心的位置能够相对于所述基部附接件移动；
悬臂弹簧机构，所述悬臂弹簧机构用于将当所述可运动臂联接至所述臂附接件时由所述可运动臂施加在所述臂附接件上的力经由所述基部附接件至少部分地传递至所述基部，
所述悬臂弹簧机构包括：
基部侧的固定悬臂端部，所述固定悬臂端部附接至所述基部附接件，所述固定悬臂端部的位置相对于所述基部附接件固定；以及
臂侧的自由悬臂端部，所述自由悬臂端部至少通过所述悬臂弹簧机构的适当挠曲而能够相对于所述基部附接件移动，并且所述臂附接件通过所述自由悬臂端部而相对于所述基部附接件保持悬挂，
所述旋转中心的位置至少部分地取决于所述自由悬臂端部的位置，所述自由悬臂端部的位置反过来至少部分地由所述臂附接件的位置确定，
其特征在于，
所述支撑件包括由所述臂附接件和从所述旋转中心远离所述臂附接件延伸至杆端部的杆臂形成的臂组件，所述臂组件具有至少两个枢转件，所述至少两个枢转件中的一个枢转件为用于连接至所述自由悬臂端部的所述旋转中心，并且另一枢转件经由构件附接至所述基部附接件。
2.根据权利要求1所述的支撑件，其中，由所述悬臂弹簧机构施加在所述臂附接件上的补偿力的量由所述悬臂弹簧机构的挠曲量确定。
3.根据权利要求1或2所述的支撑件，其中，所述臂附接件的所述旋转中心位于所述悬臂弹簧机构之外。
4.根据权利要求1或2所述的支撑件，其中，所述臂附接件的所述旋转中心位于距离所述悬臂弹簧机构的基部侧的固定悬臂端部一定距离并距离所述自由悬臂端部一定距离处。
5.根据权利要求1或2所述的支撑件，其中，所述悬臂弹簧机构围绕所述臂附接件的所述旋转中心弯曲。
6.根据权利要求1或2所述的支撑件，其中，所述臂附接件的所述旋转中心位于所述悬臂弹簧机构在其中延伸的平面之外。
7.根据权利要求1或2所述的支撑件，包括框架，所述框架将所述基部附接件联接至所述悬臂弹簧机构，所述框架比所述悬臂弹簧机构更具刚性。
8.根据权利要求1或2所述的支撑件，其中，所述臂附接件位于距离所述自由悬臂端部一定距离处。
9.根据权利要求1或2所述的支撑件，其中，所述悬臂弹簧机构包括在所述固定悬臂端部与所述自由悬臂端部之间延伸的连续悬臂弹簧。
10.根据权利要求1或2所述的支撑件，其中，所述悬臂弹簧机构被预加载。
11.根据权利要求9所述的支撑件，包括带，所述带在彼此相距一定距离的两个点处直接或间接地附接至所述悬臂弹簧机构，所述带能够系紧以预加载所述悬臂弹簧。
12.根据权利要求8所述的支撑件，其中，所述臂附接件通过刚性臂附接至所述自由悬臂端部。
13.根据权利要求12所述的支撑件，其中，所述臂附接件包括：
铰链机构，所述铰链机构位于所述旋转中心处并且附接至所述悬臂弹簧机构；
臂靠，所述臂靠位于距离所述旋转中心一定距离处；
臂构件，所述臂构件将所述臂靠连接至所述铰链机构；
所述铰链机构具有用于使所述臂构件枢转的至少一个枢转轴线。
14.根据权利要求13所述的支撑件，其中，所述铰链机构具有第一枢转轴线以及与所述第一枢转轴线成一定角度的第二枢转轴线，并且所述刚性臂使所述铰链机构相对于所述自由悬臂端部固定。
15.根据权利要求13或14所述的支撑件，其中，所述臂靠相对于所述枢转轴线的位置是可适应的。
16.根据权利要求1或2所述的支撑件，其中，所述悬臂弹簧机构包括一系列离散的悬臂弹簧元件。
17.根据权利要求1或2所述的支撑件，其中，所述悬臂弹簧机构具有弹簧特性，所述弹簧特性在所述悬臂弹簧机构的在所述自由悬臂端部与所述固定悬臂端部之间的长度上变化。
18.根据权利要求1或2所述的支撑件，其中，所述旋转中心能够沿下述方向中的至少一个方向相对于所述基部附接件移动：
从所述臂附接件至所述基部附接件的纵向方向；
与所述纵向方向垂直的侧向方向；
与所述纵向方向和所述侧向方向垂直的横向方向。
19.根据权利要求18所述的支撑件，其中，所述悬臂弹簧机构能够沿所述纵向方向、所述侧向方向和所述横向方向中的至少两个方向挠曲。
20.根据权利要求1或2所述的支撑件，其中，所述自由悬臂端部还能够通过所述悬臂弹簧机构的适当扭转而移动。
21.根据权利要求20所述的支撑件，其中，所述悬臂弹簧机构表现出扭转弹簧特性并且能够被弹性地扭曲。
22.根据权利要求9所述的支撑件，其中，所述悬臂弹簧为片簧。
23.根据权利要求14所述的支撑件，其中，所述第二枢转轴线与所述第一枢转轴线垂直。
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