CN117794700A - 外骨骼装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种外骨骼装置,包括外骨骼(20),其具有:用于安置到人体的身体区段、尤其躯干(2)处的基础区段(1)、用于支持人体的身体部分、优选地肢体、尤其臂(4)的能够运动地与基础区段(1)耦联的支持区段(3)和用于提供用于身体部分的支持力的作用于支持区段(3)的、尤其气动的致动机构(5)。外骨骼装置(10)此外包括控制机构(7),其具有至少两个能够手动地和/或自动地选择的预先设置,其相应地具有至少一个预先设置特征,其取决于至少一个输入参量、尤其支持区段(3)的位置来确定支持力预设,其中,至少两个预先设置在其预先设置特征方面不同,并且其中,所述控制机构(7)构造成,在应用从至少两个预先设置中选出的预先设置的情况下取决于输入参量来测定支持力预设并且基于支持力预设来调整支持力。
Description
技术领域
本发明涉及外骨骼装置,其包括:外骨骼,所述外骨骼具有:用于安置到人体的体区段、尤其躯干处的基础区段、用于支持人体的身体部分、优选地肢体、尤其臂的能够运动地与基础区段耦联的支持区段和用于提供用于身体部分、尤其肢体的支持力的作用于支持区段的、尤其气动的致动机构。
背景技术
外骨骼是穿戴在身体上的装置,其在一定的身体姿势和运动中支持肌肉骨骼的系统。
外骨骼从WO2019072444A2、WO2014195373A1和EP2754538A1中已知。
发明内容
本发明的任务在于,提供一种外骨骼装置,借助其能够得到较好的支持。
所述任务通过根据权利要求1所述的外骨骼装置来解决。
该外骨骼装置包括控制机构,其具有至少两个能够手动地和/或自动地选出的预先设置,所述预先设置相应地具有至少一个预先设置特征,所述预先设置特征取决于至少一个输入参量、尤其支持区段的位置、尤其相对于基础区段的位置来确定支持力预设。所述至少两个预先设置在其预先设置特征方面相区别。控制机构构造成,在应用从至少两个预先设置中选出的预先设置的情况下取决于输入参量来测定支持力预设并且基于支持力预设对支持力进行调整。
也就是说,能够借助于预先设置来确定支持力预设(和由此支持力)与输入参量的相关性。由此,变得可行的是,对于不同的工作场景相应地提供匹配于相应的工作场景的预先设置。在更换工作场景时,能够将预先设置相应地更换,尤其手动地和/或自动地进行更换。通过提供在其预先设置特征方面不同的预先设置能够因此得到较好的(即,尤其较好地匹配于相应的工作场景的)支持。
有利的改进方案是从属权利要求的主题。
本发明此外涉及一种根据权利要求18的方法。
附图说明
另外的示范性的细节以及示例性的实施方式随后参考附图进行阐释。在此,
图1示出外骨骼装置的示意性的侧视图,
图2示出由使用者穿戴的外骨骼的示意性的侧视图,
图3示出外骨骼的支持区段的示意性的细节视图,
图4示出外骨骼的示意性的后视图,
图5示出增加间隔特征的特征线图示,
图6示出静止位置特征的特征线图示,以及
图7示出动力学特征的特征线图示。
具体实施方式
在随后的阐释中,参考在图中绘入的、正交于彼此取向的空间方向,即x方向、y方向和z方向。z方向还能够被称为竖直方向,x方向还能够被称为深度方向并且y方向还能够被称为宽度方向。
图1示出外骨骼装置10的示意性的图示,其包括外骨骼20以及可选地包括工具30和/或可移动仪器40。外骨骼20还能够就其本身而言被提供。工具30和/或可移动仪器40示范性地与外骨骼20分离地存在,也就是说,尤其没有机械地与外骨骼20连接。工具30例如涉及电动工具,尤其涉及电池式旋拧器和/或钻孔机器和/或磨削机器。可移动仪器40优选地是智能手机或平板。可选地,外骨骼20构造成,与工具30和/或可移动仪器40进行通讯,尤其进行无线通讯。
示范性地,外骨骼20沿直立的取向以其竖直轴线(其尤其平行于基础区段轴线62进行走向)平行于z方向进行取向。尤其外骨骼20沿直立的取向以其赤道轴线平行于x方向进行取向。外骨骼20的赤道轴线在使用者已经佩带了外骨骼20的状态中平行于使用者的赤道轴线走向,也就是说,尤其平行于从后方(也就是说,尤其从使用者的脊背)向前方(也就是说,尤其向使用者的胸部)的方向。外骨骼20的水平轴线尤其沿外骨骼20的宽度方向进行走向和/或平行于y方向进行走向。外骨骼20的水平轴线在使用者已经佩带了外骨骼20的状态中平行于使用者的水平轴线进行走向,也就是说,尤其平行于从使用者的第一肩膀到使用者的第二肩膀的方向。外骨骼20的竖直轴线、外骨骼20的赤道轴线和外骨骼20的水平轴线正交于彼此进行取向。
外骨骼装置10尤其构造成用于手工业上的和/或工业上的使用。优选地,外骨骼装置10不构造成用于医学上的使用和/或不构造成用于治疗上的使用。
外骨骼20是主动的外骨骼并且尤其具有内部的能量源,从所述能量源提供用于支持力的能量。尤其外骨骼20是用于主动地支持使用者的肩膀关节的主动的外骨骼。
外骨骼20包括基础区段1,其用于安置到使用者的人体的身体区段处。示范性地,基础区段1用于被安置到人体的躯干2处。
基础区段1包括主要区段和纺织的穿戴系统,其尤其能够脱开地安置在主要区段处。主要区段示范性地用于,借助于纺织的穿戴系统被穿戴在人体的脊背处,尤其以背包的方式被穿戴。主要区段包括背部8,其尤其长形地实施并且其适宜地以其纵向轴线竖直地和/或沿使用者的脊背的纵向方向进行取向。例如,背部8的纵向方向沿着脊背的纵向方向延伸。主要区段此外包括尤其条形的和/或硬的力传递元件18,其从背部8向下朝向腰带16延伸,以便将背部8机械地与腰带16耦联。力传递元件18适宜地用于,将从支持区段3传递到背部8上的反作用力进一步传递到腰带16。示范性地,背部8管形地和/或背包形地实施。背部8尤其硬地实施。尤其背部8包括适宜地硬的背部壳体,其例如由尤其硬的塑料制成和/或制成为硬外壳。背部8适宜地用于,将力从支持区段3传递到力传递元件18处和/或容纳用于控制支持力的部件。
支持区段3能够适宜地被称为臂致动件。
示范性地,力传递元件18剑形地实施并且还能够被称为剑形件。适宜地,力传递元件18相对于背部8能够调节地进行实施,以便尤其使主要区段的竖直的延伸部和/或在力传递元件18与背部8之间的面向使用者的脊背的力传递元件角度46改变。适宜地,力传递元件18相对于背部8能够平移地和/或旋转地进行运动地被支承并且尤其能够被置于相对于背部8的不同的平移的和/或旋转的位置中并且尤其能够被锁止。该平移的运动尤其竖直地进行。该旋转的运动适宜地绕平行于y方向取向的调节轴线进行。
纺织的穿戴系统示范性地包括腰带16和/或至少一个、优选地两个肩带19。腰带16适宜地形成环,从而其在被穿戴的状态中环绕使用者的躯干2、尤其臀部。每个肩带19示范性地从主要区段、尤其从背部8朝向腰带16走向,更确切地说适宜地,在外骨骼20的被穿戴的状态中走向经过使用者的相应的肩膀。
外骨骼20此外示范性地包括力传递元件铰接件17,通过所述力传递元件铰接件将力传递元件18安置在腰带16处。力传递元件铰接件17例如实施为球铰接件并且能够被称为荐骨铰接件。在外骨骼20的被穿戴的状态中,力传递元件铰接件17布置在使用者的下脊背区域中,尤其沿宽度方向居中。
纺织的穿戴系统示范性地此外包括背部网21,其布置在背部8的面向使用者的脊背的侧处。在外骨骼20的被穿戴的状态中,背部网21贴靠在使用者的脊背处,尤其至少部分贴靠和/或贴靠在上方的脊背区域中。
外骨骼20此外包括能够运动地与基础区段1耦联的支持区段3,用于支持使用者的人体的身体部分、优选地肢体、尤其臂4。支持区段3尤其构造成,固定在使用者的身体部分、优选地肢体、尤其臂4处。支持区段3示范性地包括尤其硬的臂部分11和布置在臂部分11处的臂固定部12,其示范性地实施为臂外壳。臂部分11示范性地长形地实施并且在被穿戴的状态中以其纵向轴线沿使用者的臂的纵向轴线的方向取向。示范性地,臂部分11从使用者的肩膀延伸至使用者的肘区域。外骨骼20、尤其臂部分11示范性地在使用者的肘区域处结束。臂固定部12尤其用于将支持区段3固定在使用者的臂4、尤其上臂处。臂外壳尤其包围、尤其至少部分地包围使用者的上臂,从而上臂能够借助带子保持在臂外壳中。使用者的下臂适宜地没有固定在外骨骼20处。
身体部分优选地是人体的肢体。例如,身体部分是人体的臂。此外,身体部分能够涉及人体的脊背。在这种情况下,适宜地,基础区段用于安置到人体的腿处,也就是说身体区段(基础区段能够安置到其处)能够在如下情况下例如是腿,在所述情况下身体部分是脊背。
支持区段3示范性地绕水平的摆动轴线相对于基础区段1、尤其相对于背部8能够摆动地进行支承。示范性地,支持区段3直接支承在肩膀部分29处。水平的摆动轴线还能够被称为举升轴线36。在外骨骼20的被穿戴的状态中,举升轴线36布置在使用者的肩膀的区域中。外骨骼20尤其构造成,借助支持区段3来支持使用者的肩膀关节。在外骨骼20的被穿戴的状态中,使用者能够通过支持区段3绕举升轴线36的摆动以其由支持区段3支持的臂4来实施举升运动。举升轴线36尤其能够沿y方向取向。适宜地,举升轴线36始终处于水平的平面中,处于例如x-y平面中。水平的平面尤其理解为精确地水平的平面和/或理解为最大以10度、7度或5度相对于水平面倾斜的平面。
支持区段3绕举升轴线36相对于基础区段1的摆动角度47还应该被称为举升角度。摆动角度47在向下取向的支持区段3的情况下(在竖直取向的外骨骼20的情况下)具有参考值,尤其具有最小值,并且在支持区段3向上指向地摆动时持续升高直至最大值。该最小值尤其是在取值方面的最小值,例如为0。
示范性地,摆动角度47被界定为在支持区段轴线61与基础区段轴线62之间的角度。支持区段轴线61沿支持区段3的纵向方向进行走向。示范性地,支持区段轴线61从举升轴线36沿朝向臂固定部12的方向进行走向。在使用者已经佩带上了外骨骼20的状态中,支持区段轴线61适宜地平行于由支持区段3支持的臂4的上臂轴线进行走向。基础区段轴线62适宜地呈现基础区段1的竖直的轴线并且竖直地向下方走向,尤其在基础区段1的竖直的取向的情况下,例如在使用者已经佩带上外骨骼20并且站立的状态中。摆动角度47示范性地处于z-x平面中,例如当使用者站立并且臂向前举升时。
外骨骼20示范性地包括肩膀铰接组件9,通过所述肩膀铰接组件将支持区段3安置在基础区段1处,尤其安置在背部8处。肩膀铰接组件9适宜地包括铰接链,其具有一个或多个转动支承件用于界定一个或多个竖直的转动轴线。借助于铰接链,适宜地,支持区段3相对于基础区段1、尤其相对于背部8能够在优选地水平的摆动平面中进行摆动,例如绕尤其虚拟的竖直的转动轴线进行摆动。铰接链对于使用者来说尤其实现,其由支持区段3支持的臂4绕走向通过使用者的肩膀的竖直的转动轴线进行摆动,其中,支持区段3与臂4一同运动。示范性地,铰接链被动地实施,从而外骨骼20当臂在优选地水平的摆动平面中摆动时不提供沿水平的摆动运动的方向的主动的支持力。
肩膀铰接组件9适宜地如下地布置和/或构造,使得其界定自由的空间,所述自由的空间在外骨骼20的被穿戴的状态中处于穿戴上外骨骼20的使用者的肩膀之上,从而使用者通过该自由的空间能够经过肩膀铰接组件9使其由支持区段3支持的臂竖直向上进行取向。
肩膀铰接组件9示范性地包括内部的肩膀铰接区段27,其借助于肩膀铰接组件9的第一转动支承件绕第一竖直的转动轴线能够摆动地相对于基础区段1、尤其相对于背部8进行支承。肩膀铰接组件9示范性地此外包括外部的肩膀铰接区段28,其借助于肩膀铰接组件9的第二转动支承件绕第二竖直的转动轴线能够摆动地相对于内部的肩膀铰接区段27进行支承。肩膀铰接组件9示范性地此外包括肩膀部分29,其借助于肩膀铰接组件9的第三转动支承件绕第三竖直的转动轴线能够摆动地相对于外部的肩膀铰接区段28进行支承。优选地,内部的肩膀铰接区段27、外部的肩膀铰接区段28和肩膀部分29在肩膀铰接组件9中如下地与彼此运动学地耦联为铰接链,使得通过内部的肩膀铰接区段27相对于基础区段1的摆动角度来确定外部的肩膀铰接区段28相对于内部的肩膀铰接区段27的摆动角度和/或确定肩膀部分29相对于外部的肩膀铰接区段28的摆动角度。
图3示出支持区段3的示意性的细节视图,其中,布置在臂部分之内的部件被可视地绘入。臂部分11适宜地包括臂部分壳体,其尤其硬地实施并且例如由塑料制成。
外骨骼20包括作用于支持区段3的致动机构5,以用于提供用于使用者的身体部分、优选地肢体、示范性地用于臂的支持力。示范性地,致动机构5至少部分地布置在臂部分11中。
致动机构5是主动的致动机构。适宜地,外骨骼20借助于致动机构5提供支持力,所述支持力具有沿绕举升轴线36的摆动运动的方向向上起作用的力分量,所述力分量将使用者的臂4沿摆动运动的方向向上挤压。
优选地,致动机构5包括具有致动环节32的致动单元。致动单元能够以致动力来加载致动环节32,以便提供支持力。致动环节32与偏心于举升轴线36布置的偏心区段35耦联。偏心区段35例如是肩膀部分29的一部分。通过致动环节32与偏心区段35的耦联,通过致动力来提供支持区段3绕举升轴线36相对于基础区段1和/或相对于肩膀部分29的转矩。通过所述转矩,支持区段3压抵、尤其向上压抵使用者的身体部分、优选地肢体、尤其臂4,并且由此提供作用于使用者的身体部分、优选地肢体、尤其臂4的支持力。
示范性地,致动机构5具有尤其实施为连杆的耦联元件33,通过所述耦联元件将致动环节32与偏心区段35耦联。
优选地,致动机构5是气动的致动机构,并且致动单元适宜地实施为气动的驱动缸体31。致动环节32是驱动缸体31的活塞杆。
备选地,致动机构还能够不实施为气动的致动机构。例如,致动机构能够实施为液压的和/或电的致动机构并且适宜地作为致动单元包括液压的驱动单元和/或电的驱动单元。
驱动缸体31、致动环节32和/或耦联元件33优选地布置在臂部分壳体中。
外骨骼20适宜地包括举升转动支承件34,其提供举升轴线36。示范性地,支持区段3通过举升转动支承件34安置在肩膀铰接组件9处。
图4示出外骨骼20的后视图,其中,纺织的穿戴系统和力传递元件18未示出。
外骨骼20示范性地包括一个或多个电池22、压缩机23、阀单元24和/或压缩空气罐25,这些适宜地是基础区段1的部分并且尤其布置在背部壳体中。
示范性地,电池22在下方布置在背部8处并且尤其从下方推入到背部8的电池容纳部中。适宜地,压缩空气罐25在背部8中布置在上方的区域中,示范性地(尤其沿背部8的纵向方向和/或沿竖直方向)布置在阀单元24、控制机构7、压缩机23和/或电池22上方。阀单元24和/或控制机构7(尤其沿背部8的纵向方向和/或沿竖直方向)适宜地布置在压缩机和/或电池22上方。压缩机23(尤其沿背部8的纵向方向和/或沿竖直方向)布置在电池22上方。
电池22用作用于外骨骼20的、尤其用于压缩机23、阀单元24、传感机构6和/或控制机构7的电能供给部。
压缩机23构造成用于对空气进行压缩,以便产生压缩空气。压缩空气罐25构造成用于存储压缩空气,尤其储存由压缩机23产生的压缩空气。
阀单元24适宜地包括一个或多个能够电操纵的阀并且尤其构造成,影响(尤其可选地建立和/或中断)从压缩空气罐25到气动的驱动缸体的31的压力腔室的气动连接。适宜地,阀单元24此外构造成,影响(尤其可选地建立和/或中断)压缩空气罐25到外骨骼20的周围环境的气动连接和/或从驱动缸体31的压力腔室到外骨骼20的周围环境的气动连接。阀单元24适宜地是致动机构5的部分。
外骨骼20此外包括传感机构6。示范性地,传感机构6包括角度传感器37,以用于探测支持区段3相对于基础区段1的角度,尤其探测臂部分11相对于肩膀部分29的角度。所述角度还应该被称为摆动角度47或举升角度。角度传感器37尤其用于探测支持区段3绕举升轴线36的角度。角度传感器37例如实施为增量传感器并且尤其布置在举升转动支承件34处,尤其布置在臂部分11中和/或布置在肩膀部分29中。
优选地,传感机构6此外包括至少一个压力传感器,以用于探测在驱动缸体31的压力腔室中和/或在压缩空气罐25中存在着的压力。至少一个压力传感器适宜地布置在背部8中和/或布置在臂部分11中。
外骨骼装置10、尤其外骨骼20适宜地包括控制机构7,其例如包括微控制器或实施为微控制器。控制机构7尤其用于,对致动机构5、尤其阀单元24进行操控,以便控制支持力的提供。此外,控制机构7用于读取传感机构6,尤其用于读取由传感机构6探测的数据和/或用于与工具30和/或可移动仪器40进行通讯。优选地,控制机构7构造成通过操控阀单元24来调整、尤其调节在驱动缸体31的压力腔室中存在着的压力,例如在考虑到借助于压力传感器所探测的压力值的情况下。控制机构7尤其构造成,为了提高支持力使在压力腔室中存在着的压力通过操控阀单元24而被提高,和/或为了减少支持力使在压力腔室中存在着的压力通过操控阀单元24而被减小。
根据优选的设计方案,控制机构7构造成,基于支持区段3的尤其借助于角度传感器37所探测的摆动角度47来调整支持力。适宜地,使用者通过其肌肉力量能够使支持区段3的摆动角度47通过其臂4的摆动进行改变,并且由此,尤其影响支持力的提供。支持力尤其足够低,从而使用者通过其肌肉力量能够使支持区段3的摆动角度47通过其臂4的摆动进行改变。支持力例如通过气动的系统、尤其压缩机的设计和/或通过控制机构7进行限制。
控制机构7优选地是外骨骼20的部分并且示范性地布置在基础区段1中,尤其在背部8中。可选地,控制机构7能够至少部分地在可移动仪器40中实行。
外骨骼20示范性地包括操作元件14,其适宜地通过操作元件线缆15固定在基础区段1处。通过操作元件14,使用者能够控制外骨骼20并且尤其能够将支持力激活、解除激活和/或调整到多个可行的大于0的力值中的一个力值上。
示范性地,外骨骼20此外具有连接元件26,通过所述连接元件将肩膀铰接组件9固定在基础区段1处,尤其固定在背部8处。连接元件26示范性地实施为拉出元件。连接元件26适宜地相对于基础区段1、尤其相对于背部8在其位置方面是能够调节的,以便使肩膀铰接组件9和支持区段3的位置能够与使用者的肩膀宽度相匹配。连接元件26的位置尤其能够通过将连接元件26推入到背部8中或从背部8中拉出来进行调节。
示范性地,外骨骼20具有第一支持区段3A、第一肩膀铰接组件9A和第一连接元件26A,以及具有第二支持区段3B、第二肩膀铰接组件9B并且具有第二连接元件26B。适宜地,其附图标记设有附加标记“A”或“B”的部件分别相应于具有相同的附图标记数字但是未设有附加标记“A”或“B”的部件进行实施,例如相同地或镜像对称地实施,从而于关于此的阐释是相应适用的。
第一支持区段3A、第一肩膀铰接组件9A和第一连接元件26A布置在基础区段1的第一、示范性地右侧上(沿宽度方向)并且用于支持使用者的第一、尤其右臂。
第二支持区段3B、第二肩膀铰接组件9B和第二连接元件26B布置在基础区段1的第二、示范性地左侧上(沿宽度方向),并且用于支持使用者的第二、尤其左臂。
第一支持区段3A包括第一臂部分11A、第一臂固定部12A和/或第一致动单元(尤其第一驱动缸体)。
第二支持区段3A包括第二臂部分11B、第二臂固定部12B和/或第二致动单元(尤其第二驱动缸体)。
优选地,控制机构7构造成,对于第一支持区段3A调整借助于第一致动单元所促使的第一支持力,并且对于第二支持区段3B调整借助于第二致动单元所促使的第二支持力,其适宜地与第一支持力不同。
第一肩膀铰接组件9A包括第一内部的肩膀铰接区段27A、第一外部的肩膀铰接区段28A和第一肩膀部分29A。第二肩膀铰接组件9B包括第二内部的肩膀铰接区段27B、第二外部的肩膀铰接区段28B和第二肩膀部分29B。
第一支持区段3A能够绕第一水平的举升轴线36A相对于基础区段1摆动,并且第二支持区段3B能够绕第二水平的举升轴线36B相对于基础区段1摆动。
在图2中,示出在由使用者穿戴、尤其根据规定地穿戴的状态中的外骨骼20。“使用者穿戴、尤其根据规定地穿戴外骨骼20”这一表述指的是,使用者已经穿上、也就是说佩带上了外骨骼,更确切地说,示范性地通过如下方式,即,使用者已经将背部8以背包的方式穿戴在其脊背上,已经将腰带16绕其臀部进行佩带,其使肩带19走向经过使用者的一个或两个肩膀和/或使用者的一个或两个臂借助相应的臂固定部12固定在相应的支持区段3处。
示范性地,外骨骼20构造成,在相应的臂的举升运动中,也就是说,在相应的支持区段3绕相应的举升轴线36的向上指向的摆动中以相应的、尤其向上起作用的支持力来支持使用者。此外,外骨骼20适宜地构造成,在下沉运动中,也就是说,在相应的支持区段3绕相应的举升轴线36的向下指向的摆动中以相应的尤其向上起作用的支持力来支持使用者或进行反作用或将相应的支持力在下沉运动中解除激活或减小。
控制机构7具有至少两个能够手动地和/或自动地选出的预先设置,其相应地具有至少一个预先设置特征,所述预先设置特征取决于至少一个输入参量、尤其支持区段3的位置来确定支持力预设。所述至少两个预先设置在其预先设置特征方面彼此相区别。
预先设置还能够被称为应用总则(Anwendungsprofile),并且预先设置特征还能够被称为应用总则特征。预先设置优选地存储在控制机构7中。
尤其控制机构7至少具有带有第一预先设置特征的第一预先设置和带有第二预先设置特征的第二预先设置。第一预先设置特征和第二预先设置特征相应地取决于至少一个输入参量来确定支持力预设。第一预先设置特征与第二预先设置特征彼此不同。
每个预先设置特征呈现所述至少一个输入参量到支持力预设的映射。例如每个预先设置特征包括特征线,其取决于至少一个输入参量来设定支持力预设。例如,每个预先设置特征对于输入参量的值范围的每个值界定支持力预设的至少一个相应的值。特征线尤其关于输入参量的值范围进行变化。特征线还能够被称为支持力特征线。例如,每个支持力特征线是关于输入参量的值范围变化的支持力曲线。支持力特征线能够例如是相应的预先设置特征的支持力特征域的部分。
优选地,在第一预先设置特征和/或第二预先设置特征中,支持力预设的改变取决于输入参量进行界定,从而适宜地,支持力预设并非关于输入参量的全部值范围是恒定的。
至少一个输入参量优选地包括支持区段3的位置、基础区段1的位置和/或由工具30所接收的工具信号。此外,至少一个输入参量能够包括支持区段3的运动方向和/或支持区段3的较早的位置、例如较早的摆动角度47。可选地,输入参量此外能够包括支持区段3的速度、尤其转动速度。
支持区段3的位置尤其是支持区段3相对于基础区段1或相对于重力的定向。例如,支持区段3的位置是摆动角度47,尤其当前的摆动角度47。优选地,每个预先设置特征将摆动角度47映射到支持力预设上。基础区段1的位置尤其是基础区段1相对于重力的定向并且例如由外骨骼装置10以位置传感器38、尤其加速度传感器进行探测。例如,在基础区段1处和/或在支持区段3处存在相应的位置传感器38,尤其是加速度传感器。加速度传感器适宜地相应涉及多轴加速度传感器。
根据可行的设计方案,一个或多个预先设置特征相应地界定多个输入参量到支持力预设上的映射。例如,一个或多个预先设置特征相应地界定摆动角度47、基础区段1的位置和/或工具信号到支持力预设上的映射。适宜地,所述一个或多个预先设置特征包括相应的支持力特征域,其将多个输入参量映射到支持力预设上。
至少两个预先设置在其预先设置特征方面彼此相区别。例如,第一预先设置特征是与第二预先设置特征不同类型的预先设置特征。此外,第一预先设置特征能够是与第二预先设置特征相同类型的预先设置特征并且能够在一个或多个配置参数方面与第二预先设置特征不同,所述配置参数影响在至少一个输入参量与支持力预设之间的相关性。基于在第一预先设置特征与第二预先设置特征之间的区别,第一预先设置将至少一个输入参量的至少一个值、优选地多个值映射到支持力预设的与第二预先设置不同的值、优选地多个不同的值上。也就是说,在相同的输入参量的情况下,在应用第一预先设置时适宜地得出与在应用第二预先设置时不同的支持力预设。
控制机构7构造成,在应用从至少两个预先设置中选出的预先设置的情况下,取决于输入参量来测定支持力预设并且基于支持力预设来调整支持力。也就是说,适宜地进行从第一预先设置和第二预先设置的(尤其自动的或手动的)选出,并且控制机构7应用所选出的预先设置,以便基于至少一个输入参量来测定、尤其计算支持力预设。一个或多个未被选出的预先设置没有应用于计算支持力预设。控制机构7基于所测定的支持力预设来调整支持力,适宜地通过对致动机构5、尤其阀单元24进行操控来进行调整。
适宜地,支持力预设相应于待提供的致动力和/或待提供的支持力,并且优选地与待提供的致动力和/或待提供的支持力相等或成比例。例如,支持力预设相应于在气动的驱动缸体31的压力腔室中的待提供的压力。尤其支持力预设与在压力腔室中的待提供的压力相等或成比例。
参考图5至7,随后应该探讨不同的示范性的类型的预先设置特征,更确切地说,探讨增加间隔特征63(图5)、静止位置特征64(图6)和动力学特征65(图7)。在图5、6和7的图表中,在水平的轴线上相应地描绘了支持区段3的输入参量、尤其位置、优选地摆动角度47,并且在竖直的轴线上相应地描绘了支持力预设。
优选地,控制机构7的预先设置包括不同的预先设置特征,尤其包括不同类型的预先设置特征。例如,第一预先设置和/或第二预先设置包括至少一个增加间隔特征63、静止位置特征64和/或动力学特征65。
优选地,至少一个预先设置特征包括增加间隔特征63。图5示出示范性的增加间隔特征63的特征线图示(作为实线)。增加间隔特征63关于输入参量、尤其摆动角度47界定增加间隔66,在所述增加间隔中,支持力预设随着输入参量的增加而持续地增加。增加间隔66是输入参量的间隔。示范性地,增加间隔66是摆动角度47的角度范围。增加间隔66从下增加间隔界限69延伸到上增加间隔界限71。下增加间隔界限69例如位于为小于90度的摆动角度47处。上增加间隔界限69例如位于为大于90度的摆动角度处。
优选地,增加间隔特征63针对支持力预设在增加间隔66中的增加界定预先确定的曲线形状。示范性地,预先确定的曲线形状是线性的曲线形状。备选地,预先确定的曲线形状能够是弯曲的,例如抛物线形地或指数式地上升。
示范性地,增加间隔特征63在增加间隔66之上和/或之下相应地界定基本上恒定的支持力预设,优选地界定恒定的支持力预设。例如,增加间隔特征63在增加间隔66之下界定示范性地恒定的第一支持力预设67,并且在增加间隔66之上界定示范性地恒定的第二支持力预设68,其例如大于第一支持力预设67。第一支持力预设67例如等于零。第二支持力预设68例如大于零。
示范性地,第一支持力预设67是第一支持力预设值,并且第二支持力预设68是第二支持力预设值。
增加间隔特征63呈现出增加间隔特征线。增加间隔特征线尤其能够涉及双线性特征线。增加间隔特征线包括第一特征线区段74,其延伸直至下增加间隔界限69,尤其从等于零的输入参量出发。第一特征线区段74适宜地是恒定的,尤其等于零。第一特征线区段74界定第一支持力预设67。增加间隔特征线此外包括第二特征线区段75,其适宜地沿朝着升高的输入参量的方向联接到第一特征线区段74处。第二特征线区段75适宜地提供增加间隔66并且从下增加间隔界限69延伸到上增加间隔界限71。第二特征线区段75适宜地是单调上升的,尤其是严格单调上升的,示范性地是线性上升的。增加间隔特征线此外包括第三特征线区段76,其适宜地沿朝着上升的输入参量的方向联接到第二特征线区段76处。第三特征线区段76示范性地从上增加间隔界限71延伸直至输入参量的最大值。第三特征线区段76示范性地是恒定的,尤其大于零。第三特征线区段76界定第二支持力预设。特征线区段74、75、76还能够被称为增加间隔特征线区段。
增加间隔66的长度、下增加间隔界限69、上增加间隔界限71、第一支持力预设67和/或第二支持力预设68适宜地呈现增加间隔特征的配置参数。
例如,使用者能够对增加间隔66的长度进行调整,尤其通过操作元件14和/或可移动仪器40进行调整。第一支持力预设67和第二支持力预设68能够在对增加间隔66的长度进行调整时保持不改变,从而通过调整增加间隔66的长度能够调整第二特征线区段75的斜率。
可选地,能够以增加间隔特征来界定支持区段3的速度的相关性。例如能够取决于速度地来设计增加间隔66的走向。
可选地,此外,过渡区域能够不同地设计。例如,过渡区域能够在第一特征线区段74与第二特征线区段75之间和/或在第二特征线区段75与第三特征线区段78之间插值,例如借助于线性或样条插值。可选地,此外,从第一特征线区段74直接到第三特征线区段76的二元过渡是可行的,尤其当增加间隔66的长度被调整为零时。
优选地,至少一个预先设置特征包括静止位置特征64。图6示出示范性的静止位置特征64的特征线图示。静止位置特征64能够例如被界定在上增加间隔界限71与转换值77之间。静止位置特征64界定支持区段3的预设的位置78(尤其预设的摆动角度47)作为静止位置,在所述静止位置中,支持力预设(可选地跳跃式地)升高到静止位置预设值79,以便将身体部分、优选地肢体、尤其臂4保持在静止位置中。在静止位置特征中,输入参量包括支持区段3的位置、尤其摆动角度47。优选地,支持力预设快速地、非常急剧地和/或比例过大地升高到静止位置预设值79,尤其以比增加间隔66更大的斜率升高。
可选地,外骨骼20能够实施成,将支持区段3(尤其机械地)挡住在预设的位置78中。
优选地,静止位置预设值79预设如下支持力,其至少对于重力补偿是足够大的,从而外骨骼装置10的使用者不必为了将身体部分、优选地肢体、尤其臂4保持在静止位置中而在静止位置中将力施加到其由支持区段3支持的身体部分、优选地肢体、尤其其臂4上。静止位置预设值79尤其是如下的值,使得使用者不必为了将臂4保持在静止位置中而将向上起作用的力施加到其臂4上。静止位置预设值79尤其是如下的值,使得由此所促使的、向上作用于臂4的支持力等于或大于通过臂4和/或借助臂4携带的物体(例如工具30)所促使的向下作用于支持区段3的重力。
示范性地,静止位置预设值79是支持力预设的局部最大值,从而支持力预设直接在静止位置之上和之下小于该静止位置预设值。示范性地,静止位置预设值79是支持力预设的全局最大值。
适宜地,在静止位置特征64中,支持力预设此外取决于支持区段3是沿举升方向还是沿下沉方向运动,尤其如下,即当支持区段3沿下沉方向运动并且到达预设的位置78时提供静止位置,并且当支持区段3沿举升方向运动并且到达预设的位置78时不提供静止位置。“提供静止位置”指的是,支持力预设在预设的位置78中尤其跳跃式的升高。举升方向是如下方向,输入参量、尤其摆动角度47沿所述方向变大。下沉方向是如下方向,输入参量、尤其摆动角度47沿所述方向变小。
可选地,静止位置的提供此外能够取决于输入参量、尤其摆动角度47是否之前已经达到了转换值77,尤其在支持区段3沿举升方向运动之后和/或在支持区段3沿下沉方向运动之前。例如,当支持区段3之前已经达到转换值77时提供静止位置,并且当支持区段3之前没有已经达到转换值77或当支持区段3在向下运动期间已经低于提高区段端部91时不提供静止位置。转换值77示范性地处于预设的位置78之上。
静止位置特征呈现出静止位置特征线。静止位置特征线示范性地包括第一特征线区段81,其示范性地走向越过预设的位置78,尤其走向直至输入参量的最大值和/或直至转换值77。示范性地,第一特征线区段81在上增加间隔界限71处开始。第一特征线区段81适宜地不包括支持力预设的突然的升高。
示范性地,第一特征线区段81是恒定的,尤其大于零。第一特征线区段81尤其界定第二支持力预设68。当支持区段3沿举升方向运动时和/或当还未达到转换值77时,第一特征线区段81优选地是有效的(aktiv)。
静止位置特征线示范性地包括第二特征线区段82,其适宜地从输入参量的最大值和/或转换值77延伸到提高区段起点89。第二特征线区段82示范性地是恒定的,尤其大于零,例如等于第一特征线区段。第二特征线区段82尤其界定第三支持力预设88,其纯示范性地等于第二支持力预设68。优选地,当支持区段3沿下沉方向运动时和/或当之前已达到转换值77时,第二特征线区段82是有效的。
静止位置特征线包括第三特征线区段83和第四特征线区段84,其共同形成提高区段。提高区段处于预设的位置78处并且示范性地具有三角信号或三角走向的形状。提高区段能够尤其脉搏式地或脉冲式地实施。提高区段从提高区段起点89延伸到提高区段终点91。提高区段起点89示范性地处于预设的位置78之上,并且提高区段终点91示范性地处于预设的位置78之下。
提高区段起点89和提高区段终点91靠近预设的位置78。
第三特征线区段83从提高区段起点89延伸直至预设的位置78并且在预设的位置78处达到静止位置预设值79。第三特征线区段83尤其线性地升高,优选地从由第二特征线区段82界定的支持力预设出发升高至静止位置预设值79。优选地,第三特征线区段83当支持区段3沿下沉方向运动和/或当之前已经达到转换值77时是有效的。例如第三特征线区段83是上升沿。
第四特征线区段84从预设的位置78延伸直至提高区段终点91。第四特征线区段尤其线性地下降,优选地从静止位置预设值79出发到由第一特征线区段81界定的支持力预设或由第七特征线区段87界定的支持力预设。第四特征线区段84优选地当支持区段3沿下沉方向运动和/或当之前已经达到转换值77时是有效的。例如,第三特征线区段83是下降沿。
在图6中,此外示出第五特征线区段85、第六特征线区段86和第七特征线区段87。特征线区段85、86、87能够是静止位置特征的部分或能够形成增加间隔特征63。
第五特征线区段85尤其相应于第一增加间隔特征线区段74,第六特征线区段86相应于第二增加间隔特征线区段75,和/或第七特征线区段87相应于第三增加间隔特征线区段76。
第五特征线区段85示范性地延伸至下增加间隔边界值69并且优选地是恒定的,尤其等于零,并且适宜地界定第一支持力预设67。第六特征线区段86示范性地从下增加间隔边界值69延伸至上增加间隔边界值71并且是单调上升的,尤其是线性上升的。第七特征线区段87示范性地从上增加间隔边界值71延伸至提高区段终点91并且优选地是恒定的,尤其大于零,并且适宜地界定第二支持力预设68。第五特征线区段85、第六特征线区段86和/或第七特征线区段87尤其当支持区段3沿下沉方向运动时和/或当支持区段3沿举升方向运动时是有效的。
静止位置特征的特征线区段81、82、83、84、85、86、87还能够被称为静止位置特征线区段。
适宜地,预设的位置78、尤其预设的位置78的摆动角度47和/或静止位置预设值79呈现出静止位置特征的配置参数。
此外,增加间隔66的长度、下增加间隔界限69、上增加间隔界限71、第一支持力预设67和/或第二支持力预设68能够是配置参数。
在图6中示出的特征线能够尤其从属于以组合的方式包括增加间隔特征63和静止位置特征64的预先设置。
借助于静止位置特征,可行的是,在所界定的支持间隔之内确定用于支持臂重量的静止点(即静止位置),例如在以最大部分静止的臂姿势工作时。在所述静止位置中,通过对支持力的针对性的控制,对于使用者来说可行的是,将一只或两只臂“放下”,以便以静止的臂姿势实施工作。静止位置的特征在于支持力的明显升高。如果使用者想要臂向下运动,那么其能够通过一次向下较强烈的挤压而低于静止位置并且由此离开静止位置的角度范围,尤其沿朝向第七特征线区段87的方向离开第三特征线区段83。代替三角走向,提高区段还能够具有平坦区或其它的走向,例如为了影响其它的特性,例如空转或挠性。
优选地,至少一个预先设置特征包括动力学特征65。图7示出示范性的动力学特征65的特征线图示。
在动力学特征65中,在支持力预设与输入参量、尤其摆动角度47之间的关系取决于输入参量的改变方向和/或取决于输入参量的至少一个预先确定的转换值77的达到。例如,动力学特征65针对支持区段3沿举升方向的运动和/或在达到转换值77之前界定不同于针对支持区段3沿下沉方向的运动和/或在达到转换值77之后的在支持力预设与输入参量之间的关系。
示范性地,动力学特征界定至少一个第一改变间隔93和第二改变间隔94,在其中,相应地,支持力预设关于输入参量进行改变。优选地,在动力学特征65中,如下地界定相关性,即,取决于输入参量的改变方向和/或转换值77的达到,可选地,第一改变间隔93或第二改变间隔94界定在支持力预设与输入参量之间的关系。示范性地,第一改变间隔93在上升的输入参量的情况下和/或在达到转换值77之前是有效的并且在下降的输入参量的情况下和/或在达到转换值77之后是无效的。此外,示范性地,第二改变间隔94在上升的输入参量的情况下和/或在达到转换值77之前是无效的并且在下降的输入参量的情况下和/或在达到转换值77之后是有效的。
相比于第一改变间隔93和/或第二改变间隔94,转换值77示范性地处于上方,也就是说,在输入参量、尤其摆动角度47的较大的值处。
示范性地,输入参量是支持区段的角度。所述角度尤其是摆动角度47。第一改变间隔93是增加间隔,在所述增加间隔中,支持力预设随着角度的增加而持续地增加。第二改变间隔94是降低间隔,在所述降低间隔中,支持力预设随着角度的降低而持续地降低。示范性地,增加间隔在比降低间隔开始时较小的角度的情况下结束。备选地,增加间隔在比降低间隔开始时较大的角度的情况下结束。示范性地,动力学特征65在改变间隔之外界定至少一个基本恒定的、尤其恒定的支持力预设。示范性地,动力学特征相应地在第一改变间隔93和/或第二改变间隔94之下界定第一支持力预设67,其尤其是恒定的,示范性地等于零。示范性地,动力学特征相应地在第一改变间隔93和/或第二改变间隔94之上界定第二支持力预设68,其尤其是恒定的,示范性地大于第一支持力预设,尤其大于零。
动力学特征65呈现动力学特征线。动力学特征线优选地包括第一特征线区域,其在支持区段3从输入参量的起始值直至达到转换值77的举升运动时是有效的并且在支持区段3从转换值77直至达到起始值的下沉运动时是无效的。动力学特征线优选地包括第二特征线区域,其在支持区段3从输入参量的起始值直至达到转换值77的举升运动时是无效的并且在支持区段3从转换值77直至达到起始值的下沉运动时是有效的。起始值例如是等于零的输入参量。
动力学特征线包括第一特征线区段95,其延伸直至下增加间隔界限96,尤其从等于零的输入参量出发。第一特征线区段95适宜地是恒定的,例如等于第一支持力预设67,尤其等于零。此外,动力学特征线包括第二特征线区段97,其适宜地沿朝着上升的输入参量的方向联接到第一特征线区段95处。第二特征线区段97适宜地提供增加间隔93并且从下增加间隔界限96延伸到上增加间隔界限98。第二特征线区段97适宜地是单调上升的,尤其是严格单调上升的,示范性地是线性上升的。此外,动力学特征线包括第三特征线区段99,其适宜地沿朝着上升的输入参量的方向联接到第二特征线区段97处。第三特征线区段99示范性地从上增加间隔界限98延伸至转换值77。第三特征线区段99示范性地是恒定的,例如等于第二支持力预设68,尤其大于零。第一特征线区段95、第二特征线区段97和第三特征线区段99一起形成第一特征线区域。
动力学特征线包括第四特征线区段101,其从转换值77出发延伸直至上降低间隔界限102。第四特征线区段101适宜地是恒定的,例如等于第二支持力预设68,尤其大于零。此外,动力学特征线包括第五特征线区段103,其适宜地沿朝着下降的输入参量的方向联接到第四特征线区段101处。第五特征线区段103适宜地提供降低间隔94并且从上降低间隔界限102延伸到下降低间隔界限104。第五特征线区段103适宜地是单调下降的,尤其是严格单调下降的,示范性地是线性下降的。此外,动力学特征线包括第六特征线区段105,其适宜地沿朝着下降的输入参量的方向联接到第五特征线区段103处。第六特征线区段105示范性地从下降低间隔界限104延伸直至等于零的输入参量。第六特征线区段105示范性地是恒定的,例如等于第一支持力预设67,尤其等于零。第四特征线区段101、第五特征线区段103和第六特征线区段105一起形成第二特征线区域。
特征线区段95、97、99、101、103、105还能够被称为动力学特征线区段。
增加间隔93的长度、下增加间隔界限96、上增加间隔界限98、第一支持力预设67、第二支持力预设68、降低间隔94的长度、下降低间隔界限104和/或上降低间隔界限102适宜地呈现动力学特征的配置参数。
也就是说,动力学特征包括取决于方向的特征线区域。优选地,针对不同的工作过程能够界定不同的动力学特征,例如用于抬上负载,抬下负载或用于以几乎恒定的负载的轮流的运动(例如对高的壁进行磨削)。适宜地,方向相关性能够基于支持区段3或工具30的状态改变、例如通过布置在工具30处或布置在其中的传感器来实行。
例如,控制机构7包括具有用于在来回抬上和抬下负载时进行支持的动力学特征的预先设置。在应用所述预先设置时,外骨骼20通过观察支持区段3的角度改变测定使用者的臂运动的方向并且取决于方向地对臂运动进行支持和/或取决于方向地释放臂运动。例如,外骨骼20由此支持负载的抬上,所述负载接着被放下在高于头部高度的位置处。如果臂在放下负载之后又下降,则外骨骼20探测到负的角度改变。由此,外骨骼在低于一定的角度(示范性地,低于下降低间隔界限104)时将支持力相应于降低间隔的走向地下降到零,从而空的臂能够被降下,而不必克服支持力。
优选地,外骨骼装置包括输入机构,例如包括操作元件14和/或可移动仪器40,通过所述输入机构,所测定的支持力预设能够通过使用者缩放(skalierbar),以便提供经缩放的支持力预设106。控制机构7构造成,根据经缩放的支持力预设106对支持力进行调整。
在图5中,增加间隔特征63的示范性的经缩放的支持力预设106被示出为虚线。适宜地,一个或多个其它的预先设置特征能够相应于此地被缩放。
经缩放的支持力预设106尤其成比例于(未缩放的)支持力预设。经缩放的支持力预设106尤其具有与(未缩放的)支持力预设相同的曲线形状。例如,控制机构7通过(未缩放的)支持力预设与缩放因数的乘积计算出经缩放的支持力预设106。
优选地,使用者能够通过借助操作元件14和/或可移动仪器40输入缩放因数来确定缩放。
可选地,支持力的力等级能够仅仅通过操作元件14进行调整。支持力预设的缩放尤其能够仅仅通过操作元件14进行调整。
接下来,应该更详细地探讨,如何能够选出待应用于测定支持力预设的预先设置。
示范性地,外骨骼装置10包括输入装置,尤其包括操作元件14和/或可移动仪器40,通过所述输入装置,使用者能够选出预先设置中的一个预先设置,尤其从多个可用的预先设置中选出。例如,使用者能够通过操作键和/或触摸屏来选出预先设置中的一个预先设置。以这种方式,能够手动地选出待应用的预先设置。优选地,操作元件14包括预先设置输入元件、例如预先设置键,借助所述预先设置输入元件能够选出、激活、解除激活预先设置和/或在预先设置之间进行更换。
可选地,控制机构7构造成,从所存在的预先设置中基于位置信息、工具信息、人员信息和/或运动信息选出、尤其自动地选出和/或自动地激活待应用的预先设置。
位置信息尤其示出地理位置。例如,控制机构7接收GPS信号并且基于GPS信号计算位置信息。此外,控制机构7能够从工作场所(例如在生产线处的站)借助于在工作场所处(尤其从站)发出的位置信号来接收位置信息。控制机构7基于位置信息选出匹配于由位置信息所指示的位置的预先设置。
工具信息指示工具,例如指示工具30。例如,控制机构7从工具30借助于工具信号来接收工具信息,例如在外骨骼20与工具30之间进行蓝牙耦联的情况下。控制机构7基于工具信息选出匹配于由工具信息所指示的工具的预先设置。
人员信息指示人员。例如,控制机构7借助于尤其由可移动仪器40(例如智能手机)发送的人员信号来接收人员信息。此外,外骨骼20能够包括验证机构,例如指纹传感器和/或图像传感器,以便由此测定人员信息。控制机构7基于人员信息选出匹配于由人员信息所指示的人员的预先设置。
运动信息指示外骨骼20(尤其支持区段3)和/或工具30的运动,尤其运动模式。可选地,运动信息指示,外骨骼20(尤其支持区段3)的运动与工具30的运动相关,尤其相协调。例如,控制机构7从工具30接收工具运动信号并且基于尤其以传感机构6探测的外骨骼20的运动和工具运动信号测定运动信息。控制机构7基于运动信息选出匹配于由运动信息所指示的运动的预先设置。
可选地,使用者能够手动地输入位置信息、工具信息、人员信息和/或运动信息,例如通过可移动仪器40和/或操作元件14来输入。
控制机构7尤其构造成,响应于触发事件选出待应用的预先设置。触发事件例如涉及位置信息、工具信息、人员信息和/或运动信息的接收或出现。可选地,待应用的预先设置能够响应于触发事件的组合被选出。触发事件的识别适宜地以合适的无线通讯方法来进行,例如基于蓝牙、RFID芯片或QR码。
优选地,控制机构7如下地构造,使得始终仅仅一个预先设置(即,所选出的预先设置)是有效的并且另一个(即,未选出的预先设置)是无效的。控制机构7基于有效的预先设置测定支持力预设。
可选地,控制机构7如下地构造,使得对于每个支持区段3A、3B能够选出相应的预先设置。针对第一支持区段3A尤其能够选出与针对第二支持区段3B不同的预先设置,尤其手动地和/或自动地选出。例如,控制机构7基于针对第一(右边的)支持区段3A所选出的预先设置来计算用于第一(右边的)支持区段3A的右边的支持力预设,并且基于针对第二(左边的)支持区段3B所选出的预先设置来计算用于左边的支持区段3B的左边的支持力预设。
随后,应该更详细地探讨,能够如何配置一个或多个预先设置。
优选地,外骨骼装置10包括配置机构,通过所述配置机构,使用者能够配置预先设置。适宜地,借助配置机构能够选出和/或匹配用于预先设置的一个或多个预先设置特征。
优选地,配置机构实施为可移动仪器40,尤其实施为智能手机。示范性地,配置机构与外骨骼20分离地实施。例如,借助配置机构配置的一个或多个预先设置能够被传递到外骨骼20,尤其传递到控制机构7,尤其无线地传递,例如借助于蓝牙和/或WLAN和/或无线电波无线地进行传递。
此外,配置机构能够实行在外骨骼20中,例如在控制机构7上,并且能够适宜地通过操作元件14进行操作。
优选地,配置机构包括预先设置库,在其中存储有多个经预先界定的预先设置。使用者能够从预先设置库中选出一个或多个预先设置,尤其为了对预先设置进一步进行配置和/或为了传递到外骨骼20处,尤其传递控制机构7处。一个或多个预先设置尤其能够从预先设置库被加载到控制机构7的预先设置存储器中。适宜地,在预先设置存储器中存储有如下预先设置,其在运行中能够被选出作为待应用于测定支持力预设的预先设置。
优选地,配置机构实现对预先设置的一个或多个配置参数、尤其前面提及的配置参数中的一个或多个配置参数的手动的匹配。
优选地,配置机构包括预先设置特征库,在其中存储有多个预先设置特征,尤其存储有前面阐释的预先设置特征中的一个或多个。适宜地,配置机构实现,选出一个或多个预先设置特征,以用于完成包括一个或多个预先设置特征的预先设置。适宜地,配置机构此外实现,对一个或多个预先设置特征的配置参数、尤其前面所提及的配置参数中的一个或多个配置参数进行手动的匹配。
配置参数例如是支持区段3的位置、尤其摆动角度47,并且能够优选地通过使用者通过如下方式输入到配置机构中,即,使用者以支持区段3占据待输入为配置参数的位置,尤其在之前被激活的输入模式中,所述输入模式还能够被称为实时输入模式。例如,使用者能够以这种方式调整用于静止位置的预设的位置78和/或下增加间隔界限69和/或上增加间隔界限71。
优选地,配置机构、尤其可移动仪器40构造成,指示外骨骼20的图像的图示和/或对佩带外骨骼20的使用者进行指示。适宜地,通过使用者输入,图像的图示的支持区段能够在其位置、尤其在其摆动角度方面发生改变,以便由此将配置参数输入。
优选地,此外能够通过语音识别、姿势识别和/或通过集成的情况识别来进行预先设置的选出和/或预先设置的配置。
可选地,待应用的预先设置能够从工具30传递到外骨骼20,尤其传递到控制机构7上,优选地无线地传递。
可选地,预先设置能够与其它的用户共享和/或关联到生产者侧,例如从云服务器。例如,预先设置能够在通过使用者进行配置之后存储在安装在可移动仪器40(例如,移动电话或笔记本电脑)上的应用中并且通过通讯接口、例如蓝牙、WIFI、LAN或电子邮件发送,例如发送到其它的使用者处。
可选地,外骨骼装置10具有如下工作模式,在所述工作模式中,根据所选出的预先设置来提供支持力,并且具有调整模式,在所述调整模式中,能够对预先设置、尤其对预先设置的特征线进行调节。适宜地,预先设置、尤其预先设置的特征线仅仅能够在调整模式中被调节。调整模式能够例如在外骨骼20处由使用者激活。
可选地,外骨骼装置10具有位置传感器38,尤其具有加速度传感器,以用于探测外骨骼20、尤其基础区段1相对于重力的位置。控制机构7构造成,基于所探测的位置使特征线特征的特征线进行移位,尤其关于摆动角度47的轴线进行移位。例如,预先设置特征的特征线能够取决于上身(向前或向后弯)的位置以所述位置的角度进行移位。
可选地,预先设置特征此外能够考虑由使用者应用的工具30的至少一个运行参数(例如马达功率和/或转速)和/或至少一个使用参数(例如工具30相对于重力或外骨骼的支持方向的运动和/或加速度)作为在测定支持力预设时的输入参量。在这样的输入参量与支持力预设之间的相关性尤其能够通过使用者进行调整,例如通过匹配预先设置特征的特征线。
可选地,一个或多个预先设置能够具有相应的用于支持区段3的速度和/或加速度的安全阈值。外骨骼20适宜地构造成,在超过安全阈值时将支持力减小和/或解除激活。
可选地,外骨骼装置10具有取决于情况的模式,在所述模式中,对支持力特征线进行自动匹配。外骨骼装置10尤其构造成,执行模式识别,其识别工作和/或任务情况并且将预先界定的或经训练的预先设置尤其完全地或部分地配属于所识别的情况并且优选地,在运动或工作情况之内自动地匹配支持力特征线。
外骨骼装置10能够尤其以如下方法运行:
选出、尤其手动地或自动地选出至少两个预先设置中的一个预先设置。示范性地,选出第一预先设置。在应用所选出的第一预先设置的情况下,控制机构7取决于输入参量来测定支持力预设。基于所测定的支持力预设,控制机构7调整支持力。外骨骼20通过支持区段3以经调整的支持力来支持使用者的身体部分、尤其肢体。
可选地,在所述方法中,此外能够选出、尤其手动地或自动地选出至少两个预先设置中的另一个预先设置,例如选出第二预先设置。在应用所选出的第二预先设置的情况下,控制机构7取决于输入参量来测定支持力预设。基于所测定的支持力预设,控制机构7调整支持力。外骨骼20通过支持区段3以经调整的支持力来支持使用者的身体部分、尤其肢体。
Claims (19)
1.外骨骼装置(10),包括:
外骨骼(20),其具有:
-基础区段(1),用于安置到人体的身体区段、尤其躯干(2)处,
-能够运动地与所述基础区段(1)耦联的支持区段(3),用于支持人体的身体部分、优选地肢体、尤其臂(4),
-作用于所述支持区段(3)的、尤其气动的致动机构(5),用于提供用于身体部分的支持力,
其中,外骨骼装置(10)此外包括:
-控制机构(7),其具有至少两个能够手动地和/或自动地选出的预先设置,所述预先设置相应地具有至少一个预先设置特征,所述预先设置特征取决于至少一个输入参量、尤其支持区段(3)的位置来确定支持力预设,
-其中,所述至少两个预先设置在其预先设置特征方面不同,并且
-其中,所述控制机构(7)构造成,在应用从至少两个预先设置中选出的预先设置的情况下取决于所述输入参量来测定所述支持力预设并且基于所述支持力预设来调整所述支持力。
2.根据权利要求1所述的外骨骼装置(10),
其中,所述至少一个预先设置特征包括增加间隔特征(63),所述增加间隔特征关于所述输入参量界定增加间隔(66),在所述增加间隔中,所述支持力预设随着输入参量的增加而持续地增加。
3.根据权利要求2所述的外骨骼装置(10),其中,所述增加间隔特征(63)界定用于所述支持力预设在所述增加间隔(66)中的增加的预先确定的曲线形状。
4.根据权利要求2或3所述的外骨骼装置(10),其中,所述增加间隔特征(63)在所述增加间隔(66)之上和/或之下界定基本恒定的支持力预设。
5.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼装置(10),其中,所述输入参量包括所述支持区段(3)的位置,并且所述至少一个预先设置特征包括静止位置特征(64),所述静止位置特征界定所述支持区段(3)的预设的位置(78)作为静止位置,在所述静止位置中,所述支持力预设尤其跳跃式地升高到静止位置预设值(79),以便将身体部分、尤其肢体保持在所述静止位置中。
6.根据权利要求5所述的外骨骼装置(10),其中,所述静止位置预设值(79)预设支持力,所述支持力至少对于重力补偿是足够大的,从而所述外骨骼装置(10)的使用者在所述静止位置中不必为了将身体部分保持在所述静止位置中而将力施加到其由支持区段(3)支持的身体部分上。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的外骨骼装置(10),其中,所述静止位置预设值(79)是所述支持力预设的局部最大值,从而所述支持力预设直接在所述静止位置之上和之下小于所述静止位置预设值(79)。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的外骨骼装置(10),其中,在所述静止位置特征(64)中,所述支持力预设此外取决于所述支持区段是沿举升方向还是沿下沉方向运动,尤其如下地取决于所述支持区段是沿举升方向还是沿下沉方向运动,使得当所述支持区段(3)沿所述下沉方向运动并且到达所述预设的位置(78)时提供所述静止位置,并且当所述支持区段(3)沿所述举升方向运动并且到达所述预设的位置(78)时不提供所述静止位置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼装置(10),其中,所述至少一个预先设置特征此外包括动力学特征(65),在所述动力学特征中,在所述支持力预设与所述输入参量之间的关系取决于所述输入参量的改变方向和/或取决于达到所述输入参量的至少一个预先确定的转换值(77)。
10.根据权利要求9所述的外骨骼装置(10),其中,所述动力学特征(65)界定至少一个第一改变间隔(93)和第二改变间隔(94),在所述第二改变间隔中,相应地,所述支持力预设关于所述输入参量改变,并且在所述动力学特征(65)中如下地界定相关性,即,取决于所述输入参量的改变方向和/或取决于达到所述转换值(77),可选地所述第一改变间隔(93)或所述第二改变间隔(94)界定在所述支持力预设与所述输入参量之间的关系。
11.根据权利要求10所述的外骨骼装置(10),其中,所述输入参量是所述支持区段(3)的角度,所述第一改变间隔(93)是增加间隔,在所述增加间隔中,所述支持力预设随着角度的增加而持续地增加,并且所述第二改变间隔(94)是降低间隔,在所述降低间隔中,所述支持力预设随着角度的降低而持续地降低,并且其中,
-所述增加间隔在比所述降低间隔开始时较小的角度处结束,或
-所述增加间隔在比所述降低间隔开始时较大的角度处结束。
12.根据权利要求10或11所述的外骨骼装置(10),其中,所述动力学特征(65)在所述改变间隔之外界定至少一个基本恒定的支持力预设。
13.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼装置(10),此外包括输入机构,通过所述输入机构,所测定的支持力预设能够通过使用者进行缩放,以便提供经缩放的支持力预设(106),其中,所述控制机构(7)构造成,根据经缩放的支持力预设来调整所述支持力。
14.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼装置,此外包括一/所述输入装置,通过所述输入装置,使用者能够选出所述预先设置中的一个预先设置。
15.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼装置(10),其中,所述控制机构(7)构造成,基于位置信息、工具信息、人员信息和/或运动信息从所存在的预先设置中选择待应用的预先设置。
16.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼装置(10),此外包括配置机构,所述配置机构尤其与所述外骨骼分离地、优选地作为可移动仪器(40)进行实施,通过所述配置机构,使用者能够配置预先设置,其中,借助所述配置机构能够选出和/或匹配用于预先设置的一个或多个预先设置特征。
17.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼装置(10),其中,所述至少一个输入参量包括所述支持区段(3)的位置、所述基础区段(1)的位置和/或包括由工具(30)所接收的工具信号。
18.用于运行根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼装置(10)的方法,包括如下步骤:
-选出所述至少两个预先设置中的一个预先设置,
-在应用所选出的预先设置的情况下,取决于所述输入参量来测定所述支持力预设,以及
-基于所测定的支持力预设来调整所述支持力。
19.根据权利要求18所述的方法,此外包括如下步骤:
-选出所述至少两个预先设置中的另一个预先设置,
-在应用所选出的预先设置的情况下,取决于所述输入参量来测定所述支持力预设,以及
-基于所测定的支持力预设来调整所述支持力。
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