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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Oberarmmodul einer tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung und die tragbare muskelkraftunterstützende Vorrichtung mit demselben, insbesondere das Oberarmmodul zum Unterstützen des Oberarms eines Trägers durch ein Kompensieren einer Last aufgrund von Schwerkraft.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Ein tragbarer Roboter ist ein Roboter, der die Bewegung des Körpers unterstützt, indem der Roboter an einem bestimmten Teil des Körpers positioniert wird oder der Roboter an dem bestimmten Teil angebracht wird, und er ist dazu gedacht, für medizinische, militärische oder industrielle Zwecke eingesetzt zu werden. Insbesondere im Fall von tragbaren Robotern zum Arbeiten sind diese gestaltet, um Verletzungen vorzubeugen und eine Muskelkraft zu unterstützen, indem sie die auf den Arbeiter aufgebrachte Last reduzieren. Der tragbare Roboter ist typischerweise so gestaltet, dass er ein Exoskelett eines Trägers nachahmt, und ein Gelenk sollte die gleiche Bewegung aufweisen wie die tatsächliche Bewegung des Körpers.
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Insbesondere weist eine tragbare muskelkraftunterstützende Vorrichtung einen manuellen Unterstützungsmechanismus auf, der ausgestaltet ist, um eine Person zu unterstützen, welche das Gewicht eines Werkzeugs trägt. Ein typischer manueller Unterstützungsmechanismus ist ausgestaltet, um die Schwerkraft in einem Bereich von Positionen zu kompensieren, indem eine Kombination aus strukturellen Elementen, Federn, Drähten und Rollen benutzt wird. Die Ausgestaltung dieser Vorrichtungen stellt eine Schwerkraftkompensation innerhalb eines begrenzten Betriebsbereichs eines Betriebs bereit.
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Allerdings ist die herkömmliche tragbare muskelkraftunterstützende Vorrichtung insofern problematisch, als durch ein Kombinieren eines Vorsprungs und eines Drahtes ein Drehmomentprofil gebildet wird, aber die Kombination des Vorsprungs und des Drahtes zu einer Verschlechterung der Montagefähigkeit und Verarbeitbarkeit führt, und aufgrund von Reibung und Gleiten zwischen den Komponenten Haltbarkeits- und Geräuschprobleme auftreten.
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Das Vorangegangene ist nur dazu gedacht, beim Verstehen des Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung zu unterstützen und es ist nicht dazu gedacht, zu bedeuten, dass die vorliegende Offenbarung in den Bereich der verwandten Technik fällt, die dem Fachmann bereits bekannt ist.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend schlägt die vorliegende Offenbarung ein Oberarmmodul einer tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung und die tragbare muskelkraftunterstützende Vorrichtung mit derselben vor, in der ein Drehmomentprofil durch ein Verwenden von mehreren drahtlosen Gliedern ausgebildet wird, wodurch die Haltbarkeit und Montagefähigkeit verbessert wird.
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Um das obige Ziel zu erreichen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein Oberarmmodul einer tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung bereitgestellt, wobei das Oberarmmodul aufweist: ein Basisteil, das fest mit einem Körper eines Trägers verbunden ist und so positioniert ist, dass es einem oberen Endabschnitt eines Oberarms eines Trägers entspricht; ein Oberarmteil, das so ausgestaltet ist, dass ein erstes Ende davon so mit dem Basisteil gekoppelt ist, dass es um einen Fixpunkt drehbar ist, sich so erstreckt, dass es dem Oberarm des Trägers entspricht, und so mit dem Oberarm des Trägers gekoppelt ist, dass es ein rotatorisches Drehmoment auf den Oberarm des Trägers aufbringt; ein erstes Glied, das so ausgestaltet ist, dass ein erstes Ende davon an einem vom Fixpunkt beabstandeten Aufbringpunkt drehbar mit dem Basisteil gekoppelt ist; ein zweites Glied, das sich auf einer Ebene erstreckt, auf der sich das Oberarmteil erstreckt, und das an einem ersten Punkt drehbar mit einem zweiten Ende des ersten Gliedes gekoppelt ist; ein drittes Glied, das an einem zweiten Punkt, der vom ersten Punkt des zweiten Gliedes beabstandet ist, mit dem zweiten Glied so gekoppelt ist, dass es eine Bewegung des zweiten Punktes führt; und einen elastischen Körper, der so ausgestaltet ist, dass ein erstes Ende davon an einer Position, die vom ersten Ende des Oberarmteils in einer Erstreckungsrichtung des Oberarmteils beabstandet ist, mit dem Oberarmteil gekoppelt ist, und ein zweites Ende davon an einem dritten Punkt, der vom ersten Punkt und dem zweiten Punkt des zweiten Glieds beabstandet ist, mit dem zweiten Glied gekoppelt ist, und der durch eine Verformung eine elastische Kraft erzeugt.
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Das dritte Glied kann so ausgestaltet sein, dass ein erstes Ende davon drehbar mit dem Oberarmteil gekoppelt ist, und ein zweites Ende davon an dem zweiten Punkt, der vom ersten Punkt des zweiten Gliedes beabstandet ist, drehbar mit dem zweiten Glied gekoppelt ist.
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Das Oberarmmodul kann ferner ein viertes Glied aufweisen, das so ausgestaltet ist, dass ein erstes Ende davon drehbar mit dem Oberarmteil gekoppelt ist und ein zweites Ende davon an einer Position, die vom ersten Ende des ersten Glieds beabstandet ist, drehbar mit dem ersten Glied gekoppelt ist.
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Das zweite Ende des vierten Glieds kann am ersten Punkt des zweiten Glieds gleichzeitig mit dem ersten Glied und dem zweiten Glied gekoppelt sein.
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Das dritte Glied kann ferner einen Mikroschalter aufweisen, der betätigt wird, um geschlossen oder getrennt zu werden, wenn das dritte Glied um ein erstes Ende davon gedreht wird, wobei der Mikroschalter über einen im Oberarmteil vorgesehenen Verbinder mit einer externen Vorrichtung gekoppelt werden kann.
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Der Aufbringpunkt kann im Basisteil an einer Position oberhalb des Fixpunktes angeordnet sein, so dass eine Richtung vom Fixpunkt zum Aufbringpunkt vom Boden aus eine nach oben geneigte Richtung sein kann.
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Das Oberarmmodul kann ferner aufweisen: ein fünftes Glied, das so ausgestaltet ist, dass ein erstes Ende davon zwischen dem zweiten Glied und dem elastischen Körper drehbar mit dem zweiten Glied gekoppelt ist und ein zweites Ende davon mit dem zweiten Ende des elastischen Körpers gekoppelt ist; und ein sechstes Glied, das so ausgestaltet ist, dass ein erstes Ende davon zwischen dem elastischen Körper und dem Oberarmteil drehbar mit dem Oberarmteil gekoppelt ist, und ein zweites Ende davon mit dem ersten Ende des elastischen Körpers gekoppelt ist.
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Der elastische Körper kann aus mehreren Federn ausgestaltet sein, deren entgegengesetzte Enden mit dem fünften Glied beziehungsweise dem sechsten Glied gekoppelt sind, und das zweite Ende des fünften Gliedes und das zweite Ende des sechsten Gliedes können sich entlang einer Richtung erstrecken, in der die mehreren Federn angeordnet sind.
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Das durch die elastische Kraft des elastischen Körpers erzeugte rotatorische Drehmoment kann variiert werden, wenn das Oberarmteil um den Fixpunkt gedreht wird, und es kann ein Profil aufweisen, in dem eine Höhe des rotatorischen Drehmoments allmählich zunimmt, wenn das Oberarmteil gegenüber dem Basisteil nach unten gedreht wird, weist einen Maximalwert bei einem vorgegebenen Winkel in Bezug auf den Boden auf und nimmt dann wieder ab.
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Der dritte Punkt des zweiten Glieds kann von einer geraden Linie beabstandet sein, die den ersten Punkt und den zweiten Punkt verbindet, so dass der erste Punkt, der zweite Punkt und der dritte Punkt ein Dreieck ausbilden, und der erste Punkt und der zweite Punkt des zweiten Glieds können so bewegt werden, dass das zweite Glied gedreht wird, während es in Richtung zum Fixpunktes verschoben wird, wenn das Oberarmteil um den Fixpunkt nach unten gedreht wird.
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Wenn das Oberarmteil innerhalb eines Winkelbereichs, der größer als ein vorgegebener Winkel in Bezug auf den Boden ist, um den Fixpunkt nach unten gedreht wird, kann das zweite Glied in eine Richtung gedreht werden, in welcher der dritte Punkt vom ersten Ende des Oberarmteils entfernt ist.
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Wenn das Oberarmteil innerhalb eines Winkelbereichs, der kleiner als ein vorgegebener Winkel in Bezug auf den Boden ist, um den Fixpunkt nach unten gedreht wird, kann das zweite Glied in eine Richtung gedreht werden, in der sich der dritte Punkt dem ersten Ende des Oberarmteils nähert.
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Der dritte Punkt des zweiten Glieds kann über der geraden Linie angeordnet sein, die den ersten Punkt und den zweiten Punkt verbindet, und wenn das Oberarmteil um den Fixpunkt nach unten gedreht wird, kann der erste Punkt des zweiten Glieds nach unten bewegt werden, während er in Richtung zum Fixpunkt bewegt wird, und nach oben bewegt werden, und der zweite Punkt kann allmählich und schnell nach unten bewegt werden, während er in Richtung zum Fixpunkt bewegt wird.
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Das Oberarmmodul kann ferner ein drehbares Teil beinhalten, das mit dem Basisteil relativ drehbar um den Fixpunkt gekoppelt ist und so ausgestaltet ist, dass eine Drehung des drehbaren Teils relativ zum Basisteil gehemmt wird, wenn es durch einen Sperrmechanismus gesperrt ist, wobei das erste Glied am Aufbringpunkt drehbar mit dem drehbaren Teil gekoppelt sein kann, so dass das erste Glied und das Oberarmteil gleichzeitig gedreht werden, wenn das drehbare Teil relativ zum Basisteil gedreht wird.
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Der Sperrmechanismus kann es ermöglichen, dass das drehbare Teil in mehreren Drehwinkelpunkten am Basisteil gesperrt wird.
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Um das obige Ziel zu erreichen, wird gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine tragbare muskelkraftunterstützende Vorrichtung bereitgestellt, die das Oberarmmodul aufweist, wobei die tragbare muskelkraftunterstützende Vorrichtung so ausgestaltet ist, dass das Basisteil über mehrere Befestigungsmechanismen mit dem Oberkörper eines Trägers gekoppelt ist.
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Gemäß einem Oberarmmodul einer tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung und einer offenbarungsgemäßen tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung, die dasselbe aufweist, ist es nur mit der Ausgestaltung der einfachen Verbindungsglieder und des elastischen Körpers möglich, ein Drehmomentprofil zu realisieren, welches das Drehmoment variiert, das das Oberarmteil des Trägers entsprechend dem Winkel des Oberarmteils nach oben dreht.
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Es ist ferner vorteilhaft, dass es möglich ist, eine Haltbarkeit und eine Montagefreundlichkeit durch ein Verwenden von Gliedern ohne eine Benutzung von Drähten und Vorsprüngen zu verbessern.
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Figurenliste
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Die obigen und andere Ziele, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher verstanden, wenn sie zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen herangezogen wird, in denen:
- 1 eine Ansicht ist, die das Innere eines Oberarmmoduls einer tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 2 bis 3 Ansichten sind, die Zustände eines Drehprozesses des Oberarmmoduls der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen;
- 4 eine Ansicht ist, die ein Drehmomentprofil des Oberarmmoduls der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 5 eine Ansicht ist, die ein Verformungsprofil eines elastischen Körpers zeigt, der im Oberarmmodul der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist;
- 6 eine Ansicht ist, die ein Drehmomentprofil des Oberarmmoduls der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und ein Drehmomentprofil gemäß einem Stand der Technik zeigt;
- 7 eine vergrößerte Ansicht ist, die das Innere des Oberarmmoduls der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 8 eine Vorderansicht ist, die das Äußere des Oberarmmoduls der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 9 eine Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem ein Sperrmechanismus des Oberarmmoduls der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gelöst ist;
- 10 eine Ansicht ist, die das Innere des Oberarmmoduls der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
- 11 eine Rückansicht ist, die eine tragbare muskelkraftunterstützende Vorrichtung mit dem Oberarmmodul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
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Die hierin benutzte Terminologie dient nur dem Zweck des Beschreibens besonderer Ausführungsformen und ist nicht dazu gedacht, die Offenbarung zu beschränken. Es ist beabsichtigt, dass die hierin benutzten Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen beinhalten, es sei denn, dass der Kontext klar etwas anderes anzeigt. Es wird ferner verstanden werden, dass die Begriffe „weist auf“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Beschreibung benutzt werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten angeben, die Anwesenheit oder ein Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon jedoch nicht ausschließen. Der hierin benutzte Ausdruck „und/oder“ beinhaltet jede und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgelisteten Gegenstände. In der gesamten Spezifikation wird das Wort „aufweisen“ und Variationen wie beispielsweise „weist auf“ oder „aufweisend“ so verstanden, dass es ein Vorhandensein von angegebenen Elementen impliziert, den Ausschluss von irgendwelchen anderen Elementen jedoch nicht, es sei denn, dass das Gegenteil explizit beschrieben ist. Zusätzlich meinen die in der Beschreibung beschriebenen Begriffe „Einheit“, „-er“, „-or“ und „Modul“ Einheiten zum Bearbeiten von mindestens einer Funktion und/oder einem Vorgang und können durch Hardware-Komponenten oder Software-Komponenten und Kombinationen davon eingerichtet sein.
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Ferner kann die Steuerungslogik der vorliegenden Offenbarung als ein dauerhaftes computerlesbares Medium auf einem computerlesbaren Medium, das von einem Prozessor, einer Steuerung oder dergleichen ausgeführte ausführbare Programmanweisungen enthält, verwirklicht sein. Beispiele für computerlesbare Medien beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt: ROM, RAM, CD (compact disc)-ROMs, Magnetbänder, Disketten, Speichersticks, Smartcards und optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Medium kann auch in netzwerkgekoppelten Computersystemen verteilt sein, so dass das computerlesbare Medium auf eine verteilte Weise gespeichert und ausgeführt wird, z. B. durch einen Telematik-Server oder ein Controller-Area-Network (CAN).
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In der folgenden Beschreibung ist die auf beispielhafte Ausführungsformen gemäß dem Konzept der vorliegenden Offenbarung gerichtete strukturelle oder funktionelle Beschreibung dazu gedacht, die beispielhaften Ausführungsformen zu beschrieben, so dass es verstanden werden sollte, dass die vorliegende Offenbarung unterschiedlich verwirklicht werden kann, ohne auf die beispielhaften Ausführungsformen beschränkt zu sein.
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Die beispielhaften Ausführungsformen gemäß dem Konzept der vorliegenden Offenbarung können unterschiedlich modifiziert werden und unterschiedliche Formen aufweisen, so dass Beispiele davon in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind und detailliert unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. Allerdings sollte zur Kenntnis genommen werden, dass die beispielhaften Ausführungsformen gemäß dem Konzept der vorliegenden Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, beschränkt sind, sondern dass verschiedene Modifikationen, Äquivalente, Ergänzungen und Ersetzungen möglich sind, ohne vom Umfang und Grundgedanken der Offenbarung abzuweichen.
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Es wird verstanden werden, dass, auch wenn hierin die Begriffe erster/erste/erstes, zweiter/zweite/zweites etc. benutzt werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, diese Elemente nicht durch diese Begriffe beschränkt werden sollten. Diese Begriffe werden nur benutzt, um ein Element von einem anderen Element zu unterscheiden. Beispielsweise könnte ein unten besprochenes erstes Element als ein zweites Element bezeichnet werden, ohne von den Lehren der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Ähnlich könnte das zweite Element auch als das erste Element bezeichnet werden.
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Es wird verstanden werden, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „gekoppelt“ oder „verbunden“ bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element gekoppelt oder verbunden sein kann oder dazwischen zwischengelagerte Elemente vorliegen können. Demgegenüber sollte verstanden werden, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „direkt gekoppelt“ oder „direkt verbunden“ bezeichnet wird, keine zwischengelagerten Teile vorliegen. Ferner sollten die Begriffe, die hierin benutzt werden, um eine Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, beispielsweise „zwischen“, „direkt zwischen“, „benachbart“ oder „direkt benachbart“ auf die gleiche Weise wie die oben Beschriebenen interpretiert werden.
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Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin benutzten Begriffe, die technische und wissenschaftliche Begriffe beinhalten, die gleiche Bedeutung haben, wie sie gewöhnlicherweise durch den Fachmann im technischen Gebiet, zu dem diese Offenbarung gehört, verstanden wird. Es wird ferner verstanden werden, dass Begriffe, wie beispielsweise solche, die in gewöhnlicherweise benutzten Wörterbüchern definiert sind, so interpretiert werden sollten, dass sie eine Bedeutung haben, die konsistent mit ihrer Bedeutung im Kontext des relevanten technischen Gebiets und der vorliegenden Offenbarung ist, und sie werden nicht in einem idealisierten oder übermäßig formellen Sinn interpretiert, es sei denn, dass dies hierin explizit so definiert wird.
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Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung detailliert unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. Über die Zeichnungen hinweg werden sich die gleichen Bezugszeichnen auf die gleichen oder ähnliche Teile beziehen.
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1 ist eine Ansicht, die das Innere eines Oberarmmoduls einer tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung 1000 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und 2 bis 3 sind Ansichten, die Zustände eines Drehvorgangs des Oberarmmoduls der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung 1000 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen.
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Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 weist das Oberarmmodul der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung 1000 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf: ein Basisteil 100, das fest mit einem Körper eines Trägers verbunden ist und so positioniert ist, dass es einem oberen Endabschnitt eines Oberarms eines Trägers entspricht; ein Oberarmteil 200, das so ausgestaltet ist, dass ein erstes Ende davon mit dem Basisteil 100 gekoppelt ist, um um einen Fixpunkt 300 drehbar zu sein, das sich so erstreckt, dass es dem Oberarm des Trägers entspricht, und mit dem Oberarm des Trägers gekoppelt ist, um ein rotatorisches Drehmoment auf den Oberarm des Trägers auszuüben; ein erstes Glied 610, das so ausgestaltet ist, dass ein erstes Ende davon an einem von dem Fixpunkt 300 beabstandeten Aufbringpunkt 400 drehbar mit dem Basisteil 100 gekoppelt ist; ein zweites Glied 620, das sich auf einer Ebene erstreckt, auf der sich das Oberarmteil 200 erstreckt, und das an einem ersten Punkt 621 drehbar mit einem zweiten Ende des ersten Gliedes 610 gekoppelt ist; ein drittes Glied 630, das an einem zweiten Punkt 622, der von dem ersten Punkt 621 des zweiten Glieds 620 beabstandet ist, mit dem zweiten Glied 620 gekoppelt ist, um die Bewegung des zweiten Punktes 622 zu führen; und einen elastischen Körper 500, der so ausgestaltet ist, dass ein erstes Ende davon mit dem Oberarmteil 200 an einer Position gekoppelt ist, die vom ersten Ende des Oberarmteils 200 in einer Erstreckungsrichtung des Oberarmteils 200 beabstandet ist, und wobei ein zweites Ende davon an einem dritten Punkt 623 mit dem zweiten Glied 620 gekoppelt ist, der vom ersten Punkt 621 und dem zweiten Punkt 622 des zweiten Glieds 620 beabstandet ist, und durch eine Verformung eine elastische Kraft erzeugt.
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Das Basisteil 100 ist an der Schulter des Trägers angeordnet und kann am Rotationszentrum des Oberarms des Trägers angeordnet sein, um dem oberen Endabschnitt des Oberarms des Trägers zu entsprechen. Insbesondere kann sich der Fixpunkt 300 am Rotationszentrum des Oberarms des Trägers befinden.
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Das dem Oberarm des Trägers entsprechende Oberarmteil 200 kann so mit dem Basisteil 100 gekoppelt werden, dass es um den Fixpunkt 300 drehbar ist, während es an einer Seite des Oberarms des Trägers positioniert ist, um die Bewegung des Oberarms des Trägers zu simulieren, der sich um seinen oberen Endabschnitt nach oben oder unten dreht.
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Das erste Ende des elastischen Körpers 500 ist mit dem Oberarmteil 200 gekoppelt, insbesondere kann es fest mit dem zweiten Ende des Oberarmteils 200 gekoppelt sein, während es in der Erstreckungsrichtung des Oberarmteils 200 beabstandet ist. Wie unten beschrieben, kann das zweite Ende des elastischen Körpers 500 nach oben oder unten bewegt werden, so dass das erste Ende des elastischen Körpers 500 drehbar mit dem Oberarmteil 200 gekoppelt sein kann.
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Der elastische Körper 500 wird hinsichtlich der Länge verformt, wenn das Oberarmteil 200 um den Fixpunkt 300 gedreht wird und die dadurch erzeugte elastische Kraft kann variiert werden. Insbesondere kann der elastische Körper so ausgestaltet sein, dass die Verformung bei einem vorgegebenen Drehwinkel, bei dem das Oberarmteil 200 um den Fixpunkt 300 gedreht wird, nicht auftritt, so dass die elastische Kraft Null wird, und wenn der Abstand zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende davon ansteigt, kann eine Zugkraft durch eine Verformung erzeugt werden.
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Somit kann das auf das Basisteil 100 und das Oberarmteil 200 aufgebrachte rotatorische Drehmoment durch die Größe und Richtung der im elastischen Körper 500 erzeugten elastischen Kraft, wenn das Oberarmteil 200 um den Fixpunkt 300 in Bezug auf das Basisteil 100 gedreht wird, variiert werden.
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Insbesondere wird im Basisteil 100 ein rotatorisches Drehmoment (τ = (r)X(F) = |r| |F|sin θ) in einer Drehrichtung nach unten erzeugt, und als Reaktion darauf wird im Oberarmteil 200 ein rotatorisches Drehmoment mit gleichem Betrag in einer Drehrichtung nach oben erzeugt.
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Dementsprechend ist es nur mit der Ausgestaltung der einfachen Verbindungsglieder 610, 620, 630, 640, 650 und 660 und dem elastischen Körper 500 möglich, ein rotatorisches Drehmoment zu erzeugen, welches das Oberarmteil 200 des Trägers nach oben dreht, und es ist möglich, ein rotatorisches Drehmomentprofil zu ausbilden, um das rotatorische Drehmoment gemäß dem Winkel des Oberarmteils 200 zu verändern. Insbesondere die Haltbarkeit und Montagefreundlichkeit können durch ein Benutzen von Gliedern ohne ein Benutzen von Drähten und Nocken verbessert werden.
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Insbesondere können die Verbindungsglieder 610, 620, 630, 640, 650 und 660 aufweisen: das erste Glied 610, das so ausgestaltet ist, dass sein erstes Ende am Aufbringpunkt 400, der vom Fixpunkt 300 beabstandet ist, drehbar mit dem Basisteil 100 gekoppelt ist; das zweite Glied 620, das sich in der Ebene erstreckt, in der sich das Oberarmteil 200 erstreckt, und am ersten Punkt 621 drehbar mit dem zweiten Ende des ersten Glieds 610 gekoppelt ist; und das dritte Glied 630, das am zweiten Punkt 622, der vom ersten Punkt 621 des zweiten Glieds 620 beabstandet ist, so mit dem zweiten Glied 620 gekoppelt ist, dass es eine Bewegung des zweiten Punktes 622 führt.
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Insbesondere wird, da der Aufbringpunkt 400 beabstandet vom Fixpunkt 300 angeordnet ist, wenn das Oberarmteil 200 in Bezug auf das Basisteil 100 um den Fixpunkt 300 gedreht wird, das erste Ende des ersten Glieds 610 um den Aufbringpunkt 400 gedreht, wodurch das zweite Ende des ersten Glieds 610 bewegt werden kann, während der Abstand zum Fixpunkt 300 verändert wird.
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Das zweite Glied 620 kann am ersten Punkt 621 drehbar mit dem zweiten Ende des ersten Glieds 610 gekoppelt sein, es kann mit dem Oberarmteil 200 gekoppelt sein, so dass die Bewegung des vom ersten Punkt 621 beabstandeten zweiten Punktes 622 geführt wird, wenn das Oberarmteil 200 um den Fixpunkt 300 gedreht wird, und es kann am vom ersten Punkt 621 und vom zweiten Punkt 622 beabstandeten dritten Punkt 623 mit dem zweiten Ende des elastischen Körpers 500 gekoppelt sein.
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Das dritte Glied 630 ist mit dem zweiten Glied 620 am zweiten Punkt 622 des zweiten Glieds 620 so gekoppelt, dass es die Bewegung des zweiten Glieds 620 führt. Insbesondere ist, es, wenn das Oberarmteils 200 um das Basisteil 100 gedreht wird, möglich, den Pfad zu führen, auf dem der zweite Punkt 622 des zweiten Glieds 620 bewegt wird.
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Das erste Ende des elastischen Körpers 500 kann am dritten Punkt 623 mit dem zweiten Glied 620 gekoppelt sein, der von dem ersten Punkt 621 und dem zweiten Punkt 622 beabstandet ist, und das zweite Ende des elastischen Körpers 500 kann mit dem zweiten Ende des Oberarmteils 200 gekoppelt sein. Somit kann, wenn das Oberarmteil 200 um das Basisteil 100 gedreht wird, die Länge des elastischen Körpers 500 durch die Bewegung des zweiten Gliedes 620 gemäß der Führung des ersten Gliedes 610 und des dritten Gliedes 630 geändert werden. Dementsprechend kann der elastische Körper 500 eine elastische Kraft erzeugen, die sich abhängig vom Drehwinkel des Oberarmteils 200 ändert.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es nur mit den einfachen Verbindungsgliedern und dem elastischen Körper ohne eine Verwendung von Drähten und Nocken möglich, ein Drehmomentprofil zu realisieren, welches das rotatorische Drehmoment variiert, das das Oberarmteil 200 des Trägers gemäß dem Winkel des Oberarmteils 200 nach oben dreht.
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Insbesondere kann das erste Ende des dritten Glieds 630 drehbar mit dem Oberarmteil 200 gekoppelt sein und das zweite Ende des dritten Glieds 630 kann an dem zweiten Punkt 622, der vom ersten Punkt 621 des zweiten Glieds 620 beabstandet ist, drehbar mit dem zweiten Glied 620 gekoppelt sein.
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Während das zweite Glied 620 durch das erste Glied 610 bewegt wird, während das Oberarmteil 200 um das Basisteil 100 gedreht wird, kann der zweite Punkt 622 des zweiten Glieds 620 durch das dritte Glied 630 geführt werden.
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In einer Ausführungsform, in der das dritte Glied 630 an einer Position unter dem ersten Glied 610 und dem zweiten Glied 620 angeordnet ist, kann das erste Ende des dritten Glieds drehbar mit dem Oberarmteil 200 gekoppelt sein und das zweite Ende des dritten Glieds kann drehbar mit dem zweiten Punkt 622 des zweiten Glieds 620 gekoppelt sein.
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Das Oberarmmodul kann ferner ein viertes Glied 640 aufweisen, das so ausgestaltet ist, dass ein erstes Ende davon drehbar mit dem Oberarmteil 200 gekoppelt ist, und ein zweites Ende an einer Position, die vom ersten Ende des ersten Glieds 610 beabstandet ist, drehbar mit dem ersten Glied 610 gekoppelt ist.
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Da das erste Glied 610 an einer von seinem ersten Ende beabstandeten Position mit dem vierten Glied 640 gekoppelt ist, kann die Drehung gehemmt werden, wobei das erste Ende am Aufbringpunkt 400 befestigt ist. Somit kann die Bewegung des zweiten Endes des ersten Glieds 610 und des ersten Punktes 621 des zweiten Glieds 620, das damit gekoppelt ist, geführt werden.
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In einer Ausführungsform, in der das vierte Glied 640 an einer Position über dem ersten Glied 610 und dem zweiten Glied 620 angeordnet ist, kann das erste Ende des vierten Glieds drehbar mit dem Oberarmteil 200 gekoppelt sein und das zweite Ende des vierten Glieds kann drehbar mit dem ersten Glied 610 gekoppelt sein.
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Insbesondere kann das zweite Ende des vierten Glieds 640 am ersten Punkt 621 des zweiten Glieds 620 gleichzeitig mit dem ersten Glied 610 und dem zweiten Glied 620 gekoppelt sein. Mit anderen Worten kann das zweite Ende des vierten Glieds 640 am ersten Punkt 621 gleichzeitig mit dem Koppelpunkt des zweiten Glieds 620 und des ersten Glieds 610 gekoppelt sein.
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Somit kann die Bewegung des ersten Punktes 621 des zweiten Gliedes 620 durch die Drehung des vierten Gliedes 640 geführt werden, wenn das Oberarmteil 200 um das Basisteil 100 gedreht wird.
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Der dritte Punkt 623, der vom ersten Punkt 621 und dem zweiten Punkt 622 des zweiten Glieds 620 beabstandet ist, ist ohne Freiheitsgrad bestimmt, da die Positionen des ersten Punktes 621 und des zweiten Punktes 622 bestimmt sind, wodurch das Verformungsprofil des elastischen Körpers 500 ausgebildet wird.
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Ferner kann der Aufbringpunkt 400 im Basisteil 100 an einer Position oberhalb des Fixpunktes 300 angeordnet sein, so dass die Richtung vom Fixpunkt 300 zum Aufbringpunkt 400 eine vom Boden aus nach oben geneigte Richtung sein kann.
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Die Höhe des auf das Oberarmteil 200 oder auf das Basisteil 100 aufgebrachten rotatorischen Drehmoments wird durch die Höhe der elastischen Kraft und einen Winkel zwischen der Richtung vom Aufbringpunkt 400 zum Fixpunkt 300 und der Richtung, in der die elastische Kraft vom Aufbringpunkt 400 aufgebracht wird, bestimmt.
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Insbesondere ist die Größe des rotatorischen Drehmoments proportional zum Sinus des Winkels zwischen der Richtung vom Aufbringpunkt 400 zum Fixpunkt 300 und der Richtung, in der die elastische Kraft vom Aufbringpunkt 400 aufgebracht wird. Der Aufbringpunkt 400 kann an einer Position, die höher als der Fixpunkt 300 ist, so angeordnet sein, dass der Sinus des Winkels zwischen der Richtung vom Aufbringpunkt 400 zum Fixpunkt 300 und der Richtung, in der die elastische Kraft vom Aufbringpunkt 400 ausgeübt wird, allmählich zunimmt, wenn das Oberarmteil 200 um den Fixpunkt 300 gedreht wird, einen Maximalwert aufweist, wenn sich der Oberarm des Trägers in der Nähe eines vorbestimmten Winkels in Bezug auf den Boden befindet, und dann wieder abnimmt.
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Mit anderen Worten kann der Aufbringpunkt 400 so angeordnet sein, dass die Richtung vom Fixpunkt 300 in Richtung zum Aufbringpunkt 400 vom Boden nach oben geneigt ist, und somit nähert sich der Winkel zwischen der Richtung vom Aufbringpunkt 400 zum Fixpunkt 300 und der Richtung, in welcher die elastische Kraft vom Aufbringpunkt 400 ausgeübt wird, 0 Grad an, wobei das Oberarmteil 200 vom Boden maximal nach oben gedreht ist, nähert sich mit dem Oberarmteil 200 in der Nähe des vorbestimmten Winkels 90 Grad an und nähert sich mit dem maximal nach unten gedrehten Oberarmteil 200 180 Grad an.
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Das Oberarmmodul kann ferner aufweisen: ein fünftes Glied 650, das so ausgestaltet ist, dass ein erstes Ende davon zwischen dem zweiten Glied 620 und dem elastischen Körper 500 drehbar mit dem zweiten Glied 620 gekoppelt ist und ein zweites Ende davon mit dem zweiten Ende des elastischen Körpers 500 gekoppelt ist; und ein sechstes Glied 660, das so ausgestaltet ist, dass ein erstes Ende davon zwischen dem elastischen Körper 500 und dem Oberarmteil 200 drehbar mit dem Oberarmteil 200 gekoppelt ist und ein zweites Ende davon mit dem ersten Ende des elastischen Körpers 500 gekoppelt ist.
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Das fünfte Glied 650 und das sechste Glied 660 sind drehbar mit dem dritten Punkt 623 des zweiten Glieds 620 beziehungsweise dem Oberarmteil 200 gekoppelt, so dass die Länge des elastischen Körpers 500 entsprechend der Längenänderung zwischen dem dritten Punkt 623 des zweiten Glieds 620, dem Oberarmteil 200 und dem ersten Ende des elastischen Körpers 500 entsprechend der Drehung des Oberarmteils 200 um den Fixpunkt 300 gleichmäßig verändert werden kann.
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Der elastische Körper 500 kann aus mehreren Federn ausgebildet sein, deren gegenüberliegende Enden mit dem fünften Glied 650 beziehungsweise dem sechsten Glied 660 gekoppelt sind, und das zweite Ende des fünften Gliedes 650 und das zweite Ende des sechsten Gliedes 660 können sich entlang einer Richtung erstrecken, in der die mehreren Federn angeordnet sind.
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Somit ist es möglich, einen Bruch wie beispielsweise einen Drahtbruch durch ein Verwenden einer dauerhaften Feder als den elastischen Körper 500 zu verhindern, und es ist möglich, die elastische Kraft und die Höhe des rotatorischen Drehmoments durch ein Austauschen der Feder einfach zu ändern.
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Insbesondere kann der elastische Körper 500 aus mehreren Federn ausgebildet sein, deren gegenüberliegende Enden mit dem fünften Glied 650 beziehungsweise dem sechsten Glied 660 gekoppelt sind, und das zweite Ende des fünften Gliedes 650 und das zweite Ende des sechsten Gliedes 660 können sich entlang der Richtung erstrecken, in der die mehreren Federn angeordnet sind. Die mehreren Federn können die gleiche Anfangslänge aufweisen und so angeordnet sein, dass die Größen der elastischen Kräfte gemäß einer Längenänderung symmetrisch zueinander sind.
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Somit kann die in den mehreren übereinander angeordneten Federn erzeugte elastische Kraft gleichmäßig auf das fünfte Glied 650 und das sechste Glied 660 aufgebracht werden.
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4 ist eine Ansicht, die ein Drehmomentprofil des Oberarmmoduls der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung 1000 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; 5 ist eine Ansicht, die ein Verformungsprofil des elastischen Körpers 500 zeigt, der im Oberarmmodul der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung 1000 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist; und 6 ist eine Ansicht, die ein Drehmomentprofil des Oberarmmoduls der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung 1000 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und ein Drehmomentprofil gemäß dem Stand der Technik zeigt.
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Weiter unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 kann das durch die elastische Kraft des elastischen Körpers 500 erzeugte rotatorische Drehmoment variiert werden, wenn das Oberarmteil 200 um den Fixpunkt 300 gedreht wird, und es kann ein Profil aufweisen, bei dem die Höhe des Drehmoments allmählich zunimmt, wenn das Oberarmteil 200 in Bezug auf das Basisteil 100 nach unten gedreht wird, einen Maximalwert bei einem vorgegebenen Winkel zum Boden aufweist und dann wieder abnimmt.
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Hierin wird der Drehmomentprofilgraph von 4 unter Verwendung von negativen Zahlen kleiner als Null abgebildet.
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Wie in 5 gezeigt, kann das Verformungsprofil des elastischen Körpers 500 so ausgestaltet sein, dass die elastische Kraft des elastischen Körpers 500 schnell erhöht wird, bis der Oberarm des Trägers zu einem vorgegebenen Winkel in Bezug auf den Boden (z.B. nahe 0 Grad) nach unten bewegt ist, und bei einem Winkel, der dem vorgegebenen Winkel entspricht oder niedriger ist, langsam erhöht wird.
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Die tragbare muskelkraftunterstützende Vorrichtung 1000, die den Oberarm des Trägers unterstützt, muss so gestaltet sein, dass das nach oben drehende rotatorische Drehmoment erhöht wird, um die Schwerkraft des Oberarms des Trägers zu kompensieren, wenn der Oberarm des Trägers in dem Zustand nach unten bewegt wird, in dem der Oberarm des Trägers in einem ersten vorgegebenen festen Winkel (z.B. +60 Grad) in Bezug zum Boden nach oben geneigt ist. Somit ist es möglich, die auf den Oberarm des Trägers wirkende Schwerkraft zu kompensieren, um den Oberarm des Trägers zu unterstützen und den nach oben gedrehten Zustand aufrechtzuerhalten.
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Ferner muss die tragbare muskelkraftunterstützende Vorrichtung so gestaltet sein, dass das nach oben drehende rotatorische Drehmoment verringert wird, wenn der Oberarm des Trägers von einem vorgegebenen Winkel (z.B. nahe 0 Grad) auf einen zweiten vorgegebenen festen Winkel (z.B. -90 Grad) nach unten bewegt wird. Dadurch wird der Träger nicht in der Bewegung zum Absenken des Oberarms gehindert.
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Dementsprechend ist das Drehmoment gemäß der vorliegenden Offenbarung im Gegensatz zum Drehmomentprofil nach dem Stand der Technik, das in 6 durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, so ausgestaltet, dass die Höhe einen Maximalwert bei einem Winkel aufweist, bei dem der Oberarm des Trägers hoch angeordnet ist, und einen kleinen Wert in einem Winkel aufweist, in dem der Oberarm des Trägers niedrig angeordnet ist, um die Absenkbewegung des Oberarms zu begünstigen.
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Um dies zu erreichen, kann unter erneuter Bezugnahme auf die 1 bis 3 der dritte Punkt 623 des zweiten Glieds 620 von einer den ersten Punkt 621 und den zweiten Punkt 622 verbindenden geraden Linie so beabstandet sein, dass der erste Punkt 621, der zweite Punkt 622 und der dritte Punkt 623 ein Dreieck bilden, und der erste Punkt 621 und der zweite Punkt 622 des zweiten Glieds 620 können so bewegt werden, dass das zweite Glied 620 gedreht wird, während es in Richtung zum Fixpunkt verschoben wird, wenn das Oberarmteil 200 um den Fixpunkt 300 nach unten gedreht wird.
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Mit anderen Worten ist der dritte Punkt 623 von der geraden Linie beabstandet, die den ersten Punkt 621 und den zweiten Punkt 622 verbindet, so dass der erste Punkt 621, der zweite Punkt 622 und der dritte Punkt 623 ein Dreieck bilden, und das zweite Glied 620 wird durch die Bewegung des ersten Punktes 621 und des zweiten Punktes 622 geführt, so dass eine Drehbewegung zusammen mit der Translationsbewegung in dem zweiten Glied 620 erzeugt wird, wenn die Bewegung des ersten Punktes 621 und des zweiten Punktes 622 geführt wird, wodurch die Position des dritten Punktes 623 geführt wird.
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Insbesondere kann, wenn das Oberarmteil 200 innerhalb eines Winkelbereichs, der größer als ein vorgegebener Winkel zum Boden ist, um den Fixpunkt 300 nach unten gedreht wird, das zweite Glied 620 in eine Richtung gedreht werden, in welcher der dritte Punkt 623 vom ersten Ende des Oberarmteils 200 entfernt ist.
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Wenn sich also das Oberarmteil 200 innerhalb des Winkelbereichs, der größer als der vorgegebene Winkel ist, dem vorgegebenen Winkel nähert, wird die Verformung des elastischen Körpers 500 erhöht. Dementsprechend wird das rotatorische Drehmoment zwischen dem Oberarmteil 200 und dem Basisteil 100 schnell erhöht.
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Ferner kann, wenn das Oberarmteil 200 innerhalb eines Winkelbereichs, der kleiner als ein vorgegebener Winkel zum Boden ist, um den Fixpunkt 300 nach unten gedreht wird, das zweite Glied 620 in eine Richtung gedreht werden, in der sich der dritte Punkt 623 dem ersten Ende des Oberarmteils 200 nähert.
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Somit ist, wenn das Oberarmteil 200 innerhalb des Winkelbereichs, der kleiner als der vorgegebene Winkel ist, vom vorgegebenen Winkel entfernt ist, die Verformung des elastischen Körpers 500 verringert. Demgemäß wird das rotatorische Drehmoment zwischen dem Oberarmteil 200 und dem Basisteil 100 schnell reduziert.
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In einer Ausführungsform kann der dritte Punkt 623 des zweiten Glieds 620 über der den ersten Punkt 621 und den zweiten Punkt 622 verbindenden geraden Linie positioniert sein, und wenn das Oberarmteil 200 um den Fixpunkt 300 nach unten gedreht wird, kann der erste Punkt 621 des zweiten Glieds 620 nach unten bewegt werden, während er in Richtung zum Fixpunkt bewegt wird, und er kann nach oben bewegt werden, und der zweite Punkt 622 kann allmählich und schnell nach unten bewegt werden, während er in Richtung zum Fixpunkt bewegt wird.
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Insbesondere kann der dritte Punkt 623 des zweiten Glieds 620 an einer Position über einer geraden Linie positioniert sein, die den Aufbringpunkt 400 und das erste Ende des elastischen Körpers 500 verbindet.
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Insbesondere kann, wenn sich das Oberarmteil 200 innerhalb des Winkelbereichs befindet, der größer als der vorgegebene Winkel zum Boden ist, der erste Punkt 621 des zweiten Glieds 620 nach unten bewegt werden, während er in Richtung zum Fixpunkt bewegt wird, und der zweite Punkt 622 kann allmählich nach unten bewegt werden, während er in Richtung zum Fixpunkt bewegt wird. Dadurch wird, wenn das zweite Glied 620 in Richtung zum Fixpunkt bewegt wird, der dritte Punkt 623 in eine Richtung weg vom ersten Ende des elastischen Körpers 500 gedreht, um die Wirkung der Translationsbewegung des zweiten Glieds 620 zu erhöhen, und somit kann die elastische Kraft des elastischen Körpers 500 schnell erhöht werden.
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Im Gegensatz kann, wenn sich das Oberarmteil 200 innerhalb des Winkelbereichs befindet, der kleiner als der vorgegebene Winkel zum Boden ist, der erste Punkt 621 des zweiten Glieds 620 nach oben bewegt werden, während er in Richtung zum Fixpunkt bewegt wird, und der zweite Punkt 622 kann schnell nach unten bewegt werden, während er in Richtung zum Fixpunkt bewegt wird. Dadurch wird, wenn das zweite Glied 620 in Richtung zum Fixpunkt bewegt wird, der dritte Punkt 623 in eine Richtung gedreht, die sich dem ersten Ende des elastischen Körpers 500 annähert, um die Wirkung der Translationsbewegung des zweiten Glieds 620 zu verschieben oder zu verringern, und somit kann die elastische Kraft des elastischen Körpers 500 langsam erhöht werden.
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7 ist eine vergrößerte Ansicht, die das Innere des Oberarmmoduls der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung 1000 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Weiter unter Bezug auf 7 kann das dritte Glied 630 ferner einen Mikroschalter 670 beinhalten, der betätigt wird, um geschlossen oder getrennt zu werden, wenn das dritte Glied 630 um das erste Ende gedreht wird, wobei der Mikroschalter 670 über einen im Oberarmteil 200 vorgesehenen Verbinder 671 mit einer externen Vorrichtung A gekoppelt sein kann.
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Der Mikroschalter 670 kann über eine Verkabelung im Oberarmteil 200 mit dem Verbinder 671 verbunden sein.
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Der Mikroschalter 670 kann die Anzahl der Schließungen oder Trennungen zählen. Der Verbinder kann freiliegend vom oberen oder unteren Teil des Oberarmteils 200 vorgesehen sein. Somit kann die externe Vorrichtung A einfach mit dem außerhalb des Oberarmteils 200 freiliegenden Verbinder 671 verbunden werden und kann bei Bedarf die Anzahl der Drehungen des Oberarmteils 200 zählen.
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Als eine weitere Ausführungsform kann der Mikroschalter 670 so am vierten Glied 640 angeordnet sein, dass er als Reaktion auf die Drehung des vierten Glieds 640 geschlossen oder getrennt wird.
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8 ist eine Vorderansicht, die das Äußere des Oberarmmoduls der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung 1000 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und 9 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Sperrmechanismus 800 des Oberarmmoduls der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung 1000 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung freigegeben ist.
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Unter Bezugnahme auf 8 bis 9 kann das Oberarmmodul ferner ein drehbares Teil 700 aufweisen, das relativ drehbar mit dem Basisteil 100 um den Fixpunkt 300 gekoppelt ist, und so ausgestaltet sein, dass eine Drehung des drehbaren Teils 700 relativ zum Basisteil 100 gehemmt wird, wenn es durch einen Sperrmechanismus 800 sperrt ist, wobei das erste Glied 610 am Aufbringpunkt 400 drehbar mit dem drehbaren Teil 700 gekoppelt ist, so dass die Verbindungsglieder 610, 620, 630, 640, 650 und 660 und das Oberarmteil gleichzeitig gedreht werden, wenn das drehbare Teil in Bezug auf das Basisteil 100 gedreht wird.
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Mit anderen Worten kann das erste Ende des ersten Glieds 610 direkt mit dem Basisteil 100 gekoppelt sein oder über das drehbare Teil 700 mit diesem gekoppelt sein.
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Das drehbare Teil 700 ist so mit dem Basisteil 100 gekoppelt, dass es um den Fixpunkt 300 drehbar ist, eine Drehung des drehbaren Teils 700 relativ zum dem Basisteil 100 wird gehemmt, wenn es durch den Sperrmechanismus 800 gesperrt ist, und das drehbare Teil kann in Bezug auf das Basisteil 100 frei gedreht werden, wenn der durch den Sperrmechanismus gesperrte Zustand gelöst ist.
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Der Sperrmechanismus 800 kann es zulassen, dass der drehbare Teil 700 in mehreren Drehwinkelpunkten mit dem Basisteil 100 gesperrt wird. Das drehbare Teil 700 kann am Basisteil 100 in mehreren Drehwinkelpunkten gesperrt werden, und wenn das drehbare Teil 700 in Bezug auf das Basisteil 100 um den Fixpunkt 300 gedreht wird, werden die Verbindungsglieder 610, 620, 630, 640, 650 und 660 und das Oberarmteil 200 gleichzeitig mit dem drehbaren Teil 700 gedreht, wodurch sie einen Effekt aufweisen, dass das Drehmomentprofil des auf das Oberarmteil 200 aufgebrachten rotatorischen Drehmoments bewegt wird.
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Mit anderen Worten gibt es einen Effekt, dass das Drehmomentprofil über einen gesamten Winkelbereich einschließlich des vorgegebenen Winkels mit einem maximalen rotatorischen Drehmoment bewegt wird. Demgemäß wird der Winkelbereich, in dem das Drehmomentprofil ausgebildet ist, entsprechend dem Wunsch des Trägers verschoben, das rotatorische Drehmoment in einem gewünschten Winkel einzurichten.
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Insbesondere ist der Sperrmechanismus 800 verschiebbar mit dem Basisteil 100 gekoppelt, und das drehbare Teil 700 ist mit mehreren Kopplungsnuten 710 versehen, die in der Drehrichtung in Bezug auf das Basisteil 100 voneinander beabstandet sind, wobei der Sperrmechanismus 800 in die Kopplungsnut 710 eingesetzt wird und damit in Eingriff gebracht wird, so dass eine Drehung des drehbaren Teils 700 relativ zum Basisteil 100 gehemmt werden kann.
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Der Sperrmechanismus 800 kann so in einer durch das Basisteil 100 ausgebildeten Gleitnut 110 gleiten, dass er in die Kopplungsnut 710 des drehbaren Teils 700 eingreift oder aus der Kopplungsnut 710 gelöst wird. Eine elastische Kraft kann in einer Richtung aufgebracht werden, in welcher der Sperrmechanismus 800 durch einen separaten elastischen Körper (nicht dargestellt), der die elastische Kraft aufweist, in die Kopplungsnut 710 eingeführt wird.
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Das Basisteil 100 und das Oberarmteil 200 können ferner eine Stütze 230 aufweisen, die an einer äußeren Seite des Oberarms des Trägers vorgesehen ist und sich vom Oberarm des Trägers nach innen in das Oberarmteil 200 erstreckt, um den unteren Teil des Oberarms des Trägers zu umgreifen.
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Der Oberarm des Trägers kann darunter durch die Stütze 230 gestützt werden, und somit kann das auf das Oberarmteil 200 aufgebrachte rotatorische Drehmoment stabil auf den Oberarm des Trägers aufgebracht werden.
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10 ist eine Ansicht, die das Innere des Oberarmmoduls der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung 1000 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Wie in 10 dargestellt, kann das Oberarmmodul der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung 1000 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung das Basisteil 100, das Oberarmteil 200, das erste Glied 610, das zweite Glied 620, das dritte Glied 630 und den elastischen Körper 500 beinhalten, wobei die Ausgestaltung des vierten Glieds 640 nicht vorhanden ist.
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Mit anderen Worten schließt die weitere Ausführungsform die Ausgestaltung des vierten Glieds 640 aus, welches das zweite Ende des ersten Glieds 610 führt oder den ersten Punkt 621 des zweiten Glieds 620 direkt führt, und das zweite Ende des ersten Glieds 610 und der erste Punkt 621 des zweiten Glieds 620 können an einer Position positioniert sein, an der die Verformung des elastischen Körpers 500 minimiert ist, während sie um das erste Ende des ersten Glieds 610 gedreht werden.
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Demgemäß sind, da der erste Punkt 621 des zweiten Glieds 620 nicht direkt geführt werden kann, das rotatorische Drehmomentprofil und das Verformungsprofil des elastischen Körpers 500 variabel, aber der Effekt gemäß der vorliegenden Offenbarung kann gleichermaßen eingerichtet werden.
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11 ist eine Rückansicht, die eine tragbare muskelkraftunterstützende Vorrichtung 1000 mit dem Oberarmmodul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Unter Bezugnahme auf 11 kann die tragbare muskelkraftunterstützende Vorrichtung 1000, die das Oberarmmodul der tragbaren muskelkraftunterstützenden Vorrichtung 1000 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aufweist, so ausgestaltet sein, dass das Basisteil 100 über mehrere Befestigungsmechanismen mit dem Torso eines Trägers gekoppelt ist.
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Insbesondere weist die tragbare muskelkraftunterstützende Vorrichtung Befestigungsmechanismen auf, die mit einer Schulter, einer Taille und dergleichen des Trägers über Gurte oder dergleichen gekoppelt sind, und das Oberarmmodul der vorliegenden Offenbarung ist über die Befestigungsmechanismen so mit dem Oberkörper des Trägers gekoppelt, dass es am Oberkörper des Trägers befestigt ist.
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Insbesondere kann das Basisteil 100 so mit den mehreren Befestigungsmechanismen gekoppelt werden, dass es um einen Drehschaft 900 drehbar ist, der sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung des Trägers erstreckt.
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Der rotierende Schaft 900 kann am Torso des Trägers befestigt sein, indem er mit den mehreren Befestigungsmechanismen gekoppelt ist, an der Rückseite des Trägers angeordnet sein und sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung erstrecken. Das Basisteil 100 kann drehbar mit dem an der Rückseite des Trägers angeordneten Drehschaft 900 gekoppelt sein und sich vom Drehschaft 900 zur äußeren Seite des Oberarms des Trägers erstrecken.
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Dementsprechend kann der Träger den Oberarm nach oben oder nach unten drehen kann und auch eine Innenrotation und Abduktionsbewegungen frei ausführen.
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Auch wenn zu Zwecken der Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben worden ist, wird der Fachmann würdigen, dass verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne vom Umfang und Grundgedanken der Offenbarung, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen offenbart ist, abzuweichen.