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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Unterstützen des Bewegungsapparates einer Person, insbesondere ein Exoskelett, mit einer Abstützung zum Einleiten von Kräften in den Körper der Person sowie eine Federanordnung, wobei die Federanordnung mit der Abstützung sowie den oberen Extremitäten der Person und den unteren Extremitäten der Person verbunden ist, sodass mittels der Vorrichtung ein Unterstützen des Bewegungsapparates der Person beim Manipulieren von Lasten erfolgt.
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Vorrichtungen der genannten Art werden auch als Exoskelett oder äußere Stützstruktur bezeichnet und unterstützen eine Person beim Manipulieren von Lasten derart, dass Kräfte von den Gelenken und Gliedmaßen der Person zumindest teilweise durch die Vorrichtung übernommen werden. Damit kann beispielsweise der Bewegungsapparat der Person mit Exoskeletten der genannten Art beim Heben von Lasten oder beim Bewegen solcher Lasten entlastet werden. Damit wird Berufskrankheiten vorgebeugt und krankheitsbedingte Fehlzeiten werden vermieden.
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Aus der
DE 10 2015 208 125 A1 ist ein „Stützsystem für den menschlichen Bewegungsapparat“ bekannt. Dieses Stützsystem umfasst eine im Lendenbereich der Person tragbare Taillenkonstruktion und eine sich im Wesentlichen parallel zu einer Hochachse der Person erstreckenden, biegeelastischen Verbindungsstruktur, an der die Brustkonstruktion und die Taillenkonstruktion gelagert sind. Ein solches Stützsystem stellt insbesondere ein am Rumpf des menschlichen Körpers getragenes Gerüst für ein Exoskelett dar oder eignet sich als wesentlicher Bestandteil einer körpergetragenen Hebehilfe.
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Die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2016 104 879 A1 „Orthese“ betrifft eine Orthese, die die Bewegungsfreiheit des Schultergelenkes nicht oder nur wenig einschränken soll.
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Die europäische Patentanmeldung
EP 3 560 664 A1 „Assistance Tool“ behandelt eine an der Hüfte anzubringende Hilfsvorrichtung. An über die Schulter ragenden Tragarmen sind Seilzüge vorgesehen, die mit Antriebseinrichtungen verbunden sind.
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Die europäische Patentanmeldung
EP 3 246 285 A1 „Assistive Suit“ behandelt ebenfalls eine an der Hüfte anzubringende Hilfsvorrichtung. An über die Schulter ragenden Tragarmen sind Seilzüge vorgesehen, die mit Antriebseinrichtungen einerseits und einer handgeführten Aufnahme für die Last andererseits verbunden sind.
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Die europäische Patentschrift
EP 2 754 538 B1 „Stromgetriebene Robotervorrichtung und Steuerverfahren dafür“ offenbart eine Exoskelett-Vorrichtung, die das Heben schwerer Objekte und die Gehbewegung mit aktiven Antrieben unterstützt.
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Weiterhin sei auf die japanische Patentanmeldung
JP 2008-68046 A , die PCT-Anmeldung
WO 2014/195373 A1 , sowie das US-Patent
US 10,327,536 B2 zeigen Unterstützungssysteme, in denen jeweils aktive Elemente oder Aktuatoren zur Unterstützung der Person vorgesehen sind.
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Die US-Patentanmeldung
US 420,179 A „Apparatus for Facilitating Walking“ betrifft eine Exoskelett-Vorrichtung zur Unterstützung der Beine. Es werden Federelemente verwendet. Diese sind fest an den Beinen der Person befestigt.
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Die Patentschrift
US 10,327,536 B2 „Human exoskeleton devices for heavy tool support and use“ behandelt ein Exoskelett mit einer Hüftstruktur, einem Oberschenkelglied, das drehbar mit der Hüftstruktur verbunden ist und einem Schaftglied, das drehbar mit dem Oberschenkelglied verbunden ist.
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Weiterhin sind aus den wissenschaftlichen Veröffentlichungen „Exoskelett nach dem Prinzip elastischer Insektenlokomotion“ (Institut für angewandte Forschung Berlin e.V.) sowie „Einsatz von Exoskeletten in Arbeitssystemen: Stand der Technik - Entwicklungen-Erfahrungen“ (Vortrag auf dem Sicherheitswissenschaftlichen Kolloquium am 8.5.2018 im Institut ASER) Exoskelette und „Passive Back Support Exoxkeleton Improves Range of Motion Using Flexible Beams“ (Fron. Robot. Al, 21 June 2018) bekannt.
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Die präsentierten Exoskelette bieten eine starre Unterstützung oder sind durch Aktuatoren von hohem Gewicht gekennzeichnet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
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Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung, insbesondere ein Exoskelett, zum Unterstützen des Bewegungsapparates einer Person mit einer Abstützung zum Einleiten von Kräften in den Körper der Person sowie einer Federanordnung, wobei die Federanordnung mit der Abstützung sowie den oberen Extremitäten der Person und den unteren Extremitäten der Person verbunden ist, sodass mittels der Vorrichtung ein Unterstützen des Bewegungsapparates der Person beim Manipulieren von Lasten erfolgt, wobei eine Fixierung, welche die Abstützung mit der Federanordnung verbindet, vorgesehen ist, und mittels aktivierter Fixierung ein fixierter Zustand der Federanordnung einstellbar ist, sodass die Federanordnung mechanisch wirksam mit der Abstützung verbunden ist.
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Eine derartige Vorrichtung ermöglicht es einer Person, die Unterstützung mittels der Fixierung derart in Funktion zu setzen, dass die Abstützung mit der Federanordnung verbunden wird. Damit kann die Person die Vorrichtung, insbesondere das Exoskelett, variabel einsetzen und nur bei Bedarf die Fixierung in den fixierten Zustand überführen.
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Das damit realisierte, bedarfsgerechte Abstützen oder Unterstützen zwischen unteren Extremitäten und oberen Extremitäten trägt mit der Verbindung zur Abstützung dazu bei, dass durch das Manipulieren einer Last auftretende Kräfte von den oberen Extremitäten der Person direkt in die unteren Extremitäten übergeleitet oder auf dem Boden abgestützt werden und damit die Kräfte bestenfalls direkt in den Boden abgeleitet werden, ohne den Bewegungsapparat der Person zu belasten.
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Durch die Art der Federanordnung und Anordnung der Vorrichtung kann die Federanordnung außerdem so weit vom Körper entfernt sein, dass ein freies Bewegen des Oberkörpers ermöglicht ist.
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Folgende Begriffe seien an dieser Stelle erläutert:
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Ein „Bewegungsapparat“ ist jede miteinander in Verbindung stehende Anordnung von Muskeln, Knochen, Gelenken oder Knorpeln eines Menschen oder einer Person, welche geeignet ist, Kräfte zu übertragen, geplante Bewegungen und/oder gewollte Manipulationen durchzuführen.
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Eine „Abstützung“ kann jede technische Einrichtung sein, welche geeignet ist, Kräfte aus der Vorrichtung in den Körper der Person einzuleiten oder gegenüber der Vorrichtung abzustützen. Insbesondere ist diese Abstützung derart ausgeführt, dass dieselbe mittels einer Befestigung, beispielsweise einem Klettverschluss oder einer Klammer, am Körper der Person befestigt werden kann. Beispielsweise kann eine solche Abstützung ein Hüftgurt, ein Korsett oder eine andere, am Torso getragene Vorrichtung mit Anschlussmöglichkeiten für weitere Bauteile sein. Ein solcher Hüftgurt kann dann zusätzlich zum Unterstützen des Lendenenwirbelbereiches einer Person ausgestaltet sein, sodass der Hüftgurt zusätzlich eine Entlastung dieses Lendenwirbelbereiches bewirkt.
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Der „Körper einer Person“ kann der Körper selbst sein. Im Sinne dieser Erfindung kann der Körper aber auch insbesondere ein Teil des Körpers, beispielsweise der Torso, der Taillenbereich oder ein anderer zentraler Bereich des Körpers sein.
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Eine „Federanordnung“ ist beispielsweise jede aus einer oder mehreren Federn zusammenwirkende Anordnung, welche geeignet ist, Kräfte aufzunehmen und durch elastische Verformung Energie zu speichern. Insbesondere kann eine solche Federanordnung aus biegeelastischen Federelementen, wie beispielsweise Blattfedern, bestehen. Denkbar ist jedoch auch, dass die Federanordnung aus in Biegerichtung belasteten Spiralfedern oder einer anderen Art von Federn besteht.
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Die „oberen Extremitäten“ sind solche Fortsätze des menschlichen Körpers, welche am Oberkörper entspringen. Insbesondere umfassen diese die Oberarme, die Unterarme, die Handgelenke oder auch die Hände oder Finger einer Person.
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Die „unteren Extremitäten“ sind jene Fortsätze des menschlichen Körpers, welche an der Hüfte entspringen. Im Sinne der Erfindung sind dies die Oberschenkel, die Knie, die Unterschenkel, die Fesselgelenke und/oder die Füße und Zehen. Insbesondere sind die Füße umfasst.
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Ein „Unterstützen des Bewegungsapparates“ beschreibt jede mögliche Handlung oder jedes mögliche technische Zusammenspiel, welches geeignet ist, den Bewegungsapparat des Menschen zu entlasten oder von diesem Kräfte abzunehmen. Insbesondere kann dies durch mechanische Bauteile gelöst sein, welche statt der oberen Extremitäten, des Torsos oder der unteren Extremitäten des Menschen Kräfte aufnehmen oder weiterleiten können.
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Ein „Manipulieren von Lasten“ kann jede Handlung sein, welche Lasten, wie beispielsweise Gegenstände, bewegt, trägt, stapelt oder auf andere Weise beeinflusst. Insbesondere ist mit dem Manipulieren von Lasten beschrieben, dass der Ort oder ein Zustand der Last oder eines Gegenstandes aktiv beeinflusst wird.
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Die „Fixierung“ kann jede Handlung sein, welche technisch dazu führt, dass eine Einrichtung oder Vorrichtung in einem Freiheitsgrad eingeschränkt ist. Insbesondere ist dies die Einschränkung eines axialen oder rotatorischen Freiheitsgrades. Eine vollständige Fixierung würde dann bedeuten, dass alle drei Richtungs- sowie alle Rotationsfreiheitsrade beschränkt sind.
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Um die Vorrichtung einfach auszuführen, ist eine Lagereinheit vorgesehen, wobei die Federanordnung mittels der Lagereinheit mit der Abstützung verbunden ist und wobei die Lagereinheit insbesondere ein Gleitlager, eine Lagerbuchse oder ein Wälzlager ist und/oder wobei die Lagereinheit die Fixierung umfasst. Bei Verwendung einer Lagereinheit zum Verbinden der Federanordnung mit der Abstützung kann die Federanordnung, welche beispielsweise eine Blattfeder ist, sich frei und ohne Krafteingriff durch die Lagereinheit oder an der Lagereinheit entlang bewegen, solange die Fixierung nicht aktiviert ist. In einer Ausführungsform kann die Lagereinheit auch jede Art von Linearlager sein.
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Insbesondere ist diese Lagereinheit dann ein Gleitlager, eine Lagerbuchse der ein Wälzlager. Ein solches Wälzlager kann beispielsweise ein Axial-Rollenwälzlager sein, wobei die Federanordnung als Blattfeder ausgeführt sein kann. Sofern die Lagereinheit die Fixierung umfasst, kann mittels derselben auch ein Überführen dieser Fixierung in einen fixierten Zustand durchgeführt werden, sodass Bauteile eingespart werden.
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Eine „Lagereinheit“ kann jede Einrichtung sein, welche geeignet ist, eine kontrollierte Einschränkung von bestimmten Freiheitsgraden einer Vorrichtung oder Einrichtung herbeizuführen. Beispielsweise ist eine solche Lagereinheit ein Gleitlager, welches nur die axiale Bewegung einer durch dieses Gleitlager beweglich aufgenommenen Blattfeder zulässt.
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In einer Ausführungsform umfasst die Fixierung eine Betätigungseinrichtung, wobei die Fixierung mittels der Betätigungseinrichtung aktivierbar und/oder deaktivierbar ist. Insbesondere kann dies manuell erfolgen. Mittels dieser Betätigungseinrichtung kann so die Funktion der Fixierung ausgelöst werden. Weiterhin ist eine Deaktivierung mittels einer solchen Betätigungseinrichtung einfach möglich.
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Eine „Betätigungseinrichtung“ beschreibt jedes Mittel, welches geeignet ist, manuell oder durch technische Mittel so beeinflusst zu werden, dass die durch die Betätigungseinrichtung erzielbare Funktion ausgelöst wird.
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Beispielsweise ist dies ein Hebel, eine Rastklinke oder eine andere technische Einrichtung der genannten Art.
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Ist die Betätigungseinrichtung „aktiviert“, so erfüllt diese ihre durch sie vorgesehene Funktion.
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Ist die Betätigungseinrichtung „deaktiviert“, so ist deren zugedachte Funktion außer Funktion gesetzt.
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Um die Fixierung in einen deaktivierten Zustand überführen zu können, umfasst die Fixierung eine Deaktivierungseinrichtung, wobei die Fixierung mittels der Deaktivierungseinrichtung deaktivierbar ist. Insbesondere kann diese Deaktivierungseinrichtung durch ein Entlasten der Federanordnung ausgelöst werden. Damit erfolgt ein automatisches Auslösen im Sinne einer Deaktivierung der Fixierung bei Entlasten der Federanordnung, also wenn die Vorrichtung zeitweilig nicht mehr belastet und damit nicht mehr benötigt wird.
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Eine „Deaktivierungseinrichtung“ ist jede technische Einrichtung, welche dazu geeignet ist, durch manuelle oder technische Beeinflussung die ihr zugedachte Funktion auszuführen. Insbesondere kann eine solche Deaktivierungseinrichtung eine Selbsthemmung oder eine Rasteinrichtung sein, welche so beschaffen ist, dass deren Funktion bei bestehender Belastung weiterhin ausgeführt wird und durch ein Entlasten dann eine Deaktivierung erfolgt.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Betätigungseinrichtung eine Bedieneinheit zum manuellen Bedienen derselben, wobei die Bedieneinheit insbesondere an der Abstützung angeordnet oder mit der Abstützung verbunden ist.
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Eine solche Bedieneinheit kann dabei, beispielsweise durch die Person betätigt werden und die Vorrichtung damit manuell bedient werden. Sofern die Bedieneinheit dabei an der Abstützung angeordnet ist oder mit der Abstützung verbunden ist, ist diese leicht erreichbar für die Person.
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Eine „Bedieneinheit“ kann jede Einrichtung sein, welche dazu geeignet ist, durch eine Person bedient zu werden. Insbesondere ist dies ein Handgriff, ein manuell erreichbarer Hebel oder auch ein Knopf oder eine andere ähnlich wirkende Einrichtung.
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Um die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders bedarfsgerecht einsetzen zu können, umfasst die Federanordnung eine erste obere Feder und eine erste untere Feder, wobei die erste obere Feder mit einer oberen Extremität und der Abstützung verbunden ist und die erste untere Feder mit einer unteren Extremität und der Abstützung verbunden ist.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung eine zweite obere Feder, wobei die zweite obere Feder mit einer weiteren oberen Extremität verbunden ist, und/oder eine zweite untere Feder, wobei die zweite untere Feder mit einer weiteren unteren Extremität verbunden ist, auf.
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Derart ausgestaltet kann die Vorrichtung so angepasst werden, dass die Unterstützungswirkung der Vorrichtung für jede Extremität individuell angepasst werden kann.
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Um eine besonders zielgerichtete Unterstützung für den Bewegungsapparat der Person zu erreichen, steht die Fixierung mit der unteren Feder, der ersten unteren Feder und/oder der zweiten unteren Feder in Wirkverbindung. Damit kann die zuschaltbare Unterstützung mittels der Fixierung insbesondere zwischen den Füßen oder dem Boden sowie der Abstützung im Bereich des Torsos der Person in Eingriff gebracht werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist ein Zugelement oder sind mehrere Zugelemente vorgesehen, diese Zugelemente können zum Verbinden der Federanordnung mit den oberen Extremitäten, insbesondere zum Verbinden der ersten oberen Feder oder der zweiten oberen Feder mit einer oberen Extremität oder einer weiteren oberen Extremität der Person dienen.
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Ein „Zugelement“ ist jedes mechanische Bauteil, welches in der Lage ist, Zugkräfte aufzunehmen. Dies kann beispielsweise ein Draht, ein Seil, ein Stab und/oder ein Band sein.
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Um die Vorrichtung besonders komfortabel nutzen zu können, sind Verbindungsmittel vorgesehen für das Verbinden der Federanordnung mit den unteren Extremitäten oder den oberen Extremitäten, wobei die Verbindungsmittel insbesondere Schuhe, Sandalen, Klammern, Handschuhe oder Armbänder sind.
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Ein „Verbindungsmittel“ kann jede Einrichtung sein, welche das Verbinden der Federanordnung mit den unteren Extremitäten oder den oberen Extremitäten ermöglicht.
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Beispielsweise ist dies ein als Klettband ausgeführtes Bandelement, ein lösbares Klammerelement oder technisch in einen Schuh, eine Sandale oder einen Handschuh integriert.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen
- 1 eine schematische Darstellung einer Person mit einem Exoskelett in einer Seitenansicht,
- 2 eine schematische Darstellung eines Bewegungsablaufes einer Person mit einem Exoskelett beim Anheben und Tragen einer Kiste, mit
- 2a Person in Ruheposition,
- 2b Person in gebückter Haltung zum Anheben der Kiste,
- 2c Person in stehender Position nach Anheben der Kiste, und
- 2d Person während des Tragens der Kiste,
- 3 einer schematischen Darstellung eines Verriegelungsmechanismus für einen Verbindungspunkt, sowie
- 4 einer schematischen Darstellung der Funktion des Verriegelungsmechanismus mit
- 4a Rastelement in deaktivierter Position und
- 4b Rastelement in aktivierter Position.
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Eine Person 101 sei mit einem Exoskelett 103 ausgestattet, welches die Person größtenteils auf dem Rücken trägt. Das Exoskelett 103 weist einen Hüftgurt 105 auf. An diesem Hüftgurt 105 sind die wesentlichen Strukturen des Exoskeletts 103 an der Rückenseite der Person 101 angebracht.
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An Halterungen 107 sind zu beiden Seiten der Person mittels Federanschlüssen 111 Blattfedern 113 angeordnet. Die Blattfedern 113 verlaufen dabei vom Hüftgurt 105 ausgehend entlang der Schultern der Person 101. Am Ende 115 jeder Blattfeder 113 sind Seile 117 angebracht. Diese Seile 117 verlaufen in Richtung von Armbändern 119, welche an den Händen 121 der Person 101 angebracht sind. In einer Alternativen können anstatt der Armbänder 118 auch Handschuhe genutzt werden.
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Die Armbänder 119 sind mit einem Klettverschluss (nicht gezeigt) ausgeführt, sodass die Armbänder 119 von den Händen 121 der Person 101 entfernt werden können oder von der Person 101 angelegt werden können. Die Seile 117 übertragen dabei direkt Kräfte der Armbänder 119 oder der alternativen Handschuhe.
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Mit den Händen 121 greift die Person 101 in Griffmulden 104 der Kiste 102 und hebt diese somit an. Mittels den beschriebenen Bestandteilen des Exoskeletts 103 werden die an den Händen 121 der Person 101 zum Heben der Kiste 102 notwendigen Kräfte über die Seile 117 in die Enden 115 der Blattfedern 113 eingeleitet. Die Blattfedern 113 sind an den Federanschlüssen 111 fest eingespannt, sodass bei Belastung der Seile 117 durch das Gewicht der Kiste 102 die Blattfedern 113 gespannt werden. Die daraus resultierenden Kräfte wirken auf die Seile 117 und ziehen damit über die Armbänder 119 die Hände 121 der Person nach oben. Somit werden Handgelenke und Schultern der Person 101 entlastet.
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Weiterhin sind am Hüftgurt 105 des Exoskeletts 103 Halterungen 109 angeordnet, und zwar unterhalb der Halterungen 107. An Fußanschlüssen 125 der Füße 126 der Person 101 sind Blattfedern 123 angeschlossen, und zwar je eine Blattfeder 123 je Bein oder Fuß 126 der Person 101. Der Fußanschluss 125 ist dabei gelenkig ausgeführt.
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Die Blattfedern 123 verlaufen von den Fußanschlüssen 125 entlang der Rückseite der Beine der Person 101 bis in den Bereich des Hüftgurtes 105 des Exoskeletts 103. An den Halterungen 109 sind Gleitbuchsen 127 mit je einem Feststeller 128 angebracht. Je eine Gleitbuchse 127 und ein Feststeller 128 bilden damit zusammen je eine Führungseinheit 130, in die je ein Endbereich 129 jeder Blattfeder 123 geführt ist.
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Ein Bowdenzug 131 bildet zusammen mit einem Griff 133 eine Möglichkeit zur Bedienung des Exoskeletts 103 durch die Person 101. Dazu greift die Person 101 mit ihrer Hand 121 vor Aufnehmen der Kiste 102 an den Griff 133 und bedient diesen. Das Zusammenwirken der Teile des Exoskeletts 103 wird im Folgenden näher erläutert. Dies geschieht anhand der Erklärung eines Bewegungsablaufes bei Benutzung eines Exoskeletts.
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Eine Person 201 ist mit dem Exoskelett 103 ausgestattet. An dieser Stelle wird nur auf die Funktion der Führungseinheit 130 eingegangen.
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Die Person 201 steht in einer Ruheposition. Dabei ist der obere Teil des Exoskeletts 103 sowie auch der untere Teil des Exoskeletts 103, namentlich die Blattfedern 113 sowie die Blattfedern 123, entspannt und entlastet. Die Person 201 steht aufrecht. Die Person 201 nutzt nun eine Hand 221 zum Betätigen des Exoskeletts 103, indem die Person 201 die Führungseinheit 130 aktiviert. Die Führungseinheit 130 ist in einer unbetätigten Stellung derart eingerichtet, dass die Blattfedern 123 durch die Führungseinheit 130 durchgleiten können. Mit der Betätigung wird nun der Feststeller 128 in der Führungseinheit 130 aktiviert. Damit wird die Bewegung der Blattfedern 123 axial durch die Feststeller 128 und die Führungseinheit 130 unterbunden. Die Blattfedern 123 werden damit in Eingriff gebracht (2a).
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Bückt sich nun die Person 201 nach der Kiste 202, um diese aufzunehmen, so kann das Exoskelett 103 in Funktion treten. Wie oben beschrieben werden dann die Blattfedern 113 über die Seile 117 gespannt. Dadurch wird der Oberkörper der Person 201 beim Anheben der Kiste entlastet. Die Blattfedern 123 sind durch das Beugen der Knie der Person 201 ebenfalls in einen gespannten Zustand überführt. Durch die Fußanschlüsse 125 wird nun sichergestellt, dass auftretende Kräfte in den Blattfedern 123 nicht oder nur zu einem Teil von der Person 201 aufgenommen werden müssen, sondern dass diese Kräfte direkt in den Boden eingeleitet werden. Dazu trägt die Person 201 Schuhe, welche den Fußanschluss 125 für jeden Fuß beinhalten (2b).
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Steht die Person 201 mit der Kiste 202 auf, so unterstützt die gespeicherte Energie in den Blattfedern 113 sowie den Blattfedern 123 bei der Entspannung der Blattfedern 113 und der Blattfedern 123 die Person 201 beim Anheben der Kiste 202. Hierbei unterstützt ein Moment, welches von dem Blattfedern 123 in den Hüftgurt 105 eingeleitet wird. Die Gelenke der Person 201 werden entlastet und damit geschont, zudem unterstützt der Hüftgurt 105 den unteren Rücken der Person 201. Im entlasteten Zustand der Blattfedern 123 löst nun die Führungseinheit 130 mit dem Feststeller 128 selbsttätig aus, sodass die Blattfedern 123 wieder frei durch die Führungseinheit 130 in den Gleitbuchsen 127 gleiten können (2c).
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Geht nun die Person 201 mit dem Exoskelett 103 und der Kiste 202 in Schritten vorwärts, so ist durch das erfolgte Freischalten in der Führungseinheit 130 sichergestellt, dass die Gehbewegung durch das Exoskelett 103 nicht eingeschränkt wird. Das Gewicht der Kiste 202 wird weiterhin mittels der Seile 117 an die Blattfedern 113 übertragen, sodass ein Überleiten dieser Kräfte in den Hüftgurt 105 des Exoskeletts 103 erfolgen kann. So trägt das Exoskelett 103 auch in diesem Betriebszustand zur Entlastung der Person 201 bei (2d).
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Ein Feststeller 301 wie beispielsweise in einer Führungseinheit 130 genutzt, sei im Folgenden erläutert. Der Feststeller 301 weist einen Grundkörper 331 auf, der an eine der Halterungen 109 angeschlossen ist und an diese Kräfte übertragen kann. Eine Gleitschiene 333 an einem Endbereich 129 einer der Blattfedern 123 kann an ihrer Achse frei durch den Feststeller 301 gleiten, sofern ein Rastelement 335 nicht in Eingriff ist. Auf der Gleitschiene ist eine Zahnstange 334 fest angeordnet, sodass diese Zahnstange 334 Kräfte an die Gleitschiene 333 und damit an den Endbereich 129 einer der Blattfedern 123 übertragen kann. Die Zahnstange 334 ist biegsam ausgeführt, sodass eine gemeinsame Biegung mit der jeweiligen Blattfeder 123 möglich ist. In einer Alternativen kann die Zahnstange 334 auch durch ein Stück eines Zahnriemens ersetzt sein.
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Das Rastelement 335 weist einen Zahnbogen 336 auf und ist auf einer Achse 337 drehbar gelagert. Eine Feder 338 wirkt auf das Rastelement 335, und zwar derart, dass das Rastelement 335 in einer entspannten Position der Feder 338 außer Funktion gesetzt ist.
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In Funktion gesetzt, nämlich im dargestellten Beispiel im Uhrzeigersinn gedreht, greifen die Zähne des Zahnbogens 336 in die Zahnstange 334. Die dafür erforderliche Stellung des Rastelements 335 kann mittels eines Bowdenzugs 343 erreicht werden, nämlich durch Zug an diesem Bowdenzug (nur schematisch dargestellt).
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Wird nun weiterhin eine Kraft F aufgebracht, so wird das Rastelement 335 durch diese Kraft und die entsprechende geometrische Anordnung um die Achse 337 in seiner Position gehalten und die Gleitschiene 333 und die Zahnstange 334 mit dem Endbereich 129 der entsprechenden Blattfeder 123 an einer Axialbewegung gehindert und damit festgestellt.
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Die genaue Funktion eines solchen Rastelementes innerhalb beispielsweise eines Feststellers 301 sei noch einmal detailliert erläutert:
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Ein Feststellmechanismus 401 weist eine Gleitschiene 433 sowie eine der Gleitschiene zugeordnete Zahnstange 434 auf. Die Zahnstange ist dabei mit der Gleitschiene 433 so verbunden, dass diese kraftschlüssig miteinander wirken. Wird nun mittels eines Griffs 445 auf einen Bowdenzug 443 eine Zugkraft ausgeübt, so wird der Bowdenzug innerhalb einer Bowdenzughülle 439 bewegt und eine Kraft auf ein Rastelement 435 ausgeübt. Das Rastelement 435 wird ohne den entsprechenden Zug am Bowdenzug 443 mittels einer Feder 441 in einer Ruheposition gehalten.
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Das Rastelement 435 weist einen Zahnbogen 436 auf, welcher bei Betätigung des Mechanismus mittels des Griffes 445 so an die Zahnstange 434 angelegt wird, dass eine Fixierung der Gleitschiene 443 erfolgt. Erfolgt nun beispielsweise durch das Bücken einer Person eine Kraft F auf die Gleitschiene 433, so bleibt der Mechanismus in einer blockierten Stelle, da dieser selbsthemmend ausgelegt ist. Wird die Kraft F nicht mehr ausgeübt, so kann die Gleitschiene 433 ein Stück entgegen der Kraftrichtung sich bewegen, sodass das Rastelement 435 mittels der Feder 441 wieder in eine deaktivierte Position gebracht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Person
- 102
- Kiste
- 103
- Exoskelett
- 104
- Griffmulde
- 105
- Hüftgurt
- 107
- Halterung
- 109
- Halterung
- 111
- Federanschluss
- 113
- Blattfeder
- 115
- Ende
- 117
- Seil
- 119
- Armband
- 121
- Hand
- 123
- Blattfeder
- 125
- Fußanschluss
- 126
- Fuß
- 127
- Gleitbuchse
- 128
- Feststeller
- 129
- Endbereich
- 130
- Führungseinheit
- 131
- Bowdenzug
- 133
- Griff
- 201
- Person
- 202
- Kiste
- 301
- Feststeller
- 331
- Grundkörper
- 333
- Gleitschiene
- 334
- Zahnstange
- 335
- Rastelement
- 336
- Zahnbogen
- 337
- Achse
- 338
- Feder
- 343
- Bowdenzug
- 401
- Feststellmechanismus
- 433
- Gleitschiene
- 434
- Zahnstange
- 435
- Rastelement
- 436
- Zahnbogen
- 437
- Achse
- 439
- Bowdenzughülle
- 441
- Feder
- 443
- Bowdenzugseil
- 445
- Griff
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015208125 A1 [0003]
- DE 102016104879 A1 [0004]
- EP 3560664 A1 [0005]
- EP 3246285 A1 [0006]
- EP 2754538 B1 [0007]
- JP 200868046 A [0008]
- WO 2014/195373 A1 [0008]
- US 10327536 B2 [0008, 0010]
- US 420179 A [0009]
