DE102021109665B3

DE102021109665B3 - Schnellkupplung für ein Exoskelett und Exoskelettsystem mit einer Schnellkupplung

Info

Publication number: DE102021109665B3
Application number: DE102021109665.0A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Biehler; Tobias Klemm; Marius Kiss
Original assignee: GBS German Bionic Systems GmbH
Current assignee: GERMAN BIONIC SYSTEMS GMBH, DE
Priority date: 2021-04-16
Filing date: 2021-04-16
Publication date: 2022-08-04
Anticipated expiration: 2041-04-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schnellkupplung zur lösbaren Kopplung eines Exoskeletts mit einem Nutzer bzw. dessen Tragegeschirr. Die Schnellkupplung kann u.a. elektroaktiv als elektroadhäsive oder als elektromagnetische Schnellkupplung ausgebildet sein und ermöglicht ein schnelles An- und Ablegen gleichartiger oder unterschiedlicher Exoskelette.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnellkupplung zur lösbaren Kopplung eines Exoskeletts mit einem Nutzer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine entsprechende nutzerseitige Tragestruktur mit einem entsprechenden Kupplungsteil nach Anspruch 22, ein Exoskelett mit einem entsprechenden Kupplungsteil nach Anspruch 23 sowie ein Exoskelett-System mit einer entsprechenden Schnellkupplung nach Anspruch 24.
Exoskelette sind mechanische Unterstützungssysteme zur Unterstützung und Entlastung der Körpermuskulatur eines Trägers bei bestimmten Bewegungen, wobei ein Exoskelett aktive und/oder passive Aktuatoren zur Unterstützung der Bewegungsabläufe des Trägers vorhält. Zur Unterstützung müssen diese Exoskelette kraftleitend mit dem Träger verbunden werden.
Kraftleitende Verbindungen erfolgen üblicherweise durch Befestigung des Exoskeletts über in das Exoskelett integrierte Gurte und/oder Tragegeschirre am Körper des Trägers. Das Exoskelett wird z.B. über rucksackähnliche Tragegeschirre sowie zusätzliche Beinanbindungen und/oder Armanbindungen an den Extremitäten des Trägers befestigt. Die Position von Gurten und Tragegeschirr müssen nach Anlage des Exoskeletts regelmäßig nachjustiert, an den richtigen Stellen positioniert und gegebenenfalls verstellt werden.
Ein Beispiel eines Exoskeletts mit integrierten Gurten und Tragegeschirr zeigt die 1 der DE 10 2018 112 558 A1 .
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung ein nutzerfreundliches Exoskelett anzugeben, das zumindest einige Nachteile aus dem Stand der Technik vermeidet.
Die Aufgabe wird u.a. gelöst durch eine Schnellkupplung zur lösbaren Kopplung eines Exoskeletts mit einem Nutzer umfassend ein erstes, nutzerseitiges, mit einem Tragegeschirr verbundenen Kupplungsteil und ein damit kuppelbares, zweites, exoskelettseitig an einer Grundstruktur des Exoskeletts verbundenen Kupplungsteil, wobei die Schnellkupplung elektroaktiv oder als mechanisch verrastbare Schnellkupplung ausgebildet ist. Durch den Einsatz einer Schnellkupplung kann das Exoskelett in Sekundenschnelle an- und abgelegt werden. In anderen Worten können hierdurch die nutzerseitigen Anbindungspunkte, z.B. Gurtzeug und die entsprechende Verstellung bzw. Anpassung des Gurtzeugs, auf das Tragegeschirr übertragen werden, das bis auf die Ausgestaltung der Schnellkupplung unabhängig vom Exoskelett ausgeführt werden kann. Beispielsweise können damit unterschiedlichen Nutzern unterschiedliche Tragegeschirre fest zugeordnet werden. Ferner ist der Einsatz mehrerer gleichartiger oder auch unterschiedlicher Exoskelette in Verbindung mit dem Kupplungsteil des Trageschirrs möglich.
Unter Kopplung einer Schnellkupplung ist stets eine kraft- bzw. momentenleitende Kopplung zu verstehen.
Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteilhaft ist das zweite Kupplungsteil der Schnellkupplung an einer im Wesentlichen starren Rückenplatte des Exoskeletts angeordnet. Hierdurch können Kräfte und Momente unaufwendig auf weitere Leit- und Stützstrukturen des Exoskeletts, insb. Aktuatoren und damit verbundene Beinanbindungen, verteilt werden.
Vorteilhaft ist das erste, nutzerseitige Kupplungsteil an einer im Wesentlichen starren und rückenseitigen Verbindungsplatte des Tragegeschirrs angeordnet. Über eine starre Verbindungsplatte können Kräfte und Momente großflächig auf die Rückenpartie eines Trägers verteilt werden, ohne dass hierzu eine Vielzahl von Anbindungspunkten notwendig wäre. In anderen Worten genügt ein einziger Anbindungspunkt in Form des Kupplungsteils zur Einleitung aller wesentlichen Kräfte und Momente.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist das erste, nutzerseitige Kupplungsteil höhenverstellbar in der Rückenplatte des Exoskeletts gelagert. Insbesondere kann das Kupplungsteil dabei in einem sich im Wesentlichen in der vertikalen erstreckenden Langloch verschiebbar befestigt sein. In anderen Ausführungsformen kann die Höhenverstellbarkeit auch durch eine höhenvariable Kopplung von erstem und zweitem Kupplungsteil realisiert sein. Hierdurch wird dem Träger eine an die Anatomie, insbesondere der Körperstatur des Trägers, angepasste Kupplungsform ermöglicht.
Bevorzugt ist die Schnellkupplung über eine Betätigungseinheit, insbesondere einen Schalter oder einem Seilzug, koppelbar und/oder entkoppelbar. Über die Betätigungseinheit kann die Kopplung einfach und in Sekundenschnelle hergestellt bzw. gelöst werden.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform weist das Exoskelett eine Grundstruktur mit einer Rückenplatte sowie einem Hüftrahmen auf. Am Hüftrahmen können lateral jeweils ein vorzugsweise aktiver Aktuator (z. B. ein pneumatischer Muskel oder ein Elektromotor) zur Unterstützung einer Geh- oder Beugebewegung des Nutzers angeordnet sein.
Vorzugsweise umfasst das Exoskelett zwei vorzugsweise in der Hochachse frei verschwenkbare und in einer mit einer Beugeachse des Nutzers übereinstimmenden Horizontalachse drehfest mit den Aktuatoren verbundene Oberschenkelanbindungen zur Anlage und Kraftleitung zwischen jeweils einem Oberschenkel des Trägers und den Aktuatoren bzw. der Rückenplatte. Eine entsprechende Ausführung erleichtert das Aufrichten des Trägers von einer gebückten in eine aufrechte Haltung.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schnellkupplung elektroaktiv als Elektroadhäsionskupplung ausgebildet, wobei das erste Schnellkupplungsteil eine elektrostatisch aufladbare Elektrode und das zweite Schnellkupplungsteil eine korrespondierende elektrostatisch aufladbare Elektrode zur Ausbildung eines Kondensators aufweist. Über eine elektrostatische Adhäsion können große Kopplungskräfte mit sehr geringem Energieaufwand erzeugt werden.
Vorteilhaft sind alle Elektroden plan ausgebildet. Denkbar und möglich sind jedoch auch eine nicht-plane, z.B. konkav-konvexe, Elektrodenpaare.
Zur Vergrößerung der Kopplungsfläche bzw. Kopplungsflächen kann das erste und das zweite Kupplungsteil im Querschnitt jeweils rippenförmig ausgebildet sein, insbesondere U-förmig mit zwei Verbindungsstegen oder W-förmig mit drei Verbindungsstegen. Über eine paarige Verbindung der Kopplungsflächen (Kondensatorflächen) kann der zur Erzeugung der notwendigen Kopplungskräfte notwendige Energieaufwand reduziert bzw. die notwendige Spannungsdifferenz zwischen den Elektrodenflächen gesenkt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Elektrodenflächen des ersten und des zweiten Kupplungsteils an Seitenwänden der Rippen bzw. Verbindungsstege angeordnet sind. Die Elektrodenflächen sind also seitlich an den Schenkeln der rippenförmigen Verbindungsstege angeordnet.
Bevorzugterweise sind die rippenförmigen Kupplungsteile vertikal angeordnet, und zwar derart, dass ein vertikaler Höhenversatz zwischen erstem und zweitem Kupplungsteil für eine stufenlose Höhenverstellbarkeit zwischen erstem und zweitem Kupplungsteil möglich ist. In diesem Fall kann auf eine mechanische Höhenverstellbarkeit am Tragegeschirr bzw. am Exoskelett des ersten bzw. des zweiten Kupplungsteils verzichtet werden. Für eine gleichbleibende Kopplungskraft kann dabei das eines der Kupplungsteile eine größere Längserstreckung als das andere der Kupplungsteile aufweisen. Hierdurch kann das andere der Kupplungsteile stets vollumfänglich vom einen der Kupplungsteile aufgenommen werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann die elektroaktive Schnellkupplung Dauermagneten umfassen zur vorläufigen Fixierung und/oder Führung zwischen erstem und zweitem Kupplungsteil. Die Dauermagneten können dabei im ersten, im zweiten oder auch gegenpolig in beiden Kupplungsteilen angeordnet sein. Die Dauermagneten können dabei eine ausreichend hohe Kraft zur statischen Fixierung von erstem und zweitem Kupplungsteils bereitstellen.
Für die Übertragung höherer Kräfte, insbesondere zum Heben einer Last mit Unterstützung des Exoskeletts, ist die elektroaktive Kupplung vorzugsweise jedoch aktiviert. Auch können die Dauermagneten so ausgerichtet sein, dass das erste Kupplungsteils gegenüber dem zweiten Kupplungsteil in einer gewünschten Relation zueinander voneinander angezogen werden, insb. zur gewünschten Ausrichtung von Rippen zueinander. Hierdurch kann das Anlegen des Exoskeletts, insbesondere bei rückseitig an der Tragestruktur (Weste) angeordnetem Kupplungsteil wesentlich vereinfacht werden, da der Nutzer auf eine genaue Ausrichtung von erstem zum zweitem Kupplungsteils nicht mehr achten muss.
Da die Elektrodenflächen von erste und zweite Kupplungsteil mit entgegengesetzter Polarität aufgeladen werden müssen, weist in einer vorteilhaften Ausführungsform das nutzerseitige und das exoskelettseitige Kupplungsteil jeweils und vorzugsweise in die Kupplungsteile der Adhäsionskupplung integrierte Elektrokupplung auf. Diese kann insb. als Steckkupplung oder als Induktionskupplung, ausgebildet sein. Zur Aufladung kann das Exoskelett und/oder die Tragestruktur eine entsprechende Energiequelle umfassen.
Zum Schutz vor ungewollter Entladung sind die Elektrodenflächen von erstem und zweitem Kupplungsteil vorteilhaft vollumfänglich in einem festen Dielektrikum, insb. einem Kunststoff oder einer Keramik, eingebettet. Dadurch kann neben der Sicherheit auch die Entladungsgeschwindigkeit der Elektrodenflächen durch passive Entladung reduziert werden.
Vorzugsweise weist das erste oder zweite Kupplungsteil auch eine Steuereinheit sowie eine zugordnete Messeinheit zur Messung der Ladung in den Elektrodenflächen auf, wobei die Steuereinheit bei Unterschreiten eines festgelegten Ladungsgrenze die Elektrodenfläche wieder auf ein gewünschtes Ladungsniveau auflädt.
In einer alternativen, nicht minder vorteilhaften Ausführungsform einer elektroaktiven Schnellkupplung ist die Schnellkupplung elektromagnetisch ausgeführt und weist wenigstens einen Elektromagneten im zweiten Kupplungsteil sowie ein ferromagnetisches erstes Kupplungsteil (oder zumindest ein ferromagnetisches Kupplungselement im Kupplungsteil) oder umgekehrt auf. Denkbar und möglich ist auch eine Ausführung mit Elektromagneten sowohl im ersten als auch im zweiten Kupplungsteil.
Für eine einfache Kupplung ist ein Grundkörper des ersten Kupplungsteils im Wesentlichen zapfenförmig und der Grundkörper des zweiten Kupplungsteils im Wesentlichen ringförmig ausgebildet, wobei zur Kupplung der zapfenförmige Grundkörper feldkraftschlüssig (elektromagnetisch) in dem ringförmigen Kupplungsteil aufgenommen wird.
Im Sinne der Erfindung ist der funktionelle Austausch von erstem und zweiten Kupplungsteil für dieses wie auch alle anderen Ausführungsformen und deren Abwandlungen gleichbedeutend. Insbesondere sind die Anordnung des ersten und des zweiten Kupplungsteils am Exoskelett bzw. dessen Grundstruktur sowie der nutzerseitigen Tragestruktur ohne Beschränkung der Erfindung als miteinander austauschbar zu verstehen.
In einer zweckmäßigen Weiterentwicklung umfasst das ringförmige Kupplungsteil des ersten Kupplungsteils einen Ringzylinder, der über eine Strom leitende Spule magnetisierbar ist, insb. über eine im Ringzylinder angeordnete Spule. Zusätzlich oder alternativ kann der Ringzylinder auch eine Spule am Boden des Ringzylinders zur Ausbildung eines Elektromagneten umfassen.
In einer anderen Ausführung der Erfindung ist die Schnellkupplung als aktive oder passive Rastkupplung ausgebildet, wobei das erste Kupplungsteil eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme und Führung des zweiten Kupplungsteils in einer Aufnahmerichtung sowie wenigstens ein vorzugsweise quer zur Aufnahmerichtung verschiebliches Rastelement, aufweist, das eine Bewegung des zweiten Kupplungsteils entgegen der Aufnahmerichtung verhindert.
Unter aktive Rastkupplung ist zu verstehen, dass die Rastelemente bei der Kopplung durch eine externe Kraft in eine Raststellung bewegt werden, z.B. über einen Seilzug. Unter passiver Rastkupplung ist zu verstehen, dass die Rastelemente eigenständig, z.B. durch Federvorspannung, in eine Raststellung bewegt werden.
Insbesondere kann das Rastelement im Falle einer passiven Rastkopplung durch eine Federvorspannung einer Feder in einer als Raststellung ausgebildeten Vorzugsposition gehalten sein. Das Rastelement kann durch ein insb. mechanisch betätigbares Entriegelungselement, wie z.B. einem Seilzug, in eine Lösestellung verschiebbar sein, in welcher das Rastelement eine Bewegung des zweiten Kupplungsteils entgegen der Aufnahmerichtung und damit eine Entkopplung des ersten und des zweiten Kupplungsteils erlaubt.
Vorzugsweise sind das erste und das zweite Kopplungsteil im Wesentlichen jeweils rotationssymmetrisch ausgebildet zur Kopplung entlang einer die Aufnahmerichtung definierenden Kopplungsachse, wobei das erste Kopplungselement einen Zylinderkörper mit in dessen Mantelfläche eingebrachten in Richtung der Kopplungsachse verlaufenden Lagernuten zur Führung von als Wälzkörper, insb. einer oder mehreren Kugeln, ausgebildetem bzw. ausgebildeten Rastelement(en) aufweist, wobei das oder die Rastelemente über eine axial wirkende Feder in einer radialen Vorzugsstellung befindlich sind, wobei die Rastelemente über einen axial verschieblichen vorzugsweise als hülsenförmiger Entriegelungsring ausgebildetes Entriegelungselement durch radiale Verschiebung der Rastelemente mittels des Entriegelungselements in eine Lösestellung bringbar sind, und wobei koaxial zum Zylinderkörper um oder in diesen Zylinderkörper ein zapfen- oder hülsenförmiges Kopplungselement, insb. ein Kupplungszapfen, des zweiten Kupplungsteils führbar ist und wobei das Kopplungselement radial rückspringende Aufnahmeflächen zur formschlüssigen Aufnahme der Rastelemente in der Vorzugsstellung aufweist.
Der Zylinderkörper des ersten Kopplungselements kann vorzugsweise als Hohlzylinder ausgebildet sein, wobei der Hohlzylinder zur Aufnahme eines Zapfens des zweiten Kupplungsteils ausgebildet ist. Denkbar und möglich ist jedoch auch eine inverse Ausführung.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schnellkupplung können erstes und zweites Kupplungsteil eine elektrische, pneumatische oder elektropneumatische Steckkupplung mit erstem und zweitem elektrischen, pneumatischem bzw. elektropneumatischem Verbindungsteil mit entsprechenden Schnittstellen an erstem und zweitem Kupplungsteil aufweisen. Hierdurch können bedarfsgerecht Strom, Signale und/oder Luft unidirektional oder bidirektional zwischen Exoskelett und Tragestruktur ausgetauscht werden. Eine elektrische Steckkupplung kann alternativ jedoch auch als berührungslose Elektrokupplung ausgeführt sein, z.B. als Induktionskupplung.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine nutzerseitige Tragestruktur eines Exoskelettsystems, insbesondere in Form einer Weste, mit einem ersten Kupplungsteil einer Schnellkupplung nach einer vorbeschriebenen Ausführung der Schnellkupplung.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Exoskelett eines Exoskelettsystems mit einem zweiten Kupplungsteil einer Schnellkupplung nach einer vorbeschriebenen Ausführung der Schnellkupplung.
Die Erfindung umfasst auch ein Exoskelettsystem mit einer nutzerseitigen Tragestruktur und einem damit koppelbaren Exoskelett, wobei die Kopplung als Schnellkopplung in vorbeschriebener Weise ausgebildet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend erläuternd anhand der beigefügten Figuren beispielhaft beschrieben. Eine Beschränkung der Erfindung ist hierdurch nicht intendiert. Gleichwohl können sich aus der nachfolgenden Erläuterung vorteilhafte Weiterbildungen und weitergehende Merkmale der Erfindung ergeben.
Dabei zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes Exoskelett-System mit einem Exoskelett und einer nutzerseitigen Tragestruktur mit einer erfindungsgemäßen elektroaktiven Schnellkupplung als Elektroadhäsionskupplung,
2 eine Tragestruktur mitsamt einem nutzerseitigen Kupplungsteil gemäß 1,
3 ein Exoskelett mitsamt einem exoskelettseitigem Kupplungsteil gemäß 1,
4 ein erfindungsgemäßes Exoskelett-System mit einem Exoskelett und einer nutzerseitigen Tragestruktur mit einer erfindungsgemäßen elektroaktiven Schnellkupplung als elektromagnetische Schnellkupplung,
5 eine Tragestruktur mitsamt einem nutzerseitigen Kupplungsteil gemäß 4,
6 ein Exoskelett mitsamt einem exoskelettseitigem Kupplungsteil gemäß 4,
7A - E eine erfindungsgemäße Schnellkupplung mit nutzerseitigem Kupplungsteil und exoskelettseitigem Kupplungsteil als passive Rastkupplung in einem nicht gekoppelten Zustand (7A), einer einführenden Stellung (7B), einem gekoppelten Zustand (7C), einer Initialstellung zum Entkoppeln (7D) sowie einem entriegelten Zustand (7E), sowie
8 eine Variante einer als passiven Rastkupplung ausgeführten Schnellkupplung mit integrierter elektropneumatischer Steckkupplung.

Die 1-3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schnellkupplung 1 für ein Exoskelett-System bzw. ein entsprechendes Exoskelett-System.
Das Exoskelett-System besteht aus einer hier als Weste ausgeführten Tragestruktur 2, die am Körper eines Nutzers bzw. Trägers P getragen wird und rückenseitig (dorsal) ein erstes Kupplungsteils 1B-E zur Kopplung mit einem Exoskelett 3 aufweist.
Das Exoskelett 3 umfasst eine Grundstruktur aus einer im Wesentlichen starren Rückenplatte 31 und einem gebogenen Hüftrahmen 30. Mittig an der Rückenplatte 31 ist ein zweites Kupplungsteil 1A-E zur lösbaren Verbindung mit dem erste Kupplungsteil 1B-E angeordnet.
Erstes und zweites Kupplungsteil 1A-E bzw. 1B-E bilden zusammen die Schnellkupplung 1-E.
An den lateralen Enden des Hüftrahmen 30 ist linksseitig bzw. rechtsseitig jeweils ein elektromotorischer Aktuator 32 zur Erzeugung von Unterstützungsmomenten beim Gehen und oder Beugen, insb. beim Heben von Lasten, angeordnet.
Die Tragestruktur 2 dient der Kraftein- und ausleitung von Kräften und Momenten vom Oberkörper des Trägers P auf das Exoskelett über die Schnellkupplung 1-E in die Rückenplatte 31 des Exoskeletts 3, von wo diese auf die Aktuatoren weitergeleitet werden.
Kräfte und Momente können über hier nicht dargestellte Oberschenkelanbindungen auf die Oberschenkel des Trägers P weitergeleitet werden, wobei die Oberschenkelanbindungen drehfest mit Ausgangswellen der Aktuatoren 32 verbunden sind. Übliche Ausführungsformen entsprechender Oberschenkelanbindungen sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt, so dass auf nähere Ausführungen an dieser Stelle verzichtet wird.
Wie aus 2 ersichtlich, ist erste Kupplungsteil 1B-E rippenförmig aus einem Grundkörper 50 mit einem U-förmigem Querschnitt mit zwei hier als Verbindungsstege 51 bezeichneten Rippen mit einer dazwischen liegenden Aufnahmenut 52 ausgebildet. Über eine dorsal angeordnete Verstärkungsplatte 53 ist das erste Kupplungsteil 1B-E großflächig in die Tragestruktur 2 eingebunden bzw. mit ihr verbunden.
Die Rippen des Grundkörpers 50 verlaufen im Wesentlichen vertikal, d.h. in der Richtung superior-inferior. Sowohl an den seitlich außen liegenden als auch an den seitlich innenliegenden Seitenflächen der Rippen bzw. Verbindungsstege 51 befinden sich insg. vier in einem elektrisch nicht leitenden Kunstharz (Dielektrikum) eingebettete Elektroden 53. Die Elektroden sind über einen hier nicht dargestellten elektrischen Kontakt mit Strom beaufschlagbar bzw. aufladbar. Die Elektroden 53 bilden eine Kondensatorfläche eines nachfolgend noch näher beschriebenen Kondensators aus. Alternativ oder zusätzlich könnte das Dielektrikum auch aus oder mit einer Keramik ausgeführt sein.
Die gesamte Tragestruktur 2 mitsamt dem ersten Kupplungsteil 1B-E wiegt nur wenige 100g und kann daher auch problemlos über einen langen Zeitraum ohne Komforteinbußen für den Träger z.B. auch über gewöhnlicher Alltags- oder Arbeitsbekleidung getragen werden.
Mit Verweis auf 3 wird nachfolgend das Gegenstück zum ersten Kupplungsteil 1B-E, das zweite Kupplungsteil 1A-E des Exoskeletts 3 beschrieben, das rückenseitig an der oben bereits erwähnten Rückenplatte 31 des Exoskeletts, d.h. dem Rücken des Trägers zugewandt, angeordnet ist. Es besteht aus einem Grundkörper 60 mit drei als Verbindungsstege (seitliche Verbindungsstege 65, Zentralsteg 64) bezeichneten Rippen. Der Grundkörper 60 ist also W-förmig, ausgeformt. Die Rippen sind auch hier vertikal angeordnet. Zwischen jeweils zwei Rippen befindet sich eine Verbindungsnut 62. An den innenliegenden Seitenflächen der Verbindungsstege 65 sowie an den Seitenflächen des Zentralstegs 64 sind insgesamt vier Elektroden 63 mit einem Dielektrikum aus Kunstharz überzogen, angeordnet. Über einen in der Rückenplatte 31 verbauten Energiespeicher (Akkumulator, nicht dargestellt) können die Elektroden 63 mit Strom versorgt und aufgeladen werden.
Das zweite Kupplungsteil 1A-E weist außerdem einen hier nicht gezeigten zweipoligen elektrischen Kontakt zur Verbindung mit dem oben erwähnten elektrischen Kontakt des ersten Kupplungsteils 1B-E auf. Der Kontakt ist vorteilhaft auf dem Boden des Grundkörpers 60 in einer der Verbindungsnuten 62 angeordnet.
Zur Kopplung von Exoskelett 3 und Tragestruktur 2 tritt der Nutzer P, wie in 1 skizziert, rückwärts an das an einer Wandhalterung 4 auf zwei Haltebügeln 40 formschlüssig getragene Exoskelett 3 heran und führt die Rippen des ersten Kupplungsteils 1B-E in die Verbindungsnuten 62 des zweiten Kupplungsteils 1A-E und gleichzeitig also den Zentralsteg 64 des zweiten Kupplungsteils 1A-E in die Aufnahmenut 52 des ersten Kupplungsteils 1B-E ein.
In dieser Position kann der Träger P das erste Kupplungsteil 1B-E gegenüber dem zweiten Kupplungsteil 1A-E in Richtung der Rippenlängserstreckung, also vertikal, verschieben, so dass Drehpunkte der Hüftaktuatoren 32 möglichst deckungsgleich auf Höhe des anatomischen Drehpunkts seiner Hüftgelenke positioniert werden können.
Der Einführungsprozess könnte dabei auch durch wenigstens in einem der Kupplungsteile verbaute Dauermagneten unterstützt werden. Insbesondere können die Magnete dabei eine ungewollte Relativverschiebung in vertikaler Richtung durch eine magnetische Vorfixierung unterbinden oder zumindest erschweren.
Zur Kopplung der Kupplungsteile 1B-E und 1A-E betätigt der Träger den Taster D (s. 1) des Exoskeletts. Eine Steuereinheit des Exoskeletts lädt nun alle Elektroden beider Kupplungsteile über den Energiespeicher des Exoskeletts 3 auf, so dass die Elektroden des ersten bzw. zweiten Kupplungsteils gegenpolig geladene Kondensatorflächen ausbilden. Das Exoskelett ist damit feldkraftschlüssig über elektrostatische Anziehungskräfte der Kondensatorflächen mit der Tragestruktur 2 verbunden.
Der Träger P kann das Exoskelett nun durch eine leichte Aufwärtsbewegung aus der Wandhalterung 4 herausheben, verbindet gegebenenfalls hier nicht dargestellte Oberschenkelanbindungen mit seinen Oberschenkeln und/oder aktiviert das Exoskelett bzw. einen gewünschten Unterstützungsmodus.
Zur Entkopplung von Tragestruktur 2 und Exoskelett kann der Träger P das Exoskelett 3 auf der Wandhalterung ablegen und den Taster D betätigen. Die Steuereinheit des Exoskeletts wird daraufhin alle Elektroden beider Kupplungsteile entladen, so dass der Feldkraftschluss aufgehoben wird und der Träger P mit der Tragestruktur 2 von dem Exoskelett 3 wegtreten kann.
Vorteilhaft wird der abgeschlossene Kupplungs- bzw. Entkupplungsvorgang dem Nutzer P akustisch oder visuell angezeigt.
Mit Verweis auf die 4 bis 6 wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel einer elektroaktiven Schnellkupplung erläutert. Da gleichartige Bauteile mit gleichartigen Bezugszeichen versehen sind, wird diesbezüglich auf die vorhergehenden Ausführungen verwiesen.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Schnellkupplung des zweiten Ausführungsbeispiels um eine elektromagnetische Schnellkupplung 1-M mit einem ersten und einem zweiten Kupplungsteil 1A-M bzw. 1B-M, die analog dem vorhergehenden Beispiel mit dem Exoskelett 3 bzw. der Tragestruktur 2 verbunden sind.
Das erste Kupplungsteil 1B-M, vgl. 5, besteht aus einem mit der Tragestruktur 2 verbunden hier im wesentlichen hohlzylinderförmigen Grundkörper 70, in welchen ein zylindrischer Kern 71 aus einem ferromagnetischen Material mit einer hohen magnetischen Leitfähigkeit fest eingelassen ist. Die Mantelfläche des Grundkörpers 70 weist außerdem einen Rücksprung zur Ausbildung einer Anschlagsschulter 72 aus. Die Anschlagsschulter dient der Begrenzung des Eintauchens des ferromagnetischen Kerns 71 entlang der Kopplungsachse X in das zweite Kupplungsteil 1A-M.
Das exoskelettseitige zweite Kupplungsteil 1 A-M, vgl. 6, besteht aus einem höhenverstellbar in der Rückenplatte 31 gelagerten Grundkörper 80. Die Rückenplatte 31 weist hierzu eine als Langloch 82 ausgeführte Vertikalnut zur Führung eines in den Figuren nicht gezeigten Zapfens des Grundkörpers 80. Der Grundkörper 80 kann in einer geeigneten Position lösbar mit der Rückenplatte verbunden, z.B. verschraubt sein, vgl. Doppelpfeil der 6 und Verschiebungsbereich 85.
Der Grundkörper 80 besteht u.a. aus einer auch als Ringzylinder bezeichneten Zylinderaufnahme 81, die invers zum Grundkörper 70 des ersten Kupplungsteils 1B-M mit eingefasstem Kern 71 ausgeformt ist. In der Kontaktfläche 84 am Boden des Ringzylinders ist eine erste elektrische Spule zur Bildung eines Elektromagneten eingelassen. Zusätzlich ist außerdem in dem Ringzylinder eine zweite elektrisch leitfähige Spule zur Bildung eines zweiten Elektromagneten verbaut. Beide Elektromagneten können durch Drücken des Tasters D am Exoskelett, vgl. 4, aktiviert werden.
Zur Kopplung von erstem und zweitem Kupplungsteil 1A-M und 1B-M tritt der Nutzer mit der Tragestruktur analog dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel rückwärts auf die an der Wandhalterung 4 formschlüssig gehaltene Exoskelett 3 zu, bis der Kern des zweiten Kupplungsteils die Kontaktfläche 84 berührt und betätigt dann den Tastschalter D zur Aktivierung der Elektromagneten, d.h. der Spulen im Boden und in der Wandung des Ringzylinders. Hierdurch werden die Kupplungsteile durch elektromagnetische Wechselwirkung, d.h. feldkraftschlüssig, gehalten.
Durch die Einführung des Grundkörpers 70 mit Kern 71 in den Ringzylinder muss die elektromagnetische Wechselwirkung dabei nur so schwach ausgeführt werden, um lösende Kräfte in Richtung der Kopplungsachse X aufnehmen und weiterleiten zu können. Dazu senkrecht wirkende Kräfte können formschlüssig von dem Grundkörper 70 bzw. Kern 71 auf den Ringzylinder 81 übertragen werden.
Zur Aufnahme von Momenten in Richtung der Kopplungsachse X könnte vorteilhaft außerdem eine formschlüssige Verdrehsicherung, beispielsweise als Feder-Nut-Verbindung mit einer radial in den Ringzylinder hineinstehenden Feder am Ringzylinder 81 und einer entsprechenden Nut im Grundkörper 70, vorgesehen sein.
Wie zuvor beschrieben könnten auch hier Dauermagneten zur Führung der Kopplungsbewegung und einer Vorfixierung bis zur Aktivierung der Elektromagneten, in vorzugsweise dem zweiten Kopplungsteil 1A-M verbaut sein.
Anhand der 7A bis 7E ist eine dritte Ausführungsform der Schnellkupplung als mechanische und passiv verrastende Schnellkupplung (Rastkupplung) 1-MC gezeigt. Die Schnellkupplung 1-MC ist im wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaut und besteht wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen aus einem nutzerseitigen, erste Kupplungsteil 1B-MC und einem zweiten, exoskelettseitigen Kupplungsteils 1A-MC.
Das exoskelettseitige zweite Kupplungsteil 1A-MC umfasst einen Grundkörper 200 bestehend aus einer ringförmigen Grundplatte 201 und einem sich senkrecht und zentral davon weg erstreckendem Hohlzylinder 202 mit einer Mantelaußenfläche und einer Mantelinnenfläche. Die Grundplatte 201 ist in geeigneter Weise mit einer Rückenplatte eines Exoskeletts fest verbunden bzw. verbindbar.
Der Hohlzylinder 202 bzw. dessen Mandelinnenfläche dient der Aufnahme eines Kopplungzapfens 101 des nutzerseitigen Kupplungsteils 1B-MC in Kopplungsrichtung R+. Die Symmetrieachse des Hohlzylinders bildet gleichzeitig die Kopplungsachse X. In einer Mantelaußenfläche des Hohlzylinders 202 sind umlaufend mehrere längliche sich in Richtung der Kopplungsachse X erstreckende Führungsnuten 203 zur Aufnahme und Führung von als Kugeln 220 ausgebildeten Rastelementen. Die Führungsnuten 203 sind dabei schmaler ausgeführt als der Durchmesser der Kugeln, jedoch breit genug, derart, dass die Kugeln 220 geringfügig radial ins Innere des Hohlzylinders 202 hineinragen.
Die Kugeln 220 werden über eine hier als Spiralfeder ausgeführte Feder 215 mit einem endseitigen Federblech 216 vorgespannt, wobei die Feder 215 und das Federblech 216 koaxial um den Hohlzylinder 202 herum gelagert sind. Die Kugeln 220 befinden sich damit im Normalzustand stets am oberen Ende der Führungsnuten 203.
Das ringförmig ausgeformte Federblech 216 weist radial innen eine mit den Kugeln 220 wechselwirkende Konusfläche 217 auf und drückt die Kugeln damit nach radial innen, welche hierdurch leicht in den Hohlzylinder 202 hineinragen. Die Position der Kugeln 220 am oberen Ende der Führungsnuten 203 kann auch als Vorzugsstellung oder Raststellung bezeichnet werden.
Eine radial außenseitige Führung der Kugeln 220 erfolgt im in 7A gezeigten Zustand durch einen Sicherungsring 206, der fest verbunden mit einem axial verschieblichen Entriegelungsring 210 ist. Der Entriegelungsring 210 ist hülsenförmige mit einem ersten Rücksprung zur Aufnahme und Anlage des Sicherungsringes 206 und einem zweiten verrundet ausgeführten Rücksprung unterhalb einer hier als Ringsteg 212 bezeichnen Schulter, ausgeführt und koaxial zur Kopplungsachse X axial verschieblich gelagert.
Der Entriegelungsring 210 ist radial innen über die Mantelinnenfläche des Hohlzylinders 202 geführt, radial außen ist der Entriegelungsring 210 über eine an der Grundplatte 201 befestigte Hülse 205 geführt. Der Entriegelungsring 210 kann sich axial zwischen einem unteren durch die Grundplatte 201 gebildeten Anschlagfläche sowie einer oberen durch einen in einer Ringnut des Hohlzylinders 202 gelagerten Sicherungsring 211 gebildete Anschlagsfläche axial bewegen.
Im Normalzustand ist der Entriegelungsring 210 durch die Federvorspannung der Feder 215, die über das Federblech 216 in den Sicherungsring 206 und damit in den Entriegelungsring 210 eingeleitet wird, stets an der oberen Anschlagsfläche des Sicherungsrings 211 befindlich. In dieser Stellung können die Kugeln 220 nicht nach radial außen bewegt werden.
Das nutzerseitige erste Kupplungsteil 1B-MC besteht aus der bereits genannten Kupplungszapfen 101 und einer endseitig daran befestigten Ringplatte 100, welche auf geeignete Weise mit einer Tragestruktur, zum Beispiel einer vorbeschriebenen Weste, fest verbunden ist. Am Kopplungszapfen ist außenseitig eine hier als Kugelaufnahme 102 bezeichnete Ringnut ausgebildet. Die Ringnut nimmt im gekoppelten Zustand die in den Hohlzylinder 22 hineinragenden Teile der Kugeln 220, wie insbesondere aus der 7C, ersichtlich auf.
In 7C ist die Schnellkupplung 1-MC in einem gekoppelten Zustand gezeigt. Der Kupplungszapfen 101 ist vollständig in dem Hohlzylinder 202 aufgenommen. Die Kugeln 220 befinden sich in der auch als Raststellung bezeichenbaren Vorzugsstellung, und liegen in der als Ringnut bezeichneten Kugelaufnahme 102 formschlüssig an. Der Kopplungszapfen kann aufgrund dieser formschlüssigen Verrastung nicht nach axial aus dem Hohlzylinder 202 herausgezogen werden.
Zur Lösung der Kupplung der beiden Kupplungsteile 1A-MC und 1B-MC wird der Entriegelungsring 210 axial entgegen der Federvorspannung nach unten bewegt. Dies kann vorteilhaft durch ein am Entriegelungsring befestigten Seilzug (hier nicht dargestellt) erfolgen.
Ein Entriegelungsvorgang ist in den 7D und 7E gezeigt:

Mit der Bewegung des Entriegelungsrings 210 nach unten wird ebenfalls der Sperrring 206 nach unten bewegt und gibt damit einen radialen Bewegungsspielraum zwischen dem Ringsteg 212 und dem Sperrring 206 für die Kugeln 220 frei, vergleiche 7D. Über die verrundete Kugelführungsfläche 213 des Ringstegs 212 des Entriegelungsrings 210 werden die Kugeln mit einer axial nach unten gerichteten Kraft beaufschlagt, wobei die Kugeln 220 durch eine Zugbewegung an dem Kopplungszapfen 101 über die Ringnut 102 des Kupplungszapfens 101 nach radial außen weggedrückt werden, sodass die Kugeln 220 nicht mehr in das Innere des Hohlzylinders 220 hineinragen. Die Schnellkupplung 1-MC ist damit entrastet und der Kupplungszapfen 102 kann aus dem Hohlzylinder 202 herausgezogen werden, vgl. 7E.

Ein Kupplungsvorgang ist in den 7A und 7B gezeigt:

Zur Kopplung der beiden Kupplungsteile 1A-MC und 1B-MC wird der Kupplungszapfen 100 axial in den Hohlzylinder 202 eingeführt. An seiner Unterseite weist der Kupplungszapfen 100 radial außen eine Führungsphase 103 auf. Über die Führungsphase 103 werden die Kugeln 220 entgegen der Federvorspannkraft nach axial unten und - sobald die Kugeln 220 sich unterhalb des Sperrrings 206 befinden - nach radial außen gedrückt und geben so den Weg für den Kupplungszapfen 101 frei. Sobald der Kupplungszapfen 101 vollständig in den Hohlzylinder 202 eingeführt ist, liegt die Ringnut (Kugelaufnahme 102) des Kopplung Zapfens 101 auf Höhe des Sperrrings 206, sodass die Kugeln 220 durch die Federvorspannung der Feder 215 in die Ringnut gedrückt und damit ein verrasteter Kopplungszustand hergestellt wird, vergleiche 7C. Ohne aktive Entriegelung über den Entriegelungsring 210 kann diese Verrastung nicht aufgehoben werden.

In 8 ist schließlich eine Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels dargestellt, dass sich von diesem dadurch unterscheidet, dass in die Schnellkupplung eine elektropneumatische Steckkupplung integriert ist. Die elektropneumatischen Steckkupplung 251 besteht aus einem erstem, dem erste Kupplungsteils 1B-MC zugeordneten Stecker 251A und einem zweiten, dem zweiten Kupplungsteil zugeordneten Stecker 251B, die lösbar miteinander verbunden werden können.
In dem analog dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ausgeführten ersten Kupplungsteil 1B-MC ist der Kopplungszapfen 101 hohl mit einer Zapfenbohrung 249 ausgeführt, wobei das erste Verbindungsteil 251 A fest in der Zapfenbohrung 249 eingebaut ist. Auch die Grundplatte 201 des zweite Kupplungsteils 1A-MC weist mittig eine Bohrung auf, in welcher das zweite Verbindungsteils 251 B fest verbaut ist.
Beim Kuppeln beider Kopplungsteile 1A-MC und 1B-MC wird neben der mechanischen Verrastung - wie im vorherigen Ausführungsbeispiel beschrieben - auch ein Steckkontakt der beiden Stecker 251 A bzw. 251 B hergestellt. Über den Steckkontakt können damit elektrische Ströme, Signale und Druckluft ausgetauscht werden. Eine zweckmäßige Anwendung der Verbindungsteile in die elektrischen und/oder pneumatischen Kreise des Exoskeletts bzw. der Tragestruktur 2 ist über die Schnittstellen 250A bzw. 250 B der Stecker 251A/B realisierbar.
Eine entsprechende Steckkupplung kann auch in jeder der anderen Ausführungsformen zweckmäßig umgesetzt sein.
Durch die hier exemplarisch vorgestellten Ausführungsbeispiele einer Schnellkupplung ist ein schnelles Anlegen und Ablegen eines Exoskeletts ohne großen Aufwand möglich. Entsprechende Exoskelett-Systeme eignen sich insbesondere für Anwendungsgebiete mit häufigen Aufgabenwechsel, in denen nicht immer die Unterstützung durch ein Exoskelett notwendig ist, oder ein Exoskelett mit mehreren Nutzern geteilt werden soll.
Alle hier benutzten Richtungsangaben beziehen sich auf die in der Medizin üblichen anatomischen Richtungsangaben aus Körpersicht bzw. im Falle anderer Richtungsangaben auf die üblichen Bezeichnungen in Bezug auf einen stehenden Menschen.
Bezugszeichenliste

D: Aktivierungsschalter (Betätigungseinheit)
E: elektrostatische Adhäsionskupplung
M: magnetische Schnellkupplung
MC: mechanische Schnellkupplung
P: Person
R+: Aufnahmerichtung (Kopplungsrichtung)
S: Schrauben
W: Wand
X: Kopplungsachse
1: Schnellkupplung
1A: Schnellkupplung
1B: Schnellkupplung
2: Tragegeschirr
2': Verbindungsplatte
3: Exoskelett
30: Hüftrahmen/Hüftbügel
31: Rückenplatte
32: Hüftaktuatoren
4: Wandhalterung
40: Haltebügel
50: Grundkörper
51: Verbindungssteg
52: Aufnahmenut
53: Elektrode bzw. Elektrodenfläche
60: Grundkörper
62: Verbindungsnut
63: Elektrode bzw. Elektrodenfläche
64: Zentralsteg
65: Verbindungssteg
70: Grundkörper
71: ferromagnetischer Kern
72: Anschlagsschulter
80: Grundkörper
81: Zylinderaufnahme
82: Langloch mit nicht gezeigten Führungsbolzen, mechanisch verriegelbar
82': Führungszapfen
84: Elektromagnet
85: Höhenverstellbarer Kontaktbereich
100: Ringplatte
101: Kopplungszapfen
102: Kugelaufnahme
103: Führungsfase
200: Grundkörper
201: Grundplatte
202: Hohlzylinder
203: Führungsnuten (Kugel)
205: Hülse
206: Sperrring
210: Entriegelungsring
211: Sicherungsring
212: Ringsteg
213: Kugelführungsfläche
215: Feder
216: Federblech
217: Konusfläche
220: Kugel
249: Zapfenbohrung (Kopplungszapfen)
250A: Schnittstelle
250B: Schnittstelle
251: Elektropneumatische Steckkupplung
251A: erstes Verbindungsteil (Stecker)
251B: zweites Verbindungsteil (Stecker)

Claims

Schnellkupplung (1) zur lösbaren Kopplung eines Exoskeletts (3) mit einem Nutzer (P), umfassend ein erstes, nutzerseitiges, mit einem Tragegeschirr (2) verbundenes Kupplungsteil (1B) und ein damit kuppelbares zweites, exoskelettseitig an einer Grundstruktur des Exoskeletts (3) verbundenes Kupplungsteil (1A), wobei die Schnellkupplung (1) elektroaktiv (E, M) oder als mechanisch (MC) verrastbare Schnellkupplung ausgebildet ist.
Schnellkupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das exoskelettseitige Kupplungsteil (1A) an einer im Wesentlichen starren Rückenplatte (31) des Exoskeletts (3) angeordnet ist.
Schnellkupplung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste, nutzerseitige Kupplungsteil (1B) an einer im Wesentlichen starren Verbindungsplatte (2') des Tragegeschirrs (2) angeordnet ist.
Schnellkupplung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungsteil (1B) höhenverstellbar in der Rückenplatte (31) des Exoskeletts (3) gelagert ist, insbesondere in einem Langloch (82).
Schnellkupplung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellkupplung (1) über eine Betätigungseinheit (D), insbesondere einen Schalter oder einem Seilzug, gekoppelt und/oder entkoppelt werden kann.
Schnellkupplung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundstruktur des Exoskeletts (3) eine Rückenplatte (31) sowie einen Hüftrahmen (30) aufweist, wobei am Hüftrahmen (30) lateral jeweils ein Aktuator (32) zur Unterstützung einer Beugebewegung des Nutzers angeordnet sein können.
Schnellkupplung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Exoskelett (3) zwei vorzugsweise in der Hochachse frei verschwenkbaren und in einer mit einer Beugeachse des Nutzers übereinstimmenden Horizontalachse drehfest mit den Aktuatoren (32) verbundene Oberschenkelanbindungen zur Anlage und Kraftleitung zwischen jeweils einem Oberschenkel und der Rückenplatte (31) aufweist.
Schnellkupplung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellkupplung (1) elektroaktiv als Elektroadhäsionskupplung (1-E) ausgebildet ist, wobei das erste Schnellkupplungsteil (1B-E) eine elektrostatisch aufladbare Elektrode (53) und das zweite Schnellkupplungsteil (1A-B) eine korrespondierende elektrostatisch aufladbare Elektrode (63) zur Ausbildung eines Kondensators aufweist.
Schnellkupplung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Kupplungsteil (1A-E, 1B-E) im Querschnitt rippenförmig ausgebildet sind, insbesondere U-förmig mit zwei Verbindungsstegen (51) oder W-förmig mit drei Verbindungsstegen (64,65).
Schnellkupplung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (53;63) des ersten und des zweiten Kupplungsteils (1A-E bzw. 1B-E) an Seitenwänden der Verbindungsstege (51;64; 65) angeordnet sind.
Schnellkupplung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das die rippenförmigen Kupplungsteile (1A-E, 1B-E) vertikal angeordnet sind, derart, dass ein vertikaler Höhenversatz zwischen erstem und zweitem Kupplungsteil (1A-E, 1B-E) für eine stufenlose Höhenverstellbarkeit zwischen erstem und zweitem Kupplungsteil (1A-E, 1B-E) möglich ist.
Schnellkupplung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kupplungsteil (1A-E, 1B-E) einen Dauermagneten zur vorläufigen Fixierung und/oder Führung zwischen erstem und zweitem Kupplungsteil (1A-E, 1B-E) aufweist.
Schnellkupplung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das nutzerseitige und das exoskelettseitige Kupplungsteil (1A-E; 1B-E) über eine vorzugsweise in die Adhäsionskupplung (1-E) integrierte Elektrokupplung, insb. als Steckkupplung oder als Induktionskupplung, zur gegengleichen Aufladung der Elektroden (53,63) aufweisen, wobei das Exoskelett (3) oder die Tragestruktur (2) eine Energiequelle umfassen.
Schnellkupplung (1) nach einem der Ansprüche 8-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenflächen (53, 63) vollumfänglich in einem festen Dielektrikum, insb. einem Kunststoff oder einer Keramik, eingebettet sind.
Schnellkupplung (1) nach, einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellkupplung als elektromagnetische Schnellkupplung (1-M) mit einem Elektromagneten (84) im zweiten Kupplungsteil (1A-M) und einem ferromagnetischen, ersten Kupplungsteil (1B-M) oder umgekehrt ausgebildet sind.
Schnellkupplung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grundkörper (80) des ersten Kupplungsteils (1B-M) im Wesentlichen zapfenförmig und der Grundkörper (70) des zweiten Kupplungsteils (1A-M) im Wesentlichen ringförmig ausgebildet sind.
Schnellkupplung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ringzylinder (81) des ringförmigen Kupplungsteils und/oder ein Boden (84) des Ringzylinders (81) über eine Spule des ersten Kupplungsteils (1A-M) magnetisierbar ist, insb. über eine im Ringzylinder und/oder in dem Boden (84) des Ringzylinders (81) angeordnete Spule.
Schnellkupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellkupplung als mechanische Rastkupplung (1-MC) ausgebildet ist, wobei das erste Kupplungsteil (1B-MC) eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme und Führung des zweiten Kupplungsteils (1A-MC) in einer Aufnahmerichtung (R+) sowie wenigstens ein vorzugsweise quer zur Aufnahmerichtung (R+) verschiebliches Rastelement (220), aufweist, das eine Bewegung des zweiten Kupplungsteils (1A-MC) entgegen der Aufnahmerichtung (R+) verhindert.
Schnellkupplung (1-MC) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (220) durch eine Federvorspannung einer Feder (215) in einer als Raststellung ausgebildeten Vorzugsposition gehalten wird und durch ein insb. mechanisch betätigbares Entriegelungselement (210) in eine Lösestellung verschiebbar ist.
Schnellkupplung (1-MC) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Kopplungsteil (1A-MC bzw. 1B-MC) im Wesentlichen jeweils rotationssymmetrisch ausgebildet sind zur Kopplung entlang einer die Aufnahmerichtung (R+) definierenden Kopplungsachse (X), wobei das erste Kopplungselement (1B-MC) einen Zylinderkörper (202) mit in dessen Mantelfläche eingebrachten in Richtung der Kopplungsachse (X) verlaufenden Führungsnuten (203) zur Führung von als Wälzkörper ausgebildeten Rastelementen (220) aufweist, wobei die Rastelemente über eine axial wirkende Feder (215) in eine radiale Vorzugsstellung befindlich sind, wobei die Rastelemente (220) über ein axial verschieblichen vorzugsweise als hülsenförmiges Entriegelungsring (210) ausgebildetes Entriegelungselement durch radiale Verschiebung der Rastelemente (220) in eine Lösestellung bringbar sind, und wobei koaxial zum Zylinderkörper (202) um oder in diesen Zylinderkörper ein zapfen- oder hülsenförmiges Kopplungselement (101) des zweiten Kupplungsteils (1A-C) führbar ist und wobei das Kopplungselement (101) radial rückspringende Aufnahmeflächen (102) zur formschlüssigen Aufnahme der Rastelemente (220) in der Vorzugsstellung aufweist.
Schnellkupplung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Kupplungsteil (1A bzw. 1B) eine elektrische, eine pneumatische oder eine elektropneumatische Steckkupplung (251) mit erstem ersten Verbindungsteil (251A) im ersten Kupplungsteil und einem zweiten Verbindungsteil (251B) im zweiten Kupplungsteil zur unidirektionalen oder bidirektionalen Übertragung von Strom, Signalen und/oder Luft zwischen Exoskelett und Tragestruktur.
Nutzerseitige Tragestruktur (2) eines Exoskelettsystems mit einem ersten Kupplungsteil (1B) einer Schnellkupplung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Exoskelett (3) eines Exoskelettsystems mit einem zweiten Kupplungsteil (1A) einer Schnellkupplung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Exoskelettsystem mit einer nutzerseitigen Tragestruktur (2) und einem damit koppelbaren Exoskelett (3), wobei die Kopplung als Schnellkopplung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 21 ausgebildet ist.