DE212017000149U1 - Drive of the limb of an active leg orthosis - Google Patents

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Abstract

Antrieb des Glieds einer aktiven Beinorthese, bestehend aus einer Basis, die für die Anordnung auf einem der Glieder der Orthese bestimmt ist, einem auf der Basis angeordneten Elektromotor, einer Linearführung mit einem Gleitstück und einer Kugelrollspindel, von der eine Mutter auf dem Gleitstück befestigt ist, wobei die Schraube mit dem Elektromotor verbunden ist, sowie einer auf der Basis angeordneten und mit dem Gleitstück verbundenen Kurbel mit Drehmöglichkeit,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Elektromotor mit der Schraube der Kugelrollspindel durch ein Zahnriemengetriebe verbunden ist,
dass die Kurbel in Form eines Doppelarmhebels ausgeführt ist, dessen erster Arm an den beiden Seiten der Schraube der Kugelrollspindel liegt und dessen zweiter Arm für die Anordnung an dem Gegenglied der Beinorthese bestimmt ist,
dass die Kurbel mit dem Gleitstück durch zwei Kurbelstangen verbunden ist, die beiderseits der Schraube der Kugelrollspindel liegen, wobei ein Ende jeder Kurbelstange mit dem Gleitstück und das andere Ende mit der entsprechenden Seite des ersten Arms der Kurbel gelenkig verbunden ist, und
dass die Drehachse der Kurbel in den Grenzen der Schraube der Kugelrollspindel in der zur Achse der Schraube der Kugelrollspindel senkrechten Ebene so gelagert ist,
dass das Gelenkstück, das die Kurbelstange mit dem ersten Arm der Kurbel verbindet, eine Möglichkeit hat, die angegebene Ebene bei der Versetzung des Gleitstücks auf der Linearführung zu überqueren.

Figure DE212017000149U1_0000
Actuator of the active leg orthosis member consisting of a base adapted for placement on one of the links of the orthosis, an electric motor mounted on the base, a linear guide with a slider and a ball screw, a nut of which is mounted on the slider wherein the screw is connected to the electric motor, as well as a arranged on the base and connected to the slider crank with rotation possibility,
characterized,
that the electric motor is connected to the screw of the ball screw by a toothed belt transmission,
that the crank is designed in the form of a double-arm lever, the first arm of which lies on the two sides of the screw of the ball screw and whose second arm is intended for the arrangement on the counter-part of the leg orthosis,
that the crank is connected to the slider by means of two connecting rods which lie on both sides of the screw of the ball screw, one end of each connecting rod being articulated to the slider and the other end hinged to the corresponding side of the first arm of the crank, and
in that the axis of rotation of the crank is mounted within the limits of the screw of the ball screw in the plane perpendicular to the axis of the screw of the ball screw,
in that the hinge piece connecting the connecting rod to the first arm of the crank has a possibility of traversing the indicated plane when the slider is displaced on the linear guide.
Figure DE212017000149U1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Medizintechnik, insbesondere auf tragbare Hilfsmittel, die zur Unterstützung der menschlichen Bewegungsaktivität dienen, wie zum Beispiel Exoskelette der unteren Extremitäten.The present invention relates to medical technology, and more particularly to portable aids which aid human movement activity, such as lower limb exoskeletons.

Es ist ein Antrieb von Gliedern eines Exoskeletts der unteren Extremitäten bekannt, der in der Auslegeschrift US 2015/0025423 beschrieben wurde und einen auf dem Oberschenkelglied der Beinorthese angeordneten Elektromotor mit einem Kegelradgetriebe enthält. Die Antriebswelle des Kegelradgetriebes ist durch ein Zahnradgetriebe mit dem Gegenstück des Glieds der Beinorthese des Exoskeletts, dem Hüft- oder Schienbeinglied, verbunden. Zu den Nachteilen dieses Antriebs gehören seine großen Abmessungen und das Gewicht sowie auch ein hoher Energieverbrauch.It is known as a drive of limbs of an exoskeleton of the lower extremities, which in the excerpt US 2015/0025423 has been described and includes an arranged on the thigh member of the leg orthosis electric motor with a bevel gear. The drive shaft of the bevel gear is connected by a gear transmission with the counterpart of the limb of the leg orthosis of the exoskeleton, the hip or Schienbeinglied. The disadvantages of this drive include its large dimensions and weight as well as high energy consumption.

Es ist auch ein Antrieb der Glieder eines Exoskeletts der unteren Extremitäten bekannt, der in der Zeitschrift Aktualne Problemy Biomechaniki, Nr. 6/2012, S. 43-50, beschrieben ist. Dieser Antrieb enthält eine auf dem Oberschenkelglied der Beinorthese angeordnete Basis mit einem auf ihr montierten Elektromotor, eine Kugelrollspindel und eine Linearführung mit einem Schlitten. Der Elektromotor ist mit einer Schraube der Kugelrollspindel durch ein Zahnriemengetriebe verbunden. Eine Mutter der Kugelrollspindel ist auf dem Schlitten befestigt, mit dem seinerseits ein Riemen des Getriebes mit einem Zugmittel verbunden ist. Das Zugmittel enthält eine Ausgangsscheibe und Führungsrollen. Das abgegebene Moment des Antriebs lässt sich aus einer Ausgangsscheibe abnehmen, die mit dem Gegenstück der Beinorthese des Exoskeletts, dem Hüft- oder Schienbeinglied, verbunden ist. Zu den Nachteilen dieses Antriebs gehören große lineare Abmessungen, die Schwierigkeiten bei der gleichzeitigen Anordnung mehrerer Antriebe am Oberschenkelglied der Beinorthese bringen.There is also known a drive of the limbs of an exoskeleton of the lower extremities described in the journal Aktualne Problemy Biomechaniki, No. 6/2012, p. 43-50. This drive includes a base disposed on the thigh member of the leg orthosis base with an electric motor mounted thereon, a ball screw and a linear guide with a carriage. The electric motor is connected to a screw of the ball screw by a toothed belt transmission. A nut of the ball screw is mounted on the carriage, with which in turn a belt of the transmission is connected to a traction means. The traction means includes an output disc and guide rollers. The output torque of the drive can be removed from an output disc, which is connected to the counterpart of the leg orthosis of the exoskeleton, the hip or Schienbeinglied. The disadvantages of this drive include large linear dimensions, which cause difficulties in the simultaneous arrangement of multiple drives on the thigh member of the leg orthosis.

Eine dem vorliegenden Anspruch nächstliegende Lösung ist ein Antrieb der aktiven Orthese, der in der internationalen Auslegeschrift W02016/034755 beschrieben ist. Dieser Antrieb enthält eine Basis, die auf einem der Elemente der aktiven Orthese platziert wird. Auf der Basis werden ein Elektromotor, eine Kugelrollspindel und eine Linearführung mit einem Gleitstück angeordnet. Der Elektromotor ist koaxial mit einer Schraube der Kugelrollspindel montiert und ist mit dieser unmittelbar verbunden. Die Mutter der Kugelrollspindel ist auf dem Gleitstück befestigt. Auf der Basis ist auch eine Drehkurbel angeordnet, die mit dem Gegenstück der aktiven Orthese verbunden ist. Das Drehen der Kurbel erfolgt durch eine Kurbelstange, die mit dem Gleitstück und der Kurbel gelenkig verbunden ist. Nachteile dieses Antriebs sind der beschränkte Drehwinkel der Kurbel, die erweiterte Länge und das niedrige abgegebene Drehmoment.A solution that is the closest to the present claim is a drive of the active orthosis, which in the international patent application W02016 / 034755 is described. This drive contains a base that is placed on one of the elements of the active orthosis. On the basis of an electric motor, a ball screw and a linear guide are arranged with a slider. The electric motor is mounted coaxially with a screw of the ball screw and is directly connected to this. The nut of the ball screw is mounted on the slider. On the base, a rotary crank is arranged, which is connected to the counterpart of the active orthosis. The crank is rotated by a connecting rod which is hinged to the slider and the crank. Disadvantages of this drive are the limited angle of rotation of the crank, the extended length and the low torque output.

Das technische Ergebnis der vorliegenden Erfindung besteht in der Erweiterung des Arsenals der technischen Mittel der Antriebe für Hilfseinrichtungen zur Unterstützung der Bewegungsaktivität des Menschen durch die Erhöhung des abgegebenen Drehmoments des Antriebs.The technical result of the present invention is the extension of the arsenal of the technical means of the drives for auxiliary devices to support the movement activity of the human by increasing the output torque of the drive.

Außerdem gehört zum technischen Ergebnis auch die Verbesserung der Abmessungen und des Gewichtes, d. h., Reduzierung des Gewichts und der Größe der Einrichtungen bei Erhöhung des Drehwinkels der Kurbel und der Bewahrung anderer Möglichkeiten und der technischen Eigenschaften der Einrichtungen.In addition, the technical result includes the improvement of the dimensions and the weight, d. h., Reducing the weight and size of the facilities in increasing the angle of rotation of the crank and the preservation of other possibilities and the technical characteristics of the facilities.

Das angegebene technische Ergebnis wird dadurch erreicht, dass der Antrieb des Glieds der aktiven Beinorthese eine Basis, die für Anordnung auf einem der Glieder der Orthese bestimmt ist, sowie auch einen auf der Basis angeordneten Elektromotor, eine Kugelrollspindel und eine Linearführung mit einem Gleitstück enthält.The stated technical result is achieved in that the drive of the active leg orthosis member includes a base intended for placement on one of the links of the orthosis, as well as an electric motor mounted on the base, a ball screw and a linear guide with a slider.

Die Mutter der Kugelrollspindel des Getriebes ist auf dem Gleitstück befestigt, und die Schraube der Kugelrollspindel ist mit dem Elektromotor durch das Zahnriemengetriebe verbunden. Somit wird der Elektromotor parallel zu der Schraube der Kugelrollspindel angeordnet, und man kann axiale Abmessungen (Länge) des Antriebs reduzieren. Die Reduzierung des Drehmoments in dem Zahnriemengetriebe ermöglicht, einen Elektromotor mit kleineren Abmessungen zu verwenden. Dies führt zu einer Reduzierung der Querabmessungen (Höhe, Breite) des Antriebs.The nut of the ball screw of the transmission is mounted on the slider, and the screw of the ball screw is connected to the electric motor through the toothed belt transmission. Thus, the electric motor is arranged parallel to the screw of the ball screw, and one can reduce axial dimensions (length) of the drive. The reduction of the torque in the toothed belt transmission makes it possible to use a smaller size electric motor. This leads to a reduction in the transverse dimensions (height, width) of the drive.

Auf der Basis mit der Möglichkeit des Drehens ist eine Kurbel angeordnet, die in Form eines Doppelarmhebels ausgeführt ist. Ein erster Arm des Doppelarmhebels ist so ausgeführt, dass seine Teile auf den beiden Seiten der Schraube der Kugelrollspindel liegen. Er kann z. B. die Form einer Gabel aufweisen, die die Schraube der Kugelrollspindel beiderseits umfasst. Ein zweiter Arm ist für die Anordnung auf dem Gegenstück der Beinorthese bestimmt.On the basis of the possibility of rotation, a crank is arranged, which is designed in the form of a double-armed lever. A first arm of the double-arm lever is designed so that its parts lie on the two sides of the screw of the ball screw. He can z. B. have the shape of a fork, which includes the screw of the ball screw on both sides. A second arm is intended for placement on the counterpart of the leg orthosis.

Auf den beiden Seiten der Schraube der Kugelrollspindel sind zwei Kurbelstangen angeordnet, wobei ein Ende jeder Kurbelstange mit dem Gleitstück und das andere Ende jeder Kurbelstange mit der entsprechenden Seite des ersten Arms der Kurbel gelenkig verbunden ist.On the two sides of the screw of the ball screw two crank rods are arranged, wherein one end of each connecting rod to the slider and the other end of each connecting rod is pivotally connected to the corresponding side of the first arm of the crank.

Die Drehachse der Kurbel ist in den Grenzen (Abmessungen) der Schraube der Kugelrollspindel in der zu der Achse der Schraube der Kugelrollspindel senkrechten Ebene so angeordnet, dass das Gelenkstück, das die Kurbelstange mit dem ersten Arm der Kurbel verbindet, die angegebene Ebene bei laufendem Antrieb durchquert.The axis of rotation of the crank is arranged in the limits (dimensions) of the screw of the ball screw in the plane perpendicular to the axis of the screw of the ball screw spindle, that the Joint that connects the connecting rod to the first arm of the crank, traverses the specified plane while the drive is running.

Eine derartige Ausführung und Anordnung der Kurbel ermöglicht, die Gesamtabmessungen des Antriebs zu reduzieren und den nötigen Drehwinkel des Ausgangsglieds zu erzielen, der den Drehwinkeln der unteren Extremitäten in den menschlichen Gelenken entspricht. Außerdem ermöglicht diese Ausführung, ein wenig verändertes maximales Moment bei ausreichend großem Drehwinkel der Kurbel zu erzielen.Such a design and arrangement of the crank makes it possible to reduce the overall dimensions of the drive and to achieve the necessary rotation angle of the output member, which corresponds to the rotation angles of the lower extremities in the human joints. In addition, this design allows to achieve a little changed maximum torque at sufficiently large rotation angle of the crank.

Das oben Dargelegte ist eine Kurzdarstellung des Hauptgedankens der Erfindung und kann somit die Vereinfachungen, Generalisierungen und/oder Ausschlüsse von Details enthalten; demzufolge sollen die Fachexperten dieses Technikbereichs berücksichtigen, dass die Kurzdarstellung der Erfindung ausschließlich illustrativ ist und keine Beschränkung voraussetzt.The above is a summary of the main idea of the invention and thus may include the simplifications, generalizations and / or exclusions of details; Accordingly, those skilled in the art should appreciate that the summary of the invention is illustrative only and does not imply any limitation.

Zum besseren Verständnis des Hauptgedankens der vorliegenden Erfindung wird die Beschreibung eines konkreten Beispiels der Ausführung der Erfindung unten angeführt, die kein Beschränkungsbeispiel der praktischen Ausführung des Antriebs des Glieds der aktiven Beinorthese gemäß dieser Erfindung mit Hinweis auf die Zeichnungen ist, auf denen Folgendes dargestellt ist.

  • In 1 ist eine Gesamtansicht eines Exoskeletts der unteren Extremitäten mit dem vorliegenden Antrieb dargestellt (die Befestigungseinrichtungen sind auf einem menschlichen Träger bedingt nicht dargestellt).
  • In 2 ist eine Gesamtansicht der Beinorthese dargestellt.
  • In 3 ist die Gesamtansicht des vorliegenden Antriebs in einer ersten Grenzposition dargestellt.
  • In 4 ist die Gesamtansicht des vorliegenden Antriebs in einer zweiten Grenzposition dargestellt.
  • In 5 ist ein Funktionsplan des Antriebs dargestellt.
For a better understanding of the main idea of the present invention, the description of a concrete example of the embodiment of the invention is given below, which is not a limiting example of the practical embodiment of the drive of the active leg orthosis member according to this invention with reference to the drawings in which:
  • In 1 Fig. 10 is an overall view of an exoskeleton of the lower extremities with the present drive (the attachment means are not conditionally shown on a human carrier).
  • In 2 is an overall view of the leg orthosis shown.
  • In 3 the overall view of the present drive is shown in a first limit position.
  • In 4 the overall view of the present drive is shown in a second limit position.
  • In 5 a function diagram of the drive is shown.

Es ist zu berücksichtigen, dass nur jene Bauteile in den Zeichnungen dargestellt sind, die zum Verstehen des Hauptgedankens des Anspruchs erforderlich sind; die Nebeneinrichtungen, die den Fachexperten dieses Bereichs bekannt sind, sind in den Zeichnungen nicht dargestellt.It should be noted that only those components are shown in the drawings which are necessary for understanding the main idea of the claim; the ancillary facilities known to those skilled in the art are not shown in the drawings.

Wie schon angegeben, besteht die Hauptbestimmung des vorliegenden Antriebs in der Versetzung der Glieder der aktiven Exoskelette der unteren Extremitäten. In 1 ist ein menschlicher Träger 1 mit dem erwähnten Exoskelett 2 dargestellt. Das Exoskelett 2 besteht aus einem Gürtelteil 3 und zwei Beinorthesen 4. Wie die Beine des Menschen sind die Orthesen 4 des aktiven Exoskeletts 2 der unteren Extremitäten spiegelförmig angeordnet.As already stated, the basic definition of the given drive consists in displacement of links of an active exoskeleton of the lower extremities. In 1 is a human carrier 1 with the mentioned exoskeleton 2 shown. The exoskeleton 2 consists of a belt part 3 and two leg orthoses 4 , Like the legs of man are the orthoses 4 of the active exoskeleton 2 the lower extremities arranged mirror-like.

Wie in 2 dargestellt, besteht die Beinorthese 4 aus einem Oberschenkelglied 2 und einem Unterschenkelglied 6. Auf dem Oberschenkelglied 5 sind zwei Antriebe 7 mit Steuercontrollern 8 angeordnet. Die Drehachse 9 des Oberschenkelglieds 5 in Bezug auf den Gürtelteil 3 des aktiven Exoskeletts 2 entspricht einem Hüftgelenk. Die Drehachse 10 des Unterschenkelglieds 6 in Bezug auf das Oberschenkelglied 5 entspricht einem Kniegelenk.As in 2 shown, there is the leg orthosis 4 from a thigh limb 2 and a lower leg member 6 , On the thigh member 5 are two drives 7 with control controllers 8th arranged. The rotation axis 9 of the femoral member 5 in relation to the belt part 3 of the active exoskeleton 2 corresponds to a hip joint. The rotation axis 10 of the lower leg 6 in relation to the thigh limb 5 corresponds to a knee joint.

In den 3 und 4 ist ein Antrieb 7 dargestellt, der das Oberschenkelglied 5 in Bezug auf den Gürtelteil 3 des aktiven Exoskeletts 2 dreht. Der angegebene Antrieb besteht aus einem Gehäuse 11 (in den 3, 4 ist das Gehäuse transparent dargestellt) mit einem auf ihm angeordneten Elektromotor 12. Innerhalb des Gehäuses 11 ist eine Linearführung 13 angeordnet, auf der das Gleitstück 14 sich verschiebt.In the 3 and 4 is a drive 7 depicted the thigh limb 5 in relation to the belt part 3 of the active exoskeleton 2 rotates. The specified drive consists of a housing 11 (in the 3 . 4 the housing is shown transparent) with an electric motor arranged on it 12 , Inside the case 11 is a linear guide 13 arranged on the slider 14 shifts.

In einer auf dem Gehäuse 11 angeordneten Lagereinheit 15 ist eine Schraube 16 der Kugelrollspindel angeordnet. Eine Mutter 17 der Kugelrollspindel ist auf dem Gleitstück 14 befestigt und kann sich zusammen mit diesem auf der Linearführung 13 versetzen. Der Elektromotor 12 ist mit einer Schraube 16 der Kugelrollspindel durch ein Zahnriemengetriebe 18 verbunden.In one on the case 11 arranged storage unit 15 is a screw 16 arranged the ball screw. A mother 17 the ball screw is on the slider 14 attached and can be together with this on the linear guide 13 offset. The electric motor 12 is with a screw 16 the ball screw by a toothed belt transmission 18 connected.

Im Gehäuse 11 mit der Möglichkeit des Drehens auf der Achse 9 ist eine Kurbel 19 angeordnet, die in Form eines Doppelarmhebels ausgeführt ist. Ein erster Arm A des Doppelarmhebels ist so ausgeführt, dass seine Teile an den beiden Seiten der Schraube 16 der Kugelrollspindel liegen. Ein zweiter Arm B ist für die Befestigung auf dem Gegenglied bestimmt, in diesem Fall auf dem Gürtelglied 3. Die Drehachse 9 der Kurbel 19 liegt in den Abmessungen der Schraube 16 der Kugelrollspindel in einer Ebene S (vgl. 5), die zur Achse der Schraube 16 der Kugelrollspindel senkrecht liegt.In the case 11 with the possibility of turning on the axle 9 is a crank 19 arranged, which is designed in the form of a double-armed lever. A first arm A The double-arm lever is designed so that its parts on the two sides of the screw 16 lie the ball screw. A second arm B is intended for attachment to the link, in this case on the belt link 3 , The rotation axis 9 the crank 19 lies in the dimensions of the screw 16 the ball screw in a plane S (see. 5 ) pointing to the axis of the screw 16 the ball screw is vertical.

An den beiden Seiten der Schraube 16 der Kugelrollspindel liegen zwei Kurbelstangen 20. Ein Ende jeder Kurbelstange ist mit dem Gleitstück 14 und das andere Ende jeder Kurbelstange ist mit der entsprechenden Seite des ersten Arms A der Kurbel 19 gelenkig verbunden.On the two sides of the screw 16 the ball screw are two crank rods 20 , One end of each connecting rod is with the slider 14 and the other end of each connecting rod is with the corresponding side of the first arm A the crank 19 articulated.

Der Antrieb 7 des Glieds der aktiven Beinorthese funktioniert wie folgt. Auf Befehl des Controllers 8 wird der Elektromotor 12 gestartet, der durch das Zahnriemengetriebe 18 das Drehen an die Schraube 16 der Kugelrollspindel übergibt. Das Gleitstück 14 versetzt sich aus der Position 14a in die Position 14b (vgl. 5).The drive 7 The active leg orthosis limb works as follows. At the command of the controller 8th becomes the electric motor 12 started by the toothed belt transmission 18 turning on the screw 16 passes the ball screw. The slider 14 moves out of position 14a in the position 14b (see. 5 ).

Das Gleitstück 14 zieht die Kurbelstangen 20 hinter sich, die sich aus der Position 20a in die Position 20b versetzen. Die Kurbelstangen 20 ziehen hinter sich den ersten Arm A der Kurbel 19, die sich aus der Position 19a in die Position 19b an den Winkel drehen, der dem Drehwinkel des Hüftgelenks des Menschen entspricht.The slider 14 pulls the crank rods 20 behind, resulting from the position 20a in the position 20b offset. The crank rods 20 pull the first arm behind him A the crank 19 that are from the position 19a in the position 19b rotate to the angle that corresponds to the angle of rotation of the human hip joint.

Beim Funktionieren des Antriebs überqueren die Gelenkstücke, die die Kurbelstangen 20 mit dem ersten Arm A der Kurbel verbinden, die Ebene S, die zur Achse der Schraube 16 der Kugelrollspindel senkrecht liegt. Das ermöglicht, ein fast konsequentes (wenig verändertes) maximales Drehmoment am Ausgangsglied des Antriebs, der Kurbel, auf seinem wesentlichen Drehwinkel zu erzielen.When the drive functions, the links that cross the connecting rods cross 20 with the first arm A connect the crank, the plane S pointing to the axis of the screw 16 the ball screw is vertical. This makes it possible to achieve an almost consistent (little changed) maximum torque at the output member of the drive, the crank, at its substantial rotation angle.

Obwohl im vorliegenden Dokument verschiedene Seiten der Ausführung der Erfindung beschrieben wurden, können die Fachexperten in diesem Technikbereich verstehen, dass auch andere Ansätze zur Ausführung dieser Erfindung möglich sind. Verschiedene Seiten und die Ausführung dieser Erfindung sind in der vorliegenden Beschreibung illustrativ angeführt und setzen keine Beschränkungen voraus. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist dabei im dem Folgenden zu sehen.Although various aspects of the practice of the invention have been described in this document, those skilled in the art may understand that other approaches to carrying out this invention are possible. Various pages and the practice of this invention are set forth in the present description and are not intended to be limiting. The scope of protection of the present invention is to be seen in the following.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2015/0025423 [0002]US 2015/0025423 [0002]
  • WO 2016/034755 [0004]WO 2016/034755 [0004]

Claims (1)

Antrieb des Glieds einer aktiven Beinorthese, bestehend aus einer Basis, die für die Anordnung auf einem der Glieder der Orthese bestimmt ist, einem auf der Basis angeordneten Elektromotor, einer Linearführung mit einem Gleitstück und einer Kugelrollspindel, von der eine Mutter auf dem Gleitstück befestigt ist, wobei die Schraube mit dem Elektromotor verbunden ist, sowie einer auf der Basis angeordneten und mit dem Gleitstück verbundenen Kurbel mit Drehmöglichkeit, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor mit der Schraube der Kugelrollspindel durch ein Zahnriemengetriebe verbunden ist, dass die Kurbel in Form eines Doppelarmhebels ausgeführt ist, dessen erster Arm an den beiden Seiten der Schraube der Kugelrollspindel liegt und dessen zweiter Arm für die Anordnung an dem Gegenglied der Beinorthese bestimmt ist, dass die Kurbel mit dem Gleitstück durch zwei Kurbelstangen verbunden ist, die beiderseits der Schraube der Kugelrollspindel liegen, wobei ein Ende jeder Kurbelstange mit dem Gleitstück und das andere Ende mit der entsprechenden Seite des ersten Arms der Kurbel gelenkig verbunden ist, und dass die Drehachse der Kurbel in den Grenzen der Schraube der Kugelrollspindel in der zur Achse der Schraube der Kugelrollspindel senkrechten Ebene so gelagert ist, dass das Gelenkstück, das die Kurbelstange mit dem ersten Arm der Kurbel verbindet, eine Möglichkeit hat, die angegebene Ebene bei der Versetzung des Gleitstücks auf der Linearführung zu überqueren.Actuator of the active leg orthosis member consisting of a base adapted for placement on one of the links of the orthosis, an electric motor mounted on the base, a linear guide with a slider and a ball screw, a nut of which is mounted on the slider , Wherein the screw is connected to the electric motor, as well as a base arranged and connected to the slider crank with rotation possibility, characterized in that the electric motor is connected to the screw of the ball screw by a toothed belt transmission that the crank executed in the form of a double-armed lever is whose first arm is located on the two sides of the screw of the ball screw and whose second arm is intended for the arrangement of the leg of the leg orthosis, that the crank is connected to the slider by two connecting rods which lie on both sides of the screw of the ball screw, wherein an end to every crank is hingedly connected to the slider and the other end to the corresponding side of the first arm of the crank, and that the axis of rotation of the crank is mounted in the confines of the screw of the ball screw in the plane perpendicular to the axis of the screw of the ball screw level that the Joint piece connecting the connecting rod to the first arm of the crank, has a possibility to cross the specified plane in the displacement of the slider on the linear guide.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108245379B (en) * 2018-01-24 2024-02-06 合肥哈工慈健智能科技有限公司 Screw type lower limb stair climbing assisting device
CN108126320B (en) * 2018-02-09 2023-08-18 武汉沃森拓客科技有限公司 Forearm rotary joint of rehabilitation robot
CN108791563A (en) * 2018-06-14 2018-11-13 电子科技大学 A kind of legged type robot list leg device and legged type robot
CN110251370B (en) * 2019-05-22 2021-06-08 安徽大学 Passive gravity self-balancing lower limb exoskeleton structure
CN113018114B (en) * 2021-04-01 2022-04-08 南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江) Wearable auxiliary walking device
CN113456321B (en) * 2021-06-30 2022-06-21 吉林大学 Bionic active knee joint

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150025423A1 (en) 2013-07-19 2015-01-22 Bionik Laboratories, Inc. Control system for exoskeleton apparatus
WO2016034755A1 (en) 2014-09-03 2016-03-10 Universitat Politècnica De Catalunya Drive device for active orthosis

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4232602C2 (en) * 1992-09-29 1995-01-12 Bock Orthopaed Ind Joint in orthopedic prostheses and orthoses
US8058823B2 (en) * 2008-08-14 2011-11-15 Tibion Corporation Actuator system with a multi-motor assembly for extending and flexing a joint
US9682006B2 (en) * 2010-09-27 2017-06-20 Vanderbilt University Movement assistance devices
KR102167182B1 (en) * 2014-07-29 2020-10-16 삼성전자주식회사 A driving module and a motion assist apparatus comprising thereof
RU156350U1 (en) * 2015-02-11 2015-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Exoskeleton

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150025423A1 (en) 2013-07-19 2015-01-22 Bionik Laboratories, Inc. Control system for exoskeleton apparatus
WO2016034755A1 (en) 2014-09-03 2016-03-10 Universitat Politècnica De Catalunya Drive device for active orthosis

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