EP4384350A1 - Exoskelett-vorrichtung und verfahren - Google Patents

Exoskelett-vorrichtung und verfahren

Info

Publication number
EP4384350A1
EP4384350A1 EP22764762.5A EP22764762A EP4384350A1 EP 4384350 A1 EP4384350 A1 EP 4384350A1 EP 22764762 A EP22764762 A EP 22764762A EP 4384350 A1 EP4384350 A1 EP 4384350A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
exoskeleton
light output
light
designed
control device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22764762.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernward OTTEN
Robert Weidner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Festool GmbH
Original Assignee
Festool GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Festool GmbH filed Critical Festool GmbH
Publication of EP4384350A1 publication Critical patent/EP4384350A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure

Definitions

  • the invention relates to an exoskeleton device, comprising an exoskeleton with a base section for attachment to a body section, in particular the torso, of the human body, a support section movably coupled to the base section to support a body part, preferably a limb, in particular an arm, of the human body and an actuator device acting on the support section, in particular a pneumatic actuator device, for providing a support force for the body part.
  • An exoskeleton is a body-worn device that supports the musculoskeletal system in specific postures and movements.
  • One object of the invention is to provide an exoskeleton device that allows the user to work more easily and/or more safely and/or with higher quality.
  • the object is achieved by an exoskeleton device according to claim 1.
  • the exoskeleton device comprises a light output device and a control device that is designed to control the light output device in order to align a light beam provided by the light output device and/or a light intensity of the To set light output device and / or to project an auxiliary information in an environment of the exoskeleton device.
  • the light output device preferably comprises a light source which is integrated into the exoskeleton.
  • the light output device makes it easier and/or safer for the user to work, since in this way, for example, the handling of external light sources is or can be omitted.
  • the light source can preferably be fed from a battery in the exoskeleton, so that no external power supply is required during operation. This is particularly advantageous on construction sites.
  • control device can automatically set an alignment of the light source. In this way, it is possible in particular to avoid the user having to carry out manual readjustment, for example on external lamps.
  • the advantage can be achieved in particular that shadows cast by the user are reduced and/or the user does not have to move a lamp manually when he changes his location.
  • the light output device is expediently not arranged on a helmet or on the user's head.
  • a light source arranged on the exoskeleton can offer the advantage that fewer movements have to be compensated for, e.g. B. to stably illuminate an object or to stably project a reference line and/or a reference point onto a workpiece or a surface to be processed.
  • the exoskeleton device can preferably provide an augmented reality function by means of the light source, in particular the light output device, so that the user can preferably achieve the advantage of not having to wear augmented reality glasses, by means of which similar functions are otherwise implemented would become .
  • the exoskeleton device provides a "pick-by-light" function.
  • a pick-by-light system is integrated in the exoskeleton, in particular for order picking in a warehouse to equip compartments with lights and the associated electronics.
  • the maintenance effort is limited to the exoskeleton.
  • the invention also relates to a method according to claim 17 .
  • FIG. 1 is a schematic side view of an exoskeleton - device
  • FIG. 2 shows a schematic side view of an exoskeleton worn by a user
  • FIG. 3 shows a schematic detailed view of a support section of the exoskeleton
  • FIG. 4 shows a schematic rear view of the exoskeleton
  • FIG. 5 shows a light output device with a plurality of light output sections
  • FIG. 6 an auxiliary information with an auxiliary line and a grid
  • FIG. 7 an exoskeleton with light output units attached at different positions.
  • the z-direction can also be referred to as the vertical direction, the x-direction as the depth direction and the y-direction as the width direction.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exoskeleton device 10 which includes an exoskeleton 20 and optionally a tool 30 and/or a mobile device 40 .
  • the exoskeleton 20 can also be provided on its own.
  • the tool 30 and/or the mobile device 40 are, for example, present separately from the exoskeleton 20 , ie in particular not mechanically connected to the exoskeleton 20 .
  • the tool 30 is, for example, an electric tool, in particular a cordless screwdriver and/or a drill and/or a grinding machine.
  • the Mobile device 40 is preferably a smartphone or a tablet.
  • the exoskeleton 20 is optionally designed to communicate with the tool 30 and/or the mobile device 40, in particular wirelessly.
  • the exoskeleton 20 is aligned in an upright orientation with its vertical axis (which in particular runs parallel to a base section axis 62) parallel to the z-direction.
  • the exoskeleton 20 is aligned with its sagittal axis parallel to the x-direction in the right orientation.
  • the sagittal axis of the exoskeleton 20 runs parallel to the sagittal axis of the user, i.e. in particular parallel to a direction from behind--in particular the back of the user--to the front--in particular the chest of the user .
  • the horizontal axis of the exoskeleton 20 runs in particular in the width direction of the exoskeleton 20 and/or parallel to the y direction.
  • the horizontal axis of the exoskeleton 20 runs parallel to the horizontal axis of the user, ie in particular parallel to a direction from a first shoulder of the user to a second shoulder of the user.
  • the vertical axis of the exoskeleton 20 , the sagittal axis of the exoskeleton 20 and the horizontal axis of the exoskeleton 20 are aligned orthogonally to one another.
  • the exoskeleton device 10 is designed in particular for manual and/or industrial use.
  • the exoskeleton device 10 is preferably not designed for medical and/or therapeutic use.
  • the exoskeleton 20 is an active exoskeleton and in particular has an internal energy source from which the energy for the support force is provided.
  • the exoskeleton 20 is an active exoskeleton for active support of the user's shoulder joint.
  • the exoskeleton 20 includes a base portion 1 for attachment to a body portion of a user's human body.
  • the base section 1 serves to be attached to the torso 2 of the human body.
  • the base section 1 comprises a main section and a textile carrying system which is in particular detachably attached to the main section.
  • the main section serves, for example, to be carried on the back of the human body by means of the textile carrying system, in particular like a rucksack.
  • the main section comprises a back part 8 which is in particular elongate and which is expediently oriented with its longitudinal axis vertical and/or in the longitudinal direction of the user's back.
  • the longitudinal direction of the back part 8 extends along the longitudinal direction of the back.
  • the main section also includes a particularly strip-shaped and/or rigid force transmission element 18 which extends downwards from the back part 8 to a lap belt 16 in order to mechanically couple the back part 8 to the lap belt 16 .
  • the force transmission element 18 expediently serves to transmit a reaction force transmitted from a support section 3 to the back part 8 to the lap belt 16 .
  • the back part 8 is tubular and/or backpack-shaped.
  • the back part 8 is particularly stiff.
  • the back part 8 comprises a expediently stiff back part housing, which is made, for example, from a particularly stiff plastic and/or as a hard shell.
  • the back part 8 expediently serves to transmit a force from the support section 3 to the force transmission element 18 and/or to accommodate components for controlling the support force.
  • the support section 3 can conveniently be referred to as an arm actuator.
  • the power transmission element 18 is designed in the form of a sword, for example, and can also be referred to as a sword.
  • the power transmission element 18 is expediently designed to be adjustable relative to the back part 8 in order in particular to change the vertical extension of the main section and/or a power transmission element angle 46 between the power transmission element 18 and the back part 8 facing the back of the user.
  • the force transmission element 18 is expediently mounted so that it can move in a translatory and/or rotary manner relative to the back part 8 and can in particular be displaced and locked in various translatory and/or rotary positions relative to the back part 8 .
  • the translational movement takes place in particular vertically.
  • the rotational movement expediently takes place about an adjustment axis aligned parallel to the y-direction.
  • the textile carrying system includes, for example, the lap belt 16 and/or at least one, preferably two, shoulder belts 19 .
  • the lap belt 16 expediently forms a loop so that when it is being worn it encloses the torso 2 , in particular the hips, of the user.
  • Each shoulder strap 19 runs t exemplarily from the main section, in particular from the back part 8 to the lap belt 16 , expediently in the worn state of the exoskeleton 20 over a respective shoulder of the user.
  • the exoskeleton 20 also includes, for example, a force-transmission element joint 17 via which the force-transmission element 18 is attached to the lap belt 16 .
  • the force transmission element joint 17 is designed, for example, as a ball joint and can be referred to as a sacrum joint.
  • the force transmission element joint 17 is arranged in the lower back area of the user, in particular centered in the width direction.
  • the textile carrying system also includes, for example, a back net 21 which is arranged on the side of the back part 8 facing the back of the user.
  • a back net 21 which is arranged on the side of the back part 8 facing the back of the user.
  • the exoskeleton 20 further comprises the support section 3 movably coupled to the base section 1 for supporting a body part, preferably a limb, in particular an arm 4, of the human body of the user.
  • the support section 3 is designed in particular to be attached to the body part, preferably the limb, in particular the arm 4 , of the user.
  • the support section 3 comprises, for example, a particularly rigid arm part 11 and an arm attachment 12 arranged on the arm part 11 , which is designed, for example, as an arm shell.
  • the arm part 11 is, for example, elongate and, when worn, has its longitudinal axis in the direction of the longitudinal axis of the user's arm aligned .
  • the arm part 11 extends from the user's shoulder to the user's elbow area.
  • the exoskeleton 20 ends in the user's elbow area, for example.
  • the arm attachment 12 serves in particular to attach the support section 3 to the arm 4 , in particular the upper arm, of the user.
  • the arm shell encloses the user's upper arm, in particular at least partially, so that the upper arm can be held in the arm shell with a strap.
  • the user's forearm is not attached to the exoskeleton 20 .
  • the body part is preferably a limb of the human body.
  • the body part is an arm of the human body.
  • the body part can be the back of the human body.
  • the base portion is useful for attachment to a leg of the human body; i.e. H .
  • the body portion (to which the base portion is to be attached) may be, for example, a leg in the case where the body portion is the back.
  • the support section 3 is, for example, mounted such that it can pivot about a horizontal pivot axis relative to the base section 1 , in particular relative to the back part 8 .
  • the support section 3 is mounted directly on a shoulder part 29 .
  • the horizontal pivot axis can also be referred to as the lifting axis 36 .
  • the lifting axis 36 is arranged in the area of the user's shoulder.
  • the exoskeleton 20 is designed in particular to support the shoulder joint of the user with the support section 3 .
  • the user can pivot the Support section 3 perform a lifting movement about the lifting axis 36 with its arm 4 supported by the support section 3 .
  • the lifting axis 36 can in particular be aligned in the y-direction.
  • the lifting axis 36 is expediently always in a horizontal plane, for example an xy plane.
  • a horizontal plane is to be understood in particular as an exactly horizontal plane and/or a plane which is tilted by a maximum of 10 degrees, 7 degrees or 5 degrees with respect to a horizontal.
  • the pivoting angle 47 of the support section 3 about the lifting axis 36 relative to the base section 1 should also be referred to as the lifting angle.
  • the pivoting angle 47 has a reference value, in particular a minimum value, when the support section 3 is oriented downwards (in the case of a vertically oriented exoskeleton 20 ), and increases continuously to a maximum value when the support section 3 is pivoted upwards.
  • the minimum value is in particular a minimum value in terms of absolute value, for example zero.
  • the pivot angle 47 is defined as an angle between a support section axis 61 and a base section axis 62 .
  • the support section axis 61 runs in the longitudinal direction of the support section 3 .
  • the support section axis 61 extends from the lift axis 36 toward the arm mount 12 .
  • the support section axis 61 expediently runs parallel to an upper arm axis of the arm 4 supported by the support section 3 .
  • the base section axis 62 expediently represents a vertical axis of the base section 1 and runs vertically downwards, in particular at one Vertical alignment of the base portion 1, for example in a state in which the user has created the exoskeleton 20 and is right.
  • the pivoting angle 47 lies, for example, in a z ⁇ x plane, for example when the user is standing upright and the arms are raised forward.
  • the exoskeleton 20 includes, for example, a shoulder joint arrangement 9 via which the support section 3 is attached to the base section 1 , in particular the back part 8 .
  • the shoulder joint arrangement 9 expediently comprises a link chain with one or more pivot bearings for defining one or more vertical axes of rotation. Pivoting of the support section 3 relative to the base section 1, in particular relative to the back part 8, is expediently possible by means of the articulated chain in a preferably horizontal pivoting plane, for example around an in particular virtual vertical axis of rotation.
  • the articulated chain allows the user to pivot his arm 4 supported by the support section 3 about a vertical axis of rotation running through the user's shoulder, with the support section 3 being moved along with the arm 4 .
  • the articulated chain is designed to be passive, so that when the arm is pivoted in the preferably horizontal pivot plane, the exoskeleton 20 does not provide any active support force in the direction of the horizontal pivot movement.
  • the shoulder joint arrangement 9 is expediently arranged and/or designed in such a way that it defines a free space that is located above the shoulder of the user wearing the exoskeleton 20 when the exoskeleton 20 is in the worn state, so that the user can move through the free space Space at the shoulder joint assembly 9 can align his arm supported by the support section 3 vertically upwards.
  • the shoulder joint arrangement 9 comprises, for example, an inner shoulder joint section 27 which is mounted by means of a first pivot bearing of the shoulder joint arrangement 9 such that it can pivot about a first vertical axis of rotation relative to the base section 1 , in particular to the back part 8 .
  • the shoulder joint arrangement 9 also includes, for example, an outer shoulder joint section 28 which is mounted by means of a second pivot bearing of the shoulder joint arrangement 9 such that it can pivot about a second vertical axis of rotation relative to the inner shoulder joint section 27 .
  • the shoulder joint arrangement 9 also includes, for example, a shoulder part 29 which is mounted by means of a third pivot bearing of the shoulder joint arrangement 9 such that it can pivot about a third vertical axis of rotation relative to the outer shoulder joint section 28 .
  • the inner shoulder joint section 27, the outer shoulder joint section 28 and the shoulder part 29 in the shoulder joint arrangement 9 are preferably kinematically coupled to one another as the joint chain in such a way that the swivel angle of the inner shoulder joint section 27 relative to the base section 1 changes the swivel angle of the outer shoulder joint section 28 relative to the inner shoulder joint section 27 and/or the pivoting angle of the shoulder part 29 is fixed relative to the outer shoulder joint section 28 .
  • FIG. 3 shows a schematic detailed view of the support section 3, with components arranged inside the arm part being drawn in visibly.
  • the arm part 11 expediently comprises an arm part housing which is particularly stiff and made, for example, from plastic.
  • the exoskeleton 20 comprises an actuator device 5 acting on the support section 3 to provide a support force for the body part, preferably the limb, for example the arm of the user.
  • the actuator device 5 is at least partially arranged in the arm part 11 .
  • the actuator device 5 is an active actuator device.
  • the exoskeleton 20 expediently provides the supporting force by means of the actuator device 5 with a force component acting upwards in the direction of the pivoting movement about the lifting axis 36 , which pushes the arm 4 of the user upwards in the direction of the pivoting movement.
  • the actuator device 5 preferably comprises an actuator unit with an actuator element 32 .
  • the actuator unit can act on the actuator element 32 with an actuator force in order to provide the support force.
  • the actuator element 32 is coupled to an eccentric section 35 arranged eccentrically to the lifting axis 36 .
  • the eccentric section 35 is part of the shoulder part 29 , for example.
  • a torque of the support section 3 about the lifting axis 36 relative to the base section 1 and/or the shoulder part 29 is provided by the actuator force via the coupling of the actuator member 32 to the eccentric section 35 .
  • the support section 3 presses against the body part, preferably the limb, in particular the arm 4, of the user, in particular upwards, and thus provides the supporting force acting on the body part, preferably the limb, in particular the arm 4, of the user .
  • the actuator device 5 has a coupling element 33 designed in particular as a push rod, via which the actuator element 32 is coupled to the eccentric section 35 .
  • the actuator device 5 is preferably a pneumatic actuator device and the actuator unit is expediently designed as a pneumatic drive cylinder 31 .
  • the actuator element 32 is the piston rod of the drive cylinder 31 .
  • the actuator device can also not be designed as a pneumatic actuator device.
  • the actuator device can be designed as a hydraulic and/or electric actuator device and expediently comprise a hydraulic drive unit and/or an electric drive unit as the actuator unit.
  • the drive cylinder 31, the actuator element 32 and/or the coupling element 33 are preferably arranged in the arm part housing.
  • the exoskeleton 20 suitably includes a lifting pivot bearing 34 that provides the lifting axis 36 .
  • the support section 3 is attached to the shoulder joint arrangement 9 via the lifting pivot bearing 34 .
  • FIG. 4 shows a rear view of the exoskeleton 20, the textile carrying system and the force transmission element 18 not being shown.
  • the exoskeleton 20 includes, for example, one or more batteries 22, a compressor 23, a valve unit 24 and/or a compressed air tank 25, which is expediently part of the Are base section 1 and are arranged in particular in the back part -housing.
  • the battery 22 is arranged at the bottom of the back part 8 and, in particular, is inserted from below into a battery receptacle of the back part 8 .
  • the compressed air tank 25 is expediently arranged in an upper area in the back part 8 , for example (in particular in the longitudinal direction of the back part 8 and/or vertically) above the valve unit 24 , the control device 7 , the compressor 23 and/or the battery 22 .
  • the valve unit 24 and/or the control device 7 is expediently arranged above the compressor and/or above the battery 22 (in particular in the longitudinal direction of the back part 8 and/or in the vertical direction).
  • the compressor 23 is arranged above the battery 22 (in particular in the longitudinal direction of the back part 8 and/or in the vertical direction).
  • the rechargeable battery 22 serves as an electrical power supply for the exoskeleton 20 , in particular for the compressor 23 , the valve unit 24 , a sensor device 6 and/or a control device 7 .
  • the compressor 23 is designed to compress air to produce compressed air.
  • the compressed air tank 25 is designed to store compressed air—in particular the compressed air generated by the compressor 23 .
  • the valve unit 24 expediently comprises one or more electrically actuated valves and is in particular designed to influence, in particular selectively establish and/or block, a pneumatic connection from the compressed air tank 25 to a pressure chamber of the pneumatic drive cylinder 31 .
  • the valve unit 24 is also expediently designed to be pneumatic Connection of the compressed air ttank 25 to the area surrounding the exoskeleton 20 and/or a pneumatic connection from the pressure chamber of the drive cylinder 31 to the area surrounding the exoskeleton 20 to be influenced, in particular to be selectively produced and/or blocked.
  • the valve unit 24 is expediently part of the actuator device 5 .
  • the exoskeleton 20 also includes a sensor device 6 .
  • the sensor device 6 includes an angle sensor 37 for detecting the angle of the support section 3 relative to the base section 1 , in particular of the arm part 11 relative to the shoulder part 29 .
  • This angle should also be referred to as the pivoting angle 47 or the lifting angle.
  • the angle sensor 37 serves in particular to detect the angle of the support section 3 around the lifting axis 36 .
  • the angle sensor 37 is designed, for example, as an incremental encoder and is arranged in particular on the rotary lifting bearing 34 , in particular in the arm part 11 and/or in the shoulder part 29 .
  • the sensor device 6 preferably also comprises at least one pressure sensor for detecting the pressure prevailing in the pressure chamber of the drive cylinder 31 and/or the pressure in the compressed air tank 25 .
  • the at least one pressure sensor is expediently arranged in the back part 8 and/or in the arm part 11 .
  • the exoskeleton device 10 in particular the exoskeleton 20 , expediently comprises a control device 7 which, for example, comprises a microcontroller or is designed as a microcontroller.
  • the control device 7 is used in particular to control the actuator device 5, in particular the valve unit 24, in order to provide the to control support force t.
  • the control device 7 serves to read out the sensor device 6 , in particular to read out data recorded by the sensor device 6 and/or to communicate with the tool
  • control device 7 is formed by controlling the valve unit 24 in the pressure chamber of the drive cylinder
  • control device 7 is designed to increase the pressure in the pressure chamber by activating the valve unit 24 to increase the boosting force and/or to reduce the pressure in the pressure chamber by activating the valve unit 24 to reduce the boosting force.
  • the control device 7 is designed to adjust the support force on the basis of the pivoting angle 47 of the support section 3 detected in particular by means of the angle sensor 37 .
  • the user can change the swivel angle 47 of the support section 3 by swiveling his arm 4 with his muscular strength, and thereby in particular influence the provision of the support force.
  • the support force is low enough so that the user can change the swivel angle 47 of the support section 3 by swiveling his arm 4 using his muscular strength.
  • the support force is limited, for example, by the design of the pneumatic system, in particular the compressor, and/or by the control device 7 .
  • the control device 7 is preferably part of the exoskeleton 20 and is arranged, for example, in the base section 1 , in particular in the back part 8 .
  • the control device 7 can be implemented at least partially in the mobile device 40 .
  • the exoskeleton 20 comprises, for example, an operating element 14 which is expediently attached to the base section 1 via an operating element cable 15 .
  • the user can use the operating element 14 to control the exoskeleton 20 and in particular to activate or deactivate the support force and/or set it to one of several possible force values greater than zero.
  • the exoskeleton 20 also has, for example, a connecting element 26 via which the shoulder joint arrangement 9 is attached to the base section 1 , in particular the back part 8 .
  • the connecting element 26 is designed as a pull-out element, for example.
  • the connecting element 26 can expediently be adjusted in its position relative to the base section 1 , in particular relative to the back part 8 , in order to be able to adapt the position of the shoulder joint arrangement 9 and the support section 3 to the shoulder width of the user.
  • the position of the connecting element 26 can be adjusted by pushing the connecting element 26 in or out of the back part 8 .
  • the exoskeleton 20 has a first support section 3A, a first shoulder joint arrangement 9A and a first connecting element 26A, as well as a second support section 3B, a second shoulder joint arrangement 9B and a second connecting element 26B.
  • the components, their reference numbers are provided with the suffix "A” or “B” are expediently each in accordance with the components provided with the same reference number but without the suffix "A” or "B", for example identical or mirror-symmetrical, so that the relevant explanations apply accordingly.
  • the first support section 3A, the first shoulder joint arrangement 9A and the first connecting element 26A are arranged on a first, for example the right, side (in width direction) of the base section 1 and serve to support a first, in particular the right, arm of the user.
  • the second support section 3B, the second shoulder joint arrangement 9B and the second connecting element 26B are arranged on a second, for example the left, side (in width direction) of the base section 1 and serve to support a second, in particular the left, arm of the user.
  • the first support section 3A comprises a first arm part 11A, a first arm attachment 12A and/or a first actuator unit , in particular a first drive cylinder.
  • the second support section 3A comprises a second arm part 11B, a second arm attachment 12B and/or a second actuator unit, in particular a second drive cylinder.
  • the control device 7 is preferably designed to set a first support force, brought about by means of the first actuator unit, for the first support section 3A and for the second support section 3B, set a second support force effected by means of the second actuator unit, which expediently differs from the first support force.
  • the first shoulder joint arrangement 9A comprises a first inner shoulder joint section 27A, a first outer shoulder joint section 28A and a first shoulder part 29A.
  • the second shoulder joint arrangement 9B comprises a second inner shoulder joint section 27B, a second outer shoulder joint section 28B and a second shoulder part 29B.
  • the first support section 3A is pivotable about a first horizontal lifting axis 36A relative to the base section 1 and the second support section 3B is pivotable about a second horizontal lifting axis 36B relative to the base section 1 .
  • the exoskeleton 20 is shown in a state in which it is worn by a user, in particular worn as intended.
  • the wording that the user wears the exoskeleton 20, in particular wears it as intended means that the user has put on the exoskeleton - i.e. put it on - for example by the user carrying the back part 8 like a backpack on his back, the lap belt 16 around his hip , the shoulder straps 19 running over the user 's shoulder or shoulders and / or one or both of the user 's arms being attached to the respective support section 3 with a respective arm attachment 12 .
  • the exoskeleton 20 is designed to support the user during a lifting movement of a respective arm, ie with a upward pivoting of the respective support section 3 about a respective lifting axis 36 with a respective, in particular upward-acting, support force t. Furthermore, the exoskeleton 20 is expediently designed to support or counteract the user during a lowering movement, i.e. a downward pivoting of the respective support section 3 about a respective lifting axis 36 with a respective support force acting in particular upwards, or to counteract the respective To deactivate or reduce the support force during the lowering movement.
  • the exoskeleton device 10 includes a light output device 171 .
  • the control device 7 is designed to control the light output device 171 in order to align one of the light output device 174
  • the light output device 171 expediently comprises one or more light output units 184 in order to provide the light beam 172 .
  • the light bundle 172 is, for example, a light cone and/or a light beam.
  • Each light output unit 184 is embodied as a headlight, for example, or includes a headlight.
  • each light output unit 184 includes a respective light source.
  • the orientation 174 of the light beam 172 is expediently that direction, in particular the main direction, in which the light beam
  • Orientation is 174 for example a three-dimensional orientation vector of the light beam 172 .
  • the light output device 171 is preferably part of the exoskeleton 20 and/or in particular arranged on the exoskeleton 20 .
  • the light output device 171 in particular a light output unit 184 , is arranged as an example on the base section 1 , in particular on the back part 8 , as is shown in FIG. 1 as an example.
  • FIG. 7 shows further possible locations at which the light output device 171 , in particular a respective light output unit 184 , can be arranged.
  • the light output device 171 in particular a light output unit 184
  • the support section 3 in particular on the arm part 11 and/or on the arm attachment 12 .
  • the light output device 171 in particular a light output unit 184
  • the textile carrying system for example a shoulder strap 19 and/or the lap belt 16 , and/or on the operating element 14 .
  • the light output device 171 includes a plurality of light output units 184 embodied in particular as headlights, which are distributed on the exoskeleton 20 , in particular at one or more of the aforementioned locations.
  • the following explanations related to the light output device 171 and/or the light output unit 184 suitably apply to several or all of the light output units 184 .
  • the exoskeleton device 10 preferably comprises an actuator 177 for moving the light output unit 184 .
  • the control device 7 is designed to actuate the actuator 177 for setting the alignment 174 of the light beam 172 in order to bring about a movement of the light output unit 184 .
  • the actuator 177 includes, for example, an electric motor with which the light output unit 184 can be moved in order to change the alignment of the light output unit 184 .
  • the light output unit 184 can be caused to rotate by the actuator 177, in particular about a vertical axis and/or a horizontal axis.
  • the actuator 177 is designed to change the orientation of the light output unit 184, in particular relative to the base section 1 and/or support section 3, and thereby to change the orientation 174 of the light beam 172, in particular relative to the exoskeleton 20.
  • the actuator 177 is designed to align the light output unit 184 relative to the back part, the textile carrying system, in particular the shoulder strap 19 and/or the lap belt 16, and/or the operating element 14, and/or the arm part 11 and/or the arm attachment 12 to change the orientation 174 of the light beam 172 , particularly relative to the exoskeleton 20 .
  • a plurality of actuators 177 are optionally present, in particular a respective actuator 177 is present for a plurality or all of the light output units 184 .
  • a respective actuator 177 is present for a plurality or all of the light output units 184 .
  • the one or more actuators 177 are expediently present in addition to the actuator device 5, in particular in addition to the actuator units that are used to provide the support force.
  • the actuators 177 can be controlled and/or actuated separately from the actuator device 5, in particular separately from the actuator units.
  • the exoskeleton device 10 in particular the exoskeleton 20 , includes the battery 22 for operating the exoskeleton device 10 .
  • the light output device 171 in particular each light output unit 184 and/or each actuator 177 , is preferably fed electrically from the rechargeable battery 22 .
  • the control device 7 is expediently designed to set the alignment 174 of the light beam 172 in order to achieve selective illumination of a predetermined work area, and preferably not to illuminate areas that do not belong to the work area.
  • the control device 7 is expediently designed to receive and/or generate work area information which indicates a work area to be illuminated, and to selectively illuminate the work area by actuating the light output device 171 in accordance with the work area information.
  • the working area is, for example, an action area in which an action with the exoskeleton 20 is carried out.
  • the control device 7 is preferably designed to adjust the alignment 174 of the light beam 172 according to a position of the to discontinue support section 3 .
  • the control device 7 is designed to automatically adjust the alignment 174 of the light beam 172 according to an alignment of the arm 4 of the user, in particular by detecting the position of the support section 3 and setting the alignment 174 of the light beam 172 based on the detected position, preferably in such a way that the light beam 172 follows the orientation of the arm 4 .
  • the exoskeleton device 10 includes the angle sensor 37 for detecting an angle, in particular the pivoting angle 47 , of the support section 3 .
  • the control device 7 is expediently designed to detect the angle, in particular the swivel angle 47 , of the support section 3 by means of the angle sensor 37 .
  • the control device 7 is preferably designed to set the alignment 174 of the light bundle 172 , the light intensity and/or the projection of the auxiliary information 173 according to the detected angle, in particular the swivel angle 47 .
  • the control device 7 adjusts the alignment 174 in such a way that the light beam 172 follows a movement of the support section 3 .
  • the light bundle 172 is expediently provided by a light output unit 184 which is not arranged on the support section 3 .
  • the control device 7 preferably controls the alignment 174 of the light beam 172 using the sensors of the exoskeleton, for example using the angle sensor 37 designed in particular as a rotation angle sensor, in particular in such a way that the light beam 172 illuminates according to a working height of the arm 4 of the user.
  • a selective illumination of the work area can be achieved in particular by a corresponding alignment of the light output unit 184 by means of the actuator 177 .
  • the work area can be selectively illuminated by selectively driving different sectors of a light source, for example an LED panel, of the light output device 171 .
  • the light output device 171 has a plurality of light output sections 176 that can be switched on and off independently of one another.
  • the light output portions 176 are, for example, different sectors of an LED panel such as a matrix LED panel.
  • the light output sections 176 are different LED sectors of an LED panel.
  • the light output sections 176 are part of a light source or part of a light output unit 184 designed in particular as a headlight.
  • FIG. 5 shows a schematic light output unit 184 with a plurality of light output sections 176 which are distributed in an exemplary manner, in particular distributed horizontally and/or vertically, for example in a matrix.
  • not all light output sections 176 are provided with the reference number 176 in FIG.
  • the light output sections 176 are exemplarily arranged in a common light output unit housing 185 .
  • the control device 7 is designed to set the alignment 174 of the light beam 172 by selectively switching the light output sections 176 on and off, in particular according to the position of the support section 3, as explained above, for example.
  • the controller 7 switches only part of the Light output sections 176, in particular in order to achieve an alignment 174 of the light beam 172 on the work area, and thereby selective illumination of the work area.
  • the control device 7 switches on one or more light output sections 176, the emitted light of which is directed at a work area defined by the position of the support section 3, and/or switches one or more light output sections 176 off in each case, that are directed (especially with their emittable light) to an area outside the work area.
  • the control device 7 is preferably designed to detect the position of the support section 3 with at least two different degrees of freedom, for example in two different directions in space.
  • the two degrees of freedom shall also be referred to as detection degrees of freedom.
  • the degrees of freedom include translational and/or rotational degrees of freedom.
  • a first degree of freedom is, for example, the pivoting angle 47 of the support section 3 .
  • the second degree of freedom expediently relates to a horizontal pivoting angle of a pivoting of the support section 3 relative to the base section 1 in a horizontal pivoting plane and/or about a virtual vertical axis of rotation in particular, which is expediently defined by the shoulder joint arrangement 9 .
  • the sensor device 6 preferably comprises a swivel angle sensor, arranged in particular on the shoulder joint arrangement 9, for detecting the horizontal swivel angle.
  • the control device 7 preferably records the height of the upper arm of the user as the first degree of freedom (for example by means of the swivel angle 47) and detects an orientation of the upper arm of the user to the side (for example by means of the horizontal swivel angle) as the second degree of freedom.
  • the control device 7 is preferably designed to adjust the alignment 174 of the light beam 172 with at least two different degrees of freedom, in particular in at least two different spatial directions, in particular on the basis of the position detected with the two detection degrees of freedom.
  • the two degrees of freedom for setting the alignment 174 should also be referred to as alignment degrees of freedom and expediently include translational and/or rotational degrees of freedom.
  • the first orientation degree of freedom is the vertical component of the orientation 174 of the light beam and the second orientation degree of freedom is the horizontal component of the orientation 174 of the light beam.
  • the actuator 177 has two degrees of freedom, for example two different axes of rotation, to move the light output unit 184 according to the two degrees of freedom and thereby adjust the alignment 174 according to the two alignment degrees of freedom.
  • control device 7 performs a selective switching on and off of light output sections 176 arranged distributed in two spatial directions, for example horizontally and vertically, in order to set the orientation 174 according to the two orientation degrees of freedom.
  • the exoskeleton device 10 in particular the exoskeleton 20 , preferably comprises an optical sensor 175 for detection of optical sensor data .
  • the optical sensor 175 is arranged on the light output unit 184 .
  • the optical sensor 175 may be located elsewhere.
  • the optical sensor 175 is preferred
  • the optical sensor data are preferably image sensor data and/or brightness sensor data.
  • the control device 7 is designed to set the alignment 174 of the light bundle 172 , the luminous intensity of the light output device 171 and/or the projection of the auxiliary information 173 on the basis of the optical sensor data.
  • control device 7 is designed to carry out image recognition of a recognition object in the image sensor data on the basis of the image sensor data and to adjust the alignment 174 of the light beam 172 based on the image recognition of the recognition object, in particular in such a way that the recognition object is selectively illuminated with the light beam 172 or selectively not illuminated.
  • the recognition object is, for example, a body part, preferably a limb, of the user, for example one or both hands of the user, a tool, a person standing by and/or a work area.
  • the exoskeleton device 10 can therefore control the illumination and/or the light cone of the light output device 171 by optically recognizing the hands of the user.
  • the image sensor is a camera, for example, and is optionally integrated in a light output unit 184 , in particular in a light source , 0 .
  • the control device 7 preferably adapts the light intensity, in particular the light intensity, of the light emitted by the light output device 171 , in particular the light beam 172 , to an environmental condition.
  • the ambient condition is, for example, the brightness of the surroundings of the exoskeleton 20 .
  • the exoskeleton 20 uses the optical sensor 175 designed as a camera or as a brightness sensor, in particular a light sensor, the exoskeleton 20 detects the brightness, in particular the lighting intensity of the working environment, and adjusts the light intensity of the light output device 171, in particular one or more light sources of the light output device 171, according to the detected brightness.
  • the exoskeleton 20 adjusts the light intensity of the light emitted by the light output device 171, for example the light bundle 172, in such a way that a lower light intensity is set in brighter surroundings than in darker surroundings or that a light output from the light output device 171 is switched off at a predetermined brightness.
  • the light intensity is adjusted, the light output is switched off and/or the alignment 174 of the light beam 172 is adjusted in such a way that energy is saved and/or dazzling of the user and/or bystanders is avoided.
  • the control device 7 is preferably designed based on position information that indicates a position of the exoskeleton 20 and/or the user, in particular relative to the environment, and/or a position of an object separate from the exoskeleton 20 , for example the tool 30 .
  • the object is in particular a signal-emitting object.
  • receive this Exoskeleton 20 the position information and/or generates the position information, for example using a GPS receiver and/or based on a signal transmitted by the object, in particular the tool 30, for example a coupling signal and/or Bluetooth signal.
  • the control device 7 sets the alignment 174 of the light bundle 172 on the basis of the position information in such a way that the light bundle 172 is directed onto the object whose position is indicated by the position information.
  • the exoskeleton 20 directs the light cone of the light output device 171 to a hand tool, in particular an electric hand tool, for example the tool 30 , which is held by the user and optionally coupled to the exoskeleton 20 , preferably on the basis of a bearing taken with the exoskeleton 20 of a Bluetooth signal of the tool 30 .
  • the exoskeleton device 10 is also configured to use the light output device 171, in particular a light source of the light output device 171, for example the light output unit 184, as a warning and/or signal light, for example to output a warning signal.
  • the light output device 171 in particular a light source of the light output device 171, for example the light output unit 184, as a warning and/or signal light, for example to output a warning signal.
  • the exoskeleton device 10 is designed to illuminate a route, for example in a warehouse, with the light output device 171, for example on the basis of received and/or generated route information.
  • the exoskeleton device 10 is designed to emit light while the user is moving along the walking path in order to make the position and/or movement of the user more visible and to reduce the risk of a collision, in particular at an intersection.
  • the exoskeleton device 10 preferably comprises an image sensor.
  • the optical sensor 175 is designed as an image sensor.
  • the control device 7 is designed to set an alignment of the image sensor and the alignment 174 of the light beam 172 to correspond to one another in order to use the image sensor to capture image sensor data from an illumination area 179 illuminated by the light output device 171 .
  • the exoskeleton device 10 includes an image sensor actuator with which the alignment of the image sensor relative to the exoskeleton 20 , in particular relative to the base section 1 and/or the support section 3 , can be adjusted in order to record image data from a predetermined area surrounding the exoskeleton 20 .
  • the control device 7 expediently controls the image sensor actuator corresponding to the activation of the actuator 177 so that the image sensor actuator aligns the image sensor with the illumination area 179 illuminated by the light output device 171 .
  • the image sensor is attached to the light output unit 184 and is expediently aligned together with the light output unit 184 by the actuator 177 , in particular in such a way that the image sensor records image data from the illumination area 179 illuminated by the light output unit 184 .
  • a light source of the light output device 171 is coupled to a camera, for example.
  • the camera is integrated in the light source and/or is synchronized with the alignment of the light source.
  • the control device 7 is designed to use the image sensor, in particular the camera, to record documentation image data and store it in a non-volatile memory and/or to a non-volatile memory (for example in the cloud). transfer .
  • the exoskeleton device can document a "point of interest" determined by the orientation of the arm 4 and illuminated by the light source, in particular the light output unit 184, by the camera using photos or videos, in particular for documenting a work carried out and/or a quality control .
  • the control device 7 preferably has at least two presets that can be selected manually and/or automatically, each of which has at least one light output characteristic that defines the light bundle alignment 174 and/or light intensity of the light output device 171 as a function of at least one input variable, in particular a position , for example the pivoting angle 47 , of the support section 3 .
  • the at least two presets differ in their light output characteristics.
  • the control device 7 is designed to set the light beam alignment 174 and/or the light intensity as a function of the input variable using a preset selected from the at least two presets.
  • the presets can also be referred to as application profiles.
  • the presets are preferably stored in the control device 7 .
  • Each light output characteristic represents a mapping of the at least one input variable to light beam orientation 174 and/or light intensity.
  • each light output characteristic includes a characteristic that sets the light bundle alignment 174 and/or the light intensity as a function of the at least one input variable.
  • each defines a light output characteristic for each value of the range of values of the input variable a respective value of the light bundle alignment 174 and/or the light intensity.
  • the characteristic curve varies over the value range of the input variable.
  • the characteristic can also be referred to as a light output characteristic.
  • the light output characteristic can be part of a light output characteristic map, for example.
  • the presets also preferably each have at least one assisting force characteristic that defines an assisting force specification as a function of at least one input variable, in particular a position, for example pivot angle 47, of the assisting section.
  • the at least two presets differ in their support force characteristics.
  • the control device 7 is designed, using one of the at least two presets, to determine a preset support force as a function of the input variable and to set the support force on the basis of the preset support force.
  • Each support force characteristic represents a mapping of the at least one input variable to the support force specification.
  • each support force characteristic includes a characteristic curve which sets the support force specification as a function of the at least one input variable.
  • each support force characteristic defines a respective value of the support force specification for each value of the value range of the input variable.
  • the characteristic curve varies over the value range of the input variable.
  • the characteristic can also be used as a support force characteristic to be designated .
  • the assistance power characteristic curve can be part of an assistance power characteristic map, for example.
  • the support force specification expediently corresponds to the actuator force to be provided and/or the support force to be provided and is preferably identical to or proportional to the actuator force to be provided and/or the support force to be provided.
  • the support force specification corresponds to a pressure to be provided in the pressure chamber of the pneumatic drive cylinder 31 .
  • the support force specification is identical to or proportional to the pressure to be provided in the pressure chamber.
  • presets according to one or more of the procedures explained above for setting the light beam alignment 174 and/or the light intensity and/or projection of the auxiliary information 173 are stored in the control device 7 .
  • the user can select an appropriate preset according to his area of responsibility or the work to be done.
  • a light output characteristic is preferably linked to an assistance force characteristic.
  • a preset can be configured by a user, in particular via the mobile device 40 and/or the operating element 14 .
  • a user can configure a preset by selecting, for example, from a library of characteristics, an assist force characteristic, and a light output characteristic.
  • the preset to be used can preferably be selected manually, for example via the operating element 14 and/or the mobile device 40 .
  • the control device 7 is preferably designed to select the preset to be used on the basis of one or more triggers, in particular to activate it automatically.
  • the trigger is, for example, the receipt or occurrence of location information, tool information, personal information and/or movement information.
  • the preset to be used can be selected in response to a combination of triggers.
  • the location information indicates a geographic location.
  • the control device 7 receives a GPS signal and calculates the location information on the basis of the GPS signal.
  • the control device 7 can receive the location information from a workstation, for example a station on a production line, by means of a location signal transmitted from the workstation, in particular from the station.
  • the control device 7 selects a preset that matches the location indicated by the location information.
  • the tool information indicates a tool, such as tool 30 .
  • the control device 7 receives the tool information from the tool 30 by means of a tool signal , for example in the case of a Bluetooth coupling between the exoskeleton 20 and the tool 30 .
  • the controller 7 selects based on the tool information to the one of the tool information displayed tool appropriate preset from .
  • the person information shows a person .
  • the control device 7 receives the personal information
  • the exoskeleton 20 can include an identification device, for example a finger pressure sensor and/or an image sensor, in order to use it to determine the personal information.
  • the control device 7 selects a preset that matches the person indicated by the personal information.
  • the movement information indicates a movement, in particular a movement pattern , of the exoskeleton 20 , in particular of the support section 3 , and/or of the tool 30 .
  • the movement information indicates that a movement of the exoskeleton 20, in particular of the support section 3, correlates with a movement of the tool 30, 0 in particular matches.
  • the control device 7 receives a tool movement signal from the tool 30 and determines the movement information on the basis of a movement of the exoskeleton 20 detected in particular by the sensor device 6 and the tool movement signal. On the basis of the movement information, the control device 7 selects a preset that matches the movement indicated by the movement information.
  • control device 7 is designed, from the existing presets, the presets to be used on the basis of the location information, the tool information, the To choose personal information and / or movement information, especially automatically.
  • a light source of the light output device 171 located on the exoskeleton 20 can be used to provide user guidance functions, for example by using the light source to communicate information to the user, preferably via the projection of the auxiliary information 173 in the environment of the exoskeleton device 10 .
  • the exoskeleton device 10 provides an augmented reality function, for example using the light output device 171 , in particular using a light output unit 184 .
  • the augmented reality function serves in particular to provide the user with information, for example on one or more objects illuminated by the light output device 171 .
  • the auxiliary information 173 includes an alignment display, in particular a spirit level, and/or an auxiliary line 181 or several auxiliary lines, in particular a grid 182 of auxiliary lines.
  • FIG. 6 shows examples of the auxiliary information 173 .
  • the auxiliary line 181 is a horizontal auxiliary line.
  • the auxiliary line 181 can be a vertical auxiliary line.
  • the grid 182 can comprise a plurality of horizontal auxiliary lines running in particular parallel to one another and/or a plurality of vertical auxiliary lines running in particular parallel to one another.
  • control device 7 is designed to send the auxiliary information 173 on the basis of the image sensor captured image sensor data, in particular on the basis of a recognized object in the image sensor data ects to set.
  • the control device 7 is preferably designed to select an action area 183B from a plurality of possible action areas 183A, 183B, 183C in the area surrounding the exoskeleton device 10 and to adjust the alignment 174 of the light bundle 172 such that the selected action area 183B is selectively illuminated by the light output device 171. to draw particular attention to the selected action area 183B.
  • the action areas can also be referred to as work areas.
  • control device 7 adjusts the light bundle alignment 174 such that the selected action area 183B is illuminated more strongly by the light output device 171 than the non-selected action areas 183A, 183C, in particular such that the selected action area 183B is illuminated by the light output device 171 and the non-selected action area 183A, 183C are not illuminated by the light output device 171.
  • the exoskeleton 20 illuminates the selected action area 183B to thereby draw the user's attention to the selected action area 183B, for example to signal the user that the user should act next in the selected action area 183B.
  • the control device 7 is expediently designed to generate and/or receive action area information which indicates the selected action area 183B and/or the non-selected action areas 183A, 183C.
  • the controller 7 receives the action area information from a workstation from the Environment of the exoskeleton device 10 .
  • the control device 7 can be designed to generate the action area information on the basis of image sensor data from the image sensor.
  • the action area information shows an action area sequence of action areas and the control device 7 is designed to illuminate the action areas sequentially according to the action area sequence, in particular to signal the user the order in which he should act in the action areas.
  • the exoskeleton device 10 is designed, in particular, to illuminate one or more action areas of the environment in a targeted manner by means of a light source of the light output device 171 in order to emphasize the one or more action areas.
  • the action areas can be storage areas, for example compartments and/or boxes, in particular in a warehouse.
  • the action areas can be objects to be handled, for example boxes, for example on a shelf, in particular in a warehouse.
  • the exoskeleton device 10 can provide a "pick-by-light" function by means of the light output device 171, in particular for picking goods in a warehouse Light to inform the light output device 171 which compartment is to be opened next and/or which box and/or which object is to be lifted from a shelf.
  • the action areas can be parts of a workpiece to be machined.
  • the exoskeleton device 10 is expediently designed, for example in a particularly industrial multi-step, optionally recurring, production process, to inform the user of a sequence of work steps by means of the light emitted by the light output device 171, for example by using the light emitted after completion of a work step to indicate the part of the workpiece is highlighted, on which the next work step is to be carried out .
  • the exoskeleton device 10 can be designed to adopt a training mode and in the training mode to inform a user of a sequence of work steps through the light emitted by the light output device 171 , in particular by sequentially illuminating action areas in the vicinity of the exoskeleton device 10 .
  • the exoskeleton device 10 is designed to use the light emitted by the light output device 171 to display process parameters and/or graphic displays and/or instructions for parameters of a current work step, in particular to project the auxiliary information into the environment.
  • the auxiliary information includes a progress display, a display of a force to be applied and/or a torque to be set on a cordless screwdriver.
  • the exoskeleton device 10 is designed to use the light emitted by the light output device 171 to display a position and/or a next work step in cooperation with a robot, in particular a cobot, in particular as the auxiliary information in to project the environment, especially in a constellation where the user cannot see the robot, for example when the user and the robot are on different sides of a wall, for example an airplane envelope.
  • a robot in particular a cobot
  • the auxiliary information in to project the environment especially in a constellation where the user cannot see the robot, for example when the user and the robot are on different sides of a wall, for example an airplane envelope.
  • the user is on the inside of the aircraft skin and the robot is on an outside of the aircraft skin.
  • the exoskeleton device 10 expediently communicates with the robot, in particular wirelessly.
  • the light output device 171 can include different types of light sources, in particular as a respective light output unit 184, for example a polychromatic light source, in particular for illuminating the work area, and/or as a visual guide during order picking and/or a monochromatic and/or less diversified light source, for example, to project the auxiliary information into the environment, in particular auxiliary lines onto a surface.
  • a respective light output unit 184 for example a polychromatic light source, in particular for illuminating the work area, and/or as a visual guide during order picking and/or a monochromatic and/or less diversified light source, for example, to project the auxiliary information into the environment, in particular auxiliary lines onto a surface.
  • the exoskeleton device 10 can include an augmented reality system, which includes, for example, augmented reality glasses and/or an augmented reality visor.
  • an augmented reality system which includes, for example, augmented reality glasses and/or an augmented reality visor.
  • the exoskeleton device 10 can display information, in particular instructions, using the augmented reality system, in particular in addition to and/or corresponding to information projected into the environment by the light output device 171 .
  • the exoskeleton device 10 can be designed to visualize information on movement/ergonomics by means of the light output device 10 .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Exoskelett-Vorrichtung (10), umfassend: ein Exoskelett (20) mit: einem Basisabschnitt (1) zur Anbringung an einen Körperabschnitt, insbesondere den Torso (2), des menschlichen Körpers, einem beweglich mit dem Basisabschnitt (1) gekoppelten Unterstützungsabschnitt (3) zur Unterstützung eines Körperteils, vorzugsweise einer Gliedmaße, insbesondere eines Arms (4), des menschlichen Körpers, einer auf den Unterstützungsabschnitt (3) wirkenden, insbesondere pneumatischen, Aktoreinrichtung (5) zur Bereitstellung einer Unterstützungskraft für den Körperteil, wobei die Exoskelett-Vorrichtung (10) ferner umfasst: eine Lichtausgabeeinrichtung (171) und eine Steuereinrichtung (7), die ausgebildet ist, die Lichtausgabeeinrichtung (171) anzusteuern, um eine Ausrichtung eines von der Lichtausgabeeinrichtung (171) bereitgestellten Lichtbündels (172) und/oder eine Lichtstärke der Lichtausgabeeinrichtung (171) einzustellen und/oder eine Hilfsinformation (173) in eine Umgebung der Exoskelett-Vorrichtung (10) zu projizieren.

Description

Festool GmbH , Wertstraße 20 , 73240 Wendlingen am Neckar
Exoskelett -Vorrichtung und Verfahren
Die Erf indung betrif f t eine Exoskelett -Vorrichtung, umfassend ein Exoskelett mit einem Basisabschnitt zur Anbringung an einen Körperabschnitt , insbesondere den Torso , des menschlichen Körpers , einem beweglich mit dem Basisabschnitt gekoppelten Unterstützungsabschnitt zur Unterstützung eines Körperteils , vorzugsweise einer Gliedmaße , insbesondere eines Arms , des menschlichen Körpers und einer auf den Unterstützungsabschnitt wirkenden, insbesondere pneumatischen, Aktoreinrichtung zur Bereitstellung einer Unterstützungskraf t für den Körperteil .
Ein Exoskelett ist eine am Körper getragene Vorrichtung, welche das muskuloskelettale System in bestimmten Körperhaltungen und Bewegungen unterstützt .
Eine Aufgabe der Erf indung besteht darin, eine Exoskelett - Vorrichtung bereitzustellen, die dem Anwender ein einfacheres und/oder sichereres und/oder qualitativ hochwertigeres Arbeiten ermöglicht .
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Exoskelett -Vorrichtung gemäß Anspruch 1 . Die Exoskelett -Vorrichtung umfasst eine Lichtausgabeeinrichtung und eine Steuereinrichtung, die ausgebildet ist , die Lichtausgabeeinrichtung anzusteuern, um eine Ausrichtung eines von der Lichtausgabeeinrichtung bereitgestellten Lichtbündels und/oder eine Lichtstärke der Lichtausgabeeinrichtung einzustellen und/oder eine Hilf sinformation in eine Umgebung der Exoskelett -Vorrichtung zu proj izieren .
Bevorzugt umfasst die Lichtausgabeeinrichtung eine Lichtquelle , die in das Exoskelett integriert ist . Durch die Lichtausgabeeinrichtung kann ein einfacheres und/oder sichereres Arbeiten für den Anwender erzielt werden, da auf diese Weise beispielsweise die Handhabung von externen Lichtquellen entfällt oder entfallen kann .
Vorteilhaf te Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche .
Bevorzugt kann die Lichtquelle aus einem Akku des Exoskeletts gespeist werden, so dass im Betrieb keine externe Stromversorgung erforderlich ist . Dies ist insbesondere auf Baustellen von Vorteil .
Zweckmäßigerweise kann die Steuereinrichtung eine Ausrichtung der Lichtquelle automatisch einstellen . Auf diese Weise kann insbesondere vermieden werden, dass der Anwender eine manuelle Nachregelung, beispielsweise an externen Lampen, durchführen muss .
Gegenüber herkömmlichen Standleuchten kann insbesondere der Vorteil erzielt werden, dass ein Schattenwurf durch den Anwender reduziert wird und/oder der Anwender keine Lampe manuell umzustellen braucht , wenn er seinen Standort wechselt .
Zweckmäßigerweise ist die Lichtausgabeeinrichtung nicht an einem Helm oder nicht am Kopf des Anwenders angeordnet . Gegenüber einer am Helm oder am Kopf des Anwenders angeordneten Lampe kann eine am Exoskelett angeordnete Lichtquelle den Vorteil bieten, dass weniger Bewegungen ausgeglichen werden müssen, um z . B . stabil einen Gegenstand anzuleuchten oder stabil eine Referenzlinie und/oder einen Referenzpunkt auf ein Werkstück oder eine zu bearbeitende Fläche zu proj izieren .
Bevorzugt kann die Exoskelett -Vorrichtung mittels der Lichtquelle , insbesondere der Lichtausgabeeinrichtung, eine Augmented-Reality- Funktion bereitstellen, so dass für den Anwender vorzugsweise der Vorteil erzielt werden kann, keine Augmented-Reality-Brille tragen zu müssen, mittels welcher sonst ähnliche Funktionen umgesetzt werden würden .
Optional stellt die Exoskelett -Vorrichtung eine „ Pick-by- light" - Funktion bereit . Beispielsweise ist in dem Exoskelett ein Pick-by- light - System integriert , insbesondere für eine Kommissierung in einem Lager . Insbesondere kann dadurch darauf verzichtet werden, Lagerkisten und - fächer mit Leuchten und zugehöriger Elektronik auszustatten . Der Wartungsaufwand beschränkt sich bei dieser Variante auf das Exoskelett .
Die Erf indung betrif f t ferner ein Verfahren gemäß Anspruch 17 .
Weitere exemplarische Details sowie beispielhaf te Ausführungs formen werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert . Dabei zeigt
Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Exoskelett - Vorrichtung, Figur 2 eine schematische Seitenansicht eines von einem Anwender getragenen Exoskeletts ,
Figur 3 eine schematische Detailansicht eines Unterstützungsabschnitts des Exoskeletts ,
Figur 4 eine schematische Rückansicht des Exoskeletts ,
Figur 5 eine Lichtausgabeeinrichtung mit mehreren Lichtausgabeabschnitten,
Figur 6 eine Hilf sinformation mit einer Hilf slinie und einem Raster , und
Figur 7 ein Exoskelett mit an verschiedenen Positionen angebrachten Lichtausgabeeinheiten .
Bei den nachfolgenden Erläuterungen wird Bezug genommen auf die in den Figuren eingezeichneten, orthogonal zueinander ausgerichteten Raumrichtungen x-Richtung, y-Richtung und z - Richtung . Die z -Richtung kann auch als Vertikalrichtung, die x-Richtung als Tiefenrichtung und die y-Richtung als Breitenrichtung bezeichnet werden .
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Exoskelett -Vorrichtung 10 , die ein Exoskelett 20 sowie optional ein Werkzeug 30 und/oder ein Mobilgerät 40 umfasst . Das Exoskelett 20 kann auch für sich genommen bereitgestellt sein . Das Werkzeug 30 und/oder das Mobilgerät 40 sind exemplarisch separat von dem Exoskelett 20 vorhanden, also insbesondere nicht mechanisch mit dem Exoskelett 20 verbunden . Bei dem Werkzeug 30 handelt es sich beispielsweise um ein Elektrowerkzeug, insbesondere um einen Akkuschrauber und/oder eine Bohrmaschine und/oder eine Schleifmaschine . Das Mobilgerät 40 ist vorzugsweise ein Smartphone oder ein Tablet . Optional ist das Exoskelett 20 ausgebildet , mit dem Werkzeug 30 und/oder dem Mobilgerät 40 zu kommunizieren, insbesondere drahtlos .
Exemplarisch ist das Exoskelett 20 in einer auf rechten Ausrichtung mit seiner Vertikalachse (die insbesondere parallel zu einer Basisabschnitt -Achse 62 verläuf t ) parallel zur z -Richtung ausgerichtet . Insbesondere ist das Exoskelett 20 in der auf rechten Ausrichtung mit seiner Sagitalachse parallel zur x-Richtung ausgerichtet . Die Sagitalachse des Exoskeletts 20 verläuf t in einem Zustand, in dem der Anwender das Exoskelett 20 angelegt hat , parallel zur Sagitalachse des Anwenders , also insbesondere parallel zu einer Richtung von hinten - also insbesondere dem Rücken des Anwenders - nach vorne - also insbesondere der Brust des Anwenders . Die Horizontalachse des Exoskeletts 20 verläuf t insbesondere in Breitenrichtung des Exoskeletts 20 und/oder parallel zur y- Richtung . Die Horizontalachse des Exoskeletts 20 verläuf t in einem Zustand, in dem der Anwender das Exoskelett 20 angelegt hat , parallel zur Horizontalachse des Anwenders , also insbesondere parallel zu einer Richtung von einer ersten Schulter des Anwenders zu einer zweiten Schulter des Anwenders . Die Vertikalachse des Exoskeletts 20 , Sagitalachse des Exoskeletts 20 und die Horizontalachse des Exoskeletts 20 sind orthogonal zueinander ausgerichtet .
Die Exoskelett -Vorrichtung 10 ist insbesondere für den handwerklichen und/oder den industriellen Einsatz ausgebildet . Vorzugsweise ist die Exoskelett -Vorrichtung 10 nicht für einen medizinischen und/oder nicht für einen therapeutischen Einsatz ausgebildet . Das Exoskelett 20 ist ein aktives Exoskelett und verfügt insbesondere über eine interne Energiequelle , aus der die Energie für die Unterstützungskraf t bereitgestellt wird . Insbesondere ist das Exoskelett 20 ein aktives Exoskelett zur aktiven Unterstützung des Schultergelenks des Anwenders .
Das Exoskelett 20 umfasst einen Basisabschnitt 1 , der zur Anbringung an einen Körperabschnitt eines menschlichen Körpers eines Anwenders dient . Exemplarisch dient der Basisabschnitt 1 dazu , an den Torso 2 des menschlichen Körpers angebracht zu werden .
Der Basisabschnitt 1 umfasst einen Hauptabschnitt und ein textiles Tragesystem, das insbesondere lösbar an dem Hauptabschnitt angebracht ist . Der Hauptabschnitt dient exemplarisch dazu , mittels des textilen Tragesystems an dem Rücken des menschlichen Körpers getragen zu werden, insbesondere rucksackartig . Der Hauptabschnitt umfasst ein Rückenteil 8 , das insbesondere länglich ausgeführt ist und das zweckmäßigerweise mit seiner Längsachse vertikal und/oder in Längsrichtung des Rückens des Anwenders ausgerichtet ist . Beispielsweise erstreckt sich die Längsrichtung des Rückenteils 8 entlang der Längsrichtung des Rückens . Der Hauptabschnitt umfasst ferner ein insbesondere leistenförmiges und/oder steifes Kraf tübertragungselement 18 , das sich von dem Rückenteil 8 nach unten hin zu einem Beckengurt 16 erstreckt , um das Rückenteil 8 mechanisch mit dem Beckengurt 16 zu koppeln . Das Kraf tübertragungselement 18 dient zweckmäßigerweise dazu , um eine von einem Unterstützungsabschnitt 3 auf das Rückenteil 8 übertragene Reaktionskraf t weiter zum Beckengurt 16 zu übertragen . Exemplarisch ist das Rückenteil 8 schlauchförmig und/oder rucksackförmig ausgeführt . Das Rückenteil 8 ist insbesondere steif ausgeführt . Insbesondere umfasst das Rückenteil 8 ein zweckmäßigerweise steifes Rückenteil -Gehäuse , das beispielsweise aus einem insbesondere steifen Kunststof f und/oder als Hartschale gefertigt ist . Das Rückenteil 8 dient zweckmäßigerweise dazu , eine Kraf t von dem Unterstützungsabschnitt 3 an das Kraf tübertragungselement 18 zu übertragen und/oder Komponenten für die Steuerung der Unterstützungskraf t auf zunehmen .
Der Unterstützungsabschnitt 3 kann zweckmäßigerweise als Armaktor bezeichnet werden .
Das Kraf tübertragungselement 18 ist exemplarisch schwertförmig ausgeführt und kann auch als Schwert bezeichnet werden . Zweckmäßigerweise ist das Kraf tübertragungselement 18 relativ zum Rückenteil 8 verstellbar ausgeführt , um insbesondere die vertikale Erstreckung des Hauptabschnitts und/oder einen dem Rücken des Anwenders zugewandten Kraf tübertragungselement -Winkel 46 zwischen dem Kraf tübertragungselement 18 und dem Rückenteil 8 zu verändern . Zweckmäßigerweise ist das Kraf tübertragungselement 18 translatorisch und/oder rotatorisch beweglich relativ zum Rückenteil 8 gelagert und insbesondere in verschiedene translatorische und/oder rotatorische Stellungen relativ zum Rückenteil 8 versetzbar und insbesondere verriegelbar . Die translatorische Bewegung erfolgt insbesondere vertikal . Die rotatorische Bewegung erfolgt zweckmäßigerweise um eine parallel zur y-Richtung ausgerichtete Verstellachse .
Das textile Tragesystem umfasst exemplarisch den Beckengurt 16 und/oder wenigstens einen, vorzugsweise zwei , Schultergurte 19 . Der Beckengurt 16 bildet zweckmäßigerweise eine Schlaufe , so dass er im getragenen Zustand den Torso 2 , insbesondere die Hüf te , des Anwenders umschließt . Jeder Schultergurt 19 verläuf t exemplarisch vom Hauptabschnitt , insbesondere vom Rückenteil 8 , hin zum Beckengurt 16 , und zwar zweckmäßigerweise im getragenen Zustand des Exoskeletts 20 über eine j eweilige Schulter des Anwenders .
Das Exoskelett 20 umfasst ferner exemplarisch ein Kraf tübertragungselement -Gelenk 17 , über das das Kraf tübertragungselement 18 an dem Beckengurt 16 angebracht ist . Das Kraf tübertragungselement -Gelenk 17 ist beispielsweise als Kugelgelenk ausgeführt und kann als Sakrumgelenk bezeichnet werden . Im getragenen Zustand des Exoskeletts 20 ist das Kraf tübertragungselement -Gelenk 17 im unteren Rückenbereich des Anwenders angeordnet , insbesondere in Breitenrichtung zentriert .
Das textile Tragesystem umfasst exemplarisch ferner ein Rückennetz 21 , das an der dem Rücken des Anwenders zugewandten Seite des Rückenteils 8 angeordnet ist . Im getragenen Zustand des Exoskeletts 20 liegt das Rückennetz 21 an dem Rücken des Anwenders an, insbesondere zumindest teilweise und/oder im oberen Rückenbereich .
Das Exoskelett 20 umfasst ferner den beweglich mit dem Basisabschnitt 1 gekoppelten Unterstützungsabschnitt 3 zur Unterstützung eines Körperteils , vorzugsweise einer Gliedmaße , insbesondere eines Arms 4 , des menschlichen Körpers des Anwenders . Der Unterstützungsabschnitt 3 ist insbesondere ausgebildet , an dem Körperteil , vorzugsweise der Gliedmaße , insbesondere dem Arm 4 , des Anwenders befestigt zu werden . Der Unterstützungsabschnitt 3 umfasst exemplarisch ein insbesondere steifes Armteil 11 und eine am Armteil 11 angeordnete Armbefestigung 12 , die exemplarisch als Armschale ausgeführt ist . Das Armteil 11 ist exemplarisch länglich ausgeführt und ist im getragenen Zustand mit seiner Längsachse in Richtung der Längsachse des Arms des Anwenders ausgerichtet . Exemplarisch erstreckt sich das Armteil 11 von der Schulter des Anwenders bis zum Ellbogenbereich des Anwenders . Das Exoskelett 20 , insbesondere das Armteil 11 , endet exemplarisch am Ellbogenbereich des Anwenders . Die Armbefestigung 12 dient insbesondere zur Befestigung des Unterstützungsabschnitts 3 an dem Arm 4 , insbesondere dem Oberarm, des Anwenders . Insbesondere umgreif t die Armschale den Oberarm des Anwenders , insbesondere zumindest teilweise , so dass der Oberarm mit einem Band in der Armschale gehalten werden kann . Der Unterarm des Anwenders wird zweckmäßigerweise nicht am Exoskelett 20 befestigt .
Der Körperteil ist vorzugsweise eine Gliedmaße des menschlichen Körpers . Beispielsweise ist der Körperteil ein Arm des menschlichen Körpers . Ferner kann es sich bei dem Körperteil um den Rücken des menschlichen Körpers handeln . In diesem Fall dient der Basisabschnitt zweckmäßigerweise zur Anbringung an ein Bein des menschlichen Körpers ; d . h . der Körperabschnitt (an den der Basisabschnitt anzubringen ist ) kann in dem Fall , in dem der Körperteil der Rücken ist , beispielsweise ein Bein sein .
Der Unterstützungsabschnitt 3 ist exemplarisch um eine horizontale Schwenkachse relativ zum Basisabschnitt 1 , insbesondere relativ zum Rückenteil 8 , verschwenkbar gelagert . Exemplarisch ist der Unterstützungsabschnitt 3 direkt an einem Schulterteil 29 gelagert . Die horizontale Schwenkachse kann auch als Hebeachse 36 bezeichnet werden . Im getragenen Zustand des Exoskeletts 20 ist die Hebeachse 36 im Bereich der Schulter des Anwenders angeordnet . Das Exoskelett 20 ist insbesondere ausgebildet , mit dem Unterstützungsabschnitt 3 das Schultergelenk des Anwenders zu unterstützen . Im getragenen Zustand des Exoskeletts 20 kann der Anwender durch ein Verschwenken des Unterstützungsabschnitts 3 um die Hebeachse 36 mit seinem von dem Unterstützungsabschnitt 3 unterstützten Arm 4 eine Hebebewegung ausführen . Die Hebeachse 36 kann insbesondere in y-Richtung ausgerichtet sein . Zweckmäßigerweise liegt die Hebeachse 36 stets in einer horizontalen Ebene , beispielsweise einer x-y-Ebene . Unter einer horizontalen Ebene ist insbesondere eine exakt horizontale Ebene und/oder eine Ebene zu verstehen, die maximal um 10 Grad, 7 Grad oder 5 Grad gegenüber einer Horizontalen gekippt ist .
Der Schwenkwinkel 47 des Unterstützungsabschnitts 3 um die Hebeachse 36 relativ zum Basisabschnitt 1 soll auch als Hebewinkel bezeichnet werden . Der Schwenkwinkel 47 hat bei einem nach unten ausgerichteten Unterstützungsabschnitt 3 (bei einem vertikal ausgerichteten Exoskelett 20 ) einen Referenzwert , insbesondere einen Minimalwert , und steigt bei einem nach oben gerichteten Verschwenken des Unterstützungsabschnitts 3 kontinuierlich bis zu einem Maximalwert an . Der Minimalwert ist insbesondere ein betragsmäßiger Minimalwert , beispielsweise Null .
Exemplarisch ist der Schwenkwinkel 47 als Winkel zwischen einer Unterstützungsabschnitt -Achse 61 und einer Basisabschnitt -Achse 62 def iniert . Die Unterstützungsabschnitt -Achse 61 verläuf t in Längsrichtung des Unterstützungsabschnitts 3 . Exemplarisch verläuf t die Unterstützungsabschnitt -Achse 61 von der Hebeachse 36 in Richtung zu der Armbefestigung 12 . In einem Zustand, in dem der Anwender das Exoskelett 20 angelegt hat , verläuf t die Unterstützungsabschnitt -Achse 61 zweckmäßigerweise parallel zu einer Oberarm-Achse des von dem Unterstützungsabschnitt 3 unterstützten Arms 4 . Die Basisabschnitt -Achse 62 stellt zweckmäßigerweise eine vertikale Achse des Basisabschnitts 1 dar und verläuf t vertikal nach unten, insbesondere bei einer vertikalen Ausrichtung des Basisabschnitts 1 , beispielsweise in einem Zustand, in dem der Anwender das Exoskelett 20 angelegt hat und auf recht steht . Der Schwenkwinkel 47 liegt exemplarisch in einer z -x-Ebene , beispielsweise dann, wenn der Anwender auf recht steht und die Arme nach vorne gehoben werden .
Das Exoskelett 20 umfasst exemplarisch eine Schultergelenkanordnung 9 , über die der Unterstützungsabschnitt 3 an dem Basisabschnitt 1 , insbesondere dem Rückenteil 8 , angebracht ist . Die Schultergelenkanordnung 9 umfasst zweckmäßigerweise eine Gelenkkette mit einem oder mehrerer Drehlager zur Def inition einer oder mehrerer vertikaler Drehachsen . Mittels der Gelenkkette ist zweckmäßigerweise ein Verschwenken des Unterstützungsabschnitts 3 relativ zum Basisabschnitt 1 , insbesondere relativ zum Rückenteil 8 , in einer vorzugsweise horizontalen Schwenkebene möglich, beispielsweise um eine insbesondere virtuelle vertikale Drehachse . Insbesondere ermöglicht es die Gelenkkette dem Anwender , seinen von dem Unterstützungsabschnitt 3 unterstützten Arm 4 um eine durch die Schulter des Anwenders verlaufende vertikale Drehachse zu schwenken, wobei der Unterstützungsabschnitt 3 mit dem Arm 4 mitbewegt wird . Exemplarisch ist die Gelenkkette passiv ausgeführt , so dass das Exoskelett 20 bei dem Verschwenken des Arms in der vorzugsweise horizontalen Schwenkebene keine aktive Unterstützungskraf t in Richtung der horizontalen Schwenkbewegung bereitstellt .
Die Schultergelenkanordnung 9 ist zweckmäßigerweise derart angeordnet und/oder ausgebildet , dass sie einen f reien Raum def iniert , der sich im getragenen Zustand des Exoskeletts 20 oberhalb der Schulter des das Exoskelett 20 tragenden Anwenders bef indet , so dass der Anwender durch den f reien Raum an der Schultergelenkanordnung 9 vorbei seinen von dem Unterstützungsabschnitt 3 unterstützen Arm senkrecht nach oben ausrichten kann .
Die Schultergelenkanordnung 9 umfasst exemplarisch einen inneren Schultergelenkabschnitt 27 , der mittels eines ersten Drehlagers der Schultergelenkanordnung 9 um eine erste vertikale Drehachse verschwenkbar relativ zum Basisabschnitt 1 , insbesondere zum Rückenteil 8 , gelagert ist . Die Schultergelenkanordnung 9 umfasst exemplarisch ferner einen äußeren Schultergelenkabschnitt 28 , der mittels eines zweiten Drehlagers der Schultergelenkanordnung 9 um eine zweite vertikale Drehachse verschwenkbar relativ zum inneren Schultergelenkabschnitt 27 gelagert ist . Die Schultergelenkanordnung 9 umfasst exemplarisch ferner ein Schulterteil 29 , dass mittels eines dritten Drehlagers der Schultergelenkanordnung 9 um eine dritte vertikale Drehachse verschwenkbar relativ zum äußeren Schultergelenkabschnitt 28 gelagert ist . Vorzugsweise sind der innere Schultergelenkabschnitt 27 , der äußere Schultergelenkabschnitt 28 und das Schulterteil 29 in der Schultergelenkanordnung 9 derart als die Gelenkkette miteinander kinematisch gekoppelt , dass durch den Schwenkwinkel des inneren Schultergelenkabschnitts 27 relativ zum Basisabschnitt 1 der Schwenkwinkel des äußeren Schultergelenkabschnitt 28 relativ zum inneren Schultergelenkabschnitt 27 und/oder der Schwenkwinkel des Schulterteils 29 relativ zum äußeren Schultergelenkabschnitt 28 festgelegt wird .
Die Figur 3 zeigt eine schematische Detailansicht des Unterstützungsabschnitts 3 , wobei innerhalb des Armteils angeordnete Komponenten sichtbar eingezeichnet sind . Das Armteil 11 umfasst zweckmäßigerweise ein Armteil -Gehäuse , das insbesondere steif ausgeführt und beispielsweise aus Kunststof f gefertigt ist .
Das Exoskelett 20 umfasst eine auf den Unterstützungsabschnitt 3 wirkende Aktoreinrichtung 5 zur Bereitstellung einer Unterstützungskraf t für den Körperteil , vorzugsweise die Gliedmaße , exemplarisch für den Arm des Anwenders . Exemplarisch ist die Aktoreinrichtung 5 zumindest teilweise in dem Armteil 11 angeordnet .
Die Aktoreinrichtung 5 ist eine aktive Aktoreinrichtung . Zweckmäßigerweise stellt das Exoskelett 20 mittels der Aktoreinrichtung 5 die Unterstützungskraf t mit einer in Richtung der Schwenkbewegung um die Hebeachse 36 nach oben wirkenden Kraf tkomponente bereit , die den Arm 4 des Anwenders in Richtung der Schwenkbewegung nach oben drückt .
Vorzugsweise umfasst die Aktoreinrichtung 5 eine Aktoreinheit mit einem Aktorglied 32 . Die Aktoreinheit kann das Aktorglied 32 mit einer Aktorkraf t beauf schlagen, um die Unterstützungskraf t bereitzustellen . Das Aktorglied 32 ist mit einem exzentrisch zur Hebeachse 36 angeordneten Exzenterabschnitt 35 gekoppelt . Der Exzenterabschnitt 35 ist beispielsweise Teil des Schulterteils 29 . Über die Kopplung des Aktorglieds 32 mit dem Exzenterabschnitt 35 wird durch die Aktorkraf t ein Drehmoment des Unterstützungsabschnitts 3 um die Hebeachse 36 relativ zum Basisabschnitt 1 und/oder dem Schulterteil 29 bereitgestellt . Durch dieses Drehmoment drückt der Unterstützungsabschnitt 3 gegen den Körperteil , vorzugsweise die Gliedmaße , insbesondere den Arm 4 , des Anwenders , insbesondere nach oben, und stellt so die auf den Körperteil , vorzugsweise die Gliedmaße , insbesondere den Arm 4 , des Anwenders wirkende Unterstützungskraf t bereit . Exemplarisch verfügt die Aktoreinrichtung 5 über ein insbesondere als Schubstange ausgeführtes Koppelelement 33 , über das das Aktorglied 32 mit dem Exzenterabschnitt 35 gekoppelt ist .
Bevorzugt ist die Aktoreinrichtung 5 eine pneumatische Aktoreinrichtung und die Aktoreinheit ist zweckmäßigerweise als pneumatischer Antriebszylinder 31 ausgeführt . Das Aktorglied 32 ist die Kolbenstange des Antriebszylinders 31 .
Alternativ kann die Aktoreinrichtung auch nicht als pneumatische Aktoreinrichtung ausgeführt sein . Beispielsweise kann die Aktoreinrichtung als hydraulische und/oder elektrische Aktoreinrichtung ausgeführt sein und zweckmäßigerweise als die Aktoreinheit eine hydraulische Antriebseinheit und/oder eine elektrische Antriebseinheit umfassen .
Der Antriebszylinder 31 , das Aktorglied 32 und/oder das Koppelelement 33 sind bevorzugt in dem Armteil -Gehäuse angeordnet .
Das Exoskelett 20 umfasst zweckmäßigerweise ein Hebe- Drehlager 34 , das die Hebeachse 36 bereitstellt . Exemplarisch ist der Unterstützungsabschnitt 3 über das Hebe-Drehlager 34 an der Schultergelenkanordnung 9 angebracht .
Die Figur 4 zeigt eine Rückansicht des Exoskeletts 20 , wobei das textile Tragesystem und das Kraf tübertragungselement 18 nicht gezeigt sind .
Das Exoskelett 20 umfasst exemplarisch einen oder mehrere Akkus 22 , einen Kompressor 23 , eine Ventileinheit 24 und/oder einen Druckluf ttank 25 , die zweckmäßigerweise Teil des Basisabschnitts 1 sind und insbesondere im Rückenteil -Gehäuse angeordnet sind .
Exemplarisch ist der Akku 22 unten am Rückenteil 8 angeordnet und insbesondere in eine Akku-Aufnahme des Rückenteils 8 von unten eingeschoben . Zweckmäßigerweise ist der Druckluf ttank 25 in einem oberen Bereich im Rückenteil 8 angeordnet , exemplarisch ( insbesondere in Längsrichtung des Rückenteils 8 und/oder Vertikalrichtung) über der Ventileinheit 24 , der Steuereinrichtung 7 , dem Kompressor 23 und/oder dem Akku 22 . Die Ventileinheit 24 und/oder die Steuereinrichtung 7 ist ( insbesondere in Längsrichtung des Rückenteils 8 und/oder Vertikalrichtung) zweckmäßigerweise über dem Kompressor und/oder über dem Akku 22 angeordnet . Der Kompressor 23 ist ( insbesondere in Längsrichtung des Rückenteils 8 und/oder Vertikalrichtung) über dem Akku 22 angeordnet .
Der Akku 22 dient als elektrische Energieversorgung für das Exoskelett 20 , insbesondere für den Kompressor 23 , die Ventileinheit 24 , eine Sensoreinrichtung 6 und/oder eine Steuereinrichtung 7 .
Der Kompressor 23 ist ausgebildet , Luf t zu komprimieren, um Druckluf t zu erzeugen . Der Druckluf ttank 25 ist ausgebildet , Druckluf t - insbesondere die von dem Kompressor 23 erzeugte Druckluf t - zu speichern .
Die Ventileinheit 24 umfasst zweckmäßigerweise ein oder mehrere elektrisch betätigbare Ventile und ist insbesondere ausgebildet , eine pneumatische Verbindung von dem Druckluf ttank 25 zu einer Druckkammer des pneumatischen Antriebzylinders 31 zu beeinf lussen, insbesondere wahlweise herzustellen und/oder zu sperren . Zweckmäßigerweise ist die Ventileinheit 24 ferner ausgebildet , eine pneumatische Verbindung von dem Druckluf ttank 25 zur Umgebung des Exoskelett 20 und/oder eine pneumatische Verbindung von der Druckkammer des Antriebszylinders 31 zur Umgebung des Exoskelett 20 zu beeinf lussen, insbesondere wahlweise herzustellen und/oder zu sperren . Die Ventileinheit 24 ist zweckmäßigerweise Teil der Aktoreinrichtung 5 .
Das Exoskelett 20 umfasst ferner eine Sensoreinrichtung 6 . Exemplarisch umfasst die Sensoreinrichtung 6 einen Winkelsensor 37 zur Erfassung des Winkels des Unterstützungsabschnitts 3 relativ zum Basisabschnitt 1 , insbesondere des Armteils 11 relativ zum Schulterteil 29 . Dieser Winkel soll auch als Schwenkwinkel 47 oder als Hebewinkel bezeichnet werden . Der Winkelsensor 37 dient insbesondere zur Erfassung des Winkels des Unterstützungsabschnitts 3 um die Hebeachse 36 . Der Winkelsensor 37 ist beispielsweise als Inkrementalgeber ausgeführt und insbesondere am Hebe-Drehlager 34 , insbesondere im Armteil 11 und/oder im Schulterteil 29 angeordnet .
Bevorzugt umfasst die Sensoreinrichtung 6 ferner wenigstens einen Drucksensor zur Erfassung des in der Druckkammer des Antriebszylinders 31 und/oder des in dem Druckluf ttank 25 herrschenden Drucks . Der wenigstens eine Drucksensor ist zweckmäßigerweise im Rückenteil 8 und/oder im Armteil 11 angeordnet .
Die Exoskelett -Vorrichtung 10 , insbesondere das Exoskelett 20 , umfasst zweckmäßigerweise eine Steuereinrichtung 7 , die beispielsweise einen Microcontroller umfasst oder als Microcontroller ausgeführt ist . Die Steuereinrichtung 7 dient insbesondere dazu , die Aktoreinrichtung 5 , insbesondere die Ventileinheit 24 , anzusteuern, um die Bereitstellung der Unterstützungskraf t zu steuern . Ferner dient die Steuereinrichtung 7 zum Auslesen der Sensoreinrichtung 6 , insbesondere zum Auslesen von von der Sensoreinrichtung 6 erfassten Daten und/oder zur Kommunikation mit dem Werkzeug
30 und/oder dem Mobilgerät 40 . Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , durch Ansteuerung der Ventileinheit 24 den in der Druckkammer des Antriebszylinders
31 herrschenden Druck einzustellen, insbesondere zu regeln, beispielsweise unter Berücksichtigung eines mittels des Drucksensors erfassten Druckwerts . Insbesondere ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , zur Erhöhung der Unterstützungskraf t den in der Druckkammer herrschenden Druck durch Ansteuerung der Ventileinheit 24 zu erhöhen und/oder zur Reduzierung der Unterstützungskraf t den in der Druckkammer herrschenden Druck durch Ansteuerung der Ventileinheit 24 zu reduzieren .
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , die Unterstützungskraf t auf Basis des insbesondere mittels des Winkelsensors 37 erfassten Schwenkwinkels 47 des Unterstützungsabschnitts 3 einzustellen . Zweckmäßigerweise kann der Anwender durch seine Muskelkraf t den Schwenkwinkel 47 des Unterstützungsabschnitts 3 durch ein Verschwenken seines Arms 4 verändern, und dadurch insbesondere die Bereitstellung der Unterstützungskraf t beeinf lussen . Insbesondere ist die Unterstützungskraf t niedrig genug, sodass der Anwender durch seine Muskelkraf t den Schwenkwinkel 47 des Unterstützungsabschnitts 3 durch ein Verschwenken seines Arms 4 verändern kann . Die Unterstützungskraf t wird beispielsweise durch die Auslegung des pneumatischen Systems , insbesondere des Kompressors , und/oder durch die Steuereinrichtung 7 begrenzt . Die Steuereinrichtung 7 ist vorzugsweise Teil des Exoskeletts 20 und exemplarisch in dem Basisabschnitt 1 , insbesondere in dem Rückenteil 8 angeordnet . Optional kann die Steuereinrichtung 7 zumindest teilweise in dem Mobilgerät 40 implementiert sein .
Das Exoskelett 20 umfasst exemplarisch ein Bedienelement 14 , das zweckmäßigerweise über ein Bedienelement -Kabel 15 am Basisabschnitt 1 befestigt ist . Über das Bedienelement 14 kann der Anwender das Exoskelett 20 steuern und insbesondere die Unterstützungskraf t aktivieren, deaktivieren und/oder auf einen aus mehreren möglichen Kraf twerten größer null einstellen .
Das Exoskelett 20 verfügt exemplarisch ferner über ein Verbindungselement 26 , über das die Schultergelenkanordnung 9 an dem Basisabschnitt 1 , insbesondere dem Rückenteil 8 , befestigt ist . Das Verbindungselement 26 ist exemplarisch als Auszugelement ausgeführt . Das Verbindungselement 26 ist zweckmäßigerweise relativ zum Basisabschnitt 1 , insbesondere relativ zum Rückenteil 8 , in seiner Position verstellbar , um die Position der Schultergelenkanordnung 9 und des Unterstützungsabschnitts 3 an die Schulterbreite des Anwenders anpassen zu können . Insbesondere ist die Position des Verbindungselements 26 durch Einschieben oder Ausziehen des Verbindungselements 26 in oder aus dem Rückenteil 8 verstellbar .
Exemplarisch verfügt das Exoskelett 20 über einen ersten Unterstützungsabschnitt 3A, eine erste Schultergelenkanordnung 9A und ein erstes Verbindungselement 26A, sowie über einen zweiten Unterstützungsabschnitt 3B , eine zweite Schultergelenkanordnung 9B und über ein zweites Verbindungselement 26B . Die Komponenten, deren Bezugszeichen mit dem Zusatz „A" oder „B" versehen sind, sind zweckmäßigerweise j eweils in Entsprechung zu den mit der gleichen Bezugszeichen- Zahl aber ohne den Zusatz „A" oder „B" versehenen Komponenten ausgeführt , beispielsweise gleich oder spiegelsymmetrisch, so dass die diesbezüglichen Erläuterungen in Entsprechung gelten .
Der erste Unterstützungsabschnitt 3A, die erste Schultergelenkanordnung 9A und das erste Verbindungselement 26A sind auf einer ersten, exemplarisch der rechten, Seite ( in Breitenrichtung) des Basisabschnitts 1 angeordnet , und dienen zur Unterstützung eines ersten, insbesondere des rechten, Arms des Anwenders .
Der zweite Unterstützungsabschnitt 3B , die zweite Schultergelenkanordnung 9B und das zweite Verbindungselement 26B sind auf einer zweiten, exemplarisch der linken, Seite ( in Breitenrichtung) des Basisabschnitts 1 angeordnet , und dienen zur Unterstützung eines zweiten, insbesondere des linken, Arms des Anwenders .
Der erste Unterstützungsabschnitt 3A umfasst ein erstes Armteil 11A, eine erste Armbefestigung 12A und/oder eine erste Aktoreinheit , insbesondere einen ersten Antriebszylinder .
Der zweite Unterstützungsabschnitt 3A umfasst ein zweites Armteil 11B , eine zweite Armbefestigung 12B und/oder eine zweite Aktoreinheit , insbesondere einen zweiten Antriebszylinder .
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , für den ersten Unterstützungsabschnitt 3A eine mittels der ersten Aktoreinheit bewirkte erste Unterstützungskraf t einzustellen und für den zweiten Unterstützungsabschnitt 3B eine mittels der zweiten Aktoreinheit bewirkte zweite Unterstützungskraf t einzustellen, die sich zweckmäßigerweise von der ersten Unterstützungskraf t unterscheidet .
Die erste Schultergelenkanordnung 9A umfasst einen ersten inneren Schultergelenkabschnitt 27A, einen ersten äußeren Schultergelenkabschnitt 28A und ein erstes Schulterteil 29A . Die zweite Schultergelenkanordnung 9B umfasst einen zweiten inneren Schultergelenkabschnitt 27B , einen zweiten äußeren Schultergelenkabschnitt 28B und ein zweites Schulterteil 29B .
Der erste Unterstützungsabschnitt 3A ist um eine erste horizontale Hebeachse 36A relativ zum Basisabschnitt 1 verschwenkbar und der zweite Unterstützungsabschnitt 3B ist um eine zweite horizontale Hebeachse 36B relativ zum Basisabschnitt 1 verschwenkbar .
In der Figur 2 ist das Exoskelett 20 in einem Zustand gezeigt , in dem es von einem Anwender getragen, insbesondere bestimmungsgemäß getragen, wird . Mit der Formulierung, dass der Anwender das Exoskelett 20 trägt , insbesondere bestimmungsgemäß trägt , ist gemeint , dass der Anwender das Exoskelett angezogen - also angelegt - hat , und zwar exemplarisch dadurch, dass der Anwender das Rückenteil 8 rucksackartig auf seinem Rücken trägt , den Beckengurt 16 um seine Hüf te angelegt hat , der oder die die Schultergurte 19 über die Schulter oder die Schultern des Anwenders verlaufen und/oder ein oder beide Arme des Anwenders mit einer j eweiligen Armbefestigung 12 am j eweiligen Unterstützungsabschnitt 3 befestigt sind .
Exemplarisch ist das Exoskelett 20 ausgebildet , den Anwender bei einer Hebebewegung eines j eweiligen Arms , also bei einem nach oben gerichteten Verschwenken des j eweiligen Unterstützungsabschnitts 3 um eine j eweilige Hebeachse 36 mit einer j eweiligen, insbesondere nach oben wirkenden, Unterstützungskraf t zu unterstützen . Ferner ist das Exoskelett 20 zweckmäßigerweise ausgebildet , den Anwender bei einer Senkbewegung, also bei einem nach unten gerichteten Verschwenken des j eweiligen Unterstützungsabschnitts 3 um eine j eweilige Hebeachse 36 mit einer j eweiligen insbesondere nach oben wirkenden Unterstützungskraf t zu unterstützen oder entgegenzuwirken oder die j eweilige Unterstützungskraf t bei der Senkbewegung zu deaktivieren oder zu reduzieren .
Die Exoskelett -Vorrichtung 10 umfasst eine Lichtausgabeeinrichtung 171 . Die Steuereinrichtung 7 ist ausgebildet , die Lichtausgabeeinrichtung 171 anzusteuern, um eine Ausrichtung 174 eines von der Lichtausgabeeinrichtung
171 bereitgestellten Lichtbündels 172 und/oder eine Lichtstärke der Lichtausgabeeinrichtung 171 einzustellen und/oder eine Hilf sinformation 173 in eine Umgebung der Exoskelett -Vorrichtung 10 zu proj izieren .
Die Lichtausgabeeinrichtung 171 umfasst zweckmäßigerweise eine oder mehrere Lichtausgabeeinheiten 184 , um das Lichtbündel 172 bereitzustellen . Bei dem Lichtbündel 172 handelt es sich beispielsweise um einen Lichtkegel und/oder einen Lichtstrahl . Jede Lichtausgabeeinheit 184 ist beispielsweise als Scheinwerfer ausgeführt oder umfasst einen Scheinwerfer . Insbesondere umfasst j ede Lichtausgabeeinheit 184 eine j eweilige Lichtquelle . Die Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 ist zweckmäßigerweise diej enige Richtung, insbesondere die Hauptrichtung, in die sich das Lichtbündel
172 ausgehend von der Lichtausgabeeinrichtung 171 , insbesondere der Lichtausgabeeinheit 184 , ausbreitet , insbesondere am stärksten ausbreitet . Die Ausrichtung 174 ist beispielsweise ein dreidimensionaler Ausrichtungsvektor des Lichtbündels 172 .
Bevorzugt ist die Lichtausgabeeinrichtung 171 Teil des Exoskeletts 20 und/oder insbesondere am Exoskelett 20 angeordnet .
Exemplarisch ist die Lichtausgabeeinrichtung 171 , insbesondere eine Lichtausgabeeinheit 184 , am Basisabschnitt 1 , insbesondere am Rückenteil 8 , angeordnet , wie das exemplarisch in der Figur 1 gezeigt ist .
In der Figur 7 sind weitere mögliche Stellen gezeigt , an denen die Lichtausgabeeinrichtung 171 , insbesondere eine j eweilige Lichtausgabeeinheit 184 , angeordnet sein kann . Beispielsweise kann die Lichtausgabeeinrichtung 171 , insbesondere eine Lichtausgabeeinheit 184 , an dem Unterstützungsabschnitt 3 , insbesondere an dem Armteil 11 und/oder an der Armbefestigung 12 , angeordnet sein . Ferner ist es möglich, dass die Lichtausgabeeinrichtung 171 , insbesondere eine Lichtausgabeeinheit 184 , am textilen Tragesystem, beispielsweise einem Schultergurt 19 und/oder dem Beckengurt 16 , und/oder am Bedienelement 14 angeordnet ist .
Optional umfasst die Lichtausgabeeinrichtung 171 mehrere insbesondere als Scheinwerfer ausgeführte Lichtausgabeeinheiten 184 , die verteilt am Exoskelett 20 , insbesondere an einer oder mehrerer der vorgenannten Stellen, angeordnet sind .
Die nachstehenden, auf die Lichtausgabeeinrichtung 171 und/oder die Lichtausgabeeinheit 184 bezogenen Erläuterungen gelten zweckmäßigerweise für mehrere oder sämtliche Lichtausgabeeinheiten 184 .
Bevorzugt umfasst die Exoskelett -Vorrichtung 10 einen Aktor 177 zur Bewegung der Lichtausgabeeinheit 184 . Die Steuereinrichtung 7 ist ausgebildet , für die Einstellung der Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 den Aktor 177 anzusteuern, um eine Bewegung der Lichtausgabeeinheit 184 zu bewirken . Der Aktor 177 umfasst beispielsweise einen Elektromotor , mit dem die Lichtausgabeeinheit 184 bewegt werden kann, um die Ausrichtung der Lichtausgabeeinheit 184 zu ändern . Insbesondere kann die Lichtausgabeeinheit 184 durch den Aktor 177 in eine Drehbewegung versetzt werden, insbesondere um eine vertikale Achse und/oder eine horizontale Achse .
Der Aktor 177 ist ausgebildet , die Ausrichtung der Lichtausgabeeinheit 184 zu ändern, insbesondere relativ zum Basisabschnitt 1 und/oder Unterstützungsabschnitt 3 , und dadurch die Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 zu ändern, insbesondere relativ zum Exoskelett 20 . Beispielsweise ist der Aktor 177 ausgebildet , die Ausrichtung der Lichtausgabeeinheit 184 relativ zum Rückenteil , dem textilen Tragesystem, insbesondere dem Schultergurt 19 und/oder dem Beckengurt 16 , und/oder dem Bedienelement 14 , und/oder dem Armteil 11 und/oder der Armbefestigung 12 zu ändern, um die Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 zu ändern, insbesondere relativ zum Exoskelett 20 .
Optional sind mehrere Aktoren 177 vorhanden, insbesondere ist für mehrere oder sämtliche Lichtausgabeeinheiten 184 ein j eweiliger Aktor 177 vorhanden . Beispielsweise ist am Basisabschnitt 1 , am Unterstützungsabschnitt 3 , am Rückenteil 8 , am textilen Tragesystem, am Schultergurt 19 , am Beckengurt 16 , am Bedienelement 14 , am Armteil 11 und/oder an der Armbefestigung 12 ein j eweiliger Aktor 177 vorhanden, um die Ausrichtung einer j eweiligen Lichtausgabeeinheit einzustellen .
Der eine oder die mehreren Aktoren 177 sind zweckmäßigerweise zusätzlich zu der Aktoreinrichtung 5 , insbesondere zusätzlich zu den Aktoreinheiten vorhanden, die für die Bereitstellung der Unterstützungskraf t dienen . Insbesondere sind die Aktoren 177 separat von der Aktoreinrichtung 5 , insbesondere separat von den Aktoreinheiten ansteuerbar und/oder betätigbar .
Die Exoskelett -Vorrichtung 10 , insbesondere das Exoskelett 20 , umfasst den Akku 22 zum Betrieb der Exoskelett - Vorrichtung 10 . Bevorzugt wird die Lichtausgabeeinrichtung 171 , insbesondere j ede Lichtausgabeeinheit 184 und/oder j eder Aktor 177 , elektrisch aus dem Akku 22 gespeist .
Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , die Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 einzustellen, um eine selektive Ausleuchtung eines vorgegebenen Arbeitsbereiches zu erzielen, und vorzugsweise Bereiche , die nicht dem Arbeitsbereich zugehörig sind, nicht auszuleuchten . Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , eine Arbeitsbereich- Inf ormation zu empfangen und/oder zu erzeugen, die einen auszuleuchtenden Arbeitsbereich anzeigt , und den Arbeitsbereich über eine Ansteuerung der Lichtausgabeeinrichtung 171 selektiv gemäß der Arbeitsbereich- Inf ormation auszuleuchten . Der Arbeitsbereich ist beispielsweise ein Aktionsbereich, in dem eine Aktion mit dem Exoskelett 20 ausgeführt wird .
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , die Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 gemäß einer Stellung des Unterstützungsabschnitts 3 einzustellen . Insbesondere ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , die Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 automatisch gemäß einer Ausrichtung des Arms 4 des Anwenders anzupassen, insbesondere über eine Erfassung der Stellung des Unterstützungsabschnitts 3 und einer auf der erfassten Stellung basierenden Einstellung der Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 , vorzugsweise derart , dass das Lichtbündel 172 der Ausrichtung des Arms 4 folgt .
Die Exoskelett -Vorrichtung 10 umfasst den Winkelsensor 37 zur Erfassung eines Winkels , insbesondere des Schwenkwinkels 47 , des Unterstützungsabschnitts 3 . Die Steuereinrichtung 7 ist zweckmäßigerweise ausgebildet , den Winkel , insbesondere den Schwenkwinkel 47 , des Unterstützungsabschnitts 3 mittels des Winkelsensors 37 zu erfassen . Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , die Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 , die Lichtstärke und/oder die Proj ektion der Hilf sinformation 173 gemäß dem erfassten Winkel , insbesondere dem Schwenkwinkel 47 , einzustellen . Insbesondere stellt die Steuereinrichtung 7 die Ausrichtung 174 derart ein, dass das Lichtbündel 172 einer Bewegung des Unterstützungsabschnitts 3 folgt . Das Lichtbündel 172 wird zweckmäßigerweise von einer Lichtausgabeeinheit 184 bereitgestellt , die nicht am Unterstützungsabschnitt 3 angeordnet ist .
Bevorzugt steuert die Steuereinrichtung 7 die Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 unter Verwendung der Sensorik des Exoskeletts , exemplarisch unter Verwendung des insbesondere als Drehwinkelsensor ausgeführten Winkelsensors 37 , insbesondere derart , dass mit dem Lichtbündel 172 eine Ausleuchtung gemäß einer Arbeitshöhe des Arms 4 des Anwenders erzielt wird . Eine selektive Ausleuchtung des Arbeitsbereichs kann, wie vorstehend erläutert , insbesondere durch eine entsprechende Ausrichtung der Lichtausgabeeinheit 184 mittels des Aktors 177 erzielt werden . Alternativ oder zusätzlich dazu kann eine selektive Ausleuchtung des Arbeitsbereichs durch eine selektive Ansteuerung verschiedener Sektoren einer Lichtquelle , beispielsweise eines LED- Panels , der Lichtausgabeeinrichtung 171 erzielt werden .
Beispielsweise verfügt die Lichtausgabeeinrichtung 171 über mehrere unabhängig voneinander ein- und ausschaltbare Lichtausgabeabschnitte 176 . Die Lichtausgabeabschnitte 176 sind beispielsweise verschiedene Sektoren eines LED- Panels , beispielsweise eines Matrix-LED- Panels . Insbesondere handelt es sich bei den Lichtausgabeabschnitten 176 um verschiedene LED- Sektoren eines LED- Panels . Beispielsweise sind die Lichtausgabeabschnitte 176 Teil einer Lichtquelle oder Teil einer insbesondere als Schweinwerfer ausgeführten Lichtausgabeeinheit 184 . In der Figur 5 ist eine schematische Lichtausgabeeinheit 184 mit mehreren Lichtausgabeabschnitten 176 gezeigt , die exemplarisch verteilt , insbesondere horizontal und/oder vertikal verteilt , exemplarisch in einer Matrix, angeordnet sind . Der besseren Übersichtlichkeit halber sind in der Figur 5 nicht alle Lichtausgabeabschnitte 176 mit dem Bezugszeichen 176 versehen . Die Lichtausgabeabschnitte 176 sind exemplarisch in einem gemeinsamen Lichtausgabeeinheit -Gehäuse 185 angeordnet .
Die Steuereinrichtung 7 ist ausgebildet , die Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 durch selektives Ein- und Ausschalten der Lichtausgabeabschnitte 176 einzustellen, insbesondere gemäß der Stellung des Unterstützungsabschnitts 3 , wie beispielsweise vorstehend erläutert . Zweckmäßigerweise schaltet die Steuereinrichtung 7 nur einen Teil der Lichtausgabeabschnitte 176 ein, insbesondere um eine Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 auf den Arbeitsbereich, und dadurch eine selektive Ausleuchtung des Arbeitsbereichs , zu erzielen . Insbesondere schaltet die Steuereinrichtung 7 unter Berücksichtigung der Stellung des Unterstützungsabschnitts 3 j eweils einen oder mehrere Lichtausgabeabschnitte 176 ein, deren ausgegebenes Licht auf einen durch die Stellung des Unterstützungsabschnitts 3 festgelegten Arbeitsbereich gerichtet ist , und/oder schaltet j eweils einen oder mehrere Lichtausgabeabschnitte 176 aus , die ( insbesondere mit ihrem ausgebbaren Licht ) auf einen Bereich außerhalb des Arbeitsbereichs gerichtet sind .
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , die Stellung des Unterstützungsabschnitts 3 mit wenigstens zwei verschiedenen Freiheitsgraden, beispielsweise in zwei verschiedenen Raumrichtungen, zu erfassen . Die zwei Freiheitsgrade sollen auch als Erfassungs - Freiheitsgrade bezeichnet werden . Die Freiheitsgrade umfassen translatorische und/oder rotatorische Freiheitsgrade . Ein erster Freiheitsgrad ist beispielsweise der Schwenkwinkel 47 des Unterstützungsabschnitt 3 . Der zweite Freiheitsgrad betrif f t zweckmäßigerweise einen horizontalen Schwenkwinkel eines Verschwenkens des Unterstützungsabschnitts 3 relativ zum Basisabschnitt 1 in einer horizontalen Schwenkebene und/oder um eine insbesondere virtuelle vertikale Drehachse , die zweckmäßigerweise durch die Schultergelenkanordnung 9 def iniert wird . Bevorzugt umfasst die Sensoreinrichtung 6 einen insbesondere an der Schultergelenkanordnung 9 angeordneten Schwenkwinkelsensor zur Erfassung des horizontalen Schwenkwinkels .
Bevorzugt erfasst die Steuereinrichtung 7 als ersten Freiheitsgrad die Höhe des Oberarms des Anwenders (beispielsweise mittels des Schwenkwinkels 47 ) und erfasst als zweiten Freiheitsgrad eine Orientierung des Oberarms des Anwenders zur Seite (beispielsweise mittels des horizontalen Schwenkwinkels) .
Die Steuereinrichtung 7 ist vorzugsweise ausgebildet , die Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 mit wenigstens zwei verschiedenen Freiheitsgraden, insbesondere in wenigstens zwei verschiedenen Raumrichtungen, einzustellen, insbesondere auf Basis der mit den zwei Erfassungs - Freiheitsgraden erfassten Stellung . Die zwei Freiheitsgrade zur Einstellung der Ausrichtung 174 sollen auch als Ausrichtungs - Freiheitsgrade bezeichnet werden und umfassen zweckmäßigerweise translatorische und/oder rotatorische Freiheitsgrade . Beispielsweise ist der erste Ausrichtungs - Freiheitsgrad die vertikale Komponente der Ausrichtung 174 des Lichtbündels und der zweite Ausrichtungs - Freiheitsgrad ist die horizontale Komponente der Ausrichtung 174 des Lichtbündels .
Beispielsweise verfügt der Aktor 177 über zwei Freiheitsgrade , beispielsweise zwei verschiedene Drehachsen, um die Lichtausgabeeinheit 184 gemäß den zwei Freiheitsgraden zu bewegen und dadurch die Ausrichtung 174 gemäß den zwei Ausrichtungs - Freiheitsgraden einzustellen .
Optional führt die Steuereinrichtung 7 ein selektives Einschalten und Ausschalten von in zwei Raumrichtungen, beispielsweise horizontal und vertikal , verteilt angeordneten Lichtausgabeabschnitten 176 durch, um die Ausrichtung 174 gemäß den zwei Ausrichtungs - Freiheitsgraden einzustellen .
Bevorzugt umfasst die Exoskelett -Vorrichtung 10 , insbesondere das Exoskelett 20 , einen optischen Sensor 175 zur Erfassung von optischen Sensordaten . Exemplarisch ist der optische Sensor 175 an der Lichtausgabeeinheit 184 angeordnet . Alternativ dazu kann der optische Sensor 175 an einer anderen Stelle angeordnet sein . Bevorzugt ist der optische Sensor 175
5 ein Bildsensor und/oder ein Helligkeitssensor . Die optischen Sensordaten sind bevorzugt Bildsensordaten und/oder Helligkeitssensordaten .
Die Steuereinrichtung 7 ist ausgebildet , auf Basis der optischen Sensordaten die Ausrichtung 174 des Lichtbündels0 172 , die Lichtstärke der Lichtausgabeeinrichtung 171 und/oder die Proj ektion der Hilf sinformation 173 einzustellen .
Insbesondere ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , auf Basis der Bildsensordaten eine Bilderkennung eines Erkennungsobj ekts in den Bildsensordaten durchzuführen und auf Basis der Bilderkennung des Erkennungsobj ekts die Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 einzustellen, insbesondere derart , dass das Erkennungsobj ekt mit dem Lichtbündel 172 selektiv ausgeleuchtet wird oder selektiv nicht ausgeleuchtet wird . Bei dem Erkennungsobj ekt handelt es0 sich beispielsweise um einen Körperteil , vorzugsweise eine Gliedmaße , des Anwenders , beispielsweise um eine oder beide Hände des Anwenders , um ein Werkzeug, um eine umstehende Person und/oder um einen Arbeitsbereich . Insbesondere kann also die Exoskelett -Vorrichtung 10 eine Steuerung der 5 Ausleuchtung und/oder des Lichtkegels der Lichtausgabeeinrichtung 171 über eine optische Erkennung der Hände des Anwenders durchführen . Der Bildsensor ist beispielsweise eine Kamera und ist optional in einer Lichtausgabeeinheit 184 , insbesondere in einer Lichtquelle ,0 integriert . Bevorzugt passt die Steuereinrichtung 7 die Lichtstärke , insbesondere die Lichtintensität , des von der Lichtausgabeeinrichtung 171 ausgegebenen Lichts , insbesondere des Lichtbündels 172 , an eine Umgebungsbedingung an . Die Umgebungsbedingung ist beispielsweise die Helligkeit der Umgebung des Exoskeletts 20 . Mittels des als Kamera oder als Helligkeitssensor , insbesondere Lichtsensor , ausgeführten optischen Sensors 175 erfasst das Exoskelett 20 die Helligkeit , insbesondere die Beleuchtungsintensität der Arbeitsumgebung und passt gemäß der erfassten Helligkeit die Lichtstärke der Lichtausgabeeinrichtung 171 , insbesondere einer oder mehrerer Lichtquellen der Lichtausgabeeinrichtung 171 , an . Insbesondere passt das Exoskelett 20 die Lichtstärke des von der Lichtausgabeeinrichtung 171 ausgegebenen Lichts , beispielsweise des Lichtbündels 172 , derart an, dass in helleren Umgebungen eine geringere Lichtstärke eingestellt wird als in dunkleren Umgebungen oder dass bei einer vorgegebenen Helligkeit eine Lichtausgabe der Lichtausgabeeinrichtung 171 abgeschaltet wird . Insbesondere erfolgt die Einstellung der Lichtstärke , die Abschaltung der Lichtausgabe und/oder die Einstellung der Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 derart , dass Energie eingespart wird und/oder eine Blendung des Anwenders und/oder umstehender Personen vermieden wird .
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , auf Basis einer Positionsinformation, die eine Position des Exoskeletts 20 und/oder des Anwenders , insbesondere relativ zur Umgebung, und/oder eine Position eines von dem Exoskelett 20 separaten Obj ekts , beispielsweise des Werkezugs 30 , anzeigt , die Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 , die Lichtstärke und/oder die Proj ektion der Hilf sinformation 173 einzustellen . Bei dem Obj ekt handelt es sich insbesondere um ein signalausendendes Obj ekt . Beispielsweise empfängt das Exoskelett 20 die Positionsinformation und/oder erzeugt die Positionsinformation, beispielsweise unter Verwendung eines GPS -Empfängers und/oder auf Basis eines von dem Obj ekt , insbesondere dem Werkzeug 30 , ausgesendeten Signals , beispielsweise eines Kopplungssignals und/oder Bluetooth- Signals . Insbesondere stellt die Steuereinrichtung 7 auf Basis der Positionsinformation die Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 so ein, dass das Lichtbündel 172 auf das Obj ekt , dessen Position von der Positionsinformation angezeigt wird, gerichtet ist . Beispielsweise richtet das Exoskelett 20 den Lichtkegel der Lichtausgabeeinrichtung 171 auf ein von dem Anwender gehaltenes und optional mit dem Exoskelett 20 gekoppeltes , insbesondere elektrisches , Handwerkzeug, beispielsweise das Werkzeug 30 , vorzugsweise auf Basis einer mit dem Exoskelett 20 erfolgten Peilung eines Bluetooth- Signals des Werkzeugs 30 .
Optional ist die Exoskelett -Vorrichtung 10 ferner ausgebildet , die Lichtausgabeeinrichtung 171 , insbesondere eine Lichtquelle der Lichtausgabeeinrichtung 171 , beispielsweise die Lichtausgabeeinheit 184 , als Warn- und/oder Signalleuchte einzusetzen, um beispielsweise ein Warnsignal auszugeben .
Beispielsweise ist die Exoskelett -Vorrichtung 10 ausgebildet , einen Laufweg, beispielsweise in einem Lager , mit der Lichtausgabeeinrichtung 171 auszuleuchten, beispielsweise auf Basis einer empfangenen und/oder erzeugten Laufweg- Information . Insbesondere ist die Exoskelett -Vorrichtung 10 ausgebildet , während der Anwender entlang des Laufwegs unterwegs ist , Licht auszugeben, um so die Position und/oder Bewegung des Anwenders besser sichtbar zu machen und das Risiko einer Kollision, insbesondere an einer Kreuzung, zu verringern . Bevorzugt umfasst die Exoskelett -Vorrichtung 10 einen Bildsensor . Beispielsweise ist der optische Sensor 175 als Bildsensor ausgeführt . Die Steuereinrichtung 7 ist ausgebildet , eine Ausrichtung des Bildsensors und die Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 korrespondierend zueinander einzustellen, um mit dem Bildsensor Bildsensordaten von einem von der Lichtausgabeeinrichtung 171 beleuchteten Beleuchtungsbereich 179 zu erfassen . Beispielsweise umfasst die Exoskelett -Vorrichtung 10 einen Bildsensor-Aktor , mit dem die Ausrichtung des Bildsensors relativ zum Exoskelett 20 , insbesondere relativ zum Basisabschnitt 1 und/oder zum Unterstützungsabschnitt 3 , einstellbar ist , um von einem vorgegebenen Umgebungsbereich des Exoskeletts 20 Bilddaten auf zunehmen . Zweckmäßigerweise steuert die Steuereinrichtung 7 den Bildsensor-Aktor korrespondierend zu der Ansteuerung des Aktors 177 an, so dass der Bildsensor-Aktor den Bildsensor auf den von der Lichtausgabeeinrichtung 171 beleuchteten Beleuchtungsbereich 179 ausrichtet . Exemplarisch ist der Bildsensor an der Lichtausgabeeinheit 184 angebracht und wird zweckmäßigerweise zusammen mit der Lichtausgabeeinheit 184 von dem Aktor 177 ausgerichtet , insbesondere derart , dass der Bildsensor Bilddaten von dem von der Lichtausgabeeinheit 184 beleuchteten Beleuchtungsbereich 179 auf nimmt .
Exemplarisch ist insbesondere eine Lichtquelle der Lichtausgabeeinrichtung 171 mit einer Kamera gekoppelt . Die Kamera ist beispielsweise in der Lichtquelle integriert und/oder wird mit der Ausrichtung der Lichtquelle synchronisiert . Insbesondere ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , mit dem Bildsensor , insbesondere der Kamera , Dokumentations -Bilddaten auf zuzeichnen und in einem nicht f lüchtigen Speicher zu speichern und/oder an einen nicht f lüchtigen Speicher (beispielsweise in der Cloud) zu übertragen . Beispielsweise kann die Exoskelet -Vorrichtung einen durch die Ausrichtung des Arms 4 bestimmten und von der Lichtquelle , insbesondere der Lichtausgabeeinheit 184 , ausgeleuchteten „ Point of Interest" durch die Kamera mittels Fotos oder Videos dokumentieren, insbesondere für eine Dokumentation einer durchgeführten Arbeit und/oder einer Qualitätskontrolle .
Bevorzugt verfügt die Steuereinrichtung 7 über wenigstens zwei manuell und/oder automatisch auswählbare Presets , die j eweils über wenigstens eine Lichtausgabe-Charakteristik verfügen, die die Lichtbündel -Ausrichtung 174 und/oder Lichtstärke der Lichtausgabeeinrichtung 171 in Abhängigkeit von wenigstens einer Eingangsgröße , insbesondere einer Stellung, beispielsweise des Schwenkwinkels 47 , des Unterstützungsabschnitts 3 , festlegt . Die wenigstens zwei Presets unterscheiden sich in ihrer Lichtausgabe- Charakteristik . Die Steuereinrichtung 7 ist ausgebildet , unter Verwendung eines aus den wenigstens zwei Presets ausgewählten Presets die Lichtbündel -Ausrichtung 174 und/oder die Lichtstärke in Abhängigkeit von der Eingangsgröße einzustellen .
Die Presets können auch als Anwendungsprof ile bezeichnet werden . Die Presets sind vorzugsweise in der Steuereinrichtung 7 gespeichert .
Jede Lichtausgabe-Charakteristik stellt eine Abbildung der wenigstens einen Eingangsgröße auf die Lichtbündel - Ausrichtung 174 und/oder die Lichtstärke dar . Beispielsweise umfasst j ede Lichtausgabe-Charakteristik eine Kennlinie , die die Lichtbündel -Ausrichtung 174 und/oder die Lichtstärke in Abhängigkeit von der wenigstens einen Eingangsgröße setzt . Beispielsweise def iniert j ede Lichtausgabe-Charakteristik für jeden Wert des Wertebereichs der Eingangsgröße einen jeweiligen Wert der Lichtbündel -Ausrichtung 174 und/oder der Lichtstärke. Insbesondere variiert die Kennlinie über den Wertebereich der Eingangsgröße. Die Kennlinie kann auch als Lichtausgabe-Kennlinie bezeichnet werden. Die Lichtausgabe- Kennlinie kann beispielsweise Teil eines Lichtausgabe- Kennfelds sein.
Bevorzugt verfügen die Presets ferner jeweils über wenigstens eine Unterstützungskraft-Charakteristik, die eine Unterstützungskraft -Vorgabe in Abhängigkeit von wenigstens einer Eingangsgröße, insbesondere einer Stellung, beispielsweise des Schwenkwinkels 47, des Unterstützungsabschnitts, festlegt. Die wenigstens zwei Presets unterscheiden sich in ihrer Unterstützungskraft- Charakteristik. Die Steuereinrichtung 7 ist ausgebildet, unter Verwendung eines aus den wenigstens zwei Presets ausgewählten Presets eine Unterstützungskraft -Vorgabe in Abhängigkeit von der Eingangsgröße zu ermitteln und die Unterstützungskraft auf Basis der Unterstützungskraft -Vorgabe einzustellen .
Jede Unterstützungskraft -Charakteristik stellt eine Abbildung der wenigstens einen Eingangsgröße auf die Unterstützungskraft -Vorgabe dar. Beispielsweise umfasst jede Unterstützungskraft -Charakteristik eine Kennlinie, die die Unterstützungskraft -Vorgabe in Abhängigkeit von der wenigstens einen Eingangsgröße setzt. Beispielsweise definiert jede Unterstützungskraft-Charakteristik für jeden Wert des Wertebereichs der Eingangsgröße einen jeweiligen Wert der Unterstützungskraft -Vorgabe . Insbesondere variiert die Kennlinie über den Wertebereich der Eingangsgröße. Die Kennlinie kann auch als Unterstützungskraft -Kennlinie bezeichnet werden . Die Unterstützungskraf -Kennlinie kann beispielsweise Teil eines Unterstützungskraf t -Kennfelds sein .
Die Unterstützungskraf t -Vorgabe entspricht zweckmäßigerweise der bereitzustellenden Aktorkraf t und/oder der bereitzustellenden Unterstützungskraf t und ist vorzugsweise identisch oder proportional zu der bereitzustellenden Aktorkraf t und/oder der bereitzustellenden Unterstützungskraf t . Beispielsweise entspricht die Unterstützungskraf t -Vorgabe einem bereitzustellenden Druck in der Druckkammer des pneumatischen Antriebszylinders 31 . Insbesondere ist die Unterstützungskraf t -Vorgabe identisch oder proportional zu dem bereitzustellenden Druck in der Druckkammer .
Insbesondere sind in der Steuereinrichtung 7 Presets gemäß einer oder mehrerer der vorstehend erläuterten Vorgehensweisen zur Einstellung der Lichtbündel -Ausrichtung 174 und/oder der Lichtstärke und/oder Proj ektion der Hilf sinformation 173 hinterlegt . Der Anwender kann entsprechend seinem Aufgabenbereich oder den zu erledigenden Arbeiten ein entsprechendes Preset auswählen .
Vorzugsweise ist bei einem oder mehreren Presets eine Lichtausgabe-Charakteristik mit einer Unterstützungskraf t - Charakteristik verknüpf t . Beispielsweise ist ein Preset durch einen Anwender konf igurierbar , insbesondere über das Mobilgerät 40 und/oder das Bedienelement 14 . Beispielsweise kann ein Anwender ein Preset durch Auswahl , beispielsweise aus einer Charakteristik-Bibliothek , einer Unterstützungskraf t -Charakteristik und einer Lichtausgabe- Charakteristik konf igurieren . Bevorzugt kann das zu verwendende Preset manuell ausgewählt werden, beispielsweise über das Bedienelement 14 und/oder das Mobilgerät 40 .
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , das zu verwendende Preset auf Basis eines oder mehrerer Trigger auszuwählen, insbesondere automatisch zu aktivieren .
Bei dem Trigger handelt es sich beispielsweise um den Empfang oder das Auf treten einer Ortsinformation, Werkzeuginformation, Personeninformation und/oder Bewegungsinf ormation . Optional kann das zu verwendende Preset in Ansprechen auf eine Kombination von Triggern ausgewählt werden .
Die Ortsinformation zeigt insbesondere einen geographischen Ort an . Beispielsweise empfängt die Steuereinrichtung 7 ein GPS - Signal und berechnet auf Basis des GPS - Signals die Ortsinformation . Ferner kann die Steuereinrichtung 7 von einem Arbeitsplatz , beispielsweise einer Station an einer Fertigungsstrecke , die Ortsinformation mittels eines an dem Arbeitsplatz , insbesondere von der Station, ausgesendeten Ortssignals empfangen . Die Steuereinrichtung 7 wählt auf Basis der Ortsinformation ein zu dem von der Ortsinformation angezeigten Ort passendes Preset aus .
Die Werkzeuginformation zeigt ein Werkzeug, beispielsweise das Werkzeug 30 , an . Beispielsweise empfängt die Steuereinrichtung 7 von dem Werkzeug 30 die Werkzeuginformation mittels eines Werkzeugsignals , beispielsweise bei einer Bluetooth-Kopplung zwischen dem Exoskelett 20 und dem Werkzeug 30 . Die Steuereinrichtung 7 wählt auf Basis der Werkzeuginformation ein zu dem von der Werkzeuginformation angezeigten Werkzeug passendes Preset aus .
Die Personeninformation zeigt eine Person an . Beispielsweise empfängt die Steuereinrichtung 7 die Personeninformation
5 mittels eines insbesondere von dem Mobilgerät 40 , beispielsweise einem Smartphone , gesendeten Personensignals . Ferner kann das Exoskelett 20 eine Identif ikationseinrichtung, beispielsweise einen Fingerdrucksensor und/oder einen Bildsensor umfassen, um0 damit die Personeninformation zu ermitteln . Die Steuereinrichtung 7 wählt auf Basis der Personeninformation ein zu der von der Personeninformation angezeigten Person passendes Preset aus .
Die Bewegungs information zeigt eine Bewegung, insbesondere ein Bewegungsmuster , des Exoskeletts 20 , insbesondere des Unterstützungsabschnitts 3 , und/oder des Werkzeugs 30 an . Optional zeigt die Bewegunginformation an, dass eine Bewegung des Exoskeletts 20 , insbesondere des Unterstützungsabschnitts 3 , mit einer Bewegung des Werkzeugs 30 korreliert , 0 insbesondere übereinstimmt . Beispielsweise empfängt die Steuereinrichtung 7 von dem Werkzeug 30 ein Werkzeug- Bewegungssignal und ermittelt auf Basis einer insbesondere mit der Sensoreinrichtung 6 erfassten Bewegung des Exoskeletts 20 und dem Werkzeug-Bewegungssignal die 5 Bewegungs inf ormation . Die Steuereinrichtung 7 wählt auf Basis der Bewegungs inf ormation ein zu der von der Bewegungs inf ormation angezeigten Bewegung passendes Preset aus .
Optional ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , aus den0 vorhandenen Presets das zu verwendende Presets auf Basis der Ortsinformation, der Werkzeuginformation, der Personeninformation und/oder der Bewegungs information zu wählen, insbesondere automatisch .
Im Folgenden soll näher darauf eingegangen werden, wie eine am Exoskelett 20 bef indliche Lichtquelle der Lichtausgabeeinrichtung 171 zur Bereitstellung von Benutzerführungs - Funktionen verwendet werden kann, beispielsweise indem mittels der Lichtquelle dem Anwender Informationen mitgeteilt werden, vorzugsweise über die Proj ektion der Hilf sinformation 173 in die Umgebung der Exoskelett -Vorrichtung 10 .
Optional stellt die Exoskelett -Vorrichtung 10 eine Augmented- Reality- Funktion bereit , beispielsweise mittels der Lichtausgabeeinrichtung 171 , insbesondere mittels einer Lichtausgabeeinheit 184 . Die Augmented-Reality- Funktion dient insbesondere dazu , dem Anwender Informationen, beispielsweise zu einem oder mehreren von der Lichtausgabeeinrichtung 171 angeleuchteten Obj ekten, bereitzustellen .
Beispielsweise umfasst die Hilf sinformation 173 eine Ausrichtungsanzeige , insbesondere eine Wasserwaage , und/oder eine Hilf slinie 181 oder mehrere Hilf slinien, insbesondere ein Raster 182 aus Hilf slinien . Die Figur 6 zeigt Beispiele der Hilf sinformation 173 . Beispielsweise handelt es sich bei der Hilf slinie 181 um eine horizontale Hilf sline . Ferner kann die Hilf slinie 181 eine vertikale Hilf slinie sein . Ferner kann das Raster 182 eine Mehrzahl von insbesondere parallel zueinander verlaufenden horizontalen Hilf slinien und/oder eine Mehrzahl von insbesondere parallel zueinander verlaufenden vertikalen Hilf slinien umfassen .
Optional ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , die Hilf sinformation 173 auf Basis der mit dem Bildsensor erfassten Bildsensordaten, insbesondere auf Basis eines in den Bildsensordaten erkannten Erkennungsobj ekts , einzustellen .
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , einen Aktionsbereich 183B von mehreren möglichen Aktionsbereichen 183A, 183B , 183C der Umgebung der Exoskelett -Vorrichtung 10 auszuwählen und die Ausrichtung 174 des Lichtbündels 172 so einzustellen, dass der ausgewählte Aktionsbereich 183B von der Lichtausgabeeinrichtung 171 selektiv beleuchtet wird, um insbesondere auf den ausgewählten Aktionsbereich 183B hinzuweisen . Die Aktionsbereiche können auch als Arbeitsbereiche bezeichnet werden . Insbesondere stellt die Steuereinrichtung 7 die Lichtbündel -Ausrichtung 174 so ein, dass der ausgewählte Aktionsbereich 183B von der Lichtausgabeeinrichtung 171 stärker ausgeleuchtet wird als die nicht -ausgewählten Aktionsbereiche 183A, 183C , insbesondere derart , dass der ausgewählte Aktionsbereich 183B von der Lichtausgabeeinrichtung 171 ausgeleuchtet wird und die nicht -ausgewählten Aktionsbereich 183A, 183C nicht von der Lichtausgabeeinrichtung 171 ausgeleuchtet werden . Insbesondere leuchtet das Exoskelett 20 den ausgewählten Aktionsbereich 183B aus , um dadurch die Aufmerksamkeit des Anwenders auf den ausgewählten Aktionsbereich 183B zu lenken, beispielsweise um dem Anwender zu signalisieren, dass der Anwender als nächstes im ausgewählten Aktionsbereich 183B tätig werden soll .
Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet , eine Aktionsbereich- Inf ormation zu erzeugen und/oder zu empfangen, die den ausgewählten Aktionsbereich 183B und/oder die nicht -ausgewählten Aktionsbereiche 183A, 183C anzeigt . Beispielsweise empfängt die Steuereinrichtung 7 die Aktionsbereich- Inf ormation von einer Arbeitsstation aus der Umgebung der Exoskelett -Vorrichtung 10 . Ferner kann die Steuereinrichtung 7 ausgebildet sein, die Aktionsbereich- Information auf Basis von Bildsensordaten von dem Bildsensor zu erzeugen .
Optional zeigt die Aktionsbereich- Inf ormation eine Aktionsbereich- Sequenz von Aktionsbereichen an und die Steuereinrichtung 7 ist ausgebildet , gemäß der Aktionsbereich- Sequenz die Aktionsbereiche sequentiell auszuleuchten, insbesondere um dem Anwender zu signalisieren, in welcher Reihenfolge er in den Aktionsbereichen tätig werden soll .
Die Exoskelett -Vorrichtung 10 ist insbesondere ausgebildet , mittels einer Lichtquelle der Lichtausgabeeinrichtung 171 gezielt einen oder mehrere Aktionsbereiche der Umgebung anzustrahlen, um den einen oder die mehreren Aktionsbereiche hervorzuheben .
Beispielsweise kann es sich bei den Aktionsbereichen um Aufbewahrungsbereiche handeln, beispielsweise um Fächer und/oder um Boxen, insbesondere in einem Lager . Ferner kann es sich bei den Aktionsbereichen um zu handhabende Gegenstände , beispielsweise Boxen, beispielsweise in einem Regal , insbesondere eines Lagers , handeln . Zweckmäßigerweise kann die Exoskelett -Vorrichtung 10 mittels der Lichtausgabeeinrichtung 171 eine „ Pick-by-Light" - Funktion bereitstellen, insbesondere für eine Kommissionierung von Waren in einem Lager . Beispielsweise ist die Exoskelett - Vorrichtung 10 ausgebildet , einem Kommissionierer , beispielsweise dem Anwender , durch Licht der Lichtausgabeeinrichtung 171 mitzuteilen, welches Fach als nächstes geöf fnet werden soll und/oder welche Box und/oder welcher Gegenstand aus einem Regal gehoben werden soll . Ferner kann es sich bei den Aktionsbereichen um Teile eines zu bearbeitenden Werkstücks handeln . Zweckmäßigerweise ist die Exoskelett -Vorrichtung 10 ausgebildet , beispielsweise bei einem insbesondere industriellen mehrschrittigen, optional wiederkehrenden, Fertigungsablauf , dem Anwender mittels des von der Lichtausgabeeinrichtung 171 ausgegebenen Lichts , eine Abfolge von Arbeitsschritten mitzuteilen, beispielsweise indem mittels des ausgegebenen Lichts nach Abschluss eines Arbeitsschritts der Teil des Werkstücks hervorgehoben wird, an dem der nächste Arbeitsschritt durchzuführen ist .
Ferner kann die Exoskelett -Vorrichtung 10 ausgebildet sein, einen Schulungsmodus einzunehmen und im Schulungsmodus einem Anwender durch das von der Lichtausgabeeinrichtung 171 ausgegebene Licht eine Abfolge von Arbeitsschritten mitzuteilen, insbesondere durch sequentielles Ausleuchten von Aktionsbereichen in der Umgebung der Exoskelett -Vorrichtung 10 .
Exemplarisch ist die Exoskelett -Vorrichtung 10 ausgebildet , mittels des von der Lichtausgabeeinrichtung 171 ausgegebenen Lichts Prozessparameter und/oder graf ische Anzeigen und/oder Anweisungen zu Parametern eines aktuellen Arbeitsschrittes anzuzeigen, insbesondere als die Hilf sinformation in die Umgebung zu proj izieren . Beispielsweise umfasst die Hilf sinformation eine Fortschrittsanzeige , eine Anzeige einer anzuwendenden Kraf t und/oder eines einzustellenden Drehmoments an einem Akkuschrauber .
Optional ist die Exoskelett -Vorrichtung 10 ausgebildet , mittels des von der Lichtausgabeeinrichtung 171 ausgegebenen Lichts eine Position und/oder einen nächsten Arbeitsschritt in einer Zusammenarbeit mit einem Roboter , insbesondere einem Cobot , anzuzeigen, insbesondere als die Hilf sinformation in die Umgebung zu proj izieren, insbesondere in einer Konstellation, in der der Anwender den Roboter nicht sehen kann, beispielsweise wenn sich der Anwender und der Roboter auf verschiedenen Seiten einer Wand, beispielsweise einer Flugzeughülle , bef inden . Beispielsweise bef indet sich der Anwender auf der Innenseite der Flugzeughülle und der Roboter auf einer Außenseite der Flugzeughülle . Zweckmäßigerweise kommuniziert die Exoskelett -Vorrichtung 10 mit dem Roboter , insbesondere drahtlos .
Optional kann die Lichtausgabeeinrichtung 171 verschiedene Arten von Lichtquellen umfassen, insbesondere als j eweilige Lichtausgabeeinheit 184 , beispielsweise eine polychromatische Lichtquelle insbesondere zur Ausleuchtung des Arbeitsbereiches , und/oder als visuelle Führung bei einer Kommissionierung und/oder eine monochromatische und/oder weniger auf gefächerte Lichtquelle , um beispielsweise die Hilf sinformation in die Umgebung, insbesondere Hilf slinien auf eine Fläche , zu proj izieren .
Optional kann die Exoskelett -Vorrichtung 10 ein Augmented- Reality- System umfassen, das beispielsweise eine Augmented- Reality-Brille und/oder ein Augmented-Reality-Visier umfasst .
Beispielsweise kann die Exoskelett -Vorrichtung 10 Informationen, insbesondere Anweisungen, mittels des Augmented-Reality- Systems einblenden, insbesondere zusätzlich und/oder korrespondierend zu von der Lichtausgabeeinrichtung 171 in die Umgebung proj izierter Information .
Optional kann die Exoskelett -Vorrichtung 10 ausgebildet sein, mittels der Lichtausgabeeinrichtung 10 Informationen zur Bewegung/Ergonomie zu visualisieren .

Claims

Ansprüche
1. Exoskelett -Vorrichtung (10) , umfassend: ein Exoskelett (20) mit:
- einem Basisabschnitt (1) zur Anbringung an einen Körperabschnitt, insbesondere den Torso (2) , des menschlichen Körpers,
- einem beweglich mit dem Basisabschnitt (1) gekoppelten Unterstützungsabschnitt (3) zur Unterstützung eines Körperteils, vorzugsweise einer Gliedmaße, insbesondere eines Arms (4) , des menschlichen Körpers, - einer auf den Unterstützungsabschnitt (3) wirkenden, insbesondere pneumatischen, Aktoreinrichtung (5) zur Bereitstellung einer Unterstützungskraft für den Körperteil, wobei die Exoskelett -Vorrichtung (10) ferner umfasst:
- eine Lichtausgabeeinrichtung (171) und - eine Steuereinrichtung (7) , die ausgebildet ist, die Lichtausgabeeinrichtung (171) anzusteuern, um eine Ausrichtung eines von der Lichtausgabeeinrichtung (171) bereitgestellten Lichtbündels (172) und/oder eine Lichtstärke der Lichtausgabeeinrichtung (171) einzustellen und/oder eine 44
Hilfsinformation (173) in eine Umgebung der Exoskelett- Vorrichtung (10) zu projizieren.
2. Exoskelett -Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (7) ausgebildet ist, die Ausrichtung (174) des Lichtbündels (172) gemäß einer Stellung des Unterstützungsabschnitts (3) einzustellen.
3. Exoskelett -Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, ferner umfassend einen Winkelsensor (37) zur Erfassung eines Winkels des Unterstützungsabschnitts, wobei die Steuereinrichtung (7) ausgebildet ist, die Ausrichtung (174) des Lichtbündels (172) , die Lichtstärke und/oder die Projektion der Hilfsinformation (173) gemäß dem erfassten Winkel einzustellen .
4. Exoskelett -Vorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuereinrichtung (7) ausgebildet ist, die Stellung des Unterstützungsabschnitts (3) mit wenigstens zwei verschiedenen Freiheitsgraden zu erfassen und/oder die Ausrichtung (174) des Lichtbündels (172) mit wenigstens zwei verschiedenen Freiheitsgraden einzustellen.
5. Exoskelett -Vorrichtung (10) nach einem voranstehenden Anspruch, ferner umfassend einen optischen Sensor (175) zur Erfassung von optischen Sensordaten, wobei die Steuereinrichtung (7) ausgebildet ist, auf Basis der optischen Sensordaten die Ausrichtung (174) des Lichtbündels (172) , die Lichtstärke und/oder die Projektion der Hilfsinformation (173) einzustellen.
6. Exoskelett -Vorrichtung (10) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Steuereinrichtung (7) ausgebildet ist, auf Basis einer Positionsinformation, die eine Position des 45
Exoskeletts (20) und/oder Anwenders relativ zur Umgebung und/oder eine Position eines von dem Exoskelett (20) separaten Objekts anzeigt, die Ausrichtung (174) des Lichtbündels (172) , die Lichtstärke und/oder die Projektion der Hilfsinformation (173) einzustellen.
7. Exoskelett -Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Lichtausgabeeinrichtung (171) über mehrere unabhängig voneinander ein- und ausschaltbare Lichtausgabeabschnitte (176) verfügt und die Steuereinrichtung (7) ausgebildet ist, die Ausrichtung (174) des Lichtbündels (172) durch selektives Ein- und Ausschalten der Lichtausgabeabschnitte (176) einzustellen.
8. Exoskelett -Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Aktor (177) zur Bewegung einer Lichtausgabeeinheit (184) der Lichtausgabeeinrichtung (171) , wobei die Steuereinrichtung (7) ausgebildet ist, für die Einstellung der Ausrichtung (174) des Lichtbündels (172) den Aktor (177) anzusteuern, um eine Bewegung der Lichtausgabeeinheit (184) zu bewirken.
9. Exoskelett -Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner umfassend einen/den optischen Sensor (175) , wobei die Steuereinrichtung (7) ausgebildet ist, eine Ausrichtung des optischen Sensors (175) und die Ausrichtung (174) des Lichtbündels (172) korrespondierend zueinander einzustellen, um mit dem optischen Sensor (175) optische Sensordaten von einem von der Lichtausgabeeinrichtung (171) beleuchteten Beleuchtungsbereich (179) zu erfassen.
10. Exoskelett -Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Akku (22) zum Betrieb der Exoskelett -Vorrichtung (10) , wobei die Lichtausgabeeinrichtung (171) elektrisch aus dem Akku (22) gespeist wird.
11. Exoskelett -Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Basisabschnitt (1) ein Rückenteil (8) , einen Schultergurt (19) und/oder einen Beckengurt (16) auf weist und die Lichtausgabeeinrichtung (171) an dem Rückenteil (8) , dem Schultergurt (19) und/oder dem Beckengurt (16) angeordnet ist.
12. Exoskelett -Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Lichtausgabeeinrichtung (171) an dem Basisabschnitt (1) und/oder dem Unterstützungsabschnitt (3) angeordnet ist.
13. Exoskelett -Vorrichtung (10) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Hilfsinformation (173) eine Ausrichtungsanzeige, insbesondere eine Wasserwaage, und/oder eine oder mehrere Hilfslinien (181) , insbesondere ein Raster (182) aus Hilfslinien, umfasst.
14. Exoskelett -Vorrichtung (10) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Steuereinrichtung (7) ausgebildet ist, einen von mehreren möglichen Aktionsbereichen (183A, 183B, 183C) der Umgebung der Exoskelett -Vorrichtung (10) auszuwählen und die Ausrichtung (174) des Lichtbündels (172) so einzustellen, dass der ausgewählte Aktionsbereich (183B) von der Lichtausgabeeinrichtung (171) selektiv beleuchtet wird, um insbesondere auf den ausgewählten Aktionsbereich
(183B) hinzuweisen.
15. Exoskelett -Vorrichtung (10) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Steuereinrichtung (7) über wenigstens zwei manuell und/oder automatisch auswählbare Presets verfügt, die jeweils über wenigstens eine Lichtausgabe- Charakteristik verfügen, die die Lichtbündel -Ausrichtung (174) und/oder Lichtstärke in Abhängigkeit von wenigstens einer Eingangsgröße, insbesondere einer Stellung des Unterstützungsabschnitts (3) , festlegt, wobei sich die wenigstens zwei Presets in ihrer Lichtausgabe-Charakteristik unterscheiden, und wobei die Steuereinrichtung (7) ausgebildet ist, unter Verwendung eines aus den wenigstens zwei Presets ausgewählten Presets die Lichtbündel -Ausrichtung (174) und/oder die Lichtstärke in Abhängigkeit von der Eingangsgröße einzustellen.
16. Exoskelett -Vorrichtung (10) nach Anspruch 15, wobei die Presets ferner jeweils über wenigstens eine Unterstützungskraft -Charakteristik verfügen, die eine Unterstützungskraft -Vorgabe in Abhängigkeit von wenigstens einer Eingangsgröße, insbesondere einer Stellung des Unterstützungsabschnitts, festlegt, wobei sich die wenigstens zwei Presets in ihrer Unterstützungskraft-Charakteristik unterscheiden, und wobei die Steuereinrichtung (7) ausgebildet ist, unter Verwendung eines aus den wenigstens zwei Presets ausgewählten Presets eine Unterstützungskraft- Vorgabe in Abhängigkeit von der Eingangsgröße zu ermitteln und die Unterstützungskraft auf Basis der Unterstützungskraft -Vorgabe einzustellen .
17. Verfahren zum Betreiben einer Exoskelett -Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, umfassend den Schritt :
- Einstellen der Ausrichtung (174) des Lichtbündels (172) und/oder der Lichtstärke und/oder Projizieren der Hilfsinformation (173) in die Umgebung der Exoskelett- Vorrichtung (10) .
EP22764762.5A 2021-08-13 2022-08-12 Exoskelett-vorrichtung und verfahren Pending EP4384350A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021208910.0A DE102021208910A1 (de) 2021-08-13 2021-08-13 Exoskelett-Vorrichtung und Verfahren
PCT/EP2022/072713 WO2023017170A1 (de) 2021-08-13 2022-08-12 Exoskelett-vorrichtung und verfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4384350A1 true EP4384350A1 (de) 2024-06-19

Family

ID=83192141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22764762.5A Pending EP4384350A1 (de) 2021-08-13 2022-08-12 Exoskelett-vorrichtung und verfahren

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP4384350A1 (de)
CN (1) CN117794697A (de)
AU (1) AU2022326217A1 (de)
CA (1) CA3229222A1 (de)
DE (1) DE102021208910A1 (de)
WO (1) WO2023017170A1 (de)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK3014394T3 (da) * 2013-07-05 2022-07-11 Jacob A Rubin Helkrops-menneske-computer-grænseflade
CN109310561B (zh) * 2016-06-08 2021-04-09 株式会社国际电气通信基础技术研究所 运动示教系统和运动示教方法
US11135122B2 (en) * 2018-05-14 2021-10-05 Human In Motion Robotics Inc. Self-supported device for guiding motions of a passive target system
GB2586473A (en) * 2019-08-19 2021-02-24 Mechatech Ltd Joint motion capture

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021208910A1 (de) 2023-02-16
CA3229222A1 (en) 2023-02-16
AU2022326217A1 (en) 2024-02-22
CN117794697A (zh) 2024-03-29
WO2023017170A1 (de) 2023-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2283790B1 (de) Steuerung und Verfahren zum Betreiben einer Operationsleuchte
EP0715673B1 (de) Grossmanipulator, insbesondere für autobetonpumpen, sowie verfahren zu dessen handhabung
DE102014206271B4 (de) Handwerkzeugmaschine, Verfahren zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine
DE112017000435T5 (de) Steuerungsmechanismen und -verfahren des Werkzeughaltearms für Exoskelette
DE4306127A1 (de) Großmanipulator, insbesondere für Autobetonpumpen
JPH06271299A (ja) 適応制御人間補助システム
CN109281071A (zh) 智能缝纫工作站及其加工方法
DE102010055666A1 (de) Medizinische Beleuchtungsvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer medizinischen Beleuchtungsvorrichtung
CN108058180A (zh) 一种高稳定性精巧作业排爆机器人
CN206256480U (zh) 用于控制土方工程器械的系统
DE102018008648A1 (de) System zur Funkanbindung einer Baugruppe an eine Steuerung
CN109732313A (zh) 一种钛钉装配设备、系统及方法
WO2017063015A1 (de) Anordnung aus einer steuerung und einem mobilen steuerungsmodul
WO2023017170A1 (de) Exoskelett-vorrichtung und verfahren
CN106494304A (zh) 用于控制作业车辆的照明设备的结构
DE102017112793A1 (de) Sich selbsttätig innerhalb einer Umgebung fortbewegendes Fahrzeug sowie System mit einem Fahrzeug und einer externen Beleuchtungseinrichtung
WO2013143679A1 (de) Flurförderzeug mit einem höhenverstellbaren lastaufnahmemittel und einem leuchtmittel am lastaufnahmemittel
EP3075494A1 (de) Arbeitsvorrichtung und arbeitsverfahren
CN104649151A (zh) 一种新型起重机
WO2023017176A1 (de) Exoskelett-vorrichtung und verfahren
DE102021208899B4 (de) Exoskelett-Vorrichtung und Verfahren
DE102021208904A1 (de) Elektrisch betreibbares Gerät und Verfahren
DE102019200930A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum automatischen Handhaben von Lagereinheiten
CN207105723U (zh) 一种纸盒加工涂胶装置
WO2023017173A1 (de) Exoskelett-vorrichtung und verfahren

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240307

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR