ES2814603T3

ES2814603T3 - Dispositivo exoesqueleto de movilidad de piernas con un mecanismo de accionamiento mejorado que emplea un acoplamiento magnético/eléctrico

Info

Publication number: ES2814603T3
Application number: ES18703412T
Authority: ES
Inventors: Ryan Farris; Steven Etheridge; Scott Morrison
Original assignee: Parker Hannifin Corp
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 2017-02-08
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2021-03-29
Anticipated expiration: 2038-01-17
Also published as: EP3750519A1; US20210275382A1; US11452659B2; EP3512484B1; WO2018147982A1; EP3512484A1

Abstract

Un dispositivo de movilidad que comprende: un conjunto de accionamiento (10) que incluye un miembro de accionamiento rotatorio (32); un componente accionado (220) que es impulsado por el miembro de accionamiento rotatorio (32); y un sistema de acoplamiento magnético y eléctrico (200) que comprende un primer acoplamiento magnético y eléctrico (60) en el conjunto de accionamiento (10) que se acopla magnética y eléctricamente a un segundo acoplamiento magnético y eléctrico (210) en el componente accionado (220); en el que el sistema de acoplamiento magnético y eléctrico (200) incluye una pluralidad de elementos magnéticos (66, 216) ubicados como parte de uno o ambos de los primeros y/o segundos acoplamientos magnéticos y eléctricos (60, 210); y el primer acoplamiento magnético y eléctrico (60) incluye un elemento eléctrico configurado para proporcionar una conexión eléctrica a un elemento eléctrico opuesto del segundo acoplamiento magnético y eléctrico (216) cuando se unen el conjunto de accionamiento (10) y el componente accionado (220).

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo exoesqueleto de movilidad de piernas con un mecanismo de accionamiento mejorado que emplea un acoplamiento magnético/eléctrico

Campo de la invención

La presente invención se refiere a los dispositivos de ayuda al movimiento, como un dispositivo de movilidad de piernas o dispositivo de "exoesqueleto", y más particularmente a mecanismos de accionamiento y componentes de acoplamiento para accionar los componentes de las articulaciones de esos dispositivos.

Antecedentes de la invención

Actualmente hay del orden de varios cientos de miles de individuos con lesiones de la médula espinal (SCI) en los Estados Unidos, con aproximadamente 12.000 nuevas lesiones sufridas cada año a una edad promedio de 40,2 años. De estos, aproximadamente el 44% (aproximadamente 5.300 casos por año) resultan en paraplejia. Uno de los impedimentos más importantes resultantes de la paraplejía es la pérdida de movilidad, en particular dada la edad relativamente temprana en que se producen esas lesiones. Las encuestas realizadas entre usuarios con paraplejia indican que las preocupaciones relativas a la movilidad se encuentran entre las más prevalentes, y que el principal deseo de movilidad es la capacidad de caminar y estar de pie. Además del impedimento de la movilidad, la incapacidad para ponerse de pie y caminar entraña graves efectos fisiológicos, entre ellos la atrofia muscular, la pérdida de contenido mineral óseo, problemas frecuentes de descomposición de la piel, mayor incidencia de infecciones del tracto urinario, espasticidad muscular, trastornos de la circulación linfática y vascular, trastornos del funcionamiento digestivo y reducción de las capacidades respiratorias y cardiovasculares.

En un esfuerzo por restaurar algún grado de movilidad en las piernas de los individuos con paraplejia, se han desarrollado varias ortesis de miembros inferiores. La forma más simple de estos dispositivos es la ortesis pasiva con tirantes largos de pierna que incorporan un par de ortesis de tobillo-pie (AFO) para proporcionar apoyo en los tobillos, que están acoplados con tirantes de pierna que bloquean las articulaciones de la rodilla en toda su extensión. Las caderas se estabilizan típicamente por la tensión en los ligamentos y la musculatura en la parte anterior de la pelvis. Dado que casi toda la energía para el movimiento es proporcionada por la parte superior del cuerpo, estas ortesis pasivas requieren una considerable fuerza en la parte superior del cuerpo y un alto nivel de esfuerzo físico, y proporcionan velocidades de marcha muy lentas.

La ortesis de guía de la cadera (HGO), que es una variación de los tirantes largos de pierna, incorpora articulaciones de cadera que resisten rígidamente la aducción y abducción de la cadera, y placas de zapato rígidas que proporcionan una mayor elevación del centro de gravedad en la punta del pie, permitiendo así un mayor grado de progresión hacia adelante por zancada. Otra variación de la ortesis larga para piernas, la ortesis de marcha recíproca (RGO), incorpora una restricción cinemática que une la flexión de la cadera de una pierna con la extensión de la cadera de la otra, típicamente por medio de un conjunto de cable de tracción-compresión. Al igual que con otras ortesis pasivas, el usuario se inclina hacia adelante contra una ayuda de estabilidad (por ejemplo, muletas de refuerzo o un andador) mientras que se disminuye el peso en la pierna de balanceo y utiliza la gravedad para proporcionar la extensión de la cadera de la pierna de apoyo. Como el movimiento de las articulaciones de la cadera se acopla recíprocamente mediante el mecanismo de reciprocidad, la extensión de la cadera inducida por la gravedad también proporciona una flexión contralateral de la cadera (de la pierna de oscilante), de modo que aumenta la longitud de zancada de la marcha. Una variación de la RGO incorpora un acoplamiento variable basado en un circuito hidráulico entre las articulaciones izquierda y derecha de la cadera. Los experimentos con esta variación indican una mejora de la cinemática de la cadera con el acoplamiento hidráulico modulado.

Para disminuir el alto nivel de esfuerzo asociado a las ortesis pasivas, se ha estado desarrollando el uso de ortesis motorizadas, que incorporan medios de accionamiento y motores de accionamiento asociados a una fuente de alimentación para ayudar a la locomoción. Se ha demostrado que estas ortesis motorizadas aumentan la velocidad de la marcha y disminuyen los movimientos compensatorios, en relación con la marcha sin asistencia motorizada. El uso de las ortesis motorizadas ofrece la oportunidad de controlar electrónicamente las ortesis para mejorar la movilidad del usuario.

Un ejemplo del estado actual de la técnica de los dispositivos de exoesqueleto se muestra en la solicitud internacional en tramitación del solicitante, N° de serie PCT/US2015/23624, titulada "Dispositivo robótico soportable", presentada el 31 de marzo de 2015. Dicho dispositivo es representativo de un dispositivo de exoesqueleto eficaz y generalmente fácil de usar. Existe una preocupación general con los dispositivos de exoesqueleto de que sean compactos y ligeros. Los usuarios de los dispositivos suelen tener impedimentos físicos importantes, y la reducción del tamaño y el peso de los dispositivos de exoesqueleto hacen que sean más fáciles de poner y manipular. Con mayor facilidad, los usuarios pueden experimentar una mayor libertad de movilidad, y pueden reducir la necesidad de cuidados y asistencia externos.

El documento GB2512074 describe un medio de accionamiento para transformar la energía eléctrica en energía mecánica (o viceversa) que tiene un estator y dos elementos cilíndricos, el estator y los elementos cilíndricos dispuestos concéntricamente alrededor de un eje central. El medio de accionamiento puede utilizarse dentro de una pierna protésica.

El mecanismo de accionamiento de los componentes de la articulación es un aspecto de los dispositivos de exoesqueleto que sigue siendo objeto de preocupación para hacer que los dispositivos de exoesqueleto sean más compactos y ligeros. La reducción del tamaño y el peso debe equilibrarse con el rendimiento para que el dispositivo sea más fácil de usar, poner y manipular, sin dejar de proporcionar el par y las fuerzas motrices adecuadas para la operación del dispositivo de exoesqueleto.

En una reciente encuesta realizada a 354 usuarios de sillas de ruedas y 127 profesionales de la salud, la "facilidad para ponerse y quitarse el dispositivo" fue calificada como "muy importante", y la "portabilidad del dispositivo" fue calificada como "importante". (Wolff et al, A Survey of Stakeholder Perspectives on Exoskeleton Technology, JNER 2014.) Los dispositivos convencionales de movilidad de piernas a menudo incorporan dos tirantes completos de pierna o componentes de pierna rígidamente conectados a un tirante común de cadera o un componente de cadera. Esta disposición convencional de componentes de la parte inferior de la pierna, la parte superior de la pierna y la cadera generalmente se articulará en cada articulación de la rodilla y en cada articulación de la cadera, haciendo que el dispositivo sea incómodo de manejar cuando lo lleva el usuario. Además, el peso de cada segmento puede ser significativo, en particular si se incorporan componentes de accionamiento y baterías.

Para hacer frente a la naturaleza engorrosa de un dispositivo de movilidad de piernas completamente ensamblado, dicho sistema puede diseñarse con componentes modulares que se manejan por separado y se conectan entre sí durante el proceso de colocación. Las conexiones eléctricas así como las conexiones físicas deben proporcionarse entre un conjunto de accionamiento y un componente accionado a través de una articulación, por ejemplo para proporcionar energía eléctrica a los medios de accionamiento y comunicación de señales entre cada pierna u otro componente de la extremidad de una ortesis accionada.

Establecer tales conexiones eléctricas para la transmisión de energía y señales típicamente requiere pasar cables eléctricos a través o alrededor de múltiples articulaciones. Por razones de seguridad, es conveniente eliminar los cables expuestos de un dispositivo como éste, específicamente para eliminar el riesgo de que se enganchen los cables durante su uso. El paso de cables eléctricos a través o alrededor de múltiples articulaciones tiene otras deficiencias, como por ejemplo problemas de fiabilidad y durabilidad, ya que el cableado a través de una articulación es un punto de fallo común. Otro problema importante del paso de cables eléctricos a través de esas articulaciones es que también socava la capacidad de proporcionar un dispositivo con la modularidad referida, como se prefiere. Para habilitar o mejorar la modularidad, lo cual es importante tanto para la colocación y retirada como para la portabilidad del sistema exoesqueleto, los sistemas convencionales que se emplean para conectar un componente accionado al conjunto de accionamiento son deficientes.

Sumario de la invención

La presente invención está dirigida a dispositivos de ayuda al movimiento, como las ortesis motorizada de miembros inferiores o de marcha o los dispositivos robóticos de movilidad con piernas o "exoesqueletos" que se pueden llevar puestos, y más particularmente a los mecanismos de acoplamiento y de accionamiento para accionar los componentes de las articulaciones de esos dispositivos, tal como se definen en las reivindicaciones adjuntas. Un aspecto de la invención es un conjunto de accionamiento que incluye un sistema de acoplamiento magnético y eléctrico mejorado, que proporciona la conexión eléctrica del conjunto de accionamiento a un componente accionado cuando tales componentes están acoplados mecánicamente. La presente invención proporciona un sistema de acoplamiento magnético y eléctrico robusto y fácil de usar que proporciona una conexión eléctrica utilizando el acoplamiento magnético, el cual se alinea y embute automáticamente y funciona bien tanto para la transmisión de energía como para la transmisión de señales.

En formas de realización ejemplares, el sistema de acoplamiento magnético y eléctrico de la presente invención proporciona un acoplamiento magnético/eléctrico que se alinea y embute automáticamente, configurado como un sistema de acoplamiento de dos partes con un receptáculo magnético situado en un centro rotacional de un componente accionado, y un enchufe ferroso o magnético situado en un centro rotacional de un miembro de accionamiento rotativo (por ejemplo, carrete de salida) de un conjunto de accionamiento. El receptáculo magnético puede estar construido de una carcasa cilíndrica no conductora (por ejemplo, de plástico) con múltiples orificios pasantes espaciados radialmente (por ejemplo, seis en una forma de realización ejemplar) que contiene elementos magnéticos de neodimio, cada uno de ellos revestido con un metal conductor (por ejemplo, níquel en una forma de realización ejemplar). Los elementos magnéticos pueden instalarse permanentemente en los orificios pasantes del receptáculo, y los cables eléctricos para la transmisión de energía y la transmisión de señales están soldados directamente a la parte posterior de cada elemento magnético. Así, un arnés de cable está formado con el receptáculo magnético que sirve como terminal eléctrico final en un extremo, y por consiguiente el receptáculo magnético también está referido aquí también como receptáculo terminal. El receptáculo terminal está fijado al componente accionado (por ejemplo, tirante de la cadera o el componente del miembro accionado de un dispositivo de exoesqueleto) en el centro de rotación del componente de la articulación accionada.

El enchufe ferroso del miembro de accionamiento rotativo también puede estar construido con una carcasa cilindrica no conductora con un patrón de coincidencia relativo al receptáculo terminal de orificios pasantes espaciados radialmente. Los orificios pasantes de la carcasa pueden incluir un contacto ferroso instalado en cada orificio pasante, y los contactos ferrosos pueden estar revestidos con un metal conductor (por ejemplo, níquel en una forma de realización ejemplar). Los contactos ferrosos pueden estar diseñados para ser de tamaño inferior al diámetro de los orificios pasantes del enchufe ferroso, y con un reborde. Esta configuración, que incluye un reborde, permite que los contactos ferrosos floten dentro de los límites axiales en el alojamiento del enchufe ferroso, asegurando que se pueda hacer un contacto completo con cada elemento magnético respectivo en el receptáculo terminal. De manera similar a los elementos magnéticos del receptáculo terminal, los cables eléctricos para la transmisión de energía y señales pueden soldarse directamente a la parte posterior de cada contacto ferroso para proporcionar cables eléctricos opuestos en los componentes, lo que establece una conexión eléctrica entre el receptáculo terminal en el componente accionado y el enchufe ferroso en el conjunto de accionamiento cuando los dos componentes se unen mecánicamente.

El alojamiento del enchufe ferroso puede ser mecánicamente enchavetado en su diámetro exterior para que coincida con las características de enchavetado presentes en un orificio definido por el carrete de salida del medio de accionamiento. Las características de enchavetado son de tamaño inferior en el alojamiento del enchufe ferroso para permitir que todo el enchufe ferroso flote ligeramente dentro del carrete de salida. Un reborde en el alojamiento del enchufe ferroso limita el desplazamiento axial hacia adelante, y se puede instalar un anillo de retención y una arandela no conductora debajo del enchufe ferroso para limitar el desplazamiento axial hacia atrás tanto del alojamiento del enchufe ferroso como de los contactos ferrosos dentro del alojamiento del enchufe ferroso. A medida que el acoplamiento magnético arrastra el componente accionado a la conexión mecánica con el miembro de accionamiento rotativo (carrete de salida) del conjunto de accionamiento, el receptáculo del terminal magnético arrastra el enchufe ferroso a la unión eléctrica a través de los cables eléctricos opuestos de cada componente. Por consiguiente, cada acoplamiento magnético del receptáculo terminal y del enchufe ferroso sirve tanto para unir los componentes entre sí en una conexión mecánica, como para establecer una conexión eléctrica en sí misma.

En una forma de realización ejemplar de seis elementos magnéticos en el receptáculo terminal, cada uno de los seis elementos magnéticos puede proporcionar 6,7 N de fuerza retención con un contacto ferroso opuesto en el enchufe ferroso, para una fuerza de retención total de 40 N. Estos 40 N de fuerza de retención actúan para evitar que la conexión eléctrica se separe y se pierda durante el uso del dispositivo de movilidad. En las pruebas, la conexión eléctrica resultante ha mostrado pérdidas resistivas mínimas a través de los contactos de transmisión de energía, y una excelente integridad de la señal a través de los contactos de la señal cuando se transmite una onda cuadrada de 2 MHz a través de los contactos de la señal, incluso durante impacto y vibración. El flotador proporcionado en el enchufe ferroso permite además una desconexión mecánica parcial del sistema de acoplamiento magnético sin que se caiga la conexión eléctrica.

En otra forma de realización ejemplar, los contactos ferrosos en la carcasa del enchufe ferroso pueden ser configurados como elementos magnéticos adicionales para formar un enchufe magnético. La polaridad del imán entre el receptáculo terminal y un enchufe magnético puede alternarse de manera que proporcione un enchavetado magnético que impida la alineación del acoplamiento incorrecta del componente accionado y el conjunto de accionamiento. Este enchavetado magnético permite la alineación automática de los componentes.

De acuerdo con tales características, un aspecto de la invención es un conjunto de accionamiento asociado que incluye un acoplamiento magnético/eléctrico mejorado. En formas de realización ejemplares, un conjunto de accionamiento asociado incluye un motor, un miembro de accionamiento rotativo accionado por el motor para accionar un componente accionado, y un conjunto de transmisión situado entre el motor y el miembro de accionamiento rotativo que proporciona una reducción de velocidad del motor al miembro de accionamiento rotativo. El miembro de accionamiento rotativo incluye un acoplamiento magnético y eléctrico que comprende al menos un componente de acoplamiento magnético configurado para acoplarse magnéticamente con un acoplamiento magnético opuesto del componente accionado, y un elemento eléctrico configurado para proporcionar una conexión eléctrica a un elemento eléctrico opuesto del componente accionado cuando el conjunto de accionamiento y el componente accionado están unidos mecánicamente entre sí.

El medio de accionamiento y el componente accionado se combinan en un dispositivo de movilidad como se define en la reivindicación adjunta 1, que incluye un sistema de acoplamiento magnético y eléctrico que comprende un primer acoplamiento magnético y eléctrico en el conjunto de accionamiento que se acopla magnética y eléctricamente a un segundo acoplamiento magnético y eléctrico en el componente accionado. El sistema de acoplamiento magnético incluye una pluralidad de elementos magnéticos situados como parte de uno o ambos del primero y/o segundo acoplamientos magnéticos y eléctricos. El primer acoplamiento magnético y eléctrico incluye un elemento eléctrico configurado para proporcionar una conexión eléctrica a un elemento eléctrico opuesto del segundo acoplamiento magnético y eléctrico cuando el conjunto de accionamiento y el componente accionado se unen entre sí. El primer acoplamiento magnético y eléctrico puede configurarse como un enchufe ferroso, y el segundo acoplamiento magnético y eléctrico puede configurarse como un receptáculo magnético, en el que cuando los acoplamientos se unen entre sí mediante el acoplamiento magnético, se establecen conexiones eléctricas entre los elementos eléctricos opuestos de los acoplamientos.

Opcionalmente, el primer acoplamiento magnético y eléctrico comprende un enchufe ferroso que incluye una carcasa no conductora que alberga una pluralidad de componentes de acoplamiento ferrosos, y el segundo acoplamiento magnético y eléctrico comprende un receptáculo magnético que incluye una carcasa no conductora que alberga la pluralidad de elementos magnéticos; y los componentes de acoplamiento ferrosos respectivamente y se acoplan magnéticamente con los elementos magnéticos cuando el conjunto de accionamiento y el componente accionado se unen entre sí.

Opcionalmente, la carcasa no conductora del primer acoplamiento magnético y eléctrico define una pluralidad de orificios pasantes que albergan cada uno respectivamente uno de los componentes de acoplamiento ferroso, y la carcasa no conductora del segundo acoplamiento magnético y eléctrico define una pluralidad de orificios pasantes que albergan, cada uno, uno de los elementos magnéticos.

Opcionalmente, el al menos un componente de acoplamiento magnético comprende una pluralidad de contactos ferrosos, cada uno de ellos revestido con un metal conductor que está en contacto eléctrico con un elemento eléctrico respectivo del primer acoplamiento magnético y eléctrico; y los elementos magnéticos del segundo acoplamiento magnético y eléctrico están conectados a los elementos eléctricos opuestos para la conexión eléctrica con los elementos eléctricos del primer acoplamiento magnético y eléctrico.

Opcionalmente, la carcasa no conductora del primer acoplamiento magnético y eléctrico define una pluralidad de orificios pasantes que albergan cada uno respectivamente un contacto ferroso, y cada contacto ferroso tiene un tamaño inferior en relación con el respectivo orificio pasante de la carcasa, de modo que el contacto ferroso flota dentro del respectivo orificio pasante.

Opcionalmente, cada contacto ferroso incluye un cuerpo central y un reborde que se extiende desde el cuerpo central, y el reborde interactúa contra una superficie inferior de la carcasa del primer acoplamiento magnético y eléctrico.

Opcionalmente, el cuerpo central define un orificio pasante de contacto para la colocación del elemento eléctrico.

Opcionalmente, los elementos eléctricos opuestos se sueldan a los elementos magnéticos del segundo acoplamiento magnético y eléctrico

Opcionalmente, la carcasa no conductora del primer acoplamiento magnético y eléctrico incluye seis orificios pasantes espaciados equidistantemente alrededor de la carcasa, los seis orificios pasantes albergan seis componentes de acoplamiento magnético respectivos; y la carcasa no conductora del segundo acoplamiento magnético y eléctrico incluye seis orificios pasantes espaciados equidistantemente alrededor de la carcasa, los seis orificios pasantes albergan seis elementos magnéticos respectivos para acoplarse magnéticamente con los seis componentes de acoplamiento magnético.

Opcionalmente, el metal conductor es níquel.

Opcionalmente, el primer acoplamiento magnético y eléctrico define un hueco central que está configurado para recibir una protuberancia en el segundo acoplamiento magnético y eléctrico cuando el conjunto de accionamiento y el componente accionado se unen entre sí.

Opcionalmente, el primer acoplamiento magnético y eléctrico incluye una porción de base que está unida al miembro de accionamiento rotativo, y hay un espacio libre entre la porción de base y la carcasa no conductora del primer acoplamiento magnético y eléctrico de tal manera que el primer acoplamiento magnético y eléctrico flota dentro del miembro de accionamiento rotativo.

Opcionalmente, el primer acoplamiento magnético y eléctrico está situado en un centro de rotación del miembro de accionamiento rotativo, y el segundo acoplamiento magnético y eléctrico está situado en un centro de rotación del componente accionado.

Opcionalmente, el diámetro exterior de la carcasa no conductora del primer acoplamiento magnético y eléctrico incluye características de enchavetado superficial para el enchavetado mecánico del primer acoplamiento magnético y eléctrico dentro del miembro de accionamiento rotativo.

Opcionalmente, los componentes de acoplamiento magnético en el primer acoplamiento magnético y eléctrico incluyen una pluralidad de elementos magnéticos de polaridad opuesta en relación con los elementos magnéticos ubicados en el segundo acoplamiento magnético y eléctrico.

Opcionalmente, en el primer acoplamiento magnético y eléctrico la polaridad de los elementos magnéticos es la misma para todos los elementos magnéticos, y en el segundo acoplamiento magnético y eléctrico la polaridad es la misma para todos los elementos magnéticos y opuesta a la polaridad de los elementos magnéticos en el primer acoplamiento magnético y eléctrico.

Opcionalmente, el sistema de acoplamiento magnético comprende un sistema de enchavetado magnético que alinea el miembro de accionamiento rotativo y el componente accionado, incluyendo el sistema de enchavetado magnético elementos magnéticos en cada uno de los miembros de accionamiento rotativo y el componente accionado se instala con polaridad alterna y opuesta.

Opcionalmente, los elementos magnéticos son imanes de disco de neodimio.

Opcionalmente, el miembro de accionamiento rotativo comprende un carrete de salida del conjunto de accionamiento que acciona el componente accionado.

Opcionalmente, el dispositivo de movilidad es un dispositivo exoesqueleto de movilidad de piernas que comprende: un componente de cadera; al menos un conjunto de muslo que incluye el conjunto de accionamiento conectado al componente de cadera en una articulación de cadera; y el componente accionado es al menos un conjunto de la parte inferior de la pierna que está acoplado magnética y eléctricamente a el al menos un conjunto de muslo por el sistema de acoplamiento magnético en una articulación de rodilla.

Estas y otras características de la presente invención serán evidentes con referencia a la siguiente descripción y dibujos adjuntos. En la descripción y en los dibujos se han divulgado detalladamente determinadas formas de realización de la invención como indicativas de algunas de las formas en que pueden emplearse los principios de la invención, pero se entiende que el alcance de la invención no está limitado en consecuencia. Más bien, la invención incluye todos los cambios, modificaciones y equivalentes que se ajusten al espíritu y los términos de las reivindicaciones que se adjuntan a la presente. Las características que se describen y/o ilustran con respecto a una forma de realización pueden utilizarse de la misma manera o de manera similar en una o más formas de realización y/o en combinación con o en lugar de las características de las otras formas de realización.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un dibujo que muestra un dispositivo ejemplar de exoesqueleto como usado por un usuario. La figura 2 es un dibujo que muestra una vista en perspectiva de un dispositivo ejemplar de exoesqueleto en posición de pie.

La figura 3 es un dibujo que muestra una vista en perspectiva del dispositivo ejemplar de exoesqueleto en posición sentada.

La figura 4 es un dibujo que muestra una vista frontal del dispositivo ejemplar de exoesqueleto en posición de pie.

La figura 5 es un dibujo que muestra una vista lateral del dispositivo ejemplar de exoesqueleto en posición de pie.

La figura 6 es un dibujo que muestra una vista trasera del dispositivo ejemplar de exoesqueleto en posición de pie.

La figura 7 es un dibujo que muestra una vista en perspectiva de un conjunto de muslo ejemplar que tiene dos casetes de accionamiento ejemplares instalados en él.

La figura 8 es un dibujo que muestra una vista frontal en despiece del conjunto de muslo ejemplar que tiene dos casetes de accionamiento ejemplares instalados en él.

La figura 9 es un dibujo que muestra una vista en perspectiva en despiece del conjunto de muslo ejemplar que tiene dos casetes de accionamiento ejemplares instalados en él.

La figura 10 es un dibujo que muestra una vista superior de un casete de accionamiento ejemplar.

La figura 11 es un dibujo que muestra una vista inferior de un casete de accionamiento ejemplar.

La figura 12 es un dibujo que representa una vista isométrica de un conjunto de accionamiento ejemplar asociado de acuerdo con las formas de realización de la presente invención.

La figura 13 es un dibujo que muestra una vista superior del conjunto de accionamiento ejemplar de la Fig. 12.

La figura 14 es un dibujo que representa una vista isométrica de un primer acoplamiento magnético/eléctrico ejemplar configurado como un enchufe ferroso de acuerdo con las formas de realización de la presente invención.

La figura 15 es un dibujo que muestra una vista isométrica y en sección transversal del enchufe ferroso ejemplar de la Fig. 14.

La figura 16 muestra una vista isométrica de un contacto ferroso ejemplar de forma aislada, que puede ser empleado en el enchufe ferroso de las Figs. 14 y 15, de acuerdo con las formas de realización de la presente invención.

La figura 17 es un dibujo que representa una vista isométrica de un sistema ejemplar de acoplamiento magnético/eléctrico de acuerdo con las formas de realización de la presente invención, incluyendo el enchufe ferroso de las Figs. 14 y 15 en combinación con un segundo acoplamiento magnético/eléctrico configurado como un receptáculo magnético de un componente accionado, mostrándose el receptáculo magnético desde un punto de vista inferior.

La figura 18 es un dibujo esquemático que muestra una vista isométrica del sistema ejemplar de acoplamiento magnético/eléctrico de la Fig. 17, mostrándose el receptáculo magnético desde un punto de vista superior.

La figura 19 es un dibujo que representa una vista isométrica del conjunto de accionamiento asociado ejemplar en combinación con un componente accionado ejemplar que incluye el receptáculo magnético, de acuerdo con las formas de realización de la presente invención.

La figura 20 es un dibujo que muestra una vista isométrica del componente accionado ejemplar de la Fig. 19 de forma aislada.

Descripción detallada

Las formas de realización de la presente invención serán ahora descritas con referencia a los dibujos, en los que se utilizan números de referencia similares para referirse a elementos similares en toda la memoria. Se entenderá que las figuras no están necesariamente a escala.

Para el contexto, las Figs. 1-11 muestran varias vistas de un dispositivo ejemplar de exoesqueleto que puede ser usado en conexión con el sistema de acoplamiento magnético/eléctrico de la presente invención. Una descripción algo generalizada de tal dispositivo de exoesqueleto se proporciona aquí con fines ilustrativos. Puede encontrarse una descripción más detallada de dicho dispositivo en la solicitud de patente internacional del solicitante número PCT/US2015/023624, presentada el 3 de marzo de 2015. No obstante, se apreciará que el dispositivo de exoesqueleto descrito presenta un ejemplo de uso, y que las características del sistema de acoplamiento magnético/eléctrico de la presente invención no se limitan a ninguna configuración particular de un dispositivo de exoesqueleto. Se pueden hacer variaciones en el dispositivo de exoesqueleto, mientras que las características de la invención actual siguen siendo aplicables. Además, los principios de la presente invención pueden aplicarse de manera general a cualquier dispositivo de movilidad adecuado. Tales dispositivos de movilidad incluyen, por ejemplo, dispositivos ortopédicos que ayudan a la movilidad de las personas sin uso o uso limitado de una determinada porción del cuerpo, y dispositivos protésicos, que esencialmente proporcionan una sustitución electromecánica de una parte del cuerpo que no está presente que puede ser utilizada por un amputado o una persona que congénitamente ha perdido una porción del cuerpo. Los dispositivos de movilidad pueden estar configurados como o incluir componentes de la articulación inferior y/o superior, ya sea individualmente o en combinación como un componente unitario.

Como se muestra en la Fig. 1, un dispositivo de exoesqueleto 1, que también puede ser referido en la técnica como un "dispositivo robótico que se puede llevar puesto", puede ser usado por un usuario. Para sujetar el dispositivo al usuario, el dispositivo 1 puede incluir dispositivos de sujeción 2 para la fijación del dispositivo al usuario mediante cinturones, lazos, correas o similares. Además, para la comodidad del usuario, el dispositivo 1 puede incluir un acolchado 3 dispuesto a lo largo de cualquier superficie que pueda entrar en contacto con el usuario. El dispositivo 1 puede utilizarse con una ayuda de estabilidad 4, como muletas, un andador o similar.

Un dispositivo exoesqueleto de movilidad de piernas ejemplar se ilustra como una ortesis de miembro inferior motorizada 100 en las Figs. 2-6. Específicamente, la ortesis 100 mostrada en las Figs. 2-6 puede incorporar cuatro componentes de accionamiento configurados como dispositivos electro-motores (por ejemplo, motores eléctricos), que imponen pares de plano sagital en cada rodilla y componentes de la articulación de la cadera incluyendo (derecha e izquierda) los componentes de la articulación de la cadera 102R, 102L y los componentes de la articulación de la rodilla 104R, 104L. La Fig. 2 muestra la ortesis 100 en posición de pie mientras que la Fig. 3 muestra la ortesis 100 en posición sentada.

Como se ve en las figuras, la ortesis contiene cinco conjuntos o módulos, aunque se pueden omitir uno o más de estos módulos y añadir otros (por ejemplo, módulos de brazos), que son: dos conjuntos (módulos) de la parte inferior de las piernas (derecha e izquierda) 106R y 106L, dos conjuntos de muslos (izquierda y derecha) 108R y 108L, y un conjunto de cadera 110. Cada conjunto de muslos 108R y 108L incluye una carcasa de conjunto de muslos respectiva 109R y 109L, y un eslabón, conector o acoplador 112R y 112L que se extiende desde cada una de las articulaciones de rodilla 104R y 104L y configurado para moverse de acuerdo con la operación de las articulaciones de rodilla 104R y 104L para proporcionar un par de plano sagital en las articulaciones de rodilla 104R y 104L.

Los conectores 112R y 112L pueden configurarse además para acoplar mecánicamente de forma liberable cada uno de los conjuntos de muslos 108R y 108L a los respectivos conjuntos de piernas 106R y 106L. Además, cada conjunto de muslo 108R y 108L también incluye un eslabón, conector o acoplador 114R y 114L, respectivamente, que se extiende desde cada uno de los componentes de la articulación de la cadera 102R y 102L y se mueve de acuerdo con la operación de los componentes de la articulación de la cadera 102R y 102L para proporcionar un par de plano sagital en los componentes de la articulación de la rodilla 104R y 104L. Los conectores 114R y 114L pueden configurarse además para acoplar mecánicamente cada uno de los conjuntos de muslos 108R y 108L al conjunto de la cadera 110.

En algunas formas de realización, los diversos componentes del dispositivo 100 pueden ser dimensionados para el usuario. Sin embargo, en otras formas de realización los componentes pueden ser configurados para que se puedan acomodar a una variedad de usuarios. Por ejemplo, en algunas formas de realización se pueden disponer uno o más elementos de extensión entre los conjuntos de la parte inferior de las piernas 106R y 106L y los conjuntos de muslos 108R y 108L para que se puedan acomodar a los usuarios con extremidades más largas. En otras configuraciones, se pueden ajustar las longitudes de los dos conjuntos de la parte inferior de las piernas 106R y 106L, dos conjuntos de muslos 108R y 108L y un conjunto de cadera 110. Es decir, las carcasas de los conjuntos de muslos 109R, 109L, las carcasas de los conjuntos de la parte inferior de las piernas 107R y 107L para los conjuntos de la parte inferior de la pierna 106R, 106L, respectivamente, y la carcasa del conjunto de cadera 113 para el conjunto de cadera 110 pueden configurarse para permitir al usuario o al profesional médico ajustar la longitud de estos componentes sobre el terreno. Por ejemplo, estos componentes pueden incluir secciones deslizables o móviles que pueden sujetarse en una o más posiciones mediante tornillos, clips o cualquier otro tipo de sujetadores. En vista de lo anterior, los dos conjuntos de la parte inferior de las piernas 106R y 106L, los dos conjuntos de muslo 108R y 108L y un conjunto de cadera 110 pueden formar un sistema modular que permita reemplazar selectivamente uno o más de los componentes de la ortesis 100 y crear una ortesis para un usuario sin necesidad de componentes personalizados. Esa modularidad también puede facilitar enormemente el procedimiento para ponerse y quitarse el dispositivo.

En la ortesis 100, cada carcasa de conjunto de muslos 109R, 109L puede incluir sustancialmente todos los componentes de accionamiento para operar y accionar los correspondientes de los componentes de la articulación de rodilla 104R, 104L y los componentes de la articulación de cadera 102R, 102L. En particular, cada una de las carcasas de conjunto de muslos 109R, 109L puede incluir componentes de accionamiento configurados como dos dispositivos motrices (por ejemplo, motores eléctricos) que se utilizan para accionar las articulaciones de los componentes de la articulación de cadera y rodilla. Sin embargo, las diversas formas de realización no están limitadas a este respecto, y algunos componentes de accionamiento pueden estar ubicados en el conjunto de cadera 110 y/o en los conjuntos de la parte inferior de la pierna 106R, 106L.

Una batería 111 para proporcionar energía a la ortesis puede ser ubicada dentro de la carcasa del conjunto de la cadera 113 y los conectores 114R y 114L también pueden proporcionar medios para conectar la batería 111 a cualquier componente de accionamiento dentro de cualquiera de los conjuntos de muslos 108R y 108L. Por ejemplo, los conectores 114R y 114L pueden incluir cables, contactos o cualquier otro tipo de elementos eléctricos para conectar eléctricamente la batería 111 a los componentes accionados eléctricamente de los conjuntos de muslos 108R y 108L. En las diversas formas de realización, la colocación de la batería 111 no se limita a estar dentro de la carcasa del conjunto de cadera 113. Más bien, la batería puede ser una o más baterías ubicadas dentro de cualquiera de los conjuntos de la ortesis 100.

Los componentes de accionamiento referenciados pueden incorporar sensores adecuados y controladores electrónicos internos o dispositivos de control relacionados para su uso en el control del dispositivo de exoesqueleto. Tales dispositivos de control internos pueden realizar, utilizando la información sensorial, la detección de señales posturales, mediante las cuales el dispositivo de control interno hará que el dispositivo de exoesqueleto entre automáticamente en modos generalizados de operación, como sentarse, ponerse de pie, caminar, operación con asistencia variable, y transiciones entre estos modos o estados generalizados (por ejemplo, sentarse para ponerse de pie, ponerse de pie para caminar, caminar para ponerse de pie, ponerse de pie para sentarse, etc.) y la transición de pasos (por ejemplo, paso a la derecha, paso a la izquierda).

En las diversas formas de realización, para mantener un bajo peso para la ortesis y un perfil reducido para los diversos componentes, los componentes de accionamiento pueden incluir un sistema de accionamiento sustancialmente planar que se utiliza para accionar las articulaciones de la cadera y la rodilla de los componentes de la articulación. Por ejemplo, cada motor puede accionar respectivamente un componente articular asociado mediante la operación de un medio de accionamiento que contenga una transmisión de reducción de velocidad en varias etapas, utilizando una disposición de etapas de reducción orientadas sustancialmente en paralelo al plano del movimiento sagital. En las figuras 7 a 11, la consolidación de las partes móviles en unidades autónomas, denominadas en el presente documento "casetes", permite facilitar el mantenimiento y la sustitución porque los casetes son intercambiables, lo que facilita su mantenimiento o requiere una menor variedad de componentes de repuesto. Tal como se utiliza en el presente documento, "autónomo" significa que el casete incluye todo lo necesario para operar de manera plenamente funcional si se le suministra energía, incluida la recepción o generación, como se garantiza, de cualquier señal de control relacionada con los componentes de la articulación. Así, por ejemplo, si se suministra energía a los contactos eléctricos del casete, éste se activaría.

En las formas de realización ilustradas de los componentes de accionamiento, un ejemplo de conjunto de accionamiento incluye un motor integrado en una placa base común junto con las etapas de reducción de velocidad de la transmisión. El conjunto de accionamiento proporciona una transferencia suave y eficiente del movimiento desde el motor hasta el ángulo de la articulación. La integración del motor en el casete permite una configuración más delgada del conjunto y proporciona una alineación consistente entre las partes. Además, la integración del motor en el casete también crea una mayor superficie para transferir y emitir el calor generado por el motor. En el caso de un dispositivo de asistencia a la movilidad, estos casetes pueden pertenecer a una articulación específica o a un conjunto de articulaciones del dispositivo. Cada una de ellas puede tener una unidad de accionamiento única o compartir una unidad de accionamiento. Los casetes también pueden albergar el dispositivo de control electrónico, y además pueden contener elementos sensores como los acelerómetros, giróscopos, medición inercial y otros sensores para detectar y observar la orientación o el ángulo y la velocidad angular de la parte superior de la pierna. Las unidades de casetes autónomas pueden ser pre-ensambladas para ayudar en la fabricación del dispositivo más amplio. Esto permite un rápido mantenimiento del dispositivo, ya que los casetes individuales pueden ser intercambiados y reparados.

Por lo tanto, refiriéndonos a las Figs. 7-11, un casete 500 extraíble, autónomo y con accionamiento ovular puede ser recibido en un receptáculo de un dispositivo robótico que se puede llevar puesto, como por ejemplo en un componente del muslo izquierdo 108L. Se apreciará que se pueda incorporar un diseño de casete comparable en cualquiera de los componentes asociados del dispositivo. El casete 500 puede incluir una primera porción circular 520 que alberga un dispositivo motriz (por ejemplo, un motor eléctrico) 502. Una segunda parte circular 522 puede estar desplazada longitudinalmente y superpuesta longitudinalmente a la primera porción circular y puede albergar un sistema de transmisión, descrito en detalle a continuación, accionado por el dispositivo motriz 502. Una tercera porción circular 524 puede estar longitudinalmente desplazada de la primera y segunda porción circular y longitudinalmente superpuesta a la segunda porción circular y puede albergar una segunda porción de la transmisión. Estas tres porciones circulares superpuestas hacen una forma ovular, que puede incluir los sensores y los dispositivos de control electrónico referenciados. Por lo tanto, una carcasa ovular 530 puede soportar el dispositivo motriz 502 y el sistema de transmisión multietapa descrito a continuación. Los lados largos de la carcasa ovular son rectos y paralelos entre sí y terminan tangencialmente como superficies finales curvadas de la carcasa ovular.

Las figuras 12-13 muestran dos vistas diferentes de un conjunto de accionamiento ejemplar 10 de acuerdo con las formas de realización de la presente invención. El conjunto de accionamiento 10 puede ser incorporado en una configuración de casete como se describió anteriormente. Un conjunto de accionamiento 10 en un casete puede ser empleado para una articulación de rodilla, y otro conjunto de accionamiento en un casete puede ser empleado para una articulación de cadera. Esta configuración puede emplearse tanto en el lado izquierdo como en el derecho para un dispositivo de exoesqueleto de movilidad de pierna.

En general, en formas de realización ejemplares, un conjunto de accionamiento asociado puede incluir un motor que acciona un conector asociado para accionar una articulación de un dispositivo de movilidad; una primera etapa de reducción de la velocidad conectada a un eje de salida del motor para proporcionar una reducción de la velocidad de la salida del motor; una segunda etapa de reducción de la velocidad vinculada a una salida de la primera etapa de reducción de la velocidad para proporcionar una reducción de la velocidad con respecto a la salida de la primera etapa; y una tercera etapa de reducción de la velocidad vinculada a una salida de la segunda etapa de reducción de la velocidad para proporcionar una reducción de la velocidad con respecto a la salida de la segunda etapa. La primera, segunda y tercera etapas funcionan como una transmisión de tres etapas para proporcionar la salida que acciona el componente de articulación accionado.

Refiriéndose a las figuras particulares, la Fig. 12 es un dibujo que representa una vista isométrica del conjunto de accionamiento ejemplar asociado 10 de acuerdo con las formas de realización de la presente invención. La Fig. 13 es un dibujo que representa una vista superior del conjunto de accionamiento ejemplar 10 de la Fig. 12. El conjunto de accionamiento 10 puede configurarse como un accionamiento de alta relación par- peso que tiene una transmisión de tres etapas con un carrete de cable, una cadena de rodillos o una etapa de transmisión final por correa. Alternativamente, cualquier etapa puede configurarse utilizando engranajes para la reducción de la velocidad. Con esa configuración, el conjunto de accionamiento 10 opera como un medio de accionamiento para accionar un componente de articulación del dispositivo de movilidad mediante una transmisión de reducción de velocidad de tres etapas para proporcionar un par de salida adecuado para accionar los componentes de articulación del dispositivo de movilidad de piernas.

Con referencia a las figuras, el conjunto de accionamiento 10 puede incluir un motor 12, una etapa de engranajes helicoidales 14, y una etapa de conjunto de carrete de cable 16. Juntos, estos componentes comprenden la transmisión de tres etapas que genera el par de salida para accionar los componentes de la articulación del dispositivo de movilidad de piernas. El motor 12 puede ser un motor eléctrico de corriente continua sin escobillas y puede tener un perfil plano que se dimensiona y se conforma para su incorporación en un casete de accionamiento al que se hace referencia anteriormente. El conjunto de accionamiento 10 puede alimentarse a través de un conector de alimentación 17 que está conectado eléctricamente a una fuente de alimentación externa. En las formas de realización ejemplares en las que el conjunto de accionamiento 10 está contenido en un casete en un conjunto de muslos, un conjunto de accionamiento 10 puede conectarse a un conjunto de cadera para proporcionar movimiento en la parte superior de la pierna o en la articulación de la cadera. Además, también ubicado en el casete, un conjunto de accionamiento 10 con orientación opuesta, puede conectarse a un conjunto de la parte inferior de la pierna para proporcionar movimiento en la articulación de la rodilla.

Detalles adicionales del sistema de transmisión de tres etapas del conjunto de accionamiento 10 se describen en la solicitud provisional del solicitante de los Estados Unidos presentada el mismo día que la solicitud actual, y titulada "DISPOSITIVO EXOSQUELETO DE MOVILIDAD DE PIERNAS CON MECANISMO DE ACCIONAMIENTO MEJORADO". El sistema de transmisión en tres etapas se considera un ejemplo no limitado para ilustración. Otras configuraciones de sistemas de transmisión de reducción de velocidad pueden ser empleadas, las cuales pueden utilizar el sistema de acoplamiento magnético/eléctrico de la presente invención, incluyendo un conjunto de transmisión multi-etapa con un número de etapas diferentes de tres etapas, como por ejemplo un conjunto de transmisión de reducción de velocidad de dos etapas.

En el ejemplo de las figuras 12 y 13, generalmente una primera etapa de transmisión 18 puede incluir el motor 12 mencionado anteriormente, que a través de un mecanismo de accionamiento acciona un eje de salida 20. El accionamiento del eje de salida de la primera etapa 20 interconecta la primera etapa 18 del conjunto de accionamiento 10 con la etapa 14 de engranajes helicoidales, que funciona como segunda etapa de reducción de la velocidad. Más concretamente, el eje de salida de la primera etapa 20 puede conectarse mecánicamente a un engranaje central 24. El engranaje central 24 puede engranar con los engranajes exteriores primero y segundo 26 y 28, cada uno de ellos situado en lados opuestos del engranaje central 24, como se muestra en las figuras 12-13. De esta manera, el engranaje central 24 puede transmitir energía a los engranajes exteriores primero y segundo 26 y 28. Además, los dos engranajes helicoidales exteriores son más grandes que el engranaje helicoidal central para proporcionar la segunda etapa de reducción de la velocidad de salida de la primera etapa de reducción de la velocidad. Estos grandes engranajes helicoidales 26 y 28 pueden vincularse a una tercera etapa final de reducción de la velocidad que se configura como el conjunto de carretes de cable 16, de modo que la salida de la segunda etapa de reducción de la velocidad transmite energía a la tercera etapa de reducción de la velocidad. En general, el conjunto de carretes de cable 16 puede incluir un carrete de salida 32 y al menos un elemento de cable (no se muestra) que interconecta la salida de la segunda etapa de reducción de la velocidad y el carrete de salida. La salida de la segunda etapa de reducción de la velocidad transmite así la energía al carrete de salida 32. Pueden proporcionarse múltiples elementos de cable que se enrollan alrededor de los carretes de cable primero y segundo 34 y 36, de manera que los carretes de cable funcionan de forma opuesta para arrastrar o largar cable para impulsar la rotación del carrete de salida 32. La tercera reducción de la velocidad se logra gracias al mayor tamaño del carrete de salida 32 en relación con el recorrido del carrete de cable alrededor del engranaje helicoidal exterior 26 y 28, como se muestra en las Figs. 12 y 13. Como se ha indicado anteriormente, los detalles del sistema de transmisión en tres etapas del conjunto de accionamiento 10, que es un ejemplo no limitativo, se describen en la otra solicitud provisional del solicitante presentada el mismo día que la solicitud actual.

Refiriéndonos nuevamente a las Figs. 12 y 13, el carrete de salida 32 puede incluir una pluralidad de cavidades empotradas 50 que pueden proporcionar un acoplamiento magnético del conjunto de accionamiento 10 a un componente accionado que es impulsado por la rotación del carrete de salida 32. En el ejemplo de las figuras 12 y 13, el carrete de salida 32 incluye seis de esas cavidades empotradas 50 espaciadas equidistantemente alrededor del carrete de salida como una forma de realización ejemplar, aunque se puede emplear cualquier número adecuado de cavidades empotradas. En esta forma de realización, cada cavidad empotrada 50 puede incluir un elemento magnético 52 situado en el fondo de la cavidad empotrada (es decir, hay seis elementos magnéticos en esta forma de realización) que se utiliza para el acoplamiento magnético a un componente accionado. Cada cavidad empotrada puede incluir además una superficie de acoplamiento 54 para ayudar al acoplamiento magnético a una superficie de acoplamiento cooperante del componente accionado. El sistema de acoplamiento magnético se describe en detalle en otra solicitud de patente provisional que se ha presentado simultáneamente, titulada "DISPOSITIVO EXOSQUELETO DE MOVILIDAD DE PIERNAS CON MECANISMO DE ACCIONAMIENTO MEJORADO QUE EMPLEA ACOPLAMIENTO MAGNÉTICO".

Los aspectos de la presente invención pertenecen a un sistema de acoplamiento magnético/eléctrico adicional que opera además para ayudar a acoplar el conjunto de accionamiento 10 a un componente accionado. Generalmente, en formas de realización ejemplares un conjunto de accionamiento asociado incluye un motor, un miembro de accionamiento rotativo accionado por el motor para accionar un componente accionado, y un conjunto de transmisión ubicado entre el motor y el miembro de accionamiento rotativo que proporciona la reducción de velocidad del motor al miembro de accionamiento rotativo. El miembro de accionamiento rotativo incluye un acoplamiento magnético/eléctrico que comprende al menos un componente de acoplamiento magnético configurado para acoplarse magnéticamente con un acoplamiento magnético opuesto del componente de accionamiento, y un elemento eléctrico configurado para proporcionar una conexión eléctrica a un elemento eléctrico opuesto del componente de accionamiento.

El sistema de acoplamiento magnético/eléctrico proporciona una conexión eléctrica entre el conjunto de accionamiento y el componente accionado para la transmisión de energía y la transmisión de señales, cuando tales componentes se acoplan o unen entre sí mecánicamente. La presente invención proporciona un acoplamiento magnético/eléctrico robusto y fácil de usar que proporciona una conexión eléctrica utilizando el acoplamiento magnético, que se alinea y embuta automáticamente y funciona bien tanto para la transmisión de energía como para la transmisión de señales. En el lado del conjunto de accionamiento, el sistema de acoplamiento magnético/eléctrico puede incluir un primer acoplamiento rápido magnético/eléctrico 60 situado en el conjunto de accionamiento 10, como se identifica en las Figs.

12 y 13. El primer acoplamiento magnético/eléctrico 60 está configurado para acoplarse a un segundo acoplamiento magnético/eléctrico cooperativo en el componente accionado, que se describe a continuación. Las fuerzas magnéticas entre los dos acoplamientos ayudan a unir el conjunto de accionamiento y el componente accionado entre sí, y al unirse se establece también una conexión eléctrica entre el conjunto de accionamiento y el componente accionado.

Generalmente, en formas de realización ejemplares, el sistema de acoplamiento magnético/eléctrico de la presente invención proporciona un conector magnético/eléctrico que se alinea y embute automáticamente configurado como un sistema de acoplamiento de dos partes con un receptáculo magnético situado en un centro de rotación del componente accionado, y el acoplamiento rápido magnético/eléctrico 60 en el conjunto de accionamiento 10. El acoplamiento rápido magnético/eléctrico 60 puede configurarse como un enchufe ferroso 60 situado en un centro de rotación de un miembro de accionamiento rotativo (por ejemplo, carrete de salida) 32 del conjunto de accionamiento 10.

La Fig. 14 es un dibujo que muestra una vista isométrica de un primer acoplamiento magnético/eléctrico ejemplar 60 en el lado del conjunto de accionamiento configurado como un enchufe ferroso de acuerdo con las formas de realización de la presente invención. Fig. 15 es un dibujo que representa una vista isométrica y en sección transversal del enchufe ferroso ejemplar 60 de la Fig. 14. El enchufe ferroso 60 del miembro de accionamiento rotativo puede incluir una carcasa de enchufe 62, que puede ser configurada como una carcasa cilíndrica no conductora que alberga al menos un componente de acoplamiento magnético. Por ejemplo, la carcasa del enchufe ferroso puede estar hecha de un plástico rígido no conductor adecuado. La carcasa puede incluir un patrón de una pluralidad de orificios pasantes 64 radialmente espaciados que albergan cada uno, respectivamente, uno de los componentes de acoplamiento magnético.

En formas de realización ejemplares, cada componente de acoplamiento magnético puede ser configurado como un contacto ferroso 66 hecho de un material ferroso (es decir, no un imán en sí mismo), como cualquier metal ferroso adecuado. En consecuencia, cada uno de los orificios pasantes 64 de la carcasa de enchufe 62 puede incluir un contacto ferroso 66 instalado en cada orificio pasante 64. Los contactos ferrosos 66 pueden estar revestidos con un metal conductor que esté en contacto eléctrico con el elemento eléctrico, y en formas de realización ejemplares el metal conductor es níquel, aunque puede emplearse cualquier metal conductor adecuado. En el ejemplo de las figuras 13 y 14, el enchufe ferroso 60 incluye seis orificios pasantes que contienen respectivamente seis contactos ferrosos, aunque puede emplearse cualquier número adecuado según convenga para proporcionar la conexión eléctrica necesaria. La carcasa del enchufe ferroso puede definir además un hueco central 63 que está configurado para recibir una protuberancia en un segundo acoplamiento magnético/eléctrico situado en el componente accionado, como se describe más adelante.

La Fig. 16 muestra una vista isométrica de un contacto ferroso 66 ejemplar en aislamiento, que puede emplearse en el enchufe ferroso 60 de las Figs. 14 y 15 de acuerdo con las formas de realización de la presente invención. En formas de realización ejemplares, el contacto ferroso incluye un cuerpo central y un reborde que extiende desde el cuerpo central, y el reborde interactúa contra una superficie inferior de la carcasa. Refiriéndose a las figuras 15 y 16 en particular, los contactos ferrosos 66 pueden ser diseñados para ser de tamaño inferior respecto a un diámetro de los orificios pasantes del enchufe ferroso, de modo que el contacto ferroso flota dentro del respectivo orificio pasante. Cada contacto ferroso 66 puede incluir además un reborde 72 que interactúa contra una superficie inferior 74 de la carcasa del enchufe 62. Los rebordes 72 pueden extenderse radialmente desde un cuerpo cilíndrico central 73 del contacto ferroso 66. Esta configuración, que incluye el reborde, permite que los contactos ferrosos floten dentro de los límites axiales en la carcasa del enchufe ferroso, asegurando que se pueda hacer un contacto completo con los respectivos elementos eléctricos y magnéticos opuestos en el lado del componente accionado.

El acoplamiento magnético/eléctrico también puede incluir una porción de base que está unida al miembro de accionamiento rotativo, y hay un espacio libre entre la porción de base y la carcasa no conductora de tal manera que el acoplamiento magnético/eléctrico flota dentro del miembro de accionamiento rotativo. Refiriéndonos a las figuras, puede haber un espacio libre inferior 68 entre una porción de base 70 que está unida al carrete de salida y el contacto ferroso 66 del enchufe ferroso 60. La porción de base 70 puede ser una arandela rígida o una estructura comparable.

Los cables eléctricos para la transmisión de energía y señales están soldados directamente a la parte trasera de cada contacto ferroso 66, lo que establece una conexión eléctrica entre el componente de acoplamiento cooperativo en el componente accionado y el enchufe ferroso 66 en el conjunto de accionamiento 10 cuando los dos componentes están unidos mecánicamente entre sí. Para una colocación efectiva del cableado eléctrico, cada contacto ferroso 66 puede incluir un orificio pasante de contacto 75 para la colocación del elemento eléctrico, como el cableado eléctrico. El orificio pasante de contacto 75 puede asegurar el aislamiento del cable para los elementos eléctricos, y puede proporcionar alivio de tensión en la junta de soldadura donde el cableado eléctrico está soldado al contacto ferroso.

La carcasa del enchufe ferroso 62 puede incluir una superficie de diámetro exterior con características de enchavetado superficial para el enchavetado mecánico del acoplamiento magnético/eléctrico dentro del miembro de accionamiento rotativo del conjunto de accionamiento. En formas de realización ejemplares, las características de enchavetado superficial pueden configurarse como huecos 76 y elemento de reborde 78 que pueden ser enchavetados mecánicamente a características de enchavetado coincidentes presentes en un orificio 80 (ver Figs. 12 y 13) definido por el carrete de salida 32 del accionamiento. Las características de enchavetado 76 y 78 pueden ser de menor tamaño en la carcasa del enchufe ferroso en relación con el orificio del carrete de salida para permitir que todo el enchufe ferroso 60 flote ligeramente dentro del carrete de salida 32. El elemento de reborde 78 de la carcasa del enchufe ferroso limita el desplazamiento axial hacia adelante, y la porción de base 70 puede configurarse como un anillo de retención y una arandela no conductora que puede instalarse debajo de la carcasa del enchufe ferroso 62 para limitar el desplazamiento axial hacia atrás tanto de la carcasa del enchufe ferroso como de los contactos ferrosos dentro de la carcasa del enchufe ferroso como se ha mencionado anteriormente.

Generalmente, el medio de accionamiento y el componente accionado pueden combinarse en un dispositivo de movilidad que incluye un sistema de acoplamiento magnético/eléctrico que comprende un primer acoplamiento magnético/eléctrico en el conjunto de accionamiento que se acopla magnética y eléctricamente a un segundo acoplamiento magnético/eléctrico en el componente accionado. El sistema de acoplamiento magnético/eléctrico incluye una pluralidad de elementos magnéticos situados como parte de uno o ambos de los primero y/o segundo acoplamientos magnéticos/eléctricos. El primer acoplamiento magnético/eléctrico incluye un elemento eléctrico configurado para proporcionar una conexión eléctrica a un elemento eléctrico opuesto del segundo acoplamiento magnético/eléctrico cuando el conjunto de accionamiento y el componente accionado se unen entre sí.

El primer acoplamiento magnético/eléctrico en el conjunto de accionamiento se describe arriba con referencia a las Figs. 12-14 como el primer acoplamiento magnético/eléctrico o enchufe ferroso 60. Como se ha detallado anteriormente, el primer acoplamiento magnético/eléctrico incluye una carcasa no conductora que alberga los contactos ferrosos revestidos con un metal conductor que está en contacto eléctrico con el elemento eléctrico para proporcionar la conexión eléctrica. La Fig. 17 es un dibujo esquemático que representa una vista isométrica de un sistema ejemplar de acoplamiento magnético/eléctrico 200 de acuerdo con las formas de realización de la presente invención, incluyendo el enchufe ferroso 60 de Figs. 14 y 15 en combinación un segundo acoplamiento magnético/eléctrico 210 de un componente accionado. El segundo acoplamiento magnético/eléctrico 210 puede ser configurado como un receptáculo magnético 210 en el componente accionado, mostrándose el receptáculo magnético desde un punto de vista desde abajo. La Fig. 18 es un dibujo esquemático que muestra una vista isométrica del sistema de acoplamiento magnético/eléctrico ejemplar 200 de la Fig. 17, mostrándose el segundo acoplamiento magnético/eléctrico o el receptáculo magnético 210 desde un punto de vista desde arriba.

El receptáculo magnético 210 puede incluir una carcasa no conductora 212 que alberga una pluralidad de elementos magnéticos, y está configurado para conectarse al enchufe ferroso 60. Los componentes de acoplamiento ferroso en el enchufe ferroso 60 se acoplan respectivamente y magnéticamente con los elementos magnéticos en el receptáculo magnético 210 cuando el conjunto de accionamiento y el componente accionado se unen entre sí. La carcasa del receptáculo magnético 212, al igual que la carcasa del enchufe ferroso 62, puede configurarse como una carcasa cilíndrica de un plástico rígido no conductor adecuado. La carcasa del receptáculo magnético 212 puede incluir múltiples orificios pasantes 214 espaciados radialmente que reciben cada uno, respectivamente, uno de los elementos magnéticos. Los orificios pasantes 214 pueden estar dispuestos de manera que coincidan con el patrón de los orificios pasantes 64 de la carcasa del enchufe ferroso 52. Consiguientemente, en el ejemplo representado que tiene seis orificios pasantes 64 en la carcasa del enchufe ferroso, se proporciona un patrón de emparejamiento de los seis orificios pasantes 214 en la carcasa del receptáculo magnético, aunque, de nuevo, cualquier número adecuado puede ser empleado.

Los orificios pasantes 214 de la carcasa del receptáculo magnético 212 pueden incluir cada uno un elemento magnético 216 instalado en cada orificio pasante 214 y revestido con un metal conductor. En formas de realización ejemplares, los elementos magnéticos 216 pueden ser cada uno un elemento magnético de neodimio, cada uno de ellos revestido con una capa conductora de níquel similar a la de los contactos ferrosos 66, aunque puede emplearse cualquier revestimiento metálico conductor adecuado. Los elementos magnéticos 216 pueden instalarse de forma permanente en los orificios pasantes de la carcasa del receptáculo magnético 212, y los elementos eléctricos (por ejemplo, los cables eléctricos) para la transmisión de energía y de señales pueden soldarse directamente a la parte posterior de cada elemento magnético. Así, se forma un arnés de cables con el receptáculo magnético 210 que sirve como terminal eléctrico final en un extremo, y en consecuencia el receptáculo magnético 210 también se denomina aquí como receptáculo terminal 210. El receptáculo terminal puede ser fijado al componente accionado (por ejemplo, el tirante de la cadera o un componente de la extremidad de un dispositivo de exoesqueleto) en el centro de rotación del componente de la articulación. Los elementos magnéticos del segundo acoplamiento magnético/eléctrico (receptáculo magnético 210) se conectan a los elementos eléctricos opuestos para la conexión eléctrica con los elementos eléctricos del primer acoplamiento magnético/eléctrico. Para ayudar a alinear el receptáculo terminal 210 con el enchufe ferroso 62, la carcasa del receptáculo terminal 212 puede incluir una protuberancia central 213 que se recibe dentro del hueco central 63 en la carcasa del enchufe ferroso cuando se unen entre sí los dos componentes del sistema de acoplamiento 200.

El sistema de acoplamiento magnético/eléctrico funciona de la siguiente manera. El acoplamiento magnético atrae el componente accionado a la conexión mecánica con el miembro de accionamiento rotativo (carrete de salida) del conjunto de accionamiento. Este acoplamiento inicial puede producirse en parte utilizando el acoplamiento magnético a través de las cavidades empotradas 50 y el componente de acoplamiento relacionado descrito en la aplicación de acoplamiento magnético relacionada. A medida que se atraen los dos componentes, el receptáculo de terminal magnético 210 atrae el enchufe ferroso 60 a un estado de acoplamiento a través de la fuerza magnética de atracción entre los contactos ferroso 66 y los elementos magnéticos 216. Como se ha mencionado anteriormente, el cableado eléctrico está soldado a las partes posteriores de los contactos ferrosos 66 y de los elementos magnéticos 216. Por consiguiente, como resultado de la unión de los contactos férreos 66 y los elementos magnéticos 216, se logra una conexión eléctrica a través de los elementos o cableado eléctricos opuestos. De esta manera, cada acoplamiento magnético del receptáculo terminal 210 y del enchufe ferroso 60 sirve tanto para atraer los componentes en una conexión mecánica, como para establecer una conexión eléctrica propiamente dicha cuando se hace la conexión mecánica. La conexión eléctrica puede proporcionar tanto la transmisión de energía como la transmisión de señales entre los componentes asociados.

En una forma de realización ejemplar de seis elementos magnéticos 216 en el receptáculo terminal 210, cada uno de los seis elementos magnéticos puede proporcionar 6,7 N de fuerza de retención con un contacto ferroso opuesto 66 en el enchufe ferroso 60, para una fuerza de retención total de 40 N. Estos 40 N de fuerza de retención actúan para evitar que la conexión eléctrica se separe y se pierda durante el uso del dispositivo de movilidad. En las pruebas, la conexión eléctrica resultante ha mostrado pérdidas resistivas mínimas a través de los contactos de transmisión de energía, y una excelente integridad de la señal a través de los contactos de la señal cuando se transmite una onda cuadrada de 2 MHz a través de los contactos de señal, incluso durante impacto y vibración. La flotación proporcionada en el enchufe ferroso permite además una desconexión mecánica parcial del sistema de acoplamiento magnético sin que se caiga la conexión eléctrica.

En otra forma de realización ejemplar, los componentes de acoplamiento magnético en el primer acoplamiento magnético/eléctrico pueden incluir una pluralidad de elementos magnéticos en lugar de simplemente contactos ferrosos. Tales elementos magnéticos pueden ser de polaridad opuesta con respecto a los elementos magnéticos situados en el segundo acoplamiento magnético/eléctrico. Por ejemplo, los contactos ferrosos 66 en la carcasa del enchufe ferroso en su lugar pueden configurarse como elementos magnéticos adicionales 66 para formar un enchufe magnético. En una forma de realización, en el primer acoplamiento magnético/eléctrico la polaridad de los elementos magnéticos 66 es la misma para todos los elementos magnéticos, y en el segundo acoplamiento magnético/eléctrico la polaridad es la misma para todos los elementos magnéticos 216 y opuesta a la polaridad de los elementos magnéticos en el primer acoplamiento magnético/eléctrico.

En otra forma de realización, la polaridad del imán entre los elementos magnéticos 216 del receptáculo terminal y los elementos magnéticos adicionales 66 del enchufe magnético puede alternarse de manera que proporcione un enchavetado magnético que impida una alineación de acoplamiento inadecuada del componente accionado y el conjunto de accionamiento. Este enchavetado magnético proporciona la alineación automática de los componentes. El enchavetado magnético puede lograrse mediante los elementos magnéticos en cada uno de los primeros acoplamientos magnéticos/eléctricos en el miembro de accionamiento rotativo (carrete de salida 32) y estando el segundo acoplamiento magnético/eléctrico en el componente accionado instalado con polaridad alterna y opuesta. En otras palabras, un elemento magnético 216 puede instalarse en el receptáculo terminal con el polo norte hacia fuera; un siguiente elemento magnético 216 adyacente puede instalarse con el polo sur hacia fuera; y así sucesivamente de forma alterna. De manera similar, el enchufe magnético del conjunto de accionamiento tendría los elementos magnéticos adicionales 66 instalados con polaridad alterna, y de polaridad opuesta a los elementos magnéticos del receptáculo terminal para lograr un fuerte acoplamiento magnético. De esta manera, el sistema de acoplamiento magnético/eléctrico tiene un enchavetado magnético que fuerza activamente a los dos componentes a separarse si el usuario intenta realizar el acoplamiento en la orientación equivocada o con una alineación incorrecta del receptáculo terminal 210 y la incorporación magnética del enchufe 60.

En la operación de un dispositivo de movilidad, la rotación del carrete de salida 32 acciona un componente accionado, como por ejemplo un componente de la articulación superior o inferior de un dispositivo de movilidad. Por lo general, el componente accionado puede ser un componente ortopédico de plástico contorneado que se contornea y se fija a la parte inferior de la pierna de un usuario humano, o a un componente de la cadera que se lleva alrededor del torso del usuario. El acoplamiento del conjunto de accionamiento con el componente accionado forma así un componente de articulación en el que se puede lograr un movimiento de rotación para permitir los movimientos del usuario mientras lleva el dispositivo de movilidad. El componente accionado puede incluir una porción de acoplamiento que tiene características de emparejamiento o protuberancias elevadas que esencialmente coinciden con las cavidades empotradas del carrete de salida del conjunto de accionamiento. El componente accionado puede incluir además el receptáculo terminal 210 que se acopla al enchufe ferroso 60 (o el enchufe magnético 60 en la forma de realización en la que el enchufe incluye elementos magnéticos).

De acuerdo con estas características, la Fig. 19 es un dibujo que muestra una vista isométrica del conjunto ejemplar de accionamiento asociado 10 en combinación con un componente ejemplar accionado 220 que incluye el receptáculo terminal 210, de acuerdo con las formas de realización de la presente invención. La Fig. 20 es un dibujo que representa una vista isométrica del componente accionado ejemplar 220 de la Fig. 19 en aislamiento.

En general, como se ha mencionado anteriormente, el conjunto de accionamiento y el componente accionado pueden combinarse en un dispositivo de movilidad que comprenda el conjunto de accionamiento, incluido el miembro de accionamiento rotativo, y un componente accionado que sea accionado por el miembro de accionamiento rotativo, en el que el conjunto de accionamiento y el componente accionado están acoplados magnética y eléctricamente por el sistema de acoplamiento magnético/eléctrico, incluido el primer acoplamiento magnético/eléctrico (por ejemplo, el enchufe ferroso o magnético 60) acoplado al segundo acoplamiento magnético/eléctrico (por ejemplo, el receptáculo magnético o terminal 210).

Refiriéndonos a las figuras 19 y 20, el componente accionado 220 puede incluir una porción de acoplamiento 222 que incluye una pluralidad de características de emparejamiento elevadas 224. En el ejemplo de las figuras, se emplean seis características de emparejamiento elevadas 224 para acoplarse con las seis cavidades empotradas 50 del conjunto de accionamiento para el acoplamiento magnético, aunque puede emplearse cualquier número adecuado. Como también se ha mencionado anteriormente, el componente accionado puede incluir además el receptáculo terminal 210 que está ubicado en un centro rotacional del componente accionado, y que magnética y eléctricamente se acopla al enchufe ferroso 60 (o el enchufe magnético 60 en la forma de realización en la que el enchufe incluye el elemento magnético). La porción de acoplamiento 222 puede estar integralmente unida a la porción del cuerpo 226. La porción del cuerpo 226 puede constituir un componente primario y un marco de apoyo de un componente de miembro superior o inferior del dispositivo de movilidad.

El conjunto de accionamiento asociado generalmente puede incorporarse a un dispositivo de movilidad que incluya un componente asociado que actúe como componente accionado, y el conjunto de accionamiento, en el que el conjunto de accionamiento acciona el componente asociado. El dispositivo de movilidad puede ser cualquier dispositivo de movilidad motorizado adecuado, como un dispositivo ortopédico motorizado, un dispositivo protésico o un dispositivo de movilidad de pierna.

En formas de realización ejemplares, el dispositivo de movilidad puede ser un dispositivo exoesqueleto de movilidad de piernas comparable al dispositivo representado en las Figs. 1-11. Dicho dispositivo de exoesqueleto puede incluir un componente de cadera, al menos un conjunto de parte inferior de pierna y al menos un conjunto de muslo conectado al conjunto de cadera en una articulación de cadera y conectado a el al menos a un conjunto de parte inferior de pierna en una articulación de rodilla. El al menos un conjunto de muslo puede incluir un primer conjunto de accionamiento que accione la articulación de la cadera y un segundo conjunto de accionamiento que accione la articulación de la rodilla. En un dispositivo ejemplar de exoesqueleto completo con componentes del lado izquierdo y derecho, el al menos un conjunto de parte inferior de pierna incluye un conjunto de parte inferior de pierna izquierda y un conjunto de parte inferior de pierna derecha. El al menos un conjunto de muslo incluye un conjunto de muslo izquierdo conectado al conjunto de cadera en una articulación de cadera izquierda y al conjunto de parte inferior de pierna izquierda en una articulación de rodilla izquierda, y un conjunto de muslo derecho conectado al conjunto de cadera en una articulación de cadera derecha y al conjunto de parte inferior de pierna derecha en una articulación de rodilla derecha. El conjunto del muslo izquierdo incluye un primer conjunto de accionamiento que acciona la articulación de la cadera izquierda y un segundo conjunto de accionamiento que acciona la articulación de la rodilla izquierda. El conjunto del muslo derecho incluye igualmente un tercer conjunto de accionamiento que acciona la articulación de la cadera derecha, y un cuarto conjunto de accionamiento que acciona la articulación de la rodilla derecha.

Aunque la invención ha sido mostrada y descrita con respecto a una o varias formas de realización, es obvio que se producirán alteraciones y modificaciones equivalentes para otros expertos en la materia tras la lectura y comprensión de la presente memoria descriptiva y de los dibujos anexos. Además, mientras que una característica particular de la invención puede haber sido descrita anteriormente con respecto a sólo una o más de varias formas de realización ilustradas, dicha característica puede combinarse con una o más de las otras características de las otras formas de realización, de acuerdo con el alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de movilidad que comprende:

un conjunto de accionamiento (10) que incluye un miembro de accionamiento rotatorio (32);

un componente accionado (220) que es impulsado por el miembro de accionamiento rotatorio (32); y

un sistema de acoplamiento magnético y eléctrico (200) que comprende un primer acoplamiento magnético y eléctrico (60) en el conjunto de accionamiento (10) que se acopla magnética y eléctricamente a un segundo acoplamiento magnético y eléctrico (210) en el componente accionado (220);

en el que el sistema de acoplamiento magnético y eléctrico (200) incluye una pluralidad de elementos magnéticos (66, 216) ubicados como parte de uno o ambos de los primeros y/o segundos acoplamientos magnéticos y eléctricos (60, 210); y

el primer acoplamiento magnético y eléctrico (60) incluye un elemento eléctrico configurado para proporcionar una conexión eléctrica a un elemento eléctrico opuesto del segundo acoplamiento magnético y eléctrico (216) cuando se unen el conjunto de accionamiento (10) y el componente accionado (220).

2. El dispositivo de movilidad de la reivindicación 1, en el que el primer acoplamiento magnético y eléctrico comprende un enchufe ferroso (60) que incluye una carcasa no conductora (62) que alberga una pluralidad de componentes de acoplamiento ferroso (66), y el segundo acoplamiento magnético y eléctrico (210) comprende un receptáculo magnético que incluye una carcasa no conductora (212) que alberga la pluralidad de elementos magnéticos (216); y

en el que los componentes de acoplamiento ferroso (66) se acoplan respectiva y magnéticamente con los elementos magnéticos (216) cuando el conjunto de accionamiento (10) y el componente accionado (220) se unen entre sí.

3. El dispositivo de movilidad de la reivindicación 2, en el que la carcasa no conductora (62) del primer acoplamiento magnético y eléctrico (60) define una pluralidad de orificios pasantes (64) que albergan cada uno respectivamente uno de los componentes de acoplamiento ferroso (66), y la carcasa no conductora (212) del segundo acoplamiento magnético y eléctrico (210) define una pluralidad de orificios pasantes (214) que albergan cada uno respectivamente uno de los elementos magnéticos (216).

4. El dispositivo de movilidad de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que al menos un componente de acoplamiento magnético comprende una pluralidad de contactos ferrosos (66), cada uno de ellos revestido con un metal conductor que está en contacto eléctrico con un elemento eléctrico respectivo del primer acoplamiento magnético y eléctrico (60); y

en el que los elementos magnéticos (216) del segundo acoplamiento magnético y eléctrico están conectados a los elementos eléctricos opuestos para la conexión eléctrica con los elementos eléctricos del primer acoplamiento magnético y eléctrico (60).

5. El dispositivo de movilidad de la reivindicación 4, en el que la carcasa no conductora (62) del primer acoplamiento magnético y eléctrico (60) define una pluralidad de orificios pasantes (64) que albergan cada uno respectivamente un contacto ferroso (66), y cada contacto ferroso (66) tiene un tamaño inferior en relación con el respectivo orificio pasante (64) de la carcasa (62), de manera que el contacto ferroso (66) flota dentro del respectivo orificio pasante (64).

6. El dispositivo de movilidad de cualquiera de las reivindicaciones 4-5, en el que cada contacto ferroso (66) incluye un cuerpo central (73) y un reborde (72) que se extiende desde el cuerpo central (73), y el reborde (72) interactúa contra una superficie inferior (74) de la carcasa (62) del primer acoplamiento magnético y eléctrico, opcionalmente en el que el cuerpo central (73) define un orificio pasante (75) de contacto para la colocación del elemento eléctrico.

7. El dispositivo de movilidad de la reivindicación 6, en el que los elementos eléctricos opuestos están soldados a los elementos magnéticos (216) del segundo acoplamiento magnético y eléctrico.

8. El dispositivo de movilidad de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que el primer acoplamiento magnético y eléctrico (60) define un hueco central (63) que está configurado para recibir una protuberancia (213) en el segundo acoplamiento magnético y eléctrico (210) cuando el conjunto de accionamiento (10) y el componente accionado (220) se unen.

9. El dispositivo de movilidad de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que el primer acoplamiento magnético y eléctrico (60) incluye una porción de base (70) que está unida al miembro de accionamiento rotativo (32), y hay un espacio libre (68) entre la porción de base (70) y la carcasa no conductora (62) del primer acoplamiento magnético y eléctrico, de modo que el primer acoplamiento magnético y eléctrico (66) flota dentro del miembro de accionamiento rotativo (32).

10. El dispositivo de movilidad de cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que el primer acoplamiento magnético y eléctrico (60) está situado en un centro de rotación del miembro de accionamiento rotativo (32), y el segundo acoplamiento magnético y eléctrico (210) está situado en un centro de rotación del componente accionado (220).

11. El dispositivo de movilidad de cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en el que el diámetro exterior de la carcasa no conductora (62) del primer acoplamiento magnético y eléctrico (60) incluye características de enchavetado superficial (76, 78) para el enchavetado mecánico del primer acoplamiento magnético y eléctrico (60) dentro del miembro de accionamiento rotativo (32).

12. El dispositivo de movilidad de la reivindicación 1, en el que los componentes del acoplamiento magnético (66) en el primer acoplamiento magnético y eléctrico (60) incluyen una pluralidad de elementos magnéticos de polaridad opuesta en relación con los elementos magnéticos situados (216) en el segundo acoplamiento magnético y eléctrico (210).

13. El dispositivo de movilidad de la reivindicación 12, en el que el sistema de acoplamiento magnético (200) comprende un sistema de enchavetado magnético que alinea el miembro de accionamiento rotativo (32) y el componente accionado (220), incluyendo el sistema de enchavetado magnético elementos magnéticos (66, 216) en cada uno de los miembros de accionamiento rotativo (32) y estando el componente accionado (220) instalado con polaridad alterna y opuesta.

14. El dispositivo de movilidad de cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en el que el miembro de accionamiento rotativo comprende un carrete de salida (32) del conjunto accionamiento (10) que impulsa el componente accionado.

15. El dispositivo de movilidad de cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en el que el dispositivo de movilidad es un dispositivo exoesqueleto (100) de movilidad de piernas que comprende:

un componente de cadera (110);

al menos un conjunto de muslo (108R, 108L) incluyendo el conjunto de accionamiento (10) conectado al componente de la cadera en una articulación de la cadera (102R, 102L); y

el componente accionado (220) es al menos un conjunto inferior de pierna (106R, 106L) que está acoplado magnética y eléctricamente a el al menos un conjunto de muslo (108R, 108L) por el sistema de acoplamiento magnético (200) en una articulación de rodilla (104R, 104L).