IT202100002300A1

IT202100002300A1 - MOTORIZED JOINT FOR AN EXOKELETRON

Info

Publication number: IT202100002300A1
Application number: IT102021000002300A
Authority: IT
Inventors: Andrea Santi; Gianluca SESENNA
Original assignee: U&O S R L
Priority date: 2021-02-03
Filing date: 2021-02-03
Publication date: 2022-08-03

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo: Description of the patent for an industrial invention entitled:

?ARTICOLAZIONE MOTORIZZATA PER UN ESOCHELETRO? ?MOTORIZED JOINT FOR AN EXOCHELETON?

La presente invenzione riguarda un?articolazione motorizzata per un dispositivo robotico indossabile come una ortesi o un c.d. esoscheletro, in particolare per arti inferiori. The present invention relates to a motorized articulation for a wearable robotic device such as an orthosis or a c.d. exoskeleton, especially for lower limbs.

Ogni anno migliaia di persone, per svariati motivi come ad esempio incidenti o malattie, perdono l?uso delle gambe. Una delle menomazioni pi? significative derivanti da tale condizione, ossia la c.d. paraplegia, ? la perdita della mobilit?, soprattutto considerando l'et? media relativamente giovane delle persone in cui si verificano tali condizioni (poich? dovute nella maggior parte dei casi a lesioni a seguito di incidenti). Every year thousands of people, for various reasons such as accidents or illnesses, lose the use of their legs. One of the impairments more? significant deriving from this condition, i.e. the so-called paraplegia, ? the loss of mobility?, especially considering the age? relatively young average of people in which these conditions occur (because due in most cases to injuries following accidents).

Oltre alla ridotta mobilit?, l'incapacit? di stare in piedi e di camminare comporta ulteriori effetti fisiologici negativi, tra cui atrofia muscolare, perdita di contenuto minerale osseo, problemi di lesioni cutanee, aumento dell'incidenza di infezioni del tratto urinario, ridotta circolazione linfatica e vascolare, funzionamento e capacit? respiratorie e cardiovascolari ridotte. In addition to the reduced mobility, the inability of standing and walking has further adverse physiological effects, including muscle wasting, loss of bone mineral content, skin lesion problems, increased incidence of urinary tract infections, decreased lymphatic and vascular circulation, impaired functioning and ability to respiratory and cardiovascular problems.

Nel tentativo di ripristinare un certo grado di mobilit? delle gambe nei soggetti con paraplegia, nel corso degli anni sono state sviluppati svariati tipi di esoscheletri per gli arti inferiori. In an attempt to restore a certain degree of mobility? of the legs in subjects with paraplegia, various types of exoskeletons for the lower limbs have been developed over the years.

La tipologia pi? semplice di esoscheletro ? quella passiva. Poich? quasi tutta l'energia necessaria per il movimento ? fornita dalla parte superiore del corpo, gli esoscheletri passivi richiedono in genere un notevole sforzo della parte superiore del corpo e forniscono velocit? di deambulazione molto basse. The most typology simple of exoskeleton ? the passive one. because almost all the energy required for movement ? provided by the upper body, passive exoskeletons typically require significant upper body effort and provide speed for maximum acceleration. very low walking distances.

Al fine di diminuire l'elevato livello di sforzo associato agli esoscheletri passivi, gi? da alcuni anni sono stati sviluppati degli esoscheletri attivi, ossia motorizzati, i quali sono equipaggiati con degli attuatori per aiutare la deambulazione di una persona. In order to decrease the high level of effort associated with passive exoskeletons, already? active, i.e. motorized, exoskeletons have been developed for some years, which are equipped with actuators to help a person walk.

Allo stato dell?arte esistono diverse modalit? di attuazione delle articolazioni esoscheletriche come ad esempio pneumatica, meccanica, elastica o elettrica. At the state of the art there are different modalities? of actuation of exoskeletal joints such as pneumatic, mechanical, elastic or electrical.

L?articolazione motorizzata della presente invenzione riguarda questa ultima tipologia. The motorized articulation of the present invention relates to this latter type.

Gli esoscheletri comprendono in genere un gruppo vita e due gruppi gamba, destro e sinistro. Exoskeletons typically include a waist group and two leg groups, right and left.

Ciascun gruppo gamba ? collegato al gruppo vita tramite una prima articolazione, denominata anche articolazione o giunto dell?anca. Il gruppo gamba comprende in genere un segmento o tratto femorale, un?articolazione del ginocchio, un segmento o tratto tibiale, un gruppo scarpa ed eventualmente un?articolazione della caviglia. Each leg group ? connected to the waist group through a first joint, also called the hip joint or joint. The leg assembly generally comprises a femoral segment or portion, a knee joint, a tibial segment or portion, a shoe assembly, and possibly an ankle joint.

Il segmento femorale ad un?estremit? ? collegato in modo girevole al gruppo vita, tramite l?articolazione dell?anca, e all?estremit? opposta ? collegato al segmento tibiale, tramite l?articolazione del ginocchio. The femoral segment at one? End? ? connected in a rotatable way to the waist group, through the articulation of the hip, and at the extremity? opposite ? connected to the tibial segment, via the knee joint.

In genere, almeno l?articolazione dell?anca e l?articolazione del ginocchio sono motorizzate. Usually, at least the hip joint and the knee joint are motorized.

Fra gli esoscheletri attivi ad attuazione elettrica, la tipologia pi? diffusa oggi sul mercato ? equipaggiata con articolazioni motorizzate che comprendono un motore piatto, montato coassiale con l?asse di rotazione dell?articolazione, accoppiato ad un riduttore armonico. Among the active exoskeletons with electrical actuation, the most? popular on the market today? equipped with motorized joints which include a flat motor, mounted coaxially with the rotation axis of the joint, coupled to a harmonic reduction gear.

Esempi di esoscheletri equipaggiati con tali articolazioni motorizzate sono illustrati ad esempio in EP 3482883 A2. Tali articolazioni motorizzate della tecnica nota presentano tuttavia alcuni limiti e svantaggi. Examples of exoskeletons equipped with such motorized joints are illustrated for example in EP 3482883 A2. However, these motorized joints of the prior art have some limitations and drawbacks.

Un primo limite di tali dispositivi riguarda gli ingombri, sia per quanto riguarda la larghezza dell?articolazione, sia per quanto riguarda la profondit? (nel senso dell?asse di rotazione dell?articolazione). A first limitation of these devices concerns the overall dimensions, both as regards the width of the articulation and as regards the depth? (in the direction of the rotation axis of the joint).

Difatti, a causa della coppia e della potenza necessaria per la movimentazione e la deambulazione della persona, il diametro del motore piatto non pu? scendere sotto una certa misura, tipicamente fra 10 mm 150 mm. In fact, due to the torque and power required for the movement and deambulation of the person, the diameter of the flat motor cannot go below a certain extent, typically between 10 mm and 150 mm.

Per gli stessi motivi, anche il riduttore armonico e il suo cuscinetto di supporto presentano ingombri diametrali abbastanza elevati per fornire la resistenza adeguata. For the same reasons, the harmonic reducer and its support bearing also have sufficiently large diameter dimensions to provide adequate resistance.

L?accoppiamento assiale fra il riduttore armonico e il motore, inoltre, fa s? che tali dispositivi presentino ingombri elevati anche lungo la direzione dell?asse di rotazione dell?articolazione. Furthermore, the axial coupling between the harmonic reducer and the motor makes s? that these devices have large dimensions also along the direction of the axis of rotation of the articulation.

Un ulteriore svantaggio di tali dispositivi noti ? il costo elevato dovuto alla presenza di componenti complicati e costosi, come il riduttore armonico. A further disadvantage of such known devices? the high cost due to the presence of complicated and expensive components, such as the harmonic reducer.

In questo contesto, ? scopo della presente invenzione proporre un?articolazione motorizzata per un esoscheletro, in particolare, ma non esclusivamente, per arti inferiori, che superi i limiti della tecnica nota. In this context, ? object of the present invention to propose a motorized articulation for an exoskeleton, in particular, but not exclusively, for lower limbs, which overcomes the limits of the prior art.

In particolare, ? scopo della presente invenzione mettere a disposizione un?articolazione motorizzata pi? compatta rispetto a quelle note, specialmente con riferimento alle dimensioni che incidono maggiormente sull?impatto visivo del segmento articolare dell?esoscheletro, ossia lo spessore e la larghezza. In particular, ? purpose of the present invention to make available a more motorized articulation? compact compared to the known ones, especially with reference to the dimensions that most affect the visual impact of the articular segment of the exoskeleton, ie the thickness and the width.

Un altro scopo della presente invenzione ? di realizzare un?articolazione motorizzata comprendente componenti standardizzati e di largo uso e, quindi, pi? economica. Another object of the present invention ? to create a motorized articulation comprising standardized and widely used components and, therefore, more? economic.

Questi e altri scopi sono raggiunti da un?articolazione motorizzata per un esoscheletro comprendente un elemento di supporto del segmento articolare e un gruppo motoriduttore montato su detto elemento di supporto. These and other objects are achieved by a motorized articulation for an exoskeleton comprising a support element of the articular segment and a gear motor unit mounted on said support element.

L?elemento di supporto del segmento articolare ? configurato per ruotare attorno a un asse di articolazione rispetto ad un altro elemento della struttura dell?esoscheletro. Nel caso di un esoscheletro per arti inferiori, detto segmento articolare pu? comprendere il tratto femorale, in questo caso ruotabile rispetto al gruppo vita attorno all?asse dell?articolazione dell?anca, o quello tibiale, ruotabile rispetto al segmento femorale attorno all?asse dell?articolazione del ginocchio. The support element of the joint segment ? configured to rotate about an articulation axis relative to another element of the exoskeleton?s structure. In the case of an exoskeleton for lower limbs, said articular segment can understand the femoral section, in this case rotatable with respect to the waist unit around the hip joint axis, or the tibial section, rotatable with respect to the femoral segment around the knee joint axis.

Detto elemento di supporto comprende preferibilmente una piastra opportunamente sagomata, realizzata in metallo, preferibilmente alluminio o altre leghe leggere, o un materiale polimerico oppure in un materiale composito come fibra di carbonio o similari. Said support element preferably comprises a suitably shaped plate, made of metal, preferably aluminum or other light alloys, or a polymeric material or a composite material such as carbon fiber or the like.

Il gruppo motoriduttore comprende almeno un motore accoppiato a un riduttore, preferibilmente di tipo planetario. The gear motor group comprises at least one motor coupled to a reduction gear, preferably of the planetary type.

Vantaggiosamente, secondo l?invenzione, il motore e il riduttore sono montati sull?elemento di supporto del segmento articolare in maniera che i rispettivi alberi siano coassiali fra loro e allineati con un asse Xm, nel seguito denominato anche asse motore, perpendicolare all?asse di rotazione Xr dell?articolazione. Advantageously, according to the invention, the motor and the reducer are mounted on the support element of the articular segment in such a way that the respective shafts are coaxial to each other and aligned with an axis Xm, hereinafter also referred to as the motor axis, perpendicular to the axis of rotation Xr of the joint.

Secondo l?invenzione, il moto rotatorio del motoriduttore attorno all?asse motore Xm ? trasmesso (rinviato) all?asse di rotazione Xr dell?articolazione attraverso un ingranaggio a coppia conica. According to the invention, the rotary motion of the geared motor around the motor axis Xm ? transmitted (returned) to the rotation axis Xr of the joint through a bevel gear.

Pi? in dettaglio, sull?albero di uscita del riduttore ? calettata una prima ruota dentata conica ingranata con una rispettiva seconda ruota dentata conica calettata su un albero montato in modo ruotabile attorno all?asse di rotazione Xr dell?articolazione. Pi? in detail, on the output shaft of the reducer ? keyed a first bevel gear wheel meshed with a respective second bevel gear wheel keyed to a shaft mounted in a rotatable manner about the axis of rotation Xr of the articulation.

Detta seconda ruota conica ? fissabile all?altro elemento della struttura dell?esoscheletro rispetto al quale ruota il segmento articolare. Said second conical wheel? fixable to the other element of the exoskeleton structure with respect to which the joint segment rotates.

Tale configurazione dell?articolazione motorizzata consente di sfruttare in modo ottimale lo spazio disponibile collocando il gruppo motoriduttore in modo che il suo asse motore sia sostanzialmente parallelo alla direzione di sviluppo principale del segmento articolare. This configuration of the motorized articulation allows the available space to be exploited in an optimal way by placing the gearmotor unit so that its motor axis is substantially parallel to the main direction of development of the articular segment.

La configurazione descritta consente quindi di adottare sia per il motore sia per il riduttore planetario, dei prodotti commerciali standardizzati dal costo ridotto. The configuration described therefore allows the adoption of standardized commercial products with a reduced cost for both the motor and the planetary reducer.

In particolare, ? possibile equipaggiare l?articolazione con un motore e un riduttore i cui corpi sono maggiormente sviluppati in lunghezza, ossia nella direzione dell?asse di rotazione, piuttosto che in larghezza. In particular, ? It is possible to equip the articulation with a motor and a reducer whose bodies are more developed in length, i.e. in the direction of the axis of rotation, rather than in width.

Poich? l?elemento di supporto del segmento articolare, tipicamente, ha una lunghezza di almeno 300-350 mm, il siffatto gruppo motoriduttore e l?ingranaggio a coppia conica possono essere disposti comodamente negli ingombri di detto supporto. because the support element of the articular segment typically has a length of at least 300-350 mm, this gearmotor unit and the bevel gear can be conveniently arranged within the overall dimensions of said support.

Inoltre, con l?adozione del meccanismo di rinvio a coppia conica ? possibile sfruttare un ulteriore stadio di riduzione del numero di giri dimensionando opportunamente le ruote dentate. Ad esempio detto ingranaggio a coppia conica pu? avere un rapporto di trasmissione compreso fra 1,5 e 2,5. Furthermore, with the adoption of the bevel gear transmission mechanism ? It is possible to exploit a further stage of reduction of the number of revolutions by suitably sizing the gear wheels. For example, said bevel gear can? have a gear ratio between 1.5 and 2.5.

In questo modo ? possibile adottare un motore con una coppia ridotta rispetto ai dispostivi noti, e quindi pi? compatto, oltre che, per lo stesso motivo, anche un riduttore planetario di minori dimensioni. In this way ? Is it possible to adopt an engine with a reduced torque compared to known devices, and therefore more? compact, as well as, for the same reason, also a smaller planetary reducer.

Il risultato ? quindi un?articolazione motorizzata che, oltre ad essere pi? semplice ed economica rispetto a quelle note, ha una forma esterna pi? armoniosa e ?snella?, grazie alla ridotta larghezza e profondit? del segmento articolare. The result ? therefore a motorized articulation which, in addition to being more? simple and economic compared to the known ones, it has a more external shape? harmonious and ?slender?, thanks to the reduced width and depth? of the joint segment.

Secondo un aspetto dell?invenzione, il motore ? del tipo in corrente continua, preferibilmente di tipo ?coreless?, con o senza spazzole. According to one aspect of the invention, the engine ? of the direct current type, preferably of the ?coreless? type, with or without brushes.

Questo tipo di motore, oltre a essere relativamente economico, garantisce una elevata efficienza dovuta all?assenza delle perdite che si verificano solitamente nel ferro dell?avvolgimento, e dimensioni ancora pi? compatte a parit? di coppia erogata. This type of motor, in addition to being relatively cheap, guarantees high efficiency due to the absence of losses that usually occur in the iron of the winding, and even larger dimensions. compact on par? of torque delivered.

Secondo un aspetto dell?invenzione, l?articolazione motorizzata comprende inoltre un dispositivo di frenatura accoppiato al gruppo motoriduttore. Secondo un modo di realizzazione preferito, detto dispositivo di frenatura comprende un freno a magneti permanenti. Secondo una variante preferita di attuazione, il motore ? equipaggiato con un doppio albero di uscita e detto freno a magneti permanenti ? collegato direttamente all?albero di uscita del motore, opposto a quello a cui ? collegato il riduttore planetario. According to one aspect of the invention, the motorized articulation further comprises a braking device coupled to the gearmotor assembly. According to a preferred embodiment, said braking device comprises a permanent magnet brake. According to a preferred embodiment variant, the motor ? equipped with a double output shaft and said permanent magnet brake ? directly connected to the?shaft of exit of the motor, opposite to that to which ? connected the planetary reducer.

Anche detto dispositivo di frenatura ? perci? montato in asse con l?asse motore Xm. Also called braking device ? why? mounted in line with the Xm motor axis.

Secondo un aspetto dell?invenzione, la seconda ruota dentata della coppia conica presenta una dentatura solo su un certo arco del suo perimetro. Tale conformazione consente di sagomare la ruota dentata in maniera da formare due battute di fine corsa atte a cooperare con un perno di arresto solidale con l?elemento di supporto del segmento articolare. According to one aspect of the invention, the second gear wheel of the bevel gear has teeth only on a certain arc of its perimeter. This conformation allows the toothed wheel to be shaped so as to form two limit stops able to cooperate with a stop pin integral with the support element of the articular segment.

Con tale accorgimento ? possibile determinare l?escursione rotazione massima dell?articolazione senza impiegare ulteriori componenti. With this arrangement? It is possible to determine the maximum rotational excursion of the joint without using additional components.

Altre caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione dettagliata, che segue, delle forme di realizzazione non limitative dell'invenzione, con riferimento alle figure allegate in cui: Other features and advantages of the invention will become apparent from the detailed description, which follows, of the non-limiting embodiments of the invention, with reference to the accompanying figures in which:

- la figura 1 rappresenta una vista prospettica di un esoscheletro per arti inferiori equipaggiato con articolazioni motorizzate secondo la presente invenzione; figure 1 represents a perspective view of an exoskeleton for lower limbs equipped with motorized joints according to the present invention;

- la figura 2 ? una vista prospettica parzialmente esplosa di un gruppo gamba dell?esoscheletro della figura 1; - figure 2 ? a partially exploded perspective view of a leg assembly of the exoskeleton of Figure 1 ;

- la figura 3 ? una vista frontale di un?articolazione motorizzata secondo la presente invenzione; - figure 3 ? a front view of a powered link according to the present invention;

- la figura 4 ? una vista posteriore dell?articolazione motorizzata della figura 3; - la figura 5 ? una vista esplosa dell?articolazione motorizzata della figura 3; - figure 4 ? a rear view of the powered articulation of Figure 3; - figure 5 ? an exploded view of the powered link of Figure 3;

- la figura 6 ? una vista esplosa del gruppo motoriduttore dell?articolazione secondo la presente invenzione; - figure 6 ? an exploded view of the gear motor assembly of the articulation according to the present invention;

- la figura 7 ? una vista laterale parzialmente sezionata dell?articolazione motorizzata della figura 3. - figure 7 ? a partially sectioned side view of the power joint of figure 3.

Con riferimento alla figura 1, con il numero 100 ? indicato nel complesso un esoscheletro per gli arti inferiori comprendente un gruppo vita 110, atto a cingere parte del busto della persona all?altezza del girovita, e due gruppi gamba 120d, 120s, da applicare rispettivamente alle gambe destra e sinistra. With reference to figure 1, with the number 100 ? Overall, an exoskeleton for the lower limbs is indicated comprising a waist unit 110, capable of encircling part of the person's torso at waist height, and two leg units 120d, 120s, to be applied respectively to the right and left legs.

Poich? i due gruppi gamba sono uguali, o meglio speculari, fra loro, nel prosieguo della descrizione si far? riferimento al gruppo gamba destro illustrato pi? nel dettaglio nella figura 2. because the two leg groups are equal, or rather specular, to each other, in the continuation of the description we will do? reference to the right leg group illustrated pi? detailed in figure 2.

Con riferimento specifico a tale figura, il gruppo gamba comprende almeno due segmenti articolari, nello specifico un tratto femorale 121 e un tratto tibiale 131. Il gruppo gamba comprende inoltre un gruppo scarpa o soletta 141. With specific reference to this figure, the leg assembly comprises at least two articular segments, specifically a femoral portion 121 and a tibial portion 131. The leg assembly also comprises a shoe or insole assembly 141.

Il tratto femorale 121 ? connesso ad una staffa 111 del gruppo vita 110 in modo ruotabile attorno a un asse di rotazione Xra dell?articolazione dell?anca. The femoral tract 121 ? connected to a bracket 111 of the waist unit 110 in a rotatable manner about a rotation axis Xra of the hip joint.

Il tratto tibiale 131, a sua volta, ? connesso al tratto femorale 121 in modo ruotabile attorno a un asse di rotazione Xrg dell?articolazione del ginocchio. The tibial tract 131, in turn, ? connected to the femoral portion 121 in a rotatable manner about an axis of rotation Xrg of the knee joint.

Il gruppo scarpa 141 ? connesso all?estremit? opposta del tratto tibiale 131, preferibilmente per mezzo di una articolazione della caviglia o tibio-tarsica 142. The shoe group 141 ? connected to? extremity? opposite of the tibial tract 131, preferably by means of an ankle or tibiotarsal joint 142.

Per consentire l?applicazione del gruppo gamba alla gamba della persona e fornirle il sostegno adeguato, il tratto femorale 121 e il tratto tibiale 131 sono provvisti di ciascuno di un dispositivo di fissaggio 122, 132 atto a cingere rispettivamente la coscia e lo stinco della persona. To allow the application of the leg unit to the person's leg and provide it with adequate support, the femoral section 121 and the tibial section 131 are each provided with a fastening device 122, 132 adapted to respectively surround the thigh and the shin of the person .

La rotazione dei due segmenti articolari, ossia tratto femorale 121 e tratto tibiale 131, ? garantita da rispettive articolazioni motorizzate secondo la presente invenzione. The rotation of the two articular segments, i.e. the femoral section 121 and the tibial section 131, ? guaranteed by respective motorized joints according to the present invention.

La motorizzazione di dette articolazioni ? montata a bordo del rispettivo segmento femorale; pertanto sul tratto femorale 121 ? montata la motorizzazione che ne consente la rotazione attorno all?asse Xra dell?articolazione dell?anca, mentre sul tratto tibiale 131 ? montata la motorizzazione che ne consente la rotazione rispetto al tratto femorale 121, attorno all?asse Xrg dell?articolazione del ginocchio. The motorization of these joints? mounted on the edge of the respective femoral segment; therefore on the femoral section 121 ? mounted the motorization that allows rotation around the Xra axis of the hip joint, while on the tibial tract 131? the motorization has been mounted which allows its rotation with respect to the femoral section 121, around the axis Xrg of the knee joint.

Poich? le articolazioni motorizzate del tratto femorale 121 e del tratto tibiale 131 sono tecnicamente equivalenti, nel prosieguo sar? descritta nel dettaglio l?articolazione motorizzata dell?anca, ossia quella montata sul tratto femorale 121, con riferimento alle figure da 3 a 7. because the motorized joints of the femoral section 121 and of the tibial section 131 are technically equivalent, hereinafter it will be? described in detail the motorized hip joint, i.e. the one mounted on the femoral section 121, with reference to figures 3 to 7.

L?articolazione motorizzata, indicata nel complesso con 10, comprende un gruppo motoriduttore 11 fissato su una faccia anteriore 123a di una piastra 123 del tratto femorale 121. Il gruppo motoriduttore 11 comprende un motore 12, un riduttore planetario 13, un dispositivo di frenatura 14 e un ingranaggio a coppia conica rinviato di 90?, indicato nel complesso con 15. I suddetti componenti sono racchiusi in un guscio 30 di copertura fissato alla piastra 123. The motorized articulation, indicated as a whole by 10, comprises a gearmotor unit 11 fixed to a front face 123a of a plate 123 of the femoral portion 121. The gearmotor unit 11 comprises a motor 12, a planetary reduction unit 13, a braking device 14 and a 90° bevel gear, indicated as a whole by 15. The above components are enclosed in a cover shell 30 fixed to the plate 123.

Come accennato in precedenza, il motore 12 ? equipaggiato con due alberi di uscita ai rispettivi lati (non illustrati nelle figure), uno collegato al riduttore planetario 13 e uno al dispositivo di frenatura 14. L?ingranaggio a coppia conica 15 ? collegato all?albero di uscita del riduttore planetario 13. As mentioned above, the 12 engine? equipped with two output shafts on the respective sides (not shown in the figures), one connected to the planetary reducer 13 and one to the braking device 14. The bevel gear 15 is connected to the output shaft of the planetary reducer 13.

L?ingranaggio a coppia conica 15 ? alloggiato in una scatola di supporto 16 fissata alla piastra 123. The bevel gear 15? housed in a support box 16 fixed to the plate 123.

Con riferimento alle figure 6 e 7, detto ingranaggio a coppia conica 15 comprende una prima ruota dentata conica 17, calettata sull?albero di uscita 13a del riduttore 13, e una seconda ruota dentata conica 18 ingranata con la prima. With reference to figures 6 and 7, said bevel gear 15 comprises a first bevel gear 17, keyed on the output shaft 13a of the reduction unit 13, and a second bevel gear 18 meshed with the first.

Nella variante illustrata, la prima ruota dentata 17 comprende con una porzione di albero 17a, cava, nella quale si innesta l?albero 13a del riduttore e la quale ? supportata nella scatola 16 da cuscinetti 19. In the illustrated variant, the first gear wheel 17 comprises a hollow shaft portion 17a, into which the reducer shaft 13a engages and which is supported in the box 16 by bearings 19.

La seconda ruota dentata 18 ? montata su un albero 20, anch?esso supportato nella scatola 16 da cuscinetti 21. The second gear wheel 18 ? mounted on a shaft 20, also supported in the box 16 by bearings 21.

Gli alberi del motore 12 e del riduttore 13, e la prima ruota dentata 17 sono coassiali e ruotano attorno a un asse motore Xm. L?albero 20 e la seconda ruota dentata 18 ruotano attorno a un asse Xra, coincidente con l?asse dell?articolazione dell?anca, disposto perpendicolarmente rispetto all?asse motore Xm. The shafts of the motor 12 and of the reducer 13, and the first gear wheel 17 are coaxial and rotate around a driving axis Xm. The shaft 20 and the second gear 18 rotate about an axis Xra, coinciding with the axis of the hip joint, arranged perpendicularly with respect to the driving axis Xm.

Nella piastra 123 ? ricavata un?apertura 124 in corrispondenza della seconda ruota dentata 18, la quale rende accessibile detta seconda ruota dentata 18 dal lato posteriore 123b di detta piastra piastra 123. In plate 123 ? an opening 124 is obtained in correspondence with the second toothed wheel 18, which makes said second toothed wheel 18 accessible from the rear side 123b of said plate 123.

La seconda ruota dentata 18 presenta sul suo lato esterno, rivolto verso l?apertura 124, una flangia 23, solidale in rotazione con la ruota dentata. Detta flangia 23 ? preferibilmente realizzata di pezzo con l?albero 20. The second toothed wheel 18 has on its outer side, facing the opening 124, a flange 23, integral in rotation with the toothed wheel. Said flange 23 ? preferably made in one piece with shaft 20.

Detta flangia 23 ? atta ad accoppiarsi con un?altra parte dell?esoscheletro, nel caso illustrato nelle figure con una corrispondente flangia 112 montata sulla staffa 111 del gruppo vita 110 (fig.2). Said flange 23 ? suitable for coupling with another part of the exoskeleton, in the case shown in the figures with a corresponding flange 112 mounted on the bracket 111 of the waist group 110 (fig.2).

Come visibile nelle figure 4 e 5, la dentatura 180 della seconda ruota dentata 18 si sviluppa per un arco parziale di circa 180?, mentre per il restante arco di circonferenza la ruota dentata presenta una zona rientrante 181 di diametro inferiore. Le estremit? della dentatura 180 formano due rispettive battute 182 che fungono da fine corsa della rotazione del segmento articolare rispetto all?altra parte dell?esoscheletro a cui ? collegato. As can be seen in Figures 4 and 5, the toothing 180 of the second gear wheel 18 extends over a partial arc of about 180?, while for the remaining arc of the circumference the gear wheel has a recessed region 181 with a smaller diameter. The extremities? of the teeth 180 form two respective abutments 182 which act as a stop for the rotation of the articular segment with respect to the other part of the exoskeleton at which ? connected.

Pi? in dettaglio, dette battute 182 sono atte a riscontare un perno 26, solidale con la scatola 16 dell?ingranaggio a coppia conica 15, in rispettive posizioni di fine corsa. Pi? in detail, said stops 182 are able to abut a pin 26, integral with the box 16 of the bevel gear 15, in respective end-of-stroke positions.

Come detto sopra, la motorizzazione dell?articolazione del ginocchio, montata sul tratto tibiale 131, ? sostanzialmente identica a quella sopra descritta. As mentioned above, the motorization of the knee joint, mounted on the tibial section 131, is substantially identical to the one described above.

In questo ultimo caso la seconda ruota dentata ? accoppiata con una flangia 125 collegata alla piastra 123 (fig.2). In this last case, the second gear wheel ? coupled with a flange 125 connected to the plate 123 (fig.2).

Tale motorizzazione permette quindi la rotazione del tratto tibiale 131 rispetto al tratto femorale 121, attorno a un?asse Xrg di articolazione del ginocchio. This motorization therefore allows the rotation of the tibial portion 131 with respect to the femoral portion 121, around a knee joint axis Xrg.

Naturalmente, l'invenzione non ? limitata alle modalit? di realizzazione illustrate e descritte in precedenza, il tecnico dell?arte pu? apportare delle varianti e modifiche senza allontanarsi dall'ambito dell'invenzione. Of course, the invention is not? limited to modes? of realization illustrated and described previously, the technician of the art can? make variations and modifications without departing from the scope of the invention.

Claims

1. A powered joint (10) for an exoskeleton, comprising a support member (123) of a joint segment (121, 131) and a gear motor assembly (11) mounted on said support member, said support member (123 ) being configured to rotate around an articulation axis (Xra, Xrg) with respect to another element of the structure of the exoskeleton, in which the gearmotor assembly (11) comprises at least one motor (12) coupled to a reduction gear (13), which are mounted on the support element (123) of the articular segment so that the respective input and/or output shafts are coaxial with each other and aligned with a motor axis (Xm) perpendicular to the axis of rotation (Xra, Xrg ) of the articulation, said gearmotor unit (11) further comprising a bevel gear (15), connected to an output shaft (13a) of the reducer (13) configured to return the rotary motion of the motor (12) from the shaft motor (Xm) on an axis of rotation coincident with the axis (Xra, Xrg) of the joint.

2. The motorized joint (10) according to claim 1, in which on the output shaft (13a) of the reduction unit (13) ? keyed a first bevel gear (17) meshed with a respective second bevel gear (18), the latter keyed to a shaft (20) mounted in a rotatable manner around the axis of rotation (Xra, Xrg) of the joint, said second conical wheel (18) being coupled to another element of the structure of the exoskeleton with respect to which the articular segment (121, 131) rotates.

3. The motorized articulation (10) according to claim 2, in which the toothing (180) of the second toothed wheel (18) has a partial development over an arc of circumference and is? shaped in such a way as to have two limit stops (182) able to cooperate with a stop pin (26) integral with the support element (123) of the articular segment.

4. The powered joint (10) according to claim 2 or 3, in which the support element (123) comprises a plate in which ? an opening (124) is obtained in correspondence with the second toothed wheel (18), which makes said second toothed wheel (18) accessible from the rear side of the plate.

5. The powered articulation (10) according to any one of the preceding claims, in which said bevel gear has a transmission ratio between 1.5 and 2.5.

6. The motorized articulation (10) according to any one of the preceding claims, in which the motor (12) is? with permanent magnets in direct current of the ?coreless? type.

7. The motorized articulation (10) according to any one of the preceding claims, further comprises a braking device (14) with permanent magnets coupled to the gearmotor unit (11).

8. The motorized joint (10) according to claim 7, in which the motor (12) is equipped with a double output shaft, said braking device (14) being connected directly to an output shaft of the motor (12), opposite to the one to which ? connected to the reducer (13).

9. An exoskeleton (100) for lower limbs comprising a waist assembly (110) and two leg assemblies (120d, 120s) right and left, rotatably connected to the waist assembly (10), each leg assembly (120d, 120s) comprising at least one femoral segment (121) and at least one tibial segment (131), in which at least one of said femoral or tibial segments ? equipped with a motorized articulation (10) according to one of the preceding claims.