WO2017069605A1 - Exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable para ejercicios de musculación y rehabilitación - Google Patents

Exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable para ejercicios de musculación y rehabilitación Download PDF

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WO2017069605A1
WO2017069605A1 PCT/MX2016/050014 MX2016050014W WO2017069605A1 WO 2017069605 A1 WO2017069605 A1 WO 2017069605A1 MX 2016050014 W MX2016050014 W MX 2016050014W WO 2017069605 A1 WO2017069605 A1 WO 2017069605A1
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exoskeleton
user
multiarticular
bodybuilding
adjustable resistance
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PCT/MX2016/050014
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Luis Fernando RAZGADO HERNÁNDEZ
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Razgado Hernández Luis Fernando
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    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/005—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters

Definitions

  • the present invention relates to the field of equipment for exercising and bodybuilding and rehabilitation, in particular to articulated exoskeletons for exercise and rehabilitation.
  • the Chinese patent CN102648884B called "Wearable exoskeleton exercising and rehabilitating machine” speaks of an exoskeleton that can be used for strength training and rehabilitation, which has 22 degrees of freedom to do so, the resistance is applied through a gear system in 1: 2 ratio that are coupled to servo motors that control each joint, the resistance in this equipment therefore depends on the torque of the motors that are used, and for functional reasons they cannot be very large physically, in this case they use servo RX-24F engines with a torque of 26 Kg / cm that even when they are in a 1: 2 ratio, is a very low torque considering the levers that are handled in the system, so it would not be functional in advanced bodybuilding workouts .
  • the US patent application 20070135279 Al talks about a series of garments that have systems to increase the user's resistance to movement, with or without tension adjustment, and in case of having adjustment, this can Be manually or automatically.
  • These garments are for use under clothing during aerobic activities, where low resistance is used for prolonged periods of time. They are based on resistive elements such as fiberglass, carbon bars or springs, varying the number or diameter thereof to modify the resistance.
  • each pulley system occupies two adjacent support joints (eg shoulder and carpus) to generate resistance in the elbow, which limits the number of degrees of freedom with resistance that can be generated, in addition to not being applicable in triaxial joints such as shoulder or hip
  • These garments favor aerobic endurance, but they are not functional for weight training.
  • the object of the invention is to provide a multiarticular exoskeleton with adjustable resistance for bodybuilding and rehabilitation exercises.
  • a second objective of the invention is to provide a multiarticular exoskeleton of adjustable resistance consisting mainly of chains of articulated rigid segments.
  • a third objective of the invention is to provide a multiarticular exoskeleton with adjustable resistance that generates resistance to the movement of the user's joints in 24 degrees of freedom.
  • a fourth objective of the invention is to provide a multiarticular exoskeleton with adjustable resistance where each segment joint contains a friction braking system.
  • a fifth objective of the invention is to provide an adjustable resistance multiarticular exoskeleton that It generates resistance in both directions of the plane of movement of the joint.
  • a sixth objective of the invention is to provide an adjustable resistance multiarticular exoskeleton that can be adjusted manually with the help of a knob or automatically with the help of a motor for adjustment.
  • a seventh objective of the invention is to provide an adjustable resistance multiarticular exoskeleton comprising a screw that crosses the joint, and serves as the axis of motion.
  • An eighth objective of the invention is to provide a multiarticular exoskeleton with adjustable resistance that compensates for a key that is inserted into the holes of the knob and serves as a lever to move it.
  • a ninth object of the invention is to provide a multiarticular exoskeleton with adjustable resistance that allows a range of resistance from zero to more than 250 kg according to the pressure exerted with the knob.
  • a tenth objective of the invention is to provide a multiarticular exoskeleton with adjustable resistance that allows monitoring of the heart rate to control the intensity of the exercise.
  • a eleventh objective of the invention is to provide a multiarticular exoskeleton with adjustable resistance that allows the use of a small monitor to project the electrocardiogram and some useful applications for training.
  • a twelfth objective of the invention is to provide a multiarticular exoskeleton with adjustable resistance that allows wireless network communication for activity recording and group control.
  • Figure 1 shows the complete front and rear view of the present invention.
  • Figure 2 shows an example of assembling one of the joints, its friction braking system and the way in which the resistance is adjusted.
  • Figure 3 shows a front, back and side view of the rigid structure that gives body to the upper module.
  • Figure 4 shows a rear and side view of one of the chains of rigid articulated elements of the upper extremities.
  • Figure 5 shows a front, back and side view of the upper module.
  • Figure 6 shows a front, back and side view of the rigid belt that gives body to the lower module.
  • Figure 7 shows a rear and side view of one of the chains of rigid articulated elements of the lower extremities.
  • Figure 8 shows a front, rear and side view of the lower module.
  • Figure 9 perspective view of the unidirectional friction system assembly.
  • FIG. 10 perspective view of the foot restraint system.
  • FIG. 11 back and side view of the display assembly for the electrocardiography system and applications.
  • the multiarticular exoskeletal of adjustable resistance for bodybuilding and rehabilitation exercises referred to in the present invention consists mainly of chains of articulated rigid segments, which generate resistance to the movement of the user's joints in 24 degrees of freedom: 6 for shoulders (1-6), 2 for elbows (7-8), 2 for forearms (9-10), 4 for spine (11-14), 4 for hips (15-18), 2 for the knees (19-20) and 4 for the ankles (21-24).
  • the exoskeleton joints are constituted by the union of two segments; This joint contains a friction braking system, in which the distal ends of the proximal joint segment (25) have two friction pads (26) that press the proximal area of the next segment (27). This system generates resistance in both directions of the plane of movement of the joint.
  • Said resistance can be adjusted with the help of a knob (29), which is screwed into a screw that crosses the joint and serves as the axis of movement (30).
  • This adjustment is made with a wrench (31) that is inserted into the holes of the knob (32) and serves as a lever to move it.
  • the resistance is graduated with an angular scale (28). This system allows a range of resistance from zero to more than 250 Kg according to the pressure exerted with the knob.
  • the exoskeleton joints are aligned to the axis of biomechanical movement of the user's bone joints and move in parallel with them. The user spends energy by exerting force against the resistance presented by these exoskeleton joints, which by design only allow the user to make concentric contractions, thus avoiding damage to muscle tissue caused by eccentric contractions.
  • the exoskeleton is formed by two independent multi-articular modules that act together (Fig. 1).
  • the upper module (Fig. 5) consists of a rigid support that is ergonomically designed to rest on the user's shoulders (Fig. 3).
  • the support areas have padded material for comfort (33).
  • This structure contains the proximal elements of the shoulder joints in their transverse (34 and 35) and coronal (36 and 37) planes, which are the anchoring sites of the chains of articulated rigid segments, which run parallel to each of upper limbs of the user (Fig.
  • these chains of rigid articulated segments also contain the joints of the elbow (7 and 8) and the forearm (9 and 10).
  • the structures (41,43 and 42,44) serve to lengthen the segments, the arm (41 and 42) and the forearm (43 and 44), in order to adapt to the different sizes of the users.
  • These segment chains are moved by the user through the clamping of the handles (45 and 46).
  • the circuit of the derivative I is closed by holding the handle on that side with the right hand (45) and with the left hand the opposite handle (46), this in order to be able to monitor training intensity using heart rate
  • FIG. 11 shows how an electrocardiogram monitor (86) is mounted using a support (87) anchored to the rigid structure of the upper module, said display can be used to show training routines and other applications.
  • This upper module is anchored to the lower module through the clamping structures (38).
  • the lower module consists of a rigid belt that surrounds the user's pelvic area (Fig. 6).
  • the support areas have padded material for comfort (53).
  • the previous cylinders open and close so that the user can enter and surround it (53).
  • This structure contains the proximal areas of the hip joints in its coronal plane (54), which are the sites of anchoring of the two chains of articulated rigid segments, which run parallel to each of the user's lower extremities (Fig. 8), which contain the distal assembly elements of the hip joints in their coronal plane (55), these they are the support points of the folding systems (56 and 57) that respectively connect the structures of the hip joints in the sagittal plane (15 and 16).
  • these chains of rigid articulated segments also contain the knee (19 and 20) and ankle joints in their sagittal (21 and 22) and coronal (23 and 24) planes.
  • the structures (58-59 and 60-61) serve to lengthen the segments of the thigh (58-59) and the leg (60-61) in order to adapt to the different sizes of the users.
  • These chains of segments are moved by the user through the support of the thighs with straps that surround them (62) and with the support of the feet with platforms (63) that support them by means of ribbons (64).
  • These platforms consist of a metal plate (65) and another non-skid rubber (66). They contain a support for the heels (67) and the distal ends of the ankle joint assembly in their coronal plane (68), which are the distal anchor sites of the rigid and articulated segment chains that run parallel to the extremities lower user.
  • Both modules are joined in the abdominal area of the user through four fastening points of the upper module (38), which join with their respective sites in the lower module (51), each anchored by a strap to a movement device unidirectional (52), which generate resistance to spinal movements.
  • These unidirectional devices (Fig. 9), they consist of two aluminum discs (71) that press on their respective friction pads (72), to slow down the movement. These pads are attached to a structure with grooves that will help favor movement in only one direction (73). The movement is facilitated by bearings formed by metal rings (74), supported by pellets (75), aligned by a guide (76).
  • the multiarticular exoskeleton with adjustable resistance for bodybuilding and rehabilitation exercises referred to in the present invention adapts perfectly to any movement made by the user, given that each joint of the exoskeleton works parallel to the user's joints, and since the system It is mounted on the person has ample ability to move.

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Abstract

La presente invención se relaciona con el campo de los equipos para hacer ejercicio de musculación y rehabilitación. Es un exoesqueleto formado por dos módulos multiarticulares independientes que actúan en conjunto. El modulo superior consiste en un soporte rígido que se apoya en los hombros del usuario y tiene una cadena de segmentos rígidos articulados a cada lado, que corren paralelas a las extremidades superiores del usuario. El modulo inferior consiste en un cinturón rígido que rodea la zona pélvica del usuario y tiene anclada una cadena de segmentos rígidos articulados a cada lado, que corren paralelas a cada una de las extremidades inferiores del usuario. Ambos módulos se unen en la zona abdominal del usuario a través de cuatro puntos de sujeción, cada uno anclado a un dispositivo de movimiento unidireccional. Las articulaciones del exoesqueleto están constituidas por un sistema de frenado por fricción que genera resistencia en ambas direcciones del plano de movimiento de la articulación y se puede ajustar con ayuda de una perilla. El exoesqueleto está constituido por 24 grados de libertad de movimiento: 6 en hombros, 2 en codos, 2 en antebrazos, 4 en columna vertebral, 4 en caderas, 2 en rodillas, 4 en tobillos.

Description

EXOESQUELETO MÜLTIARTICULAR DE RESISTENCIA AJUSTABLE PARA EJERCICIOS DE MUSCULACIÓN Y REHABILITACIÓN
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se relaciona con el campo de los equipos para hacer ejercicio de musculación y rehabilitación, en particular a los exoesqueletos articulados para hacer ejercicio y rehabilitación.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los equipos de peso integrado y pesos libres además de ser muy grandes, pesados y costosos, obligan al usuario a realizar contracciones concéntricas y excéntricas, al igual que los accesorios para hacer ejercicio e incluso los movimientos con solo el peso corporal como resistencia para entrenamiento de musculación o rehabilitación dado que se trabaja en contra de la gravedad o de las propiedades elásticas del accesorio. Las contracciones excéntricas generan daño a los componentes tanto contráctiles como de citoesqueléto de la fibra muscular (Friden et al., 1983, Friden and Lieber, 2001), asi como a la fascia muscular (Gibson et al., 2009), produciendo la sensación del llamado dolor muscular de aparición tardía (DOMS) por sus siglas en inglés (Asmussen, 1953, Ebbeling and Clarkson, 1989, Nosaka and Clarkson, 1995) . Este dolor es tan intenso que es el responsable de un gran número de deserciones al entrenamiento por parte de los usuarios .
Por otro lado, estudios de investigación científica han demostrado que las contracciones concéntricas tienen mejor capacidad de estimular a las células satelitales del músculo esquelético encargadas de los procesos de remodelación e hipertrofia muscular (Farup et al., 2014), además de inducir incrementos en la velocidad de conducción y fuerza muscular similar a la obtenida con las contracciones excéntricas (Moore et al., 2012, Cadore et al., 2014), sin generar el daño muscular y el DOMS de las contracciones excéntricas. El diseño de las articulaciones del exoesqueleto de esta invención sólo permite la generación de contracciones concéntricas por parte del usuario, reduciendo asi significativamente el DOMS, sin sacrificar los beneficios en hipertrofia, velocidad de conducción y fuerza, como lo demuestran los estudios científicos antes mencionados. Existen actualmente varias propuestas para la utilización de exoesqueletos para hacer ejercicio o rehabilitación. Por ejemplo:
La patente china CN102648884B, llamada "Wearable exoskeleton exercising and rehabilitating machine" habla de un exoesqueleto que puede ser usado para entrenamiento de fuerza y rehabilitación, el cual cuenta con 22 grados de libertad para hacerlo, la resistencia se aplica mediante un sistema de engranes en relación 1:2 que están acoplados a servo motores que controlan cada articulación, la resistencia en éste equipo por tanto, depende de la torca de los motores que se usen, y por cuestiones funcionales no pueden ser muy grandes físicamente, en éste caso utilizan servo motores RX-24F con un torque de 26 Kg/cm que aun cuando se encuentran en una relación 1:2, es un torque muy bajo considerando las palancas que se manejan en el sistema, por lo que no sería funcional en entrenamientos de musculación avanzada. Por otro lado, requiere de un sistema muy sofisticado de control para manejar a cada motor en sintonía con movimientos poliarticulares complejos. Esta máquina además está anclada a un banco para que el usuario pueda sentarse y hacer uso de ella, lo que reduce su movilidad considerablemente. Cuenta con un sistema de ajuste de longitud de la parte distal de cada cadena de segmentos para adaptarse a las diferentes tallas de la población. Dadas las características de su diseño con servo motores, que aplican resistencia opuesta al movimiento concéntrico generado por el músculo agonista, durante la fase excéntrica de su contracción el motor se encuentra a favor del movimiento, por lo que termina siendo el mismo principio básico de los equipos movidos por cables y poleas con peso integrado, que favorecen tanto las contracciones concéntricas, como excéntricas, con la ventaja de que la tensión en esta máquina es constante a lo largo del recorrido del movimiento, lo que no sucede con las máquinas convencionales .
La solicitud de patente de los Estados Unidos 20070135279 Al, llamada "Resistance garments" habla sobre una serie de prendas que poseen sistemas para incrementar la resistencia al movimiento del usuario, con o sin ajuste de tensión, y en caso de tener ajuste, este puede ser de forma manual o automática. Estas prendas son para uso bajo la ropa durante actividades aérobicas, donde se emplea baja resistencia por periodos de tiempo prolongados. Están basadas en elementos resistivos tales como barras de fibra de vidrio, de carbono o resortes, variando el número o diámetro de los mismos para modificar la resistencia. Estos materiales tienen la desventaja de generar resistencia variable a lo largo del movimiento por sus propiedades elásticas y solo generan resistencia en los grupos musculares que tienden a deformarlas, los cuales necesariamente tienen que hacer contracciones tanto concéntricas como excéntricas para controlar el componente elástico que retorna la estructura a su posición inicial sin necesidad de activar músculos antagonistas, por lo que genera desbalances musculares y sigue comportándose como los equipos tradicionales. Una de estas prendas ocupa poleas dobles basadas en resortes para generar resistencia (variable por el elemento elástico) en ambos sentidos del movimiento de la articulación (Fig. 5 a 13 de la patente EE.UU. 20070135279 Al), sin embargo, debido a su diseño cada sistema de poleas ocupa dos articulaciones adyacentes de apoyo (ejemplo hombro y carpo) para generar resistencia en el codo, lo que limita el número de grados de libertad con resistencia que se pueden generar, además de no ser aplicable en articulaciones triaxiales como el hombro o cadera. Estas prendas favorecen la resistencia aeróbica, pero no son funcionales para entrenamientos de musculación.
OBJETIVOS DE LA INVENCION
El objetivo de la invención es proporcionar un exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable para ejercicios de musculación y rehabilitación.
Un segundo objetivo de la invención es proporcionar un exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable constituido principalmente por cadenas de segmentos rígidos articulados .
Un tercer objetivo de la invención es proporcionar un exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable que genera resistencia al movimiento de las articulaciones del usuario en 24 grados de libertad.
Un cuarto objetivo de la invención es proporcionar un exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable en donde cada unión de segmentos contiene un sistema de frenado por fricción.
Un quinto objetivo de la invención es proporcionar un exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable que genera resistencia en ambas direcciones del plano de movimiento de la articulación.
Un sexto objetivo de la invención es proporcionar un exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable que se puede ajustar manualmente con la ayuda de una perilla o de manera automática con ayuda de un motor para el ajuste.
Un séptimo objetivo de la invención es proporcionar un exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable que comprende un tornillo que atraviesa la articulación, y sirve de eje de movimiento.
Un octavo objetivo de la invención es proporcionar un exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable que compende una llave que se inserta en los orificios de la perilla y sirve como palanca para moverla.
Un noveno objetivo de la invención es proporcionar un exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable que permite un rango de resistencias desde cero hasta más de 250 Kg de acuerdo a la presión que se ejerza con la perilla .
Un décimo objetivo de la invención es proporcionar un exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable que permite el monitoreo de la frecuencia cardiaca para el control de la intensidad del ejercicio.
Un décimo primer objetivo de la invención es proporcionar un exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable que permite la utilización de un pequeño monitor para proyectar el electrocardiograma y algunas aplicaciones útiles para el entrenamiento . Un décimo segundo objetivo de la invención es proporcionar un exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable que permite la comunicación inalámbrica en red para el registro de la actividad y el control en grupo.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
La figura 1 muestra la vista completa frontal y posterior de la presente invención.
La figura 2 muestra un ejemplo de ensamble de una de las articulaciones, su sistema de frenado por fricción y la manera en la que se ajusta la resistencia.
La figura 3 muestra una vista frontal, posterior y lateral de la estructura rígida que da cuerpo al módulo superior .
La figura 4 muestra una vista posterior y lateral de una de las cadenas de elementos rígidos articulados de las extremidades superiores.
La figura 5 muestra una vista frontal, posterior y lateral del módulo superior.
La figura 6 muestra una vista frontal, posterior y lateral del cinturón rígido que da cuerpo al módulo inferior .
La figura 7 muestra una vista posterior y lateral de una de las cadenas de elementos rígidos articulados de las extremidades inferiores. La figura 8 muestra una vista frontal, posterior y lateral del módulo inferior. La figura 9 vista en perspectiva del ensamble del sistema unidireccional de fricción.
La figura 10 vista en perspectiva del sistema de sujeción del pie.
La figura 11 vista posterior y lateral del montaje del display para el sistema de electrocardiografía y aplicaciones .
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
El exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable para ejercicios de musculación y rehabilitación al que se refiere la presente invención, está constituido principalmente por cadenas de segmentos rígidos articulados, las cuales generan resistencia al movimiento de las articulaciones del usuario en 24 grados de libertad: 6 para los hombros (1-6), 2 para los codos (7-8), 2 para los antebrazos (9-10), 4 para la columna vertebral (11-14), 4 para las caderas (15-18), 2 para las rodillas (19-20) y 4 para los tobillos (21-24) . Las articulaciones del exoesqueleto están constituidas por la unión de dos segmentos; esta unión contiene un sistema de frenado por fricción, en el cual los extremos distales del segmento proximal de la articulación (25) tienen dos almohadillas de fricción (26) que presionan la zona proximal del siguiente segmento (27) . Este sistema genera resistencia en ambas direcciones del plano de movimiento de la articulación. Dicha resistencia se puede ajustar con la ayuda de una perilla (29), que se enrosca en un tornillo que atraviesa la articulación y sirve de eje de movimiento (30) . Este ajuste se realiza con una llave (31) que se inserta en los orificios de la perilla (32) y sirve como palanca para moverla. También es posible incorporar motores para mover la perilla y ajustaría de manera automática. La resistencia se gradúa con una escala angular (28) . Este sistema permite un rango de resistencias desde cero hasta más de 250 Kg de acuerdo a la presión que se ejerza con la perilla. Las articulaciones del exoesqueleto están alineadas al eje de movimiento biomecánico de las articulaciones óseas del usuario y se mueven en paralelo con ellas . El usuario gasta energía al ejercer fuerza en contra de la resistencia que presentan estas articulaciones del exoesqueleto, las cuales por su diseño únicamente permiten que el usuario haga contracciones concéntricas, evitando así el daño al tejido muscular que ocasionan las contracciones excéntricas.
En la presente invención el exoesqueleto está formado por dos módulos multiarticulares independientes que actúan en conjunto (Fig. 1) . El modulo superior (Fig. 5) consiste en un soporte rígido que está diseñado ergonómicamente para ser apoyado en los hombros del usuario (Fig. 3) . Las áreas de apoyo cuentan con material acojinado para mayor comodidad (33) . Esta estructura contiene los elementos proximales de las articulaciones de los hombros en su plano transversal (34 y 35) y coronal (36 y 37), que son los sitios de anclaje de las cadenas de segmentos rígidos articulados, que corren paralelas a cada una de extremidades superiores del usuario (Fig. 5), las cuales contienen los elementos distales de ensamble de las articulaciones del hombro en su plano transversal (39) y coronal (40), estos son los puntos de apoyo de dos sistemas ortogonales plegables (47-48 y 49-50) que convergen respectivamente en las estructuras de las articulaciones de los hombros en el plano sagital (2 y 5) , lo que permite el desplazamiento de esta articulación en los tres planos de movimiento. Este diseño respeta totalmente la fisiología articular triaxial del hombro, lo que es una ventaja muy importante sobre el diseño de la articulación del hombro en el equipo de la patente china CN102648884B, antes mencionada, donde solo hay dos planos de movimiento y los ejes de sus articulaciones están desalineadas con las del usuario, lo que puede ser un potencial riesgo de lesión. Por otro lado, estas cadenas de segmentos rígidos articulados también contienen las articulaciones del codo (7 y 8) y del antebrazo (9 y 10) . Las estructuras (41,43 y 42,44) sirven para alargar los segmentos, del brazo (41 y 42) y del antebrazo (43 y 44) , con la finalidad de poder adaptarse a las diferentes tallas de los usuarios. Estas cadenas de segmentos son movidas por el usuario a través de la sujeción de las agarraderas (45 y 46) . En estas agarraderas es posible acoplar sensores de electrocardiografía, el circuito de la derivada I se cierra al sujetar con la mano derecha la agarradera de ese lado (45) y con la mano izquierda la agarradera opuesta (46), esto con la finalidad de poder monitorear la intensidad del entrenamiento mediante la frecuencia cardiaca, en la FIG. 11 se muestra cómo se monta un monitor de electrocardiograma (86) con ayuda de un soporte (87) anclado a la estructura rígida del módulo superior, dicho display puede ser usado para mostrar rutinas de entrenamiento y otras aplicaciones . Este módulo superior se ancla al módulo inferior a través de las estructuras de sujeción (38 ) .
El modulo inferior consiste en un cinturón rígido que rodea la zona pélvica del usuario (Fig.6) . Las áreas de apoyo cuentan con material acojinado para mayor comodidad (53) . Los cilindros anteriores abren y cierran para que el usuario pueda entrar y rodearlo (53) . Esta estructura contiene las zonas proximales de las articulaciones de las caderas en su plano coronal (54) , que son los sitios de anclaje de las dos cadenas de segmentos rígidos articulados, que corren paralelas a cada una de extremidades inferiores del usuario (Fig. 8), las cuales contienen los elementos distales de ensamble de las articulaciones de las caderas en su plano coronal (55) , estos son los puntos de apoyo de los sistemas plegables (56 y 57) que unen respectivamente a las estructuras de las articulaciones de las caderas en el plano sagital (15 y 16) . Por otro lado, estas cadenas de segmentos rígidos articulados también contienen las articulaciones de la rodilla (19 y 20) y del tobillo en su plano sagital (21 y 22) y coronal (23 y 24) . Las estructuras (58-59 y 60-61) sirven para alargar los segmentos del muslo (58-59) y de la pierna (60-61) con la finalidad de poder adaptarse a las diferentes tallas de los usuarios. Estas cadenas de segmentos son movidas por el usuario a través de la sujeción de los muslos con unas correas que los rodean (62) y con la sujeción de los pies con unas plataformas (63) que los sostienen mediante cintas (64) . Estas plataformas (Fig. 10), están constituidas de una placa de metal (65) y otra de hule antiderrapante (66) . Contienen un soporte para los talones (67) y los extremos distales del ensamble de las articulaciones de los tobillos en su plano coronal (68), que son los sitios distales de anclaje de las cadenas de segmentos rígidos y articulados que corren paralelas a las extremidades inferiores del usuario.
Ambos módulos se unen en la zona abdominal del usuario a través de cuatro puntos de sujeción del módulo superior (38) , que hacen unión con sus respectivos sitios en el módulo inferior (51), cada uno anclado mediante una correa a un dispositivo de movimiento unidireccional (52), los cuales generan resistencia a los movimientos de la columna vertebral. Estos dispositivos unidireccionales (Fig. 9), están constituidos por dos discos de aluminio (71) que hacen presión sobre sus respectivas almohadillas de fricción (72), para frenar el movimiento. Estas almohadillas están adheridas a una estructura con hendiduras que ayudará a favorecer el movimiento en una sola dirección (73) . El movimiento se facilita mediante baleros formados por anillos de metal (74), apoyados en balines (75) , alineados mediante una guia (76) . Estos baleros se encuentran entre el mecanismo de fricción descrito anteriormente (71-72-73) y el carrete central (78) , el cual tiene dos levas (79) a cada lado que se van deteniendo en la estructura 73 para permitir el movimiento en una sola dirección. Enredado en éste carrete una correa (81) fijada al punto de sujeción con el módulo superior (80) , este sistema cuenta con un resorte interno (77) que regresa el sistema a su lugar cada vez que se mueve. La intensidad de la resistencia se puede ajustar con la ayuda de una perilla (69), que se enrosca en un tornillo que atraviesa el sistema y sirve de eje de movimiento (82) . La resistencia se gradúa con una escala angular (70) . Todo el sistema es sujetado por medio de una pinza formada por dos barras laterales (83) y una central (84), que se unirá en su eje (85) al cinturón rígido de la figura 6.
El exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable para ejercicios de musculación y rehabilitación al que se refiere la presente invención, se adapta perfectamente a cualquier movimiento que haga el usuario, dado que cada articulación del exoesqueleto funciona paralelamente a las articulaciones del usuario, y dado que el sistema va montado en la persona tiene amplia capacidad de desplazamiento.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Un Exoesqueleto multiarticular de resistencia ajustable para ejercicios de musculación y rehabilitación formado por dos módulos multiarticulares que comprenden:
Un módulo superior que consiste en un soporte rígido que está diseñado ergonómicamente para ser apoyado en los hombros del usuario; dos cadenas de segmentos rígidos articulados ancladas a dicho soporte, que corren paralelas a cada una de extremidades superiores del usuario; y
Un módulo inferior que consiste en un cinturón rígido que rodea la zona pélvica del usuario, dos cadenas de segmentos rígidos articulados ancladas a esta estructura que corren paralelas a las extremidades inferiores del usuario. Las articulaciones del exoesqueleto están alineadas al eje de movimiento biomecánico las articulaciones óseas del usuario y se mueven en paralelo con ellas, ambos módulos se unen en la zona abdominal del usuario a través de cuatro puntos de sujeción, cada uno anclado a un dispositivo de movimiento unidireccional.
2.- El exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable para ejercicios de musculación y rehabilitación de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque el exoesqueleto está constituido por 24 grados de libertad de movimiento: 6 para los hombros, 2 para los codos, 2 para los antebrazos, 4 para la columna vertebral, 4 para las caderas, 2 para las rodillas, 4 para los tobillos.
3.- El exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable para ejercicios de musculación y rehabilitación de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque las articulaciones contienen un sistema de frenado por fricción, en el cual el extremo distal del segmento proximal de la articulación tiene una almohadilla de fricción que presiona la zona proximal del siguiente segmento para generar resistencia en ambas direcciones del plano de movimiento de la articulación.
4. - El exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable para ejercicios de musculación y rehabilitación de conformidad con la reivindicación 3 caracterizado porque la resistencia se puede ajustar manual o automáticamente con la ayuda de una perilla, que se enrosca en un tornillo que atraviesa la articulación y sirve de eje de movimiento.
5. - El exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable para ejercicios de musculación y rehabilitación de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado por una estructura rígida que se apoya sobre los hombros y que contiene las articulaciones para los hombros en su plano transversal y coronal, las cuales son los sitios de anclaje de dos sistemas ortogonales plegables que convergen respectivamente en las estructuras de las articulaciones de los hombros en el plano sagital.
6. - El exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable para ejercicios de musculación y rehabilitación de conformidad con la reivindicación 6 caracterizado porque permite el desplazamiento de esta articulación en los tres planos de movimiento (coronal, transversal y sagital) .
7. - El exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable para ejercicios de musculación y rehabilitación de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque la unión del módulo superior e inferior en la zona abdominal del usuario es a través de cuatro puntos de sujeción cada uno anclado mediante una correa a un dispositivo de movimiento unidireccional, los cuales generan resistencia a los movimientos de la columna vertebral .
8. - El exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable para ejercicios de musculación y rehabilitación de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado por un sistema de sujeción de los pies que contienen articulaciones para los tobillos en su plano coronal y sagital .
9. - El exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable para ejercicios de musculación y rehabilitación de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque cada articulación del exoesqueleto funciona paralelamente a las articulaciones del usuario, para generar resistencia especifica en cada plano de cada articulación.
10. - El exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable para ejercicios de musculación y rehabilitación de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado por tener la posibilidad de acoplar sensores de electrocardiografía en las agarraderas donde el usuario sujeta las cadenas articuladas del módulo superior.
11.- El exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable para ejercicios de musculación y rehabilitación de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado por tener la posibilidad de montar un monitor pequeño con ayuda de un soporte anclado a la estructura rígida del módulo superior que servirá para visualizar el electrocardiograma o aplicaciones útiles durante el entrenamiento.
12.- El exoesqueléto multiarticular de resistencia ajustable para ejercicios de musculación y rehabilitación de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado por tener la posibilidad conectarse en res vía inalámbrica durante el entrenamiento para el registro de la actividad coordinación en grupo.
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