DE102021208905A1

DE102021208905A1 - Exoskelett und Verfahren

Info

Publication number: DE102021208905A1
Application number: DE102021208905.4A
Authority: DE
Inventors: Bernward Otten; Mauritz Fethke; Simon Zell
Original assignee: Festool GmbH
Current assignee: Festool GmbH
Priority date: 2021-08-13
Filing date: 2021-08-13
Publication date: 2023-02-16
Also published as: EP4384349A2; US20250001585A1; WO2023017169A2; CN117794702A; AU2022327768A1; CA3229220A1; WO2023017169A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Exoskelett (20), umfassend einen Basisabschnitt (1) zur Anbringung an einen Torso (2) eines menschlichen Körpers, einen beweglich mit dem Basisabschnitt (1) gekoppelten Unterstützungsabschnitt (3) zur Unterstützung eines Arms (4) des menschlichen Körpers, eine auf den Unterstützungsabschnitt (3) wirkende, insbesondere pneumatische, Aktoreinrichtung (5) zur Bereitstellung einer Unterstützungskraft für den Arm (4), wobei der Basisabschnitt (1) ein Rückenteil (8), einen Beckengurt (16) sowie eine vom Rückenteil (8) zum Beckengurt (16) verlaufende Kraftübertragungsanordnung umfasst, die einen Kraftübertragungspfad vom Rückenteil (8) zum Beckengurt (16) bereitstellt, um eine vom Unterstützungsabschnitt (3) auf das Rückenteil (8) übertragene Reaktionskraft weiter zum Beckengurt (16) zu übertragen. Die Kraftübertragungsanordnung umfasst eine Gelenkanordnung zur Bereitstellung wenigstens eines rotatorischen und/oder translatorischen Freiheitsgrads zwischen dem Rückenteil (8) und dem Beckengurt (16). Die Kraftübertragungsanordnung umfasst ferner ein sich vom Rückenteil (8) hin zum Beckengurt (16) erstreckendes steifes Kraftübertragungselement (18) umfasst, über das der Kraftübertragungspfad verläuft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Exoskelett, umfassend: einen Basisabschnitt zur Anbringung an einen Torso eines menschlichen Körpers, einen beweglich mit dem Basisabschnitt gekoppelten Unterstützungsabschnitt zur Unterstützung eines Arms des menschlichen Körpers, eine auf den Unterstützungsabschnitt wirkende, insbesondere pneumatische, Aktoreinrichtung zur Bereitstellung einer Unterstützungskraft für den Arm, wobei der Basisabschnitt ein Rückenteil, einen Beckengurt sowie eine vom Rückenteil zum Beckengurt verlaufende Kraftübertragungsanordnung umfasst, die einen Kraftübertragungspfad vom Rückenteil zum Beckengurt bereitstellt, um eine vom Unterstützungsabschnitt auf das Rückenteil übertragene Reaktionskraft weiter zum Beckengurt zu übertragen.
Die Reaktionskraft kann auch als Anwenderkraft bezeichnet werden. Bei der Reaktionskraft handelt es sich beispielsweise um eine Kraft, die von dem Arm des Anwenders auf den Unterstützungsabschnitt wirkt. Beispielsweise ist die Reaktionskraft eine von dem Arm auf den Unterstützungsabschnitt rückwirkende Wechselwirkungskraft. Aufgrund des Prinzips von Actio und Reactio (auch als Wechselwirkungsprinzip bekannt) wird der Unterstützungsabschnitt bei Ausübung der Unterstützungskraft auf den Arm selbst von dem Arm mit der entgegengesetzt zur Unterstützungskraft wirkenden Reaktionskraft beaufschlagt. Zweckmäßigerweise ist die Reaktionskraft entgegengesetzt zur Unterstützungskraft.
Exoskelette sind aus der DE102017112436B4 , US10864102B2 und der US10918559B2 bekannt.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Exoskelett bereitzustellen, mit dem eine zuverlässige Unterstützung des Anwenders erzielt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Exoskelett gemäß Anspruch 1. Die Kraftübertragungsanordnung umfasst eine Gelenkanordnung zur Bereitstellung wenigstens eines rotatorischen und/oder translatorischen Freiheitsgrads zwischen dem Rückenteil und dem Beckengurt. Die Gelenkanordnung umfasst vorzugsweise wenigstens ein Gelenk zur Bereitstellung des wenigstens einen rotatorischen und/oder translatorischen Freiheitsgrads zwischen dem Rückenteil und dem Beckengurt. Vorzugsweise verläuft der Kraftübertragungspfad über das wenigstens eine Gelenk. Die Kraftübertragungsanordnung umfasst ferner ein sich vom Rückenteil hin zum Beckengurt erstreckendes steifes Kraftübertragungselement, über das der Kraftübertragungspfad verläuft. Vorzugsweise verläuft der Kraftübertragungspfad sequentiell - also in Reihe - über das Kraftübertragungselement und über das wenigstens eine Gelenk.
Über den Kraftübertragungspfad kann die Reaktionskraft an den Beckengurt übertragen werden, wodurch eine zuverlässige Unterstützung des Anwenders durch das Exoskelett erzielt werden kann. Da der Kraftübertragungspfad über das eine steife Kraftübertragungselement übertragen wird, kann zweckmäßigerweise auf weitere steife Kraftübertragungselemente parallel zu dem einen steifen Kraftübertragungselement verzichtet werden. Vorzugsweise ist zusätzlich zu dem einen steifen Kraftübertragungselement kein weiteres steifes Kraftübertragungselement, das sich von dem Rückenteil hin zum Beckengurt erstreckt, vorhanden. Dadurch, dass keine weiteren steifen Kraftübertragungselemente zwischen dem Rückenteil und dem Beckengurt erforderlich sind, und dadurch, dass das wenigstens eine Gelenk vorhanden ist, kann vorzugsweise gewährleistet werden, dass sich der Anwender mit angelegtem Exoskelett gut bewegen kann und es kann eine Beeinträchtigung des Tragekomforts vermieden werden.
Zweckmäßigerweise ist die Erstreckung des Kraftübertragungselements in Breitenrichtung geringer als die Erstreckung des Rückenteils in Breitenrichtung.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren gemäß Anspruch 17.
Weitere exemplarische Details sowie beispielhafte Ausführungsformen werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Dabei zeigt

1 eine schematische Seitenansicht einer Exoskelett-Vorrichtung,
2 eine schematische Seitenansicht eines von einem Anwender getragenen Exoskeletts,
3 eine schematische Detailansicht eines Unterstützungsabschnitts des Exoskeletts,
4 eine schematische Rückansicht des Exoskeletts,
5 eine perspektivische Ansicht eines Kraftübertragungselements und eines Gelenks,
6 eine Schnittdarstellung des Gelenks,
7 eine weitere Schnittdarstellung des Gelenks,
8 eine Ansicht von vorne auf eine exemplarische Ausgestaltung des Exoskeletts,
9 eine Seitenansicht auf die exemplarische Ausgestaltung des Exoskeletts,
10 eine schematische Schnittansicht einer Variante des Gelenks,
11 eine schematische Ansicht einer weiteren Variante des Gelenks,
12 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Variante des Gelenks, zusammen mit dem Beckengurt und dem Rückenteil,
13 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Variante des Gelenks, zusammen mit dem Beckengurt und dem Rückenteil, und
14 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Variante des Gelenks, zusammen mit dem Beckengurt und dem Rückenteil.

Bei den nachfolgenden Erläuterungen wird Bezug genommen auf die in den Figuren eingezeichneten, orthogonal zueinander ausgerichteten Raumrichtungen x-Richtung, y-Richtung und z-Richtung. Die z-Richtung kann auch als Vertikalrichtung, die x-Richtung als Tiefenrichtung und die y-Richtung als Breitenrichtung bezeichnet werden.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Exoskelett-Vorrichtung 10, die ein Exoskelett 20 sowie optional ein Werkzeug 30 und/oder ein Mobilgerät 40 umfasst. Das Exoskelett 20 kann auch für sich genommen bereitgestellt sein. Das Werkzeug 30 und/oder das Mobilgerät 40 sind exemplarisch separat von dem Exoskelett 20 vorhanden, also insbesondere nicht mechanisch mit dem Exoskelett 20 verbunden. Bei dem Werkzeug 30 handelt es sich beispielsweise um ein Elektrowerkzeug, insbesondere um einen Akkuschrauber und/oder eine Bohrmaschine und/oder eine Schleifmaschine. Das Mobilgerät 40 ist vorzugsweise ein Smartphone oder ein Tablet. Optional ist das Exoskelett 20 ausgebildet, mit dem Werkzeug 30 und/oder dem Mobilgerät 40 zu kommunizieren, insbesondere drahtlos.
Exemplarisch ist das Exoskelett 20 in einer aufrechten Ausrichtung mit seiner Vertikalachse (die insbesondere parallel zu einer Basisabschnitt-Achse 62 verläuft) parallel zur z-Richtung ausgerichtet. Insbesondere ist das Exoskelett 20 in der aufrechten Ausrichtung mit seiner Sagitalachse parallel zur x-Richtung ausgerichtet. Die Sagitalachse des Exoskeletts 20 verläuft in einem Zustand, in dem der Anwender das Exoskelett 20 angelegt hat, parallel zur Sagitalachse des Anwenders, also insbesondere parallel zu einer Richtung von hinten - also insbesondere dem Rücken des Anwenders - nach vorne - also insbesondere der Brust des Anwenders. Die Horizontalachse des Exoskeletts 20 verläuft insbesondere in Breitenrichtung des Exoskeletts 20 und/oder parallel zur y-Richtung. Die Horizontalachse des Exoskeletts 20 verläuft in einem Zustand, in dem der Anwender das Exoskelett 20 angelegt hat, parallel zur Horizontalachse des Anwenders, also insbesondere parallel zu einer Richtung von einer ersten Schulter des Anwenders zu einer zweiten Schulter des Anwenders. Die Vertikalachse des Exoskeletts 20, Sagitalachse des Exoskeletts 20 und die Horizontalachse des Exoskeletts 20 sind orthogonal zueinander ausgerichtet.
Die Exoskelett-Vorrichtung 10 ist insbesondere für den handwerklichen und/oder den industriellen Einsatz ausgebildet. Vorzugsweise ist die Exoskelett-Vorrichtung 10 nicht für einen medizinischen und/oder nicht für einen therapeutischen Einsatz ausgebildet.
Das Exoskelett 20 ist ein aktives Exoskelett und verfügt insbesondere über eine interne Energiequelle, aus der die Energie für die Unterstützungskraft bereitgestellt wird. Insbesondere ist das Exoskelett 20 ein aktives Exoskelett zur aktiven Unterstützung des Schultergelenks des Anwenders.
Das Exoskelett 20 umfasst einen Basisabschnitt 1, der zur Anbringung an einen Körperabschnitt eines menschlichen Körpers eines Anwenders dient. Exemplarisch dient der Basisabschnitt 1 dazu, an den Torso 2 des menschlichen Körpers angebracht zu werden.
Der Basisabschnitt 1 umfasst einen Hauptabschnitt und ein textiles Tragesystem, das insbesondere lösbar an dem Hauptabschnitt angebracht ist. Der Hauptabschnitt dient exemplarisch dazu, mittels des textilen Tragesystems an dem Rücken des menschlichen Körpers getragen zu werden, insbesondere rucksackartig. Der Hauptabschnitt umfasst ein Rückenteil 8, das insbesondere länglich ausgeführt ist und das zweckmäßigerweise mit seiner Längsachse vertikal und/oder in Längsrichtung des Rückens des Anwenders ausgerichtet ist. Beispielsweise erstreckt sich die Längsrichtung des Rückenteils 8 entlang der Längsrichtung des Rückens. Der Hauptabschnitt umfasst ferner ein insbesondere leistenförmiges und/oder steifes Kraftübertragungselement 18, das sich von dem Rückenteil 8 nach unten hin zu einem Beckengurt 16 erstreckt, um das Rückenteil 8 mechanisch mit dem Beckengurt 16 zu koppeln. Das Kraftübertragungselement 18 dient zweckmäßigerweise dazu, um eine von einem Unterstützungsabschnitt 3 auf das Rückenteil 8 übertragene Reaktionskraft weiter zum Beckengurt 16 zu übertragen. Exemplarisch ist das Rückenteil 8 schlauchförmig und/oder rucksackförmig ausgeführt. Das Rückenteil 8 ist insbesondere steif ausgeführt. Insbesondere umfasst das Rückenteil 8 ein zweckmäßigerweise steifes Rückenteil-Gehäuse, das beispielsweise aus einem insbesondere steifen Kunststoff und/oder als Hartschale gefertigt ist. Das Rückenteil 8 dient zweckmäßigerweise dazu, eine Kraft von dem Unterstützungsabschnitt 3 an das Kraftübertragungselement 18 zu übertragen und/oder Komponenten für die Steuerung der Unterstützungskraft aufzunehmen.
Der Unterstützungsabschnitt 3 kann zweckmäßigerweise als Armaktor bezeichnet werden.
Das Kraftübertragungselement 18 ist exemplarisch schwertförmig ausgeführt und kann auch als Schwert bezeichnet werden. Zweckmäßigerweise ist das Kraftübertragungselement 18 relativ zum Rückenteil 8 verstellbar ausgeführt, um insbesondere die vertikale Erstreckung des Hauptabschnitts und/oder einen dem Rücken des Anwenders zugewandten Kraftübertragungselement-Winkel 46 zwischen dem Kraftübertragungselement 18 und dem Rückenteil 8 zu verändern. Zweckmäßigerweise ist das Kraftübertragungselement 18 translatorisch und/oder rotatorisch beweglich relativ zum Rückenteil 8 gelagert und insbesondere in verschiedene translatorische und/oder rotatorische Stellungen relativ zum Rückenteil 8 versetzbar und insbesondere verriegelbar. Die translatorische Bewegung erfolgt insbesondere vertikal. Die rotatorische Bewegung erfolgt zweckmäßigerweise um eine parallel zur y-Richtung ausgerichtete Verstellachse.
Das textile Tragesystem umfasst exemplarisch den Beckengurt 16 und/oder wenigstens einen, vorzugsweise zwei, Schultergurte 19. Der Beckengurt 16 bildet zweckmäßigerweise eine Schlaufe, so dass er im getragenen Zustand den Torso 2, insbesondere die Hüfte, des Anwenders umschließt. Jeder Schultergurt 19 verläuft exemplarisch vom Hauptabschnitt, insbesondere vom Rückenteil 8, hin zum Beckengurt 16, und zwar zweckmäßigerweise im getragenen Zustand des Exoskeletts 20 über eine jeweilige Schulter des Anwenders.
Das Exoskelett 20 umfasst ferner exemplarisch ein Kraftübertragungselement-Gelenk 17, über das das Kraftübertragungselement 18 an dem Beckengurt 16 angebracht ist. Das Kraftübertragungselement-Gelenk 17 ist beispielsweise als Kugelgelenk ausgeführt und kann als Sakrumgelenk bezeichnet werden. Im getragenen Zustand des Exoskeletts 20 ist das Kraftübertragungselement-Gelenk 17 im unteren Rückenbereich des Anwenders angeordnet, insbesondere in Breitenrichtung zentriert.
Das textile Tragesystem umfasst exemplarisch ferner ein Rückennetz 21, das an der dem Rücken des Anwenders zugewandten Seite des Rückenteils 8 angeordnet ist. Im getragenen Zustand des Exoskeletts 20 liegt das Rückennetz 21 an dem Rücken des Anwenders an, insbesondere zumindest teilweise und/oder im oberen Rückenbereich.
Das Exoskelett 20 umfasst ferner den beweglich mit dem Basisabschnitt 1 gekoppelten Unterstützungsabschnitt 3 zur Unterstützung einer Gliedmaße, insbesondere eines Arms 4, des menschlichen Körpers des Anwenders. Der Unterstützungsabschnitt 3 ist insbesondere ausgebildet, an der Gliedmaße, insbesondere dem Arm 4, des Anwenders befestigt zu werden. Der Unterstützungsabschnitt 3 umfasst exemplarisch ein insbesondere steifes Armteil 11 und eine am Armteil 11 angeordnete Armbefestigung 12, die exemplarisch als Armschale ausgeführt ist. Das Armteil 11 ist exemplarisch länglich ausgeführt und ist im getragenen Zustand mit seiner Längsachse in Richtung der Längsachse des Arms des Anwenders ausgerichtet. Exemplarisch erstreckt sich das Armteil 11 von der Schulter des Anwenders bis zum Ellbogenbereich des Anwenders. Das Exoskelett 20, insbesondere das Armteil 11, endet exemplarisch am Ellbogenbereich des Anwenders. Die Armbefestigung 12 dient insbesondere zur Befestigung des Unterstützungsabschnitts 3 an dem Arm 4, insbesondere dem Oberarm, des Anwenders. Insbesondere umgreift die Armschale den Oberarm des Anwenders, insbesondere zumindest teilweise, so dass der Oberarm mit einem Band in der Armschale gehalten werden kann. Der Unterarm des Anwenders wird zweckmäßigerweise nicht am Exoskelett 20 befestigt.
Der Unterstützungsabschnitt 3 ist exemplarisch um eine horizontale Schwenkachse relativ zum Basisabschnitt 1, insbesondere relativ zum Rückenteil 8, verschwenkbar gelagert. Exemplarisch ist der Unterstützungsabschnitt 3 direkt an einem Schulterteil 29 gelagert. Die horizontale Schwenkachse kann auch als Hebeachse 36 bezeichnet werden. Im getragenen Zustand des Exoskeletts 20 ist die Hebeachse 36 im Bereich der Schulter des Anwenders angeordnet. Das Exoskelett 20 ist insbesondere ausgebildet, mit dem Unterstützungsabschnitt 3 das Schultergelenk des Anwenders zu unterstützen. Im getragenen Zustand des Exoskeletts 20 kann der Anwender durch ein Verschwenken des Unterstützungsabschnitts 3 um die Hebeachse 36 mit seinem von dem Unterstützungsabschnitt 3 unterstützten Arm 4 eine Hebebewegung ausführen. Die Hebeachse 36 kann insbesondere in y-Richtung ausgerichtet sein. Zweckmäßigerweise liegt die Hebeachse 36 stets in einer horizontalen Ebene, beispielsweise einer x-y-Ebene. Unter einer horizontalen Ebene ist insbesondere eine exakt horizontale Ebene und/oder eine Ebene zu verstehen, die maximal um 10 Grad, 7 Grad oder 5 Grad gegenüber einer Horizontalen gekippt ist.
Der Schwenkwinkel 47 des Unterstützungsabschnitts 3 um die Hebeachse 36 relativ zum Basisabschnitt 1 soll auch als Hebewinkel bezeichnet werden. Der Schwenkwinkel 47 hat bei einem nach unten ausgerichteten Unterstützungsabschnitt 3 (bei einem vertikal ausgerichteten Exoskelett 20) einen Referenzwert, insbesondere einen Minimalwert, und steigt bei einem nach oben gerichteten Verschwenken des Unterstützungsabschnitts 3 kontinuierlich bis zu einem Maximalwert an. Der Minimalwert ist insbesondere ein betragsmäßiger Minimalwert, beispielsweise Null.
Exemplarisch ist der Schwenkwinkel 47 als Winkel zwischen einer Unterstützungsabschnitt-Achse 61 und einer Basisabschnitt-Achse 62 definiert. Die Unterstützungsabschnitt-Achse 61 verläuft in Längsrichtung des Unterstützungsabschnitts 3. Exemplarisch verläuft die Unterstützungsabschnitt-Achse 61 von der Hebeachse 36 in Richtung zu der Armbefestigung 12. In einem Zustand, in dem der Anwender das Exoskelett 20 angelegt hat, verläuft die Unterstützungsabschnitt-Achse 61 zweckmäßigerweise parallel zu einer Oberarm-Achse des von dem Unterstützungsabschnitt 3 unterstützten Arms 4. Die Basisabschnitt-Achse 62 stellt zweckmäßigerweise eine vertikale Achse des Basisabschnitts 1 dar und verläuft vertikal nach unten, insbesondere bei einer vertikalen Ausrichtung des Basisabschnitts 1, beispielsweise in einem Zustand, in dem der Anwender das Exoskelett 20 angelegt hat und aufrecht steht. Der Schwenkwinkel 47 liegt exemplarisch in einer z-x-Ebene, beispielsweise dann, wenn der Anwender aufrecht steht und die Arme nach vorne gehoben werden.
Das Exoskelett 20 umfasst exemplarisch eine Schultergelenkanordnung 9, über die der Unterstützungsabschnitt 3 an dem Basisabschnitt 1, insbesondere dem Rückenteil 8, angebracht ist. Die Schultergelenkanordnung 9 umfasst zweckmäßigerweise eine Gelenkkette mit einem oder mehrerer Drehlager zur Definition einer oder mehrerer vertikaler Drehachsen. Mittels der Gelenkkette ist zweckmäßigerweise ein Verschwenken des Unterstützungsabschnitts 3 relativ zum Basisabschnitt 1, insbesondere relativ zum Rückenteil 8, in einer vorzugsweise horizontalen Schwenkebene möglich, beispielsweise um eine insbesondere virtuelle vertikale Drehachse. Insbesondere ermöglicht es die Gelenkkette dem Anwender, seinen von dem Unterstützungsabschnitt 3 unterstützten Arm 4 um eine durch die Schulter des Anwenders verlaufende vertikale Drehachse zu schwenken, wobei der Unterstützungsabschnitt 3 mit dem Arm 4 mitbewegt wird. Exemplarisch ist die Gelenkkette passiv ausgeführt, so dass das Exoskelett 20 bei dem Verschwenken des Arms in der vorzugsweise horizontalen Schwenkebene keine aktive Unterstützungskraft in Richtung der horizontalen Schwenkbewegung bereitstellt.
Die Schultergelenkanordnung 9 ist zweckmäßigerweise derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass sie einen freien Raum definiert, der sich im getragenen Zustand des Exoskeletts 20 oberhalb der Schulter des das Exoskelett 20 tragenden Anwenders befindet, so dass der Anwender durch den freien Raum an der Schultergelenkanordnung 9 vorbei seinen von dem Unterstützungsabschnitt 3 unterstützen Arm senkrecht nach oben ausrichten kann.
Die Schultergelenkanordnung 9 umfasst exemplarisch einen inneren Schultergelenkabschnitt 27, der mittels eines ersten Drehlagers der Schultergelenkanordnung 9 um eine erste vertikale Drehachse verschwenkbar relativ zum Basisabschnitt 1, insbesondere zum Rückenteil 8, gelagert ist. Die Schultergelenkanordnung 9 umfasst exemplarisch ferner einen äußeren Schultergelenkabschnitt 28, der mittels eines zweiten Drehlagers der Schultergelenkanordnung 9 um eine zweite vertikale Drehachse verschwenkbar relativ zum inneren Schultergelenkabschnitt 27 gelagert ist. Die Schultergelenkanordnung 9 umfasst exemplarisch ferner ein Schulterteil 29, dass mittels eines dritten Drehlagers der Schultergelenkanordnung 9 um eine dritte vertikale Drehachse verschwenkbar relativ zum äußeren Schultergelenkabschnitt 28 gelagert ist. Vorzugsweise sind der innere Schultergelenkabschnitt 27, der äußere Schultergelenkabschnitt 28 und das Schulterteil 29 in der Schultergelenkanordnung 9 derart als die Gelenkkette miteinander kinematisch gekoppelt, dass durch den Schwenkwinkel des inneren Schultergelenkabschnitts 27 relativ zum Basisabschnitt 1 der Schwenkwinkel des äußeren Schultergelenkabschnitt 28 relativ zum inneren Schultergelenkabschnitt 27 und/oder der Schwenkwinkel des Schulterteils 29 relativ zum äußeren Schultergelenkabschnitt 28 festgelegt wird.
Die 3 zeigt eine schematische Detailansicht des Unterstützungsabschnitts 3, wobei innerhalb des Armteils angeordnete Komponenten sichtbar eingezeichnet sind. Das Armteil 11 umfasst zweckmäßigerweise ein Armteil-Gehäuse, das insbesondere steif ausgeführt und beispielsweise aus Kunststoff gefertigt ist.
Das Exoskelett 20 umfasst eine auf den Unterstützungsabschnitt 3 wirkende Aktoreinrichtung 5 zur Bereitstellung einer Unterstützungskraft für die Gliedmaße, exemplarisch für den Arm des Anwenders. Exemplarisch ist die Aktoreinrichtung 5 zumindest teilweise in dem Armteil 11 angeordnet.
Die Aktoreinrichtung 5 ist eine aktive Aktoreinrichtung. Zweckmäßigerweise stellt das Exoskelett 20 mittels der Aktoreinrichtung 5 die Unterstützungskraft mit einer in Richtung der Schwenkbewegung um die Hebeachse 36 nach oben wirkenden Kraftkomponente bereit, die den Arm 4 des Anwenders in Richtung der Schwenkbewegung nach oben drückt.
Vorzugsweise umfasst die Aktoreinrichtung 5 eine Aktoreinheit mit einem Aktorglied 32. Die Aktoreinheit kann das Aktorglied 32 mit einer Aktorkraft beaufschlagen, um die Unterstützungskraft bereitzustellen. Das Aktorglied 32 ist mit einem exzentrisch zur Hebeachse 36 angeordneten Exzenterabschnitt 35 gekoppelt. Der Exzenterabschnitt 35 ist beispielsweise Teil des Schulterteils 29. Über die Kopplung des Aktorglieds 32 mit dem Exzenterabschnitt 35 wird durch die Aktorkraft ein Drehmoment des Unterstützungsabschnitts 3 um die Hebeachse 36 relativ zum Basisabschnitt 1 und/oder dem Schulterteil 29 bereitgestellt. Durch dieses Drehmoment drückt der Unterstützungsabschnitt 3 gegen die Gliedmaße, insbesondere den Arm 4, des Anwenders, insbesondere nach oben, und stellt so die auf die Gliedmaße, insbesondere den Arm 4, des Anwenders wirkende Unterstützungskraft bereit.
Exemplarisch verfügt die Aktoreinrichtung 5 über ein insbesondere als Schubstange ausgeführtes Koppelelement 33, über das das Aktorglied 32 mit dem Exzenterabschnitt 35 gekoppelt ist.
Bevorzugt ist die Aktoreinrichtung 5 eine pneumatische Aktoreinrichtung und die Aktoreinheit ist zweckmäßigerweise als pneumatischer Antriebszylinder 31 ausgeführt. Das Aktorglied 32 ist die Kolbenstange des Antriebszylinders 31.
Alternativ kann die Aktoreinrichtung auch nicht als pneumatische Aktoreinrichtung ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Aktoreinrichtung als hydraulische und/oder elektrische Aktoreinrichtung ausgeführt sein und zweckmäßigerweise als die Aktoreinheit eine hydraulische Antriebseinheit und/oder eine elektrische Antriebseinheit umfassen.
Der Antriebszylinder 31, das Aktorglied 32 und/oder das Koppelelement 33 sind bevorzugt in dem Armteil-Gehäuse angeordnet.
Das Exoskelett 20 umfasst zweckmäßigerweise ein Hebe-Drehlager 34, das die Hebeachse 36 bereitstellt. Exemplarisch ist der Unterstützungsabschnitt 3 über das Hebe-Drehlager 34 an der Schultergelenkanordnung 9 angebracht.
Die 4 zeigt eine Rückansicht des Exoskeletts 20, wobei das textile Tragesystem und das Kraftübertragungselement 18 nicht gezeigt sind.
Das Exoskelett 20 umfasst exemplarisch einen oder mehrere Akkus 22, einen Kompressor 23, eine Ventileinheit 24 und/oder einen Drucklufttank 25, die zweckmäßigerweise Teil des Basisabschnitts 1 sind und insbesondere im Rückenteil-Gehäuse angeordnet sind.
Exemplarisch ist der Akku 22 unten am Rückenteil 8 angeordnet und insbesondere in eine Akku-Aufnahme des Rückenteils 8 von unten eingeschoben. Zweckmäßigerweise ist der Drucklufttank 25 in einem oberen Bereich im Rückenteil 8 angeordnet, exemplarisch (insbesondere in Längsrichtung des Rückenteils 8 und/oder Vertikalrichtung) über der Ventileinheit 24, der Steuereinrichtung 7, dem Kompressor 23 und/oder dem Akku 22. Die Ventileinheit 24 und/oder die Steuereinrichtung 7 ist (insbesondere in Längsrichtung des Rückenteils 8 und/oder Vertikalrichtung) zweckmäßigerweise über dem Kompressor und/oder über dem Akku 22 angeordnet. Der Kompressor 23 ist (insbesondere in Längsrichtung des Rückenteils 8 und/oder Vertikalrichtung) über dem Akku 22 angeordnet.
Der Akku 22 dient als elektrische Energieversorgung für das Exoskelett 20, insbesondere für den Kompressor 23, die Ventileinheit 24, eine Sensoreinrichtung 6 und/oder eine Steuereinrichtung 7.
Der Kompressor 23 ist ausgebildet, Luft zu komprimieren, um Druckluft zu erzeugen. Der Drucklufttank 25 ist ausgebildet, Druckluft - insbesondere die von dem Kompressor 23 erzeugte Druckluft - zu speichern.
Die Ventileinheit 24 umfasst zweckmäßigerweise ein oder mehrere elektrisch betätigbare Ventile und ist insbesondere ausgebildet, eine pneumatische Verbindung von dem Drucklufttank 25 zu einer Druckkammer des pneumatischen Antriebzylinders 31 zu beeinflussen, insbesondere wahlweise herzustellen und/oder zu sperren. Zweckmäßigerweise ist die Ventileinheit 24 ferner ausgebildet, eine pneumatische Verbindung von dem Drucklufttank 25 zur Umgebung des Exoskelett 20 und/oder eine pneumatische Verbindung von der Druckkammer des Antriebszylinders 31 zur Umgebung des Exoskelett 20 zu beeinflussen, insbesondere wahlweise herzustellen und/oder zu sperren. Die Ventileinheit 24 ist zweckmäßigerweise Teil der Aktoreinrichtung 5.
Das Exoskelett 20 umfasst ferner eine Sensoreinrichtung 6. Exemplarisch umfasst die Sensoreinrichtung 6 einen Winkelsensor 37 zur Erfassung des Winkels des Unterstützungsabschnitts 3 relativ zum Basisabschnitt 1, insbesondere des Armteils 11 relativ zum Schulterteil 29. Dieser Winkel soll auch als Schwenkwinkel 47 oder als Hebewinkel bezeichnet werden. Der Winkelsensor 37 dient insbesondere zur Erfassung des Winkels des Unterstützungsabschnitts 3 um die Hebeachse 36. Der Winkelsensor 37 ist beispielsweise als Inkrementalgeber ausgeführt und insbesondere am Hebe-Drehlager 34, insbesondere im Armteil 11 und/oder im Schulterteil 29 angeordnet.
Bevorzugt umfasst die Sensoreinrichtung 6 ferner wenigstens einen Drucksensor zur Erfassung des in der Druckkammer des Antriebszylinders 31 und/oder des in dem Drucklufttank 25 herrschenden Drucks. Der wenigstens eine Drucksensor ist zweckmäßigerweise im Rückenteil 8 und/oder im Armteil 11 angeordnet.
Die Exoskelett-Vorrichtung 10, insbesondere das Exoskelett 20, umfasst zweckmäßigerweise eine Steuereinrichtung 7, die beispielsweise einen Microcontroller umfasst oder als Microcontroller ausgeführt ist. Die Steuereinrichtung 7 dient insbesondere dazu, die Aktoreinrichtung 5, insbesondere die Ventileinheit 24, anzusteuern, um die Bereitstellung der Unterstützungskraft zu steuern. Ferner dient die Steuereinrichtung 7 zum Auslesen der Sensoreinrichtung 6, insbesondere zum Auslesen von von der Sensoreinrichtung 6 erfassten Daten und/oder zur Kommunikation mit dem Werkzeug 30 und/oder dem Mobilgerät 40. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet, durch Ansteuerung der Ventileinheit 24 den in der Druckkammer des Antriebszylinders 31 herrschenden Druck einzustellen, insbesondere zu regeln, beispielsweise unter Berücksichtigung eines mittels des Drucksensors erfassten Druckwerts. Insbesondere ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet, zur Erhöhung der Unterstützungskraft den in der Druckkammer herrschenden Druck durch Ansteuerung der Ventileinheit 24 zu erhöhen und/oder zur Reduzierung der Unterstützungskraft den in der Druckkammer herrschenden Druck durch Ansteuerung der Ventileinheit 24 zu reduzieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet, die Unterstützungskraft auf Basis des insbesondere mittels des Winkelsensors 37 erfassten Schwenkwinkels 47 des Unterstützungsabschnitts 3 einzustellen. Zweckmäßigerweise kann der Anwender durch seine Muskelkraft den Schwenkwinkel 47 des Unterstützungsabschnitts 3 durch ein Verschwenken seines Arms 4 verändern, und dadurch insbesondere die Bereitstellung der Unterstützungskraft beeinflussen. Insbesondere ist die Unterstützungskraft niedrig genug, sodass der Anwender durch seine Muskelkraft den Schwenkwinkel 47 des Unterstützungsabschnitts 3 durch ein Verschwenken seines Arms 4 verändern kann. Die Unterstützungskraft wird beispielsweise durch die Auslegung des pneumatischen Systems, insbesondere des Kompressors, und/oder durch die Steuereinrichtung 7 begrenzt.
Die Steuereinrichtung 7 ist vorzugsweise Teil des Exoskeletts 20 und exemplarisch in dem Basisabschnitt 1, insbesondere in dem Rückenteil 8 angeordnet. Optional kann die Steuereinrichtung 7 zumindest teilweise in dem Mobilgerät 40 implementiert sein.
Das Exoskelett 20 umfasst exemplarisch ein Bedienelement 14, das zweckmäßigerweise über ein Bedienelement-Kabel 15 am Basisabschnitt 1 befestigt ist. Über das Bedienelement 14 kann der Anwender das Exoskelett 20 steuern und insbesondere die Unterstützungskraft aktivieren, deaktivieren und/oder auf einen aus mehreren möglichen Kraftwerten größer null einstellen.
Das Exoskelett 20 verfügt exemplarisch ferner über ein Verbindungselement 26, über das die Schultergelenkanordnung 9 an dem Basisabschnitt 1, insbesondere dem Rückenteil 8, befestigt ist. Das Verbindungselement 26 ist exemplarisch als Auszugelement ausgeführt. Das Verbindungselement 26 ist zweckmäßigerweise relativ zum Basisabschnitt 1, insbesondere relativ zum Rückenteil 8, in seiner Position verstellbar, um die Position der Schultergelenkanordnung 9 und des Unterstützungsabschnitts 3 an die Schulterbreite des Anwenders anpassen zu können. Insbesondere ist die Position des Verbindungselements 26 durch Einschieben oder Ausziehen des Verbindungselements 26 in oder aus dem Rückenteil 8 verstellbar.
Exemplarisch verfügt das Exoskelett 20 über einen ersten Unterstützungsabschnitt 3A, eine erste Schultergelenkanordnung 9A und ein erstes Verbindungselement 26A, sowie über einen zweiten Unterstützungsabschnitt 3B, eine zweite Schultergelenkanordnung 9B und über ein zweites Verbindungselement 26B. Die Komponenten, deren Bezugszeichen mit dem Zusatz „A“ oder „B“ versehen sind, sind zweckmäßigerweise jeweils in Entsprechung zu den mit der gleichen Bezugszeichen-Zahl aber ohne den Zusatz „A“ oder „B“ versehenen Komponenten ausgeführt, beispielsweise gleich oder spiegelsymmetrisch, so dass die diesbezüglichen Erläuterungen in Entsprechung gelten.
Der erste Unterstützungsabschnitt 3A, die erste Schultergelenkanordnung 9A und das erste Verbindungselement 26A sind auf einer ersten, exemplarisch der rechten, Seite (in Breitenrichtung) des Basisabschnitts 1 angeordnet, und dienen zur Unterstützung eines ersten, insbesondere des rechten, Arms des Anwenders.
Der zweite Unterstützungsabschnitt 3B, die zweite Schultergelenkanordnung 9B und das zweite Verbindungselement 26B sind auf einer zweiten, exemplarisch der linken, Seite (in Breitenrichtung) des Basisabschnitts 1 angeordnet, und dienen zur Unterstützung eines zweiten, insbesondere des linken, Arms des Anwenders.
Der erste Unterstützungsabschnitt 3A umfasst ein erstes Armteil 11A, eine erste Armbefestigung 12A und/oder eine erste Aktoreinheit, insbesondere einen ersten Antriebszylinder.
Der zweite Unterstützungsabschnitt 3A umfasst ein zweites Armteil 11B, eine zweite Armbefestigung 12B und/oder eine zweite Aktoreinheit, insbesondere einen zweiten Antriebszylinder.
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 7 ausgebildet, für den ersten Unterstützungsabschnitt 3A eine mittels der ersten Aktoreinheit bewirkte erste Unterstützungskraft einzustellen und für den zweiten Unterstützungsabschnitt 3B eine mittels der zweiten Aktoreinheit bewirkte zweite Unterstützungskraft einzustellen, die sich zweckmäßigerweise von der ersten Unterstützungskraft unterscheidet.
Die erste Schultergelenkanordnung 9A umfasst einen ersten inneren Schultergelenkabschnitt 27A, einen ersten äußeren Schultergelenkabschnitt 28A und ein erstes Schulterteil 29A. Die zweite Schultergelenkanordnung 9B umfasst einen zweiten inneren Schultergelenkabschnitt 27B, einen zweiten äußeren Schultergelenkabschnitt 28B und ein zweites Schulterteil 29B.
Der erste Unterstützungsabschnitt 3A ist um eine erste horizontale Hebeachse 36A relativ zum Basisabschnitt 1 verschwenkbar und der zweite Unterstützungsabschnitt 3B ist um eine zweite horizontale Hebeachse 36B relativ zum Basisabschnitt 1 verschwenkbar.
In der 2 ist das Exoskelett 20 in einem Zustand gezeigt, in dem es von einem Anwender getragen, insbesondere bestimmungsgemäß getragen, wird. Mit der Formulierung, dass der Anwender das Exoskelett 20 trägt, insbesondere bestimmungsgemäß trägt, ist gemeint, dass der Anwender das Exoskelett angezogen - also angelegt - hat, und zwar exemplarisch dadurch, dass der Anwender das Rückenteil 8 rucksackartig auf seinem Rücken trägt, den Beckengurt 16 um seine Hüfte angelegt hat, der oder die die Schultergurte 19 über die Schulter oder die Schultern des Anwenders verlaufen und/oder ein oder beide Arme des Anwenders mit einer jeweiligen Armbefestigung 12 am jeweiligen Unterstützungsabschnitt 3 befestigt sind.
Exemplarisch ist das Exoskelett 20 ausgebildet, den Anwender bei einer Hebebewegung eines jeweiligen Arms, also bei einem nach oben gerichteten Verschwenken des jeweiligen Unterstützungsabschnitts 3 um eine jeweilige Hebeachse 36 mit einer jeweiligen, insbesondere nach oben wirkenden, Unterstützungskraft zu unterstützen. Ferner ist das Exoskelett 20 zweckmäßigerweise ausgebildet, den Anwender bei einer Senkbewegung, also bei einem nach unten gerichteten Verschwenken des jeweiligen Unterstützungsabschnitts 3 um eine jeweilige Hebeachse 36 mit einer jeweiligen insbesondere nach oben wirkenden Unterstützungskraft zu unterstützen oder entgegenzuwirken oder die jeweilige Unterstützungskraft bei der Senkbewegung zu deaktivieren oder zu reduzieren.
Bevorzugt umfasst der Basisabschnitt 1 eine vom Rückenteil 8 zum Beckengurt 16 verlaufende Kraftübertragungsanordnung. Die Kraftübertragungsanordnung stellt einen Kraftübertragungspfad vom Rückenteil 8 zum Beckengurt 16 bereit, um eine vom Unterstützungsabschnitt 3 auf das Rückenteil 8 übertragene Reaktionskraft weiter zum Beckengurt 16 zu übertragen.
Die Kraftübertragungsanordnung umfasst eine Gelenkanordnung zur Bereitstellung wenigstens eines rotatorischen und/oder translatorischen Freiheitsgrads zwischen dem Rückenteil 8 und dem Beckengurt 16. Vorzugsweise umfasst die Gelenkanordnung wenigstens ein Gelenk zur Bereitstellung des wenigstens einen rotatorischen und/oder translatorischen Freiheitsgrads zwischen dem Rückenteil 8 und dem Beckengurt 16. Das Gelenk ist beispielsweise das Kraftübertragungselement-Gelenk 17. Der Kraftübertragungspfad verläuft vorzugsweise über das wenigstens eine Gelenk.
Die Kraftübertragungsanordnung umfasst ferner das sich vom Rückenteil 8 hin zum Beckengurt 16 erstreckende insbesondere steife Kraftübertragungselement 18, über das der Kraftübertragungspfad verläuft.
Das Kraftübertragungselement 18 ist zweckmäßigerweise in der Lage, eine horizontal und/oder vertikal wirkende Kraft zu übertragen.
Mit dem Begriff steif ist insbesondere formstabil gemeint. Ein steifes Kraftübertragungselement ist insbesondere ein Kraftübertragungselement, das unter der Last seines eigenen Gewichts und/oder unter der Last des Exoskeletts 20 und/oder bei Beaufschlagung mit der Reaktionskraft formstabil ist - also insbesondere seine Form beibehält. Der Begriff steifes Kraftübertragungselement soll insbesondere eine Abgrenzung zu einem Gurt darstellen. Das steife Kraftübertragungselement kann auch als starres Kraftübertragungselement bezeichnet werden. Das Kraftübertragungselement 18 ist vorzugsweise aus Metall gefertigt, insbesondere aus Magnesium, beispielsweise aus der Magnesiumlegierung AZ91.
Bevorzugt ist der Kraftübertragungspfad der einzige Pfad zur Übertragung der Reaktionskraft von dem Rückenteil 8 zu dem Beckengurt 16, so dass die gesamte vom Rückenteil 8 zu dem Beckengurt 16 übertragene Reaktionskraft über das steife Kraftübertragungselement 18 verläuft. Insbesondere verläuft die gesamte vom Rückenteil 8 zu dem Beckengurt 16 übertragene Reaktionskraft sequentiell über das steife Kraftübertragungselement 18 und das Gelenk. Insbesondere teilt sich der Kraftübertragungspfad nicht auf.
Bevorzugt ist das Kraftübertragungselement 18 nur über die Gelenkanordnung, insbesondere nur über das Gelenk, mit dem Beckengurt 16 verbunden. Zweckmäßigerweise gibt es außer dem steifen Kraftübertragungselement 18 kein weiteres steifes Element zur Kraftübertragung zwischen dem Rückenteil 8 und dem Beckengurt 16. Insbesondere gibt es kein von dem steifen Kraftübertragungselement 18 separates steifes Element zur Kraftübertragung zwischen dem Rückenteil 8 und dem Beckengurt 16. Insbesondere gibt es außer dem steifen Kraftübertragungselement 18 und den Schultergurten 19 kein weiteres Element, das das Rückenteil 8 und den Beckengurt 16 verbindet.
Zweckmäßigerweise ist der Beckengurt 16 nur an einer Stelle mit dem insbesondere als Schwert ausgeführten Kraftübertragungselement 18 verbunden. Das Kraftübertragungselement 18 ist exemplarisch als ein flaches Profil ausgeführt, welches vorzugsweise ausziehbar im Rückenteil 8 befestigt ist. Auf diese Weise kann das Exoskelett 20 auf die Rückenlänge des Anwenders angepasst werden. Die Verbindung - insbesondere das Kraftübertragungselement-Gelenk 17 - zwischen dem Kraftübertragungselement 18 und dem Beckengurt 16 kann auch als Sakrumanbindung oder Sakrumgelenk bezeichnet werden. Zweckmäßigerweise befindet sich diese Verbindung, insbesondere das Kraftübertragungselement-Gelenk 17, auf Höhe des Kreuzbeins (Sakrum) des Anwenders.
Die Gelenkanordnung, vorzugsweise das Gelenk, insbesondere das Kraftübertragungselement-Gelenk 18, stellt vorzugsweise drei rotatorische Freiheitsgrade bereit. Bevorzugt umfasst die Gelenkanordnung ein Kugelgelenk und/oder ein Drehgelenk, insbesondere ein translatorisch verschiebbares Drehgelenk. Bevorzugt ist das Gelenk, insbesondere das Kraftübertragungselement-Gelenk 17, als Kugelgelenk ausgeführt. Der Kraftübertragungspfad verläuft zweckmäßigerweise nacheinander über das steife Kraftübertragungselement 18 und über das Kraftübertragungselement-Gelenk 17 zum Beckengurt 16.
Bevorzugt ist das Gelenk, insbesondere das Kraftübertragungselement-Gelenk 17, zwischen dem Rückenteil 8 und dem Beckengurt 16 angeordnet. Vorzugsweise ist das Gelenk, insbesondere das Kraftübertragungselement-Gelenk 17, zwischen dem steifen Kraftübertragungselement 18 und dem Beckengurt 16 angeordnet, insbesondere auf Höhe des Beckengurts 16. Exemplarisch ist das Gelenk, insbesondere das Kraftübertragungselement-Gelenk 17, an einer nach hinten gerichteten Außenseite des Beckengurts 16 angeordnet. Zweckmäßigerweise ist die Kraftübertragungsanordnung, insbesondere das Kraftübertragungselement 18 und/oder das Gelenk, insbesondere das Kraftübertragungselement-Gelenk 17, in Breitenrichtung y des Exoskeletts 20 mittig angeordnet.
Bevorzugt umfasst das Kraftübertragungselement 18 einen steifen leistenförmigen Leistenabschnitt 301, der sich über wenigstens 50% der vertikalen Erstreckung, also insbesondere der Länge, des Kraftübertragungselements 18 erstreckt. Der Leistenabschnitt 301 ist beispielsweise in der 5 zu sehen. Zweckmäßigerweise ist das Kraftübertragungselement 18, insbesondere der Leistenabschnitt 301, mit seiner flächenmäßig größten Seite parallel zur y-Richtung und/oder normal zur x-Richtung ausgerichtet. Zweckmäßigerweise verläuft der Kraftübertragungspfad über den Leistenabschnitt 301. Insbesondere verläuft die gesamte vom Rückenteil 8 zu dem Beckengurt 16 übertragene Reaktionskraft über den Leistenabschnitt 301, insbesondere über wenigstens einen Teil des Leistenabschnitts 301.
Exemplarisch umfasst die Gelenkanordnung ein Verlängerungs-Gelenk 302 mit wenigstens einem translatorischen Freiheitsgrad, über das die vertikale Erstreckung des Exoskeletts 20 einstellbar ist. Insbesondere ist mit dem Verlängerungs-Gelenk 302 die Länge der Gelenkanordnung an die Rückenlänge eines Anwenders anpassbar. Eine exemplarische Ausgestaltung des Verlängerungs-Gelenk 302 ist in der 8 gezeigt. Exemplarisch ist das Kraftübertragungselement 18 über das Verlängerungs-Gelenk 302 am Rückenteil 8 gelagert. Insbesondere ist das Kraftübertragungselement 18 über das Verlängerungs-Gelenk 302 verschiebbar am Rückenteil 8 gelagert. Das Kraftübertragungselement 18 kann über das Verlängerungs-Gelenk 302 exemplarisch wahlweise in das Rückenteil 8 eingeschoben werden, um die vertikale Erstreckung des Exoskeletts 20 zu verringern oder aus dem Rückenteil 8 ausgezogen werden, um die vertikale Erstreckung des Exoskeletts 20 zu vergrößern. Das Verlängerungs-Gelenk 302 umfasst zweckmäßigerweise ein Betätigungselement 303, über das der Anwender das Kraftübertragungselement 18 relativ zum Rückenteil 8 fixieren kann, so dass das Kraftübertragungselement 18 relativ zum Rückenteil 8 nicht verschiebbar ist.
Exemplarisch sind am Kraftübertragungselement 18 Markierungen, insbesondere Zahlen, vorhanden, die in Längsrichtung des Kraftübertragungselements 18 verteilt angeordnet sind und die dem Anwender zweckmäßigerweise eine aktuell eingestellte Position des Kraftübertragungselements 18 relativ zum Rückenteil 8 anzeigen. Beispielsweise verfügt das Verlängerungs-Gelenk 302 über eine Anzeigestruktur, insbesondere ein Fenster 304, an der die Markierung, insbesondere die Zahl, gemäß der aktuell eingestellten Position des Kraftübertragungselements 18 positioniert ist.
Das Verlängerungs-Gelenk 302 ist zweckmäßigerweise an der Innenseite des Rückenteils 8 - also insbesondere an der dem Rücken des Anwenders zugewandten Seite des Rückenteil 8 - angeordnet.
Exemplarisch umfasst die Kraftübertragungsanordnung das Verlängerungs-Gelenk 302, das Kraftübertragungselement 18 und das Kraftübertragungselement-Gelenk 17. Die Gelenkanordnung umfasst exemplarisch das Verlängerungs-Gelenk 302 und das Kraftübertragungselement-Gelenk 17. Der Kraftübertragungspfad verläuft exemplarisch (in der angegebenen Reihenfolge) sequentiell von dem Rückenteil 8 über das Verlängerungs-Gelenk 302 auf das Kraftübertragungselement 18 und von dem Kraftübertragungselement 18 über das Kraftübertragungselement-Gelenk 17 zum Beckengurt 16. Dieser Kraftübertragungspfad ist zweckmäßigerweise der einzige Pfad am Exoskelett 20 zur Übertragung der Reaktionskraft vom Rückenteil 8 zum Beckengurt 16. Zweckmäßigerweise ist eine Kraftübertragung über das Exoskelett vom Rückenteil zum Beckengurt ausschließlich über den Kraftübertragungspfad und/oder über die Schultergurte 19 möglich.
Die Gelenkanordnung, insbesondere das Gelenk, vorzugsweise das Kraftübertragungselement-Gelenk 17, umfasst exemplarisch einen ersten Gelenkabschnitt 305 und einen zweiten Gelenkabschnitt 306, wie dies z.B. in der 5 gezeigt ist. Der wenigstens eine rotatorische Freiheitsgrad wird insbesondere zwischen dem ersten Gelenkabschnitt 305 und dem zweiten Gelenkabschnitt 306 bereitgestellt. Exemplarisch ist der erste Gelenkabschnitt 305 dem Kraftübertragungselement 18 zugeordnet und/oder der zweite Gelenkabschnitt 306 dem Beckengurt 16 zugeordnet. Zweckmäßigerweise verläuft der Kraftübertragungspfad sequentiell über den ersten Gelenkabschnitt 305 und den zweiten Gelenkabschnitt 306. Beispielsweise ist der erste Gelenkabschnitt 305 ein Teil, insbesondere ein unterer Teil, des Kraftübertragungselements 18. Insbesondere schließt sich der erste Gelenkabschnitt 305 unten an den Leistenabschnitt 301 an.
Der zweite Gelenkabschnitt 306 ist exemplarisch an dem Beckengurt 16 befestigt, wie dies z.B. in der 9 gezeigt ist. Exemplarisch umfasst der zweite Gelenkabschnitt 306 einen äußeren Befestigungsabschnitt 307, der insbesondere als äußere Befestigungsplatte ausgeführt ist. Zweckmäßigerweise umfasst der zweite Gelenkabschnitt 306 ferner wenigstens einen inneren Befestigungsabschnitt 308, der beispielsweise wenigstens eine innere Befestigungsplatte umfasst.
Der äußere Befestigungsabschnitt 307 und der innere Befestigungsabschnitt 308 dienen zweckmäßigerweise zur Einleitung der von dem Kraftübertragungselement 18 übertragenen Kraft, insbesondere der Reaktionskraft, in den Beckengurt 16. Zweckmäßigerweise erstreckt sich der äußere Befestigungsabschnitt 307 und/oder der innere Befestigungsabschnitt 308 in z-Richtung über wenigstens die Hälfte der z-Erstreckung des Beckengurts 16. Exemplarisch beträgt die y-Erstreckung des äußeren Befestigungsabschnitts 307 und/oder des inneren Befestigungsabschnitts 308 zwischen 15 und 20 cm.
In der 5 ist aus Gründen der besseren Darstellbarkeit der zwischen dem inneren Befestigungsabschnitt 308 und dem äußeren Befestigungsabschnitt 307 angeordnete Beckengurt 16 nicht gezeigt.
Bevorzugt liegt der äußere Befestigungsabschnitt 307 außen - also insbesondere auf der vom Anwender abgewandten Seite - am Beckengurt 16 an, und der innere Befestigungsabschnitt 308 liegt bevorzugt innen - also insbesondere auf der dem Anwender zugewandten Seite - am Beckengurt 16 an. Der äußere Befestigungsabschnitt 307 und der innere Befestigungsabschnitt 308 sind zweckmäßigerweise aneinander befestigt, insbesondere durch eine oder mehrere Schrauben, die beispielsweise durch den Beckengurt 16 verlaufen.
Bevorzugt umfasst das Kraftübertragungselement-Gelenk 17 einen Kugelabschnitt 309, der exemplarisch Teil des zweiten Gelenkabschnitts 306 ist und insbesondere an dem äußeren Befestigungsabschnitt 307 angebracht ist. Der Kugelabschnitt 309 ist in der 6 gezeigt. Beispielsweise ragt der Kugelabschnitt 309 von dem vorzugsweise plattenförmig ausgeführten äußeren Befestigungsabschnitt 307 nach hinten ab, exemplarisch in (insbesondere negativer) x-Richtung. Der Kugelabschnitt 309 weist einen Kugelkopf 310 auf.
Exemplarisch besteht der Kugelkopf aus einem Kunststoff, beispielsweise aus glasfaserverstärktem Polyamid, insbesondere Schulamid 6 GF30.
Bevorzugt ist der Kugelkopf 310 abgeflacht ausgeführt. Insbesondere hat der Kugelkopf 310 die Form einer abgeflachten Kugel. Insbesondere ist die von dem Beckengurt 16 abgewandte Seite des Kugelkopfes 310 abgeflacht. Beispielsweise hat der Kugelkopf 310 die Form einer Kugel, von der ein Teil in vertikaler Ebene abgeschnitten wurde. Der abgeflachte Kugelkopf stellt vorzugsweise eine kompaktere Gelenkanordnung bereit. Der abgeflachte Kugelkopf ermöglicht insbesondere eine Reduktion eines infolge der Krafteinleitung aus dem ersten Gelenkabschnitt 305 auf den zweiten Gelenkabschnitt 306 wirkenden Hebelarms.
Zweckmäßigerweise umfasst das Kraftübertragungselement-Gelenk 17 ferner eine Kugelkopf-Aufnahme 311, die den Kugelkopf 310 aufnimmt, und insbesondere Teil des ersten Gelenkabschnitts 305 ist.
Die Kugelkopf-Aufnahme 311 ist vorzugsweise aus Metall gefertigt. Zweckmäßigerweise ist der Kugelkopfabschnitt 309 vom Exoskelett 20 abnehmbar, insbesondere zusammen mit dem äußeren Befestigungsabschnitt 307, beispielsweise durch Lösen entsprechender Schrauben und durch Entriegeln des nachstehend erläuterten Verriegelungsmechanismus 312, und dann austauschbar, beispielsweise bei Verschleiß des Kugelkopfs 310.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist der Kugelabschnitt 309 Teil des ersten Gelenkabschnitts 305 und die Kugelkopf-Aufnahme 311 ist Teil des zweiten Gelenkabschnitts 306.
Wie vorstehend bereits erwähnt, verfügt das Gelenk, insbesondere das Kraftübertragungselement-Gelenk 17, über den ersten Gelenkabschnitt 305 und über den zweiten Gelenkabschnitt 306. Der zweite Gelenkabschnitt 306 ist insbesondere werkzeuglos vom ersten Gelenkabschnitt 305 abnehmbar, beispielsweise um den Beckengurt 16 (insbesondere zusammen mit dem zweiten Gelenkabschnitt 305) vom Rückenteil 8 und/oder vom steifen Kraftübertragungselement 18 abzunehmen.
Bevorzugt umfasst das Exoskelett 20 einen Verriegelungsmechanismus 312 zur Verriegelung des zweiten Gelenkabschnitts 306 an dem ersten Gelenkabschnitt 305. Der Verriegelungsmechanismus 312 verfügt exemplarisch über ein manuell betätigbares Betätigungselement 313, über dessen Betätigung die Verriegelung lösbar ist. Vorzugsweise ist der Verriegelungsmechanismus 312 ein rein mechanischer Verriegelungsmechanismus.
Die 6 und 7 zeigen eine exemplarische Ausgestaltung des Verriegelungsmechanismus 312. Die 6 zeigt einen Schnitt durch eine x-z-Ebene und die 7 zeigt einen Schnitt durch eine y-z-Ebene. Die Schnitte verlaufen jeweils durch den Kugelkopf 310.
Zweckmäßigerweise dient der Verriegelungsmechanismus 312 dazu, den Kugelkopf 310 wahlweise in der Kugelkopf-Aufnahme 311 zu verriegeln, so dass der Kugelkopf 310 nicht aus der Kugelkopf-Aufnahme 311 entnommen werden kann, oder den Kugelkopf 310 relativ zur Kugelkopf-Aufnahme 311 freizugeben, sodass der Kugelkopf 310 aus der Kugelkopf-Aufnahme 311 entnommen werden kann. Der Verriegelungsmechanismus 312 ist vorzugsweise ohne Zuhilfenahme von Werkzeug betätigbar.
Exemplarisch verfügt der Verriegelungsmechanismus über ein Verriegelungsteil 314, das zweckmäßigerweise mechanisch mit dem Betätigungselement 313 verbunden ist und insbesondere über das Betätigungselement 313 bewegt werden kann, um das Verriegelungsteil 314 wahlweise in eine Verriegelungsstellung oder in eine Freigabestellung zu versetzen. In der Verriegelungsstellung hält das Verriegelungsteil 314 den Kugelkopf 310 zumindest teilweise in einer Verriegelungsvertiefung 315, wodurch der Kugelkopf 310 in der Kugelkopf-Aufnahme 311 verriegelt wird. Exemplarisch ist die Verriegelungsvertiefung 315 oberhalb des Kugelkopf 310 angeordnet und/oder das Verriegelungsteil 314 ist zweckmäßigerweise unterhalb des Kugelkopfs 310 angeordnet.
Exemplarisch ist das Verriegelungsteil 314 über das Betätigungselement 313 um eine insbesondere parallel zur y-Richtung verlaufende Drehachse rotierbar, um das Verriegelungsteil 314 durch Rotation wahlweise in die Verriegelungsstellung oder die Freigabestellung zu versetzen.
Das Verriegelungsteil 314 umfasst zweckmäßigerweise eine Freigabeaussparung 316, die in der Freigabestellung dem Kugelkopf 310 zugewandt ist, so dass der Kugelkopf 310 durch Bewegung in einen durch die Freigabeaussparung 316 freigegebenen Raum die Verriegelungsvertiefung 315 verlassen kann. In der Verriegelungsstellung ist die Freigabeaussparung 316 dem Kugelkopf 310 nicht zugewandt.
Das Betätigungselement 313 ist vorzugsweise als Bedienhebel ausgeführt und insbesondere um eine parallel zur y-Richtung verlaufende Drehachse rotierbar, beispielsweise durch den Anwender, um das Verriegelungsteil 314 wahlweise in die Verriegelungsstellung oder die Freigabestellung zu versetzen. Beispielsweise ist eine Rotation um 90 Grad erforderlich, um das Verriegelungsteil 314 von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung zu versetzen.
Exemplarisch ist das Betätigungselement 313 Teil des ersten Gelenkabschnitts 305, insbesondere Teil des Kraftübertragungselements 18. Das Betätigungselement 313 ist insbesondere an einem (in Breitenrichtung) seitlichen Rand des Kraftübertragungselements 18 angeordnet. Insbesondere ist das Betätigungselement 313 derart in das Kraftübertragungselement 18 integriert, dass das Betätigungselement 313 eine (in Breitenrichtung) seitliche Außenkontur des Kraftübertragungselements 18 kontinuierlich fortführt. Der Teil des Kraftübertragungselements 18 ohne das Betätigungselement 313 soll auch als Kraftübertragungselement-Körper 317 bezeichnet werden. Das Kraftübertragungselement 18 umfasst den Kraftübertragungselement-Körper 317 und das Betätigungselement 313. Im Kraftübertragungselement-Körper ist eine Aussparung vorhanden, insbesondere am (in Breitenrichtung) seitlichen Rand, in der das Betätigungselement 313 angeordnet ist. Die Aussparung hat zweckmäßigerweise die gleiche Größe wie das Betätigungselement 313 und nimmt das Betätigungselement 313 vollständig auf. Von oben kommend entlang der seitlichen Außenkontur des Kraftübertragungselement-Körpers 317 wird die Aussparung durch eine Stufe 318 in der seitlichen Außenkontur nach innen in Richtung hin zum Zentrum (in Breitenrichtung) des Kraftübertragungselements 18 und einen darauf folgenden vertikal nach unten verlaufenden Abschnitt 319 der seitlichen Außenkontur des Kraftübertragungselement-Körpers 317 gebildet.
Bevorzugt sind zwei verschiedene, aufeinanderfolgende Betätigungsbewegungen des Betätigungselements 313 erforderlich, um die Verriegelung zu lösen.
Exemplarisch ist das Betätigungselement 313 wahlweise in einen Sicherungszustand oder einen Betätigungszustand versetzbar, insbesondere durch den Anwender, und kann zweckmäßigerweise nur in dem Betätigungszustand in die Freigabestellung versetzt werden, und insbesondere nicht im Sicherungszustand. Insbesondere ist eine erste Betätigungsbewegung des Betätigungselements 313, beispielsweise ein Ziehen des Betätigungselements 313 in Breitenrichtung seitlich nach außen, erforderlich, um das Betätigungselement 313 von dem Sicherungszustand in den Betätigungszustand zu versetzten, und darauf folgend ist eine zweite Betätigungsbewegung, insbesondere eine Rotation um eine parallel zur y-Richtung verlaufende Drehachse, des Betätigungselements 313 erforderlich, um das Betätigungselement 313 im Betätigungszustand von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung zu versetzen.
Exemplarisch verfügt das Betätigungselement 313 über einen ersten Eingriffsabschnitt 321, der im Sicherungszustand mit einem zweiten Eingriffsabschnitt 322 des Kraftübertragungselement-Körpers 317 in Eingriff steht und dadurch verhindert, dass das Betätigungselement 313 in die Freigabestellung versetzt werden kann. Exemplarisch ist der erste Eingriffsabschnitt 321 als insbesondere seitlich abragender Vorsprung und der zweite Eingriffsabschnitt 322 als insbesondere seitliche Vertiefung ausgeführt. Durch ein Ziehen des Betätigungselements 313 in Breitenrichtung seitlich nach außen wird der Eingriff zwischen dem ersten Eingriffsabschnitt 321 und dem zweiten Eingriffsabschnitt 322 aufgelöst, sodass eine Rotation des Betätigungselements 313 um eine parallel zur y-Richtung verlaufende Drehachse ermöglicht wird.
Gemäß einer alternativen (nicht gezeigten) Ausgestaltung ist der Kugelkopf seitlich in die Kugelkopf-Aufnahme einführbar und der Verriegelungsmechanismus verschließt die Kugelkopf-Aufnahme seitlich. Bei dieser Ausgestaltung ist zweckmäßigerweise der Verriegelungsmechanismus nicht in der gleichen Ebene angeordnet wie eine Hauptkraftrichtung. Vorzugsweise umfasst der Verriegelungsmechanismus ein vorzugsweise als Bedienhebel ausgeführtes Betätigungselement, das beispielsweise wie das vorstehend diskutierte Betätigungselement 313 geformt ist. Das Betätigungselement, insbesondere der Bedienhebel, umfasst einen Verriegelungsabschnitt, der insbesondere dazu dient, die Kugelkopf-Aufnahme seitlich zu verschließen. Exemplarisch ist das Betätigungselement um eine insbesondere parallel zur y-Richtung verlaufende Drehachse rotierbar, um den Verriegelungsabschnitt durch Rotation wahlweise in die Verriegelungsstellung oder in Freigabestellung zu versetzen. In der Freigabestellung wird von dem Verriegelungsabschnitt eine Aussparung, beispielsweise eine Öffnung, in dem ersten Gelenkabschnitt 305, beispielsweise in y-Richtung, freigegeben. In der Verriegelungsstellung wird die Aussparung oder Öffnung von dem Verriegelungsabschnitt blockiert, insbesondere so blockiert, dass der zweite Gelenkabschnitt 306 nicht vom ersten Gelenkabschnitt 306 abgenommen werden kann.
Ferner ist es alternativ möglich, dass der Kugelkopf am Kraftübertragungselement angebracht ist und die Kugelkopf-Aufnahme am Beckengurt angeordnet ist.
Unter Bezugnahme auf die Figure 10 bis 14 soll nachstehend auf Varianten des Gelenks, insbesondere des Kraftübertragungselement-Gelenks 17 eingegangen werden.
Gemäß der in der 10 gezeigten Variante verfügt der erste Gelenkabschnitt 305 über einen Stiftabschnitt 323, der in Eingriff mit einem ersten Lagerelement 324 steht. Zweckmäßigerweise ist der zweite Gelenkabschnitt 306 als am Beckengurt 16 angebrachte Platte ausgeführt und der Stiftabschnitt 323 greift in eine Öffnung der Platte ein. Zweckmäßigerweise ist der Stiftabschnitt 323 in der Öffnung mittels eines Lagers gelenkig gelagert. Das Lager ist ein Kugellager oder ein Gleitlager, insbesondere ein Pendel-Gleitlager. Das Lager wird durch das erste Lagerelement 324 und ein in der Öffnung angeordnetes zweites Lagerelement 325 des zweiten Gelenkabschnitts 306 gebildet.
Gemäß der in der 11 gezeigten Variante verfügt der insbesondere als Platte ausgeführte und/oder am Beckengurt angebrachte zweite Gelenkabschnitt 306 über ein vertikal orientiertes Langloch 326, in dem ein an dem Kraftübertragungselement 18 angeordneter Stift 327 (als der erste Gelenkabschnitt 305) geführt ist.
Alternativ kann das Langloch Teil des Kraftübertragungselements sein und der Stift Teil des zweiten Gelenkabschnitts.
Bevorzugt ist das Gelenk als ein Drehgelenk, insbesondere als ein translatorisch verschiebbares Drehgelenk, ausgeführt.
Beispielsweise ist der Stift 327 rotativ (um eine horizontale Drehachse) relativ zum zweiten Gelenkabschnitt 306 bewegbar, so dass die Variante gemäß 11 ein Drehgelenk bereitstellt. Das Drehgelenk ist zweckmäßigerweise translatorisch über ein Verschieben des Stifts 327 im Langloch 326 bewegbar. Bevorzugt definiert das Gelenk eine lineare Bahn - exemplarisch mittels des linear verlaufenden Langlochs 326 - für eine Bewegung, insbesondere eine translatorische Bewegung, des Rückenteils 8 relativ zum Beckengurt 16.
Bei aufrechtem Stand des Anwenders liegt der in dem Langloch 326 geführte Stift 327 am unteren Ende des Langlochs 326 an. Bückt sich der Nutzer nach vorne, kann der Stift 327 innerhalb des Langlochs 326 nach oben ausrücken und dem Anwender im Bereich seines Rückens somit mehr Freiraum in der gebückten Stellung geben.
Die 13 und 14 zeigen Varianten, bei denen das Gelenk eine nicht-lineare Bahn für eine Bewegung, insbesondere ein translatorische Bewegung, des Rückenteils 8 relativ zum Beckengurt 16 definiert. Insbesondere lässt die nicht-lineare Bahn eine rotatorische Bewegung, insbesondere ein Beugen, des Anwenders zu.
Exemplarisch verfügt der zweite Gelenkabschnitt 306 über ein Langloch 326, das die nicht-lineare Bahn definiert. Die nicht-lineare Bahn ist, wie in 13 gezeigt, zweckmäßigerweise konkav (in Bezug auf den Anwender) oder, wie in 14 gezeigt, konvex (in Bezug auf den Anwender).
Beispielsweise hat das Langloch 326 in einer x-z-Seitenansicht den Verlauf eines Bogens, dessen gedachter Mittelpunkt im Körper des Anwenders (vgl. 13) oder hinter dem Anwender (vgl. 14) liegt.
Das Kraftübertragungselement 18 umfasst einen Stift 327, der den ersten Gelenkabschnitt 305 bildet und im Langloch 326 geführt ist.
Optional ist der zweite Gelenkabschnitt 306 rotativ am Beckengurt 16 gelagert, insbesondere über eine rotierbare Befestigungsplatte 328.
Unter Bezugnahme auf die 12 sollen weitere Varianten diskutiert werden, bei denen das Kraftübertragungselement-Lager 17 insbesondere als Linearführung ausgeführt sein kann, das zweckmäßigerweise eine translatorische Verschiebung des Kraftübertragungselements 18 (als erster Gelenkabschnitt 305) relativ zu dem am Beckengurt 16 angebrachten zweiten Gelenkabschnitt 306 ermöglicht. Rein exemplarisch ist der zweite Gelenkabschnitt 306 über ein Drehlager 329 an dem Beckengurt 16 angebracht und somit rotativ am Beckengurt 16 gelagert, insbesondere um eine parallel zur Breitenrichtung verlaufende Drehachse.
Der zweite Gelenkabschnitt 306 ist zweckmäßigerweise länglich ausgeführt und mit seiner Längsachse vertikal ausgerichtet. Vorzugsweise verfügt der zweite Gelenkabschnitt 306 über einen hin zum Rücken des Anwenders verlaufenden Abschnitt 330, der insbesondere als Stufe, Knick oder Kurve im Verlauf des zweiten Gelenkabschnitts 306 ausgeführt ist. Auf diese Weise kann die Linearführung näher am Rücken des Anwenders positioniert werden.
Beispielsweise ist die Linearführung mit einer Schiene in einer Fassung, die mit einer gleitenden Beschichtung versehen wurde, ausgeführt. Durch die Konstruktion ist es insbesondere möglich, eine Rückenverlängerung auszugleichen und eine minimale Distanz zwischen dem Rücken und der Linearführung zu erhalten. Es ergibt sich zweckmäßigerweise keine Beeinträchtigung eines Bück-Vorgangs.
Gemäß einer weiteren Variante kann das Kraftübertragungselement-Lager 17, insbesondere die Linearführung, als Zylindergelenk ausgeführt sein. Das Zylindergelenk bietet Freiheitsgrade in der Translation und der Rotation. Vorzugsweise sind sowohl das Bücken als auch das Rotieren des Oberkörpers ohne Einschränkungen möglich.
Gemäß einer weiteren Variante kann die Linearführung eine industriell gelagerte Linearführung sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017112436 B4 [0003]
US 10864102 B2 [0003]
US 10918559 B2 [0003]

Claims

Exoskelett (20), umfassend: - einen Basisabschnitt (1) zur Anbringung an einen Torso (2) eines menschlichen Körpers, - einen beweglich mit dem Basisabschnitt (1) gekoppelten Unterstützungsabschnitt (3) zur Unterstützung eines Arms (4) des menschlichen Körpers, - eine auf den Unterstützungsabschnitt (3) wirkende, insbesondere pneumatische, Aktoreinrichtung (5) zur Bereitstellung einer Unterstützungskraft für den Arm (4), wobei - der Basisabschnitt (1) ein Rückenteil (8), einen Beckengurt (16) sowie eine vom Rückenteil (8) zum Beckengurt (16) verlaufende Kraftübertragungsanordnung umfasst, die einen Kraftübertragungspfad vom Rückenteil (8) zum Beckengurt (16) bereitstellt, um eine vom Unterstützungsabschnitt (3) auf das Rückenteil (8) übertragene Reaktionskraft weiter zum Beckengurt (16) zu übertragen, - die Kraftübertragungsanordnung eine Gelenkanordnung zur Bereitstellung wenigstens eines rotatorischen und/oder translatorischen Freiheitsgrads zwischen dem Rückenteil (8) und dem Beckengurt (16) umfasst, und - die Kraftübertragungsanordnung ferner ein sich vom Rückenteil (8) hin zum Beckengurt (16) erstreckendes steifes Kraftübertragungselement (18) umfasst, über das der Kraftübertragungspfad verläuft.
Exoskelett (20) nach Anspruch 1, wobei der Kraftübertragungspfad der einzige Pfad zur Übertragung der Reaktionskraft von dem Rückenteil (8) zu dem Beckengurt (16) ist, so dass die gesamte vom Rückenteil (8) zu dem Beckengurt (16) übertragene Reaktionskraft über das steife Kraftübertragungselement (18) verläuft.
Exoskelett (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kraftübertragungselement (18) nur über die Gelenkanordnung mit dem Beckengurt (16) verbunden ist.
Exoskelett (20) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Gelenkanordnung drei rotatorische Freiheitsgrade bereitstellt.
Exoskelett (20) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Gelenkanordnung ein Kugelgelenk und/oder ein Drehgelenk, insbesondere ein translatorisch verschiebbares Drehgelenk, umfasst.
Exoskelett (20) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Gelenkanordnung ein Gelenk aufweist, welches zwischen dem steifen Kraftübertragungselement (18) und dem Beckengurt (16) angeordnet ist, insbesondere auf Höhe des Beckengurts (16).
Exoskelett (20) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Kraftübertragungsanordnung, insbesondere das Kraftübertragungselement (18), in Breitenrichtung (y) des Exoskeletts (20) mittig angeordnet ist.
Exoskelett (20) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei das Kraftübertragungselement (18) einen steifen leistenförmigen Leistenabschnitt (301) aufweist, der sich über wenigstens 50% der vertikalen Erstreckung des Kraftübertragungselements (18) erstreckt.
Exoskelett (20) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Gelenkanordnung ein Verlängerungs-Gelenk (302) mit wenigstens einem translatorischen Freiheitsgrad umfasst, über das die vertikale Erstreckung des Exoskeletts (20) einstellbar ist.
Exoskelett (20) nach Anspruch 10, wobei das Kraftübertragungselement (18) über das Verlängerungs-Gelenk (302) am Rückenteil (8) gelagert ist.
Exoskelett (20) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei der Beckengurt (16) insbesondere werkzeuglos lösbar über die Kraftübertragungsanordnung mit dem Rückenteil (8) verbunden ist.
Exoskelett (20) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Gelenkanordnung über einen ersten Gelenkabschnitt (305) und über einen zweiten Gelenkabschnitt (306) verfügt, und der zweite Gelenkabschnitt (306) insbesondere werkzeuglos vom ersten Gelenkabschnitt (305) abnehmbar ist, um den Beckengurt (16) vom Rückenteil (8) und/oder vom steifen Kraftübertragungselement (18) abzunehmen.
Exoskelett (20) nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Verriegelungsmechanismus (312) zur Verriegelung des zweiten Gelenkabschnitts (306) an dem ersten Gelenkabschnitt (305), wobei der Verriegelungsmechanismus (312) über ein manuell betätigbares Betätigungselement (313) verfügt, über dessen Betätigung die Verriegelung lösbar ist.
Exoskelett (20) nach Anspruch 13, wobei zwei verschiedene, aufeinanderfolgende Betätigungsbewegungen des Betätigungselements (313) erforderlich sind, um die Verriegelung zu lösen.
Exoskelett (20) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Gelenkanordnung eine lineare oder nicht-lineare Bahn für eine translatorische Bewegung des Rückenteils (8) relativ zum Beckengurt (16) definiert.
Verfahren zum Betreiben eines Exoskeletts (20), umfassend den Schritt: Übertragen der Reaktionskraft von dem Unterstützungsabschnitt (3) auf das Rückenteil (8) und vom Rückenteil (8) über den Kraftübertragungspfad weiter zum Beckengurt (16).