阅读说明：本技术 过顶式外骨骼 (Over-top exoskeleton ) 是由 S·凯斯曼 L·梅尔策 于 2019-11-25 设计创作，主要内容包括：一种用于支撑使用者(AW)的至少一只手臂(20)的外骨骼(10),该外骨骼具有躯干附接装置(30),用于可释放地将外骨骼(10)连接到使用者(AW)的躯干(OK)；支架(9),用于连接到躯干附接装置(30)；升降杆(7),该升降杆相对于支架(9)沿第一和第二方向(A、B)可逆地移动；悬臂(4),用于可释放地连接到使用者(AW)的手臂(20)；以及弹簧元件(60),用于在悬臂(4)和升降杆(7)上施加力。(An exoskeleton (10) for supporting at least one arm (20) of a user (AW), the exoskeleton having a torso attachment device (30) for releasably connecting the exoskeleton (10) to a torso (OK) of the user (AW); a support (9) for connection to a torso attachment device (30); a lifting bar (7) reversibly movable in a first and a second direction (A, B) with respect to the support (9); a cantilever (4) for releasable connection to an arm (20) of a user (AW); and a spring element (60) for exerting a force on the cantilever (4) and the lifting rod (7).)

具体实施方式

图3示出了使用者AW的人体上身OK的正视图，用于支持或增加使用者AW的手臂20的工作性能的外骨骼10布置在人体上身。

外骨骼10基本包含躯干附接装置30、支架9、升降杆7、悬臂4以及弹簧元件60。

如图中所指示，关节元件1可以被设置在悬臂4与升降杆7之间，以便将悬臂4和升降杆7以可枢转的方式连接到一起。

躯干附接装置30用于将外骨骼10可释放地连接到使用者AW的躯干(即上身OK)(参见图3)。躯干附接装置30可以在此情况下被配置成硬壳、弹性胸部束带或皮带的形式。此外，躯干附接装置30包含闭合件VS，该闭合件布置在使用者AW的胸部中间，使用该闭合件，例如配置成胸部束带的躯干附接装置30可以被打开和闭合。闭合件VS可以被配置成例如粘扣紧固件或带扣。

根据本发明的外骨骼10的替代性实施例(图中未示出)，躯干附接装置30还可以被配置成臀部皮带的形式，并且因此被定位在使用者AW的臀部或盆骨上。此外，一条或两条束带可以被紧固用于将躯干附接装置30固定在使用者AW的肩部40或者用于防止躯干附接装置30沿箭头方向B滑移。这些束带(图中未展示)可以被引导从躯干附接装置30(配置为胸部束带或皮带)的前侧越过使用者AW的肩部40(即以与吊裤带相似的方式)到达躯干附接装置30的后侧。

如图4至图9所示，支架9基本被配置成平坦的金属板，该金属板具有四个圆形切口11、第一滑动轴承8a以及第二滑动轴承8b。四个切口11还可以被称为螺钉凸起，用于将支架9侧向地附接到躯干附接装置30。为此目的，四个螺钉或铆钉可以被驱动穿过支架9中的四个切口11用于紧固至躯干附接装置30。此外，支架9的第一和第二滑动轴承8a、8b用于将升降杆7接纳在支架9处和引导该升降杆。螺钉和铆钉未在图中展示。

在图2中，仅示出了第一滑动轴承8a。

滑动轴承8a、8b中的每一者都包含圆形开口。在此情况下，第一滑动轴承8a被定位在支架9的第一端部9a的附近，并且第二滑动轴承8b被定为在支架9的第二端部9b的附近，使得升降杆7被引导穿过滑动轴承8a、8b的相应的圆形开口，并且结果沿箭头方向A和B以可移动的方式以及可逆的方式连接到支架9。此外，支架9包含位于第二端部9b的支撑板12。如图4所示，当升降杆7被定位在支架9上时，升降杆7以可旋转的方式安装在支撑板12上。替代性地，支撑板12还可以具有指向升降杆7的凹形形状或弯曲形状。

根据有利的实施例(如图4至图8所示)，升降杆7基本被配置为具有第一端部7a和第二端部7b的管。升降杆7的这种配置还可以被称为管道或套管。尤其从图4中清楚看出，升降杆7的第一端部7a沿箭头方向A延伸超过支架9的第一端部9a。图2中清楚的是，升降杆7(被配置为管)包含空腔HR，空腔从第二端部7b延伸大致远至升降杆7的中间7c。空腔HR还可以被称为盲孔或切口。

根据有利的实施例，支撑元件6可以被引入升降杆7的空腔HR中。支撑元件6可以以圆柱形的方式被配置、并且其形状适配于升降杆7的空腔HR。升降杆7和支撑元件6沿箭头方向A和B相对于彼此可逆地移动。支撑元件6基本用于支撑升降杆7，并且当升降杆7相对于支架9移动时，支撑元件用于增加稳定性。如以下将描述的，支撑元件6还可以被配置成具有齿、因此被配置成齿条的形式。

如上所述，升降杆7连接到支架9，使得升降杆7延伸穿过第一和第二滑动轴承8a、8b的开口。结果，升降杆7可沿第一箭头方向A和第二箭头方向B以可逆的方式相对于支架9移动。换句话说：升降杆7可以相对于支架9沿箭头方向A和箭头方向B移动。此外，升降杆7可以通过第一和第二滑动轴承8a、8b相对于支架9沿旋转方向C或D围绕旋转轴线R旋转。

悬臂4基本被配置成具有第一端部4a和第二端部4b的杆。杆还可以被称为臂、支撑件、条或杠杆。如图4至图9所展示，扶手5被定位在悬臂4上。扶手5用于接纳和固持使用者AW的上臂。为暂时将手臂固定到扶手5，设置了具有闭合件的手臂束带。在图3中展示了手臂束带和闭合件。闭合件在此情况下被配置成例如粘扣紧固件。

如图2至图9所示，弹簧元件60被配置成具有第一腿部60a和第二腿部60b的扭转弹簧。弹簧元件60在此情况下被定位在悬臂4与升降杆7之间，使得第一腿部60a靠在升降杆7上，并且第二腿部60b靠在悬臂4上。弹簧元件60(配置成扭转弹簧)的弹簧力因此具有将有悬臂4和升降杆7沿旋转方向E推离彼此的效果。如图中所指示，弹簧元件60被定位在关节元件1的周围。

由于弹簧元件60的弹簧力沿旋转方向E持续推动悬臂4并因此将悬臂推离升降杆7，弹簧元件60支撑或沿旋转方向E推动经由扶手5连接到悬臂4的使用者AW的手臂。结果，手臂被支撑，并且负载(例如手臂握持的动力工具)沿箭头方向A被推动向上。结果，负载显得更轻，并且使用者可以握持负载时间更长。结果，负载(例如动力工具)的重力经由手臂被分散到悬臂4、升降杆7、支架9并且最终分散到躯干附接装置30。动力工具未在图中展示。

根据进一步有利的配置，外骨骼10还包含联接杆2，联接杆基本被配置为具有第一端部2a和第二端部2b(参见图4至图9)的条。联接杆2通过第一端部2a以可旋转的方式连接到悬臂4，并且经由补偿机构50通过第二端部2b同样以可旋转的方式连接到升降杆7。当悬臂4相对于升降杆7移动时，联接杆2基本用作支撑件和引导件。

根据本发明的外骨骼10的有利的实施例(图中未示出)，补偿机构50可以被配置成位于联接杆2的第二端部的槽缝51的形式以及升降杆7上的枢轴轴承的形式。枢轴轴承在此情况下被定位在槽缝51内、并且以可由槽缝51引导的方式沿槽缝51移动。借助于补偿结构50(配置为槽缝和枢轴轴承)，当悬臂4相对于升降杆7旋转时，联接杆2的移动可以被补偿。

根据本发明的外骨骼10的进一步实施例(图4至图9所示)，补偿机构50可以被配置成位于联接杆2的第二端部2b的槽缝51、扇形齿轮3、齿条13、以及枢轴轴承14的形式。

根据本发明的外骨骼10的实施例(图4至图9所示)，可选的支撑元件6被配置成齿条13的形式。根据本发明的外骨骼10的有利的实施例，还可以使支撑元件6和齿条13两者彼此并排定位在支撑板12上。

圆柱形配置的齿条13伸进升降杆7的内部，使得齿条13的纵向延伸和升降杆7的纵向延伸被定向为彼此平行。

尤其从图4中清楚看出，升降杆7具有切口7d，切口提供通达到齿条13的齿的通路。齿条13连接到升降杆7的第二端部7b、尤其在升降杆7的第二端部7b连接到支撑板12，从而通过枢轴轴承(未示出)沿旋转方向C或D围绕旋转轴线R可旋转。在此情况下，齿条13连接到支撑板12，使得齿条13不能沿箭头方向A或B支架移动。结果，齿条13与支架9之间没有相对移动。

由于齿条13和升降杆7能够沿箭头方向A或B相对于彼此移动的可能性，并且因为齿条13被引入升降杆7的内部，齿条13和升降杆7的结合或配合可以被称为活塞-汽缸单元。在此情况下，齿条13被实现为活塞，并且升降杆7、尤其是升降杆7的空腔HR被实现为用于接纳活塞(配置为齿条)的汽缸。

此外，升降杆7包含具有枢轴销16的固持装置15，固持装置用于接纳和固持扇形齿轮3。通过固持装置15具有枢轴销16，扇形齿轮3可以相对于升降杆7旋转，使得扇形齿轮3的齿3a可以与齿条13的齿13相啮合。扇形齿轮3还包含杠杆元件3b，枢轴轴承14被定位在杠杆元件的自由端。枢轴轴承14被定位在槽缝51内、并且可沿槽缝51自由移动、并且沿槽缝51被引导。

由于悬臂相对于支架9旋转地安装在枢轴点DP，悬臂4可以被可逆地带到第一、第二或第三位置。

图4和图5示出了悬臂4在第一位置时的外骨骼10。

图6和图7示出了在第二位置的悬臂4。

图8和图9展示了在第三位置的悬臂4。

在第一位置，悬臂4的第二端部4b沿箭头方向B向下倾斜。

在第二位置，悬臂4的第二端部4b基本水平。

在第三位置，悬臂的4第一端部4a沿箭头方向A向上指向。

当使用者AW将连接到悬臂4的手臂沿箭头方向A向上移动时，升降杆7同样经由关节元件1沿箭头方向A被向上拉动。由于升降杆7被安装为可相对于支架9沿箭头方向A或B移动，所以枢轴点DP可以补偿行程Δy，用于补偿在提升手臂期间人体肩部40的解剖学移动。这样的补偿让外骨骼更好适配人类使用者AW在提升负载时移动的实际解剖学和实际顺序，增加外骨骼的穿戴舒适性。

附图标记清单

1：关节元件

2：联接杆

2a：联接杆的第一端部

2b：联接杆的第二端部

3：扇形齿轮

3a：扇形齿轮的齿

3b：杠杆元件

4：悬臂

4a：悬臂的第一端部

4b：悬臂的第二端部

5：扶手

6：支撑元件

7：升降杆

7a：升降杆的第一端部

7b：升降杆的第二端部

7c：升降杆的中间

7d：升降杆内的切口

8a：第一滑动轴承

8b：第二滑动轴承

9：支架

9a：支架的第一端部

9b：支架的第二端部

10：外骨骼

11：支架内的切口

12：支撑板

13：齿条

13a：齿条的齿

14：枢轴轴承

15：固持装置

16：固持装置的枢轴销

20：使用者的手臂

30：躯干附接装置

40：使用者的肩部

50：补偿机构

51：槽缝

60：弹簧元件

60a：弹簧元件的第一腿部

60b：弹簧元件的第二腿部

HR：升降杆的空腔

DP：枢轴点

OK：上身

AW：使用者

VS：闭合件

R：升降杆的旋转轴线

C，D：升降杆的旋转方向

S：悬臂的旋转轴线

E，F：悬臂的旋转方向