外骨骼的接合系统技术方案

一种用于外骨骼中的接合系统(100)，包括底部支撑件(104)，绑带组件(108)，以及后部支柱(102)。该后部支柱(102)具有垂直构件(110)，其限定了与底部支撑件相连的下端，以及连接到第一横向构件(112)和第二横向构件(113)的上端，该第一横向构件(112)和第二横向构件(113)从垂直构件(110)沿相反的方向延伸。第一横向构件(112)和第二横向构件(113)连接到绑带组件(108)。接合系统(100)适用于接收和支撑辅助装置(117)，其适用于增强使用者的能力，并减轻重复性肌肉劳损。

The joint system of exoskeleton

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】外骨骼的接合系统
本专利技术涉及一种用于外骨骼中的人体的接合系统，该接合系统还用于对适于加强使用者的表现和减轻重复性劳损的辅助装置进行支撑。
技术介绍
可穿戴的工业外骨骼技术可以提高工业环境中的耐用性和安全性。这些外骨骼可以提高工业生产效率，并可以通过减少肌肉和腱的过度使用来防止常见的工伤。在剧烈活动(包括抬举，弯腰，弯曲，下蹲和高空工作)期间，外骨骼可以为使用者提供支撑和加强，以减少员工的疲劳和工伤。使用此类外骨骼的使用者可以轻松地抓握沉重的手工工具，从而能通过降低肌肉疲劳来提高生产效率。可将外骨骼设置为能在站姿或跪姿下将负载通过外骨骼传递到地面，并允许使用者使用沉重的工具，就好像它们没有重量似的。优选地，外骨骼构造为使得其能随着身体自然地运动，并适应不同的身体类型和身高。示例性的外骨骼设置为用于上半身(包括肩部和手臂)，并且通过减小肩部上的力和允许使用者以较少的努力在较长时间内执行从胸部到天花板的任务来提高性能。外骨骼可以帮助使用者抬起并支撑使用者的手臂，并且可以减少因在胸部上方或头顶上方进行的工作而造成的身体风险和不适感。人们已经发现，下半身、躯干和上半身区域可受益于主动式外骨骼。有报道认为，主动式外骨骼会带来肌肉活动的减少。外骨骼有潜力来显著减少与工作相关的肌肉骨骼损伤相关联的潜在因素。尽管可以使用外骨骼，但是一些技术问题阻碍了外骨骼在工业中的实际使用。具体问题包括不舒适(针对被动式和主动式的外骨骼)，设备的重量，与人体解剖学和运动学的吻合性，以及为了实现平稳运动而对人类意图的检测(针对主动式外骨骼)。现有的外骨骼设备沉重、笨重，且难以适应使用者的个体尺寸，从而导致效果欠佳和不舒适。另外，许多设备都在使用者的脊柱附近使用了简单的线性杆状支柱。由于设备无法适应使用者的特定尺寸且无法与使用者的身体恰当地配合，因此也会导致不舒适和结果欠佳。这些设备通常更多地关注辅助装置，而非在辅助装置和使用者的身体之间的接合。因此，辅助装置对身体的作用可能不是最佳的。通过考虑使用者的身体结构以及辅助装置相对于使用者的身体的定位和操作方式，可以借由提供一种接合系统来得到更加有用的、改进的外骨骼，该接合系统适应于辅助装置在使用者的身体上所产生的动作，以及使用者的身体的生物力学。
技术实现思路
本专利技术的实施例旨在克服这些技术问题，并且为外骨骼的方案提供可以克服现有问题并实现更广泛的工业应用的改进的接合系统。用于外骨骼中的人体的接合系统的实施例具有重量轻且紧密配合的部件，该部件适于支撑外骨骼的辅助装置，以在执行重复任务时增强使用者的力量和耐力。接合系统的实施例可将使用者保持在人体工学上有利的身体位置，减轻上身的载荷，并令使用者的后侧部分稳定。这些实施例可增加舒适度，减少伤害，并通过提高使用者完成任务的速度和准确性来提高工作场所应用中的使用者的生产效率。接合系统适于许多使用者尺寸，包括通过调整接合系统的后部长度和绑带组件。由于可以为流水线工作提供接合系统，因此，假设不同班次的工人或使用者相对于彼此落入一般尺寸的范围内，他们可容易地调节和舒适地固定接合系统，而不用管接合系统的之前的使用者是谁，这是因为本专利技术的接合系统可调整为适用于大多数人使用。在接合系统的实施例中，后部支柱在后侧与底部支撑件相连，该底部支撑件具有连接到使用者的前侧上的带部分。肩部绑带组件连接到后部支柱。后部支柱具有垂直构件，以及从该垂直构件的上端延伸出去并相对于垂直构件的方向大致水平的相对的横向构件。横向构件设置为通常在使用者的左肩胛骨和右肩胛骨上延伸。在这里，支柱/接合系统的远侧基础支撑在后侧位于骶骨的高度处，在前侧位于前上髂骨(ASIC)或腰部的高度处。后部支柱可抵抗由所连接的辅助装置施加到其上的扭矩。在不稳定的情况下，该扭矩会使后部支柱和底部支撑件的面板向后旋转偏离身体。可束紧的腰带连接到面板，作为底部支撑件结合在一起，该腰带围绕身体的前部缠绕，以形成针对施加在后部支柱上的扭矩的反作用力。较长的后部支柱的概念与底部支撑件相结合，能减小施加在前侧身体上的感觉指向后侧的力，并能形成腰部支撑。如果使用者抬升重物，则具有适当轮廓的较长的后部支柱也可提供腰部支撑，以抵抗腰部弯曲。后部支柱还能以较短的高度设置在已知的脊柱框架上。较短的后部支柱类似地将其横向构件定位在肩胛骨上。垂直构件的长度可以在远侧缩短，这是因为垂直构件将底部支撑件定位在使用者的肋骨下缘(ICM)处或恰好在其之上。支柱/接合系统的远侧基础支撑位于ICM处，从而使腰椎有更大的运动自由度。在这里，支撑束紧带(和辅助扭矩反作用力)处于ICM的高度。由于支柱的杠杆臂较短，因此作用在身体前部的感觉较短的力更大，但是如果需要的话，这也可以释放腰椎的运动范围。在这种构造中，虽然用户能以某些方式自由地运动，但是不能通过ROM限制对腰椎提供保护。在这两种形式中，水平支柱部件或横向构件大致定位在能将辅助接合部设置在解剖学上的肩关节或肱骨头的高度处的高度。在后部支柱的较长形式中，底部支撑件位于腰部，其可将载荷从手臂支撑传递到下骨盆处，同时促进健康的姿势。在后部支柱的较短形式中，来自手臂支撑的载荷可传递到下肋骨处，同时释放腰部以进行俯屈，横向弯曲和旋转，从而以最小的限制而执行必要的任务。从使用辅助工具来辅助提升物体的角度或目的来看，在完全穿戴在使用者身上时，较长形式的后部支柱的布置能限制腰椎过度弯曲。如果使用该较长形式，则使用者不太可能旋转扭曲脊柱，并且不太可能在抬升时过度弯曲脊柱。这具有迫使使用者在举起物体时更多地使用其腿部的优点，特别是与辅助装置结合使用时，可以降低背部受伤的风险并提高耐力。通过较短形式的后部支柱的布置，后部支柱能将由辅助装置产生的载荷传递到使用者的下肋骨处，同时释放使用者的腰部以进行俯屈，横向弯曲和旋转，以使使用者以最小的限制来执行必要的任务，相对于较长形式，总体上提高了使用者的移动性，同时仍然提供了对辅助装置的帮助。附图说明图1显示了现有技术中的脊柱矫形器的正视图。图2显示了图1中的脊柱矫形器的后部框架系统的示意性内侧视图。图3显示了可穿戴的接合系统的一个实施例的示意图。图4显示了具有可相对于下部支撑件调节的后部支柱的图3中的接合系统的示意图。图5显示了图3中的接合系统的后部支柱的平面图。图6显示了具有覆盖物的图5中的后部支柱的一种变形的平面图。图7A显示了穿戴有图3中的接合系统的一种变形和辅助装置的个体的示意性后视图。图7B显示了穿戴有图3中的接合系统和辅助装置的个体的示意性前视图。图8A显示了图3中的接合系统中的臂套的一个实施例的示意图。图8B显示了可用于图8A中的臂套中的可延展带的立体图。图8C显示了图8A中的臂套的一种变形的示意图。图9A显示了在骨架上的图3中的接合系统的较短形式的示意图。图9B显示了在骨架上的图3中的接合系统的较长形式的示意图。图10显示了用于图3中的接合系统的后部支柱的另一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接合系统(100)，包括：/n底部支撑件(104)；/n绑带组件(108)；以及/n后部支柱(102)，所述后部支柱(102)具有垂直构件(110)，所述垂直构件(110)限定了在后侧与所述底部支撑件(104)相连的第一端，以及与在相反的方向上从所述垂直构件(110)延伸出去的第一横向构件(112)和第二横向构件(113)相连的第二端，所述第一横向构件(112)和第二横向构件(113)与所述绑带组件(108)相连。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170425 US 62/489,618;20171108 US 62/583,140;20171.一种接合系统(100)，包括：
底部支撑件(104)；
绑带组件(108)；以及
后部支柱(102)，所述后部支柱(102)具有垂直构件(110)，所述垂直构件(110)限定了在后侧与所述底部支撑件(104)相连的第一端，以及与在相反的方向上从所述垂直构件(110)延伸出去的第一横向构件(112)和第二横向构件(113)相连的第二端，所述第一横向构件(112)和第二横向构件(113)与所述绑带组件(108)相连。


2.根据权利要求1所述的接合系统(100)，其特征在于，所述后部支柱(102)为整体式成形的，所述垂直构件(110)与所述第一横向构件(112)和第二横向构件(113)连续式延伸。


3.根据权利要求2所述的接合系统(100)，其特征在于，所述后部支柱(102)由在所述垂直构件(110)与所述第一横向构件(112)和第二横向构件(113)之间不间断的单一材料形成为整体式结构。


4.根据权利要求1所述的接合系统(100)，其特征在于，所述第一横向构件(112)和第二横向构件(113)具有相对于垂直构件(110)倾斜设置在平面之外的端部。


5.根据权利要求1所述的接合系统(100)，其特征在于，所述第一横向构件(112)和第二横向构件(113)从所述垂直构件(110)处弹性式延伸。


6.根据权利要求1所述的接合系统(100)，其特征在于，所述后部支柱(102)相对于所述底部支撑件(104)在高度上能滑动式调节。


7.根据权利要求6所述的接合系统(100)，其特征在于，所述底部支撑件(104)包括能调节式安装到所述后部支柱(102)的下部部分(152)上的面板(156)。


8.根据权利要求1所述的接合系统(100)，其特征在于，所述第一横向构件(112)和第二横向构件(113)相对于所述后部支柱(102)设置和定位成能在使用者的左肩胛骨和右肩胛骨(S)上延伸。


9.根据权利要求1所述的接合系统(100)，其特征在于，与接近所述第一横向构件(112)和第二横向构件(113)的中间部分(153)相比，所述垂直构件(110)在其下部部分(152)处具有较宽的结构。


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【专利技术属性】
技术研发人员：哈利·杜安·罗莫，帕特里克·吉鲁基，海尔格·瑞·帕尔斯多蒂尔，
申请(专利权)人：奥索冰岛有限公司，
类型：发明
国别省市：冰岛;IS