公开了目标身体的目标关节的运动引导装置的实例。所述装置允许围绕与所述目标关节的旋转中心大致对齐的远程旋转中心进行三自由度(DOF)运动。所述装置包括可调节地连接到所述目标身体的基座和与联接件网络互连的三个旋转关节。所述联接件网络的一端连接到所述基座，并且相对端连接到执行器板。所述三个旋转关节中的至少一个不与所述目标关节的运动轴线对齐，并且这些旋转关节中的任何一个可以相对于其他旋转关节定位成一定角度。所述旋转关节中的每一个提供一个围绕各自轴线旋转运动的自由度，并且所述三个旋转关节的每个轴线在所述远程旋转中心处相交。所述联接件网络的几何形状是可调节的，以在三个维度上调节所述远程旋转中心的位置。所述三个旋转关节和所述联接件网络使所述执行器板围绕与所述目标关节的旋转中心大致对齐的所述远程旋转中心旋转。所述系统可以与一个或多个平行分支连接以进行额外的致动。行额外的致动。行额外的致动。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于引导目标关节的运动的系统
[0001]本专利技术涉及一种用于引导三自由度旋转关节或关节系统的运动的系统以及用于跟踪和/或致动目标身体的运动的运动系统，其采用运动引导装置来辅助目标身体的运动。
技术介绍
[0002]除非本文另有说明，否则本节中描述的材料不是本申请中权利要求的现有技术，并且不因包含在本节中而被承认为为现有技术。
[0003]在医疗外骨骼应用方面，2013年估计有20,639,200(7.1％)的非机构化美国居民患有行走障碍，而2012年有约2,512,800(7.2％)的加拿大人报告了行动障碍。这些残疾的成本估计为每年相当于3750亿美元的家庭护理人员支持，此外还会给患者和医疗保健系统带来巨大的经济和社会负担。
[0004]一项旨在减少这一健康问题并改善患者生活质量的新兴技术是动力下半身外骨骼：可穿戴机器人系统完全或部分支撑用户的重量并提供受控的腿部运动指导，从而使用户能够站立和行走。与使用轮椅和其他传统方式相比，该解决方案具有优势，因为它还可以帮助减少因不动而导致的继发并发症，诸如肺炎、血栓、褥疮和自尊心降低。然而，当前外骨骼技术的一个主要缺点是髋关节和踝关节的运动范围有限，在人体中它们都能够实现三个旋转自由度(DOF)。通常，目前的技术使用三个旋转元件，每个旋转元件对应于三种运动(屈曲/伸展、外展/内收、内/外旋转，如图1所示)中的一种，其中每个关节轴线垂直于它之前的轴线，并且具有与这些运动之一在相同方向上运行的轴线。然而，髋关节的内/外旋转轴线是竖直的，在靠近臀部的区域穿过躯干和腿的内部，因此任何机械部件都无法直接对齐。通常，为了克服这个问题，可以将用于内/外旋转的旋转元件转移到沿相同方向运行但不与髋关节相交的关节。这可以允许系统具有3自由度，但不能围绕单个中心点(因为关节轴线不会全部在一个点相交)，并且因此，装置的运动与用户的运动不匹配。替代地，该系统可以采用能够在身体内产生远程旋转中心的更复杂的关节。这可以允许系统具有三个纯旋转自由度，如在共同未决的国际申请号PCT/CA2019/050640(公开号WO2019/218056)中公开的，然而这种远程定心机构/关节的系统更复杂。
技术实现思路
[0005]在一个方面，提供了一种运动引导装置，其允许围绕与目标身体的目标关节的旋转中心大致对齐的远程旋转中心进行三自由度(DOF)运动。所述装置包括通过基座联接件和基座矫形结构连接到所述目标身体的基座结构，与联接件网络互连的三个旋转关节，使得联接件网络不会机械干扰所述目标身体，以及所述连接网络的一端连接到所述基座结构。至少一个旋转关节与目标关节的运动轴线不对齐。每个旋转关节提供一个围绕相应轴线旋转运动的自由度，使得三个旋转关节的每个轴线在远程旋转中心相交。联接件网络的几何形状是可调节的，以在三个维度上调节远程旋转中心的位置。该装置还包括在另一端附接至联接件网络的执行器板，使得执行器板的附接点可通过板调节系统调节。执行器板
通过可调节板矫形系统连接到目标点，使得执行器板和目标身体的连接点与基座结构和目标身体之间的连接点间隔开。三个旋转关节和联接件网络使得执行器板围绕与目标关节的旋转中心大致对齐的远程旋转中心旋转。
[0006]在另一方面，至少一个旋转关节是致动至少一个旋转关节的旋转致动器。运动引导装置还包括控制器，控制器包括输入单元、处理单元和输出单元。输出单元与至少一个旋转致动器可操作地联接以指导运动引导装置的运动。还提供了多个传感器，以测量三个关节或联接件网络的位置和/或方向，以及作用在联接件(linkage,连杆)和关节之间的力/扭矩以及作用在运动引导装置与其环境之间的力/扭矩。
[0007]在又一方面，运动引导装置包括至少一个致动器分支，该致动器分支在一端在第一附接点处可操作地联接到的联接件网络中的一个联接件并且在相对端处在第二附接点处。至少一个致动器分支包括至少一个旋转致动器、一个或多个旋转关节和联接件系统。至少一个致动器分支被配置为致动执行器板和3个旋转关节中的至少一个中的运动。
[0008]在一方面，致动器分支的第二附接点将致动器分支连接到基座结构。
[0009]在另一方面，提供了至少一个附加致动器分支。至少一个附加致动器分支在一端在第一附接点处可操作地联接到联接件网络中的一个联接件并且在相对端在第二附接点处。至少一个附加致动器分支包括至少一个旋转致动器、一个或多个旋转关节和联接件系统，并且被配置成致动执行器板和3个旋转关节中的至少一个中的运动。
[0010]在又一方面，提供了一种运动引导辅助系统。该系统包括本专利技术的运动引导装置、与所述运动引导装置串联连接的至少一个附加关节系统以及与所述运动引导装置和所述至少一个附加关节系统通信的控制器。所述控制器被配置成致动和协调所述运动引导装置和所述至少一个附加关节系统的运动。
[0011]除了上述方面和实施方式之外，通过参考附图和研究以下详细描述，其他方面和实施方式将变得显而易见。
附图说明
[0012]图1是用户的透视图，示出了髋关节的运动轴线。
[0013]图2是安装到用户的运动引导装置的实例的透视图，具有三个旋转关节以允许围绕与用户髋关节的旋转中心对齐的旋转中心进行三自由度运动。
[0014]图3是图2的运动引导装置的立体图，示出了用于调节旋转关节相对于运动引导装置的基座的位置的调节机构。
[0015]图4是具有不同几何形状和位置的旋转关节的运动引导装置的另一实施例的透视图。
[0016]图5是示出了运动引导装置的整体结构的机械示意图1。
[0017]图6是具有三个旋转致动器的运动引导装置的实施方式的实例的透视图。
[0018]图7是具有两个旋转致动器和一个旋转关节以及用于间接致动旋转关节的平行分支的运动引导装置的另一实施方式的实例的透视图。
[0019]图8是图7的运动引导装置的透视图，示出了连接到基座的背包单元。
[0020]图9是图7的运动引导装置的结构的机械示意图。
[0021]图10示出了安装到用户并从用户的背面观看的运动引导装置的实施方式的实例。
[0022]图11是图10的运动引导装置的透视图，示出了用户的前右侧。
[0023]图12是运动引导装置的一个实施方式的结构的机械示意图，该运动引导装置具有平行的分支致动系统，其在一端连接到运动引导装置的联接件并且在相对端连接到基座结构，并且被配置为间接致动运动引导装置。
[0024]图13是运动引导装置的一个实施方式的结构的机械示意图，该运动引导装置具有用于间接致动运动引导装置的两个平行的分支致动系统，两个平行的分支致动系统中的每一个在一端连接到运动引导装置的联接件并且在相对端连接到基座结构。
[0025]图14是运动引导装置的另一个实施方式的结构的机械示意图，该运动引导装置具有两个平行的分支致动系统，两个平行的分支致动系统中的每一个在一端连接到运动引导装置的联接件并且在相对端连接到基座结构。
[0026]图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种运动引导装置，其允许围绕与目标身体的目标关节的旋转中心大致对齐的远程旋转中心进行三自由度(DOF)运动，所述装置包括：
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通过基座联接件和基座矫形结构连接到所述目标身体的基座结构；
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与联接件网络互连的至少三个旋转关节，所述联接件网络被配置为不机械干扰所述目标身体，所述联接件网络的一端连接到所述基座结构，至少一个旋转关节与所述目标关节的运动轴线不对齐，所述旋转关节中的每一个提供一个围绕相应轴线旋转运动的自由度；以及
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在另一端附接到所述联接件网络的执行器板，所述执行器板的附接点可通过板调节系统调节，所述执行器板通过可调节的板矫形系统连接到所述目标身体，所述执行器板和所述目标身体的连接点与所述基座结构和所述目标身体之间的连接点间隔开，所述至少三个旋转关节和所述联接件网络的组合运动产生所述执行器板围绕与所述目标关节的旋转中心大致对齐的所述远程旋转中心的三自由度旋转。2.根据权利要求1所述的运动引导装置，其中，所述基座联接件和所述矫形结构的附接点可通过调节系统进行调节。3.根据权利要求1所述的运动引导装置，其中，至少一个旋转关节的旋转轴线不与任何相邻轴线正交。4.根据权利要求1所述的运动引导装置，包括三个旋转关节，并且其中，所述三个旋转关节的每个轴线在所述远程旋转中心处相交。5.根据权利要求1所述的运动引导装置，其中，两个旋转关节的轴线在所述远程旋转中心处相交，所述运动引导装置还包括远程中心旋转机构，所述远程中心旋转机构具有与联接件网络互连的两个或更多个旋转关节，所述远程中心旋转机构的所述两个或更多个旋转关节的组合运动产生旋转运动，其旋转轴线与所述两个旋转关节的旋转轴线在所述远程旋转中心处相交。6.根据权利要求1
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5所述的运动引导装置，其中，所述旋转关节中的至少一个是用于致动所述至少一个旋转关节的旋转致动器。7.根据权利要求6所述的运动引导装置，还包括控制器，所述控制器包括输入单元、处理单元和输出单元，所述输出单元与所述至少一个旋转致动器的驱动器可操作地联接以指导所述运动引导装置的运动。8.根据权利要求7所述的运动引导装置，还包括多个传感器，以测量所述三个关节或所述联接件网络的位置和/或方向，以及作用在所述联接件和所述关节之间的力/扭矩以及作用在所述运动引导装置与其环境之间的力/扭矩。9.根据权利要求7所述的运动引导装置，还包括用户界面，所述用户界面与所述输入单元通信以接收来自操作者的指令。10.根据权利要求1
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9所述的运动引导装置，还包括至少一个致动器分支，所述至少一个致动器分支在一端在第一附接点处可操作地联接到所述联接件网络的一个联接件并且在相对端处在第二附接点，所述至少一个致动器分支包括至少一个致动器、一个或多个关节和联...
【专利技术属性】
技术研发人员：思雅马克，
申请(专利权)人：人类运动机器人技术公司，
类型：发明
国别省市：
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