用于具有損傷骨骼和肌肉的兩足動物的可調整機械外骨骼的制作方法
【專利說明】
[0001]發明的
技術領域
[0002]本發明與電子學和矯形外科醫學的技術領域有關，因為在此提供了一種用于具有肌肉和骨骼運動問題的諸如人類的兩足動物的可調整的機械外骨骼。
[0003]發明背景
[0004]現今，生活在肌無力、腿癱瘓、并且主要為截癱之中的這些個體由于難于運動而需要輪椅、手杖、拐杖或任何其他類似技術來面對他們的運動問題。盡管已開發了為此目的的機器人技術或外骨骼，如可以在以下專利文件中看到的。
[0005]專利文件WO2011127421詳述了一種外骨骼，其可配置為在對應的髖關節處與第一腿支撐件和第二腿支撐件聯接，這允許圍繞對應的髖軸的屈伸運動。一個包括輔助質量塊的配重裝置通過致動器裝置以這樣一種方式與該外骨骼主干連接，該方式使得該輔助質量塊在該外骨骼主干的后面延伸。前負載通過負載托架裝置由外骨骼支撐，該負載托架裝置包括負載平移裝置，專門用于操作動力機構來相對于外骨骼主干上升或降低前負載。該輔助質量塊可以選擇性地相對于該外骨骼主干移動，以便在由該輔助質量塊在髖軸周圍產生的運動與由負載托架裝置中的負載的向下力產生的運動之間進行平衡。
[0006]專利文件US2010256537詳述了一種用于觸覺外骨骼的控制系統，其具有:與人聯接的結構；由該結構支撐的并且被操作為誘導一系列身體關節的運動的致動器;和與身體聯接以檢測個體的運動意向的第一指示性信號的傳感器。該控制系統設置有再生階段，基于參考位置對這些關節的一個位置的控制;直接進給階段，基于所檢測的第一信號由觸覺外骨骼呈現給個人的完成控制，以及結合再生階段末和直接進給階段的組合塊，以便產生針對致動器的激發信號，從而給予多個關節受控的位置。
[0007]文件WO 2011124781披露了一種可以用于矯正器、外骨骼、機器人、和假體的機械關節系統，這種系統將應用于幫助運動、肌肉支撐、和運動技能康復的任何系統中，以及自然運動的放大和再現。作為初始底座，該機械系統利用在由兩個縱梁形成的平面的空間中的運動，從而形成平行六面體，例如在軀干的側面以及在手臂的另一側中的兩個不同元件的接合。針對這些縱梁的末端的每一連接允許旋轉，三個軸中的至少之一將能夠被安裝在定位“平面”系統中，以擴展關節運動。
[0008]如可以看到的，此外，所有當前技術都是復雜的、固定的，也就是說，不是為使用者定制的，這導致必須獲得針對一個個體的獨特裝置或者隨著個人可能長大或者他的/她的尺寸增加而對該裝置進行改變。
[0009]所以，由于前述缺點，開發了一種機械外骨骼，在其優點之中，一個優點為對于具有損傷骨骼和肌肉的任何使用者尺寸都是可調整的;這將在下文進行描述。
[0010]發明的詳細說明
[0011]在附于此的以下說明書、附圖和實例中清楚地解釋了本發明的特征細節，它們作為實例而被提及，并且不應該被視為對本發明的限制。
[0012]附圖簡要說明
[0013]圖1為本發明的機械外骨骼的常規透視圖。
[0014]圖2為本發明機械外骨骼的髖部部分的分解圖。
[0015]圖3為所述外骨骼的下肢之一的上部分的分解圖。
[0016]圖4為所討論的外骨骼的末端之一的中間部分的分解圖。
[0017]圖5為該外骨骼的一肢體的下部分的分解圖。
[0018]圖6為處于打開位置中的機械外骨骼的常規透視圖。
[0019]圖7為本發明的機械外骨骼的樣式之一的常規透視圖。
[0020]圖8為所討論的機械外骨骼的上部視圖。
[0021]圖9為處于被使用者使用中的所述外骨骼的常規透視圖。
[0022]圖10為本發明外骨骼的另一樣式的常規透視圖。
[0023]圖11為所討論的機械外骨骼的前視圖，其中它以示意性的方式展示了電氣系統的分布O
[0024]圖12為圖11的機械外骨骼的側視圖。
[0025]實例1.本發明的優選實施方式。
[0026]根據以上提及的附圖，機械外骨骼由面朝下放置的半方管的主型材(I)組成，該主型材的側面具有孔眼(2)，這些孔眼被定位為線性地并且優選地朝向所述型材的末端。這個型材用作外骨骼的主要支撐，以便調節外骨骼支腿的寬度并且被調節為使用者的髖部大小。其實現歸功于它的孔眼(2)，使得確保借助于引入所述孔眼(2)中的銷釘或螺釘進行的該調節。
[0027]在主型材(I)的下部分上，具體地說在它的通道內部，第一對可展開且可復位的托架相對于所述型材(I)水平和垂直地放置;所述托架由一個中空方管(3)組成，其中該方管的側壁(4)垂直向上延伸，其中在其側面上具有孔眼(6)的管段(5)相對于管材(3)水平和垂直放置。這些管段(5)沿著主型材通道(I)引入并滑動;這種滑動是為了調整使用者的髖部的寬度，并且用銷釘或螺釘將這個寬度固定。
[0028]在中空管材(3)的兩個側面上，穿孔的延長部分(7)向下突出且縱向焊接，以便以這種方式在該中空管(3)的下方形成通道，第二中空管(8)在其中縱向滑動，該第二中空管
(8)在其與穿孔的延長部分(7)接觸的側面上也被穿孔;據我所知，在這兩個工件上的這些孔眼位于相同的高度，以允許引入緊固構件。
[0029]利用這對可展開且可復位的托架，有可能調整使用者的髖部的橫向測量值，其中進行這種測量的緊固是借助于在穿孔的延長部分(7)和第二中空管(8)的孔眼中引入銷釘或安全螺栓來完成的。同樣，這樣一對托架支撐著外骨骼的下肢，進而支撐著使用者的腿。
[0030]豎直棒(9)被垂直地固定在第一可展開且可復位的托架的第二中空管(8)的每一自由端上。在每一豎直棒(9)的下端處有環(10)，其與垂直焊接在上部內管(14)上的一對環
(12)協作形成第一盤狀物或髖部盤狀物；目的在于將第一套四個墊圈(11)插入在環(10和
12)之中，并且將內部滾珠軸承包含在內，以允許轉動。
[0031]所述上部內管(14)是方形的，在其側面上具有孔眼，所述上部內管(14)在其側面上也具有孔眼的半管的方形上部型材(13)的通道中垂直地滑動;其中這兩個工件(13和14)的孔眼都以這樣一種使得它們彼此配合的方式定位，以便允許引入諸如銷釘或螺釘之類的緊固裝置。以這樣的方式，兩個工件(13和14)形成支撐使用者的股骨的第二托架，由于它的側面孔眼的緣故，能夠藉此設置高度。
[0032]具有30kgF的線性致動器類型的第一常規電動馬達(15)被提供在每一第二可展開且可復位的托架的前面部分中。這個馬達(15)向這些外骨骼肢體提供運動力，并且由于這種方式，它被放置為能夠從線性運動產生在一個方向上的旋轉運動。
[0033]為了緊固這個第一馬達(15)，將第一緊固工件(16)焊接在豎直棒(9)的前部分中；其中所述緊固工件(16)是半管的小的方形型材，其具有側向且三角形的面，并且在它的通道中被引入和緊固第一馬達(15)的上端。而第一馬達(15)的下端被緊固在底座(17)中，該底座(17)被焊接在該上部內管的下端中。
[0034]在上部型材(13)的底部上，焊接了環(18)，其與焊接在半管的方形下部型材(21)的上端上的一對環(20)—起形成第二盤狀物或膝蓋盤狀物，使得第二套四個墊圈(19)和滾珠軸承被置于所述環(18和20)之中，以允許轉動。
[0035]在半管的方形下部型材(21)的通道中，下部管(22)垂直移動。這些工件(21和22)形成第三可展開且可復位的托架，該托架支撐使用者的腿的下部分，使得所述工件具有與上部管(14)和上部型材(13)的特征和配置相同的特征和配置。
[0036]具有30kgF的線性致動器類型的第二常規電動馬達(23)被提供在每一第三可展開且可復位的托架的后面部分中。所述第二馬達以其上部部分緊固在與第一緊固工件(16)具有相同配置的第二緊固工件(24)中，這個第二工件(24)被定位在上部型材(13)的后下部分中；第二馬達(23)的上部部分被緊固在第二底座(25)中，該第二底座(25)定位在下部型材(21)的下后部分中。
[0037]在每個下部管(22)的下部部分上，焊接有環(26)，在此處該環將與焊接在固定的托架(29)上的一對環(28) —起將形成第三盤狀物或踝部盤狀物，在這些環(26和2