[發明專利]軀干支撐外骨骼及使用方法

有效

• 申請號: 201580085736.6
• 申請日: 2015-11-18
• 公開（公告）號: CN108471865B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 胡馬云·卡澤歐尼;埃里希·哈克;陳立凰;韋恩·通;納森·普恩;泰拉帕特·楊延薩納桑
• 申請（專利權）人: 加利福尼亞大學董事會
• 主分類號: A45F3/08
• 分類號: A45F3/08;A61H3/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 丁文蘊;張會娟

軀干支撐外骨骼包括：支撐軀干；被構造為與人的大腿一致地移動的大腿連接件；以及大致靠近人的髖部而位于人的左半部分和右半部分的第一轉矩發生器和第二轉矩發生器。轉矩發生器將支撐軀干聯接至大腿連接件，并在大腿連接件和支撐軀干之間產生轉矩。當人向前彎曲使得支撐軀干的預定部分從垂直線越過預定角度時，轉矩發生器在支撐軀干和大腿連接件之間施加阻力矩，從而導致支撐軀干對人的軀干施加力并且大腿連接件將力施加到人的大腿上。當預定部分未越過預定角度時，轉矩發生器不在支撐軀干和相應的大腿連接件之間施加任何阻力矩。

技術領域

本發明總體涉及外骨骼，更具體而言涉及用于減小使用者背部的肌肉力量的軀干支撐外骨骼。

背景技術

一般而言，被構造為輔助人彎曲、提升和/或直立的背部支撐裝置在本領域中是已知的。美國專利第6,436,065號、美國專利第5,951,591號、美國專利第5,176,622號和美國專利第7,744,552號、美國專利第1,409,326號以及美國專利第4,829,989號描述了在彎曲期間產生力矩以抵消因人的軀干重量造成的力矩的裝置。這些系統利用無源的彈簧阻力在佩戴者的軀干和腿之間產生轉矩。通過在髖部產生復原力矩，脊骨的L5/S1區域受傷的可能性大大降低。一旦軀干和腿之間的角度在彎腰、蹲下或行走期間達到預定角度，該裝置就提供阻力；然而，這些裝置都不區分步行和彎曲，或者坐著和彎曲。這意味著使用者使用這些無源裝置不能舒適地行走，因為使用者的腿在行走期間必須推靠這些無源裝置。類似地，使用者使用這些無源裝置不能舒適地坐著，因為使用者的腿在坐著時必須推靠這些裝置。這是不舒適并且危險的，防止了使用者無限制地移動，并且是避免在各種工業環境中使用這些系統的最重要的原因。

發明內容

產生本文中的軀干支撐外骨骼及使用方法是在U.S.Bionics和加利福尼亞大學董事會之間的原先存在的聯合開發協議的范圍內承擔的活動。

本發明涉及一種軀干支撐外骨骼，其被構造為由人佩戴以減小向前彎腰期間人的背部的肌肉力量。一般而言，軀干支撐外骨骼包括：支撐軀干，其被構造為聯接至人的軀干；兩個大腿連接件，它們被構造為與人的大腿一致地移動，使得導致相應的大腿連接件相對于支撐軀干屈曲和伸展；以及兩個轉矩發生器，它們大致靠近人的髖部(hip)而位于人的左半部分和右半部分。轉矩發生器將支撐軀干聯接至相應的大腿連接件并且被構造為在大腿連接件和支撐軀干之間產生轉矩。在操作中，當人在矢狀面中向前彎曲使得支撐軀干的預定部分從垂直重力線越過預定角度時，第一轉矩發生器或第二轉矩發生器中的至少一個在支撐軀干和至少一個大腿連接件之間施加阻力矩。這導致支撐軀干對人的軀干施加力，并且至少一個大腿連接件將力施加到人的大腿上。當支撐軀干的預定部分從垂直重力線未越過預定角度時，第一轉矩發生器和第二轉矩發生器在大腿連接件的整個運動范圍內不在支撐軀干和相應的大腿連接件之間施加任何阻力矩。

在考慮以下詳細描述和附圖后，本發明的其他目的、特征和優點將變得清楚，其中貫穿各圖，相同的附圖標記表示相同的特征。

附圖說明

圖1示出了本發明的軀干支撐外骨骼；

圖2示出了在前傾的人身上的本發明的軀干支撐外骨骼；

圖3描繪了本發明的軀干支撐外骨骼；

圖4描繪了轉矩發生器的實施方式；

圖5描繪了轉矩發生器的實施方式；

圖6描繪了轉矩發生器的實施方式；

圖7描繪了轉矩發生器的實施方式；

圖8描繪了轉矩發生器的實施方式；

圖9描繪了轉矩發生器的實施方式；

圖10描繪了轉矩發生器的實施方式；

圖11描繪了轉矩發生器的實施方式；