3]枢轴552和584提供通过可移动(适应性)接头将来自每个手臂组件505的负载和/或力矩转移到穿戴装备组件510的方式，这允许手臂组件505跟随用户U的手臂的运动(例如，以对该种运动的最小抵抗)，同时支撑手臂的全部或一部分重量。枢轴552和584大约位于用户的肩部之上和旁边，从而使通常与伸出、举起、伸展手臂和/或手臂向前工作关联的空间(即，胸部、腰部、膝部、手臂内侧或下面的区域)保持开阔。
[0114]可选的覆盖件(未示出)可以保护适应性手臂支撑件系统500和/或用户U。例如，覆盖件可以保护适应性手臂支撑件系统500的部件和/或用户U免受天气、污染、电流、高温、夹点等等之害。
[0115]转向图14A和图14B，示出没有用户情况下的适应性手臂支撑件系统500，以便于识别系统500的部件。例如，可放置在用户的肩部(未示出)之上的肩部衬垫520附连到背部衬垫524，并且垂直吊带528可以在胸部扣530处结合肩部衬垫520并且在可选地可调节扣534处结合到臀部或腰部带子538，例如，通过缝合、与粘合剂粘合等中的一个或多个。肩部衬垫520和背部衬垫524可以根据需要为大致刚性的或柔性的、可以被填料以增大舒适度、可以包括网丝或其他材料，例如，以允许衬垫呼吸和/或降低过热等等。
[0116]胸部吊带526结合肩部衬垫520并且包括可释放地固定胸部吊带526的端部的胸部吊带封闭件(closure) 532，而带子封闭件540可释放地固定带子538的端部。封闭件532、540可以包括任何封闭机构，其允许吊带526和带子538打开，例如，以允许系统500由用户佩戴或移除，以及允许其关闭以将系统500基本固定在用户上，该封闭机构诸如带扣、挂钩和眼扣、RJ锁、牛蒡紧固件(burdock fastener)、搭合件(claps)等等。
[0117]带子538可以是柔性的、刚硬的、仅在一个轴线上刚硬的、在多于一个轴线上刚硬的、在扭转时刚硬的、铰链式的、结合的、可调节的、弹簧加载的、填料的和/或通风的。带子538还可以由多种材料形成，诸如金属、聚合物、弹性体、织带、缝纫织物、泡沫、网丝或其组入口 ο
[0118]可选地，穿戴装备组件510的其他配置可以被提供用于接触佩戴系统510的用户，穿戴装备组件510的其他配置可以包括例如在本文别处所描述的膝部衬垫、膝部板、大腿吊带、下背部支撑带、腋下吊索、头部支托件、下巴支托件、前额支托件等等(未示出)中的一个或多个。
[0119]工具或其他配件(未示出)可以按照特定应用的需要附连到适应性手臂支撑件系统500上的点。例如，手持工具、供应品、工具架、装备包、挂钩、灯、水合设备、通信设备、夹具、折叠式支撑件、折叠式桌子和/或其他设备(未示出)可以附连到适应性手臂支撑件系统500的期望位置，期望位置诸如在带子538上、在肩部上、胸部或垂直吊带520、526、528以及或者穿戴装备组件510上的任何地方。
[0120]如在图14A中最佳示出，一对腹部管542在带管夹544处(例如在带子538的前面)附连到带子538，并且环绕延伸到穿戴装备组件510的后面。在穿戴装备组件510的后面，每个腹部管542可以附连到下管座626，其可以充当竖直轴线枢轴，如在图14B中最佳示出的。下管座626又可以附连到在相对的下管座626之间延伸的横拉条620。一对框架吊带624在它们的下端处附连到横拉条620，并且在它们的上端处附连到肩部支撑管546，该肩部支撑管546又附连到上管座628，其中每个上管座628也可充当竖直轴线枢轴。
[0121]腹部管542、肩部支撑管546和/或框架吊带624中的每个可以根据需要为大致刚性的、半刚性的、柔性的或可选择地刚性的，并且可以由中空管或实心杆材料形成，例如，具有大致统一的或可变的外部形状，诸如圆的、正方形的、U形的、I形的、T形的或其他非圆形横截面。腹部管542、肩部支撑管546和/或框架吊带624可以由多种材料形成，诸如金属、聚合物、弹性体或其组合，例如，从而使得部件一起具有足够的刚性，以便在系统500的使用期间通过穿戴装备组件510提供支撑和/或力转化和/或力矩转移，如在本文别处所描述的。
[0122]继续参考图14B，肩部衬垫520的后端附连到背部衬垫524，并且胸部吊带526的后端附连到靠近横拉条620的背部衬垫524。每个肩部支撑管546联接到并支撑肩部枢轴支座548，其又联接到并支撑肩部枢轴连接叉(clevis)550。每个肩部枢轴连接叉550与支撑条554协作，以形成肩部竖直枢轴552，其绕轴线Davr (对于右臂支撑件组件505)和Davl (对于左臂支撑件组件505)旋转并进一步由轴线Davr (对于右臂支撑件组件505)和Davl (对于左臂支撑件组件505)限定。
[0123]每组肩部支撑管546、上管座628、框架吊带624、横拉条620、下管座626和腹部管542 —起提供可选地刚性框架。例如，得到的穿戴装备510可以在竖直方向上为大致刚性的，例如，以传递力，同时在其他方向上提供灵活性，例如，以用于如果用户U在腰部处转动，则允许水平旋转，以允许用户U在腰部处向前弯曲和/或以最小抵抗容许用户U的其他移动。可选的竖直枢轴(在上管座628处和下管座626处)可以用于通过穿戴装备组件510将来自各个手臂支撑件组件505的负载(力和力矩)转移到用户的身体上的(例如，如参考图18所进一步描述的)或其他结构上的(例如，如参考图20-24所进一步描述的)不同反作用点。
[0124]参考右臂支撑件组件505 (理解的是，如果提供左臂支撑件组件505，则左臂支撑件组件505类似地操作)，支撑条554 (由于肩部竖直枢轴552)自由地绕轴线Davr旋转，并且固定地安装到右臂支撑件组件505。因此，响应于用户手臂的左右运动，支撑条554允许手臂支撑件组件505绕轴线Davr自由转动。可选地，手臂支撑件组件505可以从支撑条554移除，而不是永久地附连到支撑条554。例如，支撑条554和/或手臂支撑件组件505可以包括一个或多个连接器(未示出)，以将手臂支撑件组件505固定地和可释放地连接到支撑条554。
[0125]转向图14C和图14D，可以看出图14A和图14B的适应性手臂支撑件系统500的手臂支撑件组件505的示例性实施例的细节，其中手臂支撑件组件505被大致举起(与被举起的用户手臂一致)。如所示的，响应于用户手臂的举起和下落运动，手臂支撑件组件505的底架580可以绕肩部水平枢轴584 (由轴线Dahr限定的，未示出，参见图14B)转动。缆绳锚558大致相对于支撑条554固定，并且提供在其位置附连锚缆560的缆绳锚点562。缆绳锚558可以相对于支撑条554可旋转地可调节，以允许用户改变手臂支撑件组件505的使用范围。缆绳锚558还可以从支撑条554释放，例如，以允许手臂支撑件组件505绕肩部水平枢轴584自由地旋转，例如，以停止使用手臂支撑件组件。锚缆560在缆绳槽(未示出)中围绕初级滑轮564缠绕，并且在附着点561处附连到初级滑轮564。初级滑轮564绕底架580上的滑轮枢轴572旋转。次级滑轮570刚性地结合到初级滑轮564，以使次级滑轮570与初级滑轮564 —起绕滑轮枢轴572旋转。
[0126]弹性元件缆绳634在附着点573处附连到次级滑轮570，位于缆绳槽652 (未示出，参见例如图16A)的一部分内、围绕可选的反转滑轮630缠绕，并且经由缆绳附着件640附连到弹性元件636的第一端。反转滑轮630绕底架580上的反转滑轮枢轴632旋转。底架580上的弹性元件挂钩638联接到弹性元件636的第二端，从而相对于底架580大致固定第二端。底架580为滑轮和弹性元件以及手臂支托件600提供稳定的安装平台。手臂支托件600为用户手臂提供支架。在示例性实施例中，弹性元件636可以为弹簧(例如，拉伸弹簧)、条带、吊带、气压弹簧等等，并且可以由诸如金属、弹性体等的多种材料形成。
[0127]如图14C中所示，其中手臂支撑件组件505处于举起位置(在水平面之上)，锚缆560在初级滑轮564的缆绳槽的一大部分周围延伸(例如，大于初级滑轮564的周长的一半)，并且弹性元件缆绳634在次级滑轮570的缆绳槽652的相对小的部分周围延伸(例如，小于次级滑轮570的周长的一半)。在该位置中，弹性元件636可以处于大致缩回位置，例如，较低的势能状态，在该状态中弹性元件636将低到中等的力施加在弹性元件缆绳634上，并因此施加在次级滑轮570上。
[0128]次级滑轮570可以具有关于其周长的多个半径，从而限定非圆形缆绳槽652 (如在图16B中最佳可视的)，以便按照提升力管理以及在本文别处所描述的需要在使用期间为弹性元件636提供可选择机械优势/劣势。在示例性实施例中，作为图16B中所示出的形状的替代，次级滑轮570可以为具有偏心孔(例如，参见图17A-17B)的大致圆形，可以为椭圆的、可以具有曲面段、可以具有直线段、可以具有凹面段、可以为对称的、可以为非对称的等(未示出)，例如，基于用户的预期运动和/或活动范围为用户的需求定制的，如在本文别处所描述的。
[0129]转向图14D，示出了图14C的系统500，其中手臂支撑件组件505大致下落(与被降下的用户手臂一致)。如所示出，手臂支撑件组件505已经响应于用户手臂的运动，大约沿路径PrlO绕肩部水平枢轴584旋转。在该运动期间，次级滑轮570和初级滑轮564已经大约沿路径Prll绕滑轮枢轴572 —起旋转。因此，锚缆560在很大程度上从初级滑轮564展开(以使锚缆560在初级滑轮564的缆绳槽的较小部分周围延伸，例如，小于初级滑轮564的周长的一半)，并且弹性元件缆绳634目前绕次级滑轮570很大程度地缠绕(以使弹性元件缆绳634在次级滑轮570的缆绳槽652的较大部分周围延伸，例如，大于次级滑轮570的周长的一半)。作为响应，弹性元件636被示出为处于大致延伸的或加压的位置(例如，较尚的势能状态)。
[0130]尽管弹性元件636为延伸的，并且因此在弹性元件缆绳634上施加更多的力，但其影响(其将递增的提升力施加到用户手臂的能力)通过具有不同半径的次级滑轮570的形状被减轻，其中弹性元件缆绳634可以将力矩施加在不同的半径上(如下面所进一步讨论)。
[0131]例如，如图16A和图16B所示，次级滑轮570可以具有其中限制弹性元件缆绳634 (未示出)的缆绳槽652。弹性元件缆绳634可以在缆绳附着点573处附连到次级滑轮570。滑轮旋转孔654为次级滑轮570提供枢轴，即，其与初级滑轮564旋转地联接到滑轮枢轴572。
[0132]如在图16B的横截面中最佳可见的，滑轮旋转孔654到缆绳槽652的距离根据需要而改变，以便当由弹性元件636施加的弹簧力通过位移增大(或减小)时，管理用户手臂上的提升力。例如，半径R25不同于半径R20。作用在任何给定半径处的切线力(例如，由弹性元件缆绳提供的，未示出)将基于半径的长度具有更多(或更少)的影响。可以创建影响的区域以实现所需的结果。
[0133]例如，在所示出的示例性实施例中，影响区域ZlO可以包括一个半径(例如，在区域的一端处的R21等于在区域的另一端处的R20)，而影响区域Zll可以包括不断变化的半径(例如，其中区域的一端处的R23小于区域的另一端处的R22)。在影响区域Z12中，半径被改变用于创建缆绳槽652的基本直线段。其他关系被预期，其可以被定制以提供所需的力矩和/或结果支撑力。
[0134]半径的长度和角关系可以被改变用于在用户手臂上产生所需的提升力。例如，次级滑轮570可以被配置成提供短区域Zll和较长区域Z12，其符合在用户手臂的具体高度处要求最大升程但在其他高度处要求小升程(例如，指向照相机)的任务。对于要求最大升程的较大区域的任务(例如，产品组装)，Zll可以更大。
[0135]转向图16C，示出了次级滑轮570的手臂重量力矩、提升力矩和合力矩的示例性绘图。力矩可以关于包括次级滑轮570的手臂支撑件组件505的肩部水平枢轴584(例如，进一步由轴线Dahl和Dahr限定)作用。用户手臂的手臂重量Wa提供关于枢轴584的负力矩AWM，用于使手臂支撑件组件505向下旋转。负力矩AffM取决于输入角Theta，即手臂支撑件组件505的主轴线相对于水平轴线的相对角。通过上述弹簧、缆绳和滑轮的系统起作用的手臂支撑件组件505提供关于肩部水平枢轴584的正(提升)力矩AASM，用于使手臂支撑件组件505向上旋转。正力矩AASM取决于输入角Theta，即手臂支撑件组件505的主轴线相对于水平线的相对角。合力矩RM为AffM和AASM的总和。
[0136]如参考图16B所讨论的，可以通过改变次级滑轮570的半径的长度和角关系，来创建变化的影响或连续的影响的区域。如所示出，影响区域Zll可以提供相对一致的提升力(如通过图16C中标注为“Z11”的RM的相对直部分示出)。影响区域Z12可以与变化的提升力关联，如通过图16C中标注为“Z12”的RM的相对曲线形状示出。因此，可以根据要求或需要形成用户手臂上的提升力。
[0137]转向图17A和图17B，示出了包括大致对称(例如，圆形)形状的次级滑轮660的可替换实施例，该次级滑轮660包括其中可以接收弹性元件缆绳634 (未示出，参见例如图14C-14D)的缆绳槽662。弹性元件缆绳634可以在缆绳附着点666处附连到次级滑轮660，类似于先前的实施例。滑轮旋转孔664为次级滑轮660提供枢轴，S卩，其可以与图14C-14D的初级滑轮564 —起联接到滑轮枢轴572 (以使圆形滑轮彼此径向偏移)。
[0138]如在图17B中可以看出，可以根据需要改变从滑轮旋转孔664到缆绳槽662的距离，以管理(由包括次级滑轮660的手臂支撑件组件支撑的)手臂上的提升力，即使当来自手臂支撑件组件的弹性元件的弹簧力通过位移增大时。例如，半径R28不同于半径R29。作用在任何给定半径处的切线力(例如，由弹性元件缆绳提供的，未示出)将基于半径的长度具有更多(或更少)的影响。半径的长度和角关系可以被改变，以在用户手臂上产生期望的提升力。
[0139]转向图17C，示出了次级滑轮660的手臂重量力矩、提升力矩和合力矩的示例性绘图。力矩可以关于包括次级滑轮660的手臂支撑件组件505的肩部水平枢轴584(例如，由轴线Dahl和Dahr限定，如图14A和图14B中所示)作用。手臂重量Wa提供关于肩部水平枢轴584的负力矩AWM，用于使手臂支撑件组件505向下旋转。负力矩AffM取决于输入角Theta，即手臂支撑件组件505的主轴线相对于水平线的相对角。通过上述弹簧、缆绳和滑轮的系统起作用的手臂支撑件组件505提供关于肩部水平枢轴584的正(提升)力矩AASM，用于使手臂支撑件组件505向上旋转。正力矩AASM取决于输入角Theta，即手臂支撑件组件505的主轴线相对于水平线的相对角。合力矩RM为AffM和AASM的总和。如参考图17B所讨论的，次级滑轮660中的不同半径(例如，R28和R29)可以在不同的输入角处提供不同量的提升力，从而创建不同于(参考图17A-C所讨论的)次级滑轮570的提升力分布。因此，可以根据需要形成用户手臂上的提升力。应理解的是，预期到许多其他的滑轮形状和/或尺寸。可选地，任何初级滑轮和/或次级滑轮可以根据用户的需要相对于彼此可旋转地调节，例如，以改变由手臂支撑件组件505提供的提升力分布的特征。
[0140]转向图18，示出了作用在图14A和图14B的适应性手臂支撑件系统500上的力的示例性布置。手臂重量Wa作用在手臂支托件600上，从而给予适应性手臂支撑件系统500力和力矩，其中用户U的身体的部分必须抵抗该力和力矩以维持静态平衡。例如，用户的臀部H可以提供臀部反作用力Rh，其用于抵抗重量Wa。类似地，身体的其他部分可以提供此类反作用力，诸如肩部反作用力Rs、背部反作用力Rb、腰部反作用力Rw和/或膝部反作用力R1。因此，可以通过适应性手臂支撑件系统500将手臂重量Wa分布在身体的其他部分上，从而减轻用户的背部和肩部的肌肉压力，其中背部和肩部通常用于保持手臂伸展或举起。此外，可以通过适应性手臂支撑件系统500将手臂重量Wa传递到外部结构，诸如桌子或栏杆(未示出)，其可以提供一个或多个桌子反作用力Rt，如在本文别处所示出的。
[0141]转向图19A和图19B，示出了图14A和图14B的适应性手臂支撑件系统500的示例性视图。如图所示，手臂支撑件组件505中的一个(对于用户的左臂，未示出)可以绕由弧形Prl2示出的轴线Davl大约沿旋转路径Prl3旋转。考虑到手臂支撑件组件505的支撑以及通过肩部支撑件连接叉550提供的旋转的最小抵抗，可以容许该类旋转，而不要求来自用户的额外能量。
[0142]转向图19C-19E，示出了图14A和图14B的适应性手臂支撑件系统500的附加视图，其中两个手臂支撑件组件505已经从穿戴装备组件510分离(其中图19C中仍示出仅一个手臂支撑件组件505，以便于观察系统500的其他部件)。除了肩部竖直枢轴552之外，穿戴装备组件510可以包括一个或多个大致竖直的枢轴。这些附加竖直枢轴用于增加舒服度和灵活性以及穿戴装备组件510的范围。例如，肩部支撑管546可以在围绕肩部管轴线FPasl和肩部管轴线FPasr的上管座628中绕肩部管枢轴629旋转。类似地，腹部管542可以在围绕腹部管轴线FPaal和腹部管轴线FPaar的下管座626中绕腹部管枢轴627旋转。这些附加枢轴可以用于在仍转化所需的力的同时增加穿戴装备组件510的灵活性，如下面所进一步描述的。
[0143]例如，腹部管枢轴627可以使适应性手臂支撑件系统500的佩戴和/或移除变得容易。如图19D中所示，可以大约沿带子打开路径Pbol在带子封闭件540处打开带子538。为了允许带子538被完全打开，可大致为刚性的以及/或者通过带管夹544附连到带子538的腹部管542可以分别大约沿腹部管枢轴路径Ppll和腹部管枢轴路径Ppl2绕腹部管轴线FPaal和腹部管轴线FPaar转动。该行为可以允许带子538足够地打开，以便用户穿上适应性手臂支撑件系统500，例如，通过类似于打开夹克地打开系统500、使用户手臂滑动通过肩部衬垫520下面的空间，并然后滑过用户的头部和肩部(未示出)上。
[0144]另外，如图19E所示，肩部支撑管546 (在这种情况下为右肩部支撑管546)可以大约沿肩部管枢轴路径Pp 14，在上管座628中的肩部管枢轴629处绕肩部管轴线FPasr (未示出，参见例如图19D)向后转动，从而在肩部处给穿戴装备组件510提供更大的灵活性，其可以增强用户移动性和舒服度。
[0145]转向图20A-20D，有利的是，使用适应性手臂支撑件系统500将用户手臂和/或上身的全部或一部分重量转移到另一个结构(例如，转移到桌子，未示出)，以便减小用户身体上的反作用负载(例如，如参考图18所讨论的)。例如，系统500可以包括例如附连到穿戴装备组件510上的各个点的负载转移托架702，其可以适于将各种负载转移配件安装到系统500，如下面所进一步描述的。
[0146]如图20A和图20C所示，负载