外骨骼装置和方法与流程

本发明涉及一种外骨骼装置，其包括外骨骼，所述外骨骼具有用于安置到人体的身体区段、尤其躯干处的基础区段、用于支持人体的身体部分、优选地肢体、尤其臂的能够运动地与基础区段耦联的支持区段和用于提供用于身体部分、优选地肢体的支持力的作用于支持区段的尤其气动的致动机构。

背景技术：

1、外骨骼被穿戴在身体上并且在确定的身体姿势和运动中支持肌肉骨骼系统。外骨骼的优选的使用领域是工业和手工业的应用。

2、外骨骼例如从ep2665449b1、wo2018193817a1和wo2021010857a1中已知。

技术实现思路

1、本发明的任务在于，提高外骨骼装置的运行安全性。

2、该任务通过根据权利要求1所述的外骨骼装置来解决。外骨骼装置包括用于探测危险参量的传感机构，所述危险参量包括支持区段的运动、尤其转动角速度和/或转动角加速度和/或在支持区段与身体部分、优选地肢体之间的力和/或压力，并且包括用于操控致动机构的控制机构，其中，控制机构构造成，基于所探测的危险参量来探测危险状态，在所述危险状态中存在健康损害和/或损伤的危险，并且响应于探测到危险状态而引入安全措施，所述安全措施包括发出警告信号和/或反作用于危险状态。

3、在外骨骼中，能够存在如下危险，即，不受控地向上弹起的支持区段使用户面部受伤。对此可能的原因能够是臂从臂固定部、尤其臂外壳中滑出来，或是在佩带或脱下外骨骼时错误的做法。结果，能够引起，提供支持力的支持区段沿朝着使用者的面部的方向不受控地进行运动。在主动的外骨骼中，例如当虽然使用者还未完全佩带上外骨骼，外骨骼的支持力就被激活时，能够出现这个问题。

4、通过根据本发明对危险参量进行探测，优选地，能够识别出支持区段的不受控的运动，并且通过引入安全措施，对于使用者来说能够将受伤危险最小化。

5、优选地，危险参量的探测和安全措施的引入能够用于，得到对使用者的运动的修正或有意的操纵，以便提高其安全性或优化活动流程。因此，通过“轻推(nudging)”能够给使用者直观地指出正确的或最佳的运动流程。

6、有利的改进方案是从属权利要求的主题。

7、本发明此外涉及一种根据权利要求14所述的方法。

技术特征：

1.外骨骼装置(10)，包括：

2.根据权利要求1所述的外骨骼装置(10)，其中，所述危险状态包括危险运动状态，在所述危险运动状态中存在所述支持区段(3)的危险运动，在所述危险运动中，存在所述支持区段(3)碰撞到使用者的头部的危险。

3.根据权利要求1或2所述的外骨骼装置(10)，其中，所述危险状态包括危险安置状态，在所述危险安置状态中，所述支持区段(3)不支撑所述身体部分和/或没有安置在所述身体部分处。

4.根据权利要求3所述的外骨骼装置，其中，所述控制机构(7)构造成，响应于所述支持力的激活而占据开始状态，在所述开始状态中，控制机构(7)促使用于对所述支持力的最大值和/或所述支持区段3的速度的最大值和/或所述支持力的变化率的最大值进行限制的限制措施，并且响应于所述控制机构(7)在检查是否存在所述危险安置状态时确定不存在所述危险安置状态而离开所述开始状态并且结束所述限制措施。

5.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼装置(10)，其中，所述危险状态包括危险使用状态，在所述危险使用状态中，所述支持区段(3)支撑所述身体部分并且以大于速度阈值的速度进行运动和/或在所述支持区段(3)与所述身体部分之间作用有大于力和/或压力阈值的力和/或压力，并且所述控制机构(7)构造成，基于所探测的所述支持区段(3)的速度与所述速度阈值的比较和/或基于所探测的力和/或所探测的压力与力和/或压力阈值的比较来探测所述危险状态。

6.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼装置(10)，其中，所述传感机构(6)包括转动角速度传感器并且所述控制机构(7)构造成，基于借助所述转动角速度传感器所探测的所述支持区段(3)的转动角速度来探测所述危险状态。

7.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼装置(10)，其中，所述控制机构(7)构造成，作为所述安全措施，将所述致动机构(5)切换成无力和/或促使所述致动机构(5)的主动制动和/或促使所述致动机构(5)的刚度的降低。

8.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼装置(10)，此外包括换向机构(57)，所述换向机构构造成，作为所述安全措施，使所述支持区段(3)进行换向。

9.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼装置(10)，其中，所述控制机构(7)构造成，基于所述危险参量与危险阈值的比较来探测所述危险状态，其中，所述危险阈值能够自动地和/或手动地通过使用者进行调整。

10.根据权利要求9所述的外骨骼装置(10)，其中，所述控制机构(7)构造成，将所述危险阈值取决于在所述支持区段(3)与所述基础区段(1)之间的角度进行调整。

11.根据权利要求9或10所述的外骨骼装置(10)，其中，所述控制机构(7)具有至少两个能够手动地和/或自动地选出的预先设置，所述预先设置相应地具有至少一个预先设置特征，所述预先设置特征取决于至少一个输入参量、尤其所述支持区段(3)的角度来确定支持力预设，其中，所述至少两个预先设置在其预先设置特征方面相区别，并且其中，所述控制机构(7)构造成，在应用从所述至少两个预先设置中选出的预先设置的情况下取决于所述输入参量来测定所述支持力预设并且基于所述支持力预设来调整所述支持力，其中，每个预先设置此外包括相应的危险阈值并且所述控制机构(7)构造成，基于所选出的预先设置的危险阈值来探测所述危险状态。

12.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼装置(10)，其中，所述控制机构(7)构造成，在执行所述安全措施之后占据安全状态，在所述安全状态中，将所述支持力减小和/或解除激活，并且其中，为了离开所述安全状态并且在执行所述安全措施之后提供和/或提高所述支持力，使用者输入是必要的。

13.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼装置(10)，其中，所述控制机构(7)构造成，取决于所探测的所述支持区段(3)的速度来调整所述支持力。

14.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼装置(10)，其中，所述警告信号包括视觉的、声学的和/或震动信号，尤其通过所述致动机构提供的震动信号。

15.用于运行根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼装置(10)的方法，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种外骨骼装置(10)，其包括外骨骼(20)，所述外骨骼具有基础区段(1)、用于支持人体的身体部分、尤其肢体的能够运动地与基础区段(1)耦联的支持区段(3)和用于提供用于所述身体部分的支持力的作用于支持区段(3)的尤其气动的致动机构(5)，其中，所述外骨骼装置(10)此外包括：用于探测危险参量的传感机构(6)，所述危险参量包括所述支持区段(3)的运动、尤其转动角速度和/或转动角加速度和/或在所述支持区段(3)与所述身体部分之间的力和/或压力，并且包括用于操控所述致动机构(5)的控制机构(7)，其中，所述控制机构(7)构造成，基于所探测的危险参量来探测危险状态，在所述危险状态中，存在健康损害和/或损伤的危险，并且响应于探测到危险状态而引入安全措施，所述安全措施包括发出警告信号和/或反作用于所述危险状态。

技术研发人员：B·奥顿,R·韦德纳
受保护的技术使用者：费斯托工具有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31