[发明专利]外骨骼、外骨骼关节致动器及用于造成外骨骼的移动的方法

说明书

本申请案涉及一种外骨骼、外骨骼关节致动器及用于造成外骨骼的移动的方法。所述外骨骼包含耦合到外骨骼佩戴者的第一支撑件和第二支撑件、将所述第一支撑件连接到所述第二支撑件的关节以及致动器。所述致动器包含滚珠螺杆、耦合到所述滚珠螺杆的滚珠螺母组合件以及第一和第二拉伸部件。所述滚珠螺母组合件具有第一和第二绳反应器。所述第一拉伸部件通过所述第一绳反应器选路，且所述第二拉伸部件通过所述第二绳反应器选路。所述滚珠螺母组合件沿着所述滚珠螺杆在第一方向上的移动致使所述第二支撑件相对于所述第一支撑件在围绕所述关节的第一旋转方向上移动。所述滚珠螺母组合件沿着所述滚珠螺杆在第二方向上的移动致使所述第二支撑件相对于所述第一支撑件在围绕所述关节的第二旋转方向上移动。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2016年5月4日申请且标题为“滚珠螺杆和拉伸部件外骨骼关节致动装置(Ball Screw and Tensile Member Exoskeleton Joint Actuation Device)”的第62/331,781号美国临时申请案的权益。此申请案的整个内容以引用的方式并入本文中。

政府许可权

本发明是在由美国特种作战司令部授予的合约H92222-15-C-0025下以政府支持进行。政府拥有本发明中的某些权利。

技术领域

本发明涉及在某些运动或任务的执行期间增强用户的力量和/或帮助防止受伤的装置。更确切地说，本发明涉及适合于对患有附肢的神经肌肉/肌肉功能减弱的患者的治疗用途的装置或者适合于由人用于从事重工具使用或承重任务的装置。这些装置包含一组假肢，这些假肢可在控制系统的引导下通过致动器而移动，所述假肢强化了人的附肢对于活动的改进功能，包含但不限于实现残疾人的行走，在佩戴者的手臂中赋予较大力量和耐久性，或允许佩戴者在行走的同时携带更多重量。

背景技术

可佩戴的外骨骼已经被设计用于医疗、商业和军事应用。正在开发医疗外骨骼装置以针对患有影响肌肉控制的病症的人恢复和康复恰当的肌肉功能。医疗外骨骼装置是可对佩戴者的附肢施加力的电动支架的系统。在康复设施中，医疗外骨骼由理疗师控制，所述理疗师使用多个可能的输入构件中的一者来命令外骨骼控制系统。所述医疗外骨骼控制系统又致动所述电动支架的位置，从而导致对外骨骼佩戴者的身体施加力以及通常所述身体的移动。医疗外骨骼也可在治疗设施之外使用以对残疾人赋予改进的移动性。商业和军事外骨骼帮助防止受伤且增强外骨骼佩戴者的力量。商业和军事外骨骼用以减轻工人或士兵在其劳动或其它活动期间支撑的负载，进而防止工人受伤且增加其体力和力量。工具固持外骨骼配备有工具固持臂，其支撑工具的重量，从而通过提供工具固持辅助而减少用户疲劳。工具固持臂通过外骨骼的腿而不是通过用户的手臂和身体来传送固持工具所需的垂直力。类似地，承重外骨骼通过外骨骼的腿而不是通过用户的腿来传送外骨骼负载的重量。在一些情况下，承重外骨骼经设计以携带特定负载，例如重的背包。在其它情况下，军事承重外骨骼支撑装甲的重量。商业和军事外骨骼可具有增强外骨骼佩戴者的力量的受致动关节，其中这些受致动关节由外骨骼控制系统控制，且外骨骼佩戴者使用多个可能的输入构件中的任一者来命令外骨骼控制系统。