DE112016004971T5 - Menschliche Exoskelett-Vorrichtungen für schwere Werkzeug-Stützung und Verwendung - Google Patents

Menschliche Exoskelett-Vorrichtungen für schwere Werkzeug-Stützung und Verwendung Download PDF

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Adam Pruess
Chris Meadows
Kurt Amundson
Russ Angold
James Lubin
Mario Solano
Tom Mastaler
Nicholas Fleming
Matt Sweeney
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Abstract

Ein Exoskelett weist Anschnallmittel zum Koppeln des Exoskeletts an einen Träger auf. Das Exoskelett weist auch eine Hüftstruktur, eine Schenkelverbindung, die drehbar mit der Hüftstruktur verbunden ist, und eine Schaftverbindung, die drehbar mit der Schenkelverbindung verbunden ist, auf. Das Gewicht des Exoskeletts wird zu einer Oberfläche übertragen, auf der das Exoskelett durch die Hüftstruktur, die Schenkelverbindung und die Schaftverbindung steht. Eine Armverstärkung stützt einen Arm des Trägers und eine teleskopische Verbindung ist drehbar mit der Armverstärkung verbunden. Eine Energiespeichervorrichtung gibt Leistung an ein Werkzeug durch eine Leitungsführung ab und eine Leitungsführungs-Energiespeicherkopplung verbindet die Leitungsführung mit der Energiespeichervorrichtung.

Description

  • Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US- Anmeldung Nr. 62/248677 , die am 30. Oktober 2015 eingereicht wurde und den Titel „Human Exoskeleton Devices for Heavy Tool Support and Use“ trägt. Der gesamte Inhalt dieser Anmeldung wird hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren, die die Tragekapazität und Stärke bzw. Kraft eines Trägers vergrößern, wobei die Leistung erhöht wird und in der Verhinderung einer Verletzung während der Ausführung von bestimmten Last-tragenden oder Stärke-benötigenden Aufgaben geholfen wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Vorrichtungen, die geeignet sind für die Verwendung von einer Person, die sich mit der Verwendung eines schweren Werkzeugs oder Gewicht-tragenden Aufgaben beschäftigt, enthaltend einen Satz von künstlichen Gliedern, Gelenken und betreffenden Steuersystemen, die eine verbesserte Funktion der Gliedmaße der Person potenzieren für Aktivitäten, die eine größere Stärke und Ausdauer in den Beinen des Trägers umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind, die es erlauben, dass mehr Gewicht von dem Träger getragen wird, während er geht und während er dieselben Arbeitsaufgaben durchführt.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Tragbare Außenskelette bzw. Exoskelette sind für medizinische, kommerzielle und militärische Anwendungen entwickelt worden. Medizinische Exoskelette werden entwickelt, um dabei zu helfen, die Mobilität eines Nutzers wiederherzustellen. Kommerzielle und militärische Exoskelette helfen dabei, eine Verletzung zu verhindern und die Stärke bzw. Kraft des Nutzers zu vergrößern. Kommerzielle und militärische Exoskelette werden verwendet, um Lasten zu erleichtern, die von Arbeitern oder Soldaten während anstrengender Aktivitäten gestützt bzw. getragen werden, wodurch Verletzungen verhindert werden und ihre Ausdauer und Stärke erhöht wird.
  • Exoskelette, die für die Verwendung durch diensttaugliche Träger entwickelt sind, dienen oft dazu, die Ausdauer des Trägers durch Übertragen des Gewichts eines Werkzeugs oder einer Last durch die Exoskelettstruktur und in den Boden zu verbessern, wodurch das Gewicht, das von dem Träger getragen wird, vermindert wird. In manchen Fällen werden Werkzeug-haltende Exoskelette mit einem nicht-anthropomorphen Werkzeug-haltenden Arm ausgestattet, der das Gewicht des Werkzeugs stützt, wodurch eine Nutzerermüdung durch Bereitstellen von Werkzeug-haltender Assistenz reduziert wird. Der Werkzeug-haltende Art überträgt die vertikale Kraft, die benötigt wird, um das Werkzeug durch den Exoskelett-gestützten Werkzeug-haltenden Arm zu halten anstatt durch die Arme und den Körper des Nutzers. In anderen Fällen ist die Exoskelettstruktur allgemein anthropomorph und dient zusammen mit dem Körper des Nutzers dazu, etwas oder sämtliches des Werkzeuggewichtes zu stützen durch Unterstützen des Positionierens der Arme des Trägers und dann Übertragens jenes Werkzeuggewichtes um den Körper des Trägers und in den Boden. Gewichts-tragende Exoskelette übertragen das Gewicht der Exoskelettlast durch die Beine des Exoskeletts anstatt durch die Beine des Nutzers. In manchen Fällen werden Gewichts-tragende Exoskelette entwickelt, um eine spezifische Last wie z.B. einen schweren Rucksack zu tragen. In anderen Fällen stützen militärische Exoskelette das Gewicht einer Rüstung bzw. eines Panzers (Schutzkleidung). Kommerzielle und militärische Exoskelette können maschinell betätigte Gelenke aufweisen, die die Stärke des Exoskelettnutzers erhöhen, wobei diese maschinell betätigten Gelenke durch das Exoskelettsteuersystem gesteuert werden und wobei der Exoskelettnutzer irgendeines von einer Mehrzahl von möglichen Eingabemitteln verwendet, um ein Exoskelettsteuersystem zu befehlen bzw. zu steuern.
  • In angetriebenen Exoskeletten bestimmen und steuern Exoskelettsteuersysteme Trajektorien in den Gelenken von einem Exoskelett, was in der Bewegung der Struktur des Exoskeletts und in manchen Fällen in dem Positionieren eines Werkzeugs, das von dem Exoskelett gestützt wird, resultiert. Diese Steuertrajektorien können als positions-basiert, kraft-basiert oder einer Kombination beider Methodiken bestimmt werden wie jene, die in Impedanzsteuereinheiten gesehen werden. Positionsbasierte Steuersysteme können direkt durch die Modifikation der bestimmten Positionen modifiziert werden. Kraft-basierte Steuersysteme können auch direkt durch eine Modifikation der bestimmten Kraftprofile modifiziert werden. Da Exoskelettnutzer und Exoskelettwerkzeuge in dem Verhältnis variieren, werden verschieden angepasste oder individuell angepasste angetriebene Exoskelette für jeden Nutzer anders passen, was erfordert, dass das Exoskelettsteuersystem diese Unterschiede im Exoskelettnutzerverhältnis, Exoskelettkonfiguration/-anpassung, Exoskelettnutzeranpassung und Werkzeugstütze berücksichtigt, was in Änderungen bezüglich der bestimmten Exoskeletttrajektorien resultiert. Der Exoskelettnutzer kann Änderungen in den Exoskeletttrajektorien durch Kommunikation mit dem Exoskelettsteuersystem durch eine Vielfalt von Mitteln steuern, einschließlich aber nicht beschränkt auf Körperdrucksensoren, Joysticks, Touchpads, Gestensensoren, Stimmsensoren oder Sensoren, die direkt eine Nervensystemaktivität erfassen.
  • In nicht angetriebenen Werkzeug-haltenden Exoskeletten stellt der Exoskelettträger die Kraft bereit, um die Exoskelettstruktur und sämtliche daran befestigten Werkzeuge zu bewegen, wobei das Außenskelet dem Träger hilft durch Stützen des Gewichts der Werkzeuge in bestimmten Positionen oder Helfen in bestimmten Werkzeug- oder Exoskelettbewegungen. In sowohl angetriebenen als auch nicht angetriebenen Werkzeug-haltenden Exoskeletten spielt das Design der Exoskelettstruktur und insbesondere die Struktur des Werkzeug-haltenden Arms und des Werkzeug-haltenden Armbefestigungspunktes oder die Struktur des anthropomorphen Arm, der in der Werkzeugstützung hilft, eine signifikante Rolle in der Brauchbarkeit des Exoskeletts für den Träger in Werkzeugverwendungsanwendungen. Die spezifische Struktur des Exoskelettarms oder die Werkzeugstützstruktur ist variabel geeignet für spezifische Werkzeuge und spezifische Bewegungen, in denen der Träger sich beschäftigt.
  • Es existiert ein Bedarf, einen Bereich bzw. eine Art von Vorrichtungen bereitzustellen, die es einem Exoskelett erlauben, einem Exoskelettträger durch direktes Stützen des Gewichts von verschiedenen Werkzeugen und der Verwendung dieser Werkzeuge durch den Exoskelettträger zu assistieren, wodurch die Stärke und Ausdauer des Exoskelettträgers in Werkzeug-verwendenden Aufgaben verbessert wird. Es existiert ferner ein Bedarf, zusätzliche Vorrichtungen bereitzustellen, die es einem Exoskelett erlauben, die Arme eines Exoskelettträgers auf solch eine Weise zu stützen, um die Stärke und Ausdauer des Exoskelettträgers in Werkzeug-verwendenden Aufgaben zu verbessern. Es gibt ferner einen Bedarf, einem Exoskelettträger zu erlauben, Werkzeugtypen oder Werkzeuge auf Arten zu verwenden, die nicht möglich wären ohne das Exoskelett. Es existiert ferner ein Bedarf für eine Exoskelettvorrichtung, die dem Exoskelett erlaubt, Energie für Werkzeuge bereitzustellen, wobei die Energiequelle für diese Werkzeuge durch den Exoskelettrahmen gestützt wird, aber nicht durch die Arme des Exoskeletts oder Trägers. Es existiert ferner ein Bedarf, eine Gegengewichtstütze für ein Exoskelett bereitzustellen, um das Gewicht des Werkzeugs und die Exoskelettstruktur, die das Werkzeug stützt, zu stützen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Vorliegend werden Vorrichtungen offenbart, die Verbesserungen in der Werkzeugbrauchbarkeit für Träger von sowohl angetriebenen als auch nicht angetriebenen Exoskeletten vorsehen, wobei einige dieser Vorrichtungen das Gewicht des Werkzeugs direkt halten und stützen, andere die Stärke und Ausdauer des Exoskelettträgers verbessern, während der Träger ein Werkzeug hält und andere Vorrichtungen die Verwendung von großen Werkzeugen ermöglichen, die eine Person nicht in der Lage wäre zu betreiben ohne die Exoskelettvorrichtung. Zusätzlich werden Vorrichtungen offenbart, die das Gleichgewicht und die Gewichtsverteilung von Werkzeug-verwendenden Exoskeletten verbessern.
  • Es ist ein primärer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die dem Gewicht eines Werkzeugs erlauben, von einer Stützstruktur getragen zu werden, die an einem Exoskelett befestigt ist, wobei das Gewicht des Werkzeugs durch die Stützstruktur in das Exoskelett und die Oberfläche, auf der das Exoskelett steht, übertragen bzw. transferiert wird, und wobei der Exoskelettträger in der Lage ist, diese Werkzeugstützstruktur zu manipulieren, um die Position des Werkzeugs zu beeinflussen.
  • Es ist ein zusätzlicher Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die bzw. das das verbesserte Gleichgewicht eines Werkzeug-haltenden Exoskeletts durch Übertragen von etwas oder sämtlichem des Gewichts einer Energiequelle eines Werkzeugs weg von dem Werkzeug oder dem Werkzeug-haltenden Arm und zu einem anderen Abschnitt der Exoskelettstruktur vorsieht. Es ist ein weiterer Gegenstand, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die bzw. das einem Exoskelett erlaubt, automatisch die Position dieses Werkzeuggegengewichts anzupassen, um das Gleichgewicht des Werkzeug-haltenden Exoskeletts weiter zu verbessern.
  • Es ist ein zusätzlicher Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, das Exoskelettstrukturen erlaubt, die Stärke der Arme eines Exoskelettträgers zu stützen und/oder zu verbessern, was dem Exoskelettträger erlaubt, einfacher Werkzeuge oder schwere Gegenstände zu manipulieren und verwenden.
  • Es ist ein zusätzlicher Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die bzw. das einem Exoskelett erlaubt, mit Typen oder Größen von Werkzeugen ausgerüstet zu werden, die zu ungeschickt oder zu schwer für eine Person zu verwenden wären ohne das Exoskelett.
  • Konzepte wurden entwickelt, um Werkzeug-haltenden Armvorrichtungen, wie z.B. kommerziell verfügbaren Werkzeugausgleichsarmen zur Verwendung in festen industriellen Anwendungen oder ähnlichen Vorrichtungen, zu erlauben, an dem Rahmen einer menschlichen Exoskelettvorrichtung derart befestigt zu werden, dass der Exoskelettträger den Werkzeug-haltenden Arm verwenden kann, um das Gewicht eines Werkzeugs zu stützen und die Position des Werkzeugs und des Werkzeug-haltenden Arms wie gewünscht während der Werkzeugverwendungsaktivitäten zu manipulieren, wobei die Exoskelettstruktur das Gewicht des Werkzeugs und des Werkzeug-haltenden Arms um den Körper des Exoskelettträgers und in die Oberfläche, auf der das Exoskelett und der Träger stehen, überträgt, wobei das Exoskelett und der Träger auch in der Lage sind, über diese Oberfläche zu gehen, um die Position des Werkzeugs wie benötigt während der Werkzeugverwendungsaktivitäten zu ändern und wobei das Exoskelett und der Werkzeug-haltende Arm fortfahren, das Gewicht des Werkzeugs um den Körper des Exoskeletträgers in die Oberfläche während des Gehens zu übertragen.
  • Konzepte wurden ferner entwickelt, um diesem Werkzeug-verwendenden Arm zu erlauben, eine Leitungsführung für Energie zu dem Werkzeug von der Exoskelettstruktur bereitzustellen. Dies erlaubt Energiespeichervorrichtungen, wie z.B. Batterien oder Energieerzeugungsvorrichtungen wie z.B. internen Verbrennungsmotoren, auf dem Rahmen des Exoskeletts verlagert zu werden, was in einer gesenkten Werkzeugmasse resultiert, was eine einfachere Werkzeugbewegung durch den Exoskelettträger vorsieht und das Gleichgewicht des Exoskeletts verbessert, das mit dem Werkzeug-stützenden Arm ausgerüstet ist. Dies erlaubt auch mit einer Steckvorrichtung versehenen verkabelten Werkzeugen, einen Pfad für das Energiekabel aufzuweisen, das weniger wahrscheinlich ist, das Exoskelett und den Träger während der Werkzeugbewegung oder dem Gehen zu umschlingen. In angetriebenen Exoskelettvorrichtungen können Energiesysteme zwischen dem Exoskelett und den Werkzeugen geteilt werden.
  • Konzepte wurden ferner entwickelt, dass eine Werkzeug-haltende Armvorrichtung aus ineinanderschiebbaren bzw. teleskopischen Zylinderbauteilen besteht, wobei diese teleskopische Werkzeug-haltende Armvorrichtung an dem Rahmen einer menschlichen Exoskelettvorrichtung befestigt ist, wobei ein zusätzliches streckbares Bauteil den Exoskelettrahmen mit dem Werkzeug-haltenden Arm verbindet, um eine vertikale Stütze für den Werkzeug-haltenden Arm bereitzustellen. Dieser Werkzeug-haltende Arm ist derart konfiguriert, dass der Exoskelettträger den Werkzeug-haltenden Arm verwenden kann, um das Gewicht eines Werkzeugs zu stützen und die Position des Werkzeugs und des Werkzeug-haltenden Arms wie gewünscht während der Werkzeugverwendungsaktivitäten zu manipulieren, wobei die Exoskelettstruktur das Gewicht des Werkzeugs und des Werkzeug-haltenden Arms um den Körper des Exoskelettträgers und in die Oberfläche, auf der das Exoskelett und der Träger stehen, überträgt, wobei das Exoskelett und der Träger auch in der Lage ist, über die Oberfläche zu gehen, um die Position des Werkzeugs, wie es während der Werkzeugverwendungsaktivitäten gebraucht wird, zu ändern und wobei das Exoskelett und der Werkzeug-haltende Arm fortfahren, das Gewicht des Werkzeugs um den Körper des Exoskelettträgers in die Oberfläche während des Gehens zu übertragen.
  • Konzepte wurden ferner entwickelt, um zu erlauben, dass eine Werkzeug-haltende Struktur aus zwei Sätzen von teleskopischen Zylinderbauteilen besteht, wobei diese teleskopischen Bauteile mit zwei Punkten auf einem steifen Abschnitt eines menschlichen Exoskelettrahmens verbunden sind, und wobei diese teleskopischen Bauteile triangulieren und ein Werkzeug halten, wobei diese Werkzeug-haltende Struktur derart konfiguriert ist, dass der Exoskelettträger die Werkzeug-haltende Struktur verwenden kann, um das Gewicht eines Werkzeugs zu stützen und die Position des Werkzeugs und der Werkzeug-haltenden Struktur wie gewünscht während der Werkzeugverwendungsaktivitäten zu manipulieren, wobei die Exoskelettstruktur das Gewicht des Werkzeugs und der Werkzeug-haltenden Struktur um den Körper des Exoskelettträgers und in die Oberfläche, auf der das Exoskelett und der Träger stehen, überträgt, wobei das Exoskelett und der Träger auch in der Lage sind, über diese Oberfläche zu gehen, um die Position des Werkzeugs wie es gebraucht wird, während der Werkzeugverwendungsaktivitäten zu ändern und wobei das Exoskelett und der Werkzeug-haltende Arm fortfahren, das Gewicht des Werkzeugs um den Körper des Exoskelettträgers in die Oberfläche während des Gehens zu übertragen.
  • Konzepte wurden ferner entwickelt, um einen Stützring in der axialen Ebene um ein Exoskelett an den Exoskeletthüften zu befestigen, wobei ein Werkzeug-haltender Arm auf diesem Stützring montiert ist, wobei die Basis dieses Werkzeug-haltenden Arms um den Umfang des Stützrings bewegbar ist, was der Basis dieses Werkzeug-haltenden Arms erlaubt, an irgendeinem Punkt entlang der vorderen Hälfte des Stützringes positioniert zu sein, wobei der Werkzeug-haltende Arm zusätzliche Verbindungen enthält, die an der Basis befestigt sind, einschließlich Verbindungen, die vorsehen, dass der Werkzeug-haltende Arm sich aus der axialen Ebene heraus erstreckt, um dem Exoskelettträger zu erlauben, ein Werkzeug zu verwenden, das auf dem Stützarm in einem Bereich von Positionen um den Exoskelettnutzer montiert ist. Das Gewicht des Stützringes, des Werkzeug-haltenden Arms und des Werkzeugs werden durch die Hüften des Exoskeletts um den Exoskeletträger durch die Exoskelettbeine und in die Oberfläche, auf der das Exoskelett und der Träger stehen, übertragen.
  • Weiter wurden Konzepte entwickelt, um einen Stützring in der axialen Ebene um ein Exoskelett aufzuweisen, wobei ein Werkzeug-haltender Arm an diesem Stützring befestigt ist, wobei dieser Stützring auf den Hüften des Exoskeletts auf solch eine Weise montiert ist, dass der Stützring relativ zu den Exoskeletthüften gedreht werden kann, was dem Exoskelettträger erlaubt, die Basis des Exoskelett-Werkzeug-haltenden Arms nach Bedarf zu neu zu positionieren, wobei der Werkzeug-haltende Arm zusätzliche Verbindungen enthält, die an der Basis befestigt sind, einschließlich Verbindungen, die dem Werkzeugstützarm erlauben, sich aus der axialen Ebene zu erstrecken, um dem Exoskelettträger zu erlauben, ein Werkzeug zu verwenden, das auf dem Werkzeug-haltenden Arm in einem Bereich von Positionen um den Exoskelettnutzer montiert ist. An einem Punkt gegenüberliegend zu dem Befestigungspunkt des Werkzeug-haltenden Arms auf dem drehbaren Stützring ist ein Befestigungspunkt für eine Gegengewichtstruktur, wobei diese Gegengewichtstruktur das Gewicht des Werkzeug-haltenden Arms und Werkzeuges ausgleicht. Wenn der Stützring und der befestigte Werkzeug-haltende Arm um den Exoskelettträger gedreht werden, dreht sich das Gegengewicht mit ihnen, was automatisch das Gleichgewicht des Exoskeletts verbessert. Das Gewicht des Stützringes, des Werkzeug-haltenden Arms, des Gegengewichts und des Werkzeugs werden durch die Hüften des Exoskeletts um den Exoskelettträger und in die Oberfläche, auf der das Exoskelett und der Träger stehen, übertragen.
  • Es wurden ferner Konzepte entwickelt, um tensile bzw. streckbare Bauteile an der Struktur eines Exoskeletts zu befestigen, wobei diese streckbaren Bauteile mit Armverstärkungen verbunden sind, die an den Armen des Exoskelettträgers befestigt sind und wobei diese streckbaren Bauteile die Ausdauer und/oder Stärke der Arme des Exoskelettträgers verbessern.
  • Konzepte wurden noch weiter entwickelt, um teleskopische bzw. ineinanderschiebbare Bauteile an der Struktur eines Exoskeletts zu befestigen, wobei diese teleskopischen Bauteile mit Armverstärkungen verbunden sind, die an den Armen des Exoskelettträgers befestigt sind und wobei diese teleskopischen Bauteile die Ausdauer und/oder Stärke der Arme des Exoskelettträgers verbessern.
  • Es wurden ferner Konzepte für eine Arm-stützende Vorrichtung entwickelt, die aus teleskopischen Zylinderbauteilen besteht, wobei diese teleskopische Arm-stützende Vorrichtung an dem Rahmen einer menschlichen Exoskelettvorrichtung befestigt ist und wobei ein zusätzliches streckbares Bauteil den Exoskelettrahmen mit der Arm-stützenden Vorrichtung verbindet, um eine vertikale Stütze gegenüber dem Unterarm eines Exoskelettträgers bereitzustellen, der ein schweres Werkzeug hält. Diese Arm-stützende Vorrichtung ist derart konfiguriert, dass ein Exoskelettträger die Arm-stützende Vorrichtung verwenden kann, um dabei zu helfen, das Gewicht eines handgehaltenen Werkzeugs zu stützen und die Position des Werkzeugs während Werkzeugsverwendungsaktivitäten zu manipulieren, wobei die Exoskelettstruktur etwas des Gewichtes des Werkzeugs um den Körper des Exoskelettträgers und in die Oberfläche, auf der das Exoskelett und der Träger stehen, überträgt, wobei das Exoskelett und der Träger auch in der Lage sind, über diese Oberfläche zu gehen, um die Position des Werkzeugs nach Bedarf während der Werkzeugverwendungsaktivitäten zu ändern und wobei das Exoskelett und die Arm-stützende Vorrichtung fortfahren, etwas von dem Gewicht des Werkzeugs um den Körper des Exoskelettträgers in die Oberfläche während des Gehens zu übertragen.
  • Konzepte wurden ferner entwickelt, damit eine Arm-stützende Vorrichtung aus teleskopischen Zylinderbauteilen besteht, wobei diese teleskopische Arm-stützende Vorrichtung an dem Rahmen einer menschlichen Exoskelettvorrichtung befestigt ist, um eine vertikale Stütze für den oberen Arm eines Exoskelettträgers bereitzustellen, der ein schweres Werkzeug hält. Diese Arm-stützende Vorrichtung ist derart konfiguriert, dass der Exoskelettträger die Arm-stützende Vorrichtung verwenden kann, um dabei zu helfen, das Gewicht eines Werkzeugs zu stützen und die Position des Werkzeugs während der Werkzeugverwendungsaktivitäten zu manipulieren, wobei die Exoskelettstruktur etwas von dem Gewicht des Werkzeugs um den Körper des Exoskelettträgers und in die Oberfläche überträgt, auf der das Exoskelett und der Träger stehen, wobei das Exoskelett und der Träger auch in der Lage sind, über die Oberfläche zu gehen, um die Position des Werkzeugs nach Bedarf weiter während der Werkzeugverwendungsaktivitäten zu ändern und wobei die Exoskelett-Arm-Stütz-Vorrichtung fortfährt, etwas von dem Gewicht des Werkzeugs um den Körper des Exoskelettträgers in die Oberfläche während des Gehens zu übertragen.
  • Konzepte wurden ferner entwickelt, um einen Stützarm an der Hinterseite einer Exoskelettstruktur zu befestigen, wobei dieser Stützarm sich über den Körper des Exoskelettträgers und vor dem Exoskelettträger erstreckt, was diesem Stützarm erlaubt, als ein Kran in vertikalen Hebeaktivitäten vor dem Exoskelettträger zu dienen, wobei das Gewicht des Werkzeugs oder anderer Objekte, die von dem Stützarm gehoben werden, durch den Stützarm und in den Exoskelettrahmen durch den Körper des Exoskelettträgers und in die Oberfläche, auf der das Exoskelett und der Träger stehen, übertragen wird.
  • Konzepte wurden ferner entwickelt, um einen Stützarm an der Rückseite einer Exoskelettstruktur zu befestigen, wobei dieser Stützarm eine teleskopische Struktur aufweist, der sich über den Körper des Exoskelettträgers und im Wesentlichen vor dem Exoskeletträger erstreckt, was diesem Stützarm erlaubt, ein Werkzeug oder Instrument wie z.B. ein Galgenmikrophon bei einer Distanz von dem Exoskelettträger zu stützen. Der Exoskelettträger bzw. die Exoskelettträgerin ist zusätzlich in der Lage, seine bzw. ihre Arme zu verwenden, um mit einem Griff zu interagieren bzw. die Position des Stützarms dadurch zu führen. Das Gewicht der Werkzeuge oder anderer Objekte, die von dem Stützarm gestützt werden, wird durch den Stützarm und in den Exoskelettrahmen um den Körper des Exoskelettnutzers und in die Oberfläche, auf der das Exoskelett und der Träger stehen, übertragen.
  • Konzepte wurden ferner für einen Exoskelettnutzer entwickelt, wobei der Exoskelettnutzer hinter dem Großteil der Exoskelettstruktur steht und/oder dahinter befestigt ist, wobei der Exoskelettnutzer zum Teil agiert, um den Werkzeugarm des Exoskeletts in der Sagitalebene des Exoskelettträgers auszugleichen.
  • Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf ein Exoskelett gerichtet, das Anschnallmittel aufweist, die konfiguriert sind, um das Exoskelett an einen Träger zu koppeln. Das Exoskelett weist auch eine Hüftstruktur, eine Schenkelverbindung, die drehbar mit der Hüftstruktur verbunden ist und einen Schaft, der drehbar mit der Schenkelverbindung verbunden ist, auf. Das Gewicht des Exoskeletts wird zu einer Oberfläche übertragen, auf der das Exoskelett durch die Hüftstruktur, die Schenkelverbindung und die Schaftverbindung steht. Eine Armverstärkung ist konfiguriert, um einen Arm des Trägers zu stützen und eine teleskopische Verbindung ist drehbar mit der Armverstärkung verbunden. Eine Energiespeichervorrichtung ist konfiguriert, um Energie an ein Werkzeug durch eine Leitungsführung abzugeben und eine Leitungsführungs-Energiespeichervorrichtungs-Kopplung ist konfiguriert, um eine Leitungsführung mit der Energiespeichervorrichtung zu verbinden.
  • In bestimmten Ausführungsformen ist die Armverstärkung konfiguriert, um einen Oberarm des Trägers zu stützen und die teleskopische Verbindung ist drehbar mit der Hüftstruktur verbunden. In einer anderen Ausführungsform ist die Armverstärkung konfiguriert, um einen Unterarm des Trägers zu stützen und die teleskopische Verbindung konstituiert eine erste teleskopische Verbindung. Das Exoskelett weist ferner eine zweite teleskopische Verbindung auf, die drehbar mit der ersten teleskopischen Verbindung verbunden ist.
  • Bevorzugt ist die Energiespeichervorrichtung eine Batterie. In verschiedenen Ausführungsformen ist das Exoskelett ein angetriebenes Exoskelett und die Energiespeichervorrichtung ist ferner konfiguriert, um Energie an das Exoskelett abzugeben. In einer anderen Ausführungsform ist das Exoskelett ein nicht angetriebenes Exoskelett. Bevorzugt ist die Batterie auf einer hinteren Seite des Exoskeletts montiert.
  • In einer Ausführungsform weist das Exoskelett ferner einen Werkzeug-haltenden Arm auf, der konfiguriert ist, um ein Werkzeug und eine Werkzeugkopplung, die konfiguriert ist, um ein Werkzeug mit dem Werkzeug-haltenden Arm zu verbinden, zu stützen. Eine Mehrzahl von Leitungsführungsführungen ist konfiguriert, um eine Leitungsführung entlang des Werkzeug-haltenden Arms zu leiten. Das Exoskelett kann ferner eine Hüftkopplung aufweisen, die konfiguriert ist, um den Werkzeug-haltenden Arm mit der Hüftstruktur zu verbinden.
  • Zusätzliche Objekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden leichter ersichtlich durch die folgende detaillierte Beschreibung davon, wenn sie in Verbindung mit dem Zeichnungen aufgefasst werden, wobei gleiche Bezugszeichen sich auf gemeinsame Teile in den verschiedenen Ansichten beziehen.
  • Figurenliste
    • 1A ist eine Zeichnung, die eine Seitenansicht eines Arbeiters zeigt, der ein Exoskelett trägt, das mit einer nicht-anthropomorphen Werkzeug-haltenden Armvorrichtung und einem Werkzeug ausgerüstet ist, das die primäre Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 1B ist eine Zeichnung, die eine Seitenansicht eines Arbeiters zeigt, der ein Exoskelett trägt, das mit einer an einer Hüfte montierten nichtanthropomorphen Werkzeug-haltenden Armvorrichtung und einem Werkzeug ausgerüstet ist, wobei dieses Werkzeug Leistung von einer Energiequelle zieht, die auf der Struktur des Exoskeletts distal zu dem Werkzeug montiert ist, das ein zusätzliches Element der primären Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 2 ist eine Zeichnung, die eine Seitenansicht eines Arbeiters zeigt, der ein Exoskelett trägt, das mit einer an einer Hüfte montierten nichtanthropomorphen Werkzeug-haltenden Armvorrichtung und einem Werkzeug ausgerüstet ist, das die zweite Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 3A ist eine Zeichnung, die eine Seitenansicht eines Arbeiters zeigt, der ein Exoskelett trägt, das mit einer an einer Hüfte und an einer Schulter montierten nicht-anthropomorphen Werkzeug-haltenden Vorrichtung und einem Werkzeug ausgerüstet ist, das die dritte Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 3B ist eine Zeichnung, die eine Seitenansicht eines Arbeiters zeigt, der ein Exoskelett trägt, das mit einer an einer Hüfte und an einer Schulter montierten nichtanthropomorphen Werkzeug-haltenden Vorrichtung und einem Werkzeug ausgerüstet ist, wobei der Arbeiter, die Werkzeug-haltende Vorrichtung und das Werkzeug in einer alternativen Position relativ zu 3A gezeigt werden, das die dritte Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 4A ist eine Zeichnung, die eine perspektivische Ansicht eines Arbeiters zeigt, der ein Exoskelett trägt, das mit einem Werkzeug-haltenden Arm ausgerüstet ist, der auf einem r-theta-Drehgelenk in der axialen Ebene montiert ist, der die vierte Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 4B ist eine Zeichnung, die eine Draufsicht eines Arbeiters zeigt, der ein Exoskelett trägt, das mit einem Werkzeug-haltenden Arm ausgerüstet ist, das auf einem r-theta-Drehgelenk in der axialen Ebene montiert ist, das die vierte Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 4C ist eine Zeichnung, die eine Seitenansicht eines Arbeiters zeigt, der ein Exoskelett trägt, das mit einem Werkzeug-haltenden Arm ausgerüstet ist, der auf einem r-theta-Drehgelenk in der axialen Ebene montiert ist, wobei dieser Werkzeug-haltende Arm eine zusätzlich vertikale Stütze aufweist, die an einem Werkzeug befestigt ist, die die vierte Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 4D ist eine Zeichnung, die eine vereinfachte Draufsicht der Exoskeletthüften und einen bewegbaren Werkzeug-haltenden Arm zeigt, der auf einem festen halbkreisförmigen Stützring in der axialen Ebene montiert ist, die die vierte Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 5A ist eine Zeichnung, die eine vereinfachte sektionale Draufsicht eines Exoskeletts zeigt, das mit einem befestigten Werkzeug-haltenden Arm ausgerüstet ist, der auf einem sich drehenden Stützring in der axialen Ebene montiert ist, die die fünfte Ausführungsform der Erfindung repräsentiert.
    • 5B ist eine Zeichnung, die eine vereinfachte sektionale Draufsicht eines Exoskeletts zeigt, das mit einem befestigten Werkzeug-haltenden Arm ausgerüstet ist, der auf einem sich drehenden Stützring in der axialen Ebene montiert ist, wobei ein zusätzliches Gegengewicht auf dem Stützring bei einer Position gegenüberliegend zu dem Werkzeug-haltenden Arm montiert ist, die ein zusätzliches Element der fünften Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 6A ist eine Zeichnung, die eine Vorderansicht einer Person zeigt, die ein Exoskelett trägt, das mit streckbaren Bauteilen und Armkopplungen ausgerüstet ist, die die Arme der Person mit dem Rahmen des Exoskeletts verbinden, die die sechste Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 6B ist eine Zeichnung, die eine Rückansicht einer Person zeigt, die ein Exoskelett trägt, das mit streckbaren Bauteilen und Armkopplungen ausgerüstet ist, die die Arme der Person mit dem Rahmen des Exoskeletts verbinden, die die sechste Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 7 ist eine Zeichnung, die eine Vorderansicht einer Person zeigt, die ein Exoskelett trägt, das mit teleskopischen Zylindern und Armkopplungen ausgerüstet ist, die die Arme der Person mit dem Rahmen des Exoskeletts verbinden, die die siebte Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 8 ist eine Zeichnung, die eine Seitenansicht eines Arbeiters zeigt, der ein Exoskelett trägt, das mit einem teleskopischen nichtanthropomorphen Stützarm und Armkopplungen ausgerüstet ist, die den Unterarm der Person mit dem Rahmen des Exoskeletts verbinden, die die achte Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 9 ist eine Zeichnung, die eine Seitenansicht eines Arbeiters zeigt, der ein Exoskelett trägt, das mit einem teleskopischen nichtanthropomorphen Stützarm und Armkopplungen ausgerüstet ist, die den Oberarm der Person mit dem Rahmen des Außenkeletts verbinden, die die neunte Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 10 ist eine Zeichnung, die eine Seitenansicht eines Arbeiters zeigt, der ein Exoskelett trägt, das mit einem nichtanthropomorphen kranartigen Arm ausgerüstet ist, der an der Rückseite des Exoskeletts befestigt ist, der sich über die Person und das Exoskelett spannt, um eine Interaktion dieses Armes mit Objekten vor dem Exoskelett zu erlauben, die die zehnte Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 11 ist eine Zeichnung, die eine Seitenansicht eines Arbeiters zeigt, der ein Exoskelett trägt, das mit einem teleskopischen nichtanthropomorphen Arm ausgerüstet ist, der an der Rückseite des Exoskeletts befestigt ist, der sich über die Person und das Exoskelett spannt und sich im Wesentlichen nach vorne von dem Exoskelett erstreckt, wobei dieser Arm ein Galgenmikrophon stützt, die die elfte Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 12A ist eine Zeichnung, die eine Seitenansicht eines Arbeiters zeigt, der ein Gehhilfe-Exoskelett trägt, das mit einem Ausgrabe-Arm, der an der Vorderseite des Exoskeletts befestigt ist und einer Energieversorgung auf der Hinterseite des Exoskeletts ausgerüstet ist, die die zwölfte Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
    • 12B ist eine Zeichnung, die eine Vorderseite eines Arbeiters zeigt, der ein Gehhilfe-Exoskelett trägt, das mit einem Ausgrabe-Arm, der an der Vorderseite des Exoskeletts befestigt ist und einer Energieversorgung an der Hinterseite des Exoskeletts ausgerüstet ist, das die zwölfte Ausführungsform dieser Erfindung repräsentiert.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind hierin offenbart. Jedoch wird verstanden, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in vielfältiger und alternativer Form ausgeführt sein kann. Die Figuren sind nicht notwendig maßstabsgetreu und einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details von bestimmten Komponenten zu zeigen. Daher sollten spezifische strukturelle und funktionelle Details, die hierin offenbart sind, nicht als beschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung anzuwenden.
  • Eine primäre Ausführungsform dieser Erfindung ist in 1A gezeigt, wobei eine Person 100 ein Exoskelett 101 trägt und wobei das Exoskelett 101 an der Person 100 durch Anschnallmittel bzw. einen Verband 102 befestigt ist. Eine Hüft-Struktur 108 des Exoskeletts 101 ist mit einem Werkzeug-haltenden Arm 105 bei einer Hüft-Kopplung 107 verbunden, wobei der Werkzeug-haltende Arm 105 mit einem Werkzeug 103 bei einer Werkzeugkopplung 106 verbunden ist und das Gewicht dieses Werkzeugs 103 stützt. Der Werkzeug-haltende Arm 105 ist zusammengesetzt aus einer Oberwerkzeugarmverbindung 109 und einer Unterwerkzeugarmverbindung 110, wobei die Werkzeugarmverbindungen des Werkzeug-haltenden Arms 105 flexibel derart verbunden sind, dass sie relativ zueinander bewegbar sind, um einer Person 100 zu erlauben, die Arme 104 zu verwenden, um die Position des Werkzeugs 103 relativ zu dem Exoskelett 101 und der Person 100 zu ändern. Das Gewicht des Werkzeugs 103 wird dann durch die Werkzeugkopplung 106 zu der Oberwerkzeugarmverbindung 109, dann zu der Unterwerkzeugarmverbindung 110, dann zu der Hüftkopplung 107 und in die Hüftstruktur 108 des Exoskeletts 101 übertragen. Die Hüftstruktur 108 ist drehbar mit einer Schenkelverbindung 113 bei einer Hüfte 112 verbunden, wobei die Schenkelverbindung 113 drehbar mit einer Schaftverbindung 115 bei einem Knie 114 verbunden ist, wobei die Schaftverbindung 115 drehbar mit einer Fußstruktur 117 bei einem Fußknöchel 116 verbunden ist. Diese Verbundenheit erlaubt dem Gewicht des Exoskeletts 101, des Werkzeugs 103 und des Werkzeug-haltenden Arms 105, um die Beine 111 einer Person 100 durch die Hüftstruktur 108 durch die Schenkelverbindung 113 und die Schaftverbindung in die Fußstruktur 117 und schließlich zu einer Oberfläche 118 übertragen zu werden. Die Person 100 kann auch gehen, während sie das Exoskelett 101 trägt, wobei das Exoskelett 101 fortfährt, das Gewicht des Werkzeugs 103 und des Werkzeug-haltenden Arms 105 zu stützen. In manchen Ausführungsformen ist der Werkzeug-haltende Arm eine nicht angetriebene kommerziell verfügbare Vorrichtung wie z.B. der Equipois zeroG™ oder ein anderer montierbarer Arm, der in der Technik bekannt ist In manchen Ausführungsformen weist der Werkzeug-haltende Arm mehr als zwei bewegbare Verbindungen auf.
  • Ein zusätzliches Element der primären Ausführungsform ist in 1B gezeigt, wobei das Werkzeug 103 Leistung von einer Energiespeichervorrichtung 123 empfängt, wobei die Energiespeichervorrichtung 123 auf der gegenüberliegenden Seite des Exoskeletts 101 von dem Werkzeug 103 montiert ist, wobei das Werkzeug 103 Leistung durch eine Leitungsführung 121 zieht, wobei die Leitungsführung 121 mit dem Werkzeug 103 bei einer Leitungsführung-Werkzeug-Kopplung 120 und mit der Energiespeichervorrichtung 123 bei einer Leitungsführung-Energiespeichervorrichtungs-Kopplung 122 verbunden ist und wobei die Leitungsführung 121 entlang des Werkzeug-haltenden Arms 105 bei den Leitungsführungsführungen 130 geleitet wird. In manchen Ausführungsformen ist die Energiespeichervorrichtung eine Batterie, ein Komprimierte-Luft-Zylinder, eine Brennstoffzelle oder eine andere Energiespeichervorrichtung, die in der Technik bekannt ist. In manchen Ausführungsformen wird die Energiespeichervorrichtung mit einem internen Verbrennungsmotor ersetzt oder erweitert, der an einen elektrischen Generator, einen Komprimierte-Luft-Zylinder oder eine hydraulischen Pumpe gekoppelt ist. In manchen Ausführungsformen dient die Energiespeichervorrichtung als ein Energieleitungs-/Adapter-System, das eine ununterbrochene oder unterbrochene Schnittstelle zwischen dem Exoskelett und einer externen Energieversorgung erlaubt. In manchen Ausführungsformen ist die Leitungsführung ein elektrisches Kabel, ein Komprimierte-Luft-Schlauch, eine hydraulische Leitung, eine mechanische Übertragungsleitung oder eine andere Energieübertragungsvorrichtung, die in der Technik bekannt ist. In manchen Ausführungsformen ist das Exoskelett angetrieben und die Energie wird zwischen den angetriebenen Exoskelettsystemen und dem Werkzeug geteilt. In anderen Ausführungsformen ist das Exoskelett passiv und nur das Werkzeug und die damit zusammenhängenden Systeme empfangen oder benötigen Leistung.
  • Als ein Beispiel der primären Ausführungsform dieser Erfindung wird ein Schiffswerftarbeiter auf einem Gerüst betrachtet, der den Schiffskörper eines Schiffes in einem Trockendock mit einem schweren Schleifmaschinenwerkzeug reinigt. Durch die Verwendung der primären Ausführungsform dieser Erfindung könnte dieser Arbeiter die Schleifmaschine über seinem Kopf oder weg von seinem Körper für viel längere Zeiträume halten als ohne die Vorrichtung der primären Ausführungsform dieser Erfindung, da der Werkzeug-haltende Arm und das Exoskelett das Gewicht des Werkzeugs stützen. Die Erhöhung in der Ausdauer würde auch zu einer erhöhten Produktivität und eine reduzierten Chance auf eine Arbeitsverletzung führen. Zusätzlich wird durch die Verwendung des zusätzlichen Elements der primären Ausführungsform dieser Erfindung die Sicherheit des Arbeiters weiter durch Verbessern des Gleichgewichts des Exoskeletts durch Gewichtsumverteilung und Ausgleichen und durch Leiten von Energiekabeln auf solche Weise, dass die Wahrscheinlichkeit, dass der Arbeiter in einer gefährlichen Arbeitsumgebung in Kabeln eingewickelt wird oder darüber stolpert, reduziert wird, erhöht. Zusätzlich zum Verbessern der Sicherheit hat das Verhindern von Kabelgewirr den zusätzlichen Nutzen des Verbesserns der Exoskelettmanövrierbarkeit in bestimmten geschlossenen Umgebungen.
  • Die zweite Ausführungsform dieser Erfindung ist in 2 gezeigt, wobei eine Person 200 ein Exoskelett 201 trägt und wobei das Exoskelett 201 an der Person 200 durch Anschnallmittel 202 befestigt ist. Eine Hüft-Struktur 208 des Exoskeletts 201 ist drehbar mit einem Werkzeug-haltenden Arm 205 bei einer Hüft-Kopplung 207 verbunden, wobei sich der Werkzeug-haltende Arm 205 mit einem Werkzeug 203 bei einer Werkzeugkopplung 206 verbindet und das Gewicht des Werkzeugs 203 stützt. Der Werkzeug-haltende Arm 205 besteht aus einer oberen teleskopischen Verbindung 209 und einer unteren teleskopischen Verbindung, wobei die teleskopischen Verbindungen des Werkzeug-haltenden Arms 205 in der Länge anpassbar sind und drehbar mit einem Verbindungsgelenk 220 derart verbunden sind, dass sie der Person 200 erlauben, die Arme 204 zu verwenden, um die Position des Werkzeugs 203 relativ zu dem Exoskelett 201 und der Person 200 zu ändern. Das Gewicht des Werkzeugs 203 wird durch die Werkzeugkopplung 206 zu der oberen teleskopischen Verbindung 209 und dann zu sowohl der unteren teleskopischen Verbindung 201 und einem streckbaren Bauteil 222 übertragen. Die untere teleskopische Verbindung 210 überträgt einen Anteil des Werkzeuggewichts zu der Hüft-Kopplung 207 und in die Hüft-Struktur 208 des Exoskeletts, während das streckbare Bauteil 222 den Rest des Gewichts des Werkzeugs durch das streckbare Bauteilverbindungsglied 221 zu einer Exoskelettrückstruktur 223 und in die Hüftstruktur 208 des Exoskeletts 201 überträgt. Die Hüftstruktur 208 wird drehbar mit einer Schenkelverbindung 213 bei einer Hüfte 212 verbunden, wobei die Schenkelverbindung 213 drehbar mit einer Schaftverbindung 215 an einem Knie 214 verbunden ist und wobei die Schaftverbindung 215 drehbar mit einer Fußstruktur 217 an einem Fußknöchel 216 verbunden ist. Diese Verbundenheit erlaubt dem Gewicht des Exoskeletts 201, dem Werkzeug 203 und dem Werkzeug-haltenden Arm 205, um die Beine 211 der Person 200 durch die Hüftstruktur 208 durch die Schenkelverbindung 213 und die Schaftverbindung 215 in die Fußstruktur 217 und schließlich zu einer Oberfläche übertragen zu werden. Die Person 200 kann auch gehen, während sie das Exoskelett 201 trägt, wobei das Exoskelett 201 fortfährt, das Gewicht des Werkzeugs 203 und des Werkzeug-haltenden Arms 205 zu stützen. In manchen Ausführungsformen bestehen die teleskopischen Verbindungen aus mehr als zwei Zylindern. In manchen Ausführungsformen sind die teleskopischen Verbindungen passiv. In manchen Ausführungsformen sind die eine oder die mehreren teleskopischen Verbindungen bei bestimmen Längen feststellbar. In manchen Ausführungsformen ist ein oder sind mehrere der teleskopischen Verbindungen angetrieben. In manchen Ausführungsformen ist die Hüftkopplung ein Ballgelenk. In manchen Ausführungsformen ist die Hüftkopplung ein Scharniergelenk, das die Bewegung dieses Gelenks auf eine einzelne Ebene beschränkt. In manchen Ausführungsformen ist das Hüftkopplungsgelenk bei einem spezifischen Winkel fixierbar. In manchen Ausführungsformen ist das Verbindungsgelenk ein Ballgelenk. In manchen Ausführungsformen ist das Verbindungsgelenk bei einem spezifischen Winkel wie z.B. 45 Grad oder 90 Grad fixiert. In manchen Ausführungsformen ist das streckbare Bauteil steif. In manchen Ausführungsformen weist das streckbare Bauteil etwas elastische Dehnung auf. In manchen Ausführungsformen ist das streckbare Bauteil in der Länge anpassbar. In manchen Ausführungsformen ist das streckbare Bauteil in der Länge durch die Verwendung einer angetriebenen Vorrichtung wie z.B. einer kleinen Winde anpassbar.
  • Als ein Beispiel der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung wird ein Arbeiter in einer Hochhausbauumgebung betrachtet, der ein schweres Nietsetzwerkzeug verwendet, um Stahlträger zusammenzunieten. Durch die Verwendung der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung kann dieser Arbeiter die Nietmaschine über seinem Kopf oder weg von seinem Körper für viel längere Zeiträume als ohne die Vorrichtung der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung halten, da der Werkzeug-haltende Arm und das Exoskelett das Gewicht des Werkzeugs stützen. Diese Erhöhung in der Arbeiterausdauer würde auch zu einer reduzierten Chance einer Arbeitsverletzung und einer erhöhten Produktivität führen.
  • Die dritte Ausführungsform dieser Erfindung ist in den 3A und 3B gezeigt, wobei eine Person 300 ein Exoskelett 301 trägt und wobei das Exoskelett 301 an einer Person 300 durch Anschnallmittel 302 befestigt ist. Eine Rückstruktur 323 des Exoskeletts 301 ist mit einer Werkzeug-haltenden Struktur 305 an einer unteren Verstärkung 307 und einer oberen Verstärkung 321 verbunden, wobei die untere Verstärkung 307 drehbar mit einer unteren teleskopischen Verbindung 310 verbunden ist, wobei die obere Verstärkung 321 drehbar mit einer oberen teleskopischen Verbindung 309 verbunden ist und wobei sowohl die untere teleskopische Verbindung 310 als auch die obere teleskopische Verbindung 309 drehbar mit einem Werkzeug 303 bei einer Werkzeugkopplung 306 verbunden sind. Die Werkzeug-haltende Struktur 305 ist derart konfiguriert, dass die untere teleskopische Verbindung 310 und die obere teleskopische Verbindung 309 beide in der Länge anpassbar und drehbar sowohl mit dem Werkzeug 303 als auch dem Exoskelett 301 derart verbunden sind, dass die Person 300 die Arme 304 verwenden kann, um die Position des Werkzeugs 303 relativ zu dem Exoskelett 301 und der Person 300 zu ändern. Diese anpassbare Werkzeug-haltende Struktur stellt eine besonders starke und stabile Werkzeug-Verbindungs-Plattform bereit, die effektiv eine Dreieck-Struktur mit einer fixierten Längenseite, drei variablen Winkeln und zwei variablen Längenseiten bildet. Das Gewicht des Werkzeugs 303 wird durch die Werkzeugkopplung 306 zu sowohl der oberen teleskopischen Verbindung 309 als auch der unteren teleskopischen Verbindung 310, dann zur oberen Verstärkung 321 und zur unteren Verstärkung, dann zur Rückstruktur 323 und in die Hüftstruktur 308 übertragen. Die Hüftstruktur 308 ist drehbar mit einer Schenkelverbindung 313 an einer Hüfte 312 verbunden, wobei die Schenkelverbindung 313 drehbar mit einer Schaftverbindung 315 an einem Knie 314 verbunden ist und wobei die Schaftverbindung 315 drehbar mit einer Fußstruktur 317 an einem Fußknöchel 316 verbunden ist. Diese Verbundenheit erlaubt dem Gewicht des Exoskeletts 301, des Werkzeugs 303 und des Werkzeug-haltenden Arms 305, um die Beine 311 der Person 300 durch die Hüftstruktur 308 durch die Schenkelverbindung 314 und Schaftverbindung 316 in die Fußstruktur 317 und schließlich zu der Oberfläche 318 übertragen zu werden. Die Person 300 kann auch gehen, während sie das Exoskelett 301 trägt, wobei das Exoskelett 301 fortfährt, das Gewicht des Werkzeugs 303 und des Werkzeug-haltenden Arms 305 zu stützen. In manchen Ausführungsformen sind die teleskopischen Verbindungen passiv. In manchen Ausführungsformen sind eine oder mehrere der teleskopischen Verbindungen bei bestimmten Längen feststellbar. In manchen Ausführungsformen sind einer oder mehrere der teleskopischen Verbindungen angetrieben. In manchen Ausführungsformen verbindet sich die obere Verbindung mit der Brust oder einem anderen Ort des Exoskelettträgers, anstatt über die Schulter zu gehen. In manchen Ausführungsformen sind ein oder mehrere Gelenke der Armstruktur Ballgelenke. In manchen Ausführungsformen sind ein oder mehrere Gelenke der Armstruktur Scharniergelenke, die die Bewegung dieser Gelenke auf eine einzelne Ebene beschränken.
  • Als ein Beispiel der dritten Ausführungsform dieser Erfindung wird ein Arbeiter in einer Holzfällerumgebung betrachtet, der eine sehr große Kettensäge verwendet, um Bäume zu fällen. Durch die Verwendung der dritten Ausführungsform dieser Erfindung kann dieser Arbeiter die Kettensäge für viel längere Zeiträume als ohne die Vorrichtung der dritten Ausführungsform dieser Erfindung halten und stabil betreiben, da die Werkzeug-haltende Struktur und das Exoskelett das Gewicht der Kettensäge stützen. Diese Erhöhung in der Arbeiterausdauer würde auch zu einer erhöhten Produktivität und einer reduzierten Chance für eine Arbeitsverletzung führen.
  • Die vierte Ausführungsform dieser Erfindung ist in den 4A-D gezeigt, wobei eine Person 400 ein Exoskelett 401 trägt, wobei das Exoskelett 401 an der Person 400 durch Anschnallmittel 402 befestigt ist, wobei das Exoskelett 401 einen Werkzeug-haltenden Arm 405 aufweist, der auf einem Stützring 420 montiert ist, wobei der Stützring 420 an einer Hüftstruktur 408 des Exoskeletts 401 an einem rechten Hüftverbindungsglied 407 und einem linken Hüftverbindungsglied 427 befestigt ist und wobei ein Werkzeug 403 an einem Werkzeug-haltenden Arm 405 befestigt ist und davon gestützt wird. Der Werkzeug-haltende Arm 405 besteht aus einer Armbasis 425 und einer primären Verbindung 421, wobei die Armbasis 425 und die primäre Verbindung 421 auf dem Stützring 420 montiert sind und damit interagieren, wobei die primäre Verbindung 421 drehbar mit einer sekundären Verbindung 410 verbunden (in der axialen Ebene) ist, wobei die sekundäre Verbindung 410 mit einer teleskopischen vertikalen Verbindung 409 verbunden ist, wobei die teleskopische vertikale Verbindung 409 drehbar mit einer Werkzeugbefestigung 406 verbunden ist und wobei die Werkzeugbefestigung 406 mit dem Werkzeug 403 befestigt ist. Der Werkzeug-haltende Arm 405 und der Stützring 420 sind derart konfiguriert, dass die Position des Werkzeug-haltenden Arms 405 zusammen mit dem Stützring 402 wie gewünscht durch die Person 400 geändert werden kann, um die Verwendung des Werkzeugs 403 derart zu vereinfachen, dass die relativen Positionen der primären Verbindung 421, der sekundären Verbindung 410, der teleskopischen vertikalen Verbindung 409 und des Werkzeugs 403 durch die Person 400 angepasst werden können, um die Verwendung des Werkzeugs 403 mit den Armen 404 zu vereinfachen. Die Hüftstruktur 408 ist drehbar mit einer Schenkelverbindung 413 an einer Hüfte 412 verbunden, wobei die Schenkelverbindung 413 drehbar mit einer Schaftverbindung 415 an einem Knie 414 verbunden ist, wobei die Schaftverbindung 415 drehbar mit einer Fußstruktur 417 an einem Fußknöchel 416 verbunden ist. Diese Verbundenheit erlaubt dem Gewicht des Exoskeletts 401, des Werkzeugs 403 und des Werkzeug-haltenden Arms 405, um die Beine 411 der Person 400 durch die Hüftstruktur 408 durch die Schenkelverbindung 413 und die Schaftverbindung 415 in die Fußstruktur 417 und schließlich zu einer Oberfläche 418 übertragen zu werden. Die Person 400 kann auch gehen, während sie das Exoskelett 401 trägt, wobei das Exoskelett 401 fortfährt, das Gewicht des Werkzeugs 403 und des Werkzeug-haltenden Arms 405 zu stützen. In manchen Ausführungsformen ist die Bewegung des Werkzeug-haltenden Arms 405 um den Stützring 420 angetrieben. In manchen Ausführungsformen wird die Bewegung des Werkzeug-haltenden Arms 405 um den Stützring 402 passiv durch den Exoskelettträger gesteuert. Die Interaktion zwischen dem Werkzeug-haltenden Arm 405 und dem Stützring 420 kann Räder, Klammern, ineinandergreifende Zahnräder, Kettenantriebe oder andere Mittel, die in der Technik bekannt sind, in Anspruch nehmen. In manchen Ausführungsformen besteht die teleskopische Verbindung aus mehr als zwei Zylindern. In manchen Ausführungsformen sind die Bewegungen der Werkzeug-haltenden Armkomponenten angetrieben. In anderen Ausführungsformen sind die Bewegungen der Werkzeug-haltenden Armkomponenten passiv. In manchen Ausführungsformen ist die teleskopische Verbindung mit der sekundären Verbindung durch ein Ballgelenk verbunden. In manchen Ausführungsformen gibt es mehr als zwei Verbindungen in der axialen Ebene. In manchen Ausführungsformen sind diese axialen Ebenenverbindungen nicht in der axialen Ebene befestigt. In manchen Ausführungsformen wie z.B. jene, die in 4D gezeigt ist, ist der Stützring halbkreisförmig, wobei er nur vor der dem Exoskelettträger existiert. In anderen Ausführungsformen ist der Ring völlig kreisförmig, um das Gleichgewicht zu fördern. In manchen Ausführungsformen ist der Ring elliptisch. In manchen Ausführungsformen ist der Ring nicht an den Hüften fixiert, sondern an einer anderen Struktur des Exoskeletts.
  • Als ein Beispiel der vierten Ausführungsform dieser Erfindung wird ein Arbeiter in einer Schiffswerftumgebung betrachtet, der den Schiffskörper eines Schiffes in einem Trockendock mit einem sehr schweren Schleifwerkzeug schleift. Durch die Verwendung der vierten Ausführungsform dieser Erfindung kann dieser Arbeiter den Schleifapparat über seinem Kopf oder weg von seinem Körper für viel längere Zeiträume halten als ohne die Vorrichtung der vierten Ausführungsform dieser Erfindung, da der Werkzeug-haltende Arm und das Exoskelett das Gewicht des Werkzeugs stützen. Wenn dies ein angetriebenes Exoskelett wäre, könnte der Werkzeugarm zusätzlich das Werkzeug unter Verwendung der teleskopischen Verbindung heben, um Schleifdruck gegen den Schiffskörper anzuwenden, ohne dass der Arbeiter eine zusätzliche Kraft ausüben muss und wobei der Exoskelettwerkzeugarm und der Rahmen die abwärts entgegenwirkende Kraft absorbieren und die Kraft um den Arbeiter übertragen, wobei die Stärke des Arbeiters effektiv erhöht wird zusätzlich zum Erhöhen der Ausdauer des Arbeiters. Diese Erhöhung in der Ausdauer würde auch zu erhöhter Produktivität und einer reduzierten Chance auf eine Arbeitsverletzung führen.
  • Die fünfte Ausführungsform dieser Erfindung ist in den 5A und 5B gezeigt und ist visuell und konzeptionell ähnlich zu der vierten Ausführungsform dieser Erfindung mit einem Stützring in der axialen Ebene um das Exoskelett und den Träger und einem bewegbaren Werkzeugarm auf dem Ring. In der vierten Ausführungsform ist der Werkzeugarm auf dem Ring montiert und bewegt sich da entlang, wobei der Ring an der Exoskelettstruktur befestigt ist. In der fünften Ausführungsform ist der Werkzeugarm an einer festen Position auf dem Ring befestigt und der Stützring selber dreht sich um die Exoskelettstruktur, wobei diese Ringdrehung die Position des Werkzeugarms relativ zu der Exoskelettstruktur ändert, ähnlich zu der Weise, wie ein Drehkreuz die Position einer Waffe um einen Montagering relativ zu einem Fahrzeug ändert In 5A ist ein Stützring 524 bei einer rechten Hüfte 550 und einer linken Hüfte 551 eines Exoskeletts 501 montiert, wobei der Stützring 524 durch eine rechte äußere Ringführung 507, eine rechte innere Ringführung 528, eine linke äußere Ringführung 527 und eine linke innere Ringführung 529 gehalten und geführt wird. Der Werkzeug-haltende Arm 505 ist an dem Stützring 524 an einer Armbefestigung 530 montiert, wobei der Werkzeug-haltende Arm 505 aus einer primären Verbindung 521, einer sekundären Verbindung 510 und einer teleskopischen vertikalen Verbindung 509 besteht Der Stützring 524 kann in der axialen Ebene gedreht werden, wobei er durch sowohl die rechte Hüfte 550 als auch die linke Hüfte 551 geführt wird, gestützt wird und passiert wobei die Position des Werkzeug-haltenden Arms 505 relativ zu sowohl der rechten Hüfte 550 als auch der linken Hüfte 551 geändert wird, wenn der Stützring 524 sich dreht.
  • In 5B ist ein Stützring 525 an einer rechten Hüfte 550 und linken Hüfte 551 eines Exoskeletts 561 montiert, wobei der Stützring 525 an sowohl dem Werkzeug-haltenden Arm 505 als auch einem Stützringgegengewicht 532 befestigt ist, wobei das Stützringgegengewicht 532 an dem Stützring 525 bei einer Gegengewichtbefestigung 531 befestigt ist und wobei die Gegengewichtbefestigung 531 auf der gegenüberliegenden Seite des Stützringes 525 relativ zu der Armbefestigung 530 befestigt ist. Wenn der Stützring 525 gedreht wird, bleiben die relativen Positionen der Armbefestigung 530 und der Gegengewichtbefestigung unverändert, was dem Stützring 525 erlaubt, mit minimalen Änderungen gegenüber dem Gleichgewicht des Exoskeletts 561 gedreht zu werden. In manchen Ausführungsformen ist die Bewegung des Werkzeug-haltenden Arms und des Stützringes angetrieben. In manchen Ausführungsformen wird die Bewegung des Werkzeug-haltenden Arms und des Stützringes manuell durch den Exoskelettträger angepasst. Die Interaktion zwischen dem Stützring und Montier- und Führungsvorrichtungen auf dem Exoskelettrahmen kann Räder, Klammern, ineinandergreifende Zahnräder, Kettenantriebe oder andere Mittel, die in der Technik bekannt sind, in Anspruch nehmen. In manchen Ausführungsformen sind die Bewegungen der Werkzeug-haltenden Armkomponenten angetrieben. In anderen Ausführungsformen sind die Bewegungen der Werkzeug-haltenden Armkomponenten passiv. In manchen Ausführungsformen ist der Ring nicht an den Hüften, sondern an einer anderen Struktur auf dem Exoskelett fixiert. In manchen Ausführungsformen sind die Arm- und Gegengewicht-Befestigungen auf dem Stützring nicht 180 Grad gegenüberliegend. In manchen Ausführungsformen ist die relative Position des Gegengewichts zu der Armbefestigung anpassbar. In manchen Ausführungsformen gibt es mehr als eine Armbefestigung oder Gegengewichtbefestigung auf dem Stützring. In manchen Ausführungsformen ist das Gegengewicht die Energieversorgung, die verwendet wird, um das Werkzeug und/oder das Exoskelett zu versorgen. In manchen Ausführungsformen ist das Gegengewicht ein zweiter Werkzeug-haltender Arm und ein Werkzeug.
  • Als ein Beispiel der fünften Ausführungsform dieser Erfindung wird ein Arbeiter in einer Bergbau-, Steinbruch- oder Rückbauumgebung betrachtet, der ein schweres Presslufthammer-artiges Werkzeug verwendet, um horizontal in Fels oder Zement zu bohren. Durch die Verwendung der fünften Ausführungsform dieser Erfindung kann dieser Arbeiter den Presslufthammer horizontal in verschiedenen Winkeln für viel längere Zeiträume als ohne die Vorrichtung der fünften Ausführungsform dieser Erfindung halten, da der Werkzeug-haltende Arm und das Exoskelett das Gewicht des Werkzeugs stützen, wobei das Gegengewicht auf dem Stützring montiert ist, was der Werkzeugposition erlaubt, angepasst zu werden, ohne das Exoskelett aus dem Gleichgewicht zu bringen. Zusätzlich zu der verbesserten Produktivität, die dem Arbeiter gewährt wird durch Erlauben einer erhöhten Werkzeugnutzungszeit, reduziert das verbesserte Gleichgewicht auch in großem Maße die Chance einer Arbeitsverletzung während dieser gefährlichen Werkzeugnutzungsaufgab e.
  • Die sechste Ausführungsform dieser Erfindung wird in den 6A und 6B gezeigt, in denen eine Person 600 ein Exoskelett trägt, wobei das Exoskelett 601 an der Person 600 durch Anschnallmittel 602 befestigt ist, wobei das Exoskelett 601 eine Rückstruktur 614 aufweist, die ein Tragjoch 603 stützt, wobei eine streckbare Bauteilbefestigung 613 mit dem Tragjoch 603 verbunden ist, wobei ein streckbarer Bauteilverbindungspunkt 607 mit einem streckbaren Bauteil 608 verbunden ist und wobei das streckbare Bauteil 608 mit einer Oberarmverstärkung 605 und einer Unterarmverstärkung 606 verbunden ist. Die Oberarmverstärkung 605 und die Unterarmverstärkung 606 sind mit einem Arm 604 der Person 600 gekoppelt. Eine Kraft wird durch das streckbare Bauteil 608 zu dem streckbaren Bauteilverbindungspunkt 607 und die streckbare Bauteilbefestigung 613 zu dem Tragjoch 603 zu der Rückstruktur zu einer Rück-Hüft-Schnittstelle 615 zu einer Exoskeletthüfte 609 zu einer Exoskelettbeinstruktur 610 zu einer Exoskelettfußstruktur 612 und schließlich zu einer Oberfläche 618 übertragen. In manchen Ausführungsformen ist das streckbare Bauteil steif und dient dazu, die Arme des Exoskelettträgers in bestimmten Positionen zu verstärken. In manchen Ausführungsformen weist das streckbare Bauteil etwas elastische Dehnung auf, was die Stärke des Nutzers in bestimmten Bewegungen erhöht, während der Widerstand zur Armbewegung in anderen Bewegungen erhöht wird. In manchen Ausführungsformen ist das streckbare Bauteil in der Länge anpassbar. In manchen Ausführungsformen ist das streckbare Bauteil in der Länge durch die Verwendung einer angetriebenen Vorrichtung wie z.B. einer kleinen Winde anpassbar. In angetriebenen Ausführungsformen wird die Länge des streckbaren Bauteils während Armbeugebewegungen (z.B. Bizeps-Curling/Heben) durch den Exoskelettträger verkürzt, um die Stärke der Arme zu vergrößern. In manchen Ausführungsformen ist ein ähnliches System von streckbaren Bauteilen auf der Rückseite des Exoskeletts angeordnet, um den Exoskelettträger in Armausdehnungs- (Trizeps-Eingriff) Bewegungen zu stärken. In manchen Ausführungsformen sind nur Oberarmverstärkungen mit dem streckbaren Bauteil verbunden. In manchen Ausführungsformen verbinden mehrere streckbare Bauteile die Ober- und Unterarmverstärkungen mit der Exoskelettstruktur.
  • Als ein Beispiel der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung wird ein Arbeiter in einer Baugewerbeumgebung betrachtet, der beim Heben und der Bewegung von Baumaterialien beschäftigt ist. Wenn dieser Arbeiter ein Exoskelett tragen würde, das mit einer angetriebenen Ausführungsform der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung ausgerüstet ist, würde der Arbeiter in der Lage sein, mehr Baumaterialien mit seinen Armen zu heben und das Material weiter mit weniger Müdigkeit und weniger Verletzungsrisiko zu tragen.
  • Die siebte Ausführungsform dieser Erfindung ist in 7 gezeigt, in der eine Person 700 ein Exoskelett 701 trägt, wobei das Exoskelett 701 an der Person 700 durch Anschnallmittel 702 befestigt ist, wobei das Exoskelett 701 eine Rückstruktur (in 7 nicht sichtbar, aber analog zu der Rückstruktur 614, die in 6B gezeigt ist) aufweist, die ein Tragjoch 703 stützt, wobei ein oberer teleskopischer Bauteilverbindungspunkt 707 mit dem Tragjoch 703 verbunden ist, wobei der obere ineinanderschiebbere Bauteilverbindungspunkt 707 mit dem Tragjoch 703 verbunden ist, wobei der obere teleskopische Bauteilverbindungspunkt 707 mit einem oberen teleskopischen Bauteil 708 verbunden ist, wobei das obere teleskopische Bauteil 708 mit einer Oberarmverstärkung 705 verbunden ist, wobei die Oberarmverstärkung 705 mit einem unteren teleskopischen Bauteil 720 verbunden ist und wobei das untere teleskopische Bauteil 720 mit einer Unterarmverstärkung 706 verbunden ist. Die Oberarmverstärkung 705 und die Unterarmverstärkung 706 sind an einen Arm 704 einer Person 700 gekoppelt. Eine Kraft wird durch die Unterarmverstärkung 706 zu dem unteren teleskopischen Bauteil 708 zu der Oberarmverstärkung 705, von der Oberarmverstärkung 705 durch das obere teleskopische Bauteil 708 zu dem oberen teleskopischen Bauteilverbindungspunkt 707, dann zu dem Tragjoch 703 zu der Rückstruktur zu der Rück-Hüft-Schnittstelle (nicht sichtbar in 7, aber analog zu der Rück-Hüft-Schnittstelle 615, die in 6B gezeigt ist) zu einer Exoskeletthüfte 709 zu einer Exoskelettbeinstruktur 710 zu einer Außenskeletfußstruktur 712 und schließlich zu einer Oberfläche 718 übertragen. In manchen Ausführungsformen weisen die teleskopischen Bauteile mehr als einen bewegbaren Zylinder auf. In manchen Ausführungsformen sind ein oder mehrere teleskopische Bauteile passiv. In manchen Ausführungsformen ist die Länge der teleskopischen Bauteile feststellbar. In angetriebenen Ausführungsformen wird die Länge der teleskopischen Bauteile während der Armbeugebewegungen (z.B. Bizeps-Curling/Heben) verkürzt und während der Armausdehnungsbewegungen durch den Exoskelettträger verlängert, um die Stärke der Arme zu erhöhen. In manchen Ausführungsformen gibt es keine unteren teleskopischen Bauteile oder Unterarmverstärkungen.
  • Als ein Beispiel der siebten Ausführungsform dieser Erfindung wird ein Arbeiter in einer Katastrophenwiederherstellungsumgebung betrachtet, der in dem Heben und der Bewegung von Schutt und Trümmern beschäftigt ist. Wenn der Arbeiter, der ein Exoskelett trägt, mit einer angetriebenen Ausführungsform der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung ausgerüstet wäre, wäre der Arbeiter in der Lage, mehr Schutt oder Trümmermaterialien mit seinem Arm zu heben, was dem Träger erlaubt, schneller und produktiver mit weniger Müdigkeit und weniger Verletzungsrisiko zu arbeiten.
  • Die achte Ausführungsform dieser Erfindung ist in 8 gezeigt, wobei eine Person 800 ein Exoskelett 801 trägt und wobei das Exoskelett 801 an der Person 800 durch Anschnallmittel 802 befestigt ist. Eine Hüftstruktur 808 des Exoskeletts 801 ist drehbar mit einer Arm-stützenden Vorrichtung 805 bei einer Hüftkopplung 807 verbunden, wobei die Arm-stützende Vorrichtung 805 drehbar mit einer Unterarmverstärkung 822 an einem Unterarmgelenk 806 verbunden ist, wobei die Unterarmverstärkung 822 etwas von dem Gewicht eines rechten Armes 823 der Person 800 stützt und wobei die Arme 804 der Person 800 ein Werkzeug 803 halten. Die Arm-stützende Vorrichtung 805 besteht aus einer oberen teleskopischen Verbindung 809 und einer unteren teleskopischen Verbindung 810, wobei die teleskopischen Verbindungen der Arm-stützenden Vorrichtung 805 in der Länge anpassbar und drehbar mit einem Verbindungsgelenkt 820 derart verbunden sind, dass sie der Person 800 erlauben, die Arme 804 zu verwenden, um die Position der Unterarmverstärkung 822 relativ zu dem Exoskelett 801 und der Person 800 zu ändern. Etwas von dem Gewicht des Werkzeugs 803 wird durch den rechten Arm 823 zu der Unterarmverstärkung 822 durch das Unterarmgelenk 806 zu der oberen teleskopischen Verbindung 809 und dann sowohl zu der unteren teleskopischen Verbindung 810 als auch einem streckbaren Bauteil 819 übertragen. Die untere teleskopische Verbindung 810 überträgt einen Abschnitt des Werkzeuggewichtes, das von der Arm-stützenden Vorrichtung 805 gestützt wird, zu der Hüftkopplung 807 und in die Hüftstruktur 808 des Exoskeletts 801, während das streckbare Bauteil 819 den Rest des Gewichts des Werkzeugs 803 durch ein streckbares Bauteilverbindungsglied 821 zu einer Exoskelettrückstruktur 824 und in die Hüftstruktur 808 des Exoskeletts 801 überträgt. Die Hüftstruktur 808 ist drehbar mit einer Schenkelverbindung 813 an einer Hüfte 812 verbunden, wobei die Schenkelverbindung 913 drehbar mit einer Schaftverbindung 815 an einem Knie 814 verbunden ist und wobei die Schaftverbindung 915 drehbar mit einer Fußstruktur 817 an einem Fußknöchel 816 verbunden ist. Diese Verbundenheit erlaubt dem Gewicht des Exoskeletts 801, des Werkzeug-haltenden Arms 805 und des Anteils des Gewichts des Werkzeugs 803, das von der Arm-stützenden Vorrichtung 805 gestützt wird, um die Beine 811 der Person 800, durch die Hüftstruktur 808, durch die Schenkelverbindung 814 und durch die Schaftverbindung 816 in die Fußstruktur 817 und schließlich zu einer Oberfläche 818 übertragen zu werden. Die Person 800 kann auch gehen, während sie das Exoskelett 801 trägt, wobei das Exoskelett 801 fortfährt, einen Anteil des Gewichts des Werkzeugs 803 und des Gewichts des Werkzeug-haltenden Arms 805 zu stützen. In manchen Ausführungsformen ist die Unterarmverstärkung schnell von dem Arm des Trägers trennbar, wenn sie nicht im Gebrauch ist. In manchen Ausführungsformen weist die Arm-stützende Vorrichtung mehr als zwei teleskopische Verbindungen auf. In manchen Ausführungsformen bestehen die teleskopischen Verbindungen aus einem oder mehreren Zylindern. In manchen Ausführungsformen sind die teleskopischen Verbindungen passiv. In manchen Ausführungsformen sind die eine oder die mehreren teleskopischen Verbindungen bei bestimmten Längen feststellbar. In manchen Ausführungsformen sind die eine oder die mehreren teleskopischen Verbindungen angetrieben. In manchen Ausführungsformen ist die Hüftkopplung ein Ballgelenk. In manchen Ausführungsformen ist die Hüftkopplung ein Scharniergelenk, das die Bewegung dieses Gelenks auf eine einzelne Ebene beschränkt. In manchen Ausführungsformen ist das Hüft-Kopplungs-Gelenk bei einem spezifischen Winkel fixierbar. In manchen Ausführungsformen ist das Verbindungsgelenk ein Ballgelenk. In manchen Ausführungsformen ist das Verbindungsgelenk ein Scharniergelenk, das die Bewegung dieses Gelenks auf eine einzelne Ebene beschränkt. In manchen Ausführungsformen wird das Verbindungsgelenk bei einem spezifischen Winkel fixiert wie z.B. 45 Grad oder 90 Grad. In manchen Ausführungsformen ist das streckbare Bauteil steif. In manchen Ausführungsformen weist das streckbare Bauteil etwas elastische Dehnung auf. In manchen Ausführungsformen ist das streckbare Bauteil in der Länge anpassbar. In manchen Ausführungsformen ist das streckbare Bauteil in der Länge durch die Verwendung einer angetriebenen Vorrichtung wie z.B. einer kleinen Winde anpassbar.
  • Als ein Beispiel der achten Ausführungsform dieser Erfindung wird ein Arbeiter betrachtet, der eine handgehaltene Punktschweißpistole in einem Herstellungsprozess verwendet. Durch die Verwendung der achten Ausführungsform dieser Erfindung kann der Arbeiter die Schweißpistole für längere Zeiträume halten und stabil betreiben als ohne die Vorrichtung der achten Ausführungsform dieser Erfindung und der Arbeiter ist immer noch in der Lage, seine oder ihre Hände zu verwenden, um direkt mit der Schweißpistole nach Bedarf zu interagieren, um kleine Anpassungen zur Positionierung zu machen. Diese zusätzliche Stütze von der Erfindung kann die Arbeiterausdauer erhöhen, was auch zu einer erhöhten Produktivität und einer reduzierten Chance für eine Arbeitsverletzung führen würde.
  • Die neunte Ausführungsform dieser Erfindung ist in 9 gezeigt, wobei eine Person 900 ein Exoskelett 901 trägt, wobei das Exoskelett 901 an der Person 900 durch Anschnallmittel 902 befestigt ist. Eine Hüftstruktur 908 des Exoskeletts 901 ist drehbar mit einer Arm-stützenden Vorrichtung 905 bei einer Hüftkopplung 907 verbunden, wobei die Arm-stützende Vorrichtung 905 drehbar mit einer oberen Armverstärkung 922 bei einem Oberarmgelenk 906 verbunden ist, wobei die Oberarmverstärkung 922 etwas von dem Gewicht eines rechtens Arms 923 der Person 900 und von einem Werkzeug stützt und wobei das Werkzeug in den Armen 904 der Person 900 gehalten wird. Die Arm-stützende Vorrichtung 905 besteht aus einer teleskopischen Verbindung 910, wobei die teleskopische Verbindung 910 in der Länge anpassbar und drehbar mit sowohl einer Hüftkopplung 907 als auch einem Oberarmgelenk 906 verbunden ist und wobei die Oberarm-stützende Vorrichtung 905 der Person 900 erlaubt, die Arme 904 zu verwenden, um die Position der Oberarmverstärkung 922 relativ zu dem Exoskelett 901 und der Person 900 zu ändern. Etwas von dem Gewicht des Werkzeugs 903 wird durch den rechten Arm 923 zu der Oberarmverstärkung 922 durch das Oberarmgelenk 906 zu der teleskopischen Verbindung 910, dann zu der Hüftkopplung 907 und in die Hüftstruktur 908 des Exoskeletts 901 übertragen. Die Hüftstruktur 908 ist drehbar mit einer Schenkelverbindung 913 bei einer Hüfte 912 verbunden, wobei die Hüftverbindung 913 drehbar mit einer Schaftverbindung 915 bei einem Knie 914 verbunden ist und wobei die Schaftverbindung 915 drehbar mit einer Fußstruktur 917 bei einem Fußknöchel 916 verbunden ist. Diese Verbundenheit erlaubt dem Gewicht des Exoskeletts 901, der Arm-stützenden Vorrichtung 905 und dem Anteil des Gewichtes des Werkzeugs 903, das von der Arm-stützenden Vorrichtung 905 gestützt wird, um die Beine 911 der Person 900 durch die Hüftstruktur 908 durch die Schenkelverbindung 913 und Schaftverbindung 915 in die Fußstruktur 917 und schließlich zu einer Oberfläche 918 übertragen zu werden. Die Person 900 kann auch gehen, während sie das Exoskelett 901 trägt, wobei das Exoskelett 901 fortfährt, einen Anteil des Gewichtes des Werkzeugs 903 und des Gewichtes der Arm-stützenden Vorrichtung 905 zu stützen. In manchen Ausführungsformen ist die Oberarmverstärkung schnell von dem Arm des Trägers trennbar, wenn sie nicht in Gebrauch ist. In manchen Ausführungsformen besteht die teleskopische Verbindung aus mehr als zwei Zylindern. In manchen Ausführungsformen ist die teleskopische Verbindung passiv. In manchen Ausführungsformen ist die teleskopische Verbindung bei bestimmten Längen feststellbar. In manchen Ausführungsformen ist die teleskopische Verbindung angetrieben. In manchen Ausführungsformen ist die Hüftkopplung ein Ballgelenk. In manchen Ausführungsformen ist die Hüftkopplung ein Scharniergelenk, das die Bewegung dieses Gelenks auf eine einzelne Ebene beschränkt.
  • Als ein Beispiel der neunten Ausführungsform dieser Erfindung wird ein Arbeiter, der ein relativ leichtes Werkzeug für ausgedehnte Zeiträume verwendet wie z.B. einen Schneid- oder Schweißbrenner, betrachtet. Durch die Verwendung der neunten Ausführungsform dieser Erfindung kann der Arbeiter seinen Arm stabil für sehr lange Zeiträume ohne Müdigkeit halten, während ein hoher Grad an Unterarmgeschicklichkeit und einer Feinsteuerung der Werkzeugpositionierung aufrechterhalten wird, wobei die Erhöhung der Arbeiterausdauer die Arbeiterproduktivität erhöht und die Chance einer Verletzung senkt.
  • Die zehnte Ausführungsform dieser Erfindung wird in 10 gezeigt, wobei eine Person 1000 ein Exoskelett 1000 trägt, wobei das Exoskelett 101 an die Person 1000 durch Anschnallmittel 1002 gekoppelt ist. Eine Kranstruktur 1050 ist an der Hinterseite des Exoskeletts 1001 befestigt, wobei ein vertikales Stützbauteil 1004 an einer Exoskelettrückseite 1003 befestigt ist, wobei das vertikale Stützbauteil 1004 drehbar mit einer horizontalen Stütze 1006 an einem Gelenk 1005 verbunden ist und wobei ein teleskopisches Bauteil 1007 drehbar mit sowohl einer horizontalen Stütze 1006 als auch einer vertikalen Stütze 1004 verbunden ist. Eine Umlenkrolle 1020 ist mit dem Ende der horizontalen Stütze 1006 verbunden, wobei ein Abschnitt der Länge eines Kabels 1021 um die Umlenkrolle 102 gewunden ist und ein anderer Abschnitt der Länge des Kabels 1021 sich von der Umlenkrolle 1020 zu einer Koppelung 1022 erstreckt, wobei die Koppelung 1022 mit einer Trommelklammer 1023 verbunden ist und wobei die Trommelklammer 1023 an einer Trommellippe 1024 einer Trommel 1025 befestigt ist. Die Drehung der Umlenkrolle 102 ändert die nicht aufgewundene Länge des Kabels 102, wobei eine Verkürzung des Kabels 102 in einer Aufwärtskraft resultiert, die auf die Kopplung 1022, die Trommelklammer 1024 und die Trommellippe 1024 ausgeübt wird, was in dem Heben der Trommel 1025 resultiert. Das Gewicht der Trommel 1025 wird durch das Kabel 1021 zur Umlenkrolle 1020, dann zu der horizontalen Stütze 1006, dann zu der vertikalen Stütze 1004 übertragen, wobei die vertikale Stütze 1004 dieses Gewicht zur Exoskelettrückseite 1004 überträgt und wobei die Exoskelettrückseite 1003 von einer Hüftstruktur 1008 gestützt wird und Gewicht in die Hüftstruktur überträgt. Die Hüftstruktur 1008 ist drehbar mit einer Schenkelverbindung 1013 an einer Hüfte 1012 verbunden, wobei die Schenkelverbindung 1013 drehbar mit einer Schaftverbindung 1015 an einem Knie verbunden ist und wobei die Schaftverbindung 1015 drehbar mit einer Fußstruktur 1017 an einem Fußknöchel 1016 verbunden ist. Diese Verbundenheit erlaubt dem Gewicht des Exoskeletts 1001, der Trommel 1025 und der Kranstruktur 1050, um die Beine 1011 der Person 1000 durch die Hüftstruktur 1008 durch die Schenkelverbindung 1013 und Schaftverbindung 1015 in die Fußstruktur 1017 und schließlich zu einer Oberfläche 1018 übertragen zu werden. Die Person 1000 kann auch gehen, während sie das Exoskelett 1001 trägt, wobei das Exoskelett 1001 fortfährt, das Gewicht der Trommel 1025 und der Kranstruktur zu stützen. In manchen Ausführungsformen ist das teleskopische Bauteil angetrieben. In anderen Ausführungsformen ist das teleskopische Bauteil in spezifischen anpassbaren Positionen feststellbar. In einigen Ausführungsformen ist die Umlenkrolle eine angetriebene Vorrichtung wie z.B. eine Winde. In anderen Ausführungsformen ist die Umlenkrolle eine manuelle Vorrichtung, die dem Exoskelettträger einen mechanischen Vorteil gewährt wie z.B. jene, die in nicht angetriebenen Motorfördervorrichtungen gesehen werden. In manchen Ausführungsformen hebt der Kran Objekte, die andere sind als Trommeln. In manchen Ausführungsformen stützt der Kran ein Werkzeug an dem Ende des Kabels einschließlich schwerer handgehaltener Werkzeuge wie z.B. Presslufthammern. In manchen Ausführungsformen ist der Kran kleiner, erstreckt sich über die Schulter, aber nicht oberhalb des Kopfes des Trägers. In manchen Ausführungsformen kann der Kran hochgeklappt werden, um die Größe zu reduzieren, wenn er nicht in Gebrauch ist. In manchen Ausführungsformen wird der Kran an der Seite oder Vorderseite eines Exoskeletts befestigt.
  • Als ein Beispiel der zehnten Ausführungsform dieser Erfindung wird ein Arbeiter bei einer chemischen Produktionsstätte betrachtet, der mit Flüssigkeit gefüllte 55 Galonen-Fässer auf eine Gabelstaplerpalette lädt. Es wäre sehr anspruchsvoll für diesen Arbeiter, die schweren Fässer ohne Assistenz zu heben. Durch die Verwendung der Vorrichtung der zehnten Ausführungsform dieser Erfindung kann dieser Arbeiter einfach und sicher die Fässer die wenigen Inch anheben, die benötigt werden, um sie auf der Gabelstaplerpalette zu platzieren.
  • Die elfte Ausführungsform dieser Erfindung ist in 11 gezeigt, wobei eine Person 1100 ein Exoskelett 1101 trägt, wobei das Exoskelett 1101 an die Person 1100 durch Anschnallmittel 1102 gekoppelt ist. Eine Galgenstruktur 1150 ist an der Hinterseite des Exoskeletts 1101 befestigt, wobei ein vertikales Stützbauteil 1104 an der Exoskelettrückseite 1103 befestigt ist, wobei das vertikale Stützbauteil 1104 drehbar mit einer primären horizontalen Stütze 1106 an einem Gelenk verbunden ist und wobei ein teleskopisches Bauteil 1107 drehbar mit sowohl der primären horizontalen Stütze 1106 als auch der vertikalen Stütze 1104 verbunden ist. Die Galgenstruktur 1150 besteht aus drei teleskopischen Bauteilen, einer primären horizontalen Stütze 1106 einer sekundären horizontalen Stütze 1121 und einer tertiären horizontalen Stütze 1122 mit einem Galgenmikrophon 1123, das an dem Ende der Galgenstruktur 1150 an der tertiären horizontalen Stütze 1122 befestigt ist. Ein Griff 1120 ist an der primären horizontalen Stütze 1106 befestigt und die Person 1100 verwendet einen Arm 1135, um den Griff zu manipulieren, um die Position der Galgenstruktur 1150 und des Galgenmikrophons 1123 zu stützen, zu stabilisieren und auszurichten. Das meiste des Gewichts der Galgenstruktur 1150 wird durch den Arm 1135 der Person 1100 gestützt, obwohl der Arm 1135 sich vorwärts in einer ergonomischeren Position relativ zu der Oberhalb-des-Kopfes-Position erstreckt, die für einen Standard-Galgen benötigt wird. Das hintere Ende der Galgenstruktur 1150 weist eine Tendenz auf, sich aufgrund des Drehmoments, das von dem Gewicht an der Vorderseite der Galgenstruktur 1150 resultiert, zu heben, wobei dieser Hebebewegung durch die vertikale Stütze 1104 widerstanden wird und wobei die vertikale Stütze 1104 dann eine Kraft zu der Exoskelettrückseite 1103 des Exoskeletts 1101 überträgt. In manchen Ausführungsformen gibt es ein Gegengewicht an der Hinterseite der Galgenstruktur, um den Galgen ins Gleichgewicht zu bringen. In manchen Ausführungsformen gibt es ein streckbares Bauteil mit anpassbarer Länge, das mit der Hinterseite der Galgenstruktur verbunden ist, um das hintere Ende des Galgens davon abzuhalten, sich zu erheben und das Mikrophonende davon abzuhalten zu sinken. In manchen Ausführungsformen sind ein oder mehrere teleskopische Bauteile angetrieben. In anderen Ausführungsformen sind ein oder mehrere teleskopische Bauteile in spezifischen anpassbaren Positionen feststellbar. In manchen Ausführungsformen wird der Galgen an einem Werkzeug oder Instrument befestigt, das ein anderes als ein Mikrophon ist. In manchen Ausführungsformen können die teleskopischen Bauteile zusammengeklappt sein und die vertikalen Stützen können hochgeklappt sein, um die Größe zu reduzieren, wenn sie nicht in Gebrauch sind.
  • Als ein Beispiel der elften Ausführungsform dieser Erfindung wird ein Arbeiter betrachtet, der Ton bei einem Filmdreh bei einem Freiluftort weg von einem Studio aufnimmt Durch die Verwendung der Vorrichtung der elften Ausführungsform dieser Erfindung kann dieser Arbeiter stabil den Ort eines schweren Galgens und Mikrophons steuern, auch wenn er über unebene Oberflächen geht. Zusätzlich befreit diese Ausführungsform effektiv einen Arm von einem Tonangler, wenn der Tonangler durch den vertikalen Stützarm des Exoskeletts ersetzt wird.
  • Die zwölfte Ausführungsform dieser Erfindung wird in den 12A und 12B gezeigt, wobei eine Person 1200 ein Exoskelett 1201 trägt und wobei Anschnallmittel 102 eine Person 1200 an die Struktur des Exoskeletts 1201 koppeln. Das Exoskelett 1201 weist einen angetriebenen Grabearm 1205 auf, wobei der angetriebene Grabearm 1205 aus einer Oberarmverbindung 1210, einer Unterarmverbindung 1220 und einer Schaufel 1203 besteht und wobei der angetriebene Grabearm 1205 von einer Energiequelle 1223 versorgt wird. Sowohl der versorgte Grabearm 1205 als auch die Energiequelle 1223 werden von einer Exoskelettstruktur 1208 gestützt, wobei die Exoskelettstruktur 1208 drehbar mit einer Schenkelverbindung 1219 verbunden ist, wobei die Schenkelverbindung 1219 drehbar mit einer Schaftverbindung 1215 bei einem Gelenk 1214 verbunden ist, wobei die Schaftverbindung 1215 mit einer Basisstruktur 1216 verbunden ist und wobei die Basisstruktur 1216 mit einer Oberfläche 1218 interagiert. In manchen Ausführungsformen ist der Werkzeugarm mit Werkzeugen, die andere sind als Schaufeln, wie z.B. einem Presslufthammer, einem Bohrer oder einer Kreissäge ausgerüstet.
  • Als ein Beispiel der zwölften Ausführungsform dieser Erfindung wird ein Rettungshelfer in einer Katastrophenreaktionssituation betrachtet, der in einer teilweise zusammengefallenen Struktur arbeitet. Wenn die engen Räume und unebenen Oberflächen der Struktur das Hereinbringen einer großen Grabeausrüstung wie z.B. einem Grabenbagger oder einem anderen Baggergerät unpraktisch oder unmöglich machen, erlaubt die Vorrichtung der zwölften Ausführungsform dieser Erfindung dem Rettungshelfer, ein kleines manövrierfähiges Exoskelett zu verwenden, das mit einem angetriebenen Grabemechanismus zum Graben ausgerüstet ist.
  • Obwohl sie als getrennte Ausführungsformen beschrieben sind, können die verschiedenen Ausführungsformen dieser Erfindung in einem einzelnen Exoskelett kombiniert werden. Zum Beispiel kann die fünfte Ausführungsform dieser Erfindung mit der zehnten Ausführungsform dieser Erfindung kombiniert werden, was einem Kran erlaubt, auf der Hinterseite eines Exoskeletts auf einem drehbaren Stützring montiert zu sein. Dies würde dem Exoskelettkran erlauben, schwere Objekte zu heben und dann den Stützring zu drehen, was bewirkt, dass die angehobene Last um das Exoskelett zu einem neuen Ort gedreht wird. Dies würde in großem Maße in Aufgaben wie z.B. dem Laden von Paletten helfen, da das Exoskelett während der Drehung der Last am Platz stehen könnte, anstatt gezwungen zu sein, eine Serie von Schritten durchzuführen, um den Kran zu drehen. In einem anderen Beispiel kann die elfte Ausführungsform mit der achten Ausführungsform kombiniert werden, was einer Exoskelettarmstütze erlaubt, den Arm des Exoskelettnutzers zu stützen, der den Griff hält und viel von dem Gewicht des Galgens absorbiert, wodurch in großem Maße die Einfachheit der Galgenstützung für diesen Nutzer erhöht wird und ihm erlaubt wird, länger und einfacher zu arbeiten.
  • In sämtlichen Ausführungsformen kann das Exoskelett Leistung für ein Powertool bzw. angetriebenes Werkzeug bereitstellen - auch wenn das Exoskelett selber passiv ist und keine Energieanforderungen aufweist. In angetriebenen (in Gang gebrachten) Exoskelettausführungsformen können die Energiesysteme des Werkzeugs und des Exoskeletts geteilt werden, was den Bedarf für ungleiche Energiespeichervorrichtungen eliminiert. In sämtlichen Ausführungsformen können verschiedene Sensoren, einschließlich aber nicht beschränkt auf Drucksensoren oder Kippschalter, in Kommunikation mit dem Exoskelettsteuersystem sein, was dem Exoskelett erlaubt, auf den Nutzer zu reagieren. In sämtlichen Ausführungsformen kann das Exoskelettsteuersystem in Kommunikation mit sämtlicher Werkzeugelektronik oder sämtlichen Werkzeugsteuersystemen wie z.B. Energie- und Zeiteinstellungen auf einer Punktschweißpistole sein.
  • Basierend auf dem Obigen sollte es offenbar sein, dass die vorliegende Erfindung eine Art von Vorrichtungen bereitstellt, die einem Exoskelett erlauben, einem Exoskelettträger durch direktes Stützen des Gewichtes von verschiedenen Werkzeugen und die Verwendung dieser Werkzeuge durch den Exoskelettträger zu assistieren, was die Stärke und die Ausdauer des Exoskelettträgers in Werkzeug-verwendenden Aufgaben erhöht. Die vorliegende Erfindung stellt ferner zusätzliche Vorrichtungen bereit, die einem Exoskelett erlauben, die Arme eines Exoskelettträgers auf solch eine Weise zu stützen, dass sie die Stärke und Ausdauer des Exoskelettträgers in Werkzeug-verwendenden Aufgaben verbessern. Zusätzlich erlaubt die vorliegende Erfindung einem Exoskelettträger, Werkzeugtypen oder Werkzeuge auf Weisen zu verwenden, die nicht möglich wären ohne das Exoskelett. Die vorliegende Erfindung erlaubt ferner einem Exoskelett, Leistung für Werkzeuge bereitzustellen, wobei die Energiequelle für diese Werkzeuge durch den Exoskelettrahmen gestützt wird, aber nicht durch die Arme des Exoskeletts oder des Trägers. Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Gegengewichtsstütze für ein Exoskelett bereit, um das Gewicht des Werkzeugs und der Exoskelettstruktur zu stützen, die das Werkzeug stützt. Obwohl sie mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben ist, sollte bereitwillig verstanden werden, dass verschiedene Änderungen oder Modifikationen gegenüber der Erfindung gemacht werden können, ohne von dem Geist davon abzuweichen. Allgemein ist die Erfindung nur beabsichtigt, durch den Umfang der folgenden Ansprüche beschränkt zu werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 62248677 [0001]

Claims (20)

  1. Außenskelett bzw. Exoskelett, das folgendes aufweist: Anschnallmittel, die konfiguriert sind, um das Exoskelett an einen Träger zu koppeln; eine Hüftstruktur; eine Schenkelverbindung, die drehbar mit der Hüftstruktur verbunden ist; eine Schaftverbindung, die drehbar mit der Schenkelverbindung verbunden ist, wobei Gewicht des Exoskeletts auf eine Oberfläche übertragen wird, auf der das Exoskelett durch die Hüftstruktur, die Schenkelverbindung und die Schaftverbindung steht; eine Armverstärkung, die konfiguriert ist, einen Arm des Trägers zu stützen bzw. zu unterstützen; eine teleskopische bzw. ineinanderschiebbare Verbindung, die drehbar mit der Armverstärkung verbunden ist; eine Energiespeichervorrichtung, die konfiguriert ist, Leistung durch eine Leitungsführung an ein Werkzeug abzugeben, das von dem Träger betrieben wird; und eine Leitungsführung-Energiespeichervorrichtungs-Kopplung, die konfiguriert ist, um die Leitungsführung mit der Energiespeichervorrichtung zu verbinden.
  2. Exoskelett nach Anspruch 1, wobei die Armverstärkung konfiguriert ist, um einen Oberarm des Trägers von einer Position unter dem Oberarm aus zu stützen.
  3. Exoskelett nach Anspruch 1, wobei die teleskopische Verbindung drehbar mit der Hüftstruktur verbunden ist.
  4. Exoskelett nach Anspruch 1, wobei die Armverstärkung konfiguriert ist, um einen Unterarm des Trägers zu stützen.
  5. Exoskelett nach Anspruch 4, wobei die teleskopische Verbindung eine erste teleskopische Verbindung konstituiert, wobei das Exoskelett ferner eine zweite teleskopische Verbindung aufweist, die drehbar mit der ersten teleskopischen Verbindung verbunden ist.
  6. Exoskelett nach Anspruch 1, wobei die Energiespeichervorrichtung eine Batterie ist.
  7. Exoskelett nach Anspruch 6, wobei das Exoskelett ein angetriebenes Exoskelett ist und die Energiespeichervorrichtung ferner konfiguriert ist, um Leistung an das Exoskelett abzugeben.
  8. Exoskelett nach Anspruch 6, wobei das Exoskelett ein nicht angetriebenes Exoskelett ist.
  9. Exoskelett nach Anspruch 6, wobei die Batterie an einer Hinterseite des Exoskeletts montiert ist
  10. Exoskelett nach Anspruch 1, das ferner folgendes aufweist: einen Werkzeug-haltenden Arm, der konfiguriert ist, um das Werkzeug zu stützen; eine Werkzeug-Kopplung, die konfiguriert ist, um das Werkzeug mit dem Werkzeug-haltenden Arm zu verbinden; und eine Mehrzahl von Leitungsführungsführungen, die konfiguriert sind, um die Leitungsführung entlang des Werkzeug-haltenden Arms zu führen.
  11. Exoskelett nach Anspruch 10, das ferner eine Hüftkopplung aufweist, die konfiguriert ist, um den Werkzeug-haltenden Arm mit der Hüftstruktur zu verbinden.
  12. Außenskelett bzw. Exoskelett, das folgendes aufweist: Anschnallmittel, die konfiguriert sind, um das Exoskelett an einen Träger zu koppeln; eine Hüftstruktur; eine Schenkelverbindung, die drehbar mit der Hüftstruktur verbunden ist; eine Schaftverbindung, die drehbar mit der Schenkelverbindung verbunden ist, wobei das Gewicht des Exoskeletts zu einer Oberfläche übertragen wird, auf der das Exoskelett durch die Hüftstruktur, die Schenkelverbindung und die Schaftverbindung steht; eine Armverstärkung, die konfiguriert ist, um einen Arm des Trägers zu stützen bzw. zu unterstützen; und eine teleskopische Verbindung, die mit der Armverstärkung drehbar verbunden ist.
  13. Exoskelett nach Anspruch 12, wobei die Armverstärkung konfiguriert ist, um einen Oberarm des Trägers von einer Position unter dem Oberarm zu stützen.
  14. Exoskelett nach Anspruch 13, wobei die teleskopische Verbindung drehbar mit der Hüftstruktur verbunden ist.
  15. Außenskelett bzw. Exoskelett, das folgendes aufweist: Anschnallmittel, die konfiguriert sind, um das Exoskelett an einen Träger zu koppeln; eine Hüftstruktur; eine Schenkelverbindung, die drehbar mit der Hüftstruktur verbunden ist; eine Schaftverbindung, die drehbar mit der Schenkelverbindung verbunden ist, wobei das Gewicht des Exoskeletts zu einer Oberfläche übertragen wird, auf der das Exoskelett durch die Hüftstruktur, die Schenkelverbindung und die Schaftverbindung steht; eine Energiespeichervorrichtung, die konfiguriert ist, um Leistung durch eine Leitungsführung an ein Werkzeug abzugeben, das von dem Träger betrieben wird; und eine Leitungsführung-Energiespeichervorrichtungs-Kopplung, die konfiguriert ist, um die Leitungsführung mit der Energiespeichervorrichtung zu verbinden.
  16. Exoskelett nach Anspruch 15, wobei die Energiespeichervorrichtung eine Batterie ist.
  17. Exoskelett nach Anspruch 16, wobei das Exoskelett ein angetriebenes Außenskelet ist und die Energiespeichervorrichtung ferner konfiguriert ist, um Leistung an das Exoskelett abzugeben.
  18. Exoskelett nach Anspruch 16, wobei das Exoskelett ein nicht angetriebenes Exoskelett ist.
  19. Exoskelett nach Anspruch 15, das ferner folgendes aufweist: einen Werkzeug-haltenden Arm, der konfiguriert ist, um das Werkzeug zu stützen; eine Werkzeug-Kopplung, die konfiguriert ist, um das Werkzeug mit dem Werkzeug-haltenden Arm zu verbinden; und eine Mehrzahl von Leitungsführungsführungen, die konfiguriert ist, um die Leitungsführungen entlang des Werkzeug-haltenden Arms zu führen.
  20. Exoskelett nach Anspruch 19, das ferner eine Hüftkopplung aufweist, die konfiguriert ist, um den Werkzeug-haltenden Arm mit der Hüftstruktur zu verbinden.
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