[发明专利]用于人手臂支承外骨骼的方法和装置

权利要求书

1.一种手臂支承外骨骼，其被构造为连接至人并且包括：

肩部基部，其被构造为连接至人的躯干；以及

手臂连杆机构，其被构造为连接至肩部基部，手臂连杆机构包括：

近端连杆；

远端连杆，其被构造为围绕旋转关节并且沿第一旋转轴线相对于近端连杆旋转；

至少一个手臂连接器，其附接至远端连杆并且适于将人的上臂连接至远端连杆；

张力产生器，其在张力产生器的第一端部处连接至近端连杆并且在张力产生器的第二端部处连接至远端连杆，其中张力产生器被构造为提供使远端连杆相对于近端连杆屈曲的力矩；以及

突出部，其实质上位于旋转关节处，其中：

肩部基部包括：承载结构，其连接至手臂连杆机构并且被构造为支承肩部基部上的反作用力和力矩；以及连接机构，其被构造为将承载结构连接至人的躯干并且使得肩部基部与人的躯干一致地移动；

其中人抬起手臂时近端连杆和远端连杆共线时的第一位置与人放下手臂时近端连杆和远端连杆变为共线时的第二位置之间的角度为肘节角度，当远端连杆延伸超过肘节角度时，突出部限制张力产生器，并且张力产生器所提供的力矩保持为实质上较小，从而允许人自由地移动人的上臂；并且

当突出部不限制张力产生器时，通过张力产生器产生的所述力矩使远端连杆相对于近端连杆屈曲，从而减小抬起人的上臂所需的人肩部的力和力矩。

2.一种手臂支承外骨骼，其被构造为连接至人并且包括：

肩部基部，其被构造为连接至人的躯干；以及

手臂连杆机构，其被构造为连接至肩部基部，手臂连杆机构包括：

近端连杆；

远端连杆，其被构造为围绕旋转关节并且沿第一旋转轴线相对于近端连杆旋转；

至少一个手臂连接器，其附接至远端连杆并且适于将人的上臂连接至远端连杆；

张力产生器，其在张力产生器的第一端部处连接至近端连杆并且在张力产生器的第二端部处连接至远端连杆，并且被构造为提供使远端连杆相对于近端连杆屈曲的力矩；以及

突出部，其实质上位于旋转关节处并且被构造为当远端连杆延伸超过肘节角度时在实质上以旋转关节为中心的位置处限制张力产生器，该肘节角度为人抬起手臂时近端连杆和远端连杆共线时的第一位置与人放下手臂时近端连杆和远端连杆变为共线时的第二位置之间的角度，其中：

肩部基部包括：承载结构，其连接至手臂连杆机构并且被构造为支承肩部基部上的反作用力和力矩；以及连接机构，其被构造为将承载结构连接至人的躯干并且使得肩部基部与人的躯干一致地移动；

当突出部限制张力产生器时，力矩保持为实质上较小，从而允许人自由地移动人的上臂。

3.一种手臂支承外骨骼，其被构造为连接至人并且包括：

肩部基部，其被构造为连接至人的躯干；以及

手臂连杆机构，其被构造为连接至肩部基部，手臂连杆机构包括：

近端连杆；

远端连杆，其被构造为围绕旋转关节并且沿着与近端连杆形成第一角度的第一旋转轴线相对于近端连杆旋转；

至少一个手臂连接器，其附接至远端连杆并且适于将人的上臂连接至远端连杆；

至少一个力矩产生器，其连接至近端连杆和远端连杆并且被构造为在近端连杆与远端连杆之间产生力矩；以及

突出部，其实质上位于第一旋转轴线的旋转关节处并且被构造为当远端连杆延伸超过肘节角度时限制至少一个力矩产生器，该肘节角度为人抬起手臂时近端连杆和远端连杆共线时的第一位置与人放下手臂时近端连杆和远端连杆变为共线时的第二位置之间的角度，其中：

肩部基部包括：承载结构，其连接至手臂连杆机构并且被构造为支承肩部基部上的反作用力和力矩；以及连接机构，其被构造为将承载结构连接至人的躯干并且使得肩部基部与人的躯干一致地移动；

当近端连杆与远端连杆之间的角度小于肘节角度时，通过至少一个力矩产生器在近端连杆与远端连杆之间产生的所述力矩使远端连杆相对于近端连杆屈曲，从而减小抬起人的上臂所需的人肩部的力和力矩，并且对肩部基部施加反作用力和力矩；并且

当近端连杆与远端连杆之间的角度大于肘节角度时，通过至少一个力矩产生器在近端连杆与远端连杆之间产生的所述力矩实质上较小，从而允许人自由地移动人的上臂。