Resumen
The present invention relates to a robotic exoskeleton driven by parallel cables and mechanisms of reduced weight and volume, allowing the user to move comfortably and perform medical therapies, aids to the performance of forces of the orthotic type, activities related to sports practices or specialized training that require sequences of movements or help for everyday tasks. The system consists of a vest (8), to which are attached the exo-arm (2), the exo-forearm (3), a structure of parallel kinematics of the shoulder that allows to track the movements of the shoulder with respect to the body, a weight compensation system (4, 5) of the articulated assembly, power drives (6) that allow to move in a controlled manner the articulated arm, an autonomous power system and a computer-based control unit (1) in the one that will reside the procedures of control of movement, that can be programmed, tele-operated or coordinated. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
Reivindicaciones
1. 1. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano, que comprende: 2. - una exo-muñeca, que comprendeal menos un anillo (21, 22, 23) para soportar la muñeca del usuarioy permitir su giro; 3. - un exo-antebrazo (3) , unido ala exo-muñeca y encargado de soportar el antebrazodel usuario; 4. - un exo-brazo (2) encargado desoportar el brazo del usuario, unida alexo-antebrazo (3) mediante una articulación móvil (15) para permitir el giro del codo del usuario; 5. - una unión del exo-brazo (2) con la plataforma móvil del hombro para permitir la rotación delbrazo en el hombro; 6. - una pluralidad de cables de tracción (67) paraforzar el movimiento de cada articulación; 7. - una pluralidad de actuadores de potencia (6, 206) para actuar los cables de tracción (67) ; 8. caracterizado por que comprende: 9. - medios portadores (8) para ser portados por elusuario y encargados de soportar los actuadores de potencia (6, 206) ; 10. - una estructura de cinemática paralela delhombro, encargada de proporcionar la movilidad del brazo conrespecto al hombro y de efectuar un seguimiento de losdesplazamientos del hombro respecto al cuerpo, que comprende almenos una pluralidad de cables (11, 13) que conectan un soporte debrazo (33) , que actúa como plataforma móvil de la estructura decinemática paralela, con los medios portadores (8) , que actúan comoplataforma base de la estructura de cinemática paralela. 11. 2. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según la reivindicación 1, caracterizado por que laestructura de cinemática paralela del hombro comprende un sistema decompensación de gravedad, formado por una pluralidad de muelles (4, 5) que conectan el soporte de brazo (33) y los medios portadores (8) para soportar parcial o totalmente el peso del brazo delusuario. 12. 3. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según la reivindicación 2, caracterizado por que elsistema de compensación de gravedad comprende al menos uno de lossiguientes: 13. - un par de amortiguadores inferiores (4) quesoportan el brazo por delante y por detrás del mismo, apoyándose endos puntos situados en la parte inferior de los medios portadores (8) . 14. - un muelle superior (5) anclado, en verticalcerca de una hombrera, a los medios portadores (8) y unido por elotro extremo al soporte del brazo (33) . 15. 4. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la exo-muñeca estáformada por tres anillos (21, 22, 23) concéntricos, disponiendo elanillo central (22) de forma de polea para guiar un cable tractor (56) y poder rotar sobre su eje para girar la muñeca del usuario ensentido horario o antihorario. 16. 5. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que tanto el exo-antebrazo (3) como el exo-brazo (2) comprenden, para mantenerel brazo del usuario sujeto al exoesqueleto, una rejilla con formade semicilindro, unos acolchamientos y unas fijaciones mediantebandas elásticas para sujetar el conjunto y distribuir la presiónpor todo el brazo. 17. 6. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la estructura de cinemática paraleladel hombro comprende: 18. - un cable de tracción hacia abajo (13) , encargado de forzar el movimiento del brazo hacia abajo, que sedivide en una pluralidad de tendones para equilibrar el movimiento yobtener puntos de anclaje (130) sobre el soporte base (33) desplazados lateralmente. 19. 7. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la estructura de cinemática paraleladel hombro comprende: 20. - un cable de tracción (11) encargado de actuarsobre el brazo desde la parte delantera para forzar el movimientodel brazo hacia adelante, y 21. - un muelle (12) anclado por detrás del brazo ala espalda de los medios portadores (8, 10) , para forzar elmovimiento del brazo hacia atrás. 22. 8. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la estructura de cinemática paraleladel hombro comprende: 23. - un cable de tracción encargado de actuar sobreel brazo desde la parte trasera para forzar el movimiento del brazohacia atrás, y 24. - un muelle anclado por delante del brazo a losmedios portadores (8, 10) para forzar el movimiento del brazo haciaadelante. 25. 9. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la rotación del brazo en el hombro seefectúa mediante una cualquiera de las siguientes formas: 26. - mediante dos cables (60, 61) que trabajan enoposición; 27. - mediante un cable y un muelle. 28. 10. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la rotación de la muñeca se efectúamediante una cualquiera de las siguientes formas: 29. - mediante dos cables de tracción; 30. - mediante un cable de tracción (63) y un muelle (51) . 31. 11. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la rotación del codo se efectúamediante una cualquiera de las siguientes formas: 32. - mediante dos cables de tracción (62, 64) trabajando en oposición; 33. - mediante un cable de tracción y un muelle. 34. 12. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según la reivindicación anterior, caracterizado porque la articulación del codo comprende: 35. - dos piezas móviles (26, 29) con un eje de girocomún (39) , la primera pieza móvil (26) formando parte delexo-antebrazo (3) y la segunda pieza móvil (29) delexo-brazo (2) ; 36. - unos topes (43) para evitar que el codo puedagirar hacia atrás más allá de una posición límite; 37. - una polea (40) , unida solidariamente a laprimera pieza móvil (26) , que permite el accionamiento de laarticulación del codo a través de dos cables de tracción (62, 64) . 38. 13. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según la reivindicación anterior, caracterizado porque comprende: 39. - un encoder ubicado en la polea (40) paradeterminar el ángulo que relaciona la posición de la primera piezamóvil (26) respecto a la segunda pieza móvil (29) ; 40. - un sensor inercial (114) en elexo-brazo (2) para determinar su inclinación; 41. - un sensor inercial (113) en elexo-antebrazo (3) para, junto con la información delencoder de la polea (40) , determinar la posición delexo-antebrazo (3) . 42. - un sensor inercial (112) sobre la hombrera delos medios portadores (8) para determinar la posición relativa delbrazo respecto al cuerpo del usuario. 43. 14. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que los medios portadores comprenden unchaleco (8) . 44. 15. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según la reivindicación anterior, caracterizado porque los medios portadores comprenden adicionalmente una mochila (10) . 45. 16. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, dondelos actuadores de potencia se seleccionan de entre lossiguientes: 46. - actuadores lineales (106) ; 47. - actuadores rotacionales (6) ; 48. - una combinación de los anteriores. 49. 17. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según la reivindicación anterior, donde los actuadores depotencia rotacionales (6) ejercen su tracción sobre el cablemediante una polea (80) con un surco helicoidal (84) que permiteconducir el cable en su recogida. 50. 18. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una pluralidad de dedales desensores externos (100, 101, 102, 103, 105, 106) ubicados en elpropio exoesqueleto para activar los actuadores de potencia (6, 206) y así comandar los movimientos del mismo. 51. 19. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según la reivindicación anterior, caracterizado porque cada dedal de sensores externo comprende un conjunto de cincosensores (93, 94, 95, 96, 97) incluidos en el interior (98) de undedal (99) . 52. 20. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 19, caracterizado por que los dedales de sensores externos sedisponen en pares de dedales (100, 101; 102, 103; 105, 106) confunciones opuestas. 53. 21. Exoesqueleto robotizado vestible para brazohumano según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, caracterizado por que dispone de medios de almacenamiento dedatos, medios de entrada para selección de un modo de funcionamientodel exoesqueleto y de una unidad de control configurada para, enfunción de dicha selección, seleccionar uno de los siguientes modosde funcionamiento del exoesqueleto: 54. - modo de grabación de trayectorias, pararegistrar los movimientos realizados por el exoesqueleto en losmedios de almacenamiento de datos; 55. - modo de seguimiento de trayectoria grabada, para seleccionar una trayectoria deseada, previamente grabada en losmedios de almacenamiento de datos, y repetir dicha trayectoria demanera automática o permitir que el usuario intente seguirla ycorregirle cuando se salga de ella; 56. - modo de seguimiento de sensores externos, parapermitir el control del movimiento del exoesqueleto a través de lossensores externos.
