或车辆电源供给充电。至少所述 传动器需要来自电池组的电力以允许它们起动。所述电池组是可拆卸的以便快速置换为相 似功率或更大功率的另一个电池组。所述电池组可以便携地充电或者外在地在特殊设计的 充电器中充电。
[0182]典型地只有一部分电池组将被使用，万一这些耗尽将有听觉警报响起，并且控制 面板上的视觉电池充电指示器将警告所述用户低的电池电源情况，然后WA能够自动地将 电源切换到备用电池部分。或者在另一个优选方案中，所述控制面板将只是警告用户低电 力情况，而不提供备用电池组以减轻重量。可以设想WA100将有助于恢复残疾用户的基本 活动。
[0183] WA自身带有便携电源和控制系统并且可以通过车辆充电器或家用电源再充电。
[0184] WA的控制系统
[0185] 现在，参考图45a_73给出WA的控制系统的优选形式。举例来说，将结合图1-44 所描述的外骨骼的优选实施例解释所述控制系统。然而，可以想到所述控制系统配置、方法 和技术，特别是所述地面和平衡子系统，可以经变化而应用于其它具有相似控制功能和稳 定性需求的助步器和外骨骼系统。
[0186]可以想到所述控制系统可以实现于任何适当的硬件系统、平台或构造。所述硬件 系统设置为WA机载的，并且优选地至少包括用于运行控制系统算法处理器处理器，用于存 储控制系统算法和数据的存储器，和用于与其它WA构件通信并对其进行操作的接口电路， 例如接收传感器信号和操作外骨骼传动器。可以想到所述处理器可以是任何形式的可编程 硬件设备，是CPU、数字信号处理器、域-可编程门阵列、微型控制器、专用集成电路等等。
[0187]基于经由人-设备接口的用户输入和测定WA的例如地面改变的平衡和环境因素 的传感器输入，所述控制系统控制外骨骼的传动器的状态和运动。当通电时，WA控制系统 保持在静止状态，保持当前姿势并且等候用户经由控制盘的输入。所述用户输入被转化为 一组命令值，其经由传动器控制器，例如一组电动机控制器，触发传动器的预编程的动作序 列。优选形式的控制系统存储一系列预编程的序列，各个序列被设置为实施不同的运动，例 如但不仅仅是步行、就座和站立。各个预编程的序列可以间断并由来自单独的平衡和地形 感测子系统的环境变数进行调节，所述系统被设置为改变所述预编程的序列以调整至它的 当前环境。
[0188] 所述预编程的序列被驱动为事件或事件序列/指令，其被确定为由传动器的物理 位置和/或来自环境传感器的适当信号完成。通过具有预编程的时间和位置序列并且为环 境进行调整，节约了计算时间和电源。
[0189] 参考图73,优选形式的控制系统包括人机接口 1601、地面感测子系统1640、平衡 子系统1630和电动机控制子系统1620。所述电动机控制子系统（即所述传动器控制器） 与传动器1612连接。各个传感器1610、1611，包括在传动器1612中的传感器，提供反馈，t匕 如所述传动器的位置。
[0190] 用户经由控制面板1601的输入由控制系统1690转化为预编程的命令。所述预编 程的命令指引电动机控制器1620移动传动器1612。传动器传感器1616向控制系统提供 反馈，以确保传动器的正确运动。取决于传感器输入，所述预编程的命令可以由平衡子系统 1630和/或地面子系统1640进行改变。各个子系统与其它子系统分开操作，但是子系统之 间经由例如网络或总线进行通信。
[0191] 下面将详述各个子系统和预编程的命令的实例。
[0192] 人机接口
[0193] 在优选方案中，可以将控制盘用于人机交互，它包含十二个薄键盘按钮、三个LED、 操纵杆和电池表。可以使用其它适当的人机交互控制。例如，触摸屏可以替换所述控制盘。 在另一种选择中，液晶屏幕可以替换LED和电池表，并且显示与所述设备相关的其它适当 的状态信息。
[0194] 优选实施例的键盘包含〃开/关〃按钮，其将用于开启和关闭WA，〃就座〃按钮， 其将用于使得WA坐下，〃站立〃按钮，其将用于使得WA站立，和〃应急电池供给〃，其将允 许一旦主电源耗尽时应急电池来向WA供电。将有取消按钮来取消所选择的功能。将有〃 抬脚"和放下脚的功能用于坐姿。将有听觉蜂鸣器来指示某些功能的警告和选择。
[0195] 所述键盘包含三个LED :当WA中发生故障时LED之一将以恒速闪烁，当设备正在 充电时LED之一将点亮，当正在使用应急电源时一个LED将点亮。
[0196] 电池表可以是LED序列，将提供主电池组中可用功率的指示，从所有LED点亮意指 所述电池充电完成，到LED全灭意指所述电池需要充电。
[0197] 正如上面对替换实施例的描述，LED可以被液晶屏幕替换，其显示由LED及类似或 其它方法提供的信息。
[0198] 操纵杆将用于控制WA的步行运动。操纵杆向前或向后方向的选择和快速释放将 使得WA分别向前或向后静态步进，而保持操纵杆向前或向后较长时间将使得WA分别向前 或向后动态步进。将操纵杆向左或向右按下将使得WA分别向左或向右走。对角线地向前 或向后同时向左或向右按下操纵杆将使得WA转向对应方向。
[0199] 预编程的命令/序列
[0200] WA由用户通过人机接口控制。如前所述，优选方案的人机接口是键盘。在键盘上 执行作业触发预编程的事件序列。这些序列是定时的、用角度量的运动系列，其恒定地将用 户维护在平衡状态，如果该平衡状态被外部环境力乃至由用户运动扰乱，设备子系统中断 并利用输入变量更新预编程的序列以针对环境因素进行调整。
[0201] 因此所述预编程的序列假设平地，即相对于运动方向来说纵向或横向均没有斜 度。各个预编程的运动序列与要执行期望的运动所要求的多个连续的指令相关联。所述连 续的指令在某种程度上离散地模仿人类关节需要的运动步骤，以执行特殊的运动序列。每 个指令与某个执行所期望指令的相关传动器运动集合相关联。因此，控制系统必须存储每 个预编程的序列、与该序列相关联的指令和每个指令需要的传动器运动。
[0202] 图45a_49b提供预编程的运动序列、与这些序列相关联的指令和要执行那些特定 的指令所要求的相关传动器运动的实例。在下面的实例中，为了清楚起见概略示出图1-44 的外骨骼500的模型700。所示箭头相应于传动器针对上述的指令的运动（或第一指令情 况下从站立被控姿势进行的移动）。
[0203] 如图1-44对外骨骼500所述，外骨骼的关节角通过变化与特定的关节相关联的传 动器的长度来改变。因此传动器701-710由箭头代表，以显示传动器是否在特定的指令期 间伸长或缩短（所述指令随之改变相关联的关节以执行期望的运动）。如下列表1所示，各 传动器701-710对应于外骨骼500的传动器19、39、13、16和38中的一个（与关节7、12和 14相关联）。
[0204]
[0205]表1
【主权项】
1. 一种用于控制外骨骼的方法，所述外骨骼由用户佩带并具有一个或多个与所述外骨 骼的均对应于用户身体部分的各个体构件相关联的传动器，所述方法包括下列步骤： 接收指示期望的运动序列的输入数据； 从存储器获得指示实施所述运动序列所需要的一个或多个连续的指令的预编程的运 动数据，各个指令与用于执行所述指令的相关传动器运动相关联； 根据所存储的指示当前地面状态的调整数据更新相关的传动器运动；以及 对于每个指令根据更新的相关的传动器运动移动一个或多个传动器。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，在更新相关的传动器运动的步骤之前，所述方法 还包括步骤：确定并存储指示当前地面的斜度的地面状态数据。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中确定地面状态数据的步骤包含： 接收指示地面坡度在外骨骼的期望的运动序列期间的变化的数据， 在与移动序列关联的落脚指令期间移动与外骨骼的落脚构件关联的一个或多个传动 器，以向着最大允许倾角旋转足部构件， 一旦接收到指示足部构件与斜坡对准的输入，则终止与足部构件相关联的一个或多个 传动器的运动， 基于足部构件的角度确定指示地面的当前状态的地面状态数据。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中， 确定指示当前地面的斜度的地面状态数据的步骤还包括：将足部构件的角度和来自与 足部构件相关联的加速表的输入数据取平均；并且 存储地面状态数据的步骤包括：存储平均的角度作为指示地面的当前坡度的数据。
5. 根据权利要求3或4所述的方法，其中，其中，足部构件在足部构件的下面的每个角 区域处包含至少一个接触传感器，并且其中，所述角区域沿横向形成两对基本对准的角区 域，并且沿纵向形成两对基本对准的角区域。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中，每个接触传感器是触觉传感器，或者每个接触传 感器是压力传感器。
7. 根据权利要求5所述的方法，其中，当一旦落脚构件的下面与地面接触而只从一些 角区域的传感器接收到触发信号的时候，接收指示地面斜度变化的数据。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中： 地面斜度由纵向分量和横向分量组成，并且指示地面斜度变化的数据指示地面斜度的 纵向分量的变化或地面斜度的横向分量的变化或二者皆有之，并且 从至少一个只与两对横向地对准的角区域之一相关联的触觉传感器接收到的触发信 号指示地面斜度的纵向分量发生变化，而从至少一个只与两对纵向地对准的角区域之一相 关联的触觉传感器接收到的触发信号指示地面斜度的横向分量发生变化。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中，最大允许倾角或是斜面和纵向延长且基本水平 的线之间的最大允许夹角，或是斜面和横向延长且基本水平的线之间的最大允许横向夹 角。
10. 根据权利要求5所述的方法，其中， 移动与外骨骼的落脚构件关联的一个或多个传动器以向着最大允许倾角旋转足部构 件的步骤包括：围绕横穿过从其接收触发信号的对准角区域对的轴旋转足部构件，并且 终止一个或多个传动器的移动的步骤包括：一旦接收到下述触发信号则终止移动，所 述触发信号是从与相对的对准角区域对到旋转轴线所横穿的对准角区域对的，并且所述触 发信号指示足部构件与地面的坡度的对准。
11. 根据权利要求3或4所述的方法，其中最大允许倾角被预定并保存在存储器中。
12. 根据权利要求3或4所述的方法，其中， 移动每个传动器包括改变传动器的长度，并且其中改变传动器的长度改变形成在外骨 骼的体构件之间的相关关节的角度，并且， 移动与落脚构件关联的一个或多个传动器以向着最大允许倾角旋转足部构件的步骤 包括步骤： 标识将足部构件与地面的斜度对准所需要的旋转轴和旋转方向； 由各个传动器的长度获得相关关节的角度； 使用所述足部关节的角度计算与所需要的旋转轴和旋转方向相关的外骨骼的足部关 节的相对位置； 确定与将所述足部构件旋转至最大允许倾角所要求的落脚构件相关联的足部关节的 期望位置； 使用反相运动学来确定影响足部关节的位置的各个关节的期望位置； 从影响足部关节的位置的各关节的期望位置确定期望关节角； 确定与各个期望关节角相关联的各个传动器的期望的长度变化；以及 将与各个期望关节角相关联的各个传动器的长度向着传动器的期望长度变化改变。
13. 根据权利要求5所述的方法，其中，所述足部构件还包括中间区域触觉传感器，用 于提供关于足部构件的中央前后区域与地面的接触状态的信息，以提供升高的分辨率，从 而将足部构件与地面对准。
14. 根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中外骨骼包括： i) 包括用户安全设置的刚性骨盆支撑构件，所述安全设置用于将用户至少加固于所述 骨盆支撑构件以可操作地支撑所述用户； ii) 第一腿结构和第二腿结构，第一腿结构和第二腿结构中的每一个与所述骨盆支撑 构件接合并针对与用户的对应腿相邻的操作位置从所述骨盆支撑构件伸出，第一腿结构和 第二腿结构中的每一个包括： 用于与用户的大腿接合的大腿结构构件，所述大腿结构构件在其第一端通过髋关节与 所述骨盆支撑构件旋转轴地接合； 用于与所述用户的小腿接合的小腿结构构件，所述小腿结