要求11所述的外骨骼，其中所述多个关节模块中的至少一者构成包含电动马达致动器的马达关节模块，使得当所述马达关节模块跨越所述膝关节及所述髋关节中的选定者安装时，所述控制器可通过所述电动马达致动器控制所述膝关节及所述髋关节中的所述选定者的运动。
14.根据权利要求10所述的外骨骼，其中所述多个关节模块中的至少一者构成包含弹簧元件的弹簧模块，使得当所述弹簧模块跨越所述膝关节及所述髋关节中的选定者安装时，所述弹簧元件在所述关节的运动范围中存储及释放能量。
15.根据权利要求10所述的外骨骼，其中所述关节模块中的至少一者构成包含阻尼器元件的阻尼器模块，使得当所述阻尼器模块跨越所述膝关节及所述髋关节中的选定者安装时，所述阻尼器元件在所述关节的运动范围中吸收能量。
16.根据权利要求10所述的外骨骼，其中所述右腿支撑件及所述左腿支撑件中的每一者进一步包含可通过踝关节可旋转地连接到相应所述小腿连杆且经配置以在所述站立姿势阶段期间搁置在地面上的足部连杆，所述外骨骼进一步包括在每一所述踝关节上方及下方的一对安装位置，使得所述多个关节模块中的选定者可选择性地跨越所述踝关节安装。
17.根据权利要求1所述的外骨骼，其中所述第一转矩修改器及所述第二转矩修改器构成第一可锁定髋关节及第二可锁定髋关节，所述第一可锁定髋关节及所述第二可锁定髋关节经配置以在所述可锁定髋关节解锁时允许在所述右腿支撑件及所述左腿支撑件与所述外骨骼躯干之间在所述横向或冠状平面中的旋转，且经配置以在所述可锁定髋关节锁定时抵抗在所述腿支撑件与所述外骨骼身躯之间在所述横向或冠状平面中的旋转。
18.根据权利要求17所述的外骨骼，其中所述第一可锁定髋关节及所述第二可锁定髋关节经配置以由装置操作者选择性地锁定及解锁，其中当相应所述髋关节解锁时所述第一髋关节及所述第二髋关节中的每一者的运动在整个运动范围中完全由所述人控制，且当所述相应髋关节锁定时所述相应髋关节的运动被阻止。
19.根据权利要求18所述的外骨骼，其中所述第一可锁定髋关节及所述第二可锁定髋关节中的至少一者包含弹性弹簧元件。
20.根据权利要求18所述的外骨骼，其中所述第一可锁定髋关节及所述第二可锁定髋关节中的至少一者包含抵抗运动的能量吸收元件。
21.根据权利要求18所述的外骨骼，其进一步包括限制所述运动范围的至少一个止动件。
22.根据权利要求1所述的外骨骼，其中所述外骨骼躯干具备右安装位置及左安装位置且所述右腿支撑件及所述左腿支撑件中的每一者进一步包含骨盆短柱，所述骨盆短柱经配置以由所述外骨骼的操作者选择性地耦合到所述外骨骼躯干的所述右安装位置或左安装位置中的任一者以按至少两个方式配置所述外骨骼:具有所述右经致动腿支撑件及所述左未经致动腿支撑件，及具有所述右未经致动腿支撑件及所述左经致动腿支撑件。
23.—种控制下肢外骨骼的方法，所述下肢外骨骼可经配置以耦合到具有相异的右侧身体机能及左侧身体机能的人，且包含经配置以耦合到所述人的下肢的非对称构造或控制的右腿支撑件及左腿支撑件，其中每一所述腿支撑件经配置以在站立姿势阶段期间搁置在地面上且包含通过膝关节互连的大腿连杆及小腿连杆；及经配置以耦合到所述人的上身且通过相应矢状髋关节可旋转地连接到所述腿支撑件的所述大腿连杆中的每一者的非对称构造或控制的外骨骼躯干，所述方法包括: 调节跨越所述右腿支撑件及所述左腿支撑件中的一者的所述膝关节耦合的第一转矩修改器及耦合到所述右腿支撑件及所述左腿支撑件中的所述者的所述髋关节的第二转矩修改器，使得所述第一转矩修改器及所述第二转矩修改器提供对所述下肢外骨骼的右侧部分及左侧部分的相异调节以补偿所述人的所述相异右侧身体机能及左侧身体机能。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述第一转矩修改器及所述第二转矩修改器构成第一转矩产生器及第二转矩产生器且所述方法进一步包括: 使用多个传感器监测包含所述两个腿支撑件的所述外骨骼的定向；以及 通过控制器基于来自所述多个传感器的信号调节所述第一转矩产生器及所述第二转矩产生器的操作以致使所述下肢外骨骼遵循一系列定向，从而共同地再现自然人类运动。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述右腿支撑件及所述左腿支撑件中的另一者的所述膝关节及所述髋关节没有相关联转矩产生器且其中所述方法进一步包括通过所述控制器致动所述右腿支撑件及所述左腿支撑件中的所述者的移动而所述右腿支撑件及所述左腿支撑件中的所述另一者未经致动。
26.根据权利要求25所述的方法，其进一步包括:控制所述未经致动腿支撑件的机电制动元件以在所述站立姿势阶段期间抵抗围绕相应所述膝关节的屈曲。
27.根据权利要求23所述的方法，其中所述第一转矩修改器及所述第二转矩修改器选自多个关节模块且所述外骨骼进一步包括在所述第一腿支撑件及所述第二腿支撑件中的所述者的所述膝关节及所述髋关节中的每一者上方及下方的一对安装位置，所述方法进一步包括:由装置操作者跨越一选定对的所述安装位置安装所选择的所述关节模块，借此所述装置操作者可在重新配置所述外骨骼时选取所述多个关节模块中的一或多者的选定组合以有利于所述人的行走。
28.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括: 使用多个传感器监测所述外骨骼的定向；以及 在安装所述所选择的关节模块之后立即自动通过由所述选定对的安装位置建立的电接口建立所述所选择关节模块与控制器之间的通信，借此使得来自所述多个传感器的信号能够被输入到所述控制器。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述多个关节模块中的至少一者构成跨越所述膝关节及所述髋关节中的选定者安装的包含机电制动元件的制动模块，且所述方法进一步包括:通过经由所述控制器啮合所述机电制动件来选择性地阻止及释放所述膝关节及所述髋关节中的所述选定者的运动。
30.根据权利要求23所述的方法，其中所述第一转矩修改器及所述第二转矩修改器构成第一可锁定髋关节及第二可锁定髋关节且所述方法进一步包括:解锁所述可锁定髋关节以允许在所述右腿支撑件及所述左腿支撑件与所述外骨骼躯干之间在横向或冠状平面中的旋转；以及锁定所述可锁定髋关节以抵抗在所述腿支撑件与所述外骨骼身躯之间在所述横向或冠状平面中的旋转。
31.根据权利要求30所述的方法，其进一步包括:由装置操作者锁定或解锁所述第一可锁定髋关节及所述第二可锁定髋关节，其中当相应所述髋关节解锁时所述第一髋关节及所述第二髋关节中的每一者的运动在整个运动范围中完全由所述人控制，且当所述相应髋关节锁定时所述相应髋关节的运动被阻止。
32.—种控制下肢外骨骼的方法，所述下肢外骨骼可经配置以耦合到人且包含:第一腿支撑件及第二腿支撑件，所述第一腿支撑件及所述第二腿支撑件可经配置以耦合到所述人的下肢，其中每一所述腿支撑件包括大腿连杆及小腿连杆；两个膝关节，每一膝关节经配置以允许在所述相应小腿连杆与所述相应大腿连杆之间的屈曲及伸展；外骨骼躯干，其可经配置以耦合到所述人的上身、通过矢状髋关节可旋转地连接到所述腿支撑件的所述大腿连杆，所述矢状髋关节允许在所述腿支撑件与所述外骨骼身躯之间的屈曲及伸展；两个转矩产生器，其耦合到所述膝关节；两个转矩产生器，其耦合到所述矢状髋关节；多个传感器，其用于监测所述外骨骼的所述定向；以及控制器，其与所述传感器及所述转矩产生器通信，所述方法包括: 将来自所述多个传感器的信号发送到所述控制器；以及 以第一模式调节所述第一腿支撑件的所述转矩产生器以遵循一系列定向，从而共同地再现自然人类运动，同时以第二模式调节所述第二腿支撑件的所述转矩产生器以最小化所述第二腿支撑件对所述人的移动的抵抗性，借此所述外骨骼调节所述人的仅一个下肢的运动。
33.根据权利要求32所述的方法，其进一步包括: 接收到所述控制器的用户输入；以及 基于所述用户输入，在所述第一模式或第二模式之间更改对所述第一支腿与所述第二支腿中的每一者上的所述转矩产生器的调节。
34.根据权利要求33所述的方法，其进一步包括在接收到所述用户输入之后，即刻检查所述多个传感器，及在所述第一模式与所述第二模式之间进行改变之前，验证所述外骨骼正处于在所述第一模式与所述第二模式之间改变对所述转矩产生器的所述调节是安全的定向中。
【专利摘要】本发明涉及一种外骨骼(100；200)，所述外骨骼可利用分成三个类别的装置来加以即时重新配置、调整及/或控制，特定来说，所述三个类别包含可交换未经致动支腿、可锁定横向及冠状髋部旋转件及软件控制自由关节。更具体来说，所述第一装置允许创建模块化关节系统，在所述系统中，可改变或交换个别外骨骼关节(230；231；232；233；249)或肢(112L；112R)以针对特定用户优化外骨骼。所述第二装置涉及以机械方式控制(例如锁定及解锁)关节，从而允许例如外骨骼支腿在未经致动的轴中枢转或不枢转。
【IPC分类】A61H1-02
【公开号】CN104869970
【申请号】CN201380064944
【发明人】亚当·佐斯, 强纳生·伊凡斯, 鲁宾·山德勒, 纳森·哈汀, 艾伦·朱林, 詹姆斯·卢宾, 泰勒·西纽, 迪兰·菲尔班克斯, 詹姆斯·斯特莱克
【申请人】埃克苏仿生公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2013年12月11日
【公告号】CA2894171A1, WO2014093470A1