I英寸髋部偏移的外骨骼由具有空心三角形符号的线142展示，具有2英寸髋部偏移的外骨骼由具有空心倒三角形符号的线143展示，且具有3英寸髋部偏移的外骨骼由具有空心正方形符号的线144展示。假定从外骨骼用户到配重的固定距离，所需配重的量随着髋部枢轴偏移距离增加而降低。同样，假定固定配重量，从外骨骼用户到所需配重的距离随着髋部枢轴偏移距离增加而降低。在图2e中还展示用黑色实心圆符号标记的线148，线148标绘随着配重的重量沿着X轴146增加而在y轴147上增加的由外骨骼腿支撑的垂直分力。
[0043]针对特定工具固持任务设计的外骨骼可极大受益于此向前安装的髋部枢轴设计。所述向前安装的髋部枢轴通过减小配重从用户突出的距离而增加用户的移动性。在局限空间中，对用户的大小的任何增加均为不期望的。其它益处包含减小的配重质量，此减小穿着所述装置行走时的用户疲劳。在具有经致动髋部的外骨骼的情形中，向前安装的髋部枢轴归因于减少的外骨骼髋部致动器扭矩输入而产生减小的电力消耗。
[0044]在主实施例的一个实例中，如果工具固持外骨骼针对以给定配重重量在局限空间中使用而设计，那么可减小配重距外骨骼用户的距离。基于图2e中所展示的曲线图，具有27.5镑配重且不具有髋部偏移的外骨骼将需要从外骨骼穿戴者到配重的15英寸距离，而具有相同27.5镑配重但具有3英寸髋部偏移的外骨骼将仅需要从外骨骼穿戴者到配重的8英寸距离。此较短配重差异将为在局限空间中操纵外骨骼方面的显著优点。
[0045]本发明的第二实施例由一种具有使外骨骼髋部枢轴在矢状平面中相对于外骨骼穿戴者的髋部枢轴向后不对准的机械设计的外骨骼装置组成。针对背包承载外骨骼的应用，此机械设计出于当负载在用户前面时应将髋部枢轴放置于用户前面的相同原因而减小将负载固持于适当位置中所需的反向扭矩:当外骨骼枢轴接近于其正接纳的负载的质量中心而放置时，用户将能够采取较直立位置。此种类的外骨骼的非拟人髋部位置是基关于人体中的髋关节的性质的见解:髋关节通常与所述髋关节承受的负载的质量中心成直线放置，使得不需要围绕髋部的扭矩。正如较早实施例中，其中将髋部枢轴直接与负载成直线放置可为不实际的，仅将所述髋部枢轴尽量实际可行地接近地移动足以具有有益效应。注意在这些实施例中人的重量传递到地面而非外骨骼(即，外骨骼并不经由外骨骼髋部枢轴来承受人的身体重量)是重要的。然而，如果人紧密连接到外骨骼的躯体使得人的身体重量转移到外骨骼且经由外骨骼髋部枢轴，那么理想外骨骼枢轴位置将在外骨骼躯干、人的躯干及负载的经组合质量中心处。在图3a及3b中展示具有向后移位的髋部的承载外骨骼的表不。
[0046]参考图3a及3b，工作者301正穿戴通过人-外骨骼绑带305附接到工作者301的躯干304的商业外骨骼302。商业外骨骼302配备有承载背包303及髋部致动器313，所述髋部致动器经配置以围绕向后移位的髋部枢轴306产生扭矩。向后移位的髋部枢轴从工作者301的髋部枢轴向后移位达距离309。承载背包303的重量转移到由外骨骼腿307支撑的商业外骨骼302，所述外骨骼腿通过向后移位的髋部枢轴306连接到外骨骼302。
[0047]进一步参考图3a及3b，工作者301正穿戴商业外骨骼302，其中工作者301的髋部枢轴定位于矢状平面中在虚线310处，且商业外骨骼302髋部枢轴于矢状平面中从虚线310向后达距离309而定位。归因于承载背包303的重量的围绕髋部枢轴306的扭矩由归因于重力308的力及杠杆臂311减去距离309形成。由于外骨骼髋部偏移距离309，因此减小必须由致动器313供应的用以抵消由归因于重力308的力产生的扭矩的扭矩。以此方式，商业外骨骼302的向后偏移髋部枢轴降低髋部致动器要求。
[0048]在第二实施例的另一变化形式中，如果背包类型承载商业外骨骼由工作者使用以在一距离内携载重型物品，且外骨骼不具有任何髋部致动(即，缺乏髋部致动器313)，那么将承载外骨骼的髋关节位置向后移位将允许人施加相对于不具有向后移位的髋部的类似外骨骼来说在抵抗由外骨骼的负载造成的向后扭矩时较少的物理输入/能量。在穿戴具有向后移位的髋部的外骨骼的过程中由工作者所作出的持续努力的此降低将允许工作者携载相同重量负载较远距离，或携载较大重量达类似距离，或以经降低疲劳及损伤风险执行相同任务。
[0049]在一些实施例中，动力外骨骼围绕髋部枢轴产生实质净扭矩。此装置的实例揭示于美国申请案12/468,487中，所述美国申请案以引用的方式并入本文中。在此装置中，由致动器在相同的方向上围绕髋部枢轴产生大扭矩(犹如在外骨骼上存在后负载)，使得外骨骼提供推进帮助。因此，穿戴者必须向前倾斜以平衡从外骨骼躯干转移到穿戴者的躯干的扭矩；来自外骨骼的扭矩是致动器扭矩与在外骨骼前面或后面的任何负载的组合。如果已知典型负载条件及致动器扭矩，那么根据本发明通过将髋部枢轴从正常拟人位置移动适当距离来平衡围绕髋部枢轴的负载是可能的。通常在此实施例中，枢轴将向后移动，除非在外骨骼前部上的负载相当大。
[0050]本发明的第三实施例由一种具有在矢状平面中相对于外骨骼穿戴者的髋部枢轴的位置可调整地变更外骨骼髋部枢轴位置的机械设计的外骨骼装置组成。可由外骨骼控制系统自动致动或由外骨骼穿戴者手动调整的此装置允许不同髋部放置以便补偿改变的负载或致动条件。针对工具固持外骨骼的应用，此机械设计通过将髋部枢轴向前移位而减小在站立时将工具固持于适当位置中所需的反向扭矩，且通过将髋部枢轴向后移位而增加在行走或操纵时的外骨骼移动性。在图4a及4b中展示此外骨骼装置。
[0051]参考图4a，工作者401正穿戴通过人-外骨骼绑带404附接到工作者401的躯干403的商业外骨骼402。商业外骨骼402配备有工具固持臂405及配重400。工具固持臂及负载405的重量转移到由外骨骼腿409支撑的商业外骨骼402，所述外骨骼腿通过可调整髋部枢轴407连接到外骨骼402。由于工具固持臂405及负载406的重量使外骨骼402的平衡点向前移位，因此可调整髋部枢轴407移动到向前可调整髋部枢轴位置408中以平衡由配重400及臂405以及负载415产生的扭矩。
[0052]在一些实施例中，外骨骼可使用电子控制系统自动移动调整装置406，而在其它实施例中，人可手动移动调整装置406ο在一些实施例中，枢轴可具有离散位置，而在其它实施例中，位置可为可连续调整的。
[0053]参考图4b，工作者401正穿戴通过人-外骨骼绑带404附接到工作者401的躯干403的商业外骨骼402。商业外骨骼402配备有工具固持臂405，但不具有任何负载。工具固持臂405的重量转移到由外骨骼腿409支撑的商业外骨骼402，所述外骨骼腿通过可调整髋部枢轴407连接到外骨骼402。由于缺乏任何负载而使外骨骼402的平衡点向后移位，因此可调整髋部枢轴407移动到后部可调整髋部枢轴位置410中以平衡由配重400及臂405产生的扭矩。当然，在未绘制的进一步类似配置中，图3中所绘制的装置的髋部枢轴的位置可能可以此处描述的相同方式调整，从而允许髋部位置的调整基于放置于装置的后部上的负载。
[0054]通过可调整髋部枢轴407的调整，可现在改变较早描述的方程式中2的杠杆臂长度。具体来说，返回参考图2d及方程式2，可将L137改变以适合于正携载的负载，从而允许外骨骼或人减小所述人必须施加于其髋部处以实时地平衡负载的扭矩。
[0055]虽然关于本发明的优选实施例进行描述，但应理解，可在不背离本发明的精神的情况下做出各种改变及/或修改。当然，存在用以改变相对于外骨骼穿戴者的髋部的外骨骼髋部枢轴偏移的许多可能