用于移动机器人的用户接口和反馈系统和方法与流程

用于移动机器人的用户接口和反馈系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术是代理人案号为0110496-010pr0的2020年5月27日提交的名称为“powered device for improved user mobility and medical treatment”的美国临时专利申请63/030,586的非临时申请，并且要求所述申请的优先权。此申请特此出于所有目的全文以引用方式并入本文。
3.本技术是代理人案号为0110496-011pr0的2020年7月30日提交的名称为“powered device to benefit a wearer during tactical applications”的美国临时专利申请63/058,825的非临时申请，并且要求所述申请的优先权。此申请特此出于所有目的全文以引用方式并入本文。
4.本技术还涉及代理人案号分别为0110496-010us0、0110496-012us0、0110496-013us0、0110496-014us0、0110496-016us0、0110496-017us0的名称为“powered medical device and methods for improved user mobility and treatment”、“fit and suspension systems and methods for a mobile robot”、“battery systems and methods for a mobile robot”、“control system and method for a mobile robot”、“data logging and third-party administration of a mobile robot”和“modular exoskeleton systems and methods”且相应的申请号为xx/yyy，zzz、xx/yyy，zzz、xx/yyy，zzz、xx/yyy，zzz、xx/yyy，zzz和xx/yyy，zzz的与本技术同日提交的美国非临时申请，这些申请特此出于所有目的全文以引用方式并入本文。
附图说明
5.图1是用户穿戴的外骨骼系统的实施方案的示例性图示。
6.图2是联接到用户的一条腿的腿致动单元的实施方案的前视图。
7.图3是联接到用户的腿的图3的腿致动单元的侧视图。
8.图4是图3和图4的腿致动单元的透视图。
9.图5是示出外骨骼系统的示例性实施方案的框图。
10.图6示出包括外骨骼系统的外骨骼网络的实施方案，所述外骨骼系统经由直接连接和/或经由网络可操作地联接到外部装置并且经由所述网络可操作地联接到外骨骼服务器和管理员装置。
11.图7示出设置在背包的带子上的用户接口的示例，所述用户接口包括单一功能按钮和选择指示器按钮。
12.图8示出包括设置在腿致动单元的上臂的壳体上的单一功能按钮的腿致动器单元。
13.图9示出由集成到腿致动单元的上臂中的五个灯组成的用户接口的示例。
14.图10是外骨骼系统的示例性实施方案的框图，所述外骨骼系统包括经由相应的线可操作地联接到左腿致动单元和右腿致动单元的外骨骼包，所述外骨骼包具有外骨骼装置和气动系统。
15.图11示出外骨骼系统的示例性状态机，其包括多个系统状态和系统状态之间的转变。
16.图12是在图11的状态机和具有第一按钮的用户接口的背景中示出的全监督的意图辨识方法的示例。
17.图13是在图11的状态机和具有第一按钮和第二按钮的用户接口的背景中示出的全监督的意图辨识方法的另一示例。
18.图14是在图11的状态机和具有第一按钮的用户接口的背景中示出的全监督的意图辨识方法的另一示例。
19.图15示出根据一个实施方案的无监督的意图辨识方法的示例。
20.图16示出半监督的意图辨识方法的示例性实施方案。
21.图17示出监督的意图辨识方法中的示例性状态机，其中站立状态具有到八个相应状态的八个可能的转变，并且按钮映射到单个转变和状态对。
22.图18示出监督的意图辨识方法中的示例性状态机，其中站立状态具有到八个相应状态的八个可能的转变，并且四个按钮分别映射到单个转变和状态对。
23.图19示出半监督的意图辨识方法的示例，其具有如图17和图18所示的状态机和具有用于指示作出状态转变的意图的单个按钮的用户接口。
24.图20是根据一个实施方案的半监督的意图辨识方法的框图。
25.图21a示出根据一个实施方案的处于压缩配置的气动致动器的侧视图。
26.图21b示出处于膨胀配置的图21a的气动致动器的侧视图。
27.图22a示出根据另一实施方案的处于压缩配置的气动致动器的横截面侧视图。
28.图22b示出处于膨胀配置的图22a的气动致动器的横截面侧视图。
29.图23a示出根据另一实施方案的处于压缩配置的气动致动器的俯视图。
30.图23b示出处于膨胀配置的图23a的气动致动器的俯视图。
31.图24示出根据一个实施方案的气动致动器约束肋的俯视图。
32.图25a示出根据另一实施方案的气动致动器波纹管的横截面视图。
33.图25b示出处于膨胀配置的图25a的气动致动器的侧视图，示出了图25a的横截面。
34.图26示出示例性平面材料，所述平面材料沿着平面材料的一个或多个平面轴是基本上不可伸展的，而在其他方向上是柔性的。
35.应注意，附图不是按比例绘制的，并且在整个附图中出于说明性目的，具有类似结构或功能的元件一般由相同附图标号表示。还应注意，附图仅意图促进对优选实施方案的描述。附图未示出所描述实施方案的每个方面，并且不限制本公开的范围。
具体实施方式
36.以下公开内容还包括新颖的外骨骼装置的设计的示例性实施方案。各种优选实施方案包括：具有集成致动装置的腿支架(brace)；移动电源；以及实时确定装置的输出行为的控制单元。
37.外骨骼系统的存在于各种实施方案中的部件是随身穿戴式下肢支架，所述随身穿戴式下肢支架并入向用户引入扭矩的能力。此部件的一个优选实施方案是腿支架，所述腿支架被配置为支撑用户的膝盖，并且包括跨膝关节的致动装置以在伸展方向上提供辅助扭
矩。此实施方案可通过一系列附接件(包括在靴子上、在膝盖以下以及沿着用户大腿的附接件)连接到用户。此优选实施方案可包括在用户的双腿上的这种类型的腿支架。
38.本公开教导包括一个或多个可调整流体致动器的流体外骨骼系统的示例性实施方案。一些优选实施方案包括流体致动器，所述流体致动器可在可与人体上的关节一起定向的配置中在各种压力水平下以大行程长度操作。
39.导引移动机器人、机器人外骨骼等的软件的一个方面可以是交互式软件，所述交互式软件配置系统以从用户或其他人或装置获得输入，并且向用户或其他人或装置提供反馈。例如，此类交互式软件的一些实施方案可具有两个职责，其可包括允许和接受对外骨骼系统的输入(例如，来自用户、管理员、装置或系统)，并且允许外骨骼系统递送反馈(例如，给用户、管理员、装置或系统)以指示状态、操作变化、通信等。其他实施方案可包括这些职责中的仅一者，或可包括任何附加的合适的职责。
40.在一些实施方案中，交互软件的输入方面可专用于将信息摄入到外骨骼系统中，外骨骼系统和/或用户可使用所述信息作出更好的明智决策。这可在各种实施方案中通过如本文论述的多种输入装置或方法来实现，以指示对各种动作的需求，并且可由各种用户提供。
41.交互软件的输入功能可在各种实施方案中通过多种输入装置来实现，所述输入装置与系统的部件直接集成或在系统外部并且以电子方式与系统连接。交互软件的输入职责在一些示例中可专用于从用户收集意图。在一个实施方案中，通过直接集成到外骨骼系统的一个或多个致动单元中的按钮考虑输入职责。此类单个按钮可允许用户指示多种输入，如本文论述。在另一实施方案中，输入被配置为通过与功率源、气动系统或外骨骼系统的外骨骼装置部分集成的输入装置来提供。此类输入元件可提供在一些示例中具有专用的启用和禁用功能性的单个按钮、专用于用户的期望的功率水平的选择指示器、专用于集成到控制软件中的预测性意图的量的选择器开关等。此类实施方案可使用一个或多个功能锁定按钮向用户提供与外骨骼系统的操作的功能相对应的一组指示符。其他实施方案可包括在外骨骼装置上的各种合适的位置的各种合适的输入元件，如本文论述。
42.如本文所论述，外骨骼系统100可被配置用于各种合适的用途。例如，图1至图3示出用户使用的外骨骼系统100。如图1所示，用户101可将外骨骼系统100穿戴在双腿102上。图2和图3示出联接到用户101的腿102的致动器单元110的前视图和侧视图，并且图4示出未被用户101穿戴的致动器单元110的侧视图。
43.如图1的示例中所示，外骨骼系统100可包括分别联接到用户的左腿102l和右腿102r的左腿致动器单元110l和右腿致动器单元110r。在各种实施方案中，左腿致动器单元110l和右腿致动器单元110r可基本上是彼此的镜像。
44.如图1至图4中所示，腿致动器单元110可包括经由关节125可旋转地联接的上臂115和下臂120。波纹管致动器130在上臂115与下臂120之间延伸。一组或多组气动管线145可联接到波纹管致动器130以向波纹管致动器130引入流体和/或从所述波纹管致动器移除流体，以致使波纹管致动器130膨胀和收缩以及变硬和变软，如本文所论述。背包155可由用户101穿戴并且可保持外骨骼系统100的各种部件，诸如流体源、控制系统、电源等。
45.如图1至图3中所示，腿致动器单元110l、110r可分别围绕用户101的腿102l、102r联接，其中关节125定位在用户101的膝盖103l、103r处，其中腿致动器单元110l、110r的上
臂115经由一个或多个联接器150(例如，环绕腿102的带子)围绕用户101的大腿部分104l、104r联接。腿致动器单元110l、110r的下臂120可经由一个或多个联接器150围绕用户101的小腿部分105l、105r联接。
46.腿致动器单元110的上臂115和下臂120可以各种合适的方式围绕用户101的腿102联接。例如，图1至图3示出其中腿致动器单元110的上臂115和下臂120以及关节125沿着腿102的顶部部分104和底部部分105的侧向面(侧面)联接的示例。如图1至图3的示例中所示，上臂115可经由两个联接器150在膝盖103上方联接到腿102的大腿部分104，并且下臂120可经由两个联接器150在膝盖103下方联接到腿102的小腿部分105。
47.具体地，上臂115可经由第一组联接器250a在膝盖103上方联接到腿102的大腿部分104，所述第一组联接器包括第一联接器150a和第二联接器150b。第一联接器150a和第二联接器150b可通过设置在腿102的大腿部分104的侧面上的刚性板组件215接合，其中第一联接器150a和第二联接器150b的带子151围绕腿102的大腿部分104延伸。上臂115可在腿102的大腿部分104的侧面上联接到板组件215，这可将由上臂115生成的力传递到腿102的大腿部分104。
48.下臂120可经由第二组联接器250b在膝盖103下方联接到腿102的小腿部分105，所述第二组联接器包括第三联接器150c和第四联接器150d。联接分支单元220可从下臂120的远端延伸或者由所述远端限定。联接分支单元220可包括第一分支221，所述第一分支从腿102的小腿部分105上的侧向位置延伸，向上并朝向小腿部分105的前部(前方)弯曲到小腿部分105的前部上在膝盖103下方的第一附接件222，其中第一附接件222接合第三联接器150c和联接分支单元220的第一分支221。联接分支单元220可包括第二分支223，所述第二分支从腿102的小腿部分105上的侧向位置延伸，向下并朝向小腿部分105的后部(后方)弯曲到小腿部分105的后部上在膝盖103下方的第二附接件224，其中第二附接件224接合第四联接器150d和联接分支单元220的第二分支223。
49.如图1至图3的示例中所示，第四联接器150d可被配置为环绕并接合用户的靴子191。例如，第四联接器150d的带子151可具有允许第四联接器150d环绕与仅腿102的下部部分105相比更大直径的靴子191的大小。而且，下臂120和/或联接分支单元220的长度可以是足以将第四联接器150d定位在靴子191之上的长度，而不是较短长度，使得当用户穿戴腿致动器单元110时，第四联接器150d将环绕腿102的下部部分105的在靴子191上方的区段。
50.附接到靴子191在各种实施方案之间可有所不同。在一个实施方案中，此附接可通过柔性带子来实现，所述柔性带子围绕靴子191的周边缠绕以将腿致动器单元110附连到靴子191，其中在腿致动器单元110与带子之间具有期望量的相对运动。其他实施方案可用以约束各种自由度，同时允许腿致动器单元110与靴子191之间在其他自由度上的期望量的相对运动。一个此类实施方案可包括使用连接到靴子191的后方的机械夹子，所述机械夹子可在装置与靴子191之间提供特定的机械连接。各种实施方案可包括但不限于先前列出的设计、机械螺栓连接、刚性带子、磁性连接、电磁连接、机电连接、到用户的靴子中的插入件、刚性或柔性缆线或与192的直接连接。
51.外骨骼系统100的另一方面可以是用于将外骨骼系统100固定到用户101的适配部件。由于在各种实施方案中外骨骼系统100的功能可在很大程度上依赖于外骨骼系统100的适配有效地在用户101与外骨骼系统100之间传输力而不使外骨骼系统100在身体101上显
著漂移或产生不适，因此在一些实施方案中，改进外骨骼系统100的适配并且随时间监测外骨骼系统100到用户的适配对于外骨骼系统100的整体功能可为期望的。
52.在各种示例中，不同联接器150可被配置用于不同目的，其中一些联接器150主要用于传输力，而其他联接器被配置用于将外骨骼系统100固定附接到身体101。在用于单膝系统的一个优选实施方案中，位于用户101的小腿105上的联接器150(例如，联接器150c、150d中的一者或两者)可意图以身体适配为目标，并且因此可保持柔性和顺应性以适形于用户101的身体。可替代地，在此实施方案中，在腿102的上部部分104上附连到用户大腿前方的联接器150(例如，联接器150a、150b中的一者或两者)可意图以动力传输需求为目标，并且可具有比其他联接器150(例如，联接器150c、150d中的一者或两者)更硬的到身体的附接。各种实施方案可采用多种捆扎或联接配置，并且这些实施方案可扩展到包括任何多种合适的带子、联接件等，其中两组平行联接配置打算满足这些不同需求。
53.在一些情况下，关节125的设计可改进外骨骼系统100在用户身上的适配。在一个实施方案中，单膝腿致动器单元110的关节125可被设计为使用与膝关节的生理机能有一些偏差的单个枢轴关节。另一实施方案使用多中心膝关节来更好地适配人类膝关节的运动，这在一些示例中可期望地与适配非常良好的腿致动器单元110配对。关节125的各种实施方案可包括但不限于上面列出的示例性元件、球窝关节、四杆联动装置等。
54.一些实施方案可包括针对小腿105中的内翻或外翻角度的解剖学变化的适配调整。一个优选实施方案包括以跨越用户101的膝盖103的关节的十字带的形式并入到腿致动器单元110中的调整件，所述调整件可收紧以在冠状面中跨膝关节提供改变标称静息角度的力矩。各种实施方案可包括但不限于以下各项：带子，所述带子跨越关节125以改变关节125的操作角度；机械组件，所述机械组件包括可调整以改变关节125的角度的螺杆；机械插入件，所述机械插入件可被添加到腿致动器单元110以小心地改变用户101的关节125的默认角度等。
55.在各种实施方案中，腿致动器单元110可被配置为保持竖直悬挂在腿102上并且保持与膝盖103的关节适当地定位。在一个实施方案中，与靴子191相关联的联接器150(例如，联接器150d)可为腿致动器单元110提供竖直保持力。另一实施方案使用定位在用户101的小腿105上的联接器150(例如，联接器150c、150d中的一者或两者)，所述联接器通过作用于用户101的小腿肚来对腿致动器单元110施加竖直力。各种实施方案可包括但不限于以下各项：通过靴子上的联接器150(例如，联接器150d)或先前论述的靴子附接件的另一实施方案传输的悬挂力；通过电子和/或流体缆线组件传输的悬挂力；通过与腰带的连接传输的悬挂力；通过与背包155或用于外骨骼装置510和/或气动系统520(参看图5)的其他外壳的机械连接传输的悬挂力；通过与用户101的肩膀的带子或系带传输的悬挂力等。
56.在各种实施方案中，腿致动器单元110可通过与腿102的有限数量的附接件与用户的腿102间隔开。例如，在一些实施方案中，腿致动器单元110可由或基本上由与用户101的腿102的三个附接件(即，经由第一附接件222和第二附接件224以及215)组成。在各种实施方案中，腿致动器单元110到小腿部分105的联接件可由或基本上由小腿部分105的前部和后部上的第一附接件和第二附接件组成。在各种实施方案中，腿致动器单元110到大腿部分104的联接件可由或基本上由单个侧向联接件组成，所述单个侧向联接件可与一个或多个联接器150(例如，如图1至图4中所示的两个联接器150a、150b)相关联。在各种实施方案中，
基于供主题活动期间使用的特定力传递，这种配置可为期望的。因此，在各种实施方案中，到用户101的腿102的附接件或联接件的数量和位置不是简单的设计选择，而是可针对一个或多个选定的目标用户活动专门选择的。
57.虽然本文示出联接器150的特定实施方案，但在其他实施方案中，在本文论述的此类部件可以可操作地由替代结构代替以产生相同的功能性。例如，虽然在各种示例中示出带子、带扣、衬垫等，但其他实施方案可包括各种合适类型的且具有各种合适元件的联接器150。例如，一些实施方案可包括魔术贴钩环带子等。
58.图1至图3示出外骨骼系统100的示例，其中关节125侧向于且邻近膝盖103设置，其中关节125的旋转轴线被设置成平行于膝盖103的旋转轴线。在一些实施方案中，关节125的旋转轴线可与膝盖103的旋转轴线重合。在一些实施方案中，关节可设置在膝盖103的前部、膝盖103的后部、膝盖103的内侧上等。
59.在各种实施方案中，关节结构125可约束波纹管致动器130，使得可将由波纹管致动器130内的致动器流体压力产生的力引导到瞬时中心(其在空间中可以是固定的或可以不是固定的)周围。在回旋或旋转关节或在弯曲表面上滑动的主体的一些情况下，此瞬时中心可与关节125或弯曲表面的瞬时旋转中心重合。由腿致动器单元110围绕旋转关节125产生的力可用于将力矩施加到瞬时中心周围并且仍用于施加导向力。在棱柱形或直线关节(例如，轨道上的滑块等)的一些情况下，瞬时中心可在运动学上被视为位于无穷远处，在这种情况下，被引导到此无限瞬时中心周围的力可被视为沿着棱柱形关节的运动轴线引导的力。在各种实施方案中，由机械枢轴机构构建旋转关节125便可足够。在此实施方案中，关节125可具有可容易限定的固定旋转中心，并且波纹管致动器130可相对于关节125移动。在另一实施方案中，关节125包括不具有单个固定旋转中心的复杂连杆可为有益的。在又一实施方案中，关节125可包括不具有固定关节枢轴的挠曲设计。在再一实施方案中，关节125可包括诸如人关节、机器人关节等结构。
60.在各种实施方案中，腿致动器单元110(例如，包括波纹管致动器130、关节结构125等)可集成到系统中，以使用腿致动器单元110的所生成的导向力来完成各种任务。在一些示例中，当腿致动器单元110被配置为辅助人体或包括到电动外骨骼系统100中时，腿致动器单元110可具有一个或多个独特的益处。在示例性实施方案中，腿致动器单元110可被配置为辅助人类用户围绕用户的膝关节103运动。为此，在一些示例中，腿致动器单元110的瞬时中心可被设计为与用户101的膝盖103的瞬时旋转中心重合或几乎重合。在一个示例性配置中，腿致动器单元110可侧向于膝关节103定位，如图1至图3中所示。在各种示例中，人膝关节103可充当腿致动器单元110的关节125(例如，作为所述关节的补充或替代)。
61.为清楚起见，本文论述的示例性实施方案不应被视为对本公开内描述的腿致动器单元110的潜在应用的限制。腿致动器单元110可用在身体的其他关节上，包括但不限于一个或多个肘部、一个或多个臀部、一根或多根手指、一个或多个脚踝、脊柱或颈部。在一些实施方案中，腿致动器单元110可用在不在人体上的应用中，诸如用在机器人中(用于通用致动)、动物外骨骼等中。
62.而且，实施方案可用于或适用于各种合适的应用，诸如战术、医疗或劳动应用等。此类应用的示例可见于代理人案号为0110496-002us1的2017年11月27日提交的名称为”pneumatic exomuscle system and method”的美国专利申请15/823,523和代理人案号为
0110496-004us0的2018年4月13日提交的名称为“leg exoskeleton system and method”的美国专利申请15/953,296，所述申请以引用方式并入本文。
63.一些实施方案可将如本文所述的腿致动器单元110的配置应用于线性致动应用。在示例性实施方案中，波纹管致动器130可包括两层不可渗透/不可伸展的构造，并且一个或多个约束肋的一个端部可在预定位置处固定到波纹管致动器130。在各种实施方案中，关节结构125可被配置为一对直线导轨上的一系列滑块，其中一个或多个约束肋的其余端部连接到滑块。因此，流体致动器的运动和力可沿着直线轨道受到约束和引导。
64.图5是外骨骼系统100的示例性实施方案的框图，所述外骨骼系统包括可操作地连接到气动系统520的外骨骼装置510。虽然在图5的示例中使用气动系统520，但其他实施方案可包括任何合适的流体系统，或在一些实施方案中(诸如在外骨骼系统100由电动马达致动等的情况下)可不存在气动系统520。
65.在此示例中，外骨骼装置510包括处理器511、存储器512、一个或多个传感器513、通信单元514、用户接口515和电源516。多个致动器130经由相应的气动管线145可操作地联接到气动系统520。多个致动器130包括定位在身体100的右侧和左侧上的一对膝盖致动器130l和130r。例如，如上文所论述，在图5中示出的示例性外骨骼系统100可包括如图1和图2中所示的在身体101的相应侧上的左腿致动器单元110l和右腿致动器单元110r，其中外骨骼装置510和气动系统520中的一者或两者或它们的一个或多个部件储存在背包155内或周围(参看图1)或由用户101以其他方式安装、穿戴或保持。
66.因此，在各种实施方案中，外骨骼系统100可以是完全移动且独立的系统，其被配置为被供电并在没有外部电源的情况下在各种用户活动期间操作较长时间。因此，在各种实施方案中，致动器单元110、外骨骼装置510和气动系统520的大小、重量和配置可针对此类移动且独立的操作进行配置。
67.在各种实施方案中，示例性系统100可被配置为使穿戴外骨骼系统100的用户101移动和/或增强用户的移动。例如，外骨骼装置510可向气动系统520提供指令，所述气动系统可选择性地经由气动管线145使波纹管致动器130胀大(inflate)和/或塌缩(deflate)。波纹管致动器130的此类选择性胀大和/或塌缩可使一条或两条腿102移动和/或对其进行支撑以生成和/或增强身体运动，诸如行走、跑步、跳跃、攀爬、举起、投掷、深蹲、滑雪等。
68.在一些情况下，外骨骼系统100可被设计为支持模块化配置中的多个配置。例如，一个实施方案是被设计为依据用户101穿戴多少致动器单元110来在单膝配置中或双膝配置中操作的模块化配置。例如，外骨骼装置510可确定有多少致动器单元110联接到气动系统520和/或外骨骼装置510(例如，一个或两个致动器单元110)，并且外骨骼单元510可基于检测到的致动器单元110的数量来改变操作能力。
69.在其他实施方案中，气动系统520可受手动控制、被配置为施加恒定压力，或者以任何其他合适的方式操作。在一些实施方案中，此类移动可由穿戴着外骨骼系统100的用户101或由另一个人控制和/或编程。在一些实施方案中，可通过用户101的移动来控制外骨骼系统100。例如，外骨骼装置510可感测到用户正在行走并携带负载，并且可以经由致动器130向用户提供动力辅助来减少与负载和行走相关联的用力。类似地，在用户101穿戴外骨骼系统100的情况下，外骨骼系统100可感测用户101的移动，并且可经由致动器130向用户提供动力辅助，以在滑雪时增强用户或向用户提供辅助。
70.因此，在各种实施方案中，外骨骼系统130可在没有直接用户交互的情况下自动作出反应。在其他实施方案中，可通过诸如控制器、操纵杆、语音控制或思想控制的用户接口515实时控制移动。另外，一些移动可以是预编程的，并且被选择性地触发(例如，向前走、坐下、蹲下)，而不是完全受控制的。在一些实施方案中，可通过广义指令来控制移动(例如，从点a走到点b，从货架a拾取箱子并将箱子移动到货架b)。
71.用户接口515可允许用户101控制外骨骼系统100的各种方面，包括给外骨骼系统100通电或断电；控制外骨骼系统100的移动；配置外骨骼系统100的设置等。用户接口515可包括各种合适的输入元件，诸如触摸屏、一个或多个按钮、音频输入等。用户接口515可位于外骨骼系统100周围的各种合适位置。例如，在一个实施方案中，用户接口515可设置在背包155(例如，参看图7)的带子上等。在一些实施方案中，可由诸如智能手机、智能手表、可穿戴装置等用户装置限定用户接口。
72.在各种实施方案中，电源516可以是为外骨骼系统100提供操作电力的移动电源。在一个优选实施方案中，电源组单元容纳对腿致动器单元110的气动致动的持续操作所需的气动系统520(例如，压缩机)和/或电源(例如，电池)中的一些或全部。此类电源组单元的内容物可与被配置为在特定实施方案中使用的特定致动方法相关。在一些实施方案中，电源组单元将仅包含电池，在机电致动系统或其中气动系统520和电源516分开的系统中可为这种情况。电源组单元的各种实施方案可包括但不限于以下各项中的一者或多者的组合：气动压缩机、电池、储存的高压气动室、液压泵、气动安全部件、电动马达、电动马达驱动器、微处理器等。因此，电源组单元的各种实施方案可包括外骨骼装置510和/或气动系统520的元件中的一者或多者。
73.可通过多种合适的方式将此类部件配置在用户101的身体上。一个优选实施方案是将电池组单元包括在躯干穿戴包中，所述躯干穿戴包不以任何向腿致动器单元110传输大量机械力的方式可操作地联接到腿致动器单元110。另一实施方案包括将电源组单元或其部件集成到腿致动器单元110本身中。各种实施方案可包括但不限于以下配置：躯干安装在背包中、躯干安装在斜跨包中、臀部安装袋、安装到腿、集成到支架部件中等。其他实施方案可将电源组单元的部件分开并将它们分散到用户101身上的各种配置中。此类实施方案可将气动压缩机配置在用户101的躯干上，然后将电池集成到外骨骼系统100的腿致动器单元110中。
74.在各种实施方案中，功率源516的一个方面在于：它必须以将可操作系统电力传递给支架以用于操作的方式连接到支架部件。一个优选实施方案是使用电缆来连接功率源516和腿致动器单元110。其他实施方案可使用电缆和气动管线145来向腿致动器单元110递送电力和气动动力。各种实施方案可包括但不限于以下连接的任何配置：气动软管、液压软管、电缆、无线通信、无线电力传输等。
75.在一些实施方案中，可能期望包括扩展腿致动器单元110与功率源516和/或气动系统520之间的缆线连接能力(例如，气动管线145和/或电源线)的次级特征。一个优选实施方案包括可伸缩缆线，其被配置为具有小机械保持力，以维持抵靠用户拉紧的缆线，其中在缆线中保留减小的松弛度。各种实施方案可包括但不限于以下次级特征的组合：可伸缩缆线、包括流体动力和电力两者的单根缆线、磁连接电缆、机械快速释放装置、被设计为在指定拉力下释放的分离连接、集成到用户衣服上的机械保持特征中等。又一实施方案可包括
以最小化用户101与缆线长度之间的几何差异的方式对缆线进行布线。在具有躯干功率源的双膝配置中，一个此类实施方案可以是沿着用户的下躯干对缆线进行布线，以将功率源袋的右侧与用户的左膝盖连接。此类布线可允许用户的整个正常运动范围内的长度几何差异。
76.在一些实施方案中可能是关注点的一个特定附加特征是需要对外骨骼系统100进行适当的热管理。因此，存在可为控制热量的益处而专门集成的多种特征。一个优选实施方案集成暴露于环境的散热器，所述散热器允许外骨骼装置510和/或气动系统520的元件通过使用周围气流进行自然冷却来将热量直接散发到环境。另一实施方案引导周围空气通过背包155或其他外壳中的内部空气通道以允许内部冷却。又一实施方案可通过在背包155或其他外壳上引入斗状物(scoop)来扩展此能力，以便允许空气流过内部通道。各种实施方案可包括但不限于以下各项：直接连接到高热部件的暴露散热器；水冷式或流体冷式热管理系统；通过引入电动风扇或鼓风机进行的强制空气冷却；保护本身免于用户直接接触的外部屏蔽散热器等。
77.在一些情况下，可能有益的是，将附加特征集成到背包155或其他外壳的结构中以向外骨骼系统100提供附加特征。一个优选实施方案是集成机械附接件以支持将腿致动器单元110连同外骨骼装置510和/或气动系统520一起储存在小包中。此类实施方案可包括可部署侧袋，其可将腿致动器单元110与机械扣子一起紧靠背包155固定，所述机械扣子将致动器单元110的上臂115或下臂120固持到背包155。另一实施方案是在背包155中包括储存容量，因此用户101可保持附加物品，诸如水瓶、食物、个人电子产品和其他个人物品。各种实施方案可包括但不限于诸如以下各项的其他附加特征：由来自外骨骼装置510和/或气动系统520的热气流加热的加温口袋；促进背包155内部的附加气流的风斗；用于提供背包155在用户身上的更紧密适配的捆扎、防水储存装置、温度调节储存装置等。
78.在模块化配置中，在一些实施方案中，可能需要外骨骼装置510和/或气动系统520被配置为支持外骨骼系统的各种潜在配置的电力、流体、感测和控制要求和能力。一个优选实施方案可包括可具有向双膝配置或单膝配置提供动力(即，利用用户101身上的一个或两个腿致动器单元110)的任务的外骨骼装置510和/或气动系统520。此类外骨骼系统100可支持两种配置的要求，然后基于期望的操作配置的确定或指示来适当地配置电力、流体、感测和控制。存在支持一系列潜在模块化系统配置(诸如多个电池等)的各种实施方案。
79.在各种实施方案中，外骨骼装置100可能够操作来执行在下文或以引用方式并入本文的相关申请中更详细描述的方法或方法的部分。例如，存储器512可包括非暂时性计算机可读指令(例如，软件)，所述非暂时性计算机可读指令在由处理器511执行的情况下可致使外骨骼系统100执行在本文或以引用方式并入本文的相关申请中描述的方法或方法的部分。
80.此软件可体现解译来自传感器513或其他来源的信号以确定如何最好地操作外骨骼系统100以向用户提供期望益处的各种方法。在下文描述的特定实施方案不应用于暗示对可应用于此类外骨骼系统100的传感器513或传感器数据源的限制。虽然一些示例性实施方案可能需要特定信息来指导决策，但这并不产生外骨骼系统100将需要的一组明确的传感器513，并且其他实施方案可包括各种合适组的传感器513。另外，传感器513可位于外骨骼系统100上的各种合适的位置处，包括作为外骨骼装置510、气动系统520、一个或多个流
体致动器130等的部分。因此，图5的示例性图示不应解释为暗示传感器513仅仅设置在外骨骼装置510处或是所述外骨骼装置的部分，而是仅出于简易和清晰起见提供此类图示。
81.控制软件的一个方面可以是对腿致动器单元110、外骨骼装置510和气动系统520进行操作控制以提供期望的响应。操作控制软件可存在各种合适的职责。例如，如下文更详细论述的，一个职责可以是低级控制，其可负责针对腿致动器单元110、外骨骼装置510和气动系统520的操作产生基线反馈。另一职责可以是意图辨识，其可负责基于来自传感器513的数据来识别用户101的预期动作，并且致使外骨骼系统100基于一个或多个所识别的预期动作进行操作。另一示例可包括参考生成，其可包括选择外骨骼系统100应生成以最好地辅助用户101的期望扭矩。应注意，用于描绘操作控制软件的职责的此示例性架构仅用于描述目的，并且绝非限制可在外骨骼系统100的其他实施方案上部署的广泛多种软件方法。
82.由控制软件实施的一种方法可用于外骨骼系统100的低级控制和通信。这可经由如由用户的特定关节和需求所要求的多种方法来实现。在优选实施方案中，操作控制被配置为由腿致动器单元110在用户关节处提供期望扭矩。在此情况下，外骨骼系统100可产生低级反馈，以通过腿致动器单元110依据来自外骨骼系统100的传感器513的反馈实现期望的关节扭矩。例如，此类方法可包括：从一个或多个传感器513获得传感器数据；确定是否需要腿致动器单元110的扭矩变化，并且如果是，则致使气动系统520改变腿致动器单元110的流体状态以实现腿致动器单元110的目标关节扭矩。各种实施方案可包括但不限于以下各项：电流反馈；所记录行为回放；基于位置的反馈；基于速度的反馈；前馈响应；控制流体系统520将期望体积的流体注入致动器130中的体积反馈等。
83.由操作控制软件实施的另一种方法可用于对用户的预期行为进行意图辨识。在一些实施方案中，操作控制软件的此部分可指示系统100被配置为进行考虑的任何系列的容许行为。在一个优选实施方案中，操作控制软件被配置为识别两种特定状态：行走和非行走。在这种实施方案中，为了完成意图辨识，外骨骼系统100可使用用户输入和/或传感器读数来识别何时提供用于行走的辅助动作是安全的、期望的或适当的。例如，在一些实施方案中，意图辨识可基于经由用户接口515接收的输入，所述输入可包括用于行走和非行走的输入。因此，在一些示例中，用户接口可被配置用于由行走和非行走组成的二进制输入。
84.在一些实施方案中，意图辨识方法可包括：外骨骼装置510从传感器513获得数据；以及至少部分地基于所获得的数据确定所述数据是对应于行走还是非行走的用户状态。在已识别状态变化的情况下，外骨骼系统100可被重新配置为在当前状态下操作。例如，外骨骼装置510可确定用户101处于非行走状态，诸如坐着，并且可将外骨骼系统100配置为在非行走配置中操作。例如，与行走配置相比，此类非行走配置可提供更广的运动范围；不向腿致动单元110提供扭矩或向其提供最小扭矩；通过最少化处理和流体操作来节省电力和流体；致使向系统警示支持更多种类的非滑雪运动等。
85.外骨骼装置510可监测用户101的活动，并且可确定用户正在行走或即将行走(例如，基于传感器数据和/或用户输入)，然后可将外骨骼系统100配置为在行走配置中操作。例如，与非行走配置相比，此类行走配置可允许滑雪期间将存在的更有限的运动范围(与非行走期间的运动相比)；通过提高外骨骼系统100的处理和流体响应来提供高性能或最大性能以支持滑雪等。当用户101完成行走会话、被识别为休息等时，外骨骼系统100可(例如，基于传感器数据和/或用户输入)确定用户不再行走，然后可将外骨骼系统100配置为在非行
走配置中操作。
86.在一些实施方案中，可存在可由外骨骼系统100(例如，基于传感器数据和/或用户输入)确定的多种行走状态或行走子状态，包括剧烈行走、中度行走、轻度行走、下坡、上坡、跳跃、休闲、体育运动、跑步等。此类状态可基于行走的难度、用户的能力、地形、天气条件、海拔、行走地面的角度、期望的性能水平、省电等。因此，在各种实施方案中，外骨骼系统100可基于广泛多种因素来适应各种特定类型的行走或移动。
87.由操作控制软件实施的另一方法可产生提供辅助的特定关节的期望参考行为。控制软件的此部分可将所识别的动作与级别控制联系在一起。例如，当外骨骼系统100识别出预期的用户动作时，软件可生成限定腿致动单元110中的致动器130所期望的扭矩或位置的参考行为。在一个实施方案中，操作控制软件生成用以使腿致动单元110经由配置致动器130在膝盖103处模拟机械弹簧的参考。操作控制软件可生成膝关节处的作为膝关节角度的线性函数的扭矩参考。在另一实施方案中，操作控制软件生成向气动致动器130中提供恒定标准体积的空气的体积参考。这可通过不管膝盖角度如何都在气动致动器130中维持恒定体积的空气而允许气动致动器130像机械弹簧一样操作，所述膝盖角度可通过来自一个或多个传感器513的反馈来识别。
88.在另一实施方案中，由操作控制软件实施的方法可包括：在行走、移动、站立或跑步时评估用户101的平衡，并且以通过将膝盖辅助引导到位于用户的当前平衡简档之外的腿102来鼓励用户101保持平衡的方式引导扭矩。因此，操作外骨骼系统100的方法可包括：外骨骼装置510从传感器510获得传感器数据，所述传感器数据基于左腿致动单元110l和右腿致动单元110r的配置指示用户101的平衡简档，和/或从诸如位置传感器、加速度计等环境传感器获得传感器数据。所述方法还可包括：基于所获得的数据确定包括外腿和内腿的平衡简档，然后增加与被识别为外腿的腿102相关联的致动单元110的扭矩。
89.各种实施方案可使用但不限于运动学姿态估计、关节运动简档估计，以及观察到的身体姿态估计。存在用于协调两条腿102以生成扭矩的方法的各种其他实施方案，所述方法包括但不限于：将扭矩引导到最弯曲的腿；基于两条腿上的平均膝盖角度量来引导扭矩；依据速度或加速度来缩放扭矩等。还应注意，又一实施方案可包括多种方面的各种单独参考生成方法的组合，所述组合包括但不限于线性组合、动作特定组合或非线性组合。
90.在另一实施方案中，操作控制方法可混合两种主要的参考生成技术：一个参考专注于静态辅助，并且一个参考专注于引导用户101进行他们即将到来的行为。在一些示例中，用户101可选择在使用外骨骼系统100时期望有多少预测性辅助。例如，通过用户101指示大量预测性辅助，外骨骼系统100可被配置为响应非常迅速，并且可针对具有挑战性的地形上的熟练操作者进行良好配置。用户101还可指示对极少量的预测性辅助的期望，这可导致较慢的系统性能，这可针对学习用户或挑战性较低的地形更好地进行定制。
91.各种实施方案可以多种方式并入用户意图，并且上文呈现的示例性实施方案不应以任何方式解释为限制性的。例如，确定和操作外骨骼系统100的方法可包括代理人案号为0110496-003us0的2018年2月2日提交的名称为“system and method for user intent recognition”的美国专利申请15/887,866的系统和方法，所述专利申请以引用方式并入本文。而且，各种实施方案可以多种方式使用用户意图，包括作为连续单元或作为仅具有数个指示值的离散设置。
92.有时，可为有益的是，操作控制软件操纵其控制以考虑次要或附加目标，以便最大化装置性能或用户体验。在一个实施方案中，外骨骼系统100可提供对中央压缩机或气动系统520的其他部件的海拔感知控制，以考虑到不同海拔处的变化的空气密度。例如，操作控制软件可基于来自传感器513等的数据来识别系统正在较高海拔处操作，并且向压缩机提供更多电流，以便维持所述压缩机所消耗的电力。因此，操作气动外骨骼系统100的方法可包括：获得指示气动外骨骼系统100正在其中操作的空气密度的数据(例如，海拔数据)；基于所获得的数据确定气动系统520的最佳操作参数；以及基于所确定的最佳操作参数来配置操作。在其他实施方案中，可基于可能影响空气体积的环境温度来调谐气动外骨骼系统100的操作，诸如操作体积。
93.在另一实施方案中，外骨骼系统100可监测周围可听噪声水平，并且改变外骨骼系统100的控制行为以减小系统的噪声分布。例如，当用户101位于安静的公共场所或者独自或与他人一起安静地在某个地方欢度时，与腿致动单元110的致动相关联的噪声可为不期望的(例如，运行压缩机或使致动器130胀大或塌缩的噪声)。因此，在一些实施方案中，传感器513可包括检测周围噪声水平的传声器，并且可将外骨骼系统100配置为在周围噪声量低于某一阈值时以安静模式操作。此类安静模式可将气动系统520的元件或致动器130的元件配置成更安静地操作，或者可延迟由此类元件产生的噪声或降低所述噪声的频率。
94.在模块化系统的情况下，在各种实施方案中，可能期望操作控制软件基于在外骨骼系统100内操作的腿致动单元110的数量来不同地操作。例如，在一些实施方案中，模块化双膝外骨骼系统100(例如，参看图1和图2)还可在其中用户101只穿戴两个腿致动单元110中的一个腿致动单元的单膝配置(例如，参看图3和图4)中操作，并且当在双腿配置中时，外骨骼系统100可以与单腿配置不同的方式生成参考。此类实施方案可使用协调控制方法来生成参考，其中外骨骼系统100使用来自两个腿致动单元110的输入来确定期望操作。然而，在单腿配置中，可用的传感器信息可能已经改变，因此在各种实施方案中，外骨骼系统100可实施不同的控制方法。在各种实施方案中，可这样做以针对给定配置最大化外骨骼系统100的性能，或者基于存在正在外骨骼系统100中操作的一个或两个腿致动单元110来考虑可用传感器信息的差异。
95.因此，操作外骨骼系统100的方法可包括起动序列，其中由外骨骼装置510确定是一个还是两个腿致动单元110正在外骨骼系统100中操作；基于正在外骨骼系统100中操作的致动单元110的数量来确定控制方法；以及用所选择的控制方法来实施和操作外骨骼系统100。操作外骨骼系统100的另一方法可包括：由外骨骼装置510监测正在外骨骼系统100中操作的致动单元110；确定在外骨骼系统100中操作的致动单元110的数量的变化；以及然后基于正在外骨骼系统100中操作的致动单元110的新数量来确定和改变控制方法。
96.例如，外骨骼系统100可在两个致动单元110的情况下利用第一控制方法进行操作。用户101可脱离致动单元110中的一者，并且外骨骼装置510可识别致动单元110中的一者的丧失，并且外骨骼装置510可确定并实施新的第二控制方法以适应致动单元110中的一者的丧失。在一些示例中，适应活动致动单元110的数量在以下情况下可为有益的：致动单元110中的一者在使用期间受损或断开连接，并且外骨骼系统100能够自动调适，因此尽管外骨骼系统100仅具有单个活动致动单元110，用户101仍然可不间断地继续工作或移动。
97.在各种实施方案中，在用户需求在单独的致动单元110或腿102之间不同的情况
下，操作控制软件可调适控制方法。在此实施方案中，可为有益的是，外骨骼系统100改变在每个致动单元110中生成的扭矩参考以定制用户101的体验。一个示例是双膝外骨骼系统100(例如，参看图1)，其中用户101的单条腿102具有显著弱势问题，但另一条腿102仅存在轻微弱势问题。在此示例中，外骨骼系统100可被配置为与受影响较大的肢体相比缩小受影响较小的肢体上的输出扭矩，以最佳地满足用户101的需求。
98.基于差分肢体强势的此类配置可由外骨骼系统100自动完成和/或可经由用户接口516等进行配置。例如，在一些实施方案中，用户101可在使用外骨骼系统100时执行校准测试，其可测试用户101的腿102中的相对强势或弱势，并且基于在腿102中识别的强势或弱势来配置外骨骼系统100。此类测试可识别腿102的总体强势或弱势，或者可识别特定肌肉或肌肉群(诸如四头肌、小腿肚、腿后肌、臀肌、腓肠肌、股肌、缝匠肌、比目鱼肌等)的强势或弱势。
99.用于操作外骨骼系统100的方法的另一方面可包括监测外骨骼系统100的控制软件。在一些示例中，此类软件的监测方面可专注于监测外骨骼系统100和用户101在整个正常操作过程中的状态，以便向外骨骼系统100提供态势感知和对传感器信息的了解，以便增强用户了解和装置性能。此类监测软件的一个方面可以是监测外骨骼系统100的状态，以便提供装置了解来实现期望的性能能力。监测的一部分可以是产生系统身体姿势估计。在一个实施方案中，外骨骼装置510使用机载传感器513来产生对用户姿势的实时了解。换句话说，来自传感器513的数据可用于确定致动单元110的配置，所述配置连同其他传感器数据一起继而可用于推断穿戴致动单元110的用户101的用户姿势或身体配置估计。
100.有时，并且在一些实施方案中，由于感测模态不存在或它们无法实际集成到硬件中，所以外骨骼系统100直接感测系统姿势的所有重要方面可为不现实的或不可能的。因此，在一些示例中，外骨骼系统100可依赖于对关于用户身体的基础模型和用户穿戴着的外骨骼系统100的传感器信息的融合了解。在双腿膝盖辅助外骨骼系统100的一个实施方案中，外骨骼装置510可使用用户下肢和躯干身体段的基础模型来在原本断开连接的传感器513之间强加关系约束。此类模型可允许外骨骼系统100了解两条腿102的受约束运动，因为两条腿是通过由身体产生的用户运动链而机械连接的。此方法可用于确保膝盖取向的估计是受适当约束的且在生物力学上有效的。在各种实施方案中，外骨骼系统100可包括嵌入外骨骼装置510和/或气动系统520中的传感器513以提供系统姿态的更全面图片。在又一实施方案中，外骨骼系统100可包括逻辑约束，所述逻辑约束对于应用来说是独特的，以便对姿势估计操作提供附加约束。在一些实施方案中，这在以下状况下可为期望的：地面实况信息不可用(诸如高度动态动作)；外骨骼系统100被拒绝外部gps信号或者地球磁场扭曲。
101.在一些实施方案中，基于位置和/或位置属性的外骨骼系统100的配置的变化可自动执行和/或通过来自用户101的输入执行。例如，在一些实施方案中，外骨骼系统100可针对基于位置和/或位置属性的配置变化提供一个或多个建议，并且用户101可选择接受此类建议。在其他实施方案中，基于位置和/或位置属性的外骨骼系统100的一些或所有配置可在没有用户交互的情况下自动发生。
102.各种实施方案可包括在整个操作期间收集和存储来自外骨骼系统100的数据。在一个实施方案中，这可包括：经由通信单元514通过可用的无线通信协议将在外骨骼装置510上收集的数据实时流式传输到云存储位置，或将此类数据存储在外骨骼装置510的存储
器512上，然后可经由通信单元514将所述数据上传到另一位置。例如，当外骨骼系统100获得网络连接时，可以可用的数据连接所支持的通信速率将所记录的数据上传到云。各种实施方案可包括此方式的变体，但是在各种实施方案中，可包括使用监测软件收集关于外骨骼系统100的数据并进行本地和/或远程存储以便在稍后时间针对诸如此系统的外骨骼系统100进行检索。
103.在一些实施方案中，一旦已经记录此类数据，就可期望将所述数据用于多种不同应用。一种此类应用可以是使用数据来开发外骨骼系统100上的其他监察功能，以便识别值得注意的装置系统问题。一个实施方案可以是使用数据在多个外骨骼系统100或腿致动器单元110之中识别性能在多种用途内显著变化的特定外骨骼系统或腿致动器单元。数据的另一用途可以是将数据提供回用户101以得到对他们滑得如何的更好了解。这种用途的一个实施方案可以是通过移动应用程序将数据提供回用户101，这可允许用户101在移动装置上回顾他们的使用。此类装置数据的又一用途可以是将数据的回放与外部数据流同步以提供附加的上下文。一个实施方案是将来自配套智能手机的gps数据与在本机存储在装置上的数据相结合的系统。另一实施方案可包括将所记录的视频与从装置100获得的存储数据进行时间同步。各种实施方案可使用这些方法以由用户立即使用数据来评估他们自己的表现；供用户稍后检索以了解过去的行为；供用户与其他用户面对面或通过在线简档进行比较；由开发人员进一步开发系统，等等。
104.操作外骨骼系统100的方法的另一方面可包括被配置用于识别用户特有的特点的监测软件。例如，外骨骼系统100可提供对特定滑雪者101如何在外骨骼系统100中操作的感知，并且可随时间产生用户的特定特点的简档，以便针对那个用户使装置性能最大化。一个实施方案可包括外骨骼系统100识别用户特有的使用类型，以便识别特定用户的使用风格或技能水平。通过(例如，经由分析从传感器513等获得的数据)评估用户在各种动作期间的形式和稳定性，在一些示例中，外骨骼装置510可识别用户是技术高超者、新手还是初学者。这种对技术水平或风格的了解可允许外骨骼系统100更好地为特定用户定制控制参考。
105.在其他实施方案中，外骨骼系统100还可使用关于给定用户的个性化信息来构建用户对外骨骼系统100的生物力学响应的简档。一个实施方案可包括外骨骼系统100收集关于用户的数据以产生对单独用户的膝盖应变的估计，以便辅助用户了解用户在整个使用过程中已经对他的腿102施加的负担。这可允许外骨骼系统100在用户已经达到历史上显著量的膝盖应变的情况下警示用户，以警示用户他可能想要停止以避免自己潜在的疼痛或不适。
106.个性化的生物力学响应的另一实施方案可以是系统收集关于用户的数据以针对特定用户产生个性化的系统模型。在此实施方案中，可通过系统id(识别)方法产生个性化模型，所述系统id方法使用基础系统模型评估系统性能并且可识别用于适合特定用户的最佳模型参数。在此实施方案中，系统id可操作以估计(例如，腿102或腿102的部分的)段长度和质量，以更好地限定动态用户模型。在另一实施方案中，这些个性化模型参数可用于依据用户特定质量和段长度来递送用户特有的控制响应。在动态模型的一些示例中，这可显著有助于装置在极具挑战性的活动期间考虑动态力的能力。
107.通信单元514可包括硬件和/或软件，所述硬件和/或软件允许外骨骼系统100直接地或经由网络与其他装置(包括用户装置、分类服务器、其他外骨骼系统100等)进行通信。
例如，外骨骼系统100可被配置为与用户装置连接，所述用户装置可用于控制外骨骼系统100、从外骨骼系统100接收性能数据、促进外骨骼系统的更新等。此类通信可以是有线和/或无线通信。
108.在一些实施方案中，传感器513可包括任何合适类型的传感器，并且传感器513可位于中心位置处或可分布在外骨骼系统100周围。例如，在一些实施方案中，外骨骼系统100可在各种合适的位置处(包括在手臂115、120、关节125、致动器130或任何其他位置处)包括多个加速度计、力传感器、位置传感器等。因此，在一些示例中，传感器数据可对应于一个或多个致动器130的物理状态、外骨骼系统100的一部分的物理状态、外骨骼系统100整体的物理状态等。在一些实施方案中，外骨骼系统100可包括全球定位系统(gps)、相机、范围感测系统、环境传感器、海拔传感器、传声器、温度计等。在一些实施方案中，外骨骼系统100可从诸如智能手机等用户装置获得传感器数据。
109.在一些情况下，可为有益的是，外骨骼系统100通过将各种合适的传感器515集成到外骨骼系统100中来生成或增强穿戴外骨骼装置100的用户101对外骨骼系统100的环境和/或操作的了解。一个实施方案可包括传感器515来测量和跟踪生物指标，以观察用户101的各种合适的方面(例如，对应于疲劳和/或身体生命机能)，诸如体温、心率、呼吸率、血压、血氧饱和度、呼出的co2、血糖水平、步速、出汗率等。
110.在一些实施方案中，外骨骼系统100可利用此类传感器515与用户101的身体的相对接近和可靠的连接性来记录系统核心功能，并且以可访问的格式存储它们(例如，存储在外骨骼装置、远程装置、远程服务器等处)。另一实施方案可包括环境传感器515，所述环境传感器可连续地或周期性地在各种环境条件下测量外骨骼系统100周围的环境，诸如温度、湿度、光级、大气压、放射性、声音水平、毒素、污染物等。在一些示例中，各种传感器515可能不是操作外骨骼系统100所必需的，或者不是由操作控制软件直接使用，但可被存储以用于向用户101报告(例如，经由接口515)或发送到远程装置、远程服务器等。
111.气动系统520可包括可操作以单独或成组地使致动器130胀大和/或塌缩的任何合适的装置或系统。例如，在一个实施方案中，气动系统可包括如2014年12月19日提交的相关专利申请14/577,817中所公开的隔膜压缩机或如本文论述的气动动力传输装置。
112.在各种实施方案中，外骨骼系统100可向可在外骨骼系统100本地或远离所述外骨骼系统的用户101和/或其他人或装置提供各种类型的用户交互、外部交互和反馈。例如，此类交互可包括：在需要时从用户101向外骨骼系统100中进行输入，并且外骨骼系统100向用户101提供反馈以指示外骨骼系统100的操作、外骨骼系统100的状态等的变化。如本文所论述，用户输入和/或到用户101的反馈可经由外骨骼装置510的一个或多个用户接口515提供，或者可包括各种其他接口或装置，诸如智能手机用户装置和/或设置在外骨骼装置100的任何合适的位置上的接口515。例如，一个或多个用户接口515或装置可位于各种合适的位置，诸如外部装置(例如，参看图6)、背包155(例如，参看图1和图7)、腿致动单元110(例如，参看图8)、气动系统520等。
113.转向图6，示出外骨骼网络600的实施方案，所述外骨骼网络包括经由直接连接和/或经由网络620可操作地联接到外部装置610的外骨骼系统100。如在图6的示例中示出，外骨骼系统100还可以可操作地联接到外骨骼服务器630和管理员装置640。例如，在一些实施方案中，外骨骼装置510和/或气动系统520(还参看图5)中的一些或全部可设置在被配置为
由用户101穿戴的背包155内，并且外骨骼装置可经由外骨骼装置510的通信单元514(参看图5)可操作地连接到外部装置610和/或网络。此类一个或多个连接可以是各种合适类型的无线和/或有线连接，诸如蓝牙、rfid、wi-fi、蜂窝连接、无线电连接、微波连接、卫星连接等。
114.在一些实施方案中，外骨骼系统100可经由外部装置610可操作地连接到网络(和服务器630和/或管理员装置640)。例如，外骨骼装置510可不具有到网络620的直接可操作连接，而是替代地，可具有到外部装置610的直接连接，并且外部装置610具有到网络620的可操作连接，这允许外骨骼系统100经由外部装置610与网络(和服务器630和/或管理员装置640)通信。
115.网络620可包括任何合适的有线和/或无线网络，诸如互联网、卫星网络、蜂窝网络、军事网络、微波网络、wi-fi网络、大区域网络(lan)、广域网(wan)等。另外，图6的示例不应解释为具有限制性，并且所示出的元件中的任一者可在其他实施方案中专门地不存在或存在任何合适多个。例如，在一些实施方案中，多个外骨骼系统100可连接到网络620，所述网络可允许多个外骨骼系统100之间或之中的通信。
116.在图6的示例中的外部装置610被示出为包括智能手机，但在其他实施方案中可使用各种其他合适的外部装置，包括平板计算机、耳机装置、智能手表、嵌入式系统等。在各种示例中，外部装置610可呈现允许如本文论述的输入和/或反馈的用户接口515。然而，应注意，外部装置610的用户接口515的存在不意味着在外骨骼网络600或外骨骼系统100之上或之中不存在一个或多个附加的用户接口515。例如，如本文论述，一个或多个用户接口515可位于各种合适的位置，诸如在背包155(例如，参看图1和图7)之上、之中或周围，在一个或多个腿致动单元110(例如，参看图8)处，在气动管线145处等。
117.例如，外骨骼系统100可被配置为以各种合适的方式从用户101或其他人获得意图或其他输入。这可通过多种输入装置来实现，所述多种输入装置与外骨骼系统100的部件(例如，一个或多个用户接口515)直接集成，或在外骨骼系统100的外部并且与所述外骨骼系统可操作地连接(例如，智能手机610、远程服务器630、管理员装置640等)。
118.在一个实施方案中，用户界面515可包括直接集成到翻领输入装置和/或外骨骼系统100的腿致动单元110中的一者或两者中的单个功能按钮，由所述单个功能按钮组成，或基本上由所述单个功能按钮组成。例如，图7示出设置在背包155的带子上的包括单一功能按钮750的用户接口515的示例，并且图8示出包括设置在腿致动单元110的上臂115的壳体上的单一功能按钮750的腿致动器单元110。在各种实施方案中，此类单个功能按钮可允许用户101指示多种输入，包括用于无监督、监督或半监督的意图辨识的输入、用于启用和/或禁用功能性的输入等。例如，一些实施方案可包括在代理人案号为0110496-006us0的2018年8月29日提交的名称为“semi-supervised intent recognition system and method”的美国专利申请号16/116,246中描述和示出的系统和方法。此申请特此出于所有目的全文以引用方式并入本文。
119.在各种示例中，用户接口515可包括选择指示器按钮以指示各种功能性的范围内的区段，所述功能性诸如用户的期望的功率水平(例如，由腿致动器单元110施加的力的最大量或范围)；集成到外骨骼系统100的控制中的预测性意图的量；诸如气动系统520的系统部件的输出水平；音频或触觉反馈的输出量等。例如，图7示出包括选择指示器按钮760的用
户接口515的示例，所述选择指示器按钮允许用户101诸如通过以下方式增加或减小一个或多个设置或循环通过一组设置(线性地或循环地)：推动选择指示器按钮760的顶端761以增加设置，或推动选择指示器按钮760的底端762以减小设置，或通过推动顶端761或底端762来向上或向下循环通过一组设置。
120.各种实施方案可包括具有任何合适的接口、输入或反馈元件的一个或多个用户接口515，所述接口、输入或反馈元件诸如电容性按钮、切换按钮或开关、瞬时按钮、非瞬时按钮、刻度盘、杠杆、滑块、触摸屏、对装置的语音输入、对中间装置的语音输入、相机、近程无线通信元件等。而且，本文使用的术语“按钮”应被解释为涵盖广泛多种输入元件，诸如滑块、翘板开关、拨动开关、刻度盘、杠杆、触摸屏等。
121.用户接口515绝不受限于单个功能接口，并且在一些实施方案中可控制一个或多个功能和/或向用户提供一种或多种方法的反馈。在各种实施方案中，用户接口515可具有一个接口，所述一个接口控制一组功能，然后改变为具有不同接口和/或控制不同的一组功能，和/或所述一个接口提供一组反馈，然后改变为提供不同的一组反馈，正如触摸屏和多个图形用户接口或其功能和触觉反馈在一系列那些相同按钮被按压之后改变的一组按钮。在一些实施方案中，可通过第二用户接口515或单一功能按钮750的其他输入诸如通过防止意外激活的锁定按钮物理地和/或通过软件使第一用户接口515自身可用或不可用。在一些实施方案中，用户接口515可呈外骨骼系统100的任何内部电子器件上的灯的形式，其向用户或维修技术员等提供状态或错误反馈。在一些实施方案中，用户接口515可呈到内部电子器件的可改变系统软件或硬件配置的其他用户输入的形式，所述内部电子器件诸如电位计、跳线、加或减电阻器、内部开关和按钮。
122.在一些实施方案中，可基于来自一个或多个传感器513的数据获得输入，并且所述输入可包括基于用户101的有意的输入运动(例如，脚趾轻击)对来自用户101的输入的识别、对外骨骼系统100的位置的轻击的振动感测、来自外部装置610的在算法上解译的意图等。例如，在一些实施方案中，用户可通过一个或多个身体运动、身体姿势等控制、配置或以其他方式提供对外骨骼装置110的输入，所述一个或多个身体运动、身体姿势等可由外骨骼系统100识别和解译为输入(例如，由外骨骼装置510从一个或多个传感器513获得指示一个或多个致动单元110的运动的数据，所述运动可对应于身体运动、身体姿势等)。在一些示例中，外骨骼系统100可连续地监测对应于用户输入的一个或多个身体运动或身体姿势，或者可基于经由接口515(例如，用于指示此类输入即将发生的按钮)的用户输入来监测对应于用户输入的一个或多个身体运动或身体姿势。虽然此类身体运动或身体姿势输入可能涉及用户101的一条或多条腿，但其他示例可涉及身体的任何其他部分，诸如手臂、手、手指、手腕、脚、头等，并且涉及任何其他部分的任何组合，诸如用以表示输入的脚趾轻击与点头的组合等。
123.一些实施方案可包括输入传感器513或用户接口515以在系统操作中的不连续点处识别意图。在一个此类实施方案中，外骨骼系统100可包括指纹读取器以产生不连续的启动识别过程，从而识别打算使用外骨骼系统100的用户101。例如，在各种实施方案中，用户101可输入一个或多个用户标识符(例如，指纹、用户名、密码等)，所述一个或多个用户标识符可用于锁定外骨骼系统100或将所述外骨骼系统解锁以供使用、使用由特定用户101限定或与特定用户101相关联的一个或多个设置来配置外骨骼系统100等。
124.在一些实施方案中，与不是穿戴外骨骼的一个或多个致动器单元110的用户的用户、管理员、响应者、指挥官等相关联的一个或多个用户标识符可用作输入。例如，此类用户标识符可允许此类非穿戴者配置外骨骼系统100、获得对外骨骼系统100的管理员控制权等。
125.而且，虽然可在外骨骼系统100上配置或设置各种用户接口515，使得穿戴外骨骼系统100的用户101可与此类用户接口515交互，但在一些实施方案中，外骨骼系统100可包括在外骨骼系统100上配置或设置成使得穿戴外骨骼系统100的用户101无法与或无法容易地与此类用户接口515交互但可容易与另一用户、管理员、响应者、指挥官等交互的一个或多个用户接口515。例如，一个实施方案可包括外骨骼系统100的背包155上的触摸感测接口515，用户不能触及或不能够容易地触及所述触摸感测接口，但另一个人可容易地接近所述触摸感测接口，诸如在战术应用中使用以允许队伍成员向系统和/或用户提供输入而无需说话，这在战术应用中可为期望的。
126.在各种实施方案中，可为期望的是，输入元件固定于特定行为、功能、响应等。例如，在一些实施方案中，并且参看图7的示例，可在设置在用户的翻领上的接口515上包括可固定于停用响应的按钮750。在一个实施方案中，不管外骨骼装置100的状态和由外骨骼装置510执行的操作控制软件的当前配置如何，按压此专用按钮750会停用外骨骼系统100，从而立即停止任何正扭矩传输并且关闭所有可见光。此示例性特征在直接参与不利环境的战术行动情景期间可为期望的，其中由外骨骼装置100生成的声音或光可由于暴露用户的位置而将用户置于危险之中。存在可以超驰一些或所有其他输入的专用输入为中心的此特征的各种潜在配置，并且此类示例不限于仅上文呈现的示例。
127.在一些示例中，(例如，在战术情景中)让外骨骼系统100的用户能够快速地脱掉外骨骼系统100可为期望的(例如，在腿致动器单元110l、110r已损坏、用完动力、在行动里不再需要、出故障或另外影响用户的安全性或舒适度的情况下快速地移除一个或两个此类致动器)。一些实施方案可包括快脱特征，所述快脱特征可允许用户快速地移除外骨骼系统100的一个或多个部分或整个所述外骨骼系统，以便快速地撤去外骨骼系统100或其部分。
128.例如，一个实施方案可包括外骨骼系统100的腿致动器单元110上的快脱特征，在拉动单个杠杆或推动按钮(例如，图8的按钮750)的情况下，脱离将腿致动器单元110联接到腿102的所有带子、连接器等，并且腿致动器单元110可掉到地面或以其他方式被用户快速地移除。另一实施方案可包括外骨骼系统100的动力包部分上或周围的快脱特征(例如，背包155上或周围的接口515的按钮750)，所述快脱特征允许用户卸下躯干或背部安装式动力包并且保持一个或多个致动器单元110附连到用户的身体。
129.在一些实施方案中，快脱特征可以是纯机械元件，所述纯机械元件在没有电子或计算机元件的情况下物理地脱离一个或多个联接件。然而，在一些实施方案中，快脱特征可诸如经由一个或多个用户接口515以电子方式操作和/或是计算机操作的。例如，在一个实施方案中，外骨骼装置510可触发外骨骼系统100的一些或所有部分的一个或多个联接件进行脱离(例如，一个或多个腿致动单元110、背包115等的联接件)。各种合适的联接件可被配置为经由一个或多个快脱特征进行脱离，诸如腿致动器单元110的一个或多个联接件150、线联接件等。
130.一个或多个快脱特征可被配置为允许整个外骨骼系统100与用户脱离，或允许外
骨骼系统100的一个或多个部分与用户脱离。例如，在一个实施方案中，左腿致动器单元110l可包括允许左腿致动器单元110l与用户脱离的第一快脱特征；右腿致动器单元110r可包括允许右腿致动器单元110r与用户脱离的第二快脱特征；并且背包155可包括允许背包155与用户脱离的第三快脱特征。一些实施方案可包括允许左腿致动器和右腿致动器110l、110r和背包155一起脱离的第四快脱特征(作为第一快脱特征、第二快脱特征和第三快脱特征的补充)。
131.各种实施方案可包括上文列出的示例或其组合。用于快脱机构的多种系统和方法在本公开的范围和精神内，因此本文的示例不应解释为是限制性的。这些可包括但不限于缆线机构，所述缆线机构通过可被移除的腿致动器单元110的带子机织；一系列带扣，所述一系列带扣全部在单个杠杆上接合；缆线组件，在拉动所述缆线组件时在多个位置向系统施加力以解开联接件或分开结构；电按钮或开关，其致动机械电子或机械释放，诸如拉离磁体或脱离电磁体等。此类释放可致使多个联接件基本上同时地物理脱离，或紧接地允许一个或多个腿致动单元110与用户物理脱离。
132.在一些实施方案中，与仅直接来自穿戴外骨骼系统100的用户101相比，可从外部源向外骨骼系统100提供输入。此类配置在例如以下情形中可为期望的：用户101使用与外部方可用的信息相比是信息的子集或不同集合进行操作，并且期望的是，外部方向外骨骼系统100提供输入以实施或导引外骨骼系统100的期望的响应或配置等。这可在各种实施方案中通过多种外部输入装置或方法(例如，经由外部装置610、外骨骼服务器130、管理员装置640等)来实现，以向外骨骼系统100提供输入以指示对各种动作的需求、生成配置、提供警示等。
133.对外骨骼系统100的输入可来自在外部、不位于外骨骼系统100的紧邻处或由另一方操作的多种来源。例如，在一个实施方案中，可从外部装置将输入数据发送到外骨骼系统，诸如汽车经由车辆api将信息发送到外骨骼系统100。在另一实施方案中，外骨骼系统100可接收诸如海拔、地形或位置的gps数据以及与给定位置、区域等相关联的特定输入数据。在另一实施方案中，外骨骼系统100的用户可具有监察队，所述监察队在使用外骨骼系统100期间(例如，经由一个或多个远程管理员装置640等)监察外骨骼系统100和用户的操作。例如，监察队可观察到穿戴外骨骼系统100的用户101观察不到的物理和环境方面，并且将那些输入提供给外骨骼系统100和/或用户101。甚至当用户由于与外骨骼系统100分离、变得身体丧失能力等而不能访问外骨骼系统100时，监察队也可访问并配置外骨骼系统100。在另一实施方案中，可由远程装置(例如，外骨骼服务器630、管理员装置640等)获得数据，并且可通过各种合适的方式使用此类数据，诸如用于将帮助或辅助发送到穿戴外骨骼系统100的用户的位置等。
134.一个或多个用户接口515可向用户101提供信息以允许用户适当地使用和操作外骨骼系统100。此类反馈可经由视觉、触觉和/或音频反馈中的一者或多者，其可包括：直接集成在致动单元110中的一者或两者上的反馈机制；通过致动单元110的操作或致动进行的反馈；通过未与外骨骼系统100集成的外部装置或系统(例如，移动装置)进行的反馈；等等。在各种实施方案中，一个或多个用户接口515可呈现各种类型的信息，包括电池电量、性能水平、天气信息、环境信息、广告、操作错误、电力状态、流体储存状态、系统启动、系统掉电、适当的适配、不恰当的适配、外部装置610的连接、外部装置610的断开、消息的接收、系统故
障等。
135.一些实施方案可包括将反馈灯集成在致动单元110中、背包155上或周围、外部装置上等。在一个此类实施方案中，诸如图9的示例中所示，用户接口515可包括五个灯950，所述五个灯集成到腿致动单元110的上臂115中或外骨骼装置100上的其他合适的位置，使得用户101可看到灯950。此类灯950可以是单色或多色的，并且可用于指示各种类型的信息，诸如系统错误的反馈、装置功率、装置的成功操作等。
136.在一个实施方案中，点亮的灯950的数目可指示电池电量、点亮的灯950的颜色可指示外骨骼系统100的当前设定的操作模式，并且灯950可在检测到错误或故障时变红。图9的特定实施方案不应被解释为是限制性的，并且可存在灯950的广泛多种其他配置或其他视觉指示器，包括oled屏幕、闪光灯等。在各种实施方案中，此类灯950、屏幕等可被配置为允许诸如经由触摸、按压等进行交互。
137.在各种实施方案中，外骨骼系统100可向用户提供受控反馈以指示特定条信息。例如，在一些实施方案中，外骨骼系统100可通过各种合适的方式向用户101生成触觉反馈，包括通过脉冲、致动、振动或以其他方式配置一个或多个致动单元110，使得向穿戴外骨骼系统101的用户101传送信息。一个特定示例可包括当用户改变最大容许的用户期望的扭矩(例如，经由选择指示器按钮760)时，将一个或多个腿致动单元110上的关节扭矩脉冲到最大允许扭矩，这可向用户提供扭矩设置的触觉指示符，使得用户可物理地感觉到最大容许扭矩的当前设置。
138.在另一实施方案中，用户101可循环通过一组设置，并且可通过由一个或多个腿致动单元110生成的触觉反馈生成目前设置的指示，诸如可向用户指示当前设置是什么的独特触觉标识符。例如，在一组设置包括第一设置、第二设置和第三设置的情况下，一个或多个腿致动单元110可脉冲一次以指示第一设置，脉冲两次以指示第二设置，并且脉冲三次以指示第三设置。可使用各种合适的独特触觉指示符，这可基于脉冲的持续时间、脉冲的数目、脉冲的频率、脉冲的量值、左或右致动器单元110的脉冲、诸如摩斯码的码，等等。
139.在一些实施方案中，触觉反馈可提供关于外骨骼系统信息的警示或状态通知，诸如操作错误、电力状态、流体储存状态、系统启动、系统掉电、恰当的适配、不恰当的适配、外部装置610的连接、外部装置610的断开、消息的接收等。在另一实施方案中，观察外骨骼系统100(例如，经由远程管理员装置640)的第三方人员或队伍可向外骨骼系统100发送警示通知，所述警示通知可经由一个或多个用户接口515、经由与外骨骼系统100的致动相关联的触觉反馈等来呈现。又一实施方案将显示屏幕并入到一个或多个腿致动单元110中，所述显示屏幕被配置为提供可听和触觉反馈。
140.在一些实施方案中，触觉反馈可用于向用户通信。例如，在具有穿戴相应的外骨骼系统100的多个操作者的战术应用中，本地小分队队长或远程指挥官(例如，经由管理员装置640)可发出可由外骨骼装置100中的一者或多者接收的命令，诸如破门、前进、撤退、停止、在撤离点会合、重新编组、开火、停止开火、有人倒下等。
141.在各种示例中，可基于各种因素针对给定用户定制此类通信。例如，可基于触觉反馈来引导穿戴相应的外骨骼装置100的多个用户移动到特定位置，所述触觉反馈诸如左外骨骼装置110l上的指示向左移动的脉冲或其他指示符，以及右外骨骼装置110l上的指示向右移动的脉冲或其他指示符。
142.可类似地使用由外骨骼系统100或外部装置510生成的音频反馈。例如，除了由扬声器生成音频反馈之外，在一些实施方案中，可选择性地由气动系统520、致动器单元110、流体致动器130等生成可用于向用户提供警示或向用户通信的声音。在一些实施方案中，可选择性地通过压缩机、将流体引入到致动器130、释放流体、配置致动器单元110、打开或关闭阀等生成可用于向用户提供警示或向用户通信的声音。
143.而且，虽然一些示例可包括由外骨骼系统100的一个或多个部分生成触觉和/或音频反馈，但其他实施方案可包括经由外部装置610(诸如经由网络接口)的触觉、音频或视觉反馈、sms文本或电子邮件、振动、经由扬声器的声音等。
144.转向图10，示出了外骨骼系统100的示例性实施方案的框图，所述外骨骼系统包括经由相应的线145可操作地联接到左腿致动单元和右腿致动单元110l、110r的外骨骼包155，所述外骨骼包具有外骨骼装置510和气动系统520。左腿致动器单元和右腿致动器单元110l、110r包括相应的左腿致动器和右腿致动器130l、130r。外骨骼系统100还包括第一用户接口、第二用户接口和第三用户接口515。具体地，外骨骼包155还包括一个或多个包用户接口515p，左致动单元110l还包括左致动单元接口515l，并且右致动单元110r还包括右致动单元接口515r。
145.在各种实施方案中，第一用户接口、第二用户接口和第三用户接口515中的任一者可相同或不同。另外，在一些实施方案中，第一用户接口、第二用户接口和第三用户接口515中的一者或多者可具有相同和冗余的输入元件(例如，按钮)或反馈元件(例如，灯或屏幕)。例如，在一些实施方案中，左腿致动器单元和右腿致动器单元110l、110r可具有带有冗余的输入元件和/或输出元件的相同用户接口515。
146.在一个特定实施方案中，例如，左腿致动器单元和右腿致动器单元110l、110r都可具有相同的用户接口515l、515r，所述相同的用户接口包括如图8中所示的单个输入按钮750和如图9中所示的一组反馈灯950。这些相同用户接口515l、515r的按钮750可与相同功能性相关联，使得推动将触发相同功能性。类似地，反馈灯950可呈现相同反馈输出。
147.其中左腿致动器单元和右腿致动器单元110l、110r的用户接口515l、515r是相同的且冗余的此类实施方案可为期望的，使得在用户的一只手无法致动一侧上的按钮750的情况下或者在用户101处于用户101仅可看见多组灯950中的一者的位置的情况下，用户101能够触及左侧和右侧上的接口515。在外骨骼系统100是模块化的情况下，其中左腿致动器单元和右腿致动器单元110l、110r的用户接口515l、515r是相同的且冗余的此类实施方案也可为期望的，使得外骨骼系统100可在双腿配置或单腿配置中操作。例如，使左腿致动器单元和右腿致动器单元110l、110r的用户接口515l、515r相同可允许用户在致动器单元110l、110r中的仅一者可操作地联接到外骨骼系统100时操作外骨骼系统100。这些示例性实施方案绝不限制可在外骨骼系统100的各种部件上存在的用户接口的各种组合和数目，也不限制冗余和独特用户接口的组合和数目。
148.在各种实施方案中，一个或多个外骨骼系统100可直接由外部第三方(例如，经由如图6中所示的管理员装置640)控制。在此类实施方案的一个示例中，用户101可被迫卸下并留下外骨骼系统100，从而失去对外骨骼系统100的控制，并且监察队可向外骨骼系统100发出输入以禁用或配置外骨骼系统100，即使某人试图将所述外骨骼系统捡起来并使用它也如此。
149.在另一实施方案中，外骨骼系统100可基于用户将执行动作的增加的概率而自动准备执行此类动作。确定(例如，由外骨骼装置510)执行给定动作的此类概率可基于过去的用户动作、先前已知的地形、类似情形下的行为、gps位置、天气等。在一个特定实施方案中，外骨骼系统100通过无线连接(例如，经由网络620)接收gps信息，并且所接收的gps信息可指示外骨骼系统100正在具有大量海拔变化的山区路径上操作。在此实施方案中，外骨骼系统100可将自身配置为基于与正常情况相比是更有可能的事件而更有可能识别出用户101在上坡或下坡。
150.在另一实施方案中，相同区域中的已经经历环境和地形的第二外骨骼系统100可向尚未进入所述地形的第一外骨骼系统100直接或间接地发送信息，并且第一外骨骼系统100可使用所述信息诸如通过改变外骨骼系统100的配置来准备即将发生的特征。此一个特定实施方案涉及用于滑降滑雪的外骨骼系统100。例如，如果第一外骨骼系统100遇到产生较高的跌倒或受伤风险的雪区段，则其可向一个或多个附近的外骨骼系统100发送警示以向它们通知位置和状况。一个或多个接收外骨骼系统100可使用此信息向用户通知警报区域(例如，经由一个或多个用户接口515)，尝试导引用户远离所述警报区域(例如，经由一个或多个用户接口515或配置外骨骼系统100)，然后在遇到所述警报区域时保护用户通过所述警报区域。在一些示例中，多个外骨骼系统100可直接通信、经由网络620通信、经由外骨骼服务器630通信等。各种实施方案可使用上文列出的选项或其组合和变体，但绝不限于动作和项的明确陈述的组合。
151.如本文论述，各种实施方案涉及对诸如外骨骼系统100的可穿戴装置的半监督的意图辨识的方法。各种实施方案的半监督的意图辨识方法可与全监督的意图辨识方法和无监督的意图辨识方法区分开，如在下文更详细地描述的。
152.转向图11，示出了外骨骼系统100的示例性状态机1100，其包括多个系统状态和系统状态之间的转变。更具体地，状态机1100被示出为包括就坐状态1105，外骨骼系统100可经由就坐-站起转变1110从所述就坐状态转变为站起状态1115。外骨骼系统100可经由站起-站立转变1120从站起状态1115转变为站立状态1125。外骨骼系统100可经由站立-坐下转变1130从站立状态1125转变为坐下状态1135。外骨骼系统100可经由坐下-就坐转变1140从坐下状态1135转变为就坐状态1105。
153.例如，在用户101坐在椅子上的情况下，外骨骼系统100可处于就坐状态1105，并且当用户101想要站起时，外骨骼系统100可经由站起状态1115从就坐1105移动到站立1120，这使用户101从就坐位置移动到站立位置。在用户101站在椅子旁边的情况下，外骨骼系统100可处于站立状态1125，并且当用户101想要坐在椅子上时，外骨骼系统100可经由坐下状态1135从站立1125移动到就坐1105，这使用户101从站立位置移动到就坐位置。
154.而且，如状态机1100中所示，外骨骼系统100可经由站立-行走转变1145从站立状态1125移动到行走状态1150。外骨骼系统100可经由行走-站立转变1155从行走状态1150移动到站立状态1125。例如，在用户101正在站立1125的情况下，用户101可选择行走1150并且可选择停止行走1150并返回到站立1120。
155.本文仅出于说明的目的使用示例性状态机1100，并且其不应解释为对在本公开的范围和精神内的用于外骨骼系统200的广泛多种状态机进行限制。例如，一些实施方案可包括仅具有站立状态1125和行走状态1150的更简单的状态机。其他实施方案可包括附加的状
态，诸如从行走状态1150起的跑步状态等。
156.转向图12，在图11的状态机1100和具有a按钮1210的用户接口515(参看图5)的背景中示出了全监督的意图辨识方法1200的示例。在各种示例的全监督的状态机中，用户101向接口525提供直接人工输入，以命令发起从一个状态到另一状态的单个独特转变，外骨骼系统100随后发起那个转变。在此示例中，人工输入是由a按钮1210的按钮按压来表示。a按钮1210被示出为映射到从站立状态1125到行走状态1150的单个转变(即，站立-行走转变1145)。如果按钮a被按压并且外骨骼系统100检测到用户101处于发起到行走1150的转变的安全配置，则外骨骼系统100将发起从站立状态1125到行走状态1150的转变1145。换句话说，在此示例中，按钮a可仅触发从站立状态1125到行走状态1150的站立-行走转变1145，而经由a按钮1210的按钮按压无法实现所有其他转变(即，1110、1120、1130、1140、1155)。
157.转向图13，在图11的状态机1100和具有第一按钮1210和第二按钮1220的用户接口515的背景中示出全监督的意图辨识方法1300的示例。更具体地，对图12的示例进行扩展以处理全监督的意图辨识系统中的多个转变，按钮a被映射到从站立状态1125到行走状态1150的单个转变1145，如上文所论述。另外，b按钮1220被示出为映射到从就坐状态1105到站起状态1115的单个转变(即，就坐-站起转变1110)。
158.如本文论述，如果a按钮1210被按压并且用户101安全，则外骨骼系统100发起从站立1125到行走1150的转变。如果b按钮1220被按压，则外骨骼系统100发起转变1110(即，从就坐1105到站起1110的就坐-站起转变1110，从而致使用户101从就坐到站起)。从那里，外骨骼系统然后可解译用户101是否已经使其完全进入站立状态1110，并且如果否，则可中止坐下-站起转变1110作为安全措施。换句话说，按压接口515上的b按钮1220可触发从就坐1105到站立动作状态1115的就坐-站起转变1110，并且外骨骼装置100然后将转变1120为站立状态1125，除非发生错误。
159.因此，a按钮1210可仅触发从站立状态1125到行走状态1150的站立-行走转变1145，并且b按钮1220可仅触发从就坐状态1105到站立状态1115的就坐-站起转变1110，而经由a按钮1210或b按钮1220的按钮按压无法实现所有其他转变(即，1120、1130、1140、1155)。
160.转向图14，在图11的状态机1100和具有a按钮1210的用户接口515(参看图5)的背景中示出全监督的意图辨识方法1400的另一示例。具体地，图13示出全监督的状态机1400的另一变化，其中a按钮1210被映射成使得如果外骨骼系统100处于站立状态1125并且用户101安全，则按压a按钮1210将致使外骨骼系统100发起到行走状态1150的站立-行走转变1145，并且如果外骨骼系统100处于就坐状态1105并且用户101安全，则外骨骼系统100将发起到站起状态1115的就坐-站起转变1110，其后，外骨骼系统100然后将解译是否已经存在到站立状态1125的成功转变1120并相应地表现。此示例性按钮配置类似于具有双按钮a和b1210、1220的图8的先前示例，不同之处在于，相同按钮1210被映射到两个特定转变1110、1145，而不是分别映射到一个转变。
161.如上文所论述的全监督的意图辨识方法可与无监督的意图辨识方法区分开。例如，图15示出无监督的意图辨识方法的示例。更具体地，图15示出无监督状态机1500，其中用户101不向外骨骼系统100的意图辨识提供直接人工输入。而是，外骨骼系统100连续地监测传感器输入并且解译外骨骼系统100当前处于什么状态以及用户101正在尝试发起什么
转变。一旦基于传感器数据(例如，来自传感器513)达到从当前检测到的状态起的可能转变的阈值并且用户101被解译为处于安全配置，外骨骼系统100然后就可发起所解译的转变。
162.与图12至图14中论述的全监督的意图辨识方法相比，在图15中示出的转变1110、1120、1130、1140、1145、1155中的每一者是装置解译的转变，其中外骨骼系统100确定当前状态(即，就坐1105、站起1115、站立1125、坐下1135和行走1150)并且确定用户尝试发起什么转变(如果有)。因此，图15的示例性用户接口515不具有允许用户101发起一个或多个特定转变的按钮或其他元件或机构(但用户接口515可具有其他合适的功能性)。换句话说，图15的无监督方法不允许用户101提供输入以指示作出转变或发起转变的希望，而在图12至图14中论述的监督的意图辨识方法允许用户101发起到一些或所有状态的转变。
163.如本文论述，全监督的意图辨识方法和无监督的意图辨识方法可与半监督的意图辨识方法区分开，如在下文更详细地描述的。例如，图16示出半监督的意图辨识方法的示例性实施方案。具体地，图16示出半监督状态机1600，其中用户101向外骨骼系统100的意图辨识提供直接人工输入，该人工输入指示外骨骼系统100应寻求从当前状态的状态转变，其中当前状态是已知的或由外骨骼系统100在用户101进行人工输入时确定。
164.状态转变的此类增加的遵守可通过各种合适的方式实现，诸如通过降低解译转变是否正在发生的一个或多个阈值，这可增加从传感器输入(例如，来自从传感器513接收的传感器数据)观察到转变的可能性。
165.在检测到状态转变的情况下的人工输入(例如，在此示例中按钮x1230被按压)之后，外骨骼系统100然后前进到发起检测到的状态转变。然而，如果未检测到状态转变，则外骨骼系统100不采取动作，并且在预定义超时之后，外骨骼系统100停止寻求转变，从而使外骨骼系统100返回到用于下一个人工输入的正常准备状态。
166.换句话说，在各种实施方案中，外骨骼系统100可监测用户101在正常操作状态下的移动，并对所述移动作出响应，包括识别和发起各种状态转变(例如，如图11的示例中所示的任何可能的状态转变)，其中对所述状态转变的识别与第一组一个或多个阈值、标准等相关联。响应于来自用户的输入(例如，按压单个按钮x 1230)，外骨骼系统100可仍然监测用户101的移动并对所述移动作出响应，但是根据第二组一个或多个阈值、标准等，使得与所述第一组下的正常操作相比，识别状态转变更容易。
167.更具体地，对于一些组传感器数据，当外骨骼系统100在所述第一组下操作时，给定状态转变将不被识别为存在，但在第二组一个或多个阈值、标准等下将被识别为存在。因此，在各种实施方案中，通过用户101提供给定输入(例如，按压单个按钮x 1230)，外骨骼系统100可变得对识别状态转变更敏感。
168.在各种实施方案中，对由用户101发起的状态转变的敏感度可基于在用户101和外骨骼系统100当前所处的状态下的可能的状态转变。因此，在各种实施方案中，在接收到(例如，经由用户101推动x按钮1230)作出状态改变的意图的指示之后，可确定用户101和外骨骼系统100当前处于什么状态，并且可基于所确定的当前状态来调谐对用户101的潜在状态变化的敏感度。
169.例如，参看图16，在确定用户处于就坐状态1105的情况下，可将对识别到站起状态1115的转变的敏感度调谐得更敏感，而可排除不能够直接从就坐状态达到的其他状态(例如，行走状态1150或坐下状态1135)作为可检测到或识别出的潜在状态。另外，在从给定状
态的多个状态转变是可能的情况下，可针对这些多个潜在的状态转变调谐敏感度。例如，参看图16，在确定用户处于站立状态1125的情况下，可将对识别到坐下或行走状态1135、1150的转变的敏感度调谐得更敏感，而可排除不能够直接从就坐状态达到的其他状态(例如，站起1115)作为可检测到或识别出的潜在状态。
170.使外骨骼系统100对响应于来自用户101的输入的状态转变更敏感可为期望的，以便改善穿戴外骨骼系统100的用户的体验。例如，在正常操作期间，用于识别并响应于状态转变的阈值可为高，以防止状态转变的错误肯定，同时还允许外骨骼系统100在需要时在发生状态转变的情况下作出响应。
171.然而，在用户想要发起状态转变(例如，从就坐移动到站立位置；从站立位置移动到就坐位置；从站立位置移动到行走；等等)的情况下，用户101可提供输入以指示发起状态转变的意图，并且外骨骼系统100可在预期用户101作出预期的状态转变的情况下变得对状态转变更敏感。此类增加的敏感度可为期望的，以便防止错误否定或无法识别用户101发起的状态转变。
172.而且，向用户101提供单个输入以指示作出状态转变的意图可为期望的，因为与具有映射到不同特定状态转变的多个按钮的全监督系统或其中单个按钮映射到少于所有状态转变的系统(例如，如图12至图14中所示)相比，这使得此类外骨骼系统100的操作简单得多且用户友好。向用户101提供单个输入以指示作出状态转变的意图可比无监督方法可取，因为向用户101提供指示作出状态转变的意图的能力有助于通过基于用户作出状态转变的意图或希望提供对状态转变的可变敏感度来防止对状态转变的错误肯定和错误否定，这可与状态转变发生的增加的可能性相关联。
173.为了进一步说明图7至图9的全监督的意图辨识方法与图16的半监督方法之间的差异，关注其中用户具有用于从给定状态作出状态转变的多个选项的示例可为有用的。例如，如图16的状态图1600中所示，处于站立状态1125的用户具有经由坐下动作状态1135转变为就坐状态1105的选项或转变为行走状态1150的选项。如图16的示例中所示，在用户101按压按钮1230的情况下，用户101具有发起站立-坐下转变1130或站立-行走转变1145的选项，并且外骨骼系统100可变得对两个潜在的转变1130、1145更敏感，并且可对用户101发起任一潜在转变1130、1145作出响应。
174.相比之下，如图12至图14的示例中所示，在a按钮1210被按压的情况下，将迫使用户101进行站立-行走转变1145，或至少将不具有站立-坐下转变1130的选项，其中站立-坐下转变1130是不可用的动作。因此，全监督方法可能限制用户101的移动的选项，而半监督方法(例如，如图16示出)可允许用户指示作出状态转变的意图而无需明确或隐含地指定一个或多个特定状态转变。换句话说，全监督方法可限制用户101的移动的选项，而各种实施方案的半监督方法不限制用户101的移动的选项并且允许外骨骼系统100不限制地适应用户101的移动。
175.还可在检查状态机时说明全监督的意图辨识与半监督的意图辨识之间的差异，其中一个状态具有较大量的可能的状态转变。例如，图17示出监督的意图辨识方法1701中的示例性状态机1700，其中站立状态1125具有到八个不同的系统状态1135、1150、1710、1720、1730、1740、1750、1760的八种可能的转变1130、1145、1705、1715、1725、1735、1745、1755。
176.更具体地，外骨骼系统100的用户101具有从站立状态1125转变到以下状态的选
项：经由站立-坐下转变1130转变到坐下状态1135；经由站立-行走转变1145转变到行走状态1150；经由站立-跳跃转变1705转变到跳跃状态1710；经由站立-弓步转变1715转变到弓步状态1720；经由站立-蹲下转变1725转变到蹲下状态1730；经由站立-下扑转变1735转变到下扑状态1740；经由站立-快跑转变1745转变到快跑状态1750；以及经由站立-慢跑转变1755转变到慢跑状态1750。
177.如图17的示例中所示，用户接口515可具有映射到站立-坐下转变1130和/或坐下状态1135的a按钮1210。当在此示例中按压a按钮1210时，外骨骼系统100可发起经由站立-坐下转变1130转变到坐下状态1135，其中当推动a按钮时，其他状态和转变不可用。
178.在类似的示例中，图18示出监督的意图辨识方法1800中的状态机1700，其中站立状态1125具有到八个相应状态的八个可能的转变，并且四个按钮1210、1220、1240、1250分别映射到单个转变和状态对。更具体地，a按钮1210映射到坐下状态1135和站立-坐下转变1130；b按钮1220映射到跳跃状态1710和站立-跳跃转变1705；c按钮1240映射到弓步状态1720和站立-弓步转变1715；并且d按钮1250映射到蹲下状态1730和站立-蹲下转变1725。
179.与图17的示例类似，图18的方法1800示出按钮1210、1220、1240、1250中的每一者当被按压时触发到给定按钮映射到的状态的转变，同时使其他转变和状态不可用，除非另一按钮被按压。尽管图18的示例示出映射到四个相应状态和转变对的仅四个按钮，但在其他实施方案中，所述状态中的每一者可映射到相应按钮。换句话说，对于图17和图18的示例性状态机1700，在其他实施方案中，八个状态-转变对中的每一者可映射到相应按钮。因此，在用户101想要从站立状态1125转变到另一状态的情况下，用户101必须按压与给定状态或状态转变相关联的特定按钮以发起到期望状态的转变。
180.相比之下，图19示出半监督的意图辨识方法1900的示例，其具有如图17和图18所示的状态机1700和具有用于指示作出状态转变的意图的单个按钮1230的用户接口515。如图14所示，用户101可处于站立状态1125并且可按压x按钮1230以指示作出状态转变的意图或希望，并且外骨骼系统100可变得对识别状态转变更敏感，同时允许用户101发起在图19的示例中示出的八个可能的状态转变中的任一者或选择不发起状态转变。
181.换句话说，在图19的半监督的意图辨识方法1900中，因为人工输入(x按钮1230)仅指示外骨骼系统100变得对检测从当前状态的任何可能的转变更敏感(例如，通过降低到可能的行为的转变阈值)，所以所有可能的状态转变仍是可能的。
182.而且，无转变也是可能的，并且不迫使或要求用户101作出状态转变。然而，在图18的全监督示例中，如果b按钮1220被按压并且当前站立配置状态1125被视为对于用户101转变来说是安全的，则外骨骼系统100将发起站立到跳跃的转变1705。而在图19的示例中，如果x按钮1230被按压并且用户101没有做什么事情指示转变将发生、即将发生或正在发生，则将不发生转变。
183.另外，虽然将半监督的意图辨识方法的各种实施方案论述为具有单个按钮(例如，x按钮1230)，但应清楚，各种实施方案可包括单输入类型，其中一种或多种输入方法用于所述单输入类型。例如，在一些实施方案中，外骨骼系统100可包括分别设置在外骨骼系统100的左致动器单元和右致动器单元110a、110b上的第一x按钮和第二x按钮1230，并且用户101可按压按钮1230中的任一者以使外骨骼系统100对识别状态转变更敏感或更具响应性。而且，在一些实施方案中，单输入类型可与多种输入方法相关联。例如，用户101可按压x按钮
1230，可敲击外骨骼系统100的主体，或提供语音命令，以使外骨骼系统100对识别状态转变更敏感或更具响应性。
184.在数学上描述全监督方法与半监督方法之间的差异的一种方式是检查从给定起始状态的可能的状态转变的概率。在用于各种状态机(例如，图11的状态机1100或图17的状态机1700)的全监督方法中，从站立1125到行走1150的转变的概率可等于n：p(行走/站立)＝n。从站立1125到站立1125的转变的概率然后为1-n：p(站立/站立)＝1-n，在这种情况下，外骨骼系统100(例如，由于安全特征)不允许转变发生。从站立1125到坐下1135的转变的概率等于0：p(坐下/站立)＝o，因为在各种全监督方法中，人工输入可仅映射从单个起始状态的单个期望的转变。
185.在用于此类相同状态机(例如，图11的状态机1100或图17的状态机1700)的半监督方法中，从站立1125转变到行走1150的概率可等于a：p(行走/站立)＝a。从站立1125转变到站立1125的概率是b：p(站立/站立)＝b。从站立1125转变到坐下1135的概率是1-a-b：p(坐下/站立)＝1-a-b。这可因为在半监督的意图辨识方法的一些实施方案中，由外骨骼系统100解译从给定起始状态的期望状态转变，从而允许外骨骼系统100在坐下1135、行走1150或保持站立1125之间决定。
186.转向图20，示出了根据一个实施方案的半监督的意图辨识方法2000，其在各种示例中可由外骨骼系统100(参看图5)的外骨骼装置510实施。方法2000开始于2005，其中外骨骼系统100以对检测状态转变的敏感度处于第一敏感度水平的第一模式操作。在2010处，确定是否识别出状态转变，并且如果是，在2015处外骨骼装置促进所识别的状态转变，并且方法2000循环回到2005，其中外骨骼系统100以对检测状态转变的敏感度处于第一敏感度水平的第一模式操作。然而，如果在2010处未识别出状态转变，则在2020处确定是否接收到状态转变意图输入，并且如果否，则方法2000循环回到2005，其中外骨骼系统100以对检测状态转变的敏感度处于第一敏感度水平的第一模式操作。
187.例如，外骨骼100可以正常敏感度模式(例如，第一模式)操作，并且可识别由用户101发起或作出的一个或多个状态转变，并且可相应地动作以在需要时用此类所识别的一个或多个状态转变支持用户。而且，外骨骼系统100可监测或等待接收状态转变意图输入，如本文论述，所述状态转变意图输入可以各种合适的方式接收，诸如经由按压用户接口515上的按钮、经由触觉输入、经由音频输入等。
188.在各种实施方案中，外骨骼系统100可在未接收到状态转变意图输入的情况下在给定操作会话期间操作并使用户101转变通过一些或所有可用的状态。例如，外骨骼系统100可在未接收到状态转变意图输入的情况下上电，在各种位置状态下操作，然后断电。换句话说，在各种实施方案中，外骨骼系统100可以是全功能的，并且具有在未接收到状态转变意图输入的情况下移动通过所有可用的位置状态和转变的能力。
189.返回到方法2000，如果在2020处接收到状态转变意图输入，则方法2000继续到2025，其中外骨骼系统100以对检测状态转变的敏感度处于第二敏感度水平的第二模式操作。在2030处，确定是否识别出状态转变，并且如果是，在2035处外骨骼系统100促进所识别的状态转变，并且方法2000循环回到2025，其中外骨骼系统100以对检测状态转变的敏感度处于第二敏感度水平的第二模式操作。
190.然而，如果在2030处未识别出状态转变，则方法2000继续到2040，其中确定是否已
经发生第二模式超时。如果否，则方法2000循环回到2025，其中外骨骼系统100以对检测状态转变的敏感度处于第二敏感度水平的第二模式操作。然而，如果确定第二模式超时，则方法2000循环回到2005，其中外骨骼系统100以对检测状态转变的敏感度处于第一敏感度水平的第一模式操作。
191.例如，在外骨骼系统100接收到状态转变意图输入的情况下，外骨骼系统100可从在第一模式中以第一敏感度水平检测状态转变切换到在第二模式中以第二敏感度水平检测状态转变，其中所述第一敏感度水平和所述第二敏感度水平是不同的。外骨骼系统100可监测状态转变并且可促进所识别的一个或多个状态转变，直到以第二模式操作的超时发生为止。然而，不需要当在第二模式的超时发生之前以第二模式操作时曾识别出和/或促进状态转变。
192.如本文论述，在各种示例中，与第一模式的第一敏感度水平相比，第二模式的第二敏感度水平可对检测或识别状态转变更敏感。第二敏感度水平的更大的敏感度可以各种合适的方式实现，包括降低与识别一个或多个状态转变相关联的一个或多个阈值；移除或修改识别一个或多个状态转变的标准；等等。然而，在各种实施方案中，不需要改变、移除或修改阈值的子集和/或一组标准的标准子集。而且，在一些实施方案中，如果第二敏感度水平与第一敏感度水平之间的差异的总效果导致第二敏感度水平的更大的总敏感度，则可增加一个或多个阈值。在其他实施方案中，第一模式和第二模式可以任何合适的方式不同，使得对于一些组传感器数据，当外骨骼系统100以第一模式操作时将不会将给定状态转变识别为存在，但当外骨骼系统100以第二模式操作时会将所述给定状态转变识别为存在。
193.可以各种合适的方式生成或实施第二模式超时。在一些实施方案中，第二模式超时可包括与给定的第二模式会话已经活动的时间(例如，从当从第一模式到第二模式的切换发生时起的时间量)相对应的定时器，并且当所述定时器达到或超过限定的超时阈值时，可发生第二模式超时。例如，超时阈值可以是数秒、数分钟等，包括1秒、5秒、10秒、20秒、30秒、45秒、60秒、90秒、2分钟、3分钟、5分钟等。
194.此类超时阈值可以是静态的或可变的。在一些实施方案中，第二模式会话可持续限定量的时间。在其他实施方案中，第二模式会话可默认持续限定量的时间，但可基于任何合适的标准、条件、传感器数据等延长或缩短。例如，在一些实施方案中，第二模式会话可在识别出状态转变和/或促进所识别的状态转变之后结束。
195.可在各种合适的应用中使用意图辨识方法。一个示例性实施方案包括用于辅助老年人的群体移动性的下肢外骨骼系统100的意图辨识方法。外骨骼系统100可被设计成辅助在就坐位置和站立位置、上楼梯和下楼梯之间的转变，以及在行走动作期间提供辅助。在此示例中，向用户提供呈对外骨骼系统100的外部敲击或轻拍两次的形式的对外骨骼系统100的单个输入。可通过监测集成的加速度计或外骨骼系统100的其他传感器513来感测用户101的此人工交互。外骨骼系统100可将来自用户101的输入解译为即将发生行为变化的指示。外骨骼系统100可利用监测装置传感器513以观察用户行为的变化来识别意图的无监督的意图辨识方法；然而，可将特定方法调谐成非常保守以便避免对意图的错误指示。当指示来自用户101的意图时，所述方法的所需的置信度阈值可较低，从而允许外骨骼系统100敏感得多，并且愿意对被解译为所触发的运动的行为作出响应。
196.在此示例中，受试者可能已经从就坐位置穿戴了外骨骼系统100，并且装置的唯一
的可用的状态转变是然后站立。当用户101轻拍外骨骼系统100两次时，外骨骼系统100可在固定一段时间内放宽站起行为的阈值要求，所述固定一段时间就此示例而言可被设定为5秒。如果用户101不寻求发起站起行为，则意图指示将仅仅超时并且返回保守阈值。如果用户101尝试发起站起行为，则外骨骼系统100将看到运动并且相应地以辅助响应。一旦位于站立位置，用户101可作出多种动作，包括行走、转变为坐下、上楼梯或下楼梯。在此情况下，用户101可决定不轻拍机器并且开始行走。此时，装置可仍然响应于行为，但其可要求对目标行为的置信度高得多的识别。
197.在停止行走之后，用户101想要上楼梯。用户101轻拍装置两次以指示预期行为的即将发生的变化，然后开始完成运动。此处，用户的所指示的意图未为外骨骼系统100指定用户101想要转变到什么行为，仅指定转变将可能在不久的将来发生。外骨骼系统100观察到用户101正在站立，并且通过使用更敏感的转变阈值，外骨骼系统100允许行为模式的转变发生。
198.转向图21a、图21b、图22a和图22b，腿致动器单元110的示例可包括关节125、波纹管致动器130、约束肋135和基板140。更具体地，图21a示出处于压缩配置的腿致动器单元110的侧视图，并且图21b示出处于膨胀配置的图21a的腿致动器单元110的侧视图。图22a示出处于压缩配置的腿致动器单元110的横截面侧视图，并且图22b示出处于膨胀配置的图22a的腿致动器单元110的横截面侧视图。
199.如图21a、图21b、图22a和图22b所示，关节125可具有从关节125延伸并联接到所述关节的多个约束肋135，所述多个约束肋环绕或邻接波纹管致动器130的一部分。例如，在一些实施方案中，约束肋135可邻接波纹管致动器130的端部132，并且可限定波纹管致动器130的端部132可抵靠推动的基板140的一些或全部。然而，在一些示例中，基板140可以是与约束肋135分开和/或不同的元件(例如，如图1中所示)。另外，一个或多个约束肋135可设置在波纹管致动器130的端部132之间。例如，图21a、图21b、图22a和图22b示出设置在波纹管致动器130的端部132之间的一个约束肋135；然而，其他实施方案可包括设置在波纹管致动器130的端部之间的任何合适数量的约束肋135，包括1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、15个、20个、25个、30个、50个、100个等。在一些实施方案中，约束肋可不存在。
200.如图22a和图22b的横截面所示，波纹管致动器130可限定腔131，所述腔可填充有流体(例如，空气)以扩张波纹管致动器130，这可致使波纹管沿轴线b伸长，如图21b和图22b所示。例如，增加图21a中示出的波纹管致动器130中的流体的压力和/或体积可致使波纹管致动器130扩张到图21b中示出的配置。类似地，增加图22a中示出的波纹管致动器130中的流体的压力和/或体积可致使波纹管致动器130扩张到图22b中示出的配置。为清楚起见，术语“波纹管”的使用是描述所述致动器单元110中的部件，而无意限制所述部件的几何形状。波纹管致动器130可构建有多种几何形状，包括但不限于：恒定圆柱形管；具有变化的横截面面积的圆柱体；胀大到限定的弧形形状的3d机织几何形状等。术语
‘
波纹管’不应解释为必须包括具有回旋(convolution)的结构。
201.可替代地，减小图21b中示出的波纹管致动器130中的流体的压力和/或体积可致使波纹管致动器130收缩到图21a中示出的配置。类似地，减小图22b中示出的波纹管致动器130中的流体的压力和/或体积可致使波纹管致动器130收缩到图22a中示出的配置。波纹管致动器130中的流体的压力或体积的这种增加或减小可由外骨骼系统100的气动系统520和
气动管线145执行，这可由外骨骼装置510(参看图5)控制。
202.在一个优选实施方案中，波纹管致动器130可通过空气胀大；然而，在其他实施方案中，任何合适的流体都可用于使波纹管致动器130胀大。例如，气体(包括氧气、氦气、氮气和/或氩气等)可用于使波纹管致动器130胀大和/或塌缩。在其他实施方案中，可使用诸如水、油等液体来使波纹管致动器130胀大。另外，虽然本文论述的一些示例涉及向波纹管致动器130引入流体以及从波纹管致动器移除流体以改变波纹管致动器130内的压力，但其他示例可包括加热和/或冷却流体以修改波纹管致动器130内的压力。
203.如图21a、图21b、图22a和图22b所示，约束肋135可支撑并约束波纹管致动器130。例如，使波纹管致动器130胀大致使波纹管致动器130沿着波纹管致动器130的长度扩张，并且还致使波纹管致动器130径向扩张。约束肋135可约束波纹管致动器130的一部分的径向扩张。另外，如本文所论述，波纹管致动器130包括在一个或多个方向上为柔性的材料，并且约束肋135可控制波纹管致动器130的线性扩张的方向。例如，在一些实施方案中，在没有约束肋135或其他约束结构的情况下，波纹管致动器130将不受控制地偏离轴线突出或弯曲，使得将不向基板140施加合适的力，使得臂115、120将不合适地或可控地被致动。因此，在各种实施方案中，约束肋135可需要在波纹管致动器130胀大和/或塌缩时生成所述波纹管致动器的一致且可控的扩张轴线b。
204.在一些示例中，处于塌缩配置的波纹管致动器130可基本上延伸经过约束肋135的径向边缘，并且可在胀大期间缩回以更少地延伸经过约束肋135的径向边缘、延伸到约束肋135的径向边缘，或不更少地延伸经过约束肋135的径向边缘。例如，图22a示出波纹管致动器130的压缩配置，其中波纹管致动器130基本上延伸经过约束肋135的径向边缘，并且图22b示出波纹管致动器130在胀大期间缩回，以在波纹管致动器130的胀大配置中更少地延伸经过约束肋135的径向边缘。
205.类似地，图23a示出波纹管致动器130的压缩配置的俯视图，其中波纹管致动器130基本上延伸经过约束肋135的径向边缘，并且图23b示出俯视图，其中波纹管致动器1 30在胀大期间缩回，以在波纹管致动器130的胀大配置中更少地延伸经过约束肋135的径向边缘。
206.约束肋135可以各种合适的方式进行配置。例如，图23a、图23b和图24示出约束肋135的示例性实施方案的俯视图，所述约束肋具有一对肋臂136，所述一对肋臂从关节结构125延伸并且与圆形肋环137联接，所述圆形肋环限定波纹管致动器130的一部分可延伸穿过的肋腔138(例如，如图22a、图22b、图23a和图23b所示)。在各种示例中，一个或多个约束肋135可以是基本上平面的元件，其中肋臂136和肋环137设置在共同平面内。
207.在其他实施方案中，一个或多个约束肋135可具有任何其他合适的配置。例如，一些实施方案可具有任何合适数量的肋臂136，包括一个、两个、三个、四个、五个等。另外，肋环137可具有各种合适的形状并且不需要是圆形的，包括限定肋腔138的内边缘或肋环137的外边缘中的一者或两者。
208.在各种实施方案中，约束肋135可被配置为引导波纹管致动器130穿过围绕某一瞬时中心(其在空间中可以是固定的或可以不是固定的)的扫掠路径的运动和/或防止波纹管致动器130在非期望的方向上的运动，诸如平面外屈曲。因此，在一些实施方案中所包括的约束肋135的数量可依据腿致动器单元110的特定几何形状和负载而变化。示例的范围可以
是一个约束肋135到任何合适数量的约束肋135；因此，约束肋135的数量不应被视为限制本发明的适用性。另外，在一些实施方案中，约束肋135可不存在。
209.一个或多个约束肋135可用多种方式构建。例如，一个或多个约束肋135在给定腿致动器单元110上的构造可变化，和/或可能需要或可能不需要附接到关节结构125。在各种实施方案中，约束肋135可被构建为中心旋转关节结构125的一体部件。此类结构的示例性实施方案可包括机械旋转销关节，其中约束肋135在关节结构125的一个端部处连接到关节125并且可围绕所述关节枢转，并且在另一端部处附接到波纹管致动器130的不可伸展的外层。在另一组实施方案中，约束肋135可以单个挠曲结构的形式构建，所述单个挠曲结构引导波纹管致动器130在腿致动器单元110的整个运动范围内的运动。另一示例性实施方案使用挠曲约束肋135，所述挠曲约束肋不是一体地连接到关节结构125，而是替代地在外部附接到先前组装的关节结构125。另一示例性实施方案可包括由缠绕在波纹管致动器130上并附接到关节结构125的多件织物组成的约束肋135，表现得像吊床以约束和/或引导波纹管致动器130的运动。存在可用于构建可在附加的实施方案中使用的约束肋135的附加方法，所述附加的实施方案包括但不限于连杆、围绕关节结构125连接的旋转挠曲件等。
210.在一些示例中，关于约束肋135的设计考虑事项可以是一个或多个约束肋135如何与波纹管致动器130相互作用以引导波纹管致动器130的路径。在各种实施方案中，约束肋135可在沿着波纹管致动器130的长度的预定义位置处固定到波纹管致动器130。一个或多个约束肋135可以各种合适的方式(包括但不限于缝纫、机械夹具、几何干涉、直接集成等)联接到波纹管致动器130。在其他实施方案中，约束肋135可被配置为使得约束肋135沿着波纹管致动器130的长度浮动，并且不在预定连接点处固定到波纹管致动器130。在一些实施方案中，约束肋135可被配置为约束波纹管致动器130的横截面面积。一个示例性实施方案可包括管状波纹管致动器130，其附接到具有椭圆形横截面的约束肋135，在一些示例中，这可以是用于在波纹管致动器130胀大时的那个位置处减小波纹管致动器130的宽度的配置。
211.在一些实施方案中，波纹管致动器130可具有各种功能，包括容纳腿致动器单元110的操作流体、抵制与腿致动器单元110的操作压力相关联的力等。在各种示例中，腿致动器单元110可在高于、低于或处于约周围压力的流体压力下操作。在各种实施方案中，波纹管致动器130可包括一种或多种柔性的、但不可伸展的或几乎不可伸展的材料，以便在被加压到高于周围压力时抵制波纹管致动器130扩张超出所期望的程度(例如，在力施加或运动的预期方向以外的方向上超出所期望的程度)。另外，波纹管致动器130可包括不可渗透或半不可渗透的材料以便容纳致动器流体。
212.例如，在一些实施方案中，波纹管致动器130可包括柔性片材材料，诸如机织尼龙、橡胶、聚氯丁烯、塑料、乳胶、织物等。因此，在一些实施方案中，波纹管致动器130可由平面材料制成，所述平面材料沿着平面材料的一个或多个平面轴线是基本上不可伸展的，而在其他方向上是柔性的。例如，图26示出平面材料2600(例如，织物)的侧视图，所述平面材料沿着与材料2600的平面重合的轴线x是基本上不可伸展的，但在其他方向(包括轴线z)上是柔性的。在图26的示例中，材料2600被示出为沿着轴线z向上和向下弯曲，而沿着轴线x是不可伸展的。在各种实施方案中，材料2600沿着与轴线x一样也与材料2600的平面重合并且垂直于轴线x的轴线y(未示出)也可以是不可伸展的。
213.在一些实施方案中，波纹管致动器130可由非平面机织材料制成，所述非平面机织
材料沿着所述材料的一个或多个轴线是不可伸展的。例如，在一个实施方案中，波纹管致动器130可包括机织织物管。机织织物材料可沿着波纹管致动器130的长度且在周向方向上提供不可伸展性。这些实施方案可仍然能够沿着用户的身体101配置，以与身体101上的期望关节(例如，膝盖103)的轴线对准。
214.在各种实施方案中，波纹管致动器130可通过使用(例如，由于如上文所论述的不可伸展材料)彼此相距受约束的距离的受约束的内表面长度和/或外表面长度来产生其所得力。在一些示例中，此类设计可允许致动器在波纹管致动器130上收缩，但是当被加压到特定阈值时，波纹管致动器130可通过按压在腿致动器单元110的板140上而沿轴向引导力，因为波纹管致动器130的体积原本由于不能将其长度延伸超过由波纹管致动器130的主体限定的最大长度而不能进一步扩张。
215.换句话说，波纹管致动器130可包括基本上不可伸展的纺织物封皮，所述纺织物封皮限定腔，容纳在基本上不可伸展的纺织物封皮中的流体不可渗透的囊状物和/或并入基本上不可伸展的纺织物封皮中的流体不可渗透的结构使得所述腔是流体不可渗透的。基本上不可伸展的纺织物封皮可具有预定几何形状和在位移下的非线性平衡状态，所述非线性平衡状态在对腔进行加压时提供机械止挡，以防止基本上不可伸展的纺织物致动器的过多位移。
216.在一些实施方案中，波纹管致动器130可包括由或基本上由可规定如本文所论述的各种合适移动的不可伸展的纺织物(例如，不可伸展的针织物、机织物、非织物等)组成的封皮。不可伸展的纺织物波纹管致动器130可被设计为具有特定平衡状态(例如，尽管压力增加它们也稳定的最终状态或形状)、压力/硬度比和运动路径。在一些示例中，不可伸展的纺织物波纹管致动器130可精确地被配置为递送较高的力，因为不可伸展的材料可允许对力的方向性进行更大的控制。
217.因此，不可伸展的纺织物波纹管致动器130的一些实施方案可具有预定几何形状，所述预定几何形状主要经由由于纺织物封皮的位移引起的未胀大形状与其平衡状态的预定几何形状(例如，完全胀大形状)之间的几何形状变化来产生位移，而不是经由在腔内压力相对增加期间拉伸纺织物封皮来产生位移；在各种实施方案中，这可通过在波纹管致动器130的封皮的构造中使用不可伸展的材料来实现。如本文所论述，在一些示例中，“不可伸展的”或“基本上不可伸展的”可被限定为在一个或多个方向上扩张不超过10％、不超过5％或不超过1％。
218.图25a示出根据另一实施方案的包括波纹管致动器130的气动致动器单元110的横截面视图，并且图25b示出处于膨胀配置的图25a的气动致动器单元110的侧视图，其示出图25a的横截面。如图25a所示，波纹管致动器130可包括限定波纹管腔131的内部第一层132，并且可包括外部第二层133和设置在第一层132与第二层133之间的第三层134。在整个说明书中，使用术语“层”来描述波纹管致动器130的构造不应视为对设计进行限制。
‘
层’的使用可以指多种设计，包括但不限于：平面材料片材、湿膜、干膜、橡胶化涂层、共模结构等。
219.在一些示例中，内部第一层132可包括致动器流体(例如，空气)不可渗透或半渗透的材料，并且外部第二层133可包括不可伸展的材料，如本文所论述。例如，如本文所论述，不可渗透的层可以指不可渗透或半渗透的层，并且不可伸展的层可以指不可伸展的或几乎不可伸展的层。
220.在包括两个或更多个层的一些实施方案中，与不可伸展的外部第二层133相比，内部层132的尺寸可略微过大，使得内部力可传递到高强度的不可伸展的外部第二层133。一个实施方案包括具有不可渗透的聚氨酯聚合物膜内部第一层132和机织尼龙编织物作为外部第二层133的波纹管致动器130。
221.在其他实施方案中，波纹管致动器130可以各种合适的方式构建，所述方式可包括单层设计，所述单层设计由既提供流体不可渗透性又充分不可伸展的材料构建。其他示例可包括复杂的波纹管组件，所述波纹管组件包括一起固定成单个结构的多个层叠层。在一些示例中，可有必要限制波纹管致动器130的塌缩堆叠高度，以最大化腿致动器单元110的运动范围。在此示例中，可需要选择满足波纹管致动器130的其他性能需求的低厚度织物。
222.在又一实施方案中，可需要减小波纹管致动器130的各种层之间的摩擦。在一个实施方案中，这可包括集成第三层134，所述第三层充当第一层132与第二层133之间的耐磨损和/或低摩擦中间层。其他实施方案可以替代或附加的方式减小第一层132与第二层133之间的摩擦，所述方式包括但不限于使用湿润滑剂、干润滑剂或多层低摩擦材料。因此，虽然图23a的示例示出包括三个层132、133、134的波纹管致动器130的示例，但其他实施方案可包括具有任意合适数量(包括一个、两个、三个、四个、五个、十个、十五个、二十五个等)的层的波纹管致动器130。此类一个或多个层可部分地或整体地沿着邻接面联接，其中一些示例在层之间限定一个或多个腔。在此类示例中，诸如润滑剂或其他合适流体的材料可设置在此类腔中，或者此类腔可实际上是空的。另外，如本文所述，一个或多个层(例如，第三层134)不需要是片材或平面材料层，如一些示例中所示，而是可替代地包括由流体限定的层。例如，在一些实施方案中，第三层134可由湿润滑剂、干润滑剂等限定。
223.在一些实施方案中，波纹管致动器130的胀大形状对于波纹管致动器130和/或腿致动器单元110的操作来说可为重要的。例如，波纹管致动器130的胀大形状可以通过波纹管致动器130的不可渗透的部分和不可伸展的部分(例如，第一层132和第二层133)的设计来影响。在各种实施方案中，可需要由在塌缩配置中可能不直观的各种二维面板构建波纹管致动器130的层132、133、134中的一者或多者。
224.在一些实施方案中，一个或多个不可渗透的层可设置在波纹管腔131内，和/或波纹管致动器130可包括能够保持期望流体的材料(例如，如本文所论述的流体不可渗透的第一内层132)。波纹管致动器130可包括柔性的、弹性的或可变形的材料，当波纹管致动器130如本文所述胀大或塌缩时，所述材料可操作以扩张和收缩。在一些实施方案中，可朝向塌缩配置偏置波纹管致动器130，使得波纹管致动器130是弹性的并且在未胀大时趋于返回到塌缩配置。另外，尽管本文所示的波纹管致动器130被配置为在用流体胀大时扩张和/或伸展，但在一些实施方案中，波纹管致动器130可在一些示例中被配置为在用流体胀大时缩短和/或缩回。此外，如本文所用的术语“波纹管”不应解释为以任何方式进行限制。例如，如本文所用的术语“波纹管”不应解释为需要诸如回旋或其他此类特征的要素(尽管在一些实施方案中可存在回旋式波纹管致动器130)。如本文所论述，波纹管致动器130可采用各种合适的形状、大小、比例等。
225.波纹管致动器130可在各种实施方案间显著变化，因此本发明示例不应解释为具有限制性。波纹管致动器130的一个优选实施方案包括基于织物的气动致动器，所述基于织物的气动致动器被配置为使得其提供膝盖伸展扭矩，如本文所论述。可存在定制致动器以
提供致动器的期望性能特性的此实施方案的变体，诸如不具有均匀横截面的织物致动器。其他实施方案可使用作为流体波纹管致动器130的代替或补充的机电致动器，所述机电致动器被配置为在膝盖处提供屈曲和伸展扭矩。各种实施方案可包括但不限于用于下肢关节的伸展或屈曲的正动力或负动力辅助的结合了机电、液压、气动、电磁或静电的组合的设计。
226.致动器波纹管致动器130还可按照特定设计的要求位于多种位置。一个实施方案将电动膝盖支架部件的波纹管致动器130放置成与膝关节的轴线成直线地定位并且定位成平行于关节本身。各种实施方案包括但不限于被配置为与关节串联的致动器、被配置为在关节前部的致动器，以及被配置为围绕关节搁置的致动器。
227.波纹管致动器130的各种实施方案可包括增强致动操作的次级特征。一个此类实施方案是包括用户可调整的机械硬端部止动件，以限制波纹管致动器130的容许的运动范围。各种实施方案可包括但不限于以下扩展特征：包括柔性端部止动件、包括机电制动器、包括电磁制动器、包括磁制动器、包括机械分离开关以使关节与致动器机械地解除联接，或包括快速释放装置以允许快速更换致动器部件。
228.在各种实施方案中，波纹管致动器130可包括波纹管和/或波纹管系统，如2013年10月25日提交的相关美国专利申请14/064,071中所描述，所述申请作为专利9,821,475发布；如2013年10月25日提交的美国专利申请14/064,072中所描述；如2017年11月27日提交的美国专利申请15/823,523中所描述；或者如2017年3月29日提交的美国专利申请15/472,740中所描述。
229.在一些应用中，可调整流体致动器单元110的设计以扩展其能力。可制作此类修改的一个示例以定制流体致动器单元110的旋转配置的扭矩分布，使得扭矩依据关节结构125的角度而改变。在一些示例中为了实现这一点，可操纵波纹管致动器130的横截面以实施整个流体致动器单元110的期望的扭矩分布。在一个实施方案中，波纹管致动器130的直径可在波纹管致动器130的纵向中心处减小，以减小波纹管致动器130完全伸展时的整体受力能力。在又一实施方案中，可修改波纹管致动器130的横截面面积以引发期望的屈曲行为，使得波纹管致动器130不进入不期望的配置。在示例性实施方案中，旋转配置的波纹管致动器130的端部配置可具有从标称直径略微减小的端部的面积，以使波纹管致动器130的端部部分在负载下屈曲，直到致动器单元110延伸超过预定关节角度为止，在所述预定关节角度下，波纹管致动器130的较小直径端部部分将开始胀大。
230.在其他实施方案中，可通过修改约束肋135的行为来产生此相同的能力。作为示例性实施方案，使用与先前实施方案中所论述相同的示例性波纹管致动器130，两个约束肋135可在沿着波纹管致动器130的长度均匀分布的位置处固定到此类波纹管致动器130。在一些示例中，可通过允许波纹管致动器130在致动器单元110关闭时以受控方式关闭来实现抵抗部分胀大屈曲的目标。可允许约束肋135更靠近关节结构125而非更靠近彼此，直到它们抵靠关节结构125触底为止。这可允许波纹管致动器130的中心部分保持在完全胀大状态，这在一些示例中可以是波纹管致动器130的最强配置。
231.在其他实施方案中，可需要优化波纹管致动器130的单独的编织物或机织物的纤维角度，以便定制波纹管致动器130的特定性能特性(例如，在波纹管致动器130包括由编织织物或机织织物提供的不可伸展性的示例中)。在其他实施方案中，可操纵致动器单元110
的波纹管致动器130的几何形状以允许机器人外骨骼系统100以不同特性操作。此类修改的示例性方法可包括但不限于以下各项：在波纹管致动器130上使用智能材料以根据命令操纵波纹管致动器130的机械行为；或通过诸如缩短波纹管致动器130的操作长度和/或减小波纹管致动器的横截面面积的手段对波纹管致动器130的几何形状进行机械修改。
232.在其他示例中，流体致动器单元110可包括单个波纹管致动器130，或多个波纹管致动器130的组合，每个波纹管致动器具有其自己的组成、结构和几何形状。例如，一些实施方案可包括平行或同心地设置在同一关节组件125上的多个波纹管致动器130，所述多个波纹管致动器可在需要时接合。在一个示例性实施方案中，关节组件125可被配置为具有彼此直接紧挨地平行设置的两个波纹管致动器130。系统100可在需要时选择性地选择接合每个波纹管致动器130，以允许由同一流体致动器单元110以期望的机械配置输出各种量的力。
233.在其他实施方案中，流体致动器单元110可包括用以测量波纹管致动器130或流体致动器单元110的其他部分的机械性质的各种合适的传感器，所述机械性质可用于直接或间接地估计波纹管致动器130或流体致动器单元110的其他部分中的压力、力或应变。在一些示例中，由于在一些实施方案中与将某些传感器集成到期望的机械配置中相关联的困难，位于流体致动器单元110处的传感器可为期望的，虽然其他传感器可能更合适。流体致动器单元110处的此类传感器可以可操作地连接到外骨骼装置610(参看图7)，并且外骨骼装置610可使用来自流体致动器单元110处的此类传感器的数据来控制外骨骼系统100。
234.如本文所论述，各种合适的外骨骼系统100可以各种合适的方式使用并且用于各种合适的应用。然而，此类示例不应被解释为对本公开的范围和精神内的广泛多种外骨骼系统100或其部分进行限制。因此，复杂度高于或低于图1至图5的示例的外骨骼系统100在本公开的范围内。
235.另外，虽然各种示例涉及与用户的腿或下身相关联的外骨骼系统100，但其他示例可涉及用户身体的任何合适的部分，包括躯干、手臂、头、腿等。而且，虽然各种示例涉及外骨骼，但应清楚，本公开可应用于其他类似类型的技术，包括假肢、身体植入物、机器人等。此外，虽然一些示例可涉及人类用户，但其他示例可涉及动物用户、机器人用户、各种形式的机械等。
236.本公开的实施方案可鉴于以下条款来描述：
237.1.一种外骨骼系统，其包括：
238.左腿致动器单元和右腿致动器单元，所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元被配置为分别联接到用户的左腿和右腿，所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元各自包括：
239.上臂和下臂，所述上臂和所述下臂经由关节可旋转地联接，所述关节定位在所述用户的膝盖处，其中所述上臂在所述膝盖上方围绕所述用户的大腿部分联接，并且其中所述下臂在所述膝盖下方围绕所述用户的小腿部分联接，
240.腿致动器单元用户接口，所述腿致动器单元用户接口包括多个输入元件和反馈元件，
241.波纹管致动器，所述波纹管致动器在所述上臂与所述下臂之间延伸，以及
242.一组或多组流体管线，所述一组或多组流体管线联接到所述波纹管致动器以将流体引入到所述波纹管致动器，以致使所述波纹管致动器扩张并移动所述上臂和所述下臂；
243.气动系统，所述气动系统可操作地联接到所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元的所述波纹管致动器，并且被配置为经由所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元的所述一组或多组流体管线将流体引入到所述波纹管致动器；
244.外骨骼装置，所述外骨骼装置包括处理器和存储器，所述存储器存储指令，所述指令在由所述处理器执行时被配置为控制所述气动系统将流体引入到所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元的所述波纹管致动器；以及
245.肩挂式背包，所述肩挂式背包容纳所述气动系统和所述外骨骼装置的至少一部分，所述肩挂式背包还包括与其相关联的包用户接口，所述包用户接口包括一组输入元件和反馈元件。
246.2.如条款1所述的外骨骼系统，其中包括智能手机的外部装置经由直接或间接有线或无线通信信道可操作地联接到所述外骨骼系统，所述外部装置呈现外部装置用户接口，所述外部装置用户接口与所述左腿致动器单元或所述右腿致动器单元的所述腿致动器单元用户接口分开并且与和所述肩挂式背包相关联的所述包用户接口分开。
247.3.如条款1或2所述的外骨骼系统，其中所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元的所述腿致动器单元用户接口具有相同组冗余输入元件和冗余反馈元件，所述冗余输入元件与相同功能相关联，并且所述冗余反馈元件呈现相同反馈。
248.4.如条款3所述的外骨骼系统，其中所述外骨骼系统被配置为在双腿配置中操作，其中所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元两者都可操作地联接到所述外骨骼系统，其中所述外骨骼系统被配置为经由所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元的所述腿致动器单元用户接口和/或所述包用户接口两者获得输入并呈现反馈，并且
249.其中所述外骨骼系统被配置为在单腿配置中操作，其中所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元中的仅一者可操作地联接到所述外骨骼系统，其中所述外骨骼系统被配置为经由可操作地联接到所述外骨骼系统的所述左腿致动器单元或所述右腿致动器单元的所述腿致动器单元用户接口和/或所述包用户接口获得输入并呈现反馈。
250.5.如条款1至4中任一项所述的外骨骼系统，其中所述左腿致动器单元或所述右腿致动器单元的所述腿致动器单元用户接口和与所述肩挂式背包相关联的所述包用户接口中的每一者包括以下各项中的一者或多者：
251.第一反馈元件，所述第一反馈元件包括多个灯，其中所述多个灯中的点亮的灯的数目指示所述外骨骼系统的一个或多个电池的电池电量或所述外骨骼系统的辅助水平，所述多个灯中的点亮的灯的颜色指示所述外骨骼系统的当前设定的操作模式，并且所述多个灯中的一组灯被点亮为红色指示存在错误或故障，
252.第二反馈元件，所述第二反馈元件包括屏幕；
253.第三反馈元件，所述第三反馈元件包括音频扬声器或噪声制造器；
254.第四反馈元件，所述第四反馈元件包括振动元件，诸如马达或压电；
255.第一输入元件，所述第一输入元件包括用于指示作出状态转变的意图的单个按钮；
256.第二输入元件，所述第二输入元件包括映射到单个转变和状态对的按钮；
257.第三输入元件，所述第三输入元件包括立即停止对所述左腿致动单元和所述右腿致动单元的正扭矩传输的专用按钮，
258.第四输入元件，所述第四输入元件包括与快脱特征相关联的按钮，所述快脱特征致使所述左腿致动单元和所述右腿致动单元中的至少一者的多个联接件解除联接并且致使所述左腿致动单元和所述右腿致动单元中的至少一者与所述用户解除联接；
259.第五输入元件，所述第五输入元件包括选择指示器按钮，所述选择指示器按钮被配置为增加或减小一个或多个设置，或线性地或循环地循环通过一组设置；
260.第六输入元件，所述第六输入元件包括触摸屏；
261.第七输入元件，所述第七输入元件包括断开至所述系统的电力的按钮；
262.第八输入元件，所述第八输入元件包括断开所述包与所述腿致动单元中的任一者或两者之间的气动动力的按钮；以及
263.第九输入元件，所述第九输入元件包括关闭所述外骨骼系统的所有可见光的按钮。
264.6.如条款1至5中任一项所述的外骨骼系统，其中所述包用户接口包括设置在所述肩挂式背包上或周围的触摸感测接口，使得穿戴所述肩挂式背包的用户无法触及所述触摸感测接口，但与穿戴所述外骨骼系统的用户分开的另一个人能够容易地物理地接近所述触摸感测接口。
265.7.一种外骨骼系统，其包括：
266.至少一个腿致动器单元，所述至少一个腿致动器单元被配置为联接到用户的腿，所述腿致动器单元包括：
267.上臂和下臂，所述上臂和所述下臂经由关节可旋转地联接，所述关节定位在所述用户的膝盖处，其中所述上臂在所述膝盖上方围绕所述用户的大腿部分联接，并且其中所述下臂在所述膝盖下方围绕所述用户的小腿部分联接，
268.腿致动器单元用户接口，所述腿致动器单元用户接口包括多个输入元件和反馈元件，以及
269.致动器，所述致动器在所述上臂与所述下臂之间延伸。
270.8.如条款7所述的外骨骼系统，其还包括包，所述包容纳所述外骨骼系统的至少一部分，所述包包括与其相关联的包用户接口，所述包用户接口包括一组输入元件和反馈元件，所述包用户接口与所述腿致动器单元用户接口分开。
271.9.如条款8所述的外骨骼系统，其中所述包用户接口包括设置在所述包上或周围的第一用户接口部分，使得穿戴所述包的用户无法触及或无法容易触及触摸感测接口，但与穿戴所述外骨骼系统的用户分开的另一个人能够容易地物理地接近所述触摸感测接口。
272.10.如条款7至9中任一项所述的外骨骼系统，其中外部装置经由直接或间接有线或无线通信信道可操作地联接到所述外骨骼系统，所述外部装置包括与所述腿致动器单元用户接口分开的外部装置用户接口。
273.11.如条款7至10中任一项所述的外骨骼系统，其中所述外骨骼系统被配置为在双腿配置中操作，其中左腿致动器单元和右腿致动器单元可操作地联接到所述外骨骼系统，其中所述外骨骼系统被配置为经由所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元的第一腿致动器单元用户接口和第二腿致动器单元用户接口和/或所述包用户接口两者获得输入并呈现反馈，并且
274.其中所述外骨骼系统被配置为在单腿配置中操作，其中所述左腿致动器单元和所
述右腿致动器单元中的仅一者可操作地联接到所述外骨骼系统，其中所述外骨骼系统被配置为经由可操作地联接到所述外骨骼系统的所述左腿致动器单元或所述右腿致动器单元的所述腿致动器单元用户接口和/或所述包用户接口获得输入并呈现反馈。
275.12.如条款11所述的外骨骼系统，其中所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元的所述腿致动器单元用户接口具有相同组冗余输入元件和冗余反馈元件，所述冗余输入元件与相同功能相关联，并且所述冗余反馈元件呈现相同反馈。
276.13.如条款7至12中任一项所述的外骨骼系统，其中所述腿致动器单元用户接口和/或所述包用户接口包括反馈元件，所述反馈元件包括多个灯，其中所述多个灯中的点亮的灯的数目指示所述外骨骼系统的一个或多个电池的电池电量并且/或者指示辅助水平，所述多个灯中的点亮的灯的颜色指示所述外骨骼系统的当前设定的操作模式，并且所述多个灯中的一组灯被点亮为限定的颜色并且/或者强度变化指示存在错误或故障。
277.14.如条款7至13中任一项所述的外骨骼系统，其中所述腿致动器单元用户接口和/或所述包用户接口包括反馈元件，所述反馈元件包括触摸屏。
278.15.如条款7至14中任一项所述的外骨骼系统，其中所述腿致动器单元用户接口和/或所述包用户接口包括输入元件，所述输入元件包括用于指示作出状态转变的意图的单个按钮。
279.16.如条款7至15中任一项所述的外骨骼系统，其中所述腿致动器单元用户接口和/或所述包用户接口包括输入元件，所述输入元件包括映射到单个转变和状态对的按钮。
280.17.如条款7至16中任一项所述的外骨骼系统，其中所述腿致动器单元用户接口和/或所述包用户接口包括输入元件，所述输入元件包括至少停止对所述左腿致动单元和所述右腿致动单元的正扭矩传输并且/或者关闭所述外骨骼系统的所有可见光的按钮。
281.18.如条款7至17中任一项所述的外骨骼系统，其中所述腿致动器单元用户接口和/或所述包用户接口包括输入元件，所述输入元件包括与快脱特征相关联的按钮，所述快脱特征致使所述腿致动单元的多个联接件解除联接并且致使所述腿致动单元与所述用户解除联接。
282.19.如条款7至18中任一项所述的外骨骼系统，其中所述腿致动器单元用户接口和/或所述包用户接口包括选择指示器按钮，所述选择指示器按钮被配置为增加或减小一个或多个设置，或线性地或循环地循环通过一组设置。
283.所描述的实施方案易于具有各种修改和替代形式，并且其具体示例已在附图中以举例的方式示出且在本文予以详细描述。然而，应当理解，所描述的实施方案不限于所公开的特定形式或方法，相反，本公开将涵盖所有修改、等同物和替代物。另外，给定实施方案的元件不应解释为仅适用于那个示例性实施方案，且因此一个示例性实施方案的元件可适用于其他实施方案。另外，在示例性实施方案中具体地示出的元件应解释为涵盖包括此类元件、由此类元件或基本上由此类元件组成的实施方案，或者此类元件可在其他实施方案中明确地不存在。因此，对存在于一个示例中的元件的叙述应解释为支持其中明确不存在此类元件的一些实施方案。