CN105899177B - 助行器 - Google Patents

Abstract

一种移动性或行走助力器(WA)包括外骨骼，控制外骨骼移动的控制系统，为外骨骼和相关控制系统提供动力的动力源。WA系统可被配置为一个完全的支持系统来帮助例如截瘫用户，或作为一个部分或完全的支持系统来帮助行动力有限的用户复原。当行动力受损的用户拥有WA的保障时，可使得用户通过行走动作来移动他们的关节和肌肉，从而协助防止用户生理机能的恶化。WA具有各种用户自定制功能和安全机制，所述功能和安全机制包括腿的长度调整，足部调整，用户尺寸校准和机械安全停止配置。

Description

助行器

技术领域

本发明涉及一种助行器或一种助步器，适用于支撑一残疾用户，尤其涉及一种机器人外骨骼以帮助一用户行走。

背景技术

机器人外骨骼形式的助行器众所周知用于完全或部分支撑和帮助一残疾用户。辅助外骨骼的一个例子在申请人的申请号为PCT/NZ2008/000351的专利合作条约(PCT)专利申请中显示，在此将其包含在内作为参考。用于辅助外骨骼的一控制系统的一个例子在申请人的申请号为PCT/NZ2009/000130的专利合作条约专利申请中显示，在此将其包含在内作为参考。

随着用于身体损伤者的机器人辅助的增长，有提高辅助医疗设备的功能的持续需求。也有提高设备的多功能性的需求以帮助减少针对完全用户设定的需求。这是康复区域内的一个尤其重要的考量，该区域内的单一设备可能在多个用户之间分享。

在这个说明书中，参考专利说明书、其他外部文件或其他心理来源，这通常出于提供用于讨论发明特征的内容的目的。除非特别陈述，参考这样的外部文件不应解释为承认这些文件或这些信息来源，在任何管辖区，是现有技术，或者形成本领域公知常识的一部分。

因此本发明的一个目标是提供一种改进的助行器，或者至少提供给公众一个有用的选择。

发明内容

在第一个方面，本发明可以宽泛地由包括一长度可调腿构件的一外骨骼，所述腿构件与一第一其他构件处的一第一枢轴位置连接，一线性执行机构连接在所述腿构件和所述第一另外构件之间，使得所述执行机构的延伸或收缩导致所述腿构件相对于所述第一另外构件的轴向旋转，其中所述执行机构与所述腿构件处的一执行机构连接位置连接，所述执行机构连接位置沿着来自所述第一枢轴位置的所述腿部件分隔开，且针对所述腿构件的长度调整不会影响处于所述执行机构连接位置和所述第一枢轴位置之间的那部分所述腿构件的长度。

优选地，所述腿构件在轴向上与一第二另外构件处的一第二位置连接，且一第二线性执行机构连接于所述腿构件上的一第二线性执行机构和所述第二另外构件之间，且所述腿构件的长度调整不会影响处于所述第二执行机构连接位置和所述第二枢轴位置之间的部分的所述腿构件之间。

优选地，所述腿构件包括一第一腿部分和一第二腿部分，所述第一腿部分包括所述第一枢轴位置和所述执行机构连接位置，且所述第二腿部分包括所述第二枢轴位置和所述第二执行机构连接位置，所述第一腿部分和所述第二腿部分可安装在多于一相关位置以改变所述第一枢轴位置和所述第二枢轴位置之间的分隔距离。

优选地，所述外骨骼包括两个腿部结构，且每个所述腿部结构包括一长度可调的腿构件。

在一个第二方面，本发明可以广泛地包括一外骨骼，包括一腿部结构，所述腿部结构包括长度可调的至少一腿构件，每个所述腿构件的一端在轴向上与所述外骨骼的一第一另外构件连接，且另一端在轴向上与所述外骨骼的一第二另外构件连接，且对每个腿构件来说一线性执行机构从所述第一另外构件连接至所述腿构件的一第一执行机构连接位置，且一线性执行机构从所述腿构件的一第二执行机构连接位置连接至所述第二另外构件，其中所述腿构件的长度调整限制在处于所述第一执行机构连接位置和所述第二执行机构连接位置之间的所述腿构件的区域。

优选地，所述腿部结构包括长度可调的一大腿构件和长度可调的一小腿构件，且所述大腿构件的一端在轴向上与一盆骨支柱连接，其中所述小腿构件的一端在轴向上与所述大腿构件连接且另一端与一足构件连接。

优选地，所述外骨骼还包括一第二腿部结构，所述第二腿部结构有长度可调的一大腿构件和长度可调的一小腿构件。

在一第三方面，本发明可以广泛地包括一外骨骼，所述外骨骼包括长度可调的一肢构件，所述肢构件包括带有一第一枢轴连接位置的一第一腿部分和带有一第一枢轴连接位置的一第二腿部分，所述第一腿部分和所述第二腿部分一体形成使得它们可以相对对方沿着一调节线滑动，所述外骨骼还包括一调节机构，所述调节机构固定式地调节沿着所述调节线的相对位置，以及一锁制机构，所述锁制机构独立于所述调节机构，且还固定所述第一腿部分和所述第二腿部分的相对位置。

优选地，所述调节线是一条直线。

优选地，所述调节机构包括一轴，所述轴的一端与所述第一腿部分或所述第二腿部分连接，另一端与所述另外第一腿部分和所述另外第二腿部分的一狭槽连接，且一机构操纵所述轴和/或所述狭槽以调节所述狭槽内的所述轴的相对轴位置。

优选地，所述机构不会响应所述小狭槽和所述轴之间的力。

优选地，所述机构是带有一可旋转输入的一蜗杆传动机构，用于使一蜗杆和一涡轮旋转，连接的所述涡轮使所述轴旋转，所述蜗杆连接所述涡轮。

优选地，所述第一腿部分和所述第二腿部分包括连接钢轨构件，使用时的弯曲应力传递至所述连接钢轨构件之间，且操纵所述锁制机构于一第一状态和一第二状态之间，处于所述第一状态时将所述钢轨构件挤压在一起，处于所述第二状态时所述钢轨构件更容易滑动。

优选地，所述锁制机构由所述第一腿部分承载，并包括面对所述第二腿部分的一支撑面和一杆，所述杆可在一第一位置和一第二位置之间操作，所述第一位置与一可滑动位置相符，且所述第二位置与一锁定位置相符，对所述杆从所述第一位置到所述第二位置的操纵使得所述支撑面紧靠所述第二腿部分。

优选地，所述锁制机构从一锁定区域延伸至所述第一腿部分，且所述支撑面面对所述第一腿部分的所述锁定区域，一部分所述第二腿部分定位于所述支撑面和所述第一腿部分的所述锁定区域之间。

优选地，所述杆包括一中心机构，使得从解锁位置至锁定位置的关闭所述杆的运动中，所需作用力起初提高，然后降低。

在一个第四方面，本发明可以广泛地包括一助步器，适用于支撑一行动障碍残疾人用户，包括：

一外骨骼，包括：

一刚性盆骨支柱构件，用于支撑所述用户的髋区域，

一第一腿部结构和一第二腿部结构，每个所述第一腿部结构和所述第二腿部结构连接至所述盆骨支柱上并从所述盆骨支柱延伸出来用于支撑所述用户的一条腿，且每个所述第一腿部结构和所述第二腿部结构包括：

一大腿结构构件，用于连接所述用户的大腿，所述大腿结构构件的一第一端在轴向上通过一髋关节与所述盆骨支柱构件连接，

一小腿结构构件，用于连接所述用户的小腿，所述小腿结构构件的一第一端在轴向上通过一膝关节与所述大腿结构构件的一第二端连接，以及

一足构件，用于连接一用户的足部，所述足构件通过一踝关节与所述小腿结构构件的一第二端连接。

一主髋致动器，一端与所述盆骨支柱上的一连接点连接，另一端与大腿结构构件上的一第一连接点连接用于执行所述大腿结构构件相对于所述盆骨支柱构件围绕所述髋关节的旋转，

一主膝致动器，一端与所述大腿结构构件上的一连接点连接，另一端与小腿结构构件上的一第一连接点连接用于执行所述大腿结构构件相对于所述大腿结构构件围绕所述膝关节的旋转，

一主足致动器，一端与所述大腿结构构件上的一第二连接点连接，另一端与所述足构件的一连接点连接用于执行所述足构件相对于所述小腿结构构件围绕所述足关节的旋转，

一调节机构，与所述大腿结构构件连接，用于调整所述大腿结构构件的长度而不会改变所述盆骨支柱上的所述连接点和与所述髋致动器连接的所述大腿结构构件上的所述第一连接点之间的距离，不改变所述大腿结构构件上的所述第二连接点和与所述膝致动器连接的所述小腿结构构件上的所述第一连接点之间的距离，以及

一调节机构，与所述小腿结构构件连接，用于调整所述小腿结构构件的长度而不会改变所述小腿结构构件上的所述第二连接点和与所述足致动器连接的所述足构件上的所述连接点之间的距离。

在一个第五方面，本发明可以广泛地包括一结构足构件，用于一助步器的一外骨骼，所述助步器适用于支撑包括一足支撑区域的一行动障碍残疾人用户，用于将用户的足部保持在内，所述足支撑区域在相对于所述外骨骼的一踝关节的位置可调，使得所述用户的踝部与踝关节沿着至少一个轴对齐。

优选地，所述足支撑区域固定地在相对于所述踝关节的位置内可调以与所述用户的踝部对齐，通过所述外骨骼的所述踝关节的至少一个枢轴。

优选地，所述足支撑区域固定地在相对于所述踝关节的位置内可调以与所述用户的踝部对齐，通过所述踝关节的一第一横向枢轴。

优选地，所述足支撑区域固定地在相对于沿着两个正交的轴的踝关节的位置可内调。

优选地，所述足支撑区域相对于沿着所述足构件的一纵轴的所述踝关节可调。

优选地，所述足支撑区域相对于沿着一纵轴的所述踝关节可调。

优选地，所述足支撑区域连接有至少一个外侧壁构件，所述侧壁构件沿着至少一个轴可调以调节所述支撑区域相对于所述踝关节的位置。

优选地，所述足构件还包括一基底，所述外侧壁构件从所述基底延伸出来。

优选地，所述侧壁构件是一跟部支柱，位于所述基底的一端用于连接使用中的一用户的跟部。

优选地，所述跟部支柱在沿着所述基底的一纵轴的位置内可调。

优选地，所述跟部支柱可移动地与所述足构件的基底连接。

优选地，所述跟部支柱可滑动地与所述足构件的基底连接。

优选地，所述足构件还包括一固定装置，在一第一状态和一第二状态之间可操作，于所述第一状态时所述跟部支柱能够紧靠所述基底滑动以调整所述跟部支柱相对于所述踝关节的位置，于所述第二状态时所述跟部支柱锁定在相对于所述踝关节的位置内。

优选地，所述足支撑区域还与一支撑表面连接，用于容纳所述用户的足部，所述支撑表面在相对于沿着至少一个轴的所述踝关节的位置内可调。

优选地，所述支撑表面在沿着一纵轴的位置内可调。

优选地，所述足构件还包括一个或多个可叠放板构件，用于连接所述足构件的一基底以调节所述支撑表面相对于沿着所述纵轴的所述踝关节的位置，使用中叠板的最上面的板为足部提供所述支撑表面。

优选地，多个板或每个板的厚度是所述用户可以选择的，以调节所述支撑表面和所述踝关节在纵轴方向上的相对位置。

优选地，所述足构件还包括从所述基底的一侧延伸出来的一对侧壁，每个所述侧壁具有与一个或多个板构件的一外部边缘相应的一内部边缘，用于保持所述板构件。

优选地，所述足构件还包括一连接件，用于连接所述外骨骼的一踝关节。

在一个第六方面，本发明可以广泛地包括一助步器，适用于支撑一行动障碍残疾人用户，包括：

一外骨骼，包括：

一刚性盆骨支柱构件，用于支撑所述用户的髋区域，一第一腿部结构和一第二腿部结构，每个所述第一腿部结构和所述第二腿部结构连接至所述盆骨支柱上并从所述盆骨支柱延伸出来用于支撑所述用户的一条腿，且每个所述第一腿部结构和所述第二腿部结构包括：

一大腿结构构件，用于连接所述用户的大腿，所述大腿结构构件的一第一端在轴向上通过一髋关节与所述盆骨支柱构件连接，

一小腿结构构件，用于连接所述用户的小腿，所述小腿结构构件的一第一端在轴向上通过一膝关节与所述大腿结构构件的一第二端连接，使得所述小腿结构构件能够相对于所述大腿结构构件在弯曲和延伸的方向上旋转。

一足构件，用于连接所述用户的足部，所述足构件通过一踝关节与所述小腿结构构件的一第二端连接。其中，所述足构件包括一调节机构，用于调节所述用户的足部相对于沿着至少一个轴的所述踝关节的位置。

在一个第七方面，本发明可以广泛地包括一助步器，适用于支撑一行动障碍残疾人用户，包括：

一外骨骼，包括：

一第一腿部结构和一第二腿部结构，

一第一足构件和一第二足构件，每个所述第一足构件和所述第二足构件在轴向上分别通过一踝关节与所述腿部结构连接，其中所述足构件包括一调节机构,用于调节所述用户的足部相对于沿着至少一个轴的所述踝关节的位置。

在一个第八方面，本发明可以广泛地包括一助步器，适用于支撑一行动障碍残疾人用户，包括：

一外骨骼，包括：

一刚性盆骨支柱构件，用于支撑所述用户的髋区域，一第一腿部结构和一第二腿部结构，每个所述第一腿部结构和所述第二腿部结构连接至所述盆骨支柱上并从所述盆骨支柱延伸出来用于支撑所述用户的一条腿，且每个所述第一腿部结构和所述第二腿部结构包括：

一大腿结构构件，用于连接所述用户的大腿，所述大腿结构构件的一第一端在轴向上通过一髋关节与所述盆骨支柱构件连接，

一小腿结构构件，用于连接所述用户的小腿，所述小腿结构构件的一第一端在轴向上通过一膝关节与所述大腿结构构件的一第二端连接，使得所述小腿结构构件能够相对于所述大腿结构构件在弯曲和延伸的方向上旋转，以及

一机械膝盖限位，位于相对于所述腿部结构的位置，用于限制所述小腿结构构件相对于所述大腿结构构件在延伸方向上的旋转范围，以防止所述小腿结构构件的过度延伸。

优选地，所述膝盖限位位于临近所述膝关节的位置。

优选地，所述膝盖限位包括在前方向上的一起始于所述大腿结构构件的一表面的至少一刚性支承凸起。

优选地，所述小腿结构构件包括邻近所述膝关节的一延伸端，用于将至少在延伸方向上绕所述膝关节旋转的一刚性支承连接在一位置上，所述位置上所述小腿结构构件的一纵轴平行于所述大腿结构构件的一纵轴,以限制所述小腿结构构件在所述延伸方向上进一步旋转并防止所述用户的膝盖的过度延伸。

优选地，所述膝盖限位包括在前方向上起始于所述大腿结构构件的一表面的一对临近的刚性支承凸起，且所述小腿结构构件的延伸端包括一马蹄钩，所述马蹄钩具有一对刚性手臂，每个所述刚性手臂用于将一相应的在延伸方向上围绕所述膝关节旋转的支承连接在一位置上，所述位置上所述小腿结构构件的一纵轴与所述大腿结构构件的一纵轴平行。

优选地，一个或多个所述支承与所述大腿结构构件结合。

在一个实施例中，所述外骨骼的每个所述腿部结构还包括，一膝致动器，一端与所述大腿结构构件连接并且另一端与所述小腿结构构件连接以使得所述致动器的延伸和收缩期间，所述小腿结构构件绕着所述膝关节旋转，其中所述膝盖限位是刚性支承，位于所述致动器手臂的路径上以限制所述致动器在一点上导致所述用户的膝盖过度延伸的延伸和收缩。

在一个第九方面，本发明可以广泛地包括一助步器，适用于支撑一行动障碍残疾人用户，包括：

一外骨骼，包括：

一刚性盆骨支柱构件，用于支撑所述用户的髋区域，

一第一腿部结构和一第二腿部结构，每个所述第一腿部结构和所述第二腿部结构连接至所述盆骨支柱上并从所述盆骨支柱延伸出来用于支撑所述用户的一条腿，且每个所述第一腿部结构和所述第二腿部结构包括：

一大腿结构构件，用于连接所述用户的大腿，所述大腿结构构件的一第一端在轴向上通过一髋关节与所述盆骨支柱构件连接，

一小腿结构构件，用于连接所述用户的小腿，所述小腿结构构件的一第一端在轴向上通过一膝关节与所述大腿结构构件的一第二端连接，使得所述小腿结构构件能够相对于所述大腿结构构件在弯曲和延伸的方向上旋转，以及

一机械膝盖限位，位于相对于所述腿部结构的位置以放置所述小腿结构构件相对于所述大腿结构构件在延伸方向上在一延展位置上方的旋转，所述位置上所述小腿结构构件的一方向与所述大腿结构构件的一方向平行。

在一第十方面，本发明可以广泛地包括一外骨骼，包括一腿部结构，具有一第一腿构件，在轴向上通过一膝关节与一第二腿构件连接，且一机械膝盖限位位于相对于所述腿部结构的位置以放置所述第二腿构件相对于所述第一腿构件在延伸方向上的旋转，位置为旋转位置上方，所述位置上所述第二腿构件的方向与所述第一腿构件的方向平行。

在一第十一方面，本发明可以广泛地包括一外骨骼，包括一腿部结构，具有一第一腿构件，在轴向上通过一膝关节与一第二腿构件连接，且一机械膝盖限位位于相对于所述腿部结构的位置以限制所述第二腿构件相对于所述第一腿构件在延伸方向上的旋转范围，以放置所述小腿结构构件的过度延伸。

在一个第十二方面，本发明可以广泛地包括一助步器，适用于支撑一行动障碍残疾人用户，包括：

一外骨骼，包括：

一刚性盆骨支柱构件，用于支撑所述用户的髋区域，

一第一腿部结构和一第二腿部结构，每个所述第一腿部结构和所述第二腿部结构连接至所述盆骨支柱上并从所述盆骨支柱延伸出来用于支撑所述用户的一条腿，且每个所述第一腿部结构和所述第二腿部结构包括：

一大腿结构构件，用于连接所述用户的大腿，所述大腿结构构件的一第一端在轴向上通过一髋关节与所述盆骨支柱构件连接，

一小腿结构构件，用于连接所述用户的小腿，所述小腿结构构件的一第一端在轴向上通过一膝关节与所述大腿结构构件的一第二端连接，使得所述小腿结构构件能够相对于所述大腿结构构件在弯曲和延伸的方向上旋转，以及

一大腿外盖，用于封盖所述大腿结构构件且具有一对叠缩上盖部分，用于根据所述大腿结构构件的尺寸调节所述大腿外盖的尺寸，以及

一小腿外盖，用于封盖所述小腿结构构件且具有一对叠缩上盖部分，用于根据所述小腿结构构件的尺寸调节所述小腿外盖的尺寸，其中所述小腿外盖用于在轴向上与与所述膝关节临近的所述大腿外盖连接。

优选地，所述大腿结构构件包括一对腿部分，相对于轴位置可调节以调节所述大腿结构构件的长度，其中所述大腿外盖的所述叠缩外盖部分与所述腿部分对连接，通过所述叠缩上盖部分使得所述大腿结构构件的长度的调节导致响应的所述大腿外盖内的调节。

优选地，所述小腿结构构件包括一对腿部分，相对于轴位置可调节以调节所述大腿结构构件的长度，其中所述小腿外盖的所述叠缩外盖部分与所述腿部分对连接，通过所述叠缩下盖部分使得所述小腿结构构件的长度的调节导致响应的所述小腿外盖内的调节。

优选地，所述大腿外盖包括一凹口，用于定位成对的所述腿部分的邻近的一调节机构，使得所述用户能够通过所述凹口调节所述腿部分相对的所述轴位置。

优选地，所述小腿外盖包括一凹口，用于定位成对的所述腿部分的邻近的一调节机构，使得所述用户能够通过所述凹口调节所述腿部分相对的所述轴位置。

优选地，所述大腿外盖的成对的所述外盖部分之一包括一凸缘部分，用于叠缩容纳于所述外盖部分的其他部分的一相应端内。

优选地，所述凸缘部分包括标记，所述标记沿着所述显示相应的所述大腿结构构件的一个或多个尺寸的部分纵向放置，所述标记部分或完全根据所述凸缘部分容纳于成对的所述盖部分内的程度来暴露。

优选地，所述小腿外盖的成对的所述外盖部分之一包括一凸缘部分，用于叠缩容纳于所述外盖部分的其他部分的一相应端内。

优选地，所述凸缘部分包括标记，所述标记沿着所述显示相应的所述小腿结构构件的一个或多个尺寸的部分纵向放置，所述标记部分或完全根据所述凸缘部分容纳于成对的所述盖部分内的程度来暴露。

在一个第十三方面，本发明可以广泛地包括一助步器，适用于支撑一行动障碍残疾人用户，包括：

一外骨骼，包括：

一刚性盆骨支柱构件，用于支撑所述用户的髋区域，

一第一腿部结构和一第二腿部结构，每个所述第一腿部结构和所述第二腿部结构连接至所述盆骨支柱上并从所述盆骨支柱延伸出来用于支撑所述用户的一条腿，每个所述第一腿部结构和所述第二腿部结构包括：

一大腿结构构件，用于连接所述用户的大腿，所述大腿结构构件的一第一端在轴向上通过一髋关节与所述盆骨支柱构件连接，

一小腿结构构件，用于连接所述用户的小腿，所述小腿结构构件的一第一端在轴向上通过一膝关节与所述大腿结构构件的一第二端连接，使得所述小腿结构构件能够相对于所述大腿结构构件在弯曲和延伸的方向上旋转，以及

一大腿外盖，用于封盖所述大腿结构构件，且尺寸原地可调以与所述大腿结构构件的尺寸匹配，以及

一小腿外盖，用于封盖所述小腿结构构件，且尺寸原地可调以与所述小腿结构构件的尺寸匹配。

在一第十四方面，本发明可以广泛地包括一外骨骼，包括一腿构件，所述腿构件与偶一外盖，所述腿构件和所述外盖包括两个叠缩部分来调节所述外盖的尺寸以与所述腿构件的尺寸匹配。

在一第十五方面，本发明可以广泛地包括一方法，用于控制一用户穿戴的一外骨骼并局域一个或多个致动器，所述致动器与所述外骨骼的多个主体构件连接，每个所述主体构件与所述用户的一主体部分相对应，所述方法包括步骤：

接收显示一需要运动序列的输入数据；

从显示一个或多个序列指令的存储器预编程运动数据中选择，所述指令用于影响所述运动序列，每个所述指令与用于执行指令的相对的致动器运动相关联，其中所述预编程运动数据基于与一用户的解剖结构和/或一用户的步态偏好相关的校验信息；以及

根据升级的相关的针对每个所述指令的所述致动器运动移动一个或多个所述致动器。

优选的，预设步骤为接收显示一需要运动序列的输入数据；

接收显示一用户的解剖结构和/或一用户的步态偏好的校验数据。

优选地，接收所述校验数据的所述步骤包括从一组预存储的解剖结构或步态偏好或两者的组合中选择。

优选地，显示所述用户的所述解剖结构的数据包括显示一用户的尺寸的数据。

优选地，显示所述用户的一尺寸的数据包括显示一用户的腿长的数据和/或显示所述用户的体重的数据。

优选地，显示所述用户的步态偏好的数据包括显示髋部倾斜的一优选程度的数据。

在一第十六方面，本发明可以广泛地包括一方法，用于控制一用户穿戴的一外骨骼并局域一个或多个致动器，所述致动器与所述外骨骼的多个主体构件连接，每个所述主体构件与所述用户的一主体部分相对应，所述致动器由一运动图驱动以获得一相关联的运动序列，所述方法包括步骤：

针对一个或多个中的每个运动序列，确定需要获得一平衡系统给所述用户的一组运动图，每个所述运动图与不同的解剖结构和/或步态偏好相关，以及

在存储器中存储成组的运动图针对每个运动序列，其中每个运动图包括显示相关致动器运动的数据，所述相关致动器运动与执行一个或多个序列执行相关联，所述序列指令用于影响所述运动序列。

在一第十七方面，本发明可以广泛地包括一控制系统，用于控制一用户穿戴的一外骨骼并局域一个或多个致动器，所述致动器与所述外骨骼的多个主体构件连接，每个所述主体构件与所述用户的一主体部分相对应，所述控制系统包括：

用于接收显示一用户的解剖结构和/或所述用户的步态偏好的一校验输入数据。

一用户界面，用于接收显示需要运动序列的输入数据，

一存储器组件，用于存储预编程运动数据图，所述预编程运动数据图包括显示用于影响所述运动序列的一个或多个序列指令的运动数据，每个所述执行与用于执行所述执行的相关的致动器运动相关联，其中一个或多个运动序列包括一组运动图，运动图组中的每个所述运动图与特殊的解剖结构和/或步态偏好相关，以及

一致动器控制器用于根据升级的相关的针对每个所述指令的所述致动器运动移动一个或多个所述致动器。

在一第十八方面，本发明可以广泛地包括一方法，用于控制一用户穿戴的一外骨骼并局域一个或多个致动器，所述致动器与所述外骨骼的多个主体构件连接，每个所述主体构件与所述用户的一主体部分相对应，所述方法包括步骤：

接收显示一需要运动序列的输入数据，无线地来自一远程设备；

从显示一个或多个序列指令中存储器预编程运动数据，所述序列指令用于影响所述运动序列，每个所述指令与用于执行所述指令的相关的所述致动器运动相关联；

根据相关的针对每个所述指令的所述致动器运动移动一个或多个所述致动器。

在一第十九方面，本发明可以广泛地包括一控制系统，用于控制一用户穿戴的一外骨骼并局域一个或多个致动器，所述致动器与所述外骨骼的多个主体构件连接，每个所述主体构件与所述用户的一主体部分相对应，所述控制系统包括：

一无线接收器，用于与具有一相关联的发送器的一远程设备通信并接收显示一需要运动序列的输入数据，

一存储器组件，用于存储显示一个或多个序列指令的预编程运动数据，所述序列指令用于影响所述运动序列，每个所述指令与用于执行所述指令的相关的所述致动器运动相关联，以及

一致动器控制器用于根据升级的相关的针对每个所述指令的所述致动器运动移动一个或多个所述致动器。

在一第二十方面，本发明可以广泛地包括一外骨骼，包括：

一腿部结构，具有轴向上与一第一另外构件在一第一枢轴位置处连接的一长度可调的腿构件，一线性致动器连接在所述腿构件和所述第一另外构件之间，使得所述致动器的延伸或收缩导致所述腿构件相对于所述第一另外构件的轴向旋转，其中所述致动器与所述腿构件处的一致动器连接位置连接，所述致动器连接位置沿着来自所述第一枢轴位置的所述腿部件分隔开，且针对所述腿构件的长度调整不会影响处于所述致动器连接位置和所述第一枢轴位置之间的那部分所述腿构件的长度，以及

一结构足构件，在轴向上与所述腿部结构处的一踝关节连接，所述足构件具有一足支撑区域，用于将用户的足部保持在内，所述足支撑区域在相对于所述踝关节的位置可调，使得所述用户的踝部与踝关节沿着至少一个轴对齐。

在一第二十一方面，本发明可以广泛地包括一外骨骼，所述外骨骼包括长度可调的具有一腿构件的一腿部结构，所述腿构件包括带有一第一枢轴连接位置的一第一腿部分和带有一第一枢轴连接位置的一第二腿部分，所述第一腿部分和所述第二腿部分一体形成使得它们可以相对对方沿着一调节线滑动，所述外骨骼还包括一调节机构，所述调节机构固定式地调节沿着所述调节线的相对位置，以及一锁制机构，所述锁制机构独立于所述调节机构，且还固定所述第一腿部分和所述第二腿部分的相对位置，以及

一结构足构件，在轴向上与所述腿部结构处的一踝关节连接，所述足构件具有一足支撑区域，用于将用户的足部保持在内，所述足支撑区域在相对于所述踝关节的位置可调，使得所述用户的踝部与踝关节沿着至少一个轴对齐。

在一第二十二方面，本发明可以广泛地包括一外骨骼，包括：

一腿部结构，具有轴向上与一第一另外构件在一第一枢轴位置处连接的一长度可调的腿构件，一线性致动器连接在所述腿构件和所述第一另外构件之间，使得所述致动器的延伸或收缩导致所述腿构件相对于所述第一另外构件的轴向旋转，其中所述致动器与所述腿构件处的一致动器连接位置连接，所述致动器连接位置沿着来自所述第一枢轴位置的所述腿部件分隔开，且针对所述腿构件的长度调整不会影响处于所述致动器连接位置和所述第一枢轴位置之间的那部分所述腿构件的长度，以及

一外盖，适用于封盖所述腿构件并包括两个叠缩部分用于调节所述外盖的尺寸来与所述腿构件的一尺寸匹配。

在一第二十三方面，本发明可以广泛地包括一外骨骼，所述外骨骼包括长度可调的具有一腿构件的一腿部结构，所述腿构件包括带有一第一枢轴连接位置的一第一腿部分和带有一第一枢轴连接位置的一第二腿部分，所述第一腿部分和所述第二腿部分一体形成使得它们可以相对对方沿着一调节线滑动，所述外骨骼还包括一调节机构，所述调节机构固定式地调节沿着所述调节线的相对位置，以及一锁制机构，所述锁制机构独立于所述调节机构，且还固定所述第一腿部分和所述第二腿部分的相对位置，以及

一外盖，适用于封盖所述腿构件并包括两个叠缩部分用于调节所述外盖的尺寸来与所述腿构件的一尺寸匹配。

在一第二十四方面，本发明可以广泛地包括一外骨骼，包括：

一腿部结构，具有轴向上与一第一另外构件在一第一枢轴位置处连接的一长度可调的腿构件，一线性致动器连接在所述腿构件和所述第一另外构件之间，使得所述致动器的延伸或收缩导致所述腿构件相对于所述第一另外构件的轴向旋转，所述腿构件长度可调以满足所述用户的一腿或肢长度，及

一控制系统，用于控制所述外骨骼且包括：

一校验子系统，用于接收显示所述用户的解剖结构的输入数据，

一用户界面，用于接收先手一需要运动序列的输入数据，

一存储器组件，用于存储包括显示一个或多个序列指令的预编程运动数据的运动图，所述序列指令用于影响所述运动序列，每个所述指令与用于执行所述指令的相关的所述致动器运动相关联，其中一个或多个运动序列包括一组运动图，运动图组中的每个所述运动图与特殊的解剖结构，以及

一致动器控制器，用于根据相关的针对每个所述指令的所述致动器运动移动线性致动器。

有意地，参照此处公开的一数字范围(举例来说，1到10)也包括对那个范围内的所有有理数的参考(举例来说，1，1.1，2，3，3.9，4，5，6，6.5，7，8，9，和10)且该范围内的有理数的任何范围(距离来说，2到8，1.5到5.5和3.1到4.7)，因此，此处清楚公开的所有范围的所有子范围也因此清楚地公开了。这些仅是说明的例子，且所列举的处于最低值和最高值之间的数值所有可能的组合以一类似的方式在此申请中清楚地陈述了。

此说明书和权利要求中使用的术语“包括”意思是“至少包括一部分”。当解释此说明书和权利要求中的每个陈述包括术语“包括”，也可以通过术语提出了除了那个特征的其他特征。相关的术语比如“包括”和“包含”应以相同的方式解释。

如此处使用的术语“和/或”意思是“和”或“或”或两者都有。

此处使用的名词后的“(组)”意思是复数和/或单数形式的名词。

本发明包括前面的内容也面对仅下面给出的例子的结构。

附图说明

本发明的优选实施例通过仅仅举例和相关附图的方式来描述，描述如下：

图1是本发明助行器的优选形状的侧面示意图；

图2是用户使用图1所示的助行器时的正面示意图；

图3a和3b分别是近距离的从正面和侧面观察优选助行器的外骨骼的一个髋关节的示意图；

图4是助行器优选形状中外骨骼的一条腿部结构的透视分解图；

图5和图6分别是近距离的从侧面和背面观察助行器优选形状中外骨骼的脚踝关节的示意图；

图7是本发明外骨骼优选形状的侧面透视图；

图8是图7中外骨骼优选形状的背面透视图，骨盆支架的后盖移除了，以展示内部控制系统电子产品；

图9是图7中外骨骼优选形状的背面透视图；

图10是图7外骨骼优选形状中髋关节的局部透视图；

图11是图7外骨骼优选形状中腿部结构和膝关节的局部透视图；

图12是图7外骨骼优选形状中可调节的腿部结构的局部透视图；

图13是腿部结构中可调的大腿的大腿部分的局部透视图；

图14是腿部结构中可调的大腿的小腿部分的局部透视图；

图15是本发明优选的可调节腿长度的腿部结构中大腿和小腿缩短状态下的示意图；

图16是在放松状态下的可调节的腿元件相关的锁定机构的局部透视图；

图17是在放松状态下的可调节的腿元件相关的锁定机构和腿部分相对于另一只进行移动以增加腿的长度的局部透视图；

图18是与可调节的腿元件相关的锁定机构的局部透视图，该图中可调节的腿元件处于增加腿长度后的锁定状态；

图19是与可调节的腿元件相关的锁定机构的局部透视图，该图中可调节的腿元件处于锁定状态；

图20是与可调节的腿元件相关的锁定机构的局部透视图，该图中可调节的腿元件处于放松的状态；

图21是与可调节的腿元件相关的调节机构的局部透视图；

图22是相邻膝盖静止的膝关节的局部透视图；

图23是优选外骨骼形状的腿盖的透视图；

图24和25是从不同角度观察大腿盖的局部透视图；

图26是本发明中脚结构的优选形状的侧面透视图；

图27是本发明中脚结构的优选形状的背面透视图；

图28是脚结构的优选形状的分解透视图；

图29a-29j展示了依据助行器的优选控制系统下的外骨骼模型静态的运动顺序图；

图30a-30e展示了依据助行器的优选控制系统下的外骨骼模型左动态的运动顺序图；

图31a-31e展示了依据助行器的优选控制系统下的外骨骼模型右动态的运动顺序图；

图32a-32b展示了依据助行器的优选控制系统下的外骨骼模型坐下状态运动顺序图；

图33a-33b展示了依据助行器的优选控制系统下的外骨骼模型站立状态的运动顺序图；并且图34展示了助行器的优选控制系统的原理概述图。

具体实施方式

1.综述

关于图1和图2，本发明的优选移动形状或者助行器100的图解视图包括：一个外骨骼 500，一个用来控制外骨骼500的控制系统400，一个供电外骨骼500和相关的控制系统400 的电源。助行器100可以被配置我一种完全支持的系统，以帮助例子中的下身麻痹患者或者作为一个部分或完全的支撑系统用来帮助具有有限移动力的使用者200康复。但一个机动性受损的使用者获得助行器，该使用者能有通过步行的方式移动他们的关节和肌肉，因此能够帮助患者预防生理机能的恶化。

2.外骨骼

外骨骼500是一种机电骨架结构由用户外穿，并且外部配置来支撑用户的腿和腰，至少用来协助协助散步运动的用户。外骨骼500包括：一对腿部结构510和520，用来分别接收和维持用户的腿；一对脚元件530和540，用来分别接收和维持用户的脚；和盆腔支持元件或臀部框架550，用来接收和维持用户的骨盆和臀部。每条大腿结构510/520包括大腿元件511/521和小腿元件512/522。大腿和小腿元件一只相对于另一只膝关节513/523成对的移动。每个大腿元件511/521也可相对于臀关节514/524分别成对的相对于臀部侧面移动，而小腿人员512/522也可相对于踝关节515/525上的脚部元件530/540成对移动。通过这种方式, 能够提供一个结构，该结构至少部分模仿一个人的运动能力较低的区域。

2.1腿部结构

外骨骼包括一对可移动的腿部结构510和520，该腿部结构连接到臀部框架550和脚元件530/540并且被配置用来协助用户的腿运动。每条腿部结构510/520包括大腿元件511/521，小腿元件512/522和相关执行结构570/580，所述相关执行结构用来影响大腿和小腿元件通过膝关节513/523相对于另一只的运动，通过髋关节514/524相对于臀部550的运动，通过踝关节515/525相对于相应的脚支持530/540的运动。至少有一个,但最好,大腿元件511/521 和小腿元件512/522可根据用户的解剖/腿维度来调节腿长度，以定制外骨骼500。

髋关节和膝关节

也提到图3a和图3b，在优选实施例中，每个大腿元件511/521枢转连接到各自的臀部 550，通过髋关节514/524在大腿元件511/521上端511a/512a。每个髋关节514/524至少一个轴使得大腿元件511/521和臀部框架550相对旋转，但最好两正交轴。特别是，每个髋关节514/524使主轴514A相对旋转，以实现臀部/腿部弯曲，臀部/腿伸展运动在外骨骼。主轴514A从而使用户的腿相对于用户的臀部沿矢状面在前部和后部的方向移动。每个髋关节514/524进一步旋转二次轴514B，以实现外骨骼的腿外展和腿内收的动作。二级轴514B能使用户的腿相对于用户的臀部沿冠状平面外侧和内侧的方向移动。在优选实施例中，髋关节514和524使大腿元件511和521之间的相对旋转和臀部帧550髋关节内扩展范围从0到20 度和髋关节屈曲范围从0到78度，和一条腿外展和一条腿内收范围约为0到12度，最好是 0到6度。值得欣慰的是，这些范围可被配置取决于所需的外骨骼50的运动范围。在优选实施例中，髋关节的形式共同上升。每个髋关节514/524的移动是有限的，外侧和内侧的运动方向由一对横向对齐塑料、灌木处理决定，最好是乙酰的玫瑰节点。

特别的引用图3，图10和图12，髋关节514/524的垂直对齐的凸缘或刚性连接叉558将部分或完全限制，防止大腿结构元件511/512在横向平面枢轴运动，限制部分或完全，防止腿元件511/512相对于外轴外侧或内侧旋转。这个运动也至少在一定程度上限制了行程的长度，与每个腿致动器571a,b/581a,b相关联。

在优选实施例中，每个髋关节514/524定义了一个髋轴514A/524A，所述髋轴用于给用相对定位或用户的臀部的近似自然轴旋转的轴的前/后方向运动。在优选实施例中，每个髋关节514/524配置相对于臀部框架550旋转轴514A/524A，在横向扩展不断下滑，角度在0至 10度,最好是约4度。转动轴的倾角514A/524A模仿人类的大腿对齐。倾向意味着助行器的脚元件紧密在一起，允许更多的自然转移质量的中心(通常位于骨盆中间)到脚提供的支持区域内元件，当助行器通过一个步行运动被控制。

如图4所示，在一个相对的下端511b/521b的每个大腿元件511/521，一个膝关节513/523 的成对枢轴大腿元件511/521至各自的小腿512/522的一个上端。每个膝关节513/523能够在各自的大腿和小腿之间相对旋转。每个轴513a/523a用来确保相对于大腿元件511/521，小腿外延和小腿弯曲。每个轴513a/523a实质是平行于髋关节轴514、横断面和用户的冠状面，允许旋转后和/或前方向。通过轴513a和523a，膝关节513和523使小腿弯曲范围在0 到100度内。值得欣慰的是，这些配置的范围取决于所需的外骨骼50的运动范围。在优选实施例中，膝关节以滚柱轴承的形式排列。每个膝关节513/523可能要受到大的扭曲力或侧向力，导致轴力的滚柱轴承排列。出于这个原因，每个膝关节还将包括一个配置为抵抗轴作用于膝关节513/523。特别是两个推力轴承513a,b/523a,b提供在膝关节513/523的任一一侧。推力轴承513a,b/523a,b是由膝盖销513c/523c和螺母513d/523d排列和膝盖锁紧螺钉 513e/523e固定的。

在优选实施例中，每个大腿元件511/521的纵轴是抵消与膝关节513/523相关的主轴 513A/523A。每个轴513A/523A位于与大腿元件511/521相关联的纵轴的后面(用户行走的前进方向)。每个小腿元件512/522的纵轴通过与膝关节513/523相关联的枢轴513a/523a来操作。以大腿的抵消和膝关节复制人类骨骼的形式，来确保正确对齐每个用户的膝关节和的外骨骼的膝关节，从而避免任何用户的膝关节压力和减轻或预防膝关节损伤。

现在参考图5和图6，每个小腿元件512/522的低端512b/522b，通过踝关节515/525连接到各自的脚元件530/540。这是进一步详细的脚结构部分中描述的规范。每个踝关节515/525能够支持各自的小腿和脚至少一个之间相对旋转，但最好是两正交轴。特别是，每个踝关节能够使主轴515a/525a相对旋转，以实现脚踝/足背屈和脚踝/脚跖屈运动。主轴515a/525a是大幅平行于髋关节和膝关节关节轴514A和513A/523A和用户的横段面、冠状面，并允许在上级和下级方向旋转。每个踝关节最好被进一步配置以使能够相对旋转，二次轴515B /525B与主轴513A/523A大幅正交，实现脚踝/反转脚和脚踝或脚外翻动作。二级轴515B/525B 大体上是平行用户的于横断面和矢状面，并允许在外侧和内侧方向旋转。每个踝关节515/525 支持小腿元件512/522之间的相对旋转和相关联的脚元件530/540，在中立的立场脚元件 530/540的任一一侧，相关的主轴515A/515B在0-30度范围内，第二轴和515B/525范围大约在0-10度，更佳的是在0-6度范围内。在优选实施例中，踝关节是玫瑰节。每个踝关节 515/525的外侧和内侧的运动方向是有限的，由一对横向对齐塑料、灌木处理,最好是乙酰的玫瑰节点。

在优选实施例中，每个踝关节515/525被配置了主旋转轴515A/525A延伸向下，侧方向的角度在0和6度之间,最好是在大约4度。

值得欣慰的是，替代实施例中，臀部514/524，膝盖513/523和脚踝关节515/525可能被配置，以确保相关部分沿矢状的任意组合能够相对旋转，用户的矢状面、冠状和/或横向根据所需的助行器100的复杂程度有关。例如，在替代实施例中，膝关节515和525也可能使小腿的相对旋转外展和内收，和/或髋关节514和524也可能实现横向外展/内收和/或侧内侧旋转。按照相关的人类共同的功能，运动或旋转的程度在任何一个或更多的这些面可能被限制在一个或多个方向。

腿致动器

特别是参考图3a、3b、7和10，在优选实施例中，每个大腿元件511/521和相应的臀部框架550实时连接一双大腿致动器571a,b/581a,b。主要机电致动器571a/581a是一端施加连接到大腿元件511/521的一个连接点上和臀部框架550相对端连接，并在驱动期间，被配置以使大腿元件511/521相对于髋关节514/524的主轴514A和臀部框架550旋转。二次机电致动器571b/581b是一端施加连接到大腿元件511/521的一个连接点上和臀部框架550各自一边的一个相对端点上，并且被配置以使大腿元件511/521相对于髋关节514/524的二级轴 514B的臀部550旋转。连接点分别固定在位于大腿元件和髋关节的相对位置。初级和二级致动器571a,b/581a,b是线性致动器。扩展每个致动器的手臂引起相应的腿的元件511/521在一个方向绕各自的轴旋转，收缩的致动器使腿元件511/521绕各自的轴相反的方向旋转。线性运动的致动器通过髋关节514和524，转换成腿的枢轴运动。

为了提供外骨骼500的低外形，每个线性致动器被排列实质上平行于相应的大腿元件。每个主要致动器571a/581a是连接在连接点上，所述连接点在的臀部框架550上，位于髋关节514/524的后面(外骨骼的前进运动方向)，并被配置两个大的主正交轴，例如移动在前部和后部的矢状面方向和横向平面内外侧和内侧方向。每个二级致动器571b/581b是连接连接点上，所述连接点在的髋关节514/524的一边。并被配置主/旋转致动器，大约三分之一轴正交的两个轴，例如冠状平面内移动在上级和下级的方向。

特别是参考图7，在优选实施例中，大腿511/521和小腿512/522的腿元件和膝盖的膝关节513/523，与膝盖致动器572和582相关联。每条腿部结构510/520包括膝盖致动器581/582，其实时连接上大腿511/521和小腿512/522的腿部结构510/520。膝盖致动器 572/582的移动，引起相关的小腿元件512/522相对于大腿元件511/521的膝关节513/523 旋转。每个膝盖机电致动器572/582关联一端施加连接到大腿511/521上的连接点，相对端连接小腿元件512/522，并被配置移动小腿元件512/522的膝关节513/523的513A/523A轴。连接点分别固定在位置相对于大腿和膝关节上。每个膝盖致动器是一个线性致动器572/582。扩展的致动器572/582引起相应的小腿元件512/522移动在一个方向轴513A/523A，并且致动器的收缩导致腿元件在相反方向移动轴513A/523A。线性致动器572和582的运动分别通过膝关节513/523转化为小腿元件512/522的枢轴移动。

为了提供外骨骼500的低外形，每个膝盖线性致动器572/582被排列实质上平行于相应的大腿元件和小腿元件511，512/521，522。每个致动器572/582是连接在小腿元件512/522 的上端512a/522a，大幅绕一个轴旋转平行于轴膝关节的514/524。

使用的线性致动器最好是低电压直流电(DC)致动器，在致动器上通过一个传感器来进行位置反馈。通常情况下，每个致动器将由一个电动马达(图中未显示)的驱动蜗轮(未显示)引起移动，导致致动器臂扩展或收缩。

值得欣慰的是，在替代实施例中，任意数量、类型和致动器的配置可能会利用众所周知的机械工程的艺术来实现所需的大腿和小腿元件的旋转运动，如说明书中关节部分所描述的一样。

尺寸调整

根据图12-21，为了在一个安全的方式下让用户适应助行器，重要的是要确保髋关节 514/524之间的间距，并且膝盖关节513/523和脚关节515/525是合适的。适当的定位应该是这样的，关节尽可能与用户相应的天然关节的位置接近。调整髋关节、膝关节和踝关节的位置，是通过适应性的调节大腿结构元件511/521和小腿结构元件512/522的有效长度来实现的。

因而调节机构用于调节每个腿元件511/512/521/522，值得欣慰的是，一个或多个这些元件511/512/521/522可通过一个调整机构调节或提供，但在优选实施例中，每个元件是可调的，用于提高外骨骼500的实用性和通用性，具体将在下面描述。

腿元件511/512/521/522的长度调节会导致与致动器571-573/581-583相关联的连接点的重新定位。为了缓解调整致动器与腿相关元件的长度调整的需要，提供了一种机构，该机构中每对与致动器相关的连接点的恒定距离通过腿元件腿长度的调节来维持。换句话说，对于每个腿元件上连接点的致动器和另一个元件外骨骼的连接点(臀部框架,例如脚或其他元件腿元件)，腿的长度调整不影响腿元件的腿的长度部分，该部分在致动器连接点之间(或点上的致动器连接腿和相关的枢轴关节)。以这种方式调整腿元件的腿的长度是局限于一个地区的腿元件部分，该部分在致动器连接点之间，这是对于所有与腿元件有关联的致动器优选的案例。

优选实施例中，每条腿元件包括第一和第二条腿部分，该部分可相对于另一个轴向滑动部分，沿着一条线调整。第一和第二条腿部分在不止一条相对轴中位置是固定的。调整机构或系统提供固定调整线来进行相对位置调整，并包括一个单独的锁定机构独立调整的方法，进一步保证第一个腿部分和第二个腿部分的相对位置，或放松他们，足以改变调整机构来改变相对位置。调整机构包括一端连接的轴，该连接端一端第一条或第二个腿部分，另一端在第一或第二条腿部分的孔上，和一个机构操纵轴、孔或两者的相对轴向位置调整的机构。第一条腿部分和第二条腿部分包括参与的轨道构件，该锁定机构是在其中按压导轨构件一起的第一条件和在该轨道部件更自由滑动的第二状态之间操纵。

在优选实施例中，每个上腿部构件511/521包括第一大腿部分511a/521a与第二大腿部分511b/521b。在第一和第二大腿部分511a,b/521a,b被可移动地联接到彼此，优选可滑动地接合，以沿着所述部件的纵向轴线使它们的相对位置进行调整。在第一和第二大腿部分 511a,b/521a,b中的相关的上腿构件511/521的总长度的调整结果导致相对位置的调整。在这种方式中，外骨骼500可以调整，以适应使用者的下身尺寸。

如图13所示，同样在优选实施例的每个膝盖致动器572/582可操作地联接到相应的上腿元件511/521的小腿部分511b/521b和下腿元件512/522的大腿部分512a/522a。小腿部分 511b/521b相对于512a/522a不会改变它的位置。以这种方式，每个上腿部件511/521的总长度的调整不会影响膝盖致动器之间的连接距离。这减轻了需要调整膝盖致动器572/582的长度，以适应在所述上腿部构件511/521的长度的调整。

如图13所示，与优选实施例类似的是，每个膝盖致动器572/582可操作地联接到相应的大腿元件511/521的小腿部分511b/521b和小腿元件512/522的大腿部分512a/522a。为了调节每个大腿元件511/521的有效长度，大腿元件511/521的小腿部分511b/521b不改变其相对于小腿元件512/522的大腿部分512a/522a的位置。在这种方式下，每个大腿元件511/521 的总长度不影响膝盖致动器连接点之间的距离。减轻了调节膝盖致动器572/582的长度以适应大腿元件511/521长度调节的需要。

同样，在优选实施例中的每个踝致动器573a,b/583a,b为可操作地连接到相应的小腿部分511b/521b中和到脚构件530/540。在调节每个小腿元件512/522的有效长度，小腿部分 512b/522b不改变相对于脚部件530/540其位置。以这种方式，每个小腿元件512/522的总长度的调整不会影响踝致动器的连接之间的距离。这减轻了需要调整脚踝致动器573a,b/583a,b的长度，以适应在小腿元件512/522的长度的调整。

一个调节机构800在第一和第二大腿部分511a,b/521a,b之间设置，各自大腿构件511/512，并在第一和第二小腿部件512a,b/522a,b之间设置的调整机构800。调节机构现在将参照腿部件511描述，但是应该理解的是，相同的原理适用于其他的腿部件521/512/522。

参照图21，调节机构800用于改变所述两个部分511a和511b之间的相对轴向位置。所述调节机构包括一个轴812，最好是导螺杆812的形式，在其一端与所述第一或第二腿部分，优选的第一部分511a中的一个连接，并且在与另一条腿的孔813的另一端部分(优选第二支腿部分511b)。轴812、该孔或两者都是可操纵来调整承窝内的轴812，并调节腿部部件511a 和511b的轴向位置。

在优选实施例中，机构包括在所述孔的蜗杆具有可旋转输入驱动813，用于旋转一个蜗轮和连接到转动轴812，蜗杆啮合蜗轮的蜗轮。

导螺杆812在一端螺纹地与第一大腿部分511a的端部接合，并且在相对端螺纹地接合到蜗轮813。蜗轮813的旋转引起导螺杆812旋转，以根据旋转方向拉或推第一大腿部分511a 的相应端，从而使第一大腿部分511a相对于第二大腿部分511b以相应的线性方向滑动。可转动轴承814具有孔，优选以六角孔814的形式，其中以六角孔814用于接收工具或六角工具，可转动轴承814被连接到蜗轮813，以经由轴承启用工具的插入，用于蜗轮813的手动旋转，使得部分511a和511b相对于彼此移动/滑动。

在优选实施例中，导螺杆812可以在没有蜗轮813的旋转的情况下防止部分511a和511b 相对于彼此滑动。此调整机构800从而使两个腿部部分511a，511b相对于彼此固定，以及提供用于固定地调节这些部分的相对轴向位置以改变腿部件511的长度的方法。

在优选实施例中，导螺杆812可以防止相对于彼此部分511a和511b的滑动运动或移动，没有蜗轮813的旋转。此调整机构800从而固定在两个腿部部件的转动部511a，511b相对于彼此以及提供用于固定地调节所述部分的相对轴向位置，以改变腿部件511的长度的方法。

参照图15，在优选实施例中，添加有锁定机构的调节机构800上设置有为能够锁定/固定条件状态的构成，其中相应的第一和第二条脚部分被锁定/固定以防止彼此可操作的附加锁定机构相对移动，并在两部分之间的相对纵向/轴向位置发生变化，和一个放松/可动条件/ 状态，该状态中相应的第一和第二部分由一个完全刚性的卡合解除，以使相对运动，并在相对的两部分之间相对的纵向/轴向位置的改变。

例如，图16展示出第一和第二条大腿部分511a和511b在放松的条件下的锁定结构，以及图18示出了在锁定状态下的相同的调整机构800。

参考图16-21，组件和锁定机构的操作现在将进一步详细地被描述并参考大腿元件511 的第一和第二大腿部分511a和511b进行说明。

第一条大腿部分511a包括接合表面或轨道部件(或多个)801构造，可滑动的接合相对的接合表面或轨道部件(多个)中的组装状态的第二条大腿部分511b的802。接合表面801 和802最好是大的平面，但可以可选地包括互补形状物用于使滑动接合(例如肋和槽结构)。该锁定机构是在其中按压导轨构件一起的第一条件和在该轨道部件是自由地相互滑动的第二状态之间可操作。锁定机构是由第二条腿部分511b实施的，并包括第一条腿部分511a的一个支承表面，至少一个控制杆810在在第一位置和第二位置之间，可移动的状态对应着第一位置，锁定状态对应着第二位置。从第一位置到第二位置的控制杆810的操作推靠在所述第一腿部分的支承表面。所述控制杆包括一个中心机构，使得在从解锁闭合杆到锁定位置的移动，所需要的力起初增加，然后降低。

在优选实施例中，第一个大腿部分511a还包括四(但替代地任何数量的一个或多个)孔 803，每个构造成通过接收该锁定机构的相关联的紧固件804在那里。每个孔803的延伸通过穿过腿部分511a从接合表面801到第一个大腿部分511a的相对表面805。

在优选实施例中，第一对孔803a在第一条大腿部分511a的一侧，第二对孔803b在第一个大腿部分511a的另一侧。第二条大腿部分511b包括一对细长的通道806a和806b(但也可以是根据对应的孔803的数量和位置设置一个或多个通道)分别是对应于两对孔803a和 803b的。特别是，通道806a被配置为与孔803a对齐，当所述两个部分的表面801和802啮合时，并且通道806b被配置为与孔803b对齐，当所述两个部分的表面801和802啮合时。通道806a和806b基本上平行，并沿着第二条大腿部分511b的长度延伸。通道的长度限定了的外骨骼的大腿部分511长度的调节范围。紧固件804通过从第二条大腿部分511b上的各个通道806a或806b延伸第一条大腿部分511a的表面805。一个或多个基台，也可以被设置在 511a和511b的任一或两个部分，以限制由机构800提供长度调节的范围。

锁定所述第一和第二条大腿部分511a和511b的相对位置，锁定机构被操作通过在每个紧固件804的任一端的头部放置向外张力的紧固件，确保紧固件804的位置处于各自的通道 806内。为了放松这两个部分之间的刚性连接，并启用相对位置的调整，锁定机构通过松开紧固件头部来允许804沿各自的通道806移动。

尤其参照图19和20，优选的形式的调节机构800包括一个楔807，与每个紧固件804相关联的垫圈808。在组装状态下，楔807位于对着表面第二条大腿构件511b表面809的位置，并且相对于啮合表面802和相邻的或桥接各自的通道806，并且垫圈808的位置位于楔807 和一个紧固件804的头部804a之间。楔807沿其纵轴斜坡从相对较大的端807a移动到相对小的端部807b。如在图20中所示，在控制杆810的放松状态位置，楔807位于与相对小的端部807b的相邻的垫圈808上，紧固件804的头部804a和第一条大腿部分511b的表面809 之间的有效张力放松，从而第一上部腿部分511a连接到紧固件804，使第二条大腿部分511b 相对于沿着各自的通道806移动。如图19所示，在控制杆810的锁定位置时，与相对小的端部807a的相邻的垫圈808上，紧固件804的头部804a和第一条大腿部分511b的表面809之间的有效张力放松，组织了紧固件804和第一条大腿部分511a沿着各自的通道806，相对于第二条大腿部分511b移动。

夹紧臂或控制杆810可枢转地联接到所述第二条大部分511b邻接的表面809上。每个夹紧臂810可相对于在锁定位置和放松位置，分别以锁定和放松的两部分相对于第二条大腿部分511b枢转。在优选实施例中，在锁定位置，控制杆810具有相邻于通道806的自由端810b，在放松状态时，所述控制杆的自由端则远离通道806。这两个位置之间的每个臂810的摇动会导致各自的楔子807移动到相关的锁定和放松位置。每个与楔807相关联的连杆臂811枢转地联接楔807的一端(优选楔807较大的端807a)和，与控制杆810相邻的相对端。相关联的连杆臂811从放松位置旋转到锁定位置时，每个连杆臂811被促使旋转并推动各个楔807 的较大端朝向垫圈808和紧固件804移动。随着杆从锁定位置向放松位置转动时，每一个连接臂811是在相反方向上旋转，以拉动各个楔807远的较大端807a远离垫圈808和紧固件 804。

两个控制杆810优选地布置在彼此相对的方向上，以释放所有四个紧固件的张力和解锁两个部分511a和511b，并设置在相对的远离彼此方向，以增加所有四个紧固件的张力和两个部分511a和511b锁定在一起。每个连杆臂811的任一端的枢转轴线，并且每个杆的枢转轴线，优选大幅正交，并沿着相对于所述第二条大腿部分511b纵轴的水平轴。

参照图21中的锁定机构800的放松/可移动状态，大腿和小腿部分511a和511b被配置为通过调节调节机构800可以相对于另一个可滑动地移动。但是，值得欣慰的是，在替代实施例中的移动可以通过直接移动一个或两个部分511a和511b来获得，而无需额外的调节机构800。在较佳实施例中，然而，由于在两个部分511a和511b之间提供了的更严格和安全的连接，因此包含了一个额外的锁定机构的调整机构800的组合，可以增加安全性能。

在操作中，为调整大腿部分511a的总长度，两个杠杆被从锁定位置移动到释放位置(图 17)。第一和第二大腿部件511a和511b现在自由的从一端滑动到另一端，以通过螺旋齿813 的旋转，调整部件511的总长度。一旦达到了需要的总长度，杠杆移向锁定位置，以固定部件511a和512b的相对位置。(图18)

在优选的实施例中，如上所述的，关于大腿部件511的第一和第二大腿部件511a和511b 的一个类似的调整和锁定机构800，被提供至大腿部件521的第一和第二大腿部件521a和 521b，并提供至大腿部件512的第一和第二大腿部件512a和512b，并提供至大腿部件522 的第一和第二大腿部件522a和522b。

预防膝盖伸展过度

参考图22，在优选的实施例中，提供了一个基本上刚性机械止动器595，以在关于轴 513A/523A的延伸方向相对于大腿部件510/520限制小腿部件520的枢轴运动。机械止动器 595用于每个腿部结构，以防止相关膝盖的伸展过度。机械止动器可以有许多的形式或配置，以达到限制运动的目的。

在优选的实施例中，至少一个基本上刚性机械止动器595以向前的方向(尤其是大腿 511/521的下部511b/521b)，从每个邻近于膝关节513/523的大腿511/521上向外突出。各自小腿部件512/522(尤其是小腿部件512/522的上部512a/522a)的一基本刚性的延伸端596，邻近于膝关节513/523，用于咬合桥台595，当小腿部件512/522关于膝关节513/523延伸至一个基本平行于大腿部件511/521的方向，例如，大腿部件和小腿部件之间的角度大约为180 度。以此方式，小腿部件512/522免于从所述膝关节513A/523A处过度向外延伸。

优选的，有一对基本刚性的桥台595a和595b，在每个腿部510/520的膝关节513/523出互相突出。每个桥台595a/595b用于咬合一相应的小腿部件512/522的一连接叉596的基本刚性侧。连接叉596用于连接膝盖致动器572/582的末端。

一个或一些桥台595优选的完整形成于腿部件511/521。在另一个实施例中，一个或一些桥台595是分离的部件，可以可拆卸的或固定的连接外骨骼上的合适的腿部或位置，以限制在延续方向的小腿部件的旋转延伸。

在另一个实施例中，在小腿510和520的另一个位置上提供一个机械止动器是极好的，这样可以限制小腿部件512/522关于膝关节513/523在延伸方向的枢轴运动。例如，在另一个实施例中，在每个膝盖致动器572/582中提供有一个机械止动器，以限制致动器可以收缩的长度(或是延伸的长度，如果这是致动器的达到的相关小腿部件512/522延伸方向)以防止小腿部件512/522关于膝关节513/523的伸展过度。

防护外罩

参考图23-25，在优选的实施例中，腿部结构510和520进一步具有外罩600，以保护并明显的隐藏腿部结构的组件，包括大腿和小腿部件，致动器和关节。每个腿部结构510/520 具有一套中空的护罩610/620，用于基本上覆盖/环绕结构510/520的大小腿部件，致动器和关节。每套护罩610/620包括一上覆盖部件611/621和一下覆盖部件612/622。上和下覆盖部件被铰链的/枢轴的，关于护罩的关节613/623互相连接。关节613/623位于上覆盖部件611/621 的下端611b/621b和下覆盖部件612/622的上端612a/622a的交叉点上。在处于装配状态的护罩内的关节613/623用于固定和保护腿部结构510/520的各自的膝关节513/523。

上和下覆盖部件基本上是伸出的，中空的结构，具有一基本上圆柱形的或其它细长棱柱类似的轮廓，以环绕各自的腿部部件。

在优选的实施例中，每个大腿覆盖部件611/621包含一个上覆盖部件611a/621a，以及一下覆盖部件611b/621b。上和下覆盖部件可伸缩的咬合，以调整上覆盖部件611/621的尺寸大小。

覆盖部件可以相对的延伸或收缩，以伸长或缩短大腿覆盖部件611/621。在优选的实施例中，上覆盖部件611a/621a包含一个凸缘的部分或延伸611c/612c，它具有一个相对小的外部直径/尺寸，用于可伸缩的收拢于中空的下覆盖部件611b/621b内，中空的下覆盖部件具有比凸缘的部分的外部直径/尺寸相对大的内部直径/尺寸。上覆盖部件611/621包含相对大的外部直径/尺寸部分611d/621d，它基本类似下覆盖部件611b/621b在上覆盖部件的相邻段的外部直径/尺寸。以此方式，在上覆盖部件的大部611d/621d和下覆盖部件611b/621b的末端之间，有一限制或止动器，以定义大腿覆盖部件611/621的更小的尺寸限制。这个更小的尺寸限制在大腿覆盖部件621中显示。也可以使用一个桥台，止动器或限制，以限制覆盖部件611a/621a 和611b/621b在其它方向的相对运动的延伸，例如，为了增加覆盖部件611/621的长度因而提供一个上尺寸门限。在另一个实施例中，下覆盖部件可包括一个部分，用于代替可伸缩的收拢在上覆盖部分内。上覆盖部分611a/621a连接大腿部件511/521的大腿部分511a/521a(优选的在部分611c/621c)，并且下覆盖部分611b/621b连接大腿部件511/521的小腿部分 511b/521b。以此方式，大腿部件511/521的长度调整导致了上覆盖部件611/621的上覆盖部分611a/621a和下覆盖部分611b/621b的移动。覆盖部件611/621因而可自我调整，以在使用中匹配相关的腿部部件511/521的调整。

上下覆盖部分可都形成为一个或多个部件，它们装配成各自的覆盖部分。

在一个优选的实施例中，上覆盖部分611a/621a和下覆盖部分611b/621b包含凹处，用于定位相邻的大腿部件511/521的锁定机构800，用于暴露至少锁定机构800的杆810，以使用户进入机构。此外，下覆盖部分611b/621b包含一个凹处，用于定位相邻的机构800的调整轴承814的孔，以接收工具，以调整大腿部件511/521的尺寸。

可在可伸缩部分611c/621c上提供标记631，以提供腿部部件511/521的尺寸。标记631 包括打印的或显示的信息，轴向的沿着部分611c/621c移动，以指出腿部部件511/521的相对尺寸。因为覆盖部分611a/621a和611b/621b相对移动，标记631中的一些，所有或没有一个是可见或隐藏的，以向用户指出腿部部件511/521的相应尺寸。

在优选的实施例中，同样的，每个小腿覆盖部件612/622包含一个上覆盖部分612a/622a 和一个下覆盖部分612b/622b。上下覆盖部分上和下覆盖部件可伸缩的咬合，以调整上覆盖部件612/622的尺寸大小。覆盖部分可以相对的延伸或收缩，以伸长或缩短大腿覆盖部件612/622。在优选的实施例中，下覆盖部件612b/622b包含一个部分或延伸612c/622c，它具有一个相对小的直径，用于可伸缩的收拢于中空的上覆盖部件612a/622a内，中空的上覆盖部件具有比凸缘的部分的外部直径/尺寸相对大的内部直径/尺寸。下覆盖部件611/621包含相对大的外部直径/尺寸部分612d/622d，它的尺寸基本类似上覆盖部分612a/622a在下覆盖部分的相邻端的外部直径/尺寸。以此方式，在下覆盖部分的大部612d/622d和上覆盖部件612a/622a的末端之间，有一限制或止动器，以定义大腿覆盖部件611/621的更小的尺寸限制。这个更小的尺寸限制在小腿覆盖部件622中显示。也可以使用一个桥台，止动器或限制，以限制覆盖部分 612a/622a和612b/622b在其它方向的相对运动的延伸，例如，为了增加覆盖部件612/622的长度因而提供一个上尺寸门限。在另一个实施例中，上覆盖部分可包括一个部分，用于代替可伸缩的收拢在下覆盖部分内。上覆盖部分612a/622a连接小腿部件512/522的大腿部分 512a/522a，并且下覆盖部分612b/622b连接小腿部件512/522的小腿部分512b/522b(优选的在部分612c/622c上)。以此方式，小腿部件512/522的长度调整导致了下覆盖部件612/622 的上覆盖部分612a/622a和下覆盖部分612b/622b的移动。覆盖部件612/622因而可自我调整，以在使用中匹配相关的腿部部件511/521的调整。

上下覆盖部分可都形成为一个或多个部件，它们装配成各自的覆盖部分。

在一个优选的实施例中，上覆盖部分612a/622a和下覆盖部分612b/622b包含凹处，用于定位相邻的小腿部件512/522的锁定机构800，用于暴露至少锁定机构800的杆810，以使用户进入机构。此外，上覆盖部分612a/622a包含一个凹处，用于定位相邻的机构800的调整轴承814的孔，以接收工具，以调整小腿部件512/522的尺寸。

可在可伸缩部分621c/622c上提供标记632，以提供腿部部件511/521的尺寸。标记632 包括打印的或显示的信息，轴向的沿着部分612c/622c移动，以指出腿部部件512/522的相对尺寸。因为覆盖部分612a/622a和612b/622b相对移动，标记632中的一些，所有或没有一个是可见或隐藏的，以向用户指出腿部部件512/522的相应尺寸。

图23显示了腿部结构510的外罩610被完全伸展，以及腿部结构520的外罩620被完全收缩。

2.2固定机构

参考图2，每个大腿部件511/521和每个小腿部件512/522包括一个以可调整的紧固件 591/592的形式的固定装置，用于固定用户的相应腿部至各自的腿部结构。紧固件591/592优选的可调整尺寸大小。设想紧固件591/592可包括灵活的带子或条带，并可以包括一可调节的扣紧装置，它可以在形式上是一个钩子和穿过一个带扣的环扣装置。或者，可调节的扣紧装置可包括一个典型的带扣，棘齿扣或捕捉形状。

在一个实施例中，安全装置包括位置的，配置的和设计的矫正，以确保用户的四肢和关节的正确连接，并能包括如上所述的皮带和带子。

2.3脚部结构

踝关节

参考图5和图6，每个小腿部件512/522的下端512b/522b通过一个踝关节515/525枢轴的连接各自的脚部件530/540。每个踝关节515/525可以使各自的小腿和脚部部件之间，关于至少一个，但优选的是两个基本上正交的轴相对旋转。特别的，每个踝关节启用关于主轴 515A/525A的相对旋转，以完成脚踝/脚的背屈和脚踝/脚的拓的弯曲运动。主轴515A/525A 基本上平行于用户的臀和膝关节轴514A和513A/523A，以及横断面和冠状面，并允许上级和下级方向的旋转。每个踝关节优选的还用于使关于第二轴515B/525B的相对旋转基本上正交于主轴513A/523A，以完成脚踝/脚的倒置和脚踝/脚的外翻移动。第二轴515B/525B基本上平行于用户的横截面和矢状面，并允许在侧面方向和中间方向的旋转。每个踝关节515/525 使小腿部件512/522和相关的脚部件530/540之间关于主轴515A/515B在约0-30度內，在脚部部件530/540的中间位置的两旁的相对旋转，并关于次轴515B/525B在约0-10度內的旋转，并且优选的，在0-6度内脚部件530/540之间的中间位置的两旁的相对旋转。在优选的实施例中，踝关节是呈球座接头的形式。每个踝关节515/525通过一对水平的连接塑料，并且优选的为配置在球座接头的两端的乙醛，灌木，被限定在它的旁边和中间方向的移动范围。

在优选的实施例中，每个踝关节515/525具有它的旋转515A/525A的主轴，以一个0至 6度的角度，或优选的4度的角度，以横向方向向外延伸。

在另一个实施例中，依据需要/期望的WA100的复杂度和/或需要/期望的与相关的人类关节类似的水平，踝关节515/525可以用于在相关的部分沿着任何用户的矢状的，冠状的，和/ 或横向平面的组合间的相对旋转。例如，在另一个实施例中，膝关节515和525可除了主轴外，和/或次轴515A/525A或515B/525B，使之在侧面和中间方向，关于基本上平行于矢状平面或冠状平面，进行延伸或脚部的延伸。沿着任何一个或多个这些平面移动或旋转的角度，根据相关的人的关节的能力，被限定在一个或多个方向。

致动器

参考图5-7，外骨骼包括一对脚部部件530和540，它们分别连接脚部结构510和520，并用于帮助用户脚部的移动。每个脚部部件530/540包含一脚部支撑531/541，和相关的致动器573/583，以影响脚部支撑531/541相对于相关的小腿部件512/522的移动。脚部部件530 和540的每个具有一调整机构，用于调整用户的角相对于相关的踝关节515/525的位置。

在优选的实施例中，每个小腿部件512/522可操作的连接一对相关的脚踝致动器573a,b/583a,b。一个主机电致动器573a/583a可操作的在一端连接小腿部件512/522上的一连接点，在相反段连接脚部部件530/540上的一连接点，并用于关于踝关节515/525移动脚部部件，以实现关于轴515A/525A的脚部部件530/540的背屈和拓屈运动。一个次机电致动器 573b/583b可操作的在一端连接小腿部件512/522上的一连接点，在相反段连接脚部部件 530/540上的一连接点，并用于关于踝关节515/525移动脚部部件530/540，以实现关于次轴 515B/525B的倒置和反转运动。每个连接点都相对于大腿部件和各自的髋关节，固定其位。

主要和次要致动器573a,b/583a,b是线性致动器。每个致动器的延伸引起了相应的脚部部件530/540沿着相应方向的相应平面的移动，并且致动器的收缩引起了脚部部件530/540沿着相反方向的平面的移动。致动器573和583的线性移动被转化成脚部部件530和540通过踝关节515和525的枢轴移动。

为提供一低轮廓的外骨骼500，每个线性致动器设置成基本平行于相应的小腿部件，以提供一低轮廓的外骨骼500。每个主致动器573a/583a枢轴的连接踝关节515/525后面的脚部部件530/540(以外骨骼前移的方向)，并用于随两个基本正交的轴旋转，例如，在之前和之后的方向沿着矢状平面，并在侧面和中间方向沿着冠状平面。每个次致动器573b/583b枢轴连接踝关节515/525的一侧，并用于随一个轴旋转，此轴基本正交于主致动器的两个轴。

优选的，线性致动器为低压DC致动器，具有通过致动器内的传感器的返回位置。通常，每个致动器通过电动马达(未显示)驱动一个螺旋齿(未显示)移动，这引起了致动器臂的伸展或收缩。

在另一个实施例中，致动器的任何数字，类型或配置可以在已知的机械工程领域中使用，以完成如说明书中所述的关节部分的脚部部件的旋转运动。

调整

参考图26-28，在优选的实施例中，每个脚部部件530/540包含一个调整机构900，用于合适的对准用户的踝关节位置和外骨骼500的踝关节515/525的位置。此调整机构可以基本上对准用户的脚踝与踝关节枢轴515A/525A和515B/525B的其中一个，但是优选的，对准这两个枢轴(例如，优选的，对准用户的脚踝与两踝关节枢轴的交叉点)。此调整机构可以使用户脚踝的位置的调整或侧向的或纵向的相对于踝关节515/525，但是优选的，同时侧向的和纵向的方向。

现在把调整机构900与脚部部件530做比较。脚部部件包含一个有界区域535，其内用户安放用户的脚。有界区域535用于定义用户的脚在脚部部件530上的位置。区域535可以基本上从所有侧面覆盖，或者从一些侧面打开并从一个或多个侧面覆盖。特别的，有界区域535需要一个底座531，以及至少一个壁，从底座延伸以定义用户脚部在脚部部件530上的位置。

在优选的实施例中，脚部部件530包含一个底座531，底座具有一支撑表面531a，用于支撑用户的脚部。底座531优选的为基本矩形的，但也可以是任何需要的多边形的形状，以用于特别的应用。如图28所示，底座可包含一个或多个平板，以及在底座平板间的一个或多个弹簧部件，以提供一衰减结构。底座的下表面可具有压力和/或触觉传感器，用于控制系统，以在运动序列或指令执行期间，分析脚部结构的状态。压力传感器可设置在表面区域，以提供相关信息至相关的控制系统。

有一对相对的防水壁901，902，在底座531的侧边531a和531b，侧向并基本正交的延伸至底座531。在使用中，一个用户的脚被底座531支撑，并且至少横向的限定在防水壁901， 902的边界内。有一横向的后跟支撑903，从底座531的的一端(一后端)531c延伸，以进一步限定用户的脚。后跟支撑903包含一凹处904，用户接收和保持用户的后跟。凹处904 包含一个平滑的凹面，用于包住用户的后跟于表面上。总之，支撑表面531a，防水壁901， 902，和后跟支撑903定义了边界区域535的边界，用于接收和保持用户的脚。

一连接器，包含一连接叉905，从侧向面对底座531的后跟支撑903的外侧相邻处延伸，以连接脚部部件530至相关的腿部结构510和致动器573a,b。连接器905定义了踝关节515 的固定位置。一第二连接叉905b，位于连接器上，定义了于主脚踝致动器的连接点。

提供了一调整机构900，用于固定的调整有界区域535相对于踝关节515的位置。特别的，至少一个区域535的边界，包括后跟支撑903和/或支撑表面531a，在相对于踝关节至少一个轴的位置是可调整的，以重设有界区域535。在优选的实施例中，后跟支撑903可沿着脚部部件530轴向的调整，并且支撑表面531a可沿着基本垂直的方向横向调整。

后跟支撑903可相对于连接器905进行位置调整。在优选的实施例中，后跟支撑903的位置可沿着脚部部件530的纵向长度调整，以调节后跟支撑903相对于连接器905的位置。底座部分包含至少一个，但优选的是一对细长的导沟906和907，基本平行的互相延伸，并基本纵向的从底座531的背端531c延伸至一个预设的门限位置。一后跟支撑903的底座908，通过紧固件909可滑动的咬合槽906，907的两侧。一个细长的调节槽910，位于两个细长的导沟906和907中间，也从后端531c朝着一预设的位置纵向的延伸。后跟支撑903的基座 908可滑动的咬合脚部部件530的基座531，并可移动的连接调节槽910，以沿着槽910和槽 906，907调整后跟支撑903的位置。这提供了后跟支撑903相对于踝关节515在纵向方向的位置调整。

一扣件911，用于锁定后跟支撑903在基座531上，以防止它相对基座531的移动，或把后跟支撑903从基座531上固定的咬合中释放出来，以使它相对基座531移动。扣件911 提供了在后跟支撑903的基座908和脚部部件530的基座531在锁定位置的拉力，以把后跟支撑903固定在相对于槽910的位置，或释放在后跟支撑903的基座908和脚部部件的基座 531在释放位置，以使后跟支撑903固定在相对于槽910的移动。

提供了标记912，相邻于调节槽910，以指出关于后跟支撑903沿着槽910的相对位置的调整值。在另一个实施例中，可能没有导沟906和907，但具有了防止后跟支撑903关于基本的垂直轴旋转的益处。

在优选的实施例中，支撑表面531a可在至少基本垂直轴调整相对于踝关节515的位置。支撑表面531a通过调节它的高度杆进行调节。

在优选的实施例中，可提供一个或多个包装元件或平板920，以使支撑表面531a的高度可调，因而可调节用户的相对于外骨骼500的踝关节515的高度。特别的，一个或多个包装 920，具有相同或不同的厚度，可保留在防水壁901，902内，以增加脚部部件的基座531的高度。优选的，每个包装的外围用于补充防水壁901，902的内围901a和902a，以提供在包装盒防水壁间的固定咬合。包装920的厚度，可以例如为大约0.1-20mm，优选的，为0.5-15mm，更优选的，为大约1-10mm。包装的厚度可以为大约8mm，4mm，2mm或1mm。可以使用任何一个或多个包装920的组合，以增加脚部部件530的基座531的高度，以调整用户的脚相对踝关节515的横向位置。

优选的，包装920由一个基本软的塑料材料形成，例如一个低至中密度聚乙烯。其它的材料也可以用于包装元件920，例如一刚性塑料或金属材料，但优选的为一个级别软的和弹性的材料，用于穿戴者舒适的使用。

脚部支撑540具有类似的调整机构900，以用户的脚相对踝关节525进行调整。

2.4臀部框架

参考图7-12，在优选的实施例中，臀部框架550是相对低重量的，并具有相对高的刚性水平，以在外骨骼500运行期间，最小化可挠性。优选的，臀部框架550由碳钎维铸造成一整体。臀部框架550包含一内部中空空间(未显示)，包括从中空空间延伸的横向抗剪腹板。臀部框架550也可由玻璃纤维形成，或由已知的任何其它合适材料形成。

臀部框架550用于支撑用户的臀部，并包含一后部支撑551和一对固位臂552和553，从后部支撑551的两侧横向延伸。后部支撑551和臂552和553形成了一个通常U型的框550，横向穿过框550的宽度，以提供一内部凹处，用于接收和保持用户的下后部和臀部区域。在优选的实施例中，后部支撑551用于从一(延伸的)端554延伸，端554用于支撑用户的骨盆或颈部区域至一相反端555，相反端555用于支撑用户的腰椎或低胸部区域(中下背部区域)。

臂552和553每个都有一个基本符合人体工程学的上表面556和557，用于使一个用户的手臂能倚靠在其上。在上表面556和557上，每个臂的相反端具有刚性结构558和559，用于连接相关腿部结构的髋关节514/524。在每个臂552和553的下侧具有一槽或凹处558/559，以各自形成一对连接叉，用于可旋转的保留相关的髋关节514/524，及主致动器571a/581a的相关端。

回看图2，可具有一骨盆套560，以使用户恰当的维持在臀部框550内。套可包括背带，拴绳，皮带，一个马鞍或带子，以使用户的臀部贴身的维持在臀部框架550内。优选的，套560包括可调整的皮带或带子，延伸至用户的腿部并可以在使用中由用户适当的紧固或松开。带子的长度是可调整的，以根据用户改变固定的尺寸和水平。带子可包括任何合适的紧固系统，包括夹连接器和/或钩子和环形紧固件，以方便进出外骨骼500。在优选的实施例中，提供三个可释放的皮带或带子。有一第一皮带，用于穿过用户的腰部，并连接至臀部框架550 的臂552和553的两端。皮带包含一中间连接器，用于释放和咬合皮带的两个部分。也提供了一对大腿皮带，每个用于穿过用户的一个腿的内大腿，并直到相应的臀部。在相邻的臀部框架的臂552/553上具有一相应的连接器，以可释放的咬合皮带至框架550，并固定用户的腿于其中。这种配置确保了用户坚固的保持在臀部框架550内。

有一包裹设置(未显示)，由例如楔形泡沫或泡沫的塑料组成，并可选的用于确保用户在臀部框架550内的滑动配合。包裹设置可以是一个可充气的薄壁压力容器(未显示)。

在一些实施例中，外骨骼500可进一步具有一个或多个躯干套或上身背带，它们附着在臀部框架550内。上身背带可以使用户具有有限的上身控制。上身背带可包括一个框架或束腹，用于激励移动用户的上身，以辅助它们的平衡。在一个实施例中，躯干套可连接骨盆套 560。

2.5用户控制

WA主要由用户通过控制杆593和按键594控制，按键可操作的配置在腰部高度。控制杆593和按键594可以被臂595支撑。臂595可以相对外骨骼旋转，以便在至少一个操作位置和至少一个闭合位置之间移动。操作位置可以为臂基本水平的延伸至按键和控制杆高度，和/或基本垂直的延伸至按键和控制杆临近用户的大腿位置。闭合位置可以是臂基本垂直的延伸位置。

3控制系统

WA的控制系统的一个优选的形式在图29a-34中描述。例如，外骨骼控制系统的优选的实施例在图1-28中描述。然而，控制系统配置，方法和技术科适用于其它移动帮助者和外骨骼系统，它们具有类似的控制功能和匹配需求。

控制系统可实施在任何合适的硬件系统，平台或架构上。硬件系统设置在WA上，并且优选的包含至少一个处理器，用于运行控制系统算法，一个内存，用于存储控制系统算法和数据，以及接口电路，用于与其它WA组件通信，例如接收传感器信号和运行外骨骼致动器。处理器可以是任何形式的可编程硬件设备，如CPU，数字信号处理器，现场可编程门阵列，微控制器，专用集成电路，或类似的设备。如图8所示，控制系统可被外壳保护并通过骨盆支撑550进入。

用户通过人机设备接口和传感器输入使控制系统控制外骨骼500的致动器的行为和移动，其中传感器输入检测WA的平衡和环境因素，例如地形变化。在通电时，WA控制系统保持一个理想状态，以维持它的当前位置并等待用户通过控制板输入。用户输入被转化成一套命令值，以通过一致动器，例如一套马达控制器，触发致动器一预编程序列的移动。优选的形式控制系统存储一系列的预编程序列，每个序列用于产生一个不同的移动，例如，但不排除的为行走，坐和站。每个预编程序列可通过不同在校准期间确定的变量调整，以改变基于用户的预编程序列。

预编程序列被设置成一事件或事件/指令的序列，它由致动器的物理位置完成确定或由从环境传感器的合适信号确定。通过具有预编程的时间和位置序列，它节省了计算时间和电力。

参考图34，优选形式的控制系统包含一人机接口1601，一无线接口1640，一校准子系统1630和一马达控制子系统1620。马达控制子系统(例如，致动控制器)连接至致动器1612。多种传感器1610，1611，包括致动器1612中的传感器，提供回馈，例如致动器的位置。

用户通过控制板1601输入，和/或通过无线接口1640接收，它们通过控制系统1690被转化为预编程的命令。预编程的命令指示马达控制器1620移动致动器1612。

致动传感器1616提供反馈至控制系统，以确保致动器的正确移动。依据用户的尺寸/结构(例如高度和/或重量)在校准阶段1630期间或之后，预编程的命令可以改变。

3.1人机接口

在优选的实施例中，一控制板，用于人机接口，它包含12个薄膜按钮，三个LED，一个操纵杆和一个电池表。也可使用其它合适的人机接口控制。例如，一个触摸屏，可替换控制板。其它的例子有，一个LCD屏，可替换LED和电池表，并显示其它设备有关的合适状态信息。

优选的实施例的按键包含一个“ON/OFF”按钮，它用于开关WA，一个“坐”按钮，用于使WA坐下，一个“站”按钮，用于使WA站立，以及一个“紧急电源”，它会允许紧急电池，以在主电源耗尽时为WA提供电源。有一个取消按钮，以取消所选的功能。有一个“抬脚”和放下脚功能，用于在坐时使用。有一个可听见的蜂鸣声，以指出警告和某些功能的选择。

按键包含三个LED，当WA出错时其中一个LED会以恒定频率闪烁，当设备充电时其中一个LED会点亮，当紧急电源使用时其中一个LED会点亮。

电池表是一系列LED，并在主电池包中提供可用电量的指示，所有的LED点亮表示电量已满，没有LED点亮表示电池需要充电。

在另一个实施例中，LED可以用一个LCD显示屏代替，它以类似或不同的方式提供信息。

操纵杆将会用于控制WA的行走运动。在向前和向后方向操纵杆的选择和快速释放会引起WA静态的向前和向后步进，而保持操纵杆长时间的向前和向后会引起WA进行一个动态的向前和向后步进。推动操纵杆向左和向右将会引起WA向左或向右步进。推动操纵杆斜向的向前或向后并同时向左或向右会引起WA转向相应的方向。

3.2无线控制

在本发明的一个优选的实施例中，WA包含一个无线接收器，用于通过无线遥测技术，接收和处理从远端计算机或其它远端电子设备发出的输入数据/信号，其中远端计算机或其它远端电子设备具有相关的发射机。输入数据可以表示一个或多个控制信号，用于远程控制外骨骼的运行。远端设备包括，但不仅限于，一个台式机，膝上电脑，笔记本，平板电脑或移动设备。术语“移动设备”包括，但不仅限于，一个无线设备，一个移动电话，一个移动通讯设备，一个用户通讯设备，个人数字助理，移动手持式计算机，一个膝上型电脑，一个电子书阅读器和阅读设备，可以阅读电子内容和/或其它类型的移动设备，典型的个人保持，和 /或具有一些形式的无线通信能力(例如，无线，红外，短波等)。

无线接收器包含一个天线，用于接收已知频率的无线信号，以及一个连接天线的处理器。处理器用于根据一个相关的无线协议，处理天线接收的信号。本发明的WA系统可以使用任何已知的无线遥测方法。例如，可使用一个2.4G ISM波段，以在远端设备和无线接收器/接口1640间完成无线通信，并使用跳频扩频协议或已知的任何其它合适的频率和协议的集合。无线接收器可以与WA的控制系统整合，或可以是一个单独的模块，可以连接一个WA上提供的合适端口。在后一种情况下，控制系统可用于识别模块的连接和模块的通信，以处理模块接收的信息。

远端设备提供了一个输入界面，以使用户可输入数据，指出一个或多个控制和命令信号，并无线的发送控制和/或命令信号至外骨骼。典型的命令信号可以从远端设备发送至无线信号，它包括，但不仅限于，以下选项的任意组合：

·一“打开”命令用于使WA开启，

·一“关闭”命令用于使WA关闭，

·一“坐下”命令用于使WA坐下，

·一“起立”命令用于使WA起立，

·一“紧急电源供应”命令使得一旦主电源供应中断，应急电源将供应给WA电源，

·一“抬脚”以及一“放下脚”命令根据当外骨骼处于坐姿使得抬起或者放下脚

·一“静态向前踏步”，一‘静态向后踏步’，一“静态向左踏步”，以及一“静态向右踏步”命令分别使得外骨骼向前，向后，向左，向右踏一步。

·一“动态向前踏步”，一“动态向后踏步”，一“动态向左踏步”，以及一“动态向右踏步”命令分别使得外骨骼向前，向后，向左，向右连续踏步，以及/或

·一“左转”以及“右转”命令使得外骨骼分别向左以及向右转。

以上的命令信号由WA的无线接收器获得并且提供给控制系统用于进一步的处理。从远程设备被发送到外骨骼命令信号触发一预编程的一系列与命令相关的事件顺序(在下一部分，将被进一步的描述)。

设想，在一些实施例中，无线接收模块可被配置以接收表明一所需的相关的一个或多个具体的制动机的运动的命令信号。在这种情况下，控制系统将接收这些信号并且直接发送它们至电动机控制器以为了相关的制动机完成所需的运动。

无线接收器可为一收发器，其被进一步的配置以传送信号至远程设备，例如电动机，致动器和/或电池状态信号。

3.3预编程命令/顺序

WA由用户通过一人机界面控制。如先前描述的优选实施例的人机界面为一键盘。操作一定的动作于键盘上将触发一预编程的事件顺序。可选的WA可被通过一远程设备的人机界面远程的控制。相似的从远程设备被发送至外骨骼的命令型号触发一预编程的事件顺序。这些顺序为时控的，有角度的系列运动，使得用于持续位置平衡状态；如果该平衡状态被外部环境力或者甚至由用户的运动所翻到该设备子系统将中断并且由输入的变量更新该预编程的顺序以为了环境因素调整。

预编程顺序因此假设一平坦地区，即不论相对于移动方向为横向或纵向都不倾斜。每个预编程的运动顺序与一定量的连续的要求执行所需动作的指令相联系。连续的指令离散的模仿在一定程度上的人类关节所需的运动步骤以执行一特定的运动顺序。每个指令与一特定组的执行所需指令的响应的致动器运动相关联。因此，控制系统必须存贮每一个预编程顺序，与该顺序相联系的指令以及每一个指令所需的致动器的运动。

图29a-33b提供了预编程运动顺序的例子，与这些顺序相联系的指令，以及需要执行这些特别指令的相应的致动器运动。在以下的例子中，图1-34 的外骨骼500的一模型700为了明晰图解描述。箭头显示的对应相应于之前指令的致动器的运动(或在第一指令的情况中的一站立控制位置的运动)。

如对于图1-34 的外骨骼500的讨论，外骨骼的关节角度通过改变与特定关节想先洗的致动器的长度的变化而改变。外骨骼701-710因此由箭头表示以显示在一特定的指令中是否致动器被延长或者缩短(反过来变化相关联的关节以执行所需的运动)。外骨骼701-710每一个对应外骨骼500的一个外骨骼19,39,13,16以及38(相关联与关节17,12以及14)，如下表 1所示。

模型700致动器	相应的外骨骼500致动器
		致动器701	主左脚致动器19
致动器702	主右脚致动器19
		致动器703	次级左脚致动器39
致动器704	次级右脚致动器39
		致动器705	左膝盖致动器13
致动器706	右膝盖致动器13
		致动器707	主左臀致动器16
致动器708	主右臀致动器16
		致动器709	次级左臀致动器38
致动器710	次级右臀致动器38

表1

对于如下图29-33的示例运动顺序，标记将标于致动器701-710并且特别是对于如途中相关联的箭头所示的他们的长度上的改变。

步行-静态踏步

一静态踏步运动顺序如图29(a)-(j)所示。静态踏步要求每条腿踏出一步并且结果是外骨骼700站立于一控制的位置(非倾向于左或者右)两条腿都与其中(相邻)的另一条在一直线。在踏步前，WA可检查其是否处于站立位置。WA以及用户结合的质量中心第一次被直接转移至一侧于另一只脚上。系统将保证质量中心直接在脚上。另一只脚被抬起并且向前移动并且接着放下至地上于第一支脚前面的位置。WA以及用户的结合质量中心接着被直接转移至另一侧于向前的脚的上方，并且接着另一只脚被升起并且向前移动至与第一只脚在一条线上的位置并且被在该位置被放下于地上。

这个特定的步骤被显示与图29，显示了右脚主导的静态踏步。应该领会到一类似的主导左脚运动的编程顺序也可由系统通过简单地改变一些指令的顺序而被存储。进一步，所示的例子是向前的踏步，并且应领悟到向后的踏步也可通过对于本技术领域技术人员无需额外付出劳动而明显的改变指令而被预编程。

以下的指令因此被用于静态踏步编程顺序而被存储(右脚主导的向前踏步)如图29：

i)向左倾斜外骨骼703(图29(a))，

ii)向左倾斜盆骨(图29(b))，

iii)升起右脚并且向前移动(图29(c))，

iv)放下右脚于地上(图29(d))从而右脚在左脚前面。

v)转移外骨骼重量700(用户于其中)至右边以使外骨骼700处于控制的位置(图29(e))，

vi)继续传送重量至右边，使外骨骼700在右边位置(图29(f))，

vii)倾斜外骨骼700的骨盆至右边(图29(g))，

viii)升起左脚并且向前移动(图29(h))，

ix)放下左脚于地上(图29(i))从而左脚邻近右脚，并且

x)转移外骨骼重量700(用户于其中)至左边以使外骨骼700处于控制的位置(图29(j))。

系统的机载记忆将因此存储相对的致动器动作，为了每个以上的指令针对的每个运动顺序。只有那些改变长度的致动器被示于图29(a)-(j)。一双相箭头表示相关联的致动器的长度/膨胀的增加，且两个互相相对的箭头代表相关联的致动器的长度/压缩的缩小。例如，要产生左倾指令(i)对于静态踏步运动顺序，致动器701-710需要相对它们的控制位置/战力状态移动(即在例如图29(i)所示的指令之后所至的状态)：

·延长致动器701,702,704,706以及709，

·缩短致动器703,705,707,708以及710。

类似的，剩余的指令(ii)-(x)上文的静态踏步的顺序需要致动器运动(相对于前面指令所导致的致动器的长度)如图29(b)-(j)所示。

仅举例而言，下面的表格2所示如图29的在静态踏步运动顺序期间的十个致动器701-710 的长度上的相对改变。这些长度改变的变量说明将被正对每个指令而存储，并且伴随每个连续指令发送到电动机控制系统，当静态踏步运动顺序被初始化，举例而言，由用户通过用户界面。

表2的负值表示一致动器相对于在前面指令的端的长度缩短，并且一正值代表致动器的延长(同样相对于在前面指令的端的其长度)。

行走-动态踏步

左动态踏步运动顺序显示于图30(a)-(e)，且一右动态踏步运动顺序显示于图31(a) -(e)。动态踏步顺序在用户希望持续行走而非踏单个步时被使用(举例而言，用户可通过持用户界面的操纵杆于向前的位置控制该顺序)。控制系统通过在左右动态踏步间的变化执行同台踏步顺序。

在踏出一步之前，WA可检查其处于站立位置。WA以及用户结合的质量中心首先直接转移到在一只脚上的一侧。另一只腿被抬高并且向前移动并且接着被放在地上，于第一支脚之前的位置。WA以及用户结合的质量中心接着被直接转移到在前脚上的一侧，并且接着另一只脚被抬起并且向前移动到第一支脚之前的位置，并在该位置被放下于地上。该顺序在用户持有操纵杆于合适的命令位置时重复，当操纵杆被释放，下一步的使脚步与(相邻的)前面的脚在一直线上，使用户在一停止的站立位置，两只脚在一直线上。

如图30(a)-(e)所示的左动态踏步包括以下的连续指令组：

(i)向左转移外骨骼700的重量(用户在其中)的重量至外骨骼700位置在左倾的位置(图 30(a))，

(ii)向左倾斜外骨骼700的骨盆(图30(b))，

(iii)升起右脚并且向前移动(图30(c))，

(iv)放下右脚至地面上(图30(d))从而右脚在左脚前。

(v)向右转移外骨骼700(用户于其中)的重量至外骨骼700为控制位子(图30(e))的位置，

图30(a)-(e)显示了分别产生上述左动态指令(i)-(v)的效果的相应的致动器的运动。

如图31(a)-(e)所示的右动态踏包括以下连续指令组：

(i)向右转移外骨骼700的重量(用户在其中)的重量至外骨骼700位置在右的位置(图 31(a))，

(ii)向右倾斜外骨骼700的骨盆(图31(b))，

(iii)升起左脚并且向前移动(图30(c))，

(iv)放下左脚至地面上(图30(d))从而左脚相邻于左脚，并且

(v)向左转移外骨骼700(用户于其中)的重量至外骨骼700于控制位置(图30(e))的位置。

图31(a)-(e)显示了分别产生上述右动态指令(i)-(v)的效果的相应的致动器的运动。

下表3显示了一个动态踏步顺序的相应致动器长度改变的例子(一左动态踏步跟着一右动态踏步)。

表2

表3

坐下

在坐下顺序被启动之前，WA可检查其为一站立位置。当yon过户启动坐下顺序，座位传感器可被启动。致动器缓慢的放下WA，同时保持WA以及用户组的质量中心直接在脚的上方，以保证稳定。WA接着缓缓的放下，知道后盖/座位传感器接触座位的表面。

图32(a)以及32(b)显示了相关联与坐下命令的指令。为：

(i)下降质量中心向前(图32(a))，并且

(ii)转移质量中心于位子上(结束于图32(b)的座位)。

下表格4显示了相对于的致动器的运动(开始于站立位置)需要执行由上方指令(i)以及(ii)所定义的坐下顺序。

站立

在站立顺序被启动前，WA可检查其在一坐下的位置。当用户启动站立顺序，位子传感器可被启动。致动器将被使用以抬升用户的腿直到后盖传感器不在接触位子表面。致动器将接着被使用以直接移动WA以及用户相结合的质量中心于用户的脚上。WA将接着成为一直线进入一站立位置，同时始终保持WA用户相结合的质量中心直接于脚上方，以保证WA稳定。

图33(a)以及33(b)显示了与站立命令相关的指令。有：

(iii)移动质量中心于椅子上(图33(a))，并且

(iv)抬升质量中心向前(结束于图33(b)的站立位置)。

下表5显示了相应的致动器运动(开始于坐下位置)需要执行由上述的指令(i)(ii)所定义的坐下顺序。

表4

表5

上表2-5显示了执行上述运动顺序的具体指令的相对应的致动器长度的例子。如数值/变量数据表明这些长度将被针对WA的预编程控制系统的每个运动顺序的每个相关联的指令所存储。根据调用一特定运动顺序，与第一指令相关联的数值/变量将被发送至电动机控制系统，其将响应的通过改变致动器的长度执行所需的指令。根据第一指令的完成，用于第二指令的与致动器相关联的变量/数值被发送至电动机控制系统，其将再一次相应的执行所需的指令。该步骤被重复于在该顺序中的所有的指令。紧接着与指令相关联的数值/变量，WA存储事件数值表明在下一个问题之前的分配于每个指令的事件。

很明显的，在上表格中提供的致动器长度仅仅为实例性的并且可根据具体的需求以及 WA的应用而改变。进一步的，应领悟到，预编程顺序的概念可以被应用于一定量的其他运动顺序，例如慢走，以及向上，向下爬(梯子)并且其他的顺序也不应被排除于本发明之外。为了离散地模仿人类身体的自然脚步的其他顺序的指令以及相应的致动器运动可被脱机判定并且编程进入WA以增加外骨骼的多功能性。

3.4预编程顺序的校准

用户的骨骼可影响WA的操作。尺寸，包括例如用户的重量和/或高度，或任何其他的解剖结构或者规模的组合，可以影响外骨骼在运动时的整体的平衡。尺寸上的改变影响那个用户的质量中心的位置。用户质量中心的位置能具有对于外骨骼系统的动态的影响。例如，一先对具有高质量中心的用户需要少一些的侧倾斜(相对于一具有相对低的质量中心的用户)，在一为了保持平衡的向前踏步的过程中，或者一可能比一矮的用户更需要更宽的站姿的高的用户。

进一步的，当运动时，不同的用户可具有不同的偏好或不同的能力。例如，一些用户可偏爱或者可具有较少的在踏步期间臀部倾斜帮助的需求。

做为一优选实施例，WA的控制系统包括一校对子系统1630，根据用户校对信息提供校对合适的预编程顺序的能力。用户校对数据主要地涉及用户解剖或解剖结构和/或一个或多个用户偏好或不同等级的能力。

在优选实施例中，涉及用户解剖结构的相关信息包括用户尺寸。用户尺寸优选地至少由一个解剖方面的表示，例如一高度或用户整体的腿的长度，以及用户的重量。该尺寸可表达任何一个或多个腿长度，重量和/或其他解剖或者力高度的臂维度的合并。

与用户偏好以及能力相关的信息包括用户步态偏好或能力，例如是否用户偏好使用带臀部倾斜或不带臀部倾斜的外骨骼-在躯干部分比较少控制的用户相比于对该区域有更多的控制，可能需要一个更高的臀部倾斜的角度的协助。

WA被配置以根据用户校准信息校准预编程顺序。特别的，WA被配置以根据用户的尺寸和/或一个或多个步态偏好校对一个或多个预编程顺序的运动地图，以保证具体的运动不会产生不适或者系统的不平衡。在校对期间，系统被配置以接收相关于或表面用户解剖结构，并且优选的，用户的尺寸的输入数据和/或其他用户的步态偏好。在校对时期的接收数据被处理以判定合适的运动地图，其将被使用于被用户提供的校对信息所影响的每一个运动顺序。这涉及可能被用户尺寸，解剖结构或步态偏好所影响的一个或多个运动顺序的一个或多个指令所关联的一个或多个致动器的相关联的运动数值的判定。

例如，图29的静态踏步编程顺序(右脚主导的向前踏步)的指令组为：

i)向左倾斜外骨骼700(图29(a))，

ii)向左倾斜骨盆(图29(b))，

iii)升起右脚并且向前移动(图29(c))，

iv)放下右脚于地上(图29(d))从而右脚在左脚前面。

v)转移外骨骼重量700(用户于其中)至右边以使外骨骼700处于控制的位置(图29(e))，

vi)继续传送重量至右边，使外骨骼700在右边位置(图29(f))，

vii)向右倾斜外骨骼700的骨盆(图29(g))，

viii)升起左脚并且向前移动(图29(h))，

ix)放下左脚于地上(图29(i))从而左脚邻近右脚，并且

x)转移外骨骼700的重量(用户于其中)至左边以使外骨骼700处于控制的位置(图29 (j))。

在执行每个上述运动顺序的指令期间的外骨骼的平衡被用户的尺寸所影响。因此，每个指令为了一个或多个与指令相关联的致动器根据用户的尺寸要求一相应致动器运动值，以保持一适当平衡的系统。

类似的，为了实现一舒适的WA，系统步骤ii)和vii)应基于用户理想的/所需的臀部倾斜角度而执行。

在一些实施例中，一些运动顺序的一些指令可不被用户的尺寸或者用户(步态)偏好所改变或影响，且因此相关联的运动地图在校对阶段将不受影响。

在优选实施例中，动态以及静态踏步运动顺序，以及站立运动地图被用户的尺寸和/或用户的步态偏好所影响，并且因此根据用户输入的校对信息需要一不同的运动地图。

在优选实施例中，对于受用户尺寸影响的运动顺序和/或受在踏步时是否用户偏向于臀部倾斜受影响的运动顺序，响应的致动器运动值需要保持平衡或舒适的系统，在相关联的指令组被离线判定的期间。这些根据两个或多个预判定的尺寸或者尺寸范围和/或基于两个臀部倾斜角度而完成。为一特别运动顺序以及一特定尺寸和/或倾斜偏好所决定的运动地图接着被存储于与为了在操作WA的过程中应用WA的相关联的存储器中。或者，一种用于判定合适的相关的致动器运动值的算法被存储于与WA相关联的存储器中，在校对中通过用户，这些数值为了相关联的运动顺序，根据尺寸信息的接收和/或倾斜偏好信息而判定。为了适当的运动地图，数值接着被存储于存储器中。

在校对期间，控制系统接受与用户尺寸相关和/或倾斜偏好的信息，并且根据信息选择，在WA运行期间，特定的运动地图以执行所选的运动顺序。

在优选实施例中，在校对期间，用户的尺寸从系统中的预存储的尺寸的范围中选择。预存储的尺寸优选的包括用户的腿的长度以及重量。另外，在校对期间，用户倾斜偏好是从两个角度中选择的，臀部倾斜或者臀部不倾斜。例如，表6显示了一带有一12预存储设定组的系统，基于用户总体腿长度(3个范围)，重量(2个范围)以及臀部倾斜偏好(2个角度)。系统的用户将从所提供的范围内选择一个最接近用户实际尺寸的尺寸，以及一理想的臀部倾斜角度。系统将接着被自动的决定为了被这些属性所影响的运动顺序的所使用的运动地图。应领悟到任何预存储尺寸的数量，倾斜偏好或者其他的解剖结构或用户偏好信息可根据理想的分辨率，存储器容量或其他理想的设计依据所提供。

表6：预存储尺寸数据

一些运动顺序的运动地图可根据不同的校准设定(A1-C4)而改变。表格7-18显示为了保持在执行踏步顺序期间保持平衡/舒适的系统的不同设置(A1-C4)的动态踏步顺序的运动地图。表19-24显示了为了用于在指令执行期间保持平衡/舒适所判定的不同校准设定的站立指令的运动地图。

表7：A1

表8：B1

表9：C1

表10：A2

表11：B2

表12：C2

表13：A3

表14：B3

表15：C3

表16：A4

表17：B4

表18：C4

表19：A1，A3

表20：A2，A4

表21：B1，B3

表22：B2，B4

表23：C1，C3

表24：C2，C4

在另一实施例中，WA可配置为接收关于用户的实际尺寸和/或不同程度步态偏好的输入数据，所述输入数据用于确定合适的运动图。例如，WA首先可从预存的尺寸中确定一个参考尺寸，所述参考尺寸最接近于用户输入的实际尺寸，然后根据上述参考尺寸确定合适的运动图来执行。另外，所述系统可从输入的校正数据利用一个或多个预存算法来确定合适的运动图，所述校正数据是关于用户的内部组织结构和/或步态偏好。

校正阶段可在动力启动时自动启动，或由用户通过输入界面启动，或由用户从例如远程无线设备启动。

4.动力源

WA由机载电池组(未显示)驱动。在优选实施例中，电池组位于臀部框架的背面。电池系统是一种低压直流系统，所述电池组可通过家庭电源供应或汽车电源供应进行充电。为了快速更换，电池组是可移动的。电池组可在WA机载时或外部拆除后充电。

电子系统可通过如图8所示的臀部框架550的后面放入和进入，所述电子系统包括控制系统、电机控制器、动力源和/或其他电子设备。

本发明的前述包括所述的优选形式。不偏离本发明范围内的修改定义于所附的权利要求中。

Claims (9)

1.一种外骨骼，包括一长度可调的肢体构件，所述肢体构件包括具有第一枢轴连接位置的第一腿部部分和具有第二枢轴连接位置的第二腿部部分拼合而成，以便该第一腿部部分和第二腿部部分可相对于彼此沿着调节线滑动；并且包括一调节机构，所述调节机构配置为相对于第一腿部部分和第二腿部部分中的一个推或拉第一腿部部分和第二腿部部分中的另一个，由此调整沿着调整线的第一腿部部分和第二腿部部分的相对位置，并且还配置为防止第一腿部部分和第二腿部部分之间的相对移动，以及还包括一锁定机构，所述锁定机构独立于所述调节机构，并被配置为锁定进而防止所述第一腿部部分和所述第二腿部部分之间的相对移动。

2.根据权利要求1所述的外骨骼，其特征在于，所述调节线是一条直线。

3.根据权利要求1或2所述的外骨骼，其特征在于，所述调节机构包含一转轴，该转轴在一端与所述第一腿部部分和所述第二腿部部分的其中一个相连接，并在另一端与第一腿部部分和第二腿部部分的另一个的插口相连接，并且，一种机制操纵所述转轴、或所述插口或者所述转轴和插口，以调节所述插口内的所述转轴的相对轴向位置。

4.根据权利要求3所述的外骨骼，其特征在于，所述机制不对所述插口和所述转轴之间的作用力作出响应。

5.根据权利要求4所述的外骨骼，其特征在于，所述机制是蜗杆传动，具有可旋转的输入，用于旋转蜗杆和连接着的蜗轮，以转动转轴；所述蜗杆啮合所述蜗轮。

6.根据权利要求1所述的外骨骼，其特征在于，所述第一腿部部分和所述第二腿部部分包括啮合导轨构件，所使用的弯辊力被传送至所述啮合导轨构件之间，并且，所述锁定机构在第一状态和第二状态之间是可操作的，在所述第一状态中，它将所述导轨构件按压在一起，在所述第二状态中，所述导轨构件更自由地滑动。

7.根据权利要求6所述的外骨骼，其特征在于，所述锁定机构承载于所述第一腿部部分并且包括朝向所述第二腿部部分的支撑面，以及在第一位置和第二位置之间的可操作的一杆；所述第一位置与可滑动的状态相对应，而所述第二位置与锁定状态相对应；从所述第一位置向所述第二位置操作所述杆可促使所述支撑面倚靠所述第二腿部部分。

8.根据权利要求7所述的外骨骼，其特征在于，所述锁定机构从所述第一腿部部分的锁定区域延伸，而所述支撑面朝向所述第一腿部部分的该锁定区域，所述第二腿部部分的一部分位于所述支撑面和所述第一腿部部分的锁定区域之间。

9.根据权利要求8所述的外骨骼，其特征在于，所述杆包括一偏心自锁机构，以便在从解锁位置向锁定位置闭合所述杆的动作过程中，所需的作用力起初增加然后降低。

Images