CN110290900B - 移动容纳了人类操作者的外骨骼的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于移动容纳了人类操作者的外骨骼(1)的方法，所述外骨骼(1)具有多个自由度，该多个自由度包括至少一个致动自由度和至少一个非致动自由度，该方法的特征在于，它包括以下步骤的实现：(a)当接收到启动请求时，产生并向至少一个所述致动器发出命令，以便将外骨骼(1)置于倾倒状态；(b)在存储于数据存储装置(12)中的以下三元组的数据库中：‑对于所述致动自由度的虚拟约束组，‑用于所述外骨骼(1)的控制器，其能够产生所述致动器的命令，以通过实现至少一个吸引稳定轨迹来满足虚拟约束，‑稳定池，由其中所述控制器的运行允许收敛到所述吸引稳定轨迹的所有点形成；识别虚拟约束组，使得所述倾倒状态被包括在与这组虚拟约束相关联的所述稳定池中；(c)运行与所识别的虚拟约束组相关联的控制器，使得外骨骼(1)行走。

Description

移动容纳了人类操作者的外骨骼的方法
技术领域
本发明涉及外骨骼型机器人领域。
更确切地说，本发明涉及一种用于对外骨骼进行移动的方法。
背景技术
最近，对于例如截瘫患者的有重大行动障碍的人，出现了称为外骨骼的辅助行走设备，这是一种操作者(人类使用者)借助将外骨骼运动与他/她自己的运动联系起来的紧固系统而“穿上”的外部机器人设备。下肢的外骨骼有几个关节，通常在膝盖和臀部，以重现行走运动。致动器可以移动这些关节，从而移动操作者。接口系统使操作者能够向外骨骼发出命令，并且控制系统将这些命令转换成致动器的命令。传感器将一般地完备设备。
这些外骨骼相对于轮椅是进步的，因为它们使操作者能够再次站立并行走。外骨骼不再受限于轮子，并且理论上可以在大多数非平坦环境下工作：与腿不同，轮子不能跨越如台阶、楼梯、高度过高的障碍物等等的重大障碍物。
然而，在它们的使用中，这些外骨骼中没有一个在宽泛的类人的、非辅助种类的地形上进行一种自主的、即稳定且可行的人类行走。
在大多数情况下，这些限制出现在设备无法自行管理平衡或行走方向的情况下。因此，这两个任务通常都转移给操作者，操作者借助拐杖来完成这些任务，例如在Rewalk专利US7153242或Ekso-Bionics申请US2016038371中提出的那样。
Rex-Bionics专利EP2231096描述了唯一一种无需由无法确保他/她自己的稳定性的人的外部帮助的可用外骨骼。在[0122]段中描述的控制原理清楚地解释了传递支撑多边形的一部分(与地面接触点的凸出包围)的压力的中心(对应于地面施加在系统上的反作用力的合力的物理点)到支撑多边形的另一部分的需要。
这种限制使得具有步伐极短(小于30厘米)的极缓行走(每分钟几米)，在此期间，压脚始终与地面平面接触。因此，无障碍环境的类型是有限的，因为事实上排除了不平坦的地形。同样地，如果他/她在特定时刻将他/她的脚放于其上，则如卵石、小物体的最轻微障碍会产生使系统失去平衡的风险，并且最终使他/她跌倒。
因此，希望有一种新的外骨骼行走范例，其免除了当前的要求，以便提供即使在困难和意外的地形情况下也没有跌倒或失去平衡的风险的快速的自然行走。
发明内容
因此，根据第一方面，本发明涉及一种用于移动容纳了人类操作者的外骨骼的方法，所述外骨骼具有多个自由度，该多个自由度包括由数据处理装置控制的致动器致动的至少一个自由度和至少一个非致动自由度，该方法的特征在于，其包括由数据处理装置实现的步骤：
(a)当接收到启动请求时，产生并向至少一个所述致动器发出命令，以便将外骨骼置于倾倒状态；
(b)将以下三元组存储在数据存储装置中的数据库中：
-对于所述致动自由度的虚拟约束组，虚拟约束由相位变量来参数化，
-用于所述外骨骼的控制器，其能够产生所述致动器的命令，以通过在由所述非致动自由度和相位变量的可能值的所有n元组形成的拓扑流形中实现至少一个吸引稳定轨迹来满足虚拟约束，
-稳定池，由对于相位参数的给定值的所述拓扑流形的超平面的所有点形成，根据其所述控制器的执行允许收敛到所述吸引的稳定轨迹；
识别虚拟约束组，使得所述倾倒状态被包括在与这组虚拟约束相关联的所述稳定池中；
(c)执行与所识别的虚拟约束组相关联的控制器使得外骨骼行走。
根据其他有利和非限制性特征：
·步骤(a)包括：确定作为对至少一个所述致动器产生所述命令的函数的行走速度和/或方向设定点，步骤(c)包括：检查在所述数据库的当前行走是否满足所述速度和/或方向设定点；
·该方法包括，如果当前行走不满足所述速度和/或方向设定点，则步骤(d)：
在所述数据库中识别新的虚拟约束组，使得外骨骼的当前状态被包括在与这组虚拟约束相关联的所述稳定池中；并重复步骤(c)；
·所述行走速度和/或方向设定点被确定为所述人类操作者的姿势的函数；
·操作者的胸部装备有多个姿势传感器，所述行走速度和/或方向设定点被确定为由所述多个传感器测量的所述操作者胸部的姿势的函数；
·倾倒状态是零力矩点ZMP不在外骨骼的升力面内的状态；
·步骤(c)包括如果未识别出可接受的虚拟约束组则停止外骨骼。
根据第二方面，本发明涉及一种外骨骼，其包括数据处理装置并具有多个自由度，该多个自由度包括由数据处理装置控制的致动器致动的至少一个自由度以及至少一个非致动自由度，其特征在于它包括存储三元组数据库的数据存储装置：
-对所述致动自由度的虚拟约束组，虚拟约束由相位变量参数化，
-用于所述外骨骼的控制器，其能够产生用于所述致动器的命令，以通过在由所述非致动自由度和相位变量的可能值的所有n元组形成的拓扑流形中实现至少一个吸引稳定轨迹来满足所述虚拟约束，
-稳定池，由对于相位参数的给定值的所述拓扑流形的超平面的所有点形成，根据其所述控制器的执行允许收敛到所述吸引稳定轨迹；
并且数据处理装置被配置为实现：
-用于产生命令并向至少一个所述致动器发出命令以便在接收到启动请求时将外骨骼置于倾倒状态的模块；
-用于在所述数据库存储装置中识别虚拟约束组，使得所述倾倒状态被包括在与该组虚拟约束相关联的所述稳定池中的模块；
-与所识别的虚拟约束组相关联的控制器使得外骨骼行走的执行模块。
根据第三和第四方面，本发明涉及一种计算机程序产品，其包括用于根据本发明的第一方面执行用于移动外骨骼的方法的代码指令；以及一种计算装备可读存储装置，其上的计算机程序产品包括用于根据本发明第一方面执行用于移动外骨骼的方法的代码指令。
附图说明
通过阅读优选实施例的以下描述，本发明的其他特征和优点将显现出来。将参考附图给出该描述，其中：
-图1是用于实施根据本发明的方法的(外骨骼型的)外骨骼的方案；
-图2表示相位变量的变化的示例，以及作为该相位变量的函数的致动自由度的变化的示例。
-图3示意性地表示循环轨迹的吸引池和混合零动态的拓扑流形；
-图4是说明根据本发明的方法的优选实施例的图。
具体实施方式
双脚平放在地上行走
“自然”人类行走的特征在于一系列阶段，在这些阶段中，双脚可以在地面上、在空中平放、或在地面上滚动。这种展开脚的能力对于行走来说是必不可少的，因为这使得可以进行更大的步子并且允许在更广泛的地形上的稳定。
但是最近描述的所谓的第一代外骨骼没有致动脚或将压脚保持在地面上。
对于双足(biped)的人形机器人或机器人设备来说，做出这种展开实际上是复杂的。当压力中心到达支撑多边形的极限时，系统开始绕此点滚动，因此不再处于静态平衡状态。
在行走的情况下，脚展开涉及在压脚处失去与地面的惯性接触，具有以下几种结果：
-支撑多边形(升力面)减小，可能减小到一个点，使得其很难或甚至不可能将压力中心维持在支撑多边形内；
-系统处于欠驱动状态，即它无法再对其所有自由度做出反应。从而所有的运动都不再可能。
在这种情况下，如文献Kajita S.，K.F.(2003)通过使用零力矩点ICRA的预览控制生成的双足行走模式(第1620-1626页)中所述的行走的双脚平放在地面上的经典形式，或Rex-Bionics专利EP2231096中描述的原理将无法再操作。
自然的想法是带动摆动的腿向前并将第二只脚放在地面上以回到支撑多边形以及平衡，同时系统围绕压脚自由旋转，在某种程度上“跌倒”。因此，这被称为动态行走，因为身体通过一系列不稳定的姿势但仅以暂态方式(如果人在飞行途中“被停止”，他/她将跌倒)经过。
在这种动态行走方法中，带动脚快速摆动到至少恢复短暂平衡的位置是复杂的。实际上，如果这只脚必须遵循预先计算的时间参数化轨迹，那么由于欠驱动系统的不可控制的行为甚至会受到轻微扰动(略微偏离已经被计划的轨迹将无法被纠正)，这只脚会冒过早或过迟地撞到地面的风险。这会令操作者产生不适，使他/她失去平衡，或者甚至使他/她跌倒，包括在简单的地形上。
这就是为什么所有第一代外骨骼(以及许多人形机器人)都试图通过将脚保持平放在地面上来避免这种情况，结果是上述在行走速度、步长、允许的地形类型和一般的行走稳定性上的限制。
架构
参考图1，本方法是使外骨骼1进行行走的方法，即致动并受控的双足机器人设备的铰链机械系统，设有两条腿，以将他/她的每个下肢都与外骨骼1的一个腿构成整体(特别是借助带子)而更精确地容纳人类操作者。因此它可以或多或少地是人形机器人。对于“行走”，这里意味着机器人设备1的运动，其实际上是由在站立位置处的腿上的交替压力来反射以便产生位移。
外骨骼1具有多个自由度，即具有多个可变形的关节(通常经由旋转)，关节可相对于彼此移动，每个关节都既可以是“致动的”也可以是“非致动的”。
致动自由度指设有由数据处理装置11控制的致动器的关节，即自由度受控制并且可以对其起作用。相反，非致动自由度指不设致动器的关节，即该自由度遵循其自身的动力学并且数据处理装置11对其没有直接控制(但是经由其他致动自由度先验地间接控制)。在图1的示例中，脚后跟与地面的接触是点接触，因此外骨骼1相对于该接触点旋转自由。因此，跟髋轴(heel-hip axis)与垂直方向之间的角度是非致动自由度。
如前所述，本外骨骼自然地包括至少一个致动自由度、优选多个致动自由度，以及至少一个非致动自由度，即它是“欠驱动的”。对于欠驱动程度，它是指非致动自由度的数量。
数据处理装置11指计算设备(通常是处理器，如果外骨骼1被“远程控制”则在外部，但优选地板载在外骨骼1上)，其适于处理指令并对不同致动器产生命令。不同致动器可以是电动的、液压的等。
本申请不限于外骨骼1的任何架构，并且将采用如申请WO2015140352和WO2015140353中描述的示例。
因此，优选地并且根据这些应用，外骨骼1包括每条腿上的脚结构，该脚结构包括支撑平面，当脚平放时，穿戴外骨骼的人的腿的脚可以压在该支撑平面上。
支撑平面包括前平台和后平台，通过形成非致动自由度使得脚枢轴销将前平台连接到后平台。
然而，本领域技术人员将能够使本方法适用于任何其他机械架构。
混合零动态
传统上，每个自由度的轨迹/变化被表示为时间的函数。系统的“动态”由函数
Figure GDA0003650169120000061
和启动点ξ∈χ定义，函数f被写为
Figure GDA0003650169120000062
x0＝ξ，χ为外骨骼1的状态空间，并且
Figure GDA0003650169120000063
为控制空间。
相反，在所谓“虚拟约束”方法中，原理是定义选择的致动自由度，由具有不随时间变化、但是作为配置的直接函数的参数来参数化的轨迹，该参数称为相位变量。相位变量的一个示例如图1所示，它是跟髋轴与垂直方向之间的角度，从而形成上述的非致动自由度。
相位变量使得能够定义步长的“进展”。更确切地说，在每一步中，在重新为其分配初始值(这是下一步骤的开始)之前，相位变量从初始值连续经过到最终值。为了更简单，相位参数的值可以被归一化到0与1之间。
系统应被迫遵循的致动自由度的值对应于变化参数的每个值：这些关系(一个针对希望以这种方式受控的每个致动自由度)被称为虚拟约束。图2显示了膝关节的虚拟约束的操作。
如果系统完全遵循其可以被作用或期望被作用的自由度上的该轨迹，换句话说，如果满足这些自由度的虚拟约束，那么系统的变化完全由跟随他们自己的动态的非致动自由度决定。
这种动态被称为“混合零动态”(HZD)，因为：
-它被称为“零”，是因为它对应于命令不能/不想起作用的程度，即命令为0；
-它被称为“混合”，是因为脚对地面的冲击会产生不连续的瞬时相位，其中断了连续的相位。
这种混合零动态取决于所选择的虚拟约束，并且适当地选择虚拟约束可以使得该动态包含吸引周期“轨道”，即系统被自然地吸引到其上的轨迹。
更直观地，并且如图3所示，对于给定的虚拟约束组，“约束”状态空间是混合零动态的拓扑流形，其中每个点由非致动自由度的值和相位参数的值(以及它们的可能的衍生物)的向量来定义。应当理解，这种拓扑流形无需与如图3中的情况中的维度3一样，其仅是促进理解该现象的示例并且将定义该拓扑流形具有维度n。
相位参数的每个值定义该拓扑流形的超平面(具有维度n-1)，该拓扑流形包含对于该相位参数值的非致动自由度的所有n-1元组的可能值。
这些超平面的其中之一，如图3所示，是被称为“切换面”的集合(ensemble)
Figure GDA0003650169120000081
它对应于两个循环之间的边界，即相位变量从最终值返回到初始值的点：在步子期间，首先是状态
Figure GDA0003650169120000082
动态通过形成轨道来被应用为
Figure GDA0003650169120000083
直到返回到点
Figure GDA0003650169120000084
因此，“n维的连续”系统在循环的基础上切换到“n-1维的离散”系统。
如果启动点与结束点是同一点(“固定点”)，则在混合零动态的拓扑流形中获得如图3所示的周期轨道。
对于被称为吸引轨道的周期轨道，还需要从不同于固定点的点启动，在下一次迭代中，固定点变得更近(相反地，在不稳定的周期轨道中，一旦固定点甚至稍远一点，该点就远离)。
因此可以定义吸引池，该吸引池是包括所有所述点的
Figure GDA0003650169120000085
子空间，该所述点不同于在下一次迭代中向固定点移动得更近的固定点，即，每个行走循环后，启动于该吸引池的任何轨迹越来越接近吸引周期轨道(轨迹zi→zf)。更确切地，对于池中的启动点系统进行收敛，而对于池外的启动点系统进行发散(即最终跌倒)。
由此可以指HZD型控制器(稍后将看到如何实现它)，其迫使系统满足虚拟约束并且对于欠驱动自由度最大化循环的吸引特性。它首先使得有可能确保外骨骼1例如实际上能够带动其脚向前摆动并且尽管欠驱动特征也能够既不太早也不太迟地着陆到地面。此外，即使存在干扰，只要系统状态保留在吸引池中，则欠驱动自由度自然地收敛到周期轨道，并且系统在几个步子之后返回到期望的行走循环以及因此确保了行走速度。
另一方面，该概念使得两个阶段成为可能：在压脚与地面接触期间，围绕前脚旋转；或者在地面着陆期间，围绕待管理的脚的后部旋转。每次都可以为致动自由度找到虚拟约束，其为存在吸引循环的其他自由度产生混合零动态。
可以生成许多必要的约束组，每个约束组对应于步长、行走速度和不同方向。
方法
如果已经知道HZD型控制器的概念并且能够生成稳定的轨迹，则后者到目前为止是循环的并且具有非零的初始速度。因此，该概念不可适用于从停止启动的系统，并且更不用说，它是一种非完全可再现(因为存在人类操作者)的外骨骼。
用于移动外骨骼1的本方法通过提供放置在吸引池内的装置巧妙地解决了这些困难。
在实践中，并且如图4所示，本方法开始于将外骨骼1置于倾倒状态的步骤(a)。更确切地说，当接收到启动请求时，数据处理装置产生并向至少一个所述致动器发出命令，以便故意将外骨骼1置于该倾倒状态。
通过倾倒状态，其有利地意味着零力矩点(ZMP)不在外骨骼1的升力面内的状态。ZMP更精确地指接触力的力矩在其三个坐标中有两个坐标为零的点(即完全垂直)。
因此，倾倒优选地对应于ZMP的希望位移，以便经由启动算法将ZMP“带出”升力面。因此，这是一种“跌倒”的状况，直到现在总是试图以任何代价在避免其。该启动算法可以基于预先计算的上游测试的时间参数化的运动或传感器参考运动，例如用于检测脚在地面13上的冲击的装置和/或装备在外骨骼1上的惯性测量装置14。
在此之前，步骤(a)有利地包括确定行走速度和/或方向设定点，作为对所述致动器的至少一个产生所述命令的函数。
实际上，如果外骨骼1是容纳人类操作者的外骨骼，则其是确定行走速度和/或方向设定点的所述人类操作者的姿势(不同于能够直接接收包括行走速度和/或方向设定点的状态请求的正常机器人)。
为此，可以为操作者提供传感器护套10，使得能够检测他/她的胸部配置(其定向)。操作者定向他/她的胸部的方向是他/她希望行走的方向，并且速度由他/她向前放置他/她的胸部的强度来给出(此时他/她倾斜)。启动请求可以对应于操作者按下按钮(或特定姿势)，其意味着他/她的行走意图，并因此命令数据处理装置确定方向和/或速度设定点。
在主要步骤(b)中，识别虚拟约束组，使得所述倾倒状态被包括在与数据库中的该组虚拟约束相关联的稳定池中。
实际上，本方法提供了存储在数据存储装置12(连接到数据处理装置11的存储器)中的三元组数据库(称为控制库)的使用：
-对所述致动自由度的虚拟约束组，虚拟约束由相位变量(欠驱动自由度的吸引循环对应于该相位变量，从而定义系统的完整轨迹)参数化，
-用于所述外骨骼1的控制器(HZD)，其能够产生所述致动器的命令，以通过在由相位变量和所述非致动自由度的可能值的所有n元组形成的所述拓扑流形中实现至少一个吸引稳定轨迹来满足所述虚拟约束，
-稳定池，对于相位参数的给定值，由所述拓扑流形的超平面
Figure GDA0003650169120000101
的所有点形成，根据其所述控制器的执行允许收敛到所述吸引稳定轨迹(即，不发散)。
虚拟约束的不同组通常对应的解释为不同的步长、行走速度和不同的方向、不同的步态等。本领域技术人员能够生成它们。
对于每个HZD控制器，已经可以在模拟中进行检查或甚至在实践中其使相关的轨迹稳定，即，即使在存在干扰的情况下，即使对于欠驱动的自由度，其也能够快速地返回到该轨迹。
应当理解，稳定池也可以通过模拟来确定(对于
Figure GDA0003650169120000102
的每个点，测试系统是发散还是收敛，以及识别使得系统收敛的所有点)。
该解决方案证明是特别有效的，因为动态行走的整个复杂性是在上游进行的。在使用中，外骨骼只需在控制库中搜索定义了系统完整轨迹并在当前倾倒状态下稳定的约束组，并且这确保了HZD控制器尽管可能有干扰也将能够安全地行走。
如果没有识别出可接受的虚拟约束组(即，对于每组虚拟约束，倾倒状态不在稳定池中)，则在步骤(c)中，命令停止外骨骼以确保操作者的安全。
如果识别出可接受的虚拟约束组，则步骤(c)看到与所识别的虚拟约束组相关联的控制器使得外骨骼1行走的执行，即进行至少一个循环(一步)。
如果已经确定了行走速度和/或方向设定点，则步骤(c)有利地包括预先检查所述数据库中的当前行走是否满足所述速度和/或方向设定点，即当前行走速度和/或方向与所述速度和/或方向设定点之间的误差是否低于预定阈值。
实际上，所识别的约束组不仅允许稳定的轨迹，而且还必须符合操作者的设定点。
如果当前行走满足所述速度和/或方向设定点(即，误差低于阈值)，则继续。
相反，如果当前行走不满足速度和/或方向设定点(即，误差变得太大)，则该方法有利地包括步骤(d)：在所述数据库中识别新的虚拟约束组，使得外骨骼1的当前状态被包括在与该组虚拟约束相关联的所述稳定池中；并重复步骤(c)，即加载和执行新的HZD控制器。
因此，连续的步骤(c)和(d)可以作为循环重复，因为如果操作者希望，则速度和/或方向设定点可以在任何时刻变化：如果设定点改变，则当前设定可能不合适并要求在数据库中识别新的约束组。
应注意，在每次重复步骤(c)时，如果没有识别出可接受的虚拟约束组，则其可包括停止外骨骼1。
装备和系统
根据第二方面，本发明涉及外骨骼1，特别是用于实施根据第一方面的方法的外骨骼类型。
如上所述，外骨骼1包括数据处理装置11和数据存储装置12(可能位于外部)，并且如果需要，还包括惯性测量装置14(惯性单元)和/或用于检测脚在地面13上的冲击的装置(接触传感器或可能的压力传感器)。
它具有多个自由度，该多个自由度包括由数据处理装置11控制的致动器致动的至少一个自由度和至少一个非致动自由度。
数据存储装置12存储三元组数据库，包括：
-对所述致动自由度的虚拟约束组，虚拟约束由相位变量参数化，
-用于所述外骨骼1的控制器，其能够产生所述致动器的命令，以通过在由相位变量和所述非致动自由度的可能值的所有n元组形成的拓扑流形中实现至少一个吸引稳定轨迹来满足所述虚拟约束，
-稳定池，对于相位参数的给定值，由所述拓扑流形的超平面的所有点形成，
根据其所述控制器的执行允许收敛到所述吸引稳定轨迹。
并且数据处理装置11被配置为实现：
-产生命令并向所述致动器中的至少一个发出命令以便在接收到启动请求时将外骨骼1置于倾倒状态(并且可选地确定速度和/或方向设定点)的模块；
-在所述数据库存储装置12中识别虚拟约束组使得所述倾倒状态被包括在与该组虚拟约束相关联的所述稳定池中(并且使得满足所述速度和/或方向设定点)的模块；
-与所识别的虚拟约束组相关联的控制器使得外骨骼1行走的执行模块(或者如果确定没有可接受的虚拟约束组，则停止外骨骼1)。
计算机程序产品
根据第三和第四方面，本发明涉及：一种计算机程序产品，包括用于(在处理装置11上)执行根据本发明的第一方面的用于移动外骨骼1的方法的代码指令；以及计算装备可读存储装置(例如数据存储装置12)，该计算机程序产品位于该计算装备可读存储装置上。

Claims (10)

1.一种用于移动容纳了人类操作者的外骨骼（1）的方法，所述外骨骼（1）具有多个可变形的关节，包括由数据处理装置（11）控制的致动器所致动的至少一个致动自由度和至少一个非致动自由度，其中所述致动自由度是指设致动器的关节，而所述非致动自由度是指不设致动器的关节，所述方法的特征在于，其包括由所述数据处理装置（11）实现的以下步骤：
（a）当接收到启动请求时，产生并向至少一个所述致动器发出命令，以便将所述外骨骼（1）置于倾倒状态；
（b）在存储于数据存储装置（12）中的以下三元组的数据库中：
- 对于所述致动自由度的一组虚拟约束，所述虚拟约束由相位变量来参数化，其中在虚拟约束方法中，原理是定义选择的致动自由度，由具有不随时间变化、但是作为配置的直接函数的参数来参数化的轨迹，该参数称为相位变量，
- 所述外骨骼（1）的控制器，其能够产生所述致动器的命令，以通过在由所述非致动自由度和相位变量的可能值的所有n元组形成的拓扑流形中实现至少一个吸引稳定轨迹来满足所述虚拟约束，
- 稳定池，由对于相位变量的给定值的所述拓扑流形的超平面的所有点形成，使得所述控制器的运行根据所述所有点允许收敛到所述吸引稳定轨迹；
识别一组虚拟约束，使得所述倾倒状态被包括在与该组虚拟约束相关联的所述稳定池中；
（c）运行与所识别的一组虚拟约束相关联的控制器以使得所述外骨骼（1）行走。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤（a）包括：确定行走速度和/或方向设定点，根据所述行走速度和/或方向设定点产生对所述致动器的至少一个致动器的所述命令，步骤（c）包括：检查在所述数据库中当前行走是否满足所述速度和/或方向设定点。
3.根据权利要求2所述的方法，如果当前行走不满足所述速度和/或方向设定点，则包括：步骤（d）：在所述数据库中识别新的一组虚拟约束，使得所述外骨骼（1）的当前状态被包括在与该组虚拟约束相关联的所述稳定池中；并重复步骤（c）。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述行走速度和/或方向设定点根据所述人类操作者的姿势确定。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述操作者的胸部被装备有多个姿势传感器，所述行走速度和/或方向设定点根据由所述多个姿势传感器测量的所述操作者的胸部的姿势确定。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述倾倒状态是零力矩点ZMP不在所述外骨骼（1）的支撑多边形内的状态。
7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤（c）包括如果没有识别出可接受的一组虚拟约束则停止外骨骼（1）。
8.一种用于容纳人类操作者的外骨骼（1），包括数据处理装置（11）并且具有多个可变形的关节，包括由数据处理装置（11）控制的致动器所致动的至少一个致动自由度以及至少一个非致动自由度，其中所述致动自由度是指设致动器的关节，而所述非致动自由度是指不设致动器的关节，其特征在于所述外骨骼（1）包括存储了以下三元组的数据库的数据存储装置（12）：
- 对所述致动自由度的一组虚拟约束，所述虚拟约束由相位变量来参数化，其中在虚拟约束方法中，原理是定义选择的致动自由度，由具有不随时间变化、但是作为配置的直接函数的参数来参数化的轨迹，该参数称为相位变量，
- 所述外骨骼（1）的控制器，其能够产生所述致动器的命令，以通过在由所述非致动自由度和相位变量的可能值的所有n元组形成的拓扑流形中实现至少一个吸引稳定轨迹来满足所述虚拟约束，
- 稳定池，由对于相位变量的给定值的所述拓扑流形的超平面的所有点形成，使得所述控制器的运行根据所述所有点允许收敛到所述吸引稳定轨迹；
并且数据处理装置（11）被配置为实现：
-用于产生命令并向所述致动器中的至少一个致动器发出命令以便在接收到启动请求时将所述外骨骼（1）置于倾倒状态的模块；
-用于在所述存储装置（12）的数据库中识别一组虚拟约束，使得所述倾倒状态被包括在与该组虚拟约束相关联的所述稳定池中的模块；
-运行与所识别的一组虚拟约束相关联的所述控制器以使得所述外骨骼（1）行走的模块。
9.一种计算机程序产品，包括代码指令，用于当在计算机上执行程序时，执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.一种计算装备可读存储装置，其上的计算机程序产品包括用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法的代码指令。
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