ES3052257T3

ES3052257T3 - Exoskeleton with user interface and feedback system

Info

Publication number: ES3052257T3
Application number: ES21814117T
Authority: ES
Inventors: Kevin Conrad Kemper; Kyle Kaveny; Robert Stuart; Kris Li; Linus Park; Ashley Swartz; Timothy Alan Swift; Phil Long; Garrett Hurley; Greg Wong; Nikhil Dhongade; Ronald Lam; Collin Smith; Brenton Piercy; Elias R Samia; Aaron Peck; Kyle Motter
Original assignee: Roam Robotics Inc
Current assignee: Roam Robotics Inc
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2021-05-27
Publication date: 2026-01-02
Anticipated expiration: 2041-05-27
Also published as: EP4157194A4; EP4157191A4; US20250241817A1; US12251355B2; CA3179850A1; CA3179851A1; CA3179858A1; JP2023528602A; EP4157194A1; CA3179854A1; CN115989113A; WO2021242977A1; US12508185B2; IL298451A; US20210369541A1; IL298463A; JP2023530228A; EP4157191A1; EP4157197C0; CN115715181A

Abstract

Un sistema de exoesqueleto que comprende al menos una unidad actuadora de pierna configurada para ser acoplada a la pierna de un usuario, la unidad actuadora de pierna incluye: un brazo superior y un brazo inferior que están acoplados de forma giratoria a través de una articulación, la articulación posicionada en una rodilla del usuario con el brazo superior acoplado alrededor de una porción de la parte superior de la pierna del usuario por encima de la rodilla y con el brazo inferior acoplado alrededor de una porción de la parte inferior de la pierna del usuario por debajo de la rodilla, una interfaz de usuario de la unidad actuadora de pierna que comprende una pluralidad de elementos de entrada y retroalimentación, y un actuador que se extiende entre el brazo superior y los brazos inferiores. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Exoesqueleto con interfaz de usuario y sistema de retroalimentación

[0003] La presente invención se refiere a un sistema de exoesqueleto que comprende al menos una unidad actuadora de pierna configurada para ser acoplada a una pierna de un usuario, incluyendo la unidad actuadora de pierna una interfaz unidad actuadora de pierna que comprende una pluralidad de elementos de entrada y retroalimentación.

[0004] El documento US2014207037A1 (D1) divulga un método para controlar el movimiento utilizando un dispositivo motorizado activo que incluye un actuador, un sensor de posición de la articulación, un sensor de estrés muscular y un sistema de control. El dispositivo proporciona principalmente soporte muscular aunque también es capaz de proporcionar adicionalmente soporte articular. El dispositivo está diseñado para funcionar en varios modos para proporcionar asistencia o resistencia a un músculo con el fin de mejorar la movilidad, prevenir lesiones o desarrollar la fuerza muscular. El dispositivo está diseñado para funcionar de forma autónoma o acoplado a otro dispositivo o dispositivos similares para proporcionar asistencia o resistencia simultánea a múltiples músculos.

[0005] El documento US2019060156A1 (D2) divulga un método implementado por ordenador de reconocimiento de intención semisupervisado para un sistema de exoesqueleto. En un aspecto, el método incluye, en respuesta a una entrada de intención de transición de estado, cambiar el sistema de exoesqueleto de operar en un primer modo con sensibilidad para detectar transiciones de estado en un primer nivel de sensibilidad a operar en un segundo modo con sensibilidad para detectar transiciones de estado en un segundo nivel de sensibilidad que es más sensible que el primer nivel de sensibilidad; identificar una transición de estado mientras se opera en el segundo modo y se utiliza el segundo nivel de sensibilidad; y facilitar la transición de estado identificada accionando el sistema de exoesqueleto.

[0006] El documento US2014358290A1 (D3) divulga un dispositivo de entrada para comandar un exoesqueleto usado por una persona, adaptado para ser acoplado a la persona, comprendiendo el dispositivo de entrada: al menos un generador de señales adaptado para ser acoplado al dedo del usuario capaz de generar al menos una señal eléctrica cuando dicho generador de señales entra en contacto y, un controlador de dispositivo de entrada adaptado para ser acoplado al cuerpo del usuario capaz de recibir y procesar al menos una señal y transmitir una señal de comando al exoesqueleto.

[0007] El documento WO2021119512A1 (D4) divulga un sistema de exoesqueleto que tiene al menos una unidad actuadora configurada para ser acoplada a una pierna de un usuario. La unidad actuadora incluye un brazo superior y un brazo inferior que están acoplados de forma giratoria a través de una articulación en la rodilla del usuario con los brazos superior e inferior acoplados por encima y por debajo de la rodilla respectivamente; y un actuador fluídico que se extiende entre los brazos superior e inferior. En otro aspecto, un método incluye obtener un conjunto de datos de sensor procedentes de sensores asociados con la unidad actuadora durante una actividad y determinar cambiar la configuración de la unidad actuadora a un segundo estado de configuración para ayudar al usuario durante la actividad; e introducir fluido en el actuador fluídico de la unidad actuadora para generar el segundo estado de configuración haciendo que el actuador fluídico aplique fuerza en la unidad actuadora.

[0008] La presente invención proporciona un sistema de exoesqueleto como se define en la reivindicación 1 adjunta. Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones subordinadas.

[0009] Breve descripción de los dibujos

[0010] La figura 1 es una ilustración a modo de ejemplo de una realización de un sistema de exoesqueleto que un usuario lleva puesto.

[0011] La figura 2 es una vista frontal de una realización de una unidad de accionamiento de pierna acoplada a una pierna de un usuario.

[0012] La figura 3 es una vista lateral de la unidad de accionamiento de pierna de la figura 3 acoplada a la pierna del usuario.

[0013] La figura 4 es una vista en perspectiva de la unidad de accionamiento de pierna de las figuras 3 y 4.

[0014] La figura 5 es un diagrama de bloques que ilustra un ejemplo de realización de un sistema de exoesqueleto. La figura 6 ilustra un ejemplo de una red de exoesqueleto que incluye un sistema de exoesqueleto que está acoplado operativamente a un dispositivo externo a través de una conexión directa y/o a través de una red y acoplado operativamente a un servidor de exoesqueleto y un dispositivo de administración a través de la red. La figura 7 ilustra un ejemplo de una interfaz de usuario dispuesta en una correa de una mochila que incluye un botón de función unitaria y un botón indicador de selección.

[0015] La figura 8 ilustra una unidad actuadora de pierna que incluye un botón de función unitaria dispuesto en un alojamiento de un brazo superior de la unidad de accionamiento de pierna.

[0016] La figura 9 ilustra un ejemplo de una interfaz de usuario que consta de cinco luces que están integradas en el brazo superior de una unidad de accionamiento de pierna.

[0017] La figura 10 es un diagrama de bloques de una realización de un sistema de exoesqueleto que incluye un paquete de exoesqueleto que tiene un dispositivo de exoesqueleto y un sistema neumático, que está acoplado operativamente a una unidad de accionamiento de pierna izquierda y derecha a través de líneas respectivas. La figura 11 ilustra un ejemplo de máquina de estados para un sistema de exoesqueleto que incluye una pluralidad de estados del sistema y transiciones entre los estados del sistema.

[0018] La figura 12 es un ejemplo de un método de reconocimiento de intención totalmente supervisado ilustrado en el contexto de la máquina de estados de la figura 11 y una interfaz de usuario que tiene un primer botón. La figura 13 es otro ejemplo de un método de reconocimiento de intención totalmente supervisado ilustrado en el contexto de la máquina de estados de la figura 11 y una interfaz de usuario que tiene un primer y segundo botón.

[0019] La figura 14 es un ejemplo adicional de un método de reconocimiento de intención totalmente supervisado ilustrado en el contexto de la máquina de estados de la figura 11 y una interfaz de usuario que tiene un primer botón.

[0020] La figura 15 ilustra un ejemplo de un método de reconocimiento de intención no supervisado.

[0021] La figura 16 ilustra un ejemplo de un método de reconocimiento de intención semisupervisado.

[0022] La figura 17 ilustra un ejemplo de máquina de estados en un método de reconocimiento de intención supervisado donde un estado permanente tiene ocho transiciones posibles a ocho estados respectivos y un botón asignado a un único par de transición y estado.

[0023] La figura 18 ilustra un ejemplo de máquina de estados en un método de reconocimiento de intención supervisado donde un estado permanente tiene ocho transiciones posibles a ocho estados respectivos y cuatro botones están asignados respectivamente a pares únicos de transición y estado.

[0024] La figura 19 ilustra un ejemplo de un método de reconocimiento de intención semisupervisado que tiene la máquina de estados como se muestra en las figuras 17 y 18 y una interfaz de usuario que tiene un solo botón para indicar una intención de realizar una transición de estado.

[0025] La figura 20 es un diagrama de bloques de un reconocimiento de intención semisupervisado.

[0026] La figura 21a ilustra una vista lateral de un actuador neumático en una configuración comprimida.

[0027] La figura 21b ilustra una vista lateral del actuador neumático de la figura 21a en una configuración expandida. La figura 22a ilustra una vista lateral en sección transversal de un actuador neumático en una configuración comprimida.

[0028] La figura 22b ilustra una vista lateral en sección transversal del actuador neumático de la figura 22a.

[0029] La figura 23a ilustra una vista superior de un actuador neumático en una configuración comprimida.

[0030] La figura 23b ilustra una vista superior del actuador neumático de la figura 23a.

[0031] La figura 24 ilustra una vista superior de una nervadura de restricción de un actuador neumático.

[0032] La figura 25a ilustra una vista en sección transversal de un fuelle de actuador neumático.

[0033] La figura 25b ilustra una vista lateral del actuador neumático de la figura 25a en una configuración expandida que muestra la sección transversal de la figura 25a.

[0034] La figura 26 ilustra un ejemplo de material plano que es sustancialmente inextensible a lo largo de uno o más ejes planos del material plano mientras que es flexible en otras direcciones.

[0035] Deberá observarse que las figuras no están dibujadas a escala y que los elementos de estructuras o funciones similares generalmente se representan con números de referencia similares con fines ilustrativos en todas las figuras. También deberá observarse que las figuras solo pretenden facilitar la descripción de las realizaciones preferidas. Las figuras no ilustran todos los aspectos de las realizaciones descritas y no limitan el alcance de la presente descripción.

[0036] Descripción detallada

[0037] La siguiente exposición también incluye ejemplos de realización del diseño de nuevos dispositivos de exoesqueleto. Varias realizaciones preferidas incluyen: un soporte para la pierna con accionamiento integrado, una fuente de energía móvil y una unidad de control que determina el comportamiento de salida del dispositivo en tiempo real.

[0038] Un componente de un sistema de exoesqueleto que está presente en varias realizaciones es un soporte para extremidades inferiores que se usa en el cuerpo y que incorpora la capacidad de introducir un par de torsión en el usuario. Una realización preferida de este componente es un soporte para la pierna que está configurado para soportar la rodilla del usuario e incluye accionamiento a través de la articulación de la rodilla para proporcionar pares de asistencia en la dirección de extensión. Esta realización se puede conectar al usuario a través de una serie de accesorios, incluido uno en la bota, debajo de la rodilla y a lo largo del muslo del usuario. Esta realización preferida puede incluir este tipo de soporte para las piernas en ambas piernas del usuario. La presente exposición enseña realizaciones a modo de ejemplo de un sistema de exoesqueleto fluídico que incluye uno o más actuadores fluídicos ajustables. Algunas realizaciones preferidas incluyen un actuador fluídico que puede operarse a varios niveles de presión con una gran longitud de carrera en una configuración que puede orientarse con una articulación en un cuerpo humano.

[0039] Un aspecto del software que guía a un robot móvil, un exoesqueleto robótico y similares puede ser un software interactivo que configura un sistema para obtener información de un usuario u otra persona o dispositivo y para proporcionar retroalimentación al usuario u otra persona o dispositivo. Por ejemplo, algunas realizaciones de dicho software interactivo pueden tener dos responsabilidades que pueden incluir permitir y aceptar entradas (por ejemplo, procedentes de un usuario, administrador, dispositivo o sistema) al sistema de exoesqueleto, y permitir que el sistema de exoesqueleto entregue retroalimentación (por ejemplo, a un usuario, administrador, dispositivo o sistema) para indicar estado, cambios en el funcionamiento, comunicación o similares. Otras realizaciones pueden incluir solo una de estas responsabilidades o pueden comprender cualquier responsabilidad adicional adecuada.

[0040] En algunas realizaciones, un aspecto de entrada del software de interacción puede dedicarse a la entrada de información en el sistema de exoesqueleto que puede ser utilizada por el sistema de exoesqueleto y/o el usuario para tomar decisiones mejor informadas. Esto se puede lograr en varias realizaciones a través de una variedad de dispositivos o métodos de entrada como se analiza en este documento, para indicar la necesidad de varias acciones, y puede ser proporcionado por varios usuarios.

[0041] Una función de entrada de software de interacción se puede lograr en varias realizaciones a través de una variedad de dispositivos de entrada que están integrados directamente con un componente del sistema o son externos y están conectados electrónicamente con el sistema. En algunos ejemplos, la responsabilidad de entrada del software de interacción puede dedicarse a recopilar la intención del usuario. En una realización, la responsabilidad de entrada se contabiliza a través de un botón que está integrado directamente en una o más unidades de accionamiento de un sistema de exoesqueleto. Un solo botón de este tipo puede permitir que un usuario indique una variedad de entradas como se analiza aquí. En otra realización, la entrada está configurada para proporcionarse a través de un dispositivo de entrada que está integrado con una fuente de alimentación, un sistema neumático o una parte del dispositivo de exoesqueleto de un sistema de exoesqueleto. Un elemento de entrada de este tipo puede proporcionar un solo botón que en algunos ejemplos tiene una funcionalidad dedicada a activar y desactivar, un indicador de selección dedicado al nivel de potencia deseado por el usuario, un interruptor selector dedicado a la cantidad de intención predictiva a integrar en el software de control y similares. Una realización de este tipo puede utilizar uno o más botones bloqueados funcionalmente para proporcionar al usuario un conjunto de indicadores que corresponden a funciones de funcionamiento del sistema de exoesqueleto. Otras realizaciones pueden incluir varios elementos de entrada adecuados en varias ubicaciones adecuadas en un dispositivo de exoesqueleto como se analiza en este documento.

[0042] Como se analiza en la presente memoria, un sistema de exoesqueleto 100 se puede configurar para diversos usos adecuados. Por ejemplo, las figuras 1 a 3 ilustran un sistema de exoesqueleto 100 que utiliza un usuario. Como se muestra en la figura 1, el usuario 101 puede usar el sistema de exoesqueleto 100 en ambas piernas 102. Las figuras 2 y 3 ilustran una vista frontal y lateral de una unidad actuadora 110 acoplada a una pierna 102 de un usuario 101 y la figura 4 ilustra una vista lateral de una unidad actuadora 110 que no es usada por un usuario 101.

[0044] Como se muestra en este ejemplo de la figura 1, el sistema 100 de exoesqueleto puede comprender unas unidades de actuador de pierna izquierda y derecha 110L, 110R que están respectivamente acopladas a unas piernas izquierda y derecha 102L, 102R del usuario. En diversas realizaciones, las unidades de actuador de pierna izquierda y derecha 110L, 110R pueden ser sustancialmente imágenes especulares entre sí.

[0046] Como se muestra en las figuras 1 a 4, las unidades actuadoras de pierna 110 pueden incluir un brazo superior 115 y un brazo inferior 120, que están acoplados de forma giratoria a través de una articulación 125. Un actuador de fuelle 130 se extiende entre el brazo superior 115 y el brazo inferior 120. Se pueden acoplar al actuador de fuelle 130 uno o más conjuntos de líneas neumáticas 145 para introducir y/o retirar fluido del actuador de fuelle 130 para hacer que el actuador de fuelle 130 se expanda y contraiga y se rigidice y se ablanda como se explica en la presente memoria. El usuario 101 puede usar una mochila 155 y puede contener varios componentes del sistema de exoesqueleto 100, tales como una fuente de fluido, un sistema de control, una fuente de energía y similares.

[0048] Como se muestra en las figuras 1 a 3, las unidades actuadoras de pierna 110L, 110R pueden acoplarse respectivamente alrededor de las piernas 102L, 102R del usuario 101 con las articulaciones 125 colocadas en las rodillas 103L, 103R del usuario 101, estando los brazos superiores 115 de las unidades actuadoras de pierna 110L, 110R acopladas alrededor de las partes superiores 104L, 104R de las piernas del usuario 101 a través de uno o más acopladores 150 (por ejemplo, correas que rodeen las piernas 102). Los brazos inferiores 120 de las unidades actuadoras de pierna 110L, 110R se pueden acoplar alrededor de las partes inferiores 105L, 105R de las piernas del usuario 101 a través de uno o más acopladores 150.

[0050] Los brazos superior e inferior 115, 120 de una unidad actuadora de pierna 110 se pueden acoplar alrededor de la pierna 102 de un usuario 101 de varias formas adecuadas. Por ejemplo, las figuras 1 a 3 ilustra un ejemplo en donde los brazos superior e inferior 115, 120 y la articulación 125 de la unidad actuadora de pierna 110 están acoplados a lo largo de las caras laterales (lados) de las partes superior e inferior 104, 105 de la pierna 102. Como se muestra en el ejemplo de las figuras 1 a 3, el brazo superior 115 se puede acoplar a la parte superior 104 de una pierna 102 por encima de la rodilla 103 a través de dos acopladores 150 y el brazo inferior 120 se puede acoplar a la parte inferior 105 de una pierna 102 por debajo de la rodilla 103 a través de dos acopladores 150.

[0052] Específicamente, el brazo superior 115 se puede acoplar a la parte superior 104 de la pierna 102 por encima de la rodilla 103 a través de un primer conjunto de acopladores 250A que incluye un primer y un segundo acoplador 150A, 150B. Los acopladores primero y segundo 150A, 150B se pueden unir mediante un conjunto de placa rígida 215 dispuesto en un costado lateral de la parte superior 104 de la pierna 102, extendiéndose unas correas 151 de los acopladores primero y segundo 150A, 150B alrededor de la parte superior 104 de la pierna 102. El brazo superior 115 se puede acoplar al conjunto de placa 215 en un costado lateral de la parte superior 104 de la pierna 102, que puede transferir la fuerza generada por el brazo superior 115 a la parte superior 104 de la pierna 102.

[0054] El brazo inferior 120 se puede acoplar a la parte inferior 105 de una pierna 102 debajo de la rodilla 103 a través de un segundo conjunto de acopladores 250B que incluye un tercer y cuarto acoplador 150C, 150D. Una unidad de rama de acoplamiento 220 puede extenderse desde un extremo distal de, o estar definida por, un extremo distal del brazo inferior 120. La unidad de rama de acoplamiento 220 puede comprender una primera rama 221 que se extiende desde una posición lateral en la parte inferior 105 de la pierna 102, curvándose hacia arriba y hacia la parte anterior (frente) de la parte inferior de pierna 105 hasta una primera fijación 222 en la parte anterior de la parte inferior de pierna 105 debajo de la rodilla 103, uniendo la primera fijación 222 el tercer acoplador 150C y la primera rama 221 de la unidad de rama de acoplamiento 220. La unidad de rama de acoplamiento 220 puede comprender una segunda rama 223 que se extiende desde una posición lateral en la parte inferior de pierna 105 de la pierna 102, curvándose hacia abajo y hacia la parte posterior (trasera) de la parte inferior de pierna 105 hasta una primera fijación 224 en la parte posterior de la parte inferior de pierna 105 debajo de la rodilla 103, uniendo la segunda fijación 224 el cuarto acoplador 150D y la segunda rama 223 de la unidad de rama de acoplamiento 220.

[0056] Como se muestra en el ejemplo de las figuras 1 a 3, el cuarto acoplador 150D se puede configurar para rodear y acoplar la bota 191 de un usuario. Por ejemplo, la correa 151 del cuarto acoplador 150D puede ser de un tamaño que permita que el cuarto acoplador 150D rodee el diámetro más grande de una bota 191 en comparación con la parte inferior 105 de la pierna 102 sola. Además, la longitud del brazo inferior 120 y/o la unidad de rama de acoplamiento 220 puede ser de una longitud suficiente para que el cuarto acoplador 150D se posicione sobre una bota 191 en lugar de ser de una longitud más corta de modo que el cuarto acoplador 150D rodearía una sección de la parte inferior 105 de la pierna 102 por encima de la bota 191 cuando un usuario usa la unidad actuadora de pierna 110.

[0057] La fijación a la bota 191 puede variar según las distintas realizaciones. En una realización, esta fijación se puede lograr a través de una correa flexible que se envuelve alrededor de la circunferencia de la bota 191 para fijar la unidad actuadora de pierna 110 a la bota 191 con la cantidad deseada de movimiento relativo entre la unidad actuadora de pierna 110 y la correa. Otras realizaciones pueden funcionar para restringir varios grados de libertad mientras permiten la cantidad deseada de movimiento relativo entre la unidad actuadora de pierna 110 y la bota 191 en otros grados de libertad. Una de estas realizaciones puede incluir el uso de un clip mecánico que se conecta a la parte posterior de la bota 191 que puede proporcionar una conexión mecánica específica entre el dispositivo y la bota 191. Varias realizaciones pueden incluir, pero no están limitadas a, los diseños enumerados anteriormente, una conexión mecánica atornillada, una correa rígida, una conexión magnética, una conexión electromagnética, una conexión electromecánica, un inserto en la bota del usuario, un cable rígido o flexible, o una conexión directamente a un 192.

[0059] Otro aspecto del sistema de exoesqueleto 100 pueden ser los componentes de ajuste utilizados para asegurar el sistema de exoesqueleto 100 al usuario 101. Dado que la función del sistema de exoesqueleto 100 en varias realizaciones puede depender en gran medida del ajuste del sistema de exoesqueleto 100 transmitiendo fuerzas de manera eficiente entre el usuario 101 y el sistema de exoesqueleto 100 sin que el sistema de exoesqueleto 100 se desplace significativamente sobre el cuerpo 101 o cree incomodidad, mejorar el ajuste del sistema de exoesqueleto 100 y monitorear el ajuste del sistema de exoesqueleto 100 al usuario a lo largo del tiempo pueden ser deseables para la función general del sistema de exoesqueleto 100 en algunas realizaciones.

[0061] En varios ejemplos, se pueden configurar diferentes acopladores 150 para diferentes propósitos, siendo algunos acopladores 150 principalmente para la transmisión de fuerzas, y estando configurados otros para la fijación segura del sistema de exoesqueleto 100 al cuerpo 101. En una realización preferida para un sistema de rodilla única, un acoplador 150 que se asienta sobre la pierna inferior 105 del usuario 101 (por ejemplo, uno o ambos acopladores 150C, 150D) puede estar diseñado para ajustarse al cuerpo y, como resultado, puede permanecer flexible y compatible para adaptarse al cuerpo del usuario 101. Como alternativa, en esta realización, un acoplador 150 que se fija a la parte delantera del muslo del usuario en una parte superior 104 de la pierna 102 (por ejemplo, uno o ambos acopladores 150A, 150B) puede estar destinado a satisfacer necesidades de transmisión de potencia y puede tener una fijación más rígida al cuerpo que otros acopladores 150 (por ejemplo, uno o ambos acopladores 150C, 150D). Varias realizaciones pueden emplear una variedad de configuraciones de amarre o acoplamiento, y estas realizaciones pueden extenderse para incluir cualquier variedad de correas, acoplamientos o equipos similares adecuados, donde dos conjuntos paralelos de configuraciones de acoplamiento están destinados a cubrir estas diferentes necesidades.

[0063] En algunos casos, el diseño de la articulación 125 puede mejorar el ajuste del sistema de exoesqueleto 100 en el usuario. En una realización, la articulación 125 de una unidad actuadora de pierna y rodilla única 110 puede diseñarse para utilizar una única articulación de pivote que presenta algunas desviaciones con respecto a la fisiología de la articulación de la rodilla. Otra realización utiliza una articulación de rodilla policéntrica para adaptarse mejor al movimiento de la articulación de la rodilla humana, que en algunos ejemplos se puede combinar de forma deseable con una unidad actuadora de pierna 110 que se ajusta muy bien. Varias realizaciones de una articulación 125 pueden incluir, pero no se limitan a, los elementos de ejemplo enumerados anteriormente, una articulación esférica, un mecanismo de cuatro barras y similares.

[0065] Algunas realizaciones pueden incluir ajustes de adaptación para variaciones anatómicas en ángulos varo o valgo en la pierna inferior 105. Una realización preferida incluye un ajuste incorporado en una unidad actuadora de pierna 110 en forma de una correa cruzada que abarca la articulación de la rodilla 103 del usuario 101, que se puede apretar para proporcionar un momento a través de la articulación de la rodilla en el plano frontal que varía el ángulo de reposo nominal. Varias realizaciones pueden incluir, pero no se limitan a, lo siguiente: una correa que abarca la articulación 125 para variar el ángulo de funcionamiento de la articulación 125; un conjunto mecánico que incluye un tornillo que se puede ajustar para variar el ángulo de la articulación 125; insertos mecánicos que se pueden agregar a la unidad actuadora de pierna 110 para cambiar discretamente el ángulo predeterminado de la articulación 125 para el usuario 101, y similares.

[0067] En diversas realizaciones, la unidad actuadora de pierna 110 puede configurarse para permanecer suspendida verticalmente en la pierna 102 y permanecer posicionada apropiadamente con la articulación de la rodilla 103. En una realización, el acoplador 150 asociado con una bota 191 (por ejemplo, el acoplador 150D) puede proporcionar una fuerza de retención vertical para una unidad actuadora de pierna 110. Otra realización utiliza un acoplador 150 posicionado en la pierna inferior 105 del usuario 101 (por ejemplo, uno o ambos acopladores 150C, 150D) que ejerce una fuerza vertical sobre la unidad actuadora de pierna 110 al reaccionar sobre la pantorrilla del usuario 101. Varias realizaciones pueden incluir, pero no se limitan a lo siguiente: fuerzas de suspensión transmitidas a través de un acoplador 150 en la bota (por ejemplo, acoplador 150D) u otra realización de la fijación de bota descrito anteriormente; fuerzas de suspensión transmitidas a través de un conjunto de cable electrónico y/o fluídico; fuerzas de suspensión transmitidas a través de una conexión a un cinturón; fuerzas de suspensión transmitidas a través de una conexión mecánica a una mochila 155 u otro alojamiento para el dispositivo de exoesqueleto 510 y/o el sistema neumático 520 (véase la figura 5); fuerzas de suspensión transmitidas a través de correas o un arnés a los hombros del usuario 101, y similares.

[0069] En varias realizaciones, una unidad actuadora de pierna 110 puede estar separada de la pierna 102 del usuario con un número limitado de fijaciones a la pierna 102. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la unidad actuadora de pierna 110 puede consistir o consistir esencialmente en tres fijaciones a la pierna 102 del usuario 101, es decir, a través de las fijaciones primera y segunda 222, 224 y 215. En diversas realizaciones, los acoplamientos de la unidad de accionamiento de la pierna 110 a la parte inferior de la pierna 105 pueden consistir o consistir esencialmente en una primera y una segunda fijación en la parte anterior y posterior de la parte inferior de la pierna 105. En diversas realizaciones, el acoplamiento de la unidad actuadora de pierna 110 a la parte superior de pierna 104 puede consistir o consistir esencialmente en un único acoplamiento lateral, que puede estar asociado con uno o más acopladores 150 (por ejemplo, dos acopladores 150A, 150B como se muestra en las figuras 1 a 4). En diversas realizaciones, dicha configuración puede ser deseable en función de la transferencia de fuerza específica para su uso durante una actividad del sujeto. En consecuencia, el número y las posiciones de las fijaciones o acoplamientos a la pierna 102 del usuario 101 en diversas realizaciones no es una elección de diseño simple y puede seleccionarse específicamente para una o más actividades de usuario objetivo seleccionadas.

[0071] Aunque en la presente memoria se ilustran realizaciones específicas de acopladores 150, en otras realizaciones tales componentes descritos en la presente memoria pueden reemplazarse operativamente por una estructura alternativa para producir la misma funcionalidad. Por ejemplo, aunque en varios ejemplos se muestran correas, hebillas, acolchados y similares, otras realizaciones pueden incluir acopladores 150 de varios tipos adecuados y con varios elementos adecuados. Por ejemplo, algunas realizaciones pueden incluir correas de gancho y bucle Velcro.

[0073] Las figuras 1 a 3 ilustran un ejemplo de un sistema de exoesqueleto 100 donde la articulación 125 está dispuesta lateralmente y de manera adyacente con respecto a la rodilla 103, estando un eje de rotación de la articulación 125 dispuesto paralelo a un eje de rotación de la rodilla 103. En algunas realizaciones, el eje de rotación de la articulación 125 puede coincidir con el eje de rotación de la rodilla 103. En algunas realizaciones, una articulación puede estar dispuesta en la parte anterior de la rodilla 103, en la parte posterior de la rodilla 103, en la parte interior de la rodilla 103 o similar.

[0075] En diversas realizaciones, la estructura de articulación 125 puede restringir el actuador de fuelle 130 de tal manera que la fuerza creada por la presión del fluido actuador dentro del actuador de fuelle 130 puede dirigirse alrededor de un centro instantáneo (que puede o no estar fijo en el espacio). En algunos casos de una articulación giratoria o rotatoria, o de un cuerpo que se desliza sobre una superficie curva, este centro instantáneo puede coincidir con el centro instantáneo de rotación de la articulación 125 o de una superficie curva. Las fuerzas creadas por una unidad actuadora de pierna 110 alrededor de una articulación giratoria 125 se pueden usar para aplicar un momento alrededor de un centro instantáneo, así como también se pueden usar para aplicar una fuerza dirigida. En algunos casos de una articulación prismática o lineal (por ejemplo, una corredera sobre un riel, o similar), el centro instantáneo puede considerarse cinemáticamente ubicado en el infinito, en cuyo caso la fuerza dirigida alrededor de este centro instantáneo infinito puede considerarse como una fuerza dirigida a lo largo del eje de movimiento de la articulación prismática. En diversas realizaciones, puede ser suficiente que una articulación rotatoria 125 esté construida a partir de un mecanismo de pivote mecánico. En tal realización, la articulación 125 puede tener un centro de rotación fijo que puede ser fácil de definir, y el accionador 130 de fuelle puede moverse en relación con la articulación 125. En otra realización, puede ser beneficioso que la articulación 125 comprenda un mecanismo complejo que no tenga un único centro de rotación fijo. En otra realización más, la articulación 125 puede comprender un diseño de flexión que no tenga un pivote de articulación fijo. En otras realizaciones más, la articulación 125 puede comprender una estructura, tal como una articulación humana, articulación robótica o similar.

[0077] En diversas realizaciones, la unidad actuadora de pierna 110 (por ejemplo, que comprende el actuador de fuelle 130, la estructura de articulación 125, y similares) se puede integrar en un sistema para usar la fuerza dirigida generada de la unidad actuadora de pierna 110 para llevar a cabo diversas tareas. En algunos ejemplos, una unidad actuadora de pierna 110 puede tener uno o más beneficios únicos cuando la unidad actuadora de pierna 110 está configurada para ayudar al cuerpo humano o se incluye en un sistema de exoesqueleto con motor 100. En un ejemplo de realización, la unidad actuadora de pierna 110 puede configurarse para ayudar al movimiento de un usuario humano alrededor de la articulación de rodilla 103 del usuario. Para ello, en algunos ejemplos, el centro instantáneo de la unidad actuadora de pierna 110 puede diseñarse para que coincida o casi coincida con el centro instantáneo de rotación de la rodilla 103 de un usuario 101. En un ejemplo de configuración, la unidad actuadora de pierna 110 puede colocarse lateralmente a la articulación de rodilla 103 como se muestra en las figuras 1 a 3. En diversos ejemplos, la articulación de rodilla humana 103 puede hacer las veces de (por ejemplo, además de o en lugar de) la articulación 125 de la unidad actuadora de pierna 110.

[0079] Para mayor claridad, los ejemplos de realización expuestos en la presente memoria no deben verse como una limitación de las aplicaciones potenciales de la unidad actuadora de pierna 110 descrita en esta descripción. La unidad actuadora de pierna 110 se puede utilizar en otras articulaciones del cuerpo, incluidas, entre otras, uno o más codos, una o más caderas, uno o más dedos, uno o más tobillos, la columna o el cuello. En algunas realizaciones, la unidad actuadora de pierna 110 se puede utilizar en aplicaciones que no están en el cuerpo humano, como en robótica, para accionamiento de propósito general, exoesqueletos animales o similares. Además, las realizaciones se pueden utilizar o adaptar para diversas aplicaciones adecuadas, tales como aplicaciones tácticas, médicas o laborales, y similares. Se pueden encontrar ejemplos de dichas aplicaciones en la solicitud de patente estadounidense 15/823,523, presentada el 27 de noviembre de 2017 titulada "SISTEMA Y MÉTODO DE EXOMÚSCULO NEUMÁTICO" con número de expediente del abogado 0110496-002US1 y la solicitud de patente estadounidense 15/953,296, presentada el 13 de abril de 2018 titulada "SISTEMA Y MÉTODO DE EXOESQUELETO DE PIERNA" con número de expediente del abogado 0110496-004US0.

[0080] Algunas realizaciones pueden aplicar una configuración de una unidad actuadora de pierna 110 como se describe en la presente memoria para aplicaciones de accionamiento lineal. En un ejemplo de realización, el actuador de fuelle 130 puede comprender una construcción impermeable/inextensible de dos capas, y un extremo de una o más costillas de restricción puede fijarse al actuador de fuelle 130 en posiciones predeterminadas. En diversas realizaciones, la estructura de articulación 125 puede configurarse como una serie de correderas en un par de rieles de guía lineales, donde el extremo restante de uno o más nervios de restricción esté conectado a una corredera. Por lo tanto, el movimiento y la fuerza del actuador fluídico pueden restringirse y dirigirse a lo largo del riel lineal.

[0081] La figura 5 es un diagrama de bloques de un ejemplo de realización de un sistema de exoesqueleto 100 que incluye un dispositivo de exoesqueleto 510 que está conectado operativamente a un sistema neumático 520. Si bien en el ejemplo de la figura 5 se utiliza un sistema neumático 520, otras realizaciones pueden incluir cualquier sistema fluídico adecuado o un sistema neumático 520 puede estar ausente en algunas realizaciones, como cuando un sistema de exoesqueleto 100 es accionado por motores eléctricos o similares.

[0082] En este ejemplo, el dispositivo de exoesqueleto 510 comprende un procesador 511, una memoria 512, uno o más sensores 513, una unidad 514 de comunicación, una interfaz de usuario 515 y una fuente de energía 516. Una pluralidad de actuadores 130 están acoplados operativamente al sistema neumático 520 a través de unas líneas neumáticas 145 respectivas. La pluralidad de actuadores 130 incluye un par de actuadores de rodilla 130L y 130R que están colocados en los lados derecho e izquierdo de un cuerpo 100. Por ejemplo, como se discutió anteriormente, el sistema de exoesqueleto de ejemplo 100 que se muestra en la figura 5 puede comprender una unidad actuadora de pierna izquierda y derecha 110L, 110R en lados respectivos del cuerpo 101 como se muestra en las figuras 1 y 2 con uno o ambos del dispositivo de exoesqueleto 510 y el sistema neumático 520, o uno o más componentes de los mismos, almacenados dentro o alrededor de una mochila 155 (véase la figura 1) o montarse, utilizarse o sostenerse de otra manera por un usuario 101.

[0083] Por consiguiente, en varias realizaciones, el sistema de exoesqueleto 100 puede ser un sistema completamente móvil y autónomo que está configurado para ser alimentado y funcionar durante un período prolongado de tiempo sin una fuente de alimentación externa durante varias actividades del usuario. Por lo tanto, el tamaño, el peso y la configuración de la(s) unidad(es) actuadora(s) 110, el dispositivo de exoesqueleto 510 y el sistema neumático 520 se pueden configurar en varias realizaciones para dicho funcionamiento móvil y autónomo.

[0084] En diversas realizaciones, el ejemplo de sistema 100 puede configurarse para mover y/o mejorar el movimiento del usuario 101 que lleva puesto el sistema de exoesqueleto 100. Por ejemplo, el dispositivo de exoesqueleto 510 puede dar instrucciones al sistema neumático 520, que puede inflar y/o desinflar selectivamente los actuadores de fuelle 130 a través de las líneas neumáticas 145. Tales inflado y/o desinflado selectivos de los actuadores de fuelle 130 pueden mover y/o soportar una o ambas piernas 102 para generar y/o aumentar los movimientos del cuerpo tales como caminar, correr, saltar, trepar, levantar, lanzar, ponerse en cuclillas, esquiar o similares.

[0085] En algunos casos, el sistema de exoesqueleto 100 puede diseñarse para soportar múltiples configuraciones en una configuración modular. Por ejemplo, una realización es una configuración modular que está diseñada para funcionar en una configuración de rodilla simple o en una configuración de rodilla doble en función de cuántas de las unidades actuadoras 110 sean colocadas por el usuario 101. Por ejemplo, el dispositivo de exoesqueleto 510 puede determinar cuántas unidades actuadoras 110 están acopladas al sistema neumático 520 y/o al dispositivo de exoesqueleto 510 (por ejemplo, una o dos unidades actuadoras 110) y el dispositivo de exoesqueleto 510 puede cambiar las capacidades operativas en función de la cantidad de unidades actuadoras 110 detectadas.

[0086] En realizaciones adicionales, el sistema neumático 520 puede controlarse manualmente, configurarse para aplicar una presión constante u operarse de cualquier otra manera adecuada. En algunas realizaciones, tales movimientos pueden ser controlados y/o programados por el usuario 101 que lleva puesto el sistema de exoesqueleto 100 o por otra persona. En algunas realizaciones, el sistema de exoesqueleto 100 puede controlarse mediante el movimiento del usuario 101. Por ejemplo, el dispositivo de exoesqueleto 510 puede detectar que el usuario está caminando y transportando una carga y puede proporcionar asistencia motorizada al usuario a través de los actuadores 130 para reducir el esfuerzo asociado con la carga y el caminar. De manera similar, cuando un usuario 101 lleva puesto el sistema de exoesqueleto 100, el sistema de exoesqueleto 100 puede detectar los movimientos del usuario 101 y puede proporcionar asistencia motorizada al usuario a través de los actuadores 130 para mejorar o prestar una ayuda al usuario mientras esquía.

[0087] En consecuencia, en diversas realizaciones, el sistema de exoesqueleto 130 puede reaccionar automáticamente sin interacción directa del usuario. En realizaciones adicionales, los movimientos pueden controlarse en tiempo real mediante una interfaz de 515 tal como un controlador, palanca de mando, control de voz o control mental. Además, algunos movimientos pueden preprogramarse y activarse selectivamente (por ejemplo, caminar hacia delante, sentarse, agacharse) en lugar de controlarse por completo. En algunas realizaciones, los movimientos pueden controlarse mediante instrucciones generalizadas (por ejemplo, caminar del punto A al punto B, recoger la caja del estante A y trasladarse al estante B).

[0089] La interfaz de usuario 515 puede permitir al usuario 101 controlar varios aspectos del sistema de exoesqueleto 100, incluyendo encender y apagar el sistema de exoesqueleto 100; controlar los movimientos del sistema de exoesqueleto 100; configurar ajustes del sistema de exoesqueleto 100 y similares. La interfaz de usuario 515 puede incluir varios elementos de entrada adecuados, como una pantalla táctil, uno o más botones, entrada de audio y similares. La interfaz de usuario 515 se puede ubicar en varias ubicaciones adecuadas alrededor del sistema de exoesqueleto 100. Por ejemplo, en una realización, la interfaz de usuario 515 puede estar dispuesta en una correa de una mochila 155 (véase, por ejemplo, la figura 7), o similar. En algunos ejemplos, la interfaz de usuario puede ser definida por un dispositivo de usuario como un teléfono inteligente, un reloj inteligente, un dispositivo portátil o similar.

[0091] En diversas realizaciones, la fuente de alimentación 516 puede ser una fuente de alimentación móvil que proporciona la energía operativa para el sistema de exoesqueleto 100. En una realización preferida, la unidad de paquete de energía contiene parte o la totalidad del sistema neumático 520 (por ejemplo, un compresor) y/o la fuente de alimentación (por ejemplo, baterías) necesarios para el funcionamiento continuo del accionamiento neumático de las unidades actuadoras de pierna 110. El contenido de dicha unidad de paquete de energía se puede correlacionar con el enfoque de actuación específico configurado para usarse en la realización específica. En algunas realizaciones, la unidad de paquete de energía solo contendrá baterías, lo que puede ser el caso en un sistema accionado electromecánicamente o un sistema donde el sistema neumático 520 y la fuente de energía 516 están separados. Varias realizaciones de una unidad de paquete de energía pueden incluir, pero no están limitadas a, una combinación de uno o más de los siguientes elementos: compresor neumático, baterías, cámara neumática de alta presión almacenada, bomba hidráulica, componentes de seguridad neumáticos, motor eléctrico, controladores de motor eléctrico, microprocesador y similares. Por consiguiente, diversas realizaciones de una unidad de paquete de energía pueden incluir uno o más elementos del dispositivo de exoesqueleto 510 y/o del sistema neumático 520.

[0093] Dichos componentes se pueden configurar en el cuerpo de un usuario 101 en una variedad de formas adecuadas. Una realización preferida es la inclusión de una unidad de paquete de energía en un paquete usado en el torso que no está acoplado operativamente a las unidades actuadoras de pierna 110 de ninguna manera que transmita fuerzas mecánicas sustanciales a las unidades actuadoras de pierna 110. Otra realización incluye la integración de la unidad de paquete de energía, o componentes de la misma, en las propias unidades actuadoras de pierna 110. Varias realizaciones pueden incluir, pero no están limitadas a, las siguientes configuraciones: montada en el torso en una mochila, montada en el torso en una bolsa de mensajero, bolsa montada en la cadera, montada en la pierna, integrada en el componente del soporte y similares. Otras realizaciones pueden separar los componentes de la unidad de paquete de energía y dispersarlos en varias configuraciones en el usuario 101. Una realización de este tipo puede configurar un compresor neumático en el torso del usuario 101 y luego integrar las baterías en las unidades actuadoras de pierna 110 del sistema de exoesqueleto 100.

[0095] Un aspecto de la fuente de alimentación 516 en varias realizaciones es que debe estar conectada al componente de soporte de tal manera que pase la energía del sistema operable al soporte para su funcionamiento. Una realización preferida es el uso de cables eléctricos para conectar la fuente de alimentación 516 y las unidades actuadoras de pierna 110. Otras realizaciones pueden utilizar cables eléctricos y una línea neumática 145 para suministrar energía eléctrica y energía neumática a las unidades actuadoras de pierna 110. Varias realizaciones pueden incluir, pero no se limitan a, cualquier configuración de las siguientes conexiones: mangueras neumáticas, mangueras hidráulicas, cables eléctricos, comunicación inalámbrica, transferencia de energía inalámbrica y similares.

[0097] En algunas realizaciones, puede ser deseable incluir características secundarias que amplíen las capacidades de una conexión de cable (por ejemplo, líneas neumáticas 145 y/o líneas eléctricas) entre las unidades actuadoras de pierna 110 y la fuente de alimentación 516 y/o el sistema neumático 520. Una realización preferida incluye cables retráctiles que están configurados para tener una pequeña fuerza de retención mecánica para mantener los cables que se tensan contra el usuario con una holgura reducida restante en el cable. Varias realizaciones pueden incluir, pero no se limitan a, una combinación de las siguientes características secundarias: cables retráctiles, un solo cable que incluye energía tanto fluídica como eléctrica, cables eléctricos conectados magnéticamente, liberaciones rápidas mecánicas, conexiones desprendibles diseñadas para liberarse con una fuerza de tracción específica, integración en características de retención mecánica en la ropa del usuario y similares. Otra realización adicional puede incluir enrutar los cables de tal manera que se minimicen las diferencias geométricas entre el usuario 101 y las longitudes de los cables. Una de esas realizaciones en una configuración de doble rodilla con una fuente de alimentación en el torso puede ser enrutar los cables a lo largo del torso inferior del usuario para conectar el lado derecho de una bolsa de fuente de alimentación con la rodilla izquierda del usuario. Este tipo de enrutamiento puede permitir las diferencias geométricas en longitud a lo largo del rango normal de movimiento del usuario.

[0099] Una característica adicional específica que puede ser una preocupación en algunas realizaciones es la necesidad de una gestión adecuada del calor del sistema de exoesqueleto 100. Como resultado, hay una variedad de características que se pueden integrar específicamente para el beneficio del control del calor. Una realización preferida integra disipadores de calor expuestos al entorno que permiten que los elementos del dispositivo de exoesqueleto 510 y/o del sistema neumático 520 disipen el calor directamente al entorno a través de un enfriamiento no forzado utilizando un flujo de aire ambiental. Otra realización dirige el aire ambiente a través de canales de aire internos en una mochila 155 u otro alojamiento para permitir el enfriamiento interno. Otra realización puede ampliar esta capacidad introduciendo tomas de aire en una mochila 155 u otro alojamiento en un esfuerzo por permitir el flujo de aire a través de los canales internos. Varias realizaciones pueden incluir, pero no están limitadas a, lo siguiente: disipadores de calor expuestos que están conectados directamente a un componente de alto calor; un sistema de gestión de calor enfriado por agua o por fluido; enfriamiento de aire forzado a través de la introducción de un ventilador o soplador motorizado; disipadores de calor externos protegidos para protegerlos del contacto directo por parte de un usuario y similares.

[0101] En algunos casos, puede ser beneficioso integrar características adicionales en la estructura de la mochila 155 u otro alojamiento para proporcionar características adicionales al sistema de exoesqueleto 100. Una realización preferida es la integración de fijaciones mecánicas para soportar el almacenamiento de las unidades actuadoras de pierna 110 junto con el dispositivo de exoesqueleto 510 y/o el sistema neumático 520 en un paquete pequeño. Una realización de este tipo puede incluir una funda desplegable que puede asegurar las unidades actuadoras de pierna 110 contra la mochila 155 junto con cierres mecánicos que sujetan los brazos superiores o inferiores 115, 120 de las unidades actuadoras 110 a la mochila 155. Otra realización es la inclusión de capacidad de almacenamiento en la mochila 155 para que el usuario 101 pueda guardar elementos adicionales tales como una botella de agua, alimentos, dispositivos electrónicos personales y otros artículos personales. Varias realizaciones pueden incluir, pero no se limitan a, otras características adicionales tales como las siguientes: un bolsillo calentador que se calienta mediante un flujo de aire caliente del dispositivo de exoesqueleto 510 y/o el sistema neumático 520; tomas de aire para estimular un flujo de aire adicional dentro de la mochila 155; correas para proporcionar un ajuste más ceñido de la mochila 155 al usuario, almacenamiento impermeable, almacenamiento con temperatura regulada y similares.

[0103] En una configuración modular, puede requerirse en algunas realizaciones que el dispositivo de exoesqueleto 510 y/o el sistema neumático 520 puedan configurarse para soportar los requisitos y capacidades de potencia, fluídica, de detección y control de varias configuraciones potenciales del sistema de exoesqueleto. Una realización preferida puede incluir un dispositivo de exoesqueleto 510 y/o un sistema neumático 520 que puede encargarse de alimentar una configuración de rodilla doble o una configuración de rodilla única (es decir, con una o dos unidades actuadoras de pierna 110 en el usuario 101). Un sistema de exoesqueleto 100 de este tipo puede soportar los requisitos de ambas configuraciones y luego configurar apropiadamente la energía, la fluídica, la detección y el control en función de una determinación o indicación de una configuración de funcionamiento deseada. Existen varias realizaciones para soportar una variedad de posibles configuraciones de sistemas modulares, como múltiples baterías y similares.

[0105] En diversas realizaciones, el dispositivo de exoesqueleto 100 puede ser operativo para realizar métodos o partes de métodos descritos con más detalle posteriormente o en solicitudes relacionadas. Por ejemplo, la memoria 512 puede incluir instrucciones legibles por ordenador no transitorias (por ejemplo, software) que, si son ejecutadas por el procesador 511, pueden hacer que el sistema de exoesqueleto 100 realice métodos o partes de métodos descritos en la presente memoria o en solicitudes relacionadas.

[0107] Este software puede incorporar varios métodos que interpretan señales procedentes de los sensores 513 u otras fuentes para determinar cómo operar mejor el sistema de exoesqueleto 100 para proporcionar el beneficio deseado al usuario. Las realizaciones específicas que se describen a continuación no deben utilizarse para implicar un límite en los sensores 513 que se pueden aplicar a dicho sistema de exoesqueleto 100 o la fuente de datos del sensor. Si bien algunas realizaciones a modo de ejemplo pueden requerir información específica para guiar las decisiones, no crea un conjunto explícito de sensores 513 que requerirá un sistema de exoesqueleto 100 y otras realizaciones pueden incluir varios conjuntos adecuados de sensores 513. Además, los sensores 513 pueden ubicarse en varias ubicaciones adecuadas en un sistema de exoesqueleto 100 que incluye, como parte de un dispositivo de exoesqueleto 510, un sistema neumático 520, uno o más actuadores fluídicos 130 o similares. En consecuencia, la ilustración a modo de ejemplo de la figura 5 no debe interpretarse en el sentido de implicar que los sensores 513 están dispuestos exclusivamente en un dispositivo de exoesqueleto 510 o en parte de él y dicha ilustración se proporciona únicamente con fines de simplicidad y claridad.

[0109] Un aspecto del software de control puede ser el control operativo de las unidades actuadoras de pierna 110, el dispositivo de exoesqueleto 510 y el sistema neumático 520 para proporcionar la respuesta deseada. Pueden existir varias responsabilidades adecuadas del software de control operativo. Por ejemplo, como se analiza con más detalle a continuación, puede haber un control de bajo nivel que pueda ser responsable de desarrollar una retroalimentación de referencia para el funcionamiento de las unidades actuadoras de pierna 110, el dispositivo de exoesqueleto 510 y el sistema neumático 520. Otra puede ser el reconocimiento de intenciones, que puede ser responsable de identificar las maniobras previstas del usuario 101 basándose en datos procedentes de los sensores 513 y hacer que el sistema de exoesqueleto 100 opere en función de una o más maniobras previstas identificadas. Un ejemplo adicional puede incluir la generación de referencia, que puede incluir la selección de los pares deseados que el sistema de exoesqueleto 100 debe generar para ayudar mejor al usuario 101. Se debe tener en cuenta que esta arquitectura a modo de ejemplo para delinear las responsabilidades del software de control operativo es meramente para fines descriptivos y de ninguna manera limita la amplia variedad de enfoques de software que se pueden implementar en otras realizaciones de un sistema de exoesqueleto 100.

[0110] Un método implementado por el software de control puede ser para el control y comunicación de bajo nivel del sistema de exoesqueleto 100. Esto se puede lograr a través de una variedad de métodos según lo requiera la articulación específica y la necesidad del usuario. En una realización preferida, el control operativo está configurado para proporcionar un par de torsión deseado mediante la unidad actuadora de pierna 110 en la articulación del usuario. En tal caso, el sistema de exoesqueleto 100 puede crear una retroalimentación de bajo nivel para lograr un par de torsión de articulación deseado por las unidades actuadoras de pierna 110 en función de la retroalimentación de los sensores 513 del sistema de exoesqueleto 100. Por ejemplo, dicho método puede incluir la obtención de datos de sensores de uno o más sensores 513, determinar si es necesario un cambio en el par de torsión por parte de la unidad actuadora de pierna 110 y, de ser así, hacer que el sistema neumático 520 cambie el estado del fluido de la unidad actuadora de pierna 110 para lograr un par de torsión de articulación objetivo por parte de la unidad actuadora de pierna 110. Varias realizaciones pueden incluir, pero no se limitan a, lo siguiente: retroalimentación de corriente; reproducción de comportamiento grabado; retroalimentación basada en la posición; retroalimentación basada en la velocidad; respuestas de avance; retroalimentación de volumen que controla un sistema fluídico 520 para inyectar un volumen deseado de fluido en un actuador 130, y similares.

[0112] Otro método implementado por el software de control operativo puede ser el reconocimiento de intenciones de los comportamientos previstos del usuario. Esta parte del software de control operativo, en algunas realizaciones, puede indicar cualquier conjunto de comportamientos permisibles que el sistema 100 está configurado para tener en cuenta. En una realización preferida, el software de control operativo está configurado para identificar dos estados específicos: Caminar y No Caminar. En tal realización, para completar el reconocimiento de intenciones, el sistema de exoesqueleto 100 puede usar la entrada del usuario y/o lecturas de sensores para identificar cuándo es seguro, deseable o apropiado proporcionar acciones de asistencia para caminar. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el reconocimiento de intención puede basarse en la entrada recibida a través de la interfaz de usuario 515, que puede incluir una entrada para Caminar y No Caminar. En consecuencia, en algunos ejemplos, la interfaz de uso se puede configurar para una entrada binaria que consiste en Caminar y No Caminar.

[0114] En algunas realizaciones, un método de reconocimiento de intención puede incluir que el dispositivo de exoesqueleto 510 obtenga datos de los sensores 513 y determine, basándose al menos en parte de los datos obtenidos, si los datos corresponden a un estado de usuario de Caminando y No Caminando. Cuando se identifica un cambio de estado, el sistema de exoesqueleto 100 se puede reconfigurar para operar en el estado actual. Por ejemplo, el dispositivo de exoesqueleto 510 puede determinar que el usuario 101 está en un estado de No Caminar, como sentándose, y puede configurar el sistema de exoesqueleto 100 para funcionar en una configuración de No Caminar. Por ejemplo, una configuración de No Caminar puede, en comparación con una configuración de Caminar, proporcionar un rango más amplio de movimiento; no proporcionar par de torsión o proporcionar un par de torsión mínimo a las unidades de accionamiento de pierna 110; ahorrar energía y fluido al minimizar el procesamiento y las operaciones fluídicas; hacer que el sistema esté alerta para soportar una variedad más amplia de movimientos que no sean de esquí, y similares.

[0116] El dispositivo de exoesqueleto 510 puede monitorear la actividad del usuario 101 y puede determinar que el usuario está caminando o está a punto de caminar (por ejemplo, basándose en datos del sensor y/o entrada del usuario), y luego puede configurar el sistema de exoesqueleto 100 para funcionar en una configuración de Caminar. Por ejemplo, una configuración de Caminar de este tipo, en comparación con una configuración de No Caminar, puede permitir un rango de movimiento más limitado que el que estaría presente durante el movimiento de esquí (a diferencia de los movimientos durante el no caminar); proporcionar un rendimiento alto o máximo al aumentar el procesamiento y la respuesta fluídica del sistema de exoesqueleto 100 para soportar el movimiento de esquí; y similares. Cuando el usuario 101 termina una sesión de caminar, se identifica como descanso o similar, el sistema de exoesqueleto 100 puede determinar que el usuario ya no está caminando (por ejemplo, basándose en datos del sensor y/o entrada del usuario), y luego puede configurar el sistema de exoesqueleto 100 para funcionar en una configuración de No Caminar.

[0118] En algunas realizaciones, puede haber una pluralidad de estados de Caminar, o subestados de Caminar que pueden ser determinados por el sistema de exoesqueleto 100, incluyendo caminata intensa, caminata moderada, caminata liviana, cuesta abajo, cuesta arriba, saltos, recreativo, deporte, carrera y similares (por ejemplo, basándose en datos de sensores y/o entrada del usuario). Estos estados pueden basarse en la dificultad de la caminata, la capacidad del usuario, el terreno, las condiciones climáticas, la elevación, el ángulo de la superficie para caminar, el nivel de rendimiento deseado, el ahorro de energía y similares. En consecuencia, en diversas realizaciones, el sistema de exoesqueleto 100 puede adaptarse a varios tipos específicos de caminata o movimiento en función de una amplia variedad de factores.

[0120] Otro método implementado por el software de control operativo puede ser el desarrollo de comportamientos referenciados deseados para las articulaciones específicas que brindan asistencia. Esta parte del software de control puede vincular entre sí maniobras identificadas con el control de nivel. Por ejemplo, cuando el sistema de exoesqueleto 100 identifica una maniobra prevista por el usuario, el software puede generar comportamientos de referencia que definen los pares de torsión o posiciones deseadas por los actuadores 130 en las unidades de accionamiento de pierna 110. En una realización, el software de control operativo genera referencias para hacer que las unidades de accionamiento de pierna 110 simulen un resorte mecánico en la rodilla 103 a través del actuador de configuración 130. El software de control operativo puede generar referencias de par de torsión en las articulaciones de la rodilla que son una función lineal del ángulo de la articulación de la rodilla. En otra realización, el software de control operativo genera una referencia de volumen para proporcionar un volumen estándar constante de aire a un actuador neumático 130. Esto puede permitir que el actuador neumático 130 funcione como un resorte mecánico manteniendo el volumen constante de aire en el actuador 130 independientemente del ángulo de la rodilla, que puede identificarse a través de la retroalimentación de uno o más sensores 513.

[0122] En otra realización, un método implementado por el software de control operativo puede incluir evaluar el equilibrio del usuario 101 mientras camina, se mueve, está de pie o corre y dirigir el torque de tal manera para alentar al usuario 101 a permanecer equilibrado al dirigir la asistencia de la rodilla a la pierna 102 que está en el exterior del perfil de equilibrio actual del usuario. Por consiguiente, un método para operar un sistema de exoesqueleto 100 puede incluir que el dispositivo de exoesqueleto 510 obtenga datos de los sensores 510 que indican un perfil de equilibrio de un usuario 101 basado en la configuración de las unidades de accionamiento de las piernas izquierda y derecha 110L, 110R y/o sensores ambientales tales como sensores de posición, acelerómetros y similares. El método puede incluir además determinar un perfil de equilibrio basado en los datos obtenidos, incluyendo una pierna exterior e interior, y luego aumentar el par de torsión a la unidad de accionamiento 110 asociada con la pierna 102 identificada como la pierna exterior.

[0124] Diversas realizaciones pueden utilizar, pero no se limitan a, estimaciones cinemáticas de la postura, estimaciones del perfil cinético de articulación, así como estimaciones observadas de la postura corporal. Existen otras diversas realizaciones para métodos de coordinación de dos piernas 102 para generar pares de torsión que incluyen, entre otros, guiar el par de torsión hacia la pierna más doblada; guiar el par de torsión basado en la cantidad media de ángulo de rodilla en ambas piernas; escalar el par de torsión como una función de la velocidad o aceleración; y similares. También debe notarse que otra realización puede incluir una combinación de varios métodos de generación de referencia individuales en una variedad de asuntos que incluyen, pero no se limitan a, una combinación lineal, una combinación específica de maniobra o una combinación no lineal.

[0126] En otra realización, un método de control operativo puede combinar dos técnicas de generación de referencia primarias: una referencia enfocada en la asistencia estática y una referencia enfocada en guiar al usuario 101 hacia su próximo comportamiento. En algunos ejemplos, el usuario 101 puede seleccionar cuánta asistencia predictiva desea mientras utiliza el sistema de exoesqueleto 100. Por ejemplo, si un usuario 101 indica una gran cantidad de asistencia predictiva, el sistema de exoesqueleto 100 se puede configurar para que sea muy sensible y puede estar bien configurado para un operador experto en un terreno desafiante. El usuario 101 también podría indicar un deseo de una cantidad muy baja de asistencia predictiva, lo que puede resultar en un rendimiento del sistema más lento, que puede adaptarse mejor a un usuario que está aprendiendo o a un terreno menos desafiante.

[0128] Varias realizaciones pueden incorporar la intención del usuario en una variedad de maneras y las realizaciones a modo de ejemplo presentadas anteriormente no deben interpretarse como limitantes de ninguna manera. Por ejemplo, el método para determinar y operar un sistema de exoesqueleto 100 puede incluir los sistemas y el método de la solicitud de patente estadounidense N.° 15/887,866, presentada el 02 de febrero de 2018, titulada "SISTEMA Y MÉTODO PARA EL RECONOCIMIENTO DE LA INTENCIÓN DEL USUARIO", que tiene el número de expediente del abogado 0110496-003US0. Además, varias realizaciones pueden utilizar la intención del usuario de diversas maneras, incluyendo como una unidad continua o como una configuración discreta con solo unos pocos valores indicados.

[0130] A veces puede ser beneficioso para el software de control operativo manipular su control para tener en cuenta un objetivo secundario o adicional con el fin de maximizar el rendimiento del dispositivo o la experiencia del usuario. En una realización, el sistema de exoesqueleto 100 puede proporcionar un control consciente de la elevación sobre un compresor central u otros componentes de un sistema neumático 520 para tener en cuenta la densidad cambiante del aire en diferentes elevaciones. Por ejemplo, el software de control operativo puede identificar que el sistema está funcionando a una elevación mayor basándose en datos procedentes de los sensores 513 o similares, y proporcionar más corriente al compresor para mantener la energía eléctrica consumida por el compresor. Por consiguiente, un método para operar un sistema de exoesqueleto neumático 100 puede incluir obtener datos que indiquen la densidad del aire en el lugar donde está operando el sistema de exoesqueleto neumático 100 (por ejemplo, datos de elevación), determinar parámetros operativos óptimos del sistema neumático 520 sobre la base de los datos obtenidos y configurar la operación sobre la base en los parámetros operativos óptimos determinados. En otras realizaciones, el funcionamiento de un sistema de exoesqueleto neumático 100, como los volúmenes operativos, se pueden ajustar en función de la temperatura ambiental, lo que puede afectar los volúmenes de aire.

[0132] En otra realización, el sistema de exoesqueleto 100 puede monitorear los niveles de ruido audible ambiental y variar el comportamiento de control del sistema de exoesqueleto 100 para reducir el perfil de ruido del sistema. Por ejemplo, cuando un usuario 101 está en un lugar público tranquilo o disfrutando tranquilamente de una ubicación solo o con otros, el ruido asociado con el accionamiento de las unidades de accionamiento de pierna 110 puede ser indeseable (por ejemplo, el ruido del funcionamiento de un compresor o del inflado o desinflado de los actuadores 130). En consecuencia, en algunas realizaciones, los sensores 513 pueden incluir un micrófono que detecta los niveles de ruido ambiental y pueden configurar el sistema de exoesqueleto 100 para operar en un modo silencioso cuando el volumen del ruido ambiental está por debajo de un cierto umbral. Un modo tan silencioso puede configurar elementos de un sistema neumático 520 o actuadores 130 para que funcionen de forma más silenciosa, o puede retrasar o reducir la frecuencia del ruido producido por dichos elementos.

[0134] En el caso de un sistema modular, puede ser deseable en varias realizaciones que el software de control operativo funcione de manera diferente en función del número de unidades de accionamiento de pierna 110 operativas dentro del sistema de exoesqueleto 100. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un sistema de exoesqueleto modular de doble rodilla 100 (véanse, por ejemplo, las figuras 1 y 2) también puede funcionar en una configuración de una sola rodilla donde solo una de las dos unidades de accionamiento de pierna 110 están siendo usadas por un usuario 101 (véanse, por ejemplo, las figuras 3 y 4) y el sistema de exoesqueleto 100 puede generar referencias de manera diferente cuando está en una configuración de dos piernas en comparación con una configuración de una sola pierna. Una realización de este tipo puede utilizar un enfoque de control coordinado para generar referencias donde el sistema de exoesqueleto 100 está utilizando entradas procedentes de ambas unidades de accionamiento de pierna 110 para determinar la operación deseada. Sin embargo, en una configuración de una sola pierna, la información del sensor disponible puede haber cambiado, por lo que en varias realizaciones el sistema de exoesqueleto 100 puede implementar un método de control diferente. En varias realizaciones, esto se puede hacer para maximizar el rendimiento del sistema de exoesqueleto 100 para la configuración dada o tener en cuenta las diferencias en la información del sensor disponible en función de que haya una o dos unidades de accionamiento de pierna 110 operando en el sistema de exoesqueleto 100.

[0136] Por consiguiente, un método para operar un sistema de exoesqueleto 100 puede incluir una secuencia de inicio en la que el dispositivo de exoesqueleto 510 determina si una o dos unidades de accionamiento de pierna 110 están operando en el sistema de exoesqueleto 100; determinar un método de control basado en la cantidad de unidades de accionamiento 110 que están operando en el sistema de exoesqueleto 100; e implementar y operar el sistema de exoesqueleto 100 con el método de control seleccionado. Un método adicional para operar un sistema de exoesqueleto 100 puede incluir monitorear por el dispositivo de exoesqueleto 510 que las unidades de accionamiento 110 están operando en el sistema de exoesqueleto 100, determinar un cambio en la cantidad de unidades de accionamiento 110 que están operando en el sistema de exoesqueleto 100 y determinar y cambiar a continuación el método de control sobre la base del nuevo número de unidades de accionamiento 110 que están funcionando en el sistema de exoesqueleto 100.

[0138] Por ejemplo, el sistema de exoesqueleto 100 puede funcionar con dos unidades de accionamiento 110 y con un primer método de control. El usuario 101 puede desconectar una de las unidades de accionamiento 110, y el dispositivo de exoesqueleto 510 puede identificar la pérdida de una de las unidades de accionamiento 110 y el dispositivo de exoesqueleto 510 puede determinar e implementar un nuevo segundo método de control para adaptarse a la pérdida de una de las unidades de accionamiento 110. En algunos ejemplos, la adaptación al número de unidades de accionamiento activas 110 puede ser beneficiosa cuando una de las unidades de accionamiento 110 se daña o se desconecta durante el uso y el sistema de exoesqueleto 100 puede adaptarse automáticamente de modo que el usuario 101 pueda seguir trabajando o moviéndose sin interrupciones a pesar de que el sistema de exoesqueleto 100 solo tenga una única unidad de accionamiento activa 110.

[0140] En diversas realizaciones, el software de control operativo puede adaptar un método de control donde las necesidades del usuario son diferentes entre las unidades de accionamiento individuales 110 o las piernas 102. En tal realización, puede ser beneficioso para el sistema de exoesqueleto 100 cambiar las referencias de torsión generadas en cada unidad de accionamiento 110 para adaptar la experiencia al usuario 101. Un ejemplo es un sistema de exoesqueleto de rodilla doble 100 (véase, por ejemplo, la figura 1) donde un usuario 101 tiene problemas de debilidad significativos en una sola pierna 102, pero solo problemas de debilidad menores en la otra pierna 102. En este ejemplo, el sistema de exoesqueleto 100 se puede configurar para reducir los pares de salida en la extremidad menos afectada en comparación con la extremidad más afectada para satisfacer mejor las necesidades del usuario 101.

[0142] Tal configuración basada en la fuerza diferencial de las extremidades puede ser realizada automáticamente por el sistema de exoesqueleto 100 y/o puede configurarse a través de una interfaz de usuario 516, o similar. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el usuario 101 puede realizar una prueba de calibración mientras usa el sistema de exoesqueleto 100, que puede probar la resistencia o debilidad relativa en las piernas 102 del usuario 101 y configurar el sistema de exoesqueleto 100 en función de la resistencia o debilidad identificada en las piernas 102. Esta prueba puede identificar la resistencia o debilidad general de las piernas 102 o puede identificar la resistencia o debilidad de músculos o grupos musculares específicos, como los cuádriceps, las pantorrillas, los isquiotibiales, los glúteos, los gastrocnemios, los femorales, los sartorios, los sóleos y similares.

[0143] Otro aspecto de un método para operar un sistema de exoesqueleto 100 puede incluir un software de control que monitorea el sistema de exoesqueleto 100. Un aspecto de monitoreo de dicho software puede, en algunos ejemplos, enfocarse en monitorear el estado del sistema de exoesqueleto 100 y del usuario 101 durante el funcionamiento normal en un esfuerzo por proporcionar al sistema de exoesqueleto 100 conocimiento de la situación y comprensión de la información del sensor para impulsar la comprensión del usuario y el rendimiento del dispositivo. Un aspecto de dicho software de monitoreo puede ser monitorear el estado del sistema de exoesqueleto 100 para proporcionar comprensión del dispositivo para lograr una capacidad de rendimiento deseada. Una parte de esto puede ser el desarrollo de una estimación de la postura corporal del sistema. En una realización, el dispositivo de exoesqueleto 510 utiliza los sensores integrados 513 para desarrollar una comprensión en tiempo real de la postura del usuario. En otras palabras, los datos de los sensores 513 se pueden utilizar para determinar la configuración de las unidades de actuación 110, que junto con otros datos de los sensores se pueden utilizar a su vez para inferir una estimación de la postura del usuario o la configuración corporal del usuario 101 que usa las unidades de actuación 110.

[0145] En ocasiones, y en algunas realizaciones, puede ser poco realista o imposible para el sistema de exoesqueleto 100 detectar directamente todos los aspectos importantes de la postura del sistema debido a que las modalidades de detección no existen o su incapacidad para integrarse prácticamente en el hardware. Como resultado, el sistema de exoesqueleto 100 en algunos ejemplos puede basarse en una comprensión fusionada de la información del sensor en torno a un modelo subyacente del cuerpo del usuario y el sistema de exoesqueleto 100 que el usuario está usando. En una realización de un sistema de exoesqueleto de asistencia de rodilla para ambas piernas 100, el dispositivo de exoesqueleto 510 puede usar un modelo subyacente de los segmentos corporales del torso y de las extremidades inferiores del usuario para imponer una restricción relacional entre los sensores 513 que de otro modo estarían desconectados. Un modelo de este tipo puede permitir que el sistema de exoesqueleto 100 comprenda el movimiento restringido de las dos piernas 102 en el sentido de que están conectadas mecánicamente a través de la cadena cinemática del usuario creada por el cuerpo. Este enfoque se puede utilizar para garantizar que las estimaciones de la orientación de la rodilla estén correctamente restringidas y sean biomecánicamente válidas. En diversas realizaciones, el sistema de exoesqueleto 100 puede incluir sensores 513 integrados en el dispositivo de exoesqueleto 510 y/o en el sistema neumático 520 para proporcionar una imagen más completa de la postura del sistema. En otra realización más, el sistema de exoesqueleto 100 puede incluir restricciones lógicas que son exclusivas de la aplicación en un esfuerzo por proporcionar restricciones adicionales al funcionamiento de la estimación de la postura. Esto puede ser deseable, en algunas realizaciones, en condiciones donde la información de verdad fundamental no está disponible, como en acciones altamente dinámicas, donde al sistema de exoesqueleto 100 se le niega una señal GPS externa o el campo magnético de la Tierra está distorsionado.

[0147] En algunas realizaciones, los cambios en la configuración del sistema de exoesqueleto 100 basados en la ubicación y/o atributos de ubicación se pueden realizar automáticamente y/o con la entrada procedente del usuario 101. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el sistema de exoesqueleto 100 puede proporcionar una o más sugerencias para un cambio en la configuración en función de la ubicación y/o los atributos de ubicación y el usuario 101 puede elegir aceptar dichas sugerencias. En otras realizaciones, algunas o todas las configuraciones del sistema de exoesqueleto 100 basadas en la ubicación y/o atributos de ubicación pueden ocurrir automáticamente sin interacción del usuario.

[0148] Diversas realizaciones pueden incluir la recopilación y el almacenamiento de datos del sistema de exoesqueleto 100 durante todo el funcionamiento. En una realización, esto puede incluir la transmisión en vivo de los datos recopilados en el dispositivo de exoesqueleto 510 a una ubicación de almacenamiento en la nube a través de la(s) unidad(es) de comunicación 514 mediante un protocolo de comunicación inalámbrica disponible o el almacenamiento de dichos datos en la memoria 512 del dispositivo de exoesqueleto 510, que luego pueden subirse a otra ubicación a través de la(s) unidad(es) de comunicación 514. Por ejemplo, cuando el sistema de exoesqueleto 100 obtiene una conexión de red, los datos registrados se pueden subir a la nube a una velocidad de comunicación que es soportada por la conexión de datos disponible. Varias realizaciones pueden incluir variaciones de esto, pero el uso de software de monitoreo para recolectar y almacenar datos sobre el sistema de exoesqueleto 100 de manera local y/o remota para su recuperación en un momento posterior para un sistema de exoesqueleto 100 como este se puede incluir en varias realizaciones.

[0150] En algunas realizaciones, una vez que se han registrado dichos datos, puede ser deseable utilizar los datos para una variedad de aplicaciones diferentes. Una de estas aplicaciones puede ser el uso de los datos para desarrollar funciones de supervisión adicionales en el sistema de exoesqueleto 100 en un esfuerzo por identificar problemas del sistema del dispositivo que sean importantes. Una realización puede ser el uso de los datos para identificar un sistema de exoesqueleto específico 100 o una unidad actuadora de pierna 110 entre una pluralidad, cuyo rendimiento ha variado significativamente en una variedad de usos. Otro uso de los datos puede ser el de proporcionarlos al usuario 101 para que pueda comprender mejor cómo esquía. Una realización de esto puede ser proporcionar los datos al usuario 101 a través de una aplicación móvil que puede permitir al usuario 101 revisar su uso en un dispositivo móvil. Otro uso de dichos datos del dispositivo puede ser sincronizar la reproducción de datos con un flujo de datos externo para proporcionar contexto adicional. Una realización es un sistema que incorpora los datos GPS de un teléfono inteligente complementario con los datos almacenados de forma nativa en el dispositivo. Otra realización puede incluir la sincronización temporal del vídeo grabado con los datos almacenados que se obtuvieron del dispositivo 100. Varias realizaciones pueden utilizar estos métodos para el uso inmediato de los datos por parte del usuario para evaluar su propio desempeño, para su posterior recuperación por parte del usuario para comprender el comportamiento del pasado, para que los usuarios los comparen con otros usuarios en persona o a través de un perfil en línea, para que los desarrolladores fomenten el desarrollo del sistema, y similares.

[0152] Otro aspecto de un método de funcionamiento de un sistema de exoesqueleto 100 puede incluir un software de monitoreo configurado para identificar rasgos específicos del usuario. Por ejemplo, el sistema de exoesqueleto 100 puede proporcionar un conocimiento de cómo un esquiador específico 101 opera en el sistema de exoesqueleto 100 y con el tiempo puede desarrollar un perfil de los rasgos específicos del usuario en un esfuerzo por maximizar el rendimiento del dispositivo para ese usuario. Una realización puede incluir el sistema de exoesqueleto 100 que identifica un tipo de uso específico del usuario en un esfuerzo por identificar el estilo de uso o el nivel de habilidad del usuario específico. A través de una evaluación de la forma y la estabilidad del usuario durante varias acciones (por ejemplo, a través del análisis de datos obtenidos de los sensores 513 o similares), el dispositivo de exoesqueleto 510 en algunos ejemplos puede identificar si el usuario es altamente hábil, novato o principiante. Esta comprensión del nivel de habilidad o estilo puede permitir que el sistema de exoesqueleto 100 adapte mejor las referencias de control al usuario específico.

[0154] En otras realizaciones, el sistema de exoesqueleto 100 también puede utilizar información individualizada sobre un usuario determinado para construir un perfil de la respuesta biomecánica del usuario al sistema de exoesqueleto 100. Una realización puede incluir el sistema de exoesqueleto 100 recopilando datos sobre el usuario para desarrollar una estimación de la tensión de la rodilla del usuario individual en un esfuerzo por ayudar al usuario a comprender la carga que ha colocado sobre sus piernas 102 durante el uso. Esto puede permitir que el sistema de exoesqueleto 100 alerte a un usuario si este ha alcanzado una cantidad históricamente significativa de tensión en la rodilla para advertirle que puede querer detenerse para evitarse un posible dolor o malestar.

[0156] Otra realización de la respuesta biomecánica individualizada puede ser que el sistema recopile datos sobre el usuario para desarrollar un modelo de sistema individualizado para el usuario específico. En tal realización, el modelo individualizado se puede desarrollar a través de un método de ID (identificación) del sistema que evalúa el rendimiento del sistema con un modelo de sistema subyacente y puede identificar los mejores parámetros del modelo para adaptarse al usuario específico. El ID del sistema en dicha realización puede funcionar para estimar longitudes y masas de segmentos (por ejemplo, de las piernas 102 o partes de las piernas 102) para definir mejor un modelo de usuario dinámico. En otra realización, estos parámetros de modelo individualizados se pueden utilizar para proporcionar respuestas de control específicas del usuario en función de las masas específicas del usuario y las longitudes de segmento. En algunos ejemplos de un modelo dinámico, esto puede ayudar significativamente con la capacidad del dispositivo para tener en cuenta las fuerzas dinámicas durante actividades altamente desafiantes.

[0158] La unidad de comunicación 514 puede incluir hardware y/o software que permitan que el sistema de exoesqueleto 100 se comunique con otros dispositivos, incluido un dispositivo de usuario, un servidor de clasificación, otros sistemas de exoesqueleto 100 o similares, directamente o a través de una red. Por ejemplo, el sistema de exoesqueleto 100 se puede configurar para conectarse con un dispositivo de usuario, que se puede utilizar para controlar el sistema de exoesqueleto 100, recibir datos de rendimiento procedentes del sistema de exoesqueleto 100, facilitar actualizaciones del sistema de exoesqueleto y similares. Esa comunicación puede ser por comunicación por cable y/o inalámbrica.

[0160] En algunas realizaciones, los sensores 513 pueden incluir cualquier tipo de sensor adecuado, y los sensores 513 pueden ubicarse en una ubicación central o pueden repartirse por el sistema de exoesqueleto 100. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el sistema de exoesqueleto 100 puede comprender una pluralidad de acelerómetros, sensores de fuerza, sensores de posición, sensores de presión y similares, en diversas posiciones adecuadas, que incluyen los brazos 115, 120, la articulación 125, los actuadores 130 o cualquier otro lugar. En consecuencia, en algunos ejemplos, los datos de sensor pueden corresponder a un estado físico de uno o más actuadores 130, un estado físico de una parte del sistema de exoesqueleto 100, un estado físico del sistema de exoesqueleto 100 en general, y similares. En algunas realizaciones, el sistema de exoesqueleto 100 puede incluir un sistema de posicionamiento global (GPS, por sus siglas en inglés), una cámara, un sistema de detección de alcance, sensores ambientales, sensor de elevación, micrófono, termómetro o similares. En algunas realizaciones, el sistema de exoesqueleto 100 puede obtener datos de sensores de un dispositivo de usuario, como un teléfono inteligente o similar.

[0162] En algunos casos, puede ser beneficioso para el sistema de exoesqueleto 100 generar o aumentar la comprensión de un usuario 101 que usa el dispositivo de exoesqueleto 100, del entorno y/o el funcionamiento del sistema de exoesqueleto 100 a través de la integración de varios sensores adecuados 515 en el sistema de exoesqueleto 100. Una realización puede incluir sensores 515 para medir y rastrear indicadores biológicos para observar varios aspectos adecuados del usuario 101 (por ejemplo, correspondientes a la fatiga y/o funciones vitales corporales) tales como, temperatura corporal, frecuencia cardíaca, frecuencia respiratoria, presión arterial, saturación de oxigenación en sangre,CO<2>exhalado, nivel de glucosa en sangre, velocidad de marcha, tasa de sudoración y similares.

[0164] En algunas realizaciones, el sistema de exoesqueleto 100 puede aprovechar la ventaja de la conectividad relativamente cercana y confiable de dichos sensores 515 al cuerpo del usuario 101 para registrar los signos vitales del sistema y almacenarlos en un formato accesible (por ejemplo, en el dispositivo de exoesqueleto, un dispositivo remoto, un servidor remoto o similar). Otra realización puede incluir sensores ambientales 515 que pueden medir de forma continua o periódica el entorno alrededor del sistema de exoesqueleto 100 para diversas condiciones ambientales tales como temperatura, humedad, nivel de luz, presión barométrica, radiactividad, nivel de sonido, toxinas, contaminantes o similares. En algunos ejemplos, es posible que no se requieran varios sensores 515 para el funcionamiento del sistema de exoesqueleto 100 o que no sean utilizados directamente por el software de control operativo, pero se pueden almacenar para informar al usuario 101 (por ejemplo, a través de una interfaz 515) o enviar a un dispositivo remoto, un servidor remoto o similar.

[0166] El sistema neumático 520 puede comprender cualquier dispositivo o sistema adecuados que sean operativos para inflar y/o desinflar los actuadores 130 individualmente o en grupo. Por ejemplo, en una realización, el sistema neumático puede comprender un compresor de diafragma como se divulga en la solicitud de patente relacionada 14/577,817 presentada el 19 de diciembre de 2014 o una transmisión de potencia neumática como se analiza en la presente memoria.

[0168] En varias realizaciones, el sistema de exoesqueleto 100 puede proporcionar varios tipos de interacción del usuario, interacción externa y retroalimentación al usuario 101 y/u otras personas o dispositivos, que pueden ser locales o remotos del sistema de exoesqueleto 100. Por ejemplo, dicha interacción puede incluir la entrada del usuario 101 según sea necesario al sistema de exoesqueleto 100 y el sistema de exoesqueleto 100 proporcionando retroalimentación al usuario 101 para indicar cambios en el funcionamiento del sistema de exoesqueleto 100, el estado del sistema de exoesqueleto 100 y similares. Como se analiza en este documento, la entrada del usuario y/o la retroalimentación al usuario 101 se pueden proporcionar a través de una o más interfaces de usuario 515 del dispositivo de exoesqueleto 510 o pueden incluir varias otras interfaces o dispositivos tales como un dispositivo de usuario de teléfono inteligente y/o interfaces 515 dispuestas en cualquier ubicación adecuada del dispositivo de exoesqueleto 100. Por ejemplo, una o más interfaces de usuario 515 o dispositivos pueden ubicarse en varias ubicaciones adecuadas, tales como un dispositivo externo (véase, por ejemplo, la figura 6), una mochila 155 (véanse, por ejemplo, las figuras 1 y 7), unidades de accionamiento de pierna 110 (véase, por ejemplo, la figura 8), el sistema neumático 520 o similares.

[0170] Volviendo a la figura 6, se ilustra un ejemplo de una red de exoesqueleto 600 que incluye un sistema de exoesqueleto 100 que está acoplado operativamente a un dispositivo externo 610 a través de una conexión directa y/o a través de una red 620. El sistema de exoesqueleto 100 también puede acoplarse operativamente a un servidor de exoesqueleto 630 y a un dispositivo de administración 640, como se ilustra en el ejemplo de la figura 6. Por ejemplo, en algunas realizaciones, parte o la totalidad del dispositivo de exoesqueleto 510 y/o del sistema neumático 520 (véase también la figura 5) pueden colocarse dentro de una mochila 155 configurada para ser usada por el usuario 101, y el dispositivo de exoesqueleto puede conectarse operativamente a un dispositivo externo 610 y/o a una red a través de una unidad de comunicación 514 del dispositivo de exoesqueleto 510 (véase la figura 5). Dichas una o más conexiones pueden ser conexiones inalámbricas y/o cableadas de varios tipos adecuados, tales como Bluetooth, RFID, Wi-Fi, una conexión celular, una conexión de radio, una conexión de microondas, una conexión satelital o similares.

[0172] En algunas realizaciones, el sistema de exoesqueleto 100 se puede conectar operativamente a la red (y al servidor 630 y/o al dispositivo de administración 640) a través del dispositivo externo 610. Por ejemplo, el dispositivo de exoesqueleto 510 puede no tener una conexión operativa directa a la red 620 y, en cambio, puede tener una conexión directa al dispositivo externo 610 y el dispositivo externo 610 tiene una conexión operativa a la red 620, lo que permite que el sistema de exoesqueleto 100 se comunique con la red (y el servidor 630 y/o el dispositivo de administración 640) a través del dispositivo externo 610.

[0174] La red 620 puede comprender cualquier red cableada y/o inalámbrica adecuada, tal como Internet, una red satelital, una red celular, una red militar, una red de microondas, una red Wi-Fi, una red de área grande (LAN), una red de área extensa (WAN), o similares. Además, el ejemplo de la figura 6 no debe interpretarse como limitativo y cualquiera de los elementos ilustrados puede estar específicamente ausente o presente en cualquier pluralidad adecuada en realizaciones adicionales. Por ejemplo, en algunas realizaciones, una pluralidad de sistemas de exoesqueleto 100 se pueden conectar a la red 620, lo que puede permitir la comunicación entre la pluralidad de sistemas de exoesqueleto 100.

[0176] El dispositivo externo 610 en el ejemplo de la figura 6 se muestra como si comprendiera un teléfono inteligente, pero se pueden usar varios otros dispositivos externos adecuados en otras realizaciones, que incluyen una tableta, un dispositivo de auriculares, un reloj inteligente, un sistema integrado o similares. En varios ejemplos, el dispositivo externo 610 puede presentar una interfaz de usuario 515 que permite la entrada y/o retroalimentación como se analiza aquí. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la presencia de una interfaz de usuario 515 de un dispositivo externo 610 no significa que una o más interfaces de usuario 515 adicionales no estén presentes en la red de exoesqueleto 600 o en el sistema de exoesqueleto 100. Por ejemplo, como se expone en la presente memoria, una o más interfaces de usuario 515 pueden ubicarse en varias ubicaciones adecuadas, tales como sobre, en o alrededor de una mochila 155 (véanse, por ejemplo, las figuras 1 y 7), en una o más unidades de accionamiento de pierna 110 (véase, por ejemplo, la figura 8), en una línea neumática 145 o similares.

[0178] Por ejemplo, el sistema de exoesqueleto 100 puede configurarse para obtener la intención u otra entrada del usuario 101 u otra(s) persona(s) de varias maneras adecuadas. Esto se puede lograr a través de una variedad de dispositivos de entrada que están integrados directamente con los componentes del sistema de exoesqueleto 100 (por ejemplo, una o más interfaces de usuario 515), o externos y conectados operativamente con el sistema de exoesqueleto 100 (por ejemplo, un teléfono inteligente 610, un servidor remoto 630, un dispositivo de administración 640 o similar).

[0180] En una realización, una interfaz de usuario 515 puede comprender, consistir en, o consistir esencialmente en un solo botón de función que está integrado directamente en un dispositivo de entrada de solapa y/o una o ambas de las unidades de accionamiento de pierna 110 del sistema de exoesqueleto 100. Por ejemplo, la figura 7 ilustra un ejemplo de una interfaz de usuario 515 dispuesta en una correa de una mochila 155 que incluye un botón de función unitaria 750 y la figura 8 ilustra una unidad actuadora de pierna 110 que incluye un botón de función unitaria 750 dispuesto en un alojamiento de un brazo superior 115 de la unidad de accionamiento de pierna 110. En varias realizaciones, dichos botones de función única pueden permitir que el usuario 101 indique una variedad de entradas, incluidas entradas para reconocimiento de intención no supervisado, supervisado o semisupervisado, para habilitar y/o deshabilitar una funcionalidad, y similares. Por ejemplo, algunas realizaciones pueden incluir sistemas y métodos descritos y mostrados en la solicitud de patente estadounidense n.º 16/116,246, presentada el 29 de agosto de 2018, titulada "SISTEMA Y MÉTODO DE RECONOCIMIENTO DE INTENCIÓN SEMISUPERVISADO" con número de expediente del abogado 0110496-006US0.

[0182] En varios ejemplos, una interfaz de usuario 515 puede comprender un botón indicador de selección para indicar una sección dentro de un rango para varias funcionalidades tales como el nivel de potencia deseado por el usuario (por ejemplo, una cantidad máxima o rango de fuerza aplicado por las unidades actuadoras de pierna 110); una cantidad de intención predictiva para integrar en el control del sistema de exoesqueleto 100; un nivel de salida para componentes del sistema tales como el sistema neumático 520; un volumen de salida para retroalimentación de audio o háptica, y similares. Por ejemplo, la figura 7 ilustra un ejemplo de una interfaz de usuario 515 que incluye un botón indicador de selección 760 que permite al usuario 101 aumentar o disminuir una o más configuraciones, o recorrer un grupo de configuraciones (de manera lineal o circular) como por ejemplo presionando el extremo superior 761 del botón indicador de selección 760 para aumentar una configuración o presionando el extremo inferior 762 del botón indicador de selección 760 para disminuir una configuración o recorrer hacia arriba o hacia abajo un grupo de configuraciones presionando el extremo superior o inferior 761, 762.

[0183] Las realizaciones incluyen una o más interfaces de usuario 515 que tienen cualquier interfaz adecuada, elementos de entrada o retroalimentación tales como botones capacitivos, botones de alternancia o interruptores, botones momentáneos, botones no momentáneos, diales, palancas, controles deslizantes, pantallas táctiles, entradas de voz al dispositivo, entradas de voz a un dispositivo intermedio, cámaras, elemento de comunicación inalámbrica de corto alcance y similares. Además, el término "botón" tal como se utiliza en la presente memoria debe interpretarse como que cubre una amplia variedad de elementos de entrada, tales como un control deslizante, un interruptor basculante, un conmutador, un dial, una palanca, una pantalla táctil y similares.

[0185] Las interfaces de usuario 515 no están de ninguna manera limitadas a ser interfaces de función única, y en algunas realizaciones pueden controlar una o más funciones y/o proporcionar uno o más métodos de retroalimentación al usuario. En varias realizaciones, la interfaz de usuario 515 puede tener una interfaz que controla un conjunto de funciones y luego cambia para tener una interfaz diferente y/o controlar un conjunto diferente de funciones, y/o proporciona un conjunto de retroalimentación y luego cambia para proporcionar un conjunto diferente de retroalimentación, como con una pantalla táctil y múltiples interfaces gráficas de usuario o un grupo de botones cuyas funciones y retroalimentación háptica cambian después de que se presiona una secuencia de esos mismos botones. En algunas realizaciones, una primera interfaz de usuario 515 puede volverse capaz o incapaz por una segunda interfaz de usuario 515 u otra entrada, tal como con un botón de bloqueo que evita la activación accidental, ya sea físicamente y/o a través del software, del botón de función unitaria 750. En algunas realizaciones, la interfaz de usuario 515 puede tener la forma de luces en cualquier componente electrónico interno del sistema de exoesqueleto 100 que brindan retroalimentación sobre el estado o el error al usuario o a un técnico de reparación y similares. En algunas realizaciones, la interfaz de usuario 515 puede tener la forma de otras entradas de usuario a la electrónica interna, tales como potenciómetros, puentes, resistencias de suma o resta, interruptores y botones internos, que pueden cambiar la configuración del software o hardware del sistema.

[0187] En algunas realizaciones, la entrada se puede obtener sobre la base de datos de uno o más sensores 513 y puede incluir la identificación de la entrada de un usuario 101 sobre la base de movimientos de entrada deliberados por el usuario 101 (por ejemplo, un toque con la punta del pie), detección de vibración de toques en una ubicación del sistema de exoesqueleto 100, intención interpretada algorítmicamente de un dispositivo externo 610, o similares. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un usuario puede controlar, configurar o proporcionar de otro modo entrada al dispositivo de exoesqueleto 110 mediante uno o más movimientos corporales, gestos corporales o similares, que pueden ser identificados e interpretados por el sistema de exoesqueleto 100 como una entrada (por ejemplo, mediante un dispositivo de exoesqueleto 510 que obtiene datos de uno o más sensores 513 que indican el movimiento de una o más unidades de accionamiento 110, que pueden corresponder a un movimiento corporal, gesto corporal o similar). En algunos ejemplos, el sistema de exoesqueleto 100 puede monitorear de manera continua uno o más movimientos corporales o gestos corporales correspondientes a una entrada del usuario, o puede monitorear uno o más movimientos corporales o gestos corporales correspondientes a una entrada del usuario basándose en una entrada del usuario a través de una interfaz 515 (por ejemplo, un botón usado para indicar que dicha entrada está a punto de ocurrir). Si bien dicha entrada de movimiento corporal o gesto corporal puede relacionarse con una o más piernas de un usuario 101, otros ejemplos pueden relacionarse con cualquier otra parte del cuerpo, como los brazos, las manos, los dedos, las muñecas, los pies, la cabeza o similares, y, en cualquier combinación, como un toque con el dedo del pie en combinación con un movimiento de cabeza para representar una entrada, o similar.

[0188] Algunas realizaciones pueden incluir sensores de entrada 513 o una interfaz de usuario 515 para identificar la intención en un punto discreto en las operaciones del sistema. En una de dichas realizaciones, un sistema de exoesqueleto 100 puede incluir un lector de huellas dactilares para crear un proceso de identificación de inicio discreto para identificar al usuario 101 que pretende utilizar el sistema de exoesqueleto 100. Por ejemplo, en varias realizaciones, un usuario 101 puede ingresar uno o más identificadores de usuario (por ejemplo, una huella dactilar, un nombre de usuario, un código de acceso o similares), que pueden usarse para bloquear o desbloquear el sistema de exoesqueleto 100 para su uso, configurar el sistema de exoesqueleto 100 con una o más configuraciones definidas por o asociadas con el usuario específico 101, y similares.

[0190] En algunas realizaciones, uno o más identificadores de usuario asociados con un usuario, administrador, respondedor, comandante o similar, que no es un usuario que usa una o más unidades actuadoras 110 del exoesqueleto, se pueden usar como entrada. Por ejemplo, dicho identificador de usuario puede permitir que una persona que no sea usuaria configure el sistema de exoesqueleto 100, obtenga control de administrador sobre el sistema de exoesqueleto 100 o similar.

[0192] Además, aunque varias interfaces de usuario 515 están configuradas o dispuestas en el sistema de exoesqueleto 100 de tal manera que un usuario 101 que usa el sistema de exoesqueleto 100 puede interactuar con dichas interfaces de usuario 515, un sistema de exoesqueleto 100 de la presente invención incluye una o más interfaces de usuario 515 que están configuradas o dispuestas en el sistema de exoesqueleto 100 de tal manera que un usuario 101 que usa el sistema de exoesqueleto 100 no puede interactuar con o no puede interactuar fácilmente con dichas interfaces de usuario 515, pero con las que puede interactuar fácilmente otro usuario, administrador, respondedor, comandante o similar. Por ejemplo, una realización puede incluir una interfaz de detección táctil 515 en la mochila 155 de un sistema de exoesqueleto 100 que un usuario no puede alcanzar o no puede alcanzar fácilmente, pero al que otra persona puede acceder fácilmente, tal como en una aplicación táctica para permitir que un miembro del equipo proporcione entrada al sistema y/o al usuario sin hablar, lo que puede ser deseable en aplicaciones tácticas.

[0194] En diversas realizaciones, puede ser deseable que un elemento de entrada esté fijado a un comportamiento, función, respuesta o elemento similar específico. Por ejemplo, en algunas realizaciones, y haciendo referencia al ejemplo de la figura 7, se puede incluir un botón 750 en una interfaz 515 dispuesta en la solapa de un usuario que se puede fijar a una respuesta de desactivación. En una realización, independientemente del estado del dispositivo de exoesqueleto 100 y la configuración actual del software de control operativo que ejecuta el dispositivo de exoesqueleto 510, al presionar este botón dedicado 750 se desactiva el sistema de exoesqueleto 100, deteniendo inmediatamente cualquier transmisión de par de torsión positiva y apagando todas las luces visibles. Esta característica a modo de ejemplo puede ser deseable durante un escenario de misión táctica con enfrenamientos directos en un entorno hostil, donde el sonido o la luz generados por el dispositivo de exoesqueleto 100 podrían poner en peligro a un usuario al revelar su posición. Existen varias configuraciones potenciales de esta característica que pueden centrarse en una entrada dedicada que anula algunas o todas las demás entradas y dichos ejemplos no se limitan solo al ejemplo presentado anteriormente.

[0196] En algunos ejemplos (por ejemplo, en un escenario táctico), puede ser deseable que el usuario de un sistema de exoesqueleto 100 pueda quitarse rápidamente el sistema de exoesqueleto 100 (por ejemplo, para quitar rápidamente una o ambas unidades actuadoras de pierna 110L, 110R si dichos actuadores se dañan, se quedan sin energía, ya no se necesitan en una misión, funcionan mal o afectan de otro modo a la seguridad o comodidad del usuario). Algunas realizaciones pueden comprender una característica de extracción rápida que puede permitir al usuario quitar rápidamente una o más partes, o todo el sistema de exoesqueleto 100, en un esfuerzo por evacuar rápidamente el sistema de exoesqueleto 100 o partes del mismo.

[0198] Por ejemplo, una realización puede incluir una característica de extracción rápida en una unidad actuadora de pierna 110 del sistema de exoesqueleto 100 que, con la tracción de una sola palanca o la presión de un botón (por ejemplo, el botón 750 de la figura 8), todas las correas, conectores o similares que acoplan la unidad actuadora de pierna 110 a la pierna 102 se desacoplan y la unidad actuadora de pierna 110 puede caer al suelo o ser retirada rápidamente por el usuario. Otra realización puede incluir una función de extracción rápida en o alrededor de una parte de paquete de energía de un sistema de exoesqueleto 100 (por ejemplo, un botón 750 de una interfaz 515 en o alrededor de una mochila 155) que permite al usuario dejar caer un paquete de energía montado en el torso o la espalda y mantener una o más unidades actuadoras 110 fijadas al cuerpo del usuario.

[0200] En algunas realizaciones, una característica de extracción rápida puede ser un elemento puramente mecánico que desacopla físicamente uno o más acoplamientos sin elementos electrónicos o informáticos. Sin embargo, en algunas realizaciones, una característica de extracción rápida puede ser operada electrónicamente y/o por ordenador, tal como a través de una o más interfaces de usuario 515. Por ejemplo, en una realización, el dispositivo de exoesqueleto 510 puede activar uno o más acoplamientos de algunas o todas las partes del sistema de exoesqueleto 100 para desengancharse (por ejemplo, acoplamiento de una o más unidades de accionamiento de pierna 110, mochila 115 o similares). Se pueden configurar varios acoplamientos adecuados para desacoplarse a través de una o más funciones de desacoplamiento rápido, como uno o más acoplamientos 150 de una unidad actuadora de pierna 110, un acoplamiento de línea o similar.

[0202] Se pueden configurar una o más funciones de extracción rápido para permitir que todo el sistema de exoesqueleto 100 se desenganche del usuario, o permitir que una o más partes del sistema de exoesqueleto 100 se desenganchen del usuario. Por ejemplo, en una realización, una unidad actuadora de pierna izquierda 110L puede incluir una primera característica de extracción rápida que permite que la unidad actuadora de pierna izquierda 110L se desenganche del usuario; una unidad actuadora de pierna derecha 110R puede incluir una segunda característica de extracción rápida que permite que la unidad actuadora de pierna derecha 110R se desenganche del usuario; y una mochila 155 puede incluir una tercera característica de extracción rápida que permite que la mochila 155 se desenganche del usuario. Algunas realizaciones pueden incluir una cuarta función de extracción rápida (además de la primera, segunda y tercera) que permite que los actuadores de pierna izquierda y derecha 110L, 110R y la mochila 155 se desacoplen todos a la vez.

[0204] Diversas realizaciones pueden incluir los ejemplos enumerados anteriormente o combinaciones de los mismos. Una variedad de sistemas y métodos para mecanismos de extracción rápida están dentro del alcance de la presente divulgación, por lo que los ejemplos de la presente memoria no deben interpretarse como limitantes. Estos pueden incluir, entre otros, un mecanismo de cable que se teje a través de correas de una unidad actuadora de pierna 110 que se puede quitar; una serie de hebillas que se acoplan a una sola palanca; un conjunto de cables que cuando se tira ejerce fuerza sobre el sistema en una variedad de ubicaciones para desenganchar los acoplamientos o romper la estructura; un botón o interruptor eléctrico que activa una liberación mecatrónica o mecánica, tal como separar imanes o desacoplar electroimanes, y similares. Tal liberación puede provocar que una pluralidad de acoplamientos se desenganche físicamente de manera sustancialmente simultánea o en rápida sucesión para permitir que una o más unidades de accionamiento de piernas 110 se desacoplen físicamente del usuario.

[0206] En algunas realizaciones, se puede proporcionar información al sistema de exoesqueleto 100 desde fuentes externas en lugar de solo directamente desde un usuario 101 que lleva el sistema de exoesqueleto 100. Una configuración de este tipo puede ser deseable, por ejemplo, en una situación en la que el usuario 101 opera con un subconjunto o conjunto diferente de información que el que está disponible para una parte externa, y es deseable que una parte externa proporcione información al sistema de exoesqueleto 100 para imponer o guiar una respuesta o configuración deseada del sistema de exoesqueleto 100, o similar. Esto se puede lograr en varias realizaciones a través de una variedad de dispositivos o métodos de entrada externos (por ejemplo, a través de un dispositivo externo 610, un servidor de exoesqueleto 130, un dispositivo de administración 640 o similar) para proporcionar entrada a un sistema de exoesqueleto 100 para indicar la necesidad de varias acciones, generar una configuración, proporcionar una alerta o similar.

[0208] La entrada a un sistema de exoesqueleto 100 puede provenir de una variedad de fuentes que son externas, no ubicadas en la proximidad inmediata del sistema de exoesqueleto 100, o son operadas por otra parte. Por ejemplo, en una realización, los datos de entrada se pueden enviar al sistema de exoesqueleto desde un dispositivo externo, como un automóvil, que envía información al sistema de exoesqueleto 100 a través de una API del vehículo. En otra realización, el sistema de exoesqueleto 100 puede recibir datos GPS, tales como elevación, terreno o ubicación, con datos de entrada específicos asociados con una ubicación, área o elemento similar determinado. En otra realización, el usuario de un sistema de exoesqueleto 100 puede tener un equipo de supervisión que supervisa el funcionamiento del sistema de exoesqueleto 100 y al usuario durante el uso del sistema de exoesqueleto 100 (por ejemplo, a través de uno o más dispositivos de administración remotos 640, o similares). Por ejemplo, el equipo de supervisión puede observar aspectos físicos y ambientales que no son observables por el usuario 101 que lleva el sistema de exoesqueleto 100 y proporcionar esas entradas al sistema de exoesqueleto 100 y/o al usuario 101. El equipo de supervisión también puede acceder y configurar el sistema de exoesqueleto 100 incluso cuando el usuario no puede acceder al sistema de exoesqueleto 100 debido a que llega a separarse del sistema de exoesqueleto 100, incapacidad física o similar. En una realización adicional, los datos pueden obtenerse mediante un dispositivo remoto (por ejemplo, servidor de exoesqueleto 630, dispositivo de administración 640 o similar) y dichos datos pueden usarse de varias formas adecuadas, como por ejemplo para enviar ayuda o asistencia a la ubicación del usuario que lleva el sistema de exoesqueleto 100, o similar.

[0210] Una o más interfaces de usuario 515 pueden proporcionar información al usuario 101 para permitirle utilizar y operar apropiadamente el sistema de exoesqueleto 100. Dicha retroalimentación puede ser a través de uno o más de retroalimentación visual, háptica y/o de audio, que pueden incluir: mecanismos de retroalimentación integrados directamente en una o ambas unidades de accionamiento 110; retroalimentación a través del funcionamiento o accionamiento de las unidades de accionamiento 110; retroalimentación a través de dispositivos o sistemas externos no integrados con el sistema de exoesqueleto 100 (por ejemplo, un dispositivo móvil); y similares. En varias realizaciones, una o más interfaces de usuario 515 pueden presentar varios tipos de información, incluido el nivel de batería, el nivel de rendimiento, información meteorológica, información ambiental, anuncios, errores operativos, estado de energía, estado de almacenamiento de fluido, inicio del sistema, apagado del sistema, ajuste adecuado, ajuste inadecuado, conexión de un dispositivo externo 610, desconexión de un dispositivo externo 610, recepción de un mensaje, mal funcionamiento del sistema y similares.

[0212] Algunas realizaciones pueden incluir la integración de luces de retroalimentación en las unidades de accionamiento 110, en o alrededor de una mochila 155, en un dispositivo externo y similares. En una de dichas realizaciones, tal como se muestra en el ejemplo de la figura 9, una interfaz de usuario 515 puede comprender cinco luces 950 que se integran en un brazo superior 115 de una unidad de accionamiento de pierna 110 u otra ubicación adecuada en un dispositivo de exoesqueleto 100 de modo que el usuario 101 pueda ver las luces 950. Estas luces 950 pueden ser monocromáticas o multicolor y pueden usarse para indicar diversos tipos de información, tales como retroalimentación de errores del sistema, energía del dispositivo, funcionamiento exitoso del dispositivo y similares.

[0214] En una realización, la cantidad de luces encendidas 950 puede indicar el nivel de batería, el color de las luces encendidas 950 puede indicar un modo de funcionamiento establecido actualmente del sistema de exoesqueleto 100 y las luces 950 pueden volverse rojas cuando se detecta un error o fallo. La realización específica de la figura 9 no debe interpretarse como limitante y puede estar presente una amplia variedad de otras configuraciones de luces 950 u otros indicadores visuales, incluida una pantalla OLED, luces intermitentes o similares. En diversas realizaciones, dichas luces 950, una pantalla o similares, pueden configurarse para permitir la interacción, tal como mediante tacto, presión o similar.

[0216] En diversas realizaciones, el sistema de exoesqueleto 100 puede proporcionar retroalimentación controlada al usuario para indicar piezas específicas de información. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el sistema de exoesqueleto 100 puede generar retroalimentación háptica para el usuario 101 de varias formas adecuadas, que incluyen pulsar, accionar, vibrar o configurar de otro modo una o más unidades de accionamiento 110 de una manera que transmita información al usuario 101 que lleva el sistema de exoesqueleto 101. Un ejemplo específico puede incluir pares de torsión pulsantes en las articulaciones de una o más unidades de accionamiento de pierna 110 hasta un par de torsión máximo permitido cuando el usuario cambia el par de torsión máximo permitido deseado por el usuario (por ejemplo, a través del botón indicador de selección 760) que puede proporcionar un indicador háptico de los ajustes de par de torsión para el uso de modo que el usuario pueda sentir físicamente la configuración actual del par de torsión máximo permitido.

[0218] En otra realización, un usuario 101 puede recorrer un grupo de configuraciones y se puede generar una indicación de la configuración actual mediante retroalimentación háptica generada por una o más unidades de accionamiento de pierna 110, tal como un identificador háptico único que puede indicar al usuario cuál es la configuración actual. Por ejemplo, cuando un grupo de configuraciones incluye una primera, una segunda y una tercera configuración, una o más unidades de accionamiento de pierna 110 pueden pulsar una vez para indicar la primera configuración, pulsar dos veces para indicar la segunda configuración y pulsar tres veces para indicar la tercera configuración. Se pueden utilizar varios indicadores hápticos únicos adecuados, que pueden basarse en la duración de un pulso, un número de pulsos, la frecuencia de los pulsos, la magnitud de los pulsos, los pulsos de una unidad actuadora izquierda o derecha 110, un código como el código Morse y similares.

[0220] En algunas realizaciones, la retroalimentación háptica puede proporcionar notificaciones de alerta o estado con respecto a la información del sistema de exoesqueleto, como errores operativos, estado de energía, estado de almacenamiento de fluido, inicio del sistema, apagado del sistema, ajuste adecuado, ajuste inadecuado, conexión de un dispositivo externo 610, desconexión de un dispositivo externo 610, recepción de un mensaje y similares. En otra realización, una tercera persona o equipo que observa el sistema de exoesqueleto 100 (por ejemplo, a través de un dispositivo de administración remoto 640) puede enviar notificaciones de alerta al sistema de exoesqueleto 100, que pueden presentarse a través de una o más interfaces de usuario 515, a través de retroalimentación háptica asociada con el accionamiento del sistema de exoesqueleto 100, o similar. Otra realización más incorpora una pantalla de visualización en una o más unidades de accionamiento de pierna 110 que está configurada para proporcionar retroalimentación audible y táctil.

[0222] En algunas realizaciones, se puede utilizar retroalimentación háptica para la comunicación con un usuario. Por ejemplo, en una aplicación táctica con una pluralidad de operadores que llevan respectivos sistemas de exoesqueleto 100, un líder de escuadra local o un comandante remoto (por ejemplo, a través de un dispositivo de administración 640) puede emitir órdenes que pueden ser recibidas por uno o más de los dispositivos de exoesqueleto 100, tales como abrir puerta, avanzar, retirarse, detenerse, reunirse en el punto de extracción, reagruparse, disparar, cesar el fuego, hombre caído o similares.

[0224] En varios ejemplos, dichas comunicaciones pueden adaptarse a un usuario determinado en función de varios factores. Por ejemplo, una pluralidad de usuarios que llevan respectivos dispositivos de exoesqueleto 100 que se mueven a una ubicación específica pueden ser dirigidos sobre la base de retroalimentación háptica tal como un pulso u otro indicador en un dispositivo de exoesqueleto izquierdo 110L que indica moverse a la izquierda y un pulso u otro indicador en un dispositivo de exoesqueleto derecho 110L que indica moverse a la derecha.

[0225] La retroalimentación de audio generada por el sistema de exoesqueleto 100 o un dispositivo externo 510 se puede utilizar de manera similar. Por ejemplo, además de la retroalimentación de audio generada por un altavoz, en algunas realizaciones, el sonido puede ser generado selectivamente por un sistema neumático 520, una unidad actuadora 110, un actuador fluídico 130 o similar que puede usarse para proporcionar una alerta o comunicarse con un usuario. En algunas realizaciones, el sonido puede ser generado selectivamente por un compresor, introduciendo fluido en un actuador 130, liberando fluido, configurando una unidad actuadora 110, abriendo o cerrando una válvula o similar, que puede usarse para proporcionar una alerta o comunicarse con un usuario.

[0227] Además, si bien algunos ejemplos pueden incluir la generación de retroalimentación háptica y/o de audio por una o más partes de un sistema de exoesqueleto 100, otras realizaciones pueden incluir retroalimentación háptica, de audio o visual a través de un dispositivo externo 610, tal como a través de una interfaz web, un mensaje de texto SMS o correo electrónico, vibración, sonido a través de un altavoz o similares.

[0229] Volviendo a la figura 10, se ilustra un diagrama de bloques de una realización de un sistema de exoesqueleto 100 que incluye un paquete de exoesqueleto 155 que tiene un dispositivo de exoesqueleto 510 y un sistema neumático 520, que está acoplado operativamente a una unidad de accionamiento de pierna izquierda y derecha 110L, 110R a través de líneas respectivas 145. Las unidades actuadoras de pierna izquierda y derecha 110L, 110R incluyen respectivos actuadores de pierna izquierda y derecha 130L, 130R. El sistema de exoesqueleto 100 comprende además una primera, una segunda y una tercera interfaz de usuario 515. Específicamente, el paquete de exoesqueleto 155 comprende además una o más interfaces de usuario de paquete 515P, la unidad de accionamiento izquierda 110L comprende además una interfaz de unidad de accionamiento izquierda 515L y la unidad de accionamiento derecha 110R comprende además una interfaz de unidad de accionamiento derecha 515R.

[0231] En diversas realizaciones, cualquiera de las primera, segunda y tercera interfaces de usuario 515 pueden ser iguales o diferentes. Además, en algunas realizaciones, una o más de las primera, segunda y tercera interfaces de usuario 515 pueden tener elementos de entrada (por ejemplo, botones) o elementos de retroalimentación (por ejemplo, luces o pantalla) que son los mismos y redundantes. Por ejemplo, en algunas realizaciones, las unidades actuadoras de pierna izquierda y derecha 110L, 110R pueden tener las mismas interfaces de usuario 515 con elementos de entrada y/o salida redundantes.

[0233] En una realización específica, por ejemplo, las unidades actuadoras de pierna izquierda y derecha 110L, 110R pueden tener la misma interfaz de usuario 515L, 515R que incluye un solo botón de entrada 750 como se muestra en la figura 8 y un conjunto de luces de retroalimentación 950 como se muestra en la figura 9. El botón 750 de estas mismas interfaces de usuario 515L, 515R puede estar asociado con la misma funcionalidad de modo que al presionar cualquiera de ellos se activaría la misma funcionalidad. De manera similar, las luces de retroalimentación 950 pueden presentar la misma salida de retroalimentación.

[0235] Tal realización, donde las interfaces de usuario 515L, 515R de las unidades actuadoras de pierna izquierda y derecha 110L, 110R son las mismas y redundantes, puede ser deseable para que un usuario 101 tenga acceso a una interfaz 515 tanto en el lado izquierdo como en el derecho en caso de que una de las manos del usuario no esté disponible para accionar el botón 750 en un lado, o si el usuario 101 está en una posición donde solo uno de los conjuntos de luces 950 es visible para el usuario 101. Una realización de este tipo, en la que las interfaces de usuario 515L, 515R de las unidades actuadoras de pierna izquierda y derecha 110L, 110R son las mismas y redundantes, también puede ser deseable cuando el sistema de exoesqueleto 100 es modular, de modo que el sistema de exoesqueleto 100 puede funcionar en una configuración de pierna doble o de una sola pierna. Por ejemplo, el hecho de que las interfaces de usuario 515L, 515R de las unidades actuadoras de pierna izquierda y derecha 110L, 110R sean las mismas puede permitir que el usuario opere el sistema de exoesqueleto 100 cuando solo una de las unidades actuadoras 110L, 110R está acoplada operativamente al sistema de exoesqueleto 100. Estas realizaciones a modo de ejemplo no limitan de ninguna manera las diversas combinaciones y el número de interfaces de usuario que pueden existir en los diversos componentes del sistema de exoesqueleto 100, ni tampoco limitan la combinación y el número de interfaces de usuario redundantes y únicas.

[0237] En varios ejemplos, uno o más sistemas de exoesqueleto 100 pueden ser controlados directamente por un tercero externo (por ejemplo, a través de un dispositivo de administración 640 como se muestra en la figura 6). En un ejemplo de tal realización, el usuario 101 puede verse obligado a dejar caer y abandonar el sistema de exoesqueleto 100, perdiendo así el control del sistema de exoesqueleto 100, y el equipo de supervisión puede emitir una entrada al sistema de exoesqueleto 100 para deshabilitar o configurar el sistema de exoesqueleto 100, incluso si alguien intenta recogerlo y usarlo.

[0239] En otra realización, el sistema de exoesqueleto 100 puede prepararse automáticamente para una acción que se realiza en función de una mayor probabilidad de que dicha acción sea realizada por el usuario. La determinación de dicha probabilidad de que se realice una acción dada (por ejemplo, mediante un dispositivo de exoesqueleto 510) puede basarse en acciones anteriores del usuario, terreno conocido previamente, comportamiento en situaciones similares, ubicación GPS, clima y similares. En una realización específica, el sistema de exoesqueleto 100 recibe información GPS a través de una conexión inalámbrica (por ejemplo, a través de una red 620) y la información GPS recibida puede indicar que el sistema de exoesqueleto 100 está operando en un camino de montaña que tiene muchos cambios de elevación. En dicha realización, el sistema de exoesqueleto 100 puede configurarse para tener más probabilidades de identificar que un usuario 101 está ascendiendo o descendiendo una pendiente, basándose en que ese es un evento más probable de lo que normalmente sería el caso.

[0241] En una realización adicional, un segundo sistema de exoesqueleto 100 en la misma área que ya ha experimentado el entorno y el terreno puede enviar información directa o indirectamente a un primer sistema de exoesqueleto 100 que aún no ha ingresado al terreno, y el primer sistema de exoesqueleto 100 puede usar la información para prepararse para las características venideras, por ejemplo, cambiando una configuración del sistema de exoesqueleto 100. Una realización específica de esto implica un sistema de exoesqueleto 100 utilizado para esquí alpino. Por ejemplo, si un primer sistema de exoesqueleto 100 encuentra una sección de nieve que crea un alto riesgo de caída o lesión, puede enviar una alerta a uno o más sistemas de exoesqueleto 100 cercanos para notificarles la ubicación y las condiciones. El o los sistemas de exoesqueleto receptores 100 pueden usar esa información para notificar al usuario de un área de advertencia (por ejemplo, a través de una o más interfaces de usuario 515), intentar guiar al usuario fuera del área de advertencia (por ejemplo, a través de una o más interfaces de usuario 515 o configurando los sistemas de exoesqueleto 100) y luego proteger al usuario a través del área de advertencia cuando se encuentra con dicha área. En algunos ejemplos, una pluralidad de sistemas de exoesqueleto 100 pueden comunicarse directamente, comunicarse a través de una red 620, comunicarse a través de un servidor de exoesqueleto 630 o similares. Varias realizaciones pueden utilizar las opciones enumeradas anteriormente o combinaciones y variantes de las mismas, pero de ninguna manera están limitadas a las combinaciones de acciones y elementos explícitamente indicadas.

[0242] Como se analiza en este documento, varias realizaciones se refieren a un método de reconocimiento de intención semisupervisado para dispositivos portátiles tales como un sistema de exoesqueleto 100. Los métodos de reconocimiento de intención semisupervisados de diversas realizaciones se pueden distinguir de los métodos de reconocimiento de intención totalmente supervisados y los métodos de reconocimiento de intención no supervisados, como se describe con más detalle a continuación.

[0243] Volviendo a la figura 11, se ilustra un ejemplo de máquina de estados 1100 para un sistema de exoesqueleto 100 que incluye una pluralidad de estados del sistema y transiciones entre los estados del sistema. Más específicamente, se muestra que la máquina de estados 1100 comprende un estado sentado 1105, desde el cual el sistema de exoesqueleto 100 puede pasar a un estado de pie 1115 a través de una transición sentadode pie 1110. El sistema de exoesqueleto 100 puede pasar del estado de pie 1115 a un estado erguido 1125 a través de una transición de estado de pie-estado erguido 1120. El sistema de exoesqueleto 100 puede pasar del estado de pie 1125 a un estado sentado 1135 a través de una transición de estado de pie-estado sentado 1130. El sistema de exoesqueleto 100 puede pasar del estado sentado 1135 a un estado sentándose 1105 a través de una transición de sentado-sentándose 1140.

[0244] Por ejemplo, cuando un usuario 101 está sentándose en una silla, el sistema de exoesqueleto 100 puede estar en un estado sentándose 1105 y cuando el usuario 101 quiere ponerse de pie, el sistema de exoesqueleto 100 puede pasar de estar sentándose 1105 a estar erguido 1120 a través del estado de pie 1115, que mueve al usuario 101 de una posición sentándose a una posición erguida. Cuando un usuario 101 está de pie junto a una silla, el sistema de exoesqueleto 100 puede estar en un estado erguido 1125 y cuando el usuario 101 quiere sentarse en la silla, el sistema de exoesqueleto 100 puede pasar de estar erguido 1125 a estar sentándose 1105 a través del estado sentado 1135, que mueve al usuario 101 de una posición erguida a una posición sentándose.

[0245] Además, como se muestra en la máquina de estados 1100, el sistema de exoesqueleto 100 puede moverse desde el estado erguido 1125 a un estado de caminar 1150 a través de una transición de erguido a caminar 1145. El sistema de exoesqueleto 100 puede pasar del estado de caminar 1150 al estado erguido 1125 a través de una transición de camina a erguido 1155. Por ejemplo, cuando un usuario 101 está erguido 1125, el usuario 101 puede elegir caminar 1150 y puede elegir dejar de caminar 1150 y volver a estar erguido 1120.

[0246] La máquina de estados de ejemplo 1100 se utiliza en la presente memoria solo con fines ilustrativos y no debe interpretarse como limitante de la amplia variedad de máquinas de estados para un sistema de exoesqueleto 200 que están dentro del alcance y el espíritu de la presente divulgación. Por ejemplo, algunos ejemplos pueden incluir una máquina de estados más simple que solo tenga estados erguido y de caminar 1125, 1150. Otros ejemplos pueden incluir estados adicionales, tales como un estado de carrera a partir del estado de caminar 1150, o similares.

[0247] Volviendo a la figura 12, se ilustra un ejemplo de un método de reconocimiento de intención totalmente supervisado 1200 en el contexto de la máquina de estados 1100 de la figura 11 y una interfaz de usuario 515 (véase la figura 5) que tiene un botón A 1210. En una máquina de estados totalmente supervisada de varios ejemplos, el usuario 101 proporciona una entrada manual directa a una interfaz 525 para establecer el inicio de una única transición de un estado a otro, tras lo cual el sistema de exoesqueleto 100 está esclavizado para iniciar esa transición. En este ejemplo, esa entrada manual está representada por una pulsación del botón A 1210. El botón A 1210 se muestra asignado a una única transición (es decir, transición de erguido a caminar 1145) desde un estado erguido 1125 a un estado de caminar 1150. Si se presiona el botón A y el sistema de exoesqueleto 100 detecta que el usuario 101 está en una configuración segura para iniciar una transición a caminar 1150, el sistema de exoesqueleto 100 iniciará una transición 1145 al estado de caminar 1150 desde el estado erguido 1125. En otras palabras, en este ejemplo, el botón A solo puede activar la transición de erguido a caminar 1145 desde el estado erguido 1125 al estado de caminar 1150, y todas las demás transiciones (es decir, 1110, 1120, 1130, 1140, 1155) no están disponibles al presionar el botón A 1210. Volviendo a la figura 13, se ilustra un ejemplo de un método de reconocimiento de intención totalmente supervisado 1300 en el contexto de la máquina de estados 1100 de la figura 11 y una interfaz de usuario 515 que tiene un primer y segundo botón 1210, 1220. Más específicamente, ampliando el ejemplo de la figura 12, para lidiar con múltiples transiciones en un sistema de reconocimiento de intención completamente supervisado, el botón A se asigna a una única transición 1145 desde el estado erguido 1125 al estado de caminar 1150 como se discutió anteriormente. Además, el botón B 1220 se muestra asignado a una única transición (es decir, la transición de sentado a de pie 1110) desde el estado sentado 1105 al estado de pie 1115.

[0248] Como se analiza en la presente memoria, si se presiona el botón A 1210 y el usuario 101 está seguro, el sistema de exoesqueleto 100 inicia una transición desde estar erguido 1125 a caminar 1150. Si se presiona el botón B 1220, el sistema de exoesqueleto 100 inicia una transición 1110 (es decir, la transición de sentado a de pie 1110 desde sentado 1105 a de pie 1110, lo que hace que el usuario 101 se levante de la posición sentada). Desde allí, el sistema de exoesqueleto puede interpretar entonces si el usuario 101 ha llegado completamente al estado erguido 1110 y, si no es así, puede abortar la transición de sentado a de pie 1110 como medida de seguridad. En otras palabras, al presionar el botón B 1220 en la interfaz 515 se puede activar la transición de sentado a de pie 1110 desde sentado 1105 a un estado de maniobra erguido 1115, y el dispositivo de exoesqueleto 100 luego hará la transición 1120 al estado erguido 1125 a menos que ocurra un error.

[0250] En consecuencia, el botón A 1210 solo puede activar la transición de erguido a caminar 1145 desde el estado erguido 1125 al estado de caminar 1150 y el botón B 1220 solo puede activar la transición de estar sentado a estar de pie 1110 desde el estado sentado 1105 al estado erguido 1115, y todas las demás transiciones (es decir, 1120, 1130, 1140, 1155) no están disponibles al presionar el botón A 1210 o el botón B 1220.

[0252] Volviendo a la figura 14, se ilustra un ejemplo de un método de reconocimiento de intención totalmente supervisado 1400 en el contexto de la máquina de estados 1100 de la figura 11 y una interfaz de usuario 515 (véase la figura 5) que tiene un botón A 1210. Específicamente, la figura 13 ilustra otra variación de una máquina de estados completamente supervisada 1400 donde el botón A 1210 está asignado de tal manera que si el sistema de exoesqueleto 100 está en un estado erguido 1125 y el usuario 101 está seguro, presionar el botón A 1210 hará que el sistema de exoesqueleto 100 inicie la transición de erguido-caminar 1145 al estado de caminar 1150, y si el sistema de exoesqueleto 100 está en un estado sentado 1105 y el usuario 101 está seguro, el sistema de exoesqueleto 100 iniciará la transición de sentado-de pie 1110 al estado de pie 1115, después de lo cual el sistema de exoesqueleto 100 entonces interpretará si ha habido una transición exitosa 1120 al estado erguido 1125 y se comportará en consecuencia. Esta configuración de botón de ejemplo es similar al ejemplo anterior de la figura 8 que tiene botones duales A y B 1210, 1220 excepto que el mismo botón 1210 está asignado a dos transiciones específicas 1110, 1145 en lugar de una transición respectivamente.

[0253] Los métodos de reconocimiento de intención totalmente supervisados como los discutidos anteriormente se pueden distinguir de los métodos de reconocimiento de intención no supervisados. Por ejemplo, la figura 15 ilustra un ejemplo de un método de reconocimiento de intención no supervisado. Más específicamente, la figura 15 ilustra una máquina de estados no supervisada 1500 donde el usuario 101 no proporciona ninguna entrada manual directa al reconocimiento de intención del sistema de exoesqueleto 100. En cambio, el sistema de exoesqueleto 100 monitorea continuamente las entradas de los sensores e interpreta en qué estado se encuentra actualmente el sistema de exoesqueleto 100 y qué transición está intentando iniciar el usuario 101. Una vez que se alcanza el umbral para una posible transición desde el estado detectado actualmente en base a los datos del sensor (por ejemplo, de los sensores 513) y se interpreta que el usuario 101 está en una configuración segura, el sistema de exoesqueleto 100 puede entonces iniciar la transición interpretada.

[0254] A diferencia de los métodos de reconocimiento de intención totalmente supervisados analizados en las figuras 12 a 14, cada una de las transiciones 1110, 1120, 1130, 1140, 1145, 1155 que se muestran en la figura 15 son transiciones interpretadas por el dispositivo donde el sistema de exoesqueleto 100 determina el estado actual (es decir, sentándose 1105, de pie 1115, erguido 1125, sentado 1135 y caminando 1150) y determina qué transición, si hay alguna, está intentando iniciar el usuario. En consecuencia, la interfaz de usuario a modo de ejemplo 515 de la figura 15 no tiene un botón u otro elemento o mecanismo que permita que el usuario 101 inicie una o más transiciones específicas (aunque la interfaz de usuario 515 puede tener otras funcionalidades adecuadas). En otras palabras, el método no supervisado de la figura 15 no permite que el usuario 101 proporcione información para indicar un deseo de realizar una transición o iniciar una transición, mientras que los métodos de reconocimiento de intención supervisados analizados en las figuras 12 a 14 sí permiten que el usuario 101 inicie una transición a algunos o todos los estados.

[0256] Como se describe en la presente memoria, los métodos de reconocimiento de intención completamente supervisados y los métodos de reconocimiento de intención no supervisados se pueden distinguir de los métodos de reconocimiento de intención semisupervisados, como se describe con más detalle a continuación. Por ejemplo, la figura 16 ilustra un ejemplo de un método de reconocimiento de intención semisupervisado. Específicamente, la figura 16 ilustra una máquina de estados semisupervisada 1600 donde el usuario 101 proporciona una entrada manual directa al reconocimiento de intención del sistema de exoesqueleto 100 que indica que el sistema de exoesqueleto 100 debe buscar una transición de estado desde el estado actual, donde el estado actual es conocido o determinado por el sistema de exoesqueleto 100 en el momento de la entrada manual por parte del usuario 101.

[0258] Tal mayor observación de una transición de estado se puede lograr de varias maneras adecuadas, tales como reduciendo uno o más umbrales para interpretar si se está produciendo una transición, lo que puede aumentar la posibilidad de que se observe una transición a partir de las entradas del sensor (por ejemplo, a partir de los datos del sensor recibidos de los sensores 513).

[0260] Después de la entrada manual (por ejemplo, el botón X 1230 que se presiona en este ejemplo), si se detecta una transición de estado, el sistema de exoesqueleto 100 procede entonces a iniciar la transición de estado detectada. Sin embargo, si no se detecta ninguna transición de estado, el sistema de exoesqueleto 100 no realiza ninguna acción y, después de un tiempo de espera predefinido, el sistema de exoesqueleto 100 deja de buscar transiciones, lo que hace que el sistema de exoesqueleto 100 vuelva a un estado normal de preparación para la siguiente entrada manual.

[0262] En otras palabras, en varios ejemplos, el sistema de exoesqueleto 100 puede monitorear y responder a los movimientos de un usuario 101 en un estado de funcionamiento normal que incluye la identificación e inicio de varias transiciones de estado (por ejemplo, cualquier transición de estado posible como se muestra en el ejemplo de la figura 11), estando la identificación de las transiciones de estado asociada con un primer conjunto de uno o más umbrales, criterios o similares. En respuesta a una entrada de un usuario (por ejemplo, presionar un solo botón X 1230), el sistema de exoesqueleto 100 aún puede monitorear y responder a los movimientos del usuario 101, pero de acuerdo con un segundo conjunto de uno o más umbrales, criterios o similares, de modo que identificar las transiciones de estado es más fácil en comparación con el funcionamiento normal bajo el primer conjunto.

[0264] Más específicamente, para algunos conjuntos de datos de sensores, una transición de estado dada no se identificaría como presente cuando el sistema de exoesqueleto 100 esté funcionando bajo el primer conjunto, pero se identificaría como presente bajo el segundo conjunto de uno o más umbrales, criterios o similares. En consecuencia, en varios ejemplos, cuando el usuario 101 proporciona una entrada determinada (por ejemplo, presionando un solo botón X 1230), el sistema de exoesqueleto 100 puede volverse más sensible para identificar transiciones de estado.

[0266] En varios ejemplos, la sensibilidad a las transiciones de estado iniciadas por el usuario 101 se puede basar en posibles transiciones de estado dado el estado en donde se encuentran actualmente el usuario 101 y el sistema de exoesqueleto 100. En consecuencia, en varios ejemplos, después de recibir una indicación de una intención de realizar un cambio de estado (por ejemplo, cuando el usuario 101 presiona el botón X 1230), se puede determinar en qué estado se encuentran actualmente el usuario 101 y el sistema de exoesqueleto 100 y se puede ajustar la sensibilidad a los posibles cambios de estado por parte del usuario 101 en función del estado actual determinado.

[0268] Por ejemplo, haciendo referencia a la figura 16, donde se determina que el usuario está en el estado sentándose 1105, la sensibilidad para identificar una transición a un estado de pie 1115 se puede ajustar para que sea más sensible, mientras que otros estados que no son directamente accesibles desde el estado sentándose (por ejemplo, el estado de caminar 1150 o el estado sentado 1135) se pueden excluir como estados potenciales que se pueden detectar o identificar. Además, cuando son posibles múltiples transiciones de estado desde un estado determinado, se puede ajustar la sensibilidad para estas múltiples transiciones de estado potenciales. Por ejemplo, haciendo referencia a la figura 16, cuando se determina que el usuario se encuentra en el estado erguido 1125, la sensibilidad para identificar una transición hacia el estado sentado o al estado de caminar 1135, 1150 puede ajustarse para ser más alta, mientras que otros estados que no son directamente alcanzables desde el estado sentado (por ejemplo, el estado de pie 1115) pueden excluirse como posibles estados que pueden detectarse o identificarse.

[0270] Hacer que el sistema de exoesqueleto 100 sea más sensible a las transiciones de estado en respuesta a una entrada del usuario 101 puede ser deseable para mejorar la experiencia del usuario que lleva el sistema de exoesqueleto 100. Por ejemplo, durante el funcionamiento normal, el umbral para identificar y responder a las transiciones de estado puede ser alto para evitar falsos positivos de transiciones de estado y al mismo tiempo permitir también que el sistema de exoesqueleto 100 responda si es necesario cuando ocurre una transición de estado.

[0272] Sin embargo, cuando el usuario pretende iniciar una transición de estado (por ejemplo, pasar de una posición sentada a una posición erguida; pasar de una posición erguida a una posición sentada; pasar de una posición erguida a caminar; o similar), el usuario 101 puede proporcionar una entrada para indicar la intención de iniciar una transición de estado y el sistema de exoesqueleto 100 puede volverse más sensible a las transiciones de estado en anticipación de que el usuario 101 realice la transición de estado deseada. Esta mayor sensibilidad puede ser deseable para evitar falsos negativos o fallos en la identificación de una transición de estado iniciada por el usuario 101.

[0274] Además, proporcionar al usuario 101 una única entrada para indicar una intención de hacer una transición de estado puede ser deseable porque hace que el funcionamiento de dicho sistema de exoesqueleto 100 sea mucho más simple y fácil de usar en comparación con sistemas totalmente supervisados que tienen múltiples botones asignados a diferentes transiciones de estado específicas o sistemas donde un solo botón está asignado a menos de todas las transiciones de estado (por ejemplo, como se muestra en las figuras 12 a 14). Proporcionar al usuario 101 una única entrada para indicar una intención de realizar una transición de estado puede ser deseable en comparación con los métodos no supervisados porque proporcionar al usuario 101 la capacidad de indicar una intención de realizar transiciones de estado ayuda a prevenir falsos positivos y falsos negativos para las transiciones de estado al proporcionar una sensibilidad variable a las transiciones de estado en función de la intención o el deseo del usuario de realizar transiciones de estado, lo que puede estar asociado con una mayor probabilidad de que ocurra una transición de estado.

[0276] Para ilustrar aún más la diferencia entre los métodos de reconocimiento de intención totalmente supervisados de las figuras 7 a 9 y el método semisupervisado de la figura 16, puede ser útil centrarse en ejemplos en los que un usuario tiene múltiples opciones para realizar una transición de estado desde un estado determinado. Por ejemplo, como se muestra en el diagrama de estados 1600 de la figura 16, un usuario en un estado erguido 1125 tiene la opción de pasar a un estado sentado 1105 a través de un estado de maniobra de sentado 1135 o la opción de pasar a un estado de caminar 1150. Como se muestra en el ejemplo de la figura 16, cuando un usuario 101 presiona el botón 1230, el usuario 101 tiene la opción de iniciar una transición de erguido a sentado 1130 o una transición de erguido a caminar 1145, y el sistema de exoesqueleto 100 puede volverse más sensible a ambas transiciones potenciales 1130, 1145 y puede responder al usuario 101 iniciando cualquiera de las transiciones potenciales 1130, 1145.

[0278] Por el contrario, como se muestra en los ejemplos de las figuras 12 a 14, donde se presiona el botón A 1210, el usuario 101 se verá obligado a realizar la transición de erguido a caminar 1145 o, como mínimo, no tendrá la opción de una transición de erguido a sentado 1130, siendo la transición de erguido a sentado 1130 una acción no disponible. En consecuencia, aunque los métodos totalmente supervisados pueden limitar las opciones de los movimientos del usuario 101, los métodos semisupervisados (por ejemplo, como se muestra en la figura 16) pueden permitir que un usuario indique una intención de realizar una transición de estado sin especificar explícita o implícitamente una o más transiciones de estado específicas. Dicho de otra manera, los métodos totalmente supervisados pueden limitar las opciones de los movimientos del usuario 101, mientras que los métodos semisupervisados de varios ejemplos no limitan las opciones de los movimientos del usuario 101 y permiten que el sistema de exoesqueleto 100 se adapte a los movimientos del usuario 101 sin limitación.

[0279] La diferencia entre el reconocimiento de intención totalmente supervisado y el reconocimiento de intención semisupervisado también se puede ilustrar al examinar una máquina de estados donde un estado tiene un mayor número de posibles transiciones de estado. Por ejemplo, la figura 17 ilustra una máquina de estados de ejemplo 1700 en un método de reconocimiento de intención supervisado 1701 donde un estado erguido 1125 tiene ocho transiciones posibles 1130, 1145, 1705, 1715, 1725, 1735, 1745, 1755 a ocho estados de sistema diferentes 1135, 1150, 1710, 1720, 1730, 1740, 1750, 1760.

[0281] Más específicamente, un usuario 101 de un sistema de exoesqueleto 100 tiene la opción de pasar de un estado erguido 1125 a un estado sentado 1135 a través de una transición de erguido-sentado 1130; a un estado de caminar 1150 a través de una transición de erguido-caminar 1145; a un estado de salto 1710 a través de una transición de erguido-salto 1705; a un estado de estocada 1720 a través de una transición de erguido-estocada 1715; a un estado agachado 1730 a través de una transición de erguido-agachado 1725; a un estado de inmersión 1740 a través de una transición de erguido-inmersión 1735; a un estado de esprintar 1750 a través de una transición de erguido-esprintar 1745; y a un estado de trote 1750 a través de una transición de erguidotrote 1755.

[0283] Como se muestra en el ejemplo de la figura 17, una interfaz de usuario 515 puede tener un botón A 1210 que está asignado a la transición de estar de erguido a sentado 1130 y/o al estado sentado 1135. Cuando se presiona el botón A 1210 en este ejemplo, el sistema de exoesqueleto 100 puede iniciar la transición al estado sentado 1135 a través de la transición de erguido a sentado 1130, no estando disponibles los otros estados y transiciones cuando se presiona el botón A.

[0285] En un ejemplo similar, la figura 18 ilustra una máquina de estados 1700 en un método de reconocimiento de intención supervisado 1800 donde un estado erguido 1125 tiene ocho transiciones posibles a ocho estados respectivos y cuatro botones 1210, 1220, 1240, 1250 están asignados respectivamente a pares únicos de transición y estado. Más específicamente, el botón A 1210 está asignado al estado sentado 1135 y a la transición de erguido a sentado 1130; el botón B 1220 está asignado al estado de salto 1710 y a la transición de erguido a salto 1705; el botón C 1240 está asignado al estado de estocada 1720 y a la transición de erguido a estocada 1715; y el botón D 1250 está asignado al estado agachado 1730 y a la transición de erguido a agachado 1725.

[0287] De manera similar al ejemplo de la figura 17, el método 1800 de la figura 18 ilustra que cada uno de los botones 1210, 1220, 1240, 1250, cuando se presiona, desencadena una transición al estado en donde está asignado el botón dado mientras que hace que las otras transiciones y estados no estén disponibles a menos que se presione otro botón. Aunque el ejemplo de la figura 18 ilustra solo cuatro botones asignados a cuatro pares de estados y transiciones respectivos, en ejemplos adicionales, cada uno de los estados puede asignarse a un botón respectivo. En otras palabras, para el ejemplo de máquina de estados 1700 de las figuras 17 y 18, en ejemplos adicionales cada uno de los ocho pares de transición de estados se puede asignar a un botón respectivo. En consecuencia, cuando un usuario 101 desea pasar del estado erguido 1125 a otro estado, el usuario 101 debe presionar un botón específico asociado con el estado o transición de estado dado para iniciar la transición al estado deseado.

[0289] Por el contrario, la figura 19 ilustra un ejemplo de un método de reconocimiento de intención semisupervisado 1900 que tiene la máquina de estados 1700 como se muestra en las figuras 17 y 18 y una interfaz de usuario 515 que tiene un solo botón 1230 para indicar una intención de realizar una transición de estado. Como se muestra en la figura 14, el usuario 101 puede estar en un estado erguido 1125 y puede presionar el botón X 1230 para indicar la intención o el deseo de hacer una transición de estado, y el sistema de exoesqueleto 100 puede volverse más sensible para identificar una transición de estado mientras permite al usuario 101 iniciar cualquiera de las ocho posibles transiciones de estado que se muestran en el ejemplo de la figura 19 o elegir no iniciar una transición de estado.

[0291] En otras palabras, en el método de reconocimiento de intención semisupervisado 1900 de la figura 19, debido a que la entrada manual (botón X 1230) solo indica que el sistema de exoesqueleto 100 se vuelva más sensible para detectar cualquier transición posible (por ejemplo, al reducir los umbrales de transición a posibles comportamientos) desde el estado actual, todas las posibles transiciones de estado siguen siendo posibles.

[0292] Además, tampoco es posible ninguna transición y el usuario 101 no está obligado ni requerido a realizar una transición de estado. Sin embargo, en el ejemplo totalmente supervisado de la figura 18, si se presiona el botón B 1220 y el estado de configuración erguida actual 1125 se considera seguro para que el usuario 101 haga la transición, el sistema de exoesqueleto 100 iniciará una transición de erguido a salto 1705. Mientras que en el ejemplo de la figura 19, si se presiona el botón X 1230 y el usuario 101 no está haciendo nada que indique que debería ocurrir una transición, está a punto de ocurrir o está ocurriendo, no ocurrirá ninguna transición.

[0294] Además, si bien se analizan varios ejemplos de métodos de reconocimiento de intención semisupervisados que tienen un solo botón (por ejemplo, el botón X 1230), debe quedar claro que varios ejemplos pueden comprender un solo tipo de entrada, con uno o más métodos de entrada para el tipo de entrada único. Por ejemplo, en algunos ejemplos, un sistema de exoesqueleto 100 puede comprender un primer y un segundo botón X 1230 dispuestos respectivamente en las unidades actuadoras izquierda y derecha 110A, 110B del sistema de exoesqueleto 100, y el usuario 101 puede presionar cualquiera de los botones 1230 para hacer que el sistema de exoesqueleto 100 sea más sensible o responda más a la identificación de transiciones de estado. Además, el tipo de entrada único se puede asociar con múltiples métodos de entrada en algunos ejemplos. Por ejemplo, un usuario 101 puede presionar un botón X 1230, puede golpear el cuerpo del sistema de exoesqueleto 100 o proporcionar un comando de voz para hacer que el sistema de exoesqueleto 100 sea más sensible o responda más a la identificación de transiciones de estado.

[0296] Una forma de describir matemáticamente la diferencia entre un método totalmente supervisado y un método semisupervisado es examinar la probabilidad de posibles transiciones de estado desde un estado inicial dado. En métodos totalmente supervisados para varias máquinas de estados (por ejemplo, la máquina de estados 1100 de la figura 11 o la máquina de estados 1700 de la figura 17), la probabilidad de transición de estar erguido 1125 a caminar 1150 puede ser igual a N: P(Caminar/Erguido) = N. La probabilidad de transición de erguido 1125 a erguido 1125 es entonces 1-N: P(Erguido/Erguido) = 1-N, en cuyo caso el sistema de exoesqueleto 100, (por ejemplo, debido a una característica de seguridad), no permite que ocurra la transición. La probabilidad de pasar de erguido 1125 a sentado 1135 es igual a 0: P(Sentado/Erguido) = 0, porque en varios métodos totalmente supervisados, una entrada manual solo puede aplicarse a una única transición deseada desde un único estado inicial.

[0298] En métodos supervisados para dichas mismas máquinas de estados (por ejemplo, la máquina de estados 1100 de la figura 11 o la máquina de estados 1700 de la figura 17), la probabilidad de transición de erguido 1125 a caminar 1150 puede ser igual a A: P(Caminar/Erguido) = A. La probabilidad de transición de erguido 1125 a erguido 1125 es B: P(Erguido/Erguido) = B. La probabilidad de transición de erguido 1125 a sentado 1135 es 1-A-B: P (Sentado/Erguido) = 1-A-B. Esto puede deberse a que en algunos ejemplos de un método de reconocimiento de intención semisupervisado, se deja que el sistema de exoesqueleto 100 interprete la transición de estado deseada desde el estado inicial dado, lo que permite que el sistema de exoesqueleto 100 decida entre sentarse 1135, caminar 1150 o permanecer erguido 1125.

[0300] Pasando a la figura 20, se ilustra un método de reconocimiento de intención semisupervisado 2000 de acuerdo con un ejemplo, que en varios ejemplos puede implementarse mediante un dispositivo de exoesqueleto 510 de un sistema de exoesqueleto 100 (véase la figura 5). El método 2000 comienza en 2005, donde el sistema de exoesqueleto 100 opera en un primer modo con sensibilidad para detectar transiciones de estado en un primer nivel de sensibilidad. En 2010, se determina si se identifica una transición de estado y, de ser así, el dispositivo de exoesqueleto facilita la transición de estado identificada en 2015 y el método 2000 vuelve a 2005, donde el sistema de exoesqueleto 100 opera en el primer modo con sensibilidad para detectar transiciones de estado en el primer nivel de sensibilidad. Sin embargo, si en 2010 no se identifica una transición de estado, entonces en 2020 se determina si se recibe una entrada de intención de transición de estado y, si no, el método 2000 vuelve a 2005, donde el sistema de exoesqueleto 100 opera en el primer modo con sensibilidad para detectar transiciones de estado en el primer nivel de sensibilidad.

[0301] Por ejemplo, el exoesqueleto 100 puede funcionar en un modo de sensibilidad normal (por ejemplo, el primer modo) y puede identificar una o más transiciones de estado iniciadas o realizadas por el usuario 101 y puede actuar en consecuencia para ayudar al usuario con dichas una o más transiciones de estado identificadas según sea necesario. Además, el sistema de exoesqueleto 100 puede monitorear o esperar que se reciba una entrada de intención de transición de estado, que como se analiza en la presente memoria puede recibirse de varias formas adecuadas, tal como presionando un botón en una interfaz de usuario 515, a través de una entrada háptica, a través de una entrada de audio o similar.

[0303] En varios ejemplos, el sistema de exoesqueleto 100 puede funcionar y hacer transitar al usuario 101 a través de algunos o todos los estados disponibles durante una sesión operativa determinada sin que se reciba nunca una entrada de intención de transición de estado. Por ejemplo, el sistema de exoesqueleto 100 se puede encender, operar en varios estados de posición y luego apagarse sin que se reciba una entrada de intención de transición de estado. En otras palabras, en varios ejemplos, el sistema de exoesqueleto 100 puede ser completamente funcional y tener la capacidad de moverse a través de todos los estados de posición y transiciones disponibles sin que se reciba nunca una entrada de intención de transición de estado.

[0305] Volviendo al método 2000, si se recibe una entrada de intención de transición de estado en 2020, entonces el método 2000 continúa hasta 2025, donde el sistema de exoesqueleto 100 funciona en un segundo modo con sensibilidad para detectar transiciones de estado en un segundo nivel de sensibilidad. En 2030, se determina si se identifica una transición de estado y, de ser así, en 2035 el dispositivo de exoesqueleto 100 facilita la transición de estado identificada y el método 2000 vuelve a 2025, donde el sistema de exoesqueleto 100 opera en el primer modo con sensibilidad para detectar transiciones de estado en un segundo nivel de sensibilidad.

[0306] Sin embargo, si no se identifica una transición de estado en 2030, el método 2000 continúa hasta 2040, donde se realiza una determinación de si se ha producido un tiempo de espera de segundo modo. Si no, el método 2000 vuelve a 2025, donde el sistema de exoesqueleto 100 funciona en el segundo modo con sensibilidad para detectar transiciones de estado en un segundo nivel de sensibilidad. Sin embargo, si se determina un tiempo de espera de segundo modo, entonces el método 2000 vuelve a 2005, donde el sistema de exoesqueleto 100 funciona en el primer modo con sensibilidad para detectar transiciones de estado en el primer nivel de sensibilidad.

[0308] Por ejemplo, cuando el sistema de exoesqueleto 100 recibe una entrada de intención de transición de estado, el sistema de exoesqueleto 100 puede cambiar de detectar transiciones de estado en el primer nivel de sensibilidad en el primer modo a detectar transiciones de estado en el segundo nivel de sensibilidad en el segundo modo, siendo diferentes los niveles de sensibilidad primero y segundo. El sistema de exoesqueleto 100 puede monitorear las transiciones de estado y puede facilitar una o más transiciones de estado que se identifican hasta que se produce un tiempo de espera para operar en el segundo modo. Sin embargo, no es necesario que las transiciones de estado se identifiquen y/o faciliten siempre mientras se opera en el segundo modo antes de que tenga lugar el tiempo de espera del segundo modo.

[0310] Como se analiza en la presente memoria, en varios ejemplos, el segundo nivel de sensibilidad del segundo modo puede ser más sensible para detectar o identificar transiciones de estado en comparación con el primer nivel de sensibilidad del primer modo. La mayor sensibilidad del segundo nivel de sensibilidad se puede lograr de varias maneras adecuadas, entre ellas, reduciendo uno o más umbrales asociados con la identificación de una o más transiciones de estado; eliminando o modificando criterios para identificar una o más transiciones de estado; o similares. Sin embargo, en diversos ejemplos, no es necesario cambiar, eliminar o modificar un subconjunto de umbrales y/o criterios de un conjunto de criterios. Además, en algunos ejemplos, se pueden aumentar uno o más umbrales si el efecto general de la diferencia entre el segundo nivel de sensibilidad y el primer nivel de sensibilidad da como resultado una mayor sensibilidad general del segundo nivel de sensibilidad. En otros ejemplos, el primer y el segundo modo pueden ser diferentes de cualquier manera adecuada de modo que, para algunos conjuntos de datos de sensores, una transición de estado dada no se identificaría como presente cuando el sistema de exoesqueleto 100 esté funcionando en el primer modo, pero sí se identificaría como presente cuando el sistema de exoesqueleto 100 esté funcionando en el segundo modo.

[0312] Se puede generar o implementar un tiempo de espera de segundo modo de varias maneras adecuadas. En algunos ejemplos, un tiempo de espera del segundo modo puede comprender un temporizador que corresponde al tiempo que una sesión del segundo modo determinada ha estado activa (por ejemplo, una cantidad de tiempo desde que se produce un cambio del primer modo al segundo modo), y el tiempo de espera del segundo modo puede ocurrir cuando el temporizador alcanza o supera un umbral de tiempo de espera definido. Por ejemplo, un umbral de tiempo de espera puede ser una cantidad de segundos, minutos o similares, incluyendo 1 segundo, 5 segundos, 10 segundos, 20 segundos, 30 segundos, 45 segundos, 60 segundos, 90 segundos, 2 minutos, 3 minutos, 5 minutos o similares.

[0314] Dicho umbral de tiempo de espera puede ser estático o variable. En algunos ejemplos, las sesiones del segundo modo pueden durar un tiempo definido. En otros ejemplos, las sesiones de segundo modo pueden durar una cantidad de tiempo definida por defecto, pero pueden extenderse o acortarse según criterios, condiciones, datos de sensores o similares adecuados. Por ejemplo, en algunos ejemplos, una sesión de segundo modo puede finalizar después de que se identifique una transición de estado y/o se facilite la transición de estado identificada.

[0316] Los métodos de reconocimiento de intenciones se pueden utilizar en diversas aplicaciones adecuadas. Un ejemplo incluye un método de reconocimiento de intenciones para un sistema de exoesqueleto de extremidades inferiores 100 para ayudar con la movilidad comunitaria de adultos mayores. El sistema de exoesqueleto 100 puede diseñarse para ayudar en las transiciones entre posiciones sentado y erguido, subir y bajar escaleras, así como para proporcionar asistencia durante las maniobras de caminar. En este ejemplo, se proporciona al usuario una única entrada al sistema de exoesqueleto 100 en forma de golpes o toques suaves dos veces en el exterior del sistema de exoesqueleto 100. Esta interacción manual por parte del usuario 101 puede ser detectada a través del monitoreo de acelerómetros integrados u otros sensores 513 del sistema de exoesqueleto 100. El sistema de exoesqueleto 100 puede interpretar la entrada del usuario 101 como una indicación de que se avecina un cambio de comportamiento. El sistema de exoesqueleto 100 puede utilizar métodos de reconocimiento de intención no supervisados que monitorean los sensores de dispositivo 513 para observar un cambio en el comportamiento del usuario para identificar la intención; sin embargo, los métodos específicos se pueden ajustar para que sean muy conservadores a fin de evitar indicaciones falsas de intención. Cuando la intención es indicada por el usuario 101, el umbral de confianza requerido para el método puede disminuir, permitiendo que el sistema de exoesqueleto 100 sea mucho más sensible y esté más dispuesto a responder a lo que interpreta como un movimiento activado.

[0318] En tal ejemplo, el sujeto puede haberse puesto el sistema de exoesqueleto 100 desde una posición sentada y la única transición de estado disponible al dispositivo es entonces ponerse de pie. Cuando el usuario 101 toca dos veces el sistema de exoesqueleto 100, el sistema de exoesqueleto 100 puede relajar los requisitos de umbral para el comportamiento de ponerse de pie durante un período de tiempo fijo, que para el propósito de este ejemplo se puede establecer en 5 segundos. Si el usuario 101 no intenta iniciar un comportamiento de ponerse de pie, la indicación de intención simplemente expirará y regresará a los umbrales conservadores. Si el usuario 101 intenta iniciar un comportamiento de ponerse de pie, el sistema de exoesqueleto 100 verá el movimiento y responderá con asistencia en consecuencia. Una vez en posición erguida, el usuario 101 puede realizar una variedad de acciones que incluyen caminar, pasar a sentarse, subir escaleras o bajar escaleras. En este caso, el usuario 101 puede decidir no tocar la máquina y comenzar a caminar. En este punto, el dispositivo aún puede responder al comportamiento, pero puede requerir una identificación mucho más segura del comportamiento objetivo.

[0320] Después de dejar de caminar, el usuario 101 pretende subir las escaleras. El usuario 101 toca el dispositivo dos veces para indicar el próximo cambio en el comportamiento deseado y luego comienza a completar el movimiento. Aquí, la intención indicada por el usuario no especifica para el sistema de exoesqueleto 100 a qué comportamiento pretende realizar la transición el usuario 101, solamente que es probable que ocurra una transición en un futuro cercano. El sistema de exoesqueleto 100 observa que el usuario 101 está erguido y, utilizando un umbral de transición más sensible, el sistema de exoesqueleto 100 permite que se produzca la transición en los modos de comportamiento.

[0322] Pasando a las figuras 21a, 21b, 22a y 22b, los ejemplos de una unidad actuadora de pierna 110 pueden incluir la articulación 125, el actuador de fuelle 130, las nervaduras de restricción 135 y las placas de base 140. Más específicamente, la figura 21a ilustra una vista lateral de una unidad actuadora de pierna 110 en una configuración comprimida y la figura 21b ilustra una vista lateral de la unidad actuadora de pierna 110 de la figura 21a en una configuración expandida. La figura 22a ilustra una vista lateral en sección transversal de una unidad actuadora de pierna 110 en una configuración comprimida y la figura 22b ilustra una vista lateral en sección transversal de la unidad actuadora de pierna 110 de la figura 22a en una configuración expandida.

[0323] Como se muestra en las figuras 21a, 21b, 22a y 22b, la articulación 125 puede tener una pluralidad de nervaduras de restricción 135 que se extienden desde y están acopladas a la articulación 125, que rodean o se apoyan en una parte del actuador de fuelle 130. Por ejemplo, en algunos ejemplos, las nervaduras de restricción 135 pueden apoyarse en los extremos 132 del actuador de fuelle 130 y pueden definir algunas o todas las placas base 140 contra las que los extremos 132 del actuador de fuelle 130 pueden empujar. Sin embargo, en algunos ejemplos, las placas base 140 pueden ser elementos separados y/o diferentes de las nervaduras de restricción 135 (por ejemplo, como se muestra en la figura 1). Además, se pueden disponer una o más nervaduras de restricción 135 entre los extremos 132 del actuador de fuelle 130. Por ejemplo, las figuras 21a, 21b, 22a y 22b ilustran una nervadura de restricción 135 dispuesta entre los extremos 132 del actuador de fuelle 130; sin embargo, otros ejemplos pueden incluir cualquier número adecuado de nervaduras de restricción 135 dispuestas entre los extremos del actuador de fuelle 130, incluyendo 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 50, 100 y similares. En algunos ejemplos, las nervaduras de restricción pueden estar ausentes.

[0324] Como se muestra en las secciones transversales de las figuras 22a y 22b, el actuador de fuelle 130 puede definir una cavidad 131 que puede llenarse con fluido (por ejemplo, aire), para expandir el actuador de fuelle 130, lo que puede hacer que el fuelle se alargue a lo largo del eje B como se muestra en las figuras 21b y 22b. Por ejemplo, aumentar la presión y/o el volumen de fluido en el actuador de fuelle 130 que se muestra en la figura 21a puede hacer que el actuador de fuelle 130 se expanda a la configuración que se muestra en la figura 21b. Por ejemplo, aumentar la presión y/o el volumen de fluido en el actuador de fuelle 130 que se muestra en la figura 22a puede hacer que el actuador de fuelle 130 se expanda a la configuración que se muestra en la figura 22b. Para mayor claridad, el uso del término "fuelle" es para describir un componente en la unidad actuadora descrita 110 y no pretende limitar la geometría del componente. El actuador de fuelle 130 se puede construir con una variedad de geometrías que incluyen, entre otras, un tubo cilíndrico constante, un cilindro de área transversal variable, una geometría tejida en 3-D que se infla hasta una forma de arco definida y similares. El término "fuelle" no debe interpretarse como que incluye necesariamente una estructura que tiene circunvoluciones.

[0326] Alternativamente, reducir la presión y/o el volumen de fluido en el actuador de fuelle 130 que se muestra en la figura 21b puede hacer que el actuador de fuelle 130 se contraiga a la configuración que se muestra en la figura 21a. De manera análoga, reducir la presión y/o el volumen de fluido en el actuador de fuelle 130 que se muestra en la figura 22b puede hacer que el actuador de fuelle 130 se contraiga a la configuración que se muestra en la figura 22a. Tal aumento o disminución de una presión o volumen de fluido en el actuador de fuelle 130 puede realizarse mediante el sistema neumático 520 y las líneas neumáticas 145 del sistema de exoesqueleto 100, lo que pueden ser controlado por el dispositivo de exoesqueleto 510 (véase la figura 5).

[0327] En un ejemplo preferido, el actuador de fuelle 130 se puede inflar con aire; sin embargo, en otros ejemplos, se puede utilizar cualquier fluido adecuado para inflar el actuador de fuelle 130. Por ejemplo, se pueden utilizar gases que incluyan oxígeno, helio, nitrógeno y/o argón o similares para inflar y/o desinflar el actuador de fuelle 130. En otros ejemplos, se puede utilizar un líquido como agua, un aceite o similar para inflar el actuador de fuelle 130. Además, aunque algunos ejemplos analizados en la presente memoria se relacionan con la introducción y extracción de fluido de un actuador de fuelle 130 para cambiar la presión dentro del actuador de fuelle 130, otros ejemplos pueden incluir calentar y/o enfriar un fluido para modificar una presión dentro del actuador de fuelle 130.

[0329] Como se muestra en las figuras 21a, 21b, 22a y 22b, las nervaduras de restricción 135 pueden soportar y restringir el actuador de fuelle 130. Por ejemplo, al inflar el actuador de fuelle 130 se hace que el actuador de fuelle 130 se expanda a lo largo de la longitud del actuador de fuelle 130 y también hace que el actuador de fuelle 130 se expanda radialmente. Las nervaduras de restricción 135 pueden restringir la expansión radial de una parte del actuador de fuelle 130. Además, como se analiza en este documento, el actuador de fuelle 130 comprende un material que es flexible en una o más direcciones y las nervaduras de restricción 135 pueden controlar la dirección de expansión lineal del actuador de fuelle 130. Por ejemplo, en algunos ejemplos, sin las nervaduras de restricción 135 u otras estructuras de restricción, el actuador de fuelle 130 se herniaría o se doblaría fuera de su eje de manera incontrolable, de modo que no se aplicaría una fuerza adecuada a las placas base 140, de modo que los brazos 115, 120 no se accionarían de manera adecuada o controlable. Por consiguiente, en varios ejemplos, las nervaduras de restricción 135 pueden ser deseables para generar un eje de expansión B consistente y controlable para el actuador de fuelle 130 a medida que se inflan y/o desinflan.

[0330] En algunos ejemplos, el actuador de fuelle 130 en una configuración desinflada puede extenderse sustancialmente más allá de un borde radial de las nervaduras de restricción 135 y puede retraerse durante el inflado para extenderse menos más allá del borde radial de las nervaduras de restricción 135, para extenderse hasta el borde radial de las nervaduras de restricción 135, o para no extenderse menos más allá del borde radial de las nervaduras de restricción 135. Por ejemplo, la figura 22a ilustra una configuración comprimida del actuador de fuelle 130 donde el actuador de fuelle 130 se extiende sustancialmente más allá de un borde radial de las nervaduras de restricción 135 y la figura 22b ilustra el actuador de fuelle 130 retrayéndose durante el inflado para extenderse menos más allá del borde radial de las nervaduras de restricción 135 en una configuración inflada del actuador de fuelle 130.

[0332] De manera similar, la figura 23a ilustra una vista superior de una configuración comprimida del actuador de fuelle 130 donde el actuador de fuelle 130 se extiende sustancialmente más allá de un borde radial de las nervaduras de restricción 135 y la figura 23b ilustra una vista superior en la que el actuador de fuelle 130 se retrae durante el inflado para extenderse menos más allá del borde radial de las nervaduras de restricción 135 en una configuración inflada del actuador de fuelle 130.

[0334] Las nervaduras de restricción 135 se pueden configurar de varias maneras adecuadas. Por ejemplo, las figuras 23a, 23b y 24 ilustran una vista superior de un ejemplo de una nervadura de restricción 135 que tiene un par de brazos de nervadura 136 que se extienden desde la estructura de unión 125 y se acoplan con un anillo de nervadura circular 137 que define una cavidad de nervadura 138 a través de la cual puede extenderse una parte del actuador de fuelle 130 (por ejemplo, como se muestra en las figuras 22a, 22b, 23a y 23b). En varios ejemplos, las una o más nervaduras de restricción 135 pueden ser un elemento sustancialmente plano con los brazos de nervadura 136 y el anillo de nervadura 137 dispuestos dentro de un plano común.

[0335] En otros ejemplos, las una o más nervaduras de restricción 135 pueden tener cualquier otra configuración adecuada. Por ejemplo, algunos ejemplos pueden tener cualquier número adecuado de brazos de nervadura 136, incluidos uno, dos, tres, cuatro, cinco o similares. Además, el anillo de nervadura 137 puede tener varias formas adecuadas y no necesita ser circular, incluyendo uno o ambos de un borde interior que define la cavidad de la nervadura 138 o un borde exterior del anillo de nervadura 137.

[0337] En varios ejemplos, las nervaduras de restricción 135 pueden configurarse para dirigir el movimiento del actuador de fuelle 130 a través de una trayectoria barrida alrededor de algún centro instantáneo (que puede o no estar fijo en el espacio) y/o para evitar el movimiento del actuador de fuelle 130 en direcciones no deseadas, tales como pandeo fuera del plano. Como resultado, el número de nervaduras de restricción 135 incluidas en algunos ejemplos puede variar dependiendo de la geometría específica y la carga de la unidad actuadora de pierna 110. Los ejemplos pueden variar desde una nervadura de restricción 135 hasta cualquier número adecuado de nervaduras de restricción 135; en consecuencia, el número de nervaduras de restricción 135 no debe considerarse como un límite a la aplicabilidad de la invención. Además, en algunos ejemplos pueden faltar las nervaduras de restricción 135.

[0339] La una o más nervaduras de restricción 135 se pueden construir de diversas maneras. Por ejemplo, la una o más nervaduras de restricción 135 pueden variar en construcción en una unidad actuadora de pierna 110 dada, y/o pueden requerir o no una sujeción a la estructura de articulación 125. En varios ejemplos, las nervaduras de restricción 135 se pueden construir como un componente integral de una estructura de articulación rotatoria central 125. Un ejemplo de dicha estructura puede incluir una articulación mecánica rotatoria de pasador, donde las nervaduras de restricción 135 están conectadas y pueden pivotar alrededor de la articulación 125 en un extremo de la estructura de articulación 125, y están unidas a una capa exterior inextensible del actuador de fuelle 130 en el otro extremo. En otro conjunto de ejemplos, las nervaduras de restricción 135 se pueden construir en forma de una única estructura de flexión que dirige el movimiento del actuador de fuelle 130 en todo el rango de movimiento de la unidad actuadora de pierna 110. Otro ejemplo utiliza una nervadura de restricción de flexión 135 que no está conectada integralmente a la estructura de articulación 125 sino que en su lugar está unida externamente a una estructura de articulación 125 previamente ensamblada. Otro ejemplo puede comprender las nervaduras de restricción 135 que están compuestas de piezas de tela envueltas alrededor del actuador de fuelle 130 y unidas a la estructura de articulación 125, actuando como una hamaca para restringir y/o guiar el movimiento del actuador de fuelle 130. Hay métodos adicionales disponibles para construir las nervaduras de restricción 135 que se pueden usar en ejemplos adicionales que incluyen, entre otros, un mecanismo, una flexión rotacional conectada alrededor de la estructura de articulación 125 y similares.

[0341] En algunos ejemplos, una consideración de diseño para las nervaduras de restricción 135 puede ser cómo las una o más nervaduras de restricción 135 interactúan con el actuador de fuelle 130 para guiar la trayectoria del actuador de fuelle 130. En varios ejemplos, las nervaduras de restricción 135 se pueden fijar al actuador de fuelle 130 en ubicaciones predefinidas a lo largo de la longitud del actuador de fuelle 130. Una o más nervaduras de restricción 135 se pueden acoplar al actuador de fuelle 130 de varias maneras adecuadas, que incluyen, entre otras, costura, abrazaderas mecánicas, interferencia geométrica, integración directa y similares. En otros ejemplos, las nervaduras de restricción 135 pueden configurarse de tal manera que las nervaduras de restricción 135 floten a lo largo de la longitud del actuador de fuelle 130 y no estén fijadas al actuador de fuelle 130 en puntos de conexión predeterminados. En algunos ejemplos, las nervaduras de restricción 135 pueden configurarse para restringir un área en sección transversal del actuador de fuelle 130. Un ejemplo puede incluir un actuador de fuelle tubular 130 unido a una nervadura de restricción 135 que tiene una sección transversal ovalada, que en algunos ejemplos puede ser una configuración para reducir el ancho del actuador de fuelle 130 en esa ubicación cuando el actuador de fuelle 130 está inflado.

[0343] El actuador de fuelle 130 puede tener varias funciones en algunos ejemplos, incluyendo contener el fluido de funcionamiento de la unidad actuadora de pierna 110, resistir fuerzas asociadas con la presión operativa de la unidad actuadora de pierna 110 y similares. En varios ejemplos, la unidad actuadora de pierna 110 puede funcionar a una presión de fluido superior, inferior o similar a la presión ambiente. En varios ejemplos, el actuador de fuelle 130 puede comprender uno o más materiales flexibles, pero inextensibles o prácticamente inextensibles para resistir la expansión (por ejemplo, más allá de lo deseado en direcciones distintas de una dirección prevista de aplicación de fuerza o movimiento) del actuador de fuelle 130 más allá de lo deseado cuando se presuriza por encima de la presión ambiente. Además, el actuador de fuelle 130 puede comprender un material impermeable o semiimpermeable para contener el fluido del actuador.

[0345] Por ejemplo, en algunos ejemplos, el actuador de fuelle 130 puede comprender un material de lámina flexible tal como nailon tejido, caucho, policloropreno, un plástico, látex, una tela o similar. En consecuencia, en algunos ejemplos, el actuador de fuelle 130 puede estar hecho de un material plano que es sustancialmente inextensible a lo largo de uno o más ejes planos del material plano mientras que es flexible en otras direcciones. Por ejemplo, la figura 26 ilustra una vista lateral de un material plano 2600 (por ejemplo, una tela) que es sustancialmente inextensible a lo largo del eje X, coincidente con el plano del material 2600, pero flexible en otras direcciones, incluido el eje Z. En el ejemplo de la figura 26, el material 2600 se muestra flexionándose hacia arriba y hacia abajo a lo largo del eje Z, mientras que es inextensible a lo largo del eje X. En diversos ejemplos, el material 2600 también puede ser inextensible a lo largo de un eje Y (no mostrado), que también coincide con el plano del material 2600, como el eje X, y es perpendicular al eje X.

[0346] En algunos ejemplos, el actuador de fuelle 130 puede estar hecho de un material tejido no plano, inextensible a lo largo de uno o más ejes del material. Por ejemplo, en un ejemplo, el actuador de fuelle 130 puede comprender un tubo de tela tejida. El material de tela tejida puede proporcionar inextensibilidad a lo largo de la longitud del actuador de fuelle 130 y en la dirección circunferencial. Aún es posible configurar dichos ejemplos a lo largo del cuerpo del usuario 101 para alinearse con el eje de una articulación deseada en el cuerpo 101 (por ejemplo, la rodilla 103).

[0347] En varios ejemplos, el actuador de fuelle 130 puede desarrollar su fuerza resultante mediante el uso de una longitud de superficie interna restringida y/o una longitud de superficie externa que están a una distancia restringida entre sí (por ejemplo, debido a un material inextensible como se discutió anteriormente). En algunos ejemplos, un diseño de este tipo puede permitir que el actuador se contraiga sobre el actuador de fuelle 130, pero cuando se presuriza hasta un cierto umbral, el actuador de fuelle 130 puede dirigir las fuerzas axialmente presionando las placas 140 de la unidad actuadora de pierna 110 porque no hay capacidad para que el actuador de fuelle 130 se expanda más en volumen de otra manera debido a que no puede extender su longitud más allá de una longitud máxima definida por el cuerpo del actuador de fuelle 130.

[0348] En otras palabras, el actuador de fuelle 130 puede comprender una envoltura textil sustancialmente inextensible que define una cámara que se vuelve impermeable a los fluidos mediante una vejiga impermeable a los fluidos contenida en la envoltura textil sustancialmente inextensible y/o una estructura impermeable a los fluidos incorporada en la envoltura textil sustancialmente inextensible. La envoltura textil sustancialmente inextensible puede tener una geometría predeterminada y un estado de equilibrio no lineal en un desplazamiento que proporciona un tope mecánico al presurizar la cámara para evitar un desplazamiento excesivo del actuador textil sustancialmente inextensible.

[0349] En algunos ejemplos, el actuador de fuelle 130 puede incluir una envoltura que consiste o consiste esencialmente en textiles inextensibles (por ejemplo, tejidos de punto inextensibles, tejidos, no tejidos, etc.) que pueden prescribir varios movimientos adecuados como se analiza en la presente memoria. El actuador de fuelle textil inextensible 130 se puede diseñar con estados de equilibrio específicos (por ejemplo, estados finales o formas en los que son estables a pesar del aumento de la presión), relaciones de presión/rigidez y trayectorias de movimiento. El actuador de fuelle textil inextensible 130 en algunos ejemplos se puede configurar con precisión para suministrar fuerzas elevadas porque los materiales inextensibles pueden permitir un mayor control sobre la direccionalidad de las fuerzas.

[0350] Por consiguiente, algunos ejemplos de actuador de fuelle textil inextensible 130 pueden tener una geometría predeterminada que produce desplazamiento principalmente a través de un cambio en la geometría entre la forma desinflada y la geometría predeterminada de su estado de equilibrio (por ejemplo, forma completamente inflada) debido al desplazamiento de la envoltura textil en lugar de a través del estiramiento de la envoltura textil durante un aumento relativo de la presión dentro de la cámara; en varios ejemplos, esto se puede lograr mediante el uso de materiales inextensibles en la construcción de la envoltura del actuador de fuelle 130. Como se analiza en la presente memoria, en algunos ejemplos "inextensible" o "sustancialmente inextensible" puede definirse como una expansión de no más del 10 %, no más del 5 % o no más del 1 % en una o más direcciones. La figura 25a ilustra una vista en sección transversal de una unidad actuadora neumática 110 que incluye el actuador de fuelle 130 de acuerdo con otro ejemplo y la figura 25b ilustra una vista lateral de la unidad actuadora neumática 110 de la figura 25a en una configuración expandida que muestra la sección transversal de la figura 25a. Como se muestra en la figura 25a, el actuador de fuelle 130 puede comprender una primera capa interna 132 que define la cavidad de fuelle 131 y puede comprender una segunda capa externa 133 con una tercera capa 134 dispuesta entre la primera y la segunda capas 132, 133. A lo largo de esta descripción, el uso del término "capa" para describir la construcción del actuador de fuelle 130 no debe considerarse como limitante del diseño. El uso de "capa" puede referirse a una variedad de diseños que incluyen, entre otros: una lámina de material plana, una película húmeda, una película seca, un revestimiento de caucho, una estructura comoldeada y similares.

[0351] En algunos ejemplos, la primera capa interna 132 puede comprender un material que sea impermeable o semipermeable al fluido del actuador (por ejemplo, aire) y la segunda capa externa 133 puede comprender un material inextensible como se analiza en la presente memoria. Por ejemplo, como se analiza en la presente memoria, una capa impermeable puede referirse a una capa impermeable o semipermeable y una capa inextensible puede referirse a una capa inextensible o prácticamente inextensible.

[0352] En algunos ejemplos que comprenden dos o más capas, la capa interna 132 puede ser ligeramente más grande en comparación con una segunda capa exterior inextensible 133 de modo que las fuerzas internas puedan transferirse a la segunda capa exterior inextensible de alta resistencia 133. Un ejemplo comprende un actuador de fuelle 130 con una primera capa interior 132 de película de polímero de poliuretano impermeable y una trenza de nailon tejida como segunda capa exterior 133.

[0354] El actuador de fuelle 130 se puede construir de varias maneras adecuadas en otros ejemplos, que pueden incluir un diseño de una sola capa que está construido de un material que proporciona tanto impermeabilidad a los fluidos como que es suficientemente inextensible. Otros ejemplos pueden incluir un conjunto de fuelle complejo que comprende múltiples capas laminadas que se fijan entre sí en una sola estructura. En algunos ejemplos, puede ser necesario limitar la altura de pila desinflada del actuador de fuelle 130 para maximizar el rango de movimiento de la unidad actuadora de pierna 110. En tal ejemplo, puede ser deseable seleccionar una tela de bajo espesor que satisfaga las demás necesidades de rendimiento del actuador de fuelle 130.

[0355] En otro ejemplo más, puede ser deseable reducir la fricción entre las distintas capas del actuador de fuelle 130. En un ejemplo, esto puede incluir la integración de una tercera capa 134 que actúa como una capa intermedia antiabrasiva y/o de baja fricción entre la primera y la segunda capas 132, 133. Otros ejemplos pueden reducir la fricción entre la primera y la segunda capas 132, 133 de maneras alternativas o adicionales, incluyendo, entre otras, el uso de un lubricante húmedo, un lubricante seco o múltiples capas de material de baja fricción. Por consiguiente, si bien el ejemplo de la figura 23a ilustra un ejemplo de actuador de fuelle 130 con tres capas 132, 133 y 134, otros ejemplos pueden incluir un actuador de fuelle 130 con cualquier número adecuado de capas, incluyendo una, dos, tres, cuatro, cinco, diez, quince, veinticinco, y similar. Una o más capas de este tipo se pueden acoplar a lo largo de caras adyacentes en parte o en su totalidad, con algunos ejemplos que definen una o más cavidades entre capas. En tales ejemplos, se pueden disponer materiales tales como lubricantes u otros fluidos adecuados en dichas cavidades o dichas cavidades se pueden vaciar de manera efectiva. Además, como se describe en la presente memoria, una o más capas (por ejemplo, la tercera capa 134) no necesitan ser una lámina o una capa de material plano como se muestra en algunos ejemplos y, en cambio, pueden comprender una capa definida por un fluido. En algunos ejemplos, la tercera capa 134 puede estar definida por un lubricante húmedo, un lubricante seco o similar.

[0357] La forma inflada del actuador de fuelle 130 puede ser importante para el funcionamiento del actuador de fuelle 130 y/o la unidad actuadora de pierna 110 en algunos ejemplos. Por ejemplo, la forma inflada del actuador de fuelle 130 se puede ver afectada a través del diseño de una parte impermeable e inextensible del actuador de fuelle 130 (por ejemplo, la primera y la segunda capa 132, 133). En varios ejemplos, puede ser deseable construir una o más de las capas 132, 133, 134 del actuador de fuelle 130 a partir de varios paneles bidimensionales que pueden no ser intuitivos en una configuración desinflada.

[0359] En algunos ejemplos, una o más capas impermeables pueden disponerse dentro de la cavidad de fuelle 131 y/o el actuador de fuelle 130 puede comprender un material que sea capaz de contener un fluido deseado (por ejemplo, una primera capa interna impermeable al fluido 132 como se analiza en la presente memoria). El actuador de fuelle 130 puede comprender un material flexible, elástico o deformable que puede expandirse y contraerse cuando el actuador de fuelle 130 se infla o desinfla como se describe en la presente memoria. En algunos ejemplos, el actuador de fuelle 130 puede estar predispuesto hacia una configuración desinflada de tal manera que el actuador de fuelle 130 sea elástico y tienda a volver a la configuración desinflada cuando no esté inflado. Además, aunque el actuador de fuelle 130 que se muestra en la presente memoria está configurado para expandirse y/o extenderse cuando se infla con fluido, en algunos ejemplos, el actuador de fuelle 130 puede configurarse para acortarse y/o retraerse cuando se infla con fluido en algunos ejemplos. Además, el término "fuelle" tal como se utiliza en la presente memoria no debe interpretarse como limitante de ningún modo. Por ejemplo, el término "fuelle" tal como se utiliza en la presente memoria no debe interpretarse como que requiere elementos tales como convoluciones u otras características similares (aunque el actuador de fuelle convolucionado 130 puede estar presente en algunos ejemplos). Como se analiza en la presente memoria, el actuador de fuelle 130 puede adoptar diversas formas, tamaños, proporciones y similares adecuados.

[0361] El actuador de fuelle 130 puede variar significativamente entre varios ejemplos, por lo que los presentes ejemplos no deben interpretarse como limitantes. Un ejemplo preferido de un actuador de fuelle 130 incluye un actuador neumático basado en tela configurado de tal manera que proporciona un par de torsión de extensión de rodilla como se describe en la presente memoria. Pueden existir variantes de este ejemplo para adaptar el actuador a fin de proporcionar las características de rendimiento deseadas de los actuadores, como un actuador de tela que no tenga una sección transversal uniforme. Otros ejemplos pueden utilizar un actuador electromecánico configurado para proporcionar pares de torsión de flexión y extensión en la rodilla en lugar de o además de un actuador de fuelle fluídico 130. Varios ejemplos pueden incluir, entre otros, diseños que incorporan combinaciones de energía electromecánica, hidráulica, neumática, electromagnética o electrostática para asistencia de energía positiva o negativa de extensión o flexión de una articulación de una extremidad inferior.

[0363] El actuador de fuelle 130 también puede ubicarse en una variedad de ubicaciones según lo requiera el diseño específico. Un ejemplo coloca el actuador de fuelle 130 de un componente de rodillera motorizada ubicado en línea con el eje de la articulación de la rodilla y posicionado paralelo a la propia articulación. Varios ejemplos incluyen, entre otros, actuadores configurados en serie con la articulación, actuadores configurados anteriormente a la articulación y actuadores configurados para descansar alrededor de la articulación.

[0365] Diversos ejemplos del actuador de fuelle 130 pueden incluir características secundarias que aumentan el funcionamiento del accionamiento. Un ejemplo de ello es la inclusión de topes finales mecánicos duros ajustables por el usuario para limitar el rango de movimiento permitido al actuador de fuelle 130. Varios ejemplos pueden incluir, pero no se limitan a, las siguientes características de extensión: la inclusión de topes finales flexibles, la inclusión de un freno electromecánico, la inclusión de un freno electromagnético, la inclusión de un freno magnético, la inclusión de un interruptor de desconexión mecánica para desacoplar mecánicamente la articulación del actuador, o la inclusión de una liberación rápida para permitir un cambio rápido de los componentes del actuador.

[0367] En varios ejemplos, el actuador de fuelle 130 puede comprender un fuelle y/o un sistema de fuelle como se describe en la solicitud de patente estadounidense relacionada 14/064,071 presentada el 25 de octubre de 2013, que se expidió como patente 9,821,475; como se describe en la solicitud de patente estadounidense 14/064,072 presentada el 25 de octubre de 2013; como se describe en la solicitud de patente estadounidense 15/823,523 presentada el 27 de noviembre de 2017; o como se describe en la solicitud de patente estadounidense 15/472,740 presentada el 29 de marzo de 2017.

[0369] En algunas aplicaciones, el diseño de la unidad actuadora fluídica 110 se puede ajustar para ampliar sus capacidades. Un ejemplo de tal modificación se puede realizar para adaptar el perfil de par de torsión de una configuración rotatoria de la unidad actuadora fluídica 110 de tal manera que el par de torsión cambie en función del ángulo de la estructura de articulación 125. Para lograr esto en algunos ejemplos, se puede manipular la sección transversal del actuador de fuelle 130 para imponer un perfil de par de torsión deseado de la unidad actuadora fluídica general 110. En un ejemplo, el diámetro del actuador de fuelle 130 se puede reducir en un centro longitudinal del actuador de fuelle 130 para reducir las capacidades de fuerza generales en la extensión completa del actuador de fuelle 130. En otro ejemplo más, las áreas en sección transversal del actuador de fuelle 130 se pueden modificar para inducir un comportamiento de pandeo deseado de tal manera que el actuador de fuelle 130 no entre en una configuración indeseable. En un ejemplo, las configuraciones finales del actuador de fuelle 130 de una configuración rotatoria pueden tener el área de los extremos reducida ligeramente con respecto al diámetro nominal para permitir que las partes de extremo del actuador de fuelle 130 se doblen bajo carga hasta que la unidad actuadora 110 se extienda más allá de un ángulo de articulación predeterminado, momento en el cual la parte de extremo de diámetro más pequeño del actuador de fuelle 130 comenzaría a inflarse.

[0371] En otros ejemplos, esta misma capacidad se puede desarrollar modificando el comportamiento de las nervaduras de constricción 135. A modo de ejemplo, utilizando el mismo actuador de fuelle 130 que se analizó en el ejemplo anterior, se pueden fijar dos nervaduras de restricción 135 a dicho actuador de fuelle 130 en ubicaciones distribuidas uniformemente a lo largo de la longitud del actuador de fuelle 130. En algunos ejemplos, se puede combatir el objetivo de resistir un pandeo parcialmente inflado permitiendo que el actuador de fuelle 130 se cierre de manera controlada a medida que se cierra la unidad actuadora 110. Se puede permitir que las nervaduras de restricción 135 se acerquen a la estructura de unión 125, pero no se acerquen entre sí hasta que hayan tocado fondo contra la estructura de articulación 125. Esto puede permitir que la parte central del actuador de fuelle 130 permanezca en un estado completamente inflado, que puede ser la configuración más fuerte del actuador de fuelle 130 en algunos ejemplos.

[0373] En otros ejemplos, puede ser deseable optimizar el ángulo de fibra de la trenza o tejido individual del actuador de fuelle 130 para adaptar las características de rendimiento específicas del actuador de fuelle 130 (por ejemplo, en un ejemplo donde un actuador de fuelle 130 incluye inextensibilidad proporcionada por una tela trenzada o tejida). En otros ejemplos, la geometría del actuador de fuelle 130 de la unidad actuadora 110 se puede manipular para permitir que el sistema de exoesqueleto robótico 100 opere con diferentes características. Los métodos a modo de ejemplo para dicha modificación pueden incluir, entre otros, los siguientes: el uso de materiales inteligentes en el actuador de fuelle 130 para manipular el comportamiento mecánico del actuador de fuelle 130 a demanda; o la modificación mecánica de la geometría del actuador de fuelle 130 a través de medios tales como acortar la longitud de operación y/o reducir el área en sección transversal del actuador de fuelle 130.

[0375] En otros ejemplos, una unidad actuadora fluídica 110 puede comprender un único actuador de fuelle 130 o una combinación de múltiples actuadores de fuelle 130, cada uno con su propia composición, estructura y geometría. Por ejemplo, algunos ejemplos pueden incluir múltiples actuadores de fuelle 130 dispuestos en paralelo o concéntricamente en el mismo conjunto de articulación 125 que pueden acoplarse según sea necesario. En un ejemplo, un conjunto de articulación 125 puede configurarse para tener dos actuadores de fuelle 130 dispuestos en paralelo directamente uno al lado del otro. El sistema de exoesqueleto 100 puede elegir selectivamente activar cada actuador de fuelle 130 según sea necesario para permitir que la misma unidad actuadora fluídica 110 emita diversas cantidades de fuerza en una configuración mecánica deseable.

[0376] En otros ejemplos, una unidad actuadora fluídica 110 puede incluir varios sensores adecuados para medir las propiedades mecánicas del actuador de fuelle 130 u otras partes de la unidad actuadora fluídica 110 que pueden usarse para estimar directa o indirectamente la presión, la fuerza o la tensión en el actuador de fuelle 130 u otras partes de la unidad actuadora fluídica 110. En algunos ejemplos, los sensores ubicados en la unidad actuadora fluídica 110 pueden ser deseables debido a la dificultad en algunos ejemplos asociada con la integración de ciertos sensores en una configuración mecánica deseable, mientras que otros pueden ser más adecuados. Dichos sensores en la unidad actuadora fluídica 110 se pueden conectar operativamente al dispositivo de exoesqueleto 610 (véase la figura 7) y el dispositivo de exoesqueleto 610 puede usar datos procedentes de dichos sensores en la unidad actuadora fluídica 110 para controlar el sistema de exoesqueleto 100.

[0377] Como se explica en la presente memoria, se pueden usar diversos sistemas de exoesqueleto 100 adecuados de diversas maneras adecuadas y para diversas aplicaciones adecuadas. Sin embargo, tales ejemplos no deben interpretarse como limitantes de la amplia variedad de sistemas de exoesqueleto 100 o partes de los mismos que están dentro del alcance de la presente descripción. En consecuencia, están dentro del alcance de la presente descripción sistemas de exoesqueleto 100 que son más o menos complejos que los ejemplos de las figuras 1 a 5.

[0378] Las realizaciones descritas son susceptibles de diversas modificaciones y formas alternativas, y se han mostrado y descrito en detalle en la presente memoria ejemplos específicos de las mismas a modo de ejemplo en los dibujos. Debe entenderse, sin embargo, que las realizaciones descritas no se limitan a las formas o métodos concretos descritos, sino que, por el contrario, la presente descripción está destinada a cubrir todas las modificaciones, equivalentes y alternativas dentro del alcance definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un sistema de exoesqueleto (100) que comprende:

al menos una unidad actuadora de pierna (110) configurada para acoplarse a una pierna de un usuario, incluyendo la unidad actuadora de pierna (110):

un brazo superior (130) y un brazo inferior (120) que están acoplados de forma giratoria a través de una articulación (125), estando la articulación (125) posicionada en una rodilla del usuario con el brazo superior (130) acoplado alrededor de una parte superior de pierna (104) del usuario por encima de la rodilla y con el brazo inferior (120) acoplado alrededor de una parte inferior de pierna (105) del usuario por debajo de la rodilla, una interfaz de usuario de unidad actuadora de pierna (515) que comprende una pluralidad de elementos de entrada y retroalimentación,

un actuador (130) que se extiende entre el brazo superior (130) y los brazos inferiores (120), y

un paquete que alberga al menos una parte del sistema de exoesqueleto (100), incluyendo el paquete una interfaz de usuario de paquete (515) asociada al mismo, comprendiendo la interfaz de usuario de paquete (515) un conjunto de elementos de entrada y elementos de retroalimentación, estando la interfaz de usuario de paquete (515) separada de la interfaz de usuario de unidad actuadora de pierna (515),

en donde la interfaz de usuario de la mochila (515P) comprende una interfaz de detección táctil dispuesta sobre o alrededor de la mochila de manera que un usuario que lleve la mochila no pueda alcanzar o no pueda alcanzar fácilmente la interfaz de detección táctil, pero la interfaz de detección táctil pueda ser fácilmente accesible físicamente por otra persona que esté separada del usuario que lleve el sistema de exoesqueleto (100).

2. El sistema de exoesqueleto (100) de la reivindicación 1, en donde un dispositivo externo está acoplado operativamente al sistema de exoesqueleto (100) a través de un canal de comunicación directo o indirecto, cableado o inalámbrico, incluyendo el dispositivo externo una interfaz de usuario de dispositivo externo (515) que es independiente de la interfaz de usuario de unidad actuadora de pierna (515).

3. El sistema de exoesqueleto (100) de la reivindicación 1 o 2, en donde el sistema de exoesqueleto (100) está configurado para funcionar en una configuración de dos piernas, donde las unidades actuadoras de pierna izquierda y derecha (110L, 110R) están acopladas operativamente al sistema de exoesqueleto (100), con el sistema de exoesqueleto (100) configurado para obtener entrada y presentar retroalimentación a través de una primera y una segunda interfaz de usuario de unidad actuadora de pierna (515) de las unidades actuadoras de pierna izquierda y derecha (110L, 110R) y/o la interfaz de usuario de paquete (515), y

en donde el sistema de exoesqueleto (100) está configurado para funcionar en una configuración de una pierna, donde solo una de las unidades actuadoras de pierna izquierda y derecha (110L, 110R) está acoplada operativamente al sistema de exoesqueleto (100), con el sistema de exoesqueleto (100) configurado para obtener entrada y presentar retroalimentación a través de la interfaz de usuario de unidad actuadora de pierna (515) de la unidad actuadora de pierna izquierda o derecha (110L, 110R) acoplada operativamente al sistema de exoesqueleto (100) y/o la interfaz de usuario de paquete (515).

4. El sistema de exoesqueleto (100) según la reivindicación 3, en donde las interfaces de usuario de unidad actuadora de pierna (515) de las unidades actuadoras de pierna izquierda y derecha (110L, 110R) tienen el mismo conjunto de elementos de entrada redundantes y elementos de retroalimentación redundantes, los elementos de entrada redundantes asociados a la misma función y los elementos de retroalimentación redundantes que presentan la misma retroalimentación.

5. El sistema de exoesqueleto (100) de cualquier reivindicación anterior, en donde la interfaz de usuario de unidad accionadora de pierna (515) y/o la interfaz de usuario de paquete (515) comprenden un elemento de retroalimentación que comprende una pluralidad de luces (950), en donde el número de luces encendidas (950) de la pluralidad de luces (950) indica el nivel de batería de una o más baterías del sistema de exoesqueleto (100) y/o indica un nivel de asistencia, un color de las luces encendidas (950) de la pluralidad de luces (950) indica un modo de funcionamiento actualmente establecido del sistema de exoesqueleto (100), y un conjunto de luces (950) de la pluralidad de luces (950) se ilumina con un color definido y/o con intensidad variable indicando que hay un error o fallo.

6. El sistema de exoesqueleto (100) de cualquier reivindicación anterior, en donde la interfaz de usuario de unidad actuadora de pierna (515) comprende un elemento de retroalimentación que incluye una pantalla táctil.

7. El sistema de exoesqueleto (100) de cualquier reivindicación anterior, en donde la interfaz de usuario de unidad actuadora de pierna (515) y/o la interfaz de usuario de paquete (515) comprende un elemento de

entrada que incluye un único botón para indicar la intención de realizar una transición de estado.

8. El sistema de exoesqueleto (100) de cualquier reivindicación anterior, en donde la interfaz de usuario de unidad actuadora de pierna (515) y/o la interfaz de usuario de paquete (515) comprende un elemento de entrada que incluye un botón asignado a un único par de transición y estado.

9. El sistema de exoesqueleto (100) de cualquier reivindicación anterior, en donde la interfaz de usuario de unidad actuadora de pierna (515) y/o la interfaz de usuario de paquete (515) comprenden un elemento de entrada que incluye un botón que al menos detiene la transmisión de par de torsión positivo a las unidades de accionamiento de pierna izquierda y derecha (110L, 110R) y/o apaga todas las luces visibles (950) del sistema de exoesqueleto (100).

10. El sistema de exoesqueleto (100) de cualquier reivindicación anterior, en donde la interfaz de usuario de unidad actuadora de pierna (515) y/o la interfaz de usuario de paquete (515) comprenden un elemento de entrada que comprende un botón asociado con una característica de extracción rápida que hace que una pluralidad de acoplamientos de la unidad de accionamiento de pierna (110) se desacoplen y hagan que la unidad de accionamiento de pierna (110) se desacople del usuario.

11. El sistema de exoesqueleto (100) de cualquier reivindicación anterior, en donde la interfaz de usuario de unidad actuadora de pierna (515) y/o la interfaz de usuario de paquete (515) comprenden un botón indicador de selección configurado para aumentar o disminuir una o más configuraciones, o recorrer un grupo de configuraciones de forma lineal o circular.

12. El sistema de exoesqueleto (100) de la reivindicación 1, en donde:

la al menos una unidad actuadora de pierna (110) comprende unidades actuadoras de pierna izquierda y derecha (110L, 110R) configuradas para acoplarse respectivamente a una pierna izquierda y derecha del usuario, los actuadores de pierna izquierda y derecha (110R, 110L);

el actuador de cada unidad actuadora es un actuador de fuelle (130) que se extiende entre el brazo superior (130) y los brazos inferiores (120); cada unidad actuadora de pierna comprende además

uno o más conjuntos de líneas fluídicas (145) acopladas al actuador de fuelle (130) para introducir fluido en el actuador de fuelle (130) para hacer que el actuador de fuelle (130) expanda y mueva el brazo superior (130) y el brazo inferior (120),

y en donde el sistema de exoesqueleto (100) comprende además:

un sistema neumático (520) acoplado operativamente a, y configurado para introducir fluido en, los actuadores de fuelle (130) de las unidades actuadoras de pierna izquierda y derecha (110L, 110R) a través de uno o más conjuntos de líneas fluídicas (145) de las unidades actuadoras de pierna izquierda y derecha (110L, 110R); un dispositivo de exoesqueleto (510) que incluye un procesador y una memoria, almacenando la memoria instrucciones que, cuando son ejecutadas por el procesador, están configuradas para controlar el sistema neumático (520) para introducir fluido en los actuadores de fuelle (130) de las unidades actuadoras de pierna izquierda y derecha (110L, 110R); y

una mochila (155) montada en el hombro que alberga al menos una parte del sistema neumático (520) y el dispositivo de exoesqueleto (510), incluyendo además la mochila (155) montada en el hombro una interfaz de usuario de paquete (515) asociada al mismo, comprendiendo la interfaz de usuario de paquete (515) un conjunto de elementos de entrada y elementos de retroalimentación.

13. El sistema de exoesqueleto (100) de la reivindicación 12, en donde cada una de las interfaces de usuario de unidad actuadora de pierna (515) de las unidades actuadoras de pierna izquierda o derecha y la interfaz de usuario de paquete (515) asociada con la mochila (155) montada en el hombro incluyen uno o más de: un primer elemento de retroalimentación que comprende una pluralidad de luces (950), en donde el número de luces encendidas (950) de la pluralidad de luces indica el nivel de batería de una o más baterías del sistema de exoesqueleto (100) o un nivel de asistencia del sistema de exoesqueleto (100), un color de las luces encendidas de la pluralidad de luces (950) indica un modo de funcionamiento actualmente establecido del sistema de exoesqueleto (100), y un conjunto de luces de la pluralidad de luces (950) se enciende en rojo indicando que hay un error o fallo,

un segundo elemento de retroalimentación que comprende una pantalla;

un tercer elemento de retroalimentación que comprende un altavoz de audio o un generador de ruido;

un cuarto elemento de retroalimentación que comprende un elemento vibratorio tal como un motor o un piezoeléctrico;

un primer elemento de entrada que comprende un único botón para indicar una intención de realizar una transición de estado;

un segundo elemento de entrada que comprende un botón asignado a un único par de transición y estado; un tercer elemento de entrada que comprende un botón dedicado que detiene inmediatamente la transmisión de par de torsión positivo a las unidades de accionamiento de pierna izquierda y derecha (110R, 110L), un cuarto elemento de entrada que comprende un botón asociado con una característica de extracción rápida que hace que una pluralidad de acoplamientos de al menos una de las unidades de accionamiento de pierna izquierda y derecha (110R, 110L) se desacoplen y hace que al menos una de las unidades de accionamiento de pierna izquierda y derecha (110R, 110L) se desacople del usuario;

un quinto elemento de entrada que comprende un botón indicador de selección configurado para aumentar o disminuir una o más configuraciones, o recorrer un grupo de configuraciones de forma lineal o circular; un sexto elemento de entrada que comprende una pantalla táctil;

un séptimo elemento de entrada que comprende un botón que desconecta la alimentación eléctrica del sistema; un octavo elemento de entrada que comprende un botón que desconecta la energía neumática entre el paquete y una o ambas unidades de accionamiento de pierna (110R, 110L); y

un noveno elemento de entrada que comprende un botón que apaga todas las luces visibles (950) del sistema de exoesqueleto (100).