外骨骼通信及控制的方法技术

第一外骨骼与中央服务器(210)或外围装置(705、706)通信。所述第一外骨骼收集第一数据且将所述第一数据发射到所述中央服务器(210)或外围装置(705、706)。所述中央服务器(210)或外围装置(705、706)使用所述第一数据产生第二数据且将所述第二数据发射到所述第一外骨骼或第二外骨骼。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】外骨骼通信及控制的方法相关申请案交叉参考本申请案主张2015年4月14日提出申请且标题为“用于改进配备有数据链路的动力人类外骨骼装置的功能性的方法及装置(MethodsandDevicesforImprovingtheFunctionalityofaPoweredHumanExoskeletonDeviceEquippedwithaDataLink)”的第62/147,076号美国临时专利申请案及2015年10月30日提出申请且标题为“用于改进配备有数据链路的动力人类外骨骼装置的功能性的方法及装置(MethodsandDevicesforImprovingtheFunctionalityofaPoweredHumanExoskeletonDeviceEquippedwithaDataLink)”的第62/248,659号美国临时专利申请案的权益。这些申请案的全部内容以引用方式并入。
本专利技术涉及在执行某些运动或任务期间增大穿戴者的力量及/或帮助阻止受伤的装置及方法。更特定来说，本专利技术涉及适合附器的神经肌肉/肌肉功能受损的患者用于治疗用途的装置及方法或适合于参与重工具使用或承重任务的人使用的装置。这些装置各自包含一组假肢，其中所述假肢可通过致动器在控制系统的引导下移动。所述装置加强穿戴者的附器进行包含但不限于如下各项的活动的功能：使残疾人能够行走、给予穿戴者的手臂更大力量及耐力或允许穿戴者在行走时携载更多重量。
技术介绍
可穿戴外骨骼已经设计用于医疗、商业及军事应用。医疗外骨骼装置使具有影响肌肉控制的失调症的患者的恰当肌肉功能复原且康复。医疗外骨骼装置具有可将力施加到穿戴者的附器的机动化支具的系统。在康复情境中，医疗外骨骼由使用多个可能输入构件中的一者来命令外骨骼控制系统的理疗师控制。继而，所述外骨骼控制系统致动机动化支具的位置，从而致使将力施加到穿戴者的身体且通常使穿戴者的身体移动。还可超出治疗情境的范围使用医疗外骨骼以给予残疾个体经改进移动性。商业及军事外骨骼用于减轻工人或士兵在其劳动或其它活动期间所支撑的负载，借此阻止受伤且增加这些工人或士兵的持久力及力量。工具固持外骨骼装备有支撑工具的重量的工具固持臂，从而通过提供工具固持帮助而减少用户疲劳。每一工具固持臂通过外骨骼的腿而非通过穿戴者的臂及身体来转移固持工具所需的垂直力。类似地，承重外骨骼通过外骨骼的腿而非通过穿戴者的腿转移外骨骼负载的重量。在一些情形中，承重外骨骼经设计以携载特定负载，例如沉重背包。在其它情形中，军事承重外骨骼支撑装甲的重量。商业及军事外骨骼可具有增大穿戴者的力量的经致动关节，其中这些经致动关节受外骨骼控制系统控制，且穿戴者使用多个可能输入构件中的任一者来命令外骨骼控制系统。在动力外骨骼中，外骨骼控制系统规定且控制外骨骼的关节的轨迹，从而引起外骨骼的移动。这些轨迹可规定为基于位置的、基于力的或两种方法的组合，例如在阻抗控制器中看到的那些。基于位置的控制系统可直接通过规定位置的修改来修改。类似地，基于力的控制系统可直接通过规定力分布曲线的修改来修改。外骨骼控制系统通过一系列外骨骼轨迹的使用来命令复杂外骨骼移动(例如在走动医疗外骨骼中的行走)，其中越来越复杂的外骨骼移动需要一系列越来越复杂的外骨骼轨迹。这些系列的轨迹可为循环的，例如外骨骼关于每条腿采取一系列步伐，或其可为离散的，例如外骨骼从坐位起身为站位。在走动外骨骼的情形中，在康复期间及/或在康复过程中，具有取决于患者的特定生理或康复阶段而修改规定位置及/或规定力分布曲线的能力对于理疗师是高度有益的。然而，构造在康复期间达成理疗师所期望的全修改范围的外骨骼控制接口是复杂且困难的。另外，重要的是，控制接口不仅允许理疗师可期望的全修改范围而且与理疗师的接口对于理疗师(其并非高度技术导向的)为直观的。由于外骨骼穿戴者各自为不同比例，因此以各种方式经调整或定制化的动力外骨骼将以稍微不同方式适合每一穿戴者，从而需要外骨骼控制系统考虑穿戴者比例、外骨骼配置/定制化及外骨骼-穿戴者适合性的这些差异，从而引起对规定外骨骼轨迹的改变。先前已开发了允许当前外骨骼将外骨骼诊断数据发射到中央服务器的方法。此类型的系统的实例为EKSOPULSETM，其中外骨骼将状态信息(例如使用时间或跌倒发生率)发送到中央服务器。然而，允许将一系列数据从中央服务器发射到外骨骼控制系统的系统的开发也将为有益的。在此系统中，发射到外骨骼的数据可呈现给外骨骼穿戴者、由外骨骼控制系统用于某一功能或两者。将额外类型的数据发送到中央服务器从而允许外骨骼控制系统与中央服务器之间的各种类型的交互对于外骨骼来说也将为有用的。此系统(其中数据既从外骨骼传递到中央服务器又从中央服务器传递到外骨骼)可允许对于外骨骼穿戴者、外骨骼制造商或对于第三方将为有用的许多应用。基于上文，此项技术中需要允许将数据从中央服务器发射到外骨骼控制系统的装置及方法，其中所述装置及方法还允许外骨骼控制系统与中央服务器之间的实时双向通信。此项技术中还需要允许外骨骼穿戴者针对增加外骨骼对外骨骼穿戴者的有用性的应用利用此通信链接的装置及方法，所述应用包含但不限于例如以下各项的应用：监测外骨骼维修需要、监测外骨骼穿戴者的状态、接收警报、接收来自虚拟或人类助手的医疗或技术支持或者外骨骼的导航。另外，需要允许中央服务器针对对于中央服务器操作者或外骨骼穿戴者有价值的分析功能利用此通信链接的装置及方法，所述分析功能包含但不限于识别特定外骨骼穿戴者或使用各种数据分析来确定重复出现情景及跌倒缓解的最优行动或确定哪些治疗策略产生最佳结果。此外，需要允许外围装置(包含但不限于支架、工具、车辆、可更换电池、智能电话、计算机或其它外骨骼)与外骨骼控制系统通信且网络连接到外骨骼控制系统的装置及方法，所述外骨骼控制系统通过数据链路与中央服务器通信。还需要允许未穿着外骨骼的外骨骼穿戴者通过外围装置的使用与外骨骼及/或中央服务器通信的装置及方法。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供允许将数据从中央服务器发射到外骨骼控制系统的装置及方法，其中所述装置及方法还允许所述外骨骼控制系统与所述中央服务器之间的实时双向通信。本专利技术的额外目标是提供允许对从中央服务器到外骨骼控制系统的数据的双向发射的增强及优化从而改进双向数据链路的功能、安全性及/或效率的装置及方法。本专利技术的又一目标是提供允许外骨骼穿戴者针对增加外骨骼对外骨骼穿戴者的有用性的应用利用此通信链接的装置及方法，所述应用包含但不限于例如以下各项的应用：监测外骨骼维修需要、监测外骨骼穿戴者的状态、接收警报、从虚拟或人类助手接收医疗或技术支持、外骨骼的导航、用户接口功能及社会或娱乐服务。本专利技术的目标也是提供允许网络连接的外骨骼控制系统及中央服务器监测及/或响应于外骨骼状态或外骨骼穿戴者状态的改变而且记录并追踪状态数据及响应结果的装置及方法。另外，本专利技术的目标是提供允许中央服务器针对对于中央服务器操作者或外骨骼穿戴者有价值的分析功能利用此通信链接的装置及方法，所述分析功能包含但不限于识别特定外骨骼穿戴者或使用各种数据分析来确定重复出现情景及跌倒缓解的最优行动或确定哪些治疗策略产生最佳结果。此外，本专利技术的目标是提供允许外围装置(包含但不限于支架、工具、车辆、可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在第一外骨骼与中央服务器或外围装置之间通信的方法，所述方法包括：用所述第一外骨骼收集第一数据；将所述第一数据从所述第一外骨骼发射到所述中央服务器或所述外围装置；使用所述第一数据产生第二数据；及将所述第二数据从所述中央服务器或所述外围装置发射到所述第一外骨骼或第二外骨骼。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.14 US 62/147,076;2015.10.30 US 62/248,6591.一种在第一外骨骼与中央服务器或外围装置之间通信的方法，所述方法包括：用所述第一外骨骼收集第一数据；将所述第一数据从所述第一外骨骼发射到所述中央服务器或所述外围装置；使用所述第一数据产生第二数据；及将所述第二数据从所述中央服务器或所述外围装置发射到所述第一外骨骼或第二外骨骼。2.根据权利要求1所述的方法，其中用所述第一外骨骼收集且从所述第一外骨骼发射的所述第一数据的量取决于由所述第一外骨骼在收集期间执行的移动而变化。3.根据权利要求2所述的方法，其中用所述第一外骨骼收集且从所述第一外骨骼发射的所述第一数据的所述量取决于由所述第一外骨骼执行的所述移动的速度而变化。4.根据权利要求2所述的方法，其中用所述第一外骨骼收集且从所述第一外骨骼发射的所述第一数据的所述量取决于由所述第一外骨骼执行的所述移动的复杂度而变化。5.根据权利要求2所述的方法，其中用所述第一外骨骼收集且从所述第一外骨骼发射的第一数据的所述量在正发生跌倒或可能会发生跌倒时增加。6.根据权利要求2所述的方法，其中用所述第一外骨骼收集且从所述第一外骨骼发射的所述第一数据的所述量在所述第一外骨骼被穿戴者穿戴时比在所述第一外骨骼未被穿戴时大。7.根据权利要求6所述的方法，其中用所述第一外骨骼收集且从所述第一外骨骼发射的所述第一数据的所述量：在所述穿戴者站立时比在所述穿戴者坐着时大；且在所述穿戴者行走时比在所述穿戴者站立时大。8.根据权利要求7所述的方法，其中用所述第一外骨骼收集且从所述第一外骨骼发射的所述第一数据的所述量随着穿戴者行走速度增加而增加。9.根据权利要求8所述的方法，其中用所述第一外骨骼收集且从所述第一外骨骼发射的所述第一数据的所述量在所述穿戴者站起来或坐下时比在所述穿戴者行走时大。10.根据权利要求1所述的方法，其中发射所述第二数据包含将所述第二数据从所述外围装置发射到所述第一外骨骼，所述方法进一步包括基于所述第二数据而调整所述第一外骨骼的移动速度或方向。11.根据权利要求10所述的方法，其中将所述第二数据从所述外围装置发射到所述第一外骨骼包含从属于除所述第一外骨骼的穿戴者以外的人的外围装置发射所述第二数据。12.根据权利要求11所述的方法，其中调整所述第一外骨骼的所述移动速度或方向包含基于所述人的移动速度或方向而调整所述第一外骨骼的所述移动速度或方向。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述外围装置为另一外骨骼。14.根据权利要求1所述的方法，其中发射所述第二数据包含将所述第二数据从所述外围装置发射到所述第一外骨骼，所述方法进一步包括将所述第二数据从所述第一外骨骼发射到所述中央服务器。15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括将所述第二数据显示给所述第一外骨骼的穿戴者。16.根据权利要求14所述的方法，其中所述外围装置构成第一外围装置，所述方法进一步包括：将第三数据从第二外围装置发射到第三外骨骼；将所述第三数据从所述第三外骨骼发射到所述中央服务器；及将所述第二及第三数据显示给除所述第一或第三外骨骼的穿戴者以外的人。17.根据权利要求16所述的方法，其中：所述第一及第二外围装置为武器；所述第一外骨骼由第一士兵穿戴；所述第三外骨骼由第二士兵穿戴；显示所述第二及第三数据包含将所述第二及第三数据显示给所述第一及第二士兵的指挥官。18.根据权利要求1所述的方法，其中收集所述第一数据包含收集关于所述第一外骨骼的穿戴者的数据，所述方法进一步包括：基于所述第一数据而实时修改所述第一外骨骼的移动。19.根据权利要求18所述的方法，其中修改所述第一外骨骼的所述移动包含：如果所述数据指示所述穿戴者疲劳，那么给所述穿戴者提供额外帮助。20.根据权利要求18所述的方法，其中修改所述第一外骨骼的所述移动包含：如果所述数据指示所述穿戴者的心率不够高，那么减少提供给所述穿戴者的帮助或增加所述第一外骨骼的移动速度。21.根据权利要求1所述的方法，其中收集所述第一数据包含收集关于所述第一外骨骼的穿戴者的数据，且发射所述第一数据包含将所述第一数据从所述第一外骨骼发射到所述中央服务器，所述方法进一步包括：基于所述第一数据而确定所述穿戴者是已知穿戴者还是新穿戴者。22.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括：如果所述穿戴者为已知穿戴者，那么将穿戴者特定设定应用于所述第一外骨骼。23.根据权利要求21所述的方法，其中收集所...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·山德勒，K·斯特劳塞尔，M·菲德勒，K·阿蒙森，D·布朗，R·史密斯，M·D·斯威尼，R·安戈尔德，N·麦卡弗里，D·埃德蒙兹，C·梅多斯，J·琼斯，K·梅特勒，
申请(专利权)人：埃克苏仿生公司，
类型：发明
国别省市：美国,US