可穿戴式外骨骼制造技术

提供用于用户的肢体和身体的动力机器人外骨骼或外服的系统和方法。所述外服可以配备有安装在所述外服上的各个位置处的气囊设备。所述外服可以包括机载计算设备，所述机载计算设备能够感测，实时计算控制命令，并致动肢体和气囊以恢复稳定(跌倒预防)，以及使由跌倒引起的伤害降到最小，如果发生跌倒的话(跌倒保护)。护)。护)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可穿戴式外骨骼
[0001]相关申请的引用
[0002]本申请要求2020年4月13日提交的题为“WEARABLE EXOSKELETON”的美国专利申请No.16/847,380的优先权，该专利申请的公开内容通过引用整体明确地并入本文中。


[0003]本公开涉及一种用于防止跌倒时受伤的系统和方法，更具体地，涉及一种可以防止跌倒或减少穿戴者的潜在伤害的可穿戴式外骨骼。

技术介绍

[0004]归因于人的支撑自己防止跌倒的本能动作，跌伤通常发生在跌倒者的四肢，比如手和手腕。当向后或向前跌倒时，人会不自觉地伸展他们的手臂，希望减小地面的冲击，从而防止对他们的面部、头部或其他身体部位的伤害。不幸的是，在这样的情况下，这些四肢容易受到严重伤害，甚至可能比跌倒者跌倒时他们的胸部、背部或臀部着地伤害更大。与手或手腕相比，胸部、背部和臀部可能能够吸收更多的跌倒冲击力，结果受伤的可能性更小。
[0005]动力外骨骼本质上是一种可穿戴式机器人，它帮助老年人移动，使他们能够提起物品、爬楼梯、防止受伤，以及在尽量减小对他们的关节的冲击力和拉伤的情况下四处走动。动力外骨骼也可以用作仓库、工厂和建筑工人的增强设备，其中一些赋予人类轻松举起200磅重量的能力。无论是老年人还是建筑工人穿戴外骨骼，都对安全性有重要的需求。
[0006]外骨骼可以为保护人们的安全提供独特的机会。“安全”可以包括防止跌倒、保持穿戴者的稳定性、限制关节负荷等。在这个方向上已经进行了许多工作，其中大部分集中在性能增强上。

技术实现思路

[0007]本公开的各个方面提供了用于用户的肢体和身体的动力外骨骼或外服的系统和方法。所述外服(exosuit)还可以配备有安装在所述外服上的各个位置的气囊设备。所述外服可以包括机载计算设备，所述机载计算设备能够感测，实时计算控制命令，并致动肢体和气囊以恢复稳定(跌倒预防)，以及使由跌倒引起的伤害降到最小，如果发生跌倒的话(跌倒保护)。
[0008]按照一个方面，提供一种可穿戴式设备，所述可穿戴式设备可以包括框架和可操作地耦接到所述框架的至少一个机器人关节。至少一个传感器可以耦接到所述框架。所述传感器可被配置为感测所述框架的运动。控制器可以耦接到所述至少一个机器人关节和所述至少一个传感器。所述控制器可被配置为从所述框架的运动检测事件，并响应于所述事件致动所述至少一个机器人关节。
[0009]按照本公开的另一个方面，提供一种对抗用户跌倒的方法。可以加载包含一个或多个用户偏好的用户简档。运动事件可以由耦接到框架的传感器感测。可以按照从传感器获得的数据对运动事件进行分类。可以基于所述分类和所述用户简档，响应于所述事件致
动耦接到所述框架的机器人关节。
[0010]这相当广泛地概述了本公开的特征和技术优点，以便可以更好地理解接下来的详细说明。下面将说明本公开的其他特征和优点。本领域技术人员应意识到的是，本公开可以容易地用作修改或设计用于实现本公开的相同目的的其他结构的基础。本领域技术人员还应认识到的是，此类等效结构并不脱离如在所附权利要求书陈述的本公开的教导。当结合附图考虑时，根据以下的说明将更好地理解就其组织和操作方法而言被认为是本公开所特有的新颖特征，以及另外的目的和优点。然而，应当明确地理解的是，各个附图只是出于举例说明的目的而提供的，而不打算作为本公开的限制的定义。
附图说明
[0011]根据下面结合附图陈述的详细说明，本公开的特征、性质和优点将变得明显，附图中，相同的附图标记始终识别对应的元件。
[0012]图1是按照本公开的一个方面的跌倒者的示例。
[0013]图2是按照本公开的一个方面的穿戴外服的用户的概念示例。
[0014]图3A是按照本公开的一个方面的跌倒用户的概念示例。
[0015]图3B是按照本公开的一个方面的跌倒用户的概念示例。
[0016]图3C是按照本公开的一个方面的跌倒序列的概念示例。
[0017]图4是按照本公开的一个方面的可穿戴式外服的硬件实现。
[0018]图5是按照本公开的一个方面的跌倒预防/保护操作的流程图。
[0019]图6是按照本公开的一个方面的用于防止伤害的方法的流程图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图陈述的详细说明旨在作为各种构成的说明，而不是用来表示其中可以实践本文中所述的概念的唯一构成。详细说明包括用于透彻理解各种概念的具体细节。然而，对于本领域的技术人员来说，显然可以在没有这些具体细节的情况下实践这些概念。在一些情况下，为了避免模糊这些概念，以框图的形式示出了众所周知的结构和组件。
[0021]本公开的各个方面提供一种适合于和配置为保护穿戴者或用户的安全的外服。在本公开的上下文中，“安全”可以包括但不限于防止跌倒，保持穿戴者的稳定性，限制关节负荷等。虽然这个方向的许多工作都集中于性能增强，但是本公开的各个方面包括一种用于防止用户跌倒或因跌倒而受伤的系统和方法。
[0022]如本文中所述，用户，可能是老年人，可以装备适于贴合用户的肢体的动力外服。按照一个方面，所述外服可以配备有安装在所述外服上的各个位置的气囊设备。本文中所述的外服可以包括机载计算设备，所述机载计算设备能够感测，实时计算控制命令，并致动肢体和气囊以恢复稳定，即，跌倒预防，以及使由跌倒引起的伤害降到最小，如果发生跌倒的话，即，跌倒保护。
[0023]例如，如果用户在湿地板上绊倒或打滑，导致他们向前跌倒，则系统可以试图通过致动腿部或向后调节重心让人站起来。如果这失败了，则胸部的气囊可以展开，并且可以使前臂移出跌倒的路线之外。作用于人的肢体的力的大小将按照人的年龄、身体状况等来调整。所述外服还能够展开小型气囊，将手臂放置在将保护用户的位置，并帮助用户，特别是
老年人，在无人帮助下的情况下站起来。所述外服还可以包括能够与医疗保健提供者通信，以向所述提供者通知跌倒或可能的伤害的软件和硬件。
[0024]图1描述了按照本公开的一个方面的跌倒者102的概念示例100。当人102由于失去平衡，在冰上或某种其他表面上打滑而向前跌倒时，人102会本能地、不由自主地伸展他们的手臂和手106，以支撑他们自己免受地面105或某种其他表面的冲击。人102可能会本能地采取行动，用他们的手臂、手腕和手106来吸收冲击，以减小或防止人的头部104撞击地面105。类似地，如果人102向后跌倒，则人102会将手臂、手腕和手106向后伸展，以支撑他们自己并吸收与地面105的冲击，也许是为了避免地面105冲击他们的头部、背部或臀部。
[0025]不幸的是，手臂、手腕和手，尤其是老年人的手臂、手腕和手，吸收冲击力的能力很差，经常会严重受伤，常常会使跌倒者在跌倒后无法站起来。本公开的各个方面提供一种可穿戴式外服，所述外服理想地首先可以防止跌倒，而且可以将穿戴者的身体(包括诸如手臂、手腕、手、颈部之类的肢体)铰接(articulate)成可以使跌倒造成的伤害最小化的姿势(positio本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可穿戴式设备，包括：框架；可操作地耦接到所述框架的至少一个机器人关节；耦接到所述框架的至少一个传感器，所述传感器被配置为感测所述框架的运动；耦接到所述至少一个机器人关节和所述至少一个传感器的控制器，所述控制器被配置为：从所述框架的运动检测事件；响应于所述事件致动所述至少一个机器人关节。2.按照权利要求1所述的可穿戴式设备，其中致动所述至少一个机器人关节包括致动所述至少一个机器人关节以对抗所述框架的运动。3.按照权利要求2所述的可穿戴式设备，其中致动所述至少一个机器人关节包括使所述框架恢复稳定姿势。4.按照权利要求2所述的可穿戴式设备，其中所述事件包括所述框架的运动超过稳定性包络。5.按照权利要求4所述的可穿戴式设备，其中所述稳定性包络是通过基于模型的分析估计的。6.按照权利要求1所述的可穿戴式设备，其中所述事件包括跌倒检测。7.按照权利要求6所述的可穿戴式设备，其中致动所述至少一个机器人关节包括使所述框架移动到受保护姿势。8.按照权利要求6所述的可穿戴式设备，还包括耦接到所述框架的气囊，所述控制器还被配置为在检测到所述事件时展开所述气囊。9.按照权利要求1所述的可穿戴式设备，其中所述框架包括被配置为由用户穿戴的外骨骼。10.按照权利要求9所述的可穿戴式设备，还包括耦接到所述框架的多个机器人关节，每个机器人关节对应于所述外骨骼的关节。11.按照权利要求1所述的可穿戴式设备，其中所述控制器还被配置为：从所述框架的运动的终止检测第二事件；响应于所述第二事件...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：丰田研究所股份有限公司，
类型：发明
国别省市：