【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本说明书宽泛但不排他地涉及外骨骼、其控制方法和震颤模拟器装置。
技术介绍
1、震颤是一种神经系统失调，该疾病会导致身体的一个或多个部位(最常见的是手部)发生抖动。震颤也可能发生在手臂、腿部、头部、声带、躯干等部位。其节律模式是由无意(不自主)的肌肉收缩引起的。
2、震颤可以自行偶发，也可因其他失调而发生。帕金森病(pd)就是这种失调的一个示例。约80％的帕金森病患者会出现震颤。震颤表现为手部或手臂肌肉的无意识抖动，在休息时或情绪紧张时会加剧。当震颤频繁发生时，帕金森病患者的手部可能会失去知觉功能，从而可能导致瘫痪。此外，震颤还会给患者带来严重的心理负担，诸如抑郁、焦虑、冲动和头晕。因此，抑制震颤对于改善帕金森病患者的日常生活和减轻其心理负担至关重要。
3、作为一种非侵入性解决方案，能够抑制震颤的外骨骼已引起了人们的广泛兴趣。基于其工作机制，这些外骨骼可以分为三大类：主动系统、被动系统和半主动系统。
4、主动系统主动提供与震颤运动方向相反的力或扭矩，以降低震颤振动幅度。典型示例包括由爱德华多·罗肯(eduardo rocon)等人开发的用于震颤评估和抑制的可佩戴矫形器(wotas)、由吉尔·赫恩施塔特(gil herrnstadt)等人开发的震颤抑制矫形器(tso)、由阿米尔-霍欣-扎马尼亚(amir hosein-zamanian)等人开发的永磁线性电机(pmlm)以及由周越等人开发的可佩戴震颤抑制手套。这些主动系统对上肢抖动区域施加有效的动态力，并且通过主动控制实时改变其生物力学特性。然而，
5、被动系统通常通过吸收或耗散振动能量来抑制震颤。1998年，科托夫斯基(kotovsky)等人专利技术了粘性梁，该粘性梁是第一个用于抑制振动的被动装置，该装置通过对腕关节的屈曲和伸展施加粘性阻尼来限制手腕旋转。尼古拉斯-菲利普-弗洛姆(nicolasphilip fromme)等人专利技术了一种轻型被动矫形器，其使用气囊来减少手腕振动。与主动和半主动系统相比，这些被动系统可以非常轻巧(最小重量仅为33克)。然而，被动系统提供的阻尼力或扭矩通常非常小，因此难以有效抑制震颤。虽然斯利克斯·鲁德拉拉朱(sreekanth rudraraju)等人提出的质量弹簧阻尼器系统可以将震颤减少70％至80％，但是这种系统只能抑制一个方向上的震颤。
6、半主动系统通常使用嵌入式传感器测量振动幅度，然后调整阻尼力以抑制震颤。为了产生阻尼力，半主动系统一般采用磁流变流体、电磁制动器、气动气缸等。其中，磁流变流体是最有效的解决方案。磁流变流体的粘度可以通过所施加的磁场进行连续控制。其通常比主动系统更轻(约200克至700克)，而且无需诸如电机之类的驱动部件，因此更适合人体手腕。然而，现有的基于磁流体的柔性手腕外骨骼机构通常只能提供约10n的阻尼力，因此难以满足实际需要。
7、因此，需要提供一种半主动外骨骼系统，该系统旨在克服或至少最小化上述问题。为此，本申请提供了不仅重量轻而且能够产生足够的阻尼力从而能够有效地同时抑制多个方向上的震颤的外骨骼及其控制方法。此外，还提供了一种震颤模拟器装置，该装置可以用于模拟不同方向上的震颤，以便于例如研究本文所公开的外骨骼的有效性。
技术实现思路
1、根据一个实施例，提供了一种外骨骼。该外骨骼包括：第一支撑件；第二支撑件；接头结构，该接头结构可旋转地连接第一支撑件和第二支撑件；以及控制器。第二支撑件包括：连接到接头结构的第一锚固部件；第二锚固部件；以及耦合到控制器的传感器，其中第一锚固部件和第二锚固部件通过耦合到控制器的可变刚度单元连接，并且其中可变刚度单元被配置为提供由控制器确定的可变阻尼力，以减小由传感器感测到的震颤的幅度。
2、根据另一个实施例，提供了一种控制外骨骼的方法，所述外骨骼包括：第一支撑件；第二支撑件；接头结构，该接头结构可旋转地连接第一支撑件和第二支撑件；以及控制器，其中第二支撑件包括连接到接头结构的第一锚固部件、第二锚固部件以及耦合到控制器的传感器，并且其中第一锚固部件和第二锚固部件通过耦合到控制器的可变刚度单元连接。该方法包括:通过传感器感测震颤；通过控制器响应于感测到的震颤确定可变阻尼力；以及通过可变刚度单元提供可变阻尼力以减小震颤的幅度。
3、根据又一个实施例，提供了一种震颤模拟器装置。该震颤模拟器装置包括连杆机构、驱动电机和速度控制器。所述连杆机构包括被配置为相对于彼此旋转的第一杆和第二杆，以及与第二杆固定连接的第三杆，其中第三杆被配置为相对于第二杆进行线性往复运动，并且其中速度控制器被配置为控制驱动电机，以驱动第一杆和第二杆旋转，并且驱动第三杆进行线性往复运动，从而在耦合到震颤模拟器装置的肢体末端引起抖动。
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1.一种外骨骼，该外骨骼包括：
2.根据权利要求1所述的外骨骼，该外骨骼还包括：
3.根据权利要求1或2所述的外骨骼，
4.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼，
5.根据权利要求2所述的外骨骼，
6.根据权利要求5所述的外骨骼，
7.一种控制外骨骼的方法，所述外骨骼包括第一支撑件、第二支撑件、可旋转地连接第所述一支撑件和所述第二支撑件的接头结构、以及控制器，其中，所述第二支撑件包括：连接到所述接头结构的第一锚固部件；第二锚固部件；以及耦合到所述控制器的传感器，并且其中所述第一锚固部件和所述第二锚固部件通过耦合到所述控制器的可变刚度单元连接，
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述外骨骼还包括真空泵，并且其中该方法还包括：
9.根据权利要求7或8所述的方法，该方法还包括：
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，该方法还包括：
11.根据权利要求8所述的方法，
12.一种震颤模拟器装置，该震颤模拟器装置包括：
13.一种震颤模拟器装
14.根据权利要求13所述的震颤模拟器装置，其中，所述肢体保持器被配置为耦合到用户的前臂。
15.根据权利要求14所述的震颤模拟器装置，该震颤模拟器装置还包括：
16.根据权利要求15所述的震颤模拟器装置，其中，所述预定的震颤频率在2.2Hz至2.7Hz的低频率范围内。
17.根据权利要求15所述的震颤模拟器装置，其中，所述预定的震颤频率在3.4Hz至3.7Hz的低频率范围内。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种外骨骼，该外骨骼包括：
2.根据权利要求1所述的外骨骼，该外骨骼还包括：
3.根据权利要求1或2所述的外骨骼，
4.根据前述权利要求中任一项所述的外骨骼，
5.根据权利要求2所述的外骨骼，
6.根据权利要求5所述的外骨骼，
7.一种控制外骨骼的方法，所述外骨骼包括第一支撑件、第二支撑件、可旋转地连接第所述一支撑件和所述第二支撑件的接头结构、以及控制器，其中，所述第二支撑件包括：连接到所述接头结构的第一锚固部件；第二锚固部件；以及耦合到所述控制器的传感器，并且其中所述第一锚固部件和所述第二锚固部件通过耦合到所述控制器的可变刚度单元连接，
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述外骨骼还包括真空泵，并且其中该方法还包括：
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