專利名稱：下部肢體外骨骼的制作方法
下部肢體外骨骼相關(guān)申請案之交叉參者本申請案主張于2005年1月18日提出申請的第60/645,417號美國臨時申請案的 權(quán)利，該美國臨時申請案的全部內(nèi)容以引用方式并入本文中。 關(guān)于由聯(lián)邦政府發(fā)起的研究或開發(fā)的聲明本發(fā)明是根據(jù)國防高級研究計劃署(DARPA)所簽訂的第DAAD19-01-l-0509號合同在政府支持下作出的。政府對本發(fā)明擁有一定的權(quán)利。技術(shù)領(lǐng)域一般而言，本申請案涉及下部肢體外骨骼領(lǐng)域，且更具體而言涉及低功率下部肢 體外骨骼領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在很多種情況下，人們會經(jīng)常為在行走時試圖攜帶過重或笨重的物體而感到苦 惱。某些人甚至在承受其自身體重的情況下也會很快變累或受傷。因此，存在提供一 種緊湊、易于操作、快速及通用的裝置的機(jī)會，以便在所述裝置耦合至人體時承受載 荷及負(fù)重。發(fā)明內(nèi)容于一例示性實(shí)施例中， 一下部肢體外骨骼可經(jīng)配置以耦合至人體。所述下部肢體 外骨骼包括兩個腿部支撐件，這兩個腿部支撐件可經(jīng)配置以耦合至人體的下肢且經(jīng)配 置以在其站立階段期間倚靠在地面上。每一腿部支撐件都包括一大腿連接段、 一小腿 連接段及兩個膝蓋關(guān)節(jié)。每一膝蓋關(guān)節(jié)經(jīng)配置以使各自小腿連接段與各自大腿連接段 之間能夠彎曲及伸展。所述下部肢體外骨骼還包括一外骨骼軀干，其可經(jīng)配置以耦合 至人體的上半身。所述外骨骼軀干能以可旋轉(zhuǎn)的方式連接至腿部支撐件的大腿連接段， 從而使腿部支撐件與外骨骼軀干之間能夠彎曲及伸展。于該例示性實(shí)施例中，在周期 性膝蓋運(yùn)動期間，腿部支撐件的小腿連接段與各自大腿連接段之間的彎曲及伸展運(yùn)動 所需的能量是由人體來提供。


結(jié)合附圖參考下文說明，可最佳地理解本申請案，其中相同的部件可由相同的編 號來指代-圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的正視透視圖。圖2是圖1實(shí)施例的后視透視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的透視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的透視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的透視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的透視圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的透視圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的透視圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的透視圖。圖10是本發(fā)明圖9中實(shí)施例的局部視圖。圖11是本發(fā)明圖9中實(shí)施例的局部視圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的透視圖。圖13是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的透視圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的透視圖。圖15是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的透視圖。圖16是根據(jù)一外骨骼腳部的實(shí)施例的透視圖。圖17是根據(jù)一外骨骼腳部的實(shí)施例的透視圖。圖18是根據(jù)一外骨骼腳部的實(shí)施例的透視圖。圖19是根據(jù)一外骨骼腳部的實(shí)施例的透視圖。圖20是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的透視圖。圖21是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的透視圖。圖22是根據(jù)一外骨骼腳部的實(shí)施例的圖式。圖23是根據(jù)一外骨骼腳部的實(shí)施例的圖式。圖24是根據(jù)一外骨骼腳部的實(shí)施例的圖式。圖25是根據(jù)一外骨骼腳部的實(shí)施例的圖式。圖26是根據(jù)一外骨骼腳部的實(shí)施例的圖式。圖27是一代表外骨骼液壓回路的實(shí)施例的圖式。圖28是一代表外骨骼液壓回路的實(shí)施例的圖式。圖29是一代表外骨骼液壓回路的實(shí)施例的圖式。圖30是一代表外骨骼液壓回路的實(shí)施例的圖式。圖31是一代表外骨骼液壓回路的實(shí)施例的圖式。圖32是一代表外骨骼液壓回路的實(shí)施例的圖式。圖33是一代表外骨骼液壓回路的實(shí)施例的圖式。圖34是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的透視圖。圖35是一代表外骨骼的實(shí)施例的圖式。圖36是一代表外骨骼的實(shí)施例的圖式。
具體實(shí)施方式
下文說明將闡述許多具體的配置、參數(shù)等等。然而，應(yīng)認(rèn)識到，本說明并不打算 作為對本發(fā)明范圍的限制，而是作為對例示性實(shí)施例的說明來提供。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，圖1及2是圖解說明一下部肢體外骨骼100的正視及后視 透視圖。下部肢體外骨骼100可經(jīng)配置以耦合至人體187。下部肢體外骨骼100包括 兩個腿部支撐件101及102，這兩個腿部支撐件101及102可經(jīng)配置以耦合至人體的 下肢且經(jīng)配置以在每一腿部支撐件的站立階段期間倚靠在地面上。腿部支撐件包括大 腿連接段103和104及小腿連接段105和106。兩個膝蓋關(guān)節(jié)107及108經(jīng)配置以使 腿部支撐件101及102的小腿連接段與大腿連接段之間能夠進(jìn)行彎曲及伸展(分別由 箭頭213及214所示)。下部肢體外骨骼100進(jìn)一步包括一外骨骼軀干109。除其他組 件外，外骨骼軀干109還包括一人類界面裝置150。外骨骼軀干109可經(jīng)配置以通過 人類界面裝置150耦合至人體的上半身。人體的上半身是指大腿以上的任何位置。外 骨骼軀干109能在髖部彎曲-伸展關(guān)節(jié)125及126處以可旋轉(zhuǎn)的方式連接至腿部支撐件 101及102的大腿連接段103及104，從而使腿部支撐件101及102能夠分別圍繞髖部 彎曲-伸展軸線151及152進(jìn)行髖部彎曲及伸展旋轉(zhuǎn)(分別由箭頭215及216所示)。在使用中，在周期性的膝蓋運(yùn)動期間，腿部支撐件的小腿連接段(105或106) 與對應(yīng)的大腿連接段(103或104)之間的彎曲及伸展運(yùn)動所需的能量是由人體187 來提供。此處，周期性膝蓋運(yùn)動被定義成其中小腿連接段(105或106)與其對應(yīng)的大 腿連接段(103或104)相對于彼此的初始與最終配置幾乎相同的運(yùn)動。具體而言，當(dāng) 腿部支撐件處于擺動階段時，周期性膝蓋運(yùn)動是其中所述腿部支撐件不與地面接觸且 對應(yīng)的小腿連接段與大腿連接段相對于彼此的初始與最終配置幾乎相同的運(yùn)動。同樣， 當(dāng)腿部支撐件處于站立階段時，周期性膝蓋運(yùn)動是其中所述腿部支撐件與地面接觸且 對應(yīng)的小腿連接段與大腿連接段相對于彼此的初始與最終配置彼此幾乎相同的運(yùn)動。在以上實(shí)施例中，小腿連接段(105或106)與對應(yīng)的大腿連接段(103及104) 間的彎曲或伸展所需的力矩是由人體187來提供。兩個膝蓋關(guān)節(jié)107及108各自經(jīng)配 置以在除人體所提供的能量之外不再使用電源能量的情形下，使各自小腿連接段(105 或106)與對應(yīng)大腿連接段(103及104)之間能夠彎曲及伸展?？稍谙虏恐w外骨骼 100中使用電源以為傳感器、計算機(jī)及其他組件供電，但不是為小腿連接段與大腿連 接段之間的彎曲及伸展提供能量。所說的電源是指任何能產(chǎn)生電力的系統(tǒng)，例如，電 池、壓縮空氣、空氣壓縮機(jī)、液壓壓縮機(jī)、燃燒引擎、太陽能電池等等。在本發(fā)明某些實(shí)施例中，每一所述腿部支撐件都經(jīng)配置以使各自膝蓋關(guān)節(jié)能夠在 擺動階段期間彎曲，而在站立階段期間阻止各自膝蓋關(guān)節(jié)彎曲以便能夠?qū)⒘D(zhuǎn)移至地 面。在使用中，人體187通過耦合至人類界面裝置150 (在圖1的情形中是簡單的皮 帶)及耦合至兩個腿部支撐件101及102而耦合至(或穿戴)下部肢體外骨骼100。 在如圖1中所示的某些實(shí)施例中，腿部支撐件101及102包括使人體187耦合至腿部 支撐件101及102的小腿固定裝置137及138。在本發(fā)明某些實(shí)施例中，在一周期性髖部運(yùn)動期間，大腿連接段103及104圍繞 髖部彎曲伸展軸線151及152的彎曲及伸展所需的能量也由人體187來提供。此處， 將周期性髖部運(yùn)動定義為其中大腿連接段(103或104)相對于外骨骼軀干109的初始 與最終配置幾乎相同的運(yùn)動。在如圖1中所示的某些實(shí)施例中，外骨骼軀干109包括兩個髖部連接段114及115， 這兩個髖部連接段114及115能在髖部彎曲伸展關(guān)節(jié)125及126處以可旋轉(zhuǎn)的方式連 接至大腿連接段103及104，從而使腿部支撐件101及102能夠分別圍繞髖部彎曲-伸 展軸線151及152進(jìn)行彎曲及伸展。在某些實(shí)施例中，髖部連接段114與115在外擴(kuò)-內(nèi)收關(guān)節(jié)113處以可旋轉(zhuǎn)方式彼此連接，從而使腿部支撐件101及102能夠外擴(kuò)及/ 或內(nèi)收。腿部支撐件101及102的外擴(kuò)及內(nèi)收在圖中分別以箭頭217及218顯示。在某些實(shí)施例中，外骨骼軀干109經(jīng)配置以將后部載荷118固定在人體187的后 面。在某些實(shí)施例中，如圖1所示，后部載荷118是由髖部連接段114及115來固定。 在某些實(shí)施例中，外骨骼軀干109進(jìn)一步包括經(jīng)配置以將一前部載荷154固定在人體 187前面的伸展框架119及120。在某些實(shí)施例中(如圖1中顯示)，伸展框架119及 120可連接至髖部連接段114及115。后部載荷118及前部載荷154的實(shí)例包括但不限 于背包、嬰兒車、食品容器、袋子、水壺、工具箱、桶、彈藥、武器、被褥、急救 品、高爾夫球袋、郵包、照相機(jī)、落葉吹掃機(jī)、壓縮機(jī)、機(jī)電設(shè)備及其組合。在某些 實(shí)施例中，后部載荷118及/或前部載荷154是由人體187所背負(fù)的另一個人。在某些 實(shí)施例中，外骨骼軀干109通過人類界面裝置150來支撐人體187的一部分重量。在本發(fā)明某些實(shí)施例中，如圖3中所示，外骨骼軀干109進(jìn)一步包括一經(jīng)配置以 在髖部連接段114與115之間施加一力矩的髖部回彈性元件116。髖部回彈性元件的 實(shí)例包括但不限于拉伸彈簧、壓縮彈簧、板簧、氣體彈簧、空氣彈簧、橡膠、彈性 體、外科導(dǎo)管、彈力繩及其組合?？蛇x擇髖部回彈性元件116的剛度，以使其力可在 擺動階段期間大致支撐起腿部支撐件101或102的重量。如圖3中所示，某些實(shí)施例還可包括髖部外擴(kuò)止擋裝置211，用于對髖部連接段 114與115相對于彼此的外擴(kuò)進(jìn)行限制。在圖3所示的具體實(shí)施例中，使用一鋼索來 形成外擴(kuò)止擋裝置211。鋼索211對腿部支撐件101及102的外擴(kuò)進(jìn)行限制，但允許 腿部支撐件101及102內(nèi)收。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，圖4是一透視圖，其中外骨骼軀干109包括兩個可以旋 轉(zhuǎn)方式連接至大腿連接段103及104的髖部連接段114及115，從而使支撐支腿101 及102能夠相對于外骨骼軀干109彎曲及伸展，其中髖部連接段114及115彼此順應(yīng)
地相連，從而使腿部支撐件101及102能夠外擴(kuò)及/或內(nèi)收。在圖4中所示的實(shí)例中， 此是通過板簧153來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，圖5是一透視圖，其中外骨骼軀干109進(jìn)一步包括一經(jīng) 配置以將后部載荷118的重量轉(zhuǎn)移至外骨骼軀干109的連接支架117。外骨骼軀干109 進(jìn)一步包括兩個以可旋轉(zhuǎn)的方式連接至大腿連接段103及104的髖部連接段114及 115，從而使腿部支撐件101及102能夠相對于外骨骼軀干109彎曲及伸展。髖部連接 段114及115通過兩個髖部外擴(kuò)-內(nèi)收關(guān)節(jié)176及177以可旋轉(zhuǎn)方式連接至連接支架 117，且可圍繞兩個髖部外擴(kuò)-內(nèi)收軸線178及179旋轉(zhuǎn)。在某些實(shí)施例中，髖部外擴(kuò)-內(nèi)收軸線178及179大致彼此平行。在某些實(shí)施例中，髖部外擴(kuò)-內(nèi)收關(guān)節(jié)176及177 彼此重合。此外，在某些實(shí)施例中，如圖6中所示，髖部外擴(kuò)-內(nèi)收關(guān)節(jié)176與177彼 此重合，從而形成髖部外擴(kuò)-內(nèi)收關(guān)節(jié)113，且髖部外擴(kuò)-內(nèi)收軸線178及179變?yōu)橐粋€ 髖部外擴(kuò)-內(nèi)收軸線112。在某些實(shí)施例中，如圖6中所示，外骨骼軀干109進(jìn)一步包括經(jīng)配置以在髖部連 接段114及115與連接支架117之間施加力矩的髖部外擴(kuò)-內(nèi)收回彈性元件121及122。 髖部外擴(kuò)-內(nèi)收回彈性元件的實(shí)例包括但不限于拉伸彈簧、壓縮彈簧、氣體彈簧、空 氣彈簧、橡膠、外科導(dǎo)管、板簧、彈力繩及其組合?？蛇x擇髖部外擴(kuò)-內(nèi)收回彈性元件 121及122的剛度，以使其力可在擺動階段期間大致支撐起腿部支撐件101或102的 重量且在行走時幫助個人保持載荷垂直定向。在如圖7中所示的某些實(shí)施例中，連接 支架117進(jìn)一步包括經(jīng)配置以將前部載荷154固定在人體187前面的伸展框架119及 120。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，如圖l、 5、 6及7所示，外骨骼軀干109包括能使個 人187耦合至下部肢體外骨骼100的人類界面裝置150。人類界面裝置150的實(shí)例包 括一元件或元件的組合，包括但不限于背心、皮帶、帶、背帶、胸帶、身體鑄型、 挽具及腰帶。在某些實(shí)施例中，人類界面裝置150將人體187的一部分重量轉(zhuǎn)移至外 骨骼軀干109。圖13顯示本發(fā)明一實(shí)施例，其中人類界面裝置150包括一經(jīng)特殊設(shè)計 以貼合人體187的身體的挽具229。挽具229將個人187的一部分重量轉(zhuǎn)移至外骨骼 軀干109。在某些實(shí)施例中，如圖8中所示，髖部連接段114及115順應(yīng)性地連接至連接支 架117。在圖8中所示的實(shí)施例中，此是通過一髖部順應(yīng)性部件153 (其在本實(shí)例中為 板簧)來實(shí)現(xiàn)。在某些實(shí)施例中，如圖8中所示，外骨骼軀干109包括一使背包能夠耦合至下部 肢體外骨骼100的背包框架180。在某些實(shí)施例中，背包框架180連接至連接支架117。 為清楚起見，該圖式中省略了人類界面裝置150 (例如，皮帶及背帶)。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，圖9是一透視圖，其中腿部支撐件101及102進(jìn)一步包 括經(jīng)配置以使腿部支撐件101及102可分別圍繞軸線202及203外擴(kuò)及/內(nèi)收的大腿外 擴(kuò)-內(nèi)收關(guān)節(jié)123及124。在某些實(shí)施例中，大腿外擴(kuò)-內(nèi)收關(guān)節(jié)123及124位于髖部彎 曲-伸展關(guān)節(jié)125及126的下方。圖10中更加詳細(xì)地顯示這些關(guān)節(jié)，圖10是圖9所示 同一實(shí)施例的局部視圖。在本發(fā)明某些實(shí)施例中，如圖10中所示，腿部支撐件101及102包括一大腿內(nèi) 收止擋裝置185,用于限制或防止大腿連接段103及104在關(guān)節(jié)123處內(nèi)收。腿部支 撐件IOI的外擴(kuò)及內(nèi)收分別由箭頭219及220顯示。在圖IO中所示的具體實(shí)施例中， 大腿外擴(kuò)-內(nèi)收關(guān)節(jié)123包括一承載于大腿止擋裝置表面186上的大腿內(nèi)收止擋裝置 185。大腿內(nèi)收止擋裝置185限制大腿外擴(kuò)-內(nèi)收關(guān)節(jié)123的內(nèi)收。如果不對大腿外擴(kuò)-內(nèi)收關(guān)節(jié)123的內(nèi)收進(jìn)行限制，則會致使髖部連接段114在站立階段期間沿箭頭204 向下移動，因而使該載荷下落(降低)。此種可用于關(guān)節(jié)123及124的僅可外擴(kuò)的關(guān)節(jié) 有助于使人體能夠自然地蹲坐。在某些實(shí)施例中，如圖9及10中所示，腿部支撐件101及102進(jìn)一步包括經(jīng)配 置以使腿部支撐件101及102能夠旋轉(zhuǎn)的腿部旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)127及128。在某些實(shí)施例中， 腿部旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)127及128位于膝蓋關(guān)節(jié)107及108上方。圖10中的線164及165代表 腿部旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)127及128的旋轉(zhuǎn)軸線。在圖10及11中，此是通過在髖部旋轉(zhuǎn)軸166 與髖部旋轉(zhuǎn)軸頸168之間提供滑動接觸來實(shí)現(xiàn)。箭頭227及228代表圍繞軸線164及 165的腿部旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。為簡單起見，已省去該關(guān)節(jié)內(nèi)所包括的防止其被拉開的部件， 但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)注意，存在許多將這些軸保持在這些軸頸內(nèi)的方式。在某些實(shí)施例中，如圖11中所示，腿部旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)127包括一腿部旋轉(zhuǎn)回彈性元 件129。該腿部旋轉(zhuǎn)回彈性元件提供一使腿部大致回復(fù)至中性位置的回復(fù)力矩。腿部 旋轉(zhuǎn)回彈性元件129可以諸多方式構(gòu)造，其中當(dāng)使用彈性材料構(gòu)造所述元件時，圖ll 中所示的具體橫截面較佳。出于圖解說明的目的，圖中顯示腿部旋轉(zhuǎn)回彈性元件129 部分地偏轉(zhuǎn)。同樣，在某些實(shí)施例中，如圖10及圖11中所示，腿部支撐件101及102進(jìn)一步 包括壓縮-伸長機(jī)構(gòu)131及132,其經(jīng)配置以改變外骨骼軀干109與各自膝蓋彎曲-伸展 關(guān)節(jié)107及108之間的距離。在某些實(shí)施例中，壓縮-伸長機(jī)構(gòu)131及132允許髖部彎 曲-伸展關(guān)節(jié)125及126與各自膝蓋彎曲-伸展關(guān)節(jié)107及108之間的距離變化。所述 壓縮-伸長機(jī)構(gòu)通過髖部旋轉(zhuǎn)軸166進(jìn)一步滑動至髖部旋轉(zhuǎn)軸頸168中而收縮(圖中僅 顯示腿101)。腿部旋轉(zhuǎn)回彈性元件129能夠滑動至間隙空腔170內(nèi)。在某些實(shí)施例中， 壓縮-伸長機(jī)構(gòu)131及132進(jìn)一步包括腿部壓縮-伸長回彈性元件133。該腿部壓縮-伸 長回彈性元件充當(dāng)彈簧且提供使該腿部支撐件向回大致回復(fù)至中性配置的回復(fù)力。在 圖ll的實(shí)施例中，以螺旋彈簧來對此進(jìn)行圖解說明。在某些實(shí)施例中，如圖12中所示，下部肢體外骨骼100進(jìn)一步包括兩個經(jīng)配置 以在大腿連接段103及104與外骨骼軀干109之間施加力矩的擺動回彈性元件。在操 作中，擺動回彈性元件221在擺動階段期間沿箭頭222向前推動腿部連接段101。此 可使人能夠用較少的力氣向前擺動大腿連接段。氣體彈簧221包括氣體彈簧活塞223 及氣體彈簧缸體224。在操作中，氣體彈簧缸體224內(nèi)的壓縮氣體225的力會迫使氣
體彈簧活塞223抵靠凸輪226，由此沿箭頭222推動腿部連接段101。擺動回彈性元件 221的實(shí)例包括但不限于拉伸彈簧、壓縮彈簧、板簧、氣體彈簧、空氣彈簧、橡膠、 彈性體、外科導(dǎo)管、彈力繩及其組合?？蛇x擇擺動回彈性元件221的剛度，以提供適 合的舒適程度。在某些實(shí)施例中，如圖9中所示，外骨骼軀干的封蓋171可覆蓋外骨骼軀干109 的某些組件，包括髖部連接段114及115的部件。視髖部回彈性元件116或髖部外擴(kuò)-內(nèi)收回彈性元件121及122的較佳選擇而定，所述外骨骼軀干的操作可與圖3或6中 相同。在某些實(shí)施例中，如圖9中所示，大腿連接段103及104包括經(jīng)配置以使人體187 能夠耦合至腿部支撐件101及102的大腿固定裝置135及136。每一大腿固定裝置135 或136包括一元件或元件的組合，包括但不限于條帶、棒、c形支架、身體鑄型及彈 性體。在某些實(shí)施例中，如圖1中所示，小腿連接段105及106包括經(jīng)配置以使人體 187能夠耦合至腿部支撐件101及102的固定裝置137及138。每一小腿固定裝置137 及138包括一元件或元件組合，包括但不限于條帶、棒、c形支架、身體鑄型及彈 性體。在某些實(shí)施例中，外骨骼100包括兩個力矩產(chǎn)生器110及111，所述兩個力矩產(chǎn) 生器經(jīng)配置以使膝蓋關(guān)節(jié)107及108能夠在擺動階段期間彎曲，而在站立階段期間阻 止膝蓋關(guān)節(jié)107及108彎曲，由此使下部肢體外骨骼100能夠承載一載荷并將負(fù)載力 (例如，載荷重量)轉(zhuǎn)移至地面。在某些實(shí)施例中，力矩產(chǎn)生器110及111是液壓力矩產(chǎn)生器。根據(jù)圖1至圖9中 所示的實(shí)施例，力矩產(chǎn)生器IIO及111是液壓活塞缸體，其中所述活塞相對于缸體的 運(yùn)動使液壓流體流入或流出所述缸體。在使用中，可通過一液壓閥來控制流入或流出 所述缸體的液壓流體。所述液壓閥的孔口尺寸設(shè)置得越小，以一指定速度相對于所述 缸體移動所述活塞所需的力便越大。換句話說，所述活塞相對于缸體的運(yùn)動所需的阻尼越大，所述液壓閥的孔口尺寸就應(yīng)該越小。如果所述液壓閥的孔口尺寸設(shè)置得較大， 那么相對于所述缸體移動活塞所需的力便較小。此處，將液壓力矩產(chǎn)生器110或111 的阻抗定義為在頻域中所需的力對速度的比率。按照該定義，如果所選液壓閥的孔口 尺寸越小，那么所述液壓力矩產(chǎn)生器的阻抗作用將越大。在某些實(shí)施例中，如圖13中所示，力矩產(chǎn)生器110及111為液壓旋轉(zhuǎn)式阻尼器， 其中所產(chǎn)生的力矩可由一液壓閥來控制。所述液壓閥的孔口尺寸設(shè)置得越小，那么使 所述液壓旋轉(zhuǎn)式阻尼器以一指定速度旋轉(zhuǎn)所需的力矩就越大。換句話說，所述液壓旋 轉(zhuǎn)式阻尼裝置的旋轉(zhuǎn)所需的阻尼越大，所述液壓閥的孔口尺寸就應(yīng)該越小。 此處，液壓旋轉(zhuǎn)式阻尼器110或111的阻抗被定義為在頻域中所需力矩對角速度的比 率。按照所述定義，液壓閥的孔口尺寸選擇得越小，所述液壓旋轉(zhuǎn)式阻尼器的阻抗將 越大。在某些實(shí)施例中，力矩產(chǎn)生器110及111是摩擦制動裝置，其中人們可通過控制
摩擦力矩來控制對膝蓋關(guān)節(jié)107及108的抵抗力矩。在其他實(shí)施例中，力矩產(chǎn)生器110 及111是基于粘度的摩擦制動裝置，其中人們可通過控制流體的粘度來控制對膝蓋關(guān) 節(jié)107及108的抵抗力矩。在其他實(shí)施例中，力矩產(chǎn)生器110及111是磁流變流體裝 置，其中人們可通過控制所述磁流變流體的粘度來控制對膝蓋關(guān)節(jié)107及108的抵抗 力矩。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到，可將上述任何裝置安裝在本發(fā)明中，以使其以 與圖13中所示液壓旋轉(zhuǎn)式阻尼器相同的方式發(fā)揮作用。在某些實(shí)施例中，如圖9中所示，腿部支撐件101及102進(jìn)一步包括外骨骼腳部 139及140，外骨骼腳部139及140分別耦合至小腿連接段105及106，從而使來自小 腿連接段105及106的力能夠轉(zhuǎn)移至地面。在使用中，外骨骼的腳部139及140可經(jīng) 配置以耦合至人體187的腳部。在某些實(shí)施例中，如圖9中所示，通過使用有時在現(xiàn) 代滑雪鞋上所見到的蛤殼式捆綁物205及206來實(shí)現(xiàn)與人體腳部的耦合。然而，如可 在不同類型的滑雪撬、滑雪板、滑雪鞋及其他此類裝置上所見，有很多種實(shí)現(xiàn)此種連 接的方法。在某些實(shí)施例中，如圖14中所示，外骨骼腳部139及140包括可由人體 187穿戴的外骨骼鞋188及189，由此使外骨骼腳部139及140能夠耦合至人體187 的腳部。在某些實(shí)施例中，如圖15中所示，外骨骼腳部139及140包括可插入人的鞋 子內(nèi)的外骨骼鞋墊157及158，從而使外骨骼腳部139及140能夠耦合至人體187的 腳部。鞋墊157及158具有撓性，且因此可彎曲以在操縱(例如，蹲坐)期間與人腳 的曲率相匹配。同樣，鞋墊側(cè)的支撐件212也具有順應(yīng)性或經(jīng)配置以具有某種程度的 自由度以模仿人腳踝的運(yùn)動。在某些實(shí)施例中，如圖9中所示，外骨骼腳部139及140順應(yīng)性地耦合至小腿連 接段105及106。此是通過使用腳踝順應(yīng)性元件181及182來實(shí)現(xiàn)。圖16顯示外骨骼 腳部139的近視圖。在該實(shí)例中，腳踝順應(yīng)性元件181 (及182)都是由一金屬球窩關(guān) 節(jié)231構(gòu)造而成，所述金屬球窩關(guān)節(jié)231由可在所有旋轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生順應(yīng)性的彈性體 環(huán)形元件230所環(huán)繞。在某些實(shí)施例中，外骨骼腳部139及140圍繞兩個腳底-背面的彎曲軸線相對于小 腿連接段105及106旋轉(zhuǎn)。圖17顯示此種類型外骨骼的一實(shí)施例，其中腳踝的腳底-背面彎曲軸線172大致平行于人的腳踝中的腳底-背面的彎曲軸線。在某些實(shí)施例中， 每一腿部支撐件進(jìn)一步包括至少一個腳踝腳底-背面彎曲回彈性元件141，其可阻止各 自外骨骼腳部圍繞腳踝腳底-背面彎曲軸線172旋轉(zhuǎn)。在某些實(shí)施例中，如圖18中所示，外骨骼腳部139及140圍繞兩個外擴(kuò)-內(nèi)收軸 線174及175相對于小腿連接段105旋轉(zhuǎn)。圖18顯示此種類型外骨骼的一實(shí)施例，其 中腳踝外擴(kuò)-內(nèi)收軸線174大致平行于人的腳踝中的外擴(kuò)-內(nèi)收軸線。在某些實(shí)施例中， 每一腿部支撐件進(jìn)一步包括至少一個腳踝外擴(kuò)-內(nèi)收回彈性元件142，其可阻止外骨骼 腳部139圍繞腳踝外擴(kuò)-內(nèi)收軸線174旋轉(zhuǎn)。在某些實(shí)施例中，如圖19中所示，外骨骼腳部139及140圍繞兩個旋轉(zhuǎn)軸線147 及148相對于小腿連接段105及106旋轉(zhuǎn)。在某些情形下，此是通過使用一功能類似
于腿部旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)127的小腿旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)207來實(shí)現(xiàn)。圖19顯示此種類型外骨骼的一實(shí)施 例，其中腳踝旋轉(zhuǎn)軸線147大致平行于人的腳踝中的旋轉(zhuǎn)軸線。在某些實(shí)施例中，可 將回彈性元件包含在所述腳踝中，以阻止外骨骼腳部139圍繞腳踝旋轉(zhuǎn)軸線147旋轉(zhuǎn)。在某些實(shí)施例中，如圖20中所示，下部肢體外骨骼100進(jìn)一步包括經(jīng)配置以控 制力矩產(chǎn)生器110及111的控制器159。在某些實(shí)施例中，將控制器159安裝至外骨 骼軀干109。在某些實(shí)施例中，將控制器159安裝至力矩產(chǎn)生器110及111?？刂破?159可為一由液壓或氣動回路組成的簡單機(jī)械裝置，或者其也可包括電子元件。在某些實(shí)施例中，如圖21中所示，外骨骼100每一腿部支撐件包括至少一個腳 部傳感器160，以產(chǎn)生一表示作用于人體187每個腳底的力的站立信號190。來自腳部 傳感器160的信息識別人體187的腳是處于站立階段還是處于擺動階段?？刂破?59 根據(jù)來自各自腳部傳感器的信號來控制力矩產(chǎn)生器110及111 。在某些實(shí)施例中，如圖22中所示，將腳部傳感器160整合至外骨骼腳部139及 140中。在某些實(shí)施例中，如圖22中所示，腳部傳感器160是壓力傳感器，其在外骨 骼腳部139內(nèi)測量封閉在腳部傳感器腔192中的媒體191內(nèi)的壓力。圖16顯示一使用 導(dǎo)管作為腳部傳感器腔192的實(shí)施例。壓力傳感器160測量封閉于腳部傳感器腔192 中的媒體191內(nèi)的壓力。在某些情形中，站立信號190可采用媒體191自身的形式， 所述媒體191在一小的導(dǎo)管中自腔192通至控制器159，其中響應(yīng)于人體作用于外骨 骼腳部139及140的力而使用所述媒體中的壓力來移動一機(jī)械閥。在此種情形中，構(gòu) 造控制器159將不需要任何電子器件。圖23顯示另一實(shí)施例，其中腳部傳感器160是一可連接至外骨骼腳部139的力 傳感器。在某些實(shí)施例中，如圖24中所示，腳部傳感器160像鞋墊一樣位于人的鞋子 內(nèi)，且其輸出信號表示作用于人腳底的力。此種類型將尤其適用于本發(fā)明的例如在圖 14或15中所示的實(shí)施例。在某些實(shí)施例中，如圖25中所示，腳部傳感器160連接至 人的鞋底并感測作用于人腳底的力。在某些實(shí)施例中，如圖26中所示，腳部傳感器 160位于人的鞋墊內(nèi)，且感測作用于人腳底的力。腳部傳感器160包括任何能夠?qū)嵤┧甘竟δ艿膫鞲衅骰騻鞲衅鹘M合。腳部傳感 器160的實(shí)例包括但不限于力傳感器、基于應(yīng)變計的力傳感器、壓電式力傳感器、 力傳感電阻器、壓力傳感器、開關(guān)、磁帶開關(guān)或其組合。在某些實(shí)施例中，腳部傳感 器160是一開關(guān)，其表示在人體187腳底上存在大于某一力閾值的力?？刂破?59根據(jù)來自各自腳部傳感器的信號來控制對膝蓋關(guān)節(jié)107及108的彎曲 的阻力。例如，當(dāng)腳部傳感器160在右腿支撐件中探測到站立階段時，控制器159將 增加力矩產(chǎn)生器110的阻抗，以便膝蓋關(guān)節(jié)107阻止彎曲。相反，當(dāng)腳部傳感器160 探測到擺動階段時，控制器159將降低力矩產(chǎn)生器110的阻抗，以使膝蓋關(guān)節(jié)107中 不出現(xiàn)阻止彎曲的阻力。力矩產(chǎn)生器110及111的大的阻抗會形成膝蓋關(guān)節(jié)107及108 在站立階段期間所需要的大的阻止彎曲的阻力。相反，力矩產(chǎn)生器110及111的小的 阻抗會形成膝蓋關(guān)節(jié)107及108在擺動階段期間所需要的小的阻止彎曲的阻力。重要的是應(yīng)注意，腳部傳感器并不是本發(fā)明所必需的，因?yàn)檫€有其他方法來確定 何時出現(xiàn)站立階段及擺動階段。此一方法是感測所述膝蓋何時伸展過度(此通常會在 站立階段期間所述腿部支撐件直接在人體下方擺動時發(fā)生)且假定所述擺動階段在此 刻開始。然后，通過探測膝蓋何時停止伸展來估計擺動階段的結(jié)束。為實(shí)施此種策略， 控制器159可為一內(nèi)置于一液壓缸體內(nèi)的簡單機(jī)械/液壓裝置，其使用所述缸體的運(yùn)動 來致動其內(nèi)的閥門。圖27顯示本發(fā)明的腿部支撐件101的一實(shí)施例，其中力矩產(chǎn)生器110包括液壓 活塞-缸體193，且控制器159包括一用于對流至液壓活塞-缸體193的流體流量進(jìn)行控 制的液壓回路194。 一般而言，在站立階段期間，液壓回路194限制來自液壓活塞-缸 體93的流體的流量。對流體流量的限制會使液壓活塞-缸體193的阻抗較大且使腿部 支撐件101能夠抵抗彎曲。相反，對流體流量進(jìn)行小的限制會使活塞-缸體193的阻抗 較小并使腿部支撐件101能夠容易地彎曲。在某些實(shí)施例中，控制器159根據(jù)站立信號190來控制來自液壓活塞-缸體193 的流體的流量。當(dāng)人腳站地面上時(站立階段)，腳部傳感器160會探測到作用于人腳 底的力。控制器159基于所接收的站立信號190而限制來自液壓活塞-缸體193的流體 的流量。對流體流量的限制會使活塞-缸體193的阻抗較大，且能夠使腿部支撐件101 抵抗彎曲。當(dāng)腳部傳感器160探測到人腳不在地面上時(亦即，沒有作用于人腳底的 力)，控制器159會降低對流至液壓活塞-缸體193的流體流量的限制。對流體流量的 較小限制會使活塞-缸體193的阻抗較小，并使腿部支撐件101能夠容易地彎曲。圖28顯示本發(fā)明的一實(shí)施例，其中液壓回路194包括一促動式限流閥200,所述 促動式限流閥200將活塞-缸體193連接至一液壓儲器195?？刂破?59對促動式限流 閥200進(jìn)行控制。促動式限流閥200在站立階段期間增大對流體流量的限制，而在擺 動階段期間降低對流體流量的限制。圖29顯示本發(fā)明的一實(shí)施例，其中液壓回路194包括一液壓三通閥198，所述液 壓三通閥198通過一針閥196或旁通管線197將活塞-缸體193連接至一液壓儲器195。 液壓三通閥198在站立階段期間通過針閥196將活塞-缸體193連接至液壓儲器195， 由此限制液壓流量并增大活塞-缸體193的阻抗。在擺動階段期間，液壓三通閥198通 過旁路管線197將活塞-缸體193連接至液壓儲器195，由此增大液壓流體的流量并降 低活塞-缸體193的阻抗。圖30代表液壓回路194的另一實(shí)施例。該實(shí)施例類似于圖29的實(shí)施例，但添加 了一附加的止回闊199，以使膝蓋始終都能容易地(沒有阻力或阻力最小)伸展。圖31代表液壓回路194的另一實(shí)施例，其中一促動式限流閥200能夠控制其孔 口尺寸，且一止回閥199將活塞-缸體193連接至液壓儲器195。在站立階段期間，控 制器159通過控制促動式限流閥200的孔口來限制流體流量。在擺動階段期間，控制 器159使促動式限流閥200開啟并允許流體流至活塞-缸體193，由此降低活塞-缸體 193的阻抗。促動式限流閥200包括任何能夠?qū)嵤┧甘竟δ艿拈y或閥組合。促動式
限流閥200的實(shí)例包括但不限于流量控制閥、壓力控制閥及開關(guān)閥。止回閥199使 膝蓋關(guān)節(jié)107始終都能容易地伸展。
圖32代表液壓回路194的另一實(shí)施例，其中雙通閥201能夠在一設(shè)定的孔口尺 寸或全開孔口之間進(jìn)行選擇，且止回閥199將活塞-缸體193連接至液壓儲器195。在 站立階段期間，控制器159引導(dǎo)所述流體通過雙通閥201的設(shè)定孔口尺寸流至活塞-缸體193。在擺動階段期間，控制器159引導(dǎo)所述流體通過雙通閥201的全開孔口流 至活塞-缸體193。止回閥199使膝蓋關(guān)節(jié)107始終都能容易地伸展。
圖33代表液壓回路194的另一實(shí)施例，其中雙通閥201、止回閥199及針閥196 將活塞-缸體193連接至液壓儲器195。在站立階段期間，控制器159會阻止所述流體 在雙通閥201中流動，且因此流體會通過針閥196到達(dá)活塞-缸體193。在擺動階段期 間，控制器159開啟雙通閥201并實(shí)現(xiàn)最小的阻力。止回閥199使膝蓋關(guān)節(jié)107始終 都能容易地伸展。針闊196可手動或自動地調(diào)節(jié)。
在某些實(shí)施例中，腿部支撐件101及102經(jīng)配置以使各自膝蓋關(guān)節(jié)能夠在擺動階 段期間彎曲，而在站立階段期間通過鎖定所述膝蓋來阻止各自膝蓋關(guān)節(jié)的彎曲。圖34 中顯示一個此種鎖定式膝蓋。在該圖式中，小腿連接段105包括一小腿止擋裝置209， 當(dāng)膝蓋過度伸展時，小腿止擋裝置209會靠在大腿止擋裝置210上。在圖34中，將膝 蓋在過度伸展時的角度顯示為A。由于該角度小于180度，所以當(dāng)接近過度伸展時， 膝蓋關(guān)節(jié)107或108將"過中心"，此意味著如果腿部支撐件101及102承受壓縮載荷， 則膝蓋往往會貼靠止擋裝置鎖定，腿部支撐件102在圖中所示的情況下便會是這種情 形。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)注意，有很多此種過中心的機(jī)構(gòu)，其一般會迫使腿部支撐 件上的載荷向量通過膝蓋關(guān)節(jié)前面。
在某些實(shí)施例中，外骨骼100進(jìn)一步包括經(jīng)配置以促進(jìn)膝蓋關(guān)節(jié)107及108彎曲 的膝蓋回彈性元件232。此會降低擺動階段期間使膝蓋關(guān)節(jié)107及108彎曲所需的個 人力氣。在某些實(shí)施例中，如圖35所示，回彈性元件232與力矩產(chǎn)生器110及111(如 果所述外骨骼中包含有任何力矩產(chǎn)生器)平行。在某些實(shí)施例中，如圖36中所示，回 彈性元件232與力矩產(chǎn)生器110及111 (如果所述外骨骼中包含有任何力矩產(chǎn)生器) 串連。在某些實(shí)施例中，外骨骼100包括經(jīng)配置以促進(jìn)膝蓋關(guān)節(jié)107及108伸展的膝 蓋回彈性元件232。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)注意，有很多方法及位置可用來安裝回彈 性元件232，以促進(jìn)膝蓋關(guān)節(jié)107的彎曲及/或伸展。應(yīng)進(jìn)一步理解，膝蓋回彈性元件 232也可與圖34中所示的外骨骼實(shí)施例一同使用。盡管本文僅圖解說明及闡述本發(fā)明的某些特征，然而所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將能想 出許多修改及變化。因此，應(yīng)理解，隨附權(quán)利要求書旨在涵蓋歸屬于本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神 內(nèi)的所有這些修改及變化。
權(quán)利要求
1、一種下部肢體外骨骼，其可經(jīng)配置以耦合至人體，所述下部肢體外骨骼包括兩個腿部支撐件，其可經(jīng)配置以耦合至所述人體的下肢且經(jīng)配置以在其站立階段期間倚靠在地面上，其中每一所述腿部支撐件包括大腿連接段及小腿連接段；兩個膝蓋關(guān)節(jié)，其各自經(jīng)配置以使各自小腿連接段與各自大腿連接段之間能夠彎曲及伸展；及外骨骼軀干，其可經(jīng)配置以耦合至所述人體的上半身，可以可旋轉(zhuǎn)方式連接至所述腿部支撐件的所述大腿連接段，從而使所述腿部支撐件與所述外骨骼軀干之間能夠彎曲及伸展；其中在周期性膝蓋運(yùn)動期間，腿部支撐件的所述小腿連接段與各自大腿連接段之間的所述彎曲及伸展所需的能量是由所述人體來提供。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件經(jīng)配置以使所述各自 膝蓋關(guān)節(jié)能夠在擺動階段期間彎曲、并阻止所述各自膝蓋關(guān)節(jié)在所述站立階段期間彎 曲以便能夠?qū)⒘D(zhuǎn)移至地面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中在周期性髖部運(yùn)動期間，大腿連接段與所 述外骨骼軀干之間的彎曲及伸展運(yùn)動所需要的能量是由所述人體來提供。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述外骨骼軀干進(jìn)一步使每一所述腿部支 撐件能夠圍繞大致平行于地面的外擴(kuò)-內(nèi)收軸線旋轉(zhuǎn)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述外骨骼軀干進(jìn)一步包括兩個髖部連接 段，所述兩個髖部連接段可以可旋轉(zhuǎn)的方式連接至所述各自的大腿連接段，以使所述 支撐支腿能夠相對于所述外骨骼軀干進(jìn)行所述彎曲及伸展；其中所述髖部連接段以可 旋轉(zhuǎn)方式彼此連接，以允許腿部支撐件外擴(kuò)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述外骨骼軀干進(jìn)一步包括兩個髖部連接 段，所述兩個髖部連接段可以可旋轉(zhuǎn)的方式連接至所述各自的大腿連接段，以使所述 支撐支腿能夠相對于所述外骨骼軀干進(jìn)行所述彎曲及伸展；其中所述髖部連接段以可 旋轉(zhuǎn)方式彼此連接，以允許腿部支撐件外擴(kuò)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述外骨骼軀干經(jīng)配置以當(dāng)將所述外骨骼 軀干耦合至所述人體的上半身時將后部載荷固定在所述人體的后面。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述外骨骼軀干進(jìn)一步包括一伸展框架， 所述伸展框架經(jīng)配置以當(dāng)將所述外骨骼軀干耦合至所述人體的上半身時將前部載荷固 定在所述人體的前面。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述外骨骼軀干進(jìn)一步包括經(jīng)配置以在所 述髖部連接段之間施加力矩的髖部回彈性元件。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述外骨骼軀干進(jìn)一步包括經(jīng)配置以在所 述髖部連接段之間施加力矩的髖部回彈性元件。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述髖部回彈性元件包括選自由如下組成 的群組的彈性元件或彈性元件的組合拉伸彈簧，壓縮彈簧，板簧，空氣彈簧，氣體 彈簧，橡膠，彈性體，外科導(dǎo)管，及彈力繩。
12、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其中所述髖部回彈性元件包括選自由如下組 成的群組的彈性元件或彈性元件的組合拉伸彈簧，壓縮彈簧，板簧，空氣彈簧，氣 體彈簧，橡膠，彈性體，外科導(dǎo)管，及彈力繩。
13、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述外骨骼軀干進(jìn)一步包括用來限制所述 髖部連接段彼此相對外擴(kuò)的髖部外擴(kuò)止擋裝置。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述外骨骼軀干進(jìn)一步包括經(jīng)配置以將負(fù) 載的重量轉(zhuǎn)移至所述外骨骼軀干的連接支架。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述外骨骼軀干進(jìn)一步包括兩個髖部連接段，所述兩個髖部連接段可以可旋轉(zhuǎn)的方式連接至所述各自的大腿連接段，以使所述支撐支腿能夠相對于所述外骨骼軀干進(jìn)行所述彎曲及伸展；其中所述髖部連接段通 過兩個髖部外擴(kuò)-內(nèi)收關(guān)節(jié)以可旋轉(zhuǎn)方式連接至所述連接支架，以使所述腿部支撐件能 夠圍繞兩個外擴(kuò)-內(nèi)收軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述外擴(kuò)-內(nèi)收軸線大致彼此平行。
17、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述外擴(kuò)-內(nèi)收關(guān)節(jié)彼此重合。
18、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述載荷是選自由如下組成的群組的物 體背包，嬰兒車，食品容器，袋子，水壺，工具箱，桶，彈藥，武器，被褥，急救 品，高爾夫球袋，郵包，照相機(jī)，落葉吹掃機(jī)，壓縮機(jī)，機(jī)電設(shè)備及其組合。
19、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述載荷是另一個人。
20、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述外骨骼軀干進(jìn)一步包括經(jīng)配置以在 所述髖部連接段與所述連接支架之間施加力矩的髖部外擴(kuò)-內(nèi)收回彈性元件。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述髖部外擴(kuò)-內(nèi)收回彈性元件各自包括 選自由如下組成的群組的彈性元件或彈性元件組合拉伸彈簧，壓縮彈簧，板簧，空 氣彈簧，氣體彈簧，橡膠，彈性體，外科導(dǎo)管，及彈力繩。
22、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述連接支架進(jìn)一步包括伸展框架，所 述伸展框架經(jīng)配置以當(dāng)將所述外骨骼軀干耦合至所述人體的上半身時將所述載荷固定 在所述人體的前面。
23、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述外骨骼軀干包括能夠使所述人體的 上半身耦合至下部肢體外骨骼的人類界面裝置。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中所述人類界面裝置能夠?qū)⑺鋈梭w的一 部分重量轉(zhuǎn)移至所述外骨骼軀干。
25、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中所述人類界面裝置包括選自由如下組成 的群組的元件或元件組合背心，帶，條帶，肩帶，胸帶，身體鑄型，挽具，及腰帶。
26、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件的所述大腿連接段進(jìn) 一步包括經(jīng)配置以使所述各自腿部支撐件能夠外擴(kuò)的大腿外擴(kuò)-內(nèi)收關(guān)節(jié)。
27、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中所述外擴(kuò)-內(nèi)收關(guān)節(jié)大致位于所述髖部彎曲-伸展關(guān)節(jié)的下方。
28、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件的所述大腿進(jìn)一步包 括經(jīng)配置以使所述腿部支撐件能夠內(nèi)收的大腿外擴(kuò)-內(nèi)收關(guān)節(jié)。
29、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述外擴(kuò)-內(nèi)收關(guān)節(jié)大致位于所述髖部彎 曲-伸展關(guān)節(jié)的下方。
30、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件進(jìn)一步包括經(jīng)配置以 使所述腿部支撐件能夠旋轉(zhuǎn)的腿部旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。
31、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中所述腿部旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)大致位于所述膝蓋彎 曲-伸展關(guān)節(jié)的上方。
32、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中所述腿部旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)進(jìn)一步包括腿部旋轉(zhuǎn) 回彈性元件，所述腿部旋轉(zhuǎn)回彈性元件提供使所述腿部支撐件向回大致回復(fù)至中性位 置的回復(fù)力矩。
33、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件的所述大腿連接段進(jìn) 一步包括壓縮-伸長機(jī)構(gòu)，所述壓縮-伸長機(jī)構(gòu)經(jīng)配置以允許所述髖部彎曲-伸展關(guān)節(jié)與 所述膝蓋彎曲-伸展關(guān)節(jié)間的距離的變化。
34、 根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中所述壓縮-伸長機(jī)構(gòu)包括腿部壓縮-伸長回 彈性元件，所述腿部壓縮-伸長回彈性元件提供使所述腿部支撐件向回大致回復(fù)至中性 配置的回復(fù)力。
35、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其進(jìn)一步包括兩個經(jīng)配置以在所述大腿連接段 與所述外骨骼軀干之間施加力矩的擺動回彈性元件。
36、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件進(jìn)一步包括力矩產(chǎn)生 器，每一所述力矩產(chǎn)生器經(jīng)配置以使所述各自膝蓋關(guān)節(jié)能夠在擺動階段期間彎曲，且 在站立階段期間阻止所述各自膝蓋關(guān)節(jié)彎曲，以便能夠?qū)⒘D(zhuǎn)移至地面。
37、 根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中所述力矩產(chǎn)生器是液壓活塞缸體，其中 可通過控制液壓閥內(nèi)的流體流量來控制所述液壓活塞缸體的阻力。
38、 根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中所述力矩產(chǎn)生器為粘滯性旋轉(zhuǎn)式阻尼器, 其中可通過控制液壓閥內(nèi)的流體流量來控制所述粘滯性旋轉(zhuǎn)式阻尼器的抵抗力矩。
39、 根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中所述力矩產(chǎn)生器為液壓活塞缸體，其中 可通過控制液壓閥來控制所述液壓活塞缸體的阻抗。
40、 根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中所述力矩產(chǎn)生器選自由如下組成的群組 摩擦制動裝置，基于粘度的摩擦制動裝置，及磁流變流體裝置。
41、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述大腿連接段包括經(jīng)配置以使所述人體 能夠耦合至所述腿部支撐件的大腿固定裝置。
42、 根據(jù)權(quán)利要求41所述的裝置，其中每一所述大腿固定裝置包括選自由如下 組成的群組的元件或元件組合條帶、棒、C形支架、身體鑄型及彈性體。
43、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述小腿連接段包括經(jīng)配置以使所述人體 能夠耦合至所述腿部支撐件的小腿固定裝置。
44、 根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其中每一所述小腿固定裝置包括選自由如下組成的群組的元件或元件組合條帶、棒、C形支架、身體鑄型及彈性體。
45、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件進(jìn)一步包括外骨骼腳 部，所述外骨骼腳部經(jīng)配置以耦合至各自的所述人體的腳部并耦合至各自的所述小腿 連接段，以使來自所述小腿連接段的力能夠轉(zhuǎn)移至地面。
46、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件進(jìn)一步包括外骨骼腳 部，所述外骨骼腳部耦合至各自的所述小腿連接段并經(jīng)配置以耦合至所述各自的人體 的鞋的底部，以使來自所述小腿連接段的力能夠轉(zhuǎn)移至地面。
47、 根據(jù)權(quán)利要求45所述的裝置，其中每一所述外骨骼腳部進(jìn)一步包括可由所 述人體穿戴的鞋，以使所述外骨骼腳部能夠耦合所述人體的腳部。
48、 根據(jù)權(quán)利要求45所述的裝置，其中每一所述外骨骼腳部進(jìn)一步包括外骨骼 鞋墊，所述外骨骼鞋墊可插入所述人體的鞋內(nèi)，以使所述外骨骼腳部能夠耦合所述人 體的腳部。
49、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件進(jìn)一步包括外骨骼腳 部，所述外骨骼腳部經(jīng)配置以耦合至各自的所述人體的腳部并順應(yīng)性地耦合至各自的 所述小腿連接段，以使來自所述小腿連接段的力能夠轉(zhuǎn)移至地面。
50、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件進(jìn)一步包括外骨骼腳 部，所述外骨骼腳部經(jīng)配置以耦合至各自的所述人體的腳部并以可旋轉(zhuǎn)方式耦合至各 自的所述小腿連接段，以使來自所述小腿連接段的力能夠轉(zhuǎn)移至地面；所述外骨骼腳 部圍繞腳踝腳底-背面彎曲軸線旋轉(zhuǎn)，所述腳踝腳底-背面彎曲軸線大致平行于人腳踝 內(nèi)的腳底-背面彎曲軸線。
51、 根據(jù)權(quán)利要求50所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件進(jìn)一步包括至少一個腳踝腳底-背面彎曲回彈性元件，以阻止各自的所述外骨骼腳部圍繞所述腳踝腳底-背面彎曲軸線旋轉(zhuǎn)。
52、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件進(jìn)一步包括外骨骼腳 部，所述外骨骼腳部經(jīng)配置以耦合至各自的所述人體的腳部并以可旋轉(zhuǎn)方式耦合至各 自的所述小腿連接段，以使來自所述小腿連接段的力能夠轉(zhuǎn)移至地面；所述外骨骼腳 部圍繞腳踝外擴(kuò)-內(nèi)收軸線旋轉(zhuǎn)，所述腳踝外擴(kuò)-內(nèi)收軸線大致平行于人腳踝內(nèi)的外擴(kuò)-內(nèi)收軸線。
53、 根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，其中所述每一腿部支撐件進(jìn)一步包括至少一 個腳踝外擴(kuò)-內(nèi)收回彈性元件，以阻止各自的所述外骨骼腳部圍繞所述腳踝外擴(kuò)-內(nèi)收 軸線旋轉(zhuǎn)。
54、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件進(jìn)一步包括外骨骼腳 部，所述外骨骼腳部經(jīng)配置以耦合至各自的所述人體的腳部并以可旋轉(zhuǎn)方式耦合至各 自的所述小腿連接段，以使來自所述小腿連接段的力能夠轉(zhuǎn)移至地面；所述外骨骼腳 部圍繞腳踝旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，所述腳踝旋轉(zhuǎn)軸線大致平行于人腳踝內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸線。
55、 根據(jù)權(quán)利要求54所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件進(jìn)一步包括至少一 個回彈性元件，以阻止各自的所述外骨骼腳部圍繞所述腳踝旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
56、 根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其進(jìn)一步包括經(jīng)配置以控制所述力矩產(chǎn)生器 的控制器。
57、 一種下部肢體外骨骼，其可經(jīng)配置以耦合至人體，所述下部肢體外骨骼包括 兩個腿部支撐件，其可經(jīng)配置以耦合至所述人體的下肢且經(jīng)配置以在其站立階段期間倚靠在地面上，其中每一所述腿部支撐件包括大腿連接段及小腿連接段；兩個膝蓋關(guān)節(jié)，其各自經(jīng)配置以使各自小腿連接段與各自大腿連接段之間能夠彎曲及伸展；及外骨骼軀干，其可經(jīng)配置以耦合至所述人體的上半身，可以可旋轉(zhuǎn)方式連接至所 述腿部支撐件的所述大腿連接段，以使所述腿部支撐件與所述外骨骼軀干之間能夠進(jìn)行所述彎曲及伸展；兩個力矩產(chǎn)生器，其能夠形成阻止所述各自膝蓋關(guān)節(jié)彎曲的力矩；及 控制器，其經(jīng)配置以對所述力矩產(chǎn)生器進(jìn)行控制；其中在周期性膝蓋運(yùn)動期間腿部支撐件的所述小腿連接段與各自大腿連接段之 間的所述彎曲及伸展所需要的能量是由所述人體來提供。
58、 根據(jù)權(quán)利要求57所述的下部肢體外骨骼，其中所述控制器會在站立階段期 間增大所述力矩產(chǎn)生器的阻抗，以增大所述膝蓋關(guān)節(jié)的抗彎曲阻力。
59、 根據(jù)權(quán)利要求57所述的下部肢體外骨骼，其中所述控制器在擺動階段期間 降低所述力矩產(chǎn)生器的阻抗，以降低所述膝蓋關(guān)節(jié)的抗彎曲阻力。
60、 根據(jù)權(quán)利要求57所述的下部肢體外骨骼，其進(jìn)一步包括每所述腿部支撐件 至少一個腳部傳感器，所述腳部傳感器經(jīng)配置以產(chǎn)生表示每一人腳的底部上的力的站 立信號；所述控制器經(jīng)配置以根據(jù)來自所述腳部傳感器的所述信號來控制所述外骨骼 膝蓋關(guān)節(jié)中的抗彎曲阻力。
61、 根據(jù)權(quán)利要求57所述的下部肢體外骨骼，其進(jìn)一步包括每所述腿部支撐件 至少一個腳部傳感器，所述腳部傳感器經(jīng)配置以產(chǎn)生表示每一人腳的底部上的力的站 立信號；所述控制器經(jīng)配置以根據(jù)來自所述腳部傳感器的所述信號來調(diào)制各自力矩產(chǎn) 生器的阻抗。
62、 根據(jù)權(quán)利要求61所述的下部肢體外骨骼，其中每一所述腿部支撐件包括外 骨骼腳部，所述外骨骼腳部可連接至各自的所述人體的腳部并可連接至各自的所述小 腿連接段，以使來自所述小腿連接段的力能夠轉(zhuǎn)移至地面；其中每一所述外骨骼腳部 包括至少一個腳部傳感器，所述腳部傳感器經(jīng)配置以產(chǎn)生表示各自人腳的底部上的力 的站立信號。
63、 根據(jù)權(quán)利要求62所述的裝置，其中所述腳部傳感器是壓力傳感器，其經(jīng)配 置以測量封閉在所述外骨骼腳部中一腔中的媒體內(nèi)的壓力。
64、 根據(jù)權(quán)利要求61所述的裝置，其中所述腳部傳感器位于人的鞋內(nèi)。
65、 根據(jù)權(quán)利要求61所述的裝置，其中所述腳步傳感器位于人的鞋墊內(nèi)。
66、 根據(jù)權(quán)利要求61所述的裝置，其中所述腳部傳感器可連接至人的鞋的底部。
67、 根據(jù)權(quán)利要求57所述的裝置，其中每一所述力矩產(chǎn)生器包括液壓活塞-缸體， 且所述控制器包括可連接至所述液壓活塞-缸體的液壓回路；所述液壓回路經(jīng)配置以調(diào) 節(jié)流至所述液壓活塞-缸體的流體流量。
68、 根據(jù)權(quán)利要求57所述的裝置，其中每一所述力矩產(chǎn)生器包括液壓活塞及缸 體，且所述控制器包括可連接至所述液壓活塞-缸體的液壓回路；所述液壓回路經(jīng)配置 以在站立階段期間降低流至所述液壓活塞-缸體的所述流體流量。
69、 根據(jù)權(quán)利要求57所述的裝置，其中每一所述力矩產(chǎn)生器包括液壓活塞-缸體， 且所述控制器包括可連接至所述液壓活塞-缸體的液壓回路；所述液壓回路經(jīng)配置以在 擺動階段期間增大流至所述液壓活塞-缸體的流體流量。
70、 根據(jù)權(quán)利要求57所述的裝置，其中每一所述力矩產(chǎn)生器包括液壓活塞-缸體， 且所述控制器包括可連接至所述液壓活塞-缸體的液壓回路；所述液壓回路經(jīng)配置以在 其站立階段期間增大所述膝蓋關(guān)節(jié)的抗彎曲阻力。
71、 根據(jù)權(quán)利要求57所述的裝置，其中每一所述力矩產(chǎn)生器包括液壓活塞-缸體， 且所述控制器包括可連接至所述液壓活塞-缸體的液壓回路；所述液壓回路經(jīng)配置以在 其擺動階段期間降低所述膝蓋關(guān)節(jié)的抗彎曲阻力。
72、 根據(jù)權(quán)利要求61所述的裝置，其中每一所述力矩產(chǎn)生器包括液壓活塞-缸體， 且所述控制器包括可連接至所述液壓活塞及缸體的液壓回路；所述控制器經(jīng)配置以根 據(jù)所述站立信號來控制所述液壓回路。
73、 根據(jù)權(quán)利要求61所述的裝置，其中每一所述力矩產(chǎn)生器包括液壓活塞-缸體， 且所述控制器包括可連接至所述液壓活塞-缸體的液壓回路；所述控制器經(jīng)配置以當(dāng)所 述站立信號探測到人腳的底部上的力時降低流至所述液壓活塞缸體的流體流量。
74、 根據(jù)權(quán)利要求61所述的裝置，其中每一所述力矩產(chǎn)生器包括液壓活塞-缸體， 且所述控制器包括可連接至所述液壓活塞-缸體的液壓回路；所述控制器經(jīng)配置以在所 述站立信號探測到人腳的底部上的力時增大所述液壓活塞-缸體的阻抗。
75、 根據(jù)權(quán)利要求61所述的裝置，其中每一所述力矩產(chǎn)生器包括液壓活塞及缸 體，且所述控制器包括可連接至所述液壓活塞-缸體的液壓回路；所述控制器經(jīng)配置以 在所述站立信號表示人腳的底部上的力時增大所述膝蓋關(guān)節(jié)的抗彎曲阻力。
76、 根據(jù)權(quán)利要求67所述的裝置，其中所述液壓回路包括將所述活塞-缸體連接 至液壓儲器的促動式限流閥；所述促動式限流閥經(jīng)配置以在站立階段期間限制所述流 體流量并在擺動階段期間實(shí)現(xiàn)最小阻力的流體流量。
77、 根據(jù)權(quán)利要求67所述的裝置，其中所述液壓回路包括通過針閥或旁路管線 將所述活塞-缸體連接至液壓儲器的液壓三通閥；所述三通閥經(jīng)配置以在站立階段期間 通過所述針閥將所述活塞-缸體連接至所述液壓儲器，并在擺動階段期間通過所述旁路 管線將所述活塞-缸體連接至所述液壓儲器。
78、 根據(jù)權(quán)利要求67所述的裝置，其中所述液壓回路包括通過針閥、旁路管線 或止回閥將所述活塞-缸體連接至液壓儲器的液壓三通閥；所述三通閥經(jīng)配置以在站立 階段期間通過所述針閥將所述活塞-缸體連接至所述液壓儲器，并在擺動階段期間通過 所述旁路管線將所述活塞-缸體連接至所述液壓儲器。
79、 根據(jù)權(quán)利要求67所述的裝置，其中所述液壓回路包括將所述活塞-缸體連接 至液壓儲器的促動式限流閥及止回閥；所述促動式限流閥經(jīng)配置以在站立階段期間限 制所述流體流量，且在擺動階段期間實(shí)現(xiàn)最小阻力的流體流量。
80、 根據(jù)權(quán)利要求67所述的裝置，其中所述液壓回路包括雙通閥，其能夠在 設(shè)定的孔口尺寸或全開之間進(jìn)行選擇；及止回閥，其將所述活塞-缸體連接至液壓儲器； 所述雙通閥經(jīng)配置以在站立階段期間限制所述流體流量且在擺動階段期間實(shí)現(xiàn)最小阻 力的流體流量。
81、 根據(jù)權(quán)利要求67所述的裝置，其中所述液壓回路包括將所述活塞-缸體連接 至液壓儲器的雙通閥、止回閥、及針閥；所述雙通閥經(jīng)配置以在擺動階段期間實(shí)現(xiàn)最 小阻力的流體流量，且在站立階段期間引導(dǎo)所述流體流過針閥。
82、 一種下部肢體外骨骼，其可經(jīng)配置以耦合至人體，所述下部肢體外骨骼包括 兩個腿部支撐件，其可經(jīng)配置以耦合至所述人體的下肢且經(jīng)配置以在其站立階段期間倚靠在地面上，其中每一所述腿部支撐件包括大腿連接段及小腿連接段；兩個膝蓋關(guān)節(jié)，其各自經(jīng)配置以使各自小腿連接段與各自大腿連接段之間能夠彎 曲及伸展；及外骨骼軀干，其可經(jīng)配置以耦合至所述人體的上半身，可以可旋轉(zhuǎn)的方式連接至 所述腿部支撐件的所述大腿連接段，以使所述腿部支撐件與所述外骨骼軀干之間能夠 進(jìn)行所述彎曲及伸展；其中小腿連接段與各自大腿連接段之間的伸展所需要的力矩是由所述人體來提供。
83、 根據(jù)權(quán)利要求82所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件經(jīng)配置以使所述各 自膝蓋關(guān)節(jié)能夠在擺動階段期間彎曲，并阻止所述各自膝蓋關(guān)節(jié)在站立階段期間彎曲 以便能夠?qū)⒘D(zhuǎn)移至地面。
84、 一種下部肢體外骨骼，其可經(jīng)配置以耦合至人體，所述下部肢體外骨骼包括 兩個腿部支撐件，其可經(jīng)配置以耦合至所述個人的下肢且經(jīng)配置以在其站立階段期間倚靠在地面上，其中每一所述腿部支撐件包括大腿連接段及小腿連接段；兩個膝蓋關(guān)節(jié)，其各自經(jīng)配置以在除了所述人體所提供的能量之外不使用來自電源的能量的情況下，使各自小腿連接段與各自大腿連接段之間能夠彎曲及伸展；及 外骨骼軀干，其可經(jīng)配置以耦合至所述人體的上半身，可以可旋轉(zhuǎn)的方式連接至 所述腿部支撐件的所述大腿連接段，以使所述腿部支撐件與所述外骨骼軀干之間能夠 進(jìn)行所述彎曲及伸展。
85、 根據(jù)權(quán)利要求84所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件經(jīng)配置以使所述各自膝蓋關(guān)節(jié)能夠在擺動階段期間彎曲，并阻止所述各自膝蓋關(guān)節(jié)在站立階段期間彎曲 以便能夠?qū)⒘D(zhuǎn)移至地面。
86、 一種下部肢體外骨骼，其可經(jīng)配置以耦合至人體，所述下部肢體外骨骼包括 兩個腿部支撐件，其可經(jīng)配置以耦合至所述人體的下肢且經(jīng)配置以在其站立階段期間倚靠在地面上，其中每一所述腿部支撐件包括大腿連接段及小腿連接段；兩個膝蓋關(guān)節(jié)，其各自經(jīng)配置以在除了所述人體所提供的能量之外不使用來自電源的能量的情況下，使各自小腿連接段與大腿連接段之間能夠在擺動階段期間彎曲，且在站立階段期間阻止各自小腿連接段與大腿連接段之間彎曲；及外骨骼軀干，其可經(jīng)配置以耦合至所述人體的上半身，可以可旋轉(zhuǎn)的方式連接至所述腿部支撐件的所述大腿連接段，以使所述腿部支撐件與所述外骨骼軀干之間能夠進(jìn)行所述彎曲及伸展。
87、 一種操作下部肢體外骨骼以行走的方法，所述下部肢體外骨骼具有 兩個腿部支撐件，其經(jīng)配置以在其站立階段期間倚靠在地面上，其中每一所述腿部支撐件包括大腿連接段及小腿連接段；兩個膝蓋關(guān)節(jié)，其各自經(jīng)配置以使各自小腿連接段與各自大腿連接段之間能夠彎 曲及伸展；及外骨骼軀干，其可以可旋轉(zhuǎn)的方式連接至所述腿部支撐件的所述大腿連接段，從 而使所述腿部支撐件與所述外骨骼軀干之間能夠進(jìn)行所述彎曲及伸展；所述方法包括使人體的腿部耦合至所述兩個腿部支撐件中的一者； 使所述人體的上半身耦合至所述外骨骼軀干；及使所述各自膝蓋關(guān)節(jié)能夠在擺動階段期間進(jìn)行所述彎曲，并阻止所述各自膝蓋關(guān) 節(jié)在站立階段期間彎曲以便能夠?qū)⒘D(zhuǎn)移至地面；其中在周期性膝蓋運(yùn)動期間，腿部支撐件的所述小腿連接段與所述各自大腿連接 段之間的所述彎曲及伸展所需要的能量是由所述人體來提供。
88、 一種使用下部肢體外骨骼來攜載物體的方法，所述下部肢體外骨骼耦合至所 述物體且具有兩個腿部支撐件，其經(jīng)配置以在其站立階段期間倚靠在地面上，其中每一所述腿 部支撐件包括大腿連接段及小腿連接段；兩個膝蓋關(guān)節(jié)，其各自經(jīng)配置以使各自小腿連接段與各自大腿連接段之間能夠彎 曲及伸展；及外骨骼軀干，其可以可旋轉(zhuǎn)的方式連接至所述腿部支撐件的所述大腿連接段，從 而使所述腿部支撐件與所述外骨骼軀干之間能夠進(jìn)行所述彎曲及伸展； 兩個力矩產(chǎn)生器；及控制器，其經(jīng)配置以控制所述力矩產(chǎn)生器 所述方法包括使人體的腿部耦合至所述兩個腿部支撐件中的一者； 使人體的上半身耦合至所述外骨骼軀干；及控制所述力矩產(chǎn)生器，以使所述各自膝蓋關(guān)節(jié)能夠在擺動階段期間進(jìn)行所述彎 曲，且在站立階段期間阻止所述各自膝蓋關(guān)節(jié)彎曲以便能夠?qū)⒘D(zhuǎn)移至地面；其中在周期性膝蓋運(yùn)動期間，腿部支撐件的所述小腿連接段與各自大腿連接段之 間的所述彎曲及伸展所需要的能量是由所述人體來提供。
89、 根據(jù)權(quán)利要求88所述的方法，其中所述外骨骼進(jìn)一步包括每所述腿部支撐 件至少一個腿部傳感器，所述至少一個腿部傳感器將表示所述人體的腳的底部上的力 的站立信號傳輸至所述控制器。
90、 一種下部肢體外骨骼，其可經(jīng)配置以耦合至人體，所述下部肢體外骨骼包括 兩個腿部支撐件，其可經(jīng)配置以耦合至所述人體的下肢并經(jīng)配置以在其站立階段期間倚靠在地面上，其中每一所述腿部支撐件包括大腿連接段、小腿連接段及外骨骼 腳部；兩個膝蓋關(guān)節(jié)，其各自經(jīng)配置以使各自小腿連接段與各自大腿連接段之間能夠彎 曲及伸展；外骨骼軀干，其可經(jīng)配置以耦合至所述人體的上半身，可以可旋轉(zhuǎn)方式連接至所 述腿部支撐件的所述大腿連接段，從而使所述腿部支撐件與所述髖部機(jī)構(gòu)之間能夠進(jìn) 行所述彎曲及伸展；每所述腿部支撐件至少一個的腳部傳感器，其產(chǎn)生表示所述人的腳的底部上的力 的站立信號；兩個力矩產(chǎn)生器，其各自經(jīng)配置以使所述各自膝蓋關(guān)節(jié)能夠在擺動階段期間彎 曲，且在站立階段期間阻止所述各自膝蓋關(guān)節(jié)彎曲以便能夠?qū)⒘D(zhuǎn)移至地面；及控制器，其經(jīng)配置以控制所述力矩產(chǎn)生器，其中在周期性膝蓋運(yùn)動期間，腿部支 撐件的所述小腿連接段與所述各自大腿連接段之間的所述彎曲及伸展所需要的能量是 由所述人體來提供。
91、 根據(jù)權(quán)利要求90所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件進(jìn)一步包括至少一 個經(jīng)配置以促進(jìn)所述各自膝蓋關(guān)節(jié)彎曲的膝蓋回彈性元件。
92、 根據(jù)權(quán)利要求90所述的裝置，其中每一所述腿部支撐件迸一步包括至少一 個經(jīng)配置以促進(jìn)所述各自膝蓋關(guān)節(jié)伸展的膝蓋回彈性元件。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種可經(jīng)配置以耦合至人體的下部肢體外骨骼，其包括兩個可經(jīng)配置以耦合至所述人體下肢且經(jīng)配置以在其站立階段期間倚靠在地面上的腿部支撐件。每一腿部支撐件包括一大腿連接段、一小腿連接段及兩個膝蓋關(guān)節(jié)。每一膝蓋關(guān)節(jié)經(jīng)配置以使各自小腿連接段與各自大腿連接段之間能夠彎曲及伸展。所述下部肢體外骨骼還包括可經(jīng)配置以耦合至人體上半身的外骨骼軀干。所述外骨骼軀干可以可旋轉(zhuǎn)方式連接至所述腿部支撐件的大腿連接段，從而使腿部支撐件與外骨骼軀干之間能夠彎曲及伸展。在此例示性實(shí)施例中，在周期性膝蓋運(yùn)動期間，腿部支撐件的小腿連接段與各自大腿連接段之間的彎曲及伸展運(yùn)動所需的能量是由人體來提供。
文檔編號A61F2/74GK101132753SQ200680006514
公開日2008年2月27日 申請日期2006年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月18日
發(fā)明者內(nèi)森·H·哈丁, 拉斯頓·安戈爾德, 胡馬云·卡澤魯尼 申請人:加利福尼亞大學(xué)董事會