相關(guān)申請的交叉參考

本申請主張享有于2013年3月15日提交的美國臨時(shí)申請第61/790406號、2013年3月15日提交的美國臨時(shí)申請第61/789872號、2013年12月18日提交的美國臨時(shí)申請第61/917820號和2013年12月18日提交的美國臨時(shí)申請第61/917829號的優(yōu)選權(quán)，并且將這些美國臨時(shí)申請的內(nèi)容以引用的方式并入本文。

政府認(rèn)可

本實(shí)用新型的一部分是根據(jù)美國陸軍授予的合同W911QX-12-C-0049在美國政府的支持下做出的。美國政府擁有本實(shí)用新型的一些權(quán)利。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及柔性機(jī)器護(hù)甲、可編程身體增強(qiáng)系統(tǒng)和人體增強(qiáng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

除非本文中另有說明，本部分所述的材料不是本申請中的權(quán)利要求的現(xiàn)有技術(shù)且不因包含于本部分中而被認(rèn)為是現(xiàn)有技術(shù)。

許多身體活動(dòng)需要活動(dòng)的參與者發(fā)揮他們體能的極限，對參與者的耐力、力量、協(xié)調(diào)性、沖擊耐受性或其它身體變量進(jìn)行測試。能夠預(yù)期，戰(zhàn)士長距離地?cái)y帶重裝備，這消耗他們的耐力并且冒著由于下落、不穩(wěn)定的地形或其它未預(yù)料到的物理沖擊而受傷的風(fēng)險(xiǎn)。由于耐力、力量、抗損傷性、平衡性或其它機(jī)能的下降，老年人或身體殘疾的人可能體會到進(jìn)行日常生活活動(dòng)的艱難。由于長期重復(fù)地提舉重負(fù)荷且多人之間體力配合(例如，提舉大的物體)的困難，搬運(yùn)工或其它從事體力勞動(dòng)的人員的損傷風(fēng)險(xiǎn)增大。運(yùn)動(dòng)員可能遭受足夠造成嚴(yán)重的臨時(shí)性或永久性損傷的關(guān)節(jié)力、肌腱力或其它力。處于從手術(shù)或致殘損傷中恢復(fù)的個(gè)人可能無法進(jìn)行開始康復(fù)所需的最小任務(wù)，從而可能阻礙恢復(fù)。存在其它的如下人群和活動(dòng)的示例：與人群中的成員或活動(dòng)中的參與者可用的體能相比，他們可能分別需要更多的體能。

輔助裝置可能能夠減緩這些問題中的一部分。已經(jīng)研究出包括各種基于外骨骼的器件在內(nèi)的各種輔助裝置以增強(qiáng)用戶的力量、抗疲勞性、協(xié)調(diào)性或其它要素。這些外骨骼或其它器件能夠是有動(dòng)力的或無動(dòng)力的，并且可以受到來自用戶運(yùn)動(dòng)的反饋的控制，可以以前饋的方式來操作或者可以是完全被動(dòng)的(例如，疝氣帶、提升吊帶)。輔助裝置能夠包括電氣式或機(jī)械式致動(dòng)器、傳感器和控制器。各種輔助裝置已經(jīng)被應(yīng)用于一些上述的人群和活動(dòng)中并取得不同程度的成功。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文的一些實(shí)施例提供了一種可編程身體增強(qiáng)系統(tǒng)，其包括(i)柔性護(hù)甲，所述柔性護(hù)甲被構(gòu)造為穿戴于人體的至少一部分；(ii)連接至所述柔性護(hù)甲的一個(gè)或多個(gè)柔性線性致動(dòng)器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)柔性線性致動(dòng)器能夠操作用來在人體的部位之間施加力，以使由所述一個(gè)或多個(gè)柔性線性致動(dòng)器施加的力增大由人體的肌肉組織施加的力；(iii)連接至所述柔性護(hù)甲的一個(gè)或多個(gè)接合柔量元件，其中，所述一個(gè)或多個(gè)接合柔量元件能夠操作用來在人體的部位之間提供可控水平的柔量；和(iv)配置于所述柔性護(hù)甲的控制器，其中，所述控制器被構(gòu)造用來執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀程序以多種不同方式來操作所述一個(gè)或多個(gè)柔性線性致動(dòng)器在人體的部位之間施加力以及操作所述接合柔量元件在人體的部位之間提供可控水平的柔量，從而提供多個(gè)不同操作模式。

本文的一些實(shí)施例提供了一種方法，其包括：(i)將可編程身體增強(qiáng)系統(tǒng)結(jié)合至人體，其中，所述可編程身體增強(qiáng)系統(tǒng)包括：(a)一個(gè)或多個(gè)柔性線性致動(dòng)器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)柔性線性致動(dòng)器能夠操作用來在人體的部位之間施加力以使由所述一個(gè)或多個(gè)柔性線性致動(dòng)器施加的力增大由人體的肌肉組織施加的力；(b)一個(gè)或多個(gè)接合柔量元件，其中，所述一個(gè)或多個(gè)接合柔量元件能夠操作用來在人體的部位之間提供可控水平的柔量；和(c)控制器，其中，所述控制器被構(gòu)造用來執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀程序以多種不同方式來操作所述一個(gè)或多個(gè)柔性線性致動(dòng)器在人體的部位之間施加力以及操作所述接合柔量元件在人體的部位之間提供可控水平的柔量；(ii)選擇所述操作模式中的一個(gè)；(iii)進(jìn)行人體的與所選的操作模式相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)動(dòng)作，與此同時(shí)，所述控制器與所述一個(gè)或多個(gè)動(dòng)作相關(guān)地操作所述一個(gè)或多個(gè)柔性線性致動(dòng)器將力施加于人體且操作所述一個(gè)或多個(gè)接合柔量元件在人體的部位之間提供多個(gè)水平的柔量。

本文的一些實(shí)施例提供了一種方法，其包括：(i)提供可編程身體增強(qiáng)系統(tǒng)，其中，所述可編程身體增強(qiáng)系統(tǒng)包括：(a)柔性護(hù)甲，所述柔性護(hù)甲被構(gòu)造為穿戴于人體的至少一部分；(b)以特定的物理布置連接至所述柔性護(hù)甲的多個(gè)身體增強(qiáng)元件，所述身體增強(qiáng)元件包括一個(gè)或多個(gè)柔性線性致動(dòng)器和一個(gè)或多個(gè)接合柔量元件，其中，所述一個(gè)或多個(gè)接合柔量元件能夠操作用來在人體的部位之間提供可控水平的柔量，且其中，所述一個(gè)或多個(gè)接合柔量元件能夠操作用來在人體的部位之間提供可控水平的柔量；和(c)配置于所述柔性護(hù)甲的控制器，其中，所述控制器能夠被編程以控制由所述一個(gè)或多個(gè)柔性線性致動(dòng)器施加的力和由所述接合柔量元件提供的柔量；(ii)啟用所述可編程身體增強(qiáng)系統(tǒng)的第一操作模式，其中，所述第一操作模式涉及：所述一個(gè)或多個(gè)柔性線性致動(dòng)器施加與人體的第一類型動(dòng)作相關(guān)的力并且所述一個(gè)或多個(gè)接合柔量元件提供與人體的所述第一類型動(dòng)作相關(guān)的柔量，且其中，啟用所述可編程身體增強(qiáng)系統(tǒng)的所述第一操作模式包括：在不改變所述身體增強(qiáng)元件的所述特定的物理布置的情況下基于所述第一操作模式對所述控制器進(jìn)行編程；并且(iii)啟用所述可編程身體增強(qiáng)系統(tǒng)的第二操作模式，其中，所述第二操作模式涉及：所述一個(gè)或多個(gè)柔性線性致動(dòng)器施加與人體的第二類型動(dòng)作相關(guān)的力并且所述一個(gè)或多個(gè)接合柔量元件提供與人體的所述第二類型動(dòng)作相關(guān)的柔量，且其中，啟用所述可編程身體增強(qiáng)系統(tǒng)的所述第二操作模式包括：在不改變所述身體增強(qiáng)元件的所述特定的物理布置的情況下基于所述第二操作模式對所述控制器進(jìn)行編程。

本文的一些實(shí)施例提供了一種人體增強(qiáng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：柔性護(hù)甲，被構(gòu)造為穿戴于人體的至少一部分；扭繩致動(dòng)器系統(tǒng)，連接至所述柔性護(hù)甲并且被構(gòu)造用于附接至第一人體部位和第二人體部位，其中，所述扭繩致動(dòng)器系統(tǒng)包括：受控元件；包括有轉(zhuǎn)子和定子的電機(jī)，其中，所述電機(jī)被構(gòu)造用來產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)；和包括有扭絞在一起的多根股線的至少一個(gè)扭繩，其中，所述至少一個(gè)扭繩具有連接至所述轉(zhuǎn)子的第一端和連接至所述受控元件的第二端以使所述電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成所述受控元件上的力或所述受控元件的位移。

所述扭繩致動(dòng)器系統(tǒng)還包括：傳輸管，其中，所述至少一個(gè)扭繩至少部分地包含于所述傳輸管中。

所述傳輸管剛性連接至所述電機(jī)的所述定子。

所述人體增強(qiáng)系統(tǒng)還包括與所述傳輸管連接的傳力元件，其中，所述傳力元件被構(gòu)造用于附接至所述第一人體部位且所述受控元件被構(gòu)造用于附接至所述第二人體部位。

所述傳輸管包括剛性部。

所述傳輸管包括柔性部。

所述人體增強(qiáng)系統(tǒng)還包括與所述電機(jī)的所述定子連接的傳力元件，其中，所述傳力元件被構(gòu)造用于附接至所述第一人體部位且所述受控元件被構(gòu)造用于附接至所述第二人體部位。

所述扭繩的所述股線包括超高分子量聚乙烯。

所述至少一個(gè)扭繩是包括有嵌套在一起的多個(gè)扭繩的嵌套扭繩。

所述嵌套在一起的多個(gè)扭繩包括內(nèi)扭繩和外扭繩。

所述嵌套扭繩還包括與所述內(nèi)扭繩和所述外扭繩同軸的圓柱體。

通過閱讀下面的詳細(xì)說明，適當(dāng)?shù)貐⒄崭綀D，上述這些以及其它方面、優(yōu)勢和替代方案對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將變得顯而易見。

附圖說明

圖1A圖示了柔性機(jī)器護(hù)甲。

圖1B詳細(xì)地圖示了圖1A的柔性機(jī)器護(hù)甲的一部分。

圖2A圖示了外部腱的元件。

圖2B圖示了外部腱的元件。

圖2C圖示了外部腱的元件。

圖2D是外部腱的側(cè)視圖。

圖2E是圖2D的外部腱的正視圖。

圖3A是部分包繞著絞盤的外部腱的示意圖。

圖3B是與外部腱接合的且包繞著絞盤的纜繩的示意圖。

圖4A圖示了扭繩致動(dòng)器。

圖4B是圖4A所示的扭繩致動(dòng)器的元件的近距離剖視圖。

圖5A圖示了扭繩致動(dòng)器。

圖5B圖示了扭繩致動(dòng)器。

圖5C圖示了扭繩致動(dòng)器。

圖5D圖示了扭繩致動(dòng)器。

圖5E圖示了扭繩致動(dòng)器。

圖5F圖示了扭繩致動(dòng)器。

圖5G圖示了扭繩致動(dòng)器。

圖6A圖示了扭繩致動(dòng)器。

圖6B圖示了扭繩致動(dòng)器。

圖6C圖示了扭繩致動(dòng)器。

圖6D圖示了扭繩致動(dòng)器。

圖6E圖示了扭繩致動(dòng)器。

圖6F圖示了扭繩致動(dòng)器。

圖7A圖示了嵌套扭繩。

圖7B圖示了扭鉸的圖7A的嵌套扭繩。

圖7C示出了圖7A的嵌套扭繩的頂視圖。

圖8A是電粘附元件的示意性橫截面圖。

圖8B是圖8A所示的電粘附元件的正視圖。

圖8C是電粘附元件的一部分的正視圖。

圖9是示例性柔性機(jī)器護(hù)甲的功能框圖。

圖10A是智能腱外部肌肉的示意圖。

圖10B是智能腱外部肌肉的示意圖。

圖10C是智能腱外部肌肉的示意圖。

圖10D是智能腱外部肌肉的示意圖。

圖11A是穿戴者穿戴著的柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的側(cè)視圖。

圖11B是穿戴者穿戴著的柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的側(cè)視圖。

圖11C是穿戴者穿戴著的柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的側(cè)視圖。

圖11D是穿戴者穿戴著的柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的側(cè)視圖。

圖11E是穿戴者穿戴著的柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的側(cè)視圖。

圖11F是穿戴者穿戴著的柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的側(cè)視圖。

圖11G是穿戴者穿戴著的柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的側(cè)視圖。

圖11H是穿戴者穿戴著的柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的側(cè)視圖。

圖11I是穿戴者穿戴著的柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的側(cè)視圖。

圖12A是穿戴者穿戴著的柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的側(cè)視圖。

圖12B是圖12A所示的柔性機(jī)器護(hù)甲的后視圖。

圖13A圖示了腿部模型。

圖13B圖示了腿部模型。

圖14圖示了圖13A所示的腿部模型的元件的操作模式。

圖15A圖示了可以用來操作圖13A所示的腿部模型的元件的控制器。

圖15B圖示了記錄的人體腿部的自然操作模式和圖13A所示的腿部模型元件的操作模式以及圖15A所示的控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。

圖16A示出了穿戴者腿部穿戴的柔性機(jī)器護(hù)甲的側(cè)視圖。

圖16B示出了圖16A所示的柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的正視圖。

圖16C示出了圖16A所示的柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的后視圖。

圖17示出了被穿戴于穿戴者臂部的柔性機(jī)器護(hù)甲。

圖18圖示了柔性機(jī)器護(hù)甲和被構(gòu)造用來與柔性機(jī)器護(hù)甲通信的系統(tǒng)。

圖19圖示了柔性機(jī)器護(hù)甲的控制方案的原理圖。

圖20A圖示了對柔性機(jī)器護(hù)甲進(jìn)行操作的示例性步驟。

圖20B圖示了對柔性機(jī)器護(hù)甲進(jìn)行操作的示例性步驟。

圖21A是柔性機(jī)器護(hù)甲的用戶界面的示例。

圖21B是柔性機(jī)器護(hù)甲的用戶界面的示例。

具體實(shí)施方式

在下面的詳細(xì)說明中，參照形成本文一部分的附圖。在附圖中，類似的符號通常指定類似的組件，除非上下文另有所指。在詳細(xì)說明、附圖和權(quán)利要求中所述的說明性實(shí)施例不意味著限制性。在不偏離本文的主題的范圍的情況下，可以使用其它實(shí)施例且可以做出其它改變。將容易理解，能夠以多種不同構(gòu)造來布置、替換、組合、分離和設(shè)計(jì)如本文中一般性說明的以及附圖中所示的本實(shí)用新型的各方面，所有的這些不同構(gòu)造在本文都是明確預(yù)期的。

1.綜述

本實(shí)用新型的一些實(shí)施例提供了一種柔性機(jī)器護(hù)甲(flexible exosuit)(或者被稱為機(jī)器護(hù)甲、士兵織衣(WarriorWeb)、力量服(strength suit)和/或可編程身體增強(qiáng)系統(tǒng)(programmable body augmentation system))，其被構(gòu)造為由穿戴者穿戴且用來對穿戴者施加力量，在其它的功能中，用來使穿戴者的各種身體活動(dòng)成為可能。在一些示例中，這可以包括：在穿戴者的身體部位之間提供力量以增強(qiáng)穿戴者的身體的肌肉施加的力。本實(shí)用新型的一些實(shí)施例提供了各種元件，這些元件能夠被包含于機(jī)器護(hù)甲中以使機(jī)器護(hù)甲的各種功能成為可能。本實(shí)用新型的一些實(shí)施例提供了這樣的機(jī)器護(hù)甲的應(yīng)用和操作模式。

圖1A和圖1B圖示了由穿戴者110穿戴著的柔性機(jī)器護(hù)甲100。圖1A還額外圖示了分別攜帶和穿戴于穿戴者110的臂部和背部的負(fù)荷120a和120b。柔性機(jī)器護(hù)甲100被構(gòu)造用來將力施加于穿戴者110、柔性機(jī)器護(hù)甲100的元件和/或負(fù)荷120a和120b中的一者或兩者以有助于穿戴者110的一種或多種活動(dòng)。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲100可以通過將能量添加至穿戴者110腿部的運(yùn)動(dòng)而被操作用來幫助穿戴者110行走且/或通過在一個(gè)移動(dòng)階段內(nèi)選擇性地提取穿戴者110腿部的能量且在另一個(gè)活動(dòng)階段內(nèi)注入提取的能量的一部分以幫助穿戴者110腿部的運(yùn)動(dòng)。在另一個(gè)示例中，額外地或可替代地，柔性機(jī)器護(hù)甲100可以使穿戴者110能夠攜帶比穿戴者110自己能夠攜帶的負(fù)荷更重的負(fù)荷120a、120b且/或能夠?qū)⒇?fù)荷120a/120b攜帶得比穿戴者110自己能夠攜帶得更遠(yuǎn)。柔性機(jī)器護(hù)甲100可以促進(jìn)穿戴者110的其它活動(dòng)。額外地或可替代地，柔性機(jī)器護(hù)甲100可以被構(gòu)造且/或被操作用來執(zhí)行其它功能。

柔性機(jī)器護(hù)甲100包括使本文中所述的功能成為可能的大量元件。柔性機(jī)器護(hù)甲包括：柔性傳力元件(FFTE)130，其被構(gòu)造用來在柔性機(jī)器護(hù)甲100的元件之間以及在柔性機(jī)器護(hù)甲100的元件與穿戴者110的組織之間傳遞力。柔性機(jī)器護(hù)甲100還包括：剛性傳力元件(RFTE)140a、140b和140c，它們被構(gòu)造用來在柔性機(jī)器護(hù)甲100的元件之間以及柔性機(jī)器護(hù)甲100的元件與穿戴者110的組織之間傳遞力。在一些示例中，RFTE能夠由柔性元件組成且能夠被構(gòu)造為當(dāng)附接至其它元件和/或穿戴者的身體時(shí)在功能上是剛性的。這樣的RFTE可以被認(rèn)為是有條件剛性的，原因在于，它們對壓縮力或其它力的剛性傳遞是以它們被附接至其它元件和/或穿戴者的身體為條件的。有條件剛性的RFTE可以被構(gòu)造用來傳遞與相應(yīng)的非有條件剛性傳力元件傳遞的力類似的力(考慮上面的約束)，然而它們與相應(yīng)的非有條件剛性傳力元件相比在一些應(yīng)用方面會更輕、更薄或在其它方面更優(yōu)良。柔性機(jī)器護(hù)甲100的致動(dòng)器對機(jī)械力進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所述致動(dòng)器包括外部腱170a、170b、170c和170d和由電機(jī)160驅(qū)動(dòng)的扭繩致動(dòng)器150a、150b和150c。為了產(chǎn)生、存儲或以其它方式調(diào)節(jié)穿戴者110身上或體內(nèi)的力(例如，繞著穿戴者110的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)力矩)，致動(dòng)器(包括150a-c、170a-d)能夠產(chǎn)生、吸收、存儲或以其它方式調(diào)節(jié)傳力元件130、140a-c之間的力，以如本文中所述地使柔性機(jī)器護(hù)甲100的功能得以促進(jìn)或成為可能。根據(jù)應(yīng)用，柔性機(jī)器護(hù)甲100能夠包括額外元件，這包括蓄電池、控制器、傳感器、用戶界面、通信裝置或其它組件。

扭繩致動(dòng)器(例如，150a、150b、150c)是能夠沿著其長度產(chǎn)生力的柔性結(jié)構(gòu)。扭繩致動(dòng)器包括彼此扭鉸的至少兩個(gè)柔性“股線”(例如，絲線、纜繩、繩索、纖維)(在兩股繩的情況下，這兩股繩可以被稱為“雙絞線”)。在一些示例中，扭繩的第一端連接至第一受控元件，且扭繩的與第一端相反的第二端連接至第二受控元件以使第二端的位置不相對于第二受控元件平移并且使第二端能夠被轉(zhuǎn)動(dòng)的致動(dòng)器(例如，電機(jī)160)轉(zhuǎn)動(dòng)。扭繩致動(dòng)器將施加于扭繩的第二端的轉(zhuǎn)動(dòng)或扭矩分別轉(zhuǎn)換成第一與第二受控元件之間的位移或力。能夠選擇扭繩的特性(例如，柔量、扭鉸節(jié)距、直徑和長度)和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的特性(例如，加速度、速度、扭矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)來根據(jù)應(yīng)用產(chǎn)生具有一種或多種特性(例如，位移的高變化率、轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器與第一與第二受控元件之間施加的力之間的高傳輸率、特定柔量或其它特性)的扭繩致動(dòng)器。此外，扭繩能夠是柔性的且能夠以彎曲的構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)。例如，扭繩可以被裝入包繞著穿戴者110的關(guān)節(jié)的剛性管內(nèi)(類似于鮑登(Bowden)纜繩，其中，扭繩和剛性管分別類似于內(nèi)纜繩和外殼)，并且扭繩的每端如上所述地連接至位于關(guān)節(jié)兩側(cè)中的一側(cè)的各自的受控元件。這樣的扭繩致動(dòng)器可以被操作用來跨過關(guān)節(jié)在第一與第二受控元件之間施加力；此外，當(dāng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)或當(dāng)柔性機(jī)器護(hù)甲100或穿戴者110的其它方面改變構(gòu)造時(shí)，扭繩的柔性和剛性管能夠使扭繩致動(dòng)器保持在穿戴者110的表面附近。注意，扭繩致動(dòng)器能夠具有：兩個(gè)以上的柔性繩，它們以不同的方式連接至受控元件，它們被其它或多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)或者以其它方式被不同地構(gòu)造為這些示例。

外部腱(例如，170a、170b、170c、170d)是受電或其它信號控制的能夠沿著其長度方向傳遞力并且能夠具有一種或多種機(jī)械性能(例如，柔量)的結(jié)構(gòu)。外部腱能夠是柔性的或剛性的。外部腱能夠是薄的、柔性的且與曲面或平面共形的。例如，外部腱可以包括與具有特定柔量的組件(例如，彈簧)串聯(lián)連接的靜電式接合器(或某其它類型的機(jī)械接合器)。接合器自身可以具有無效時(shí)的第一柔量(可能是非常高的柔量，與接合器的端部之間有效的幾乎完全的機(jī)械解耦相對應(yīng))和有效時(shí)的第二柔量(可能是非常低的柔量，與由于接合器的端部之間有效的無柔量機(jī)械接合而造成的接合器各個(gè)組件的柔量相對應(yīng))。因此，外部腱可以被認(rèn)為是一種的接合柔量元件。接合器與特定柔量組件可以是分立的或者可以是交錯(cuò)的、夾層的或以其它方式接近地裝配以形成外部腱。此外，外部腱可以包含多個(gè)特定柔量元件、獨(dú)立或共同受控的接合器或其它元件。在一些示例中，通過控制多個(gè)接合器，外部腱的總?cè)崃靠梢员豢刂瞥蔀楦鞣N的離散的或連續(xù)的水平。在一些示例中，外部腱可以被操作用來存儲機(jī)械能(例如，通過連接接合器以防止拉伸的特定柔量元件的松弛)且然后釋放存儲的機(jī)械能。本文中說明了外部腱的其它構(gòu)造和操作方法。

柔性機(jī)器護(hù)甲100可以包括額外的全部或局部柔性的線性致動(dòng)器(即，能夠被操作用來產(chǎn)生線性的力和/或位移且是全部或局部柔性的致動(dòng)器)和/或其它的各種的全部或局部柔性致動(dòng)器。在一些示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲100可以包括含有電活性聚合物人造肌肉(EPAM)的致動(dòng)器。EPAM致動(dòng)器響應(yīng)于施加的電場而改變尺寸或形狀。反之，外力造成的EPAM致動(dòng)器的尺寸或形狀的變化能夠造成在EPAM致動(dòng)器內(nèi)或上出現(xiàn)電池。EPAM致動(dòng)器能夠包括被構(gòu)造用來(通過電場)與電活性聚合物材料相互作用的兩個(gè)或以上電極。電活性聚合物材料可以包括嵌入聚合物中的介電體、鐵電體、電致伸縮體或其它電活性分子、晶體或其它材料以使電場的施加造成電活性材料響應(yīng)于電場而定向、膨脹、收縮等，從而致使電活性材料改變尺寸或形狀。例如，電活性聚合物材料可以由被構(gòu)造用來經(jīng)受靜電壓縮的彈性介電體組成。電活性材料和電極能夠以各種的方式被構(gòu)造用來實(shí)現(xiàn)EPAM的機(jī)械變形與電極之間的電場之間的期望關(guān)系。在一些示例中，材料和電極可以被構(gòu)造為使得EPAM致動(dòng)器將電場轉(zhuǎn)換成了一個(gè)方向上的尺寸變化，這使EPAM致動(dòng)器可以作為柔性的線性致動(dòng)器而被操作。額外地或可替代地，EPAM致動(dòng)器可以用來從機(jī)械能產(chǎn)生電能。在一些示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲100可以包括將拉力驅(qū)動(dòng)且/或施加至一根纜繩或多根纜繩的致動(dòng)器。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括連接至纜繩的線性拉式螺線管。線性拉式螺線管可以連接至第一受控元件，且纜繩的與連接至螺線管的端部相反的端部可以連接至第二受控元件。電流施加至螺線管可以導(dǎo)致施加于第一與第二受控元件之間的力和/或第一和第二受控元件的位移。柔性機(jī)器護(hù)甲的其它的全部或局部柔性致動(dòng)器是預(yù)期的。

柔性機(jī)器護(hù)甲100可以包括混合致動(dòng)器；即，機(jī)械地連接在第一受控元件與第二受控元件之間的全部或局部柔性組合件且包括至少一個(gè)致動(dòng)器。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲100可以包括：智能腱外部肌肉(STEM)致動(dòng)器，其包括線性致動(dòng)器和至少一個(gè)接合柔量元件(即，包括與具有特定柔量的組件串聯(lián)機(jī)械連接的機(jī)械接合器的元件)。線性致動(dòng)器可以是扭繩致動(dòng)器。接合柔量元件可以被構(gòu)造為與本文中所述的外部腱類似。STEM可以包括：單個(gè)扭繩致動(dòng)器，其連接至第一受控元件且與連接至第二受控元件的外部腱串聯(lián)機(jī)械連接。STEM可以包括：外部腱，其連接在第一與第二受控元件之間且與單個(gè)扭繩致動(dòng)器并聯(lián)連接，所述單個(gè)扭繩致動(dòng)器連接至第一受控元件且與連接至第二受控元件的外部腱串聯(lián)機(jī)械連接。STEM可以包括：單個(gè)扭繩致動(dòng)器，其連接至第一受控元件且與也連接至第一受控元件的外部腱串聯(lián)機(jī)械連接。STEM可以被構(gòu)造為具有受到生物致動(dòng)器(例如，肌肉和腱)啟發(fā)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和/或性能，且還可以被操作用來模擬生物致動(dòng)器的操作。STEM的其它構(gòu)造是預(yù)期的。STEM可以被操作用來對柔性機(jī)器護(hù)甲100的穿戴者110和從柔性機(jī)器護(hù)甲100的穿戴者110和/或在柔性機(jī)器護(hù)甲100的元件之間進(jìn)行機(jī)械力和能量的提取、存儲、注入或其它方式的轉(zhuǎn)換。

力可以通過與穿戴者110的皮膚接觸的柔性元件和/或與形狀配合的織物或衣物(所述組織或衣物與穿戴者110的皮膚接觸)接觸的柔性元件在柔性機(jī)器護(hù)甲100的元件與穿戴者110的組織之間傳遞。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲100的致動(dòng)器可以將力傳入柔性傳力元件(FFTE)130，而柔性傳力元件(FFTE)130可以又將力傳入穿戴者110的皮膚。被傳入穿戴者皮膚的力可以是下面進(jìn)一步說明的壓縮力、剪切力或其它類型和組合的力。根據(jù)約束或應(yīng)用，多FFTE 130可以柔性地或剛性地彼此連接并且被連接至致動(dòng)器以使力能夠傳入穿戴者的皮膚。例如，多FFTE 130可以以如下方式被編織在一起且被連接至致動(dòng)器：來自致動(dòng)器的剪切力和/或多FFTE 130與皮膚之間的法向力的傳遞是在穿戴者的皮膚區(qū)域均勻分布的。這個(gè)約束可以用來根據(jù)穿戴者110或一些典型的和/或統(tǒng)計(jì)產(chǎn)生的穿戴者的解剖模型來指定多FFTE 130的構(gòu)造。多個(gè)編織的FFTE 130中的單個(gè)FFTE 130可以螺旋地纏繞于穿戴者110的解剖結(jié)構(gòu)的一部分(例如，腿部的小腿)以使螺距隨著附接至致動(dòng)器的連接點(diǎn)的距離而減小。此外，多FFTE 130可以被構(gòu)造為顧及多個(gè)致動(dòng)器的連接且/或允許來自多個(gè)方向的力的傳遞。例如，與一個(gè)以上的致動(dòng)器分別連接的一組以上的多FFTE 130可以通過如下方式將力傳入穿戴者110的相同的皮膚區(qū)域：它們被構(gòu)造為當(dāng)將力傳入皮膚時(shí)在彼此上滑動(dòng)而不在彼此之間顯著地傳遞力。

可以通過額外的方法在柔性機(jī)器護(hù)甲100的元件與穿戴者110之間傳遞力。FFTE 130和/或剛性傳力元件(RFTE)140a、140b、140c可以被構(gòu)造用來附著于且/或?qū)⒘魅胱钚∑つw應(yīng)變的區(qū)域(即，在穿戴者110的特定活動(dòng)(例如，行走、跑、跳躍、提舉)期間經(jīng)受相對小的應(yīng)變的皮膚區(qū)域)中的皮膚。額外地或可替代地，F(xiàn)FTE 130可以被構(gòu)造用來沿著非伸展皮膚線(即，是這樣的皮膚線：在穿戴者110的特定活動(dòng)期間經(jīng)受與所述線垂直的應(yīng)變但基本上不經(jīng)受與所述線平行的應(yīng)變的皮膚線)附著于且/或?qū)⒘魅肫つw。根據(jù)應(yīng)用，F(xiàn)FTE 130和/或RFTE 140a、140b和140c可以通過如下方式被構(gòu)造為基本上不將剪切力傳遞至皮膚：具有與FFTE 130和/或RFTE 140a、140b和140c連接的珠子、柱體或其它自由轉(zhuǎn)動(dòng)的元件以使法向力通過一個(gè)或多個(gè)珠子、柱體或其它自由轉(zhuǎn)動(dòng)的元件傳遞且剪切力導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)珠子、柱體或其它自由轉(zhuǎn)動(dòng)的元件的轉(zhuǎn)動(dòng)和FFTE 130和/或RFTE 140a、140b、140c的位移。柔性機(jī)器護(hù)甲100的包括帶子、靴子、盔甲部位和電附著墊在內(nèi)的元件與穿戴者之間傳遞力的其它方法是能夠預(yù)期的。

柔性機(jī)器護(hù)甲100可以包括：剛性元件，其包括RFTE 140a、140b和140c。RFTE 140a是這樣的剛性元件：其被構(gòu)造用來通過作為靴子操作或與靴子聯(lián)合操作以將力耦合至穿戴者110的腳部。由扭繩致動(dòng)器150a和外部腱170a產(chǎn)生和/或傳輸?shù)囊恍┗蛉康牧Ρ粋魅隦TFE 140a。RTFE 140a還可以包括其它元件；例如，RTFE 140a可以包括一個(gè)或多個(gè)這樣的EPAM致動(dòng)器：其可以被操作例如用來吸收穿戴者110的腳部的能量和/或?qū)⒛芰總鬏斨链┐髡?10的腳部以提高穿戴者的活動(dòng)(例如，移動(dòng))的效率或某其它因素。RFTE 140b是這樣的剛性元件：其被構(gòu)造用來將由扭繩致動(dòng)器150a和外部腱170a產(chǎn)生和/或傳輸?shù)囊恍┗蛉康牧︸詈现寥嵝詸C(jī)器護(hù)甲100的其它元件(例如，F(xiàn)FTE 130)和/或穿戴者的與RFTE 140b接近的皮膚。RFTE 140c是這樣的剛性元件：其被構(gòu)造用來將來自柔性機(jī)器護(hù)甲100的其它元件的力耦合至穿戴者110的軀干。由扭繩致動(dòng)器150b、150c和外部腱170b、170c、170d產(chǎn)生和/或傳輸?shù)牡囊恍┗蛉康牧Ρ粋魅隦TFE 140c。此外，RTFE 140c還能夠傳遞來自FFTE 130的力/將力傳遞至FFTE 130。此外，RTFE 140c還被構(gòu)造用來裝載負(fù)荷120b以使來自負(fù)荷的力(例如，因重力而造成的力)直接被傳入柔性機(jī)器護(hù)甲100，使得運(yùn)輸負(fù)荷120b所需的一部分或全部的力被柔性機(jī)器護(hù)甲100而不是穿戴者110背部的部位所負(fù)擔(dān)。除了圖1B所示以外的其它的RTFE可以包含于柔性機(jī)器護(hù)甲100中且可以被構(gòu)造用來根據(jù)應(yīng)用將力傳遞至穿戴者110且/或在柔性機(jī)器護(hù)甲100的其它元件之間轉(zhuǎn)移力。

此外，柔性機(jī)器護(hù)甲100還可以包括：內(nèi)衣，其被構(gòu)造用來維持柔性機(jī)器護(hù)甲100的各元件相對于穿戴者110身體各部位的位置。內(nèi)衣可以由各種柔性織物、紡織品或其它材料組成且可以使柔性機(jī)器護(hù)甲100的各種的功能成為可能。例如，內(nèi)衣可以包括保護(hù)穿戴者100被彈藥傷害的凱夫拉(Kevlar)、控制穿戴者110皮膚排出的水分的戈?duì)柼厮?Gore-Tex)或其它材料。柔性機(jī)器護(hù)甲100的內(nèi)衣、RTFE(例如，140a、140b、140c)、FFTE(例如，130)和/或其它非電子操作元件可以被稱為柔性護(hù)甲。電子操作元件(例如，布置在柔性機(jī)器護(hù)甲100上或內(nèi)的外部腱170a、170b、170c、170d，扭繩致動(dòng)器150a、150b、150c，或其它致動(dòng)器或其它元件)與柔性護(hù)甲的結(jié)合可以使電子操作元件的操作能夠?qū)⒘Α⑴ぞ睾?或柔量施加于穿戴者110的身體。

柔性機(jī)器護(hù)甲100包括額外的元件。柔性機(jī)器護(hù)甲100包括被構(gòu)造用來操作柔性機(jī)器護(hù)甲100的一個(gè)或多個(gè)控制器?？刂破骺梢员粯?gòu)造用來接收來自柔性機(jī)器護(hù)甲100中的多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生用于對柔性機(jī)器護(hù)甲100的致動(dòng)器(例如，150a-c和170a-d)進(jìn)行操作的指令以及執(zhí)行其它功能?？刂破骺梢员粯?gòu)造用來操作柔性機(jī)器護(hù)甲100中的通信元件，例如，藍(lán)牙無線電、WiFi無線電、LTE或其它蜂窩式無線電、近場RF通信裝置、調(diào)制解調(diào)器或其它通信裝置?？刂破骺梢员粯?gòu)造用來操作這樣的通信裝置以接收指令，發(fā)送遙測，使穿戴者110與其它的某人或某系統(tǒng)之間的通信成為可能或使其它的某功能成為可能?？刂破骺梢员粯?gòu)造用來操作柔性機(jī)器護(hù)甲100中的和/或與柔性機(jī)器護(hù)甲100通信的系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)用戶界面(UI)。例如，控制器可以操作配置在由穿戴者110穿戴的袖子上或內(nèi)的觸摸屏以將關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲100操作的信息呈現(xiàn)給穿戴者且/或接收穿戴者110的指令，例如，用于更改柔性機(jī)器護(hù)甲100的功能的指令。柔性機(jī)器護(hù)甲100中的UI可以包括顯示器、觸摸屏、觸摸板、按鈕、滑塊、把手、指示燈、揚(yáng)聲器、頭戴式耳機(jī)、麥克風(fēng)或其它元件。

額外地或可替換地，控制器可以被構(gòu)造用來利用柔性機(jī)器護(hù)甲110的傳感器和/或致動(dòng)器來發(fā)送和/或接收穿戴者110的指令。在一些示例中，控制器可以被構(gòu)造用來利用配置于柔性機(jī)器護(hù)甲100的傳感器來檢測穿戴者110進(jìn)行的指令姿態(tài)且根據(jù)該指令姿態(tài)來更改柔性機(jī)器護(hù)甲100的功能。在一些示例中，控制器可以利用柔性機(jī)器護(hù)甲100的致動(dòng)器或其它元件來向穿戴者110提供反饋，將柔性機(jī)器護(hù)甲100的狀態(tài)指示給穿戴者且/或?qū)⒛承┢渌畔⑻峁┙o穿戴者110。例如，控制器可以利用扭繩致動(dòng)器150c來產(chǎn)生一個(gè)脈沖或脈沖序列以表明：穿戴者110應(yīng)該采取更加蜷伏的姿勢。在另一個(gè)示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲100可以包括一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)、加熱或電刺激元件，且控制器可以操作所述振動(dòng)、加熱或電刺激元件以將柔性機(jī)器護(hù)甲100的狀態(tài)指示給穿戴者且/或?qū)⒛承┢渌畔⑻峁┙o穿戴者110。利用柔性機(jī)器護(hù)甲100的元件來將信息指示給穿戴者110的其它方法是預(yù)期的。

柔性機(jī)器護(hù)甲100包括多個(gè)傳感器，其被構(gòu)造用來檢測關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲100、穿戴者110的操作、狀態(tài)和/或穿戴者的環(huán)境的信息。這些傳感器包括但不限于力傳感器(例如，負(fù)荷傳感器)，應(yīng)變或位移傳感器(例如，電容式傳感器、激光或超聲波測距儀、線性編碼器、旋轉(zhuǎn)-線性換能器或傳輸機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)元件上的旋轉(zhuǎn)編碼器)，角度傳感器(例如，磁體和磁力計(jì)、濾波加速度計(jì)、磁力計(jì)和/或陀螺儀)，位置、速率和/或加速度傳感器(例如，GPS接收器、濾波或未濾波加速度計(jì)、磁力計(jì)和/或陀螺儀)，溫度傳感器，EMG傳感器，ECG傳感器，脈搏傳感器，血壓傳感器，皮膚電反應(yīng)傳感器，濕度傳感器，化學(xué)傳感器(例如，CO₂、CO、O₂傳感器)，電離輻射傳感器，相機(jī)，SONAR，LIDAR，接近傳感器或其它傳感器。傳感器能夠是分立式的或者傳感器能夠是柔性機(jī)器護(hù)甲100的致動(dòng)器或其它元件的一部分。例如，外部腱可以被構(gòu)造用來檢測外部腱的一種或多種性能或外部腱的環(huán)境(例如，通過測量外部腱的一對電極之間的阻抗或電壓和/或流經(jīng)外部腱的一對電極的電流來檢測外部腱經(jīng)受的應(yīng)變和/或力)。

傳感器能夠被操作用來產(chǎn)生能夠用于操作柔性機(jī)器護(hù)甲100的數(shù)據(jù)。傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以由被包含于柔性機(jī)器護(hù)甲100中的控制器用來操作致動(dòng)器(例如，150a-c、170a-d)以執(zhí)行某一功能。例如，傳感器可以產(chǎn)生表明穿戴者110從事著移動(dòng)且穿戴者110處于常規(guī)移動(dòng)周期的第一特定階段的數(shù)據(jù)，且控制器可以利用該數(shù)據(jù)來操作外部腱170a-d以從穿戴者110提取負(fù)功。在稍后的時(shí)間點(diǎn)，傳感器可以產(chǎn)生表明穿戴者110從事著移動(dòng)且穿戴者110處于常規(guī)移動(dòng)周期的第二特定階段的數(shù)據(jù)，且控制器可以利用該數(shù)據(jù)來操作外部腱170a-d以通過將能量傳遞至穿戴者110的腿部而協(xié)助穿戴者110的移動(dòng)且/或操作扭繩致動(dòng)器150a、150b、150c以將能量傳遞至穿戴者110的腿部。

此外，柔性機(jī)器護(hù)甲還可以包括與穿戴者的臂部或除了腿部以外的其它額外的或可替代的解剖結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的元件(如圖1A和圖1B的柔性機(jī)器護(hù)甲100所示)。這樣的柔性機(jī)器護(hù)甲可以被構(gòu)造用來增大穿戴者的上身力量且/或用來幫助穿戴者攜帶臂部的負(fù)荷。具有與穿戴者的臂部相對應(yīng)的元件的柔性機(jī)器護(hù)甲可以被構(gòu)造用來將穿戴者腿部的機(jī)械能傳遞至穿戴者臂部且/或?qū)⒋┐髡弑鄄康臋C(jī)械能傳遞至穿戴者腿部，從而例如使得與在不將穿戴者的臂部的機(jī)械能傳遞至腿部的情況下用戶能夠達(dá)到的距離相比，用戶能夠移動(dòng)更遠(yuǎn)的距離。根據(jù)應(yīng)用，柔性機(jī)器護(hù)甲可以被構(gòu)造為橫跨穿戴者的中線而對稱(即，相對于穿戴者左腿而被布置的元件被復(fù)制、鏡像并且相對于穿戴者右腿而被布置)或可以是非對稱的。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲可以被構(gòu)造為將力施加于穿戴者的受傷的腿而不施加于穿戴者的未受傷的腿。柔性機(jī)器護(hù)甲的其它構(gòu)造是能夠預(yù)期的。

柔性機(jī)器護(hù)甲可以被構(gòu)造為將力和/或扭矩施加在穿戴者的單關(guān)節(jié)或左/右關(guān)節(jié)對。這樣的柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括覆蓋/被配置為接近穿戴者的與單關(guān)節(jié)遠(yuǎn)離的部分的元件或可以僅包括覆蓋/被配置為接近單關(guān)節(jié)的元件。被構(gòu)造為將力/扭矩施加于單關(guān)節(jié)的柔性機(jī)器護(hù)甲的元件可以被布置為接近于單關(guān)節(jié)或可以被布置在別處并例如通過帶、繩、齒輪、扭繩傳輸機(jī)構(gòu)和/或其它某方法機(jī)械接合至單關(guān)節(jié)。在一些示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲可以被構(gòu)造為跨過穿戴者的踝部施加力。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括這樣的智能腱外部肌肉：其布置在穿戴者腿部的背面并且被構(gòu)造為在分別與穿戴者的小腿和腳機(jī)械接合的兩個(gè)受控元件之間施加力和/或在這兩個(gè)受控元件之間傳遞力。STEM的元件(例如，被構(gòu)造用來驅(qū)動(dòng)扭繩傳輸機(jī)構(gòu)的電機(jī))可以被配置在踝部附近(例如，在小腿的背面)或在其它位置(例如，附著于穿戴者穿戴的帶子，且通過扭繩或纜繩傳輸機(jī)構(gòu)機(jī)械接合至踝部)。這樣的柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括根據(jù)應(yīng)用而配置的額外元件，例如，蓄電池、控制器、傳感器等。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲的傳感器可以被配置為跨過腿部和軀干以使步態(tài)檢測成為可能，給柔性機(jī)器護(hù)甲供電的蓄電池可以被置于穿戴者所穿戴的帶子等。

柔性機(jī)器護(hù)甲(例如，100)可以被操作用來根據(jù)各種應(yīng)用使各種功能或操作模式成為可能。在一些應(yīng)用中，柔性機(jī)器護(hù)甲可以具有被構(gòu)造用來降低、監(jiān)視和/或“治療”穿戴者身體活動(dòng)期間的疲勞的操作模式。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲可以被操作用來檢測且/或防止在穿戴者的擴(kuò)展的移動(dòng)期間的疲勞發(fā)展。柔性機(jī)器護(hù)甲可以從穿戴者的腿部提取、存儲能量和/或?qū)⒛芰孔⑷氪┐髡叩耐炔恳越档推凇ｎ~外地或可替代地，柔性機(jī)器護(hù)甲可以用來在第一期間內(nèi)從穿戴者提取能量且在第二期間內(nèi)將存儲的能量注回穿戴者以使穿戴者在第一與第二期間之間經(jīng)受的勞累/疲勞量“等同”。柔性機(jī)器護(hù)甲的用來降低、監(jiān)視且/或“治療”在穿戴者移動(dòng)、攀爬、攜帶或其它擴(kuò)展的身體活動(dòng)期間內(nèi)的疲勞的其它構(gòu)造和操作模式是能夠預(yù)期的。

在一些應(yīng)用中，柔性機(jī)器護(hù)甲可以具有被構(gòu)造用來增強(qiáng)穿戴者力量的操作模式。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲含有將力和/或扭矩施加于穿戴者的臂部和/或施加在穿戴者的臂部與穿戴者的軀干/腿部之間的元件，所述柔性機(jī)器護(hù)甲可以被操作用來使穿戴者能夠提起比穿戴者自然能夠提起的物體更重的物體和/或使穿戴者能夠施加比穿戴者自然能夠具有的力更大的力。柔性機(jī)器護(hù)甲可以將力和/或扭矩施加于穿戴者的腿部以使穿戴者能夠跳得比穿戴者自然跳躍的高度更高。在一些應(yīng)用中，柔性機(jī)器護(hù)甲可以具有這樣的操作模式：其被構(gòu)造用來通過將保護(hù)力和/或扭矩施加于穿戴者的關(guān)節(jié)和/或?qū)⒔雍掀魇┘佑诳邕^穿戴者的關(guān)節(jié)的柔量元件來防止過度的關(guān)節(jié)和/或肌肉運(yùn)動(dòng)或速率，由此防止穿戴者受傷。柔性機(jī)器護(hù)甲的用來防止穿戴者受傷的操作可以連續(xù)發(fā)生和/或可以當(dāng)柔性機(jī)器護(hù)甲的傳感器檢測到表明穿戴者受傷概率增大的環(huán)境狀態(tài)和/或穿戴者狀態(tài)時(shí)發(fā)生。在一些應(yīng)用中，柔性機(jī)器護(hù)甲可以具有這樣的操作模式：其被構(gòu)造用來幫助穿戴者使他的/她的行動(dòng)與另一個(gè)柔性機(jī)器護(hù)甲穿戴者或與某其它信息來源相協(xié)調(diào)。柔性機(jī)器護(hù)甲可以通過及時(shí)將力和/或扭矩施加于穿戴者的關(guān)節(jié)來使穿戴者的活動(dòng)與協(xié)調(diào)信息的來源相協(xié)調(diào)和/或通過將觸覺信息施加于穿戴者(例如，機(jī)器護(hù)甲的振動(dòng)元件)來協(xié)調(diào)穿戴者的活動(dòng)。

柔性機(jī)器護(hù)甲可以具有被構(gòu)造用來將信息提供給穿戴者和/或檢測來自穿戴者的信息的操作模式。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲的致動(dòng)器(例如，扭繩致動(dòng)器、外部腱、STEM、EPAM致動(dòng)器、振動(dòng)源)可以被操作用來將一些信息示出給穿戴者。在一個(gè)示例中，扭矩脈沖序列可以施加于穿戴者的關(guān)節(jié)以指示機(jī)器護(hù)甲的蓄電池狀態(tài)，或表明穿戴者應(yīng)該檢查通信裝置。在另一個(gè)示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲中的振動(dòng)電機(jī)可以表明穿戴者正在偏離指定姿勢，其中，所述指定姿勢是穿戴者可以用來滿足某些目的(例如，在蜷伏或站立時(shí)使疲勞最小化)的姿勢。穿戴者的運(yùn)動(dòng)、力或其它機(jī)械輸出可以被柔性機(jī)器護(hù)甲的傳感器和/或致動(dòng)器檢測。檢測到的運(yùn)動(dòng)可以用來控制機(jī)器護(hù)甲的功能和/或控制與柔性機(jī)器護(hù)甲通信的其它系統(tǒng)。例如，一定的姿態(tài)(例如，用左腳輕敲地面兩次)可以被柔性機(jī)器護(hù)甲檢測且可以用作例如使機(jī)器護(hù)甲準(zhǔn)備幫助穿戴者攀爬墻壁的指令或?qū)⒕瘓?bào)解除信號發(fā)送至遠(yuǎn)程服務(wù)器的指令。額外地或可替代地，關(guān)于穿戴者的運(yùn)動(dòng)、力和其它機(jī)械信息可以被記錄以供以后使用，例如，生物機(jī)械學(xué)研究、身體訓(xùn)練、用于娛樂的運(yùn)動(dòng)捕捉或某些其它應(yīng)用。

柔性機(jī)器護(hù)甲可以具有這樣的操作模式：其被構(gòu)造用來即使在穿戴者無法運(yùn)動(dòng)或穿戴者試圖以與柔性機(jī)器護(hù)甲所執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)相反的方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的情況下也致使穿戴者運(yùn)動(dòng)。在示例中，穿戴者可以是無行為能力的，且柔性機(jī)器護(hù)甲可以被操作用來將穿戴者移動(dòng)至安全的地方和/或緊急援助的來源。在另一個(gè)示例中，穿戴者的肢體或其它部位可能是全部或部分癱瘓的，且柔性機(jī)器護(hù)甲可以被操作用來移動(dòng)穿戴者的癱瘓部位，例如使穿戴者能夠移動(dòng)。柔性機(jī)器護(hù)甲可以被操作用來(例如，當(dāng)穿戴者已經(jīng)經(jīng)受打擊、脊髓損傷、神經(jīng)損壞或某一其它損傷或疾病過程時(shí))使穿戴者的康復(fù)成為可能，幫助穿戴者的弱化的移動(dòng)且/或抵消穿戴者的混亂移動(dòng)。

柔性機(jī)器護(hù)甲可以與某些其它假體系統(tǒng)聯(lián)合地操作。例如，穿戴者可能是失去肢體的，且柔性機(jī)器護(hù)甲可以與穿戴者穿戴的假體聯(lián)合地操作并被構(gòu)造用來替代失去的肢體的一些功能。柔性機(jī)器護(hù)甲可以是與假體一體化的，且可以被構(gòu)造用來將假體安裝至穿戴者和/或用來在假體與穿戴者之間傳遞力和/或扭矩。在某示例中，利用柔性機(jī)器護(hù)甲的傳感器和/或致動(dòng)器檢測到的信息(例如，關(guān)于穿戴者腿部的姿勢和移動(dòng)的信息)可以用來操作假體(例如，從穿戴者的腿部檢測到的移動(dòng)步態(tài)類型、階段、速度或其它信息可以用來控制腿部假體以具有對穿戴者腿部的構(gòu)造進(jìn)行補(bǔ)充的構(gòu)造)。這樣的柔性機(jī)器護(hù)甲還可以被操作用來在活動(dòng)期間內(nèi)優(yōu)化穿戴者的移動(dòng)以補(bǔ)充假體的操作(例如，變更穿戴者腿部的步態(tài)模式以補(bǔ)充腿部假體的操作模式)。

2.用于與人體機(jī)電接口連接的可重構(gòu)的可穿戴平臺

如本文中所述的柔性機(jī)器護(hù)甲可以用作使各種機(jī)電、生物醫(yī)學(xué)、人機(jī)界面、訓(xùn)練、康復(fù)、通信和其它應(yīng)用成為可能的標(biāo)準(zhǔn)多用途平臺。柔性機(jī)器護(hù)甲可以使柔性機(jī)器護(hù)甲的傳感器、電子操作致動(dòng)器或其它元件或功能對于與柔性機(jī)器護(hù)甲通信的遠(yuǎn)程系統(tǒng)和/或由柔性機(jī)器護(hù)甲的處理器執(zhí)行的各種應(yīng)用程序、守護(hù)進(jìn)程、服務(wù)或其它計(jì)算機(jī)可讀程序是可用的。柔性機(jī)器護(hù)甲可以以標(biāo)準(zhǔn)方式(例如，通過API、通信協(xié)議或其它編程接口)使致動(dòng)器、傳感器或其它元件或功能可用，以使應(yīng)用程序、守護(hù)進(jìn)程、服務(wù)或其它計(jì)算機(jī)可讀程序可以被創(chuàng)建為安裝于具有各種不同構(gòu)造的各種柔性機(jī)器護(hù)甲、由具有各種不同構(gòu)造的各種柔性機(jī)器護(hù)甲執(zhí)行以及被操作以使具有各種不同構(gòu)造的各種柔性機(jī)器護(hù)甲的所述應(yīng)用和/或操作模式成為可能。柔性機(jī)器護(hù)甲可用的API、通信協(xié)議或其它編程接口可以封裝、轉(zhuǎn)化或以其它方式提取柔性機(jī)器護(hù)甲的操作以能夠創(chuàng)建這樣的計(jì)算機(jī)可讀程序：其能夠操作以用來實(shí)現(xiàn)多種不同構(gòu)造的柔性機(jī)器護(hù)甲的功能和/或操作模式。

額外地或可替代地，柔性機(jī)器護(hù)甲的硬件構(gòu)造可以是模塊化的(即，致動(dòng)器、傳感器或其它元件可以被添加至柔性機(jī)器護(hù)甲或從柔性機(jī)器護(hù)甲去除以使柔性機(jī)器護(hù)甲的應(yīng)用、功能和/或操作模式成為可能)。這樣的模塊化可以反映在被構(gòu)造用來操作柔性機(jī)器護(hù)甲元件的處理器、操作系統(tǒng)或其它控制器。即，柔性機(jī)器護(hù)甲的控制器可以動(dòng)態(tài)地(類似于“即插即用”)確定柔性機(jī)器護(hù)甲的硬件構(gòu)造且可以相對于柔性機(jī)器護(hù)甲的確定的當(dāng)前硬件構(gòu)造來調(diào)整柔性機(jī)器護(hù)甲的操作。額外地或可替代地，柔性機(jī)器護(hù)甲的控制器可以被提供有描述柔性機(jī)器護(hù)甲硬件構(gòu)造的信息。該操作可以以通過標(biāo)準(zhǔn)化編程接口對柔性機(jī)器護(hù)甲的功能進(jìn)行訪問的計(jì)算機(jī)可讀程序(例如，對使柔性機(jī)器護(hù)甲的操作模式成為可能的方法進(jìn)行描述的計(jì)算機(jī)可讀程序)“不可見”的方式來進(jìn)行。例如，計(jì)算機(jī)可讀程序可以通過標(biāo)準(zhǔn)化編程接口將下述情況指示給柔性機(jī)器護(hù)甲的控制器：特定水平的扭矩被施加于柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者的踝部。柔性機(jī)器護(hù)甲的控制器可以根據(jù)柔性機(jī)器護(hù)甲的確定的和/或提供的硬件構(gòu)造響應(yīng)性地確定足以將特定水平的扭矩施加于穿戴者的踝部的致動(dòng)器的操作模式。

此外，電子操作致動(dòng)器(例如，扭繩致動(dòng)器、EPAM致動(dòng)器和/或觸覺反饋元件、外部腱、靜電式接合器和電層壓件(electrolaminate)等)的使用可以使標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)電子和通信和/或電力總線和互連的使用成為可能，以根據(jù)各種專用應(yīng)用和/或構(gòu)造使柔性機(jī)器護(hù)甲的功能和操作模式成為可能。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲的各個(gè)構(gòu)造可以與個(gè)體的穿戴者、環(huán)境、應(yīng)用集合或其它事項(xiàng)相關(guān)地被指定。設(shè)計(jì)且使這樣的個(gè)體柔性機(jī)器護(hù)甲成為可能所需的成本、時(shí)間或其它資源可以通過使用標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)電子和通信和/或電力總線、電和/或機(jī)械互連、控制器、計(jì)算機(jī)可讀控制程序或使柔性機(jī)器護(hù)甲的制造、編程和操作成為可能的其它標(biāo)準(zhǔn)化的方面來減少。此外，這樣的標(biāo)準(zhǔn)硬件和軟件的使用可以使通用應(yīng)用程序、服務(wù)、驅(qū)動(dòng)器、守護(hù)進(jìn)程或其它計(jì)算機(jī)可讀程序能夠得以創(chuàng)建以使具有各種各自構(gòu)造的各種柔性機(jī)器護(hù)甲的功能或操作模式成為可能。以此方式構(gòu)造的柔性機(jī)器護(hù)甲(即，用作各種應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化平臺)可以根據(jù)各種不同的操作模式進(jìn)行操作以使柔性機(jī)器護(hù)甲的各種應(yīng)用各自成為可能。例如，不同的操作模式可以對應(yīng)于穿戴者行走、跑、跳躍、提舉、攜帶負(fù)荷、攀爬、騎車、鍛煉、訓(xùn)練、控制虛擬化身、控制遙控操作機(jī)器人系統(tǒng)或其它某些應(yīng)用或穿戴者的某活動(dòng)。在一些示例中，操作模式(例如，由安裝于柔性機(jī)器護(hù)甲的計(jì)算機(jī)可讀程序?qū)崿F(xiàn))不能與柔性機(jī)器護(hù)甲的硬件構(gòu)造兼容。例如，所述操作模式可能需要致動(dòng)器被接合至柔性機(jī)器護(hù)甲且被構(gòu)造為將一定的最小量扭矩施加于穿戴者的踝部。如果柔性機(jī)器護(hù)甲的控制系統(tǒng)確定硬件構(gòu)造不足以使操作模式成為可能，那么控制系統(tǒng)可以禁用該操作模式和/或以降低的水平來實(shí)現(xiàn)該操作模式。控制系統(tǒng)可以額外地或可替代地示出(例如，通過操作柔性機(jī)器護(hù)甲的觸覺元件或其它致動(dòng)器)柔性機(jī)器護(hù)甲的硬件無法完全實(shí)現(xiàn)所述操作模式和/或示出穿戴者可以獲取并將其安裝于柔性機(jī)器護(hù)甲以使所述操作模式成為可能的致動(dòng)器的規(guī)格和構(gòu)造。柔性機(jī)器護(hù)甲的其它操作模式和構(gòu)造及其元件是能夠預(yù)期的。

3.外部腱、靜電式接合器、電層壓件、可控柔量元件、能量存儲和恢復(fù)元件以及其它的靜電超材料構(gòu)造

柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括能夠負(fù)荷拉力的多個(gè)柔性元件。在一些應(yīng)用中，包含下述這樣的拉伸柔性元件對柔性機(jī)器護(hù)甲是有用的：所述元件具有能夠被電子調(diào)節(jié)(例如，在兩種或以上狀態(tài)之間切換或控制)的柔量。例如，根據(jù)元件的電子操作，元件的柔量可以具有兩個(gè)或以上的離散值或者連續(xù)范圍值。額外地或可替代地，拉伸柔量元件可以具有零或低柔量狀態(tài)(即，基本上不表現(xiàn)出縱向應(yīng)變的同時(shí)傳輸縱向拉力)和無窮大或高柔量狀態(tài)(即，表現(xiàn)出所需的任何有效應(yīng)變的同時(shí)基本上無法傳遞拉力)且拉伸柔量元件可以根據(jù)元件的電子操作而改變狀態(tài)。這樣的電子控制柔量式拉伸柔量元件可以使用靜電式接合器(即，這樣的接合器：被構(gòu)造為用靜電吸引來產(chǎn)生接合元件之間的可控力)來實(shí)施，并且在本文中被稱為外部腱。根據(jù)應(yīng)用，這里所述的外部腱能夠由柔性或剛性元件組成。此外，外部腱能夠是薄的且與曲面或平面共形的。

圖2A是示例性外部腱200a的橫截面示意圖。外部腱包括：第一和第二端板210a、220a，它們被構(gòu)造為根據(jù)應(yīng)用與某其它機(jī)構(gòu)或裝置的第一和第二元件(例如，柔性機(jī)器護(hù)甲的柔性和/或剛性傳力元件)機(jī)械接合。外部腱200a包括分別與第一和第二端板210a、220a剛性接合的第一和第二低柔量薄板230a、235a。第一和第二低柔量薄板230a、235a局部基本上彼此平行，且具有重疊表面250a。第一和第二低柔量薄板230a、235a還分別包括導(dǎo)電電極232a、237a，導(dǎo)電電極232a、237a分別涂覆有絕緣層234a、239a以使第一與第二導(dǎo)電電極232a、237a之間不存在直接的高電導(dǎo)路徑。外部腱200a還包括分別將第一低柔量薄板230a連接至第二端板220a的第一高柔量元件240a和將第二低柔量薄板235a連接至第一端板210a的第二高柔量元件245a。被構(gòu)造為(例如，通過含有布置在局部平坦的薄板上的導(dǎo)電電極)靜電接合在一起的兩個(gè)或以上局部平坦的薄板的類似構(gòu)造可以被稱為電層壓件(electrolaminate)。

當(dāng)電極未帶電時(shí)，外部腱200a通常用作具有與第一低柔量薄板230a的柔量相對應(yīng)的柔量的柔量元件，第一低柔量薄板230a與第一高柔量元件240a串聯(lián)，第一高柔量元件240a與第二低柔量薄板235a并聯(lián)，第二低柔量薄板235a與第二高柔量元件245a串聯(lián)。

第一與第二導(dǎo)電電極232a、237a之間施加高電壓造成在外部腱200a的導(dǎo)電電極232a、237a之間和/或其它元件之間形成吸引力，用來通過在第一與第二低柔量薄板230a、235a之間的重疊表面250a施加法向力“接合”第一和第二低柔量薄板230a、235a。絕緣層234a、239a具有特定的電阻率，該特定的電阻率允許特定的低水平電流在導(dǎo)電電極232a、237a之間直接流動(dòng)。當(dāng)以此方式在高電壓下操作時(shí)，外部腱200a通常用作相對無柔量元件，該相對無柔量元件具有與第一低柔量薄板230a的柔量的第一部分(fraction)相對應(yīng)的柔量，第一低柔量薄板230a的柔量的第一部分與第二低柔量薄板235a的柔量的第二部分串聯(lián)，其中，上述第一和第二部分與第一和第二薄板230a、235a的重疊度有關(guān)。

外部腱200a的元件或其它類似的接合柔量元件可以以各種方式來構(gòu)造且可以包括各種材料。此外，外部腱200a的層的排序和存在(即，第一低柔量薄板230a>第一導(dǎo)電電極232a>第一絕緣層234a>第二絕緣層239a>第二導(dǎo)電電極237a>第二低柔量薄板235a)用作圖示性示例。導(dǎo)電層、低柔量薄板和絕緣層的其它排序是能夠預(yù)期的。在一些示例中，可以僅存在一個(gè)絕緣層。在一些示例中，導(dǎo)電電極和低柔量薄板可以合并為單個(gè)元件(即，低柔量導(dǎo)電材料)。外部腱的各層的組成、尺寸和相對排序可以被指定用來取得期望水平的接合力(例如，由于庫侖吸引、約翰遜-拉別克(Johnsen-Rahbek)效應(yīng)或其它物理原理)、接合和/或不接合狀態(tài)下的總?cè)崃炕蚱渌紤]事項(xiàng)。外部腱可以額外地或可替代地被構(gòu)造且被操作用來接合和/或控制外部腱的扭鉸柔量、剪切柔量、機(jī)械阻抗或其它一些機(jī)械性質(zhì)。在一些示例中，高柔量元件240a、245a可以是外部腱的保護(hù)性包裝的一部分或者可以被一起省略。在一些示例中，可以包括額外的層、材料或其它元件。例如，低柔量薄板230a、235a可以包括且/或被粘附于纖維增強(qiáng)的或其它各種膠帶。導(dǎo)電電極232a、237a可以包括通過各種方法(例如，化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、濺射、粘合和光刻)布置在對應(yīng)的低柔量薄板230a、235a上的各種材料(例如，鋁、鎂、銅、銀、金和導(dǎo)電碳納米管)?？梢园ǜ鞣N材料(例如，聚酯薄膜(Mylar)、聚酰亞胺、碳纖維、聚合物、晶體和液晶)。例如，第一導(dǎo)電電極232a和第一低柔量薄板230a可以一起是鍍鋁聚酯薄膜薄板。額外地或可替代地，導(dǎo)電電極232a、237a和對應(yīng)的低柔量薄板230a、235a可以是一種材料。例如，第二導(dǎo)電電極237a和第二低柔量薄板235a可以一起是導(dǎo)電聚酰亞胺薄板。在其它示例中，第二導(dǎo)電電極237a和第二低柔量薄板235a可以一起是摻有導(dǎo)電物質(zhì)(例如，導(dǎo)電碳納米管或其它導(dǎo)電粒子)的聚合物或其它材料的薄板。

根據(jù)應(yīng)用，絕緣層234、239a可以包括各種材料。在一些示例中，絕緣層234、239a可以是聚氨酯或其它一些聚合物材料。導(dǎo)電材料、偶極子或其它電活性元素可以添加至聚合物材料以影響絕緣層234、239a 的特定性質(zhì)(例如，當(dāng)導(dǎo)電電極232a、237a帶電時(shí)的電阻率、擊穿電壓、介電常數(shù)、重疊表面250a處的電荷遷移度和重疊表面250a處的高水平表面電荷密度)從而影響外部腱200a的某些性質(zhì)(例如，重疊表面250a處的接合力、接合壓力、摩擦系數(shù)或靜摩擦度)。例如，絕緣層234、239a可以是含金屬氧化物粒子或鹽的聚氨酯(例如，四丁基高氯酸銨)層。

外部腱200a的組成和操作可以由外部腱200a的元件和/或整個(gè)外部腱200a的期望的操作特性來確定?？梢愿鶕?jù)外部腱200a的應(yīng)用來指定耐久性、強(qiáng)度、至失效的執(zhí)行周期數(shù)、操作電壓、接合和不接合柔量水平、接合力量(例如，當(dāng)外部腱被操作用來接合時(shí)施加在外部腱200a的元件之間的壓力)、絕緣層電阻率、接合切換時(shí)間和其它性質(zhì)。例如，當(dāng)絕緣層由摻有金屬氧化物的聚氨酯組成時(shí)，使用施加于導(dǎo)電電極的400伏特電壓和5微安電流可以使外部腱200a接合，且這個(gè)施加的電壓可以在外部腱200a的接合器兩側(cè)之間導(dǎo)致7.5磅/平方英寸的壓力。此外，外部腱200a可以以小于20毫秒的時(shí)間在接合與不接合狀態(tài)之間切換且在失效前可以被操作用來接合并隨后不接合1000000次以上。

外部腱200a可以作為接合柔量元件而被操作，根據(jù)應(yīng)用在具有兩個(gè)或以上對應(yīng)的柔量總水平的兩種或以上狀態(tài)之間切換。在一些示例中，外部腱200a可以是柔性機(jī)器護(hù)甲的一部分，因而可以被操作用來通過在移動(dòng)的特定階段內(nèi)跨過穿戴者的關(guān)節(jié)提供適當(dāng)?shù)念~外柔量來提高穿戴者的移動(dòng)效率。額外地或可替代地，外部腱200a可以被操作用來例如在下落期間內(nèi)降低外部腱的柔量以保護(hù)穿戴者的關(guān)節(jié)，而在其它期間內(nèi)被操作為具有更高的柔量以此更少地妨礙關(guān)節(jié)的移動(dòng)。在一些示例中，高柔量元件240a、245a可以具有非常高的柔量或可以被省略(因此具有有效的“無窮大”柔量)，這允許外部腱200a作為可切換的拉伸柔量元件而被操作。例如，被包含在柔性機(jī)器護(hù)甲的臂部的這樣的外部腱200a可以在第一期間內(nèi)被操作用來允許不受限的臂部移動(dòng)(即，基本上不傳輸拉力)。所述外部腱200a可以在第二期間內(nèi)被操作為在第二期間內(nèi)基本上無柔量(即，用作能夠傳遞縱向力的剛性元件)以傳遞由臂部攜帶的一部分負(fù)荷以使穿戴者可以花費(fèi)更小的能量來攜帶負(fù)荷。第一期間內(nèi)外部腱200a的柔量與第二期間內(nèi)外部腱200a的柔量的比可以大于100：1。外部腱200a的其它應(yīng)用、構(gòu)造和操作是能夠預(yù)期的。

在一些示例中，外部腱200a可以與彈簧串聯(lián)連接以允許彈簧被接合從而在第一期間內(nèi)傳遞力(例如，將力傳遞至穿戴者的身體/傳遞來自穿戴者身體的力)且在第二期間內(nèi)基本上不傳遞力。例如，外部腱200a可以與穿戴者的小腿與腳之間的彈簧串聯(lián)連接，以使外部腱200a和彈簧可以被操作用來將伸肌力矩施加至穿戴者的踝部。在移動(dòng)期間，隨著用戶的腳踵與地面接觸，外部腱200a可以被接合。當(dāng)用戶彎曲其踝部時(shí)，被接合的彈簧可以“被充入”彈性勢能。當(dāng)穿戴者在從地面抬起腳之前伸展它們的踝部時(shí)，“存儲”的彈性勢能可以被釋放至穿戴者的踝部；這樣存儲來自穿戴者的踝部的機(jī)械能/釋放機(jī)械能至穿戴者的踝部可以提高穿戴者的移動(dòng)效率。隨著穿戴者的腳從地面抬起，外部腱200可以被松開，以使在穿戴者的腳不與地面接觸時(shí)外部腱200a和彈簧基本上不影響穿戴者踝部處的轉(zhuǎn)動(dòng)和/或力矩。根據(jù)應(yīng)用，與外部腱串聯(lián)連接的彈簧的其它構(gòu)造和使用方式是能夠預(yù)期的。此外，與外部腱串聯(lián)連接的彈簧可以被實(shí)施為外部腱的元件，例如，外部腱200a的高柔量元件240a、245a。

此外，外部腱200a還可以被操作用來消散能量。高電壓可以施加在第一與第二導(dǎo)電電極232a、237a之間以此在導(dǎo)電電極232a、237a之間形成吸引力。高電壓可以被控制為使得第一和第二低柔量薄板230a、235a僅被部分“接合”；即，施加在第一與第二端板210a、220a之間的外力能夠足夠造成第一和第二低柔量薄板230a、235a滑動(dòng)，以使第一與第二端板210a、220a之間的位移增大。在此過程中，當(dāng)?shù)谝缓偷诙腿崃勘“?30a、235a相互滑動(dòng)時(shí)，由第一與第二端板210a、220a之間的力施加至外部腱200a的能量中的一部分可以通過重疊表面250a的摩擦發(fā)熱而消散。

圖2A中所示的外部腱200a旨在作為可以被包含于各種應(yīng)用和裝置中的更多類別的被控柔量外部腱的示例。外部腱可以包括兩個(gè)以上低柔量薄板。外部腱可以包括串聯(lián)和/或并聯(lián)構(gòu)造的多個(gè)外部腱以使某些應(yīng)用成為可能。外部腱可以在非縱向方向上是柔性的和/或有柔量的，且可以被構(gòu)造為與曲面柔性地共形。

外部腱200a可以作為穿戴者穿戴的柔性機(jī)器護(hù)甲的一部分而被操作用來將觸覺信息傳送給穿戴者。當(dāng)在由穿戴者的身體部位和/或柔性機(jī)器護(hù)甲的元件施加的某名義拉力(nominal tension)的作用下時(shí)，外部腱200a可以被操作用來通過改變施加于導(dǎo)電電極232b、236b的電壓而反復(fù)地接合和不接合(和/或反復(fù)地接合和部分不接合)。通過柔性機(jī)器護(hù)甲的元件而機(jī)械接合進(jìn)穿戴者的皮膚和/或身體部位的外部腱200a的柔量和/或由外部腱200a傳遞的力的反復(fù)變化，可以造成穿戴者經(jīng)歷觸覺感知。在一些示例中，外部腱200a可以被操作用來指示身體動(dòng)作和/或用來指示將由穿戴者進(jìn)行的身體動(dòng)作的變化。在示例中，外部腱200a可以跨過穿戴者的膝部而被激活以指示穿戴者：應(yīng)該使用該膝部所屬的腿開始邁步。在另一個(gè)示例中，穿戴者可能使用很可能導(dǎo)致疲勞和/或損傷的步態(tài)進(jìn)行移動(dòng)，而穿戴者穿戴的柔性機(jī)器護(hù)甲的外部腱可以指示這樣的方式：穿戴者可以變更步態(tài)(例如，通過激活在關(guān)節(jié)力矩的與“好”的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向上的外部腱來刺激穿戴者遠(yuǎn)離“不好”的運(yùn)動(dòng))以降低疲勞率和/或受傷概率。

像外部腱200a那樣，外部腱可以包括兩個(gè)低柔量薄板，或者可以包括更多低柔量薄板。兩個(gè)以上低柔量薄板中的一些可以在兩側(cè)都具有導(dǎo)電電極和/或絕緣層。兩個(gè)以上低柔量薄板可以類似于外部腱200a操作。額外的低柔量薄板可以使這樣的外部腱具備更高的總體強(qiáng)度、更大的滑動(dòng)應(yīng)變或其它性質(zhì)。低柔量薄板可以具有特定的柔量，且兩個(gè)以上低柔量薄板上的導(dǎo)電電極可以被操作用來僅將兩個(gè)以上低柔量薄板中的一部分接合在一起。這樣，外部腱的總?cè)崃靠梢员浑娮又聞?dòng)為具有許多值，其中，外部腱的總?cè)崃康闹蹬c兩個(gè)以上低柔量元件中的哪幾個(gè)元件被接合在一起有關(guān)。外部腱的其它構(gòu)造是能夠預(yù)期的。

圖2B是示例性外部腱200b的橫截面示意圖。外部腱包括：第一和第二端板210b、220b，其被構(gòu)造為根據(jù)應(yīng)用與其它一些機(jī)構(gòu)或裝置的第一和第二元件(例如，柔性機(jī)器護(hù)甲的柔性和/或剛性傳力元件)機(jī)械接合。類似于外部腱200a，外部腱200b包括分別與第二和第一端板220b、210b剛性接合的第一和第二低柔量薄板231b、235b。第一和第二低柔量薄板231b、235b局部基本上彼此平行，且具有重疊表面250b。此外，第一和第二低柔量薄板231b、235b還分別包括導(dǎo)電電極232b、236b，導(dǎo)電電極232b、236b分別涂覆有絕緣層233b、237b以使第一與第二導(dǎo)電電極232b、236b之間不存在直接的高電導(dǎo)路徑。外部腱200b還包括將第一低柔量薄板231b連接至第一端板210b的第一高柔量元件240b和將第二低柔量薄板235b連接至第二端板220b的第二高柔量元件245b。外部腱200b是柔性的，且包繞著桿215b。因此，外部腱200b能夠通過包繞桿215b且通過將力傳入桿215b而被操作用來在與第一和第二端板210b、220b接合的外部元件之間傳遞非平行、非共線的力。

外部腱可以被構(gòu)造為包括串聯(lián)連接的多個(gè)獨(dú)立受控的外部腱(例如，外部腱200a)。圖2C是示例性外部腱200c的橫截面示意圖。外部腱包括：第一和第二端板210c、220c，其被構(gòu)造為根據(jù)應(yīng)用與其它一些機(jī)構(gòu)或裝置的第一和第二元件(例如，柔性機(jī)器護(hù)甲的柔性和/或剛性傳力元件)機(jī)械接合。外部腱200c包括與外部腱200c類似地構(gòu)造的且由串聯(lián)的端板212c、214c連接的三個(gè)獨(dú)立受控的子外部腱201c、203c、205c。即，子外部腱201c、203c、205c分別包括被構(gòu)造用來靜電接合在一起的兩個(gè)低柔量薄板。此外，各低柔量薄板直接連接至第一端板且通過具有特定柔量的元件間接連接至相對的第二端板。第一子外部腱201c包括第一特定柔量元件251c，第二子外部腱203c包括第二特定柔量元件252c且第三子外部腱205c包括第三特定柔量元件253c。外部腱200c的總?cè)崃颗c串聯(lián)連接的三個(gè)子外部腱201c、203c、205c的柔量有關(guān)。

各子外部腱201c、203c、205c能夠被獨(dú)立地接合。即，當(dāng)被接合時(shí)，子外部腱具有第一總?cè)崃浚谝豢側(cè)崃炕旧吓c被接合的子外部腱的低柔量薄板的柔量有關(guān)。此外，當(dāng)不被接合時(shí)，子外部腱具有第二總?cè)崃?，第二總?cè)崃炕旧细c子外部腱的特定柔量元件的柔量串聯(lián)的子外部腱的低柔量薄板的柔量有關(guān)。因此，根據(jù)三個(gè)子外部腱201c、203c、205c的致動(dòng)，外部腱200c的總?cè)崃靠梢员豢刂茷榫哂邪藗€(gè)不同值中的一個(gè)。

外部腱200c可以被操作(即，子外部腱201c、203c、205c可以被致動(dòng))用來影響其它一些機(jī)構(gòu)或裝置的第一和第二元件(例如，柔性機(jī)器護(hù)甲的元件)之間的特定柔量。例如，當(dāng)被構(gòu)造為跨過柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者的關(guān)節(jié)施加力時(shí)，外部腱200c的柔量可以被操作用來通過優(yōu)化關(guān)節(jié)的阻抗來增加穿戴者的移動(dòng)效率或可以根據(jù)其它一些應(yīng)用而被操作。注意，圖示的外部腱200c僅是含有串聯(lián)連接的獨(dú)立受控的子外部腱的外部腱的一個(gè)示例；一般而言，外部腱可以包括三個(gè)以上或三個(gè)以下子外部腱。此外，根據(jù)應(yīng)用，子外部腱可以被構(gòu)造為與子外部腱201c、203c、205c類似或不同。注意，在外部腱包括N個(gè)獨(dú)立受控的子外部腱的情況下，子外部腱可以被致動(dòng)為使得：根據(jù)各子外部腱的低柔量薄板和特定柔量元件各自的柔量，外部腱的總?cè)崃靠梢员豢刂茷榫哂?^N個(gè)不同水平中的一個(gè)。

圖2D和圖2E分別示出了由穿戴者230d穿戴著的柔性機(jī)器護(hù)甲200d的與傳力元件220d、222d、224d連接的外部腱210d、212d、214d、216d的橫截面圖和正視圖。外部腱210d、212d、214d、216d分別與相鄰的傳力元件220d、222d、224d機(jī)械連接。外部腱210d、212d、214d、216d可以與本文別處所述的外部腱(例如，200a、200b、200c)類似地被構(gòu)造且/或被操作。外部腱210d、212d、214d、216d可以被連接至傳力元件220d、222d、224d以防止外部腱210d、212d、214d、216d摩擦穿戴者230d的皮膚。在一些示例中，這可以通過下述方式實(shí)現(xiàn)：將傳力元件220d、222d、224d構(gòu)造為螺母柱(standoffs)來防止穿戴者230d的皮膚與外部腱210d、212d、214d、216d的表面之間的相對運(yùn)動(dòng)。外部腱210d、212d、214d、216d可以被操作用來調(diào)節(jié)力在傳力元件220d、222d、224d之間傳遞的方式以使柔性機(jī)器護(hù)甲200d的功能能夠?qū)崿F(xiàn)。例如，外部腱210d、212d、214d、216d可以被操作用來調(diào)節(jié)穿戴者230和/或柔性機(jī)器護(hù)甲200的柔量以提高穿戴者的移動(dòng)、提舉或攜帶物體或其它一些活動(dòng)的效率。額外地或可替代地，外部腱210d、212d、214d、216d可以被操作用來進(jìn)行存儲和釋放能量，對傳力元件220d、222d、224d進(jìn)行再定位或其它功能。在柔性機(jī)器護(hù)甲200d以外的應(yīng)用方面，外部腱210d、212d、214d、216d和傳力元件220d、222d、224d是與圖2D和圖2E所示的外部腱和傳力元件類似地構(gòu)造的；例如，這樣的元件可以是機(jī)器人、輔助裝置、假體、被構(gòu)造用來由動(dòng)物使用的機(jī)器護(hù)甲或其它一些裝置或系統(tǒng)的一部分。

注意，本文所述的外部腱旨在作為外部腱的構(gòu)造和應(yīng)用的非限制性示例。根據(jù)應(yīng)用，外部腱的兩個(gè)或以上相鄰的局部平行的靜電接合元件可以是矩形薄板或可以具有其它一些形狀，且可以是彎曲的、包繞的、螺旋的、圓柱形的或其它一些幾何結(jié)構(gòu)。根據(jù)應(yīng)用，局部平行接合元件上的導(dǎo)電材料分布可以是均勻的(即，均勻地分布在局部平行接合元件上)或可以具有某圖案，例如，平行線、交叉影線和不規(guī)則碎片形或其它一些圖案。外部腱還可以包括不是局部平行薄板的接合元件；即，外部腱可以包括其它的靜電接合材料以及材料的構(gòu)造。例如，外部腱可以包括布置在高柔量基底材料上的低柔量靜電閂鎖器陣列，以使外部腱具有與閂鎖器未被閂鎖時(shí)的基底材料的柔量有關(guān)的第一總?cè)崃恳约芭c閂鎖器被閂鎖時(shí)閂鎖器的柔量有關(guān)的第二柔量。例如，外部腱或其它靜電操作的接合柔量元件可以如美國專利8436508中所述地被構(gòu)造。

外部腱能夠被構(gòu)造為具有某一特定接合力；即，在外部腱正被操作用來呈現(xiàn)接合狀態(tài)(例如，低柔量狀態(tài))時(shí)被施加于外部腱的力在該被施加的力的大小小于所述接合力時(shí)不會造成外部腱長度的增大或其它方面的滑動(dòng)。當(dāng)外部腱在接合狀態(tài)下被操作時(shí)，外部腱可以與其它元件組合地被操作以增大接合力的有效大小。例如，外部腱和/或接合至外部腱的纜繩或其它元件之間的摩擦可以用來例如通過利用絞盤效應(yīng)來增大外部腱的有效接合力。

圖3A示出了包繞著圓柱形絞盤324a的柔性外部腱310a。外部腱310a的第一端連接至第一受控元件322a，第一受控元件322a與絞盤324a剛性機(jī)械連接。外部腱的第二端經(jīng)由纜繩330a與第二受控元件(未示出)連接。當(dāng)外部腱310a沒有正在被操作以進(jìn)行接合(即，電壓未施加在外部腱310a內(nèi)的兩個(gè)或以上導(dǎo)電元件之間以使外部腱310a的總?cè)崃渴歉呷崃?時(shí)，外部腱310a的長度能夠因施加至纜繩330a的拉力而增加。當(dāng)外部腱310a正被操作以進(jìn)行接合(即，外部腱310a的總?cè)崃恳蛲獠侩?10a的導(dǎo)電元件之間的電壓的施加而變低)時(shí)，施加于纜繩330a的小于絞盤保持力的大小的力無法造成外部腱310a的長度增加。施加于纜繩330a的力造成外部腱310a與絞盤324a之間的法向力增大。該增大的法向力導(dǎo)致外部腱310a與絞盤324a之間的剪切力(該剪切力是由摩擦造成的且與施加至纜繩330a的力相反)增大。絞盤保持力與外部腱310a的接合力、外部腱310a與絞盤324a之間的摩擦系數(shù)以及外部腱310a與絞盤324a表面的接觸角度有關(guān)。絞盤保持力能夠大于外部腱310a的接合力，以使外部腱310a和絞盤324a的組合能夠抵抗的施加于纜繩330a的力大于在沒有絞盤324a的情況下外部腱310a可以抵抗的施加于纜繩330a的力。

圖3B示出了柔性外部腱310b。外部腱310b的第一端與第一受控元件322b連接，第一受控元件322b與圓柱形絞盤324b剛性機(jī)械連接。外部腱的第二端經(jīng)由纜繩330b與第二受控元件(未示出)連接。纜繩330b包繞絞盤324b多次。當(dāng)外部腱310b沒有正在被操作以進(jìn)行接合(即，電壓未施加在外部腱310b內(nèi)的兩個(gè)或以上導(dǎo)電元件之間以使外部腱310b的總?cè)崃渴歉呷崃?時(shí)，外部腱310b的長度能夠因施加于纜繩330b的拉力而增加。當(dāng)外部腱310b正被操作以進(jìn)行接合(即，外部腱310b的總?cè)崃恳蛲獠侩?10b的導(dǎo)電元件之間的電壓的施加而變低)時(shí)，施加于纜繩330b的小于絞盤保持力的大小的力無法造成外部腱310b長度增加。施加于纜繩330b的力造成纜繩330b與絞盤324b之間的法向力增大。該增大的法向力導(dǎo)致纜繩330b與絞盤324b之間的剪切力(該剪切力是因摩擦而造成的且與施加于纜繩330b的力相反)增大。絞盤保持力與外部腱310b的接合力、纜繩330b與絞盤324b之間的摩擦系數(shù)和纜繩330b包繞絞盤324b的數(shù)量或次數(shù)有關(guān)。絞盤保持力能夠大于外部腱310b的接合力，以使外部腱310b、纜繩330b和絞盤324b的組合能夠抵抗的施加于纜繩330b的力大于在沒有纜繩330b和絞盤324b的情況下外部腱310b可以抵抗的力。

圖3B的外部腱310b、纜繩330b和絞盤324b的組合的絞盤保持力可以通過選擇絞盤324b的半徑、纜繩330b纏繞絞盤324b的次數(shù)、纜繩303b與絞盤324b之間的摩擦系數(shù)或其它特征而指定。例如，一根以上纜繩330b可以被連接至外部腱310b且纏繞絞盤324b或纏繞與第一受控元件322b剛性或以其它方式連接的其它一些元件。

圖3A和圖3B所示的構(gòu)造旨在作為外部腱以及連接至外部腱的元件的構(gòu)造的圖示性示例，該外部腱以及連接至外部腱的元件具有摩擦表面以使該摩擦表面處的剪切力有效地放大外部腱的接合力。其它構(gòu)造是能夠預(yù)期的。在一些示例中，圓柱形絞盤以外的其它剛性元件可以與外部腱和/或連接至外部腱的元件摩擦接觸。例如，外部腱可以與柔性機(jī)器護(hù)甲的剛性傳力元件(RFTE)的彎曲表面接觸，以使與RFTE組合的外部腱可以被操作用來抵抗的力大于在不與RFTE接觸的情況下外部腱可以抵抗的力。這些其它剛性元件的形狀可以被指定為使絞盤保持力與外部腱的接合力的比最大化或可以根據(jù)其它一些考慮事項(xiàng)而指定。

4.用于機(jī)械致動(dòng)的扭繩傳輸機(jī)構(gòu)

許多應(yīng)用需要這樣的線性致動(dòng)器：其被構(gòu)造用來在兩個(gè)受控元件之間施加力和/或影響兩個(gè)受控元件之間的位移變化。扭繩致動(dòng)器是這樣的一類致動(dòng)器：通過扭鉸由兩股或以上柔性股線制成的繩，將扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成力和/或位移?？商娲?，單股線能夠被對折并關(guān)于自身扭鉸，形成能夠被裝入扭繩致動(dòng)器的扭繩。繩的轉(zhuǎn)動(dòng)造成兩股或以上股線扭鉸，從而縮短繩和/或在繩的兩端之間形成力。這樣的繩可以具有連接至第一受控元件的第一端和(例如，經(jīng)由推力軸承)連接至第二受控元件的第二端以將繩的一段或一端的(例如，由與繩的一段或一端連接的電機(jī)導(dǎo)致的)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成第一和第二受控元件的位移和/或第一與第二受控元件之間的力。此外，因?yàn)榕だK能夠是柔性的，所以扭繩致動(dòng)器能夠允許繞著彎曲的和/或柔性的元件的致動(dòng)。這里所述的扭繩致動(dòng)器能夠被裝入柔性機(jī)器護(hù)甲以使柔性機(jī)器護(hù)甲的功能成為可能或能夠用于各種其它應(yīng)用。

圖4A圖示了扭繩致動(dòng)器(TSA)400，其被構(gòu)造用來跨過穿戴者405的踝部施加力。TSA 400產(chǎn)生的力通過穿戴在穿戴者405小腿周圍的柔性網(wǎng)狀?yuàn)A具440和附著于穿戴者405的足部的剛性腳板445耦合至穿戴者405。TSA 400包括致動(dòng)器頭410、傳輸管420和扭繩430。扭繩430的第一端433與剛性腳板445剛性連接以使通過扭繩430傳遞的扭矩和力被傳遞至剛性腳板445。第二端(圖4B中的435)附著于致動(dòng)器頭410的轉(zhuǎn)子或其它組件，以使通過扭繩430傳遞的力通過致動(dòng)器頭410和/或傳輸管420而被傳遞至柔性網(wǎng)狀?yuàn)A具440并且使通過扭繩430傳遞的扭矩通過轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器(例如，電機(jī))經(jīng)由轉(zhuǎn)子或其它組件而被傳遞至致動(dòng)器頭410。

因此，TSA 400能夠被操作用來通過將扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)施加于扭繩430 的第二端而在柔性網(wǎng)狀?yuàn)A具440與剛性腳板445之間產(chǎn)生力和/或?qū)е氯嵝跃W(wǎng)狀?yuàn)A具440與剛性腳板445之間的位移減小。這樣的力和/或位移可以造成穿戴者405的踝部伸展和/或可以將力和/或扭矩施加至穿戴者405的環(huán)境(例如，施加至穿戴者405下方的地面)。額外地或可替代地，TSA400可以被致動(dòng)用于通過減小、去除或以其它方式改變施加于扭繩430第二端的扭矩來減小柔性網(wǎng)狀?yuàn)A具440與剛性腳板445之間的力。

額外地或可替代地，TSA 400可以被操作為被穿戴者405施加在柔性網(wǎng)狀?yuàn)A具440與剛性腳板445之間的運(yùn)動(dòng)、力和/或扭矩驅(qū)動(dòng)。例如，致動(dòng)器頭410中的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器可以被操作用來從由柔性網(wǎng)狀?yuàn)A具440與剛性腳板445之間施加的力而造成的扭繩430的轉(zhuǎn)動(dòng)中提取能量。該能量可以由與轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器連接的其它系統(tǒng)存儲。額外地或可替代地，TSA400可以被操作用來作為柔性網(wǎng)狀?yuàn)A具440與剛性腳板445之間的(例如，由穿戴者405踝部的移動(dòng)造成的)位移變化的制動(dòng)器。

如圖4A所示，TSA 400附著于柔性的第一受控元件(即，柔性網(wǎng)狀?yuàn)A具440)和剛性的第二受控元件(即，剛性腳板445)且被構(gòu)造為跨過穿戴者405的踝部施加力和/或扭矩。然而，通用的TSA可以被構(gòu)造為跨過不同的關(guān)節(jié)進(jìn)行操作或在需要線性或其它致動(dòng)的其它應(yīng)用中被操作。此外，通用的TSA可以分別與除了柔性和剛性的第一和第二受控元件以外的剛性的、柔性的、半剛性的或以其它方式構(gòu)造的受控元件的其它組合機(jī)械連接。

傳輸管420是單根直的剛性管。然而，通用的TSA可以被不同地構(gòu)造，如下面詳細(xì)所述。根據(jù)應(yīng)用，傳輸管可以是直的、彎曲的、蛇形的或其它一些形狀。額外地或可替代地，傳輸管可以在某種程度上是柔性的；在一些示例中，傳輸管可以在承受縱向力的同時(shí)允許傳輸管繞著例如在TSA的操作期間內(nèi)屈曲的關(guān)節(jié)彎曲。即，傳輸管和部分包含于傳輸管內(nèi)的扭繩可以被構(gòu)造為分別類似于鮑登纜繩的外殼和內(nèi)纜繩。

此外，傳輸管420和/或附著于傳輸管420的元件(例如，柔性網(wǎng)狀?yuàn)A具440)可以被構(gòu)造為是可調(diào)節(jié)的，以使TSA 400的特性是可調(diào)節(jié)的。例如，傳輸管420可以包括能夠鎖定的和/或受控伸縮的元件以使傳輸管420的總長度(即，致動(dòng)器頭410與傳輸管420的現(xiàn)出扭繩430的端部之間的長度)可以被改變且/或被控制用來控制TSA 400的運(yùn)動(dòng)范圍、傳輸比或其它一些特性。額外地或可替代地，傳輸管420和/或柔性網(wǎng)狀?yuàn)A具440可以被構(gòu)造為允許傳輸管420、柔性網(wǎng)狀?yuàn)A具440和剛性腳板445之間的關(guān)系被改變(即，使傳輸管420的接近于剛性腳板445的端部更加靠近剛性腳板445)以控制TSA 400的運(yùn)動(dòng)范圍、傳輸比或其它一些特性。TSA 400的重構(gòu)和/或執(zhí)行的其它方法和類型是預(yù)期的。

圖4B是圖4A所示的扭繩致動(dòng)器(TSA)400的致動(dòng)器頭410、傳輸管420和扭繩430的元件的近距離橫截面圖。TSA 400包括殼體460，殼體460包含傳輸管420的一部分、扭繩430(包括第一和第二股線430a、430b；圖4B圖示了扭繩430的第二端435)的一部分、負(fù)荷傳感器及編碼器445、推力軸承440、傳輸塊470、滑動(dòng)接合器455和電機(jī)450。

殼體460、傳輸管420、負(fù)荷傳感器及編碼器445、推力軸承440的定子元件和電機(jī)450的定子元件被剛性機(jī)械連接。扭繩430的第二端435、傳輸塊470和滑動(dòng)接合器455的第一端被剛性機(jī)械連接。滑動(dòng)接合器455的第二端和電機(jī)450的轉(zhuǎn)子元件被剛性連接。

電機(jī)450可以被操作用來產(chǎn)生殼體460與滑動(dòng)接合器455的第二端之間的扭矩。該扭矩可以通過滑動(dòng)接合器455和傳輸塊470被傳輸至扭繩430，從而導(dǎo)致TSA 400在柔性網(wǎng)狀?yuàn)A具440與剛性腳板445之間施加扭矩和/或力。同樣，電機(jī)450可以被操作為使得電機(jī)450的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致柔性網(wǎng)狀?yuàn)A具440與剛性腳板445之間的位移變化。

滑動(dòng)接合器可以被構(gòu)造為使得在電機(jī)450與傳輸塊470之間傳遞的扭矩不超過特定的扭矩水平。所述特定的扭矩水平可以被選擇或設(shè)定為使得TSA 400在柔性網(wǎng)狀?yuàn)A具440與剛性腳板445之間施加的力不超過特定的力水平。所述特定的力水平可以與上述特定的扭矩水平和TSA 400的傳輸比有關(guān)，該傳輸比與扭繩430的長度和扭繩430的股線430a、430b的扭鉸節(jié)距有關(guān)。

負(fù)荷傳感器及編碼器445被構(gòu)造用來測量通過扭繩430的第二端435傳遞的力以及扭繩430的第二端435的轉(zhuǎn)動(dòng)。負(fù)荷傳感器可以包括：壓電元件、應(yīng)變儀或被構(gòu)造用來將從扭繩430的第二端435傳入傳輸管420 和致動(dòng)器頭410的力轉(zhuǎn)換成能夠用作該被傳入的力的指標(biāo)的信號或值(例如，電壓)的其它元件。編碼器可以包括能夠(例如，通過檢測傳輸塊470、扭繩430和/或推力軸承440的轉(zhuǎn)子的絕對或相對轉(zhuǎn)動(dòng))直接和/或間接測量扭繩430的第二端435的絕對和/或相對轉(zhuǎn)動(dòng)的光學(xué)元件或其它元件。

例如，推力軸承440的轉(zhuǎn)子可以包括這樣的光柵：其繞著推力軸承440的軸徑向彎曲且伸展進(jìn)入負(fù)荷傳感器及編碼器445。所述編碼器可以包括如下布置的至少一個(gè)光發(fā)射器和至少兩個(gè)光檢測器：除非推力軸承440的光柵的柵板被插入在至少兩個(gè)檢測器中的一者或多者與至少一個(gè)發(fā)射器之間，否則來自所述至少一個(gè)發(fā)射器的光束可以被所述至少兩個(gè)檢測器檢測。所述至少兩個(gè)檢測器的經(jīng)時(shí)遮擋模式可以被檢測并用來確定推力軸承440的轉(zhuǎn)子(且代表扭繩430的第二端435)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和方向。轉(zhuǎn)動(dòng)元件的其它類型的傳感器和感測元件是能夠預(yù)期的，例如，磁傳感器、光學(xué)傳感器和與相應(yīng)的導(dǎo)電蹤跡圖案接觸的電觸頭。額外地或可替代地，電機(jī)450可以被操作用來檢測電機(jī)450的轉(zhuǎn)動(dòng)(例如，通過檢測電機(jī)450線圈上的反電動(dòng)勢和/或?qū)せ罹€圈的數(shù)量和模式進(jìn)行計(jì)數(shù))，且可以從檢測的電機(jī)450轉(zhuǎn)動(dòng)中推斷扭繩430的第二端435的轉(zhuǎn)動(dòng)。

來自負(fù)荷傳感器及編碼器445的信息可以用來操作TSA 400，例如，使用反饋來操作TSA 400。例如，控制器可以根據(jù)使用負(fù)荷傳感器及編碼器445檢測的力和/或轉(zhuǎn)動(dòng)來操作電機(jī)450以產(chǎn)生扭繩中的恒定力、扭繩430的第二端435的恒定轉(zhuǎn)動(dòng)或TSA 400的其它一些特定方式的致動(dòng)。額外地或可替代地，控制器可以被構(gòu)造用來獲得扭繩430、柔性網(wǎng)狀?yuàn)A具440和/或剛性腳板445的其它可檢測參數(shù)。例如，控制器可以被構(gòu)造用來根據(jù)存儲的、已知的或以其它方式確定的扭繩430的當(dāng)前長度和/或扭鉸水平來確定扭繩430的第二端435的轉(zhuǎn)動(dòng)速率，該轉(zhuǎn)動(dòng)速率對應(yīng)于柔性網(wǎng)狀?yuàn)A具440與剛性腳板445之間的線性位移的特定變化率。通過操作電機(jī)450來影響與上述線性位移的變化率相對應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)速率，控制器則可以操作TSA 400來影響線性位移的上述特定變化率。TSA 400的其它操作方法是能夠預(yù)期的。

圖4A和圖4B所示的TSA 400包括這樣的元件：所述元件被構(gòu)造為使得被扭繩430傳遞的力的方向沿著電機(jī)450、推力軸承440和扭繩430第二端435的旋轉(zhuǎn)軸線的方向且與該旋轉(zhuǎn)軸線對齊。與其它構(gòu)造相比，這樣的對齊可以降低扭繩430的磨損和疲勞。此外，TSA還可以包括索環(huán)或其它元件，其具有沿著所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的特定距離且被構(gòu)造用來確保被扭繩430的第二端435傳遞的力的方向沿著所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的方向且與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線對齊。注意，被扭繩430的相對于致動(dòng)器頭410位于索環(huán)遠(yuǎn)側(cè)的這部分傳遞的力的方向可以不同于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的方向。額外地或可替代地，TSA可以包括萬向節(jié)和恒定速率或萬能關(guān)節(jié)，且可以被構(gòu)造為使得TSA的推力軸承、扭繩第的二端或其它轉(zhuǎn)動(dòng)元件與上述萬向節(jié)接合以使TSA的轉(zhuǎn)動(dòng)元件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與由扭繩的第二端傳遞的力的方向?qū)R。與其它構(gòu)造相比，這樣的構(gòu)造可以降低扭繩的磨損和疲勞。

TSA 400可以被構(gòu)造為是能夠部分拆卸的。例如，滑動(dòng)接合器455的元件和/或電機(jī)450可以在不去除其它元件(例如，扭繩430和傳輸塊470)的情況下從致動(dòng)器頭410中去除。在另一個(gè)示例中，傳輸塊470、滑動(dòng)接合器455和推力軸承440的元件和扭繩430可以在不完全拆卸TSA400的情況下被去除。這樣的部分拆卸可以使損壞的元件(例如，已經(jīng)彎曲、受壓、疲勞的或以其它的方式使用至失效的扭繩430)能夠被快速、容易地替換(即，拆卸檢修)。額外地或可替代地，這樣的部分拆卸可以允許根據(jù)變化的條件、穿戴者和/或應(yīng)用使具有不同性質(zhì)的組件從TSA400換出。例如，扭繩套件可以被這樣制造為使得套件的各根扭繩被構(gòu)造用于對應(yīng)的個(gè)體穿戴者(例如，分別具有不同的身高、小腿長度、腳長度或其它特性的穿戴者)。套件的與穿戴者405的特性相對應(yīng)的扭繩可以被快速、容易地安裝于TSA 400中。額外地或可替代地，TSA400可以使用如下的第一扭繩來操作：所述第一扭繩具有被指定用于使TSA 400的針對大部分穿戴者的基本操作能夠?qū)崿F(xiàn)的特性(傳輸比、長度和行程長度)。穿戴者405可以操作TSA 400且傳感器(例如，負(fù)荷傳感器445、編碼器440或其它傳感器)可以被操作用來確定TSA 400的最佳傳輸比、長度、行程長度或其它特性。具有與確定的最佳特性相對應(yīng)的特性的第二扭繩可以被快速、容易地安裝于TSA 400中。電機(jī)450、滑動(dòng)接合器455或其它元件可以類似地與穿戴者455匹配且被快速、容易地安裝于TSA 400中。

傳輸塊470將扭繩430連接至TSA 400的位于致動(dòng)器頭410和/或傳輸管420內(nèi)的其它元件連接。傳輸塊470通過推力軸承440和負(fù)荷傳感器及編碼器445將來自扭繩430的線性力傳遞至傳輸管420和/或致動(dòng)器頭410。傳輸塊470(經(jīng)由滑動(dòng)接合器455)將來自電機(jī)450的扭矩傳遞至扭繩430。力，尤其是在傳輸塊470與扭繩430的股線430a、430b之間施加的經(jīng)時(shí)變化的周期性力能夠使股線430a、430b在沿著扭繩430的其它位置處失效前在位于傳輸塊470內(nèi)或附近的第二端435處失效。

扭繩430的各根股線430A、430b沿著接觸表面437進(jìn)入傳輸塊470且與傳輸塊470接觸。各根股線430A、430b的端部通過拴、接、夾或其它的固定方法剛性附著至傳輸塊470的結(jié)構(gòu)。接觸表面437具有使各根股線430A、430b與傳輸塊470之間的負(fù)荷基本上均勻地分布于接觸表面437的總曲率半徑。即，各根股線430A、430b與傳輸塊470接觸的表面能夠近似于半徑等于上述曲率半徑的圓弧。額外地或可替代地，接觸表面437可以對應(yīng)于三維空間中的復(fù)合曲線。與傳輸塊470的其它構(gòu)造相比，接觸表面437的上述形狀可以被指定用于降低扭繩430的股線430a、430b的疲勞率和/或失效概率。額外地或可替代地，股線430A、430b可以利用繩結(jié)(例如，單重或三重漁夫結(jié))而被拴在一起且可以環(huán)繞剛性或半剛性的光滑元件(例如，圓柱體)。所述光滑元件可以在傳輸塊470的位置處被裝入TSA 400中。額外地或可替代地，所述光滑元件可以被裝入傳輸塊470。

在一些示例中，扭繩430可以由對折且關(guān)于自身扭鉸的單根股線制成，使得股線430a、430b分別對應(yīng)于單根股線的一半。在這些示例中，單根股線的折疊區(qū)域?qū)?yīng)于扭繩430的第二端435。單根股線的兩半可以繞著與剛性腳板445機(jī)械連接的固定元件而被折疊。所述固定元件可以是圓柱體或其它光滑的剛性或半剛性元件，它們被構(gòu)造用來使扭繩的股線430a、430b中的應(yīng)力集中最小化。圓柱體或其它光滑元件的半徑可以是足夠大的特定值，以使當(dāng)操作TSA 400造成扭繩430的最大扭鉸時(shí)，離開圓柱體或其它光滑元件的股線430a、430b形成大于90度的角度。

扭繩430的以及扭繩430各根股線430a、430b的特性可以被指定為根據(jù)應(yīng)用而滿足某一(某些)約束和/或具有某一(某些)特性。例如，股線430a、430b的直徑和組成可以被選擇為使得扭繩430具有特定的強(qiáng)度、抗疲勞性、傳輸比、柔量或某一或某些其它特性。在一些示例中，扭繩的股線可以全部或部分地由超高分子量聚乙烯或其它的高強(qiáng)度、低彎曲半徑、低內(nèi)摩擦和高剛度的材料組成。

扭繩430可以被構(gòu)造和/或包括用來降低扭繩430的疲勞率和/或失效概率的額外元件。例如，各根股線430a、430b在第二端435附近可以具有涂層或包層以使在與傳輸塊470的接觸與非接觸之間的過渡平滑化。例如，各根股線430a、430b的端部可以全部或部分地被裝入和/或涂覆有PTFE、其它氟聚合物和/或其它低摩擦材料。為了降低扭繩430的疲勞和/或降低扭繩430的失效可能性，低摩擦或其它防護(hù)涂層和/或包層可以沿著各根股線430a、430b的一部分或整體長度而被涂敷。額外地或可替代地，潤滑劑(例如，硅潤滑劑)可以被涂敷至扭繩430。低摩擦防護(hù)材料可以插入在扭繩430的各根股線430a、430b之間，以在TSA 400的使用期間降低各根股線430a、430b之間的摩擦且防止各根股線430a、430b的表面粗糙度或其它方面對各根股線430a、430b造成損壞。例如，特氟龍(Teflon)薄板的長窄條(或其它一些低摩擦材料)可以被插入在各根股線430a、430b之間。

各根股線430a、430b和/或扭繩430的制造可以以降低扭繩430的股線430a、430b的疲勞率和/或失效概率的方式來實(shí)施。在一些示例中，股線430a、430b可以分別被制造為具有螺旋幾何結(jié)構(gòu)以使當(dāng)它們被組裝成扭繩430且當(dāng)扭繩430被致動(dòng)至“中間行程”(即，扭繩430被轉(zhuǎn)動(dòng)為使得扭繩430的長度是處于不扭鉸的扭繩430的全部長度與扭繩430的對應(yīng)于某最大功能性扭鉸的長度之間的某一長度)時(shí)各根股線430a、430b經(jīng)受最小的內(nèi)應(yīng)變。這可以通過組裝纖維束來實(shí)現(xiàn)。第一扭鉸可以被施加于纖維束。纖維束可以關(guān)于附著點(diǎn)(例如，與剛性腳板445剛性接合的光滑圓柱體)對折以使折疊點(diǎn)變成扭繩430的第二端435。纖維束的兩半(分別與股線430a、430b等同)則可以關(guān)于彼此扭鉸來形成扭繩430。纖維束的端部可以被拴在一起且被固定至傳輸塊470。扭繩430的纖維能夠在某一水平的扭鉸和/或長度處表現(xiàn)出最小應(yīng)變；該水平的扭鉸和/或長度能夠與第一扭鉸的大小有關(guān)。因此，第一扭鉸的大小可以是特定的，以制造具有與第一扭鉸的特定大小有關(guān)的特定傳輸比、長度、行程長度或這些特性的組合的扭繩。在一些示例中，股線430a、430b可以被組裝成扭繩430(即，以拴、接、夾或以其它方式附著于繩終端元件，例如，傳輸塊470)且扭繩430可以被拉伸和加熱以使各根股線430a、430b的長度變得更加相等。

扭繩致動(dòng)器(TSA)可以包括具有兩根股線(類似于TSA 400的扭繩430的股線430a、430b)的繩或可以包括兩根以上股線。兩根或以上股線的布置可以是受控的和/或指定的。在一些示例中，兩根或以上股線的布置可以受到傳輸塊(例如，470)的構(gòu)造的控制或受到股線的與傳輸塊相對的端部彼此附著的方式和/或附著于受控元件的方式的控制。例如，根據(jù)應(yīng)用，傳輸塊可以被構(gòu)造為使得傳輸塊使附著于傳輸塊的扭繩的四根股線具有方形構(gòu)造、菱形構(gòu)造、三角形構(gòu)造(即，四根股線中的三根形成三角形，且第四根股線被保持在三角形的中心)或其它的構(gòu)造。額外地或可替代地，扭繩可以包括沿著扭繩長度的一個(gè)或多個(gè)間隔以控制扭繩的兩根或以上股線的布置。間隔件可以包括特氟龍或其它低摩擦物質(zhì)的條帶以額外地減小當(dāng)扭繩扭鉸時(shí)扭繩的各根股線之間的摩擦。

TSA 400是本文中所述的扭繩致動(dòng)器(TSA)的一個(gè)實(shí)施例。TSA的其它構(gòu)造(包括替代的、添加的、減少的和/或不同地構(gòu)造的組件)是能夠預(yù)期的。根據(jù)應(yīng)用，TSA可以包括多根扭繩、不同數(shù)量的股線、多個(gè)電機(jī)、由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器(即，與扭繩的各端連接的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器)致動(dòng)的扭繩、一個(gè)以上傳輸管、不同地構(gòu)造的傳輸管、附接至受控元件的不同位置和/或方式或其它構(gòu)造。例如，圖5A至5G圖示了扭繩致動(dòng)器(TSA)的替代構(gòu)造500a至500g。

圖5A圖示了這樣的TSA 500a：TSA 500a被附著于第一受控元件510a和第二受控元件520a以使TSA 500a可以被操作用來在第一受控元件510a與第二受控元件520a之間施加力和/或改變第一受控元件510a與第二受控元件520a之間的位移。TSA 500a包括：傳輸管550a，其與第一受控元件510a和電機(jī)540a的定子剛性連接。第一受控元件510a在傳輸管550a與電機(jī)540a之間的連接的附近剛性附著于傳輸管550a和電機(jī)540a。扭繩530a的第一端機(jī)械連接至第二受控元件520a。電機(jī)540a 的轉(zhuǎn)子連接至扭繩530a的第二端使得電機(jī)540a能夠被操作用來將扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)施加于扭繩530a的第二端，以使TSA 500a在第一受控元件510a與第二受控元件520a之間施加力和/或改變第一受控元件510a與第二受控元件520a之間的位移。

圖5B圖示了這樣的TSA 500b：TSA 500b附著于第一受控元件510b和第二受控元件520b以使TSA 500b可以被操作用來在第一受控元件510b與第二受控元件520b之間施加力且/或改變第一受控元件510b與第二受控元件520b之間的位移。TSA 500b包括：傳輸管550b，其與第一受控元件510b和電機(jī)540b的定子剛性連接。第一受控元件510b在傳輸管550b的與電機(jī)540b相對的端部的附近剛性附著至傳輸管550b。扭繩530b的第一端與第二受控元件520b機(jī)械連接。電機(jī)540b的轉(zhuǎn)子與扭繩530b的第二端連接使得電機(jī)540b能夠被操作用來將扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)施加于扭繩530b的第二端，以使TSA 500b在第一受控元件510b與第二受控元件520b之間施加力和/或改變第一受控元件510b與第二受控元件520b之間的位移。

圖5C圖示了這樣的TSA 500c：TSA 500c附著于第一受控元件510c和第二受控元件520c以使TSA 500c可以被操作用來在第一受控元件510c與第二受控元件520c之間施加力和/或改變第一受控元件510c與第二受控元件520c之間的位移。TSA 500c包括電機(jī)540c的定子，該定子與第一受控元件510c剛性連接。傳輸管550c的第一端剛性連接至電機(jī)540c的轉(zhuǎn)子。扭繩530c的第一端與第二受控元件520c機(jī)械連接。扭繩530c的第二端與傳輸管550c的第二端機(jī)械連接。電機(jī)540c能夠被操作用來通過傳輸管550c將扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)施加于扭繩530c的第一端，以使TSA 500c在第一受控元件510c與第二受控元件520c之間施加力和/或改變第一受控元件510c與第二受控元件520c之間的位移。

圖5D圖示了這樣的TSA 500d：TSA 500d附著于第一受控元件510d和第二受控元件520d以使TSA 500d可以被操作用來在第一受控元件510d與第二受控元件520d之間施加力和/或改變第一受控元件510d與第二受控元件520d之間的位移。TSA 500d包括：第一剛性傳輸管551d，其與柔性傳輸管553d和電機(jī)540d的定子剛性連接。柔性傳輸管553d被構(gòu)造為沿著其長度傳輸扭矩和/或力且在與其長度垂直的方向上是柔性的(類似于鮑登纜繩的外殼)。第一受控元件510d剛性附著于第二剛性傳輸管552d，第二剛性傳輸管552d又與柔性傳輸管553d的端部剛性連接，該端部與柔性傳輸管553d的與第一剛性傳輸管551d連接的端部相反。扭繩530d的第一端與第二受控元件520d機(jī)械連接。電機(jī)540d的轉(zhuǎn)子與扭繩530d的第二端連接使得電機(jī)540d能夠被操作用來將扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)施加于扭繩530d的第二端，以使TSA 500d在第一受控元件510d與第二受控元件520d之間施加力和/或改變第一受控元件510d與第二受控元件520d之間的位移。柔性傳輸管553d可以使TSA 500d能夠沿著部分彎曲的表面或其它元件共形地操作(即，柔性傳輸管553d可以與部分彎曲表面的彎曲形狀共形)和/或能夠在柔性傳輸管553d彎曲的同時(shí)進(jìn)行操作，例如，柔性傳輸管553d跨過關(guān)節(jié)或鉸鏈且在鉸鏈或關(guān)節(jié)彎曲的同時(shí)使TSA 500d能夠進(jìn)行操作。

圖5E圖示了這樣的TSA 500e：TSA 500e附著于第一受控元件510e和第二受控元件520e以使TSA 500e可以被操作用來在第一受控元件510e與第二受控元件520e之間施加力和/或改變第一受控元件510e與第二受控元件520e之間的位移。TSA 500e包括：柔性傳輸管552e，其與剛性傳輸管551e和電機(jī)540e的定子剛性連接。柔性傳輸管552e被構(gòu)造為沿著其長度傳輸扭矩和/或力且在與其長度垂直的方向上是柔性的(類似于鮑登纜繩的外殼)。第一受控元件510e在剛性傳輸管551e的端部的附近剛性附著于剛性傳輸管551e，該端部與剛性傳輸管551e的與柔性傳輸管552e連接的端部相反。扭繩530e的第一端與第二受控元件520e機(jī)械連接。電機(jī)540e的轉(zhuǎn)子與扭繩530e的第二端連接使得電機(jī)540e能夠被操作用來將扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)施加于扭繩530e的第二端，以使TSA 500e在第一受控元件510e與第二受控元件520e之間施加力和/或改變第一受控元件510e與第二受控元件520e之間的位移。柔性傳輸管552e可以使TSA 500e能夠沿著部分彎曲的表面或其它元件共形地操作(即，柔性傳輸管552e可以與部分彎曲表面的彎曲形狀共形)和/或能夠在柔性傳輸管552e彎曲的同時(shí)進(jìn)行操作，例如，柔性傳輸管552e跨過關(guān)節(jié)或鉸鏈且在鉸鏈或關(guān)節(jié)彎曲的同時(shí)使TSA 500e能夠進(jìn)行操作。

圖5F圖示了這樣的TSA 500f：TSA 500f附著于第一受控元件510f和第二受控元件520f以使TSA 500f可以被操作用來在第一受控元件510f與第二受控元件520f之間施加力和/或改變第一受控元件510f與第二受控元件520f之間的位移。TSA 500f包括：柔性傳輸管550f，其與第一受控元件510f和電機(jī)540f的定子剛性接合。柔性傳輸管550f被構(gòu)造為沿著其長度傳輸扭矩和/或力且在與其長度垂直的方向上是柔性的(類似于鮑登纜繩的外殼)。第一受控元件510f在柔性傳輸管550f的與電機(jī)540f相反的端部的附近剛性附著于柔性傳輸管550f。扭繩530f的第一端與第二受控元件520f機(jī)械連接。電機(jī)540f的轉(zhuǎn)子與扭繩530f的第二端連接使得電機(jī)540f能夠被操作用來將扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)施加于扭繩530f的第二端，以使TSA 500f在第一受控元件510f與第二受控元件520f之間施加力和/或改變第一受控元件510f與第二受控元件520f之間的位移。柔性傳輸管550f可以使TSA 500f能夠沿著曲面或其它元件共形地操作和/或能夠在柔性傳輸管550f彎曲的同時(shí)進(jìn)行操作，例如，柔性傳輸管550f跨過一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)或鉸鏈且在鉸鏈或關(guān)節(jié)彎曲的同時(shí)使TSA 500f能夠進(jìn)行操作。

圖5G圖示了TSA 500g以及第一受控元件510g和第二受控元件520g。第一受控元件510g和第二受控元件520g被構(gòu)造為繞著軸515g轉(zhuǎn)動(dòng)。TSA 500g附著于第一受控元件510g和第二受控元件520g以使TSA500g可以被操作用來在第一受控元件510g與第二受控元件520g之間施加扭矩和/或改變第一受控元件510g與第二受控元件520g之間關(guān)于軸515g的角度。TSA 500g包括：第一傳輸管551g，其與第一受控元件510g和電機(jī)540g的定子剛性連接；和第二傳輸管552g，其與第二受控元件520g和扭繩530g的第一端剛性連接。此外，TSA 500g還包括間隔件553g，其被構(gòu)造為繞著軸515g轉(zhuǎn)動(dòng)且連接至索環(huán)555g，扭繩530g通過該索環(huán)555g。電機(jī)540g的轉(zhuǎn)子與扭繩530g的第二端連接使得電機(jī)540g能夠被操作用來將扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)施加于扭繩530g的第二端，以使TSA 500g在第一受控元件510g與第二受控元件520g之間施加扭矩和/或改變第一受控元件510g與第二受控元件520g之間關(guān)于軸515g的角度。

TSA能夠包括一根以上的繩。TSA能夠包括以各種方式被構(gòu)造用來使TSA的額外功能成為可能和/或提高或控制TSA的一個(gè)或多個(gè)操作特性的額外的繩。例如，TSA中含有額外的繩可以增加TSA的強(qiáng)度、行程長度、使用壽命、冗余度或其它特性。此外，TSA可以被構(gòu)造用來使TSA的繩的差動(dòng)操作成為可能，從而使TSA的電機(jī)與TSA的線性致動(dòng)之間的更高傳輸比或其它特性或操作模式成為可能。含有多根繩的各種TSA圖示在圖6A至6E中。

圖6A圖示了這樣的TSA 600a：TSA 600a附著于第一受控元件610a和第二受控元件620a以使TSA 600a可以被操作用來在第一受控元件610a與第二受控元件620a之間施加力和/或改變第一受控元件610a與第二受控元件620a之間的位移。TSA 600a包括電機(jī)630a的定子，該定子與第一受控元件610a剛性連接。TSA 600a還包括：第一扭繩640a和第二扭繩645a，它們分別具有與第二受控元件620a機(jī)械連接的第一端。TSA600a還包括與第一受控元件610a機(jī)械連接的第一齒輪642a和第二齒輪647a，齒輪642a、647a能夠相對于第一受控元件610a轉(zhuǎn)動(dòng)而不能相對于第一受控元件610a平動(dòng)。齒輪642a、647a彼此嚙合且具有相同數(shù)量的齒以使一個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)伴隨著另一個(gè)齒輪的相反的且基本上相等的轉(zhuǎn)動(dòng)。第二齒輪647a與第二扭繩645a的第二端機(jī)械連接。電機(jī)的轉(zhuǎn)子632a與第一齒輪642a和第一扭繩640a的第二端連接以使電機(jī)630a能夠被操作用來將相反的且基本上相等的扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)施加于扭繩640a的第二端和扭繩645a的第二端，以使TSA 600a在第一受控元件610a與第二受控元件620a之間施加力和/或改變第一受控元件610a與第二受控元件620a之間的位移。

圖6B圖示了這樣的TSA 600b：TSA 600b附著于第一受控元件610b和第二受控元件620b以使TSA 600b可以被操作用來在第一受控元件610b與第二受控元件620b之間施加力和/或改變第一受控元件610b與第二受控元件620b之間的位移。TSA 600b包括電機(jī)630b的定子，該定子與第一受控元件610b剛性連接。TSA 600b還包括兩組齒輪。第一組齒輪包括與第一受控元件610b機(jī)械連接的第一齒輪642b和第二齒輪647b以使第一組齒輪642b、647b能夠相對于第一受控元件610b轉(zhuǎn)動(dòng)而不能相對于第一受控元件610b平動(dòng)。第一組齒輪642b、647b彼此嚙合且具有相同數(shù)量的齒以使第一組齒輪642b、647b中一個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)伴隨著另一個(gè)齒輪的相反的且基本上相等的轉(zhuǎn)動(dòng)(即，第一組齒輪642b、647b具有大小為一的齒輪比(gear ratio of unity))。第二組齒輪包括與第二受控元件620b機(jī)械連接的第三齒輪644b和第四齒輪649b以使第二組齒輪644b、649b能夠相對于第二受控元件620b轉(zhuǎn)動(dòng)而不能相對于第二受控元件620b平動(dòng)。第二組齒輪644b、649b彼此嚙合且具有不同數(shù)量的齒以使第二組齒輪644b、649b中一個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)伴隨著另一個(gè)齒輪的相反的且基本上不同的轉(zhuǎn)動(dòng)(即，第二組齒輪644b、649b具有非一齒輪比(non-unity gear ratio))。

TSA 600b還包括：第一扭繩640b和第二扭繩645b，他們分別具有分別與第三齒輪644b和第四齒輪649b機(jī)械連接的第一端。第一扭繩640b和第二扭繩645b還分別具有分別與第一齒輪642b和第二齒輪647b機(jī)械連接的第二端。電機(jī)的轉(zhuǎn)子632b與第一齒輪642b連接以使電機(jī)630b能夠被操作用來將相反的且基本上相等的扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)施加于扭繩640b的第二端和扭繩645b的第二端。由于這樣的轉(zhuǎn)動(dòng)和/或扭矩，扭繩640b的第一端和扭繩645b的第一端進(jìn)行彼此相反且具有與第三齒輪644b上的齒數(shù)與第四齒輪649b上的齒數(shù)的比率有關(guān)的轉(zhuǎn)動(dòng)比的轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，這些轉(zhuǎn)動(dòng)能夠使TSA 600b在第一受控元件610b與第二受控元件620b之間施加力和/或改變第一受控元件610b與第二受控元件620b之間的位移。TSA 600b的傳輸比可以定義為：轉(zhuǎn)子632b施加的扭矩與由于該扭矩而施加在第一與第二受控元件610b、620b之間的力的比。TSA 600b的傳輸比可以與第二組齒輪644b、649b的齒輪比以及涉及扭繩640b、645b的長度、扭鉸度或其它因素有關(guān)。這樣的構(gòu)造可以通過允許扭繩640b、645b進(jìn)行比扭繩640b、645b的扭鉸度更大的一定程度的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)比在沒有第二組齒輪644b、649b的情況可以實(shí)現(xiàn)的傳輸比更大的傳輸比(電機(jī)的轉(zhuǎn)子632b的轉(zhuǎn)動(dòng)/扭矩與第一受控元件610b與第二受控元件620b之間的位移/力的變化之間的比)。

在一些示例中，第一組齒輪642b、647b可以具有非一齒輪比且第二組齒輪644b、649b可以具有大小為一的齒輪比。在其它示例中，第一組齒輪642b、647b和第二組齒輪644b、649b可以都具有各自的非一齒輪比。第一組齒輪642b、647b的齒輪比可以是第二組齒輪644b、649b的齒輪比的倒數(shù)(例如，第一組齒輪642b、647b的齒輪比可以是2：1，且第二組齒輪644b、649b的齒輪比可以是1：2)。各組齒輪的齒輪比的選擇可以被指定為倒數(shù)以平衡TSA 600b的元件之間的負(fù)荷、扭矩或其它考慮事項(xiàng)(例如，以平衡將齒輪與涉及的受控元件連接的推力軸承所經(jīng)受的應(yīng)變)。TSA 600b的其它構(gòu)造是能夠預(yù)期的。

與本文中所述的TSA(例如，TSA 600a和600b)中的一者或以上類似地構(gòu)造的TSA可以包括這樣的額外扭繩及對應(yīng)的齒輪：它們被構(gòu)造為使得扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)可以被共同施加至TSA的所有扭繩。額外扭繩可以被添加用來增強(qiáng)TSA的強(qiáng)度、抗疲勞性、壽命、冗余度或其它一些特性。TSA的齒輪可以具有一個(gè)或多個(gè)齒輪比以影響TSA的特定的固定或可變的傳輸比。額外地或可替代地，TSA可以包括額外齒輪或其它元件以使扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)共同施加于扭繩，但是使得與繩連接的齒輪未必直接彼此嚙合。例如，TSA可以被構(gòu)造為類似于TSA 600a但是可以包括由鏈條驅(qū)動(dòng)鏈接的齒輪，以使一個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)伴隨著第二齒輪的在與第一齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)相同方向上的基本上相等的轉(zhuǎn)動(dòng)。其它構(gòu)造和額外元件是能夠預(yù)期的。

圖6C圖示了這樣的TSA 600c：TSA 600c附著于第一受控元件610c和第二受控元件620c以使TSA 600c可以被操作用來在第一受控元件610c與第二受控元件620c之間施加力和/或改變第一受控元件610c與第二受控元件620c之間的位移。TSA 600c包括電機(jī)630c的定子。TSA 600a還包括：第一扭繩640c和第二扭繩645c，它們分別具有與第二受控元件620c機(jī)械連接的第一端；和第三扭繩641c和第四扭繩646c，它們分別具有與第一受控元件610c機(jī)械連接的第一端。第一扭繩640c和第二扭繩645c具有相反的扭鉸；例如，第一扭繩640c可以具有S扭鉸而第二扭繩可以具有Z扭鉸。此外，第一扭繩640c和第三扭繩641c具有相反的扭鉸且第二扭繩645c和第四扭繩646c可以具有相反的扭鉸。TSA 600c還包括與第一受控元件610c機(jī)械接合的第一齒輪642c和第二齒輪647c以使齒輪642a、647a能夠相對于電機(jī)630c的定子轉(zhuǎn)動(dòng)而不能相對于電機(jī)630c的定子平動(dòng)。齒輪642c、647c彼此嚙合且具有相同數(shù)量的齒以使一個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)伴隨著另一個(gè)齒輪的相反的且基本上相等的轉(zhuǎn)動(dòng)。第二齒輪647c經(jīng)由第二轉(zhuǎn)子634c與第二扭繩645c和第四扭繩646c各自的第二端機(jī)械連接。電機(jī)的轉(zhuǎn)子632c與第一齒輪642c以及第一扭繩640c和第三扭繩641c各自的第二端連接以使電機(jī)630c能夠被操作用來將相反的且基本上相等的扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)施加于扭繩640c、641c和645c、646c的第二端，以使TSA 600c在第一受控元件610c與第二受控元件620c之間施加力和/或改變第一受控元件610c與第二受控元件620c之間的位移。額外地或可替代地，第二轉(zhuǎn)子634c可以是電機(jī)630c的轉(zhuǎn)子且電機(jī)630c可以被構(gòu)造用來既驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子632c又驅(qū)動(dòng)第二轉(zhuǎn)子634c。此外，TSA 600c能夠被構(gòu)造為使得將齒輪642c、647c連接至電機(jī)630c的定子的推力軸承或其它軸承基本上不傳遞縱向力(即，在扭繩640c、641c、645c和646c的軸向上)，這是因?yàn)檫@樣的力基本上被扭繩640c、641c、645c和646c和/或轉(zhuǎn)子632c和第二轉(zhuǎn)子634c傳遞。這可以通過降低由于電機(jī)630c中包含的軸承上的縱向力而造成的摩擦損失，來使更低摩擦軸承的使用和/或TSA 600c更高效率的操作成為可能。

圖6D圖示了這樣的TSA 600d：TSA 600d附著于第一受控元件610d和第二受控元件620d，以使TSA 600d可以被操作用來在第一受控元件610d與第二受控元件620d之間施加力和/或改變第一受控元件610d與第二受控元件620d之間的位移。TSA 600d包括電機(jī)的定子630d，該定子與電樞650d連接以使定子630d能夠沿著軸在第一與第二受控元件610d、620d之間移動(dòng)但是基本上不能與軸垂直地平動(dòng)或相對于第一和第二受控元件610d、620d轉(zhuǎn)動(dòng)。TSA 600d還包括：第一扭繩640d和第二扭繩645d，它們分別具有與電機(jī)的轉(zhuǎn)子632d機(jī)械連接的第一端和分別與第一受控元件610d和第二受控元件620d機(jī)械連接的各自的第二端。第一扭繩640d和第二扭繩645d具有相反的扭鉸，例如，第一扭繩640d可以具有S扭鉸而第二扭繩645d可以具有Z扭鉸。

TSA 600d能夠被操作用來通過使用轉(zhuǎn)子632d將扭矩施加于扭繩640d、645d的第一端而在第一受控元件610d與第二受控元件620d之間施加力和/或改變第一受控元件610d與第二受控元件620d之間的位移。轉(zhuǎn)子632d的轉(zhuǎn)動(dòng)與第一受控元件610d與第二受控元件620d之間的位移變化之間的傳輸比能夠與涉及扭繩640d、645d的長度、扭鉸度或其它因素有關(guān)。含有由同一轉(zhuǎn)子632d驅(qū)動(dòng)的兩根扭繩640d、645d的TSA 600d可以用于這樣的應(yīng)用：所述應(yīng)用可以提供使用被構(gòu)造為具有單根繩的TSA(例如，TSA 600a)的類似材料或組件難以實(shí)現(xiàn)的傳輸比、行程長度或其它特性。TSA 600d可以被構(gòu)造為使得扭繩640d、645d在靜止或其它某默認(rèn)狀態(tài)下具有這樣的長度、扭鉸度或其它特征：這樣的長度、扭鉸度或其它特征使得TSA 600d的傳輸比是特定值，并且當(dāng)TSA 600d被操作時(shí)(例如，當(dāng)轉(zhuǎn)子632d轉(zhuǎn)動(dòng)以影響第一受控元件610d與第二受控元件620d之間的位移變化時(shí))TSA 600d的傳輸比改變。例如，當(dāng)扭繩640d、645d完全未被扭鉸時(shí)，TSA 600d的傳輸比可以是最小值且當(dāng)扭繩640d、645d被轉(zhuǎn)子632d轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，TSA 600d的傳輸比可以增大。

額外地或可替代地，第一扭繩640d和第二扭繩645d可以具有相反的扭鉸。以此方式構(gòu)造的TSA 600d可以被操作用來通過使用轉(zhuǎn)子632d將扭矩施加于扭繩640d、645d的第一端而在第一受控元件610d與第二受控元件620d之間施加力和/或改變第一受控元件610d與第二受控元件620d之間的位移。此外，TSA 600d能夠被構(gòu)造為使得將電機(jī)的定子630d與轉(zhuǎn)子632d連接的推力軸承或其它軸承基本上不傳遞縱向力(即，在扭繩640d、645d的軸向上)，這是因?yàn)檫@樣的力基本上由扭繩640d、645d和/或轉(zhuǎn)子632d傳遞。這可以通過降低由于電機(jī)630d中包含的軸承上的縱向力而造成的摩擦損失，使更低摩擦軸承的使用和/或TSA 600d更高效率的操作成為可能。

圖6E圖示了這樣的TSA 600e：TSA 600e附著于第一受控元件610e和第二受控元件620e以使TSA 600e可以被操作用來在第一受控元件610e與第二受控元件620e之間施加力和/或改變第一受控元件610e與第二受控元件620e之間的位移。TSA 600e包括與電樞650e接合的第一電機(jī)定子630e和第二電機(jī)定子635e以使定子630e、635e能夠沿著軸在第一與第二受控元件610e、620e之間移動(dòng)但是基本上不能與軸垂直地平動(dòng)或關(guān)于第一和第二受控元件610e、620e轉(zhuǎn)動(dòng)。TSA 600e還包括：第一扭繩640e和第二扭繩645e，它們具有分別與第一電機(jī)轉(zhuǎn)子632e和第二電機(jī)轉(zhuǎn)子637e機(jī)械連接的各自的第一端和分別與第一受控元件610e和第二受控元件620e機(jī)械連接的各自的第二端。

第一電機(jī)的轉(zhuǎn)子632e和第二電機(jī)的莊子637e可以被操作用來分別將扭矩施加于對應(yīng)的扭繩640e、645e的各自第二端以影響第一受控元件610e與第二受控元件620e之間的力和/或位移變化。在一些示例中，扭繩640e、645e可以具有各自不同的長度、扭鉸度或其它特征以使扭繩640e、645e各自的傳輸比是不同的。第一電機(jī)630e、632e和第二電機(jī)635e、637e可以相對于扭繩640e、645e的不同性質(zhì)而被有利地構(gòu)造和/或操作。例如，第一繩640e可以具有比第二繩645e更高的傳輸比且第一電機(jī)630e、632e可以具有與第二電機(jī)635e、637e更大的扭矩容量和更小的位置帶寬。以此方式構(gòu)造的TSA 600e可以比僅單獨(dú)包括第一扭繩640e和電機(jī)630e、632e或第二扭繩645e和電機(jī)635e、637e的TSA具有更好的整體性能(在扭矩、位置帶寬或其它操作特性方面)。TSA 600e的其它構(gòu)造和操作是能夠預(yù)期的。

圖6F圖示了這樣的TSA 600f：TSA 600f附著于第一受控元件610f和第二受控元件620f以使TSA 600f可以被操作用來在第一受控元件610f與第二受控元件620f之間施加力和/或改變第一受控元件610f與第二受控元件620f之間的位移。TSA 600f包括電機(jī)630f的定子，該定子與第一受控元件610f剛性連接。第一扭繩640f的第一端纏繞著滑輪642f的邊緣且與滑輪642f的邊緣機(jī)械連接。滑輪被構(gòu)造為自由轉(zhuǎn)動(dòng)但不能相對于第三元件650f平動(dòng)。第二扭繩645f連接在滑輪642f的軸與第二受控元件620f之間。電機(jī)630f的轉(zhuǎn)子與第一扭繩640f的第二端連接以使電機(jī)630f能夠被操作用來將扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)施加于第一扭繩640f的第二端以使第一扭繩640f將扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)施加于滑輪642f和第二扭繩645f的端部，使得TSA 600f在第一受控元件610f與第二受控元件620f之間施加力和/或改變第一受控元件610f與第二受控元件620f之間的位移。TSA600f的傳輸比(即，電機(jī)630f施加的扭矩與產(chǎn)生的施加在第一受控元件610f與第二受控元件620f之間的力的比和/或電機(jī)630f轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)與產(chǎn)生的在第一受控元件610f與第二受控元件620f之間的位移變化的比)可以是第一扭繩640f的傳輸比乘以第二扭繩645f的傳輸比。與TSA 600f類似地構(gòu)造的TSA(即，具有纏繞著滑輪且被構(gòu)造為使滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)的扭繩，且還具有由滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)的其它扭繩)可以包括兩個(gè)以上的階段(即，兩個(gè)或以上的滑輪和附著其上的扭繩)且可以具有等于TSA的所有扭繩的傳輸比一起相乘的乘積的傳輸比。

此外，TSA的扭繩能夠以各種方式來構(gòu)造。扭繩可以包括兩根股線(如本文別處所述)或可以包括兩根以上股線。扭繩可以被構(gòu)造為使得扭繩的兩根或以上的股線位于與繩的轉(zhuǎn)軸相距相同距離的位置(其中，所述轉(zhuǎn)軸對于非直繩而言可以是局部轉(zhuǎn)軸，例如，包含在鮑登纜繩外殼內(nèi)且關(guān)于另一物體變形的或以其它方式非直的繩)。為了確保扭繩的股線位于與繩的轉(zhuǎn)軸相距相同距離的位置和/或?yàn)榱似渌康?，可以在繩中裝入間隔件。在一些示例中，間隔件可以是環(huán)形的、盤形的或以其它方式構(gòu)造的環(huán)或盤，它們具有扭繩的股線可以通過的孔；所述孔的尺寸、形狀和位置可以是這樣的：它們使得股線可以改變扭鉸角度(例如，當(dāng)扭繩被轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí))但也使得股線無法改變它們相對于彼此的位置(即，它們將保持與繩的轉(zhuǎn)軸相距的徑向距離且它們將保持彼此間的角度關(guān)系)。額外地或可替代地，扭繩可以包括：中心元件，其確保扭繩的股線位于與繩的轉(zhuǎn)軸相距相同距離的位置且/或?yàn)榱似渌康?。例如，一個(gè)或多個(gè)球體、圓柱體或其它形狀的物體可以被定位在扭繩的中心(即，以轉(zhuǎn)軸為中心)。在扭繩中心的物體的定位可以通過在扭繩中具有三根或以上股線和/或通過在物體中含有溝槽或環(huán)來保持從而確保股線與所述物體之間的特定關(guān)系。額外地或可替代地，所述物體可以通過基本上不用來傳遞扭繩縱向力的額外的中心股線而被保持在適合的位置。

可替代地，TSA的扭繩可以包括關(guān)于附著點(diǎn)對折的單根股線。股線的兩半隨后繞著彼此扭鉸以形成扭繩。

根據(jù)應(yīng)用，扭繩的股線的材料組成以及扭繩的或與扭繩有關(guān)的可能的潤滑劑、間隔件、抗摩擦涂層或墊片或其它元件的材料組成可以是特定的。扭繩及其元件的材料組成和構(gòu)造能夠被指定用來使一定的應(yīng)用成為可能和/或確保扭繩具有特性(例如，柔量或抗疲勞性)是特定值。一般而言，扭繩的股線能夠被構(gòu)造為具有低柔量(即，響應(yīng)于繩上的縱向應(yīng)力，扭繩將最低限度地變形)、高強(qiáng)度(即，只有當(dāng)受到非常高的縱向應(yīng)力時(shí)扭繩才會失效)和小彎曲半徑(即，在未失效的情況下，扭繩的股線能夠繞著小半徑非常緊地纏繞)。此外，扭繩的股線能夠(通過具有某材料組成和/或以一定的方式由纖維編織)被構(gòu)造為具有低外摩擦(即，股線將以低摩擦倚靠著外部物體(例如，另一根股線)移動(dòng))和低內(nèi)摩擦(即，組成股線的子股線、纖維或其它元件將低摩擦地倚靠著彼此移動(dòng))。

在一些示例中，股線可以由超高分子量聚乙烯(其組成以商品名迪尼瑪(Dyneema)進(jìn)行貿(mào)易)組成。在一些示例中，扭繩的各根股線可以包括低摩擦涂層、表面處理或包層。例如，各根股線可以被包覆在聚四氟乙烯(PTFE)中。額外地或可替代地，低摩擦材料的薄板(例如，PTFE的薄板)可以布置在扭繩的股線之間以降低股線之間的摩擦，這降低了發(fā)熱的機(jī)械損失且降低了股線的疲勞。在一些示例中，扭繩的股線或其它元件可以涂覆有、摻有或以其它方式接觸有潤滑劑。例如，扭繩可以涂覆有硅潤滑劑。根據(jù)扭繩在TSA中的應(yīng)用，扭繩的其它組成和構(gòu)造是能夠預(yù)期的。在示例中，扭繩可以由Dynex 70或Dynex 75組成且可以由硅脂進(jìn)行潤滑。

各根扭繩可以嵌套且連接在一起以形成復(fù)合扭繩。裝入TSA的這樣復(fù)合扭繩可以使在具有非嵌套扭繩的許多益處的同時(shí)具有更大的每單位繩長度的行程長度的致動(dòng)器成為可能。圖7A、7B和7C圖示了嵌套扭繩700(NTS)，其包括外扭繩710、內(nèi)扭繩720和圓柱體730。圓柱體730被構(gòu)造用來在基本上不表現(xiàn)出變形的同時(shí)將壓縮和扭轉(zhuǎn)從圓柱體730的一端傳輸至另一端。外扭繩710包括：三根股線712、714、716，它們分別連接至四個(gè)間隔環(huán)718a、718b、718c、718d。第一間隔環(huán)718a與圓柱體730的第一端連接，且第二間隔環(huán)718d可以連接至被構(gòu)造用來將力和/或扭矩傳入扭繩700的第一終端塊或其它元件。內(nèi)扭繩720包括：三根股線722、724、726，它們分別連接至四個(gè)間隔環(huán)728a、728b、728c、728d。第一間隔環(huán)728a可以連接至被構(gòu)造用來將力和/或扭矩傳入扭繩700的第二終端塊或其它元件，且第二間隔環(huán)728d與圓柱體730的第二端連接。

圖7A示出了NTS 700的側(cè)視圖，其中，NTS 700完全伸展；即，外扭繩710和內(nèi)扭繩720的股線712、714、716、722、724、726基本上平行且未扭鉸。圖7B示出了NTS 700的側(cè)視圖，其中，NTS 700部分扭鉸。圖7B所示的NTS 700的總長度小于圖7A所示的NTS 700的總長度。圖7C示出了NTS 700的頂視圖，該圖示出了內(nèi)扭繩720、外扭繩710和圓柱體730是如何關(guān)于NTS 700的轉(zhuǎn)軸同軸的。

示例性的NTS 700包括基本上同樣構(gòu)造的內(nèi)扭繩720和外扭繩710；即，除了為了適應(yīng)圓柱體730和適應(yīng)當(dāng)NTS 700扭鉸時(shí)內(nèi)扭繩720和外扭繩710相對于彼此的運(yùn)動(dòng)這樣的小差別以外，它們的長度、股線和間隔件的組成及構(gòu)造基本上相同且間隔件的半徑相同。因此，NTS 700響應(yīng)于扭鉸的行為表現(xiàn)(即，縮短程度和傳輸比)基本上等同于被構(gòu)造為類似于外扭繩710或類似于內(nèi)扭繩720的另一扭繩，該另一扭繩具有等于內(nèi)扭繩720和外扭繩710的長度之和的總長度。因此，NTS 700能夠在具有較短的總長度的同時(shí)提供非嵌套扭繩的功能。

注意，NTS 700僅旨在作為可以應(yīng)用于TSA或其它應(yīng)用的嵌套扭繩的圖示性示例。扭繩的相對長度、相對半徑、間隔件數(shù)量、股線數(shù)量和其它特性可以不同于本文中所述的。在一些示例中，扭繩中的一者或兩者可以缺少間隔件。例如，內(nèi)扭繩720和/或外扭繩710可以緊緊纏繞，即，可以不具有間隔件。此外，圓柱體730的內(nèi)徑可以與內(nèi)扭繩720被完全扭鉸時(shí)內(nèi)扭繩720的最大有效直徑有關(guān)。在一些示例中，NTS可以包括兩根以上扭繩。例如，NTS可以包括三根扭繩和兩個(gè)圓柱體。扭鉸圓柱體可以是實(shí)心圓柱體(類似于圖示的圓柱體730)或可以是剛性或半剛性網(wǎng)、由桿或板連接的環(huán)或能夠?qū)嚎s力和扭矩從其一端傳遞至另一端的其它一些結(jié)構(gòu)。

如本文中所述地構(gòu)造的TSA可以通過使高性能柔性線性致動(dòng)(即，柔性或半柔性元件(例如，扭繩)的端部之間的拉力產(chǎn)生和線性位移變化)成為可能來實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用。這樣的TSA能夠以大于92％的轉(zhuǎn)換率實(shí)現(xiàn)從轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器至線性位移的能量轉(zhuǎn)換。使用高速電機(jī)作為對這樣TSA的扭繩進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器能夠?qū)崿F(xiàn)TSA的致動(dòng)從而以小于200毫秒的時(shí)間將長度從最大長度變化至最小長度(即，長度變化了TSA的行程長度)。此外，TSA可以被操作用來針對行程長度級別的位移實(shí)現(xiàn)大于5赫茲的位置帶寬。這樣的高性能的能力使新的應(yīng)用成為可能，例如，用于增強(qiáng)或幫助穿戴者的活動(dòng)的柔性機(jī)器護(hù)甲的致動(dòng)。

5.機(jī)器護(hù)甲系統(tǒng)的致動(dòng)器、傳感器、電源、用戶反饋元件以及其它元件

柔性機(jī)器護(hù)甲能夠包括各種致動(dòng)器、傳感器以及其它元件。致動(dòng)器可以包括前述的外部腱和扭繩致動(dòng)器或可以包括額外的或替代的致動(dòng)器。柔性機(jī)器護(hù)甲還能夠包括：反饋和控制元件，其用于檢測關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲的元件和/或穿戴者及其環(huán)境的信息且用于將信息指示給穿戴者和/或與柔性機(jī)器護(hù)甲機(jī)械或電子連接的其它的人或系統(tǒng)。

柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括液壓和/或氣動(dòng)致動(dòng)器以及其它元件以能夠使用這些致動(dòng)器(例如，流體泵和儲存器)。柔性機(jī)器護(hù)甲的致動(dòng)器可以通過各種傳輸方法與柔性機(jī)器護(hù)甲的其它元件和/或穿戴者的組織連接。例如，轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器可以形成轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，所述轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩通過傳動(dòng)螺桿、滾珠螺桿、纏繞著從動(dòng)鼓的纜繩或其它的方法而轉(zhuǎn)化成線性力。此外，傳輸機(jī)構(gòu)可以包含于柔性機(jī)器護(hù)甲中以將力和/或扭矩從柔性機(jī)器護(hù)甲的一個(gè)位置傳遞至另一個(gè)位置；例如，纜繩(可能布置在鮑登纜繩型護(hù)套內(nèi))可以用來將線性致動(dòng)從位于纜繩的一端的位置傳遞至位于纜繩的另一端的另一個(gè)位置。例如，外部腱可以經(jīng)由一根或多根纜繩(可以布置在一個(gè)或多個(gè)鮑登纜繩型護(hù)套內(nèi))被連接至柔性機(jī)器護(hù)甲的兩個(gè)或以上元件或其它系統(tǒng)，以使外部腱能夠?qū)⒖刂破魅崃渴┘釉谌嵝詸C(jī)器護(hù)甲的兩個(gè)或以上元件之間，存儲來自于柔性機(jī)器護(hù)甲的兩個(gè)或以上元件之間位移變化的機(jī)械能或以其它方式在柔性機(jī)器護(hù)甲的兩個(gè)或以上元件之間施加力。

可以包含于柔性機(jī)器護(hù)甲中的一類致動(dòng)器可以包括被構(gòu)造用來將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的電活性聚合物(EAP)。EAP是含有電活性分子、晶體或經(jīng)受電場時(shí)能夠定向的或以能夠以其它方式表現(xiàn)出物理變化的其它材料的聚合物材料，以使EAP材料在暴露于電場時(shí)能夠變形。反之，EAP材料可以在因外力而變形時(shí)產(chǎn)生電場，從而能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械能與電能的雙向轉(zhuǎn)換。

EAP能夠被包含在電活性聚合物人造肌肉(EPAM)中。EPAM是這樣的致動(dòng)器：其包含EAP材料和兩個(gè)或以上電極，且由于施加的電壓和/或電流造成的電極周圍的電場而導(dǎo)致的EAP變形，其被構(gòu)造用來將施加于電極的電壓和/或電流轉(zhuǎn)換成機(jī)械力和/或位移。在示例性構(gòu)造中，EAP的薄片具有布置在兩側(cè)的電極(即，電極沿著EAP的短軸彼此相對)。兩個(gè)電極之間施加的高電壓造成EAP變形(變薄和變寬/變長)。EAP也能夠因施加的電壓而變厚。反之，能夠從EPAM中提取來自外部施加的機(jī)械力和變形的能量。額外地或可替代地，含有EAP材料的EPAM和/或其它元件可以被構(gòu)造并操作作為機(jī)械傳感器，其通過將機(jī)械變量轉(zhuǎn)換成含有EAP材料的EPAM和/或其它元件的電極處的電壓和/或電流來檢測應(yīng)變、力或其它的機(jī)械變量。

EPAM可以被包含在柔性機(jī)器護(hù)甲中以將機(jī)械能注入柔性機(jī)器護(hù)甲的元件和/或穿戴者和/或?qū)碜匀嵝詸C(jī)器護(hù)甲的元件和/或穿戴者的機(jī)械能傳出去。EPAM可以用作扭繩致動(dòng)器的替代或可以用于其它應(yīng)用。例如，化學(xué)燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括EPAM和/或EAP材料，以通過將EPAM或EAP的機(jī)械變形(例如，由于燃料燃燒而造成的容積內(nèi)增大的壓力)轉(zhuǎn)換成可以被用于給柔性機(jī)器護(hù)甲供電或給其它的電力系統(tǒng)供電的電能的方式從燃料燃燒中提取能量。額外地或可替代地，其它的彈性聚合物可以被包含在這樣的化學(xué)燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中。

EPAM可以作為觸覺元件而被用于柔性機(jī)器護(hù)甲中。即，EPAM可以被布置于柔性機(jī)器護(hù)甲中以使EPAM與穿戴者的皮膚直接或間接機(jī)械接觸。電能的模式施加于EPAM可以造成機(jī)械接入穿戴者皮膚的EPAM的變形，從而造成穿戴者感受到觸覺感知。這樣的觸覺指示可以用來將各種信息傳達(dá)給穿戴者。在一些示例中，可以使用EPAM觸覺元件將警報(bào)傳達(dá)給穿戴者。在一些示例中，EPAM觸覺元件可以被操作用來指示身體動(dòng)作和/或用來指示將由穿戴者進(jìn)行的身體動(dòng)作的變化。在示例中，EPAM觸覺元件可以在穿戴者的膝部處被激活以指示穿戴者：應(yīng)該使用該膝部所屬的那條腿開始邁步。在另一個(gè)示例中，穿戴者可能正在使用很可能導(dǎo)致疲勞和/或損傷的步態(tài)進(jìn)行移動(dòng)，而穿戴者穿戴的柔性機(jī)器護(hù)甲的EPAM觸覺元件可以指示這樣的方式：穿戴者可以變更其步態(tài)(例如，通過在與運(yùn)動(dòng)的“良好”方向相反的方向上激活EPAM觸覺元件來刺激穿戴者遠(yuǎn)離“不好”的運(yùn)動(dòng))以降低疲勞率和/或受傷概率。

EPAM或其它觸覺元件的用來將信息指示給柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者的其它操作是能夠預(yù)期的。此外，EPAM觸覺元件不必限于柔性機(jī)器護(hù)甲中的應(yīng)用，且可以用來實(shí)現(xiàn)包括利用各種可穿戴器件(例如，手表和頭帶)進(jìn)行的指示、作為虛擬現(xiàn)實(shí)裝置一部分的觸覺反饋、作為遙操作機(jī)器人系統(tǒng)一部分的觸覺反饋或其它應(yīng)用在內(nèi)的各種應(yīng)用。此外，其它器件可以被裝入柔性機(jī)器護(hù)甲或其它系統(tǒng)以使本文中所述的觸覺指示或其它功能成為可能。例如，壓電元件、振動(dòng)元件(例如，驅(qū)動(dòng)離軸質(zhì)體的電機(jī))、加熱元件和被構(gòu)造用來將安全的和可感知的電流注入人體皮膚的電極或其它機(jī)械換能器或致動(dòng)器。額外地或可替代地，柔性機(jī)器護(hù)甲或其它系統(tǒng)的其它致動(dòng)器(例如，外部腱和TSA)可以被操作用來將觸覺反饋提供給用戶。例如，外部腱可以連續(xù)多次地松開然后快速地再接合，導(dǎo)致由外部腱傳遞的力的一系列瞬時(shí)變化，包含所述外部腱的柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者可以檢測到這樣的變化。此外，通過將用戶(例如，用戶使用指尖按壓EPAM)施加的力轉(zhuǎn)換成可以被柔性機(jī)器護(hù)甲或其它系統(tǒng)的控制器或其它系統(tǒng)檢測到的電信號，EPAM可以被用作輸入裝置。

柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括智能足底器件。智能足底器件與穿戴者的足底機(jī)械接合且包括至少一個(gè)機(jī)械換能器。該機(jī)械換能器可以被操作用于感知穿戴者足底與地面之間的力，從穿戴者足底與地面之間的相互作用中提取機(jī)械能和/或?qū)C(jī)械能注入至穿戴者足底與地面之間的相互作用，調(diào)節(jié)智能足底的柔量或進(jìn)行其它的機(jī)械功能。所述機(jī)械換能器可以包括EPAM元件、壓電元件、液壓元件、氣動(dòng)元件或其它元件在內(nèi)的各種換能元件。智能足底可以包括以各種方式布置的一個(gè)或多個(gè)機(jī)械換能器。例如，智能足底可以包括分布于穿戴者腳底的EPAM換能器的六邊形陣列。電層壓件(例如，外部腱)也可以被包含于智能足底中來使智能足底的功能成為可能，例如，用于控制智能足底的柔量。智能足底可以以各種方式來操作以使各種應(yīng)用成為可能。

在一些示例中，一個(gè)或多個(gè)機(jī)械換能器可以被操作用來產(chǎn)生檢測到的在邁步期間足底與地面之間的力的分布。這樣的信息可以用來對身體狀態(tài)進(jìn)行診斷，根據(jù)某些應(yīng)用用來指示穿戴者改變其步態(tài)的方式(例如，增大穿戴者的移動(dòng)效率、降低受傷概率)或用來進(jìn)行其它的應(yīng)用。在一些示例中，一個(gè)或多個(gè)機(jī)械換能器可以被操作用來指示身體動(dòng)作和/或用來指示將由穿戴者進(jìn)行的身體動(dòng)作的變化(例如，減小邁步期間穿戴者施加于踵的力的量、降低足跟著地的程度、減小邁步期間穿戴者施加于足底外邊緣的力的量)。在一些示例中，一個(gè)或多個(gè)機(jī)械換能器可以被操作用來調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)機(jī)械換能器的柔量以增加穿戴者移動(dòng)的效率(例如，通過匹配穿戴者的腳與穿戴者在其上移動(dòng)的地面之間的阻抗)。智能足底的其它操作和應(yīng)用是能夠預(yù)期的。

柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括多種傳感器。傳感器可以被構(gòu)造用來感測包括電場、電流、磁場、機(jī)械應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)變、壓力、濕度、電磁輻射、高能粒子、加速度、位移、轉(zhuǎn)動(dòng)加速度、轉(zhuǎn)動(dòng)速率、角位移在內(nèi)的多種物理現(xiàn)象或其它現(xiàn)象。檢測的物理現(xiàn)象可以與穿戴者的、柔性機(jī)器護(hù)甲的和/或穿戴者和柔性機(jī)器護(hù)甲的環(huán)境的一種或多種特性有關(guān)。傳感器可以被布置于柔性機(jī)器護(hù)甲的各種位置。例如，一組加速度計(jì)可以布置于柔性機(jī)器護(hù)甲中以使檢測穿戴者身體各部位的加速度(且通過代替，位置和位移)成為可能。傳感器可以被裝入柔性機(jī)器護(hù)甲的其它元件。例如，通過檢測外部腱的兩個(gè)電極之間的電容，外部腱的電極可以用來檢測附著于外部腱兩端的受控元件之間的位移和/或力。兩個(gè)電極之間的電容可以與電極的重疊程度有關(guān)，該重疊程度又與外部腱的長度、力、應(yīng)變或其它特性有關(guān)。在另一個(gè)示例中，編碼器可以檢測TSA的電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)；電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)可以用來根據(jù)關(guān)于TSA扭繩的信息來確定TSA的長度。

傳感器可以被構(gòu)造且/或被布置為能夠?qū)崿F(xiàn)穿戴者和/或柔性機(jī)器護(hù)甲的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的部分或完全確定。即，傳感器可以被構(gòu)造用來實(shí)現(xiàn)穿戴者的身體各部位和/或柔性機(jī)器護(hù)甲的各部分中一些或全部的位置、速率、相對取向、相對取向速率和其它特性的檢測。傳感器可以包括這樣構(gòu)造的加速度計(jì)和/或陀螺儀：加速度計(jì)和/或陀螺儀可以檢測穿戴者身體的各部位的運(yùn)動(dòng)和加速度。加速度計(jì)和/或陀螺儀可以是微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)或其它種類的系統(tǒng)。

傳感器可以包括用于測量兩點(diǎn)之間(例如，柔性機(jī)器護(hù)甲的兩個(gè)不同元件之間)的距離的位移傳感器。位移傳感器可以以各種方式來實(shí)施；例如，傳感器可以包括基本上平行的兩個(gè)板，它們能夠相對于彼此自由移動(dòng)且連接至各自的測量位置；測量位置之間的位移可以與平行板的重疊程度有關(guān)，該重疊程度又可以與平行板之間的電容有關(guān)，可以檢測該電容來確定測量位置之間的距離。平行板可以是外部腱的一部分。額外地或可替代地，可以通過檢測TSA的扭繩的轉(zhuǎn)動(dòng)來確定由TSA致動(dòng)的兩個(gè)位置之間的位移。在一些示例中，當(dāng)EPAM因位移變化而變形時(shí)，可以通過檢測EPAM的電容來檢測該位移?？梢愿鶕?jù)檢測到的在關(guān)節(jié)相對兩側(cè)的兩個(gè)位置之間的位移來確定關(guān)節(jié)角度。額外地或可替代地，可以通過使用包含于柔性機(jī)器護(hù)甲中的測角儀來檢測關(guān)節(jié)角度。

柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括生物傳感器，其被構(gòu)造用來檢測機(jī)器護(hù)甲的穿戴者的身體的一種或多種特性。在一些示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括布置在穿戴者皮膚上的用于檢測生物電勢或用于檢測穿戴者的其它特性的兩個(gè)或以上電極。例如，電極可以用來檢測由穿戴者的在皮膚下方的肌肉產(chǎn)生的肌電圖(EMG)。額外地或可替代地，電極可以用來檢測分別由穿戴者的心臟或一個(gè)(兩個(gè))眼睛產(chǎn)生的心電圖(ECG)或眼電圖(EOG)。此外，可以使用電極將小電流注入穿戴者的皮膚以檢測皮膚的皮膚電反應(yīng)(GSR)、阻抗譜或其它一些性質(zhì)。生物傳感器可以包括被構(gòu)造用來檢測穿戴者的脈搏和/或血氧水平的光發(fā)射器和光傳感器。其它生物傳感器可以被包含于柔性機(jī)器護(hù)甲中。此外，使用生物傳感器檢測的穿戴者的特性可以被用于實(shí)現(xiàn)包括健康監(jiān)測、疲勞治療(即，變更柔性機(jī)器護(hù)甲的操作以計(jì)量穿戴者變疲勞的速率)、機(jī)器護(hù)甲的控制(例如，檢測用戶的受控肌肉抽搐并且使用該檢測來改變?nèi)嵝詸C(jī)器護(hù)甲的操作模式)或其它應(yīng)用在內(nèi)的各種不同的應(yīng)用。

柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括額外的元件。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括這樣的一個(gè)或多個(gè)控制器：其與柔性機(jī)器護(hù)甲的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器、傳感器或其它元件以能夠操作的方式連接以使得這一個(gè)或多個(gè)控制器可以根據(jù)這一個(gè)或多個(gè)控制器可訪問的一個(gè)或多個(gè)存儲的程序來操作柔性機(jī)器護(hù)甲。柔性機(jī)器護(hù)甲還可以包括蓄電池、燃料電池、發(fā)動(dòng)機(jī)、太陽能電池或提供動(dòng)力來操作柔性機(jī)器護(hù)甲的其它元件。柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括被構(gòu)造用來使柔性機(jī)器護(hù)甲的元件(例如，控制器)與一些遠(yuǎn)程系統(tǒng)之間的通信成為可能的通信元件，包括無線電設(shè)備、藍(lán)牙收發(fā)器、WiFi收發(fā)器、LTE或其它移動(dòng)通信設(shè)備、衛(wèi)星上行鏈路、ZigBee收發(fā)器、IRdA或其它光學(xué)通信元件或其它一些組件。

柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括電粘附元件。即，柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括這樣的元件：所述元件可以調(diào)節(jié)所述元件與其它物體之間的靜電吸引。所述其它物體可以是機(jī)器護(hù)甲的另一個(gè)元件、機(jī)器護(hù)甲的穿戴者的皮膚或機(jī)器護(hù)甲的環(huán)境的元件(例如，巖石表面、墻壁和箱子)。

圖8A是被操作用來靜電吸附至物體805的電粘附元件800的橫截面圖。物體805基本上是電中性的。電粘附元件800包括埋入非導(dǎo)電基板840中的第一導(dǎo)體810和第二導(dǎo)體820。在電粘附元件800的面對物體805的表面上設(shè)置有絕緣層830。相對于第二導(dǎo)體820對第一導(dǎo)體810施加高的正電壓，這造成物體中的正、負(fù)電荷807分離且被靜電吸引至第二導(dǎo)體820和第一導(dǎo)體810。這樣的靜電吸引造成電粘附元件800經(jīng)受相對于物體805的法向力。不論施加在物體805與電粘附元件800之間的正交力如何，該法向力都能夠使電粘附元件800粘附至物體805且不相對于物體805滑動(dòng)。在不滑動(dòng)的情況下可以施加的正交力的大小能夠與絕緣層830與物體805表面之間的靜電法向力和摩擦系數(shù)的大小有關(guān)。

電粘附元件800可以被操作用來使柔性機(jī)器護(hù)甲的元件粘附至穿戴者的皮膚以將力從柔性機(jī)器護(hù)甲的元件(例如，外部腱和TSA)傳入穿戴者的組織。此外，這樣的粘附可以被電子控制，以使當(dāng)柔性機(jī)器護(hù)甲不將力傳遞至穿戴者的組織時(shí)能夠斷開粘附。在一些示例中，電粘附元件800可以用來將物體粘附至柔性機(jī)器護(hù)甲。例如，電粘附元件800可以用來將包裹、武器或其它裝備可逆地粘附至柔性機(jī)器護(hù)甲。在一些示例中，當(dāng)穿戴者和/或機(jī)器護(hù)甲通過電粘附元件800傳遞使穿戴者和/或柔性機(jī)器護(hù)甲能夠向上提升穿戴者和柔性機(jī)器護(hù)甲的力時(shí)，電粘附元件800可以被操作用來通過操作電粘附元件800粘附至墻壁、懸崖或其它表面來使柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者能夠攀爬墻壁、懸崖或其它表面。

圖8B示出了電粘附元件800的正視圖。非導(dǎo)電基板840基本上是圓形的和平坦的，且第一導(dǎo)體810和第二導(dǎo)體820基本上是平行交替的條狀。圖8C圖示了被構(gòu)造為類似于電粘附元件800的電粘附帶850。電粘附帶850包括非導(dǎo)電基板880，被構(gòu)造為帶狀的平行交替的第一導(dǎo)體860和第二導(dǎo)體860被埋入非導(dǎo)電基板880。電粘附帶850還包括絕緣層(未示出)。電粘附帶850可以與電粘附元件800類似地操作，且可以布置在柔性機(jī)器護(hù)甲的柔性或剛性的傳力元件的表面上以使所述柔性或剛性的傳力元件能夠粘附至柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者的皮膚且能夠?qū)⒘魅氪┐髡叩钠つw。

注意，這里所述的電粘附元件800和電粘附帶850及其操作和應(yīng)用僅旨在作為圖示性的示例。電粘附元件可以被布置作為柔性機(jī)器護(hù)甲的一部分或其它器件或系統(tǒng)的一部分以使粘附至物體或其它器件或系統(tǒng)的電控粘附成為可能。根據(jù)應(yīng)用，電粘附元件可以采用圓形、帶形或可以基本上是平坦的且可以具有彎曲的剛性或柔性表面的任何其它形狀。此外，作為在電粘附元件的表面上的平行交替的帶的多組第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體這樣的布置旨在作為圖示性的示例。根據(jù)應(yīng)用，所述帶可以是圓形、矩形、螺旋形、多邊形或其它形狀且它們可以是平鋪的、夾層的或以其它方式彼此相關(guān)的?？梢源嬖趦山M以上導(dǎo)體；的確，電粘附元件的各導(dǎo)體可以被單獨(dú)地電子致動(dòng)。例如，高電壓可以單獨(dú)地施加于在電粘附元件的特定區(qū)域內(nèi)的電粘附元件的特定導(dǎo)體以僅使電粘附元件的特定區(qū)域能夠粘附至物體。其它操作和構(gòu)造是能夠預(yù)期的。

6.用于在柔性機(jī)器護(hù)甲系統(tǒng)與用戶之間傳力的結(jié)構(gòu)

柔性機(jī)器護(hù)甲能夠包括能夠產(chǎn)生、傳遞、調(diào)節(jié)或以其它方式控制兩個(gè)或以上元件之間的力的致動(dòng)器(例如，外部腱和TSA)。為了使柔性機(jī)器護(hù)甲的應(yīng)用成為可能(例如，將力和/或扭矩施加于穿戴者的身體以幫助、記錄穿戴者的身體活動(dòng)或以其它方式與穿戴者的身體活動(dòng)相互作用)，柔性機(jī)器護(hù)甲能夠被構(gòu)造用來通過將力傳入穿戴者的皮膚來將力傳入穿戴者的組織(例如，穿戴者的骨骼、關(guān)節(jié)和肌肉)。通過將力傳入穿戴者的組織而不是使用剛性外骨骼將力傳遞穿過穿戴者的關(guān)節(jié)，與剛性外骨骼相比，柔性機(jī)器護(hù)甲能夠更輕并且即使當(dāng)未被供電時(shí)也能夠更少地妨礙穿戴者的運(yùn)動(dòng)(包括關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng))。柔性機(jī)器護(hù)甲能夠包括這樣的剛性和柔性元件：它們用于將力從柔性機(jī)器護(hù)甲的元件(例如，致動(dòng)器)傳遞至柔性機(jī)器護(hù)甲的其它元件和/或穿戴者的皮膚。柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括這樣的帶和板：它們被構(gòu)造用來遵循穿戴者的身體部位、柔性網(wǎng)、靴子、吊帶或其它柔性、剛性和半剛性元件的輪廓。

柔性機(jī)器護(hù)甲的柔性和/或剛性元件能夠被構(gòu)造用來將法向力和/或應(yīng)力均勻地施加在穿戴者的皮膚部位。負(fù)荷均勻地分布在穿戴者的皮膚部位能夠降低當(dāng)力施加于皮膚時(shí)穿戴者的不適感且能夠減小穿戴者的損傷的變化(例如，皮膚的撕裂或磨損)。為了使施加于穿戴者皮膚的負(fù)荷均勻地分布，柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括被構(gòu)造用于安裝于皮膚的柔性網(wǎng)或柔性元件的編織網(wǎng)。

例如，柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括由柔性編織帶制成的褲口，該褲口具有專門為了符合穿戴者身體的某方面(例如，穿戴者的大腿)。褲口可以包括傳力致動(dòng)器(例如，外部腱或TSA)的附著點(diǎn)并且褲口的編織元件可以連接至該附著點(diǎn)，以使從致動(dòng)器傳輸至褲口的力依次通過編織元件傳輸且沿著編織元件的長度被均勻地傳入穿戴者的皮膚。褲口的編織元件的柔量、編織結(jié)構(gòu)的模式和其它方面的構(gòu)造可以根據(jù)關(guān)于穿戴者身體的這方面(例如，大腿)的信息而指定。例如，當(dāng)各編織元件包裹著小腿時(shí)，被構(gòu)造為安裝于穿戴者的小腿的褲口各個(gè)編織元件的模式可以遵循懸鏈模式。懸鏈的形狀、各編織元件之間的互連的模式和各編織元件的柔量可以被指定為確保編織元件的某部分與該部分下方的皮膚之間的法向力足夠使該部分能夠?qū)⒁欢康募羟辛魅肫つw，該剪切力的量與傳入位于該編織元件的其它各部分下方的皮膚的其它區(qū)域的剪切力的量基本上相同。被構(gòu)造用來由穿戴者穿戴且將剪切力和/或法向力傳入穿戴者皮膚的柔性和半柔性褲口的其它構(gòu)造是能夠預(yù)期的。

被構(gòu)造用來將力傳入穿戴者皮膚的柔性元件能夠被構(gòu)造為遵循皮膚的非伸展線、被粘附于皮膚的非伸展線、接近皮膚的非伸展線或以其它方式與皮膚的非伸展線相關(guān)。皮膚的非伸展線是穿戴者皮膚表面上的這樣的線：在穿戴者正常運(yùn)動(dòng)期間皮膚基本上不沿著該線變形，且在穿戴者正常運(yùn)動(dòng)期間內(nèi)皮膚基本上不垂直于該線變形。柔性帶(其是基本上線性的，被構(gòu)造為在與帶的長度垂直的方向上為高柔量的且在沿著帶的長度方向上是基本無柔量的元件)可以沿著所述非伸展線粘附于皮膚，且皮膚響應(yīng)于穿戴者正常運(yùn)動(dòng)的變形可以基本上不受柔性帶粘附的影響。因此，所述帶可以用來以這樣的方式將力傳入皮膚：當(dāng)所述帶未被用來將力傳入皮膚時(shí)，基本上不妨礙穿戴者的正常運(yùn)動(dòng)。相對于使用未構(gòu)造為基本上符合且/或遵循皮膚的非伸展線的柔性元件，將柔性機(jī)器護(hù)甲的柔性元件構(gòu)造為符合皮膚的非伸展線可以減小皮膚的磨損。

柔性機(jī)器護(hù)甲的元件(例如，柔性和/或剛性傳力元件)可以以各種方式粘附至穿戴者的皮膚?；瘜W(xué)粘附劑可以應(yīng)用于將柔性機(jī)器護(hù)甲的元件粘合至穿戴者的皮膚并且用來防止元件滑動(dòng)。柔性機(jī)器護(hù)甲的被構(gòu)造用來接觸穿戴者的皮膚且/或?qū)⒘魅氪┐髡叩钠つw的元件可以包括電粘附元件，且所述電粘附元件可以被構(gòu)造用來將柔性機(jī)器護(hù)甲的元件粘附至皮膚。根據(jù)應(yīng)用，電粘附元件可以被操作用來粘附至皮膚和從皮膚釋放。例如，當(dāng)柔性機(jī)器護(hù)甲的致動(dòng)器被操作用來將力施加于穿戴者的身體時(shí)，電粘附元件可以被操作用來將柔性機(jī)器護(hù)甲的元件粘附至皮膚。在其它時(shí)間，電粘附元件可以被操作用來從穿戴者的皮膚解除柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的粘附以節(jié)約能量、增強(qiáng)穿戴者的舒適度、允許柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的再定位或使其它功能或應(yīng)用成為可能。

包括有被構(gòu)造用來將力傳入穿戴者身體的至少兩個(gè)部位上的皮膚(例如，穿戴者的大腿的和小腿的皮膚)的元件的柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括這樣的致動(dòng)器：所述致動(dòng)器被構(gòu)造用來在所述至少兩個(gè)部位之間施加力、調(diào)節(jié)力或傳遞力以影響所述至少兩個(gè)部位之間的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)且/或影響該一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)上的扭矩(例如，將扭矩施加于穿戴者的膝部)。額外地或可替代地，這樣的柔性機(jī)器護(hù)甲可以被構(gòu)造用來在身體的部位之間轉(zhuǎn)移負(fù)荷或其它的力以使某些應(yīng)用成為可能。

柔性機(jī)器護(hù)甲的被構(gòu)造用來將力傳入穿戴者皮膚的柔性和/或剛性元件能夠被裝在穿戴者穿戴的柔性機(jī)器護(hù)甲的其它元件和/或其它衣物的內(nèi)部、上方和/或下方。在一些示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲包括共形內(nèi)衣。柔性機(jī)器護(hù)甲的柔性和/或剛性傳力元件能夠被裝入內(nèi)衣的元件和/或被布置在內(nèi)衣的元件的上方。在傳力元件布置在內(nèi)衣的元件的上方的示例中，內(nèi)衣的元件可以被構(gòu)造用來使法向力和/或剪切力能夠從傳力元件傳入皮膚。額外地或可替代地，當(dāng)傳力元件不將實(shí)質(zhì)的力傳入皮膚時(shí)，內(nèi)衣可以允許傳力元件相對于皮膚移動(dòng)(例如，用于減小在穿戴者運(yùn)動(dòng)期間內(nèi)皮膚的磨損和不舒適)。內(nèi)衣可以包括電粘附元件或其它元件以便于和/或調(diào)節(jié)柔性機(jī)器護(hù)甲的柔性和/或剛性傳力元件與穿戴者的皮膚之間的力傳輸。

內(nèi)衣可以被構(gòu)造用來提供額外的功能。內(nèi)衣的材料可以包括抗細(xì)菌、抗真菌或用于防止微生物生長的其它媒介物(例如，銀納米粒子)。內(nèi)衣可以被構(gòu)造用來管理穿戴者的熱量和/或水分(例如，汗)的運(yùn)輸以提高穿戴者活動(dòng)的舒適度和效率。內(nèi)衣可以包括這樣的帶、線縫、維可牢(Velcro)或其它元件：它們被構(gòu)造用來保持柔性機(jī)器護(hù)甲的元件與穿戴者解剖結(jié)構(gòu)的各方面之間的特定關(guān)系。這還可以使穿戴者可以更容易地穿上和/或脫下柔性機(jī)器護(hù)甲。此外，內(nèi)衣還可以被構(gòu)造用來(通過包括例如含有凱夫拉或其它護(hù)甲材料的面板或柔性元件)保護(hù)穿戴者免于彈道武器、鋒利邊緣、彈片或其它環(huán)境危害的傷害。

7.機(jī)器護(hù)甲系統(tǒng)的系統(tǒng)綜述

圖9是圖示了根據(jù)示例性實(shí)施例的柔性機(jī)器護(hù)甲900的組件的簡化框圖。機(jī)器護(hù)甲900可以采用圖1所示的柔性機(jī)器護(hù)甲100的形式或可以與圖1所示的柔性機(jī)器護(hù)甲100類似。然而，機(jī)器護(hù)甲900也可以采用其它形式，例如被構(gòu)造為僅穿戴在穿戴者的腿部、軀干、臂部或這些的組合或穿戴者的其它部位的機(jī)器護(hù)甲。根據(jù)應(yīng)用，機(jī)器護(hù)甲900可以包括與本文中所述的其它傳感器、致動(dòng)器或其它元件(例如，外部腱200a-d，TSA 400、500a-g、600a-e，電粘附元件800、850，STEM 1000a-d)類似的元件且/或可以包括其它元件。此外，機(jī)器護(hù)甲900可以包括或包含由與本文中所述的示例性關(guān)節(jié)交叉和/或關(guān)節(jié)力矩施加結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)(例如，1100a-i，1200)。機(jī)器護(hù)甲900也可以采用被構(gòu)造用來與假體(例如，人造肢體)組合使用的機(jī)器護(hù)甲的形式。機(jī)器護(hù)甲900也可以采用其它形式。

特別地，圖9示出了機(jī)器護(hù)甲900的示例，其具有控制器910、生理傳感器920、運(yùn)動(dòng)傳感器930、環(huán)境傳感器931、用戶界面970、蓄電池911和通信接口980。機(jī)器護(hù)甲900還包括高電壓驅(qū)動(dòng)器955，其被構(gòu)造用來驅(qū)動(dòng)機(jī)器護(hù)甲900的外部腱940和觸覺元件950。機(jī)器護(hù)甲900還包括電機(jī)控制器965，其被構(gòu)造用來使用來自負(fù)荷傳感器962和編碼器964 的信息來控制機(jī)器護(hù)甲900的扭繩致動(dòng)器(TSA)960，負(fù)荷傳感器962和編碼器964被構(gòu)造用來檢測TSA 960的元件的特性(例如，施加的負(fù)荷、轉(zhuǎn)動(dòng)的速率和方向)。

根據(jù)應(yīng)用，機(jī)器護(hù)甲900還包括這樣的柔性和/或剛性元件(未示出)：被構(gòu)造用來由機(jī)器護(hù)甲900的穿戴者穿戴，且使機(jī)器護(hù)甲900的元件能夠?qū)⒘κ┘佑诖┐髡叩纳眢w或者使機(jī)器護(hù)甲900的其它功能成為可能。機(jī)器護(hù)甲900的組件可以布置在機(jī)器護(hù)甲900的柔性和/或剛性可穿戴元件或機(jī)器護(hù)甲900的其它元件(例如，防護(hù)殼體、背包或袋子)上或中以使機(jī)器護(hù)甲的功能成為可能。注意，機(jī)器護(hù)甲900旨在作為示例，且本文中所述的機(jī)器護(hù)甲與圖9中所示的相比能夠具有更多或更少的組件。例如，機(jī)器護(hù)甲可以缺少TSA、外部腱和/或觸覺元件，且/或可以包括電粘附元件或其它組件。

生理傳感器920包括溫度傳感器922、心率傳感器924(其可以包括ECG傳感器、光學(xué)脈搏傳感器、麥克風(fēng)或被構(gòu)造用來檢測穿戴者的脈搏的某些其它元件)和皮膚電反應(yīng)(GSR)傳感器928。生理傳感器920可以包括額外的或替代的傳感器。運(yùn)動(dòng)傳感器930包括應(yīng)變傳感器932、力傳感器934、EMG傳感器936和慣性測量單元(IMU)傳感器938。根據(jù)柔性機(jī)器護(hù)甲的應(yīng)用，每種類型的傳感器運(yùn)動(dòng)傳感器930可以包括一個(gè)或多個(gè)；例如，柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括對應(yīng)于穿戴者身體的各部位的IMU 938，以便機(jī)器護(hù)甲900可以操作多個(gè)IMU 938來確定穿戴者的身體姿勢，所述姿勢可以包括關(guān)于穿戴者身體的各部位的相對位置和取向的信息。運(yùn)動(dòng)傳感器930可以包括額外的或替代的傳感器。環(huán)境傳感器931包括：全球定位系統(tǒng)(GPS)位置接收器933，其被構(gòu)造用來使用GPS信號來確定機(jī)器護(hù)甲900在地球表面上的位置；光探測和測距(LIDAR)傳感器935，其被構(gòu)造用來檢測在機(jī)器護(hù)甲900的環(huán)境中的物體的位置；和濕度傳感器937。環(huán)境傳感器931可以包括額外的或替代的傳感器。

蓄電池911被構(gòu)造用來給機(jī)器護(hù)甲900的元件供電。蓄電池911可以是可再充電的或一次性的。蓄電池911可以包括各種化學(xué)反應(yīng)，包括但不限于堿、鋅-空氣、鋅-氧化物、鎳-鎘、鉛-酸、鋰-聚合物和鎳金屬氫化物。根據(jù)應(yīng)用，蓄電池911可以包括配置在機(jī)器護(hù)甲900上或內(nèi)的單個(gè)蓄電池或多個(gè)蓄電池。額外地或可替代地，機(jī)器護(hù)甲900可以由系鏈(例如，插入主電網(wǎng)的系鏈)、燃料電池、化學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，包括有如上所述的電活性聚合物的化學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī))、太陽能電池或其它的電源或電源的組合來供電。

控制器910可以是通用處理器、專用處理器(例如，數(shù)字信號處理器和專用集成電路等等)或它們的組合。一個(gè)或多個(gè)控制器910能夠被構(gòu)造用來執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀程序，該程序存儲于配置在機(jī)器護(hù)甲900中的計(jì)算機(jī)可讀媒介(未示出)中且該程序可執(zhí)行用來提供本文中所述的機(jī)器護(hù)甲900功能。額外地或可替代地，控制器910可以執(zhí)行使用通信接口980從外部系統(tǒng)接收到的指令。所述指令可以包括應(yīng)用程序接口(API)或其它協(xié)議的描述以使機(jī)器護(hù)甲900的功能(例如，生物傳感和執(zhí)行)能夠被遠(yuǎn)程系統(tǒng)監(jiān)視、啟動(dòng)、變更或以其它方式與遠(yuǎn)程系統(tǒng)相互作用，所述遠(yuǎn)程系統(tǒng)通過某通信通道與機(jī)器護(hù)甲通信(例如，智能手機(jī)應(yīng)用通過通信接口980與機(jī)器護(hù)甲900通信)。

根據(jù)應(yīng)用，控制器910可以配置在機(jī)器護(hù)甲900中或上的各種位置。例如，控制器中的一個(gè)可以被布置在電機(jī)控制器965中以使TSA 960的大帶寬、小延遲的控制變得容易。控制器910可以以與它們在機(jī)器護(hù)甲900中的位置和/或功能相關(guān)的方式來構(gòu)造。例如，配置于電機(jī)控制器965中的控制器可以是FPGA或ASIC而被構(gòu)造用來協(xié)調(diào)機(jī)器護(hù)甲900的所有元件(即，920、930、931、955、965、970、980)的控制器可以是更多用途的處理器(例如，ARM、PIC、x86)。此外，由控制器910之中的各個(gè)控制器執(zhí)行的程序指令可以是各個(gè)控制器專用的。例如，被配置用來使用戶界面970的功能成為可能的控制器可以執(zhí)行這樣的程序指令：其含有用戶界面元件的描述以及將信息傳達(dá)給其它控制器/傳送來自其它控制器的信息的方法；而被配置用來使致動(dòng)器的控制成為可能的控制器可以執(zhí)行這樣的程序指令：其限定了使控制器產(chǎn)生的任何致動(dòng)器控制輸出的固定延遲更新成為可能的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)和PID控制器。

用戶界面970可以包括被構(gòu)造用來將信息呈現(xiàn)給機(jī)器護(hù)甲900的穿戴者且/或接收穿戴者指令的按鈕、屏幕、觸摸板、指示燈、操縱桿或其它元件。用戶界面970可以被操作用來允許用戶選擇機(jī)器護(hù)甲900的操作模式，調(diào)整機(jī)器護(hù)甲900的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，啟動(dòng)機(jī)器護(hù)甲900的功能或以別的方式將信息輸入機(jī)器護(hù)甲900。例如，用戶界面970可以包括觸摸屏，其配置在機(jī)器護(hù)甲900的被構(gòu)造為穿戴在穿戴者的臂部的元件上。觸摸屏可以被操作用來將機(jī)器護(hù)甲900的許多操作模式和/或安裝于機(jī)器護(hù)甲900的許多應(yīng)用呈現(xiàn)給用戶(例如，行走、沖刺、立正、跳躍、攜帶物體、提舉物體)，用來檢測穿戴者的手指是否在觸摸屏上以及在觸摸屏上的位置，用來檢測穿戴者選擇的操作模式和/或應(yīng)用以及用來將所選選項(xiàng)的身份傳遞給另一個(gè)系統(tǒng)(例如，控制器910)。

相反地，接口970可以被操作用來將信息指示給用戶。例如，接口970可以包括顯示屏(如上所述，可能是額外地被構(gòu)造用來接受用戶輸入的觸摸屏)，其被構(gòu)造用來指示機(jī)器護(hù)甲900的模式或特性、機(jī)器護(hù)甲900的組件、機(jī)器護(hù)甲的穿戴者或其它一些信息。屏幕指示的示例性信息可以包括給機(jī)器護(hù)甲900供電的蓄電池的蓄電水平、由生理傳感器920檢測的穿戴者的脈搏率、機(jī)器護(hù)甲900的操作模式和由生理傳感器920、環(huán)境傳感器931和/或運(yùn)動(dòng)傳感器930檢測的機(jī)器護(hù)甲900穿戴者的姿勢。

通信接口980可以是這樣的任何一個(gè)或多個(gè)組件：其被構(gòu)造用來使機(jī)器護(hù)甲900的元件(例如，控制器910)能夠?qū)⑿畔l(fā)送至某一或某些其它系統(tǒng)且/或接收來自某一或某些其它系統(tǒng)的信息。例如，通信接口980可以包括被構(gòu)造用來將遙測數(shù)據(jù)(例如，機(jī)器護(hù)甲900操作和關(guān)于穿戴者的生理數(shù)據(jù))傳輸至遠(yuǎn)程系統(tǒng)的無線電收發(fā)器。在另一個(gè)示例中，通信接口980可以被構(gòu)造用來與穿戴者的蜂窩電話或平板電腦通信且用來通過使能控制器910與穿戴者的蜂窩電話或平板電腦上的應(yīng)用程序之間的通信從而借助這樣的應(yīng)用程序使機(jī)器護(hù)甲900的控制變得容易。通信接口980可以被構(gòu)造用來經(jīng)由有線和/或無線媒介通信。通信接口980可以包括被構(gòu)造用來使機(jī)器護(hù)甲900的元件(例如，控制器910)與某遠(yuǎn)程系統(tǒng)之間的通信成為可能的無線電設(shè)備、藍(lán)牙收發(fā)器、WiFi收發(fā)器、LTE或其它蜂窩通信設(shè)備、衛(wèi)星上行鏈路、ZigBee收發(fā)器、IRdA或其它光學(xué)通信元件或其它的組件。

通信接口980可以被操作用來使關(guān)于機(jī)器護(hù)甲900和/或穿戴者的遙測的發(fā)送、機(jī)器護(hù)甲900元件或穿戴者的各方面的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和/或接收以及遠(yuǎn)程系統(tǒng)(例如，在線應(yīng)用程序商店)的程序指令或其它數(shù)據(jù)的接收成為可能。此外，通信接口980可以被操作用來便于機(jī)器護(hù)甲900的穿戴者與其它的人或系統(tǒng)之間的通信。例如，機(jī)器護(hù)甲900可以包括麥克風(fēng)和/或揚(yáng)聲器且可以操作通信接口980、麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器來便于穿戴者與其它人之間的語言通信。

高電壓驅(qū)動(dòng)器955被構(gòu)造用來產(chǎn)生并調(diào)整用來操作外部腱940和/或電聚合物人造肌肉(EPAM)觸覺元件950的高電壓信號。高電壓驅(qū)動(dòng)器955可以包括電感器、變壓器、回掃變壓器(flyback)、電容器、高電壓開關(guān)、振蕩器或能夠?qū)崿F(xiàn)與高電壓有關(guān)的產(chǎn)生、存儲、調(diào)制、選通和其它功能的其它元件。根據(jù)外部腱940和/或觸覺元件950的構(gòu)造，高電壓可以是幾百伏特的電壓或其它的電壓。在一些示例中，高電壓驅(qū)動(dòng)器955可以包括單個(gè)高電壓發(fā)生器和一個(gè)或多個(gè)高電壓開關(guān)，所述開關(guān)被構(gòu)造用來將由高電壓發(fā)生器產(chǎn)生的高電壓選通至各自的致動(dòng)器組(例如，外部腱940、觸覺元件950)的。高電壓驅(qū)動(dòng)器955可以被構(gòu)造用來將中間水平的電壓提供給致動(dòng)器(例如，外部腱940、觸覺元件950)以使致動(dòng)器在中間水平的操作成為可能，例如，操作外部腱940以使外部腱940在拉力下滑動(dòng)而不是被完全接合(無滑動(dòng))或完全不接合(自由移動(dòng))。

高電壓驅(qū)動(dòng)器955可以被構(gòu)造用來使其它功能成為可能。在一些示例中，高電壓驅(qū)動(dòng)器955可以被構(gòu)造用來檢測致動(dòng)器940、950的某一或某些性質(zhì)。例如，高電壓驅(qū)動(dòng)器955可以被構(gòu)造用來檢測外部腱940的電容且檢測到的電容可以用來確定關(guān)于外部腱940的長度、應(yīng)變或其它信息。此外，高電壓驅(qū)動(dòng)器955可以被構(gòu)造用來進(jìn)行致動(dòng)器的閉環(huán)控制；例如，高電壓驅(qū)動(dòng)器955可以檢測外部腱940在拉力下的長度且可以操作用來將電壓施加于外部腱940以使外部腱940的長度以受控速率或根據(jù)其它指令或約束來增加。在一些示例中，高電壓驅(qū)動(dòng)器955可以被構(gòu)造用來確保安全操作，例如，通過包括斷路器、變阻器、電壓鉗位二極管或其它一些元件來防止過電壓、過電流、對穿戴者造成的損傷、機(jī)器護(hù)甲900元件損壞或其它的不利情況。高電壓驅(qū)動(dòng)器955還可以包括這樣的電平移動(dòng)電路：其用于使較低電壓下操作的組件(例如，控制器910) 能夠操作高電壓驅(qū)動(dòng)器955而又不會被高電壓驅(qū)動(dòng)器955中產(chǎn)生的高電壓損壞。

電機(jī)控制器965被構(gòu)造用來產(chǎn)生且調(diào)節(jié)對TSA 960的電機(jī)進(jìn)行操作的電壓和/或電流。電機(jī)控制器965可以包括電感器、變壓器、回掃變壓器、降壓變換器、升壓變換器、電容器、開關(guān)、振蕩器、控制器、比較器或能夠使與驅(qū)動(dòng)電機(jī)有關(guān)的產(chǎn)生、存儲、調(diào)制、選通和其它功能成為可能的其它元件。電機(jī)控制器965可以被構(gòu)造用來產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)TSA 960的電機(jī)線圈的電壓和/或電流波形。例如，電機(jī)控制器965可以包括脈寬調(diào)制(PWM)開關(guān)，其被構(gòu)造用來產(chǎn)生具有特定脈寬的電壓脈沖以使與這樣的PWM開關(guān)連接的電機(jī)的線圈經(jīng)受與特定脈寬相關(guān)的有效電流。電機(jī)控制器965可以包括分別用于利用編碼器964和/或負(fù)荷傳感器962來檢測TSA 960的轉(zhuǎn)動(dòng)和/或施加于TSA 960的元件的力的電子元件(例如，比較器、ADC、放大器)。電機(jī)控制器965可以根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子的被檢測到的角度和/或由配置于電機(jī)中的霍爾(Hall)傳感器檢測到的磁場，來控制施加于電機(jī)線圈的電壓和/或電流的時(shí)序。額外地或可替代地，電機(jī)控制器965可以根據(jù)從電機(jī)線圈檢測到的反電動(dòng)勢和/或使用電機(jī)控制器965的電流傳感器檢測到的通過電機(jī)線圈的電流，來控制施加于電機(jī)線圈的電壓和/或電流的時(shí)序。此外，電機(jī)控制器965可以被構(gòu)造用來進(jìn)行TSA 960的閉環(huán)控制；例如，電機(jī)控制器965可以檢測由TSA 960施加的拉力(例如，通過使用負(fù)荷傳感器962)且可以操作TSA 960以使拉力以受控速率或根據(jù)其它的指令或約束來增大/減小。

8.智能腱外部肌肉

外部腱、扭繩致動(dòng)器(TSA)和其它致動(dòng)器能夠被操作用來單獨(dú)地將力施加在兩個(gè)不同的受控元件之間且/或單獨(dú)地傳輸兩個(gè)不同的受控元件之間的力。外部腱、TSA和其它致動(dòng)器能夠可替代地裝入混合致動(dòng)器來將力施加在兩個(gè)不同的受控元件之間且/或傳輸兩個(gè)不同的受控元件之間的力。含有外部腱和TSA的混合致動(dòng)器可以被構(gòu)造為以在某些方面優(yōu)于這些致動(dòng)器分別單獨(dú)操作的方式來操作。例如，當(dāng)與被單獨(dú)構(gòu)造的和/或操作的外部腱和/或TSA比較時(shí)，混合致動(dòng)器可以具有更優(yōu)的柔量、生物致動(dòng)器相似性、效率、運(yùn)動(dòng)范圍、行程長度或其它特性。在本文中，將含有至少一個(gè)TSA和至少一個(gè)外部腱的混合致動(dòng)器稱為智能腱外部肌肉(STEM)。

圖10A圖示了這樣的STEM 1000a：STEM 1000a被附著于第一受控元件1010a和第二受控元件1020a以使STEM 1000a可以被操作用來在第一受控元件1010a與第二受控元件1020a之間施加力和/或改變第一受控元件1010a與第二受控元件1020a之間的位移。STEM 1000a包括電機(jī)1030a，其與第一受控元件1010a剛性連接。扭繩1035a的第一端與外部腱1040a的第一端機(jī)械連接。外部腱1040a的第二端與第二受控元件1020a機(jī)械連接。電機(jī)1030a的轉(zhuǎn)子與扭繩1035a的第二端連接以使電機(jī)1030a能夠被操作用來將扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)施加于扭繩1035a的第二端，以使力和/或位移變化被施加于第一受控元件1010a與外部腱1040a的第一端之間。外部腱1040a被構(gòu)造用作切換柔量元件，該元件能夠被電操作為具有至少兩個(gè)有效柔量(即，施加在外部腱1040a的第一與第二端之間的力與外部腱1040a的應(yīng)變之間的兩個(gè)不同關(guān)系)中的一個(gè)。外部腱1040a和扭繩致動(dòng)器1030a、1035a分別可以類似于本文中所述的其它外部腱(例如，200a、200b、200c、200d)和TSA(例如，400、500a-g、600a-e)而被構(gòu)造或可以被以其它方式來構(gòu)造。

外部腱1040a可以被構(gòu)造為使得其未被接合時(shí)具有非常高的柔量且當(dāng)被接合時(shí)具有非常低的柔量。即，外部腱1040a可以被構(gòu)造為用來使TSA1030a、1035a與第一受控元件1010a和第二受控元件1020a結(jié)合和脫離。外部腱1040a可以以使TSA1030a、1035a的運(yùn)動(dòng)范圍適于應(yīng)用的方式進(jìn)行操作。TSA 1030a、1035a的運(yùn)動(dòng)范圍是第一受控元件1010a與第二受控元件1020a之間的總位移變化，并且通過轉(zhuǎn)動(dòng)扭繩1035a的第二端轉(zhuǎn)動(dòng)，TSA 1030a、1035a可以影響該總位移變化。

在一些示例中，STEM 1000a可以是柔性機(jī)器護(hù)甲的一部分，且第一受控元件1010a和第二受控元件1020a可以分別是穿戴者的小腿和穿戴者的腳，以使STEM可以被操作用來將扭矩施加于穿戴者的踝部。第一受控元件1010a和第二受控元件1020a的位移能夠?qū)?yīng)于穿戴者踝部的角度變化。與穿戴者可以經(jīng)受的踝部角度的全范圍相對應(yīng)的位移可以大于TSA 1030a、1035a的運(yùn)動(dòng)范圍。在這種情況下，外部腱1040a可以被操作用來松開TSA 1030a、1035a以允許穿戴者自由移動(dòng)其踝關(guān)節(jié)。一旦確定柔性機(jī)器護(hù)甲應(yīng)該將扭矩施加于穿戴者的踝部，外部腱1040a就可以被操作用來接合TSA 1030a、1035a且TSA 1030a、1035a可以被操作用來將扭矩施加于穿戴者的踝部。以這樣的方式，可以說，通過允許第一受控元件1010a和第二受控元件1020a從TSA 1030a、1035a松開和再定位，裝入STEM 1000a使TSA 1030a、1035a的有效運(yùn)動(dòng)范圍增大。

在一些示例中，外部腱1040a可以被接合(即，可以被操作為具有相對低的柔量)。含有STEM 1000a的柔性機(jī)器護(hù)甲可以根據(jù)應(yīng)用操作TSA 1030a、1035a和傳感器(例如，負(fù)荷傳感器、編碼器和加速度計(jì))。柔性機(jī)器護(hù)甲可以操作TSA 1030a、1035a和傳感器以相對于應(yīng)用確定TSA 1030a、1035a最佳傳輸比、長度、行程長度或其它一種或多種特性。柔性機(jī)器護(hù)甲然后可以接合和松開外部腱1040a以將TSA 1030a、1035a的傳輸比、長度、行程長度或其它一種或多種特性調(diào)整為與確定的TSA1030a、1035a的一種或多種最佳特性相對應(yīng)。

例如，包含于STEM(被構(gòu)造用來跨過穿戴者的踝部施加力)中的TSA的傳輸比可以與穿戴者的和/或STEM的重量、幾何結(jié)構(gòu)或其它特性有關(guān)。含有STEM的柔性機(jī)器護(hù)甲可以操作STEM以將力施加于穿戴者的踝部，確定TSA的最佳傳輸比并且可以操作STEM以使TSA的傳輸比與確定的最佳傳輸比相對應(yīng)。因此，可以包括：松開外部腱，然后操作STEM的電機(jī)來改變STEM的扭繩的扭鉸(由此改變TSA的傳輸比)，然后再接合外部腱。在一些示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲可以(使用用戶界面、觸覺元件、STEM的操作或其它的方法)將穿戴者將要進(jìn)行的動(dòng)作指示給穿戴者以有助于TSA的特性的改變(例如，通過當(dāng)外部腱被松開時(shí)指導(dǎo)穿戴者施加等大力(isometric force)以使TSA能夠被操作用來改變TSA的特性；隨后，外部腱可以接合以使TSA可以幫助穿戴者的肌肉組織施加動(dòng)態(tài)和/或靜態(tài)的力)。

額外地或可替代地，STEM 1000a可以以仿生的方式來操作。即，根據(jù)應(yīng)用，外部腱1040a的柔量和TSA1030a、1035a的力和/或位移可以被控制用來使第一受控元件1010a與第二受控元件1020a之間的力的施加和/或傳輸能夠更加有效、更不可能造成穿戴者或附著于第一受控元件1010a和第二受控元件1020a的系統(tǒng)的損傷或損壞，或在其它方面優(yōu)于單獨(dú)地操作TSA和/或外部腱。在一些示例中，外部腱1040a可以被構(gòu)造為通過包括一個(gè)或多個(gè)彈簧或其它柔量元件來提取、注入且/或存儲機(jī)械能。在示例中，STEM 1000a可以通過操作TSA 1030a、1035a來將力和位移施加于外部腱1040a的方式，操作外部腱1040a以使之“被充有”彈性勢能。外部腱1040a然后可以被操作用來釋放存儲的彈性勢能。例如，外部腱1040a可以被操作用來釋放存儲的彈性勢能，以使含有STEM1000a的柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的跳躍：該跳躍比穿戴者和/或TSA 1030a、1035a在外部腱1040a中沒有存儲彈性勢能的情況下可以實(shí)現(xiàn)的跳躍更高。

與STEM 1000a類似地構(gòu)造的STEM可以被構(gòu)造為自包含的柔性單元。圖10B圖示了這樣的STEM 1000b：STEM 1000b附著于第一受控元件1010b和第二受控元件1020b，以使STEM 1000b可以被操作用來在第一受控元件1010b與第二受控元件1020b之間施加力和/或改變第一受控元件1010b與第二受控元件1020b之間的位移。STEM 1000b包括電機(jī)1030b，其與柔性傳輸管1035b的第一端剛性連接，柔性傳輸管1035b被構(gòu)造用來沿著其長度傳輸扭矩和/或力且在與其長度垂直的方向上是柔性的(類似于鮑登纜繩的外殼)。柔性傳輸管1035b的第二端與第一受控元件1010b剛性連接。扭繩1037b的第一端與外部腱1040b的第一端機(jī)械連接合。外部腱1040b的第二端與第二受控元件1020b機(jī)械連接。扭繩1037b被部分地包含在柔性傳輸管1035b內(nèi)且被柔性傳輸管1035b保護(hù)。電機(jī)1030b的轉(zhuǎn)子與扭繩1037b的第二端連接以使電機(jī)1030b能夠被操作用來將扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)施加于扭繩1037b的第二端，以致力和/或位移變化施加在第一受控元件1010b與外部腱1040b的第一端之間。外部腱1040b被構(gòu)造用作切換柔量元件，該元件能夠被電操作以具有至少兩個(gè)有效柔量(即，具有施加在外部腱1040b的第一與第二端之間的力與外部腱1040b的應(yīng)變之間的兩個(gè)不同關(guān)系)中的一個(gè)。外部腱和扭繩致動(dòng)器1030b、1035b可以類似于本文中所述的其它外部腱(例如，200a、200b、200c、200d)和TSA(例如，400、500a-g、600a-e)地被構(gòu)造或可以以其它方式被構(gòu)造。STEM 1000b可以與STEM 1000a類似地操作。

圖10C圖示了這樣的STEM 1000c：STEM 1000c附著于第一受控元件1010c和第二受控元件1020c，以使STEM 1000c可以被操作用來在第一受控元件1010c與第二受控元件1020c之間施加力和/或改變第一受控元件1010c與第二受控元件1020c之間的位移。STEM 1000c包括電機(jī)1030c，其與第一受控元件1010c剛性連接。扭繩1035c的第一端與外部腱1040c的第一端機(jī)械連接。外部腱1040c的第二端與第一受控元件1010c機(jī)械連接。外部腱1040c是柔性的且包繞著桿1025c，1025c與第二受控元件1020c剛性連接。電機(jī)1030c的轉(zhuǎn)子與扭繩1035c的第二端連接使得電機(jī)1030c能夠被操作用來將扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)施加于扭繩1035c的第二端，以使力和/或位移變化被施加于第一受控元件1010c與外部腱1040c的第一端之間。外部腱1040c被構(gòu)造用作切換柔量元件，該元件能夠被電操作以具有至少兩個(gè)有效柔量(即，施加在外部腱1040c的第一與第二端之間的力與外部腱1040c的應(yīng)變之間的兩個(gè)不同關(guān)系)中的一個(gè)。外部腱1040c和扭繩致動(dòng)器1030c、1035c可以類似于本文中所述的其它外部腱(例如，200a、200b、200c、200d)和TSA(例如，400、500a-g、600a-e)地被構(gòu)造或可以以其它方式被構(gòu)造。STEM 1000c可以與STEM1000類似地操作。

圖10D圖示了這樣的STEM 1000d：STEM 1000d附著于第一受控元件1010d和第二受控元件1020d，以使STEM 1000d可以被操作用來在第一受控元件1010d與第二受控元件1020d之間施加力和/或改變第一受控元件1010d與第二受控元件1020d之間的位移。STEM 1000d包括剛性連接至第一受控元件1010d的電機(jī)1030d。扭繩1035d的第一端與第一外部腱1040d的第一端機(jī)械連接。第一外部腱1040d的第二端與第二受控元件1020d機(jī)械連接。電機(jī)1030d的轉(zhuǎn)子與扭繩1035d的第二端連接使得電機(jī)1030d能夠被操作用來將扭矩和/或轉(zhuǎn)動(dòng)施加于扭繩1035d的第二端，以使力和/或位移變化被施加于第一受控元件1010d與第一外部腱1040d的第一端之間。此外，STEM 1000d還包括第二外部腱1045d，第二外部腱1045d具有分別與第一受控元件1010d和第二受控元件1020d剛性連接的兩端。外部腱1040d、1045d被構(gòu)造用作切換柔量元件，其能夠被單獨(dú)地電操作以具有至少兩個(gè)有效柔量(即，施加在外部腱1040d、1045d的第一與第二端之間的力與外部腱1040d、1045d的應(yīng)變之間的兩個(gè)不同關(guān)系)中的一個(gè)。外部腱1040d、1045d和扭繩致動(dòng)器1030d、1035d可以類似于本文中所述的其它外部腱(例如，200a、200b、200c、200d)和TSA(例如，400、500a-g、600a-e)地被構(gòu)造或可以以其它方式被構(gòu)造。

STEM 1000d可以被操作用來提供柔性機(jī)器護(hù)甲的某些應(yīng)用或操作。在一些示例中，第二外部腱1045d可以與彈簧串聯(lián)連接以允許彈簧被接合從而在第一期間內(nèi)傳遞力(例如，將力傳遞至穿戴者的身體/傳遞來自穿戴者的身體的力)且在第二期間內(nèi)基本上不傳遞力。例如，外部腱1045d可以與彈簧串聯(lián)連接且第一受控元件1010d和第二受控元件1020d可以是穿戴者的小腿和腳，以使STEM 1000d可以被操作用來將伸肌扭矩施加于穿戴者的踝部。隨著用戶的踵在移動(dòng)期間與地面接觸，第二外部腱1045d可以被接合。隨后，當(dāng)用戶屈曲其踝部時(shí)，被接合的彈簧則可以“被充有”彈性勢能。當(dāng)穿戴者在將腳從地面抬起之前伸展其踝部時(shí)，“被存儲”的彈性勢能可以被釋放至穿戴者的踝部；存儲來自穿戴者的踝部的機(jī)械能/釋放機(jī)械能至穿戴者的踝部可以提高穿戴者的移動(dòng)效率。隨著穿戴者的腳從地面抬起，第二外部腱1045d可以被松開，以使在穿戴者的腳不與地面接觸時(shí)，第二外部腱1045d和彈簧基本上不影響穿戴者的踝部處的轉(zhuǎn)動(dòng)和/或扭矩。并行地，第一外部腱1040d可以在彈簧開始釋放存儲的彈性勢能的時(shí)間點(diǎn)上被接合，且隨著穿戴者的腳從地面抬起而被松開。當(dāng)?shù)谝煌獠侩?040d被接合時(shí)，TSA 1030d、1035d可以被操作用來將伸肌扭矩施加于穿戴者的踝部，以此幫助穿戴者的肌肉及彈簧通過穿戴者的腳向地面施加力。根據(jù)應(yīng)用，STEM 1000d的其它構(gòu)造和使用模式是能夠預(yù)期的。此外，與外部腱串聯(lián)連接的彈簧可以被實(shí)施為外部腱的元件。

在一些示例中，包含于STEM 1000d中的外部腱1040d、1045d和/或額外外部腱(未示出)可以以交替的方式被接合和松開以使得能夠在第一受控元件1010d與第二受控元件1020d之間產(chǎn)生和/或施加更大的力。例如，外部腱1040d、1045d可以被操作用來為彈簧“安裝棘輪”(ratcheta spring)，以此將彈簧機(jī)械連接至力施加和/或力產(chǎn)生元件(穿戴者的身體和TSA1030d、1035d)，從而漸進(jìn)地將能量機(jī)械添加于彈簧(未示出且/或包含于外部腱1040d、1045d)中。STEM的其它重復(fù)的機(jī)械添加操作是能夠預(yù)期的。

注意，本文中所述的STEM(例如，1000a、1000b、1000c、1000d)旨在作為非限制性的圖示性示例。STEM的其它構(gòu)造和操作是能夠預(yù)期的。此外，本文中的任何示例性STEM的TSA可以被替換為其它線性致動(dòng)器，例如，EPAM。

9.柔性機(jī)器護(hù)甲的用于將力和/或扭矩施加于單關(guān)節(jié)的元件的構(gòu)造

柔性機(jī)器護(hù)甲中致動(dòng)器以及剛性和柔性傳力元件的構(gòu)造能夠使力從穿戴者身體的第一部位傳遞至第二部位。這能夠使用電操作元件來實(shí)現(xiàn)以使柔性機(jī)器護(hù)甲能夠以最低限度地妨礙第一和第二部位的相對運(yùn)動(dòng)的方式操作致動(dòng)器。圖11A-11I分別圖示了柔性機(jī)器護(hù)甲1100a-i的示意性側(cè)視圖，柔性機(jī)器護(hù)甲1100a-i被構(gòu)造用來選擇性地在各個(gè)穿戴者1105a-i的小腿與腳之間傳遞力以使扭矩施加于對應(yīng)的踝部1107a-i。

圖11A圖示了柔性機(jī)器護(hù)甲1100a的元件，柔性機(jī)器護(hù)甲1100a被構(gòu)造用來將伸肌扭矩施加于穿戴者1105a的踝部1107a且/或在穿戴者1105a的小腿與腳之間施加拉力。柔性機(jī)器護(hù)甲1100a包括與第一傳力元件(FTE)1130a剛性連接的電機(jī)1110a。第一傳力元件1130a被構(gòu)造為將電機(jī)1110a連接至穿戴者1105a的小腿，以使當(dāng)柔性機(jī)器護(hù)甲1100a被操作用來將伸肌扭矩和/或拉力施加于穿戴者1105a的身體時(shí)電機(jī)1110a相對于穿戴者1105a小腿的位置不顯著變化。此外，第一FTE 1130a被構(gòu)造為使得電機(jī)1110a相對于穿戴者1105a小腿的位置在穿戴者1105a小腿的后面。柔性機(jī)器護(hù)甲1100a還包括第二FTE 1120a，其被構(gòu)造為將扭繩1112a的第一端連接至穿戴者1105a的腳部。扭繩1112a的第二端與電機(jī)1110a的轉(zhuǎn)子連接。

電機(jī)1110a的操作造成伸肌扭矩被施加于穿戴者1105a的踝部。柔性機(jī)器護(hù)甲1100a的施加這樣的伸肌扭矩的操作還能夠?qū)е掠蓭?132a施加的施加于穿戴者1105a小腿后面的法向力，帶1132a連接至第一FTE1130a且被構(gòu)造用來保持第一FTE 1130a相對于穿戴者1105a小腿的位置。柔性機(jī)器護(hù)甲1100a的施加這樣的伸肌扭矩的操作還能夠?qū)е迈撞?107a的顯著的壓縮負(fù)荷。

圖11B圖示了柔性機(jī)器護(hù)甲1100b的元件，柔性機(jī)器護(hù)甲1100b被構(gòu)造用來將伸肌扭矩施加于穿戴者1105b的踝部1107a且/或在穿戴者1105b的小腿與腳之間施加拉力。柔性機(jī)器護(hù)甲1100b包括與第一FTE1130b剛性連接的電機(jī)1110b。第一傳力元件1130b被構(gòu)造為將電機(jī)1110b連接至穿戴者1105b的小腿，以使當(dāng)柔性機(jī)器護(hù)甲1100b被操作用來將伸肌扭矩和/或拉力施加于穿戴者1105b的身體時(shí)電機(jī)1110b相對于穿戴者1105a小腿的位置不顯著變化。此外，第一FTE 1130b被構(gòu)造為使得電機(jī)1110b相對于穿戴者1105b小腿的位置在穿戴者1105b小腿的前面。柔性機(jī)器護(hù)甲1100b還包括第二FTE 1120b，其被構(gòu)造用來將扭繩1112b的第一端連接至穿戴者1105b的腳部。扭繩1112b的第二端與電機(jī)1110b的轉(zhuǎn)子連接。

電機(jī)1110b的操作造成伸肌扭矩被施加至穿戴者1105b的踝部。柔性機(jī)器護(hù)甲1100b的施加這樣的伸肌扭矩的操作還能夠?qū)е嘛@著的向下剪切力被第一FTE 1130b施加于穿戴者1105b小腿前面。柔性機(jī)器護(hù)甲1100b的施加這樣的伸肌扭矩的操作還能夠?qū)е迈撞?107b的顯著的壓縮負(fù)荷。

圖11C圖示了柔性機(jī)器護(hù)甲1100c的元件，柔性機(jī)器護(hù)甲1100c被構(gòu)造用來將伸肌扭矩施加于穿戴者1105c的踝部1107c。柔性機(jī)器護(hù)甲1100c包括剛性連接至第一FTE 1130c的電機(jī)1110c。第一傳力元件1130c被構(gòu)造用來將電機(jī)1110c連接至穿戴者1105c的小腿，以使當(dāng)柔性機(jī)器護(hù)甲1100c被操作用來將伸肌扭矩和/或拉力施加于穿戴者1105c的身體時(shí)，電機(jī)1110c相對于穿戴者1105c小腿的位置不顯著變化。此外，第一FTE 1130c被構(gòu)造為使得電機(jī)1110c相對于穿戴者1105c小腿的位置在穿戴者1105c小腿的前面。柔性機(jī)器護(hù)甲1100c還包括被構(gòu)造用來將扭繩1112c的第一端連接至穿戴者1105c的腳部的第二FTE 1120c。第二FTE 1120c包括從穿戴者1105c的踵部延伸至扭繩1112c的第一端的至少一個(gè)剛性元件(即，除了能夠傳遞拉力以外還能夠傳遞壓縮力和扭矩的元件)。扭繩1112c的第二端與電機(jī)1110c的轉(zhuǎn)子連接。

電機(jī)1110c的操作造成伸肌扭矩被施加于穿戴者1105c的踝部。柔性機(jī)器護(hù)甲1100c的施加這樣的伸肌扭矩的操作能夠?qū)е路浅Ｐ〉募羟辛κ┘釉诖┐髡?105c小腿前面與第一FTE 1130c之間。第二FTE 1120c的剛性元件的移動(dòng)可能需要穿戴者1105c小腿后面的較大體積不能存在其它物體。

圖11D圖示了柔性機(jī)器護(hù)甲1100d的元件，柔性機(jī)器護(hù)甲1100d被構(gòu)造用來將伸肌扭矩施加于穿戴者1105d的踝部1107d且/或在穿戴者1105d的小腿與腳之間施加力。柔性機(jī)器護(hù)甲1100d包括剛性連接至第一FTE 1130d的電機(jī)1110d。第一傳力元件1130d被構(gòu)造為將力耦合至穿戴者1105d的小腿。柔性機(jī)器護(hù)甲1100d還包括第一、第二和第三剛性傳力元件(RFTE)1140d、1150d和1160d。第一RFTE 1140d通過軸承1132d和1142d分別與第一FTE 1130d和第二RFTE 1150d連接。第三RFTE1160d通過軸承1152d和1162d分別與第二RFTE 1150d和第二FTE 1120d連接。第二FTE 1120d被構(gòu)造用來將力從軸承1162d耦合至穿戴者1105b的腳部。柔性機(jī)器護(hù)甲1100d還包括柔性傳輸管1114d，其被構(gòu)造為沿著其長度傳遞扭矩和/或力且在與其長度垂直的方向上是柔性的(類似于鮑登纜繩的外殼)。柔性傳輸管1114d的端部連接至電機(jī)1110d和第二RFTE1150d。扭繩1112d部分配置在柔性傳輸管1114d內(nèi)且連接至電機(jī)1110b的轉(zhuǎn)子和第三RFTE 1160d。

電機(jī)1110d的操作造成在第二RFTE 1150d的后端和第三RFTE1160d的后端施加力，以使軸承1142d和1162d受力而彼此遠(yuǎn)離。這能夠?qū)е卤皇┘佑诖┐髡?105d的踝部的伸肌扭矩。柔性機(jī)器護(hù)甲1100d的施加這樣的伸肌扭矩的操作還能夠?qū)е嘛@著的向上剪切力被第一FTE1130d施加至穿戴者1105d小腿前面。柔性機(jī)器護(hù)甲1100d的施加這樣的伸肌扭矩的操作還能夠?qū)е迈撞?107d的壓縮負(fù)荷減小。

圖11E圖示了柔性機(jī)器護(hù)甲1100e的元件，柔性機(jī)器護(hù)甲1100e被構(gòu)造用來將伸肌扭矩施加于穿戴者1105e的踝部1107e且/或在穿戴者1105e的小腿與腳之間施加力。柔性機(jī)器護(hù)甲1100e包括剛性連接至第一FTE 1130e的電機(jī)1110e。第一傳力元件1130e被構(gòu)造用來將力耦合至穿戴者1105e的小腿。柔性機(jī)器護(hù)甲1100e還包括第一和第二剛性傳力元件(RFTE)1140e和1150e。第一RFTE 1140e通過軸承1132e和1142e 分別與第一FTE 1130e和第二RFTE 1150e連接。第二RFTE 1150e通過軸承1152e與第二FTE 1120e連接。第二FTE 1120e被構(gòu)造用來將力從軸承1152e耦合至穿戴者1105e的腳部。柔性機(jī)器護(hù)甲1100e還包括連接至電機(jī)1110e的轉(zhuǎn)子和第一RFTE 1140e的扭繩1112e。

電機(jī)1110e的操作造成使軸承1132e和1152e受力彼此遠(yuǎn)離的力被施加。這能夠?qū)е率┘佑诖┐髡?105e踝部的伸肌扭矩。柔性機(jī)器護(hù)甲1100e的施加這樣的伸肌扭矩的操作還能夠?qū)е嘛@著的向上剪切力被第一FTE1130e施加至穿戴者1105e小腿前面。柔性機(jī)器護(hù)甲1100e的施加這樣的伸肌扭矩的操作還能夠?qū)е迈撞?107e的壓縮負(fù)荷降低。

圖11F圖示了柔性機(jī)器護(hù)甲1100f的元件，柔性機(jī)器護(hù)甲1100f被構(gòu)造用來將伸肌扭矩施加于穿戴者1105f的踝部1107f且/或在穿戴者1105f的小腿與腳之間施加力。柔性機(jī)器護(hù)甲1100f包括剛性連接至第一FTE1130f的致動(dòng)器1110f。第一傳力元件1130f被構(gòu)造用來將致動(dòng)器1110f連接至穿戴者1105f的小腿，以使當(dāng)柔性機(jī)器護(hù)甲1100f被操作用來將伸肌扭矩和/或力施加于穿戴者1105f的身體時(shí)致動(dòng)器1110f相對于穿戴者1105f小腿的位置不顯著變化。此外，第一FTE 1130f被構(gòu)造為使得致動(dòng)器1110f相對于穿戴者1105f小腿的位置在穿戴者1105f小腿的前面。柔性機(jī)器護(hù)甲1100f還包括第二FTE 1120f，其被構(gòu)造用來通過軸承1142f將剛性傳力元件(RFTE)1140f的第一端連接至穿戴者1105f的腳部。RFTE 1140f被構(gòu)造為受到致動(dòng)器1110f的作用。

致動(dòng)器1110f的操作造成使軸承1142f和第一FTE 1130f受力彼此遠(yuǎn)離的力被施加。這能夠?qū)е率┘佑诖┐髡?105f的踝部的伸肌扭矩。柔性機(jī)器護(hù)甲1100f的施加這樣的伸肌扭矩的操作還能夠?qū)е嘛@著的向上剪切力被第一FTE 1130f施加于穿戴者1105f小腿前面。柔性機(jī)器護(hù)甲1100f的施加這樣的伸肌扭矩的操作還能夠?qū)е迈撞?107f的壓縮負(fù)荷降低。致動(dòng)器1110f和RFTE 1140f可以被構(gòu)造為起到齒輪齒條、滾珠螺桿和/或螺桿驅(qū)動(dòng)的作用(即，RFTE 1140f的一部分是有螺紋的、有節(jié)的或有齒的以使致動(dòng)器1110f可以將相對于第一FTE 1130f的向下的力和/或位移施加于RFTE 1140f)。額外地或可替代地，致動(dòng)器1110f可以是扭繩致動(dòng)器，且致動(dòng)器1110f的扭繩可以從致動(dòng)器1110f伸展至RFTE 1140f 的與軸承1142f相反的端部以便扭繩致動(dòng)器1110f的操作導(dǎo)致向下的力和/或位移相對于第一FTE 1130f被施加于RFTE 1140f。其它構(gòu)造是能夠預(yù)期的。

圖11G圖示了柔性機(jī)器護(hù)甲1100g元件，柔性機(jī)器護(hù)甲1100g被構(gòu)造用來將伸肌扭矩施加于穿戴者1105g的踝部1107g。柔性機(jī)器護(hù)甲1100g包括剛性連接至第一FTE 1130g的電機(jī)1110g。第一傳力元件1130g被構(gòu)造用來將力耦合至穿戴者1105g的小腿。柔性機(jī)器護(hù)甲1100g還包括第一和第二剛性傳力元件(RFTE)1140g和1150g。第一RFTE 1140g通過軸承1132g和1142g分別與第一FTE 1130g和第二RFTE 1150g連接。第二RFTE 1150g通過軸承1152g與第二FTE 1120g的前面連接。第二FTE 1120g被構(gòu)造用來將力從軸承1152g和第一扭繩1112g耦合至穿戴者1105g的腳部，第一扭繩1112g與第二FTE 1120g的后面連接。第一扭繩1112g還與電機(jī)1110g的元件連接以使電機(jī)能夠被操作用來使第一扭繩1112g的一端轉(zhuǎn)動(dòng)。柔性機(jī)器護(hù)甲1100g還包括第二扭繩1114g，第二扭繩1114g與第一RFTE 1140g連接且與電機(jī)1110g的元件連接，以使電機(jī)1110g能夠被操作用來使第二扭繩1114g的一端轉(zhuǎn)動(dòng)。

電機(jī)1110g的操作造成這樣的力被施加：所述力的施加使得軸承1132g和1152g受力彼此遠(yuǎn)離并且使得第二FTE 1120g的后面朝著電機(jī)1110g受力上升。這能夠?qū)е率┘佑诖┐髡?105g踝部的伸肌扭矩。柔性機(jī)器護(hù)甲1100g能夠被構(gòu)造為使得柔性機(jī)器護(hù)甲1100g的施加這樣的伸肌扭矩的操作導(dǎo)致在穿戴者1105g小腿前面與第一FTE 1130g之間沒有明顯的剪切力。柔性機(jī)器護(hù)甲1100g的施加這樣的伸肌扭矩的操作還能夠?qū)е卤粠?132g施加的且施加于穿戴者1105g小腿后面的法向力，帶1132g連接至第一FTE 1130g且被構(gòu)造用來保持第一FTE 1130g相對于穿戴者1105g小腿的位置。注意，被構(gòu)造用來使用電機(jī)1110g驅(qū)動(dòng)第一扭繩1112g和第二扭繩1114g的柔性機(jī)器護(hù)甲1100g可以以包括齒輪組在內(nèi)的許多方式來實(shí)施，在所述齒輪組中，齒輪被構(gòu)造為由電機(jī)1110g驅(qū)動(dòng)并且兩個(gè)齒輪被構(gòu)造用來分別驅(qū)動(dòng)扭繩1112g和1114g。額外地或可替代地，柔性機(jī)器護(hù)甲1100g可以包括被構(gòu)造用來分別驅(qū)動(dòng)扭繩1112g和1114g的兩個(gè)電機(jī)。

圖11H圖示了柔性機(jī)器護(hù)甲1100h的元件，柔性機(jī)器護(hù)甲1100h被構(gòu)造用來將伸肌扭矩施加于穿戴者1105h的踝部1107h。柔性機(jī)器護(hù)甲1100h包括剛性連接至第一FTE 1130h的電機(jī)1110h。第一傳力元件1130h被構(gòu)造用來將力耦合至穿戴者1105h的小腿。柔性機(jī)器護(hù)甲1100h還包括第一和第二剛性傳力元件(RFTE)1140h和1150h。第一RFTE 1140h通過軸承1132h和1142h分別與第一FTE 1130h和第二RFTE 1150h連接。第二RFTE 1150h通過軸承1152h與第二FTE 1120h的前面連接。第二FTE 1120h被構(gòu)造用來將力從軸承1152h和第一扭繩1112h耦合至穿戴者1105h的腳部，第一扭繩1112h連接至第二FTE 1120h的后面。第一扭繩1112h還與電機(jī)1110h的元件連接以使電機(jī)能夠被操作用來使第一扭繩1112h的一端轉(zhuǎn)動(dòng)。第一扭繩1112h還被構(gòu)造為在連接至第一FTE 1130h的滑輪1134h上滑動(dòng)。柔性機(jī)器護(hù)甲1100h還包括第二扭繩1114h，其與第一RFTE 1140h的后面連接且與電機(jī)1110h的元件連接以使電機(jī)1110h能夠被操作用來使第二扭繩1114g的一端轉(zhuǎn)動(dòng)。

電機(jī)1110h的操作造成這樣的力被施加：所述力被施加使得軸承1132h和1152h受力彼此遠(yuǎn)離并且使得第二FTE 1120h的后面朝著滑輪1134h受力上升。這能夠?qū)е率┘佑诖┐髡?105h踝部的伸肌扭矩。柔性機(jī)器護(hù)甲1100h能夠被構(gòu)造為使得柔性機(jī)器護(hù)甲1100h的施加這樣的伸肌扭矩的操作導(dǎo)致在穿戴者1105h的小腿前面與第一FTE 1130h之間沒有明顯的剪切力。柔性機(jī)器護(hù)甲1100h的施加這樣的伸肌扭矩的操作還能夠?qū)е掠蓭┘拥氖┘佑诖┐髡?105g的小腿后面的法向力，所述帶被連接至第一FTE 1130h且被構(gòu)造用來保持第一FTE 1130h相對于穿戴者1105h的小腿的位置。注意，被構(gòu)造用來使用電機(jī)1110h驅(qū)動(dòng)第一扭繩1112h和第二扭繩1114h的柔性機(jī)器護(hù)甲1100h可以以包括齒輪組在內(nèi)的許多方式來實(shí)施，在所述齒輪組中，齒輪被構(gòu)造為由電機(jī)1110h驅(qū)動(dòng)并且兩個(gè)齒輪被構(gòu)造用來分別驅(qū)動(dòng)扭繩1112h和1114h。額外地或可替代地，柔性機(jī)器護(hù)甲1100h可以包括被構(gòu)造用來分別驅(qū)動(dòng)扭繩1112h和1114h的兩個(gè)電機(jī)。

柔性機(jī)器護(hù)甲1100h還包括第一外部腱1162h和第二外部腱1164h，第一外部腱1162h連接在第一FTE 1130h與第二FTE 1120h的前面之間且第二外部腱1164h連接至第一RFTE 1140h的后端與第二FTE 1120h的后端之間。如本文中所述，第一外部腱1162h和第二外部腱1164h可以被操作用來接合和松開被包含在外部腱1162h、1164h中的具有特定柔量的元件(例如，彈簧和帶)，以在移動(dòng)期間或在穿戴者的其它活動(dòng)期間存儲和釋放彈性勢能和/或調(diào)節(jié)柔性機(jī)器護(hù)甲1100h的元件的阻抗。

圖11I圖示了柔性機(jī)器護(hù)甲1100i的元件，柔性機(jī)器護(hù)甲1100i被構(gòu)造用來將伸肌扭矩施加于穿戴者1105i的踝部1107i。柔性機(jī)器護(hù)甲1100i包括剛性連接至第一FTE 1130i的電機(jī)1110i。第一傳力元件1130i被構(gòu)造用來將力耦合至穿戴者1105i的小腿。柔性機(jī)器護(hù)甲1100i還包括第一和第二剛性傳力元件(RFTE)1140i和1150i。第一RFTE 1140i通過軸承1132i和1142i分別與第一FTE 1130i和第二RFTE 1150i連接。第二RFTE 1150i通過軸承1152i與第二FTE 1120i連接。第二FTE 1120i被構(gòu)造用來將力從軸承1152i和扭繩1112i耦合至穿戴者1105i的腳部，扭繩1112i連接至第二FTE 1120i的后面。扭繩1112e還與電機(jī)1110i的轉(zhuǎn)子連接。

電機(jī)1110i的操作造成這樣的力被施加：所述力的被施加使得第二FTE 1120i的后面被拉向電機(jī)1110i。這能夠?qū)е率┘佑诖┐髡?105i踝部的伸肌扭矩。柔性機(jī)器護(hù)甲1100i的施加這樣的伸肌扭矩的操作能夠?qū)е迈撞?107i的顯著的壓縮負(fù)荷和由第一FTE 1130i傳入穿戴者1105i的小腿的皮膚的剪切力和/或法向力。

柔性機(jī)器護(hù)甲1100i還包括第一外部腱1162i和第二外部腱1164i，第一外部腱1162i連接在第一FTE 1130i與第二FTE 1120i之間且第二外部腱1164i連接在第一RFTE 1140i的后端與第二RFTE 1150i的后端之間。如本文中所述，第一外部腱1162i和第二外部腱1164i可以被操作用來接合和松開被包含于外部腱1162i、1164i的具有特定柔量的元件(例如，彈簧、帶)，以在移動(dòng)期間或在穿戴者的其它活動(dòng)期間存儲和釋放彈性勢能且/或調(diào)節(jié)柔性機(jī)器護(hù)甲1100i的元件的阻抗。此外，第一外部腱1162i和第二外部腱1164i可以被操作用來當(dāng)柔性機(jī)器護(hù)甲1100i被操作用來將伸肌扭矩施加于穿戴者1105i踝部時(shí)減小踝部1107i的壓縮負(fù)荷和由第一FTE 1130i傳入穿戴者1105i的小腿皮膚的剪切力和/或法向力。

注意，圖11A-11I分別示出了柔性機(jī)器護(hù)甲1100a-1100i的元件的簡化橫截面示意圖。柔性機(jī)器護(hù)甲1100a-1100i的元件的一些或全部可以被復(fù)制且原始元件和復(fù)制元件配置在對應(yīng)的穿戴者1105a-1105i的腿部的相對兩側(cè)。額外地或可替代地，柔性機(jī)器護(hù)甲1100a-1100i的元件可以被構(gòu)造為整體或部分地包圍對應(yīng)的穿戴者1105a-1105i的身體部位，以使在元件之間和/或在元件與對應(yīng)的穿戴者1105a-1105i的身體部位之間傳遞的力和/或扭矩基本上沿著將對應(yīng)的穿戴者1105a-1105i身體的局部元件(例如，關(guān)節(jié))平分的平面(例如，沿著圖示示例中的腿部的中矢面)施加。此外，根據(jù)應(yīng)用，被描述為“軸承”的元件(例如，1132d、e、g、h、i，1142d、e、g、h、i，1162d)可以是任何種類的軸承(例如，滑動(dòng)軸承、滾珠軸承、滾柱軸承和液態(tài)軸承)或可以是被構(gòu)造為允許元件之間的轉(zhuǎn)動(dòng)但是不允許平動(dòng)的其它元件(例如，球窩關(guān)節(jié))。此外，圖示的“軸承”(例如，1132d、e、g、h、i，1142d、e、g、h、i，1162d)可以包括被構(gòu)造用來將復(fù)制的成對元件(如上所述)剛性連接在穿戴者的身體的某部位的相對側(cè)的桿或銷。此外，注意，根據(jù)應(yīng)用，在示出桿和/或銷的位置，可以使用其它轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)或其它關(guān)節(jié)。例如，根據(jù)需要兩個(gè)元件不能平動(dòng)但是能夠在一個(gè)或多個(gè)維度轉(zhuǎn)動(dòng)的應(yīng)用，可以使用鉸鏈關(guān)節(jié)、球窩關(guān)節(jié)、Hardy-Spicer關(guān)節(jié)或其它關(guān)節(jié)。

此外，柔性機(jī)器護(hù)甲中的致動(dòng)器以及剛性和柔性傳力元件的構(gòu)造還能夠?qū)嚎s力從穿戴者身體的第一部位傳遞至第二部位。這能夠使用電操作元件來實(shí)現(xiàn)以使柔性機(jī)器護(hù)甲能夠以最低限度地妨礙第一和第二部位的相對運(yùn)動(dòng)的方式操作致動(dòng)器。圖12A和12B分別圖示了柔性機(jī)器護(hù)甲1200的一部分的側(cè)視圖和后視圖，柔性機(jī)器護(hù)甲1200被構(gòu)造用來在穿戴者1205的大腿與小腿之間選擇性地傳輸壓縮力。

柔性機(jī)器護(hù)甲1200包括第一和第二剛性傳力元件(RFTE)1210和1220。第一RFTE 1210和第二RFTE 1220通過軸承1216、1217連接在一起，軸承1216、1217被構(gòu)造為允許第一RFTE 1210和第二RFTE 1220相對于彼此轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)柔性機(jī)器護(hù)甲1200被穿戴者1205穿戴時(shí)(如圖12A所示)，軸承1216、1217的轉(zhuǎn)軸的位置接近于穿戴者1205的膝部1207的轉(zhuǎn)軸，但是不一定與穿戴者1205膝部1207的轉(zhuǎn)軸同軸。柔性機(jī)器護(hù)甲1200被構(gòu)造為使得穿戴者1205的膝部的相對未受妨礙的運(yùn)動(dòng)和/或柔性機(jī)器護(hù)甲1200的在穿戴者1205的大腿與小腿之間傳遞壓縮力的操作不取決于軸承1216、1217的轉(zhuǎn)軸與膝部1207的轉(zhuǎn)軸的精密對準(zhǔn)。第一RFTE 1210和第二RFTE 1220分別在第一附著點(diǎn)1214和第二附著點(diǎn)1224連接至第一和第二力耦合元件(FCE)1212和1222。FCE 1212、1222能夠包括本文中別處所述的剛性和/或柔性元件，并且被構(gòu)造用來將下述力分別傳入穿戴者1205的大腿和小腿的皮膚，所述力是分別通過附著點(diǎn)1214、1224從RFTE 1210、1220傳輸至FCE 1212、1222的力。

柔性機(jī)器護(hù)甲1200包括外部腱1230、1231，外部腱1230、1231具有與第二RFTE 1220剛性連接的第一端和與對應(yīng)的纜繩1232、1233連接的第二端，纜繩1232、1233分別包繞第二RFTE 1220上的滑輪1234、1235。纜繩1232、1233進(jìn)而分別連接至第一RFTE 1210上的附著點(diǎn)1236、1237。當(dāng)外部腱1230、1231被松開時(shí)，RFTE 1210、1220能夠響應(yīng)于穿戴者1205的膝部的移動(dòng)而關(guān)于彼此轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)外部腱1230、1231被接合時(shí)，RFTE 1210、1220繞軸承1216、1217的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠受到由纜繩1232、1233在RFTE 1210、1220之間傳遞的拉力的阻礙。因此，當(dāng)外部腱1230、1231被接合時(shí)，柔性機(jī)器護(hù)甲1200可以通過附著點(diǎn)1214、1224在穿戴者1205的大腿與小腿之間傳遞壓縮力。

圖示的柔性機(jī)器護(hù)甲1200的元件僅是這樣的一個(gè)示例：柔性機(jī)器護(hù)甲的元件如何被構(gòu)造為在能夠以基本上不妨礙第一和第二身體部位的相對運(yùn)動(dòng)的方式被操作的同時(shí)，允許將壓縮力從穿戴者身體的第一部位傳輸至第二部位。在一些示例中，致動(dòng)器可以包括扭繩致動(dòng)器或其它柔性或剛性的線性致動(dòng)器、轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器(例如，電機(jī)、接合器)，或可以包括致動(dòng)器的組合(例如，STEM)。例如，作為圖12A和12B中所示的外部腱、纜繩和滑輪系統(tǒng)的替代，機(jī)械接合器可以被置于軸承1216、1226上或附近以防止RFTE 1210、1220的相對運(yùn)動(dòng)。機(jī)械接合器可以被構(gòu)造用來防止軸承在任一方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，以此允許柔性機(jī)器護(hù)甲1200既傳遞壓縮力又傳遞拉力。額外地或可替代地，額外的纜繩、滑輪和其它元件可以使至少一個(gè)外部腱能夠防止軸承1216、1226在一個(gè)或兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，以此允許柔性機(jī)器護(hù)甲1200在用戶身體部位之間傳遞壓縮力和/或拉力。

此外，圖示的柔性機(jī)器護(hù)甲1200可以包括使額外的功能成為可能的額外的或替代的元件。柔性帶或其它元件可以被連接至RFTE 1210、1220，從而在允許柔性機(jī)器護(hù)甲1200以基本上不妨礙穿戴者1205的大腿和小腿的相對運(yùn)動(dòng)的方式被操作的同時(shí)，保持RFTE 1210、1220靠近穿戴者1205的腿部和/或保持軸承1216、1217的轉(zhuǎn)軸與膝1207的轉(zhuǎn)軸之間的某最小對準(zhǔn)。第二RFTE 1220的形狀、第二RFTE 1220和/或外部腱1230、1231的表面涂層的組成或柔性機(jī)器護(hù)甲1200的其它方面可以被指定用來通過絞盤效應(yīng)增強(qiáng)外部腱1230、1231的接合力。即，柔性機(jī)器護(hù)甲1200可以被構(gòu)造為使得由纜繩1232、1233在RFTE 1210、1220之間傳輸?shù)牧Φ拇蟛糠滞ㄟ^第二RFTE 1220的表面(和/或與第二RFTE1220剛性機(jī)械接合的某一元件的表面)與纜繩1232、1233和/或外部腱1230、1231的表面之間的摩擦而被傳入第二RFTE 1220。被構(gòu)造用來在穿戴者的身體部位之間傳輸壓縮力的柔性機(jī)器護(hù)甲的其它構(gòu)造是能夠預(yù)期的。

被構(gòu)造用來在穿戴者的小腿與腳之間施加力(如圖11A-11I)或在穿戴者的小腿與大腿之間施加力(如圖12A-12B)的柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的圖示旨在作為示例。柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括用于在穿戴者的身體的不同部位之間和/或在穿戴者的身體的不同關(guān)節(jié)兩邊傳遞壓縮力和/或拉力的類似的結(jié)構(gòu)。例如，類似于圖11A-11I和/或圖12A-12B所示的結(jié)構(gòu)可以通過最小的修改而被構(gòu)造用于將扭矩施加于穿戴者的肘部、腕部、肩部、臀部、膝部、踝部和/或其它關(guān)節(jié)和/或關(guān)節(jié)的組合。此外，扭繩致動(dòng)器在圖11A-11E和11G-11I中的使用和外部腱在圖11H-I和圖12A-B中的使用旨在作為致動(dòng)器的圖示性示例。額外地或可替代地，根據(jù)應(yīng)用，柔性線性致動(dòng)器、扭繩致動(dòng)器、外部腱、EPAM、STEM、電機(jī)和從動(dòng)鼓纜繩、伺服機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)或液壓活塞、齒輪齒條、電動(dòng)螺桿驅(qū)動(dòng)或滾珠螺桿或其它致動(dòng)器可以用于代替圖示的扭繩致動(dòng)器或外部腱。

10.下肢移動(dòng)的Endo-Herr模型

圖13A圖示了人體腿部的Endo-Herr模型1300的示意圖。該模型能夠使用減小的致動(dòng)器組(即，三個(gè)主動(dòng)測力傳感器和七個(gè)外部腱)來模擬腿部的移動(dòng)。該模型包括代表腿部和軀干的骨骼的剛性元件；具體地，該模型包括腳部1310a、脛骨1310b、股骨1310c以及軀干和骨盆1310d。該模型還包括代表腿部的關(guān)節(jié)(包括踝部1315a、膝部1315b和臀部1315c)的平面內(nèi)移動(dòng)的銷關(guān)節(jié)。骨骼和關(guān)節(jié)能夠根據(jù)人體解剖結(jié)構(gòu)的它們的類似元件而包含模擬的特性，包括質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、摩擦和阻尼系數(shù)或其它特性。

模型1300包括測力傳感器(force transducer)，其包括與彈簧串聯(lián)連接的力產(chǎn)生元件。這些測力傳感器旨在模擬肌肉的一些特性(包括在移動(dòng)期間將能量添加至腿部的能力)。所述測力傳感器包括連接在脛骨1310b與彈簧1325之間的踝部跖屈肌(plantarflexor)1330a，彈簧1325又連接至腳部1310a，以使踝部跖屈肌1330a和彈簧1325一起跨過踝部1315a。測力傳感器還包括跨過臀部1315c連接在軀干和骨盆1310d與股骨1310c之間的臀部伸肌1330b和臀部屈肌1330c。測力傳感器1330a、1330b、1330c的特性可以選擇用來代表人體解剖結(jié)構(gòu)的元件、可用的人造換能器或根據(jù)其它約束或應(yīng)用而選擇。

模型1300包括外部腱，其包括與彈簧串聯(lián)連接的接合器。這些外部腱旨在模擬肌腱的一些特性，包括在移動(dòng)期間存儲來自腿部的能量、消散來自腿部的能量且/或?qū)⒋鎯Φ哪芰酷尫胖镣炔康哪芰?。外部腱還包括接合器，這使外部腱的能量存儲和/或柔量能夠在模擬腿部的移動(dòng)期間得到調(diào)節(jié)以使更加有效的移動(dòng)成為可能。所述外部腱包括連接在股骨1310c與脛骨1310b之間位于膝部1315b兩側(cè)的膝伸肌1320c和膝屈肌1320f。所述外部腱還包括跨過臀部1315c和膝部1315b連接在軀干和骨盆1310d與脛部1310b之間的后股外部腱1320g和前股外部腱1320b。所述外部腱還包括跨過臀部1315c連接在軀干和骨盆1310d與股骨1310c之間的臀部屈肌肌1320a。所述外部腱還包括跨過踝部1315a連接在脛骨1310b與腳部1310a之間的踝部背屈肌1320d。所述外部腱還包括連接在股1310c與彈簧1325之間的后脛外部腱1320e，彈簧1325又連接至腳部1310a，以使后脛外部腱1320e和彈簧1325一起跨過踝部1315a和膝部1315b。外部腱1320a、1320b、1320c、1320d、1320e、1320f、1320g和彈簧1325的性質(zhì)可以選擇用來代表人體解剖結(jié)構(gòu)的元件、可用的人造外部腱或其它接合柔量組件或根據(jù)其它的約束或應(yīng)用而選擇。

模型1300能夠用來模擬腿部的測力傳感器的力產(chǎn)生元件和/或外部腱的接合器的一系列激活的效果。一系列這樣的模擬可以用來發(fā)展出外部腱特性、測力傳感器特性、接合器和力產(chǎn)生元件激活時(shí)序和/或其它模型特性的集合以優(yōu)化某度量標(biāo)準(zhǔn)。例如，使用模型的模擬可以用來發(fā)展出接合器和力產(chǎn)生元件激活時(shí)序的集合以使使用最小能量的模擬移動(dòng)成為可能?？梢詢?yōu)化其它度量標(biāo)準(zhǔn)，包括系統(tǒng)穩(wěn)定性、干擾耐受性、部位反射、關(guān)節(jié)角加速度、瞬間功率使用或其它因素。

模型1300可以用來開發(fā)與人體腿部有關(guān)的柔性機(jī)器護(hù)甲、假體、輔助裝置或其它裝置或其它裝置的應(yīng)用的控制算法。例如，假腿可以被構(gòu)造為反映模型1300中的元件構(gòu)造(即，包括類測力傳感器和類外部腱元件)。假腿可以根據(jù)模型1300的輸出(例如，接合器和力產(chǎn)生元件激活時(shí)序的集合)來移動(dòng)。在另一個(gè)示例中，模型1300可以用來測試且/或訓(xùn)練被構(gòu)造為反映模型1300中的元件構(gòu)造的裝置(例如，柔性機(jī)器護(hù)甲或上述的假體)的控制器。即，可以根據(jù)使用模型進(jìn)行的模擬來優(yōu)化、訓(xùn)練、驗(yàn)證或指定控制器的增益、時(shí)序、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或其它方面。模型1300的其它使用和應(yīng)用是能夠預(yù)期的。

在一些示例中，模型1300可以用來確定常規(guī)移動(dòng)周期內(nèi)移動(dòng)的關(guān)節(jié)角度、關(guān)節(jié)角速率、關(guān)節(jié)力矩和其它變量。該常規(guī)移動(dòng)周期可以通過包括對模型行為的額外約束(例如，通過試圖開發(fā)穩(wěn)定、最大效率的移動(dòng)周期)來確定。從確定的關(guān)于常規(guī)移動(dòng)周期的信息中，可以得到關(guān)節(jié)角度的集合、關(guān)節(jié)角速率的集合、移動(dòng)階段和/或關(guān)節(jié)力矩的集合之間的映射或其它關(guān)系。例如，給出關(guān)節(jié)角度和關(guān)節(jié)角速率的集合，人們可以確定相應(yīng)的移動(dòng)階段(例如，常規(guī)移動(dòng)階段的開始了60％的點(diǎn))。人們?nèi)缓罂梢源_定與確定的移動(dòng)階段相對應(yīng)的關(guān)節(jié)力矩的集合。

Endo-Herr模型1300或含有Endo-Herr模型1300的其它模型可以實(shí)施為與人體腿部有關(guān)的柔性機(jī)器護(hù)甲、假體、輔助裝置或其它裝置的控制器的一部分。例如，控制器可以被構(gòu)造為根據(jù)感測的關(guān)于人體腿部的信息(例如，關(guān)節(jié)角度、關(guān)節(jié)速率、關(guān)節(jié)力矩和來自腿部所屬人的用戶界面指令等)來產(chǎn)生模型1300中的接合器和力產(chǎn)生元件的激活的集合。模型1300的實(shí)施可以包含于控制器中且可以被構(gòu)造為根據(jù)產(chǎn)生的激活的集合來產(chǎn)生模擬的關(guān)節(jié)力矩的集合?？刂破鞯钠渌梢员粯?gòu)造為操作柔性機(jī)器護(hù)甲或與人體腿部相互作用的其它裝置，以創(chuàng)建與由模型1300的實(shí)施產(chǎn)生的模擬關(guān)節(jié)力矩的集合接近的關(guān)于人體腿部的扭矩。額外地或可替代地，控制器可以被構(gòu)造為根據(jù)感測的關(guān)于人體腿部的信息來產(chǎn)生人體腿部的關(guān)節(jié)力矩的集合。模型1300的逆實(shí)施可以包含于控制器中以產(chǎn)生接合器和力產(chǎn)生元件的激活的集合并且根據(jù)產(chǎn)生的激活的集合來操作柔性機(jī)器護(hù)甲或與人體腿部相互作用的其它裝置。Endo-Herr模型1300或含有Endo-Herr模型1300的其它模型的其它使用和實(shí)施是能夠預(yù)期的。

可以對外部腱1320a、1320b、1320c、1320d、1320e、1320f、1320g、彈簧1325和測力傳感器1330a、1330b、1330c的特性和操作模式進(jìn)行選擇以用來模擬記錄的人的力、力矩、運(yùn)動(dòng)或其它移動(dòng)性質(zhì)。例如，可以記錄在人行走的同時(shí)由人的肌肉施加于人的骨骼的扭矩模式。Endo-Herr模型1300的元件(例如，1320a-g、1325、1330a-c)的特性和執(zhí)行模式可以被指定為使得：由Endo-Herr模型1300的元件1320a-g、1325、1330a-c施加于模擬骨架1310a-d的關(guān)節(jié)1315a-c的扭矩模擬記錄的人的扭矩和/或使與記錄的扭矩和/或由Endo-Herr模型1300的元件1320a-g、1325、1330a-c進(jìn)行的模擬工作有關(guān)的成本函數(shù)(cost function)最大化。

圖14圖示了用于操作外部腱1320a-g和測力傳感器1330a-c來模擬在移動(dòng)期間內(nèi)從人記錄的關(guān)節(jié)力矩的模式的時(shí)序模式1400。時(shí)序模式1400代表外部腱1320a-g和測力傳感器1330a-c相對于標(biāo)準(zhǔn)化移動(dòng)周期(即，從行走或跑步的步伐的0％(定義為腳踵碰撞地面的時(shí)刻，第一踵碰撞1401)至100％(定義為隨后的踵碰撞的時(shí)刻，第二踵碰撞1403))的激活時(shí)序。還圖示了腳從地面抬起的時(shí)刻(擺動(dòng)1407的開始)。黑條指示單個(gè)致動(dòng)器是激活的(即，當(dāng)外部腱1 320a-g被接合或測力傳感器1330a-c正被操作用來產(chǎn)生拉力)標(biāo)準(zhǔn)化移動(dòng)周期的期間。

測力傳感器(分別是1330a-c)的激活水平(未示出)和激活時(shí)序(1430a-c)被指定用來在臀部1315c(使用1430b和1430c)和踝部1315a處產(chǎn)生模擬記錄的扭矩的模擬扭矩。由于獨(dú)立的臀部伸肌1330c和臀部屈肌1330b力致動(dòng)器的存在，模擬的臀部扭矩精確地模擬記錄的扭矩。模擬的踝部扭矩1411部分由踝部伸肌力致動(dòng)器1330a產(chǎn)生且與記錄的踝部扭矩緊密匹配。

使用用于將模擬的關(guān)節(jié)力矩1411、1413與記錄的關(guān)節(jié)力矩之間的對應(yīng)性最大化的優(yōu)化處理將各個(gè)外部腱1320a-g的致動(dòng)1420a-g的特定柔量和時(shí)序指定為被測力傳感器1330a-c使用的模擬能量，或者根據(jù)其它成本函數(shù)、成本函數(shù)的組合或其它約束和/或考慮事項(xiàng)而被指定。記錄的扭矩模式可以來自個(gè)體、群體或其它來源(例如，從在某些方面對于人的下肢的蜷伏移動(dòng)、跳躍、跑或其它應(yīng)用而言是最佳的模型或模擬中確定的扭矩模式)。此外，用來產(chǎn)生致動(dòng)器激活的水平和模式1400的Endo-Herr模型1300的參數(shù)可以根據(jù)特定個(gè)體(例如，身體部位1310a-d的重量可以與個(gè)體的重量有關(guān))和/或Endo-Herr模型1300的元件的特定物理實(shí)施(例如，外部腱1320a-g的柔量可以根據(jù)被構(gòu)造用于模擬Endo-Herr模型1300的元件的構(gòu)造的柔性機(jī)器護(hù)甲的相應(yīng)外部腱的柔量而被指定)而被指定。從具有專門用于特定個(gè)體和/或Endo-Herr模型1300的物理實(shí)施的參數(shù)的模型產(chǎn)生的致動(dòng)器激活的水平和模式1400可以被用來操作被用于將力和/或扭矩施加于特定個(gè)體的Endo-Herr模型1300的特定物理實(shí)施的元件。

可以實(shí)施Endo-Herr模型1300的模擬元件的用來影響某模擬行為或目標(biāo)的更加復(fù)雜的控制方法。控制器可以包括狀態(tài)機(jī)、反饋環(huán)、前饋控制器、查找表(LUT)、比例-積分-微分(PID)控制器、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、狀態(tài)空間控制器、開關(guān)(bang-bang)控制器、線性二次型高斯(LQG)控制器或其它控制器和/或控制器的組合。在用來控制用于將力和/或扭矩施加于特定個(gè)體和/或其它物理應(yīng)用的Endo-Herr模型1300的特定物理實(shí)施前，控制器構(gòu)造的參數(shù)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或其它方面可以在模擬中得以優(yōu)化(根據(jù)與上面概述的成本函數(shù)和約束類似的某些約束或成本函數(shù)，或根據(jù)其它應(yīng)用)。用來模擬控制器操作的Endo-Herr模型1300的參數(shù)可以根據(jù)特定個(gè)體和/或Endo-Herr模型1300的元件的特定物理實(shí)施而被指定。

圖15A圖示了一組狀態(tài)機(jī)控制器1510、1520、1530，它們被構(gòu)造用來操作Endo-Herr模型1300的模擬測力傳感器1330a-c和外部腱1320a-g。狀態(tài)機(jī)控制器1510、1520、1530分別根據(jù)移動(dòng)周期中的各自的事件來改變狀態(tài)。此外，狀態(tài)機(jī)控制器1510、1520、1530分別被構(gòu)造用來操作對應(yīng)的關(guān)節(jié)的Endo-Herr模型1300的元件；即，1510控制與踝部1315a有關(guān)的元件1330a、1320d，1520控制與膝部1315b有關(guān)的元件1320b、1320c、1320e、1320f、1320g，1530控制與臀部1315c有關(guān)的元件1330b、1330c。此外，許多動(dòng)態(tài)控制器(未示出)能夠由狀態(tài)機(jī)控制器1510、1520、1530激活以控制由測力傳感器1330a-c產(chǎn)生的力的大小。此外，外部腱1320b-g被構(gòu)造為在對應(yīng)的狀態(tài)機(jī)控制器1510、1520、1530的特定轉(zhuǎn)變期間內(nèi)接合并且在接合之后當(dāng)由對應(yīng)的外部腱1320b-g傳遞的力基本上變?yōu)榱愕臅r(shí)候松開。

踝部狀態(tài)機(jī)控制器1510具有第一狀態(tài)1511、第二狀態(tài)1513和第三狀態(tài)1515。當(dāng)腳部1310a最先與地面接觸(也稱為踵碰撞)時(shí)，踝部狀態(tài)機(jī)控制器1510從第三狀態(tài)1515轉(zhuǎn)變至第一狀態(tài)1511；該轉(zhuǎn)變導(dǎo)致外部腱1520d的接合。當(dāng)腳部1310a開始在地面上變平時(shí)，踝部狀態(tài)機(jī)控制器1510從第一狀態(tài)1511轉(zhuǎn)變至第二狀態(tài)1513；該轉(zhuǎn)變導(dǎo)致踝部測力傳感器1330a受到力反饋控制器的控制，力反饋控制器被構(gòu)造用來致動(dòng)踝部測力傳感器1330a產(chǎn)生力使得腳部1310a與地面之間的地面反作用力處于設(shè)定的水平。第一狀態(tài)1511和第二狀態(tài)1513可以被認(rèn)為類似于人移動(dòng)的站立階段。當(dāng)腳1310a開始離開與地面的接觸時(shí)，踝部狀態(tài)機(jī)控制器1510從第二狀態(tài)1513轉(zhuǎn)變至第三狀態(tài)1515；該轉(zhuǎn)變導(dǎo)致踝部測力傳感器1330a受到低增益比例-微分(PD)控制器的控制，低增益比例-微分(PD)控制器被構(gòu)造用來致動(dòng)踝部測力傳感器1330a產(chǎn)生力使得踝部關(guān)節(jié)1315a的角度處于設(shè)定得水平。所述設(shè)定的水平可以被指定為使得腳部1310a以踵先著地的方式與地面接觸。第三狀態(tài)1515可以被認(rèn)為類似于人移動(dòng)的擺動(dòng)階段。

臀部狀態(tài)機(jī)控制器1530具有第一狀態(tài)1531和第二狀態(tài)1533。當(dāng)腳部1310a最先與地面接觸(也稱為踵碰撞)時(shí)，臀部狀態(tài)機(jī)控制器1510從第二狀態(tài)1533轉(zhuǎn)變至第一狀態(tài)1531；該轉(zhuǎn)變導(dǎo)致臀部測力傳感器1330b、1330c受到第一PD控制器的控制，第一PD控制器被構(gòu)造用來致動(dòng)臀部測力傳感器1330b、1330c產(chǎn)生力以使臀部關(guān)節(jié)1315c的角度處于設(shè)定的水平。所述設(shè)定的水平可以被指定為使得Endo-Herr模型1300腿部的元件在各自模擬移動(dòng)周期內(nèi)向前充分?jǐn)[動(dòng)以使向前移動(dòng)成為可能。當(dāng)膝部1315b達(dá)到擺動(dòng)階段期間的最大伸展時(shí)(即，當(dāng)踝部狀態(tài)機(jī)控制器1510處于第三狀態(tài)1515時(shí))，臀部狀態(tài)機(jī)控制器1510從第一狀態(tài)1531轉(zhuǎn)變至第二狀態(tài)1533；該轉(zhuǎn)變導(dǎo)致臀部測力傳感器1330b、1330c受到第二PD控制器的控制，第二PD控制器被構(gòu)造用來致動(dòng)臀部測力傳感器1330b、1330c產(chǎn)生力以使軀干和骨盆1310d部位與重力之間的角度處于設(shè)定的水平。所述設(shè)定的水平可以被指定為使得Endo-Herr模型1300的元件是穩(wěn)定的(即，使元件不倒下)。

膝部狀態(tài)機(jī)控制器1520具有第一狀態(tài)1521、第二狀態(tài)1523、第三狀態(tài)1525和第四狀態(tài)1527。當(dāng)膝部1315b達(dá)到站立階段的最大屈曲時(shí)(即，當(dāng)踝部狀態(tài)機(jī)控制器1510處于第一狀態(tài)1511或處于第二狀態(tài)1513時(shí))，膝狀態(tài)機(jī)控制器1520從第四狀態(tài)1527轉(zhuǎn)變至第一狀態(tài)1521；該轉(zhuǎn)變導(dǎo)致外部腱1520e的接合。當(dāng)腳部1310a最開始離開與地面的接觸時(shí)，膝部狀態(tài)機(jī)控制器1520從第一狀態(tài)1521轉(zhuǎn)變至第二狀態(tài)1523；該轉(zhuǎn)變導(dǎo)致外部腱1520b的接合。當(dāng)在擺動(dòng)階段隨著膝部1315b最大屈曲之后膝部1315b角度等于48度時(shí)(即，當(dāng)踝部狀態(tài)機(jī)控制器1510處于第三狀態(tài)1515時(shí))，膝部狀態(tài)機(jī)控制器1520從第二狀態(tài)1523轉(zhuǎn)變至第三狀態(tài)1525；該轉(zhuǎn)變導(dǎo)致外部腱1520f和1520g的接合。當(dāng)膝部1315b達(dá)到擺動(dòng)階段期間的最大伸展時(shí)(即，當(dāng)踝部狀態(tài)機(jī)控制器1510處于第三狀態(tài)1515時(shí))，膝狀態(tài)機(jī)控制器1520從第三狀態(tài)1525轉(zhuǎn)變至第四狀態(tài)1527；該轉(zhuǎn)變導(dǎo)致外部腱1520c的接合。

圖15B圖示了在如上所述地使用狀態(tài)機(jī)控制器1510、1520、1530來操作Endo-Herr模型1300的元件而造成的標(biāo)準(zhǔn)化移動(dòng)周期內(nèi)，狀態(tài)機(jī)控制器(分別是第一狀態(tài)機(jī)控制器1510、第二狀態(tài)機(jī)控制器1520和第三狀態(tài)機(jī)控制器1530的)狀態(tài)1551、1553、1555，模擬關(guān)節(jié)角度1561b、1563b、1565b(分別是踝部1315a、膝部1315b和臀部1315c)和模擬關(guān)節(jié)力矩1571b、1573b、1575b(分別是踝部1315a、膝部1315b和臀部1315c)的時(shí)間進(jìn)程。此外，在圖15B中示出了關(guān)節(jié)角度1561a、1563a、1565a(分別是踝部1315a、膝部1315b和臀部1315c)和關(guān)節(jié)力矩1571a、1573a、1575a(分別是踝部1315a、膝部1315b和臀部1315c)以用于說明：狀態(tài)機(jī)控制器1510、1520、1530能夠以生物逼真的方式(即，類似于人類使用肌肉來影響移動(dòng)的模式)來操作Endo-Herr模型1300的元件。

Endo-Herr模型1300可以被實(shí)施為更大模型的一部分。圖13B圖示了組合模型1350，其包括與Endo-Herr模型1300的元件相對應(yīng)的元件(元件1312a-d、1317a-c、1322a-g、1327、1332a-c分別對應(yīng)于元件1310a-d、1315a-c、1320a-g、1325、1330a-c)。與腳部、脛骨、股骨以及軀干和骨盆相對應(yīng)的剛性元件(分別是1312a、1312b、1312c和1312d)除了具有Endo-Herr模型1300的相應(yīng)元件(1310a、1310b、1310c和1310d)的性質(zhì)以外，還具有幾何延展(geometrical extent)和其它性質(zhì)。剛性元件1312a、1312b、1312c、1312d的幾何延展和相對位置可以根據(jù)來自個(gè)體、解剖學(xué)數(shù)據(jù)庫、理想化“平均”人類骨架的描述或其它的來源的解剖學(xué)數(shù)據(jù)。測力傳感器1332a、1332b、1332c、外部腱1322a、1322b、1322c、1322d、1322e、1322f、1322g和彈簧1325的性質(zhì)可以選擇用來表示假體、柔性機(jī)器護(hù)甲、可用的人造換能器的元件或根據(jù)其它約束或應(yīng)用。

組合模型1350還包括模擬肌肉1352。模擬肌肉1352的位置、起端、附著、動(dòng)作、生物機(jī)械特性、懸長、力-速度曲線和其它性質(zhì)可以根據(jù)從個(gè)體得到的生理和解剖數(shù)據(jù)、從多個(gè)人得到的生理和/或解剖數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫、從多個(gè)人得到的生理和/或解剖數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫計(jì)算的統(tǒng)計(jì)值或其它一些來源。

組合模型1350可以用來模擬在移動(dòng)或其它任務(wù)期間的柔性機(jī)器護(hù)甲或其它一些輔助裝置的穿戴者。模擬肌肉1352的激活、剛性元件1312a、1312b、1312c、1312d的移動(dòng)和這樣的模擬的其它方面可以由從各個(gè)用戶收集的數(shù)據(jù)來限定。額外地或可替代地，模擬肌肉1352的激活、剛性元件1312a、1312b、1312c、1312d的移動(dòng)和這樣的模擬的其它方面可以根據(jù)進(jìn)行中的模擬的性質(zhì)；例如，模擬肌肉1352激活可以由模擬神經(jīng)系統(tǒng)或其它控制器根據(jù)組合模型1352的狀態(tài)來產(chǎn)生和/或剛性元件1312a、1312b、1312c、1312d的位置可以根據(jù)組合模型1352的運(yùn)動(dòng)、扭矩或其它輸出。使用組合模型1350的模擬可以包括剛性或以其它方式附著于模擬軀干和骨盆1312d的模擬負(fù)荷的存在。

組合模型1350可以用來開發(fā)與人體腿部有關(guān)的柔性機(jī)器護(hù)甲、假體、輔助裝置或其它裝置或其它裝置的應(yīng)用的控制算法。例如，模型1350可以用來測試且/或訓(xùn)練被構(gòu)造為反映模型1350中的非解剖元件的構(gòu)造的裝置(例如，柔性機(jī)器護(hù)甲)的控制器。即，可以根據(jù)使用組合模型1350模型進(jìn)行的模擬來優(yōu)化、訓(xùn)練、驗(yàn)證或指定控制器的增益、時(shí)序、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或其它方面。組合模型1350可以用來訓(xùn)練控制器以激活裝置的元件，從而幫助裝置的穿戴者的非模擬腿部進(jìn)行某些活動(dòng)(例如，移動(dòng)、跳躍)且/或以在某些方面更優(yōu)(例如，更有效的)的方式進(jìn)行協(xié)調(diào)活動(dòng)。額外地或可替代地，組合模型1350可以用來訓(xùn)練控制器以激活裝置的元件，從而在允許穿戴者相對無礙地使用腿部的同時(shí)防止裝置的穿戴者的非模擬腿部的損傷。組合模型1350的其它使用和應(yīng)用是能夠預(yù)期的。

11.柔性機(jī)器護(hù)甲中致動(dòng)器的構(gòu)造

柔性機(jī)器護(hù)甲可以根據(jù)各種應(yīng)用而以各種方式來構(gòu)造。的確，正是元件和軟件的選擇的多樣性將機(jī)器護(hù)甲建立為用于各種應(yīng)用的人類增強(qiáng)平臺。此外，柔性機(jī)器護(hù)甲可以根據(jù)總拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而被構(gòu)造(例如，具有被構(gòu)造用來將屈肌扭矩施加于穿戴者的膝部的扭繩致動(dòng)器和被構(gòu)造用來將伸肌扭矩施加于穿戴者的踝部的外部腱)且可以額外地具有根據(jù)個(gè)體穿戴者而特定的特定參數(shù)或測量值且/或可以被構(gòu)造為具有能夠進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)個(gè)體穿戴者的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)或測量值。柔性機(jī)器護(hù)甲可以被構(gòu)造用來將力施加于穿戴者的下半身、上半身、軀干或這些部位的一些或全部的組合。柔性機(jī)器護(hù)甲可以是對稱的(能夠同樣地將同類型的力和扭矩施加于穿戴者身體的一側(cè)以及相對側(cè))或可以是非對稱的(例如，使對一個(gè)肢體已經(jīng)受傷而相對的另一個(gè)肢體未受傷的穿戴者的力量協(xié)助和/或康復(fù)成為可能)。柔性機(jī)器護(hù)甲的構(gòu)造的不同總拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以對應(yīng)于柔性機(jī)器護(hù)甲的各個(gè)應(yīng)用和/或由柔性機(jī)器護(hù)甲的各個(gè)應(yīng)用指定。

圖16A、16B和16C分別示出了穿戴者1605穿戴在穿戴者1605的軀干和下肢的柔性機(jī)器護(hù)甲1600的致動(dòng)器的側(cè)視圖、正視圖和后視圖。圖示了穿戴者1605的踝部1615a、膝部1615b和臀部1615c來表明柔性機(jī)器護(hù)甲1600的各個(gè)致動(dòng)器1620a-g、1630a-c跨過了穿戴者1605的哪些關(guān)節(jié)。柔性機(jī)器護(hù)甲包括柔性線性致動(dòng)器1630a、1630b、1630c(例如，扭繩致動(dòng)器(TSA))，它們被構(gòu)造用來分別將伸肌扭矩施加于踝部1615a、將伸肌扭矩施加于臀部1615c和將屈肌扭矩施加于臀部1615c。柔性機(jī)器護(hù)甲1600還包括接合柔量元件1620a、1620b、1620c、1620d、1620e、1620f、1620g(例如，外部腱)，它們被構(gòu)造用來分別將屈肌力施加于穿戴者1605的下部軀干和/或下背部，將屈肌扭矩施加于臀部1615c且將伸肌扭矩施加于膝部1615b，將伸肌扭矩施加于膝部1615b，將屈肌扭矩施加于踝部1615a，將屈肌扭矩施加于膝部1615b且將伸肌扭矩施加于踝部1615a，將屈肌扭矩施加于膝部1615b以及將伸肌扭矩施加于臀部1615c且將屈肌扭矩施加于膝部1615b。接合柔量元件可以被構(gòu)造用來使柔量的不同等級之間的切換成為可能且/或使機(jī)械能的存儲和稍后的釋放成為可能。

柔性機(jī)器護(hù)甲1600可以包括其它元件和致動(dòng)器(未示出)。柔性機(jī)器護(hù)甲1600可以包括用來檢測柔性機(jī)器護(hù)甲1600、穿戴者1605和/或柔性機(jī)器護(hù)甲1600環(huán)境的一種或多種性質(zhì)的傳感器。傳感器可以是分立的，或可以裝入具有致動(dòng)器1620a-g、1630a-c的組件或集成為致動(dòng)器1620a-g、1630a-c一部分。傳感器可以包括加速度計(jì)、陀螺儀、應(yīng)變儀、負(fù)荷傳感器、編碼器、位移傳感器、電容傳感器、生物傳感器、溫度計(jì)或其它類型的傳感器。柔性機(jī)器護(hù)甲1600可以包括反饋元件，其包括可以被操作用來將信息指示給穿戴者1605的觸覺反饋元件。額外地或可替代地，致動(dòng)器1620a-g、1630a-c可以被操作用來將觸覺信息指示給穿戴者1605。此外，柔性機(jī)器護(hù)甲還可以包括控制器、蓄電池、發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料電池、通信裝置、用戶界面或如本文中所述的或本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的使柔性機(jī)器護(hù)甲1600的功能和應(yīng)用成為可能的其它元件。

注意，柔性機(jī)器護(hù)甲不需要具有柔性機(jī)器護(hù)甲覆蓋的穿戴者的身體各關(guān)節(jié)或自由度的單獨(dú)致動(dòng)的能力。即，柔性機(jī)器護(hù)甲可以是欠驅(qū)動(dòng)的，且被致動(dòng)的穿戴者的身體的自由度可以根據(jù)柔性機(jī)器護(hù)甲的應(yīng)用而被指定。例如，圖16A-C所示的柔性機(jī)器護(hù)甲1600是欠驅(qū)動(dòng)的，即，柔性機(jī)器護(hù)甲1600無法單獨(dú)地執(zhí)行(例如，將單獨(dú)的扭矩施加于使用拉力產(chǎn)生致動(dòng)器1630a、1630b、1630c)穿戴者1605下肢的所有關(guān)節(jié)1615a、1615b、1615c。柔性機(jī)器護(hù)甲1600中致動(dòng)器的構(gòu)造與有效雙足移動(dòng)的Endo-Herr 簡化模型中的模擬致動(dòng)器的模式有關(guān)。

柔性機(jī)器護(hù)甲1600被充分致動(dòng)以使柔性機(jī)器護(hù)甲1600的各種應(yīng)用和使用成為可能。柔性機(jī)器護(hù)甲可以被操作用來通過提取、存儲穿戴者1605的腿部的能量和/或?qū)⒛芰孔⑷氪┐髡?605的腿部來防止穿戴者在延長的移動(dòng)期間的疲勞的發(fā)展。柔性機(jī)器護(hù)甲1600可以被操作用來通過將伸肌扭矩添加至穿戴者1605的腿部關(guān)節(jié)來增大穿戴者1605所攜帶的最大負(fù)荷且/或通過操作接合柔量元件1620a-g來調(diào)整穿戴者1615關(guān)節(jié)1615a-c的有效阻抗以降低疲勞的發(fā)展。例如，通過增加有效關(guān)節(jié)阻抗和/或限制將會經(jīng)受誘發(fā)損傷的扭矩、力和/或角位移的量的關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍，柔性機(jī)器護(hù)甲1600可以被操作用來防止穿戴者1605的損傷。

圖17示出了被穿戴者1705穿戴在穿戴者1705軀干和上肢的柔性機(jī)器護(hù)甲1700的致動(dòng)器。圖示了穿戴者1705的肩部1715a、肘部1715b和腕部1715c，以表明柔性機(jī)器護(hù)甲1700的各個(gè)致動(dòng)器1720a-b、1730跨過了穿戴者1705的哪些關(guān)節(jié)。柔性機(jī)器護(hù)甲包括被構(gòu)造用來將伸肌扭矩施加于穿戴者1705的上部軀干的柔性線性致動(dòng)器1730(例如，扭繩致動(dòng)器(TSA))。柔性機(jī)器護(hù)甲1700還包括接合柔量元件1720a、1720b(例如，外部腱)，它們被構(gòu)造用來將來自穿戴者1705的肩部和/或上部軀干的支撐力傳遞至被持握于穿戴者1705手中的負(fù)荷。接合柔量元件可以被構(gòu)造用來使不同水平的柔量之間的切換成為可能和/或使機(jī)械能的存儲和稍后的釋放成為可能。

柔性機(jī)器護(hù)甲1700可以被操作用來幫助穿戴者1705攜帶重負(fù)荷和/或減少長時(shí)間攜帶負(fù)荷時(shí)穿戴者的臂部疲勞的發(fā)展。例如，當(dāng)穿戴者1705不攜帶負(fù)荷時(shí)，接合柔量元件1720a、1720b可以不被激活的(即，基本上是松弛的、高柔量的且與穿戴者1705的運(yùn)動(dòng)互不干擾)。當(dāng)穿戴者1705攜帶負(fù)荷時(shí)，接合柔量元件1720a、1720b可以被激活使得接合柔量元件1720a、1720b基本上是無柔量的，以使攜帶負(fù)荷所需的力由柔性機(jī)器護(hù)甲1700而不是肌肉在穿戴者上部軀干與穿戴者1705臂部的其它激活的、代謝能量消耗的、可疲勞元件之間傳輸。柔性機(jī)器護(hù)甲1700可以額外地或可替代地被操作用來使其它功能成為可能；例如，致動(dòng)器1720a-b、1730可以被操作用來影響穿戴者1705的臂部的特定姿勢，例如來獲得武器操作的更高精確度。在另一個(gè)示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲1700可以被操作用來幫助穿戴者1705進(jìn)行攀爬(例如，通過使用拉力產(chǎn)生致動(dòng)器1730來幫助穿戴者1705)。

圖16A-B和圖17中圖示的柔性機(jī)器護(hù)甲的元件旨在作為示例。根據(jù)應(yīng)用，柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括類似布置或不同布置的致動(dòng)器。在一些示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲的元件可以允許穿戴者的身體的臂部和腿部被可控地機(jī)械結(jié)合。例如，外部腱可以被布置于機(jī)器護(hù)甲中以將穿戴者臂部的運(yùn)動(dòng)與穿戴者腿部的運(yùn)動(dòng)結(jié)合。該構(gòu)造可以使穿戴者能夠使用穿戴者的臂部來幫助穿戴者的腿部進(jìn)行走、跑、沖刺、攀爬或其它一些活動(dòng)。柔性機(jī)器護(hù)甲的其它替代構(gòu)造和應(yīng)用是能夠預(yù)期的。此外，圖示的扭繩致動(dòng)器和外部腱旨在作為致動(dòng)器的圖示性示例。額外地或可替代地，根據(jù)應(yīng)用，扭繩致動(dòng)器、外部腱、EPAM、STEM、電機(jī)和從動(dòng)鼓纜繩、伺服機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)或液壓活塞、齒輪齒條、電動(dòng)螺桿驅(qū)動(dòng)或滾珠螺桿或其它致動(dòng)器可以用于代替圖示的扭繩致動(dòng)器或外部腱。

12.機(jī)器護(hù)甲的控制方法及應(yīng)用

可以由布置在柔性機(jī)器護(hù)甲上或內(nèi)或者與柔性機(jī)器護(hù)甲無線或有線通信的電子控制器來操作柔性機(jī)器護(hù)甲或類似的機(jī)電系統(tǒng)。電子控制器可以以各種方式來構(gòu)造以操作柔性機(jī)器護(hù)甲并且使柔性機(jī)器護(hù)甲的功能成為可能。電子控制器可以訪問和執(zhí)行存儲在機(jī)器護(hù)甲的元件中或與柔性機(jī)器護(hù)甲直接或間接通信的其它系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀程序。所述計(jì)算機(jī)可讀程序可以描述柔性機(jī)器護(hù)甲的操作方法或可以描述與柔性機(jī)器護(hù)甲相關(guān)或與柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者有關(guān)的其它操作。

圖18圖示了示例性柔性機(jī)器護(hù)甲1800，其包括致動(dòng)器1801、傳感器1803和被構(gòu)造用來操作柔性機(jī)器護(hù)甲1800的元件(例如，1801、1803)以使柔性機(jī)器護(hù)甲1800的功能成為可能的控制器?？刂破?805被構(gòu)造用來與用戶界面1810無線通信。用戶界面1810被構(gòu)造用來將信息呈現(xiàn)給用戶(例如，柔性機(jī)器護(hù)甲1800的穿戴者)和柔性機(jī)器護(hù)甲的控制器1805或其它系統(tǒng)。用戶界面1810可以參與對來自柔性機(jī)器護(hù)甲1800的元件(例如，1801、1803)的信息進(jìn)行控制和/或訪問。例如，由用戶界面1810執(zhí)行的應(yīng)用可以訪問來自傳感器1803的數(shù)據(jù)，計(jì)算致動(dòng)器1801 的操作(例如，將50Nm的扭矩施加于穿戴者的膝部200毫秒)且將計(jì)算出的操作傳輸至柔性機(jī)器護(hù)甲100。用戶界面1810還可以被構(gòu)造用來使其它功能成為可能；例如，用戶界面1810可以被構(gòu)造用作蜂窩電話、便攜式電腦、娛樂裝置或被構(gòu)造為根據(jù)其它應(yīng)用來操作。

用戶界面1810可以被構(gòu)造為(例如，通過帶、磁體、維可牢(Velcro)、充電和/或數(shù)據(jù)纜繩)可拆卸地安裝至柔性機(jī)器護(hù)甲1800?？商娲兀脩艚缑?810可以被構(gòu)造為柔性機(jī)器護(hù)甲1800的一部分且在正常操作期間不被去除。在一些示例中，除了使用用戶界面1810來控制和/或訪問關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲1800的信息以外，用戶界面可以被合并為柔性機(jī)器護(hù)甲1800的一部分(例如，集成于柔性機(jī)器護(hù)甲1800的袖子中的觸摸屏)并且可以用來控制和/或訪問關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲1800的信息。在一些示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲1800的控制器1805或其它元件被構(gòu)造用來根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議(例如，藍(lán)牙、ZigBee、WiFi、LTE或其它蜂窩標(biāo)準(zhǔn)、IRdA、以太網(wǎng))來使無線或有線通信成為可能，以使當(dāng)與互補(bǔ)的通信元件和計(jì)算機(jī)可讀程序一起被構(gòu)造以實(shí)現(xiàn)這樣的功能時(shí)，各種系統(tǒng)和裝置能夠作為用戶界面1810進(jìn)行操作。

根據(jù)應(yīng)用，可以如本文中的示例性實(shí)施例所述地或以其它方式來構(gòu)造柔性機(jī)器護(hù)甲1800。柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來使各種應(yīng)用成為可能。柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來通過下述方式增強(qiáng)穿戴者的力量：通過(例如，使用傳感器1803)檢測穿戴者的運(yùn)動(dòng)且(例如，使用致動(dòng)器1801)響應(yīng)地將扭矩和/或力施加于穿戴者的身體以增大穿戴者能夠施加于他的/她的身體和/或環(huán)境的力。這可以包括：使穿戴者相比于未穿戴柔性機(jī)器護(hù)甲1800時(shí)能夠舉起更重的物體或跳得更高。這可以包括：通過提供穿戴者在移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的地面反作用力或其它力和/或扭矩的一部分，使穿戴者相比于未穿戴柔性機(jī)器護(hù)甲1800時(shí)能夠攜帶負(fù)荷地或無阻礙地行走或跑得更遠(yuǎn)。此外，柔性機(jī)器護(hù)甲1800的元件可以被操作用來通過請求致動(dòng)器1801來用特定部分的力和/或扭矩補(bǔ)充穿戴者產(chǎn)生的力和/或扭矩，以降低且/或計(jì)量穿戴者的疲勞。特定部分可以是恒定的、可以與檢測(例如，使用傳感器1803檢測)的穿戴者的疲勞狀態(tài)有關(guān)或可以根據(jù)其它一些考慮事項(xiàng)。

柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來避免和/或減少穿戴者經(jīng)受的損傷。在一些示例中，降低穿戴者經(jīng)受的疲勞(通過如本文所述地操作護(hù)甲來補(bǔ)充穿戴者產(chǎn)生的力以進(jìn)行勞作，或根據(jù)其它應(yīng)用)能夠降低穿戴者經(jīng)受關(guān)節(jié)損壞、扭傷、拉傷或其它損傷的概率。致動(dòng)器1801(例如，外部腱)可以被操作用來增加穿戴者關(guān)節(jié)的有效阻抗從而降低在跌落或其它誘發(fā)損傷的事件期間關(guān)節(jié)經(jīng)受的力和/或扭矩。額外地或可替代地，柔性機(jī)器護(hù)甲1800的致動(dòng)器1801可以被操作用來確保穿戴者的關(guān)節(jié)能夠在某些方向上自由移動(dòng)但是不能在可能導(dǎo)致?lián)p傷的其它方向上自由移動(dòng)(例如，踝部可以自由移動(dòng)以背屈和/或跖屈，但是不能在背屈/跖屈方向以外的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)(例如，內(nèi)收/外展))，或確保關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的速率和/或程度不超過某安全閾值。

柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來通過連續(xù)操作致動(dòng)器1801來避免和/或減少穿戴者經(jīng)受的損傷(例如，通過連續(xù)操作致動(dòng)器來降低穿戴者關(guān)節(jié)的有效阻抗)或可以響應(yīng)于(例如，通過傳感器1803)檢測到的狀態(tài)來操作致動(dòng)器1801。例如，傳感器1803可以檢測出關(guān)節(jié)移動(dòng)速率高于閾值，且致動(dòng)器1801可以被響應(yīng)地操作用來增加關(guān)節(jié)的有效阻抗。在一些示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以響應(yīng)于不穩(wěn)定的或其它危險(xiǎn)的地形或其它危險(xiǎn)的環(huán)境條件來操作致動(dòng)器1801以避免和/或減少損傷的發(fā)生。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以包括LIDAR、雷達(dá)、超聲波測距儀或被構(gòu)造用來檢測出穿戴者前方地形是不平坦的其它傳感器。額外地或可替代地，柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以從服務(wù)器1830接收關(guān)于穿戴者前方地形的信息。柔性機(jī)器護(hù)甲1800隨后可以響應(yīng)于表明地形是不平坦的信息而被操作用來避免和/或減少穿戴者損傷的發(fā)生。

柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來訓(xùn)練穿戴者進(jìn)行某些身體活動(dòng)。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來使穿戴者的康復(fù)治療成為可能。柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以操作用來增強(qiáng)由正在經(jīng)受治療的穿戴者產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)和/或力以使穿戴者能夠成功地完成康復(fù)治療項(xiàng)目。額外地或可替代地，柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來阻止穿戴者的混亂移動(dòng)和/或使用致動(dòng)器1801和/或其它元件(例如，觸覺反饋元件)把要進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)或動(dòng)作和/或不應(yīng)該進(jìn)行的或應(yīng)該被終止的運(yùn)動(dòng)或動(dòng)作指示給穿戴者。同樣，通過柔性機(jī)器護(hù)甲1800的用于檢測穿戴者產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)、扭矩或力和/或?qū)⒘Α⑴ぞ鼗蚱渌|覺反饋施加于穿戴者的操作可以使其它身體訓(xùn)練項(xiàng)目(例如，跳舞、溜冰、其它體育運(yùn)動(dòng)、職業(yè)訓(xùn)練)成為可能。柔性機(jī)器護(hù)甲1800和/或用戶界面1810的其它應(yīng)用是能夠預(yù)期的。

柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來在穿戴者進(jìn)行各種任務(wù)的同時(shí)進(jìn)行任何所述的功能(例如，訓(xùn)練、損傷防止、疲勞降低)。在一些示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以由從事體育運(yùn)動(dòng)的穿戴者穿戴。柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以由從事騎行的穿戴者穿戴；柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來訓(xùn)練穿戴者使用更加有效的沖程，幫助穿戴者進(jìn)行更加有效的定速或其它的應(yīng)用。柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以由正在行走、跑或以其它方式移動(dòng)的穿戴者穿戴且柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來增加穿戴者的移動(dòng)效率。在一些示例中，穿戴者可能行走在穿戴者不熟悉的和/或包括有一些危害的環(huán)境中，且柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來訓(xùn)練穿戴者以將損傷幾率最小化、將效率、速度或其它約束最大化的方式進(jìn)行行走以保護(hù)穿戴者免于損傷或者根據(jù)其它應(yīng)用被操作。例如，穿戴者可能正在使用雪地靴走過雪地，且柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來在用于移動(dòng)穿過雪地的有效步態(tài)方面對穿戴者進(jìn)行訓(xùn)練和/或可以將力和/或扭矩施加于穿戴者以幫助穿戴者移動(dòng)。在一些示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲1800通過(例如，使用觸覺反饋元件、外部腱和TSA)引導(dǎo)穿戴者的移動(dòng)來教導(dǎo)穿戴者進(jìn)行具有最佳軌跡、計(jì)時(shí)或其它性質(zhì)的高爾夫擊打，從而可以擔(dān)當(dāng)“高爾夫教練”。穿戴者可以進(jìn)行移動(dòng)以重復(fù)地進(jìn)行高爾夫擊打，且可以從柔性機(jī)器護(hù)甲1800的引導(dǎo)中學(xué)習(xí)合適的技術(shù)。

柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來使穿戴者更加難以進(jìn)行工作(例如，對穿戴者可能有害的工作)。即，柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來將力和/或扭矩施加于穿戴者的身體，以使與在柔性機(jī)器護(hù)甲1800未以這種方式操作的情況下穿戴者將不得不施加的作用力相比，穿戴者不得不施加更大的作用力來進(jìn)行工作(例如，行走、跑、攀爬)。柔性機(jī)器護(hù)甲1800的這樣操作可以使更加有效的力量和/或心血管訓(xùn)練成為可能。在一些示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用作“虛擬健身房”，其使穿戴者能夠以對抗柔性機(jī)器護(hù)甲1800產(chǎn)生的力和/或扭矩的方式進(jìn)行鍛煉，就好像穿戴者正在與鍛煉設(shè)備(例如，跑步機(jī)、橢圓機(jī))進(jìn)行相互作用。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來將力施加于穿戴者的臂部來模擬正由穿戴者使用的自由重量的存在。此外，柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來使使用獨(dú)立健身設(shè)備將會是昂貴的或不可能實(shí)施的鍛煉養(yǎng)生成為可能。在一些示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來將力和/或扭矩施加于穿戴者的身體來模擬其它環(huán)境。例如，力和/或扭矩可以為穿戴者模擬在水下(或在其它液體中，通過模擬穿戴者在水下將會經(jīng)受的增強(qiáng)的阻力)、在大風(fēng)中(例如，幫助穿戴者在模擬的風(fēng)的方向上的運(yùn)動(dòng)，且阻礙在相反方向上的運(yùn)動(dòng))、在不同的重力場中(例如，在月球上、在與地球相比具有更大重力的世界上)或在其它環(huán)境中進(jìn)行的體驗(yàn)。

此外，用戶界面1810還能夠與通信網(wǎng)絡(luò)1820通信。例如，用戶界面1810可以包括WiFi無線電、LTE收發(fā)器或其它蜂窩通信設(shè)備、有線調(diào)制解調(diào)器或使用戶界面1810和柔性機(jī)器護(hù)甲1800能夠與因特網(wǎng)通信的其它一些元件。用戶界面1810可以通過通信網(wǎng)絡(luò)1820與服務(wù)器1830通信。與服務(wù)器1830的通信可以使用戶界面1810和可穿戴機(jī)器護(hù)甲1800的功能成為可能。在一些示例中，用戶界面1810可以將遙測數(shù)據(jù)(例如，柔性機(jī)器護(hù)甲1800的元件1801、1803的位置、構(gòu)造，關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲1800穿戴者的生理數(shù)據(jù))上傳至服務(wù)器1830。

在一些示例中，服務(wù)器1830可以被構(gòu)造用來控制和/或訪問來自柔性機(jī)器護(hù)甲1800元件(例如，1801、1803)的信息以實(shí)現(xiàn)柔性機(jī)器護(hù)甲1800的某些應(yīng)用。例如，如果穿戴者受傷了、無意識或因其它原因不能自己移動(dòng)，服務(wù)器1830可以操作柔性機(jī)器護(hù)甲1800的元件以將穿戴者移出危險(xiǎn)處境和/或操作機(jī)器護(hù)甲1800和用戶界面1810以使他們自己移動(dòng)出危險(xiǎn)處境。與柔性機(jī)器護(hù)甲通信的服務(wù)器的其它應(yīng)用是能夠預(yù)期的。

用戶界面1810可以被構(gòu)造用來與第二用戶界面1845通信，第二用戶界面1845與第二柔性機(jī)器護(hù)甲1840通信且被構(gòu)造用來操作第二柔性機(jī)器護(hù)甲1840。這樣的通信可以是直接的(例如，使用無線電收發(fā)器或其它元件來發(fā)送和接收用戶界面1810與第二用戶界面1845之間的直接無線或有線鏈路上的信息)。額外地或可替代地，用戶界面1810與第二用戶界面1845之間的通信可以由通信網(wǎng)絡(luò)1820和/或服務(wù)器1830來促成，服務(wù)器1830被構(gòu)造為通過通信網(wǎng)絡(luò)1820與用戶界面1810和第二用戶界面1845通信。

用戶界面1810與第二用戶界面1845之間的通信可以使柔性機(jī)器護(hù)甲1800和第二柔性機(jī)器護(hù)甲1840的應(yīng)用成為可能。在一些示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲1800和第二柔性機(jī)器護(hù)甲1840的和/或柔性機(jī)器護(hù)甲1800和第二柔性機(jī)器護(hù)甲1840的穿戴者的動(dòng)作可以是協(xié)調(diào)的。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲1800和第二柔性機(jī)器護(hù)甲1840可以被操作用來協(xié)調(diào)穿戴者舉起重物?？梢詫Υ┐髡吆?或柔性機(jī)器護(hù)甲1800和第二柔性機(jī)器護(hù)甲1840分別提供的提舉的時(shí)序和支持的程度進(jìn)行控制以增加重物被攜帶的穩(wěn)定性，從而降低穿戴者的損傷風(fēng)險(xiǎn)，或根據(jù)其它的注意事項(xiàng)進(jìn)行控制。柔性機(jī)器護(hù)甲1800和第二柔性機(jī)器護(hù)甲1840和/或它們穿戴者的動(dòng)作的協(xié)調(diào)可以包括將(在時(shí)間、大小或其它性質(zhì)方面)協(xié)調(diào)的力和/或扭矩施加于穿戴者和/或穿戴者環(huán)境的元件且/或(通過機(jī)器護(hù)甲1800、1840的致動(dòng)器、通過專用觸覺反饋元件或通過其它方法)將觸覺反饋施加于穿戴者，以此引導(dǎo)穿戴者以協(xié)調(diào)的方式進(jìn)行動(dòng)作。

柔性機(jī)器護(hù)甲1800和第二柔性機(jī)器護(hù)甲1840的協(xié)調(diào)操作可以以各種方式來實(shí)施。在一些示例中，一個(gè)柔性機(jī)器護(hù)甲(及其穿戴者)可以用作主機(jī)，其將指令或其它信息提供給另一個(gè)柔性機(jī)器護(hù)甲以使機(jī)器護(hù)甲1800、1840的操作是協(xié)調(diào)的。例如，機(jī)器護(hù)甲1800、1840可以被操作用來使穿戴者能夠以協(xié)調(diào)的方式跳舞(或從事其它某些體育運(yùn)動(dòng))。一個(gè)柔性機(jī)器護(hù)甲可以擔(dān)當(dāng)“領(lǐng)導(dǎo)”，其將關(guān)于“領(lǐng)導(dǎo)”穿戴者進(jìn)行的動(dòng)作的時(shí)序或其它信息傳輸至另一個(gè)柔性機(jī)器護(hù)甲，使另一個(gè)穿戴者能夠執(zhí)行協(xié)調(diào)的跳舞運(yùn)動(dòng)。在一些示例中，第一機(jī)器護(hù)甲的第一穿戴者可以擔(dān)當(dāng)訓(xùn)練員，其對第二機(jī)器護(hù)甲的第二穿戴者可以學(xué)習(xí)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)或其它身體活動(dòng)進(jìn)行示范。第一機(jī)器護(hù)甲可以檢測由第一穿戴者執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)、扭矩、力或其它身體活動(dòng)且可以將與被檢測的活動(dòng)相關(guān)的信息發(fā)送至第二機(jī)器護(hù)甲。第二機(jī)器護(hù)甲然后可以將力、扭矩、觸覺反饋或其它信息施加于第二穿戴者的身體以使第二穿戴者能夠?qū)W習(xí)由第一穿戴者示范的運(yùn)動(dòng)或其它身體活動(dòng)。在一些示例中，服務(wù)器1830可以將指令或其它信息發(fā)送至機(jī)器護(hù)甲1800、1840以使機(jī)器護(hù)甲1800、1840的協(xié)調(diào)操作成為可能。

注意，能夠以協(xié)調(diào)的方式操作兩個(gè)以上的圖示的柔性機(jī)器護(hù)甲1800、1840。在一些示例中，許多柔性機(jī)器護(hù)甲或者其它機(jī)電的或其它系統(tǒng)可以以協(xié)調(diào)的方式操作從而使某些應(yīng)用成為可能。例如，芭蕾舞劇團(tuán)、足球隊(duì)、花樣滑冰隊(duì)、軍樂隊(duì)、啞劇團(tuán)或其它的運(yùn)動(dòng)員或表演者團(tuán)體可以穿戴被構(gòu)造用來使他們的動(dòng)作在時(shí)間上協(xié)調(diào)一致的柔性機(jī)器護(hù)甲。在一些示例中，第一機(jī)器護(hù)甲的第一穿戴者可以擔(dān)當(dāng)訓(xùn)練員或教練，其對許多的各柔性機(jī)器護(hù)甲穿戴者可以學(xué)習(xí)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)或其它身體活動(dòng)進(jìn)行示范。第一機(jī)器護(hù)甲可以檢測由第一穿戴者執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)、扭矩、力或其它身體活動(dòng)且可以將與被檢測的活動(dòng)相關(guān)的信息發(fā)送至許多其它柔性機(jī)器護(hù)甲。許多其它機(jī)器護(hù)甲然后可以將力、扭矩、觸覺反饋或其它信息施加于各個(gè)穿戴者的身體以使這些穿戴者能夠?qū)W習(xí)第一穿戴者示范的運(yùn)動(dòng)或其它身體活動(dòng)。在一些示例中，服務(wù)器可以將指令或其它信息發(fā)送至多個(gè)機(jī)器護(hù)甲以使多個(gè)機(jī)器護(hù)甲的協(xié)調(diào)操作成為可能。含有多個(gè)柔性機(jī)器護(hù)甲的協(xié)調(diào)操作的其它應(yīng)用是能夠預(yù)期的。

柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來傳輸和/或記錄關(guān)于穿戴者的動(dòng)作、穿戴者的環(huán)境的信息或關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲1800的穿戴者的其它信息。在一些示例中，與穿戴者的移動(dòng)和動(dòng)作相關(guān)的運(yùn)動(dòng)可以記錄在且/或發(fā)送至服務(wù)器1830。這些數(shù)據(jù)可以被收集用于醫(yī)療、科學(xué)、娛樂、社會媒體或其它應(yīng)用。這些數(shù)據(jù)可以用來操作系統(tǒng)。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被構(gòu)造用來將用戶產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)、力和/或扭矩傳輸至機(jī)器人系統(tǒng)(例如，機(jī)器人臂部、腿部、軀干、類人身體或其它的機(jī)器人系統(tǒng))，且機(jī)器人系統(tǒng)可以被構(gòu)造用來模擬穿戴者的活動(dòng)且/或?qū)⒋┐髡叩幕顒?dòng)映射至機(jī)器人系統(tǒng)的元件的運(yùn)動(dòng)、力或扭矩中。在另一個(gè)示例中，數(shù)據(jù)可以用來操作穿戴者的虛擬化身，以使化身的運(yùn)動(dòng)成為穿戴者運(yùn)動(dòng)的鏡像或以某種方式與穿戴者的運(yùn)動(dòng)相關(guān)。虛擬化身可以具體化于虛擬環(huán)境中，呈現(xiàn)給正與穿戴者通信的個(gè)人或系統(tǒng)或者根據(jù)某其它應(yīng)用而被構(gòu)造、被操作。

相反地，柔性機(jī)器護(hù)甲1800可以被操作用來將觸覺或其它數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給穿戴者。在一些示例中，致動(dòng)器1801(例如，扭繩致動(dòng)器、外部腱)和/或觸覺反饋元件(例如，EPAM觸覺元件)可以被操作用來將力施加于穿戴者的身體和/或調(diào)節(jié)施加于穿戴者身體的力以將機(jī)械的或其它信息指示給穿戴者。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲1800的配置于柔性機(jī)器護(hù)甲1800某一位置的觸覺元件的某一模式的激活可以表明：穿戴者已經(jīng)接收了電話、電子郵件或其它通信。在另一個(gè)示例中，可以使用由穿戴者產(chǎn)生的且由柔性機(jī)器護(hù)甲1800傳輸至機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)、力和/或扭矩來操作機(jī)器人系統(tǒng)。機(jī)器人系統(tǒng)的環(huán)境和操作的力、力矩和其它方面可以被傳輸至柔性機(jī)器護(hù)甲1800且(使用致動(dòng)器1801或其它觸覺反饋元件)呈現(xiàn)給穿戴者以使穿戴者能夠體驗(yàn)機(jī)器人系統(tǒng)的與穿戴者操作有關(guān)的力反饋或其它觸覺感知。在另一個(gè)示例中，呈現(xiàn)給穿戴者的觸覺數(shù)據(jù)可以由虛擬環(huán)境產(chǎn)生，例如，含有穿戴者化身的環(huán)境，穿戴者的化身基于與正在被柔性機(jī)器護(hù)甲1800檢測的穿戴者有關(guān)的運(yùn)動(dòng)或其它數(shù)據(jù)而被操作。

注意，可以同時(shí)執(zhí)行如本文中所述的或根據(jù)其它應(yīng)用的柔性機(jī)器護(hù)甲1800的多個(gè)功能、應(yīng)用或其它操作。例如，柔性機(jī)器護(hù)甲可以被操作用來通過補(bǔ)充穿戴者肌肉產(chǎn)生的力和/或扭矩來降低穿戴者的疲勞。在柔性機(jī)器護(hù)甲被操作用來降低穿戴者疲勞的同時(shí)，機(jī)器護(hù)甲或其它系統(tǒng)(例如，遠(yuǎn)程服務(wù)器、無人機(jī))中的傳感器可以將穿戴者前方的地面是不穩(wěn)定的這一指示提供給柔性機(jī)器護(hù)甲。柔性機(jī)器護(hù)甲可以響應(yīng)地被操作用來增加穿戴者的踝部的有效阻抗以降低由于在不穩(wěn)定地面上的移動(dòng)而造成穿戴者受到踝部扭傷或拉傷的概率。同時(shí)操作可以包括：線性或非線性地加和根據(jù)多個(gè)應(yīng)用(例如，疲勞降低和損傷防止)而產(chǎn)生的致動(dòng)器指令；在第一應(yīng)用需要對某些致動(dòng)器進(jìn)行操作的時(shí)段，第一應(yīng)用阻擋第二應(yīng)用對第一應(yīng)用所需的這些致動(dòng)器的操作；或同時(shí)根據(jù)多個(gè)應(yīng)用的機(jī)器護(hù)甲的其它操作方案。

注意，圖18所示的柔性機(jī)器護(hù)甲1800僅是可以由本文所述的控制電子器件、軟件或算法操作的柔性機(jī)器護(hù)甲的一個(gè)示例。本文所述的控制電子器件、軟件或算法可以被構(gòu)造用來控制具有更多、更少或不同致動(dòng)器、傳感器或其它元件的柔性機(jī)器護(hù)甲或其它機(jī)電和/或機(jī)器人系統(tǒng)。此外，本文所述的控制電子器件、軟件或算法可以被構(gòu)造用來控制與所示的柔性機(jī)器護(hù)甲1800類似地或不同地構(gòu)造的柔性機(jī)器護(hù)甲。此外，本文所述的控制電子器件、軟件或算法可以被構(gòu)造用來控制具有可重構(gòu)的硬件的柔性機(jī)器護(hù)甲(即，能夠具有添加的或去除的致動(dòng)器、傳感器或其它元件的機(jī)器護(hù)甲)且/或使用各種方法來檢測柔性機(jī)器護(hù)甲的當(dāng)前硬件構(gòu)造。

用于控制柔性機(jī)器護(hù)甲的軟件體系

柔性機(jī)器護(hù)甲的控制器和/或由控制器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀程序可以被構(gòu)造用來提供柔性機(jī)器護(hù)甲的功能和/或組件的封裝。即，控制器的一些元件(例如，子程序、驅(qū)動(dòng)、服務(wù)、守護(hù)進(jìn)程、功能)可以被構(gòu)造用來操作柔性機(jī)器護(hù)甲的特定元件(例如，扭繩致動(dòng)器、觸覺反饋元件)且允許控制器的其它元件(例如，其它程序)操作特定元件且/或提供對特定元件的抽取訪問(例如，將用于在指令方向定向致動(dòng)器的指令轉(zhuǎn)化成足以在指令方向定向致動(dòng)器的指令集合)。該封裝可以允許各種服務(wù)、驅(qū)動(dòng)器、守護(hù)進(jìn)程或其它計(jì)算機(jī)可讀程序被開發(fā)用于柔性機(jī)器護(hù)甲的各種應(yīng)用。此外，通過以通用的、可訪問的方式提供柔性機(jī)器護(hù)甲的功能的封裝(例如，通過指定和實(shí)施應(yīng)用程序接口(API)或其它接口標(biāo)準(zhǔn))，計(jì)算機(jī)可讀程序能夠被創(chuàng)建來與通用的、封裝的功能進(jìn)行接口連接以使計(jì)算機(jī)可讀程序可以使各種不同構(gòu)造的柔性機(jī)器護(hù)甲而不是單一類型或模型的柔性機(jī)器護(hù)甲的操作模式或功能成為可能。例如，虛擬化身通信程序可以通過訪問標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器護(hù)甲API來訪問關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲穿戴者的姿勢的信息。不同構(gòu)造的機(jī)器護(hù)甲可以包括不同的傳感器、致動(dòng)器和其它元件，但是可以根據(jù)API提供相同格式的姿勢信息。柔性機(jī)器護(hù)甲或其它機(jī)器人的、外骨骼的、輔助的、觸覺的或其它的機(jī)電系統(tǒng)的其它功能和特征可以由API封裝或根據(jù)其它一些標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算機(jī)訪問和控制接口方案來封裝。

圖19圖示了柔性機(jī)器護(hù)甲1900的元件和對柔性機(jī)器護(hù)甲1900進(jìn)行控制或操作的體系。柔性機(jī)器護(hù)甲包括被構(gòu)造用來將力和/或扭矩施加于柔性機(jī)器護(hù)甲1900、柔性機(jī)器護(hù)甲1900的穿戴者和/或穿戴者的環(huán)境并且檢測柔性機(jī)器護(hù)甲1900、柔性機(jī)器護(hù)甲1900的穿戴者和/或穿戴者的環(huán)境的一種或多種性質(zhì)致動(dòng)器1920和傳感器1930。柔性機(jī)器護(hù)甲1900還包括控制器1910，其被構(gòu)造用來通過使用硬件接口電子裝置1940來操作致動(dòng)器1920和傳感器1930。硬件接口電子裝置1940包括這樣的電子裝置：其被構(gòu)造用來使來自和去往控制器1910的信號與用來操作致動(dòng)器1920和傳感器1930的信號進(jìn)行接口連接。例如，致動(dòng)器1920可以包括外部腱，且硬件接口電子裝置1940可以包括高電壓發(fā)生器、高電壓開關(guān)和高電壓電容計(jì)來接合和松開外部腱并且報(bào)告外部腱的長度。硬件接口電子裝置1940可以包括調(diào)壓器、高電壓發(fā)生器、放大器、電流檢測器、編碼器、磁力計(jì)、開關(guān)、受控電流源、DAC、ADC、反饋控制器、無刷電機(jī)控制器或其它電子和機(jī)電元件。

控制器1910還操作用戶界面1950和通信接口1960，用戶界面1950被構(gòu)造用來將信息呈現(xiàn)給用戶和/或柔性機(jī)器護(hù)甲1900的穿戴者，通信接口1960被構(gòu)造用來(例如，通過傳輸無線信號)促進(jìn)控制器1910與其它系統(tǒng)之間的信息傳遞。額外地或可替代地，用戶界面1950可以是被構(gòu)造用來使用通信接口1960將用戶界面信息傳輸至控制器1910/接收來自控制器1910的用戶界面信息的分立系統(tǒng)的一部分(例如，用戶界面1950可以是蜂窩手機(jī)的一部分)。

控制器1910被構(gòu)造用來執(zhí)行對柔性機(jī)器護(hù)甲1900的功能進(jìn)行描述的計(jì)算機(jī)可讀程序。在由控制器1910執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀程序當(dāng)中的是操作系統(tǒng)1912、應(yīng)用1914a、1914b、1914c和校準(zhǔn)服務(wù)1916。操作系統(tǒng)1912管理控制器1910的硬件資源(例如，I/O端口、寄存器、定時(shí)器、中斷、外設(shè)、存儲管理單元、串行和/或并行通信單元)并且，引申地，管理柔性機(jī)器護(hù)甲1900的硬件資源。操作系統(tǒng)1912僅是由控制器1910執(zhí)行的這樣的計(jì)算機(jī)可讀程序：直接訪問柔性機(jī)器護(hù)甲1900的硬件接口電子裝置1940并且，引申地，致動(dòng)器1920和傳感器1930。

應(yīng)用1914a、1914b、1914c是這樣的計(jì)算機(jī)可讀程序：描述柔性機(jī)器護(hù)甲1900的某一功能、某些功能、某一操作模式或某些操作模式。例如，應(yīng)用1914a可以描述用于傳輸關(guān)于穿戴者姿勢的信息以更新穿戴者的虛擬化身這一過程，該過程包括：從操作系統(tǒng)1912訪問關(guān)于穿戴者姿勢的信息，使用通信接口1960保持與遠(yuǎn)程系統(tǒng)的通信，格式化姿勢信息且將該姿勢信息發(fā)送至遠(yuǎn)程系統(tǒng)。校準(zhǔn)服務(wù)1916是描述下述過程的計(jì)算機(jī)可讀程序：該過程用于存儲描述柔性機(jī)器護(hù)甲1900的穿戴者、致動(dòng)器1920和/或傳感器1930的特性的參數(shù)，根據(jù)穿戴者使用柔性機(jī)器護(hù)甲1900時(shí)致動(dòng)器1920和/或傳感器1930的操作來更新這些參數(shù)，使參數(shù)可用于操作系統(tǒng)1912和/或應(yīng)用1914a、1914b、1914c，以及與參數(shù)有關(guān)的其它功能。請注意，應(yīng)用1914a、1914b、1914c和校準(zhǔn)服務(wù)1916旨在作為可以由控制器1910的操作系統(tǒng)1912運(yùn)行以使柔性機(jī)器護(hù)甲1900的功能和操作模式成為可能的計(jì)算機(jī)可讀程序的示例。

操作系統(tǒng)1912可以提供對硬件(例如，1920、1930、1940)的低水平控制和維護(hù)。在一些示例中，操作系統(tǒng)1912和/或硬件接口電子裝置1940可以以恒定的專用速率從一個(gè)或多個(gè)傳感器1930檢測關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲1900、穿戴者和/或穿戴者環(huán)境的信息。操作系統(tǒng)1912可以使用檢測的信息產(chǎn)生對柔性機(jī)器護(hù)甲1900或其組件的一種或多種狀態(tài)或特性的估計(jì)。操作系統(tǒng)1912可以以與恒定的專用速率相同的速率或以更低的速率更新產(chǎn)生的估計(jì)?？梢允褂脼V波器從檢測到的信息中產(chǎn)生所述產(chǎn)生的估計(jì)以去除噪聲，產(chǎn)生對間接檢測的特性的估計(jì)，或者根據(jù)其它應(yīng)用。例如，操作系統(tǒng)1912可以使用卡爾曼(Kalman)濾波器從檢測到的信息中產(chǎn)生上述估計(jì)以去除噪聲并且使用一個(gè)以上傳感器產(chǎn)生柔性機(jī)器護(hù)甲1900、穿戴者和/或穿戴者環(huán)境的單個(gè)直接或間接測量的特性的估計(jì)。在一些示例中，操作系統(tǒng)可以根據(jù)從多個(gè)時(shí)間點(diǎn)檢測到的信息來確定關(guān)于穿戴者和/或柔性機(jī)器護(hù)甲1900的信息。例如，操作系統(tǒng)1900可以根據(jù)從多個(gè)過去的時(shí)間點(diǎn)檢測到的關(guān)節(jié)角度、身體部位位置、致動(dòng)器負(fù)荷或檢測到的其它信息來確定穿戴者移動(dòng)時(shí)的步態(tài)階段(例如，站立、擺動(dòng)、足跟著地、腳尖離地)和/或步態(tài)階段百分比。

在一些示例中，操作系統(tǒng)1912和/或硬件接口電子裝置1940可以操作致動(dòng)器1920和/或提供與致動(dòng)器1920的操作有關(guān)的服務(wù)。即，在致動(dòng)器1920的操作需要在一段時(shí)間內(nèi)生成控制信號、關(guān)于致動(dòng)器1920的一種或多種狀態(tài)的知識或其它考慮事項(xiàng)的情況下，操作系統(tǒng)1912和/或硬件接口電子裝置1940可以將用于操作致動(dòng)器1920的簡單指令(例如，用于使用致動(dòng)器1920的扭繩致動(dòng)器(TSA)產(chǎn)生特定水平的力的指令)轉(zhuǎn)化成使該簡單指令生效所必需的針對硬件接口電子裝置1940和/或致動(dòng)器1920的復(fù)雜的和/或基于狀態(tài)的指令(例如，基于由操作系統(tǒng)1910確定和存儲的轉(zhuǎn)子起始位置、使用編碼器檢測到的電機(jī)的相對位置和使用負(fù)荷傳感器檢測到的由TSA產(chǎn)生的力而施加至TSA的電機(jī)繞組的一系列電流)。

在一些示例中，根據(jù)柔性機(jī)器護(hù)甲1900的構(gòu)造，操作系統(tǒng)1912還可以通過將系統(tǒng)水平的簡單指令(例如，施加于穿戴者的膝部的扭矩的指令水平)轉(zhuǎn)化成多個(gè)致動(dòng)器的指令(例如，這樣的指令信號：足以造成跨過穿戴者的膝部的TSA和外部腱將力施加至穿戴者的身體以使所述指令水平的扭矩被施加于穿戴者的膝部)，由此封裝柔性機(jī)器護(hù)甲1900的操作。該封裝可以使能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器護(hù)甲的功能(例如，允許機(jī)器護(hù)甲的穿戴者跳躍得更高)的通用應(yīng)用的創(chuàng)建成為可能而不被構(gòu)造為操作特定模式或類型的機(jī)器護(hù)甲(例如，通過被構(gòu)造用來產(chǎn)生下述簡單的踝部扭矩曲線：操作系統(tǒng)1912和硬件接口電子裝置1940可以將其轉(zhuǎn)化成足以造成致動(dòng)器1920將指令的扭矩曲線施加于踝部的致動(dòng)器指令)。

操作系統(tǒng)1912可以用作使具有實(shí)現(xiàn)各種機(jī)電、生物醫(yī)學(xué)、人性化接口、訓(xùn)練、康復(fù)、通信和其它應(yīng)用的各種不同硬件構(gòu)造的各種柔性機(jī)器護(hù)甲的使用成為可能的標(biāo)準(zhǔn)、多用途平臺。操作系統(tǒng)1912可以使柔性機(jī)器護(hù)甲1900的傳感器1930、致動(dòng)器1920或其它元件或功能可用于(例如，使用通信接口1960)與柔性機(jī)器護(hù)甲1900通信的遠(yuǎn)程系統(tǒng)和/或可用于由操作系統(tǒng)1912執(zhí)行的各種應(yīng)用、守護(hù)進(jìn)程、服務(wù)或其它計(jì)算機(jī)可讀程序。操作系統(tǒng)1912可以以標(biāo)準(zhǔn)的方式(例如，通過API、通信協(xié)議或其它編程接口)使致動(dòng)器、傳感器或其它元件或功能可用，以使得應(yīng)用、守護(hù)進(jìn)程、服務(wù)或其它計(jì)算機(jī)可讀程序可以被創(chuàng)建為安裝于具有各種不同構(gòu)造的各種柔性機(jī)器護(hù)甲，由具有各種不同構(gòu)造的各種柔性機(jī)器護(hù)甲執(zhí)行且被操作用來使具有各種不同構(gòu)造的各種柔性機(jī)器護(hù)甲的功能或操作模式成為可能。被操作系統(tǒng)1912可用化的API、通信協(xié)議或其它編程接口可以封裝、轉(zhuǎn)化或提取柔性機(jī)器護(hù)甲1900的操作以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建這樣的計(jì)算機(jī)可讀程序：所述程序能夠操作以使各種不同構(gòu)造的柔性機(jī)器護(hù)甲的功能成為可能。

額外地或可替代地，操作系統(tǒng)1912可以被構(gòu)造用來操作模塊化柔性機(jī)器護(hù)甲系統(tǒng)(即，這樣的柔性機(jī)器護(hù)甲系統(tǒng)：其中，致動(dòng)器、傳感器或其它元件可以添加至柔性機(jī)器護(hù)甲或從柔性機(jī)器護(hù)甲去掉以實(shí)現(xiàn)柔性機(jī)器護(hù)甲的操作模式或功能)。在一些示例中，操作系統(tǒng)1912可以動(dòng)態(tài)地確定柔性機(jī)器護(hù)甲1900的硬件構(gòu)造，且可以相對于柔性機(jī)器護(hù)甲1900的當(dāng)前確定的硬件構(gòu)造來調(diào)整柔性機(jī)器護(hù)甲1900的操作。該操作可以以對于下述計(jì)算機(jī)可讀程序(例如，1914a、1914b、1914c)“不可見”的方式來進(jìn)行，所述計(jì)算機(jī)可讀程序通過由操作系統(tǒng)1912提供的標(biāo)準(zhǔn)化編程接口來訪問柔性機(jī)器護(hù)甲1900的功能。例如，所述計(jì)算機(jī)可讀程序可以通過標(biāo)準(zhǔn)化編程接口將下述情況指示給操作系統(tǒng)1912：特定水平的扭矩將被施加于柔性機(jī)器護(hù)甲1900的穿戴者的踝部。根據(jù)柔性機(jī)器護(hù)甲1900的確定的硬件構(gòu)造，操作系統(tǒng)1912可以響應(yīng)地確定致動(dòng)器1920的足以將特定水平的扭矩施加于穿戴者的踝部的操作模式。

在一些示例中，操作系統(tǒng)1912和/或硬件接口電子裝置1940可以操作致動(dòng)器1920來確保柔性機(jī)器護(hù)甲1900不進(jìn)行直接造成穿戴者損傷和/或柔性機(jī)器護(hù)甲1900的元件損壞的操作。在一些示例中，這可以包括：不操作致動(dòng)器1920將超過某最大閾值的力和/或扭矩施加于穿戴者的身體。這可以被實(shí)施為這樣的監(jiān)視(watchdog)程序或其它計(jì)算機(jī)可讀程序：(當(dāng)由控制器1910執(zhí)行時(shí))其可以被構(gòu)造用來監(jiān)視由致動(dòng)器1920施加的力(例如，通過監(jiān)視發(fā)送至致動(dòng)器1920的指令和/或監(jiān)視使用傳感器1930檢測到的力或其它性質(zhì)的測量)且用來禁用和/或改變致動(dòng)器1920的操作來防止穿戴者損傷。額外地或可替代地，硬件接口電子裝置1940可以被構(gòu)造為包括用于防止過大的力和/或扭矩施加于穿戴者的電路(例如，通過將負(fù)荷傳感器(被構(gòu)造用來測量TSA產(chǎn)生的力)的輸出引導(dǎo)至比較器，并且將比較器構(gòu)造為當(dāng)力超過特定水平時(shí)切斷TSA的電機(jī)的供電)。

在一些示例中，操作致動(dòng)器1920以確保柔性機(jī)器護(hù)甲1900不損壞自身可以包括被構(gòu)造用來防止可能導(dǎo)致柔性機(jī)器護(hù)甲1900的元件損壞的過電流、過負(fù)荷、過轉(zhuǎn)動(dòng)或其它狀態(tài)的發(fā)生的監(jiān)視程序或電路。例如，硬件接口電子裝置1940可以包括被構(gòu)造用來限制施加于電機(jī)繞組的電壓和/或電流的金屬氧化物變阻器、斷路器、旁路二極管或其它元件。

注意，由操作系統(tǒng)1912使能的上述功能可以額外地或可替代地由被控制器1900執(zhí)行的應(yīng)用1914a、1914b、1914c、服務(wù)、驅(qū)動(dòng)、守護(hù)進(jìn)程或其它計(jì)算機(jī)可讀程序?qū)嵤?。這些應(yīng)用、驅(qū)動(dòng)、服務(wù)、守護(hù)進(jìn)程或其它計(jì)算機(jī)可讀程序可以具有特定的安全權(quán)限或其它性質(zhì)來便于它們的使用以使上述功能成為可能。

操作系統(tǒng)1912可以封裝由其它計(jì)算機(jī)可讀程序(例如，應(yīng)用1914a、1914b、1914c、校準(zhǔn)服務(wù)1916)、由用戶(通過用戶界面1950)和/或由其它一些系統(tǒng)(即，被構(gòu)造為通過通信接口1960與控制器1910通信的系統(tǒng))使用的硬件接口電子裝置1940、致動(dòng)器1920和傳感器1930的功能。柔性機(jī)器護(hù)甲1900的功能的封裝可以采用應(yīng)用程序接口(API)的形式，即，這樣的函數(shù)調(diào)用和程序集合：運(yùn)行在控制器1910上的應(yīng)用可以用它們來訪問柔性機(jī)器護(hù)甲1900的元件的功能。在一些示例中，操作系統(tǒng)1912可以使標(biāo)準(zhǔn)的“機(jī)器護(hù)甲API”對于由控制器1910執(zhí)行的應(yīng)用可用?！皺C(jī)器護(hù)甲API”可以在不需要應(yīng)用1914a、1914b、1914c被構(gòu)造為產(chǎn)生操作柔性機(jī)器護(hù)甲1900的元件(例如，致動(dòng)器1920、傳感器1930)所需的任何復(fù)雜的時(shí)變信號的情況下，使應(yīng)用1914a、1914b、1914c能夠訪問機(jī)器護(hù)甲1900的功能。

“機(jī)器護(hù)甲API”可以使應(yīng)用1914a、1914b、1914c能夠以下述方式將簡單指令發(fā)送至操作系統(tǒng)1912(例如，“當(dāng)穿戴者的腳接觸地面時(shí)，開始存儲來自穿戴者踝部的機(jī)械能”)：操作系統(tǒng)1912能夠解釋這些指令且產(chǎn)生針對柔性機(jī)器護(hù)甲1900的硬件接口電子裝置1940或其它元件的足以實(shí)現(xiàn)由應(yīng)用1914a、1914b、1914c產(chǎn)生的簡單指令的指令信號(例如，根據(jù)傳感器1930檢測到的信息來判斷穿戴者的腳是否已經(jīng)接觸地面，響應(yīng)地將高電壓施加于跨過用戶踝部的外部腱)。

“機(jī)器護(hù)甲API”可以是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(例如，ISO標(biāo)準(zhǔn))、私有標(biāo)準(zhǔn)、開源標(biāo)準(zhǔn)或者以其它方式可用于可以產(chǎn)生機(jī)器護(hù)甲應(yīng)用的個(gè)人。“機(jī)器護(hù)甲API”可以使應(yīng)用、驅(qū)動(dòng)、服務(wù)、守護(hù)進(jìn)程或其它計(jì)算機(jī)可讀程序能夠被創(chuàng)建為：它們能夠通過被構(gòu)造為與由各種不同類型和構(gòu)造的機(jī)器護(hù)甲實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)“機(jī)器護(hù)甲API”接口連接來操作各種不同類型和構(gòu)造的機(jī)器護(hù)甲。額外地或可替代地，“機(jī)器護(hù)甲API”可以提供各個(gè)機(jī)器護(hù)甲專用致動(dòng)器(即，將力施加于特定身體部位的致動(dòng)器，其中，不同構(gòu)造的機(jī)器護(hù)甲可以不包括將力施加于相同的特定身體部位的致動(dòng)器)的標(biāo)準(zhǔn)封裝且可以提供用于對關(guān)于提供“機(jī)器護(hù)甲API”的任何柔性機(jī)器護(hù)甲的構(gòu)造的信息進(jìn)行訪問的標(biāo)準(zhǔn)接口。對“機(jī)器護(hù)甲API”進(jìn)行訪問的應(yīng)用或其它程序可以訪問關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲的構(gòu)造(例如，致動(dòng)器產(chǎn)生的在身體部位之間的位置和力、致動(dòng)器的規(guī)格、傳感器的位置和規(guī)格)的數(shù)據(jù)，并且可以根據(jù)由應(yīng)用產(chǎn)生的柔性機(jī)器護(hù)甲模型并根據(jù)關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲的構(gòu)造的訪問數(shù)據(jù)的信息來產(chǎn)生單個(gè)致動(dòng)器的簡單指令(例如，產(chǎn)生持續(xù)50毫秒的30牛頓的力)。根據(jù)應(yīng)用，額外的或替代的功能可以由“機(jī)器護(hù)甲API”封裝。

應(yīng)用1914a、1914b、1914c可以單獨(dú)地使本文中所述的柔性機(jī)器護(hù)甲的功能和操作模式的全部或部分成為可能。例如，應(yīng)用可以通過傳輸關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲1900的穿戴者的活動(dòng)的姿勢、力、扭矩和其它信息且通過將從機(jī)器人系統(tǒng)接收的力和扭矩轉(zhuǎn)化成施加于穿戴者的觸覺反饋(即，由致動(dòng)器1920和/或觸覺反饋元件施加于穿戴者身體的力和扭矩)，使機(jī)器人系統(tǒng)的觸覺控制成為可能。在另一個(gè)示例中，應(yīng)用可以通過下述方式或操作柔性機(jī)器護(hù)甲1900的其它方法使穿戴者能夠更有效率地移動(dòng)：(例如，通過API)將指令提交給操作系統(tǒng)1912且接收來自操作系統(tǒng)1912的數(shù)據(jù)，以使柔性機(jī)器護(hù)甲1900的致動(dòng)器1920幫助用戶移動(dòng)，提取來自穿戴者移動(dòng)的階段的負(fù)功并且將存儲的功注入穿戴者移動(dòng)的其它階段。應(yīng)用可以通過各種方法安裝于控制器1910和/或安裝在包含于柔性機(jī)器護(hù)甲1900中的計(jì)算機(jī)可讀存儲媒介。應(yīng)用可以從可移除計(jì)算機(jī)可讀存儲媒介和從通過通信接口1960與控制器1910通信的系統(tǒng)而被安裝。在一些示例中，應(yīng)用可以從網(wǎng)站、因特網(wǎng)上編譯或未編譯程序的存儲庫、在線商店(例如，谷歌市場(Google Play)、iTunes應(yīng)用商店)或其它的來源而被安裝。此外，應(yīng)用的功能可以依賴于與遠(yuǎn)程系統(tǒng)(例如，用來接收更新、驗(yàn)證應(yīng)用、用來提供關(guān)于當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)的信息)連續(xù)性或周期性通信的控制器1910。

圖19所示的柔性機(jī)器護(hù)甲1900旨在作為圖示性示例。柔性機(jī)器護(hù)甲的其它構(gòu)造以及操作系統(tǒng)、內(nèi)核、應(yīng)用、驅(qū)動(dòng)、服務(wù)、守護(hù)進(jìn)程或其它計(jì)算機(jī)可讀程序的其它構(gòu)造是能夠預(yù)期的。例如，被構(gòu)造用來操作柔性機(jī)器護(hù)甲的操作系統(tǒng)可以包括實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)組件和非實(shí)時(shí)組件，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)組件被構(gòu)造用來產(chǎn)生用于操作柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的低水平指令，非實(shí)時(shí)組件用來使類似用戶界面上的時(shí)鐘、存儲于柔性機(jī)器護(hù)甲中的計(jì)算機(jī)可讀程序的更新這些低時(shí)效性功能或其它功能成為可能。柔性機(jī)器護(hù)甲可以包括一個(gè)以上控制器；此外，這些控制器中的一些控制器可以被構(gòu)造用來執(zhí)行實(shí)時(shí)應(yīng)用、操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)或其它計(jì)算機(jī)可讀程序(例如，這些控制器被構(gòu)造為具有非常短的中斷服務(wù)路徑、非常快的線程切換或與延遲敏感計(jì)算有關(guān)的其它性質(zhì)和功能)，而這些控制器中的其它控制器被構(gòu)造用來使柔性機(jī)器護(hù)甲的低時(shí)效性功能成為可能。柔性機(jī)器護(hù)甲的額外構(gòu)造和操作模式是能夠預(yù)期的。此外，如本文所述地構(gòu)造的控制系統(tǒng)可以額外地或可替代地被構(gòu)造用來實(shí)現(xiàn)除了柔性機(jī)器護(hù)甲以外的器件和系統(tǒng)的操作；例如，如本文所述地控制系統(tǒng)可以被構(gòu)造用來操作機(jī)器人、剛性機(jī)器護(hù)甲或外骨骼、輔助裝置、假體或其它機(jī)電裝置。

柔性機(jī)器護(hù)甲的機(jī)械操作的控制器

可以根據(jù)各種控制方案以各種方式來實(shí)施柔性機(jī)器護(hù)甲的致動(dòng)器的控制。一般而言，一個(gè)或多個(gè)硬件和/或軟件控制器可以從布置在柔性機(jī)器護(hù)甲和/或與柔性機(jī)器護(hù)甲通信的遠(yuǎn)程系統(tǒng)上或內(nèi)的傳感器接收關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲、柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者和/或柔性機(jī)器護(hù)甲的環(huán)境的狀態(tài)的信息。所述一個(gè)或多個(gè)硬件和/或軟件控制器然后可以產(chǎn)生這樣的控制輸出：所述控制輸出可以由柔性機(jī)器護(hù)甲的致動(dòng)器執(zhí)行以造成柔性機(jī)器護(hù)甲的指令狀態(tài)和/或使其它一些應(yīng)用成為可能。一個(gè)或多個(gè)軟件控制器可以實(shí)施為由包含于柔性機(jī)器護(hù)甲中的處理器執(zhí)行的操作系統(tǒng)、內(nèi)核、驅(qū)動(dòng)、應(yīng)用、服務(wù)、守護(hù)進(jìn)程或其它計(jì)算機(jī)可讀程序的一部分。

圖20A圖示了對柔性機(jī)器護(hù)甲進(jìn)行操作的示例性步驟2000a，步驟2000a包括：檢測柔性機(jī)器護(hù)甲的狀態(tài)2010a，使用控制器基于檢測狀態(tài)確定輸出2020a，和根據(jù)確定的輸出操作柔性機(jī)器護(hù)甲2030a。檢測柔性機(jī)器護(hù)甲的狀態(tài)2010a可以包括：使用配置于柔性機(jī)器護(hù)甲中的傳感器來測量柔性機(jī)器護(hù)甲和/或其穿戴者的一種或多種性質(zhì)，訪問柔性機(jī)器護(hù)甲的存儲的狀態(tài)，施加濾波器(例如，卡爾曼濾波器)或以其它方式處理測量的一種或多種性質(zhì)和/或訪問的存儲的狀態(tài)，或者其它的處理以使柔性機(jī)器護(hù)甲的狀態(tài)(即，位置、取向、構(gòu)造和/或關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲元件的其它信息)被全部或部分確定。例如，檢測柔性機(jī)器護(hù)甲的狀態(tài)2010a可以包括：確定柔性機(jī)器護(hù)甲的一個(gè)或多個(gè)剛性或半剛性部位和/或柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者的一個(gè)或多個(gè)身體部位的相對位置和取向。

使用控制器基于檢測狀態(tài)確定輸出2020a可以包括：對檢測狀態(tài)、校準(zhǔn)信息、關(guān)于過去的檢測狀態(tài)的信息、控制器參數(shù)或其它信息進(jìn)行計(jì)算來確定一個(gè)或多個(gè)輸出指令。根據(jù)應(yīng)用，所述計(jì)算可以實(shí)施各種不同控制器中的一個(gè)。這些控制器可以包括狀態(tài)機(jī)、反饋環(huán)、前饋控制器、查找表(LUT)、比例-積分-微分(PID)控制器、參數(shù)控制器、基于模型的控制器、基于逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的控制器、狀態(tài)空間控制器、開關(guān)(bang-bang)控制器、線性二次型高斯(LQG)控制器或其它控制器和/或控制器的組合?？刂破鞯臉?gòu)造的參數(shù)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或其它方面可以在用來控制柔性機(jī)器護(hù)甲以前以模擬的方式得以優(yōu)化、訓(xùn)練還有驗(yàn)證?？刂破鞯膮?shù)和/或用來驗(yàn)證控制器的模擬的參數(shù)可以與這樣的校準(zhǔn)參數(shù)或其它數(shù)據(jù)有關(guān)：所述校準(zhǔn)參數(shù)或其它數(shù)據(jù)與柔性機(jī)器護(hù)甲的模型或類型、個(gè)體柔性機(jī)器護(hù)甲、柔性機(jī)器護(hù)甲的個(gè)體穿戴者或柔性機(jī)器護(hù)甲可能被操作的環(huán)境有關(guān)。控制器可以被構(gòu)造用來根據(jù)某度量標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)、適應(yīng)或重構(gòu)以提高性能。這樣的改進(jìn)、適應(yīng)或重構(gòu)可以與檢測的或指定的柔性機(jī)器護(hù)甲和/或穿戴者的特性變化、穿戴者使用柔性機(jī)器護(hù)甲的使用模式、穿戴者從事的身體活動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的步態(tài)方式或其它模式或其它信息有關(guān)。

根據(jù)確定的輸出操作柔性機(jī)器護(hù)甲2030a可以包括：操作扭繩致動(dòng)器(TSA)、外部腱、電聚合物人造肌肉(EPAM)致動(dòng)器或其它機(jī)電元件來將力和/或扭矩施加于柔性機(jī)器護(hù)甲的元件、穿戴者的身體和/或柔性機(jī)器護(hù)甲的環(huán)境。例如，所述確定的輸出可以指定：TSA以特定的速率縮短；并且根據(jù)確定的輸出操作柔性機(jī)器護(hù)甲2030a可以包括：將電壓和/或電流施加于TSA的電機(jī)的繞組，檢測電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速率和/或角度，或其它處理以使TSA以特定的速率縮短。在另一個(gè)示例中，確定的輸出可以指定：一定水平的扭矩被施加于穿戴者的關(guān)節(jié)；且根據(jù)確定的輸出操作柔性機(jī)器護(hù)甲2030a可以包括：操作柔性機(jī)器護(hù)甲的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器以將指定水平的扭矩施加于穿戴者的關(guān)節(jié)。此外，確定的輸出與用于致動(dòng)柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的信號之間的轉(zhuǎn)化可以基于關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲的受控元件和/或其它方面或元件的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。例如，操作TSA以特定的速率縮短可以包括：基于包含TSA的傳輸比的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來確定用于轉(zhuǎn)動(dòng)TSA的電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速率。如本文中別處所述的其它場景和處理是能夠預(yù)期的。

基于模型的控制器是具有這樣的結(jié)構(gòu)、組織或其它特征的控制器：所述結(jié)構(gòu)、組織或其它特征基于將要被控制器控制的系統(tǒng)的機(jī)械或其它模型或受到將要被控制器控制的系統(tǒng)的機(jī)械或其它模型的啟發(fā)。例如，倒立擺的基于模型的控制器可以基于倒置或以其它方式操縱倒立擺的響應(yīng)的模型(即，倒立擺的狀態(tài)的演變)而被創(chuàng)建用來控制輸入，以使倒置或以其它方式轉(zhuǎn)換的模型基于倒立擺的檢測狀態(tài)產(chǎn)生用于控制倒立擺的輸出(例如，底部力)遵循倒立擺的指令的狀態(tài)。在一些示例中，基于模型的控制器包括將要被控制的系統(tǒng)的模型，并且將電勢和/或電流控制輸出施加于系統(tǒng)的模型來預(yù)測系統(tǒng)響應(yīng)于控制輸出的輸出，產(chǎn)生誤差信號或使其它一些應(yīng)用成為可能。在一些示例中，基于模型的控制器能夠是具有利用由模型所代表的系統(tǒng)的模擬根據(jù)某些成本函數(shù)或約束而訓(xùn)練或以其它方式優(yōu)化的參數(shù)的更加通用類型的控制器(例如，PID控制器、狀態(tài)空間控制器、開關(guān)(bang-bang)控制器、線性二次型高斯(LQG)控制器)。

基于模型的控制器的使用可以使柔性機(jī)器護(hù)甲的控制在沒有訓(xùn)練期的情況下適應(yīng)于不同的穿戴者、環(huán)境和條件。即，模型參數(shù)可以根據(jù)與所述模型參數(shù)對應(yīng)的柔性機(jī)器護(hù)甲、穿戴者和/或環(huán)境的特性的檢測到的變化而被更新。例如，單一模型和/或基于模型的控制器可以被創(chuàng)建用來控制具有特定構(gòu)造的柔性機(jī)器護(hù)甲(例如，被構(gòu)造為包括與Endo-Herr模型的模擬致動(dòng)器(即，測力傳感器、接合柔量元件)相對應(yīng)的致動(dòng)器(即，TSA、外部腱))。基于模型的控制器的特定參數(shù)可以與穿戴者的和/或柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的特性相對應(yīng)。例如，穿戴者身體部位的重量、外部腱在接合狀態(tài)下的柔量、單個(gè)TSA的力-長度特性或其它特性可以與基于模型的控制器的參數(shù)相對應(yīng)。額外地或可替代地，柔性機(jī)器護(hù)甲的不同操作模式(以及對應(yīng)的應(yīng)用、服務(wù)或其它計(jì)算機(jī)可讀程序)可以與不同的穿戴者、環(huán)境和條件相對應(yīng)。例如，第一穿戴者可以使用第一構(gòu)造服務(wù)(即，這樣的服務(wù)：更新與關(guān)于第一穿戴者的信息有關(guān)的控制器、應(yīng)用、驅(qū)動(dòng)、構(gòu)造參數(shù)、操作模式、應(yīng)用或其它信息)來操作柔性機(jī)器護(hù)甲且第二穿戴者可以使用第二構(gòu)造服務(wù)來操作柔性機(jī)器護(hù)甲。在一些示例中，用于改變模型參數(shù)的更新可以指出柔性機(jī)器護(hù)甲的和/或穿戴者的狀態(tài)的定性變化。在一些示例中，指出的該定性變化可以是這樣的指示：柔性機(jī)器護(hù)甲的元件需要替換和/或很可能失效。例如，與TSA相對應(yīng)的模型參數(shù)的更新可以指示：TSA的扭繩嚴(yán)重疲勞且很可能斷裂和/或很可能造成TSA以次優(yōu)的方式操作。該指示可以通過柔性機(jī)器護(hù)甲的用戶界面?zhèn)鬟_(dá)至穿戴者。額外地或可替代地，該指示可以被傳達(dá)至遠(yuǎn)程的系統(tǒng)或人(例如，維修技術(shù)員、保健技師、配件經(jīng)理)。在一些示例中，指出的定性變化可以是這樣的指示：穿戴者已經(jīng)變得嚴(yán)重身體和/或心理疲勞。該指示可以通過柔性機(jī)器護(hù)甲的用戶界面?zhèn)鬟_(dá)至穿戴者。額外地或可替代地，該指示可以造成柔性機(jī)器護(hù)甲通過如下方式來改變其操作：增大柔性機(jī)器護(hù)甲增強(qiáng)穿戴者的活動(dòng)的和/或阻止穿戴者的潛在有害動(dòng)作或運(yùn)動(dòng)的程度或百分比。

在一些示例中，基于模型的控制器的使用可以在連續(xù)改變?nèi)嵝詸C(jī)器護(hù)甲的特性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)柔性機(jī)器護(hù)甲的控制。即，機(jī)器護(hù)甲的控制可以連續(xù)地適應(yīng)柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的特性的變化(例如，當(dāng)柔性機(jī)器護(hù)甲的環(huán)境濕度變化時(shí)，TSA的力/長度/扭矩性質(zhì)，外部腱的柔量)。柔性機(jī)器護(hù)甲中的傳感器可以隨著時(shí)間產(chǎn)生足以更新柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的校準(zhǔn)參數(shù)(例如，TSA的力/長度/扭矩性質(zhì)，外部腱的柔量)的測量值。該校準(zhǔn)處理可以在柔性機(jī)器護(hù)甲的實(shí)現(xiàn)操作模式的操作期間和/或柔性機(jī)器護(hù)甲的專門用來確定校準(zhǔn)參數(shù)的操作期間由柔性機(jī)器護(hù)甲的控制器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀程序(例如，校準(zhǔn)服務(wù)1916)周期性地進(jìn)行。額外地或可替代地，柔性機(jī)器護(hù)甲的各個(gè)元件可以是可替換的，且與替換元件相對應(yīng)的校準(zhǔn)參數(shù)可以替換為被替換元件替換掉的元件而存儲的校準(zhǔn)參數(shù)，以使柔性機(jī)器護(hù)甲存儲了關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的特性的更新的校準(zhǔn)參數(shù)。校準(zhǔn)參數(shù)可以與基于模型的控制器的參數(shù)和對應(yīng)于柔性機(jī)器護(hù)甲當(dāng)前狀態(tài)的校準(zhǔn)參數(shù)(例如，通過校準(zhǔn)步驟且/或通過用與替換元件相對應(yīng)的參數(shù)來替換與被替換元件相對應(yīng)的校準(zhǔn)參數(shù)而產(chǎn)生的)相對應(yīng)。

此外，校準(zhǔn)參數(shù)還可以描述柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者的和/或由穿戴者和/或由柔性機(jī)器護(hù)甲攜帶的負(fù)荷或其它物體的性質(zhì)。例如，基于模型的控制器的參數(shù)可以與穿戴者的臀部上方的質(zhì)量(即，穿戴者的軀干、頭部和臂部的和由穿戴者身體的這些部位所攜帶的或附著于穿戴者身體的這些部位的任何負(fù)荷的質(zhì)量)相對應(yīng)。柔性機(jī)器護(hù)甲的傳感器和/或致動(dòng)器可以被操作用來連續(xù)地或周期性地估計(jì)穿戴者的臀部上方的質(zhì)量。基于模型的控制器的與該質(zhì)量相對應(yīng)的參數(shù)可以根據(jù)估計(jì)的穿戴者的臀部上方的質(zhì)量而被更新，以使在更新基于模型的控制器的質(zhì)量參數(shù)之后，由控制器確定的控制輸出考慮了與更新的質(zhì)量參數(shù)相對應(yīng)的穿戴者的臀部上方的當(dāng)前質(zhì)量。例如，可以增大由致動(dòng)器施加于穿戴者身體的被確定的輸出力，以此補(bǔ)償穿戴者的臀部上方的質(zhì)量的增大。

校準(zhǔn)參數(shù)可以被上傳至與柔性機(jī)器護(hù)甲通信的遠(yuǎn)程系統(tǒng)。額外地或可替代地，可以從與柔性機(jī)器護(hù)甲通信的遠(yuǎn)程系統(tǒng)下載校準(zhǔn)參數(shù)。校準(zhǔn)參數(shù)的集合可以與特定的柔性機(jī)器護(hù)甲、穿戴者、柔性機(jī)器護(hù)甲的元件或它們的組合相關(guān)聯(lián)。與特定的穿戴者和/或該特定的穿戴者使用的柔性機(jī)器護(hù)甲相關(guān)聯(lián)的校準(zhǔn)參數(shù)可以與允許該特定的穿戴者通過通信網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng))訪問存儲的校準(zhǔn)參數(shù)的用戶名、密碼或其它憑據(jù)相關(guān)聯(lián)。以這樣的方式訪問特定穿戴者的校準(zhǔn)參數(shù)可以使該特定穿戴者能夠在保持易于訪問描述特定穿戴者的物理性質(zhì)的校準(zhǔn)參數(shù)、由特定穿戴者使用的控制器和/或控制器參數(shù)、由特定穿戴者使用的應(yīng)用和/或應(yīng)用數(shù)據(jù)和/或與柔性機(jī)器護(hù)甲的特定穿戴者和/或特定穿戴者的操作有關(guān)的使用、步態(tài)或其它模式的同時(shí)使用多個(gè)柔性機(jī)器護(hù)甲。所述用戶名、密碼和/或其它憑據(jù)可以確保關(guān)于穿戴者的校準(zhǔn)參數(shù)或其它信息不被非穿戴者的人或系統(tǒng)訪問。額外地或可替代地，穿戴者穿戴的柔性機(jī)器護(hù)甲可以發(fā)送關(guān)于穿戴者的一些信息(例如，穿戴者的步態(tài)方式、姿態(tài))且這些信息可以用作所述憑據(jù)(例如，用作生物識別器)。

圖20B圖示了對柔性機(jī)器護(hù)甲進(jìn)行操作的示例性步驟2000b，步驟2000b包括：檢測柔性機(jī)器護(hù)甲的狀態(tài)2010b，使用參考函數(shù)基于檢測狀態(tài)確定輸出2020b，以及根據(jù)確定的輸出操作柔性機(jī)器護(hù)甲2030b。檢測柔性機(jī)器護(hù)甲的狀態(tài)2010b可以包括：使用配置于柔性機(jī)器護(hù)甲中的傳感器來測量柔性機(jī)器護(hù)甲和/或其穿戴者的一種或多種性質(zhì)，訪問柔性機(jī)器護(hù)甲的存儲的狀態(tài)，施加濾波器(例如，卡爾曼濾波器)或以其它方式處理測量的一種或多種性質(zhì)和/或訪問的存儲的狀態(tài)，或其它處理以使柔性機(jī)器護(hù)甲的狀態(tài)(即，位置、取向、構(gòu)造和/或關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲元件的其它信息)被全部或部分確定。例如，檢測柔性機(jī)器護(hù)甲的狀態(tài)2010b可以包括：確定柔性機(jī)器護(hù)甲的一個(gè)或多個(gè)剛性或半剛性部位的和/或柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者的一個(gè)或多個(gè)身體部位的相對位置和取向。

使用參考函數(shù)基于檢測狀態(tài)確定輸出2020b包括：進(jìn)行針對檢測狀態(tài)的某計(jì)算，其中，所述計(jì)算導(dǎo)致產(chǎn)生確定的輸出。在一些示例中，使用參考函數(shù)基于檢測狀態(tài)確定輸出2020b可以包括轉(zhuǎn)化檢測狀態(tài)。在一些示例中，轉(zhuǎn)化檢測狀態(tài)可以包括選擇檢測狀態(tài)的某些元素且棄用其它元素。例如，參考函數(shù)可以是檢測到的穿戴者踝部角度的函數(shù)，且可以棄用檢測狀態(tài)中的不是踝部角度的信息(例如，其它關(guān)節(jié)的角度、身體部位速率、關(guān)節(jié)力矩)。在一些示例中，轉(zhuǎn)化檢測狀態(tài)可以包括縮放、移動(dòng)、倒置或量化檢測狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)變量。在一些示例中，轉(zhuǎn)化檢測狀態(tài)可以包括減少檢測狀態(tài)的維度；即，將檢測狀態(tài)的第一數(shù)量的變量轉(zhuǎn)化成少于第一數(shù)量的第二數(shù)量的變量。例如，檢測狀態(tài)的變量可以經(jīng)過主成分分析、獨(dú)立成分分析、因子分析、方差極大旋轉(zhuǎn)、非負(fù)矩陣分解、等距映射或其它的維度降低處理。在一些示例中，轉(zhuǎn)化檢測狀態(tài)可以包括(例如，通過使用卡爾曼濾波器、維納(Wiener)濾波器或其它的線性或非線性濾波器)對檢測狀態(tài)進(jìn)行濾波。在一些示例中，轉(zhuǎn)化檢測狀態(tài)可以包括將檢測狀態(tài)施加于分類器。例如，檢測狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)變量可以被施加于支持向量機(jī)、k最鄰近分類器或與下述算法匹配的模式的其它的分類器，所述算法用于將檢測狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)變量轉(zhuǎn)化成有限數(shù)量的輸出類別之一。

在一些示例中，轉(zhuǎn)化檢測狀態(tài)可以包括使用檢測狀態(tài)來確定步態(tài)信息。例如，檢測狀態(tài)可以用來確定步態(tài)周期百分比(即，柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)經(jīng)過了移動(dòng)周期的多少百分比、比率或部分)或步態(tài)階段(例如，站立、擺動(dòng)、腳跟著地、腳尖離地)。可以根據(jù)檢測到的穿戴者的關(guān)節(jié)角度和/或關(guān)節(jié)力矩來確定步態(tài)周期百分比和/或階段。例如，可以將測量的檢測狀態(tài)的關(guān)節(jié)角度與記錄的關(guān)節(jié)角度1561a、1563a、1565a、模擬的關(guān)節(jié)角度1561b、1563b、1565b、記錄的關(guān)節(jié)力矩1571a、1573a、1575a和/或模擬的關(guān)節(jié)力矩1571b、1573b、1575b的模式進(jìn)行比較。與檢測狀態(tài)相比較以用來確定步態(tài)周期百分比和/或階段的記錄的模式和/或模擬的模式可以與柔性機(jī)器護(hù)甲的特定穿戴者有關(guān)或可以與穿戴者群體或其它人群有關(guān)(例如，模式可以是由從群體記錄的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的平均模式)。

在一些示例中，使用參考函數(shù)基于檢測狀態(tài)確定輸出2020b可以包括：將確定的狀態(tài)和/或確定的狀態(tài)的轉(zhuǎn)化版本施加于光滑參考函數(shù)，并且計(jì)算該光滑參考函數(shù)的輸出以確定輸出。所述光滑參考函數(shù)可以是一元的、二元的或多元的且可以具有與基于檢測狀態(tài)確定的一個(gè)或多個(gè)輸出相對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)輸出。所述光滑參考函數(shù)可以是多項(xiàng)式、有理函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、正弦曲線、其它的光滑函數(shù)或上述函數(shù)的組合。形狀和/或參數(shù)可以基于柔性機(jī)器護(hù)甲的某元件或功能的模型。例如，可以選擇光滑參考函數(shù)來逼近由下述測力傳感器產(chǎn)生的力曲線：所述測力傳感器被模擬作為Endo-Herr模型1300的一部分以產(chǎn)生穩(wěn)定的模擬移動(dòng)。形狀和/或參數(shù)可以基于從柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者和/或柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者和/或其它人的群體的記錄數(shù)據(jù)。

在一些示例中，使用參考函數(shù)基于檢測狀態(tài)確定輸出2020b可以包括：對檢測狀態(tài)實(shí)施轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)離散輸入變量，并且基于與所述一個(gè)或多個(gè)離散輸入變量相對應(yīng)的查找表的單元格內(nèi)容來產(chǎn)生輸出。例如，可以將檢測狀態(tài)轉(zhuǎn)化成四個(gè)可能步態(tài)階段(例如，腳跟著地、站立、腳尖離地或擺動(dòng))中的一個(gè)，且四個(gè)可能步態(tài)階段分別可以具有對應(yīng)的輸出集合(例如，各步態(tài)階段可以具有各自的要接合的外部腱的集合)。查找表可以具有一個(gè)、兩個(gè)或更多離散輸入變量，且可以針對一個(gè)或多個(gè)離散輸入變量的值的各個(gè)組合指定一個(gè)或多個(gè)輸出的狀態(tài)。一個(gè)或多個(gè)離散輸入變量可以是檢測狀態(tài)的離散化和/或量化的連續(xù)變量；例如，一個(gè)輸入變量可以是被離散化成50段的關(guān)節(jié)踝部，以使輸入變量具有五十個(gè)不同的離散狀態(tài)且這些離散狀態(tài)能夠根據(jù)與離散狀態(tài)相對應(yīng)的角度的相對大小來排序。與查找表的單元格相對應(yīng)的輸出值可以基于柔性機(jī)器護(hù)甲的某元件或功能的模型。查找表的單元格的內(nèi)容和組織以及用來確定針對給定的檢測狀態(tài)訪問查找表的哪一個(gè)單元格的轉(zhuǎn)化可以基于來自柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者和/或柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者和/或其它人的群體的記錄數(shù)據(jù)。

參考函數(shù)的一種或多種性質(zhì)可以基于柔性機(jī)器護(hù)甲的、柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的和/或柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者的模型。在一些示例中，參考函數(shù)可以是柔性機(jī)器護(hù)甲的某元件的已經(jīng)使用模型產(chǎn)生的用來提高穿戴者的移動(dòng)效率、降低穿戴者的損傷概率或使某約束最大化、最小化和/或得到滿足的激活的模式。例如，參考函數(shù)可以是作為步態(tài)周期百分比的函數(shù)的外部腱接合的模式(例如，1400)。在一些示例中，從模型產(chǎn)生參考函數(shù)可能涉及大量的計(jì)算。例如，產(chǎn)生參考函數(shù)可能需要模型的一個(gè)或多個(gè)模擬的梯度下降、遺傳算法和/或計(jì)算。在這樣的示例中，可以通過以與產(chǎn)生參考函數(shù)的計(jì)算復(fù)雜度有關(guān)的低幾率使用模型來產(chǎn)生參考函數(shù)。額外地或可替代地，僅當(dāng)確定的、手動(dòng)輸入的或以其它方式指定的模型參數(shù)變化時(shí)，可以重新計(jì)算參考函數(shù)。

在示例中，使用參考函數(shù)基于檢測狀態(tài)確定輸出2020b包括：基于檢測到的穿戴者關(guān)節(jié)角度來確定步態(tài)周期百分比，并且根據(jù)使用Endo-Herr模型1300產(chǎn)生的接合柔量元件的激活模式(例如，1400)來致動(dòng)柔性機(jī)器護(hù)甲的外部腱。在另一個(gè)示例中，使用參考函數(shù)基于檢測狀態(tài)確定輸出2020b包括操作關(guān)節(jié)相關(guān)的狀態(tài)機(jī)控制器，該控制器具有與步態(tài)階段(例如，腳尖離地、腳跟著地、腳變平)相關(guān)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，并且致動(dòng)外部腱，操作TSA控制器，并且與1210、1220、1230類似地構(gòu)造。根據(jù)確定的輸出操作柔性機(jī)器護(hù)甲2030b可以包括：操作扭繩致動(dòng)器(TSA)、外部腱、電聚合物人造肌肉(EPAM)致動(dòng)器或其它機(jī)電元件以將力和/或扭矩施加于柔性機(jī)器護(hù)甲的元件、穿戴者的身體和/或柔性機(jī)器護(hù)甲的環(huán)境。例如，確定的輸出可以指定：TSA以特定的速率縮短；且根據(jù)確定的輸出操作柔性機(jī)器護(hù)甲2030b可以包括：將電壓和/或電流施加于TSA的電機(jī)的繞組，檢測電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速率和/或角度，或其它處理以使TSA以特定的速率縮短。在另一個(gè)示例中，確定的輸出可以指定：一定水平的扭矩被施加于穿戴者的關(guān)節(jié)；且根據(jù)確定的輸出操作柔性機(jī)器護(hù)甲2030b可以包括：操作柔性機(jī)器護(hù)甲的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器以將指定水平的扭矩施加于穿戴者的關(guān)節(jié)。此外，確定的輸出與用于致動(dòng)柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的信號之間的轉(zhuǎn)化可以基于關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲的受控元件和/或其它方面或元件的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。例如，操作TSA以特定的速率縮短可以包括：基于包含TSA的傳輸比的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來確定用于轉(zhuǎn)動(dòng)TSA的電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速率。如本文別處所述的其它場景和處理是能夠預(yù)期的。

多個(gè)控制器和/或參考函數(shù)可以用來基于機(jī)器護(hù)甲的檢測狀態(tài)確定輸出。例如，第一控制器可以用來在第一時(shí)期內(nèi)確定輸出且第二控制器可以用來在第二時(shí)期內(nèi)確定輸出。額外地或可替代地，第一控制器可以用來確定與柔性機(jī)器護(hù)甲和/或其穿戴者的致動(dòng)器、關(guān)節(jié)或其它元件的第一集合相對應(yīng)的輸出，且第二控制器可以用來確定與柔性機(jī)器護(hù)甲和/或其穿戴者的的致動(dòng)器、關(guān)節(jié)或其它元件的第二集合(與第一集合不相交)相對應(yīng)的輸出。此外，一個(gè)或多個(gè)控制器、分類器或其它算法可以用來確定控制器集合中的哪些控制器應(yīng)該用來產(chǎn)生輸出且/或如何組合從控制器集合產(chǎn)生的輸出以產(chǎn)生可以用來操作柔性機(jī)器護(hù)甲元件的最終組合輸出。

在一些示例中，產(chǎn)生最終組合輸出可以包括：產(chǎn)生由控制器的集合產(chǎn)生的輸出的線性組合。例如，第一控制器可以被構(gòu)造用來產(chǎn)生這樣的輸出：通過補(bǔ)充由穿戴者肌肉產(chǎn)生的力和/或扭矩來降低穿戴者的疲勞。第二控制器可以被構(gòu)造用來產(chǎn)生這樣的輸出：響應(yīng)于基于檢測狀態(tài)得到的穿戴者前方的地面是不穩(wěn)定的判定來增大踝部的有效阻抗。組合兩個(gè)控制器的產(chǎn)生的輸出可以包括：對產(chǎn)生的輸出的致動(dòng)器指令進(jìn)行線性或非線性求和。額外地或可替代地，由于第二控制器具有比第一控制器更高的優(yōu)先級，從第二控制器產(chǎn)生的輸出可以替代從第一控制器產(chǎn)生的輸出。優(yōu)先級可以根據(jù)應(yīng)用而分配至控制器(例如，產(chǎn)生與損傷防止有關(guān)的輸出的控制器可以具有比其它控制器更高的優(yōu)先級)且/或優(yōu)先級可以是背景依賴的(即，依賴于柔性機(jī)器護(hù)甲、穿戴者和/或柔性機(jī)器護(hù)甲的環(huán)境的檢測狀態(tài))。

在一些示例中，產(chǎn)生的輸出可以被柔性機(jī)器護(hù)甲的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)變量調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)柔性機(jī)器護(hù)甲的電源幾乎耗盡時(shí)，柔性機(jī)器護(hù)甲產(chǎn)生的力和/或扭矩可以降低這樣一部分：該部分與蓄電池放電水平有關(guān)。在一些示例中，可以檢測穿戴者的疲勞水平，且柔性機(jī)器護(hù)甲產(chǎn)生的力和/或扭矩可以與檢測到的疲勞水平有關(guān)。例如，當(dāng)穿戴者疲勞時(shí)，可以增大力和/或扭矩來幫助穿戴者，從而使穿戴者能夠在仍然從事體力活動(dòng)的同時(shí)從疲勞中恢復(fù)且/或降低穿戴者受到疲勞相關(guān)的損傷的概率。額外地或可替代地，相對于檢測到的穿戴者疲勞的力和/或扭矩的調(diào)節(jié)可以根據(jù)其它一些方案來實(shí)施，例如，被構(gòu)造用來通過“治療”穿戴者隨著時(shí)間積累的疲勞來使穿戴者可以行進(jìn)的距離最大化的模式。在一些示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲施加于穿戴者的力和/或扭矩可以根據(jù)由穿戴者指定的設(shè)置來調(diào)節(jié)。例如，用戶界面可以使穿戴者能夠根據(jù)穿戴者的舒適度選擇柔性機(jī)器護(hù)甲可以施加于穿戴者身體的幫助和/或增強(qiáng)的水平。

上述的控制器、模型、轉(zhuǎn)換、濾波器、參考函數(shù)和其它元件及處理可以被實(shí)施為計(jì)算機(jī)可讀程序。所述計(jì)算機(jī)可讀程序可以是柔性機(jī)器護(hù)甲的操作系統(tǒng)(例如，1912)的一部分或者可以被實(shí)施為由柔性機(jī)器護(hù)甲執(zhí)行的且與操作系統(tǒng)聯(lián)合操作的應(yīng)用(例如，1914a-c)。應(yīng)用、服務(wù)、守護(hù)進(jìn)程或其它計(jì)算機(jī)可讀程序可以通過由操作系統(tǒng)提供的API來訪問柔性機(jī)器護(hù)甲的功能。額外地或可替代地，應(yīng)用、服務(wù)、守護(hù)進(jìn)程或其它計(jì)算機(jī)可讀程序可以通過提供如下的額外API或其它機(jī)構(gòu)來將功能提供給其它計(jì)算機(jī)可讀程序：所述額外API或其它機(jī)構(gòu)被構(gòu)造用來能夠通過其它計(jì)算機(jī)可讀程序?qū)?yīng)用、服務(wù)、守護(hù)進(jìn)程或其它計(jì)算機(jī)可讀程序的功能進(jìn)行訪問。

柔性機(jī)器護(hù)甲的操作的用戶控制

柔性機(jī)器護(hù)甲的操作可以與由柔性機(jī)器護(hù)甲的穿戴者和/或用戶通過與用戶界面進(jìn)行交互而輸入的信息有關(guān)。所述用戶界面可以被裝入柔性機(jī)器護(hù)甲(例如，可拆卸地或不可拆卸地設(shè)置于柔性機(jī)器護(hù)甲的袖子的觸摸屏)或可以是分立器件(例如，平板電腦)的一部分。額外地或可替代地，柔性機(jī)器護(hù)甲的用戶界面的一些或全部可以在其它一些裝置(例如，膝上型電腦或蜂窩手機(jī))上被實(shí)施。穿戴者與用戶界面的交互可以變更柔性機(jī)器護(hù)甲的設(shè)置或參數(shù)，致使柔性機(jī)器護(hù)甲改變操作模式，導(dǎo)致安裝于柔性機(jī)器護(hù)甲的應(yīng)用的添加、減少或重構(gòu)，或使柔性機(jī)器護(hù)甲的其它功能或操作模式成為可能。

圖21A圖示了柔性機(jī)器護(hù)甲的用戶界面2100a的示例。用戶界面2100a包括狀態(tài)變量顯示2110a、信息圖示2120a和參數(shù)設(shè)置界面2130a。用戶界面2100a可以由配置于柔性機(jī)器護(hù)甲(例如，配置于柔性機(jī)器護(hù)甲的袖子)中的觸摸屏呈現(xiàn)或可以由與柔性機(jī)器護(hù)甲通信的其它系統(tǒng)(例如，蜂窩手機(jī))呈現(xiàn)。狀態(tài)變量顯示2110a將用戶可選值(例如，如柔性機(jī)器護(hù)甲的傳感器檢測到的柔性機(jī)器護(hù)甲的蓄電池壽命，穿戴者的心率)指示給穿戴者。信息圖示2120a顯示柔性機(jī)器護(hù)甲的簡化圖示。信息圖示2120a還能夠指示關(guān)于護(hù)甲的信息。例如，可以通過信息圖示2120a的與受控元件相對應(yīng)的元件的顏色變化來指示：柔性機(jī)器護(hù)甲的元件當(dāng)前是否被柔性機(jī)器護(hù)甲致動(dòng)。

參數(shù)設(shè)置界面2130a為穿戴者提供了用于手動(dòng)設(shè)定與柔性機(jī)器護(hù)甲的操作相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的機(jī)構(gòu)。在圖21A的示例中，參數(shù)設(shè)置界面2130a顯示著致動(dòng)器力2142a相對于步態(tài)周期百分比的模式。參數(shù)設(shè)置界面2130a還顯示著滑塊2140a，其被構(gòu)造用來由穿戴者操作以改變致動(dòng)器力2142a的大小。穿戴者可以將滑塊2140a拖曳至與穿戴者感到舒適的致動(dòng)器力的水平相對應(yīng)的水平。額外地或可替代地，穿戴者可以根據(jù)其它的考慮事項(xiàng)或考慮事項(xiàng)的組合使用滑塊2140a來選擇力的水平；例如，穿戴者可以降低致動(dòng)器力的水平以將能量保存在柔性機(jī)器護(hù)甲的蓄電池中。

圖21B圖示了柔性機(jī)器護(hù)甲的用戶界面2100b的另一個(gè)示例。用戶界面2100b包括狀態(tài)變量顯示2110b、信息圖示2120b和參數(shù)設(shè)置界面2130b。用戶界面2100b可以由配置于柔性機(jī)器護(hù)甲(例如，配置于柔性機(jī)器護(hù)甲的袖子)的觸摸屏呈現(xiàn)或可以由與柔性機(jī)器護(hù)甲通信的其它系統(tǒng)(例如，蜂窩手機(jī))呈現(xiàn)。狀態(tài)變量顯示2110b將用戶可選值(例如，柔性機(jī)器護(hù)甲的傳感器檢測到的柔性機(jī)器護(hù)甲的蓄電池壽命，穿戴者的心率)指示給穿戴者。信息圖示2120b顯示柔性機(jī)器護(hù)甲的簡化圖示。信息圖示2120b還能夠指示關(guān)于護(hù)甲的信息。例如，可以由信息圖示2120b的與受控元件相對應(yīng)的元件的顏色變化來指示：柔性機(jī)器護(hù)甲的元件當(dāng)前是否被柔性機(jī)器護(hù)甲致動(dòng)。

參數(shù)設(shè)置界面2130b為穿戴者提供了用于手動(dòng)設(shè)定與柔性機(jī)器護(hù)甲的操作相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的機(jī)構(gòu)。在圖21B的示例中，參數(shù)設(shè)置界面2130b為穿戴者呈現(xiàn)了這樣的界面元件：穿戴者可以操作所述界面元件來設(shè)定柔性機(jī)器護(hù)甲的致動(dòng)器在操作穿戴者的左右踝部的操作范圍。第一滑塊2141b可以由穿戴者操作用來設(shè)置右踝部致動(dòng)器的最大行程長度(即，用來設(shè)置右踝部致動(dòng)器將允許發(fā)生的右踝部的背屈的最大量)。第二滑塊2143b可以由穿戴者操作用來設(shè)置右踝部致動(dòng)器的最小行程長度(即，用來設(shè)置右踝部致動(dòng)器能夠施加在右踝部上的右踝部的跖屈的最大量)。第三滑塊2145b可以由穿戴者操作用來設(shè)置左踝部致動(dòng)器的最大行程長度(即，用來設(shè)置左踝部致動(dòng)器將允許發(fā)生的左踝部的背屈的最大量)。第四滑塊2147b可以由穿戴者操作用來設(shè)置左踝部致動(dòng)器的最小行程長度(即，用來設(shè)置左踝部致動(dòng)器能夠施加在左踝部上的左踝部的跖屈最大量)。穿戴者可以將滑動(dòng)器2141b、643b、645b、647b中的一個(gè)或多個(gè)拖曳至與穿戴者感到舒適的踝部致動(dòng)器操作相對應(yīng)的水平。例如，穿戴者可能正在從右踝部的損傷中恢復(fù)。穿戴者可以將第二滑動(dòng)器2143b設(shè)置為低于第四滑動(dòng)器2147b的水平以反映這樣的事實(shí)：由于損傷，穿戴者的右踝部比穿戴者的左踝部更敏感和/或具有比穿戴者的左踝部更小的運(yùn)動(dòng)范圍。

參數(shù)設(shè)置界面2130a、2130b可以被構(gòu)造用來將額外的或替代的設(shè)置、參數(shù)、控制或其它用戶界面元件呈現(xiàn)給穿戴者。例如，參數(shù)設(shè)置界面2130a、2130b可以將各種控制器和/或應(yīng)用來呈現(xiàn)用戶，所述控制器和/或應(yīng)用可以被執(zhí)行用來操作柔性機(jī)器護(hù)甲以使護(hù)甲的操作模式(例如，增加穿戴者的移動(dòng)效率、增強(qiáng)穿戴者的力量、允許穿戴者跳得更高)或其它功能成為可能。此外，參數(shù)設(shè)置界面2130a、2130b可以分別為柔性機(jī)器護(hù)甲執(zhí)行的控制器和/或應(yīng)用提供用戶能夠設(shè)定的參數(shù)。例如，參數(shù)設(shè)置界面2130a、2130b可以允許穿戴者設(shè)定施加于穿戴者踝部的力的大小以幫助穿戴者跳躍。穿戴者可以根據(jù)穿戴者想要跳躍的距離、穿戴者攜帶的負(fù)荷質(zhì)量或其它的考慮事項(xiàng)來設(shè)定這樣的設(shè)置。參數(shù)設(shè)置界面2130a、2130b的其它參數(shù)和構(gòu)造能夠是預(yù)期的。

用戶界面2100a、2100b的狀態(tài)變量顯示2110a、2110b可以示出圖21A和21B的示例所示的心率和蓄電池狀態(tài)之外的或替代的信息。例如，狀態(tài)變量顯示2110a、2110b可以將穿戴者的新陳代謝速率、穿戴者從某路標(biāo)點(diǎn)起已經(jīng)走過的距離、穿戴者前往終點(diǎn)還需走過的距離、柔性機(jī)器護(hù)甲的操作模式或其它一些信息呈現(xiàn)給穿戴者。在一些示例中，狀態(tài)變量顯示2110a、2110b顯示的信息和狀態(tài)變量顯示2110a、2110b的其它性質(zhì)可以由穿戴者控制。例如，穿戴者可以通過用戶界面的某元件(未示出)對狀態(tài)變量顯示2110a、2110b顯示什么信息進(jìn)行選擇。額外地或可替代地，狀態(tài)變量顯示2110a、2110b示出的信息可以與柔性機(jī)器護(hù)甲的、穿戴者的和/或穿戴者的環(huán)境的當(dāng)前操作和/或狀態(tài)有關(guān)。例如，如果用戶已經(jīng)操作柔性機(jī)器護(hù)甲來幫助用戶跳躍，那么狀態(tài)變量顯示2110a、2110b可以顯示到柔性機(jī)器護(hù)甲將施加幫助穿戴者跳躍所需的力和/或扭矩時(shí)的倒計(jì)時(shí)。在一些示例中，狀態(tài)變量顯示2110a、2110b指示出的按壓信息可以造成與被按壓的指示信息相關(guān)的窗口或應(yīng)用被打開。例如，如果穿戴者按壓穿戴者心率的指示，那么圖示穿戴者的ECG和關(guān)于穿戴者的其它健康和/或生理信息的窗口可以被顯示出。由狀態(tài)變量顯示2110a、2110b顯示的其它信息和穿戴者與狀態(tài)變量顯示2110a、2110b交互的其它方法是能夠預(yù)期的。

用戶界面2100a、2100b的信息圖示2120a、2120b可以將關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲的各種信息指示給穿戴者且可以被構(gòu)造用來根據(jù)各種應(yīng)用進(jìn)行操作。在一些示例中，關(guān)于信息圖示2120a、2120b的元件的形狀、顏色、尺寸動(dòng)畫或其它信息可以指示出關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲的相應(yīng)元件的各種信息。在一些示例中，信息圖示2120a、2120b可以被操作用來指示：柔性機(jī)器護(hù)甲的元件正被使用、需要校準(zhǔn)、損壞、需要替換或其它信息。在一些示例中，信息圖示2120a、2120b中的代表柔性機(jī)器護(hù)甲的圖示可以是動(dòng)畫的，且動(dòng)畫可以指示出柔性機(jī)器護(hù)甲的操作模式。額外地或可替代地，代表柔性機(jī)器護(hù)甲的圖示可以被動(dòng)畫化以反映柔性機(jī)器護(hù)甲和/或穿戴者的運(yùn)動(dòng)和/或構(gòu)造。在一些示例中，穿戴者可以按壓信息圖示2120a、2120b的元件以訪問與信息圖示2120a、2120b的被穿戴者按壓的元件相關(guān)的更多信息和/或參數(shù)設(shè)置、控制或應(yīng)用。例如，按壓信息圖示2120a、2120b上的與踝部致動(dòng)器相對應(yīng)的元件可以造成圖21B所示的參數(shù)設(shè)置界面2130b被顯示出。例如，按壓信息圖示2120a、2120b上的與某傳感器相對應(yīng)的元件可以造成使用該傳感器作出的當(dāng)前的和/或過去的測量值指示被顯示出。信息圖示2120a、2120b顯示的其它信息和穿戴者與信息圖示2120a、2120b交互的其它方法是能夠預(yù)期的。

柔性機(jī)器護(hù)甲的用戶界面2100a、2100b可以被構(gòu)造用來提供額外的信息和/或功能。在一些示例中，用戶界面2100a、2100b可以使穿戴者或其它的人或系統(tǒng)能夠記錄或記載與柔性機(jī)器護(hù)甲、穿戴者、柔性機(jī)器護(hù)甲的環(huán)境、穿戴者與柔性機(jī)器護(hù)甲之間的相互作用有關(guān)的一個(gè)或多個(gè)測量值，或與柔性機(jī)器護(hù)甲有關(guān)的其它信息。用戶界面2100a、2100b可以使穿戴者能夠觀察記錄的信息和/或?qū)τ涗浀男畔⑦M(jìn)行分析。例如，穿戴者可以操作用戶界面2100a、2100b來記錄關(guān)于穿戴者跑步時(shí)的步態(tài)的信息，且可以使用用戶界面2100a、2100b來對穿戴者的步態(tài)進(jìn)行分析以提高穿戴者的跑步技能。穿戴者也可以使用用戶界面2100a、2100b來使記錄的信息可供其它人或系統(tǒng)使用。例如，穿戴者可以使記錄的信息可供教師、教練、醫(yī)生或其它個(gè)人使用。

在一些示例中，穿戴者可以操作用戶界面2100a、2100b來訪問先前記錄的關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲、穿戴者、柔性機(jī)器護(hù)甲的環(huán)境和/或穿戴者與柔性機(jī)器護(hù)甲之間的相互作用的信息，并且使用先前記錄的信息來影響柔性機(jī)器護(hù)甲的操作。例如，被訪問的數(shù)據(jù)可以用作這樣的比較的基線以使穿戴者能夠?qū)⒋┐髡叩漠?dāng)前任務(wù)表現(xiàn)與由被訪問的數(shù)據(jù)示出的穿戴者的過去任務(wù)表現(xiàn)進(jìn)行比較。即，穿戴者可以進(jìn)行分析來比較穿戴者學(xué)習(xí)任務(wù)的進(jìn)展和/或判斷穿戴者身體能力的變化。在另一個(gè)示例中，柔性機(jī)器護(hù)甲可以被操作用來指導(dǎo)穿戴者重現(xiàn)由被訪問的數(shù)據(jù)表示的活動(dòng)或運(yùn)動(dòng)。

在一些示例中，先前記錄的數(shù)據(jù)可以用來更新被用于操作柔性機(jī)器護(hù)甲的應(yīng)用、控制器、其它服務(wù)、驅(qū)動(dòng)、守護(hù)進(jìn)程或其它計(jì)算機(jī)可讀程序的參數(shù)或其它構(gòu)造數(shù)據(jù)。例如，參數(shù)或其它構(gòu)造數(shù)據(jù)可以被更新以反映特定穿戴者的行走模式，且更新的參數(shù)或其它構(gòu)造數(shù)據(jù)可以被計(jì)算機(jī)可讀程序用來改變?nèi)嵝詸C(jī)器護(hù)甲的元件的致動(dòng)的時(shí)序以更加精確地反映用戶在行走期間的運(yùn)動(dòng)的時(shí)序。在一些示例中，先前記錄的數(shù)據(jù)可以與穿戴者變得疲勞相關(guān)聯(lián)，且柔性機(jī)器護(hù)甲可以被操作用來通過檢測到如下情況而檢測出穿戴者正在變得疲勞：穿戴者動(dòng)作的當(dāng)前性質(zhì)類似于與穿戴者變得疲勞相關(guān)聯(lián)的先前記錄的數(shù)據(jù)中所表現(xiàn)出的穿戴者動(dòng)作。柔性機(jī)器護(hù)甲的操作可以響應(yīng)于這樣的確定而變化；例如，可以增大柔性機(jī)器護(hù)甲操作柔性機(jī)器護(hù)甲的致動(dòng)器來幫助穿戴者的動(dòng)作的程度的大小和/或柔性機(jī)器護(hù)甲可以將穿戴者正在變得疲勞指示給穿戴者或與柔性機(jī)器護(hù)甲通信的遠(yuǎn)程的人或系統(tǒng)。關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲、穿戴者、柔性機(jī)器護(hù)甲的環(huán)境和/或穿戴者與柔性機(jī)器護(hù)甲之間的相互作用的用來操作柔性機(jī)器護(hù)甲且/或?qū)崿F(xiàn)柔性機(jī)器護(hù)甲的其它操作模式的先前記錄的信息的其它應(yīng)用是能夠預(yù)期的。

在一些示例中，穿戴者可以操作用戶界面2100a、2100b來提供關(guān)于柔性機(jī)器護(hù)甲、穿戴者、柔性機(jī)器護(hù)甲的環(huán)境和/或穿戴者與柔性機(jī)器護(hù)甲之間的相互作用的記錄信息，并且將先前記錄的信息用于遠(yuǎn)程系統(tǒng)(例如，服務(wù)器)。遠(yuǎn)程系統(tǒng)可以從多個(gè)柔性機(jī)器護(hù)甲穿戴者接收這樣的記錄信息且可以由接收的記錄信息生成參考數(shù)據(jù)集。遠(yuǎn)程系統(tǒng)可以對參考數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析或其它計(jì)算。對參考數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析或其它計(jì)算的結(jié)果可以被提供至各柔性機(jī)器護(hù)甲以改進(jìn)個(gè)體柔性機(jī)器護(hù)甲的操作(例如，更新用于操作各柔性機(jī)器護(hù)甲的應(yīng)用、控制器、其它服務(wù)、驅(qū)動(dòng)、守護(hù)進(jìn)程或其它計(jì)算機(jī)可讀程序的參數(shù)或其它構(gòu)造數(shù)據(jù))。例如，遠(yuǎn)程服務(wù)器可以確定某個(gè)體穿戴者正在進(jìn)行任務(wù)的表現(xiàn)比由當(dāng)前的參考數(shù)據(jù)集代表的該任務(wù)的表現(xiàn)更好，且遠(yuǎn)程服務(wù)器可以響應(yīng)地更新參考數(shù)據(jù)集以反映從該個(gè)體穿戴者穿戴的柔性機(jī)器護(hù)甲接收到的數(shù)據(jù)。與多個(gè)柔性機(jī)器護(hù)甲通信的遠(yuǎn)程系統(tǒng)的其它應(yīng)用和操作是能夠預(yù)期的。柔性機(jī)器護(hù)甲的用戶界面2100a、2100b可以被構(gòu)造用來提供額外的信息和/或功能。在一些示例中，用戶界面2100a、2100b可以為穿戴者提供主屏幕。主屏幕可以將柔性機(jī)器護(hù)甲的各種應(yīng)用、操作模式、功能和設(shè)置顯示為穿戴者可以按壓的圖標(biāo)。按壓圖標(biāo)可以使應(yīng)用、程序或其它功能得到執(zhí)行。例如，按壓跳躍應(yīng)用的按鈕可以使所述跳躍應(yīng)用開始執(zhí)行，且所述跳躍應(yīng)用可以操作柔性機(jī)器護(hù)甲的元件來幫助穿戴者進(jìn)行跳躍。所述跳躍應(yīng)用還可以將這樣的界面呈現(xiàn)給穿戴者：該界面可以包括用于控制跳躍應(yīng)用的各方面(例如，跳躍時(shí)間、跳躍高度、跳躍力度、跳躍對稱性)的方法或控制跳躍應(yīng)用的其它方法。此外，所述主屏幕還可以提供穿戴者用來停止正在運(yùn)行的應(yīng)用、確定應(yīng)用是否正在運(yùn)行和哪些應(yīng)用正在運(yùn)行的方法或其它功能的方法。與穿戴者交互和/或?qū)⒅髌聊怀尸F(xiàn)給穿戴者的其它應(yīng)用和方法、從主屏幕可訪問的或通過其它方法可訪問的菜單、柔性機(jī)器護(hù)甲的應(yīng)用與穿戴者之間的交互方法以及柔性機(jī)器護(hù)甲的用戶界面2100a、2100b的其它構(gòu)造和應(yīng)用是能夠預(yù)期的。

此外，柔性機(jī)器護(hù)甲的用戶界面2100a、2100b還可以為穿戴者提供瀏覽柔性機(jī)器護(hù)甲的應(yīng)用的方法、購買機(jī)器護(hù)甲應(yīng)用的方法、下載機(jī)器護(hù)甲應(yīng)用的方法、安裝機(jī)器護(hù)甲應(yīng)用的方法、構(gòu)造機(jī)器護(hù)甲應(yīng)用的方法、卸載機(jī)器護(hù)甲應(yīng)用的方法或與被構(gòu)造為由柔性機(jī)器護(hù)甲執(zhí)行的應(yīng)用有關(guān)的其它功能的方法。用戶界面2100a、2100b可以使穿戴者能夠訪問與穿戴者相關(guān)的和與機(jī)器護(hù)甲應(yīng)用的購買、安裝、更新和人性化有關(guān)的配置文件或賬戶。與穿戴者交互和/或?qū)⒂脩艚缑?100a、2100b呈現(xiàn)給穿戴者的其它應(yīng)用和方法、柔性機(jī)器護(hù)甲的用戶界面2100a、2100b與穿戴者之間的交互方法和柔性機(jī)器護(hù)甲的用戶界面2100a、2100b的其它構(gòu)造和應(yīng)用是能夠預(yù)期的。

結(jié)論

本文中所述的實(shí)施例旨在作為柔性機(jī)器護(hù)甲的圖示性的、非限制性的示例。此外，本文中在它們用作柔性機(jī)器護(hù)甲的元件的上下文中所述的元件、致動(dòng)器、傳感器、衣物或其它系統(tǒng)和裝置可以額外地或可替代地用來使其它應(yīng)用成為可能。例如，本文中所述的致動(dòng)器、傳感器和其它裝置和系統(tǒng)可以被構(gòu)造用作機(jī)器人、輔助裝置、車輛、玩具、器械、假體或其它機(jī)電系統(tǒng)或器件的一部分。

如本文所述的柔性機(jī)器護(hù)甲可以根據(jù)各種應(yīng)用以各種方法來構(gòu)造。柔性機(jī)器護(hù)甲可以被構(gòu)造用來將力施加于穿戴者的下部身體、上部身體、軀干或這些部位的一些或全部的組合。柔性機(jī)器護(hù)甲可以是對稱的(能夠?qū)⑾嗤愋偷牧团ぞ厥┘佑诖┐髡呱眢w的一側(cè)以及相對的一側(cè))或可以是非對稱的(例如，使針對一個(gè)肢體受傷而相對的肢體未受傷的穿戴者的力量幫助和/或康復(fù)成為可能)。柔性機(jī)器護(hù)甲的構(gòu)造的不同的總拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以對應(yīng)于柔性機(jī)器護(hù)甲的各個(gè)應(yīng)用且/或由柔性機(jī)器護(hù)甲的各個(gè)應(yīng)用指定。

如本文所述的柔性機(jī)器護(hù)甲的尺寸、構(gòu)造、致動(dòng)器組或其它性質(zhì)可以被構(gòu)造為由各種用戶使用(例如，通用型裝置，含有調(diào)節(jié)尺寸或其它性質(zhì)以適應(yīng)穿戴者的帶、按鈕、緊固件或其它工件的裝置)或可以是客戶定制的或?yàn)閭€(gè)體用戶專門制造的。柔性機(jī)器護(hù)甲的一些元件(例如，TSA、用戶界面)可以具有用于各種用戶的單一尺寸和/或構(gòu)造，而其它元件(例如，內(nèi)衣、剛性傳力元件、柔性傳力元件)可以從具有尺寸范圍的元件組中選擇以使被選擇的元件的尺寸與穿戴者相匹配。3D打印、快速成型或其它定制制造方法可以用來生產(chǎn)專門構(gòu)造用來由特定穿戴者穿戴且/或使用的柔性機(jī)器護(hù)甲的元件。

如本文所述的柔性機(jī)器護(hù)甲可以根據(jù)各種應(yīng)用而被操作。如本文所述的柔性機(jī)器護(hù)甲的應(yīng)用不限于這里枚舉的功能或操作模式，且可以包括通過被構(gòu)造用來將力和/或扭矩施加于穿戴者身體的可重構(gòu)系統(tǒng)的使用而被使能的其它應(yīng)用。所述應(yīng)用可以包括但不限于康復(fù)、增強(qiáng)、訓(xùn)練、娛樂、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)、鍛煉和通信。

如本文所述的柔性機(jī)器護(hù)甲可以被構(gòu)造為供在解剖結(jié)構(gòu)方面典型的人類穿戴者或非典型的人類穿戴者使用。柔性機(jī)器護(hù)甲可以被構(gòu)造用來由已經(jīng)失去身體的某些部分(例如，臂部、腿部)的人類穿戴者、由于外科手術(shù)(例如，肌腱轉(zhuǎn)移)而已經(jīng)經(jīng)受了解剖結(jié)構(gòu)的某些變更的人類穿戴者或在解剖結(jié)構(gòu)方面非典型的人類穿戴者穿戴和操作。如上所述的供人類穿戴者使用和/或操作的柔性機(jī)器護(hù)甲的構(gòu)造可以包括硬件構(gòu)造(例如，省略標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器護(hù)甲的與穿戴者缺失的肢體相對應(yīng)的元件)和/或軟件構(gòu)造(例如，變更柔性機(jī)器護(hù)甲的控制器或其它計(jì)算機(jī)可讀程序以顧及穿戴者由于四肢癱瘓而無法激活他的/她的三頭肌)。

如本文所述的柔性機(jī)器護(hù)甲可以被構(gòu)造為供非人類的動(dòng)物使用。例如，根據(jù)應(yīng)用(例如，動(dòng)物訓(xùn)練)，柔性機(jī)器護(hù)甲可以被構(gòu)造為由非人類的靈長類、狗、馬或其它動(dòng)物穿戴。

附圖所示的特定布置不應(yīng)該被視作限制。應(yīng)理解，其它實(shí)施例可以包括給定附圖中所示的更多或更少的各元件。此外，可以組合或省略一些示出的元件。還此外，示例性實(shí)施例可以包括附圖中未示出的元件。

此外，雖然本文中已經(jīng)說明了各種方面和實(shí)施例，但是其它方面和實(shí)施例對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的。本文中說明的各種方面和實(shí)施例是為了例證的目的而并非旨在進(jìn)行限制，真正的范圍和主旨由隨附的權(quán)利要求指出。在不偏離本文提出的主題的主旨或范圍的情況下，可以采用其它實(shí)施例并且可以做出其它改變。將容易理解的是，能夠以在本文中預(yù)期的各種不同構(gòu)造來布置、替換、組合、分離和設(shè)計(jì)如本文一般性地說明的且在附圖中示出的本公開的各個(gè)方面。