[发明专利]用于辅助机械护甲系统的系统和方法

说明书

本文描述了根据各种实施例的机械护甲系统和方法。机械护甲系统可以是由穿戴者穿在他或她的身体外面的套装。机械护甲系统可以被穿在穿戴者的正常衣服下面、穿在穿戴者的衣服外面、穿在衣服的层之间，或者可以是穿戴者的主要衣服自身。机械护甲可以是辅助性的，如它在物理上辅助穿戴者执行特定的活动，或者可以提供其它功能，例如，通过对身体的物理表达、对环境的参与或从穿戴者捕获信息来与穿戴者通信。

相关申请的交叉参考

本申请要求享有2016年8月23日提交的美国临时专利申请No.62/378,471、2016年8月23日提交的美国临时专利申请No.62/378,555以及2016年12月8日提交的美国临时专利申请No.62/431,779的优先权，这些申请的公开内容通过参考整体并入。

背景技术

可穿戴式机器人系统已经被开发来用于增强人类的自然能力，或者代替由于受伤或疾病而丧失的功能。这些系统的一个示例是ReWalk机器人技术的ReWalk外骨骼系统。ReWalk系统包括刚性外骨骼，其在膝关节和髋关节处具有动力致动器，以便使截瘫患者能够进行辅助行走。然而，该系统包括较大的刚性框架；需要护理者的辅助；并且它意图用于由于脊髓损伤引起的截瘫患者。ReWalk设备既不适合用于残疾程度较低的人，也不适合用于身体健全的人进行功能性增强。

在题为“Exosuit System”的美国专利9,266,233中描述了机械护甲系统的示例，其包括用于机械护甲的若干概念，所述机械护甲包括柔性线性致动器和离合的顺应性元件，用于施加和/或调制在穿戴者的身体的部段之间的力和/或顺应性。虽然在美国专利9,266,233中的公开内容广泛地描述了可以在机械护甲系统中使用的技术，但是它没有教导对于为一些应用提供辅助机械护甲系统所需的相关子系统的要求、交互、取向和位置。

发明内容

本文描述了根据各种实施例的机械护甲系统和方法。机械护甲系统可以是由穿戴者穿在他或她的身体外面的套装。机械护甲系统可以被穿在穿戴者的正常衣服下面、穿在穿戴者的衣服外面、穿在衣服的层之间，或者可以是穿戴者的主要衣服自身。机械护甲可以是辅助性的，如它在物理上辅助穿戴者执行特定的活动，或者可以提供其它功能，例如，通过对身体的物理表达、对环境的参与或从穿戴者捕获信息来与穿戴者通信。

在一个实施例中，提供一种用于在人体上使用的机械护甲系统。该系统可以包括：基础层，所述基础层被配置成被穿戴在人体的多个特定区域上，其中，所述基础层能为所述多个特定区域中的每个提供载荷分配；稳定层，所述稳定层被耦合到所述基础层并且能在所述多个特定区域的对之间提供被动恢复力；动力层，所述动力层被耦合到所述基础层并且能在所述多个特定区域的对之间提供主动收缩力；以及控制电路，所述控制电路能根据多个辅助身体运动模式来控制所述主动收缩力。

在另一个实施例中，提供一种用于在人体上使用的机械护甲系统。该系统可以包括：躯干支持系统；第一大腿载荷分配构件；第二大腿载荷分配构件；第一柔性线性致动器(FLA)，其在所述机械护甲系统的前侧上被耦合到所述躯干支持系统和所述第一大腿载荷分配构件；第二FLA，其在所述机械护甲系统的所述前侧上被耦合到所述躯干支持系统和所述第二大腿载荷分配构件；第一组FLA，其在所述机械护甲系统的后侧上被耦合到所述躯干支持系统和所述第一大腿载荷分配构件；第二组FLA，其在所述机械护甲系统的所述后侧上被耦合到所述躯干支持系统和所述第二大腿载荷分配构件；以及控制电路，其能根据多个辅助身体运动模式来控制所述第一FLA、所述第二FLA、所述第一组FLA和所述第二组FLA的激活以将肌肉辅助力施加到人体。