[发明专利]外骨骼

摘要

定义期望外骨骼运动轨迹用于具有支撑电机装置功能障碍的使用者进行移动的方法、此使用者的行走辅助设备和控制此设备的方法提供了以上肢和上半身正常运作时下肢有限偏移或完全不动的使用者的预先确定提前运动模式进行行走的可能性。本发明提供了这些使用者以接近不具有支撑电机装置功能障碍的人的行走模式的行走模式移动的可能性，其中为使用者提供了使用控制面板32来独立地改变运动模式和改变诸如步长、抬腿高度和行走节奏等步行参数的可能性。本发明包含使用者可穿戴部分和非可穿戴部分，使用者可穿戴部分包括下肢的机动化外骨骼1，配备有在外骨骼1机载控制器85中实施的控制设备35，非可穿戴部分包括辅助专家的外部电脑86和外骨骼1期望直角轨迹参数确定系统43。其中，对外骨骼1驱动器的控制信号考虑了使用者体节和外骨骼1元件的质量惯性特性和对控制质量的要求来生成。

主权项

一种定义在直角坐标系下外骨骼的期望轨迹用于以使用外骨骼的具有支撑电机装置功能障碍的使用者的预先确定提前运动模式在矢状面进行运动的方法，外骨骼包括盆骨部分、左、右脚蹬，每一个脚蹬包括股骨部分和小腿部分以及脚踏，其中相邻部分使用相应枢轴关节进行连接以提供在矢状面上旋转的可能性并装备有集成在当前角度和角速度测量单元的相应的相对角度转动的传感器，其中髋关节和膝关节被配置为机动化并配备有相应的驱动器，例如电动驱动器，以及机载控制器与相邻部分的相对角度转动的传感器和电动关节驱动器的输入端连接，其中根据本方法使用运动捕捉系统，包括串联连接的测量设备单元以收集并传输捕获的运动参数数据、捕获的运动参数数据处理单元和捕获的运动参数储存单元，捕获的运动参数储存单元的输出端连接到运动捕捉系统的输出端，确保对运动过程中预选人体点的直角坐标的测量，其特征在于，运动捕捉系统用作期望直角轨迹参数确定系统的一部分，不具有支撑电机装置功能障碍的人被用于测量预选人体点的直角坐标，位于冠状面与位于矢状面的髋关节轴之间和位于冠状面与位于矢状面的踝关节轴之间的交叉点用作预选人体点，预选人体点的直角坐标根据时间以对于每个预先确定提前运动模式上述人运动期间沿上述矢状面的直角坐标系的轴的轨迹的形式进行测量，并以每个测量轨迹的数据阵列的形式保存在捕获的运动参数储存单元中，其中上述矢状面的坐标系统的坐标轴是垂直方向的，而横坐标轴‑沿外骨骼运动的路线，进一步在集成于期望直角轨迹参数确定系统的捕获的运动参数处理单元中，捕获的运动参数处理单元的输入端连接到运动捕捉系统的输出端，对捕获的运动的参数和/或插值系数进行处理，基于直角坐标的时间函数的上述表设置阵列，对选择的提前平滑、内插上述轨迹、分析函数、对于比如样条函数包括三次样条至少微分二次的每个参数和/或插值系数进行计算，其中已计算的参数和/或插值系数保存于期望外骨骼直角轨迹参数和/或插值系数储存单元中，期望外骨骼直角轨迹参数和/或插值系数储存单元连接到捕获的运动参数处理单元的输出端并集成到期望直角轨迹参数确定系统，其中上述测量、对作为这些测量结果获得的数据的处理和对这些数据处理结果的储存对于具有不同小腿长度与股骨长度的比值的群体进行，其中为这一群体中每个人保存关于上述比值和小腿长度的数据。