可编程身体增强系统和用于身体增强的平台技术方案

本实用新型专利技术涉及可编程身体增强系统和用于身体增强的平台。可编程身体增强系统包括被构造用来将力耦合至穿戴者的身体的刚性元件和柔性元件。此外，所述可编程身体增强系统包括：柔性线性致动器和接合柔量元件，它们用来在穿戴者的身体部位之间施加和/或调制力和/或柔量。所述可编程身体增强系统还包括电子控制器、电源和传感器。所述可编程身体增强系统能够被构造用来将力施加于穿戴者的身体以实现各种应用。在一些示例中，所述可编程身体增强系统能够被构造用来增强穿戴者的身体力量或耐力。在一些示例中，可编程身体增强系统能够被构造用来训练穿戴者进行某些体力任务。在一些示例中，可编程身体增强系统能够被构造用来记录穿戴者的体力活动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉参考本申请主张享有于2013年3月15日提交的美国临时申请第61/790406号、2013年3月15日提交的美国临时申请第61/789872号、2013年12月18日提交的美国临时申请第61/917820号和2013年12月18日提交的美国临时申请第61/917829号的优选权，并且将这些美国临时申请的内容以引用的方式并入本文。政府认可本技术的一部分是根据美国陆军授予的合同W911QX-12-C-0049在美国政府的支持下做出的。美国政府拥有本技术的一些权利。
技术介绍
除非本文中另有说明，本部分所述的材料不是本申请中的权利要求的现有技术且不因包含于本部分中而被认为是现有技术。许多身体活动需要活动的参与者发挥他们体能的极限，对参与者的耐力、力量、协调性、冲击耐受性或其它身体变量进行测试。能够预期，战士长距离地携带重装备，这消耗他们的耐力并且冒着由于下落、不稳定的地形或其它未预料到的物理冲击而受伤的风险。由于耐力、力量、抗损伤性、平衡性或其它机能的下降，老年人或身体残疾的人可能体会到进行日常生活活动的艰难。由于长期重复地提举重负荷且多人之间体力配合(例如，提举大的物体)的困难，搬运工或其它从事体力劳动的人员的损伤风险增大。运动员可能遭受足够造成严重的临时性或永久性损伤的关节力、肌腱力或其它力。处于从手术或致残损伤中恢复的个人可能无法进行开始康复所需的最小任务，从而可能阻碍恢复。存在其它的如下人群和活动的示例：与人群中的成员或活动中的参与者可用的体能相比，他们可能分别需要更多的体能。辅助装置可能能够减缓这些问题中的一部分。已经研究出包括各种基于外骨骼的器件在内的各种辅助装置以增强用户的力量、抗疲劳性、协调性或其它要素。这些外骨骼或其它器件能够是有动力的或无动力的，并且可以受到来自用户运动的反馈的控制，可以以前馈的方式来操作或者可以是完全被动的(例如，疝气带、提升吊带)。辅助装置能够包括电气式或机械式致动器、传感器和控制器。各种辅助装置已经被应用于一 些上述的人群和活动中并取得不同程度的成功。
技术实现思路
本文的一些实施例提供了一种可编程身体增强系统，其包括(i)柔性护甲，所述柔性护甲被构造为穿戴于人体的至少一部分；(ii)连接至所述柔性护甲的一个或多个柔性线性致动器，其中，所述一个或多个柔性线性致动器能够操作用来在人体的部位之间施加力，以使由所述一个或多个柔性线性致动器施加的力增大由人体的肌肉组织施加的力；(iii)连接至所述柔性护甲的一个或多个接合柔量元件，其中，所述一个或多个接合柔量元件能够操作用来在人体的部位之间提供可控水平的柔量；和(iv)配置于所述柔性护甲的控制器，其中，所述控制器被构造用来执行计算机可读程序以多种不同方式来操作所述一个或多个柔性线性致动器在人体的部位之间施加力以及操作所述接合柔量元件在人体的部位之间提供可控水平的柔量，从而提供多个不同操作模式。所述控制器能够执行多个存储的计算机可读程序中的任一个，其中所述控制器按照所述存储的计算机可读程序以所述多个不同操作模式中的至少一个操作所述一个或多个柔性线性致动器和所述一个或多个接合柔量元件。所述控制器按照所述存储的计算机可读程序控制由各个所述柔性线性致动器施加的力的时序和大小。所述控制器按照所述存储的计算机可读程序控制由各个所述一个或多个接合柔量元件提供的柔量的水平。可编程身体增强系统还包括一个或多个运动传感器，所述一个或多个运动传感器被构造用来将数据提供给所述控制器，其中，所述控制器按照所述存储的计算机可读程序响应于由所述一个或多个运动传感器提供的数据来操作所述一个或多个柔性线性致动器和所述一个或多个接合柔量元件。可编程身体增强系统还包括用户界面，其中，所述控制器能够执行由所述用户界面选择的多个所述存储的计算机可读程序中的任一个。所述控制器能够执行由所述用户界面选择的对所述可编程身体增强系统的额外的操作模式进行限定的额外的计算机可读程序。所述一个或多个柔性线性致动器被构造用来跨过一个或多个关节施加力，其中所述一个或多个关节包括踝部关节、膝部关节或臀部关节中的至少一者。所述一个或多个接合柔量元件被构造用来跨过一个或多个关节提供 可控柔量，其中所述一个或多个关节包括踝部关节、膝部关节或臀部关节中的至少一者。所述一个或多个柔性线性致动器中的至少一个包括扭绳致动器。所述扭绳致动器包括电机，所述电机连接至含有多根柔性股线的绳元件。各个所述接合柔量元件包括对应的静电式接合器。所述对应的静电式接合器中的至少一者包括电层压接合器。所述一个或多个接合柔量元件包括与所述柔性线性致动器串联连接的至少一个接合柔量元件。本文的一些实施例提供了一种用于身体增强的平台，其特征在于，所述平台包括：柔性护甲，所述柔性护甲被构造为穿戴于人体的至少一部分；电子操作致动器选集，所述电子操作致动器连接至所述柔性护甲；传感器选集，所述传感器配置于所述柔性护甲且被构造用来提供与所述用于身体增强的平台的操作有关的信息；控制系统，所述控制系统配置于所述柔性护甲，其中，所述控制系统被构造用来以多种不同方式使用所述传感器提供的信息来电子操作所述致动器，从而提供多个不同的操作模式。所述电子操作致动器选集包括一个或多个柔性线性致动器和一个或多个接合柔量元件。所述控制系统被构造用来执行多个存储的计算机可读程序中的任一个，其中所述控制系统按照所述存储的计算机可读程序以所述多个不同操作模式中的至少一个使用所述传感器提供的信息操作所述致动器。所述控制系统被构造用来确定连接至所述柔性护甲的所述电子操作致动器和配置于所述柔性护甲的所述传感器的构造；且其中，所述控制系统按照所述存储的计算机可读程序按照连接至所述柔性护甲接合的所述电子操作致动器和配置于所述柔性护甲的所述传感器的被确定的构造使用所述传感器提供的信息操作所述致动器。通过阅读下面的详细说明，适当地参照附图，上述这些以及其它方面、优势和替代方案对本领域普通技术人员而言将变得显而易见。附图说明图1A图示了柔性机器护甲。图1B详细地图示了图1A的柔性机器护甲的一部分。图2A图示了外部腱的元件。图2B图示了外部腱的元件。图2C图示了外部腱的元件。图2D是外部腱的侧视图。图2E是图2D的外部腱的正视图。图3A是部分包绕着绞盘的外部腱的示意图。图3B是与外部腱接合的且包绕着绞盘的缆绳的示意图。图4A图示了扭绳致动器。图4B是图4A所示的扭绳致动器的元件的近距离剖视图。图5A图示了扭绳致动器。图5B图示了扭绳致动器。图5C图示了扭绳致动器。图5D图示了扭绳致动器。图5E图示了扭绳致动器。图5F图示了扭绳致动器。图5G图示了扭绳致动器。图6A图示了扭绳致动器。图6B图示了扭绳致动器。图6C图示了扭绳致动器。图6D图示了扭绳致动器。图6E图示了扭绳致动器。图6F图示了扭绳致动器。图7A图示了嵌套扭绳。图7B图示了扭铰的图7A的嵌套扭绳。图7C示出了图7A的嵌套扭绳的顶视图。图8A是电粘附元件的示意性横截面图。图8B是图8A所示的电粘附元件的正视图。图8C是电粘附元件的一部分的正视图。图9是示例性柔性机器护甲的功能框图。图10A是智能腱外部肌肉的示意图。图10B是智能腱外部肌肉的示意图。图10C是智能腱外部肌肉的示意图。图10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程身体增强系统，其特征在于，所述系统包括：柔性护甲，所述柔性护甲被构造为被穿戴于人体的至少一部分；与所述柔性护甲连接的一个或多个柔性线性致动器，其中，所述一个或多个柔性线性致动器能够操作用来在人体的部位之间施加力以使由所述一个或多个柔性线性致动器施加的力增大由人体的肌肉组织施加的力；与所述柔性护甲连接的一个或多个接合柔量元件，其中，所述一个或多个接合柔量元件能够操作用来在人体的部位之间提供可控水平的柔量；和配置于所述柔性护甲的控制器，其中，所述控制器被构造用来执行计算机可读程序以多种不同方式操作所述一个或多个柔性线性致动器在人体的部位之间施加力以及操作所述接合柔量元件在人体的部位之间提供可控水平的柔量，从而提供多个不同的操作模式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.15 US 61/789,872;2013.03.15 US 61/790,406;1.一种可编程身体增强系统，其特征在于，所述系统包括：柔性护甲，所述柔性护甲被构造为被穿戴于人体的至少一部分；与所述柔性护甲连接的一个或多个柔性线性致动器，其中，所述一个或多个柔性线性致动器能够操作用来在人体的部位之间施加力以使由所述一个或多个柔性线性致动器施加的力增大由人体的肌肉组织施加的力；与所述柔性护甲连接的一个或多个接合柔量元件，其中，所述一个或多个接合柔量元件能够操作用来在人体的部位之间提供可控水平的柔量；和配置于所述柔性护甲的控制器，其中，所述控制器被构造用来执行计算机可读程序以多种不同方式操作所述一个或多个柔性线性致动器在人体的部位之间施加力以及操作所述接合柔量元件在人体的部位之间提供可控水平的柔量，从而提供多个不同的操作模式。2.如权利要求1所述的可编程身体增强系统，其特征在于，所述控制器能够执行多个存储的计算机可读程序中的任一个，其中所述控制器按照所述存储的计算机可读程序以所述多个不同操作模式中的至少一个操作所述一个或多个柔性线性致动器和所述一个或多个接合柔量元件。3.如权利要求2所述的可编程身体增强系统，其特征在于，所述控制器按照所述存储的计算机可读程序控制由各个所述柔性线性致动器施加的力的时序和大小。4.如权利要求2所述的可编程身体增强系统，其特征在于，所述控制器按照所述存储的计算机可读程序控制由各个所述一个或多个接合柔量元件提供的柔量的水平。5.如权利要求2所述的可编程身体增强系统，还包括一个或多个运 动传感器，所述一个或多个运动传感器被构造用来将数据提供给所述控制器，其中，所述控制器按照所述存储的计算机可读程序响应于由所述一个或多个运动传感器提供的数据来操作所述一个或多个柔性线性致动器和所述一个或多个接合柔量元件。6.如权利要求2所述的可编程身体增强系统，还包括用户界面，其中，所述控制器能够执行由所述用户界面选择的多个所述存储的计算机可读程序中的任一个。7.如权利要求6所述的可编程身体增强系统，其特征在于，其中，所述控制器能够执行由所述用户界面选择的对所述可编程身体增强系统的额外的操作模式进行限定的额外的计算机可读程序。8.如权利要求1所述的可编程身体增强系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伊·戴维·科恩布鲁什，亚力山大·斯特里尔·科恩波姆，托马斯·洛，凯瑟琳·戈斯·威瑟斯庞，布莱恩·基思·姆科伊，亚当·阿诺德·爱德华·津巴，保罗·迈克尔·伯克迈耶，理查德·M·马奥尼，
申请(专利权)人：SRI国际公司，
类型：新型
国别省市：美国;US