本发明专利技术涉及一种步态矫正装置，例如动力外骨骼(100)，所述步态矫正装置包含：至少一个关节；至少一个致动器(125、130；135、140)，其经配置以引起所述装置在所述关节处的移动；缓冲机构，其耦合到所述装置以用于在与表面(300)或物体的撞击期间吸收能量或扩散力；及控制器(105)。所述控制器(105)经配置以确定何时发生跌倒且指导所述致动器(125、130；135、140)以进行以下操作：定向所述装置因此所述缓冲机构在所述跌倒期间与所述表面(300)或物体进行接触；或通过执行正关节做功而减少所述装置在所述跌倒期间的动能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】相关串请案的交叉参考本申请案主张2013年3月13日提出申请的标题为“保护步态矫正装置及用户免受损伤(Protecting Gait Orthotic Devices and Users from Damage)，，的第61/779，684号美国临时专利申请案的权益。此申请案的全部内容以引用方式并入本文中。
技术介绍
本专利技术涉及步态矫正装置，且更特定来说涉及保护装置及其用户在跌倒期间免受损伤的步态矫正装置。已开发了允许具有运动性失调的人行走且执行轮椅难以完成的任务的动力及非动力步态矫正装置。使用此装置的主要风险中的一者为:导致与地面或某一其它物体的撞击借此导致对装置或装置的用户的损伤的跌倒的可能性。另外，对装置的损伤可产生未来不可预测的性能。考虑到上文，认为此项技术中需要通过保护装置及其用户在跌倒期间免受损伤而消除或缓和这些问题的步态矫正装置(尤其是动力外骨骼装置)。
技术实现思路
本专利技术针对于一种步态矫正装置，例如动力外骨骼，所述步态矫正装置包含:关节；致动器，其经配置以引起所述装置在所述关节处的移动；缓冲机构，其耦合到所述装置且经配置以在与表面或物体的撞击期间吸收能量或扩散力；及控制器。所述控制器经配置以确定何时发生跌倒且指导所述致动器以进行以下操作:定向所述装置使得所述缓冲机构在所述跌倒期间与所述表面或物体进行接触；及/或通过执行正关节做功而减少所述装置在所述跌倒期间的动能。所述缓冲机构可采取各种形式，包含安全气袋、弹簧、保险杆、碾杆或支架。在一个优选实施例中，所述缓冲机构为安全气袋，所述安全气袋呈以可拆卸方式耦合到所述装置的安全气袋模块的形式使得可移除及替换所述安全气袋模块。所述安全气袋模块在邻近于所述用户的头部、骨盆、臀部或膝盖的位置处耦合到所述装置。所述安全气袋模块包含:压缩空气罐；罐穿孔机构，其经配置以将所述压缩空气罐穿孔；触发机构，其经配置以致动所述罐穿孔机构；折叠式柔性袋，其经配置以从所述压缩空气罐接收空气；及安装组件，其经配置以将所述安全气袋模块以可拆卸方式耦合到所述步态矫正装置。在一个尤其优选实施例中，所述装置包含多个安全气袋模块且所述控制器进一步经配置以在跌倒期间选择性地部署所述安全气袋模块中的一或多者，其中所述选择基于所述装置在所述跌倒期间的位置或所述装置跌倒的所感测方向。依据连同图式一起进行的对本专利技术的优选实施例的以下详细描述将更容易地明了本专利技术的额外目标、特征及优点，其中在数个视图中相似元件符号是指共同部件。【附图说明】图1是根据本专利技术的步态矫正装置的透视图；图2是用于步态矫正装置的安全气袋模块的透视横截面图；及图3A到3D是展示在跌倒期间的步态矫正装置及安全气袋模块的图解说明。【具体实施方式】本文中揭示本专利技术的详细实施例。然而，应理解，所揭示实施例仅仅示范可以各种及替代形式体现的本专利技术。各图未必按比例，且可放大或最小化一些特征以展示特定组件的细节。因此，本文中所揭示的具体结构及功能细节将不解释为限制性，而是仅仅解释为用于教示所属领域的技术人员以各种方式采用本专利技术的代表性基础。本专利技术提供用于保护步态矫正装置(特定来说动力外骨骼装置)及装置的用户在发生跌倒时免于损伤及伤害的系统及方法。描述在一致地使用时提供最大益处的三个类别的保护方法，尽管也可独立地使用所述保护方法以提供变化程度的保护。第一类别的保护方法在撞击期间借助于缓冲吸收能量且扩散所施加力，此些方法称为“缓冲方法”。第二类别的保护方法在跌倒期间在撞击之前通过使装置执行正关节做功而吸收能量，此些方法称为“关节做功方法”。第三类别的保护方法依赖于混合响应，从而在跌倒期间使用关节做功来主动地定位系统以最大化缓冲方法的效力或最小化装置及用户遭受损伤，此些方法称为“定位方法”。一般来说，存在两种类型的步态矫正装置:动力及非动力的。一种类型的动力装置及供与本专利技术一起使用的装置类型为动力外骨骼。常见类型的非动力装置为往复运动式步态矫正器。动力装置在身体的每一侧上具有至少一个关节，所述至少一个关节具有围绕关节施加扭矩以便执行正及负关节做功的能力。相比之下，非动力装置不具有在不具有来自用户的身体的输入的情况下执行正关节做功的能力。结果，尽管非动力装置可最好采用缓冲保护方法，但动力装置可采用如下文详细地讨论的所有三种类别的保护方法。现在参考图1，展示根据本专利技术构造的步态矫正装置。具体来说，步态矫正装置呈包含控制器105 (或控制系统)、躯干110、右腿115及左腿120的动力外骨骼100的形式。右腿115及左腿120具有经致动膝盖及臀部。特定来说，右腿115具有臀部致动器125及膝盖致动器130，而左腿120具有臀部致动器135及膝盖致动器140。在使用中，外骨骼用户将穿着外骨骼100，其中躯干110耦合到用户的躯干，右腿115耦合到用户的右腿且左腿120耦合到用户的左腿。控制器105基于从传感器(未展示)接收的各种信号而通过致动器125、130、135、140控制外骨骼100的运动(如此项技术中已知)，使得用户能够行走。针对对例如外骨骼100的步态矫正装置的使用，产生许多缓冲方法概念且系统地评估所述缓冲方法概念以确定最好地满足以下资格的实施例:不阻碍正常性能；可重复且可预测；足够迅速地部署以提供保护；稳定化且提供对颈部的保护；保护臀部；防止骨折；美观；且观察员使用起来是安全的。考虑缓冲机构的五个一般实施例:1.被动保险杠。将缓冲保险杠放置于围绕装置的关键位置处。2.被动弓形弹簧。围绕装置定位大的柔性箍环使得其在跌倒期间首先进行接触且减少撞击的量值。3.主动膨胀保险杠。这些保险杠在跌倒期间展开且因此可大于被动保险杠以便吸收更多能量。4.安全气袋。气体填充袋在跌倒期间经充气且在撞击时吸收能量。由于跌倒花费数百毫秒，因此可能从压缩气体罐(例如，压缩0)2罐)而且从用于汽车安全气袋中的爆炸反应填充所述袋。5.支架。装置沿跌倒的方向释放支柱以防止装置完全地碰撞地面，例如可伸缩、弹簧偏压或流体调节式支柱。基于对这些缓冲机构的评估，确定优选缓冲方法为使用安全气袋，尽管每一实施例可连同本专利技术使用。出于此讨论的目的，术语“安全气袋”是指可封装于小体积中且选择性地填充有较大气体体积(其以压缩状态存储于经密封容器中)的柔性容器(S卩，袋)。当安全气袋需要执行为垫子时，允许压缩气体从经密封容器移动到袋。此气体转移增加袋内侧的压力且致使其膨胀到较大体积。充气袋可定向于装置与撞击表面之间以吸收能量且扩散所施加力。安全气袋的缓冲效应为安全气袋的三种性质的结果:气体为可通过压缩吸收能量的相对软的弹簧；膨胀袋形成与撞击表面接触的相对大的面积，此减小对装置的力；及在撞击期间从充气袋的气体流出可充当保险杠以防止弹回。在特定实施例中，安全气袋提供于外骨骼100的所有侧上。此良好地保护外骨骼100，此乃因可沿任一方向发生跌倒。在优选实施例中，小模块化安全气袋位于例如头部、骨盆、臀部及膝盖的可能撞击点处。通过使用机载传感器，控制器105可检测外骨骼100在其跌倒时的位置及方向且在撞击之前选择性地部署理想安全气袋。此策略最小化保护装置及用户所需要的压缩空气量，促进在不妨碍装置的主要功能的情况下将安全气袋安装于装置上，且最小化替换泄气安全气袋中涉及的成本及努本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包含多个关节的动力外骨骼，所述动力外骨骼包括：多个致动器，其经配置以引起所述动力外骨骼通过所述多个关节的移动；缓冲机构，其耦合到所述动力外骨骼且经配置以在与表面或物体的撞击期间吸收能量或扩散力；及控制器，其经配置以确定何时发生跌倒且指导所述多个致动器中的至少一者以进行以下操作：定向所述动力外骨骼使得所述缓冲机构在所述跌倒期间与所述表面或物体进行接触；或减少所述动力外骨骼在所述跌倒期间的动能。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：拉斯顿·安戈尔德，鲁宾·山德勒，罗伯特·莫尔，
申请(专利权)人：埃克苏仿生公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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