用于移动机器人的电池系统和方法技术方案

一种外骨骼系统，包括：电源系统，所述电源系统向所述外骨骼系统供电，所述电源系统包括一个或多个电池槽；以及模块化电池组，所述模块化电池组包括模块化的一个或多个电池单元，使得所述一个或多个电池单元中的任一者可容易且快速地在所述一个或多个电池槽中的任一者内移除和联接，以向所述外骨骼系统提供电力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于移动机器人的电池系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是代理人案号为0110496
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010PR0的2020年5月27日提交的名称为“POWERED DEVICE FOR IMPROVED USER MOBILITY AND MEDICAL TREATMENT”的美国临时专利申请63/030,586的非临时申请，并且要求所述申请的优先权。此申请特此出于所有目的全文以引用方式并入本文。
[0003]本申请是代理人案号为0110496
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011PR0的2020年7月30日提交的名称为“POWERED DEVICE TO BENEFIT A WEARER DURI NG TACTICAL APPLICATIONS”的美国临时专利申请63/058,825的非临时申请，并且要求所述申请的优先权。此申请特此出于所有目的全文以引用方式并入本文。
[0004]本申请是代理人案号为0110496
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013PR0的2021年1月4日提交的名称为“BATTERY MANAGEMENT SYSTEM FOR A WEARABLE ROBOT”的美国临时专利申请号63/133,689的非临时申请，并且要求所述申请的优先权。此申请特此出于所有目的全文以引用方式并入本文。
[0005]本申请还涉及代理人案号分别为0110496
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010US0、0110496
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012US0、0110496
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014US0、0110496
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015US0、0110496
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016US0和0110496
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017US0的名称为“POWERED MEDICAL DEVICE AND MET HODS FOR IMPROVED USER MOBILITY AND TREATMENT”、“FIT AND SUSPENSION SYSTEMS AND METHODS FOR A M OBILF ROBOT”、“CONTROL SYSTFM AND MFTHOD FOR A M OBILE ROBOT”、“USER INTERFACE ANU FEEDBACK SYSTEM S AND METHODS FOR A MOBILE ROBOT”、“DATA LOGGING AND THIRD
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PARTY ADMINISTRATION OF A MOBILE ROBO T”和“MODULAR EXOSKELETON SYSTEMS AND METHODS”且相应的申请号为XX/YYY，ZZZ、XX/YYY，ZZZ、XX/YYY，ZZZ、XX/YYY，ZZZ、XX/YYY，ZZZ和XX/YYY，ZZZ的与本申请同日提交的美国非临时申请，这些申请特此出于所有目的全文以引用方式并入本文。
附图说明
[0006]图1是用户穿戴的外骨骼系统的实施方案的示例性图示。
[0007]图2是联接到用户的一条腿的腿致动单元的实施方案的前视图。
[0008]图3是联接到用户的腿的图3的腿致动单元的侧视图。
[0009]图4是图3和图4的腿致动单元的透视图。
[0010]图5是示出外骨骼系统的示例性实施方案的框图。
[0011]图6示出电源系统和模块化电池组的一个示例性实施方案。
[0012]图7a示出根据一个实施方案的处于压缩配置的气动致动器的侧视图。
[0013]图7b示出处于膨胀配置的图7a的气动致动器的侧视图。
[0014]图8a示出根据另一实施方案的处于压缩配置的气动致动器的横截面侧视图。
[0015]图8b示出处于膨胀配置的图8a的气动致动器的横截面侧视图。
[0016]图9a示出根据另一实施方案的处于压缩配置的气动致动器的俯视图。
[0017]图9b示出处于膨胀配置的图9a的气动致动器的俯视图。
[0018]图10示出根据一个实施方案的气动致动器约束肋的俯视图。
[0019]图11a示出根据另一实施方案的气动致动器波纹管的横截面视图。
[0020]图11b示出处于膨胀配置的图11a的气动致动器的侧视图，示出了图11a的横截面。
[0021]图12示出示例性平面材料，所述平面材料沿着平面材料的一个或多个平面轴是基本上不可伸展的，而在其他方向上是柔性的。
[0022]应注意，附图不是按比例绘制的，并且在整个附图中出于说明性目的，具有类似结构或功能的元件一般由相同附图标号表示。还应注意，附图仅意图促进对优选实施方案的描述。附图未示出所描述实施方案的每个方面，并且不限制本公开的范围。
具体实施方式
[0023]本公开提供了用于移动电子器件的新颖电源系统和电池管理系统和相关联的方法的示例性实施方案。在一些示例中，此电池管理系统在体戴式应用中具有独特益处，并且甚至更具体地，可直接应用于开发诸如外骨骼的穿戴式机器人。此类系统和方法可向包括娱乐、消费者、军事、现场急救员或医疗保健的多种应用领域呈现特定益处。在这些应用中的每一者中，需要具有足够量的存储电力来操作车载系统，同时平衡用户要求以尽可能多地减小重量。本公开描述此类电源系统和电池管理系统以及集成到各种示例性系统中的各种实施方案。
[0024]本公开教导用于设计、集成和操作为移动电动装置设计的电源系统和电池管理系统的各种实施方案的方法。一个优选实施方案是将电源系统和电池管理系统集成到电动可穿戴机器人装置中，所述电动可穿戴机器人装置被设计成将机械动力引入到用户的一个或多个关节。此类实施方案可由于可需要引入的电力量级而受到特别关注，在一些示例中，所述电力量级可原本不便整合所有电池容量来完成用户设想的所有潜在行为。虽然一些特定高功率实施方案将用作本文的各种示例中的讨论中心，但应清楚，这仅用于描述目的。因此对将电源系统或电池管理系统应用于其他移动电动装置没有限制。
[0025]以下公开内容还包括新颖的外骨骼装置的设计的示例性实施方案。各种优选实施方案包括：具有集成致动装置的腿支架(brace)；移动电源；以及实时确定装置的输出行为的控制单元。
[0026]外骨骼系统的存在于各种实施方案中的部件是随身穿戴式下肢支架，所述随身穿戴式下肢支架并入向用户引入扭矩的能力。此部件的一个优选实施方案是腿支架，所述腿支架被配置为支撑用户的膝盖，并且包括跨膝关节的致动装置以在伸展方向上提供辅助扭矩。此实施方案可通过一系列附接件(包括在靴子上、在膝盖以下以及沿着用户大腿的附接件)连接到用户。此优选实施方案可包括在用户的双腿上的这种类型的腿支架。
[0027]本公开教导包括一个或多个可调整流体致动器的流体外骨骼系统的示例性实施方案。一些优选实施方案包括流体致动器，所述流体致动器可在可与人体上的关节一起定向的配置中在各种压力水平下以大行程长度操作。
[0028]如本文所论述，外骨骼系统100可被配置用于各种合适的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种外骨骼系统，其包括：左腿致动器单元和右腿致动器单元，所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元被配置为分别联接到用户的左腿和右腿，所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元各自包括：上臂和下臂，所述上臂和所述下臂经由关节可旋转地联接，所述关节定位在所述用户的膝盖处，其中所述上臂在所述膝盖上方围绕所述用户的大腿部分联接，并且其中所述下臂在所述膝盖下方围绕所述用户的小腿部分联接，波纹管致动器，所述波纹管致动器在所述上臂与所述下臂之间延伸，以及一组或多组流体管线，所述一组或多组流体管线联接到所述波纹管致动器以将流体引入到所述波纹管致动器，以致使所述波纹管致动器扩张并移动所述上臂和所述下臂；气动系统，所述气动系统可操作地联接到所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元的所述波纹管致动器，并且被配置为经由所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元的所述一组或多组流体管线将流体引入到所述波纹管致动器；外骨骼装置，所述外骨骼装置包括处理器和存储器，所述存储器存储指令，所述指令在由所述处理器执行时被配置为控制所述气动系统将流体引入到所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元的所述波纹管致动器；电源系统，所述电源系统向所述气动系统和所述外骨骼装置供电，所述电源系统包括：第一电池槽、第二电池槽和第三电池槽，第一一体电池和第二一体电池，所述第一一体电池和所述第二一体电池是所述电源系统的永久或半永久部分，使得所述第一一体电池和所述第二一体电池无法容易地从电源系统移除以及与所述电源系统联接，以及电源线，所述电源线被配置为与建筑物的插座联接并且从所述插座获得电力；以及模块化电池组，所述模块化电池组包括模块化的第一电池单元、第二电池单元、第三电池单元和第四电池单元，使得所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元中的任一者能够容易且快速地在所述第一电池槽、所述第二电池槽和所述第三电池槽中的任一者内移除和联接，以向所述外骨骼系统提供电力。2.如权利要求1所述的外骨骼系统，其中所述气动系统、所述外骨骼装置和所述电源系统设置在背包中，所述背包被配置为由所述用户在操作所述外骨骼系统时穿戴。3.如权利要求1所述的外骨骼系统，其中所述电源系统和所述第一电池槽、所述第二电池槽和所述第三电池槽被配置用于所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元中的任一者进行热交换，使得：能够在不使所述外骨骼系统掉电的情况下并且在维持所述外骨骼系统的操作时从所述第一电池槽、所述第二电池槽和所述第三电池槽中的任一者安全地移除所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元中的任一者，以及能够在不使所述外骨骼系统掉电的情况下并且在维持所述外骨骼系统的操作时使所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元中的任一者与所述第一电池槽、所述第二电池槽和所述第三电池槽中的任一者安全地联接。4.如权利要求1所述的外骨骼系统，其中所述外骨骼装置被配置为：识别电池单元是联接到还是未联接到所述第一电池槽、所述第二电池槽和所述第三电
池槽，并且识别联接到所述第一电池槽、所述第二电池槽和所述第三电池槽的一个或多个电池单元的电力状态，其中所述外骨骼装置被配置为至少部分地基于被识别为经由所述第一电池槽、所述第二电池槽或所述第三电池槽联接到所述电源系统的电池单元的数目并且至少部分地基于联接到所述第一电池槽、所述第二电池槽和所述第三电池槽的所述一个或多个电池单元的所识别的电力状态来改变所述外骨骼系统的操作配置。5.一种外骨骼系统，其包括：一个或多个腿致动器单元，所述一个或多个腿致动器单元被配置为联接到用户的腿；气动系统，所述气动系统可操作地联接到所述一个或多个腿致动器单元并且被配置为将流体引入到所述一个或多个腿致动器单元；外骨骼装置，所述外骨骼装置被配置为控制所述气动系统将流体引入到所述一个或多个腿致动器单元；电源系统，所述电源系统向所述气动系统和所述外骨骼装置供电，所述电源系统包括：多个电池槽，以及一个或多个一体电池，所述一个或多个一体电池是所述电源系统的永久或半永久部分，使得所述一个或多个一体电池无法容易地从电源系统移除以及与所述电源系统联接；以及模块化电池组，所述模块化电池组包括模块化的多个电池单元，使得所述多个电池单元中的任一者能够容易且快速地在所述多个电池槽中的任一者内移除和联接，以向所述外骨骼系统提供电力。6.如权利要求5所述的外骨骼系统，其中所述一个或多个腿致动器单元包括：上臂和下臂，所述上臂和...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：漫游机械人技术公司，
类型：发明
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