改进型人造肌肉、外骨骼、相关方法和系统与流程

1.本发明涉及用于外骨骼的人造肌肉、外骨骼和与外骨骼相关的方法。


背景技术：

2.外骨骼提供了一种穿戴在用户身体上的架构，其被致动以诱导或支持用户的移动。例如，无法控制身体的某些部分的脊椎受伤的人能够利用这种外骨骼享受移动。附加地，身体健全的人能够使用动力外骨骼来增强他们的能力，包括增加行走、跑步或工作的耐力，并且提高他们在工作地板上、在专业或个人环境中举起或以其他方式操纵重物的能力，提高或优化负载能力和负载。在这种环境中，外骨骼可以减少和/或防止与员工受伤、生产力降低和旷工相关的问题。而且，外骨骼可以改进人体工程学，优化人力资本的roi并且减少员工流动。
3.然而，传统的动力外骨骼具有许多缺点。例如，许多系统非常重，因为外骨骼的刚性部分照惯例由金属和用于每个关节的电动机致动器制成，并且除了用于为致动器供电的电池组之外也很重。因此，这种外骨骼效率低下，因为除了用户的重量和用户可能携带的任何负载之外，它们必须被供电以克服它们自身的相当大的重量。
4.附加地，常规的外骨骼笨重且繁琐。系统的刚性金属架构必须延长将要供电的每个身体肢体的长度，并且这种架构先天地很大，因为，除了由用户携带的负载之外它需要足够强以支撑身体、致动器和系统的其他部分。便携式电池组也必须很大，以便在合适的用户周期内提供足够的动力。而且，电动机致动器照惯例也很大。不幸的是，由于它们的尺寸很大，常规的外骨骼无法穿戴在用户的正常衣服下，并且穿戴起来不舒适，同时不是主动地被使用。因此，用户必须在每次使用时穿上外骨骼，然后在每次使用后将其移除。不幸的是，穿上和移除外骨骼通常是一个繁琐且耗时的过程。因此，常规外骨骼不适于短期和频繁使用。
5.附加地，由于它们的刚性属性，常规的外骨骼对于用户来说并不舒适且不符合人体工程学，并且不提供复杂的移动。例如，给定它们的刚性结构，常规外骨骼无法提供人体复杂的平移和旋转移动，而只提供基础的类似铰链的移动。因此，常规外骨骼可能的移动是有限的。而且，常规的外骨骼通常不共享人体的相同旋转轴和平移轴，这会给用户带来不适，并且在长时间使用外骨骼的情况下可能会导致关节损害。
6.us 2018/0098907和us 9,827,667公开了相关的系统和方法，但是复杂和/或缺乏灵活性和/或缺乏用于生物反馈的装置。
7.wo 2018/168817 a1 us 5 021 064 a和ep 3 346 142 a1公开了相关的设备和方法。
8.鉴于前述内容，存在对适合于软外骨骼和相关方法的改进型外骨骼和人造肌肉的需求，以努力克服常规外骨骼系统的上述障碍和缺陷。


技术实现要素：

9.本发明的第一目的是提供一种重量轻且紧凑的人造肌肉和相关外骨骼，允许获得
具有完全移动性的外骨骼，允许集成到工作服中。
10.在第一方面中，本发明提供了一种用于软外骨骼的人造肌肉，该肌肉包括
[0011]-第一肌腱和第二肌腱，每个包括用于将所述肌肉附接至外骨骼的肌肉连接器的附接装置；
[0012]-肌肉芯，在所述第一肌腱和第二肌腱之间延伸由可变形材料制成，该肌肉芯优选地包括外套管；
[0013]
其中第一肌腱和第二肌腱中的每个适于容置所述肌肉芯的相应端部；其中所述人造肌肉包括用于将所述肌肉连接至用于生成致动的致动器的装置；其中肌肉芯适于在被致动时经历长度的变化，从而使第一肌腱和第二肌腱在所述致动开启或增大时朝向彼此移动，并且在所述致动关闭或减少时远离彼此移动；并且其中优选地，用于连接至所述致动器的所述装置是第一肌腱中所包括的致动接口。
[0014]
这种人造肌肉的优点在于它紧凑且重量轻，并且适合用于外骨骼的仿生设计。该套装提供人体的功能支持和激活。通过提供致动，优选地经由致动接口在外部提供致动，肌肉的重量得以减轻。而且，这种设计还可以导致包括多个人造肌肉和支撑结构的外骨骼的重量减轻，因为肌肉可以由共同的致动器而不是每个肌肉单独的致动器来致动。
[0015]
在第二方面中，本发明提供了一种软外骨骼，包括
[0016]-根据本发明的至少一个人造肌肉；
[0017]-控制模块，包括为所述至少一个人造肌肉生成致动的致动器。
[0018]
这种外骨骼是有益的，因为致动可以在肌肉外部从控制模块被提供，从而产生重量轻的肌肉，其位置可以针对人体工程学进行优化。而且，多个肌肉可以由单个致动器致动，从而进一步减轻外骨骼的重量。
[0019]
本发明的第二目的是提供一种用于控制外骨骼的方法，其中用户被提供有诸如触觉反馈等基于刺激的反馈，从而产生改进的、更直观的人机界面。
[0020]
在第三方面中，本发明提供了一种用于向外骨骼的用户提供生物反馈的方法，该方法包括以下步骤：
[0021]-提供包括控制模块的所述外骨骼，该控制模块包括用于生成致动的致动器和连接至所述控制模块的至少一个信号模块，其中信号模块包括位于用户附近的传感器；
[0022]-由所述传感器测量测量数据，
[0023]-由所述信号模块，向控制单元传输所述测量数据，
[0024]
由所述控制模块(4)接收所述测量数据，并且基于所述致动水平以及基于所述测量数据来分别生成以下至少一项：
[0025]
ο用于为信号模块中所包括的刺激发生器提供生物反馈的刺激指令，或者
[0026]
ο用于所述致动的所述水平的新值；
[0027]-分别执行以下至少一项：
[0028]
ο由控制单元向所述信号模块传输所述刺激指令；以及由所述刺激发生器基于所述刺激指令来生成刺激，优选地生成振动，用于传递到用户以提供生物反馈；或者
[0029]
ο控制所述致动器，以基于所述新值生成所述致动来提供生物反馈。
[0030]
在第四方面中，本发明提供了一种用于向外骨骼的用户提供生物反馈的系统，该系统包括：
[0031]-控制模块，包括用于生成致动的致动器；
[0032]-连接至所述控制模块的至少一个信号模块，该信号模块包括传感器，所述传感器优选地位于用户附近；
[0033]
其中至少一个信号模块被配置用于：
[0034]-经由所述传感器测量测量数据，优选地源自穿戴所述外骨骼的用户的压力；
[0035]-向控制单元传输所述测量数据；
[0036]-优选地，从控制单元接收刺激指令；
[0037]-优选地，经由所述刺激发生器并且基于所述刺激指令来生成刺激，优选地生成振动，以传递到用户以提供生物反馈；
[0038]
并且其中控制模块被配置用于：
[0039]-从所述至少一个信号模块(61、62、63)接收所述测量数据；
[0040]-基于所述致动水平以及基于所述测量数据来分别生成以下至少一项
[0041]
ο用于提供生物反馈的刺激指令，或者
[0042]
ο用于所述致动的所述水平的新值；
[0043]-向所述信号模块(61、62、63)传输所述刺激指令和/或控制所述致动器生成所述致动器，所述致动器用于分别基于所述新值来生成所述致动。
[0044]
这种方法和系统的优点在于它们向用户提供生物反馈，这导致更用户友好和更直观的人机界面。
[0045]
在第五方面中，本发明提供了一种包括致动器的控制单元，所述控制单元被配置用于为根据本发明的人造肌肉生成致动和/或生成致动作为根据本发明的外骨骼的一部分和/或执行根据本发明的方法和/或生成致动作为根据本发明的系统的一部分。
[0046]
在第六方面中，本发明提供了一种筋膜网络，包括用于支撑作为根据本发明的外骨骼的一部分的至少一个人造肌肉的多个筋膜连接。
附图说明
[0047]
本发明在下面将参照附图更详细地讨论。
[0048]
图1是根据本发明的软外骨骼的示例实施例的前透视图。
[0049]
图2是根据本发明的软外骨骼的示例实施例的后透视图。
[0050]
图3示出了图1的前透视图的第一描绘，其中仅组件的选择被示出。
[0051]
图4示出了图1的前透视图的第二描绘，其中仅组件的选择被示出。
[0052]
图5是根据本发明的肌肉的第二示例实施例的透视图。
[0053]
图6是根据本发明的肌肉的第一示例实施例的透视图。
[0054]
图7是根据本发明的肌肉的第二示例实施例的另一透视图。
[0055]
图8是根据本发明的信号模块的示例实施例的前视图。
[0056]
图9是根据本发明的信号模块的示例实施例的透视图。
[0057]
图10是在由用户穿戴时根据本发明的信号模块的示例实施例的透视图。
[0058]
图11图示了根据本发明的内部通信的示例实施例。
[0059]
图12图示了根据本发明的气动能量系统的示例实施例。
具体实施方式
[0060]
本发明将针对特定实施例并且参照某些附图来描述，但本发明不被限于此，而仅由权利要求限制。所描述的附图仅是示意性的并且是非限制性的。在附图中，一些元件的尺寸可能被夸大并且出于说明性目的未按比例绘制。尺寸和相对尺寸不一定对应于本发明的实践的实际缩减。
[0061]
此外，本说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三等被用于区分类似的元件，而不一定用于描述相继次序或时间次序。这些术语在适当的情况下是可互换的，并且本发明的实施例可以以不同于本文描述或图示的其他序列操作。
[0062]
而且，说明书和权利要求中的术语顶部、底部、上方、下方等被用于描述性目的，而不一定用于描述相对位置。如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施例可以在不同于本文描述或图示的其他定向上操作。
[0063]
此外，虽然被称为“优选”的各种实施例应被解释为本发明可以被实施的示例性方式，而不是限制本发明的范围。
[0064]
权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为限于此后列出的元件或步骤；它不排除其他元件或步骤。它需要被解释为指定引用的所阐明特征、整数、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或组件或其群组的存在或添加。因此，表述“包括a和b的设备”的范围不应被限于仅由组件a和b组成的设备，而是就本发明而言，设备的唯一列举组件是a和b，并且进一步地，权利要求应被解释为包括这些组件的等效物。
[0065]
术语“共享肌腱”和“非共享肌腱”涉及从所述肌腱延伸的肌肉的数量。如果只有单个肌肉芯从所述肌腱延伸，则该肌腱被称为非共享的。如果多个肌肉芯从肌腱延伸，那么该肌腱被称为共享肌腱。
[0066]
在该文档中，术语“本体感受系统”是指能够感测自我移动和身体位置的用户的整个生物结构和机制。总体而言，该系统依赖于本体感受器、位于肌肉、肌腱和关节内的机械感觉神经元的介导来实现这种感觉。在该文档的上下文中，术语“本体感受系统”和“神经系统”可互换使用。
[0067]
在该文档中，术语“控制模块”和“控制单元”可互换使用。
[0068]
由于传统的外骨骼存在缺陷，提供重量轻且人体工程学的身体致动的外骨骼可以证明是可取的，并且为广泛的应用提供基础，诸如可穿戴在常规服装下的系统、柔软且柔韧的系统、提供人体复杂的平移和旋转移动的系统和/或可以在使用和不使用时舒适地穿戴的系统。根据本发明的实施例，该结果可以被实现。因此，外骨骼可以被用于为重新验证或运动训练目的提供抵抗力。而且，人造肌肉可以在专业和非专业环境中提供人体工程学或增强力量的特征，例如适应桌子高度、调整办公室中的椅子设置等。
[0069]
在优选实施例中，虽然肌肉芯适于在被致动时经历长度变化，但这可以在人造肌肉被应用于肌肉时，例如当人造肌肉被包括在用户穿戴的外骨骼中时对应于缩短、伸长或维持相同长度中的任一项的肌肉模式。具体地，致动可以生成与源自用户的第二力相互作用的致动力。该第二力可以包括直接源自用户的力(例如来自用户的肌肉力)以及间接源自用户或外部源的力(诸如被施加在用户或由用户携带的负载上的重力)。因此，缩短、伸长或维持相同长度可能与不同的移动或用户位置和/或一系列移动的不同阶段和/或单个移动或用户位置的不同阶段相关。例如，用户可以承担请求来自人造肌肉的支撑的一些位置，并
且致动力可以使得致动与缩短无关，而是与伸长期间的支撑或等距动作期间的支撑相关，由此相同的长度被维持。
[0070]
在实施例中，所述致动在至少两个致动水平之间切换，优选地周期性地切换。这可以允许增强对所施加的动力的控制。
[0071]
在实施例中，所述致动在开启和关闭的至少两个致动动力水平之间切换。
[0072]
在实施例中，致动被开启或增大分别与开启或增大的致动强度相关，并且致动被关闭或减小与关闭或减小的致动强度相关。在本文中，强度可以与致动幅度和致动频率中的任何一个或任何组合相关，致动幅度可以与对瞬时或时间平均致动力的控制相关，致动频率可以与在至少两个致动水平之间(优选地周期性地)切换的致动相关。
[0073]
在实施例中，所述致动在至少两个致动水平之间切换，优选地在开启和关闭之间切换，其中切换频率被确定和/或预定，使得所需的肌肉模式被获得。因此，肌肉模式可以涉及缩短、伸长或维持相同长度中的任何一项，并且所述切换可以涉及响应于被施加在人造肌肉上的第二力来控制致动力。在优选实施例中，所述第二力可以在肌肉处测量，并且可以被处理以基于所述测量的第二力计算致动力和/或致动频率。优选地，第二力在肌肉处测量并且在控制单元处接收，并且由所述控制单元处理以生成合适的致动强度，优选地通过设置切换频率和/或致动幅度。
[0074]
在实施例中，人造肌肉包括用于将所述肌肉芯连接至致动器以生成致动的一个或多个装置。在实施例中，用于连接的装置涉及第一肌腱，其包括作为用于所述连接的所述装置的致动接口。在实施例中，用于连接所述肌肉的装置被包括在第一肌腱、第二肌腱和肌肉芯中的一个或多个中。
[0075]
在优选实施例中，外套管以及，优选地，还有内套管(如果存在)优选地包括柔性片材，诸如编织尼龙、橡胶、塑料、乳胶、织物等。更优选地，外套筒以及优选地还有内套筒(如果存在)包括柔性材料，该柔性材料包括橡胶-尼龙，优选地包括柔性橡胶-尼龙网系统。这种材料有利地允许肌肉芯是可变形的和柔性的。而且，在具有基于流体动力的致动的实施例中，它可以被反复和可逆地充气和放气，而没有撕裂或永久变形的风险。
[0076]
在根据本发明的实施例中，所述肌肉芯还包括在第一肌腱和第二肌腱之间延伸的一个或多个内套管；其中在第一肌腱和第二肌腱之间延伸的所述外套管周向地围绕一个或多个内套管。在优选实施例中，外套管包括至少两个内套管，优选地它是可单独致动的。根据本发明的仿生解释，外套管可以被视为肌肉芯，而内套管可以对应于单独肌束，即，肌肉纤维束。因此，人造肌肉可以被提供有一个或多个特征以增强关于肌肉内的过度压力和/或肌肉的一部分撕裂的安全性。
[0077]-在示例实施例中，例如其中致动至少部分地基于流体动力的实施例，外套筒和(如果存在的话)内套筒中的每一个对于被用于通过流体动力致动的流体是不可渗透的。具有不可渗透的外套管可能具有外套管充当安全网的优点。在封闭能量系统的情况下，能量可以被至少部分地重用，其中通过致动接口离开的流体的当前剩余压力可以被重用以在稍后时间增大一个或多个肌肉上的压力，包括肌肉本身。在开放能量系统中，致动接口的流出物被引导至排气管，优选地控制单元中所包括的排气管，而压力未被重用。
[0078]-在示例实施例中，人造肌肉可以被配置为使得致动流体(如果适用)可以至少部分地经由人造肌肉中所包括的安全膜离开人造肌肉，例如作为肌肉连接器或者一个或两个
肌腱的一部分。
[0079]-在示例实施例中，内套管和外套管中的每一个都是不可渗透的。
[0080]-在其中致动可以涉及任何类型的致动的示例实施例中，内套筒和外套筒中的至少一个是可渗透的或半渗透的，由此优选地，内套筒和外套筒中的另一个是不可渗透的。因此，半渗透性可以涉及套管，优选地套管的内层，在达到一定的内部压力水平时是不可渗透的，并且在超过所述水平压力时是可渗透的，从而允许例如诸如空气等流体逸出。在优选实施例中，这种半渗透性是可逆的，即，在压力再次降低之后，材料再次变得不可渗透。
[0081]-在示例实施例中，外套管和内套管中的至少一个是可渗透的或半渗透的。在其中至少外套管是可渗透的或半渗透的实施例中，这可能具有以下优点：如果一个或多个内套管被撕裂，与致动相关的流体，优选地无毒流体可以以安全的方式离开外套管，即，在外套管内没有压力积聚。
[0082]-在示例实施例中，外套管，优选地外套管的内层是不可渗透的，并且内套管，优选地内套管的内层是半渗透的。在这种实施例中，当内套筒从其内部释放致动流体(如果存在)时，该流体可以被包含在外套筒内。
[0083]
内套管和外套管的组合可能是有利的，因为它提供了增强的安全性，由此外套管保护用户免受致动内套管的单独移动。而且，当内套管中的一个内套管在使用期间破裂或断裂时，用户受到外套管的保护以免受冲击。另一优点是由于外套管的支撑作用，递送到内套管的致动力在肌肉表面上的分布更加均匀。又一优点是外套管允许重新分布能量，否则在内套管中的一个内套管破裂后会“丢失”，允许肌肉的整体致动性能仍然类似于初始性能。
[0084]
在根据本发明的实施例中，所述致动至少部分地、优选地完全地基于涉及流体的流体动力。流体可以涉及具有任何状态聚合的任何流体、液体、气体或固体。
[0085]
在根据本发明的实施例中，所述致动至少部分地基于涉及流体的流体动力，优选地基于涉及空气的气动；其中所述控制单元包括流体动力致动器，优选地气动致动器，用于经由所述第一肌腱中所包括的所述致动接口将流体插入到外套管和/或一个或多个内套管中的至少一个中。这种致动是有利的，因为它允许重量轻的肌肉设计。而且，这种致动有利地允许使用单个致动器来致动多个肌肉，优选地通过使用瓣膜，由此致动器可以选择性地使某些肌肉芯单独地或者肌肉芯成组地膨胀和收缩。因此，瓣膜(如果存在的话)优选地被包括在控制单元中：然而，一个或多个瓣膜也可以被包括在肌肉中。备选地，没有瓣膜被包括在控制单元中，并且一个或多个瓣膜(如果有的话)被包括在肌肉中。
[0086]
在实施例中，致动器可以被提供为部分或完全集成为外骨骼的一部分，或者备选地完全在外部。在实施例中，致动完全通过外部压缩器在外部提供，该外部压缩器连接至设置在外骨骼(例如控制单元)上的一个或多个压缩流体连接器。在示例实施例中，一个或多个压缩流体连接器涉及压缩空气管。在实施例中，致动器可以涉及外部空气供应、诸如微型压缩器等内部压缩器、诸如微型鼓风机等内部鼓风机和氢气发生器中的任何一个或任何组合。因此，氢气发生器可以涉及从作为燃料的水生成压缩氢气，其中该燃料可以被至少用于至少部分地致动至少一个人造肌肉，并且其中任选地，所述燃料也可以被用于第二应用。在某些实施例中，致动可以仅与氢气生成相关。
[0087]
在根据本发明的实施例中，所述外套管和所述一个或多个内套管中的至少一个包
括：
[0088]-外层，优选地为编织外层，包括设置在其表面上方的多个穿孔，以及
[0089]-柔性内层，优选地为硅树脂内层，优选地对于所述流体是不可渗透的；
[0090]
其中所述穿孔的直径适于在所述流体的所述插入时所述肌肉扩张期间在所述穿孔内容置所述内层的扩张部分。在这种实施例中，优选地，外套管和内套管中的每一个对于优选为空气的流体是不可渗透的。
[0091]
在优选实施例中，多个穿孔，优选地多于一百个穿孔基本上被均匀地分布在套筒的表面上，以便提供均匀的扩张和/或均匀扩张的肌肉。
[0092]
在实施例中，所述外套管和所述一个或多个内套管中的至少一个包括所述外层，优选地为所述编织外层，包括在其表面上方的所述多个穿孔，但不包括所述柔性内层。在实施例中，外套管包括所述内层和外层，但一个或多个内套管由外层组成。这种实施例有利地允许重新分布内部产生的压力，同时不允许外部压力进入。在其他实施例中，一个或多个内套管包括内层和外层，但外套管由外层组成。
[0093]
在实施例中，外套管和一个或多个内套管中的每一个都包括内层和外层。这具有在套管中的一个套管破裂的情况下最大安全性和/或最大压力重新分布的优点。
[0094]
无论外套管和/或一个或多个内套管是否对所使用的流体不可渗透，空气都是有利的选择，因为它是无毒的并且不需要特殊的措施来保证被用户吸入的空气质量。
[0095]
在根据本发明的实施例中，所述肌肉包括在所述第二肌腱和另一相应的又一肌腱之间延伸由可变形材料制成的一个或多个其他肌肉芯，每个另外的肌肉芯一个，其中，针对每个另外的肌肉芯，它是包括相应的又一致动接口的相应的又一肌腱，用于将所述相应的另外的肌肉芯连接至致动装置，优选地为所述致动器。这允许强大且重量轻的肌肉设计，其中多个肌肉芯共享一个共同的肌腱，与每个肌肉芯通过专用肌腱单独附接的情况相比，产生更轻的重量，更简单地附接至外骨骼并且总体上简单的外骨骼。而且，这对应于仿生设计，其中物理肌肉可能具有共享单个肌腱的多个关节。
[0096]
在根据本发明的实施例中，至少一个肌腱包括从外骨骼外部可访问的附接装置，用于附接至外骨骼的其他部分，并且其中所述致动接口，优选地所述致动接口和任何又一致动接口中的每一个从外骨骼外部可访问。这种实施例有利地允许易于维护，其中单个肌肉可以方便地从外骨骼中取出，并且可以方便地在断裂时单独更换。
[0097]
在实施例中，人造肌肉包括至少一个肌肉传感器，用于检测肌肉完整性和/或致动和/或致动流体状态，并且优选地还包括用于将所述肌肉传感器连接至包括所述人造肌肉的外骨骼的外部控制单元的连接接口。这是有利的，因为它允许向用户和/或向控制单元提供关于肌肉操作的反馈。它可以允许例如自动检测肌肉或肌肉芯的破裂，和/或尽管致动由控制单元要求，但检测缺乏致动，和/或在致动涉及致动流体的情况下流体压力损失。
[0098]
在根据本发明的实施例中，外骨骼包括筋膜网络，该筋膜网络包括用于支撑至少一个肌肉的多个筋膜连接，该多个筋膜连接包括：
[0099]-多个肌肉连接器，经由第一肌腱和第二肌腱将至少一个肌肉连接至筋膜网络的其他部分，以及
[0100]-多个互补筋膜连接，其中至少一个适于在使用外骨骼时相对于用户提供收紧，优选地可释放的收紧，并且用于支撑多个肌肉连接器。
[0101]
这种实施例提供了重量轻和模块化外骨骼架构的优点，其中力通过大且展开的表面传递到用户的身体并且从用户的身体传递，避免了用户身体在肌肉水平上的局部应变，从而提高用户友好性。
[0102]
在根据本发明的实施例中，外骨骼包括致动连接，用于将肌肉芯的致动接口连接至由多个互补筋膜连接中的至少一个支撑的控制单元和/或其中外骨骼包括锚定元件，所述锚定元件是腰带、人造髌骨或鞋子中的任何一个。通过提供由筋膜网络支持的致动连接，紧凑且可靠的外骨骼被获得。锚定元件的优点是外骨骼对用户的改进和用户友好的附接。而且，在各种实施例中，锚定元件可以提供用于集成电子设备的装置，例如用于致动的子板，使得电子设备被方便地集成在外骨骼中，而不是作为外骨骼的单独部分。
[0103]
在根据本发明的实施例中，外骨骼包括连接至控制单元的至少一个信号模块；其中信号模块(61、62、63)包括传感器，该传感器被配置为当外骨骼(1)由用户穿戴时，确定测量数据，例如测量源自所述用户的压力，并且将所述测量数据传输给控制单元(4)，和/或其中信号模块(61、62、63)包括刺激发生器，该刺激发生器被配置为当外骨骼(1)由用户穿戴时，接收来自控制单元(4)的刺激指令，并且基于所述刺激指令来生成刺激，优选地生成振动，以传递到用户，和/或其中信号模块(61、62、63)包括视觉反馈装置，优选地为led，其被配置为当外骨骼(1)由用户穿戴时，从控制单元(4)接收发光指令，并且基于所述发光指令发光以向用户提供视觉指示。这种实施例允许用户和外骨骼之间更好的交互。特别地，所述传感器允许控制单元基于传感器测量提供预防和治疗动作。另一方面，刺激发生器提供了一种直接且用户友好的装置来向用户反馈。视觉反馈装置提供了增强监测外骨骼的运作的优点，不仅对于用户而且对于在视觉反馈装置的视线内的人。
[0104]
在根据本发明的实施例中，信号模块至少包括所述传感器和所述刺激发生器两者；其中信号模块被配置为当外骨骼被用户穿戴时，
[0105]-测量测量数据，例如源自所述用户的压力，并且将所述测量数据传输给控制单元，
[0106]-从控制单元接收刺激指令，并且基于所述刺激指令来生成刺激，优选地生成振动，以传递到用户，
[0107]
其中控制单元被配置为接收所述测量数据，并且至少基于所述测量数据来生成所述刺激指令以提供生物反馈，其中所述刺激指令的所述生成优选地还基于所述致动水平。这种实施例的优点在于它们向用户提供生物反馈，这导致更用户友好和更直观的人机界面。
[0108]
在根据本发明的实施例中，控制单元访问与用户的本体感受系统相关的预定信息，以至少基于测量数据和与用户的本体感受系统相关的预定信息来生成所述刺激指令。这为用户提供了增强的用户体验，相对于用户需求具有改进的预防和治疗特性。在实施例中，关于本体感受系统的预定信息可以通过不同于用于获得测量数据的装置与先前的测量相关。在示例实施例中，两个或多个阶段的测量可以被执行。例如，一个阶段可以涉及基于包括压力和/或压力差的测量数据的人类肌肉活动的检测和/或预测。例如，另一阶段可能涉及基于包括emg(电脉冲)的测量数据的人体肌肉活动的检测和/或预测，emg(电脉冲)可能被包括或可能未被包括在关于本体感受系统的所述预定信息中。在其他示例中，另一阶段可以涉及基于eeg(脑活动)的人体肌肉活动的检测和/或预测，其中先前的测量数据(例
如与emg相关)可以被包括在关于本体感受系统的所述预定信息中。
[0109]
在实施例中，肌肉活动检测是基于在大脑中测量的电脉冲(eeg)和/或基于在神经系统(例如靠近脊柱)和/或在用户的一个或多个肌肉中测量的电脉冲(emg)来执行的，并且测量数据包括与所述肌肉活动检测相关的数据。
[0110]
在根据本发明的实施例中，所述一个或多个肌肉包括形成收缩筋-拮抗肌对或抗收缩筋-拮抗肌对的至少两个肌肉，其中控制单元被配置为当该对中的另一个的致动开始和/或增大时减小和/或停止该对中的一个的致动，和/或在该对中的另一个的致动开始和/或增大时开始和/或增大该对中的一个的致动。这样的实施例有利地为用户提供改进的可预测性、可靠性和安全性。
[0111]
在实施例中，一个或多个肌肉根据反作用力被致动。这可以允许进行抵抗力训练，例如用于田径和职业运动、航空和太空的肌肉训练。在相关实施例中，这可以涉及根据比例“跟随”或放大模仿的在第一肌肉之后的第二肌肉。在这种情况下，控制单元可以被配置为基于对于第一肌肉的致动来控制第二肌肉的致动。
[0112]
在根据本发明的实施例中，外骨骼涉及下肢，其中多个互补筋膜连接包括臀带，该臀带适于在使用外骨骼时相对于用户提供可释放的收紧并且用于支撑多个肌肉连接器，其中所述外骨骼包括锚定元件，该锚定元件是通过所述臀带收紧到用户的腰带，并且其中所述控制单元由所述腰带支撑。这种实施例有利地允许经由臀带和腰带的有利组合从用户引导力并且向用户引导力，从而导致将外骨骼附接至用户的解剖学上有利和符合人体工程学的方式。
[0113]
控制单元原则上可以被放置在用户身体的任何部位，或甚至仅仅在用户附近。在实施例中，控制单元根据用户的筋膜链和/或根据外骨骼的筋膜链定位在身体上，其可以优选地与用户的筋膜链对准。在实施例中，人造肌肉根据工业、健康和/或个人要求放置在身体的锚点上，并且控制单元可以被放置为发挥其功能。
[0114]
在实施例中，外骨骼可以通过用户的移动来控制。例如，控制单元(或等效地，控制模块)可以感测用户正在行走并且携带负载，并且可以经由致动器向用户提供动力辅助以减小与负载和行走相关联的用力。因此，在各种实施例中，外骨骼可以自动反应而无需直接的用户交互。
[0115]
在实施例中，信号模块可以包括任何合适类型的传感器，并且传感器可以位于中心地点或者可以被分布在外骨骼周围。例如，在一些实施例中，信号模块可以包括多个加速度计、力传感器、位置传感器等，位于各种合适的位置，包括肌肉附近或任何其他身体地点。在一些实施例中，控制模块可以包括iot相关接口(诸如蓝牙、wifi或蜂窝网络接口)和/或gnss(诸如全球定位系统(gps)、相机、温度传感器等)。
[0116]
在优选实施例中，致动涉及流体动力，流体对于触变性和/或粘弹性具有有利特性。
[0117]
在优选实施例中，筋膜网络提供了生物张力和/或肌筋膜链，这可能导致与用户相关的结构的调制或形成，例如(去)钙化。
[0118]
在优选实施例中，筋膜网络包括可调整和可位移的轴(或渐屈线)和瞬心迹。这与取决于关节处可能的移动而移位的瞬时轴相关。
[0119]
在实施例中，筋膜网络可以被描述为结缔组织，包括人体中的所有筋膜链的一个
或多个甚或所有组合。
[0120]
在实施例中，筋膜网络包括非弹性部分和/或是非弹性的。在实施例中，筋膜网络包括弹性部分和/或是弹性的。
[0121]
在实施例中，筋膜网络的部分包括两个或多个不同的材料层，这些材料层可以是类似的或不同的。例如，筋膜网络可以包括具有两层的部分，其中一层是弹性的并且一层是非弹性的。在实施例中，这些层可以被缝合在一起，或以某种其他方式附接在一起，以形成该层。在具有至少两层的实施例中，层可以被具有有利特性的流体(例如空气)或润滑剂或具有降低层之间的耐磨性的有利滑动特性的类似材料分离。
[0122]
在实施例中，筋膜网络是将多个其他部分保持在一起的外骨骼的一部分，其中至少两个是：一个或多个肌肉、至少一个信号模块(如果有的话)、控制单元。在实施例中，筋膜网络用于将人体的力和/或由外骨骼产生的力累积或分布到身体的其他部位。在实施例中，筋膜网络在用户的筋膜链之后在用户的身体上延伸，优选地根据集成的筋膜线。这可以导致所述力的优越分布。在相关实施例中，所述筋膜线被用于模块化地附接至少一个人造肌肉、至少一个信号模块和控制单元中的一个或多个。这种模块化在组装、重新组装或维护外骨骼方面提供了增强的灵活性。
[0123]
在实施例中，筋膜网络包括多个层，这些层中的一个或多个与筋膜套装相关。在实施例中，筋膜网络是集成的整体，包括筋膜套装，优选地由筋膜套装组成，人造肌肉可以被附接在筋膜套装上。在实施例中，其中信号模块可以被集成或不被集成在筋膜套装内，外骨骼，优选地是筋膜套装包括用于检测和/或分类宏观和微观移动的装置，优选地包括陀螺仪、磁力计、加速度计、气压计、uwb模块和/或gnss传感器中的任何一个或任何组合。
[0124]
在实施例中，筋膜网络包括软的和/或可拉伸的电子设备，优选地被集成在筋膜网络中。在优选实施例中，电子设备包括以下一项或多项：可拉伸材料，诸如硅；嵌入式液体或固体导体。在实施例中，筋膜网络包括可拉伸且无处不在的液态金属电子设备。优选地，电子设备连接至一些连接器接口和/或smd组件。smd组件可以涉及ic、传感器、刺激发生器、led中的任何一个。在实施例中，电子设备是可拉伸的电子设备，其中包围导体的硅树脂是可拉伸的并且允许并入到筋膜网络、筋膜链、套装或其他纺织品中，以便在任何人造肌肉、控制单元和信号模块之间提供电互连。
[0125]
在优选实施例中，外骨骼适合于穿戴在(工作)服装的上面或下面和/或集成到(工作)服装中。
[0126]
在优选实施例中，根据被动或主动模式，外骨骼可以被被动或主动地使用。在本文中，被动模式可以涉及完全移动性，以辅助达到预定重量，例如15kg，体验更轻的一切，并且能够保持困难的姿势很长一段时间，例如蹲着。另一方面，主动模式可能涉及携带超过预定重量的重负载，例如15kg，套装全负载并且全致动。在实施例中，从主动模式到被动模式的切换和/或反之亦然通过手动切换和/或自动和/或由事件触发来手动执行。在示例实施例中，开关可以被机械地和/或电子地触发。在实施例中，开关可以涉及将外骨骼插入外部致动动力(被动到主动)和/或将外骨骼从外部致动动力中拔出(主动到被动)。这可能涉及对所述外骨骼是否被连接至外部致动动力的机械或电子检测。在示例实施例中，开关可以涉及软件设置，例如与应用相关的软件设置。
[0127]
在优选实施例中，外骨骼根据被动或主动模式操作，其中主动模式涉及至少一个
人造肌肉被致动到主动致动水平，并且其中被动模式涉及所述至少一个人造肌肉被致动到被动致动水平，其中所述主动致动水平高于所述被动致动水平，优选地其中所述主动致动水平对应于完全致动和/或优选地其中所述被动致动水平对应于无致动，并且其中控制单元被配置为检测以下至少一项：(i)用于从被动模式切换到主动模式的基于用户移动的激活触发，以及(ii)用于从主动切换到被动模式的基于用户移动的去激活触发。在实施例中，基于用户移动的激活和/或基于用户移动的去激活触发与用户根据预定姿势站立预定时间相关。在实施例中，激活和/或去激活触发与用户根据预定的移动或姿势移动相关。在实施例中，激活和/或去激活触发与用户不再根据预定姿势站立预定时间相关。例如，控制单元可以基于用户进行移动的意图来致动人造肌肉，其中如果用户站在某个位置或姿势并且维持该位置、姿势或姿势，这会导致一个或多个特定肌肉膨胀并且保持充气，直到用户改变姿势或做出新的移动为止。主动和被动模式之间的这种差异允许基于意图的致动并且可以增加用户友好性，因为它允许用户方便地在外骨骼的促进水平之间切换。
[0128]
在实施例中，第一肌腱和第二肌腱中的每个包括用于连接至外骨骼的相应部分的附接装置，其中第一肌腱和第二肌腱中的至少一个的附接装置是可释放的附接装置，用于允许第一肌腱和第二肌腱中的相应一个单独从外骨骼插入和/或移除，和/或是可调整的附接装置，用于允许肌肉相对于外骨骼拉紧。备选地或附加地，这可以涉及允许从外套管和/或从外套管和一个或多个内套管插入和/或移除肌肉芯的内部部分。这可以在操作外骨骼或其部分时提供易于维护和/或增强的模块化的优点。
[0129]
在实施例中，第一肌腱和第二肌腱中的每个的附接装置是可释放的附接装置，用于允许人造肌肉从外骨骼插入和/或移除。这可以提供以下优点，即，单个肌肉可以出于维护的原因方便地从外骨骼中取出，并且可以方便地在断裂时单独更换。这涉及肌腱的可释放性和/或可调整性，并且还可能涉及从外部对所述肌腱的可访问性。在相关实施例中，用于连接至所述致动器的装置是第一肌腱中所包括的致动接口，该致动接口是可释放的致动接口，用于允许至少第一肌腱，优选地，人造肌肉从软外骨骼插入和/或移除。类似地，这可以提供以下优点，即，单个肌肉可以出于维护的原因方便地从外骨骼中取出，并且可以方便地在断裂时单独更换。
[0130]
在实施例中，第一肌腱和第二肌腱中的每个适于容置肌肉芯的相应端部；其中，在所述第一肌腱和第二肌腱中，第一肌腱与所述控制单元最靠近，所述第一肌腱包括用于将所述肌肉芯连接至控制单元的致动接口。这可以是有利的，因为它可以最小化控制单元和肌肉之间的连接路径，导致更轻和/或更稳健的外骨骼。
[0131]
在实施例中，第一肌腱包括用于将所述肌肉芯连接至控制单元的致动接口，其中外骨骼包括用于将肌肉芯的致动接口连接至由多个互补筋膜连接中的至少一个支撑的控制单元的致动连接。
[0132]
在实施例中，外骨骼包括连接至所述控制模块的至少一个信号模块，其中信号模块包括以下至少一项：刺激发生器，被配置用于生成刺激，优选地生成振动或光辐射，用于传递到用户和/或用户的环境；以及传感器，位于用户附近并且被配置用于测量与用户和/或用户的环境相关的测量数据。在实施例中，与控制模块的连接可以仅涉及信号模块的供电。在优选实施例中，与控制模块的连接至少涉及将来自控制单元的指令传输给信号单元。
[0133]
在实施例中，控制单元被配置用于基于刺激相关数据来生成刺激指令；以及向所
述信号模块传输所述刺激指令；并且其中刺激发生器被配置用于基于所述刺激指令来生成所述刺激。在实施例中，所述刺激相关数据部分地或完全地基于以下至少一项：源自外骨骼中所包括的传感器的测量数据、与用户的本体感受系统相关的预定信息和肌肉传感器数据。
[0134]
在实施例中，信号模块可以是独立节点。在实施例中，信号模块的至少一部分被包括在以下至少一项中：至少一个人造肌肉的筋膜网络、至少一个肌腱或者肌肉芯、控制单元。在实施例中，肌肉中所包括的肌肉传感器可以被包括在信号模块中。
[0135]
在实施例中，本发明的外骨骼包括连接至所述控制模块的至少一个信号模块，其中信号模块包括优选地位于用户附近的传感器；其中至少一个信号模块被配置用于：
[0136]-经由所述传感器测量测量数据，优选地源自穿戴所述外骨骼的用户的压力；
[0137]-向控制单元传输所述测量数据；
[0138]-优选地，从控制单元接收刺激指令；
[0139]-优选地，经由所述刺激发生器并且基于所述刺激指令来生成刺激，优选地生成振动，以传递到用户以提供生物反馈；
[0140]
并且其中控制模块被配置用于：
[0141]-从所述至少一个信号模块接收所述测量数据；
[0142]-基于所述致动水平以及基于所述测量数据来分别生成以下至少一项
[0143]
ο用于提供生物反馈的刺激指令，或者
[0144]
ο用于所述致动的所述水平的新值；
[0145]-向所述信号模块传输所述刺激指令和/或控制所述致动器生成所述致动器，以分别基于所述新值来生成所述致动。
[0146]
在优选实施例中，所述生成包括：生成用于提供信号模块中所包括的所述刺激发生器的生物反馈的所述刺激指令以及用于所述致动的所述水平的所述新值中的每一个；并且其中控制模块被配置用于执行以下每项：由控制单元向所述信号模块传输所述刺激指令；以及由所述刺激发生器基于所述刺激指令来生成所述刺激，优选地生成振动，以传递到用户以提供生物反馈；以及控制所述致动器以基于用于提供生物反馈的所述新值来生成所述致动。
[0147]
在实施例中，控制模块可以至少部分地或完全地被包括在至少一个人造肌肉或信号模块中的任何一个中。在具有两个或多个信号模块的实施例中，控制模块可以至少部分地或完全地被包括在信号模块中的一个或两者中。在实施例中，控制模块可以至少部分地或完全地被包括在至少一个人造肌肉的筋膜或肌肉芯中的至少一个中。在实施例中，肌肉可以由每个肌肉中所包括的控制装置单独致动，而不是由外部控制模块致动。
[0148]
在实施例中，信号模块至少部分地或完全地被包括在控制模块中。在具有两个或多个信号模块的实施例中，信号模块中的至少一个可以被包括在控制模块中。
[0149]
在实施例中，传感器包括压力传感器，其中所述测量数据包括与源自穿戴所述外骨骼的用户的压力相关的压力数据。在优选实施例中，压力传感器包括人体肌肉活动压力传感器，并且控制单元被配置用于基于包括肌肉活动压力测量数据的测量数据来检测与预期移动相关的用户的意图，诸如用户希望将他们的腿向前移动或者从坐姿站起来。这允许控制单元至少部分地基于所述检测意图来生成致动。这具有增强人机交互的优点。
[0150]
在实施例中，传感器包括用于朝向用户的发射的光发射器和/或用于测量来自用户的辐射或反射的光检测器，其中所述测量数据包括与从穿戴所述外骨骼的用户反射的光相关的光反射数据或者与从穿戴所述外骨骼的用户辐射(并且不一定反射)的光相关的光辐射数据。
[0151]
在实施例中，所述光发射器包括ir光发射器和/或所述光检测器包括ir光检测器，和/或所述光反射数据包括ir光反射数据和/或所述光辐射数据包括ir光辐射数据。这可以涉及例如ir光发射器、ir光检测器和/或ir光发射器/检测器对。
[0152]
在实施例中，传感器包括以下感测装置中的至少一个：用于定位或移动角度检测的加速度计、陀螺仪、gnss传感器、气压计(例如用于测量温度和/或压力和/或湿度)、超带宽(uwb)模块或者用于基于地球磁场或另一磁场测量移动角度的磁力计。备选地，磁力计可以涉及定子和转子之间的移动，所述定子和转子优选地被包括在所述软外骨骼中。在优选实施例中，所述感测装置中的至少一个，优选地所述感测装置中的每个感测装置是基于mems的。在实施例中，感测装置可以允许计算用户的惯性和/或位置和/或移动的变化。在实施例中，uwb模块可以涉及外骨骼套装之间或者套装上的肌肉/信号模块之间的距离估计。针对协作任务或社交距离措施，测量用户之间的距离可能是有利的。在实施例中，uwb模块可以涉及通过使用另一部分或更宽的频带来减轻在频带的一部分上检测到的干扰。在实施例中，uwb模块可以涉及在一个频带中使用多个信道或同时使用多于一个频带。在实施例中，感测装置可以允许通过测量和计算用户的准确位置来预测移动，并且使用机器学习模型然后预测接下来会发生什么并且主动地在其功能中行动。
[0153]
在实施例中，传感器包括用于测量体温和/或环境温度和/或身体湿度和/或环境湿度和/或环境光中的至少一个的装置。
[0154]
在实施例中，所述刺激发生器包括振动装置，其中所述刺激包括用于传递到用户的振动。在实施例中，这可以涉及由信号模块以给定频率生成的振动或刺激，例如128hz、256hz或512hz。在实施例中，通过为此目的已知的具体机械感受器，例如迈斯纳小体、帕西尼氏小体、鲁菲尼终末和克劳斯的与机械感受相关的终球以及确保最优本体感觉的其他重要组件等，所述刺激在用户身体对这种振动敏感的区域处生成。
[0155]
在实施例中，所述振动是根据至少两个不同的频率和/或在两个不重叠的频带中和/或在至少50％，优选地至少80％不重叠的两个频带中生成的。在实施例中，这可以涉及由信号模块在至少两个不同频率处或周围生成的振动或刺激，例如128hz、256hz或512hz。在实施例中，通过本技术中提及的具体机械感受器，所述刺激在用户身体对这种振动敏感的区域处生成。
[0156]
在实施例中，所述刺激发生器包括光辐射装置，优选地为ir光辐射装置，用于朝向用户的光辐射。在实施例中，所述光辐射装置不与光检测装置组合，尽管备选地也可以存在光检测装置。在优选实施例中，所述光辐射涉及波长范围为760nm至1000μm，更优选地范围为1至5μm，最优选地为大约3μm的ir光。这涉及使用光谱和优选地红外光来适应和/或优化由循环系统、淋巴系统等组成的心血管系统中的微循环。众所周知，人体中的水流(水分、血液等)受到光的影响。例如，水流可能会在光辐射下加快，例如红外光辐射。这可以例如基于解释性模型来解释，根据该解释性模型，水与光接触，取决于波长创建排除区(ez)和/或第四相水，这反过来促进水流。使用ir光进行身体修复的技术是众所周知的。因此，它可以被
用于修复和/或治愈肿胀/损伤(例如淋巴引流)和/或优化损伤的预防和/或恢复过程。在优选实施例中，所述光辐射的特征基于所述测量数据确定。所述特征的示例是所述光的幅度、波长、持续时间和/或连续性(脉冲对连续)。申请人已经发现约3μm的波长对于身体修复可能特别有利。
[0157]
在实施例中，所述信号模块包括视觉反馈装置，优选地为led照明，用于朝向用户的周围环境的视觉指示。
[0158]
在实施例中，所述视觉反馈装置，优选地led被配置为当外骨骼由用户穿戴时，从控制单元接收发光指令，并且基于所述发光指令发光以向用户提供视觉指示。
[0159]
本发明不受用户在场的限制。在实施例中，用户被移除和/或替换为用于获得生物机器人的虚拟支撑结构。
[0160]
在实施例中，附接至人体的信号模块可以被用于经由软件和外骨骼的人工人体工程学优化，例如自动调整以适应坐着的人的桌子或汽车座椅。在示例实施例中，汽车座椅被配置为基于人施加在汽车座椅上的压力来调整就座用户。这种实施例至少涉及座椅中所包括的传感器，但不需要用户上的传感器。在其他示例实施例中，汽车座椅被配置为基于与用户的本体感受系统相关的、与用户上的传感器相关的预定信息来调整就座的人。在其他示例实施例中，提供了涉及用户上和汽车座椅上的传感器的组合。
[0161]
本发明不被限于身体的某些部位。在实施例中，本发明涉及例如足部，智能动态支撑鞋底取决于足部或足弓所处的位置和状态改变其体积和压力。
[0162]
在实施例中，整形外科和假肢生物反馈被提供给人体或任何其他物理物体。这可能涉及施加压力和力来调整身体部位或物体的移动自由度，取决于该物体或其环境所处的情况。
[0163]
在具有基于流体动力的致动的实施例中，流体可以涉及和/或包括气体、液体、固体材料和超流体中的一种或多种。流体和流体组合物可以鉴于对于导电性、磁性、压电性、电脉冲、粘弹性、触变性、化学脉冲、热脉冲、声学脉冲、机械脉冲、流体的可压缩性、自我修复效应的有利特性来选择。在本文中，自我修复效应可以涉及例如流体在与外部环境接触时从液相或气相改变为固相，从而自动检测和填充间隙。在优选实施例中，相同类型的致动被用于外骨骼的所有肌肉芯。
[0164]
在实施例中，鉴于对于导电性、磁性、压电性、电脉冲、粘弹性、触变性、化学脉冲、热脉冲、声学脉冲、机械脉冲、流体的可压缩性、自我修复效应的有利特性，部分筋膜网络和/或肌肉芯和/或肌肉肌腱和/或外骨骼的其他部分被选择。
[0165]
在优选实施例中，至少一个肌肉被附接至筋膜网络和/或其中外骨骼可以以可调整方式集成的衣服。这具有用户友好的优点，并且还导致需要的不同尺寸更少。
[0166]
在优选实施例中，肌肉材料，优选地肌肉芯材料是这样的，使得它随着用户穿戴它而收缩或膨胀。这允许人造肌肉适应穿戴它的人。
[0167]
在优选实施例中，控制单元中所包括的控制逻辑的一部分可以被设置在控制单元的外壳之外，例如作为人造肌肉的一部分(例如肌腱或致动接口)或筋膜网络。
[0168]
在优选实施例中，信号模块相对于筋膜网络和/或肌肉和/或外骨骼可以被集成在其中的衣服集成。这导致更紧凑和更用户友好，并且可以允许最优本体感觉和/或生物反馈。
[0169]
在实施例中，人造肌肉包括有助于控制人造肌肉的(生物)机械组件。
[0170]
在实施例中，人造肌肉可以根据其在人体上的位置进行结构优化。这种优化可能与最优人工或解剖功能(例如用于节省空间的羽毛结构)和/或相对于向量力优化的定向(通过筋膜张力或锚定点的杠杆作用)和/或通过回旋定向的闭合功能相关。
[0171]
在实施例中，筋膜网络包括多于一层并且包括不同层之间的滑动组件。在优选实施例中，筋膜网络是包括多于一层并且包括不同层之间的滑动组件的筋膜套装。
[0172]
在实施例中，筋膜网络在用户的下肢和/或上肢和/或用户身体的任何其他部位上延伸，优选地以与人体结缔组织系统相当的方式延伸。
[0173]
在实施例中，筋膜网络适于吸收、积累和分布拉伸力和压缩力，以便它们相互补偿，例如拱桥。因此，力传递有利地确保没有骨结构的损失，因为人为诱导的长度张力导致骨插入(结构激发)。
[0174]
在优选实施例中，筋膜网络至少部分地基于渐屈线。
[0175]
在实施例中，致动可以包括通过液压、热、压电、电气、化学、气动、机械、声学系统的致动。
[0176]
在优选实施例中，由于外骨骼内、优选地筋膜网络内的摩擦引起的热损失被重用于其他应用，例如用于热身工作服或提供额外的生物反馈。
[0177]
在实施例中，筋膜网络可以在外骨骼内部或外部。
[0178]
在不同的实施例中，筋膜网络可以被动地或主动地工作，即，分别没有或有一个或多个内部或外部控制系统。
[0179]
在实施例中，控制单元在外部包括单独的外壳和/或包括pcb和/或包括电池组以至少为致动器供电，优选地为致动器和与一个或多个信号模块的接口两者。在优选实施例中，控制单元包括致动器，该致动器包括瓣膜，优选地为气动瓣膜。
[0180]
在优选实施例中，信号模块包括视觉反馈装置，优选地为led照明或更先进的生物动力照明，和/或优选地适于测量压力脉冲和/或生成脉冲。优选地，无论有或没有控制模块的干预，信号模块都能够确定移动和移动类型。
[0181]
在优选实施例中，例如具有多个信号模块的实施例中，外骨骼，优选地控制模块和信号模块被配置为确定信号模块之间的距离和/或角度。这种确定可以基于笛卡尔或其他坐标系。该确定可以基于源自所述一个或多个感测装置的测量数据来执行。
[0182]
在优选实施例中，一个或多个信号模块是抗磁和/或屏蔽emi的。
[0183]
在优选实施例中，一个或多个信号模块具有根据人体解剖和/或结构和功能的修复或优化而优化的地点。
[0184]
在优选实施例中，一个或多个信号模块被配置为接收本体感受输入和/或提供对用户或他/她的环境的神经系统的传出和传入。
[0185]
在优选实施例中，一个或多个信号模块被配置为确保最优生物反馈，诸如控制人造肌肉并且抑制或促进用户的肌肉和结构。
[0186]
在优选实施例中，一个或多个刺激发生器被包括在信号模块的壳体中或这种壳体的外部。在优选实施例中，一个或多个刺激发生器生成不同的频率和刺激(例如128hz、256hz和512hz)，这些刺激是根据人体的具体(机械)受体的功能而特别选择的，例如meisner、paccini、ruffini和krause，其中优选地频率取决于刺激发生器的位置针对机械
感受器的类型优化，以便提供与用户的神经系统的对准。在实施例中，振动是以至少两个不同的频率和/或在两个不重叠的频带中和/或在至少50％，优选地至少80％不重叠的两个频带中生成的。
[0187]
在优选实施例中，由一个或多个刺激发生器提供的生物反馈相对于控制和调整用户本体感受系统方面被优化。在优选实施例中，一个或多个刺激发生器向神经系统提供反馈和前馈。
[0188]
在实施例中，基于流体动力的致动可以涉及基于连接控制单元和肌肉的空气管内的压力变化来检测用户的肌肉激活。
[0189]
在实施例中，所述致动至少部分地并且优选地完全基于电致动。在这种实施例中，致动可以与源自控制单元的电脉冲相关，该电脉冲引起肌肉芯的致动，由此肌肉芯可以包括压电纤维网，该压电纤维网被定位为使得肌肉芯适于在被致动时经历长度变化，从而使第一肌腱和第二腱在经由致动接口接收到的所述致动开启或增加时朝向彼此移动，并且在所述致动关闭或减小时远离彼此移动。备选地或附加地，控制单元可以包括流体动力致动器，优选地气动致动器，用于经由所述第一肌腱中所包括的所述致动接口将流体插入到外套管和(如果存在的话)一个或多个内套管中的至少一个中。
[0190]
在实施例中，所述致动至少部分地基于机械拉伸，其中至少一个肌肉芯包括拉伸器。优选地，所述拉伸器表现出某种预定的拉伸机械抵抗力或
‘
弹簧’常数。这可能与检测用户肌肉激活的互补和/或组合装置相关。针对至少基于流体动力的致动，检测用户的肌肉激活可以基于当肌肉激活时连接控制单元和肌肉的空气管内的压力变化。针对至少部分基于机械拉伸的致动，检测用户的肌肉激活可以涉及检测拉伸器的长度变形，这可以涉及将对应测量的信号传输给控制模块，优选地控制模块中所包括的主板，优选地经由信号模块，更优选地经由信号模块中所包括的子板。在其他实施例中，不管致动装置如何，至少一个肌肉芯可以包括拉伸器，并且检测用户的肌肉激活基于检测拉伸器的长度变形。
[0191]
在实施例中，外骨骼包括一个或多个可收缩元件，所述可收缩元件优选地是所述筋膜网络的一部分。这些一个或多个可收缩元件可能与优化个人需求或功能性相关。在优选实施例中，一个或多个可收缩元件适于被放置在接触和/或靠近穿戴外骨骼的用户的足部拱廊附近，并且优选地适于恢复或维持足部的功能纵弓，以在使用所述外骨骼时增加和/或恢复用户足部的承载能力。这可能涉及向用户或第三方(例如工作人员主管)提供指示由用户举起的重量的数据。这种功能性可能与执行先前的用户质量校准相关。在优选实施例中，这可以涉及连接至信号模块并且设置在用户的一只脚或双脚的接触和/或附近的压力传感器或力传感器，优选地通过集成在外骨骼中所包括的鞋子元件的鞋底元件中。
[0192]
在实施例中，传感器可以收集与以下至少一项相关的测量数据：压力、湿度、温度、光(身体环境和红外线)、加速度、磁电机、陀螺仪、声音(麦克风)、来自肌肉的emg信号、来自大脑的eeg信号、其他形式的肌肉和/或大脑活动检测。
[0193]
在实施例中，刺激发生器可以包括用于提供以下至少一项的模块：基于来自控制单元的指令或以自主模式提供的振动、一种或多种频率的声音、整个电磁光谱(或具体光谱，诸如ir)上的光、电力(例如轻微的感觉/电击在身体上)、热量、触觉表面。
[0194]
在实施例中，测量数据由控制单元处理并且用于致动一个或多个肌肉或人造肌肉的安全检查(例如压力损失)中的至少一项。
[0195]
在实施例中，外骨骼和/或刺激发生器被配置用于向环境或用户通知用户的不良姿势和/或关于外骨骼的状态(例如电源、安全状态)。
[0196]
在实施例中，外骨骼和/或刺激发生器被配置用于在实际致动发生之前向环境通知人造肌肉的致动。这具有增强安全性和用户友好性的优点。
[0197]
在实施例中，一个或多个传感器和/或刺激发生器和/或外骨骼的其他部分中的每一个都是唯一可识别的，例如通过通用唯一识别符(uuid)。
[0198]
在实施例中，用户的本体感受系统可能被“欺骗”以提供不同于用户的移动通常引起的致动反馈，以便使身体处于准备状态和/或模拟刺激。例如，与光相关的刺激可能会局部“欺骗”肌肉和/或皮肤和/或结缔组织，从而导致身体在其自身的肌肉和/或皮肤和/或结缔组织中局部创建额外的强化。这可能会导致增强的用户体验，与身体相关调整形式相关，从而学会更好地评估具体情况。这可能涉及对现有的脉冲/移动给予身体反馈，和/或提供与由软外骨骼执行的未来移动相关的刺激。
[0199]
在实施例中，至少一个人造肌肉包括具有多个隔室的外套管，所述隔室优选地根据蜂巢图案构造。这种实施例可以与肌肉中所包括的一个或多个内套管组合。这种隔间的优点是对于肌肉上的过度压力增强安全性，改进对人造肌肉上的压降的控制，以及可能更容易和更便宜的制造，特别是在其中鉴于隔间的存在内套管的数量可能很低或为零的实施例中。
[0200]
在实施例中，至少一个人造肌肉包括外套筒，该外套筒包括一个或多个内套筒，其中至少一个又包括又一内套筒。对应于三个或多个套管层的这种肌肉实施例可以提供增强的安全性和/或降低对为套管选择的材料的要求。
[0201]
在涉及包括压电的致动的实施例中，至少一个人造肌肉包括外套管，该外套管包括一个或多个内套管，其中至少一个具有比外套管的长度短的长度。在实施例中，所述较短长度小于外套管长度的80％，优选地小于60％，更优选地大约或小于50％。在这种实施例中，所述内套管可以包括通过压电材料彼此附接的多个不同件。这种实施例可以涉及向压电材料提供电脉冲，这可以导致压电材料收缩并因此导致人造肌肉收缩。在实施例中，这种致动可以与引导流体通过人造肌肉组合，该人造肌肉可以优选地是不可压缩的流体，以改进肌肉形状的维持。
[0202]
在实施例中，至少一个人造肌肉包括具有多个隔室的外套管，所述隔室优选地根据蜂巢图案构造，其中隔室包括一个或多个隔室(优选地为a型，用于容置a型流体)和一个或多个隔间(优选地为b型，用于容置b型流体)。在优选实施例中，这可能涉及提供用于人造肌肉收缩和扩张的a型流体和用于处置由人造肌肉移动生成的热量和/或源自用户的热量和/或源自(工作)服装的热量的b型流体。例如，b型流体可以辅助引导热量远离用户。在示例中，用户可以是穿戴厚重且温暖的制服的消防员，制服下面有人造肌肉。在实施例中，b型流体可以经由小管网引导以经由薄套装，优选地紧身连衣裤将热量分布在整个身体上，该紧身衣还可以包括筋膜网络。在这种实施例中，b型加热流体可以经由制冷(封闭)循环或经由吸收冷却或任何其他冷却方式来冷却。在实施例中，一旦冷却，b型流体可以被用于提取或回收热量。在涉及用户寒冷条件的实施例中，冷却循环可以被绕过，使得加热的流体在薄套装中再循环而不冷却，其中流体的温度可以增加直到预定和/或用户确定的温度被达到为止。在这种实施例中，检测到期望温度被达到可能是关闭一个或多个瓣膜中的至少一个
的触发。这可以允许停止循环并且允许维持恒温。在实施例中，再循环可以部分或完全基于用户的移动来实现。在涉及不可压缩流体的实施例中，薄套装内的管网可以被控制，使得流体根据预先配置的序列循环，所述序列优选地至少部分地基于人造肌肉的收缩和扩张。
[0203]
在实施例中，外骨骼是iot启用的。这优选涉及经由本地基站或路由器和/或经由4g和/或5g和/或ble和/或sim卡和/或其他互联网相关技术与外骨骼、优选地控制模块的云连接。优选地，这涉及实时数据传输和/或实时数据接收。在实施例中，外骨骼，优选地控制模块包括用于存储数据的sd卡。这可能与在离线周期(即，没有互联网连接的周期)中存储和/或读取数据相关。iot启用可能涉及将数据推送到云中，所述数据优选地包括传感器数据。这使得能够使数据在外部可用于可视化等。这可能涉及用于与所述数据交互的在线平台。
[0204]
在实施例中，用户对于外骨骼的唯一识别是可能的。这在人们不拥有他们的外骨骼的情况下特别有利，并且外骨骼可以被多个不同的用户连续地或以交替周期使用。针对这种情况，有利的是，用户用外骨骼识别他或她自己，使得数据对应于用户而不是外骨骼。在实施例中，识别涉及nfc、rfid芯片或相关技术。在实施例中，识别在启动外骨骼时执行，例如通过按下包括控制单元的背包上的按钮的用户动作。这种识别可以包括用户通过使用被集成在外骨骼中或附接至外骨骼的芯片扫描他或她的芯片来识别他或她自己。在实施例中，这种芯片可以被集成在腰带中，优选地在腰带的前侧，和/或可以优选地被连接至附近的信号模块，该信号模块与优选地iot启用的控制模块连接。
[0205]
在实施例中，外骨骼，优选地控制模块包括用于存储数据的sd卡。这可以涉及其中例如在仓库中没有内部访问可用的情况。在实施例中，外骨骼，优选地控制模块包括对控制单元进行馈电的电池以及优选地还有至少一个信号模块。在实施例中，电池经由连接器充电，该连接器可以优选地被设置在控制模块的表面上，例如包括控制模块的背包上方。在实施例中，电池可以无线充电，例如利用电磁感应器背包以及路由器-电池充电器或
‘
类变压器’接口中的感应器。在实施例中，电池续航时间至少为八小时，并且用户可以在工作班次结束时将包括电池的背包放在路由器-电池充电器单元上。
[0206]
在具有基于流体动力的致动的实施例中，压缩流体、优选地空气的回收被提供。这可能与空气(氧气)瓶和/或安全系统相关，以防传入压力高于产品设计压力。在实施例中，这种空气瓶可以被用于外骨骼以及用于由用户呼吸空气，例如用于火灾中的消防员、军事目的等。在实施例中，为用户提供了分离一个或多个外部能量源并且至少部分依赖于连接至外骨骼(优选地连接至包括控制单元的背包)的压缩流体，优选地压缩空气的可能性。
[0207]
在实施例中，生物反馈仅涉及从外骨骼发送给用户的信号，反之亦然。在实施例中，生物反馈涉及外骨骼与用户之间的信号交互。例如，当膝盖伸肌的收缩被发起时，这可以与膝盖屈肌的最小激活组合，确保膝盖的最优前后稳定性，提供前交叉韧带的备份功能。这对于交叉韧带损害的用户可能是特别有利的，其中共同收缩的激活率可以被调整，使得个体用户的最优功能被提供。
[0208]
在实施例中，测量数据的所述测量包括压力、力、温度、加速度、电阻和/或振动相关量的测量中的至少一个。测量和测量数据优选地涉及指示用户的肌肉活动和/或用户移动的一个或多个量，因此不被限于仅测量压力。此外，测量可以涉及在信号模块内包括加速度计，例如用于多个信号模块的定位和方向以定义移动角度，和/或包括磁力计，例如用于
基于诸如地球磁场等磁场来测量移动角度。在实施例中，测量涉及用户身体上的温度、湿度、环境光、em频带、ir频带(优选地ir频带)中的任何一个或任何组合。
[0209]
在根据本发明的实施例中，外骨骼涉及用户的下肢。然而，外骨骼可以涉及用户身体的任何肢体或肢体组或其他部位，诸如上肢，或者上肢和下肢的组合。
[0210]
在各种实施例中，信号模块不包括刺激发生器，而仅包括传感器。
[0211]
根据不旨在限制本发明的范围的其他方面，本发明提供了一种用于不涉及软外骨骼的应用的人造肌肉。这可以涉及人造肌肉，该人造肌肉在专业和非专业环境中提供符合人体工程学或增强力量的特征，例如适应桌子高度或者调整办公室中的椅子设置。
[0212]
根据不旨在限制本发明的范围的其他方面，本发明提供了一种用于向在身体上穿戴至少一个信号模块的用户提供生物反馈的信号模块相关方法，而不管是否存在外骨骼。信号模块相关方法可以包括以下步骤：
[0213]-提供控制模块和连接至所述控制模块的所述至少一个信号模块，该至少一个信号模块包括传感器和刺激发生器，所述控制模块优选地包括用于生成致动的致动器；
[0214]-由所述传感器测量测量数据，例如源自将所述至少一个信号模块穿戴在身体上的所述用户的压力，
[0215]-由所述信号模块，向控制单元传输所述测量数据，
[0216]-由所述控制模块接收所述测量数据，并且基于所述致动水平以及基于所述测量数据来生成刺激指令以提供生物反馈，
[0217]-由控制单元向所述信号模块传输所述刺激指令；
[0218]-由所述刺激发生器并且基于所述刺激指令来生成刺激，优选地生成振动，以传递到用户以提供生物反馈。
[0219]
根据不旨在限制本发明的范围的其他方面，本发明提供了一种用于向在身体上穿戴至少一个信号模块的用户提供生物反馈的信号模块相关设备，而不管是否存在外骨骼。信号模块相关设备包括：
[0220]-控制模块，所述控制模块优选地包括用于生成致动的致动器；
[0221]-连接至所述控制模块的所述至少一个信号模块，该信号模块包括传感器和刺激发生器；
[0222]
其中至少一个信号模块被配置用于：
[0223]-经由所述传感器测量测量数据，例如源自将所述至少一个信号模块穿戴在身体上的所述用户的压力；
[0224]-向控制单元传输所述测量数据；
[0225]-从控制单元接收刺激指令；
[0226]-经由所述刺激发生器并且基于所述刺激指令来生成刺激，优选地生成振动，以传递到用户以提供生物反馈；
[0227]
并且其中控制模块被配置用于：
[0228]-从所述至少一个信号模块接收所述测量数据；
[0229]-基于所述致动水平以及基于所述测量数据来生成刺激指令以提供生物反馈；
[0230]-向所述信号模块传输所述刺激指令。
[0231]
根据不旨在限制本发明的范围的其他方面，本发明提供了一种用于软外骨骼的人
造肌肉，该肌肉包括：
[0232]-第一肌腱和第二肌腱，每个包括用于将所述肌肉附接至外骨骼的肌肉连接器的附接装置；
[0233]-肌肉芯，在所述第一肌腱和第二肌腱之间延伸由可变形材料制成，该肌肉芯包括外套管；
[0234]
其中第一肌腱和第二肌腱中的每个适于容置所述肌肉芯的相应端部；其中第一肌腱包括用于将所述肌肉芯连接至致动器以生成致动的致动接口；其中肌肉芯适于在被致动时经历长度变化，从而使第一肌腱和第二肌腱在经由致动接口接收的所述致动开启或增大时朝向彼此移动，并且在所述致动关闭或减小时远离彼此移动。
[0235]
根据不旨在限制本发明的范围的其他方面，本发明提供了一种软外骨骼，包括
[0236]-根据本发明的至少一个(优选地至少两个)人造肌肉；
[0237]-控制模块，包括为所述至少一个人造肌肉生成致动的致动器；其中第一肌腱和第二肌腱中的每个适于容置所述肌肉芯的相应端部；其中，在所述第一肌腱和第二肌腱中，第一肌腱与所述控制单元最靠近，所述第一肌腱包括用于将所述肌肉芯连接至控制单元的致动接口；并且其中肌肉芯适于在被致动时经历长度变化，从而使第一肌腱和第二肌腱在经由致动接口接收的致动开启或增大时朝向彼此移动，并且在所述致动关闭或减小时远离彼此移动。
[0238]
根据不旨在限制本发明的范围的其他方面，本发明提供了一种用于向外骨骼的用户提供生物反馈的方法，该方法包括以下步骤：
[0239]-提供包括控制模块的所述外骨骼，该控制模块包括用于生成致动的致动器和连接至所述控制模块的至少一个信号模块，其中信号模块包括传感器和刺激发生器；
[0240]-由所述传感器测量测量数据，例如源自穿戴所述外骨骼的用户的压力，
[0241]-由所述信号模块，向控制单元传输所述测量数据，
[0242]
ο由所述控制模块接收所述测量数据，并且基于所述致动水平以及基于所述测量数据来生成刺激指令以提供生物反馈，
[0243]
ο由控制单元向所述信号模块传输所述刺激指令；
[0244]
ο由所述刺激发生器并且基于所述刺激指令来生成刺激，优选地生成振动，以传递到用户以提供生物反馈。
[0245]
根据不旨在限制本发明的范围的其他方面，本发明提供了一种用于向外骨骼的用户提供生物反馈的系统，该系统包括：
[0246]-控制模块，包括用于生成致动的致动器；
[0247]-连接至所述控制模块的至少一个信号模块，该信号模块包括传感器和刺激发生器；
[0248]
其中至少一个信号模块被配置用于：
[0249]-经由所述传感器测量测量数据，例如源自穿戴所述外骨骼的用户的压力；
[0250]-向控制单元传输所述测量数据；
[0251]-从控制单元接收刺激指令；
[0252]-经由所述刺激发生器并且基于所述刺激指令来生成刺激，优选地生成振动，以传递到用户以提供生物反馈；
[0253]
并且其中控制模块被配置用于：
[0254]-从所述至少一个信号模块接收所述测量数据；
[0255]-基于所述致动水平以及基于所述测量数据来生成刺激指令以提供生物反馈；
[0256]-向所述信号模块传输所述刺激指令。
[0257]
在实施例中，本发明提供了一种用于向外骨骼的用户提供生物反馈的方法，该方法包括以下步骤：
[0258]-提供包括控制模块的所述外骨骼，该控制模块包括用于生成致动的致动器和连接至所述控制模块的至少一个信号模块，其中信号模块包括传感器和刺激发生器；
[0259]-由所述传感器测量测量数据，例如源自穿戴所述外骨骼的用户的压力，
[0260]-由所述信号模块，向控制单元传输所述测量数据，
[0261]-由所述控制模块接收所述测量数据，并且基于所述致动水平以及基于所述测量数据来生成刺激指令以提供生物反馈，
[0262]-由控制单元向所述信号模块传输所述刺激指令；
[0263]-由所述刺激发生器并且基于所述刺激指令来生成刺激，优选地生成振动，以传递到用户以提供生物反馈。
[0264]
在实施例中，本发明提供了一种用于向外骨骼的用户提供生物反馈的系统，该系统包括：
[0265]-控制模块，包括用于生成致动的致动器；
[0266]-连接至所述控制模块的至少一个信号模块，该信号模块包括传感器和刺激发生器；
[0267]
其中至少一个信号模块被配置用于：
[0268]-经由所述传感器测量测量数据，例如源自穿戴所述外骨骼的用户的压力；
[0269]-向控制单元传输所述测量数据；
[0270]-从控制单元接收刺激指令；
[0271]-经由所述刺激发生器并且基于所述刺激指令来生成刺激，优选地生成振动，以传递到用户以提供生物反馈；
[0272]
并且其中控制模块被配置用于：
[0273]-从所述至少一个信号模块接收所述测量数据；
[0274]-基于所述致动水平以及基于所述测量数据来生成刺激指令以提供生物反馈；
[0275]-向所述信号模块传输所述刺激指令。
[0276]
在实施例中，本发明提供了一种用于向外骨骼的用户提供生物反馈的方法，该方法包括以下步骤：
[0277]-提供包括控制模块的所述外骨骼，该控制模块包括用于生成致动的致动器和连接至所述控制模块的至少一个信号模块，其中信号模块包括传感器；
[0278]-由所述传感器测量测量数据，例如源自穿戴所述外骨骼的用户的压力，
[0279]-由所述信号模块，向控制单元传输所述测量数据，
[0280]-由所述控制模块接收所述测量数据，并且基于所述致动水平以及基于所述测量数据来生成：
[0281]-用于所述致动的所述水平的新值；
[0282]-控制所述致动器，以基于所述新值生成所述致动。
[0283]
在实施例中，本发明提供了一种用于向外骨骼的用户提供生物反馈的系统，该系统包括：
[0284]-控制模块，包括用于生成致动的致动器；
[0285]-连接至所述控制模块的至少一个信号模块，该信号模块包括传感器；
[0286]
其中至少一个信号模块被配置用于：
[0287]-经由所述传感器测量测量数据，例如源自穿戴所述外骨骼的用户的压力；
[0288]-向控制单元传输所述测量数据；并且其中控制模块被配置用于：
[0289]-从所述至少一个信号模块接收所述测量数据；
[0290]-基于所述致动水平以及基于所述测量数据来生成
[0291]
ο用于所述致动的所述水平的新值；
[0292]-控制所述致动器生成所述致动器，以基于所述新值生成所述致动。
[0293]
本发明可以从以下条款1至16进一步理解，这些条款不旨在以任何方式限制本发明的范围。
[0294]
条款1.一种用于软外骨骼(1)的人造肌肉(21、22、23、24)，该肌肉(21、22、23、24)包括
[0295]-第一(211、221、231、241)肌腱和第二(212、222、232、242)肌腱，每个包括用于将所述肌肉附接至外骨骼(1)的肌肉连接器(32)的附接装置(227)；
[0296]-肌肉芯(223)，在所述第一(211、221、231、241)肌腱和第二(212、222、232、242)肌腱之间延伸由可变形材料制成，该肌肉芯(223)包括外套管(225)；
[0297]
其中第一肌腱和第二肌腱(211、221、231、241、212、222、232、242)中的每个适于容置所述肌肉芯(223)的相应端部；其中第一肌腱(211、221、231、241)包括用于将所述肌肉芯(223)连接至致动器以生成致动的致动接口(229)；其中肌肉芯(229)适于在被致动时经历长度变化，从而使第一肌腱和第二肌腱(211、221、231、241、212、222、232、242)在经由致动接口(229)接收的所述致动开启或增大时朝向彼此移动，并且在所述致动关闭或减小时远离彼此移动。
[0298]
条款2.根据条款1的人造肌肉(21、22)，其中所述肌肉芯(223)包括在第一(221)肌腱和第二(222)肌腱之间延伸的一个或多个内套管(224)；其中在第一(221)肌腱和第二(222)肌腱之间延伸的所述外套管(225)周向地围绕一个或多个内套管(224)。
[0299]
条款3.根据条款1或2的人造肌肉(21、22、23、24)，其中所述致动至少部分地基于涉及流体的流体动力，优选地基于涉及空气的气动；其中所述控制单元(4)包括流体动力致动器，优选地气动致动器，用于经由所述第一肌腱(221、221、231、241)中所包括的所述致动接口(229)将流体插入外套管(225)和/或一个或多个内套管(224)中的至少一个中。
[0300]
条款4.根据条款3的人造肌肉(21、22、23、24)，其中所述外套管(225)和所述一个或多个内套管(224)中的至少一个包括
[0301]-外层，优选地编织外层，包括设置在其表面上方的多个穿孔(226)，以及
[0302]-柔性内层，优选地为硅树脂内层，对于所述流体是不可渗透的；
[0303]
其中所述穿孔的直径适于在所述流体的所述插入时所述肌肉扩张期间在所述穿孔内容置所述内层的扩张部分。
[0304]
条款5.根据条款1至4中任一项的人造肌肉(21、23)，其中所述肌肉包括在所述第二肌腱(212、232)和另一相应的又一肌腱(211、231)之间延伸由可变形材料制成的一个或多个其他肌肉芯，每个另外的肌肉芯一个，其中，针对每个另外的肌肉芯，它是包括相应的又一致动接口(229)的相应的又一肌腱，用于将所述相应的另外的肌肉芯连接至致动装置，优选地为所述致动器。
[0305]
条款6.根据条款1至5中任一项的人造肌肉(21、22、23、24)，其中肌腱(211、221、231、241、212、222、232、242)中的至少一个包括从外骨骼(1)的外部可访问的附接装置(227)，用于附接至外骨骼(1)的其他部分，并且其中所述致动接口(229)，优选地所述致动接口和任何又一致动接口(229)中的每个致动接口从外骨骼(1)的外部可访问。
[0306]
条款7.一种软外骨骼(1)，包括
[0307]-根据条款1至6中任一项的至少一个人造肌肉(21、22、23、24)；
[0308]
控制模块(4)，包括为所述至少一个人造肌肉(21、22、23、24)-生成致动的致动器；
[0309]
其中第一肌腱和第二肌腱(211、221、231、241、212、222、232、242)中的每个适于容置所述肌肉芯(223)的相应端部；其中，在所述第一肌腱和第二肌腱中，第一肌腱(211、221、231、241)与所述控制单元(4)最靠近，所述第一肌腱(211、221、231、241)包括用于将所述肌肉芯(223)连接至控制单元(4)的致动接口(229)；并且其中肌肉芯(223)适于在被致动时经历长度变化，从而使第一肌腱和第二肌腱(211、221、231、241、212、222、232、242)在经由致动接口(229)接收的致动开启或增大时朝向彼此移动，并且在所述致动关闭或减小时远离彼此移动。
[0310]
条款8.根据条款7的软外骨骼(1)，还包括筋膜网络，该筋膜网络包括用于支撑至少一个肌肉(21、22、23、24)的多个筋膜连接(31、32、33)，该多个筋膜连接(31、32、33)包括：
[0311]-多个肌肉连接器(32)，经由第一肌腱和第二肌腱(211、221、231、241、212、222、232、242)将至少一个肌肉(21、22、23、24)连接至筋膜网络的其他部分，以及
[0312]-多个互补筋膜连接(31、33)，其中至少一个(31)适于在使用外骨骼(1)时相对于用户提供收紧，优选地可释放的收紧，并且用于支撑多个肌肉连接器(32)。
[0313]
条款9.根据条款8的软外骨骼(1)，其中外骨骼(1)包括用于将肌肉芯(223)的致动接口(229)连接至由多个互补筋膜连接(31、33)中的至少一个支撑的控制单元(4)的致动连接(27)和/或其中外骨骼(1)包括锚定元件(51、52、53)，所述锚定元件是腰带(51)、人造髌骨(52)或鞋子(53)中的任何一个。
[0314]
条款10.根据条款7至9中任一项的软外骨骼(1)，还包括连接至控制单元(4)的至少一个信号模块(61、62、63)，
[0315]-其中信号模块(61、62、63)包括传感器，该传感器被配置为当外骨骼(1)由用户穿戴时，测量源自所述用户的压力并且向控制单元(4)传输所述测量的压力数据，和/或
[0316]-其中信号模块(61、62、63)包括刺激发生器，该刺激发生器被配置为当外骨骼(1)由用户穿戴时，从控制单元(4)接收刺激指令，并且基于所述刺激指令来生成刺激，优选地生成振动，以传递到用户，和/或
[0317]-其中信号模块(61、62、63)包括视觉反馈装置，优选地为led，其被配置为当外骨骼(1)由用户穿戴时，从控制单元(4)接收发光指令，并且基于所述发光指令发光以向用户提供视觉指示。
[0318]
条款11.根据条款10的软外骨骼(1)，其中信号模块(61、62、63)至少包括所述传感器和所述刺激发生器；其中信号模块(61、62、63)被配置为当外骨骼(1)由用户穿戴时，
[0319]-测量源自所述用户的压力，并且向控制单元(4)传输所述测量的压力数据，
[0320]-从控制单元(4)接收刺激指令，并且基于所述刺激指令来生成刺激，优选地生成振动，以传递到用户，
[0321]
其中控制单元(4)被配置为接收所述测量的压力数据，并且至少基于所述测量的压力数据来生成所述刺激指令以提供生物反馈，其中所述刺激指令的所述生成优选地还基于所述致动水平。
[0322]
条款12.根据条款11的软外骨骼(1)，其中控制单元(4)访问与用户的本体感受系统相关的预定信息，以至少基于测量数据压力数据和与用户的本体感受系统相关的预定信息来生成所述刺激指令。
[0323]
条款13.根据条款7至12的软外骨骼(1)，其中所述一个或多个肌肉(21、22、23、24)包括形成收缩筋-拮抗肌对的至少两个肌肉(21、22、23、24)，其中控制单元(4)被配置为当该对中的另一个的致动开始和/或增大时减小和/或停止该对中的一个的致动。
[0324]
条款14.根据条款9至13的软外骨骼(1)，其中外骨骼(1)涉及下肢，其中多个互补筋膜连接(31、33)包括适于在使用外骨骼(1)时相对于用户提供可释放的收紧并且用于支撑多个肌肉连接器(32)的臀带(31)，其中所述外骨骼(1)包括作为由所述臀带(31)收紧到用户的腰带(51)的锚定元件(51、52、53)，并且其中所述控制单元(4)由所述腰带(51)支撑。
[0325]
条款15.一种用于向外骨骼(1)的用户提供生物反馈的方法，该方法包括以下步骤：
[0326]-提供包括控制模块(4)的所述外骨骼(1)，该控制模块(4)包括用于生成致动的致动器和连接至所述控制模块(4)的至少一个信号模块(61、62、63)，其中信号模块(61、62、63)包括传感器和刺激发生器；
[0327]-由所述传感器测量源自穿戴所述外骨骼(1)的用户的压力，
[0328]-由所述信号模块(61、62、63)，向控制单元(4)传输所述测量的压力数据，
[0329]-由所述控制模块(4)接收所述测量的压力数据，并且基于所述致动水平以及基于所述测量的压力数据来生成刺激指令以提供生物反馈，
[0330]-由控制单元(4)向所述信号模块(61、62、63)传输所述刺激指令；
[0331]-由所述刺激发生器并且基于所述刺激指令来生成刺激，优选地生成振动，以传递到用户以提供生物反馈。
[0332]
条款16.一种用于向外骨骼(1)的用户提供生物反馈的系统，该系统包括：
[0333]-控制模块(4)，包括用于生成致动的致动器；
[0334]-连接至所述控制模块(4)的至少一个信号模块(61、62、63)，该信号模块(61、62、63)包括传感器和刺激发生器；
[0335]
其中至少一个信号模块(61、62、63)被配置用于：
[0336]-经由所述传感器测量源自穿戴所述外骨骼(1)的用户的压力；
[0337]-向控制单元(4)传输所述测量的压力数据；
[0338]-从控制单元(4)接收刺激指令；
[0339]-经由所述刺激发生器并且基于所述刺激指令来生成刺激，优选地生成振动，以传
递到用户以提供生物反馈；
[0340]
并且其中控制模块(4)被配置用于：
[0341]-从所述至少一个信号模块(61、62、63)接收所述测量的压力数据；
[0342]-基于所述致动水平以及基于所述测量的压力数据来生成刺激指令以提供生物反馈；
[0343]-向所述信号模块(61、62、63)传输所述刺激指令。
[0344]
示例1
[0345]
图1和2图示了根据本发明的软外骨骼1的示例实施例的前透视图和后透视图。图3和4是图1的前透视图的描绘，其中仅组件的选择被示出。
[0346]
软外骨骼1包括控制模块4，该控制模块4被提供有多个致动器连接器41和信号连接器42，多个人造肌肉21、22、23、24经由致动连接27连接至所述控制模块4的致动器连接器41；多个信号模块61、62、63经由信号连接67连接至所述控制模块4的信号连接器42，多个锚定元件51、52、53包括腰带51、两个人造髌骨52和两个鞋子53，以及筋膜网络包括多个筋膜连接31、32、33，用于连接和/或支撑肌肉21、22、23、24、致动连接27、信号模块和锚定元件51、52、53。
[0347]
在所述组件中，为了呈现，图3示出了肌肉21、22、23、24和致动连接27以及整个筋膜网络和所有锚定元件51、52、53，但没有示出信号模块61、62、63和信号连接67。作为补充，为了呈现，图4示出了信号模块61、62、63和信号连接67，但没有示出肌肉21、22、23、24和致动连接27，并且仅示出部分筋膜网络和所有锚定元件51、52、53，即，仅腰带51和臀带31。
[0348]
控制模块4包括多个致动器连接器41和信号连接器42。致动连接器41连接至控制模块4中所包括的致动器(未示出)并且由其馈电，该致动器优选地是气动致动器。信号连接器42连接至控制模块4中所包括的信号模块(未示出)。
[0349]
虽然本发明不被限于任何肢体或肢体的一部分，但在该示例中，外骨骼1针对下肢提供。外骨骼1的每条腿包括四个人造肌肉21、22、23、24，其中三个肌肉21、22、24与大腿相关联，并且一个两关节肌肉23(即，具有两个肌肉芯的肌肉)与小腿相关联。由此，人造肌肉21、22、23、24中的每个人造肌肉被设置为在穿戴外骨骼1时相对于用户的(实际)身体肌肉适当地定位。关于与大腿相关的三个人造肌肉21、22、24，一方面，在用户的肌肉24的情况下，一个三关节肌肉21(即，具有三个肌肉芯的肌肉)被设置在用户的股四头肌部分的地点附近，而其他两个肌肉22、24被设置在半腱肌部分的地点附近，并且在用户的肌肉22的情况下，其他两个肌肉被设置在股二头肌部分的地点附近。另一方面，与小腿相关联的人造肌肉23被设置在腓肠肌的两个关节中的每个关节的相应部分附近。因此，本发明提供了在相应的第一肌腱211、231和作为多个肌肉21、23的端点的相应共享的单个第二肌腱212、232之间延伸的肌肉21、23。此外，本发明还提供了单关节或单芯肌肉22、24，其在相应的第一(221、241)肌腱和“非共享”第二(222、242)肌腱的一对(221、222)、(241、242)之间延伸。因此，生成或传导的力优选地不仅被传输到去激活结构，例如人造肌腱，而且还被转向和吸收在筋膜网络的人造软组织中，从而允许基于解剖结构的最优负载和力分布。
[0350]
筋膜网络包括经由肌腱211、221、231、241、212、222、232、242将肌肉21、22、23、24连接至筋膜网络的其他部分的肌肉连接器32以及用于外骨骼1的相应部分之间的连接和/或支撑的互补筋膜连接器31、33。互补筋膜连接器31、32包括可释放的可附接臀带31，该臀
带31包括可释放的附接装置310。臀带31用于多种目的。首先；当使用外骨骼1时，臀带31在用户的腰部周围提供腰带51的收紧。其次，臀带31用作对在臀带31和全部或部分肌肉之间延伸的多个肌肉连接器32的支撑，在这种情况下是大腿的肌肉21、22。第三，如附图所示，臀带31为致动连接27(诸如致动连接分支点)提供支撑。
[0351]
外骨骼1与用户身体的附接主要通过筋膜网络和锚定元件51、52、53的组合来提供。这种附接允许在外骨骼1和用户之间有效传递力，反之亦然。控制单元4的支撑由腰带51提供，腰带51通过腰带31紧紧围绕用户的腰部。同时，力经由人造髌骨52以及鞋子53有效地传递到用户的身体，其允许外骨骼在由用户的(物理)骨骼结构支撑的地点处围绕用户的身体夹紧。最后，力的所述传递也直接由部分筋膜网络提供。一个示例是互补筋膜连接33，它其次从相应的髌骨52延伸并且分支到用户的相应脚踝的外侧和内侧。另一示例是互补筋膜连接33从相应的髌骨52环形延伸并且围绕用户的膝盖。另一示例是互补筋膜连接33，其周向地围绕用户足部的相应的骨桥和脚跟。力的传递涉及有效传递源自由控制单元4致动的不同肌肉21、22、23、24的力，即，从外骨骼1传递给用户的力，但同样涉及源自用户并且被传递到外骨骼1的力的有效传递。力的平衡传递对于实现良好的用户体验很重要，其中外骨骼1被体验为用户身体的延伸。
[0352]
人造肌肉21、22、23、24在第一人造肌腱211、221、231、241和第二人造肌腱212、222、232、242这两个端点之间延伸。每个包括筋膜相关部分211a、221a、231a、241a、212a、222a、232a、242a，用于连接至与肌腱相关的那些筋膜连接，即，肌肉连接器32，并且包括与芯相关的部分211b、221b、231b、241b、212b、222b、232b、242b，用于容置相应肌肉芯的相应端部。
[0353]
通常，肌腱211、221、231、241、212、222、232、242可以是一个或多于一个肌肉芯的端点。此外，每个肌肉芯可以经由致动连接27致动，在该示例中为气动管27。
[0354]
在该示例中，本发明有利地经由作为仅单个肌肉芯的端点的肌腱(即，经由第一肌腱211、221、231、241)为每个肌肉21、22、23、24的每个肌肉芯提供致动连接27，而肌肉芯的另一端的肌腱(即，第二肌腱212、222、232、242)可能是多于一个肌肉芯的端点。设置在用户的股四头肌部分的地点附近的作为肌肉21的三个肌肉芯的端点的第二肌腱212以及设置在腓肠肌的两个关节中的每个关节的相应部分附近的作为肌肉23的两个肌肉芯的端点的第二肌腱232也是这样。这具有的优点在于，它经由芯中的每个芯的第一肌腱211、221、231、241导致肌肉21、22、23、24和致动连接27之间的更简单和更稳健的接口，由此第一肌腱211、221、231、241对于肌肉21、22、23、24的肌肉芯中的每个肌肉芯可以是类似的甚或基本相同的。此外，在该示例中，肌肉和肌肉芯有利地被布置为使得致动连接27连接至肌肉的肌肉芯端点也是最靠近控制模块4的肌肉芯端点，从而最小化将肌肉21、22、23、24中的每个肌肉连接至控制模块4所需的致动连接27的总长度。通过这种方式，提供了一种布置，该布置导致肌肉21、22、23、24和控制单元4之间经由致动连接27的简单且稳健的连接，而且这最小化在控制单元4和肌肉21、22、23、24之间延伸的致动连接27的长度。
[0355]
在该示例中，致动装置基于流体动力，使用处于压力下的流体来生成、控制致动动力并且将致动动力从控制单元4经由致动连接27传输给肌肉21、22、23、24；然而，替代或除了流体动力之外的其他致动装置也可以被考虑。具体地，在该示例中，考虑了气动，其中流体优选地是空气，因为这种流体对用户是无毒的。肌肉21、22、23、24适于满足在气流影响下
经历长度变化的要求，从而使相应的肌腱211、221、231、241、212、222、232、242在经由致动连接27流入的空气的气压增大时在其相应端点处朝向彼此移动，和/或当气流减小或停止时远离彼此移动。对这种肌肉的可能实施方式的详细描述在示例2中提供；然而，满足所述要求的任何其他肌肉可能是合适的。
[0356]
除了由控制单元4和肌肉21、22、23、24提供的致动之外，该示例的外骨骼1还被提供有通过控制单元4和信号模块61、62和63的信号传递。
[0357]
本发明的信号传递由经由信号连接67连接至所述控制模块4的信号连接器42的所述多个信号模块61、62、63提供。信号模块中的每个信号模块被定位为在使用外骨骼1时接触用户。信号模块61、62、63中的每个信号模块被成对地设置，其基本上对称地设置在用户的两侧。信号模块相对于筋膜网络和锚定元件51、52、53定位并且由其支撑如下。一对信号模块61被设置在用户臀部附近的相对侧边上，并且至少部分地由其所附接的腰带51支撑。另一对信号模块61被设置在用户膝盖附近的相对侧边上，并且由靠近髌骨52的筋膜网络部分支撑。第三对信号模块61被设置在靠近用户脚踝的相对侧边上，并且由靠近“鞋子”53的筋膜网部分支撑，即，鞋子的(气)底。因此，鞋子的(气)底可以向信号模块提供与重量提升、减轻或增大相关的信息。这些地点中的每个地点被选择以便在结构上由用户的(物理)骨架支撑。而且，锚定元件51、52、53访问相应信号模块61、62、63中的每个信号模块允许信号模块61、62、63相对于用户更稳定地定位。此外，通过为此目的已知的具体机械感受器，例如迈斯纳小体、帕西尼氏小体、鲁菲尼终末和克劳斯的与机械感受相关的终球以及确保最优本体感觉的其他重要组件，这些地点使得由信号模块61、62、63在给定频率(例如128hz、256hz或512hz)下生成的振动或刺激在用户身体对这种振动敏感的区域生成。髌骨区域的示例不是限制性的，而是也适于身体的其他区域，例如脚踝和手腕的伸肌和屈肌。
[0358]
信号模块61、62、63优选地包括一个或多个传感器和/或刺激发生器。在具有多个信号模块的实施例中，信号模块优选地根据链相对于筋膜网络定位，如附图所图示的，从而减小将信号模块连接至控制单元的布线的总长度。信号模块优选地提供所有传感器测量、通过例如一个或多个led的视觉反馈和通过例如振动器的触觉反馈，从而实现外骨骼1和用户之间的双向本体感受交互。传感器测量可以涉及使用信号模块中所包括的电子压力传感器测量的局部压力测量。因此，压力传感器测量可以由信号模块61、62、63执行并且经由将信号模块连接至控制单元4的相应信号连接67发送给控制单元4。优选地，压力测量由控制单元4处理以提供生物反馈，诸如基于测量生成合适的振动。为此，控制单元4优选地可以访问关于用户的神经系统/本体感受系统的预定信息。优选地，控制单元4至少基于测量和关于用户的神经/本体感受系统的预定信息生成合适的振动。
[0359]
示例2
[0360]
图6是根据本发明的肌肉22的第一示例实施例的透视图。图5和7是根据本发明的肌肉22的第二示例实施例的透视图。因此，图7是本发明的肌肉22的示例肌腱221的透视图。
[0361]
单关节肌肉22包括在作为肌肉22的两个端点中的第一端点的第一肌腱221和作为肌肉22的两个端点中的第二端点的第二肌腱222之间延伸的单个细长肌肉芯223。因此，该示例性实施例图示了单关节肌肉22在相应的第一非共享肌腱和第二非共享肌腱对(221、222)之间延伸的情况，但是本发明和根据本发明的肌肉21、22、23、24不限于此。具体地，图5和6的肌肉22可以优选地对应于设置在用户的半腱肌和股二头肌部分的地点附近的图1至3
的任何肌肉22或24。另一方面，本发明还提供肌肉21、23，它们在作为多个肌肉芯的端点的相应的第一肌腱211、231和相应的共享单个第二肌腱212、232之间延伸，例如针对设置在用户的股四头肌部分的地点附近的肌肉21的三个肌肉芯21以及设置在腓肠肌的两个关节中的每个关节的相应部分附近的肌肉23的两个肌肉芯也是如此。因此，稳健且简单的接口通过在肌肉21、22、23、24的肌肉芯和致动连接27之间经由仅单个肌肉芯延伸的肌腱(即，第一肌腱211、221、231、241)提供接口来有利地获得。
[0362]
肌肉23的致动基于流体动力，使用处于压力下的流体来生成、控制致动动力并且将致动动力从控制单元4经由致动连接27传输给肌肉21、22、23、24；然而，替代或除了流体动力之外的其他致动装置也可以被考虑。具体地，在该示例中，考虑了气动，其中流体优选地是空气，因为这种流体对用户是无毒的。
[0363]
肌肉21、22、23、24适于在气流影响下经历长度变化，从而使相应的肌腱211、221、231、241、212、222、232、242在经由致动连接27流入的空气的气压增大时在其相应端点处朝向彼此移动，和/或当气流减小或停止时远离彼此移动。这种激活或减小可以以(非常)快速交替的方式发生，模仿离心、等距和向心肌肉收缩。
[0364]
肌腱包括附接装置227，以建立与外骨骼1的部分的连接。具体地，第一肌腱211、221、231、241和第二肌腱212、222、232、242包括相应的第一附接装置227a和第二附接装置227b。第一附接装置227a和第二附接装置227b在形状和材料上可以基本相同，但也可以不同，例如考虑到对于第一肌腱和第二肌腱与外骨骼1的部分的连接的要求。例如，第一附接装置227a可以适于经由互补筋膜连接32与臀带31最优连接，而第二附接装置227b可以适于经由其他互补筋膜连接32与髌骨52最优连接。
[0365]
每个肌腱包括用于连接至与肌腱相关的那些筋膜连接的筋膜相关部分211a、221a、231a、241a、212a、222a、232a、242a(即，肌肉连接器32)以及用于容置肌肉21、22、23、24的芯的相应端部的与芯相关的部分211b、221b、231b、241b、212b、222b、232b、242b。芯相关部分可以由任何材料制成，但优选地由形状保持材料在受力作用下变形有限。芯相关部分适于容置所述肌肉芯的相应端部，因为它们至少被提供有用于容置所述肌肉芯端部的开口。而且，它们可以包括用于实现与所述肌肉芯端部的夹紧附接的装置。由本发明提供的肌肉21、22、23、24的优点是它们的模块化性质。实际上，单个肌肉可以出于维护的原因方便地从外骨骼中取出，并且可以方便地在断裂时单独更换。这涉及被设置在两个肌腱的部分上的附接装置227的可释放性和/或可访问性。这附加地或备选地涉及从被设置在两个肌腱的部分上(优选地也设置在肌腱的筋膜相关部分211a、221a、231a、241a、212a、222a、232a、242a上)以及被设置在第一肌腱211、221、231、241的部分上的可释放致动接口229(例如在第一肌腱的芯相关部分211b、221b、231b、241b上)的附接装置227的外部的可访问性。在该示例中，可释放的附接装置227涉及孔227，优选地为细长孔，其适合于容置肌腱相关筋膜连接32的端部以建立从外骨骼外部可访问的连接。
[0366]
致动接口229提供与致动器连接27的接口。针对图1至3和图6所图示的第一示例实施例，致动接口229相对于肌肉纵向设置，即，致动接口229被设置在与在所述肌腱和所述肌肉的其他肌腱之间延伸的主要肌肉轴成直线设置的肌腱的部分上。针对图5和图7所图示的第二示例实施例，致动接口229(图5上未示出但图7上示出)相对于肌肉横向设置，即，致动接口229被设置在相对于在所述肌腱和所述肌肉的其他肌腱之间延伸的主要肌肉轴横向设
置的肌腱的部分上。
[0367]
致动接口229可以优选地是可释放的致动接口229，诸如插头和插座类型中的一种。如本领域技术人员清楚的，任何附接装置227和/或可释放的致动接口229可以被考虑。
[0368]
优选地，可释放的信号连接接口729也被设置在第一肌腱211、221、231、241的部分上，例如在第一肌腱的芯相关部分211b、221b、231b、241b上。这针对图6的第一实施例未示出，但是针对图7的第二实施例示出。针对第二示例实施例，如图5和图7所图示的，信号连接接口729(图5上未示出但在图7上示出)相对于肌肉纵向设置，即，信号连接接口729被设置在相对于在所述肌腱和所述肌肉的其他肌腱之间延伸的主要肌肉轴成直线设置的肌腱部分上。因此，信号连接接口729提供具有信号模块连接77的接口，用于将肌肉22连接至至少一个信号模块61、62、63中的一个或多个。
[0369]
一个或多个肌腱，优选地每个第一肌腱211、221、231、241可以包括肌腱相关的视觉指示装置228，优选地为led，用于指示肌肉和/或致动的状态。这可能与指示肌肉是否被致动和/或肌肉当前是否被致动相关。在该示例中，肌腱相关视觉指示装置228是设置在芯相关部分上的led，但它同样可以被设置在肌腱的筋膜相关部分上。
[0370]
无论第二肌腱212、222、232、242是共享的还是非共享的肌肉芯223都可以包括单个外套管225，但优选地包括在第一221肌腱和第二222肌腱之间延伸并且周向围绕一个或多个内套管224的外套管225。在该示例中，肌肉芯223包括多个内套管224，特别是七个内套管224。外套管225和内套管224中的每一个优选地对于被用于通过流体动力致动的流体而言是不可渗透的。在该示例中，外套管225和内套管224中的每一个对于作为空气的流体是不可渗透的。外套管225包括一层或多层，在该示例中为内层225a和外层225b。同样地，内套管224包括一层或多层，在该示例中为内层224a和外层225b。外套管225和内套管224中的每一个都包括编织外层224b、225b，由于编织的原因，编织外层224b、225b包括设置在其表面上方的多个穿孔226以及对于空气不可渗透的柔性硅树脂内层224a、225a。因此，所述穿孔226的直径适于在所述流体的所述插入时所述肌肉扩张期间在所述穿孔内容置所述内层224a、225a的扩张部分。
[0371]
内套管224的内层224a也被称为内管。同样地，外套管224的内层225a也被称为外管。
[0372]
在优选实施例中，多个穿孔226，优选地多于一百个穿孔基本上被均匀地分布在套筒224、225的表面上方，即在外层224b、225b上方，以便在所述内层224a、225a上提供均匀的膨胀和/或均匀的张力。
[0373]
至少包括外套管225并且优选地还包括多个内套管224的肌肉芯223由优选地具有弹性的材料制成，以允许肌肉在致动的影响下经历长度变化，从而导致在其相应端点处的相应肌腱211、221、231、241、212、222、232、242在经由致动连接27的致动增大时朝向彼此移动，和/或当致动减小或停止时远离彼此移动。
[0374]
如所述，肌肉芯223可以包括单个外套管225，因为这足以提供适当的致动装置。然而，优选地，肌肉芯223包括所述外套管225以及多个内套管224。在优选实施例中，第一肌腱221中所包括的用于将源自致动连接27的流体插入到肌肉22中的接口被设置为使得流体被引导到外套筒225和一个或多个内套筒224中的至少一个中，优选地被引导到一个或多个内套筒中的每个内套筒中。提供包括外套管225以及多个内套管224的肌肉芯223的第一优点
是增强了安全性，由此外套管225保护用户免受致动内套管224的单独移动。而且，当内套管224中的一个内套管224在使用期间断裂时，用户由外套管225保护以免受冲击。另一优点是由于外套管225的支撑作用，传递到内套管224的致动动力在肌肉22的表面上方的分布更均匀。又一优点是外套管225允许重新分布能量，否则这些能量将在内套管224中的一个内套管224已经破裂之后“丢失”，允许肌肉22的整体致动性能仍然类似于初始性能。
[0375]
示例3
[0376]
图8至10涉及根据本发明的信号模块62的示例实施例。因此，图8是前视图，图9是透视图，并且图10是在由用户穿戴时根据本发明的信号模块的示例实施例的透视图。
[0377]
在可以与示例4组合的示例中，也称为节点的信号模块分布具有来自另一信号模块或来自背包的至少一个电输入/输出。在该示例中，每个信号模块有四个传感器。
[0378]
在可以与示例4组合的该示例中，此外，所有肌肉都被连接至信号模块。因此，信号模块提供数据和动力往返背包的中继。因此，一些信号模块(例如上部和中间信号模块61、62)被连接至人造肌肉。
[0379]
在该示例中，每个信号模块最多可以被连接至四个人造肌肉。
[0380]
总之，输入和输出如下。
[0381]-输入/输出：电力 人造肌肉信号；连接节点和背包的布线。
[0382]-输出：视觉圆形指示led。
[0383]-输入：灵活的传感器。
[0384]
具体地，本示例的信号模块62包括大的视觉指示器81，特别是朝外的圆形指示led 81，使得它对用户可见。信号模块62经由信号连接67提供数据输入和输出，信号连接67可以被连接至外骨骼的其他部分，优选地连接至控制模块4的信号连接器42(图8至10上未示出)。
[0385]
包括多个传感器(图8-10上未示出)的信号模块62还经由信号模块中所包括的传感器-模块连接83提供与传感器相关的数据传输和/或接收。传感器-模块连接83未在与示例1和2相关的图1至4上示出，但优选地也被包括在示例1和2的外骨骼中。传感器-模块连接83将信号模块连接至位于用户上的多个传感器和传感器测量点84(图8至10上未示出)。
[0386]
信号模块62还经由肌肉模块连接82提供与肌肉相关的数据传输和/或接收。肌肉模块连接82未在与示例1和2相关的图1至4上示出，但优选地也被包括在示例1和2的外骨骼中。肌肉模块连接82将信号模块连接至外骨骼的多个人造肌肉21、22、23、24。
[0387]
图10示出了当由用户穿戴在膝盖处时的示例信号模块。具体地，图10图示了信号模块62相对于用户的腿筋91、股骨(大腿骨)92、韧带93、半月板94、股四头肌95、髌骨96、韧带97和胫骨98的位置。
[0388]
虽然图8至10涉及穿戴在膝盖附近的信号模块62，但穿戴在其他地点的信号模块61、63可以具有类似的结构。
[0389]
示例4
[0390]
图11图示了根据本发明的内部通信的示例实施例。在该示例中，优选地被包括在背包中的控制单元4根据电连接经由信号连接67连接至多个信号模块61、62、63。控制单元4还经由作为气动连接的致动连接27连接至多个人造肌肉21至24。
[0391]
此外，一些信号模块61至62(特别是上部和中间信号模块)根据电连接经由肌肉模
块连接82连接至肌肉21至24，并且根据传感器连接，优选地电连接经由传感器-模块连接83连接至传感器和传感器测量点84。
[0392]
在该示例中，人类穿戴者的肌肉活动的感测是通过位于穿戴者身体上的具体点的专门的软管传感器来完成的。优选地，至少一个传感器，更优选地至少一半传感器覆盖与人造肌肉的肌肉群相对应的人类用户的肌肉群的肌腱。这具有的优点是穿戴者可以直接用自己对应的肌肉群来控制人工肌肉群。例如，用户收缩其生物股四头肌会导致人工股四头肌同时收缩。
[0393]
示例5
[0394]
图12图示了根据本发明的气动能量系统的示例实施例。
[0395]
对应于结构amxxx的附图标记的两个人造肌肉组成一个肌肉群。这可能与左股四头肌121和右股四头肌122、左臀肌123和右臀肌124以及左后部125和右后部126相关。每个肌肉群与一个瓣膜连接，对应于结构为vxx的附图标记。
[0396]
在实施例中，瓣膜可以针对每个肌肉群或每个人造肌肉提供，或者根据混合配置，例如一些人造肌肉有一个专用瓣膜，而其他肌肉具有与它们所属的肌肉群相关联的一个瓣膜。
[0397]
对应于结构为sx的附图标记的消音器提供对释放空气进行消音。
[0398]
对应于结构为inx的附图标记的气动输入提供用于压缩空气的输入，其为整个气动系统提供动力。
[0399]
在该示例中，图12中显示的所有组件都被包括在背包中，优选地作为控制单元4的一部分，除了对应于结构amxxx的附图标记的人造肌肉以及对应于结构txx和ttxx的附图标记的管之外。