ES3026108T3

ES3026108T3 - Locomotion assisting apparatus with integrated tilt sensor

Info

Publication number: ES3026108T3
Application number: ES22159563T
Authority: ES
Inventors: Amit Goffer; Oren Tamari
Original assignee: Lifeward Ltd
Current assignee: Lifeward Ltd
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2025-06-10
Anticipated expiration: 2031-10-10
Also published as: RU2016118307A3; EP2629855B8; EP4082506B1; RU2016118307A; EP4082506B8; EP2629855B1; US20160235616A1; US20250241816A1; US20120101415A1; CN103328051A; WO2012052988A2; EP4082506A1; EP2629855A4; JP2013542014A; EP2629855A2; ES2915693T3; BR112013009760A2; US12121490B2; US10849816B2; CA2815572A1

Abstract

Un exoesqueleto de asistencia a la locomoción incluye varios soportes, incluyendo un soporte para el tronco que se fija al torso de una persona y soportes para segmentos de pierna, cada uno de los cuales se conecta a una sección de la pierna de la persona. El dispositivo incluye además al menos una articulación motorizada para conectar dos de los soportes y proporcionar un movimiento angular relativo entre ambos. El dispositivo incluye al menos un sensor de inclinación montado en el exoesqueleto para detectar la inclinación del mismo, y un controlador para recibir las señales detectadas por el sensor de inclinación y programado con un algoritmo con instrucciones para accionar las articulaciones motorizadas según las señales detectadas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de asistencia a la locomoción con sensor de inclinación integrado

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a dispositivos para caminar de forma asistida. Más particularmente, la presente invención se refiere a un aparato de asistencia a la locomoción con un sensor de inclinación integrado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Un dispositivo de exoesqueleto de asistencia a la locomoción motorizada puede ayudar a la locomoción de una persona con una discapacidad en la parte inferior del cuerpo. Por ejemplo, un dispositivo de este tipo puede ayudar a un usuario discapacitado a caminar o realizar otras tareas que normalmente requieren el uso de las piernas. Dispositivos como estos han sido descritos, por ejemplo, por Goffer en el documento US 7153242 y por Goffer et al. en el documento US 2010/0094188.

Un dispositivo como el descrito, normalmente está diseñado para ser fijado a partes de la porción inferior y parte del tronco del cuerpo de una persona. Un dispositivo así descrito, normalmente incluye articulaciones motorizadas y actuadores para flexionar y extender las partes del cuerpo a las que está unido. Un dispositivo así descrito, normalmente incluye sensores para determinar el estado del dispositivo y del cuerpo durante la locomoción. Por ejemplo, un dispositivo descrito puede incluir uno o más sensores de ángulo para medir ángulos de las articulaciones, sensores de inclinación para medir un ángulo de inclinación del cuerpo y sensores de presión o fuerza para medir la fuerza ejercida sobre el suelo u otra superficie.

Un dispositivo así descrito puede incluir varios controles para controlar el dispositivo. Por ejemplo, el dispositivo normalmente incluye un dispositivo de selección de modo para seleccionar un modo de funcionamiento, por ejemplo, una marcha. Normalmente, un controlador que controla el funcionamiento del dispositivo está diseñado para recibir señales de los sensores de dispositivo y para controlar el funcionamiento del dispositivo en función de las señales de sensor recibidas. Por ejemplo, las señales de sensor pueden indicar si una marcha o una acción que realiza el dispositivo se desarrolla como se espera. Además, un usuario al que esté conectado el dispositivo puede realizar deliberadamente una acción que afecte la lectura de uno o más sensores. El controlador puede programarse para iniciar, continuar o interrumpir la ejecución de una acción según las lecturas de sensor. De esta forma, la persona puede controlar al menos parcialmente el funcionamiento del dispositivo inclinándose o realizando otras acciones que puedan afectar las lecturas de sensor.

El estudio continuo y la experiencia con el diseño y uso de dispositivos de exoesqueleto de asistencia a la locomoción motorizada han llevado a una mayor comprensión de su funcionamiento. Un objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de exoesqueleto de asistencia a la locomoción motorizada con un diseño novedoso basado en esta mayor comprensión.

Otros objetivos y ventajas de la presente invención se harán evidentes después de leer la presente invención y revisar los dibujos adjuntos.

El documento US7.628.766 divulga un potenciador de extremidades inferiores que puede ser usado por un usuario para permitirle llevar una carga que incluye dos soportes para piernas que tienen una pluralidad de enlaces articulados. Los extremos proximales de los soportes de piernas están conectados a un marco posterior adaptado para soportar la carga. Los extremos distales de los soportes de piernas están conectados a dos enlaces de pies. Los soportes de piernas están accionados por una pluralidad de actuadores adaptados para aplicar pares a los soportes de piernas en respuesta al movimiento de las piernas del usuario.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Se proporciona así, de acuerdo con la invención, un dispositivo de exoesqueleto de asistencia a la locomoción según la reivindicación 1.

Además, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención, el dispositivo incluye un control remoto.

Además, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención, el algoritmo comprende operar la articulación motorizada para balancear una pierna trasera hacia adelante cuando una inclinación detectada por el sensor de inclinación excede un valor umbral.

Además, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención, el algoritmo comprende operar la articulación motorizada para extender una pierna delantera hacia atrás cuando una inclinación detectada por el sensor de inclinación excede un valor umbral.

Además, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención, una articulación está provista de un sensor de ángulo para detectar un ángulo entre los dos tirantes conectados por la articulación.

Además, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención, el algoritmo incluye instrucciones para accionar las articulaciones motorizadas de acuerdo con el ángulo detectado.

Además, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención, el algoritmo incluye detener el movimiento hacia adelante de una pierna cuando el ángulo detectado está dentro de un rango predeterminado de ángulos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para comprender mejor la presente invención y apreciar sus aplicaciones prácticas, se proporcionan y referencian las siguientes figuras a continuación. Se debe tener en cuenta que las figuras se dan solo como ejemplos y de ninguna manera limitan el alcance de la invención. Los componentes iguales se indican con números de referencia iguales.

La figura 1A es una vista lateral de un dispositivo de exoesqueleto de asistencia a la locomoción de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención.

La figura 1B es una vista frontal del aparato mostrado en la figura 1A.

La figura 1C es un diagrama de bloques de control del aparato mostrado en la figura 1 A.

La figura 2A ilustra esquemáticamente un método para controlar un dispositivo de exoesqueleto de asistencia a la locomoción de acuerdo con las realizaciones de la presente invención para permitir que un usuario dé un paso.

La figura 2B es un diagrama de flujo de un método para dar un paso, de acuerdo con realizaciones de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES

En la siguiente descripción detallada, se establecen numerosos detalles específicos para proporcionar una comprensión completa de la invención. Sin embargo, aquellos con conocimientos ordinarios en la materia entenderán que la invención puede practicarse sin estos detalles específicos. En otros casos, no se han descrito en detalle métodos, procedimientos, componentes, módulos, unidades y/o circuitos bien conocidos para no ensombrecer la invención.

Las realizaciones de la invención pueden incluir un artículo tal como un medio legible por computadora o procesador, o un medio de almacenamiento de computadora o procesador, tal como por ejemplo una memoria, una unidad de disco o una memoria flash USB, que codifica, incluye o almacena instrucciones, por ejemplo, instrucciones ejecutables por computadora, que cuando son ejecutadas por un procesador o controlador, llevan a cabo los métodos divulgados en el presente documento.

Un dispositivo de exoesqueleto de asistencia a la locomoción de acuerdo con las realizaciones de la presente invención normalmente incluye uno o más tirantes o soportes. Cada tirante puede sujetarse o fijarse de otro modo a una parte del cuerpo del usuario. Normalmente, uno o más soportes de tronco se pueden fijar al tronco, en particular al torso inferior, del usuario. Se pueden colocar otros tirantes en secciones de las piernas del usuario. Cada tirante o soporte del aparato suele estar unido mediante una articulación u otra conexión a uno o más componentes del aparato. Una articulación puede permitir el movimiento relativo entre los componentes unidos. Por ejemplo, una articulación puede permitir un movimiento relativo entre un tirante y un soporte adyacente.

El dispositivo de exoesqueleto de asistencia a la locomoción puede incluir uno o más conjuntos de accionamiento motorizados. Se puede operar un conjunto de accionamiento motorizado para mover una o más partes del cuerpo del usuario. Por ejemplo, un conjunto de accionamiento motorizado puede flexionar una articulación. La flexión coordinada de una o más articulaciones puede impulsar una o más extremidades del cuerpo del usuario.

Normalmente, una articulación puede estar provista de uno o más sensores para detectar las posiciones y orientaciones relativas de varios componentes del aparato. Las posiciones relativas de los componentes del aparato pueden indicar las posiciones relativas de las partes del cuerpo a las que están unidos los componentes. Por ejemplo, un sensor puede medir y generar una señal que indique, por ejemplo, el ángulo entre dos tirantes unidos en una articulación. El dispositivo de exoesqueleto de asistencia a la locomoción incluye uno o más sensores de inclinación. La experiencia adquirida con respecto a caminar de forma asistida con un dispositivo de exoesqueleto ha demostrado que la inclinación hacia adelante de un usuario que usa el dispositivo de exoesqueleto puede utilizarse de manera efectiva para el funcionamiento del dispositivo. Por ejemplo, una inclinación del usuario hacia adelante puede indicar que el usuario desea caminar hacia adelante. Por ejemplo, cuando el usuario se inclina hacia adelante, el aparato puede accionarse para iniciar un paso hacia adelante. Por ejemplo, caminar hacia adelante puede incluir una secuencia repetida de balanceos de piernas. Un balanceo de piernas puede incluir una secuencia de operaciones que incluye levantar la pierna trasera, extender la pierna levantada hacia adelante y bajar la pierna. Normalmente, las manos del usuario pueden moverse hacia adelante para provocar una inclinación hacia adelante (o "evitar una caída"), levantando una pierna trasera del suelo. Cuando la pierna trasera esté separada del suelo, el dispositivo de exoesqueleto puede iniciar la secuencia de operaciones descrita anteriormente. La secuencia de operación anterior puede así blancear la pierna que inicialmente está detrás hacia adelante hasta apoyarla en el suelo en un punto delante de la pierna delantera inicial. De esta manera, el aparato puede ayudar al usuario a caminar hacia adelante.

Por lo tanto, un sensor de inclinación de un dispositivo de exoesqueleto de asistencia a la locomoción de acuerdo con las realizaciones de la presente invención está ubicado en una parte del aparato que se inclina con el dispositivo. Por ejemplo, el sensor de inclinación puede estar ubicado en un tirante del aparato que está diseñado para fijarse al torso inferior o superior del usuario. Por ejemplo, el sensor de inclinación se puede montar en un panel lateral, trasero o frontal de un soporte de tronco diseñado para fijarse al torso inferior del usuario. El sensor de inclinación puede montarse alternativamente en cualquier componente del dispositivo de exoesqueleto que esté fijado de manera sustancialmente rígida a dicho tirante. Por ejemplo, una mochila del dispositivo de exoesqueleto puede estar sujeta de manera rígida a un soporte de tronco, o sujetarse a través de un conector sustancialmente rígido que no permita más que una pequeña cantidad de flexibilidad. En tal caso, el sensor de inclinación puede montarse en la mochila o dentro de ella.

La figura 1A es una vista lateral de un dispositivo de exoesqueleto de asistencia a la locomoción de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención. La figura 1B es una vista frontal del aparato mostrado en la figura 1A. La figura 1C es un diagrama de bloques de control del aparato mostrado en la figura 1A.

Los componentes del dispositivo de exoesqueleto 10 pueden unirse al cuerpo de un usuario. Por ejemplo, un soporte de tronco 12 puede fijarse al torso inferior del usuario por encima de la pelvis. Los tirantes de segmento de pierna 14 pueden fijarse cada uno a una sección de la pierna del usuario. Las bandas o correas, tales como las correas 22, conectadas al soporte del tronco 12 y a los tirantes de segmento de pierna 14, pueden envolver al menos parcialmente partes del cuerpo del usuario. De esta manera, las correas 22 pueden garantizar que cada componente de tirante del dispositivo de exoesqueleto 10 se adhiera a una parte correspondiente apropiada del cuerpo del usuario. De esta manera, el movimiento del componente de tirante puede mover la parte del cuerpo sujeta. Normalmente, los componentes del dispositivo de exoesqueleto 10 pueden ajustarse para permitir que el dispositivo de exoesqueleto 10 se ajuste de manera óptima al cuerpo de un usuario específico.

Los componentes de tirante del dispositivo de exoesqueleto 10, tales como el soporte de tronco 12 y los tirantes de segmento de pierna 14, pueden conectarse entre sí a través de las articulaciones 16. Por ejemplo, dos soportes de segmento de pierna 14 pueden conectarse en la articulación de rodilla 16a. Un tirante de segmento de pierna 14 y un soporte de tronco 12 pueden conectarse en la articulación de cadera 16b. Cada articulación 16 puede incluir un actuador 32 para accionar el movimiento angular relativo entre los componentes conectados por cada articulación 16.

Cada actuador puede ser controlado por el controlador 26. Por ejemplo, el controlador 26 puede estar ubicado en la mochila 18 del dispositivo de exoesqueleto 10. Alternativamente, los componentes del controlador 26 pueden incorporarse al soporte de tronco 12, a los tirantes de segmento de pierna 14 o a otros componentes del dispositivo de exoesqueleto 10. Por ejemplo, el controlador 26 puede incluir una pluralidad de dispositivos electrónicos intercomunicados. La intercomunicación puede ser cableada o inalámbrica. De manera similar, la comunicación entre el controlador 26 y los componentes del dispositivo de exoesqueleto 10, tal como un actuador 32 o un sensor o control, puede ser cableada o inalámbrica.

El controlador 26 puede ser alimentado por la fuente de alimentación 28. Por ejemplo, la fuente de alimentación 28 puede incluir una o más baterías recargables y circuitos electrónicos apropiados para permitir la recarga de las baterías (por ejemplo, mediante la conexión a una fuente de alimentación externa). La fuente de alimentación 28 puede estar ubicada en la mochila 18.

Cada articulación 16 también puede estar provista de un sensor de ángulo 30 para detectar un ángulo relativo entre los componentes conectados por la articulación 16. Se puede comunicar una señal de salida de cada sensor de ángulo 30 al controlador 26. La señal de salida puede indicar un ángulo relativo actual entre los componentes conectados.

El sensor de inclinación 24 puede montarse en el soporte de tronco 12. Alternativamente, el sensor de inclinación 24 puede estar ubicado en cualquier otro componente del dispositivo de exoesqueleto 10 cuyo ángulo de inclinación refleje el ángulo de inclinación del soporte de tronco del dispositivo de exoesqueleto 10. Se puede comunicar una señal de salida del sensor de inclinación 24 al controlador 26. La señal de salida puede indicar, por ejemplo, un ángulo entre el soporte de tronco 12 y la vertical.

El dispositivo de exoesqueleto 10, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención, puede incluir uno o más sensores auxiliares 31 adicionales. Por ejemplo, los sensores auxiliares 31 pueden incluir uno o más sensores sensibles a la presión. Por ejemplo, un sensor sensible a la presión puede medir una fuerza del suelo ejercida sobre el dispositivo de exoesqueleto 10. Por ejemplo, se puede incluir un sensor de fuerza sobre el suelo en una superficie diseñada para fijarse a la parte inferior del pie del usuario.

El dispositivo de exoesqueleto 10 puede estar provisto de uno o más controles para permitir entrada de usuario u otra entrada externa. Por ejemplo, el dispositivo de exoesqueleto 10 puede incluir un conjunto de control remoto 20. El conjunto de control remoto 20 puede incluir uno o más pulsadores, interruptores, paneles táctiles u otros controles similares operados manualmente que un usuario puede operar. Normalmente, el conjunto de control remoto 20 puede incluir uno o más controles para seleccionar un modo de operación. Por ejemplo, el funcionamiento de un control del conjunto de control remoto 20 puede generar una señal de salida para comunicación con el controlador 26. La señal comunicada puede indicar una solicitud de usuario para iniciar o continuar un modo de operación. Por ejemplo, la señal comunicada puede indicar al controlador que inicie o continúe una operación de caminar hacia adelante cuando se reciben las señales de sensor apropiadas. Por dar otro ejemplo, el conjunto de control remoto 20 puede incluir un control para encender o apagar el dispositivo de exoesqueleto 10.

Normalmente, el conjunto de control remoto 20 puede estar diseñado para ser montado en una ubicación a la que el usuario pueda acceder fácilmente. Por ejemplo, el conjunto de control remoto 20 puede estar provisto de una banda o correa. La correa puede permitir fijar el conjunto de control remoto 20 a la muñeca o al brazo del usuario (como se muestra en las figuras 1A y 1B). De esta manera, el conjunto de control remoto 20 puede ser operado cómodamente con los dedos en el brazo opuesto al brazo en el que está montado. Alternativamente, el conjunto de control remoto 20, o parte del mismo, puede montarse en una muleta, en la parte delantera del torso del usuario, en la parte delantera del soporte de tronco 12 o en cualquier otra ubicación de fácil acceso. Alternativamente, el conjunto de control remoto 20 puede incluir varios controles separados, cada uno de los cuales se comunica por separado con el controlador 26 y cada uno está montado en una ubicación separada.

Un dispositivo de exoesqueleto de asistencia a la locomoción de acuerdo con las realizaciones de la presente invención puede utilizarse para ayudar a un usuario discapacitado a caminar. Por ejemplo, una o más articulaciones 16 y tirantes de segmento de pierna 14 pueden controlarse para mover las piernas de una manera que permite una actividad seleccionada. Por ejemplo, las articulaciones 16 y los tirantes de segmento de pierna 14 pueden manipularse para permitir que un usuario camine. El control de una articulación 16 puede depender de acciones previas realizadas y de la entrada de al menos un sensor de ángulo 30 y un sensor de inclinación 24.

La figura 2A ilustra esquemáticamente un método para controlar un dispositivo de exoesqueleto de asistencia a la locomoción de acuerdo con las realizaciones de la presente invención para permitir que un usuario dé un paso. La figura 2B es un diagrama de flujo de un método para dar un paso, de acuerdo con realizaciones de la presente invención. El método ilustrado incluye balancear la pierna 44a, que inicialmente (etapa 40a) es una pierna trasera, hacia adelante. Al concluir el paso (etapa 40j), la pierna 44a se posiciona delante de la pierna delantera 44b inicial. El método puede luego repetirse con las piernas 44a y 44b invirtiendo sus roles. El método ilustrado supone que el usuario dispone de un par de muletas y es capaz de manipularlas. En la descripción que sigue también se hace referencia a los componentes que se muestran en las figuras 1A-1C.

Para ser asistido de manera efectiva por el método ilustrado, un usuario puede requerir entrenamiento y práctica. Por ejemplo, el entrenamiento puede implicar sesiones de práctica utilizando el dispositivo de exoesqueleto junto con otros equipos como barras paralelas o un andador. Varias etapas de un programa de entrenamiento pueden enseñar al usuario cómo mantener el equilibrio y cómo caminar cuando usa el dispositivo de exoesqueleto. Además, durante el programa de entrenamiento, un programa de control almacenado en una memoria asociada al controlador 26 (figura 1C) puede ser adaptado a un usuario en particular. Por ejemplo, un parámetro que indica un ángulo de inclinación umbral o un ángulo de flexión de articulación se puede ajustar para adaptarse a las capacidades o preferencias de un usuario en particular. El usuario puede aprender a coordinar la manipulación de las muletas con las acciones del dispositivo exoesqueleto para optimizar la efectividad de caminar de forma asistida.

Por ejemplo, en la etapa 40a del método ilustrado, se supone que la pierna 44b es inicialmente una pierna delantera y la pierna 44a es inicialmente una pierna trasera. Ambas piernas 44a y 44b descansan inicialmente sobre el suelo u otra superficie de apoyo, y ambas piernas 44a y 44b soportan aproximadamente por igual el peso del cuerpo del usuario. El usuario puede señalizar su deseo de caminar hacia adelante, por ejemplo, accionando un control del control remoto 20 (paso 48 de la figura 2B). El usuario puede iniciar un paso moviendo las muletas 42 hacia adelante. (Aunque las muletas 42 se ilustran esquemáticamente en forma de un solo segmento de línea, debe entenderse que normalmente se hace referencia a un par de muletas. Las muletas, normalmente ubicadas en lados opuestos del cuerpo del usuario, normalmente se mueven hacia adelante en paralelo una con otra). A medida que las muletas 42 se mueven hacia adelante, el dispositivo de exoesqueleto 10, con el usuario, se inclina hacia adelante.

Durante este tiempo, el controlador monitoriza el sensor de inclinación 24 (paso 50 de la figura 2B) para determinar si la inclinación indicada es suficiente (por ejemplo, mayor que un valor de ángulo de inclinación umbral) para permitir el balanceo de la pierna 44a hacia adelante (paso 52). Si el ángulo de inclinación indicado no es suficiente, se puede comparar el tiempo de un temporizador con un tiempo umbral (paso 53). Por ejemplo, un temporizador puede comenzar cuando el funcionamiento de un control del control remoto 20 indica un deseo de iniciar una secuencia de caminar, o cuando el sensor de inclinación 24 indica el comienzo de la inclinación. Alternativamente, una pluralidad de temporizadores (o funciones de temporizador) pueden monitorizar el tiempo transcurrido desde una pluralidad de eventos desencadenantes. Si el tiempo transcurrido indica que se agotó el tiempo, el dispositivo de exoesqueleto 10 puede iniciar una secuencia para salir del modo caminar (paso 55). Por ejemplo, el dispositivo de exoesqueleto 10 puede iniciar un modo de "posición de pie" para llevar al usuario a una posición de pie. Alternativamente, la operación puede detenerse hasta que se reciba otra señal de control.

Si no se detecta un tiempo de espera, continúa la monitorización de las señales de inclinación (volviendo al paso 50).

En la etapa 40b, el usuario continúa moviendo las muletas 42 hacia adelante y el dispositivo de exoesqueleto 10, con el usuario, continúa inclinándose hacia adelante. El peso del cuerpo del usuario comienza a desplazarse hacia la pierna 44b, que es la pierna delantera.

En la etapa 40c, las muletas 42 están en una posición adelantada. Los codos del usuario comienzan a flexionarse para permitir que el dispositivo de exoesqueleto 10 continúe inclinándose hacia adelante. La pierna 44a comienza a elevarse para interrumpir el contacto con el suelo. El peso del cuerpo del usuario ahora está soportado por la pierna 44b y las muletas 42.

En la etapa 40d, la flexión continua del codo del usuario puede provocar que el dispositivo de exoesqueleto 10 se incline hacia adelante lo suficiente como para activar el dispositivo de exoesqueleto 10 para iniciar un paso. Por ejemplo, en este punto, un sensor de inclinación 24 puede generar una señal de inclinación. La señal de inclinación generada puede procesarse (por ejemplo, mediante el controlador 26) para indicar que el ángulo de inclinación del dispositivo de exoesqueleto 10 es igual o mayor que un ángulo umbral. Un ángulo de inclinación igual al ángulo de umbral puede desencadenar el inicio de una secuencia de pasos (paso 52). Luego, el controlador 26 puede, al recibir la señal de inclinación generada, iniciar un programa de control para operar el dispositivo de exoesqueleto 10 para iniciar un paso balanceando la pierna 44a hacia adelante.

En la etapa 40e, el dispositivo de exoesqueleto 10 comienza a balancear la pierna 44a hacia adelante. Por ejemplo, el controlador 26 puede hacer que la articulación de rodilla 16a de la pierna 44a se flexione en un ángulo predeterminado. Al mismo tiempo, el controlador 26 puede hacer que la articulación de cadera 16b de la pierna 44a comience a flexionarse hacia adelante, balanceando así la pierna 44a hacia adelante (paso 54). Durante el movimiento de la pierna 44a, el controlador 26 puede monitorizar las señales de salida de uno o más sensores de ángulo 30 (paso 56) para verificar que la pierna 44a se esté moviendo de acuerdo con criterios predeterminados. La monitorización de la señal de salida también puede indicar si el paso está completo o si debe continuar el movimiento hacia adelante de la pierna 44a (paso 58).

En la etapa 40f, el dispositivo de exoesqueleto 10 continúa balanceando la pierna 44a hacia adelante. Por ejemplo, el controlador 26 puede continuar flexionando la articulación de cadera 16b de la pierna 44a para balancear la pierna 44a hacia adelante. Al mismo tiempo, la articulación de cadera 16b' de la pierna 44b se extiende para elevar el tronco 46 hacia una posición erguida (similar a su posición en la etapa 40a). El usuario puede empujar hacia abajo las muletas 42 para ayudar en esta operación.

En la etapa 40g, el dispositivo de exoesqueleto 10 continúa moviendo la pierna 44a hacia adelante y la 44b hacia atrás para aproximar una a la otra. Por ejemplo, el controlador 26 puede continuar operando la articulación de cadera 16b de la pierna 44a para balancear la pierna 44a hacia adelante, y la articulación de cadera 10b' y de la pierna 44b para extender y estirar la pierna 44b.

En la etapa 40h, el dispositivo de exoesqueleto 10 continúa moviendo la pierna 44a hacia adelante por delante de la pierna 44b y extendiendo la pierna 44b. Por ejemplo, el controlador 26 puede continuar operando la articulación de cadera 16b de la pierna 44a para balancear la pierna 44a hacia adelante y la articulación de cadera 10b' de la pierna 44b para estirar la pierna 44b.

En la etapa 40i, el dispositivo de exoesqueleto 10 continúa moviendo la pierna 44a hacia adelante y la pierna 44b hacia atrás. Por ejemplo, el controlador 26 puede continuar operando la articulación de cadera 16b de la pierna 44a y extender la articulación de cadera 16b' de la pierna 44b para balancear la pierna 44a hacia adelante. Al mismo tiempo, el dispositivo de exoesqueleto 10 puede extender la articulación de rodilla 16a para estirar la pierna 44a. Por ejemplo, el controlador 26 puede recibir una señal de los sensores de ángulo 30 de las articulaciones de cadera 16b y 16b'. La señal detectada puede indicar que un ángulo detectado está dentro de un rango predeterminado de ángulos que indica un paso completado (paso 58). El controlador 26 puede entonces operar la articulación de rodilla 16a de la pierna 44a para extender y estirar la pierna 44a. Durante la operación de estiramiento, el controlador 26 puede monitorizar las señales de los sensores de ángulo 30 de la articulación de rodilla 16a de la pierna 44a para verificar cuándo la pierna está lo suficientemente estirada como para detener la operación de la articulación de rodilla 16a.

En la etapa 40j, la pierna 44a se extiende hacia adelante y es una pierna delantera, mientras que la pierna 44b es una pierna trasera. Por tanto, la etapa 40j es esencialmente idéntica a la etapa 40a, con los roles de las piernas 44a y 44b invertidos. De este modo, el dispositivo de exoesqueleto 10 ha realizado un único paso. Si todavía se selecciona el modo caminar (paso 59), se pueden repetir las etapas 40a a 40j, con los roles de las piernas 44a y 44b invertidos (regresar al paso 50). La operación continuada de esta manera puede permitir que un usuario al que está unido el dispositivo de exoesqueleto 10 pueda caminar.

Si ya no se selecciona el modo caminar, la operación de caminar puede detenerse. Por ejemplo, el dispositivo de exoesqueleto 10 puede hacer que el usuario cambie a una posición de pie (paso 60). Alternativamente, el dispositivo puede detener la operación e ignorar cualquier otra señal de inclinación.

Como se discutió anteriormente, un usuario puede practicar caminar con el dispositivo de exoesqueleto 10 para aprender a coordinar los movimientos del cuerpo y los movimientos de las muletas con el funcionamiento del dispositivo de exoesqueleto 10. Por ejemplo, un programa de entrenamiento puede comenzar con la práctica del equilibrio y caminar utilizando el dispositivo exoesqueleto 10 entre barras paralelas. El usuario puede luego progresar y aprender a mantener el equilibrio usando el dispositivo de exoesqueleto 10 con muletas o un andador. Finalmente, el usuario podrá practicar caminar utilizando el dispositivo exoesqueleto 10 y muletas, de manera de ejecutar el método ilustrado en la figura 2A.

De acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención, un método de operación puede incluir la monitorización de una señal generada por el sensor de inclinación 24 junto con señales generadas por uno o más sensores de ángulo 30. Por ejemplo, las señales pueden indicar una configuración inesperada o una combinación de lecturas de sensores. En este caso, el controlador 26 puede ejecutar una o más actividades para verificar el funcionamiento correcto o para evitar otras situaciones inesperadas. Por ejemplo, el controlador 26 puede generar una alerta audible, visible o palpable para el usuario, utilizando un dispositivo de advertencia apropiado. Al mismo tiempo, el controlador 26 puede pausar o detener la operación del dispositivo de exoesqueleto 10 hasta recibir una señal de confirmación del usuario. Por ejemplo, el usuario puede operar el control remoto 20 para indicar la continuación de una operación o, alternativamente, abortar una operación. Al abortar una operación, el controlador 26 puede operar el dispositivo de exoesqueleto 10 para ayudar a mantener la estabilidad del usuario. De manera similar, si las señales generadas son consistentes con una situación de emergencia, tal como una caída, el controlador 26 puede operar el dispositivo de exoesqueleto 10 de una manera predeterminada para minimizar cualquier riesgo de lesión para el usuario.

De acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención, el dispositivo de exoesqueleto 10 puede estar provisto de uno o más sensores de fuerza sobre el suelo. Por ejemplo, un sensor de fuerza sobre el suelo puede estar ubicado en un soporte de pie diseñado para sostener el pie del usuario. Por ejemplo, la ejecución de una operación por el dispositivo de exoesqueleto 10 puede depender de la recepción de una o más señales predeterminadas de los sensores de fuerza sobre el suelo.

Debe quedar claro que la descripción de las realizaciones y figuras adjuntas que se exponen en esta memoria descriptiva sirven únicamente para una mejor comprensión de la invención, sin limitar su alcance. El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de exoesqueleto de asistencia a la locomoción (10) que comprende:

una pluralidad de tirantes que incluyen un soporte de tronco (12) para fijar, en uso, a una parte del torso de una persona y tirantes de segmento de pierna (14), en donde cada tirante de segmento de pierna (14) se conecta, en uso, a una sección de una pierna de la persona;

al menos una articulación motorizada (16) para conectar un tirante de pierna (14) de cada pierna a dicho soporte de tronco (12) y para proporcionar un movimiento angular relativo entre cada tirante de pierna (14) y el soporte de tronco (12);

al menos un sensor de inclinación (24) montado en el soporte de tronco (12) para detectar una inclinación hacia adelante del soporte del tronco (12) del exoesqueleto y generar una señal correspondiente a la inclinación; y

un controlador (26):

para recibir la señal generada desde dicho al menos un sensor de inclinación (24) y programado con un algoritmo con instrucciones para accionar al menos una articulación motorizada de cada tirante de pierna (14) para el movimiento hacia adelante del exoesqueleto de acuerdo con la señal detectada que indica que la persona desea caminar hacia adelante cuando la señal generada indica que la inclinación hacia adelante detectada es igual o mayor que un valor umbral dentro de un tiempo umbral.

2. Un dispositivo según se reivindica en la reivindicación 1, que comprende un control remoto.

3. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 1, en el que la articulación motorizada accionada para el tirante de pierna que sujeta la pierna trasera funciona para balancear la pierna trasera hacia adelante cuando la inclinación detectada excede el valor umbral.

4. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 1, en el que la articulación motorizada accionada para el tirante de pierna que sujeta la pierna delantera extiende la pierna delantera hacia atrás cuando la inclinación detectada excede el valor umbral.

5. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 1, en el que una articulación de cada una de dichas articulaciones motorizadas está provista de un sensor de ángulo para detectar un ángulo entre cada respectivo tirante de pierna y el soporte de tronco.

6. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 5, en el que el algoritmo incluye instrucciones para accionar las articulaciones motorizadas de acuerdo con el ángulo detectado.

7. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 6, en el que el algoritmo incluye instrucciones para detener el movimiento hacia adelante de una pierna cuando el ángulo detectado está dentro de un rango predeterminado de ángulos.