ES2968225T3

ES2968225T3 - Métodos de comunicación y control para exoesqueleto

Info

Publication number: ES2968225T3
Application number: ES16780744T
Authority: ES
Inventors: Reuben Sandler; Katherine Strausser; Mark Fiedler; Kurt Amundson; Dan Brown; Renata Smith; Matthew Sweeney; Russdon Angold; Niel Mccaffrey; Duane Edmonds; Chris Meadows; Jared Jones; Kelly Mettler
Original assignee: Ekso Bionics Inc
Current assignee: Ekso Bionics Inc
Priority date: 2015-04-14
Filing date: 2016-04-14
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2036-04-14
Also published as: US20180092536A1; EP3283040A1; CA2982778C; EP3283040B1; US10694948B2; CN107847389B; PL3283040T3; EP3283040A4; WO2016168463A1; CN107847389A; CA2982778A1; WO2016168463A8

Abstract

Un primer exoesqueleto está en comunicación con un servidor central (210) o un dispositivo periférico (705, 706). El primer exoesqueleto recopila los primeros datos y transmite los primeros datos al servidor central (210) o dispositivo periférico (705, 706). El servidor central (210) o dispositivo periférico (705, 706) genera segundos datos usando los primeros datos y transmite los segundos datos al primer exoesqueleto o a un segundo exoesqueleto. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Métodos de comunicación y control para exoesqueleto

Campo de la invención

La presente invención se refiere a dispositivos y métodos que aumentan la fuerza del usuario y/o ayudan en la prevención de lesiones durante la realización de ciertos movimientos o tareas.

Más concretamente, la presente invención se refiere a dispositivos y métodos adecuados para uso terapéutico con pacientes que tienen función neuromuscular/muscular deteriorada de los apéndices o dispositivos adecuados para su uso por personas que utilizan herramientas pesadas o realizan tareas en que soportan peso. Cada uno de estos dispositivos incluye un conjunto de miembros artificiales, siendo los miembros artificiales móviles mediante actuadores bajo la dirección de un sistema de control. Los dispositivos potencian la función de los apéndices del usuario para actividades que incluyen, pero no se limitan a, permitir caminar a una persona discapacitada, otorgar mayor fuerza y resistencia en los brazos del usuario o permitir que el usuario cargue más peso mientras camina.

Antecedentes de la invención

Se han diseñado exoesqueletos portátiles para aplicaciones médicas, comerciales y militares. Los dispositivos médicos de exoesqueleto restauran y rehabilitan la función muscular adecuada en pacientes con trastornos que afectan el control muscular. Los dispositivos médicos de exoesqueleto tienen sistemas de aparatos ortopédicos motorizados que pueden aplicar fuerzas a los apéndices del usuario. En un entorno de rehabilitación, los exoesqueletos médicos son controlados por un fisioterapeuta que utiliza uno de una pluralidad de posibles medios de entrada para controlar un sistema de control de exoesqueleto. A su vez, el sistema de control de exoesqueleto actúa la posición de los aparatos ortopédicos motorizados, lo que da como resultado la aplicación de fuerza y, normalmente, el movimiento del cuerpo del usuario. Los exoesqueletos médicos también se pueden utilizar fuera de un entorno terapéutico para otorgar una mejor movilidad a una persona discapacitada. Los exoesqueletos comerciales y militares se utilizan para aliviar las cargas que soportan los trabajadores o soldados durante su trabajo u otras actividades, previniendo de este modo lesiones y aumentando la resistencia y fuerza de estos trabajadores o soldados. Los exoesqueletos portaherramientas están equipados con brazos portaherramientas que soportan el peso de una herramienta, lo que reduce la fatiga del usuario al proporcionar asistencia para sujetar la herramienta. Cada brazo portaherramientas transfiere la fuerza vertical necesaria para sostener la herramienta a través de las piernas del exoesqueleto en lugar de a través de los brazos y el cuerpo del usuario. De manera similar, los exoesqueletos que soportan peso transfieren el peso de una carga de exoesqueleto a través de las piernas del exoesqueleto en lugar de a través de las piernas del usuario. En algunos casos, los exoesqueletos que soportan peso están diseñados para transportar una carga específica, como una mochila pesada. En otros casos, los exoesqueletos militares soportan el peso de la armadura. Los exoesqueletos comerciales y militares pueden tener articulaciones actuadas que aumentan la fuerza de un usuario, estando controladas estas articulaciones actuadas por un sistema de control de exoesqueleto, y el usuario que usa cualquiera de una pluralidad de posibles medios de entrada para controlar el sistema de control de exoesqueleto. La patente internacional WO 2012/097156 describe un sistema de comunicación para controlar un dispositivo de aumento humano motorizado en donde un parámetro del dispositivo se ajusta sobre la marcha. El documento US 2014/073486 A1 describe un sistema de medición fisiológica configurado para minimizar el consumo de energía ajustando automáticamente la velocidad a la que se recopilan y transmiten datos fisiológicos. El documento US 2006/000420 A1 describe un sistema de supervisión de caballos que comprende sensores configurados para proporcionar velocidades de transmisión de datos más altas cuando miden cambios más rápidos.

En los exoesqueletos motorizados, los sistemas de control de exoesqueleto establecen y controlan trayectorias en las articulaciones del exoesqueleto, lo que da como resultado el movimiento del exoesqueleto. Estas trayectorias se pueden establecer como metodologías basadas en posición, basadas en fuerza o una combinación de ambas, como las que se ven en los controladores de impedancia. Los sistemas de control basados en la posición se pueden modificar directamente mediante la modificación de las posiciones establecidas. De manera similar, los sistemas de control basados en la fuerza se pueden modificar directamente mediante la modificación de los perfiles de fuerza establecidos. Los movimientos complicados del exoesqueleto, como caminar en un exoesqueleto médico ambulatorio, son controlados por un sistema de control de exoesqueleto mediante el uso de una serie de trayectorias del exoesqueleto, requiriendo movimientos del exoesqueleto cada vez más complicados una serie de trayectorias del exoesqueleto cada vez más complicadas. Estas series de trayectorias pueden ser cíclicas, como el exoesqueleto que da una serie de pasos con cada pierna, o pueden ser discretas, como un exoesqueleto que se eleva desde una posición sentada a una posición de pie. En el caso de un exoesqueleto ambulatorio, durante una sesión de rehabilitación y/o durante el transcurso de la rehabilitación, es muy beneficioso para el fisioterapeuta tener la capacidad de modificar las posiciones establecidas y/o los perfiles de fuerza establecidos dependiendo de la fisiología concreta o etapa de rehabilitación de un paciente. Sin embargo, es complejo y difícil construir una interfaz de control de exoesqueleto que permita toda la gama de modificaciones deseadas por el fisioterapeuta durante la rehabilitación. Además, es importante que la interfaz de control no sólo permita toda la gama de modificaciones que pueda desear el fisioterapeuta sino también que la interfaz con el fisioterapeuta sea intuitiva para el fisioterapeuta, quien puede no tener muchos conocimientos técnicos. Como cada usuario de exoesqueleto tiene proporciones diferentes, los exoesqueletos motorizados ajustados o personalizados se adaptarán a cada usuario de forma algo diferente, lo que requiere que el sistema de control de exoesqueleto tenga en cuenta estas diferencias en la proporción del usuario, la configuración/personalización del exoesqueleto y el ajuste del usuario del exoesqueleto dando lugar a cambios a las trayectorias establecidas del exoesqueleto.

Anteriormente se han desarrollado métodos que permiten que los exoesqueletos actuales transmitan datos de diagnóstico del exoesqueleto a un servidor central. Un ejemplo de este tipo de sistema es EKSO PULSE™, en el que un exoesqueleto envía información de estado, como el tiempo de uso o una incidencia de una caída, a un servidor central. Sin embargo, también sería beneficioso el desarrollo de un sistema que permita la transmisión de una variedad de datos desde un servidor central a un sistema de control de exoesqueleto. En dicho sistema, los datos transmitidos al exoesqueleto podrían presentarse al usuario del exoesqueleto, usarse para alguna función por parte del sistema de control de exoesqueleto o ambos. También sería útil que el exoesqueleto transmitiera tipos adicionales de datos al servidor central, permitiendo varios tipos de interacción entre el sistema de control de exoesqueleto y el servidor central. Un sistema de este tipo, en el que los datos se comunican tanto desde un exoesqueleto a un servidor central como desde un servidor central a un exoesqueleto, podría permitir muchas aplicaciones que serían útiles para el usuario del exoesqueleto, el fabricante del exoesqueleto o para terceros.

En base a lo anterior, existe una necesidad en la técnica de dispositivos y métodos que permitan la transmisión de datos desde un servidor central a un sistema de control de exoesqueleto, permitiendo también los dispositivos y métodos la comunicación bidireccional entre los sistemas de control de exoesqueleto y el servidor central en tiempo real. También existe una necesidad en la técnica de dispositivos y métodos que permitan a un usuario de exoesqueleto hacer uso de dicho enlace de comunicación para aplicaciones que aumenten la utilidad del exoesqueleto para el usuario del exoesqueleto, incluidas, pero sin limitarse a, aplicaciones como la supervisión de las necesidades de mantenimiento del exoesqueleto, supervisar el estado del usuario del exoesqueleto, recibir alertas, recibir soporte médico o técnico de un asistente virtual o humano o la navegación del exoesqueleto.

Además, existe una necesidad de dispositivos y métodos que permitan a un servidor central hacer uso de dicho enlace de comunicación para funciones analíticas que son de valor para el operador del servidor central o el usuario del exoesqueleto, incluyendo pero sin limitarse a, la identificación de usuarios de exoesqueletos específicos o el uso de diversos análisis de datos para determinar acciones óptimas para situaciones recurrentes y mitigación de caídas o para determinar qué estrategias terapéuticas producen los mejores resultados.

Además, existe una necesidad de dispositivos y métodos que permitan que los dispositivos periféricos, incluyendo, pero sin limitarse a, muletas, herramientas, vehículos, baterías reemplazables, teléfonos inteligentes, ordenadores u otros exoesqueletos, se comuniquen y estén en red con un sistema de control de exoesqueleto que está en comunicación con un servidor central a través de un enlace de datos. También existe la necesidad de dispositivos y métodos que permitan a un usuario de exoesqueleto que no lleva un exoesqueleto comunicarse con el exoesqueleto y/o un servidor central mediante el uso de un dispositivo periférico.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Un primer aspecto de la presente invención proporciona un método de comunicación entre un primer exoesqueleto y un servidor central como se reivindica en la reivindicación 1. Es un objeto de la presente invención proporcionar dispositivos y métodos que permitan la transmisión de datos desde un servidor central a un sistema de control de exoesqueleto, y los dispositivos y métodos también permiten la comunicación bidireccional entre el sistema de control de exoesqueleto y el servidor central en tiempo real. Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar dispositivos y métodos que permitan mejoras y optimización de la transmisión bidireccional de datos desde el servidor central al sistema de control de exoesqueleto, mejorando la función, seguridad y/o eficiencia del enlace de datos bidireccional.

Un segundo aspecto de la presente invención proporciona un sistema de comunicación según lo reivindicado en la reivindicación 30. Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar dispositivos y métodos que permitan a un usuario de exoesqueleto hacer uso de dicho enlace de comunicación para aplicaciones que aumentan la utilidad del exoesqueleto para el usuario del exoesqueleto, incluyendo, pero sin limitarse a, aplicaciones como supervisar las necesidades de mantenimiento del exoesqueleto, supervisar el estado del usuario del exoesqueleto, recibir alertas, recibir soporte médico o técnico de un asistente virtual o humano, navegación del exoesqueleto, funciones de interfaz de usuario y servicios sociales o de entretenimiento. También es un objeto de la presente invención proporcionar dispositivos y métodos que permitan a un sistema de control de exoesqueleto en red y a un servidor central supervisar y/o responder a cambios en el estado del exoesqueleto o en el estado del usuario del exoesqueleto, así como registrar y rastrear datos de estado y resultados de la respuesta. Además, un objeto de la presente invención es proporcionar dispositivos y métodos que permitan a un servidor central hacer uso de dicho enlace de comunicación para funciones analíticas que son valiosas para el operador del servidor central o el usuario del exoesqueleto, incluyendo pero sin limitarse a, la identificación de usuarios de exoesqueletos específicos o el uso de diversos análisis de datos para determinar acciones óptimas para situaciones recurrentes y mitigación de caídas o para determinar qué estrategias terapéuticas producen los mejores resultados.

Además, es un objeto de la presente invención proporcionar dispositivos y métodos que permitan que dispositivos periféricos, incluyendo, pero sin limitarse a, muletas, herramientas, vehículos, baterías reemplazables, teléfonos inteligentes, ordenadores u otros exoesqueletos, se comuniquen con y sean conectado en red a un sistema de control de exoesqueleto que está en comunicación con un servidor central a través de un enlace de datos y para que estos dispositivos periféricos se utilicen en diversas aplicaciones que son útiles para el usuario del exoesqueleto. También es un objeto de la presente invención proporcionar dispositivos y métodos que permitan a un usuario de exoesqueleto que no lleva puesto un exoesqueleto comunicarse con el exoesqueleto y/o un servidor central mediante el uso de un dispositivo periférico.

Se desarrollaron conceptos para un exoesqueleto en los que un enlace de datos, que ya existe en algunos exoesqueletos como una forma de transmitir información limitada del estado del exoesqueleto de vuelta a un servidor central, se utiliza para transmitir tipos adicionales de datos desde un sistema de control de exoesqueleto al servidor central, utilizando el servidor central también este enlace de datos para transmitir datos al sistema de control de exoesqueleto. Esta transmisión bidireccional de datos permite una variedad de aplicaciones útiles para el usuario del exoesqueleto, mejoras en el funcionamiento del exoesqueleto y nuevos tipos de análisis basados en un servidor central que antes no estaban disponibles. Se siguieron desarrollando conceptos para dispositivos y métodos que aumentan la eficacia y seguridad de la comunicación entre el sistema de control de exoesqueleto y el servidor central.

Además, se desarrollaron conceptos sobre formas mediante las cuales la comunicación bidireccional entre el sistema de control de exoesqueleto y el servidor central podría usarse para una variedad de aplicaciones útiles para un usuario de exoesqueleto, incluyendo, pero sin limitarse a, aplicaciones como interacción con un fisioterapeuta virtual o remoto, interacción con un asistente virtual o remoto, asistencia "en ruta" solicitada por el usuario, ejercicios o juegos de aprendizaje, aplicaciones de redes sociales, recepción de alertas, configuraciones de interfaz de usuario o características basadas en la habilidad del usuario del exoesqueleto, modificaciones del sistema seleccionadas por el usuario o un panel de datos personalizado creado por el usuario o el fisioterapeuta.

También se desarrollaron conceptos sobre formas mediante las cuales el servidor central podría utilizar la comunicación bidireccional entre el sistema de control de exoesqueleto y el servidor central para analizar los datos recibidos sobre el exoesqueleto o el usuario del exoesqueleto, incluyendo datos como la presión arterial del usuario o rango de movimiento, rendimiento del exoesqueleto o estado de mantenimiento, uso de energía en diversas tareas, rendimiento del usuario en una variedad de maniobras o datos sobre el entorno en el que se maneja el exoesqueleto. Los resultados de este análisis desencadenan ciertos eventos, incluyendo, pero sin limitarse a, solicitud de asistencia de emergencia, notificación a un fisioterapeuta o técnico o bloqueo o concesión de ciertas características del exoesqueleto. Se desarrollaron aún más conceptos en los que el análisis utiliza el aprendizaje automático, el aprendizaje profundo, la computación cognitiva o la computación neuromórfica para analizar los datos en busca de funciones como el análisis predictivo de fallos o la optimización del movimiento del exoesqueleto o su uso en diversos escenarios.

Además, se desarrollaron conceptos sobre formas mediante las cuales la red de comunicación entre el sistema de control de exoesqueleto y el servidor central podría usarse para permitir que el sistema de control de exoesqueleto se comunique con dispositivos periféricos u otros exoesqueletos. Esto permite compartir datos entre el servidor central, uno o más exoesqueletos y una pluralidad de dispositivos periféricos habilitados para la comunicación, interactuando el usuario del exoesqueleto con esta red de sistemas a través del sistema de control de exoesqueleto y/o uno o más dispositivos periféricos. Dichos dispositivos periféricos incluyen, pero no se limitan a, teléfonos inteligentes, relojes inteligentes, tabletas, auriculares de tipo Google Glass™, ordenadores personales o portátiles, muletas, bastones, andadores, estaciones de carga, sillas de ruedas, dispositivos inteligentes para el hogar o la oficina (por ejemplo, cerraduras de puertas). y vehículos accesibles para sillas de ruedas. Las aplicaciones para estos dispositivos periféricos en red incluyen, pero no se limitan a, el uso de servicios de ubicación basados en teléfonos inteligentes, intercambio de datos de detección del entorno mediante dispositivos periféricos, el uso de sensores para detectar el entorno (por ejemplo, a través de balizas Bluetooth™, Eddystones™ o iBeacons™ de Google), funciones de interfaz de usuario en red, detección de velocidad de caminata comunitaria y adaptación de la marcha, control remoto de dispositivos de exoesqueleto, servicios para compartir exoesqueletos (similares a los servicios de uso compartido de bicicletas o automóviles) y aplicaciones de exoesqueletos para caminar.

En concreto, la presente invención está dirigida a sistemas y métodos de comunicación entre un primer exoesqueleto y un servidor central o un dispositivo periférico. Los primeros datos se recopilan con el primer exoesqueleto y los primeros datos se transmiten desde el primer exoesqueleto al servidor central o al dispositivo periférico. Los segundos datos se generan usando los primeros datos, y los segundos datos se transmiten desde el servidor central o el dispositivo periférico al primer exoesqueleto o un segundo exoesqueleto.

Una cantidad de los primeros datos recopilados con y transmitidos desde el primer exoesqueleto varía dependiendo del movimiento que realiza el primer exoesqueleto durante la recopilación. La cantidad de los primeros datos recopilados con y transmitidos desde el primer exoesqueleto aumenta con la velocidad o la complejidad del movimiento realizado por el primer exoesqueleto o aumenta cuando se produce o es probable que se produzca una caída. Además, en algunos modos de realización: La cantidad de los primeros datos recopilados con y transmitidos desde el primer exoesqueleto es mayor cuando un usuario usa el primer exoesqueleto que cuando no se usa el primer exoesqueleto.

La cantidad de los primeros datos recopilados con y transmitidos desde el primer exoesqueleto es mayor cuando el usuario está de pie que cuando está sentado y mayor cuando el usuario camina que cuando está de pie. La cantidad de los primeros datos recopilados con y transmitidos desde el primer exoesqueleto aumenta con el aumento de la velocidad al caminar del usuario. La cantidad de los primeros datos recopilados con y transmitidos desde el primer exoesqueleto es mayor cuando el usuario se levanta o se sienta que cuando camina.

En otro modo de realización, los segundos datos se transmiten desde el dispositivo periférico al primer exoesqueleto, y la velocidad o dirección del movimiento del primer exoesqueleto se ajusta en base a los segundos datos. El dispositivo periférico puede pertenecer a una persona distinta del usuario del primer exoesqueleto. La velocidad o dirección del movimiento del primer exoesqueleto se ajusta en función de la velocidad o dirección del movimiento de la persona. El dispositivo periférico puede ser otro exoesqueleto.

En otro modo de realización más, los segundos datos se transmiten desde el dispositivo periférico al primer exoesqueleto, y los segundos datos se transmiten desde el primer exoesqueleto al servidor central. Los segundos datos se pueden mostrar a un usuario del primer exoesqueleto. El dispositivo periférico constituye un primer dispositivo periférico, y los terceros datos se transmiten desde un segundo dispositivo periférico a un tercer exoesqueleto. Los terceros datos se transmiten desde el tercer exoesqueleto al servidor central, y los segundos y terceros datos se muestran a una persona que no es el usuario del primer o tercer exoesqueletos. En un modo de realización preferido, los dispositivos periféricos primero y segundo son armas, el primer exoesqueleto lo lleva un primer soldado y el tercer exoesqueleto lo lleva un segundo soldado. Los segundos y terceros datos se muestran al comandante del primer y segundo soldados.

En un modo de realización adicional, los primeros datos se recopilan sobre un usuario del primer exoesqueleto, y el movimiento del primer exoesqueleto se modifica en tiempo real en base a los primeros datos. Se puede proporcionar asistencia adicional al usuario si los datos indican que el usuario está fatigado. Se puede proporcionar una asistencia reducida al usuario o se puede aumentar la velocidad de movimiento del primer exoesqueleto si los datos indican que la frecuencia cardíaca del usuario no es suficientemente elevada.

En otro modo de realización más, los primeros datos se recopilan sobre un usuario del primer exoesqueleto, y los primeros datos se transmiten desde el primer exoesqueleto al servidor central. Si el usuario es un usuario conocido o un usuario nuevo se determina basándose en los primeros datos. Las configuraciones específicas del usuario se aplican al primer exoesqueleto si el usuario es un usuario conocido. Los primeros datos se pueden recopilar con sensores para crear datos de sensores. Los primeros datos se pueden recopilar sobre una marcha del usuario para crear datos de la marcha. Si el usuario es un usuario conocido o un usuario nuevo se determina basándose en los datos del sensor o los datos de la marcha.

En otro modo de realización más, se ejecuta una primera copia de una aplicación en un sistema de control del primer exoesqueleto, y se ejecuta una segunda copia de la aplicación en el servidor central. En una disposición, el primer exoesqueleto se controla basándose en la segunda copia de la aplicación cuando el primer exoesqueleto está en comunicación con el servidor central, y el primer exoesqueleto se controla basándose en la primera copia de la aplicación cuando el primer exoesqueleto no está en comunicación con el servidor central. En otra disposición, el primer exoesqueleto se controla basándose en la primera copia de la aplicación, y el primer exoesqueleto se controla basándose en la segunda copia de la aplicación si la primera copia de la aplicación falla.

En otro modo de realización, se puede hacer que el primer exoesqueleto entre en un modo restringido en el que se impide que el primer exoesqueleto realice al menos algunos movimientos, se limita la velocidad de movimiento del primer exoesqueleto o se limita la complejidad del movimiento del primer exoesqueleto. Se puede hacer que el primer exoesqueleto entre en el modo restringido basándose en el nivel de discapacidad de un usuario del primer exoesqueleto, un entorno en el que se está manejando el primer exoesqueleto o las necesidades de mantenimiento del primer exoesqueleto. Se puede hacer que el primer exoesqueleto entre en el modo restringido en respuesta a una caída del primer exoesqueleto.

En otro modo de realización, los primeros datos se transmiten desde el primer exoesqueleto al servidor central. Los terceros datos se recopilan con un tercer exoesqueleto y los terceros datos se transmiten desde el tercer exoesqueleto al servidor central. Los primeros datos y los terceros se analizan para identificar qué rutinas de fisioterapia o respuestas fallidas son más efectivas o qué piezas del exoesqueleto deben rediseñarse para una mayor durabilidad.

Los objetos, características y ventajas adicionales de la invención resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención cuando se toma en conjunto con los dibujos en donde números de referencia similares se refieren a partes correspondientes en las diversas vistas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La figura 1 es una vista lateral de un individuo discapacitado acoplado a un exoesqueleto ambulatorio, transmitiendo el sistema de control de exoesqueleto datos a un servidor central a través de un enlace de datos de acuerdo con la presente invención;

La figura 2A es un diagrama de bloques de las partes que se comunican en un primer modo de realización de la presente invención;

La figura 2B es un diagrama de bloques de las partes que se comunican en una variación del primer modo de realización;

La figura 3A es un gráfico que ilustra la recopilación/transmisión de datos variables de acuerdo con un segundo modo de realización de la presente invención;

La figura 3B es un diagrama de bloques de las partes que se comunican en el segundo modo de realización;

La figura 4 es un diagrama de bloques de las partes que se comunican en un tercer modo de realización de la presente invención;

La figura 5 es un diagrama de bloques de las partes que se comunican en un cuarto modo de realización de la presente invención;

La figura 6 es un diagrama de bloques de las partes que se comunican en un quinto modo de realización de la presente invención;

La figura 7 es un diagrama de bloques de las partes que se comunican en un sexto modo de realización de la presente invención;

La figura 8A es un diagrama de bloques de las partes que se comunican en un octavo modo de realización de la presente invención;

La figura 8B es un diagrama de bloques de las partes que se comunican en una primera variación del octavo modo de realización;

La figura 8C es un diagrama de bloques de las partes que se comunican en una segunda variación del octavo modo de realización;

La figura 9 es un diagrama de bloques de las partes que se comunican en un noveno modo de realización de la presente invención;

La figura 10 es un diagrama de bloques de las partes que se comunican en un décimo modo de realización de la presente invención;

La figura 11A es un diagrama de bloques de las partes que se comunican en un undécimo modo de realización de la presente invención; y

La figura 11B es un diagrama de bloques de las partes que se comunican en una variación del undécimo modo de realización.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS MODOS DE REALIZACIÓN PREFERIDOS

En el presente documento se describen modos de realización detallados de la presente invención. Sin embargo, ha de entenderse que los modos de realización descritos son simplemente ejemplos de la invención que pueden realizarse de formas diversas y alternativas. Las figuras no están necesariamente a escala y algunas características pueden exagerarse o minimizarse para mostrar detalles de componentes concretos. Por lo tanto, los detalles estructurales y funcionales específicos descritos en el presente documento no han de interpretarse como limitantes, sino simplemente como una base representativa para enseñar a un experto en la técnica a emplear la presente invención.

Haciendo referencia inicial a la figura 1, se muestra un exoesqueleto 100 que tiene un soporte 105 para el torso y soportes para la parte inferior de la pierna 110 y 111. El exoesqueleto 100 se usa en combinación con un par de muletas, una muleta 115 izquierda la cual incluye una punta 120 inferior de contacto con el suelo y un mango 125. En relación con este modo de realización, mediante el uso del exoesqueleto 100, un paciente 130 (o, más generalmente, un usuario o portador) puede caminar. De una manera conocida en la técnica, el soporte 105 para el torso está configurado para acoplarse a un torso 135 del paciente 130, mientras que los soportes de piernas 110 y 111 están configurados para acoplarse a las extremidades 140 y 141 inferiores del paciente 130. Además, los actuadores están interpuestos entre porciones de los soportes para las piernas 110 y 111, así como entre los soportes para las piernas 110 y 111 y el soporte 105 para el torso, estando configurados estos actuadores para desplazar los soportes para las piernas 110 y 111 con respecto al soporte 105 para el torso para permitir el movimiento de las extremidades 140 y 141 inferiores del paciente 130. En algunos modos de realización, el soporte 105 para el torso puede ser bastante pequeño y comprender un enlace pélvico (no mostrado), que se envuelve alrededor de la pelvis del paciente 130. En el ejemplo mostrado en la figura 1, los actuadores se muestran específicamente como un actuador 145 de cadera, que se usa para mover una articulación 150 de cadera en flexión y extensión, y como un actuador 155 de rodilla, que se usa para mover una articulación 160 de rodilla en flexión y extensión. Los actuadores 145 y 155 son controlados por un controlador 165 (o sistema de control o CPU) en una pluralidad de formas conocidas por un experto en la técnica del control del exoesqueleto. Aunque no se muestran en la figura 1, varios sensores están en comunicación con el controlador 165 de modo que el controlador 165 pueda supervisar la orientación del exoesqueleto 100. Dichos sensores pueden incluir, por ejemplo, sin restricción, codificadores, potenciómetros, acelerómetros y giroscopios. Además, el controlador 165 está en comunicación continua o intermitente y transfiere datos seleccionados del estado del exoesqueleto a un enlace 170 de datos. El enlace 170 de datos es un dispositivo de transmisión inalámbrica que está configurado para transferir datos recibidos desde el controlador 165 a un servidor 175 central. Como la estructura concreta de un exoesqueleto para su uso en relación con la presente invención puede adoptar diversas formas conocidas en la técnica, no se detallará más en el presente documento.

Volviendo a las figuras 2A y 2B, se muestran diagramas de bloques de las partes en comunicación en el primer modo de realización de la presente invención. Específicamente, en la figura 2A, un sistema 200 de control de exoesqueleto está en comunicación con un enlace 205 de datos, que está en comunicación con un servidor 210 central. A través del enlace 205 de datos, el sistema 200 de control puede enviar datos y recibir datos del servidor 210 central. El sistema 200 de control también está en comunicación con un dispositivo 215 de interfaz humana, que interactúa con un usuario 220 del exoesqueleto. Como resultado, el usuario 220 puede interactuar con el sistema 200 de control. Dado que el sistema 200 de control está en comunicación con el servidor 210 central, el usuario 220 también puede interactuar, indirectamente, con el servidor 210 central. En la figura 2B, se muestra una variación del primer modo de realización en el que el servidor 210 central está en comunicación de manera adicional con Internet 225 y/o una red 230 interna. Esto permite la interacción entre el usuario 220 y datos o entidades en Internet 225 o una red interna específica, es decir, la red 230 interna. En algunos modos de realización, el enlace 205 de datos es un dispositivo inalámbrico que transmite y recibe datos en cualquiera de una pluralidad de formas conocidas en la técnica. En algunos modos de realización, el exoesqueleto tiene múltiples enlaces de datos que están en comunicación con el sistema 200 de control y el servidor 210 central, utilizándose diferentes enlaces de datos para diferentes tipos de datos o niveles de seguridad de comunicación. Por ejemplo, el exoesqueleto puede tener un enlace de datos cifrados y un enlace de datos no cifrados. En algunos modos de realización, la estructura del exoesqueleto se utiliza como un conjunto de antenas para la amplificación inalámbrica y cobertura omnidireccional. En algunos modos de realización, el dispositivo 215 de interfaz humana es un panel de control simple con una pantalla pequeña y un altavoz. En otros modos de realización, el dispositivo 215 de interfaz humana hace uso de sistemas de entrada más complicados, como reconocimiento de voz o gestos, y proporciona retroalimentación háptica al usuario. Sin embargo, se ha de reconocer que se pueden usar una variedad de mecanismos de entrada y retroalimentación conocidos en la técnica en relación con la presente invención, haciendo uso estos mecanismos de sistemas ya presentes en el exoesqueleto o componentes adicionales. En algunos modos de realización, se usan sensores adicionales presentes en el exoesqueleto, como GPS u otros dispositivos de geoposicionamiento, cámaras de video u otros sensores conocidos en la técnica, para transmitir datos útiles al sistema 200 de control y al servidor 210 central.

Como ejemplo del primer modo de realización de la presente invención, considérese un paciente que utiliza un exoesqueleto ambulatorio para terapia de rehabilitación a largo plazo así como para movilidad personal. Al hacer uso del primer modo de realización, el paciente puede utilizar su exoesqueleto para actividades de movilidad física, y los datos de estado del exoesqueleto se envían a un servidor central. Esto permite que el servidor central realice algunos análisis sobre el uso del exoesqueleto por parte del paciente o transfiera los datos a un tercero, como un fisioterapeuta, que también puede realizar algunos análisis sobre el uso del exoesqueleto por parte del paciente. El primer modo de realización también permite que el servidor central transmita datos al exoesqueleto de modo que el paciente reciba información del servidor central, o del fisioterapeuta, sobre su uso del exoesqueleto. También es posible que el paciente, a través del aparato de comunicación del primer modo de realización, se comunique en tiempo real con una persona conectada al servidor central, por ejemplo, el fisioterapeuta. Además, el primer modo de realización proporciona tipos de comunicación más cotidianos entre el paciente y varias partes conectadas al servidor central, como transacciones de facturación basadas en el uso del exoesqueleto, los resultados de una sesión de fisioterapia concreta, programación de sesiones de fisioterapia adicionales y funciones de "servicio de asistencia" técnica en las que el paciente puede realizar consultas sobre el funcionamiento del exoesqueleto. Si, como en algunos modos de realización, el servidor central está conectado a Internet, el primer modo de realización puede permitir que el paciente acceda al correo electrónico u otros servicios basados en web a través de una interfaz de usuario de exoesqueleto, es decir, un dispositivo de interfaz humana. En un ejemplo adicional del primer modo de realización, el exoesqueleto puede supervisar otros registros médicos electrónicos y alertar al fisioterapeuta sobre adaptaciones a la terapia que deben realizarse para tener en cuenta otros tratamientos que está recibiendo el paciente.

La recopilación y transmisión de datos desde un sistema de control de exoesqueleto a un servidor central es importante para supervisar el estado del sistema de exoesqueleto, así como para muchas otras aplicaciones posibles del primer modo de realización de esta invención. Sin embargo, en general, es difícil devolver todos los datos del exoesqueleto a las velocidades de muestreo más altas porque el volumen de datos generados es enorme y los datos se transmiten de forma inalámbrica al servidor central. Además, algunos, o incluso muchos, de los datos disponibles recopilados por el sistema de control de exoesqueleto durante ciertas actividades del exoesqueleto, o falta de actividad, no son lo suficientemente útiles como para justificar su transmisión. Por lo tanto, intentar transmitir todos los datos desde un sistema de control de exoesqueleto a través de un sistema inalámbrico probablemente dará como resultado costes exorbitantes y/o brechas potencialmente grandes en los datos porque la recopilación de datos inalámbricos no podrá mantener el ritmo de generación de datos. En relación con un segundo modo de realización de la presente invención, se desarrolló una solución a este problema que tiene sus orígenes en la naturaleza de los dispositivos de exoesqueleto, como los sistemas móviles para caminar -la cantidad de datos recopilados o transmitidos se puede limitar o ampliar en función de la actividad del exoesqueleto. En general, los datos más interesantes se producen cuando el movimiento de la máquina es más rápido o más dinámico -existe la mayor posibilidad de error y las frecuencias en los datos enviados por los sensores serán las más altas. En un movimiento especialmente dinámico, los sensores podrían incluso "sobremuestrearse" más allá de la frecuencia de control del exoesqueleto para poder capturar una dinámica más rápida.

Para ilustrar el segundo modo de realización de la presente invención, que mejora la función del enlace de datos bidireccional del primer modo de realización, se muestra un gráfico en la figura 3A. En el gráfico, el eje-y muestra la cantidad de datos, en unidades arbitrarias, recopilados por el exoesqueleto y transmitidos al servidor central a través del enlace de datos, mientras que el eje-x muestra el tipo de actividad del exoesqueleto. Un gráfico representa la velocidad de recopilación/transmisión de datos para cada actividad del exoesqueleto. En esta representación, se recopilan/transmiten muy pocos datos cuando el exoesqueleto no se usa (como se muestra en 300), mientras que se recopilan/transmiten más datos cuando el exoesqueleto lo usa una persona en posición sentada (como se muestra en 305). Se recopilan y transmiten cantidades cada vez mayores de datos a medida que el exoesqueleto se utiliza para actividades cada vez más complicadas, como estar de pie (310), caminar lentamente (315), caminar rápidamente (320), levantarse desde una posición sentada (325) y sentarse desde una posición de pie (330), alcanzando en última instancia la velocidad más alta de recopilación/transmisión de datos cuando el exoesqueleto realiza una actividad muy complicada, que se muestra en la figura 3A como subir escaleras (335). En este modo de realización, generalmente no es necesario devolver la velocidad completa de datos a menos que el movimiento de la máquina sea especialmente rápido. Por ejemplo, si el exoesqueleto está cayendo o en una situación en la que es más probable una caída, puede ser ventajoso sobremuestrear los sensores inerciales (por ejemplo, acelerómetros y giroscopios de velocidad) para que haya más información disponible sobre el impacto para determinar si el usuario o el exoesqueleto resultaron dañados durante el impacto. En algunos modos de realización, en dicha situación, también se pueden recopilar datos adicionales de periféricos que normalmente no se devuelven. En algunos modos de realización, después de recopilar datos a una alta velocidad de muestreo en una maniobra de alto riesgo, si no se detecta ninguna caída posteriormente, los datos se pueden muestrear de manera retrospectiva después del evento para ahorrar espacio durante el proceso de carga. De manera similar, en algunos modos de realización, ciertos tipos de datos pueden almacenarse durante un corto período de tiempo en una memoria intermedia, y estos datos almacenados pueden transmitirse posteriormente, o no, dependiendo del cumplimiento de ciertas condiciones. En el otro extremo, cuando el exoesqueleto está encendido pero no se está usando y no se está moviendo, la velocidad de datos puede estar en su punto más bajo, o posiblemente incluso cero, ya que no se espera encontrar errores y no hay movimiento dinámico. En algunos modos de realización, se pueden transmitir menos datos desde el exoesqueleto al servidor central para permitir que se reciban más datos desde el servidor o al contrario.

Como ejemplo del segundo modo de realización de la presente invención, considérese una clínica de fisioterapia que utiliza exoesqueletos para terapia ambulatoria. Esta clínica querrá recopilar datos sobre el rendimiento del exoesqueleto en determinadas condiciones para varios pacientes en una variedad de estados de rehabilitación, y los datos relacionados con eventos de fallo, como resbalones o caídas, y movimientos avanzados serán valiosos para diseñar sesiones de fisioterapia mejoradas. Sin embargo, la recopilación de volúmenes masivos de datos saturaría tanto la capacidad de almacenar datos como la capacidad de analizar rápida y/o eficazmente los datos recopilados. Al hacer uso del segundo modo de realización, se recopilarán más datos relacionados con los eventos y movimientos más interesantes relacionados con el exoesqueleto, y se recopilarán pocos o ningún dato de los exoesqueletos cuando los exoesqueletos estén en estado de reposo, permitiendo de este modo una cantidad más manejable de datos que serán recogidos, almacenados y analizados.

Haciendo referencia a la figura 3B, se muestra como diagrama de bloques otro aspecto del segundo modo de realización, que mejora la función del enlace de datos bidireccional del primer modo de realización. Nuevamente, el sistema 200 de control está en comunicación con el dispositivo 215 de interfaz humana, que interactúa con el usuario 220. El sistema 200 de control está además en comunicación con dos enlaces de datos de exoesqueleto separados. Específicamente, el sistema 200 de control envía datos a un transmisor 340 de exoesqueleto y recibe datos de un receptor 341 de exoesqueleto. El receptor 341 de exoesqueleto recibe señales inalámbricas desde un transmisor 345 de servidor, y el transmisor 340 de exoesqueleto transmite señales inalámbricas a un receptor 346 de servidor. El servidor 210 central envía datos al transmisor 345 de servidor y recibe datos del receptor 346 de servidor, siendo los datos del receptor 346 de servidor primero controlados y/o filtrados por un cortafuegos 350 de servidor. De esta manera, los datos enviados desde el servidor 210 central al sistema 200 de control siguen una ruta diferente a la de los datos enviados desde el sistema 200 de control al servidor 210 central. Esto permite que el uso del ancho de banda de datos desde una función de envío no interfiera con el uso de ancho de banda de datos desde una función de recepción. Además, se pueden utilizar niveles diferenciales de seguridad para cada ruta. Por ejemplo, en la figura 3B, se proporciona mayor seguridad para el servidor 210 central mediante el uso del cortafuegos 350 de servidor. En algunos modos de realización, existen más de dos rutas de transmisión de datos. En algunos modos de realización, el exoesqueleto también tiene un cortafuegos que controla todos los datos pasados desde el receptor 341 de exoesqueleto al sistema 200 de control.

Como ejemplo de este aspecto del segundo modo de realización de la presente invención, en la que múltiples dispositivos y rutas de comunicación constituyen el enlace de datos bidireccional entre el sistema de control de exoesqueleto y el servidor central, considérese un usuario de exoesqueleto que está comprometido en una aplicación que requiere tanto la transmisión como la recepción de grandes volúmenes de datos. Por ejemplo, si el usuario estuviera participando en una videoconferencia bidireccional con un fisioterapeuta, el fisioterapeuta podría estar recibiendo grandes volúmenes de datos relacionados con el estado del exoesqueleto, incluyendo datos sobre las trayectorias del exoesqueleto, datos de video y voz u otras comunicaciones del usuario. Al mismo tiempo, el usuario recibe retroalimentación e instrucciones en tiempo real del fisioterapeuta. Mediante la incorporación de este aspecto del segundo modo de realización en el enlace de datos, pueden existir al mismo tiempo dos rutas de comunicación de gran ancho de banda, una desde el exoesqueleto al servidor central y otra desde el servidor central al exoesqueleto, sin interferir ni disminuir. el ritmo o la calidad una de la otra.

Tras el establecimiento de un enlace de datos bidireccional funcional entre un sistema de control de exoesqueleto y un servidor central, como se prevé en el primer modo de realización y se mejora en el segundo modo de realización, se hacen posibles una serie de aplicaciones más avanzadas, siendo estas aplicaciones modos de realización adicionales de la presente invención.

El tercer modo de realización de la presente invención proporciona soluciones a varias cuestiones relacionadas con las actividades vinculadas de navegación del exoesqueleto y supervisión de la energía del exoesqueleto en un entorno no estructurado (es decir, no clínico). No es deseable que un exoesqueleto y su usuario estén fuera de casa o de la clínica y se queden sin batería en un lugar donde el usuario no puede recargar el exoesqueleto. El tercer modo de realización es un esquema avanzado de supervisión de energía, con un sistema de control de exoesqueleto y un servidor central que se comunican de manera que predicen el uso de energía en condiciones y opciones de navegación específicas. En este esquema, el sistema de control de exoesqueleto supervisa la energía del exoesqueleto dependiendo del tipo de acción que realiza el usuario en ese momento, el peso del usuario, la espasticidad y la fuerza residual del usuario, los niveles de fatiga del usuario y la ubicación del exoesqueleto a partir de los sistemas GPS integrales del exoesqueleto. Luego, el sistema de control de exoesqueleto comunica estos datos al servidor central. El servidor central utiliza los datos proporcionados por el sistema de control de exoesqueleto junto con datos métricos y del terreno para predecir cuánta energía se necesita por paso o por acción, lo que permite predicciones de la velocidad de descarga de la batería, el alcance restante y el tiempo hasta posibles destinos. El alcance estimado del exoesqueleto se puede informar al usuario a través de un dispositivo de interfaz humana, como un panel de control o cualquiera de varios medios de retroalimentación conocidos en la técnica. Además, el usuario puede ingresar una ubicación o actividad objetivo, y el sistema de control de exoesqueleto y el servidor central pueden determinar si hay carga suficiente para esa actividad. En algunos modos de realización, este sistema incluye características que garantizan que haya suficiente energía para un viaje de ida y vuelta del exoesqueleto y advierten al usuario del exoesqueleto si existe el riesgo de que no haya energía suficiente para una tarea o viaje seleccionado. En algunos modos de realización, el usuario también puede utilizar el enlace de comunicación entre el sistema de control de exoesqueleto y el servidor central para localizar los servicios más cercanos, como carga de baterías o servicios médicos, o las ubicaciones de otros usuarios de exoesqueleto que podrían proporcionar asistencia. En algunos modos de realización, se añaden dispositivos al exoesqueleto para permitir que el exoesqueleto haga uso de tipos específicos disponibles de interfaces de carga de baterías, como estaciones de carga de baterías de automóviles. En algunos modos de realización, los dispositivos de carga de batería permiten que la batería del exoesqueleto se cargue usando otras fuentes de energía menos óptimas, como energía vehicular o tomas de corriente domésticas, dirigiendo también el servidor central al usuario a estas otras fuentes de energía. En algunos modos de realización, el exoesqueleto está configurado para usar paquetes de baterías precargadas intercambiables que pueden estar disponibles en ciertas ubicaciones conocidas por el sistema de navegación del exoesqueleto. En dicho modo de realización, es preferible que el exoesqueleto esté configurado para usar tanto una batería primaria como una batería secundaria de modo que se pueda mantener la energía del exoesqueleto mientras se cambia una batería. En algunos modos de realización, el usuario del exoesqueleto puede utilizar la interfaz de navegación para interactuar con redes sociales o aplicaciones similares, permitiendo al usuario recibir información como adaptaciones para discapacitados, entradas especiales, limitaciones de asientos u otra información que sería útil para el usuario a la hora de seleccionar un destino o ruta.

Volviendo a la figura 4, se muestra un diagrama de bloques que representa el tercer modo de realización de la presente invención. El sistema 200 de control recibe de manera continua datos sobre la energía restante de una batería primaria 400 de exoesqueleto, así como datos de ubicación de sensores 405 de geolocalización de exoesqueleto. Los sensores 405 de geolocalización reciben datos relacionados con la ubicación de satélites 410 GPS y/o torres 411 de telefonía móvil. El sistema 200 de control también recibe de manera continua datos relacionados con el uso del exoesqueleto y el estado del usuario 220 desde los sensores 415 del exoesqueleto. El sistema 200 de control envía entonces los datos acumulados al servidor 210 central a través del enlace 205 de datos. El servidor 210 central hace uso de los datos del sistema 200 de control así como de la información de una base 420 de datos del terreno y una base 421 de datos histórica. La base de datos 421 histórica contiene datos acumulados con respecto al uso de energía informado previamente y datos de navegación de una gran muestra de exoesqueletos y usuarios, así como datos históricos específicos relacionados con el usuario 220. Usando todos estos datos, el servidor 210 central es capaz de estimar la velocidad de descarga de la batería 400 de exoesqueleto primaria para una actividad u opción de navegación determinada, enviándose esta estimación al sistema 200 de control a través del enlace 205 de datos, momento en el cual la estimación se puede mostrar al usuario 220 a través del dispositivo 215 de interfaz humana. El usuario 220 puede entonces introducir órdenes o consultas en el dispositivo 215 de interfaz humana, enviándose estas órdenes o consultas al servidor 210 central a través del sistema 200 de control y el enlace 205 de datos. En este momento, el servidor 210 central puede ajustar estimaciones o proponer acciones alternativas, que luego se retransmiten de vuelta al usuario 220 por medio del enlace 205 de datos, el sistema 200 de control y el dispositivo 215 de interfaz humana.

Como ejemplo del tercer modo de realización de la presente invención, considérese un individuo discapacitado que está utilizando un exoesqueleto ambulatorio con fines de movilidad y que desea visitar un lugar específico. Al hacer uso del tercer modo de realización, un sistema de control de exoesqueleto y un servidor central pueden informar al individuo si tiene suficiente energía para caminar hasta el lugar y también si se prevé que tendrá suficiente energía para regresar. Si el sistema predice que no hay suficiente energía restante para regresar, el sistema puede informar al individuo de las ubicaciones a lo largo de la ruta que pueden usarse para recargar el exoesqueleto y de este modo hacer posible la caminata.

Generalmente es deseable determinar cuándo un exoesqueleto necesitará servicio para que el servicio pueda ocurrir antes de que ocurra un fallo. Si bien estos servicios de mantenimiento son comunes a todos los equipos costosos, los exoesqueletos se someten a una gama especialmente amplia de fuerzas y cargas que pueden dañar los componentes, y los fallos en los componentes del exoesqueleto pueden poner al usuario en riesgo de sufrir lesiones. Una complicación adicional es que los usuarios de exoesqueletos discapacitados podrían no tener sensibilidad en ciertas porciones de sus cuerpos, lo que requiere un cuidado adicional para asegurar el funcionamiento adecuado de los componentes del exoesqueleto. El cuarto modo de realización de la presente invención soluciona el riesgo de fallo de los componentes del exoesqueleto mediante el uso de mantenimiento predictivo, que se realiza supervisando las cargas en componentes específicos de cada exoesqueleto y comunicando esta información a un servidor central. Luego, el servidor central compara estas cargas con las tasas de fallos en otros exoesqueletos de prueba y exoesqueletos implementados, lo que permite al servidor central predecir mejor los fallos en los exoesqueletos sobre el terreno. Este tipo de supervisión también tiene un componente regulatorio importante para garantizar a los reguladores, como la Administración de Alimentos y Medicamentos, que un exoesqueleto es seguro para una variedad de usuarios. Al utilizar una base de datos suficientemente grande de fallos de dispositivos, se puede demostrar que un dispositivo de exoesqueleto es seguro incluso bajo un uso agresivo, lo que proporciona una importante mitigación de riesgos durante el diseño. Esto permitiría que usuarios sanos prueben los exoesqueletos en determinadas situaciones o casos de uso antes de que personas discapacitadas los utilicen en estas situaciones. En algunos modos de realización, el exoesqueleto se puede programar para no permitir usarlo más (o tipos de uso específicos) hasta que se complete el mantenimiento requerido. En algunos modos de realización, sólo ciertos tipos de mantenimiento desactivarán el exoesqueleto, o sólo determinadas maniobras se desactivarán hasta que se realice el mantenimiento. En algunos modos de realización, cuando el exoesqueleto provoca un error, se genera un informe automático y se comunica al servidor central para su análisis. Además, se provoca una evaluación adicional de la necesidad de mantenimiento o inspección adicional del exoesqueleto. En algunos modos de realización, el sistema del cuarto modo de realización se utiliza para determinar qué piezas del exoesqueleto deben rediseñarse para una mayor durabilidad. En algunos modos de realización, en caso de ciertos problemas reales o previstos en el equipo del exoesqueleto, el sistema genera una llamada de asistencia, similar a la utilizada por la asistencia en carretera para automóviles, y puede utilizar un dispositivo de localización GPS acoplado al exoesqueleto o algún otro sistema de comunicación de dos vías, como se describió anteriormente.

Haciendo referencia a la figura 5, se muestra un diagrama de caja que representa el cuarto modo de realización de la presente invención. En este modo de realización, tres exoesqueletos comunican datos al servidor 210 central, que construye un modelo de fallo utilizando los datos agregados comunicados, los datos de diseño, las entradas del equipo de ingeniería y los registros de los pacientes. Se devuelve un programa de mantenimiento requerido a cada exoesqueleto y se proporcionan datos agregados al equipo de ingeniería para diagnóstico y a un organismo regulador para demostrar la seguridad. El servidor 210 central está en comunicación con los exoesqueletos a través de enlaces 500, 501 y 502 de datos, que retransmiten datos del estado del exoesqueleto desde los sistemas de control de exoesqueleto 505, 506 y 507. Los sistemas de control 505-507 reciben datos del estado del exoesqueleto y de función de los sensores del exoesqueleto 510, 511 y 512, permitiendo al servidor 210 central supervisar el estado y función de cada exoesqueleto. El servidor 210 central usa los datos recibidos de los exoesqueletos no sólo para supervisar el estado actual de esos exoesqueletos, sino también para construir, a lo largo del tiempo y usando muchos exoesqueletos, un modelo 515 de fallos y mantenimiento de exoesqueletos. El modelo 515 también tiene en cuenta loa datos 520 de ingeniería y diseño y entrada de un equipo 525 de ingeniería continuo. El servidor 210 central analiza entonces los datos de un único exoesqueleto, por ejemplo, el exoesqueleto controlado por el sistema 505 de control, usado por un usuario 530 de exoesqueleto y que transmite datos desde los sensores 510 de exoesqueleto a través del enlace 500 de datos. El servidor 210 central también analiza los registros 535 de pacientes para el usuario 530 y aplica los datos de los sensores 510 de exoesqueleto y los registros 535 de pacientes al modelo 515 para determinar la necesidad de mantenimiento del exoesqueleto. Si el servidor 210 central determina que el exoesqueleto necesita mantenimiento, el servidor 210 central envía un mensaje a través del enlace 500 de datos y el sistema 505 de control a un dispositivo 540 de interfaz humana para informar al usuario 530 de la necesidad de mantenimiento. Luego, el servidor 210 central coordina con el usuario 530 y un departamento 545 de facturación y programación para que organice el mantenimiento del exoesqueleto. Además, el servidor 210 central informa datos, así como el modelo 515, a un organismo 550 regulador para demostrar la seguridad continua del sistema de exoesqueleto.

Como ejemplo del cuarto modo de realización de la presente invención, considérese una situación en la que hay dos exoesqueletos ambulatorios, siendo cada exoesqueleto del mismo modelo y edad pero perteneciente a un usuario diferente. Un exoesqueleto lo usa un usuario liviano y se usa en un suelo liso en el interior sin caerse, por lo que requiere un mantenimiento menos frecuente en comparación con el otro exoesqueleto, que lo usa un usuario pesado en el exterior de hormigón que se cae ocasionalmente debido al uso agresivo del exoesqueleto. En base a los datos transmitidos a un servidor central desde cada sistema de control de exoesqueleto, el historial de fallos de la máquina, información sobre el diseño del exoesqueleto y un análisis del personal de ingeniería, es posible que el servidor central pronostique un programa de mantenimiento que luego se comunica a los exoesqueletos sobre el terreno. Por lo tanto, el usuario ligero no necesitará realizar mantenimiento innecesario y el usuario pesado acudirá con más frecuencia de lo normal, pero no tendrá que preocuparse por un fallo de la máquina a pesar de su uso agresivo del exoesqueleto.

Un exoesqueleto ambulatorio puede, basándose en la configuración y los sensores presentes, proporcionar una cantidad considerable de información sobre el rendimiento y el estado de un usuario, sirviendo de este modo como una base ideal para supervisar todo el sistema corporal del usuario. El quinto modo de realización de la presente invención proporciona modos mediante los cuales un sistema de control de exoesqueleto puede servir como base para una red local o "red de área corporal" para que una variedad de sensores respondan o informen. De esta forma, los datos se pueden sincronizar en el mismo reloj y comparar. Esta "red de área corporal" del exoesqueleto está además en comunicación con un servidor central para permitir funciones de supervisión o análisis a distancia. Los sensores que se pueden usar para obtener más información sobre el usuario del exoesqueleto incluyen, pero no se limitan a, electroencefalografía (EEG), electromiografía (EMG), electrocardiografía (EKG), pulso, presión arterial y sensores de temperatura corporal. Los exoesqueletos también se pueden utilizar para identificar usuarios específicos basándose en datos biométricos de la marcha u otros marcadores únicos, y la conexión del exoesqueleto al servidor central a través del enlace de datos bidireccional permite la identificación de usuarios que son nuevos en un exoesqueleto en concreto. Como resultado, se pueden aplicar automáticamente configuraciones centralizadas para exoesqueletos y usuarios. Además, se puede utilizar un exoesqueleto con una "red de área corporal" para supervisar de forma remota la salud de un usuario de exoesqueleto, lo que permite solicitar servicios de emergencia u otros servicios en ciertos casos. Para los usuarios de exoesqueletos con una discapacidad que provoque pérdida de sensibilidad en alguna parte del cuerpo, la "red de área corporal" se puede utilizar para la detección temprana de úlceras por presión directamente o debido a cambios en la marcha. En un entorno terapéutico, se puede utilizar una "red de área corporal" en combinación con la comunicación con un servidor central para pruebas automáticas de rango de movimiento con supervisión remota, seguimiento y ajuste del curso de la fisioterapia o para efectuar la aplicación de antiinflamatorios, analgésicos u otro medicamento en respuesta a los datos del sensor.

La figura 6 muestra un diagrama de bloques que representa el quinto modo de realización de la presente invención. El usuario 220 del exoesqueleto es supervisado por los dispositivos 600, 601 y 602 sensores. El dispositivo 602 sensor está conectado directamente y transfiere datos al sistema 200 de control de exoesqueleto, mientras que los dispositivos 600 y 601 sensores están en comunicación inalámbrica con un enlace 605 de datos exoesqueleto-sensor que transfiere datos del sensor al sistema 200 de control. De esta manera, el sistema 200 de control recopila una variedad de datos sobre el usuario 220. El sistema 200 de control también está en comunicación con el servidor 210 central a través del enlace 205 de datos, que puede considerarse un enlace de datos de exoesqueleto-servidor. Esto permite que el estado del usuario 220 sea supervisado y/o analizado tanto por el sistema 200 de control como por el servidor 210 central, estando, en algunos casos, los resultados de este análisis disponibles para el usuario 220 a través del dispositivo 215 de interfaz humana.

Como ejemplo del quinto modo de realización de la presente invención, considérese un paciente que lleva un exoesqueleto equipado con una "red de área corporal" durante una sesión de fisioterapia. Se puede conectar un monitor de frecuencia cardíaca que se comunica con el exoesqueleto de manera similar a un monitor de frecuencia cardíaca que se comunica con una cinta de correr. Sin embargo, debido a que el exoesqueleto proporciona tanto control como movimiento, estos sensores pueden ser pasivos en el sentido de que la información simplemente se transmite o pueden usarse en el sistema de control de exoesqueleto. Por ejemplo, se pueden utilizar sensores EMG para controlar la fatiga muscular. A medida que los músculos se fatigan, el controlador del exoesqueleto puede responder proporcionando energía adicional. Los sensores también pueden proporcionar información para permitir que el exoesqueleto desafíe al usuario. Por ejemplo, si la frecuencia cardíaca del usuario no es elevada, el exoesqueleto puede acelerarse o requerir más intervención por parte del usuario. Los sensores también pueden informar a la "red de área corporal" cuando el exoesqueleto no está en uso. Por ejemplo, un reloj GPS, un reloj de seguimiento de la salud/actividad o un dispositivo de seguimiento del sueño pueden informar al exoesqueleto, proporcionando de este modo más información sobre el bienestar general del usuario del exoesqueleto. Esta información puede ser utilizada por el sistema de control de exoesqueleto o el servidor central en red para modificar el curso de la terapia o para indicarle a un profesional médico que evalúe más a fondo los datos sobre la salud del paciente. En otro ejemplo, los datos de salud recopilados, como el recuento de pasos y el gasto calórico, se pueden cargar automáticamente en las redes sociales con la intención de compartir el progreso o ludificar la rehabilitación estableciendo objetivos competitivos.

Los modos de realización de la presente invención descritos anteriormente han permitido conectar en red un sistema de control de exoesqueleto a un servidor central o sensores fisiológicos en una "red de área corporal". El sexto modo de realización de la presente invención hace uso de dispositivos y métodos de comunicación similares, lo que permite conectar en red el sistema de control de exoesqueleto con dispositivos periféricos adicionales. Estos dispositivos periféricos pueden incluir dispositivos como: muletas equipadas con sensores o interfaces de entrada/retroalimentación; dispositivos de interfaz humana específicos como Google Glass u otras interfaces de manos libres; automóviles; sillas de ruedas; teléfonos inteligentes; tabletas; relojes inteligentes; consolas de entretenimiento; paquetes de baterías intercambiables; dispositivos de detección del entorno; dispositivos médicos como sensores de glucosa; herramientas; otros exoesqueletos; o incluso simples dispositivos RFID integrados en paredes, electrodomésticos u otras características para mejorar la navegación en espacios reducidos. La figura 7 es un diagrama de bloques que representa el sexto modo de realización y muestra el sistema 200 de control de exoesqueleto en comunicación con un enlace 700 de datos de exoesqueleto-dispositivo periférico, que está en comunicación con los dispositivos 705 y 706 periféricos. El dispositivo 706 periférico, que es un dispositivo como una muleta, también está en interacción directa con el usuario 220 del exoesqueleto. El usuario 220 es capaz de interactuar con el sistema 200 de control a través del dispositivo 215 de interfaz humana, lo que permite al usuario 220 interactuar con los dispositivos 705 y 706 periféricos usando el dispositivo 215 de interfaz humana. El sistema 200 de control también en comunicación con el servidor 210 central a través del enlace 205 de datos, que puede considerarse un enlace de datos exoesqueleto-servidor. Esto permite al servidor 210 central acceder en red a los datos de los dispositivos 705 y 706 periféricos.

Como ejemplo del sexto modo de realización de la presente invención, considérese un soldado en el campo de batalla que lleva un exoesqueleto militar. Al hacer uso del sexto modo de realización, el soldado puede conectar en red dispositivos periféricos a un sistema de control de exoesqueleto. Por ejemplo, el arma de fuego del soldado puede comunicar la cantidad de munición que queda en el cargador del soldado al sistema de control de exoesqueleto, y esta cantidad luego se transmite al soldado a través de un dispositivo periférico con pantalla frontal que también está conectado en red al sistema de control de exoesqueleto. La información sobre la munición restante, la frecuencia de uso de la munición o la información sobre objetivos se puede transmitir desde el sistema de control de exoesqueleto a un servidor central, donde los comandantes del campo de batalla pueden supervisar las acciones y los recursos restantes de una unidad. Luego, las órdenes se pueden transmitir desde el servidor central al sistema de control de exoesqueleto, momento en el que las órdenes se transmiten al soldado a través de un dispositivo de interfaz humana.

En un séptimo modo de realización de la presente invención, un servidor central realiza tareas de análisis de datos utilizando datos proporcionados por los sistemas de control de una flota de exoesqueletos desplegada. Estos datos incluyen conjuntos de datos vinculados y no vinculados sobre la ubicación y el movimiento del exoesqueleto, el uso de energía en diversas tareas, el rendimiento del usuario en una variedad de maniobras, datos de sensores corporales y/o datos de dispositivos periféricos. Estos conjuntos de datos proporcionan una gran cantidad de información que se puede clasificar y analizar utilizando técnicas conocidas en la técnica de análisis de big data y el aprendizaje profundo. Este análisis facilita mejoras en el diseño de exoesqueletos, rutinas de fisioterapia, respuestas a fallos, navegación de punto a punto y una serie de otras funciones de utilidad para los diseñadores o usuarios de exoesqueletos.

Como ejemplo del séptimo modo de realización de la presente invención, considérese un servidor central que está en comunicación con cientos de exoesqueletos que se utilizan en entornos de terapia clínica. Los datos acumulados de los sistemas de control de estos exoesqueletos y transmitidos al servidor central a través de enlaces de datos se pueden utilizar para determinar los puntos óptimos para recargar o descargar baterías con el fin de proporcionar la máxima duración de la batería. Luego, se transmiten nuevas instrucciones desde el servidor central a los sistemas de control y, opcionalmente, a través de dispositivos de interfaz humana a los usuarios del exoesqueleto, en relación con los parámetros de mejor uso determinados para los exoesqueletos en términos de maximización de la duración de la batería.

Haciendo referencia ahora a la figura 8A, un diagrama de bloques muestra las partes en comunicación en un octavo modo de realización de la presente invención. Como se comentó anteriormente en relación con el primer modo de realización, el sistema 200 de control de exoesqueleto está en comunicación con el enlace 205 de datos, que está en comunicación con el servidor 210 central. A través del enlace 205 de datos, el sistema 200 de control puede enviar datos y recibir datos desde el servidor 210 central. El sistema 200 de control también está en comunicación con el dispositivo 215 de interfaz humana, que interactúa con el usuario 220 del exoesqueleto. Como resultado, el usuario 220 puede interactuar con el sistema 200 de control. Dado que el sistema 200 de control está en comunicación con el servidor 210 central, el usuario 220 también puede interactuar, indirectamente, con el servidor 210 central. Un proceso 800 de aplicación local se ejecuta en el sistema 200 de control. El usuario 220 puede interactuar con el proceso 800 de aplicación local a través del dispositivo 215 de interfaz humana, y el servidor 210 central puede interactuar con el proceso 800 de aplicación local a través del enlace 205 de datos, permitiendo de este modo que el proceso 800 de aplicación local transmita información hacia y desde tanto el servidor 210 central como el usuario 220. En algunos modos de realización, la comunicación entre el sistema 200 de control y el servidor 210 central es constante. En otros modos de realización, la comunicación entre el sistema 200 de control y el servidor 210 central es intermitente. Dado que el proceso 800 de aplicación local está ubicado en el sistema 200 de control, la comunicación con el servidor 210 central puede interrumpirse sin impedir que el usuario 220 acceda al proceso 800 de aplicación local.

Como ejemplo del octavo modo de realización de la presente invención, considérese una persona discapacitada que utiliza un exoesqueleto ambulatorio con fines terapéuticos y de movilidad. Mediante el uso de los dispositivos y métodos del octavo modo de realización, el usuario puede acceder a una variedad de aplicaciones que son útiles en diferentes situaciones. Un ejemplo es la capacidad del usuario de solicitar asistencia "en ruta" a través de una interfaz de usuario si hay una caída o fallo mecánico del exoesqueleto, momento en el cual se notifica a un servidor central para que envíe ayuda a la ubicación del exoesqueleto y transmitir a través de la interfaz de usuario una hora estimada de llegada. En otro ejemplo, el usuario puede interactuar con un fisioterapeuta virtual que ayuda al usuario en una rutina de terapia. Los datos de estas sesiones de terapia se envían al servidor central, lo que permite realizar mejoras en los regímenes de fisioterapia prescritos por el fisioterapeuta. Asimismo, en otro ejemplo, el usuario puede acceder a diversas aplicaciones relacionadas con juegos que fomentan determinados ejercicios físicos o mejoras de habilidades asociadas al uso del exoesqueleto, siendo estos juegos descargables desde el servidor central y ejecutándose en el sistema de control de exoesqueleto. En otro ejemplo, el usuario del exoesqueleto utiliza una aplicación de asistente virtual (como Siri™ o Cortana™), y las consultas planteadas por el usuario se procesan inicialmente dentro del sistema de control de exoesqueleto. Luego, el sistema de control de exoesqueleto puede utilizar datos adicionales del servidor central (que puede conectarse a Internet) si es necesario para responder completamente a la pregunta o permitir otras funciones, como reservar una mesa en un restaurante. En otro ejemplo, el servidor central transmite información a una aplicación que se ejecuta en el sistema de control de exoesqueleto y que permite al usuario recibir alertas del servidor central, como noticias de una tormenta inminente que lleva al usuario a buscar refugio en interiores. En otro ejemplo, el usuario puede optar por descargar paneles de interfaz de usuario específicos o personalizables desde el servidor central, y estos paneles se ejecutan luego en el sistema de control de exoesqueleto y permiten funciones de interfaz de usuario seleccionadas por el usuario. Por ejemplo, estas funciones pueden incluir habilitar o deshabilitar funcionalidades del exoesqueleto o velocidades de movimiento basadas en la habilidad autoseleccionada del usuario del exoesqueleto. De manera similar, el usuario puede seleccionar modificaciones de configuración del sistema de control de exoesqueleto desde el servidor central para modificar las configuraciones del sistema de control de exoesqueleto.

Volviendo a la figura 8B, un diagrama de bloques muestra las partes en comunicación en una primera variación del octavo modo de realización de la presente invención. El sistema 200 de control de exoesqueleto está en comunicación con el enlace 205 de datos, que está en comunicación con el servidor 210 central. A través del enlace 205 de datos, el sistema 200 de control puede enviar datos y recibir datos del servidor 210 central. El sistema 200 de control también está en comunicación con el dispositivo 215 de interfaz humana, que interactúa con el usuario 220 del exoesqueleto. Como resultado, el usuario 220 puede interactuar con el sistema 200 de control. Dado que el sistema 200 de control está en comunicación con el servidor 210 central, el usuario 220 también puede interactuar, indirectamente, con el servidor 210 central. Un proceso 805 de aplicación en la nube se ejecuta en el servidor 210 central. El usuario 220 puede interactuar con el proceso 805 de aplicación en la nube a través del dispositivo 215 de interfaz humana, transmitiéndose datos hacia y desde el dispositivo 215 de interfaz humana a través del sistema 200 de control y el enlace 205 de datos. Este modo de realización tiene la ventaja, con respecto al modo de realización mostrado en la figura 8A, de permitir que se utilice una potencia de procesamiento mucho mayor para ejecutar ciertas aplicaciones, incluyendo aplicaciones que no pueden ejecutarse en el sistema 200 de control de exoesqueleto. Sin embargo, una desventaja de esta disposición es que un exoesqueleto no puede hacer uso del proceso 805 de aplicación en la nube sin comunicación de red. Por consiguiente, la comunicación entre el sistema 200 de control y el servidor 210 central es preferiblemente constante, aunque esto no sea necesario para todas las aplicaciones.

Como ejemplo de la primera variación del octavo modo de realización de la presente invención, considérese una persona discapacitada que utiliza un exoesqueleto ambulatorio con fines terapéuticos y de movilidad. Mediante el uso de los dispositivos y métodos de la primera variación del octavo modo de realización, el usuario puede acceder a una variedad de aplicaciones basadas en la nube que son útiles en diferentes situaciones. Por ejemplo, una aplicación de fisioterapeuta virtual o un proceso de aplicación de asistente virtual que se ejecuta en un servidor central pero al que el usuario accede a través de un dispositivo de interfaz humana, puede hacer uso de análisis de computación cognitiva o aprendizaje profundo computacionalmente costosos para responder mejor a las necesidades o solicitudes del usuario (en comparación con un proceso de aplicación que se ejecuta en un sistema de control de exoesqueleto). También se pueden hacer accesibles al usuario otras aplicaciones basadas en la nube, como aplicaciones de redes sociales, juegos de ejercicio o aprendizaje o cualquiera de una serie de productos y aplicaciones de software basados en suscripción.

En la figura 8C, un diagrama de bloques muestra las partes en comunicación en una segunda variación del octavo modo de realización de la presente invención. El sistema 200 de control de exoesqueleto está en comunicación con el enlace 205 de datos, que está en comunicación con el servidor 210 central. A través del enlace 205 de datos, el sistema 200 de control puede enviar datos y recibir datos del servidor 210 central. El sistema 200 de control también está en comunicación con el dispositivo 215 de interfaz humana, que interactúa con el usuario 220 del exoesqueleto. Como resultado, el usuario 220 puede interactuar con el sistema 200 de control. Dado que el sistema 200 de control está en comunicación con el servidor 210 central, el usuario 200 también puede interactuar, indirectamente, con el servidor 210 central. El proceso 800 de aplicación local se ejecuta en el sistema 200 de control, mientras que el proceso 805 de aplicación en la nube se ejecuta en el servidor 210 central. El proceso 800 de aplicación local y el proceso 805 de aplicación en la nube están en comunicación a través del enlace 205 de datos. El usuario 220 puede interactuar con el proceso 800 de aplicación local y proceso 805 de aplicación en la nube a través del dispositivo 215 de interfaz humana, con datos que se transmiten hacia y desde el dispositivo 215 de interfaz humana a través del sistema 200 de control y el enlace 205 de datos. En algunos modos de realización, el proceso 800 de aplicación local es una copia de seguridad del proceso 805 de aplicación en la nube, de manera que se puede mantener al menos alguna función de aplicación incluso con comunicación de red intermitente. En algunos modos de realización, el proceso 805 de aplicación en la nube sirve como copia de seguridad del proceso 800 de aplicación local, de manera que no se pierden datos ni procesos activos en el caso de un fallo del programa en el sistema 200 de control. En algunos modos de realización, la comunicación entre el sistema 200 de control y el servidor 210 central es constante. En otros modos de realización, la comunicación entre el sistema 200 de control y el servidor 210 central es intermitente, permitiendo el proceso 800 de aplicación local seguir accediendo al usuario 200 a una aplicación si se interrumpe la comunicación con el servidor 210 central.

Como ejemplo de la segunda variación del octavo modo de realización de la presente invención, considérese una persona discapacitada que utiliza un exoesqueleto ambulatorio con fines terapéuticos y de movilidad. Mediante el uso de los dispositivos y métodos de la segunda variación del octavo modo de realización, el usuario puede ejecutar una aplicación basada en gran medida en la nube, aprovechando las capacidades de procesamiento superiores de un servidor central, mientras mantiene alguna función de la aplicación incluso si él o ella eligen entrar y salir de áreas, como túneles u otras estructuras, con poca o ninguna conectividad de red.

Como se comentó anteriormente en relación con el quinto modo de realización, un exoesqueleto ambulatorio puede, basándose en la configuración y los sensores presentes, proporcionar una cantidad considerable de información sobre el rendimiento y el estado de un usuario. De manera similar al quinto modo de realización, un noveno modo de realización de la presente invención proporciona modos mediante los cuales un sistema de control de exoesqueleto puede servir como base para una red local o "red de área corporal". La "red de área corporal" está en comunicación con un servidor central para permitir funciones analíticas y de seguimiento remoto. Además, el servidor central puede habilitar o deshabilitar ciertas características del exoesqueleto o iniciar soporte técnico, médico o de emergencia en respuesta a los datos recibidos. El noveno modo de realización se ilustra en la figura 9. El sistema 200 de control de exoesqueleto está en comunicación con el servidor 210 central a través del enlace 205 de datos. El sistema 200 de control recibe información sobre el estado y/o rendimiento del usuario 220 del exoesqueleto desde los sensores 900 del usuario e información sobre el estado y/o entorno de un exoesqueleto 905 desde sensores 910 del exoesqueleto. El sistema 200 de control está en comunicación con el dispositivo 215 de interfaz humana, activando selectivamente el sistema 200 de control una interfaz 915 permisiva o una interfaz 916 restrictiva en el dispositivo 215 de interfaz humana. El usuario 220 interactúa con el dispositivo 215 de interfaz humana utilizando cualquier interfaz activada por el sistema 200 de control. Los datos del sensor recibidos por el sistema 200 de control se transmiten, ya sea de forma continua o intermitente, al servidor 210 central, que realiza varios análisis de estos datos. El servidor 210 central es capaz de iniciar diferentes acciones en respuesta a estos análisis de datos, como solicitar servicios 920 de emergencia, poner al sistema 200 de control y usuario 220 en contacto con el soporte 925 técnico o un fisioterapeuta 930 u ordenar al sistema 200 de control que alterne el dispositivo 215 de interfaz humana entre la interfaz 915 permisiva y la interfaz 916 restrictiva. En algunos modos de realización, hay más de dos configuraciones de interfaz. En algunos modos de realización, los sensores 900 del usuario incluyen, pero no se limitan a, sensores de EEG, EMG o EKG o sensores que miden el pulso, la presión arterial, la glucosa en sangre o la temperatura corporal. En algunos modos de realización, los sensores 910 del exoesqueleto miden características del exoesqueleto o del estado del entorno que incluyen, pero no se limitan a, ángulo de la articulación, fuerzas del actuador aplicadas, presión sobre el usuario 200, presión sobre una superficie de soporte, temperatura ambiental, la proximidad a objetos o superficies o la posición geográfica usando cualquiera de una variedad de dispositivos sensores conocidos en la técnica.

Como ejemplo del noveno modo de realización de la presente invención, considérese un exoesqueleto que una persona mayor con discapacidad grave utiliza en el hogar con fines de movilidad y rehabilitación. El exoesqueleto, que hace uso de los dispositivos y métodos del noveno modo de realización, se puede configurar en el modo de interfaz restrictiva para fines de movilidad debido al nivel de discapacidad del usuario, limitando de este modo la velocidad de algunos movimientos, por ejemplo, restringiendo los movimientos a caminar en lugar de correr. En caso de una caída o una emergencia médica como un derrame cerebral o un ataque cardíaco, un servidor central puede detectar este evento y solicitar automáticamente los servicios de emergencia. En este ejemplo, el usuario también utiliza el exoesqueleto para funciones de rehabilitación, momento en el que el usuario está en comunicación con un fisioterapeuta remoto a través del servidor central. Durante las sesiones de fisioterapia, el fisioterapeuta puede ordenar al sistema de control de exoesqueleto que cambie al modo de interfaz permisivo, lo que permite al usuario funcionalidades adicionales mientras está bajo la supervisión del fisioterapeuta. Para los usuarios de exoesqueletos con una discapacidad que resulte en pérdida de sensación en alguna parte del cuerpo, el noveno modo de realización también puede usarse para la detección temprana de úlceras por presión directamente o debido a cambios en la marcha. Además, se puede utilizar el mapeo de presión para ajustar la posición del exoesqueleto para mejorar la comodidad del usuario. Además, los sensores del usuario pueden usarse para efectuar la aplicación de medicamentos antiinflamatorios, analgésicos, reguladores de la glucosa u otros medicamentos en respuesta a los datos del sensor.

Como ejemplo adicional del noveno modo de realización, considérese un exoesqueleto que se utiliza en un entorno clínico de fisioterapia, donde varios pacientes usan el exoesqueleto en el transcurso de una semana. Mediante el uso de los dispositivos y métodos del noveno modo de realización, se pueden usar exoesqueletos equipados con varios sensores para identificar usuarios específicos basándose en la biometría del usuario, las características de la marcha u otros marcadores únicos. Una conexión a un servidor central a través de un enlace de datos bidireccional permite la identificación de usuarios nuevos de un exoesqueleto en concreto, de modo que se puedan aplicar automáticamente configuraciones centralizadas para exoesqueletos e interfaces de usuario. En un entorno terapéutico de este tipo, el exoesqueleto y los sensores, en combinación con la comunicación del servidor central, se pueden utilizar para pruebas automáticas de rango de movimiento para cada paciente con supervisión remota o incluso para supervisar y ajustar el curso de la fisioterapia en múltiples sesiones.

Como otro ejemplo más del noveno modo de realización, considérese un exoesqueleto industrial utilizado por un trabajador de la construcción. Como se comentó anteriormente en relación con el cuarto modo de realización, generalmente es deseable determinar cuándo un exoesqueleto necesitará servicio para que el servicio pueda ocurrir antes de que ocurra un fallo. Mediante el uso de los dispositivos y métodos del noveno modo de realización, el estado y uso del exoesqueleto industrial pueden ser supervisados por un servidor central, activando alertas de mantenimiento automáticas o dependientes de análisis. En algunos modos de realización, el exoesqueleto se puede programar para no permitir usarlo más (o tipos de uso específicos) mediante un cambio de una configuración de interfaz de usuario permisiva a una restrictiva hasta que se complete el mantenimiento requerido. Se pueden prohibir usos específicos en determinadas condiciones climáticas, como lluvia intensa, o después de una caída u otro evento que pueda haber dañado el exoesqueleto o lesionado al usuario. En algunos modos de realización, el usuario puede anular este bloqueo de característica, opcionalmente después de una advertencia, ya que esto puede ser una ventaja en una situación de emergencia en la que desactivar el exoesqueleto podría poner en riesgo una vida humana. En algunos modos de realización, los sensores del exoesqueleto se pueden usar para detectar una lesión en el lugar de trabajo y solicitar automáticamente los servicios médicos de emergencia.

Como se comentó en relación con el sexto modo de realización, un exoesqueleto se puede conectar en red con dispositivos periféricos. Un décimo modo de realización de la presente invención amplía esta idea y se ilustra en la figura 10. En la figura 10, el usuario 220 del exoesqueleto, que actualmente no lleva puesto un exoesqueleto, es capaz de comunicarse tanto con el sistema 200 de control de exoesqueleto como con el servidor 210 central a través del uso de dispositivos periféricos. Esto permite al usuario 220 emitir órdenes para controlar el sistema 200 o acceder de manera remota a datos almacenados en el sistema 200 de control o en el servidor 210 central. El usuario 220 puede interactuar con un dispositivo 1000 periférico, que está en comunicación con el sistema 200 de control a través de un enlace 1005 de datos de dispositivo periférico de exoesqueleto, o un dispositivo 1001 periférico, que está en comunicación con el sistema 200 de control a través del enlace 1006 de datos de dispositivo periférico- servidor central. Como en modos de realización anteriores, el servidor 210 central está conectado en red con el sistema 200 de control a través del enlace 205 de datos. En algunos modos de realización, un único dispositivo periférico es capaz de interactuar con el sistema 200 de control o el servidor 210 central a través de cualquiera de los enlaces 1005 y 1006 de datos. En algunos modos de realización, uno o ambos dispositivos 1000 y 1001 periféricos contienen varios sensores. En algunos modos de realización, uno o ambos dispositivos 1000 y 1001 periféricos son capaces de interactuar con redes adicionales, como redes Wi-Fi o Internet móvil.

Como ejemplo del décimo modo de realización de la presente invención, considérese una persona discapacitada que utiliza un exoesqueleto con fines de movilidad. Al hacer uso de los dispositivos y métodos del décimo modo de realización, la persona puede conectar en red su teléfono inteligente con el sistema de control de exoesqueleto, otorgando al sistema de control de exoesqueleto acceso a los datos de los sensores del teléfono inteligente, como un GPS u otros servicios de ubicación. Como ejemplo adicional del décimo modo de realización, considérese una persona discapacitada que utiliza un exoesqueleto ambulatorio para moverse en un lugar público. Mediante el uso de los dispositivos y métodos del décimo modo de realización, la persona puede ordenar a su exoesqueleto que detecte los dispositivos periféricos de las personas cercanas y modifique su velocidad de marcha para igualar el ritmo de la multitud para caminar mejor en un entorno comunitario muy concurrido. De manera similar, múltiples exoesqueletos pueden comunicarse para permitirles igualar el ritmo y las maniobras mediante la caminata en enjambre, lo que permite que más exoesqueletos caminen en un espacio más reducido sin chocar. Como ejemplo adicional del décimo modo de realización, considérese una persona discapacitada que utiliza tanto una silla de ruedas como un exoesqueleto ambulatorio con fines de movilidad. Mediante el uso de los dispositivos y métodos del décimo modo de realización, la persona puede usar un teléfono inteligente para hacer que su exoesqueleto camine hacia él o ella o hacia una estación de carga. En otro modo de realización, un servicio semipúblico para compartir exoesqueletos puede tener una aplicación web o de teléfono inteligente que permita a una persona discapacitada alquilar un exoesqueleto por un período de tiempo determinado y solicitar el exoesqueleto a su ubicación.

Como en el séptimo modo de realización de la presente invención, un undécimo modo de realización implica un servidor central que realiza tareas de análisis de datos utilizando datos proporcionados por los sistemas de control de una flota de exoesqueletos desplegada. Los datos incluyen conjuntos de datos vinculados y no vinculados sobre la ubicación y el movimiento del exoesqueleto, el uso de energía en diversas tareas, el rendimiento del usuario en una variedad de maniobras, datos de sensores corporales y/o datos de dispositivos periféricos. Estos conjuntos de datos proporcionan una gran cantidad de información que se puede clasificar y analizar utilizando técnicas como el análisis de big data, el aprendizaje profundo, la computación cognitiva y la computación neuromórfica. Este análisis facilita mejoras en el diseño de exoesqueletos, rutinas de fisioterapia, respuestas a fallos, navegación de punto a punto y una serie de otras funciones de utilidad para los diseñadores o usuarios de exoesqueletos. El undécimo modo de realización se muestra en las figuras 11A y 11B. En la figura 11A, el sistema 200 de control de exoesqueleto está en comunicación y recibe datos sobre el estado del exoesqueleto 905, un dispositivo 1100 periférico y el usuario 220 del exoesqueleto desde los sensores 910 del exoesqueleto, los sensores 1105 del dispositivo periférico, los sensores 900 del usuario y el dispositivo 215 de interfaz humana. El sistema 200 de control luego transmite estos datos al servidor 210 central utilizando el enlace 205 de datos, realizando el servidor 210 central análisis 1110 locales y/o análisis 1115 externos (por ejemplo, subcontratados a una entidad de análisis especializada) para desarrollar un modelo 1120 adaptativo. En algunos modos de realización, el modelo no es adaptativo y los datos se recompilan y analizan para crear un nuevo modelo periódicamente. En otros modos de realización, el modelo se cambia de forma incremental a medida que se recopilan nuevos datos. En algunos modos de realización, se recopilan datos de muchos sistemas de control de exoesqueleto para construir y/o ajustar el modelo.

Volviendo a la figura 11B, se muestra una primera variación del undécimo modo de realización. Al igual que con el modo de realización de la figura 11A, el sistema 200 de control está en comunicación y recibe datos sobre el estado del exoesqueleto 905, el dispositivo 1100 periférico y el usuario 220 del exoesqueleto desde los sensores 910 del exoesqueleto, los sensores 1105 del dispositivo periférico, los sensores 900 del usuario y el dispositivo 215 de interfaz humana. El sistema 200 de control tiene un sistema 1130 de exoesqueleto adaptativo, que se ve afectado por y hasta cierto punto procesa los datos recibidos por el sistema 200 de control. El sistema 1130 de exoesqueleto adaptativo luego transmite estos datos al servidor 210 central usando el enlace 205 de datos, realizando el servidor 210 central análisis 1110 locales y/o análisis 1115 externos (por ejemplo, subcontratados a una entidad de análisis especializada) para desarrollar el modelo 1120 adaptativo. En algunos modos de realización, el sistema 1130 de exoesqueleto adaptativo es un algoritmo adaptativo. En algunos modos de realización, el sistema 1130 de exoesqueleto adaptativo contiene un elemento de hardware adaptativo, que incluye elementos conmutables selectivamente como una matriz de puerta programable de campo (FPGA), o componentes memristivos que se cambian físicamente en términos de conductividad u otras características como resultado de ciertos procesos. En algunos modos de realización, el servidor 210 central supervisa los cambios en el sistema 1130 de exoesqueleto adaptativo. En algunos modos de realización, el servidor 210 central puede imprimir una copia del sistema 1130 de exoesqueleto adaptativo de un exoesqueleto a otro exoesqueleto.

Como ejemplo del undécimo modo de realización de la presente invención, considérese un servidor que está en comunicación con cientos de exoesqueletos que se están utilizando en entornos de terapia clínica. Mediante el uso del undécimo modo de realización, los datos acumulados desde los sistemas de control de estos exoesqueletos y transmitidos al servidor a través de enlaces de datos se pueden usar para determinar puntos óptimos para recargar o descargar baterías con el fin de proporcionar la máxima duración de la batería. Luego se transmiten nuevas instrucciones desde el servidor a los sistemas de control de exoesqueleto y, opcionalmente, a través de dispositivos de interfaz humana a los usuarios del exoesqueleto, en relación con los parámetros de mejor uso determinados para los exoesqueletos en términos de maximizar la duración de la batería. De manera similar, el análisis de los datos recibidos de los sensores del usuario de estos exoesqueletos se puede utilizar para comparar distintos regímenes y resultados de fisioterapia en una gran población de pacientes. Se puede utilizar el aprendizaje profundo para analizar conjuntos de datos masivos con el fin de determinar correlaciones inesperadas o imprevistas entre un amplio grupo de conjuntos de datos de la flota de exoesqueletos mayor.

Como ejemplo adicional del undécimo modo de realización, considérese una persona discapacitada que utiliza un exoesqueleto personal con fines de movilidad y fisioterapia. Si bien la persona puede beneficiarse del análisis masivo de la flota de exoesqueletos mayor, se pueden obtener beneficios adicionales mediante la inclusión de un componente adaptativo en su exoesqueleto que esté entrenado específicamente para sus necesidades. Este elemento adaptativo se puede enseñar y entrenar mediante la interacción directa con el usuario del exoesqueleto y/o su fisioterapeuta. Recientemente se han comentado ejemplos de robótica adaptativa entrenable en publicaciones académicas y no académicas. Estos sistemas adaptativos pueden hacer uso de procesos de aprendizaje profundo o algoritmos de aprendizaje o, en un modo de realización preferido, contener uno o más sistemas de hardware adaptativos, ya que se pueden lograr ventajas considerables en el consumo de energía mediante el uso de hardware adaptativo (en comparación con sistemas sin componentes de hardware adaptativos). Estos sistemas adaptativos locales pueden ayudar a mejorar las trayectorias del exoesqueleto para ciertos movimientos o personalizar la función del exoesqueleto de otras maneras que sean útiles para un usuario de exoesqueleto específico.

En base a lo anterior, debería ser fácilmente evidente que la presente invención proporciona dispositivos y métodos que permiten la comunicación bidireccional entre un sistema de control de exoesqueleto y un sistema central. Un usuario de exoesqueleto es capaz de hacer uso del enlace de comunicación para aplicaciones que aumentan la utilidad del exoesqueleto para el usuario. El servidor central es capaz de hacer uso del enlace de comunicación para funciones analíticas que son valiosas para el usuario o para un operador del servidor central. Además, los dispositivos periféricos pueden comunicarse y conectarse en red con el sistema de control y el servidor central. En general, la presente invención implica recopilar primeros datos con un primer exoesqueleto y transmitir los primeros datos desde el primer exoesqueleto a un servidor central o un dispositivo periférico. Los segundos datos se generan usando los primeros datos, y los segundos datos se transmiten desde el servidor central o el dispositivo periférico al primer exoesqueleto o un segundo exoesqueleto. La invención sólo pretende estar limitada por el alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método de comunicación entre un primer exoesqueleto (100) y un servidor (175) central remoto del primer exoesqueleto (100), el método que comprende:

recoger los primeros datos con el primer exoesqueleto (100);

transmitir los primeros datos desde el primer exoesqueleto (100) al servidor (175) central;

generar segundos datos usando los primeros datos; y

transmitir los segundos datos desde el servidor (175) central al primer exoesqueleto (100) o un segundo exoesqueleto; caracterizado por que una cantidad de los primeros datos recopilados con y transmitidos desde el primer exoesqueleto (100) varía dependiendo de un movimiento realizado por el primer exoesqueleto (100) durante la recopilación, y por que la cantidad de los primeros datos recopilados con y transmitidos desde el primer exoesqueleto (100):

aumenta con una velocidad creciente del movimiento realizado por el primer exoesqueleto (100); o

aumenta con una complejidad creciente del movimiento realizado por el primer exoesqueleto (100); o aumenta cuando ocurre o es probable que ocurra una caída.

2. El método de la reivindicación 1, en donde la cantidad de los primeros datos recopilados con y transmitidos desde el primer exoesqueleto (100) es mayor cuando un usuario usa el primer exoesqueleto (100) que cuando no se usa el primer exoesqueleto.

3. El método de la reivindicación 2, en donde la cantidad de los primeros datos recopilados con y transmitidos desde el primer exoesqueleto (100) es:

mayor cuando el usuario está de pie que cuando está sentado; y

mayor cuando el usuario camina que cuando está de pie.

4. El método de la reivindicación 3, en donde la cantidad de los primeros datos recopilados con y transmitidos desde el primer exoesqueleto (100) aumenta con el aumento de la velocidad al caminar del usuario.

5. El método de la reivindicación 4, en donde la cantidad de los primeros datos recopilados con y transmitidos desde el primer exoesqueleto (100) es mayor cuando el usuario se levanta o se sienta que cuando el usuario camina.

6. El método de la reivindicación 1, que comprende además ajustar una velocidad o dirección del movimiento del primer exoesqueleto (100) en base a los segundos datos.

7. El método de la reivindicación 6, que comprende además transmitir los segundos datos desde el servidor (175) central a un dispositivo periférico y luego al primer exoesqueleto (100), en donde el dispositivo periférico es controlado por una persona que no sea un usuario del primer exoesqueleto.

8. El método de la reivindicación 7, en donde ajustar la velocidad o dirección del movimiento del primer exoesqueleto (100) incluye ajustar la velocidad o dirección del movimiento del primer exoesqueleto (100) en base a una velocidad o dirección del movimiento de la persona.

9. El método de la reivindicación 7, en donde el dispositivo periférico es otro exoesqueleto.

10. El método de la reivindicación 1, que comprende además transmitir los segundos datos desde el servidor (175) central a un dispositivo periférico y luego al primer exoesqueleto (100).

11. El método de la reivindicación 10, que comprende además mostrar los segundos datos a un usuario del primer exoesqueleto (100).

12. El método de la reivindicación 10, en donde el dispositivo periférico constituye un primer dispositivo periférico, el método que comprende además:

transmitir terceros datos desde un segundo dispositivo periférico a un tercer exoesqueleto;

transmitir los terceros datos desde el tercer exoesqueleto al servidor (175) central; y

mostrar los segundos y terceros datos a una persona que no sea un usuario del primer o tercer exoesqueletos.

13. El método de la reivindicación 12, en donde:

los dispositivos periféricos primero y segundo son armas;

el primer exoesqueleto (100) lo lleva un primer soldado;

el tercer exoesqueleto lo lleva un segundo soldado;

visualizar los segundos y terceros datos incluye mostrar los segundos y terceros datos a un comandante del primer y segundo soldados.

14. El método de la reivindicación 1, en donde recopilar los primeros datos incluye recopilar datos sobre un usuario del primer exoesqueleto (100), el método que comprende además:

modificar el movimiento del primer exoesqueleto (100) en tiempo real en base a los primeros datos.

15. El método de la reivindicación 14, en donde modificar el movimiento del primer exoesqueleto (100) incluye proporcionar asistencia adicional al usuario si los datos indican que el usuario está fatigado.

16. El método de la reivindicación 14, en donde modificar el movimiento del primer exoesqueleto (100) incluye proporcionar asistencia reducida al usuario o aumentar la velocidad de movimiento del primer exoesqueleto (100) si los datos indican que la frecuencia cardíaca del usuario no es suficientemente elevada.

17. El método de la reivindicación 1, en donde recopilar los primeros datos incluye recopilar datos sobre un usuario del primer exoesqueleto (100), y transmitir los primeros datos incluye transmitir los primeros datos desde el primer exoesqueleto (100) al servidor (175) central, el método que comprende además:

determinar si el usuario es un usuario conocido o un usuario nuevo basándose en los primeros datos.

18. El método de la reivindicación 17, que comprende además:

aplicar configuraciones específicas del usuario al primer exoesqueleto (100) si el usuario es un usuario conocido.

19. El método de la reivindicación 17, en donde recopilar los primeros datos incluye recopilar datos sobre el usuario con sensores para crear datos de sensor, y determinar si el usuario es un usuario conocido o un usuario nuevo incluye determinar si el usuario es un usuario conocido o un usuario nuevo basándose en los datos del sensor.

20. El método de la reivindicación 17, en donde recopilar los datos incluye recopilar datos sobre la marcha del usuario para crear datos de la marcha, y determinar si el usuario es un usuario conocido o un usuario nuevo incluye determinar si el usuario es un usuario conocido o un usuario nuevo basándose en los datos de la marcha.

21. El método de la reivindicación 1, que comprende además:

ejecutar una primera copia de una aplicación en un sistema de control del primer exoesqueleto (100); y ejecutando una segunda copia de la aplicación en el servidor central.

22. El método de la reivindicación 21, que comprende además:

controlar el primer exoesqueleto (100) basándose en la segunda copia de la aplicación cuando el primer exoesqueleto (100) está en comunicación con el servidor central; y

controlar el primer exoesqueleto (100) basándose en la primera copia de la aplicación cuando el primer exoesqueleto (100) no está en comunicación con el servidor (175) central.

23. El método de la reivindicación 21, que comprende además:

controlar el primer exoesqueleto (100) basándose en la primera copia de la aplicación; y

controlar el primer exoesqueleto (100) basándose en la segunda copia de la aplicación si la primera copia de la aplicación falla.

24. El método de la reivindicación 1, que comprende además:

hacer que el primer exoesqueleto (100) entre en un modo restringido en donde se impide que el primer exoesqueleto (100) realice al menos algunos movimientos, la velocidad de movimiento del primer exoesqueleto (100) está limitada o la complejidad del movimiento del primer exoesqueleto está limitada.

25. El método de la reivindicación 24, en donde hacer que el primer exoesqueleto (100) entre en el modo restringido incluye hacer que el primer exoesqueleto (100) entre en el modo restringido en función del nivel de discapacidad de un usuario del primer exoesqueleto (100).

26. El método de la reivindicación 24, en donde hacer que el primer exoesqueleto (100) entre en el modo restringido incluye hacer que el primer exoesqueleto (100) entre en el modo restringido basándose en un entorno en donde se está manejando el primer exoesqueleto (100).

27. El método de la reivindicación 24, en donde hacer que el primer exoesqueleto (100) entre en el modo restringido incluye hacer que el primer exoesqueleto (100) entre en el modo restringido en función de las necesidades de mantenimiento del primer exoesqueleto (100).

28. El método de la reivindicación 24, en donde hacer que el primer exoesqueleto (100) entre en el modo restringido incluye hacer que el primer exoesqueleto (100) entre en el modo restringido en respuesta a una caída del primer exoesqueleto (100).

29. El método de la reivindicación 1, en donde transmitir los primeros datos incluye transmitir los primeros datos desde el primer exoesqueleto (100) al servidor (175) central, el método que comprende además:

recoger terceros datos con un tercer exoesqueleto;

transmitir los terceros datos desde el tercer exoesqueleto al servidor (175) central;

analizar los primeros datos y los terceros datos para identificar qué rutinas de fisioterapia o respuestas de fallo son más efectivas o qué piezas del exoesqueleto deben rediseñarse para una mayor durabilidad.

30. Un sistema de comunicación que comprende:

un primer exoesqueleto (100) configurado para recopilar y transmitir primeros datos; y

un servidor (175) central configurado para recibir los primeros datos transmitidos desde el primer exoesqueleto (100), generar segundos datos usando los primeros datos y transmitir los segundos datos al primer exoesqueleto (100) o un segundo exoesqueleto;

caracterizado por que el primer exoesqueleto (100) está configurado de manera que una cantidad de los primeros datos recopilados y transmitidos varía dependiendo de un movimiento que realiza el primer exoesqueleto (100) durante la recopilación, y por que la cantidad de los primeros datos recopilados y transmitidos:

31. El sistema de la reivindicación 30, en donde:

el sistema comprende un dispositivo periférico;

el dispositivo periférico está configurado para transmitir los segundos datos desde el servidor (175) central al primer exoesqueleto (100); y

el primer exoesqueleto (100) está configurado para ajustar una velocidad o dirección del movimiento del primer exoesqueleto (100) en base a los segundos datos.

32. El sistema de la reivindicación 30, en donde:

el sistema comprende un dispositivo periférico; y

el dispositivo periférico está configurado para transmitir los segundos datos desde el servidor (175) central al primer exoesqueleto (100).

33. El sistema de la reivindicación 30, en donde el primer exoesqueleto (100) está configurado para:

recoger los primeros datos sobre un usuario del primer exoesqueleto (100); y

34. El sistema de la reivindicación 30, en donde:

el primer exoesqueleto (100) está configurado para recopilar los primeros datos sobre un usuario del primer exoesqueleto (100);

el sistema comprende el servidor (175) central; y

el servidor (175) central está configurado para determinar si el usuario es un usuario conocido o un usuario nuevo basándose en los primeros datos.

35. El sistema de la reivindicación 30, en donde:

el sistema comprende el servidor (175) central;

el primer exoesqueleto (100) está configurado para ejecutar una primera copia de una aplicación en un sistema de control del primer exoesqueleto (100); y

el servidor (175) central está configurado para ejecutar una segunda copia de la aplicación en el servidor (175) central.

36. El sistema de la reivindicación 30, en donde el primer exoesqueleto (100) incluye un modo restringido en donde se impide que el primer exoesqueleto (100) realice al menos algunos movimientos, la velocidad de movimiento del primer exoesqueleto (100) está limitada o la complejidad del movimiento del primer exoesqueleto (100) está limitada.

37. El sistema de la reivindicación 30, que comprende además un tercer exoesqueleto configurado para recopilar y transmitir terceros datos, en donde:

el sistema comprende el servidor (175) central;

el servidor (175) central está configurado para:

recibir los terceros datos transmitidos desde el tercer exoesqueleto; y