(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
関心対象物を囲むよう構成される外骨格を作動させ、前記外骨格に力を供給するサーボシステムであって、
前記外骨格の位置を操作し、及び従って前記関心対象物に前記外骨格により及ぼされる力を操作するよう構成されるサーボモータと、
前記サーボモータを駆動するため、電源により供給される生の駆動電流信号Ｉｒａｗを測定するよう構成される測定ユニットと、
フィルタリングされた電流信号Ｉｆｉｌｔｅｒｅｄを決定するため、ロウパス周波数フィルタリングをＩｒａｗに適用するよう構成されるロウパスフィルタリング手段と、
処理ユニットとを有し、前記処理ユニットが、
サーボモータ設定パラメータに基づき、作動された電流信号Ｉａｃｔｕａｔｅｄであって、前記Ｉａｃｔｕａｔｅｄが、前記外骨格の位置を操作するときの前記サーボモータからＩｒａｗへの貢献を示す、作動された電流信号Ｉａｃｔｕａｔｅｄと、
前記関心対象物に前記外骨格により及ぼされる力を示す駆動力電流信号Ｉｆｏｒｃｅであって、前記Ｉｆｏｒｃｅが、ＩｆｉｌｔｅｒｅｄとＩａｃｔｕａｔｅｄとの間の差に比例する、駆動力電流信号Ｉｆｏｒｃｅとを決定するよう構成される、サーボシステム。
【請求項２】
前記関心対象物が、ユーザの胴であり、前記外骨格は、前記胴を囲むベルトであり、前記ベルトの位置の操作が、前記ベルトの１周の長さを一定に作動させることを有し、前記Ｉｆｏｒｃｅは、前記ベルトにより前記胴に及ぼされる力を示す、請求項１に記載のサーボシステム。
【請求項３】
前記関心対象物が、ユーザの胴であり、前記外骨格は、前記胴を囲むベルトであり、前記ベルトの位置の操作が、前記ベルトの位置を変えることにより、前記ベルトにより前記胴に及ぼされる力を一定に保つことを有し、前記Ｉｆｏｒｃｅは、前記ベルトにより前記胴に及ぼされる瞬間的な力を示し、前記結果として生じる力が実質的に一定になるよう、Ｉｆｏｒｃｅに基づき前記ベルトの位置を調整するよう前記サーボモータに指示するための処理パラメータとして、前記処理ユニットがＩｆｏｒｃｅを使用する、請求項１に記載のサーボシステム。
【請求項４】
前記処理ユニットが更に、前記Ｉｆｏｒｃｅの周波数に基づき前記ユーザの呼吸を決定するよう構成される、請求項２又は３に記載のサーボシステム。
【請求項５】
前記処理ユニットが更に、前記Ｉｆｏｒｃｅの振幅に基づき前記ユーザの呼吸深度を決定するよう構成される、請求項２又は３に記載のサーボシステム。
【請求項６】
前記外骨格が、間にジョイントを持つ第１及び第２の足首装具であり、前記ジョイントが、前記サーボモータを用いて作動され、前記ジョイントが自由に動くことができるよう、又は前記ジョイントが前記足首を支持するために力を及ぼすことができるよう、前記サーボモータが前記位置を操作する、請求項１に記載のサーボシステム。
【請求項７】
前記処理ユニットが、前記Ｉｆｏｒｃｅの振幅に基づきＩｆｏｒｃｅから前記関心対象物に前記外骨格により及ぼされる力を決定し、その結果、前記振幅が大きくなればなるほど、前記関心対象物に前記外骨格により及ぼされる力が大きくなる、請求項１に記載のサーボシステム。
【請求項８】
前記ロウパスフィルタリングが、５００Ｈｚ未満、より好ましくは５０Ｈｚ未満、より好ましくは５Ｈｚ未満、より好ましくは１Ｈｚ以下の周波数フィルタリングを含む、請求項１に記載のサーボシステム。
【請求項９】
Ｉａｃｔｕａｔｏｒが、前記サーボモータ設定から得られる、請求項１に記載のサーボシステム。
【請求項１０】
前記サーボモータ設定が、前記サーボモータの速度、開始及び停止位置を含み、前記速度が、前記電気的電流値を与え、前記値は、前記モーターの仕様に従う、請求項９に記載のサーボシステム。
【請求項１１】
関心対象物を囲むよう構成される外骨格を作動させ、前記外骨格に力を供給する方法において、サーボモータが、前記外骨格の位置を操作するよう構成されており、
前記サーボモータを駆動するため、電源により供給される生の駆動電流信号Ｉｒａｗを測定するステップと、
フィルタリングされた電流信号Ｉｆｉｌｔｅｒｅｄを決定するため、ロウパス周波数フィルタリングをＩｒａｗに適用するステップと、
サーボモータ設定パラメータに基づき、作動された電流信号Ｉａｃｔｕａｔｅｄを決定するステップであって、前記Ｉａｃｔｕａｔｅｄが、前記外骨格の位置を操作するとき前記サーボモータからＩｒａｗへの貢献を示す、ステップと、
前記関心対象物に前記外骨格により及ぼされる力を示す駆動力電流信号Ｉｆｏｒｃｅを決定するステップであって、前記Ｉｆｏｒｃｅが、ＩｆｉｌｔｅｒｅｄとＩａｃｔｕａｔｅｄとの間の差に比例する、ステップとを有する、方法。
【請求項１２】
コンピュータデバイスで実行されるとき、請求項１１に記載の方法ステップを実行するよう処理ユニットに命令するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、関心対象物を囲むよう構成される外骨格を作動させ、その上に力を供給するサーボシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許出願公開第２００７０２０３４３３号は、胴にしっかりと着用される弾性的に柔軟な織物から作られるハーネス又は衣服を有する着用可能なリラックス誘導装置を開示する。呼吸レート及び深度を表す電気信号へと着用者の呼吸運動を変換するため、電気機械センサが織物に付けられる。電気的に作動されるランスデューサが、呼吸に関する触知的フィードバックを体に与えるため織物に付けられ、電気機械センサにより生み出される電気信号を処理するため、及び選択された調節可能なシークエンス及びレートでトランスデューサを作動させるため、電子回路が使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
斯かる呼吸ベルトは、人の呼吸レートを測定するために用いられる。ほとんどのベルトは、呼吸の間、胸部の伸縮における変化を測定するガス圧力センサを使用する。誘導された呼吸は、（迅速に）リラックスするために、及び人が気持ちよく過ごすために有利であるということが証明された。現在利用可能な呼吸ベルトは、呼吸レートだけを測定する。しかし、それらは、例えば呼吸法に関するフィードバックをユーザに与えるといった、組み込まれた触知的刺激は与えない。
【０００４】
本発明の目的は、呼吸の感知と起動とを同時に行える改善されたサーボシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の側面によれば、本発明は、関心対象物を囲むよう構成される外骨格を作動させ、上記外骨格に力を供給するサーボシステムに関し、このシステムは、
上記外骨格の位置を操作し、及び従って上記関心対象物に上記外骨格により及ぼされる力を操作するよう構成されるサーボモータと、
上記サーボモータを駆動するため、電源により供給される生の駆動電流信号Ｉｒａｗを測定するよう構成される測定ユニットと、
フィルタリングされた電流信号Ｉｆｉｌｔｅｒｅｄを決定するため、ロウパス周波数フィルタリングをＩｒａｗに適用するよう構成されるロウパスフィルタリング手段と、
処理ユニットとを有し、上記処理ユニットが、
サーボモータ設定パラメータに基づき、作動された電流信号Ｉａｃｔｕａｔｅｄであって、上記Ｉａｃｔｕａｔｅｄが、上記外骨格の位置を操作するとき上記サーボモータからＩｒａｗへの貢献を示す、作動された電流信号Ｉａｃｔｕａｔｅｄと、
上記関心対象物に上記外骨格により及ぼされる力を示す駆動力電流信号Ｉｆｏｒｃｅであって、上記Ｉｆｏｒｃｅが、ＩｆｉｌｔｅｒｅｄとＩａｃｔｕａｔｅｄとの間の差に比例する、駆動力電流信号Ｉｆｏｒｃｅとを決定するよう構成される。
【０００６】
力センサとして機能することもできるサーボシステムが与えられることになる。なぜなら、力電流信号Ｉｆｏｒｃｅが、関心対象物に外骨格により及ぼされる力を示すからである。
【０００７】
ある実施形態において、上記関心対象物が、ユーザの胴であり、上記外骨格は、上記胴を囲むベルトであり、上記位置の操作が、上記ベルトの上記囲まれた長さを一定に作動させることを有し、上記Ｉｆｏｒｃｅは、上記ベルトにより上記胴に及ぼされる力を示す。
【０００８】
ある実施形態において、上記関心対象物が、ユーザの胴であり、上記外骨格は、上記胴を囲むベルトであり、上記ベルトの位置の操作が、上記ベルトの位置を変えることにより、上記ベルトにより上記胴に及ぼされる力を一定に維持することを有し、上記Ｉｆｏｒｃｅは、上記ベルトにより上記胴に及ぼされる瞬間的な力を示し、上記結果として生じる力が実質的に一定になるよう、Ｉｆｏｒｃｅに基づき上記ベルトの位置を調整するよう上記サーボモータに指示するための処理パラメータとして、上記処理ユニットがＩｆｏｒｃｅを使用する。このように、ベルトは、ユーザと共に「呼吸している」。これは、ベルトがユーザによって感じられないことを意味する。即ち、心電計（ｅｃｇ）ベルトは、胸部をかなり抑制し、及び従って邪魔であることを意味する。従って、この力を知ることにより、ベルトが、固定された位置動作モード又は固定された力動作モードにあるかどうかに基づき、力／電流が増加されるべきか、減少されるべきか又は一定に保たれるべきかを示す処理パラメータが与えられる。
【０００９】
ある実施形態において、上記処理ユニットが更に、上記Ｉｆｏｒｃｅの周波数に基づき上記ユーザの呼吸を決定するよう構成される。上記ロウパスフィルタリングを適用した後、Ｉｆｏｒｃｅは、電流が、力を一定に保つことを生じさせるか、又はベルトを拡張／収縮させることを生じさせるかを示す。こうして、くぼみ波状電流信号が得られる。この信号の周波数が、ユーザの呼吸の明白なインジケータとなる。
【００１０】
ある実施形態において、上記処理ユニットが更に、上記Ｉｆｏｒｃｅの振幅に基づき上記ユーザの呼吸深度を決定するよう構成される。従って、結果として生じるＩｆｏｒｃｅ信号の深度は、呼吸深度及び従ってユーザがどのくらい吸い込む／吐き出すかを示す。
【００１１】
ある実施形態において、上記外骨格が、間にジョイントを持つ第１及び第２の足首装具であり、上記ジョイントが、上記サーボモータを用いて作動され、上記ジョイントが自由に動くことができるよう、又は上記ジョイントが上記足首を支持するために力を及ぼすことができるよう、上記サーボモータが上記位置を操作する。
【００１２】
ある実施形態において、上記処理ユニットが、上記Ｉｆｏｒｃｅの振幅に基づきＩｆｏｒｃｅから上記関心対象物に上記外骨格により及ぼされる力を決定し、その結果、上記振幅が大きくなればなるほど、上記関心対象物に上記外骨格により及ぼされる力が大きくなる。
【００１３】
ある実施形態において、上記ロウパスフィルタリングが、５００Ｈｚ未満、より好ましくは５０Ｈｚ未満、より好ましくは５Ｈｚ未満、より好ましくは１Ｈｚ以下の周波数フィルタリングを含む。
【００１４】
ある実施形態において、上記Ｉａｃｔｕａｔｏｒが、上記サーボモータ設定から得られる。ある実施形態において、上記サーボモータ設定が、上記サーボモータの速度、開始及び停止位置を含み、上記速度が、上記電流値を与え、上記値は、上記モーターの仕様に従う。
【００１５】
別の側面によれば、本発明は、関心対象物を囲むよう構成される外骨格を作動させ、上記外骨格前の位置を操作することにより、上記外骨格に力を供給する方法に関し、この方法は、
上記外骨格の位置を操作するよう上記サーボモータを駆動するため、電源により供給される生の駆動電流信号Ｉｒａｗを測定するステップと、
フィルタリングされた電流信号Ｉｆｉｌｔｅｒｅｄを決定するため、ロウパス周波数フィルタリングをＩｒａｗに適用するステップと、
サーボモータ設定パラメータに基づき、作動された電流信号Ｉａｃｔｕａｔｅｄを決定するステップであって、上記Ｉａｃｔｕａｔｅｄが、上記外骨格の位置を操作するとき上記サーボモータからＩｒａｗへの貢献を示す、ステップと、
上記関心対象物に上記外骨格により及ぼされる力を示す駆動力電流信号Ｉｆｏｒｃｅを決定するステップであって、上記Ｉｆｏｒｃｅが、ＩｆｉｌｔｅｒｅｄとＩａｃｔｕａｔｅｄとの間の差に比例する、ステップとを有する。
【００１６】
更に別の側面によれば、本発明は、コンピュータデバイスで実行されるとき、上記方法ステップを実行するよう処理ユニットに命令するコンピュータプログラムに関する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】関心対象物を囲むよう構成される外骨格を作動させ、その上に力を供給する、本発明によるサーボシステムを示す図である。
【図２ａ】図１におけるサーボシステムの実施形態を示す図である。
【図２ｂ】図１におけるサーボシステムの実施形態を示す図である。
【図３】外骨格が、間にジョイントを持つ第１及び第２の足首装具であり、サーボモータが配置される、実施形態を示す図である。
【図４ａ】モーターが定位置に保たれつつ、ベルト上のサーボモータを通る電流を測定する例を示す図である。
【図４ｂ】モーターが定位置に保たれつつ、ベルト上のサーボモータを通る電流を測定する例を示す図である。
【図４ｃ】モーターが定位置に保たれつつ、ベルト上のサーボモータを通る電流を測定する例を示す図である。
【図５】測定された生の駆動電流信号Ｉｒａｗにロウパス周波数フィルタリングを適用するフィルタリング回路の一実施形態を表す図である。
【図６】関心対象物を囲むよう構成される外骨格を作動させる本発明による方法の実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の側面はそれぞれ、他の側面のいずれかと組み合わせられることができる。本発明のこれら及び他の側面が、以下に説明される実施形態から明らかとなり、これらの実施形態を参照して説明されることになる。
【００１９】
本発明の実施形態が、例示にすぎないものを介して、図面を参照して、説明されることになる。
【００２０】
図１は、関心対象物を囲むよう構成される外骨格を作動させ、その上に力を供給する、本発明によるサーボシステム１００を示す。サーボシステム１００は、サーボモータ（Ｓ＿Ｍ）１０１、測定ユニット（Ｍ＿Ｕ）１０２、ロウパスフィルタリング手段（Ｌ＿Ｐ）１０３及び処理ユニット（Ｐ＿Ｕ）１０４を有する。
【００２１】
サーボモータ（Ｓ＿Ｍ）１０１は、バッテリー又は太陽電池といった電源に接続可能で、外骨格の位置及び従って関心対象物上に外骨格により及ぼされる力を操作するよう構成される。図２及び図３に関連して後でより詳細に述べられるように、外骨格は、例えばベルト、足首装具等であり、関心対象物は、ユーザの胴又は捻挫した足首である。
【００２２】
測定ユニット（Ｍ＿Ｕ）１０２は、サーボモータを駆動するため電源により供給される生の駆動電流信号Ｉｒａｗ１０６を測定するよう構成される。これは、図４に関連してより詳細に述べられることになる。
【００２３】
ロウパスフィルタリング手段（Ｌ＿Ｐ）１０３は、例えばデジタル又はアナログ回路又はプロセッサである。ここで、ロウパス周波数フィルタリングが、測定された生の駆動電流信号Ｉｒａｗ１０６に適用される。図４及び図５に関連してより詳細に述べられるように、測定された生の駆動電流信号Ｉｒａｗは通常、ｋＨｚの範囲に含まれ、例えば１ｋＨｚの周りにある。ロウパスフィルタリングは、５００Ｈｚ未満、より好ましくは５０Ｈｚ未満、より好ましくは５Ｈｚ未満、より好ましくは１Ｈｚ以下の周波数フィルタリングを含む。フィルタリングの結果は、フィルタリングされた電流信号Ｉｆｉｌｔｅｒｅｄ１０５である。
【００２４】
処理ユニット（Ｐ＿Ｕ）１０４は、サーボモータ設定パラメータに基づき起動された電流信号Ｉａｃｔｕａｔｅｄを決定するよう構成される。ここで、Ｉａｃｔｕａｔｅｄは、外骨格の位置を操作するときのサーボモータからＩｒａｗへの貢献を示す。
【００２５】
処理ユニット（Ｐ＿Ｕ）１０４は更に、関心対象物に外骨格により及ぼされる力を示す駆動している力電流信号Ｉｆｏｒｃｅ１０７を決定するよう構成される。ここで、Ｉｆｏｒｃｅは、Ｉｆｉｌｔｅｒｅｄ及びＩａｃｔｕａｔｅｄの間の差に比例し、即ち
0005529260.tif 000002
となる。
【００２６】
ある実施形態において、この力は、力電流信号Ｉｆｏｒｃｅ１０７の振幅に基づき決定される。その結果、振幅が大きくなればなるほど、関心対象物に外骨格により及ぼされる力が大きくなる。これは、例えば単純な較正を用いて行われることができる。この較正では、実際の力が、アクチュアル力センサ（外部力センサ）を用いて複数の異なる力値に関して測定され、力電流信号Ｉｆｏｒｃｅ１０７の振幅と比較される。
【００２７】
典型的なサーボモータがどのように機能するかの更なる説明に関して、サーボモータは、サーボコントローラにより与えられる特定のエンコードされた信号に基づき、その位置をセットすることができる。エンコーディングは通常、０ボルトと例えば５ボルトといった所定の振幅との間で所定の周波数での矩形波信号のパルス幅変調（ＰＷＭ）を用いて実行される。所与のＰＷＭにおいて、サーボモータは、対応する位置へと移動する。そのため、このモーターは、電源から生の駆動電流信号Ｉｒａｗ１０６を引く必要がある。サーボモータがＰＷＭ設定に属する位置に達したとき、このモーターはその位置に自身を保とうとする。この場合、電源から引かれる生の駆動電流信号Ｉｒａｗ１０６は、サーボに及ぼされる力に直接依存することになる。駆動電流信号Ｉｒａｗ１０６に上記フィルタリングを適用することにより、Ｉｆｉｌｔｅｒｅｄ１０５が得られる。サーボモータが同時にアクチュエータとして使用される場合、サーボモータは、その位置を変化させる。しかし、位置におけるこの変化は、サーボモータが追加的な電流を引くことを必要とする。位置変化が、ベルトの締め付け又は緩和をもたらす場合、力は変化し及びこれによりＩｆｉｌｔｅｒｅｄも変化する。位置のこの変化は、上記Ｉａｃｔｕａｔｅｄにおける変化を生じさせる。これは、Ｉｒａｗ１０６に貢献し、及び従ってＩｆｉｌｔｅｒｅｄ１０５に貢献する。Ｉａｃｔｕａｔｏｒは、例えばアクチュエータ設定から得られることができる。アクチュエータ設定とは、即ちフォーム速度、開始及び停止位置である。速度は、電流値を与える。これはモーターの仕様に従う。速度により分けられる開始及び停止位置の間の差は、起動による電流増加の持続期間を生じさせる。
【００２８】
上記に基づき、Ｉｆｉｌｔｅｒｅｄ及びＩａｃｔｕａｔｅｄを知ることにより、関心対象物に外骨格により及ぼされる力が原因による電流信号の貢献は、以下の式
Ｉ＿ｆｏｒｃｅ＝（Ｉ＿ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｉ＿ａｃｔｕａｔｅｄ）／ＰＷＭ  （１）
により与えられることができる。
【００２９】
Ｉ＿ａｃｔｕａｔｅｄ及びＰＷＭは共に、サーボシステムに関する演繹的な知識及びそれが駆動される態様から得られる。上記したように、Ｉ＿ｆｏｒｃｅは、対象物の呼吸レートに関する情報だけでなく、関心対象物に外骨格により及ぼされる力に関する情報も与える。外骨格が一定の位置に保たれる場合、Ｉ＿ａｃｔｕａｔｅｄはゼロであるが、サーボモータが同時にアクチュエータとして使用される場合には、Ｉ＿ａｃｔｕａｔｅｄはゼロでない。
【００３０】
図２ａ及び図２ｂは、図１におけるサーボシステム１００の実施形態を示す。そこでは、関心対象物が、ユーザ２００の胴２０３であり、外骨格が、胴を囲むベルト２０１である。２つの測定オプションがある。１つは、モーターの位置を一定に保つ、即ち力が可変であることであり、他の１つは、力を一定に（ｌｆｏｒｃｅの振幅を一定に）保つことである。ここで、ベルトの長さはそれに従って調整される。
【００３１】
モーターの位置が一定に保たれるとき、力はＩｆｏｒｃｅを監視することによりモニタされることができる。なぜなら、力電流信号Ｉｆｏｒｃｅは、ベルト２０１の位置を一定に保つために必要な電源から引かれる電流を示し、及び従って、ベルト２０１によりこのベルトに及ぼされる力を示すからである。この位置が一定の設定において、ベルトは例えば、呼吸周期の間の最大の電流が例えば最大許容電流信号Ｉａｃｔｕａｔｏｒの７０％であるよう、調整されることができる。通常はくぼみ状形状を持つ力電流信号Ｉｆｏｒｃｅの周波数は、ユーザの呼吸を示す。その結果、周波数が大きくなればなるほど、呼吸はより大きくなる。また、力電流信号Ｉｆｏｒｃｅの深度は、ユーザの呼吸深度、及び従ってユーザがどれくらい吸い込んで／息を吐き出しているかを示すインジケータとして使用されることができる。
【００３２】
他方で測定が、力電流信号Ｉｆｏｒｃｅの振幅を一定に保つことに基づかれるとき、ベルト２０１は、ユーザの胴に一定の力を及ぼし、呼吸はこの位置に従う。従って、位置の処理は、力電流信号Ｉｆｏｒｃｅの振幅を一定に保つよう、及び従ってベルトにより胴に及ぼされる瞬間的な力を一定に保つよう、ベルトの位置を変化させることにより、ベルトにより胴に及ぼされる力を一定に維持することに基づかれる。こうして、結果として生じる力が実質的に一定となるよう、サーボモータは、Ｉｆｏｒｃｅに基づきベルトの位置を調整することで、処理パラメータとしてＩｆｏｒｃｅを使用する。この測定オプションは、あまり目立たない。電流設定がロウに保たれる場合、それはより少ない電力を消費する。例として、そのＩｆｏｒｃｅ（０秒）＝１Ｎ、Ｉｆｏｒｃｅ（０．２秒）＝１．２Ｎとすると、ベルト２０１は、Ｉｆｏｒｃｅ（０．４秒）＝１Ｎまで拡張される。もちろん、Ｉｆｏｒｃｅを決定する際には、様々な時間インジケータが存在する。例えば、Ｉｆｏｒｃｅは、１秒に１回、１秒に１０回、又は１秒に１０回以上若しくは未満決定されることができる。
【００３３】
図３は、外骨格が、間にジョイント３０１を持つ第１及び第２の足首装具３００であり、サーボモータが配置される、実施形態を示す。ここで、ジョイントは、サーボモータを用いて作動される。従って、サーボモータは、ジョイントが自由に動くことを可能にするよう、即ち、Ｉｆｏｒｃｅ（振幅）が一定に保たれるよう、又は足首を支持するよう力を及ぼすよう、その位置を操作する。
【００３４】
図４ａ〜ｃは、モーターが定位置に保たれつつ、外骨格（ベルト）上のサーボモータを通る電流を測定する例を示す。生データＩｒａｗが、図４ａに示され、サーボモータを駆動する電流を表す。サーボモータのパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動は、高周波信号（約１ｋＨｚ）を生じさせる。図４ｂは、Ｉｒａｗに関する２０Ｈｚのロウパスフィルタリングを用いて、フィルタリングされた電流信号Ｉｆｉｌｔｅｒｅｄが得られることを示す。そこでは、モーターの機械のレスポンスが、振動（４〜６Ｈｚ）の形でまだ見える。図４ｃは、１Ｈｚのロウパスフィルタを用いて、より明瞭なＩｆｉｌｔｅｒｅｄ信号が得られることを示す。この例は、外骨格の位置が固定されるシナリオにもあてはまるので、Ｉａｃｔｕａｔｅｄは、ゼロである（式１を参照）。従って、Ｉｆｉｌｔｅｒｅｄは、Ｉｆｏｒｃｅに対応する。従って、このきれいなＩｆｉｌｔｅｒｅｄ（Ｉｆｏｒｃｅ）は、外骨格（例えばベルト）のユーザの非常にきれいな呼吸信号を与える。上述したように、力電流信号Ｉｆｏｒｃｅの増加している振幅は、吸い込みに対応する。一方、減少している電流は、吐き出しに対応する。図示されるように、この厳しいフィルタリングが適用可能であることは、ＰＷＭ周波数及び関心周波数の間にかなりの差があることに起因する。
【００３５】
図５は、フィルタリング回路の一実施形態を表す。駆動している生の電流信号Ｉｒａｗは、アナログ又はデジタル領域で発生することができる。このロウパスフィルタは、ω０＝１／（Ｒ２ｘＣ）のカットオフ周波数を用いて作動することができる。アナログフィルタリングは、単純なＲＣネットワークを用いて、又は、本書に示されるアクティブフィルタとして実現されることができる。デジタル領域において、関心信号の周波数の好ましくは少なくとも２倍の周波数（ナイキスト周波数）で信号をサンプリングすることが必要とされる。本実施形態では、ＰＷＭ周波数（〜ｋＨｚ）より非常に小さい２、３Ｈｚのサンプリングレートである。いくらかより高い周波数（例えば数十Ｈｚ、それでもＰＷＭ周波数より十分低い）でサンプリングし、及びサンプリングされた値にランニング平均を適用することにより、この信号は、より滑らかになる（図４を参照）。
【００３６】
図６は、関心対象物を囲むよう構成される外骨格を作動させ、その上に力を供給する、本発明による方法の実施形態のフローチャートを示す。そこでは、サーボモータが、外骨格の位置を操作し、及び従って関心対象物に外骨格により及ぼされる力を操作するよう構成され、電源に結合される。
【００３７】
ステップ（Ｓ１）６０１において、サーボモータを駆動するために電源により供給される生の駆動電流信号Ｉｒａｗが測定される。ステップ（Ｓ２）６０２において、フィルタリングされた電流信号Ｉｆｉｌｔｅｒｅｄを決定するため、Ｉｒａｗ上にロウパス周波数フィルタリングが適用される。ステップ（Ｓ３）６０３において、作動された電流信号Ｉａｃｔｕａｔｅｄが、サーボモータ設定パラメータに基づき決定される。Ｉａｃｔｕａｔｅｄは、外骨格の位置を操作するときのサーボモータからＩｒａｗへの貢献を示す。ステップ（Ｓ４）６０４において、関心対象物に外骨格により及ぼされる力を示す駆動力電流Ｉｆｏｒｃｅが決定される。ここで、Ｉｆｏｒｃｅは、Ｉｆｉｌｔｅｒｅｄ及びＩａｃｔｕａｔｅｄの間の差に比例する。各個別のステップの更なる明確化に関しては、図１〜５で行われた以前の議論を参照されたい。
【００３８】
本発明の明白な及び完全な理解を提供するため、開示された実施形態のある特定の詳細が、限定ではなく説明目定で記載される。しかしながら、本発明は、本開示の精神及び範囲から明らかに逸脱することなしに、本書に記載される詳細に必ずしも従わない他の実施形態において実行されることができる点を当業者であれば理解されたい。更に、この文脈において、簡潔さ及び明快さのために、よく知られた装置、回路及び方法論の詳細な説明は、不必要な詳細及び混乱の可能性を回避するべく省略されている。
【００３９】
参照符号が請求項に含まれる。しかしながら、参照符号の包含は、明確さのためだけに行われ、請求項の範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。
【図１】
0005529260.tif 000003
【図２ａ】
0005529260.tif 000004
【図２ｂ】
0005529260.tif 000005
【図３】
0005529260.tif 000006
【図４】
0005529260.tif 000007
【図５】
0005529260.tif 000008
【図６】
0005529260.tif 000009