【手続補正書】
【提出日】平成29年7月27日(2017.7.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作制御システムであって、
少なくとも１つの作動部材を含む少なくとも１つのアクチュエータを備え、前記少なくとも１つの作動部材は、関節の第１の側の前記少なくとも１つのアクチュエータに取付けられる近端と、前記関節の第２の側のアンカー要素取付点に取付けられる遠端とを有し、前記動作制御システムはさらに、
歩容周期のタイミングと相互に関連付けられているか相互に関連付けられ得る信号を出力するように構成される第１のセンサと、
前記少なくとも１つの作動部材の内部の引張力を表わす信号を出力するように構成される第２のセンサと、
少なくとも１つのコントローラとを備え、前記少なくとも１つのコントローラは、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサから出力される前記信号を受信し、それに応答して、前記歩容周期の第１の部分の間に前記少なくとも１つのアクチュエータを自動的に作動させ、予め定められた閾値引張力よりも大きい力を前記少なくとも１つの作動部材を介して前記アンカー要素取付点に印加して、前記関節の周りに有益なモーメントを発生するように、かつ、前記歩容周期の少なくとも第２の部分の間に前記少なくとも１つのアクチュエータを自動的に作動させ、前記アンカー要素取付点における引張力を前記予め定められた閾値引張力以下のレベルまで減少させて、前記関節の周りに有害なモーメントを発生することを回避するように構成され、
前記少なくとも１つのコントローラは、現在のステップのみからの前記第１および第２のセンサから出力される前記信号を用いて、前記引張力が前記予め定められた閾値を超えるタイミングを判断するように、かつ、前記歩容周期の第１の段階の間にピーク引張力が達成されるタイミングを判断するように構成される、動作制御システム。
【請求項２】
前記関節は足関節を含み、
前記アンカー要素取付点は履物接続要素を含み、前記歩容周期の前記第１の部分は、ほぼ立脚中期からトゥオフの範囲に概して対応する、前記歩容周期の約３０〜６２．５％の範囲を含む、請求項１に記載の動作制御システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つのコントローラは、約６２．５％から次のヒールストライクまでの前記歩容周期の前記第２の部分の間に前記少なくとも１つのアクチュエータを作動させ、前記アンカー要素取付点における引張力を実質的にゼロまで減少させるように構成される、請求項２に記載の動作制御システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのコントローラは、前記歩容周期の約３０〜６２．５％の前記範囲内で前記少なくとも１つのアクチュエータを作動させ、引張力を約１９００Ｎ未満の予め定められたレベルまで増加させた後、前記引張力を前記予め定められた閾値引張力以下まで再び減少させるように構成される、請求項２に記載の動作制御システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのコントローラは、前記歩容周期の約３０〜６２．５％の前記範囲内で前記少なくとも１つのアクチュエータを作動させ、引張力を約３００Ｎ未満の予め定められたレベルまで増加させた後、前記引張力を前記予め定められた閾値引張力以下まで再び減少させるように構成される、請求項２に記載の動作制御システム。
【請求項６】
前記関節は股関節を含み、
前記アンカー要素取付点は、ウェアラブルロボットのハムストリング領域内に配置される大腿ブレース接続要素を含み、前記歩容周期の前記第１の部分は、立脚相に概して対応する前記歩容周期の約０〜６２．５％の範囲を含む、請求項１に記載の動作制御システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのコントローラは、遊脚相に概して対応する前記歩容周期の前記第２の部分の間に前記少なくとも１つのアクチュエータを作動させ、前記アンカー要素取付点における引張力を実質的にゼロまで減少させるように構成される、請求項６に記載の動作制御システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのコントローラは、前記歩容周期の約０〜６２．５％の前記範囲内で前記少なくとも１つのアクチュエータを作動させ、引張力を約４００Ｎ未満の予め定められたレベルまで増加させた後、前記引張力を前記予め定められた閾値引張力以下まで再び減少させるように構成される、請求項６に記載の動作制御システム。
【請求項９】
前記第１のセンサは、ジャイロスコープまたはフットスイッチの少なくとも一方を含む、請求項１または６のいずれか一項に記載の動作制御システム。
【請求項１０】
前記歩容周期の第１の部分の間の前記少なくとも１つのコントローラによる前記少なくとも１つのアクチュエータの自動的な作動は、前記少なくとも１つの作動部材の内部の引張力が、約２０Ｎ〜５０Ｎの定義済みの閾値まで増加したことが測定されることによってトリガされる、請求項１に記載の動作制御システム。
【請求項１１】
実質的にゼロの前記引張力は、約０Ｎ〜５Ｎの力を含む、請求項３または請求項７に記載の動作制御システム。
【請求項１２】
前記第１のセンサは、少なくとも１つの超弾性歪みセンサを含む、請求項１に記載の動作制御システム。
【請求項１３】
前記動作制御システムは複数のアクチュエータをさらに備え、前記複数のアクチュエータは、第１の作動部材と動作可能に関連付けられた第１のアクチュエータを含み、前記第１の作動部材は、第１の関節の第１の側の前記第１のアクチュエータに取付けられる近端と、前記第１の関節の第２の側に配置される第１のアンカー要素取付点に取付けられる遠端とを有し、前記複数のアクチュエータは、第２の作動部材と動作可能に関連付けられた第２のアクチュエータを含み、前記第２の作動部材は、第２の関節の第１の側の前記第２のアクチュエータに取付けられる近端と、前記第２の関節の第２の側に配置される第２のアンカー要素取付点に取付けられる遠端とを有し、前記動作制御システムはさらに、
前記第２の作動部材の内部の引張力を表わす信号を出力するように構成される第３のセンサを備え、
前記少なくとも１つのコントローラは、前記第１および第２のセンサから出力される前記信号を受信し、それに応答して、前記歩容周期の前記第１の部分の間に前記第１のアクチュエータを自動的に作動させ、第１の予め定められた閾値引張力よりも大きい力を前記第１の作動部材を介して前記第１のアンカー要素取付点に印加して、前記第１の関節の周りに有益なモーメントを発生するように、かつ、前記歩容周期の少なくとも前記第２の部分の間に前記第１のアクチュエータを自動的に作動させ、前記第１のアンカー要素取付点における引張力を前記第１の予め定められた閾値引張力以下のレベルまで減少させるように構成され、
前記少なくとも１つのコントローラはさらに、前記第１および第３のセンサから出力される前記信号を受信し、それに応答して、前記歩容周期の第３の部分の間に前記第２のアクチュエータを自動的に作動させ、第２の予め定められた閾値引張力よりも大きい力を前記第２の作動部材を介して前記第２のアンカー要素取付点に印加して、前記第２の関節の周りに有益なモーメントを発生するように、かつ、前記歩容周期の少なくとも第４の部分の間に前記第２のアクチュエータを自動的に作動させ、前記第２のアンカー要素取付点における引張力を前記第２の予め定められた閾値引張力以下のレベルまで減少させるように構成され、
前記歩容周期の前記第１の部分および前記歩容周期の前記第３の部分の各々は、立脚相の少なくとも一部を含む、請求項１に記載の動作制御システム。
【請求項１４】
前記第１の関節は足関節であり、
前記第２の関節は股関節であり、
前記第１の関節および前記第２の関節は両方とも同じ脚にある、請求項１３に記載の動作制御システム。
【請求項１５】
前記歩容周期の前記第１の部分は、ほぼ立脚中期から遊脚前期の領域を含み、
前記歩容周期の前記第３の部分は、ほぼ初期接地から遊脚前期の歩容領域を含む、請求項１４に記載の動作制御システム。
【請求項１６】
前記歩容周期の前記第１の部分は、前記歩容周期の約３０％〜６２．５％の領域を含み、
前記歩容周期の前記第３の部分は、前記歩容周期の約０％〜６２．５％の歩容領域を含む、請求項１４に記載の動作制御システム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのコントローラは複数のコントローラを含む、請求項１３に記載の動作制御システム。
【請求項１８】
前記動作制御システムは複数のアクチュエータをさらに備え、前記複数のアクチュエータは複数の作動部材を含み、前記複数の作動部材は複数の関節にまたがるように配置されており、前記動作制御システムはさらに、
前記複数の作動部材の内部の引張力を表わす信号を出力するように構成される複数のセンサを備え、
前記少なくとも１つのコントローラは、前記複数のセンサから出力される前記信号を受信し、それに応答して、前記複数の作動部材の各々についての前記歩容周期の予め定められた部分の間に前記複数のアクチュエータのそれぞれを自動的に作動させ、予め定められた力プロファイルをそれぞれの関節を横切って印加して前記関節の周りに有益なモーメントを発生するように構成される、請求項１に記載の動作制御システム。
【請求項１９】
動作制御システムであって、
少なくとも１つの作動部材を含む少なくとも１つのアクチュエータを備え、前記少なくとも１つの作動部材は、関節の第１の側の前記少なくとも１つのアクチュエータに取付けられる近端と、前記関節の第２の側に配置されるアンカー要素取付点に取付けられる遠端とを有し、前記動作制御システムはさらに、
前記少なくとも１つの作動部材の内部の張力を測定し、測定した前記張力に関する信号を出力するように構成される第１のセンサと、
ヒールストライクまたは別の歩容タイミング事象を検出するように構成される第２のセンサと、
平均歩容パーセンテージデータおよび平均ステップ時間を記憶するように構成される記憶装置と、
少なくとも１つのコントローラとを備え、前記少なくとも１つのコントローラは、前記第１および第２のセンサによって出力される前記信号を監視し、ヒールストライクの検出に続いて、前記少なくとも１つの作動部材の内部の測定した前記張力が閾値レベルまで上昇するのを待つように構成され、これら両方の事象に続いて、前記少なくとも１つのコントローラは、以下の関係
【数１】
2016528940.tif 000001
を用いて前記ステップ内の歩容パーセンテージを計算し、前記歩容パーセンテージに基づいた位置補助力プロファイルを、前記少なくとも１つの作動部材を介して前記アンカー要素取付点に出力するように前記少なくとも１つのアクチュエータをトリガし、前記位置補助力プロファイルの印加によって前記関節の周りに有益なモーメントが生じ、
前記少なくとも１つのコントローラはさらに、新たな平均歩容パーセンテージを計算し、前記ヒールストライクおよび平均ステップ時間を用いて、前記記憶装置に記憶された前記平均歩容パーセンテージを更新し、約３６％の平均歩容パーセンテージにおける前記少なくとも１つの作動部材の内部の測定した前記張力と、前記ステップのピーク力とを監視し、次のアクチュエータ出力に適合するように補正的な補助位置プロファイルを開始するように構成される、動作制御システム。
【請求項２０】
前記補正的な補助位置プロファイルは、前記補助位置プロファイルの初期振幅を増加または減少させることを含む、請求項１９に記載の動作制御システム。
【請求項２１】
前記補正的な補助位置プロファイルは、前記補助位置プロファイルの最大振幅を増加または減少させることを含む、請求項２０に記載の動作制御システム。
【請求項２２】
最大位置プロファイル適合は、約１ｍｍ／ステップである、請求項２１に記載の動作制御システム。
【請求項２３】
前記第２のセンサは、少なくとも１つの超弾性歪みセンサを含む、請求項１９に記載の動作制御システム。
【請求項２４】
ウェアラブルロボットシステムを制御する方法であって、
コントローラを用いて、前記ウェアラブルロボットシステムの第１のセンサを用いてヒールストライクを検出する行為と、
前記ヒールストライクを検出したことに応答して、前記コントローラを用いて前記ウェアラブルロボットシステムの第２のセンサの監視を開始し、前記第２のセンサの内部で受動的に発生している力が予め定められた閾値レベルにいつ上昇するかを判断する行為と、
前記コントローラを用いて、以下の関係
【数２】
2016528940.tif 000002
に従って歩容パーセンテージを計算する行為と、
前記ヒールストライクを検出したこと、前記第２のセンサの内部で受動的に発生している前記力が前記予め定められた閾値レベルに上昇したこと、および３６％の歩容パーセンテージを計算したことに応答して、前記コントローラを用いて、計算した前記歩容パーセンテージに基づいて位置補助プロファイルを関節に供給するように少なくとも１つのアクチュエータをトリガする行為とを備える、方法。
【請求項２５】
計算した前記歩容パーセンテージを用いて、前記コントローラと動作可能に関連付けられた非一時的な物理的記憶装置に記憶された平均歩容パーセンテージを更新する行為をさらに備える、請求項２４に記載のウェアラブルロボットシステムを制御する方法。
【請求項２６】
前記コントローラを用いて、３６％の平均歩容パーセンテージにおいて前記第２のセンサの内部に受動的に発生している力と、前記ステップのピーク力値とを監視する行為と、
３６％の平均歩容パーセンテージにおいて前記第２のセンサの内部に受動的に発生している前記力と、前記ステップの前記ピーク力値とを、前記非一時的な物理的記憶装置に記憶する行為と、
３６％の平均歩容パーセンテージにおいて前記第２のセンサの内部に現在受動的に発生している前記力の電流値または前記ステップの前記ピーク力値の少なくとも一方を、３６％の平均歩容パーセンテージにおいて前記第２のセンサの内部に受動的に発生している前記力の対応する少なくとも１つの先行値の先行して記憶された値または前記ステップの前記ピーク力値の少なくとも一方と比較する行為とを備える、請求項２５に記載のウェアラブルロボットシステムを制御する方法。
【請求項２７】
３６％の平均歩容パーセンテージにおいて前記第２のセンサの内部に現在受動的に発生している前記力の電流値または前記ステップの前記ピーク力値の少なくとも一方が、３６％の平均歩容パーセンテージにおいて前記第２のセンサの内部に受動的に発生している前記力の前記先行して記憶された値の対応値または前記ステップの前記ピーク力値よりも、予め定められた閾値差よりも大きい差だけ大きいか小さいという、前記比較する行為における前記コントローラによる判断に応答して、補助位置プロファイルの初期振幅、最大振幅、または両方を補正する行為をさらに備える、請求項２６に記載のウェアラブルロボットシステムを制御する方法。
【請求項２８】
供給される正のパワーの量を最大にするために、かつ吸収される負のパワーの量を最小にするために、前記ウェアラブルロボットシステムによって人間に供給されるパワーの判断に応答して、補助位置プロファイルの初期振幅、最大振幅、または両方を補正する行為をさらに備える、請求項２７に記載のウェアラブルロボットシステムを制御する方法。
【請求項２９】
ユーザにとって有益な所望の補助パワープロファイルに一致するために、前記ウェアラブルロボットシステムによって人間に供給されるパワーの判断に応答して、補助位置プロファイルの初期振幅、最大振幅、または両方を補正する行為をさらに備える、請求項２７に記載のウェアラブルロボットシステムを制御する方法。
【請求項３０】
前記ウェアラブルロボットシステムは軟性外骨格スーツである、請求項２６〜請求項２９のいずれか一項に記載のウェアラブルロボットシステムを制御する方法。
【請求項３１】
軟性外骨格スーツのための動作制御システムであって、
少なくとも１つの作動部材を含む少なくとも１つのアクチュエータを備え、前記少なくとも１つの作動部材は、関節の第１の側の前記少なくとも１つのアクチュエータに取付けられる近端と、前記関節の第２の側に配置されるアンカー要素取付点に取付けられる遠端とを有し、前記動作制御システムはさらに、
前記少なくとも１つの作動部材の内部の張力を測定し、測定した前記張力に関する信号を出力するように構成される第１のセンサと、
ヒールストライクを検出するように構成される第２のセンサと、
前記少なくとも１つの作動部材の伸びを検出するように構成される第３のセンサと、
前記少なくとも１つの作動部材の伸びを前記軟性外骨格スーツによって生成されている力と関連付ける前記軟性外骨格スーツの剛性モデルを記憶するように構成される非一時的な物理的記憶装置と、
少なくとも１つのコントローラとを備え、前記少なくとも１つのコントローラは、前記第１から第３のセンサから出力される前記信号を監視し、前記スーツの剛性モデルの逆数および測定した前記張力を利用して前記スーツの伸びを演算し、その導関数を取り、前記スーツの伸び速度を得るように、かつ、測定した前記張力に前記スーツの伸び速度を掛けることによって、前記軟性外骨格スーツによって生成または吸収されるパワーを求めるよ
うに構成され、
前記少なくとも１つのコントローラはさらに、前記第３のセンサから前記作動部材の伸び、および前記作動部材によって生成されている力を監視して、前記作動部材の前記伸びの導関数を計算するように、かつ、前記作動部材の力に前記作動部材の前記伸びを掛けることによって、前記作動部材によって生成されるパワーを計算するように構成され、
前記少なくとも１つのコントローラはさらに、前記少なくとも１つの作動部材によって生成されるパワーから、前記軟性外骨格スーツによって吸収されるパワーを引くことによって、または正である場合は前記スーツによって生成されるパワーを足すことによって、前記軟性外骨格スーツによって人間に供給されるパワーを計算するように構成される、動作制御システム。