(57)【要約】  使用者（１００）に連結された歩行用の外骨格（１）の制御方法であって、以下の複数のステップ、すなわち、使用者（１）の各足（１２３，１３３）の下の圧力（Ｒd，Ｒg）の鉛直成分（ＺNg，ＺNd）だけを測定するステップと、外骨格（１）に加えられて、地面上の外骨格（１）の各足（２３，３３）によって発揮されるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）が、使用者（１００）の対応する足（１２３，１３３）の下で測定された圧力（Ｒd，Ｒg）の鉛直成分（ＺNg，ＺNd）の関数となるようにアクチュエータ（４０，４１，４２，４３）を制御するステップと、を含む使用者（１００）に連結された歩行用の外骨格（１）の制御方法。
2019525798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者（１００）に連結された歩行用の外骨格（１）の制御方法であって、
前記外骨格（１）が骨盤エレメント（１０）を含み、該骨盤エレメント（１０）には、前記使用者（１００）の下肢（１２０，１３０）に対してほぼ平行に延びる２つの下肢（２０，３０）が関節結合されており、前記外骨格（１）の各下肢（２０，３０）が、脚セグメント（２２，３２）に関節結合された大腿部セグメント（２１，３１）を有しており、前記脚セグメントは足（２３，３３）に関節結合されており、前記外骨格（１）が、前記下肢（２０，３０）を前記骨盤エレメント（１０）に結合する関節（２６，２７，３６，３７）に、そして前記大腿部セグメント（２１，３１）を前記脚セグメント（２２，３２）に結合する関節に加えられるべき回転及び／又はトルクを制御するアクチュエータ（４０，４１，４２，４３）を備えており、前記外骨格（１）の各足（２３，３３）が前記使用者（１００）の対応する足（１２３，１３３）に結合され、そして前記使用者（１００）の足（１２３，１３３）が載置されるインターフェイス（２４，３４）を含み、前記外骨格（１）がさらに、前記使用者（１００）の各足（１２３，１３３）の下の支持力（Ｒd，Ｒg）の、前記足（１２３，１３３）の支持平面（Ｐ）に対する法線成分（ＲNg，ＲNd）を測定するための測定手段（２５，３５）を含み、
前記制御方法が、以下の複数のステップ、すなわち、
前記使用者（１００）の各足（１２３，１３３）の下の第１地点における支持力（Ｒd，Ｒg）の、前記足（１２３，１３３）の支持平面（Ｐ）に対する法線成分（ＲNg，ＲNd）だけを測定するステップと、
前記外骨格（１）に加えられるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の強度のための目標値を計算するステップであって、前記バランシング力の合成力が前記外骨格（１）の各足（１２３，１３３）の第２地点で発揮され、前記外骨格（１）に加えられるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の目標値が、前記使用者（１）の対応する足（１２３，１３３）の下で測定された支持力（Ｒd，Ｒg）の法線成分（ＲNg，ＲNd）の強度の関数である、ステップと、
前記外骨格（１）に加えられるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の強度に関して計算された目標値、及び前記使用者（１００）の各足（１２３，１３３）の下で測定された支持力（Ｒd，Ｒg）の、前記足（１２３，１３３）の支持平面（Ｐ）に対する法線成分（ＲNg，ＲNd）の値を、使用者（１００）及び外骨格（１）のアセンブリモデル内に入力するステップと、
前記アクチュエータ（４０，４１，４２，４３）に送信するための制御設定点を割り出すために、前記使用者（１００）及び外骨格（１）のアセンブリモデルを実行するステップと、
前記割り出された制御設定点に従って前記アクチュエータ（４０，４１，４２，４３）を制御するステップと、
を含むことを特徴とする、使用者（１００）に連結された歩行用の外骨格（１）の制御方法。
【請求項２】
前記外骨格（１）に加えられ、前記外骨格（１）の各足（２３，３３）に対して発揮されるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の強度の目標値が、
【数１】
2019525798.tif 000012
と記され、
【数２】
2019525798.tif 000013
であり、
ＺEdは前記外骨格（１）の右足に加えられるバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＺEgは前記外骨格（１）の左足に加えられるバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＲNdは前記使用者（１００）の右足（１３３）の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＲNgは前記使用者（１００）の左足（１２３）の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＰEは前記外骨格（１）の重量であり、
ＺBは前記外骨格（１）によって前記使用者（１００）に加えられる一定の力に相応する所定のデフォルトアシスタンスであり、
ｂ及びｂ’は、前記使用者（１００）の前記足（２３，３３）の下で測定された支持力とは独立した成分である、請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記外骨格（１）に加えられ、前記外骨格（１）の各足（２３，３３）に対して発揮されるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の強度が、
【数３】
2019525798.tif 000014
と記され、
【数４】
2019525798.tif 000015
であり、
ＺEdは前記外骨格（１）の右足に加えられるバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＺEgは前記外骨格（１）の左足に加えられるバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＲNdαは平衡モデル及び足の傾斜の測定によって足の傾斜を考慮に入れるために鉛直面上に投影された、前記使用者の右足の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＲNgαは足の傾斜を考慮に入れるために鉛直面上に投影された、前記使用者の左足の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＰEは前記外骨格（１）の重量であり、
ＺBは前記外骨格（１）によって前記使用者（１００）に加えられる一定の力に相応する所定のデフォルトアシスタンスであり、
ｂ及びｂ’は前記使用者（１００）の前記足（１２３，１３３）の下で測定された支持力とは独立した成分である、請求項１に記載の制御方法。
【請求項４】
前記外骨格（１）に加えられ、前記外骨格（１）の各足（２３，３３）に対して発揮されるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の強度が、
【数５】
2019525798.tif 000016
と記され、
【数６】
2019525798.tif 000017
であり、
ＺEdは前記外骨格（１）の右足に加えられるバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＺEgは前記外骨格（１）の左足に加えられるバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＲNdαは平衡モデル及び足の傾斜の測定によって足の傾斜を考慮に入れるために鉛直面上に投影された、前記使用者の右足の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＲNgαは足の傾斜を考慮に入れるために鉛直面上に投影された、前記使用者の左足の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＰEは前記外骨格（１）の重量であり、
ｍＥ*ｄ2／ｄｔ2（ＺGE）は、外骨格の質量と、前記外骨格の重心（Ｇ）の加速度との積であり、
ＺBは前記外骨格（１）によって前記使用者（１００）に加えられる一定の力に相応する予め決められたデフォルトアシスタンスであり、
ｂ及びｂ’は前記使用者（１００）の前記足（１２３，１３３）の下で測定された支持力とは独立した成分である、請求項１に記載の制御方法。
【請求項５】
前記成分ｂ及びｂ’が次の離散値を採用し、すなわち
前記使用者の左足の下で測定された支持力の法線成分の強度（ＲNg）が所定の低閾値よりも大きい場合には、ｂは非ゼロの定数であり、
前記使用者の左足の下で測定された支持力の法線成分の強度（ＲNg）が所定の低閾値よりも小さい場合には、ｂはゼロであり、
前記使用者の右足の下で測定された支持力の法線成分の強度（ＲNd）が所定の低閾値よりも大きい場合には、ｂ’は非ゼロの定数であり、
前記使用者の右足の下で測定された支持力の法線成分（ＲNd）が所定の低閾値よりも小さい場合には、ｂ’はゼロである、請求項２〜４の何れか一項に記載の制御方法。
【請求項６】
前記低閾値が０．５デカ・ニュートン〜１０デカ・ニュートンである、請求項１に記載の制御方法。
【請求項７】
前記外骨格（１）に加えられ、前記外骨格（１）の各足（２３，３３）に対して発揮されるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の強度のための目標値が、
【数７】
2019525798.tif 000018
と記され、
【数８】
2019525798.tif 000019
であり、
ＺEdは前記外骨格に加えられ、前記外骨格の右足の下で測定されたバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＺEgは前記外骨格に加えられ、前記外骨格の左足の下で測定されたバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＲNdは前記使用者の右足の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＲNgは前記使用者の左足の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＰEは前記外骨格（１）の重量であり、
ＰUは前記使用者の重量であり、
ＺBは前記外骨格（１）によって前記使用者（１００）に加えられる一定の力に相応する所定のデフォルトアシスタンスである、請求項１に記載の制御方法。
【請求項８】
前記外骨格（１）に加えられ、前記外骨格（１）の各足（２３，３３）に対して発揮されるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の強度の目標値が、
【数９】
2019525798.tif 000020
と記され、
【数１０】
2019525798.tif 000021
であり、
ＺEdは前記外骨格に加えられ、前記外骨格の右足の下で測定されたバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＺEgは前記外骨格に加えられ、前記外骨格の左足の下で測定されたバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＲNdαは、平衡モデル及び足の傾斜の測定によって足の傾斜を考慮に入れるために鉛直面上に投影された、前記使用者の右足の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＲNgαは、足の傾斜を考慮に入れるために鉛直面上に投影された、前記使用者の左足の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＰEは前記外骨格（１）の重量であり、
ＰUは前記使用者（１００）の重量であり、
ＺBは前記外骨格（１）によって前記使用者（１００）に加えられる一定の力に相応する所定のデフォルトアシスタンスである、請求項１に記載の制御方法。
【請求項９】
前記外骨格（１）に加えられ、前記外骨格（１）の少なくとも一方の足（１２３，１３３）に対して発揮されるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の強度が、前記使用者（１）の対応する足（１２３，１３３）の下で測定された支持力（Ｒd，Ｒg）の鉛直成分（ＲNg，ＲNd）の強度が所定の上閾値を超えたときに飽和値に等しくなるようにアクチュエータ（４０，４１，４２，４３）を制御する補足的なステップを含む、請求項１〜８の何れか一項に記載の制御方法。
【請求項１０】
前記飽和値が、前記外骨格（１）の重量に等しく、且つ／又は上閾値が０．５デカ・ニュートン〜１０デカ・ニュートンである、請求項９に記載の制御方法。
【請求項１１】
前記飽和値が、前記外骨格の質量（ｍＥ）と、前記外骨格の重心（６０）の鉛直方向加速度との積によって増大させられた前記外骨格の重量に等しく、且つ／又は前記上閾値が０．５デカ・ニュートン〜１０デカ・ニュートンである、請求項９に記載の制御方法。
【請求項１２】
外骨格（１）であって、
前記外骨格（１）が骨盤エレメント（１０）を含み、該骨盤エレメント（１０）には、前記使用者（１）の下肢（１２０，１３０）に対してほぼ平行に延びる２つの下肢（２０，３０）が関節結合されており、前記外骨格（１）の各下肢（２０，３０）が、脚セグメント（２２，３２）に関節結合された大腿部セグメント（２１，３１）を有しており、前記脚セグメント自体は足（２３，３３）に関節結合されており、前記外骨格（１）の各足（１２３，１３３）が前記使用者（１００）の対応する足（１２３，１３３）に結合され、そして前記使用者（１００）の足（１２３，１３３）が載置されるインターフェイス（２４，３４）を含み、
前記外骨格（１）が、前記下肢（２０，３０）を前記骨盤エレメント（１０）に、そして前記大腿部セグメント（２１，３１）を前記脚セグメント（２２，３２）に結合する関節（２６，２７，３６，３７）を制御するアクチュエータ（４０，４１，４２，４３）を備えており、関節（２８，３８）が、前記足（２３，３３）を脚セグメント（２２，３２）に自由なままの状態で関節結合し、
前記外骨格（１）がさらに、前記使用者（１）の各足（１２３，１３３）の下の支持力（Ｒd，Ｒg）の、前記足（１２３，１３３）の支持平面（Ｐ）に対する法線成分（ＲNg，ＲNd）を測定するための測定手段（２５，３５）と、前記測定手段（２５，３５）及び前記アクチュエータ（４０，４１，４２，４３）に接続された処理ユニット（５０）とを含み、
前記処理ユニット（５０）が請求項１〜１１の何れか一項に記載の制御方法を実施するように構成されている、外骨格（１）。
【請求項１３】
前記大腿部セグメント（２１，３１）及び脚セグメント（２２，３２）が使用者（１００）に対して自由である、請求項９に記載の外骨格（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は補助外骨格（assistive exoskeleton）の分野に関し、より具体的にはこのような外骨格の下肢の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
補助外骨格は、人間の骨格の構造を少なくとも部分的に複製し、その身体能力を改善又は補足する機械構造である。外骨格は、その使用者の歩行を可能にする場合には、歩行用外骨格と呼ばれる。歩行用外骨格は一般に、使用者の身体に連結された骨盤エレメントを含み、骨盤エレメントには、使用者の下肢に対して平行に延びる２つの下肢が関節結合されている。外骨格の各下肢は大腿部セグメントを含み、大腿部セグメントには脚セグメントが関節結合されている。脚セグメントの端部には足が関節結合されている。各下肢の完全な制御は、大腿部セグメントと骨盤エレメントとの間の股関節を制御するための第１アクチュエータと、大腿部セグメントと脚セグメントとの間の膝関節を制御するための第２アクチュエータと、脚セグメントと足との間の踝関節を制御するための第３アクチュエータとを一般に必要とする。各セグメントは使用者の肢に結合されており、肢に沿ってセグメントは延びている。一般には使用者及び／又は骨盤エレメントによって担持される処理ユニット及び給電部が、外骨格のバランスを保つように、外骨格の種々のアクチュエータを制御する。
【０００３】
一般に外骨格に加えられる荷重の質量（使用者＋ペイロード）は、処理ユニット内に従来は入力される。しかしながらこれは、外骨格自体によって測定することができる。使用者が外骨格に作用する力の部分的な感触を維持するように、アシスタンスデフォルト（assistance default）と呼ばれる付加的なパラメータを追加することは珍しくない。処理ユニットは、関節のアクチュエータと連携する回転エンコーダによって、大腿部セグメント、脚セグメント、及び足の相対位置をリアルタイムで判断する。処理ユニットは次いで、集成体全体（使用者＋外骨格＋ペイロード）のバランスを保つために、アクチュエータによって各関節に加えられるべきバランシングトルクを割り出す。処理ユニットは次いでアクチュエータを制御して、アクチュエータが計算されたバランシングトルクを加えるようにする。
【０００４】
使用者が位置を変えたいと思うときには、使用者はアクチュエータによって関節に加えられるバランシングトルクに抗する力を発揮する。そして処理ユニットは、集成体（使用者＋外骨格＋ペイロード）のバランスを保つために加えられるべき新しいバランシングトルクを更新する。
【０００５】
外骨格の静的平衡に基づく周知の制御方法は、第１静的平衡位置から第２静的平衡位置へゆっくりと移行するための良好な性能を提供する。しかしながら、このような制御方法は特に歩行には適していないことが判っている。その理由は、歩行が二足状況（両脚に影響する）と一足状況（一脚に影響する）とを交互に動的平衡において含むことである。周知の制御方法は、それぞれの状況変化時に、集成体（使用者＋外骨格＋ペイロード）を静的平衡状態に置く一組のバランシングトルクを割り出す。歩行は身体が前傾するアンバランスな状況の連続なので、周知の制御方法は、このように制御される外骨格を着用した使用者の自然な運動を許すことはない。使用者はこの場合、運動中の外骨格からの抵抗に気づく。不安感を生み出すことに加えて、感じ取られるこのような抵抗は、急速な反射運動の場合、例えば滑った後又は使用者がよろめいた時にバランスを取り戻す場合に危険であることが判っている。外骨格のこのような挙動はこのタイプの装置の普及の妨げとなっている。
【０００６】
６軸力センサ及び／又は加速度計を使用することによって、外骨格に加えられた力及びモーメントを測定すること、そして加えられるべきバランシングトルクの動的計算にこれらのデータを組み入れることが提案されている。しかしながら、このようなセンサは若干不正確であり、顕著なドリフトを有することが判っている。このことは、外骨格に危険な状況をもたらすことがある。さらに、測定された６つのエレメントのパラメータ（強度、方向、向き）の組み入れ及び処理は極めて高速の計算を必要とする。このことは、処理ユニットの可搬性の要求（コンパクトであること、及び消費電力）とは相容れない処理能力を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、歩行状況における外骨格の挙動を改善し、そして人間の自然な歩行に近づける、歩行用外骨格の制御方法を利用可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これを目的として、使用者に連結された歩行用外骨格の制御方法であって、外骨格が骨盤エレメントを含み、骨盤エレメントには、使用者の下肢に対してほぼ平行に延びる２つの下肢が関節結合されており、外骨格の各下肢が、脚セグメントに関節結合された大腿部セグメントを有しており、脚セグメント自体は足に関節結合されており、外骨格が、下肢を骨盤エレメントに結合する関節に、そして大腿部セグメントを脚セグメントに結合する関節に加えられるべき回転及び／又はトルクを制御するアクチュエータを備えており、外骨格の各足が使用者の対応する足に結合され、そして使用者の足が載置されるインターフェイスを含み、外骨格がさらに、使用者の各足の下の支持力の、足の支持平面に対する法線成分を測定するための測定手段を含む、制御方法が提供される。本発明によれば、この制御方法は、以下の複数のステップ、すなわち、
使用者の各足の下の第１地点における支持力の、足の支持平面に対する法線成分だけを測定するステップと、
外骨格に加えられるバランシング力の合成力の鉛直成分の強度のための目標値を計算するステップであって、バランシング力の合成力が外骨格の各足の第２地点で発揮され、外骨格に加えられるバランシング力の合成力の鉛直成分の目標値が、使用者の対応する足の下で測定された支持力の法線成分の強度の関数である、ステップと、
外骨格に加えられるバランシング力の合成力の鉛直成分の強度に関して計算された目標値、及び使用者の各足の下で測定された支持力の、足の支持平面に対する法線成分の値を、使用者及び外骨格のアセンブリモデル内に入力するステップと、
アクチュエータに送信するための制御設定点を割り出すために、使用者及び外骨格のアセンブリモデルを実行するステップと、
割り出された制御設定点に従ってアクチュエータを制御するステップと、を含む。
【０００９】
このように、この制御方法は、一足当たり単独の１成分センサ（多軸センサではなく一軸センサ）を使用することを可能にし、単独の情報項目を送達する。この情報を処理するためには、小さな計算能力しか必要とならない。このことは、アクチュエータを制御するための設定点を極めて高速に確立することを可能にする。使用者の各足の下の支持力の鉛直成分を測定することにより、使用者が二足状況から一足状況へ変わるために足を持ち上げようとする意図を正確に識別することが可能になる。鉛直方向バランシング力と、使用者の足の下で測定された鉛直成分との間の直接の関係は、集成体（外骨格＋使用者＋ペイロード）の連続的なバランシングを可能にする。歩行状況においてこのように制御された外骨格の挙動が、人間の自然の歩き方に極めて近いことが見いだされた。
【００１０】
本発明はまた、外骨格であって、外骨格が骨盤エレメントを含み、骨盤エレメントには、使用者の下肢に対してほぼ平行に延びる２つの下肢が関節結合されており、外骨格の各下肢が、脚セグメントに関節結合された大腿部セグメントを有しており、脚セグメント自体は足に関節結合されており、外骨格の各足が使用者の対応する足に結合され、そして使用者の足が載置されるインターフェイスを含み、外骨格が、下肢を骨盤エレメントに、そして大腿部セグメントを脚セグメントに結合する関節を制御するアクチュエータを備えており、関節が、足を脚セグメントに自由なままの状態で関節結合し、外骨格がさらに、使用者の各足の下の支持力の鉛直成分を測定するための測定手段と、測定手段及びアクチュエータに接続された処理ユニットとを含み、処理ユニットが、本発明の制御方法を実施するように構成されている、外骨格に関する。
【００１１】
本発明の具体的な非制限的実施態様の下記説明を読むことから、本発明の他の態様及び利点が明らかになってくる。
【００１２】
添付の図面が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による外骨格を備えた使用者の三次元モデリングを示す概略図である。
【図２】図１の外骨格を備えた使用者の、矢状面における平面モデリングを示す概略図である。
【図３】図１の外骨格を備えた使用者の、前頭面における平面モデリングを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１を参照すると、本発明による外骨格は全体的に符号１で示され、使用者１００によって着用されている。外骨格１は、ほぼ使用者１００の骨盤１０１の高さに位置する骨盤エレメント１０を含む。外骨格１は一組のベルト及びストラップ２によって使用者１００に結合されている。骨盤エレメント１０によってペイロード（図示せず）を同様に支持することもできる。外骨格１及びその可能なペイロードは重量ＰEを有している。重量ＰEは以下の説明では、「外骨格の重量」に相当するものとして示される。
【００１５】
骨盤エレメント１０の２つの端部１１及び１２には、外骨格１の２つの下肢２０及び３０がそれぞれ関節結合されており、これらの下肢は使用者１００の下肢１２０及び１３０に対してほぼ平行に延びている。外骨格１の左下肢２０は、脚セグメント２２に関節結合された大腿部セグメント２１を有している。脚エレメント自体は足２３に関節結合されている。左下肢２０の足２３は、使用者の左足１２３が載置される平面状インターフェイス２４を含む。外骨格１の足２３の平面状インターフェイス２４と使用者１００の足１２３との間にはピエゾメトリックセンサ２５が配置されている。このセンサ２５は、使用者１００の足１２３の下の支持力Ｒgの鉛直成分を測定するのを可能にする。骨盤エレメント１０と大腿部セグメント２１との間に位置する関節２６、及び大腿部セグメント２１と脚セグメント２２との間に位置する関節２７は、ここでは電気ケーブルジャックの形態を成すアクチュエータ４０及び４１をそれぞれ含む。アクチュエータ４０及び４１は、エレメント１１，２１及び２２の相対角度位置を割り出すためのエンコーダを備えている。足２３を脚セグメント２２に関節結合する関節２８はアクチュエータ及びエンコーダを有していない。左下肢２０の足２３は従って、脚セグメント２２に自由に関節結合されている。この態様は、具体的には処理されるべき情報量を低減し、ひいては処理手段の計算能力を軽減するのを可能にする。このことはまた、外骨格１の製造及び計装のコスト、そしてさらに可動部材の体積及び質量を最小化し、これにより外骨格の内部慣性を低減するのを可能にする。
【００１６】
同様に、外骨格１の右脚３０は、関節３６を介して骨盤エレメント１０に関節結合され、関節３７を介して脚セグメント３２に関節結合された大腿部セグメント３１を有している。脚セグメント３２自体は関節３８を介して足３３に関節結合されている。足３３は、使用者１００の右足１３３が載置される平面状インターフェイス３４とピエゾメトリックセンサ３５とを含む。このセンサ３５は、使用者１００の足１３３の下の支持力Ｒdの鉛直成分を測定するのを可能にする。関節３６及び関節３７は、ここでは電気ケーブルジャックの形態を成すアクチュエータ４２及び４３をそれぞれ含む。アクチュエータ４２及び４３は、エレメント１２，３１及び３２の相対位置を割り出すためのエンコーダを備えている。足３３は、関節３８を介して脚セグメント３２に自由に関節結合されている。
【００１７】
アクチュエータ４０〜４２及びこれらのそれぞれのエンコーダ、並びにセンサ２５及び３５は、処理・制御ユニット５０に接続されている。ユニット５０は、計算手段５１と、電気バッテリ５２と、電気信号発生器５３の形態を成す、アクチュエータ４０〜４２を制御するための手段とを含む。
【００１８】
外骨格１と使用者１００とは使用者１００の足１２３及び１３３のところで、そして胸部の高さで結合される。大腿部セグメント２１，３１、並びに脚セグメント２２及び３２は使用者１００に結合されることはなく、ひいては使用者に対して自由である。
【００１９】
図１〜３を参照しながら、外骨格の制御について以下に説明する。
【００２０】
歩行の動的相におけるような静的相の場合、センサ２５及び３５はそれぞれ、支持力Ｒg及びＲdの法線成分ＲNg及びＲNdの強度を測定する。法線成分ＲNg及びＲNdはそれぞれ、足１２３及び１３３のそれぞれの支持平面Ｐに対して垂直方向に測定された支持力Ｒg及びＲdの成分である。この場合、これらの測定は、センサ２５及び３５と合致してそれぞれ位置する第１左地点Ａg及び第１右地点Ａdにおいて実施される。これらの測定値はユニット５０に伝達される。法線成分ＲNg及びＲNdの測定された強度から、ユニット５０は次いで、アクチュエータ４０，４１，４２及び４３に送信されるべき一連の制御設定点を割り出し、これによりアクチュエータが外骨格１００をバランシングするためのバランシングトルクをそれぞれ関節２６，２７，３６及び３７に加えるようにする。これらのバランシングトルクを組み合わせる結果、外骨格１００によって第１バランシング力ＲEgが左足２３のインターフェイス２４に加えられ、そして外骨格１００によって第２バランシング力ＲEdが右足３３のインターフェイス３４に加えられる。関節２８の中心に関連づけられた座標系ＯG（ｘ，ｙ，ｚ）において、第１バランシング力ＲEgは、
矢状水平成分ＸEg、
横断水平成分ＹEg、
鉛直成分ＺEg
を含む。
【００２１】
関節３８の中心に関連づけられた正規直交座標系Ｏd（ｘ，ｙ，ｚ）において、第２バランシング力ＲEdは、
矢状水平成分ＸEd、
横断水平成分ＹEd、
鉛直成分ＺEd
を含む。
【００２２】
本発明の第１実施態様によれば、ユニット５０は、外骨格１に加えられ、外骨格１の各足２３及び３３のそれぞれのジョイント２８の中心で発揮されるバランシング力ＲEg及びＲEdの合成力のそれぞれの鉛直成分ＺEg及びＺEdの強度が、下記アフィン法則（affine law）に従って記される目標値に等しくなるようにバランシングトルクを加えるべくアクチュエータ４０〜４３に指示する。すなわち、
【数１】
2019525798.tif 000003
であり、
【数２】
2019525798.tif 000004
である。
【００２３】
パラメータｂ及びｂ’は、ＲNd及びＲNgとは独立した成分であり、ゼロであってよく、或いは下記離散値を採用することもできる。
使用者の左足の下で測定された支持力の法線成分の強度ＲNgが、１０デカ・ニュートン（ｄａＮ）に等しい所定の低閾値よりも大きい場合には、ｂは非ゼロの定数であり、
使用者の左足の下で測定された支持力の法線成分の強度ＲNgが、１０デカ・ニュートンに等しい所定の低閾値よりも小さい場合には、ｂはゼロであり、
使用者の右足の下で測定された支持力の法線成分の強度ＲNdが、１０デカ・ニュートンに等しい所定の低閾値よりも大きい場合には、ｂ’は非ゼロの定数であり、
使用者の右足の下で測定された支持力の法線成分ＲNdが、１０デカ・ニュートンに等しい所定の低閾値よりも小さい場合には、ｂ’はゼロである。
【００２４】
パラメータｂ及びｂ’の値は、例えばそれぞれのセンサ２５及び３５の測定の再現性特徴に関連づけられていてよい。
【００２５】
外骨格１によって使用者１００に加えられる一定の力に相応する所定のデフォルトアシスタンスＺBを導入することが望まれる場合、外骨格１に加えられ、外骨格１の各足２３及び３３に対して発揮される支持力ＲEg及びＲEdの合成力のそれぞれの鉛直成分ＺEg及びＺEdの強度の目標値は以下のようになる。
【数３】
2019525798.tif 000005
になる。
【００２６】
本発明の１変更形によれば、外骨格の質量ｍEと、外骨格の重心の加速度ｄ2／ｄｔ2（ＺGE）との積である項がＰEに加えられていると、外骨格に対して発揮される鉛直方向動的力のバランシングは改善される。ＺGEは、外骨格から分離された任意の基準フレームにおける外骨格１の重心ＧEの座標の鉛直成分である。外骨格１に加えられ、外骨格１の各足２３及び３３に対して発揮されるバランシング力ＲEg及びＲEdの合成力のそれぞれの鉛直成分ＺEg及びＺEdの強度の目標値は以下のようになる。
【数４】
2019525798.tif 000006
【００２７】
外骨格１の重心ＧEの加速度は加速度計６０、又は制御ユニット５０に接続された任意の他の同等の手段によって測定される。
【００２８】
支持平面Ｐが角度αだけ水平面に対して傾斜している場合、鉛直成分ＺEg及びＺEdの強度の目標値の上記表現は、両足２３及び３３が水平面に対して同じ傾斜を被っているならば不変のままである。
【００２９】
水平面に対する足２３及び３３のそれぞれ矢状面内の傾斜α23及びα33が異なっており、閾値α23,33MAXを上回る値を有する凹凸のある地面の場合、使用者１００の重量ＰU及び各足２３及び３３の傾斜α23及びα33の値の知識は、外骨格に加えられるべきバランシング力ＲEg及びＲEdの合成力の鉛直成分の強度の目標値の計算を精緻化するために使用される。角度値α23及びα33は傾斜計によって測定することができ、そして値Ｒngα及びＲNdαは、足の傾斜を考慮に入れるために鉛直面上に投影された、使用者１００の左足２３及び右足３３の下でそれぞれ測定された支持力ＲNg及びＲNdの法線成分にそれぞれ相当する。これらの値は平衡モデルによって割り出され、そして角度値α23及びα33がα23,33MAX＝１０度を上回る場合に上記関係において測定値ＲNg及びＲNdに取って代わる。上記関係はこの場合、
【数５】
2019525798.tif 000007
と記され、
Ｘgは、使用者１００の左足によって発揮される支持力の矢状水平成分であり、集成体外骨格１及び使用者１００のモデルを使用して割り出され、
Ｙgは、使用者１００の左足によって発揮される支持力の横断水平成分であり、集成体外骨格１及び使用者１００のモデルを使用して割り出され、
Ｘdは、使用者１００の右足によって発揮される支持力の矢状水平成分であり、集成体外骨格１及び使用者１００のモデルを使用して割り出され、
Ｙdは、使用者１００の右足によって発揮される支持力の横断水平成分であり、集成体外骨格１及び使用者１００のモデルを使用して割り出される。
【００３０】
アクチュエータ４０〜４３によって加えられるべきそれぞれのバランシングトルクの値は次のように割り出される。すなわち、
支持地点Ａg及びＡdで測定された支持力Ｒg及びＲdのそれぞれの法線成分ＲNg及びＲNdをセンサ２５及び３５によって測定し、
外骨格１に加えられるバランシング力ＲEg及びＲEdの合成力のそれぞれの鉛直成分ＺEd及びＺEgの強度のための目標値を、前述のアフィン法則のうちの１つから計算し、
外骨格１に加えられるバランシング力ＲEg及びＲEdの合成力の鉛直成分ＺEd及びＺEgの強度に関して計算された目標値、そしてまた使用者１００の各足１２３，１３３の下で測定された支持力Ｒd及びＲgの、足１２３及び１３３の支持平面Ｐに対する法線成分ＲNg及びＲNdの値を、使用者（１００）及び外骨格（１）のアセンブリの平衡モデル内に入力し、
ユニット５０が、使用者１００＋外骨格１集成体の二次元又は三次元（静的又は動的）平衡モデルを実行し、バランシング力のＲEg及びＲEdの水平成分（ＸEG及びＸEd、又は三次元モデルの場合にはＹEg及びＹEdも）の値を割り出し、
例えば、外骨格１の転置ヤコビ行列（transposed Jacobian matrix）によって、アクチュエータ４０〜４３に送信されるべき制御設定点を推定する。
【００３１】
外骨格１及び使用者１００のアセンブリの種々異なるモデルを使用して、加えられるべきバランシング力の水平成分を割り出すことができる。これらのモデルは当業者には知られており、これらのうちのいくつかは次の文献に具体的に記載されている。Mechatronics 24 (2014) 168-176; 40th Southeastern Symposium on System Theory University of New Orleans, March 16-18, 2008 TA1.4; Advanced Robotics, vol. 20, no. 9, pages 989-1014 (2006)。
【００３２】
三次元静的モデルの可能な例が下に与えられる。
【数６】
2019525798.tif 000008
上記式中、変数は次の通りである。
ＸB：適宜な結合によって胸部（胴部）領域に操作者によって加えられる矢状水平方向力、
ＺB：デフォルトアシスタンスに相当する適宜な結合によって胸部（胴部）領域に操作者によって加えられる鉛直方向力、
ｘB：正規直交座標系において胸部領域に操作者によって加えられる力付与地点の矢状座標、
ｙB：正規直交座標系において胸部領域に操作者によって加えられる力付与地点の横断座標、
ｚB：正規直交座標系において胸部領域に操作者によって加えられる力付与地点の鉛直座標、
ｘg：正規直交座標系における左足の矢状座標、
ｙg：正規直交座標系における左足の横断座標、
ｚg：正規直交座標系における左足の鉛直座標、
ｘGE：正規直交座標系における外骨格の重心の矢状座標、
ＹGE：正規直交座標系における外骨格の重心の横断座標。
【００３３】
本発明の第２実施態様によれば、所定のデフォルトアシスタンスＺBが制御ユニット５０内に入力される。デフォルトアシスタンスＺBは、外骨格１によって使用者１００に加えられる一定の力に相当し、使用者が常に外骨格１の重量ＰEのいくらかを感じることを伴う。このようなデフォルトアシスタンスＺBは、目的は、外骨格１を使用者１００に結合するベルト及びストラップ２の全てにおける最小張力を維持するという目的を有することができる。
【００３４】
この第２実施態様では、ユニット５０は、外骨格１に加えられ、外骨格１の各足２３及び３３に対して発揮されるバランシング力ＲEg及びＲEdの合成力のそれぞれの鉛直成分ＺEg及びＺEdの強度が次のように記されるように、バランシングトルクを加えるべくアクチュエータ４０〜４３に指示する。
【数７】
2019525798.tif 000009
上記式中のＫは、
【数８】
2019525798.tif 000010
に等しい比例係数である。
水平面に対する足２３及び３３のそれぞれ矢状面内の傾斜α23及びα33が、閾値α23,33MAXを上回る値を有する凹凸のある地面の場合、使用者１００の重量ＰU及び各足２３及び３３の傾斜α23及びα33の値の知識は、外骨格に加えられるべきバランシング力ＲEg及びＲEdの合成力の鉛直成分の強度の目標値の計算を精緻化することを可能にする。角度値α23及びα33は傾斜計によって測定することができ、そして、角度値α23及びα33がα23,33MAX＝１０度を上回る場合に上記関係において測定値ＲNg及びＲNdに取って代わるように重み付けされた値Ｒngα及びＲNdαは、次のように記される。
【数９】
2019525798.tif 000011
【００３５】
上記実施態様に基づく制御方法は、外骨格１に加えられ、外骨格１の足２３及び３３に対してそれぞれ発揮されるバランシング力ＲEg及びＲEdの合成力のそれぞれの鉛直成分ＺEd及びＺEgの強度の補足的な飽和ステップを追加することによって、改善することができる。
【００３６】
このステップは、使用者の足１２３又は１３３の下で測定された鉛直成分ＲNd及びＲNgの強度の関数としての鉛直成分ＺEd及びＺEgの強度の値を、ユニット５０によって割り出した後で行われる。ユニット５０によって割り出された制御設定点の値に、これらをアクチュエータ４０〜４３に送信する前に論理試験を適用する。例えば、使用者１００が左足１２３を持ち上げたいときには、使用者１００の左足１２３の下で測定された支持力Ｒgの法線成分ＲNgの強度は、使用者１００の重量ＰUの半分にほぼ等しい値から０に減少するのに対して、使用者１００の右足１３３の下で測定された支持力Ｒdの法線成分ＲNgの強度は、使用者１００の重量ＰUの半分にほぼ等しい値から使用者１００の全重量ＰUにほぼ等しい値に増大する。補足的な飽和ステップ中、ユニット５０は、使用者１００の右足１３３の下で測定された支持力Ｒdの法線成分ＲNdの値を監視し、そして法線成分ＲNdの値が、ここでは使用者１００の重量ＰUの７０％で固定された所定の上閾値ＲNdSを超える瞬間ＴSを識別する。この瞬間ＴSに、ユニット５０は、外骨格１に加えられ、外骨格１の足３３に対して発揮されるバランシング力の合成力ＲEdの鉛直成分ＺEdの強度が飽和値に等しくなるように、ユニット５０はアクチュエータ４０〜４３を制御する。この飽和値はここでは、外骨格１の重量ＰEに等しい。同様の飽和ステップが、外骨格１に加えられ、外骨格１の足２３に対して発揮されるバランシング力の合成力ＲEgにも当てはまる。
【００３７】
或いは、飽和値は、外骨格の質量と、外骨格の重心の鉛直方向加速度との積によって増大させられた外骨格１の重量ＰEに等しく、且つ／又は上閾値は０．５デカ・ニュートン〜１０デカ・ニュートンである。外骨格１の重心Ｇの加速度は加速度計６０、又は制御ユニット５０に接続された任意の他の同等の手段によって測定される。
【００３８】
特にＡＸ，ＡＹ及びＡＺを中心とした回転モーメントに関していくらかの静的アンバランスは残るものの、発明者は、一連のバランシング力、すなわちこれらのバランシング力のうち、地面上の外骨格によって各足３３及び２３に対して発揮された合成力ＲNd及びＲNgの鉛直成分がそれぞれ足１３３及び１２３の下で測定された鉛直成分ＺEd及びＺEgに対して比例する一連のバランシング力を加えるようにアクチュエータ４０〜４３を制御するための設定点の生成を含む制御法が、歩行状況における外骨格の挙動を改善することに注目した。
【００３９】
使用者１００が感じる心地よさ及び安全感覚は大幅に改善される。使用者１００に残留静的モーメントが存在しないことはまた、使用者の心地よさの改善を可能にする。
【００４０】
測定がシンプルであること、そしてこの測定からバランシング力を割り出すことは、所要計算能力を軽減し、歩行状況における外骨格の流動性を改善する。
【００４１】
もちろん、本発明は記載された実施態様に限定されるのではなく、請求項によって定義される本発明の範囲に含まれる任意の変更形を含む。
【００４２】
具体的には、
使用者はここでは一組のベルト及びストラップによって外骨格に連結されてはいるものの、本発明は使用者を外骨格に締め付ける他の手段、例えば一組の剛性エレメント、ベルト又は粘着ストリップにも適用され、
外骨格の下肢の各足は、使用者の足が載置される平面状インターフェイスを含むものの、本発明は、外骨格の足と使用者の足との間の他のタイプのインターフェイス、例えば線状インターフェイス、点状インターフェイス、又は相互に関節結合された複数の面を有するインターフェイスにも適用され、
使用者の各足の下の支持力の鉛直成分はここではピエゾメトリックセンサによって測定されるものの、本発明は、使用者の足の下の支持力を測定する他の手段、例えば歪みゲージにも適用され、
アクチュエータはここでは電気バッテリによって動力を供給されるものの、本発明は他のタイプのエネルギー源、例えば電気ケーブル、空気圧エネルギー、又は燃焼機関にも適用され、
下閾値はここでは１０デカ・ニュートンに等しいものの、本発明は他の所定の下閾値、例えば０．５〜１０デカ・ニュートンの所定の第１閾値にも適用され、
上閾値はここでは使用者の重量の７０％に等しいものの、本発明は他の所定の上閾値、例えば外骨格の使用者の重量の７０％〜９５％の所定の上閾値、又は０．５デカ・ニュートン〜１０デカ・ニュートンの所定の上閾値にも適用され、
飽和一定値はここでは外骨格の重量に等しいものの、本発明は他の飽和一定値、例えば外骨格の重量の８０〜１００％で変化し得る、外骨格の重量の一部にも適用され、
使用者の重量ＰUは、外骨格を着用する前に使用者を秤量することにより測定し、そしてユニット５０に導入するか、又は外骨格のセンサによって測定を行うことができ、
外骨格に加えられるバランシング力はここでは関節の中心に加えられるものの、本発明は、バランシング力が他の第２地点、例えば使用者の足の下、又は例えば外骨格が踝アクチュエータを備えている場合には、使用者の踵に加えられるものにも適用され、
各足の支持力の鉛直成分が測定される第１地点はここでは、バランシング力の合成力の鉛直成分が加えられるように意図された第２地点とは異なっているものの、本発明は、各足の第１地点と第２地点とが同一であるものにも適用され、
足の傾斜角度が閾値１０度よりも大きい場合に、重み付けされた値はここでは、支持体に対する法線力の測定値に取って代わるものの、本発明は、他の閾値、例えば５，１５又は３０度、又は任意の所望の値にも適用される。
バランシング力の水平成分の値はここでは外骨格の静的平衡モデルによって割り出されるものの、本発明は、外骨格の任意の平衡モデル、例えば本出願に開示された従来技術に記載されたものの使用にも適用される。
【図１】
2019525798.tif 000022
【図２】
2019525798.tif 000023
【図３】
2019525798.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月14日(2019.2.14)
【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】
使用者（１００）に連結された歩行用の外骨格（１）の制御方法であって、
前記外骨格（１）が骨盤エレメント（１０）を含み、該骨盤エレメント（１０）には、前記使用者（１００）の下肢（１２０，１３０）に対してほぼ平行に延びる２つの下肢（２０，３０）が関節結合されており、前記外骨格（１）の各下肢（２０，３０）が、脚セグメント（２２，３２）に関節結合された大腿部セグメント（２１，３１）を有しており、前記脚セグメントは足（２３，３３）に関節結合されており、前記外骨格（１）が、前記下肢（２０，３０）を前記骨盤エレメント（１０）に結合する関節（２６，２７，３６，３７）に、そして前記大腿部セグメント（２１，３１）を前記脚セグメント（２２，３２）に結合する関節に加えられるべき回転及び／又はトルクを制御するアクチュエータ（４０，４１，４２，４３）を備えており、前記外骨格（１）の各足（２３，３３）が前記使用者（１００）の対応する足（１２３，１３３）に結合され、そして前記使用者（１００）の足（１２３，１３３）が載置されるインターフェイス（２４，３４）を含み、前記外骨格（１）がさらに、前記使用者（１００）の各足（１２３，１３３）の下の支持力（Ｒd，Ｒg）の、前記足（１２３，１３３）の支持平面（Ｐ）に対する法線成分（ＲNg，ＲNd）を測定するための測定手段（２５，３５）を含み、
前記制御方法が、以下の複数のステップ、すなわち、
前記使用者（１００）の各足（１２３，１３３）の下の第１地点における支持力（Ｒd，Ｒg）の、前記足（１２３，１３３）の支持平面（Ｐ）に対する法線成分（ＲNg，ＲNd）だけを測定するステップと、
前記外骨格（１）に加えられるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の強度のための目標値を計算するステップであって、前記バランシング力の合成力が前記外骨格（１）の各足（１２３，１３３）の第２地点で発揮され、前記外骨格（１）に加えられるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の目標値が、前記使用者（１）の対応する足（１２３，１３３）の下で測定された支持力（Ｒd，Ｒg）の法線成分（ＲNg，ＲNd）の強度の関数である、ステップと、
前記外骨格（１）に加えられるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の強度に関して計算された目標値、及び前記使用者（１００）の各足（１２３，１３３）の下で測定された支持力（Ｒd，Ｒg）の、前記足（１２３，１３３）の支持平面（Ｐ）に対する法線成分（ＲNg，ＲNd）の値を、使用者（１００）及び外骨格（１）のアセンブリモデル内に入力するステップと、
前記アクチュエータ（４０，４１，４２，４３）に送信するための制御設定点を割り出すために、前記使用者（１００）及び外骨格（１）のアセンブリモデルを実行するステップと、
前記割り出された制御設定点に従って前記アクチュエータ（４０，４１，４２，４３）を制御するステップと、
を含むことを特徴とする、使用者（１００）に連結された歩行用の外骨格（１）の制御方法。
【請求項２】
前記外骨格（１）に加えられ、前記外骨格（１）の各足（２３，３３）に対して発揮されるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の強度の目標値が、
【数１】
2019525798.tif 000025
と記され、
【数２】
2019525798.tif 000026
であり、
ＺEdは前記外骨格（１）の右足に加えられるバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＺEgは前記外骨格（１）の左足に加えられるバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＲNdは前記使用者（１００）の右足（１３３）の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＲNgは前記使用者（１００）の左足（１２３）の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＰEは前記外骨格（１）の重量であり、
ＺBは前記外骨格（１）によって前記使用者（１００）に加えられる一定の力に相応する所定のデフォルトアシスタンスであり、
ｂ及びｂ’は、前記使用者（１００）の前記足（２３，３３）の下で測定された支持力とは独立した成分である、請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記外骨格（１）に加えられ、前記外骨格（１）の各足（２３，３３）に対して発揮されるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の強度が、
【数３】
2019525798.tif 000027
と記され、
【数４】
2019525798.tif 000028
であり、
ＺEdは前記外骨格（１）の右足に加えられるバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＺEgは前記外骨格（１）の左足に加えられるバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＲNdαは平衡モデル及び足の傾斜の測定によって足の傾斜を考慮に入れるために鉛直面上に投影された、前記使用者の右足の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＲNgαは足の傾斜を考慮に入れるために鉛直面上に投影された、前記使用者の左足の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＰEは前記外骨格（１）の重量であり、
ＺBは前記外骨格（１）によって前記使用者（１００）に加えられる一定の力に相応する所定のデフォルトアシスタンスであり、
ｂ及びｂ’は前記使用者（１００）の前記足（１２３，１３３）の下で測定された支持力とは独立した成分である、請求項１に記載の制御方法。
【請求項４】
前記外骨格（１）に加えられ、前記外骨格（１）の各足（２３，３３）に対して発揮されるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の強度が、
【数５】
2019525798.tif 000029
と記され、
【数６】
2019525798.tif 000030
であり、
ＺEdは前記外骨格（１）の右足に加えられるバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＺEgは前記外骨格（１）の左足に加えられるバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＲNdαは平衡モデル及び足の傾斜の測定によって足の傾斜を考慮に入れるために鉛直面上に投影された、前記使用者の右足の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＲNgαは足の傾斜を考慮に入れるために鉛直面上に投影された、前記使用者の左足の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＰEは前記外骨格（１）の重量であり、
ｍＥ*ｄ2／ｄｔ2（ＺGE）は、外骨格の質量と、前記外骨格の重心（Ｇ）の加速度との積であり、
ＺBは前記外骨格（１）によって前記使用者（１００）に加えられる一定の力に相応する予め決められたデフォルトアシスタンスであり、
ｂ及びｂ’は前記使用者（１００）の前記足（１２３，１３３）の下で測定された支持力とは独立した成分である、請求項１に記載の制御方法。
【請求項５】
前記成分ｂ及びｂ’が次の離散値を採用し、すなわち
前記使用者の左足の下で測定された支持力の法線成分の強度（ＲNg）が所定の低閾値よりも大きい場合には、ｂは非ゼロの定数であり、
前記使用者の左足の下で測定された支持力の法線成分の強度（ＲNg）が所定の低閾値よりも小さい場合には、ｂはゼロであり、
前記使用者の右足の下で測定された支持力の法線成分の強度（ＲNd）が所定の低閾値よりも大きい場合には、ｂ’は非ゼロの定数であり、
前記使用者の右足の下で測定された支持力の法線成分（ＲNd）が所定の低閾値よりも小さい場合には、ｂ’はゼロである、請求項２〜４の何れか一項に記載の制御方法。
【請求項６】
前記低閾値が０．５デカ・ニュートン〜１０デカ・ニュートンである、請求項５に記載の制御方法。
【請求項７】
前記外骨格（１）に加えられ、前記外骨格（１）の各足（２３，３３）に対して発揮されるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の強度のための目標値が、
【数７】
2019525798.tif 000031
と記され、
【数８】
2019525798.tif 000032
であり、
ＺEdは前記外骨格に加えられ、前記外骨格の右足の下で測定されたバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＺEgは前記外骨格に加えられ、前記外骨格の左足の下で測定されたバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＲNdは前記使用者の右足の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＲNgは前記使用者の左足の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＰEは前記外骨格（１）の重量であり、
ＰUは前記使用者の重量であり、
ＺBは前記外骨格（１）によって前記使用者（１００）に加えられる一定の力に相応する所定のデフォルトアシスタンスである、請求項１に記載の制御方法。
【請求項８】
前記外骨格（１）に加えられ、前記外骨格（１）の各足（２３，３３）に対して発揮されるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の強度の目標値が、
【数９】
2019525798.tif 000033
と記され、
【数１０】
2019525798.tif 000034
であり、
ＺEdは前記外骨格に加えられ、前記外骨格の右足の下で測定されたバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＺEgは前記外骨格に加えられ、前記外骨格の左足の下で測定されたバランシング力の合成力の鉛直成分であり、
ＲNdαは、平衡モデル及び足の傾斜の測定によって足の傾斜を考慮に入れるために鉛直面上に投影された、前記使用者の右足の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＲNgαは、足の傾斜を考慮に入れるために鉛直面上に投影された、前記使用者の左足の下で測定された支持力の法線成分であり、
ＰEは前記外骨格（１）の重量であり、
ＰUは前記使用者（１００）の重量であり、
ＺBは前記外骨格（１）によって前記使用者（１００）に加えられる一定の力に相応する所定のデフォルトアシスタンスである、請求項１に記載の制御方法。
【請求項９】
前記外骨格（１）に加えられ、前記外骨格（１）の少なくとも一方の足（１２３，１３３）に対して発揮されるバランシング力（ＲEg，ＲEd）の合成力の鉛直成分（ＺEd，ＺEg）の強度が、前記使用者（１）の対応する足（１２３，１３３）の下で測定された支持力（Ｒd，Ｒg）の鉛直成分（ＲNg，ＲNd）の強度が所定の上閾値を超えたときに飽和値に等しくなるようにアクチュエータ（４０，４１，４２，４３）を制御する補足的なステップを含む、請求項１〜８の何れか一項に記載の制御方法。
【請求項１０】
前記飽和値が、前記外骨格（１）の重量に等しく、且つ／又は上閾値が０．５デカ・ニュートン〜１０デカ・ニュートンである、請求項９に記載の制御方法。
【請求項１１】
前記飽和値が、前記外骨格の質量（ｍＥ）と、前記外骨格の重心（６０）の鉛直方向加速度との積によって増大させられた前記外骨格の重量に等しく、且つ／又は前記上閾値が０．５デカ・ニュートン〜１０デカ・ニュートンである、請求項９に記載の制御方法。
【請求項１２】
外骨格（１）であって、
前記外骨格（１）が骨盤エレメント（１０）を含み、該骨盤エレメント（１０）には、前記使用者（１）の下肢（１２０，１３０）に対してほぼ平行に延びる２つの下肢（２０，３０）が関節結合されており、前記外骨格（１）の各下肢（２０，３０）が、脚セグメント（２２，３２）に関節結合された大腿部セグメント（２１，３１）を有しており、前記脚セグメント自体は足（２３，３３）に関節結合されており、前記外骨格（１）の各足（１２３，１３３）が前記使用者（１００）の対応する足（１２３，１３３）に結合され、そして前記使用者（１００）の足（１２３，１３３）が載置されるインターフェイス（２４，３４）を含み、
前記外骨格（１）が、前記下肢（２０，３０）を前記骨盤エレメント（１０）に、そして前記大腿部セグメント（２１，３１）を前記脚セグメント（２２，３２）に結合する関節（２６，２７，３６，３７）を制御するアクチュエータ（４０，４１，４２，４３）を備えており、関節（２８，３８）が、前記足（２３，３３）を脚セグメント（２２，３２）に自由なままの状態で関節結合し、
前記外骨格（１）がさらに、前記使用者（１）の各足（１２３，１３３）の下の支持力（Ｒd，Ｒg）の、前記足（１２３，１３３）の支持平面（Ｐ）に対する法線成分（ＲNg，ＲNd）を測定するための測定手段（２５，３５）と、前記測定手段（２５，３５）及び前記アクチュエータ（４０，４１，４２，４３）に接続された処理ユニット（５０）とを含み、
前記処理ユニット（５０）が請求項１〜１１の何れか一項に記載の制御方法を実施するように構成されている、外骨格（１）。
【請求項１３】
前記大腿部セグメント（２１，３１）及び脚セグメント（２２，３２）が使用者（１００）に対して自由である、請求項１２に記載の外骨格（１）。
【国際調査報告】
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