(57)【要約】【課題】本発明は、人間把持支援デバイスおよび使用方法を提供することを目的とする。【解決手段】把持支援デバイスが、指骨リングを有するグローブ部分と、グローブ部分を着用しているオペレータにより加えられる把持力を測定するための接触センサと、腱駆動システム（ＴＤＳ）とを備える。このデバイスは、センサからのフィードバック信号に応じてリングを動かすための、指骨リングに連結された可撓性腱を有する。ＴＤＳは、腱のそれぞれに連結され、把持力に応じて増強引張力を決定するように適合されたマイクロコントローラを介して、腱に対して増強引張力を加える。オペレータの把持力を増強する方法は、センサを使用して把持力を測定するステップと、フィードバック信号として把持力をエンコードするステップと、マイクロコントローラを使用してフィードバック信号に応じて増強引張力を計算するステップとを含む。この方法は、腱駆動システム（ＴＤＳ）の少なくとも１つのアクチュエータに通電して、増強引張力を加えるステップを含む。【選択図】図１
2011067609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のリングを有し、複数のセンサを有する第１の部分であって、前記センサはそれぞれ、前記第１の部分のオペレータにより加えられる把持力を測定するように適合された、第１の部分と、
前記リングに連結され、前記センサからのフィードバック信号に応じて前記リングを動かすように適合された複数の腱であって、前記フィードバック信号は前記センサにより測定された前記把持力をエンコードする、複数の腱と、
前記腱のそれぞれに連結され、前記腱に対して増強引張力を加えるように適合された腱駆動システム（ＴＤＳ）とを備え、
前記ＴＤＳは、前記把持力に応じて前記増強引張力を決定するように適合されたアルゴリズムを有するマイクロコントローラを備えた、把持支援デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のデバイスにおいて、前記複数のセンサはそれぞれ、力センサとして構成され、前記リングの対応する１つの上に位置決めされた、デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載のデバイスにおいて、前記ＴＤＳは、好ましい量の前記増強引張力を記録するように適合されたユーザインターフェースを備えた、デバイス。
【請求項４】
請求項１に記載のデバイスにおいて、前記ＴＤＳは、エネルギ供給部およびサーボモータを備え、前記コントローラは、前記エネルギ供給部を使用して前記サーボモータに選択的に通電して、前記増強引張力を生成するように適合された、デバイス。
【請求項５】
請求項４に記載のデバイスにおいて、前記ＴＤＳは、駆動アセンブリを備え、前記サーボモータは、前記駆動アセンブリの可動部分を回転させて、前記増強引張力を生成するように構成された、デバイス。
【請求項６】
請求項１に記載のデバイスにおいて、前記グローブ部分は、オペレータの手に着用するのに適合された素材部を含み、前記ＴＤＳは、前記オペレータの前腕の周囲に巻きつくスリーブ内に少なくとも部分的に入れられた、デバイス。
【請求項７】
グローブ部分であって、
複数の指骨リング、および、
前記グローブ部分を着用しているオペレータにより加えられた把持力を測定するようにそれぞれが適合され、前記把持力をフィードバック信号としてエンコードするようにそれぞれが適合された、複数の力接触センサを有するグローブ部分と、
前記指骨リングの表面に連結され、前記フィードバック信号に応じて前記指骨リングを動かすように適合された複数の腱と、
前記腱に連結され、前記腱に対して増強引張力を加えるように適合された腱駆動システム（ＴＤＳ）とを備え、
前記ＴＤＳは、前記把持力に応じて前記増強引張力を決定するように適合されたアルゴリズムを有するマイクロコントローラを備えた、把持支援デバイス。
【請求項８】
請求項７に記載のデバイスにおいて、前記複数のセンサのそれぞれが、ロードセルとして構成され、前記オペレータの各指の遠位端部近傍で前記リングのそれぞれの上に位置決めされた、デバイス。
【請求項９】
請求項７に記載のデバイスにおいて、前記複数の腱は、５つの腱であり、前記ＴＤＳは、５つの腱全てに連結された単一のアクチュエータ、および、５つの腱の対応する１つにそれぞれ連結された５つのアクチュエータのうち一方を備えた、デバイス。
【請求項１０】
請求項７に記載のデバイスにおいて、前記ＴＤＳは、好ましい量の前記増強引張力を記録するように適合されたユーザインターフェースを備えた、デバイス。
【請求項１１】
請求項７に記載のデバイスにおいて、前記ＴＤＳは、電池およびサーボモータを備え、前記コントローラは、前記エネルギ供給部を使用して前記サーボモータに選択的に通電して、前記増強引張力を生成するように適合された、デバイス。
【請求項１２】
請求項１１に記載のデバイスにおいて、前記ＴＤＳは、ボールねじ駆動アセンブリを備え、前記サーボモータは、前記ボールねじ駆動アセンブリのボールねじ部分を回転させて、前記増強引張力を生成するように構成された、デバイス。
【請求項１３】
請求項７に記載のデバイスにおいて、前記グローブ部分は、オペレータの手に着用されるように適合された素材部を備え、前記ＴＤＳは、前記オペレータの前腕の周囲に巻きつくスリーブ内に少なくとも部分的に入れられた、デバイス。
【請求項１４】
請求項７に記載のデバイスにおいて、前記腱は、編み組まれたポリマ材料から少なくとも部分的に構成され、前記腱の長さの少なくとも一部分が可撓性導管内に入れられた、デバイス。
【請求項１５】
オペレータの把持力を増強する方法であって、
把持支援デバイスのグローブ部分の指骨リング上に位置決めされた接触センサを使用して、前記オペレータにより加えられる把持力を測定するステップと、
一組のフィードバック信号として前記把持力をエンコードするステップと、
マイクロコントローラを使用して、前記フィードバック信号に応じて増強引張力を計算するステップと、
前記デバイスの腱駆動システム（ＴＤＳ）の少なくとも１つのアクチュエータに通電するステップであって、前記少なくとも１つのアクチュエータは、前記腱のそれぞれに連結されて、前記グローブ部分の一連のリングを動かす、ステップとを含んだ、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、ユーザインターフェースを使用して、好ましい量の前記増強引張力を記録するステップと、
前記フィードバック信号および前記好ましい量の増強引張力に応じて前記増強引張力を計算するステップとをさらに含んだ、方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法において、前記アクチュエータは、ボールねじタイプ駆動アセンブリとして構成され、少なくとも１つのアクチュエータに通電するステップは、ボールねじタイプ駆動アセンブリのボールねじ部分を回転させて、前記増強引張力を生成するように、サーボモータを電池に選択的に接続するステップを含んだ、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（連邦政府の支援を受けた研究または開発に関する陳述）
[0001]  本発明は、ＮＡＳＡ宇宙活動協定（ＮＡＳＡ  Ｓｐａｃｅ  Ａｃｔ  Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）第ＳＡＡ−ＡＴ−０７−００３号の下において政府支援によりなされた。政府は、本発明において一定の権利を有し得る。
【０００２】
[0002]  本発明は、概して人間工学デバイスに関し、詳細にはオペレータの把持強度または握り強度を増強するために人間のユーザまたはオペレータが着用し得るサーボモータ駆動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  反復的な手作業が、時間の経過と共に人間のオペレータの作業効率を低下させる場合があり、反復運動による累積的なストレスが、結果的に得られる製品品質および／またはプロセス効率に影響を及ぼす可能性があることが、人間工学の分野においては認識されている。人間工学は、例えばキーボード、ワークステーション、トルクレンチ、制御入力デバイス、および物体等々の、作業環境内の様々な装備および工具との人間のやり取りを理解し改善することを最終的に求める、進化しつつある科学的分野である。人間工学設計は、物理的作業環境内の人間のオペレータに関係する限りにおいて、物理的作業環境のあらゆる側面を最適化することを求める。
【０００４】
[0004]  人間工学的作業スペースの構成は、適切に実施される場合には、例えば反復されるモニタ視認、シート高さ／位置決め、および／または工具位置決めなど、より一般的な人間工学的ストレス要因のいくつかのオペレータに対する影響を改善するのに役立つ場合がある。しかし、例えばオペレータがある物体を把持する必要がある反復的な手作業など、最適な作業場構成が与えられても軽減され得ないいくつかのタスクは、オペレータに対してストレスを与える場合がある。反復的に把持することにより、オペレータの把持強度および生産性は、最終的に低下する。さらに、オペレータの把持強度自体は、非常に可変的な特性であり、あるオペレータは、背丈、怪我、または他の何かにかかわらず、比較的強いまたは弱い。同様に、所与のオペレータの把持強度は、作業関連疲労に応じて時間の経過と共に変化する場合があり、任意の把持関連作業タスクの実施が比較的非効率なものとなる可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]  したがって、ユーザまたはオペレータが手および前腕に着用して、自身の指、親指、および手の様々な連結指骨を撓曲させるオペレータの本来持っている能力を増強させる、したがって、物体に対して加えられる把持力の量を最適化する、軽量電動デバイスが、本明細書において提示される。この電動デバイスにより与えられる増強引張力の量は、各指の遠位端部に位置決めされた力ベース接触センサを介してユーザにより制御され得る。オペレータが、物体に対して把持力を加えると、一実施形態においてはこのデバイスの可撓性バンド部分またはストラップ部分の中に組み込まれ得るまたはそれらに連結され得るマイクロコントローラが、アルゴリズムを自動的に実行して、把持動作を遂行するために必要な最適な量の増強引張力を計算および／または選択する。
【０００６】
[0006]  このデバイスは、グローブ部分と、簡略化のために以降においてはＴＤＳと略称される電動腱駆動システム（ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ  ｔｅｎｄｏｎ  ｄｒｉｖｅ  ｓｙｓｔｅｍ）とを備え得る。ＴＤＳは、１つまたは複数の個々の腱に増強引張力を加えるように適合される。腱は、一方の端部において、ＴＤＳの１つまたは複数の電動アクチュエータに連結され、他方の端部において、オペレータの各指または親指の遠位端部を画定する各指骨支持リングに連結され得る。接触センサは、指骨支持リングのそれぞれの上に配設され、同様に指の遠位端部に位置決めされ得る。オペレータが、オペレータの手の指／親指により物体または工具に対して加圧すると、腱アクチュエータ（または複数の腱アクチュエータ）が、測定された把持力に応じて自動的に作動され得る。
【０００７】
[0007]  作動されると、腱アクチュエータは、必要な腱に対して増強引張力を加え得る。この増強引張力は、１つまたは複数の腱を引き、したがって、指骨リング間の距離、すなわち、本明細書において説明されるように、指／親指の遠位端部の指骨支持リングと各指／親指の中間領域および近位領域の指骨ガイドリングとの間の距離を短くする。増強引張力は、オペレータの手によってではなく、このデバイスの構造部、主に指骨リングにより生じる。一実施形態によれば、相対量または絶対量の増強引張力は、インターフェースを利用して最大値までユーザにより選択され得る、および／または、接触センサにより感知される力の量に基づいて較正される最大値までマイクロコントローラにより自動的に決定され得る。義手または剛性の手支持構造部と共に使用される場合には、人間の手を上回る把持力が達成され得る。
【０００８】
[0008]  とりわけ、複数の指骨リングを有し、複数のセンサを有するグローブ部分を備え、各センサが、グローブ部分を着用しているオペレータにより物体に対して加えられる把持力を測定するように適合された、把持支援デバイスが、本明細書において提示される。さらに、このデバイスは、腱駆動システム（ＴＤＳ）と、指骨リングに連結され、センサからの一組の圧力関連フィードバック信号に応じて指骨リングを動かすように適合された複数の可撓性腱とを備える。ＴＤＳは、腱のそれぞれに連結され、マイクロコントローラにより決定されるレベルで腱に対して増強引張力を加えるように適合される。マイクロコントローラは、例えば測定された把持力に比例してなど測定された把持力に応じて、または、別の公式、参照表、もしくは他の適切な手段に応じて、適切なレベルの増強引張力を決定するのに適したアルゴリズムを実行するように適合され得る。
【０００９】
[0009]  オペレータの把持力を増強する方法が、さらに本明細書において提示される。この方法は、電動把持支援デバイスのグローブ部分上に位置決めされた力ベース接触センサを使用して、オペレータにより加えられる把持力を測定するステップと、一組のフィードバック信号として把持力をエンコードするステップと、次いで、マイクロコントローラを使用してフィードバック信号に対する増強引張力を計算するステップとを含む。さらに、この方法は、増強引張力を加えるために、腱のそれぞれに連結された、デバイスの腱駆動システム（ＴＤＳ）の少なくとも１つのアクチュエータに通電して、グローブ部分の一連の指骨リングを動かすステップを含む。
【００１０】
[0010]  添付の図面と関連させて理解することにより、本発明を実施するための最良の形態の以下の詳細な説明から、本発明の上述の特徴および利点ならびに他の特徴および利点が、容易に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】[0011]本発明による電動腱システムを有するサーボモータ駆動デバイスの概略図である。
【図２】[0012]図１に図示されるデバイスと共に使用可能な電動腱アクチュエータである。
【図３】[0013]図１に図示されるデバイスを使用する方法を説明する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[0014]  同様の参照番号が複数の図面にわたって同一または同様の構成要素を指す図面を参照すると、および、図１から始めると、電動把持支援デバイス１０が、オペレータの手（図示せず）の様々な指および指骨を撓曲させるオペレータの能力を増強するように構成される。把持支援デバイス１０は、オペレータの手の少なくとも手のひら側を覆う比較的軽量の素材部１７から構築されるグローブ部分１２を備える。
【００１３】
[0015]  グローブ部分１２に加えて、デバイス１０は、可撓性スリーブ部分１８内に完全に包入されるまたは少なくとも部分的に含まれる腱駆動システム（ＴＤＳ）１６を備える。ＴＤＳ１６は、一組の可撓性腱２０を介してグローブ部分１２にリンクされ、増強引張力（矢印２２）が、グローブ部分からのフィードバック信号２４に応じて腱に加えられる。作動プロセスが、図３を参照して以下においてさらに詳細に説明される。
【００１４】
[0016]  グローブ部分１２の素材部１７は、親指１４および指１５を備えてよく、オペレータは、従来のグローブと同様の態様にて着用し得る。素材部１７には、親指１４および指１５のそれぞれを画定する複数の指骨リング２６が連結される。さらに、グローブ部分１２は、図１において対応する星により大まかに示される位置において、各親指１４および指１５の遠位端部に位置決めされた接触圧センサ２８をさらに備える。センサ２８は、各指１５および親指１４の遠位端部に位置決めされる指骨リングなど、指骨リング２６のそれぞれに連結されてよい、または一体的に形成されてよい。オペレータの把持においてオペレータにより物体に対して加えられる力は、少なくともいくつかのセンサ２８を作動させる。次いで、指骨リング２６は、指骨リングを貫通して延在する腱２０に連結され、少なくともいくつかの指骨リングは、それらの中を貫通する腱のためのガイドとしての役割を果たす。すなわち、２つのタイプの指骨リング２６が本明細書において提示され、すなわち、各指１５および親指１４の遠位端部に配置される指骨リング（矢印Ｄ）と、各中間（矢印Ｍ）指骨リングおよび近位（矢印Ｐ）指骨リングとが提示され得る。腱２０は、遠位指骨リングにて終端し、中間指骨リングおよび近位指骨リングは、腱を案内し誘導するために、およびオペレータの指を支持するために、主に使用される。
【００１５】
[0017]  オペレータによって物体が把持される場合には、把持力または把持圧力が、接触圧センサ２８によって直ぐに測定され、一組のフィードバック信号２４としてＴＤＳ１６に中継される。ＴＤＳ１６のスリーブ１８は、オペレータの前腕（図示せず）に着用されてよく、マジックテープ材料、ストラップ、スナップ、または任意の他の適切な固定デバイス（または複数のデバイス）によって固定されてよい。一実施形態においては、センサ２８はそれぞれ、所与の親指１４または指１５のセンサとオペレータにより把持される物体との間の接触力の量を正確に測定する、圧力変換器またはロードセル（または複数のロードセル）として構成されてよい。
【００１６】
[0018]  ＴＤＳ１６は、腱２０を介して指骨リング２６のそれぞれに直接的に連結され、これらの腱２０は、可撓性外方スリーブまたは導管３０内に配設され、自由に移動可能である。一実施形態においては、編み組まれたポリマとして構成され得る腱２０はそれぞれ、各腱の磨耗寿命を延長させるために、高強度フルオロカーボンをさらに含んでよい。しかし、本発明の意図される範囲から逸脱することなく、他の材料を使用することも可能である。
【００１７】
[0019]  腱２０は、オペレータの手のひらの付根または手首領域の上または近傍に配置され得る腱コンセントレータ２１を貫通する。腱コンセントレータ２１は、オペレータの手からアクチュエータまでの力荷重経路を提供するために、以下において説明されるように、ＴＤＳ１６のアクチュエータアセンブリ３２を土台とする導管を備える。腱２０は、腱の長さの少なくとも一部にわたって導管３０を貫通して延在し、コンセントレータ２１と指骨リング２８との間において拘束されることなく延在する。この構成は、指先からオペレータの手のひらの付根までのオペレータの手の上の領域に対する把持支援動作を隔離するのに役立ち、すなわち、コンセントレータ２１と指骨リングとの間の領域に対するあらゆる増強引張力の効果を隔離するのに役立ち得る。腱コンセントレータ２１の指側から遠位指骨リング２８まで、腱２０は、グローブの素材内に組み込まれるまたは含まれるチャネル３５内に収容され得る。
【００１８】
[0020]  仮想線により示されるように、多数のアクチュエータアセンブリ３２が、ＴＤＳ１６内においてアレイ状に構成されてよく、各アセンブリ３２は、対応する腱２０に対して作用する。１つのＴＤＳ１６のみが使用される場合には、腱コンセントレータ２１が使用されて、親指１４および各指１５から続く腱２０を、単一のアクチュエータ腱、すなわち図１において実線で示される腱に連結する。この場合には、腱コンセントレータ２１は、多数の腱２０を単一の腱に連結するための領域を提供する。
【００１９】
[0021]  さらに図１を参照すると、アクチュエータアセンブリ３２は、サーボモータ３４と、例えば一実施形態によればボール／ねじタイプデバイスなどの駆動アセンブリ３６とを備えてよい。本明細書においては、以下で、ＴＤＳ１６の作動についてさらに詳細に説明する。さらに、ＴＤＳ１６は、マイクロコントローラ（Ｃ）３８、エネルギ供給部（Ｅ）４０、およびユーザインターフェース（ＩＮＴ）４２を備え、これらはそれぞれ、コントローラに電気的に接続される。エネルギ供給部４０は、例えばリチウムイオン電池もしくは複数のリチウムイオン電池などの小型電池パックとして、または、任意の他の比較的軽量もしくは低質量のエネルギ蓄積デバイスとして、構成されてよい。ユーザインターフェース４２は、小型デジタルパネルなどのオペレータ制御パネルとして構成され、これにより、オペレータは、以下において図３を参照として説明されるように、所望の量の増強引張力を選択することが可能となる。
【００２０】
[0022]  コントローラ３８は、中に記憶された、またはそれによりアクセス可能なアルゴリズム１００を使用して、一組のフィードバック信号２４を処理するように適合され、このフィードバック信号を介して中継される値に応じて最適な増強引張力（矢印２２）を計算または選択するように適合される。この増強引張力（矢印２２）は、次いで、駆動アセンブリ３６を使用して腱２０のいくつかまたは全てに対して加えられて、デバイス１０を着用しているオペレータの把持を増強させる。
【００２１】
[0023]  コントローラ３８は、１つまたは複数の集積回路を備えてよく、この集積回路は、電圧調整器、コンデンサ、ドライバ、タイミング水晶、通信ポート、等々の様々な電子デバイスにより拡張され得る。当業者には理解されるように、マイクロコントローラは、わずかな量の電力と、限定された量のリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および／または電気的プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）と、任意の所要の入／出力（Ｉ／Ｏ）回路デバイスと、さらに信号調整／バッファ電子機器とを使用する。図３を参照として以下において説明されるアルゴリズム１００を含む、コントローラ３８内に存在する、またはそれにより容易にアクセス可能な個々の制御アルゴリズムは、ＲＯＭ内に記憶され、各制御機能性を実現するように１つまたは複数の様々な制御レベルにて自動的に実行され得る。さらにコントローラ３８は、把持支援システムの性能および応答を変化させるためになど、インターフェースからの入力を受ける。
【００２２】
[0024]  図２を参照すると、アクチュエータアセンブリ３２の部分断面図が示される。モータ３４は、エネルギ供給部４０（図１を参照）に接続されることによって、コントローラ３８（図１を参照）により決定される通りに選択的に通電される。通電されると、モータ３４は、駆動アセンブリ３６を駆動させ、増強引張力（矢印２２）として腱２０に対して引張力を加えることができる。このような力は、以下において説明されるように、測定される把持力に比例するものであってよく、または、特定の用途に応じた何らかの他の計算されたもしくはオペレータにより選択される値であってよい。
【００２３】
[0025]  一実施形態においては、モータ３４は、ボールねじタイプ駆動アセンブリのボールねじ５０を回転させ得る。このような一実施形態においては、ボールナット５２が、使用されてよく、ナット５２は、ボールねじ５０と螺合する。ガイドピン５４が、ボールナット５２から延在してよく、これにより、ボールねじ５０のいかなる運動の際にもボールナットの回転が妨げられる。したがって、駆動アセンブリ３６が、ボールねじ５０を回転させると、ボールナット５２は、ボールねじに沿って並進され得る。駆動アセンブリ３６は、結合部５６を介してボールねじ５０に連結されてよい。さらに、ラジアル／スラスト軸受５８が、アクチュエータハウジング４４とボールねじとの間の摩擦を低減させるように、結合部５６とボールねじ５０との間に配置されてよい。
【００２４】
[0026]  上述のように、ボールねじ５０上におけるボールナット５２の移動により、腱２０が引っ張られて、図１に図示される指骨支持リング２６に対して増強引張力（矢印２２）が加えられる。腱２０は、引っ張られると、可撓性導管３０内において自在に移動する。この導管は、スプリッタ４６により囲まれ、キャップ４８を介してハウジング４４に連結される。
【００２５】
[0027]  図３を参照すると、アルゴリズム１００は、様々な腱２０に加えるための最適な量の増強引張力を計算または決定するために、コントローラ３８によって自動的に実行され得る。アルゴリズム１００は、センサ２８がオペレータの把持力（ＦＧ）を測定するステップ１０２で始まり、コントローラ３８にフィードバック信号２４を送信する。代替としては、センサ２８は、センサ内のメモリ中にこの測定値を一時的に記憶してよく、コントローラ３８は、センサによる記憶された測定値の送信を伴わずに、この記憶された測定値の値を読み込む。
【００２６】
[0028]  一実施形態においては、センサ２８は、オペレータにより物体に対して加えられた把持力のみを感知するように、位置決めおよび構成され得る。この実施形態においては、センサ２８は、腱２０の生成される増強引張力を検出または測定するセンサのインスタンスを最小限に抑えるために、遠位指骨リング（図１の矢印Ｄを参照）の内方表面上に位置決めされてよい。把持力が決定されると、アルゴリズム１００は、ステップ１０４に進む。
【００２７】
[0029]  ステップ１０４にて、コントローラ３８は、信号２４を処理して、現時点の把持動作が必要とする最適な量の増強引張力を決定する。ステップ１０４は、任意の所要の増強引張力について較正された値を有する測定された把持力を示す、事前に読み込まれ記憶された参照表を参照するか、または、較正された値に対してステップ１０２からの測定された把持力を比較して、その差異に定式的に基づいて所要の増強引張力を計算するかの、いずれかまたは全てを含んでよい。
【００２８】
[0030]  さらに、ステップ１０４は、所望の増強引張力値または較正される最大値のパーセンテージを確認することを含んでよく、これらは、インターフェース４２を介してオペレータにより手動的に選択または入力されてよい。例えば、オペレータは、ある最大量の増強引張力が望ましいものであると決定することが可能であり、コントローラ３８は、この選択を利用して、増強引張力を自動的に調節することができ、それにより、加えられる把持力、すなわちオペレータの把持力と増強引張力との合計が、常に、較正される最大値となる。このようなオプションは、同様に、オペレータが、オペレータの好みに基づき、増強引張力の印加を停止することが可能であること、または増強引張力の印加を最小限に抑えることが可能であることを含んでよい。信号２４が処理されると、アルゴリズム１００は、ステップ１０６に進む。
【００２９】
[0031]  ステップ１０６にて、コントローラ３８は、駆動アセンブリ３６を作動させる。ボールねじ５０を使用する実施形態においては、ステップ１０６は、コントローラ３８からエネルギ供給部４０に、またはエネルギ供給部の電力回路内のリレーもしくはスイッチに、信号を送信して、ボールねじを付勢してよい。次いで、増強引張力（矢印２２）は、比例的な引張力として腱２０に加えられ、すなわち、増強引張力は、加えられる把持力に応じて比例的なものであってよく、アルゴリズム１００は、ステップ１０８に進む。
【００３０】
[0032]  ステップ１０８にて、アルゴリズム１００は、オペレータがオペレータによる把持状態から物体を放したまたは現在放しつつあるか否かを決定する。ステップ１０８は、ステップ１０２から把持力の値を継続的に読み込み、把持から放されたことまたは把持が十分に緩められたことを示唆する最小しきい値に対してこれらの値を比較することを含んでよい。このように放したことが検出されると、アルゴリズム１００は、ステップ１１０に進み、そうでない場合には、放したことが検出されるまでループの中でステップ１０６およびステップ１０８を反復する。
【００３１】
[0033]  ステップ１１０にて、コントローラ３８は、モータ３４を低電力状態に設定することにより、増強引張力の印加を中断する。次いで、オペレータは、モータ３４からの抵抗が最小限になった状態にて、オペレータの手の指１５および親指１４を自由に開けるようになる。代替としては、モータ３４が、逆方向に動いて、腱２０において緩みを生じさせ、それにより、把持が放される際に手に対して抵抗が殆ど加えられないようにすることができる。
【００３２】
[0034]  最大で人間の手の力まで手による把持を支援するためのデバイスの場合には、把持荷重経路が、人間の手または義手となることが予想される。把持荷重経路が、人間の手およびその付属物であるため、増強力は、限定される。可撓性腱２０は、指骨リングの手のひら側に配置される素材部１７に装着されてよい。人間の手の力を上回って手による把持を支援するために使用されるデバイスの場合には、各指骨を支持するために追加的な機構が使用される。この構成は、このデバイスを使用するオペレータに、「超人的」把持力を有する能力を与え得る。
【００３３】
[0035]  本発明を実施するための最良の実施形態を詳細に説明したが、この発明が関係する技術の当業者には、添付の特許請求の範囲内において本発明を実施するための様々な代替の設計および実施形態が認識されよう。
【符号の説明】
【００３４】
１０  電動把持支援デバイス
１２  グローブ部分
１４  親指
１５  指
１６  腱駆動システム
１７  素材部
１８  可撓性スリーブ部分
２０  可撓性腱
２１  腱コンセントレータ
２２  増強引張力
２４  フィードバック信号
２６  指骨リング
２８  接触圧センサ
Ｄ  指骨リング
Ｍ  中間指骨リング
Ｐ  近位指骨リング
３０  可撓性外方スリーブ、導管
３２  アクチュエータアセンブリ
３４  サーボモータ
３５  チャネル
３６  駆動アセンブリ
３８  マイクロコントローラ（Ｃ）
４０  エネルギ供給部（Ｅ）
４２  ユーザインターフェース（ＩＮＴ）
４４  アクチュエータハウジング
４６  スプリッタ
４８  キャップ
５０  ボールねじ
５２  ボールナット
５４  ガイドピン
５６  結合部
５８  ラジアル／スラスト軸受
１００  アルゴリズム
【図１】
2011067609.tif 000003
【図２】
2011067609.tif 000004
【図３】
2011067609.tif 000005
【外国語明細書】
2011067609000001.pdf