(57)【要約】【課題】過剰人工肢を用いて人体を支持する装置を提供すること。【解決手段】装置は、少なくとも１つの過剰人工肢と、人体と結合するように構成される基部構造とを含む。基部構造は、人体の荷重に関する測定値を取得するセンサを含む。過剰人工肢の近位端は基部構造に結合される。装置は、動作可能なようにセンサに結合され且つセンサから測定値を受けるように構成されるプロセッサをさらに含む。また、プロセッサは、過剰人工肢の位置、及び、荷重に関する測定値に基づいて過剰人工肢が及ぼすトルクのうちの少なくとも１つを変えるための制御信号を生成するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの過剰人工肢を有する装置であって：
人体と結合するように構成される基部構造であり、前記人体の荷重に関する測定値を取得するセンサを含む基部構造；
近位端及び遠位端を有する過剰人工肢であり、該近位端が前記基部構造に結合される過剰人工肢；並びに
前記センサに動作可能に結合されるプロセッサであり、（ｉ）前記センサから前記測定値を受け、且つ、（ｉｉ）前記過剰人工肢の位置及び前記荷重に関する前記測定値に基づいて前記過剰人工肢が及ぼすトルクのうちの少なくとも１つを変化させる制御信号を生成するように構成されるプロセッサ；
を含む装置。
【請求項２】
前記プロセッサは、前記人体を固定し、支持し、或いは安定化させるために前記過剰人工肢を位置付けるべく前記制御信号を生成するように構成される、
請求項１の装置。
【請求項３】
前記過剰人工肢の前記近位端と前記基部構造とはボールジョイントで結合される、
請求項１の装置。
【請求項４】
前記過剰人工肢は、回転関節及び直動関節を含む、
請求項１の装置。
【請求項５】
前記過剰人工肢の前記遠位端は、フック又は摩擦キャップを含む、
請求項１の装置。
【請求項６】
前記過剰人工肢は、（ｉ）前記プロセッサから前記制御信号を受け、且つ、（ｉｉ）該制御信号に基づいて前記過剰人工肢の位置を変えるために関節を作動させるアクチュエータを含む、
請求項１の装置。
【請求項７】
前記アクチュエータは、回転関節を作動させて該回転関節の角度を変える、
請求項６の装置。
【請求項８】
前記アクチュエータは、直動関節を作動させて前記過剰人工肢の伸びを変える、
請求項６の装置。
【請求項９】
過剰人工肢で人体を補助する方法であって：
人体の荷重に関する測定値を受けること；
前記荷重に関する前記測定値に基づき、過剰人工肢のための位置、又は、前記荷重の少なくとも一部を支持するために前記過剰人工肢が及ぼすべきトルクのうちの少なくとも１つを決定すること；及び
決定した位置又はトルクに基づいて制御信号を送ること；
を含む方法。
【請求項１０】
前記人体の前記荷重に関する測定値を受けることは、前記人体の肢の関節角度、前記人体の質量中心の位置、前記人体の１つの部位に及ぼされる力、又はそれらの任意の組み合わせに関連する測定値をセンサから受けることを含む、
請求項９の方法。
【請求項１１】
前記位置又は前記トルクを決定することは、前記人体を固定し、支持し、或いは安定化させる過剰人工肢のための位置又はトルクを決定することを含む、
請求項９の方法。
【請求項１２】
前記過剰人工肢のための位置を決定することは、前記過剰人工肢の遠位端と環境との接触によって及ぼされる力が前記過剰人工肢のボールジョイントの中心に向けられる位置を決定し、それによって該ボールジョイントの回転を防止することを含む、
請求項９の方法。
【請求項１３】
前記過剰人工肢の位置を決定することは、前記過剰人工肢のための複数の取り得る位置を決定すること、及び、前記複数の取り得る位置から１つの位置を選択することを含み、前記過剰人工肢が前記取り得る位置に動かされたときに前記過剰人工肢の遠位端は環境の表面に接触する、
請求項９の方法。
【請求項１４】
前記過剰人工肢の位置を決定することは、前記人体の質量中心と少なくとも前記人体の肢の位置とに基づいて前記過剰人工肢の位置を決定することを含む、
請求項９の方法。
【請求項１５】
前記過剰人工肢の位置を決定することは：
前記過剰人工肢のための複数の取り得る位置の位置毎に、前記過剰人工肢の特定位置と前記人体の肢の位置とによって前記人体の質量中心にもたらされる支持量を決定すること；及び
最大の支持量に関連する位置を選択すること；を含む
請求項９の方法。
【請求項１６】
前記過剰人工肢の位置を決定することは：
前記過剰人工肢のための複数の取り得る位置の位置毎に、前記人体の質量中心の支持領域を決定すること；及び
最大面積を有する支持領域に関連する位置を選択すること；を含み、
前記支持領域は、前記過剰人工肢の特定の位置と前記人体の肢の位置とによって境界を付けられる、
請求項９の方法。
【請求項１７】
前記過剰人工肢の位置を決定することは：
前記人体の１つの部位に及ぼされる力を決定すること；及び
前記過剰人工肢のための複数の取り得る位置の位置毎に、前記過剰人工肢が該位置に動かされた場合に前記過剰人工肢によってもたらされる力の量を決定すること；及び
前記もたらされる力の最大量に関連する位置を選択すること；を含み、
前記力は、１つの姿勢で前記人体を維持するために前記人体が必要とする力に対応する、
請求項９の方法。
【請求項１８】
前記過剰人工肢によって及ぼされるトルクを決定することは、１つの姿勢で前記人体を維持するために必要とされるトルクの量を決定することを含む、
請求項９の方法。
【請求項１９】
前記制御信号を送ることは、前記過剰人工肢の回転関節を作動させるアクチュエータに前記制御信号を送ることを含む、
請求項９の方法。
【請求項２０】
前記制御信号を送ることは、前記過剰人工肢の直動関節を作動させるアクチュエータに前記制御信号を送ることを含む、
請求項９の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体の荷重に基づいて位置付けられ得る過剰人工肢を有する器具に関する。具体的には、その器具は、人体を支持し、固定し、或いは安定化させるため、その荷重に基づいてその人工肢を操作し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
人体を支持するために長年にわたって自立器具が用いられてきた。例えば、高齢者は動くときの転倒を防止するために杖又は歩行器を用いる場合がある。高齢者らはそれら器具の何れかの部分を自身の体に取り付けたり或いは結合したりすることはない。また、それら器具の上手な使用はユーザの能力に依存する。杖又は歩行器が自らのためになるであろうとユーザが主観的に信じるところに基づいてユーザはそれら器具を位置付けなければならない。また、ユーザの力が弱まれば、その器具はユーザが転倒するのを防止できない。このように、これらの自立器具はそのユーザに対して限定的な支援をもたらすのみである。
【０００３】
ロボット型外骨格スーツもまた、人体の健常な或いは弱まった四肢を補うために使用されてきた。ユーザが外骨格を着用すると、その器具はしばしば、ユーザの四肢の全長に沿って付着し、ユーザの四肢全体と物理的に接する。この物理的な結合のため、外骨格の位置はそのユーザが選んだ動きによって完全に制約される。また、外骨格がその重量及びユーザの重量を相殺する場合、外骨格は、ユーザの姿勢の関節角度（膝関節、足関節）から始めてそのようにしなければならない。望ましくないことに、これらの要件はかなりの電力量を外骨格に消費させてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施例にしたがって、装置は、少なくとも１つの過剰人工肢、及び、人体と結合するように構成される基部構造を含む。基部構造は、人体の荷重に関する測定を得るセンサを含む。過剰人工肢の近位端は、基部構造に結合される。その装置は、センサに動作可能に結合され且つセンサから測定結果を受けるよう構成されるプロセッサをさらに含む。また、プロセッサは、荷重に関する測定に基づいて過剰人工肢の位置及び過剰人工肢がもたらすトルクのうちの少なくとも１つを変えるための制御信号を生成するよう構成される。
【０００５】
また、プロセッサは、人体を固定し、支持し、或いは安定化させるべく過剰人工肢を位置決めするための制御信号を生成するよう構成されてもよい。
【０００６】
いくつかの実施例では、過剰人工肢の近位端と基部構造とはボールジョイントで結合される。とりわけ、過剰人工肢は、回転関節及び直動関節を含んでいてもよい。過剰人工肢の遠位端は、フック又は摩擦端面を含んでいてもよい。また、過剰人工肢は、プロセッサから制御信号を受け、その信号に基づいて過剰人工肢の位置を変えるために関節を作動させるアクチュエータを含んでいてもよい。例えば、アクチュエータは、回転関節の角度を変えるために回転関節を作動させてもよい。別の実施例では、アクチュエータは、過剰人工肢の伸びを変えるために直動関節を作動させてもよい。さらに、アクチュエータは、プロセッサからの制御信号に基づいてトルク量を与えるために関節を作動させてもよい。
【０００７】
本発明の別の実施例にしたがって、方法は過剰人工肢で人体を補助する。そのため、その方法は、人体の荷重に関する測定を受け、その測定に基づき、過剰人工肢のための位置、及び、その荷重の少なくとも一部を支持するために過剰人工肢が及ぼすべきトルクのうちの少なくとも１つを決定する。そして、その方法は、決定された位置又はトルクに基づいて制御信号を送る。
【０００８】
いくつかの実施例では、荷重に関する測定は、人体の肢の関節角度、人体の質量中心の位置、人体のある部位にかかる力、又はそれらの任意の組み合わせに関連づけられる。
【０００９】
その方法は、人体を固定し、支持し、或いは安定化させるために過剰人工肢のための位置又はトルクを決定してもよい。種々の実施例において、その方法は、環境に対する過剰人工肢の遠位端の接触によって及ぼされる力が過剰人工肢のボールジョイントの中心に向けられる位置を決定し、それによってボールジョイントの回転を防止してもよい。その方法は、過剰人工肢のための複数の取り得る位置を決定してもよい。これらの取り得る位置では、過剰人工肢の遠位端は、過剰人工肢がその取り得る位置に動かされたときに環境の表面と接触し得る。また、その方法は、複数の取り得る位置から１つの位置を選択してもよい。
【００１０】
その方法は、人体の質量中心と少なくとも人体の肢の位置とに基づいて過剰人工肢の位置を決定してもよい。さらに、その方法は、過剰人工肢のための複数の取り得る位置における位置毎に、人工肢の特定の位置と人体の肢の位置とによって人体の質量中心にもたらされる支持量を決定してもよい。その方法は、最大支持量に関連する位置を選択してもよい。
【００１１】
いくつかの実施例では、過剰人工肢のための複数の取り得る位置における位置毎に、人体の質量中心に対する支持領域を決定してもよい。支持領域は、過剰人工肢の特定の位置と人体の肢の位置とによって境界を付けられてもよい。その方法は、最大面積を有する支持領域に関連づけられた位置を選択してもよい。
【００１２】
また、その方法は、人体のある１つの部位に加えられる力及びトルクの少なくとも１つを決定してもよい。その力は、人体をある姿勢で維持するために人体によって必要とされる力に対応し得る。また、その方法は、過剰人工肢のための複数の取り得る位置の位置毎に、過剰人工肢がその位置に動かされたときに過剰人工肢によってもたらされる力の量を決定してもよい。さらに、その方法は、もたらされる力の最大量に関連する位置を選択してもよい。多くの実施例では、その方法は、その体をその姿勢で維持するために必要とされる力及びトルクの量を決定してもよい。
【００１３】
いくつかの実施例では、その方法は、過剰人工肢の回転関節を作動させるアクチュエータに制御信号を送信してもよい。或いは、そのアクチュエータは、過剰人工肢の直動関節を作動させてもよい。
【００１４】
実施例における上述の特徴は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を参照することでより容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】過剰人工肢を用いて人体を支持する器具の概略図を示す。
【図２】図１の器具で用いられる典型的な基部構造を示す。
【図３】図１の器具で用いられる典型的な過剰人工肢を示す。
【図４】図１の過剰人工肢の遠位端に結合され得る典型的なエンドエフェクタを示す。
【図５】図１の過剰人工肢の遠位端に結合され得る典型的なエンドエフェクタを示す。
【図６】図１の過剰人工肢の遠位端に結合され得る典型的なエンドエフェクタを示す。
【図７】図１の器具の典型的な実施例を示す。
【図８】図１の器具の典型的な実施例を示す。
【図９】図１の器具の典型的な実施例を示す。
【図１０】人体の荷重に影響を与える典型的な力の概略図を示す。
【図１１】図１の器具と環境との間の典型的な接点の概略図を示す。
【図１２】図１の器具の過剰人工肢と人間の脚によって人体の質量中心にもたらされる支持を示す概略図を示す。
【図１３】構造物に接近したときに人体を支持する１又は複数の過剰人工肢の使用例を示す。
【図１４】構造物に接近したときに人体を支持する１又は複数の過剰人工肢の使用例を示す。
【図１５】構造物に接近したときに人体を支持する１又は複数の過剰人工肢の使用例を示す。
【図１６】構造物に接近したときに人体を支持する１又は複数の過剰人工肢の使用例を示す。
【図１７】様々な位置で過剰人工肢によってもたらされる力及びトルクの総合測定を示す。
【図１８】過剰人工肢が様々な位置に動かされたときに人体によってもたらされる残りの力及びトルクの総合測定を示す。
【図１９】図１８のグラフに重ね合わされた、過剰人工肢が現在置かれた環境において物と接触する位置に対応するアウトラインを示す。
【図２０】過剰人工肢の様々な位置に関する、人体によってもたらされる残りの力及びトルクの総合測定のグラフを示す。
【図２１】ユーザが静止しているときに、現在置かれた環境において構造物に対してユーザを固定し、それによってユーザの位置を安定化させる図１の器具の使用例を示す。
【図２２】ユーザが静止しているときに、現在置かれた環境において構造物に対してユーザを固定し、それによってユーザの位置を安定化させる図１の器具の使用例を示す。
【図２３】ユーザが動いているときに、現在置かれた環境において構造物に対してユーザを固定し、それによってユーザの位置を安定化させる図１の器具の使用例を示す。
【図２４】ユーザが動いているときに、現在置かれた環境において構造物に対してユーザを固定し、それによってユーザの位置を安定化させる図１の器具の使用例を示す。
【図２５】図１の器具の操作に関する典型的なフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
例示的な実施例は人体の荷重を支持する。例えば、例示的な実施例は、とりわけ、ユーザの体を支え、固定し、或いは安定化させることによってユーザを支援し得る。そのため、それら実施例は、人体の荷重の少なくとも一部を支持するために過剰人工肢を位置付ける器具を含む。人工肢は、それらの端部の一つで基部構造に結合するが、それらの長さに沿った様々な位置でユーザの本物の肢には結合されない。結果として、それら器具は、ユーザの肢の姿勢とは無関係に人工肢を自由に位置付けることができる。言い換えれば、それら人工肢はユーザの本物の肢とは運動学的に独立している。
【００１７】
この独立性は、従来技術を超える多くの利点をもたらす。第一に、その器具は、人工肢のためのより広い範囲の取り得る位置を考慮し、人体の荷重をできるだけ多く支持する、その１又は複数の位置、及び必要なトルクを決定してもよい。さらに、人工肢はユーザの体の関節角度を担うのには必要とされないため、人工肢は、トルクがそれほど必要とされない位置からその荷重を支持し、それによって、従来の人工外骨格と比較し、器具の電力消費を低減させることができる。
【００１８】
それらの器具は、多くの適用を予期する。例えば、その器具は、歩行中のユーザのバランスを安定化させてそのユーザが転倒する可能性を低減させてもよい。ユーザの力が弱まれば、その器具はユーザの体を支持するために人工肢を再配置してもよい。別の適用では、その器具は、さもなければ疲れさせる姿勢を長時間にわたってユーザが維持できるようにする。さらに、その器具は、ユーザの体を固定してもよく、或いは、ユーザの体を構造物に固定してもよい。これらの適用では、その器具は、ユーザが現在置かれている環境において人工肢のエフェクタが物と係合するように人工肢を位置付けてもよい。例えば、人工肢は、手すりの上に引っ掛かるフック、又は、近くの構造物の棒を握るクランプを有していてもよい。それらの接点は、ユーザの体を安定化させ、状況によっては、ユーザが転倒する可能性を低減させる。これらの適用の何れにおいても、ユーザが動くと、その器具はユーザの体の荷重を再評価し、過剰人工肢の位置及び／又はトルクを更新してもよい。
【００１９】
図１は、過剰人工肢を用いて人体の荷重を支持する器具１００の概略図を示す。器具１００は、プロセッサ１１０と共に、人体の荷重に関する様々なデータを感知するセンサ１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ（集合的に“１０５”とする。）を有する基部構造１１２を含む。基部構造１１２及びプロセッサ１１０は、過剰人工肢１１５及びそれらのそれぞれのアクチュエータ１１８に結合される。いくつかの実施例では、人工肢１１５の近位端は、基部構造１１２に結合される。
【００２０】
ユーザが器具１００を着用する場合、センサ１０５は、ユーザの体の荷重に関する様々な値を測定し且つプロセッサ１１０に送る。人工肢１１５のための取り得る位置毎に、器具１００は、荷重を担う際に人工肢１１５が人体を支援する程度及び方法を決定する。例えば、プロセッサ１１０は、人工肢１１５が特定の位置に及ぼすトルク及び力の総合測定(aggregate  measure)（例えば人工肢１１５の各関節によってもたらされるトルク及び力の集合（aggregate））を決定してもよい。そして、プロセッサ１１０は、人工肢１１５がその位置に動かされ且つ特定の力及びトルクを及ぼした場合にユーザがなおも及ぼす必要がある残りのトルク及び力の総合測定を決定してもよい。いくつかの実施例では、プロセッサ１１０は、その特定の位置における、環境に対する過剰人工肢１１５の遠位端の接触によってもたらされるトルク及び／又は力が、人工肢１１５を基部構造１１２に結合する関節の中心に向けられるかを決定し、それによってその関節の回転を防止してもよい。この処理は、基部構造１１２に取り付けられる過剰人工肢１１５の全てに関して繰り返されてもよい。プロセッサ１１０は、ユーザが必要とする努力の最大限の削減をもたらす人工肢１１５のためのトルク、位置、及び力を選択してもよい。
【００２１】
これらの位置に基づき、プロセッサ１１０は、過剰人工肢１１５のアクチュエータ１１８に制御信号を送る。それに応じ、アクチュエータ１１８は、過剰人工肢１１５を位置決めし、そして、力及びトルクの特定量を及ぼし且つ維持するために人工肢１１５を操作する。さらに、センサ１０５は、ユーザの体の荷重を継続的に監視し、そしてその結果、プロセッサ１１０及びアクチュエータ１１８は、過剰人工肢１１５を継続的に更新して人工肢１１５を再配置し、或いは、それらが及ぼすトルク及び力の量を調節する。
【００２２】
各センサ１０５は、人体の荷重に関する別の測定値を検出してもよい。例えば、センサ１０５は、人体の一部（例えば手首、肘、膝、足首、臀部）の関節の角度を決定するよう構成されてもよい。さらに、センサ１０５は、人体の質量中心の位置、又は、人体及び器具１００の質量中心の位置に関する情報を取得してもよい。また、センサ１０５は、ユーザの体の下での荷重分布を測定してもよい。
【００２３】
いくつかの実施例では、センサ１０５は、ある部位に及ぼされるトルクを感知するためにたわみを測定するエンコーダであってもよい。別のセンサ１０５は、環境のｘ軸に関する人間の胴体の角度を測定してもよい。他のセンサ１０５は、ユーザの臀部といった人体のある部位に及ぼされる力を測定してもよい。別の実施例では、センサ１０５は、その出力がユーザの体の動きを示すＭＥＭＳ加速度計又はＭＥＭＳジャイロスコープといった慣性センサを含んでいてもよい。さらに別のセンサ１０５は、ユーザのバランスに関する情報を取得してもよい。典型的なセンサ１０５は、動いているときのユーザの歩みの頻度及び方向に関する情報を取得してもよい。
【００２４】
さらに、センサ１０５は、筋電図（ＥＭＧ）センサを含んでいてもよい。これらのセンサ１０５は、ユーザの皮膚に結合され且つその電圧を測定するよう構成される電極を含んでいてもよい。このように、ＥＭＧセンサ１０５は、筋活動に関するデータを記録してもよい。器具１００は、本書に記載されるセンサ１０５の任意のものを任意の組み合わせで含んでいてもよい。さらに、器具１００は、本書で説明されるセンサ１０５の任意の数及び組み合わせのものを要望通りに含んでいてもよい。
【００２５】
センサ１０５は、無線又は有線媒体といった、当該技術分野で普通に用いられる任意の媒体を介してプロセッサ１１０に出力信号を送信してもよい。例えば、センサ１０５は、センサ１０５の出力ポートをプロセッサ１１０に接続するワイヤを含んでいてもよい。別の例では、センサ１０５は無線発信機を備えていてもよい。その場合、センサ１０５は、当業者によって十分理解される任意のプロトコルにしたがって無線出力信号をプロセッサ１１０に送信してもよい。
【００２６】
様々な実施例において、器具１００は、プロセッサ１１０から人工肢１１５のアクチュエータ１１８に１又は複数の制御信号を送信することによって人工肢１１５を操作する。各アクチュエータ１１８は、人工肢１１５における異なる関節に結合されてもよい。人工肢１１５は、三次元空間において人工肢１１５が適切に配置されるのを可能にする１又は複数の関節を含んでいてもよい。例えば、過剰人工肢１１５は、図２に示すように、２つの回転関節１２０及び１２１を介して基部構造１１２に結合されてもよい。この実施例では、一方の回転関節１２０がｘ軸に関して１８０度の回転を許容し、他方の回転関節１２１が直交軸に関して１８０度の回転を許容する。
【００２７】
しかしながら、他の回転範囲を許容する関節が用いられてもよい。例えば、いくつかの実施例では、回転関節１２０（例えば肩屈曲関節）は、２７０度の回転を許容してもよく、回転関節１２１（例えば肩外転関節）は９０度以内の回転を許容してもよい。別の例では、人工肢１１５は、三次元空間での人工肢１１５の回転も許容するボールジョイントを介して基部構造１１２に結合されてもよい。例えば、その関節は、２７０度の可動域を許容してもよい。これらの実施例の何れにおいても、それらの関節は、望ましくは、ユーザの肢（例えば腕、脚）によって取り囲まれる作業空間のほとんどに人工肢１１５の遠位端が到達できるようにする可動域を許容する。いくつかの実施例では、回転関節１２０は、約６９Ｎｍまでのトルクを及ぼしてもよいが、他のトルクを及ぼすことができる関節が用いられてもよい。回転関節１２０、１２１のための典型的なアクチュエータ１１８は、マサチューセッツ州ピーボディのHarmonic  Drive  LLC製のギアボックスにおけるブラシレス直流（ＤＣ）モータを含む。
【００２８】
また、人工肢１１５は、人工肢１１５の様々な部品の伸縮を可能にする１又は複数の関節を含んでいてもよく、それによって人工肢１１５の全体の有効長を変えてもよい。例えば、人工肢１１５は、望遠鏡と同じような方法で動作するように効果的に構成されてもよい。それ故に、器具１００は、人工肢１１５の一セクションを別のセクションに結合する直動関節１２４といった、そのような機能に適した構造を含んでいてもよい。図３に示すように、直動関節１２４の作動は、他のセクションから１８インチまで突出するように人工肢１１５の一セクションを延長してもよい。別の実施例では、人工肢１１５は、複数のセクション、直動関節、及び関連するアクチュエータを含んでいてもよい。例えば、人工肢１１５は、同じ中心軸を共用する２以上のシリンダを含んでいてもよい。それらシリンダは、異なる直径を有していてもよく、また、それらは、小さい直径を有するシリンダがより大きな直径を有するシリンダ内にはめ込まれるように構成されてもよい。言い換えれば、それらシリンダは同心であってもよい。直動関節１２４のそれぞれは、同心円状に互いに隣接する２つのシリンダを結合してもよく、直動関節１２４のそれぞれは、プロセッサ１１０から制御信号を受けるアクチュエータ１１８に結合されてもよい。それらの信号に基づき、アクチュエータ１１８は、人工肢１１５の全長を制御するために人工肢１１５の別々のセクションを延長し或いは引っ込めてもよい。
【００２９】
様々な実施例において、人工肢１１５は、１又は複数の回転関節１２０、１２１と直動関節１２４とを有し、それぞれがそれぞれのアクチュエータ１１８に結合される。プロセッサ１１０は、アクチュエータ１１８に別々の制御信号を送信してもよい。１又は複数のアクチュエータ１１８は、人工肢１１５を適切に配置するために三次元空間内で人工肢１１５の一端を（例えば３６０度、２７０度）回転させてもよく、別のアクチュエータ１１８は、人工肢１１５が最終的な所望の位置に達するように人工肢１１５のセクションを延長し或いは引っ込めてもよい。しかしながら、器具１００は、当業者が望むように、様々な大きさの動きを通じた回転が可能な任意の数の回転関節１２０、１２１を含んでいてもよく、任意の数の直動関節１２４を含んでいてもよい。
【００３０】
また、器具１００は、特定のレベルの力及び／又はトルクをそれぞれの位置で与え且つ維持するように人工肢１１５を操作してもよい。例えば、プロセッサ１１０は、人工肢１１５のアクチュエータ１１８の任意のものに１又は複数の制御信号を送信してもよい。人工肢１１５の位置決めのためにアクチュエータ１１８が関節を動作させた後、アクチュエータ１１８は、特定量の力及び／又はトルクを与えるために、制御信号に基づいてその関節をさらに動作させてもよい。いくつかの実施例では、人工肢１１５は、遠位端にかかる圧力を測定するセンサ１０５を含む。このセンサ１０５は、その圧力に関する情報をプロセッサ１１０に送信してもよく、プロセッサ１１０は、人工肢１１５が及ぼす力及び／又はトルクを調節するために制御信号を更新してもよい。
【００３１】
人工肢１１５の遠位端は、取り外し可能な或いは取り外せないように接続されるエンドエフェクタといった、人体の荷重を支持する際に人工肢１１５を支援する物を含んでいてもよい。エンドエフェクタは、現在置かれた環境のある表面との間でしっかりした接触を人工肢が創出し且つ維持できるようにする任意の器具であってもよい。例えば、エンドエフェクタは、高い摩擦係数を有していてもよく、それは人工肢１１５がそのような表面に力を及ぼすことができるようにする。このエンドエフェクタは、図４に示すような摩擦端面を持つキャップ１２８又は球体等の任意の形状ファクタを有していてもよい。エンドエフェクタは、ゴム等の高い摩擦係数を有する任意の材料を含んでいてもよい。また、人工肢１１５は、取り外し可能で且つ交換可能なエンドエフェクタに結合されるよう構成されてもよい。それ故に、ユーザは、人工肢１１５からキャップ１２８を外し、それを球体又は任意の他のエンドエフェクタで置き換えてもよい。
【００３２】
いくつかの実施例では、人工肢１１５は、その遠位端に、図５に示すようなフック１３０等の把持部を含んでいてもよい。フック１３０が物（例えばはしごの段）を把持する必要がある適用では、人工肢１１５を直ちに最終位置まで動かすことは、所望の接触を実現できない場合がある。その代わりに、プロセッサ１１０は、フック１３０をその目標物の回りに位置付ける方法で人工肢１１５が最終位置に近づけるようにアクチュエータ１１８に一連の制御信号を送信してもよい。例えば、アクチュエータ１１８は、最初にフック１３０を段の上に持ち上げ、その段そのものを超えて人工肢１１５を延長し、そしてフック１３０を下げ、フック１３０がその段と係合するように人工肢１１５を引っ込めてもよい。
【００３３】
或いは、人工肢１１５は、図６に示す把持部１３１のような作動型の把持部を含んでいてもよい。人工肢１１５は、プロセッサ１１０及び把持部１３１に結合されるアクチュエータ１１８を含んでいてもよい。プロセッサ１１０からの制御信号に基づき、アクチュエータ１１８は、（例えば物をつかむことで）把持部１３１を物に固定するために把持部１３１を閉じてもよく、また、再配置のために人工肢１１５を解放すべく把持部１３１を開いてもよい。フック１３０を有する実施例と同様に、プロセッサ１１０は、人工肢１１５が所望の物に近づいたときに把持部１３１を開くために、また、人工肢１１５がその最終位置に達した時点で把持部１３１を閉じるために、一連の制御信号を送信してもよい。
【００３４】
図１の器具１００は２つの過剰人工肢１１５を示すが、器具１００は、任意の数の人工肢１１５を含んでいてもよい。例えば、器具１００は、単一の人工肢１１５を含んでいてもよい。いくつかの実施例では、器具１００は、１又は複数の対の過剰人工肢１１５を含んでいてもよい。さらに、図１は、長方形の箱の両側に結合される２つの人工肢１１５を有する長方形の箱として基部構造１１２を概略的に示す。しかしながら、基部構造１１２は、当業者が望む任意の形状又は構成を有していてもよい。例えば、基部構造１１２は、人間の臀部の形に沿った表面を含んでいてもよい。或いは、基部構造１１２は、ユーザの脊椎と合うように構成される可撓管を含んでいてもよい。
【００３５】
また、人工肢１１５は、任意の所望の位置で基部構造１１２に結合されてもよい。いくつかの実施例では、人工肢１１５は、基部構造１１２の長さに沿って位置付けられてもよい。それ故に、基部構造１１２がユーザの脊椎に合う可撓管であれば、過剰人工肢１１５は、ユーザの脊椎における別々の位置に人工肢１１５のそれぞれを結合するために、その管の上に位置付けられてもよい。いくつかの実施例では、２つの人工肢１１５が同じ位置で基部構造１１２に結合されてもよく、また、それらは、ユーザが基部構造１１２を着用する場合に、一方の人工肢１１５がユーザの右に延び、他方がユーザの左に延びるように配置されてもよい。また、様々な形状ファクタを有する基部構造１１２、及び、基部構造１１２の別々の位置に結合される様々な数の人工肢１１５の他の例も本書において予期される。
【００３６】
さらに、器具１００は単一のプロセッサ１１０を有するとして説明されたが、器具１００は、任意の数のプロセッサ１１０を含んでいてもよい。とりわけ、プロセッサ１１０は、単一コア又は多重コアを含んでいてもよい。器具１００は、過剰人工肢１１５のための制御アルゴリズムを実行可能な任意の数の或いは任意のタイプのプロセッサ１１０を用いてもよい。
【００３７】
図７及び図８は図１に示す器具１００の典型的な実施例の様々な図を示す。図７では、器具１００は、表面上に平らに広げられ、図８では、過剰人工肢１１５が基部構造１１２に対して垂直となるように回転させられている。プロセッサ１１０及びセンサ１０５を基部構造１１２内に収容することに加え、この実施例はまた、ユーザのウエストに結合されるように構成されるウエスト装具１３３を含む。人工肢１１５は、２つの回転関節１２０及び１２１を介して基部構造１１２に結合される。回転関節１２０及び１２１の作動は、三次元空間において人工肢１１５を回転させる。また、人工肢１１５は、直動関節１２４を含む。直動関節１２４の作動は、人工肢の一部を伸び縮みさせる。さらに、人工肢１１５は、その遠位端に結合されるゴム製球体１３５を有する。これらの球体１３５は、環境における表面との高摩擦接触をもたらす。
【００３８】
図９は、図１に示す器具１００の別の典型的な実施例を示す。この実施例では、基部構造１１２は、ウエストベルト及びストラップを有するハーネス１４７に結合される。ユーザは、ストラップを自身の腕に通し、自身の臀部の周りにウエストベルトを結び、それによってハーネス１４７を自身の背中に結合できる。このように、器具１００が着用されると、基部構造１１２は、ユーザのウエストの近くに位置付けられる。さらに、この実施例では、人工肢１１５は、ボールジョイント１４８を介して基部構造１１２に結合される。ボールジョイント１４８の作動は、三次元空間において人工肢１１５を回転させる。また、人工肢１１５は、直動関節１２４を含み、直動関節１２４の作動は、人工肢の一部を伸び縮みさせる。
【００３９】
ここで器具１００の操作を検討すると、器具１００は、最初に、特定の姿勢において人体を支持するために必要な荷重を決定してもよい。ユーザが器具１００の助けを借りない場合、ユーザは、自身の重量を支え、且つ、環境及び状況に基づく力及びトルクに対抗するのに十分な力及びトルクを発揮しなければならない。例えば、ユーザが用具を操作している場合、ユーザは、その用具が発生させる反動に対抗しなければならない。ユーザが風洞内にいる場合、ユーザは、真っ直ぐ立ち続けるために風に対抗しなければならない。ユーザは、自身の脚によって自身の体をある姿勢に維持するので、ユーザの体にかかる荷重に対応する累積的な力及びトルクは、ユーザの臀部での累積的な測定によって表されてもよい。いくつかの実施例では、これらの累積的な測定は、ユーザの臀部の周りのトルクばかりではなく、ユーザの臀部での人体及び器具１００の双方の重力荷重及び慣性荷重を説明し得る。
【００４０】
プロセッサ１１０は、前述の任意のタイプ又は任意の組み合わせのセンサ１０５からの出力に基づいて荷重を決定してもよい。一例を挙げれば、図１０は、１又は複数のセンサ１０５によって検出され得る、人体の荷重に寄与する典型的な測定を示す。例えば、環境のｘ軸に関する人間の胴体の角度１５０、膝の角度１５１、足首の角度１５２、質量中心の加速度、及び質量中心の位置１５３は全てセンサ１０５によって検出されてもよく、或いは、それらセンサ１０５の出力を用いてプロセッサ１１０によって決定されてもよい。
【００４１】
荷重を決定した後、いくつかの実施例では、器具１００は過剰人工肢１１５が現在置かれた環境に接触できるようにする位置のセットを特定する。このようにして、器具１００は、多くの位置を検討対象から除外してもよい。人工肢１１５と環境との間の接触をもたらす位置のみが体の荷重の少なくとも一部を支持できるためである。例えば、図１１に示すように、ユーザが平らな面に立っている場合、器具１００は、過剰人工肢１１５の範囲１５４内の地面上で位置を決定してもよい。別の例では、ユーザがワークステーションの前に立っている場合、器具１００は、地面上の位置に加え、人工肢１１５の届く範囲内にあるワークステーション上で位置を決定してもよい。同様に、器具１００は、人工肢１１５が接触し得るユーザの後ろの壁で位置を特定してもよい。
【００４２】
様々な実施例において、器具１００は、現在置かれた環境の画像を取得するカメラを含んでいてもよい。プロセッサ１１０は、物体を検出して基部構造１１２に対するそれらの相対位置を決定するためにそれらの画像を分析してもよい。いくつかの例では、プロセッサ１１０は、基部構造１１２上の特定位置からの物体の距離、及び、その位置に対する角変位を決定する。器具１００は検出された物体上の様々な場所に対して人工肢１１５を位置付け得るため、プロセッサ１１０は、それらの場所に対応する複数の距離及び角変位を決定して保存してもよい。例えば、ユーザがはしごを登っている場合、器具１００は、基部構造１１２に対する個々の段の位置を検出してもよい。ユーザがフェンスの近くに立っている場合、器具１００は、基部構造１１２に対するポストの位置及びそれらポスト上の位置を検出してもよい。
【００４３】
器具１００は、ユーザ毎に異なる目標を達成するために過剰人工肢１１５を位置決めしてもよい。一実施例では、器具１００は、ユーザの体の安定性を増大させてもよい。例として、図１２は、人工肢１１５の位置決めがどのようにしてユーザが歩行している際のユーザの安定性を向上させるかを概念的に示す。左図に示すように、ユーザが器具１００を着用していない場合、ユーザの胴体は、主に自身の脚によって支持されている。ユーザの脚の位置及びユーザの体の質量中心は、ユーザの胴体に支持が提供されているところである領域１５５を定める。この領域１５５は、様々な角度を有する多角形として表されてもよい。右図に示すように、ユーザが器具１００を着用している場合、ユーザの胴体は、脚及び人工肢１１５の双方によって支持され、ユーザの胴体に支持が提供されているところである別の領域１５６を定める。この領域１５６は角度がより均等な多角形をカバーするため、領域１５６は、ユーザの体に対してより高い安定性をもたらす。このように、ユーザの脚の位置の反対にある地面に接触するように過剰人工肢１１５を位置決めすることによって、器具１００は、人体の安定性を向上させ、ユーザがつまづいて転ぶのを防止してもよい。
【００４４】
この場合において過剰人工肢１１５のための位置を決定するために、器具１００は、本書で説明された任意のセンサ１０５及び任意の方法を用いて脚の位置を最初に決定してもよい。いくつかの実施例では、人工肢１１５のための取り得る位置の対毎に、器具１００は、人工肢１１５の取り得る位置とユーザの脚の実際の位置とによって形成される多角形１５６の角度を決定してもよい。器具１００は、最も小さい角度範囲を有する多角形１５６に対応する人工肢の位置を選択してもよい。他の実施例では、器具１００は、それら多角形１５６の表面積を決定し、最大表面積に対応する位置を選択してもよい。器具１００は、人体の荷重に基づいて人工肢１１５が与える力及び／又はトルクを決定してもよい。
【００４５】
また、器具１００は、ユーザの歩みの頻度及び方向を測定するセンサ１０５を含んでいてもよい。さらに、器具１００は、ユーザの歩幅を推定するセンサ１０５を含んでいてもよい。プロセッサ１１０は、過剰人工肢１１５の位置を継続的に更新するためにこの情報を用い、それによってユーザの体を安定化させる位置を予測てもよい。
【００４６】
器具１００の別の潜在的な目的は、所定の姿勢でユーザの体を支持することである。様々な仕事を仕上げるために、ユーザは、その維持に継続的な努力が要求される姿勢をとる必要がある場合がある。例えば、ユーザは、しゃがんだり、かがみ込んだり、或いは、天井に向かって伸びたりする場合がある。その結果、ユーザが自身の仕事を仕上げる前にユーザの脚が疲労してしまう場合がある。このような状況において、器具１００は、ユーザの体の荷重を支持するために過剰人工肢１１５を位置付け、それによってその姿勢でユーザの体を維持するために必要とされるユーザの努力のいくらかを和らげるようにしてもよい。
【００４７】
それらの目的のため、図１３〜図１６は、航空機の構造物等の構造物に近いところでつらい姿勢をとるユーザを支持する人工肢１１５のための典型的な位置を示す。図１３では、器具１００は、特定位置でその構造物と係合するように単一の人工肢１１５を位置付けている。図１４では、器具１００は、地面との接触によってユーザを支持するように単一の人工肢１１５を位置付けている。図１５では、器具１００は、地面との２つの接点によってユーザを支持するように２つの人工肢１１５を位置付けている。最後に、図１６では、器具１００は、ユーザの臀部の上にある構造物上のバーにフック１３０が係合することでユーザの胴体に支持をもたらすように２つの人工肢１１５を位置付けている。
【００４８】
これらの場合において過剰人工肢１１５のための位置を選択するとき、器具１００は、ユーザの体を所望の姿勢で維持するためにユーザが要求される努力を最小限にする位置を決定する。ユーザの体をその姿勢で支持するために必要とされる力及びトルクの集合は、Ｅｅｘｔで表され得る。上述のように、この総合測定は、少なくともユーザと器具１００の重量に基づき、ユーザと器具１００との質量中心に有効に関連付けられる重力荷重を少なくとも説明し得る。いくつかの実施例では、その重力荷重は、ユーザと、器具１００と、器具１００上の任意の用具又は付属品との質量中心に有効に関連付けられてもよい。また、総合測定は、ユーザの臀部の周りの累積的なトルクを説明し得る。この集合は、ユーザの脚による努力ＥＵ、及び、過剰人工肢１１５による努力ＥＳＡＬによって負担されてもよい。それ故に、Ｅｅｘｔ＝ＥＵ＋ＥＳＡＬである。
【００４９】
ＥＵ及びＥＳＡＬの値の様々な組み合わせがこの関係を満たし、ユーザの体をある姿勢でユーザが維持できるようにし得る。また、過剰人工肢１１５の様々な位置、力、及びトルクは、様々な度合いでユーザの努力要求を緩和し得る。例えば、器具１００は、ＥＳＡＬの最大量を有する過剰人工肢１１５の位置、力、及びトルクを決定し、それによってユーザに求められる努力ＥＵ（例えば力、トルク）を最小化してもよい。
【００５０】
この位置を特定するために、人工肢１１５が取り得る位置毎に、プロセッサ１１０は、その特定の位置で人工肢１１５が及ぼす力及びトルクの総合測定を決定する。航空機の構造物の前にユーザが位置付けられる図１３及び図１４に示す例に関し、様々な位置で人工肢１１５が及ぼす力及びトルクの総合測定を図１７に示す。その総合測定は、過剰人工肢１１５の各関節によってもたらされる力及びトルクの合計として表されてもよい。それ故に、図１７のグラフは、人工肢１１５の種々の潜在的な位置のためのＥＳＡＬの値を示す。
【００５１】
その後、取り得る位置のそれぞれについて、プロセッサ１１０は、人工肢１１５がその位置に動かされたときにユーザが発揮する必要のある力及びトルクの総合測定を決定する。図１３及び図１４に示す例について、ユーザが発揮する必要のある残りの力及びトルクの総合測定を図１８に示す。それ故に、図１８のグラフは、人工肢１１５の種々の潜在的な位置のためのＥＵ（すなわちＥｅｘｔ−ＥＳＡＬ）の値を示す。さらに、このグラフは、ユーザが求められる努力を低減させる人工肢１１５のための取り得る位置の領域を明らかにする。
【００５２】
しかしながら、実際にユーザに支持を提供するためには、器具１００は、ユーザの環境（この場合は航空機の構造物又は地面）における表面に人工肢１１５が接触する位置に人工肢１１５を位置付けなければならない。したがって、器具１００は、人工肢１１５が実際にそのような接触を行うための取り得る位置を特定する。それ故に、図１９は、ユーザの現在置かれた環境における潜在的な接点のアウトラインを図１８のグラフの上に重ね、人工肢１１５が様々な位置に動かされたときにユーザに要求される力を図示する。そのアウトラインにおける一方の弧１６０は、人工肢１１５が届く範囲内にある航空機の構造物上の位置に対応し、他方の弧１６１は、人工肢１１５が届く範囲内にある地面上の位置に対応する。
【００５３】
これらの位置において、プロセッサ１１０は、どの位置が最大量の努力をユーザから取り除くかを決定する。図２０は、図１９で収集されたように、過剰人工肢１１５の種々の潜在的な位置について、ユーザが要求される残りの努力のグラフを示す。このグラフでは、円は、それぞれの表面について、ユーザが要求される残りの努力の最小値に対応する人工肢１１５のための位置を特定する。例えば、左側の円１６２は、ユーザによって支持される残りの荷重を最小にする航空機の構造物上の位置に対応し、右側の円１６３は、この荷重を最小にする地面上の位置に対応する。いくつかの実施例では、別々の位置が荷重における同じ低下をもたらす場合、より小さい力及びトルクを発揮することを過剰人工肢１１５に要求する位置が選択される。
【００５４】
別の実施例では、器具１００は、ユーザの筋肉の疲労を推定し、この疲労をできるだけ低減させるために人工肢１１５を位置決めしてもよい。例えば、プロセッサ１１０は、人体にかかる荷重とセンサ１０５から集められたその体の位置についてのデータとに基づいて種々の筋肉の疲労を推定してもよい。別の例では、プロセッサ１１０は、ユーザの体に位置付けられるＥＭＧセンサ１０５からデータを集め、ＥＭＧセンサ１０５に結合される特定の筋肉の疲労を決定してもよい。プロセッサ１１０は、筋肉疲労をできるだけ低減させる位置を決定するために過剰人工肢１１５の潜在的な位置を評価してもよい。
【００５５】
器具１００の別の潜在的な目的は、現在置かれた環境における物体を用いてユーザの体を固定し、それによって体の安定性を向上させることである。図２１−２２は、過剰人工肢１１５の遠位端のところに器具１００がフック１３０を有し、且つ、フック１３０が周囲の環境における物と係合するように人工肢１１５を器具１００が位置付けた使用例を示す。この係合は、ユーザとその環境との間にさらなる接点をもたらし、それによってユーザの体をその環境内で安定化させる。そのような固定は、ユーザが例えばプラットフォーム又は他の足場から落下する可能性を低くし得る。別の例では、その固定は、ユーザの体の乱れを抑制し得る。ユーザが風洞内にいる場合、ユーザの体を構造物に対して固定することは、例えば、ユーザが適当な位置に留まるのに役立ち得る。
【００５６】
これらの実施例では、器具１００は、カメラを用いてユーザが現在置かれた環境の画像を取得し、人工肢１１５が係合できる物を検出するためにそれらの画像を分析し、且つ、基部構造１１２に対するその物の距離及び角変位を決定してもよい。器具１００はユーザの体を固定しようとするため、器具１００は、ユーザの体の中心線に関して対称である人工肢１１５のための位置の特定を試みてもよい。図２１に示すように、ユーザがプラットフォームに立っている場合、人工肢１１５は、ユーザの左右でフック１３０がポールと係合するように位置付けられてもよい。同様に、図２２に示すように、ユーザが構造物の前に立っている場合、人工肢１１５は、ユーザの中心線の左右に等距離にある位置でその構造物におけるバーとフック１３０が係合するように位置付けられてもよい。
【００５７】
器具１００が画像を処理し且つ人工肢１１５が環境と接する位置に関する情報を取得した後で、プロセッサ１１０は、ユーザの中心線に対して対称である人工肢１１５のための位置の潜在的な対を特定するためにそれらの位置を評価してもよい。再び図２１を参照すると、プロセッサ１１０は、ユーザの左右に等距離にある２つのポールを特定し、その後に、それらポールの高さに沿った潜在的な位置（例えば、両方のポール上でユーザの臀部の下に４インチ、８インチ、又は１２インチのところにある位置）を特定してもよい。同様に、図２２の例を用いると、器具１００が航空機の構造物における水平バーを検出した後、プロセッサ１１０は、ユーザの中心線から等距離にあるそれらのバーに沿った複数対の位置（例えば、そのバー上におけるユーザの中心線の左右に１フィート、２フィート、又は３フィートのところにある位置）を特定してもよい。
【００５８】
潜在的な位置の対毎に、プロセッサ１１０は、人工肢１１５によって及ぼされる力及びトルクを決定してもよく、その後に、ユーザの位置を維持するためにユーザが要求される残りの力及びトルクを決定してもよい。プロセッサ１１０は、ユーザのための残りの力及びトルクの最小値、又は、ユーザの筋肉のための最小の推定累積疲労に関連付けられる位置の対を選択する。いくつかの実施例では、プロセッサ１１０は、図１２を参照して既に説明したように、人工肢１１５及びユーザの脚の位置が最大表面積を持つ領域を定めるようにそれらの位置を決定してもよい。別の実施例では、プロセッサ１１０は、最小の角度範囲を有する領域を定める位置を決定してもよい。プロセッサ１１０は、最も有利な領域に関連づけられる位置を選択する。それらの実施例の何れにおいても、プロセッサ１１０はその後に人工肢１１５を動作させて選択された位置に移動させ、それらの位置で力及びトルクを働かせる。フック１３０がその環境における物と係合するので、ユーザのための追加的な接点は、その環境内においてユーザの体を安定化させる。
【００５９】
器具１００の別の潜在的な目的は、ユーザが移動する際に、現在置かれた環境における様々な物にユーザの体を固定し、その環境とのさらなる接点を提供してその体の安定性を向上させることである。さらに、場合によっては、ユーザが立ち止まって静止しているときに、人工肢１１５のフックは、ユーザが他の仕事を行うためにユーザの手を用いることができるように、ユーザの体を支持してもよい。図２３−２４は、器具１００が過剰人工肢１１５の遠位端にフック１３０を有し、且つ、ユーザが環境を進む際に、フック１３０と様々な物又は物における様々な場所とを係合させるために器具１００が人工肢１１５を再配置する使用例を示す。図２３に示すように、ユーザが構造物を登るときに、器具１００は、様々な位置でその構造物と係合するように片方又は両方の人工肢１１５を再配置してもよい。フック１３０がその構造物からユーザの体をつるす場合、ユーザは、他の目的のために自身の手を用いることができる。さらに、支持を提供することに加え、器具１００は、本来ならば到達不能であり或いは過度に危険であった場所でユーザが作業するのを可能にし得る。図２４に示すように、ユーザがはしごを登るときに、器具１００は、ユーザが登るにつれてより高い段に係合するように人工肢１１５を再配置してもよい。
【００６０】
位置を決定するために、器具１００は、本書で説明された方法の何れかにしたがってその環境における物を検出し、フック１３０が係合可能なその物における場所を特定してもよい。本書で説明されるように、器具１００は、その体を現在の位置に維持するのに必要な力及びトルクを決定し、そして、ユーザが発揮する必要のあるそれら力及びトルクを最小にする位置を選択してもよい。ユーザが移動するときに、器具１００は、体を維持するのに必要な力及びトルクを更新し、体の新しい配置を考慮して人工肢１１５のための潜在的な位置を再評価し、且つ、ユーザの体に対して最大の支持を提供する位置を選択する。
【００６１】
図２５は、図１に示す器具を用いるための方法の典型的な簡略化したフロー図を示す。最初に、その方法は、人体の荷重に関する測定結果を受ける（ステップ２５０１）。その測定結果は、人体のウエスト又は質量中心に関連する重力荷重及びトルク又は慣性荷重及びトルクを示し得る。その測定結果は、人体（例えば膝、足首）における関節角度を含んでいてもよい。また、その方法は、その荷重に関する測定結果に基づき、過剰人工肢がその荷重の少なくとも一部を支持するための位置を決定する（ステップ２５０２）。例えば、その方法は、本書で説明されるステップの何れかによって創出される制御アルゴリズムを適用してもよい。また、その方法は、過剰人工肢をその決定された位置に動かすために制御信号を送る（ステップ２５０３）。制御信号は、その人工肢を位置付けるためにアクチュエータ１１８を動作させてもよい。
【００６２】
基部構造に結合され得る過剰人工肢を参照して様々な実施例が本書で説明されたが、いくつかの実施例では、人工肢は基部構造から取り外されてもよい。例えば、人工肢は、ユーザから離れて位置付けられてもよい。これらの実施例では、人工肢の制御アルゴリズムを開発するためのデータを取得するために、開発者は、様々な姿勢を取り、開発者の体を支持し、固定し、或いは安定化させるべく過剰人工肢１１５を位置付け、そして、それらの姿勢、人工肢１１５の位置、並びに、特定の位置で人工肢１１５が及ぼす力及びトルクについてのセンサ１０５の測定結果に関するデータのセットを記録してもよい。例えば、開発者は、建設機器等の機械類を制御する際にユーザを支援すべく人工肢を動作させるためのデータを収集してもよい。このようにしてユーザの姿勢及び関連の人工肢の挙動に関するデータを収集することで、開発者は、人工肢を動作させるための制御アルゴリズムを創出してもよい。さらなる工業的実施例が予期され且つ本開示の範囲に含まれ得る。開発者は、主成分解析及び部分最小二乗回帰にしたがって制御アルゴリズムを創出してもよい。
【００６３】
本発明の様々な実施例は、この段落に続く（また、本出願の最後にある実際の請求項の前の）段落に列挙される潜在的な請求項によって特徴付けられてもよい。これらの潜在的な請求項は、本出願の明細書の一部を構成する。したがって、以下の潜在的な請求項の内容は、本出願又は本出願に基づく優先権を主張する何れの出願に関する後の手続きにおいて実際の請求項として提示され得る。それらの潜在的な請求項の包含は、実際の請求項が潜在的な請求項の内容をカバーしていないことを意味すると解釈されるべきではない。それ故に、後の手続きでこれらの潜在的な請求項を提示しないとする決定は、その内容の一般への寄贈として解釈されるべきではない。
【００６４】
上述の本発明の実施例は単なる例示であることを意図している。多くの変更及び改良が当業者にとって明らかである。それら変更及び改良の全ては添付の請求項の何れかに定められる本発明の範囲内にあることを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２２】
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【外国語明細書】
2015217159000001.pdf