(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
道具に対して縦軸線に沿う軸方向補助力を加えるための携帯用の装置であって、
前記装置を使用者に連結するための手段と、
前記縦軸線に沿って前記道具を平行移動の形で案内するための手段と、
前記縦軸線に沿って前記道具を駆動するための駆動手段であって、モーターを備えるドラムと、前記道具に堅固に連結されており且つ前記ドラムの周りに少なくとも１つの巻きを形成するロープとを備える駆動手段と、
制御ユニットを介して前記道具に対して使用者によって与えられる操作力に応答して、前記道具に前記軸方向補助力を加えるための、前記駆動手段を制御するための手段と、を備え、
前記使用者に連結するための手段と、前記道具を前記平行移動の形で案内するための手段とが、前記縦軸線を中心として、且つ、前記縦軸線に対して垂直な平面内を延びる少なくとも１つの軸線を中心として、前記道具が自由に回転することを可能にする、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記制御ユニットは前記操作力を測定するための手段を備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置を前記使用者に連結するための手段と、前記平行移動の形で案内するための手段とが、前記縦軸線に対して垂直な平面内を延びる２つの垂直な軸線を中心として、前記道具が自由に回転することを可能にする、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記道具の自由回転の前記軸線の一方は概ね垂直である、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記制御ユニットは、少なくとも１つの弾性要素によって所定位置に戻される指標の移動のためのセンサーを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記制御ユニットは無線リンクによって前記駆動手段を制御するための手段に接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記道具を前記平行移動の形で案内するための手段は、少なくとも１つのドーリーを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記ロープの少なくとも１つの末端は前記道具に連結されている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記使用者に連結するための手段は、前記道具の高さを適合化させるための手段を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記使用者に連結するための手段は平衡化平行四辺形を備える、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載の装置を備える、ことを特徴とする下方外骨格。
【請求項１２】
少なくとも１つの関節連結されている下方部材を備え、及び、処理ユニットは、前記下方部材の少なくとも１つの関節連結部の阻止を制御することが可能であるように構成されている、ことを特徴とする請求項１１に記載の下方外骨格。
【請求項１３】
少なくとも１つの関節連結されている下方部材を備え、及び、処理ユニットは、前記下方部材の関節連結部に対する平衡トルクの印加を制御することが可能であるように構成されている、ことを特徴とする請求項１１に記載の下方外骨格。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力増幅器の分野に関し、及び、さらに特に、建設工事現場及び／又は土木工事現場での作業に適用される携帯用の力増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の壁に固定されている水平フレームを備え且つ垂直方向に延びるアームを支持する、力を増幅するための装置が、すでによく知られている。このアームの下方末端が、例えばドリル、スクリュードライバー、または、リベット打ち機のような道具を受け入れるためのインターフェースを含む。使用者は、垂直方向力センサーを備えている制御ユニットを作動させることによって、その装置を操作する。力増幅装置がこのセンサー上で垂直方向の制御力を検出すると、この力増幅装置は、制御ユニットに加えられる力に比例している垂直方向の力をその道具に対して及ぼすように、アクチュエーター（一般的には、ジャッキ）を制御する。
【０００３】
さらに、使用者によって操作される揚重アームを支持する装軌式プラットフォーム（ｔｒａｃｋｅｄ  ｐｌａｔｆｏｒｍ）を備える、吊上力を増幅するための装置が、特許文献１から公知である。このような装置は垂直方向力の容易な増幅を可能にするが、しかし、多くの水平方向成分を含む力の増幅には適していない。
【０００４】
コンクリート基礎地盤、道路、又は、さらには建築スラブのような土木工学的作業の実施が、製品（コンクリート、アスファルト等）の表面を水平にするためにくま手（ｒａｋｅ）を用いてその製品が「引かれる（ｄｒａｗ）」ことを必要とする場合が多い。このような移動は、オペレーターの労力を必要とし、及び、様々な負傷と産業的事故の原因である。この力の可変的な方向（くま手の移動が進捗するのに応じて、地面に対するくま手の相対的な傾斜が変化する）が、このような用途で慣習的に使用される単一軸方向力の増幅器の適合を可能にしない。
【０００５】
したがって、くま手に加えられる力が少なくとも部分的に補足されることを可能にし、且つ、掻き寄せ作業が進行する時の使用者の迅速な移動を可能にする装置は存在していない。最後に、既知の力増幅器の全体が、建設現場での作業の際に遭遇する特に過酷な状況に適合させられていない壊れやすい機構（制御ユニット、アクチュエーター）を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１４９４０２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、工事現場における掻き寄せ作業（ｒａｋｉｎｇ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）の最中にオペレーターによって提供されなければならない力を減少させ、且つ、掻き寄せ作業の過程においてオペレーターの適切な機動性を維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的のために、道具に加えられる軸方向力を増幅するための携帯用の装置が提案され、この装置は、
使用者にその装置を連結するための手段と、
縦軸線に沿った平行移動の形で道具を案内するための手段と、
縦軸線に沿って道具を駆動するための手段であって、モーターを備えるドラムと、道具に堅固に連結されており且つドラムの周りに少なくとも１つの巻きを形成するロープとを備える手段と、
制御ユニットを介して使用者によって与えられる駆動力に応答して道具に補助力を加えるための、駆動手段を制御するための手段と、を備え、
使用者に連結するための前記手段と、道具を平行移動の形で案内するための前記手段とが、縦軸線を中心として、且つ、縦軸線に対して垂直な平面内を延びる少なくとも１つの軸線を中心として、道具が自由に回転することを可能にする。
【０００９】
したがって、この装置は、引っ張られる時と押される時との両方においてくま手のような道具の動作を補助する同時に、掻き寄せ作業の遂行のために必要な自由度を維持することを可能にする。ロープを駆動するドラムの補助による動力化（ｍｏｔｏｒｉｚａｔｉｏｎ）が、頑丈で単純で軽量で経済的であり、及び、これと同時に、確実な力の伝達を確かなものにする。
【００１０】
本発明は、さらに、本発明による力の増幅のための装置を備えている下方外骨格（ｌｏｗｅｒ  ｏｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎ）にも関する。
【００１１】
本発明の他の特徴と利点とが、本発明の特定の非限定的な実施形態の以下の説明の検討によって、理解されるだろう。
【００１２】
次では添付図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による増幅装置の第１の実施形態の斜視図の形の概略的な表現である。
【図２】図１の増幅装置の力センサーの詳細な概略図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の斜視図の形の部分的な概略的表現である。
【図４】図３の装置の概略的な平面図である。
【図５】本発明による増幅装置の第３の実施形態の平面図の形の概略的な表現である。
【図６】図５の装置の詳細図である。
【図７】図５の装置の斜視図の形の概略的な表現である。
【図８】本発明の第４の実施形態の斜視図の形の概略的な表現である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１と図２を参照すると、全体的に１で示されている増幅器装置が、使用者によって着用されることが意図されているベルト１００の上に取り付けられており、この装置は、
縦軸線Ｘに沿った平行移動の形でくま手４のハンドル３を案内するための半円形のガター２と、
この場合には水平である、軸線Ｚを中心としてモーター６によって回転駆動されるドラム５と、
ドラム５の周りに３つの巻き８を形成するロープ７であって、そのロープの２つの末端７．１、７．２がくま手４のハンドル３に連結されているロープ７と、
ガター２とこのガターの上に載るハンドル３との周りを延びる円筒形の操作スリーブ９とを備える。
【００１５】
スリーブ９は、スリーブ９に対して軸線Ｘに沿って加えられる縦方向力を測定する力センサー１０に連結されている。この力センサー１０は、ドラム５の上に取り付けられているアイドラープーリー１３の周りに巻かれているロープ１２を介して、測定された力とこの力の方向とに比例している電気信号を、処理ユニット１１に伝送する。図１に見て取れるように、縦軸線Ｘは、ドラム５の回転の軸線Ｚに対して概ね垂直方向に延びる。
【００１６】
したがって、軸線Ｘに沿ったくま手４のハンドル３の平行移動を補助する力が、操作スリーブ９の移動によって起動されるモーター６に対するトルクの付加によって制御されてもよい。操作スリーブ９の移動が、この操作スリーブに軸方向に及ぼされる操作力に比例しているので、したがって、くま手４のハンドル３上に及ぼされる補助力は、この操作力に依存している。スリーブ９がドラムに向かって道具の末端から引っ張られる（図１の矢印１４）かどうかに応じて、または、スリーブ９が押される（図１１の矢印１５）かどうかに応じて、くま手４上のモーターの力が、押すこと（方向１６におけるドラム５の回転）か、または、引っ張ること（方向１７におけるドラム５の回転）である。
【００１７】
行われるべき作業に適合している振幅の範囲（概ね−４５°、＋４５°に等しい）内で、次の自由度が自由なままにしておかれるので、くま手４は作動しやすい状態のままである。すなわち、自由度は、
縦方向軸線Ｘを中心としたくま手４の回転（図１１に矢印１８で示されている）と、
ドラム５の回転の軸線Ｚを中心とした、ガター２の回転、したがって、くま手４の回転（図１に矢印１９で示されている）と、
ガター２に対するドラム５の接触点における、ドラム５に対して接線方向の平面Ｐに対して垂直な軸線Ｙを中心とした、ガター２の回転、したがって、くま手４の回転（図１に矢印２０によって示されている）と、である。
【００１８】
軸線Ｙと軸線Ｚは互いに対して垂直であり、及び、縦方向軸線Ｘに対して垂直である平面内を延びる。
【００１９】
ガター２は、くま手４のハンドル３の滑動を容易化するために、テフロン（登録商標）で作られた被覆で覆われていることが有利だろう。
【００２０】
動作時には、使用者が、ドラム５がこの使用者の臀部の片方の付近に位置するように、ベルト１００を着用する。使用者は、片方の手でスリーブ９を把持し、及び、他方の手はガター２を掴んでいても掴んでいなくともよい。スリーブ９を保持する手と、他方の手とが、必要に応じて、軸線Ｘに対して垂直である平面において案内力を及ぼす。使用者が縦軸線Ｘに沿ってくま手４を移動させることを望む時には、使用者は、スリーブ９に対して加えられる力２１の形で制御指令（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｒｄｅｒ）を及ぼす。処理ユニット１１は、スリーブ９に加えられる制御力２１の方向と強度とを検出し、及び、その後に、ドラム５に対して作用トルク（ｗｏｒｋｉｎｇ  ｔｏｒｑｕｅ）２２を加えるためにモーター６を制御する。作用トルク２２の方向と強度は、スリーブ９に及ぼされる力２１の方向と強度とに依存している。オペレーターは、すべての他の方向においてと同様に、軸線Ｘに沿ったくま手４の位置の制御を行うままであるが、これは、ドラムが、位置又は特定の軌道の影響を受けないけれども、滑動力を及ぼすからである。
【００２１】
図２を参照して、力センサー１０の１つの具体例を詳細に説明する。センサー１０は、スリーブ９と一体的であり且つガター２に対して相対的に滑動自在に取り付けられている平行六面体の指標（ｐａｒａｌｌｅｌｅｐｉｐｅｄｉｃ  ｉｎｄｅｘ）３０を備える。この指標３０は、ガター２に堅固に連結されている抵抗トラック（ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｔｒａｃｋ）３１上を滑動し、及び、この抵抗トラックの一方の末端はロープ１２の第１のストランド１２．１に連結されている。ロープ１２の第２のストランド１２．２は、指標３０に堅固に連結されている針３２に連結されており、及び、その針３２の一方の末端はトラック３１と接触する。指標３０は、スリーブ９の第１の末端９．１の付近に位置しているガター２上の箇所３４に第１のスプリング３３によって連結されている。指標３０は、さらに、スリーブ９の第２の末端９．２の付近に配置されているガター２上の第２の箇所３６に第２のスプリング３５によって連結されている。
【００２２】
使用者がスリーブ９を引っ張るか又は押す時に、この使用者は、ロープ１２．１に連結された針３２と、ストランド１２．１に連結されている抵抗トラック３１の末端との間を延びる、抵抗トラック３１の長さが変化することを生じさせる。ストランド１２．１とストランド１２．２との間で測定される抵抗が、スリーブ９の移動の値と方向とを決定することを容易にする。したがって、スプリング３３とスプリング３５のそれぞれの剛性Ｋ33、Ｋ35が、スリーブ９上に及ぼされる力の強度が推定されることを可能にする。この力センサー１０は、特に頑丈であり、且つ、工事現場で遭遇する湿度、埃、衝撃の条件による影響を全く受けないということがすでに実証されている。
【００２３】
次に、本発明の第２の特定の実施形態を、図３と図４とを参照して説明する。この実施形態では、くま手４のハンドル３が、ドーリー（ｄｏｌｌｙ）４０によってガター２内に保持される。図４に見てとれるように、ドーリー４０は、ドラム５の回転軸線Ｚに対して平行なシャフト４１上に回転自在に取り付けられている。シャフト４１は、２つのロッド４４、４５上にそれぞれにその２つの末端４２、４３において滑動自在に取り付けられている。ロッド４４、４５のそれぞれの末端４６、４７は、軸受５６、５７上にドラム５の回転軸線Ｚを中心として回転自在に取り付けられている。シャフト４１は２つのアバットメント（ａｂｕｔｍｅｎｔ）を備え、及び、中央位置に向かってドーリー４０を戻すために、スプリング４８、４９が、その２つのアバットメントに押し当たっている。これらのスプリング４８、４９は、さらに、特にドラム５上での巻き（ｔｕｒｎ）の巻き付けと巻き戻しとを補助するために、軸線Ｚの方向のドーリー４０の平行移動を可能にする。末端４６、４７とは反対側に位置したロッド４４、４５の末端５２、５３にそれぞれに押し当たるスプリング５０、５１が、ドーリー４０をハンドル３との接触状態に維持する。ドラム５の軸受５４、５５と、ロッド４４、４５の軸受５６、５７とが、スプリングで助勢された変形可能な平衡平行四辺形（ｓｐｒｉｎｇ−ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ  ｂａｌａｎｃｉｎｇ    ｐａｒａｌｌｅｌｏｇｒａｍ）６１の概ね垂直な側部６０の周りに回転自在に取り付けられている支持物５８と一体状である。側部６０に対して平行である平行四辺形６１の側部６２は、ベルト１００に堅固に連結されている概ね垂直な軸の周りに回転自在に取り付けられている。平行四辺形６１の平衡が、その平行四辺形６１の２つの互いに反対側に位置した隅６４、６５の間を延びるスプリング６３の補助によって実現される。
【００２４】
使用者がベルト１００を装着する時に、この使用者は、
縦軸線Ｘを中心としたくま手４のハンドル３の回転、
ドラム５の回転軸線Ｚを中心としたガター２の回転としたがってくま手４の回転、及び、
平行四辺形６１の垂直側部６０の周りでの構造５８の回転という自由度を維持しながら、増幅器装置１の高さを自由に調節することが可能である。
【００２５】
図５から図７は、２つのドーリー４０を備えるボギー（ｂｏｇｉｅ）７０によってドーリー４０が置き換えられている実施形態を示し、これによってガター２内のハンドル３の案内の向上を確実なものにする。この実施形態では、平行四辺形６１の側部６２は、ハーネス１１１のバッキングプレート（ｂａｃｋｉｎｇ  ｐｌａｔｅ）１１０と一体状である概ね垂直の軸線を中心として回転自在に取り付けられている。ハーネス１１１の使用は、力、さらに具体的には、垂直力と、トルクとの、使用者上でのより適切な分散を可能にする。
【００２６】
図８を参照すると、増幅装置１は、下方外骨格８０に一体化されている。この下方外骨格８０は、使用者の右脚部１１０に対して平行な平面内と、使用者の左脚部１１１に対して平行な平面内とをそれぞれに延びる２つの下方部材８１、８２を備える。下方部材８１は、臀部セグメント８３に関節連結されており、及び、脛骨セグメント８５上に関節連結されている太腿セグメント８４を備え、及び、脛骨セグメント８５の末端には、使用者の足１１２が固定されている足８６が関節連結されている。臀部セグメント８３と太腿セグメント８４と脛骨セグメント８５との間の関節連結部分がモーター駆動され、及び、下方外骨格８０の処理ユニット８７によって制御される。下方部材８２は、一方では臀部セグメント８３上に関節連結されており、且つ、他方では脛骨セグメント８９上に関節連結されている、太腿セグメント８８を、類似の形で備え、及び、使用者の足１１３が上に固定されている足９０がその脛骨セグメント８９の末端に関節連結されている。図６に示されている実施形態では、スリーブ９がハンドル９．３を受け入れ、及び、スリーブ９を駆動するために使用者が腰を曲げる必要をなくすことを可能にする。
【００２７】
処理ユニット８７は、使用者の脚１１０、１１１の移動と、増幅装置１の処理ユニット１１によって受け取られる情報とに基づいて、下方外骨格８０の関節連結部の動力化を制御する。処理ユニット８７は、したがって、使用者の脚と背中とにおけるストレスを軽減するために、くま手３の駆動中に、単一の下方部材又は２つの下方部材８１、８２の阻止、又は、処理ユニット８７によって計算される平衡力の印加を調整することが可能である。
【００２８】
この場合には、表現ロープ（ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｒｏｐｅ）が、円形又は平面又は他の形状を有する中実又は管状の断面の可とう性構成要素を示すために使用され、及び、例えばチェーン又はベルトのような互いに関節連結されている副次的要素によって構成されることが可能である。
【００２９】
当然であるが、本発明は、上述した具体例に限定されず、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内に含まれる任意の変形例を含む。
【００３０】
特に、
増幅装置は、バッキングプレートを備えるベルト又はハーネス上に取り付けられているが、本発明は、使用者に対する連結のための他の手段、例えば、バッキングプレートなしのハーネス、ブレース、又は、おそらくは、トラフ（ｔｒｏｕｇｈ）に堅固に連結されている第２のハンドルに対しても適用可能であり、
また、くま手は半円形のトラフによって平行移動の形で案内されるが、本発明は、さらに、例えば、複数の同軸の滑動ブッシング、スライド内の１つ又は複数のピン、又は、三角形又は何らかの他の形状のトラフのような、平行移動の形での案内のための他の手段にも適用する。
また、トラフに対する相対的なくま手のハンドルの平行移動が、低い摩擦係数を有する被覆上の摩擦によって確保されるが、本発明は、さらに、ハンドル及びトラフの一方又は他方と一体状である例えばプーリー又はローラーのような他の滑動手段に適用する。
また、この装置はくま手の駆動に関して説明されているが、本発明は、さらに、例えばスクレーパー、ローラー、又は、フロート（ｆｌｏａｔ）のような他のタイプの道具に適する。
また、ドラムの駆動軸線が水平であるが、本発明は、さらに、例えば、垂直方向又は任意の方向に向けられている軸線のような、異なる形で駆動軸線が方向配置されているドラムを備える駆動装置に適用する。
また、ロープがドラムの周りに３つの巻きを形成するが、本発明は、さらに、例えば単一の巻き、２つの巻き、又は４つ以上の巻きのような、異なる数の巻きに適用する。
また、駆動手段の制御が使用者によってスリーブ上に加えられるが、本発明は、さらに、例えばハンドル、回転ノブ、又は、ジョイスティックのような、他のタイプの制御手段に適用する。
また、力センサーが抵抗タイプであるが、本発明は、さらに、例えば変形ゲージ、分割されたトラックに面している光学センサー、増分ロータリーエンコーダーに連結されているロープのような、制御装置に加えられる力の検出及び／又は測定のための他の手段に適用する。
このセンサーは、例えばＷｉ−Ｆｉ又はブルートゥース（登録商標）プロトコルによって、有線又は無線で情報を送信してもよく、すなわち、
力センサーの指標がスプリングの作用によって所定位置に戻されるが、本発明は、さらに、例えばエラストマーブロック、皿ばね、１つ又は複数のガススプリングのような、他のタイプの弾性手段に適用する。
また、ドラムの動力化の制御が、処理ユニットによって行われるが、本発明は、さらに、例えば３方向油圧弁又は空気圧弁、又は、電気速度バリエーターのような、他の制御手段に適用する。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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