(57)【要約】本発明はトルク伝達デバイス及び方法に関する。このデバイスは、細長で屈曲可能なトルク伝達する部材、例えば、ケーブルと、及びヒンジ素子であって、部材がこのヒンジ素子に沿って１つ又はそれ以上の案内プーリを介して案内される該ヒンジ素子と、を備える。ヒンジ素子は、回動自在に取り付けられ、かつ第１ヒンジ軸を有する第１ベース素子及び第２ベース素子を含む。第１素子は、第１ヒンジ軸に対してほぼ直交するプーリ回転軸を有する第１案内プーリを有することができる。第２素子は、第１ヒンジ軸に対してほぼ直交するプーリ回転軸を有する第２案内プーリを備えることができる。第１素子における第１案内プーリ及び第２素子における第２案内プーリの位置は、部材の一部分をヒンジ軸にほぼ同軸状に案内するよう構成されている。好適な実施形態において、デバイスは装着可能なロボット、例えば、エクソスケルトンである。【選択図】図１
2021526080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長で屈曲可能なトルク伝達する部材（２０）と、及びヒンジ素子であり、前記部材が前記ヒンジ素子に沿って１つ又はそれ以上の案内プーリを介して案内される、該ヒンジ素子とを備え、前記ヒンジ素子は、互いに回動自在に取り付けられ、かつ第１ヒンジ軸を有する第１ベース素子（２０１）及び第２ベース素子（２０２）を含むものである装着可能ロボットであって、前記第１ベース素子は、前記第１ヒンジ軸に対してほぼ直交するプーリ回転軸（１１）を有する第１案内プーリ（１）を有し、前記第２ベース素子は、前記第１ヒンジ軸に対してほぼ直交するプーリ回転軸（１２）を有する第２案内プーリ（２）を有し、これにより前記第１ベース素子における前記第１案内プーリ及び前記第２ベース素子における前記第２案内プーリの位置は、前記部材の一部分（２１）を前記第１ヒンジ軸にほぼ同軸状に案内するよう構成されている、ことを特徴とする、装着可能ロボット。
【請求項２】
請求項１記載の装着可能ロボットにおいて、前記部材は、２つの個別部分を前記ヒンジ素子に沿って案内され、前記第１ベース素子は、前記第１ヒンジ軸に対してほぼ直交するプーリ回転軸（１３）を有する第３案内プーリ（３）を有し、前記第２ベース素子は、前記第１ヒンジ軸に対してほぼ直交するプーリ回転軸（１４）を有する第４案内プーリ（４）を有し、これにより、前記第１ベース素子における前記第３案内プーリ及び前記第２ベース素子における前記第４案内プーリの位置は、前記部材の第２部分（２２）を前記第１ヒンジ軸にほぼ同軸状に案内するよう構成されている、装着可能ロボット。
【請求項３】
請求項２記載の装着可能ロボットにおいて、前記第１及び第３の案内プーリは、ほぼ同一平面内にあり、また前記第１及び第３の案内プーリの前記プーリ回転軸はほぼ平行であり、前記第２及び第４の案内プーリは、ほぼ同一平面内にあり、また前記第２及び第４の案内プーリの前記プーリ回転軸はほぼ平行である、装着可能ロボット。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１項記載の装着可能ロボットにおいて、前記装着可能ロボットは、それぞれ異なるベース素子に備え付けた入力プーリ（５）及び出力プーリ（６）を備え、これにより前記部材は前記入力プーリ及び前記出力プーリに掛け渡される、装着可能ロボット。
【請求項５】
請求項４記載の装着可能ロボットにおいて、前記第１ベース素子は前記入力プーリを有し、また前記入力プーリは、第１ヒンジ軸に対してほぼ直交する入力回転軸（１５）を有する、装着可能ロボット。
【請求項６】
請求項５記載の装着可能ロボットにおいて、前記第１案内プーリ及び前記入力プーリはほぼ同一平面内にあり、また前記第１案内プーリ及び前記入力プーリの回転軸はほぼ平行である、装着可能ロボット。
【請求項７】
請求項４〜６のうちいずれか１項記載の装着可能ロボットにおいて、前記第２ベース素子は前記出力プーリを有し、また前記出力プーリは、前記第１ヒンジ軸に対してほぼ直交する出力回転軸（１６）を有する、装着可能ロボット。
【請求項８】
請求項７記載の装着可能ロボットにおいて、前記第２案内プーリ及び前記出力プーリはほぼ同一平面内にあり、また前記第２案内プーリ及び前記出力プーリの回転軸はほぼ平行である、装着可能ロボット。
【請求項９】
請求項４〜８のうちいずれか１項記載の装着可能ロボットにおいて、前記部材は、前記入力プーリ及び／又は前記出力プーリに取り付ける、装着可能ロボット。
【請求項１０】
請求項４〜９のうちいずれか１項記載の装着可能ロボットにおいて、前記入力プーリ及び／又は前記出力プーリは、１：１に等しい又は異なる、好適には、異なる伝達比を有する、装着可能ロボット。
【請求項１１】
請求項１記載の装着可能ロボットであって、細長で屈曲可能なトルク伝達する部材（１２０）と、及びヒンジ素子であり、前記部材が前記ヒンジ素子に沿って１つ又はそれ以上の案内プーリを介して案内される、該ヒンジ素子とを備え、前記ヒンジ素子は、第１ベース素子（３０１）、第２ベース素子（３０２）及び第３ベース素子（３０３）を含むものである装着可能ロボットにおいて、
・前記第１及び前記第２のベース素子は、互いに回動可能に取り付け、また第１ヒンジ軸（１００）を有し、
・前記第２及び前記第３のベース素子は、互いに回動可能に取り付け、また第２ヒンジ軸（９９）を有し、
・前記第１ベース素子は前記第１ヒンジ軸にほぼ直交するプーリ回転軸（１１３）を含む第１案内プーリ（１０３）を有し、前記第２ベース素子は前記第１ヒンジ軸にほぼ直交するプーリ回転軸（１１４）を含む第２案内プーリ（１０４）を有し、これにより前記第１ベース素子における前記第１案内プーリ及び前記第２ベース素子における前記第２案内プーリの位置は、前記部材の一部分（３２１）を前記第１ヒンジ軸にほぼ同軸状に案内するよう構成されており、また
・前記第２ベース素子は前記第２ヒンジ軸にほぼ直交するプーリ回転軸（１１４、１１８）を含む第５案内プーリ（１０４、１０８）を有し、前記第３ベース素子は前記第１ヒンジ軸にほぼ直交するプーリ回転軸（１１７、１１９）を含む第６案内プーリ（１０７、１０９）を有し、これにより前記第２ベース素子における前記第５案内プーリ及び前記第３ベース素子における前記第６案内プーリの位置は、前記部材の一部分（３２３、３２４）を前記２ヒンジ軸にほぼ同軸状に案内するよう構成されており、
ここで、好適には、前記第１ヒンジ軸及び第２ヒンジ軸はほぼ直交する、装着可能ロボット。
【請求項１２】
請求項１１記載の装着可能ロボットにおいて、前記第５案内プーリは前記第２案内プーリ（１０４）であり、また前記第２案内プーリ（１０４）は、前記第１及び前記第２のヒンジ軸双方に対してほぼ直交するプーリ回転軸（１１４）を有する、装着可能ロボット。
【請求項１３】
細長で屈曲可能なトルク伝達する部材（２０）と、及びヒンジ素子であり、前記部材が前記ヒンジ素子に沿って１つ又はそれ以上の案内プーリを介して案内される、該ヒンジ素子とを備え、前記ヒンジ素子は、互いに回動自在に取り付けられ、かつ第１ヒンジ軸を有する第１ベース素子（２０１）及び第２ベース素子（２０２）を含むものであるデバイスであって、前記第１ベース素子は、前記第１ヒンジ軸に対してほぼ直交するプーリ回転軸（１１）を有する第１案内プーリ（１）を有し、前記第２ベース素子は、前記第１ヒンジ軸に対してほぼ直交するプーリ回転軸（１２）を有する第２案内プーリ（２）を有し、これにより前記第１ベース素子における前記第１案内プーリ及び前記第２ベース素子における前記第２案内プーリの位置は、前記部材の一部分（２１）を前記第１ヒンジ軸にほぼ同軸状に案内するよう構成されている、ことを特徴とする、デバイス。
【請求項１４】
好適には装着可能ロボットで入力回転軸（１５、１１５）から、これに平行又は非平行、好適には非平行な出力回転軸（１６、１１６）に細長で屈曲可能なトルク伝達する部材（２０、１２０）を介してトルク伝達する方法であって、
・前記入力回転軸及び前記出力回転軸を少なくとも１つのヒンジ軸（１０、１０ａ、１０ｂ、１００、９９）を介して相対回転させるステップと、及び
・前記少なくとも１つのヒンジ軸における各ヒンジ軸に対して前記部材の一部分を前記ヒンジ軸に同軸状に案内するステップと
を備える、方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、さらに、
・前記部材の一部分を、前記入力回転軸にほぼ直交して前記入力回転軸を含む入力プーリから前記少なくとも１つのヒンジ軸におけるヒンジ軸に案内するステップと、及び
・前記部材の一部分を、前記出力回転軸にほぼ直交して、前記少なくとも１つのヒンジ軸におけるヒンジ軸から前記出力回転軸を含む出力プーリに案内するステップと
を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非平行車軸における動力入力プーリ（滑車）及び出力プーリ（米国特許サブクラス４７４／６１）に関するものとすることができる。本発明は、装着可能なロボット、例えば、エクソスケルトン（外部装甲）、及びとくに、身体に移植できない人工装具（ＩＰＣ分類Ａ６１Ｆ２／５０）に関するものとすることができる。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（米国公開特許公報第２０１２／０１７９０７５号）は、遠位エクソスケルトン関節にトルクを付与するための少なくとも１つのプーリケーブル対を備えるエクソスケルトン（外部装甲）を開示している。この特許文献１の図９Ａは、近位側関節の回転軸線に同軸状の近位側関節アイドルプーリを経由するケーブルを開示している。
【０００３】
非特許文献１（F. Moon, “Model: V07 Belt and Pulley Drive Between Two Non-Parallel axes”, http://kmoddl.library.cornell.edu/model.php?m=295, 1 July 2003）は、同一平面内における一方の回転軸から他の非平行な回転軸に運動をどのように伝達するかを示すモデルを開示している。この機構は、他の２つの軸の平面に直交する垂直軸における中間案内プーリホイールを使用する。したがって、これら案内プーリホイールは、垂直軸に平行な回転軸線を有する。
【０００４】
装着可能ロボットは、関節回転軸線を有している関節を備えることができる。案内プーリには関節回転軸線に平行なプーリ回転軸が設けられている関節に動力を伝達するケーブル及びプーリに基づくトルク伝達システムは、少なくともプーリ直径における関節回転軸線に直交するすべての方向に寸法を有する。装着可能ロボットは、大きな空間的広がりは望ましくなく、これはすなわち、空間的及び／又は慣性的にユーザーを阻害するおそれがあるからである。このような関節の幾つかの実施形態は、関節の角度構成につれてケーブルの経路長さを変化させるため、関節の角度構成に基づいてケーブルに緊張を付加的に加える場合があり、このことはさらに望ましくない影響をもたらす。
【０００５】
特許文献２（仏国特許第２９９１２２４号）は、ヒンジ軸周りに回動可能に取り付けられている２つのセクションを有し、これら２つのセクション間のプーリによって多数のトルク伝達部材が案内されているエクソスケルトンに実装するのに適したアームを開示している。しかし、このデバイスは、不利なことに、トルク伝達部材の部分をヒンジ軸に対して同軸状に案内せず、しかし、その代わりにとりわけ図面で見られるように、ヒンジ軸に一致することなく平行に働く。ヒンジ軸に対するこのオフセットに起因して、セクションが互いにヒンジ軸周りの回転を行うとき、部材は屈曲／ねじれを生じ、この結果として、部材の長さ変化及び歪みを生じ、これにより摩耗及び損傷を引き起こす。
【０００６】
特許文献３（国際公開第２０１１／１５７７５７号）は、やはり伝達部材の部分をヒンジ軸に対して同軸状に移動させることができず、これにより上述した文献と同一の問題を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国公開特許公報第２０１２／０１７９０７５号明細書
【特許文献２】仏国特許第２９９１２２４号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１１／１５７７５７号パンフレット
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】F. Moon, “Model: V07 Belt and Pulley Drive Between Two Non-Parallel axes”, http://kmoddl.library.cornell.edu/model.php?m=295, 1 July 2003
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上述した問題の少なくとも幾つかを解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、特許請求の範囲の請求項１による装着可能ロボットを提供する。
本発明は、特許請求の範囲の請求項１３によるデバイスを提供する。
本発明は、特許請求の範囲の請求項１４によるトルク伝達方法を提供する。
【００１１】
本発明は、互いに回動可能かつ非平行な入力軸及び出力軸に対してトルクを伝達する技術的問題の解決法を与える。本発明は、ヒンジ素子の第１ヒンジ軸に直交する方向への空間的広がりを制限することを可能にする点で有利である。本発明は、さらに、部材、例えば、ケーブルに対する緊張は、部材のねじれにいたるまでのヒンジ素子の角度構成にほぼ無関係である点で有利であり、これはすなわち、部材の経路長がヒンジ素子の角度構成にほぼ無関係であるからである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明によるデバイスのヒンジ素子における実施形態の概略図を示す。
【図２】本発明によるデバイスのヒンジ素子における実施形態の概略図を示す。
【図３】本発明によるデバイスのヒンジ素子における実施形態の概略図を示す。
【図４】本発明によるデバイスのヒンジ素子における実施形態の斜視図を示す。
【図５】本発明による着装可能なロボットの概略図を示す。
【図６】本発明によるデバイスのヒンジ素子における実施形態の概略図を示す。
【図７】本発明によるデバイスのヒンジ素子における実施形態の概略図を示す。
【図８】本発明によるデバイスのヒンジ素子における代替的実施形態の概略図を示す。
【図９】本発明によるデバイスのヒンジ素子における代替的実施形態の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、トルク伝達デバイス及び方法に関する。本発明を対応するセクションで要約してきた。以下においては、本発明を詳細に説明し、好適な実施形態を詳述し、また本発明を実施例によって例示する。
【００１４】
それ以外を定義しない限り、本発明を開示するのに使用されるすべての用語は、技術的及び科学的用語を含めて、本発明が属する当業者が共通に理解されるような意味を有する。更なるガイダンスによって、用語定義は、本発明の教示をよりよく理解するために含めた。
【００１５】
本明細書に使用するように、以下の用語は以下の意味を有する。
本明細書で使用される「A」、「an」、及び「the」は、文脈がそれ以外を明示しない限り単数形及び複数形の双方に言及する。例えば「隔室（a compartment）」は、１つ又は１つより多くの隔室に言及する。
【００１６】
パラメータ、量、一時的持続時間、等々のような測定可能な値に言及するのに本明細書で使用される「約（About）」は、特定値に対して±２０％以下、好適には±１０％以下、より好適には±５％以下、より一層好適な場合には、±１％以下、及びさらにより好適には±０.１％以下の変動を包含し、このような変動が開示される本発明を実施する上で適当である限りにおいて、このような変動を包含することを意味する。しかし、修飾語句「約（about）」で言及する値自体も特別に開示されていると理解されたい。
【００１７】
本明細書で使用される「備える（Comprise）」、「備えている（comprising）」、及び「備える（comprises）」並びに「から成る（comprised of）」は、「含む（include）」、「含んでいる（including）」、「含む（includes）」、及び「含有する（contain）」、「含有している（containing）」、「含有する（contains）」との同義語であり、後続ものの存在、例えば、コンポーネントを特定する包括的又は制約がない用語であり、従来既知又は本明細書で開示される付加的な記述されないコンポーネント、特徴、素子、部材、ステップの存在を排除又は除外するものではない。
【００１８】
終点による数値的範囲の記述は、その範囲内に包摂されるすべての数値及び分数値、並びに記述される終点を含む。
【００１９】
本明細書及び説明全体にわたりそれ以外を定義しない限りにおいて、表現「重量％（% by weight）」、「重量パーセント（weight percent）」、「％wt」又は「wt％」は、調製物の全重量をベースとする対応する成分の相対重量に言及するものである。
【００２０】
第1態様において、本発明はデバイスを提供する。このデバイスは、細長で屈曲可能な（長手方向可撓性がある）トルク伝達部材と、ヒンジ素子であって、好適には、トルク伝達部材がこのヒンジ素子に沿って１つ又はそれ以上の案内プーリを介して案内される該ヒンジ素子と、を有している伝達システムを備える。ヒンジ素子は、回動自在に取り付けられ、かつ第１ヒンジ軸を有する第１ベース素子及び第２ベース素子を含む。第１ベース素子は、第１ヒンジ軸に対してほぼ直交するプーリ回転軸を有する第１案内プーリを備える。第２ベース素子は、第１ヒンジ軸に対してほぼ直交するプーリ回転軸を有する第２案内プーリを備える。第１案内プーリは、第１ベース素子内での位置を有する。第２案内プーリは第２ベース素子内での位置を有する。第1ベース素子内における第1案内プーリ及び第２ベース素子内における第２案内プーリ双方の位置は、トルク伝達部材の一部分を第１ヒンジ軸にほぼ同軸状に案内するよう構成されている。
【００２１】
第２態様において、本発明は、好適には、デバイス内で入力回転軸から、この入力回転軸に非平行である出力回転軸へと、細長で屈曲可能な（長手方向可撓性がある）トルク伝達部材を介してトルクを伝達する方法を提供する。この方法は、入力回転軸及び出力回転軸を少なくとも１つのヒンジ軸の周りに相対回転させるステップ、及び少なくとも１つのヒンジ軸における各ヒンジ軸に対して部材の一部分をヒンジ軸にほぼ同軸状に案内するステップの同時ステップを備える。好適には、少なくとも１つのヒンジ軸における各ヒンジ軸は、入力回転軸及び出力回転軸の双方から空間的に離間したものとする。「から空間的に離間した（Spatially separated from）」は「に対して非ゼロの距離を有する（comprising a nonzero distance with）」を意味する。この態様において、デバイスは、入力回転軸、出力回転軸、細長で屈曲可能なトルク伝達部材、及び少なくとも１つのヒンジ軸を備えて提供される。
【００２２】
トルク伝達部材の部分をヒンジ軸に完全に同軸状に案内することによって、部材とヒンジ軸との間にオフセットがなく部材を屈曲させることなくこの軸線周りの部材の純粋なねじれを生ずる。このことは、さらにまたヒンジ関節周りの回転と出力軸の改善したデカップリング（減結合）をもたらす。
【００２３】
好適な実施形態において、本発明方法は、さらに、入力回転軸を有する入力プーリから少なくとも１つのヒンジ軸におけるヒンジ軸へと、部材の一部分を入力回転軸にほぼ直交する方向に案内するステップと、及び少なくとも１つのヒンジ軸におけるヒンジ軸から出力回転軸を有する出力プーリへと、部材の一部分を出力回転軸にほぼ直交する方向に案内するステップと、を備える。この好適な実施形態において、デバイスは、さらに、入力プーリ及び出力プーリを備える。
【００２４】
本発明は、相対回転可能で非平行な入力軸及び出力軸にわたるトルク伝達の技術的問題に対する解決策を提供する。本発明は、ヒンジ素子の第１ヒンジ軸に直交する方向における空間的範囲を制限できるため有利である。本発明は、さらに、部材、例えば、ケーブルに対する張力が、部材のねじれにいたるまでは、ヒンジ素子の角度構成にほぼ無関係であるため有利であり、これはすなわち、部材の経路長さがヒンジ素子の角度構成にほぼ無関係であるからである。
【００２５】
当業者であれば、第１及び第２の態様は共通の発明概念を有することを理解するであろう。第２態様による方法は、第１態様によるデバイスにより実施できる。したがって、以下では特定態様に関して除外することができる。さらに、本明細書で（上述の及び以下に）記載するすべての特徴は、特定態様に関して説明する場合であっても、第１及び第２の態様各々に関連しうる。
【００２６】
細長で屈曲可能なトルク伝達部材の非限定的目録は、ベルト、ケーブル、チェーン、等々を含む。好適な実施形態において、この部材は、ケーブル、好適には合金、金属又はプラスチックから成るケーブル、より好適にはプラスチックから成るケーブル、さらにより好適にはポリエチレン（ＰＥ）から成るケーブル、最も好適にはＤＳＭダイニーマＢ.Ｖ.社からのＤｙｎｅｅｍａ（登録商標）から成るケーブルである。ケーブルは、ケーブルに深刻な歪みのないねじれを許容するとともに、部材の経路長さをほぼ一定に維持するため有利である。
【００２７】
好適な実施形態において、デバイスは装着可能なロボットである。好適には、この装着可能なロボットはエクソスケルトン（外部装甲）である。好適な実施形態において、装着可能なロボットは、関節回転軸及びヒンジ素子を有する関節を備える。第１ヒンジ軸は、関節回転軸とし得る、又はしないものとし得る。関節の非限定的目録は、足首、肘、ヒップ、膝、肩、手首、等々の関節を含む。
【００２８】
当業者であれば、本明細書で使用される「第１（first）」、「第２（second）」、「第３（third）」、「第４（fourth）」、「第５（fifth）」、「第６（sixth）」、「第７（seventh）」及び「第８（eight）」のような、序数は、デバイスの素子又は方法のステップに言及するものであり、このような素子又はこのようなステップの総数を意味するものではないことを理解されるであろう。例えば、ヒンジ素子は、第１案内プーリ、第２案内プーリ、第５案内プーリ、及び第６案内プーリを有することができ、またしたがって、総数で４個の案内プーリを有することができる。しかし、第１案内プーリ、第２案内プーリ、第５案内プーリ、及び第６案内プーリを有するヒンジ素子は、代案として、例えば、第３案内プーリ及び第４案内プーリのような付加的案内プーリを有することができる。
【００２９】
好適な実施形態において、部材はヒンジ素子に沿って１回のみ案内される。
【００３０】
他の好適な実施形態において、部材は、２つの別個部分にわたりヒンジ素子に沿って２回案内される。第１ベース素子は、第１ヒンジ軸にほぼ直交するプーリ回転軸を有する第３案内プーリを備えることができる。第２ベース素子は、第１ヒンジ軸にほぼ直交するプーリ回転軸を有する第４案内プーリを備えることができる。第３案内プーリは、第１ベース素子内における位置を有することができる。第４案内プーリは、第２ベース素子内における位置を有することができる。第１ベース素子における第３案内プーリ及び第２ベース素子における第４案内プーリ双方の位置は、部材の第２部分を第１ヒンジ軸にほぼ同軸状に案内するよう構成する。
【００３１】
このことは、閉ループ部材又は複数の個別セクションを有する部材を案内できるため有利である。このことは、付加的又は代替的にも有利であり、これはすなわち、ヒンジ素子にわたる部材の２重案内が、望ましいトルク伝達に関して部材の２つのセクションを平行に歪ませることを可能にし、したがって、部材の要件を減少し、部材の寿命を増大する及び／又はより大きなトルクの伝達を可能にするからである。
【００３２】
好適な実施形態において、第１案内プーリ及び第３案内プーリのプーリ回転軸はほぼ平行である。好適には、第１案内プーリ及び第３案内プーリはほぼ同一平面内にある。好適な実施形態において、第２案内プーリ及び第４案内プーリのプーリ回転軸はほぼ平行である。好適には、第２案内プーリ及び第４案内プーリはほぼ同一平面内にある。このことは、第１ベース素子及び第２ベース素子に関して、それぞれが第１ヒンジ素子に対して直交する方向に制限された範囲を有することができるため有利である。このような対応する狭小ヒンジはデバイスの空間的範囲を制限するため有利である。デバイスが装着可能なロボットである場合、デバイスの制限された空間的範囲は、ユーザーが感じる慣性力を制限する。
【００３３】
好適な実施形態において、案内プーリは、編成体形内に位置決めし、これにより第１及び第２の案内プーリ間で案内される部材の部分及び第３及び第４の案内プーリ間で案内される部材の部分がオーバーラップせず、また実際にヒンジ軸の方向に沿って空間的に離間する（非ゼロの距離にわたり）。このことは、第１及び第２の案内プーリをヒンジ軸に沿って位置決めするとともに、第３及び第４の案内プーリを第１及び第２の案内プーリに対してヒンジ軸の同一側に位置決めすることによって得ることができる。したがって、ヒンジ軸に沿う可能な順序は、以下のようにすることができ、すなわち、
・第１案内プーリ；第２案内プーリ；第３案内プーリ；第４案内プーリ；
・第１案内プーリ；第２案内プーリ；第４案内プーリ；第３案内プーリ；
・第２案内プーリ；第１案内プーリ；第３案内プーリ；第４案内プーリ；
・第２案内プーリ；第１案内プーリ；第４案内プーリ；第３案内プーリ；
である。
【００３４】
特許文献２又は特許文献３とは反対に、部分相互が交差、オーバーラップ又は合流しないという事実によれば、本発明は、双方部分がヒンジ軸に対して同軸状に延在することを可能にし、したがって、部材のいかなる屈曲又はねじれをも回避し、一方、特許文献２又は特許文献３の場合では、プーリが互いに混ざり合って、又は少なくとも互いに隣接して位置決めされるという事実は、必然的にそれらプーリがヒンジ軸に対して側方にオフセットされて位置決めされ、ヒンジ軸に対して平行に延在することを意味する。
【００３５】
好適な実施形態において、デバイスは、異なるベース素子に備え付けられる入力プーリ及び出力プーリを備え、これにより部材は入力プーリ及び出力プーリ上に係合する。入力プーリは入力回転軸を有する。出力プーリは出力回転軸を有する。デバイスは、細長で屈曲可能なトルク伝達部材を介して入力回転軸から出力回転軸へとトルク伝達するよう構成され、これにより、入力回転軸及び出力回転軸は相対回転する、好適には、入力回転軸及び出力回転軸の双方に対してほぼ直交する第1ヒンジ軸の周りに相対回転することができる。部材は入力プーリに取り付けることができる。部材は出力プーリに取り付けることができる。このことは、滑りを防止できるため有利である。１より小さい、等しい又は大きい伝達比を有することができる。伝達比は約１：３、約１：２、約２：３、約１：１、約３：２、約２：１、約３：１、又はそれら以下、それらの間又はそれら以上の任意な値とすることができる。伝達比は、１とは異なる、好適には、１９：２０より小さい又は２０：１９より大きい、より好適には９：１０より小さい又は１０：９より大きい、さらに好適には４：５より小さく又は５：４より大きくさえすることができる。このことは、入力プーリ及び出力プーリによる伝達を介してトルク及び回転速度を変化させることができるため有利である。
【００３６】
好適な実施形態において、第１ベース素子は入力プーリを有する。好適には、入力プーリは第１ヒンジ軸にほぼ直交する入力回転軸を有する。好適には、第１案内プーリ及び入力プーリの回転軸はほぼ平行とする。好適には、第１案内プーリ及び入力プーリはほぼ同一平面内にあるものとする。
【００３７】
好適な実施形態において、第２ベース素子は出力プーリを有する。好適には、出力プーリは第１ヒンジ軸にほぼ直交する出力回転軸を有する。好適には、第２案内プーリ及び出力プーリの回転軸はほぼ平行とする。好適には、第２案内プーリ及び出力プーリはほぼ同一平面内にあるものとする。
【００３８】
他の好適な実施形態において、ヒンジ素子は複数ヒンジ軸を有する。複数ヒンジ軸はほぼ平行なヒンジ軸を有することができる。複数ヒンジ軸は非平行なヒンジ軸を有することができる。複数ヒンジ軸はほぼ直交するヒンジ軸を有することができる。
【００３９】
好適な実施形態において、ヒンジ素子は、第１、第２及び第３のベース素子を有し、これにより第２及び第３のベース素子は回動自在に取り付け、また第２ヒンジ軸を有する。第２ベース素子は、第２ヒンジ軸に対してほぼ直交するプーリ回転軸を有する第５案内プーリを含むことができる。第３ベース素子は、第２ヒンジ軸に対してほぼ直交するプーリ回転軸を有する第６案内プーリを含むことができる。第５案内プーリは、第２ベース素子内における位置を有することができる。第６案内プーリは、第３ベース素子内における位置を有することができる。第２ベース素子内における第５案内プーリ及び第３ベース素子内における第６案内プーリの双方の位置は、部材の一部分を第２ヒンジ軸に対してほぼ同軸状に案内するよう構成される。好適には、第１ベース素子は、第１案内プーリのプーリ回転軸に対してほぼ平行な入力回転軸を有する入力プーリを含む。好適には、入力プーリ及び第１案内プーリはほぼ同一平面内にあるものとする。好適には、第３ベース素子は、第６案内プーリのプーリ回転軸に対してほぼ平行な出力回転軸を有する出力プーリを含む。好適には、出力プーリ及び第６案内プーリはほぼ同一平面内にあるものとする。好適には、部材は入力プーリ及び出力プーリに係合する。
【００４０】
特に好適な実施形態において、第６案内プーリは、部材を案内するため、その端縁に単一溝のみを有し、これによりその溝がヒンジ軸並びに／又は第２案内プーリ及び第４案内プーリと同一平面上にあるようになる。
【００４１】
第１ヒンジ軸及び第２ヒンジ軸はほぼ平行とすることができる。第１ヒンジ軸及び第２ヒンジ軸は非平行とすることができる。第１ヒンジ軸及び第２ヒンジ軸はほぼ直交するものとすることができる。後者２つのケースは、入力軸及び出力軸が複数方向に互いに回動することを可能にするため有利である。好適な実施形態において、第１ヒンジ軸及び第２ヒンジ軸はほぼ直交するものとする。
【００４２】
好適な実施形態において、第５案内プーリは第２案内プーリである。第２案内プーリは、これにより、第１ヒンジ軸及び第２ヒンジ軸の双方に対してほぼ直交するプーリ回転軸を有する。
【００４３】
デバイスは、可撓性駆動シャフトを有する又は有しないものとすることができる。好適な実施形態において、デバイスは、ヒンジ素子の入力プーリ又は出力プーリに直列連結した可撓性駆動シャフトを備える。可撓性駆動シャフトは、非平行な軸に沿うトルク伝達を可能にするため有利であり、コンプライアント（柔軟）素子、例えば、直列連結弾性アクチュエータとして利用することができ、また遠隔作動システムからの分散トルク伝達を可能にする。可撓性駆動シャフト及びヒンジ素子は、デバイスにおいて相補的な素子であり、可撓性駆動シャフトはそれ自体が支持を行うものではないが、複数部分に沿って多くの方向に撓むことができるとともに、ヒンジ素子は、例えば、度合いが制限された自由度を有するものの、第１ヒンジ軸に平行な方向に沿って支持を行うことができる。このことは、可撓性駆動シャフトを装着可能なロボットの支持要素、又は損傷していない場合であれば、人間又は動物の自然に存在する支持要素との組合せで利用できるようにする。さらに、可撓性駆動シャフトはコンプライアント素子として利用できるが、伝達するトルクの慣性は即座の反応が望まれる他の場合には不利になるおそれもあり、この場合本発明によるデバイスのヒンジ素子によって問題が解決される。
【００４４】
或る実施形態において、入力プーリ、出力プーリ及び／又は案内プーリのような１つ又はそれ以上のプーリは、ホイール、例えば、歯車付きホイールとすることができる。付加的又は代案的に、入力プーリ、出力プーリ及び／又は案内プーリは、プーリが部材長さを一定に維持するよう回転可能に構成する限り、カム輪郭のような円形から逸脱する輪郭を有することができる。このことは、可変伝達を有するものとすることができる。
本発明は、さらに、本発明を示す以下の非限定的実施例によって説明し、本発明の範囲を制限することは意図せず、また制限するものと解すべきではない。
【実施例】
【００４５】
実施例１：２自由度（２ＤＯＦ）を有するトルク伝達
図１は本発明によるデバイスであるヒンジ素子の実施形態における概略図を示す。このヒンジ素子は、互いに回動自在に取り付けかつ第１ヒンジ軸（１０）を有している第１ベース素子（２０１）及び第２ベース素子（２０２）を備える。
【００４６】
第１ベース素子（２０１）は、入力プーリ（５）、第１案内プーリ（１）、及び第３案内プーリ（３）を有する。この入力プーリ（５）は入力回転軸（１５）を有する。第１案内プーリ（１）はプーリ回転軸（１１）を有する。第３案内プーリ（３）はプーリ回転軸（１３）を有する。入力プーリ（５）、第１案内プーリ（１）及び第３案内プーリ（３）は、ほぼ同一平面内にあり、したがって、第１ヒンジ軸（１０）に対してほぼ直交するほぼ平行な回転軸（１５、１１、１３）を有する。
【００４７】
第２ベース素子（２０２）は、出力プーリ（６）、第２案内プーリ（２）、及び第４案内プーリ（４）を有する。この出力プーリ（６）は出力回転軸（１６）を有する。第２案内プーリ（２）はプーリ回転軸（１２）を有する。第４案内プーリ（４）はプーリ回転軸（１４）を有する。出力プーリ（６）、第２案内プーリ（２）及び第４案内プーリ（４）は、ほぼ同一平面内にあり、したがって、第１ヒンジ軸（１０）に対してほぼ直交するほぼ平行な回転軸（１６、１２、１４）を有する。
【００４８】
デバイス、及びとくに、ヒンジ素子は、さらにまた入力プーリ（５）及び出力プーリ（６）上に掛け渡される細長で屈曲可能なトルク伝達部材（２０）であって、第１案内プーリ（１）、第２案内プーリ（２）、第３案内プーリ（３）及び第４案内プーリ（４）を介してヒンジ素子に沿って案内される、好適には、受動的に案内されるトルク伝達部材（２０）を備える。第１ベース素子（２０１）内における第１案内プーリ（１）の位置及び第２ベース素子（２０２）内における第２案内プーリ（２）の位置は、部材の第１部分を第１ヒンジ軸（１０）にほぼ同軸状に案内するよう構成される。第１ベース素子（２０１）内における第３案内プーリ（３）の位置及び第２ベース素子（２０２）内における第４案内プーリ（４）の位置は、部材の第２部分を第１ヒンジ軸（１０）にほぼ同軸状に案内するよう構成される。
【００４９】
第１プーリ（１）は第１ケーブル案内半径を有し、また第１プーリ（１）のプーリ回転軸は、第１ヒンジ軸（１０）から第１ケーブル案内半径にほぼ等しい距離において第１ベース素子（２０１）内に位置決めされる。第３プーリ（３）は第３ケーブル案内半径を有し、また第３プーリ（３）のプーリ回転軸は、第１ヒンジ軸（１０）から第３ケーブル案内半径にほぼ等しい距離において第１ベース素子（２０１）内に位置決めされる。好適には、第１及び第３のケーブル案内半径はほぼ等しいものとする。
【００５０】
第２プーリ（２）は、第２ケーブル案内半径を有し、また第２プーリ（２）のプーリ回転軸は、第１ヒンジ軸（１０）から第２ケーブル案内半径にほぼ等しい距離において第２ベース素子（２０２）内に位置決めされる。第４プーリ（４）は第４ケーブル案内半径を有し、また第４プーリ（４）のプーリ回転軸は、第１ヒンジ軸（１０）から第４ケーブル案内半径にほぼ等しい距離において第２ベース素子（２０２）内に位置決めされる。好適には、第２及び第４のケーブル案内半径はほぼ等しいものとする。
【００５１】
ヒンジ素子は２自由度、すなわち、
・入力回転軸（１５）及び出力回転軸（１６）の共通回転自由度（ω１,Ｔ１,ω２,Ｔ２）、及び
・第１ヒンジ軸（１０）周りにおける入力回転軸（１５）及び出力回転軸（１６）の受動的回転自由度
を有する。
【００５２】
当業者であれば、図１でプーリに関して矢印が描かれているが、回転方向は描かれている方向に限定されるものではなく、単に部材によって生ずる共通回転運動を示すのに供するものであることを理解するであろう。すべてのプーリは両方向に回転するよう構成する。
【００５３】
実施例２：複数平行ヒンジ軸を有するトルク伝達
図２は本発明によるデバイスであるヒンジ素子の実施形態における概略図を示す。このヒンジ素子は、複数のほぼ平行なヒンジ軸（１０ａ、１０ｂ）を有し、各ヒンジ軸に関し、ヒンジ素子は２対の案内プーリ、すなわち、
・ヒンジ軸（１０ａ）に関する対（１ａ、２ａ）及び対（３ａ、４ａ）、並びに
・ヒンジ軸（１０ｂ）に関する対（１ｂ、２ｂ）及び対（３ｂ、４ｂ）
を備える。
【００５４】
各対の案内プーリは、部材の一部分を対応するヒンジ軸にほぼ同軸状に案内するよう位置決めされる。
【００５５】
形体番号付けは実施例１の形体番号付けに対応するものであり、この場合、当業者であれば、ヒンジ軸あたりアルファベット指標付けを利用したことを理解するであろう。この実施例はｎ個のヒンジ軸を有し、したがって、（ｎ＋１）ＤＯＦを有する。実施例１につき開示したすべての他の形体もこの実施例に存在する。
【００５６】
実施例３：２個の非平行ヒンジ軸を有するトルク伝達
図３は本発明によるデバイスであるヒンジ素子の実施形態における概略図を示す。このヒンジ素子は、第１ベース素子（３０１）、第２ベース素子（３０２）、及び第３ベース素子（３０３）を備える。第１ベース素子（３０１）及び第２ベース素子（３０２）は互いに回動自在に取り付けかつ第１ヒンジ軸（１００）を有している。第２ベース素子（３０２）及び第３ベース素子（３０３）は互いに回動自在に取り付けかつ第２ヒンジ軸（９９）を有している。
【００５７】
第１ベース素子（３０１）は、入力プーリ（１０５）、第１案内プーリ（１０３）、及び第３案内プーリ（１０１）を有する。入力プーリ（１０５）は入力回転軸（１１５）を有する。第１案内プーリ（１０３）はプーリ回転軸（１１３）を有する。第３案内プーリ（１０１）はプーリ回転軸（１１１）を有する。入力プーリ（１０５）、第１案内プーリ（１０３）、及び第３案内プーリ（１０１）は、ほぼ同一平面内にあり、したがって、第１ヒンジ軸（１００）に対してほぼ直交するほぼ平行な回転軸（１１５、１１３、１１１）を有する。
【００５８】
第２ベース素子（３０２）は、第２案内プーリ（１０４）、第４案内プーリ（１０２）、及び第７案内プーリ（１０８）を有する。第２案内プーリ（１０４）はプーリ回転軸（１１４）を有する。第４案内プーリ（１０２）はプーリ回転軸（１１２）を有する。第７案内プーリ（１０８）はプーリ回転軸（１１８）を有する。第２案内プーリ（１０４）、第４案内プーリ（１０２）、及び第７案内プーリ（１０８）は、ほぼ同一平面内にあり、したがって、第１ヒンジ軸（１００）及び第２ヒンジ軸（９９）の各々に対してほぼ直交するほぼ平行な回転軸（１１４、１１２、１１８）を有する。
【００５９】
第３ベース素子（３０３）は、出力プーリ（１０６）、第６案内プーリ（１０７）、及び第８案内プーリ（１０９）を有する。この出力プーリ（６）は出力回転軸（１１６）を有する。第６案内プーリ（１０７）はプーリ回転軸（１１７）を有する。第８案内プーリ（１０９）はプーリ回転軸（１１９）を有する。出力プーリ（１０６）、第６案内プーリ（１０７）、及び第８案内プーリ（１０９）は、ほぼ同一平面内にあり、したがって、第２ヒンジ軸（９９）に対してほぼ直交するほぼ平行な回転軸（１１６、１１７、１１９）を有する。
【００６０】
デバイス、及びとくに、ヒンジ素子は、さらにまた入力プーリ（１０５）及び出力プーリ（１０６）上に掛け渡される細長で屈曲可能なトルク伝達部材（１２０）であって、第１案内プーリ（１０４）、第２案内プーリ（１０４）、第３案内プーリ（１０１）第４案内プーリ（１０２）、第６案内プーリ（１０７）、第７案内プーリ（１０８）及び第８案内プーリ（１０９）を介してヒンジ素子に沿って案内される、好適には、受動的に案内されるトルク伝達部材（１２０）を備える。当業者であれば、この実施形態は７個の案内プーリを備えること、及び詳細説明に記載される好適な実施形態によれば、第５案内プーリ及び第２案内プーリ（１０４）が１つの同一のものであることを理解するであろう。
【００６１】
ヒンジ素子は７対の案内プーリを有する、すなわち、
・第３案内プーリ（１０１）及び第４案内プーリ（１０２）が部材の一部分（３２１）を第１ヒンジ軸（１００）にほぼ同軸状に案内する対を形成し、
・第１案内プーリ（１０３）及び第２案内プーリ（１０４）が部材の一部分（３２２）を第１ヒンジ軸（１００）にほぼ同軸状に案内する対を形成し、
・第２案内プーリ（１０４）及び第６案内プーリ（１０７）が部材の一部分（３２３）を第２ヒンジ軸（９９）にほぼ同軸状に案内する対を形成し、また
・第７案内プーリ（１０８）及び第８案内プーリ（１０９）が部材の一部分（３２４）を第２ヒンジ軸（９９）にほぼ同軸状に案内する対を形成する。
【００６２】
ヒンジ素子の対応する第１、第２、又は第３のベース素子内における対の各案内プーリの位置は、部材の一部分を対における案内プーリ間で対応する第１又は第２のヒンジ軸にほぼ同軸状に案内するよう構成される。したがって、案内プーリ各々は、第１、第２、又は第３のベース素子内で、対応する第１又は第２のヒンジ軸からケーブル案内半径にほぼ等しい距離に位置決めされる。
【００６３】
ヒンジ素子は３自由度（３ＤＯＦ）、すなわち、
・入力回転軸（１５）及び出力回転軸（１６）の共通回転自由度（ω１,Ｔ１,ω２,Ｔ２）、
・第１ヒンジ軸（１００）周りにおける第１ベース素子（３０１）及び第２ベース素子（３０２）の受動的回転自由度、及び
・第２ヒンジ軸（９９）周りにおける第２ベース素子（３０２）及び第３ベース素子（３０３）の受動的回転自由度
を有する。
【００６４】
入力回転軸（１５）及び出力回転軸（１６）は、したがって、２つの非平行なヒンジ軸の周りに相対回転することができる。好適には、第１ヒンジ軸（１００）及び第２ヒンジ軸（９９）はほぼ直交するものとする。
【００６５】
当業者であれば、図３でプーリに関して矢印が描かれているが、回転方向は描かれている方向に限定されるものではなく、単に部材によって生ずる共通回転運動を示すのに供するものであることを理解するであろう。すべてのプーリは両方向に回転するよう構成する。
【００６６】
実施例４：実施例１に対応する実施形態
図４は本発明によるデバイスであるヒンジ素子の実施形態における斜視図を示し、この実施形態は、第1実施例に対応し、またしたがって２ＤＯＦを有する。当業者であれば、実施例１及び実施例４における同様の符号付けをした形体は対応するものであることを理解するであろう。ヒンジ素子は、互いに回動自在に取り付けかつ第１ヒンジ軸（１０）を有する第1ベース素子（２０１）及び第２ベース素子（２０２）を備える。
【００６７】
第１ベース素子（２０１）は２つのほぼ平行なプレート（２０６ａ、２０６ｂ）を有し、これら２つのプレート（２０６ａ、２０６ｂ）間に、入力プーリ（５）、第１案内プーリ、及び第３案内プーリが回転可能に取り付けられる。これらプーリ（５、１、３）各々は、第１ヒンジ軸（１０）に対して直交し、また２つのプレート（２０６ａ、２０６ｂ）各々に直交する回転軸を有する。第１ベース素子（２０１）は、さらに、入力プーリ（５）の入力回転軸（１５）に同軸状であり、また入力プーリ（５）に連結した入力シャフト（２１５）を有する。プレート（２０６ａ、２０６ｂ）各々は、入力シャフト（２１５）のための軸受を含んでいるホルダプレート（２０９）を有する。第１及び第３の案内プーリの連結シャフト（２１１、２１３）は、２つのプレート（２０６ａ、２０６ｂ）各々に取り付け、また連結シャフトの周りに案内プーリが回転するよう構成する。
【００６８】
第２ベース素子（２０２）は２つのほぼ平行なプレート（２０４ａ、２０４ｂ）を有し、これら２つのプレート（２０４ａ、２０４ｂ）間に、出力プーリ（６）、第２案内プーリ、及び第４案内プーリが回転可能に取り付けられる。これらプーリ（６、２、４）各々は、第１ヒンジ軸（１０）に対して直交し、また２つのプレート（２０４ａ、２０４ｂ）各々に直交する回転軸を有する。第２ベース素子（２０２）は、さらに、出力プーリ（６）の出力回転軸（１６）に同軸状であり、また出力プーリ（６）に連結した出力シャフト（２１６）を有する。プレート（２０４ａ、２０４ｂ）各々は、出力シャフト（２１６）のための軸受を含んでいるホルダプレート（２０７）を有する。第２及び第４の案内プーリの連結シャフト（２１２、２１４）は、２つのプレート（２０４ａ、２０４ｂ）各々に取り付け、また連結シャフトの周りに案内プーリが回転するよう構成する。
【００６９】
ヒンジ素子は、さらに、連結プレート（２０８、２０８′、２１０）を介して入力及び出力プーリ（５、６）の各々に取り付けるケーブル（２０）を備える。このシステムは、さらに、ケーブル（２０）のための張力付与（予圧縮）機構を備える。好適には、出力プーリ（６）は張力付与機構を有する。張力付与機構の特別な実施形態において、張力付与機構は、ケーブル（２０）を緊張させるため、２つの連結プレート（２０８、２０８′）の一方又は双方に力を加える。したがって、入力プーリ及び出力プーリは限定範囲の回転運動を有する。しかし、若干の関節、例えば膝に関して、限定範囲の回転運動（例えば、１５０°）は、実際上制約を課すことはない。
【００７０】
図４は、さらに、出力プーリ（６）に存在する予張力素子（２１７、２１７′）を示すが、これら素子は代案的又は付加的に入力プーリ（５）の存在させることもでき、ねじ（２１７、２１７′）の形態とする。ケーブル（２０）は、この予張力素子（２１７、２１７′）の周りに巻き掛け、またこの予張力素子（２１７、２１７′）を回転させることによりケーブル（２０）の利用可能な長さを変化させる。連結プレート（２０８、２０８′、２１０）は、ケーブル（２０）を固定するために設け、また開閉することができ、これによりケーブル（２０）を開放又は固定する。
【００７１】
幾つかの実施形態において、予張力素子及び連結素子は単一コンポーネント（例えば、図６の素子６７及び６８参照）内に設けることができる。
【００７２】
第１ベース素子（２０１）は一対の連結ブロック（２０５）を有し、第２ベース素子（２０２）は一対の連結ブロック（２０３）を有する。第１ベース素子（２０１）の連結ブロック（２０５）は、第１ベース素子（２０１）の２つのプレート（２０６ａ、２０６ｂ）間に備え付ける。第２ベース素子（２０２）の連結ブロック（２０３）は、第２ベース素子（２０２）の２つのプレート（２０４ａ、２０４ｂ）間に備え付ける。第１ベース素子（２０１）の連結ブロック（２０５）は、円筒形凸部を有する。第２ベース素子（２０２）の連結ブロック（２０３）は、円筒形凹部を有する。第１ベース素子（２０１）及び第２ベース素子（２０２）を互いに回動自在に取り付けるよう、円筒形凸部は円筒形凹部内に回転可能に係合させる。したがって、円筒形凸部及び円筒形凹部は、第１ヒンジ軸（１０）に等しい共通回転軸線を有する。
【００７３】
実施例５：装着可能ロボット
図５は本発明による装着可能ロボットの概略説明図を示す。この装着可能ロボットは、順次に、モータのような作動システム（５０１）、可撓性駆動シャフト（５０２）、大腿部に沿って延在する抜き差し可能に構成した剛性のある大腿部シャフト（５０３ａ）、実施例１又は実施例４によるヒンジ素子、及び下肢部に沿って延在する抜き差し可能に構成した剛性のある下肢部シャフト（５０３ｂ）を備える。この場合、入力プーリは大腿部に沿って延在する入力回転軸を有する。剛性大腿部シャフト（５０３ａ）は、入力回転軸にほぼ平行に入力プーリに連結する。第１ヒンジ軸は、好適には、大腿部及び下肢部によって画定される平面に対してほぼ平行とする。出力プーリは、膝回転運動、すなわち、大腿部に対する下肢部の相対回転を駆動する。したがって、剛性下肢部シャフトは、出力回転軸に直交するよう出力プーリに連結する。
【００７４】
遠隔作動システム（５０１）により発生するトルクは可撓性駆動シャフト（502）及び剛性大腿部シャフト（５０３ａ）の回転（５１０）を生じ、またヒンジ素子を介して剛性大腿部シャフト（５０３ａ）に対する剛性下肢部シャフト（５０３ｂ）の回転を生ずる。伝達システム（ヒンジ）の受動的自由度も有益であり、これはすなわち、この自由度が人の関節の回転中心と、この場合の出力プーリとの間における誤整列を補償する手段をなし、ロボットから人へのトルク転移及びデバイスの安全性を改善するからである。
【００７５】
可撓性駆動シャフトは、非平行な軸に沿うトルク伝達を可能にするために有利であり、例えば、直列弾性アクチュエータにおける柔軟な素子として利用することができ、また分散化されたトルク伝達を可能にする。この実施例において、遠隔作動システム（５０１）は臀部に取り付けることができ、また可撓性駆動シャフト（５０２）は、臀部から大腿部シャフト（５０３ａ）へのトルク伝達を可能にする。
【００７６】
実施例６：１回案内及びトーションばね
図６は本発明によるヒンジ素子における実施形態の概略説明図を示す。ヒンジ素子は２自由度、すなわち、
・入力回転軸（１５）及び出力回転軸（１６）の共通回転自由度（ω１,Ｔ１,ω２,Ｔ２）、及び
・第１ヒンジ軸（１０）周りにおける入力回転軸（１５）及び出力回転軸（１６）の受動的回転自由度
を有する。
【００７７】
図６における形体番号付けは実施例１の形体番号付けに対応するものである。実施例1においては、部材は閉ループであり、またひいてはヒンジ軸にほぼ同軸状の異なる部分に沿って２回案内されるが、部材（２０）は入力プーリから出力プーリに１回のみ案内される。部材は、第１取付け部分（６８）で入力プーリ（５）に取り付けられ、また第２取付け部分（６７）で出力プーリ（６）に取り付けられる。このデバイスは、さらに、初期回転位置に復帰させるトーションばね（６６）を有する。このデバイスは一方向トルク伝達に好適である。
当業者であれば、トーションばね（６６）は図６において出力プーリに連結されているが、付加的又は代案的にトーションばね（６６）を入力プーリに連結することができる。
【００７８】
図７は本発明によるヒンジ素子における実施形態の概略説明図を示す。ヒンジ素子は２自由度、すなわち、
・入力回転軸（１５′）及び出力回転軸（１６′）の共通回転自由度（ω１,Ｔ１,ω２,Ｔ２）、及び
・第１ヒンジ軸（１０）周りにおける入力回転軸（１５′）及び出力回転軸（１６′）の受動的回転自由度
を有する。
図７における形体番号付けは実施例６の形体番号付けに対応するものである。このデバイスは、初期回転位置に復帰させるトーションばね（６６）を有し、このトーションばね（６６）は、出力回転軸（１６′）の代わりに入力回転軸（１５′）に連結する。さらに、入力プーリ及び出力プーリは、カム輪郭を有し、また部材（２０）の長さを維持するよう回転自在に構成される。
【００７９】
実施例７：可変剛性を有する実施形態
図８及び図９は、細長で屈曲可能なトルク伝達部材（２０）と、ヒンジ素子であって、トルク伝達部材が１つ又はそれ以上の案内プーリ（１，２）を介してこのヒンジ素子に沿って案内される、該ヒンジ素子と、を備えるデバイスの概略的説明図を示す。このヒンジ素子は、互いに回動自在に取り付けかつ第１ヒンジ軸（１０）を有している第１ベース素子（２０１′）及び第２ベース素子（２０２′）を備える。第１ベース素子は、第１ヒンジ軸にほぼ直交するプーリ回転軸（１１）を含む第１案内プーリ（１）を有する。第２ベース素子は、第１ヒンジ軸にほぼ直交するプーリ回転軸（１２）を含む第２案内プーリ（２）を有する。第１案内プーリ（１）は、円形輪郭及び第１部材案内半径を有し、第１案内プーリ（１）のプーリ回転軸（１１）は、第１ヒンジ軸（１０）から第１部材案内半径にほぼ等しい距離において第１ベース素子（２０１′）内に位置決めされる。第２案内プーリ（２）は、円形輪郭及び第２部材案内半径を有し、また第２案内プーリ（２）のプーリ回転軸（１２）は、第１ヒンジ軸（１０）から第２部材案内半径にほぼ等しい距離において第２ベース素子（２０２′）内に位置決めされる。第１ベース素子（２０１′）内における第１案内プーリ（１）の位置及び第２ベース素子（２０２′）内における第２案内プーリ（２）の位置は、部材（２０）の第１部分（２１）を第１ヒンジ軸（１０）にほぼ同軸状に案内するよう構成される。第１ベース素子（２０１′）は部材（２０）が取り付けられるばね（７０）を有する。第２ベース素子（２０２′）は部材（２０）が第２取付け部分（６７）で取り付けられる出力プーリ（６、６′）を有する。出力プーリは、円形輪郭（図８の出力プーリ（６））を有する、又は非円形輪郭（図９の出力プーリ（６′））を有することができる。
【００８０】
非円形輪郭の場合における好適な実施形態において、非円形輪郭はカム輪郭である。好適な実施形態において、デバイスは装着可能なロボットである。好適には、装着可能ロボットはエクソスケルトンである。
【００８１】
この実施形態は、ばね（７０）が出力回転軸に可変剛性を生ずることができるため、有利である。さらに、このばねは部材が常に緊張状態にあるのを確実にする。
【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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【図９】
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【国際調査報告】
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