【手続補正書】
【提出日】平成24年8月23日(2012.8.23)
【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】
着用者が下にある地形を横切っている間に前記下にある地形の状態を推定するための方法であって、
着用者の下肢上のいくつかの点の慣性基準軌跡および下にある地形を横切る前記着用者の前記下肢の配向を判定するステップと、
少なくとも１つの所定の軌跡モデルに関して前記慣性基準軌跡を分析して、下にある地形の状態を推定するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記下にある地形の状態は、階段上昇、斜面上昇、平地、斜面下降、または階段下降のうちの少なくとも１つである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
下にある地形を横切る前記着用者の前記慣性基準軌跡を決定するステップを含み、前記下にある地形は、階段上昇、斜面上昇、平地、斜面下降、および階段下降を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
下にある地形を横切る着用者の慣性基準軌跡を判定するステップは、前記着用者の歩行周期の遊脚後半期において実行される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの所定の軌跡モデルに関して前記慣性基準軌跡を分析するステップは、少なくとも１つのパターン認識技術を使用するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つのパターン認識技術は、少なくとも１つのセンサーに結合された１つのプロセッサおよび着用者が着用する義足、下肢装具、または外骨格装置に結合された１つのアクチュエータを使用して実行される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つのパターン認識技術は、ベイズ式パターン分類、ニューラルネット、ファジー論理、または階層的一時記憶からなる技術群から選択される請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記下にある地形の状態の推定結果に基づいて着用者が着用する義足、下肢装具、または外骨格装置の関節のインピーダンス、位置、またはトルクのうちの少なくとも１つを制御するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記装置の足部材と前記下にある表面との間のトラクションの変化を判定するステップを含み、前記装置は足部材、下肢部材、前記足部材を前記下肢部材に接続するための足関節、およびトルクを前記足関節に印加して前記下肢部材に関して前記足部材を回転させるための第１のアクチュエータとを備え、
前記下肢部材の慣性姿勢に基づいて前記下にある表面によって前記足部材上に与えられる地面反力、前記アクチュエータによって前記下肢部材に印加される前記トルク、前記下肢部材に印加される軸力、および前記足部材と前記下肢部材とがなす角度を計算するステップと、
前記下肢部材の前記慣性姿勢に基づき前記足部材のゼロモーメント枢軸の速度、前記アクチュエータによって前記下肢部材に印加される前記トルク、前記下肢部材に印加される前記軸力、および前記足部材と前記下肢部材とがなす前記角度を計算するステップとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
足底接地状態と爪先離地状態との間の前記着用者の歩行周期の一部の期間において前記足部材のゼロモーメント枢軸の前記速度の少なくとも１つの成分が減少する場合に前記足部材が滑るか、または沈んでいると判定される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記足部材が滑っているか、または沈んでいると判定したことに対する応答として前記下肢部材に印加されるトルクを低減するステップを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記下肢部材に印加される前記トルクを減衰係数だけ低減するステップを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記減衰係数は、所定の減衰係数である請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記減衰係数は、前記ゼロモーメント枢軸速度に基づいて決定される請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ゼロモーメント枢軸速度が所定の閾値より低いことに対する応答として前記下肢部材に印加される前記トルクを低減するステップを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
着用者が着用する義足、下肢装具、または外骨格装置の下にある地形の特性を弁別するための方法であって、前記装置は、足部材、下肢部材、および前記足部材を前記下肢部材に接続するための足関節を備え、
歩行周期全体にわたって前記装置の前記足関節の慣性速度ベクトル迎え角を推定するステップと、
前記慣性速度ベクトル迎え角が所定の範囲内に収まっているかどうかに基づいて地形の特性を弁別するステップとを含む方法。
【請求項１７】
前記足部材の踵が前記下にある地形に接地したときから前記足部材が前記下にある地形に関して足底接地位置に置かれたときまでの期間に前記下肢部材に与えられる予想される力に基づいて費用関数を最小化するように前記装置の前記インピーダンスを調節するステップを含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記慣性速度ベクトル迎え角が所定の範囲内に収まっているかどうかに基づいて前記装置の足関節のインピーダンス、位置、またはトルクのうちの少なくとも１つを制御するステップを含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記足部材は、前記着用者の足に取り付け可能であり、前記下肢部材は、前記着用者の脚に取り付け可能である請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記足部材と前記下肢部材は、前記着用者の前記足と前記下肢の代替えとなる請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
着用者が着用する義足、下肢装具、または外骨格装置の関節のインピーダンス、位置、またはトルクのうちの少なくとも１つを制御するための方法であって、前記装置は、足部材、下肢部材、および前記足部材を前記下肢部材に接続するための足関節を備え、
歩行周期全体にわたって前記装置の前記足関節の慣性速度ベクトル迎え角を推定するステップと、
前記速度ベクトル迎え角が所定の範囲内に収まっている場合に前記装置の足部材の位置を爪先着地位置に合わせて調節するステップとを含む方法。
【請求項２２】
前記慣性速度ベクトル迎え角が所定の範囲を外れている場合に前記足部材の前記位置を踵着地位置に合わせて調節するステップを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記足部材の踵が前記下にある地形に接地したときから前記足部材が前記下にある地形に関して足底接地位置に置かれたときまでの期間に前記下肢部材に与えられる予想される力に基づいて費用関数を最小化するように前記装置の前記インピーダンスを調節するステップを含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記足部材は、前記着用者の足に取り付け可能であり、前記下肢部材は、前記着用者の脚に取り付け可能である請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記足部材と前記下肢部材は、前記着用者の前記足と前記下肢の代替えとなる請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
義足または下肢装具を動作させる方法であって、前記装置は足部材および足関節を有し、
前記装置の一部の軌跡を追跡するステップと、
前記追跡される軌跡が階段に対応しているかどうかを判定するステップと、
前記追跡される軌跡が階段に対応している状況において、階段上での移動運動に関して前記装置の動作を最適化するステップと、
前記追跡される軌跡が非階段地形に対応しているかどうかを判定するステップと、
前記追跡される軌跡が非階段地形に対応している状況において、非階段地形上での移動運動に関して前記装置の動作を最適化するステップとを含む方法。
【請求項２７】
前記追跡される軌跡が階段に対応しているかどうかを判定する前記ステップは、遊脚後半期における前記足関節の速度ベクトル迎え角Ψが閾値より低いと判定するステップを含み、前記追跡される軌跡が非階段地形に対応しているかどうかを判定する前記ステップは、前記足関節の速度ベクトル迎え角Ψが閾値より高いと判定するステップを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
階段を歩行する場合の前記装置の動作を最適化する前記ステップは、足部接地の前に足部材の位置を爪先着地位置に合わせて調節するステップを含み、非階段地形上での移動運動のための前記装置の動作を最適化する前記ステップは、足部接地の前に前記足部材の位置を爪先着地位置に合わせて調節するステップを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
非階段地形上で歩行する場合の前記装置の動作を最適化する前記ステップは、
単一ステップの異なる期において前記足関節のインピーダンスを動的に制御するステップと、
単一ステップの異なる期において前記足関節の位置を動的に制御するステップと、
単一ステップの異なる期において前記足関節のトルクを動的に制御するステップとを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
階段上で歩行する場合の前記装置の動作を最適化する前記ステップは、
単一ステップの異なる期において前記足関節のインピーダンスを動的に制御するステップと、
単一ステップの異なる期において前記足関節の位置を動的に制御するステップと、
単一ステップの異なる期において前記足関節のトルクを動的に制御するステップとを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記追跡される軌跡が上昇斜面に対応しているかどうかを判定するステップと、
前記追跡される軌跡が上昇斜面に対応している状況において斜面を上ることについて前記装置の動作を最適化するステップと、
前記追跡される軌跡が下降斜面に対応しているかどうかを判定するステップと、
前記追跡される軌跡が下降斜面に対応している状況において斜面を下ることについて前記装置の動作を最適化するステップとを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
斜面を上る場合の前記装置の動作を最適化する前記ステップは、単一ステップの異なる期において前記足関節のインピーダンスを動的に制御するステップと、単一ステップの異なる期において前記足関節の位置を動的に制御するステップと、単一ステップの異なる期において前記足関節のトルクを動的に制御するステップとを含み、
斜面を下る場合の前記装置の動作を最適化する前記ステップは、単一ステップの異なる期において前記足関節のインピーダンスを動的に制御するステップと、単一ステップの異なる期において前記足関節の位置を動的に制御するステップと、単一ステップの異なる期において前記足関節のトルクを動的に制御するステップとを含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記追跡される軌跡が階段に対応しているかどうかを判定する前記ステップは、遊脚後半期における前記足関節の速度ベクトル迎え角Ψが閾値より低いと判定するステップを含み、前記追跡される軌跡が非階段地形に対応しているかどうかを判定する前記ステップは、前記足関節の速度ベクトル迎え角Ψが閾値より高いと判定するステップを含み、
階段を歩行する場合の前記装置の動作を最適化する前記ステップは、足部接地の前に前記足部材の位置を爪先着地位置に合わせて調節するステップを含み、非階段地形上での移動運動のための前記装置の動作を最適化する前記ステップは、足部接地の前に前記足部材の位置を爪先着地位置に合わせて調節するステップを含み、
非階段地形上で歩行する場合の前記装置の動作を最適化する前記ステップは、単一ステップの異なる期において前記足関節のインピーダンスを動的に制御するステップと、単一ステップの異なる期において前記足関節の位置を動的に制御するステップと、単一ステップの異なる期において前記足関節のトルクを動的に制御するステップとを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
義足または下肢装具であって、
足部材と、
下肢部材と、
前記下肢部材に関して前記足部材の関節動作を可能にするように前記足部材と前記下肢部材との間に動作可能なように接続された足関節と、
前記足関節を駆動するように構成されたモーターと、
前記下肢部材の軌跡を追跡し、前記軌跡を表す出力を生成するように構成された慣性計測装置と、
コントローラとを備え、
前記コントローラは、（ａ）前記出力に基づいて前記追跡される軌跡が階段に対応しているかどうかを判定し、（ｂ）前記追跡される軌跡が階段に対応しているときに階段を歩行する場合の前記足関節の動作を最適化し、（ｃ）前記追跡される軌跡が非階段地形に対応しているかどうかを判定し、（ｄ）前記追跡される軌跡が非階段地形に対応しているときに非階段地形上を歩行する場合の前記足関節の動作を最適化するように構成されている義足または下肢装具。
【請求項３５】
前記コントローラは、遊脚後半期における前記足関節の速度ベクトル迎え角Ψが閾値より低いと判定することによって前記追跡される軌跡が階段に対応しているかどうかを判定し、前記コントローラは、前記足関節の速度ベクトル迎え角Ψが前記閾値より高いと判定することによって前記追跡される軌跡が非階段地形に対応しているかどうかを判定する請求項３４に記載の義足または下肢装具。
【請求項３６】
前記コントローラは、足部接地の前に前記足部材の位置を爪先着地位置に合わせて調節することによって階段を歩行する場合の前記足関節の動作を最適化し、前記コントローラは、足部接地の前に前記足部材の位置を爪先着地位置に合わせて調節することによって非階段地形上での移動運動のために前記足関節の動作を最適化する請求項３４に記載の義足または下肢装具。
【請求項３７】
前記コントローラは、非階段地形上で歩行する場合の前記足関節の動作の最適化を、単一ステップの異なる期において前記足関節のインピーダンスを動的に制御するステップと、単一ステップの異なる期において前記足関節の位置を動的に制御するステップと、単一ステップの異なる期において前記足関節のトルクを動的に制御するステップとを実行することによって行う請求項３４に記載の義足または下肢装具。
【請求項３８】
前記コントローラは、階段上で歩行する場合の前記足関節の動作の最適化を、単一ステップの異なる期において前記足関節のインピーダンスを動的に制御するステップと、単一ステップの異なる期において前記足関節の位置を動的に制御するステップと、単一ステップの異なる期において前記足関節のトルクを動的に制御するステップとを実行することによって行う請求項３４に記載の義足または下肢装具。
【請求項３９】
前記コントローラは、（ｅ）前記追跡される軌跡が上昇斜面に対応しているかどうかを、前記出力に基づいて判定し、（ｆ）前記追跡される軌跡が上昇斜面に対応しているときに上昇斜面上を歩行する場合の前記足関節の動作を最適化し、（ｇ）前記追跡される軌跡が下降斜面に対応しているかどうかを判定し、（ｈ）前記追跡される軌跡が下降斜面に対応しているときに下降斜面上を歩行する場合の前記足関節の動作を最適化するようにさらに構成される請求項３４に記載の義足または下肢装具。
【請求項４０】
前記コントローラは、斜面を上る場合の前記足関節の動作の最適化を、単一ステップの異なる期において前記足関節のインピーダンスを動的に制御するステップと、単一ステップの異なる期において前記足関節の位置を動的に制御するステップと、単一ステップの異なる期において足関節のトルクを動的に制御するステップとを実行することによって行い、
前記コントローラは、斜面を下る場合の前記足関節の動作の最適化を、単一ステップの異なる期において前記足関節のインピーダンスを動的に制御するステップと、単一ステップの異なる期において前記足関節の位置を動的に制御するステップと、単一ステップの異なる期において前記足関節のトルクを動的に制御するステップとを実行することによって行う請求項３９に記載の義足または下肢装具。