(57)【要約】ユーザの移動を促進するための電動外骨格装置であって、本装置は、ユーザの胴体に取り付けるための胴体基部と、ユーザの下肢に結合するように構成される一対の脚部材とを備える。各脚部材は、第１の支持部分が第２の支持部分の上部にある第１の支持部分および第２の支持部分と、２つの電動関節であって、電動関節のうち１つは第１の支持部分を第２の支持部分に接続し、別の電動関節は第１の支持部分を胴体基部に接続する２つの電動関節と、電動関節を移動するように構成される２つのモータとを含む。モータは上部支持部分に結合される。
2015515301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの移動を促進するための電動外骨格装置であって、
前記ユーザの胴体に取り付けるための胴体基部と、
前記ユーザの下肢に結合するように構成される一対の脚部材と、
を備え、
各脚部材は、
第１の支持部分が第２の支持部分上部にある、第１の支持部分および第２の支持部分と、
２つの電動関節であって、前記電動関節のうち１つは前記第１の支持部分を前記第２の支持部分に接続し、別の電動関節は前記第１の支持部分を前記胴体基部に接続する２つの電動関節と、
前記電動関節を移動するように構成される２つのモータと、
を備え、
前記モータは前記上部支持部分に結合される、電動外骨格装置。
【請求項２】
前記２つまたは複数のモータは前記電動外骨格装置の大腿部支持部分に結合される、請求項１に記載の電動外骨格装置。
【請求項３】
前記２つまたは複数のモータは、前記電動外骨格装置の重量の配分を変更するように構成される、請求項１または２に記載の電動外骨格装置。
【請求項４】
前記２つまたは複数のモータは、前記電動外骨格装置をユーザに容易に取り付けられるように構成される、請求項１〜３のいずれか１つに記載の電動外骨格装置。
【請求項５】
前記２つまたは複数のモータは、前記電動外骨格装置をユーザから容易に取り外せるように構成される、請求項１〜４のいずれか１つに記載の電動外骨格装置。
【請求項６】
前記２つまたは複数のモータは同一の種類のモータである、請求項１〜５のいずれか１つに記載の電動外骨格装置。
【請求項７】
前記２つまたは複数のモータは様々な種類のモータである、請求項１〜６のいずれか１つに記載の電動外骨格装置。
【請求項８】
前記モータは、前記電動外骨格装置に不安定さを加えるように構成される、請求項１〜７のいずれか１つに記載の電動外骨格装置。
【請求項９】
前記上部支持部分はユーザの大腿部に隣接している、請求項１〜８のいずれか１つに記載の電動外骨格装置。
【請求項１０】
前記上部支持部分はユーザの膝関節の上にある、請求項１〜９のいずれか１つに記載の電動外骨格装置。
【請求項１１】
前記上部支持部分はユーザの胴体に隣接している、請求項１〜８および１０のいずれか１つに記載の電動外骨格装置。
【請求項１２】
前記上部支持部分はユーザの腰に隣接している、請求項１〜８および１０のいずれか１つに記載の電動外骨格装置。
【請求項１３】
前記２つまたは複数のモータは、前記電動外骨格装置を操作するために必要なトルクのレベルを低減するように構成される、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の電動外骨格装置。
【請求項１４】
前記２つまたは複数のモータの配置は、前記電動外骨格装置の外側の可視性を低減するように構成される、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の電動外骨格装置。
【請求項１５】
前記２つまたは複数のモータの配置は、自然な歩行運動に近づくか、または実現するように構成される、請求項１〜１４のいずれか１つに記載の電動外骨格装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行補助および移動のための装置および方法に関する。より具体的には、本発明は、歩行障害を克服するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国だけで約２００万もの人々が、唯一の移動手段として車椅子生活を強いられている。その結果、車椅子生活を送る人々の生活は、階段、でこぼこの舗装および狭い通路などの数々の障害に直面している。さらに、多くの障害者は長時間立位を維持する能力を持たず、上半身の限られた動きしかできないことも多い。
【０００３】
一般に、障害者が長時間立位を維持しようとすることは、深刻な合併症をもたらすこともある。急激な健康悪化を避けるために理学療法／水治療法を多く取り入れることに加えて、立位補助具などの高価な器具および指導者が必要となることが多い。
【０００４】
一般に、車椅子生活を送る障害者用のリハビリ機器、さらにはリハビリ施設で利用可能な機器は訓練のためにのみ用いられる。障害者の尊厳を回復し、障害者の生活を画期的に楽にし、余命を伸ばし、医療費およびその他の関連費用を削減する、日々の自立した活動を可能とするような解決法は、今のところ実現していない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、一般に、下肢障害を持つ人々の直立可動性を回復および／または補助するための電動外骨格に関する。具体的には、本発明は外骨格装置内のモータユニットの配置位置に関する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本発明の例を以下の発明を実施するための形態で説明し、添付図で例示する。
【０００７】
【図１】一例によるユーザに結合可能な外骨格ユニットの概略図である。
【図２】一例による外骨格ユニットの概略図である。
【図３】一般に大腿部である一部分の拡大図を示す。
【０００８】
簡略かつ明確に例示するために、図に示す要素は必ずしも縮尺通りには描かれていないことを理解されたい。
【０００９】
たとえば、明確にするために、ある要素の寸法は、別の要素の寸法に比べて誇張されていることもある。さらに、適当と思われる場合には、対応する要素または類似する要素を示すために、複数の図で符号が繰り返されることもある。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の発明を実施するための形態において、本発明を完全に理解するために、複数の具体的な詳細を説明する。ただし、本発明は、これらの具体的な詳細を用いなくても実行できることが当業者には理解されるであろう。別の例では、本発明を明確にするために、周知の方法、手順、および部品は詳細には説明していない。
【００１１】
電動外骨格ユニットは、下半身および下肢の電動装具システムであってもよく、一般にユーザの体に取り付けてもよく、一部の例では、衣服の下に取り付けてもよい。一部の例では、電動外骨格ユニットは、衣服の上からユーザの体に取り付けてもよい。
【００１２】
一般に、電動外骨格ユニットは、ユーザの移動を助けることに有用であってもよい。
【００１３】
一部の例では、電動外骨格ユニットを用いることによって、ユーザは日々の活動、特に姿勢および歩行能力の一部またはすべてを回復することができてもよい。
【００１４】
一部の例では、電動外骨格ユニットによって、健常者のユーザは自分の筋肉が現在出すことができる以上の力を行使することができてもよい。一部の例では、電動外骨格ユニットによって、健常者のユーザは、通常より少ない努力で標準的な力を行使することができてもよい。
【００１５】
姿勢および移動に加えて、電動外骨格ユニットは、立位から座位までの移動、および階段の昇降などの他の運動機能も支援する。
【００１６】
電動外骨格ユニットは、一般に、対麻痺、四肢麻痺、片麻痺、ポリオによる麻痺などの障害に適していてもよく、一部の適用では、可動性に重大な問題がある患者に適していてもよい。
【００１７】
一部の例では、電動外骨格ユニットによって、自立装置を用いて垂直姿勢および移動が可能となる。自立装置は、一般に、取り外し可能な軽量支持構造とともに、推進および制御手段を備える。
【００１８】
一部の例では、電動外骨格ユニットを別の装置とともに用いてもよい。一般に、別の装置は追加の支持および／または可動性を提供してもよい。一部の例では、別の装置は、当該技術で既知の別の機能を提供してもよい。
【００１９】
一般に、電動外骨格ユニットを用いることによって、筋緊張の不全を緩和し、足の支持および歩行の生理学的機構を再構成することが可能となってもよい。その結果として、装置は、一部の例では、障害者の共同体において車椅子の必要性を低減してもよい。電動外骨格ユニットによって、ユーザの独立性が増し、階段などの障害物および／または当該技術で既知の別の障害物を克服する能力が提供されてもよい。
【００２０】
図１はユーザに結合する電動外骨格ユニットの一例の概略図であり、一例によるユーザの正面図および側面図を示す。
【００２１】
一般に、電動外骨格ユニット１０は、ユーザの下肢に結合するように構成される一対の脚部材を含む。一部の例では、単一の脚部材のみを含んでいてもよい。
【００２２】
一般に、電動外骨格ユニット１０は、相対的に小型の制御ユニット１１０を含む。この制御ユニット１１０は、一般には人であるユーザ５の体に取り付けられる。一部の例では、相対的に小型の制御ユニット１１０は、バックパック１３０に取り付けて結合されてもよく、または挿入されてもよい。一部の例では、制御ユニット１１０はそれほど小型でなくてもよい。一部の例では、制御ユニット１１０は当該技術において既知であってもよい。
【００２３】
一般に、制御ユニット１１０は、当該技術で既知のプログラムおよびアルゴリズムを内蔵プロセッサによって実行する。
【００２４】
一部の例では、内蔵プロセッサは常に、またはときどき、体の上半身の運動と相互作用してもよい。内蔵プロセッサが常に、またはときどき体の上半身の運動と相互作用するとき、歩行パターンおよび歩行安定性がユーザ５の助けを得て可能となる。
【００２５】
一部の例では、制御ユニット１１０は電動外骨格ユニット１０に動力伝導部を経て指令を出す。一般に、制御ユニット１１０は、専用の電子回路を含有してもよく、または一部の例では、専用の電子回路に接続してもよい。
【００２６】
一部の例では、制御ユニット１１０は、様々なセンサを含有する１または複数のセンサユニット、たとえば傾きセンサ１２０に結合されてもよい。一般に、センサは、当該技術において既知の別のセンサを含んでいてもよく、および／またはそれらに類似していてもよい。一部の例では、センサユニットは、電動外骨格ユニット１０のパラメータを監視してもよい。一般に、監視される電動外骨格ユニット１０のパラメータには、胴体の傾き角度、関節の角度、モータ負荷、警告および当該技術において既知の別のパラメータが含まれていてもよい。
【００２７】
一部の例では、センサユニットは、監視される電動外骨格ユニット１０のパラメータに関する情報を制御ユニット１１０にフィードバックインタフェースを介して送信してもよい。フィードバックインタフェースは当該技術で既知である。
【００２８】
一部の例では、電動外骨格ユニットは、１または複数の関節を含んでいてもよい。
【００２９】
電動外骨格ユニット１０の１または複数の関節は、たとえば、足関節２０、膝関節３０、または股関節４０を含んでいてもよい。一部の例では、電動外骨格ユニット１０はまた、１または複数の関節、つまり、足関節２０、膝関節３０、または股関節４０によって接続される部分間の相対角度を感知するための１または複数の角度センサを備えていてもよい。
【００３０】
一部の例では、少なくとも１つの角度センサからの出力信号は制御ユニット１１０に通信されてもよい。出力信号は接続された部分間の現在の相対角度を示していてもよい。
【００３１】
一部の例では、傾きセンサ１２０は、ユーザ５または後述する装具に取り付けられてもよい。一般に、傾きセンサ１２０は、電動外骨格ユニット１０の任意の部品に配置されてもよい。傾きセンサ１２０の傾きの角度は、電動外骨格ユニット１０の胴体支持部の傾きの角度を反映する。傾きセンサからの出力信号は、制御ユニットに通信されてもよい。一部の例では、出力信号は、ユーザの胴体と垂直線との間の角度を示していてもよい。一部の例では、出力信号は、外骨格全体と地面に対する垂直線との間の角度を示していてもよい。
【００３２】
一部の例では、電動外骨格ユニット１０は、１または複数の追加の補助センサを含んでいてもよい。補助センサは、１または複数の感圧センサを含んでいてもよい。１または複数の感圧センサは、当該技術において既知であってもよい。一般に、感圧センサは電動外骨格ユニット１０に行使される地面反力を測定してもよい。一部の例では、地面反力センサは、ユーザの足の裏に取り付けるように設計された表面に含まれてもよい。
【００３３】
一般に、制御ユニット１１０は、電動外骨格ユニット１０のバックパック内に配置されてもよい。代替的に、制御ユニットの部品は、電動外骨格ユニット１０の様々な部品に内蔵されてもよい。一部の例では、制御ユニット１１０は、複数の相互通信する電子装置を含んでいてもよい。制御ユニット１１０と複数の相互通信する電子装置との間の相互通信は、有線または無線であってもよい。
【００３４】
一部の例では、制御ユニット１１０と、後述する膝モータユニット９０および腰モータユニット１００などの電動外骨格ユニット１０の部品、センサ、および／または電動外骨格ユニット１０の別の部品との間の通信は、有線または無線であってもよい。
【００３５】
一部の例では、制御ユニットの様々な部品間の通信は、有線または無線であってもよい。
【００３６】
一般に、電動外骨格ユニット１０は、マンマシンインタフェース、つまりＭＭＩを含んでいてもよい。一部の例では、ＭＭＩは、たとえば、遠隔制御部１４０であってもよい。この遠隔制御部１４０を通じて、ユーザは操作モードおよび電動外骨格ユニット１０のパラメータを制御する。一部の例では、マンマシンインタフェースまたは遠隔制御部１４０によって制御された操作モードおよび電動外骨格ユニット１０のパラメータは、歩行モード、座位モードおよび立位モード、または当該技術において既知の別のモードを含んでいてもよい。
【００３７】
遠隔制御部１４０は、１または複数のプッシュボタン、スイッチ、タッチパッドを含んでいてもよい。一部の例では、遠隔制御部１４０は、ユーザが操作することができる類似する別の手動の制御部を含んでいてもよい。一般に、遠隔制御部１４０の操作によって、出力信号または当該技術において既知の別の信号を生成して、制御ユニット１１０に通信してもよい。
【００３８】
一般に、遠隔制御部１４０と制御ユニット１１０との間で通信される信号は、操作モードを開始または継続するためのユーザリクエストを指示してもよい。たとえば、遠隔制御部１４０と制御ユニット１１０との間で通信される信号は、適切なセンサ信号を受信するとき、歩行を開始するための指令、または一部の例では、前進歩行を継続するための指令、または当該技術において既知の別の操作を指示してもよい。一部の例では、遠隔制御部１４０と制御ユニット１１０との間で通信される信号は、電動外骨格ユニット１０をオンまたはオフにする制御を含んでいてもよい。一部の例では、遠隔制御部１４０と制御ユニット１１０との間で通信される信号は、電動外骨格ユニットを待機状態にする制御を含んでいてもよい。
【００３９】
一般に、遠隔制御部１４０と制御ユニット１１０との間で信号を通信するために、遠隔制御部１４０は、ユーザが容易にアクセスできる場所に取り付けるように設計されてもよい。たとえば、遠隔制御部１４０は、特定の場所にバンド、ストラップまたは物を固定するための当該技術で既知の方法で、配置および／または固定されてもよい。
【００４０】
一部の例では、遠隔制御部１４０は、複数の独立した制御部を含んでいてもよい。遠隔制御部１４０の各独立した制御部は、個別に制御ユニット１１０と通信するように構成されてもよく、遠隔制御部１４０の各独立した制御部は、ユーザ５または電動外骨格ユニット１０の別々の場所に取り付けるように構成されてもよい。
【００４１】
一部の例では、ユーザ５は様々な指示をＭＭＩから受信してもよく、またはユーザの指令を送信して、別のインタフェース、たとえば、コンピュータキーボードを通じて自分の意志にしたがって、モータのギアを変更してもよい。
【００４２】
一部の例では、電動外骨格ユニット１０は、電源ユニット１９０を含んでいてもよい。一般に、電源ユニット１９０は、バックパック１３０内に配置されるように、または結合されるように構成されてもよい。電源ユニット１９０は、充電式バッテリおよび／または関連する回路を含んでいてもよい。一部の例では、電源ユニット１９０は、代替の電源を有していてもよい。一部の例では、電源ユニット１９０は、充電式バッテリで充電されてもよい。一部の例では、電源ユニット１９０は太陽電池を電源としてもよい。
【００４３】
一部の例では、装具部分はユーザ５の体の一部に隣接して装着されてもよい。
【００４４】
一部の例では、装具は骨盤装具１５０を含んでいてもよい。骨盤装具１５０は、ユーザ５の胴体の上に着用されてもよい。一部の例では、装具は大腿部装具１６０を含んでいてもよい。大腿部装具１６０は、ユーザの大腿部に隣接して着用されてもよい。一部の例では、装具は脚装具１７０を含んでいてもよい。脚装具１７０は、ユーザのふくらはぎに隣接して着用されてもよい。一部の例では、装具は足装具１７５を含んでいてもよい。足装具１７５は、ユーザ５の足に結合するように構成されてもよい。一般に、安定靴装具は、脚装具１７０および足装具１７５の底部に取り付けられてもよい。ユーザ５の別の部分に結合するように構成され、当該技術で既知のその他の装具を用いてもよい。
【００４５】
一般に、電動外骨格ユニット１０は、ストラップ１８０を含んでいてもよい。ストラップ１８０は、一部の例では、前述の電動外骨格ユニット１０の各部品装具がユーザ５の体の適切に対応する部分に確実に取り付けられるようにしてもよい。一部の例では、前述の部品装具を取り付ける、または結合する、当該技術で既知の別の方法も用いてもよい。一般に、ストラップ１８０は、当該技術で既知の可撓性素材または繊維でできていてもよい。
【００４６】
一般に、部品装具が動くと、取り付けられた体の部分が移動することもある。一部の例では、装具または電動外骨格ユニット１０の別の部品は調節可能であってもよく、それによって電動外骨格ユニット１０を特定のユーザの体に最適に装着することができる。一部の例では、移動する取り付けられた体の一部は、それ自体動かすことができなくてもよい。一部の例では、移動する取り付けられた体の一部は、別の方法でそれ自体動かすことができてもよい。
【００４７】
ここで図２を参照する。図２は、一例による電動外骨格ユニットの部品の一例の概略図である。
【００４８】
電動外骨格ユニット１０の一例の概略図を図２の上部角に示す。一部の例による、電動外骨格ユニット１０の一部の部品の拡大図を、電動外骨格ユニットの一部を表すように示す。一部の例では、これらの部品は一般に、ユーザ５の脚にそれぞれ装着するように構成される。一般に、図１を参照して前述したように、ユーザ５は障害の程度が様々である障害者であってもよい。一部の例では、図１を参照して前述したように、ユーザ５は障害者でなくてもよい。
【００４９】
電動外骨格ユニット１０の部品を、側面図および正面図の両方で概略的に示す。図面は代表的な概略としてのみ示され、必ずしも同一例の側面図および正面図を表すわけではない。
【００５０】
一般に、電動外骨格ユニット１０は支持部分を含む。一部の例では、支持部分はユーザ５の体の一部および特定の姿勢に結合可能なように構成される。
【００５１】
一部の例では、電動外骨格ユニット１０の支持部分はユーザ５の大腿部に結合可能なように構成される。一部の例では、支持部分はユーザ５のふくらはぎに結合可能なように構成される。一部の例では、支持部分はユーザ５の胴体に結合可能なように構成されてもよく、一部の適用では、胴体基部９５に結合可能なように構成されてもよい。
【００５２】
一部の例では、支持部分はユーザ５の別の下肢に結合可能なように構成されてもよい。一般に、下肢はへその下にある。一部の例では、下肢は腰の下にある。
【００５３】
一部の例では、支持部分はユーザ５の体の別の場所に結合可能なように構成される。
【００５４】
一般に、足関節２０により接続する１または複数の電動外骨格ユニット１０の支持部分があってもよい。一部の例では、膝関節３０により接続する１または複数の電動外骨格ユニット１０の支持部分があってもよい。一部の例では、股関節４０により接続する１または複数の電動外骨格ユニット１０の支持部分があってもよい。
【００５５】
一部の例では、電動外骨格ユニット１０の足支持部分５０は一般に、電動外骨格ユニット１０のふくらはぎ部分６０に足関節２０を介して接続する。
【００５６】
一部の例では、電動外骨格ユニット１０のふくらはぎ支持部分６０は、電動外骨格ユニット１０の大腿部支持部分７０に膝関節３０を介して接続してもよい。
【００５７】
一部の例では、電動外骨格ユニット１０の腰支持部分８０は一般に、電動外骨格ユニット１０の大腿部支持部分７０に股関節４０を介して接続してもよい。
【００５８】
一部の例では、当該技術において既知の別の組み合わせ、または当該技術において既知である電動外骨格ユニット１０の追加の支持部分および関節も、ユーザ５に結合可能であってもよい。
【００５９】
一部の例では、電動外骨格ユニット１０の支持部分、一般には足部分５０は、電動外骨格ユニット１０がユーザ５に結合されるとき、ユーザの足に隣接するように構成されてもよい。
【００６０】
一部の例では、電動外骨格ユニット１０はユーザ５にバンドによって結合されてもよい。一部の例では、電動外骨格ユニット１０はユーザ５にストラップによって結合されてもよい。一部の例では、電動外骨格ユニット１０はユーザ５に当該技術において既知の別の方法によって結合されてもよい。
【００６１】
一部の例では、電動外骨格ユニット１０の支持部分、一般にふくらはぎ部分６０は、電動外骨格ユニット１０がユーザ５に結合されるとき、ユーザのふくらはぎに隣接するように構成されてもよい。
【００６２】
一部の例では、電動外骨格ユニット１０の支持部分、一般に大腿部部分７０は、ユーザの大腿部に隣接するように構成されてもよく、電動外骨格ユニット１０の支持部分、一般にふくらはぎ部分６０の上になるように構成されてもよい。
【００６３】
一部の例では、電動外骨格ユニット１０の支持部分の関節、一般に股関節４０は、電動外骨格ユニット１０がユーザに結合されるとき、人またはユーザの腰に隣接するように構成される。
【００６４】
一部の例では、電動外骨格ユニット１０のこれらの支持部分および／または追加の支持部分は、ユーザ５の体の別の一部または部分に隣接するように構成可能であってもよい。
【００６５】
一般に、１または複数のモータは電動外骨格ユニット１０に含まれていてもよい。一部の例では、１または複数のモータは腰モータユニット１００であってもよい。一部の例では、１または複数のモータは膝モータユニット９０であってもよい。一般に、腰モータユニット１００および膝モータユニット９０は、電動外骨格ユニット１０に結合される。
【００６６】
一部の例では、１または複数のモータは、電動外骨格ユニット１０に含まれて、結合されてもよい。１または複数の腰モータユニット１００、および１または複数の膝モータユニット９０は一般に、電動外骨格ユニット１０に結合される。
【００６７】
一部の例では、膝モータユニット９０によって、ユーザの膝は、自然な歩行運動に近づき、または自然な歩行運動を実現するように枢動する関節接合を実現することができてもよい。
【００６８】
一部の例では、腰モータユニット１００によって、ユーザの腰は、自然な歩行運動に近づき、または自然な歩行運動を実現するように枢動する関節接合を実現することができてもよい。
【００６９】
一部の例では、少なくともモータユニット９０と腰モータユニット１００の組み合わせによって、ユーザの膝は、自然な歩行運動に近づき、または自然な歩行運動を実現するように枢動する関節接合を実現することができてもよい。
【００７０】
一部の例では、１または複数の腰モータユニット１００、および１または複数の膝モータはロータリーモータを備えていてもよい。一部の例では、モータユニット９０および１００は、リニアモータ、別のモータ、または当該技術で既知のモータの組み合わせを備えていてもよい。
【００７１】
一般に、リニアモータはステータおよびフォーサ（モータの回転子）を備えていてもよく、フォーサは移動するモータの移動可能な部分である。
【００７２】
一部の例では、１または複数のモータは大腿部部分７０結合されてもよい。一般に、これは膝モータユニット９０を含んでいてもよい。一般に、膝モータユニットはリニアモータであってもよい。
【００７３】
一部の例では、１または複数のモータは大腿部部分７０に結合されてもよい。一般に、これは腰モータユニットを含んでいてもよい。一般に、腰モータユニット１００は、リニアモータを含む多くの種類のモータの１つであってもよい。
【００７４】
一部の例では、腰モータユニット１００は、膝モータユニット９０の上または上部で、大腿部部分７０に結合されるように構成されてもよい。
【００７５】
一部の例では、１または複数の膝モータユニット９０は、関節アクチュエータ、車輪またはギアを回す電気モータ、リニアアクチュエータ、または当該技術において既知の別のアクチュエータであってもよい。
【００７６】
一部の例では、１または複数の腰モータユニット１００は、関節アクチュエータ、車輪またはギアを回す電気モータ、リニアアクチュエータ、または当該技術において既知の別のアクチュエータであってもよい。
【００７７】
一部の例では、１または複数の腰モータユニット１００は、サーボモータであってもよい。
【００７８】
一部の例では、１または複数の膝モータユニット９０は、サーボモータであってもよい。
【００７９】
一部の例では、サーボモータは、ステッピングモータ、または１回転を分割することができるブラシレス電気モータであってもよい。
【００８０】
一部の例では、１または複数の膝モータユニット９０は、圧電モータまたは超音波モータであってもよい。
【００８１】
一部の例では、１または複数の腰モータユニット１００は、圧電モータまたは超音波モータであってもよい。
【００８２】
一部の例では、１または複数の腰モータユニット１００は、リニアアクチュエータであってもよい。一部の例では、１または複数の膝モータユニット９０はリニアアクチュエータであってもよい。
【００８３】
一部の例では、１または複数の腰モータユニット１００は、標準的な液圧式シリンダまたは空気圧シリンダを含んでいてもよい。一部の例では、１または複数の膝モータユニットは、標準的な液圧式シリンダまたは空気圧シリンダを含んでいてもよい。
【００８４】
一般に、１または複数の腰モータユニット１００が電子サーボモータを含むとき、電子サーボモータは効率的であり、かつ出力密度が高くてもよい。電子サーボモータは高ガウス永久磁石およびステップダウンギアを提供してもよく、高トルクおよび反応運動を提供してもよい。
【００８５】
一般に、１または複数の膝モータユニット９０が電子サーボモータを含むとき、電子サーボモータは効率的であり、かつ出力密度が高くてもよい。電子サーボモータは高ガウス永久磁石およびステップダウンギアを提供してもよく、高トルクおよび反応運動を提供してもよい。
【００８６】
一部の例では、ばねは、１または複数の膝モータユニット９０のモータアクチュエータの一部として設計され、それによって力制御が改善されてもよい。
【００８７】
一部の例では、ばねは、１または複数の腰モータユニット１００のモータアクチュエータの一部として設計され、それによって力制御が改善されてもよい。
【００８８】
一般に、電動外骨格ユニット１０は、歩行方式で動くように構成されてもよい。歩行方式とは、一部の例では、外骨格が前傾しながら、転倒を防止する一連の動きとして説明される。電動外骨格ユニット１０の前傾は、安定した姿勢から電動外骨格ユニット１０を動かすように構成されてもよく、一般に、結果として前方への一歩となる。
【００８９】
転倒を防止する一連の動きは、電動外骨格ユニット１０の安定性および／または不安定性を増加することによって、さらに最適化されてもよい。一部の例では、不安定性を増すことは、電動外骨格ユニット１０内の重量の配分を変化させることによって促進されてもよい。一部の例では、電動外骨格ユニット１０の重量配分は、少なくとも２つのモータ、１または複数の膝モータユニット９０および１または複数の腰モータユニット１００を膝関節３０の上に配置することによって構成されてもよい。
【００９０】
一部の例では、少なくとも２つのモータ、一般に、１または複数の膝モータユニット９０および１または複数の腰モータユニット１００が、大腿部部分７０に結合されるとき、電動外骨格ユニット１０を操作するために必要なトルクのレベルは次の場合よりも少なくてもよい。１または複数の膝モータユニット９０が電動外骨格ユニットの別の支持部分、たとえば電動外骨格ユニット１０のふくらはぎ部分６０に結合され、１または複数の腰モータユニット１００が電動外骨格ユニットの支持部分であるふくらはぎ部分６０の上部、たとえば電動外骨格ユニット１０の大腿部部分７０に結合される場合よりも少なくてもよい。
【００９１】
一般に、電動外骨格ユニット１０は、２つのモータ、たとえば、１または複数の膝モータユニット９０および１または複数の腰モータユニット１００が大腿部部分７０に結合されるときには、膝モータユニット９０が電動外骨格ユニット１０のふくらはぎ部分に結合され、腰モータユニット１００がふくらはぎ部分より上部に結合される例よりも、比較的簡単にユーザ５に取り付けられてもよい。
【００９２】
一部の例では、電動外骨格ユニット１０は、２つのモータ、たとえば、１または複数の膝モータユニット９０および１または複数の腰モータユニット１００が大腿部部分７０に結合されるときには、膝モータユニット９０が電動外骨格ユニット１０のふくらはぎ部分に結合され、腰モータユニット１００がふくらはぎ部分より上部に結合される例よりも、比較的簡単にユーザ５から取り外されてもよい。
【００９３】
一部の例では、電動外骨格ユニット１０は、２つのモータ、たとえば、１または複数の膝モータユニット９０および１または複数の腰モータユニット１００が大腿部部分７０に結合されるときには、膝モータユニット９０が電動外骨格ユニット１０のふくらはぎ部分に結合され、腰モータユニット１００がふくらはぎ部分より上部に結合される例よりも、比較的簡単にユーザ５に操作され、ユーザ５に対して調整されてもよい。
【００９４】
一部の例では、２つのモータ、たとえば、１または複数の膝モータユニット９０および１または複数の腰モータユニット１００が大腿部部分７０に結合されるときには、ユーザ、および他人に対する電動外骨格ユニット１０の外側の可視性は、膝モータユニット９０が電動外骨格ユニット１０のふくらはぎ部分に結合され、腰モータユニット１００がふくらはぎ部分より上部に結合される場合よりも低減されてもよい。
【００９５】
一部の例では、２つのモータ、たとえば、１または複数の膝モータユニット９０および１または複数の腰モータユニット１００が大腿部部分７０に結合されるときには、電動外骨格ユニット１０は、電動外骨格ユニット１０のユーザ、および他人にとって、膝モータユニット９０が電動外骨格ユニット１０のふくらはぎ部分に結合され、腰モータユニット１００がふくらはぎ部分より上部に結合される場合よりも、かさばって見えなくてもよい。
【００９６】
図３は、一般に大腿部部分７０である一部分の拡大図を示す。
【００９７】
一部の例では、大腿部部分７０は、電動外骨格ユニット１０内の上部支持部分であってもよい。
【００９８】
一部の例では、少なくとも２つのモータ、一般に、１または複数の膝モータユニット９０および１または複数の腰モータユニット１００が大腿部部分７０に結合される。前述したように、少なくとも２つのモータ、一般に、１または複数の膝モータユニット９０および１または複数の腰モータユニット１００が大腿部部分７０に結合されるとき、電動外骨格ユニット１０を操作するために必要なトルクは次の場合よりも少なくてもよい。１または複数の膝モータユニット９０が電動外骨格ユニットの別の支持部分、たとえば電動外骨格ユニット１０のふくらはぎ部分６０に結合され、１または複数の腰モータユニット１００が電動外骨格ユニットの支持部分であるふくらはぎ部分６０の上部、たとえば電動外骨格ユニット１０の大腿部部分７０に結合される場合よりも少なくてもよい。
【００９９】
本明細書で論じた様々な例の特徴は、本明細書で論じた別の実施形態とともに用いてもよい。本発明の実施形態の説明は、例示および説明の目的で示したものであり、完全であること、または本発明を開示した正確な形に限定することを目的とするものではない。当業者には、前述の教示に照らして、多くの修正、変形、代替、変更および同等物が可能であることが理解されるであろう。したがって、添付する請求項がこれらのすべての修正および変更を本発明の真の精神の範囲内にあるものとして網羅するように意図されることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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