ES2891023T3

ES2891023T3 - Ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con accionador

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Publication number: ES2891023T3
Application number: ES17806408T
Authority: ES
Original assignee: Suncall Corp; Kyoto Institute of Technology NUC; Kyoto University NUC
Current assignee: Suncall Corp; Kyoto Institute of Technology NUC; Kyoto University NUC
Priority date: 2016-06-01
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2022-01-25
Anticipated expiration: 2037-05-19
Also published as: JP2017213246A; ES2946488T3; US11534359B2; WO2017208851A1; JP6148766B1; EP3878420B1; EP3466395A4; EP3466395B1; EP3466395A1; US20200315899A1; EP3878420A1

Abstract

Una ortesis de rodilla, tobillo y pie (1) equipada con un accionador que comprende una abrazadera (10) del lado del muslo que se acoplará al muslo del usuario; una abrazadera del lado de la extremidad inferior (30) que se acoplará a la extremidad inferior del usuario, estando la abrazadera del lado de la extremidad inferior (30) conectada a la abrazadera del lado del muslo (10) de modo de ser giratoria alrededor de la articulación de la rodilla del usuario; una unidad de accionamiento (100) acoplada a la abrazadera del lado del muslo (10) y capaz de impartir fuerza de asistencia alrededor de la articulación de la rodilla a la abrazadera del lado de la extremidad inferior (30); un medio de detección de orientación del muslo (510, 511, 515) capaz de detectar una señal relacionada con el ángulo con respecto a un ángulo de articulación de la cadera (θn) que es un ángulo de oscilación hacia adelante y hacia atrás del muslo del usuario; y un dispositivo de control (500) que gestiona el control operativo para la unidad de accionamiento (100), donde la ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con el accionador (1) se caracteriza porque el medio de detección de orientación del muslo (510) incluye un sensor de velocidad angular triaxial (511) que está configurado para detectar una velocidad angular del muslo del usuario y un sensor de aceleración triaxial (515) que está configurado para detectar una aceleración del muslo del usuario, el dispositivo de control (500) está configurado para calcular un primer ángulo de Euler en función de los datos de velocidad angular que se obtienen al realizar la eliminación de la deriva, utilizando datos de velocidad angular recibidos del sensor de velocidad angular triaxial (511) cuando el usuario está en reposo, en datos de velocidad angular recibidos del sensor de velocidad angular triaxial (511) en un punto de muestreo (Sn), para calcular un ángulo de Euler combinado en el punto de muestreo (Sn) combinando un componente de alta frecuencia del primer ángulo de Euler y un componente de baja frecuencia de un segundo ángulo de Euler calculado en función de los datos de aceleración del sensor de aceleración triaxial (515) en el punto de muestreo (Sn), para calcular un ángulo de fase del muslo (φn) en el punto de muestreo (Sn) basado en un ángulo de la articulación de la cadera (θn) calculado a partir del ángulo de Euler combinado y una velocidad angular de la articulación de la cadera (ωn) calculada a partir del ángulo de la articulación de la cadera (θn), para aplicar el ángulo de fase del muslo (φn) en el punto de muestreo (Sn) a un dato de control de la fuerza de asistencia, que se almacena en el dispositivo de control (500) por adelantado e indica la relación entre el ángulo de fase del muslo (φn) y un tamaño de la fuerza de asistencia que se impartirá a la parte inferior la abrazadera lateral de la pierna (30), para obtener el tamaño de la fuerza de asistencia que se impartirá a la abrazadera lateral de la extremidad inferior (30) en el punto de muestreo (Sn), y para ejecutar el control operativo para la unidad del accionador (100) de modo que la fuerza de asistencia que tiene el tamaño se emita.

Description

DESCRIPCIÓN

Ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con accionador

CAMPO DE LA INVENCIÓN

[0001] La presente invención se refiere a una ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con un accionador. ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA

[0002] Las ortesis de rodilla, tobillo y pie para apoyar una articulación de rodilla se utilizan como dispositivos de asistencia o rehabilitación de la marcha para personas con discapacidad de las piernas o personas con parálisis debido a un accidente cerebrovascular o similar, y también se proponen ortesis de rodilla, tobillo y pie equipadas con accionador que están equipadas con una unidad accionadora que incluye un accionador tal como un motor eléctrico para asistir al movimiento de una pierna (ver las bibliografías de patentes 1 a 3 a continuación).

[0003] Específicamente, las ortesis de pie de tobillo equipadas con accionador convencionales incluyen una abrazadera del lado del muslo que se une al muslo de un usuario, una abrazadera del lado de la extremidad inferior que se une a la extremidad inferior del usuario y se conecta a la abrazadera del lado del muslo para que se pueda girar alrededor de la articulación de la rodilla del usuario, un accionador acoplado a la abrazadera del lado del muslo y capaz de impartir una fuerza de asistencia alrededor de la articulación de la rodilla a la abrazadera del lado de la extremidad inferior, un sensor de ángulo de la extremidad inferior para detectar el ángulo de giro de la extremidad inferior alrededor de la articulación de la rodilla con respecto al muslo, y un dispositivo de control para gestionar el control operativo del accionador, y se configuran de manera que el dispositivo de control ejecute el control operativo para el accionador en función de una señal de detección del sensor de ángulo de la extremidad inferior.

[0004] Es decir, las ortesis de rodilla, tobillo y pie equipadas con accionador convencionales anteriores detectan el movimiento de la extremidad inferior (el ángulo de la extremidad inferior alrededor de la articulación de la rodilla con respecto al muslo), que es un sitio objetivo de control al que el accionador debe impartir una fuerza de asistencia, por medio del sensor de ángulo de la extremidad inferior, y realizar un control operativo para el accionador de modo que la fuerza de asistencia que tiene un tamaño y una dirección calculadas en función del movimiento de la extremidad inferior se imparta a la extremidad inferior.

[0005] Sin embargo, en caso de parálisis debido a un accidente cerebrovascular o similar, aunque el movimiento de marcha del muslo (movimiento de oscilación hacia adelante y hacia atrás del muslo alrededor de la articulación de la cadera) se puede realizar con relativa normalidad, el movimiento de marcha de la extremidad inferior (movimiento de oscilación hacia adelante y hacia atrás de la extremidad inferior alrededor de la articulación de la rodilla) a menudo no se puede realizar normalmente.

[0006] En tal caso, dado que las ortesis de rodilla, tobillo y pie equipadas con accionador convencionales realizan un control operativo para el accionador en función del movimiento de la extremidad inferior que es incapaz de moverse normalmente, existe la posibilidad de que no se pueda proporcionar una fuerza de asistencia de marcha adecuada.

[0007] Mientras tanto, se propone un dispositivo de asistencia de marcha que incluye una unidad de impartición para impartir fuerza de asistencia, una unidad de control para realizar el control operativo para la unidad de impartición, una unidad de detección para detectar al menos uno de un ángulo de articulación de cadera y una velocidad angular de articulación de cadera, y una unidad de cálculo para calcular el ángulo de fase del muslo en función de un resultado de detección de la unidad de detección, y que está configurada de modo que la unidad de control realice el control operativo para la unidad de impartición en función del ángulo de fase (véase la Bibliografía de Patente 4 a continuación).

[0008] Sin embargo, el dispositivo de asistencia de marcha de la bibliografía de patentes 4 también detecta el movimiento de un sitio objetivo de control al que se le debe impartir fuerza de asistencia y realiza el control operativo para la unidad de impartición que imparte fuerza de asistencia al muslo, que es el sitio objetivo de control, en función de un resultado de detección, y por lo tanto se basa en la misma idea técnica que las ortesis de rodilla, tobillo y pie equipadas con accionador descritas en las bibliografías de patentes 1 a 3.

DOCUMENTO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

Bibliografía de Patentes

[0009] El documento US 2015/190923 A1 describe una ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con accionador según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 4.

Bibliografía de patentes 1: documento JP 5724312B

Bibliografía de patentes 2: documento JP 5799608B

Bibliografía de patentes 3: documento JP 5386253B

Bibliografía de patentes 4: documento JP 2016-002408A

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

[0010] La presente invención se ha concebido en vista de tal técnica convencional, y un objeto de la presente invención es proporcionar una ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con accionador que incluye un accionador capaz de impartir una fuerza de asistencia de marcha alrededor de una articulación de rodilla a una extremidad inferior, la ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con accionador es capaz de impartir una fuerza de asistencia de marcha adecuada a la extremidad inferior según un estado de marcha durante un ciclo de marcha, incluso para un usuario que tiene dificultades para realizar un movimiento normal de marcha de la extremidad inferior.

[0011] Con el fin de lograr el objeto, un primer aspecto de la presente invención proporciona una ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con accionador según la reivindicación 1.

[0012] La ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con accionador según el primer aspecto de la presente invención hace posible impartir una fuerza de asistencia de marcha adecuada a la extremidad inferior del usuario en respuesta al estado de marcha en el ciclo de marcha, incluso para un usuario que tiene dificultad para realizar el movimiento normal de marcha de la extremidad inferior, ya que el dispositivo de control está configurado para calcular un ángulo de fase del muslo en función de la señal relacionada con el ángulo relacionado con el ángulo de la articulación de la cadera que se detecta mediante los medios de detección de orientación del muslo, aplicar el ángulo de fase del muslo a los datos de control de la fuerza de asistencia, que se almacena en el dispositivo de control de antemano e indica la relación entre el ángulo de fase del muslo y el tamaño de la fuerza de asistencia que se impartirá a la abrazadera del lado de la extremidad inferior, para obtener el tamaño de la fuerza de asistencia que se impartirá a la abrazadera del lado de la extremidad inferior en este punto de muestreo, y ejecutar el control operativo para la unidad accionadora de modo que se emita la fuerza de asistencia que tiene el tamaño.

[0013] Preferentemente, el dispositivo de control está configurado para trazar el ángulo de la articulación de la cadera y la velocidad angular de la articulación de la cadera que se ha utilizado al calcular el ángulo de fase del muslo para obtener un diagrama de trayectoria que indica el movimiento cíclico del muslo para cada ciclo de marcha.

[0014] Preferentemente, el dispositivo de control está configurado para inhibir una operación de la unidad accionadora en un caso donde una longitud de un vector definido por el ángulo de la articulación de la cadera y la velocidad angular de la articulación de la cadera que se ha utilizado al calcular el ángulo de fase del muslo es menor que un valor umbral predeterminado.

[0015] Preferentemente, la ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con accionador según la presente invención puede incluir un filtro de paso alto que extrae el componente de alta frecuencia del ángulo de la articulación de la cadera.

[0016] En este caso, el dispositivo de control está configurado para diferenciar el componente de alta frecuencia del ángulo de la articulación de la cadera extraído por el filtro de paso alto para obtener la velocidad angular de la articulación de la cadera.

[0017] Los datos de control de fuerza de asistencia pueden incluir un primer patrón de torsión para evitar la flexión de la rodilla mediante el giro de la abrazadera del lado de la extremidad inferior en dirección de la extensión de la rodilla alrededor de la articulación de la rodilla en una fase de contacto con el talón que incluye un punto temporal de contacto con el talón cuando el talón del usuario entra en contacto con el suelo frente al eje corporal del usuario, un segundo patrón de torsión para evitar la flexión de la rodilla mediante el giro de la abrazadera de la extremidad inferior que se extiende en la dirección alrededor de la articulación de la rodilla en una fase de postura cuando la pierna que entra en contacto con el talón del usuario después del contacto con el talón se mueve relativamente hacia atrás mientras está en contacto con el suelo, un tercer patrón de torsión para asistir a elevar la pierna girando la abrazadera del lado de la extremidad inferior alrededor de la articulación de la rodilla en la dirección de flexión de la rodilla en una etapa inicial de una fase de oscilación en la que la pierna del usuario que entra en contacto con el suelo desde el final de la fase de postura se eleva y se mueve relativamente hacia adelante, y un cuarto patrón de torsión para girar la abrazadera del lado de la extremidad inferior alrededor de la articulación de la rodilla en una etapa posterior de la fase de oscilación.

[0018] Con el fin de lograr el objeto, un segundo aspecto de la presente invención proporciona una ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con accionador según la reivindicación 4.

[0019] La ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con accionador según el segundo aspecto de la presente invención también hace posible impartir una fuerza de asistencia de marcha adecuada a la extremidad inferior del usuario en respuesta al estado de la marcha en el ciclo de marcha incluso para un usuario que tiene dificultad para realizar el movimiento normal de marcha de la extremidad inferior.

[0020] Si la velocidad angular de la articulación de la cadera cuando el muslo del usuario se balancea hacia adelante y hacia atrás en referencia al eje corporal del usuario se denomina positiva y negativa, respectivamente, el dispositivo de control puede reconocer como programación de contacto con el talón el punto temporal en el que la velocidad angular calculada de la articulación de la cadera avanza un ángulo de fase predeterminado desde el momento en el que la velocidad angular calculada de la articulación de la cadera alcanza cero a partir de un valor positivo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0021]

La FIG. 1 es una vista en perspectiva de una ortesis de rodilla, tobillo y pie seg[un una realización de la presente invención.

La FIG. 2 es una vista frontal parcial de la ortesis de rodilla, tobillo y pie.

La FIG. 3 es una vista en perspectiva en despiece parcial vista desde el lado externo en la dirección de la anchura de un usuario de la ortesis de rodilla, tobillo y pie.

La FIG. 4 es una vista en perspectiva en despiece parcial vista desde el lado interno en la dirección de la anchura de un usuario de la ortesis de rodilla, tobillo y pie.

La FIG. 5 es una vista en perspectiva en despiece de un andador de muslo y un andador de extremidad inferior de la ortesis de rodilla, tobillo y pie.

La FIG. 6 es una vista en sección transversal longitudinal parcial de una unidad accionadora de la ortesis de rodilla, tobillo y pie.

La FIG. 7 es una vista posterior tomada a lo largo de una línea VII-VII en la FIG. 2.

La FIG. 8 es un diagrama de bloques en relación con un procedimiento para calcular un ángulo de la articulación de la cadera de la ortesis de rodilla, tobillo y pie.

La FIG. 9 es un diagrama de trayectoria obtenido trazando el ángulo de la articulación de la cadera 0 y la velocidad angular de la articulación de la cadera w, que se calculan mediante un dispositivo de control de la ortesis de rodilla, tobillo y pie, durante un ciclo de marcha.

La FIG. 10 es una gráfica obtenida trazando ángulos de fase del muslo 9 calculados por el dispositivo de control para cada ciclo de marcha.

La FIG. 11 es un diagrama esquemático de estados de marcha que cambian durante un ciclo de marcha.

La FIG. 12 es una gráfica que muestra un ejemplo de un dato de control de fuerza de asistencia que indica una relación entre los estados de marcha durante un ciclo de marcha y una fuerza de asistencia que será emitida por la unidad accionadora.

La FIG. 13 es un diagrama de flujo de un modo de control operativo del accionador ejecutado por el dispositivo de control.

REALIZACIÓN PARA REALIZAR LA INVENCIÓN

[0022] A continuación, se describirá una realización de la ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con accionador según la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos.

[0023] Las FIGS. 1 y 2 muestran respectivamente una vista en perspectiva y una vista frontal parcial de una ortesis de rodilla, tobillo y pie 1 según la presente realización.

[0024] Las FIGS. 3 y 4 muestran, respectivamente, vistas en perspectiva en despiece parcial vistas desde el lado externo y el lado interno en la dirección de la anchura de un usuario de la ortesis de rodilla, tobillo y pie 1.

[0025] La ortesis de rodilla, tobillo y pie 1 es un dispositivo para ser usado por una persona con discapacidad de las piernas o un usuario con hemiplejia debido a un accidente cerebrovascular o similar para asistencia de marcha o para rehabilitación, y está configurado para ser capaz de impartir fuerza de asistencia de marcha a la extremidad inferior del usuario por una unidad accionadora proporcionada 100.

[0026] Específicamente, como se muestra en las FIGS. 1 a 4, la ortesis de rodilla, tobillo y pie 1 incluye una abrazadera del lado del muslo 10 que se unirá al muslo del usuario, una abrazadera del lado de la extremidad inferior 30 que se unirá a la extremidad inferior del usuario, y una unidad accionadora 100 acoplada a la abrazadera del lado del muslo 10 y capaz de impartir fuerza de asistencia alrededor de una articulación de rodilla a la abrazadera del lado de la extremidad inferior 30.

[0027] En la presente realización, la abrazadera del lado del muslo 10 tiene un acoplamiento para el muslo 15 que se une al muslo del usuario y un andador de muslo 20 conectado al acoplamiento de muslo 15.

[0028] El acoplamiento de muslo 15 puede adoptar diversas formas siempre y cuando se pueda acoplar al muslo del usuario.

[0029] En la presente realización, como se muestra en la FIG. 1, el acoplamiento de muslo 15 está en una forma cilíndrica que tiene un orificio de fijación con un tamaño tal que el muslo del usuario puede insertarse y el acoplamiento de muslo se ajusta al muslo.

[0030] Como se muestra en las FIGS. 1 a 4, el andador de muslo 20 tiene un primer andador de muslo 20(1) que se extiende verticalmente a lo largo del muslo del usuario en el lado externo en la dirección de la anchura del usuario.

[0031] En la presente realización, como se muestra en las FIGS. 1 a 4, el andador de muslo 20 tiene además un segundo andador de muslo 20(2) que se extiende verticalmente a lo largo del muslo del usuario en el lado interno en la dirección de la anchura del usuario para estar opuesto al primer andador de muslo 20(1) con el muslo del usuario insertado en el acoplamiento de muslo 10 intermedio.

[0032] En la presente realización, la abrazadera del lado de la extremidad inferior 30 tiene un acoplamiento para la extremidad inferior 35 que se une a la extremidad inferior del usuario y un andador para la extremidad inferior 40 conectado al acoplamiento para la extremidad inferior 35.

[0033] El acoplamiento de la extremidad inferior 35 puede adoptar diversas formas siempre y cuando se pueda unir a la extremidad inferior del usuario.

[0034] En la presente realización, como se muestra en la FIG. 1, el acoplamiento de la extremidad inferior 35 está en una forma cilíndrica que tiene un orificio de unión con un tamaño tal que la extremidad inferior del usuario puede insertarse y el acoplamiento de la extremidad inferior se ajusta a la extremidad inferior.

[0035] Como se muestra en las FIGS. 1 a 4, el andador de la extremidad inferior 40 tiene un primer andador de la extremidad inferior 40(1) que se extiende verticalmente a lo largo de la extremidad inferior del usuario en el lado externo en la dirección de la anchura del usuario.

[0036] En la presente realización, como se muestra en las FIGS. 1 a 4, el andador de la extremidad inferior 40 tiene además un segundo andador de la extremidad inferior 40(2) que se extiende verticalmente a lo largo de la extremidad inferior del usuario en el lado interno en la dirección de la anchura del usuario para estar opuesto al primer andador de la extremidad inferior 40(1) con la extremidad inferior del usuario insertada en el acoplamiento de la extremidad inferior 30 en el medio.

[0037] En la presente realización, la abrazadera del lado inferior de la pierna 30 tiene además un acoplamiento para el pie 65 en el que el usuario coloca un pie, y un andador para el pie 60 que sostiene el acoplamiento de pie 65 y conectado al andador de la extremidad inferior 40.

[0038] La abrazadera del lado de la extremidad inferior 30 está conectada a la abrazadera del lado del muslo 10 para que pueda girar alrededor de la articulación de la rodilla del usuario.

[0039] Es decir, el andador de la extremidad inferior 40 está conectado al andador del muslo 20 para que pueda girar alrededor de un eje oscilante X de la articulación de la rodilla del usuario.

[0040] Como se describió anteriormente, en la presente realización, el andador de muslo 20 tiene el primer y segundo andadores de muslo 20(1), 20(2), y el andador de la extremidad inferior 40 tiene el primer y segundo andadores de extremidad inferior 40(1), 40(2).

[0041] Por consiguiente, el primer andador de extremidad inferior 40(1) está conectado al primer andador de muslo 20(1) para que pueda girar alrededor del eje de oscilación X, y el segundo andador de extremidad inferior 40(2) está conectado al segundo andador de muslo 20(2) para que pueda girar alrededor del eje de oscilación X.

[0042] La FIG. 5 muestra una vista en perspectiva en despiece del andador de muslo 20 y el andador de la extremidad inferior 40.

[0043] Como se muestra en la FIG. 5, el andador de muslo 20 tiene un cuerpo principal de andador de muslo que se extiende verticalmente 21 y un par de piezas de conexión 22a, 22b fijadas al cuerpo principal del andador de muslo 21 mediante fijación, soldadura o similares para intercalar una parte de extremo inferior del cuerpo principal de andador de muslo 21.

[0044] El par de piezas de conexión 22a, 22b consiste en una pieza de conexión externa 22a colocada en el lado más lejano de la pierna del usuario que el cuerpo principal del andador de muslo 21, y una pieza de conexión interna 22b colocada en el lado más cercano de la pierna del usuario que el cuerpo principal del andador de muslo 21.

[0045] Al estar interpuesta entre el par de piezas de conexión 22a, 22b, el andador de la extremidad inferior 40 está conectado al par de piezas de conexión 22a, 22b para ser giratoria alrededor del eje de oscilación X.

[0046] Específicamente, los orificios de unión 23, 43 en la dirección de anchura del usuario se forman de forma coaxial con el eje de oscilación X en el par de piezas de conexión 22a, 22b y en la parte superior del andador para la extremidad inferior 40.

[0047] El primer andador de muslo 20(1) y el primer andador de extremidad inferior 40(1), que se colocan en el lado donde se va a proporcionar la unidad de accionamiento 100 (en el lado externo en la dirección de anchura de usuario que la pierna correspondiente del usuario), se conectan a través de un primer conector giratorio 50(1) para que se pueda girar alrededor del eje oscilante X.

[0048] El primer conector giratorio 50(1) tiene un primer miembro roscado internamente 51(1) y un primer miembro roscado externamente 55(1) que se conectan de forma separable entre sí en los orificios de acoplamiento 23, 43.

[0049] El primer miembro roscado internamente 51(1) tiene una parte cilíndrica 52 que se inserta en el orificio de acoplamiento 23 desde el lado de la pieza de conexión interna 22b y una parte de brida 53 que se extiende radialmente hacia afuera desde la parte cilíndrica 52 en un lugar más cercano a la pierna del usuario que el orificio de acoplamiento 23, y la parte cilíndrica 52 tiene un orificio roscado que está abierto hacia el lado del extremo libre.

[0050] El primer miembro roscado externamente 55(1) tiene una parte cilíndrica 56 que se inserta en el orificio de acoplamiento 23 desde el lado de la pieza de conexión externa 22a y una proyección de engranaje 57 que se extiende desde la parte cilíndrica 56 en un lugar más alejado de la pierna del usuario que el orificio de acoplamiento 23.

[0051] La parte cilíndrica 56 del primer miembro roscado externamente 55(1) tiene una rosca externa que se atornilla en el orificio roscado del primer miembro roscado internamente 51(1) en los orificios de acoplamiento 23, 43.

[0052] Al atornillar la rosca externa formada en el primer miembro roscado externamente 55(1) en la rosca interna del primer miembro roscado internamente 51(1) en los orificios de acoplamiento 23, 43, el primer andador de extremidad inferior 40(1) se conecta al primer andador de muslo 20(1) para que sea capaz de oscilar.

[0053] El segundo andador de muslo 20(2) y el segundo andador de la extremidad inferior 40(2), que se colocan en el lado interno en la dirección de anchura de usuario que la pierna correspondiente del usuario, se conectan a través de un segundo conector giratorio 50(2) para ser giratorio alrededor del eje de giro X.

[0054] El segundo conector giratorio 50(2) tiene un segundo miembro roscado internamente 51(2) y un segundo miembro roscado externamente 55(2) que se conectan de forma separable entre sí en los orificios de acoplamiento 23, 43.

[0055] El segundo miembro roscado internamente 51(2) tiene la misma configuración que el primer miembro roscado internamente 51(1).

[0056] El segundo miembro roscado externamente 55(2) tiene la parte cilíndrica 56 que se insertará en el orificio de acoplamiento 23 desde el lado de la pieza de conexión externa 22a y la parte de brida 58 que se extiende radialmente hacia afuera desde la parte cilíndrica 56 en el lado interno en la dirección de anchura de usuario de lo que es el orificio de acoplamiento 23.

[0057] La parte cilíndrica 56 del segundo miembro roscado externamente 55(2) tiene una rosca externa que se atornilla en el orificio roscado del segundo miembro roscado internamente 51(2) en los orificios de acoplamiento 23, 43.

[0058] Al atornillar la rosca externa formada en el segundo miembro roscado externamente 55(2) en la rosca interna del segundo miembro roscado internamente 51(2) en los orificios de fijación 23, 43, el segundo muslo de extremidad inferior 40(2) está conectado al segundo andador de muslo 20(2) para ser capaz de oscilar.

[0059] El número de referencia 53a en la FIG. 5 es una proyección radialmente hacia afuera proporcionada en la parte de brida 53 y se acopla con una depresión formada en la pieza de conexión interna 22b, y por lo tanto el miembro roscado internamente 51 se retiene para que sea incapaz de giro relativo alrededor del eje con respecto a la pieza de conexión interna 22b (es decir, el andador de muslo 20).

[0060] En la presente realización, la ortesis de rodilla, tobillo y pie 1 tiene además, como se muestra en las figuras 1 a 4, un miembro de bloqueo 70 para inhibir el giro del andador de la extremidad inferior 40 alrededor del eje de oscilación X con respecto al andador del muslo 20.

[0061] El miembro de bloqueo 70 está configurado para ser capaz de alcanzar un estado bloqueado (el estado que se muestra en las FIGS. 1 a 4) donde el andador de muslo 20 y el andador de extremidad inferior 40 están rodeados por el miembro de bloqueo 70 para conectar ambos andadores 20, 40 y evitar que el andador de extremidad inferior 40 gire relativamente alrededor del eje de oscilación X con respecto al andador de muslo 20, y un estado cancelado donde la conexión entre el andador de muslo 20 y el andador de extremidad inferior 40 se cancela para permitir que el andador de extremidad inferior 40 gire relativamente alrededor del eje de oscilación X con respecto al andador de muslo 20.

[0062] En la presente realización, el miembro de bloqueo 70 tiene un primer miembro de bloqueo 70(1) colocado en el lado externo en la dirección de anchura del usuario y que actúa sobre el primer andador de muslo 20(1) y el primer andador de extremidad inferior 40(1), y un segundo miembro de bloqueo 70(2) colocado en el lado interno en la dirección de anchura del usuario y que actúa sobre el segundo andador de muslo 20(2) y el segundo andador de extremidad inferior 40(2).

[0063] En la presente realización, como se muestra en la FIG. 5, una superficie de extremo superior 45 del andador de extremidad inferior 40 (la superficie de extremo orientada hacia el andador de muslo 20) es una superficie inclinada de modo que la distancia radial desde el eje de oscilación X aumenta de un lado hacia el otro lado alrededor del eje de oscilación X, y una superficie de extremo inferior 25 del andador de muslo 20 (la superficie de extremo orientada hacia el andador de extremidad inferior 40) es una superficie inclinada correspondiente a la superficie de extremo superior 45 del andador de extremidad inferior 40.

[0064] Debido a esta configuración, se permite que el andador de la extremidad inferior 40 gire solo hacia un lado alrededor del eje de oscilación X con respecto al andador de muslo 20 (en la dirección en la que la extremidad inferior del usuario está flexionada con respecto al muslo) y se permite que gire hacia el otro lado de modo que la extremidad inferior se extienda con respecto al muslo pero no gire más.

[0065] La FIG. 6 es una vista en sección transversal longitudinal parcial de la unidad accionadora 100.

[0066] Como se muestra en las FIGS. 1 a 4 y 6, la unidad accionadora 100 incluye un andador superior 120, un andador inferior 340 conectado al andador superior 120 para que pueda girar alrededor de un eje de pivote Y, un accionador 110 tal como un motor eléctrico para emitir fuerza motriz para girar el andador inferior 340 alrededor del eje de pivote Y, un cuerpo de conexión superior 360 que conecta el andador superior 340 al andador de muslo 20, un cuerpo de conexión central de giro 180 para colocar el eje de pivote Y coaxialmente con el eje de oscilación X y un cuerpo de conexión inferior 370.

[0067] El andador superior 120 y el andador inferior 340 están provistos respectivamente de un orificio de acoplamiento del andador superior 120a y un orificio de unión del andador inferior 140a dispuestos coaxialmente con el eje de pivote Y.

[0068] Un eje de conexión giratorio 151 está fijado al orificio de acoplamiento del andador inferior 140a, el eje de conexión giratorio 151 está soportado por el orificio de fijación del andador superior 120a a través de los miembros de soporte 155 de modo que pueda girar axialmente, y de este modo el andador inferior 340 está conectado al andador superior 120 de modo que pueda girar alrededor del eje de pivote Y.

[0069] El accionador 110 tiene una fuente de accionamiento 111 tal como un motor eléctrico y un mecanismo de transmisión 115 para transmitir la fuerza motriz emitida por la fuente de accionamiento 111 al andador inferior 340.

[0070] La fuente de accionamiento 111 se fija a la superficie externa del andador superior 120.

[0071] En la presente realización, como se muestra en la FIG. 6, la fuente de accionamiento 111 está fijada a la superficie exterior del andador superior 120, con un eje de salida 111a que se extiende hacia abajo.

[0072] En la presente realización, como se muestra en la FIG. 6, el mecanismo de transmisión 115 incluye un engranaje cónico del lado de accionamiento 116 soportado por el eje de salida 111a para ser incapaz de giro relativo, y un engranaje cónico del lado de accionamiento 117 que está conectado al andador inferior 340 para girar integralmente con el andador inferior 340 alrededor del eje de pivote Y y que está engranado con el engranaje cónico del lado de accionamiento 116.

[0073] La unidad de accionamiento 100 puede tener un sensor (no mostrado) para detectar el ángulo de giro axial del eje de conexión giratorio 151, y puede reconocer el ángulo de giro del andador inferior 340 alrededor del eje de pivote Y al detectar el ángulo de giro axial del eje de conexión giratorio 151 con el sensor.

[0074] Como se muestra en las Figuras 3 y 4, el cuerpo de conexión superior 360 tiene un orificio de acoplamiento 361 provisto en el primer andador de muslo 20(1) para ser paralelo al eje de pivote Y y abierto hacia afuera en la dirección de anchura de usuario (en la dirección del andador superior 120), y un pasador de engranaje 362 provisto en el andador superior 120 para ser capaz de engranarse con el orificio de engranaje 361.

[0075] En la presente realización, el cuerpo de conexión superior 360 está provisto de un mecanismo de bloqueo.

[0076] Como se muestra en la FIG. 4, el mecanismo de bloqueo tiene una proyección 366 capaz de avanzar y retroceder radialmente desde la superficie externa del pasador de engranaje 362 y capaz de alcanzar una posición de engranaje donde la proyección se proyecta radialmente hacia afuera desde la superficie externa del pasador de engranaje y una posición de cancelación donde la proyección se retira en el pasador de engranaje, un miembro de desviación (no mostrado) para desviar la proyección 366 hacia la posición de engranaje, una depresión (no mostrada) proporcionada en el orificio de engranaje de modo que el pasador de engranaje 362 insertado en el orificio de engranaje 361 se engrana con la proyección 366, y una parte de operación de cancelación 367 para presionar la proyección 366 a una posición de cancelación contra la fuerza de desviación del miembro de desviación en respuesta a la operación manual desde el exterior.

[0077] Tal como se muestra en las FIGS. 4 y 6, el cuerpo de conexión de centro de giro 180 tiene un miembro de conexión de centro de giro del lado de la ortesis proporcionado en el primer andador de muslo 20(1) o el primer andador de extremidad inferior 40(1) para colocarse coaxialmente con el eje de oscilación X, y un miembro de conexión de centro de giro del lado de accionador 185 proporcionado en el andador superior 120 o el andador inferior 340 de modo de colocarse coaxialmente con el eje de pivote Y.

[0078] En la presente realización, la proyección de engranaje 57 del primer conector giratorio 50(1) actúa como el miembro de conexión del centro de giro del lado de la ortesis.

[0079] El miembro de conexión del centro de giro del lado del accionador 185 tiene una parte de engranaje de depresión/proyección del lado del accionador 185a capaz de engranarse de forma extraíble con el miembro de conexión del centro de giro del lado de la ortesis (la proyección de engranaje 57 en la presente realización).

[0080] En la presente realización, como se muestra en la FIG. 6, el andador superior 120 tiene una depresión de engranaje en la que el miembro de conexión del centro de giro del lado de la ortesis (la proyección de engranaje 57 en la presente realización) debe insertarse de manera que sea extraíble y giratoria axialmente, y la depresión de engranaje actúa como la depresión del lado del accionador/parte de engranaje de proyección 185A.

[0081] Como se muestra en las FIGS. 3, 4 y 6, el cuerpo de conexión inferior 370 conecta el andador inferior 340 al primer andador de extremidad inferior 40(1) de modo que el primer andador de extremidad inferior 40(1) se hace girar alrededor del eje de oscilación X con respecto al primer andador de muslo 20(1) en respuesta al movimiento de giro del andador inferior 340 alrededor del eje de pivote Y con respecto al andador superior 120.

[0082] Específicamente, como se muestra en la FIG. 6, el andador inferior 340 tiene una parte de extremo proximal 341 conectada al andador superior 120 a través del eje de conexión giratorio 151 para que pueda girar alrededor del eje de pivote Y, y una parte de extremo distal 345 que se extiende desde la parte de extremo proximal 341 hacia el primer andador de extremidad inferior 40(1).

[0083] Como se muestra, por ejemplo, en la FIG. 6, en la presente realización, la parte de extremo proximal 341 sostiene el engranaje cónico lateral accionado 117 para que se gire integralmente alrededor del eje de pivote Y y, por lo tanto, el engranaje cónico lateral accionado 117 y la parte de extremo proximal 341 se giran integralmente alrededor del eje de pivote Y mediante la potencia de giro del accionador 110.

[0084] En la presente realización, la parte de extremo proximal 341 está en una forma de placa plana sustancialmente vertical.

[0085] Como se muestra en las FIGS. 4 y 6, una superficie de extremo distal 346 de la parte de extremo distal 345 forma una superficie opuesta orientada hacia la superficie externa del primer andador de extremidad inferior 40(1) orientada hacia afuera en la dirección de anchura de usuario.

[0086] La superficie de extremo distal 346 tiene una longitud predeterminada en una dirección de anchura D correspondiente a la dirección de anchura del primer andador de extremidad inferior 40(1) (es decir, la dirección frontal trasera del usuario).

[0087] En la presente realización, la parte de extremo distal 345 está en una forma de placa plana sustancialmente horizontal, y la superficie de extremo distal 346 es sustancialmente rectangular.

[0088] Como se muestra en las FIGS. 4 y 6, el cuerpo de conexión inferior 370 tiene un orificio de soporte 371 formado en la parte de extremo distal 345, un pasador de engranaje 372 alojado en el orificio de soporte 371 de modo de poder avanzar y retroceder, un resorte de desviación 373 para desviar el pasador de engranaje 372 y un brazo de acoplamiento 375 proporcionado en la parte de extremo distal 345.

[0089] El orificio de soporte 371 está abierto a la superficie opuesta en una región intermedia en la dirección de anchura de la superficie opuesta y se extiende en una dirección sustancialmente perpendicular a la superficie externa del primer andador de extremidad inferior 40(1).

[0090] El pasador de engranaje 372 está alojado en el orificio de soporte 371 de modo de poder moverse axialmente para que el pasador de engranaje 372 pueda tomar una posición de proyección donde el extremo distal del pasador de engranaje 372 se proyecta desde la superficie opuesta y una posición retirada donde el pasador de engranaje 372 se inserta profundamente en el orificio de soporte 371 para estar lejos del primer andador de extremidad inferior 40(1) de lo que está en la posición de proyección.

[0091] El resorte de desviación 373 desvía el pasador de engranaje 371 hacia la posición de proyección.

[0092] En la presente realización, el resorte de desviación 373 se interpone entre la parte de extremo proximal del pasador de engranaje 372 y la superficie posterior del orificio de soporte 371.

[0093] Específicamente, en la presente realización, el orificio de soporte 371 se forma en la parte de extremo distal 345 de modo que un lado de extremo se abra a la superficie opuesta y el otro lado de extremo se abra a la superficie posterior opuesta a la superficie opuesta, y el otro lado de extremo del orificio de soporte 371 se cierre mediante una placa de cierre 348 fijada a la superficie posterior de la parte de extremo distal 345. En este caso, la placa de cierre 348 forma la superficie posterior del orificio de soporte 371.

[0094] El brazo de acoplamiento 375 tiene una parte extendida axialmente 376 que se extiende a lo largo del eje de pivote Y desde la superficie opuesta hacia el primer andador de extremidad inferior 40(1).

[0095] Una distancia de separación de dirección de anchura entre la parte extendida axialmente 376 y el pasador de engranaje 372 se establece de modo que el primer andador de extremidad inferior 40(1) se pueda colocar entre la parte extendida axialmente 376 y el pasador de engranaje 372 con respecto a la dirección de anchura del andador inferior 340.

[0096] Es decir, la distancia de separación de la dirección de la anchura entre el pasador de engranaje 372 y la parte extendida axialmente 376 es mayor que la anchura del primer muslo de la extremidad inferior 40(1) de modo que el primer andador de la extremidad inferior 40(1) se puede colocar entre el pasador de engranaje 372 y la parte extendida axialmente 376 con respecto a la dirección frente espalda del usuario.

[0097] Aquí, se describirá ahora una operación para acoplar el andador inferior 340 al primer andador de la extremidad inferior 40(1) mediante el cuerpo de conexión inferior 370.

[0098] La FIG. 7 muestra una vista de extremo tomada a lo largo de una línea VII-VII en la FIG. 2.

[0099] Cuando se conecta el andador inferior 340 al primer andador de la extremidad inferior 40(1) mediante el cuerpo de conexión inferior 370, primero la unidad accionadora 100 se mueve en dirección del eje de pivote Y con respecto al cuerpo de ortesis de rodilla, tobillo y pie a una posición donde el primer andador de la extremidad inferior 40(1) se superpone a la parte extendida axialmente 376 con respecto a la dirección paralela al eje de pivote Y, mientras se coloca el pasador de engranaje 372 en la posición retirada contra la fuerza de desviación del resorte de desviación 373.

[0100] En este momento, preferentemente, el movimiento del pasador de engranaje 372 a la posición retirada se puede realizar a través de la superficie externa del primer andador de la extremidad inferior 40(1).

[0101] Es decir, la unidad de accionamiento 100 puede moverse relativamente hacia el primer andador de extremidad inferior 40(1) de modo que el pasador de engranaje 372 se mueva desde la posición de proyección a la posición retirada, con la superficie externa del primer andador de pierna 40(1) en contacto con el pasador de engranaje 372.

[0102] Este estado se indica mediante líneas discontinuas en la FIG. 7.

[0103] Desde el estado indicado por las líneas discontinuas en la FIG. 7, el giro del andador inferior 340 en una dirección de conexión alrededor del eje de pivote Y (la dirección en sentido horario en la FIG. 7) cancela el contacto entre el pasador de engranaje 372 y el primer andador de extremidad inferior 40(1), y lleva el pasador de engranaje 372 desde la posición retirada a la posición de proyección debido a la fuerza de desviación del resorte de desviación 373.

[0104] Por consiguiente, el primer andador de extremidad inferior 40(1) está intercalado entre el pasador de engranaje 372 y la parte extendida axialmente 376 con respecto a la dirección de anchura del andador inferior 340 (la dirección frontal trasera del usuario) (véase las líneas sólidas en la FIG. 7). Por lo tanto, se logra un estado de enclavamiento donde el primer andador de extremidad inferior 40(1) se hace girar alrededor del eje de oscilación X con respecto al andador de muslo 20 junto con el movimiento de giro del andador inferior 340 alrededor del eje de pivote Y con respecto al andador superior 120 pudiéndose mover el andador inferior 340 relativamente en la dirección longitudinal del andador con respecto al primer andador de extremidad inferior 40(1).

[0105] Al invertir la operación realizada durante el acoplamiento, se puede separar el andador inferior 340 conectado al primer andador de extremidad inferior 40(1) mediante el cuerpo de conexión inferior 370.

[0106] Es decir, cuando el andador inferior 340 está conectado al primer andador de extremidad inferior 40(1) por el cuerpo de conexión inferior 370, el pasador de engranaje 372 está colocado en la posición de proyección debido a la fuerza de desviación del resorte de desviación 373.

[0107] Al presionar el pasador de engranaje 372 en la posición de proyección a la posición retirada contra la fuerza de desviación del resorte de desviación 373 mediante fuerza operativa manual y girar el andador inferior 340 en la dirección de cancelación alrededor del eje de pivote Y (la dirección contraria a las agujas del reloj en la FIG. 7), se logra un estado donde la parte de extremo distal del pasador de engranaje 372 está en contacto con la superficie externa del primer andador de extremidad inferior 40(1) (el estado indicado por las líneas discontinuas en la FIG. 7).

[0108] Posteriormente, al mover relativamente el primer andador de extremidad inferior 40(1) y el andador inferior 340 en direcciones que se separan mutuamente, el andador inferior 340 puede separarse del primer andador de extremidad inferior 40(1).

[0109] Preferentemente, el brazo de engranaje 375 incluye una parte en la dirección de la extensión de la anchura 377 que se extiende desde la parte extendida axialmente 376 hacia el pasador de engranaje 372 con respecto a una dirección de la anchura W de la superficie opuesta y que mira hacia la superficie interna del primer andador de la extremidad inferior 40(1) (la superficie lateral que mira hacia adentro con respecto a la dirección de la anchura del usuario) en un estado en el que el andador inferior 340 está conectado al primer andador de la extremidad inferior 40(1).

[0110] La parte en la dirección de la extensión de la rodilla de la anchura 377 está configurada de manera que la distancia que se separa axialmente entre la parte en la dirección de la extensión de la rodilla de la anchura 377 y la superficie terminal distal 346 es mayor que el grosor del primer andador de extremidad inferior 40(1) de manera que el primer andador de extremidad inferior 40(1) puede colocarse en un espacio de retención 370S (véase la FIG. 4) rodeado por el pasador de engranaje 372, la superficie terminal distal 346 forma la superficie opuesta, la parte extendida axialmente 376 y la parte en la dirección de la extensión de la rodilla de la anchura 377.

[0111] Al proporcionar el brazo de engranaje 375 con la parte en la dirección de la extensión de la rodilla de la anchura 377, se puede evitar de manera eficaz que el andador inferior 340 y el primer andador inferior de la pierna 40(1) se alejen relativamente entre sí en las direcciones del eje de pivote Y cuando el andador inferior 340 está conectado al primer andador inferior de la pierna 40(1) por el cuerpo de conexión inferior 370. Por consiguiente, el desprendimiento no intencional del andador inferior 340 del primer andador de la extremidad inferior 40(1) puede prevenirse de manera eficaz.

[0112] En la presente realización, el brazo de acoplamiento 375 tiene un primer y un segundo brazos de acoplamiento 375(1), 375(2) respectivamente proporcionados en un lado y el otro lado en la dirección de anchura de la superficie opuesta, y es capaz de conectar el andador inferior 340 al primer andador inferior de pierna 40(1) incluso cuando el andador inferior 340 se gira en cualquier dirección alrededor del eje de pivote Y desde el estado indicado por las líneas discontinuas en la FIG. 7.

[0113] Además, en la presente realización, como se muestra en la FIG. 7, el eje oscilante X está descentrado hacia un lado en la dirección de la anchura (la dirección de la parte frente espalda del usuario) del primer andador de la extremidad inferior 40(1) con respecto al centro en la dirección de la anchura (la dirección frente espalda del usuario) del primer andador de extremidad inferior 40(1). En la FIG. 7, el eje de oscilación X está descentrado hacia la parte posterior con respecto a la dirección de la parte frente espalda del usuario con respecto al centro de la dirección de la anchura del primer andador de la extremidad inferior 40(1).

[0114] En este caso, la unidad de accionamiento 100 puede acoplarse a cualquiera del lado del pie izquierdo y el lado del pie derecho de la ortesis rodilla, tobillo y pie 1 colocando el pasador de engranaje 372 en el centro en la dirección de anchura (la dirección de frente espalda del usuario) del andador inferior 40 y configurando el brazo de acoplamiento 375 para que tenga el primer y segundo brazos de acoplamiento 375(1), 375(2) que se colocan respectivamente en un lado y el otro lado en la dirección de anchura del andador inferior 40 (el lado frontal y el lado posterior con respecto a la dirección de frente espalda del usuario) con el pasador de engranaje 372 en el medio.

[0115] Es decir, cuando se acopla la unidad de accionamiento 100 al lado izquierdo del pie de la ortesis de rodilla, tobillo y pie 1, el primer andador de la extremidad inferior 40(1) se puede intercalar entre el pasador de engranaje 372 y el primer brazo de acoplamiento 375(1), y cuando se acopla la unidad de accionamiento 100 al lado derecho del pie de la ortesis de rodilla, tobillo y pie 1, el primer andador de la extremidad inferior 40(1) puede intercalarse entre el pasador de engranaje 372 y el segundo brazo de acoplamiento 375(2).

[0116] En la presente realización, como se muestra en la FIG. 7, la unidad de accionamiento 100 está acoplada de manera que el primer andador de extremidad inferior 40(1) esté intercalado entre el pasador de engranaje 372 y el primer brazo de acoplamiento 375(1) colocado en el lado frontal con respecto a la dirección de frente espalda del usuario, pero cuando se desea aumentar el ángulo de giro del primer andador de extremidad inferior 40(1) con respecto al primer andador de muslo 20(1), la unidad de accionamiento 100 puede estar acoplada de manera que el primer andador de extremidad inferior 40(1) esté intercalado entre el pasador de engranaje 372 y el segundo brazo de acoplamiento 375(2) colocado en el lado posterior con respecto a la dirección de frente espalda del usuario.

[0117] Es decir, cuando el primer andador de la extremidad inferior 40(1) se intercala entre el pasador de engranaje 372 y el primer brazo de acoplamiento 375(1) colocado en el lado frontal con respecto a la dirección de frente espalda del usuario, la orientación inicial del andador inferior 340 (la orientación del andador inferior 340 cuando un usuario se encuentra en una posición sustancialmente vertical con la unidad accionadora 100 acoplada, la orientación indicada por líneas continuas en la FIG. 7) es una orientación alcanzada al girar el andador inferior 340 un ángulo predeterminado a en el sentido de las agujas del reloj alrededor del eje de pivote Y desde la orientación horizontal (la orientación indicada por líneas discontinuas en la FlG. 7) como se ve desde el interior en la dirección de anchura del usuario.

[0118] Aquí, dado el movimiento de la pierna izquierda cuando el usuario que usa la ortesis de rodilla, tobillo y pie 1 equipada con la unidad accionadora 100 en la pierna izquierda camina, el primer andador de extremidad inferior 40(1) se gira en el sentido de las agujas del reloj con respecto al primer andador de muslo 20(1) visto desde el interior en la dirección de anchura del usuario cuando se realiza el movimiento de flexión de la extremidad inferior con respecto al muslo.

[0119] Por consiguiente, en la orientación inicial con la unidad de accionamiento 100 acoplada a la ortesis de rodilla, tobillo y pie 1, suponiendo que el andador inferior 340 se hace girar el ángulo predeterminado a en el sentido de las agujas del reloj alrededor del eje de pivote Y desde una orientación horizontal (la orientación indicada por las líneas discontinuas en la FIG. 7) como se ve desde el interior en la dirección de la anchura del usuario, el intervalo en el que la extremidad inferior se puede presionar en la dirección de flexión con respecto al muslo para asistir al usuario a realizar el movimiento de flexión de la rodilla, es decir, el intervalo de giro en el que el andador inferior 340 se puede girar en el sentido de las agujas del reloj alrededor del eje de pivote Y como se ve desde el interior en la dirección de la anchura del usuario, se reduce en una medida correspondiente al ángulo predeterminado a en referencia a la orientación horizontal.

[0120] Por otra parte, el acoplamiento de la unidad de accionamiento 100 de modo que el primer andador de la extremidad inferior 40(1) se intercala entre el pasador de engranaje 372 y el segundo brazo de acoplamiento 375(2) colocado en el lado posterior con respecto a la dirección de la parte frente espalda del usuario lleva el andador inferior 340 a una orientación en la que el andador inferior 340 se hace girar el ángulo predeterminado a en la dirección contraria a las agujas del reloj alrededor del eje de pivote Y desde la orientación horizontal (la orientación indicada por las líneas discontinuas en la FIG. 7) como se ve desde el interior en la dirección de grosor del usuario.

[0121] Por consiguiente, el intervalo en el que la fuerza de presión se puede impartir en la dirección de flexión de la rodilla para asistir el movimiento de marcha del usuario, es decir, el intervalo de giro en el que el andador inferior 340 se puede girar en el sentido de las agujas del reloj alrededor del eje de pivote Y visto desde el interior en la dirección de anchura del usuario, puede aumentarse en una medida correspondiente al ángulo predeterminado a en referencia a la orientación horizontal.

[0122] Aquí, la estructura de control para la ortesis de rodilla, tobillo y pie 1 según la presente realización se describirá a continuación.

[0123] La ortesis de rodilla, tobillo y pie 1 según la presente realización está configurada para realizar el control operativo para la unidad accionadora 100 que imparte la fuerza de asistencia de marcha a la extremidad inferior, en función de la orientación del muslo del usuario.

[0124] Es decir, la ortesis de rodilla, tobillo y pie 1 está configurada para detectar el movimiento del muslo, que es diferente de la extremidad inferior, que es un sitio objetivo de control, y realizar un control operativo para la unidad accionadora 100 que imparte fuerza de asistencia de marcha a la extremidad inferior, que es un sitio objetivo de control, en función del movimiento del muslo.

[0125] Específicamente, como se muestra en las FIGS. 1 y 3, la ortesis de rodilla, tobillo y pie de la rodilla 1 incluye un medio de detección de orientación del muslo 510 capaz de detectar una señal relacionada con el ángulo con respecto al ángulo de oscilación del muslo del usuario, y un dispositivo de control 500 que gestiona el control operativo para la unidad accionadora 100.

[0126] El medio de detección de orientación del muslo 510 está configurado para detectar la señal relacionada con el ángulo en una pluralidad de puntos de muestreo, cada uno en un momento predeterminado durante un ciclo de marcha y enviar la señal relacionada con el ángulo al dispositivo de control 500.

[0127] El dispositivo de control 500 incluye una unidad de procesamiento que incluye un medio de procesamiento de control para ejecutar el procesamiento basado en una señal recibida del medio de detección de orientación del muslo 510, un miembro operado manualmente o similar; y una unidad de almacenamiento que incluye una ROM que almacena un programa de control, datos de control y similares, un almacenamiento no volátil significa almacenar un valor de configuración o similares de modo que el valor de configuración o similares no se pierda incluso cuando se interrumpe un suministro de energía y se puede reescribir, una RAM que almacena temporalmente datos generados durante el procesamiento por la unidad de procesamiento o similares.

[0128] El dispositivo de control 500 está configurado para calcular un ángulo de fase del muslo en un punto de muestreo en función de la señal relacionada con el ángulo en ese punto de muestreo, aplicar el ángulo de fase del muslo en ese punto de muestreo a los datos de control de fuerza de asistencia que se almacenan en el dispositivo de control 500 de antemano y que indica la relación entre el ángulo de fase del muslo y el tamaño de la fuerza de asistencia que se impartirá a la abrazadera del lado de la extremidad inferior para calcular el tamaño de la fuerza de asistencia que se impartirá a la abrazadera del lado de la extremidad inferior 30 en ese punto de muestreo, y ejecutar el control operativo para la unidad accionadora 100 de modo que se emita la fuerza de asistencia que tiene el tamaño calculado.

[0129] Es decir, el dispositivo de control 500 está configurado para actuar como un medio de cálculo del ángulo de fase del muslo para calcular un ángulo de fase del muslo en un punto de muestreo en función de la señal relacionada con el ángulo en ese punto de muestreo, un medio de cálculo de la fuerza de asistencia para aplicar el ángulo de fase del muslo calculado por el medio de cálculo del ángulo de fase del muslo para asistir a los datos de control de la fuerza que indican la relación entre el ángulo de fase del muslo y el tamaño de la fuerza de asistencia que se impartirá a la abrazadera del lado de la extremidad inferior para calcular el tamaño de la fuerza de asistencia que se impartirá a la abrazadera del lado de la extremidad inferior 30 en ese punto de muestreo, y un medio de control operativo del accionador para ejecutar el control operativo para la unidad accionadora 100 de modo que se emita la fuerza de asistencia que tiene el tamaño calculado por el medio de cálculo de la fuerza de asistencia.

[0130] Por lo tanto, al ejecutar el control de operación para que la unidad de accionamiento 100 imparta fuerza de asistencia de marcha a la extremidad inferior en función del ángulo de fase del muslo, se puede suministrar fuerza de asistencia de marcha adecuada incluso a un usuario con hemiplejia debido a un accidente cerebrovascular o similar.

[0131] Es decir, los dispositivos de asistencia de marcha convencionales configurados para impartir fuerza de asistencia de marcha mediante una unidad accionadora están configurados para detectar el movimiento de un sitio objetivo de control al que la unidad accionadora debe impartir fuerza de asistencia, y realizar el control operativo para la unidad accionadora en función del resultado de detección.

[0132] Por ejemplo, en los dispositivos de asistencia de marcha convencionales que suministran fuerza de asistencia de marcha al muslo, el control operativo para el accionador que imparte fuerza de asistencia de marcha al muslo se realiza basándose en el resultado de detectar el movimiento del muslo.

[0133] Además, en los dispositivos de asistencia de marcha convencionales que suministran fuerza de asistencia de marcha a la extremidad inferior, el control operativo del accionador para impartir fuerza de asistencia de marcha a la extremidad inferior se realiza en función del resultado de detectar el movimiento de la extremidad inferior.

[0134] Sin embargo, en el caso de un paciente con hemiplejia debido a un accidente cerebrovascular o similar, el movimiento de marcha de la extremidad inferior (movimiento de oscilación hacia adelante y hacia atrás alrededor de la articulación de la rodilla) a menudo no puede realizarse normalmente, mientras que el movimiento de marcha del muslo (movimiento de oscilación hacia adelante y hacia atrás alrededor de la articulación de la cadera) puede realizarse con relativa normalidad.

[0135] Cuando se intenta impartir fuerza de asistencia de marcha a la extremidad inferior de tal paciente, en los dispositivos de asistencia de marcha convencionales anteriores, el control operativo para el accionador que proporciona fuerza de asistencia de marcha a la extremidad inferior se realiza en función del movimiento de la extremidad inferior que es incapaz de un movimiento de marcha normal y, posiblemente, no puede proporcionarse una fuerza de asistencia de marcha adecuada.

[0136] Por otro lado, la ortesis de rodilla, tobillo y pie 1 según la presente realización está configurada para realizar un control operativo para que la unidad accionadora 100 imparta fuerza de asistencia de marcha a la extremidad inferior en función del ángulo de fase del muslo como se describió anteriormente.

[0137] Por consiguiente, incluso en el caso de un usuario con hemiplejia debido a un accidente cerebrovascular o similar, se puede impartir una fuerza de asistencia de marcha adecuada a la extremidad inferior.

[0138] El medio de detección de la orientación del muslo 510 puede tener diversas formas tales como un sensor giroscópico, un sensor de aceleración y un codificador giratorio siempre que pueda detectar directa o indirectamente el ángulo de oscilación del muslo (el ángulo de la articulación de la cadera).

[0139] Por ejemplo, el medio de detección de la orientación del muslo 510 puede configurarse para tener solo un sensor de aceleración, y en este caso, el ángulo de fase durante la marcha puede calcularse a partir de la aceleración (o posición) y la velocidad del sensor de aceleración sin calcular el ángulo de la articulación de la cadera.

[0140] En la ortesis de rodilla, tobillo y pie 1 según la presente realización, el medio de detección de la orientación del muslo 510 tiene un sensor de velocidad angular triaxial (un sensor giroscópico) 511 capaz de detectar la velocidad angular del muslo (véase la FIG. 8), y el dispositivo de control 500 calcula el ángulo de la articulación de la cadera mediante la integración de la velocidad angular del muslo detectada por el sensor de velocidad angular triaxial 511.

[0141] Por lo tanto, calcular el ángulo de la articulación de la cadera en función de la velocidad angular detectada por el sensor de velocidad angular triaxial 511 permite proporcionar una mayor libertad de diseño de la ortesis de rodilla, tobillo y pie 1 en comparación con una configuración en la que el ángulo de la articulación de la cadera es detectado por un codificador giratorio.

[0142] Es decir, cuando se detecta el ángulo de la articulación de la cadera mediante un codificador giratorio, es necesario detectar el ángulo de movimiento relativo entre un detector del lado del torso fijado al torso y un detector del lado del muslo fijado al muslo para oscilar integralmente con el muslo, y por lo tanto es necesario unir ambos detectores de tal manera que el detector del lado del torso y el detector del lado del muslo no cambien de posición con respecto al torso y el muslo, respectivamente.

[0143] Por otro lado, el procedimiento para calcular el ángulo de la articulación de la cadera en función de una velocidad angular detectada por el sensor de velocidad angular triaxial 511 no tiene las restricciones descritas anteriormente y puede proporcionar una mayor libertad de diseño de la ortesis de rodilla, tobillo y pie 1.

[0144] La FIG. 8 muestra un diagrama de bloques del procedimiento de cálculo de un ángulo de articulación de cadera.

[0145] Tal como se muestra en la FIG. 8, en la ortesis rodilla, tobillo y pie 1 según la presente realización, el medio de detección de la orientación del muslo 510 tiene un sensor de aceleración triaxial 515 además del sensor de velocidad angular triaxial 511.

[0146] En este caso, el dispositivo de control 500 está configurado para calcular un ángulo euleriano combinado mediante la combinación de un componente de alta frecuencia de un primer ángulo euleriano calculado en función de los datos de velocidad angular del sensor de velocidad angular triaxial 511 y un componente de baja frecuencia de un segundo ángulo euleriano calculado en función de los datos de aceleración del sensor de aceleración triaxial 515, y calcular un ángulo de fase del muslo en función de un ángulo de la articulación de la cadera calculado a partir del ángulo euleriano combinado y una velocidad angular de la articulación de la cadera calculada a partir del ángulo de la articulación de la cadera.

[0147] Específicamente, como se muestra en la FIG. 8, el dispositivo de control 500 recibe datos de velocidad angular basados en el eje de coordenadas del sensor de velocidad angular triaxial 511 en cada tiempo de muestreo predeterminado, y convierte los datos de velocidad angular en datos de velocidad angular (velocidad angular euleriana) que indica una correlación entre un eje de coordenadas del sensor y un eje de coordenadas global (un eje de coordenadas espacial basado en la dirección vertical) usando una fórmula de conversión predeterminada.

[0148] A continuación, el dispositivo de control 500 integra los datos de velocidad angular (velocidad angular euleriana) para calcular el primer ángulo euleriano.

[0149] El dispositivo de control 500 realiza la eliminación de la deriva en los datos de velocidad angular basados en el eje de coordenadas del sensor recibidos del sensor de velocidad angular triaxial 511 en cada tiempo de muestreo predeterminado utilizando los datos de velocidad angular recibidos del sensor de velocidad angular triaxial 511 cuando el usuario está en reposo.

[0150] Además, el dispositivo de control 500 recibe datos de aceleración basados en el eje del sensor del sensor de aceleración triaxial 515 en cada intervalo de muestreo predeterminado a través de un filtro de paso bajo 520, y calcula el segundo ángulo euleriano que indica una correlación entre un eje de coordenadas del sensor y un eje de coordenadas global (un eje de coordenadas espaciales basado en la dirección vertical) a partir de los datos de aceleración recibidos a través del filtro de paso bajo 520, en función de los datos de aceleración recibidos cuando están en reposo y la aceleración gravitacional.

[0151] A continuación, el dispositivo de control 500 calcula un ángulo de articulación de cadera 0 a partir de un vector unitario que indica la orientación del muslo y el ángulo euleriano combinado obtenido mediante la combinación del componente de alta frecuencia del primer ángulo euleriano obtenido mediante un filtro de paso alto 530 y el componente de baja frecuencia del segundo ángulo euleriano obtenido mediante el filtro de paso bajo 535.

[0152] Preferentemente, el dispositivo de control 500 puede realizar la eliminación de la deriva mediante la detección del contacto del talón en función de los datos de aceleración del sensor de aceleración 515 y, cuando se detecta el contacto del talón, agregar un ángulo euleriano corregido calculado a partir de los datos de velocidad angular del sensor de velocidad angular triaxial 511 al ángulo euleriano combinado.

[0153] Un ángulo de fase del muslo 9 se calcula por el siguiente procedimiento.

[0154] El dispositivo de control 500 calcula un ángulo de la articulación de la cadera 0n en el enésimo punto de muestreo Sn (n es un número entero de 1 o mayor) a partir de un momento de referencia del ciclo de marcha entre los puntos de muestreo a intervalos predeterminados, y a continuación lo diferencia para calcular una velocidad angular de la articulación de la cadera wn en el punto de muestreo Sn.

[0155] Posteriormente, el dispositivo de control 500 calcula un ángulo de fase del muslo 9n (= -Arctan(wn/0n)) en el punto de muestreo Sn basado en el ángulo de articulación de cadera 0n y la velocidad angular de articulación de cadera wn en el punto de muestreo Sn.

[0156] La FIG. 9 muestra un diagrama de trayectoria obtenido trazando estados de marcha definidos por el ángulo 0 de la articulación de la cadera y la velocidad w angular de la articulación de la cadera en un ciclo de marcha.

[0157] Como se muestra en la FIG.9, el ángulo de fase del muslo 9 determinado por el ángulo de la articulación de la cadera 0 y la velocidad angular de la articulación de la cadera w se define para variar entre 0 y 2n en un ciclo de marcha.

[0158] Específicamente, el ángulo de la articulación de la cadera en un estado en el que el muslo se coloca delante y detrás del eje corporal del usuario se denomina "positivo" y "negativo", respectivamente, y la velocidad angular de la articulación de la cadera en un estado en el que el muslo se balancea hacia adelante y hacia atrás se denomina "positivo" y "negativo", respectivamente.

[0159] En esta condición, si el ángulo de fase en un estado donde el ángulo de la articulación de la cadera es mayor en la dirección "positiva" y la velocidad angular de la articulación de la cadera es "cero" (punto P en la FIG. 9) se considera como 0, un área de marcha A1 en la FIG. 9 (un área de marcha de un estado donde el ángulo de la articulación de la cadera 0 es mayor en la dirección "positiva" y la velocidad angular de la articulación de la cadera w es "cero" a un estado donde el ángulo de la articulación de la cadera 0 es "cero" y la velocidad angular de la articulación de la cadera w es mayor en la dirección "negativa") corresponde al ángulo de fase de 0 a n/2.

[0160] Además, un área de marcha A2 en la FIG. 9 (un área de marcha desde un estado donde el ángulo de la articulación de la cadera 0 es "cero" y la velocidad angular de la articulación de la cadera es mayor en la dirección "negativa" a un estado donde el ángulo de la articulación de la cadera es mayor en la dirección "negativa" y la velocidad angular de la articulación de la cadera es "cero") corresponde al ángulo de fase de n/2 a n.

[0161] Además, un área de marcha A3 en la FIG. 9 (un área de marcha desde un estado donde el ángulo de la articulación de la cadera 0 es mayor en la dirección "negativa" y la velocidad angular de la articulación de la cadera w es "cero" a un estado donde el ángulo de la articulación de la cadera 0 es "cero" y la velocidad angular de la articulación de la cadera w es mayor en la dirección "positiva") corresponde al ángulo de fase de na 3n/2.

[0162] Además, un área de marcha A4 en la FIG. 9 (un área de marcha de un estado donde el ángulo de la articulación de la cadera 0 es "cero" y la velocidad angular de la articulación de la cadera es mayor en la dirección "positiva" a un estado donde el ángulo de la articulación de la cadera es mayor en la dirección "positiva" y la velocidad angular de la articulación de la cadera es "cero") corresponde al ángulo de fase de 3n/2 a 2n.

[0163] El intervalo de muestreo del medio de detección de orientación del muslo 510 se determina de manera que una pluralidad de puntos de muestreo se incluyen en un ciclo de marcha, y el dispositivo de control 500 calcula el ángulo de fase del muslo 9 en cada punto de muestreo.

[0164] La FIG. 10 muestra una gráfica obtenida trazando los ángulos de fase del muslo 9 calculados por el dispositivo de control 500 para cada ciclo de marcha.

[0165] En la FIG. 10, se grafican los ángulos de fase del muslo 9 en cuatro ciclos de marcha desde un primer ciclo de marcha C1 hasta un cuarto ciclo de marcha C4.

[0166] En este caso, los datos de control de la fuerza de asistencia se almacenan en el dispositivo de control 500 de antemano que indica la relación entre el ángulo de fase del muslo 9 y el tamaño (incluida la dirección) de la fuerza de asistencia de marcha por la unidad accionadora 100 que se emitirá a la extremidad inferior.

[0167] Los datos de control de fuerza de asistencia se establecen para cada usuario y para cada nivel de rehabilitación del usuario mediante experimentación o similar.

[0168] Es decir, el dispositivo de control 500, habiendo calculado un ángulo de fase del muslo 9n en un punto de muestreo Sn, aplica el ángulo de fase del muslo 9n a los datos de control de la fuerza de asistencia para obtener el tamaño (incluida la dirección) de la fuerza de asistencia de marcha que emitirá la unidad accionadora 100 durante un estado de marcha definido por el ángulo de fase del muslo 9n, y ejecuta el control operativo para la unidad accionadora 100 de modo que se emita la fuerza de asistencia de marcha que tiene ese tamaño (incluida la dirección).

[0169] Tal como se describió anteriormente, los estados de marcha durante un ciclo de marcha pueden reconocerse en función del ángulo de fase del muslo 9 y, en consecuencia, mediante la realización de un control operativo para la unidad accionadora 100 en función del ángulo de fase del muslo, se puede impartir la fuerza de asistencia de marcha adecuada a la extremidad inferior incluso para un usuario que tiene dificultades para realizar un movimiento normal de marcha de la extremidad inferior.

[0170] Aquí, se describirá la fuerza de asistencia de marcha requerida para el movimiento de marcha.

[0171] La FIG. 11 muestra un diagrama esquemático de los estados de marcha que cambian durante un ciclo de marcha.

[0172] Tal como se muestra en la FIG. 11, un ciclo de marcha incluye una fase de contacto con el talón X1 que incluye un punto temporal de contacto con el talón cuando el talón entra en contacto con el suelo frente al eje del cuerpo del usuario (un período antes y después de que el pie elevado hacia adelante entre en contacto con el suelo), una fase de postura X2 cuando la pierna que entra en contacto con el talón después del contacto con el talón se mueve relativamente hacia atrás mientras está en contacto con el suelo (un período en el que la extremidad inferior que entra en contacto con el suelo se mueve relativamente hacia atrás con respecto al cuerpo), y una fase de oscilación X3 cuando la pierna que entra en contacto con el suelo desde el final de la fase de postura X2 se eleva y se mueve relativamente hacia adelante.

[0173] La FIG. 12 muestra un ejemplo del patrón de cambio de la fuerza de asistencia definida por los datos de control de la fuerza de asistencia.

[0174] En el ejemplo que se muestra en la FIG. 12, los datos de control de la fuerza de asistencia incluyen un primer patrón de torsión Y1 para evitar la flexión de la rodilla mediante el giro de la abrazadera del lado de la extremidad inferior 30 en la dirección de extensión de la rodilla alrededor de la articulación de rodilla en la fase de contacto del talón X1, un segundo patrón de torsión Y2 para evitar la flexión de la rodilla mediante el giro de la abrazadera del lado de la extremidad inferior 30 en la dirección de extensión de la rodilla alrededor de la articulación de rodilla en la fase de postura X2, un tercer patrón de torsión Y3 para asistir a la elevación de la pierna mediante el giro de la abrazadera del lado de la extremidad inferior 30 alrededor de la articulación de rodilla en la dirección de flexión de rodilla en una etapa inicial X3a de la fase de oscilación X3 donde la pierna en contacto con el suelo desde el final de la fase de postura X2 se eleva y se mueve relativamente hacia adelante, y un cuarto patrón de torsión Y4 para girar la abrazadera del lado de la extremidad inferior 30 alrededor de la articulación de rodilla en la dirección de extensión de rodilla en una etapa posterior X3b de la fase de oscilación X3.

[0175] Por lo tanto, al realizar el control operativo para la unidad accionadora 100 utilizando los datos de control de fuerza de asistencia que indican la relación entre el ángulo de fase del muslo 9 y la fuerza de asistencia de marcha, se puede realizar la asistencia de marcha adecuada para un usuario.

[0176] Preferentemente, el dispositivo de control 500 puede configurarse para calcular un ángulo de fase corregido 9(ave) obtenido mediante la corrección del ángulo de fase del muslo 9n calculado en un punto de muestreo Sn en el ciclo de marcha actual usando el ángulo de fase del muslo en el punto de muestreo correspondiente Sn en ciclos de marcha anteriores que ya se han completado, y aplicar el ángulo de fase corregido 9(ave) a los datos de control de fuerza de asistencia para realizar el control operativo para la unidad accionadora 100.

[0177] De acuerdo con esta configuración, incluso cuando el ángulo de fase del muslo 9n (corriente) calculado en un punto de muestreo Sn en el ciclo de marcha actual incluye un gran error por alguna razón, el ángulo de fase del muslo 9n(corriente) se corrige (promedia) usando el ángulo de fase del muslo 9n(pasado) en el mismo punto de muestreo Sn en ciclos de marcha anteriores, y por lo tanto la fuerza de asistencia se puede suministrar sin problemas.

[0178] Específicamente, el ángulo de fase corregido 9(medio) puede calcularse mediante el siguiente procedimiento.

[0179] El dispositivo de control 500 calcula y almacena los ángulos de fase del muslo 9 en todos los puntos de muestreo incluidos en un ciclo de marcha.

[0180] A continuación, al detectar la finalización de un ciclo de marcha, el dispositivo de control 500 calcula usando el procedimiento de mínimos cuadrados una función de patrón de fase predeterminada que indica el patrón de cambio de los ángulos de fase del muslo 9 con respecto al ciclo de marcha basado en los ángulos de fase del muslo 9 en todos los puntos de muestreo.

[0181] La función de patrón de fase puede ser, por ejemplo:

cp(x) = a bx ex2 dx3 ex4 fx5

[0182] El dispositivo de control 500 está configurado para calcular los coeficientes a a f de la función de patrón de fase utilizando el procedimiento de mínimos cuadrados basado en los ángulos de fase del muslo en todos los puntos de muestreo cada vez que se completa un ciclo de marcha.

[0183] La finalización de un ciclo de marcha puede ser determinada por el dispositivo de control 500, por ejemplo, en función de si el estado de marcha definido por el ángulo de la articulación de la cadera y la velocidad angular de la articulación de la cadera ha vuelto a un momento de referencia del ciclo de marcha predeterminado.

[0184] Por lo tanto, al establecer el contacto del talón como un momento de referencia del ciclo de marcha, se puede reconocer con precisión un momento en el que se necesita fuerza de asistencia de marcha durante un ciclo de marcha.

[0185] El momento del contacto con el talón puede reconocerse mediante varios procedimientos.

[0186] Por ejemplo, si la velocidad angular de la articulación de la cadera cuando el muslo se balancea hacia adelante y hacia atrás en referencia al eje corporal del usuario se denomina positiva y negativa, respectivamente, el dispositivo de control 500 puede configurarse para reconocer como el momento de contacto del talón el punto temporal en el que la velocidad angular calculada de la articulación de la cadera avanza un ángulo de fase predeterminado Aa desde el momento (P en la FIG. 9) en el que la velocidad angular calculada de la articulación de la cadera alcanza cero a partir de un valor positivo.

[0187] Alternativamente, es posible proporcionar a la ortesis de rodilla, tobillo y pie 1 un medio de detección de contacto con el talón para detectar el contacto con el talón, y configurar el dispositivo de control 500 para reconocer una sincronización detectada por el medio de detección de contacto con el talón como un punto temporal de contacto con el talón y reconoce el ángulo de fase del muslo 9 en ese momento como un ángulo de fase de contacto con el talón.

[0188] Cuando el sensor de aceleración 515 se proporciona como en la ortesis de rodilla, tobillo y pie 1 según la presente realización, el sensor de aceleración 515 también se puede utilizar como el medio de detección del contacto con el talón.

[0189] Alternativamente, también es posible proporcionar por separado un sensor de presión capaz de detectar el contacto con el suelo del talón y hacer que el sensor de presión actúe como el medio de detección de contacto del talón.

[0190] Cuando el dispositivo de control 500 detecta la finalización de un ciclo de marcha de esta manera, el dispositivo de control 500 calcula la función de patrón de fase en función de los ángulos de fase en ciclos de marcha ya completados que incluyen el ciclo de marcha completado más recientemente.

[0191] Específicamente, cuando se completa el ciclo de marcha C1 en la FIG. 10, el dispositivo de control 500 calcula:

basado en los ángulos de fase del muslo 9 en todos los puntos de muestreo en el ciclo de marcha C1, y guarda 9(x)(C1) como una función de patrón de fase del ángulo de fase del muslo.

[0192] Cuando se completa el ciclo de marcha C2, el dispositivo de control 500 calcula:

basado en los ángulos de fase del muslo en los puntos de muestreo en el ciclo de marcha C2 y los ángulos de fase del muslo en los puntos de muestreo en el ciclo de marcha C1, y sobrescribe 9(x)(C2) como una función de patrón de fase del ángulo de fase del muslo.

[0193] Específicamente, en el segundo y posteriores ciclos de marcha, el dispositivo de control 500 calcula, como un ángulo de fase del muslo corregido 9n(media) en el punto de muestreo Sn, el valor promedio del ángulo de fase del muslo 9n(corriente) en el punto de muestreo Sn en el ciclo de marcha actual (por ejemplo, el ciclo de marcha C2) y el ángulo de fase del muslo 9n(pasado) en el punto de muestreo Sn en ciclos de marcha anteriores calculados con la función de patrón de fase 9(x)(Cl) almacenada en ese momento.

[0194] Cuando se completa el ciclo de marcha actual (por ejemplo, el ciclo de marcha C2), el dispositivo de control 500 calcula la función de patrón de fase (por ejemplo, 9(x)(C2)) en función de los ángulos de fase del muslo corregidos en todos los puntos de muestreo y lo guarda.

[0195] Como el valor promedio del ángulo de fase del muslo 9n(corriente) en el punto de muestreo Sn en el ciclo de marcha actual y el ángulo de fase del muslo 9n(pasado) en el punto de muestreo correspondiente Sn en ciclos de marcha anteriores, también es posible usar un valor calculado obtenido promediando ángulos de fase del muslo igualmente ponderados en todos los ciclos de marcha, incluido el ciclo de marcha actual y los ciclos de marcha anteriores, alternativamente también es posible usar un valor calculado obtenido ponderando el ángulo de fase del muslo 9n(corriente) del ciclo de marcha actual y tomando una media, y alternativamente también es posible usar un valor calculado obtenido ponderando el ángulo de fase del muslo 9n(pasado) en los ciclos de marcha anteriores y tomando una media.

[0196] Además, también es posible corregir el ángulo de fase del muslo del ciclo de marcha actual utilizando solo los ángulos de fase del muslo en los puntos de muestreo en un ciclo de marcha predeterminado entre los ciclos de marcha anteriores.

[0197] En la presente realización, el ángulo de fase del muslo corregido se utiliza como un ángulo de fase del muslo que se aplicará a los datos de control de fuerza de asistencia.

[0198] Por ejemplo, suponiendo que el ciclo de marcha actual es el ciclo de marcha C3 y que el ángulo de fase del muslo en el punto de muestreo Sn en el ciclo de marcha actual C3 es 9n(C3), el dispositivo de control 500 calcula el ángulo de fase del muslo 9n(C2) en el punto de muestreo Sn en ciclos de marcha anteriores usando la función de patrón de fase almacenada en ese punto temporal (9(x)(C2) en este ejemplo), y calcula el ángulo de fase del muslo corregido en el punto de muestreo Sn basado en el ángulo de fase del muslo 9n(C3) y el ángulo de fase del muslo 9n(C2).

[0199] El dispositivo de control 500 aplica el ángulo de fase del muslo corregido calculado de este modo a los datos de control de la fuerza de asistencia para obtener el tamaño (y la dirección) de la fuerza de asistencia que emitirá la unidad accionadora 100 en el punto de muestreo Sn en el ciclo de marcha actual C3, y realiza el control operativo para la unidad accionadora 100.

[0200] Según esta configuración, incluso cuando el ángulo de fase del muslo calculado en un punto de muestreo en el ciclo de marcha actual (ciclo de marcha C3 en el ejemplo anterior) incluye un gran error por alguna razón, el ángulo de fase del muslo se corrige (promedia) usando el ángulo de fase del muslo en el mismo punto de muestreo Sn en ciclos de marcha anteriores, y la unidad accionadora 100 puede suministrar la fuerza de asistencia adecuada.

[0201] La FIG. 13 muestra el flujo de un modo de control operativo del accionador ejecutado por el dispositivo de control 500.

[0202] El dispositivo de control 500 activa el modo de control operativo del accionador en respuesta a una entrada de señal de activación.

[0203] La señal de activación se ingresa en respuesta a, por ejemplo, la operación manual por parte de un usuario en un miembro operado manualmente, tal como un botón de inicio.

[0204] Cuando se activa el modo de control operativo del accionador, el dispositivo de control 500 calcula un ángulo de articulación de cadera 0n en un punto de muestreo Sn basado en una señal relacionada con el ángulo en ese punto de muestreo Sn desde el medio de detección de orientación del muslo 510 (etapa S11), y calcula una velocidad angular de articulación de cadera wn en ese punto de muestreo Sn basado en el ángulo de articulación de cadera 0n (etapa S12).

[0205] El dispositivo de control 500 calcula un ángulo de fase del muslo 9n en ese punto de muestreo Sn basado en el ángulo de la articulación de la cadera 0n y la velocidad angular de la articulación de la cadera wn (etapa S13).

[0206] En la presente, preferentemente, el dispositivo de control 500 puede determinar si la longitud de vector de un vector Vn (véase la FIG. 9) definido por el ángulo 0n de la articulación de la cadera y la velocidad angular wn de la articulación de la cadera excede o no un valor umbral predeterminado (etapa S14).

[0207] Debido a la etapa S14, es posible evitar eficazmente que la unidad accionadora 100 funcione incluso cuando no se inicia el movimiento de marcha.

[0208] Es decir, es probable que un usuario con hemiplejia o similar cambie involuntariamente de postura en un intervalo pequeño antes de iniciar el movimiento de la marcha.

[0209] Tal cambio de postura menor se detecta como un vector que tiene una longitud de vector corta.

[0210] Por consiguiente, al determinar que el movimiento de la marcha se realiza solo cuando la longitud del vector Vn (véase la FIG. 9) definido por el ángulo de la articulación de la cadera 0n y la velocidad angular de la articulación de la cadera wn excede un valor umbral predeterminado, es posible evitar efectivamente que la unidad accionadora 100 se opere involuntariamente cuando no se inicia el movimiento de la marcha.

[0211] Si NO en la etapa S14, el dispositivo de control 500 determina que no se está realizando el movimiento de marcha y regresa a la etapa S11 sin activar la unidad accionadora 100.

[0212] Si SÍ en la etapa S14, el dispositivo de control 500 corrige el ángulo de fase del muslo ^(corriente) en el punto de muestreo Sn en el ciclo de marcha actual calculado en la etapa S13, mediante el uso del ángulo de fase del muslo 9n(pasado) en el punto de muestreo correspondiente Sn en ciclos de marcha anteriores ya completados, para calcular el ángulo de fase corregido 9n(medio) (etapa S15).

[0213] Por ejemplo, en el caso de haber calculado y sobrescrito ya la función de patrón de fase cada vez que el ciclo de marcha terminó en función de los datos de marcha de ciclos de marcha anteriores, el dispositivo de control 500 puede calcular el ángulo de fase corregido 9n(medio) en el punto de muestreo Sn en función del ángulo de fase del muslo 9n(corriente) en el punto de muestreo Sn en el ciclo de marcha actual y el ángulo de fase del muslo en el punto de muestreo Sn en ciclos de marcha anteriores obtenidos en función de la función de patrón de fase.

[0214] Debido a la etapa S15, incluso cuando el ángulo de fase del muslo calculado en un punto de muestreo en el ciclo de marcha actual incluye un gran error por alguna razón, el ángulo de fase del muslo se corrige (promedia) utilizando el ángulo de fase del muslo en el mismo punto de muestreo Sn en ciclos de marcha anteriores, y por lo tanto se puede suministrar la fuerza de asistencia de marcha apropiada para esa etapa de marcha.

[0215] El dispositivo de control 500 detecta si se ha hecho o no contacto con el talón (etapa S16) y, si SÍ en la etapa S16 (es decir, si se ha hecho contacto con el talón), almacena el ángulo de fase corregido calculado en el paso S15 como un ángulo de fase de contacto con el talón correspondiente al contacto con el talón (etapa S17), y avanza a la etapa S18.

[0216] En la etapa S18, el dispositivo de control 500 calcula una desviación del ángulo de fase entre el ángulo de fase corregido 9(medio) calculado en la etapa S15 y el ángulo de fase de contacto del talón almacenado en la etapa S17.

[0217] Es decir, en la etapa 18, el dispositivo de control 500 convierte el ángulo de fase corregido calculado en la etapa S15 en un ángulo de fase para el cual el contacto con el talón se utiliza como un momento de referencia de control.

[0218] Por lo tanto, mediante el uso del contacto con el talón como un momento de referencia de control, se puede reconocer más apropiadamente una etapa de marcha (un estado de marcha) en un ciclo de marcha.

[0219] Cuando el procesamiento avanza a la etapa 18 a través de la etapa 17, la desviación del ángulo de fase es cero.

[0220] Por otro lado, cuando el procesamiento avanza a la etapa 18 evitando la etapa 17, es decir, si NO en la etapa 16, la desviación entre el ángulo de fase corregido calculado en la etapa 15 y el ángulo de fase de contacto con el talón almacenado en ese punto temporal se convierte en la desviación de ángulo de fase en la etapa S18.

[0221] El dispositivo de control 500 aplica la desviación de ángulo de fase a los datos de "torque de asistencia/ángulo de fase" almacenados de antemano para obtener el tamaño y dirección de la fuerza de asistencia de marcha que emitirá la unidad accionadora 100 en el punto de muestreo Sn (etapa S19), y hace que la unidad accionadora se opere de manera que se emita la fuerza de asistencia de marcha que tiene ese tamaño y dirección (etapa S20).

[0222] El dispositivo de control 500 determina si se termina o no un ciclo de marcha (etapa S21) y, cuando determina que se termina un ciclo de marcha, calcula una función de patrón de fase usando el procedimiento de mínimos cuadrados en el ángulo de fase modificado y lo almacena (etapa S22).

[0223] Si un ciclo de marcha aún no ha terminado, se pasa por alto el paso S22.

[0224] El dispositivo de control 500 determina si se ingresa o no una señal final para el modo de control operativo del accionador (etapa S23) y, si no se ingresa una señal final, regresa a la etapa S11, y si se ingresa una señal final, finaliza el modo de control.

[0225] La señal de finalización se ingresa en respuesta a, por ejemplo, una operación manual por parte de un usuario en un miembro operado manualmente, tal como un botón de finalización.

DESCRIPCIÓN DE LOS NUMERALES DE REFERENCIA

[0226]

1 Ortesis de rodilla, tobillo y pie

10 Agarradera del lado del muslo

30 Agarradera del lado de la extremidad inferior

100 Unidad de accionamiento

500 Dispositivo de control

510 Medios de detección de orientación del muslo

511 Sensor de velocidad angular triaxial

515 Sensor de aceleración triaxial

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una ortesis de rodilla, tobillo y pie (1) equipada con un accionador que comprende una abrazadera (10) del lado del muslo que se acoplará al muslo del usuario; una abrazadera del lado de la extremidad inferior (30) que se acoplará a la extremidad inferior del usuario, estando la abrazadera del lado de la extremidad inferior (30) conectada a la abrazadera del lado del muslo (10) de modo de ser giratoria alrededor de la articulación de la rodilla del usuario; una unidad de accionamiento (100) acoplada a la abrazadera del lado del muslo (10) y capaz de impartir fuerza de asistencia alrededor de la articulación de la rodilla a la abrazadera del lado de la extremidad inferior (30); un medio de detección de orientación del muslo (510, 511,515) capaz de detectar una señal relacionada con el ángulo con respecto a un ángulo de articulación de la cadera (0n) que es un ángulo de oscilación hacia adelante y hacia atrás del muslo del usuario; y un dispositivo de control (500) que gestiona el control operativo para la unidad de accionamiento (100), donde la ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con el accionador (1) se caracteriza porque

el medio de detección de orientación del muslo (510) incluye un sensor de velocidad angular triaxial (511) que está configurado para detectar una velocidad angular del muslo del usuario y un sensor de aceleración triaxial (515) que está configurado para detectar una aceleración del muslo del usuario,

el dispositivo de control (500) está configurado para calcular un primer ángulo de Euler en función de los datos de velocidad angular que se obtienen al realizar la eliminación de la deriva, utilizando datos de velocidad angular recibidos del sensor de velocidad angular triaxial (511) cuando el usuario está en reposo, en datos de velocidad angular recibidos del sensor de velocidad angular triaxial (511) en un punto de muestreo (Sn), para calcular un ángulo de Euler combinado en el punto de muestreo (Sn) combinando un componente de alta frecuencia del primer ángulo de Euler y un componente de baja frecuencia de un segundo ángulo de Euler calculado en función de los datos de aceleración del sensor de aceleración triaxial (515) en el punto de muestreo (Sn), para calcular un ángulo de fase del muslo (9n) en el punto de muestreo (Sn) basado en un ángulo de la articulación de la cadera (0n) calculado a partir del ángulo de Euler combinado y una velocidad angular de la articulación de la cadera (un) calculada a partir del ángulo de la articulación de la cadera (0n), para aplicar el ángulo de fase del muslo (9n) en el punto de muestreo (Sn) a un dato de control de la fuerza de asistencia, que se almacena en el dispositivo de control (500) por adelantado e indica la relación entre el ángulo de fase del muslo (9n) y un tamaño de la fuerza de asistencia que se impartirá a la parte inferior la abrazadera lateral de la pierna (30), para obtener el tamaño de la fuerza de asistencia que se impartirá a la abrazadera lateral de la extremidad inferior (30) en el punto de muestreo (Sn), y para ejecutar el control operativo para la unidad del accionador (100) de modo que la fuerza de asistencia que tiene el tamaño se emita.

2. Una ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con accionador (1) según la reivindicación 1, en la que el dispositivo de control (500) inhibe una operación de la unidad accionadora (100) en un caso en el que la longitud de un vector definido por el ángulo de la articulación de la cadera (0n) y la velocidad angular de la articulación de la cadera (un) que se ha utilizado al calcular el ángulo de fase del muslo (9n) es menor que un valor umbral predeterminado.

3. Una ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con accionador (1) según la reivindicación 1 o 2, en la que los datos de control de fuerza de asistencia incluyen un primer patrón de torsión (Y1) para evitar la flexión de la rodilla mediante el giro de la abrazadera del lado de la extremidad inferior (30) en la dirección de extensión de la rodilla alrededor de la articulación de la rodilla en una fase de contacto con el talón (X1) que incluye un punto temporal de contacto con el talón cuando el talón del usuario entra en contacto con el suelo frente al eje corporal del usuario, un segundo patrón de torsión (Y2) para evitar la flexión de la rodilla mediante el giro de la abrazadera del lado de la extremidad inferior (30) en la dirección de extensión de la rodilla alrededor de la articulación de la rodilla en una fase de postura (X2) cuando la pierna en contacto con el talón del usuario después del contacto con el talón se mueve relativamente hacia atrás mientras está en contacto con el suelo, un tercer patrón de torsión (Y3) para asistir a elevar la pierna girando la abrazadera del lado de la extremidad inferior (30) alrededor de la articulación de la rodilla en la dirección de flexión de la rodilla en una etapa inicial (X3a) de una fase de oscilación en la que la pierna del usuario en contacto con el suelo desde el final de la fase de postura (X2) se eleva y se mueve relativamente hacia adelante, y un cuarto patrón de torsión (Y4) para girar la abrazadera del lado de la extremidad inferior (30) alrededor de la articulación de la rodilla en la dirección de extensión de la rodilla en una etapa posterior (X3b) de la fase de oscilación.

4. Una ortesis de rodilla, tobillo y pie (1) equipada con un accionador que comprende una abrazadera (10) del lado del muslo que se acoplará al muslo del usuario; una abrazadera del lado de la extremidad inferior (30) que se acoplará a la extremidad inferior del usuario, estando la abrazadera del lado de la extremidad inferior (30) conectada a la abrazadera del lado del muslo (10) de modo de ser giratoria alrededor de la articulación de la rodilla del usuario; una unidad de accionamiento (100) acoplada a la abrazadera del lado del muslo (10) y capaz de impartir fuerza de asistencia alrededor de la articulación de la rodilla a la abrazadera del lado de la extremidad inferior (30); un medio de detección de orientación del muslo (510, 511,515) capaz de detectar una señal relacionada con el ángulo con respecto a un ángulo de articulación de la cadera (0n) que es un ángulo de oscilación hacia adelante y hacia atrás del muslo del usuario; y un dispositivo de control (500) que gestiona el control operativo para la unidad de accionamiento (100), donde la ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con el accionador (1) se caracteriza porque

la ortesis de rodilla, tobillo y pie equipada con accionador (1) incluye además un medio de detección de contacto con el talón para detectar el contacto con el talón,

el dispositivo de control (500) está configurado para calcular un ángulo de fase del muslo (9n) en un punto de muestreo (Sn) basado en la señal relacionada con el ángulo en el punto de muestreo (Sn), para almacenar, como un ángulo de fase de contacto con el talón, un ángulo de fase del muslo en un momento de contacto con el talón detectado por el medio de detección de contacto con el talón, para convertir el ángulo de fase del muslo (9n) en el punto de muestreo (Sn) en un ángulo de fase en el punto de muestreo (Sn) para el cual el contacto con el talón se utiliza como un momento de referencia de control calculando la desviación del ángulo de fase entre el ángulo de fase del muslo (9n) en el punto de muestreo (Sn) y el ángulo de fase de contacto con el talón, para aplicar el ángulo de fase en el punto de muestreo (Sn) para el que se utiliza el contacto con el talón como tiempo de referencia de control a un dato de control de la fuerza de asistencia, que se almacena en el dispositivo de control (500) por adelantado e indica la relación entre el ángulo de fase del muslo (9n) y un tamaño de la fuerza de asistencia que debe impartirse a la abrazadera del lado inferior de la pierna (30), para obtener el tamaño de la fuerza de asistencia que debe impartirse a la abrazadera del lado inferior de la pierna (30) en el punto de muestreo (Sn), y para ejecutar el control operativo para la unidad de accionamiento (100) de modo que la fuerza de asistencia que tiene el tamaño sea emitida.