JP2017533833A5 - - Google Patents

Claims (28)

1. ユーザの腕を支持するシステムであって、
   ユーザの身体に着用されるように構成されたハーネスと、
   第１腕支持セグメントであって、前記第１腕支持セグメントが前記ハーネスに対して第１垂直軸回りで実質的に水平に回転可能であるように前記第１垂直軸回りで前記ハーネスに旋回可能に結合された第１腕支持セグメントと、第２腕支持セグメントであって、前記第２腕支持セグメントが、前記第１垂直軸にほぼ直交する第２軸回りで回転可能であるようにハブで前記第１腕支持セグメントに旋回可能に結合された第２腕支持セグメント、を備える腕支持部と、
   前記ユーザが動いて前記腕支持部が前記ユーザの腕の動きに追従する際に前記腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加するための１以上の補償要素であって、前記１以上の補償要素は、
   前記ハブに固定的に結合されて、曲線の軌道を含むカムプレートと、
   前記シャーシのシャーシスロット内にスライド可能に装着された移動軸であって、前記第２腕支持セグメントが上げられる及び下ろされる際に前記移動軸が前記軌道に沿って前記シャーシスロット内で移動するように、前記カムプレートの前記軌道内にスライド可能に配置される移動軸と、
   第１固定端と、前記相殺力が、前記移動軸が前記軌道に沿って前記第２軸から離れるように移動する際に増加し、前記移動軸が前記軌道に沿って前記第２軸に向かって移動する際に減少するように、前記移動軸に結合された第２端と、を含むばねと、を備える１以上の補償要素と、を備えるシステム。
2. 前記ばねは、前記シャーシに装着された前記第１固定端を有する引っ張りコイルばねであり、前記システムは、
   前記移動軸に回転可能に装着されたプーリと、
   前記プーリの周りに少なくとも部分的に巻き付けられたトーション要素であって、前記ばねの前記第２端に結合された第１端と、前記ハブに結合された第２端と、を含み、前記第２腕支持セグメントが下ろされる際、前記プーリは、前記移動軸が前記軌道に沿って前記第２軸に向かって移動して、前記トーション要素によって付加された前記相殺力を低減し、かつ、前記第２腕支持セグメントが上げられる際、前記プーリは、前記移動軸が前記軌道に沿って前記第２軸から離れるように移動して、前記トーション要素によって付加された前記相殺力を増加させる、トーション要素と、をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ばねは、前記ハブに装着された前記第１固定端を有するトーションばねであり、前記ばねの前記第２端は、前記移動軸が前記軌道に沿って前記第２軸に向かって移動する際に前記相殺力が低減され、前記移動軸が前記第２軸から離れるように移動する際に前記相殺力が増加させられるように、前記移動軸に結合される、請求項１に記載のシステム。
4. ユーザの腕を支持するシステムであって、
   ユーザの身体に着用されるように構成されたハーネスと、
   前記ハーネスに結合されて、前記ユーザの腕を支持するように構成され、かつ前記腕の動きに適合する一方で、前記動きに追従するように構成された腕支持部であって、前記ユーザの上腕を支持するように構成され、前記ユーザの腕が上げられる及び下げられる際に動きに追従するよう旋回軸回りで旋回可能な腕支持セグメント、を備える腕支持部と、
   前記ユーザが動いて前記腕支持部が前記ユーザの腕の動きに追従する際に、前記腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加する１以上の補償要素であって、
   前記腕支持セグメントに固定的に結合されて、カムスロットを含むカムプレートと、
   移動軸であって、前記腕支持セグメントが上げられる及び下げられる際に前記移動軸が前記カムスロットに沿って移動するように前記カムスロット内にスライド可能に装着された移動軸と、
   前記腕支持セグメントに固定された第１端と、前記相殺力が、前記移動軸が前記カムスロットに沿って前記旋回軸から離れるように移動する際に増加し、前記移動軸が前記カムスロットに沿って前記旋回軸に向かって移動する際に減少するように、前記移動軸に結合された第２端と、を含むばねと、を備える１以上の補償要素と、を備えるシステム。
5. 前記ばねは、前記腕支持セグメントに装着された前記第１端を有するトーションばねを備え、前記第２端は、前記移動軸が前記カムスロットに沿って前記旋回軸に向かって移動する際に前記相殺力が低減され、前記移動軸が前記旋回軸から離れるように移動する際に前記相殺力が増大されるように、前記移動軸に結合される、請求項４に記載のシステム。
6. 前記移動軸は、前記移動軸の前記カムスロット内の動きに追従するローラを運び、前記ばねの前記第２端は前記ローラに結合されて、前記ばねの前記第２端を撓ませ、前記腕支持セグメントに加えられる前記ばねの捻れ力を変更する、請求項５に記載のシステム。
7. 前記カムスロットは、前記腕支持セグメントが上げられる際に前記移動軸を前記旋回軸に近づけ、前記腕支持セグメントが下げられる際に前記移動軸を前記旋回軸から遠ざけるように構成された、所定の形状を有する曲線の軌道を規定する、請求項４に記載のシステム。
8. 前記カムスロットは、前記腕支持セグメントが上げられる際に前記移動軸を前記旋回軸に近づけて、前記ばねにより前記腕支持セグメントに加えらえるばね力のモーメントアームを低減させて、前記相殺力を増加させ、前記腕支持セグメントが下ろされる際に前記移動軸を前記旋回軸から遠ざけて、前記ばね力のモーメントアームを増加させて、前記相殺力を低減させるように構成された、所定の形状を有する曲線の軌道を規定する、請求項４に記載のシステム。
9. 前記カムスロットは、前記腕支持セグメントが所定の腕位置より上方に上げられるときに前記ばねに一定の相殺力を付加させ、前記腕支持セグメントが前記所定の腕位置より下に下ろされるときに前記相殺力を低減させるように構成された、所定の形状を有する曲線の軌道を規定する、請求項４に記載のシステム。
10. 前記腕支持セグメントに装着されたシャーシをさらに備え、前記シャーシは、前記移動軸をスライド可能に受け入れるシャーシスロットを備え、前記カムスロット及び前記シャーシスロットは、前記腕支持セグメントが上げられる及び下げられる際に前記カムスロット内の前記移動軸の位置を変更するよう協働する、請求項４に記載のシステム。
11. 前記１以上の補償要素を少なくとも部分的に覆うカバーをさらに備える、請求項１又は４に記載のシステム。
12. 前記ばねは、前記腕支持セグメントに装着された第１端を有する引っ張りコイルばねを備え、前記システムは、
    前記移動軸に回転可能に装着されたプーリと、
    前記プーリの周りに少なくとも部分的に巻き付けられた張力要素であって、前記ばねの前記第２端に結合された第１端と、前記腕支持セグメントに結合された第２端と、を含み、前記腕支持セグメントが下ろされるとき、前記移動軸が前記カムスロットに沿って前記旋回軸に向かって移動する際に前記プーリが前記旋回軸に向かって移動して、前記腕支持セグメントに付加される前記相殺力を低減させ、前記腕支持セグメントが上げられるとき、前記移動軸が前記カムスロットに沿って前記旋回軸から離れるように移動する際に前記プーリが前記旋回軸から離れるように移動して、前記腕支持セグメントに付加される前記相殺力を増加させる、張力要素と、をさらに備える、請求項４に記載のシステム。
13. ユーザの腕を支持するシステムであって、
    ユーザの身体に着用されるように構成されたハーネスと、
    第１腕支持セグメントであって、前記第１腕支持セグメントが前記ハーネスに対して第１垂直軸回りで実質的に水平に回転可能であるように前記第１垂直軸回りで前記ハーネスに旋回可能に結合された第１腕支持セグメントと、第２腕支持セグメントであって、前記第２腕支持セグメントが、前記第１垂直軸にほぼ直交する第２軸回りで回転可能であるようにハブで前記第１腕支持セグメントに旋回可能に結合された第２腕支持セグメント、を備える腕支持部と、
    前記ユーザが動いて前記腕支持部が前記ユーザの腕の動きに追従する際に前記腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加するための１以上の補償要素であって、
    前記第２腕支持セグメントに装着された曲線の軌道と、
    前記第２腕支持セグメントが上げられる及び下ろされる際に前記移動軸が前記軌道に沿って前記シャーシスロット内で移動するように前記軌道上で運ばれるキャリッジと、
    前記ハブに結合された第１端と、前記キャリッジが前記軌道に沿って移動する際に前記相殺力が変化するように前記キャリッジに結合された第２端と、を含むばねと、を備える１以上の補償要素と、を備えるシステム。
14. 前記相殺力は、前記キャリッジが前記軌道に沿って前記第２軸から離れるように移動する際に増加し、前記キャリッジが前記軌道に沿って前記第２軸に向かって移動する際に減少する、請求項１３に記載のシステム。
15. ユーザの腕を支持するシステムであって、
    ユーザの身体に装着されるように構成されたハーネスと、
    第１腕支持セグメントであって、前記第１腕支持セグメントが前記ハーネスに対して第１垂直軸回りで実質的に水平に回転可能であるように前記第１垂直軸回りで前記ハーネスに旋回可能に結合された第１腕支持セグメントと、第２腕支持セグメントであって、前記第２腕支持セグメントが、前記第１垂直軸にほぼ直交する第２軸回りで回転可能であるようにハブで前記第１腕支持セグメントに旋回可能に結合された第２腕支持セグメント、を備える腕支持部と、
    前記ユーザが動いて前記腕支持部が前記ユーザの腕の動きに追従する際に前記腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加する１以上の補償要素であって、
    前記第２軸で前記ハブに回転可能に装着された第１プーリと、
    前記第２軸からずれて前記ハブに回転可能に装着された第２プーリと、
    前記第２腕支持セグメントに装着された曲線の軌道と、
    前記第２腕支持セグメントが上げられる及び下げられる際に前記軌道に沿って前記シャーシスロット内で前記移動軸が移動するように前記軌道上で運ばれるキャリッジと、
    前記第２腕支持セグメントに結合された第１固定端と、第２移動可能端と、を含むばねと、
    前記ばねの前記第２移動可能端と前記キャリッジとの間で結合された張力要素であって、前記キャリッジが前記軌道に沿って移動する際に前記相殺力が変化するように前記第１及び第２プーリの周りに少なくとも部分的に巻き付けられた張力要素と、を備える１以上の補償要素と、を備えるシステム。
16. 前記相殺力は、前記キャリッジが前記軌道に沿って前記第２軸から離れるように移動する際に増加し、前記キャリッジが前記軌道に沿って前記第２軸に向かって移動する際に減少する、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記曲線の軌道は、前記軌道の第２端よりも前記第２軸から遠くに配置された第１端を含み、前記キャリッジは、前記第２腕支持セグメントが上げられる際に前記第１端に向かって移動し、前記第２腕支持セグメントが下ろされる際に前記第２端に向かって移動する、請求項１３又は１５に記載のシステム。
18. 前記１以上の補償要素は、前記第２腕支持セグメントが前記第２軸回りの水平位置より上方に上げられたときに相対的に高い相殺力を付加し、前記第２腕支持セグメントが前記水平位置より下方に下ろされたときに相対的に低い相殺力を付加するように構成される、請求項１〜３及び１３〜１７のいずれか１項に記載のシステム。
19. 前記第１及び第２結合プーリは、前記第２腕支持セグメントが上げられる際に、前記ハブに付加される前記相殺力を減少させ、前記第２腕支持セグメントが既定の動作範囲内に下ろされる際に前記相殺力を増加させるように構成される、請求項１７又は１８に記載のシステム。
20. １以上のタスク中にユーザの腕を支持する方法であって、
    ユーザにハーネスを配置するステップであって、前記ハーネスは、当該ハーネスに対して移動可能であって、アームレストを含む腕支持部を備え、前記腕支持部は、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の１以上の補償要素を含む、配置するステップと、
    前記腕支持部が前記ユーザの腕の動きに連続的に追従するように前記腕支持部を用いて前記ユーザの腕の一部を支持するステップと、
    前記ユーザの腕の動きを包含する１以上のタスクを実行するステップであって、前記１以上の補償要素が、前記ユーザが動く際に前記動きを実質的に邪魔しないで、前記腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加し、前記１以上の補償要素は、前記腕支持部の向きに基づいて前記相殺力を変化させる力プロファイルを提供する、実行するステップと、を含む方法。
21. ユーザの腕を支持するシステムであって、
    ユーザの身体に着用されるように構成されたハーネスと、
    第１腕支持セグメントであって、前記第１腕支持セグメントが前記ハーネスに対して第１垂直軸回りで実質的に水平に回転可能であるように前記第１垂直軸回りで前記ハーネスに旋回可能に結合された第１腕支持セグメントと、第２腕支持セグメントであって、前記第２腕支持セグメントが、前記第１垂直軸にほぼ直交する第２軸回りで回転可能であるようにハブで前記第１腕支持セグメントに旋回可能に結合された第２腕支持セグメント、を備える腕支持部と、
    前記ユーザが動いて前記腕支持部が前記ユーザの腕の動きに追従する際に前記腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加するために前記第２腕支持セグメントのシャーシによって支えられた１以上の補償要素であって、
    前記シャーシに装着された第１固定端と、第２自由端と、を含む板ばねと、
    前記板ばねの前記第２自由端に隣接して前記シャーシに回転可能に装着された１以上のシャーシプーリと、
    第１及び第２結合プーリがともに回転するように前記シャーシに回転可能に装着された第１及び第２結合プーリと、
    前記１以上のシャーシプーリの周りに少なくとも部分的に巻き付けられた第１張力要素であって、前記板ばねの前記第２自由端に結合された第１端と、前記第１結合プーリに結合された第２端と、を含む第１張力要素と、
    前記第２結合プーリに結合された第１端と、前記ハブに結合された第２端と、を含む第２張力要素であって、前記１以上の補償要素は、前記ユーザが動いて前記腕支持部が前記ユーザの腕の動きに追従する際に前記腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺する相殺力を前記ハブに提供するように構成される、第２張力要素と、を備える１以上の補償要素と、を備えるシステム。
22. 前記１以上のシャーシプーリは複数のシャーシプーリを備え、前記第１張力要素は、前記複数のシャーシプーリの各々の周りに少なくとも部分的に巻き付けられて、前記第２自由端が前記第１張力要素に対して撓ませられるときに前記板ばねによって付加された張力を増幅させる、請求項２１に記載のシステム。
23. 前記第１及び第２結合プーリの少なくとも１つは、前記第１張力要素からの増幅された前記張力が、前記第２軸回りの前記第２腕支持セグメントの角度位置に基づいて修正されて、前記ハブに可変の相殺力を付加するような非円形輪郭を有している、請求項２２に記載のシステム。
24. 前記第１結合プーリは非円形輪郭を有しており、前記第１張力要素は前記非円形輪郭の周りに少なくとも部分的に巻き付けられている、請求項２３に記載のシステム。
25. 前記第２結合プーリは非円形輪郭を有しており、前記第２張力要素は前記非円形輪郭の周りに少なくとも部分的に巻き付けられている、請求項２３又は２４に記載のシステム。
26. 前記前記板ばねの第２自由端に回転可能に装着された複数のばねプーリをさらに備え、前記第１張力要素は、前記ばねプーリ及び前記シャーシプーリの周りで前記ばねプーリと前記シャーシプーリとの間に少なくとも部分的に巻き付けられて滑車装置を提供する、請求項２２に記載のシステム。
27. 前記シャーシは前記第２腕支持セグメントの腕ブラケットに沿って装着され、前記板ばねは、前記板ばねが低ポテンシャルエネルギー状態で前記腕ブラケットに実質的に平行に延在するように前記シャーシに装着される、請求項２１に記載のシステム。
28. 前記シャーシは前記第２腕支持セグメントの腕ブラケットに沿って装着され、前記板ばねは、前記板ばねが低ポテンシャルエネルギー状態の湾曲形状を有するように前記シャーシに装着される、請求項２１に記載のシステム。