JP2018533986A - 支持−運動機構の機能障害を伴うユーザーの移動のための外骨格の所望の動作軌道を規定するための方法、このユーザーのための歩行補助デバイスおよびこのデバイスのための制御方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図3
Description
−外骨格駆動装置への駆動シグナルは、罹患していない四肢から取り出された筋電図センサーのシグナルであるため、このデバイスおよびその制御方法は、対麻痺を含む筋肉活動がない(完全麻痺)ユーザーには使用不能である。
−これらのセンサーからのシグナルは、旋回性の角度に関して比例関係はもたらさない。
−駆動装置に送信され、外骨格の動きを規定する入力シグナルは、段階的であり、そのため、外骨格内の歩行の滑らかさに影響する。
−外骨格駆動装置へ制御シグナルを発生するとき、筋電シグナルの値に対するユーザーの筋肉疲労の影響は考慮されないので、外骨格運動の精度に影響する。
−外骨格駆動装置へのシグナルを発生するとき、制御シグナル発生ユニットで使用される、装着されたユーザー外骨格の数学的モデルは、ユーザーの胴体(その重量は体重の約半分である)の振動に起因して生じるモーメントの影響を考慮していない。
−完全および部分的な対麻痺の両方で歩行補助のためのデバイス使用の可能性の提供;
−デバイスの様々な動作モードの可能性を提供するための様々な歩行パラメーター(長さ、足上げ高およびステップのリズム)の選択の可能性を有するユーザーの正しい歩行パターンの復元の可能性の提供−平坦面、傾斜面、段差のある面での動きだけでなく、障害物を横後る、その場で歩く。
−デカルト座標で規定された股関節および足首旋回の所望の軌道に沿って円滑で滑らかな動作の可能性の提供。
、歩幅、脚立ち上がりの高さおよび歩行リズムなどのモーションパラメーターの動作モード選択および調節の可能性をユーザーに提供するように構成された制御パネル32と、電気軌道装置電流測定ユニット65とを備え、これは、第一23、第二24、第三25および第四26の電気駆動装置のそれぞれ第一66、第二67、第三68、第四69の電流センサーを備える、
支持−運動機構の機能障害を伴うユーザーのための歩行補助デバイスの動作は、従来、以下の3つの段階によって特徴付けられ得る:
−同じ所定の前進動作モードのための、支持−運動機構の機能障害を伴うユーザーの同じデカルト座標系における運動の所望の軌道である、所定の前進動作モードのための、支持−運動機構の機能障害のない人のデカルト座標における歩行(歩行パターン)を明確に特徴付けるデータ配列が形成される準備;
−支持−運動機構の機能障害を伴うユーザーの必要とされる幾何学的および質量−慣性特性の測定が行われ、測定データの入力が、外骨格オンボード制御装置へ行われ、ならびに外骨格動作モードおよび歩行パラメーター(歩幅、脚上げ高、歩行リズム)が設定される、測定および調整の段階;
−制御シグナルの算出および外骨格駆動装置への制御シグナルの生成が行われる、外骨格駆動装置への制御効果生成の段階。
支持−運動機構の機能障害を伴うユーザーの所定の前進における矢状面内の動きのための外骨格の所望の動作軌道を規定するための提案された方法によって、モーションキャプチャを支持−運動機構の機能障害を伴わない人で行い(図5、図6)、デカルト座標へのキャプチャされたモーションの記憶を行い、支持−運動機構の機能障害のない人の同じ所定の前進動作モードにおける矢状面内のデカルト座標系の所望の動作軌道のパラメーターおよび/または補間係数を算出して、使用する。さらに、支持−運動機構の機能障害を有さないこの人は、支持−運動機構の機能障害を伴うユーザーと同じ、脛の長さ対大腿骨長の比を有するべきである。さらに、その人の脛の長さを記録すべきである。
モーションキャプチャシステム77であって、キャプチャされたモーションパラメーターデータを収集して転送するために連続して接続された測定デバイスユニット78と、キャプチャされたモーションパラメーターデータ処理ユニット79と、キャプチャされたモーションパラメーター記憶ユニット80とを備え、その出力はモーションキャプチャシステム77の出力に接続され、かつキャプチャされたモーションパラメーター処理ユニット81に連続的に接続され、その入力は、所望の外骨格動作軌道パラメーターおよび/または補間関数係数のためのモーションキャプチャシステム77および記憶ユニット76の出力に接続され、ここで支持−運動機構の機能障害のない人の脛の長さ対大腿骨長の比も記録される。
測定および調整測定、ならびに支持−運動機構の機能障害を伴うユーザーの人体計測および質量−慣性パラメーターを外骨格オンボード制御装置の入力の段階。これらの測定は、外部コンピューター86を使用して外骨格1のオンボード制御装置85に入力する補助−専門家によって行われる。
文献資料[V.V.Beletskiy.二足歩行(Biped walking).ダイナミクスおよび制御のモデルタスク(Model tasks of dynamics and control.)モスクワ(Moscow):ナウカ(Nauka)、1984年.268頁.219〜220頁]から、矢状面における動作中にユーザーの下半身部分に一体化して取り付けられた外骨格の動的モデルは、ユーザーの胴体の動作を考慮した方程式(数1)によって記述し得ることが公知である。
J−胴体の慣性モーメント;
r−胴体の質量中心から骨盤までの距離;
M−ユーザーの体重;
L−歩幅;
h−骨盤ポイントの動きの高さ;
Tstep−ステップ期間であり、
そこから、この角度の一次導関数および二次導関数を得てもよい。角度の評価Ψおよびその導関数を、主に操作者の体の振動に起因して生じる外部モーメントの評価に使用する。
−支持−運動機構の機能が部分的に失われたユーザーおよび完全に失われたユーザーの両方の歩行の補助が提供される能力が提供され、ここでは、ユーザーの運動が、支持−運動機構の機能障害がない人の外骨格歩行パターンによる設定によって、ユーザーの運動学的特徴に近い運動学的特性(脛の長さ対大腿骨長の比)を用いて行われる;
−歩幅、足上げの高さ、および歩行のリズムなどの歩行パラメーターを制御パネルに用いて、変化する可能性のあるユーザーの正しい歩行パターンの回復の可能性が提供される;
−選択された表面上の動作に対応する所望の軌道に沿った運動のための外骨格を設定することを通じて、水平面、傾斜面および段差のある面上の様々なユーザー動作モード、ならびに障害物を横切る、およびその場で歩く可能性が提供される。
−負の実際の制御パラメーターを有する、指数関数的な二次元モデルによる所望の角加速度の設定を通じて、デカルト座標で設定された股関節および足関節の旋回性の所望の軌道に沿った円滑で滑らかな動きの可能性が提供される。
2−骨盤セクション;
3および4−それぞれ左右のフットレスト;
5および6−それぞれ左右の大腿セクション;
7および8−それぞれ左右の脛セクション;
9および10−それぞれ左足と右足のステップ;
11−左股関節旋回性関節;
12−左膝旋回性関節;
13−左足首旋回性関節;
14−右股関節旋回性関節;
15−右膝旋回性関節;
16−右足首旋回性関節;
17−左大腿セクションの相対角度回転のセンサー;
18−左脛セクションの相対角度回転のセンサー;
19−デカルト座標系における所望の軌道生成のユニット41の第二の出力;
20−右大腿セクションの相対角度回転のセンサー;
21−右脛セクションの相対角度回転のセンサー;
22−デカルト座標系における所望の軌道生成のユニット41の第三の出力;
23−左股関節の旋回性関節の駆動装置;
24−右股関節の旋回性関節の駆動装置;
25−左膝の旋回性関節の駆動装置;
26−右膝の旋回性関節の駆動装置;
27、28、29および30−第一、第二、第三および第四のそれぞれのフットレスト反力センサー;
31−フットレスト反応測定ユニット;
32−コントロールパネル;
33および34−それぞれ左右のハンドレスト;
35−制御デバイス;
36−所望の外骨格の角および角速度算出ユニット。
37−所望の外骨格の角および角速度算出ユニット36の入力;
38−制御装置35の第一の入力;
39−制御装置35の第三の入力;
40−外部モーメント評価ユニット;
41−デカルト座標系における所望の軌道生成のユニット;
42−デカルト座標系における所望の軌道生成のユニット41の第一の入力;
43−デカルト座標系における所望の動作軌道パラメーター決定システム;
44−デカルト座標の軌道における軌道に沿った所望の動作加速度発生ユニット;
45−デカルト座標系の軌道に沿った所望の運動加速度発生ユニット44の第一の入力;
46−所望の角加速度算出ユニット;
47−所望の角加速度算出のユニット46の第一の入力;
48−外骨格が所望の角加速度算出のユニットを駆動する;
49および50−外骨格のそれぞれ第一の入力および第二の入力が、所望の角加速度算出のユニット48を駆動する;
51−外骨格の現在のデカルト座標算出のユニットのベクトル;
52−外骨格は制御シグナル発生ユニットを駆動する;
53−デカルト座標系における所望の軌道生成のユニット41の第二の入力;
54−所望の角加速度算出のユニット46の第二の入力;
55−デカルト座標系の軌道に沿った所望の運動加速度発生ユニット44の第二の入力;
56−外骨格の第一入力は制御シグナル発生ユニット52を駆動する;
57および58−外部モーメント評価ユニット40のそれぞれ、第一入力および第二入力;
59−外骨格の第三の入力は、所望の角加速度算出のユニット48を駆動する;
60、61、62−外骨格のそれぞれ第二、第三および第四の入力は、制御シグナル発生ユニット52を駆動する;
63−制御装置35の第四の入力;
64−外部モーメント評価ユニット40の第三入力;
65−電気駆動装置電流測定ユニット;
66、67、68および69−それぞれ、第一(23)、第二(24)、第三(25)、および第四(26)の電気駆動装置のそれぞれ第一、第二、第三および第四の電流のセンサー69;
70−現在の角度および角速度測定ユニット;
71−ユーザーの胴体の角モーション評価ユニット;
72−ユーザーの胴体の角モーション評価ユニット入力;
73−外部モーメント評価ユニット40の第四入力;
74−外部モーメント評価ユニット40の第五入力;
75−制御装置35の第五入力;
76−デカルト座標系における外骨格の所望の動作軌道パラメーターおよび/またはの補間係数の記憶ユニット;
77−モーションキャプチャシステム;
78−キャプチャされたモーションパラメーターデータを収集して転送する測定デバイスユニット;
79−キャプチャされたモーションパラメーターデータ処理ユニット;
80−キャプチャされたモーションパラメーター記憶ユニット;
81−キャプチャされたモーションパラメーター処理ユニット;
82−クラッチハンドル;
83−デカルト座標系における所望の軌道生成のユニット41の第一出力;
84−デカルト座標系における所望の軌道生成のユニット41の第四出力;
85−オンボード制御装置;
86−補助−専門家の外部コンピューター;
87−デカルト座標系決定制御装置における所望の動作軌道;
88および89−補助者の外部コンピューター86のそれぞれ、第一および第二の出力;
90−外部モーメント評価ユニット40の第6入力。
Claims (9)
- 骨盤セクションを含む外骨格を用いる支持−運動機構の機能障害を伴うユーザーの前進動作モードで事前に決められた矢状面における移動のためのデカルト座標系における外骨格の所望の軌道を規定する方法であって、左右のフットレストは、各々が、大腿セクションおよび脛セクションおよびフットステップを備え、ここで隣接セクションは、矢状面内での回転可能性を提供する対応する旋回性関節を使用して接続され、現在の角度および角速度測定ユニットに組み込まれた相対角度回転の対応するセンサーを装備され、ここで股関節および膝関節は電動で構成され、対応する駆動装置、例えば電気駆動装置、ならびに隣接セクションの相対角度回転のセンサーと接続されたオンボード制御装置および電動関節駆動装置の制御入力を装備されており、ここで、本発明によれば、モーションキャプチャシステムを使用する方法は、キャプチャされたモーションパラメーターデータ、キャプチャされたモーションパラメーターデータ処理ユニット、およびキャプチャされたモーションパラメーター記憶ユニットを収集して転送するため、連続して接続された測定デバイスユニットを備え、その出力は、モーションキャプチャシステムの出力に接続され、その動作のプロセスにおいて事前に選択されたヒトの身体のポイントのデカルト軌道の測定が確実になり、前記モーションキャプチャシステムが所望のデカルト軌道パラメーター決定システムの一部として使用され、支持−運動機構の機能障害のない人が、事前に選択された身体ポイントのデカルト座標、ならびに正面平面にある股関節軸と足関節軸との間の交点を測定するために使用されることを特徴とし、矢状面が、選択された身体ポイントとして使用され、そのデカルト座標が、前進動作モードで各々が所定の前記人の動作の間に前記の矢状表面のデカルト座標系の軸に沿った軌道の形態で時間に応じて測定され、各々の測定された軌道についてデータ配列の形態で前記キャプチャされたモーションパラメーター記憶ユニットに保存され、ここで前記矢状平面の前記座標系の座標の縦座標の軸は、垂直に方向付けられ、ただし横座標の軸は、外骨格の動作の経過に沿っており、さらに、所望のデカルト軌道パラメーター決定システムキャプチャのモーションパラメーター処理ユニットに組み込まれ、その入力はモーションキャプチャシステムの出力に接続され、デカルト座標の時間関数の前記テーブルセット配列、少なくとも2回微分された、前進の滑らかな補間性の前記軌道、分析関数、例えば、スプライン、例としては、三次スプラインで選択される各々についての、パラメーターおよび/または補間係数に基づいて、パラメーターの処理を行うか、および/またはキャプチャされた動作の補間係数を算出し、ここで前記算出されたパラメーターおよび/または補間係数が、キャプチャされたモーションパラメーター処理ユニットの出力に接続され、かつ、所望のデカルト軌道パラメーター決定システムに組み込まれた、所望の外骨格デカルト軌道パラメーターおよび/または補間係数記憶ユニットに記憶され、ここで、前記測定、これらの測定の結果として得られたデータの処理およびこれらのデータ処理結果の記憶が、脛の長さ対大腿骨長の様々な比率を有する人の群に対して行われ、ここで、この群の各人についての前記の比率および脛の長さに関するデータを保存する、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、キャプチャされたモーションパラメーター処理ユニットおよび所望の外骨格デカルト軌道パラメーターおよび/または補間係数記憶ユニットが、所望のデカルト軌道決定制御装置においてソフトウェアで実現されることを特徴とする、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、支持−運動機構の機能障害を有さない人の所定の前進動作モードが、以下のモード:「水平面を歩く」、「階段を上がる」、「階段を下りる」、「傾斜面を歩いて上がる」、「傾斜面を歩いて下りる」、「障害物を横切る」、「座って休む」、「真っ直ぐ伸ばした脚で垂直に立つ」、「「座った休息」姿勢から真っ直ぐ伸ばした脚で垂直に立つ」、「真っ直ぐ伸ばした脚で垂直に立つ」から座って休む」を用いるという点で特徴付けられる、方法。
- 所定の前進動作モードにおける支持−運動機構の機能障害を伴うユーザーのための歩行補助デバイスは、骨盤セクションおよび左右のフットレストを備える下肢の外骨格を備え、左右のフットレストは、大腿骨セクションおよび脛セクションおよびフットステップから各々が構成され、ここで隣接セクションは、矢状面での回転可能性を提供する対応する旋回性関節を使用して接続され、現在の角度および角速度測定ユニットに組み込まれた相対角度回転の対応するセンサーを装備され、ここで股関節および膝関節は、電動で構成され、かつ対応する駆動装置、例えば電気駆動装置、ならびに隣接セクションの相対角度回転のセンサーと接続されたオンボード制御装置および電動関節駆動装置の制御入力とを装備されており、ここで、前記フットステップは、フットレスト反応測定ユニットに取り付けられ、前記フットステップの踵部およびつま先キャップに装着されたフットレスト反応センサーを装備され、さらに歩行補助デバイスは、所望の外骨格の角および角速度算出のユニットを備える左右のハンドレストおよび制御装置、外部モーメント評価ユニットおよび算出のユニット、ならびに対応する駆動装置の制御入力に接続された外骨格駆動装置に対する制御シグナルの生成を備え、ここで、所望の外骨格の角および角速度測定ユニットの入力が、制御デバイスの第一の入力に接続され、その第三の入力が、現在の角度および角速度測定ユニットの出力に接続され、脛長対大腿骨長の比、脛の長さおよび外骨格セクションが取り付けられたユーザーの身体部分の体重慣性特性、歩幅、脚上げ高および歩行リズムなどのモーションパラメーターの動作モードの選択および調整を外骨格オンボード制御装置に入力する能力を補助−専門家に提供するように構成されている、補助−専門家の外部コンピューターで補助されるという点で特徴付けられ、制御パネルは、歩幅、脚上げ高および歩行リズムなどのモーションパラメーターの動作モード選択および調整の可能性をユーザーに提供するように構成され、電気駆動装置中の電流測定ユニットは、それぞれ第一、第二、第三、第四の電気駆動装置の第一、第二、第三、第四の電流センサーと、それをデカルト座標系に入力してその中に、所定の前進動作モードのデカルト座標における所望の動作軌道の時間依存パラメーターおよび/または補間係数を記憶するように構成されたデカルト座標の所望の軌道生成のユニットを備え、その第一の入力は、制御装置の第一の出力に接続されているが、第二の入力は、フットレスト反応測定ユニットの出力に対して接続され、前記第一の出力は、制御装置の第一の入力に接続され、第二の出力は、所望のデカルト軌道パラメーター決定システムに接続されるように構成され、その出力は、所望のデカルト軌道生成のユニットの第三の入力に接続されるように構成され、その第四の入力は、補助−専門家の外部コンピューターの出力に接続されるように構成され、ここでこの制御装置は、所望の加速発生ユニットを補充され、その第一の入力は、制御デバイス、所望の角加速算出ユニットの第一の入力に接続され、その第一の入力は、所望の加速発生ユニットの出力に接続され、そしてその第二の入力は、所望の角度および角速度発生のユニット、外骨格駆動装置角加速度算出ユニットの出力に接続され、ここで、外骨格は、角加速度算出のユニットを駆動し、ここで外骨格駆動装置角加速算出ユニットの第一の入力が、所望の前記角速度算出のユニットの出力に接続され、前記第二の出力は、所望の角度および角速度算出のユニット、現在の外骨格デカルト座標算出ベクトル算出のユニットの出力に接続され、その入力は、前記制御装置の前記第三の入力に接続され、前記出力は、所望のデカルト軌道加速度発生ユニット、ユーザーの胴体の角運動評価ユニットの第二の入力に接続され、前記入力は、現在の外骨格のデカルト座標算出のユニットに接続され、前記出力は、外部モーメント評価ユニットの第四の入力へ接続され、第五の入力が、制御装置の第二の入力を通じてフットレスト反作算出のユニットの出力に接続され、ここで制御シグナル発生ユニットの第一の入力が、外部モーメント評価ユニットの出力に接続され、その第一の入力は外骨格駆動装置角加速度算出のユニットの出力に接続され、前記第二の入力は、制御デバイスの第三の入力に接続され、これはまた、外骨格駆動装置角加速度算出のユニットの第三の入力と、および制御シグナル発生ユニットの第二の入力にも接続され、前記第三の入力は、外骨格駆動装置角加速度算出のユニットの出力に接続され、第四の入力は、外部モーメント評価ユニットの第三の入力にも接続された制御装置の第四の入力へ接続され、および制御デバイスの出力に対する前記出力は、運動電流測定ユニットの電気駆動装置の電流センサーを装備された駆動装置の制御入力に接続され、ここで前記制御デバイスの第四の入力は、電気モーター電流測定ユニットの出力に接続されている、デバイス。
- 所望のデカルト軌道生成のユニットおよび制御デバイスが、外骨格のオンボード制御装置内のソフトウェアで実現されることを特徴とする、請求項4に記載のデバイス。
- 請求項4に記載のデバイスであって、支持−運動機構の機能障害を有する人の所定の前進動作モードが、以下のモード:「水平面を歩く」、「階段を上がる」、「階段を下りる」、「傾斜面を歩いて上がる」、「傾斜面を歩いて下りる」、「障害物を横切る」、「座って休む」、「真っ直ぐ伸ばした脚で垂直に立つ」、「「座った休息」姿勢から真っ直ぐ伸ばした脚で垂直に立つ」、「真っ直ぐ伸ばした脚で垂直に立つ」から座って休む」を用いるという点で特徴付けられる、デバイス。
- 所定の前進動作モードにおける、支持−運動機構の機能障害を伴うユーザーのための歩行補助デバイスの制御方法であって、骨盤セクション、左右のフットレストを備える下肢の外骨格を備え、フットレストは、それぞれが大腿骨セクションおよび脛セクションおよびフットステップからなり、ここで、隣接セクションは、矢状面での回転可能性を提供する対応する旋回性関節を使用して接続され、現在の角度および角速度測定ユニットに組み込まれた相対的な角度回転のセンサーを装備され、ここで股関節および膝の旋回性関節は、電動に構成され、かつ対応する駆動装置、例えば、電気駆動装置、ならびに隣接セクションの相対的な角度回転のセンサーと接続されたオンボード制御装置、および電動関節駆動装置の制御入力とを装備されており、ここでフットステップは、フットレスト反応測定ユニットに組み込まれたフットレスト反応センサーを装備され、かつフットステップの踵部およびつま先キャップに装着され、さらに、歩行補助デバイスは、左右のハンドレストおよび制御装置を備え、これは所望の外骨格の角および角速度算出のユニットと、外部モーメント評価ユニットと、算出のユニットと、対応する制御装置の制御入力に接続された外骨格駆動装置への制御シグナルの生成とを備え、ここで、所望の外骨格の角および角速度算出のユニットの入力が制御装置の第一の入力に接続され、第三の入力が、現在の角度および角速度測定ユニットの出力に接続され、ここで、この方法によれば、股関節および膝関節における現在の角度および角速度ならびにフットレスト反力が測定され、支持−運動機構の機能障害を伴うユーザーのための歩行補助デバイスは、脛長対大腿骨長の比、脛の長さおよび外骨格セクションが取り付けられたユーザーの身体部分の体重慣性特性、歩幅、脚上げ高および歩行リズムなどのモーションパラメーターなどの動作モードの選択および調整をオンボード制御装置に入力する能力を補助−専門家に提供する、補助−専門家の外部コンピューターで補助されるという点で特徴付けられ、制御パネルは、歩幅、脚上げ高および歩行リズムなどのモーションパラメーターなどの動作モード選択および調整の可能性をユーザーに提供するように構成され、電気駆動装置中の電流測定ユニットは、それぞれ第一、第二、第三、第四の電気駆動装置の第一、第二、第三、第四の電流センサーを備え、デカルト座標系における所望の軌道生成のユニットは、それをデカルト座標系に入力してその中に、所定の前進動作モードのデカルト座標における所望の動作軌道の時間依存パラメーターおよび/または補間係数を記憶するように構成され、その第一の入力は、制御装置の第一の出力に接続されているが、第二の入力は、フットレスト反応測定ユニットの出力に対して接続され、前記第一の出力は、制御デバイスの第一の入力に接続され、前記第二の出力は、デカルト座標系における所望の動作軌道パラメーター決定システムの入力に接続されるように構成され、その出力は、所望のデカルト軌道生成のユニットの第三の入力に接続されるように構成され、その第四の入力は、補助−専門家の外部コンピューターの出力に接続されるように構成され、ここで前記制御デバイスが、デカルト座標系における軌道に沿った動作のための加速度のユニットを補充され、その第一の入力は、制御デバイス、所望の角加速度算出のユニットの第一の入力に接続され、前記第一の入力が、所望の軌道加速度発生ユニットの出力に接続され、第二の入力は、所望の角度および角速度発生ユニットの出力に接続され、外骨格は、角加速度算出のユニットを駆動し、ここで外骨格角度加速度算出のユニットの第一の入力が、所望の前記角速度算出のユニットの出力に接続され、前記第二の出力は、所望の角度および角速度算出のユニット、現在の外骨格デカルト座標算出ベクトル算出のユニットの出力に接続され、その入力は、前記制御デバイスの第三の入力に接続され、前記出力は、角の動作評価ユニットを収容する、所望のデカルト軌道加速度発生ユニット第二の入力に接続され、前記入力は、現在の外骨格のデカルト座標算出のユニットの出力に接続され、前記出力は、外部モーメント評価ユニットの第四の入力へ接続され、第五の入力が、制御デバイスの第二の入力を通じてフットレスト反応算出のユニットの出力に接続され、ここで制御シグナル発生ユニットの第一の入力が、外部モーメント評価ユニットの出力に接続され、前記第一の入力は外骨格駆動加速度算出のユニットの出力に接続され、前記第二の入力は、制御デバイスの第三の入力に接続され、これはまた、外骨格駆動装置角加速度算出のユニットの第三の入力と、および制御シグナル発生ユニットの第二の入力にも接続されており、前記第三の入力は、外骨格駆動装置加速度算出のユニットの出力に接続され、第四の入力は、外部モーメント評価ユニットの第三の入力にも接続された制御装置の第四の入力へ接続され、および制御デバイスの出力に対する前記出力は、運動電流測定ユニットの電気駆動装置の電流センサーを装備された駆動装置の制御入力に接続され、ここで前記制御デバイスの第四の入力は、電気モーター電流測定ユニットの出力に接続されており、ここで、支持−運動機構の機能障害を伴うユーザーのための歩行補助デバイスの提唱された制御方法によれば、脛の長さ対大腿骨長の比、脛の長さが測定され、ユーザーの身体部分測定の質量慣性特性が、それに装着された外骨格セクションを用いて、および補助−専門家の外部コンピューターを使用して、直接または間接的に行われ、オンボード制御装置のデカルト座標系における所望の軌道生成のユニットの第四の入力を、オンボード制御装置のデカルト座標系内での所望の軌道生成のユニットに入力して、それを通じて、デカルト座標系における所望の動作軌道パラメーターの決定システムに、脛の長さ、脛の長さ対大腿骨長の比、および外骨格を着用したユーザーの身体部分の質量慣性特性などの測定されたユーザーのパラメーターを入力し、所望の動作軌道決定のシステムから得られるユーザーデータの大腿骨長に対する脛の長さの規定の比によって、デカルト座標系の決定を行い、これを、各々所定の前進モードでのユーザーの移動の間の支持−運動機構の機能障害のない人で得られる補間関数の補間のパラメーター(係数)の配列形態で、デカルト座標系における所望の軌道生成のユニットに入力し、モードは、補助−専門家の外部コンピューターまたは前進モードで所定のシリーズから制御パネルを使用して設定し、補間関数の数値を、支持−運動機構の機能障害を伴うユーザーの脛の長さと、支持−運動機構の機能障害を有さない人の脛の長さとの間の比に等しい係数で乗算して算出して、見積もり、所望のステップパラメーターは、対応する係数によって、デカルト座標系に示されるユーザーに対応する補間軌道のスケーリングによって、同様に脚運びの時間(歩行リズム)を変化させるため、これらの関数時間軸のスケーリングによって、補助−専門家の制御パネルまたは外部コンピューターから設定し、ここで、各々の特定の座標およびそれらの組合せの両方についてスケーリングを、現在の外骨格デカルト座標ベクトル算出のユニットにおいて行い、現在の外骨格デカルト座標のベクトルが、股関節および膝関節の角度および角速度の得られた測定値に基づいて、時間に応じて、外骨格の股関節および膝関節の旋回のデカルト座標系での所望の軌道の生成のユニットで、デカルト座標系で記録された補間関数の数値の記憶された時間依存パラメーター(係数)の値の配列に基づく算出によって、算出され;所望の角度および角速度のベクトルは、所望の軌道のベクトルおよびそれらの一次導関数の以前に計算された値に基づいて、デカルト座標系における軌道に沿った所望の運動加速発生のユニットで算出され、デカルト座標系における軌道に沿った動作の所望の加速のベクトルは、デカルト座標系における位置および速度ベクトルの以前に算出された値、ならびに所望の軌道のベクトル、ならびにその一次および二次導関数に基づいて、所望の角度および角速度発生ユニットで算出され、所望の角加速度のベクトルは、デカルト座標系における軌道に沿った動作の所望の加速度のベクトル、ならびに所望の角度および角速度のベクトルに基づいて、所望の外骨格駆動装置角度加速発生で算出され、外骨格駆動装置に対する所望の角加速度のベクトルは、所望の角加速度の以前に算出されたベクトル、所望の角および角速度のベクトル、旋回性関節内の現在の角度および角速度値のベクトルに基づいて、外部モーメント評価において算出され、外部モーメントのベクトルは、駆動装置に対する所望の角加速度の以前に算出されたベクトル、旋回性関節の現在の角および角加速度値のベクトル、フットレスト反応のベクトル、外骨格駆動装置電流の測定ベクトルに基づき、かつ外骨格を装着したユーザーの身体部分の質量慣性特性を考慮して算出され、外骨格の駆動装置への制御シグナルのユニット中で、現在の角度値の以前に算出されたベクトル、外部のモーメントベクトルならびに旋回性関節における現在の角度および角速度の測定されたベクトル、外骨格の駆動装置電流のベクトルに基づいて生成され算出される、方法。
- 請求項7に記載の方法であって、支持−運動機構の機能障害を有する人の所定の前進動作モードとして、以下のモード:「水平面を歩く」、「階段を上がる」、「階段を下りる」、「傾斜面を歩いて上がる」、「傾斜面を歩いて下りる」、「障害物を横切る」、「座って休む」、「真っ直ぐ伸ばした脚で垂直に立つ」、「「座った休息」姿勢から真っ直ぐ伸ばした脚で垂直に立つ」、「真っ直ぐ伸ばした脚で垂直に立つ」から座って休む」を用いるという点で特徴付けられる、方法。
- デカルト座標系および制御デバイスにおける所望の動作軌道生成のユニットは、外骨格のオンボード制御装置内のソフトウェアで実施されることを特徴とする請求項7に記載の方法。
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