JP2019084335A - 外骨格型ロボット及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外骨格型ロボットを極力簡単に制御する方法を提供する。【解決手段】第１の信号が第１のボタンによりトリガされたかを検査する（３０２）。第１の信号がトリガされた後に傾斜角を検査する（３０４）。その傾斜角に基づいて動作を設定する（３０６ａ、３０６ｂ）。その動作を実行して外骨格型ロボットを移動させる。前記第１の信号は該外骨格型ロボットを直立姿勢から他の姿勢に変更することを指示し、且つ該傾斜角は、該外骨格型ロボットの腰部アセンブリが地面と垂直となる軸線に対して前傾する角度である。前記方法は該傾斜角を用いて該使用者の意向を判断するとともに、ひいては制御ボタンを一つ又は二つのボタンに簡素化することができる。また、該制御方法は該傾斜角をモニタリングすることで適切な動作を選択することもできる。【選択図】 図３

Description

本願の内容は一般的には歩行支援装置に関し、且つ特に外骨格型ロボットに関する。

外骨格型ロボット（ｅｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎ ｒｏｂｏｔ）はパワードアーマー（ｐｏｗｅｒｅｄ ａｒｍｏｒ）とも呼ばれ、装着型移動機器であり、使用者の身体部位を支援することができるとともに使用者の肢体を移動させることができる。一般的には、電動モータ、空気圧装置、レバー、液圧装置又は肢体を移動可能なその他技術を組み合わせて構成したシステムを外骨格の動力源として利用することができる。外骨格型ロボットの主な応用分野の一つは医療用途である。疾病又は事故外傷によりその脚又は腕を失ったか、又は制御できない人を、外骨格型ロボットを用いて支援することができる。

確かに上記した外骨格型ロボットは人の装着に供されるが、もし外骨格型ロボットの移動が不適切であった場合、装着者の生命・安全の危険を招くことになるため、これにより安全性の問題に派生してしまう。また、外骨格型ロボットを装着する人は指一つの移動ですら困難な患者である可能性があるため、制御方法は極力簡単にすべきである。

本願の内容の実施形態では、外骨格型ロボットを制御する方法を提案する。前記方法は、第１の信号が第１のボタンによりトリガされたかを検査するステップ、前記第１の信号はトリガされた後に傾斜角を検査するステップ、前記傾斜角に基づいて動作を設定するステップ、及び該動作を実行して該外骨格型ロボットを移動させるステップを含む。前記第１の信号は外骨格型ロボットが直立姿勢から他の姿勢に変更することを指示する。前記傾斜角は、外骨格型ロボットの腰部アセンブリが地面と垂直となる軸線に対して前傾する角度のことを指す。

本願の内容の実施形態では、外骨格型ロボットを制御する方法を提案する。前記方法は、外骨格型ロボットが歩行するとき、傾斜角を持続的に検査し、並びに動作を決定することで、外骨格型ロボットが持続的に歩行するか、又は前記傾斜角に基づいて外骨格型ロボットを直立姿勢に変更することを含む。

本願の内容のある実施形態では、外骨格型ロボットを提案する。前記外骨格型ロボットは腰部アセンブリと、二つの脚部アセンブリと、二つの靴アセンブリと、プロセッサと、検出器とを備える。前記二つの脚部アセンブリは、二つの股関節を介して腰部アセンブリに枢接される。前記二つの脚部アセンブリは二つの大腿スタンドと、二つの膝関節と、二つの下腿スタンドとを備えており、前記二つの下腿スタンドは二つの膝関節を介して二つの大腿スタンドに接続される。前記二つの靴アセンブリは、二つの踝関節を介して二つの脚部アセンブリに接続される。前記プロセッサは、二つの股関節を駆動するための二つの臀部モータ、二つの膝関節を駆動するための二つの膝部モータ、及び必要性に応じて二つの踝関節を駆動するための二つの踝部モータに接続される。前記検出器は傾斜角を検出するとともに傾斜信号をプロセッサに送信する。前記プロセッサは上記傾斜信号に基づいて動作を決定するとともに、二つの臀部モータ、二つの膝部モータ及び二つの踝部モータを制御することで、前記外骨格型ロボットの動作を制御する。

本願の内容では、前記傾斜角、つまり使用者の要望又は状態に基づいて、外骨格型ロボットの動作を決定することができる制御方法を提供する。実際には、傾斜角に関するデータは使用者が外骨格型ロボットを制御する助けとなる。よって、外骨格型ロボットを制御するために必要な杖上のボタン数は相対的に少なく、例えば一つ又は二つのボタンにまで減少させることができる。また、本願の内容の制御方法は傾斜角をモニタリングすることで、予想外の状況で外骨格型ロボットの動作を応答として決定して、これにより使用者の姿勢に食い違う動作を回避し、且つこれにより外骨格型ロボットを装着する使用者が転倒してしまうリスクを低減することもできる。

上記では比較的広い方式で、本願の内容の特徴及び技術的な長所を概説することで、下記での発明の説明をより理解しやすくしている。下記では本願の内容の別段の特徴及び長所を記述するとともに、本願の内容が保護を求める対象を構成する。本発明が属する技術分野における当業者であれば、開示する発明思想及び具体的な実施例を基礎としてその他構造又は手順を容易に修正又は設計することで、本願の内容と同一の目的を達成するために用いることができることをも理解することができる。本発明が属する技術分野における当業者であれば、このような均等な構成は、別紙の特許請求の範囲で限定する本願の内容の技術思想及び範囲から離れないということも容易に理解することができる。

下記の実施形態及び特許請求の範囲を閲読して添付図面を合わせて参照するに、本願の内容をより全面的に理解することができるものであるが、各図面において、類似した構成要素の符号で類似した構成要素を示す。

下記実施形態及び添付図面を閲読すれば、本願の内容の多種な態様を最適に理解できる。注意すべきは、本分野の標準的な作業習慣により、図中の各種特徴は決して比率通りに作図しているというものではないということである。実際、明確に描写できるように、ある特徴の寸法を故意に拡大又は縮小する可能性がある。

本願の内容の具体的な実施例に係る外骨格型ロボットの斜視図である。 図１Ａの外骨格型ロボットの正面図である。 図１Ａの外骨格型ロボットの右側面図である。 図１の外骨格型ロボットを制御するための杖の斜視図である。 図２Ａ中に図示されるリモコン装置の斜視図である。 図１Ａの外骨格型ロボットを制御するためのシステムのブロック図である。 フローチャートであって、図中では、図１Ａの外骨格型ロボットが直立姿勢から着座姿勢又は歩行姿勢となるのを制御するのに用いることができる、本願の内容の一つの具体的な実施例に係る方法を図示している。 フローチャートであって、図中では、図３にて着座姿勢を決定するとき、図１Ａの外骨格型ロボットが着座動作を実行するよう制御する方法を図示している。 フローチャートであって、図中では、図３にて歩行姿勢を決定するとき、図１Ａの外骨格型ロボットが歩行動作を実行するよう制御する方法を図示している。 フローチャートであって、図中では、図１Ａの外骨格型ロボットが着座姿勢から直立姿勢となるのを制御するのに用いることができる、本願の内容の一つの具体的な実施例に係る方法を図示している。 フローチャートであって、図中では、図１Ａの外骨格型ロボットが歩行姿勢から直立姿勢となるのを制御するのに用いることができる、本願の内容の一つの具体的な実施例に係る方法を図示している。

ここでは、比較的具体的な文字を用いて、図中にて図示する本願の内容の実施例又は実例を記述する。理解されるべきは、その目的は本願の内容の範囲を限定するものではないということである。本願の内容に関連する分野における当業者にとっては、記載する実施例に対する如何なる変更及び付加、本文に記載する原理に対する更なる応用は、いずれも一般的な慣用的変更である。各実施例の間において素子符号が重複して使用される可能性があるが、よしんば同一の素子符号を使用したとしても、これが一つの実施例の一つ又は複数の特徴が必然的に他の実施例中に現れるということを意味するものではない。

理解されるべきは、ここで例えば第１、第２、第３等の文字を用いて各種素子、部材、範囲、層又は部分を記述したとしても、これら素子、部材、範囲、層又は部分は上記修飾語に限定されるものではない。反対に、これら用語は単に一つの素子、部材、範囲、層又は部分と他の素子、部材、範囲、層又は部分との区別に用いる試みに過ぎない。よって、また下記における第１の素子、部材、範囲、層又は部分を第２の素子、部材、範囲、層又は部分として命名してもよく、そして本願の内容の発明の概念から離れることにならない。

ここで用いる単語は単に特定の実例、実施例を記述するためであり、且つその本意は本願の内容の発明の概念を限定するためのものではない。本願の内容において、単数形「一つ」及び「該」は、上・下記に明確な別途表示がない限り、その複数形も包括するものである。更に理解すべきは、本明細書において、開放型の単語、例えば「備える」及び「含む」は前記特徴、整数、ステップ、操作、素子又は部材が存在することを意味するものであるが、一つ又は複数のその他特徴、整数、ステップ、操作、素子又は部材又はそのグループの存在又は追加を排除するものではない。

図１Ａは本願の内容のある実施例に係る外骨格型ロボット１０の斜視図であり、そして図１Ｂ及び１Ｃはそれぞれ外骨格型ロボットの正面図及び右側面図である。図１Ａを参照するに、外骨格型ロボット１０は腰部アセンブリ１１と、右脚アセンブリ１２Ｒと、左脚アセンブリ１２Ｌと、右靴アセンブリ２０Ｒと、左靴アセンブリ２０Ｌとを備える。

前記腰部アセンブリ１１は、腰部にて外骨格型ロボット１０の使用者を支承するためのものである。右脚アセンブリ１２Ｒ及び左脚アセンブリ１２Ｌの各々は個別の股関節１３を介して腰部アセンブリ１１に枢接される。よって、右脚アセンブリ１２Ｒ及び左脚アセンブリ１２Ｌは腰部アセンブリ１１に対して回転可能である。右脚アセンブリ１２Ｒ及び左脚アセンブリ１２Ｌは互いに対となる物理的配置であるため、簡素化のために、以下では左脚アセンブリ１２Ｌでのみ説明する。

前記左脚アセンブリ１２Ｌは股関節１３以外に、大腿スタンド１４と、下腿スタンド１６と、膝関節１５と、踝関節１７とを備える。前記大腿スタンド１４の外形は細長く、一方側（図示せず）が股関節１３を介して腰部アセンブリ１１に枢接されるとともに、他方側は膝関節１５を介して下腿スタンド１６に枢接される。よって、大腿スタンド１４及び下腿スタンド１６は膝関節１５に対して回転可能である。更には、大腿スタンド１４は伸長方向にて膝関節１５の第１の調整装置１５８に沿って移動可能であり、そして使用者の必要性に合わせて左脚アセンブリ１２Ｌの大腿部分の長さを調節することができる。本実施形態において、前記第１の調整装置１５８は、伸長方向にて延びる一対の溝を有する。その他実施形態において、前記第１の調整装置１５８は、長手方向の調節をしやすくするための溝、レール又はスライドロッド等を有してもよい。

前記下腿スタンド１６の外形も細長く、一方側（図示せず）が膝関節１５を介して大腿スタンド１４に枢接されるとともに、他方側は踝関節１７を介して靴アセンブリ２０に枢接される。よって、下腿スタンド１６及び左靴アセンブリ２０Ｌは踝関節１７に対して回転可能である。更には、下腿スタンド１４は伸長方向にて踝関節１７の第２の調整装置１７８に沿って移動可能であり、そして使用者の必要性に合わせて左脚アセンブリ１２Ｌの下腿部分の長さを調節することができる。本実施形態において、前記第２の調整装置１７８は、伸長方向にて延びる一対の溝を有する。又は、前記第２の調整装置１７８は、長手方向の調節をしやすくするための溝、レール又はスライドロッド等を有してもよい。

前記大腿スタンド１４、下腿スタンド１６、股関節１３、膝関節１５及び踝関節１７は、２０１４年１０月２１日に出願した米国特許出願第１４／５１９，１４５号（発明名称「Ｗａｌｋｉｎｇ Ａｓｓｉｓｔ Ｄｅｖｉｃｅ」）明細書中に開示するものと同一であるため、ここでは詳細な説明はしない。大腿スタンド１４、下腿スタンド１６、股関節１３、膝関節１５及び踝関節１７の物理的関係及び機能は、上記米国特許出願に開示する内容を参照されたい。

図２Ａは、図１Ａの外骨格型ロボット１０を制御するための杖４０の斜視図である。図２Ａを参照するに、杖４０はアームレスト４２と、シャフト４４と、グリップ４６と、リモコン装置６０とを備える。前記リモコン装置６０は、グリップ４６中に取付けられているボタン６６を有する。一般的に言えば、外骨格型ロボット１０は一対の杖４０（つまり、右杖と左杖）を有するか、又は一体として使用可能であるが、左右杖は同一又は類似した構造を有することができる。簡素化のために、下記では図２Ａ及び２Ｂを参照する際、一対の杖４０のうちの一本及び一本の杖に関係する一つのリモコン装置６０のみ説明する。右杖４０と左杖４０とは互換性があるものの、右利きの外骨格型ロボット１０の使用者にとっては、右杖４０は第１の杖となり、その上のボタン６６はトリガにより第１の信号を発生させることができる。また、左杖４０は第２の杖となり、その上のボタン６６はトリガにより第２の信号を発生させることができる。一つの実施例において、第１の信号は外骨格型ロボット１０の腰部アセンブリ１１（図１Ａに示す）の傾斜角を検査するよう指示し、しかも第２の信号は前記傾斜角に基づいて決定する動作を確認するためのものである。他の実施例において、使用者が停止したい場合、第２の信号は歩行姿勢から歩行を停止するよう指示する。

図２Ｂは図２Ａに図示されるリモコン装置６０の斜視図である。図２Ｂを参照するに、リモコン装置６０は前端６４に位置するボタン６６と、電池ケース６２ａとを備える。前記電池ケース６２ａは杖４０のグリップ４６中に取付けることができる。前記電池ケース６２ａには電池６２を有する。前記リモコン装置６０は、前端６４に位置するボタン６６と、前端６４内に位置する送信器６８とを更に備える。前記送信器６８は、外骨格型ロボット１０の使用者がボタン６６を通じてトリガした一つの信号を送信するためのものである。

図２Ｃは図１Ａの外骨格型ロボット１０を制御するためのシステム３０のブロック図である。

図２Ｃを参照するに、システム３０はコントローラ３１と、モータ１３２、１５２、１７２と、上記リモコン装置６０とを備える。前記コントローラ３１は受信器１１２と、プロセッサ１１６と、検出器１１４とを備える。前記受信器１１２は送信器６８とで、例えばブルートゥース（登録商標）ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）又はＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）を通じて無線通信を行うためのものである。前記送信器６８は該トリガ信号を受信器１１２に送信するが、この信号はボタンによりトリガを指示する。図２Ｃに示す実施例において、コントローラ３１は腰部アセンブリ１１（図１Ａに示す）中に位置する。前記コントローラ３１はモータ１３２、１５２及び１７２を制御することで、リモコン装置６０を通じて送信した使用者の命令に応答し、及び検出器１１４が検出した傾斜角に応答する。前記プロセッサ１１６は有線又は無線にて、二つの股関節１３近傍に位置するとともに二つの股関節１３を駆動可能である二つの臀部モータ１３２、二つの膝関節１５近傍に位置するとともに二つの膝関節１５を駆動可能である二つの膝部モータ１５２、及び二つの踝関節１７近傍に位置するとともに二つの踝関節１７を駆動可能である二つの踝部モータ１７２に接続することができる。

ある実施例において、検出器１１４はコントローラ３１中に含まれるジャイロスコープであってもよく、しかも有線又は無線でプロセッサ１１６に接続することができる。前記検出器１１４は傾斜角を検出するとともに傾斜信号をプロセッサ１１６に送信する。前記傾斜角は、地面の法線に対して前傾したとき、外骨格型ロボット１０の腰部アセンブリ１１の角度を指す。よって、外骨格型ロボット１０の使用者が前傾したいとき、傾斜角は正の値となる。反対に、外骨格型ロボット１０の使用者が後傾したいとき、傾斜角は負の値となる。プロセッサ１１６が検出器１１４からの傾斜信号を受信した後、プロセッサ１１６は上記傾斜信号が指示する傾斜角に基づいて一つの動作を決定する。前記動作は上記使用者の現時点の傾斜角（つまり、現時点の姿勢）に基づく使用者の意向に符合する。決定した動作を基礎として、プロセッサ１１６は二つの臀部モータ１３２、二つの膝部モータ１５２及び二つの踝部モータ１７２を制御することで、外骨格型ロボット１０の動作を制御して、その姿勢を調整する。傾斜角を一つの要素として使用することで、外骨格型ロボット１０の所望の動作を決定し、及びその姿勢を調整するが、本願の内容では外骨格型ロボット１０が不適切な動作を行うということを防止するという長所を実現している。例えば、使用者の身体上部又は腰部アセンブリ１１が後傾するか、又は上向きに直立するとき、外骨格型ロボット１０は引き続き前進することなく、しかもこれにより外骨格型ロボットを装着する使用者が転倒するという可能性を低減することができる。

図３はフローチャートであって、図中では、図１Ａの外骨格型ロボットが直立姿勢から着座姿勢又は歩行姿勢となるのを制御するのに用いる、本願の内容の一つの具体的な実施例に係る方法を図示している。前記手順は直立姿勢（状態Ａ）から開始する。ステップ３０２において、第１の信号は例えば図２Ｃに示すプロセッサ１１６によりトリガされたものであることを決定する。第１の信号がトリガされるまで前記第１の信号を引き続き検査する。

ステップ３０４において、上記検出器が生成した傾斜信号に基づいて傾斜角を検査する。もし傾斜角が着座動作を採るに適している、例えば傾斜角が着座上限角度（Ａｓ）未満であれば、ステップ３０６ａにて、プロセッサが動作を「着座」に設定するとともに、使用者にこの動作を提示する。着座上限角度（Ａｓ）は負の値であって、これは後向きに反る角度を表しているため、傾斜角が着座上限角度（Ａｓ）未満であることは該角度の絶対値が大きく、後向きに傾斜することを指す。反対に、もし傾斜角が歩行動作に適した角度範囲内にある、例えば傾斜角が歩行下限角度（Ａｗｌ）と歩行上限角度（Ａｗｕ）の間にあるのであれば、ステップ３０６ｂにて、プロセッサ１１６が動作を「歩行」に設定するとともに使用者にこの動作を提示する。

図４はフローチャートであって、図中では、図３にて着座姿勢を決定するとき、図１Ａの外骨格型ロボットが着座動作を実行するよう制御する方法を図示している。図３のステップ３０６ａの後、手順はステップ４０２まで実行して、第１の期間Ｔ１内にて、第２の信号がトリガされたか否かを検査する。ステップ４０４にて、もし第１の期間Ｔ１内に第２の信号を受信したのであれば、例えばビープ音といったアラームを発する。ステップ４０６にて、第２の期間Ｔ２の後にビープ音が停止するまで、引き続き傾斜角を検査する。第２の期間Ｔ２内にて、もし傾斜角が着座動作に適した範囲に保持される、例えば着座上限角度（Ａｓ）未満であれば、ステップ４０８にて「着座」動作を実行し、且つ外骨格型ロボット１０の姿勢を着座姿勢（つまり、状態Ｂ）に変更する。反対に、もし第２の期間Ｔ２内に傾斜角を着座に適した範囲内に維持できないのであれば、「着座」動作をキャンセルして、且つ外骨格型ロボットが直立姿勢に戻る。

図５はフローチャートであって、図中では、図３にて歩行姿勢を決定するとき、図１Ａの外骨格型ロボットが歩行動作を実行するよう制御する方法を図示している。図３のステップ３０６ｂの後、手順はステップ５０２まで実行して、第１の期間Ｔ１内にて、第２の信号がトリガされたか否かを検査する。ステップ５０４にて、もし第１の期間Ｔ１内に第２の信号を受信したのであれば、例えばビープ音といったアラームを発する。ステップ５０６にて、第２の期間Ｔ２の後にビープ音が停止するまで、引き続き傾斜角を検査する。第２の期間Ｔ２内にて、もし傾斜角が歩行動作に適した範囲に保持される、例えば歩行下限角度（Ａｗｌ）と歩行上限角度（Ａｗｕ）との間にあるのであれば、ステップ５０８にて「歩行」動作を実行し、且つ外骨格型ロボット１０の姿勢を歩行姿勢（つまり、状態Ｃ）に変更する。反対に、もし第２の期間Ｔ２内に傾斜角を歩行に適した範囲内に維持できないのであれば、「歩行」動作をキャンセルして、且つ外骨格型ロボットが直立姿勢に戻る。

ある実施例において、第１のボタン及び第２のボタンは異なる杖に設けられ、且つ第１のボタン又は第２のボタンは一つの杖のみの単一のボタンである。更に、順次まず第１のボタンをトリガし且つその後第２のボタンをトリガしなければ、動作は実行できない。上記のようではなく、第２のボタンをトリガする前に第１のボタンを二回トリガする、又はまず第２のボタンをトリガして第１のボタンをトリガする状況では、プロセッサはアラームを発する。

図６はフローチャートであって、図中では、図１Ａの外骨格型ロボットが着座姿勢から直立姿勢となるのを制御するのに用いる、本願の内容の一つの具体的な実施例に係る方法を図示している。前記手順は着座姿勢（状態Ｂ）から開始する。ステップ６０２にて、該第１の信号がトリガされるまで第１の信号を引き続き検査する。確かに「直立」ボタンで次の姿勢を「直立」に設定することはないが、着座姿勢の後の次の姿勢は「直立」の可能性しかないので、歩行姿勢前に直立姿勢を省略することはできない。したがって、動作を「直立」に設定することができる。ステップ６０４にて、「直立」動作を提示した後、ステップ６０６にて第２の信号をトリガすることで「直立」動作を確認することができる。ステップ６０８にて、もし第１の期間Ｔ１内に第２の信号を受信したのであれば、アラーム（例えばビープ音）を発するとともに、直立姿勢（状態Ａ）になるまで「直立」動作を実行する。

図７はフローチャートであって、図中では、図１Ａの外骨格型ロボットが歩行姿勢から直立姿勢となるのを制御するのに用いる、本願の内容の一つの具体的な実施例に係る方法を図示している。外骨格型ロボットが歩行姿勢（つまり、状態Ｃ）にあるとき、歩行を停止するとともに外骨格型ロボットを直立姿勢（つまり、状態Ａ）に変更することができる四種類の状況がある。

まず、外骨格型ロボットを平衡状態に保持するのが最も重要であって、一方で傾斜は使用者が平衡角度中で移動するか否かを決定するのにかなり有利となる。もし傾斜角が平衡下限角度（Ａｂｌ）未満であれば、使用者は後向きに倒れる可能性がある。反対にもし傾斜角が平衡上限角度（Ａｂｕ）よりも大きいのであれば、前向きに倒れる可能性がある。図７のステップ７０２を参照するに、傾斜角を検査するとともに、前記傾斜角に基づいて動作を決定して、外骨格型ロボットを引き続き歩行させるか、外骨格型ロボットを直立姿勢に変更する。もし傾斜角が平衡下限角度（Ａｂｌ）と平衡上限角度（Ａｂｕ）との角度範囲内にないのであれば、前記外骨格型ロボット１０を直立姿勢に変更する。もし傾斜角が平衡を保持するに適さない、例えば角度が平衡下限角度（Ａｂｌ）と平衡上限角度（Ａｂｕ）との角度範囲内にあるとき、歩行を停止し且つ外骨格型ロボットを直立姿勢に変更する。

第二に、もし使用者が歩行を停止して直立姿勢にしたいとき、ステップ７０４にて、使用者は杖の停止ボタンをトリガすることができる。ある実施例において、左杖の一つのボタンを停止ボタンとし、且つ停止ボタンによりトリガされた停止信号を検査することで、使用者の意向を決定することができる。よって、もし停止ボタンがトリガされると、歩行を停止するとともに外骨格型ロボットを直立姿勢に変更する。

第三に、外骨格型ロボットのステップ歩行は障害物により遅くなる可能性があり、しかも外骨格型ロボットは歩行を停止して転倒を回避しなければならない。障害物により外骨格型ロボットのステップ歩行が減速するとき、モータ中の電流は一定程度にまで高められる。よって、ステップ７０６にて、臀部モータ電流及び膝部モータ電流のデータを持続的にサンプリングすることで、上記減速した状況を検出することができる。もし連続してサンプリングした臀部モータ電流が臀部モータ電流しきい値（Ｉｈ）よりも大きく且つ膝部モータ電流が膝部モータ電流しきい値（Ｉｋ）よりも大きいのであれば、歩行を停止するとともに外骨格型ロボットを直立姿勢に変更する。

最後に、使用者が歩行するとき、使用者は前傾となるはずであり、前傾にならないのであれば使用者は歩行を停止するはずである。傾斜角が歩行持続しきい値角度（Ａｗｃ）よりも大きくなければ、前記外骨格型ロボット１０は前進歩行することはできず、なぜならば上記角度よりも大きいときに使用者が持続的に安全歩行ができるからである。よってステップ７０８にて、もし傾斜角が歩行持続しきい値角度（Ａｗｃ）未満であることを検出すると、歩行を停止するとともに外骨格型ロボットを直立姿勢に変更する。

確かに本願の内容及びその長所をすでに詳述したが、各種変化、交換及び付加を実行可能であり、そして別紙の特許請求の範囲で限定する本願の技術思想及び範囲から離れることにならないと理解すべきである。例えば、上記した数多くの手順を異なる方法で実現することができ、しかもその他手順でこれを置換するか、又は上記した組み合わせを採用することができる。

また、本願の範囲は明細書中に記載する手順、機器、製造物、物質組成、手段、方法及びステップの特定の実施例に限定されるものではない。本発明が属する技術分野における当業者であれば、本発明の実施例に開示する内容から容易に理解できるように、本願の内容に基づいて、既存の又は将来的に開発される基本的に同一の機能を実行するか、又は本文に記載する対応する実施例と基本的に同一の結果を実現する手順、機器、製造物、物質組成、手段、方法及びステップを使用することができる。よって、別紙の特許請求の範囲はこれら手順、機器、製造物、物質組成、手段、方法及びステップを包括する。

１０ 外骨格型ロボット
１１ 腰部アセンブリ
１２Ｒ 右脚アセンブリ
１２Ｌ 左脚アセンブリ
１３ 股関節
１４ 大腿スタンド
１５ 膝関節
１６ 下腿スタンド
１７ 踝関節
２０Ｌ 左靴アセンブリ
２０Ｒ 右靴アセンブリ
３０ システム
３１ コントローラ
４０ 杖
４２ アームレスト
４４ シャフト
４６ グリップ
６０ リモコン装置
６２ 電池
６２ａ 電池ケース
６４ 前端
６６ ボタン
６８ 送信器
１１２ 受信器
１１４ 検出器
１１６ プロセッサ
１３２ 臀部モータ
１５２ 膝部モータ
１５８ 第１の調整装置
１７２ 踝部モータ
１７８ 第２の調整装置
３０２〜７１０ ステップ
Ａ〜Ｃ 状態

Claims (20)

1. 外骨格型ロボットを制御する方法であって、
   前記外骨格型ロボットが直立姿勢から他の姿勢に変更することを指示する第１の信号を受信したかを検査するステップ、
   前記外骨格型ロボットの腰部アセンブリが地面と垂直となる軸線に対して前傾する角度である傾斜角を検査するステップ、
   前記傾斜角に基づいて動作を設定するステップ、及び
   前記動作を実行することで前記外骨格型ロボットを移動させるステップ、
   を含む方法。
2. 第２の信号を受信したかを検出するステップ、及び
   前記動作を確認するステップ、
   を更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 杖の一つのボタンを前記第１の信号をトリガするための第１のボタンとして設定するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記傾斜角が着座上限角度未満である場合、前記動作を着座として設定する、請求項１に記載の方法。
5. 前記傾斜角が歩行下限角度と歩行上限角度との間にある場合、前記動作を歩行として設定する、請求項１に記載の方法。
6. 前記傾斜角を検査するステップを繰り返すステップ、及び
   前記傾斜角が変更されたことを検査したとき、前記動作をキャンセルするとともに前記第１の信号を受信したかを検査するステップに戻るステップ、
   を更に含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記第２の信号の後に前記第１の信号を受信した場合、アラームを発するステップを更に含む、請求項２に記載の方法。
8. 前記第２の信号を受信する前に前記第１の信号を二回受信した場合、アラームを発するステップを更に含む、請求項２に記載の方法。
9. 前記外骨格型ロボットが着座姿勢状態にあるとき、前記第１の信号を受信したかを検査するステップ、
   前記動作を直立に設定するステップ、
   第２の信号を受信したかを検出するステップ、及び
   前記外骨格型ロボットが前記直立姿勢状態になるまで前記動作を実行するステップ、
   を更に含む、請求項１に記載の方法。
10. 外骨格型ロボットを制御する方法であって、
    前記外骨格型ロボットが歩行するとき、前記外骨格型ロボットの腰部アセンブリが地面と垂直となる軸線に対して前傾する角度である傾斜角を持続的に検査するステップ、及び
    前記傾斜角に基づいて動作を決定して、前記外骨格型ロボットが持続的に歩行するか、前記外骨格型ロボットを直立姿勢に変更するステップ、
    を含む方法。
11. 前記傾斜角が歩行持続しきい値角度未満である場合、前記外骨格型ロボットを前記直立姿勢に変更するステップを更に含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記傾斜角が平衡下限角度と平衡上限角度との間にない場合、前記外骨格型ロボットを直立姿勢に変更するステップを更に含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記外骨格型ロボットが歩行するとき、停止信号を受信したかを検査するステップ、及び
    前記停止信号を受信した場合、前記外骨格型ロボットを前記直立姿勢に変更するステップ、
    を更に含む、請求項１０に記載の方法。
14. 前記外骨格型ロボットが歩行するとき、臀部モータ電流及び膝部モータ電流を検査するステップ、及び
    前記臀部モータ電流が臀部モータ電流しきい値よりも大きく、且つ前記膝部モータ電流が膝部モータ電流しきい値よりも大きい場合、前記外骨格型ロボットを前記直立姿勢に変更するステップ、
    を更に含む、請求項１０に記載の方法。
15. 外骨格型ロボットにおいて、
    腰部アセンブリ、
    二つの股関節を介して前記腰部アセンブリに枢接された二つの脚部アセンブリであって、二つの大腿スタンドと、二つの膝関節と、前記二つの膝関節で前記二つの大腿スタンドに接続された二つの下腿スタンドとを備えた二つの脚部アセンブリ、
    二つの踝関節を介して前記二つの脚部アセンブリに接続された二つの靴アセンブリ、
    前記二つの股関節を駆動する二つの臀部モータ、及び前記二つの膝関節を駆動する二つの膝部モータに接続されたプロセッサ、及び
    前記外骨格型ロボットの腰部アセンブリが地面と垂直となる軸線に対して前傾する角度である傾斜角を検査するとともに傾斜信号を前記プロセッサに送信するための検出器、
    を備えており、
    前記プロセッサは前記傾斜信号に基づいて動作を決定とともに、前記二つの臀部モータ及び前記二つの膝部モータを制御することで、前記外骨格型ロボットの動作を制御する、外骨格型ロボット。
16. 前記傾斜角が歩行持続しきい値角度未満である場合、前記プロセッサは前記外骨格型ロボットを直立姿勢に変更する、請求項１５に記載の外骨格型ロボット。
17. 前記傾斜角が平衡下限角度と平衡上限角度との間にない場合、前記プロセッサは前記外骨格型ロボットを前記直立姿勢に変更する、請求項１５に記載の外骨格型ロボット。
18. 第１のボタンを有する第１の杖、及び
    前記外骨格型ロボット上に取付けられるとともに、前記プロセッサに接続されており、前記第１のボタンによりトリガされた第１の信号を受信するとともに、前記第１の信号を前記プロセッサに送信するための受信器、
    を更に備えており、
    前記プロセッサは前記第１の信号に基づいて前記動作を決定する、請求項１５に記載の外骨格型ロボット。
19. 第２の信号をトリガする第２のボタンを有する第２の杖を更に備えており、
    前記受信器は前記第２の信号を受信するとともに、前記第２の信号を前記プロセッサに送信し、
    前記第２の信号が前記第１の信号に基づいて決定した前記動作を確認した後、前記プロセッサは前記動作を実行する、請求項１８に記載の外骨格型ロボット。
20. 前記第１のボタン及び前記第２のボタンの各々は前記第１の杖及び前記第２の杖の各々の上の単一のボタンである、請求項１９に記載の外骨格型ロボット。