JP2021500242A - 肩に適応した外骨格構造 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、これらの構造は、アームの屈曲および伸展動作を可能にするが、アームの外転および内転動作を可能にしない。
構造物のブロッキングは、構造物の回動軸のうちの2つが互いに整列した構成で生じる自由度の損失である。これらのブロッキング状態は、ユーザの動きにおいてユーザを自由にする特異点を生じさせた一連の動きの逆を最小限で実行することを必要とし、外骨格構造を損傷し、ユーザに不快感をもたらすことさえある。
外骨格構造は、
− ユーザの背中に取り付けられるように意図された背面アセンブリと、
− ユーザの腕に取り付けられるように意図されたアームアセンブリと、
− 背面アセンブリをアームアッセンブリに接続する肩接続装置と、を備え、肩接続装置は、第1の接続部と、第1の回動部であって、背面アセンブリに第1の接続部を接続する一方で、ユーザの肩の内/外回動軸に平行な第1の回動軸のまわりに背面アセンブリに対して第1の接続部の回転を可能にする、第1の回動部と、第2の接続部と、第2の回動部であって、第2の接続部に第1の接続部を接続する一方で、第1の回転軸に直交する第2の回転軸のまわりに第1の接続部に対して第2の接続部の回転を可能とする、第2の回動部と、第3の回動部であって、アームアセンブリに第2の接続部を接続する一方で、第2の回転軸に直交する第3回転軸のまわりに第2の接続部に対してアームアセンブリの回転を可能にする、第3の回動部と、を備え、
ユーザが立っており、腕が身体に沿って弛緩されているときに、第2の回動軸が、ユーザの肩の外転/内転軸と非ゼロの角度を形成するように、且つユーザの肩の屈曲/伸展軸と非ゼロの角度を形成するように、第2の回動部は配置される。
− 第3の回動部は、ユーザが立っており、腕が身体に沿って弛緩されているときに、第3の回転軸が第1の回転軸に直交しているように、配置される、
− 構造体は、ステータおよびステータに対して回転するように取り付けられたロータを含むアクチュエータを備え、ステータおよびロータの一方は、第1の接続部に固定されて取り付けられ、ステータおよびロータの他方は、第2の接続部に固定されて取り付けられ、アクチュエータは、第3の接続部に対して第2の接続部を回転させて駆動するようにトルクを発生させることができる、
− アームアセンブリは、アクチュエータによりユーザの背面に対してユーザの腕を回転して駆動するように、ユーザの腕に支持されることができるアーム部を備える、
− アームアセンブリは、第1のアーム部および第2のアーム部を備え、第1のアーム部は、ユーザの腕に第1のアーム部を取り付けるようにユーザの腕を取り囲むことができ、第2のアーム部は、第1のアーム部に対して回転するように取り付けられている一方で、アクチュエータによってアームを回転させて駆動するように、ユーザの腕に第1のアーム部をさらに支持することが可能である、
− アームアセンブリは、第3の接続部および第4の回動部を備え、第3の接続部は、第3の回動部によって肩部接続装置に接続される第1の端部と、第4の回動部によってアーム部に接続される第2の端部とを有する、
− 第4の回動部は、第3の回動軸に平行な第4の回動軸のまわりに、第3の接続部に対してアーム部の回転を可能にする、
− 第3の接続部は、滑動部(runner)によって互いに対して摺動するように取り付けられる2つの部品を含み、これらの部品が互いに摺動することにより、背面に対してアームアセンブリの回転中、第3の接続部を短縮又は伸長するようにすることを可能にする、
− アームアセンブリは、ユーザの腕にユーザのアームアセンブリを取り付けるようにユーザの前腕を取り囲むことができる前アーム部を備える一方で、さらに肩部の内/外回転動作中に前アーム部の内側にユーザの腕を回転可能にする、
− アームアセンブリは、前アーム部をアーム部に連結し且つユーザの肘の回転中にアーム部に対する前アーム部の回転を可能にする、第5の回動部を備える、
− 接続装置は、背部アセンブリを第1の回動部に連結する4本棒機構を備え、4本棒機構は、4本の棒と、変形可能な平行四辺形を形成することによって棒を相互に連結する4本のヒンジとを備える、
− 4本棒機構の各ヒンジは、回動軸を有し、各回動軸は、ユーザの前頭平面に直交する方向に平行に延びる、
− 接続装置は、平行四辺形の変形に対向する傾向の戻り力を発揮することができる弾性戻り部材を備える。
ユーザは、肩の動きを補助することを可能にする外骨格構造1を装備している。
− 第3の回動部は、ユーザが立っており、腕が身体に沿って弛緩されているときに、第3の回転軸が第1の回転軸に直交しているように、配置される、
− 構造体は、ステータおよびステータに対して回転するように取り付けられたロータを含むアクチュエータを備え、ステータおよびロータの一方は、第1の接続部に固定されて取り付けられ、ステータおよびロータの他方は、第2の接続部に固定されて取り付けられ、アクチュエータは、第1の接続部に対して第2の接続部を回転させて駆動するようにトルクを発生させることができる、
− アームアセンブリは、アクチュエータによりユーザの背面に対してユーザの腕を回転して駆動するように、ユーザの腕に支持されることができるアーム部を備える、
− アームアセンブリは、第1のアーム部および第2のアーム部を備え、第1のアーム部は、ユーザの腕に第1のアーム部を取り付けるようにユーザの腕を取り囲むことができ、第2のアーム部は、第1のアーム部に対して回転するように取り付けられている一方で、アクチュエータによってアームを回転させて駆動するように、ユーザの腕に第1のアーム部をさらに支持することが可能である、
− アームアセンブリは、第3の接続部および第4の回動部を備え、第3の接続部は、第3の回動部によって肩部接続装置に接続される第1の端部と、第4の回動部によってアーム部に接続される第2の端部とを有する、
− 第4の回動部は、第3の回動軸に平行な第4の回動軸のまわりに、第3の接続部に対してアーム部の回転を可能にする、
− 第3の接続部は、滑動部(runner)によって互いに対して摺動するように取り付けられる2つの部品を含み、これらの部品が互いに摺動することにより、背面に対してアームアセンブリの回転中、第3の接続部を短縮又は伸長するようにすることを可能にする、
− アームアセンブリは、ユーザの腕にユーザのアームアセンブリを取り付けるようにユーザの前腕を取り囲むことができる前アーム部を備える一方で、さらに肩部の内/外回転動作中に前アーム部の内側にユーザの腕を回転可能にする、
− アームアセンブリは、前アーム部をアーム部に連結し且つユーザの肘の回転中にアーム部に対する前アーム部の回転を可能にする、第5の回動部を備える、
− 接続装置は、背部アセンブリを第1の回動部に連結する4本棒機構を備え、4本棒機構は、4本の棒と、変形可能な平行四辺形を形成することによって棒を相互に連結する4本のヒンジとを備える、
− 4本棒機構の各ヒンジは、回動軸を有し、各回動軸は、ユーザの前頭平面に直交する方向に平行に延びる、
− 接続装置は、平行四辺形の変形に対向する傾向の戻り力を発揮することができる弾性戻り部材を備える。
Claims (13)
- 外骨格構造(1)であって、外骨格構造は、
− ユーザの背中に取り付けることを意図した背部アセンブリ(2)と、
− ユーザの腕に取り付けることを意図したアームアセンブリ(3)と、
− 背部アセンブリ(2)をアームアセンブリ(3)に接続する肩接続装置(4)と、を備え、肩接続装置(4)は、第1の接続部(11)と、第1の回動部(10)であって、背部アセンブリ(2)に第1の接続部(11)を接続する一方で、ユーザの肩の内/外回動軸に平行な第1の回動軸(X1)のまわりの背部アセンブリ(2)に対する第1の接続部(11)の回転を可能にする第1の回動部(10)と、第2の接続部(13)と、第2の回動部(12)であって、第2の接続部(13)に第1の接続部(11)を接続する一方で、第1の回動軸(X1)に直交する第2の回動軸(X2)のまわりで第1の接続部(11)に対する第2の接続部(13)の回転を可能とする第2の回動部(12)と、第3の回動部(14)であって、第2の接続部(13)をアームアセンブリ(3)に接続する一方で、第2の回動軸(X2)に直交する第3の回動軸(X3)のまわりで第2の接続部(13)に対するアームアセンブリ(3)の回転を可能にする第3の回動部(14)と、を備え、
ユーザが立っており、腕が身体に沿って弛緩されているときに、第2の回動軸(X2)が、ユーザの肩の外転/内転軸と非ゼロの角度を形成するように、且つユーザの肩の屈曲/伸展軸と非ゼロの角度を形成するように、第2の回動部(12)が配置される、外骨格構造(1)。 - 第3の回動部(14)が、ユーザが立っており、腕が身体に沿って弛緩するときに、第3の回動軸(X3)が第1の回動軸(X1)に直交するように配置され、請求項1に記載の構造。
- ステータ(19)と、ステータ(19)に対して回転するように取り付けられたロータ(20)とを含むアクチュエータ(18)を備え、ステータおよびロータの一方が、第1の接続部(11)に固定されて取付けられ、ステータおよびロータの他方が、第2の接続部(13)に固定されて取り付けられ、アクチュエータ(18)は、第3の接続部(11)に対して第2の接続部(13)を回転させて駆動するように、トルクを生成することができる、請求項1および2のいずれか一項に記載の構造。
- アームアセンブリ(3)が、アクチュエータ(18)によってアームを回転させて駆動するように、ユーザの腕に対して支持されることが可能なアーム部(7)を備える、請求項3に記載の構造。
- アームアセンブリ(3)が、第1のアーム部(31)および第2のアーム部(32)を備え、第1のアーム部(31)が、ユーザの腕に第1のアーム部(31)を取り付けるようにユーザの腕を取り囲むことができ、第2のアーム部(32)が、第2のアーム部(32)に対するユーザの腕の回転を可能にするように、第1のアーム部(31)に対して回転するように取り付けられる一方で、アクチュエータ(18)によってアームを回転させて駆動することができるように、ユーザの腕に対して第1のアーム部(31)をさらに支持することができる、請求項3に記載の構造。
- アームアセンブリ(3)が、第3の連結部(15)と第4の回動部(21)とを備え、第3の連結部(15)は、第3の回動部(14)によって肩部連結装置(4)に連結された第1の端部と、第4の回動部(21)によって、該あるいは1つのアーム部(複数)(7、32)に連結された第2の端部とを有する、請求項4および5のいずれか一項に記載の構造。
- 第4の回動部(21)が、第3の回動軸(X3)に平行な第4の回動軸(X4)のまわりで、第3の接続部(15)に対するアーム部(7、31、32)の回転を可能にする、請求項6に記載の構造。
- 第3の接続部(15)が、滑動部によって互いに対して摺動するように取り付けられた2つの部品(22、23)を含み、部品(22、23)が互いに対して摺動することにより、アームアセンブリ(3)が背面アセンブリ(2)に対して回転する間に、第3の接続部(15)を短縮または伸長することができる、請求項6および7のいずれか一項に記載の構造。
- アームアセンブリ(3)が、前アーム部(8)を含み、前アーム部(8)が、ユーザの腕にアームアセンブリ(3)を取り付けることができるように、ユーザの前腕を取り囲む一方で、肩の内−外回転動作中にユーザの腕を前アーム部(8)の内側に回転させることをさらに可能にする、請求項1から8のいずれか一項に記載の構造。
- アームアッセンブリ(3)が、前方部(8)をアーム部(7)に接続し、且つユーザの肘の回転中に第5の回動軸(X5)のまわりで、アーム部(7)に対して前方部(8)を回転することを可能とする、第5軸(27)を備える、請求項9と組み合わせた請求項4から8のいずれか一項に記載の構造。
- 接続装置(4)が、背部アセンブリ(2)を第1の回動部(10)に接続する4本棒機構(9)を備え、4本棒機構(9)が、4本の棒(16)と、変形可能な平行四辺形を形成することによって棒(16)を互いに接続する4本のヒンジ(17)とを備える、請求項1から10のいずれか一項に記載の構造。
- 4本棒機構(9)の各ヒンジ(17)は、回動軸を有し、各回動軸は、ユーザの前頭平面に直交する方向に平行に延在する、請求項11に記載の構造。
- 接続装置(4)が、平行四辺形の変形に対抗する傾向のある戻り力を発揮することができる弾性戻り部材(28)も備える、請求項11および12のいずれか一項に記載の構造。
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