JP2023507520A - ロボット歩行器及びそれに関連する転倒防止方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、前部(10a)、後部(10b)、並びにシャーシ(10)の後部(10b)及び前部(10a)を支持するように配置された車輪(11a,11b,12)を有するシャーシ(10)を含むロボット歩行器(1)に関し、車輪(11a,11b,12)の1つは、変位モーター(20)に結合されており、ロボット歩行器(1)は、変位モーター(20)を制御するように構成された制御モジュール(40)であって、-1つ又は複数のセンサーによって生成された値に基づいて、転倒につながる可能性のあるロボット歩行器(1)のユーザーの自発的でない動きの指標を決定し、-所与の瞬間に、少なくとも2つの車輪(11a,11b,12)の前の位置を識別し、-ロボット歩行器(1)を停止させるコマンドを送信し、-前の位置に戻るように、ロボット歩行器(1)を移動させるコマンドを送信するように構成された制御モジュール(40)を含む。
Description
本発明は、歩行補助デバイス、より具体的にはロボット歩行器の分野に関する。本発明は、ユーザーの転倒を防止するように配置及び構成されたロボット歩行器、及びそのロボット歩行器を使用してユーザーの転倒を防止する方法に関する。
多くの人間は歩行障害とバランス障害に苦しんでいる。これらの障害には様々な原因があり、すべての年齢の人々に影響を与える可能性があるが、生理学的老化の状況で頻繁に発生する。しかしながら、高齢化世界人口は急速に増加しており、高齢者の割合は2000年の10%から2030年までに24%に増加すると予想されている(Shishehgarら、“A systematic review of research into how robotic technology can help older people.”Smart Health. 第7~8巻、2018年6月、1~18ペ-ジ)。従って、特に日本、米国、カナダ、オ-ストラリア等の国々及びヨ-ロッパでは、既に高い水準にも拘わらず、高齢者のケアニーズは増加するであろう。
歩行障害やバランス障害のある人のケアは、リハビリテーション、居住空間の配置、技術的な補助の使用の3つの部分で行われる。技術的な歩行補助には、例えば杖、歩行フレーム及び歩行器等がある。技術的な歩行補助により、歩行及び/又はバランス障害のある人はある程度の自律性を取り戻すことができる。
歩行補助デバイスに対してユーザーの位置が進み過ぎているとき、車輪の動きを受動的にブロックできる歩行器が提案されている(中国特許第107693316号明細書)。特に、操作者が歩行器の一部を支えるとき、彼の体重はばねの力に打ち勝ち、それが次に車輪をブロックするか、又はブレーキ要素が徐々に地面に接触して停止することを可能にする。それにもかかわらず、歩行器の安定性を改善するこれらの試みは効果がないままである。実際、そのような配置は、潜在的に非常に多様な状況に直面するユーザーのニーズを満たさず、その結果、間違った時間にシステムがトリガーされる可能性があり、さらに悪い場合はまったくトリガーされない。さらに、これらの歩行器は、通常、車輪のロックを解除するためにシャーシの一部を持ち上げる必要があるため、使用が難しい場合がある。
また、ロボット歩行器の速度又は加速度を測定し、制限値を超えたときにブレーキをかけ始めることができる電動歩行器も提案されている(国際公開第2009/026119号)。同様に、前腕支持に及ぼされた圧力を測定し、圧力値が高すぎる又は低すぎると判断されたときに歩行補助デバイスのブレーキをトリガーできるロボット歩行器が提案されている(中国特許第107109187号明細書)。
これらのデバイスは、様々なセンサーに基づいて転倒のリスクを識別した後、ロボット歩行器をブロックすることにより、幾つかの転倒を防止することを可能にする。それにもかかわらず、歩行器を止めることは、歩行及びバランス障害に苦しむユーザーの状況での転倒を防止するための最適な方法ではない。実際、転倒の差し迫ったリスクを軽減することに加えて、転倒を回避したばかりのユーザーが転倒のリスクを軽減した状態で移動を再開できるように、ユーザーのバランスを取り直し、彼の自律性を強化できるであろうシステムが必要である。
従って、本発明は、先行技術の欠点を克服することを目的としている。特に、本発明はまた、ユーザーが転倒することを防止するように、より一般的には転倒のリスクを低減するように配置されたロボット歩行器を提案することを目的とし、これは、好ましくは、歩行器の変位を直感的に制御するように構成された監視手段をユーザーに提供する。
本発明はさらに、ロボット歩行器からのユーザーの転倒を防止するための方法を提案することを目的としている。
[発明の簡単な説明]
この目的のために、本発明は、前部及び後部を有するシャーシと、シャーシの後部を支持するように配置された一対の車輪と、シャーシの前部を支持するように配置された少なくとも1つの車輪を含むロボット歩行器に関し、
車輪の少なくとも1つは、変位モーターに結合されており、そのロボット歩行器は、変位モーターを制御することができるように構成された制御モジュールを含み、
そのロボット歩行器は、
-所与の瞬間に、好ましくはそのユーザーの転倒につながる可能性のあるロボット歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標を決定し、ロボット歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、電子ハンドルに統合されたセンサー、車輪の変位を測定するように構成されたセンサー、ユーザーとロボット歩行器との間の距離を測定するように構成された距離センサー、又はロボット歩行器のユーザーに配置されたセンサーの中から選択された1つ又は複数のセンサーによって生成された値に基づいて決定され、
-所与の瞬間に、車輪の少なくとも1つの、好ましくは少なくとも2つの車輪の前の位置(previous position)を識別し、
-好ましくは所定の停止期間の間、ロボット歩行器を停止させるコマンドを変位モーターに送信し、
-識別された所与の瞬間に前の位置を見つけるように、ロボット歩行器を移動させるコマンドを変位モーターに送信する、
ように制御モジュールが構成されている。
この目的のために、本発明は、前部及び後部を有するシャーシと、シャーシの後部を支持するように配置された一対の車輪と、シャーシの前部を支持するように配置された少なくとも1つの車輪を含むロボット歩行器に関し、
車輪の少なくとも1つは、変位モーターに結合されており、そのロボット歩行器は、変位モーターを制御することができるように構成された制御モジュールを含み、
そのロボット歩行器は、
-所与の瞬間に、好ましくはそのユーザーの転倒につながる可能性のあるロボット歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標を決定し、ロボット歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、電子ハンドルに統合されたセンサー、車輪の変位を測定するように構成されたセンサー、ユーザーとロボット歩行器との間の距離を測定するように構成された距離センサー、又はロボット歩行器のユーザーに配置されたセンサーの中から選択された1つ又は複数のセンサーによって生成された値に基づいて決定され、
-所与の瞬間に、車輪の少なくとも1つの、好ましくは少なくとも2つの車輪の前の位置(previous position)を識別し、
-好ましくは所定の停止期間の間、ロボット歩行器を停止させるコマンドを変位モーターに送信し、
-識別された所与の瞬間に前の位置を見つけるように、ロボット歩行器を移動させるコマンドを変位モーターに送信する、
ように制御モジュールが構成されている。
従って、このようなロボット歩行器は、ユーザーが転倒したりバランスを崩したりする任意のリスクを防止する。特に把持の困難、移動の身体的困難、又はリハビリ中の人又は高齢者のバランスの意向に影響を与える身体的損傷によって現れる場合があるユーザーの自発的でない動きを識別することによって、ロボット歩行器は、有利なことに、そのような身体的困難を有するユーザーを補償し、そして助けることさえ可能にする。
実際、既知の歩行器とは異なり、本発明による歩行器は、一方では、停止コマンドを変位モーターに送信することによって、従って、ロボット歩行器が不適切な方向に移動することなくユーザーがロボット歩行器を使用して転倒を回避することを可能にすることによって、転倒のリスクを低減することを可能にし、他方では、そのロボット歩行器の車輪をそれらの前の位置又は初期位置に(すなわち、自発的でない動きの検出前に)戻すことを可能にすることによって、ユーザーのバランスの喪失を補償することを可能にする。有利なことに、前の位置に戻るという決定は、人間の反射よりも速く、すなわち、好ましくは50ミリ秒未満で行われる。
従って、本発明によるロボット歩行器は、転倒のリスクを伴う変位を補償するだけでなく、バランスの喪失(すなわち、自発的でない動き)の検出前にユーザーを彼の初期位置に再配置し、これが彼を不安定化することを伴わないように配置及び構成される。
ロボット歩行器の他の選択的な特性によれば、それは、以下の特性の1つ又は複数を単独で又は組み合わせて選択的に含むことができる:
-ロボット歩行器を移動させるコマンドは、車輪の変位速度を制御モジュールが決定することを可能にする、識別された所与の瞬間(すなわち、自発的でない動きの測定の瞬間)での前の位置に戻る所定の期間を含む。これにより、車輪をその位置に戻すために、従ってユーザーのリバランスに、多かれ少なかれ速い速度を適用することを可能にする。ユーザーに応じて、この速度は、すべての人に最大の快適さを提供するように、多かれ少なかれ速くなるように構成され得る。以下で詳述するように、前の位置に戻るこの所定の期間は、教師あり学習又は教師なし学習によって決定され得る。
-ロボット歩行器を停止させるコマンドは、制御モジュールが停止する前に車輪の変位速度を決定することを可能にする、所定の固定化期間(immobilization duration)が含まれている。これにより、車輪のブロックに多かれ少なかれ速い速度を適用することができる。バランスが崩れた状況に応じて、急停止又は段階的な停止を適用することが望ましいであろう。
-所与の瞬間での前の位置は、所与の瞬間の少なくとも10ミリ秒前の車輪の位置に対応する。これにより、バランスの喪失を検出すると、ロボット歩行器の車輪の位置を歩行器の位置の前の位置に戻すことができ、従って、ユーザーがバランスを取り戻すことを手助けすることができる。
-ロボット歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、電子ハンドルに統合されたセンサー、車輪の変位を測定するように構成されたセンサー、ユーザーとロボット歩行器との間の距離を測定するように構成された距離センサー、又はロボット歩行器のユーザーに配置されたセンサーの中から選択された1つ又は複数のセンサーによって生成された値に基づいて決定される。1つ又は複数のセンサーを使用することで、ユーザーを保護でき、複数の差し迫った転倒を検出でき、特に、ロボット歩行器が考慮することができる転倒のケースを増やすことができる。
-ロボット歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、電子ハンドルに統合されたセンサー、及びユーザーとロボット歩行器との間の距離を測定するように構成された距離センサーによって生成された値に基づいて決定される。
-ロボット歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、所定の時間間隔にわたって決定される。確かに、即座に測定された値に基づいて転倒のリスクを決定することは可能であるが、複数の連続した測定にわたる進化(evolution)の測定により、より大きな感度及び様々なユーザーへのより良い適応性が可能となる。
-ロボット歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、0.01ミリ秒から50ミリ秒の間、好ましくは1ミリ秒から50ミリ秒の間、より好ましくは5ミリ秒から40ミリ秒の間、さらにより好ましくは8ミリ秒から20ミリ秒の間に含まれる時間間隔にわたって決定される。そのような期間は、有利には、差し迫った転倒のリスクを迅速に検出し、ロボット歩行器の軌道を停止及び修正して、ユーザーの転倒を補償及び回避することを可能にする。
-ロボット歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、少なくとも1つの車輪の速度における変動の計算値と、少なくとも1つの車輪の速度における変動のしきい値との間の比較から決定される。これは、有利には、ユーザーの体調及びニーズに適合した速度変動限界を定義することを可能にし、それを超えると、特に差し迫った転倒に関連するユーザーによるロボット歩行器の制御の喪失が特徴付けられることができる。
-ロボット歩行器は、制御モジュールに動作可能に(operatively)結合されたセンサーを含む少なくとも1つの電子ハンドルを含み、そのセンサーは、ユーザーの手とロボット歩行器との間の相互作用の力を決定するように構成されており、自発的でない動きの指標は、その相互作用の力から決定される。特に、自発的でない動きの指標は、例えばユーザーの手とロボット歩行器との相互作用の力の変動の計算値等の、ユーザーの手とロボット歩行器との間の相互作用の力から計算された値に対応する。これは、有利には、ユーザーがバランスを失う位置にあると見なされる外に加えられる力の間隔を定義することを可能にし、従って、いずれかの電子ハンドルに加えられる力が高すぎると、ユーザーのバランスの喪失が特徴付けられることができる。
-ロボット歩行器は、ユーザーの手とロボット歩行器との間の相互作用の力の値の決定を可能にするように構成された電子ハンドルに統合された少なくとも1つのセンサーを含み、制御モジュールは、相互作用の力の決定された値に基づいて、好ましくは決定された力の値が所定のしきい値よりも大きいとき、そのユーザーの転倒につながる可能性のあるロボット歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標を識別するようにさらに構成される。制御モジュールはまた、相互作用の力の決定された値が所定の境界間に含まれないとき、そのユーザーの転倒につながる可能性があるロボット歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標を識別するように構成されることができる。相互作用の力の決定された値は、他の測定値又は計算値と組み合わせて有利に使用されることができる。相互作用の力の決定された値を使用することにより、転倒の可能性があるかどうかをより正確に決定することができる。好ましくは、制御モジュールは、相互作用の力の決定された値、及び例えばユーザーとロボット歩行器との間の距離の値等の他の測定値に基づいて、そのユーザーの転倒につながる可能性があるロボット歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標を識別するようにさらに構成されることができる。そのような組み合わせは、特に有利であり、例えば車輪の変位を測定するよりも効率的である。
-それは、ユーザーとロボット歩行器との間の距離の値を測定するように構成された少なくとも1つの距離センサーを含み、制御モジュールは、距離の値に基づく、好ましくは測定された距離の値が所定の境界間に含まれないとき、そのユーザーの転倒につながる可能性のあるロボット歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標を識別するようにさらに構成されている。これは、有利には、その外でユーザーがバランスを失う位置にあると見なされる距離間隔、距離、又は距離変動を定義することを可能にし、長すぎる距離は、ユーザーがロボット歩行器にすがることができないとともに、前方又は後方への転倒として見なされ得る。
-それは、制御モジュールに結合され、力乗数係数の所定の値及び歩行補助調整係数の所定の値を格納するように構成されたデータメモリと、制御モジュールに動作可能に結合された少なくとも1つのセンサーをそれぞれ含む2つの電子ハンドルであって、そのセンサーは、ユーザーの手とロボット歩行器との間の相互作用の力のデータを生成するように構成されている、2つの電子ハンドルと、歩行補助ロボット歩行器の変位データを測定するように構成された少なくとも1つの変位センサーと、制御モジュールとをさらに含み、制御モジュールは、
〇電子ハンドルのセンサーのそれぞれによって生成されたデータに基づいて、電子ハンドルのそれぞれについて、ユーザーの手とロボット歩行器との間の相互作用の力の値を決定し、
〇測定された変位データに基づいて、ロボット歩行器の変位速度の値を決定し、
〇電動化された車輪のそれぞれについて、
-力乗数係数の所定の値で補正された、ユーザーの手とロボット歩行器との間の相互作用の力の値、及び
-歩行補助調整係数の所定の値で補正された、ロボット歩行器の変位速度の値、
に基づいて増分値を計算する、
ようにさらに構成されている。
〇電子ハンドルのセンサーのそれぞれによって生成されたデータに基づいて、電子ハンドルのそれぞれについて、ユーザーの手とロボット歩行器との間の相互作用の力の値を決定し、
〇測定された変位データに基づいて、ロボット歩行器の変位速度の値を決定し、
〇電動化された車輪のそれぞれについて、
-力乗数係数の所定の値で補正された、ユーザーの手とロボット歩行器との間の相互作用の力の値、及び
-歩行補助調整係数の所定の値で補正された、ロボット歩行器の変位速度の値、
に基づいて増分値を計算する、
ようにさらに構成されている。
電子ハンドルは、それに加えられる力の少なくとも2つの成分の測定を可能にするように配置されており、その電子ハンドルは、
-光ビームを放射することができる第1ダイオードと、その光ビームを受け取るように配置された第1レシーバーとを含み、第1レシーバーによって受け取られた光子の量に比例する電流を生成するように構成された第1光電セルと、
-第1光電セルに対するその位置に応じて、第1レシーバーによって受け取られる光子の量を変更することができる第1閉塞要素と、
-第1光電セル及び第1閉塞要素は、電子ハンドルに加えられる力が、第1レシーバーによって受け取られる光子の量の変更を引き起こすことができるように配置され、その変更は、電子ハンドルに加えられた力の第1成分に比例し、
-光ビームを放射することができる第2ダイオードと、その光ビームを受け取るように配置された第2レシーバーとを含み、第2レシーバーによって受け取られた光子の量に比例する電流を生成するように構成された第2光電セルと、
-第2光電セルに対するその位置に応じて、第2レシーバーによって受け取られる光子の量を変更することができる第2閉塞要素と、
-第2光電セル及び第2閉塞要素は、電子ハンドルに加えられる力が、第2レシーバーによって受け取られる光子の量の変更を引き起こすことができるように配置され、その変更は、電子ハンドルに加えられた力の第2成分に比例し、その電子ハンドルは、2つの計算された力の成分の値に基づいてそのモーターを制御するように構成されている、
を備える。
-光ビームを放射することができる第1ダイオードと、その光ビームを受け取るように配置された第1レシーバーとを含み、第1レシーバーによって受け取られた光子の量に比例する電流を生成するように構成された第1光電セルと、
-第1光電セルに対するその位置に応じて、第1レシーバーによって受け取られる光子の量を変更することができる第1閉塞要素と、
-第1光電セル及び第1閉塞要素は、電子ハンドルに加えられる力が、第1レシーバーによって受け取られる光子の量の変更を引き起こすことができるように配置され、その変更は、電子ハンドルに加えられた力の第1成分に比例し、
-光ビームを放射することができる第2ダイオードと、その光ビームを受け取るように配置された第2レシーバーとを含み、第2レシーバーによって受け取られた光子の量に比例する電流を生成するように構成された第2光電セルと、
-第2光電セルに対するその位置に応じて、第2レシーバーによって受け取られる光子の量を変更することができる第2閉塞要素と、
-第2光電セル及び第2閉塞要素は、電子ハンドルに加えられる力が、第2レシーバーによって受け取られる光子の量の変更を引き起こすことができるように配置され、その変更は、電子ハンドルに加えられた力の第2成分に比例し、その電子ハンドルは、2つの計算された力の成分の値に基づいてそのモーターを制御するように構成されている、
を備える。
-電子ハンドルは、中央部分及び外部ケーシングを含み、電子ハンドルは、歩行補助装置のコマンドに適合された電子ハンドルに加えられた力が、中央部分又は外部ケーシングを少なくとも部分的に動かすことができ、好ましくは中央部分を少なくとも部分的に動かすことができるように配置されている。このような配置により、電子ハンドルへの力の印加に容易に追従することが可能になる。
-第1光電セル及び/又は第1閉塞要素並びに第2光電セル及び/又は第2閉塞要素は、中央部分に固定されている。このような配置により、電子ハンドルへの力の印加に容易に追従することが可能になる。
-中央部分は、埋込端及び自由端を備える少なくとも1つの埋込ビームを備え、その自由端は、加えられた力の第2成分の方向に沿ったその自由端の変位を許可する可動度を有する。このような配置により、電子ハンドルへの力の印加に容易に追従することができる。
本発明はさらに、歩行器の変位を監視するためのシステムに関し、
-本発明によるロボット歩行器であって、歩行器に関連付けられたビーコンをさらに備えるロボット歩行器と、
-信号を反射又は放射するように構成された少なくとも1つの独立したビーコンと、
を備え、
ロボット歩行器は、歩行器に関連付けられたビーコンと独立したビーコンとの間の距離が所定のしきい値未満であるとき、ブレーキを作動させるように構成されている。
-本発明によるロボット歩行器であって、歩行器に関連付けられたビーコンをさらに備えるロボット歩行器と、
-信号を反射又は放射するように構成された少なくとも1つの独立したビーコンと、
を備え、
ロボット歩行器は、歩行器に関連付けられたビーコンと独立したビーコンとの間の距離が所定のしきい値未満であるとき、ブレーキを作動させるように構成されている。
そのようなシステムは、歩行器のユーザーがビーコン(すなわち、独立したビーコン)を含む領域に近づくことを防止することを有利に可能にし、従って、この領域へのアクセスを制限することを可能にする。歩行器に関連付けられたビーコンは、例えばビーコン送信機であり得、この場合、独立したビーコンは、歩行器に関連付けられたビーコンによって放射された信号を反射することができるビーコン受信機であり、その逆であってもよい。
本発明はさらに、ロボット歩行器からのユーザーの転倒を防止するための方法に関し、その防止方法は、制御モジュールによって実施されるステップであって、
-所与の瞬間に、そのユーザーの転倒につながる可能性があるロボット歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標を決定するステップと、
-所与の瞬間に、車輪の少なくとも1つの、好ましくは少なくとも2つの車輪の、前の位置を識別するステップと、
-好ましくは所定の停止期間の間、ロボット歩行器を動かなくするための命令(instruction to immobilize)を変位モーターに送信するステップと、
-車輪の少なくとも1つの識別された所与の瞬間での前の位置を見つけるように、ロボット歩行器を移動させる命令を変位モーターに送信するステップと、
を含む。
-所与の瞬間に、そのユーザーの転倒につながる可能性があるロボット歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標を決定するステップと、
-所与の瞬間に、車輪の少なくとも1つの、好ましくは少なくとも2つの車輪の、前の位置を識別するステップと、
-好ましくは所定の停止期間の間、ロボット歩行器を動かなくするための命令(instruction to immobilize)を変位モーターに送信するステップと、
-車輪の少なくとも1つの識別された所与の瞬間での前の位置を見つけるように、ロボット歩行器を移動させる命令を変位モーターに送信するステップと、
を含む。
そのようなユーザーの転倒を防止するための方法は、転倒のリスクの識別に基づいて、転倒のリスクの識別時の前の位置を見つけるようにロボット歩行器を再配置することを可能にする。従って、1つの測定及び処理ステップにおいて、この方法は、転倒のリスク及び安全位置を識別し、ユーザーのバランスを取り直すことができる位置に歩行器を戻しながら転倒を防止することができる。
この態様の他の実装は、コンピュータシステム、装置、及び1つ又は複数のコンピュータ格納デバイスに格納された対応するコンピュータプログラムを備え、それぞれが本発明による方法の動作を実行するように構成される。特に、1つ又は複数のコンピュータのシステムは、システムにインストールされたソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、又はソフトウェア、ファームウェア若しくはハードウェアの組み合わせのインストールにより、特定の操作又は動作、特に本発明による方法を実行するように構成することができる。さらに、1つ又は複数のコンピュータプログラムは、データ処理装置によって実行されたときに装置に動作を実行させる命令を通して特定の操作又は動作を実行するように構成され得る。
本発明の他の利点及び特徴は、添付の図を参照して、例示的かつ非限定的な例として与えられた以下の説明を読むと明らかになるであろう。
本発明の態様は、本発明の実施形態による方法又は装置(システム)のフローチャート及び/又はブロック図を参照して説明される。
図において、フローチャート及びブロック図は、本発明の様々な実施形態によるシステム及び方法の可能な実装のアーキテクチャ、機能、及び操作を示している。この点で、フローチャート又はブロック図の各ブロックは、特定された論理機能を実装するための1つ又は複数の実行可能な命令を備えるシステム、デバイス、モジュール、又はコードを示し得る。
[発明の説明]
説明の残りの部分では、「歩行器(walker)」という用語は、少なくとも3つの車輪、好ましくは4つの車輪を含む歩行補助デバイスに対応する。例えば、歩行器(rollator)という名前を付けることができる。
説明の残りの部分では、「歩行器(walker)」という用語は、少なくとも3つの車輪、好ましくは4つの車輪を含む歩行補助デバイスに対応する。例えば、歩行器(rollator)という名前を付けることができる。
「前部」及び「後部」という表現は、それぞれ、ロボット歩行器の正面図の長手方向断面のいずれかの側(サイド)に位置するロボット歩行器のすべての要素として定義されることができ、その長手方向断面はそのロボット歩行器の重心を通過する。後部は、ユーザーを収容することが意図された部分である。
説明の残りの部分では、「電子ハンドル」という表現は、例えば、ユーザーの体重を支えることを可能にするデバイスに対応し、そのユーザーの手を乗せるように配置され、力の測定を可能にするように配置された1つ又は複数のセンサーをその中に含む。
本発明の意味における「力」という用語は、表面、特に電子ハンドルに対してユーザーによって及ぼされる機械的作用に対応する。従って、本発明の意味の範囲内での「加えられた力」は、その電子ハンドルの外面に圧力を及ぼすユーザーに対応する。
「力の成分」という表現は、ある方向への力の投影に対応する。従って、「第1成分」は、例えば、上昇する垂直軸によって表され、電子ハンドルの長手方向軸に直交する軸Zに沿った力の投影に対応する。従って、「第2成分」は、電子ハンドルの長手方向軸に対応する軸Xに沿った力の投影に対応する。
「固定」という用語は、2つの別個のエンティティを相互に固定することに対応する。従って、2つのエンティティは、取り外し可能又は取り外し不可能な固定を有することができる。
「取り外し可能」という用語は、本発明によれば、固定手段がないため、又は固定手段が容易かつ迅速に分解され得るため(例えば、ノッチ、ねじ、タブ、ラグ、クリップ)、固定手段を破壊することなく容易に取り外される、除去される、又は分解される能力に対応する。例えば、取り外し可能とは、溶接によって、又は物体を取り外すことを可能にすることを意図されていない他の手段によって、物体が固定されないことと理解されるべきである。
本発明による「取り外し不可能(non-removable)」又は「取り外し不可能(irremovable)」な固定は、固定手段がないため、又は固定手段が容易かつ迅速に取り外し可能でないために、固定手段を破壊することなく取り外されず、除去されず、又は分解されない能力に対応する。例えば、取り外し不可能とは、溶接によって、又はより一般的には不可逆的な固定手段によって、物体が固定されていることと理解されるべきである。
「管状」という用語は、ダクトを形成する実質的に細長い部材に対応し、そのライトは、そのダクトの壁によって囲まれている。従って、そのようなライトは、ダクトの壁によって囲まれた虚ろな内部空間を示す。
「実質的に」という用語が特定の値に関連付けられているとき、それは、比較される値に対して30%未満、好ましくは20%未満、さらにより好ましくは10%未満だけ変動する値として理解されるべきである。形状を比較するために「実質的に同一」が使用されるとき、ベクトル化された形状は、比較されるベクトル化された形状と比較して30%未満、好ましくは20%未満、さらにより好ましくは10%未満だけ変化する。
「ポリマー」とは、コポリマー又はホモポリマーのいずれかを意味する。「コポリマー」は、幾つかの異なるモノマーユニットを共にグループ化するポリマーであり、「ホモポリマー」は、同一のモノマーユニットを共にグループ化するポリマーである。ポリマーは、例えば、熱可塑性又は熱硬化性ポリマーであり得る。
「熱可塑性ポリマー」又は「熱可塑性」とは、熱の作用下で繰り返し軟化又は溶融されることができ、熱及び圧力を加えることによって新しい形状をとるポリマーを意味する。熱可塑性の例は、例えば高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン(PS)、又はアクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)である。
「熱硬化性ポリマー」とは、重合によって不溶性のポリマーネットワークに不可逆的に変換されるプラスチック材料を意味する。熱硬化性ポリマーの形状を設定して冷却すると、熱の作用によって変化され得ない。熱硬化性ポリマーは、例えば、不飽和ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、又はエポキシ系又はフェノール系であり得るビニルエステル等である。
「結合された」とは、本発明の意味の範囲内で、直接又は間接的に、1つ又は複数の中間要素で接続されていることを意味する。2つの要素は、機械的、電気的に結合されてよく、また通信チャネルによってリンクされてよい。
本発明の意味の範囲内で、「学習」という用語は、ラベル付けされたn個の(X1...n,Y1...n)又はラベル付けされていない(X1...n)の観測のベースから値Yを計算できる関数fを定義するように設計された方法に対応する。このような関数は、予測モデルに対応できる。学習は、ラベル付きの観測に基づいているときは教師ありと言え、ラベル付けされていない観測に基づいているときは教師なしと言える。本発明のコンテキストにおいて、学習は、歩行器の動作をパーソナライズし、従ってそれを特定のユーザーに適合させるために有利に使用される。好ましくは、学習は、時系列を予測することができるモデルの学習に対応してよい。
「予測モデル」とは、特定の動作に向けた意思決定を方向付けるために、大量のデータを分析し、特定の条件のセットに関連付けられたリスク又は機会の評価を可能にする要因間の関係を確立することができる任意の数学モデルを意味する。
「処理する」、「計算する」、「実行する」、「決定する」、「表示する」、「抽出する」、「比較する」、又はより広義には「実行可能な操作」とは、本発明の意味の範囲内で、コンテキストで別段の指示がない限り、デバイス又はプロセッサによって実行される動作を意味する。この点で、動作は、コンピュータシステム又は他の情報格納、送信又は表示デバイスのメモリ内の物理量(電子量)として表されるデータを操作及び変換する、例えば、コンピュータシステム又は電子コンピューティングデバイス等のデータ処理システムの動作及び/又は処理を指す。これらの操作は、アプリケーション又はソフトウェアに基づくことができる。
「アプリケーション」、「ソフトウェア」、「プログラムコード」、及び「実行可能コード」という用語又は表現は、データ処理に特定の機能を直接的又は間接的に(例えば別のコードへの変換操作の後に)実行させることが意図された命令のセットの任意の表現、コード、又は表記法を意味する。プログラムコードの例は、限定されないが、サブルーチン、関数、実行可能アプリケーション、ソースコード、オブジェクトコード、ライブラリ、及び/又はコンピュータシステム上での実行のために設計された任意の他の一連の命令を含み得る。
本発明の意味の範囲内で、「プロセッサ」という用語は、プログラムコードに含まれる命令を実行するように構成された少なくとも1つのハードウェア回路を指す。ハードウェア電子回路は集積回路であってよい。プロセッサの例は、限定はされないが、中央処理装置(CPU)、ネットワークプロセッサ、ベクトルプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、フィールドプログラマブルグリッドアレイ(FPGA)、プログラマブルロジックアセンブリ(PLA)、特定用途向け集積回路(ASIC)、プログラマブルロジック回路、及びコントローラーを備える。
「マン・マシン・インターフェース」という表現は、本発明の意味の範囲内で、人間が電子デバイス又はロボット歩行器とコミュニケーションをとり、ユーザーに通知することを可能にする任意の要素に対応する。
「電動」とは、本発明の意味の範囲内で、その手段が関連付けられたデバイスの全部又は一部の変位を生成することを可能にする任意の既知の適切な手段(例えばモーター)を備えた装置又はデバイスを意味する。
「ロボット(robotic)」という用語は、本発明の意味の範囲内で、その手段が関連付けられたデバイスの全部又は一部の変位を生成することを可能にする任意の既知の適切な手段(例えばモーター)を備えた装置又はデバイスを意味し、その変位は、自動制御システムによって制御される。特に、ロボット歩行器は、センサーデータに基づいてモーター操縦が環境に適応する歩行器に対応する。
説明の残りの部分では、同じ参照を使用して同じ要素を指定する。
ロボット歩行器等の歩行補助装置は可動性が低下した人々のために設計されているが、それらの使用は時々ユーザーの転倒を引き起こす場合がある。実際、可動性が低下した人々はバランス障害を有する場合もある。提示されているように、危険な状況が識別されたときにすべての動きを停止するように構成されたロボット歩行器がある。しかしながら、このようなロボット歩行器は使用に不快感を与え、幾つかの転倒を防止することができない場合がある。
発明者は、歩行器を停止することに加えて、転倒につながる可能性のある事象の発生前のユーザーの初期位置でのユーザーのリバランスの存在下で転倒を防止することがより効果的であり、これがユーザーを不安定化することを伴わないことを特定した。
従って、本発明は、転倒防止を可能にするように歩行器の車輪を直接的又は間接的に監視するように構成されるとともに、車輪をブロックして前の位置に戻ることによって転倒を防止するように構成された制御モジュール40を含むロボット歩行器を提案する。
従って、第1態様によれば、本発明は、ロボット歩行器1に関する。特に、図1に示されるように、そのようなロボット歩行器1は、前部10a及び後部10bを有するシャーシ10を含む。
シャーシ10は、金属、金属合金、ポリマー、複合アセンブリ、又はこれらの材料の混合物で作ることができる。好ましくは、シャーシ10は、ステンレス鋼、アルミニウム又はその両方でできている。さらに、シャーシ10はシェルで覆うことができる。このようなシェルは、ポリマー、複合材料、又はその他の材料で作ることができる。
本発明によるロボット歩行器1は、シャーシ10の後部10bを支持するように配置された一対の車輪11a,11bと、シャーシの前部10aを支持するように配置された少なくとも1つの車輪12とを含む。図1に示すように、シャーシは、後部に2つの車輪、前部に2つの車輪を含むことが好ましい。
好ましくは、ロボット歩行器1は、シャーシ10の後部10bを支持するように配置された電動化された車輪を含むであろう。例えば、電動化された車輪のみが、シャーシ10の後部10bを支持するものであり得る。
実際、本発明による歩行器1はロボット歩行器である。従って、これらの車輪の少なくとも1つは、図8に示される機能図に関連して説明される変位モーター20に結合されている。そのような変位モーター20は、車輪のレベルに配置され、図1において直接的には見えない。変位モーター20は、1つ又は複数の車輪のレベルに配置されたシェルによって隠されている。従って、幾つかの車輪が変位モーター20にそれぞれ接続されることができる。例えばサーボモーター、ステッパーモーター及びDCモーター、好ましくはブラシレス電子整流式モーターのようなブラシレスモーター等の任意のタイプの電気モーターが使用され得る。モーターに減速機が統合され得る。
さらに、変位モーター20は、ブレーキとしても機能することができる。すなわち、一実施形態では、変位モーター20は、後輪11a,11bを駆動するための駆動ユニット、及び後輪11a,11bにブレーキをかけるためのブレーキユニットとして機能し得る。特に、変位モーター20は、後輪11a,11bにブレーキをかけるために使用され得る。
代替的に、変位モーター20が後輪11a,11bを駆動するための駆動ユニットとしてのみ機能し、後輪11a,11bにブレーキをかけることが意図されたブレーキユニットが変位モーター20とは別に提供されることも可能である。これらのブレーキユニットは、例えば電磁ブレーキ又は機械式ブレーキ等であり得る。
有利には、後輪11a,11bのそれぞれは、それに対応する後輪11a,11bのそれぞれの動きを補助するためにそれに結合された変位モーター20を含む。
一実施形態では、後輪11a,11bに変位モーター20が取り付けられ得るが、前輪12のみが変位モーター20を含むこと、代替的に前輪12及び後輪11a,11bのすべてが内部に取り付けられた変位モーター20を含むことも可能である。
本発明によるロボット歩行器1は、制御モジュール40をさらに含む。特に、制御モジュール40は、1つ又は複数のプロセッサ41を含むことができる。制御モジュール40は、変位モーター20を含むロボット歩行器1の全体を制御することができる。
制御モジュール40は、センサーと協調し、それらのセンサーによって測定されたデータを収集し、それらの測定データから1つ又は複数の値を計算するように有利に構成され得る。このような協調は、特に内部通信バスの形をとることができる。
制御モジュール40は、バッテリー21に隣接して設けられ得る。制御モジュール40によるコマンドについては、後述する。
さらに、制御モジュール40は、データメモリ42を含むか、又はデータメモリ42に結合され得る。データメモリ42は、書き込み又は消去アクセスが禁止されるように単に配置されるか又は物理的に分離された、消去不可能なセクションを有利に含むことができる。データメモリはさらに、ロボット歩行器上及び/又はロボット歩行器のユーザー上に存在するセンサーによって測定されたデータを記録するように配置され得る。データメモリ42は、1つ又は複数のプログラム、又はより一般的には1つ又は複数のプログラム命令のセットをさらに備えることができ、前述のプログラム命令はプロセッサ41によって理解可能である。前述のプロセッサによる前述の命令の実行又は解釈は、本発明によるロボット歩行器1からのユーザーの転倒を防止するための方法の実装を引き起こす。
データメモリ42は、プロセッサ41による、又はより一般的には制御モジュール40によるロボット歩行器1の監視中に使用され得るしきい値を格納するように有利に構成される。
例えば、後で詳述するように、データメモリ42は、時間の関数として、所定の停止期間及び少なくとも1つの車輪の位置を格納するように構成される。格納された値は、例えば工場で又は歩行器の最初の構成中に事前に決定された値に対応することができる。有利なことに、これらの値は、ユーザーが学習を通じて歩行器を使用するときの修正から導き出される。さらに、他の値が最初の使用時に設定された後、例えばハンドル上の手の力の検出、直線歩行への抵抗、ターン歩行への抵抗、並進において速度が一定に保たれる力、最小前進力、最小前進力、ユーザーと歩行器との間の最小距離、又はユーザーと歩行器との間の最大距離等の学習によりそれらを自動修正することも可能である。本発明のコンテキストにおいて、ユーザーと歩行器との間の距離は、ハンドル上で測定された力の値と組み合わされて使用され、ユーザーと歩行器との間の最小距離又はユーザーと歩行器との間の最大距離のしきい値は学習から来る。
特に、制御モジュール40は、そのユーザーの転倒につながる可能性があるロボット歩行器1のユーザーの自発的でない動きの指標を決定するように構成されている。
特に、ロボット歩行器1のユーザーの自発的でない動きの指標の決定は、歩行器のユーザーのバランスの喪失又は好ましくはバランスの喪失の始まりの識別に対応する。
この決定は、例えば、1つ又は複数のセンサーによって生成された値の監視に基づいている。このモニタリングは、好ましくは連続的に実施される。連続的な監視は、例えば、80ミリ秒未満、好ましくは50ミリ秒以下、より好ましくは30ミリ秒以下、例えば10ミリ秒以下の周波数で実行される測定に対応する。
この監視は、好ましくは、1つ又は複数のセンサーによって生成された値からリアルタイムで実行される。特に、センサーの値の測定から始めて、本発明による方法は、好ましくは、該当する場合、80ミリ秒未満の期間内、好ましくは50ミリ秒以下、より好ましくは20ミリ秒以下、さらにより好ましくは10ミリ秒以下の期間内の自発的でない動きの指標を識別するように構成される。従って、本発明による方法は、転倒のリスクを、その発生前に、かつトリガー要素の発生に可能な限り近い時点で予測するように構成される。有利には、ユーザーの自然な反応の前に発生する動作もある。
従って、制御モジュール40は、転倒につながる可能性のある自発的でない動きを識別するために、センサーの値の連続的かつリアルタイムの分析を実行するように構成される。
好ましくは、ロボット歩行器1のユーザーの自発的でない動きの指標は、所与の瞬間に決定される。
特に、歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、以下の中から選択された1つ又は複数のセンサーによって生成された値から決定される:
-少なくとも1つの車輪11a,11b,12、好ましくは少なくとも2つの車輪の変位を測定するように構成されたセンサー、
-ロボット歩行器の変位を測定するように構成されたセンサー、
-電子ハンドル200に統合されたセンサー、ロボット歩行器に対するユーザーの瞬間的な位置を分析するように構成されたセンサー(カメラ)、
-距離センサー、及び/又は
-ロボット歩行器のユーザーに配置されたセンサー。
-少なくとも1つの車輪11a,11b,12、好ましくは少なくとも2つの車輪の変位を測定するように構成されたセンサー、
-ロボット歩行器の変位を測定するように構成されたセンサー、
-電子ハンドル200に統合されたセンサー、ロボット歩行器に対するユーザーの瞬間的な位置を分析するように構成されたセンサー(カメラ)、
-距離センサー、及び/又は
-ロボット歩行器のユーザーに配置されたセンサー。
従って、制御モジュール40と、本発明によるロボット歩行器1又はユーザーを装備するセンサーとの間の結合は、制御モジュール40によって、センサーによって行われた測定の同期アクセス及びリアルタイム分析を可能にする。従って、本発明によるロボット歩行器1は、センサーによって行われた測定の連続的かつ自動化された分析を可能にし、ユーザーによるその使用中の転倒の任意のリスクを防止することを可能にする。
今説明したように、ユーザーの自発的でない動きの指標は、多数のセンサーから決定され得る。さらに、この指標は、これらのセンサーから来るデータの幾つかの変換から識別できる。実際、所定のしきい値と測定された絶対値との比較、又は所定の時間間隔にわたって計算された変動と所定のしきい変動値との比較に基づいて、ユーザーの自発的でない動きの指標の決定を行うことが可能である。
好ましくは、歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、所定の時間間隔にわたって決定される。例えば、歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、0.01ミリ秒から80ミリ秒の間に含まれる、好ましくは1ミリ秒から70ミリ秒の間に含まれる、より好ましくは5ミリ秒から40ミリ秒の間に含まれる時間間隔にわたって決定され得る。
さらに、自発的でない動きの指標は、幾つかの連続した測定にわたる進化の計算に基づいて決定され得る。
しきい値との比較では、現在測定されている値とバランス喪失を反映しているセンサーの値とを最適に区別できない場合がある。これは、本発明によるロボット歩行器のユーザーの疾患の強い異質性を考慮すると、なおさらである。従って、本発明者は、例えば、正常値(normal values)を検出することを可能にする学習の使用を提案する。
好ましくは、自発的でない動きの決定は、次に、例えば学習モデルに基づいて、ユーザーに従って適合され得る。従って、制御モジュールは、学習モデルを実装するように構成され得る。これにより、より大きな感度、及び様々なユーザーへのより良い適応が可能となる。特に、本発明によるロボット歩行器は、センサーデータの分析のための学習モデルを訓練することを目的とした学習ステップを実行するように構成された制御モジュールを含むことができる。好ましくは、学習は、ユーザーの現在のプロファイルに対応するセンサーデータと、異常な状況(この場合は自発的でない動きの発生)に対応し得るセンサーデータとの間を区別するために、センサーデータに基づいて行われるであろう。学習は、教師あり又は教師なしであり得る。
本発明によれば、制御モジュールは、学習モデルから自発的でない動きの指標を決定するステップを実行するように有利に構成されるであろう。このステップは、バイナリ結果、自発的でない動きの指標の確率パーセンテージ、又は1つ又は複数の自発的でない動きの指標を識別することを可能にする任意の他の値を生成することを可能にする数学的方法の実装を含むことができる。
学習モデルから自発的でない動きの指標を決定するステップは、好ましくは、例えば現在測定された値又は異常値等のセンサーデータの値を独立して分類することができるであろう教師なし学習モデルの事前の構築に基づく。より好ましくは、制御モジュールは、ニューラルネットワーク、k-means分割又は階層的クラスタリングに基づく学習モデルを実行するように構成されるであろう。
車輪11a,11b,12、好ましくは少なくとも2つの車輪の変位を測定するように構成されたセンサー。
ロボット歩行器の変位は、転倒が発生しようとしていることの良い指標である。
ロボット歩行器の変位は、転倒が発生しようとしていることの良い指標である。
従って、本発明によるロボット歩行器1は、少なくとも1つの車輪の変位(少なくとも1つの車輪の回転数、加速度又は速度)を検出し、その回転数、加速度又は速度を表す信号を制御モジュール40に送信するように構成された角度センサー又は速度センサーを含むことができる。速度センサーは、制御モジュール40に隣接して配置され得る。ロボット歩行器1の一対の後輪11a,11bのレベルに速度センサーが取り付けられることも可能である。
代替的に、速度センサーが前輪12のみに設けられることも可能である。
少なくとも1つの車輪の変位を検出するように構成された速度センサー又は角度位置センサーは、インクリメンタルセンサー、光学センサー、磁気位置センサー、例えばギアタイプの機械的センサー、又はポテンショメータの中から選択され得る。
変位モーター20がブラシレスモーターである場合、速度センサーは、変位モーター20に含まれるホール効果センサーを使用して、車輪の回転数若しくは速度又はロボット歩行器1の速度を計算することができる。
速度は、実装されているテクノロジーに応じて、逆起電力値、角速度値、又は加速度成分値等の複数の値から検出され得る。
従って、歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、少なくとも1つの車輪の変位の計算値と少なくとも1つの車輪の変位の所定のしきい値との間の比較から決定され得る。
さらに、前述のように、本発明の枠組み内で、絶対値及び/又は値の変動に基づくことが可能である。
従って、歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、少なくとも1つの車輪の速度の計算された絶対値と、少なくとも1つの車輪の速度の所定のしきい絶対値との間の比較から決定されることができ、次に、指標は、所定のしきい速度よりも大きい計算された速度であることが好ましい。例えば、車輪速度の所定の絶対しきい値は2m.s-1(メートル/秒)に等しい場合がある。
しかしながら、絶対値は、ユーザーと歩行器との相互作用を十分に表していない場合があり、転倒の発生リスクに十分に敏感でない場合がある。従って、好ましくは、歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、少なくとも1つの車輪の速度における変動の計算された値と、少なくとも1つの車輪の速度における変動のしきい値との間の比較から決定される。例えば、少なくとも1つの車輪の速度における変動のしきい値は5m.s-2に等しい場合がある。
特に、少なくとも1つの車輪の速度における変動の計算値は、1ミリ秒から80ミリ秒の間に含まれる期間、好ましくは5ミリ秒から70ミリ秒の間に含まれる期間、より好ましくは10ミリ秒から60ミリ秒の間に含まれる期間の車輪の速度の標準の変動の絶対値に対応することができる。
ロボット歩行器の変位を測定するように構成されたセンサー、
少なくとも1つの車輪の変位に基づいて歩行器の変位を測定することが上で提案された。それにもかかわらず、歩行器の変位はまた、物理的測定システム、ビデオ手段(二次元「2D」又は三次元「3D」カメラ)、超音波システム、慣性ユニット、レーザー距離計、ジオロケーション(全地球的航法衛星システム)又はソフトウェア測定システム(ルーエンバーガー観測器又はカルマンフィルター)に基づいて決定され得る。
少なくとも1つの車輪の変位に基づいて歩行器の変位を測定することが上で提案された。それにもかかわらず、歩行器の変位はまた、物理的測定システム、ビデオ手段(二次元「2D」又は三次元「3D」カメラ)、超音波システム、慣性ユニット、レーザー距離計、ジオロケーション(全地球的航法衛星システム)又はソフトウェア測定システム(ルーエンバーガー観測器又はカルマンフィルター)に基づいて決定され得る。
従って、本発明によるロボット歩行器1は、従って、ロボット歩行器1の変位を検出するように構成された2D又は3Dビデオ手段又は慣性ユニットを含むことができる。
次に、歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、歩行器の変位の計算値と歩行器の変位の所定のしきい値との間の比較から決定され得る。
前述のように、歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、速度の計算された絶対値と歩行器の速度の所定のしきい絶対値との間の比較から決定されることができ、好ましくは、指標は、所定のしきい速度よりも大きな計算された速度である。
電子ハンドル200と統合されたセンサー、
歩行器を停止するためにそのユーザーによる歩行器の把持の存在又は不存在を追跡することがすでに文献で提案されている。実際、ユーザーが歩行器を保持しているか否かを決定することができる電子ハンドル200の使用は、転倒を識別する良い方法となり得る。
歩行器を停止するためにそのユーザーによる歩行器の把持の存在又は不存在を追跡することがすでに文献で提案されている。実際、ユーザーが歩行器を保持しているか否かを決定することができる電子ハンドル200の使用は、転倒を識別する良い方法となり得る。
従って、本発明によるロボット歩行器1は、制御モジュール40に動作可能に結合されたセンサーを含む少なくとも1つの電子ハンドル200を含むことができる。
電子ハンドル200に統合されたセンサーは、例えば、力センサー、圧力センサー、バリア光電セル、変位センサー及び電極の中から選択される。
本発明のコンテキストにおいて、ロボット歩行器のハンドル上の手の存在を検出することを超えることが提案される。
従って、電子ハンドル200に統合されたセンサーは、有利には、ユーザーの手とロボット歩行器との間の相互作用の力の決定を可能にするように構成される。従って、歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、ユーザーの手とロボット歩行器1との間の相互作用の力の計算値に対応することができる。
好ましくは、歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、ユーザーの手とロボット歩行器1との間の相互作用の力の変動の計算値に対応することができる。ユーザーの手とロボット歩行器1との間の相互作用の力の変動の値は、好ましくは0.1ミリ秒から80ミリ秒の間、より好ましくは1ミリ秒から50ミリ秒の間、さらにより好ましくは5ミリ秒から40ミリ秒の間、例えば5ミリ秒から20ミリ秒の間に含まれる時間間隔にわたって計算される。
例えば、少なくとも10ミリ秒の間のユーザーの手とロボット歩行器1との間の相互作用の力の基準の変動の絶対値に対応することができるだろう歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、少なくとも1,000m.s-3に等しい。しかしながら、すでに論じたように、変動は、好ましくは、80ミリ秒未満の期間にわたって測定されるであろう。
代替的に、歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、電子ハンドル200に加えられる力の値に対応することができるであろう。
例えば、歩行器のユーザーの自発的でない動きの指標は、ユーザーの手とロボット歩行器1との間の相互作用の力の測定された絶対値による、相互作用の力の所定のしきい絶対値(例えば100Nに等しい)のオーバーランに対応するであろう。従って、少なくとも1つのハンド-歩行器の相互作用の力の絶対値が100Nより大きい場合、自発的でない動きの指標の識別がある。
従って、制御モジュール40は、好ましくは、時間間隔にわたって電子ハンドル200に加えられる力の変動の値をさらに計算し、加えられる力の変動の計算値が力の変動の所定のしきい値より大きいとき、自発的でない動きの指標を決定するように構成される。
実際、バランスが失われている間、ユーザーは電子ハンドル200を保持する傾向にあるだろう。従って、手-ハンドルの相互作用の力は、バランスが失われる方向に急速に増加するであろう。
従って、しきい値が事前に決定され、ロボット歩行器1のデータメモリ42に格納されているとき、制御モジュール40は、特にブレーキとして機能する1つ又は複数の変位モーター20、又はそのロボット歩行器1のブレーキ又はブレーキの解放を実行するように構成された1つ又は複数のブレーキユニットによる、ブレーキを作動させるように構成され得る。
有利なことに、以下のときにブレーキが作動され得る:
-少なくとも所定の期間にわたる、ユーザーの手とロボット歩行器1との間の相互作用の力の変動の絶対値が、相互作用の力の所定のしきい絶対値に少なくとも等しいとき、及び/又は
-少なくとも1つの手-ハンドルの相互作用の力の絶対値が、相互作用の力の所定のしきい絶対値に少なくとも等しいとき、及び/又は
-少なくとも所定の期間(例えば0.5秒)の間、ユーザーとロボット歩行器1との間の測定された距離の変動の絶対値が、しきい距離の変動の絶対値(例えば700mm/s)に少なくとも等しいとき。
-少なくとも所定の期間にわたる、ユーザーの手とロボット歩行器1との間の相互作用の力の変動の絶対値が、相互作用の力の所定のしきい絶対値に少なくとも等しいとき、及び/又は
-少なくとも1つの手-ハンドルの相互作用の力の絶対値が、相互作用の力の所定のしきい絶対値に少なくとも等しいとき、及び/又は
-少なくとも所定の期間(例えば0.5秒)の間、ユーザーとロボット歩行器1との間の測定された距離の変動の絶対値が、しきい距離の変動の絶対値(例えば700mm/s)に少なくとも等しいとき。
有利には、ブレーキは、ユーザーのバランスの喪失を目立たせることを回避し、またユーザーにバランス位置を見つけさせるために、幾つかのステップを含むことができる:
-ブレーキは、所定の期間、車輪の固定化を誘発でき、
-車輪は、それらの前の位置に、すなわち、ユーザーの体幹とロボット歩行器1との間の不適切な距離(所定の境界の外側)が検出される前に戻る。
-ブレーキは、所定の期間、車輪の固定化を誘発でき、
-車輪は、それらの前の位置に、すなわち、ユーザーの体幹とロボット歩行器1との間の不適切な距離(所定の境界の外側)が検出される前に戻る。
距離センサー
本発明によるロボット歩行器1は、距離センサーを含むことができる。
本発明によるロボット歩行器1は、距離センサーを含むことができる。
距離センサーは、例えばレーザーセンサー(飛行時間(time-of-flight)型レーザー等)、又は超音波センサー又はカメラ(好ましくは3Dカメラ)の中から選択することができる。
距離センサーは、歩行器のユーザーの体幹と歩行器のシャーシとの間の距離の値を測定するように有利に構成される。
距離センサーは、一般に、シャーシ10又はシャーシの要素に固定されており、これにより、ロボット歩行器1のユーザーの身体の一部(好ましくは体幹)とシャーシ10との間の距離の値を測定することができる。これにより、歩行器に対するユーザーの相対位置を検出できる。
従って、代替的に又は追加的に、制御モジュール40は、測定された距離値が所定の境界の間に含まれないとき、そのユーザーの転倒につながる可能性があるロボット歩行器1のユーザーの自発的でない動きの指標を決定するようにさらに構成され得る。
所定の境界は、例えば、制御モジュール40のデータメモリ42に格納されることができる。それらは、例えば、250mmから850mmの間に含まれる距離に対応することができる。有利なことに、これらの境界は、ロボット歩行器のユーザーの身長に基づいて決定される。さらに、好ましくは、それらは、学習メカニズムにより歩行器の使用にわたって変更され得る。
カメラを使用するとき、距離に加えて、センサーは、ロボット歩行器に対するユーザーの瞬間的な位置を分析するように構成され得る。
さらに、境界が事前に決定され、ロボット歩行器1のデータメモリ42に格納されているとき、制御モジュール40は、特にブレーキとして機能する1つ又は複数の変位モーター20又はそのロボット歩行器1のブレーキ又はブレーキの解放を達成するように構成された1つ又は複数のブレーキユニットによる、ブレーキを作動させるように構成され得る。
有利には、ブレーキは、ユーザーの体幹とロボット歩行器1との間の距離が、所定の境界の最小値(例えば250mm)よりも小さい、所定の境界の最大値(例えば850mm)よりも大きいとき、作動され得る。
有利には、ブレーキは、ユーザーのバランスの喪失を目立たせることを回避し、またユーザーをバランス位置に戻すために、幾つかのステップを有利に含むことができる:
-ブレーキは、所定の期間、車輪の固定化を誘発でき、
-車輪は、それらの前の位置に、すなわち、ユーザーの体幹とロボット歩行器1との間の不適切な距離(所定の境界の外側)が検出される前に戻る。
-ブレーキは、所定の期間、車輪の固定化を誘発でき、
-車輪は、それらの前の位置に、すなわち、ユーザーの体幹とロボット歩行器1との間の不適切な距離(所定の境界の外側)が検出される前に戻る。
最後に、ユーザーがロボット歩行器1に座るか又はすがることを望むとき、彼は必然的に少なくとも1つの電子ハンドル200を解放するであろう。ユーザーが一方又は両方の電子ハンドル200を解放した瞬間から、対応する電子ハンドルに統合されたセンサーは、ユーザーの手と電子ハンドル200との間の相互作用の力が検出されないことを示すことができる。これは、車輪の固定化を誘発でき、特に車輪が所定の位置で監視されることができ、すなわち、それらは、少なくとも1つの電子ハンドル200が解放されたときに測定された位置と同じ位置を維持する。
さらに、ユーザーとロボット歩行器1との間の距離の測定値が所定の値(例えば250mm)以下であるとき、車輪は静止したままである。その次に、ユーザーとロボット歩行器1との間の距離が再び所定の値(例えば250mm)よりも大きく、ユーザーの両手と対応する電子ハンドル200との間の相互作用の力が検出されたとき、車輪の固定化が終了する。
ロボット歩行器1のユーザーに配置されたセンサー。
本発明によるロボット歩行器1は、ロボット歩行器1のユーザー上に配置された遠隔センサーに結合されることができる。
本発明によるロボット歩行器1は、ロボット歩行器1のユーザー上に配置された遠隔センサーに結合されることができる。
本発明の意味の範囲内の遠隔センサーは、例えば、慣性ユニットを含む電子デバイス、心拍数測定デバイス、又は圧力センサーを含むデバイスに対応することができる。
そのような慣性ユニットは、有利には、ユーザーの歩行を確実に追跡することを可能にする。実際、例えばユーザーによって運ばれる物体に統合された慣性ユニットの存在は、ロボット歩行器の使用とは独立して、ユーザーの歩行を追跡する可能性を与える。慣性ユニットは、少なくとも3次元で、ユーザーの歩行を分析するであろう。慣性ユニットのデータに基づいて、処理モジュールは、特にユーザーの歩行に現れる時々の異常に基づいて、自発的でない動きの指標を決定することができるであろう。
歩行器のユーザーに配置された遠隔センサーは、ユーザーのソールに配置された1つ又は複数の圧力センサーに対応することもできる。そのような圧力センサーは、有利には、ユーザーの歩行を確実に追跡することを可能にする。実際、ソールにおける圧力センサーの存在は、ロボット歩行器の使用とは独立して、ユーザーの支持力、より一般的には彼の歩行を追跡できる可能性を与える。圧力センサーは、ユーザーの歩行をリアルタイムで連続的に分析するように構成され得る。圧力センサーのデータに基づいて、処理モジュールは、特にユーザーの足によって加えられる力の分布に現れる時々の異常に基づいて、自発的でない動きの指標を決定できるであろう。
従って、遠隔センサーは、制御モジュール40と通信し、それに測定値を送信するように有利に構成される。
従って、代替的に又は追加的に、制御モジュール40は、遠隔センサーによって測定された値に基づいて、そのユーザーの転倒につながる可能性があるロボット歩行器1のユーザーの自発的でない動きの指標を決定するようにさらに構成され得る。
傾斜センサー
本発明によるロボット歩行器1はまた、例えばフレーム上又は制御モジュール40内に配置された、傾斜センサーを含むことができる。この傾斜センサーは、自発的でない動きの指標の識別中に制御モジュールによって考慮される値を生成することができる。実際、環境は、ユーザーの振る舞い及び彼のロボット歩行器1との相互作用に影響を与える可能性がある。例えば、平面上の自発的でない動きは、斜面に入るときの自発的な運動である可能性がある。
本発明によるロボット歩行器1はまた、例えばフレーム上又は制御モジュール40内に配置された、傾斜センサーを含むことができる。この傾斜センサーは、自発的でない動きの指標の識別中に制御モジュールによって考慮される値を生成することができる。実際、環境は、ユーザーの振る舞い及び彼のロボット歩行器1との相互作用に影響を与える可能性がある。例えば、平面上の自発的でない動きは、斜面に入るときの自発的な運動である可能性がある。
従って、制御モジュール40は、好ましくは、ユーザーの自発的でない動きを決定するとき、傾斜センサーによって生成された値を考慮に入れるように構成される。
傾斜センサーは、2つ以上の軸を有する加速度センサー、ジャイロスコープセンサー、又は傾斜値を直接的又は間接的に測定できるその他のセンサーで構成できる。
従って、そのロボット歩行器1の垂直軸に対するロボット歩行器1の角度位置の測定、又は禁止領域を示すビーコンまでの距離の測定に加えて、制御モジュール40は、角度位置又はビーコンまでの距離が所定のしきい値を超えたとき、ブレーキを作動させるように構成され得る。このブレーキは、例えば、ブレーキとして機能する1つ又は複数の変位モーター20、又は前述のように段階的にそのロボット歩行器1のブレーキ若しくはブレーキの解除を実行するように構成された1つ又は複数のブレーキユニット、を介して制御され得る。
有利には、ユーザーの安全性をさらに改善するために、ロボット歩行器1は、ビーコン送信機及び/又は受信機を含んでいてよい。このようなビーコンは、特に、波の飛行時間を計算することによって距離を測定できるセンサーとして作成され得る。ビーコン受信機は、ユーザーが移動する環境に配置されたビーコン送信機によって反射又は放射された信号を検出するように構成され得る。実際、そのようなビーコンは、ユーザーの居住空間の様々な場所に配置することができ、ビーコン受信機と通信するように構成されている。従って、ビーコン受信機は、ビーコン送信機によって放射された信号を検出するように構成されることができ、その次に、制御モジュール40は、歩行器のブレーキを作動させるように有利に構成される。このブレーキは、ロボット歩行器1がビーコン送信機からのしきい値よりも小さい距離にあるときに特に発生する可能性がある。非限定的な例として、ロボット歩行器1のビーコン送信機及び/又は受信機は、任意の外受容性センサーに、特に、ブルートゥース(登録商標)規格、NFCタイプ(近距離無線通信)又は無線識別タイプに従う通信を可能にするように適合されたハードウェア及びソフトウェアコンポーネントを含むセンサーに対応することができる。
好ましくは、ビーコン送信機及び/又は受信機は、RFIDリーダー(無線周波数識別)に対応する。
ビーコン受信機と同様に、ビーコン送信機は、信号を反射又は放射できる任意のビーコンに対応でき、ブルートゥース(登録商標)規格、NFCタイプ(近距離無線通信)又は無線識別タイプに従う通信に適したハードウェア及びソフトウェアコンポーネントで構成される。
好ましい実施形態では、ビーコン送信機は、デジタルデータを符号化し、アンテナ及びチップを備える受動無線タグに対応する。RFIDリーダーは、受動無線タグの近くを通過するとき、メモリに格納されているデータを取得するために受動無線タグに要求を送信する。受動無線タグは、RFIDリーダーからの信号によって遠隔で電力を供給され、最初に、ロボット歩行器1が位置されている(又はより一般的には向かっている)領域を識別することを可能にするコードを生成する。このコードを受け取ると、制御モジュール40は、受信したコードをデータメモリ42に格納された対応データベースと比較することによって、そのコードが禁止領域に対応するか否かを決定することができる。これが実際に当てはまる場合、制御モジュール40は、ロボット歩行器1のブレーキを制御するように構成され得る。従って、ユーザーが移動する環境は複数のビーコンを含むことができ、従って、これにより、ロボット歩行器1のユーザーは、例えば階段を含む領域又は道路の近くの領域等の危険と考えられる領域に行き着くことを回避することができる。特に神経変性疾患に苦しむロボット歩行器1のユーザーが道に迷ったり、住居を離れたりすることを防止するために、住居の外部又は内部領域をロックダウンすることも可能である。従って、好ましくは、ビーコン送信機及び/又は受信機は、複数の無線タグを検出及び識別するように構成される。
議論したように、自発的でない動きの指標は多くの情報源から決定され得る。好ましくは、それは、少なくとも2つのセンサーから、好ましくは少なくとも3つのセンサーから決定される。実際、自発的でない動きの指標は、電子ハンドルセンサー(sensors)及び少なくとも1つの変位センサー等の少なくとも3つのセンサーから決定されたとき、より信頼性が高くなるであろう。
さらに、そこから自発的でない動きの指標が決定されるであろうデータは、処理操作を必要とするかもしれない。従って、制御モジュール40は、自発的でない動きの指標の決定に使用される計算値を生成するように測定値を処理するように構成され得る。処理は、関係するセンサーに応じて変わってよく、例えば、周波数フィルタリング、標準化、さらにはリサンプリング操作を含んでいてよい。
さらに、前述のように、自発的でない動きの指標は、計算値又は測定値と所定のしきい値との間の比較から決定され得る。
歩行器のもう1つの問題は、様々な変化するニーズに対応できないことであり得る。
しかしながら、歩行器のユーザーのニーズは、彼らの状態が改善又は悪化するにつれて変化する可能性がある。その結果、最初に或る人にフィットする歩行器は、時間の経過とともに徐々に使用できなくなる可能性がある。
本発明によるロボット歩行器1によって実装される所定の値は、マン・マシン・インターフェース(MMI)を介して入力及び更新され得る。そのようなMMIは、ロボット歩行器1の不可欠な部分を形成し、それに固定されることができる。それにもかかわらず、好ましくは、MMIは、有線又は無線の方法で、ロボット歩行器1に時々結合される。
さらに、本発明によるロボット歩行器1によって実装される所定の値は、例えばMMIを介して入力されたユーザー及びユーザーの形態に関連するデータに基づいて自動的に計算され得る。従って、これらのしきい値は、提供されるユーザー情報に応じて変化してよい。
有利には、本発明によるロボット歩行器1によって実装される所定の値は、制御モジュール40によって実施される学習に基づいて経時的に変更され得る。実際、歩行器に結合された制御モジュール又は任意のコンピューティングユニットは、歩行器に結合されたセンサーから生成された値に基づく教師あり及び/又は教師なし学習ステップを含むパーソナライズ手順を有利に実施することができる。従って、しきい値は、本発明による歩行器を使用する人に特に適合され得る。
特に、処理ユニットは、正常の個人プロファイルを決定することができる。この「正常」プロファイルは、例えば、通常の値(力、力の変動、速度、速度の変動、距離又は距離の変動の通常の値等)を決定することを可能にする歩行器の使用特性のモデルに対応することができる。従って、「正常」プロファイルを使用することにより、しきい値の設定及び/又は異常の検出が可能になり、異常は、特に「正常」プロファイルとは特性が大幅に異なり、転倒につながる可能性のある観測値である。
特に、処理ユニットは、教師あり又は教師なし学習方法を実装することによって、基準値又は所定のしきい値を決定することができる。教師あり学習方法の中で、ニューラルネットワーク、分類ツリー、最近傍探索又は回帰ツリーは、本発明による方法のコンテキストにおいて最もロバストで効果的な自動学習技術の中にあり得る。
さらに、本発明によるロボット歩行器1のユーザーの歩行プロファイルは、例えば、ロボット歩行器1のセンサーによって測定された較正データに基づいて自動的に決定され得る。このような較正データは、例えば、ロボット歩行器1を較正するステップ中に測定される。従って、較正ステップは、ユーザーによる使用中のロボット歩行器1のすべてのセンサーによる複数の測定からなり得る。歩行器又は本発明による方法によって使用されるしきい値は、取得された特定のユーザー情報に基づいて変化してよい。
有利なことに、較正データは、ラベル付けされ、基準値として機能することができ、データ又は測定値は、例えば、基準歩行、すなわち、ユーザーの自発的な動きに関連付けられる。実際、歩行器に結合された制御モジュール又は任意の計算ユニットは、歩行器に結合されたセンサーから生成された値に基づく教師あり及び/又は教師なし学習ステップを含むパーソナライズされた較正手順を有利に実施することができる。
特に、処理ユニットは、較正されたプロファイルを決定することができる。この「較正された」プロファイルは、例えば、歩行器の使用の特性から訓練された予測モデルに対応することができる。この予測モデルは、変位の通常の値(力、力の変動、速度、速度の変動、距離又は距離の変動の通常の値等)からトレーニングされていてよい。「較正された」プロファイルを使用することにより、ユーザーの自発的でない動きをより高感度かつ具体的に検出することが可能になる。例えば、予測モデルが時系列を予測できるモデルに対応する場合、予測値から大幅に逸脱した測定値は、自発的でない動きの指標と見なされてよい。
さらに、制御モジュール40は、所与の瞬間に、車輪11a,11b,12のうちの少なくとも1つの、従ってより一般的には歩行器の、前の位置を識別するように構成される。
特に、それは、所与の瞬間の前に、変位モーター20に結合された車輪の、好ましくは少なくとも2つの車輪11a,11b,12の、前の位置を識別するように構成される。
好ましくは、所与の瞬間での前の位置は、所与の瞬間の少なくとも10ミリ秒前、より好ましくは所与の瞬間の少なくとも50ミリ秒前、さらにより好ましくは所与の瞬間の少なくとも100ミリ秒前の、車輪11a,11b,12の位置に対応する。例えば、所与の瞬間での前の位置は、所与の瞬間から所定の期間を引いたものに対応する時間における車輪11a,11b,12の位置に対応してよい。
従って、ロボット歩行器1、例えばデータメモリ42は、車輪11a,11b,12の位置(好ましくは変位モーター20に結合されている車輪11a,11b,12の位置)を時間の関数として格納するように構成される。さらに、それは、車輪11a,11b,12の前の位置を決定するために所与の瞬間に差し引かれるであろう所定の期間を格納することができる。
さらに、制御モジュール40は、車輪11a,11b,12のうちの少なくとも1つ、好ましくは少なくとも2つの車輪に、ロボット歩行器1を停止させるコマンドを送信するように構成される。
前述のように、歩行器は、ブレーキとして機能する1つ又は複数の変位モーター20、又はロボット歩行器1のブレーキをかける又は解放すること達成するように構成された1つ又は複数のブレーキユニットを含む。
様々なタイプのブレーキユニットがある。例えば、ブレーキユニットは、摩擦性であることができ、歩行器の車輪の回転を機械的に妨げるように、又は好ましくはブレーキとして機能する1つ又は複数の変位モーター20によって確保されるモーターブレーキによって、動かされるパッド、シュー又はブロック構造を有することができる。
停止コマンドは時間的に定義されることができ、従って、所定の停止期間に関連付けることができる。例えば、所定の停止時間は、1ミリ秒から1秒の間に含まれる。停止は、好ましくは即時であり、その後、前の位置を見つけるために変位が続く。それにもかかわらず、ユーザーへの起こり得るショックを回避するために、停止は、段階的であり、停止及び前の位置の回復の前に歩行器の減速を含む。
さらに、停止コマンドは、車輪が停止する前に車輪の変位速度を設定することを可能にする固定化の所定の期間を含むことができる。従って、転倒の危険性が検出された場合、歩行器の停止は、突然ではなく、10ミリ秒から1秒の間に含まれる所定の停止期間を定義することによって和らげられることができる。これにより、ロボット歩行器1のユーザーの不快感をさらに低減することができる。固定化の所定の期間は、例えば、100ミリ秒から1秒の間に含まれ得る。
さらに、制御モジュール40は、車輪11a,11b,12の少なくとも1つに、好ましくは少なくとも2つの車輪に、ロボット歩行器1を移動させるコマンドを送信するように構成される。これにより、ロボット歩行器1は、識別された所与の瞬間に持っていた位置よりも前の位置を見つけることができる。
従って、例えばロボット歩行器1があまりにも速く前進する場合、ロボット歩行器1は、例えば所定の期間の間停止され、その後、転倒のリスクの検出時の前の位置に戻るように後ろに移動するであろう。
立っている人のバランスは、中枢神経系が重心の投影を支持ベースに維持することによって達成され、これは静的バランスを定義する。人が歩くときのように動くとき、人は倒れないが、この人のバランスは動的であると言われている。重心の投影がもはや支持ベースになくなるが(これは転倒につながるはずであった)、次のステップで重心が体の後ろから支持ベース(地面上の足のソール)に戻り、新しいステップまでそれを再び通過させるので、実際には回復可能なバランスの状態である。同様に、予測できない出来事によってバランスが乱されたとき、人間はバランスを回復するために反応するであろう。これは、腕を動かして体幹を静的バランスに戻したり、一歩前に出て動的バランスをとったりする等、反応的なバランスのプロセスである。本発明は、ロボット歩行器がユーザーを回復可能な状態に置いた後に静的バランスに置く、反応的なバランス補助を可能にする。
従って、歩行器のユーザーは、転倒のリスクの原因とならない位置に自分自身を見出すことができる。
好ましくは、ロボット歩行器1を移動させるための命令は、制御モジュール40が車輪の変位速度を決定することを可能にする前の位置に戻る所定の期間を含む。さらに、この期間は、移動される距離の関数であり得る。好ましくは、歩行器は、この前の位置への戻りが「遅い」速度で行われるように、好ましくはユーザーの自発的でない動きの指標を決定する際の歩行器の変位速度よりも遅い速度で行われるように、構成されるであろう。
さらに、ロボット歩行器1は、前の位置における所定の維持期間を格納するように構成され得る。この期間は、ロボット歩行器1が前の位置に留まっている期間に対応する。好ましくは、この期間は1秒未満である。
前述のように、本発明による歩行器は、少なくとも1つの電子ハンドル200、好ましくは2つの電子ハンドル200を含むことができる。
前述のように、電子ハンドル200は、ユーザーによってそれらに加えられた力を測定できるように配置されている。
それらに加えられる力を測定するように構成された電子ハンドル200には、力センサー、トルクセンサー、圧力センサー、歪ゲージ、圧電タイプのテクノロジー、又は単純なボタンセンサーが装備され得る。
有利には、本発明のコンテキストで使用される電子ハンドル200は、光電セルと閉塞要素との間の結合を含む。光電セルは、赤外線エミッターと反対側に配置されたレシーバーとで構成されるセンサーに特に対応できる。従って、放射領域は赤外光の線である。フラッグ等の閉塞要素がエミッターとレシーバーとの間に入ると、レシーバーが受け取る光の量は徐々に弱くなる。センサーの出力での電流の測定値は、測定された光の量に比例し、従ってフラグの進入距離に比例する。従って、この距離は、ハンドルに加えられて変位を引き起こした力に戻すことができる。
従って、そのような電子ハンドルは、ユーザーがセンサーを携帯したりボタン(又は他の任意のインターフェース)を作動させたりする必要なしに、ロボット歩行器1の制御を許可する。このような配置により、ハンドルに加えられた2キログラム以上の力を検出できるが、それよりはるかに小さい力も検出することができる。さらに、そのような配置は、加えられた力の値を決定することを可能にし、しきい値の超過を検出することに満足していない。従って、電子ハンドルに加えられた力のレベルに応じて、異なる方法で情報をプロセッサが処理することが可能である可能性がある。
有利には、本発明による電子ハンドル200は、それに加えられる力の少なくとも1つの成分の測定を可能にするように配置されている。
図2、図3及び図4に示されているように、本発明による電子ハンドル200は、中央部分210及び外部ケーシング220を含む。
本発明による電子ハンドル200の中央部分210は、実質的に円筒形を有し得る。それにもかかわらず、図2の例に見られるように、中央部分210は、好ましくは、隆起を含むセクションを有する少なくとも1つの部分を含む。例えば、それは多角形の断面を有している。
中央部分210は、好ましくは少なくとも175GPa(ギガパスカル)に等しい、好ましくは200GPaを超えるヤング率を有する材料でできている。これにより、本発明による電子ハンドルでの使用に適した剛性を中央部分210に与えることができる。中央部分210は、金属、金属合金、ポリマー又は複合アセンブリで作ることができる。好ましくは、中央部分210はステンレス鋼でできている。
中央部分210は、最小長さ300mm(ミリメートル当たり)及び最大長さ500mmを有していることが好ましい。
本発明による電子ハンドル200の外部ケーシング220は、実質的に、好ましくは管状の形状を有することができる。それは、隆起を含むセクションを有する少なくとも1つの部分を含むことができる。しかしながら、好ましくは、それは楕円形であり、より好ましくは円形の断面を有する。
外部ケーシング220は、好ましくは200GPa未満、より好ましくは150GPa未満、さらにより好ましくは100GPa未満のヤング率を有する材料でできている。そのような構成及び外部ケーシング220のレベルでの弾性の存在は、本発明による電子ハンドルの性能を改善することを可能にする。
外部ケーシング220は、金属、金属合金、ポリマー、又は複合アセンブリで作ることができる。好ましくは、外部ケーシング220はアルミニウムでできている。
外部ケーシング220は、最小長さ300mm及び最大長さ500mmを有していることが好ましい。さらに、外部ケーシング220は、20mmから40mmの間に含まれる外径、及び1mmから3mmの間に含まれる壁厚を有することができる。
有利には、外部ケーシング220は、垂直成分を含む力の影響下で、中央部分210の長手方向軸に直交する軸に対して、少なくとも10分の1ミリメートル、好ましくは1000分の1ミリメートル並進移動することができるように配置される。力成分値は、10分の1ミリメートル、好ましくは1000分の1ミリメートルの変位から数量化され得る。
少なくとも10分の1ミリメートル、好ましくは1000分の1ミリメートルの変位は、好ましくは、少なくとも0.001ミリメートルから1ミリメートルの変位に対応することができる。
さらに、外部ケーシング220は、水平成分を含む力の影響下で、中央部分210の長手方向軸に対して、少なくとも10分の1ミリメートル、好ましくは少なくとも1000分の1ミリメートル並進移動できるように配置されることができる。力成分値は、10分の1ミリメートル、好ましくは1000分の1ミリメートルの変位から数量化され得る。
これは、特に外部ケーシングと中央部分との間に直接的な固定がない場合に可能である。さらに、弾性変形が可能なシールの存在や中央部分の配置によっても、そのような並進が可能となる。
本発明による電子ハンドル200は、第1光電セル230を含む。
光電セルは、一般に近赤外線(例えば850~950nm)の光パルスを放射することができる発光ダイオードを一般に含む電子デバイスである。この光は、光パルスの経路上のオブジェクトの有無に応じて、フォトダイオード又はフォトトランジスタによって受け取られるか又は受け取らない。生成された光電流は増幅されて、その次に分析されることができる。
本発明のコンテキストにおいて、光電セルは、バリアタイプ、反射タイプ、近接タイプの光電セルの中から選択されることができる。さらに、本発明のコンテキストにおいて、光電セルの配置を変更するために光ファイバを使用することが可能である。
本発明のコンテキストにおいて、光電セルは、好ましくは、バリアが第1閉塞要素240からなるバリア型光電セルである。
このような光電セルは、一般的に使用されているセンサーと比較して、一般的に安価であるが頑丈である可能性がある。
第1光電セル230は、光ビームを放射することができる第1ダイオード231を含む。本発明による光電セルのダイオードは、赤外線ダイオードに対応することができる。
さらに、第1光電セル230は、第1ダイオードによって放射された光ビームを受け取るように構成された第1レシーバー232を含む。好ましくは、図2に示されているように、第1ダイオードによって放射された光ビームは、第1レシーバー232に直接向けられる。
第1光電セル230は、第1レシーバー232によって受け取られた光子の量に比例する強度の電流を生成するように構成される。特に、光トランスデューサーとして、その表面への入射光ビームに応じた電気信号の変更を生成するのは、第1レシーバー232である。第1レシーバー232は、例えば、光伝導体、フォトダイオード、又は光トランジスタであり得る。
好ましくは、本発明による光電セルは、その強度がレシーバーによって受け取られる光子の量に比例する電流を生成するように構成される。
さらに、電子ハンドル1は、第1レシーバー232によって受け取られる光子の量を変更させることができるか又は変更させるように配置された第1閉塞要素240を含む。特に、受け取られる光子の量のこの変更は、第1光電セル230に対する第1閉塞要素240の位置の関数である。
本発明の意味の範囲内で、閉塞要素は、金属、金属合金、ポリマー、又は複合アセンブリからなり得る。好ましくは、閉塞要素は、ポリマー、より好ましくは熱可塑性ポリマーでできている。
第1閉塞要素240は、光電セル230のダイオード231とレシーバー232との間に位置されるように配置された突起241を含んでいてよい。突起241は、第1閉塞要素240に取り外し可能に又は取り外し不可能に固定され得る。さらに、突起241が無い場合、ダイオード231とレシーバー232との間に収容されるのは閉塞要素である。
第1光電セル230及び第1閉塞要素240が、少なくとも部分的に互いに対して移動可能であり得ることが重要である。実際、本発明による電子ハンドル200に加えられた力の成分の測定を可能にするのは、特に、一方が他方に対して移動すること、好ましくは一方の少なくとも一部が他方に対して移動することである。代替的に、第1閉塞要素240及び第1光電セル230は、中央部分の部分に直接的又は間接的に固定され、これらの部分は、互いに対して移動可能であり得る。
従って、図4又は5に示される一実施形態によれば、第1光電セル230及び第1閉塞要素240のうち、一方は外部ケーシング220に固定され、他方は中央部分210に固定される。特に、一方が外部ケーシングに固定されている場合、それは中央部分には固定されておらず、その逆も同様である。図3は、例えば、第1閉塞要素240を外部ケーシング220に固定するための手段242を示している。その固定は、好ましくは、取り外し可能な固定である。
特に、第1光電セル230及び第1閉塞要素240の位置決め、又は閉塞要素240の外部ケーシング220への固定は、電子ハンドル200に加えられた力F1が、外部ケーシング220を少なくとも部分的に動かすことに十分である場合に、それが、それにより、第1レシーバー232によって受け取られる光子の量の変更を引き起こすように行われるであろう。さらに、第1閉塞要素240の位置によって、第1レシーバー232によって受け取られる光子の量に影響を与えることができるので、従って第1レシーバー232によって受け取られる光子の量の変更は、電子ハンドル200に加えられた力の第1成分に相関(好ましくは比例)するであろう。
図4に示されるように、固定は、電子ハンドル200に加えられた力F2が、外部ケーシング220を少なくとも部分的に動かすのに十分である場合に、第1レシーバー232によって受け取られる光子の量の変更につながるように行われるであろう。さらに、第1閉塞要素240の位置は、第1レシーバー232によって受け取られる光子の量に影響を与えることを可能にし、従って第1レシーバー232によって受け取られる光子の量の変更は、電子ハンドル200に加えられた力の第2成分に相関(好ましくは比例)するであろう。図示のように、ハンドルは、中央部分210に対する外部ケーシング220の並進を可能にするために、例えばポリマーで作られた、弾性変形可能な要素270を含むことができる。
従って、本発明による電子ハンドルは、中央部分210に対する外部ケーシングの変位の測定を通過するか否かの、垂直又は水平の力の成分のセンサーを含むことができ、垂直成分及び/又は水平成分を含む力によって変位が引き起こされる。従って、変位は外部ケーシングの一部にのみ関係する可能性があり、外部ケーシングの変形として理解することができる。
1つの特定の実施形態では、電子ハンドル200は、歩行補助装置(例えば歩行器)に連結されることができ、基準として機能する、例えば鋼製等の固定水平軸を含む。それは、力の水平成分の影響下で、中心軸に対して並進で10分の1ミリメートルだけ移動でき、力の垂直成分の影響下で、埋込ビームのように矢状面で変形する、外管の形態をとることができる外部ケーシング220も含む。この力は、例えば電子ハンドル200又は歩行補助装置に配置された、プロセッサによって測定され得る。
図5に示されるように、本発明のコンテキストで使用される光電セルは、好ましくは、強度が閉塞要素の位置に相関(好ましくは比例)する電気信号を生成できるように構成される。従って、レシーバーによって受け取られる光子の量の変更は、電子ハンドル200に加えられた力の成分に比例するであろう。
図5に示すように、距離と強度との関係は、少なくとも1mmにわたって線形であることが好ましい。
図6に示されるように、本発明による電子ハンドル200は、少なくとも1つの第2光電セル250も含んでいてよい。
この第2光電セル250は、第1光電セル230と同じ特性、特にその好ましい又は有利な特性を共有することができる。
第1光電セルと同様に、第2光電セル250は、光ビームを放射することができる第2ダイオード251を含む。それは、その光ビームを受け取るように配置された第2レシーバー252も含む。
さらに、第2光電セル250は、電子ハンドル200に加えられた力が、第2レシーバー252によって受け取られる光子の量の変更を引き起こすことができるように、配置される。一般に、電子ハンドル200に加えられた力は、外部ケーシング220を少なくとも部分的に動かすことができる場合に、第2レシーバー250によって受け取られる光子の量の変更を引き起こすことができるであろう。
電子ハンドル200は、その電子ハンドル200に加えられた力F1の影響下で中央部分210の一部が移動し、第1レシーバー232によって受け取られる光子の量の変更につながるとともに、電子ハンドル200に加えられた力F2の作用下で中央部分210の一部が移動し、その結果、第2レシーバー252によって受け取られる光子の量が変更されるように配置された中央部分210も含んでいてよい。
有利には、受け取られる光子の量の変更は、電子ハンドル200に加えられた力の第2成分に比例する。
従って、第2光電セル250の存在は、電子ハンドル200に加えられる力をより良く特徴付けすることを可能にする。
第2力成分を測定する機能を超えて、これは、ハンドル及びその電子機器に手動で介入することなく、電子ハンドルの較正を可能にする。実際、「ゼロ」は、システムに力が加えられていないときに得られ、測定された力は、例えば最大変位に対する、閉塞要素の変位のパーセンテージに対応することができる。
光電セル230,250は、中央部分210に直接的に固定されることができる。
図6に示すように、光電セル230,250は、中央部分210に間接的に固定されることができる。特に、中間要素211が使用され得る。中間要素211が中央部分210に固定される一方で、光電セル230,250が中間要素211に固定される。これにより、本発明によるハンドルをより迅速に製造することができ、その任意のメンテナンスを容易にできることが可能となる。
さらに、本発明による電子ハンドル200は、電子カード280も含むことができる。そのような電子カード280は、光電セルの出力電圧を測定し、それをデジタルデータに変換するように構成されてよい。
有利なことに、電子カード280は、電流測定値を10ビットにわたってサンプリングするように構成され、これは1024個の値に対応する。このようなサンプリングにより、1000分の1ミリメートルのオーダーの測定の分解能が可能になる。
特に、電子カード280は、出力電圧又は電流を測定し、それを少なくとも4ビット、好ましくは少なくとも10ビットにわたってサンプリングするように構成される。
一方で、出力電圧又は強度と、中央部分210又は光電セルに対する閉塞要素又は外部ケーシング220のミリメートル単位の変位との間の相関を考慮し、他方で、中央部分210に対する外部ケーシング220のミリメートル単位の変位と、加えられた力との間の相関を考慮すると、電子カード280、又はハンドルの外側に配置された電子カードは、光電セルによって生成された情報を、電子ハンドルに加えられた力の強度に関する情報に変換するように構成されることができる。
図6及び図7に関連して示されるように、本発明による電子ハンドル200は、第2閉塞要素260も含むことができる。
従って、水平変位の測定値と垂直変位の測定値とを切り離すことができる。第1センサーは垂直成分F1による電子ハンドル200の変形を測定するために使用され、第2センサーは水平成分F2によるハンドルの水平変位を測定するために使用される。さらに、2つのセンサーの存在により、自動較正が可能になる(つまりセンサーの操作を伴わない)。
この第2閉塞要素260は、第1閉塞要素240と同じ特性、特にその好ましい又は有利な特性を共有することができる。例えば、第2閉塞要素260は、第2ダイオード251によって生成された光ビームと交差するように配置された突起261を含むことができる。
従って、第2閉塞要素260は、第2レシーバー252(図7には表されていない)によって受け取られる光子の量を変更することができる。この変更は、特に、第2光電セル250に対するその位置の関数である。
さらに、第2閉鎖要素260は、膜262を含むことができ、その膜262は、例えば水平力成分を受けた外部ケーシング220の変位を突起261に伝達するように配置される。特に、外部ケーシング220との接続は、ユーザーによって水平方向に及ぼされた力に応じて変形するスラットであり得る。このスラットには、測定に使用されるフラッグ等の突起がしっかりと固定されている。変形部分がその弾性領域に残っており、変形が力に比例する。代替的に、第2閉塞要素260及び第2光電セル250は、中央部分の部分に直接又は間接的に固定され、これらの部分は、他の部分に対して移動可能であり得る。好ましくは、中央部分は、第2閉塞要素260及び第2光電セル250が、独立して移動できる中央部分の部分、及び第1閉塞要素240及び第2光電セル250が直接的又は間接的に固定された部分に、直接的又は間接的に固定される、ように配置されている。
有利には、力の第2成分は、力の第1成分に垂直になる。
従って、電子ハンドル200は、水平成分による、外部ケーシング220の、より広くは電子ハンドル200の変形のためのセンサーを含むことができる。
その目的のために、第2光電セル250は、好ましくは第1光電セル230に実質的に垂直に、好ましくは第1光電セル230に垂直に配置される。より具体的には、第1光電セル230によって形成される光ビームの軸は、第2光電セル250によって形成される光軸に垂直である。
一実施形態では、電子ハンドル200が第2光電セル250及び第2閉塞要素260を含むとき、一方は外部ケーシング220に固定され、他方は外部ケーシング220に固定されずに中央部分210に固定される。
それにもかかわらず、電子ハンドル200が第2光電セル250及び第2閉塞要素260を含むとき、有利には、一方は中央部分210に固定され、他方は中央部分210に固定されずに電子ハンドルに結合された部分に固定される。この部分は、例えば、電子ハンドルとロボット歩行器1のシャーシ要素との間の接合要素に対応することができる。
代替的に、前述のように、また後で詳述するように、閉塞要素及び光電セルはすべて中央部分に固定されることができる。この固定は、直接的又は間接的であり得る。
一般に、少なくとも1つの閉塞要素240,260は、直接的又は間接的に外部ケーシング220に固定される。この固定は、取り外し可能又は取り外し不可能な固定であり得る。さらに、一実施形態では、閉塞要素が外部ケーシング220に固定されている場合、閉塞要素は中央部分210に固定されないであろう。
同様に、少なくとも1つの光電セル230,250は、直接又は間接的に外部ケーシング220に固定される。この固定は、取り外し可能又は取り外し不可能な固定であり得る。さらに、光電セルが外部ケーシングに固定されている場合、光電セルは中央部分210に固定されないであろう。
有利には、光電セル230,250は、外部ケーシング220の端部に固定されている。好ましくは、それらは、外部ケーシング220の両端に固定されている。特に、図7に示されるように、垂直力成分F1の測定のために配置された光電セル230(図7に示されていない)は、好ましくは電子ハンドル200の近位四分位Pに配置され、その一方で、水平力成分F2の測定のために配置された光電セル250は、好ましくは電子ハンドル200の遠位四分位Dに配置される。これにより、測定精度及び感度を改善させることができる。
有利なことに、外部ケーシングの水平方向の変位を容易にするために、リニアボールベアリングが使用され、リニアボールガイドタイプの部品が中心軸と外管との間の接続を行うことを可能にする。
外部ケーシングは、電子ハンドル200の把持を容易にするために人間工学的形状221でさらに覆われ得る。人間工学的形状221は、ポリマー又は他の任意の材料で作ることができる。
従って、ハンドルに手で加えられる力は、矢状面において、ユーザーの歩行方向において、垂直成分F1及び水平成分F2を有する力によってモデル化され得る。このような電子ハンドルは、ハンドルを使用して所与の方向に関連付けられた力を含むアクションに焦点を合わせるときに、ユーザーによって実行される圧縮を無視することを可能にする。
前述のように、本発明によるロボット歩行器1は、ユーザーによって直観的に監視され得るように構成されている。特に、本発明によるロボット歩行器1は、少なくとも1つの変位モーター20が、電子ハンドルの操作からユーザーによって監視され得るように構成されている。
図8に関連して提示されるように、本発明による電子ハンドル200は、それに加えられる力の少なくとも2つの成分の測定を可能にするように配置することもできる。
その目的のために、電子ハンドル200のそれぞれは、第1光電セル230、第1閉塞要素240、第2光電セル250、及び第2閉塞要素260を備える中央部分210を有利に含むことができる。
図1から図7に関連して既に部分的に詳述されているように、閉塞要素240,260は、それぞれの光電セル230,250に対するそれらの位置に応じて、レシーバー232,252によって受け取られる光子の量を変更できるように配置されている。
この実施形態では、第1光電セル230及び第1閉塞要素240は、中央部分210を少なくとも部分的に移動させることができるか、又は第1レシーバーによって受け取られる光子の量の変更を引き起こすことができる第1成分を含む電子ハンドル200に加えられた力、のように配置されており、その変更は、電子ハンドル200に加えられた力の第1成分に比例する。
さらに、第2光電セル250は、光ビームを放射することができる第2ダイオード251と、その光ビームを受け取るように配置された第2レシーバー252とを含む。第2光電セル250は、第2レシーバー252によって受け取られた光子の量に比例する強度の電流を生成するように構成されている。
第2閉塞要素260は、第2光電セル250に対するその位置に応じて、第2レシーバー252によって受け取られる光子の量を変更することができる。
さらに、第2光電セル250及び第2閉塞要素260は、中央部分210を少なくとも部分的に移動させることができ、すなわち第2レシーバー252によって受け取られる光子の量の変更を引き起こすことができる第2成分を含む電子ハンドル200に加えられた力、のように配置されており、その変更は、電子ハンドル200に加えられた力の第2成分に比例する。
従って、2つのハンドルのそれぞれに加えられるとともに、中央部分210の変位(少なくとも部分的な変形)を直接的に引き起こす力の少なくとも2つの成分を決定することが可能である。従って、2つの電子ハンドル200は、計算された2つの力の成分の値に基づいて、ロボット歩行器1を装備するモーターの少なくとも一部を制御するように構成され得る。
非限定的な例として、モーターのコマンドは、ロボット歩行器1等の電動デバイスの変位を生成することができる。そのようなコマンドは、加えられた力の2つの成分の値の決定の対象となり、2つのハンドルに関してそれぞれ計算される。
電子ハンドル200のそれぞれに加えられた(例えば水平の)力F2の2つの成分間の測定の独立を可能にするために、これら(特に光電セル及び閉塞要素の位置)は、電子ハンドル200に加えられた力F2の第1成分が、第2光電セル250のレベルで受け取られる光子の量の変更を引き起こすことができないが、第1光電セル230のレベルでのみ引き起こすことができるように配置され得る。
同様に、電子ハンドル200のそれぞれは、第1成分に直交する第2成分を含む電子ハンドル200に加えられた力が、第1光電セル230のレベルで受け取られる光子の量の変更を引き起こすことができないが、第2光電セル250のレベルでのみ引き起こすことができるように構成されることもできる。
また、中央部分210は、本発明によるロボット歩行器1等の電動デバイスへの取り付けのための領域210-1と、支持領域210-2とを含むことができる。
取付領域210-1は、支持領域210-2の長手方向の延長部からなってよく、電子ハンドル200をロボット歩行器1に接続することを可能にする固定要素(非限定的な例として複数のスクリュー等)を受け入れるように適合された、例えば複数のねじ山等の複数のハウジングを含んでいてよい。
支持領域210-2は、ユーザーがロボット歩行器1と相互作用するときに、ユーザーがその上にすがることを可能にするように適合されている。従って、この実施形態では、ユーザーによって及ぼされる力の印加中に変形を直接受けるのは中央部分210である。
少なくとも2次元で独立した測定を提供するために、すなわち、電子ハンドル200に加えられた力の少なくとも2つの成分を独立した方法で測定するために、中央部分210の支持領域210-2は、有利には、少なくとも1つの埋込ビーム及び1つの変形ブリッジを備える。
埋込ビームは、有利には、埋込端211-1,211-3と自由端211-2,211-4とを含む。埋込端211-1,211-3は中央部分に接続され、その一方で自由端211-2,211-4は、電子ハンドル200への力の印加中にその自由端の変位を許可する中央部分210の長手方向軸に沿って移動可能であるように配置されている。有利には、埋込ビームは、自由端211-2,211-4が、第1成分に従う力の印加中に移動できるが、第1成分に直交する第2成分に従う力の印加中に移動できないように配置されている。
説明に役立つ例として、自由端211-2,211-4は、加えられた力の成分の1つの軸等の特定の軸に沿って(ビームの変形の影響下で)移動できる。従って、これにより、加えられた力が所与の非ゼロ成分を有する場合にのみ、自由端211-2,211-4の変位を生成することが可能になる。例えば、自由端211-2,211-4は、加えられた力の第2成分の軸に沿ったその自由端の変位を許可する自由度を有していてよく、その加えられた力の第2成分は、水平成分F2に対応するかもしれない。
さらに、中央部分210の変形ブリッジ212は、窪み213に開口する貫通開口部212-1を備えることができる。貫通開口部212-1は、電子ハンドル200への力の印加中に弾性変形を受けることができるように配置されている。より具体的には、貫通開口部212-1の容積は、電子ハンドル200への力の印加に応じて増加又は減少することができる。
例示的な例として、貫通開口部212-1は、その容積が特定の成分を含む力の印加時にのみ変化するように配置されることができる。これにより、加えられた力が非ゼロのデータ成分(例えば垂直成分)を有する場合にのみ、中央部分210の変位、より具体的には支持領域210-2の変位によって、貫通開口部212-1の容積の増加又は減少を生成することが可能になる。
従って、貫通開口部212-1の容積の増加又は減少は、加えられた力の成分のうちの1つの軸等の、加えられた力の特定の軸に沿って生成されることができる。例えば、貫通開口部212-1は、支持領域210-2の変位を、従って、加えられた力の第1成分の軸に沿う貫通開口部212-1の容積の増加又は減少を許可するように配置されることができ、その加えられた力の第1成分は垂直成分F1に対応するかもしれない。
有利には、第2光電セル250は、適切な空洞内で、中央部分210に固定されることができる。この場合、第2閉塞要素260は、埋込ビームの自由端211-2,211-4に直接的に固定されるであろう。実際、支持領域210-2への力の印加は、それが十分である場合、中央部分210の弾性変形を誘発するであろう。そのような変形は、加えられた力の第2成分が非ゼロである場合に測定されることができ、結果として第2レシーバー252によって受け取られる光子の量が変更される。実際、弾性変形は、自由端211-2に固定された第2閉塞要素260の、加えられた力の第2成分の軸に沿う変位を引き起こし、その次にダイオード251によって生成されレシーバー252によって受け取られる光ビームの全部又は一部を遮断するであろう。
支持領域210-2に加えられた力の第1成分を測定するために、第1光電セル230及び第1閉塞要素240は、変形ブリッジ212の貫通開口部212-1のいずれかの側(サイド)にそれぞれ配置されることができる。実際、支持領域210-2への力の印加は、それが十分である場合、中央部分210の弾性変形を誘発するであろう。そのような変形は、加えられた力の第1成分が非ゼロである場合に測定されることができ、第1レシーバー232によって受け取られる光子の量の変更につながる。実際、弾性変形は、中央部分210に固定された(より具体的には適切なハウジング214内の)第1閉塞要素240の、加えられた力の第1成分の軸に沿った変位につながり、その次にダイオード231によって生成されレシーバー232によって受け取られる光ビームの全部又は一部を遮断するであろう。
中央部分210の重量を低減するために、中央部分210は、少なくとも2つの中央開口部216-1,216-2を含むことができ、それを通して中央部分の部分215が通過し、それは、ユーザーによるその操作中の大きな変形又は中央部分210の破裂を回避するために十分な剛性を確保することを可能にし、その中央開口部は、中央部分の中央、より具体的には中央部分210の端部の間に配置されている。
さらに、電源ケーブルの通過を容易にするために、中央部分210は、中央部分210を長手方向に突き通る窪み(図には示されていない)を有利に含むことができる。このような窪みは、特に歩行器から電子ハンドル200までの電源ケーブルの通過を可能にし、より具体的には、その窪みは、光電セル230,250を接続して、それらに電力を供給することができるようにする。
前述のように、電子ハンドル200のそれぞれは、外部ケーシング220を備えることができ、その外部ケーシング220は、中央部分210に結合及び/又は固定されている。好ましくは、外部ケーシング220は、中央部分210に固定されていないが、例えば1つ又は複数の力伝達要素によってのみ結合される。
その目的のために、外部ケーシング20の1つ又は複数の力伝達要素は、埋込ビームの自由端211-2,211-4に形成されたハウジングを通過するように配置されている。力伝達要素は、例えば、外部ケーシング220の2つの部分を連結し、埋込ビームの自由端211-2,211-4に形成された第1ハウジングにおいて及び/又は中央部分210に形成された第2ハウジングにおいて中央部分210を通過するピンのような、スクリュー、管、円筒に対応することができる。
好ましくは、力伝達要素は、電子ハンドルに力が加えられていない場合、中央部分210と直接的又は間接的に接触していない。好ましくは、埋込ビームの自由端211-2,211-4に形成された第1ハウジング、及び中央部分210に形成された第2ハウジングは、隙間嵌め(クリアランスフィット)を有する例えばピン等の力伝達要素を含む。外部ケーシング220は、好ましくは、その第2ハウジングで中央部分を通過するピンによって、及び自由端211-2,211-4に形成された第1ハウジングで中央部分を通過するピンによって、中央部分210に外力を伝達する。
特に、ピンは、自由端211-2,211-4に提供される第1ハウジングのレベルで、及び外部ケーシング220内に収容される中央部分210に提供される第2ハウジングのレベルで、中央部分210を通過する金属シリンダーに対応することができる。これらのピンは、有利には、自由に回転するように隙間を有するように取り付けられており、従って、それらは外部から中央部分210に力を伝達するだけである。
例示的な例として、埋込ビームの自由端211-2,211-4に形成された第1ハウジングを通過する力伝達要素によって、電子ハンドル200への力の印加中に、水平変位の伝達を可能にするために、力伝達要素を収容するように第1ハウジングが配置されることが期待される。有利にはピンの形をとる力伝達要素は、中央部分210を電子ハンドル200の外部ケーシング220に接続することを可能にする。
さらに、中央部分210の第2ハウジングを通過する力伝達要素によって、電子ハンドル200への力の印加中に、垂直変位の伝達を可能にするために、中央部分210に設けられた第2ハウジングが、長方形の穴の形態を取り、その力伝達要素を囲むように適合されたボールベアリングを収容するように配置されることが期待される。従って、中央部分210の第2ハウジングを通過する力伝達要素は、有利にはピンの形をとっており、電子ハンドル200の中央部分210に対する並進及び回転の自由度を有する。
そのような力伝達要素は、ユーザーによる力の印加中に測定に干渉する可能性があるねじり力を回避することを可能にする。従って、そのような配置は、測定の精度、特にその直線性を改善することを可能にする。
電子ハンドル200は、中央開口部216-1,216-2の中央部分210及び/又は第2光電セル250を備える空洞内を通過するスクリュー等の固定要素も含むことができる。
実際、外部ケーシング220は、中央部分210を収容するように配置された2つのハーフシェルの形をとることができると期待される。その目的のために、固定要素は、外部ケーシング220を形成する2つのハーフシェルの間の可逆的な機械的接続を確立するように配置されている。
そのような固定要素は、固定要素が中央部分210と接触していないので、ユーザーが力を加えているときに測定に干渉する可能性があるねじり力を回避することを可能にする。
従って、電子ハンドル200の少なくとも1つは、制御モジュール40に結合された、好ましくは動作可能に結合された、センサーを含み、制御モジュール40は、変位モーター20を制御できるように構成されている。特に、図9に示されるように、制御モジュール40は、電子ハンドル200のセンサーによって送信された値に基づいて変位モーター20を制御することができる。さらに、電子ハンドル200は、制御モジュール40に結合された、好ましくは動作可能に結合された幾つかのセンサーを含むことができる。
結合により、センサーがデータを制御モジュールに送信できる。電子ハンドル200の1つの1つ又は複数のセンサーの制御モジュールとの動作可能な結合は、直接的又は間接的のいずれかでの、センサーから制御モジュールへの例えば電流値(強度又は電圧)等の情報の送信に対応することができる。さらに、この動作可能な結合は、複数のセンサーからの情報の融合を含むことができ、その結果、制御モジュールは、複数のセンサーからの値に基づいて1つ又は複数のモーターに命令を与えることができる。そのようなセンサー融合は、例えば、歩行器の動きを人間の動きと同期させるために、立ち上がろうとするユーザーの意図を検出することを可能にする。
電子ハンドル200がセンサー及び電子機器を備えているので、シャーシ上の電子機器の位置からケーブルを持ってくる必要がある。ケーブルは、例えば、シャーシに直接的に統合されるか、又はシャーシに固定される。
好ましくは、電子ハンドル200のセンサーは、電子ハンドル200に加えられる力の少なくとも1つの成分を測定することができるように配置されている。
電子ハンドル200のセンサーは、力又はエフォートの値を測定するように配置及び構成された任意のデバイスであり得る。例えば、電子ハンドル200のセンサーは、力センサー、圧力センサー、バリア光電セル、変位センサーの中から選択され得る。特に、電子ハンドル200のセンサーは、歪ゲージ、抵抗力センサー又は光電セルを含むことができる。好ましくは、本発明による電子ハンドル200は、少なくとも1つの光電セル230を含む。
さらに、制御モジュール40は、特に適切な有線又は無線通信バスに従って、制御モジュール40の様々な構成要素間の通信を確保する通信モジュール43を含んでいてよい。
好ましくは、通信モジュール43は、本発明によるロボット歩行器1のセンサーによって測定されたデータの、そのようなデータを記録するように構成されたデータメモリへの、通信を確保にするように構成されている。さらに、通信モジュールは、プロセッサとデータメモリとの間の通信を可能にし、特に、格納されたデータに基づいて値を計算することも可能にし、その値は、データメモリの適切なフィールドに直接記録されることができる。最後に、通信モジュールは、プロセッサがロボット歩行器1の変位モーターを制御することも可能にし、特に、モーターのコマンドは、センサーによって測定されたデータに基づく計算値に関連付けられることができる。
さらに、制御モジュール40は、マン・マシン・インターフェース(MMI)44を含むことができる。
後者は、プロセッサと協力するように有利に配置されることができ、マン・マシン・インターフェースは、1つ又は複数のLED、指標ライト、音声信号、触覚信号(振動)、スクリーン、プリンタ、コンピューティングデバイスに結合された通信ポート、又は人間の感覚の1つを介して知覚的に人間と若しくは通信リンクを通してコンピューティングクライアントとコミュニケーションをとるための任意の他のインターフェースに対応することができる。
このようなMMIは、制御モジュールを構成するためにも使用され得る。特に、制御モジュールは、パラメータ化データを収集するために、MMIを介して他の電子デバイス又は接続されたオブジェクト5と対話できる。そのようなパラメータ化データは、例えば、所定のしきい値又は所定の期間に対応することができる。
さらに、本発明によるロボット歩行器1は、そのロボット歩行器1の様々な要素が動作することを可能にする適切な電源(図には示されていない)を備えている。そのような電源は、一般に、変位モーターの動作を可能にするか、又は制御モジュールの様々な構成要素の動作を確実にするために十分な電気エネルギーを供給するように配置された電池又は複数の電池からなる。
本発明によるロボット歩行器1は、単一の制御モジュール40に限定されることはできず、1つの特定の実施形態では、ロボット歩行器1が各ハンドル専用の制御モジュールを備えることが提供される。従って、制御モジュールのそれぞれは、それが関連付けられているハンドルの内側又は外側に配置され得る。さらに、歩行器は、モーターごとにエレクトロニックパワーカードを含むことができ、これにより、そのモーターに送られるエネルギーを監視することが可能となる。
1つの特定の実施形態では、ロボット歩行器1は、前部10a及び後部10bを有するシャーシ10、シャーシ10の後部10bを支持するように配置された一対の車輪11a,11b、及びシャーシの前部10aを支持するように配置された車輪12又一対の車輪を含み、一対の車輪の2つの車輪11a,11b,12は、電動化されており、すなわち、変位モーター20にそれぞれ結合されており、そのロボット歩行器1は、
-変位モーター20を制御するように構成された制御モジュール40と、
-制御モジュール40に結合され、力乗数係数の所定の値及び歩行補助調整係数の所定の値を格納するように構成されたデータメモリ42と、
-制御モジュール40に動作可能に結合された少なくとも1つのセンサーをそれぞれ含む2つの電子ハンドル200であって、そのセンサーは、そのユーザーの手とロボット歩行器1との間の相互作用の力のデータを生成するように構成されている、2つの電子ハンドル200と、
-歩行補助ロボット歩行器1の変位データを測定するように構成された少なくとも1つの変位センサーと
をさらに含み、
前記制御モジュール40は、
〇電子ハンドル200のセンサーのそれぞれによって生成されたデータに基づいて、電子ハンドル200のそれぞれについて、ユーザーの手とロボット歩行器1との間の相互作用の力の値を決定し、
〇測定された変位データに基づいて、ロボット歩行器1の変位速度の値を決定し、
〇電動化された車輪のそれぞれについて、
-力乗数係数の所定の値で補正された、ユーザーの手とロボット歩行器1との間の相互作用の力の値、及び
-歩行補助調整係数の所定の値で補正された、ロボット歩行器1の変位速度の値、
に基づく増分値を計算する、
ように構成されている。
-変位モーター20を制御するように構成された制御モジュール40と、
-制御モジュール40に結合され、力乗数係数の所定の値及び歩行補助調整係数の所定の値を格納するように構成されたデータメモリ42と、
-制御モジュール40に動作可能に結合された少なくとも1つのセンサーをそれぞれ含む2つの電子ハンドル200であって、そのセンサーは、そのユーザーの手とロボット歩行器1との間の相互作用の力のデータを生成するように構成されている、2つの電子ハンドル200と、
-歩行補助ロボット歩行器1の変位データを測定するように構成された少なくとも1つの変位センサーと
をさらに含み、
前記制御モジュール40は、
〇電子ハンドル200のセンサーのそれぞれによって生成されたデータに基づいて、電子ハンドル200のそれぞれについて、ユーザーの手とロボット歩行器1との間の相互作用の力の値を決定し、
〇測定された変位データに基づいて、ロボット歩行器1の変位速度の値を決定し、
〇電動化された車輪のそれぞれについて、
-力乗数係数の所定の値で補正された、ユーザーの手とロボット歩行器1との間の相互作用の力の値、及び
-歩行補助調整係数の所定の値で補正された、ロボット歩行器1の変位速度の値、
に基づく増分値を計算する、
ように構成されている。
この歩行補助は、本発明による歩行器の転倒防止能力を補完して、本発明による歩行器のユーザーの転倒のリスクを低減する。
ロボット歩行器の他の選択的な特性に応じて、それは、以下の特性の1つ又は複数を単独で又は組み合わせて選択的に含むことができる:
-力乗数係数の所定の値は、学習モデルによって生成される。
-歩行補助調整係数の所定の値は、学習モデルによって生成される。
-調整係数は、対応する電子ハンドルのそれぞれについて右手の検出力FmD及び/又は左手の検出力FmG、対応する各電子ハンドルのそれぞれにおける右手の支持力FaD及び/又は右手の支持力FaG、直線における歩行抵抗k(仮想重量)、ターンにおける歩行抵抗k’(仮想重量)、並進において速度が一定に保たれる力Fnom、変位モーターを作動させるための最小力Fmin、回転において速度が一定に保たれる力ΔFnom、回転における最小力ΔFmin、ハンドルの分解能、ユーザーとロボット歩行器の間の最小距離Dmin、ユーザーとロボット歩行器との間の最大距離Dmax等の複数の較正パラメータを考慮に入れることができる。
-力乗数係数の所定の値は、学習モデルによって生成される。
-歩行補助調整係数の所定の値は、学習モデルによって生成される。
-調整係数は、対応する電子ハンドルのそれぞれについて右手の検出力FmD及び/又は左手の検出力FmG、対応する各電子ハンドルのそれぞれにおける右手の支持力FaD及び/又は右手の支持力FaG、直線における歩行抵抗k(仮想重量)、ターンにおける歩行抵抗k’(仮想重量)、並進において速度が一定に保たれる力Fnom、変位モーターを作動させるための最小力Fmin、回転において速度が一定に保たれる力ΔFnom、回転における最小力ΔFmin、ハンドルの分解能、ユーザーとロボット歩行器の間の最小距離Dmin、ユーザーとロボット歩行器との間の最大距離Dmax等の複数の較正パラメータを考慮に入れることができる。
別の態様によれば、本発明は、ロボット歩行器1の、好ましくは本発明によるロボット歩行器1のユーザーの転倒を防止する方法100に関する。
その制御モジュールのデータメモリ42に事前に記録されたプログラム命令を含む制御モジュール40によって実施される、本発明の一実施形態による防止方法100が、図10に示されている。
図示のように、ロボット歩行器1のユーザーの転倒を防止する方法100は、所与の瞬間に、ロボット歩行器1のユーザーの自発的でない動きの指標を決定するステップ110と、所与の瞬間に、車輪11a,11b,12の少なくとも1つの前の位置を識別するステップ120と、所定の停止期間の間、ロボット歩行器1の変位モーター20に固定化命令を送信するステップ130と、ロボット歩行器1の変位モーター20に変位命令を送信し、識別された所与の瞬間での前の位置にそれが戻るようにするステップ140と、を含む。
従って、図9に示されるように、ロボット歩行器1のユーザーの転倒を防止するための方法100は、所与の瞬間に、そのユーザーの転倒につながる可能性があるロボット歩行器1のユーザーの自発的でない動きの指標を決定するステップ110を含む。上で特定したように、ユーザーの自発的でない動きの指標は、ロボット歩行器1のシャーシ10、電子ハンドル200、又はそのロボット歩行器1のユーザーに直接的に配置された、多数のセンサーから決定され得る。この識別するステップ110は、センサーの1つによって測定された値と所定のしきい値との比較、又は所定の時間間隔にわたって計算された変動と所定のしきい変動値との比較に対応することができる。このような変動の性質は、所与の間隔にわたって、センサーのタイプに応じて異なる場合がある。それは、特に、ロボット歩行器1の、シャーシ10とユーザーの体幹との間の、圧力センサーの変動力、又は距離センサーの距離変動、又はロボット歩行器1の車輪の変位を測定するように構成されたセンサーの、速度変動であり得る。
ロボット歩行器1のユーザーの転倒を防止する方法100は、車輪11a,11b,12の少なくとも1つの、好ましくは少なくとも2つの車輪の、所与の瞬間での前の位置を識別するステップ120をさらに含む。
所与の瞬間間隔で実行される自発的でない動きの指標の識別110に続いて、ロボット歩行器1の前の位置が何であったか、すなわち、そのユーザーの自発的でない動きが行われる前、を決定できることが有利である。その目的のために、識別するステップ120は、有利には、車輪11a,11b,12の少なくとも1つによって、好ましくは少なくとも2つの車輪によって、取られる角度変化及び方向を決定することを可能にすることができる。実際、その車輪の少なくとも1つの位置は、制御モジュール40のデータメモリ42に時間の関数として格納され、これにより、自発的でない動きの識別の前に、車輪の少なくとも1つの、好ましくは少なくとも2つの車輪の、位置を容易に識別することができる。
ロボット歩行器1のユーザーの転倒を防止する方法100は、例えば、制御モジュール40のデータメモリ42に事前に記録された所定の停止期間の間、ロボット歩行器1を動かなくするための命令を変位モーター20に送信するステップ130をさらに含む。これにより、ユーザーの転倒を防止するために、ロボット歩行器1を完全に動かなくすることが可能となる。
ロボット歩行器1のユーザーの転倒を防止する方法100は、車輪11a,11b,12のうちの少なくとも1つの、好ましくは少なくとも2つの車輪の、識別された所与の瞬間での前の位置に戻るように、ロボット歩行器1を移動させる命令を変位モーター20に送信するステップ140をさらに含む。そのようなステップは、有利には、ロボット歩行器1のユーザーがそのロボット歩行器1に対する彼の位置を回復することを助ける。実際、上記のように、ロボット歩行器1は、様々なセンサーを備えることができ、自発的でない動きは、同様に、例えば、電子ハンドル200に顕著な力を印加すること、又はロボット歩行器1のシャーシ10に対してユーザーのバストから離れるか若しくは近づく動き、又はロボット歩行器1の変位を引き起こすか引き起こさない場合がある、ロボット歩行器1の車輪のうちの1つの回転速度の急激な加速、を伴うバランスの喪失に関連付けられる。従って、前記ロボット歩行器1のユーザーの転倒を回避するために、送信するステップ140は、ユーザーのバランスの回復を容易にするために特に適切である。
別の態様によれば、本発明は、ロボット歩行器1、好ましくは本発明によるロボット歩行器1を制御するための方法300に関する。
本発明の一実施形態による制御方法300が図11に示されている。図示されているように、ロボット歩行器1を制御する方法300は、電子ハンドル200に加えられた力の少なくとも1つの値を測定するステップ320と、加えられた力の少なくとも1つの値を所定のしきい力値と比較するステップ330と、ロボット歩行器1の変位モーター20の少なくとも1つへの制御命令を生成するステップ360と、を含む。
さらに、ロボット歩行器1を制御する方法300は、ロボット歩行器1をパーソナライズするステップ310と、電子ハンドル200に加えられた力の経時的な変動の値を計算するステップ340と、加えられた力の経時的な変動の値を所定のしきい値と比較するステップ350と、を含むことができる。
従って、図10に示されているように、ロボット歩行器1を制御するための方法300は、ロボット歩行器1をパーソナライズするステップ310を含むことができる。実際、制御方法は、ロボット歩行器1のユーザーに有利に適合される。例えば、最初の使用中に、ロボット歩行器1を較正し、その動作を所与のユーザーの形態及び生理機能に適合させることが有利だろう。特に、パーソナライズするステップ310は、例えばデータメモリ42上に、以下のストレージを含んでいてよい:
-加えられた力の所定のしきい値、
-加えられた力の変動の所定のしきい値、
-車輪11a,11b,12のうちの少なくとも1つの、好ましくは少なくとも2つの車輪の、速度の所定のしきい値、
-距離変動の所定のしきい値、及び/又は
-所定の距離しきい値。
-加えられた力の所定のしきい値、
-加えられた力の変動の所定のしきい値、
-車輪11a,11b,12のうちの少なくとも1つの、好ましくは少なくとも2つの車輪の、速度の所定のしきい値、
-距離変動の所定のしきい値、及び/又は
-所定の距離しきい値。
代替的に、これらのしきい値は、ロボット歩行器1の設計中にデータメモリ42に事前に記録されていてよい。
そのようなデータのストレージは、一方で、その動作において歩行器を所与のユーザーの形態に適合させることを可能にする。実際、ユーザーの自律性のレベル又はバランスを喪失する彼の傾向に応じて、及びそのロボット歩行器1に配置されたセンサーに応じて、転倒のリスクを防止するために様々なしきい値を適合させることが有利である場合がある。説明の残りの部分では、制御方法300のステップは、電子ハンドル200に適用される力センサーに関連して説明される。しかしながら、本発明は、この実施形態に限定されることはできず、そのような電子ハンドルに適用される力センサーと組み合わせて又はその代わりに、距離センサー、又はロボット歩行器1の車輪の速度の変動を測定するように構成されたセンサーを含むことができる。
ロボット歩行器1を制御する方法300は、電子ハンドル200に加えられた力の少なくとも1つの値を測定するステップ320を含む。この測定するステップ320は、ユーザーによって電子ハンドル200に加えられた力の成分の値の生成に対応することができる。好ましくは、その値が測定される加えられた力は、加えられた力の垂直成分に対応する。従って、そのハンドル上のユーザーの支持の検出は、少なくとも部分的に、電子ハンドル200上の支持の垂直力を測定することによって行われる。
有利には、このステップは、電子ハンドル200に加えられた力の少なくとも2つの成分の測定320を含むことができる。さらに、この測定320は、好ましくは、2つの電子ハンドル200に関して実行され得る。
このステップは、電子ハンドル200の1つ又は複数のセンサーによって実行され得る。
ロボット歩行器1を制御する方法300は、加えられた力の少なくとも1つの値を、加えられた力の所定のしきい値及び/又はユーザーとロボット歩行器1との間の距離の測定値の所定のしきい値と比較するステップ330を含む。このような比較により、ユーザー姿勢指標を生成することができる。例えば、比較するステップは、バイナリ値(yes/no等)が生成することにつながることができる。
実際、本発明による方法は、加えられた力の測定値がしきい値を超えたことを検出することにより、ユーザーの姿勢、特にロボット歩行器1を動かすことの彼の能力又は必要性を有利に検出することができる。
この比較ステップには、アルファベット及び数字を組み合わせた値又は数値の形式での姿勢指標の生成することも含むことができる。数値は、例えば、測定値と所定のしきい値との間の差に対応することができる。姿勢指示値は、制御命令の生成するときに他の値と組み合わせて有利に使用されることができる。
このステップは、制御モジュール40によって、特にそのような比較を実行し、ユーザーの姿勢指標を生成するように構成されたプロセッサ41によって実行されることができる。
図10に示されるように、ロボット歩行器1を制御するための方法300は、電子ハンドル200に加えられた力の経時的な変動の値を計算するステップ340を有利に含むことができる。
このステップは、ロボット歩行器1を制御するための方法40によって、より具体的には、その制御モジュール40のプロセッサ41によって実行されることができる。
特に、そのような経時的な変動値は、所定の時間間隔中に加えられる力の変動に対応することができる。時間間隔は、好ましくは1秒未満、より好ましくは0.5秒未満、さらにより好ましくは0.2秒未満である。
従って、本発明による方法は、ユーザーの意図を決定するために、ユーザーとロボット歩行器1との相互作用をリアルタイムで追跡することを可能にする。この値は、電子ハンドル200について、好ましくは2つの電子ハンドル200について、計算されることができる。有利には、時間変動が計算される加えられた力は、加えられた力の垂直成分及び水平成分に対応する。
この計算された値は、加えられた力の時間変動の値を、加えられた力の変動の所定のしきい値と比較するステップ350で使用され得る。
このような比較により、ユーザーの意図の指標を生成できる。例えば、比較ステップは、バイナリ値(yes/no等)を生成することにつながることができる。
そのような意図指標は、ロボット歩行器1の、従ってユーザーの変位の意図の指標に特に対応することができる。
この比較するステップは、アルファベット及び数字を組み合わせた値又は数値の形式での意図指標の生成も含むことができる。デジタル値は、例えば、計算された値と所定のしきい値との間の差に対応することができる。意図指標値は、制御命令の生成中に他の値と組み合わせて有利に使用され得る。
従って、本発明による方法は、有利には、移動するユーザーの意図をより良く特徴付けることができる。加えられた力の値、好ましくは垂直及び水平の成分値に基づく検出しきい値を、加えられた力の変動の値に基づく検出しきい値と組み合わせて使用することにより、より良い監視結果とロボット歩行器1の変位の監視の特異性を高めることが可能になることが特に示された。
さらに、ロボット歩行器1を制御する方法300は、ロボット歩行器1のユーザーの体幹と距離センサーとの間の距離の値を決定するステップも含むことができる。
例えば、距離センサーは、ユーザーとその距離センサーとの間の距離を決定することができる。このユーザーからの距離の値、又はそのような距離値から生じる彼の位置の指標は、制御命令の生成中に他の値と組み合わせて有利に使用され得る。
このステップは、制御モジュール40、より具体的には、その距離センサーによって提供されるデータに基づいて、ロボット歩行器1上に配置された距離センサーからユーザーを隔てる距離を決定するように構成されたプロセッサ41によって実行され得る。
さらに、ロボット歩行器1を制御する方法300は、変位モーター20の少なくとも1つに対して制御命令を生成するステップ360も含むことができる。前述のように、この制御命令を生成するステップは、電子ハンドルに加えられた力の測定値又は姿勢指標値に基づいて実行され得る。特に、制御命令は、少なくとも1つの加えられた力の値と、加えられた力の所定のしきい値との比較の関数であり得る。
有利なことに、制御命令の生成360は、他のパラメータを考慮に入れることもできる。好ましくは、それは、意図指標値、又は電子ハンドルに加えられた力の時間変動値と組み合わせた姿勢指標値、又は電子ハンドル200に加えられた力の測定値を考慮に入れる。
さらに、制御命令の生成360は、位置の指標の値又は距離センサーに対するユーザーの距離の測定値も考慮に入れることができる。
このステップは、ロボット歩行器1を制御するためのモジュール40によって、より具体的には、その制御モジュールのプロセッサ41によって実行され得る。
Claims (18)
- 前部(10a)及び後部(10b)を有するシャーシ(10)と、前記シャーシ(10)の前記後部(10b)を支持するように配置された一対の車輪(11a,11b)と、前記シャーシの前記前部(10a)を支持するように配置された少なくとも1つの車輪(12)とを含むロボット歩行器(1)であって、
前記車輪(11a,11b,12)の少なくとも1つは、変位モーター(20)に結合されており、前記ロボット歩行器(1)は、前記変位モーター(20)を制御できるように構成された制御モジュール(40)を含み、
前記ロボット歩行器(1)は、
-所与の瞬間に、前記ユーザーの転倒につながる可能性のある前記ロボット歩行器(1)のユーザーの自発的でない動きの指標を決定し、前記ロボット歩行器(1)のユーザーの自発的でない動きの指標は、電子ハンドル(200)に統合されたセンサー、車輪(11a,11b,12)の変位を測定するように構成されたセンサー、前記ユーザーと前記ロボット歩行器との間の距離を測定するように構成された距離センサー、又は前記ロボット歩行器の前記ユーザーに配置されたセンサーの中から選択された1つ又は複数のセンサーによって生成された値に基づいて決定され、
-前記所与の瞬間に、前記車輪(11a,11b,12)の少なくとも1つの、好ましくは少なくとも2つの車輪の、前の位置を識別し、
-前記ロボット歩行器(1)を停止させるコマンドを前記変位モーター(20)に送信し、
-識別された前記所与の瞬間での前記前の位置を見つけるように、前記ロボット歩行器(1)を移動させるコマンドを前記変位モーター(20)に送信する、
ように前記制御モジュール(40)が構成されている、ロボット歩行器(1)。 - 前記ロボット歩行器(1)を移動させる前記コマンドは、前記車輪の変位の速度を前記制御モジュール(40)が決定することを可能にする、識別された前記所与の瞬間での前記前の位置に戻る所定の期間を含む、
請求項1に記載のロボット歩行器(1)。 - 前記ロボット歩行器(1)を停止させるコマンドは、前記車輪が停止する前に前記車輪の変位速度を前記制御モジュール(40)が決定することを可能にする、所定の固定化期間を含む、
請求項1又は2に記載のロボット歩行器(1)。 - 前記所与の瞬間での前記前の位置は、前記所与の瞬間の少なくとも10ミリ秒前の前記車輪(11a,11b,12)の位置に対応する、
請求項1から3までのいずれか1項に記載のロボット歩行器(1)。 - 前記ロボット歩行器(1)のユーザーの自発的でない動きの前記指標は、前記電子ハンドル(200)に統合されたセンサー、及び前記ユーザーと前記ロボット歩行器との間の距離を測定するように構成された距離センサーによって生成された値に基づいて決定される、
請求項1から4までのいずれか1項に記載のロボット歩行器(1)。 - 前記ロボット歩行器(1)のユーザーの自発的でない動きの前記指標は、所定の時間間隔にわたって決定される、
請求項1から5までのいずれか1項に記載のロボット歩行器(1)。 - 前記ロボット歩行器(1)のユーザーの自発的でない動きの前記指標は、0.01ミリ秒から50ミリ秒の間に含まれる時間間隔にわたって決定される、
請求項6に記載のロボット歩行器(1)。 - 前記ロボット歩行器(1)のユーザーの自発的でない動きの前記指標は、少なくとも1つの車輪(11a,11b,12)の前記速度における変動の計算値と、少なくとも1つの車輪(11a,11b,12)の前記速度における変動のしきい値との比較から決定される、
請求項1から7までのいずれか1項に記載のロボット歩行器(1)。 - 前記ロボット歩行器(1)は、制御モジュール(40)に動作可能に結合されたセンサーを含む少なくとも1つの電子ハンドル(200)を含み、前記センサーは、前記ユーザーの手と前記ロボット歩行器(1)との間の相互作用の力を決定するように構成されており、自発的でない動きの前記指標は、前記相互作用の力から決定される、
請求項1から8までのいずれか1項に記載のロボット歩行器(1)。 - 前記ロボット歩行器(1)は、前記ユーザーと前記ロボット歩行器との間の距離の値を測定するように構成された少なくとも1つの距離センサーを含み、前記制御モジュールは、前記距離の値に基づいて、好ましくは前記測定された距離の値が所定の境界間に含まれないとき、前記ユーザーの転倒につながる可能性がある前記ロボット歩行器(1)のユーザーの自発的でない動きの前記指標を識別するようにさらに構成されている、
請求項1から9までのいずれか1項に記載のロボット歩行器(1)。 - 前記ロボット歩行器(1)は、前記ユーザーの手と前記ロボット歩行器(1)との間の相互作用の力の値の決定を可能にするように構成された電子ハンドル(200)に統合された少なくとも1つのセンサーを含み、前記制御モジュールは、前記相互作用の力の前記決定された値に基づいて、好ましくは前記決定された力の値が所定のしきい値よりも大きいとき、前記ユーザーの転倒につながる可能性がある前記ロボット歩行器(1)のユーザーの自発的でない動きの前記指標を識別するようにさらに構成されている、
請求項1から10までのいずれか1項に記載のロボット歩行器(1)。 - 前記ロボット歩行器(1)は、
-前記制御モジュール(40)に結合され、力乗数係数の所定の値及び歩行補助調整係数の所定の値を格納するように構成されたデータメモリ(42)と、
-前記制御モジュール(40)に動作可能に結合された少なくとも1つのセンサーをそれぞれ含む2つの電子ハンドル(200)であって、前記センサーは、前記ユーザーの手と前記ロボット歩行器(1)との間の相互作用の力のデータを生成するように構成されている、2つの電子ハンドル(200)と、
-前記歩行補助ロボット歩行器(1)の変位データを測定するように構成された少なくとも1つの変位センサーと、
-前記制御モジュール(40)と
をさらに含み、
前記制御モジュール(40)は、
〇前記電子ハンドル(200)の前記センサーのそれぞれによって生成された前記データに基づいて、前記電子ハンドル(200)のそれぞれについて、前記ユーザーの手と前記ロボット歩行器(1)との間の前記相互作用の力の値を決定し、
〇測定された変位データに基づいて、前記ロボット歩行器(1)の変位速度の値を決定し、
〇前記電動化された車輪のそれぞれについて、
-前記力乗数係数の前記所定の値で補正された、前記ユーザーの手と前記ロボット歩行器(1)との間の前記相互作用の力の値、及び
-前記歩行補助調整係数の所定の値で補正された、前記ロボット歩行器(1)の前記変位速度の前記値、
に基づく増分値を計算する、
ようにさらに構成されている、
請求項1から11までのいずれか1項に記載のロボット歩行器(1)。 - 前記電子ハンドル(200)は、それに加えられる力の少なくとも2つの成分の測定を可能にするように配置されており、前記電子ハンドル(200)は、
-光ビームを放射することができる第1ダイオード(231)と、前記光ビームを受け取るように配置された第1レシーバー(232)とを含み、前記第1レシーバー(232)によって受け取られた光子の量に比例する電流を生成するように構成された第1光電セル(230)と、
-前記第1光電セル(230)に対するその位置に応じて、前記第1レシーバー(232)によって受け取られる光子の量を変更することができる第1閉塞要素(240)と、
-前記第1光電セル(230)及び前記第1閉塞要素(240)は、前記電子ハンドル(200)に加えられる前記力が、前記第1レシーバー(232)によって受け取られる前記光子の量の変更を引き起こすことができるように配置され、前記変更は、前記電子ハンドル(200)に加えられた前記力の第1成分(F1)に比例し、
-光ビームを放射することができる第2ダイオード(251)と、前記光ビームを受け取るように配置された第2レシーバー(252)とを含み、前記第2レシーバー(252)によって受け取られた光子の量に比例する電流を生成するように構成された第2光電セル(250)と、
-前記第2光電セル(250)に対するその位置に応じて、前記第2レシーバー(252)によって受け取られる光子の量を変更することができる第2閉塞要素(260)と、
-前記第2光電セル(250)及び前記第2閉塞要素(260)は、前記電子ハンドル(200)に加えられる力が、前記第2レシーバー(252)によって受け取られる光子の量の変更を引き起こすことができるように配置され、前記変更は、前記電子ハンドル(200)に加えられた前記力の第2成分(F2)に比例し、前記電子ハンドル(200)は、前記2つの計算された力の成分の前記値に基づいて前記モーターを制御するように構成されている、
を備える、
請求項1から12までのいずれか1項に記載のロボット歩行器(1)。 - 前記電子ハンドル(200)は、中央部分(210)及び外部ケーシング(220)を含み、前記電子ハンドル(200)は、前記歩行補助装置の前記コマンドに適合された前記電子ハンドル(200)に加えられた力が、前記中央部分(210)又は前記外部ケーシング(220)を少なくとも部分的に動かすことができ、好ましくは前記中央部分(210)を少なくとも部分的に動かすことができるように、配置されている、
請求項13に記載のロボット歩行器(1)。 - 前記第1光電セル(230)及び/又は前記第1閉塞要素(240)並びに前記第2光電セル(250)及び/又は前記第2閉塞要素(260)は、前記中央部分(210)に固定されている、
請求項14に記載のロボット歩行器(1)。 - 前記中央部分(210)は、埋込端(211-1,211-3)及び自由端(211-2,211-4)を備える少なくとも1つの埋込ビームを備え、前記自由端(211-2,211-4)は、前記加えられた力の前記第2成分(F2)の方向に沿った前記自由端の変位を許可する可動度を有する、
請求項14又は15に記載のロボット歩行器(1)。 - 歩行器の変位を監視するためのシステムであって、
-請求項1から16までのいずれか1項に記載のロボット歩行器(1)であって、前記歩行器に関連付けられたビーコンをさらに備えるロボット歩行器(1)と、
-信号を反射又は放射するように構成された少なくとも1つの独立したビーコンと、
を備え、
前記ロボット歩行器(1)は、前記歩行器に関連付けられた前記ビーコンと前記独立したビーコンとの間の距離が所定のしきい値未満であるとき、ブレーキを作動させるように構成されている、
システム。 - ロボット歩行器(1)からのユーザーの転倒を防止するための方法(300)であって、制御モジュール(40)によって実施されるステップであって、
-所与の瞬間に、前記ユーザーの転倒につながる可能性がある前記ロボット歩行器(1)のユーザーの自発的でない動きの指標を決定するステップ(110)と、
-前記所与の瞬間に、車輪(11a,11b,12)の少なくとも1つの、好ましくは少なくとも2つの車輪の、前の位置を識別するステップ(120)と、
-前記ロボット歩行器(1)を動かなくするための命令を変位モーター(20)に送信するステップ(130)と、
-前記車輪(11a,11b,12)の前記少なくとも1つの識別された前記所与の瞬間での前記前の位置を見つけるように、前記ロボット歩行器(1)を移動させる命令を前記変位モーター(20)に送信するステップ(140)と、
を含む、方法。
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