JP2023528601A - モバイルロボットの適合及び懸垂システム及び方法 - Google Patents

Abstract

外骨格システムは、ユーザの脚に結合されるように構成される脚部アクチュエータユニットを含む。脚部アクチュエータユニットは、回転可能な継手を介して回転可能に結合される上部アーム及び下部アームを含み、この回転可能な継手はユーザの膝に、上部アームが膝より上のユーザの大腿部の周りに結合されている状態で、かつ下部アームが膝より下のユーザの下腿部の周りに結合されている状態で、位置決めされるように構成される。上部アームは、第一大腿部カプラを含む第一カプラセットを介して膝より上の大腿部に結合されるように構成され、下部アームは、下腿部装具に関連付けられた１つ以上の下腿部カプラを含む第二カプラセットを介して膝より下の下腿部に結合されるように構成され、アクチュエータは、上部アームと下部アームとの間に延在し、アクチュエータは、上部アーム及び下部アームを動かすように構成可能である。【選択図】図７

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年５月２７日出願され、「ＰＯＷＥＲＥＤ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＵＳＥＲ ＭＯＢＩＬＩＴＹ ＡＮＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ」と題された、代理人整理番号０１１０４９６－０１０ＰＲ０に関する米国仮特許出願第６３／０３０，５８６号の非仮特許出願であり、その優先権を主張するものである。本出願は、その全体が、全ての目的のために、参照により本明細書に組み込まれるものとする。

本出願は、２０２０年７月３０日出願され、「ＰＯＷＥＲＥＤ ＤＥＶＩＣＥ ＴＯ ＢＥＮＥＦＩＴ Ａ ＷＥＡＲＥＲ ＤＵＲＩＮＧ ＴＡＣＴＩＣＡＬ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ」と題された、代理人整理番号０１１０４９６－０１１ＰＲ０に関する米国仮特許出願第６３／０５８，８２５号の非仮特許出願であり、その優先権を主張するものである。本出願は、その全体が、全ての目的のために、参照により本明細書に組み込まれるものとする。

本出願は、２０２０年１２月２２日出願され、「ＦＩＴ ＡＮＤ ＳＵＳＰＥＮＳＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ Ａ ＫＮＥＥ ＯＲＴＨＯＳＩＳ」と題された、代理人整理番号０１１０４９６－０１２ＰＲ０に関する米国仮特許出願第６３／１２９，０１０号の非仮特許出願であり、その優先権を主張するものである。本出願は、その全体が、全ての目的のために、参照により本明細書に組み込まれるものとする。

また、本出願は、本出願と同日に出願された、代理人整理番号０１１０４９６－０１０ＵＳ０、０１１０４９６－０１３ＵＳ０、０１１０４９６－０１４ＵＳ０、０１１０４９６－０１５ＵＳ０、０１１０４９６－０１６ＵＳ０、０１１０４９６－０１７ＵＳ０、それぞれ「ＰＯＷＥＲＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＵＳＥＲ ＭＯＢＩＬＩＴＹ ＡＮＤ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ」、「ＢＡＴＴＥＲＹ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ Ａ ＭＯＢＩＬＥ ＲＯＢＯＴ」、「ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ Ａ ＭＯＢＩＬＥ ＲＯＢＯＴ」、「ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＡＮＤ ＦＥＥＤＢＡＣＫ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ Ａ ＭＯＢＩＬＥ ＲＯＢＯＴ」、「ＤＡＴＡ ＬＯＧＧＩＮＧ ＡＮＤ ＴＨＩＲＤ－ＰＡＲＴＹ ＡＤＭＩＮＩＳＴＲＡＴＩＯＮ ＯＦ Ａ ＭＯＢＩＬＥ ＲＯＢＯＴ」及び「ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＸＯＳＫＥＬＥＴＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」と題され、それぞれ出願番号ＸＸ／ＹＹＹ，ＺＺＺ、ＸＸ／ＹＹＹ，ＺＺＺ、ＸＸ／ＹＹＹ，ＺＺＺ、ＸＸ／ＹＹＹ，ＺＺＺ、ＸＸ／ＹＹＹ，ＺＺＺ及びＸＸ／ＹＹＹ，ＺＺＺを含む米国非仮出願に関する。これらの出願は、それらの全体が、全ての目的のために参照により本明細書に援用されている。

ユーザが装着している外骨格システムの実施形態の例示的な図解である。 ユーザの１本の脚に結合された脚部作動ユニットの一実施形態の正面図である。 ユーザの脚に結合された図３の脚部作動ユニットの側面図である。 図３及び４の脚部作動ユニットの斜視図である。 外骨格システムの例示的な実施形態を示すブロック図である。 ユーザの右脚に結合された脚部アクチュエータユニットを含む外骨格システムの別の実施形態の背面図である。 図６の図解の一部の拡大図である。 図６及び７の外骨格システムの実施形態の側面図である。 図６～８の外骨格システムの正面図である。 図６～９に示されている脚部作動ユニットの斜視図である。 膝関節にまたがるストラップアセンブリを含むアクチュエータユニットの一実施形態の正面図を示す。 図１２のアクチュエータユニットの実施形態の側面図を示す。 一実施形態による、圧縮構成の空圧アクチュエータの側面図を示す。 膨張構成での図１３ａの空圧アクチュエータの側面図を示す。 別の実施形態による圧縮構成での空圧アクチュエータの側断面図を示す。 膨張構成での図１４ａの空圧アクチュエータの側断面図を示す。 別の実施形態による圧縮構成での空圧アクチュエータの上面図を示す。 膨張構成での図１５ａの空圧アクチュエータの上面図を示す。 一実施形態による空圧アクチュエータの拘束リブの上面図を示す。 別の実施形態による空圧アクチュエータのベローズの断面図を示す。 図１７ａの断面を示す膨張構成での図１７ａの空圧アクチュエータの側面図を示す。 平坦な材料の１つ以上の平面軸に沿って実質的に非伸長性であり、一方で他の方向には可撓性である、例示的な平坦な材料を示す。

図は縮尺通りに描かれていないことと、類似する構造または機能の要素は、一般に、全図を通して説明する目的のために同様の参照番号によって表されることとに留意されたい。また、図は、好ましい実施形態の説明を容易にすることだけを意図していることにも留意されたい。図は、説明される実施形態のすべての態様を示すものではなく、本開示の範囲を限定するものではない。

以下の本開示は、新規の外骨格デバイスの設計の例示的な実施形態も含む。様々な好ましい実施形態は、作動が統合されている脚装具、モバイル電源、及びリアルタイムにデバイスの出力挙動を決定する制御ユニットを含む。

様々な実施形態で存在する外骨格システムの構成要素は、トルクをユーザに伝える能力を組み込む、装着式の下肢の装具である。この構成要素の好ましい一実施形態は、ユーザの膝を支持するように構成される脚装具であり、この脚装具は、伸展方向内に補助トルクを与える膝関節全体での作動を有する。この実施形態は、一連のアタッチメントを介してユーザに連結することができ、これら一連のアタッチメントはユーザの靴の上のもの、膝より下のもの、及び大腿に沿ったものを含むことができる。この好ましい実施形態は、このタイプの脚装具をユーザの両脚の上に含むことができる。

本開示は、１つ以上の調節可能な流体アクチュエータを含む流体外骨格システムの例示的な実施形態を教示する。いくつかの好ましい実施形態は、人体の関節に適応させることができる構成で、多大なストロークの長さで様々な圧力レベルで動作できる流体アクチュエータを含む。

また、本開示は、ユーザの脚の上に装着されているデバイスを適合させ、懸垂することができる新規の適合アーキテクチャの例示的な実施形態を含む。本明細書で説明されるシステム及び方法は、レクリエーション、軍事、ファーストレスポンダ、またはヘルスを含むことができる様々な用途分野で、膝に補助的なトルクを与えるようにユーザの脚の上に装着される動力デバイス用の適合システムの開発への用途を含むことができる。これらの用途のそれぞれでは、様々な例において、ユーザの対象となる関節と相対的に位置し続ける必要があるシステムを身体の外部に装着する必要性が存在する。様々な実施形態の望ましい態様は、適合システムが、デバイスをユーザの脚に快適に拘束し続けることと、下向きの重力に抵抗することによってデバイスがユーザの脚から落下するのを確実に防止することとの両方であり得る。本開示は、それらのような適合システム及び方法の様々な実施形態、ならびにそれらの外骨格またはモバイルロボットへの統合を説明する。

一態様では、本開示は、適合システムが装具をユーザの上に保ち、対象となる関節とアライメントされるための様々な実施形態を開発して実装するための方法を教示する。１つの好ましい実施形態は、ユーザの膝とアライメントする下肢動力外骨格デバイスを添着するための適合システムを含む。この実施形態は、脚部装具構造体を脚に確実に固定するように設計されることができる。本開示全体を通じて、我々はそのような実施形態を議論のための１つの中心的な例として使用することに留意されたい。ただし、それは本発明の範囲または適用範囲を限定するものと見なされるべきではない。他の特定の実施形態は、受動的矯正装具、抵抗性カスタムメイド装具、または無動力レクリエーション機器を含むがこれらに限定されない、大きな価値を提供することができる。

いくつかの例の中心には、適合システムの一連の目的があり得る。適合システムのそのような目的の一例は、ユーザの脚に対して装具上の継手の並進運動を防ぐ（例えば、横断面での並進運動を防ぐ）ことであり得る。適合システムの別の目的の例は、通常の使用中に重力を受けて、装具が脚に垂れ下がらないようにする（例えば、矢状面で垂れないようにする）ことであり得る。これらの目的が、これらのデバイスの目標を代表するものであり、すべてのストラップの目標を完全に説明することを意図したものではなく、いくつかの例では一部のストラップの目標が存在しない可能性があることに留意されたい。他の実施形態は、装具がユーザの脚の周りで回転しないようにすることを含み得るが、これに限定されない。適合システムの様々な実施形態は、異なる目的を満たすという対象となる目標を有するが、それらは上記の目的のいずれか一方または両方を含むことができる。代替の実施形態は、特定の用途の要件として、任意の様々な追加の適合システムの目的を含むことができる。

好ましい実施形態は、アライメント目的及び懸垂目的の両方を解決することを対象とすることができる。そのような実施形態は、いくつかの例では、足首の真上の下腿に連結されたストラップを使用することができる。例えば、このストラップは、踝（足首で突出している骨）より上で、かつ腓腹筋の大部分より下に位置している、踝上部の位置内に堅く置かれていることができる。このストラップは、ユーザの脚の直径が狭い部分に置かれているように、堅く連結部で連結されることができる。一部の実施形態では、ユーザの足または地面と干渉するような足首より下に延出する設計の部分がないため、この連結方法は、他のシステムに勝るユニークな利点を提示することができる。いくつかの例では、靴への連結または靴への統合によって懸垂を提供する装具の必要性を回避することで、ユーザエクスペリエンスが向上し、靴の寿命が延び、履き物の多用途性がもたらされることができる。他の実施形態が、足首ストラップの位置の調整、踝上部ストラップの設計の調整、及び／または他の適切な懸垂またはストラップ構成に加えた踝上部ストラップの統合を含むことができることに留意されたい。それらのような例示的な変更は、以下でより詳細に説明されている。

本明細書で論じられるように、外骨格システム１００は、様々な適切な使用のために構成され得る。例えば、図１～３は、ユーザにより使用されている外骨格システム１００を示している。図１に示されているように、ユーザ１０１は両脚１０２の上に外骨格システム１００を装着することができる。図２及び３は、ユーザ１０１の片脚１０２に結合されたアクチュエータユニット１１０の正面図及び側面図を示し、図４は、ユーザ１０１が装着していないアクチュエータユニット１１０の側面図を示す。

図１の例に示されているように、外骨格システム１００は、ユーザの左右の脚１０２Ｌ、１０２Ｒにそれぞれ結合されている左右の脚部アクチュエータユニット１１０Ｌ、１１０Ｒを含むことができる。様々な実施形態では、左右の脚部アクチュエータユニット１１０Ｌ、１１０Ｒは実質的に互いの鏡像であることができる。

図１～４に示されているように、脚部アクチュエータユニット１１０は、継手１２５を介して回転可能に結合される上部アーム１１５及び下部アーム１２０を含むことができる。ベローズアクチュエータ１３０は、上部アーム１１５と下部アーム１２０との間に延在する。本明細書で論じられるように、１セット以上の空圧ライン１４５をベローズアクチュエータ１３０に結合して、ベローズアクチュエータ１３０から流体を注入すると、及び／または除去すると、ベローズアクチュエータ１３０が膨張して収縮し、硬直して柔軟になることができる。バックパック１５５は、ユーザ１０１によって装着されることができ、流体源、制御系、電源などのような外骨格システム１００の様々な構成要素を保持することができる。

図１～３に示されているように、脚部アクチュエータユニット１１０Ｌ、１１０Ｒは、それぞれユーザ１０１の脚１０２Ｌ、１０２Ｒの周りで、ユーザ１０１の膝１０３Ｌ、１０３Ｒに位置決めされている継手１２５を用いて結合されることができ、脚部アクチュエータユニット１１０Ｌ、１１０Ｒの上部アーム１１５は、１つ以上のカプラ１５０（例えば、脚１０２を囲むストラップ）を介して、ユーザ１０１の大腿部１０４Ｌ、１０４Ｒの周りに結合されることができる。脚部アクチュエータユニット１１０Ｌ、１１０Ｒの下部アーム１２０は、１つまたは複数のカプラ１５０を介して、ユーザ１０１の下腿部１０５Ｌ、１０５Ｒの周りに結合されることができる。

脚部アクチュエータユニット１１０の上部アーム１１５及び下部アーム１２０は、様々な適切な方法でユーザ１０１の脚１０２の周りに結合されることができる。例えば、図１～３は、脚部アクチュエータユニット１１０の上部アーム１１５及び下部アーム１２０及び継手１２５が、脚１０２の頂部１０４及び底部１０５の外側面（側面）に沿って結合される一例を示す。図１～３の例に示されるように、上部アーム１１５は２つのカプラ１５０を介して膝１０３より上の脚１０２の大腿部１０４に結合されることができ、下部アーム１２０は２つのカプラ１５０を介して膝１０３より下の脚１０２の下腿部１０５に結合されることができる。

具体的には、上部アーム１１５は、膝１０３より上の脚１０２の大腿部１０４に、第一カプラ１５０Ａ及び第二カプラ１５０Ｂを含む第一セットのカプラ２５０Ａを介して結合されることができる。第一カプラ１５０Ａ及び第二カプラ１５０Ｂのストラップ１５１が脚１０２の大腿部１０４の周りに延在している状態で、第一カプラ１５０Ａ及び第二カプラ１５０Ｂは、脚１０２の大腿部１０４の外側の上に配置された剛性プレートアセンブリ２１５によって接合されることができる。上部アーム１１５は脚１０２の大腿部１０４の外側の上でプレートアセンブリ２１５に結合されることができることで、上部アーム１１５が発生した力が脚１０２の大腿部１０４に伝達されることができる。

下部アーム１２０は、第三カプラ１５０Ｃ及び第四カプラ１５０Ｄを含む第二セットのカプラ２５０Ｂを介して、膝１０３より下の脚１０２の下腿部１０５に結合されることができる。カップリングブランチユニット２２０は、下部アーム１２０の遠位端部から延出してもよく、またはその遠位端部によって画定されてもよい。カップリングブランチユニット２２０は、第一ブランチ２２１を含むことができる。第一ブランチは、脚１０２の下腿部１０５上の外側位置から延出し、第一アタッチメント２２２が第三カプラ１５０Ｃとカップリングブランチユニット２２０の第一ブランチ２２１とに接合している状態で、膝１０３より下の下腿部１０５の前側（前方）の上にある第一アタッチメント２２２に対して、上向きで、かつ下腿部１０５の前側に向けて湾曲する。カップリングブランチユニット２２０は、第二ブランチ２２３を含むことができる。第二ブランチは、脚１０２の下腿部１０５上の外側位置から延出し、第二アタッチメント２２４が第四カプラ１５０Ｄとカップリングブランチユニット２２０の第二ブランチ２２３とを接合している状態で、膝１０３より下の下腿部１０５の後側（後方）の上にある第二アタッチメント２２４に対して、下向きで、かつ下腿部１０５の後側に湾曲する。

図１～３の例に示されているように、第四カプラ１５０Ｄは、ユーザの靴１９１を囲み、係合するように構成されることができる。例えば、第四カプラ１５０Ｄのストラップ１５１は、脚１０２単独の下腿部１０５と比較して直径が大きい靴１９１を第四カプラ１５０Ｄが囲むことを可能にするサイズのものであることができる。また、下部アーム１２０及び／またはカップリングブランチユニット２２０の長さは、脚部アクチュエータユニット１１０がユーザによって装着されるときに、第四カプラ１５０Ｄが脚１０２の下腿部１０５のセクションを囲むように、第四カプラ１５０Ｄが靴１９１の上に位置決めされるのに、短い長さのものではなく、十分な長さのものであることができる。

靴１９１への付装は、様々な実施形態にわたり変化することができる。一実施形態では、この付装は、可撓性ストラップによって達成されることができる。脚部アクチュエータユニット１１０とストラップとの間に所望の相対運動量で、可撓性ストラップが靴１９１の外周に巻装されることで、脚部アクチュエータユニット１１０が靴１９１に添着される。他の実施形態は、様々な自由度を制限するように機能することができるが、他の自由度では、脚部アクチュエータユニット１１０と靴１９１との間の所望の相対運動量を可能にする。そのような一実施形態は、靴１９１の背側に連結することで、デバイスと靴１９１との間の特異的な機械的連結を提供することができる機械的なクリップの使用を含むことができる。様々な実施形態は、機械的ねじ連結、剛性ストラップ、磁気結合、電磁結合、電気機械的結合、ユーザの靴内への挿入、剛性もしくは可撓性ケーブル、または靴への直接結合などという先に列挙された設計を含むことができるがこれらに限定されない。

外骨格システム１００の別の態様は、外骨格システム１００をユーザ１０１に固定するために使用されている適合部品であることができる。外骨格システム１００が身体１０１で著しくドリフトすることまたは不快感を生じさせることなく、ユーザ１０１と外骨格システム１００との間に力を効率的に伝える外骨格システム１００の適合に、様々な実施形態での外骨格システム１００の機能が大きく依存し得ることから、いくつかの実施形態では、外骨格システム１００の適合を向上させること、及び経時的にユーザへの外骨格システム１００の適合を監視することは、外骨格システム１００の機能全体に望ましいことがある。

様々な例では、異なるカプラ１５０は、異なる目的のために構成されることができ、主に力の伝達のためのカプラ１５０もあれば、外骨格システム１００のアタッチメントを身体１０１に固定するように構成されるカプラもあることができる。単一の膝系のための好ましい一実施形態では、ユーザ１０１の下腿１０５上に位置するカプラ１５０（例えば、カプラ１５０Ｃ、１５０Ｄの一方または両方）は、身体適合を対象とすることを意図するものであることができ、その結果、ユーザ１０１の身体に適合するように可撓性で、かつ柔軟なままであることができる。代替に、この実施形態では、脚１０２の大腿部１０４上のユーザの大腿の前面に添着するカプラ１５０（例えば、カプラ１５０Ａ、１５０Ｂの一方または両方）は、伝動装置の必要性を対象とすることを意図するものであることができ、残りのカプラ１５０（例えば、カプラ１５０Ｃ、１５０Ｄのうちの一方または両方）よりも身体への堅い付装を有することができる。様々な実施形態は、様々なストラップまたはカップリング構成を用いることができ、これらの実施形態は、任意の様々な適したストラップ、カップリングなどを含むまで拡大させることができ、カップリング構成の類似した２セットは、これらの異なる必要性を満たすことを意図するものである。

場合によっては、継手１２５の設計は、ユーザ上での外骨格システム１００の適合度を向上させることができる。一実施形態では、片膝の脚部アクチュエータユニット１１０の継手１２５は、膝関節の生理機能に関する一部の逸脱を有する単軸継手を使用するように設計されることができる。別の実施形態は、ヒトの膝関節の運動により良く適合する多軸膝継手を使用して、いくつかの例では、非常に良く適合した脚部アクチュエータユニット１１０と望ましく対にされることができる。継手１２５の様々な実施形態は、ボールアンドソケット継手、四節リンク機構などの上記で列挙された例示的な要素を含むことができるが、これらに限定されない。

いくつかの実施形態は、下腿１０５での内反または外反の角度内の解剖学的な多様性に適合した調節を含むことができる。好ましい一実施形態は、ユーザ１０１の膝１０３の関節にまたがるクロスストラップの形態で脚部アクチュエータユニット１１０に組み込まれている調節を含み、クロスストラップが締着されることができると、前頭面内の膝関節にわたり、公称静止角度を変えるモーメントが与えられることができる。様々な実施形態は、以下の、継手１２５の動作角度を変えるように継手１２５にまたがるストラップ、継手１２５の角度を変えるように調節されることができるねじを含む機械的アセンブリ、ユーザ１０１のために継手１２５のデフォルト角度を慎重に変えるように脚部アクチュエータユニット１１０に追加され得る機械的インサートなどを含むことができるが、これらに限定されない。

様々な実施形態では、脚部アクチュエータユニット１１０は、脚１０２上で垂下したままであり、膝１０３の関節と適切に位置決めされたままであるように構成されることができる。一実施形態では、靴１９１に関連するカプラ１５０（例えば、カプラ１５０Ｄ）は、脚部アクチュエータユニット１１０に垂直方向の保定力を与えることができる。別の実施形態は、ユーザ１０１の下腿１０５上に位置決めされているカプラ１５０（例えば、カプラ１５０Ｃ、１５０Ｄの一方または両方）を使用して、ユーザ１０１の腓腹上で反発させることによって、脚部アクチュエータユニット１１０上に垂直方向の力を与える。様々な実施形態は、以下の、カプラ１５０（例えば、カプラ１５０Ｄ）を介して靴上に、または前述された別の実施形態の靴アタッチメント上に伝達される支持力、電子及び／または流体ケーブルアセンブリを介して伝達される支持力、腰ベルトへの連結を介して伝達される支持力、バックパック１５５、または外骨格デバイス５１０及び／または空圧システム５２０（図５を参照）用の他のハウジングを介して伝達される支持力、ストラップまたはハーネスを介してユーザ１０１の肩に伝達される支持力などを含むことができるが、これらに限定されない。

様々な実施形態では、脚部アクチュエータユニット１１０は、脚１０２に限られた数のアタッチメントを用いて、ユーザの脚１０２から離隔されることができる。例えば、いくつかの実施形態では、脚部アクチュエータユニット１１０は、ユーザ１０１の脚１０２に対して３つのアタッチメントからなること、またはそれらから本質的になることができる（つまり、第一及び第二アタッチメント２２２、２２４及び２１５を介して）。様々な実施形態では、脚部アクチュエータユニット１１０の下腿部１０５への結合は、下腿部１０５の前側及び後側にある第一及び第二アタッチメントからなること、またはそれから本質的になることができる。様々な実施形態では、脚部アクチュエータユニット１１０の大腿部１０４への結合は、単一外側カップリングからなること、またはそれから本質的になることができ、この単一外側カップリングは、１つ以上のカプラ１５０（例えば、図１～４に示されるような２つのカプラ１５０Ａ、１５０Ｂ）に関連付けられることができる。様々な実施形態では、そのような構成は、被験体の活動中の使用に特異的な力伝達に基づいていることが望ましい場合がある。したがって、様々な実施形態でのユーザ１０１の脚１０２へのアタッチメントまたはカップリングの数及び位置は、単一設計の選択ではなく、１つ以上の選択された標的のユーザ活動に対して特異的に選択されることができる。

図６～１０を参照すると、外骨格システム１００の別の実施形態が示されている。この例示的な実施形態では、外骨格システム１００は、単一の右脚部アクチュエータユニット１１０を含むが、この例示的な実施形態が左右のアクチュエータユニット１１０Ｌ、１１０Ｒの両方、または左のアクチュエータユニット１１０Ｌのみを有する外骨格システム１００に拡張されることができることが明らかであろう。したがって、図６～１０の例は、限定として解釈されるべきではなく、さらなる実施形態では、任意の適切な要素が適切な複数で存在すること、存在しないこと、他の実施形態（例えば、図１～４）の要素と交換されることなどができる。

図６～１０に示されているように、脚部アクチュエータユニット１１０は、継手１２５を介して回転可能に結合される上部アーム１１５及び下部アーム１２０を含むことができる。ベローズアクチュエータ１３０は、上部アーム１１５と下部アーム１２０との間に延在する。本明細書で論じられるように、１セット以上の空圧ライン１４５をベローズアクチュエータ１３０に結合して、ベローズアクチュエータ１３０から流体を注入すると、及び／または除去すると、ベローズアクチュエータ１３０が膨張して収縮し、硬直して柔軟になることができる。バックパック１５５は、ユーザ１０１によって装着されることができ（図６、８及び９を参照）、本明細書に説明されるような流体源、制御系、電源、外骨格デバイス、空圧システムなどのような外骨格システム１００の様々な構成要素を保持することができる。

図６～９に示されているように、脚部アクチュエータユニット１１０は、ユーザ１０１の右脚の周りで、ユーザ１０１の右膝１０３Ｒに位置決めされている継手１２５を用いて結合されることができ（図１～３のユーザ１０１の身体部位のラベル付けを参照）、脚部アクチュエータユニット１１０Ｒの上部アーム１１５は、１つ以上のカプラ１５０（例えば、脚１０２を囲むストラップ）を介して、ユーザ１０１の大腿部１０４Ｒの周りに結合されていることができる。脚部アクチュエータユニット１１０の下部アーム１２０は、１つまたは複数のカプラ１５０を介して、ユーザ１０１の右の下腿部１０５Ｒの周りに結合されることができる。

脚部アクチュエータユニット１１０の上部アーム１１５及び下部アーム１２０は、様々な適切な方法でユーザ１０１の脚１０２の周りに結合されることができる。例えば、図６～９は、脚部アクチュエータユニット１１０の上部アーム１１５及び下部アーム１２０及び継手１２５が、脚１０２の頂部１０４及び底部１０５の側面（側部）に沿って結合される一例を示す。図６～９の例に示されるように、上部アーム１１５は１つのカプラ１５０を介して膝１０３より上の脚１０２の大腿部１０４に結合されることができ、下部アーム１２０は２つのカプラ１５０を介して膝１０３より下の脚１０２の下腿部１０５に結合されることができる。

具体的には、上部アーム１１５は、膝１０３より上の脚１０２の大腿部１０４に第一大腿部カプラ１５０Ａを介して結合されることができる。第一大腿部カプラ１５０Ａは、脚１０２の大腿部１０４の外側に配置されてそれを係合する剛性の大腿部装具６１５と関連付けられることができ、第一大腿部カプラ１５０Ａのストラップは、脚１０２の大腿部１０４の周りに延在することができる。上部アーム１１５は脚１０２の大腿部１０４の外側の上で剛性の大腿部装具６１５に結合されることができることで、上部アーム１１５が発生した力は、脚１０２の大腿部１０４に伝達されることができる。

下部アーム１２０は、第一及び第二下腿部カプラ１５０Ｃ、１５０Ｄを含む第二セットのカプラ６５０を介して、膝１０３より下の脚１０２の下腿部１０５に結合されることができる。第一及び第二下腿部カプラ１５０Ｃ、１５０Ｄは、脚１０２の下腿部１０５の外側に配置され、それを係合する剛性の下腿部装具６２０に関連付けられることができる。下部アーム１２０は脚１０２の下腿部１０５の外側の上で剛性の下腿部装具６２０に結合されることができることで、下部アーム１２０が発生した力は、脚１０２の下腿部１０５に伝達されることができる。剛性の下腿部装具６２０は、脚１０２の下腿部１０５上の外側位置での下部アーム１２０との結合から下向きに延出することができ、剛性の下腿部装具６２０の一部は、下腿部１０５の後側（背面）に向かいアタッチメント６２２、６２４まで湾曲していることができ、これらのアタッチメントは、第一及び第二下腿部カプラ１５０Ｃ、１５０Ｄのうちの１つ以上の部分を剛性の下腿部装具６２０に結合する。

第一下腿部カプラ１５０Ｃは、腓腹部カップリングアセンブリ６３０を含むことができ、この腓腹部カップリングアセンブリは、第一、第二、及び第三腓腹ストラップ６３４、６３６、６３８を介して剛性の下腿部装具６２０に結合される腓腹部装具６３２を含む。例えば、図６及び７の例に示されるように、第一及び第二腓腹ストラップ６３４、６３６は、剛性の下腿部装具６２０の内面から、剛性の下腿部装具６２０の上部の対向する外側から水平方向に延出することができる。第三腓腹ストラップ６３８は、剛性の下腿部装具６２０の内面から、剛性の下腿部装具６２０の後側の下部から垂直方向に延出することができ、第三腓腹ストラップ６３８は、第一セットの１つ以上のアタッチメント６２２を介して剛性の下腿部装具６２０に結合される。様々な実施形態では、腓腹部装具６３２は、剛性または可撓性の要素であることができ、織物、プラスチック、炭素繊維などの材料を含むことができる。

腓腹ストラップ６３４、６３６、６３８は、様々な適切な方法で構成されることができ、腓腹ストラップ６３４、６３６、６３８を締めること、緩めること、延ばすこと、短くすることなどを可能にする、様々な適切な機構を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、第一及び第二腓腹ストラップ６３４、６３６は、第二腓腹ストラップ６３４、６３６を締めること、緩めること、延ばすこと、短くすることなどを可能にする、フックアンドループテープ（例えば、Ｖｅｌｃｒｏ）を含む。いくつかの実施形態では、第三腓腹ストラップ６３８は、第三腓腹ストラップ６３８を締めること、緩めること、延ばすこと、短くすることなどを可能にする、ストラップシンチなどを含むことができる。

第二下腿部カプラ１５０Ｄは、カフ６４２を含む足首カップリングアセンブリ６４０を含むことができ、このカフは、ユーザ１０１の足首より上の下腿部１０５の周りに延在し、これを取り囲み、足首ストラップ６４４を介して保持される。カフ６４２は、カフ６４２から垂直方向に延出する１つ以上のカップリングタブ６４６を介して剛性の下腿部装具６２０に結合されることができ、１つ以上のカップリングタブ６４６は、剛性の下腿部装具６２０の内面上の第二セットの１つ以上のアタッチメント６２４を介して剛性の下腿部装具６２０に結合されることができる。足首ストラップ６４４は、足首ストラップを締めること、緩めること、延ばすこと、短くすることなどを可能にする、様々な適切な要素（例えば、フックアンドループテープ、ストラップシンチなど）を含むことができる。

様々な実施形態では、剛性の大腿部及び下腿部の装具６１５、６２０は、プラスチック、炭素繊維、金属、木材などの様々な適切な材料から作製されることができる。本明細書で説明されるように、いくつかの実施形態では、大腿部及び／または下腿部の装具６１５、６２０は、ユーザ１０１の脚１０２の輪郭に適合するように形成されることができ、この形成は、ユーザ１０１の脚１０２を係合する大腿部及び／または下腿部の装具６１５、６２０の表面積を最大にすることなどでユーザ１０１の快適さを高めるために望ましいことがある。いくつかの例では、大腿部及び／または下腿部の装具６１５、６２０は、所与のユーザ１０１専用に形成されることができ、この形成は、ユーザの身体部位への成形、ユーザの身体のスキャン、及びそのようなスキャンデータから大腿部及び／または下腿部の装具６１５、６２０の生成などを含み得る。

いくつかの実施形態では、ユーザ１０１の脚１０２（または他の身体部位）上の１つ以上の作動ユニット１１０のアライメント及び懸垂は、いくつかの例では、ユーザ１０１の足首の直上の下腿部１０５に連結されたストラップを介して達成されることができる。例えば、そのようなストラップは、踝（足首で突出している骨）より上で、かつ腓腹筋の大部分より下に位置している、踝上部の位置内に堅く置かれていることができる。そのようなストラップは、ユーザの脚１０２の直径が狭い部分に置かれているように、堅く連結部で連結されることができる。例えば、そのような方法で、図１～４及び図６～１０のカプラ１５０Ｄ及び／または図６～１０の足首カップリングアセンブリ６４０が構成されることができる。そのような連結方法は、いくつかの例では、ユーザ１０１の足首より下に延出して、ユーザの足、地面、または踝より下の領域と境界を接するアクチュエータユニット１１０の部分を含まない（または少なくともカップリングのために使用される実質的な部分がない）ことによって有益であり得る。

様々な例では、靴への連結または靴への統合によって支持及び／または懸垂を提供するアクチュエータユニット１１０の必要性を回避することで、ユーザエクスペリエンスが向上し、靴の寿命が延び、履き物の多用途性がもたらされることができる。他の実施形態が、そのような足首ストラップの位置の調整、踝上部ストラップの設計の調整、または他の適切な懸垂もしくはストラップ構成に加えた踝上部ストラップの統合を含むことができることに留意されたい。それらのような例示的な変更は、より詳細に本明細書では説明されている。

踝上部ストラップの１つの構成要素は、可撓性、剛性、または半剛性ストラップ（例えば、カフ６４２）と、剛性装具（例えば、下腿部装具６２０）の構造体との間のアタッチメントであり得る。踝上部ストラップを剛性装具に付装するのに適切な様々な方法があり、それぞれが様々な実施形態においてユニークな利点を示すことができる。一実施形態では、ストラップは、一点連結部（例えば、単一のタブ６４６）を介して剛性装具構造体に連結されることができる。様々な例では、そのような連結部は、剛性装具に対するストラップの並進運動に抵抗を与えるように構成されることができるが、ストラップ（ユーザに堅く添着されることができる）と装具構造体との間の回転運動に抵抗を導入しない場合がある。別の実施形態では、踝上部ストラップを支持するインタフェース材料は、装具構造体より実質的に剛性が低くてもよく、インタフェース材料は、いくつかの例では、インタフェース材料が左右交互及び回転運動を可能にしながら、垂直方向に指向された力をデバイスの剛性装具構造体に伝達することができるように構成されてもよい。

一例として図６～１０の実施形態を使用すると、半剛性カフ６４２は１つ以上のタブ６４６を介して剛性下腿部装具６２０に結合されることができ、これら１つ以上のタブは、１つ以上のタブ６４６のそれぞれの剛性下腿部装具６２０の間のカップリング軸に沿って非伸長性であるが、タブ６４６はそのようなカップリング軸の周りで可撓性である。例えば、一実施形態では、１つ以上のタブ６４６は、平坦で細長いものであり、平坦で細長いタブ（複数可）６４６の長さに沿って非伸長性であるプラスチックまたは炭素繊維などの材料から作製されることができるが、１つ以上のタブ６４６は、タブ６４６の長さの周りでカール、屈曲、回転、または曲げを行い、ユーザの脚の左右交互及び／または回転運動を提供するように、１つ以上のタブ６４６が可撓性であり、上にあるような厚さのものであり得る。

このように、そのような実施形態の構造体は、それぞれの要素の間（例えば、剛性下腿部装具６２０とカフ６４２との間）の並進運動を遮断するが、足首及びその周りでの運動だけでなく衣類及び履き物でのばらつきにも対応することができるという目的を達成するように構成され得る。いくつかの実施形態では、足首ストラップは、２つ以上の垂直方向にアライメントされたアタッチメント点を介して剛性装具構造体に連結されることができる。例えば、図６～１０の例に示されるように、カフ６４２は、垂直方向にアライメントされたアタッチメント６２４のそれぞれのセットを備えた第一及び第二タブ６４６を介して、剛性下腿部装具６２０に結合されることができる。

そのようなアタッチメント（例えば、１つ以上のアタッチメント６２４を介して）は、いくつかの例では、すべての軸での並進運動に対する抵抗を与え、矢状面にのみ回転に対する抵抗を生じることができる。様々な関連する実施形態が存在し、上記に示された例によって限定されるべきではない。これらは、３つのデカルト方向のいずれか、または３つの回転方向のいずれかでの運動に対する抵抗を生じるアタッチメント方法の任意の組み合わせを含むが、これに限定されない。また、いくつかの実施形態は、以下のタイプの抵抗、すべての運動をロックすること、機械的に抵抗された運動、自由運動、運動に対する実質的に非線形の抵抗、運動に対する選択的に動力を与えられた抵抗などのうちの１つ以上を選択することができるが、これらに限定されない。

様々な実施形態では、踝上部ストラップの位置は、適合システムの全体的な機能にとって重要であることができる。例えば、いくつかの実施形態では、足首ストラップが、腓腹より下で、かつ足首の踝より上に位置しているユーザの脚の最小直径位置またはその近くに位置していることが望ましい場合がある。ユーザの脚のこの部分は、様々な例では、３つのデカルト軸の一部またはすべて、及び３つの回転軸の一部またはすべてでの運動に抵抗するのを助けるために、一部またはすべての方向での接触力に対して確実で快適な反作用を与える可能性があり得る。ユーザの脚の上下の位置には個々のユーザによってばらつきがあり得るが、いくつかの例では、足首ストラップが非常に高い位置にあることでユーザの腓腹の外周がストラップの直径を決定しているため、または足首ストラップが非常に低い位置にあることでストラップからの圧力が踝に伝達されているため、機能性が低下し始める。

いくつかの例での一部のユーザには、これにより、厳密には限定されないが、理想の位置から１インチ上または下に近い位置の可撓性の範囲が得られることができる。様々な例では、足首ストラップが脚の下の方の位置にありすぎる場合、圧点が敏感な組織上にあることにより、ユーザが痛みを受けるという不具合のモダリティがあり得る。例えば、いくつかの実施形態では、足首ストラップが脚の上の方の位置にありすぎる場合、不具合モードは、足首ストラップが脚を滑って、ユーザの下腿のより小さい直径の部分に落ちることであり得る。

いくつかの実施形態での踝上部足首ストラップの別の構成要素は、ストラップ自体の機械的設計を含むことができる。好ましい一実施形態では、足首ストラップは実質的に非伸長性の材料で構築されることができると、足首ストラップは、ユーザの脚と、足首ストラップが連結される剛性装具との間に生じる相対運動が多くなることなく、足首ストラップが対象とする負荷を伝達することができる。いくつかの例では、足首ストラップが半剛性材料から構築されることができると、脚部アクチュエータユニット１１０は、足首ストラップによって生じた接触負荷をユーザの脚の外周部の周りに分散させることが可能になる。これらの力を分配させることは、痛みを減らし、快適さを増すなどの試みの中で、ユーザが受ける接触圧力を低減させるという利点を有することができる。また、半剛性足首ストラップ材料の使用により、様々な実施形態では、可動域の広い挙動中に利点がもたらされることがある。いくつかの例では、踝上部のセグメントの直径を含む、ユーザの脚の幾何学的形状は、運動学的拘束と筋肉の関与との両方により、可動域全体で変化することができる。様々な実施形態での半剛性インタフェースを設けることにより、足首ストラップは、過度の拘束による剛性装具部材とユーザとの間の運動学的ミスマッチを回避することができる場合がある。

力の分配をさらに対象とするために、いくつかの実施形態では、足首ストラップが接触パッドを含むことができると、剛性装具部材は、ユーザの特異的な身体領域を標的にして接触力を局在させることが可能になる。いくつかの実施形態では、これは、足首ストラップが腱の位置などのユニークに敏感な領域内で脚とほとんど接触しないような所望の接触圧力の位置で足首ストラップにパッドを含むことによって達成されることができる。足首ストラップの設計には多くの変形があり、上記の説明は決して限定的なものと見なされるべきではない。さらなる代替の実施形態は、完全に剛性材料から構築されたストラップと、完全にコンプライアンスな材料から構築されたストラップと、部分的に伸長性材料から構築されたストラップと、有意に非線形の伸長性の特性を有するストラップと、圧力分配領域を広げるように設計された半剛性もしくは剛性インタフェースカフを通過する、またはその他の方法で支持するストラップと、潜在的に不快な領域に直接追加されることでそれらの位置での接触圧力を低減させるパッドを備えたストラップとを含むことができるが、これらに限定されない。

いくつかの実施形態では、他の適切な適合及び／または懸垂技術と共に、踝上部ストラップを統合することが望ましい場合がある。一実施形態では、踝上部ストラップは、ユーザの下腿及び大腿に沿って配された周方向カップリングストラップ（例えば、図１～４のカップリング１５０Ａ、１５０Ｂまたは図６～１０のカップリング１５０Ａなど）と共にユーザの脚に連結されることができる。別の実施形態では、ユーザの脚の上の脚部アクチュエータユニット１１０の懸垂を補助するように追加の垂直方向の力を加える試みの中で、踝上部ストラップは、剛性装具部材の接地部分と共に組み込まれることができる。他の実施形態は、ＡＦＯ（短下肢装具）の統合、ユーザのベルトまで連結する殿部ストラップの統合、肩へのサスペンダの統合、及び／または垂直方向の懸垂のためにクロスボディ殿部ストラップの統合を含むことができるが、これらに限定されない。

いくつかの実施形態の別の設計の構成要素は、より多くのユーザに合うように踝上部ストラップの位置を変えるために、１つ以上の調整要素を含むことができる。好ましい一実施形態では、それらのような調整要素が、ユーザの下腿にアライメントされることができる脚部作動ユニット１１０の剛性装具構成要素に統合されることができると、１回以上の調整により、操作者は、ユーザの膝に対する踝上部ストラップ間の距離を調整することが可能になる。それらのような１つ以上の調整要素により、デバイスサイズの小さい集成物は、広範囲のユーザのサイズ要件を十分に満たすことが可能になる。別の実施形態では、この調整は、剛性の機械的構造体内で調整が必要とされないように、半剛性の踝上部ストラップ自体の設計において考慮されることができる。調整要素の統合のために多数の他の実施形態があり、すべての特定のデバイスに必要な調整の範囲を軽減するサイズの使用、テレスコーピングまたは膨張可能なデバイス構成要素の使用、ユーザ間の機械的な差異に対応するためのカスタムサイズのインタフェース構成要素の使用などを含むことができるが、これらに限定されない。

いくつかの例の場合、含まれている調整要素は、個々のユーザすべての適切な適合に対応するには十分ではない場合がある。一例では、外骨格デバイス１００は、脚の前後にある腱の周りの接触圧力からの痛みに対してユニークな敏感性を有するユーザの脚に適合されている。このユーザに適切に適合させるには、足首ストラップが追加の変更を支援して、この例のユーザが必要とするユニークな圧力プロファイルに対応することが望ましい場合がある。そのような場合、１つ以上の脚部アクチュエータユニット１１０に特大のパッドを適合させて、半剛性足首ストラップの有効直径を人為的に大きくすることができる。

様々な例では、これにより、足首ストラップがユーザの脚の前部または後部にまったく接触しないことが可能になると、ユーザの皮膚の敏感な部分を介して伝達される接触力がなくなり得る、または最小になり得る。このような一実施形態の利点は、それにより、いくつかの例では、剛性があり得、より高価であり得る１つ以上の脚部作動ユニット１１０の主要構造に対する追加の変更を必要とすることなく、対処可能なユーザの範囲を広げることが可能になる。別の実施形態では、足首ストラップの一部が熱成形可能な材料から構築されることができると、専門職従事者は、関心のある領域での圧力を軽減するように足首ストラップの半剛性部分を成形することが可能になる。様々な他の実施形態が存在し、本開示は、上記に列挙された例だけに限定されると解釈されるべきではない。

本明細書で説明されるように、適合構成要素を使用して、外骨格システム１００の１つ以上の作動ユニット１１０をユーザ１０１に固定する。いくつかの実施形態では、外骨格システム１００の機能は、１つ以上の作動ユニット１１０が身体上で著しくドリフトすることなく、または不快にすることなく、ユーザ１０１の身体と１つ以上の作動ユニット１１０との間で力を効率的に伝達するために、１つ以上の作動ユニット１１０の適合に大きく依存することができる。この目的のために、様々な例では、１つ以上の作動ユニット１１０の適合度を向上させ、ユーザの身体上での１つ以上の作動ユニット１１０の適合度を経時的に監視するという試みは、外骨格システム１００の全体的な機能にとって望ましいものであり得る。

いくつかの例での外骨格システム１００の全体的な機能を向上させることができる、１つ以上の作動ユニット１１０をユーザの身体に適合させる１つの態様は、異なるストラップが１つ以上の作動ユニット１１０での異なる必要性を満たすことが多く、一部のストラップが力の伝達に焦点を当てており、他のストラップが１つ以上の作動ユニット１１０をユーザの身体に確実に付装することに向けて合わされていることを認識することであり得る。単一の膝系のための１つの好ましい例示的な実施形態では、ユーザの下腿１０５上に位置する１つ以上のストラップ（例えば、ストラップ１５０Ｃ及び／または１５０Ｄ）は、身体適合を対象とすることを意図するものであることができ、その結果、ユーザの身体に適合するように可撓性で、かつコンプライアンスなままであることができる。いくつかの実施形態では、ユーザの大腿または上腿１０４の前部に添着する１つ以上のストラップ（例えば、ストラップ１５０Ａ及び／または１５０Ｂ）は、伝動装置の必要性を対象とするように構成されることができ、他のストラップよりもはるかに堅くすることができる。様々な実施形態は、様々な適切なストラップ構成を用いることができ、それらのような実施形態は、任意の適切な様々なストラップを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態は、これらの異なる必要性を満たすことを意図したストラップ構成の平行な２セットを含むことができる。

いくつかの実施形態では、アクチュエータユニット１１０の継手１２５の設計は、ユーザの身体上での脚部作動ユニット１１０の適合度を向上させるために重要であり得る。例示的な一実施形態では、片膝用アクチュエータユニット１１０の継手１２５は、ユーザの膝関節１０３の生理機能に関する一部の逸脱を有する単軸継手を使用するように設計されることができる。例示的な別の実施形態は、ヒトの膝関節１０３の運動により良く適合する多軸膝継手１２５を使用し得、いくつかの例では、非常に良く適合したアクチュエータユニット１１０と望ましく対にされることができる。脚部作動ユニット１１０の継手１２５の様々な実施形態は、ボールアンドソケット継手、四節リンク機構などを含むことができる。

様々な実施形態における適合構成要素の別の態様は、ユーザ１０１の母集団間のばらつきを考慮するための全体的な適合戦略であり得る。様々な好ましい実施形態は、所望のユーザの広範囲の体形及びサイズをサポートするために現場で調整されることができる単一サイズの脚部作動ユニット１１０を提供することによって、そのようなばらつきに対応することができる。いくつかの例におけるそのような実施形態は、すべてのユーザに理想的な適合を提供できない可能性があるが、十分に多数のユーザに許容可能な適合を提供することができ、これは望ましいことである。別の実施形態は、対象となるユーザセグメントのより小さい範囲のばらつきに、よりよく対応するように設計されている、異なるサイズ（例えば、作動ユニット１１０）の小さい範囲を含むことができる。さらなる実施形態は、特定のユーザ及び／またはユーザの身体の詳細な理解を使用して、その単一の特定のユーザ専用に合わせている１つ以上のアクチュエータユニット１１０の適合を生成することができる。そのような実施形態は、いくつかの例では、３Ｄスキャンソフトウェアの使用を通じてこれを達成することができ、この３Ｄスキャンソフトウェアは、ユーザの脚をスキャンし、個々のユーザの脚に適合させるのに専用に設計されている作動ユニット１１０の１つ以上の構成要素（例えば、剛性装具６１５、６２０、腓腹装具６３２、ストラップ１５０など）の製造を可能にする。

いくつかの実施形態において望ましい適合構成要素の一態様は、ユーザ１０１の下腿１０５での内反角度または外反角度内の解剖学的ばらつきのための調整要素を含むことであり得る。例えば、好ましい一実施形態は、ユーザ１０１の膝関節１０３にまたがるクロスストラップを備える作動ユニット１１０の調整要素を含み、このクロスストラップ（例えば、Ｖｅｌｃｒｏ、ストラップシンチなど）を締めて、前額面内のユーザ１０１の膝関節１０３にわたりモーメントを与えることができると、ユーザの脚の上の作動ユニット１１０の公称静止角度を変化させることができる。様々な実施形態は、以下の、ユーザ１０１の脚の上の作動ユニット１１０の動作角度を変えるようにユーザの膝関節１０３にまたがるストラップと、ユーザの脚の上の作動ユニット１１０の動作角度を変えるように調節されることができるねじを含む機械的アセンブリと、ユーザの脚の上の作動ユニット１１０のデフォルトの動作角度を変えるように作動ユニット１１０に追加され得る機械的インサートとのうちの１つ以上を含むことができるが、これらに限定されない。

例えば、図１１及び１２は、膝関節にまたがるストラップアセンブリ１１００を備えるアクチュエータユニット１１０の実施形態の正面図及び側面図をそれぞれが示し、このストラップアセンブリは、第一端部ではユーザ１０１の大腿１０４の外側の上にある剛性大腿部装具６１５に結合され、この剛性大腿部装具は、膝１０３の頂部を越えて下向きかつ内側に延在し、下腿部１０５の背側の上の第三カプラ１５０Ｃに結合する。膝関節にまたがるストラップアセンブリ１１００はストラップ１１０２及び１つ以上のストラップカプラ１１０４を含むことで、膝関節にまたがるストラップアセンブリ１１００（例えば、Ｖｅｌｃｒｏ、ストラップシンチ、クリップ、バックルなど）は、締められて緩められ、前額面内のユーザ１０１の膝関節１０３にわたりモーメントを与えることが可能になると、ユーザ１０１の脚１０２の上の作動ユニット１１０の公称静止角度が変化することができる。

１つ以上の脚部作動ユニット１１０が、ユーザの肢の上で垂直方向に懸垂されたままになり、関心のある関節（例えば、膝関節１０３）に適切に位置決めされたままになる機能は、適合構成要素の別の望ましい態様であり得る。一実施形態は、脚部作動ユニット１１０に垂直方向の保定力を与える足首アタッチメント（例えば、カプラ１５０Ｄ、足首カップリングアセンブリ６４０、踝上部足首ストラップなど）を含むことができる。別の実施形態は、ユーザ１０１の腓腹の上に（例えば、カプラ１５０Ｃ、腓腹カップリングアセンブリ６３０などを）懸垂することによって、ストラップが脚部作動ユニット１１０の上に垂直方向の力をかけることができるように、ユーザの下腿１０５の上に位置決めされたストラップを含むことができる。

様々な実施形態は、以下の、足首の上のストラップを介して伝達される支持力と、電子及び／または流体ケーブルアセンブリ（例えば、ライン１４５）を介して伝達される支持力と、腰ベルトへの連結を介して伝達される支持力と、電源構成要素（例えば、電源システム５１６）に機械的連結部を介して伝達される支持力と、ストラップまたはハーネスを介してユーザの肩に伝達される支持力と、骨盤の腸骨稜の上に負荷をかけるようにユーザの反対側の殿部に伝達される支持力のうちの１つ以上を含むことができるが、これらに限定されない。

いくつかの実施形態では、理想的な動作及びパフォーマンスを可能にするために、ユーザの脚１０２の上での１つ以上の脚部アクチュエータユニット１１０の適切な適合を検証することが望ましい場合がある。一実施形態は、アクチュエータユニット１１０の適合が許容可能な公差内または外のどこにあるか（すなわち、脚１０２上のアクチュエータユニット１１０の適合が適しているかどうか）を決定するために、脚部アクチュエータユニット１１０を装着した状態でユーザの脚１０２まで保持されることができる外部適合ジグを含むことができる。様々な実施形態では、そのような機械ジグは、１つ以上のアクチュエータユニット１１０の最初の装着時に、または外骨格システム１００の使用全体を通して定期的に使用されることができる。様々な実施形態は、以下の、外部機械ジグ、適切な適合を識別するためにシステムのパフォーマンスを観察するソフトウェア、ユーザの上の１つ以上のアクチュエータユニット１１０の画像を分析する目視検査ツール、レーザ誘導適合システムなどのうちの１つ以上を含むが、これらに限定されない。

いくつかの例では（例えば、戦術的シナリオでは）、外骨格システム１００のユーザが外骨格システム１００を迅速に脱ぐ（例えば、脚部アクチュエータユニット１１０Ｌ、１１０Ｒが、損傷を受けた場合、電力を使い果たした場合、ミッションで必要とされなくなった場合、不具合を起こした場合、またはその他のユーザの安全性もしくは快適性に影響した場合、それらのようなアクチュエータユニットの一方または両方を迅速に取り外す）ことができることが望ましい場合がある。いくつかの実施形態はクイックドオフ特徴を含むことができることで、ユーザは、外骨格システム１００またはそれらの一部を迅速に取り除く試みの中で、外骨格システム１００の１つ以上の部分またはその全体を迅速に取り外すことが可能になる。

例えば、一実施形態は、単一のレバー（または他の適切な機構）が引かれることで、脚部アクチュエータユニット１１０を脚１０２に結合する、すべてのストラップ、コネクタなどが係脱され、脚部アクチュエータユニット１１０が地面に落下する、またはその他の方法でユーザによって迅速に取り外されることができるというクイックドオフ特徴を外骨格システム１００の脚部アクチュエータユニット１１０の上に含むことができる。別の実施形態は、外骨格システム１００のパワーパック部分上またはその周りに（例えば、バックパック１５５上またはその周りに）、ユーザが胴体に取り付けられたパワーパックを脱着し、ユーザの身体に添着された１つ以上のアクチュエータユニット１１０を保持することを可能にする単一のレバー（または他の適切な機構）を備えたクイックドオフ特徴を含むことができる。

いくつかの実施形態では、クイックドオフ特徴は、電子またはコンピュータの要素なしで１つ以上のカップリングを物理的に係脱する、純粋に機械的な要素であることができる。ただし、いくつかの実施形態では、クイックドオフ特徴は、電子的に操作される、及び／またはコンピュータで操作されることができる。例えば、一実施形態では、外骨格デバイス５１０は、外骨格システム１００の一部またはすべての部分の１つ以上のカップリング（例えば、１つ以上の脚部作動ユニット１００、バックパック１１５などのカップリング）を係脱するようにトリガすることができる。様々な適切なカップリングは、脚部アクチュエータユニット１１０の１つ以上のカップリング１５０、ラインカップリング１４６などのような、１つ以上のクイックドオフ特徴を介して係脱されるように構成されることができる。

１つ以上のクイックドオフ特徴は、外骨格システム１００全体がユーザから係脱されることを可能にする、または外骨格システム１００の１つ以上の部分がユーザから係脱されることを可能にするように構成されることができる。例えば、一実施形態では、左脚部アクチュエータユニット１１０Ｌは、左脚部アクチュエータユニット１１０Ｌがユーザから係脱されることを可能にする第一クイックドオフ特徴を含むことができ、右脚部アクチュエータユニット１１０Ｒは、右脚部アクチュエータユニット１１０Ｒがユーザから係脱されることを可能にする第二クイックドオフ特徴を含むことができ、バックパック１５５は、バックパック１５５がユーザから係脱されることを可能にする第三クイックドオフ特徴を含むことができる。いくつかの実施形態は、左右の脚部アクチュエータ１１０Ｌ、１１０Ｒ及びバックパック１５５が一度にすべて係脱されることを可能にする第四クイックドオフ特徴（第一、第二、及び第三に加えて）を含むことができる。

様々な実施形態は、上記に列挙された例またはそれらの組み合わせを含むことができる。クイックドオフ機構のための様々なシステム及び方法は、本開示の範囲及び趣旨内にあるため、本明細書での例は限定的であると解釈されるべきではない。これらは、取り外されることができる脚部アクチュエータユニット１１０のストラップに編み込まれているケーブル機構、すべてが単一レバーに係合する一連のバックル、引かれるとシステムの様々な位置に力をかけるケーブルアセンブリ、メカトロニクスまたは機械式リリースを作動させる電気ボタンまたはスイッチなどを含むことができるが、これらに限定されない。そのようなリリースにより、複数のカップリングが実質的に同時に、または迅速に連続して、物理的に係脱することができることで、１つ以上の脚部作動ユニット１１０がユーザから物理的に係脱することが可能になる。

いくつかの例では、経時的な外骨格システム１００の適合度における変化、ユーザによって実行されるタスク、ミッション、または操作における変化などが原因である可能性がある、外骨格システム１００の適合度を使用中に変更することが有益である可能性がある。例えば、それらのような変化は、ユーザ及び／または外骨格システム１００が負担する重量の増加または減少、使用中に自然発生する可能性があるユーザの身体上のアクチュエータユニット１１０のシフト、ユーザの身体の一部がすりむけるまたは疲れるようになること、ユーザによって実行される様々なタスク、ミッションまたは操作に基づいた様々な適合要件などの様々な要因に関連する可能性がある。

一実施形態は、外骨格システム１００の適合度の変化、またはその適合度を変化させたいという要望を考慮するように、外骨格システム１００の適合度がユーザによって迅速に変更されることを可能にする。例えば、ユーザが調整可能な変更により、ユーザは、制御を維持し、自分が好む、または当面のタスクにとって望ましい、または他の理由で適合度を実現させることが可能になる。一実施形態は、特定のミッション全体を通して調整されることができる、容易にアクセス可能な粒度の細かい第一調整セット（例えば、脚部アクチュエータユニット１１０を装着しているユーザの手がアクセスできることで、ユーザが脚部アクチュエータユニット１１０を装着している間に容易に操作されることができる、脚部アクチュエータユニット１１０上のダイヤル）、及び外骨格システム１００の適合度への粒度の粗い変更を考慮するために使用されることができるアクセスしにくい第二調整セット（例えば、位置及び／または構成をふまえた操作が困難になる可能性がある、ストラップシンチなど）をユーザに提供する。

別の実施形態は、能動的作動をシステム適合に組み込み、これを使用して、ユーザ１０１の上での外骨格システム１００の所望の適合度を維持することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ユーザの身体への１つ以上の作動ユニット１１０の適合度に関連付けられる１つ以上の作動ユニット１１０の様々な１つ以上の部分は、外骨格デバイス５１０（例えば、１つ以上のカプラ１５０、または脚部作動ユニット１１０の他の部分を締める、及び／または緩めることができる電動機）によって作動することができる。そのような実施形態では、センサ５１３は、ストラップ（例えば、カプラ１５０）の圧力、張力などを決定することができ、外骨格デバイス５１０は、そのようなデータを取得して、１つ以上の作動ユニット１１０の適合度が適合度パラメータ内にあるかどうかを決定し、そうでない場合、１つ以上の作動ユニット１１０の１つ以上の適合構成要素を作動させて、それらのような適合構成要素を締める及び／または緩めることで、１つ以上の作動ユニット１１０の適合度が適合度パラメータ内になることによって、１つ以上の作動ユニット１１０の適合度を調整することができる。

いくつかの実施形態では、適合度パラメータは、決定されたまたは指示されたタスク、ミッションまたは操作、１つ以上の作動ユニット１１０のパフォーマンスを示すセンサからのデータ、１つ以上の作動ユニット１１０の適合度または快適さに関するユーザ入力などの様々な適切な要因に基づいて決定されることができる。様々な実施形態では、外骨格システム１００は、緩すぎる、きつすぎる、またはその他の不適切に適合される特定のストラップ、カップリングなどを識別することができる。１つ以上の作動ユニット１１０の適合度の変更は、自動的に連続して、または間隔を置いて（例えば、外骨格デバイス５１０によって）、またはインタフェース５１５を介したユーザ入力に少なくとも部分的に基づいて行われることができる。

カプラ１５０の特異的な実施形態が本明細書に示されているが、さらなる実施形態では、本明細書で論じられるそれらのような構成要素は、同じ機能を生成する代替構造体によって動作可能に置き換えられることができる。例えば、ストラップ、バックル、パッドなどが様々な例で示されているが、さらなる実施形態は、様々な適したタイプのもので、かつ様々な適した要素を備えたカプラ１５０を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態は、Ｖｅｌｃｒｏフックアンドループストラップなどを含むことができる。

図１～３及び図６～１０は、継手１２５の回転軸が膝１０３の回転軸に平行して配置される状態で、継手１２５が膝１０３の側方に隣接して配置される外骨格システム１００の例を示す。いくつかの実施形態では、継手１２５の回転軸は、膝１０３の回転軸と一致していることができる。いくつかの実施形態では、継手は、膝１０３の前側、膝１０３の後側、膝１０３の内側などに配置されることができる。

様々な実施形態において、継手構造１２５は、ベローズアクチュエータ１３０内のアクチュエータ流圧によって発生する力が、瞬間中心（空間に固定されていても固定されていなくてもよい）の周りに向けられることができるように、ベローズアクチュエータ１３０を拘束することができる。外旋もしくは回転式継手、または曲面上で摺動する本体の場合によっては、この瞬間中心は、継手１２５の瞬間回転中心または曲面と一致していることができる。脚部アクチュエータユニット１１０によって回転式継手１２５の周りに発生する力を使用して、瞬間中心の周りにモーメントを加えることができるだけでなく、さらにその力を使用して、指向性の力を加えることができる。直動関節または線形継手（レール上のスライドなど）の一部の場合には、瞬間中心は運動学的に無限大にあるとみなすことができ、その場合、この無限の瞬間中心に向けられた力を、直動関節の運動軸に沿って向けられた力とみなすことができる。様々な実施形態において、回転式継手１２５が機械的ピボット機構から構築されることは十分であり得る。そのような実施形態では、継手１２５は、画定するのが容易であり得る固定の回転の中心を有することができ、ベローズアクチュエータ１３０は、継手１２５に対して移動することができる。さらなる実施形態では、継手１２５が、単一の固定の回転の中心を備えていない複雑なリンク機構を含むことは、有益であり得る。さらに別の実施形態では、継手１２５は、固定継手ピボットを備えていない屈曲設計を含むことができる。またさらなる実施形態では、継手１２５は、人間の関節、ロボットの継手などの構造を含むことができる。

様々な実施形態では、脚部アクチュエータユニット１１０（例えば、ベローズアクチュエータ１３０、継手構造１２５などを含む）をシステムに統合して、脚部アクチュエータユニット１１０の生成された指向力を使用して、様々なタスクを達成することができる。いくつかの例で、脚部アクチュエータユニット１１０が人体を支えるように構成されるか、動力付き外骨格システム１００に含まれる場合、脚部アクチュエータユニット１１０は、１つまたは複数の独自の利点を有することができる。例示的な実施形態では、脚部アクチュエータユニット１１０は、ユーザの膝関節１０３の周りの人間のユーザの動きを助けるように構成することができる。これを行うために、いくつかの例では、脚部アクチュエータユニット１１０の瞬間中心は、ユーザ１０１の膝１０３の瞬間回転中心と一致またはほぼ一致するように設計することができる。例示的な一構成では、脚部アクチュエータユニット１１０は、図１～３及び図６～１０に示すように膝関節１０３の外側に配置することができる。様々な例では、人間の膝関節１０３は、脚部アクチュエータユニット１１０の継手１２５として（例えば、それに加えて、またはその代わりに）機能することができる。

明確にするために、本明細書で説明される例示的な実施形態は、本開示内で説明される脚部アクチュエータユニット１１０の潜在的な用途を制限するものとみなされるべきではない。脚部アクチュエータユニット１１０は、１つ以上の肘、１つ以上の殿部、１本以上の指、１つ以上の足首、脊椎、または首を含むがこれらに限定されない身体の他の関節上で使用されることができる。いくつかの実施形態では、脚部アクチュエータユニット１１０は、人体上ではない用途に、例えば、ロボット工学、汎用作動、動物外骨格などに使用されることができる。

また、実施形態は、様々な適した用途、例えば、戦術用途、医療用途、または労働用途などに使用される、または適合されることができる。それらのような用途の例は、参照により本明細書に援用されている、２０１７年１１月２７日に出願され、「ＰＮＥＵＭＡＴＩＣ ＥＸＯＭＵＳＣＬＥ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ」と題された、代理人整理番号０１１０４９６－００２ＵＳ１を有する米国特許出願第１５／８２３，５２３号、及び２０１８年４月１３日に出願され、「ＬＥＧ ＥＸＯＳＫＥＬＥＴＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ」と題された、代理人整理番号０１１０４９６－００４ＵＳ０を有する米国特許出願第１５／９５３，２９６号で見いだされることができる。

いくつかの実施形態は、本明細書で説明されるように、直線作動で適用するために、脚部アクチュエータユニット１１０の構成を適用することができる。例示的な実施形態では、ベローズアクチュエータ１３０は、２層不浸透性／非伸長性構造を含むことができ、１つ以上の拘束リブの一端は、所定の位置でベローズアクチュエータ１３０に固定されることができる。種々の実施形態における継手構造１２５は、一対の直線ガイドレールの一連のスライドとして構成することができ、１つ以上の拘束リブの残りの端部はスライドに接続される。したがって、流体アクチュエータの動きと力は、直線レールに沿って拘束され、方向付けられる。

図５は、空圧システム５２０に動作可能に接続される外骨格デバイス５１０を含む外骨格システム１００の例示的な実施形態のブロック図である。空圧システム５２０が図５の例に使用されているが、さらなる実施形態は任意の適切な流体システムを含んでもよく、または外骨格システム１００が電動機などによって作動するようないくつかの実施形態では、空圧システム５２０は存在しなくてもよい。

この例での外骨格デバイス５１０は、プロセッサ５１１、メモリ５１２、１つまたは複数のセンサ５１３、通信ユニット５１４、ユーザインタフェース５１５、及び電源５１６を備える。複数のアクチュエータ１３０は、それぞれの空圧ライン１４５を介して空圧システム５２０に動作可能に結合される。複数のアクチュエータ１３０は、本体１００の左側と右側に位置決めされる一対の膝用アクチュエータ１３０Ｌ及び１３０Ｒを含む。例えば、上述されているように、図５に示されている例示的な外骨格システム１００は、外骨格デバイス５１０及び空圧システム５２０の一方もしくは両方、またはそれらの１つ以上の構成要素がバックパック１５５（図１を参照）内にもしくはその周りに格納されている、またはその他の方法でユーザ１０１によって取り付けられている、装着されているもしくは保持されている状態で、左右の脚部アクチュエータユニット１１０Ｌ、１１０Ｒを、図１及び２に示されるように身体１０１のそれぞれの側面上に含むことができる。

したがって、様々な実施形態では、外骨格システム１００は、様々なユーザの活動中に外部電源なしで長期間電力を供給されて動作するように構成される、完全に移動式で自立型のシステムであることができる。したがって、アクチュエータユニット（複数可）１１０、外骨格デバイス５１０及び空圧システム５２０のサイズ、重量及び構成は、様々な実施形態では、そのような移動式で自立型の動作のために構成されることができる。

様々な実施形態において、例示的なシステム１００は、外骨格システム１００を着用しているユーザ１０１の動きを移動及び／または強化するように構成することができる。例えば、外骨格デバイス５１０は、空圧システム５２０に命令を提供することができ、それにより空圧ライン１４５を介してベローズアクチュエータ１３０を選択的に膨張及び／または収縮させることができる。ベローズアクチュエータ１３０のこのような選択的膨張及び／または収縮は、一方または両方の脚１０２を動かして及び／またはサポートして、身体の動き、例えば歩行、走行、ジャンプ、登ること、持ち上げること、投げること、しゃがむこと、スキーすることなどを生じさせる及び／または増強することができる。

場合によっては、外骨格システム１００は、モジュラ構成での複数の構成をサポートするように設計されることができる。例えば、一実施形態は、ユーザ１０１が着用しているアクチュエータユニット１１０の数に応じて片膝構成か両膝構成かいずれかで動作するように設計されるモジュラ構成である。例えば、外骨格デバイス５１０は、空圧システム５２０及び／または外骨格デバイス５１０に結合されるアクチュエータユニット１１０の数（例えば、１つまたは２つのアクチュエータユニット１１０）を決定することができ、外骨格デバイス５１０は、検出されたアクチュエータユニット１１０の数に基づいて動作能力を変えることができる。

さらなる実施形態では、空圧システム５２０は、手動で制御する、一定の圧力を加えるように構成する、または他の任意の適切な方法で動作させることができる。一部の実施形態では、そのような動きは、外骨格システム１００を着用しているユーザ１０１、または別の人物によって、制御及び／またはプログラムすることができる。一部の実施形態では、外骨格システム１００は、ユーザ１０１の動きによって制御することができる。例えば、外骨格デバイス５１０は、ユーザが歩行して荷物を運んでいることを感知でき、アクチュエータ１３０を介してユーザに電動アシストをもたらして、荷及び歩行に関連する運動を軽減することができる。同様に、ユーザ１０１が外骨格システム１００を着用する場合、外骨格システム１００はユーザ１０１の動きを感知することができ、アクチュエータ１３０を介してユーザへの電動アシストをもたらして、スキー中のユーザへの支えを増強または提供することができる。

したがって、様々な実施形態において、外骨格システム１３０は、直接的なユーザとの対話なしで自動的に反応することができる。さらなる実施形態では、コントローラ、ジョイスティック、音声制御、または思考の制御などのユーザインタフェース５１５により、動きをリアルタイムで制御することができる。さらに、一部の動作は、完全に制御されるのではなく、先に事前のプログラムをして、選択的にトリガ（例えば、前方に歩く、座る、しゃがむ）することができる。いくつかの実施形態において、動きは一般化された命令によって制御され得る（例えば、Ａ地点からＢ地点まで歩いて、棚Ａから箱を取り出して、棚Ｂまで移す）。

ユーザインタフェース５１５は、外骨格システム１００の電源のオンとオフ、外骨格システム１００の動きの制御、外骨格システム１００のセッティングの構成などを含む外骨格システム１００の様々な態様をユーザ１０１が制御することを可能にし得る。ユーザインタフェース５１５は、タッチスクリーン、１つ以上のボタン、オーディオ入力などのような様々な適した入力要素を含むことができる。ユーザインタフェース５１５は、外骨格システム１００の周りの様々な適した位置にあることができる。例えば、一実施形態では、ユーザインタフェース５１５は、バックパック１５５のストラップなどの上に配置されることができる。いくつかの実施形態では、ユーザインタフェースは、スマートフォン、スマートウォッチ、ウェアラブルデバイスなどのユーザデバイスによって定義されることができる。

様々な実施形態では、電源５１６は、外骨格システム１００に動作電力を供給するモバイル電源であることができる。好ましい一実施形態では、パワーパックユニットは、脚部アクチュエータユニット１１０の空圧作動の連続動作に必要な空圧システム５２０（例えば、コンプレッサ）及び／または電源（例えば、バッテリ）の一部またはすべてを含む。そのようなパワーパックユニットの内容は、特異的な実施形態に使用されるように構成される特異的な作動アプローチに相関されることができる。いくつかの実施形態では、パワーパックユニットのみがバッテリを含み、電気機械的に作動したシステム、または空圧システム５２０及び電源５１６が分離しているシステムでの場合にそうであり得る。パワーパックユニットの様々な実施形態は、次の物品、空圧コンプレッサ、バッテリ、高圧格納型空圧チャンバ、油圧ポンプ、空圧セーフティコンポーネント、電動機、電動機ドライバ、マイクロプロセッサなどのうちの１つ以上の組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。したがって、パワーパックユニットの様々な実施形態は、外骨格デバイス５１０及び／または空圧システム５２０の要素のうちの１つ以上を含むことができる。

それらのような構成要素は、様々な適した方法でユーザ１０１の身体の上に構成されることができる。好ましい一実施形態は、実質的な機械力を脚部アクチュエータユニット１１０に伝えるいかなる方法でも脚部アクチュエータユニット１１０に動作可能に結合されない、胴体に装着したパック内にパワーパックユニットを含むことである。別の実施形態は、パワーパックユニットまたはその構成要素を脚部アクチュエータユニット１１０自体に統合することを含む。様々な実施形態は、以下の構成、胴体のバックパック内への取り付け、胴体のメッセンジャーバッグ内への取り付け、殿部のバッグへの取り付け、脚への取り付け、装具の構成要素への統合などを含むことができるが、これらに限定されない。さらなる実施形態は、パワーパックユニットの構成要素を分離させ、それらをユーザ１０１上の様々な構成に分散させることができる。そのような実施形態は、空圧コンプレッサをユーザ１０１の胴体上に構成してから、バッテリを外骨格システム１００の脚部アクチュエータユニット１１０内に統合してもよい。

様々な実施形態での電源５１６の一態様は、動作のために装具に操作可能なシステム電源を渡すような方法で装具の構成要素に接続される必要があることである。好ましい一実施形態は、電源５１６及び脚部アクチュエータユニット１１０を接続するために電気ケーブルを使用することである。他の実施形態は、電気ケーブル及び空圧ライン１４５を使用して、電力及び空圧を脚部アクチュエータユニット１１０に送達することができる。様々な実施形態は、以下の接続、空圧ホース、油圧ホース、電気ケーブル、無線通信、無線給電などのいずれかの構成を含むことができるが、これらに限定されない。

いくつかの実施形態では、脚部アクチュエータユニット１１０と電源５１６及び／または空圧システム５２０との間にケーブル接続（例えば、空圧ライン１４５及び／または電力ライン）の機能を拡張する二次的な特徴を含むことが望ましい場合がある。好ましい一実施形態は引き込み式ケーブルを含み、この引き込み式ケーブルは、ケーブルに残るゆるみを少なくした状態でユーザに対して張設するようにケーブルを維持する機械的保定力が小さいように構成される。様々な実施形態は、以下の二次的な特徴、引き込み式ケーブル、流体と電力との両方を含む単一ケーブル、磁気で接続された電気ケーブル、機械的なクイックリリース、指定された引張力で解放するように設計されたブレーカウェイコネクション、ユーザの衣類上の機械的保定特徴への統合などの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。さらに別の実施形態は、ユーザ１０１とケーブル長との間の幾何学的差異を最小にするような方法でケーブルを配線することを含むことができる。胴体電源を備えた両膝構成におけるそのような一実施形態は、ユーザの胴体下部に沿ってケーブルを配線し、電源バッグの右側をユーザの左膝に接続することができる。そのような配線により、ユーザの通常の可動域全体で長さの幾何学的差異を許容することができる。

いくつかの実施形態において懸念となり得る１つの特異的な追加の特徴は、外骨格システム１００の適切な熱管理の必要性である。その結果、熱を制御するという利点のために特異的に統合されることができる様々な特徴がある。好ましい一実施形態は、露出型ヒートシンクを環境に統合することで、外骨格デバイス５１０及び／または空圧システム５２０の要素は、周囲気流を使用した自然な冷却によって熱を環境に直接消散させることが可能になる。別の実施形態は、バックパック１５５または他のハウジング内の内部エアチャネルを介して周囲空気を送ることで、内部冷却が可能になる。さらに別の実施形態は、バックパック１５５または他のハウジングにスクープを導入することで、内部チャネルを介した気流が可能になることによって、この機能を拡張することができる。様々な実施形態は、以下の、高熱構成要素に直接連結される露出型ヒートシンク、水冷または流体冷却の熱管理システム、電動ファンまたはブロワの導入による強制空冷、ユーザに直接接触させないように外部シールドされたヒートシンクなどを含むことができるが、これらに限定されない。

場合によっては、追加の特徴をバックパック１５５または他のハウジングの構造に統合して、外骨格システム１００に追加の特徴を提供することが有益であることがある。好ましい一実施形態は、小型パッケージ内の外骨格デバイス５１０及び／または空圧システム５２０に加えて脚部アクチュエータユニット１１０の格納をサポートするための機械的アタッチメントの統合である。そのような実施形態は、アクチュエータユニット１１０の上部または下部アーム１１５、１２０をバックパック１５５に保持する機械式クラスプと共に、バックパック１５５に対して脚部アクチュエータユニット１１０を固定することができる展開可能なポーチを含むことができる。別の実施形態は、ユーザ１０１が水筒、食品、個人用電子機器、及び他の私物などの追加の物品を保持することができるように、バックパック１５５に収納容量を含めることである。様々な実施形態は、以下の、外骨格デバイス５１０及び／または空圧システム５２０からの熱気流によって加熱される加温ポケット、バックパック１５５の内部の追加の気流を促進するエアスクープ、バックパック１５５をユーザにより密着してフィットさせるためのストラップ、防水保管、温度調節保管などのような他の追加の特徴を含むことができるが、これらに限定されない。

モジュラ構成では、いくつかの実施形態で外骨格デバイス５１０及び／または空圧システム５２０が、外骨格システムの様々な可能な構成の動力、流体、感知及び制御の要件及び機能をサポートするように構成されることができることが必要とされる場合がある。好ましい一実施形態は、両膝構成または片膝構成（すなわち、ユーザ１０１上の１つまたは２つの脚部アクチュエータユニット１１０を備えた）に動力を供給するタスクを課され得る、外骨格デバイス５１０及び／または空圧システム５２０を含むことができる。そのような外骨格システム１００は、両方の構成の要件をサポートしてから、所望の動作構成の決定または指示に基づいて、動力、流体、感知及び制御を適切に構成することができる。複数のバッテリなどの潜在的なモジュラシステム構成のアレイをサポートするために、様々な実施形態が存在する。

様々な実施形態において、外骨格デバイス１００は、以下により詳細に、または参照により本明細書に組み込まれる関連出願に記載される方法または方法の一部を実行するように動作可能であってよい。例えば、メモリ５１２は、プロセッサ５１１によって実行される場合、外骨格システム１００に、本明細書、または参照により本明細書に組み込まれる関連出願に記載された方法または方法の一部を実行させることができる非一時的なコンピュータ可読命令（例えば、ソフトウェア）を含むことができる。

このソフトウェアは、センサ５１３または他のソースからの信号を解釈して、ユーザに所望の利益を提供するためにどのように外骨格システム１００を操作したら最適かを決定する様々な方法を具現化することができる。以下に記載の特異的な実施形態は、そのような外骨格システム１００またはセンサデータのソースに適用されることができるセンサ５１３に対する制限を黙示するために使用されるべきではない。いくつかの例示的な実施形態は、決定を導くために特異的な情報を必要とし得るが、外骨格システム１００が必要とするであろうセンサ５１３の明示的なセットを作成せず、さらなる実施形態は、センサ５１３の様々な適切なセットを含み得る。さらに、センサ５１３は、外骨格デバイス５１０、空圧システム５２０、１つまたは複数の流体アクチュエータ１３０などのうちの一部として含む、外骨格システム１００上の様々な適切な位置にあることができる。したがって、図５の例示的な図解は、センサ５１３が外骨格デバイス５１０またはその一部に排他的に配置されることを黙示すると解釈されるべきではなく、そのような図解は単純化及び明確化のために提供されているに過ぎない。

制御ソフトウェアの一態様は、所望の応答を提供する、脚部アクチュエータユニット１１０、外骨格デバイス５１０、及び空圧システム５２０の動作制御であることができる。動作制御ソフトウェアには、様々な適切な応答性があり得る。例えば、以下でより詳細に説明されるように、１つは、脚部アクチュエータユニット１１０、外骨格デバイス５１０、及び空圧システム５２０の動作のためのベースラインフィードバックを開発することに応答可能であり得る低レベル制御であり得る。もう１つは、センサ５１３からのデータに基づいてユーザ１０１の意図した操作を識別することで、１つ以上の識別された意図した操作に基づいて外骨格システム１００を動作させることに応答可能であり得る意図認識であり得る。さらなる例は、ユーザ１０１を最良に支援するために外骨格システム１００が発生する必要がある所望のトルクを選択することを含むことができる基準生成を含むことができる。動作制御ソフトウェアの応答性を説明するためのこの例示的なアーキテクチャが、単に説明を目的としたものであり、外骨格システム１００のさらなる実施形態に展開されることができる多種多様なソフトウェアアプローチを決して限定しないことに留意されたい。

制御ソフトウェアによって実装される１つの方法は、外骨格システム１００の低レベル制御及び通信のためのものであり得る。これは、特異的な継手及びユーザのニーズによって要求される通りに様々な方法を介して達成されることができる。好ましい実施形態では、動作制御は、ユーザの関節で脚部アクチュエータユニット１１０によって所望のトルクを与えるように構成される。そのような場合、外骨格システム１００は、外骨格システム１００のセンサ５１３からのフィードバックに応じて、脚部アクチュエータユニット１１０によって所望の継手トルクを達成するために、低レベルのフィードバックを生成することができる。例えば、そのような方法は、１つ以上のセンサ５１３からセンサデータを取得することと、脚部アクチュエータユニット１１０によるトルクにおける変化が必要かどうかを決定することと、そうである場合、脚部アクチュエータユニット１１０によって標的継手トルクを達成するように空圧システム５２０に脚部アクチュエータユニット１１０の流体状態を変化させることとを含むことができる。様々な実施形態は、以下の、現在のフィードバック、記録された挙動再生、位置に基づいたフィードバック、速度に基づいたフィードバック、フィードフォワード応答、所望の流量をアクチュエータ１３０に注入するように流体システム５２０を制御するボリュームフィードバックなどを含むことができるが、これらに限定されない。

動作制御ソフトウェアによって実装される別の方法は、ユーザの意図した挙動の意図認識のためのものであることができる。動作制御ソフトウェアのこの部分は、いくつかの実施形態では、システム１００が考慮するように構成される許容可能な挙動の任意のアレイを指示することができる。好ましい一実施形態では、動作制御ソフトウェアは、２つの特異的な状態、すなわち、歩行中及び非歩行中を識別するように構成される。そのような実施形態では、意図認識を完了するために、外骨格システム１００は、ユーザ入力及び／またはセンサ読み出し値を使用して、歩行中に支援動作を提供することが安全である場合、望ましい場合、または適切である場合を識別することができる。例えば、いくつかの実施形態では、意図認識は、ユーザインタフェース５１５を介して受信した入力に基づいていることができ、その入力は歩行中及び非歩行中という入力を含むことができる。したがって、いくつかの例では、ユーザインタフェースは、歩行中及び非歩行中からなるバイナリ入力用に構成されることができる。

いくつかの実施形態では、意図認識の方法は、外骨格デバイス５１０がセンサ５１３からデータを取得することと、取得されたデータの少なくとも一部に基づいて、データが歩行中及び非歩行中のユーザ状態に対応するかどうかを決定することとを含むことができる。状態における変化が識別された場合、外骨格システム１００は、現在の状態で動作するように再構成されることができる。例えば、外骨格デバイス５１０は、ユーザ１０１が座っているなどの非歩行中の状態にあると決定することができ、非歩行中構成で動作するように外骨格システム１００を構成することができる。例えば、そのような非歩行中構成は、歩行中構成と比較して、より広い可動域を与えること、脚部作動ユニット１１０にトルクを与えない、または最小限のトルクを与えることと、処理と流体操作を最小にすることにより、動力と流体を節約することと、より多種多様なスキー以外の動きをサポートするためにシステムにアラートを出させることとができる。

外骨格デバイス５１０は、ユーザ１０１の活動を監視することができ、ユーザが歩行中である、または歩こうとしていることを（例えば、センサデータ及び／またはユーザ入力に基づいて）決定することができ、次いで、外骨格システム１００が歩行中構成で動作するように構成することができる。例えば、そのような歩行中構成により、非歩行中構成と比較して、スキー中に存在する可動域をより制限する（非歩行中の動きとは対照的に） ことが可能になることと、スキーをサポートするために外骨格システム１００の処理及び流体応答を増加させることによって、高いまたは最大のパフォーマンスを提供することなどができる。ユーザ１０１が歩行セッションを終了し、休んでいると識別されるときなどに、外骨格システム１００は、ユーザが歩行中でなくなると決定することができ（例えば、センサデータ及び／またはユーザ入力に基づいて）、次いで、外骨格システム１００が非歩行中構成で動作するように構成することができる。

いくつかの実施形態では、困難な歩行中、適度な歩行中、軽い歩行中、下り坂、上り坂、ジャンプ、レクリエーション、スポーツ、ランニングなどを含む、外骨格システム１００によって（例えば、センサデータ及び／またはユーザ入力に基づいて）決定されることができる複数の歩行中状態または歩行中サブ状態があることができる。それらのような状態は、歩行の難易度、ユーザの能力、地形、気象条件、標高、歩行面の角度、所望のパフォーマンスレベル、省電力などに基づき得る。したがって、様々な実施形態では、外骨格システム１００は、多種多様な要因に基づいて様々な特異的なタイプの歩行または動きに適合することができる。

動作制御ソフトウェアによって実装される別の方法は、支援を提供する特異的な継手の所望の基準挙動の開発であることができる。制御ソフトウェアのこの部分は、識別された操作をレベル制御と結びつけることができる。例えば、外骨格システム１００が意図されたユーザ操作を識別するとき、ソフトウェアは、脚部作動ユニット１１０内のアクチュエータ１３０によって望まれるトルクまたは位置を規定する基準挙動を生成することができる。一実施形態では、動作制御ソフトウェアは、構成アクチュエータ１３０を介して脚部作動ユニット１１０に膝１０３での機械的ばねをシミュレートさせるための基準を生成する。動作制御ソフトウェアは、膝関節角度の線形関数である膝関節でのトルク基準を生成することができる。別の実施形態では、動作制御ソフトウェアは、一定の標準的な空気量を空圧アクチュエータ１３０に提供するための基準量を生成する。これにより、空圧アクチュエータ１３０は、１つ以上のセンサ５１３からのフィードバックを通じて識別されることができる膝の角度に関係なく、アクチュエータ１３０内に一定の空気量を維持することによって、機械的ばねのように動作することが可能になる。

別の実施形態では、動作制御ソフトウェアによって実装される方法は、歩行中、動作中、起立中、またはランニング中にユーザ１０１のバランスを評価することと、ユーザの現在のバランスプロファイル外にある脚１０２への膝補助を指示することによってユーザ１０１がバランスを保ったままであるように促すような方法でトルクを送ることとを含むことができる。したがって、外骨格システム１００を操作する方法は、左右の脚部作動ユニット１１０Ｌ、１１０Ｒ、及び／または位置センサ、加速度計などの環境センサの構成に基づいて、ユーザ１０１のバランスプロファイルを示すセンサデータを外骨格デバイス５１０がセンサ５１０から取得することを含むことができる。さらに、方法は、取得されたデータに基づいて、外側及び内側の脚を含むバランスプロファイルを決定することと、次いで、外側の脚として識別された脚１０２に関連付けられた作動ユニット１１０へのトルクを増加させることとをさらに含むことができる。

様々な実施形態は、体位の運動学的推定値、関節運動プロファイル推定値、及び身体の姿勢の観測推定値を使用することができるが、これらに限定されない。２本の脚１０２を協調させてトルクを発生する方法には、最大に屈曲した脚にトルクをガイドすること、両脚にわたる膝の角度の平均量に基づいてトルクをガイドすること、トルクを速度または加速度に応じてスケールすることなどを含むがこれらに限定されない、様々な他の実施形態が存在する。さらに別の実施形態が、線形の組み合わせ、操作の特異的な組み合わせ、または非線形の組み合わせを含むがこれらに限定されない、様々な事項での様々な個別の基準生成方法の組み合わせを含むことができることにも留意されたい。

別の実施形態では、動作制御方法は、２つの主な基準生成技術、すなわち、１つは静的支援に焦点を当てた基準と、もう１つはユーザ１０１を自分の今後の挙動に導くことに焦点を当てた基準とを組み合わせることができる。いくつかの例では、ユーザ１０１は、外骨格システム１００を使用している間に望ましい予測支援の程度を選択することができる。例えば、ユーザ１０１が予測支援量を多くするように指示することで、外骨格システム１００は、非常に応答性が高くなるように構成されることができ、困難な地形にいる熟練したオペレータのために適切に構成され得る。また、ユーザ１０１が予測支援量をごくわずかにしたいと指示することができると、システムパフォーマンスは、遅くなることができ、学習中のユーザまたはあまり困難でない地形に対してより適切に合わされてもよい。

様々な実施形態は、様々な方法でユーザの意図を取り込むことができ、上記に提示された例示的な実施形態は、決して限定するものとして解釈されるべきではない。例えば、外骨格システム１００の決定及び操作方法は、参照により本明細書に援用されている、２０１８年２月２日に出願された「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＮＴ ＲＥＣＯＧＮＩＴＩＯＮ」と題された、代理人整理番号０１１０４９６－００３ＵＳ０を有する米国特許出願第１５／８８７，８６６号のシステム及び方法を含むことができる。また、様々な実施形態は、連続的なユニットとして、またはわずかな指示値のみを伴う個別のセッティングとして含む様々な方法にユーザの意図を使用することができる。

時には、デバイスパフォーマンスまたはユーザエクスペリエンスを最大にするために、動作制御ソフトウェアがその制御を、二次的または追加の目的を考慮するように操作することが有益な場合がある。一実施形態では、外骨格システム１００は、異なる標高での空気密度の変化を考慮するための標高認識制御を中央コンプレッサ、または空圧システム５２０の他の構成要素を介して提供することができる。例えば、動作制御ソフトウェアは、システムがセンサ５１３などからのデータに基づいてより高い標高で動作していることを識別し、コンプレッサによって消費される電力を維持するために、より多くの電流をコンプレッサに供給することができる。したがって、空圧外骨格システム１００を動作させる方法は、空圧外骨格システム１００が動作している空気密度を示すデータ（例えば、標高データ）を取得することと、取得されたデータに基づいて空圧システム５２０の最適な動作パラメータを決定することと、決定された最適な動作パラメータに基づいて動作を構成することとを含むことができる。さらなる実施形態では、空気量に影響する可能性がある環境温度に基づいて、動作量などの空圧外骨格システム１００の動作を調整することができる。

別の実施形態では、外骨格システム１００は、周囲の可聴ノイズレベルを監視し、システムのノイズプロファイルを低減させるように外骨格システム１００の制御挙動を変えることができる。例えば、ユーザ１０１が静かな公共の場所にいる、または静かに一人で、もしくは他の人と一緒に、ある場所を楽しんでいる場合、脚部作動ユニット１１０の作動に関連するノイズ（例えば、コンプレッサを作動させるノイズ、またはアクチュエータ１３０を膨張させる、もしくは収縮させるノイズ）は望ましくない可能性がある。したがって、いくつかの実施形態では、センサ５１３は、周囲のノイズレベルを検出するマイクロフォンを含むことができ、ある一定の閾値を周囲のノイズ量が下回る場合に静音モードで動作するように外骨格システム１００を構成することができる。そのような静音モードは、空圧システム５２０もしくはアクチュエータ１３０の要素をより静かに動作させるように構成してもよく、またはそれらのような要素によって生じるノイズの頻度を遅延させてもよい、もしくは低減させてもよい。

モジュラシステムの場合、様々な実施形態では、外骨格システム１００内で動作する脚部作動ユニット１１０の数に基づいて異なるように動作制御ソフトウェアが操作することが望ましいことがある。例えば、いくつかの実施形態では、モジュラ両膝外骨格システム１００（例えば、図１及び２を参照）は、２つの脚部作動ユニット１１０のうちの１つだけがユーザ１０１によって装着されている片膝構成でも動作することができ（例えば、図３及び４を参照）、外骨格システム１００は、両脚構成の場合に片脚構成と比較して異なる基準を生成することができる。そのような実施形態は、外骨格システム１００が両方の脚部作動ユニット１１０からの入力を使用して、所望の動作を決定する場合の基準を生成するための協調制御アプローチを使用することができる。ただし、片脚構成では、利用可能なセンサ情報が変わっている可能性があるため、様々な実施形態では、外骨格システム１００は異なる制御方法を実装することができる。様々な実施形態では、これは、所与の構成について外骨格システム１００のパフォーマンスを最大にするように、または外骨格システム１００で動作する１つもしくは２つの脚部作動ユニット１１０が存在することに基づいて利用可能なセンサ情報での差異を考慮するように、行われることができる。

したがって、外骨格システム１００を動作させる方法は、外骨格システム１００で動作している脚部作動ユニット１１０が１つか２つかを外骨格デバイス５１０が決定することと、外骨格システム１００で動作している作動ユニット１１０の数に基づいて制御方法を決定することと、選択された制御方法を用いて外骨格システム１００を実装して操作することと、というスタートアップシーケンスを含むことができる。外骨格システム１００を動作させるさらなる方法は、外骨格システム１００で動作している作動ユニット１１０を外骨格デバイス５１０によって監視することと、外骨格システム１００で動作している作動ユニット１１０の数における変化を決定することと、次いで、外骨格システム１００で動作している作動ユニット１１０の新しい数に基づいて制御方法を決定して変更することとを含むことができる。

例えば、外骨格システム１００は、２つの作動ユニット１１０で、かつ第一制御方法で動作していることができる。ユーザ１０１は、作動ユニット１１０のうちの１つを係脱することができ、外骨格デバイス５１０は、作動ユニット１１０のうちの１つの喪失を識別することができ、外骨格デバイス５１０は、作動ユニット１１０のうちの１つの喪失に適応する、新しい第二制御方法を決定して実装することができる。いくつかの例では、アクティブな作動ユニット１１０の数に適合することにより、作動ユニット１１０のうちの１つが使用中に破損する、または遮断される場合でも、外骨格システム１００が自動的に適合することができるので、外骨格システム１００がアクティブな作動ユニット１１０を１つしか有していないにもかかわらず、中断することなく、ユーザ１０１が作業または移動をさらに続けることができるという利益がもたらされることができる。

様々な実施形態では、動作制御ソフトウェアは、個々の作動ユニット１１０または脚１０２の間でユーザのニーズが異なる制御方法を適合することができる。そのような実施形態では、外骨格システム１００が各作動ユニット１１０で生成されるトルク基準を変更して、ユーザ１０１のエクスペリエンスに合わせることが有益であり得る。一例は、ユーザ１０１が片方の脚１０２に重大な脱力の問題を抱えているが、他方の脚１０２にはわずかな脱力の問題しかない両膝外骨格システム１００（例えば、図１を参照）のものである。この例では、外骨格システム１００は、ユーザ１０１のニーズを最もよく満たすために、影響の大きい肢と比較して、影響の少ない肢での出力トルクをスケールダウンするように構成されることができる。

肢の強さの差異に基づいたそのような構成は、外骨格システム１００によって自動的に行われてもよく、及び／またはユーザインタフェース５１６などを介して構成されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ユーザ１０１が外骨格システム１００を使用している間に、ユーザ１０１の両脚１０２での相対的な強さまたは弱さをテストすることができる較正テストを実行することができ、両脚１０２で識別された強さまたは弱さに基づいて外骨格システム１００を構成することができる。そのようなテストは、両脚１０２の全体的な強さもしくは弱さを識別してもよく、または四頭筋、ふくらはぎ、大腿屈筋、殿筋、腓腹筋、大腿部、縫工筋、ヒラメ筋などの特異的な筋肉もしくは筋群の強さもしくは弱さを識別してもよい。

外骨格システム１００を操作する方法の別の態様は、外骨格システム１００を監視する制御ソフトウェアを含むことができる。そのようなソフトウェアの監視の態様は、いくつかの例では、ユーザの理解及びデバイスパフォーマンスを促進するために、外骨格システム１００に状況認識及びセンサ情報の理解を提供する試みの中で通常動作の間、外骨格システム１００及びユーザ１０１の状態を監視することに焦点を当てることができる。そのような監視ソフトウェアの一態様は、所望のパフォーマンス能力を達成するためのデバイスの理解を提供するために、外骨格システム１００の状態を監視することであり得る。これの一部は、身体姿勢を推定するシステムの開発であり得る。一実施形態では、外骨格デバイス５１０は、オンボードセンサ５１３を使用して、ユーザの姿勢のリアルタイムの理解を高める。換言すれば、センサ５１３からのデータは、作動ユニット１１０の構成を決定するために使用されることができ、この構成は、他のセンサデータと共に、作動ユニット１１０を装着しているユーザ１０１のユーザの姿勢または身体構成の推定を推測するために使用されることができる。

時には、いくつかの実施形態では、感知モダリティが存在しない、またはハードウェアに実際に統合されることができないため、外骨格システム１００がシステムの姿勢のすべての重要な態様を直接感知することは非現実的または不可能であることがある。結果として、いくつかの例での外骨格システム１００は、ユーザの身体の基礎となるモデルと、ユーザが装着している外骨格システム１００とに基づいたセンサ情報の融合された理解に依存することができる。両脚膝補助用外骨格システム１００の一実施形態では、外骨格デバイス５１０は、ユーザの下肢及び胴体セグメントの基礎となるモデルを使用して、本来であれば遮断されているセンサ５１３間の関係制約を強化することができる。そのようなモデルにより、外骨格システム１００は、身体によって作成されるユーザの運動連鎖を通じて２本の脚１０２が機械的に連結されているという点で、これら２本の脚の制約された動きを理解することが可能になる。このアプローチは、膝の向きの推定値が適切に制約され、生体力学的に妥当であることを確保するために使用されることができる。様々な実施形態では、外骨格システム１００は、外骨格デバイス５１０及び／または空圧システム５２０に埋め込まれたセンサ５１３を含み、システムの姿勢のさらなる全体像を提供することができる。さらに別の実施形態では、外骨格システム１００は、姿勢推定の動作に追加の制約を提供する試みの中でアプリケーションにユニークな論理制約を含むことができる。これは、いくつかの実施形態では、外骨格システム１００が外部からのＧＰＳ信号を拒否する、または地磁気が歪んでいる場合、高度に動的なアクションなどに、グラウンドトゥルース情報が利用できない状況では望ましいことがある。

いくつかの実施形態では、外骨格システム１００に基づいた位置及び／または位置属性の構成での変更は、自動的に、及び／またはユーザ１０１からの入力によって実行されることができる。例えば、いくつかの実施形態では、外骨格システム１００は、位置及び／または位置属性に基づいた構成での変更について１つ以上の提案を提供することができ、ユーザ１０１はそれらのような提案を受け入れることを選択することができる。さらなる実施形態では、外骨格システム１００に基づいた位置及び／または位置属性の一部またはすべての構成は、ユーザインタラクションなしで自動的に発生することができる。

様々な実施形態は、動作全体を通して外骨格システム１００からのデータの収集及びストレージを含むことができる。一実施形態では、これは、外骨格デバイス５１０上で収集されたデータを、利用可能な無線通信プロトコルによって通信ユニット（複数可）５１４を介してクラウドストレージ位置にライブストリーミングすること、またはそのようなデータを外骨格デバイス５１０のメモリ５１２に格納することを含むことができ、そのようなデータは、通信ユニット（複数可）５１４を介して別の位置にアップロードされてもよい。例えば、外骨格システム１００がネットワーク接続を取得すると、記録されたデータは、利用可能なデータ接続によってサポートされる通信速度でクラウドにアップロードされることができる。様々な実施形態は、これの変形形態を含むことができるが、このような外骨格システム１００用に後で取得するために、外骨格システム１００に関するデータをローカル及び／またはリモートに収集して格納するための監視ソフトウェアの使用は、様々な実施形態に含まれ得る。

いくつかの実施形態では、そのようなデータが記録されていると、そのデータを様々な異なる用途に使用することが望ましい場合がある。そのような１つの用途は、注目すべきデバイスシステムの問題を識別する試みの中で、外骨格システム１００でのさらなる監督機能を開発するためのデータの使用であることができる。一実施形態は、様々な用途にわたってパフォーマンスが有意に変化した複数の中から、特異的な外骨格システム１００または脚部アクチュエータユニット１１０を識別するためのデータの使用であることができる。データの別の使用は、ユーザ１０１がどのようにスキーをするかのより良い理解を得るために、それをユーザ１０１に返すことであり得る。これの一実施形態は、ユーザ１０１がモバイルデバイス上で自分の使用をレビューすることを可能にするモバイルアプリケーションを介して、ユーザ１０１にデータを返すことであり得る。そのようなデバイスデータのさらに別の使用は、データの再生を外部データストリームと同期させて、追加のコンテキストを提供することであり得る。一実施形態は、コンパニオンスマートフォンからのＧＰＳデータを、デバイスにネイティブに格納されたデータに組み込むシステムである。別の実施形態は、記録されたビデオと、デバイス１００から取得された格納されているデータとの時間同期を含むことができる。様々な実施形態は、これらの方法を使用して、ユーザが自分自身のパフォーマンスを評価するためにデータを即時に使用すること、ユーザが過去から挙動を理解するため、ユーザが他のユーザと直接またはオンラインプロファイルを介して比較するため、開発者がシステムのさらなる開発のために後で取得することなどができる。

外骨格システム１００を操作する方法の別の態様は、ユーザ固有の特徴を識別するように構成された監視ソフトウェアを含むことができる。例えば、外骨格システム１００は、特定のスキーヤー１０１が外骨格システム１００でどのように動作するかの認識を提供することができ、経時的に、そのユーザのデバイスパフォーマンスを最大にする試みの中でユーザ固有の特徴のプロファイルを開発することができる。一実施形態は、特定のユーザの使用スタイルまたはスキルレベルを識別する試みの中でユーザ固有の使用タイプを識別する外骨格システム１００を含むことができる。様々な活動中のユーザのフォーム及び安定性の評価を通じて（例えば、センサ５１３などから得られたデータの分析を介して）、いくつかの例では、外骨格デバイス５１０は、ユーザが高度な熟練者、新参者、または初心者であるかどうかを識別することができる。このスキルレベルまたはスタイルの理解により、外骨格システム１００は、特定のユーザに制御基準をより良く合わせることができる。

さらなる実施形態では、外骨格システム１００は、所与のユーザに関する個別化された情報を使用して、外骨格システム１００に対するユーザの生体力学的応答のプロファイルを構築することもできる。一実施形態は、外骨格システム１００が、ユーザに関するデータを収集して、使用中にユーザが自分の脚１０２にかかった負荷をユーザが理解するのを支援する試みの中で、個々のユーザの膝の緊張の推定値を生じることを含むことができる。これにより、外骨格システム１００は、ユーザが履歴でかなりの量の膝の緊張に達した場合にユーザに警告し、ユーザが潜在的な痛みまたは不快感を受けないために止めたほうがよいとユーザに警告することができる。

個別化された生体力学的応答の別の実施形態は、ユーザ専用に個別化されたシステムモデルを開発するために、ユーザに関するデータを収集するシステムであり得る。そのような実施形態では、個別化されたモデルは、基礎となるシステムモデルを用いてシステムパフォーマンスを評価するシステムＩＤ（識別）方法を通じて開発されることができ、特定のユーザに適合する最良のモデルパラメータを識別することができる。そのような実施形態におけるシステムＩＤは、セグメントの長さ及び質量（例えば、脚１０２または脚１０２の一部の）を推定して、動的ユーザモデルをより適切に定義するように動作することができる。別の実施形態では、これらの個別化されたモデルパラメータを使用して、ユーザ固有の質量及びセグメントの長さに応じてユーザ固有の制御応答を送達することができる。動的モデルのいくつかの例では、これは非常に困難な活動中の動的な力を考慮するデバイスの機能に有意に役立つことができる。

様々な実施形態では、外骨格システム１００は、様々なタイプのユーザインタラクションを提供することができる。例えば、そのようなインタラクションは、必要に応じてユーザ１０１から外骨格システム１００への入力を含むことができ、そして外骨格システム１００は、外骨格システム１００の動作における変化、外骨格システム１００の状態などを示すフィードバックをユーザ１０１に提供することができる。本明細書で説明されるように、ユーザ入力及び／またはユーザへの出力は、外骨格デバイス５１０の１つ以上のユーザインタフェース５１５を介して提供されてもよく、またはスマートフォンユーザデバイスなどの様々な他のインタフェースもしくはデバイスを含んでもよい。それらのような１つ以上のユーザインタフェース５１５またはデバイスは、バックパック１５５（例えば、図１を参照）、空圧システム５２０、脚部作動ユニット１１０などの上のような、様々な適切な位置にあることができる。

外骨格システム１００は、ユーザ１０１から意図を取得するように構成されることができる。例えば、これは、外骨格システム１００の他の構成要素（例えば、１つ以上のユーザインタフェース５１５）と直接統合されるか、外骨格システム１００と外部から操作可能に接続されるか（例えば、スマートフォン、ウェアラブルデバイス、リモートサーバなど）いずれかである様々な入力デバイスによって達成されることができる。一実施形態では、ユーザインタフェース５１５は、外骨格システム１００の脚部作動ユニット１１０の一方または両方に直接統合されるボタンを含むことができる。この単一のボタンにより、ユーザ１０１は様々な入力を示すことができる。別の実施形態では、ユーザインタフェース５１５は、外骨格システム１００の外骨格デバイス５１０及び／または空圧システム５２０と統合されている胴体に取り付けられたラペル入力デバイスによって提供されるように構成されることができる。一例では、そのようなユーザインタフェース５１５は、専用の有効化及び無効化機能を有するボタンと、ユーザの所望の動力源レベル（例えば、脚部アクチュエータユニット１１０によって加えられる力の量または範囲）に専用の選択インジケータと、外骨格システム１００の制御に統合するための予測意図の量に専用であり得るセレクタスイッチとを含むことができる。ユーザインタフェース５１５のそのような実施形態は、いくつかの例では、一連の機能的にロックされたボタンを使用して、通常動作に必要な場合がある理解されたインジケータのセットをユーザ１０１に提供することができる。さらに別の実施形態は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ接続、または他の適切な有線もしくは無線接続を介して外骨格システム１００に接続されるモバイルデバイスを含むことができる。ユーザインタフェース５１５としてモバイルデバイスまたはスマートフォンを使用すると、入力方法の柔軟性により、ユーザのデバイスへの入力量をはるかに多くすることができる。様々な実施形態は、上記に列挙されたオプションまたはその組み合わせ及び変形を使用することができるが、入力方法及び物品の明示的に述べられた組み合わせに決して限定されない。

１つ以上のユーザインタフェース５１５は、ユーザが外骨格システム１００を適切に使用して操作することを可能にする情報をユーザ１０１に提供することができる。そのようなフィードバックは、作動ユニット１１０の一方または両方に直接統合されたフィードバックメカニズムと、作動ユニット１１０の動作によるフィードバックと、外骨格システム１００と統合されていない外部アイテム（例えば、モバイルデバイス）を介したフィードバックなどを含むがこれらに限定されない、様々な視覚的、触覚的及び／または聴覚的方法でのものであり得る。いくつかの実施形態は、外骨格システム１００の、作動ユニット１１０におけるフィードバック照明の統合を含むことができる。１つのそのような実施形態では、ユーザ１０１が照明を見ることができるように、５つの多色照明が膝継手１２５または他の適切な位置に統合される。これらの照明は、システムエラー、デバイス電源、デバイスの正常な動作などのフィードバックを提供するために使用されることができる。別の実施形態では、外骨格システム１００は、特定の情報を示すように制御されたフィードバックをユーザに提供することができる。それらのような実施形態では、外骨格システム１００は、最大の許容可能なユーザ所望のトルクをユーザが変更するときに、脚部作動ユニット１１０の一方または両方での関節トルクを最大許容トルクまで脈動させることができることで、トルクセッティングの触覚インジケータを提供することができる。別の実施形態は、動作エラー、設定ステータス、電源ステータスなどのデバイス情報に関するアラート通知を外骨格システム１００が提供することができるモバイルデバイスなどの外部デバイスを使用することができる。フィードバックのタイプは、作動ユニット１１０、空圧システム５２０、バックパック１５５、モバイルデバイス、またはウェブインタフェース、ＳＭＳテキストもしくは電子メールなどの他の適切なインタラクション方法を含むものとユーザ１０１がインタラクトすることが期待され得る様々な位置に統合された、光、音、振動、通知、及び操作力を含むことができるが、これらに限定されない。

通信ユニット５１４は、外骨格システム１００がユーザデバイス、分類サーバ、他の外骨格システム１００などを含む他のデバイスと直接またはネットワークを介して通信できるようにするハードウェア及び／またはソフトウェアを含むことができる。例えば、外骨格システム１００は、ユーザデバイスと接続するように構成されることができ、このユーザデバイスを使用して、外骨格システム１００を制御し、外骨格システム１００からパフォーマンスデータを受信し、外骨格システムへの更新を容易にすることなどができる。そのような通信は、有線及び／または無線通信であることができる。

いくつかの実施形態では、センサ５１３は、任意の適切なタイプのセンサを含むことができ、センサ５１３は、中央の位置に配置するか、外骨格システム１００の周りに分散させることができる。例えば、いくつかの実施形態では、外骨格システム１００は、アーム１１５、１２０、継手１２５、アクチュエータ１３０または任意の他の場所を含む様々な適切な位置に、複数の加速度計、力センサ、位置センサなどを備えることができる。したがって、いくつかの例では、センサデータは、１つまたは複数のアクチュエータ１３０の物理的な状態、外骨格システム１００の一部の物理的な状態、外骨格システム１００の物理的な状態などに一般に対応し得る。一部の実施形態では、外骨格システム１００は、全地球測位システム（ＧＰＳ）、カメラ、測距感知システム、環境センサ、標高センサ、マイクロフォン、温度計などを含むことができる。いくつかの実施形態では、外骨格システム１００は、スマートフォンなどのユーザデバイスからセンサデータを取得することができる。

場合によっては、外骨格デバイス１００を装着しているユーザ１０１の理解、外骨格システム１００の環境及び／または動作の理解を、様々な適切なセンサ５１５を外骨格システム１００に統合することによって外骨格システム１００が生成する、または拡張することが有益であり得る。一実施形態は、体温、心拍数、呼吸数、血圧、血中酸素飽和度、呼気中ＣＯ₂、血糖値、歩行速度、発汗量など、ユーザ１０１の様々な適切な態様（例えば、疲労及び／または身体の生命機能に対応する）を観察するために生物学的インジケータを測定して追跡するためのセンサ５１５を含むことができる。

いくつかの実施形態では、外骨格システム１００は、それらのようなセンサ５１５とユーザ１０１の身体との比較的密接で信頼できる接続性を利用して、システムバイタルを記録し、それらをアクセス可能なフォーマットで（例えば、外骨格デバイス、リモートデバイス、リモートサーバなどに）格納することができる。別の実施形態は、温度、湿度、照明レベル、気圧、放射能、サウンドレベル、毒物、汚染物質などの様々な環境条件について、外骨格システム１００の周囲の環境を連続的または定期的に測定することができる環境センサ５１５を含むことができる。いくつかの例では、様々なセンサ５１５は、外骨格システム１００の動作に必要でなくてよく、または動作制御ソフトウェアによって直接使用されなくてもよいが、ユーザ１０１に報告するために（例えば、インタフェース５１５を介して）、またはリモートデバイス、リモートサーバなどに送信するために格納されることができる。

空圧システム５２０は、アクチュエータ１３０を個別にまたはグループとして膨張及び／または収縮させるように動作可能な任意の適切なデバイスまたはシステムを含むことができる。例えば、一実施形態では、空圧システムは、２０１４年１２月１９日に出願された関連特許出願第１４／５７７，８１７号に開示されているダイアフラムコンプレッサ、または本明細書に説明されるような空圧伝動装置を含むことができる。

図１３ａ、図１３ｂ、図１４ａ及び図１４ｂを参照すると、脚部アクチュエータユニット１１０の例は、継手１２５、ベローズアクチュエータ１３０、拘束リブ１３５、及びベースプレート１４０を含むことができる。より具体的には、図１３ａは、圧縮構成にある脚部アクチュエータユニット１１０の側面図を示し、図１３ｂは、膨張構成にある図１３ａの脚部アクチュエータユニット１１０の側面図を示す。図１４ａは、圧縮構成の脚部アクチュエータユニット１１０の側断面図を示し、図１４ｂは、膨張構成の図１４ａの脚部アクチュエータユニット１１０の側断面図を示す。

図１３ａ、図１３ｂ、図１４ａ及び図１４ｂに示されるように、継手１２５は、継手１２５から延びるまたはそれに連結する複数の拘束リブ１３５を有することができ、それはベローズアクチュエータ１３０の一部を包囲または当接する。例えば、いくつかの実施形態では、拘束リブ１３５はベローズアクチュエータ１３０の端部１３２に当接でき、ベローズアクチュエータ１３０の端部１３２が押し付けることができるベースプレート１４０の一部またはすべてを画定することができる。しかし、いくつかの例では、ベースプレート１４０は、拘束リブ１３５とは別個の及び／または異なる要素とすることができる（例えば、図１に示すように）。さらに、１つ以上の拘束リブ１３５をベローズアクチュエータ１３０の端部１３２間に配置することができる。例えば、図１３ａ、１３ｂ、１４ａ及び１４ｂは、ベローズアクチュエータ１３０の端部１３２間に配置された１つの拘束リブ１３５を示すが、さらなる実施形態は、ベローズアクチュエータ１３０の端部間に配置される任意の適切な数の拘束リブ１３５を含むことができ、その数は１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、５０、１００などを含む。いくつかの実施形態では、拘束リブは存在しなくてもよい。

図１４ａ及び図１４ｂの断面に示されるように、ベローズアクチュエータ１３０は、流体（例えば、空気）で満たされ得るキャビティ１３１を画定し得、ベローズアクチュエータ１３０を拡張し、これにより、図１３ｂ及び図１４ｂに示されるようにＢ軸に沿ってベローズを伸長させ得る。例えば、図１３ａに示されるベローズアクチュエータ１３０での流圧及び／または流体率を増加させると、ベローズアクチュエータ１３０が図１３ｂに示される構成に膨張し得る。同様に、図１４ａに示されるベローズアクチュエータ１３０での流圧及び／または流体率を増加させると、ベローズアクチュエータ１３０が図１４ｂに示される構成に膨張し得る。明確にするために、「ベローズ」という用語を使用することは、説明されたアクチュエータユニット１１０の構成要素を説明するためであり、構成要素のジオメトリを制限することを意図していない。ベローズアクチュエータ１３０は、一定の円筒管、断面積が多様な円筒、規定された円弧の形状に膨張する３次元の織物形状などを含むがそれらに限定されない様々な形状で構築することができる。「ベローズ」という用語は、畳み込みを有する構造を含む必要があると解釈されるべきではない。

あるいは、図１３ｂに示されるベローズアクチュエータ１３０の流圧及び／または流体率を減少させると、ベローズアクチュエータ１３０が図１３ａに示される構成に収縮し得る。同様に、図１４ｂに示されるベローズアクチュエータ１３０の流圧及び／または流体率を減少させると、ベローズアクチュエータ１３０が図１４ａに示される構成に収縮し得る。ベローズアクチュエータ１３０の流圧または流体率のこのような増加または減少は、外骨格デバイス５１０（図５参照）によって制御可能な外骨格システム１００の空圧システム５２０及び空圧ライン１４５によって実行することができる。

好ましい一実施形態では、ベローズアクチュエータ１３０は空気で膨張させることができる。しかし、さらなる実施形態では、任意の適切な流体を使用してベローズアクチュエータ１３０を膨張させることができる。例えば、酸素、ヘリウム、窒素、及び／またはアルゴンなどを含むガスを使用してベローズアクチュエータ１３０を膨張及び／または収縮させることができる。さらなる実施形態では、水、油などの液体を使用してベローズアクチュエータ１３０を膨張させることができる。さらに、本明細書で説明するいくつかの例は、ベローズアクチュエータ１３０内の圧力を変えるベローズアクチュエータ１３０への流体の導入及び除去に関し、さらなる例は、ベローズアクチュエータ１３０内の圧力を修正するために流体を加熱及び／または冷却することを含むことができる。

図１３ａ、図１３ｂ、図１４ａ及び図１４ｂに示されるように、拘束リブ１３５は、ベローズアクチュエータ１３０を支持及び拘束することができる。例えば、ベローズアクチュエータ１３０を膨張させると、ベローズアクチュエータ１３０はベローズアクチュエータ１３０の長さに沿って拡張し、ベローズアクチュエータ１３０はまた半径方向に拡張する。拘束リブ１３５は、ベローズアクチュエータ１３０の一部の半径方向の膨張を拘束することができる。さらに、本明細書で説明するように、ベローズアクチュエータ１３０は、１つ以上の方向に柔軟な材料を含み、拘束リブ１３５は、ベローズアクチュエータ１３０の直線の膨張方向を制御することができる。例えば、いくつかの実施形態では、拘束リブ１３５または他の拘束構造がないと、ベローズアクチュエータ１３０は、制御不能に突き出したり軸から曲がったりして、適合する力がベースプレート１４０に加えられないようになり、アーム１１５、１２０が適合して、または制御可能に作動しないようになる。したがって、様々な実施形態において、拘束リブ１３５は、ベローズアクチュエータ１３０が膨張及び／または収縮する際に、ベローズアクチュエータ１３０に対して一貫した制御可能な拡張軸Ｂを生成することが望ましい場合がある。

いくつかの例では、収縮構成のベローズアクチュエータ１３０は、拘束リブ１３５の半径方向縁部を実質的に越えて延びることができ、膨張中に収縮して、拘束リブ１３５の半径方向縁部をより少なく越えて延びる、または拘束リブ１３５の半径方向縁部をより少なく延びないようにすることができる。例えば、図１４ａは、ベローズアクチュエータ１３０が圧縮リブ１３５の半径方向縁部を実質的に越えて延びるベローズアクチュエータ１３０の圧縮構成を示し、図１４ｂは、膨張中に収縮して、ベローズアクチュエータ１３０の膨張構成で拘束リブ１３５の半径方向縁部をより少なく越えて延びるベローズアクチュエータ１３０を示している。

同様に、図１５ａは、ベローズアクチュエータ１３０が拘束リブ１３５の半径方向縁部を実質的に越えて延びるベローズアクチュエータ１３０の圧縮構成の上面図を示し、図１５ｂは、膨張中に収縮して、ベローズアクチュエータ１３０の膨張構成で拘束リブ１３５の半径方向縁部をより少なく越えて延びるベローズアクチュエータ１３０の上面図を示す。

拘束リブ１３５は、様々な適切な方法で構成することができる。例えば、図１５ａ、図１５ｂ、及び図１６は、拘束リブ１３５の例示的実施形態の上面図を示しており、それは継手構造体１２５から延び、リブキャビティ１３８を画定する円形リブリング１３７と連結する一対のリブアーム１３６を有し、リブキャビティ１３８を画定し、それを通してベローズアクチュエータ１３０の一部は（例えば、図１４ａ、図１４ｂ、図１５ａ及び図１５ｂに示されるように）延びることができる。様々な例において、１つ以上の拘束リブ１３５は、リブアーム１３６及びリブリング１３７が共通の平面内に配置された実質的に平面の要素であり得る。

さらなる実施形態では、１つ以上の拘束リブ１３５は、任意の他の適切な構成を有することができる。例えば、いくつかの実施形態は、１つ、２つ、３つ、４つ、５つなどを含む任意の適切な数のリブアーム１３６を有することができる。加えて、リブリング１３７は、リブキャビティ１３８を画定する内側縁部またはリブリング１３７の外側縁部の一方または両方を含めて、様々な適切な形状を有することができ、円形である必要はない。

様々な実施形態において、拘束リブ１３５は、ベローズアクチュエータ１３０の運動をある瞬間的な中心（空間に固定されていても固定されていなくてもよい）の周りの掃引経路に向け、及び／または面外の座屈などの望ましくない方向でのベローズアクチュエータ１３０の運動を防止するように構成することができる。結果として、いくつかの実施形態に含まれる拘束リブ１３５の数は、脚部アクチュエータユニット１１０の特定の幾何学的形状及び負荷に応じて変わり得る。例は、１つの拘束リブ１３５から任意の適切な数の拘束リブ１３５までの範囲であり得る。したがって、拘束リブ１３５の数は、本発明の適用可能性を制限するものと解されるべきではない。さらに、いくつかの実施形態では、拘束リブ１３５がなくてもよい。

１つ以上の拘束リブ１３５は、様々な方法で構築することができる。例えば、１つ以上の拘束リブ１３５は、所与の脚部アクチュエータユニット１１０上の構造が異なっていてもよく、及び／または継手構造体１２５への取り付けを必要とする場合と必要としない場合がある。様々な実施形態で、拘束リブ１３５は、中央回転式継手構造体１２５の一体部品として構築することができる。そのような構造の例示的な実施形態は、機械の回転式のピン継手を含むことができ、拘束リブ１３５は、継手構造体１２５の一端で継手１２５に接続され、継手１２５の周りで旋回することができ、他端にあるベローズアクチュエータ１３０の延びない外側の層に取り付けられる。実施形態の別のセットでは、拘束リブ１３５は、脚部アクチュエータユニット１１０の可動域全体にわたってベローズアクチュエータ１３０の運動を方向付ける単一の屈曲構造の形態で構築することができる。別の例示的な実施形態は、継手構造１２５に一体的に接続されるのではなく、代わりに予め組み立てられた継手構造１２５に外部から取り付けられる、屈曲する拘束リブ１３５を使用する。別の例示的な実施形態は、ベローズアクチュエータ１３０の周りに巻き付けられて継手構造１２５に取り付けられた布片から構成される拘束リブ１３５を備えることができ、それはハンモックのように作用して、ベローズアクチュエータ１３０の動きを制限及び／または案内する。追加の実施形態で使用することができる、拘束リブ１３５を構築するために利用可能な追加の方法があり、継手構造体１２５の周りなどに接続されるリンク機構、回転的屈曲が含まれるがこれらに限定されない。

いくつかの例において、拘束リブ１３５の設計上の考慮事項は、１つ以上の拘束リブ１３５がベローズアクチュエータ１３０と相互作用してベローズアクチュエータ１３０の経路を案内する方法であり得る。様々な実施形態において、拘束リブ１３５はベローズアクチュエータ１３０の長さに沿った所定の位置でベローズアクチュエータ１３０に固定できる。１つ以上の拘束リブ１３５は、これらに限定されないが、縫製、機械的クランプ、幾何学的干渉、直接的な統合などを含む様々な適切な方法で、ベローズアクチュエータ１３０に連結され得る。他の実施形態では、拘束リブ１３５は、拘束リブ１３５がベローズアクチュエータ１３０の長さに沿って浮遊し、所定の接続箇所でベローズアクチュエータ１３０に固定されないように構成することができる。いくつかの実施形態では、拘束リブ１３５は、ベローズアクチュエータ１３０の断面積を制限するように構成することができる。例示的な実施形態は、楕円形の断面を有する拘束リブ１３５に取り付けられた管状ベローズアクチュエータ１３０を含むことができ、いくつかの例で、ベローズアクチュエータ１３０が膨張したときにその位置でベローズアクチュエータ１３０の幅を縮小する構成であってよい。

ベローズアクチュエータ１３０は、脚部アクチュエータユニット１１０の作動流体を収容すること、脚部アクチュエータユニット１１０の作動圧力に関連する力に抵抗することなどを含め、いくつかの実施形態において様々な機能を有することができる。様々な例において、脚部アクチュエータユニット１１０は、周囲圧力を上回る、下回る、またはほぼ周囲圧力で、流体の圧力にて作動することができる。様々な実施形態において、ベローズアクチュエータ１３０は、周囲圧力を超えるよう加圧されたときに所望されるものを超える、ベローズアクチュエータ１３０の膨張（例えば、力の付与または運動の意図された方向以外の方向で望まれるものを超えるもの）に抵抗するために、１つ以上の可撓性であるが非伸長性または実質的に非伸長性の材料を含むことができる。加えて、ベローズアクチュエータ１３０は、アクチュエータ流体を収容するために不浸透性または半不浸透性の材料を含むことができる。

例えば、いくつかの実施形態では、ベローズアクチュエータ１３０は、織られたナイロン、ゴム、ポリクロロプレン、プラスチック、ラテックス、布地などの可撓性シート材料を含むことができる。したがって、いくつかの実施形態では、ベローズアクチュエータ１３０は、平坦な材料の１つまたは複数の平面軸に沿って実質的に非伸長性であり、一方で他の方向に柔軟である平坦な材料で作ることができる。例えば、図１８は、平面材料１８００（例えば布地）の側面図を示し、この平面材料１８００は、この材料の平面と一致する軸Ｘに沿って実質的に非伸長性であるが、軸Ｚを含む他の方向には可撓性である。図１８の例では、材料１８００は、Ｚ軸に沿って上向き及び下向きに屈曲するが、Ｘ軸に沿って非伸長性であることが示されている。様々な実施形態では、軸Ｘのように材料１８００の平面とも一致しており、軸Ｘに垂直である軸Ｙ（図示せず）にも沿って材料１８００が非伸長性であり得る。

いくつかの実施形態では、ベローズアクチュエータ１３０は、材料の１つまたは複数の軸に沿って非伸長性である非平面の織布材料で作製されることができる。例えば、一実施形態では、ベローズアクチュエータ１３０は、織布製チューブを含むことができる。織布材料は、ベローズアクチュエータ１３０の長さに沿って円周方向に伸張性を提供することができる。そのような実施形態は、依然として、ユーザ１０１の身体に沿って、身体１０１の所望の関節（例えば、膝１０３）の軸と整列するように構成することができる。

様々な実施形態において、ベローズアクチュエータ１３０は、互いに拘束された距離である拘束された内面の長さ及び／または外面の長さを使用することにより、結果として生じる力を発生させることができる（例えば、上記の非伸長性材料による）。いくつかの例では、そのような設計により、アクチュエータはベローズアクチュエータ１３０で収縮することができるが、特定のしきい値まで加圧されると、ベローズアクチュエータ１３０は脚アクチュエータユニット１１０のプレート１４０を押すことにより、軸方向に力を向けることができ、その理由はベローズアクチュエータ１３０の本体によって規定される最大の長さを超えてその長さを伸ばすことができないため、ベローズアクチュエータ１３０はさらに体積部を拡張することができないからである。

換言すれば、ベローズアクチュエータ１３０は、チャンバを画定する実質的に非伸長性の織物製エンベロープを含むことができ、このチャンバは、実質的に非伸長性の織物製エンベロープ内に含まれる流体不透過性ブラダ、及び／または実質的に非伸長性の織物製エンベロープ内に組み込まれた流体不透過性構造体によって流体不透過性になる。実質的に非伸長性の織物製エンベロープは、実質的に非伸長性の織物製アクチュエータの過度の変位を防止するために、所定の幾何学的形状と、チャンバの加圧時に機械的停止を提供する変位での非線形平衡状態とを有することができる。

いくつかの実施形態では、ベローズアクチュエータ１３０はエンベロープを含むことができ、このエンベロープは、本明細書で論じられるような様々な適切な動きを規定することができる非伸長性織物（例えば、非伸長性の編物、織布、不織布など）からなる、または本質的にそれらからなる。非伸長性の織物製ベローズアクチュエータ１３０は、特定の平衡状態（例えば、圧力の増加にもかかわらず安定している最終状態または形状）、圧力／剛性比、及び運動経路で設計されることができる。いくつかの例での非伸長性の織物製ベローズアクチュエータ１３０は、非伸長性材料が力の方向性をより最適に制御することを可能にするため、大きい力を正確に伝えるように構成されることができる。

したがって、非伸長性の織物製ベローズアクチュエータ１３０のいくつかの実施形態は、所定の幾何学的形状を有することができ、この所定の幾何学的形状は、チャンバ内側の圧力が相対的に上昇している間の織物製エンベロープの伸縮を介してではなく、織物製エンベロープの変位が原因で、非膨張形状とその平衡状態の所定の幾何学的形状（例えば、完全膨張形状）との間の幾何学的形状における変化を主に介して変位を生じる。様々な実施形態では、これは、ベローズアクチュエータ１３０のエンベロープの構造に非伸長性材料を使用することで達成されることができる。本明細書で説明されるように、いくつかの例では、「非伸長性」または「実質的に非伸長性」は、１つ以上の方向での１０％以下、５％以下、または１％以下までの膨張として定義されることができる。

図１７ａは、別の実施形態によるベローズアクチュエータ１３０を含む空圧アクチュエータユニット１１０の断面図を示し、図１７ｂは、図１７ａの断面を示す膨張構成における図１７ａの空圧アクチュエータユニット１１０の側面図を示す。図１７ａに示すように、ベローズアクチュエータ１３０は、ベローズキャビティ１３１を画定する内側第一層１３２を含むことができ、第一層１３２と第二層１３３の間に配置された第三層１３４を有する外側第二層１３３を含むことができる。この記載全体に亘って、ベローズアクチュエータ１３０の構造を説明するための「層」という用語の使用は、設計を制限するものとみなされるべきではない。「層」の使用は、平坦な材料シート、ウェットフィルム、ドライフィルム、ゴム引きコーティング、共成形構造などを含むがこれらに限定されない様々な設計を示し得る。

いくつかの例では、内側第一層１３２は、アクチュエータ流体（例えば、空気）に対して不透過性または半透過性の材料を含むことができ、外側第二層１３３は、本明細書で説明する非伸長性材料を含むことができる。例えば、本明細書で議論されるように、不浸透性層は不浸透性または半浸透性層を示し、非伸長性層は非伸長性または実質的に非伸長性の層を示し得る。

２つ以上の層を含むいくつかの実施形態では、内側層１３２は、内部の力を高強度の非伸長性の外側第二層１３３に伝達できるように、非伸長性の外側第二層１３３に比べてわずかに大きくすることができる。一実施形態は、不透過性ポリウレタンポリマーフィルム内側第一層１３２、及び外側第二層１３３として織られたナイロンブレードを有するベローズアクチュエータ１３０を含む。

ベローズアクチュエータ１３０は、さらなる実施形態において様々な適切な方法で構成することができ、これは、流体不透過性を付与し、十分に非伸長性である材料で構成される単一層設計を含むことができる。他の例には、単一構造に共に固定された複数の積層層を含む複合式ベローズアセンブリが含まれる。いくつかの例では、脚部アクチュエータユニット１１０の動作範囲を最大化するために、ベローズアクチュエータ１３０の収縮したスタックの高さを制限する必要があり得る。そのような例では、ベローズアクチュエータ１３０の他の能力の必要性を満たす、厚さの薄い織布を選択することが望ましい場合がある。

さらに別の実施形態では、ベローズアクチュエータ１３０の様々な層間の摩擦を低減することが望ましい場合がある。一実施形態では、これは、第一層１３２と第二層１３３の間の耐摩耗及び／または低摩擦中間層として作用する第三層１３４を統合することを含むことができる。他の実施形態は、湿式潤滑剤、乾式潤滑剤、または低摩擦材料の複数層の使用を含むがこれらに限定されない代替または追加の方法で、第一層１３２と第二層１３３との間の摩擦を減少させることができる。したがって、図１５ａの例は、３層１３２、１３３、１３４を含むベローズアクチュエータ１３０の一例を示しているが、さらなる実施形態は、１、２、３、４、５、１０、１５、２５などを含む、任意の適切な数の層を有するベローズアクチュエータ１３０を含むことができる。そのような１つ以上の層は、隣接する面に沿って部分的または全体的に連結することができ、いくつかの例は層間に１つ以上のキャビティを画定する。そのような例では、潤滑剤または他の適切な流体などの材料をそのようなキャビティに配置することができ、またはそのようなキャビティを効果的に空にすることができる。加えて、本明細書に記載されるように、１つ以上の層（例えば、第三層１３４）は、いくつかの例に示されるようなシートまたは平坦な材料層である必要はなく、代わりに流体によって画定される層を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、第三層１３４は、湿式潤滑剤、乾式潤滑剤などによって画定され得る。

ベローズアクチュエータ１３０の膨張した形状は、いくつかの実施形態では、ベローズアクチュエータ１３０及び／または脚部アクチュエータユニット１１０の動作にとって重要であり得る。例えば、ベローズアクチュエータ１３０の膨張形状は、ベローズアクチュエータ１３０の不浸透性及び非伸長性部分（例えば、第一層１３２及び第二層１３３）の両方の設計により影響を受ける可能性がある。様々な実施形態では、収縮構成では直観的ではない可能性がある様々な二次元パネルから、ベローズアクチュエータ１３０の層１３２、１３３、１３４の１つ以上を構築することが望ましい場合がある。

いくつかの実施形態では、ベローズキャビティ１３１内に１つまたは複数の不透過性層を配置することができ、及び／またはベローズアクチュエータ１３０は、所望の流体を保持できる材料（例えば、本明細書で議論した流体不透過性の第一内側層１３２）を含むことができる。ベローズアクチュエータ１３０は、本明細書に記載のようにベローズアクチュエータ１３０が膨張または収縮したときに膨張及び収縮するように動作可能な、可撓性、弾性、または変形可能な材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、ベローズアクチュエータ１３０は、収縮構成に向かって付勢することができ、ベローズアクチュエータ１３０が弾性的で、膨張していないときに収縮構成に戻る傾向がある。さらに、本明細書に示されるベローズアクチュエータ１３０は、流体で膨張すると膨張及び／または伸長するように構成されるが、いくつかの実施形態では、ベローズアクチュエータ１３０は、いくつかの例で流体にて膨張するとき短縮及び／または収縮するように構成できる。また、本明細書で使用される「ベローズ」という用語は、決して限定的なものと解釈されるべきではない。例えば、本明細書で使用される「ベローズ」という用語は、畳み込みまたは他のそのような特徴などの要素を必要とするように解釈されるべきではない（いくつかの実施形態では畳み込みベローズアクチュエータ１３０が存在し得るが）。本明細書で説明するように、ベローズアクチュエータ１３０は、様々な適切な形状、サイズ、比率などをとることができる。

ベローズアクチュエータ１３０は、様々な実施形態にわたって大幅に変わることができるため、本例は限定的であると解釈されるべきではない。ベローズアクチュエータ１３０の好ましい一実施形態は、本明細書で説明される膝伸展トルクを提供するように構成された布ベースの空圧アクチュエータを含む。この実施形態の変形は、均一な断面ではない布製アクチュエータなどのアクチュエータの所望のパフォーマンス特性を提供するようにアクチュエータを合わせるために存在することができる。他の実施形態は、電気機械式アクチュエータを使用することができ、この電気機械式アクチュエータは、流体ベローズアクチュエータ１３０の代わりに、またはそれに加えて、膝に屈曲及び伸展トルクを与えるように構成されることができる。様々な実施形態は、下肢関節の伸展または屈曲の正のパワーまたは負のパワーの補助のために、電気機械、油圧、空圧、電磁気、または静電の組み合わせを組み込む設計を含むことができるが、これらに限定されない。

また、アクチュエータのベローズアクチュエータ１３０は、特定の設計により必要に応じて様々な位置にあることができる。一実施形態は、膝関節の軸に沿って位置しており、関節自体と平行に位置決めされている、動力膝部装具構成要素のベローズアクチュエータ１３０を配置する。様々な実施形態は、関節と直列に構成されたアクチュエータ、関節の前側に構成されたアクチュエータ、及び関節の周りに静止するように構成されたアクチュエータを含むが、これらに限定されない。

ベローズアクチュエータ１３０の様々な実施形態は、作動の動作を拡張する二次的特徴を含むことができる。そのような一実施形態は、ベローズアクチュエータ１３０に対して許容可能な可動域を制限するために、ユーザが調整可能な機械式ハードエンドストップを含むものである。様々な実施形態は、以下の伸展特徴、すなわち、可撓性エンドストップの包含、電気機械式ブレーキの包含、電磁ブレーキの包含、磁気ブレーキの包含、継手をアクチュエータから機械的に切り離すために機械的に係脱するスイッチの包含、またはアクチュエータ構成要素の迅速な交換を可能にするクイックリリースの包含を含むことができるが、これらに限定されない。

様々な実施形態では、ベローズアクチュエータ１３０は、米国特許第９，８２１，４７５号として発行された２０１３年１０月２５日に出願された関連する米国特許出願公開第１４／０６４，０７１号に記載されているような、２０１３年１０月２５日に出願された米国特許出願公開第１４／０６４，０７２号に記載されているような、２０１７年１１月２７日に出願された米国特許出願公開第１５／８２３，５２３号に記載されているような、または２０１７年３月２９日に出願された米国特許出願公開第１５／４７２，７４０号に記載されているような、ベローズ及び／またはベローズシステムを含むことができる。

一部の用途において、流体アクチュエータユニット１１０の設計は、その能力を拡張するために調整され得る。このような修正の一例は、トルクが継手構造１２５の角度に応じて変化するように、流体アクチュエータユニット１１０の回転構成のトルクプロファイルを調整するために行うことができる。これを達成するために、いくつかの例で、ベローズアクチュエータ１３０の断面を操作して、全体的な流体アクチュエータユニット１１０の所望のトルクプロファイルを強制することができる。一実施形態では、ベローズアクチュエータ１３０の直径をベローズアクチュエータ１３０の長手方向中心で小さくして、ベローズアクチュエータ１３０の完全な伸長時に、全体的な力の能力を低下させることができる。さらに別の実施形態では、ベローズアクチュエータ１３０の断面積を変更して、ベローズアクチュエータ１３０が望ましくない構成にならないように所望の座屈挙動を誘発することができる。例示的な実施形態において、回転構成のベローズアクチュエータ１３０の端部構成は、アクチュエータユニット１１０の所定の継手の角度を越えて延びるまで荷重下で座屈するベローズアクチュエータ１３０の端部を設けるために、名目上の直径からわずかに減少した端部の面積を有することができ、この箇所で、ベローズアクチュエータ１３０のより短い径の端部が膨張し始める。

他の実施形態では、この同じ能力は、拘束リブ１３５の挙動を修正することにより発展させることができる。例示的実施形態として、前の実施形態で説明したベローズアクチュエータ１３０と同じ例を使用して、２つの拘束リブ１３５を、ベローズアクチュエータ１３０の長さに沿って、均等に分布する場所で、そのようなベローズアクチュエータ１３０に固定することができる。いくつかの例では、部分的に膨張した座屈に抵抗するという目標は、アクチュエータユニット１１０が閉じるときにベローズアクチュエータ１３０を制御された方法で閉じることにより、対処することができる。拘束リブ１３５は、継手構造１２５に近づくが、継手構造１２５に対して底に達するまで互いに近づくことはできない。これにより、ベローズアクチュエータ１３０の中央部分が完全に膨張した状態にとどまることができ、いくつかの例では、ベローズアクチュエータ１３０の最も強い構成になり得る。

さらなる実施形態では、ベローズアクチュエータ１３０の特定の能力特性を調整するために、ベローズアクチュエータ１３０の個々の編組または織りの繊維の角度を最適化することが望ましい場合がある（例えば、ベローズアクチュエータ１３０が編組または織布により付与される非伸縮性を含む例において）。他の実施形態では、アクチュエータユニット１１０のベローズアクチュエータ１３０の形状を操作して、ロボット外骨格システム１００が異なる特性で動作できるようにすることができる。そのような修正のための例示的な方法は、以下を含むことができるが、これらに限定されない。すなわち、ベローズアクチュエータ１３０上のスマート材料を使用して、コマンドでベローズアクチュエータ１３０の機械的挙動を操作すること、または、ベローズアクチュエータ１３０の作動長さを短くする、及び／または断面積を減らすなどの手段によるベローズアクチュエータ１３０の幾何学的形状の機械的修正をすることである。

さらなる例では、流体アクチュエータユニット１１０は単一のベローズアクチュエータ１３０または複数のベローズアクチュエータ１３０の組み合わせを含むことができ、それぞれが独自の組成、構造、及び幾何形状を有する。例えば、いくつかの実施形態は、必要に応じて係合することができる同じ継手アセンブリ１２５に平行または同心円状に配置された複数のベローズアクチュエータ１３０を含むことができる。例示的な一実施形態では、継手アセンブリ１２５は、互いに直接隣接して平行に配置された２つのベローズアクチュエータ１３０を有するように構成することができる。外骨格システム１００は、所望の機械的構成で同じ流体アクチュエータユニット１１０によって様々な量の力が出力されることを可能にするために、必要に応じて各ベローズアクチュエータ１３０と係合することを選択的に選択できる。

さらなる実施形態では、流体アクチュエータユニット１１０は、ベローズアクチュエータ１３０または流体アクチュエータユニット１１０の他の部分の圧力、力、またはひずみを直接的または間接的に推定するために使用できる、ベローズアクチュエータ１３０または流体アクチュエータユニット１１０の他の部分の機械的特性を測定するための様々な適切なセンサを含むことができる。いくつかの実施形態には特定のセンサを望ましい機械的構成に統合することに関連する困難性があるが、他のものはより適切なものがあるということにより、いくつかの例は、流体アクチュエータユニット１１０に配置されたセンサが望ましい場合がある。流体アクチュエータユニット１１０のそのようなセンサは、外骨格デバイス６１０に動作可能に接続することができ（図６参照）、外骨格デバイス６１０は、流体アクチュエータユニット１１０のそのようなセンサからのデータを使用して外骨格システム１００を制御することができる。

本明細書で説明するように、様々な適切な外骨格システム１００は、様々な適切な方法で、様々な適切な用途に使用することができる。しかし、そのような例は、本開示の範囲及び精神内にある多種多様な外骨格システム１００またはその一部を制限するものと解釈されるべきではない。したがって、図１～１０の例よりも多少複雑な外骨格システム１００は、本開示の範囲内である。

さらに、様々な例は、ユーザの脚または下半身に関連する外骨格システム１００に関するが、さらなる例は、胴体、腕、頭、脚などを含むユーザの身体のいずれかの適切な部分に関連し得る。また、様々な例が外骨格に関係しているが、本開示が人工装具、体内移植片、ロボットなどを含む他の類似のタイプの技術に適用できることは、明らかであるはずである。さらに、いくつかの例は人間のユーザに関連する可能性があるが、他の例は動物のユーザ、ロボットのユーザ、様々な形態の機械などに関連し得る。

本開示の実施形態は、以下の条項を考慮して説明できる。

条項１．ユーザの左脚及び右脚の前記ユーザの衣類上にそれぞれ結合される左脚部アクチュエータユニット及び右脚部アクチュエータユニットを含む外骨格システムであって、
前記左脚部アクチュエータユニット及び前記右脚部アクチュエータユニットは、
回転可能な継手を介して回転可能に結合される上部アーム及び下部アームであって、前記回転可能な継手は前記ユーザの膝の外側に隣接して、前記上部アームが前記膝より上の前記ユーザの大腿部の周りに結合されている状態で、かつ前記下部アームが前記膝より下の前記ユーザの下腿部の周りに結合されている状態で、位置決めされ、
前記上部アームは第一大腿部カプラを含む第一カプラセットを介して前記膝より上の前記大腿部に結合され、前記第一大腿部カプラのストラップが前記大腿部の周りに延在している状態で、前記第一大腿部カプラは前記大腿部の外側の上に配置される剛性大腿部装具によって前記上部アームに接合され、前記上部アームは前記大腿部の外側の上で前記剛性大腿部装具に結合され、前記上部アームが発生した力を前記ユーザの前記脚の前記大腿部に伝達するように構成され、
前記脚の前記下腿部の外側の上に配置され、前記外側を係合する剛性下腿部装具に関連付けられた第一下腿部カプラ及び第二下腿部カプラを含む第二カプラセットを介して前記下部アームは前記膝より下の前記下腿部に結合され、前記下部アームは前記脚の前記下腿部の外側の上の前記剛性下腿部装具に結合され、前記下部アームが発生した力を前記脚の前記下腿部に伝達するように構成され、前記剛性下腿部装具は前記脚の前記下腿部の上の外側位置での前記下部アームとのカップリングから下向きに延出し、前記第一下腿部カプラ及び前記第二下腿部カプラの１つ以上の部分を前記剛性下腿部装具に結合するアタッチメントに対して、前記剛性下腿部装具の一部は前記下腿部の後方に向かい湾曲しており、
前記第一下腿部カプラは腓腹カップリングアセンブリを含み、前記腓腹カップリングアセンブリは第一腓腹ストラップ、第二腓腹ストラップ及び第三腓腹ストラップを介して前記剛性下腿部装具に結合される腓腹装具を含み、前記第一腓腹ストラップ及び前記第二腓腹ストラップは前記剛性下腿部装具の内面から前記剛性下腿部装具の上部の対向する外側から水平方向に延出し、前記第三腓腹ストラップが第一セットの１つ以上のアタッチメントを介して前記剛性下腿部装具に結合される前記剛性下腿部装具の後方下部から垂直方向に、前記剛性下腿部装具の内面から前記第三腓腹ストラップが延出し、
前記第二下腿部カプラはカフを有する足首カップリングアセンブリを含み、前記カフは前記ユーザの前記足首より上の前記下腿部の周りに延在してそれを取り囲み、足首ストラップを介して保持され、前記カフは１つ以上のカップリングタブを介して前記剛性下腿部装具に結合され、前記１つ以上のカップリングタブが前記剛性下腿部装具の内面上の第二セットの１つ以上のアタッチメントを介して前記剛性下腿部装具に結合されている状態で、前記１つ以上のカップリングタブは前記カフから垂直方向に延出する、前記上部アーム及び前記下部アーム、
前記上部アームと前記下部アームとの間に延在するベローズアクチュエータ、ならびに
前記ベローズアクチュエータに結合されると、空圧流体を前記ベローズアクチュエータに注入して、前記流体を前記ベローズアクチュエータから除去することで、前記ベローズアクチュエータが膨張して収縮し、前記上部アーム及び前記下部アームを動かす、１セット以上の空圧ライン、
をそれぞれが含む、前記外骨格システム。

条項２．前記カフは、前記足首の踝より上で、かつ前記ユーザの前記下腿部の直径の細い部分内の腓腹筋の大部分より下に位置している踝上部位置で前記下腿部の周りに延在し、前記下腿部を取り囲む、条項１に記載の外骨格システム。

条項３．前記１つ以上のカップリングタブは、前記剛性下腿部装具と前記１つ以上のカップリングタブのそれぞれとの間のカップリング軸を規定する前記１つ以上のカップリングタブの長さに沿って、非伸長性であり、
前記１つ以上のカップリングタブは、前記剛性下腿部装具と前記１つ以上のカップリングタブのそれぞれとの間の前記カップリング軸を規定する前記１つ以上のカップリングタブの前記長さの周りで可撓性であり、
前記１つ以上のカップリングタブの前記長さに沿った前記非伸長性、及び前記１つ以上のカップリングタブの前記長さの周りの前記可撓性により、前記１つ以上のカップリングタブは、前記剛性下腿部装具に対する前記カフの並進運動に抵抗を与え、前記剛性下腿部装具と、前記下腿部の周りに延在してそれを取り囲む前記カフとの間の回転運動も可能にする、条項１または２に記載の外骨格システム。

条項４．前記左脚部アクチュエータユニット及び前記右脚部アクチュエータユニットは、前記ユーザの前記脚の前記下腿部内の内反角度または外反角度における解剖学的ばらつきのための１つ以上の調整要素をそれぞれがさらに含み、前記１つ以上の調整要素は、前記ユーザの前記膝関節にまたがるクロスストラップを備える第一調整要素を含み、前記第一調整要素は、締着されると、前額面内の前記ユーザの前記膝関節にわたりモーメントを与えて、前記ユーザの前記脚のそれぞれの上で前記左脚部アクチュエータユニット及び前記右脚部アクチュエータユニットのそれぞれの公称静止角度を変化させるように構成される、条項１～３のいずれかに記載の外骨格システム。

条項５．前記左脚部アクチュエータユニットは第一クイックドオフ特徴を含むことで、実質的に同時に前記左脚部アクチュエータユニットの前記第一大腿部カプラ及び前記第一下腿部カプラ及び前記第二下腿部カプラを合わせて物理的に係脱させることにより、前記左脚部アクチュエータユニットは前記ユーザから物理的に係脱されることが可能になり、
前記右脚部アクチュエータユニットは第二クイックドオフ特徴を含むことで、実質的に同時に前記右脚部アクチュエータユニットの前記第一大腿部カプラ及び前記第一下腿部カプラ及び前記第二下腿部カプラを合わせて物理的に係脱させることにより、前記右脚部アクチュエータユニットは前記ユーザから物理的に係脱されることが可能になる、条項１～４のいずれかに記載の外骨格システム。

条項６．前記左脚部アクチュエータユニット及び前記右脚部アクチュエータユニットは能動的作動適合システムを含み、前記能動的作動適合システムは、前記第一大腿部カプラ及び前記第一下腿部カプラ及び前記第二下腿部カプラを自動的に締めて緩めるように構成され、前記能動的作動適合システムは、前記ユーザの前記脚の上の前記左脚部アクチュエータユニット及び前記右脚部アクチュエータユニットの適合度に関して取得されたデータに応答して外骨格デバイスによって制御され、前記ユーザの前記脚の上の前記左脚部アクチュエータユニット及び前記右脚部アクチュエータユニットの前記適合度に関する前記データを、前記ユーザの前記脚の上の前記左脚部アクチュエータユニット及び前記右脚部アクチュエータユニットの前記適合度についての適合度パラメータのセットと比較することに基づいて、前記外骨格デバイスによって制御される、条項１～５のいずれかに記載の外骨格システム。

条項７．ユーザの脚の前記ユーザの衣類上に結合されるように構成される脚部アクチュエータユニットを含む外骨格システムであって、
前記脚部アクチュエータユニットは、
回転可能な継手を介して回転可能に結合される上部アーム及び下部アームであって、前記回転可能な継手は前記ユーザの膝に、前記上部アームが前記膝より上の前記ユーザの大腿部の周りに結合されている状態で、かつ前記下部アームが前記膝より下の前記ユーザの下腿部の周りに結合されている状態で、位置決めされるように構成され、
前記上部アームは第一大腿部カプラを含む第一カプラセットを介して前記膝より上の前記大腿部に結合されるように構成され、前記第一大腿部カプラのストラップが前記大腿部の周りに延在している状態で、前記第一大腿部カプラは前記大腿部の外側の上に配置されるように構成された剛性大腿部装具によって前記上部アームに接合され、前記上部アームは前記大腿部の外側の上で前記剛性大腿部装具に結合され、前記上部アームが発生した力を前記ユーザの前記脚の前記大腿部に伝達するように構成され、
前記脚の前記下腿部の外側の上に配置され、前記外側を係合するように構成された剛性下腿部装具に関連付けられた第一下腿部カプラ及び第二下腿部カプラを含む第二カプラセットを介して前記下部アームは前記膝より下の前記下腿部に結合されるように構成され、前記下部アームは前記脚の前記下腿部の外側の上の前記剛性下腿部装具に結合されるように構成され、前記下部アームが発生した力を前記脚の前記下腿部に伝達するように構成され、前記剛性下腿部装具は前記下部アームとのカップリングから、前記第一下腿部カプラ及び前記第二下腿部カプラの１つ以上の部分を前記剛性下腿部装具に結合するアタッチメントに対して、前記剛性下腿部装具の一部が湾曲している状態で延出する、前記上部アーム及び前記下部アームと、
前記上部アームと前記下部アームとの間に延在するベローズアクチュエータであって、膨張して収縮し、前記上部アーム及び前記下部アームを動かすように構成可能である前記ベローズアクチュエータと、
を含む、前記外骨格システム。

条項８．前記第一下腿部カプラは腓腹カップリングアセンブリを含み、前記腓腹カップリングアセンブリは第一腓腹ストラップ、第二腓腹ストラップ及び第三腓腹ストラップを介して前記剛性下腿部装具に結合される腓腹装具を含み、前記第一腓腹ストラップ及び前記第二腓腹ストラップは前記剛性下腿部装具の上部の対向する外側から延出し、前記第三腓腹ストラップが１つ以上のアタッチメントのセットを介して前記剛性下腿部装具に結合される前記剛性下腿部装具の後方下部から、前記第三腓腹ストラップは垂直方向に延出する、条項７に記載の外骨格システム。

条項９．前記第二下腿部カプラはカフを有する足首カップリングアセンブリを含み、前記カフは前記ユーザの前記足首より上の前記下腿部の周りに延在してそれを取り囲むように構成され、前記カフは前記カフから延出する１つ以上のカップリングタブを介して前記剛性下腿部装具に結合され、前記１つ以上のカップリングタブは第二セットの１つ以上のアタッチメントを介して前記剛性下腿部装具に結合される、条項７または８に記載の外骨格システム。

条項１０．前記カフは、前記足首の踝より上で、かつ前記ユーザの前記下腿部の直径の細い部分内の前記腓腹筋の大部分より下に位置している踝上部位置で前記下腿部の周りに延在し、前記下腿部を取り囲む、条項９に記載の外骨格システム。

条項１１．前記１つ以上のカップリングタブは、前記剛性下腿部装具と前記１つ以上のカップリングタブのそれぞれとの間のカップリング軸を規定する前記１つ以上のカップリングタブの長さに沿って、非伸長性であり、
前記１つ以上のカップリングタブは、前記剛性下腿部装具と前記１つ以上のカップリングタブのそれぞれとの間の前記カップリング軸を規定する前記１つ以上のカップリングタブの前記長さの周りで可撓性であり、
前記１つ以上のカップリングタブの前記長さに沿った前記非伸長性、及び前記１つ以上のカップリングタブの前記長さの周りの前記可撓性により、前記１つ以上のカップリングタブは、前記剛性下腿部装具に対する前記第二下腿部カプラの並進運動に抵抗を与え、前記剛性下腿部装具と前記第二下腿部カプラとの間の回転運動も可能にする、条項９または１０に記載の外骨格システム。

条項１２．前記脚部アクチュエータユニットは、前記ユーザの前記脚の前記下腿部における解剖学的ばらつきのための１つ以上の調整要素をさらに含み、前記１つ以上の調整要素は、前記ユーザの前記膝関節にまたがるように構成されるクロスストラップを備える第一調整要素を含み、前記第一調整要素は、締着されると、前額面内の前記ユーザの前記膝関節にわたりモーメントを与えて、前記ユーザの前記脚の上で前記脚部アクチュエータユニットの公称静止角度を変化させるように構成される、条項９～１１のいずれかに記載の外骨格システム。

条項１３．前記脚部アクチュエータユニットはクイックドオフ特徴を含むことで、前記脚部アクチュエータユニットの前記第一大腿部カプラ及び前記第一下腿部カプラ及び前記第二下腿部カプラを合わせて物理的に係脱させることにより、前記脚部アクチュエータユニットは前記ユーザから物理的に係脱されることが可能になる、条項７～１２のいずれかに記載の外骨格システム。

条項１４．前記脚部アクチュエータユニットは、能動的作動適合システムを含み、前記能動的作動適合システムは前記第一大腿部カプラ及び前記第一下腿部カプラ及び前記第二下腿部カプラを自動的に締めて緩めるように構成される、条項７～１３のいずれかに記載の外骨格システム。

条項１５．ユーザの脚に結合されるように構成される脚部アクチュエータユニットを含む外骨格システムであって、
前記脚部アクチュエータユニットは、
回転可能な継手を介して回転可能に結合される上部アーム及び下部アームであって、前記回転可能な継手は前記ユーザの膝に、前記上部アームが前記膝より上の前記ユーザの大腿部の周りに結合されている状態で、かつ前記下部アームが前記膝より下の前記ユーザの下腿部の周りに結合されている状態で、位置決めされるように構成され、
前記大腿部の上に配置されるように構成される大腿部装具によって前記上部アームに接合される第一大腿部カプラを含む第一カプラセットを介して、前記上部アームは前記膝より上の前記大腿部に結合されるように構成され、前記上部アームは前記大腿部の上で前記大腿部装具に結合され、前記上部アームが発生した力を前記ユーザの前記脚の前記大腿部に伝達するように構成され、
前記脚の前記下腿部の上に配置され、前記下腿部を係合するように構成された下腿部装具に関連付けられた１つ以上の下腿部カプラを含む第二カプラセットを介して前記下部アームは前記膝より下の前記下腿部に結合されるように構成され、前記下部アームは前記脚の前記下腿部の上の前記下腿部装具に結合されるように構成され、前記下部アームが発生した力を前記脚の前記下腿部に伝達するように構成され、前記下腿部装具は前記下部アームとのカップリングから延出する、前記上部アーム及び前記下部アームと、
前記上部アームと前記下部アームとの間に延在するアクチュエータであって、前記上部アーム及び前記下部アームを動かすように構成可能である前記アクチュエータと、
を含む、前記外骨格システム。

条項１６．前記１つ以上の下腿部カプラはカフを有する足首カップリングアセンブリを含み、前記カフは前記ユーザの前記足首より上の前記下腿部の周りに延在してそれを取り囲むように構成され、前記カフは前記カフから延出する１つ以上のカップリングタブを介して前記下腿部装具に結合され、前記１つ以上のカップリングタブは１つ以上のアタッチメントのセットを介して前記下腿部装具に結合される、条項１５に記載の外骨格システム。

条項１７．前記１つ以上のカップリングタブは、前記下腿部装具と前記１つ以上のカップリングタブのそれぞれとの間のカップリング軸を規定する前記１つ以上のカップリングタブの長さに沿って、非伸長性であり、
前記１つ以上のカップリングタブは、前記下腿部装具と前記１つ以上のカップリングタブのそれぞれとの間の前記カップリング軸を規定する前記１つ以上のカップリングタブの前記長さの周りで可撓性である、条項１６に記載の外骨格システム。

条項１８．前記脚部アクチュエータユニットは１つ以上の調整要素をさらに含み、前記１つ以上の調整要素は、前記ユーザの前記膝関節にまたがるように構成されるクロスストラップを備える第一調整要素を含み、前記第一調整要素は、前記ユーザの前記膝関節にわたりモーメントを与えて、前記ユーザの前記脚の上で前記脚部アクチュエータユニットの公称静止角度を変化させるように構成される、条項１５～１７のいずれかに記載の外骨格システム。

条項１９．前記脚部アクチュエータユニットはクイックドオフ特徴を含むことで、前記脚部アクチュエータユニットの前記第一大腿部カプラ及び前記１つ以上の下腿部カプラを合わせて係脱させることにより、前記脚部アクチュエータユニットは前記ユーザから物理的に係脱されることが可能になる、条項１５～１８のいずれかに記載の外骨格システム。

条項２０．前記脚部アクチュエータユニットは、能動的作動適合システムを含み、前記能動的作動適合システムは前記第一大腿部カプラ及び前記１つ以上の下腿部カプラのうちの少なくとも１つを自動的に設定するように構成される、条項１５～１９のいずれかに記載の外骨格システム。

説明される実施形態は、様々な修正及び代替形態が可能であり、その具体例は、図面に例として示されており、本明細書で詳細に説明されている。しかしながら、説明される実施形態は、開示される特定の形態または方法に限定されるべきではなく、逆に、本開示は、全ての修正、均等物、及び代替物を含むことを理解されたい。さらに、所与の実施形態の要素は、その例示的な実施形態のみに適用可能であると解釈されるべきではなく、したがって、例示的な一実施形態の要素は他の実施形態に適用可能である。さらに、例示的な実施形態に具体的に示される要素は、それらのような要素を含む、それらから本質的になる、もしくはそれらからなる実施形態を含めると解釈されるべきであり、またはそれらのような要素は、さらなる実施形態に明示的に存在しなくてもよい。したがって、一例に存在する要素の記載は、そのような要素が明示的に存在しないいくつかの実施形態を支持すると解釈されるべきである。

Claims (20)

1. ユーザの左脚及び右脚の前記ユーザの衣類上にそれぞれ結合される左脚部アクチュエータユニット及び右脚部アクチュエータユニットを含む外骨格システムであって、
   前記左脚部アクチュエータユニット及び前記右脚部アクチュエータユニットは、
   回転可能な継手を介して回転可能に結合される上部アーム及び下部アームであって、前記回転可能な継手は前記ユーザの膝の外側に隣接して、前記上部アームが前記膝より上の前記ユーザの大腿部の周りに結合されている状態で、かつ前記下部アームが前記膝より下の前記ユーザの下腿部の周りに結合されている状態で、位置決めされ、
   前記上部アームは第一大腿部カプラを含む第一カプラセットを介して前記膝より上の前記大腿部に結合され、前記第一大腿部カプラのストラップが前記大腿部の周りに延在している状態で、前記第一大腿部カプラは前記大腿部の外側の上に配置される剛性大腿部装具によって前記上部アームに接合され、前記上部アームは前記大腿部の外側の上で前記剛性大腿部装具に結合され、前記上部アームが発生した力を前記ユーザの前記脚の前記大腿部に伝達するように構成され、
   前記脚の前記下腿部の外側の上に配置され、前記外側を係合する剛性下腿部装具に関連付けられた第一下腿部カプラ及び第二下腿部カプラを含む第二カプラセットを介して前記下部アームは前記膝より下の前記下腿部に結合され、前記下部アームは前記脚の前記下腿部の外側の上の前記剛性下腿部装具に結合され、前記下部アームが発生した力を前記脚の前記下腿部に伝達するように構成され、前記剛性下腿部装具は前記脚の前記下腿部の上の外側位置での前記下部アームとのカップリングから下向きに延出し、前記第一下腿部カプラ及び前記第二下腿部カプラの１つ以上の部分を前記剛性下腿部装具に結合するアタッチメントに対して、前記剛性下腿部装具の一部は前記下腿部の後方に向かい湾曲しており、
   前記第一下腿部カプラは腓腹カップリングアセンブリを含み、前記腓腹カップリングアセンブリは第一腓腹ストラップ、第二腓腹ストラップ及び第三腓腹ストラップを介して前記剛性下腿部装具に結合される腓腹装具を含み、前記第一腓腹ストラップ及び前記第二腓腹ストラップは前記剛性下腿部装具の内面から前記剛性下腿部装具の上部の対向する外側から水平方向に延出し、前記第三腓腹ストラップが第一セットの１つ以上のアタッチメントを介して前記剛性下腿部装具に結合される前記剛性下腿部装具の後方下部から垂直方向に、前記剛性下腿部装具の内面から前記第三腓腹ストラップが延出し、
   前記第二下腿部カプラはカフを有する足首カップリングアセンブリを含み、前記カフは前記ユーザの前記足首より上の前記下腿部の周りに延在してそれを取り囲み、足首ストラップを介して保持され、前記カフは１つ以上のカップリングタブを介して前記剛性下腿部装具に結合され、前記１つ以上のカップリングタブが前記剛性下腿部装具の内面上の第二セットの１つ以上のアタッチメントを介して前記剛性下腿部装具に結合されている状態で、前記１つ以上のカップリングタブは前記カフから垂直方向に延出する、前記上部アーム及び前記下部アーム、
   前記上部アームと前記下部アームとの間に延在するベローズアクチュエータ、ならびに
   前記ベローズアクチュエータに結合されると、空圧流体を前記ベローズアクチュエータに注入して、前記流体を前記ベローズアクチュエータから除去することで、前記ベローズアクチュエータが膨張して収縮し、前記上部アーム及び前記下部アームを動かす、１セット以上の空圧ライン、
   をそれぞれが含む、前記外骨格システム。
2. 前記カフは、前記足首の踝より上で、かつ前記ユーザの前記下腿部の直径の細い部分内の腓腹筋の大部分より下に位置している踝上部位置で前記下腿部の周りに延在し、前記下腿部を取り囲む、請求項１に記載の外骨格システム。
3. 前記１つ以上のカップリングタブは、前記剛性下腿部装具と前記１つ以上のカップリングタブのそれぞれとの間のカップリング軸を規定する前記１つ以上のカップリングタブの長さに沿って、非伸長性であり、
   前記１つ以上のカップリングタブは、前記剛性下腿部装具と前記１つ以上のカップリングタブのそれぞれとの間の前記カップリング軸を規定する前記１つ以上のカップリングタブの前記長さの周りで可撓性であり、
   前記１つ以上のカップリングタブの前記長さに沿った前記非伸長性、及び前記１つ以上のカップリングタブの前記長さの周りの前記可撓性により、前記１つ以上のカップリングタブは、前記剛性下腿部装具に対する前記カフの並進運動に抵抗を与え、前記剛性下腿部装具と、前記下腿部の周りに延在してそれを取り囲む前記カフとの間の回転運動も可能にする、請求項１に記載の外骨格システム。
4. 前記左脚部アクチュエータユニット及び前記右脚部アクチュエータユニットは、前記ユーザの前記脚の前記下腿部内の内反角度または外反角度における解剖学的ばらつきのための１つ以上の調整要素をそれぞれがさらに含み、前記１つ以上の調整要素は、前記ユーザの前記膝関節にまたがるクロスストラップを備える第一調整要素を含み、前記第一調整要素は、締着されると、前額面内の前記ユーザの前記膝関節にわたりモーメントを与えて、前記ユーザの前記脚のそれぞれの上で前記左脚部アクチュエータユニット及び前記右脚部アクチュエータユニットのそれぞれの公称静止角度を変化させるように構成される、請求項１に記載の外骨格システム。
5. 前記左脚部アクチュエータユニットは第一クイックドオフ特徴を含むことで、実質的に同時に前記左脚部アクチュエータユニットの前記第一大腿部カプラ及び前記第一下腿部カプラ及び前記第二下腿部カプラを合わせて物理的に係脱させることにより、前記左脚部アクチュエータユニットは前記ユーザから物理的に係脱されることが可能になり、
   前記右脚部アクチュエータユニットは第二クイックドオフ特徴を含むことで、実質的に同時に前記右脚部アクチュエータユニットの前記第一大腿部カプラ及び前記第一下腿部カプラ及び前記第二下腿部カプラを合わせて物理的に係脱させることにより、前記右脚部アクチュエータユニットは前記ユーザから物理的に係脱されることが可能になる、請求項１に記載の外骨格システム。
6. 前記左脚部アクチュエータユニット及び前記右脚部アクチュエータユニットは能動的作動適合システムを含み、前記能動的作動適合システムは、前記第一大腿部カプラ及び前記第一下腿部カプラ及び前記第二下腿部カプラを自動的に締めて緩めるように構成され、前記能動的作動適合システムは、前記ユーザの前記脚の上の前記左脚部アクチュエータユニット及び前記右脚部アクチュエータユニットの適合度に関して取得されたデータに応答して外骨格デバイスによって制御され、前記ユーザの前記脚の上の前記左脚部アクチュエータユニット及び前記右脚部アクチュエータユニットの前記適合度に関する前記データを、前記ユーザの前記脚の上の前記左脚部アクチュエータユニット及び前記右脚部アクチュエータユニットの前記適合度についての適合度パラメータのセットと比較することに基づいて、前記外骨格デバイスによって制御される、請求項１に記載の外骨格システム。
7. ユーザの脚の前記ユーザの衣類上に結合されるように構成される脚部アクチュエータユニットを含む外骨格システムであって、
   前記脚部アクチュエータユニットは、
   回転可能な継手を介して回転可能に結合される上部アーム及び下部アームであって、前記回転可能な継手は前記ユーザの膝に、前記上部アームが前記膝より上の前記ユーザの大腿部の周りに結合されている状態で、かつ前記下部アームが前記膝より下の前記ユーザの下腿部の周りに結合されている状態で、位置決めされるように構成され、
   前記上部アームは第一大腿部カプラを含む第一カプラセットを介して前記膝より上の前記大腿部に結合されるように構成され、前記第一大腿部カプラのストラップが前記大腿部の周りに延在している状態で、前記第一大腿部カプラは前記大腿部の外側の上に配置されるように構成された剛性大腿部装具によって前記上部アームに接合され、前記上部アームは前記大腿部の外側の上で前記剛性大腿部装具に結合され、前記上部アームが発生した力を前記ユーザの前記脚の前記大腿部に伝達するように構成され、
   前記脚の前記下腿部の外側の上に配置され、前記外側を係合するように構成された剛性下腿部装具に関連付けられた第一下腿部カプラ及び第二下腿部カプラを含む第二カプラセットを介して前記下部アームは前記膝より下の前記下腿部に結合されるように構成され、前記下部アームは前記脚の前記下腿部の外側の上の前記剛性下腿部装具に結合されるように構成され、前記下部アームが発生した力を前記脚の前記下腿部に伝達するように構成され、前記剛性下腿部装具は前記下部アームとのカップリングから、前記第一下腿部カプラ及び前記第二下腿部カプラの１つ以上の部分を前記剛性下腿部装具に結合するアタッチメントに対して、前記剛性下腿部装具の一部が湾曲している状態で延出する、前記上部アーム及び前記下部アームと、
   前記上部アームと前記下部アームとの間に延在するベローズアクチュエータであって、膨張して収縮し、前記上部アーム及び前記下部アームを動かすように構成可能である前記ベローズアクチュエータと、
   を含む、前記外骨格システム。
8. 前記第一下腿部カプラは腓腹カップリングアセンブリを含み、前記腓腹カップリングアセンブリは第一腓腹ストラップ、第二腓腹ストラップ及び第三腓腹ストラップを介して前記剛性下腿部装具に結合される腓腹装具を含み、前記第一腓腹ストラップ及び前記第二腓腹ストラップは前記剛性下腿部装具の上部の対向する外側から延出し、前記第三腓腹ストラップが１つ以上のアタッチメントのセットを介して前記剛性下腿部装具に結合される前記剛性下腿部装具の後方下部から、前記第三腓腹ストラップは垂直方向に延出する、請求項７に記載の外骨格システム。
9. 前記第二下腿部カプラはカフを有する足首カップリングアセンブリを含み、前記カフは前記ユーザの前記足首より上の前記下腿部の周りに延在してそれを取り囲むように構成され、前記カフは前記カフから延出する１つ以上のカップリングタブを介して前記剛性下腿部装具に結合され、前記１つ以上のカップリングタブは第二セットの１つ以上のアタッチメントを介して前記剛性下腿部装具に結合される、請求項７に記載の外骨格システム。
10. 前記カフは、前記足首の踝より上で、かつ前記ユーザの前記下腿部の直径の細い部分内の腓腹筋の大部分より下に位置している踝上部位置で前記下腿部の周りに延在し、前記下腿部を取り囲む、請求項９に記載の外骨格システム。
11. 前記１つ以上のカップリングタブは、前記剛性下腿部装具と前記１つ以上のカップリングタブのそれぞれとの間のカップリング軸を規定する前記１つ以上のカップリングタブの長さに沿って、非伸長性であり、
    前記１つ以上のカップリングタブは、前記剛性下腿部装具と前記１つ以上のカップリングタブのそれぞれとの間の前記カップリング軸を規定する前記１つ以上のカップリングタブの前記長さの周りで可撓性であり、
    前記１つ以上のカップリングタブの前記長さに沿った前記非伸長性、及び前記１つ以上のカップリングタブの前記長さの周りの前記可撓性により、前記１つ以上のカップリングタブは、前記剛性下腿部装具に対する前記第二下腿部カプラの並進運動に抵抗を与え、前記剛性下腿部装具と前記第二下腿部カプラとの間の回転運動も可能にする、請求項９に記載の外骨格システム。
12. 前記脚部アクチュエータユニットは、前記ユーザの前記脚の前記下腿部における解剖学的ばらつきのための１つ以上の調整要素をさらに含み、前記１つ以上の調整要素は、前記ユーザの前記膝関節にまたがるように構成されるクロスストラップを備える第一調整要素を含み、前記第一調整要素は、締着されると、前額面内の前記ユーザの前記膝関節にわたりモーメントを与えて、前記ユーザの前記脚の上で前記脚部アクチュエータユニットの公称静止角度を変化させるように構成される、請求項９に記載の外骨格システム。
13. 前記脚部アクチュエータユニットはクイックドオフ特徴を含むことで、前記脚部アクチュエータユニットの前記第一大腿部カプラ及び前記第一下腿部カプラ及び前記第二下腿部カプラを合わせて物理的に係脱させることにより、前記脚部アクチュエータユニットは前記ユーザから物理的に係脱されることが可能になる、請求項７に記載の外骨格システム。
14. 前記脚部アクチュエータユニットは、能動的作動適合システムを含み、前記能動的作動適合システムは前記第一大腿部カプラ及び前記第一下腿部カプラ及び前記第二下腿部カプラを自動的に締めて緩めるように構成される、請求項７に記載の外骨格システム。
15. ユーザの脚に結合されるように構成される脚部アクチュエータユニットを含む外骨格システムであって、
    前記脚部アクチュエータユニットは、
    回転可能な継手を介して回転可能に結合される上部アーム及び下部アームであって、前記回転可能な継手は前記ユーザの膝に、前記上部アームが前記膝より上の前記ユーザの大腿部の周りに結合されている状態で、かつ前記下部アームが前記膝より下の前記ユーザの下腿部の周りに結合されている状態で、位置決めされるように構成され、
    前記大腿部の上に配置されるように構成される大腿部装具によって前記上部アームに接合される第一大腿部カプラを含む第一カプラセットを介して、前記上部アームは前記膝より上の前記大腿部に結合されるように構成され、前記上部アームは前記大腿部の上で前記大腿部装具に結合され、前記上部アームが発生した力を前記ユーザの前記脚の前記大腿部に伝達するように構成され、
    前記脚の前記下腿部の上に配置され、前記下腿部を係合するように構成された下腿部装具に関連付けられた１つ以上の下腿部カプラを含む第二カプラセットを介して前記下部アームは前記膝より下の前記下腿部に結合されるように構成され、前記下部アームは前記脚の前記下腿部の上の前記下腿部装具に結合されるように構成され、前記下部アームが発生した力を前記脚の前記下腿部に伝達するように構成され、前記下腿部装具は前記下部アームとのカップリングから延出する、前記上部アーム及び前記下部アームと、
    前記上部アームと前記下部アームとの間に延在するアクチュエータであって、前記上部アーム及び前記下部アームを動かすように構成可能である前記アクチュエータと、
    を含む、前記外骨格システム。
16. 前記１つ以上の下腿部カプラはカフを有する足首カップリングアセンブリを含み、前記カフは前記ユーザの前記足首より上の前記下腿部の周りに延在してそれを取り囲むように構成され、前記カフは前記カフから延出する１つ以上のカップリングタブを介して前記下腿部装具に結合され、前記１つ以上のカップリングタブは１つ以上のアタッチメントのセットを介して前記下腿部装具に結合される、請求項１５に記載の外骨格システム。
17. 前記１つ以上のカップリングタブは、前記下腿部装具と前記１つ以上のカップリングタブのそれぞれとの間のカップリング軸を規定する前記１つ以上のカップリングタブの長さに沿って、非伸長性であり、
    前記１つ以上のカップリングタブは、前記下腿部装具と前記１つ以上のカップリングタブのそれぞれとの間の前記カップリング軸を規定する前記１つ以上のカップリングタブの前記長さの周りで可撓性である、請求項１６に記載の外骨格システム。
18. 前記脚部アクチュエータユニットは１つ以上の調整要素をさらに含み、前記１つ以上の調整要素は、前記ユーザの前記膝関節にまたがるように構成されるクロスストラップを備える第一調整要素を含み、前記第一調整要素は、前記ユーザの前記膝関節にわたりモーメントを与えて、前記ユーザの前記脚の上で前記脚部アクチュエータユニットの公称静止角度を変化させるように構成される、請求項１５に記載の外骨格システム。
19. 前記脚部アクチュエータユニットはクイックドオフ特徴を含むことで、前記脚部アクチュエータユニットの前記第一大腿部カプラ及び前記１つ以上の下腿部カプラを合わせて係脱させることにより、前記脚部アクチュエータユニットは前記ユーザから物理的に係脱されることが可能になる、請求項１５に記載の外骨格システム。
20. 前記脚部アクチュエータユニットは、能動的作動適合システムを含み、前記能動的作動適合システムは前記第一大腿部カプラ及び前記１つ以上の下腿部カプラのうちの少なくとも１つを自動的に設定するように構成される、請求項１５に記載の外骨格システム。

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