JP6538283B2 - 外骨格構造用のバックモジュール - Google Patents

外骨格構造用のバックモジュール Download PDF

Info

Publication number
JP6538283B2
JP6538283B2 JP2018533760A JP2018533760A JP6538283B2 JP 6538283 B2 JP6538283 B2 JP 6538283B2 JP 2018533760 A JP2018533760 A JP 2018533760A JP 2018533760 A JP2018533760 A JP 2018533760A JP 6538283 B2 JP6538283 B2 JP 6538283B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
module
user
vertebral
segment
attachment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018533760A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019505398A (ja
Inventor
グルニエ，ジョルダンヌ
バティスタ，ジョナタン
ティエフリ，ロラン
ボール，アレクサンドル
Original Assignee
サフラン・エレクトロニクス・アンド・デファンス
ビー−テミア・インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by サフラン・エレクトロニクス・アンド・デファンス, ビー−テミア・インコーポレイテッド filed Critical サフラン・エレクトロニクス・アンド・デファンス
Publication of JP2019505398A publication Critical patent/JP2019505398A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6538283B2 publication Critical patent/JP6538283B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0025—Means for supplying energy to the end effector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/08—Programme-controlled manipulators characterised by modular constructions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A61H2003/007—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about secured to the patient, e.g. with belts
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12—Driving means
    • A61H2201/1207—Driving means with electric or magnetic drive
    • A61H2201/1215—Rotary drive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1614—Shoulder, e.g. for neck stretching
    • A61H2201/1616—Holding means therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1623—Back
    • A61H2201/1626—Holding means therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1635—Hand or arm, e.g. handle
    • A61H2201/1638—Holding means therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/164—Feet or leg, e.g. pedal
    • A61H2201/1642—Holding means therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/165—Wearable interfaces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5007—Control means thereof computer controlled
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2205/00—Devices for specific parts of the body
    • A61H2205/08—Trunk
    • A61H2205/081—Back

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Orthopedics, Nursing, And Contraception (AREA)

Description

本発明は、ユーザに力支援を提供する外骨格構造用のバックモジュールに関する。
力支援を提供する外骨格は、人間の骨格の構造を複製し、人体の物理的能力の向上を可能にする機械的構造である。
ユーザによって達成されるべき作業に依存する、力支援を提供する異なる種類の外骨格が存在する。
特に、重い負荷の輸送中および／または繰り返し運動中に上部部材を解放することができる上半身のための外骨格が知られている。これらの外骨格は、筋肉−骨格障害のリスクの制限を可能にする。
しかしながら、これらの外骨格は、一般に、ヒップジョイントにおける単一の移動点を有する非関節構造を背部に有する。これらの外骨格は、ユーザの背部の屈曲を可能にしない。
他の外骨格では、上半身によって持ち上げられた質量は、地面への直接伝達の臨時機構によって支持される。これらの外骨格は、ユーザが空間内を容易に動くことを可能にせず、ユーザの生体力学を尊重しない。
換言すれば、双方の場合において、これらの外骨格は、ユーザの移動性を低下させる傾向がある。
本発明の１つの目的は、より大きな運動の自由をさらに与えながら、負荷を支持する際にユーザの上半身を支援するための解決策を提案することである。
この目的は、ユーザの脊柱に沿って延びるように設計された脊柱セグメントを備え、脊柱セグメントが、互いに積み重ねられた複数の椎骨要素と、椎骨要素を互いに接続する可撓性接続要素とを備え、脊柱セグメントが、可撓性接続要素が互いに支持される椎骨要素を保持する安定平衡位置を有し、ユーザの背部の運動中に、脊柱セグメントを安定平衡位置に戻す傾向がある戻り力を及ぼしながら可撓性接続要素が互いに対して椎骨要素の運動を可能にするように可撓性接続要素が弾性的である、外骨格構造用のバックモジュールのおかげで、本発明の範囲内で達成される。
脊柱セグメントは、互いに支持された複数の椎骨要素から形成され、バックモジュールに及ぼされる垂直負荷の伝達を可能にし、ユーザの上半身の運動に適応する。実際には、可撓性要素は、互いに対する椎骨要素のある程度の自由度を可能にし、脊柱に一定の自由度を与える。
さらに、椎骨要素の数は、ユーザのサイズに応じて調整されることができ、それによりユーザの形態に合わせて外骨格構造を容易に適合させることができる。
モジュールはまた、以下の特性を有することができる：
可撓性接続要素が、安定平衡位置において互いに対して支持された椎骨要素を保持するように椎骨要素に圧縮力を及ぼし、
可撓性接続要素が椎骨要素のそれぞれを通って脊柱セグメントの内側に延び、可撓性接続要素が椎骨要素に圧縮力を及ぼすように張力をかけて保持され、
各椎骨要素が、凹部および突起を有し、各突起が、スタックの真上または真下に位置する別の椎骨要素の凹部に受けられることができ、
各椎骨要素が、ユーザの背中の屈曲および／または半径方向回転運動および／または横方向傾斜を可能にする接続部によって後続の椎骨要素に接続され、
各椎骨要素が、脊柱セグメントがユーザの脊柱に沿って延びるときに脊柱の下部に向けられた凹面を有する弧状を有し、
モジュールがまた、バッテリおよび／またはアクチュエータおよび／またはセンサを外骨格構造の制御モジュールに接続するために、または外骨格構造の２つの制御モジュールを接続するために、椎骨要素のそれぞれを通って脊柱セグメントの内側に延びる１つ以上の電気伝送またはデータ伝送ケーブルを備え、
電気伝送またはデータケーブルが、伸張を受けることなく脊柱セグメントの変形を可能にするように脊柱セグメントの長さよりも長い長さを有し、
モジュールが、脊柱セグメントの下端に取り付けられる取り付け部を備える取り付け装置を備え、取り付け部がバックモジュールをベースモジュールに取り付けるために外骨格構造のベースモジュールの腰部ベルトに取り付けられる相補的な取り付け部に取り付け可能である。
本発明はまた、
ユーザの腰部を取り囲むことができる腰部ベルトと、ベルトに取り付けられた取り付け部とを備えるベースモジュールと、
脊柱セグメントの下端に取り付けられた取り付け部を備え、脊柱要素に加えられた重量がベースモジュールに伝達されるように、バックモジュールをベースモジュールに取り付けるためにバックモジュールの取り付け部がベルトの取り付け部に取り付け可能である、前に定義されたバックモジュールと、を備える、ユーザに対する力支援のための外骨格構造に関する。
本発明の１つの実施形態では、ベースモジュールは、制御ユニットと、ベルトに取り付けられたバッテリとを備え、バックモジュールは、追加のバッテリおよび／またはアクチュエータを備え、取り付け部は、それぞれ、バックモジュールの取り付け部がベースモジュールの取り付け部に取り付けられたとき、バッテリおよびベースモジュールの制御ユニットをバッテリおよび／またはバックモジュールのアクチュエータに電気的に接続可能な電気接点を備える。
他の特徴および利点はまた、以下の説明によっても明らかになるであろうが、これは単なる例示であって限定するものではなく、添付図面を参照して読まれる必要がある。
本発明の可能な実施形態にしたがう外骨格構造を備えたユーザを正面図で概略的に示している。 本発明の第１の可能な構成にしたがう外骨格構造を備えたユーザを概略的に背面図で示している。 本発明の第１の可能な構成にしたがう外骨格構造を備えたユーザを概略的に側面図で示している。 本発明の第２の可能な構成にしたがう外骨格構造を備えたユーザを背面図で概略的に示している。 本発明の第２の可能な構成にしたがう外骨格構造を備えたユーザを側面図で概略的に示している。 本発明の第３の可能な構成にしたがう外骨格構造を備えたユーザを背面図で概略的に示している。 本発明の第３の可能な構成にしたがう外骨格構造を備えたユーザを側面図で概略的に示している。 ヒップモジュールをベースモジュールに接続するヒップジョイントを概略的に示している。 ヒップモジュールをベースモジュールに接続するヒップジョイントを概略的に示している。 ヒップモジュールをベースモジュールに取り付けるための取り付け装置を概略的に示している。 ロック解除構成における取り付け装置を概略的に示している。 ロック構成における取り付け装置を概略的に示している。 外骨格構造の下部モジュールを概略的に示している。 ユーザの歩行の異なる段階の間におけるフットモジュールを備えた靴を概略的に示している。 ユーザの歩行の異なる段階の間におけるフットモジュールを備えた靴を概略的に示している。 ユーザの歩行の異なる段階の間におけるフットモジュールを備えた靴を概略的に示している。 ユーザの歩行の異なる段階の間におけるフットモジュールを備えた靴を概略的に示している。 ユーザの歩行の異なる段階の間におけるフットモジュールを備えた靴を概略的に示している。 外骨格構造の上部モジュールを拡大図で概略的に示している。 バックモジュールの一部を形成する脊柱セグメントを概略的に示している。 脊柱セグメントの椎骨要素を概略的に示している。 ショルダーモジュールを概略的に示している。 ショルダーモジュールを概略的に示している。 ショルダーモジュールを概略的に示している。 ショルダーモジュールをエルボーモジュールに取り付けるための取り付け装置を概略的に示している。 バックパック支持モジュールを概略的に示している。 バックパック支持モジュールを概略的に示している。 バックパック支持モジュールを各ヒップモジュールに取り付けるための取り付け装置を概略的に示している。
モジュール式構造
図１から図７において、示される外骨格構造は、ベースモジュール１と、バックモジュール２と、２つのショルダーモジュール３と、２つのエルボーモジュール４と、２つのヒップモジュール５と、２つのニーモジュール６と、２つのフットモジュール７と、バックパック支持モジュール１４とを備える。
これらの図に示された外骨格構造は、異なる用途に適応された異なる外骨格を得るために異なる構造で使用されることができる。
図１から図３に示される第１の構成では、外骨格は、ベースモジュール１、バックモジュール２、２つのショルダーモジュール３、２つのエルボーモジュール４、２つのヒップモジュール５、２つのニーモジュール６および２つのフットモジュール７を組み立てることによって形成される。
図４および図５に示される第２の構成では、外骨格は、ベースモジュール１、バックモジュール２、２つのショルダーモジュール３および２つのエルボーモジュール４のみを組み立てることによって形成される。
図６および図７に示される第３の構成では、外骨格は、ベースモジュール１、２つのヒップモジュール５、２つのニーモジュール６、２つのフットモジュール７およびバックパック支持モジュール１４のみを組み立てることによって形成される。
これらの図に示された構成の３つの例は、モジュール式外骨格構造の３つの異なるアセンブリに基づいて得られる。しかしながら、他の構成ももちろん実施可能であろう。これらの異なる構成では、外骨格は、ともに組み立てられる１つ以上のモジュールから形成される。
図１から図３に示すように、ベースモジュール１は、ユーザの下胴を取り囲むことができる腰部ベルト１１を備える。腰部ベルト１１は、ユーザの腰部の周りに配置され、ユーザの臀部に支持される。ベースモジュール１はまた、構造の異なるアクチュエータに電気エネルギが供給されることを可能にする第１のバッテリ１２と、異なるアクチュエータを制御するようにプログラムされた制御ユニット１３とを備える。腰部ベルト１１には、第１のバッテリ１２および制御ユニット１３が取り付けられている。
バックモジュール２は、ユーザの後部に沿ってベースモジュール１の上方のユーザの上半身に取り付けられるように構成されている。
エルボーモジュール４は、ユーザの腕、右腕および左腕にそれぞれ取り付けられるように構成されている。
各ショルダーモジュール５は、バックモジュール２を各エルボーモジュール４に接続するように構成されている。
バックモジュール２、ショルダーモジュール３およびエルボーモジュール４は、例えば上半身とともに反復作業を行うときに上半身によって生成する全ての力によってユーザを支援する機能を有する上部モジュールのアセンブリを形成する。
ヒップモジュール５は、ユーザの大腿部、ユーザの右大腿部および左大腿部にそれぞれ取り付けられるように構成されている。
ニーモジュール６は、ユーザの脹脛、ユーザの右脚の脹脛およびユーザの左脚の脹脛にそれぞれ取り付けられるように構成されている。
フットモジュール７は、ユーザの足、右足および左足にそれぞれ取り付けられるように構成されている。
ヒップモジュール５、ニーモジュール６およびフットモジュール７は、特に歩行時または荷物の運搬時もしくは移動時に下半身によって生成する力においてユーザを支援する機能を有する下部モジュールのアセンブリを形成する。
ヒップモジュール５は、互いに対称であることに留意されたい。したがって、ヒップモジュール５は、同一または類似の部分を備える。
同様に、ニーモジュール６は、互いに対称であり、同一または類似の部分を備える。
フットモジュール７、ショルダーモジュール３およびエルボーモジュール４についても同様である。
ヒップモジュール
図１から図３に示すように、各ヒップモジュール５は、ユーザの大腿部に取り付け可能な大腿部５１と、ヒップジョイント５２とを備える。
大腿部５１は、ユーザの大腿部に沿って延びるように設計された大腿セグメント５１１と、大腿セグメント５１１を大腿部に取り付けるためにユーザの大腿部を取り囲むことができる取り付けストラップ５１２とを備える。
各ヒップモジュール５は、各ヒップジョイント５２を介してベースモジュール１に接続される。より正確には、ヒップジョイント５２は、ヒップモジュール５の大腿部５１がベースモジュール１のベルト１１に接続されることを可能にする。
ヒップジョイント
図８Ａおよび図８Ｂに示すように、ヒップジョイント５２は、ユーザのヒップの屈曲または伸展運動中にユーザを支援することを可能にするヒップアクチュエータ５２１を備える。アクチュエータ５２１は、ステータ５２２と、ヒップの屈曲または伸展運動中にベースモジュール１に対してヒップモジュール５を回転駆動するようにステータ５２２に電気エネルギが供給されたときにステータ５２２に対して回転駆動可能なロータ５２３と、を備える。
ヒップジョイント５２はまた、ユーザが着座位置または蹲踞位置から起立したときにロータ５２３を支援する弾性戻り力を及ぼすように構成された弾性戻り要素５２４を備える。弾性戻り要素５２４は、ステータ５２２とロータ５２３との間に設けられたガイド溝５２５内でステータ５２２とロータ５２３との間に配置された予荷重バネを備えることができる。
より正確には、弾性戻り要素５２４は、以下のように配置される：
ユーザが歩行または走行するときに（図８Ａ）ロータ５２３が位置する角度範囲に対応する、ステータ５２２に対するロータ５２３の運動の第１の角度範囲α１において、弾性戻り要素５２４がロータ５２３にいかなる戻り力も及ぼさない、および
ユーザが着座しているときまたは蹲踞しているときに（図８Ｂ）ロータ５２３が位置する角度範囲に対応する、ステータ５２２に対するロータ５２３の運動の第２の角度範囲α２において、弾性戻り要素５２４は、ロータ５２３に戻り力を及ぼす。
この目的のために、ヒップジョイント５２は、ロータ５２３に固定して取り付けられたタペット５２６を備え、タペット５２６は、ロータ５２３が第２の角度範囲α２に位置するときにのみ弾性要素５２５に圧縮負荷をかけることができる。
この第２の範囲では、弾性要素５２４によって及ぼされる戻り力は、第１の回転方向（矢印Ａ）においてステータ５２２に対するロータ５２３の回転に対抗し、第１の回転方向とは反対の第２の回転方向（矢印Ｂ）においてステータ５２２に対するロータ５２３の回転を支援する傾向がある。
第１の回転方向（矢印Ａ）は、ユーザが上半身に対して大腿部を曲げたとき（ユーザが着座しているときまたは蹲踞しているとき）にステータ５２２に対するロータ５２３の回転方向である。
第２の回転方向（矢印Ｂ）は、ユーザが上半身に対して大腿部を伸ばすとき（ユーザが座ったまたは蹲踞した後に起立したとき）にステータ５２２に対するロータ５２３の方向である。
換言すれば、ロータ５２３が第２の角度範囲α２に位置するとき、弾性戻り要素５２４は、ヒップの屈曲運動中にベースモジュール１に対してヒップモジュール５の回転に対抗し且つヒップの伸展運動中にベースモジュール１に対するヒップモジュール５の回転を支援する傾向がある戻り力をロータ５２３に及ぼす。
第１の角度範囲α１は、例えばユーザの正面ＰＦに対して＋６０度から−１５度の間からなるヒップの屈曲または伸展運動に対応する。
第２の角度範囲α２は、ユーザの正面ＰＦに対して＋９０度よりも大きいヒップの屈曲または伸展運動に対応する。
したがって、アクチュエータのロータの第１の角度範囲α１において、ユーザは、アクチュエータ５２１を介した能動的支援からの利益を得て、アクチュエータのロータの第２の角度範囲α２において、ユーザは、完全にまたは補足として弾性戻り要素５２４を介した受動的支援からの利益を得る。
このようにして、アクチュエータ５２１によって伝達される動力は、第２の角度範囲内で制限される。
弾性要素５２４は、バネが予荷重された状態に維持されることを可能にするように当接に対して支持されることができる。ステータに対する当接の位置は、上述で定義された角度範囲を変更できるように例えばネジによって調整可能である。
ヒップモジュールをベースモジュールに取り付けるための装置
外骨格構造はまた、ヒップモジュール５がベースモジュール１に取り付けられることを可能にする取り付け装置８を備える。
図９、図１０Ａおよび図１０Ｂは、取り付け装置８を概略的に示している。これらの図に示されている実施形態では、取り付け装置８は、いわゆる「差し込み型」取り付け装置である。取り付け装置８は、ヒップモジュール５がベースモジュール１から取り外されたロック解除構成（図１０Ａに示される）からヒップモジュール５がベースモジュール１に取り付けられたロック構成（図１０Ｂに示される）へと移ることができる。
取り付け装置８は、ベースモジュール１に固定して取り付けられる第１の部分８１と、ヒップモジュール５に固定して取り付けられる第２の部分８２とを備える。より正確には、第１の部分８１は、ベルト１１に取り付けられている。第２の部分８２は、アクチュエータ５２１のステータ５２２に取り付けられている。
第２の部分８２は、ベースモジュール１に対するヒップモジュール５の可逆的取り付けを可能にするように第１の部分８１にスナップ留めされることができる。
第１の部分８１は、挿入開口８１２を有し且つ回転円筒形の内部案内面８１３を有する本体８１１を備える。本体８１１は、挿入開口８１２を画定する円形形状を有する自由端縁８１４を有する。第１の部分８１は、直径方向に反対の位置で本体８１２に形成された２つのスロット８１５を備える。各スロット８１５は、第１の部分８１の自由端縁８１４から延び、端部８１６を有する。さらに、各スロット８１５は、Ｕ（またはヘアピン）形状を有し、２つの直線部８１７、８１９および湾曲部８１８を備える。第１の直線部８１７は、内部案内面８１３の軸Ｘに平行な方向にスロット８１５の入口から湾曲部８１８までの自由端縁から延びている。湾曲部８１８は、第１の直線部８１７から第２の直線部８１９まで延びており、湾曲部を形成している。第２の直線部８１９は、湾曲部から端部８１６まで延びている。したがって、この部分は、第１の部分８１の本体８１１内のボス８３１を画定する。
第２の部分８２は、回転円筒形を有する外部案内面８２３を有する本体８２１を備える。第２の部分８２は、開口８１２を介して第１の部分８１に挿入されることができる。第１の部分８１への第２の部分８２の挿入は、互いに接触している円筒面８１３および８２３によって案内される。第２の部分８２は、直径方向に反対の位置に配置され、外面８２３から突出している２つのラジアルピン８２５を備える。ラジアルピン８２５は、第２の部分８２が第１の部分８１に挿入されたときに第１の部分８１のスロット８１５内に係合されることができる。
第１の部分８１は、挿入方向に対応する、軸Ｘに平行な第１の方向（矢印Ｃ）において第２の部分８２に挿入されることができる。
取り付け装置８はまた、第２の部分８２に第１の方向と反対の第２の方向（矢印Ｄ）に負荷をかけることができるバネの形態の弾性戻り要素８３を備える。したがって、弾性要素８３は、第１の部分８１への第２の部分８２の挿入に対抗する傾向がある。
ロック解除位置（図１０Ａ）では、第２の部分８２は、第１の部分８１から係合解除される。
ロック構成（図１０Ｂ）では、第２の部分８２は、第１の部分８１に係合される。
取り付け装置８のロックは、挿入開口８１２を介して第２の部分８２を第１の部分８１に挿入することによって達成される。この挿入中、各ピン８２５は、各スロット８１５内に導入される。
そして、第２の部分８２は、各ピン８２５をそれが受けられるスロット８１５内で摺動させるように第１の部分８１に対して移動される。スロット８１５の形状が原因で、スロット８１５の入口からスロット８１５の端部８１６までのピン８２５の摺動は、第１の部分８１に対する第２の部分８２の軸Ｘに平行な並進移動と軸Ｘを中心とする回転とを組み合わせた運動を必要とする。第２の部分８２は、弾性要素８３によって及ぼされる戻り力に逆らって第１の方向（挿入方向）において第１の部分８１に対して最初に並進される。そして、第２の部分８２は、第１の方向とは反対の第２の方向に並進されるとともに、第１の部分８１に対して軸Ｘを中心として回転する。
ピン８２５がスロット８１５の端部８１６に配置されると、第２の部分８２は、ボス８３１によって第１の部分８１に対する回転が阻止される。さらに、弾性要素８３は、第２の部分８２に第２の方向に負荷をかけ、これは、スロット８１５の端部８１６に当接するピン８２５を保持する効果を有する。弾性要素８３およびボス８３１は、スロット８１５内のピン８２５を阻止し、スロット８２５からのピン８１５の係合解除を防止する。
このようにして、第２の部分８２は、第１の部分８１にスナップ留めされて保持される。
第２の部分８２のアンスナップは、逆の動作を行うことによって、すなわち、各ピン８１５をスロット８１５の端部８１６からスロット８１５の入口まで逆方向経路に沿って摺動させることによって得られる。スロット８１５の端部８１６からスロット８１５の入口までのピオン８１５の摺動は、同様に、第１の部分８１に対する第２の部分８２の並進および回転運動の組み合わせを必要とする。第２の部分８２は、第１の部分８１に対して逆回転しながら弾性要素８３によって及ぼされる戻り力に逆らって第１の方向（挿入方向）において第１の部分８１に対して最初に並進される。そして、第２の部分８２は、第１の部分８１に対して第２の方向に並進される。
さらに、第１の部分８１および第２の部分８２は、それぞれ、第２の部分８２が第１の部分８１におけるロック構成にあるときに、第１のバッテリ１２およびベースモジュール１の制御ユニット１３をアクチュエータに電気的に接続可能な電気接点を備える。
ニーモジュール
図３に示すように、各ニーモジュール６は、接続バー６１と、ニージョイント６２と、ユーザの脹脛に取り付け可能な脛骨部６３とを備える。
接続バー６１は、ニーモジュール６をヒップモジュール５に取り付けるとともにヒップジョイント５２とニージョイント６２との間の距離を調整することができるように、ヒップモジュール５の大腿セグメント５１１内を摺動可能である。位置決めネジは、接続バー６１を大腿セグメント５１１に対して固定することを可能にする。
脛骨部６３は、ユーザの脹脛に沿って延びるように設計された脛骨セグメント６３１と、ユーザのシャフトを包囲してセグメント６３１を脹脛に取り付け可能な取り付けストラップ６３２とを備える。
ニーモジュール６がヒップモジュール５に取り付けられると、脛骨部５１は、ニージョイント６２を介して大腿部５１に接続される。ニージョイント６２は、（ユーザの膝の屈曲または伸展に対応する）ユーザの矢状平面に平行な平面内で大腿部５１に対する脛骨部６３の回転を可能にする。
ニージョイント６２は、膝の屈曲または伸展運動中にユーザに対する支援を可能にするアクチュエータを備えることができる。
ニージョイント６２のアクチュエータは、図８Ａおよび図８Ｂに示されるヒップジョイントのアクチュエータ５２１と同一とすることができる。特に、アクチュエータは、ステータと、膝の屈曲または伸展運動中にヒップモジュールに対してニーモジュールを回転駆動するようにステータに対して回転駆動可能なロータと、ユーザが座ったまたは蹲踞位置から起立したときにアクチュエータを支援する弾性戻り力を及ぼすように構成された弾性戻り要素と、を備えることができる。弾性戻り要素は、ステータとロータとの間に設けられた案内溝内でステータとロータとの間に配置された予荷重バネを備えることができる。
しかしながら、ニージョイントアクチュエータの場合、角度範囲が異なる。第１の角度範囲α１は、例えばユーザの正面ＰＦに対して＋１５度から−６０度の間からなる膝の屈曲または伸展運動に対応する。第２の角度範囲α２は、ユーザの正面ＰＦに対して−６０度未満の膝の屈曲または伸展運動に対応する。
角度範囲の調整は、ステータに対してバネが適用される当接部の位置を変更することによって得られることができる。
フットモジュール
図３に示すように、フットモジュール７は、ニーモジュール６に取り付けられている。
フットモジュール７は、接続バー７１と、アンクルジョイント７２と、ユーザの足に取り付け可能なフット部７３とを備える。
接続バー７１は、ニーモジュール６にフットモジュール７を取り付けるとともにニージョイント６２とアンクルジョイント７２との間の距離を調整することができるように、ニーモジュール６の脛骨セグメント６３１内を摺動可能である。位置決めネジは、接続バー７１を脛骨セグメント６３１に対して固定することを可能にする。
図１１に示すように、フット部７３は、第１のセグメント７３１と、第１の支持プレート７３２と、第２のセグメント７３３と、第３のセグメント７３４と、第２の支持プレート７３５とを備える。
アンクルジョイント７２は、ユーザの足首の屈曲または伸展運動中、回内または回外運動中、および外転または内転運動中にニーモジュール６に対するフットモジュール７の回転を可能にする。
アンクルジョイント７２は、第１のフレーム７２１と、脹脛に対するユーザの足の回転運動中に第１のフレーム７２１に対して回転可能な第２のフレーム７２２と、フレーム７２１および７２２の間に配置された弾性要素７２３とを備える。
第１のフレーム７２１は、フットモジュール７の接続バー７１に固定して取り付けられ、第２のフレーム７２２は、フット部７３の第１のセグメント７３１に固定して取り付けられる。
弾性要素７２３は、第１のフレーム７２１と第２のフレーム７２２との間に予め圧縮されたエラストマー材料から形成されたリングを備える。弾性要素７２３は、第１のフレーム７２１に対して第２のフレーム７２２の相対回転に対抗する傾向がある戻し力を及ぼすことができる。
第１のセグメント７３１は、アンクルジョイント７２を第１の支持プレート７３２に接続する。より正確には、第１のセグメント７３１は、第２のフレーム７２２に取り付けられた第１の端部と、第１の支持プレート７３２に取り付けられた第２の端部とを有する。
第２のセグメント７３３および第３のセグメント７３４は、第１の支持プレート７３２を第２の支持プレート７３５に角度を付けながら接続する。
第２の支持プレート７３５は、地面に接触するように設計されたその下面に、例えば溝付きゴムから構成された滑り止めコーティングを有することができる。
図１２Ａから図１２Ｄにおいて、フットモジュール７は、例えば「レンジャー」または「戦闘ブーツ」タイプのブーツ９とともに使用される。ブーツ９は、最大４０キログラムまで達することができるブーツ９の頂部に加えられる負荷を支持するように設計されている。ブーツ９はまた、足の前部を保護するシェルおよび／または金属製の補強要素を備えることができる。
図１２Ａに示すように、第１の支持プレート７３２は、ユーザのブーツ９の頂部を支持するように設計されている。
第２の支持プレート７３５は、ユーザが地面に立っているときに地面Ｓに支持されるように設計されている。第２の支持プレート７３５は、ヒール９３と前足部９４との間のソールに形成された凹部９２において、ユーザのブーツ９のソール９１の下方に配置されるように配置される。
第１のセグメント７３１および第２のセグメント７３３は、Ｖ字形のバネを形成する。バネは、ブーツ９のソール９１が地面に接触している（セグメント７３１および７３３が互いに近付く）ときに圧縮可能であり、ブーツ９のソール９１が地面Ｓに接触していない（セグメント７３１および７３３が互いに離れるように移動する）ときに伸張する。
第２のセグメント７３３および第３のセグメント７３４は、アンクルジョイント７２の下方に位置する角度で互いに接続されている。より正確には、ユーザが起立位置にあるとき、アンクルジョイント７２の回転中心を通る垂直軸Ｖは、２つのセグメント７３３および７３４と交差する。アンクルジョイント７２に対するセグメント７３３および７３４のこの位置は、フット部７３の下方変形の形成を可能にし、したがって、フット部７３がブーツ９の前方を押し且つブーツの前を上昇させない傾向があるのを確実にする。
図１２Ａから図１２Ｅは、ユーザの歩行サイクルの異なる段階を示している。
図１２Ａでは、ブーツ９のソール９１が地面Ｓに接触している。この段階中に、第２の支持プレート７３５は、地面Ｓに接触している。セグメント７３１および７３３によって形成されたバネは、フットモジュール７にかかる重量が第２の支持プレート７３５を介して地面Ｓに伝達されるように圧縮される。
図１２Ｂでは、ブーツ９のヒール９３が地面Ｓから離脱する。この段階中に、セグメント７３１および７３３によって形成されたバネは伸張する。伸張すると、バネは、ユーザが足を持ち上げるのを支援する上向きの戻り力Ｆをフットモジュール７に及ぼす。
図１２Ｃでは、ブーツ９のソール９１の前部９４のみが地面Ｓに接触している。セグメント７３１および７３３によって形成されるバネは伸張されている。そして、フットモジュール７に及ぼされる重量は、第１の支持プレート７３２を介してブーツ９に伝達される。ブーツ９が地面に接触している限り、重量は、ブーツ９を介して地面に伝達される。
図１２Ｄでは、足が地面Ｓから持ち上げられると、重量は、主に外骨格構造の他方のフットモジュール７に及ぼされる。
図１２Ｅでは、ユーザは、同様にヒール９３を地面Ｓに配置する。この段階中に、第２の支持プレート７３５は、同様に地面Ｓに接触し、これは、セグメント７３１および７３３によって形成されたバネを圧縮する効果を有する。セグメント７３１および７３３によって形成されたバネは、フットモジュールに及ぼされる重量が第２の支持プレート７３５を介して地面Ｓに伝達されるまで圧縮される。
フットモジュール７は、外骨格に及ぼされる負荷を地面Ｓに伝達することを可能にする：歩行時、第２の支持プレート７３５を介して、そして第１の支持プレート７３２およびユーザのブーツ９を介して負荷が地面に伝達される。
フットモジュール７は、ブーツの変更を必要とせず、軍によって現在使用中のブーツに適合させることを可能にする。フットモジュール７は、標準的なブーツによって使用されることができ、ブーツの変更または適合を必要としない。
フットモジュール７はまた、歩行段階中を含めて、ユーザによって運ばれる負荷が地面に伝達されることを可能にし、これは任意の種類の地形に対して可能である。
バックモジュール
図１３は、バックモジュール２を拡大図で概略的に示している。
バックモジュール２は、脊柱セグメント２１、背もたれ２２および背もたれ２２がユーザの背中に取り付けられることを可能にするストラップ２３を備える。
脊柱セグメント２１は、バックモジュール２がユーザの背部に取り付けられたときユーザの脊柱に沿って延びる。より正確には、脊柱セグメント２１は、ベースモジュール１のベルト１１と背もたれ２２との間に延びている。
背もたれ２２は、筐体２２１と、筐体２２１内に収納された第２のバッテリ２２２とを備える。
各ショルダーモジュール３は、バックモジュール２に接続されることができる。
外骨格構造はまた、バックモジュール２がベースモジュール１に取り付けられることを可能にする取り付け装置２４を備える。
取り付け装置２４は、ベースモジュール１に固定して取り付けられた第３の部分２４１と、バックモジュール２に固定して取り付けられた第４の部分２４２とを備える。より正確には、第３の部分２４１は、ベルト１１に取り付けられている。第４の部分２４２は、脊柱セグメント２１の下端に取り付けられている。
第４の部分２４２は、バックモジュール２をベースモジュール１に取り付けるために例えばネジを用いて第３の部分２４１に取り付けられることができる。
さらに、第３の部分２４１および第４の部分２４２は、第４の部分２４２が第３の部分２４１に取り付けられるとき、ソケットに差し込まれてバックモジュール２の第２のバッテリ２２２をベースモジュール１の制御ユニット１３に電気的に接続可能なソケットおよびプラグを備える。
脊柱セグメント
図１４は、より正確に脊柱セグメント２１を示している。脊柱セグメント２１は、互いの上に積み重ねられた複数の椎骨要素２１１を備える。
椎骨要素２１１の数は、ユーザのサイズに応じて調整されることができ、これは、ユーザの形態に応じて外骨格構造を容易に適合させることができる。
代替的にまたは補足として、背もたれ２２は、バックモジュール２の調整を可能にするように脊柱セグメント２１に沿って摺動して取り付けられることができる。
椎骨要素２１１は、例えば炭素繊維によって充填されたエポキシポリマーに基づく複合材料などの硬質で軽い材料から形成されることができる。
脊柱セグメント２１はまた、椎骨要素２１１が互いに接続されることを可能にする１つ以上の可撓性接続要素２１２を備える。
図１４に示す例では、各可撓性接続要素２１２は、椎骨要素２１１のそれぞれを通過してスタックの内側に延在する。しかしながら、変形例として、脊柱セグメント２１は、椎骨要素２１１をカプセル化する可撓性管状シースの形態の可撓性接続要素を備えることができる。
図１４に示す例では、各可撓性接続要素２１２は、ケーブルまたは弾性コードなどの細長い要素である。
各可撓性接続要素２１２は、背もたれ２２の筐体２２１に接続された第１の端部と、第４の取り付け部２４２に接続された第２の端部とを有する。
各可撓性接続要素２１２は、椎骨要素２１１に長手方向の圧縮力を及ぼすように椎骨要素２１１の内部に張力をかけて保持される。圧縮力は、椎骨要素２１１を互いに押しつぶして保持する効果を有する。
このようにして、脊柱セグメント２１は、安定平衡位置を有する。
しかしながら、その弾性のために、可撓性接続要素２１１は、ユーザの背中の運動（背中の屈曲および／または半径方向回転運動および／または横方向傾斜）中に脊柱セグメント２１の変形を可能にするとともに、脊柱セグメント２１をその安定平衡位置に戻す傾向がある戻り力を椎骨要素２１１に及ぼす。
図１５に示すように、各椎骨要素２１１は、脊柱セグメント２１がユーザの脊柱に沿って延びてユーザが起立しているとき、脊柱の下部に向けけられた凹面を有する弧状を有する本体２１３を備える。
各椎骨要素２１１は、凹部２１４および突起２１５を有し、各突起２１５は、スタックの真上または真下に位置する別の椎骨要素２１１の凹部２１４に受けられることができる。
このように、突起２１５を凹部２１４内に嵌め込むことによって次の椎骨要素に接続される場合の、各椎骨要素２１１。凹部２１４および突起２１５は、次のものに対する椎骨要素２１１の横方向傾斜運動を可能にするような形状を有する。したがって、凹部２１４および突起２１５は、２つの椎骨要素２１１の間の接続を形成し、ユーザの体幹の横方向傾斜を可能にする。
さらに、各椎骨要素２１１は、可撓性接続要素２１２の通過のためおよび電気伝送ケーブル２２４の通過のために本体２１３の内部に設けられたチャネル２２１および２２３を有する。
バックモジュール２はまた、第２のバッテリ２２２およびバックモジュール２のアクチュエータまたはセンサをベースモジュール１の制御ユニット１３に接続するために、各椎骨要素２１１を介して脊柱セグメント２１の内部に延びる１つ以上の電気伝送またはデータ伝送ケーブル２２４を備える。
電気伝送ケーブル２２４は、ケーブルが損傷する危険性なく脊柱２１の変形を可能にするように脊柱セグメント２１の長さよりも長い長さを有することに留意すべきである。
脊柱セグメント２１は、ユーザの脊柱のある程度の自由な運動を可能にしながら、バックモジュール２に及ぼされる垂直負荷を伝達することを可能にする。
エルボーモジュール
図１から図５および図１３に示すように、各エルボーモジュール４は、ユーザの腕に取り付け可能な上腕骨部４１と、エルボージョイント４２と、ユーザの前腕に取り付け可能なラジアル部４３とを備える。
上腕骨部４１は、ユーザの腕に沿って伸びることができる上腕骨セグメント４１１と、上腕骨セグメント４１１を腕に取り付けるためにユーザの腕を取り囲むことができる取り付けストラップ４１２とを備える。
ラジアル部４３は、ユーザの前腕に沿って延びることができるラジアルセグメント４３１と、ラジアルセグメント４３１を前腕に取り付けるためにユーザの前腕を取り囲むことができる取り付けストラップ４３２とを備える。
ラジアル部４３は、エルボージョイント４２を介して上腕骨部４１に接続されている。エルボージョイント４２は、ユーザの肘の屈曲または伸展運動に対応する上腕骨部４１に対するラジアル部４３の回転を可能にする。エルボージョイント４２はまた、肘の屈曲または伸長運動中にユーザを支援するためのエルボーアクチュエータを備えることもできる。
ショルダーモジュール
図１６から図１８は、ショルダーモジュール３を概略的に示している。
各ショルダーモジュール３は、エルボーモジュール４をバックモジュール２に接続することができる。
ショルダーモジュール３は、３つの自由度にしたがったバックモジュール２に対するエルボーモジュール４の運動を可能にする。すなわち、以下のとおりである：
肩の外転または内転軸に平行な第１の軸の周りのエルボーモジュール４の回転、
肩の外側または内側回転軸に平行な第２の軸の周りのエルボーモジュールの回転、
肩の屈曲または伸展軸に平行な第３の軸の周りのエルボーモジュールの回転。
ショルダーモジュール３は、第１のピボット３１と、４バー機構３２と、第２のピボット３３と、第１の接続部３４と、第３のピボット３５と、第２の接続部３６と、第４のピボット３７と、第３の接続部３８と、第５のピボット３９と、第３の接続部３１０とを備える。
４バー機構３２は、第１のバー３２１と、第２のバー３２２と、第２のバー３２２を第１のバー３２１に接続する第１のジョイント３２５と、第３のバー３２３と、第３のバー３２３を第２のバー３２２に接続する第２のジョイント３２６と、第４のバー３２４と、第４のバー３２４を第３のバー３２３に接続する第３のジョイント３２７と、第４のバー３２４を第１のバー３２１に接続する第４のジョイント３２８とを備える。
４つのバー３２１から３２４は、ユーザの冠状平面に平行な平面内で変形可能な平行四辺形を形成するように４つのジョイント３２５から３２８によって互いに接続されている。４バー機構３２はまた、４つのバー３２１から３２４において、ショルダーモジュール３に及ぼされる重力によって平行四辺形の変形に対抗する傾向がある戻り力を形成するように、平行四辺形の対角線に沿って延び且つ第１のジョイント３２５を第３のジョイント３２７に接続する弾性要素３２９を備える。弾性戻り要素３２９は、一方の端部が第１のジョイント３２５に接続され且つ他方の端部が第３のジョイント３２７に接続された引っ張りバネである。
第１のバー３２１は、略垂直軸の周りにおいて、第１のピボット接続部３１によって背もたれ２２の筐体２２１に対して回転可能に取り付けられている。
同様に、第３のバー３２３は、略垂直軸の周りにおいて、第２のピボット３３によって、第１の接続部３４に対して回転可能に取り付けられている。
第２の接続部３６は、第３のピボット３５によって第１の接続部３４に対して回転可能に取り付けられている。第３のピボット３５は、アクチュエータを備える。
アクチュエータは、ステータと、第１の回転軸を中心としてステータに対して回転駆動可能なロータと、を備え、第１の回転軸は、第２のピボット３３の軸に垂直である。アクチュエータは、肩の外転または内転運動中にユーザを支援することを可能にする。このために、第１の回転軸Ｘ１は、肩の外転または内転軸に平行である。
第３の接続部３８は、第４のピボット３７によって第２の接続部３６に接続されている。第４のピボット３７は、ユーザの腕の外側または内側回転運動に対応する第２の回転軸Ｘ２を中心とした第２の接続部３６に対する第３の接続部３８の回転を可能にする。
第４の接続部３１０は、第５のピボット３９によって第３の接続部に対して回転可能に取り付けられている。第５のピボット３９は、第３の回転軸Ｘ３を中心とした第３の接続部３８に対する第４の接続部３１０の回転を可能にする。第５のピボット３９は、アクチュエータを備える。
アクチュエータは、ステータと、第３の回転軸Ｘ３を中心としてステータに対して回転駆動可能なロータと、を備え、第３の回転軸Ｘ３は、第４のピボット３７の軸に垂直である。 アクチュエータは、肩の屈曲または伸展運動中にユーザを支援することを可能にする。この目的のために、第３の回転軸Ｘ３は、肩の屈曲および伸長の軸に平行である。
第３のピボット３５の第１の回転軸Ｘ１は、それに垂直な第４のピボット３７の第２の回転軸Ｘ２と交差する。同様に、第５のピボット３９の第３の回転軸Ｘ３は、それに垂直な第４のピボット３７の第２の回転軸Ｘ２と交差する。しかしながら、第１の回転軸Ｘ１および第３の回転軸Ｘ３は、別個の点で第２の回転軸Ｘ２と交差する。
ユーザの腕が静止しているとき（すなわち、腕が起立位置においてユーザの身体に沿って伸びているとき）、第４のピボット３７の第２の回転軸Ｘ２は、第２のピボット３３の回転軸に平行である。さらに、第３の回転軸Ｘ３は、第３のピボット３５の第１の回転軸Ｘ１および第４のピボット３７の第２の回転軸Ｘ２に垂直である。
図１７に示すように、第３の接続部３８は、第１の摺動路３８３によって互いに摺動するように取り付けられた２つの部分３８１および３８２を備える。部分３８１および３８２を互いに摺動させることは、ユーザの肩の外転または内転運動中の第３の接続部３８の短縮または伸長を可能にする。第１の摺動路３８３は、部分３８１および３８２の互いに対する分離に対抗し、したがって第３の接続部３８の長さを伸長する傾向がある第１の弾性戻り要素３８４を備える。したがって、第１の弾性戻り要素３８４は、引っ張りバネである。
図１８に示すように、第４の接続部３１０は、第２の摺動路３１０３によって一方が他方に対して摺動するように取り付けられた２つの部分３１０１および３１０２を備える。互いに部分３１０１および３１０２を摺動させることは、腕に対するユーザの前腕の回転が肘の屈曲または伸展を引き起こす間に第４の接続部３１０の短縮および伸長を可能にする。第２の摺動路３１０３は、部分３１０１および３１０２の互いに対する分離、したがって第４の接続部３１０の伸長に対抗する傾向がある第２の弾性戻り要素３１０４を備える。第２の弾性戻り要素３１０４は、引っ張りバネである。
ショルダーモジュール３の回転軸Ｘ１、Ｘ２およびＸ３がユーザの肩の関節複合体の回転の実際の軸と一致しないため、２つの摺動路３８３および３１０３は、第３の接続部３８の長さおよび第４の接続部３１０の長さが回転軸のオフセットを補償するように変化することを可能にする。
第４の接続部３１０は、取り付け装置１０によってエルボーモジュールのエルボージョイント４２に接続されている。
ショルダーモジュールをエルボーモジュールに取り付けるための装置
外骨格構造は、各取り付け装置１０がエルボーモジュール４に対するショルダーモジュール３の取り付けを可能にする２つの取り付け装置１０を備える。
図１９は、取り付け装置１０を概略的に示している。この図に示す実施形態では、取り付け装置１０は、図９、図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるベースモジュール１にヒップモジュール５を取り付けるための装置８と同様の、いわゆる「差し込み型」取り付け装置である。
取り付け装置１０は、ショルダーモジュール３がエルボーモジュール４から取り外されたロック解除構成からショルダーモジュール３がエルボーモジュール４に取り付けられたロック構成へと移ることができる。
取り付け装置１０は、エルボーモジュール４に固定して取り付けられた第１の部分１０１と、ショルダーモジュール３に回転可能に取り付けられた第２の部分１０２とを備える。
より正確には、第１の部分１０１は、エルボージョイント４２のアクチュエータのステータに取り付けられる。第２の部分１０２は、第１の部分１０１への第２の部分１０２の挿入方向に平行な軸Ｘを中心としてショルダーモジュール３の第４の接続部３１０に回転可能に取り付けられる。
第２の部分１０２は、エルボーモジュール４に対するショルダーモジュール３の可逆的な取り付けを可能にするように第１の部分１０１にスナップ留めされることができる。
第１の部分１０１および第２の部分１０２は、ヒップモジュール５をベースモジュール１に取り付けるための装置８の第１の部分８１および第２の部分８２と同一である。取り付け装置１０はまた、第１の部分１０１への第１の部分１０２の挿入方向とは反対の方向に第２の部分１０２に負荷をかけることができるバネの形態の弾性戻り要素１０３を備える。
さらに、第１の部分１０１および第２の部分１０２は、それぞれ、第２の部分１０２が第１の部分１０１においてロック構成にあるときに、第１のバッテリ１２およびベースモジュール１の制御ユニット１３をエルボージョイント４２のアクチュエータに電気的に接続可能な電気接点を備える。
バックパック支持モジュール
図２０および図２１に示すように、バックパック支持モジュール１４は、フープ１４１および支持ロッド１４２を備える。
フープ１４１は、ベースモジュール１に接続されるように設計されている。フープは、２つの対向する端部１４３を有する。
バックパック支持モジュール１４はまた、２つのボールジョイント１４５と、フープがヒップモジュール５に接続されることを可能にする２つの取り付け装置１６とを備える。
このようにして、バックパックの重量は、下部モジュール、すなわち、ヒップモジュール５、ニーモジュール６およびフットモジュール７に伝達され、これは、ユーザが背中に加わる負荷を軽くすることができる。
支持ロッド１４２は、ユーザの背部に沿ってユーザの脊柱に平行に延びるように設計されている。ロッド１４２は、バックパック１７のパウチ１７１に係合してバックパック１７をバックパック支持モジュール１４から吊り下げることができる。
ロッド１４２は、第１のロッド要素１４２１と、第２のロッド要素１４２２と、ダンパ１４２３とを備える。
第１のロッド要素１４２１は、ユーザの前後軸を中心としてフープ１４１に対してロッド１４２を回転させることができるピボット１４４によってフープ１４１に接続されている。ピボット１４４は、歩行または走行中にバックパック支持モジュールがユーザの臀部の運動に適応することを可能にする。
第２のロッド要素１４２２は、ロッド１４２の長さを変化させるように第１のロッド要素１４２１に対して摺動可能である。
第１のロッド要素１４２１および第２のロッド要素１４２２は、炭素繊維で強化された合成材料（例えば、エポキシポリマーに基づく複合材料）から形成されることができる。さらに、第２のロッド要素１４２２は、金属から形成された端部を備えることができる。
第２のロッド要素１４２２は、ロッド１４２の長さの調整を可能にするように入れ子式にすることができる。
ダンパ１４２３は、ユーザの歩行によって生じる第１のロッド要素１４２１に対する第２のロッド要素１４２２の移動を緩和するように構成されている。
したがって、ダンパ１４２３は、ユーザが歩行、走行または跳躍するときに外骨格構造上のバックパック１７の動きによって引き起こされる揺れの低減を可能にする。
この目的のために、ダンパ１４２３は、第１のロッド要素１４２１に取り付けられたシリンダ１４２４と、第２のロッド要素１４２２に取り付けられ且つシリンダ１４２４の内部で摺動可能なピストン１４２５と、第１のロッド要素１４２１と第２のロッド要素１４２２との間に配置された弾性要素１４２６とを備える。
ピストン１４２５は、シリンダ１４２４の内部を、流体を収容する２つのチャンバ１４２７および１４２８に区切り、チャンバ１４２７の一方に収容された流体の圧縮を引き起こすシリンダ１４２４内のピストン１４２５の摺動および他方のチャンバ１４２８への流体の移動を行う。
弾性要素１４２６は、好ましくは、２０００Ｎ／ｍ以上の剛性を有する。そのような剛性は、バックパック１７および弾性要素１４２６によって形成された質量バネ系がユーザの歩行または走行中に共振する場合に起こり得るバックパック振動増幅現象の排除を可能にする。
さらに、ダンパ１４２３は、調整可能な減衰比を有することができ、これは、減衰をバックパックの質量に適合させることができる。実際に、バックパックの質量は、ユーザによって実行されるミッションの種類に応じて変化し得る。減衰比の調整は、ダンパの減衰比を調整するように（例えば、ネジによって）チャンバ１４２７および１４２８の総容積を変更することによって得ることができる。
バックパック支持モジュール１４はまた、第１のロッド要素１４２１を第２のロッド要素１４２２に接続する保護ベローズシール１４２９を備える。保護ベローズシール１４２９は、ロッド１４２およびダンパ１４２３の内部の液体またはデブリの侵入をさらに防止しながらロッド１４２の伸長を可能にする。
さらに、バックパック支持モジュール１４は、担持されるバッグ１７の質量を評価するための力センサを備えることができる。力センサは、圧縮歪みゲージ力センサとすることができる。センサは、ダンパ１４２３の上方のロッド１４２の下部に配置されることができる。
バックパック支持モジュールをヒップモジュールに取り付けるための装置
図２２は、フープ１４１の一端部１４３がヒップモジュール５に接続されることを可能にする取り付け装置１６を概略的に示している。
この図に示す実施形態では、取り付け装置１６は、図９、図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるベースモジュール１にヒップモジュール５を取り付けるための装置８と同様の、いわゆる「差し込み型」取り付け装置である。
取り付け装置１６は、バックパックモジュール１４がヒップモジュール５から取り外されたロック解除構成からバックパックモジュール１４がヒップモジュール５に取り付けられたロック構成まで通過することができる。
取り付け装置１６は、ヒップモジュール５に固定して取り付けられる第１の部分１６１と、バックパック支持モジュール１４に回転および並進可能に取り付けられる第２の部分１６２とを備える。
より正確には、第１の部分１６１は、ヒップジョイント５２のアクチュエータ５２１のステータ５２２に取り付けられる。第２の部分１０２は、ボールジョイント１４５によってフープ１４１に回転可能に取り付けられる。第２の部分１６２はまた、軸Ｘに沿ってボールジョイント１４５に対して摺動するように取り付けられる。
第２の部分１６２は、バックパック支持モジュール１４をヒップモジュール５に延いてはベースモジュール１に可逆的に取り付けることを可能にするように第１の部分１６１にスナップ留めされることができる。
第１の部分１６１および第２の部分１６２は、ヒップモジュール５をベースモジュール１に取り付けるための装置８の第１の部分８１および第２の部分８２と同一である。取り付け装置１６はまた、第１の部分１６１への第２の部分１６２の挿入の方向とは反対の一方向に第２の部分１６２に負荷をかけることができるバネの形態の弾性戻り要素１６３を備える。
このようにして、フープ１４１は、その端部１４３のそれぞれにおいてヒップモジュール５のヒップジョイント５２に固定される。したがって、バックパック１７の重量は、下部モジュール、すなわち、ヒップモジュール５、ニーモジュール６およびフットモジュール７によって地面に伝達される。

Claims (10)

  1. ユーザの脊柱に沿って延びるように設計された脊柱セグメント（２１）であって、脊柱セグメント（２１）が、互いに積み重ねられた複数の椎骨要素（２１１）と、椎骨要素（２１１）を互いに接続する可撓性接続要素（２１２）とを備え、脊柱セグメント（２１）が、可撓性接続要素（２１２）が互いに支持される椎骨要素（２１１）を保持する安定平衡位置を有し、ユーザの背部の運動中に、脊柱セグメント（２１）を安定平衡位置に戻す傾向がある戻り力を及ぼしながら可撓性接続要素（２１２）が互いに対して椎骨要素（２１１）の運動を可能にするように可撓性接続要素（２１２）が弾性的である、脊柱セグメント（２１）と、
    バッテリおよび／またはアクチュエータおよび／またはセンサを外骨格構造の制御ユニット（１３）に接続するために、または外骨格構造の２つの制御ユニットを接続するために、椎骨要素（２１１）のそれぞれを通って脊柱セグメント（２１）の内側に延びる１つ以上の電気伝送またはデータ伝送ケーブル（２２４）と、
    を備える、外骨格構造用のバックモジュール（２）。
  2. 可撓性接続要素（２１２）が、安定平衡位置において互いに対して支持された椎骨要素（２１１）を保持するように椎骨要素（２１１）に圧縮力を及ぼす、請求項１に記載のモジュール。
  3. 可撓性接続要素（２１２）が椎骨要素（２１１）のそれぞれを通って脊柱セグメント（２１）の内側に延び、可撓性接続要素（２１２）が椎骨要素（２１１）に圧縮力を及ぼすように張力をかけて保持される、請求項１または２に記載のモジュール。
  4. 各椎骨要素（２１１）が、凹部（２１４）および突起（２１５）を有し、各突起（２１５）が、スタックの真上または真下に位置する別の椎骨要素（２１１）の凹部（２１４）に受けられることができる、請求項１から３のいずれか一項に記載のモジュール。
  5. 各椎骨要素（２１１）が、ユーザの背中の屈曲および／または半径方向回転運動および／または横方向傾斜を可能にする接続部によって後続の椎骨要素に接続される、請求項１から４のいずれか一項に記載のモジュール。
  6. 各椎骨要素（２１１）が、脊柱セグメント（２１）がユーザの脊柱に沿って延びるときに脊柱の下部に向けられた凹面を有する弧状を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載のモジュール。
  7. 電気伝送またはデータ伝送ケーブル（２２４）が、伸張を受けることなく脊柱セグメント（２１）の変形を可能にするように脊柱セグメント（２１）の長さよりも長い長さを有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のモジュール。
  8. モジュールが、脊柱セグメント（２１）の下端に取り付けられる取り付け部（２４２）を備える取り付け装置（２４）を備え、取り付け部（２４２）がバックモジュール（２）をベースモジュール（１）に取り付けるために外骨格構造のベースモジュール（１）の腰部ベルト（１１）に取り付けられる相補的な取り付け部（２４１）に取り付け可能である、請求項１から７のいずれか一項に記載のモジュール。
  9. ユーザの腰部を取り囲むことができる腰部ベルト（１１）と、ベルト（１１）に取り付けられた取り付け部（２４１）とを備えるベースモジュール（１）と、
    脊柱セグメント（２１）の下端に取り付けられた取り付け部（２４２）を備え、脊柱要素に加えられた重量がベースモジュール（１）に伝達されるように、バックモジュール（２）をベースモジュール（１）に取り付けるためにバックモジュール（２）の取り付け部（２４２）がベルト（１１）の取り付け部（２４１）に取り付け可能である、請求項１から８のいずれか一項に記載のバックモジュール（２）と、を備える、ユーザに対する力支援のための外骨格構造。
  10. ベースモジュール（１）が、制御ユニット（１３）と、ベルト（１１）に取り付けられたバッテリ（１２）とを備え、バックモジュール（２）が、追加のバッテリおよび／またはアクチュエータを備え、取り付け部（２４１、２４２）が、それぞれ、バックモジュール（２）の取り付け部（２４２）がベースモジュール（１）の取り付け部（２４１）に取り付けられたとき、バッテリ（１２）およびベースモジュール（１）の制御ユニット（１３）をバッテリおよび／またはバックモジュール（２）のアクチュエータに電気的に接続可能な電気接点を備える、請求項９に記載の構造。
JP2018533760A 2015-12-24 2016-12-23 外骨格構造用のバックモジュール Active JP6538283B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1563350 2015-12-24
FR1563350A FR3046051B1 (fr) 2015-12-24 2015-12-24 Module de dos pour une structure d'exosquelette
PCT/EP2016/082604 WO2017109202A1 (fr) 2015-12-24 2016-12-23 Module de dos pour une structure d'exosquelette

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019505398A JP2019505398A (ja) 2019-02-28
JP6538283B2 true JP6538283B2 (ja) 2019-07-03

Family

ID=56263761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018533760A Active JP6538283B2 (ja) 2015-12-24 2016-12-23 外骨格構造用のバックモジュール

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10766134B2 (ja)
EP (1) EP3393731B1 (ja)
JP (1) JP6538283B2 (ja)
KR (1) KR101961401B1 (ja)
CN (1) CN109070337B (ja)
AU (1) AU2016378656B2 (ja)
CA (1) CA3009720C (ja)
ES (1) ES2912248T3 (ja)
FR (1) FR3046051B1 (ja)
IL (1) IL260241B (ja)
WO (1) WO2017109202A1 (ja)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3046099B1 (fr) * 2015-12-24 2017-12-22 Sagem Defense Securite Structure d'exosquelette pour l'assistance a l'effort d'un utilisateur
DE102016122282A1 (de) 2016-11-18 2018-05-24 Helmut-Schmidt-Universität Universität der Bundeswehr Hamburg System und verfahren zur reduktion von auf eine wirbelsäule wirkenden kräften
DE102016123153A1 (de) 2016-11-30 2018-05-30 Helmut-Schmidt-Universität Universität der Bundeswehr Hamburg Vorrichtung und verfahren zur muskelkraftunterstützung
CN114800436A (zh) * 2017-09-07 2022-07-29 重庆市牛迪科技发展有限公司 一种外骨骼
FR3076237B1 (fr) * 2017-12-28 2021-02-19 Safran Electronics & Defense Structure d'exosquelette
EP3536297A1 (en) 2018-02-23 2019-09-11 LG Electronics Inc. Wearable assistive device that efficiently delivers assistive force
US20190274912A1 (en) * 2018-03-09 2019-09-12 Lg Electronics Inc. Wearable assistive device having improved waist support
CN109481238B (zh) * 2018-12-28 2021-02-19 中国科学院沈阳自动化研究所 基于弯曲型液动人工肌肉的脊椎康复装置
CN109966035B (zh) * 2019-05-07 2024-04-19 吉林大学 一种仿生柔性脊柱减荷防护装置
FR3098142B1 (fr) * 2019-07-02 2021-07-30 Safran Electronics & Defense Dispositif compact destiné à être positionné à proximité d’une articulation et système général comportant un tel dispositif compact
JP7231752B2 (ja) * 2019-11-15 2023-03-01 エイチ ロボティクス インコーポレイテッド 上肢及び下肢用リハビリ運動装置
US11903891B2 (en) * 2019-11-15 2024-02-20 H Robotics Inc. Rehabilitation exercise device for upper and lower limbs
IT202100002450A1 (it) * 2021-02-04 2022-08-04 Fondazione St Italiano Tecnologia Giunto modulare motorizzato per esoscheletro
IT202100007085A1 (it) * 2021-03-24 2022-09-24 Fondazione St Italiano Tecnologia Giunto motorizzato per esoscheletri
USD1005361S1 (en) 2021-08-13 2023-11-21 Festool Gmbh Wearable robotic exoskeleton with belts
EP4392210A1 (en) * 2021-08-27 2024-07-03 Mawashi Science & Technologie Inc. An exoskeleton for handling objects and method of using the same
IT202200000182A1 (it) * 2022-01-10 2023-07-10 Calabrian High Tech S R L Esoscheletro di misura per arti superiori per addetti a lavori pesanti con particolare riguardo agli operatori di porto addetti al rizzaggio dei container
WO2024039310A1 (en) * 2022-08-16 2024-02-22 Interact Medikal Teknolojileri Anonim Sirketi Adjustable passive exoskeleton

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5143088A (en) * 1989-04-12 1992-09-01 William S. Marras Apparatus for monitoring the motion components of the spine
US8201473B2 (en) * 2006-10-13 2012-06-19 Robotics Technology Leaders Gmbh Worm-like mechanism
WO2009038493A1 (ru) * 2007-09-21 2009-03-26 Logvinenko, Mikhail Eniseevich Устройство для контроля положения позвоночника
JP4271713B2 (ja) 2007-10-19 2009-06-03 本田技研工業株式会社 運動補助装置
US9333644B2 (en) * 2010-04-09 2016-05-10 Lockheed Martin Corporation Portable load lifting system
WO2012154580A1 (en) * 2011-05-06 2012-11-15 Equipois Inc. Exoskeleton arm interface
JP5957751B2 (ja) * 2012-02-28 2016-07-27 国立大学法人 筑波大学 多自由度補助装置
FR2991221B1 (fr) * 2012-06-01 2015-02-27 Aldebaran Robotics Colonne vertebrale pour robot humanoide
US8845566B2 (en) * 2012-08-02 2014-09-30 The Regents Of The University Of Michigan Active exoskeletal spinal orthosis and method of orthotic treatment
KR101939514B1 (ko) * 2012-08-08 2019-01-16 가부시끼 가이샤 구보다 자세 유지구
WO2014034145A1 (ja) * 2012-08-30 2014-03-06 株式会社ニコン 補助用具
CN202878315U (zh) * 2012-09-27 2013-04-17 浙江大学 一种具有全方位角度反馈的柔性脊椎
EP2931204B1 (en) * 2012-12-11 2019-04-03 Ekso Bionics, Inc. Reconfigurable exoskeleton
WO2014195373A1 (de) * 2013-06-07 2014-12-11 J. Schmalz Körpergetragene hebehilfe
ES2907270T3 (es) * 2014-06-18 2022-04-22 Mawashi Protective Clothing Inc Exoesqueleto y método de utilización del mismo
CN104858889A (zh) * 2014-07-12 2015-08-26 都瑛娜 一种液压(气动)控制的,可做弯曲、扭曲、伸长运动的,可用于数控软体机器人的关节机构
CN104398322B (zh) * 2014-12-10 2016-08-17 电子科技大学 一种外骨骼机器人机械脊柱结构

Also Published As

Publication number Publication date
EP3393731A1 (fr) 2018-10-31
EP3393731B1 (fr) 2022-02-16
CN109070337B (zh) 2020-04-24
JP2019505398A (ja) 2019-02-28
AU2016378656B2 (en) 2019-02-28
KR101961401B1 (ko) 2019-03-25
FR3046051A1 (fr) 2017-06-30
KR20180114001A (ko) 2018-10-17
FR3046051B1 (fr) 2020-11-13
ES2912248T3 (es) 2022-05-25
CA3009720A1 (fr) 2017-06-29
CA3009720C (fr) 2023-01-24
CN109070337A (zh) 2018-12-21
IL260241A (en) 2018-08-01
US10766134B2 (en) 2020-09-08
IL260241B (en) 2019-03-31
US20190344429A1 (en) 2019-11-14
WO2017109202A1 (fr) 2017-06-29
AU2016378656A1 (en) 2018-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6538283B2 (ja) 外骨格構造用のバックモジュール
JP6533874B2 (ja) ユーザに力支援を提供するモジュール式外骨格構造
JP6533877B2 (ja) 外骨格構造用のフットモジュール
JP6464325B2 (ja) 外骨格構造用のショルダーモジュール
JP6569017B2 (ja) ユーザに力支援を提供する外骨格構造
JP6909219B2 (ja) モジュール式外骨格構造用のバックパック支持モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181211

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190306

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190514

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190605

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6538283

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250