JP6755885B2 - 補強用手袋のための制御システム - Google Patents

Description

本発明は、補強用手袋(strengthening glove)のためのフィードバック制御システムに関する。すなわち、人間の手に着用されるようアレンジされ、手の１つ以上の指により実行されるグリップ動作(gripping movement)を強化するために使用される手袋に関する。本発明はまた、このような手袋自体と同様、このような補強用手袋を操作する方法に関する。

異なる複数の動作原理を用いた、このような補強用（強化用）手袋が公知であり、例えば、強化されるべきそれぞれの指の上の特定の点上に押出力及び／又は引張力(pushing and/or puling forces)を印加するため、強化されるべきそれぞれの指に個別の駆動ユニットを配置するものや、ワイヤ又はケーブル、例えば、人工腱(artificial tendons)、によるものが知られている。

こうしたグローブの一例が、米国特許ＵＳ８，０２９，４１４ Ｂ２に開示されている。この技術は、強化されるべき指に締結され、中央制御ユニットにより駆動されて、腱に順に引張力を印加する人工腱を使用する。

こうした手袋は、手袋を着用する人間の手の動作への全体的な強化を提供するよう動作する。例えば、人間の手がオブジェクトを握る(grips)場合、人間のユーザにより印加されるそのグリップ力は、増幅されて、グリップを強化する。

こうした手袋を使用する際の課題は、特定の動作(actions)が特定の補助器具(aid)を要求する点にある。例えば、オブジェクトを持ち運ぶ(carrying)場合、補強用手袋により補助されたとしても、ユーザが十分に強いグリップを維持することは時間の経過につれ困難になるかもしれない。

米国特許出願公開公報ＵＳ２０１３／２２６３５０ Ａ１は、別個の制御デバイスを使用して始動される特定のグリッピング特性を備える補強用手袋を開示する。

欧州特許出願公開公報ＥＰ２４１７９４１ Ａは、着用者の指を動かす生体信号を検出するよう構成される、生体信号検出部を備える動作補助手袋を開示する。

本発明は、手袋の動作強化を実行するため、フィードバックループで使用される同一のセンサ位置からの入力を使用して、これを用いて異なる制御プログラムが起動される、制御システム及び補強用手袋を、こうした機能を実装する方法と共に、提供することにより、上記の課題を解決する。

そのため、本発明は、少なくとも１つの手袋指(glove finger)を備える補強用手袋のための制御システムに関する。この制御システムは、手袋を着用する人間の手により実行されるグリップ動作を強化するよう構成される。
この制御システムは、少なくとも１つの手袋指の手のひら側の少なくとも２つの異なる計測位置で、それぞれの手袋指を着用するそれぞれの人間の指と上記グリップ動作が適用されるそれぞれの接触面との間のそれぞれの力を検出するよう構成される、少なくとも１つの力検出センサを備える。
この制御システムはさらに、手袋指のそれぞれ１つに力を与える(impart)よう構成される、少なくとも１つの作動手段を備え、これにより、当該(in question)手袋指を着用している対応する人間の指は、グリップ位置に向かって曲げられる。
この制御システムはさらに、計測位置のそれぞれのためのセンサ手段からそれぞれの計測値を読み出して、この計測値に基づいて、力を強化するフィードバックループを用いて、少なくとも一つの作動手段により印加されるそれぞれの力を制御するよう構成される制御デバイスを備える。
この制御システムは、この制御デバイスが、こうした計測値を有する所定のパターンを検出するよう構成され、この制御デバイスが、上記パターンが検出されない第１の制御状態において、第１のプログラムに基づいて作動手段を制御し、第１の制御状態において上記パターンが検出された場合、第２の制御状態にスイッチして、第２のプログラムに基づいて作動手段を制御するよう配置され、ここで、第１のプログラムと第２のプログラムとは異なる、ことを特徴とする。

本発明はまた、少なくとも１つの手袋指を備える補強用手袋を動作させる方法に関する。この手袋は、手袋を着用する人間の手により実行されるグリップ動作を強化するよう配置される。
この手袋は、少なくとも１つの手袋指の手のひら側の少なくとも２つの異なる計測位置で、それぞれの手袋指を着用するそれぞれの人間の指と上記グリップ動作が適用されるそれぞれの接触面との間のそれぞれの力を検出するよう構成される、少なくとも１つの力検出センサを備える。この手袋はさらに、手袋指のそれぞれに力を与える(impart)よう構成される、少なくとも１つの作動手段を備え、これにより、当該手袋指を着用している対応する人間の指は、グリップ位置に向かって曲げられる。この手袋はさらに、計測位置のそれぞれのためのセンサ手段からそれぞれの計測値を読み出して、この計測値に基づいて、力を強化するフィードバックループを用いて、少なくとも１つの作動手段により印加されるそれぞれの力を制御するよう構成される制御デバイスを備える。
この方法は、以下のステップを備えることを特徴とする。ａ）計測値を有する所定のパターンを検出し、ｂ）上記パターンが検出されない第１の制御状態において、制御デバイスに、第１のプログラムに基づいて作動手段を制御させ、及びｃ）第１の制御状態において上記パターンが検出された場合、制御デバイスに、第２の制御状態にスイッチして、第２のプログラムに基づいて作動手段を制御させる。ここで、第１のプログラムと第２のプログラムとは異なる、ことを特徴とする。

以下において、本発明の例示的実施形態及び添付図面を参照して、本発明を詳細に説明する。

図１は、人間の手に着用される本発明に係る補強用手袋であって、本発明に係る制御システムを備える補強用手袋の斜視図である。 図２は、図１の手袋を示し、さらにセンサ手段を示す図である。 図３ａは、第１の動作モードにおける本発明に係る補強用手袋の斜視図である。 図３ｂは、図３ａの手袋の斜視図であり、さらに圧力検出パターンを示す図である。 図４ａは、第２の動作モードにおける本発明に係る補強用手袋の斜視図である。 図４ｂは、図４ａの手袋の斜視図であり、さらに圧力検出パターンを示す図である。 図４ｃは、図４ａの手袋の斜視図であり、さらに開放(release)圧力検出パターンを示す図である。 図５は、本発明に係る手袋の斜視図であり、解放圧力検出パターンを示す図である。 図６は、本発明に係る方法を示すフローチャートである。

すべての図において、同様又は対応する構成要素には、同一の符号が共有される。
図１は、本発明に係る補強用手袋１００を着用する人間の手１０を示す。補強用手袋１００はまた、本発明に係る制御システム２００を備える。

さらに、本発明によれば、手袋１００は、少なくとも１つの手袋指を備える。図１において、例示的な目的で、５つの手袋指１０１〜１０５が図示されている。この手袋１００は、フィードバック制御プログラムに従って、これ自体は、例えば米国特許ＵＳ８，０２９，４１４に開示されるのと同様のプログラムとして従来のものであるかもしれないが、手袋を着用する人間の手１０により実行されるグリップ動作を強化するよう構成される。

手袋１００が上記制御プログラムを実行することを可能とするために、本発明によれば、制御システム２００は、少なくとも１つの力検出センサ手段２１０を備える。この力検出センサ手段２１０は、少なくとも１つの手袋指１０１〜１０５の手のひら１０６側の少なくとも２つの異なる計測位置２１１〜２１８（図３ｂ及び図４ｂ参照）で、それぞれの手袋指１０１〜１０５を着用するそれぞれの人間の指１１〜１５と、上記グリップ動作が適用されるそれぞれの接触面（図３ａ、図４ａ、及び図５ａ参照）との間のそれぞれの力を検出するよう構成される。そのため、これら計測位置２１１〜２１８は、単一の指及び／又は異なる指の複数個所に配置されてよい。

上記の制御プログラムを実行可能とするためさらに、制御システム２００はまた、少なくとも１つの作動手段(actuating means)２４０（図１に概略示されている）を備える。この作動手段２４０は、手袋指１０１〜１０５のそれぞれに力を与える(impart)よう配置され、これにより、当該手袋指１０１〜１０５を着用する、対応する人間の指１１〜１５が、グリップ位置に向けて曲げられる。図において、１つかつ同一の作動手段２４０が、５つの指１０１〜１０５のそれぞれの１つに対応する力を伝えるよう配置されている。
しかしながら、複数の作動手段が並行して、例えばそれぞれが１つの指でそれぞれ動作するよう、及び／又は５つの制御される手袋指より少ない数で、使用されてもよいことが理解されよう。複数の作動手段がまた、ある単一の特定の指で動作してよく、例えば、１つの作動手段が指を伸長するよう配置され、１つの作動手段が当該指を曲げるよう配置されてもよい。上記の組み合わせもまた可能である。

さらに、制御システム２００は、制御デバイス２３０を備え、この制御システム２３０は、上記プログラムの実行を管理し、作動手段２４０に接続される。同様に、制御デバイス２３０は、上記プログラムを規定する動作ロジックへのアクセスを有する。例えば、こうしたロジックは、制御デバイス２３０に備えられる機械構造に実装されてよいが、好適には、制御デバイス２３０は、上記制御プログラムを実装するよう構成される、電子ハードウエア回路及び／又は、好適には、１つのソフトウエアでプログラミングされたデジタルプロセッサ、であってよい。
具体的には、制御デバイス２３０は、計測位置のそれぞれのためのセンサ手段２１０からそれぞれの計測値を読み出して、作動手段２４０を介して、対応する力がそれぞれ制御される指１０１〜１０５に印加されるよう制御するように構成される。センサ手段２１０は、制御デバイス２３０へ、例えば電気ケーブル（不図示）を介して接続される。

作動手段２４０は、それ自体は従来のものであってよい、例えば、作動手段２４０は、電気モータを介して人口腱２５０を引っ張ることにより、指１１〜１５が人口腱２５０（以下参照）を介して曲がること、手袋１００の指１０１〜１０５を嵌める(pulling on)ことを制御する。

こうして、上記の制御プログラムを使用して上記の制御は実行され、これは、入力パラメータとしての計測値に順に基づく、力強化フィードバックループを備える、又はこれにより構成される。すなわち、制御デバイス２３０は、現在の力計測値を受信し、入力パラメータとしてのこれらの値で計算を実行し、及びこの計算の出力値に基づき作動手段２４０を制御することで、手袋１００を着用する手１０により実行されるグリップ動作を、効果的に強化又は増幅する力フィードバックプログラムを達成する。このタイプのフィードバックプログラム自体は、例えば、米国特許９，０２９，４１４ Ｂ２から周知である。このため、ここではより詳細には説明しない。

しかしながら、本発明によれば、制御デバイス２３０はさらに、所定のトリガ(triggering)パターンを検出するよう構成され、この所定のトリガパターンは、センサ手段２１０のそれぞれの計測位置２１１〜２１８からの上記の計測値の少なくともサブセットを備える。さらに、制御デバイス２３０は、第１の制御状態にあって、上記パターンが制御デバイス２３０により検出されない場合、第１のプログラムに基づいて作動手段２４０を制御し、上記第１の制御状態にある場合に上記パターンが制御デバイス２３０により検出された場合、第２のプログラムに基づいて作動手段２４０を制御するよう構成され、ここで第１及び第２のプログラムは異なる。こうしたトリガパターンは、以下において単に「パターン」として示される。

こうして、制御デバイス２３０は、第１のプログラムを使用する「第１の」制御状態で動作するとともに、それぞれの第２のプログラムを使用する１つ又は複数の「第２の」制御状態で動作することができる（複数の第２のプログラムであってよい場合は以下を参照）。このため、制御デバイス２３０が、第１の又は第２の制御状態などへスイッチしたとき、対応する第１又は第２のプログラムが制御デバイス２３０により直ちに使用されて、作動手段２４０を制御する。上記の制御状態間のスイッチングは、予測可能な方法である種のイベントによりトリガが与えられ、例えばここで以下に例示される。

ここで「プログラム」の用語は、読み出されたセンダ手段２１０の計測値に基づいて、作動手段２４０を制御する制御データを算出するために使用されるアルゴリズムとして参照され、作動手段２４０に供給される実際の現在の制御状態とは対照をなす。例えば、特定の手袋１００の指１０１〜１０５が、対応する指１１〜１５が現在特定の表面に抗して押し付けられるにつれ、特定の時に、例えば０．１Ｎの力で、曲げられるという単なる事実は、目下の意味での「プログラム」を構成しない。
それよりむしろ、「プログラム」は、センサ手段２１０からの計測データの所与のセットに基づいて、適切な曲げ力（又はあらゆる他の作動手段２４０制御パラメータ）をどのように算出するかを命令し、論理ルールの所定のセットに従って、可変の入力データに基づく可変の制御パラメータを生成する。こうして、ある特定のプログラムの下、異なる複数の作動手段２４０の制御が、異なる入力されるセンサ手段２１０のデータに基づき典型的には発生する。２つのプログラムはまた、例えば、異なる入力値を異なるように考慮することにより、又は、制御情報を異なる複数の作動手段へ供給することのみにより、異なり得る。

ここで、「計測位置」の用語は、上記の力がセンサ手段２１０を使用してどこで計測されるかの位置として参照される。こうした計測位置は、点状であってよく、又はある程度の表面延長(surface extension)を有してもよい。

ここで「パターン」として使用される用語は、センサ手段２１０からの計測データの特定の組み合わせとして参照され、これは、好適であって必須ではないが、上記の計測位置からのすべてからのデータを含み、及び可能性としてはまた、例えばそれぞれの腱２５０の長手位置を計測する制御デバイス２３０により計測されるものとしての、１つ又は複数の所定の指１０１〜１０５の位置及び／又は角度を含む。
こうした「パターン」は、力の絶対値を単位として(in terms of)、例えば「同時に少なくとも３５［単位］である計測位置２１３及び２１５で計測される力の値」として、及び／又は、力の相対値を単位として、例えば「あらゆる他の計測位置２１１〜２１７から同時に読み出される力の値の少なくとも２倍である、計測位置番号２１８で計測される力の値」として、規定されてよい。
パターンはまた、時間依存性(time dependence)、例えば、「当初の値の少なくとも５倍と同程度に最初に高くなり、その後また少なくとも当初のレベルまで低下して戻った計測位置番号２１３で計測される力の値、続いて(followed by)、少なくとも５倍のレベルまで高くなり、その後また少なくとも当初のレベルまで低下して戻った計測位置番号２１１」、を含んでよい。必須ではないが、好適には、パターンは、１つの計測位置だけからの計測データだけではなく、少なくとも２つの異なる計測位置からの計測データを含む。

非常に好適な実施形態によれば、上記のパターンは、少なくとも１つの計測位置からの計測値を含み、この計測値は、上記の第１の制御プログラムへの入力パラメータとして、その通常使用の間、使用される。好適には、すべての計測位置２１１〜２１８は、こうした計測位置であり、第１の制御プログラムで使用される。すなわち、好適には、上記パターンで使用されるいずれの計測位置も、その唯一の機能が上記パターンの検出にトリガを与えることである計測位置ではない。換言すれば、例えば、特定の制御状態へ手動でスイッチし、これにより特定のプログラムを起動する、周囲に配置されるボタンはなく、そのようなボタンは、グローブ１００の全般的なグリップ強化プログラムに参加しない(take part in)。

好適な実施形態によれば、トリガパターンは、上記のセンサ計測値に加えて、制御デバイス２３０により計測されるものとして、少なくとも１つの手袋１００の指１０１〜１０５の計測角度又は位置を有する。例えば、トリガパターンを検出するため、センサ手段２１０から検出された力の計測値のある所定のパターンに加え、制御デバイス２３０は、１つ又は複数の特定の手袋１００の指１０１〜１０５を、それぞれの特定の所定位置又は角度にあるものとして、例えば「完全に伸長した位置からグリップ位置に向けて少なくとも２５％」として、検出しなければならない。

こうした制御システム２００及びこうした手袋１００を使用して、特定の第２の制御プログラムは、このように実装され、手袋１００自体を使用してユーザが起動した対応するパターンによりトリガが与えられる。特に、手袋の通常の力補強使用の間に使用される力センサ手段２１０が、こうした第２の制御プログラムにトリガを与えるのに使用されるため、複数の利点が生じる。

第１に、こうした第２の制御状態へのスイッチにトリガを与えてこうした第２の制御プログラムを起動するよう配置される、外部の又は追加的な制御インターフェースコンポーネントを設ける必要がない。

第２に、パターンにより、手袋１００のユーザは、特定の作業(chores)を、迅速かつ自然に対応するパターンを始動することにより、人間工学的に健全なだけでなく、特定の状況に応じて直感的に、実行することができる。これにより手袋１００は、使用するのにより快適かつ人間工学的なだけではなく、従来のケースより広範な状況の範囲に亘り、ユーザに対するより効率的かつ柔軟性ある補助(aid)を提供する。

第３に、パターン検出及び第２のプログラムロジックが、制御デバイス２３０で容易に、例えば、単純なソフトウエアの更新により、実装可能であるため、こうした改良された機能は、非常に迅速、容易かつ安価な方法で実装可能である。また、この機能は、ユーザのニーズが時間とともに変化するにつれて継続的に更新されることができ、あるいは、特定の一時的な状況下にあるユーザの現在のニーズを急いで(on the fly)満足させる(cater for)ことさえできる。

以下、こうしたパターン及び第２の制御プログラムの好適な例を、特に図３ａから図４ｃを参照して示す。

上記のとおり、上記のパターンは、特定のそれぞれの計測位置２１１〜２１８でセンサ手段２１０により計測されるものとして、計測値の特定の所定のタイプの組み合わせにより構成される。センサ手段２１０は１つかつ同じセンサの形式であってよく、手袋１００の指１０１〜１０５の複数の位置２１１〜２１８での圧力及び／又は力を、連続平面に沿ってでさえも、計測するよう配置されてよい。しかしながら、好適には、センサ手段２１０は、少なくとも２つの異なる力センサを備え、上記のそれぞれの計測位置２１１〜２１８に順に配置され、中央処理ユニット（ＣＰＵ）又は制御デバイス２３０に直接、接続されてよい。図において、センサ手段２１０は、計測位置２１１〜２１８のそれぞれ１つに対して１つの対応するセンサを備える。

上記で示唆されるように、複数の異なる第２のプログラムがあってよく、そのそれぞれが対応する第２の制御状態は、少なくとも１つの特定の対応トリガパターンにより始動される。ここで第２の制御状態及びプログラムに関連して説明されることは、全般的に、こうした複数の個別の第２の制御状態及びプログラムについても妥当する。

好適には、上記の第１のプログラムは、上記されたフィードバックループを、可能性として、それ自体は従来のものである方法で、実装するよう構成される。

全般的に、第２のプログラムはさらに、第２のプログラムが、センサ手段２１０により読み出される計測値に基づいて作動手段２４０が制御されるアルゴリズムを規定して、上記の検出されたパターンによりトリガが与えられる特定の使用事例での特定の目的を達成する点において、第１のプログラムと同様であってよい。ある第２のプログラムについて、作動手段２４０の制御は、しかしながら、計測された力の値から独立していてよい。すべての場合において、アルゴリズムは、第１及び第２のプログラムの間で異なる。

より具体的には、好適な実施形態によれば、第２のプログラムは、少なくとも１つの指を所定の対応する曲げ(bending)位置へ曲げ、その後（例えば、制御デバイス２３０内で内部的に、その通常の既存の機能を使用して計測されたものとして、曲げ位置に到達した場合）、手袋１００の当該指１０１〜１０５を所定の曲げ位置で保持して静止する、ことを含んでよい。これは、複数のそれぞれの指１０１〜１０５に関連してよく、例えば、第２の制御プログラムの一部として、ある方向で重いオブジェクトを保持すること、又は以下に詳細に説明するようにバッグを持ち運ぶことに使用されてよい。

他の好適な実施形態において、第２のプログラムは、所定の対応する曲げ力を少なくとも１つの手袋１００の指１０１〜１０５に、例えば、当該指１０１〜１０５の現在の曲げ位置とは関わりなく、印加することを含む。所定の曲げ力は、絶対力又は相対力、例えば、現在検出されている対応する力の計測値に関連して、の観点から予め決定されてよい。例として、このタイプの第２のプログラムは、ある状況下で、第１のプログラムのタイプ(regime)の下でと比較して、通常を上回る（超常的な）強化を１つ又は複数の特定の指に与えるのに使用することができる。

第２のプログラムの特徴のこれらの例は、同一又は異なる指のため、自由に組み合わされてよい。第３の好適な例についても同様で、これによれば、第２のプログラムは、手袋１００の指１０１〜１０５の外部的に印加された曲げ力に抵抗する反力(counter force)を、そうした外部的に印加された曲げ力が存在する場合、印加することにより、少なくとも１つの手袋１００の指１０１〜１０５の現在の曲げ位置を維持することを含む。こうした力は、制御デバイス２３０の通常かつ既存の内部機能を使用して検出及び計測することができる。

特に、単純な方法でこの維持することを達成するため、好適には、制御デバイス２３０は、自動ロック式の(self-locking)駆動デバイスを備え、手袋１００の指１０１〜１０５の現在の曲げ位置を維持することは、このデバイスへの電源供給を単純にスイッチオフすることで達成される。こうした自動ロック式の駆動デバイスの１つの例は、ウォーム（ネジ歯車）ギア(worm drive)により駆動される押し出し／引抜き(pushing/pulling)ネジを使用して、引張力及び／又は押出力(pulling and/or pushing force)が生成され、対応する手袋１００の指１０１〜１０５に印加されるものである。その後、ウォームギアのネジ山（スレッド）ピッチ等が選択されて、ネジに印加される外部の縦力(longitudinal force)は、ウォームギアを移動させない。

作動手段２４０は、固いバー及びジョイント、例えば、外骨格(exoskeleton)型構造のもの、を備えてよい。この例は、ドイツ特許出願公開公報DE102012002785 A1を参照のこと。しかしながら、上記の自動ロック式機能は、図示される好適なケースにおいて特に有用であり、ここで、少なくとも１つの手袋１００の指１０１〜１０５上で動作する作動手段２４０は、それぞれの締結点２５５で手袋１００の当該指１０１〜１０５に接続される対応する人工腱２５０を備え、この人工腱２５０は、制御デバイス２３０が対応する引張力をそれぞれの人工腱２５０に、結果として手袋１００の当該指１０１〜１０５に、印加することにより、当該指１０１〜１０５を曲げるよう配置される。この人工腱は、従来のボーデン(Bowden)ケーブル３３０を介して制御デバイス２３０に接続されることができる。この場合、作動手段は、単純に、自動ロック式機構、例えば、上記のウォームギアネジ、を備えてよく、これは上記の引張力を与えて、当該人口腱２５０の長さを調整するのに使用される。締結点２５５はまた、人工腱２５０とのそれぞれの摺動可能な係合（噛み合い）を提供してよい。

１つのみの第１又は第２のプログラムが、制御デバイス２３０により、いつでも一度使用されてよい。こうして、上記パターンが検出された場合、制御デバイス２３０は、第１の制御状態から第２の制御状態へスイッチする。すなわち、制御デバイス２３０は、作動手段２４０を制御するのに第１のプログラムを使用することを停止し、これに替えて、上記パターンに対応する第２のプログラムを使用することを開始する。好適には、この第２のプログラムはその後、ある基準(criterion)が満たされるまで使用され、その時点で、第１の制御状態が、すなわち第１の制御プログラムが、再び使用されるか、又は、第２のプログラムに対応する他の第２の状態が使用されるかのいずれかとなる。

例えば、この基準は、他の第２の制御状態に対応する他のトリガパターンが検出されることであってよく、この場合、この他の第２のプログラムは、好適には直ちに起動される。

他の基準は、使用された第２の状態に関連付けられるトリガパターンがもはや検出されないことであってよい。すなわち、制御デバイス２３０が第２の制御状態にある場合、制御デバイス２３０は、所定のトリガパターンの消失(disappearance)を検出するよう構成される。第２のプログラムは、解除(disengaged)されることができ、及び、第１のプログラムは再度、パターンの消失のこうした検出の直後に開始される。
しかしながら、好適には、所定のトリガパターンが上記のセンサ手段から所定の期間読み出されなかった後にのみ、第２のプログラムが解除されて第１のプログラムが再度開始される。この期間は、好適には少なくとも１秒であり、より好適には少なくとも３秒であり、いくつかの好適なケースでは少なくとも１０秒である。これはそのため、タイムアウト機能であり、これにより、ある短いタイムアウト期間の間、第２のプログラムの機能が結果として停止される前に、ユーザは、彼又は彼女の手等を休息させることができる。

他の基準は、制御デバイス２３０が、所定の開放(release)パターンを検出するように構成されることであってよい。この開放パターンは、上記のトリガパターンと同様であるが、解放命令に、又は第１のプログラムの始動に関連付けられる。このため、この開放パターンは、センサ手段２１０により計測され、制御デバイス２３０により、それが第２の制御状態にある場合に検出されるものとしての、それぞれの計測位置２１１〜２１８での計測値のパターンである。
この場合、制御デバイス２３０は、好適には、上記の開放パターンが検出された場合に、作動手段２４０を第１のプログラムに従って再度制御することに、直ちにスイッチするよう配置される。こうした開放パターンは、こうして例えば、上記のタイムアウト機能をオーバーライド(override)する（に優先する）のに使用されてよい。異なる複数の制御状態が異なるこうした複数の制御パターンに関連付けられていたとしても、そのそれぞれは、特定の第２のプログラムが使用されることを意図する状況において容易に到達可能(reachable)及び／又は人間工学的であるよう構成される。好適には、１つかつ同じ開放パターンが、制御デバイス２３０により実装されるすべての第２のプログラムに共通とされる。

以下、好適な第２のプログラムの多数の好適な例が、図面を参照して説明される。

図３ａは、人間の手１０上の手袋１００を示し、ここでユーザはバッグをその持ち手(handle)２０で持ち運ぶ。この場合、第２のプログラムは、制御デバイス２３０により始動され、図３ｂで黒丸を使用して図示されるトリガパターンを検出する。計測位置２１６が、ある閾値を上回る力をレポートし、及び他の計測位置２１１〜２１５、２１７〜２１８が、あるそれぞれの他の閾値を下回るそれぞれの力をレポートした場合、制御デバイス２３０は、従って、第２のプログラムを始動する。この場合、特定の指の曲げ、例えば、所定の曲げ角度を超える指１３の検出された曲げ、はまた、トリガパターンの一部であってよい。

その後、第２のプログラムは、制御デバイス２３０が複数の指、例えば、指１３及び１４、又は指１３、１４及び１５、のうちの１つを、バッグ、スーツケース又は同様の持ち運ばれる物品の持ち手２０を保持するのに採用される曲げ位置へ、可能性としては所定の曲げ力ＢＦを使用して、駆動するよう構成される。さらに、第２のプログラムは、制御デバイス２３０がその後、持ち手２０により印加される、指を真直ぐに伸ばす(straightening)力に抵抗する反力ＣＦを、上記の１つ又は複数の指１３、１４又は１３、１４、１５に印加するよう構成される。

この特定の例において、一般的と同様、好適には、制御デバイス２３０が第１の制御状態にある場合、上記の指を真直ぐに伸ばす力に抵抗する反力ＣＦは、印加されない。

こうして、この例において、ユーザは、計測位置２１６上に持ち手２０を置き、手１０を持ち上げる。その後、計測位置２１６は、第２のプログラムが始動された結果として、ある圧力をレポートし、手袋１００に、バッグの持ち手２０を把持して(grip)持ち運ばせる。

図３ａ及び図３ｂに示される例は、本発明の好適な態様を示す。すなわち、この態様によれば、トリガパターンは、人間の手１０が、補強用手袋１００を着用する間、特定のオブジェクト２０に対して特定のグリップ（把持）動作を実行する際に、センサ手段２１０により通常読み出されるセンサ手段２１０の計測パターンに対応する。このグリップ動作は、第２のプログラムにより、制御デバイス２３０が第１の制御状態にある場合には生じない方法で、補強され、補助され、又は維持される。従って、第１のプログラム、すなわち通常の補強フィードバックループ、に基づいた指１３、１４、１５によるグリップ（把持）は、これらの指をそれぞれの所定の位置へ曲げることはなく、計測位置２１６が上記の圧力をレポートした結果として、この対応する位置で反力ＣＦを与えることもない。

図３ａ及び図３ｂはまた、好適な態様を示すのに役立つ。すなわち、この態様によれば、トリガパターンは、上記の計測位置２１１〜２１８の少なくとも特定の１つを含む第１のグループを有する。それぞれの対応する計測値は、上記の計測位置２１１〜２１８の少なくとも特定の１つの含む第２のグループのすべての計測値より、顕著に強い、好適には少なくとも１０倍強い、対応する力を表す。ここで、第１の及び第２のグループは、複数の計測位置に関して、互いに素（バラバラ）(disjoint)である。図３ｂにおいて、第１のグループは、位置２１６のみを含み、他の位置２１１〜２１５、２１７〜２１８は、第２のグループに含まれる。

したがって、第１のグループは、中指１３の近位の指骨(phalange)に対応する手袋指１０３上に配置される計測位置２１６を含む。代替的に、第１のグループ内で、薬指１４の近位の指骨に配置される測定位置（不図示）を使用することもまた可能である。

第１のグループは、代替的に、上記の人間の手の薬指１４に対応する手袋指２０４の中間の指骨上に配置される１つ又は複数の計測位置（不図示）のみを有してもよく、又は、人間の手１０の薬指１４又は小指１５に対応する手袋指２０４、２０５の尺骨(ulnar)側に配置される１つ又は複数の計測位置（不図示）のみを有してもよい。

図４ａから図４ｃは、本発明に係る第２のプログラムの第２の例を示し、ここで、ユーザは、ある直径を有する棒状の構造物３０、例えば、電気掃除機のハンドル又はバスのハンドルバー(handlebar)、をグリップすることを補助される。この場合、図４ｂに示すように、計測位置の第１のグループは、親指１１及び人差し指１２の手袋１００の指１０１、１０２の付け根(base)にそれぞれ配置される位置２１２及び２１４を有する。これらの位置２１２、２１４が、ある最小の圧力を制御デバイス２３０にレポートし、他の位置２１１、２１３〜２１８はこれをレポートしなかった場合、トリガパターンが検出され、図４ａに示される第２のプログラムが始動される。トリガパターンはまた、１つ以上の手袋１００の指、例えば指１０３及び／又は１０４、の検出される曲げを含んでよい。

代替的に、駆動(activation)プログラムは、手袋１００の手のひら１０６上に配置される計測位置（不図示）を含んでもよい。

この例において、第２のプログラムは指１０３及び１０４、及び好適にはまた指１０５を、完全に曲がるまで、又は構造物の３０の抵抗によりもはや曲げられなくなるまで、曲げることを含み、その後、曲げ力ＢＦを印加して、構造物３０をつかんで離さない(hold on to)。

この例において、好適には、トリガパターンはまた、トリガパターンが、上記の力のパターンが特定の時間間隔に亘って途切れずに検出されるまで、検出されないという意味において、時間の局面(time aspect)を有する。好適には、指１０３、１０４及び１０５のある最小の曲げが、この時間間隔中ずっと、トリガパターンが検出されるために、検出されなければならない。

上記のとおり、図３ａ及び図３ｂ、及び図４ａ乃至図４ｃのいずれの例についても、対応するトリガパターンがもはや検出されないことの結果として、対応する第２のプログラムは停止されてよい。代替的に又は追加的に、好適には、解放パターンが、制御デバイス２３０により検出されてよい。図４ｃは、こうした開放パターンの例を示し、ここで、手袋１００の人差し指１０２は、可能性としては所定の最小時間間隔中、「手を振る(waving)」方向ＷＤに移動し又は振られる(waved)。ユーザがこの動作を実行したため、第２のプログラムは、制御デバイス２３０により即時に中断(dropped)され、通常のフィードバックループが再度実行される。１つ又は複数の特定の指の位置及び／又は動きを含むこうした開放パターンのため、好適には、関連する(involved)指(finger or fingers)は、上記の第１のグループの計測位置２１１〜２１８のいずれも保持せず、また、第２のプログラムは、上記の関連する指をユーザが開放パターン動作を実行することを禁止するように制御することを含まない。

図４ｃに示される開放パターンはまた、図３ａ及び図３ｂに示される例でも使用されてよい。代替的な開放パターンが図５に示されており、これによれば、手袋１００の親指１０１及び人差し指１０２の先端にそれぞれある計測位置２１１及び２１３は、上記の第１のグループと同様のグループを形成する。これらの計測位置２１１、２１３が、少なくとも所定の値と同様に迅速に増加する対応する圧力を同時にレポートした場合、第２のプログラムは、即時に開放される(released)。こうした同時に起こる圧力増加は、例えば、ユーザが親指１１の先端を人差し指１２の先端に押し付けることにより、与えることができる。

第３の例は、図示されていないが、アセンブリ順序(assembly sequence)補助機能であり、ここで、第２のプログラムは、ある所定の時間間隔の間、強いグリップを与えること、及び続けて、手袋１００を完全に開くことを含む。この場合、対応するトリガパターンは、適切な計測位置を介して検出すること、特定の方向で特定のオブジェクトを保持すること、及び続けて１つ又はいくつかの軽く検出される(light detected)圧力のピークを含んでよい。

対応する直感的トリガパターンを備えるさらに多数の第２のプログラムが、多数の異なる多様なアプリケーションのために、想到可能である。

図６は、上記のタイプの補強用手袋１００を動作させる、本発明に係る方法の方法ステップを示す。

好適なステップ３０１において、制御システム２００を備える手袋１００が提供される。このステップは、手袋１００をユーザに提供することを含んでもよい。これに関連して、又は後の時点で、ステップ３０２で、制御デバイス２３０は、上記の第１の制御状態に入る。なぜ上記の第１の制御プログラムが始動されるかと、結果として手袋１００がユーザのグリップを自動的に強化するため機能することとは、上記したとおりである。

ステップ３０３で、制御デバイス２３０は、これも上記したとおり、第１の制御状態にある間、センサ手段２１０からの計測値を読み出す。ステップ３０４で、制御デバイス２３０は、計測値の上記した所定のトリガパターンを検出し、計測値がトリガパターンに対応する場合には、制御デバイス２３０は、自動的に第２の制御状態にスイッチし、これにより第２の制御プログラムは、ステップ３０６で、自動的に起動される。そうでない場合、制御デバイス２３０は、第１の制御状態に留まり、ステップ３０５で、作動手段２４０を第１のプログラムに従って制御させ、ユーザの手１０の自動的なフィードバック強化を提供し、その後、方法はステップ３０３に戻って処理を繰り返す。

ステップ３０７で、ステップ３０３と同様、制御デバイス２３０が第２の制御状態にある間、センサ手段２１０の計測値（ステップ３０３と同じ計測位置からの）がまた、制御デバイス２３０により読み出される。

再度、ステップ３１１で、ステップ３０４でトリガパターンが検出されたため、制御デバイス２３０は、作動手段２４０を、対応する第２の制御プログラムに従って制御させる。その後、方法はステップ３０７に戻って処理を繰り返す。

制御デバイス２３０は、１つ又は複数の所定の基準が満たされた場合、上記のとおり、第１の制御状態又は他の第２の制御状態にスイッチして戻ることができ、及び当該第２のプログラムに従った制御はこのため停止されることができる。

すなわち、ステップ３０８で、制御デバイス２３０は、第２の制御状態にある間、読み出された計測値が上記の開放パターンに対応するか否かを判定するよう構成される。計測値が開放パターンに対応する場合、方法はステップ３１２へ進み、第１の制御状態にスイッチして戻り、第１のプログラムが結果として再度起動され、その後、方法は、ステップ３０３に戻って処理を繰り返す。

ステップ３０９で、制御デバイス２３０は、第２の制御状態にある間、読み出された計測値が、ステップ３０４で検出されたトリガパターンに未だ対応するか否かを判定する。これに対応する場合、方法はステップ３１１へ進む。そうでない場合、ステップ３１０で、トリガパターンが最後に検出されてから、所定のタイムアウト期間が経過したか否かがチェックされ、タイムアウト期間が経過した場合、方法はステップ３１２へ進む。

図７に示される方法は、こうした動作方法多数の可能な例の１つであることが理解される。例えば、複数の異なるトリガパターンが、複数の異なるそれぞれの制御状態／プログラムを生成する(spawn)場合、ステップ３０４は、トリガパターンのうちのどの１つが検出されたかに依存して、複数の可能な分岐を含むよう構成される。同様に、ステップ３０８で、異なるトリガパターンが検出されてよく、その後、ステップ３１２で、第１の制御状態ではなく、対応する第２の制御状態が始動されてよい。

上記で、多数の例示的実施形態が記述された。しかしながら、当業者にとって、多数の変形例が、本発明の要旨及び範囲から離れることなく、これらの実施形態に対して可能であることは自明である。

例えば、計測位置は、図示されているものと異なる位置に置かれてもよい。

駆動(activation)パターンがまた使用されて、上記に従って手袋１００を制御する制御デバイス２３０以外の他の機能にトリガを与えてもよい。その一つの例は、制御デバイス２３０が、ユーザが手１０を振ることを検知して、制御デバイス２３０が手袋１００を完全にスイッチオフすることにトリガを与えることである。他の駆動パターンは、制御デバイス２３０がユーザに電池状態を通信することや、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）技術を用いた無線通信機能を駆動することにトリガを与えてもよい。

全般的に、上記した例は、必要に応じて自由に組み合わせることができる。そのため、本発明は、上記の実施形態に限定されず、添付クレームのすべての範囲に亘り、変更されることができる。

Claims (18)

1. 少なくとも１つの手袋指（１０１〜１０５）を備える補強用手袋（１００）のための制御システム（２００）であって、前記制御システムは、前記手袋を着用する人間の手（１０）により実行されるグリップ動作を強化するよう構成され、
   前記制御システムは、
   前記少なくとも１つの手袋指の手のひら（１０６）側上の少なくとも２つの異なる計測位置にそれぞれ配置され、前記それぞれの手袋指を着用するそれぞれの人間の指（１１〜１５）と、前記グリップ動作が適用されるそれぞれの接触表面との間のそれぞれの力を検出するよう構成される、少なくとも２つの力検出センサ手段（２１０）と、
   前記手袋指のそれぞれ１つに力を与えるよう構成される、少なくとも１つの作動手段（２４０）と、これにより、前記手袋指を着用する対応する人間の指が、グリップ位置に向けて曲げられ、
   前記計測位置のそれぞれについて、前記少なくとも２つのセンサ手段からのそれぞれの計測値を読み出して、前記計測値に基づいて力強化フィードバックループを使用して前記少なくとも１つの作動手段により印加される前記それぞれの力を制御するよう構成される、制御デバイス（２３０）と、を備え、
   前記制御デバイスは、前記少なくとも２つのセンサ手段からのそれぞれの計測値を有する所定のパターンを検出するよう構成され、
   前記制御デバイスは、前記パターンが検出されない第１の制御状態において、前記作動手段を第１のプログラムに従って制御し、前記第１の制御状態において前記パターンが検出された場合、前記作動手段を第２のプログラムに従って制御する第２の制御状態にスイッチし、
   前記第１及び第２のプログラムは相違する、
   ことを特徴とする制御システム（２００）。
2. 請求項１に記載の制御システム（２００）であって、
   前記制御デバイス（２３０）は、前記第２の制御状態にある場合、前記所定のパターンの消失を検出し、結果として前記第１の制御状態にスイッチして戻るよう構成される、 ことを特徴とする制御システム（２００）。
3. 請求項２に記載の制御システム（２００）であって、
   前記制御デバイス（２３０）は、前記第２の制御状態にある場合、所定の時間期間、好適には少なくとも１秒間、前記所定のパターンが前記センサ手段（２１０）から読み出されない後にのみ、前記所定のパターンの消失を検出するよう構成される、
   ことを特徴とする制御システム（２００）。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の制御システム（２００）であって、
   前記パターンは、前記計測値に加えて、少なくとも１つの手袋（１００）の指（１０１〜１０５）の計測角度又は位置を備える、
   ことを特徴とする制御システム（２００）。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の制御システム（２００）であって、
   前記第２のプログラムは、少なくとも１つの指（１０１〜１０５）を、所定の対応する曲げ位置へ曲げること、及び、その後、前記指を前記所定の曲げ位置で保持すること、を含む、
   ことを特徴とする制御システム（２００）。
6. 請求項５に記載の制御システム（２００）であって、
   前記第２のプログラムは、所定のそれぞれの曲げ力（ＢＦ）を少なくとも１つの指（１０１〜１０５）に印加することを含む、
   ことを特徴とする制御システム（２００）。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の制御システム（２００）であって、
   前記第２のプログラムは、外部的に印加される前記指の曲げ力に抵抗する反力（ＣＦ）を、こうした外部的に印加される曲げ力が存在する場合、印加することにより、少なくとも１つの指（１０１〜１０５）の現在の曲げ位置を維持する、ことを含む、
   ことを特徴とする制御システム（２００）。
8. 請求項７に記載の制御システム（２００）であって、
   前記制御デバイスは、自動ロック式駆動デバイスを備え、
   前記現在の曲げ位置を維持することは、前記駆動デバイスへの電源供給を単純にスイッチオフすることで達成される、
   ことを特徴とする制御システム（２００）。
9. 請求項６から８のいずれか１項に記載の制御システム（２００）であって、
   前記第２のプログラムは、１つ又は複数の指（１０１〜１０５）を、バッグ、スーツケース又は同様の持ち運び物品の持ち手（２０）を保持するのに適合する曲げ位置へ曲げること、及び、その後、前記持ち手により前記１つ又は複数の指に印加される指を真直ぐにする力に抵抗する反力（ＣＦ）を印加することを含む、
   ことを特徴とする制御システム（２００）。
10. 請求項９に記載の制御システム（２００）であって、
    前記制御デバイスが、前記第１のプログラムに従って前記作動手段（２４０）を制御する場合、前記指を真直ぐにする力に抵抗する前記反力（ＣＦ）は、印加されない、
    ことを特徴とする制御システム（２００）。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の制御システム（２００）であって、
    前記第１のプログラムは、前記フィードバックループを実装するよう構成される、
    ことを特徴とする制御システム（２００）。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の制御システム（２００）であって、
    少なくとも１つの手袋指（１０１〜１０５）の前記制御手段（２４０）は、当該手袋指に接続されるそれぞれの人工腱（２５０）を備え、
    前記人工腱は、前記人工腱、及び結果として当該手袋指、に引張力を印加することにより、当該指（１１〜１５）を前記制御デバイス（２３０）により曲げるよう構成される、
    ことを特徴とする制御システム（２００）。
13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載の制御システム（２００）であって、
    前記パターンは、前記人間の手（１０）が、前記補強用手袋（１００）を着用する間、特定のオブジェクト（２０、３０）に対して特定のグリップ動作を実行する場合に、前記センサ手段（２１０）により通常読み出されるパターンに対応し、
    前記動作は、前記第２のプログラムにより、前記制御デバイス（２３０）が前記作動手段（２４０）を前記第１のプログラムに従って制御する場合には起きない方法で、強化され、補助され、又は維持される、
    ことを特徴とする制御システム（２００）。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の制御システム（２００）であって、
    前記パターン中に備えられる前記計測値は、前記計測位置（２１１〜２１８）の少なくとも特定の１つの第１のグループに対応し、
    前記第１のグループのそれぞれの計測値は、前記計測位置の少なくとも特定の１つの第２のグループのすべての計測値より強い対応する力を表し、
    第１及び第２のグループは、共通する計測位置を持たない、
    ことを特徴とする制御システム（２００）。
15. 請求項１４に記載の制御システム（２００）であって、
    前記それぞれの計測値は、前記計測位置の少なくとも特定の１つの第２のグループのすべての計測値より少なくとも１０倍強い対応する力を表す、
    ことを特徴とする制御システム（２００）。
16. 請求項１から１５のいずれか１項に記載の制御システム（２００）であって、
    前記制御デバイス（２３０）は、前記第２の制御状態にある間、前記センサ手段（２１０）からの計測値を有する所定の開放パターンを検出し、
    前記制御デバイスは、前記開放パターンが検出された場合、前記第１の制御状態に直ちにスイッチして戻るよう構成される、
    ことを特徴とする制御システム（２００）。
17. 請求項１から１６のいずれか１項に記載の、前記手袋を着用する人間の手（１０）のグリップ動作を強化するための制御システム（２００）を備える補強用手袋（１００）。
18. 少なくとも１つの手袋指（１０１〜１０５）を備える補強用手袋（１００）を操作する方法であって、
    前記手袋は、前記手袋を着用する人間の手（１０）により実行されるグリップ動作を強化するよう構成され、
    前記手袋は、前記少なくとも１つの手袋指の手のひら（１０６）側上の少なくとも２つの異なる計測位置（２１１〜２１８）にそれぞれ配置され、前記それぞれの手袋指を着用するそれぞれの人間の指（１１〜１５）と、前記グリップ動作が適用されるそれぞれの接触表面との間のそれぞれの力を検出するよう構成される、少なくとも２つの力検出センサ手段（２１０）と、
    前記手袋指のそれぞれ１つに力を与えるよう構成される、少なくとも１つの作動手段（２４０）と、これにより、前記手袋指を着用する対応する人間の指が、グリップ位置に向けて曲げられ、
    前記計測位置のそれぞれについて、前記少なくとも２つのセンサ手段からのそれぞれの計測値を読み出して、前記計測値に基づいて力強化フィードバックループを使用して前記少なくとも１つの作動手段により印加される前記それぞれの力を制御するよう構成される、制御デバイス（２３０）と、を備え、
    前記方法は、
    ａ）前記少なくとも２つのセンサ手段からのそれぞれの計測値を有する所定のパターンを検出し、
    ｂ）前記パターンが検出されない場合第１の制御状態において、前記制御デバイスに、前記作動手段を第１のプログラムに従って制御させ、及び、
    ｃ）前記第１の制御状態にある場合で前記パターンが検出された場合、前記制御デバイスを、前記作動手段を第２のプログラムに従って制御する第２の制御状態にスイッチさせる、ことを含み、
    ここで、前記第１及び第２のプログラムは異なる、
    ことを特徴とする方法。

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