JP6909219B2 - 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 - Google Patents
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Description
ヒップモジュールに固定されるように設計されたフープと、
ユーザの背部に沿って延び且つバックパックをバックパック支持モジュールに吊り下げるためにバックパックのパウチに係合されることができるように設計された支持ロッドと、を備え、
ロッドは、フープに接続された第1のロッド要素と、ロッドの長さを変えるように第1のロッド要素に対して摺動可能な第2のロッド要素と、ユーザの歩行によって引き起こされる第1のロッド要素に対する第2のロッド要素の運動を緩衝するダンパと、を備える、モジュール式外骨格構造のおかげで、本発明の範囲内で達成される。
第1のロッド要素は、フープに対するロッドの回転を可能にするピボット接続部によってフープに接続され、
ピボット接続部は、歩行または走行中にバックパックの横歩行揺れを収容するためにユーザの前後軸の周りのフープに対するロッドの回転を可能にし、
ダンパは、第1のロッド要素と第2のロッド要素との間に配置された弾性要素を備え、
弾性要素は、2000N/m以上の剛性を有し、
ダンパは、シリンダと、シリンダの内部を摺動可能なピストンとを備え、ピストンは、流体を収容する少なくとも1つのチャンバをシリンダの内部で区切り、シリンダの内部のピストンの摺動は、チャンバに含まれる流体の圧縮を引き起こし、
バックパック支持モジュールは、ダンパの減衰比を調整するようにチャンバの容積を変更する手段を備え、
バックパック支持モジュールは、第1のロッド要素を第2のロッド要素に接続し且つロッドまたはダンパの内部の液体またはデブリの侵入を防止しながらロッドの伸長および/またはフープに対するロッドの回転を可能にするベローズタイプの保護シールを備え、
バックパック支持モジュールは、フープを外骨格構造の他のモジュールに取り付けるための取り付け部を備え、取り付け部は、他のモジュールに固定して取り付けられた相補的な取り付け部にスナップ留め可能であり、
取り付け部は、ボールジョイントによってフープ上で回転および並進可能に取り付けられ、
取り付け部は、相補的な取り付け部とともに、差し込み型取り付け装置を形成し、取り付け部の1つは、ラジアルピンを備え、他の取り付け部は、ラジアルピンが摺動可能な湾曲スロットを備え、スロットの入口からスロットの一端部までのスロット内のピンの摺動が第1の部分に対する第2の部分の並進および回転運動の組み合わせを必要とするようにスロットが湾曲され、並進が第1の方向に沿って、次いで第1の方向の反対の第2の方向に沿って連続的に達成され、
第2のロッド要素が入れ子式であり、
第2のロッド要素は、炭素繊維で補強された合成材料から形成され、
第2のロッド要素は、金属から形成された端部を備え、
バックパック支持モジュールは、バックパックがバックパックモジュールに吊り下げられたときにバックパックの質量を評価するための力センサを備え、
構造は、ヒップモジュールにバックパック支持モジュールを取り付けるための2つの取り付け装置を備え、各取り付け装置は、ヒップモジュールのうちの1つに取り付けられた第1の部分と、フープの一端に接続された第2の部分とを備え、第2の部分は、ヒップモジュールにフープを固定するために第1の部分にスナップ留めされることができる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (16)
- ユーザに力支援を提供するモジュール式外骨格構造であって、ユーザの下部胴体を取り囲むことができる腰部ベルト(11)を備えるベースモジュール(1)と、ユーザの2つの各大腿部に取り付け可能な2つのヒップモジュール(5)と、バックパック支持モジュール(14)とを備え、
ヒップモジュール(5)に固定されるように設計されたフープ(141)と、
ユーザの背部に沿って延び且つバックパックをバックパック支持モジュール(14)に吊り下げるためにバックパック(17)のパウチ(171)に係合されることができるように設計された支持ロッド(142)と、を備え、
ロッド(142)が、フープ(141)に接続された第1のロッド要素(1421)と、ロッド(142)の長さを変えるように第1のロッド要素(1421)に対して摺動可能な第2のロッド要素(1422)と、ユーザの歩行によって引き起こされる第1のロッド要素(1421)に対する第2のロッド要素(1422)の運動を緩衝するダンパ(1423)と、を備え、
第1のロッド要素(1421)が、フープ(141)に対するロッド(142)の回転を可能にするピボット接続部(144)によってフープ(141)に接続される、モジュール式外骨格構造。 - ピボット接続部(144)が、歩行または走行中にバックパック(17)の横歩行揺れを収容するためにユーザの前後軸の周りのフープ(141)に対するロッド(142)の回転を可能にする、請求項1に記載の構造。
- ダンパ(1423)が、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)を備える、請求項1または2に記載の構造。
- 弾性要素(1426)が、2000N/m以上の剛性を有する、請求項3に記載の構造。
- ダンパ(1423)が、シリンダ(1424)と、シリンダ(1424)の内部を摺動可能なピストン(1425)とを備え、ピストン(1425)が、流体を収容する少なくとも1つのチャンバ(1427、1428)をシリンダ(1424)の内部で区切り、シリンダ(1424)の内部のピストン(1425)の摺動が、チャンバ(1427、1428)に含まれる流体の圧縮を引き起こす、請求項1から4のいずれか一項に記載の構造。
- バックパック支持モジュール(14)が、ダンパ(1423)の減衰比を調整するようにチャンバの容積を変更する手段を備える、請求項5に記載の構造。
- バックパック支持モジュール(14)が、第1のロッド要素(1421)を第2のロッド要素(1422)に接続し且つロッド(142)またはダンパ(1423)の内部の液体またはデブリの侵入を防止しながらロッド(142)の伸長および/またはフープ(141)に対するロッド(142)の回転を可能にするベローズタイプの保護シール(1429)を備える、請求項1から6のいずれか一項に記載の構造。
- バックパック支持モジュール(14)が、フープ(141)を外骨格構造の他のモジュール(5)に取り付けるための取り付け部(162)を備え、取り付け部(162)が、他のモジュール(5)に固定して取り付けられた相補的な取り付け部(161)にスナップ留め可能である、請求項1から7のいずれか一項に記載の構造。
- 取り付け部(162)が、ボールジョイント(145)によってフープ(141)上で回転および並進可能に取り付けられる、請求項8に記載の構造。
- 取り付け部(162)が、相補的な取り付け部(161)とともに、差し込み型取り付け装置を形成し、取り付け部(161、162)の1つが、ラジアルピンを備え、他の取り付け部(161、162)が、ラジアルピンが摺動可能な湾曲スロットを備え、スロットの入口からスロットの一端部までのスロット内のピンの摺動が第1の部分に対する第2の部分の並進および回転運動の組み合わせを必要とするようにスロットが湾曲され、並進が第1の方向(C)に沿って、次いで第1の方向の反対の第2の方向(D)に沿って連続的に達成される、請求項8または9に記載の構造。
- 第2のロッド要素(1422)が入れ子式である、請求項1から10のいずれか一項に記載の構造。
- 第2のロッド要素(1422)が、炭素繊維で補強された合成材料から形成される、請求項1から11のいずれか一項に記載の構造。
- 第2のロッド要素(1422)が、金属から形成された端部を備える、請求項1から12のいずれか一項に記載の構造。
- バックパック支持モジュール(14)が、バックパック(17)がバックパックモジュール(14)に吊り下げられたときにバックパック(17)の質量を評価するための力センサを備える、請求項1から13のいずれか一項に記載の構造。
- ヒップモジュール(5)にバックパック支持モジュール(14)を取り付けるための2つの取り付け装置(16)を備え、各取り付け装置(16)が、ヒップモジュール(5)のうちの1つに取り付けられた第1の部分(161)と、フープ(141)の一端に接続された第2の部分(162)と、を備え、第2の部分(162)が、ヒップモジュール(5)にフープ(141)を固定するために第1の部分(161)にスナップ留めされることができる、請求項1から14のいずれか一項に記載の構造。
- バックパック(17)をバックパック支持モジュール(14)に吊り下げるために支持ロッド(142)が係合可能である、パウチ(171)を備えるバックパック(17)と組み合わせた、請求項1から15のいずれか一項に記載の構造(14)。
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