JP7185771B2 - 車椅子用モジュール式動力基盤 - Google Patents

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関連出願の相互参照
この出願は、２０１８年９月１７日に出願された米国特許出願第１６／１３３，１９８号の優先権を主張する。この米国特許出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本明細書は、車椅子に動力を供給するためのシステムに概ね関し、さらに具体的には、車椅子用のモジュール式動力基盤に関する。

現在の車椅子を平面移動に制限する場合がある。車椅子のユーザが垂直方向に移動したい場合、ユーザが階段などの個別の垂直方向の障害物を乗り越えることを車椅子が制限するため、斜面を見つける必要がある。さらに、現在の車椅子では、椅子の車輪の動きに基づいて座席を上下させることができない。さらに、現在の車椅子の車輪の用途は、椅子自体の範囲を超えて拡張されていないため、ユーザは実際に車椅子を使用していない限り、車椅子の車輪の恩恵を受けることはできない。このため、車椅子用のモジュール式動力基盤が望ましい。

一実施形態では、車椅子用のモジュール式動力基盤が脚モジュールを備える。脚モジュールは、遠位端と近位端とを備える上部脚部を備える。近位端は、車椅子の座席部分に取り外し可能かつ回転可能に結合されるように構成される。脚モジュールはこのほか、第１の端部と第２の端部とを有する下部脚部を備え、下部脚部の第１の端部は、上部脚部の遠位端に回転可能に結合されている。脚モジュールはこのほか、上部脚部の遠位端と下部脚部の第１の端部とに回転可能に結合された第１の車輪と、下部脚部の第２の端部に回転可能に結合された第２の車輪とを備える。

別の実施形態では、車椅子アセンブリが、座席部分と、座席部分に取り外し可能に結合された脚モジュールとを備える。脚モジュールは、遠位端と近位端とを備える上部脚部を備える。近位端は、座席部分に取り外し可能かつ回転可能に結合するように構成される。脚モジュールはこのほか、第１の端部と第２の端部とを有する下部脚部を備え、下部脚部の第１の端部は、上部脚部の遠位端に回転可能に結合されている。脚モジュールはこのほか、上部脚部の遠位端と下部脚部の第１の端部とに回転可能に結合された第１の車輪と、下部脚部の第２の端部に回転可能に結合された第２の車輪とを備える。

さらに別の実施形態では、車椅子アセンブリが、座席部分と、座席部分に取り外し可能に結合された第１の脚モジュールと、座席部分に取り外し可能に結合された第２の脚モジュールとを備える。第１の脚モジュール及び第２の脚モジュールのそれぞれは、遠位端と近位端とを備える上部脚部を備える。近位端は、座席部分に取り外し可能かつ回転可能に結合するように構成される。第１の脚モジュール及び第２の脚モジュールのそれぞれは、第１の端部と第２の端部とを有する下部脚部を備え、下部脚部の第１の端部は、上部脚部の遠位端に回転可能に結合される。第１の車輪は、上部脚部の遠位端と下部脚部の第１の端部とに回転可能に結合される。第２の車輪は、下部脚部の第２の端部に回転可能に結合される。

本明細書に記載の実施形態によって提供されるこれまでに挙げた特徴及び追加の特徴は、図面と併せて、以下の詳細な説明を考慮して、さらに全体的に理解されるであろう。

図面に記載された実施形態は、本質的に例示的かつ典型的なものであり、特許請求の範囲によって定義される主題を限定することを意図するものではない。例示的な実施形態の以下の詳細な説明は、以下の図面と併せて読むと理解することができる。ここで、類似の構造を、類似の参照番号で示す。
本明細書に示して説明する１つ又は複数の実施形態による、モジュール式動力基盤及び脚モジュールを備える車椅子アセンブリの概略図。 本明細書に示して説明する１つ又は複数の実施形態による、複数の脚モジュールを備える車椅子アセンブリを示す図。 本明細書に示して説明する１つ又は複数の実施形態による、モジュール式動力基盤の１つ又は複数の電気機械構成要素の概略図。 本明細書に示して説明する１つ又は複数の実施形態による、障害物に接近する車椅子アセンブリを示す図。 本明細書に示して記載する１つ又は複数の実施形態による、図４Ａの障害物を登る車椅子アセンブリを示す図。 本明細書に示して説明する１つ又は複数の実施形態による、障害物上に中央脚モジュールを備えた図４Ａの車椅子アセンブリを示す図。 本明細書に示して説明する１つ又は複数の実施形態による、脚モジュールと共に使用するように構成された標準的な車椅子を示す図。 本明細書に示して説明する１つ又は複数の実施形態による、スクータとしての使用に構成された脚モジュールを示す図。 本明細書に示して説明する１つ又は複数の実施形態による、車椅子アセンブリの脚モジュールの外骨格適応として使用するように構成された脚モジュールを示す図。 本明細書に示して説明する１つ又は複数の実施形態による、収縮構成の車椅子アセンブリを示す図。 本明細書に示して説明する１つ又は複数の実施形態による、座席支援構成の車椅子アセンブリを示す図。 本明細書に示して説明する１つ又は複数の実施形態による、車椅子アセンブリから延びる少なくとも１つの補助ブレースを備えた立位構成の車椅子アセンブリを示す図。 本明細書に示して説明する１つ又は複数の実施形態による、二足歩行構成の車椅子アセンブリを示す図。 本明細書に示して説明する１つ又は複数の実施形態による、障害物を越えて延びる１つの脚モジュールを備えた二足歩行構成の車椅子アセンブリを示す図。 本明細書に示して説明する１つ又は複数の実施形態による、収縮構成の車椅子アセンブリを示す図。 本明細書に示して説明する１つ又は複数の実施形態による、中央脚モジュールが上方に引き込まれた状態で障害物に接近する車椅子アセンブリを示す図。 本明細書に示して説明する１つ又は複数の実施形態による、障害物を登る車椅子アセンブリを示す図。 本明細書に示して説明する１つ又は複数の実施形態による、ユーザが車椅子アセンブリの座席部分に都合よく出入りできるように曲がる図４Ａの車椅子アセンブリを示す図。

車椅子アセンブリが、車椅子アセンブリを支持し、同アセンブリに動力を供給する少なくとも１つの脚モジュールを備えるモジュール式動力基盤を備えてもよい。脚モジュールは、車椅子アセンブリに選択的に取り付け可能であり、車椅子の外部の１つ又は複数のシステム及び／又はアセンブリでの使用に適合可能であってもよい。脚モジュールは、少なくとも１つの従動輪と、従動輪を駆動するように構成された電気モータとを備えてもよい。従動輪は、車椅子アセンブリに動力を供給するために使用されるほか、車椅子アセンブリの外部のシステム及び／又はアセンブリに動力を供給するために使用されてもよい。脚モジュールの１つ又は複数の部分が、車椅子アセンブリの座席部分に対して関節運動して、座席の平衡を保ち、同座席を位置決めしたり、及び／又は車椅子アセンブリの経路での環境障害物を乗り越えたりしてもよい。脚モジュールの関節運動可能な部分は、１つ又は複数のアクチュエータによって関節運動されてもよい。本明細書に記載の脚モジュールが、車椅子アセンブリの多様性及び使いやすさを向上させてもよい。例えば、脚モジュールは、車椅子アセンブリがその経路の障害物を乗り越えることを可能にしてもよい。さらに、脚モジュールが、ユーザの可動性の選択肢を増大させたり、及び／又は強化したりするシステム及び／又は構成要素として、別個の外部アプリケーションを有してもよい。

ここで図１を参照すると、座席部分１０４を支持するために使用され得るモジュール式動力基盤１０２を備える車椅子アセンブリ１００の例示的な実施形態が示される。車椅子アセンブリ１００は、遠位端１１０と近位端１１２とを備える上部脚部１０８を備える少なくとも１つの脚モジュール１０６を備える。上部脚部１０８は、下部脚部１１４に回転可能に結合され、膝関節１１６を規定してもよい。下部脚部１１４は、第１の端部１１８及び第２の端部１２０を備える。脚モジュール１０６は、第１の車輪１２２及び第２の車輪１２４をさらに備えてもよい。車椅子アセンブリ１００は、座席１３８、背もたれ１４０及び１つ又は複数の肘掛け１４２をさらに備えてもよい。図２は、３つの脚モジュール１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを備えた車椅子アセンブリ１０５を示す。脚モジュール１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃのそれぞれは、図１に示す脚モジュール１０６と同じ構成要素を備える。脚モジュール１０６の構成要素に対応する脚モジュール１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃの構成要素は、３つの別個の脚モジュール１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃの別個の構成要素を示すａ、ｂ及びｃの文字を伴う同じ番号が付けられている。説明の目的のために、特に明記しない限り、複数の脚モジュール１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃのいずれか特定の１つを参照せずに、図１の脚モジュール１０６を参照することになる。図２の特定の脚モジュール１０６ａ、１０６ｂ及び１０６ｃは、明確に配置されてもよいが、特に明記しない限り、図１に関して説明した脚モジュール１０６の各構成要素は、図２の脚モジュール１０６ａ、１０６ｂ及び１０６ｃのそれぞれに含まれることを理解されたい。

再び図１を参照すると、上部脚部１０８は、遠位端１１０と近位端１１２との間に延びる細長い棒を概ね備える。上部脚部１０８は、遠位端１１０に位置決めされた遠位開口１２６と、近位端１１２に位置決めされた近位開口１２８とを備えてもよい。近位端１１２は、座席部分１０４に取り外し可能かつ回転可能に結合されるように構成される。さまざまな実施形態にて、遠位開口１２６及び近位開口１２８は、互いに接近するか離間するように設置され得ることが考えられる。上部脚部１０８は、車椅子アセンブリ１００に組み付けられるとき、近位開口１２８にて座席部分１０４に回転可能に結合されて、股関節１３０を形成してもよい。いくつかの実施形態では、股関節１３０は、車椅子アセンブリ１００が組み立てられるときに、上部脚部１０８の近位開口１２８と、座席部分１０４の底面１４８に結合され得る枠部材１４６の枠開口１４４との間に形成されてもよい。

本明細書でさらに詳細に説明するように、枠部材１４６は、上部脚部１０８を座席部分１０４に結合する場所を提供するように構成された任意の構造であってもよい。例えば、図示のように、枠部材１４６は、枠開口１４４を有してもよい。ここで、枠部材１４６と上部脚部１０８とを互いに固定するために、締結具を上部脚部１０８と枠部材１４６の両方に通してもよい。例えば、上記のように、枠部材１４６は、座席部分１０４の底面１４８に結合されてもよい。図４Ａを一時的に参照すると、車椅子アセンブリ１００は、複数の枠部材１４６を備えてもよく、例えば、いくつかの実施形態には、第１の枠部材１４６ａ及び第２の枠部材１４６ｂが含まれてもよい。即ち、各脚モジュール１０６は、専用の枠部材１４６であって、同部材を通して脚モジュール１０６が車椅子アセンブリ１００の座席部分１０４に結合され得る枠部材を有してもよい。しかし、枠部材１４６と類似するか、別個であり得る単一の枠部材１４６が使用され得ることが考えられる。図１に戻ると、枠部材１４６は、座席部分１０４の底面１４８に（例えば、締結具、接着剤、溶接、ろう付けなどを介して）機械的に結合されてもよい。さまざまな枠部材は、脚モジュール１０６が座席部分１０４によって規定される車椅子アセンブリ１００の幅を超えて延在せず、その幅を増大させないように、座席部分１０４の底面１４８に位置決めされてもよい。

さらに図１を参照すると、上部脚部１０８は、膝関節１１６を規定するために、下部脚部１１４に回転可能に結合されてもよい。下部脚部１１４は、第１の端部１１８と第２の端部１２０との間に延びる細長い棒を概ね備えてもよい。下部脚部１１４は、上部脚部１０８と下部脚部１１４との結合を容易にするための第１の開口１３２を備えてもよい。例えば、上部脚部１０８の遠位開口１２６と下部脚部１１４の第１の開口１３２とを整列させ、締結具を通過させて、膝関節１１６にて上部脚部１０８を下部脚部１１４に回転可能に結合してもよい。下部脚部１１４は、第２の開口１３４をさらに備えてもよい。いくつかの実施形態では、第１の開口１３２及び第２の開口１３４は、図に示すように、それぞれ第１の端部１１８及び第２の端部１２０に位置づけられてもよいが、実施形態はこの配置に限定されない。第１の開口１３２及び第２の開口１３４は、下部脚部１１４の長さに沿った任意の位置に位置づけられ得ることが考えられる。いくつかの実施形態では、上部脚部１０８は、第１の端部１１８にて下部脚部１１４に結合される。しかし、上部脚部１０８は、下部脚部１１４の長さに沿った任意の位置にて下部脚部１１４に結合され得ることが考えられる。このため、膝関節１１６は、下部脚部１１４及び上部脚部１０８の長さに沿ってどこに位置決めされてもよい。

いくつかの実施形態では、第１の車輪１２２は、膝関節１１６にて下部脚部１１４と上部脚部１０８とに結合される。いくつかの実施形態では、第２の開口１３４は第２の端部１２０に位置づけられ、第２の車輪１２４は第２の端部１２０にて下部脚部１１４に結合されるが、第２の車輪１２４及び／又は第２の開口１３４が下部脚部１１４の長さに沿った任意の点に位置づけられ得ることが考えられる。

図１に示す特定の実施形態では、上部脚部１０８と下部脚部１１４とは長さが等しい。しかし、上部脚部１０８と下部脚部１１４の長さが異なる実施形態が考えられる。例えば、上部脚部１０８が下部脚部１１４よりも長いか、あるいは下部脚部１１４が上部脚部１０８よりも長い実施形態が考えられる。さらに、異なる脚モジュール１０６の下部脚部１１４及び／又は上部脚部１０８の長さが互いに対して異なる実施形態が考えられる。図２を一時的に参照すると、左側上部脚部１０８ａは、右側上部脚部１０８ｃとは異なる長さであり得る中央上部脚部１０８ｂとは異なる長さであり得ることが考えられる。さらに、左側下部脚部１１４ａは、右側下部脚部１１４ｃとは異なる長さであり得る中央下部脚部１１４ｂとは異なる長さであり得ることが考えられる。

図１に示す特定の実施形態では、上部脚部１０８及び下部脚部１１４の動きは、同じ平面又は平行な平面内にあってもよい。しかし、上部脚部１０８及び下部脚部１１４の動きが非平行平面内にある実施形態が考えられる。例えば、いくつかの実施形態では、上部脚部１０８及び／又は下部脚部１１４は、股関節１３０及び／又は膝関節１１６（例えば、股関節１３０及び／又は膝関節１１６での玉継ぎ手型）にて２つ以上の半径方向に回転することができる。図２の特定の図示された実施形態を一時的に参照すると、脚モジュール１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは、車椅子アセンブリ１００の下から延びることはない（即ち、脚モジュールは、平行平面１８０ａ及び１８０ｂの外側に延びない）が、実施形態はこの構成に限定されない。

図１及び図３を参照すると、車椅子アセンブリ１００は、座席部分１０４に対して上部脚部１０８を関節運動させるように構成され得る上部脚アクチュエータ２２４を備えてもよい。いくつかの実施形態では、上部脚アクチュエータ２２４は、上部脚部１０８、枠部材１４６及び座席部分１０４のうちの１つ又は複数に機械的に結合される。（図３に示す概略図に関して本明細書でさらに詳細に説明する）上部脚アクチュエータ２２４は、サーボモータ、リニアアクチュエータ、空気圧又は油圧アクチュエータ、ねじりモータ、あるいは上部脚部１０８を作動するように構成された他のタイプのアクチュエータであってもよい。

さらに図１及び図３を参照すると、車椅子アセンブリ１００は、上部脚部１０８に対して下部脚部１１４を関節運動させるように構成された下部脚アクチュエータ２２６をさらに備えてもよい。いくつかの実施形態では、下部脚アクチュエータ２２６は、上部脚部１０８及び下部脚部１１４のうちの１つ又は複数に機械的に結合される。（図３に示す概略図に関して本明細書でさらに詳細に説明する）下部脚アクチュエータ２２６は、サーボモータ、リニアアクチュエータ、空気圧又は油圧アクチュエータ、ねじりモータ、あるいは上部脚部１０８に対して下部脚部１１４を作動するように構成された他のタイプのアクチュエータであってもよい。

さらに図１及び図３を参照すると、第１の車輪１２２及び第２の車輪１２４のうちの１つ又は複数が駆動されてもよい。１つ又は複数の駆動モータ２１２及びギアボックス２１４を使用して、第１の車輪１２２及び／又は第２の車輪１２４に動力を供給してもよい。駆動モータ２１２及びギアボックス２１４は駆動アセンブリ２０２を形成してもよく、駆動アセンブリ２０２は、１つ又は複数のモータコントローラを備える制御及び動力システム２００に通信可能に結合され、モータに電力を供給する電池を備える動力アセンブリ２０６に電気的に結合されてもよい。駆動アセンブリ２０２、制御ユニット２０４及び動力アセンブリ２０６を、本明細書でさらに詳細に説明する。いくつかの実施形態では、第１の車輪１２２及び第２の車輪１２４のうちの１つ又は複数が、米国特許第８，４１８，７０５号「ロボット型ステッキ装置」に記載される全方向性車輪であってもよい。この米国特許は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

さらに図１及び図３を参照すると、車椅子アセンブリ１００のためのモジュール式動力基盤１０２は、制御及び動力システム２００を備えてもよい。いくつかの実施形態では、各脚モジュール１０６は、それ自体の別個の制御及び動力システム２００を備えてもよいが、モジュール式動力基盤１０２の脚モジュール１０６のうちの１つ又は複数は、脚モジュール１０６を制御し、同脚モジュールに動力を供給する異なるシステムを備えてもよく、あるいは（例えば、マスター脚モジュール、マスター車椅子コントローラなどのスレーブである脚モジュール１０６のうちの）脚モジュール１０６を制御したり、及び／又は同脚モジュールに動力を供給したりするためのいかなるシステムも備えなくてもよいことを理解されたい。

図３を参照すると、制御及び動力システム２００は、駆動アセンブリ２０２と、制御ユニット２０４と、動力アセンブリ２０６と、１つ又は複数の外部物体及び／又は１つ又は複数の構成要素の姿勢を感知するためのセンサユニット２１６と、アクチュエータ制御ユニット２１８と、通信経路２０１に通信可能に結合されたネットワークインターフェースハードウェア２２０とを概ね備えてもよい。制御及び動力システム２００は、制御及び動力システム２００に影響を及ぼすために１つ又は複数のユーザ入力を入力するためのユーザ入力モジュール２２２をさらに備えてもよい。制御ユニット２０４は、本明細書でさらに詳細に説明するように、プロセッサ２０８と、１つ又は複数の命令を含む非一時的なプロセッサ可読命令セットを保存するメモリモジュール２１０とを備えてもよい。駆動アセンブリ２０２は、１つ又は複数の駆動モータ２１２及びギアボックス２１４を備えてもよい。ネットワークインターフェースハードウェア２２０は、制御及び動力システム２００を外部システムに通信可能に結合してもよい。

通信経路２０１は、例えば、導電性ワイヤ、導電性トレース、光導波路などの信号を送信することができる任意の媒体から形成されてもよい。通信経路２０１はこのほか、電磁放射及びその対応する電磁波が横断する広がりを指してもよい。さらに、通信経路２０１は、信号を送信することができる媒体の組み合わせから形成されてもよい。一実施形態では、通信経路２０１は、プロセッサ、メモリ、センサ、入力装置、出力装置及び通信装置などの構成要素への電気データ信号の送信を可能にするために協働する導電性トレース、導電性ワイヤ、コネクタ及びバスの組み合わせを備える。このため、通信経路２０１はバスを備えてもよい。さらに、「信号」という用語は、媒体を通過することができるＤＣ、ＡＣ、正弦波、三角波、方形波、振動などの（例えば、電気的、光学的、磁気的、機械的又は電磁的）波形を意味することに留意されたい。通信経路２０１は、制御及び動力システム２００のさまざまな構成要素を通信可能に結合する。本明細書で使用する場合、「通信可能に結合」という用語は、結合された構成要素が、例えば、導電性媒体を介した電気信号、空気を介した電磁信号、光導波路を介した光信号などの信号を互いに交換することができることを意味する。

いくつかの実施形態では、駆動アセンブリ２０２は、通信経路２０１に電気的かつ通信可能に結合されてもよい。駆動アセンブリ２０２は、駆動モータ２１２を備えてもよい。駆動モータ２１２は、任意の典型的な電子モータ、例えば、６極電気モータであってもよい。駆動モータ２１２は、駆動モータ２１２に選択的に電力を付与するモータコントローラによって制御されてもよい。一時的に図２及び図３を参照すると、第１の車輪１２２及び第２の車輪１２４のそれぞれは、駆動モータ２１２などの別個の駆動モータによって駆動されてもよい。さらに、ギアボックス２１４は、１つ又は複数のギアを含んでもよく、駆動モータ２１２の回転運動を、第１の車輪１２２及び／又は第２の車輪１２４の回転運動に変換してもよい。第１の車輪１２２及び第２の車輪１２４はそれぞれ、本明細書でさらに詳細に説明するように、互いに別々に作動するように構成されてもよく、第１の車輪１２２及び第２の車輪１２４は、脚モジュール１０６が垂直障害物を上下に移動することができるように、脚モジュール１０６を移動させることができる。

図３を参照すると、制御ユニット２０４は、任意の装置であっても、１つ又は複数のプロセッサ２０８と、１つ又は複数の非一時的なプロセッサ可読命令セットを含むメモリモジュール２１０とを備える構成要素の組み合わせであってもよい。このため、制御ユニット２０４は、電気コントローラ、集積回路、マイクロチップ、コンピュータ、あるいは任意の他の演算装置を備えてもよい。図３に示す制御ユニット２０４は単一のプロセッサ２０８を備えるのに対し、他の実施形態が２つ以上のプロセッサを備えてもよい。

制御ユニット２０４のメモリモジュール２１０は、プロセッサ可読命令にアクセスして実行することができるように、プロセッサ可読命令を保存することができるＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードドライブ、あるいは任意の非一時的メモリ装置を備えてもよい。プロセッサ可読命令セットは、例えば、制御ユニット２０４によって直接実行され得る機械語、あるいは機械可読命令にコンパイルされるかアセンブルされ、メモリモジュール２１０に保存され得るアセンブリ言語、オブジェクト指向プログラミング（ＯＯＰ）、スクリプト言語、マイクロコードなど、任意の世代（例えば、１ＧＬ、２ＧＬ、３ＧＬ、４ＧＬ又は５ＧＬ）の任意のプログラミング言語で記述された論理又はアルゴリズムを含んでもよい。これとは別に、機械可読命令セットは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）構成又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、あるいはその同等物のいずれかを介して実装される論理などのハードウェア記述言語（ＨＤＬ）で記述されてもよい。このため、本明細書に記載の機能は、任意の従来のコンピュータプログラミング言語で、事前にプログラムされたハードウェア要素として、あるいはハードウェア及びソフトウェア構成要素の組み合わせとして実装されてもよい。図３に示す実施形態には、単一のメモリモジュール２１０を備えた制御ユニット２０４が含まれるのに対し、他の実施形態には、２つ以上のメモリモジュールが含まれてもよい。

制御及び動力システム２００の実施形態には、動力アセンブリ２０６が含まれてもよい。動力アセンブリ２０６は、制御及び動力システム２００及びその構成要素に電力を供給するためのＤＣ電源を備えてもよい。例えば、動力アセンブリ２０６は、図１のモジュール式動力基盤１０２に動力を供給してもよい。さらに図３を参照すると、動力アセンブリ２０６は、動力アセンブリ２０６を標準の１１０ＶのＡＣ壁ソケット、例えば、動力アセンブリ２０６を充電するための典型的なアメリカの家庭の壁ソケットに差し込むように構成された１つ又は複数の装置を備えてもよい。いくつかの実施形態では、動力アセンブリ２０６は、リチウムイオン電池などの１つ又は複数の電池で構成されてもよく、その結果、動力アセンブリ２０６が壁に差し込まれると、動力アセンブリ２０６は、電力を保存して、制御及び動力システム２００の１つ又は複数の構成要素に供給することができる。図１及び図３の両方を一時的に参照すると、動力アセンブリ２０６は、車椅子アセンブリ１００の座席部分１０４又は別の部分に存在し得る蓄電池群と電気的に結合してもよい。座席部分１０４の体積は、脚モジュール１０６の体積よりも大きくてもよく、この追加分の体積は、車椅子アセンブリ１００の脚モジュール１０６又は他の小さめの部分に収まることができるよりも大きな容量の電池を収容するために利用されてもよい。いくつかの実施形態では、脚モジュール１０６は、脚モジュール１０６が車椅子アセンブリ１００から切り離されたときに使用されるそれ自体の電池を備えてもよい。

再び図３を参照すると、ネットワークインターフェースハードウェア２２０は、ネットワークを介してデータを送信したり、及び／又は受信したりすることができる任意の装置であってもよい。このため、ネットワークインターフェースハードウェア２２０は、任意の無線通信を送信したり、及び／又は受信したりするための通信トランシーバを備えることができる。例えば、ネットワークインターフェースハードウェア２２０は、アンテナ、Ｗｉ－Ｆｉカード、ＷｉＭａｘカード、モバイル通信ハードウェア、近距離通信ハードウェア、衛星通信ハードウェア及び／又は他のネットワーク及び／又は装置と通信するための任意の無線ハードウェア（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又は５Ｇ接続を介して通信するためのハードウェア）を備えてもよい。一実施形態では、ネットワークインターフェースハードウェア２２０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）無線通信プロトコルに従って動作するように構成されたハードウェアを備える。別の実施形態では、ネットワークインターフェースハードウェア２２０は、ネットワークとの間でＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信を送受信するためのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）送信／受信モジュールを備えてもよい。いくつかの実施形態では、ネットワークインターフェースハードウェア２２０は、車椅子アセンブリ１００のさまざまな構成要素が互いに通信したり、及び／又は外部装置と通信したりすることを可能にしてもよい。例えば、脚モジュール１０６のさまざまな電子部品を、通信経路２０１を介して制御及び動力システム２００に通信可能に結合してもよい。

センサユニット２１６は、環境条件又は各脚モジュール１０６の姿勢のうちの少なくとも１つを示す信号を出力するように構成された１つ又は複数のセンサを備えてもよい。いくつかの実施形態では、環境条件には、障害物（例えば、脚モジュール１０６の経路にある階段、凹凸のある表面など）の存在が含まれてもよい。センサユニット２１６は、信号に応答して車輪及び／又は脚部分を作動させる（即ち、移動させる）障害物の存在に基づいて信号を生成してもよい。このため、センサには、環境を感知するための１つ又は複数の近接センサ、タッチセンサ、カメラ及び／又は他のセンサを備えてもよい。１つの特定の実施形態では、センサには、制御及び動力システム２００の近傍で信号を発し、環境障害物から反射する信号を受信するように構成された近接センサが含まれる。例えば、センサには、ＬＩＤＡＲ、ＬＡＤＡＲ、レーダ、ソナーセンサ及び／又はレーザスキャナーが含まれてもよい。いくつかの実施形態では、センサユニット２１６は、外部物体と車椅子アセンブリ１００との間の相対速度の変化に基づいて、外部物体がどれだけ迅速に接近しているかを判定するように構成されたセンサを備えてもよい。例えば、センサユニット２１６は、ドップラー効果センサを備えてもよい。さらに、センサユニット２１６は、車椅子アセンブリ１００の姿勢及び動きを追跡するための１つ又は複数のジャイロスコープ、加速度計、角度センサ、トルクセンサ及び／又は他のセンサを備えてもよい。センサユニット２１６は、車椅子アセンブリ１００及び／又はその１つ又は複数の構成要素の向きを検出するように構成されてもよい。例えば、センサユニット２１６は、座席部分１０４の乗員のバランスを保つために、座席部分１０４を地面に対して水平に維持するために、座席部分１０４の水平状態を感知するように構成されてもよい。

アクチュエータ制御ユニット２１８は、１つ又は複数のアクチュエータを制御してもよい。例えば、図２及び図３を参照すると、アクチュエータ制御ユニット２１８は、上部脚部１０８を作動させて、座席部分１０４に対して上部脚部１０８を回転させるためのアクチュエータを制御してもよい。アクチュエータ制御ユニット２１８はこのほか、下部脚部１１４を作動させて上部脚部１０８に対して回転させるためのアクチュエータを制御してもよい。上部脚部１０８及び下部脚部１１４は、互いに独立して作動させてもよい。上部脚部１０８及び下部脚部１１４は、例えば、障害物を乗り越えるために、座席部分１０４のバランスをとるために、あるいは本明細書でさらに詳細に説明する他の理由のために作動されてもよい。

通信経路２０１を介して制御及び動力システム２００に通信可能に結合されているのは、ユーザ入力モジュール２２２である。ユーザ入力モジュール２２２は、操作者が制御及び動力システム２００にコマンドを入力して、車椅子アセンブリ１００のさまざまな脚モジュール及び車輪を制御するアクチュエータ及び／又はモータのうちの１つ又は複数を操作することを可能にする触覚入力ハードウェア（例えば、ジョイスティック、ノブ、レバー、ボタンなど）を備えてもよい。いくつかの実施形態では、ジョイスティック又は他の入力装置が起動される（即ち、触れられる、動かされるなど）ときに、制御ユニット２０４の１つ又は複数のプロセッサ２０８が１つ又は複数のメモリモジュール２１０に保存された論理を実行して、アクチュエータ及び／又はモータを作動させるように、ジョイスティック又は他のタイプの機械的入力装置を制御及び動力システム２００に通信可能に結合する。

制御及び動力システム２００は、通信経路２０１を介して脚モジュール１０６のさまざまな構成要素を作動させるために、１つ又は複数のアクチュエータに通信可能に結合されてもよい。例えば、制御及び動力システム２００は、上部脚アクチュエータ２２４及び下部脚アクチュエータ２２６に通信可能に結合されてもよい。上部脚アクチュエータ２２４及び下部脚アクチュエータ２２６のうちの１つ又は複数が、下部脚部１１４及び上部脚部１０８のうちの１つ又は複数を動かすように構成されてもよい。例えば、上部脚アクチュエータ２２４は、座席部分１０４に対して股関節１３０周りで上部脚部１０８を動かすように構成されてもよい。下部脚アクチュエータ２２６は、上部脚部１０８に対して膝関節１１６周りで下部脚部１１４を動かすように構成されてもよい。上部脚アクチュエータ２２４及び下部脚アクチュエータ２２６は、１つ又は複数のプロセッサ２０８が１つ又は複数のメモリモジュール２１０に保存された論理を実行して、上記で説明したように脚モジュール１０６を動かすように、１つ又は複数のプロセッサ２０８に通信可能に結合されてもよい。上部脚アクチュエータ２２４及び／又は下部脚アクチュエータ２２６は、ＤＣモータ、ステッピングモータ、あるいは上部脚部１０８及び／又は下部脚部１１４を動かすことができる本明細書に記載の任意の他のアクチュエータであってもよい。

図２の車椅子アセンブリ１０５及び図４Ａ～図４Ｃの車椅子アセンブリ１５０は、同じように構成された制御及び動力システム２００を備えてもよい。

図４Ａ及び図４Ｂは、障害物４００に接近する車椅子アセンブリ１５０を示し、図４Ｃは、障害物４００を登る車椅子アセンブリ１５０を示す。複数の脚モジュール１０６のうちの特定の１つが参照される図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃに関して、文字指定子が数値指定子（即ち、１０６ａ－左側脚モジュール、１０６ｂ－中央脚モジュール）又はその構成要素部分（例えば、左側上部脚部１０８ａなど）に付加される。数値指定子に文字が付加されていない場合、指定子は脚モジュール又はその構成要素部分のグループを指すことを理解されたい。

障害物４００は、垂直障害物であってもよく、乗り越えるために、モジュール式動力基盤１０２の１つ又は複数の構成要素の作動を必要としてもよい。障害物４００は、車椅子アセンブリ１５０の左側と右側との間の全幅にまたがり、脚モジュール１０６の全部を作動させる必要があるか、あるいは脚モジュール１０６間の幅の一部のみにまたがり、障害物４００を乗り越えたり、及び／又は座席部分１０４のバランスをとったりするために脚モジュール１０６のうちの一部を作動させる必要がある場合がある。図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃに示す障害物４００は、車椅子アセンブリ１５０の全幅にまたがる段差であるが、他の障害物が考えられる。障害物の非限定的な例には、突起、窪み、スピードバンプ、出っ張り、亀裂、凹凸のある表面、傾斜した表面などが概ね含まれる。

図４Ａに示すように、モジュール式動力基盤１０２は、コンパクトな構成又は典型的な駆動構成にあり、車椅子アセンブリ１５０は、床４０４などの平らな表面上を移動している。脚モジュール１０６の動きは、左側脚モジュール１０６ａ及び中央脚モジュール１０６ｂに関して本明細書に記載されているが、右側脚モジュール（図２の１０６ｃ）は、左側脚モジュール１０６ａの動作及び行動を反映し得ることが理解されるべきである。コンパクトな構成では、左側脚モジュール１０６ａ及び中央脚モジュール１０６ｂは、左側膝関節１１６ａ及び中央膝関節１１６ｂにて曲げられ、左側下部脚部１１４ａ及び中央下部脚部１１４ｂは、概ね床４０４と平行であるが、これは必須ではない。車椅子アセンブリ１５０は障害物４００に接近し、障害物４００がセンサユニット２１６（図３）内の１つ又は複数のセンサの検出範囲内にあるとき、センサは障害物４００を感知し、障害物４００を示す信号を出力する。脚モジュール１０６は、第１の車輪１２２及び第２の車輪１２４のうちの１つ又は複数に結合された駆動モータ（図３の駆動モータ２１２など）と共に車椅子アセンブリ１５０を前方に推進する。駆動モータ２１２は、第１の車輪１２２が障害物４００と接触するまで、車椅子アセンブリ１５０を推進してもよい。左側脚モジュール１０６ａの上部脚アクチュエータ２２４は、左側の第１の車輪１２２ａが障害物４００の上に来るまで、左側上部脚部１０８ａを（図４Ａの特定の例示的な実施形態では反時計回りに）回転させるように作動してもよい。左側脚モジュール１０６ａの左側の第２の車輪１２４ａは、自由に回転してもよく、及び／又は左側上部脚部１０８ａが左側股関節１３０ａ周りを回転するときに作動してもよい。

図４Ｂに示すように、左側の第１の車輪１２２ａが障害物４００上にある時点で、中央脚モジュール１０６ｂの中央の第２の車輪１２４ｂは、障害物４００上に載置されてもよい。図４Ｃを参照すると、中央脚モジュール１０６ｂは、中央股関節１３０ｂ及び／又は中央膝関節１１６ｂにて作動して、中央脚モジュール１０６ｂを所定の位置に持ち上げてもよい。中央脚モジュール１０６ｂは、中央の第２の車輪１２４ｂが障害物４００上に載るまで上昇してもよい。この時点で、車椅子アセンブリ１５０は、障害物４００上に３つの車輪（即ち、左側の第１の車輪１２２ａ及び（図示しない）右側の第１の車輪及び中央の第２の車輪１２４ｂ）を有し、床４０４上に２つの車輪（即ち、左側の第２の車輪１２４ａ及び（図示しない）右側の第２の車輪）を有する。

中央の第２の車輪１２４ｂは障害物４００上の第３の接触点であるため、車椅子アセンブリ１５０は、左側の第１の車輪１２２ａ及び右側の第１の車輪１２２ｃが前方に移動し、左側の第２の車輪１２４ａ及び右側の第２の車輪１２４ｃが床４０４から持ち上げられるとき、障害物４００との３つの接触点を維持する。

このため、車椅子アセンブリ１５０は、バランスを維持するために、地面、あるいは地面に結合された物体又は障害物との十分な接触点を維持する。車椅子アセンブリ１５０が障害物４００上の３つの車輪及び床４０４上の２つの車輪と釣り合った時点で、モジュール式動力基盤１０２は、床４０４上に残っている車輪が持ち上げられて障害物４００上に移動することができるまで車椅子アセンブリ１５０を前方に動かしてもよい。図４Ａ～図４Ｃに示す特定の実施形態が、中央脚モジュール１０６ｂを含む３つの脚モジュール１０６を備えた車椅子アセンブリ１５０を示すのに対し、いくつかの実施形態では、中央脚モジュール１０６ｂがなくてもよく、例えば、車椅子アセンブリ１５０が左側脚モジュール１０６ａ及び右側脚モジュール１０６ｃのみを有する実施形態では、車椅子アセンブリ１５０は、２つの脚モジュールのみの上でそれ自体のバランスをとってもよいと考えられる。

車椅子アセンブリ１５０の他の機能及び動きが考慮される。例えば、図１１を参照すると、いくつかの実施形態では、モジュール式動力基盤１０２は、車椅子アセンブリ１５０を制御して、ユーザが座席部分１０４に乗り降りするのを支援してもよい。左側脚モジュール１０６ａは、左側股関節１３０ａ及び左側膝関節１１６ａのほか、中央股関節１３０ｂ及び中央膝関節１１６ｂにて曲がって、ユーザが座席１３８によじ登ったり、同座席から飛び降りたりする必要なしに、単にその体を座席１３８に置くことができるように、座席部分１０４を前方に傾けて、座席部分１０４を下げてもよい。いくつかの実施形態では、脚モジュール１０６は、座席１３８が、ユーザの身長又は好みに基づいて、垂直（＋／－ｙ）方向の正しい高さに位置決めされるように、曲がってもよい。脚モジュール１０６は、ユーザが座席１３８に出入りするときに、ユーザと共に移動し、出入りの間にユーザのバランスを保ってもよい。いくつかの実施形態では、センサユニット２１６（図３）は、ユーザの大きさ及び体重を感知するための１つ又は複数のセンサ（例えば、カメラ及び／又は体重計）を備え、ユーザを快適に着座させるため、あるいはユーザが車椅子アセンブリ１５０に出入りするのを支援するための適切な姿勢を判定することができる。

図１１及び図３を参照すると、いくつかの実施形態では、メモリモジュール２１０は、センサユニット２１６からの信号及び／又はユーザ入力に基づいて自動的に入力され得る、ユーザの出入りのための１つ又は複数の設定値又はユーザ設定を保存してもよい。例えば、ユーザの身長は、センサユニット２１６のセンサのうちの１つ（例えば、カメラ又はＬＩＤＡＲセンサ）によって判定されてもよい。ユーザの脚、腹部、胴体及び頭の高さ（即ち、骨格の設定値）は、メモリモジュール２１０に保存されてもよい。制御及び動力システム２００は、骨格設定値を使用して、ユーザが座席１３８に快適に出入りしたり、着座するのを支援するための正しい姿勢及び高さのために脚モジュール１０６を自動的に構成するように構成されてもよい。

ここで図５を参照すると、脚モジュール１０６のうちの１つ又は複数を標準車椅子５００に取り付けて、脚モジュール支援推進用の標準車椅子５００を構成してもよい。標準車椅子５００は、ハンドルバー５０２、座席５０４、肘掛け５０６、背もたれ５０８、脚支持体５１０及び基準車輪５１２を備えてもよい。脚モジュール１０６の１つ又は複数の部分を標準車椅子５００に取り付けて、人間の支援を必要とせずに標準車椅子５００を前後に選択的に動かしてもよい。

図５に示すように、脚モジュール１０６は、上部脚部１０８及び車輪を備える。図５に示す車輪は、第１の車輪１２２であるが、第１の車輪１２２及び／又は第２の車輪１２４は、標準車椅子５００に動力を供給するように構成されることがあり得ることを理解されたい。上部脚部１０８は、上部脚部１０８の遠位端１１０（図１を参照）及び／又は近位端１１２（図１を参照）にて標準車椅子５００に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、上部脚部１０８は、車椅子５００があちこちに移動するときに地面との接触を維持することができるように、回転軸５１４にて標準車椅子５００に回転可能に結合されてもよい。図示の実施形態は、座席５０４の後部にある回転軸５１４を示しているが、回転軸５１４は、座席５０４のバランスがとれるように、座席５０４の前部、あるいは標準車椅子５００上の他のいずれかの場所にあってもよい。第１の車輪１２２は、駆動モータ、例えば、上記の図３に記載の駆動モータ２１２によって駆動される。さらに図５を参照すると、１つ又は複数の脚モジュール１０６の他の部分及び／又は構成は、標準車椅子５００に取り付けられ得ることが考えられる。例えば、標準車椅子５００には、複数の上部脚部１０８及び／又は複数の下部脚部１１４及び両者の他の組み合わせを取り付けてもよい。標準車椅子５００のユーザが、図３の駆動モータ２１２などの駆動モータを選択的に作動させて、第２の車輪１２４を回して、標準車椅子５００を前方及び／又は後方に推進してもよい。

図６は、スクータ構成の脚モジュール１０６を示す。スクータ６００が、ハンドルバー６０２及び足部分６０４を備える。ハンドルバー６０２は、脚モジュール１０６の近位端１１２に選択的に機械的に結合されてもよい。即ち、スクータ６００のユーザが、脚モジュール１０６からハンドルバー６０２を取り外し、脚モジュール１０６上のハンドルバー６０２を随意に交換してもよい。ハンドルバー６０２は、把持部分６０６を備えてもよい。足部分６０４は、スクータ６００のユーザがスクータ６００上に立っている間に自分の足を置くための領域を提供してもよい。いくつかの実施形態では、足部分６０４は、下部脚部１１４と統合される。例えば、足部分６０４は、下部脚部１１４に恒久的に結合されている下部脚部１１４の一体部又は一部であってもよい。他の実施形態では、足部分６０４は分離可能であり、下部脚部１１４とは異なる場合がある。第１の車輪１２２及び第２の車輪１２４のうちの１つ又は複数が、スクータ構成で駆動されて、ユーザを前方又は後方に動かしてもよい。

いくつかの実施形態では、スクータ６００の制御装置を、ハンドルバー６０２上に位置づけて、ユーザがハンドルバー６０２を保持しながらスクータ６００を制御することを可能にしてもよい。例えば、把持部分６０６は、スクータ６００の動きに影響を及ぼすための１つ又は複数の制御装置を備えて構成されてもよい。このため、スクータ６００は、スクータ制御装置と第１の車輪１２２及び／又は第２の車輪１２４との間で１つ又は複数の信号を送信したり、及び／又は受信したりし得る、ハンドルバー６０２と脚モジュール１０６との間の電気的接続又は通信接続を備えてもよい。いくつかの実施形態では、第１の車輪１２２又は第２の車輪１２４のみが従動車輪である。しかし、第１の車輪１２２及び第２の車輪１２４の両方が従動車輪であり得ることが考えられる。

いくつかの実施形態では、スクータ６００は、ハンドルバー６０２を第１の車輪１２２に接続する１つ又は複数のステアリングリンケージを備えてもよい。ハンドルバー６０２は、スクータ６００を操縦するために把持され、操作されてもよい。他の実施形態、例えば、ハンドルバー６０２と第１の車輪１２２との間にステアリングリンケージがない実施形態では、スクータ６００は操縦可能ではない。

ここで図７を参照すると、モジュール式動力基盤１０２の用途の別の実施形態が示されている。脚モジュール１０６は、近位開口１２８にて外骨格枠１８２に結合される。図示の実施形態では、外骨格枠１８２は、ユーザの骨格構造（即ち、身体）を支持する。モジュール式動力基盤１０２は、ユーザの動きを支援するために使用される。第２の車輪１２４は、本明細書に記載するような全方向性車輪であってもよい。外骨格枠１８２は、外骨格枠１８２の向き及び動きを判定するバランス制御センサを備え得るモジュール式動力基盤１０２によってバランスをとられてもよい。センサユニット２１６は、バランス制御センサを含んでもよく、バランス制御センサは、モジュール式動力基盤１０２及び／又は外骨格枠１８２の向きを判定することができる１つ又は複数のジャイロスコープ及び／又は加速度計装置を備えてもよい。さらに、バランス制御センサは、外骨格枠１８２の速度及び加速度を判定してもよい。いくつかの実施形態では、ユーザが、外骨格枠１８２上で前傾するか後傾することによって外骨格枠１８２の速度及び加速度を制御してもよい。これにより、バランス制御センサにバランス信号を発生させ、第２の車輪１２４を動かして、ユーザと外骨格枠１８２とのバランスをとるようにしてもよい。

図８Ａ～図８Ｃを参照すると、車椅子アセンブリ１００は、図８Ａの収縮構成から、図８Ｂの着座補助構成、図８Ｃの立位構成に延びるように示される。着座補助構成では、（図２に示す）脚モジュール１０６ａ及び１０６ｃが全体的に延ばされるのに対し、脚モジュール１０６ｂは膝関節１１６ｂにて曲げられる。これにより、座席１３８の前部が傾斜し、ユーザが座席１３８に、さらに容易に出入りすることができるようになる。車椅子アセンブリ１００はこのほか、座席１３８が最大の高さになるように、各脚モジュール１０６を全体的に延ばすことができる。特定の構成では、補助ブレースが、車椅子アセンブリ１００を直立位置に維持するために（即ち、車椅子アセンブリ１００が停止した状態の座席にてユーザが自身のバランスを維持することができるように、座席部分１３８を上に向けた状態で）、脚モジュール１０６のうちの１つ又は複数から延びてもよい。例えば、右補助ブレース１８４ｃ及び中央補助ブレース１８４ｂが、図８Ｃでは広がった状態で示されているが、左側脚モジュール１０６ａはこのほか、（図示しない）左補助ブレースを備えてもよいことが理解されるべきである。補助ブレースは、細長いアームと、支持面４０４に接触する接触部分とを備えてもよい。接触部分は、車輪の転がり運動を制限するために、弾性材料（例えば、ゴム）から作成されてもよい。

補助ブレース（例えば、補助ブレース１８４ｂ、１８４ｃ）は、車椅子アセンブリ１００のバランスをとるために、第２の車輪（例えば、第２の車輪１２４ｂ、１２４ｃ）と協働して所定の位置に移動してもよい。例えば、補助ブレース１８４ｂ、１８４ｃは、伸縮するか、回転して、支持面４０４、あるいは車椅子アセンブリ１００が位置決めされている他の地面と接触し、離間してもよい。補助ブレース１８４ｂ、１８４ｃは、支持面４０４まで延びて接触して、支持面４０４との追加の接触点を追加し、それにより、車椅子アセンブリ１００を補強し、脚モジュール１０６に電力を供給して車椅子アセンブリ１００を直立状態に維持するために必要な電気エネルギーの量を低減してもよい。しかし、補助ブレースは、直立位置以外の位置（例えば、収縮構成、着座構成、あるいは任意の他の位置）にて広げられ得ることが考えられる。このため、補助ブレースは、例えば、車椅子アセンブリ１００が静止しているときはいつでも広げられてもよい。いくつかの実施形態では、補助ブレースは、車椅子アセンブリ１００が動いている間に補助ブレースを展開することができるように、接触端に車輪を備えてもよい。いくつかの実施形態では、補助ブレースは、車椅子アセンブリ１００が特定の期間静止した後に自動的に展開してもよい（例えば、車椅子アセンブリが２０秒間静止している場合、補助ブレースは自動的に展開してもよい）。いくつかの実施形態では、補助ブレースは、ユーザ入力に基づいて、あるいは特定の電池充電レベル又は電池使用率に基づいて広げられてもよい。

１つの非限定的な例として、ユーザは、図２のユーザ入力モジュール２２２などのユーザ入力装置上のボタンを押して、補助ブレース１８４ｂ、１８４ｃを展開してもよい。次に、補助ブレース１８４ｂ、１８４ｃは、支持面４０４に接触し、車椅子アセンブリ１００と支持面との間の接触点の数を増加させ、それによって車椅子アセンブリ１００のバランスを向上させるような位置に展開（例えば、回転、延伸など）してもよい。補助ブレース１８４ｂ、１８４ｃは、集合的に作動可能であっても、個別に作動可能であってもよいことを理解されたい。別の例では、車椅子アセンブリ１００は、（例えば、図２に示す動力アセンブリ２０６を使用して）電池充電レベル及び電池使用率を監視するように構成されてもよい。電池使用率が、電池を再び充電する前に電池充電レベルを特定のレベルより低くする可能性があると判定された場合、補助ブレース１８４ｂ、１８４ｃは、車椅子アセンブリ１００のバランスが直立位置の車椅子アセンブリの状態に維持されるように、展開されてもよい。

図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、車椅子アセンブリ１００の二足歩行構成が示されている。二足歩行構成では、車椅子アセンブリ１００は、２つの脚モジュール１０６のみでバランスをとってもよい。図９Ａ及び図９Ｂに示す特定の実施形態には、左側脚モジュール１０６ａ及び右側脚モジュール１０６ｃが含まれる。図示のように、左側脚モジュール１０６ａは、股関節１３０ａから延びてもよい。第２の車輪１２４ａは、障害物４００の上に延びてもよいのに対し、右側脚モジュール１０６ｃは、車椅子アセンブリ１００のバランスを保ちながら、支持面４０４と接触した状態を維持してもよい。左側脚モジュール１０６ａは、股関節１３０ａ及び／又は膝関節１１６ａにて曲がって、第２の車輪１２４ａを障害物４００の上に動かしてもよい。左側脚モジュール１０６ａが作動し、第２の車輪１２４ａが地面から持ち上げられると、右側脚モジュール１０６ｃは、１つの接触点（即ち、右側の第２の車輪１２４ｃ）のみで車椅子アセンブリ１００を直立させてバランスをとり続けてもよい。左側脚モジュール１０６ａが障害物上で支持された時点で、車椅子アセンブリ１００の重量は、左側および右側脚モジュール１０６ａ、１０６ｃの両方から左側脚モジュール１０６ａのみに移行してもよく、その結果、車椅子アセンブリ１００及び右側脚モジュール１０６ｃは、車椅子アセンブリ１００が左側脚モジュール１０６ａのみによって支持されている間、障害物を登ってもよい。

図１０Ａ～図１０Ｃを参照すると、別のタイプの動きが示されている。
図１０Ａ～図１０Ｃは、障害物４００を横断するために運動シーケンスを継続する車椅子アセンブリ１００を示す。図１０Ｂでは、中央脚モジュール１０６ｂは、中央の第２の車輪１２４ｂを障害物４００の上に持ち上げるように作動する。車椅子アセンブリ１００は障害物４００を登り、登るにつれて、中央脚モジュール１０６ｂは、車椅子アセンブリ１００の後ろで後方に延びて、支持面４０４との接触を維持する。右側脚モジュール１０６ｃ（及び／又は図示しない左側脚モジュール）は、障害物４００を登ってもよく、中央脚モジュール１０６ｂは、車椅子アセンブリ１００を支持して、車椅子アセンブリ１００が障害物４００を横切るときに直立位置に維持してもよい。

ここで、車椅子アセンブリは、車椅子アセンブリを支持し、同アセンブリに動力を供給する少なくとも１つの脚モジュールを備えるモジュール式動力基盤を備えてもよいことを理解されたい。脚モジュールは、車椅子アセンブリに選択的に取り付け可能であり、車椅子の外部の１つ又は複数のシステム及び／又はアセンブリでの使用に適合可能であってもよい。脚モジュールは、少なくとも１つの従動輪と、従動輪を駆動するように構成された電気モータとを備えてもよい。従動輪は、車椅子アセンブリ及び車椅子の外部のシステム及び／又はアセンブリに動力を供給するために使用されてもよい。脚モジュールの１つ又は複数の部分が、車椅子アセンブリの座席部分に対して関節運動して、座席部分を選択的に位置決めしたり、及び／又は車椅子アセンブリの経路内の環境障害物を乗り越えたりしてもよい。このため、脚モジュールは、車椅子アセンブリ及び関連システムの汎用性、使いやすさ及び適用性を向上させる。

「実質的に」及び「約」という用語は、任意の定量的比較、値、測定、あるいは他の表現に起因し得る固有の不確実性の程度を表すために本明細書で使用され得ることに留意されたい。このような用語はこのほか、問題の主題の基本的な機能に変化をもたらすことなく、定量的表現が記載された参照から変化し得る程度を表すために本明細書で利用される。

本明細書では特定の実施形態が例示され説明されているが、特許請求される主題の精神及び範囲から逸脱することなく、他のさまざまな変更及び修正を施し得ることを理解されたい。さらに、特許請求される主題のさまざまな態様が本明細書に記載されているが、そのような態様を組み合わせて利用する必要はない。このため、添付の特許請求の範囲は、請求項の主題の範囲内にあるそのようなあらゆる変更及び修正を網羅することが意図されている。

Claims (21)

1. 車椅子用のモジュール式動力基盤であって、前記モジュール式動力基盤は、
   ２以上の脚モジュールであって、脚モジュールのそれぞれは、
   遠位端と近位端とを具備する上部脚部であって、前記近位端は、車椅子の座席部分に取り外し可能かつ回転可能に結合されるように構成される、上部脚部と、
   第１の端部と第２の端部とを有する下部脚部であって、前記下部脚部の前記第１の端部は、前記上部脚部の前記遠位端に回転可能に結合される、下部脚部と、
   前記上部脚部の前記遠位端と前記下部脚部の前記第１の端部とに回転可能に結合された第１の車輪と、
   前記下部脚部の前記第２の端部に回転可能に結合された第２の車輪と、
   脚モジュールの動きを制御するように動作可能な制御ユニットを具備する独立した制御及び動力システムと、を具備する、２以上の脚モジュールを具備する、モジュール式動力基盤。
2. それぞれの脚モジュールの前記独立した制御及び動力システムは、
   前記制御ユニットに通信可能に結合され、前記車椅子の前記座席部分に対して前記上部脚部を関節運動させるように構成された上部脚アクチュエータと、
   前記制御ユニットに通信可能に結合され、前記上部脚部に対して前記下部脚部を関節運動させるように構成された下部脚アクチュエータと、を具備する、請求項１に記載のモジュール式動力基盤。
3. それぞれの脚モジュールの前記独立した制御及び動力システムは、環境条件及びそれぞれの脚モジュールの姿勢のうちの少なくとも１つを示す信号を出力するように構成された１つ又は複数のセンサを具備するセンサユニットをさらに具備する、請求項２に記載のモジュール式動力基盤。
4. 前記制御ユニットは、前記センサユニットから受信された前記信号に基づいてそれぞれの脚モジュールの前記姿勢を調整する、請求項３に記載のモジュール式動力基盤。
5. 前記第１の車輪及び前記第２の車輪のうちの少なくとも１つが、前記車椅子を直立位置に維持するために伸縮するように構成された補助ブレースを備える、請求項１に記載のモジュール式動力基盤。
6. それぞれの脚モジュールは、前記車椅子との接続とは独立した前記独立した制御および動力システムを介して動作可能である、請求項１に記載のモジュール式動力基盤。
7. それぞれの脚モジュールは、前記車椅子の外部の１以上のシステムまたはアセンブリに取り付けられて動力を供給するように構成される、請求項１に記載のモジュール式動力基盤。
8. 独立した制御および動力システムのそれぞれは、前記独立した制御および電源システムを１以上の外部システムに通信可能に結合するように構成されたネットワークインターフェースハードウェアをさらに備える、請求項１に記載のモジュール式動力基盤。
9. 脚モジュールのそれぞれは、前記脚モジュールが車椅子から切り離されたときに前記脚モジュールに電力を供給するように構成された電池をさらに備える、請求項１に記載のモジュール式動力基盤。
10. 車椅子アセンブリであって、
    座席部分と、
    前記座席部分に取り外し可能に結合された２以上の脚モジュールであって、前記脚モジュールのそれぞれは、
    遠位端と近位端とを具備する上部脚部であって、前記近位端は、前記座席部分に取り外し可能かつ回転可能に結合されるように構成される、上部脚部と、
    第１の端部と第２の端部とを有する下部脚部であって、前記下部脚部の前記第１の端部は、前記上部脚部の前記遠位端に回転可能に結合される、下部脚部と、
    前記上部脚部の前記遠位端と前記下部脚部の前記第１の端部とに回転可能に結合された第１の車輪と、
    前記下部脚部の前記第２の端部に回転可能に結合された第２の車輪と、
    脚モジュールの動きを制御するように動作可能な制御ユニットを具備する独立した制御及び動力システムと、を具備する、２以上の脚モジュールと、を具備する、車椅子アセンブリ。
11. それぞれの脚モジュールの前記独立した制御及び動力システムは、
    前記制御ユニットに通信可能に結合され、前記座席部分に対して前記上部脚部を関節運動させるように構成された上部脚アクチュエータと、
    前記制御ユニットに通信可能に結合され、前記上部脚部に対して前記下部脚部を関節運動させるように構成された下部脚アクチュエータと、を具備する、請求項１０に記載の車椅子アセンブリ。
12. それぞれの脚モジュールの前記独立した制御及び動力システムは、環境条件又はそれぞれの脚モジュールの姿勢のうちの少なくとも１つを示す信号を出力するように構成された１つ又は複数のセンサを具備するセンサユニットをさらに具備する、請求項１１に記載の車椅子アセンブリ。
13. 前記制御ユニットは、前記センサユニットから受信された前記信号に基づいてそれぞれの脚モジュールの前記姿勢を調整する、請求項１２に記載の車椅子アセンブリ。
14. 前記第１の車輪及び前記第２の車輪のうちの少なくとも１つが電動化され、前記制御ユニットによって制御可能である、請求項１１に記載の車椅子アセンブリ。
15. 前記座席部分の底面に結合され、それぞれの脚モジュールに結合された１つ又は複数の枠部材をさらに具備する、請求項１０に記載の車椅子アセンブリ。
16. 座席部分と、
    前記座席部分に取り外し可能に結合された第１の脚モジュールと、
    前記座席部分に取り外し可能に結合された第２の脚モジュールと、を具備する車椅子アセンブリであって、
    前記第１の脚モジュール及び前記第２の脚モジュールのそれぞれは、
    遠位端と近位端とを具備する上部脚部であって、前記近位端は、前記座席部分に取り外し可能かつ回転可能に結合するように構成される、上部脚部と、
    第１の端部と第２の端部とを有する下部脚部であって、前記下部脚部の前記第１の端部は、前記上部脚部の前記遠位端に回転可能に結合される、下部脚部と、
    前記上部脚部の前記遠位端と前記下部脚部の前記第１の端部とに回転可能に結合された第１の車輪と、
    前記下部脚部の前記第２の端部に回転可能に結合された第２の車輪と、
    脚モジュールの動きを制御するように動作可能な制御ユニットを具備する独立した制御及び動力システムと、を具備する、車椅子アセンブリ。
17. 前記第１の脚モジュール及び前記第２の脚モジュールのそれぞれの前記独立した制御及び動力システムは、
    前記制御ユニットに通信可能に結合され、前記座席部分に対して前記上部脚部を関節運動させるように構成された上部脚アクチュエータと、
    前記制御ユニットに通信可能に結合され、前記上部脚部に対して前記下部脚部を関節運動させるように構成された下部脚アクチュエータと、を具備する、請求項１６に記載の車椅子アセンブリ。
18. 前記第１の脚モジュール及び前記第２の脚モジュールのそれぞれの前記独立した制御及び動力システムは、環境条件又は前記第１の脚モジュール及び前記第２の脚モジュールのうちの少なくとも１つの姿勢のうちの少なくとも１つを示す信号を出力するように構成された１つ又は複数のセンサを具備するセンサユニットをさらに具備する、請求項１７に記載の車椅子アセンブリ。
19. 前記制御ユニットは、前記センサユニットからの前記信号に基づいて、前記第１の脚モジュール及び前記第２の脚モジュールの前記姿勢を調整する、請求項１８に記載の車椅子アセンブリ。
20. 前記第１の脚モジュール及び前記第２の脚モジュールのうちの少なくとも１つの前記第１の車輪及び前記第２の車輪のうちの少なくとも１つが、電動化され、前記制御ユニットによって制御可能である、請求項１７に記載の車椅子アセンブリ。
21. 前記座席部分の底面に結合され、前記第１の脚モジュールに結合された第１の枠部材と、
    前記座席部分の前記底面に結合され、前記第２の脚モジュールに結合された第２の枠部材と、をさらに具備する、請求項２０に記載の車椅子アセンブリ。

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