KR20130096631A - 인공기관 또는 정형기구의 토크 제어 - Google Patents

인공기관 또는 정형기구의 토크 제어 Download PDF

Info

Publication number
KR20130096631A
KR20130096631A KR1020127028993A KR20127028993A KR20130096631A KR 20130096631 A KR20130096631 A KR 20130096631A KR 1020127028993 A KR1020127028993 A KR 1020127028993A KR 20127028993 A KR20127028993 A KR 20127028993A KR 20130096631 A KR20130096631 A KR 20130096631A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
torque
motor
foot
sensor
ankle
Prior art date
Application number
KR1020127028993A
Other languages
English (en)
Inventor
휴 엠. 헤르
리차드 제이. 카슬러
지수 한
크리스 반하트
게리 기르존
데이비드 갈로우
Original Assignee
아이워크, 아이엔씨.
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 아이워크, 아이엔씨. filed Critical 아이워크, 아이엔씨.
Publication of KR20130096631A publication Critical patent/KR20130096631A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68—Operating or control means
    • A61F2/70—Operating or control means electrical
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/60—Artificial legs or feet or parts thereof
    • A61F2/66—Feet; Ankle joints
    • A61F2/6607—Ankle joints
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68—Operating or control means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68—Operating or control means
    • A61F2/74—Operating or control means fluid, i.e. hydraulic or pneumatic
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F5/0127—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations for the feet
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2002/5003—Prostheses not implantable in the body having damping means, e.g. shock absorbers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2002/5007—Prostheses not implantable in the body having elastic means different from springs, e.g. including an elastomeric insert
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2002/5016—Prostheses not implantable in the body adjustable
    • A61F2002/5018—Prostheses not implantable in the body adjustable for adjusting angular orientation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2002/5016—Prostheses not implantable in the body adjustable
    • A61F2002/503—Prostheses not implantable in the body adjustable for adjusting elasticity, flexibility, spring rate or mechanical tension
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2002/5016—Prostheses not implantable in the body adjustable
    • A61F2002/5033—Prostheses not implantable in the body adjustable for adjusting damping
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/60—Artificial legs or feet or parts thereof
    • A61F2002/607—Lower legs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/60—Artificial legs or feet or parts thereof
    • A61F2/66—Feet; Ankle joints
    • A61F2002/6614—Feet
    • A61F2002/6657—Feet having a plate-like or strip-like spring element, e.g. an energy-storing cantilever spring keel
    • A61F2002/6685—S-shaped
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68—Operating or control means
    • A61F2/70—Operating or control means electrical
    • A61F2002/701—Operating or control means electrical operated by electrically controlled means, e.g. solenoids or torque motors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68—Operating or control means
    • A61F2/70—Operating or control means electrical
    • A61F2002/704—Operating or control means electrical computer-controlled, e.g. robotic control
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/76—Means for assembling, fitting or testing prostheses, e.g. for measuring or balancing, e.g. alignment means
    • A61F2002/7615—Measuring means
    • A61F2002/7625—Measuring means for measuring angular position
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/76—Means for assembling, fitting or testing prostheses, e.g. for measuring or balancing, e.g. alignment means
    • A61F2002/7615—Measuring means
    • A61F2002/763—Measuring means for measuring spatial position, e.g. global positioning system [GPS]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/76—Means for assembling, fitting or testing prostheses, e.g. for measuring or balancing, e.g. alignment means
    • A61F2002/7615—Measuring means
    • A61F2002/7635—Measuring means for measuring force, pressure or mechanical tension
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/76—Means for assembling, fitting or testing prostheses, e.g. for measuring or balancing, e.g. alignment means
    • A61F2002/7615—Measuring means
    • A61F2002/7645—Measuring means for measuring torque, e.g. hinge or turning moment, moment of force
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/76—Means for assembling, fitting or testing prostheses, e.g. for measuring or balancing, e.g. alignment means
    • A61F2002/7695—Means for testing non-implantable prostheses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F2005/0132—Additional features of the articulation
    • A61F2005/0155—Additional features of the articulation with actuating means

Abstract

인공기관 또는 정형기구 발목/발의 일부 실시예들에서는, 곧 있을 걸음걸이 동안 걷기 속도가 어떤지를 예측한다. 예측된 걷기 속도가 느리면, 장치의 특성을 변경하여 그 보행 동안 수행되는 순수 일이 (예측된 걷기 속다가 빠른 경우에 비해) 적게 된다. 이는 걷기 속도를 예측할 수 있는 하나의 센서, 및 발목 토크를 결정할 수 있는 제2 센서(66)를 이용하여 구현될 수 있다. 제어기(68)는 그러한 센서들로부터 입력을 수신하고, 느린 걷기 속도에 대한 토크가 빠른 걷기 속도에 대한 토크보다 작도록 모터의 토크를 제어한다. 이는 보행 사이클에 걸쳐 액추에이터에 의해 수행되는 일 및 보행 사이클 동안 전달되는 피크 액추에이터 파워를 저감한다. 일부 실시예들에서, 직렬 탄성 요소(58)는 발목을 구동할 수 있는 모터(56)에 직렬 접속되고, 적어도 하나의 센서에는 직렬 탄성 요소의 편향이 결정될 수 있게 하는 출력이 제공된다. 제어기는 그 출력에 기초하여 소망하는 토크를 결정하고, 결정한 소망하는 토크에 기초하여 모터의 토크를 제어한다.

Description

인공기관 또는 정형기구의 토크 제어{CONTROLLING TORQUE IN A PROSTHESIS OR ORTHOSIS}
본 출원은, 2010년 4월 5일에 가출원한 미국 가출원번호 제61/320,991호, 2010년 12월 14일에 가출원한 미국 가출원번호 제61/422,873호, 및 2011년 1월 12일에 가출원한 미국 가출원번호 제61,432,083호의 이점을 주장하며, 이들 각각은 본 명세서에 참고로 원용된다.
미국 특허출원 공개번호 제2010/0174384("'384 출원") 및 제2006/0249315호의 각각은, 본 명세서에 참고로 원용되며, 도 1에 도시한 바와 같이, 걷기에 대한 보행 사이클이 5개의 페이즈, 즉, 피제어 발바닥 굽힘(controlled plantarflexion), 피제어 발등 굽힘(controlled dorsiflexion; CD), 운동형 발바닥 굽힘(powered plantarflexion; PP), 초기 유각(early swing), 및 말기 유각(late swing)으로 나누어질 수 있음을 개시하고 있다.
또한, '384 출원은, 직렬 탄성 요소(SEE) 모터 토크와 발목 토크 간의 비선형 포지티브 피드백을 통해 PP 동안 반사 토크 생성을 달성하는 하지 인공기관 및 정형기구 시스템들의 다수의 실시예들을 개시한다. 더 구체적으로, 반사 작용은 CD 동안 비선형 스프링처럼 PP 동안 토크 소스처럼 거동하는 것을 수반한다. 이러한 반사 작용은 이하의 식을 이용하여 모터를 구동함으로써 구현될 수 있다.
Figure pct00001
여기서, pff는 빠른 걷기 속도를 위해 조정된 파워 제어 이득이고, normalized_Torque는 토크(Γ0)(사용자의 체중에 크게 관련됨)에 의해 정규화된 발목 토크(ΓA)이고, n은 멱 지수이며, 통상적으로 평지 걷기에 대하여 3 내지 5의 범위에 있다. pff는 단위 N-m을 갖고, pff의 값은 빠른 걷기 동안 토크 반사의 레벨의 크기를 제어한다는 점에 주목한다. 일단 소망하는 모터 토크가 결정되면, 구동 전류는 Motor Current = Motor Torque / kt라는 식에 기초하여 계산될 수 있으며, 여기서 kt는 모터 토크 상수이다. 수학식 1을 이용함으로써 양호한 결과를 제공하게 되지만, 후술하는 제어 방안에 의해 제공되는 결과는 상당히 더 양호하다.
본 발명의 일 양태는 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치에 관한 것이다. 이 장치는, 정강이 부재 및 정강이 부재에 대하여 걷기를 지원하도록 동작가능하게 구성된 발 부재 - 발 부재는 정강이 부재에 대하여 발바닥 굽힘 및 발등 굽힘이 가능함 - 를 포함한다. 모터는 발 부재를 정강이 부재에 대하여 발바닥 굽힘을 행하도록 구성되고, 직렬 탄성 요소는 (a) 모터와 정강이 부재 및 (b) 모터와 발 부재 중 적어도 하나 사이에 접속된다. 곧 있을 걸음걸이의 속도가 예측될 수 있게 하는 출력을 갖는 적어도 하나의 제1 센서, 및 발목 토크가 결정될 수 있게 하는 출력을 갖는 적어도 하나의 제2 센서가 존재한다. 또한, 장치는, 느린 걷기 속도에 대한 모터의 토크가 빠른 걷기 속도에 대한 모터의 토크보다 작도록 적어도 하나의 제1 센서와 적어도 하나의 제2 센서의 출력에 기초하여 모터의 토크를 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다.
본 발명의 다른 일 양태는 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치의 특성을 수정하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 곧 있을 걸음걸이 동안 걷기 속도가 얼마인지를 예측하는 단계와, 예측된 걷기 속도가 느린 경우의 상황에서 곧 있을 걸음걸이 동안 장치의 특성을 수정하는 단계를 포함한다. 특성을 수정함으로써, 예측된 걷기 속도가 빠른 경우에 수행되는 비보존 일(non-conservative work)에 비해 곧 있을 걸음걸이 동안 수행되는 순(net) 비보존 일이 저감된다.
본 발명의 또 다른 일 양태는 장치에 관한 것으로서, 이 장치는, 근위 부재(proximal member)와, 조인트에 의해 근위 부재에 대하여 동작가능하게 접속되어 근위 부재와의 각도가 가변될 수 있는 원위 부재(distal member)를 포함한다. 모터는 근위 부재와 원위 부재 간의 상기 각도를 가변하도록 구성되고, 직렬 탄성 요소는 (a) 모터와 근위 부재 및 (b) 모터와 원위 부재 중 적어도 하나 간에 접속된다. 곧 있을 걸음걸이의 걷기 속도가 예측될 수 있게 하는 출력을 갖는 적어도 하나의 제1 센서와, 조인트 토크가 결정될 수 있게 하는 출력을 갖는 적어도 하나의 제2 센서가 존재한다. 장치는, 또한, 느린 걷기 속도에 대한 모터의 토크가 빠른 걷기 속도에 대한 모터의 토크보다 작도록 적어도 하나의 제1 센서와 적어도 하나의 제2 센서의 출력에 기초하여 모터의 토크를 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 양태는 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치에 관한 것으로서, 이 장치는, 정강이 부재와, 걷기를 지지하도록 정강이 부재에 대하여 동작가능하게 구성된 발 부재 - 발 부재는 정강이 부재에 대하여 발바닥 굽힘과 발등 굽힘이 가능함 - 를 포함한다. 모터는 발 부재를 정강이 부재에 대하여 발바닥 굽힘을 행하도록 구성되고, 직렬 탄성 요소는 (a) 모터와 정강이 부재 및 (b) 모터와 발 부재 중 적어도 하나 사이에 접속된다. 또한, 장치는, 직렬 탄성 요소의 편향이 결정될 수 있게 하는 출력을 갖는 적어도 하나의 센서와, 그 출력에 기초하여 소망하는 토크를 결정하고 결정된 소망하는 토크에 기초하여 모터의 토크를 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 양태는, 정강이 부재에 대하여 발 부재를 발바닥 굽힘하도록 구성된 모터 및 모터에 직렬 접속된 직렬 탄성 요소와 함께 발 부재와 정강이 부재를 갖는 발목-발 인공기관 또는 정형기관을 제어하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 모터의 위치를 감지하는 단계와, 감지하는 단계에서 모터가 감지된 위치에 있는 동안 직렬 탄성 요소의 편향을 결정하는 단계와, 감지하는 단계에서 감지된 모터의 위치 및 결정하는 단계에서 결정된 편향에 기초하여 모터의 토크를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 양태는, 근위 부재와, 근위 부재와의 각도가 가변될 수 있도록 근위 부재에 대하여 동작가능하게 구성된 원위 부재와, 근위 부재와 원위 부재 간의 각도를 가변하도록 구성된 모터를 포함하는 장치에 관한 것이다. 직렬 탄성 요소는, (a) 모터와 근위 부재 및 (b) 모터와 원위 부재 중 적어도 하나 사이에 접속되고, 적어도 하나의 센서는 직렬 탄성 요소의 편향이 결정될 수 있게 하는 출력을 갖는다. 또한, 장치는, 출력에 기초하여 소망하는 토크를 결정하고 결정된 소망하는 토크에 기초하여 모터의 토크를 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다.
도 1은 평지 걷기시 사용자의 보행 사이클의 페이즈를 도시하는 개략적인 도이다.
도 2a는 건강한 사람의 발목에 대한 순 비보존 일 대 걷기 속도의 통계 범위를 도시한다.
도 2b는 건강한 사람의 발목에 대한 피크 파워 대 걷기 속도의 통계 범위를 도시한다.
도 2c는 두 개의 서로 다른 식을 이용하여 모터를 제어하는 경우 순 비보존 일 대 걷기 속도를 도시한다.
도 2d는 두 개의 서로 다른 식을 이용하여 모터를 제어하는 경우 피크 파워 대 걷기 속도를 도시한다.
도 3a는 곧 있을 걸음걸이의 걷기 속도와 정강이 각속도 간의 관계를 도시한다.
도 3b는 도 3a에서 어떤 정강이 각속도가 사용되는지를 도시한다.
도 4a는 모터를 제어하는 데 사용하기 위한 하나의 적절한 이득 함수를 도시한다.
도 4b는 다른 적절한 이득 함수를 도시한다.
도 5a는 토크 감지에 의존하는 일 실시예의 블록도이다.
도 5b는 도 5a의 실시예에 대한 기계적 구성을 도시한다.
도 6a는 편향 및 토크 대 편향 특성에 의존하는 일 실시예의 블록도이다.
도 6b는 도 6a의 실시예에 대한 기계적 구성을 도시한다.
도 6c는 도 6b의 구성의 단면도를 도시한다.
도 7은 토크 대 편향 특성을 측정하기 위한 시험 고정물을 도시한다.
도 8a는 스프링 레이트가 결정될 수 있는 그래프이다.
도 8b는 시간 경과에 따른 토크 성분의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 9는 직렬 탄성 요소에 대한 토크 대 편향 특성을 도시한다.
도 10은 온전한 발목의 자세-페이즈 토크-각도 응답에 대한 Γ-θ 플롯이다.
건강한 사람에 있어서는, 발목-발은, 정상적으로, 신체가 신진대사 효율로 보통 걸음을 달성할 필요가 있는, 각 걸음에 대한 양의 순 일(positive net-work) 및 피크 파워를 생성한다. 보행 자세 동안 발목의 순 일 및 피크 파워는 걷기 속도에 크게 관련되어 있다. 도 2a와 도 2b는 이러한 관계를 도시한다. 더 구체적으로, 도 2a는, 선들(11, 12) 사이에 있는, 순 비보존 일 대 걷기 속도의 통계 범위(+1 시그마 경계)를 도시한다. 도 2b는 걷기 속도 대 피크 파워의 추정 통계 범위(+1 시그마 경계)를 선들(16, 17)로서 도시한다. 도 2b는, 또한, 선들(16, 17) 사이에 있는, (연구에서 측정된) 걷기 속도 대 피크 파워의 평균값을 선(18)으로서 도시한다.
도 2c에서 별로 표시된 데이터 점은, 전술한 수학식 1을 사용하여 모터 전류를 제어하는 경우의 순 비보존 일 대 걷기 속도를 도시한다. 발목 각도 대 발목-토크의 한 사이클에 걸쳐 루프 영역(예를 들어, 도 10에서 알 수 있듯이, 점(1)에서 시작하여 점들(2, 3, 4)을 순서대로 통과하여 점(1)으로 복귀함)을 계산함으로써 순 비보존 일을 결정할 수 있다는 점에 주목한다. 순 비보존 일은 온전한 발목에 대하여 선들(11, 12)에 의해 경계 지어진 통계 범위보다 높고, 그 범위로부터의 편차는 빠른 걷기 속도에서보다 느린 걷기 속도에서 크다는 점을 알 수 있다. 마찬가지로, 도 2d에서 별들로 표시한 데이터 점들은, 전술한 수학식 1을 이용하여 모터 전류를 제어하는 경우의 걷기 속도 대 피크 파워를 도시한다. 피크 파워는 온전한 발목에 대하여 평균값 선(18)보다 높다는 것을 알 수 있다. 순 일도 높으며, 소모되어, 추가 열이 야기되며 배터리 수명이 저감된다.
걷기 속도의 넓은 범위에 걸친 일반적인 걷기에 대한 인간의 발목-발 생체역학을 더욱 구체적으로 흉내 내기 위해, '384 출원에서 개시된 실시예들은, 도 2b의 평균선(18)과 도 2a의 선들(11, 12)에 의해 경계 지어진 통계 범위에 더욱 근접하게 일치하는 걸음마다의 순 일과 피크 파워를 전달하도록 본 명세서에서 개시된 파워 제어 방안을 이용함으로써, 수정될 수 있다. 이 방안에서는, 곧 있을 걸음걸이에 대한 걷기 속도를 예측하고, 예측된 걷기 속도를 이용하여 곧 있을 걸음걸이에 대한 (파워 제어 이득의 설정을 포함하는) 발목 제어 파라미터들을 설정한다.
곧 있을 걸음걸이의 걷기 속도를 예측하는 한 방식은 도 3a에 도시한 관계에 기초한 정강이(피치) 각속도(ωx)에 기초한다. 이러한 두 개의 속도는, 자세 페이즈에서의 피크 각속도가 곧 있을 걸음걸이의 걷기 속도의 뛰어난 예측으로서 기능하는 것처럼 크게 선형 상관된다. 걷기 속도와 정강이 각속도 간의 상관은 자세 및 유각 페이즈 동안 다양한 시간대에 존재하지만, 걷기 속도 추정값과 걷기 속도 추정값이 적용될 때 간의 지연을 최소화하는 것이 바람직하다. 이를 달성하는 한 방식은, 반사가 시작되기 직전에 피제어 발등 굽힘(controlled dorsiflexion)의 시작 즉시(즉, 발바닥 접지시) 정강이 각속도를 샘플링하는 것이다. 이렇게 저감된 지연은, 예를 들어 사용자가 정지하고 있는 등의 소정의 상황에 반사(reflex)가 적용되지 않음을 보장한다. 반면에, (예를 들어, 이전의 발가락 떼기(toe-off)에서의 정강이 각속도로부터 추정된 걷기 속도에 의해) 진부한 걷기 속도 예측이 사용되면, 그러한 추정은 (예를 들어, 사용자가 갑자기 정지하려는 상황에서) 무효로 될 수 있다.
정강이 각속도는, 관성 측정 유닛(IMU) 또는 각속도 센서(ARS) 등의 임의의 적절한 수단에 의해 측정될 수 있다. IMU 또는 ARS는, 도 3B에 도시한 바와 같이 정강이 각속도가 측정될 수 있도록 소켓에 단단하게 접속된 인공기관 또는 정형기관의 상부에 배치될 수 있다. 대체 실시예에서, IMU 또는 ARS는 발 구조 상에 장착될 수 있다. 적절한 각속도 센서의 일례가 Invensense IDG-300이다. 바람직한 일 실시예에서, IMU는 Analog Devices ADXRS610 등의 세 개의 직교 정렬 각속도 센서 및 Freescale MMA7360L 등의 세 개의 직교 정렬 가속도계로 이루어질 수 있다.
각속도 센서 기술을 이용하는 이점은, 반사 제어를 호출하기 직전에 각속도의 순간 측정값을 제공한다는 것이다. 더욱 구체적으로, 자세 페이즈의 최대 각속도를 계산 및 이용하여 걸음걸이의 피제어 발등 굽힘(controlled dorsiflexion) 페이즈 및 운동형 발바닥 굽힘(powered plantar flexion) 페이즈 동안 반사 토크 응답을 조절할 수 있다. 이 반사는, 일반적인 걷기를 위한 인간의 발목-발 필요성을 충족하는, 순 일 및 피크 파워를 생성하는 데 크게 기여한다.
반사 토크 생성은, 이하의 식을 이용하여 모터를 제어함으로써, 직렬 탄성 요소(series elastic element; SEE) 모터 토크와 발목 토크 간의 비선형 포지티브 피드백을 통해 달성된다.
Figure pct00002
여기서, Kv(ωx)는 최대 각속도에 관한 파워 제어 이득 함수이고, 그 일례가 도 4a에 도시되어 있으며, pff는 빠른 걷기 속도에 대한 파워 제어 이득이고, normalized_Torque는 (사용자의 체중에 크게 관련된) 토크(Γ0)에 의해 정규화된 발목 토크(ΓA)이고, n은 통상적으로 평지 걷기에 대하여 3 내지 5의 범위에 있는 멱 지수이다. 이는, 느린 걷기 속도에 대응하는 느린 각속도에 대한 모터 토크를 저감하도록 선택되는 이득 함수(Kv(ωx))로 식의 우변을 승산한 점을 제외하고는 전술한 수학식 1과 마찬가지이다. 소망하는(desired) 모터 토크를 모터 구동 전류로 변환하기 위한 동반 식이 본 명세서에서 설명하는 모든 실시예들에 대하여 동일하다는 점에 주목한다(즉, Motor Current = Motor Torque / kt, 여기서 kt는 모터 토크 상수임).
한 가지 적절한 이득 함수(Kv(ωx))는 도 4a에 도시되어 있으며, 각속도가 0인 경우 0에서 시작하여 빠른 걷기 속도에 대응하는 각속도(ωTH)로 1까지 선형 증가한다. 그 임계 각속도(ωTH)를 넘게 되면, 이득 함수(Kv(ωx))는 1로 유지된다. 임계값(ωTH)에 대한 적절한 설정은 빠른 걷기 속도에 대응하는 각속도(예를 들어, 초당 1.5 내지 1.75미터인 걷기 속도에 대응하는 각속도)이다. 일부 실시예들에서, 임계점은 기공사(prosthetist)에 의해 설정가능할 수 있으며, 바람직하게는 소정의 법적 범위로(예를 들어, 초당 1.25 내지 2미터인 걷기 속도에 대응하는 각속도로) 한정될 수 있다. 다른 실시예들에서는, 최종 사용자가 이용가능하도록 법적 범위 내의 설정점(ωTH) 조절을 준비할 수 있다.
수학식 2의 우변을 Kv(ωx)로 승산함으로써, 느린 걷기 속도에 대한 저 전류에 의해 모터가 구동된다. 이에 따라, (수학식 1을 사용하는 경우에 비해) 느린 걷기 속도에서의 토크가 저감될 것이다. 이러한 방안을 이용하여 인공기관 또는 정형기구 발목을 제어하는 경우, 보행의 바닥 접지 부분 동안, 토크가 초기에 제로로 된다. 발목 토크(ΓA)는 피제어 발등 굽힘 페이즈의 종료시 증가하기 시작한다. ΓA의 상승에 응답하여, 제어기는 수학식 2에 기초하여 모터를 구동하며, 이는 포지티브 피드백 반사 응답에 있어서 토크를 더 증가시킨다. 이러한 포지티브 피드백은, 낮은 발이 지면으로부터 발을 떼 올리기 시작함에 따라 발가락 떼기 전까지 계속된다. 이때, 포지티브 피드백은 감소되어, 토크가 떨어지기 시작한다. 포지티브 피드백은 발가락 떼기 시 해소되며, 그 이유는 그때에는 밀 대상이 없기 때이며, 이는 토크를 급격하게 떨어지게 한다. 또한, 반사 적용을 제어하는 상태 머신은 또한 위치 제어가 이용되는 유각 페이즈로 천이된다. 상태 머신의 동작은, 본 명세서에 참고로 원용되는 '384 출원에 개시되어 있다는 점에 주목한다.
수학식 2의 속도 기반 파워 제어 방법은 iWalk™ Powerfoot™ BiOM™ 인공기관 발목/발에 대하여 구현 및 시험되었다. 수학식 2를 이용하여 모터를 제어하는 경우, 순 비보존 일 대 걷기 속도는 도 2c에 원형 데이터 점들에 의해 도시되어 있다. 도 2c의 (전술한) 별 데이터 점들과 원형 데이터 점들 간의 비교는, 순 비보존 일이 수학식 2를 사용하는 경우 선들(11, 12)에 의해 경계 지어진 통계 범위에 더 가깝다는 것을 나타낸다. 마찬가지로, 도 2d의 원형 데이터 점들은, 전술한 수학식 2를 사용하여 모터 전류를 제어하는 경우의 피크 파워 대 걷기 속도를 나타낸다. 수학식 2를 사용하는 경우의 피크 파워는 수학식 1을 이용하는 경우보다 (도 2d에서 별 데이터 점들로 표시한) 평균값 선(18)에 훨씬 더 가깝다는 것을 알 수 있다. 이 실험 결과는 체중이 240lb이고 정강이 길이가 53cm인 환자로부터 얻었다. 걷기 속도는 IMU 시스템을 사용하여 측정되었으며, 그 범위는 0.8m/s 내지 1.5m/s이었다. 시스템은, 사용자들이 자신들의 걷기 속도를 랜덤하게 변경한 경우 파워의 매끄러운 천이를 제공하였다.
대체 실시예들에서는, 도 4a에 도시한 램프(ramp) 대신에, 다른 형상의 이득 함수를 사용할 수 있다. 바람직하게, 이러한 모든 함수들은 ωx = 0인 경우 0에서 시작되며, 1에서 종료되고, 단조 증가한다. 이득 함수에 대한 적절한 형상의 예로는, (a) 사인 곡선의 제1 사분면과 닮은 형상, 또는 (b) (0에서 시작되고 1에서 종료되도록 스케일링 및 오프셋된) 코사인 곡선의 제3 및 제4 사분면과 닮은 형상이 있다. 매끄러운 형상 및 급격히 변하는 형상을 비롯하여 다른 천이 형상도 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 4b에 도시한 곡선은 (교실 등의 소정의 상황에서 적절한) 느린 걷기 속도에 대하여 파워를 낮게 유지하도록 기능하며, 그 속도가 임계값(ωTH2)을 초과하는 경우에만 파워를 증가시킨다. 선택 사항으로, 이득 함수는, 또한, 걷거나 뒤로 뛸 때 반사 응답을 제어하도록 네거티브 속도에 대하여 동작할 수 있다. 이러한 이유로, 네거티브 속도가 도 4b에 도시되어 있다. 필요하다면, 네거티브 속도에 대한 최대 이득은, 뒷걸음칠 때 작은 파워 부스트를 제공하도록 1보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서, 이득 함수는, 또한, 옆걸음칠 때나 옆으로 깡충깡충 뛸 때 속도 함수로 될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 사용자 인터페이스를 제공하여, 바람직하게는, 소정의 법적 범위(예를 들어, 2 내지 7) 내에 한정된 수학식 2의 n 값에 대하여 인공기관 제어를 제공할 수 있다. 3 내지 5의 설정 점들이 바람직한 것으로 밝혀졌다. 정규화된 토크는 Γ0에 의해 정규화된 ΓA이므로, n이 큰 경우(예를 들어, 약 5), 전류는 ΓA가 Γ0에 가까워질 때까지 상승하지 않는다. 이는 포지티브 피드백의 개시를 (시간에 있어서) 지연시킨다. 역으로, n이 작은 경우(예를 들어, 약 3), 전류는 ΓA가 Γ0에 매우 가깝게 되기 전에 증가하기 시작한다. 이는 포지티브 피드백의 개시를 (시간에 있어서) 앞당긴다. 시스템이 n에 대하여 인공기관 제어를 제공하도록 구성되면, n은 사용자의 편안함을 최대화하도록 (예를 들어, 최종 사용자로부터의 구두 피드백에 기초하여) 조절될 수 있다. 다른 실시예들에서는, 사용자 인터페이스를 제공하여 (법적 범위 내의) n에 대하여 최종 사용자 제어를 제공할 수 있다.
대체 실시예들에서, 반사 토크 생성 식은 다음과 같이 수정될 수 있다.
Figure pct00003
수학식 3은, 수학식 3에서 정규화된 토크의 지수가 각속도(ωx)의 함수에 의해 승산된다는 점을 제외하고는 수학식 2와 매우 유사하다. 함수(f(ωx))는, 바람직하게, 결과 지수가 느린 각속도보다 빠른 각속도에서 크도록 선택된다. 이는, 사용자가 더욱 느리게 걷는 타이밍에 대하여 사용자가 더욱 빠르게 걸을 때 반사의 개시를 (시간에 있어서) 앞당기도록 동작한다.
전술한 실시예들에서, 시스템은 곧 있을 걸음걸이에 대한 걷기 속도를 명시적으로 예측하지 않는다는 점에 주목한다. 대신에, 시스템은 (전술한 바와 같이, 예측 걷기 속도에 상관되는) 정강이의 각속도(ωx)에 의존한다. 이 경우, 정강이의 각속도(ωx)는 걷기 속도의 대리(surrogate)로서 기능한다. 대체 실시예들에서는, 정강이의 각속도(ωx)에 의존하지 않고, 다른 파라미터들을 이용하여 걷기 속도를 예측할 수 있다. 이에 따라, 이러한 대체 센서들에 기초한 예측 걷기 속도에 기초하여 발목 파워를 조절한다. 예를 들어, 정강이 위의 다리 부분의 각속도, 또는 자세 페이즈의 무릎 선형 이동 속도를 이용하여 곧 있을 걸음걸이의 걷기 속도를 예측할 수 있다. 또한, IMU를 사용하여 추적되는 발목 또는 무릎의 데카르트 궤적을 이용하여 곧 있을 걸음걸이의 걷기 속도를 예측할 수 있다.
다른 실시예들에서, 수학식들은, 추정 걷기 속도를 중간 결과로서 명시적으로 계산한 후 그 중간 결과에 기초하는 다양한 파라미터들을 조절하여 파워 및 순 비보존 일을 제어하도록(예를 들어, 수학식 2에서 Kv(ωx)를 Kv(speed)로 대체함으로써) 구현될 수 있다.
바람직하게, 시스템은, 특별한 걷기 환경이 존재한다고 결정하는 경우 파워 레벨을 수정하기 위한 특별 이벤트 핸들링(special-event handing)을 포함한다. 예를 들어, 파워는, 걷기 속도가 느리더라도, 위층으로 향하거나 비탈길을 걸어 올라가는 경우 증가될 수 있다. 또는, 파워는, 걷기 속도가 빠르더라도, 아래측으로 향하거나 비탈길을 걸어 내려가는 경우 감소될 수 있다. (예를 들어, IMU를 이용하여 결정된) 발목 궤적 또는 무릎 궤적을 판별기로서 사용하여 특별한 걷기 환경이 존재하는지 여부를 결정할 수 있으며 이에 따라 특별한 걷기 환경에 대하여 (반사를 비롯한) 발목의 특성을 조절할 수 있다는 점에 주목한다.
전술한 시스템은, 걷기 속도들의 범위에 걸쳐 일반적인 걷기를 위한 정상적인 생체역학을 달성하도록 사용자에게 개선된 순 일 및 피크 파워를 제공한다. 또한, 시스템은, 느린 걷기 속도에서 저감된 모터 전류를 사용하며, 이는 대부분의 사람들의 일상에 있어서 대부분의 걷기에 해당되는 경우이다. 이는 모터 온도를 낮게 유지하고, 에너지를 세이브하고, 배터리를 재충전하는 빈도를 저감하고, 여분의 배터리를 휴대할 필요성을 저감하는 데 일조할 수 있다. 또한, 전류가 낮아짐으로써, 직렬 스프링을 비롯하여 구동 전달에 있어서 응력과 피로를 저감시키고, 장치에서의 다양한 부품들의 설계 수명을 증가시킬 수 있다.
전술한 실시예들은, 피제어 발등 굽힘 및 운동형 발바닥 굽힘 동안 모터 전류를 최종적으로 제어하는 수학식에 대한 입력으로서 발목 토크(ΓA)에 의존한다. 이 발목 토크(ΓA)는 다수의 방안에 의해 결정될 수 있다. '384 출원에 개시되어 있는 이러한 한 가지 방안은, 예를 들어, 인공기관의 상부에서의 소켓 부착에 의해 인가되는 토크를 측정하도록 휘트스톤 브리지 구성으로 배치된 스트레인 게이지(strain gauges)를 이용하여 발목 토크(ΓA)를 능동적으로 측정하는 것이다.
도 5a는 이 실시예에 대한 시스템 블록도이다. 인공기관 또는 정형기구 발목/발은, 정강이 부재(52), 및 발바닥 굽힘과 발등 굽힘이 가능하도록 예를 들어 조인트(53)에 의해 동작가능하게 접속된 발 부재(54)를 포함한다. 모터(56)는 정강이 부재(52)에 고정되고, 직렬 탄성 요소(58)는 정강이 부재(52)와 발 부재(54) 간에 위치하며, 이에 따라 모터와 직렬로 되며, 이는 본 명세서에 참고로 원용되는 미국 특허번호 제5,650,704호에 개시되어 있다. 모터를 한 방향으로 또는 다른 방향으로 구동함으로써, 발 부재(54)를 정강이 부재(52)에 대하여 발바닥 굽힘 또는 발등 굽힘을 행하게 된다. 대체 실시예들에서는, 모터(56)와 직렬 탄성 요소(58)의 위치들(도시하지 않음)을 스와핑할 수 있으며, 이 경우 모터는 발 부재(54)에 장착된다.
토크 센서(66)는 발목 토크(ΓA)를 측정하고, 그 토크를 나타내는 출력을 제어기(68)에 송신한다. 제어기(68)는 수학식 2를 구현함으로써 모터(56)를 제어하도록 프로그래밍된다. 대체 실시예들에서는, 수학식 2를 구현하도록 구성된 아날로그 회로를 제어기(68) 대신에 사용할 수 있다. 파워 구동기(60)는, 제어기(68)로부터의 저 레벨 신호를 모터(56)를 구동하는 데 필요한 고 레벨 신호로 변환하는 데 필요한 구동 회로를 포함한다.
도 5b는 도 5a의 실시예에 도시한 아키텍처를 구현하기 위한 실제의 기계적 구성을 도시한다. 도 5b에서, (도 5a의 참조 번호(66)에 대응하는) 토크 센서(1732)는 (도 5a의 참조번호(52)에 대응하는) 정강이 부재(1716)의 상부에 위치한다.
발목 토크(ΓA)를 결정하기 위한 다른 방안은 그 토크를 구성 성분들로 분해하고 그러한 성분들의 각각의 토크를 별도로 분석하는 것이다. 예를 들어, 도 6a 내지 도 6c에 도시한 설계에서는, 총 토크에 기여하는 두 개의 성분, 즉, 직렬 탄성 요소에 의해 인가되는 토크(ΓS), 및 범퍼에 의해 인가되는 토크(ΓB)가 존재한다. 범퍼는 발목의 정강이 부분과 발 부분 간에 위치하며, 강성도가 높은 경우 하드스톱(hardstop)으로서 고려될 수도 있다. 대체 실시예들에서는, 범퍼 대신에 스프링을 사용할 수 있다. 범퍼 맞물림 동안에는(즉, 정강이 부재가 발 부재에 고정된 범퍼를 가압하는 경우, 또는 대체 실시예들에서 발 부재가 정강이 부재에 고정된 범퍼와 맞물리는 경우, 발등 굽힘 동안에는) ΓB 성분만이 작용한다는 점에 주목한다.
기여하는 성분들의 각각이 알려져 있다면, 총 발목 토크는 벡터(ΓS와 ΓB) 가산(즉, ΓA = ΓS + ΓB)에 의해 결정될 수 있다. 도 6b에 도시한 설계에 있어서, ΓS와 ΓB 모두는, 모터의 위치를 검출하는 모터 인코더 및 발목 피봇의 각도를 검출하는 발목 인코더처럼 설계 전체에 걸쳐 배치된 위치 센서들에 의해 측정되는 경우 변위 함수로서 결정될 수 있다.
도 6c의 ΓS로 시작하여, 모터(IB-102)는 볼스크루(IB-106)를 구동하고, 모터 상에 장착된 디지털 인코더(IB-104)는 볼스크루 확장부(p)를 측정한다. 볼스크루 확장부(p)의 모든 주어진 값에 대하여 발이 무부하 상태로 기능한다면(예를 들어, 공중에 있는 경우), 발목 조인트(IB-108)는 각도(β(p))로 이동한다. β(p) 함수는, 장치가 무부하 상태로 되도록 장치를 공중에 들어올린 후 모터의 전체 동작 범위에 걸쳐 모터를 구동하고 p의 각 값에서 그 결과 발생하는 발목 조인트(IB-108)의 각도를 측정함으로써 경험적으로 결정될 수 있다. 대안으로, β(p)는 장치의 알려져 있는 형상에 기초하여 계산될 수 있다. β(p) 함수는, (도 6a에 도시한) 제어기(78)에 의해 액세스가능한 메모리에 임의의 적절한 포맷으로(예를 들어, 수학식이나 룩업 테이블로서) 저장된다.
정상 동작 동안, 장치는 부하 상태로 되며, 발목 조인트(IB-108)의 실제 각도(θ)는 (예를 들어, 발목 조인트 상에 장착된 도시하지 않은 고 분해능 인코더에 의해) 결정될 수 있다. 또한, 실제 볼스크루 확장부(p)는 디지털 인코더(IB-104)의 출력에 기초하여 결정될 수 있다. 제어기는 모터 인코더로부터 p를 입력하고, 메모리로부터 무부하 각 위치(β(p))를 검색한다. 이어서, 제어기는 발목 조인트 각도 인코더로부터 실제 각도(θ)를 입력하고, θ로부터 β(p)를 감산한다(즉, 제어기는 θ - β(p)를 계산한다). 그 차가 SEE(IB-110)의 각 편향이다. 일부 실시예들에서, "싱글-턴"(single-turn) 모터 제어기를 사용할 수 있다. 파워 온시, 한 모터 턴 내에서의 그 절대 위치 및 절대 조인트 위치를 함께 사용하여 발바닥 굽힘 방향으로 이동 종료(end-of-travel)에 대하여 볼스크루의 절대 변위를 결정할 수 있다.
편향을 결정한 후, 토크(ΓS)를 알 수 있으며, 그 이유는 토크가 편향의 함수이기 때문이다. 간단한 모델에서, 토크 대 편향 특성은 선형 함수로서 모델링될 수 있으며(후크 법칙), 이에 따라 ΓS = kS x 편향이며, 여기서 kS는 SEE에 대한 스프링 레이트이다. 도 9는 (도 6b에 도시한) 직렬 탄성 요소(IB-110)에 대한 토크 대 편향 특성을 도시한다. 이러한 특성으로부터, 측정된 편향을 이용하여 ΓS를 결정할 수 있다. 스프링 상수(kS)를 수반하는 식에 의존하는 것은 편향으로부터 토크를 결정하는 많은 가능한 방식들 중 단지 하나이며, 토크 대 편향 특성을 결정하기 위한 대체 모델과 방안(예를 들어, 룩업 테이블, 다항식 곡선 맞춤, 또는 비선형 추정)을 사용할 수도 있다는 점에 주목한다.
다음으로, ΓB 성분을 참조한다. 발등 굽힘 동안, 정강이 부재(IB-111)는 발 부재(IB-114)를 향하여 가압하고, 그러한 두 개의 부재 간에 위치하는 (그리고 어느 부재에도 고정될 수 있는) 범퍼(IB-112)를 압축한다. 범퍼(IB-112)에 대하여 비교적 연성인 플라스틱을 사용한 이전 생성 설계의 시험 동안, 본 발명자들은, 맞물림 동안 범퍼의 상당한 컴플라이언스가 체중 250lb의 절단 환자에 대하여 0.85Nm 피크 기준 부하당 0.25의 편향 범위에서 존재함을 인식하였다. 더욱 강성한 플라스틱을 사용하면(예를 들어, 95A 경도계를 이용하는 EPDM), 편향이 훨씬 덜하고(예를 들어, 체중 250lb의 절단 환자에 대하여 85Nm 피크 기준 부하당 0.1°의 편향), 이 컴플라이언스의 힘-편향 특성은 더욱 안정화되었으며 더욱 쉽게 모델링되었다. 발목 메커니즘을 수용하는 금속 쉘도 측정가능하게 굴곡되며 이에 따라 범퍼와 접하는 부재 및 발 부재도 그러할 수 있다는 점에 주목한다. (예를 들어, 시험 고정물을 이용하는) 특정한 설계나 설계의 샘플에 대하여 반사 변위가 경험적으로 측정되면, 그러한 굴곡 모두가 자동으로 고려된다.
범퍼의 압축에 대한 ΓB의 편차는 설계의 특정한 예시화 또는 소정의 설계에 대하여 경험적으로 결정될 수 있다. 이를 행하는 한 방식은, 도 7에 도시한 것처럼, 샘플 발목/발(250)을 시험 고정물(200) 내에 볼트 접합하는 것이다. 시험 고정물(200)은, 바람직하게, 발목/발(250)의 발 부분(252)과 JR3(210) 간에 설치된 백드라이브 볼스크루 액추에이터(220)를 이용하여, (예를 들어, JR3, Inc.에 의해 제조된) 세 개의 직교 축을 따른 그리고 이러한 직교 축에 대한 힘과 토크를 동시에 측정하는 6 자유도의 힘-토크 센서(210)를 사용한다. 이 시험 고정물(200)에서, 발목/발(250)은, 발 부분(252)이 발목/발(250)의 정강이 부분(254) 상의 (도 6b에 도시한) 범퍼와의 초기 접촉을 행할 때까지 구동된다. 초기 컨택트의 각도는 θI로서 정의된다. 이어서, 백드라이브 볼스크루 액추에이터(220)를 이용하여, 발 부분(252)이 각도(θC)로 더 구동된다. 각도(θC)는, (도 6c에 도시한) 발목/발 인공기관 상의 발목 인코더(IB-108)에 의해 측정될 수 있다. θC가 증가하면, 범퍼의 압축이 증가하고, JR3(210)에 의해 결정되는 바와 같은 힘이 모든 가능한 각도(θC)마다 저장된다.
JR3(210)에 의해 측정되는 Z(수직) 힘 및 Y(수평) 힘은, 백드라이브 스크루 축을 따른 힘을 결정하도록 벡터 수학을 이용하여 합산된다. 이어서, 발목 토크는, SEE로부터 임의의 기여 토크를 감산한 후 축 힘을 수직 모멘트 아암에 의해 승산함으로써 계산된다. 발목 토크 대 발목 각도를 다수의 사이클(예를 들어, 10개 사이클)에 대하여 모든 가능한 각도(θC)마다 플롯팅하고, 선형 관계(ΓB = KS x (θC - θI))를 가정하여 최저 제곱 최적 맞춤 선(least squares best fit line)을 계산하며, 여기서 KS는 범퍼(IB-112)에 대한 회전 스프링 레이트이다. 그 결과 발생하는 최적 맞춤 선의 기울기가 도 8a에 도시한 바와 같이 Nm/rad 단위의 범퍼의 스프링 레이트(KS)이다. 대체 실시예들에서, 이 선형 관계를 사용하여 범퍼를 모델링하지 않고, 설계에서의 토크 대 편향 특성을 결정하기 위한 대체 모델과 방안(예를 들어, 룩업 테이블, 다항식 곡선 맞춤, 또는 비선형 추정)을 사용할 수도 있다.
토크가 증가하면(즉, 발 부분이 범퍼 내로 구동되어 범퍼를 압축하는 경우), 발목 토크 대 발목 각도 편향의 관계가 매우 선형으로 된다는 점에 주목한다. 그러나, 다시 제로로 복귀하면(토크가 감소하면), 곡선이 다르다. 이러한 불일치는 범퍼의 에너지 흡수 속성의 영향으로 인한 것이다. 범퍼의 스프링 레이트(KS)를 결정하도록 증가하는 토크 부분에 대하여 최소 제곱 최적 맞춤 선의 기울기를 사용하는 것이 바람직하다.
도 8b는, (토크가 -90에 도달할 때까지) 약 0.5초 동안 범퍼가 계속 압축된 후 해제되는 상황에서 이 방안을 이용하여 시간 경과에 따라 결정되는 토크의 ΓB 성분을 도시한다. ΓB 토크의 양자화 성질은 인코더 분해능의 함수이다. 이 양자화는 더욱 높은 분해능의 인코더를 이용함으로써 최소화될 수 있다. 바람직한 일 실시예에서는, Renishaw Inc(P/N RMB13BC1)에 의해 제조된 13비트 인코더(8196 카운트/360도)가 사용된다. Renishaw 인코더는, 발목 쉘에 임베딩된 인쇄 회로 조립체에 고정된 맞춤형 홀 효과 IC의 배향에 대하여 발 구조 상에 장착된 단극 원통형 자석으로부터 발생하는 화각(field angle)을 측정하는 그 맞춤형 홀 효과 IC를 이용한다. 전용 DSP에서 실행되는 FIR 로우 패스 필터를 이용한 각도 측정의 필터링은 유효 분해능을 15비트 내지 16비트로 확장하였다.
일단 (예를 들어, 전술한 바와 같이) 범퍼/발목 쉘의 토크 대 편향 특성이 모델링된 후, 인공기관의 동작 동안 임의의 순간에서의 ΓB 기여는, θC를 측정하고 그 결과를 수학식(ΓB = KS x (θC - θI))에 또는 ΓB를 θC의 함수로서 모델링하는 대체 모델에 적용함으로써 결정될 수 있다. 따라서, 측정된 각 편향(θC)으로부터, 제2 토크 성분(ΓB)을 결정할 수 있다. 대체 실시예들에서는, 다른 발목 각도 인코딩 수단을 이용하여, 광학 센서, 자기 저항 센서 및 유도 센서를 포함하여 범퍼가 얼마만큼 압축되었는지를 결정할 수 있다.
이때, ΓS와 ΓB 성분 모두가 알려져 있다. 이제, ΓS를 ΓB에 가산하여 ΓA에 도달할 수 있으며, 그 결과 ΓA는 모터를 제어하도록 수학식 2에의 입력으로서 사용된다.
도 6a는 ΓS와 ΓB를 개별적으로 결정한 후 그러한 성분들을 가산하여 ΓA에 도달하게 함으로써 이 방안을 구현하기 위한 시스템 블록도이다. 요소들(52 내지 60)은 도 5a에서 대응하는 참조 번호를 갖는 요소들과 동일하다. 각 위치 센서(76)는 모터 변위(p) 및 발목 조인트 변위(θ)를 측정하고, 그러한 변위들을 나타내는 출력들을 제어기(78)에 송신한다. 제어기(78)는 그러한 변위들을 전술한 바와 같이 토크들(ΓS)로 변환하도록 프로그래밍된다. 또한, 제어기(78)는 발목 조인트 변위(θ)를 전술한 바와 같이 토크들(ΓB)로 변환하도록 프로그래밍된다. 이어서, 제어기(78)는 ΓS를 ΓB에 벡터 가산하여 ΓA를 결정한다. 이어서, 제어기(78)는 수학식 2를 구현함으로써 (도 5a의 실시예에서와 같이 파워 구동기(60)를 이용하여) 모터(56)를 제어한다.
전술한 바와 같이, 수학식 2의 n은 사용자를 위해 장치를 더욱 편안하게 하도록 조절될 수 있다. 수학식 2의 Kv(ωx) 함수에 영향을 끼치는 pff와 임계 각속도(ωTH) 등의 다른 파라미터들도 마찬가지로 조절할 수 있다.
이제, 자세-페이즈에 대한 Γ-θ 플롯인 도 10을 참조해 보면, 인공기관 또는 정형기관에서의 신체-질량-정규화된 토크-각도, 온전한 발목의 응답, 추가 파라미터들을 조절하여 온전한 발목을 더욱 양호하게 흉내 낼 수 있으며 이에 따라 편안함과 성능을 개선할 수 있다. 예로는, 피제어 발바닥 굽힘(K1-2의 기울기)으로부터 피제어 발등 굽힘(K2-3의 기울기)을 통해 운동형 발바닥 굽힘(K3-4의 기울기)으로의 발목-발 천이로서의 임피던스를 변조하는 것을 들 수 있다. 이러한 세 개의 임피던스의 초기 값, 및 발가락 떼기에서의 θ의 초기 값(
Figure pct00004
)은 온전한 발목의 평균 Γ-θ 응답으로부터 도출될 수 있고, 이어서 그러한 초기 값들을 조절하여 개별적인 사용자의 활동 레벨, 팔 길이, 신체-질량 분포 및 기호를 맞출 수 있다.
전술한 실시예들에서는, 단일 모터를 사용하여 발바닥 굽힘과 발등 굽힘 모두를 구현한다. 그러나 대체 실시예들에서는, 그 모터를, 발바닥 굽힘을 구현하기 위한 한 모터 및 발등 굽힘을 구현하기 위한 다른 부품으로 대체할 수 있다. 다른 대체 실시예들에서는, 복수의 모터를 병렬 배치하여 발바닥 굽힘과 발등 굽힘 모두를 수행할 수 있다. 또 다른 실시예들에서는, 전술한 전기 모터를 다른 유형의 모터(예를 들어, 유압 모터)로 대체할 수 있고, 이 경우, 제어기와 파워 구동기를 이에 따라 조절해야 한다.
전술한 개념은 인공기관의 맥락에서 설명하였지만, 정형기구의 맥락에 적용될 수도 있다는 점에 주목한다. 또한, 전술한 실시예들은 모두 발목에 관한 것이지만, 전술한 개념은 둔부, 몸통, 팔 등의 다른 인공기관 및 정형기구 애플리케이션들에 적용될 수 있으며, 이 경우, 당업자가 인식하는 적절한 수정을 행해야 한다. 예를 들어, 발가락 떼기 동안 반사가 발생하는 무릎의 맥락에서, 걷기 속도 예측은 발가락 떼기 직전의 "새로운" 정강이 속도 측정값을 사용한다. 그러한 다른 맥락에서는, 정강이 부재가 근위 부재로서 일반화될 수 있고, 발 부재가 원위 부재로서 일반화될 수 있고, 발등 굽힘/발바닥 굽힘이 근위 부재와 원위 부재 간의 각도를 가변하는 것으로서 일반화될 수 있다. 전술한 개념들은 휴머노이드 로봇의 맥락에도 적용될 수 있다.
일부 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 청구범위에서 정의하는 바와 같이, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고, 전술한 실시예들에 대하여 수많은 수정, 개조, 변경을 행할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 전술한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 다음에 따르는 청구범위의 언어 및 그 등가물에 의해 정의되는 광의의 범위를 갖는다.

Claims (33)

  1. 발목-발 인공기관(prosthesis) 또는 정형기관(orthosis) 장치로서,
    정강이 부재와,
    걷기를 지지하도록 상기 정강이 부재에 대하여 동작가능하게 구성된 발 부재 - 상기 발 부재는 상기 정강이 부재에 대하여 발바닥 굽힘(plantarflex)과 발등 굽힘(dorsiflex)이 가능함 - 와,
    상기 발 부재를 상기 정강이 부재에 대하여 발바닥 굽힘을 행하도록 구성된 모터와,
    (a) 상기 모터와 상기 정강이 부재 및 (b) 상기 모터와 상기 발 부재 중 적어도 하나 사이에 접속된 직렬 탄성 요소(series elastic element)와,
    곧 있을 걸음걸이(upcoming step)의 걷기 속도를 예측할 수 있게 하는 출력을 갖는 적어도 하나의 제1 센서와,
    발목 토크를 결정할 수 있게 하는 출력을 갖는 적어도 하나의 제2 센서와,
    느린 걷기 속도에 대한 상기 모터의 토크가 빠른 걷기 속도에 대한 상기 모터의 토크보다 작도록 상기 적어도 하나의 제1 센서와 상기 적어도 하나의 제2 센서의 출력에 기초하여 상기 모터의 토크를 제어하도록 구성된 제어기
    를 포함하는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터는 상기 정강이 부재에 대하여 발등 굽힘을 더 행하도록 구성된, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 센서는 각속도 센서 및 IMU 중 적어도 하나를 포함하는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 반사(reflex)가 발생하기 전에 상기 적어도 하나의 제1 센서의 출력에 기초하여 상기 모터의 토크를 제어하는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, (i) 상기 적어도 하나의 제1 센서의 출력에 기초하여, 걷기 속도에 따라 가변되는 제어 이득 - 느린 걷기 속도에서의 상기 제어 이득은 빠른 걷기 속도에서의 상기 제어 이득보다 작음 - 을 결정하고, (ii) 상기 제어 이득 및 결정된 발목 토크에 기초하여 소망하는 모터 토크를 결정하며, (iii) 상기 모터를 구동하여 상기 소망하는 모터 토크를 얻도록 구성된, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, (i) 상기 적어도 하나의 제1 센서의 출력에 기초하여, 상기 정강이의 각속도(ωx)를 결정하고, (ii) 상기 각속도의 함수인 제어 이득(Kv(ωx)) - 느린 각속도에서의 상기 제어 이득은 느린 각속도에서의 상기 제어 이득보다 작음 - 을 결정하고, (iii) 식 Motor torque = Kv(ωx) x pff x (normalized_Torque)n - pff는 상수이고, n은 2 내지 7임 - 에 기초하여 소망하는 모터 토크를 결정하며, (iv) 상기 모터를 구동하여 상기 소망하는 모터 토크를 얻도록 구성된, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    ωx = 0 일 때 Kv(ωx) = 0이고, ωx가 임계값(ωTH)을 초과할 때 Kv(ωx) = 1이며, Kv(ωx)는 ωx = 0 내지 ωTH 사이에서 단조 증가하는 함수인, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 모터는 또한 상기 정강이 부재에 대하여 상기 발 부재를 발등 굽힘하도록 구성된, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 센서는 발목 토크를 직접 측정하는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 센서는 직렬 탄성 요소의 편향이 결정될 수 있게 하는 적어도 하나의 출력을 갖고, 상기 제어기는 상기 적어도 하나의 출력에 기초하여 상기 토크를 계산하는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 센서는, 상기 모터의 위치를 감지하는 센서 및 상기 정강이 부재에 대하여 상기 발 부재의 각도를 감지하는 센서를 포함하고, 상기 제어기는 상기 모터의 감지된 위치 및 감지된 상기 각도에 기초하여 상기 토크를 계산하는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 센서는, 상기 모터의 위치를 감지하는 센서 및 상기 정강이 부재에 대하여 상기 발 부재의 각도를 감지하는 센서를 포함하고, 상기 제어기는 상기 모터의 감지된 위치, 감지된 각도, 및 상기 직렬 탄성 요소의 토크 대 편향 특성에 기초하여 토크 성분(ΓS)을 결정하는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 발 부재가 상기 정강이 부재에 대하여 충분히 발등 굽힘되는 경우 압축되는 범퍼를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 감지된 각도 및 상기 범퍼의 토크 대 편향 특성에 기초하여 토크 성분(ΓB)을 결정하고,
    상기 제어기는 ΓS 및 ΓB에 기초하여 총 토크를 결정하는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  14. 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치의 특성을 수정하는 방법으로서,
    곧 있을 걸음걸이 동안 걷기 속도가 얼마인지를 예측하는 단계와,
    예측된 걷기 속도가 느린 경우의 상황에서 상기 곧 있을 걸음걸이 동안 상기 장치의 특성을 수정하는 단계를 포함하고,
    상기 특성을 수정함으로써, 상기 예측된 걷기 속도가 빠른 경우에 수행되는 순수 비보존 일(net non-conservative work)에 비해 상기 곧 있을 걸음걸이 동안 수행되는 순수비보존 일이 저감되는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치의 특성 수정 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 특성을 수정하는 단계는 상기 예측된 걷기 속도가 느린 경우의 상황에서 파워 제어 이득을 저감하는 단계를 포함하는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치의 특성 수정 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 예측하는 단계는, 곧 있을 걸음걸이에 바로 선행하는 피제어 발등 굽힘 페이즈(controlled dorsiflexion phase) 동안 정강이 각속도 측정에 기초하여 상기 곧 있을 걸음걸이 동안 걷기 속도가 얼마인지를 예측하는 단계를 포함하는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치의 특성 수정 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 정강이 각속도 측정은 발바닥 접지 상태에서 수행되는 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치의 특성 수정 방법.
  18. 장치로서,
    근위 부재(proximal member)와,
    조인트에 의해 상기 근위 부재에 대하여 동작가능하게 접속되어 상기 근위 부재와의 각도가 가변될 수 있는 원위 부재(distal member)와,
    상기 근위 부재와 상기 원위 부재 간의 상기 각도를 가변하도록 구성된 모터와,
    (a) 상기 모터와 상기 근위 부재 및 (b) 상기 모터와 상기 원위 부재 중 적어도 하나 간에 접속된 직렬 탄성 요소와,
    곧 있을 걸음걸이의 걷기 속도가 예측될 수 있게 하는 출력을 갖는 적어도 하나의 제1 센서와,
    조인트 토크가 결정될 수 있게 하는 출력을 갖는 적어도 하나의 제2 센서와,
    느린 걷기 속도에 대한 상기 모터의 토크가 빠른 걷기 속도에 대한 상기 모터의 토크보다 작도록 상기 적어도 하나의 제1 센서와 상기 적어도 하나의 제2 센서의 출력에 기초하여 상기 모터의 토크를 제어하도록 구성된 제어기
    를 포함하는, 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 센서는 각속도 센서와 IMU 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제어기는, 반사가 발생하기 직전에 상기 적어도 하나의 제1 센서의 출력에 기초하여 상기 모터의 토크를 제어하는, 장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 제어기는, (i) 상기 적어도 하나의 제1 센서의 출력에 기초하여, 걷기 속도에 따라 가변되는 제어 이득 - 느린 걷기 속도에서의 상기 제어 이득은 빠른 걷기 속도에서의 상기 제어 이득보다 작음 - 을 결정하고, (ii) 상기 제어 이득과 결정된 조인트 토크에 기초하여 소망하는 모터 토크를 결정하며, (iii) 상기 모터를 구동하여 상기 소망하는 모터 토크를 얻도록 구성된, 장치.
  22. 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치로서,
    정강이 부재와,
    걷기를 지지하도록 상기 정강이 부재에 대하여 동작가능하게 구성된 발 부재 - 상기 발 부재는 상기 정강이 부재에 대하여 발바닥 굽힘과 발등 굽힘이 가능함 - 와,
    상기 발 부재를 상기 정강이 부재에 대하여 발바닥 굽힘을 행하도록 구성된 모터와,
    (a) 상기 모터와 상기 정강이 부재 및 (b) 상기 모터와 상기 발 부재 중 적어도 하나 사이에 접속된 직렬 탄성 요소와,
    상기 직렬 탄성 요소의 편향이 결정될 수 있게 하는 출력을 갖는 적어도 하나의 센서와,
    상기 출력에 기초하여 소망하는 토크를 결정하고 결정된 상기 소망하는 토크에 기초하여 상기 모터의 토크를 제어하도록 구성된 제어기
    를 포함하는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 모터는 상기 발 부재를 상기 정강이 부재에 대하여 발등 굽힘을 더 행하도록 구성된, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는, 상기 모터의 위치를 감지하는 센서 및 상기 정강이 부재에 대하여 상기 발 부재의 각도를 감지하는 센서를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 모터의 위치, 감지된 각도(θ), 및 상기 직렬 탄성 요소의 토크 대 편향 특성에 기초하여 토크 성분(ΓS)을 결정하는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 토크 성분(ΓS)은 상기 감지된 각도(θ)를 기준 각도(β)로부터 감산함으로써 결정되고, 상기 기준 각도(θ)는 상기 모터의 위치에 기초하여 결정되는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 발 부재가 상기 정강이 부재에 대하여 충분히 발등 굽힘되는 경우에 압축되는 범퍼를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 감지된 각도 및 상기 범퍼의 토크 대 편향 특성에 기초하여 토크 성분(ΓB)을 결정하고,
    상기 제어기는 ΓS와 ΓB에 기초하여 상기 소망하는 토크를 결정하는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관 장치.
  27. 정강이 부재에 대하여 발 부재를 발바닥 굽힘하도록 구성된 모터 및 상기 모터에 직렬 접속된 직렬 탄성 요소와 함께 상기 발 부재와 상기 정강이 부재를 갖는 발목-발 인공기관 또는 정형기관을 제어하는 방법으로서,
    상기 모터의 위치를 감지하는 단계와,
    상기 감지하는 단계에서 상기 모터가 감지된 위치에 있는 동안 상기 직렬 탄성 요소의 편향을 결정하는 단계와,
    상기 감지하는 단계에서 감지된 상기 모터의 위치 및 상기 결정하는 단계에서 결정된 상기 편향에 기초하여 상기 모터의 토크를 제어하는 단계
    를 포함하는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관의 제어 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는 상기 정강이 부재에 대하여 상기 발 부재의 실제 각도를 감지하는 단계를 포함하고,
    상기 제어하는 단계는, (a) 상기 실제 각도와 상기 감지하는 단계에서 감지된 상기 모터의 위치에 대응하는 기준 각도 사이의 차 및 (b) 상기 직렬 탄성 요소의 토크 대 편향 특성에 기초하여 토크 성분(ΓS)을 결정하는 단계를 포함하는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관의 제어 방법.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는, 상기 발 부재가 상기 정강이 부재를 가압하는 경우에 압축되는 상기 범퍼의 토크 대 편향 특성 및 상기 실제 각도에 기초하여 토크 성분(ΓB)을 결정하는 단계와, 상기 토크 성분(ΓS)을 상기 토크 성분(ΓB)에 더하는 단계를 더 포함하는, 발목-발 인공기관 또는 정형기관의 제어 방법.
  30. 장치로서,
    근위 부재와,
    상기 근위 부재와의 각도가 가변될 수 있도록 상기 근위 부재에 대하여 동작가능하게 구성된 원위 부재와,
    상기 근위 부재와 상기 원위 부재 간의 각도를 가변하도록 구성된 모터와,
    (a) 상기 모터와 상기 근위 부재 및 (b) 상기 모터와 상기 원위 부재 중 적어도 하나 사이에 접속된 직렬 탄성 요소와,
    상기 직렬 탄성 요소의 편향이 결정될 수 있게 하는 출력을 갖는 적어도 하나의 센서와,
    상기 출력에 기초하여 소망하는 토크를 결정하고 결정된 상기 소망하는 토크에 기초하여 상기 모터의 토크를 제어하도록 구성된 제어기
    를 포함하는, 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는, 상기 모터의 위치를 감지하는 센서 및 상기 근위 부재와 상기 원위 부재 간의 각도를 감지하는 센서를 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 모터의 위치, 감지된 각도(θ), 및 상기 직렬 탄성 요소의 토크 대 편향 특성에 기초하여 토크 성분(ΓS)을 결정하는, 장치.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 토크 성분(ΓS)은 상기 감지된 각도(θ)를 기준 각도(β)로부터 감산함으로써 결정되고, 상기 기준 각도(β)는 상기 모터의 위치에 기초하여 결정되는, 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 근위 부재와 상기 원위 부재 간의 각도가 임계 각도를 초과하는 경우에 압축되는 범퍼를 더 포함하고,
    상기 제어기는 감지된 각도 및 상기 범퍼의 토크 대 편향 특성에 기초하여 토크 성분(ΓB)을 결정하고,
    상기 제어기는 ΓS 및 ΓB에 기초하여 상기 소망하는 토크를 결정하는, 장치.
KR1020127028993A 2010-04-05 2011-04-04 인공기관 또는 정형기구의 토크 제어 KR20130096631A (ko)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US32099110P 2010-04-05 2010-04-05
US61/320,991 2010-04-05
US42287310P 2010-12-14 2010-12-14
US61/422,873 2010-12-14
US201161432083P 2011-01-12 2011-01-12
US61/432,083 2011-01-12
PCT/US2011/031105 WO2011126985A2 (en) 2010-04-05 2011-04-04 Controlling torque in a prosthesis or orthosis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130096631A true KR20130096631A (ko) 2013-08-30

Family

ID=44065277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127028993A KR20130096631A (ko) 2010-04-05 2011-04-04 인공기관 또는 정형기구의 토크 제어

Country Status (7)

Country Link
US (7) US20110295384A1 (ko)
EP (1) EP2555716A2 (ko)
JP (1) JP2013524880A (ko)
KR (1) KR20130096631A (ko)
CN (1) CN102892388A (ko)
CA (1) CA2795153A1 (ko)
WO (1) WO2011126985A2 (ko)

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040064195A1 (en) 2002-07-15 2004-04-01 Hugh Herr Variable-mechanical-impedance artificial legs
US7314490B2 (en) 2002-08-22 2008-01-01 Victhom Human Bionics Inc. Actuated leg prosthesis for above-knee amputees
US7637959B2 (en) 2004-02-12 2009-12-29 össur hf Systems and methods for adjusting the angle of a prosthetic ankle based on a measured surface angle
CA2673399C (en) 2007-01-05 2017-08-29 Victhom Human Bionics, Inc. Joint actuation mechanism for a prosthetic and/or orthotic device having a compliant transmission
WO2008080233A1 (en) 2007-01-05 2008-07-10 Victhom Human Bionics Inc. High torque active mechanism for orthotic and/or prosthetic devices
US9808357B2 (en) 2007-01-19 2017-11-07 Victhom Laboratory Inc. Reactive layer control system for prosthetic and orthotic devices
WO2009062198A2 (en) * 2007-11-08 2009-05-14 Advensys, Llc Neuromorphic controlled powered orthotic and prosthetic system
WO2009120637A1 (en) 2008-03-24 2009-10-01 Ossur Hf Transfemoral prosthetic systems and methods for operating the same
US20110082566A1 (en) 2008-09-04 2011-04-07 Herr Hugh M Implementing a stand-up sequence using a lower-extremity prosthesis or orthosis
CN102202613A (zh) 2008-09-04 2011-09-28 Iwalk股份有限公司 混合型地形自适应下肢系统
CN102892388A (zh) * 2010-04-05 2013-01-23 Iwalk股份有限公司 控制假体或矫形器中的转矩
US9060884B2 (en) 2011-05-03 2015-06-23 Victhom Human Bionics Inc. Impedance simulating motion controller for orthotic and prosthetic applications
US9028559B2 (en) 2011-09-26 2015-05-12 össur hf Frictionless vertical suspension mechanism for prosthetic feet
US9737419B2 (en) 2011-11-02 2017-08-22 Bionx Medical Technologies, Inc. Biomimetic transfemoral prosthesis
US10543109B2 (en) 2011-11-11 2020-01-28 Össur Iceland Ehf Prosthetic device and method with compliant linking member and actuating linking member
US9604368B2 (en) * 2011-11-11 2017-03-28 Springactive, Inc. Active compliant parallel mechanism
US9532877B2 (en) 2011-11-11 2017-01-03 Springactive, Inc. Robotic device and method of using a parallel mechanism
US10307271B2 (en) 2012-02-17 2019-06-04 Össur Iceland Ehf Control system and method for non-gait ankle and foot motion in human assistance device
US9622884B2 (en) 2012-02-17 2017-04-18 Springactive, Inc. Control systems and methods for gait devices
US9044346B2 (en) 2012-03-29 2015-06-02 össur hf Powered prosthetic hip joint
EP2858602A2 (en) 2012-06-12 2015-04-15 Iwalk, Inc. Prosthetic, orthotic or exoskeleton device
WO2014022411A1 (en) 2012-08-01 2014-02-06 Ossur Hf Prosthetic ankle module
WO2014039885A1 (en) * 2012-09-06 2014-03-13 Freedom Innovations, Llc Method and system for a prosthetic device with multiple levels of functionality enabled through multiple control systems
WO2014109799A1 (en) 2012-09-17 2014-07-17 President And Fellows Of Harvard College Soft exosuit for assistance with human motion
WO2014133975A1 (en) 2013-02-26 2014-09-04 össur hf Prosthetic foot with enhanced stability and elastic energy return
AU2014244363A1 (en) * 2013-03-14 2015-09-10 Ekso Bionics, Inc. Powered orthotic system for cooperative overground rehabilitation
EP2967920B1 (en) 2013-03-14 2021-04-21 Ossur Hf Prosthetic ankle: a method of controlling based on adaptation to speed
CN108670195B (zh) 2013-05-31 2022-05-10 哈佛大学校长及研究员协会 用于辅助人体运动的软机器护甲
WO2015088863A2 (en) 2013-12-09 2015-06-18 President And Fellows Of Harvard College Assistive flexible suits, flexible suit systems, and methods for making and control thereof to assist human mobility
WO2015120186A1 (en) 2014-02-05 2015-08-13 President And Fellows Of Harvard College Systems, methods, and devices for assisting walking for developmentally-delayed toddlers
EP3128963A4 (en) 2014-04-10 2017-12-06 President and Fellows of Harvard College Orthopedic device including protruding members
CN106456339B (zh) 2014-04-11 2020-02-07 奥索有限责任公司 具有可去除柔性构件的义肢脚
US10531968B2 (en) * 2014-05-23 2020-01-14 Joseph Coggins Prosthetic limb test apparatus and method
KR102378018B1 (ko) 2014-07-29 2022-03-24 삼성전자주식회사 보행 동작 인식 장치 및 그 방법
US9517561B2 (en) * 2014-08-25 2016-12-13 Google Inc. Natural pitch and roll
EP3708079A1 (en) 2014-09-19 2020-09-16 President And Fellows Of Harvard College Soft exosuit for assistance with human motion
KR102094852B1 (ko) 2015-08-04 2020-03-30 삼성전자주식회사 토크 설정 방법 및 장치
WO2017035468A1 (en) * 2015-08-26 2017-03-02 Arizona Board Of Regents Acting For And On Behalf Of Northern Arizona University Actuator control systems and related methods
US11590046B2 (en) 2016-03-13 2023-02-28 President And Fellows Of Harvard College Flexible members for anchoring to the body
TWI592588B (zh) 2016-07-12 2017-07-21 財團法人工業技術研究院 電磁彈簧及包含此電磁彈簧的彈性致動器
US11498203B2 (en) 2016-07-22 2022-11-15 President And Fellows Of Harvard College Controls optimization for wearable systems
KR20180096241A (ko) 2017-02-21 2018-08-29 삼성전자주식회사 보행 보조 장치의 제어 방법 및 장치
US11014804B2 (en) 2017-03-14 2021-05-25 President And Fellows Of Harvard College Systems and methods for fabricating 3D soft microstructures
US20210085551A1 (en) * 2017-05-11 2021-03-25 Board Of Regents, The University Of Texas System Powered orthosis with combined motor and gear technology
KR102566114B1 (ko) * 2017-11-10 2023-08-14 삼성전자주식회사 회전 보행을 위한 제어 방법 및 제어 장치
CN108187310B (zh) * 2017-12-21 2019-05-31 东南大学 基于力觉信息和姿态信息的肢体运动意图理解与上肢康复训练机器人及其控制方法
KR102614779B1 (ko) * 2018-09-14 2023-12-15 삼성전자주식회사 보행 보조 방법 및 장치
KR102207703B1 (ko) * 2019-02-07 2021-01-26 한국기계연구원 로봇의족 및 로봇의족의 구동방법
US11298287B2 (en) 2020-06-02 2022-04-12 Dephy, Inc. Systems and methods for a compressed controller for an active exoskeleton
US11148279B1 (en) 2020-06-04 2021-10-19 Dephy, Inc. Customized configuration for an exoskeleton controller
US11147733B1 (en) 2020-06-04 2021-10-19 Dephy, Inc. Systems and methods for bilateral wireless communication
US11389367B2 (en) 2020-06-05 2022-07-19 Dephy, Inc. Real-time feedback-based optimization of an exoskeleton
US11173093B1 (en) 2020-09-16 2021-11-16 Dephy, Inc. Systems and methods for an active exoskeleton with local battery

Family Cites Families (318)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US45169A (en) 1864-11-22 Improvement in artificial legs
US595634A (en) 1897-12-14 Artificial limb
US360446A (en) 1885-11-21 1887-04-05 Heney m
US2529968A (en) 1948-06-15 1950-11-14 Sartin Hansel Mechanism for artificial legs
US2489291A (en) 1948-07-09 1949-11-29 Ulrich K Henschke Leg prosthesis
US3098645A (en) 1961-01-11 1963-07-23 Walter J Owens Laminated torsion bar suspension
US3207497A (en) 1963-07-02 1965-09-21 Dura Corp Torsion spring assembly
US3546712A (en) 1968-07-09 1970-12-15 May C Tarte Artificial leg
US3844279A (en) 1973-05-14 1974-10-29 R Konvalin Adjustable leg brace
US4463291A (en) 1979-12-31 1984-07-31 Andale Company Automatic control system and valve actuator
US4921293A (en) 1982-04-02 1990-05-01 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Multi-fingered robotic hand
US4442390A (en) 1982-07-06 1984-04-10 Davis Kenneth W Feedback system for a linear actuator
US4518307A (en) 1982-09-29 1985-05-21 The Boeing Company Compliant robot arm adapter assembly
US4546296A (en) 1983-05-12 1985-10-08 Westinghouse Brake & Signal Electric actuators
US4546298A (en) 1983-05-12 1985-10-08 Westinghouse Brake & Signal Co. Electric actuators
IN161425B (ko) 1983-05-12 1987-11-28 Westinghouse Brake & Signal
IN160902B (ko) 1983-05-12 1987-08-15 Westinghouse Brake & Signal
IN161427B (ko) 1983-05-12 1987-11-28 Westinghouse Brake & Signal
US4569352A (en) 1983-05-13 1986-02-11 Wright State University Feedback control system for walking
CA1276710C (en) 1983-11-30 1990-11-20 Kazuo Asakawa Robot force controlling system
US4600357A (en) 1984-02-21 1986-07-15 Heath Company Gripper force sensor/controller for robotic arm
US4657470A (en) 1984-11-15 1987-04-14 Westinghouse Electric Corp. Robotic end effector
US4697808A (en) * 1985-05-16 1987-10-06 Wright State University Walking assistance system
SE454943B (sv) 1986-06-26 1988-06-13 Ossur Hf Hylselement, speciellt for amputationsstump
JP2645004B2 (ja) 1987-02-27 1997-08-25 株式会社東芝 多自由度マニピユレータの制御装置
JPS6471686A (en) 1987-09-09 1989-03-16 Komatsu Mfg Co Ltd Flexible arm robot
US4936295A (en) * 1987-09-22 1990-06-26 Crane Larry A Lateral support for ankle
US4865376A (en) 1987-09-25 1989-09-12 Leaver Scott O Mechanical fingers for dexterity and grasping
WO1989000512A1 (en) 1988-01-20 1989-01-26 Moog Inc. Vehicle suspension system, and method of operating same
US4921393A (en) 1988-03-09 1990-05-01 Sri International Articulatable structure with adjustable end-point compliance
US4843921A (en) 1988-04-18 1989-07-04 Kremer Stephen R Twisted cord actuator
US5088478A (en) 1988-05-10 1992-02-18 Royce Medical Company Gel and air cushion ankle brace
USRE34661E (en) 1988-05-10 1994-07-12 Royce Medical Company Gel and air cushion ankle brace
US4964402A (en) 1988-08-17 1990-10-23 Royce Medical Company Orthopedic device having gel pad with phase change material
US5062673A (en) 1988-12-28 1991-11-05 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Articulated hand
US5252102A (en) 1989-01-24 1993-10-12 Electrobionics Corporation Electronic range of motion apparatus, for orthosis, prosthesis, and CPM machine
US4923475A (en) 1989-02-21 1990-05-08 Gosthnian Barry M Inflatable limb prosthesis with preformed inner surface
SE463600B (sv) * 1989-05-11 1990-12-17 Ken Petersen Metod och apparat foer led-kontrollerad traening av olika motoriska enheter
US5049797A (en) 1990-07-02 1991-09-17 Utah State University Foundation Device and method for control of flexible link robot manipulators
US5092902A (en) 1990-08-16 1992-03-03 Mauch Laboratories, Inc. Hydraulic control unit for prosthetic leg
JP2819353B2 (ja) * 1990-09-28 1998-10-30 本田技研工業株式会社 脚式移動ロボットの歩行制御装置
US6071313A (en) 1991-02-28 2000-06-06 Phillips; Van L. Split foot prosthesis
US5181933A (en) 1991-02-28 1993-01-26 Phillips L Van Split foot prosthesis
US5112296A (en) 1991-04-30 1992-05-12 The Board Of Supervisors Of Louisiana State University Biofeedback activated orthosis for foot-drop rehabilitation
US5367790A (en) 1991-07-08 1994-11-29 Gamow; Rustem I. Shoe and foot prosthesis with a coupled spring system
US5701686A (en) 1991-07-08 1997-12-30 Herr; Hugh M. Shoe and foot prosthesis with bending beam spring structures
CA2057108C (en) 1991-12-05 1996-12-31 Kelvin B. James System for controlling artificial knee joint action in an above knee prosthesis
US5282460A (en) * 1992-01-06 1994-02-01 Joyce Ann Boldt Three axis mechanical joint for a power assist device
JPH05216504A (ja) 1992-02-06 1993-08-27 Fanuc Ltd バネ系を含む制御対象に対する適応的スライディングモード制御方式
US5311109A (en) 1992-03-31 1994-05-10 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Locomotion control system for legged mobile robot
US5327790A (en) 1992-06-19 1994-07-12 Massachusetts Institute Of Technology Reaction sensing torque actuator
US5294873A (en) 1992-10-27 1994-03-15 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Kinematic functions for redundancy resolution using configuration control
GB9222732D0 (en) 1992-10-29 1992-12-09 Andrews Brian Improvements in or relating to orthoses and prosthesis
US5358513A (en) 1992-12-09 1994-10-25 Medtronic, Inc. Parameter selection and electrode placement of neuromuscular electrical stimulation apparatus
US5405409A (en) 1992-12-21 1995-04-11 Knoth; Donald E. Hydraulic control unit for prosthetic leg
US5443521A (en) 1992-12-21 1995-08-22 Mauch Laboratories, Inc. Hydraulic control unit for prosthetic leg
US5329705A (en) 1993-02-16 1994-07-19 Royce Medical Company Footgear with pressure relief zones
US5456341A (en) 1993-04-23 1995-10-10 Moog Inc. Method and apparatus for actively adjusting and controlling a resonant mass-spring system
JP3713046B2 (ja) 1993-07-09 2005-11-02 キネティクス・インコーポレーテッド 運動装置及び技術
US5476441A (en) 1993-09-30 1995-12-19 Massachusetts Institute Of Technology Controlled-brake orthosis
US5502363A (en) 1994-01-04 1996-03-26 University Of Maryland-Baltimore County Apparatus for controlling angular positioning and stiffness modulations of joint of robotic manipulator
US5458143A (en) 1994-06-09 1995-10-17 Herr; Hugh M. Crutch with elbow and shank springs
US6206934B1 (en) 1998-04-10 2001-03-27 Flex-Foot, Inc. Ankle block with spring inserts
US6144385A (en) 1994-08-25 2000-11-07 Michael J. Girard Step-driven character animation derived from animation data without footstep information
US5662693A (en) 1995-06-05 1997-09-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Mobility assist for the paralyzed, amputeed and spastic person
US5650704A (en) 1995-06-29 1997-07-22 Massachusetts Institute Of Technology Elastic actuator for precise force control
US5748845A (en) 1995-07-31 1998-05-05 Motorola, Inc. FES method and system for controlling the movement of a limb
US5643332A (en) 1995-09-20 1997-07-01 Neuromotion Inc. Assembly for functional electrical stimulation during movement
US6056712A (en) 1995-10-31 2000-05-02 Grim; Tracy E. Multi-functional orthosis for the foot, heel, ankle and lower leg
US5718925A (en) 1995-11-15 1998-02-17 Ossur Hf. Apparatus for making a prosthesis socket
US7311686B1 (en) 1995-12-28 2007-12-25 Ossur Hf Molded orthopaedic devices
DE59711628D1 (de) 1996-02-09 2004-06-24 Degussa Verfahren zur Herstellung von (S)-Cyanhydrinen
US6113642A (en) 1996-06-27 2000-09-05 Mauch, Inc. Computer controlled hydraulic resistance device for a prosthesis and other apparatus
US5888212A (en) 1997-06-26 1999-03-30 Mauch, Inc. Computer controlled hydraulic resistance device for a prosthesis and other apparatus
US7288076B2 (en) 1996-08-29 2007-10-30 Ossur Hf Self-equalizing resilient orthopaedic support
US5898948A (en) 1996-10-31 1999-05-04 Graham M. Kelly Support/sport sock
US6064912A (en) 1997-03-28 2000-05-16 Kenney; John P. Orthotic/electrotherapy for treating contractures due to immobility
US6136039A (en) 1997-05-06 2000-10-24 Ossur Hf Dual durometer silicone liner for prosthesis
US5932230A (en) 1997-05-20 1999-08-03 Degrate; Frenchell Topical analgesic formulation containing fruits, oils and aspirin
US5888213A (en) 1997-06-06 1999-03-30 Motion Control, Inc. Method and apparatus for controlling an externally powered prosthesis
US5944760A (en) 1997-08-04 1999-08-31 Roland J. Christensen Family Limited Partnership Prosthetic foot with reinforcing member
US6202806B1 (en) 1997-10-29 2001-03-20 Lord Corporation Controllable device having a matrix medium retaining structure
BR9909656A (pt) 1998-03-17 2001-10-16 Gary S Kochamba Método e aparelho para estabilizar tecido
US6067892A (en) 1998-03-18 2000-05-30 Erickson; Joel R. Artificial muscle actuator assembly
ES2214850T3 (es) 1998-04-10 2004-09-16 Van L. Phillips Protesis de modulo de choque de muelle en espiral.
US6511512B2 (en) 1998-04-10 2003-01-28 Ossur Hf Active shock module prosthesis
US6095991A (en) 1998-07-23 2000-08-01 Individual Monitoring Systems, Inc. Ambulatory body position monitor
US6517503B1 (en) 1998-09-18 2003-02-11 Becker Orthopedic Appliance Company Orthosis knee joint
US6267742B1 (en) 1998-09-29 2001-07-31 Brown Medical Industries Biplanar foot dorsiflexion collapsible posterior splint
WO2000028927A1 (de) 1998-11-13 2000-05-25 Hocoma Ag Vorrichtung und verfahren zur automatisierung der laufbandtherapie
JP2000145914A (ja) 1998-11-17 2000-05-26 Tsubakimoto Chain Co 逆転防止機構付直線作動機
CA2362622C (en) 1999-03-01 2008-09-23 Ossur Hf Orthotic or prosthetic sleeve formed of elasticized fabric sections having different elastic stiffness
US6666796B1 (en) 1999-09-16 2003-12-23 Aerovironment, Inc. Walking assisting apparatus
FI110159B (fi) 1999-12-17 2002-12-13 Respecta Oy Alaraajaproteesi
ES2247057T3 (es) 2000-01-20 2006-03-01 Massachusetts Institute Of Technology Protesis de rodilla controlada electronicamente.
US6706364B2 (en) 2000-03-14 2004-03-16 Ossur Hf Composite elastic material
RU2263489C2 (ru) 2000-03-15 2005-11-10 Оссур Хф Устройство и способ изготовления всасывающей прокладки для протеза
US6532400B1 (en) 2000-03-24 2003-03-11 Intelligent Inference Systems Corporation Biologically-inspired multi-segmented robot
EP1267756B1 (en) 2000-03-29 2007-11-14 Massachusetts Institute of Technology Speed-adaptive and patient-adaptive prosthetic knee
US6500138B1 (en) 2000-04-07 2002-12-31 Mayo Foundation For Medical Education And Research Electromechanical joint control device with wrap spring clutch
US6585774B2 (en) 2000-04-25 2003-07-01 Simbex, Llc Dynamic variable geometry fitting system for use with a body appliance
US6811571B1 (en) 2000-05-02 2004-11-02 Van L. Phillips Universal prosthesis with cushioned ankle
US20030195439A1 (en) 2000-05-30 2003-10-16 Caselnova Ronald J. Thermal pad and boot designed for applying hot or cold treatment
GB2368017B (en) 2000-06-20 2004-05-12 Bournemouth University Higher Apparatus for electrical stimulation of the leg
US6589289B2 (en) 2000-10-04 2003-07-08 Ossur Hf Prosthetic socket and socket component assembly
US6923834B2 (en) 2000-10-04 2005-08-02 Ossur Hf Artificial limb socket containing volume control pad
CA2426729A1 (en) 2000-10-26 2002-05-16 Van L. Phillips Foot prosthesis having cushioned ankle
US6702076B2 (en) 2001-01-16 2004-03-09 Michael T. Koleda Shaft vibration damping system
JP4384822B2 (ja) 2001-01-26 2009-12-16 本田技研工業株式会社 義肢の駆動装置
US6660042B1 (en) 2001-02-02 2003-12-09 Rutgers, The State University Of New Jersey Methods of biomimetic finger control by filtering of distributed forelimib pressures
US6443993B1 (en) 2001-03-23 2002-09-03 Wayne Koniuk Self-adjusting prosthetic ankle apparatus
ES2253558T3 (es) 2001-05-16 2006-06-01 Fondation Suisse Pour Les Cybertheses Dispositivo de reeducacion y/o de entrenamiento de los miembros inferiores de una persona.
US7153242B2 (en) 2001-05-24 2006-12-26 Amit Goffer Gait-locomotor apparatus
JP3760186B2 (ja) 2001-06-07 2006-03-29 独立行政法人科学技術振興機構 二脚歩行式移動装置及びその歩行制御装置並びに歩行制御方法
US6752774B2 (en) 2001-06-08 2004-06-22 Townsend Design Tension assisted ankle joint and orthotic limb braces incorporating same
US7390309B2 (en) 2002-09-23 2008-06-24 Honda Motor Co., Ltd. Human assist system using gravity compensation control system and method using multiple feasibility parameters
US7650204B2 (en) 2001-06-29 2010-01-19 Honda Motor Co., Ltd. Active control of an ankle-foot orthosis
GB0116503D0 (en) * 2001-07-06 2001-08-29 Univ Reading Rotatable joint stop mechanism
EP1408892A2 (en) 2001-07-26 2004-04-21 Van L. Phillips Socket insert having a bladder system
DE10142491B4 (de) 2001-08-30 2004-10-07 össur h.f. Dichtanordnung mit Lippen für einen Prothesenschaft
DE10142492A1 (de) 2001-08-30 2003-04-03 Carstens Orthopaedie Und Mediz Prothesenschaft mit Dichtung
JP3674778B2 (ja) 2001-09-27 2005-07-20 本田技研工業株式会社 脚式移動ロボットの脚体関節アシスト装置
WO2003033070A1 (en) 2001-10-16 2003-04-24 Case Western Reserve University Neural prosthesis
US6921376B2 (en) 2001-10-23 2005-07-26 The Jerome Group, Inc. Cervical brace
DE10164892B4 (de) 2001-11-05 2009-08-27 össur h.f. Strumpfförmiger Liner bzw. Liner zur Verwendung mit einem becherförmigen Prothesenschaft
JP3665013B2 (ja) 2001-11-09 2005-06-29 本田技研工業株式会社 脚式移動ロボットの脚体関節アシスト装置
WO2004071718A1 (ja) 2002-01-18 2004-08-26 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha 移動ロボットの異常検知装置
JP3811072B2 (ja) 2002-01-18 2006-08-16 本田技研工業株式会社 移動ロボットの異常検知装置
JP3790816B2 (ja) 2002-02-12 2006-06-28 国立大学法人 東京大学 人型リンク系の運動生成方法
CN1305646C (zh) 2002-02-15 2007-03-21 索尼公司 有腿的移动机器人腿部装置及该机器人的控制方法
JP2003236783A (ja) 2002-02-18 2003-08-26 Japan Science & Technology Corp 二脚歩行式移動装置
JP4182726B2 (ja) 2002-02-20 2008-11-19 日本精工株式会社 リニアアクチュエータ
JP3976129B2 (ja) 2002-02-28 2007-09-12 本田技研工業株式会社 パラレルリンク機構およびこれを用いた人工関節装置
WO2003086245A2 (en) 2002-04-12 2003-10-23 James Jay Martin Electronically controlled prosthetic system
US20090030530A1 (en) 2002-04-12 2009-01-29 Martin James J Electronically controlled prosthetic system
JP4181113B2 (ja) 2002-04-26 2008-11-12 本田技研工業株式会社 脚式移動ロボットの自己姿勢推定装置
DE60221717T2 (de) 2002-05-06 2008-06-05 Somas Orthopaedie B.V. Vorrichtung für gelähmten fuss
CN100438828C (zh) 2002-07-08 2008-12-03 奥瑟Hf公司 装有监测被截肢者进展的传感器的套接件衬套
US20040064195A1 (en) 2002-07-15 2004-04-01 Hugh Herr Variable-mechanical-impedance artificial legs
US7303538B2 (en) 2002-07-23 2007-12-04 Ossur Hf Versatile orthopaedic leg mounted walkers
US7597674B2 (en) 2002-07-23 2009-10-06 össur hf Versatile orthopaedic leg mounted walker
US7094058B2 (en) 2002-08-16 2006-08-22 Ossur Hf Educational prosthesis device and method for using the same
US20050004472A1 (en) 2002-08-17 2005-01-06 Greg Pratt Medical socket contour scanning system
US7314490B2 (en) 2002-08-22 2008-01-01 Victhom Human Bionics Inc. Actuated leg prosthesis for above-knee amputees
US7736394B2 (en) 2002-08-22 2010-06-15 Victhom Human Bionics Inc. Actuated prosthesis for amputees
JP4129862B2 (ja) 2002-08-30 2008-08-06 本田技研工業株式会社 義足の関節装置
AU2002951193A0 (en) 2002-09-04 2002-09-19 Northern Sydney Area Health Service Movement faciliatation device
US7105122B2 (en) 2002-10-08 2006-09-12 Ossur Hf Prosthesis socket direct casting device having multiple compression chambers
US7094212B2 (en) 2002-10-11 2006-08-22 Ossur Hf Rigid dressing
US7981057B2 (en) 2002-10-11 2011-07-19 Northrop Grumman Guidance And Electronics Company, Inc. Joint motion sensing to make a determination of a positional change of an individual
US7037283B2 (en) 2002-10-18 2006-05-02 Ossur Hf Casting product and method for forming the same
EP1558333B1 (en) 2002-10-24 2007-05-23 Lockheed Martin Corporation System for treating movement disorders
DE60315698T2 (de) 2002-11-07 2008-06-05 Ossur Hf FUßGELENKORTHOSE
US6966882B2 (en) 2002-11-25 2005-11-22 Tibion Corporation Active muscle assistance device and method
US8034120B2 (en) 2002-12-20 2011-10-11 Ossur Hf Suspension liner system with seal
US7025793B2 (en) 2002-12-20 2006-04-11 Ossur Hf Suspension liner with seal
US7909884B2 (en) 2002-12-20 2011-03-22 Ossur Hf Suspension liner system with seal
US7295892B2 (en) 2002-12-31 2007-11-13 Massachusetts Institute Of Technology Speed-adaptive control scheme for legged running robots
US7468471B2 (en) 2002-12-31 2008-12-23 Ossur, Hf Wound dressing having a facing surface with variable tackiness
US7465281B2 (en) 2003-04-18 2008-12-16 Ossur, Hf Versatile hardenable cast or support
WO2004096083A2 (en) 2003-04-24 2004-11-11 Arizona Board Of Regents Acting On Behalf Of Arizona State University Spring-over-muscle actuator
WO2004096905A2 (en) 2003-04-24 2004-11-11 Arizona Board Of Regents, Acting For And On Behalf Of Arizona State University Adjustable compliant mechanism
US7198071B2 (en) 2003-05-02 2007-04-03 Össur Engineering, Inc. Systems and methods of loading fluid in a prosthetic knee
US7101487B2 (en) 2003-05-02 2006-09-05 Ossur Engineering, Inc. Magnetorheological fluid compositions and prosthetic knees utilizing same
JP4315766B2 (ja) 2003-05-21 2009-08-19 本田技研工業株式会社 歩行補助装置
JP2005000500A (ja) 2003-06-13 2005-01-06 Yaskawa Electric Corp 足関節電動装具
US7427297B2 (en) 2003-06-20 2008-09-23 Ossur Hf Prosthetic socket with self-contained vacuum reservoir
JP4290494B2 (ja) 2003-07-08 2009-07-08 株式会社ルネサステクノロジ 半導体記憶装置
US8007544B2 (en) 2003-08-15 2011-08-30 Ossur Hf Low profile prosthetic foot
CA2535942A1 (en) 2003-08-21 2005-03-10 Ischem Corporation Automated methods and systems for vascular plaque detection and analysis
JP4178186B2 (ja) 2003-08-21 2008-11-12 国立大学法人 筑波大学 装着式動作補助装置、装着式動作補助装置の制御方法および制御用プログラム
US20050049652A1 (en) 2003-08-25 2005-03-03 Kai-Yu Tong Functional electrical stimulation system
WO2005025446A2 (en) 2003-09-05 2005-03-24 Ossur Hf Orthotic footplate
WO2005025464A2 (en) 2003-09-11 2005-03-24 The Cleveland Clinic Foundation Apparatus for assisting body movement
WO2005034797A2 (en) 2003-09-17 2005-04-21 Ossur Hf Wound dressing and method for manufacturing the same
US7531711B2 (en) 2003-09-17 2009-05-12 Ossur Hf Wound dressing and method for manufacturing the same
US8075633B2 (en) 2003-09-25 2011-12-13 Massachusetts Institute Of Technology Active ankle foot orthosis
US7534220B2 (en) 2003-09-29 2009-05-19 Ossur Hf Adjustable ergonomic brace
US6969408B2 (en) 2003-09-30 2005-11-29 Ossur Engineering, Inc. Low profile active shock module prosthesis
US6942629B2 (en) 2003-10-02 2005-09-13 Dynasplint Systems, Inc. Adjustable splint device for relieving contractures
SE526430C2 (sv) 2003-10-17 2005-09-13 Oessur Hf Artificiell fleraxlig knäled
US7628766B1 (en) 2003-10-29 2009-12-08 The Regents Of The University Of California Lower extremity enhancer
US20070282480A1 (en) 2003-11-10 2007-12-06 Pannese Patrick D Methods and systems for controlling a semiconductor fabrication process
US7107180B2 (en) 2003-11-14 2006-09-12 Ossur Hf Method and system for determining an activity level in an individual
US20050107889A1 (en) 2003-11-18 2005-05-19 Stephane Bedard Instrumented prosthetic foot
US7637959B2 (en) 2004-02-12 2009-12-29 össur hf Systems and methods for adjusting the angle of a prosthetic ankle based on a measured surface angle
CA2556041C (en) 2004-02-12 2015-04-21 Ossur Hf System and method for motion-controlled foot unit
US20060184280A1 (en) 2005-02-16 2006-08-17 Magnus Oddsson System and method of synchronizing mechatronic devices
JP4503311B2 (ja) 2004-02-25 2010-07-14 本田技研工業株式会社 脚体運動補助装具の発生トルク制御方法
JP4200492B2 (ja) 2004-03-11 2008-12-24 国立大学法人 筑波大学 装着式動作補助装置
WO2005092185A2 (en) 2004-03-22 2005-10-06 California Institute Of Technology Cognitive control signals for neural prosthetics
USD503480S1 (en) 2004-04-22 2005-03-29 Ossur Hf Ankle-foot orthosis
US7217060B2 (en) 2004-04-30 2007-05-15 Ossur Hf Prosthesis locking assembly
US7393335B2 (en) 2004-05-06 2008-07-01 Carvey Matthew R Metabolically efficient leg brace
US7691154B2 (en) 2004-05-07 2010-04-06 össur hf Systems and methods of controlling pressure within a prosthetic knee
US7581454B2 (en) 2004-05-28 2009-09-01 össur hf Method of measuring the performance of a prosthetic foot
CN101292916B (zh) 2004-05-28 2013-04-24 奥苏尔公司 具有外表面周围型面的假体用或矫正用套筒
USD503802S1 (en) 2004-05-28 2005-04-05 Ossur Hf Prosthesis liner
US7347877B2 (en) 2004-05-28 2008-03-25 össur hf Foot prosthesis with resilient multi-axial ankle
JP4549758B2 (ja) 2004-06-30 2010-09-22 本田技研工業株式会社 運動測定方法、運動測定装置及び運動測定プログラム
US7770842B2 (en) 2004-08-24 2010-08-10 Honeywell International Inc. Aircraft flight control surface actuation system communication architecture
WO2006034210A2 (en) 2004-09-21 2006-03-30 Thomas Sugar Adjustable stiffness jack spring actuator
US7429253B2 (en) 2004-09-21 2008-09-30 Honda Motor Co., Ltd. Walking assistance system
WO2006052954A2 (en) 2004-11-09 2006-05-18 Northeastern University Electro-rheological fluid brake and actuator devices and orthotic devices using the same
US7794418B2 (en) 2004-12-22 2010-09-14 Ossur Hf Knee brace and method for securing the same
US7713225B2 (en) 2004-12-22 2010-05-11 Ossur Hf Knee brace and method for securing the same
CN101128167B (zh) 2004-12-22 2011-05-18 奥瑟Hf公司 处理肢体运动的系统和方法
US7896827B2 (en) 2004-12-22 2011-03-01 Ossur Hf Knee brace and method for securing the same
US7597675B2 (en) 2004-12-22 2009-10-06 össur hf Knee brace and method for securing the same
US7762973B2 (en) 2004-12-22 2010-07-27 Ossur Hf Spacer element for prosthetic and orthotic devices
US7198610B2 (en) 2004-12-22 2007-04-03 Ossur Hf Knee brace and method for securing the same
US7465283B2 (en) 2005-01-12 2008-12-16 Ossur, Hf Cast assembly with breathable double knit type padding
US7513881B1 (en) 2005-01-12 2009-04-07 Ossur Hf Knee immobilizer
JP4178187B2 (ja) 2005-01-26 2008-11-12 国立大学法人 筑波大学 装着式動作補助装置及び制御用プログラム
US7161056B2 (en) 2005-01-28 2007-01-09 Ossur Hf Wound dressing and method for manufacturing the same
CN101155557B (zh) 2005-02-02 2012-11-28 奥瑟Hf公司 用于监控步态动态的感应系统和方法
WO2006084219A2 (en) 2005-02-02 2006-08-10 össur hf Prosthetic and orthotic systems usable for rehabilitation
US20070123997A1 (en) 2005-03-31 2007-05-31 Massachusetts Institute Of Technology Exoskeletons for running and walking
US8500823B2 (en) 2005-03-31 2013-08-06 Massachusetts Institute Of Technology Powered artificial knee with agonist-antagonist actuation
US7313463B2 (en) 2005-03-31 2007-12-25 Massachusetts Institute Of Technology Biomimetic motion and balance controllers for use in prosthetics, orthotics and robotics
US20060249315A1 (en) * 2005-03-31 2006-11-09 Massachusetts Institute Of Technology Artificial human limbs and joints employing actuators, springs, and variable-damper elements
US20070162152A1 (en) 2005-03-31 2007-07-12 Massachusetts Institute Of Technology Artificial joints using agonist-antagonist actuators
US20070043449A1 (en) 2005-03-31 2007-02-22 Massachusetts Institute Of Technology Artificial ankle-foot system with spring, variable-damping, and series-elastic actuator components
US10080672B2 (en) 2005-03-31 2018-09-25 Bionx Medical Technologies, Inc. Hybrid terrain-adaptive lower-extremity systems
US8512415B2 (en) 2005-03-31 2013-08-20 Massachusetts Institute Of Technology Powered ankle-foot prothesis
EP1868546B1 (en) 2005-04-12 2009-03-25 HONDA MOTOR CO., Ltd. Active control of an ankle-foot orthosis
US7240876B2 (en) 2005-04-21 2007-07-10 Ossur, Hf Dispenser box
NL1029086C2 (nl) 2005-05-20 2006-11-27 Somas Groep B V Heuporthese, werkwijze ter voorkoming van het uit de kom schieten van een heup en gebruik van een heuporthese.
USD523149S1 (en) 2005-05-24 2006-06-13 Ossur Hf Prosthetic or orthotic sleeve
JP4332136B2 (ja) 2005-06-03 2009-09-16 本田技研工業株式会社 肢体アシスト装置および肢体アシストプログラム
US7527253B2 (en) 2005-06-09 2009-05-05 Arizona Board Of Regents Adjustable stiffness leaf spring actuators
WO2007008803A2 (en) 2005-07-11 2007-01-18 Ossur Hf Energy returing prosthetic joint
US7485152B2 (en) 2005-08-26 2009-02-03 The Ohio Willow Wood Company Prosthetic leg having electronically controlled prosthetic knee with regenerative braking feature
US7531006B2 (en) 2005-09-01 2009-05-12 össur hf Sensing system and method for motion-controlled foot unit
US8048172B2 (en) 2005-09-01 2011-11-01 össur hf Actuator assembly for prosthetic or orthotic joint
US7431708B2 (en) 2005-09-19 2008-10-07 Ossur Hf Knee brace having lateral/medial width adjustment
US7959589B2 (en) 2005-09-19 2011-06-14 Ossur Hf Adjustable orthotic device
US7704218B2 (en) 2005-10-12 2010-04-27 Ossur, Hf Knee brace
US7449005B2 (en) 2005-11-07 2008-11-11 Ossur Hf. Traction collar and method of use
USD527825S1 (en) 2005-12-21 2006-09-05 Ossur Hf Knee brace
JP4818716B2 (ja) 2005-12-27 2011-11-16 富士通株式会社 ロボット制御装置
US7190141B1 (en) 2006-01-27 2007-03-13 Villanova University Exoskeletal device for rehabilitation
USD529180S1 (en) 2006-03-01 2006-09-26 Ossur Hf Knee brace
EP1991180B1 (en) 2006-03-09 2012-09-05 The Regents of the University of California Power generating leg
USD533280S1 (en) 2006-03-22 2006-12-05 Ossur Hf Wrist brace
US7914475B2 (en) 2006-03-22 2011-03-29 Ossur Hf Orthopedic brace
US7488349B2 (en) 2006-03-24 2009-02-10 Ossur Hf Ventilated prosthesis system
JP4712620B2 (ja) * 2006-06-12 2011-06-29 本田技研工業株式会社 歩行補助装具の制御装置
US7662191B2 (en) 2006-06-30 2010-02-16 össur hf Liner donning and doffing device
US7578799B2 (en) 2006-06-30 2009-08-25 Ossur Hf Intelligent orthosis
US7438843B2 (en) 2006-06-30 2008-10-21 Ossur Hf Method and kit for making prosthetic socket
US7503937B2 (en) 2006-07-03 2009-03-17 Ossur Hf Prosthetic foot
US7632315B2 (en) 2006-10-10 2009-12-15 össur hf Vacuum chamber socket system
US7842848B2 (en) 2006-11-13 2010-11-30 Ossur Hf Absorbent structure in an absorbent article
DE102006059206B4 (de) 2006-12-13 2010-12-30 Otto Bock Healthcare Gmbh Orthopädietechnisches Gerät
US7985265B2 (en) 2006-12-14 2011-07-26 Chas. A. Blatchford & Sons Limited Prosthetic ankle and foot combination
IL180833A (en) 2007-01-21 2012-10-31 Israel Aerospace Ind Ltd Pedestrian navigation system and method
US7731670B2 (en) * 2007-02-02 2010-06-08 Honda Motor Co., Ltd. Controller for an assistive exoskeleton based on active impedance
USD567072S1 (en) 2007-02-12 2008-04-22 Ossur Hf Strap retainer
USD558884S1 (en) 2007-02-12 2008-01-01 Ossur Hf Knee brace
US8348876B2 (en) 2007-02-12 2013-01-08 Ossur Hf Strap retainer
CN101668447B (zh) 2007-04-26 2012-01-11 奥索集团公司 用于接近伤口位置的矫形装置
EP2151039A1 (en) 2007-05-09 2010-02-10 Motor Excellence, LLC Generators using electromagnetic rotors
US7973446B2 (en) 2007-05-09 2011-07-05 Motor Excellence, Llc Electrical devices having tape wound core laminate rotor or stator elements
EP2150214B1 (en) 2007-05-21 2015-11-11 Ossur Hf Orthopedic device
USD576781S1 (en) 2007-07-03 2008-09-16 Ossur Hf Orthotic device
CA2694004A1 (en) 2007-07-19 2009-01-22 Nasa Goddard Space Flight Center Gear bearing drive
US8657772B2 (en) 2007-07-20 2014-02-25 össur hf. Wearable device having feedback characteristics
US7935068B2 (en) 2007-08-23 2011-05-03 Ossur Hf Orthopedic or prosthetic support device
CN101801317B (zh) 2007-09-13 2012-02-22 奥苏尔公司 可穿戴设备
US8043245B2 (en) 2007-10-15 2011-10-25 Ossur Hf Orthopedic device having a patient compliance system
US20090192619A1 (en) 2007-11-23 2009-07-30 Orthocare Innovations Llc Passive electro-magnetically damped joint
USD583956S1 (en) 2007-12-11 2008-12-30 Ossur, Hf Orthotic device
ES2418441T3 (es) 2007-12-26 2013-08-13 Rex Bionics Limited Ayuda a la movilidad
USD588753S1 (en) 2008-02-12 2009-03-17 Ossur Hf Patella protector assembly
WO2009120637A1 (en) * 2008-03-24 2009-10-01 Ossur Hf Transfemoral prosthetic systems and methods for operating the same
US8652218B2 (en) * 2008-04-21 2014-02-18 Vanderbilt University Powered leg prosthesis and control methodologies for obtaining near normal gait
USD596301S1 (en) 2008-04-25 2009-07-14 Ossur Hf Orthopedic device
EP3034051B1 (en) 2008-05-15 2018-08-01 Ossur HF Circumferential walker
US8801641B2 (en) * 2008-07-23 2014-08-12 Ekso Bionics, Inc. Exoskeleton and method for controlling a swing leg of the exoskeleton
CN102112334B (zh) 2008-07-31 2013-06-26 F3&I2有限责任公司 用于箱体的模块化嵌板
US8731716B2 (en) 2008-08-28 2014-05-20 Raytheon Company Control logic for biomimetic joint actuators
US8516918B2 (en) 2008-08-28 2013-08-27 Raytheon Company Biomimetic mechanical joint
US8181520B2 (en) 2008-08-29 2012-05-22 Oki Electric Industry Co., Ltd. Muscle training device with muscular force measurement function for controlling the axial torque of a joint axle
CN102202613A (zh) 2008-09-04 2011-09-28 Iwalk股份有限公司 混合型地形自适应下肢系统
US20110082566A1 (en) 2008-09-04 2011-04-07 Herr Hugh M Implementing a stand-up sequence using a lower-extremity prosthesis or orthosis
USD611322S1 (en) 2008-09-09 2010-03-09 össur hf Handle
USD627079S1 (en) 2008-09-09 2010-11-09 Ossur Hf Container
US8096965B2 (en) 2008-10-13 2012-01-17 Argo Medical Technologies Ltd. Locomotion assisting device and method
US7981068B2 (en) 2008-12-03 2011-07-19 Ossur Hf Cervical collar having height and circumferential adjustment
US8598815B2 (en) 2009-06-22 2013-12-03 University Of Washington Through Its Center For Commercialization Controllable transverse rotation adaptor
USD628696S1 (en) 2009-08-28 2010-12-07 Ossur Hf Handle
USD629115S1 (en) 2009-08-28 2010-12-14 Ossur Hf Back brace
USD616996S1 (en) 2009-09-14 2010-06-01 Ossur Hf Orthopedic device
USD618359S1 (en) 2009-09-14 2010-06-22 Ossur Hf Expansion part for orthopedic device
USD620124S1 (en) 2009-09-14 2010-07-20 Ossur Hf Orthopedic device
USD616997S1 (en) 2009-09-14 2010-06-01 Ossur Hf Orthopedic device
USD616555S1 (en) 2009-09-14 2010-05-25 Ossur Hf Orthopedic device
USD643537S1 (en) 2009-09-22 2011-08-16 Ossur Hf Pump for an orthopedic device
USD634852S1 (en) 2009-09-22 2011-03-22 Ossur Hf Sole for orthopedic device
USD616556S1 (en) 2009-09-22 2010-05-25 Ossur Hf Orthopedic device
USD646394S1 (en) 2009-11-13 2011-10-04 Ossur Hf Rehabilitative vest component
USD640380S1 (en) 2009-11-13 2011-06-21 Ossur Hf Rehabilitative vest component
USD640381S1 (en) 2009-11-13 2011-06-21 Ossur Hf Rehabilitative vest component
CN102892388A (zh) 2010-04-05 2013-01-23 Iwalk股份有限公司 控制假体或矫形器中的转矩
US8716877B2 (en) 2010-05-14 2014-05-06 Thomas Sugar Method and apparatus for harvesting energy from ankle motion
USD641482S1 (en) 2010-05-25 2011-07-12 Ossur Hf Orthosis component
USD641483S1 (en) 2010-05-25 2011-07-12 Ossur Hf Orthosis component
USD634438S1 (en) 2010-06-14 2011-03-15 Ossur Hf Orthopedic walker
USD647624S1 (en) 2010-08-06 2011-10-25 Ossur Hf Cervical collar
USD647623S1 (en) 2010-08-06 2011-10-25 Ossur Hf Height adjustment mechanism for cervical collar
USD647622S1 (en) 2010-08-20 2011-10-25 Ossur Hf Orthopedic device
USD637942S1 (en) 2010-08-20 2011-05-17 Ossur Hf Strap retainer
EP2663267B1 (en) 2011-01-10 2019-07-31 Iwalk, Inc. Powered joint orthosis
US20120259430A1 (en) 2011-01-12 2012-10-11 Zhixiu Han Controlling powered human augmentation devices
WO2012100250A1 (en) 2011-01-21 2012-07-26 Iwalk, Inc. Terrain adaptive powered joint orthosis
WO2012125562A1 (en) 2011-03-11 2012-09-20 Iwalk, Inc. Biomimetic joint actuators
US8876743B2 (en) 2011-04-20 2014-11-04 Vivonics, Inc. Conformable material for an orthotic device and method of making same

Also Published As

Publication number Publication date
US9693883B2 (en) 2017-07-04
WO2011126985A2 (en) 2011-10-13
US10485682B2 (en) 2019-11-26
US11026815B2 (en) 2021-06-08
US20110295385A1 (en) 2011-12-01
US10406002B2 (en) 2019-09-10
WO2011126985A8 (en) 2012-01-19
US20200085599A1 (en) 2020-03-19
EP2555716A2 (en) 2013-02-13
US20170216055A1 (en) 2017-08-03
US20170143516A1 (en) 2017-05-25
US20140121782A1 (en) 2014-05-01
JP2013524880A (ja) 2013-06-20
US20140114437A1 (en) 2014-04-24
US20110295384A1 (en) 2011-12-01
CA2795153A1 (en) 2011-10-13
WO2011126985A3 (en) 2011-12-01
CN102892388A (zh) 2013-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10485682B2 (en) Controlling torque in a prosthesis or orthosis based on a deflection of series elastic element
US11273060B2 (en) Artificial ankle-foot system with spring, variable-damping, and series-elastic actuator components
US10105244B2 (en) Hybrid terrain-adaptive lower-extremity systems
EP1880694B1 (en) Controllable prosthetic joint system
US10080672B2 (en) Hybrid terrain-adaptive lower-extremity systems
CN107874875B (zh) 动力型踝足假肢
AU2001249759A1 (en) Speed-adaptive and patient-adaptive prosthetic knee
JP2012516717A (ja) 作動筋−拮抗筋作用を有する動力付き人工膝
JP2015013172A (ja) 整形外科用関節を制御する方法
WO2011026086A1 (en) Implementing a stand-up sequence using a lower-extremity prosthesis or orthosis
JP2007524483A5 (ko)
CN112654339A (zh) 可穿戴主动辅助装置
US9192487B2 (en) Joint control systems and methods utilizing muscle activation sensing
Sun et al. Controller implementation of a powered transtibial prosthetic device
WO2015170964A1 (en) A prosthetic limb integrated with a sensory system
KR20230123365A (ko) 전동식 슬관절 보조장치 및 그 제어방법

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid