JP2019520230A - エクソスケルトンとプロキシ - Google Patents
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Abstract
Description
(ボールねじのピッチ)/(駆動スプロケットの円周)
=ピッチ/(2πr)。
−シャフト87の配置に従うエクソ大腿部86とエクソ大腿下部88との間の第4の軸96、及び
−シャフト89に従うエクソ大腿下部88とエクソ足部90との間の第5の軸97が、
画定される。
最初の例では、角度は以下の値を有する:
φ1=35度。φ2=70度。α=0度。β=0度。
−φ1+φ2−90度=−35度+70度−90度=−55度。
最大内部回転と外部回転の差は2・φ1=70度である。
φ1=35度。φ2=70度。α=20度。β=0度。
φ1=35度、φ2=70度、α=20度、β=20度。
図27は、前方から、すなわちそのハウジングの内側からの閉じたアクチュエータ2001を斜視図で示す。
図28は、前記と同様の斜視図で、アクチュエータ2001を示す。しかしながら、ここでは、ハウジングの一部、すなわち前部基部プレート106a及び基部フレーム107が取り除かれている。
図29は、前記と同様の方法でアクチュエータ2001を示す。ここでは、前部チェーン110ならびにそれらの駆動に関する要素108、109、104a及び105aが欠けている。
図30は、ハウジング部品なしで、背面からの斜視図でアクチュエータ2001を示す。
図31は、前面基部プレート106aを除いた正面図と共にアクチュエータ2001を側面図で示す。
図37は、アクチュエータ2003の斜視図を示しているが、前部108、109、110を除き、かつベアリング104c及び125aを除く。
図38は、アクチュエータ2004の斜視図を示す。
図39は、前部基部プレート106aを除いたアクチュエータ2004の側面図を示す。
図40は、基部フレーム107を除いたアクチュエータ2004の上面図を示す。
アクチュエータ2004’はリニアガイドを1つだけ有する、アクチュエータ2004を改変したものである。
図42はアクチュエータ2005の斜視図、図43は側面図である。
全ての部分は、他の例に対応する基部及び軸に適切に接続されている。
−アクチュエータ250、252、254、ならびに、ここでは示されていないモータ、シャフト、ロープなどの適切な駆動手段を有する並進ユニット210。これにより、矢印P1、P2、P3に沿った並進移動が可能になる。
−第1の回転部材200、第2の回転部材201、及び第3の回転部材202を備える回転ユニット211。これらはそれぞれ、隣接する要素に対して回転可能に取り付けられる。
−回転軸205と206は要素角212を形成する。
−回転軸206と207は要素角213を形成する。
−回転軸207及び208は要素角214を形成する。
角度212=90度。角度213=90度。角度214=30度(図57参照)。
ヒューマノイドロボット、仮想又は現実機械及びエクソスケルトンについて記載されている足要素(図60〜63及び記載事項)は、図1〜26及び上記の説明に記載の特に股関節を有するエクソスケルトン、ロボット又は仮想機械に関してそれらの完全な利点を広げる。この股関節は、危機的な状況でも脚と足のより良い制御を可能にし、そして足要素の追加の自由度から最大の利益を引き出すことができる。
80b 80aの車軸取り付け領域(取り付け要素)
81 軸1のシャフト
82 エクソ股関節1、要素2、第2の要素
82b エクソ股関節1b、要素2b
82c エクソ股関節1c、要素2c
83 軸2のシャフト
84 エクソ股関節2、要素3、第3の要素
85 軸3のシャフト
86 要素4、第4の要素、エクソ大腿部
87 軸4のシャフト
88 要素5、第5の要素、エクソ下腿部
89 軸5のシャフト
90 要素5、第6の要素、エクソ足部
91 股関節の中心
92 股関節の中心を通る矢状軸に平行な軸
93 軸1、第1軸
94 軸2、第2軸
94b 軸2b
94c 軸2c
95 軸3、第3軸
96 軸4、第4軸
97 軸5、第5軸
101 駆動シャフト/駆動車軸
102 偏向シャフト、アイドラシャフト
103 固定シャフト/固定車軸
104a ベアリング、前部、駆動車軸
104b ベアリング、後部、駆動車軸
104c ベアリング、中心、駆動車軸
105a ベアリング、前部、自走車軸
105b ベアリング、後部、自走車軸
106a 前基部プレート
106b 後基部プレート
107 基部フレーム
108 駆動前部スプロケット
109 自走前部スプロケット
110 前部チェーン
111 駆動後部スプロケット
112 自走後部チェーンホイール
113 後部チェーン
114 ボールねじ
115 ボールねじベアリングA
116 ボールねじベアリングB
117 ボールナット、ナット
118 連結ブロック
118b ばね要素用アバットメント付き連結ブロック
119 リニアガイドレール、レール
120 リニアガイドキャリッジ
121 リニアガイド支持部
121b 基部の組み合わせたリニアガイド支持部
122 シャフトカップリング
123 モータフレーム
124 モータ
125a ベアリング、前部、自走スプロケット用
125b ベアリング、後部、自走チェーンスプロケット用
126 スペーサー
127 ばね要素
128 チェーンばね接続要素
129 自走スプロケット用ベアリング
130 車軸用ベアリング
200 要素A、第1の回転要素
201 要素B、第2の回転要素
202 要素C、第3の回転要素
203 背部支持部付きエクソスケルトン
204 背部支持部
205 軸A、第1の回転軸
206 軸B、第2の回転軸
207 軸C、第3の回転軸
208 軸D、第4の回転軸
210 並進ユニット
211 回転ユニット
212 要素角度A
213 要素角度B
214 要素角度C
220 205−208の交点
250 第1のリニアアクチュエータ
252 第2のリニアアクチュエータ
254 第3のリニアアクチュエータ
300 エクソスケルトン
301 取り付け要素
302 可動フレーム/作業プラットフォーム
303 固定フレーム/基部
304 アクチュエータ
304a−f リニアアクチュエータ
305 支持部
305a−c 各々の支持部
902 シャフト
904 足底
910 902を通る軸
1000−1003 エクソスケルトン
2000−2009 アクチュエータ
3000 モーションシミュレータ
4000 スチュワートプラットフォーム
9000エクソ足部
X 駆動コンポーネント
Claims (35)
- 第1の部材(80a、80b)、第2の部材(82)、第3の部材(84)、及び第4の部材(86)を含む装置(1000)であって、
−第1の部材(80a、80b)は第1の回転関節(rotary joint)(81)に接続され、それを介して第2の部材(82)が第1の軸(93)に回転可能に支持され、
−第2の部材(82)は第2の回転関節(83)に接続され、それを介して第3の部材(84)が第2の軸(94)に回転可能に支持され、
−第3の部材(84)は第3の回転関節(85)に接続され、それを介して第4の部材(86)は第3の軸(95)に回転可能に支持され、
−軸(93、94、95)は実質的に共通点(91)を通り、かつ
−第1の軸(93)は第2の軸(94)と第1の角度(φ1)を形成し、第2の軸(94)は第3の軸(95)と第2の角度(φ2)を形成する、
前記装置(1000)。 - 第1の軸(93)が、第1の要素(80a、80b)の主平面に対して実質的に垂直であることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 第1の軸(93)が、共通点(91)を通る垂直軸に、ゼロではない値を有する第3の角度(α)で回転することを特徴とする、請求項1又は2に記載の装置。
- 第1の軸(93)が、共通点(91)を通る水平軸に、ゼロではない値を有する第4の角度(β)で回転することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の装置。
- 第1の角度(φ1)が25〜45度の範囲、そして好ましくは35度の値を有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の装置。
- 第2の角度(φ2)が60〜80度の範囲、そして好ましくは70度の値を有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の装置。
- 第3の角度(α)及び/又は第4の角度(β)が10〜30度の範囲、そして好ましくは20度の値を有することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の装置。
- 第1の角度(φ1)と第2の角度(φ2)との合計が85〜120度の範囲であり、かつ第1の角度(φ1)が15〜45度の範囲であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の装置。
- 要素(82、84、86)のうちの少なくとも1つが、少なくとも2つの副要素(82a、b、c)に分割され、かつ前記副要素(82a、b、c)の隣接するものは、それぞれ軸(94a、94b、94c)に互いに回転可能に接続され、前記軸は実質的に共通点(91)を通ることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の装置。
- 第5の要素(90;9000)がさらなる軸(910)に回転可能に取り付けられ、かつさらなる軸(910)と実質的に平行に走る表面(904)を有し、該表面(904)は、少なくとも軸(910)とは離れた側において、半径が異なる少なくとも2つの円形部分に相当する外形を有することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の装置。
- 前記円形部分に属する円は使用者の近傍にその中心があり、及び/又は使用者の正面の平面に平行であることを特徴とする、請求項10に記載の装置。
- 締結手段が備えられ、それは使用者が使用者の腰、胴体及び/又は大腿部で、要素(80a、80b;82;84;86;90)の少なくとも一つで、及び/又は背部プレートの一部へ好ましくは硬く連結されるように設計及び配置されることを特徴とする、請求項10〜11のいずれか一項に記載の装置。
- 締結手段がストラップ、シェル(shell)及び/又はハーネスを含むことを特徴とする、請求項12に記載の装置。
- 締結手段が、使用者が第1の要素(80a、80b)に連結されるように設計及び配置されることを特徴とする、請求項12又は13に記載の装置。
- 締結手段の位置は調節手段により変更可能であることを特徴とする、請求項12〜14のいずれか一項に記載の装置。
- 締結手段による力は調節手段により変更可能であることを特徴とする、請求項12〜15のいずれか一項に記載の装置。
- 締結手段による力は調節手段及び制御ループにより測定及び影響されるができることを特徴とする、請求項16に記載の装置。
- 使用者に対する足表面(904)を動かすのに適するように手段が備えられること特徴とする、請求項1〜17のいずれか一項に記載の装置。
- 締結手段は、力を緩められる又は動かされることが可能であり、従って開放の角度が変更可能であるように設計及び制御されることを特徴とする、請求項1〜18のいずれか一項に記載の装置。
- モータ(124)が備えられ、それは作動中に回転可能に駆動するようにスピンドル(114)に接続され、かつスピンドル(114)は、並進様式に対応するスレッドで手段(117、118)を動かし、該手段(117、118)は、少なくとも1つの周方向要素(110、113)に接続され、それによってシャフト(101)を回転可能に動かすことを特徴とする、請求項1〜19のいずれか一項に記載の装置。
- 周方向要素(110、113)が、駆動車軸(101)に強制固定的及び/又は型枠取り付け的(フォームフィット)の様式で接続される駆動車輪(108、111)を駆動することを特徴とする、請求項20に記載の装置。
- 手段(117、118)が、軸方向及び/又は横方向のトルクが吸収されるように誘導手段に接続されることを特徴とする、請求項20又は21に記載の装置。
- 少なくとも2つの前記装置が、ひとつのシャフト(101)をそれぞれ回転可能に動かし、かつ適切なベアリング(129)を有する前記装置の偏向手段(109、112)の少なくとも一つのシャフト(101)は別の前記装置に取り付けられることを特徴とする、請求項20〜22のいずれか一項に記載の装置。
- 少なくとも一つのばね要素(127)がモータと駆動要素(X)の間及び/又はモータにて及び/又は駆動要素(X)にて存在することを特徴とする、請求項20〜23のいずれか一項に記載の装置。
- 互いに位相差を有するチェーンが可撓性要素として使用されることを特徴とする、請求項20〜24のいずれか一項に記載の装置。
- 回転ユニット(211)が、
−第1の回転軸(205)に回転可能に取り付けられた第1の回転部材(200)、
−前記第1の回転部材(200)へ第2の回転軸(206)に回転可能に付けられた第2の回転部材(201)、
−前記第2の回転部材(201)へ第3の回転軸(207)に回転可能に付けられた第3の回転部材(202)、
−第3の回転要素(202)へ第4の回転軸(208)に回転可能に付けられたエクソスケルトン(203)、
を備えることを特徴とする、請求項1〜25のいずれか一項に記載の装置。 - エクソスケルトン(203)と第3の回転要素(202)の間の取り付けは、第3の回転要素(202)と第2の回転要素(201)の間の接続部の上方の中立位置に配置されることを特徴とする、請求項26に記載の装置。
- 背部支持部(204)が、エクソスケルトン(203)と第3の回転要素(202)との間に配置されていることを特徴とする、請求項26又は27に記載の装置。
- エクソスケルトン(203)及び/又はその作業空間、及び/又は背部支持部(204)及び/又はエクソスケルトン(203)に固定された使用者は、第4の回転軸(208)に完全に360度回転させる間に装置の他の部分と衝突することを特徴とする、請求項26〜28のいずれか一項に記載の装置。
- 機械的又は電子的リミッタ及び/又は車軸、ギア、ベアリング及び/又はモータなどの適切に設計された構成要素などの機械的及び/又は電気的手段が備えられ、第4の回転軸(208)に対するエクソスケルトン(203)の回転の範囲は、エクソスケルトン(203)及び/又はその作業空間及び/又はその背部支持部(204)及び/又はエクソスケルトン(203)に固定された使用者が上部構造の他の部分と衝突することを回避されるように制限されることを特徴とする、請求項29に記載の装置。
- 少なくとも1つのさらなる回転要素が第3の回転要素(202)とエクソスケルトン(203)及び/又は背部支持部(204)との間で、両端で回転可能に取り付けられ、エクソスケルトン(203)と衝突することなく、回転のさらなる軸に360度回転させることができないことを特徴とする、請求項1〜30のいずれか一項に記載の装置。
- 少なくとも2つのアクチュエータ(304a〜304f)が備えられ、それは第1の側面で固体基部(303)に接続され、第2の側面で作業プラットフォーム(302)に接続され、エクソスケルトン(300)は取り付け要素(301)によって作業プラットフォーム(302)に取り付けられることを特徴とする、請求項1〜31のいずれか一項に記載の装置。
- 支持部(305a〜305c)が、少なくとも1つのアクチュエータ(304a〜304f)の第2の側面と作業プラットフォームとの間に配置されることを特徴とする、請求項32に記載の装置。
- 地面上へ支持部の取り付け点間の距離が、アクチュエータの最小長よりも大きいことを特徴とする、請求項32又は33に記載の装置。
- エクソスケルトンは、ジンバルサスペンション又はロボットアームなどの少なくとも1つの可動要素(301)によってプラットフォームに接続されることを特徴とする、請求項32〜34のいずれか一項に記載の装置。
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