运动辅助装置的制作方法

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运动辅助装置的制造方法

本发明涉及安装于辅助对象者的运动辅助装置。



背景技术:

一直以来,已知有安装于辅助对象者(人)的腿上、并以产生辅助该腿的屈伸动作的动力的方式构成的运动辅助装置。例如,日本特开2014-508010号公报(以下称为专利文献1)中,公开了一种以下述方式构成的运动辅助装置,其具备:分别安装于辅助对象者的腿的大腿部和小腿部的大腿部支架和小腿部支架、以及弹簧,通过弹簧的弹性力而使动力作用于大腿部支架和小腿部支架之间的关节机构,由此来辅助腿的运动。



技术实现要素:

如专利文献1中所见到的以往的运动辅助装置,大腿部支架和小腿部支架分别通过卷绕在辅助对象者的大腿部和小腿部周围的绑带等带状部件而被各自安装于该大腿部和小腿部上。

在具有这种结构的运动辅助装置中,为了提高卷绕在辅助对象者的大腿部和小腿部各自的周围的带状部件与该大腿部和小腿部各自的适配性,一般不得不使用较软质的带状部件。

然而,像这样使卷绕在大腿部和小腿部各自周围的带状部件为柔软部件时,例如要从运动辅助装置向辅助对象者作用抬起人的上半身的方向的辅助力时(换而言之,将使大腿部支架和小腿部支架伸展的方向的动力作用于两个架之间的关节机构上时),上述带状部件会过度挠曲。其结果是,容易发生无法将适当方向的辅助力作用于辅助对象者的情况。

此外,上述带状部件容易勒入大腿部或小腿部,因此存在有对辅助对象者造成压迫感、或者不适感的担忧。

此外,专利文献1中所见到的运动辅助装置为大腿部支架和小腿部支架仅配置在辅助对象者的腿的外侧上的结构。因此,将辅助力作用于辅助对象者时,大腿部支架或小腿部支架容易发生弯曲。进而,作用于辅助对象者上的辅助力的大小容易变得不充分,或者该辅助力的方向容易变得不适当。

而且,大腿部支架与小腿部支架之间的关节机构的位置相对于辅助对象者的膝关节容易产生位置错位。因此,大腿部支架与小腿部支架之间的屈伸动作相对于辅助对象者的腿的屈伸动作而言变得不匹配,存在无法顺畅地进行辅助对象者的腿的屈伸的担忧。

本发明是鉴于所述背景而完成,目的在于提供一种能够以适当的适配性安装到辅助对象者上的同时将辅助该辅助对象者的腿的运动的力适当地作用于该辅助对象者的运动辅助装置。

本发明的运动辅助装置为了实现所述目的,其具备:大腿部支架和小腿部支架、以屈伸自如的方式将该大腿部支架和小腿部支架连结的膝关节机构、以及产生关节动力的关节动力发生装置,上述关节动力即为赋予膝关节机构的动力,所述大腿部支架和小腿部支架配装在辅助对象者上,以使得其分别与该辅助对象者的腿的大腿部、小腿部一体地活动,该运动辅助装置的特征在于,

所述膝关节机构由分别配置于所述辅助对象者的腿的膝盖内侧和外侧的两侧上的两个膝关节机构构成,

所述大腿部支架具有:第1要素支架和第2要素支架,其从配置于所述辅助对象者的腿的大腿部上部的外侧或该辅助对象者的腰部的单侧的基部延伸成分岔状,并且分别将该基部连结于所述膝盖外侧的关节机构和所述膝盖内侧的关节机构;以及身体支承部件,其桥接于所述第1要素支架或所述基部与所述第2要素支架之间,

所述第1要素支架以下述方式构成:从所述基部起,沿着所述大腿部的外侧侧面在该大腿部的长度方向上延伸,并且到达所述膝盖的外侧的关节机构,

所述第2要素支架以下述方式构成:从所述基部起,通过所述大腿部的前面侧直到所述膝盖内侧的关节机构,并且从该大腿部的正面侧观察时,在从所述基部起朝向所述膝盖内侧的关节机构的方向上,该第2要素支架相对于所述大腿部斜向行进,

所述身体支承部件以下述方式构成:在所述第1要素支架的靠近所述基部的下侧的部分与所述第2要素支架的靠近所述基部的下侧的部分之间、或者所述基部与所述第2要素支架的靠近所述基部的下侧的部分之间,沿着所述大腿部的背面延伸从而与该背面接触(第1发明)。

另外,本发明中,对于所述大腿部支架的基部的配置部位所涉及的“辅助对象者的腰部的单侧”,针对辅助对象者的左腿用的大腿部支架而言是指该辅助对象者的腰部的左侧,针对辅助对象者的右腿用的大腿部支架而言是指该辅助对象者的腰部的右侧。

此外,大腿部支架与辅助对象者的腿的大腿部“一体地活动”是指大腿部支架以大腿部支架相对于腿的大腿部而言的位置和姿势保持恒定或大致恒定的方式与腿的大腿部一同活动。此时,可以允许大腿部支架相对于腿的大腿部的位置或姿势随着该腿的运动而发生些许变化(大腿部支架相对于腿的大腿部发生些许相对位移)。这对于所述小腿部支架与辅助对象者的腿的小腿部“一体地活动”而言也同样如此。

根据上述第1发明,所述大腿部支架具有上述第1要素支架和第2要素支架。因此,该大腿部支架的俯仰方向的弯曲刚性(绕下述轴的方向上的弯曲刚性:配装了该大腿部支架的辅助对象者的大腿部的左右方向的轴)高。

因此,在配装了所述大腿部支架和小腿部支架的辅助对象者的腿进行屈伸时等情况中,即使对所述膝关节机构赋予关节动力,所述身体支承部件与辅助对象者的腿的大腿部的接触状态的稳定性也高。进而,能够从运动辅助装置稳定地向辅助对象者传递必要的辅助力。

例如,在配装了所述大腿部支架和小腿部支架的辅助对象者的腿处于触地状态(具体是指以受到对抗作用于辅助对象者的重力的反作用力的方式触地的状态)时,在使该腿弯折的状态下对所述膝关节机构赋予使大腿部支架和小腿部支架伸展的方向的关节动力时,能够高稳定性地使推举辅助对象者的上半身的方向的平移力(向上的平移力)、即用于使辅助对象者的腿伸展的辅助力从运动辅助装置经由身体支承部件作用于辅助对象者。

此外,辅助对象者的膝盖内侧的膝关节机构经由相对于大腿部斜向行进的所述第2要素支架而连结于所述基部。因此,所述大腿部支架不具备从膝盖内侧的膝关节机构起沿着大腿部的内侧面延伸至该大腿部的腹股沟附近的支架。因此,可以避免辅助对象者的用于右侧或左侧的腿的大腿部支架与同其相反一侧(左侧或右侧)的腿相摩擦、或者与用于该相反一侧的腿的大腿部支架发生干扰。

进一步地,大腿部支架的第1要素支架和第2要素支架从基部起延伸为分岔状。因此,能够使得它们的下部之间的间隔在一定程度上发生变化的方式进行挠曲。因此,能够高适配性地将该大腿部支架配装到多种粗度不同的大腿部上部支架。

此外,如前所述,身体支承部件相对辅助对象者的大腿部背面的接触状态的稳定性高。因此,不易对辅助对象者造成异物的接触感。

因此,根据上述第1发明,能够以合适的适配性配装到辅助对象者上。进一步,能够使辅助该辅助对象者的腿的运动的力适当地作用于该辅助对象者。

在上述第1发明中,优选的是,所述第2要素支架以沿着所述大腿部的前面侧的曲面斜向行进的方式形成为弯曲形状(第2发明)。

由此,能够进一步提高大腿部支架相对于辅助对象者的大腿部的适配性。

在上述第1发明或第2发明中,优选的是,以下述方式设定该大腿部支架的第1要素支架和第2要素支架的上下方向的长度:使得配装了该运动辅助装置的所述辅助对象者在以直立姿势起立的状态下的所述大腿部支架的基部位于所述辅助对象者的腿的内侧的腹股沟的高度以上的高度(第3发明)。

由此,通过例如股关节而使辅助对象者的腿外转时,用于该腿的大腿部支架的基部也不容易挤压到辅助对象者的臀部上。

在上述第1-3发明中,优选的是,设定该大腿部支架的上下方向的长度,以使得安装有该运动辅助装置的所述辅助对象者以直立姿势起立的状态下的所述大腿部支架的上端位于比所述辅助对象者的髋骨低的高度(第4发明)。

由此,可以防止辅助对象者的上半身侧向弯曲时该上半身与大腿部支架的上端发生干扰。

上述第1-第4发明中,优选的是,所述大腿部支架的基部为配置于所述辅助对象者的腰部的单侧的部分,所述身体支承部件以在从所述基部起朝向所述第2要素支架的下端部的方向上相对于所述大腿部斜向行进的方式桥接于所述基部与所述第2要素支架的下端部之间(第5发明)。

由此,所述身体支承部件与从辅助对象者的大腿部的背面的下部侧的部位到上部侧的部位相接触。因此,使辅助力经由该身体支承部件作用于辅助对象者时,该身体支承部件与大腿部的接触压力分散。因此,能够防止辅助力对辅助对象者的施加状况会根据辅助对象者的腿的弯折程度发生变化这一现象。此外,能够防止辅助对象者受到来自身体支承部件的局部挤压感。

特别在组合第3发明和第5发明时,可以通过身体支承部件来支承辅助对象者的股关节附近的部位或者坐骨附近的部位。因此,能够恰当地将推举辅助对象者的上半身的方向的辅助力从身体支承部件作用于辅助对象者。

在上述第1-第5发明中,优选的是,当所述小腿部支架形成为具有在所述辅助对象者的腿的膝盖外侧与内侧处分别与所述膝关节机构连结的2个部分a1、a2部分,以及与该a1、a2部分连接并与所述小腿部的胫骨粗隆相对配置的b部分时,在该b部分上安装有与所述小腿部的胫骨粗隆相接触的缓冲部件(第6发明)。

由此,在辅助对象者的腿弯折时等情况下,能够在适当进行小腿部支架和辅助对象者的小腿部之间的力传递的同时,防止小腿部的胫骨粗隆与小腿部支架的上述b部分直接接触。

在上述第1-第6发明中,还可以采用具备下述构成的运动辅助装置:进一步具备板状的足部支架和脚腕关节机构,所述足部支架具有以搭载所述辅助对象者的腿的足部的方式而配置于该足部的底侧的部分;所述脚腕关节机构将该足部支架连结于所述小腿部支架的下端部。此时,所述小腿部支架构成为在所述小腿部的前面侧沿着该小腿部的长度方向延伸,所述脚腕关节机构以下述方式构成:在所述辅助对象者的足部的足背上侧具有使所述足部支架相对于所述小腿部支架在侧倾方向上相对旋转的关节轴,并且在所述辅助对象者的腿的脚踝的两侧具有使所述足部支架相对于所述小腿部支架在俯仰方向上相对旋转的关节轴(第7发明)。

另外,本发明中,侧倾方向、俯仰方向以及横摆方向分别是指配装了运动辅助装置的辅助对象者以几乎直立姿势起立的状态下的该辅助对象者的绕侧倾轴的方向、绕俯仰轴的方向、绕横摆轴的方向。此时,侧倾轴方向、俯仰轴方向、横摆轴方向分别是指该辅助对象者的前后方向、左右方向、上下方向。

根据上述第7发明,在配装了大腿部支架、小腿部支架和足部支架的辅助对象者的腿在触地时,能够使得作用于这些架的连结体(连杆机构)的重力不会作用到辅助对象者的腿上、或者不容易作用到辅助对象者的腿上。此外,在产生推举辅助对象者的上半身的辅助力时,可以防止该辅助力的反作用力作用于足部。进一步地,能够简单地使辅助对象者的足部相对于小腿部在俯仰方向或侧倾方向上活动。

在上述第7发明中,优选的是,所述足部支架相对于所述小腿部支架在横摆方向上的相对旋转通过所述小腿部支架的扭转而实现(第8发明)。

由此,辅助对象者能够简单地使腿的足部以任意的姿势相对于小腿部活动。此外,脚腕关节机构不需要具备横摆方向的关节轴,因此可以使该脚腕关节机构形成简单的结构。

在上述第7发明或第8发明中,脚腕关节机构例如可以采用以下形态:所述脚腕关节机构包括以从所述辅助对象者的足底部的足背上侧起向该辅助对象者的脚踝的两侧延伸为分岔状的方式而配置的连结部件,该连结部件的两个端部之间的中间部经由侧倾轴方向的关节轴而连结于所述小腿部支架的下端部,该连结部件的两个端部分别经由俯仰轴方向的关节轴而连结于所述足部支架(第9发明)。

由此,能够以极为简单的结构实现能够使足部相对于辅助对象者的小腿部简单地进行活动的脚腕关节机构。此外,所述连结部件的两个端部上具有俯仰轴方向的关节轴。因此,可以提高足部支架相对于小腿部支架在侧倾方向上的姿势的稳定性。

在上述第7-第9发明中,优选的是,所述脚腕关节机构的俯仰轴方向的关节轴是以下一种关节轴:在将所述足部支架配置在水平面上的状态下,该关节轴相对于该水平面倾斜,以使得所述辅助对象者的脚踝两侧当中外侧的关节轴比内侧的关节轴低(第10发明)。

根据该第10发明,能够使脚腕关节机构的俯仰轴方向的关节轴的轴线与辅助对象者的足部的跖屈动作或背屈动作中的实际旋转中心轴的轴线尽可能一致。因此,在进行辅助对象者的足部的跖屈动作或背屈动作时,能够提高足部支架的活动相对于辅助对象者的足部的活动的追从性。

在上述第7-第10发明中,所述足部支架中配置于所述辅助对象者的足底部的底面上的部分可以形成为鞋垫形状或者裁切出该鞋垫形状的一部分而得到的形状(第11发明)。

根据该第11发明,辅助对象者能够以比如配装了鞋具的感觉将足部支架配装到自身的足部上。进一步地,辅助对象者能够以与未配装运动辅助装置的通常时相同的感觉来进行该足部的着地或离地。

需要补充说明的是,本发明的运动辅助装置也可以为不具备上述足部支架的结构。此时,能够采用以下结构:例如通过绑带等的适当的约束部件将所述小腿部支架的下部约束到辅助对象者的小腿部的下部。

在上述第1-第11发明中,各膝关节机构可以采用例如具有俯仰轴方向的单一关节轴的单轴结构的关节机构等多种多样的结构。此时,作为各膝关节机构的优选方式,可以采用如下所述的方式。

即,分别配置于所述辅助对象者的膝盖外侧和内侧的各膝关节机构具备:第1连杆,以能够分别相对于所述大腿部支架和所述小腿部支架在俯仰方向上能够相对旋转的方式,分别经由俯仰轴方向的关节轴c1a,c1b连结作为所述大腿部支架的第1要素支架和第2要素支架中一方的第x要素支架的下端部和分别配置于所述小腿部支架当中的所述膝盖外侧和内侧的a1,a2部分中一方的ax部分;以及,第2连杆,以能够分别相对于所述大腿部支架和所述小腿部支架在俯仰方向上能够相对旋转的方式,分别经由俯仰轴方向的关节轴c2a,c2b连结所述大腿部支架的所述第x要素支架的下端部与所述小腿部支架的所述ax部分;

其中,

针对配置于所述膝盖外侧的膝关节机构而言,所述第x要素支架为第1要素支架;针对配置于所述膝盖内侧的膝关节机构而言,所述第x要素支架为第2要素支架。

针对配置于所述膝盖外侧的膝关节机构而言,所述ax部分为配置于该膝盖外侧的a1部分;针对配置于所述膝盖内侧的膝关节机构而言,所述ax部分为配置于该膝盖内侧的a2部分。

进一步地,所述关节轴c1a、c1b、c2a、c2b优选以满足下述条件(1)、(2)的方式进行配置(第12发明)。

条件(1):关节轴c1b位于比关节轴c2b更前侧的位置。

条件(2):在将关节轴c1a与关节轴c1b之间的间隔记作d1、将关节轴c2a与关节轴c2b之间的间隔记作d2、将关节轴c1a与关节轴c2a之间的间隔记作da、将关节轴c1b与关节轴c2b之间的间隔记作db时,d1>da,且d1+db>d2+da。

根据上述第12发明,可以以与辅助对象者的大腿部和小腿部之间的屈伸运动(通过辅助对象者的膝关节的动作而进行的大腿部和小腿部的相对位移运动)几乎相同的形态来进行大腿部支架和小腿部支架之间的屈伸运动(通过膝关节机构的动作而进行的大腿部支架和小腿部支架的相对位移运动)。

因此,配装了大腿部支架和小腿部支架的辅助对象者进行腿的屈伸动作时,能够使大腿部支架和小腿部支架以分别相对于辅助对象者的腿的大腿部和小腿部几乎不发生相对位移的方式进行活动。

其结果,即使在使该腿以最大限度弯折的状态下,也能够防止各膝关节机构突出至辅助对象者的膝盖前侧,更不必说是辅助对象者让自身的腿伸展的状态。

进而,在辅助对象者下跪时,能够防止膝关节机构接触到地面而造成妨碍。

此外,大腿部支架和小腿部支架各自的活动与辅助对象者的腿的大腿部和小腿部各自的活动的整体性提高。因此,在进行该腿的屈伸动作时,能够防止或抑制大腿部支架或小腿部支架分别相对于该腿的大腿部或小腿部摩擦。

在上述第1-第12发明中,所述关节动力发生装置能够采用多种多样的构成。例如能够采用以下的方式。所述关节动力发生装置构成为:经由被赋予了张力的可挠性长条部件将所述关节动力赋予至所述辅助对象者的膝盖两侧的膝关节机构中至少一方的膝关节机构,所述可挠性长条部件以沿着所述大腿部支架的第1要素支架和第2要素支架当中赋予所述关节动力的膝关节机构所连结的要素支架而延伸的方式进行配设(第13发明)。

由此,用于对膝关节机构赋予关节动力的可挠性长条部件沿着该膝关节机构所连结的要素支架(第1要素支架或第2要素支架)而被配设。因此,能够防止包括该可挠性长条部件的关节动力发生装置的构成要素对大腿部支架和小腿部支架的活动造成妨碍,或者能够防止在偏离该大腿部支架和小腿部支架的部位处活动。

此外,如前所述,所述大腿部支架的第2要素支架以相对于辅助对象者的大腿部斜向行进的方式而构成。因此,用于使可挠性长条部件沿着第2要素支架延伸的管等的引导路径的弯折角(或者是可挠性长条部件的弯折角)的总计值(具体地是指针对该引导路径的全长在长度方向上对该引导路径的曲率进行积分而得的数值)变小。其结果,可以减轻可挠性长条部件与引导路径之间的摩擦。

此外,在所述第12发明的运动辅助装置中,可以采用以下的方式:可挠性长条部件沿着所述第1要素支架和第2要素支架当中具有该第1连杆的膝关节机构所连结的要素支架而配设,该可挠性长条部件连结于所述辅助对象者的膝盖两侧的膝关节机构当中的至少一方的膝关节机构中第1连杆的所述关节轴c1a侧的部分的外周部,并且所述可挠性长条部件在被赋予了张力的状态下,对应于该第1连杆伴随所述大腿部支架与小腿部支架之间的屈折而绕所述关节轴c1a进行的相对旋转而移动,所述关节动力发生装置构成为:将所述关节动力经由该可挠性长条部件赋予至具有连结了所述可挠性长条部件的所述第1连杆的膝关节机构(第14发明)。

另外,该第14发明中,“第1连杆的所述关节轴c1a侧的部分的外周部”是指该1连杆上与关节轴c1a具有间隔的部分(换而言之,相对于关节轴c1a具有力矩臂的部分)。

在此,在所述第12发明中的膝关节机构中,使辅助对象者的腿从伸展状态以最大限度弯折时的所述第1连杆的位移量的变化量较小。因此,在第14发明中,所述可挠性长条部件的所需移动量也较小。其结果,能够将关节动力发生装置的构成设置成小型结构。此外,第14发明中,能够起到与所述第13发明相同的效果。

在上述第1-第14发明中,还能够采用以下方式:所述关节动力发生装置包括弹性部件,其根据伸缩而产生作为所述关节动力的弹性力,该关节动力被赋予给所述辅助对象者的膝盖两侧的膝关节机构当中至少一方的膝关节机构,该弹性部件以沿着所述大腿部支架的第1要素支架和第2要素支架当中赋予该弹性部件的弹性力的膝关节机构所连结的要素支架进行伸缩的方式而容纳于该要素支架的内部(第15发明)。

由此,所述弹性部件容纳于所述要素支架(第1要素支架或第2要素支架)中。因此,能够防止该弹性部件对大腿部支架和小腿部支架的活动造成妨碍,或者能够防止该弹性部件在偏离该大腿部支架和小腿部支架的部位处活动。此外,特别是组合第14发明和第15发明时,所述弹性部件的所需伸缩量较小。因此,能够将该弹性部件构成为小型结构。进一步地,能够减小将该弹性部件容纳于第1要素支架或第2要素支架中的空间。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式中从运动辅助装置的正面侧观察时的斜视图。

图2是实施方式中从运动辅助装置的背面侧观察时的立体图。

图3是实施方式中的运动辅助装置的正视图。

图4是表示实施方式中的运动辅助装置的膝关节机构的构成和动作的图。

图5是表示实施方式中的运动辅助装置的关节动力发生装置的构成的图。

图6中图6a是图5中所示的关节动力发生装置所具备的弹性结构体的截面图;图6b是表示该弹性结构体所具备的弹性体的一个实例的斜视图;图6c是表示该弹性结构体所具备的分隔板的一个实例的立体图。

图7是表示图5中所示的关节动力发生装置所具备的致动装置的构成的图。

图8的图8a-图8c是表示实施方式中安装了运动辅助装置的人的屈伸时的动作的图。

图9是用于说明图5中所示的关节动力发生装置的动作的图。

图10是表示实施方式中的运动辅助装置所产生的辅助力的变化特性的实例的图。

图11是表示实施方式中的运动辅助装置的关节动力发生装置的另一实例的构成的图。

图12是表示实施方式中用于调节运动辅助装置的2个膝关节机构的间隔的机构的实例的图。

图13是从运动辅助装置的腿连杆机构的其他构造例的正面侧观察时的斜视图。

图14是从运动辅助装置的腿连杆机构的其他构造例的背面侧观察时的斜视图。

具体实施方式

下文中,参照图1-图10对本发明的一个实施方式进行说明。

参照图1-图3,本实施方式中例示出的运动辅助装置1为在辅助对象者p(人)步行时等情况下为了辅助腿的运动而安装于该辅助对象者p上的装置。

运动辅助装置1在辅助对象者p的各腿上分别具备腿连杆机构7和关节动力发生装置8。所述腿连杆机构7包括:大腿部支架2、小腿部支架3和足部支架4、以能够使大腿部支架2和小腿部支架3发生相对位移的方式连结大腿部支架2和小腿部支架3的一对膝关节机构5,5、以及以能够使小腿部支架3和足部支架4发生相对位移的方式连结小腿部支架3和足部支架4的脚腕关节机构6。所述关节动力发生装置8产生关节动力,所述关节动力为施加于该腿连杆机构7的膝关节机构5,5的力。

另外,图1-图3中,为方便起见,将各膝关节机构5示意性地记载为箱状,并且省略了该膝关节机构5的具体构成的图示。

辅助对象者p的各腿各自的腿连杆机构7安装于该腿,使得大腿部支架2、小腿部支架3和足部支架4分别与该腿连杆机构7的安装对象的腿(右腿或左腿)的大腿部、小腿部和足部一体地活动。

另外,大腿部支架2与腿的大腿部“一体地活动”是指:以大腿部支架2相对于腿的大腿部的位置和姿势保持恒定或者保持大致恒定的方式,大腿部支架2与腿的大腿部一起活动。此时,可以允许大腿部支架2相对于腿的大腿部的位置或姿势伴随该腿的运动而发生些许变化(大腿部支架相对于腿的大腿部发生些许相对位移)。这一点针对小腿部支架3和足部支架4分别与小腿部和足部“一体地活动”也同样如此。

在将腿连杆机构7安装到辅助对象者p的腿上的状态下,各腿连杆机构7的一对的膝关节机构5,5被分别配置于该辅助对象者p的腿的膝盖的左右方向(俯仰轴(pitchaxis)方向)两侧(膝盖的外侧和内侧)。

下述说明中,有时将膝关节机构5,5当中配置于膝盖外侧的膝关节机构5称为外侧膝关节机构5,将配置于膝盖内侧的膝关节机构5称为内侧膝关节机构5。

此外,在本实施方式的说明中,辅助对象者p的各腿的各部位(膝盖、大腿部等)的内侧和外侧分别是指该腿的左右方向的两侧当中靠近另一条腿的一侧(朝向另一条腿的一侧)、和远离另一条腿的一侧。即,辅助对象者p的右腿的内侧和外侧分别为右腿的左侧、右侧,左腿的内侧和外侧分别为左腿的右侧、左侧。

进一步地,在对与内侧膝关节机构5相关的要素以及与外侧膝关节机构5相关的要素进行区分时,有时对各自的要素名称中附加“内侧”、“外侧”这样的词语。

此外,在本实施方式的说明中,在没有特别规定的情况下,左右方向(或俯仰轴方向)、前后方向(或侧倾轴(rollaxis)方向)、和上下方向(或横摆(yawaxis)轴方向)分别表示在安装了运动辅助装置1的辅助对象者p以几乎直立的姿势起立的状态下该辅助对象者p的左右方向、前后方向、上下方向。此外,俯仰方向、侧倾方向以及横摆方向分别表示绕俯仰轴方向的旋转方向、绕侧倾轴方向的旋转方向、绕横摆轴方向的旋转方向。

大腿部支架2中,作为其基体架,具有从基部11延伸为分岔状的第1要素支架12和第2要素支架13。这些第1要素支架12和第2要素支架13例如由较为硬质的树脂部件等构成为一体结构。

另外,第1要素支架12和第2要素支架13也可以是将多个部件彼此结合而形成一体的结构体。

在本实施方式中,作为第1要素支架12和第2要素支架13的根部的基部11是以辅助对象者p的腿的内侧腹股沟(两腿各自的内侧面的交叉部)的高度以上的高度、且低于髋骨的高度而被配置于腰部的单侧的部位。在本实施方式中,该基部11形成大腿部支架2的上端部。此时,通过预先适当地设定大腿部支架2的上下方向的长度,能够以上述高度配置基部11(大腿部支架2的上端部)。

另外,所谓“腰部的单侧”,针对辅助对象者p的右腿用的腿连杆机构7的大腿部支架2而言,是指腰部的右侧,针对左腿用的腿连杆机构7的大腿部支架2而言,是指腰部的左侧。

第1要素支架12是将基部11连结至外侧膝关节机构5的要素支架。该第1要素支架12以下述方式构成:从基部11起,沿着辅助对象者p的大腿部的外侧面在该大腿部的长度方向上延伸直到外侧膝关节机构5。

第2要素支架13是将基部11连结至内侧膝关节机构5的要素支架。该第2要素支架13以下述方式构成:从基部11起,通过辅助对象者p的大腿部的前面侧(环绕前面侧)直到内侧膝关节机构5。

进一步,从辅助对象者p的腿的大腿部的正面侧观察时,第2要素支架13以下述方式构成:从基部11起,在大致朝向内侧膝关节机构5的方向上相对于大腿部斜向行进。换而言之,从辅助对象者p的腿的大腿部的正面侧观察时,第2要素支架13以下述方式构成:从基部11起,以向斜下方倾斜延伸的方式相对于大腿部斜向行进直到内侧膝关节机构5。

此时,在本实施方式的一个实例中,第2要素支架13以下述方式形成:靠近基部11的部分(上部)和靠近内侧膝关节机构5的部分(下部)与中间部分相比,相对于大腿部的长度方向的倾斜度(从大腿部的正面侧观察时的倾斜度)更小,且该倾斜度连续而平滑地变化。

此外,第2要素支架13以沿着大腿部的前面侧的曲面平滑地弯曲且斜向行进的方式形成为弯曲形状。

此外,本实施方式中,第1要素支架12和第2要素支架13形成为中空,从而能够容纳后述的弹性结构体31等。

进一步地,第1要素支架12和第2要素支架13在各自的下端部具有作为与膝关节机构5连结的部分的中空的关节连结部15。该关节连结部15分别被固定于第1要素支架12和第2要素支架13的各自的上侧部分(与关节连结部15相比更上侧的部分)、或者与该上侧部分形成为一体。另外,第1要素支架12和第2要素支架13的各自的下端部的关节连结部15,15以彼此几乎相同的方向(大腿部的长度方向)延伸。

并且,第1要素支架12和第2要素支架13各自经由其下端部的关节连结部15分别连接于外侧膝关节机构5和内侧膝关节机构5。

在下文的说明中,有时将第1要素支架12的下端部的关节连结部15称为外侧关节连结部15,将第2要素支架13的下端部的关节连结部15称为内侧关节连结部15。

大腿部支架2还包括桥接于基部11与第2要素支架13的下部之间的身体支承部件14。该身体支承部件14是具有从辅助对象者p的背面侧支承其大腿部的功能的部件。该身体支承部件14以辅助对象者p的大腿部能够插入至其与第2要素支架13之间的方式而配设。

具体而言,从辅助对象者p的大腿部的背面侧观察时,身体支承部件14以从基部11起在朝向第2要素支架13的下部的方向上向斜下方倾斜延伸的方式相对于大腿部斜向行进,同时以辅助对象者p的臀部的下部和大腿部的背面侧的身体支承部件14的部分沿该背面弯曲的方式桥接于基部11与第2要素支架13的下部之间。并且,身体支承部件14的一个端部结合于基部11,并且另一个端部结合于第2要素支架13的下部(在图示实例中是相比内侧关节连结部15稍微上侧的部分)。

此时,在本实施方式中,身体支承部件14相对于大腿部的长度方向的倾斜度(从大腿部的正面侧或背面侧观察时的倾斜度)与第2要素支架13的倾斜度大致相同。

此外,在本实施方式中,身体支承部件14形成为较薄的带形状,以使得在辅助对象者p落座于椅子上等时,能够尽可能减少异物触碰到大腿部或者臀部上的感觉。此外,身体支承部件14与第1要素支架12和第2要素支架13相比刚性更低。该身体支承部件14例如由与第1要素支架12和第2要素支架13相比更为软质的树脂部件或布部件等构成。

在本实施方式中,小腿部支架3具有基体部3a和分岔部3b,所述基体部3a在辅助对象者p的小腿部的前面侧以沿着该小腿部的长度方向延伸的方式配置,所述分岔部3b以从该基体部3a的上部起环绕辅助对象者p的膝盖两侧(外侧和内侧)的方式与该基体部3a形成为一体。

并且,分岔部3b的一对顶端部当中,膝盖内侧的顶端部经由内侧膝关节机构5而连结至大腿部支架2的第2要素支架13。同时,膝盖外侧的顶端部经由外侧膝关节机构5而连结至大腿部支架2的第1要素支架12。

基体部3a的上部(分岔部3b的根部)具有较宽的面积,以覆盖小腿部的上部前面(详细而言为胫骨粗隆)的方式配置。该基体部3a的上部是在辅助对象者p的腿进行屈伸动作等时在其与小腿部的胫骨粗隆之间接触力产生作用的部分。因此,在基体部3a的上部的内面上如图3中虚线所示固合有由缓冲部件构成的垫16。因此,基体部3a的上部能够经由垫16而与辅助对象者p的胫骨粗隆相接触。

需要补充说明的是,小腿部支架3的分岔部3b的一对顶端部相当于本发明中的a1、a2部分。此外,基体部3a的上部相当于本发明中的b部分。

在本实施方式中,足部支架4是具有底板部4a的板状的支架,所述底板部4a以能够搭载辅助对象者p的足部的方式而配置于该足部的底面侧。底板部4a形成为与鞋子鞋垫大致相同的鞋垫形状或者从鞋垫裁切出一部分而得到的形状(例如是除去了鞋垫的前部或者后部后的形状等)。

此外,足部支架4具有从底板部4a的靠近脚踝的部分的两侧立起的立起部4b、4b。该立起部4b、4b经由脚腕关节机构6而连结至小腿部支架3的下端部(基体部3a的下端部)。在使辅助对象者p的足部搭载在底板部4a上的状态下,立起部4b、4b以位于该辅助对象者p的脚踝的踝内侧和外侧的方式而配置。

脚腕关节机构6包括以包围辅助对象者p的脚腕部的前侧周围的方式而配置的大致半圆弧形状(或大致u字形状)的连杆部件17。该连杆部件17的中央部经由侧倾轴方向的关节轴17a而连结于小腿部支架3的下端部。

并且,连杆部件17以能够绕关节轴17a的轴心相对小腿部支架3在侧倾方向上进行相对旋转的方式被轴支承。

在本实施方式中,在使辅助对象者p的足部搭载于足部支架4的底板部4a上的状态下,关节轴17a以位于与辅助对象者p的脚腕部的距骨下关节相比更上方的高度的方式而配置。图示的实例中,关节轴17a以位于辅助对象者p的小腿部的下端部前侧且位于足部的脚背上侧的方式而配置。

连杆部件17的两个端部分别经由俯仰轴方向的关节轴17b而连结于足部支架4的立起部4b(详细而言,连结至辅助对象者p的脚踝的内侧和外侧当中与连杆部件17的各端部相同侧的立起部4b)。此时,辅助对象者p的脚踝的内侧关节轴17b与外侧关节轴17b同轴配置。并且,连杆部件17以绕内侧和外侧的关节轴17b、17b的轴心(在俯仰方向上)相对足部支架4能够进行相对旋转的方式被轴支承。

另外,上述连杆部件17相当于本发明中的连结部件。此时,由于是通过如上所述的方法配置该连杆部件17的,连杆部件17以从辅助对象者p的足部的脚背上侧起向辅助对象者p的脚踝的两侧延伸为分岔状的方式被配置。

在此,需要对内侧和外侧的关节轴17b、17b的轴心方向进行补充说明的是,辅助对象者p的脚腕的跖屈和背屈发生动作的旋转轴一般相对于与胫骨的长轴方向(小腿部的长度方向)相垂直的面略微倾斜。

因此,在本实施方式中,脚腕关节机构6的关节轴17b、17b的轴心相对于与辅助对象者p的胫骨的长轴方向(小腿部的长度方向)相垂直的面略微倾斜,以尽可能与辅助对象者p的脚腕的跖屈和背屈动作的旋转轴相一致。此时,在将足部支架4的底板部4a载置于水平面上的状态(或者安装了运动辅助装置1的辅助对象者p在水平面上起立的状态)下,脚腕关节机构6的关节轴17b、17b的轴心倾斜成外侧的关节轴17b比内侧的关节轴17b稍低。

由于通过上述方式构成了脚腕关节机构6,在辅助对象者p的脚腕做出跖屈或背屈动作时,小腿部支架3和足部支架4分别与辅助对象者p的小腿部和足部一体地活动,尽可能使小腿部支架3和足部支架4分别相对于该小腿部和足部不产生相对位移。

此外,由于脚腕关节机构6的侧倾轴方向的关节轴17a配置于辅助对象者p的足部的脚背上侧,在脚腕做出跖屈动作时,能够防止足部与关节轴17a发生干扰。

另外,在本实施方式中,脚腕关节机构6不具备横摆轴方向(上下方向)的关节轴。但是,使辅助对象者p的足部相对于小腿部在横摆方向上旋转时,小腿部支架3的基体部3a会发生扭转。由此,足部支架4相对小腿部支架3能够在横摆方向上发生相对旋转。因此,辅助对象者p能够相对小腿部以任意姿势活动足部而不产生障碍。

但是,脚腕关节机构6也可以构成为具备横摆轴方向的关节轴。

外侧膝关节机构5和内侧膝关节机构5均为相同结构的关节机构。在本实施方式中,各膝关节机构5通过下述方式构成:其以与通常人的膝关节活动而引起腿的屈伸动作(大腿部和下端部之间的相对位移运动)相同的活动方式,能够实现通过膝关节机构5,5的活动引起的腿连杆机构7的屈伸动作(大腿部支架2和小腿部支架3之间的相对位移运动)。

以下,参照图4,针对外侧膝关节机构5和内侧膝关节机构5中的一方、例如外侧膝关节机构5的具体构成进行代表性说明。另外,图4中,除了示出膝关节机构5的构成之外,还示出了使腿连杆机构7从伸展状态到使其弯折后的膝关节机构5的状态变化的情况。

外侧膝关节机构5具有第1连杆21和第2连杆22,其为连结大腿部支架2(具体是指第1要素支架12)与小腿部支架3(具体是指分岔部3b的一对顶端部当中的外侧顶端部)的2个连杆。

第1连杆21经由关节轴21a连接于大腿部支架2的第1要素支架12的下端部的关节连结部15。此外,第1连杆21经由关节轴21b连结于小腿部支架3的分岔部3b的外侧顶端部。关节轴21a、21b具有在俯仰轴方向上彼此平行的轴心。并且,第1连杆21以部支架能够在绕关节轴21a的轴心的俯仰方向上相对大腿部支架2进行相对旋转的方式被轴支承。此外,第1连杆21以部支架能够在绕关节轴21b的轴心的俯仰方向上相对小腿部支架3进行相对旋转的方式被轴支承。

第2连杆22经由关节轴22a连结于大腿部支架2的第1要素支架12的下端部的关节连结部15。此外,第2连杆22经由关节轴22b连结于小腿部支架3的分岔部3b的外侧顶端部。关节轴22a、22b具有在与关节轴21a、21b的轴心相同方向(俯仰轴方向)上彼此平行的轴心。并且,第2连杆22以能够在绕关节轴22a的轴心的俯仰方向上相对大腿部支架2发生相对旋转的方式被轴支承。此外,第2连杆22以能够在绕关节轴22b的轴心的俯仰方向上相对小腿部支架3发生相对旋转的方式被轴支承。

第1连杆21的小腿部支架3侧的关节轴21b与第2连杆22的小腿部支架3侧的关节轴22b以关节轴22b位于关节轴21b后侧的方式而配置。

此外,在本实施方式中,在大腿部支架2和小腿部支架3之间的弯折角度为0[deg]的状态(腿连杆机构7伸展的状态)下,第2连杆22的大腿部支架2侧的关节轴22a位于比第1连杆21的大腿部支架2侧的关节轴21a稍微靠后侧的位置。

进一步,如图4所示那样,在第1连杆21和第2连杆22的总计4个关节轴21a、21b、22a、22b中,将关节轴21a、21b的轴心间隔记作d1、关节轴22a、22b的轴心间隔记作d2、关节轴21a、22a的轴心间隔记作da、关节轴21b、22b的轴心间隔记作db时,这些d1、d2、da、db被设定成满足下述式子(1a)-(1c)的关系。

d1>da……(1a)

d1+db>d2+da……(1b)

da<db……(1c)

另外,第1连杆21和第2连杆22在左右方向(与图4的纸面相垂直的方向)上错位配置,以使得在大腿部支架2和小腿部支架3之间的屈伸动作时不会彼此干扰。

以上为外侧膝关节机构5的详细结构。内侧膝关节机构5也具有与外侧膝关节机构5相同的构成。并且,在内侧膝关节机构5中,大腿部支架2的第2要素支架13的下端部的关节连结部15与小腿部支架3的分岔部3b的内侧顶端部经由第1连杆21和第2连杆22相连结。

此时,内侧膝关节机构5的第1连杆21分别经由关节轴21a,21b轴支承于第2要素支架13的下端部的关节连结部15和小腿部支架3的分岔部3b的内侧顶端部,以使得第1连杆21相对关节连结部15和分岔部3b的内侧顶端部能够进行相对旋转。

此外,内侧膝关节机构5的第2连杆22分别经由关节轴22a、22b轴支承于第2要素支架13的下端部的关节连结部15和小腿部支架3的分岔部3b的内侧顶端部,以使得第2连杆22相对关节连结部15和分岔部3b的内侧顶端部能够进行相对旋转。

此外,内侧膝关节机构5中的4个关节轴21a、21b、22a、22b分别与外侧膝关节机构5中的4个关节轴21a、21b、22a、22b同轴配置。

在此,针对各膝关节机构5中的4个关节轴21a、21b、22a、22b的轴心方向进行补充说明。在辅助对象者p的腿屈伸时,为了使大腿部支架2和小腿部支架3分别与辅助对象者p的大腿部、小腿部一体地活动而尽可能不产生相对于该大腿部、小腿部的相对位移,各膝关节机构5的关节轴21a、21b、22a、22b的轴心优选相对于与胫骨的长轴方向(小腿部的长度方向)相垂直的面稍微倾斜。

因此,在本实施方式中,各膝关节机构5的关节轴21a、21b、22a、22b的轴心方向相对于与小腿部的长度方向相垂直的面稍微倾斜。此时,在安装了运动辅助装置1的辅助对象者p在水平面上起立的状态下,该轴心方向倾斜,以使得内侧膝关节机构5的关节轴21a、21b、22a、22b分别低于外侧膝关节机构5的关节轴21a、21b、22a、22b。

需要补充说明的是,各膝关节机构5的关节轴21a、21b、22a、22b分别相当于本发明中的所述关节轴c1a、c1b、c2a、c2b。并且,各膝关节机构5的关节轴21a、21b、22a、22b如上所述地配置。因此,以满足本发明中的所述条件(1)、(2)的方式配置关节轴21a、21b、22a、22b。

内侧膝关节机构5和外侧膝关节机构5分别以如上所述的方式构成。因此,在通过这些膝关节机构5进行腿连杆机构7的屈伸动作时,如图4所示那样,伴随小腿部支架3相对于大腿部支架2的弯折程度(弯折角度)的增加,各膝关节机构5的第1连杆21和第2连杆22活动。

此时,小腿部支架3相对于大腿部支架2的弯折角度由腿连杆机构7的伸展状态下的角度(0[deg])起逐渐增加时,各膝关节机构5的第1连杆21和第2连杆22活动,以使得第1连杆21上侧的关节轴21a从位于比连接第2连杆22的关节轴22a,22b的直线更靠前侧的状态起,途经位于该直线上的状态,朝向该直线的后侧移动。

通过这样的膝关节机构5的动作,能够以与辅助对象者p的腿的屈伸动作中大腿部与小腿部之间的相对位移运动几乎相同的形态来进行腿连杆机构7的屈伸动作中的大腿部支架2与小腿部支架3之间的相对位移运动。

以上说明的结构的各腿连杆机构7以如图1和图2所示的方式配装于辅助对象者p。此时,将辅助对象者p的各腿的大腿部插入至与该腿相对应的腿连杆机构7的大腿部支架2的第2要素支架13与身体支承部件14之间,并且,以使该腿的脚腕的脚踝位于足部支架4的一对立起部4b、4b之间的方式,使该腿的足部搭载于足部支架4的底板部4a上。由此,该腿连杆机构7被配装到辅助对象者p上。

像这样,配装了各腿连杆机构7的辅助对象者p在进行自身的腿的运动时,配装在该腿上的腿连杆机构7的大腿部支架2、小腿部支架3和足部支架4分别与该腿的大腿部、小腿部和足部一体活动。

图8a-图8c示出了在对辅助对象者p配装了腿连杆机构7的状态下,进行腿的屈伸动作时的腿连杆机构7的动作实例。图8a示出了辅助对象者p以直立姿势起立的状态(使腿伸展的状态),图8c示出了辅助对象者p蹲下的状态(使腿几乎最大限度弯折的状态),图8b示出了在图8a的状态与图8c的状态之间的途中的腿的弯折状态。

本实施方式的腿连杆机构7中,通过所述结构的各膝关节机构5的动作,能够以与辅助对象者p的腿的屈伸动作中的大腿部与小腿部之间的相对位移运动几乎相同的形态来进行腿连杆机构7的屈伸动作中的大腿部支架2与小腿部支架3之间的相对位移运动。

因此,辅助对象者p的腿进行屈伸动作时,以大腿部支架2和小腿部支架3分别相对于该腿的大腿部与小腿部几乎不发生相对位移的方式,进行大腿部支架2与小腿部支架3之间的屈伸动作。

其结果,参照图8a-图8c可知,即使在增大辅助对象者p的腿的弯折程度时,各膝关节机构5也不会从膝盖内侧或外侧的位置突出至膝盖前侧,而是被保持在该膝盖内侧或外侧的位置,更不必说辅助对象者p的腿的弯折程度小的情况。进而,即使在辅助对象者p的膝盖跪地的情况下,各膝关节机构5也不会接触到地面而造成妨碍。

在此,也可以通过例如在俯仰轴方向上具有绕一轴旋转的自由度的单轴结构的关节机构来构成大腿部支架2与小腿部支架3之间的膝关节机构。

但是,在这样的情况中,该膝关节机构的动作与辅助对象者p的腿的膝关节的动作不匹配,因而在使辅助对象者p的腿弯折时,导致大腿部支架2和小腿部支架3分别相对于大腿部和小腿部容易产生相对位移。进而,容易给辅助对象者p带来大腿部支架2和小腿部支架3分别与大腿部和小腿部之间产生摩擦的感觉。

此外,由于大腿部支架2和小腿部支架3分别相对于大腿部和小腿部发生相对位移,因此特别是在辅助对象者p的腿的弯折程度增大时,膝关节机构会突出至辅助对象者p的膝盖前侧。因此,在辅助对象者p想要膝盖跪地时,膝关节机构与地面接触,容易造成妨碍。根据本实施方式的膝关节机构5,能够避免这样的缺点。

另外,在辅助对象者p的足部穿着有鞋子、拖鞋等鞋具时,能够采用例如在辅助对象者p的足部穿着有鞋具的状态下,使足部与该鞋具一起搭载于足部支架4的底板部4a上的方式。或者,也能够采用在使辅助对象者p的足部搭载于足部支架4的底板部4a上的状态下,在该底板部4a和足部上穿着鞋具的方式。进一步,还能够将足部支架4预先与鞋具组装成一体(足部支架4预先构成鞋具的一部分)。

接着,对所述关节动力发生装置8进行详细说明。运动辅助装置1的与各腿连杆机构7相对应的关节动力发生装置8如图5所示那样,具备分别以通过压缩而产生弹性力的方式构成的2个弹性结构体31、31、贯穿各弹性结构体31而配设的可挠性长条部件32、和对可挠性长条部件32赋予可变张力的张力赋予机构33。

另外,图5中,为了图示方便,以各自的关节轴朝向与纸面相垂直的方向的状态记载外侧膝关节机构5和内侧膝关节机构5。

可挠性长条部件32在本实施方式中为线缆(wire)(线状部件),以下称为线缆32。

弹性结构体31中一方弹性结构体为产生构成对外侧膝关节机构5赋予关节动力的弹性力的弹性结构体(以下有时称为外侧弹性结构体31),另一方弹性结构体为产生构成对内侧膝关节机构5赋予关节动力的弹性力的弹性结构体(以下有时称为内侧弹性结构体31)。这些外侧弹性结构体31和内侧弹性结构体31为相同结构。参照图6a、图6b和图6c来说明该结构的一实例。

各弹性结构体31,各弹性结构体31相当于本发明中的弹性部件。本实施方式中,各弹性结构体31为多个弹性体41与多个分隔板42交替重叠构成的多层结构。并且,在该弹性结构体31的轴心部形成有贯通孔43,贯通孔43在弹性体41与分隔板42的重叠方向上贯穿该弹性结构体31。

在本实施方式中,各弹性体41通过内藏有密闭的多个气室(省略图示)的弹性部件、例如单泡性(独立气泡性)的橡胶海绵等而形成为筒状。此时,各弹性体41的轴心方向为弹性结构体31的重叠方向。此外,各弹性体41的贯通孔构成弹性结构体31的贯通孔43的一部分。

并且,该弹性体41的最小宽度(与该弹性体41的轴心方向相垂直的方向上的该弹性体41的外形宽度中的最小值)被设定为小于弹性结构体31的重叠方向的全长。

作为一个实例,各弹性体41如图6b所例示的那样,在非压缩状态(自然状态)下形成为圆筒形状。此时,弹性体41的外径(直径)在该弹性体41的轴心方向上为恒定(或者几乎恒定)。因此,该弹性体41的外径与该弹性体41的最小宽度和最大宽度相一致(或者几乎一致)。因此,在该情况下,通过将弹性体41的外径设定为小于弹性结构体31的重叠方向的全长的尺寸,能够使该弹性体41的最小宽度也小于弹性结构体31的重叠方向的全长。

各分隔板42由相比弹性体41的刚性具有足够高的刚性的部件、例如金属或者硬质树脂等而形成为环状。此时,各分隔板42的轴心方向(或者厚度方向)即为弹性结构体31的重叠方向。此外,各分隔板42的贯通孔构成弹性结构体31的贯通孔43的一部分。

在各分隔板42的轴心方向(厚度方向)上观察到各分隔板42的外形状与面积设定成:弹性体41的轴心方向的端面的整体或者几乎整体能够与该分隔板42的轴心方向的端面(使弹性体41重合的面)相接触。

作为一个实例,各分隔板42如图6c所示那样,可以形成为圆环状。并且,该分隔板42的外径(直径)如图6a所示那样,例如被设定为与圆筒状的弹性体41的外径相一致或者几乎一致的尺寸。

此外,在本实施方式中,如图6c所例示的那样,各分隔板42的贯通孔的周围中靠近内周的部分42a形成为比该部分42a的周围的部分(靠近外周的部分)更厚。该部分42a(以下称为厚壁部分42a)向分隔板42的厚度方向(轴心方向)的两侧突出。并且,各分隔板42的厚壁部分42a形成为:能够插入至与该分隔板42重叠的弹性体41的贯通孔的端部中的形状和尺寸。

例如,弹性体41为圆筒形状时,各分隔板42的厚壁部分42a如图6c所示那样,在该分隔板42的轴心方向上观察到的外形可以形成为容纳于弹性体41的贯通孔的横截面形状(与该弹性体41的轴心方向相垂直的横截面中的形状)的内侧中的形状(图示例中为圆形状)。此时,该厚壁部分42a的最大宽度(图示例中为直径)被设定为比弹性体41的贯通孔的宽度(内径)略小的尺寸。

进一步,在本实施方式中,各分隔板42的贯通孔的横截面积(与该分隔板42的轴心方向相垂直的横截面上的面积)的最小值被设定为比弹性体41的贯通孔的横截面积(与弹性体41的轴心方向相垂直的横截面上的面积)的最小值更小的尺寸。

在此,在本实施方式中,各分隔板42的贯通孔的内周面如图6c所例示的那样,以该贯通孔的横截面积在轴心方向上变化的方式而弯曲地形成。

具体而言,该分隔板42的贯通孔的内周面以下述方式弯曲形成:在分隔板42的厚壁部分42a的两端(轴心方向上的两端)之间的中间位置(几乎中央位置)处,该分隔板42的贯通孔的横截面积达到最小,并且越靠近分隔板42的厚壁部分42a的各个两端,该分隔板42的贯通孔的横截面积变得越大。换而言之,分隔板42的贯通孔的内周面以在轴心方向的中间位置处形成缩颈状。

此外,弹性体41的贯通孔例如能够形成为其横截面积在轴心方向上为恒定。此时,分隔板42的贯通孔的横截面积的最小值(分隔板42的轴心方向的中间位置处的横截面积)被设定为比弹性体41的贯通孔的恒定横截面积更小的尺寸。

此外,为了降低该分隔板42的贯通孔的内周面与所述线缆32之间的摩擦系数,该内周面由滑动材料形成。作为该滑动材料,能够使用氟树脂、铜合金(磷青铜、黄铜等)、或者浸油金属等。

通过使如上所述地构成的弹性体41与分隔板42几乎同轴地交替重叠来构成弹性结构体31。此时,各分隔板42的厚壁部分42a插入至与该分隔板42重叠的弹性体41的贯通孔的端部中。并且,弹性结构体31的贯通孔43形成为各弹性体41的贯通孔与各分隔板42的贯通孔相互连通而成的孔的形式。

此外,彼此重叠的弹性体41与分隔板42的接触面(详细而言,弹性体41的端面与分隔板42的厚壁部分42a的周围中靠近外周的部分(比厚壁部分42a更薄的部分)在厚度方向的端面)例如通过粘接剂而相互固合。另外,彼此重叠的分隔板42与弹性体41的固合也可以通过粘接以外的手段来进行。例如,该固合可以通过咬粘(baking)来进行,或者通过将分隔板42与弹性体41进行一体成型而进行。

在本实施方式中,线缆32贯穿插入于如上所述地构成的各弹性结构体31的贯通孔43中,对该线缆32赋予了如后所述的张力。像这样,在对贯穿插入于贯通孔43中的线缆32赋予张力的状态下,各弹性结构体31在其重叠方向上被压缩。根据该压缩,该弹性结构体31产生伸长方向的弹性力。该弹性力随着弹性结构体31的压缩程度的增加而变大。

在本实施方式中,将如上所述地构成的弹性结构体31搭载于腿连杆机构7的适当位置、例如大腿部支架2上。更详细而言,外侧弹性结构体31与内侧弹性结构体31如图1-图3中虚线所示那样,分别容纳于大腿部支架2的第1要素支架12的内部和第2要素支架13的内部。

此时,各弹性结构体31可以通过各弹性体41的弹性变形而允许一定程度的弯曲。因此,第1要素支架12或第2要素支架13中的各弹性结构体31的搭载部位发生一定程度的弯曲时,该弹性结构体31能够以与其搭载位置的弯曲形状相仿的方式发生弯曲的状态搭载于该搭载位置。例如,在本实施方式的运动辅助装置1中,内侧弹性结构体31如图1或图2所例示的那样,以与第2要素支架13的弯曲形状相仿的方式发生稍微弯曲的状态容纳于第2要素支架13的内部。

线缆32在贯穿插入于各弹性结构体31的贯通孔43中的状态下通过张力赋予机构33以张力可变的方式被赋予张力。

此时,张力赋予机构33以下述方式构成:以该弹性结构体31产生与对贯穿插入各弹性结构体31的贯通孔43中的线缆32赋予的张力相对应的弹性力(与张力均衡的弹性力)的方式,进行该线缆32与弹性结构体31之间的力传递。进一步,张力赋予机构33以下述方式构成:能够根据大腿部支架2与小腿部支架3之间的相对位移(通过膝关节机构5的动作而产生的腿连杆机构7的屈伸动作),使线缆32的张力与弹性结构体31的弹性力发生变化。此外,张力赋予机构33以下述方式构成:能够将弹性结构体31的弹性力作为关节动力而赋予至膝关节机构5。

在本实施方式中,具有这样的功能的张力赋予机构33包括:以将从各弹性结构体31的轴心方向的两个端部当中的一个端部导出的线缆32的导出部分(以下有时称为一端侧导出部分)的长度保持恒定的方式,相对于该弹性结构体31的一个端部约束该一端侧导出部分的机构;将从各弹性结构体31的另一个端部导出的线缆32的导出部分(以下有时称另一端侧导出部分)的配设路径的中途部分与所述弹性结构体31的另一端部之间沿着该配设路径的距离维持为恒定的机构;以根据小腿部支架3相对于大腿部支架2的相对位移运动(屈伸动作)而使线缆32的另一端侧导出部分相对于该弹性结构体31的另一端部移动的方式,将该相对位移运动传递至该另一端侧导出部分的机构。

另外,在本实施方式中,各弹性结构体31的上述一个端部为该弹性结构体31的上端部(与靠近膝关节机构5的端部相反一侧的端部),各弹性结构体31的上述另一端部为该弹性结构体31的下端部(靠近膝关节机构5的端部)。

以下,说明张力赋予机构33的具体的一个实例构成。参照图5,本实施方式中的张力赋予机构33中,作为将线缆32的另一端侧导出部分的配设路径的中途部分与所述弹性结构体31的下端部(另一端部)之间沿着该配设路径的距离维持为恒定的机构的构成要素,具备细长的管45。管45以下述方式配置:在第1要素支架12和第2要素支架13的各自的内部中,在外侧弹性结构体31的下端部的分隔板42与外侧关节连结部15的上端的隔壁部15a之间,以及在内侧弹性结构体31的下端部的分隔板42与内侧关节连结部15的上端的隔壁部15a之间分别配置管45。另外,此时,各关节连结部15的上述隔壁部15a相当于线缆32的另一端侧导出部分的配设路径的中途部分。

各管45是能够使来自与该管45相对应的弹性结构体31的线缆32的另一端侧导出部分移动的方式插通的导管。

各管45的一端与弹性结构体31的下端部的分隔板42中贯通孔的开口端周缘部相接触(或者固定),该管45的另一端与关节连结部15的上端的隔壁部15a的规定部位相接触(或者固定)。另外,可以将各管45固定于大腿部支架2(第1要素支架12或第2要素支架13)。

此外,各管45的内部与弹性结构体31的贯通孔43连通。此外,该管45的内部经由在关节连结部15的隔壁部15a上形成的孔而与该关节连结部15的内部连通。

并且,来自各弹性结构体31的线缆32的另一端侧导出部分插通于与该弹性结构体31的下端部连接的管45中。进一步,该线缆32的另一端侧导出部分穿过管45的内部而导入至关节连结部15的内部。

上述各管45例如由高刚性的部件(金属、硬质树脂等)构成。因此,通过外侧弹性结构体31与外侧关节连结部15的隔壁部15a之间的管45,将外侧弹性结构体31的下端部(另一端部)与外侧关节连结部15的隔壁部15a之间的距离(沿着线缆32的配设路径的距离)维持为恒定。

同样地,通过内侧弹性结构体31与内侧关节连结部15的隔壁部15a之间的管45,将内侧弹性结构体31的下端部(另一端部)与内侧关节连结部15的隔壁部15a之间的距离(沿着线缆32的配设路径的距离)维持为恒定。

需要补充说明的是,各管45只要相对于其长度方向的压缩负荷的刚性为高刚性,则也可以采用相对于弯曲负荷的刚性为较低刚性的管(能够挠曲的管)。

此外,将线缆32的另一端侧导出部分的配设路径的中途部分与弹性结构体31的下端部(另一端部)之间的距离(沿着线缆32的配设路径的距离)维持为恒定的机构不限于上述管45,当然也可以采用多种多样的构成。例如,可以采用分别将外侧弹性结构体31的下端部的分隔板42和内侧弹性结构体31的下端部的分隔板42直接固定于第1要素支架12和第2要素支架13上、或者以相对第1要素支架12和第2要素支架13无法移动的方式进行锁止的构成。此时,管45也可以为低刚性的管(软质的管)。或者,还可以省略管45。

此外,张力赋予机构33具备各膝关节机构5的第1连杆21,使得来自各弹性结构体31的线缆32的另一端侧导出部分根据小腿部支架3相对于大腿部支架2的相对位移运动(屈伸动作)相对于该弹性结构体31的下端部(另一端部)产生移动,第1连杆21作为将该相对位移运动传递至另一端侧导出部分的机构的构成要素。因此,各膝关节机构5的第1连杆21兼用作张力赋予机构33的构成要素。

具体而言,在本实施方式中,各膝关节机构5的第1连杆21以其外周部(换而言之,与关节轴21a存在间隔(力臂长)的部分)起到作为滑轮外周部的功能的方式而形成。并且,分别在各个外侧和内侧处,由各弹性结构体31导入至关节连结部15内部的线缆32的另一端侧导出部分的端部被固定至膝关节机构5的第1连杆21的外周部上。

由此,伴随小腿部支架3相对于大腿部支架2的相对位移运动(腿连杆机构5的屈伸动作),各膝关节机构的第1连杆21相对于大腿部支架2绕关节轴21a的轴心旋转。由此,该第1连杆21中的线缆32的另一端侧导出部分的卷取量增加或减少。进而,该线缆32的另一端侧导出部分相对于与该线缆32相对应的弹性结构体31的下端部移动。

张力赋予机构33进一步具备致动装置54和管55作为下述机构的构成要素。该机构为:以将来自各弹性结构体31的线缆32的一端侧导出部分的长度保持为恒定的方式,相对于该弹性结构体31的上端部(一个端部)约束该一端侧导出部分。致动装置54用于控制线缆32的移动动作;管55配设在各弹性结构体31的上端部的分隔板42和致动装置54的框体61之间。

致动装置54的框体51在不会妨碍辅助对象者p的运动的部位配装在辅助对象者p上。例如,如图1或图2所示那样,框体61以能够与辅助对象者p的上半身几乎一体地活动的方式,通过绑带等(省略图示)配装在该辅助对象者p的背面侧的腰部上侧。另外,框体61还可以配装到例如辅助对象者p的背部,或者配装在腹部侧的上半身。

各管55是以使来自与该管55相对应的弹性结构体31的线缆32的一端侧导出部分能够移动的方式插通的导管。

外侧弹性结构体31与框体61之间的管55以下述方式配设:从外侧弹性结构体31的上端部起穿过第1要素支架12的内部到达基部11,进一步从该基部11起穿过大腿部支架2的外部的空间到达框体61。

此外,内侧弹性结构体31与框体61之间的管55以下述方式配设:从内侧弹性结构体31的上端部起穿过第2要素支架13的内部到达基部11,进一步从该基部11起穿过大腿部支架2的外部的空间而到达框体61。

并且,各管55的一端与弹性结构体31的上端部的分隔板42中贯通孔的开口端周缘部相接触(或者固定)。此外,该管55的另一端与框体61的外壁的规定部位相接触(或者固定)。

在此,上述各管55以能够伴随弹性结构体31被压缩而在弹性结构体31与框体61之间挠曲的方式,被制成比该弹性结构体31的上端部与框体61之间的直线距离长的管。并且,各管55以下述方式构成:相对于弯曲负荷的刚性较低,且相对于该管55的长度方向上的压缩负荷的刚性较高(难以伸缩)。作为该管55,可以采用例如与自行车的刹车管相同的构成(用树脂覆盖密实卷绕的金属线圈周围而得到的结构的管)。

此外,各管55的内部与弹性结构体31的贯通孔43连通。此外,各管55的内部经由在框体61上形成的孔而与该框体61的内部连通。

并且,来自各弹性结构体31的线缆32的一端侧导出部分插通于与该弹性结构体31的上端部相连接的管55中。进一步,线缆32的另一端侧导出部分穿过该管55的内部而导入至框体61的内部。

如图7所示那样,所述致动装置54在框体61内具备:分别卷绕有来自外侧弹性结构体31的线缆32的一端侧导出部分、来自内侧弹性结构体31的线缆32的一端侧导出部分的两个滑轮62,62;能够驱动这些滑轮62,62旋转的电机66;和,进行电机66的运转控制的控制装置67。此外,尽管省略图示,但在框体61中,还搭载有电机66和控制装置67的电源(电池等)。但是,也可以将控制装置67或者电源配置在不同于致动装置54的框体61的位置。

另外,图7中,仅记载了用于配装在辅助对象者p的左腿和右腿中任一者上的一个腿连杆机构7的致动装置54。框体61可以为用于配装在辅助对象者的左腿上的腿连杆机构7的致动装置54、与用于配装在右腿上的腿连杆机构7的致动装置54共用的框体、或者也可以是各自单独的框体。

所述滑轮62,62以能够一体旋转的方式而同轴连结。并且,来自外侧弹性结构体31的线缆32的一端侧导出部分以及来自内侧弹性结构体31的线缆32的一端侧导出部分的各自的端部被固定于滑轮62的外周部。

此外,电机66的壳体(电机66的定子的固定部)被固定于框体61。并且,以能够将电机66的输出扭矩传递至滑轮62、62的方式,将滑轮62、62经由减速机63连接于电机66的输出轴。

如上所述地构成致动装置54。因此,以通过电机66使滑轮62,62在框体61内保持为旋转停止状态时将来自各弹性结构体31的线缆32的一端侧导出部分的长度保持恒定的方式,经由框体61和管55相对于该弹性结构体31的上端部(一个端部)约束该一端侧导出部分。

进行电机66的运转控制的控制装置67由包含cpu、ram、rom、界面电路等电路单元构成。另外,控制装置67也可以由能够相互通信的多个电路单元构成。

在本实施方式中,控制装置67分别被输入来自旋转传感器71和触地传感器72的检测信号。旋转传感器71输出对应于滑轮62,62的旋转角度的信号;触地传感器72输出对应于配装在辅助对象者p腿上的腿连杆机构7是否处于触地状态(配装了该腿连杆机构7的辅助对象者p的腿处于支撑腿的状态还是处于摆动腿的状态)的信号。

上述旋转传感器71能够由例如组装于滑轮62、62中的任一方、或者电机66等上的旋转编码器、位置计等构成。此外,上述触地传感器72能够由例如以检测足部支架4与辅助对象者p的足底之间的压力的方式而组装于足部支架4上的力传感器等构成。

并且,控制装置67监测旋转传感器71和触地传感器72的检测信号,同时通过运行预先安装的程序来进行电机66的运转控制。

接着,对本实施方式的运动辅助装置1的动作进行说明。

在辅助对象者p的各腿上如图1或图2所示那样配装了腿连杆机构7的状态下,启动控制装置67。

控制装置67针对各腿连杆机构7分别根据旋转传感器71和触地传感器72的检测信号而如下所述地进行电机66的运转控制。

在触地传感器72的检测信号为表示腿连杆机构7并非触地状态的信号情况下、即配装了该腿连杆机构7的腿为摆动腿的情况下(进而足部支架4处于空中移动过程中的情况下),控制装置67以对滑轮62赋予能够防止线缆32产生松弛的程度的小的扭矩(例如规定值的扭矩)的方式来控制该电动电机66的输出扭矩。

此时,当伴随配装了腿连杆机构7的腿的屈伸动作进行膝关节机构5中的腿连杆机构7的屈伸动作时,贯穿各弹性结构体31的线缆32相对于该弹性结构体31移动。在该情况下,线缆32的张力被维持为不产生松弛的程度的小的张力。

更详细而言,膝关节机构5中的腿连杆机构7的弯折程度增加时,贯穿各弹性结构体31的线缆32以被卷取于膝关节机构5的第1连杆21的外周上的方式而被拉伸。由此,致动装置54的滑轮62向线缆32的拉出方向旋转。由此,线缆32朝向来自弹性结构体31的另一端侧导出部分的长度变长的方向移动。

此外,膝关节机构5中的腿连杆机构7的弯折程度减少时,贯穿各弹性结构体31的线缆32从膝关节机构5的第1连杆21的外周被拉出。并且,致动装置54的滑轮62向线缆32的卷取方向旋转。由此,线缆32朝向来自弹性结构体31的另一端侧导出部分的长度变短的方向移动。

像这样,在线缆32伴随腿连杆机构7的屈伸动作而相对各弹性结构体31移动的情况下,实质上压缩负荷不会作用于各弹性结构体31。进而,形成弹性结构体31的弹性力实质上不会作用于各膝关节机构5的状态。

因此,辅助对象者p能够以与在未配装腿连杆机构7的状态下的通常动作同样的方式活动作为摆动腿的腿。

另一方面,在触地传感器72的检测信号为表示腿连杆机构7处于触地状态的信号的情况下、即配装了该腿连杆机构7的腿为支撑腿的情况下(进而足部支架4处于触地状态的情况下),控制装置67以将由旋转传感器71的输出所示的滑轮62的旋转角度保持为恒定(进而将滑轮62保持为旋转停止状态)的方式,根据旋转传感器71的检测信号来控制电机66的输出扭矩。

像这样控制电机66的输出扭矩时,形成从各弹性结构体31导出的线缆32的一端侧导出部分经由滑轮62和电机66相对框体61被锁止的状态。进一步,该线缆32的一端侧导出部分以将其长度保持为恒定的方式,经由框体61和管55被约束于该弹性结构体31的上端部的分隔板42。

在该状态下,当小腿部支架3相对于大腿部支架2的弯折程度逐渐增加时(使腿连杆机构7从伸展状态通过膝关节机构5逐渐弯折时),如图9所示那样,以从各弹性结构体31导出的线缆32的一端侧导出部分的长度保持为恒定的方式,与各弹性结构体31相对应的管55发生挠曲,并且该弹性结构体31被压缩。

同时,以对贯穿各弹性结构体31的线缆32赋予的张力增加至与通过该弹性结构体31的压缩而产生的弹性力均衡的张力的方式,控制电机66的输出扭矩。此时,线缆32与弹性结构体31之间的力传递经由滑轮62、电机66、框体61和管55来进行。

由此,各弹性结构体31的弹性力作为使腿连杆机构7伸展的方向的关节动力而赋予至与该弹性结构体31相同侧(外侧或内侧)的膝关节机构5。此时,伴随大腿部支架2与小腿部支架3之间的弯折程度的增加,各弹性结构体31的压缩量、进而弹性力增加。

像这样,通过对辅助对象者p的支撑腿侧的腿连杆机构7的膝关节机构5赋予由弹性结构体31的弹性力而产生的关节动力,能够减轻辅助对象者p在步行动作、或者起立坐下动作、或者蹲下动作、由蹲下状态起立的动作等时辅助对象者p的支撑腿的负担。因此,能够辅助腿力下降的辅助对象者p等的运动(使腿活动的运动)。

作为本实施方式的运动辅助装置1的一个实例,可以实现如图10的图中所例示那样的动作特性。图10的图是示出以下关系的一个实例的图:通过赋予各膝关节机构5的弹性结构体31的弹性力作用于辅助对象者p的辅助力(相对于上半身向上作用的平移力)、与大腿部支架2和小腿部支架3间的弯折程度(弯折角度)之间的关系。

在该实例中,在大腿部支架2和小腿部支架3之间的弯折程度(弯折角度)较小的区域(腿连杆机构7接近于伸展状态的区域)中,伴随弯折程度的增加,由弹性结构体31的弹性力而产生的上述向上的平移力以良好的灵敏度增加。并且,该弯折程度增大一定程度时,伴随该弯折程度的增加,由弹性结构体31的弹性力而产生的上述向上的平移力较为缓慢地增加。

另外,运动辅助装置1的动作特性不限于图10中所例示的特性,可以通过选择各弹性结构体31的弹性体41的弹性特性、设定各膝关节机构5中第1连杆21的外周部(与线缆32之间的锁定部)的形状等而实现多种多样的动作特性。

此外,由于本实施方式的运动辅助装置1通过所述方式构成,因此能够实现如下所示的效果。

各弹性结构体31的弹性体41为单泡性(独立气泡性)的橡胶泡沫等具有密闭的多个气室的结构,因此能够将各弹性结构体31制成轻量的结构体。

而且,各弹性体41除了源于其原材料的弹性力之外,还可以因弹性体41内的多个气室的压缩(体积的减少)而产生弹性力(详细而言,通过该气室内的气压根据各气室的体积的减少而增加,从而产生弹性力)。因此,各弹性结构体31通过在其轴心方向上的压缩能够灵敏度良好地增加弹性力。因此,各弹性结构体31即使为小型结构,也能够产生较大的弹性力。

此外,在本实施方式中,弹性结构体31通过多个弹性体41和分隔板42而形成为多层结构,同时被赋予了张力的线缆32贯穿插入于弹性结构体31的贯通孔43中。因此,压缩弹性结构体31时,可以防止诸如产生弹性结构体31整体过度弯折、或者弯折方向在该弹性结构体31的重叠方向的各个局部各不相同的异常弯折状态。

并且,在本实施方式中,弹性结构体31的各分隔板42的贯通孔的横截面积的最小值小于各弹性体41的贯通孔的横截面积的最小值。因此,弹性结构体31通过以弯曲的状态搭载于大腿部支架2上,从而即使在线缆32从弹性结构体31的贯通孔43的中心偏离的情况下,或者在压缩弹性结构体31时或从压缩状态伸长时,线缆32从贯通孔43的中心偏离的情况下,也可以防止或者抑制线缆32与各弹性体41的贯通孔的内周面滑动接触。进而,能够防止或者抑制在该弹性体41的贯通孔的内周面与线缆32之间产生摩擦。

除此之外,分隔板42的贯通孔的内周面在如前所述地弯曲的同时,还由滑动材料形成。因此,即使线缆32与分隔板42的贯通孔的内周面滑动接触,该线缆32与分隔板42之间的摩擦力也较小。

进一步,彼此重叠的弹性体41和分隔板42在它们的接触面处彼此固定。因此,压缩弹性结构体31时、或从压缩状态伸长时,不会在该接触面处发生摩擦。

因此,能够尽可能防止通过压缩弹性结构体31而蓄积的弹性能量等以因摩擦而产生的热能的形式被消耗掉。进而,能够减少能量损失。此外,能够高效地将在弹性结构体31中蓄积的弹性能量转化为作用于膝关节机构5的关节动力。

此外,各分隔板42的贯通孔周围靠近内周的部分形成为厚壁部分42a。而且,该厚壁部分32a的内侧的贯通孔的内周面如前所述形成弯曲。因此,压缩弹性结构体31时、或者从压缩状态伸长时,即使线42与分隔板42的贯通孔的内周面接触,该接触压力也会在该分隔板32的贯通孔的长度方向上被分散。进而,可以防止线缆32与分隔板42之间的接触压力集中于该线缆32或分隔板42的局部的情况。其结果,能够防止该线缆32产生断线、损伤等,从而提高该线缆32等的耐久性。

此外,在本实施方式中,各大腿部支架2的基体的支架由第1要素支架12和第2要素支架13构成,所述第1要素支架12从配置于辅助对象者p的腰部的单侧上的基部11起沿辅助对象者p的大腿部外侧直到膝盖外侧;所述第2要素支架13从基部11沿大腿部前面侧斜向行进直到膝盖内侧。

因此,在辅助对象者p的靠近腹股沟的位置的内侧不存在支架。因此,能够避免如辅助对象者p的右腿用的腿连杆机构7的大腿部支架2与左腿用的腿连杆机构7的大腿部支架2在两腿的大腿部内侧彼此发生干扰的情况。

此外,大腿部支架2的第1要素支架12几乎沿着上下方向延伸。此外,第2要素支架13从基部11朝向斜下方斜向行进。因此,能够使大腿部支架2在俯仰方向上的弯曲刚性较高。因此,辅助对象者p的腿弯折时,能够使推起辅助对象者p的上半身的力经由身体支承部件14有效地作用于辅助对象者p。

此外,对于大腿部支架2的第1要素支架12和第2要素支架13,能够以它们的下部侧的间隔发生变化的方式而较容易地进行挠曲。因此,能够使得大腿部支架2对粗细度的宽幅范围较大的大腿部进行适配。进一步,能够尽可能避免对辅助对象者p造成的束缚感。

此外,大腿部支架2的第2要素支架13在大腿部的前面侧,自该大腿部的外侧朝向内侧向斜下方斜向行进。除此之外,该第2要素支架13还平滑地弯曲。

因此,例如在辅助对象者p靠座在椅子等上的状态下,该辅助对象者p也能够在保持自身的腕等处于自然姿势的同时简单地把持该第2要素支架13的上部侧至下部侧中的各部位。进一步,在该把持状态下,辅助对象者p能够轻松且简单地对第2要素支架13施力。进而,辅助对象者p能够简单地进行腿连杆机构7的穿脱操作。

此外,大腿部支架2的身体支承部件14从基部11向第2要素支架13的下端部,在大腿部的背面侧斜向延伸。因此,在辅助对象者p的腿(支撑腿)弯折的状态(由弹性结构体31产生的弹性力作用于膝关节机构5的状态)下,能够从大腿部的下部侧的部位向上部侧的部位,从背面侧用身体支承部件14支承该大腿部。

特别是,基部11是配置于辅助对象者p的腿的内侧腹股沟的高度以上的高度。因此,通过自该基部11延伸的身体支承部件14不仅能够辅助对象者p的大腿部,还能够对股关节附近的部位、或者坐骨附近的部位也能够进行支承。

因此,能够使推起辅助对象者p的上半身的方向的平移力在不偏向于辅助对象者p的局部的同时,有效地作用于该辅助对象者p上。

此外,作为大腿部支架2的上端部的基部11被配置于辅助对象者p的腿的内侧腹股沟的高度以上的高度。进一步,其被配置于低于辅助对象者p的髋骨的高度。因此,辅助对象者p的腿外转时,能够避免大腿部支架2的上端部压到辅助对象者p的臀部上,或者在辅助对象者p的上半身侧向弯曲时,能够避免大腿部支架2的上端部接触辅助对象者p的上半身侧面。

此外,在本实施方式中,关节动力发生装置8经由该膝关节机构5的第1连杆21将弹性结构体31产生的弹性力赋予至各膝关节机构5。此时,各膝关节机构5以如前所述的方式构成。因此,参照图4可知,即使辅助对象者p使各腿从伸展状态弯折至最大限度,第1连杆21的旋转位移量也较小。

因此,各弹性结构体31的所需伸缩量也较小。进而,用于配置各弹性结构体31的所需空间也较小。因此,能够提高各弹性结构体31的配置自由度,并且实现运动辅助装置1的小型化。

进一步,各管55的弯折角总计值(详细而言,是针对该管55的全长在长度方向上对该管55的曲率进行积分而得的数值)减小。因此,能够降低线缆32与管55之间的摩擦。

[关于变形方式]

本发明的实施方式不限定于所述实施方式所说明的内容,可以采用多种多样的方式。以下,说明多个变形方式。

所述实施方式中,例示出弹性结构体31的各弹性体41为圆筒形状。但是,弹性结构体31的各弹性体41不限于圆筒形状,还可以采用多种多样的形状。

此外,还可以在弹性结构体31上外插在其重叠方向上延伸的引导筒,以使得该弹性结构体31的压缩可以沿着该引导筒的内周面进行。

此外,还可以替代弹性结构体31,使用例如线圈弹簧等普通的弹性部件。此时,例如可以采用以下构成等:在第1要素支架12或第2要素支架13的内部或外侧,将线圈弹簧的上端部固定或锁止于第1要素支架12或第2要素支架13上,将该线圈弹簧的下端部经由线缆等可挠性长条部件连接于膝关节机构的第1连杆21的外周部。

此外,所述实施方式中,使用线缆32作为可挠性长条部件。但是,可挠性长条部件也可以为带状部件、链状部件等。

此外,关节动力发生装置8不限定于所述结构,可以采用多种多样的方式。例如,作为关节动力发生装置8的张力赋予机构,还可以采用图11所示的结构的张力赋予机构81。

该张力赋予机构81中,将从弹性结构体31导出的线缆32的另一端侧导出部分的配设路径的途中部与所述弹性结构体的第2端部之间沿着该配设路径的距离维持为恒定的机构与所述实施方式的张力赋予机构33相同。即,该机构包括配设于各弹性结构体31的下端部的分隔板42与关节连结部15的上端的隔壁部15a之间的细长的管45。

另一方面,张力赋予机构81中,作为以将从各弹性结构体31导出的线缆32的一端侧导出部分的长度保持为恒定的方式相对于该弹性结构体31的上端部(一个端部)约束该一端侧导出部分的机构的构成要素,具备在线缆32的一端侧导出部分的端部上固定的锁止部件82。该锁止部件82与弹性结构体31的上端部的分隔板42的贯通孔的开口端周缘部相接触(或固定)。

由此,将该线缆32的一端侧导出部分约束于弹性结构体31的上端部,使得在以拉伸从各弹性结构体31导出的线缆32的另一端侧导出部分的方式对该线缆32赋予张力的状态下,将线缆32的一端侧导出部分的长度保持为恒定(在该实例中是几乎为零的长度)。

另外,也可以替代具备锁止部件82,采用通过适当的紧固部件或粘接剂等将线缆32的一端侧导出部分固定于弹性结构体31的上端部(一个端部)的分隔板42上的构成。

张力赋予机构81中进一步具备动滑轮83、轴承部84、各膝关节机构5的第1连杆21以及致动装置54作为将小腿部支架3相对于大腿部支架2的相对位移运动传递至线缆32的另一端侧导出部分,使得从各弹性结构体31导出的线缆32的另一端侧导出部分对应于该相对位移运动(屈伸动作)而相对该弹性结构体31的下端部(另一端部)移动。其中,动滑轮83搭载于大腿部支架2的各关节连结部15上;轴承部84以绕其自转轴自由旋转的方式支承该动滑轮83;致动装置54用于控制线缆32的移动动作。致动装置54与所述实施方式的张力赋予机构33所具备的致动装置相同。

各动滑轮83以能够与支承该动滑轮83的轴承部84一起在相对于膝关节机构5的第1连杆21靠近或远离的方向(图11的箭头y1,y2的方向)上平移移动的方式容纳于关节连结部15的内部。

另外,各动滑轮83和轴承部84的可移动方向例如受容纳该动滑轮83和轴承部84的关节连结部15的内壁面限制。

并且,用于各动滑轮83的轴承部84经由作为长条部件的一个实例的线缆85与膝关节机构5的第1连杆21相连结,以使得其与小腿部支架3相对于大腿部支架2的相对位移运动(屈伸动作)连动发生位移。

此时,线缆85的第1连杆21侧的一个端部固定于起到作为滑轮的外周部的作用的第1连杆21的外周部。此外,线缆85的另一端部锁止或固定于轴承部84上。

由此,伴随小腿部支架3相对于大腿部支架2的相对位移运动(腿连杆机构7的屈伸动作),各膝关节机构5的第1连杆21通过相对于大腿部支架2绕关节轴21a的轴心旋转,从而能够增加或减少线85在该第1连杆21上的卷绕量。

进而,分别在外侧和内侧处,伴随小腿部支架3相对于大腿部支架2的相对位移运动,动滑轮83和轴承部84以相对于膝关节机构5的第1连杆21靠近或远离的方式平移移动。此时,在本实施方式中,随着小腿部支架3相对于大腿部支架2的弯折程度的增加,线85在第1连杆21上的卷绕量增加。进而,动滑轮83以靠近该第1连杆21的方式平移移动。

从各弹性结构体31起穿过管45而导入至关节连结部15内部的线缆32的另一端侧导出部分如图11所示那样,卷绕在该关节连结部15所容纳的动滑轮83的外周(膝关节机构5的靠近第1连杆21的外周)上。

并且,卷绕在外侧关节连结部15内的动滑轮83的外周上的线缆32的另一端侧导出部分经由该动滑轮83的外周之后,穿过形成于外侧关节连结部15的隔壁部15a上的孔,导入至第1要素支架12当中的外侧关节连结部15的上侧部分的内部。

同样地,卷绕在内侧关节连结部15内的动滑轮83的外周上的线缆32的另一端侧导出部分经由该动滑轮83的外周之后,穿过形成于内侧关节连结部15的隔壁部15a上的孔,导入至第2要素支架13当中的内侧关节连结部15的上侧部分的内部。

进一步,第1要素支架12侧的线缆32的另一端侧导出部分和第2要素支架13侧的线缆32的另一端侧导出部分分别穿过第1要素支架12侧的管86的内部和第2要素支架13侧的管86的内部直到致动装置54的框体61,经由形成于该框体61上的孔而导入至该框体61的内部。进一步,在框体61内,各线缆32与所述滑轮62的外周部相连结。

此时,第1要素支架12侧的管86以下述方式配设:从外侧关节连结部15起沿着第1要素支架12的延伸方向直到基部11,进一步从该基部11起穿过大腿部支架2的外部空间直到框体61。

此外,第2要素支架13侧的管86以下述方式配设:从内侧关节连结部15起沿着第2要素支架13的延伸方向直到基部11,进一步从该基部11起穿过大腿部支架2的外部空间直到框体61。

并且,各管86与所述实施方式中的张力赋予机构33的管55同样,以相对于弯曲负荷的刚性较低、且相对于该管86在长度方向上的压缩负荷的刚性较高(难以伸缩)的方式构成。

图11所示的张力赋予机构81通过上述方式构成。该张力赋予机构81中,与所述实施方式的情况相同,根据旋转传感器71和传感器72的检测信号,通过控制装置67来进行致动装置54的电机66的运转控制。

此时,在以对线缆32赋予能够防止发生松弛的程度的小扭矩(例如规定值的扭矩)的方式来控制电机66的输出扭矩的状态下,由腿连杆机构7通过膝关节机构5进行屈伸动作时,根据该屈伸动作,各关节连结部15内的动滑轮83发生旋转,同时产生位移(平移移动)。并且,根据该动滑轮83的位移,致动装置54的滑轮62(参照图7)旋转,并且从外侧弹性结构体31导出的线缆32的另一端侧导出部分当中来自外侧动滑轮83的外周的框体61侧的部分、与来自内侧弹性结构体31的线缆32的另一端侧导出部分当中来自内侧动滑轮83的外周的框体61侧的部分分别相对于第1要素支架12和第2要素支架13产生移动。

在该情况下,各弹性结构体31上实质上并未作用有压缩负荷。进而,形成弹性结构体31的弹性力实质上并未作用在各膝关节机构5上的状态。

因此,辅助对象者p能够以与未配装腿连杆机构7的状态下的通常动作同样的方式来活动作为摆动腿的腿。

另一方面,在电机66的输出扭矩以将滑轮62的旋转角度保持恒定(将滑轮62保持为旋转停止状态)的方式进行控制的状态下,小腿部支架3相对于大腿部支架2的弯折程度逐渐增加时,各动滑轮83在靠近各自对应的膝关节机构5的第1连杆21的方向上位移(平移移动)。

并且,此时,随着各动滑轮83的位移,来自各弹性结构体31的线缆32的另一端侧导出部分被拉伸。由此,来自线缆32的压缩负荷作用于该弹性结构体31的上端部,该弹性结构体31被压缩。同时,控制电机66的输出扭矩,以使得对线缆32赋予的张力增加至与通过该弹性结构体31的压缩而产生的弹性力均衡的张力。

由此,与所述实施方式的情况相同,各弹性结构体31的弹性力作为使腿连杆机构7伸展的方向的关节动力而被赋予至与该弹性结构体31对应的膝关节机构5。

此外,此时,各弹性结构体31的弹性力和赋予线缆32的张力的合力(弹性力的几乎2倍大小的力)经由动滑轮83的轴承部84和线缆85而被赋予至膝关节机构5。

另外,上述张力赋予机构81使用动滑轮83而构成。但是,也可以代替动滑轮83而使用例如差动机构。

此外,关节动力发生装置8可以构成为:例如仅对外侧膝关节机构5和内侧膝关节机构5中一方的膝关节机构赋予关节动力。

此外,还可以将电机等致动器的驱动力代替弹性结构体31的弹性力而赋予至外侧膝关节机构5和内侧膝关节机构5中的双方或一方膝关节机构。

此外,致动装置54不限于所述实施方式。例如,也可以具备下述制动装置来替代电机66。该制动装置以能够切换制动或锁定滑轮62使其无法旋转状态和解除该制动状态或锁定状态的状态的方式进行动作。此外,也可以在电机66和滑轮62之间安装离合机构,用于隔断上述两者之间的动力传递。此外,为了防止线缆32的松弛,除了电机66或制动装置,还可以另行具备对该线缆32赋予弱的张力的预张拉机构。

此外,运动辅助装置1的腿连杆机构7不限定于所述结构。例如,腿连杆机构7的膝关节机构可以由例如具有绕俯仰轴方向的一轴旋转自由度的单轴结构的关节机构构成。

此外,例如小腿部支架3和足部支架4也可以为与所述实施方式不同的结构。此外,大腿部支架2中的弯曲形状等可以为与所述实施方式不同的形状。

此外,例如可以省略腿连杆机构7的脚腕关节机构6和足部支架4,以经由绑带等将小腿部支架3的下端部约束于腿的脚腕上的方式构成腿连杆机构。

此外,脚腕关节机构6例如可以通过万向节等构成。

此外,大腿部支架2的基部11可以配置于大腿部的上部的外侧。

此外,身体支承部件14可以以例如在第1要素支架12和第2要素支架13之间沿横向(相对于大腿部的长度方向几乎垂直的方向)延伸的方式进行配置。

此外,腿连杆机构7可以具备调节外侧膝关节机构5和内侧膝关节机构5的间隔的调节机构。该调节机构的一个实例示于图12中。图12以横截面(与小腿部支架3的长度方向相垂直的横截面)的方式示出小腿部支架3的上部。在该实例中,小腿部支架3的上部中,左半部3l和右半部3r相分离。另外,该左半部3l和右半部3r在小腿部支架3的下部相连结。并且,该连结部分与脚腕关节机构6连结。

在调节机构91中,在小腿部支架3的左半部3l和右半部3r上分别紧固有板92l、92r。板92l的一个端部紧固于小腿部支架3的左半部3l的左侧部。并且,板92l从其一个端部起延伸设置到小腿部支架3的前侧。

此外,板92r的一个端部紧固于小腿部支架3的右半部3r的右侧部。并且,板92r从其一个端部起延伸设置到小腿部支架3的前侧。

进一步,这些板92l、92r的另一端部在小腿部支架3的前侧处前后重叠。并且,在前侧的板92r上,穿设左右方向上较长的长孔93、93。此外,在后侧的板92l上,以与长孔93、93大致对应的方式,形成有螺孔94、94。

进一步,螺丝95、95穿过前侧的板92r的长孔93、93而螺合于后侧板92l的螺孔94、94上。该螺丝95、95的头部锁止于前侧的板92r的表面上。

此时,通过调节各长孔93中螺丝95的位置,可以调节外侧膝关节机构5和内侧膝关节机构5的间隔。

此外,腿连杆机构的结构还可以采用例如如图13和图14所示那样的结构。

该实例中,辅助对象者p的各腿各自的腿连杆机构7a中,仅大腿部支架120的结构与所述实施方式不同。此时,大腿部支架120具有:在辅助对象者p的腰部的前面侧靠近侧面的部位(相对于前后方向和左右方向大约为45deg的方向的部位)处配置于各腿上方的基部121、以及从基部121向下方延伸为分岔状的第1要素支架122和第2要素支架123。

第1要素支架122在辅助对象者p的腿的大腿部的前面侧从基部121起朝向外侧膝关节机构5向斜下方延伸。并且,第1要素支架122中的下端部(关节连结部15)连结于外侧膝关节机构5。

此外,第2要素支架123在辅助对象者p的腿的大腿部的前面侧从基部121起朝向内侧膝关节机构5向斜下方延伸。并且,第2要素支架123中,其下端部(关节连结部15)连结于内侧膝关节机构5。

此外,大腿部支架120具有配置于辅助对象者p的腿的大腿部的背面侧的身体支承部件124。该身体支承部件124以从基部11起经由辅助对象者的臀部背面直到第2要素支架123的下端部的方式而桥接于该基部11和第2要素支架123的下端部之间。

图13和图14所示的腿连杆机构7a除以上说明的结构之外的结构与所述实施方式的腿连杆机构7相同。

在具有这样的结构的腿连杆机构7a中,大腿部支架120也在俯仰方向上的弯曲刚性较高。并且,通过与所述实施方式同样的方式对各膝关节机构5赋予关节动力,从而可以经由身体支承部件124将推起辅助对象者p的上半身的方向的辅助力适当地作用于辅助对象者p。

另外,如上所述,基部121配置于辅助对象者p的相对于前后方向和左右方向大约为45deg的方向的部位。因此,在辅助对象者p屈身时等情况下,可以避免辅助对象者p的腹部与该基部121接触。

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