专利名称：步行支援机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种步行支援机。
背景技术：
协助步行的机器人式的机器的开发正在积极进行当中，然而大多为主动型。另外， 一般来说穿戴也比较麻烦而且价格较高，因此不能方便地进行利用。
专利文献I公开了一种通过进行髋关节、膝关节、踝关节的肌力辅助，来大致实现膝和脚踝在通常步行时的动作的步行支援装置。
非专利文献I公开了一种借助人的协助来使被称作被动步行机的不具有动力的步行机从而进行平地步行的技术。
另外，本发明人提出了如下两腿被动步行机的专利申请设置两条被动步行机的腿，在该两腿被动步行机中提高步行的移动效率(参考专利文献2)。这种两腿被动步行机把上身与将两条腿可转动地连结的腰轴连结起来，并在上身与两条腿各自的大腿部的前后拉伸弹性部件，从而具有提高步行的移动效率的上身效果。
现有技术文献
专利文献
专利文献I :日本特开2009-240488号公报
专利文献2 :PCT/JP2010/72859
非专利文献
非专利文献I :田部井聪、佐野明人、池俣吉人、林佑史、藤本英雄「受動歩行機O 7 '> 7卜平地歩行O実現」、日本機械学会口术74夕7.^<力卜口二夕7講演会，09講演論文集、2P1_C14、2009 年发明内容
发明要解决的问题
专利文献I记载的步行支援装置使用大型的促动器及控制装置，因此难以方便地使用，成本也较高。另外，穿戴时间较长，非常不便。
非专利文献I或专利文献2记载的步行机借助人的协助进行平地行走无法支援人的步行。
本发明的目的在于提供一种穿戴在人身上来支援人的步行的步行支援机。
解决问题的手段
本发明为一种步行支援机，所述步行支援机是通过人的协助进行步行的被动步行机式的步行支援机，其特征在于，包括第I腿和第2腿，具有经由膝关节相对旋转的大腿部和小腿部；连结件，将所述第I腿和第2腿能够旋转地进行连接；把手，用于协助该步行支援机；以及穿戴件，用于将该步行支援机穿戴在被支援者上，所述步行支援机构成为，人推动所述把手来使该步行支援机行走并支援被支援者的步行。
另外，本发明为一种步行支援机，所述步行支援机是通过被支援者本身的健全一侧的腿来支援另一侧的腿的步行支援机，其特征在于，包括腿，具有经由膝关节相对旋转的大腿部和小腿部；穿戴件，用于将该步行支援机穿戴在被支援者上；肩挂件，用于从被支援者的肩膀悬挂该步行支援机；以及弹性部件，分别将所述肩挂件中位于被支援者的上身的前后的部位与所述大腿部之间进行连接，所述步行支援机构成为，通过被支援者本身的健全一侧的腿来支援另一侧的腿。
根据具有上述特征的步行支援机，能够将步行支援机穿戴在人身上来支援人的步行。
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图I是示出本发明第I实施方式的步行支援机的结构的图。2是从斜后方观察图I所示的步行支援机的图，示出设置有穿戴件的实施方式。 3是示出本发明第2实施方式的步行支援机的结构的图。4是示出本发明第2实施方式中的腰关节位置调整机构的结构的图。5是用于说明图4所示的腰关节位置调整机构的调整方法的图。6是示出本发明第2实施方式中的脚部穿戴件的结构的图。7是示出将图6所示的脚部穿戴件安装在两条腿各自的脚上的状态的图。8是示出本发明第3实施方式的步行支援机的结构的图。
具体实施方式
(第一实施方式)
图I示出本发明第I实施方式的步行支援机的结构。该图I中示出在支援者5推动步行支援机的把手2、步行支援机步行并支援被支援者6的步行的状态。另外，图2示出从斜后方观察图I所示的步行支援机的结构。
步行支援机是通过支援者5的协助进行步行的被动步行机式的步行支援机(被动步行腿式机器人)，包括具有经由膝关节Id来相对转动的大腿部Ia和小腿部Ib的2条腿 (被动步行腿)I、将两条腿I可转动地连结的连结件4、用于协助该步行支援机的把手2、以及用于将该步行支援机穿戴在被支援者6上的穿戴件3，步行支援机构成为支援者5推动把手2而使该步行支援机行走并支援被支援者6的步行。此外，腿I、把手2以及连结件4由例如铝等金属形成，穿戴件3由例如塑料等材料形成。
两条腿I分别具有大腿部la、小腿部lb、止动器lc、膝关节Id、腰关节le、脚部If。 大腿部Ia和小腿部Ib经由膝关节Id相对转动。膝止动器Ic是为防止膝的过度伸展而设置的。腰关节Ie由通过连结部4把两条腿可转动地连结的部分构成。脚部If在腿顶端被设置成圆弧状。此外，大腿部Ia的长度为例如40cm,小腿部Ib的长度为42cm。
把手2设置在连结件4的背面。只要能由支援者5把持，则把手2也可以不是图I、图2所示的形状。
穿戴件3包括腰部穿戴件3a和腿肚穿戴件3b。腰部穿戴件3a安装在腰关节Ie 上，腿肚穿戴件3b安装在小腿部Ib上。腰部穿戴件3a为C字形状，约束人的腰部(具体的说是腰骨)。腿肚穿戴件3b也为C字形状，约束人的腿肚。此外，各穿戴件3a、3b以成为腿5I的内侧的方式，具体地说以C字形状的开放部分朝向腿I的内侧的方式进行安装。此外， 腰部穿戴件3a也可以不是C字形状，而是约束腰部的形状的、例如从后侧支撑腰部的形状的L字形状。
连结部4可转动地连结两条腿I。为了把被支援者6夹在步行支援机的两条腿I 之间并把步行支援机穿戴在被支援者6上，可以对该连结部4设置适当的横向宽度。
以下，关于如上所述的步行支援机的步行支援动作，按照从步行开始到步行停止的一连串动作进行叙述。
首先，支援者5把步行支援机穿戴在被支援者6上并把持把手2。另外。在支援者 5和被支援者6之间，决定最先迈出去的一侧的腿。经由把手2从后方推动步行支援机，来使迈出侧的被动步行腿I从地面抬起，作为摆腿期间，将膝弯曲并向前摆出，开始步行。此时，支援者5—边观察被支援者6的腿的动作一边调整推力，使得保持被动步行腿I比被支援者的腿稍快。由此，被支援者6的腿被被动步行腿I自然地引导，能够支援被支援者6的步行。在实验中，确认促进了被实验者的腿的摇摆运动。
在支撑腿的期间，同样经由把手2从后方推动，从而能够辅助被支援者6的支撑腿前倾。
通过反复进行摆腿期间以及支撑腿的期间的上述动作，能够持续进行步行支援。 步行速度的调整是通过协助力(推力)的强弱来进行的。当增强协助力时，能提高腿I的摆出速度，从而增加被支援者6的步行速度以及步幅。相反，当减弱协助力时减小步行速度以及步幅。
当被支援者6想要停止步行时，被支援者6的腿的动作变小，因此支援者5看到该状态之后，能够通过缓慢地降低协助力来最终停止步行。
这样，本实施方式的步行支援机是通过具有两条腿I的被动步行机来支援人步行的结构，而且支援者5推动把手2使步行支援机步行并支援被支援者6的步行。与以往的步行协助机不同，该步行支援机本身能够步行。步行支援机被协助而步行接近被支援者6， 之后实现对接(也就是说，步行支援机与被支援者6的位置一致)。利用穿戴件3来把步行支援机配置在被支援者6上。在本实施方式的结构的情况下，穿戴时间缩短到约10秒钟， 从而能够轻松地穿戴步行支援机。
此外，在步行支援机配置在被支援者6上的状态下，使得在两条腿I各自的顶端处所设置的圆弧状脚部If着地。由此步行支援机的腿I能够在被支援者6的腿触地的状态下支撑被支援者6。
在进行步行支援的情况下，支援者5 —边观察被支援者6的步行状态一边调整协助的量和协助方式。通过添加协助以使步行支援机步行，从而能够与被支援者6的腿运动力学地相互作用并进行步行支援。通过进行这样的步行支援，步行支援机的腿I的摆动很敏捷地进行，因此被支援者6的腿的小腿部自然伸展，腿的摇摆运动得到促进。
此外，在上述的实施方式中，通过穿戴件3把腰骨和腿肚作为最适当的约束点。这样做是基于如下的实验结果当没有腰约束时难以在小腿部感受到协助，另外，在仅通过腰骨的约束机构添加协助的情况下，也不能获得同样的协助感。然而，只要是能够获得协助感的位置，也可以在腰骨和腿肚以外的位置进行约束。
(第二实施方式)
图3示出本发明第2实施方式的步行支援机的结构。在该实施方式中，对上述第一实施方式实施了多种改进。
如图3所述，步行支援机包括用于调整两条腿I各自的大腿部Ia和小腿部Ib的长度的长度调整机构7a和7b，并且包括用于调整连结件4的横向宽度的长度调整机构7c。
这些长度调整机构7a、7b、7c可以采用由使得大腿部la、小腿部lb、连结件4向长度方向滑动并进行保持的滑动机构构成的结构、或者由把螺丝和螺母组合起来的螺杆机构构成的结构等众所周知的结构。
通过使用这样的长度调整机构7a、7b、7c，能够与被支援者的体格相匹配地自由调整大腿部Ia和小腿部Ib的长度以及连结件4的横向宽度。
另外，在本实施方式中，具备被支援者6使用的把手2。通过把持把手2a将其当作拐杖使用，被支援者6的步行变得更容易。
另外，在该实施方式中，虽然图3中没有示出，但还包括用于调整两条腿各自的腰关节Ie的位置的腰关节位置调整机构8(参考图4)。该腰关节位置调整机构8设置在连结件4和腰关节Ie之间，如图4所示，由角度调整机构8a和长度方向调整机构8b构成。角度调整机构8a是使长度方向调整机构Sb相对于连结件4旋转来进行调整并保持该调整后的状态的结构，长度方向调整机构8b是沿其长边方向移动腰关节Ie并保持该调整后的状态的结构。
图5示出该腰关节位置调整机构8的腰关节位置调整方法。首先，从图5 Ca)的状态开始，使用长度方向调整机构8b使腰关节Ie沿其长边方向滑动来进行长度方向的调整，成为图5 (b)的状态。之后，使用角度调整机构8a使长度方向调整机构8b转动，成为图5 (C)的状态。由此能够调整腰关节Ie的位置。
通过该调整，能够将腰关节Ie处在被支援者6的大转子位置处。因为人的腿以大转子为中心活动，因此能够通过使腰关节Ie位于大转子附近来高效地进行步行支援。
进一步地，在该实施方式中，虽然图3中没有示出，但还包括把被支援者6的脚(脚踝以下的部分)约束在两条腿I各自的脚部If上的脚部穿戴件9 (参考图6)。图7示出脚部穿戴件9安装在两条腿I各自的脚部If上的状态。
该脚部穿戴件9包括用于搭载并保持被支援者6所穿的拖鞋10的拖鞋保持部9a、 将该拖鞋保持部9a与腿I的脚部If连接的连接部％、相对于脚部If可转动地保持连接部9b的转动部9c以及相对于脚部If可沿图6所示的箭头方向(相对于铅垂方向倾斜的方向)滑动地保持连接部9b的滑动部9d。
通过设置这样的脚部穿戴件9，能够使被支援者6的脚以连接部9b的轴中心旋转， 此外能够倾斜于铅垂方向滑动，因此能够提高穿戴性。
此外，在通过该脚部穿戴件9约束被支援者6的脚的情况下，也可以没有约束被支援者6的腿肚的腿肚穿戴件3。
(第I、第2实施方式的变形例)
优选的是，穿戴件3安装在腿I的至少两处，除了上述实施方式所示的要关节le、 小腿部Ib和脚部If以外，还可以考虑在约束大腿部la、膝关节Id或小腿部Ib中的脚踝的位置等安装穿戴件3。然而，如上述实施方式那样，优选腰骨、腿肚和脚部作为约束点，因此，作为穿戴件3可以是安装在腿I的至少两处并把腰部穿戴件3a或者腿肚穿戴件3b或者脚部穿戴件9作为其中一个的组合。
穿戴件3也可以由带等构成来约束被支援者。例如，还可以把图2所示的C字形状的腿肚穿戴件3b与带状物组合，从而能更切实地约束被支援者6的腿肚。另外，关于腿肚穿戴件3b，还可以使用具有按摩功能的穿戴件，使得在进行步行支援的同时对被支援者 6的腿肚进行按摩。
把手2优选安装在连结件4上，但也可以安装在除此以外的部件上。
关于连结件4，为了将步行支援机容易地穿戴在被支援者6上，也可以由具有柔软性的柔软材料形成。
构成腿I的大腿部la、小腿部Ib可以不是棱柱形状而是管形状。
步行支援机的腿I可以不是2条而是4条等多于2条的数量。
(第3实施方式)
图8示出本发明第3实施方式的步行支援机的结构。在该实施方式中，步行支援机被设置成将(a)中所示的步行支援机如(b)所示那样仅穿戴在被支援者6的一侧的腿上，无需支援者的协助，利用被支援者本身的健全的一侧的腿(健腿)14来支援另一侧的腿 (患腿)。
因此，在该实施方式中，相对于第I实施方式的结构，两条腿变成一条腿，构成不含把手2的结构。具体地说，该实施方式的步行支援机包括具有大腿部la、小腿部lb、止动器lc、膝关节Id以及腰关节Ie的腿(被动腿)I ;具有腰部穿戴件3a以及腿肚穿戴件3b 的穿戴件3 ;用于把该步行支援机从被支援者6的肩膀悬挂的肩挂件12 ;以及用于把大腿部Ia与肩挂件12相连接的弹性部件(例如聚氨酯片)13，通过被支援者本身的健全的一侧的腿14来支援另一侧的腿15。
此外，肩挂件12通过带状物连接至腰部穿戴件3a。另外，聚氨酯片13包括把肩挂件12中位于被支援者6的上身前侧的部位与大腿部Ia的前侧连接的前侧聚氨酯片13a、以及把肩挂件12中位于被支援者6的上身后侧的部位与大腿部Ia的后侧连接的后侧聚氨酯片 13b。
根据该步行支援机，被动腿I从2条腿变成I条腿，从而能够简单地降低成本。通过在被动腿I上附加肩挂件12来从被支援者6的肩膀悬挂，能够与腰的位置相匹配并能够借助肩膀负担被动腿I的质量的一部分。
另外，由于聚氨酯片13经由肩挂件12连接至被支援者6的上身，因此能够在被动腿I上获得上身效果。该上身效果与专利文献2所记载的相同，具体地说，肩挂件12和在被动腿I的大腿部Ia的前后延伸的聚氨酯片13a、13b在摆腿初期促进被动腿I摆出，而在摆腿后期抑制被动腿I的摆出量，在支撑腿的初期抑制被支援者6的上身前倾，而在支撑腿的后期抑制支援者6的上身后倾。
另外，被支援者6的健腿14和被动腿I可以看作经由被支援者6的骨盆连接，因此被动腿I通过被支援者6的健腿14的动作自然地动作,促进与被动腿I连接的患腿15 的动作。因此，即使没有支援者，也能够进行被支援者6的步行支援。
此外，对于该实施方式，也可以如第2实施方式那样，包括用于调整大腿部la、小腿部Ib的长度的长度调整机构7a、7b、用于调整腰关节Ie的位置的腰关节位置调整机构8 以及约束被支援者6的脚的脚部穿戴件9。
附图标记说明
I腿
Ia大腿部
Ib小腿部
Ic膝止动器
Id膝关节
Ie腰关节
If圆弧状的脚部
2把手
3穿戴件
3a腰部穿戴件
3b腿肚穿戴件
4连结件
5支援者
6被支援者
7a、7b、7c长度调整机构
2a被支援者用的把手
8腰关节位置调整机构
8a角度调整机构
8b长度方向调整机构
9脚部穿戴件
9a拖鞋保持部
9b连接部
9c旋转部
9d滑动部
10拖鞋
12肩挂件
13聚氨酯片
14健腿
15患腿
权利要求
1.一种步行支援机，该步行支援机是通过人的协助进行歩行的被动步行机式的歩行支援机，其特征在干， 包括 第I腿和第2腿，具有经由膝关节相对旋转的大腿部和小腿部； 连结件，将所述第I腿和第2腿能够旋转地进行连结； 把手，用于协助该步行支援机；以及 穿戴件，用于将该歩行支援机穿戴在被支援者上， 所述步行支援机构成为，人推动所述把手来使该步行支援机行走并支援被支援者的步行。
2.根据权利要求I所述的步行支援机，其特征在干， 所述穿戴件安装在所述第I腿和第2腿各自的至少两处，其中的一个是约束被支援者的腰部的腰部穿戴件。
3.根据权利要求2所述的步行支援机，其特征在干， 由通过所述连结部将所述第I腿和第2腿能够旋转地进行连结的部分构成腰关节， 所述腰部穿戴件安装在所述腰关节上。
4.根据权利要求I所述的步行支援机，其特征在干， 所述穿戴件安装在所述第I腿和第2腿各自的至少两处，其中的一个是约束被支援者的腿肚的腿肚穿戴件。
5.根据权利要求4所述的步行支援机，其特征在干， 所述腿肚穿戴件安装在所述第I腿和第2腿各自的小腿部。
6.根据权利要求I所述的步行支援机，其特征在干， 所述穿戴件安装在所述第I腿和第2腿各自的至少两处，其中的一个是约束被支援者的脚的脚部穿戴件。
7.根据权利要求I到6中任意一项所述的歩行支援机，其特征在干， 包括第I长度调整机构，用于调整所述第I腿和第2腿各自的大腿部的长度。
8.根据权利要求I到7中任意一项所述的歩行支援机，其特征在干， 包括第2长度调整机构，用于调整所述第I腿和第2腿各自的小腿部的长度。
9.根据权利要求I到8中任意一项所述的歩行支援机，其特征在干， 所述连结部具有用于将被支援者夹在所述第I腿和第2腿之间来进行所述穿戴的横向览度。
10.根据权利要求9所述的步行支援机，其特征在干， 包括第3长度调整机构，用于调整所述连结件的横向宽度。
11.根据权利要求I到10中任意一项所述的歩行支援机，其特征在干， 包括腰关节位置调整机构，用于调整由通过所述连结部将所述第I腿和第2腿能够旋转地进行连结的部分构成的腰关节的位置。
12.根据权利要求I到11中任意一项所述的歩行支援机，其特征在干， 所述把手安装在所述连结件上。
13.根据权利要求I到12中任意一项所述的歩行支援机，其特征在干， 包括被支援者进行把持的被支援者用把手。
14.一种步行支援机，该步行支援机是通过被支援者本身的健全一侧的腿来支援另ー侧的腿的歩行支援机，其特征在干， 包括腿，具有经由膝关节相对旋转的大腿部和小腿部； 穿戴件，用于将该歩行支援机穿戴在被支援者上； 肩挂件，用于从被支援者的肩膀悬挂该步行支援机；以及 弾性部件，将所述肩挂件中位于被支援者上身的前后的部位与所述大腿部之间分别进行连接， 所述步行支援机构成为，通过被支援者本身的健全ー侧的腿来支援另ー侧的腿。
15.根据权利要求14所述的步行支援机，其特征在干， 所述穿戴件安装在所述腿的至少两处，其中的一个是约束被支援者的腰部的腰部穿戴件。
16.根据权利要求15所述的步行支援机，其特征在干， 所述腿具有约束被支援者的腰部的腰部穿戴件，所述肩挂件与所述腰部穿戴件连接。
17.根据权利要求14所述的步行支援机，其特征在干， 所述穿戴件安装在所述腿的至少两处，其中的一个是约束被支援者的腿肚的腿肚穿戴件。
全文摘要
本发明提供一种穿戴在人身上来支援人的步行的步行支援机。所述步行支援机是通过支援者(5)的协助来进行步行的被动步行机式的步行支援机，包括两条腿(1)，具有经由膝关节(1d)相对旋转的大腿部(1a)和小腿部(1b)；连结件(4)，将两条腿(1)能够旋转地进行连结；把手(2)，用于协助该步行支援机；以及穿戴件(3)，用于将该步行支援机穿戴在被支援者(6)上，所述步行支援机构成为，支援者(5)推动把手(2)而使该步行支援机行走并支援被支援者(6)的步行。
文档编号A61H3/00GK102985042SQ20118003229
公开日2013年3月20日 申请日期2011年5月25日 优先权日2010年6月29日
发明者佐野明人, 池俣吉人, 藤本英雄 申请人:国立大学法人名古屋工业大学