CN106063759B - 动作辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动作辅助装置，其能够使左右肢体的同相运动变得容易、且能够对它们的反相动作进行辅助，不会因驱动源的反作用力传递至使用者而导致使用者感觉到不舒服。对穿着者的身体的动作进行辅助的动作辅助装置(1)构成为具备：至少一对安装部(3L、3R)，它们安装于穿着者的身体的左右肢体；单个驱动源(4、70)，其产生动力；差动部(22、51、63·64、91·94、92·93)，其将驱动源的动力对一对安装部进行分配；以及动力传递部(38、51、60、91·94、92·93)，其将驱动源的动力作为互为反相的运动而对一对安装部进行传递。

Description

动作辅助装置

技术领域

本发明涉及对穿着者的肢体的动作进行辅助的动作辅助装置。

背景技术

近年来，针对用于福利、医疗的穿着式的动作辅助装置的研究正在盛行。作为这种动作辅助装置，公知如下步行辅助装置：利用检测单元对穿着者的双腿的活动进行检测，以在检测出双腿活动时对双腿的活动加以辅助的方式控制动力单元的动力(例如，参照专利文献1)。

在专利文献1所记载的步行辅助装置中，具备：躯体固定件，其安装于使用者的躯体；左右的辅助器具，它们分别安装于使用者的大腿部、且分别固定有齿轮；以及左右的马达(动力单元)及其控制装置，所述左右的马达设置于躯体固定件、且经由链条而分别对左右的辅助器具的齿轮进行驱动。而且，控制装置基于检测单元检测出的使用者的大腿部相对于躯体的前后方向的角度而分别对左右的马达的动力进行控制。例如，控制装置以产生与大腿部的活动相同方向上的辅助力的方式对马达进行驱动，由此对步行运动进行辅助，当大腿部正在向使双腿迈向前方的方向上发生角度变化的情况下，控制装置不驱动马达，从而容易进行跪坐的动作。

另一方面，本申请的申请人提出了如下步行辅助装置：在安装于使用者的腰部的腰部安装件中的、与左右的髋关节部对应的位置配置两个动力发生单元，在使用者的大腿部安装的大腿部安装件安装于动力传递臂的下端，该动力传递臂的上端与动力发生单元的输出部件直接连结(例如，参照专利文献2)。在该步行辅助装置中，由于将动力发生单元与动力传递臂直接连结，因此动力传递机构变得简单。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-166997号公报

专利文献2：日本专利第5021574号公报

发明内容

然而，在上述现有的步行辅助装置中，当将旋转扭矩施加于大腿部时，动力发生源的反作用力经由腰部安装件(或者躯体固定件)而传递至使用者的躯体，使得骨盆受到该反作用力。因此，有时使用者会感觉到不舒服。另外，必须将腰部安装件牢固地固定于使用者的腰部，由此有可能会给使用者带来压迫感。并且，由于动力发生源的反作用力施加于腰部安装件，因此必须使腰部安装件形成为扭转刚性高的结构，从而导致腰部安装件变重。另一方面，当在马达未被驱动的状态下进行跪坐动作、前屈动作的情况下，与马达特性相应的齿槽转矩作为阻力而进行作用，从而难以进行动作。尤其是在动力传递机构的减速比大的情况下、动力传递机构包括将逆输入锁定的机构的情况下，无法进行动作。

另外，在专利文献2的步行辅助装置中，由于动力发生源配置于腰部，因此需要以不对左右腕部的活动造成妨碍的方式使用通用性低的薄型马达等，从而成为成本上涨的重要原因。另外，即使使用薄型的马达，由于处于左右腕部的轨道上，因此在步行运动时腕部也有可能碰到马达。并且，马达本身构成腰部安装件与动力传递臂的连接结构部件，因此在马达的规格变更时需要进行大幅的设计变更。

鉴于这种背景，本发明的课题在于提供一种动作辅助装置，其能够使左右肢体的同相运动变得容易、且能够辅助它们的反相动作，不会因驱动源的反作用力传递至使用者而导致使用者感觉到不舒服。

为了解决这种课题，本发明是一种对穿着者的身体的动作进行辅助的动作辅助装置(1)，其构成为具备：至少一对安装部(3L、3R)，它们安装于穿着者的身体的左右肢体；单个驱动源(4、70)，其产生动力；差动部(22、53、63·64、91·94、92·93)，其将所述驱动源的动力对上述一对安装部进行分配；以及动力传递部(38、53、60、91·94、92·93)，其将上述驱动源的动力作为互为反相的运动而对上述一对安装部传递。

根据该结构，因具备差动部而能够允许左右肢体的容易的同相运动，并因具备动力传递部而能够利用单个驱动源对左右肢体的反相运动进行辅助。另外，针对一方的安装部的动力的反作用力传递至另一方的安装部，反作用力不会传递至左右肢体以外的部位，因此使用者不会感觉到不舒服。

另外，在上述发明中，能够形成为如下结构：上述驱动源是电动机(4)，上述差动部包括差动齿轮机构(22)，上述动力传递部包括反转齿轮(38)，该反转齿轮(38)设置于上述差动齿轮机构的一方的输出端(25R)与对应的安装部(3R)之间。

根据该结构，能够以简单的结构而使差动部及动力传递部实现具体化。

另外，在上述发明中，能够形成为如下结构：上述驱动源是电动机(4)，该电动机(4)具有外部件(18)、以及以旋转自如的方式保持于该外部件的内部件(19)，上述差动部及上述动力传递部包括：轴支承机构(53)，其将上述外部件以旋转自如的方式保持于固定框架(13)；第1传递机构(20R)，其将上述外部件与上述一对安装部的一方(3R)连结；以及第2传递机构(20L)，其将上述内部件与上述一对安装部的另一方(3L)连结。

根据该结构，也能够以简单的结构而使差动部及动力传递部实现具体化。

另外，在上述发明中，能够形成为如下结构：上述驱动源是电动机(4)，上述动力传递部包括：主齿条齿轮机构(60)，其包括由上述电动机驱动旋转的主齿轮(61)、以及由该主齿轮向互不相同的方向驱动的一对主齿条(62A、62B)；第1卷挂部件(69L)，其与上述一对安装部的一方(3L)对应设置，并卷挂于上述一对主齿条之间；以及第2卷挂部件(69R)，其与上述一对安装部的另一方(3R)对应设置，并卷挂于所述一对主齿条之间，上述差动部包括分别设置于上述一对主齿条的每一个主齿条的一对副齿条齿轮机构(63、64)，各副齿条齿轮机构包括以旋转自如的方式保持于上述一对主齿条的对应的主齿条的副齿轮(65、66)、以及以向互不相同的方向移动的方式与上述副齿轮啮合的一对副齿条(67A·67B、68A·68B)，在各副齿条齿轮机构中，上述第1卷挂部件与上述一对副齿条的一方(67A、68A)连结，上述第2卷挂部件与上述一对副齿条的另一方(67B、68B)连结。

另外，在上述发明中，能够形成为如下结构：上述驱动源是具有第1泵室(76a)及第2泵室(77a)的双动活塞式的流体泵(70)，上述动力传递部及上述差动部包括：双动活塞式的一对流体致动器(71L、71R)，它们与上述一对安装部对应设置，且分别具有第1流体室(82aL、82aR)及第2流体室(83aL、83aR)；第1通路(91)，其使上述第1泵室(76a)与一方的上述流体致动器(71L)的上述第1流体室(82aL)连通；第2通路(92)，其使上述第2泵室(77a)与另一方的上述流体致动器(71R)的上述第1流体室(82aR)连通；第3通路(93)，其使一方的上述流体致动器(71L)的上述第2流体室(83aL)与上述第2泵室(77a)连通；以及第4通路(94)，其使另一方的上述流体致动器(71R)的上述第2流体室(83aR)与上述第1泵室(76a)连通。

另外，为了解决上述课题，本发明是一种对穿着者的身体的动作进行辅助的动作辅助装置(1)，其构成为具备：至少一对安装部(3L、3R)，它们安装于穿着者的身体的左右肢体；单个驱动源(4、70)，其产生动力；差动部(22、53、63·64、91·94、92·93)，其将上述驱动源的动力对上述一对安装部进行分配；动力传递部(38、53、60、91·94、92·93)，其将上述驱动源的动力作为互为反相的运动而传递至上述一对安装部；以及控制装置(5)，其对上述驱动源的动力进行如下控制，在安装有上述一对安装部的肢体进行互为反相的动作的情况下产生动力，在安装有上述一对安装部的肢体进行互为同相的动作的情况下不产生动力。

根据该结构，由于具备差动部，在同相运动时不产生动力，从而左右肢体的同相运动变得容易。另外，由于具备动力传递部，在反相动作时产生动力，从而能够利用单个驱动源对左右肢体的反相运动进行辅助。并且，针对一方的安装部的动力的反作用力传递至另一方的安装部，反作用力不会传递至左右肢体以外的部位，因此使用者不会感觉到不舒服。

发明效果

如此，根据本发明，能够提供如下动作辅助装置，其能够使左右肢体的同相运动变得容易、且能够对反相动作进行辅助，并且不会因驱动源的反作用力传递至使用者而导致使用者感觉到不舒服。

附图说明

图1是表示第1实施方式的步行辅助装置的穿着状态的立体图。

图2是从后方对图1所示的步行辅助装置的一部分进行透视观察的立体图。

图3是图1所示的步行辅助装置的腰部后视图。

图4是表示图1所示的控制装置的结构的框图。

图5是差分角的说明图。

图6是第2实施方式的步行辅助装置的概要结构图。

图7是表示第3实施方式的步行辅助装置的概要结构的示意图。

图8的(A)是第4实施方式的步行辅助装置的左视图，图8的(B)是后视图，图8的(C)是右视图。

图9是图8所示的流体泵的动作说明图。

图10是图8所示的流体致动器的动作说明图。

图11是图8所示的步行辅助装置的动作说明图。

附图标记说明

1 步行辅助装置

2 腰部安装件

3L、3R 大腿部安装件

4 电动马达

5 控制装置

11 腰部支承件

12L、12R 侧框架

13 腰框架

18 外部件

19 内部件

20 动力传递机构

20L 左动力传递机构

20R 右动力传递机构

22 差速齿轮机构

25R 第1驱动轴

38 反转齿轮

53 轴承(轴支承机构)

60 主齿条齿轮机构

61 主齿轮

62A 第1主齿条

62B 第2主齿条

63、64 副齿条齿轮机构

65、66 副齿轮

67A、68A 第1副齿条

67B、68B 第2副齿条

69L、69R 卷挂部件

70 流体泵

71L、71R 流体致动器

76a 第1泵室

77a 第2泵室

82aL、82aR 第1流体室

83aL、83aR 第2流体室

91 第1通路

92 第2通路

93 第3通路

94 第4通路

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，为了区分腿部等的左右，继附图标记之后再使用“L”及“R”，在无需区分左右的情况下，省略该符号“L”及“R”。另外，为了区分腿部(具体而言为大腿部)的屈曲运动(向前方运动)以及伸展运动(向后方运动)而使用符号“+”及“－”。

《第1实施方式》

首先，参照图1～图5对第1实施方式所涉及的步行辅助装置1进行说明。

如图1及图2所示，步行辅助装置1具备：腰部安装件2，其安装于使用者即人P的躯体中的腰部；左右的大腿部安装件3L、3R，它们与腰部安装件2连结成能够以人P的髋关节部为中心而位移，且安装于人P的腿部中的大腿部；作为驱动源的单个电动马达4(电动机)，其设置于腰部安装件2，且产生使左右的大腿部安装件3进行相对位移的动力；控制装置5，其构成为控制电动马达4的动作；旋转角传感器6，其对电动马达4的旋转角度进行检测；以及电池7，其对电动马达4及控制装置5等供给电力。

腰部安装件2具备左右的侧框架12L、12R、以及配置在腰部的后侧的腰部支承件11。腰部支承件11具备由硬质树脂等刚性材料构成的腰框架13(参照图2)、以及与腰框架13的前部结合且由纤维等柔软材料构成的未图示的腰垫、罩部件等。在腰框架13或者腰垫上结合有带14，在腰部支承件11配置于腰部后侧的状态下将带14卷绕于使用者的躯体，由此将腰部安装件2安装于腰部。左右的侧框架12由硬质树脂形成为中空臂状，在腰部支承件11配置于腰部的状态下从腰部支承件11的左右朝向前方且朝向斜下方伸出，并配置为前端位于髋关节部的左右。在本实施方式中，左右的侧框架12固定(牢固地一体化)于腰框架13的左右的端部。在其它实施方式中，左右的侧框架12可以构成为与腰框架13分离(经由后述的动力传递机构20而与腰框架13连结)、且与腰垫或者带14结合。

大腿部安装件3L、3R具备：臂16L、16R，它们以绕左右方向的转动轴转动自如的方式轴支承于对应的侧框架12的前端；以及左右的腿部支承件17L、17R，它们安装于对应的臂16的下端。臂16由硬质树脂形成，从对应的侧框架12的前端沿大腿部向下方延伸，并能够在前后方向上转动。腿部支承件17与腰部支承件11同样地形成为通过将刚性材料与柔软材料组合而构成的带状。通过将腿部支承件17缠绕于左右的大腿部而将大腿部安装件3安装于腿部。

如图2及图3所示，电动马达4具备：外部件18，定子一体地设置于该外部件18；以及内部件19(内侧转子，参照图3)，其在外部件18的内部被保持为能够旋转，并一体地具有从外部件18突出的输出轴19a。电动马达4配置于腰框架13的左右方向的大致中央。以使得输出轴19a左右延伸的朝向而将外部件18固定于腰框架13，由此将电动马达4安装于腰框架13。电动马达4被从电池7供给由控制装置5控制的电力，由此使内部件19及输出轴19a向图3中由白色空心箭头A或者白色空心箭头B所示的方向旋转，并将与供给电力相应的规定的辅助动力(辅助扭矩)输出。

在腰框架13及左右的侧框架12设置有动力传递机构20，该动力传递机构20为了将电动马达4的动力传递至人P的腿部而将电动马达4与左右的大腿部安装件3L、3R(臂16L、16R)连结。以下，对动力传递机构20进行详细说明。

在电动马达4的输出轴19a上一体地设置有驱动齿轮21。在驱动齿轮21上啮合有构成差速齿轮机构22(差动齿轮机构)的环形齿轮23。在环形齿轮23上以绕沿半径方向延伸的轴线旋转自如的方式轴支承有由锥齿轮构成的小齿轮24。在本实施方式中，三个小齿轮24以环形齿轮23的旋转轴为中心等间隔(120度的间隔)地设置。在这些小齿轮24上啮合有由锥齿轮构成的侧齿轮26L、26R，侧齿轮26L、26R相对于环形齿轮23配置于同轴上、且分别一体地设置于左右延伸的一对第1驱动轴25L、25R的近端。由这些环形齿轮23、小齿轮24以及左右的侧齿轮26构成对左右的大腿部安装件3L、3R分配电动马达4的动力的差速齿轮机构22。

差速齿轮机构22能够将电动马达4的扭矩均等地分配给左右的第1驱动轴25L、25R，并且能够以使得左右的第1驱动轴25L、25R的旋转速度不同的方式将电动马达4的旋转分配传递至左右的第1驱动轴25L、25R。以下，将从差速齿轮机构22的构成左侧输出端的左侧的第1驱动轴25L至左侧的大腿部安装件3L的部分称为左动力传递机构20L，将从差速齿轮机构22的构成右侧输出端的右侧的第1驱动轴25R至右侧的大腿部安装件3R的部分称为右动力传递机构20R。

首先，对左动力传递机构20L进行说明。在左侧的第1驱动轴25L的左端一体地设置有由直径较小的正齿轮构成的小齿轮27L。在该小齿轮27L上啮合有由直径较大的正齿轮构成的大齿轮29L，该大齿轮29L一体地设置于与第1驱动轴25L平行地延伸的第2驱动轴28L的一端。由这些小齿轮27L及大齿轮29L构成减速机构30L。第2驱动轴28L的另一端经由钩式万向联轴器31而与沿腰框架13向前方延伸的第3驱动轴32L的后端连结，第3驱动轴32L的前端经由钩式万向联轴器31而与第4驱动轴33L的一端连结。第4驱动轴33L以与电动马达4的输出轴19a平行的方式沿左右延伸，并由腰框架13及左侧的侧框架12L保持为旋转自如。在第4驱动轴33L的另一端一体地设置有直径较大的旋转驱动部件34L。另外，在以转动自如的方式保持于左侧的侧框架12L的左侧的臂16L的基端，一体地设置有直径较小的旋转被动部件35L。在旋转驱动部件34L及旋转被动部件35L上卷挂有由无端环状的传动带构成的卷挂部件36L，并经由卷挂部件36L而将第4驱动轴33L的旋转传递至臂16L。

接下来，对右动力传递机构20R进行说明。在右侧的第1驱动轴25R的右端一体地设置有由直径较小的正齿轮构成的小齿轮27R。在该小齿轮27R上啮合有齿数与小齿轮27R的齿数相同、且在轴向上比小齿轮27R长的反转齿轮(counter gear)38。在反转齿轮38上啮合有由直径较大的正齿轮构成的大齿轮29R，该大齿轮29R一体地设置于与第1驱动轴25R平行地延伸的第2驱动轴28R的一端、且配置于相对于小齿轮27R向右侧偏移的位置。由经由反转齿轮38而连结的小齿轮27R及大齿轮29R构成减速机构30R。从第2驱动轴28R至右侧的大腿部安装件3R的剩余部分的结构形成为与左动力传递机构20L左右对称。因此，省略关于对称部分的重复的说明。

在差速齿轮机构22的右侧的输出端即右侧的第1驱动轴25R与右侧的大腿部安装件3R之间设置有反转齿轮38，从而动力传递机构20将电动马达4的动力作为反相的运动而向左右的大腿部安装件3传递。在左右的大腿部安装件3的负荷相同而未使差速齿轮机构22产生差动的情况下，将右侧的大腿部安装件3R驱动为相对于左侧的大腿部安装件3L朝相反方向转动。

具体而言、如图3所示，在电动马达4的输出轴19a向由白色空心箭头A所示的方向旋转的情况下，左侧的臂16L(左侧的第3驱动轴32L)向与由箭头A所示的电动马达4的转动方向相同的方向转动，右侧的臂16R(右侧的第3驱动轴32R)向与箭头A所示的电动马达4的转动方向相反的方向转动。另外，在电动马达4的输出轴19a向由箭头B所示的方向旋转的情况下，左侧的臂16L向与箭头B所示的电动马达4的转动方向相同的方向转动，右侧的臂16R向与箭头B所示的电动马达4的转动方向相反的方向转动。

另一方面，由于动力传递机构20具有差速齿轮机构22，从而左右的大腿部安装件3能够不使电动马达4旋转地均向前方或者均向后方转动。即，左右的腿部的同相运动变得容易。

具体而言，在左右的大腿部安装件3均向前方转动的情况下，左侧的第3驱动轴32L向由箭头B所示的方向旋转，右侧的第3驱动轴32R向由箭头A所示的方向旋转，差速齿轮机构22的环形齿轮23并不旋转，左右的第1驱动轴25L、25R向彼此相反的方向以相等的速度旋转。相反，在左右的大腿部安装件3均向后方转动的情况下，左侧的第3驱动轴32L向箭头A的方向旋转，右侧的第3驱动轴32R向箭头B的方向旋转，差速齿轮机构22的环形齿轮23并不旋转，左右的第1驱动轴25L、25R向彼此相反的方向以相等的速度旋转。

由此，使用者无需克服齿槽转矩等使电动马达4旋转(即，以低负荷)便能够进行双腿的屈曲运动(跪坐动作等)、双腿的伸展运动(站立动作等)。

返回到图1及图2，在本实施方式中，旋转角传感器6安装于电动马达4，该旋转角传感器6对内部件19相对于外部件18的绝对旋转角度进行检测，例如由旋转编码器构成。旋转角传感器6输出检测出的表示电动马达4的绝对旋转角度的信号，并将输出的信号输入至控制装置5。

控制装置5由包括收纳于腰部安装件2的CPU、RAM、ROM等的电子电路单元构成，并构成为执行对电动马达4的动作、甚至作用于人P的辅助力τ的控制处理。控制装置5构成为执行规定的运算处理，意味着构成控制装置5的运算处理装置(CPU)被编程为从存储装置(存储器)读取所需的数据及应用软件，并根据该软件执行该规定的运算处理。

电池7例如以固定于构成腰部支承件11的多块布材之间的方式收纳于腰部安装件2，并对控制装置5及电动马达4供给电力。此外，控制装置5及电池7可以分别安装或者收纳于大腿部安装件3，也可以与步行辅助装置1相独立设置。

对于这样构成的步行辅助装置1而言，若将电源接通而进行通电，则控制装置5以发挥基于旋转角传感器6的检测信号而决定的规定的辅助力τ(辅助扭矩)的方式对从电池7供给至电动马达4的电力进行控制，经由大腿部安装件3L、3R且作为规定的步行辅助力而使电动马达4的扭矩作用于人P，由此对该人P的步行运动进行辅助。

接下来，对控制装置5进行说明。如图4所示，控制装置5具备：差分角计算部41，其基于旋转角传感器6的检测信号而执行后述的运算处理，由此对左右的大腿部安装件3L、3R的相对角度、即安装有大腿部安装件3的左右腿部的髋关节部的角度的差分角θ进行计算；以及辅助力计算部42，其基于由差分角计算部41计算出的差分角θ而执行后述的运算处理，由此计算出针对左右腿部的辅助力τ。

如图5所示，差分角θ是左右的髋关节角度θL、θR之差、即左右的髋关节部的前后方向上的张开角或者夹角。此外，在从矢状面的法线方向观察人P的情况下，将左右的髋关节角度θL、θR定义为由表示基本前额面的直线线段与表示大腿部的直线线段所成的角度。将髋关节角度θL、θR定义为：在大腿部与基本前额面相比位于屈曲侧(前方)的情况下为正(+)，另一方面，在大腿部与基本前额面相比位于伸展侧(后方)的情况下为负(－)。因此，从一方的腿部(在本实施方式中设为左腿)的髋关节角度θL减去另一方的腿部(右腿)的髋关节角度θR所得的值即差分角θ，在左腿与右腿相比位于屈曲侧(前方)的情况下为正值，在左腿与右腿相比位于伸展侧(后方)的情况下为负值。

通过旋转角传感器6检测内部件19相对于外部件18的旋转角度而直接检测出差分角θ。即，在控制装置5中，将差分角θ为0时的旋转角传感器6的检测值设定及存储为零值点，差分角计算部41对从旋转角传感器6检测出的电动马达4的旋转角度减去零值点所得的值乘以规定的转换系数(齿轮比)而计算出差分角θ。而且，差分角计算部41以控制装置5的规定的运算处理周期执行上述运算处理。

例如，在自差分角θ为0的状态起使用者使左腿与右腿相比向屈曲侧移动了的情况下，电动马达4的旋转角度自零值点起增加，在差分角计算部41中差分角θ被作为正值计算出。另一方面，在自差分角θ为0的状态起使用者使右腿与左腿相比向屈曲侧移动了的情况下，电动马达4的旋转角度自零值点起减小，在差分角计算部41中差分角θ被作为负值计算出。另外，在自差分角θ为0的状态起使用者使左右腿以同一速度共同向屈曲侧或者共同向伸展侧移动的情况下，电动马达4的旋转角度保持为零值点不变，差分角计算部41计算出的差分角θ也保持为0不变。

辅助力计算部42例如基于由差分角计算部41计算出的差分角θ而对差分角速度ω进行计算，通过执行反正切运算而计算出差分角θ以及差分角速度ω在相平面上的差分角相位φ，在此基础上，根据差分角相位φ而计算出针对左右腿部的辅助力τ。或者，可以形成为：辅助力计算部42基于差分角θ而计算出差分角速度ω及步行频率，进而计算出差分角θ以及差分角速度ω在相平面上的差分角相位φ，并且计算出以与步行频率相应的固有振动频率而与差分角相位φ同步地振动的相位振子的振子相位φc，在此基础上，基于差分角相位φ及振子相位φc而计算出针对左右腿部的辅助力τ。

辅助力计算部42以该方式对辅助力τ进行计算，从而在安装有左右的大腿部安装件3的腿部进行互为反相的动作的情况下，因差分角θ发生变化而计算出正(+、屈曲侧)或者负(－、伸展侧)的辅助力τ，使电动马达4产生动力。另一方面，在肢体进行互为同相的动作的情况下，因差分角θ未发生变化而将辅助力τ计算为0，不使电动马达4产生动力。

参照图3进行说明，电动马达4的扭矩在通过差速齿轮机构22对左右的大腿部安装件3L、3R均等分配之后被反转齿轮38传递为反相的运动。另外，电动马达4的旋转通过差速齿轮机构22而被以与负荷相应的旋转速度对左右的大腿部安装件3L、3R分配并传递。

如此，步行辅助装置1具备：产生动力的作为驱动源的单个电动马达4；将电动马达4的动力对左右的大腿部安装件3分配的作为差动部的差速齿轮机构22；以及将电动马达4的动力作为互为反相的运动而对左右的大腿部安装件3传递的动力传递机构20，从而能够使左右腿部的同相运动变得容易，并且能够利用单个电动马达4辅助左右腿部的反相运动。另外，针对一方的大腿部安装件3的动力的反作用力传递至另一方的大腿部安装件3，反作用力不会传递至腰部、即左右腿部以外的部位，因此使用者不会感觉到不舒服。另外，无需提高腰部安装件2的刚性，马达的规格变更也是容易的。

另外，由差速齿轮机构22构成差动部，将电动马达4的动力作为互为反相的运动而对左右的大腿部安装件3传递的机构，构成为在作为差动齿轮机构的差速齿轮机构22的一方的输出端即右侧的第1驱动轴25R与右侧的大腿部安装件3R之间设置的反转齿轮38，因此能够以简单的结构而实现动力传递机构20。

《第2实施方式》

接下来，参照图6对第2实施方式所涉及的步行辅助装置1进行说明。此外，对形态或功能与第1实施方式相同或等同的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。在以下实施方式中也一样。

对于本实施方式的步行辅助装置1而言，主要是动力传递机构20的结构与第1实施方式不同。在本实施方式中，单个电动马达4组装于动力传递机构20。另外，在电动马达4的输出轴19a的突出侧(图示例子中为左侧)一体地设置有减速机构51。由电动马达4和减速机构51构成一体的电动马达单元52。

电动马达4可以是永磁铁励磁，也可以是电磁铁励磁，在永磁铁励磁的情况下，外部件18和内部件19的任一方都可以是电枢。电动马达4因被供给电力而产生使外部件18与内部件19进行相对旋转的扭矩。减速机构51并非必需的结构要素，可以是公知的任何机构。

电动马达单元52在电动马达4的输出轴19a的轴线方向的两端部经由轴承53而以能够旋转的方式保持于腰框架13。即，电动马达4的外部件18及减速机构51的壳体部分经由轴承53而以能够旋转的方式保持于腰框架13。

在电动马达单元52的左端，减速机构51的输出轴(即，电动马达单元52的输出轴(以下称为第1输出轴52a))设置为向左侧突出。在电动马达单元52的与第1输出轴52a相反的右侧的端面，以与第1输出轴52a同轴且向右侧突出的方式设置有第2输出轴52b。第2输出轴52b固定(一体形成)于电动马达4的外部件18的右端面。

以下，将动力传递机构20中的、从电动马达单元52的左侧的第1输出轴52a至左侧的大腿部安装件3L的部分称为左动力传递机构20L，将从电动马达单元52的右侧的第2输出轴52b至右侧的大腿部安装件3R的部分称为右动力传递机构20R。

在左动力传递机构20L中，第1输出轴52a经由轴承54而被腰框架13以及左侧的侧框架12L中的至少一方保持为能够旋转，在其左端一体地设置有旋转驱动部件34L。旋转驱动部件34L经由卷挂部件36L而将电动马达4的扭矩传递至在左侧的臂16L的基端一体地设置的旋转被动部件35L。

在右动力传递机构20R中，第2输出轴52b经由轴承54而被腰框架13以及右侧的侧框架12R中的至少一方保持为能够旋转，在其右端一体地设置有旋转驱动部件34R。旋转驱动部件34R经由卷挂部件36R而将电动马达4的扭矩传递至在右侧的臂16R的基端一体地设置的旋转被动部件35R。

接下来，对动力传递机构20的工作进行说明。此处，出于简单的目的，设为没有设置减速机构51的结构而进行说明。

若电动马达4产生动力，则将均等且互为反向的扭矩传递至外部件18及内部件19。即，将电动马达单元52保持为能够旋转的轴承53，构成将电动马达4的动力对左右的大腿部安装件3L、3R分配的差动部，并且构成将电动马达4的动力作为互为反相的运动而传递至左右的大腿部安装件3L、3R的机构。因轴承53的存在而将对第1输出轴52a及第2输出轴52b分配的电动马达4的动力经由分别对应的左动力传递机构20L或者右动力传递机构20R传递至左右的大腿部安装件3。

而且，由于动力传递机构20具有轴承53，从而左右的大腿部安装件3能够不使电动马达4旋转(不使外部件18及内部件19进行相对旋转)地均向前方或均向后方转动。即，左右腿部的同相运动变得容易。

具体而言，在左右的大腿部安装件3均向前方转动的情况下，外部件18及内部件19相对于旋转被动部件35、旋转驱动部件34等在同一方向上彼此以相等的速度旋转。在左右的大腿部安装件3均向后方转动的情况下也一样，外部件18及内部件19相对于旋转被动部件35、旋转驱动部件34等在同一方向上彼此以相等的速度旋转。

由此，使用者无需克服齿槽转矩等使电动马达4旋转(即，以较低负荷)便能够进行双腿的屈曲运动(跪坐动作等)、双腿的伸展运动(站立动作等)。

如此，差动部及动力传递部包括：轴承53，其将电动马达4的外部件18以旋转自如的方式保持于腰框架13；右动力传递机构20R，其将外部件18与右侧的大腿部安装件3R连结；以及左动力传递机构20L，其将内部件19与左侧的大腿部安装件3L连结，从而能够以简单的结构而实现动力传递机构20。

《第3实施方式》

接下来，参照图7对第3实施方式所涉及的步行辅助装置1进行说明。此外，图7示意性地示出了步行辅助装置1的腰部，并省略动力传递路径的方向转换机构。因此，将应当朝向下方且相互平行地延伸的左右的臂16L、16R表示为朝向左右侧延伸。

在本实施方式的步行辅助装置1中，也主要是动力传递机构20的结构与上述实施方式不同。在本实施方式中，在固定于腰框架13的电动马达4的输出轴19a上一体地安装有主齿条齿轮机构60的主齿轮61。另外，以隔着主齿轮61的方式互相平行地对置配置、且与主齿轮61啮合的第1主齿条62A及第2主齿条62B能够在左右方向上滑动地设置在腰框架13上。若主齿轮61由电动马达4驱动旋转，则第1主齿条62A及第2主齿条62B被朝左右的互不相同的方向驱动。

在各主齿条62上设置有副齿条齿轮机构63、64。各副齿条齿轮机构63、64由如下部件构成：副齿轮65、66，它们以旋转自如的方式保持于对应的主齿条62；以及第1副齿条67A、68A和第2副齿条67B、68B，它们以隔着副齿轮65、66而互相平行地对置配置、且能够在左右方向上滑动的方式设置于对应的主齿条62，并与副齿轮65、66啮合。第1副齿条67A、68A及第2副齿条67B、68B与对应的副齿轮65、66啮合，因此仅朝互不相同的方向移动。利用未图示的扭转螺旋弹簧等施力单元对各副齿轮65、66朝使得第1副齿条67A、68A向右侧移动、且使得第2副齿条67B、68B向左侧移动的方向施力。

旋转被动部件35L一体地设置于构成左侧的大腿部安装件3L的左侧的臂16L的基端，在该旋转被动部件35L上卷挂有由具有端部的传动带构成的左侧的卷挂部件69L。卷挂部件69L的一端与设置于第1主齿条62A的第1副齿条67A结合，卷挂部件69L的另一端与设置于第2主齿条62B的第1副齿条68A结合。

旋转被动部件35R一体地设置于构成右侧的大腿部安装件3R的右侧的臂16R的基端，在该旋转被动部件35R上卷挂有由具有端部的传动带构成的右侧的卷挂部件69R。卷挂部件69R的一端与设置于第1主齿条62A的第2副齿条67B结合，卷挂部件69R的另一端与设置于第2主齿条62B的第2副齿条68B结合。

以下，对这样构成的动力传递机构20的工作进行说明。

将电动马达4的动力作为互为反向的运动而从主齿轮61传递至第1主齿条62A及第2主齿条62B、进而传递至左右的大腿部安装件3L、3R。在左右的大腿部安装件3的负荷相同、且副齿条齿轮机构63、64未使左右的卷挂部件69L、69R产生差动的情况下，当主齿轮61向箭头A的方向旋转时，利用卷挂于向箭头A的方向移动的一对主齿条62的左侧的卷挂部件69L将左侧的臂16L驱动为向箭头A所示的前方转动，同样地利用卷挂于一对主齿条62的右侧的卷挂部件69R将右侧的臂16R驱动为向箭头A所示的后方转动。当主齿轮61向箭头B的方向旋转时，左右的臂16L、16R分别向箭头B的方向转动。

另一方面，动力传递机构20具有一对副齿条齿轮机构63、64，左侧的卷挂部件69L分别卷挂于各第1副齿条67A、68A，右侧的卷挂部件69R分别卷挂于各第2副齿条67B、68B。因此，左右的大腿部安装件3能够不使电动马达4旋转地均向前方或者均向后方转动，从而左右腿部的同相运动变得容易。

具体而言，在左侧的臂16L向箭头A所示的前方转动、且右侧的臂16R向箭头B所示的前方转动的情况下，主齿条齿轮机构60并未工作，纸面上侧的副齿条齿轮机构63的第1副齿条67A向右侧(施力单元的施力方向)移动，纸面下侧的副齿条齿轮机构64的第1副齿条68A向左侧(与施力单元的施力方向相反的方向)移动。另一方面，在左侧的臂16L向箭头B所示的后方转动、且右侧的臂16R向箭头A所示的后方转动的情况下，主齿条齿轮机构60并未工作，上侧的副齿条齿轮机构63的第1副齿条67A向左侧(与施力单元的施力方向相反的方向)移动，下侧的副齿条齿轮机构64的第1副齿条68A向右侧(施力单元的施力方向)移动。

由此，使用者无需克服齿槽转矩等使电动马达4旋转(即，以较低负荷)便能够进行双腿的屈曲运动(跪坐动作等)、双腿的伸展运动(站立动作等)。

即使差动部及动力传递部以该方式构成也能够获得与上述实施方式相同的作用效果。

《第4实施方式》

接下来，参照图8～图11对第4实施方式所涉及的步行辅助装置1进行说明。

如图8所示，在本实施方式的步行辅助装置1中，在腰部安装件2的腰框架13上设置有作为驱动源的双动活塞式的流体泵70，在腰部安装件2的左右的侧框架12L、12R和与此对应的大腿部安装件3的左右的臂16L、16R的连结部设置有双动活塞式的左右的流体致动器71L、71R。

一并如图9所示，流体泵70具有：电动马达73，其固定于腰框架13；摆动臂74，其固定于电动马达73的输出轴73a；活塞杆75，其与摆动臂74所具有的端部卡合，并被驱动为在左右方向上移动；以及左右的缸体76、77，它们具有左右配置的第1泵室76a及第2泵室77a，通过活塞杆75的左右方向上的移动而以使得两泵室76a、77a的合计体积大致保持恒定的方式分别使第1泵室76a及第2泵室77a的体积发生变化。在本实施方式中，左右的缸体76、77分别由波纹管构成。在两个泵室76a、77a封入有由气体或液体构成的工作流体。在电动马达73与摆动臂74之间可以适当地夹装减速器。

如图8及图10所示，各流体致动器71具有：壳体81，其固定于侧框架12；前后的缸体82、83，它们具有第1流体室82a及第2流体室83a，以从前后夹着臂16的方式配置于壳体81内、且通过臂16的前后方向的转动而以使两流体室82a、83a的合计体积大致保持恒定的方式使第1流体室82a及第2流体室83a的体积分别发生变化。即，因工作流体的吸入排出而使得第1流体室82a及第2流体室83a的体积发生变化，由此使得臂16前后转动。在本实施方式中，前后的缸体82、83也分别由波纹管构成。在第1流体室82a及第2流体室83a中也封入有工作流体。

如图11所示，流体泵70及左右的流体致动器71通过多个流体通路(91～94)连接。具体而言，第1泵室76a与左侧的流体致动器71L的第1流体室82aL通过第1通路91连通。第2泵室77a与右侧的流体致动器71R的第1流体室82aR通过第2通路92连通。左侧的流体致动器71L的第2流体室83aL与第2泵室77a通过第3通路93连通。右侧的流体致动器71R的第2流体室83aR与第1泵室76a通过第4通路94连通。

在本实施方式中，第1通路91与第4通路94的第1泵室76a侧部分通用，第2通路92与第3通路93的第2泵室77a侧部分通用。

接下来，对驱动源及动力传递部以该方式构成的步行辅助装置1的工作进行说明。

首先，在左右的大腿部安装件3的负荷相同的情况下，电动马达73被驱动而例如使得摆动臂74向白色空心箭头A所示的右侧摆动，当第1泵室76a的体积扩大且第2泵室77a的体积缩小时，如白色空心箭头所示，第2泵室77a内的流体被等量分配至第2通路92及第3通路93，进而流入至右侧的流体致动器71R的第1流体室82aR以及左侧的流体致动器71L的第2流体室83aL。同时，从右侧的流体致动器71R的第2流体室83aR以及左侧的流体致动器71L的第1流体室82aL流出的等量流体通过第4通路94及第1通路91而流入至第1泵室76a。由此，左侧的臂16L向白色空心箭头A所示的前方转动，右侧的臂16R向白色空心箭头A所示的后方转动。此外，施加于左右的臂16的扭矩均等。

另一方面，第1通路91与第4通路94相互连通，第2通路92与第3通路93相互连通，因此左右的大腿部安装件3能够不使电动马达4旋转地均向前方或者均向后方转动，左右的腿部的同相运动变得容易。

具体而言，在左右的臂16L、16R均向涂黑箭头B所示的后方转动的情况下，第1泵室76a及第2泵室77a中并未出现工作流体的流入及流出，如涂黑箭头所示，工作流体从右侧的流体致动器71R的第2流体室83aR向左侧的流体致动器71L的第1流体室82aL移动，并且从左侧的流体致动器71L的第2流体室83aL向右侧的流体致动器71R的第1流体室82aR移动。在左右的臂16L、16R均向前方转动的情况下也一样，第1泵室76a及第2泵室77a中并未出现工作流体的流入及流出，工作流体仅在左右的流体致动器71之间移动。

由此，使用者无需克服齿槽转矩等使电动马达4旋转(即，以较低负荷)便能够进行双腿的屈曲运动(跪坐动作等)、双腿的伸展运动(站立动作等)。

此外，在图示例子中，第1通路91及第4通路94、以及第2通路92及第3通路93具有通用部分而与流体泵70连通且相互连通，但也可以不具有通用部分而分别与第1泵室76a、第2泵室77a连接、并经由第1泵室76a、第2泵室77a而相互连通。

即使差动部及动力传递部以该方式构成也能够获得与上述实施方式相同的作用效果。

以上对具体的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够实施大幅的变形。

例如，在上述实施方式中，作为一例且作为对左右腿部的步行动作进行辅助的步行辅助装置1而进行了动作辅助装置的说明，但还能够设为对左右的腕部的步行动作进行辅助的动作辅助装置、对步行动作以外的腿部或者腕部的动作进行辅助的动作辅助装置。

另外，在上述实施方式中，左右的大腿部安装件3L、3R分别以转动自如的方式与腰部安装件2的框架部分连结，但腰部安装件2也可以不具有框架而是仅由带14构成、且左右的大腿部安装件3L、3R直接以转动自如的方式连结。在该情况下，可以分别针对左右的大腿部安装件3L、3R而设置驱动源、电池7等，也可以在左右的大腿部安装件3L、3R的一方集中设置驱动源、电池7等。

无论在何种实施方式中，都可以取代电动马达4而使用液压马达、气压马达等能够对输出进行控制的其它驱动源。另外，驱动源可以在输出轴具备减速器。另外，在第1实施方式中，可以取代设置反转齿轮38而通过对左右的卷挂部件(传动带)36R、36L的任一方进行交叉挂设来使旋转方向反转。

除此之外，对于上述实施方式中示出的部件、部位的具体结构、配置、数量、角度、控制方法等，只要处于未脱离本发明的主旨的范围就可以适当地变更。另外，对于上述实施方式中示出的各结构要素，并非必需所有结构要素，能够对它们适当地进行选择、组合。

Claims (2)

1.一种动作辅助装置，其对穿着者的身体的动作进行辅助，其特征在于，具备：

至少一对安装部，它们安装于穿着者的身体的左右肢体；

单个驱动源，其产生动力；以及

动力传递部，其将所述驱动源的动力作为互为反相的运动而对所述一对安装部传递，

所述动力传递部包括允许所述一对安装部的同相的运动的差动部，

所述驱动源是电动机，

所述差动部包括差动齿轮机构，

所述动力传递部包括反转齿轮，该反转齿轮仅设置于所述差动齿轮机构的一方的输出端与对应的安装部之间或所述差动齿轮机构的另一方的输出端与对应的安装部之间的一方。

2.一种动作辅助装置，其对穿着者的身体的动作进行辅助，其特征在于，具备：

至少一对安装部，它们安装于穿着者的身体的左右肢体；

单个驱动源，其产生动力；

动力传递部，其将所述驱动源的动力作为互为反相的运动而传递至所述一对安装部；以及

控制装置，其对所述驱动源的动力进行如下控制，在安装有所述一对安装部的肢体进行互为反相的动作的情况下产生动力，在安装有所述一对安装部的肢体进行互为同相的动作的情况下不产生动力，

所述动力传递部包括允许所述一对安装部的同相的运动的差动部，

所述驱动源是电动机，

所述差动部包括差动齿轮机构，

所述动力传递部包括反转齿轮，该反转齿轮仅设置于所述差动齿轮机构的一方的输出端与对应的安装部之间或所述差动齿轮机构的另一方的输出端与对应的安装部之间的一方。