CN1319381A - 身体安装型筋力辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的筋力辅助装置2备有人工筋力发生部4、以及控制人工筋力发生部4的驱动的控制部6。人工筋力发生部4由夹住使用者的手腕的关节部分的两个位置上的一对安装部8a、8b以及铰接在该一对安装部8a、8b的连接部8a1、8b1之间的传动器10构成。传动器10是内部安装了以双行程形式工作的多个油压缸14A、14B、14C的装置。
Description
本发明涉及安装在使用者的手腕、胳膊、膝等关节部位上,发生辅助筋力的身体安装型筋力辅助装置。
作为现有的身体安装型筋力辅助装置,已知例如特开平7-163607号公报(以下称第一现有技术)、实开平5-39518号公报(以下称第二现有技术)中记载的技术。
第一现有技术由以下部分构成:安装在使用者的大腿部上的大腿用安装部;安装在小腿部上的小腿用安装部;将一端部固定在大腿用安装部及小腿用安装部上,另一端部能在膝关节部位进行伸屈动作连接着的动力传递腕;向动力传递腕提供伸屈动作的由电动机构成的驱动部;以及电动机及驱动部的电源及控制部,电源及控制部安装在使用者的身体上。而且,上述驱动部这样构成:连接动力传递腕的关节轴具有与一个动力传递腕一起旋转的关系,使安装在电动机的输出轴上的齿轮与安装在上述关节轴上的齿轮啮合,同时关节轴的齿轮通过离合器与关节轴之间进行动力的传递或阻断。
如果采用该第一现有技术,则能辅助腿部肌肉弱的人、老年人等步行上台阶的行动。
另外,第二现有技术由以下部分构成:支撑在有障碍的胳膊一侧的模子前部上的胳膊固定夹具;以及分别支撑在上臂和下臂之间的上臂固定夹具及下臂固定夹具,上臂固定夹具和下臂固定夹具在肘部相连接,同时在肩固定夹具和上下固定夹具之间,悬挂着能通过改变内部空气压进行伸缩的橡胶制人工筋。
如果采用该第二现有技术,则不需要特别的电子电路(控制器)等,而通过灵活运用作为橡胶制人工筋的特征的空气压和对应于与其相伴随的收缩率的弹簧特性,就能简单地设定动作的范围。
可是,第一现有技术存在以下问题。
(1)虽然利用离合器能进行动力的传递、阻断,但例如步行上台阶时传递动力时,在使用者将要跌倒的情况下,不能立刻断开离合器。这时,将要跌倒的使用者尽管迅速恢复姿势,但由于连接着离合器,所以腿不能自由活动,有可能变成危险状态。
(2)由于随着使用者的特定姿势而自动地发生辅助筋力,所以在不需要辅助筋力的情况下,只有将装置取下来的方法。
(3)为了根据使用者的希望来变更辅助筋力的大小,必须改变构成驱动部的电动机的输出功率。因此,为了对应于辅助筋力的增减,必须使用输出功率大的电动机,但如果这样做,装置的结构将变大。
(4)必须将重量重的电源安装在使用者的身体上,会限制使用者的身体活动,同时作为检查使用者的筋力的方法虽然使用筋电传感器,但筋电传感器的安装麻烦,而且由于安装在皮肤上时使用的粘接带等的刺激,有时会引起皮肤发炎。
(5)例如在冬季安装在身体上时,器具的温度低而接触皮肤时感觉凉,有不舒服的感觉。
另一方面,在第二现有技术中也存在以下问题。
(6)在使用者将要跌倒的情况下,尽管想要迅速恢复姿势,但由于手被束缚而不能支撑整个身体,有可能变成危险状态。
(7)由于只有一个橡胶制人工筋的压力室,所以该压力室破损时辅助筋力迅速消失。如果携带重物时等,辅助筋力一旦迅速消失,有使使用者的身体疼痛的危险性。
(8)为了增大辅助筋力的大小,虽然可以考虑并列配置橡胶制人工筋,但如果这样配置多个橡胶制人工筋,则由于连接各橡胶制人工筋的外部管道增大,所以使外部管道不致缠绕等的处理不方便。
(9)橡胶制人工肌肉一旦加压而收缩变硬,虽然产生使使用者的胳膊弯曲的动作,但收缩的橡胶制人工肌肉存在于使使用者的胳膊弯曲的方向,所以使用者弯曲胳膊的可能范围变窄。
(10)由于作为传动器的橡胶制人工筋紧贴着身体,所以衣服(衬衫或大衣)的一部分会引起缠绕在橡胶制人工筋上等故障,或者如果将装置安装在衬衣上,则上衣就不能穿在它上面。
(11)与第一现有技术一样,冬季安装在身体上时感到凉,有不舒服的感觉。
本发明的目的在于提供一种身体安装型筋力辅助装置,其中,备有在紧急情况下能立刻停止辅助筋力的发生,或传动器即使破损,也不会使发生的力急剧下降等对使用者身体起到故障保险的机构且使用方便的装置,作成传动器不从关节部突出,安装性能良好,不致使使用者的关节的可动范围狭窄的结构紧凑的装置,不会限制安装后的使用者的身体活动,重量轻、而且使用者装上时不会发生感到凉等不舒服感。
本发明的身体安装型筋力辅助装置具有对使用者的关节部分提供弯曲动作的辅助筋力的人工筋力发生装置、以及控制该人工筋力发生装置的驱动的控制装置,在该身体安装型筋力辅助装置中,在上述控制装置中备有人工筋力释放装置,用来使上述人工筋力发生装置停止发生辅助筋力,释放上述关节部分的束缚。
如果采用本发明,则例如如果使用者出现跌倒等的危险姿势,人工筋力发生部便停止发生辅助筋力,使用者不受人工筋力发生部的束缚,能自由地活动身体。
上述人工筋力释放装置最好备有:传感装置,用来检测使用者的姿势状态;以及释放控制装置,当该装置根据该传感装置的检测信息,断定上述使用者有跌倒等的危险的姿势状态时,便使上述人工筋力发生装置停止发生辅助筋力。
如果这样构成,则传感装置检测例如使用者出现跌倒等的危险姿势。而且,释放控制装置根据传感装置的检测信息,能停止人工筋力发生部的辅助筋力的发生。
也可以这样构成,即在上述控制装置中设有声音输入装置,上述控制装置根据从该声音输入装置输入的声音,控制上述人工筋力发生装置向上述关节部分发生的辅助筋力,或者也可以进行使上述人工筋力释放装置工作的控制。
如果这样构成,则如果使用者发出“开始”,人工筋力发生装置便发生辅助筋力,如果使用者发出“停止”,便停止人工筋力发生装置的辅助筋力。另外,如果使用者发出“没有危险”,人工筋力释放装置便工作,可释放关节部的束缚。
也可以这样构成,即上述人工筋力发生装置备有流体压力式传动器,上述控制装置备有储存流体的储存室;流体压送装置,用来对来自该储存室的流体加压,使流体移动到上述传动器中;以及压送驱动控制装置,用来控制该流体压送装置,上述人工筋力释放装置备有控制阀,该控制阀被插在与上述传动器连通、经过上述流体压送装置连接上述储存室的流路中,上述释放控制装置备有释放控制部,用来控制上述控制阀的打开动作。
如果这样构成,则释放控制装置一旦从加速度传感器检测到使用者出现跌倒等的危险姿势,便进行使控制阀进行打开动作的控制。如果这样构成,传动器内的流体便返回存储室,能停止人工筋力发生装置的辅助筋力的发生。
另外,本发明的另一身体安装型筋力辅助装置有增强使用者的关节部分弯曲动作的辅助筋力的人工筋力发生装置、以及控制该人工筋力发生装置的驱动的控制装置,在该身体安装型筋力辅助装置中,在上述控制装置中设有发生力稳定化装置,用来抑制由于破损引起的上述人工筋力发生装置的发生力的下降。
如果这样构成,则在使用者携带重物的情况下,如果即使传动器破损,由于发生力稳定化装置的作用,传动器的发生力不会急剧下降。因此,使用者不会感到身体疼痛。
也可以这样构成,即上述人工筋力发生装置具备有多个压力室的流体压力式的传动器,上述发生力稳定化装置进行各压力室的分离动作。
如果这样构成,则即使传动器的一部分破损,由于发生力稳定化装置将破损的压力室分离,所以能防止传动器的发生力急剧下降。
也可以这样构成,即上述控制装置备有:储存流体的储存室;流体压送装置,用来对来自该储存室的流体加压,使流体移动到上述传动器中;以及压送驱动控制装置,用来控制该流体压送装置,上述发生力稳定化装置备有:压力传感器,用来检测上述各压力室的压力;控制阀,分别插在连接上述流体压送装置及上述传动器的各压力室之间的多条流路中;以及发生力稳定化控制部,当该控制部根据上述压力传感器的检测信息断定规定的压力室的压力下降时,控制连接该压力室的上述控制阀的关闭动作。
如果这样构成,则压力传感器传动器的规定的压力室出现异常。然后,发生力稳定化控制部进行使连接规定的压力室的控制阀进行关闭动作的控制。如果这样构成,则由于破损的压力室被分离,所以传动器的发生力不会急剧下降。
另外,本发明的另一身体安装型筋力辅助装置有增强使用者的关节部分弯曲动作的辅助筋力的人工筋力发生装置、以及控制该人工筋力发生装置的驱动的控制装置,在该身体安装型筋力辅助装置中,作为用电力驱动上述人工筋力发生装置的装置,作为电源备有主电源及辅助电源两个系统的电源,上述主电源及上述辅助电源连接在电源切换装置上,当来自上述主电源的电力停止时,上述电源切换装置在规定的时间内进行切换到来自上述辅助电源的电力的控制。
如果这样构成,则由于主电源的电力停止时,从辅助电源供给电力,所以能避免突然不发生辅助筋力的危险。
电源切换装置也可以备有报警装置,当上述辅助电源开始供电时发出警报。
如果这样构成,则能使使用者可靠地确认来自主电源的电力供给的停止。
另外,本发明的另一种身体安装型筋力辅助装置有增强使用者的关节部分弯曲动作的辅助筋力的人工筋力发生装置、以及控制该人工筋力发生装置的驱动的控制装置,在该身体安装型筋力辅助装置中,上述人工筋力发生装置备有一对安装部,安装在夹住使用者的关节部分的身体的两个位置上,以及传动器,连接在该一对安装部之间,上述传动器设有限制装置,不对使用者的关节部分施加过度的辅助筋力。
如果这样构成,则不会由于过度的辅助筋力的发生而使关节部分疼痛。上述限制装置可以这样构成,即,将能调整相互之间的配置位置的制动构件相对地配置在上述一对安装部的各自的部位上,在使用者的关节部分上的辅助筋力变得过度之前,上述制动构件之间互相接触。另外,上述限制装置也可以这样构成,即,将其长度能自由调整的弹性带连接在上述一对安装部之间,在加在使用者的关节部分上的辅助筋力变得过度之前,利用上述弹性带发生的张力,停止上述传动器的力的作用。
如果这样构成,则能利用机械结构防止关节部分过度的弯曲动作。
另外本发明的另一种身体安装型筋力辅助装置有增强使用者的关节部分弯曲动作的辅助筋力的人工筋力发生装置、以及控制该人工筋力发生装置的驱动的控制装置,在该身体安装型筋力辅助装置中,上述人工筋力发生装置备有一对安装部,安装在夹住使用者的关节部分的身体的两个位置上;以及连接在该一对安装部之间的传动器,由在上述一对安装部之间互相并列地配置且被连接的多个传动器分割体构成上述传动器,上述一对安装部中设有能装卸自如地连接各传动器分割体的装卸连接部,根据所希望的辅助筋力的大小,将规定数量的上述传动器分割体连接在上述一对安装部的上述装卸连接部上。
如果这样构成,则由于能只将规定数的传动器分割体连接在第一及第二安装部的装卸连接部上,改变传动器的力,所以使用者能自由地设定所希望的辅助筋力的大小。而且,如果将连接在第一及第二安装部的装卸连接部上的多个传动器分割体取下来,则能将人工筋力发生部作成小型化结构。
也可以这样构成,即将上述多个传动器分割体作成有压力室的流体压力式的传动器,上述一对安装部的装卸连接部兼作流体移动用连接器,用来使成为工作流体的流体出入各传动器分割体的压力室。
如果这样构成,则供给流体的管道类不在装置外部露出,人工筋力发生部的使用变得容易。
另外,本发明的另一种身体安装型筋力辅助装置有增强使用者的关节部分弯曲动作的辅助筋力的人工筋力发生装置、以及控制该人工筋力发生装置的驱动的控制装置,该身体安装型筋力辅助装置中,上述人工筋力发生装置有带有压力室的流体压力式的传动器,上述控制装置备有流体移动控制部,用来对上述传动器进行上述流体的移动控制,同时上述传动器或上述流体移动控制部两者中的至少一者中备有流体放出控制部,用来使内部的流体向外部放出。
如果这样构成,则如果流体是工作油等液体,便利用流体放出控制部,将传动器的内部或流体移动控制部的内部的流体两者中的至少一者放出到大气中,于是成为重量轻的装置。因此,不使用的装置的运送工作变得容易。
也可以这样构成,即上述流体放出控制部备有泄漏报警装置,当上述流体从上述传动器或流体移动控制部两者中的至少一者中停止放出时,检测上述流体泄漏到外部的情况,发出警报。
如果这样构成,则使用者能在早期确认流体流出到外部的异常现象。
也可以这样构成,即上述控制装置备有流体供给控制部,能将上述流体从外部供给上述传动器或流体移动控制部两者中的至少一者,同时在上述流体供给控制部的入口处设有过滤装置,用来除去混入该流体中的异物。如果这样构成,则过滤装置能将混入流体中的污垢等杂质除去。因此,流体移动控制部利用不会混入杂质的流体进行压送·返回控制,所以能大幅度降低由杂质导致的故障。
另外,本发明的另一种身体安装型筋力辅助装置有增强使用者的关节部分弯曲动作的辅助筋力的人工筋力发生装置、以及控制该人工筋力发生装置的驱动的控制装置,该身体安装型筋力辅助装置中,将上述控制装置作成用外部电源的电力进行工作的装置,上述控制装置中备有连接在上述外部电源上的电源软线、以及缠绕该电源软线的软线卷筒。
如果这样构成,则只需要从软线卷轴引出必要长度的电源软线,从而能避免电源软线的缠绕。
也可以这样构成,即作成经安装夹具将上述软线卷筒安装在使用者的身体上的结构,上述安装夹具备有能使上述软线卷筒的软线出口沿上下左右方向自由取向的机构。
如果这样构成,则能控制软线卷轴的软线出口的方向经常朝向电源软线的延长方向(万能插口一侧的方向),所以能从软线卷轴顺利地引出电源软线。
也可以这样构成,即上述控制装置备有电源软线报警装置,当断定了上述软线卷筒中剩余的上述电源软线的长度变短时,发出警报。
如果这样构成,则由于软线卷轴上剩余的电源软线的长度变短,对于大的拉力加在插头时电源软线会被无端地从万能插口拔出等危险动作可防患于未然。
另外,本发明的另一种身体安装型筋力辅助装置有增强使用者的关节部分弯曲动作的辅助筋力的人工筋力发生装置、以及控制该人工筋力发生装置的驱动的控制装置,该身体安装型筋力辅助装置中,上述人工筋力发生装置备有:安装部,呈具有柔性的圆筒状,紧密地包住使用者的关节部分;以及流体压力式的传动器,与该安装部的外周呈一体化,一边使上述安装部弯曲,一边对上述关节部分提供辅助筋力。
如果这样构成,则由于不存在从安装部突出的构件,所以在安装在身体上的状态下容易穿衣服。
也可以这样构成,即上述控制装置备有加温装置,用来将成为上述传动器的工作流体的流体加热到规定的温度。
如果这样构成,则如果用加热装置加热后的流体流入传动器,与传动器呈一体的安装部的温度就会上升。上述安装部中设有筋力检测装置,用来暂时将压力作用在使用者的皮肤上,根据该压力测定筋力,上述控制装置根据从上述筋力检测装置获得的筋力信息,控制上述传动器发生的辅助筋力。另外,也可以这样构成,即上述筋力检测装置备有:驱动电动机;将该驱动电动机的旋转力作为直线运动传递给压杆的传递机构;以及转矩测量器,用来测量上述压杆按压了上述皮肤时的上述驱动电动机的转矩数值,将该转矩数据作为上述压力输出给上述控制装置。
如果这样构成,则由于不需要象筋电传感器等那样附着在皮肤上的动作,所以筋力的测定时间变短,同时还能防止皮肤发炎。
也可以这样构成,即用内侧传动器和外侧传动器构成上述传动器,上述内侧传动器位于上述关节部分的内侧,沿上述安装部外周的长度方向延伸,有由弹性体制成的压力室,上述外侧传动器位于上述关节部分的外侧,沿上述安装部外周的长度方向延伸,有由弹性体制成的压力室。另外,还可以这样构成,即上述内侧及外侧传动器备有:多个凸构件,被固定在上述安装部的外周上,且沿上述长度方向设有规定的间隙;以及多个弹性体,被配置在这些多个凸构件之间的间隙中,各弹性体通过流体出入于在内部设置的压力室而膨胀·收缩,各凸构件利用上述弹性体的膨胀而被加压,使弯曲力作用在上述安装部上。
如果这样构成,则通过使流体流入内侧传动器的弹性体的压力室,使弯曲力作用在安装部上,能提供使使用者的关节部分弯曲的辅助筋力,通过使流体流入外侧传动器的弹性体的压力室,解除对安装部的弯曲力,能提供使使用者的关节部分伸直的辅助筋力。
也可以这样构成,即上述控制装置进行使流体移动的控制,使上述流体在构成上述内侧传动器的弹性体的压力室和构成上述外侧传动器的弹性体的压力室之间移动。
如果这样构成,则由于当流体流入内侧传动器的压力室时,外侧传动器的压力室兼作储存室,当流体流入外侧传动器的压力室时,内侧传动器的压力室兼作储存室,所以不需要储存室,另外,补充工作流体的微小的泄漏量用的容量小的容器即可。因此,能减少这一部分的工作流体的量,构成体积小重量轻的装置。
也可以这样构成,即用外侧传动器构成上述传动器,上述外侧传动器位于上述关节部分的外侧,沿上述安装部外周的长度方向延伸,有由弹性体制成的压力室,该外侧传动器成为下述结构:通过使流体流入上述压力室,沿上述长度方向进行延伸动作,使弯曲力作用在上述安装部上,另一方面,通过使流体从上述压力室流出,进行收缩动作,解除对上述安装部的弯曲力。另外,也可以这样构成,即上述外侧传动器备有:多个凸构件,被固定在上述安装部的外周上,且沿上述长度方向设有规定的间隙;以及多个弹性体,被配置在这些多个凸构件之间的间隙中,各弹性体通过使流体流入设置在内部的压力室,沿上述长度方向进行伸长动作,按压上述凸构件,使弯曲力作用在上述安装部上。
如果这样构成,则通过外侧传动器进行伸直动作,将弯曲力作用在安装部上,提供使使用者的关节部分弯曲的辅助筋力,通过外侧传动器进行收缩动作,解除对安装部的弯曲力,提供使使用者的关节部分伸直的辅助筋力。而且,由于加压而变硬的外侧传动器位于关节部分的外侧,所以使用者弯曲胳膊时没有妨碍,不会使胳膊的可动范围狭窄。
也可以这样构成,即在上述控制装置中设有发生力稳定化装置,用来抑制由于破损引起的上述人工筋力发生装置的发生力的下降。
如果这样构成,则在使用者携带重物的情况下,即使人工筋力发生装置破损,由于发生力稳定化装置的作用,传动器的发生力不会急剧下降。因此,使用者不会感到身体疼痛。
也可以这样构成,即上述多个凸构件具有作为制动构件的功能,在将过度的辅助筋力加在使用者的关节部分上之前,相邻的凸构件之间接触,停止辅助筋力的施加。
如果这样构成,则能利用机械结构防止关节部分的过度的弯曲动作。
也可以这样构成,即上述流体为液体,用具有液体吸收功能的外周覆盖构件覆盖上述安装部的外周。
图1是表示本发明的身体安装型筋力辅助装置的第一实施例的图。
图2是表示构成第一实施例的身体安装型筋力辅助装置的人工筋力发生装置的传动器的结构图。
图3是表示第一实施例的身体安装型筋力辅助装置的控制部的详细框图。
图4是表示第二实施例的身体安装型筋力辅助装置的图。
图5是表示第三实施例的身体安装型筋力辅助装置的图。
图6是表示本发明的身体安装型筋力辅助装置的第四实施例的图。
图7是表示第四实施例的身体安装型筋力辅助装置的人工筋力发生装置的图。
图8是表示第四实施例的人工筋力发生装置发生辅助筋力的状态的图。
图9是表示第四实施例的身体安装型筋力辅助装置的控制部的详细框图。
图10是表示构成第四实施例的身体安装型筋力辅助装置的软线卷轴的图。
图11是表示将作为第四实施例的软线卷轴安装在使用者的身体上的状态图。
图12是表示本发明的身体安装型筋力辅助装置的第五实施例的图。
图13是表示构成第五实施例的身体安装型筋力辅助装置的人工筋力发生装置的传动器的结构图。
图14是表示第五实施例的身体安装型筋力辅助装置的控制部的详细框图。
图15是表示第五实施例的身体安装型筋力辅助装置的工作情况的图。
图16是表示第五实施例的身体安装型筋力辅助装置中装备的筋力检测装置的图。
图17是表示本发明的身体安装型筋力辅助装置的第六实施例的图。
以下,参照附图说明本发明的身体安装型筋力辅助装置的实施例。
图1表示将辅助筋力提供给使用者的手腕的关节部分的第一实施例的筋力辅助装置2,该筋力辅助装置2备有人工筋力发生部4以及控制人工筋力发生部4的驱动工作的控制部6。
人工筋力发生部4由以下部分构成:安装在夹住使用者的手腕的关节部分的两个位置上的一对安装部8a、8b;以及在该一对安装部8a、8b的连接部8a1、8b1之间铰接的传动器10。
传动器10是在内部安装了按照双行程形式工作的多个油压缸14A、14B、14C的装置,如图2所示,在筒状的传动器本体12内排列配置多个缸14A、14B、14C,呈梳状的一对活塞杆18a、18b的前端部上连接的活塞16a~16f能滑动自如地配置在缸14A、14B、14C内。而且,如果作为流体的工作油被供给压力室20a、20b、20c,则一对活塞杆18a、18b伸长,直线方向的传动力被传递给安装部8a、8b的连接部8a1、8b1,弯曲动作的力能被传递给使用者的关节部分。
另外,用能吸收液体的由高分子聚合物构成的覆盖构件13覆盖了传动器10的外周,防止工作油泄露到使用者一侧。
另外,如图3所示,控制部6备有:储存本装置使用的工作油的储存室22;将储存室22中的工作油分别独立地供给传动器10的各压力室20a、20b、20c的多个油压送装置24a、24b、24c;进行油压送装置24a、24b、24c的驱动控制的压送驱动控制装置28;向油压送装置24a、24b、24c供电的电源供给部30;以及在传动器10破损了的情况下,防止传动器的发生力急剧下降的发生力稳定化部32。
油压送装置24a、24b、24c是电动驱动的装置,用规定的压力使从储存室22流入的工作油升压后供给各压力室20a、20b、20c,或进行返回控制。
人工筋力释放部26备有:与传动器10的各压力室20a、20b、20c连通,而且插在迂回油压送装置24a、24b、24c并与储存室22连通的油路25a中安装的控制阀26a;检测使用者的姿态的加速度传感器26b;以及根据从加速度传感器26b获得的检测信息,将打开动作的信号输出给控制阀26a的释放控制部26c。
压送驱动控制装置28是控制各油压送装置24a、24b、24c的工作的装置。而且,该装置能通过开关操作(图中未示出)选择各油压送装置24a、24b、24c的工作开始和工作停止,同时还能用声音选择。
即,声音输入装置34连接着压送驱动控制装置28,根据从该声音输入装置34输入的信号,控制压送驱动控制装置28的工作。例如,如果使用者发出“开始”,则通过压送驱动控制装置28的控制,油压送装置24a、24b、24c开始工作,如果使用者发出“停止”,油压送装置24a、24b、24c便停止工作。另外,声音输入装置34还与释放控制装置26c连接,也能用声音控制控制阀26a的打开动作。例如,如果使用者发出“没有危险”,则由释放控制部26c输出控制阀26a的打开动作的信号,控制阀26a便打开。
另外,电源供给部30将作为主电源的外部电源及作为辅助电源的蓄电池30a这两个系统作为电源,同时外部电源的电源电路30b和蓄电池30a连接在电源切换装置30c上。而且,当来自电源电路30b的电力停止时,电源切换装置30c在规定的时间内进行切换到来自蓄电池30a的电力的控制。这里,电流传感器30d配置在蓄电池30a和电源切换装置30c之间,如果电流传感器30d检测到使用蓄电池30a的情况,报警装置30e便发出警报音。
另外,传动力补偿装置32备有:检测传动器10的各压力室20a、20b、20c的压力的压力传感器32a1、32a2、32a3;插在将工作油从油压送装置24a、24b、24c供给各压力室20a、20b、20c的油路25b、25c、25d中安装在控制阀32b1、32b2、3263;以及发生力稳定化控制部32d,该发生力稳定化控制部32d从各压力传感器32a1、32a2、32a3获得压力信息,同时当规定的压力室变到基准压力以下时,对与该压力室对应的控制阀(例如如果是压力室20a,便是控制阀32b1)进行关闭动作。
其次,以下简单地说明上述构成的筋力辅助装置2的使用方法。
首先,将电源供给部30的电源软线30f插入万能插口(图中未示出)中。然后,通过操作压送驱动控制装置28的开关,使各油压送装置24a、24b、24c开始工作。
各油压送装置24a、24b、24c使从储存室22流入的工作油上升到规定压力后供给传动器10的各压力室20a、20b、20c。作为流体的工作油一旦被供给压力室20a、20b、20c,人工筋力发生部4便由于工作油被供给传动器10而伸长,对安装部8a、8b的连接部8a1、8b1作用直线方向的传动力,将弯曲动作的力(辅助筋力)传递给使用者的关节部分。另外,在规定的时间以后,各油压送装置24a、24b、24c进行使各压力室20a、20b、20c的工作油返回储存室22的工作,释放对使用者的关节部分的辅助筋力的传递。
这里,如果安装了筋力辅助装置2步行的使用者仿佛要跌倒时,人工筋力释放部26的加速度传感器26b检测使用者仿佛要跌倒的状态的特定的加速度值。这时,释放控制部26c根据从加速度传感器26b输入的特定的加速度值,将打开动作信号输出给控制阀26a,使控制阀26a呈开放工作状态。如果控制阀26a呈开放工作状态,则各压力室20a、20b、20c内的工作油通过油路25a返回储存室22,人工筋力发生部4的传动力变为零(0)。这样,当使用者仿佛要跌倒时,通过人工筋力释放部26的工作,筋力辅助装置2的束缚消失。
另外,筋力辅助装置2不限于开关操作(压送驱动控制装置28的开关操作),通过向声音输入装置34输入声音,控制人工筋力发生部4,使辅助筋力的发生停止或开始,或者使人工筋力释放部26工作,能释放关节部分的束缚。如果这样做,则在使用过程中在欲紧急停止的情况下,也能简单地采取对应措施。
另外,在正在使用筋力辅助装置2的过程中,如果来自外部电源的电力停止,电源切换装置30c切换到来自蓄电池30a的电力供给。这时,报警装置30e通过发出警报音,使使用者确认是来自蓄电池30a的电力供给。
另外,在电源软线30f从万能插口被拉脱的情况下,电源切换装置30c也切换到来自蓄电池30a的电力供给,报警装置30e发出警报音。
另外,如果构成传动器10的多个油压缸中的任何一个发生了漏油等故障时,例如在油压缸14A的传动力下降的情况下,传动补偿部32进行以下的控制。即,发生力稳定化控制部32d根据来自压力传感器32a1的压力信息,确认压力室20a的压力下降,将关闭动作的信号输出给对应于压力室20a的控制阀32b1。因此,将出现了故障的油压缸14A分离,防止油全部流出而无力输出,用其他油压缸14B、14C发生最低限度的传动力。
因此,使用本实施例的筋力辅助装置2的使用者例如在仿佛要跌倒时等出现危险姿势时,通过人工筋力释放部26的控制,使人工筋力发生部4的传动力为零(0),由于筋力辅助装置2的束缚被消除,所以使用者能自由地活动关节部分,能尽快地采取恢复姿势。
另外,由于通过向声音输入装置34输入声音,使筋力辅助装置2的使用停止或开始,或者使人工筋力释放部26工作,能释放关节部分的束缚,所以能安全地使用筋力辅助装置2。
另外,将电源供给油压发生送装置24a、24b、24c的电源供给部30在来自外部电源的电力停止时,能获得来自蓄电池30a电源,所以能避免辅助筋力突然消失等的危险,能提供辅助筋力,直至使用者恢复到安全姿势为止。
另外,由于通过报警装置30e发出警报音,使使用者确认从蓄电池30a供给电力,所以能立刻确认电源软线30f从万能插口被拉脱等原因。
另外,即使传动器10的一部分油压缸出现故障,但由于控制传动补偿部32,以便发生最低限度的传动力,所以携带重物时,能避免辅助筋力急剧消失而使关节部分疼痛等的危险。
而且,本实施例的传动器10由按照双行程形式工作的多个油压缸14A、14B、14C构成,所以能对安装部8a、8b的连接部8a1、8b1可靠地作用直线方向的传动力,能将进行弯曲动作用的适当的辅助筋力传递给使用者的关节部分。
其次,图4所示的装置是与从图1至图3所示的第一实施例不同结构的第二实施例的筋力辅助装置40。另外,与第一实施例所示的结构相同的结构部分标以相同的符号,说明从略。
本实施例如图4(a)所示,由硬质材料构成的一对制动构件42a、42b互相相对地配置在一对安装部8a、8b中。如图4(b)所示,如果变成对使用者的关节部分不会造成影响的最大弯曲角度(允许弯曲角度)θ,则这些制动构件42a、42b互相接触,限制关节部分弯曲到允许弯曲角度θ以上。另外,关节部分的允许弯曲角度θ随使用者的不同而为不同的角度,但制动构件42a、42b相互的间隔能调整。
因此,由于互相接触的制动构件42a、42b防止关节部分的过度弯曲动作,所以能提供安全性更高的筋力辅助装置。
另外,图5所示的装置是第三实施例的筋力辅助装置50。本实施例如图5(a)所示,将弹性带44连接在安装部8a、8b的连接部8a1、8b1之间。该弹性带44如图5(b)所示,如果达到使用者的允许弯曲角度θ,便利用弹性带44本身发生的张力,限制关节部分弯曲到允许弯曲角度θ以上。另外,使用弹性带44时进行适合于使用者的关节部分的允许弯曲角度θ的长度调整。
因此,与第二实施例一样,能防止关节部分的过度的弯曲动作,所以能提供提高了安全性的筋力辅助装置。
其次,图6表示第四实施例的筋力辅助装置60,该装置60备有人工筋力发生部62和控制人工筋力发生部62的驱动的控制部64。
人工筋力发生部62由以下部分构成:安装在夹住使用者的手腕的关节部分的两个位置的第一及第二安装部66a、66b;以及能自由装卸地连接在该第一及第二安装部66a、66b之间的油压式传动器68。
图7表示人工筋力发生部62的具体结构,在第一安装部66a上且在朝向第二安装部66b的一侧形成沿周向有规定间隔的凹状的装卸连接部66a1。另外,在第二安装部66b上且在朝向第一安装部66a的一侧形成沿周向有规定间隔的凹状的装卸连接部66b1。
另外,如图7所示,传动器68由互相平行配置的多个传动器分割体70构成,各传动器分割体70备有:将内部作为压力室,通过沿长度方向伸长来发生规定的传动力的细长形的伸缩部70a;以及固定在该伸缩部70a的两端部的连接部70b、70c。
然后,通过将一个连接部70b嵌合在第一安装部66a的装卸连接部66a1内,将另一个连接部70c嵌合在第二安装部66b的装卸连接部66b1内,将多个传动器分割体70能自由装卸地连接在第一及第二安装部66a、66b之间。
这里,在各传动器分割体70的另一连接部70c上形成通向压力室的油路70c1。另外,在第二安装部66b的装卸连接部66b1上且在第二安装部66b内部形成的油路66b2的一端呈开口状态。该油路66b2与后面所述的控制部64的压送·返回控制部74连接,如果将传动器分割体70的另一连接部70c嵌合在装卸连接部66b1上,则上述油路油路70c1及油路66b2呈连通的结构。
另外,在不连接传动器分割体70的第二安装部66b的装卸连接部66b1上,利用图中未示出的闭塞装置使油路66b2和装卸连接部66b1闭塞。
而且,如果从控制部64一侧向人工筋力发生部62供给工作油,则工作油流入第一及第二安装部66a、66b之间连接的传动器分割体70的压力室中,伸缩部70a伸长,大致呈直线方向的传动力被传递给安装部66a、66b,弯曲动作的力被传递给使用者的关节部分。
另外,如图9所示,控制部64备有:储存工作油的储存室72;对构成人工筋力发生部62的多个传动器分割体70进行工作油的压送·返回控制的压送·返回控制部74;进行压送·返回控制部74的驱动控制的驱动控制装置76;将外部电源供给压送·返回控制部74的电源供给部78;将工作油供给储存室72或将储存室72内的工作油放出到外部的工作油供给·放出部80;缠绕从电源供给部78延伸的电源软线82的软线卷轴84;以及当软线卷轴84上剩余的电源软线82的长度短时,发出警报音的电源软线报警部86。
压送·返回控制部74是一种电动驱动装置,进行将从储存室72流入的工作油压送给多个传动器分割体70的控制,以及进行使各传动器分割体70的压力室中的工作油返回储存室72的控制。
另外,工作油供给·放出部80备有:一端连接在储存室72上的供给·放出管80a;插在该供给·放出管80a的中间安装的开关阀80b;插在该供给·放出管80a的中间安装的滤油器80c;以及进行开关阀80b的开关控制的阀开关控制部80d。而且,检测工作油的泄漏的泄漏检测装置80e连接在开关阀80b和滤油器80c之间的供给·放出管80a上。另外报警装置80f连接在阀开关控制部80d上,当通过从阀开关控制部80d对开关阀80b进行的关闭动作的控制,供给·放出管80a被与外部阻断时,如果泄漏检测装置80e确认工作油漏出,阀开关控制部80d便将信号输出给报警装置80f,以便报警装置80f发出警报音。另外,供给·放出管80a、开关阀80b、阀开关控制部80d、泄漏检测装置80e及报警装置80f相当于本发明的流体放出控制部。另外,供给·放出管80a、开关阀80b、阀开关控制部80d及滤油器80c相当于本发明的流体供给控制部。
另一方面,软线卷轴84通过后面所述的安装夹具102(参照图11)安装在使用者的身体上,使用者只卷取规定长度的电源软线82,而电源软线报警部86监视来自该软线卷轴84的电源软线82的拉出状态。
如图9所示,电源软线报警部86由以下部分构成:软线长度检测装置88;根据该软线长度检测装置88的检测结果,判断从软线卷轴84拉出的电源软线82的量的软线长度判断部90;以及当软线卷轴84上剩余的电源软线82的长度短时,根据从软线长度判断部90输出的信号,发出警报音的报警装置92。
这里,如图10所示,作为软线长度检测装置88可以考虑这样构成,即,在软线卷轴84内部安装的卷筒94的旋转圆盘96的外周上形成多个切口94a,与形成了这些切口94a的位置相对地配置发光元件98、光电二极管100。在该结构中,光电二极管100通过切口94a接受从发光元件98发出的光,或者用未形成切口94a的位置遮断射向光电二极管100的光。而且,为了拉出电源软线82,光电二极管100将卷筒94旋转了规定角度时的信号输出给软线长度判断部90。然后,软线长度判断部90根据从光电二极管100获得的信号,判断从卷筒94拉出的电源软线82的长度。另外,如图11所示,软线卷轴84通过安装夹具102安装在使用者的身体上,但在该安装部102中,内部装有使软线卷轴84整体旋转的旋转机构,以便软线卷轴84的软线出口84a能自由地朝向上下方向、或左右方向。
其次,以下参照图6至图11,简单地说明上述构成的筋力辅助装置60的使用方法。
首先,使用供给·放出管80a,在储存室72中储存一定量的工作油。这时,由于滤油器80c插在供给·放出管80a的中途安装,所以混入工作油中的污垢等杂质能被滤油器80c除去。
其次,如图7所示,为了发生与使用者所希望的辅助筋力的大小对应的传动力,将规定数的传动器分割体70连接在第一及第二安装部66a、66b的装卸连接部66a1、66b2上。
然后,如图6所示,将安装部66a、66b分别安装在使用者的手侧及腕侧。
其次,如图11所示,从软线卷轴84将电源软线82拉出必要的长度,将电源软线82的插头插入万能插口104中。这样,电源软线82从软线卷轴84只拉出必要的长度,则能防止电源软线82缠绕。
然后,通过压送·返回控制部74的工作,在人工筋力发生部62中发生辅助筋力。
即,压送·返回控制部74使从储存室22流入的工作油上升到规定压力后供给各传动器分割体70的压力室。如果工作油被供给压力室,则各传动器分割体70伸长,如图8所示,将直线方向的传动力作用在第一及第二安装部66a、66b上,将弯曲动作的力(辅助筋力)传递给使用者的关节部分。另外,在规定时间后,压送·返回控制部74进行使各传动器分割体70压力室中的工作油返回储存室72的工作,释放对使用者的关节部分的辅助筋力的传递。
然后,如图11所示,虽然使用者通过安装夹具102将软线卷轴84安装在身体上,但由于该安装部102内部安装的旋转机构控制软线卷轴84的软线出口84a的方向,以便经常朝向电源软线82延长的方向(朝向万能插口104一侧的方向),所以能从软线卷轴84顺利地拉出电源软线82。
另外,当软线卷轴84上剩余的电源软线82的长度短时,电源软线报警部86的软线长度判断部90根据从软线长度检测装置88获得的电源软线82的长度信息,将信号输出给报警装置92。然后,从软线长度判断部90输入了信号的报警装置92发出警报音,使用者能确认现在软线卷轴84上剩余的电源软线82的长度短。
另外,在人工筋力发生部62中正在发生辅助筋力时,例如,由于开关阀80b的故障,工作油从供给·放出管80a漏出时,阀开关控制部80d根据来自泄漏检测装置80e的泄漏信息信号,将信号输出给报警装置80f。从阀开关控制部80d输入了信号的报警装置80f发出警报音,使用者能确认工作油从供给·放出管80a漏出。然后,将停止使用的筋力辅助装置60移动到另一地方时,使用供给·放出管80a将储存室72内的工作油放出到外部。另外,也将连接在第一及第二安装部66a、66b的装卸连接部66a1、66b2上的多个传动器分割体70取下来。因此,放出了工作油的控制部64全体的重量变轻,同时将第一及第二安装部66a、66b和多个传动器分割体70分解后的人工筋力发生部62变成小型化的结构。
因此,如果采用本实施例的筋力辅助装置60,则由于通过只将规定数的传动器分割体70连接在第一及第二安装部66a、66b的装卸连接部66a1、66b2上,就能改变传动力,所以使用者能自由地设定所希望的辅助筋力的大小。
另外,各传动器分割体70的另一连接部70c形成与各传动器分割体70的压力室连通的油路70c1,如果将传动器分割体70的另一连接部70c嵌合,则呈上述油路70c1及油路66b2呈连通的结构,所以供给油的管道类不在装置外部露出,能容易地使用人工筋力发生部62。
另外,在储存室72中储存一定量的工作油时,安装在供给·放出管80a的中途的滤油器80c能将混入工作油中的污垢等杂质除去。因此,压送·返回控制部74由于使用未混入杂质的工作油进行压送返回控制,所以能大幅度降低杂质成为原因的故障。
另外,如果使用供给·放出管80a,将储存室72内的工作油放出到外部,则变成重量轻的装置。另外,如果将连接在第一及第二安装部66a、66b的装卸连接部66a1、66b2上的多个传动器分割体70也取下来,则能使人工筋力发生部62呈小型结构。因此,将停止了的筋力辅助装置60移动到另一地方时,能简单地进行移动操作。另外,还有容纳场所的空间也小的效果。
另外,由于工作油供给·放出部80的报警装置80f发出警报音,所以能使使用者早期确认储存室72内的工作油漏出到外部的异常现象。
另外,由于电源软线报警部86的报警装置80f发出警报音,所以能使使用者早期确认现在软线卷轴84上剩余的电源软线82的长度短。因此,能将电源软线82拉出其全部长度使用,所以能将从万能插口104拉拔电源软线82等的动作防患于未然。
其次,图12表示第五实施例的筋力辅助装置110,该装置110备有人工筋力发生部112、以及控制人工筋力发生部112的驱动的控制部114。
人工筋力发生部112由安装部116、以及与安装部116的外周呈一体的内侧传动器118A及外侧传动器118B构成。这里,所谓内侧传动器118A的“内侧”,意思是安装在使用者的胳膊的关节部分上时,位于关节部分的内角侧。另外,所谓外侧传动器118B的“外侧”,意思是安装在使用者的胳膊的关节部分上时,位于关节部分的外角侧。
安装部116是用皮革或合成树脂片等形成的具有柔性的构件,呈圆筒状,紧密地将使用者的关节部分包入。而且,如图13所示,该安装部116的外周利用质地柔软的覆盖构件117覆盖,该覆盖构件117由能吸收液体的高分子聚合物形成。
内侧传动器118A是利用液压进行工作的装置,如图13所示,备有沿安装部116的长度方向设定规定的间隙延伸、固定在覆盖构件117上的由硬质材料构成的多个块体120a、以及介于这些块体120a之间的间隙的多个弹性体122a1、122a2。相对于安装部116位于外周侧的多个弹性体122a1内部有压力室,通过设置在块体120a上的油路互相串联连通,与后面所述的沿控制部114延伸的油路130a1连接。位于安装部116附近的多个弹性体122a2也通过设置在块体120a上的油路互相串联连通,与沿控制部114延伸的油路130a2连接。
这里,设定上述多个块体120a的上述间隙和高度,以便在向使用者的关节部分提供过度的辅助筋力之前,相邻的块体120a之间接触而停止提供辅助筋力。
外侧传动器118B也是利用液压进行工作的装置,备有沿安装部116的长度方向设定规定的间隙延伸、固定在覆盖构件117上的多个块体120b、以及介于这些块体120b之间的间隙的多个弹性体122b1、122b2。相对于安装部116位于外周侧的多个弹性体122b1内部有压力室,通过设置在块体120b上的油路互相串联连通,与沿控制部114延伸的油路130b1连接。位于安装部116附近的多个弹性体122b2也通过设置在块体120b上的油路互相串联连通,与沿控制部114延伸的油路130b2连接。
另外,如图14所示,控制部114备有:储存本装置中使用的工作油的储存室124;将储存室124内的工作油加热到规定温度的加热装置126;将储存室124中的工作油独立地供给内侧传动器118A及外侧传动器118B的多个油压送装置128a、128b;进行油压送装置128a、128b的驱动控制的压送驱动控制装置132;将电源供给油压送装置128a、128b的电源供给部134;以及内侧及外侧传动器118A、118B的一部分即使发生故障,也不会使传动器的发生力急剧下降的发生力稳定化部136。
将储存室124中的工作油供给内侧传动器118A及外侧传动器118B之后,油压送装置128a通过油路130a1、130b1进行内侧传动器118A的多个弹性体122a1的压力室及外侧传动器118B的多个弹性体122b1的压力室之间的工作油的移动控制。油压送装置128b通过油路130a2、130b2进行内侧传动器118A的多个弹性体122a2的压力室及外侧传动器118B的多个弹性体122b2的压力室之间的工作油的移动控制。
压送驱动控制装置132是控制各油压送装置128a、128b的工作的装置。而且,使用者的筋力信息从筋力检测装置138输入该装置。
如图16所示,筋力检测装置138备有:使转轴朝向内部设置在朝向安装部116的内周面贯通的孔中的驱动电动机138a;固定在该驱动电动机138a的转轴上的齿轮138b;与该齿轮138b啮合的齿条138c;与齿条138c呈一体构成、能移动地配置在安装部116内部的压杆138d;以及设置在驱动电动机138a的上部的转矩测量器138e。通过齿轮138b和齿条138c将驱动电动机138a的旋转运动变换成压杆138d的直线运动,利用压杆138d将压力作用在使用者的皮肤上,由于该压力的作用,驱动电动机138a的转矩变化,所以转矩测量器138e检测该转矩值,并输出给压送驱动控制装置132。
另外,返回图14,发生力稳定化部136备有:检测油路130a1、130b1、130a2、130b2的压力的多个压力传感器136a1、136a2、136a3、136a4;插在油路130a1、130b1、130a2、130b2的中途安装的控制阀136b1、136b2、136b3、136b4;以及从各压力传感器136a1、136a2、136a3、136a4获得压力信息,同时当规定的弹性体的压力室的压力变为基准压力以下时,对与该压力室对应的控制阀(例如如果是弹性体122a1,则为控制阀136b1)进行关闭动作的发生力稳定化控制部136d。
其次,以下参照图12至图15,简单说明上述构成的筋力辅助装置110的使用方法。
如图12所示,首先,将安装部116安装在使用者的胳膊上。其次,使筋力检测装置138工作,暂时将压杆138d压在使用者的皮肤上,测定使用者的肌肉的硬度情况,将根据该测定值求得的肌肉信息输出给压送驱动控制装置132。然后,压送驱动控制装置132根据获得额使用者的肌肉信息,使各油压送装置128a、128b开始工作。
各油压送装置128a、128b从储存室124收入加热后的工作油,同时进行内侧传动器118A及外侧传动器118B之间的工作油的移动控制。
这里,在将弯曲动作的力(辅助筋力)传递给使用者的关节部分时,进行使内侧传动器118A的弹性体122a1、122a2的压力室中的工作油移动到外侧传动器118B的弹性体122b1、122b2的压力室中的控制。如果工作油移动到外侧传动器118B的弹性体122b1、122b2的压力室中,则利用膨胀了的弹性体122b1、122b2按压块体120b,发生将弯曲力作用在安装部116上的传动力,将弯曲动作的辅助筋力传递给使用者的关节部分。
另外,在将伸直力(辅助筋力)传递给使用者的关节部分时,进行使外侧传动器118B的弹性体122b1、122b2的压力室中的工作油移动到内侧传动器118A的弹性体122a1、122a2的压力室中的控制。如果工作油移动到内侧传动器118A的弹性体122a1、122a2的压力室中,则利用膨胀了的弹性体122a1、122a2按压块体120a,发生将伸直力作用在安装部116上的传动力,将伸直动作的辅助筋力传递给使用者的关节部分。
另外,如果发生了内侧传动器118A及外侧传动器118B的一部分漏油等故障时,例如,压力传感器136a1出现出低值时,发生力稳定化部136的发生力稳定化控制部136d将关闭动作的信号输出给控制阀136b1。因此,能防止工作油流出而全部传动器不能工作,通过内侧传动器118A的弹性体122a2的压力室、外侧传动器118B的弹性体122b1及122b2的压力室、以及储存室124之间的工作油的移动控制,发生传动力。
其次,说明本实施例的筋力辅助装置110的效果。
由于用加热装置126加热了的储存室124中的工作油被供给内侧传动器118A及外侧传动器118B,所以从工作油导热的安装部116不会凉,即使在冬季使用者装上后也没有不适感。
另外,由于本装置2不存在例如象第二种现有技术那样不紧贴身体的传动器(橡胶制人工筋),内侧传动器118A及外侧传动器118B只沿安装部116的外周配置,所以能提供安装性能良好的装置。
另外,由于即使内侧传动器118A及外侧传动器118B的一部分发生了故障,发生力稳定化部136就进行将漏油的压力室断开的动作,即使工作油流出,也能防止全部传动器不工作,所以在使用者携带重物的情况下,即使传动器破损,也能避免辅助筋力急剧消失而使关节部分疼痛的危险。
另外,由于安装部116的外周利用由能吸收液体的高分子聚合物形成的覆盖构件11覆盖,所以如果即使工作油从内侧传动器118A及外侧传动器118B内漏出,会被覆盖构件11吸收,而不会漏出到外部。
另外,由于暂时将压杆138d压在使用者的皮肤上,使筋力检测装置138工作,能获得使用者的筋力信息,所以不会发生象第一种现有技术那样引起皮肤发炎的问题。另外,由于各油压送装置128a、128b进行内侧传动器118A及外侧传动器118B之间的工作油的移动控制,在使工作油流入内侧传动器118A的压力室时,外侧传动器118B的压力室兼作储存室,在使工作油流入外侧传动器118B的压力室时,内侧传动器118A的压力室兼作储存室,所以不需要储存室,或者备有补充工作油的微小的泄漏量用的容量小的容器即可。因此,能减少这一部分工作油量,能构成体积小重量轻的装置。
另外,在将弯曲动作的辅助筋力传递给使用者的关节部分的情况下,由于内侧传动器118A的多个块体120a在向使用者的关节部分提供过度的辅助筋力之前,相邻的块体120a之间接触而停止提供辅助筋力,所以能提供提高了安全性的筋力辅助装置。其次,图17所示的装置是传动器的结构与第五实施例不同的第六实施例的筋力辅助装置140。另外,与第五实施例所示的结构相同的结构部分标以相同的符号,其说明从略。
本实施例的筋力辅助装置140的外侧传动器142与安装部116的外周构成一体。
外侧传动器142是利用液压进行工作的装置,备有沿安装部116的长度方向按规定的间隔固定的由硬质材料构成的多个块体144、以及介于这些块体144之间的间隙的多个弹性体146。
各弹性体146的内部有压力室,通过设置在块体144上的油路互相串联连通,与沿控制部114延伸的油路148连接。
然后,如果工作油流入各弹性体146的压力室,则弹性体146沿长度方向进行延伸动作,按压上述块体144,将弯曲力作用在安装部116上。因此,将伸直动作的辅助筋力传递给使用者的关节部分。另外,如果工作油从各弹性体146的压力室流出,则弹性体146进行收缩动作,解除对安装部116的弯曲力。
由于使上述构成的外侧传动器142与安装部116的外周一体化,所以不存在例如象第二种现有技术那样不紧贴身体的传动器(橡胶制人工筋),能提供安装性能良好的装置。
另外,外侧传动器142发生辅助筋力时,外侧传动器142的压力室被加压,所以占据了若干容积而变硬,但在本实施例的情况下,由于传动器位于外侧,所以使用者弯曲胳膊时无妨碍,不会使胳膊的活动范围狭窄。
另外,上述的各实施例中,虽然作为将辅助筋力提供给使用者的手腕的关节部分的装置进行了说明,但即使适用于将辅助筋力提供给胳膊的关节部分、膝关节部分等身体的各关节部分,也能获得同样的作用效果。
另外,在各实施例中,虽然采用油压缸作为传动器,但不限于此,也可以是气压式的传动器。
另外,在第一实施例中油压送装置24a、24b、24c、或第四实施例的传动器分割体70等的数量也都不限于此。
如上所述,在本发明的进退安装型筋力辅助装置中,如果在控制装置中备有停止人工筋力发生装置的辅助筋力的发生、释放关节部分的束缚的人工筋力释放装置,那么例如如果使用者出现仿佛要跌倒等危险姿势,则能停止人工筋力发生部的辅助筋力的发生,使用者不受人工筋力发生部的束缚,而能自由地活动身体。另外,如果在控制装置中备有抑制由于破损而导致上述人工筋力发生装置的发生力下降的发生力稳定化装置,所以在使用者携带重物的情况下,即使传动器破损,由于发生力稳定化装置的作用,传动器的发生力也不会急剧下降。
另外,作为用电力驱动人工筋力发生装置的装置是电源装置,作为电源备有主电源及辅助电源两个系统的电源,电源切换装置作成当来自主电源的电力停止后在规定时间内进行切换到来自辅助电源的电力的控制的装置,当主电源的电力停止时能从辅助电源供给电力,所以能避免突然不发生辅助筋力的危险。
另外,作为人工筋力发生装置备有安装在夹住使用者的关节部分的两个地方的身体位置上的一对安装部以及连接在该一对安装部之间的传动器,如果设置了不会使传动器将过度的辅助筋力提供给使用者的关节部分的限制装置的装置,则不会由于筋力的过度发生而使关节部分疼痛。
另外,在人工筋力发生装置中备有将辅助筋力提供给上述关节部分的流体式的传动器,如果备有将成为传动器的工作流体的流体加热到规定温度的加热装置,则使用者安装时不会发生凉的感觉等不适感。
Claims (32)
1.一种身体安装型筋力辅助装置,具有对使用者的关节部分提供弯曲动作的辅助筋力的人工筋力发生装置以及控制该人工筋力发生装置的驱动的控制装置,该身体安装型筋力辅助装置的特征在于:
在上述控制装置中备有人工筋力释放装置,用来使上述人工筋力发生装置停止发生辅助筋力,释放上述关节部分的束缚。
2.根据权利要求1所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述人工筋力释放装置备有:传感装置,用来检测使用者的姿势状态;以及释放控制装置,当该装置根据该传感装置的检测信息,断定上述使用者有跌倒等的危险的姿势状态时,便使上述人工筋力发生装置停止发生辅助筋力。
3.根据权利要求1或2所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述控制装置中设有声音输入装置,上述控制装置根据从该声音输入装置输入的声音,控制上述人工筋力发生装置向上述关节部分发生的辅助筋力,或者进行使上述人工筋力释放装置工作的控制。
4.根据权利要求2所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述人工筋力发生装置备有流体压力式传动器,上述控制装置备有:储存流体的储存室;流体压送装置,用来对来自该储存室的流体加压,使流体移动到上述传动器中;以及压送驱动控制装置,用来控制该流体压送装置,
上述人工筋力释放装置备有控制阀,该控制阀被插在与上述传动器连通且经过上述流体压送装置连接上述储存室的流路中,
上述释放控制装置备有释放控制部,用来控制上述控制阀的打开动作。
5.一种身体安装型筋力辅助装置,具有对使用者的关节部分提供弯曲动作的辅助筋力的人工筋力发生装置以及控制该人工筋力发生装置的驱动的控制装置,该身体安装型筋力辅助装置的特征在于:
在上述控制装置中设有发生力稳定化装置,用来抑制由于破损引起的上述人工筋力发生装置的发生力的下降。
6.根据权利要求5所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述人工筋力发生装置具备有多个压力室的流体压力式的传动器,上述发生力稳定化装置进行各压力室的分离动作。
7.根据权利要求6所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述控制装置备有:储存流体的储存室;流体压送装置,用来对来自该储存室的流体加压,使流体移动到上述传动器中;以及压送驱动控制装置,用来控制该流体压送装置,
上述发生力稳定化装置备有:压力传感器,用来检测上述各压力室的压力;控制阀,分别被插在连接上述流体压送装置及上述传动器的各压力室之间的多条流路中;以及发生力稳定化控制部,当该控制部根据上述压力传感器的检测信息断定规定的压力室的压力下降时,控制连接该压力室的上述控制阀的关闭动作。
8.一种身体安装型筋力辅助装置,具有对使用者的关节部分提供弯曲动作的辅助筋力的人工筋力发生装置以及控制该人工筋力发生装置的驱动的控制装置,该身体安装型筋力辅助装置的特征在于:
作成用电力驱动上述人工筋力发生装置的装置,作为电源备有主电源及辅助电源两个系统的电源,上述主电源及上述辅助电源连接在电源切换装置上,当来自上述主电源的电力已停止时,上述电源切换装置在规定的时间内进行切换到来自上述辅助电源的电力的控制。
9.根据权利要求8所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:电源切换装置备有报警装置,当上述辅助电源开始供电时发出警报。
10.一种身体安装型筋力辅助装置,具有对使用者的关节部分提供弯曲动作的辅助筋力的人工筋力发生装置以及控制该人工筋力发生装置的驱动的控制装置,该身体安装型筋力辅助装置的特征在于:
上述人工筋力发生装置备有:一对安装部,安装在夹住使用者的关节部分的身体的两个位置上;以及连接在该一对安装部之间的传动器,上述传动器设有限制装置,以免对使用者的关节部分施加过度的辅助筋力。
11.根据权利要求10所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述限制装置这样构成,即,将能调整相互之间的配置位置的制动构件相对地配置在上述一对安装部的各自的部位上,在对使用者的关节部分施加过度的辅助筋力之前,上述制动构件之间互相接触。
12.根据权利要求10所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述限制装置这样构成,即将其长度能自由调整的弹性带连接在上述一对安装部之间,在加在使用者的关节部分上的辅助筋力过度之前,利用上述弹性带发生的张力,停止上述传动器的力的作用。
13.一种身体安装型筋力辅助装置,具有对使用者的关节部分提供弯曲动作的辅助筋力的人工筋力发生装置以及控制该人工筋力发生装置的驱动的控制装置,该身体安装型筋力辅助装置的特征在于:
上述人工筋力发生装置备有:一对安装部,安装在夹住使用者的关节部分的身体的两个位置上;以及连接在该一对安装部之间的传动器,由在上述一对安装部之间互相并列地配置且被连接的多个传动器分割体构成上述传动器,在上述一对安装部中设有能装卸自如地连接各传动器分割体的装卸连接部,根据所希望的辅助筋力的大小,将规定数量的上述传动器分割体连接在上述一对安装部的上述装卸连接部上。
14.根据权利要求13所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:将上述多个传动器分割体作成有压力室的流体压力式的传动器,上述一对安装部的装卸连接部兼作流体移动用连接器,用来使成为工作流体的流体出入各传动器分割体的压力室。
15.一种身体安装型筋力辅助装置,具有对使用者的关节部分提供弯曲动作的辅助筋力的人工筋力发生装置以及控制该人工筋力发生装置的驱动的控制装置,该身体安装型筋力辅助装置的特征在于:
上述人工筋力发生装置有带有压力室的流体压力式的传动器,上述控制装置备有流体移动控制部,用来对上述传动器进行上述流体的移动控制,同时上述传动器或上述流体移动控制部两者中的至少一者中备有流体放出控制部,用来使内部的流体向外部放出。
16.根据权利要求13所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述流体放出控制部备有泄漏报警装置,当上述流体从上述传动器或流体移动控制部两者中的至少一者中停止放出时,检测上述流体泄漏到外部的情况,发出警报。
17.根据权利要求15及16中的任意一项所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述控制装置备有流体供给控制部,能将上述流体从外部供给上述传动器或流体移动控制部两者中的至少一者,同时在上述流体供给控制部的入口处设有过滤装置,用来除去混入该流体中的异物。
18.一种身体安装型筋力辅助装置,具有对使用者的关节部分提供弯曲动作的辅助筋力的人工筋力发生装置以及控制该人工筋力发生装置的驱动的控制装置,该身体安装型筋力辅助装置的特征在于:
将上述控制装置作成用外部电源的电力进行工作的装置,上述控制装置中备有连接在上述外部电源上的电源软线、以及缠绕该电源软线的软线卷筒。
19.根据权利要求18所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:作成经安装夹具将上述软线卷筒安装在使用者的身体上的结构,上述安装夹具备有能使上述软线卷筒的软线出口沿上下左右方向自由取向的机构。
20.根据权利要求19所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述控制装置备有电源软线报警装置,当断定了上述软线卷筒中剩余的上述电源软线的长度变短时,发出警报。
21.一种身体安装型筋力辅助装置,具有对使用者的关节部分提供弯曲动作的辅助筋力的人工筋力发生装置以及控制该人工筋力发生装置的驱动的控制装置,该身体安装型筋力辅助装置的特征在于:
上述人工筋力发生装置备有:安装部,呈具有柔性的圆筒状,紧密地包住使用者的关节部分;以及流体压力式的传动器,与该安装部的外周呈一体化,一边使上述安装部弯曲,一边对上述关节部分提供辅助筋力。
22.根据权利要求21所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述控制装置备有加温装置,用来将成为上述传动器的工作流体的流体加热到规定的温度。
23.根据权利要求21或22所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述安装部中设有筋力检测装置,用来暂时将压力作用在使用者的皮肤上,根据该压力测定筋力,上述控制装置根据从上述筋力检测装置获得的筋力信息,控制上述传动器发生的辅助筋力。
24.根据权利要求23所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述筋力检测装置备有:驱动电动机;将该驱动电动机的旋转力作为直线运动传递给压杆的传递机构;以及转矩测量器,用来测量上述压杆按压了上述皮肤时的上述驱动电动机的转矩数值,将该转矩数据作为上述压力输出给上述控制装置。
25.根据权利要求21至24中的任意一项所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:用内侧传动器和外侧传动器构成上述传动器,上述内侧传动器位于上述关节部分的内侧,沿上述安装部外周的长度方向延伸,有由弹性体制成的压力室,上述外侧传动器位于上述关节部分的外侧,沿上述安装部外周的长度方向延伸,有由弹性体制成的压力室。
26.根据权利要求25所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述内侧及外侧传动器备有:多个凸构件,被固定在上述安装部的外周上,且沿上述长度方向设有规定的间隙;以及多个弹性体,被配置在这些多个凸构件之间的间隙中,各弹性体通过流体出入于在内部设置的压力室而膨胀·收缩,各凸构件利用上述弹性体的膨胀而被加压,使弯曲力作用在上述安装部上。
27.根据权利要求25或26所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述控制装置进行使流体移动的控制,使上述流体在构成上述内侧传动器的弹性体的压力室和构成上述外侧传动器的弹性体的压力室之间移动。
28.根据权利要求21至24中的任意一项所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:用外侧传动器构成上述传动器,上述外侧传动器位于上述关节部分的外侧,沿上述安装部外周的长度方向延伸,有由弹性体制成的压力室,该外侧传动器作成下述结构:通过使流体流入上述压力室,沿上述长度方向进行延伸动作,使弯曲力作用在上述安装部上,另一方面,通过使流体从上述压力室流出,进行收缩动作,解除对上述安装部的弯曲力。
29.根据权利要求28所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述外侧传动器备有备有:多个凸构件,被固定在上述安装部的外周上,且沿上述长度方向设有规定的间隙;以及多个弹性体,被配置在这些多个凸构件之间的间隙中,各弹性体通过使流体流入设置在内部的压力室,沿上述长度方向进行伸长动作,按压上述凸构件,使弯曲力作用在上述安装部上。
30.根据权利要求21至29中的任意一项所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:在上述控制装置中设有发生力稳定化装置,用来抑制由于破损引起的上述人工筋力发生装置的发生力的下降。
31.根据权利要求26、27或29所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述多个凸构件具有作为制动构件的功能,在将过度的辅助筋力加在使用者的关节部分上之前,相邻的凸构件之间接触,停止施加辅助筋力。
32.根据权利要求21至31中的任意一项所述的身体安装型筋力辅助装置,其特征在于:上述流体为液体,用具有液体吸收功能的外周覆盖构件覆盖上述安装部的外周。
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PB01 | Publication | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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