DE112015005825T5

DE112015005825T5 - Bewegungsunterstützungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112015005825T5
Application number: DE112015005825.7T
Authority: DE
Inventors: Yoshinao SODEYAMA; Toru Takenaka; Hiroshi Gomi; Yosuke Ikedo; Kenichi Katagiri
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2017-11-02
Also published as: WO2016104330A1; JP6284879B2; US10524973B2; US20170360645A1; CN107106399A; CN107106399B; JP2016123620A

Abstract

Eine Bewegungsunterstützungsvorrichtung 1 ist mit Oberschenkelrahmen 2, Unterschenkelrahmen 3 und Kniegelenkmechanismen 5, 5 bereitgestellt, welche jeweils an der Außenseite und der Innenseite des Knies der Person (P) angeordnet sind, welche unterstützt wird. Die Oberschenkelrahmen 2 weisen auf: einen ersten Hauptrahmen 12, welcher sich in der longitudinalen Richtung des Oberschenkels von einer Basis 11, welche an einer Seite der Hüften der Person P, welche unterstützt wird, angeordnet ist, zu einem äußeren Kniegelenkmechanismus 5 erstreckt; einen zweiten Hauptrahmen 13, welcher sich an der Vorderseite des Oberschenkels diagonal von der Basis 11 zu einem inneren Kniegelenkmechanismus erstreckt; und ein Körperstützelement 14, welches sich an der hinteren Fläche des Oberschenkels zwischen den beiden Hauptrahmen 12 und 13 erstreckt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bewegungsunterstützungsvorrichtung, welche dazu geeignet ist, an einer zu unterstützenden Person angebracht zu sein.
Hintergrund
Herkömmlich ist eine Bewegungsunterstützungsvorrichtung bekannt gewesen, welche dafür eingerichtet ist, an den Beinen einer zu unterstützenden Person (Mensch) angebracht zu sein und Leistung zu erzeugen, um das Beugen und Strecken seines oder ihrer Beine zu unterstützen. Zum Beispiel offenbart die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2014-508010 (im Folgenden als „Patentliteratur 1“ bezeichnet) eine Bewegungsunterstützungsvorrichtung, welche einen Oberschenkelrahmen und einen Unterschenkelrahmen, welche an dem Oberschenkel bzw. dem Unterschenkel jedes Beins der zu unterstützenden Person anzubringen sind, und eine Feder aufweist. Die Bewegungsunterstützungsvorrichtung ist dafür eingerichtet, durch die elastische Kraft der Feder Leistung auf einen Gelenkmechanismus zwischen dem Oberschenkelrahmen und dem Unterschenkelrahmen aufzubringen, wodurch die Bewegung des Beins unterstützt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Gemäß der in Patentliteratur 1 beschriebenen Bewegungsunterstützungsvorrichtung sind der Oberschenkelrahmen und der Unterschenkelrahmen durch bandförmige Elemente, wie z. B. Riemen, welche um seinen oder ihren Oberschenkel und Unterschenkel gewickelt sind, an einem Oberschenkel bzw. einem Unterschenkel einer zu unterstützenden Person angebracht.
In der Bewegungsunterstützungsvorrichtung, welche die vorangegangene Struktur aufweist, müssen die bandförmigen Elemente grundsätzlich relativ weich sein, um die Genauigkeit der Anpassung zwischen den um einen Oberschenkel und einen Unterschenkel einer zu unterstützenden Person gewickelten bandförmigen Elementen und dem Oberschenkel sowie dem Unterschenkel zu verbessern.
Jedoch bewirkt eine Verwendung solcher um einen Oberschenkel und einen Unterschenkel zu wickelnde bandförmiger Elemente ungünstigerweise, dass sich die bandförmigen Elemente übermäßig beugen, wenn zum Beispiel eine Unterstützungskraft in einer Richtung zum Anheben des Oberkörpers einer zu unterstützenden Person von der Bewegungsunterstützungseinrichtung auf die Person aufgebracht wird (d.h., wenn Leistung in der Richtung zum Strecken des Oberschenkelrahmens und des Unterschenkelrahmens auf den Gelenkmechanismus zwischen den beiden Rahmen aufgebracht wird). Dies führt tendenziell zu einer Situation, in welcher eine Unterstützungskraft in einer angemessenen Richtung nicht auf die zu unterstützende Person aufgebracht werden kann.
Ferner tendieren die bandförmigen Elemente dazu, in Oberschenkel sowie Unterschenkel einzuschneiden und können daher bewirken, dass bei der zu unterstützenden Person ein beengtes Gefühl oder Beschwerden entstehen.
Ferner sind der Oberschenkelrahmen und der Unterschenkelrahmen gemäß der Struktur der in Patentliteratur 1 beschriebenen Bewegungsunterstützungsvorrichtung nur an der Außenseite eines Beins einer zu unterstützenden Person platziert. Daher tendieren der Oberschenkelrahmen und der Unterschenkelrahmen dazu, sich zu biegen, wenn eine Unterstützungskraft auf die zu unterstützende Person aufgebracht wird. Dies führt tendenziell zu einer unzulänglichen Unterstützungskraft, welche auf die zu unterstützende Person wirkt, oder zu einer unangemessen gerichteten Unterstützungskraft.
Zusätzlich ist der Gelenkmechanismus zwischen dem Oberschenkelrahmen und dem Unterschenkelrahmen versetzt in Bezug auf ein Kniegelenk der zu unterstützenden Person ausgebildet. Dies kann bewirken, dass die Beugebewegung zwischen dem Oberschenkelrahmen und dem Unterschenkelrahmen asynchron zu der Beugebewegung eines Beins der zu unterstützenden Person ist, womit die gleichmäßige Beugung des Beins der zu unterstützenden Person verhindert wird.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf den obigen Hintergrund gemacht und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Bewegungsunterstützungsvorrichtung bereitzustellen, welche mit einer angemessenen Anpassungsgenauigkeit an einer zu unterstützenden Person angebracht werden kann und welche es ermöglicht, auf eine zu unterstützende Person sachgemäß eine Kraft zur Unterstützung der Bewegung der Beine der zu unterstützenden Person aufzubringen.
Lösung des Problems
Zu diesem Zweck ist eine Bewegungsunterstützungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Bewegungsunterstützungsvorrichtung, umfassend: einen Oberschenkelrahmen; einen Unterschenkelrahmen; einen Kniegelenkmechanismus, welcher den Oberschenkelrahmen und den Unterschenkelrahmen beugbar verbindet und einen Gelenkleistungsgenerator, welcher eine Gelenkleistung erzeugt, welche die auf den Kniegelenkmechanismus zu übertragende Leistung ist, wobei die Bewegungsunterstützungsvorrichtung derart an einer zu unterstützenden Person angebracht ist, dass sich der Oberschenkelrahmen und der Unterschenkelrahmen integral mit einem Oberschenkel bzw. einem Unterschenkel eines Beins der zu unterstützenden Person bewegen,
wobei der Kniegelenkmechanismus aus zwei Kniegelenkmechanismen gebildet ist, welche sowohl an einer Innenseite als auch an einer Außenseite des Knies eines Beins der zu unterstützenden Person angeordnet sind,
der Oberschenkelrahmen einen ersten Hauptrahmen und einen zweiten Hauptrahmen aufweist, welche sich in einer gegabelten Weise von einer Basis erstrecken, welche an der Außenseite eines oberen Abschnitts des Oberschenkels des Beins der zu unterstützenden Person oder an einer Seite einer Hüfte der zu unterstützenden Person angeordnet ist, und welche die Basis mit einem Gelenkmechanismus an einer Außenseite des Knies bzw. einem Gelenkmechanismus an einer Innenseite davon und einem Körperstützelement verbinden, welches sich zwischen dem ersten Hauptrahmen oder der Basis und dem zweiten Hauptrahmen erstreckt,
der erste Hauptrahmen dafür eingerichtet ist, sich in einer longitudinalen Richtung des Oberschenkels entlang einer Außenseitenfläche des Oberschenkels an der Außenseite des Knies zu dem Gelenkmechanismus zu erstrecken,
der zweite Hauptrahmen dafür eingerichtet ist, sich von der Basis über eine Vorderflächenseite des Oberschenkels an der Innenseite des Knies zu dem Gelenkmechanismus zu erstrecken und sich, wenn von einer Vorderseite des Oberschenkels beobachtet, schräg in Bezug auf den Oberschenkel von der Basis in einer zu dem Gelenkmechanismus gerichteten Richtung an der Innenseite des Knies zu erstrecken, und
das Körperstützelement dafür eingerichtet ist, sich entlang einer hinteren Fläche des Oberschenkels zwischen einem Abschnitt des ersten Hauptrahmens, welcher Abschnitt sich an einer niedrigeren Seite in Bezug auf die Basis befindet, oder der Basis und einem Abschnitt des zweiten Hauptrahmens zu erstrecken, welcher Abschnitt sich an einer niedrigeren Seite in Bezug auf die Basis befindet, und mit der hinteren Fläche in Kontakt zu stehen (ein erster Aspekt der Erfindung).
Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck „eine Seite der Hüfte der zu unterstützenden Person“, welcher sich auf die Stelle der Basis des Oberschenkelrahmens bezieht, in dem Fall des Oberschenkelrahmens für das linke Bein der zu unterstützenden Person die linke Seite der Hüfte der zu unterstützenden Person und bedeutet in dem Fall des Oberschenkelrahmens für das rechte Bein der zu unterstützenden Person die rechte Seite der Hüfte der zu unterstützenden Person.
Ferner bedeutet der Ausdruck „der Oberschenkelrahmen bewegt sich integral mit einem Oberschenkel eines Beins der zu unterstützenden Person“, dass sich der Oberschenkelrahmen zusammen mit dem Oberschenkel des Beins bewegt, um die Position und die Stellung des Oberschenkelrahmens in Bezug auf den Oberschenkel des Beins konstant oder annähernd konstant zu halten. In diesem Fall kann eine leichte Änderung der Position oder der Stellung des Oberschenkelrahmens in Bezug auf den Oberschenkel des Beins erlaubt sein, welche durch eine Bewegung des Beins begründet ist (ein leichter relativer Versatz des Oberschenkelrahmens in Bezug auf den Oberschenkel des Beins). Das gleiche trifft auf einen Ausdruck „der Unterschenkelrahmen bewegt sich integral mit dem Unterschenkel des Beins der zu unterstützenden Person“ zu.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung weist der Oberschenkelrahmen den ersten Hauptrahmen und den zweiten Hauptrahmen auf. Dies stellt den Oberschenkelrahmen mit einer hohen Biegesteifigkeit in einer Nickrichtung bereit (die Biegesteifigkeit um eine Achse in der lateralen Richtung eines Oberschenkels der zu unterstützenden Person, an welcher der Oberschenkelrahmen angebracht ist).
Mit dieser Anordnung wird, wenn die Gelenkleistung zum Beispiel zu der Zeit eines Beugens oder Strecken des Beins der zu unterstützenden Person, an welcher der Oberschenkelrahmen und der Unterschenkelrahmen angebracht worden sind, auf den Kniegelenkmechanismus übertragen wird, der Kontakt zwischen dem Körperstützelement und dem Oberschenkel des Beins der zu unterstützenden Person hochstabil werden. Dies ermöglicht eine stabile Übertragung einer erforderlichen Unterstützungskraft von der Bewegungsunterstützungsvorrichtung auf die zu unterstützende Person.
Zum Beispiel kann in einem Zustand, in welchem das Bein der zu unterstützenden Person, an welcher der Oberschenkelrahmen und der Unterschenkelrahmen angebracht worden sind, mit einem Boden in Kontakt ist (genauer gesagt in einem Zustand, in welchem das Bein in Kontakt mit einem Boden ist, sodass es einer Reaktionskraft gegen die Gravitationskraft ausgesetzt ist, welche auf die zu unterstützende Person wirkt), wenn eine Gelenkleistung in einer Richtung zum Strecken des Oberschenkelrahmens und des Unterschenkelrahmens mit dem Bein gebeugt auf den Kniegelenkmechanismus übertragen wird, eine Translationskraft in einer Richtung zum Hochdrücken des Oberkörpers der zu unterstützenden Person (eine nach oben gerichtete Translationskraft), d.h. eine Unterstützungskraft zum Strecken des Beins der zu unterstützenden Person, durch die Zwischenschaltung des Körperstützelements mit einer hohen Stabilität von der Bewegungsunterstützungsvorrichtung auf die zu unterstützende Person aufgebracht werden.
Ferner ist der Kniegelenkmechanismus an der Innenseite eines Knies der zu unterstützenden Person durch den zweiten Hauptrahmen mit der Basis verbunden, welcher sich schräg in Bezug auf den Oberschenkel erstreckt. Somit weist der Oberschenkelrahmen keinen Rahmen auf, welcher sich entlang der inneren Fläche des Oberschenkels an der Innenseite des Knies von dem Kniegelenkmechanismus zu der Nähe der Basis des Oberschenkels erstreckt. Dieser Anordnung verhindert, dass der Oberschenkelrahmen für das rechte oder linke Bein der zu unterstützenden Person an dem Bein auf der entgegengesetzten Seite (die linke Seite oder die rechte Seite) reibt oder sich mit dem Oberschenkelrahmen für das Bein auf der entgegengesetzten Seite überlagert.
Ferner erstrecken sich der erste Hauptrahmen und der zweite Hauptrahmen des Oberschenkelrahmens in der gegabelten Weise von der Basis. Dies erlaubt eine Beugung, um zu ermöglichen, dass sich das Intervall zwischen den unteren Abschnitten der Rahmen auf eine gewisse Ausstreckung verändert. Daher können die Oberschenkelrahmen mit einer hochgenauen Anpassung an Oberschenkeln verschiedener dicken angebracht werden.
Ferner ist, wie oben beschrieben, der Kontakt des Körperstützelements mit der hinteren Fläche eines Oberschenkels der zu unterstützenden Person hochstabil. Dies minimiert die Beschwerden der zu unterstützenden Person.
Somit kann die Bewegungsunterstützungsvorrichtung gemäß dem oben beschriebenen ersten Aspekt der Erfindung mit einer sachgemäßen Anpassung an der zu unterstützenden Person angebracht werden. Zusätzlich kann eine Kraft zur Unterstützung der Bewegung des Beins der zu unterstützenden Person sachgemäß auf die zu unterstützende Person aufgebracht werden.
In dem oben beschriebenen ersten Aspekt der Erfindung ist der zweite Hauptrahmen vorzugsweise derart gebildet, dass er eine gekrümmte Form aufweist, um sich schräg entlang einer gekrümmten Fläche an einer Vorderflächenseite des Oberschenkels zu erstrecken (ein zweiter Aspekt der Erfindung).
Mit dieser Anordnung kann die Anpassung des Oberschenkelrahmens an einen Oberschenkel der zu unterstützenden Person weiter verbessert werden.
In dem oben beschriebenen ersten Aspekt oder dem zweiten Aspekt der Erfindung sind die Längen des ersten Hauptrahmens und des zweiten Hauptrahmens des Oberschenkelrahmens in einer vertikalen Richtung vorzugsweise derart eingestellt, dass der Basisabschnitt des Oberschenkelrahmens in einem Zustand, in welchem die zu unterstützende Person, welche die Bewegungsunterstützungsvorrichtung trägt, aufrecht steht, höher als eine Basis an der Innenseite des Beins der zu unterstützenden Person positioniert ist (ein dritter Aspekt der Erfindung).
Mit dieser Anordnung wird, wenn das Bein der zu unterstützenden Person zum Beispiel an einem Hüftgelenk extern gedreht wird, die Wahrscheinlichkeit minimiert, dass der Basisabschnitt des Oberschenkelrahmens gegen das Gesäß der zu unterstützenden Person gedrückt wird.
In dem oben beschriebenen ersten bis dritten Aspekt der Erfindung sind die Längen des Oberschenkelrahmens in einer vertikalen Richtung derart vorzugsweise derart eingestellt, dass das obere Ende des Oberschenkelrahmens in dem Zustand, in welchem die zu unterstützende Person, welche die Bewegungsunterstützungsvorrichtung trägt, aufrecht steht, niedriger als der Hüftknochen der zu unterstützenden Person positioniert ist (ein vierter Aspekt der Erfindung).
Mit dieser Anordnung ist es möglich, zu verhindern, dass sich der Oberkörper der zu unterstützenden Person und das untere Ende des Oberschenkelrahmens gegenseitig überlagern, wenn die zu unterstützende Person seinen oder ihren Oberkörper zur Seite beugt.
In dem oben beschriebenen ersten bis vierten Aspekt der Erfindung ist der Basisabschnitt des Oberschenkelrahmens vorzugsweise ein Abschnitt, welcher an einer Seite der Hüfte der zu unterstützenden Person angeordnet ist, und das Körperstützelement erstreckt sich derart zwischen dem Basisabschnitt und dem unteren Endabschnitt des zweiten Hauptrahmens, dass sich das Körperstützelement schräg in Bezug auf den Oberschenkelrahmen von dem Basisabschnitt in einer zu dem unteren Endabschnitt des zweiten Hauptrahmens gerichteten Richtung erstreckt (ein fünfter Aspekt der Erfindung).
Mit dieser Anordnung wird das Körperstützelement mit einem Bereich von einer Stelle an eine Unterseite der hinteren Fläche des Oberschenkels der zu unterstützenden Person zu einer Stelle an einer Oberseite davon in Kontakt sein. Daher ist, wenn die Unterstützungskraft durch die Zwischenschaltung des Körperstützelements auf die zu unterstützende Person aufgebracht wird, der Kontaktdruck zwischen dem Körperstützelement und dem Oberschenkel verteilt. Dies ermöglicht, zu verhindern, dass die Weise/Richtung, auf/in welche/welcher die Unterstützungskraft auf die zu unterstützende Person aufgebracht wird, aufgrund des Beugegrads eines Beins der zu unterstützenden Person verändert wird. Ferner kann die zu unterstützende Person davor bewahrt werden, einen lokalen Druck zu fühlen, welcher von dem Körperstützelement ausgeht.
Insbesondere in dem Fall, in welchem der dritte Aspekt der Erfindung und der fünfte Aspekt der Empfindung kombiniert sind, kann eine Stelle in der Nähe des Hüftgelenks der zu unterstützenden Person oder eine Stelle in der Nähe seines oder ihres Sitzbeins durch das Körperstützelement gestützt werden. Dies ermöglicht, die Unterstützungskraft von dem Körperstützelement in der Richtung zum Hochdrücken des Oberkörpers der zu unterstützenden Person ideal aufzubringen.
In dem oben beschriebenen ersten bis fünften Aspekt der Erfindung ist der Teil „b“ in dem Fall, in welchem der Unterschenkelrahmen derart gebildet ist, dass er zwei Teile a1 und a2, welche an der Außenseite bzw. der Innenseite des Knies eines Beins der zu unterstützenden Person mit dem Kniegelenkmechanismus verbunden sind, und einen Teil „b“ aufweist, welcher sich in den Teilen a1 und a2 fortsetzt, und welche derart angeordnet sind, dass sie einer tibialen Tuberositas des Unterschenkels gegenüberliegen, vorzugsweise mit einem Polsterungselement bereitgestellt, welches mit der tibialen Tuberositas des Unterschenkels in Kontakt zu stehen hat (ein sechster Aspekt der Erfindung).
Mit dieser Anordnung ist es, wenn zum Beispiel die zu unterstützende Person sein oder ihr Bein beugt, möglich, zu verhindern, dass der Teil „b“ des Unterschenkelrahmens direkt mit der tibialen Tuberositas des Unterschenkels in Kontakt gelangt, während die Kraft zwischen dem Unterschenkelrahmen und dem Unterschenkel der zu unterstützenden Person angemessen übertragen wird.
In dem oben beschriebenen ersten bis sechsten Aspekt der Erfindung kann eine Konfiguration angenommen werden, in welcher die Bewegungsunterstützungsvorrichtung ferner einen plattenförmigen Fußrahmen mit einem an der Unterseite eines Fußes anzuordnenden Teil, um darauf den Fuß des Beins der zu unterstützenden Person zu platzieren, und einen Knöchelgelenkmechanismus umfasst, welcher den Fußrahmen mit dem unteren Endabschnitt des Unterschenkelrahmens verbindet. In diesem Fall kann der Unterschenkelrahmen dafür eingerichtet sein, sich in der longitudinalen Richtung des Unterschenkels an der Vorderseite des Unterschenkels zu erstrecken, und der Knöchelgelenkmechanismus kann dafür eingerichtet sein, eine Gelenkwelle, welche den Fußrahmen in einer Rollrichtung in Bezug auf den Unterschenkelrahmen relativ dreht und welche oberhalb des Rists eines Fußes der zu unterstützenden Person angeordnet ist, und Gelenkwellen aufzuweisen, welche den Fußrahmen in einer Nickrichtung in Bezug auf den Unterschenkelrahmen relativ drehen und welche an beiden Seiten des Knöchels des Beins der zu unterstützenden Person angeordnet sind (ein siebter Aspekt der Erfindung).
Bei der vorliegenden Erfindung bedeuten die Rollrichtung, die Nickrichtung und eine Gierrichtung eine Richtung um eine Rollachse, eine Richtung um eine Nickachse bzw. eine Richtung um eine Gierachse der zu unterstützenden Person in dem Zustand, in welchem die zu unterstützende Person, welche die Bewegungsunterstützungsvorrichtung trägt, virtuell aufrecht steht. In diesem Fall bedeuten eine Rollachsenrichtung, eine Nickachsenrichtung und eine Gierachsenrichtung eine longitudinale Richtung, eine laterale Richtung bzw. eine vertikale Richtung der zu unterstützenden Person.
Gemäß dem siebten Aspekt der Erfindung ist es, wenn das Bein einer zu unterstützenden Person, welche den Oberschenkelrahmen trägt, der Unterschenkelrahmen und der Fußrahmen in Kontakt mit einem Boden gelangt, möglich, zu verhindern, dass eine Gravitationskraft, welche auf die Verbindungskörper (Verbindungsmechanismen) der Rahmen wirkt, auf das Bein der zu unterstützenden Person aufgebracht wird, oder es zu erschweren, dass die Gravitationskraft darauf aufgebracht wird. Zusätzlich ist es, wenn die Unterstützungskraft zum Hochdrücken des Oberkörpers der zu unterstützenden Person erzeugt wird, möglich, zu verhindern, dass eine Reaktion der Unterstützungskraft auf einen Fuß wirkt. Ferner kann ein Fuß der zu unterstützenden Person leicht in der Nickrichtung oder der Rollrichtung in Bezug auf den Unterschenkel bewegt werden.
In dem oben beschriebenen siebten Aspekt wird die relative Drehung des Fußrahmens in der Gierrichtung in Bezug auf den Unterschenkelrahmen durch ein Verdrehen des Unterschenkelrahmens erreicht (ein achter Aspekt der Erfindung).
Diese Anordnung ermöglicht der zu unterstützenden Person, den Fuß des Beins leicht zu jeglicher Stellung in Bezug auf den Unterschenkel zu bewegen. Ferner besteht keine Notwendigkeit, den Knöchelgelenkmechanismus mit einer Gelenkwelle in der Gierrichtung bereitzustellen, womit ermöglicht wird, dass der Knöchelgelenkmechanismus eine einfache Konfiguration aufweist.
In dem siebten Aspekt der Erfindung oder dem achten Aspekt der Erfindung kann der Knöchelgelenkmechanismus einen Modus annehmen, in welchem zum Beispiel ein Verbindungselement umfasst ist, welches sich in einer gegabelten Weise zu beiden Seiten eines Knöchels einer zu unterstützenden Person von oberhalb des Rists eines Fußes der zu unterstützenden Person erstreckend angeordnet ist, ein mittlerer Abschnitt zwischen beiden Endabschnitten des Verbindungselements durch die Zwischenschaltung einer Gelenkwelle in der Rollachsenrichtung mit einem unteren Endabschnitt des Unterschenkelrahmens verbunden ist und beide Endabschnitte des Verbindungselements durch die Zwischenschaltung einer Gelenkwelle in der Nickachsenrichtung mit dem Fußrahmen verbunden sind (ein neunter Aspekt der Erfindung).
Diese Anordnung ermöglicht, mit einer äußerst einfachen Konfiguration einen Knöchelgelenkmechanismus zu erhalten, welcher ermöglicht, dass ein Fuß in Bezug auf den Unterschenkel der zu unterstützenden Person leicht bewegt werden kann. Zusätzlich sind an beiden Endabschnitten des Verbindungselements in der Nickachsenrichtung Gelenkwellen bereitgestellt. Somit kann die Stabilität der Stellung in der Rollrichtung des Fußrahmens in Bezug auf den Unterschenkelrahmen verbessert werden.
In dem oben beschriebenen siebten bis neunten Aspekt der Erfindung sind die Gelenkwellen in der Nickachsenrichtung des Knöchelgelenkmechanismus vorzugsweise Gelenkwellen, welche in Bezug auf eine horizontale Ebene derart geneigt sind, dass in einem Zustand, in welchem der Fußrahmen auf der horizontalen Ebene platziert ist, eine Außenseite beider Seiten eines Knöchels der zu unterstützenden Person niedriger als eine Innenseite davon liegt (ein zehnter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem zehnten Aspekt der Erfindung können die Achsen der Gelenkwellen in der Nickachsenrichtung des Knöchelgelenkmechanismus maximal mit der zentralen Axiallinie der tatsächlichen Drehung in einer Plantarflexion oder einer Dorsalflexion eines Fußes der zu unterstützenden Person in Übereinstimmung gebracht werden. Daher kann, wenn die Plantarflexion oder die Dorsalflexion eines Fußes der zu unterstützenden Person durchgeführt wird, die Fähigkeit, die Bewegung eines Fußrahmens der Bewegung eines Fußes der zu unterstützenden Person folgen zu lassen, verbessert werden.
In dem oben beschriebenen siebten bis zehnten Aspekt der Erfindung kann ein Abschnitt des Fußrahmens, welcher an der unteren Fläche eines Fußes der zu unterstützenden Person angeordnet ist, derart gebildet sein, dass er eine Form einer Einlegesohle oder eine Form einer Einlegesohle mit einem davon abgeschnittenen Teil aufweist (ein elfter Aspekt der Erfindung).
Der elfte Aspekt der Erfindung ermöglicht einer zu unterstützenden Person, den Fußrahmen auf seinen oder ihren Fuß zu ziehen, als ob er oder sie Schuhwerk anziehen würde. Ferner kann die zu unterstützende Person den Fuß in einer gewöhnlichen Weise auf einen Boden setzen oder von einem Boden abheben, als ob er oder sie die Bewegungsunterstützungsvorrichtung nicht tragen würde.
Zusätzlich kann die Bewegungsunterstützungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ohne die Fußrahmen eingerichtet sein. In einem solchen Fall kann eine Konfiguration angenommen werden, in welcher zum Beispiel ein unterer Abschnitt des Unterschenkelrahmens durch ein angemessenes Halteelement, wie z. B. ein Riemen, an einem unteren Abschnitt eines Unterschenkels der zu unterstützenden Person gehalten ist.
In dem oben beschriebenen siebten bis elften Aspekt der Erfindung kann jeder Kniegelenkmechanismus verschiedene Strukturen annehmen, wie z. B. ein einachsiger Gelenkmechanismus mit einer einzelnen Gelenkwelle in der Nickachsenrichtung. In diesem Fall kann der folgende Modus als ein bevorzugter Modus für jeden Kniegelenkmechanismus angenommen werden.
Sowohl der an der Außenseite als auch der an der Innenseite eines Knies der zu unterstützenden Person angeordnete Kniegelenkmechanismus umfasst: ein erstes Bindeglied, welches durch die Zwischenschaltung von Gelenkwellen C1a, C1b in der Nickachsenrichtung mit einem unteren Endabschnitt eines X-ten Hauptrahmens, welcher entweder ein erster Hauptrahmen oder ein zweiter Hauptrahmen des Oberschenkelrahmens ist, und einem Teil ax verbunden ist, welcher einer von Teilen a1 und a2 ist, welche an der Außenseite bzw. der Innenseite des Knies in dem Unterschenkelrahmen angeordnet sind, um jeweils in der Nickrichtung in Bezug auf den Oberschenkelrahmen und den Unterschenkelrahmen relativ drehbar zu sein; und ein zweites Bindeglied, welches durch die Zwischenschaltung von Gelenkwellen C2a, C2b in der Nickachsenrichtung mit einem unteren Endabschnitt eines X-ten Hauptrahmens des Oberschenkelrahmens und dem Teil ax des Unterschenkelrahmens verbunden ist, um jeweils in der Nickrichtung in Bezug auf den Oberschenkelrahmen und den Unterschenkelrahmen relativ drehbar zu sein,
wobei der X-te Hauptrahmen ein erster Hauptrahmen für einen Kniegelenkmechanismus, welcher an der Außenseite des Knies angeordnet ist, oder ein zweiter Hauptrahmen für einen Kniegelenkmechanismus ist, welcher an der Innenseite des Knies angeordnet ist.
Der Teil ax ist der an der Außenseite des Knies angeordnete Teil a1 für den an der Außenseite des Knies angeordneten Kniegelenkmechanismus oder der an der Innenseite des Knies angeordnete Teil a2 für den an der Innenseite des Knies angeordneten Kniegelenkmechanismus.
Ferner sind die Gelenkwellen C1a, C1b, C2a und C2b derart angeordnet, dass die nachstehend aufgeführten Bedingungen (1) und (2) erfüllt sind.
Bedingung (1): Die Gelenkwelle C1b ist in Bezug auf die Gelenkwelle C2b an der Vorderseite positioniert.
Bedingung (2): Wenn das Intervall zwischen der Gelenkwelle C1a und der Gelenkwelle C1b durch D1 angegeben ist, das Intervall zwischen der Gelenkwelle C2a und der Gelenkwelle C2b durch D2 angegeben ist, das Intervall zwischen der Gelenkwelle C1a und der Gelenkwelle C2a durch Da angegeben ist und das Intervall zwischen der Gelenkwelle C1b und der Gelenkwelle C2b durch Db angegeben ist, dann D1 > Da und D1 + Db > D2 + Da (ein zwölfter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem oben beschriebenen zwölften Aspekt der Erfindung kann die Beuge- oder Streckbewegung zwischen dem Oberschenkelrahmen und dem Unterschenkelrahmen (die relative Versatzbewegung zwischen dem Oberschenkelrahmen und dem Unterschenkelrahmen durch die Bewegung des Kniegelenkmechanismus) virtuell in der gleichen Weise wie die Beuge- oder Streckbewegung zwischen einem Oberschenkel und einem Unterschenkel einer zu unterstützenden Person (die relative Versatzbewegung zwischen einem Oberschenkel und einem Unterschenkel durch die Bewegung eines Kniegelenks einer zu unterstützenden Person) durchgeführt werden.
Daher können sich, wenn die zu unterstützende Person, welche den Oberschenkelrahmen und den Unterschenkelrahmen trägt, sein oder ihr Bein beugt oder streckt, der Oberschenkelrahmen und der Unterschenkelrahmen mit einem kleinen relativen Versatz in Bezug auf einen Oberschenkel bzw. einen Unterschenkel des Beins der zu unterstützenden Person bewegen.
Als ein Ergebnis ist es möglich, zu verhindern, dass der Kniegelenkmechanismus zu der Vorderseite des Knies der zu unterstützenden Person vorsteht, wenn die zu unterstützende Person seine oder ihre Beine zu einem Maximum beugt, nicht zu erwähnen, wenn die Beine gestreckt sind.
Somit ist es möglich, zu verhindern, dass der Kniegelenkmechanismus in Kontakt mit einem Boden gelangt und in den Weg zu kommen, wenn die zu unterstützende Person kniet.
Zusätzlich wird die Synchronisation zwischen den Bewegungen des Oberschenkelrahmens und des Unterschenkelrahmens und den Bewegungen des Oberschenkels und des Unterschenkels des Beins der zu unterstützenden Person verbessert. Dies ermöglicht, zu verhindern oder zu unterdrücken, dass der Oberschenkelrahmen oder der Unterschenkelrahmen gegen den Oberschenkel oder den Unterschenkel des Beins reibt, wenn das Bein gebeugt oder gestreckt ist.
In dem ersten bis zwölften Aspekt der Erfindung kann der Gelenkleistungsgenerator verschiedene Konfigurationen annehmen. Zum Beispiel kann ein Modus angenommen werden, in welchem der Gelenkleistungsgenerator dafür eingerichtet ist, die Gelenkleistung durch die Zwischenschaltung eines flexiblen, langen Elements, auf welches eine Spannung aufgebracht wird, auf wenigstens einen Kniegelenkmechanismus der Kniegelenkmechanismen an beiden Seiten eines Knies der zu unterstützenden Person zu übertragen, und das flexible, lange Element derart angeordnet ist, dass es sich entlang des ersten Hauptrahmens oder des zweiten Hauptrahmens des Oberschenkelrahmens erstreckt, welcher der Hauptrahmen ist, welcher mit dem Kniegelenkmechanismus verbunden ist, auf welchen die Gelenkleistung übertragen wird (ein dreizehnter Aspekt der Erfindung).
Dementsprechend ist das flexible, lange Element zum Übertragen der Gelenkleistung auf den Kniegelenkmechanismus entlang des Hauptrahmens (der erste Hauptrahmen oder der zweite Hauptrahmen) angeordnet, welcher mit dem Kniegelenkmechanismus verbunden ist. Diese Anordnung ermöglicht, zu verhindern, dass sich ein Bestandteil des Gelenkleistungsgenerators, umfassend das flexible, lange Element, mit den Bewegungen des Oberschenkelrahmens und des Unterschenkelrahmens überlagert oder zu einer Stelle bewegt, welche von dem Oberschenkelrahmen und dem Unterschenkelrahmen abweicht.
Ferner ist der zweite Hauptrahmen des Oberschenkelrahmens dafür eingerichtet, schräg in Bezug auf einen Oberschenkel der zu unterstützenden Person ausgebildet zu sein, wie oben beschrieben. Daher wird der Gesamtwert des Beugewinkels eines Führungskanals, wie z. B. eines Rohrs, (oder die Beugewinkel des flexiblen, langen Elements) für die Erstreckung des flexiblen, langen Elements entlang des zweiten Hauptrahmens (genauer gesagt ein Wert, welcher durch Integrieren der Krümmungen des Führungskanals in der longitudinalen Richtung des Führungskanals über die gesamte Länge des Führungskanals erhalten wird) kleiner. Als ein Ergebnis wird die Reibung zwischen dem flexiblen, langen Element und dem Führungskanal reduziert.
Ferner kann die Bewegungsunterstützungsvorrichtung gemäß dem zwölften Aspekt der Erfindung einen Modus annehmen, in welchem ein flexibles, langes Element, welches mit einem äußeren Umfang eines Teils eines ersten Bindeglieds wenigstens eines Kniegelenkmechanismus der Kniegelenkmechanismen an beiden Seiten eines Knies der zu unterstützenden Person verbunden ist, wobei der Teil der Gelenkwelle C1a benachbart ist, und welches sich, wenn sich das erste Bindeglied um die Gelenkwelle C1a relativ dreht, in einem Zustand, in welchem eine Spannung aufgebracht wird, aufgrund eines Beugens zwischen dem Oberschenkelrahmen und dem Unterschenkelrahmen bewegt, entlang des ersten Hauptrahmens oder des zweiten Hauptrahmens angeordnet ist, welcher mit dem Kniegelenkmechanismus verbunden ist, welcher das erste Bindeglied aufweist, und der Gelenkleistungsgenerator dafür eingerichtet ist, die Gelenkleistung durch das flexible, lange Element auf den Kniegelenkmechanismus zu übertragen, welcher das erste Bindeglied aufweist, mit welchem das flexible, lange Element verbunden ist (ein vierzehnter Aspekt der Erfindung).
In dem vierzehnten Aspekt der Erfindung bedeutet der Ausdruck für „ein äußerer Umfang eines Teils eines ersten Bindeglieds, wobei der Teil Gelenkwelle C1a benachbart ist“ einen Teil des ersten Bindeglieds, welcher ein Intervall in Bezug auf die Gelenkwelle C1a aufweist (d.h. ein Teil, welcher eine Hebelarmlänge in Bezug auf die Gelenkwelle C1a aufweist).
In dem Kniegelenkmechanismus in dem oben beschriebenen zwölften Aspekt der Erfindung ist der Betrag einer Änderung des Versatzbetrags in dem ersten Bindeglied, wenn das Bein der zu unterstützenden Person von einem gestreckten Zustand zu einem Maximum gebeugt wird, relativ klein. Gemäß dem vierzehnten Aspekt der Erfindung ist daher der erforderliche Bewegungsbetrag des flexiblen, langen Elements relativ klein. Dies ermöglicht, dass der Gelenkleistungsgenerator eine kleine Konstitution aufweist. Zusätzlich kann der vierzehnte Aspekt der Erfindung die gleichen Vorteile wie diejenigen des dreizehnten Aspekts der Erfindung bereitstellen.
In dem ersten bis vierzehnten Aspekt der Erfindung kann ein Modus angenommen werden, in welchem der Gelenkleistungsgenerator ein elastisches Element umfasst, welches bei einer Ausdehnung und einer Kompression eine elastische Kraft als die Gelenkleistung erzeugt, welche auf wenigstens einen Kniegelenkmechanismus der Kniegelenkmechanismen an beiden Seiten eines Knies der zu unterstützenden Person zu übertragen ist, und das elastische Element innerhalb eines ersten Hauptrahmens oder eines zweiten Hauptrahmens des Oberschenkelrahmens aufgenommen ist, welcher der Hauptrahmen ist, welcher mit dem Kniegelenkmechanismus verbunden ist, auf welchen die elastische Kraft des elastischen Elements derart aufzubringen ist, dass sich das elastische Element entlang des Hauptrahmens ausdehnt und komprimiert (ein fünfzehnter Aspekt der Erfindung).
Somit ist das elastische Element in dem Hauptrahmen aufgenommen (dem ersten Hauptrahmen oder dem zweiten Hauptrahmen). Diese Anordnung ermöglicht, zu verhindern, dass sich das elastische Element mit den Bewegungen des Oberschenkelrahmens und des Unterschenkelrahmens überlagert oder zu einer Stelle bewegt, welche von dem Oberschenkelrahmen und dem Unterschenkelrahmen abweicht. Ferner ist, insbesondere wenn der vierzehnte Aspekt der Erfindung und der fünfzehnte Aspekt der Erfindung kombiniert werden, der erforderliche Betrag einer Ausdehnung und einer Kompression des elastischen Elements relativ klein. Dies ermöglicht, dass das elastische Element klein ausgebildet werden kann. Zusätzlich kann der Raum zum Aufnehmen des elastischen Elements in dem ersten Hauptrahmen oder dem zweiten Hauptrahmen reduziert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Bewegungsunterstützungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche von der Vorderseite betrachtet wird;
2 ist eine perspektivische Ansicht der Bewegungsunterstützungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche von der Hinterseite betrachtet wird;
3 ist eine Vorderansicht der Bewegungsunterstützungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
4 ist ein Diagramm, welches die Konfiguration und die Bewegung eines Kniegelenkmechanismus der Bewegungsunterstützungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt;
5 ist ein Diagramm, welches die Konfiguration eines Gelenkleistungsgenerators der Bewegungsunterstützungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt;
6A ist eine Schnittansicht einer elastischen Struktur, welche in dem in 5 dargestellten Gelenkleistungsgenerator bereitgestellt ist, 6B ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel eines elastischen Elements darstellt, welches in der elastischen Struktur bereitgestellt ist, und 6C ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel einer Trennplatte darstellt, welche in der elastischen Struktur bereitgestellt ist;
7 ist ein Diagramm, welches die Konfiguration eines Aktuators darstellt, welcher in dem in 5 dargestellten Gelenkleistungsgenerator bereitgestellt ist;
8A bis 8C sind Diagramme, welche eine Beugebewegung einer Person darstellen, welche die Bewegungsunterstützungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform trägt;
9 ist ein Diagramm, welches den Betrieb des in 5 dargestellten Gelenkleistungsgenerators darstellt;
10 ist ein Graph, welcher ein Beispiel der Änderungseigenschaften der in der Bewegungsunterstützungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform erzeugten Unterstützungskraft darstellt;
11 ist ein Diagramm, welches die Konfiguration eines anderen Beispiels des Gelenkleistungsgenerators der Bewegungsunterstützungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt;
12 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Mechanismus zum Einstellen des Intervalls zwischen zwei Kniegelenkmechanismen der Bewegungsunterstützungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt;
13 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen Beispiels des Beinverbindungsmechanismus der Bewegungsunterstützungsvorrichtung, welche von der Vorderseite betrachtet wird; und
14 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen Beispiels des Beinverbindungsmechanismus der Bewegungsunterstützungsvorrichtung, welche von der Hinterseite betrachtet wird.
Beschreibung der Ausführungsformen
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 10 beschrieben werden.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 ist eine Bewegungsunterstützungsvorrichtung 1, welche in der vorliegenden Ausführungsform dargestellt werden wird, eine an einer zu unterstützenden Person P (Mensch) anzubringende Vorrichtung, um die Bewegungen des Beins hauptsächlich zu unterstützen, wenn die zu unterstützende Person P läuft/geht.
Die Bewegungsunterstützungsvorrichtung 1 weist für jedes Bein der zu unterstützenden Person P einen Oberschenkelrahmen 2, einen Unterschenkelrahmen 3, einen Fußrahmen 4, einen Beinverbindungsmechanismus 7, welcher ein Paar von Kniegelenkmechanismen 5, 5, welche den Oberschenkelrahmen 2 und den Unterschenkelrahmen 3 in einer relativ zueinander beweglichen Weise verbinden, und einen Knöchelgelenkmechanismus 6 umfasst, welcher den Unterschenkelrahmen 3 und den Fußrahmen 4 in einer relativ zueinander beweglichen Weise verbinden, und einen Gelenkleistungsgenerator 8 auf, welcher eine Gelenkleistung erzeugt, welche die auf die Kniegelenkmechanismen 5, 5 des Beinverbindungsmechanismus 7 zu übertragende Kraft ist.
In 1 bis 3 sind die Kniegelenkmechanismen 5, 5 der Einfachheit halber schematisch wie Boxen dargestellt und die spezifischen Konfigurationen der Kniegelenkmechanismen 5 sind nicht dargestellt.
Der Beinverbindungsmechanismus 7 für ein Bein der zu unterstützenden Person P ist derart an einem Bein angebracht, dass sich sowohl der Oberschenkelrahmen 2, der Unterschenkelrahmen 3 als auch der Fußrahmen 4 integral mit dem Oberschenkel, dem Unterschenkel bzw. dem Fuß des Beins bewegen werden (das rechte Bein oder das linke Bein), an welchem der Beinverbindungsmechanismus 7 angebracht ist.
Der Ausdruck „der Oberschenkelrahmen 2 bewegt sich integral mit dem Oberschenkel eines Beins“ bedeutet, dass sich der Oberschenkelrahmen 2 zusammen mit dem Oberschenkel eines Beins bewegt, um die Position und die Stellung des Oberschenkelrahmens 2 in Bezug auf den Oberschenkel eines Beins konstant oder annähernd konstant zu halten. In diesem Fall kann eine leichte Änderung der Position oder der Stellung des Oberschenkelrahmens 2 in Bezug auf den Oberschenkel des Beins (ein leichter relativer Versatz des Oberschenkelrahmens in Bezug auf den Oberschenkel des Beins) toleriert werden, welche durch die Bewegung des Beins begründet ist. Das gleiche trifft auf einen Ausdruck „der Unterschenkelrahmen 3 und der Fußrahmen 4 bewegen sich integral mit dem Unterschenkel bzw. dem Fuß“ zu.
Das Paar von Kniegelenkmechanismen 5, 5 jedes Beinverbindungsmechanismus 7 ist in einem Zustand, in welchem der Beinverbindungsmechanismus 7 an dem Bein der zu unterstützenden Person P angebracht worden ist, an beiden Seiten (der Außenseite und der Innenseite eines Knies) in der lateralen Richtung (der Nickachsenrichtung) des Knies eines Beins der zu unterstützenden Person P angeordnet.
In der folgenden Beschreibung der Kniegelenkmechanismen 5, 5 kann der an der Außenseite eines Knies angeordnete Kniegelenkmechanismus 5 als der äußere Kniegelenkmechanismus 5 bezeichnet werden und der an der Innenseite eines Knies angeordnete Kniegelenkmechanismus 5 kann als der innere Kniegelenkmechanismus 5 bezeichnet werden.
Ferner wird in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung die Innenseite und die Außenseite jedes Abschnitts (eines Knies, eines Oberschenkels und dergleichen) eines Beins der zu unterstützenden Person P die Seiten näher zu dem anderen Bein (die Seite, welche dem anderen Bein gegenüberliegt) beider Seiten in der lateralen Richtung des Beins und die Seite weiter entfernt von dem anderen Bein bedeuten. In anderen Worten sind die Innenseite und die Außenseite des rechten Beins der zu unterstützenden Person P die linke Seite bzw. die rechte Seite des rechten Beins und die Innenseite und die Außenseite des linken Beins sind die rechte Seite bzw. die linke Seite des linken Beins.
Ferner können die Worte „Innen-“ und „Außen-“ zu dem Namen jedes Elements hinzugefügt werden, um ein dem inneren Kniegelenkmechanismus 5 zugeordnetes Element und ein dem äußeren Kniegelenkmechanismus 5 zugeordnetes Element zu unterscheiden.
Ferner bedeuten in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung, sofern nicht anders angegeben, die laterale Richtung (oder die Nickachsenrichtung), eine longitudinale Richtung (oder eine Rollachsenrichtung) und eine vertikale Richtung (oder eine Gierachsenrichtung) die laterale Richtung, die longitudinale Richtung bzw. die vertikale Richtung der zu unterstützenden Person P in dem Zustand, in welchem die zu unterstützende Person P, welche die Bewegungsunterstützungsvorrichtung 1 trägt, virtuell aufrecht steht. Ferner bedeuten die Nickrichtung, die Rollrichtung und die Gierrichtung die Richtung einer Drehung um eine Nickachse, die Richtung einer Drehung um eine Rollachse bzw. die Richtung einer Drehung um eine Gierachse.
Der Oberschenkelrahmen 2 weist, wie die Basisrahmen davon, einen ersten Hauptrahmen 12 und einen zweiten Hauptrahmen 13 auf, welche sich in einer gegabelten Weise von einer Basis 11 erstrecken. Der erste Hauptrahmen 12 und der zweite Hauptrahmen 13 sind dafür eingerichtet, durch zum Beispiel ein relativ hartes Harz-/Kunststoffelement eine integrale Struktur aufzuweisen.
Der erste Hauptrahmen 12 und der zweite Hauptrahmen 13 können Strukturen sein, welche aus einer Mehrzahl von Elementen aufgebaut sind, welche miteinander zu einzelnen Stücken verbunden sind.
Die Basis 11, welche der Basisabschnitt des ersten Hauptrahmens 12 und des zweiten Hauptrahmens 13 ist, ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Teil, welcher derart an einer Seite der Hüfte angeordnet ist, dass die Basis 11 höher als die Basen an den Innenseiten der Beine der zu unterstützenden Person P (der Abschnitt, an welchem sich die Innenseitenflächen beider Beine überschneiden) und niedriger als der Hüftknochen positioniert ist. Die Basis 11 bildet in der vorliegenden Ausführungsform den oberen Endabschnitt des Oberschenkelrahmens 2. In diesem Fall kann die Basis 11 (der obere Endabschnitt des Oberschenkelrahmens 2) durch ein angemessenes Einstellen der vertikalen Länge des Oberschenkelrahmens 2 auf der vorangegangenen Höhe angeordnet sein.
Der Ausdruck „eine Seite der Hüfte“ bedeutet die rechte Seite der Hüfte im Hinblick auf den Oberschenkelrahmens 2 des Beinverbindungsmechanismus 7 für das rechte Bein der zu unterstützenden Person P und die linke Seite der Hüfte im Hinblick auf den Oberschenkelrahmen 2 des Beinverbindungsmechanismus 7 für das linke Bein.
Der erste Hauptrahmen 12 ist ein Hauptrahmen, welche die Basis 11 mit dem äußeren Kniegelenkmechanismus 5 verbindet. Der erste Hauptrahmen 12 ist dafür eingerichtet, sich in der longitudinalen Richtung des Oberschenkels von der Basis 11 entlang der Außenseitenfläche es Oberschenkels der zu unterstützenden Person P zu dem äußeren Kniegelenkmechanismus 5 zu erstrecken.
Der zweite Hauptrahmen 13 ist ein Hauptrahmen, welcher die Basis 11 mit dem inneren Kniegelenkmechanismus 5 verbindet. Der zweite Hauptrahmen 13 ist dafür eingerichtet, sich die Vorderflächenseite des Oberschenkels der zu unterstützenden Person P passierend (sich in Richtung der Vorderflächenseite windend) von der Basis 11 zu dem inneren Kniegelenkmechanismus 5 zu erstrecken.
Ferner ist der zweite Hauptrahmen 13 dafür eingerichtet, sich von der Basis 11 schräg in Bezug auf den Oberschenkel etwa in einer zu dem inneren Kniegelenkmechanismus 5 gerichteten Richtung zu erstrecken, wenn der zweite Hauptrahmen 13 von der Vorderseite des Oberschenkels eines Beins der zu unterstützenden Person P betrachtet wird. In anderen Worten ist der zweite Hauptrahmen 13 dafür eingerichtet, sich von der Basis 11 quer in Bezug auf den Oberschenkel, schräg nach unten geneigt, zu dem inneren Kniegelenkmechanismus 5 zu erstrecken, wenn der zweite Hauptrahmen 13 von der Vorderseite des Oberschenkels eines Beins der zu unterstützenden Person P betrachtet wird.
In diesem Fall ist der zweite Hauptrahmen 13 in einem Beispiel der vorliegenden Ausführungsform derart gebildet, dass ein Abschnitt (ein oberer Abschnitt) benachbart zu der Basis 11 und ein Abschnitt (ein unterer Abschnitt) benachbart zu dem inneren Kniegelenkmechanismus 5 Neigungen (die von der Vorderseite des Oberschenkels betrachteten Neigungen) in Bezug auf die longitudinale Richtung des Oberschenkels aufweisen, welche kleiner als die Neigung eines mittleren Abschnitts sind, und das sich die Neigungen kontinuierlich und gleichmäßig ändern.
Ferner ist der zweite Hauptrahmen 13 in einer gekrümmten Form gebildet, um sich gleichmäßig entlang der gekrümmten Fläche der Vorderseite des Oberschenkels zu krümmen und zu neigen.
Sind der erste Hauptrahmen 12 und der zweite Hauptrahmen 13 in der vorliegenden Ausführungsform hohl ausgebildet, um die elastischen Strukturen 31 hauptsächlich aufzunehmen, was nachstehend erörtert werden wird.
Ferner weist sowohl der erste Hauptrahmen 12 als auch der zweite Hauptrahmen 13 an dem unteren Ende davon einen hohlen Gelenkverbindungsteil 15 auf, welcher ein mit dem Kniegelenkmechanismus 5 zu verbindender Teil ist. Der Gelenkverbindungsteil 15 ist an dem unteren Abschnitt (ein Abschnitt an der Oberseite in Bezug auf den Gelenkverbindungsteil 15) sowohl des ersten Hauptrahmens 12 als auch des zweiten Hauptrahmens 13 befestigt oder integral mit dem unteren Abschnitt gebildet. Die Gelenkverbindungsteile 15, 15 an den unteren Enden des ersten Hauptrahmens 12 und des zweiten Hauptrahmens 13 erstrecken sich virtuell in der gleichen Richtung (der longitudinalen Richtung des Oberschenkels).
Ferner sind der erste Hauptrahmen 12 und der zweite Hauptrahmen 13 durch die Zwischenschaltung des Gelenkverbindungsteils 15 an den unteren Enden davon mit dem äußeren Kniegelenkmechanismus 5 bzw. dem inneren Kniegelenkmechanismus 5 verbunden.
In der folgenden Beschreibung kann der Gelenkverbindungsteil 15 an dem unteren Endabschnitt des ersten Hauptrahmens 12 als der äußere Gelenkverbindungsteil 15 bezeichnet werden und der Gelenkverbindungsteil 15 an dem unteren Endabschnitt des zweiten Hauptrahmens 13 kann als der innere Gelenkverbindungsteil 15 bezeichnet werden.
Der Oberschenkelrahmen 2 umfasst ferner ein Körperstützelement 14, welches sich zwischen der Basis 11 und einem unteren Abschnitt des zweiten Hauptrahmens 13 erstreckt. Das Körperstützelement 14 ist ein Element, welches eine Funktion aufweist, einen Oberschenkel der zu unterstützenden Person P von der Hinterseite des Oberschenkels zu stützen. Das Körperstützelement 14 ist derart bereitgestellt, dass der Oberschenkel der zu unterstützenden Person P zwischen dem Körperstützelement 14 und dem zweiten Hauptrahmen 13 eingefügt werden kann.
Genauer gesagt erstreckt sich das Körperstützelement 14 derart zwischen der Basis 11 und dem unteren Abschnitt des zweiten Hauptrahmens 13, dass das Körperstützelement 14, wenn von der Hinterseite es Oberschenkels der zu unterstützenden Person P betrachtet, in Bezug auf den Oberschenkel geneigt ist, sodass es sich von der Basis 11 quer nach unten in Richtung des unteren Abschnitts des zweiten Hauptrahmens 13 erstreckt und entlang eines unteren Teils des Gesäßes der zu unterstützenden Person P und der hinteren Fläche des Oberschenkels gekrümmt ist. Ferner ist ein Ende des Körperstützelements 14 mit der Basis 11 verbunden und das andere Ende davon ist mit dem unteren Teil (in dem dargestellten Beispiel ein Teil etwas oberhalb des inneren Gelenkverbindungsteils 15) des zweiten Hauptrahmens 13 verbunden.
In diesem Fall ist in der vorliegenden Ausführungsform die Neigung des Körperstützelements 14 in Bezug auf die longitudinale Richtung des Oberschenkels (die von der Vorderseite oder der Hinterseite des Oberschenkels betrachtete Neigung) etwa die gleiche wie die Neigung des zweiten Hauptrahmens 13.
Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform das Körperstützelement 14 in einem relativ dünnen Streifen gebildet, um die Beschwerden der zu unterstützenden Person P aufgrund des Kontakts zwischen seinem oder ihrem Oberschenkel oder Gesäß und dem fremden Material zu minimieren, wenn sie zum Beispiel auf einem Stuhl sitzt. Ferner ist das Körperstützelement 14 derart ausgebildet, dass es weniger steif als der erste Hauptrahmen 12 und der zweite Hauptrahmen 13 ist. Das Körperstützelement 14 ist zum Beispiel aus einem Hartz-/Kunststoffelement oder einem Stoffelement oder dergleichen hergestellt, welches weicher als der erste Hauptrahmen 12 und der zweite Hauptrahmen 13 ist.
Der Unterschenkelrahmen 3 weist in der vorliegenden Ausführungsform einen Basisteil 3a, welcher derart angeordnet ist, dass er sich in der longitudinalen Richtung eines Unterschenkels an der Vorderseite des Unterschenkels der zu unterstützenden Person P erstreckt, und einen gegabelten Teil 3b auf, welcher integral mit dem Basisteil 3a gebildet ist und sich von einem oberen Abschnitt des Basisteils 3a um beide Seiten (die Außenseite und die Innenseite) eines Knies der zu unterstützenden Person P wickelt.
Ferner ist von einem paar der distalen Enden des gegabelten Teils 3b das distale Ende an der Innenseite des Knies durch die Zwischenschaltung des inneren Kniegelenkmechanismus 5 mit dem zweiten Hauptrahmen 13 des Oberschenkelrahmens 2 verbunden. Ferner ist das distale Ende an der Außenseite des Knies durch die Zwischenschaltung des äußeren Kniegelenkmechanismus 5 mit dem ersten Hauptrahmen 12 des Oberschenkelrahmens 2 verbunden.
Der obere Abschnitt des Basisteils 3a (der proximale Abschnitt des gegabelten Teils 3b) weist einen relativ großen Bereich auf, welcher die obere Vorderfläche des Unterschenkels abdeckt und ist derart angeordnet, dass er die obere Vorderfläche des Unterschenkels abdeckt (insbesondere die tibiale Tuberositas). Der obere Abschnitt des Basisteils 3a ist ein Abschnitt, welcher der Kontaktkraft mit der tibialen Tuberositas des Unterschenkels ausgesetzt ist, wenn die zu unterstützende Person P zum Beispiel das Bein beugt oder streckt. Daher ist, wie in 3 durch die gestrichelte Linie angezeigt, ein Polster 16, welches aus einem Polsterelement aufgebaut ist, an der Innenfläche eines oberen Abschnitts des Basisteils 3a befestigt. Somit kann der obere Abschnitt des Basisteils 3a durch die Zwischenschaltung des Polsters 16 in Kontakt mit der tibialen Tuberositas der zu unterstützenden Person P gebracht werden.
Zusätzlich entsprechen die paarweise vorgesehenen distalen Enden des gegabelten Teils 3b des Unterschenkelrahmens 3 in der vorliegenden Erfindung Teilen a1 und a2. Ferner entspricht der obere Abschnitt des Basisteils 3a in der vorliegenden Erfindung einem Teil „b“.
Der Fußrahmen 4 ist in der vorliegenden Ausführungsform ein plattenförmiger Rahmen, welcher einen Bodenplattenteil 4a aufweist, welcher an der Bodenflächenseite eines Fußes der zu unterstützenden Person P platziert ist, wobei der Fuß auf dem Bodenplattenteil 4a aufliegt. Der Bodenplattenteil 4a ist derart gebildet, dass er eine Form aufweist, welche etwa die gleiche wie die Form einer Schuh-Einlegesohle oder eine Form einer Einlegesohle mit einem davon abgeschnittenen Teil ist (z. B. eine Form mit einem entfernten vorderen Teil oder einem entfernten hinteren Teil der Einlegesohle).
Ferner weist der Fußrahmen 4 ansteigende Teile 4b, 4b auf, welche benachbart zu der Ferse von beiden Seiten eines Abschnitts des Bodenplattenteils 4a ansteigen. Die ansteigenden Teil 4b, 4b sind durch den Knöchelgelenkmechanismus 6 mit dem unteren Endabschnitt des Unterschenkelrahmens 3 (der untere Endabschnitt des Basisteils 3a) verbunden. Die ansteigenden Teil 4b, 4b sind derart angeordnet, dass sie in einem Zustand, in welchem ein Fuß der zu unterstützenden Person P auf dem Bodenplattenteil 4a aufliegt, an der Innenseite und der Außenseite der Ferse des Knöchels der zu unterstützenden Person P positioniert sind.
Der Knöchelgelenkmechanismus 6 umfasst ein Verbindungsglied 17, welches den vorderen Umfang eines Knöchels der zu unterstützenden Person P umgebend angeordnet ist und welches in etwa eine halbkreisförmige Form (oder in etwa eine U-Form) aufweist. Der zentrale Abschnitt des Verbindungsglieds 17 ist durch die Zwischenschaltung einer Gelenkwelle 17a in der Rollachsenrichtung mit dem unteren Endabschnitt des Unterschenkelrahmens 3 verbunden.
Ferner ist das Verbindungsglied 17 gelagert, um in Bezug auf den Unterschenkelrahmen 3 in der Rollrichtung relativ um die Achse der Gelenkwelle 17a drehbar zu sein.
Die Gelenkwelle 17a ist in der vorliegenden Ausführungsform derart angeordnet, dass sie in einem Zustand, in welchem der Fuß der zu unterstützenden Person P auf dem Bodenplattenteil 4a des Fußrahmens 4 aufliegt, oberhalb des Sprunggelenks des Knöchels der zu unterstützenden Person P positioniert ist. In dem dargestellten Beispiel ist die Gelenkwelle 17a derart angeordnet, dass sie an der Oberseite des Rists des Fußes an der Vorderseite des unteren Endes des Unterschenkels der zu unterstützenden Person P positioniert ist.
Beide Enden des Verbindungsglieds 17 sind durch die Zwischenschaltung von Gelenkwellen 17b in der Nickachsenrichtung mit den ansteigenden Teilen 4b des Fußrahmens 4 verbunden (genauer gesagt von der Innenseite und der Außenseite des Malleolus der zu unterstützenden Person P die ansteigenden Teile 4b an den gleichen Seiten wie die Enden des Verbindungsglieds 17). In diesem Fall sind die Gelenkwelle 17b an der Innenseite des Malleolus der zu unterstützenden Person P und die Gelenkwelle 17b an der Außenseite davon koaxial angeordnet. Ferner ist das Verbindungsglied 17 gelagert, um an der Innenseite und der Außenseite in Bezug auf den Fußrahmen 4 relativ um die Achsen der Gelenkwellen 17b, 17b (in der Nickrichtung) drehbar zu sein.
Das Verbindungsglied 17 entspricht in der vorliegenden Erfindung dem Verbindungselement. In diesem Fall ist das Verbindungsglied wie oben beschrieben angeordnet, das heißt, das Verbindungsglied 17 ist derart angeordnet, dass es sich in einer gegabelten Weise von oberhalb des Rists des Fußes der zu unterstützenden Person P zu beiden Seiten des Malleolus der zu unterstützenden Person P erstreckt.
Eine ergänzende Beschreibung der axialen Richtungen der Gelenkwellen 17b, 17b an der Innenseite und der Außenseite wird nun gegeben werden. Die Drehachsen der Bewegungen der plantaren Flexion und der dorsalen Flexion des Knöchels der zu unterstützenden Person P sind in Bezug auf eine Ebene, welche lotrecht zu der Längsachsenrichtung eines Schienbeins ist (die longitudinale Richtung des Unterschenkels), grundsätzlich leicht geneigt.
Daher sind die Achsen der Gelenkwellen 17b, 17b des Knöchelgelenkmechanismus 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in Bezug auf die Ebene, welche orthogonal zu der Längsachsenrichtung des Schienbeins (die longitudinale Richtung des Unterschenkels) der zu unterstützenden Person P ist, leicht geneigt, sodass die Achsen der Gelenkwellen 17b, 17b mit den Drehachsen der Bewegungen der plantaren Flexion und der dorsalen Flexion des Knöchels der zu unterstützenden Person P so weit wie möglich zusammenfallen. In diesem Fall sind die Achsen der Gelenkwellen 17b, 17b des Knöchelgelenkmechanismus 6 derart geneigt, dass in einem Zustand, in welchem der Bodenplattenteil 4a des Fußrahmens 4 auf einer horizontalen Ebene aufliegt, (oder in einem Zustand, in welchem die zu unterstützende Person P, welche die Bewegungsunterstützungsvorrichtung 1 trägt, auf einer horizontalen Ebene steht) die Gelenkwelle 17b an der Außenseite etwas niedriger als die Gelenkwelle 17b an der Innenseite sein wird.
Der Knöchelgelenkmechanismus 6 ist wie oben beschrieben eingerichtet, sodass sich der Unterschenkelrahmen 3 und der Fußrahmen 4 zu der Zeit der Bewegungen der plantaren Flexion oder der dorsalen Flexion des Knöchels der zu unterstützenden Person P die Wahrscheinlichkeit des Auftretens des relativen Versatzes in Bezug auf den Unterschenkel und den Fuß minimierend integral mit einem Unterschenkel und einem Fuß der zu unterstützenden Person P bewegen werden.
Ferner ist die Gelenkwelle 17a in der Rollachsenrichtung des Knöchelgelenkmechanismus 6 an der Oberseite des Rists des Fußes der zu unterstützenden Person P angeordnet, womit verhindert wird, dass sich der Fuß zu der Zeit der plantaren Flexionsbewegung des Knöchels mit der Gelenkwelle 17a überlagert.
In der vorliegenden Ausführungsform weist der Knöchelgelenkmechanismus 6 keine Gelenkwelle in der Gierachsenrichtung (der vertikalen Richtung) auf. Jedoch ist der Basisteil 3a des Unterschenkelrahmens 3 verdreht, wenn der Fuß der zu unterstützenden Person P in der Gierachsenrichtung in Bezug auf den Unterschenkel gedreht ist. Dies ermöglicht, dass sich der Fußrahmen 4 in Bezug auf den Unterschenkelrahmen 3 relativ in der Gierrichtung dreht. Daher kann die zu unterstützende Person P seinen oder ihren Fuß gleichmäßig zu jeglicher Stellung in Bezug auf den Unterschenkel bewegen.
Jedoch kann der Knöchelgelenkmechanismus 6 derart eingerichtet sein, dass er eine Gelenkwelle in der Gierachsenrichtung umfasst.
Der äußere Kniegelenkmechanismus 5 und der innere Kniegelenkmechanismus 5 sind beides Kniegelenkmechanismen, welche die gleiche Struktur aufweisen. Die Kniegelenkmechanismen 5 sind in der vorliegenden Ausführungsform derart eingerichtet, dass sie es ermöglichen, durch die Bewegungen der Kniegelenkmechanismen 5, 5 in der gleichen Bewegung wie die Beuge- und Streckbewegung eines Beins (die relative Versatzbewegung zwischen dem Oberschenkel und dem unteren Endabschnitt) durch ein Kniegelenk einer durchschnittlichen Person die Beuge- und Streckbewegung des Beinverbindungsmechanismus 7 (die relative Versatzbewegung zwischen dem Oberschenkelrahmens 2 und dem Unterschenkel rammen 3) durchzuführen.
Unter Bezugnahme auf 4 wird das Folgende die spezifische Konfiguration eines des äußeren Kniegelenkmechanismus 5 und des inneren Kniegelenkmechanismus 5 beschreiben. Die Konfiguration zum Beispiel des äußeren Kniegelenkmechanismus 5 wird repräsentativ beschrieben werden. 4 stellt die Konfiguration des Kniegelenkmechanismus 5 dar und stellt auch dar, wie sich der Zustand des Kniegelenkmechanismus 5 verändert, wenn der Beinverbindungsmechanismus 7 schrittweise von einem gestreckten Zustand gebeugt wird.
Der äußere Kniegelenkmechanismus 5 weist ein erstes Bindeglied 21 und ein zweites Bindeglied 22 auf, welche zwei Bindeglieder sind, welche den Oberschenkelrahmen 2 (genauer gesagt den ersten Hauptrahmen 12) und den Unterschenkelrahmen 3 (genauer gesagt das äußere distale Ende der paarweise vorgesehenen distalen Enden des gegabelten Teils 3b) verbinden.
Das erste Bindeglied 21 ist durch die Zwischenschaltung einer Gelenkwelle 21a an dem unteren Endabschnitt des ersten Hauptrahmens 12 des Oberschenkelrahmens 2 mit dem Gelenkverbindungsteil 15 verbunden. Ferner ist das erste Bindeglied 21 durch die Zwischenschaltung einer Gelenkwelle 21b auch mit dem äußeren distalen Ende des gegabelten Teils 3b des Unterschenkelrahmens 3 verbunden. Die Gelenkwellen 21a, 21b weisen Achsen in der Nickachsenrichtung auf, welche parallel zueinander sind. Ferner ist das erste Bindeglied 21 derart gelagert, dass es in Bezug auf den Oberschenkelrahmen 2 in der Nickrichtung relativ um die Achse der Gelenkwelle 21a drehbar ist. Ferner ist das erste Bindeglied 21 auch derart gelagert, dass es in Bezug auf den Unterschenkelrahmen 3 in der Nickrichtung relativ um die Achse der Gelenkwelle 21b drehbar ist.
Das zweite Bindeglied 22 ist durch die Zwischenschaltung einer Gelenkwelle 22a an dem unteren Endabschnitt des ersten Hauptrahmens 12 des Oberschenkelrahmens 2 mit dem Gelenkverbindungsteil 15 verbunden. Ferner ist das zweite Bindeglied 22 durch die Zwischenschaltung einer Gelenkwelle 22b auch mit dem äußeren distalen Ende des gegabelten Teils 3b des Unterschenkelrahmens 3 verbunden. Die Gelenkwellen 22a, 22b weisen Achsen auf, welche die gleiche Richtung aufweisen (die Nickachsenrichtung) wie die Richtung der Achsen der Gelenkwellen 21a, 21b und welche parallel zueinander sind. Ferner ist das zweite Bindeglied 22 derart gelagert, dass es in Bezug auf den Oberschenkelrahmen 2 in der Nickrichtung relativ um die Achse der Gelenkwelle 22a drehbar ist. Ferner ist das erste Bindeglied 22 auch derart gelagert, dass es in Bezug auf den Unterschenkelrahmen 3 in der Nickrichtung relativ um die Achse der Gelenkwelle 22b drehbar ist.
Die Gelenkwelle 21b an der Seite des Unterschenkelrahmens 3 des ersten Bindeglieds 21 und die Gelenkwelle 22b an der Seite des Unterschenkelrahmens 3 des zweiten Bindeglieds 22 sind derart angeordnet, dass die Gelenkwelle 22b relativ zu der Gelenkwelle 21b an der Hinterseite positioniert ist.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Beugewinkel zwischen dem Oberschenkelrahmen 2 und dem Unterschenkel rammen 3 0 Grad beträgt (wenn der Beinverbindungsmechanismus 7 gestreckt ist), die Gelenkwelle 22a an der Seite des Oberschenkelrahmens 2 des zweiten Bindeglieds 22 leicht hinter der Gelenkwelle 21a an der Seite des Oberschenkelrahmens 2 des ersten Bindeglieds 21 positioniert.
Ferner sind, wie in 4 dargestellt, insgesamt vier Gelenkwellen des ersten Bindeglieds 21 und des zweiten Bindeglied 22 vorgesehen, nämlich die Gelenkwellen 21a, 21b, 22a und 22b. Wenn das axiale Intervall zwischen den Gelenkwellen 21a und 21b durch D1 angegeben ist, das axiale Intervall zwischen den Gelenkwellen 22a und 22b durch D2 angegeben ist, das axiale Intervall zwischen den Gelenkwellen 21a und 22a durch Da angegeben ist und das axiale Intervall zwischen den Gelenkwellen 21b und 22b durch Db angegeben ist, dann sind diese axialen Intervalle D1, D2, Da und Db derart eingestellt, dass die durch die nachfolgend angegebenen Ausdrücke (1a) bis (1c) angezeigten Beziehungen eingehalten werden. D1 > Da (1a) D1 + Db > D2 + Da (1b) Da < Db (1c)
Das erste Bindeglied 21 und das zweite Bindeglied 22 sind derart angeordnet, dass sie in der lateralen Richtung (die Richtung lotrecht zu der Papierebene aus 4) versetzt sind, um eine gegenseitige Überlagerung zu der Zeit der Beugebewegung zwischen dem Oberschenkelrahmen 2 und dem Unterschenkelrahmen 3 zu vermeiden.
Das Obige hat die detaillierte Struktur des äußeren Kniegelenkmechanismus 5 beschrieben. Der innere Kniegelenkmechanismus 5 weist die gleiche Struktur wie der äußere Kniegelenkmechanismus 5 auf. Ferner sind in dem inneren Kniegelenkmechanismus 5 der Gelenkverbindungsteil 15 an dem unteren Endabschnitt des zweiten Hauptrahmens 13 des Oberschenkelrahmens 2 und das innere distale Ende des gegabelten Teils 3b des Unterschenkelrahmens 3 durch die Zwischenschaltung des ersten Bindeglieds 21 und des zweiten Bindeglieds 22 verbunden.
In diesem Fall ist das erste Bindeglied 21 des inneren Kniegelenkmechanismus 5 derart gelagert, dass es durch die Zwischenschaltung der Gelenkwellen 21a, 21b durch den Gelenkverbindungsteil 15 an dem unteren Ende des zweiten Hauptrahmens 13 und dem inneren distalen Ende des gegabelten Teils 3b des Unterschenkelrahmens 3 relativ drehbar ist.
Ferner ist das zweite Bindeglied 22 des inneren Kniegelenkmechanismus 5 derart gelagert, dass es durch die Zwischenschaltung der Gelenkwellen 22a, 22b durch den Gelenkverbindungsteil 15 an dem unteren Ende des zweiten Hauptrahmens 13 und dem inneren distalen Ende des gegabelten Teils 3b des Unterschenkelrahmens 3 relativ drehbar ist.
Ferner sind die vier Gelenkwellen 21a, 21b, 22a und 22b in dem inneren Kniegelenkmechanismus 5 koaxial zu den vier Gelenkwellen 21a, 21b, 22a bzw. 22b in dem äußeren Kniegelenkmechanismus 5 angeordnet.
Eine ergänzende Beschreibung der axialen Richtungen der vier Gelenkwellen 21a, 21b, 22a und 22b in jedem der Kniegelenkmechanismen 5 wird nun gegeben werden. Damit sich der Oberschenkelrahmen 2 und der Unterschenkelrahmen 3 mit einer minimierten Wahrscheinlichkeit des relativen Versatzes in Bezug auf den Oberschenkel und den Unterschenkel integral mit dem Oberschenkel bzw. dem Unterschenkel der zu unterstützenden Person P bewegt, wenn die zu unterstützende Person P sein oder ihr Bein beugt oder streckt, sind die Achsen der Gelenkwellen 21a, 21b, 22a und 22b der Kniegelenkmechanismen 5 vorzugsweise leicht geneigt in Bezug auf eine Ebene, welche orthogonal zu der Längsachsenrichtung des Schienbeins ist (die longitudinale Richtung des Unterschenkels).
Daher sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform die axialen Richtungen der Gelenkwellen 21a, 21b, 22a und 22b jedes der Kniegelenkmechanismen 5 leicht geneigt in Bezug auf die Ebene, welche orthogonal zu der longitudinalen Richtung des Unterschenkels ist. In diesem Fall sind die axialen Richtungen derart geneigt, dass in einem Zustand, in welchem die zu unterstützende Person P, welche die Bewegungsunterstützungsvorrichtung 1 trägt, auf einer horizontalen Ebene steht, jede der Gelenkwellen 21a, 21b, 22a und 22b des inneren Kniegelenkmechanismus 5 niedriger als die Gelenkwellen 21a, 21b, 22a und 22b des äußeren Kniegelenkmechanismus 5 liegt.
Zusätzlich entsprechen die Gelenkwellen 21a, 21b, 22a und 22b jedes der Kniegelenkmechanismen 5 den Gelenkwellen C1a, C1b, C2a bzw. C2b in der vorliegenden Erfindung. Ferner sind die Gelenkwellen 21a, 21b, 22a und 22b jedes der Kniegelenkmechanismen 5 wie oben beschrieben angeordnet. Daher sind die Gelenkwellen 21a, 21b, 22a und 22b derart angeordnet, dass sie die vorangegangenen Bedingungen (1) und (2) in der vorliegenden Erfindung erfüllen.
Sowohl der innere Kniegelenkmechanismus 5 als auch der äußere Kniegelenkmechanismus 5 ist wie oben beschrieben eingerichtet. Daher bewegen sich das erste Bindeglied 21 und das zweite Bindeglied 22 jedes der Kniegelenkmechanismen 5, wenn sich der Beugegrad (der Beugewinkel) des Unterschenkelrahmens 3 in Bezug auf den Oberschenkelrahmen 2, wie in 4 dargestellt, erhöht, wenn der Beinverbindungsmechanismus 7 durch den Kniegelenkmechanismus 5 gebeugt oder gestreckt wird.
In diesem Fall bewegen sich, wenn sich der Beugewinkel des Unterschenkelrahmens 3 in Bezug auf den Oberschenkelrahmen 2 in einem Zustand, in welchem der Beinverbindungsmechanismus 7 gestreckt wird, von dem Winkel (0 Grad) erhöht, das erste Bindeglied 21 und das zweite Bindeglied 22 jedes der Kniegelenkmechanismen 5 derart, dass sich die Gelenkwelle 21a an der Oberseite des ersten Bindeglieds 21 von einem Zustand, in welchem die Gelenkwelle 21a relativ zu einer geraden Linie, welche die Gelenkwellen 22a, 22b des zweiten Bindeglieds 22 verbindet, an der Vorderseite positioniert ist, zu einem Zustand bewegt, in welchem die Gelenkwelle 21a auf der geraden Linie positioniert ist und sich dann weiter zu der Hinterseite der geraden Linie bewegt.
Die oben beschriebenen Bewegungen der Kniegelenkmechanismen 5 ermöglichen, die relative Versatzbewegung zwischen dem Oberschenkelrahmen 2 und dem Unterschenkelrahmen 3 in der Beuge- oder Streckbewegung des Beinverbindungsmechanismus 7 in virtuell der gleichen Form zu erreichen wie die Form der relativen Versatzbewegung zwischen dem Oberschenkel und dem Unterschenkel in der Beuge- oder Streckbewegung eines Beins der zu unterstützenden Person P.
Der Beinverbindungsmechanismus 7, weist die oben beschriebenen Strukturen auf, welche, wie in 1 und 2 dargestellt, an der zu unterstützenden Person P angebracht sind. In diesem Fall ist der Oberschenkel jedes Beins der zu unterstützenden Person P zwischen dem zweiten Hauptrahmen 13 des Oberschenkelrahmens 2 und dem Körperstützelement 14 des Beinverbindungsmechanismus 7 eingefügt, welcher mit dem Bein korrespondiert, und ferner liegt der Fuß des Beins der Art auf dem Bodenplattenteil 4a des Fußrahmens 4 auf, dass der Malleolus des Knöchels des Beins zwischen dem Paar ansteigender Teile 4b, 4b des Fußrahmens 4 positioniert ist. Somit ist der Beinverbindungsmechanismus 7 an der zu unterstützenden Person P angebracht.
Wenn die zu unterstützende Person P, welche die Beinverbindungsmechanismen 7 trägt, wie oben beschrieben sein oder ihr Bein bewegt, werden sich die Oberschenkelrahmen 2, die Unterschenkelrahmen 3 und die Fußrahmen 4 der an den Beinen angebrachten Beinverbindungsmechanismen 7 integral mit den Oberschenkeln, den Unterschenkeln bzw. den Füßen der Beine bewegen.
8A bis 8C stellen ein Beispiel der Bewegung jedes der Beinverbindungsmechanismen 7 dar, wenn die zu unterstützende Person P, welche die Beinverbindungsmechanismen 7 trägt, seine oder ihre Beine beugt oder streckt. 8A stellt einen Zustand dar, in welchem die zu unterstützende Person P aufrecht steht (einen Zustand, in welchem die Beine gesteckt sind), 8C stellt einen Zustand dar, in welchem die zu unterstützende Person P kniet (einen Zustand, in welchem die Beine fast bis zu einem Maximum gebeugt worden sind), und 8B stellt die Beine in einem gebeugten Zustand auf halbem Weg zwischen dem Zustand in 8A und dem Zustand in 8C dar.
In dem Beinverbindungsmechanismus 7 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ermöglichen die Bewegungen der Kniegelenkmechanismen 5, welche die oben beschriebenen Strukturen aufweisen, die relative Versatzbewegung zwischen dem Oberschenkelrahmen 2 und dem Unterschenkelrahmen 3 in der Beuge- oder Streckbewegung jedes der Beinverbindungsmechanismen 7 in virtuell der gleichen Form zu erreichen wie die Form der relativen Versatzbewegung zwischen dem Oberschenkel und dem Unterschenkel in der Beuge- oder Streckbewegung eines Beins der zu unterstützenden Person P.
Somit wird, wenn ein Bein der zu unterstützenden Person P gebeugt oder gestreckt wird, die Beuge- oder Streckbewegung zwischen dem Oberschenkelrahmen 2 und dem Unterschenkelrahmen 3 durchgeführt, wodurch sehr kleine relative Versetzungen des Oberschenkelrahmens 2 und des Unterschenkelrahmens 3 in Bezug auf den Oberschenkel bzw. den Unterschenkel des Beins verursacht werden.
Als ein Ergebnis werden die Kniegelenkmechanismen 5 nicht von den Positionen an der Innenseite oder der Außenseite der Knie nach vorne zu der Vorderseite der Knie herausragen und werden an der Innenseite oder der Außenseite der Knie gehalten werden, wenn die Beugegrade der Beine der zu unterstützenden Person P klein sind, und sogar, wenn sich die Beugegrade erhöhen, wie in den 8A bis 8C zu sehen ist. Daher werden die Kniegelenkmechanismen 5, auch wenn die zu unterstützende Person P niederkniet, nicht in den Weg kommend auf einen Boden auftreffen.
Der Kniegelenkmechanismus zwischen dem Oberschenkelrahmen 2 und dem Unterschenkelrahmen 3 kann alternativ durch zum Beispiel einen einachsigen Gelenkmechanismus mit dem Rotationsfreiheitsgrad um eine Achse in der Nickachsenrichtung eingerichtet sein.
Jedoch sind der Oberschenkelrahmen 2 und der Unterschenkelrahmen 3 in einem solchen Fall aufgrund des Missverhältnisses zwischen der Bewegung des Kniegelenkmechanismus der Bewegung des Kniegelenks eines Beins der zu unterstützenden Person P in Bezug auf den Oberschenkel bzw. den Unterschenkel tendenziell relativ versetzt, wenn die zu unterstützende Person P das Bein beugt. Dies verursacht häufig, dass die zu unterstützende Person P eine Reibung zwischen dem Oberschenkelrahmen 2 und dem Unterschenkelrahmen 3 und seinem oder ihrem Oberschenkel und Unterschenkel spürt.
Zusätzlich verursacht der relative Versatz des Oberschenkelrahmens 2 und des Unterschenkelrahmens 3 in Bezug auf den Oberschenkel bzw. den Unterschenkel, dass der Kniegelenkmechanismus insbesondere, wenn der Beugegrad des Beins der zu unterstützenden Person P erhöht wird, zu der Vorderseite des Knies der zu unterstützenden Person P herausragt. Daher trifft der Kniegelenkmechanismus tendenziell in den Weg kommend auf einen Boden auf, wenn die zu unterstützende Person P versucht niederzuknien. Diese Unannehmlichkeit kann durch den Kniegelenkmechanismus 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verhindert werden.
Um Schuhwerk, wie z. B. einen Schuh oder einen Slipper, an einen Fuß der zu unterstützenden Person P anzulegen, kann ein Verfahren angenommen werden, bei welchem zum Beispiel der Fuß der zu unterstützenden Person P mit dem daran angelegten Schuhwerk zusammen mit dem Schuhwerk auf dem Bodenplattenteil 4a des Fußrahmens 4 platziert ist. Ein anderes Verfahren kann angenommen werden, bei welchem ein Fuß der zu unterstützenden Person P auf dem Bodenplattenteil 4a des Fußrahmens 4 aufliegt und dann Schuhwerk an dem Bodenplattenteil 4a und dem Fuß angebracht wird. Ferner kann der Fußrahmen 4 alternativ von vornherein in einem Stück mit Schuhwerk kombiniert sein (der Fußrahmen 4 ist als ein Teil von Schuhwerk eingerichtet).
Eine detaillierte Beschreibung des Gelenkleistungsgenerators 8 wird nun gegeben werden. Der Gelenkleistungsgenerator 8, welcher für die Beinverbindungsmechanismen 7 der Bewegungsunterstützungsvorrichtung 1 bereitgestellt ist, umfasst zwei elastische Strukturen 31, 31, welche dafür eingerichtet sind, elastische Kräfte zu erzeugen, wenn sie komprimiert werden, flexible, lange Elemente 32, welche die elastischen Strukturen 31 passierend bereitgestellt sind, und einen Spannungsaufbringungsmechanismus 33, welcher, wie in 5 dargestellt, variabel Spannungen auf die flexiblen, langen Elemente 32 aufbringt.
In 5 sind der äußere Kniegelenkmechanismus 5 und der innere Kniegelenkmechanismus 5 der einfachen Darstellung halber mit den Gelenkwellen davon in den zu der Papierebene lotrechten Richtungen ausgerichteten Gelenkwellen dargestellt.
Die flexiblen, langen Elemente 32 sind in der vorliegenden Ausführungsform Drähte (lineare Elemente) und werden im Folgenden als die Drähte 32 bezeichnet.
Eine der elastischen Strukturen 31, 31 ist eine elastische Struktur, welche eine elastische Kraft erzeugt, welche eine auf den äußeren Kniegelenkmechanismus 5 zu übertragende Gelenkleistung bereitstellt (im Folgenden kann sie als „die äußere elastische Struktur 31“ bezeichnet werden), und die andere ist eine elastische Struktur, welche eine elastische Kraft erzeugt, welche eine auf den inneren Kniegelenkmechanismus 5 zu übertragende Gelenkleistung bereitstellt (im Folgenden kann sie als „die innere elastische Struktur 31“ bezeichnet werden). Die äußere elastische Struktur 31 und die innere elastische Struktur 31 teilen die gleiche Struktur. Ein Beispiel der Struktur wird unter Bezugnahme auf 6A, 6B und 6C beschrieben werden.
Die elastischen Strukturen 31 entsprechen in der vorliegenden Erfindung den elastischen Elementen. In der vorliegenden Ausführungsform weist jede der elastischen Strukturen 31 eine mehrschichtige Struktur auf, welche aus einer Mehrzahl elastische Elemente 41 und einer Mehrzahl von Trennplatten 42, welche abwechselnd geschichtet sind, aufgebaut ist. Ferner ist ein Durchgangsloch 43, welches in der Richtung, in welcher die elastischen Elemente 41 und die Trennplatten 42 geschichtet sind, durch die elastische Struktur 31 durchgeht, an dem axialen Mittelabschnitt der elastischen Struktur 31 gebildet.
Jedes der elastischen Elemente 41 ist in der vorliegenden Ausführungsform aus einem elastischen Element, wie z. B. einem einzelnen Schaumstoffschwamm (geschlossenzellig), hergestellt, welches darin verschiedene hermetisch abgedichtete Luftzellen (nicht dargestellt) umfasst, und ist in einer zylindrischen Form ausgebildet. In diesem Fall stimmt die axiale Richtung jedes der elastischen Elemente 41 mit der Stapelrichtung in der elastischen Struktur 31 überein. Ferner macht das Durchgangsloch jedes der elastischen Elemente 41 einen Teil des Durchgangslochs 43 der elastischen Struktur 31 aus.
Ferner ist die minimale Breite des elastischen Elements 41 (der Minimalwert der Konturlinienbreite des elastischen Elements 41 in der Richtung, welche orthogonal zu der axialen Richtung des elastischen Elements 41 ist) derart eingestellt, dass sie kleiner als die Gesamtlänge der elastischen Struktur 31 in der Stapelrichtung ist.
Als ein Beispiel kann jedes der elastischen Elemente 41 derart gebildet sein, dass es, wie in 6B dargestellt, in einem nicht-komprimierten Zustand (in einem natürlichen Zustand) zylindrisch ist. In diesem Fall ist der Außendurchmesser (Durchmesser) des elastischen Elements 41 in der axialen Richtung des elastischen Elements 41 konstant (oder virtuell konstant). Daher stimmt der Außendurchmesser des elastischen Elements 41 mit der minimalen Breite und der maximalen Breite des elastischen Elements 41 überein (oder virtuell überein). In diesem Fall wird die minimale Breite des elastischen Elements 41 daher durch ein Festsetzen, dass der Außendurchmesser des elastischen Elements 41 kleiner als die Gesamtlänge der elastischen Struktur 31 in der Stapelrichtung ist, kleiner als die Gesamtlänge der elastischen Struktur 31 in der Stapelrichtung sein.
Die Trennplatten 42 sind aus einem Material hergestellt, wie z. B. einem Metall oder einem harten Harz/Kunststoff oder dergleichen mit einer Steifigkeit, welche ausreichend höher als die des elastischen Elements 41 ist, und sind ringförmig ausgebildet. In diesem Fall stimmt die axiale Richtung (oder die Dickenrichtung) der Trennplatten 42 mit der Stapelrichtung der elastischen Struktur 31 überein. Ferner machen die Durchgangslöcher der Trennplatten 42 einen Teil des Durchgangsloch 43 der elastischen Struktur 31 aus.
Die äußere Form und der Bereich jeder der Trennplatten 42, betrachtet in der axialen Richtung (der Dickenrichtung) davon, sind derart festgesetzt, dass die gesamte oder virtuell gesamte Endfläche des elastischen Elements 41 in der axialen Richtung in Kontakt mit der Endfläche der Trennplatte 42 in der axialen Richtung (die Fläche, auf welcher das elastische Element 41 platziert ist) gebracht werden kann.
Als ein Beispiel kann, wie in 6C dargestellt, jede der Trennplatten 42 derart gebildet sein, dass sie eine ringförmige Form aufweist. Ferner ist der Außendurchmesser (Durchmesser) der Trennplatte 42 derart festgesetzt, dass er, wie in 6A dargestellt, zum Beispiel mit dem Außendurchmesser des zylindrischen elastischen Elements 41 übereinstimmt oder virtuell übereinstimmt.
Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Abschnitt 42a, welcher zu dem inneren Umfang des Durchgangslochs jeder der Trennplatten 42 benachbart ist, derart gebildet, dass er, wie in 6C dargestellt, dicker als ein Abschnitt um den Abschnitt 42a (ein zu dem äußeren Umfang benachbarter Abschnitt) ist. Der Abschnitt 42a (im Folgenden als „der dicke Abschnitt 42a“ bezeichnet) steht an beiden Seiten in der Dickenrichtung (der axialen Richtung) der Trennplatte 42 vor. Ferner ist der dicke Abschnitt 42a jeder der Trennplatten 42 derart gebildet, dass er eine Form und eine Größe aufweist, welche ermöglichen, dass der dicke Abschnitt 42a in den Endabschnitt des Durchgangslochs des elastischen Elements 41 eingefügt ist, sodass er über der Trennplatte 42 platziert ist.
Wenn die elastischen Elemente 41 zum Beispiel eine zylindrische Form aufweisen, dann kann der dicke Abschnitt 42ap jeder der Trennplatten 42 derart gebildet sein, dass er eine äußere Form aufweist, welche derart in der axialen Richtung der Trennplatten 42 betrachtet wird, dass die äußere Form (in dem dargestellten Beispiel eine kreisförmige Form), wie in 6C dargestellt, in der Querschnittsform des Durchgangslochs des elastischen Elements 41 (die Form der Querschnittsfläche, welche orthogonal zu der axialen Richtung des elastischen Elements 41 ist) aufgenommen ist. In diesem Fall ist die maximale Breite (in dem dargestellten Beispiel der Durchmesser) des dicken Abschnitts 42a der festgesetzt, dass er etwas kleiner als die Breite (Innendurchmesser) des Durchgangslochs des elastischen Elements 41 ist.
Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform der Minimalwert des Querschnittsbereichs des Durchgangslochs jeder der Trennplatten 42 (der Bereich des Querschnittsbereichs, welcher orthogonal zu der axialen Richtung der Trennplatte 42 ist) der festgesetzt, dass er kleiner als der Minimalwert des Querschnittsbereichs des Durchgangslochs des elastischen Elements 41 (der Bereich des Querschnittsbereichs, welche orthogonal zu der axialen Richtung des elastischen Elements 41 ist) ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die innere Umfangsfläche des Durchgangslochs jeder der Trennplatten 42 derart gebildet, dass sie sich derart krümmt, dass sich, wie in 6C dargestellt, der Querschnittsbereich in der axialen Richtung ändert.
Genauer gesagt ist die innere Umfangsfläche des Durchgangslochs der Trennplatte 42 derart gebildet, dass sie sich derart krümmt, dass der Querschnittsbereich des Durchgangslochs der Trennplatte 42 an der mittleren Position (der virtuell zentralen Position) zwischen beiden Enden (beiden Enden in der axialen Richtung) des dicken Abschnitts 42a der Trennplatte 42 Minimalwert und sich der Querschnittsbereich des Durchgangslochs der Trennplatte 42 in Richtung beider Enden des dicken Abschnitts 42a der Trennplatte 42 vergrößert. In anderen Worten ist die innere Umfangsfläche des Durchgangslochs der Trennplatte 42 derart gebildet, dass sie sich derart krümmt, dass die innere Umfangsfläche an der mittleren Position in der axialen Richtung schmal wird.
Ferner kann das Durchgangsloch des elastischen Elements 41 derart gebildet sein, dass zum Beispiel der Querschnittsbereich davon in der axialen Richtung konstant bleibt. In diesem Fall ist der Minimalwert des Querschnittsbereichs des Durchgangslochs der Trennplatte 42 (der Querschnittsbereich an der mittleren Position in der axialen Richtung der Trennplatte 42) derart festgesetzt, dass er kleiner als der konstante Querschnittsbereich des Durchgangslochs des elastischen Elements 41 ist.
Ferner ist die innere Umfangsfläche aus einem Gleitmaterial gebildet, um den Reibungskoeffizienten zwischen der inneren Umfangsfläche des Durchgangslochs der Trennplatte 42 und dem Kabel 32 zu reduzieren. Als das Gleitmaterial kann ein Fluorharz/-kunststoff, eine Kupferlegierung (Phosphorbronze, Messing oder dergleichen) oder ein ölimprägniertes Metall oder dergleichen verwendet werden.
Die elastischen Elemente 41 und die Trennplatten 42, welche wie oben beschrieben eingerichtet sind, sind in einer virtuell koaxialen Weise abwechselnd geschichtet, wodurch die elastische Struktur 31 gebildet wird. In diesem Fall ist der dicke Abschnitt 42a jeder der Trennplatten 42 in den Endabschnitt des Durchgangslochs des elastischen Elements 41 eingefügt, welcher über der Trennplatte 42 platziert ist. Ferner ist das Durchgangsloch 43 der elastischen Struktur 31 als das Loch gebildet, welches durch die Durchgangslöcher des elastischen Elements 41 und die Durchgangslöcher der Trennplatten 42 gebildet ist, welche in gegenseitiger Verbindung sind.
Ferner sind die Kontaktflächen des elastischen Elements 41 und der Trennplatte 42, welche einander überlappen, (genauer gesagt eine Endfläche des elastischen Elements 41 und eine Endfläche in der Dickenrichtung eines zu dem äußeren Umfang um den Dickenabschnitts 42a benachbarten Abschnitts der Trennplatte 42 (ein Abschnitt, welcher dünner als der dicke Abschnitt 42a ist)) zum Beispiel durch ein Klebemittel fest aneinander angebracht. Die Trennplatte 42 und das elastische Element 41, welche einander überlappen, können durch ein anderes Verfahren als Kleben fest angebracht sein. Zum Beispiel kann die feste Anbringung durch eine Wärmebehandlung oder durch ein integrales Formen der Trennplatte 42 und des elastischen Elements 41 erreicht werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Kabel 32 durch das Durchgangsloch 43 jeder der wie oben beschrieben eingerichteten elastischen Strukturen 31 hindurchgeführt und eine Spannung wird, wie im Folgenden erörtert werden wird, auf das Kabel 32 aufgebracht. In einem Zustand, in welchem die Spannung auf das Kabel 32 aufgebracht ist, welcher wie oben beschrieben durch das Durchgangsloch 43 hindurchgeführt wird, sind die elastischen Strukturen 31 in der Überlappungsrichtung komprimiert. Als Reaktion auf die Kompression erzeugen die elastischen Strukturen 31 in einer Streckrichtung die elastischen Kräfte. Die elastische Kraft erhöht sich, wenn sich der Kompressionsgrad der elastischen Struktur 31 erhöht.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die wie oben beschrieben eingerichteten elastischen Strukturen 31 an geeigneten Stellen des Beinverbindungsmechanismus 7, wie z. B. den Oberschenkelrahmen 2, installiert. Genauer gesagt sind die äußere elastische Struktur 31 und die innere elastische Struktur 31, wie durch die gestrichelten Linien in 1 bis 3 angezeigt, innerhalb des ersten Hauptrahmens 12 bzw. innerhalb des zweiten Hauptrahmens 13 aufgenommen.
In diesem Fall können die elastischen Strukturen 31 einen gewissen Krümmungsgrad tolerieren, welcher durch die elastische Verformung der elastischen Elemente 41 begründet ist. Wenn die Stelle, an welcher die elastische Struktur 31 in dem ersten Hauptrahmen 12 oder dem zweiten Hauptrahmen 13 zu installieren ist, zu einem gewissen Grad gekrümmt ist, dann kann die elastische Struktur 31 dementsprechend an der Stelle installiert sein installiert sein, indem sie entlang der gekrümmten Kontur der Installationsstelle gekrümmt ist. In der Bewegungsunterstützungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die innere elastische Struktur 31 zum Beispiel in dem zweiten Hauptrahmen 13 aufgenommen, während sie, wie in 1 oder 2 dargestellt, etwas entlang der gekrümmten Kontur des zweiten Hauptrahmens 13 gekrümmt ist.
Der Spannungsaufbringungsmechanismus 33 bringt variabel eine Spannung auf das Kabel 32 auf, welches durch das Durchgangsloch 43 der elastischen Struktur 31 durchgeht.
In diesem Fall ist der Spannungsaufbringungsmechanismus 33 dafür eingerichtet, eine Kraft zwischen dem Kabel 32 und der elastischen Struktur 31 zu übertragen, wodurch in der elastischen Struktur 31 eine elastische Kraft erzeugt wird, welche auf einer Spannung (eine elastische Kraft, welche eine Spannung ausgleicht) basiert, welche auf das Kabel 32 aufzubringen ist, welcher durch das Durchgangsloch 43 der elastischen Struktur 31 durchgeht. Ferner ist der Spannungsaufbringungsmechanismus 33 derart eingerichtet, dass die Spannung auf das Kabel 32 und die elastische Kraft der elastischen Struktur 31 gemäß dem relativen Versatz zwischen den Oberschenkelrahmen 2 und dem Unterschenkelrahmen 3 (die Beuge- oder Streckbewegung des Beinverbindungsmechanismus 7 durch die Bewegung des Kniegelenkmechanismus 5) verändert werden können. Ferner ist der Spannungsaufbringungsmechanismus 33 dafür eingerichtet, dazu in der Lage zu sein, die elastische Kraft der elastischen Struktur 31 als die Gelenkleistung auf den Kniegelenkmechanismus 5 aufzubringen.
Der Spannungsaufbringungsmechanismus 33, welcher die vorangegangene Funktion aufweist, gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst: einen Mechanismus, welcher einen herausführenden Abschnitt des Kabels 32 hält, welcher sich von einem Ende beider Enden in Bezug auf ein Ende der elastischen Struktur 31 in der axialen Richtung zu der elastischen Struktur 31 erstreckt (kann im Folgenden als „der herausführende Abschnitt der einen Endseite“ bezeichnet werden), wodurch die Länge des herausführenden Abschnitts der einen Endseite konstant beibehalten wird; einen Mechanismus, welcher einen konstanten Abstand entlang eines Legewegs zwischen einem mittleren Abschnitt des Legewegs des herausführenden Abschnitts des Kabels 32, welcher sich von dem anderen Ende der elastischen Struktur 31 (kann im Folgenden als „der herausführende Abschnitt der anderen Endseite“ bezeichnet werden) erstreckt, und dem anderen Endabschnitt der elastischen Struktur 31 beibehält; und einen Mechanismus, welcher die relative Versatzbewegung (die Beuge- oder Streckbewegung) des Unterschenkelrahmens 3 in Bezug auf den Oberschenkelrahmen 2 auf den herausführenden Abschnitt der anderen Endseite überträgt, um zu bewirken, dass der herausführende Abschnitt der anderen Endseite des Kabels 32 in Bezug auf den anderen Endabschnitt der elastischen Struktur 31 gemäß der relativen Versatzbewegung (der Beuge- oder Streckbewegung) verläuft.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das eine Ende der elastischen Struktur 31 das obere Ende der elastischen Struktur 31 (das Ende an der dem zu dem Kniegelenkmechanismus 5 benachbarten Ende entgegengesetzten Seite) und das andere Ende der elastischen Struktur 31 ist das untere Ende der elastischen Struktur 31 (das dem Kniegelenkmechanismus 5 benachbarte Ende).
Eine spezifische beispielhafte Konfiguration des Spannungsaufbringungsmechanismus 33 wird unten beschrieben werden. Unter Bezugnahme auf 5 weist der Spannungsaufbringungsmechanismus 33 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein langes und dünnes Rohr 45, welches zwischen der Trennplatte 42 an dem unteren Ende der äußeren elastischen Struktur 31 und einer Trennwand 15a an dem oberen Ende des äußeren Gelenkverbindungsteils 15 bereitgestellt ist, und ein anderes langes und dünnes Rohr 45 auf, welches zwischen der Trennplatte 42 an dem unteren Ende der inneren elastischen Struktur 31 und der Trennwand 15a an dem oberen Ende des inneren Gelenkverbindungsteils 15 bereitgestellt ist, wobei die langen und dünnen Rohre 45 innerhalb des ersten Hauptrahmens 12 bzw. des zweiten Hauptrahmens 13 als die Bestandteile eines Mechanismus bereitgestellt sind, welcher einen konstanten Abstand entlang des Legewegs zwischen dem mittleren Abschnitt des Legewegs des herausführenden Abschnitts der anderen Endseite des Kabels 32 und dem unteren Endabschnitt (der andere Endabschnitt) der elastischen Struktur 31 beibehält. In diesem Fall entspricht die Trennwand 15a jedes der Gelenkverbindungsteile 15 dem mittleren Abschnitt des Legewegs des herausführenden Abschnitts der anderen Endseite des Kabels 32.
Jedes der Rohre 45 ist ein Führungsrohr, durch welches der herausführende Abschnitt der anderen Endseite des Kabels 32 von der elastischen Struktur 31, welche dem Rohr 45 entspricht, beweglich durchgeht.
Ein Ende jedes der Rohre 45 ist in Kontakt mit (oder befestigt an) dem Umfangsrand eines Öffnungsendes des Durchgangslochs der Trennplatte 42 an dem unteren Ende der elastischen Struktur 31 und das andere Ende des Rohrs 45 ist in Kontakt mit (oder befestigt an) einem vorbestimmten Abschnitt der Trennwand 15a an dem oberen Ende des Gelenkverbindungsteils 15. Alternativ kann jedes der Rohre 45 an dem Oberschenkelrahmen 2 (dem ersten Hauptrahmen 12 oder dem zweiten Hauptrahmen 13) befestigt sein.
Ferner steht das Innere jedes der Rohre 45 mit dem Durchgangsloch 43 der elastischen Struktur 31 in Verbindung. Das Innere des Rohrs 45 steht auch mit dem Inneren des Gelenkverbindungsteils 15 durch ein Loch in Verbindung, welches in der Trennwand 15a des Gelenkverbindungsteils 15 gebildet ist.
Ferner ist der herausführende Abschnitt der anderen Endseite des Kabels 32 von der elastischen Struktur 31 in das Rohr 45 eingefügt, welches mit dem unteren Ende der elastischen Struktur 31 verbunden ist. Der herausführende Abschnitt der anderen Endseite des Kabels 32 ist ferner durch das Innere des Rohrs 45 hindurchgeführt und in das Innere des Gelenkverbindungsteils 15 eingefügt.
Die Rohre 45 sind zum Beispiel aus einem Element mit einer hohen Steifigkeit (einem Metall, einem harten Kunststoff/Harz oder dergleichen) aufgebaut. Daher behält das Rohr 45 zwischen der äußeren elastischen Struktur 31 und der Trennwand 15a des äußeren Gelenkverbindungsteils 15 den konstanten Abstand zwischen dem unteren Ende (dem anderen Ende) der äußeren elastischen Struktur 31 und der Trennwand 15a des äußeren Gelenksverbindungsabschnitts 15 (den Abstand entlang des Legewegs des Kabels 32) bei.
Ähnlich behält das Rohr 45 zwischen der inneren elastischen Struktur 31 und der Trennwand 15a des inneren Gelenksverbindungsabschnitts 15 den konstanten Abstand zwischen dem unteren Ende (dem anderen Ende) der inneren elastischen Struktur 31 und der Trennwand 15a des inneren Gelenksverbindungsabschnitts 15 (den Abstand entlang des Legewegs des Kabels 32) bei.
Zusätzlich können die Rohre 45 ein Material verwenden, welches eine relativ geringe Steifigkeit in Bezug auf eine Biegelast (ein Material mit Flexibilität) aufweist, sofern die Steifigkeit in Bezug auf eine Kompressionslast in der longitudinalen Richtung davon hoch ist.
Ferner ist der Mechanismus, welcher den konstanten Abstand zwischen dem mittleren Abschnitt des Legewegs des herausführenden Abschnitts der anderen Endseite des Kabels 32 und dem unteren Ende (dem anderen Ende) der elastischen Struktur 31 (den Abstand entlang des Legewegs des Kabels 32) nicht auf das Rohr 45 beschränkt und kann natürlich verschiedene Konfigurationen verwenden. Zum Beispiel kann eine Konfiguration angenommen werden, in welcher die Trennplatte 42 an dem unteren Ende der äußeren elastischen Struktur 31 und die Trennplatte 42 an dem unteren Ende der inneren elastischen Struktur 31 direkt befestigt mit oder unbeweglich gesichert an dem ersten Hauptrahmen 12 bzw. dem zweiten Hauptrahmen 13 sind. In diesem Fall können die Rohre 45 eine niedrige Steifigkeit aufweisen (können weich sein). Alternativ können die Rohre 45 weggelassen werden.
Ferner weist der Spannungsaufbringungsmechanismus 33 die ersten Bindeglieder 21 des Kniegelenkmechanismus 5 als die Bestandteile eines Mechanismus auf, welcher die relative Versatzbewegung (die Beuge- oder Streckbewegung) des Unterschenkelrahmens 3 in Bezug auf den Oberschenkelrahmen 2 zu den herausführenden Abschnitten der anderen Endseite der Drähte 32 von den elastischen Strukturen 31 überträgt, um zu bewirken, dass sich die der herausführenden Abschnitte der anderen Endseite in Bezug auf die unteren Enden (die anderen Enden) der elastischen Strukturen 31 gemäß der relativen Versatzbewegung bewegen. Daher dienen die ersten Bindeglieder 21 des Kniegelenkmechanismus 5 auch als die Bestandteile des Spannungsaufbringungsmechanismus 33.
Insbesondere weist gemäß der vorliegenden Ausführungsform das erste Bindeglied 21 jedes der Kniegelenkmechanismen 5 den äußeren Umfangsabschnitt davon (nämlich den Abschnitt davon mit einem Intervall (einer Hebelarmlänge) in Bezug auf die Gelenkwelle 21a) auf, welcher gebildet ist, um als der äußere Umfang Abschnitt einer Umlenkrolle zu fungieren. Ferner ist sowohl an der Außenseite als auch an der Innenseite das Ende des herausführenden Abschnitts der anderen Endseite des Kabels 32, welcher in das Innere des Gelenksverbindungsabschnitts 15 von den elastischen Strukturen 31 eingeführt ist, an dem äußeren Umfangsabschnitt des ersten Bindeglieds 21 des Kniegelenkmechanismus befestigt.
Wenn der Unterschenkelrahmen 3 in Bezug auf den Oberschenkelrahmen 2 relativ versetzt ist (wenn der Beinverbindungsmechanismus 7 gebeugt oder gestreckt ist), dreht sich somit das erste Bindeglied 21 des Kniegelenkmechanismus 5 in Bezug auf den Oberschenkelrahmen 2 um die Achse der Gelenkwelle 21a. Als ein Ergebnis bewegt sich der herausführende Abschnitt der anderen Endseite des Kabels 32 in Bezug auf das untere Ende der elastischen Struktur 31 entsprechend dem Kabel 32.
Der Spannungsaufbringungsmechanismus 33 umfasst ferner einen Aktuator 54 zum Steuern des Bewegungsbetriebs des Kabels 32 und Rohre 55, von welchen jedes zwischen der Trennplatte 42 an dem oberen Ende der elastischen Struktur 31 und einem Gehäuse 61 des Aktuators 54 als die Bestandteile eines Mechanismus bereitgestellt ist, welcher den herausführenden Abschnitt der einen Endseite des Kabels 32 von der elastischen Struktur 31 in Bezug auf das obere Ende (das eine Ende) der elastischen Struktur 31 hält, um die Länge des herausführenden Abschnitts der einen Endseite konstant beizubehalten.
Das Gehäuse 61 des Aktuators 54 ist an einer Stelle, welche die Bewegung der zu unterstützenden Person P nicht behindern wird, an der zu unterstützenden Person P angebracht. Wie in 1 oder 2 dargestellt, ist das Gehäuse 61 zum Beispiel durch die Zwischenschaltung eines Riemens oder dergleichen (nicht dargestellt) derart an einer Stelle oberhalb der Hüfte an der Rückseite der zu unterstützenden Person angebracht, dass sich das Gehäuse 61 im Wesentlichen integral mit dem Oberkörper der zu unterstützenden Person P bewegt. Das Gehäuse 61 kann alternativ zum Beispiel an dem Rücken der zu unterstützenden Person P angebracht sein oder an dem Oberkörper an der Bauchseite angebracht sein.
Die Rohre 55 sind Führungsrohre. Durch jedes der Rohre 55 ist der herausführende Abschnitt der einen Endseite des Kabels 32 von der elastischen Struktur 31, welche dem Rohr 55 entspricht, beweglich durchgeführt.
Das Rohr 55 zwischen der äußeren elastischen Struktur 31 und dem Gehäuse 61 ist derart angeordnet, dass es von dem oberen Ende der äußeren elastischen Struktur 31 durch das Innere des ersten Hauptrahmens 12 zu der Basis 11 durchgeht und von der Basis 11 durch einen Raum außerhalb des Oberschenkelrahmens 2 zu dem Gehäuse 61 durchgeht.
Ferner ist das Rohr 55 zwischen der inneren elastischen Struktur 31 und dem Gehäuse 61 ist derart angeordnet, dass es von dem oberen Ende der inneren elastischen Struktur 31 durch das Innere des zweiten Hauptrahmens 13 zu der Basis 11 durchgeht und von der Basis 11 durch einen Raum außerhalb des Oberschenkelrahmens 2 zu dem Gehäuse 61 durchgeht.
Ferner ist ein Ende jedes der Rohre 55 in Kontakt mit (oder befestigt an) dem Umfangsrand eines Öffnungsendes des Durchgangslochs der Trennplatte 42 an dem oberen Ende der elastischen Struktur 31. Das andere Ende des Rohrs 55 ist in Kontakt mit (oder befestigt an) einem vorbestimmten Abschnitt einer äußeren Wand des Gehäuses 61.
Jedes der Rohre 55 ist derart gebildet, dass es länger als der direkte Abstand zwischen dem oberen Ende der elastischen Struktur 31 und dem Gehäuse 61 ist, um dem Rohr 55 zu ermöglichen, sich zwischen der elastischen Struktur 31 und dem Gehäuse 61 zu biegen, wenn die elastische Struktur 31 komprimiert ist. Ferner sind die Rohre 55 dafür eingerichtet, eine relativ niedrige Steifigkeit in Bezug auf eine Biegelast aufzuweisen und eine relativ hohe Steifigkeit in Bezug auf eine Kompressionslast in der longitudinalen Richtung der Rohre 55 aufzuweisen (Innenwiderstand gegenüber einer Ausdehnung und einer Kontraktion aufzuweisen). Rohre mit der gleichen Konfiguration wie zum Beispiel ein Fahrradbremsrohr (ein Rohr, welches aus einer dicht gewickelten, mit einem Kunststoff/Harz beschichteten Metallspule aufgebaut ist) können als die Rohre 55 angenommen werden.
Ferner steht das Innere jedes der Rohre 55 mit dem Durchgangsloch 43 der elastischen Struktur 31 in Verbindung. Das Innere jedes der Rohre 55 steht durch eine in dem Gehäuse 61 gebildetes Loch auch mit dem Inneren des Gehäuses in Verbindung.
Ferner ist der herausführende Abschnitt der einen Endseite des Kabels 32 von jeder der elastischen Strukturen 31 durch das Rohr 55 durchgeführt, welches mit dem oberen Ende der elastischen Struktur 31 verbunden ist. Der herausführende Abschnitt der einen Endseite des Kabels 32 ist auch durch das Innere des Rohrs 55 durchgeführt und in das Innere des Gehäuses 61 eingeführt.
Wie in 7 dargestellt, umfasst der Aktuator 54 in dem Gehäuse 61 zwei Umlenkrollen 62, 62, auf welche der herausführende Abschnitt der einen Endseite des Kabels 32 von der äußeren elastischen Struktur 31 und der herausführende Abschnitt der einen Endseite des Kabels 32 von der inneren elastischen Struktur 31 gewickelt sind, einen Elektromotor 66, welcher dazu in der Lage ist, die Umlenkrollen 62, 62 rotativ anzutreiben, und eine Steuereinheit 67, welche den Betrieb des Elektromotors 66 steuert. Obwohl nicht dargestellt, sind auch Leistungsquellen (Batterien oder dergleichen) des Elektromotors 66 und der Steuereinheit 67 in dem Gehäuse 61 installiert. Jedoch können die Steuereinheit 67 oder die Leistungsquellen alternativ an einer von dem Gehäuse 61 des Aktuators 54 separaten Stelle angeordnet sein.
7 stellt nur den Aktuator 54 für einen Beinverbindungsmechanismus 7 dar, welcher entweder an dem linken Bein oder dem rechten Bein der zu unterstützenden Person P angebracht ist. Das Gehäuse 61 kann durch den Aktuator 54 für den an dem linken Bein der zu unterstützenden Person P anzubringenden Beinverbindungsmechanismus 7 und den Aktuator 54 für den an dem rechten Bein der zu unterstützenden Person P anzubringenden Beinverbindungsmechanismus 7 geteilt sein oder kann separat für jeden der zwei Beinverbindungsmechanismen 7 bereitgestellt sein.
Die Umlenkrollen 62, 62 sind derart koaxial verbunden, dass sie integral drehbar sind. Ferner sind das Ende des herausführenden Abschnitts der einen Endseite des Kabels 32 von der äußeren elastischen Struktur 31 und das Ende des herausführenden Abschnitts der einen Endseite des Kabels 32 von der inneren elastischen Struktur 31 an den äußeren Umfangsabschnitten der Umlenkrollen 62 befestigt.
Ferner hat der Elektromotor 66 das Gehäuse davon (der befestigte Teil des Stators des Elektromotors 66) an dem Gehäuse 61 befestigt. Die Umlenkrollen 62, 62 sind durch die Zwischenschaltung eines Drehzahlminderers 63 mit der Ausgangswelle des Elektromotors 66 verbunden, um zu ermöglichen, dass ein Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 66 auf die Umlenkrollen 62, 62 übertragen wird.
Der Aktuator 54 ist wie oben beschrieben eingerichtet. Daher ist der herausführende Abschnitt der einen Endseite des Kabels 32 von der elastischen Struktur 31 in Bezug auf das obere Ende (das eine Ende) der elastischen Struktur 31 durch die Zwischenschaltung des Gehäuses 61 und des Rohrs 55 derart gehalten, dass die Länge des herausführenden Abschnitts der einen Endseite weiterhin konstant bleibt, wenn die Umlenkrollen 62, 62 durch den Elektromotor 66 in einem Drehungsstoppzustand in dem Gehäuse 61 gehalten sind.
Die Steuereinheit 67, welche den Betrieb des Elektromotors 66 steuert, ist aus einer elektronischen Schaltungseinheit, umfassend eine CPU, einen RAM, einen ROM, eine Schnittstellenschaltung und dergleichen aufgebaut. Die Steuereinheit 67 kann alternativ aus einer Mehrzahl von elektrischen Schaltungseinheiten aufgebaut sein, welche untereinander kommunizieren können.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform empfängt die Steuereinheit 67 Erfassungssignale von einem Rotationssensor 71, welcher Signale ausgibt, welche auf den Drehwinkeln der Umlenkrollen 62, 62 basieren, und von einem Bodenkontaktsensor 72, welcher Signale ausgibt, welche anzeigen, ob der Beinverbindungsmechanismus 7, welcher an einem Bein der zu unterstützenden Person P angebracht ist, in Kontakt mit einem Boden ist (ob das Bein der zu unterstützenden Person P, an welchem der Beinverbindungsmechanismus 7 angebracht worden ist, in einem Modus für eine Beinunterstützung oder in einem Modus für ein freies Bein ist).
Der Rotation Sensor 71 kann zum Beispiel aus einem Drehgeber, einem Potentiometer oder dergleichen aufgebaut sein, welche an einer der Umlenkrollen 62, 62 installiert ist, oder dem elektrischen Motor 66. Ferner kann der Bodenkontaktsensor 72 zum Beispiel aus einem Kraftsensor oder dergleichen aufgebaut sein, welcher an dem Fußrahmen 4 installiert ist, um den Druck zwischen dem Fußrahmen 4 und einer Sohle der zu unterstützenden Person P zu erfassen.
Die Steuereinheit 67 führt ein vorinstalliertes Programm aus, während sie die Erfassungssignale von dem Rotationssensor 71 und dem Bodenkontaktsensor 72 überwacht, wodurch der Betrieb des Elektromotors 66 gesteuert wird.
Eine Beschreibung des Betriebs der Bewegungsunterstützungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun gegeben werden.
Die Steuereinheit 67 wird, wie in 1 oder 2 dargestellt, mit dem Beinverbindungsmechanismus 7 an den Beinen der zu unterstützenden Person P angebracht angetrieben.
Die Steuereinheit 67 steuert, wie oben beschrieben, für jeden der Beinverbindungsmechanismen 7 den Betrieb des Elektromotors 66 als Reaktion auf die Erfassungssignale von dem Rotationssensor 71 und dem Bodenkontaktsensor 72.
Wenn ein Erfassungssignal von dem Bodenkontaktsensor 72 ein Signal ist, welches anzeigt, dass der Beinverbindungsmechanismus 7 nicht mit einem Boden in Kontakt ist, d.h. wenn das Bein, an welchem der Beinverbindungsmechanismus 7 angebracht worden ist, ein freies Bein ist (und sich der Fußrahmen 4 in der Luft bewegt), dann steuert die Steuereinheit 67 das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 66 derart, dass ein kleines Drehmoment (z. B. ein Drehmoment eines vorbestimmten Werts) auf die Umlenkrolle 62 übertragen wird, welches ermöglicht, zu verhindern, dass sich das Kabel 32 lockert.
In diesem Fall bewegt sich dann, wenn der Beinverbindungsmechanismus 7 an dem Kniegelenkmechanismus gebeugt oder gestreckt ist, wenn das Bein, an welchem der Beinverbindungsmechanismus 7 angebracht worden ist, gebeugt oder gestreckt ist, das Kabel 32, welches durch die elastische Struktur 31 durchgeht, in Bezug auf die elastische Struktur 31. In dieser Situation wird die auf das Kabel 32 aufgebrachte Spannung bei einer niedrigen Spannung beibehalten, welche das Lockern verhindert.
Genauer gesagt ist das Kabel 32, welches durch die elastische Struktur 31 durchgeht, dann, wenn sich der Beugegrad des Beinverbindungsmechanismus 7 an dem Kniegelenkmechanismus 5 erhöht, derart gezogen, dass es auf den äußeren Umfang des ersten Bindeglieds 21 des Kniegelenkmechanismus 5 gewickelt ist. Dies bewirkt, dass sich die Umlenkrolle 62 des Aktuators 54 in der Richtung dreht, in welcher das Kabel 32 herausgezogen ist. Somit bewegt sich das Kabel 32 in der Richtung, in welcher sich die Länge des herausführenden Abschnitts der anderen Endseite von der elastischen Struktur 31 erhöht.
Wenn sich der Beugegrad des Beinverbindungsmechanismus 7 an dem Kniegelenkmechanismus 5 erhöht, dann wird ferner das Kabel 32, welches durch die elastische Struktur 31 durchgeht, aus dem Außenumfang des ersten Bindeglieds 21 des Kniegelenkmechanismus gezogen. Dies bewirkt, dass sich die Umlenkrolle 62 des Aktuators 54 in der Richtung dreht, in welcher das Kabel 32 gewickelt ist. Somit bewegt sich das Kabel 32 in der Richtung, in welcher sich die Länge des herausführenden Abschnitts der anderen Endseite des Kabels 32 von der elastischen Struktur 31 erhöht.
In der Situation, in welcher sich das Kabel 32 in Bezug auf die elastische Struktur 31 bewegt, wenn sich der Beinverbindungsmechanismus 7 wie oben beschrieben beugt oder streckt, wirkt die Kompressionslast virtuell nicht auf die elastische Struktur 31. Dies führt zu einer Situation, in welcher die elastische Kraft der elastischen Struktur 31 virtuell nicht auf den Kniegelenkmechanismus 5 wirkt.
Daher kann die zu unterstützende Person P das Bein, welches als das freie Bein wirkt, in der gleichen Weise bewegen, wie sich ein Bein ohne den Beinverbindungsmechanismus 7 normalerweise bewegt.
Wenn ein Erfassungssignal des Bodenkontaktsensors 72 ein Signal ist, welches anzeigt, dass der Beinverbindungsmechanismus 7 in Kontakt mit einem Boden ist, d.h., wenn das Bein, an welchem der Beinverbindungsmechanismus 7 angebracht worden ist, ein Standbein ist (und der Fußrahmen 4 in Kontakt mit dem Boden ist), dann steuert die Steuereinheit 67 in der Zwischenzeit das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 66 gemäß einem Erfassungssignal des Rotationssensor 71, um den Drehwinkel der Umlenkrollen 62, welcher durch eine Ausgabe des Rotationssensors 71 angezeigt wird, bei einem festen Winkel zu halten (und um die Umlenkrolle 62 in dem Drehungsstoppzustand zu halten).
Wenn das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 66 wie oben beschrieben gesteuert wird, ist der herausführende Abschnitt der einen Endseite des Kabels 32 von der elastischen Struktur 31 durch die Zwischenschaltung der Umlenkrolle 62 und den Elektromotor 66 in Bezug auf das Gehäuse 61 blockiert. Ferner ist der herausführende Abschnitt der einen Endseite des Kabels 32 an der Trennplatte 42 an dem oberen Ende der elastischen Struktur 31 durch die Zwischenschaltung des Gehäuses 61 und des Rohrs 55 gehalten, um die konstante Länge des herausführenden Abschnitts der einen Endseite beizubehalten.
In diesem Zustand beugt sich, wenn sich der Beugegrad des Unterschenkelrahmens 3 in Bezug auf den Oberschenkelrahmen 2 erhöht (wenn der Beinverbindungsmechanismus 7 an dem Kniegelenkmechanismus 5 von dem gestreckten Zustand gebeugt ist), das Rohr 55, welches der elastischen Struktur 31 entspricht, und die elastische Struktur 31 wird komprimiert, um, wie in 9 dargestellt, die konstante Länge des herausführenden Abschnitts der einen Endseite des Kabels 32 von der elastischen Struktur 31 beizubehalten.
Zu der gleichen Zeit wird das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 66 derart gesteuert, dass sich die auf das Kabel 32, welches durch die elastische Struktur 31 durchgeht, aufzubringende Spannung auf eine Spannung erhöht, welche die durch die Kompression der elastischen Struktur 31 erzeugte elastische Kraft ausgleicht. In diesem Fall wird die Kraft durch die Zwischenschaltung der Umlenkrolle 62, des Elektromotors 66, des Gehäuses 61 und des Rohrs 55 zwischen dem Kabel 32 und der elastischen Struktur 31 übertragen.
Mit dieser Anordnung wird die elastische Kraft der elastischen Struktur 31 als die Gelenkleistung in der Richtung zum Strecken des Beinverbindungsmechanismus 7 auf der gleichen Seite (die Außenseite oder die Innenseite) wie die elastische Struktur 31 auf den Kniegelenkmechanismus 5 aufgebracht. In diesem Fall erhöht sich, wenn sich der Beugegrad zwischen dem Oberschenkelrahmen 2 und dem Unterschenkelrahmen 3 erhöht, der Kompressionsbetrag der elastischen Struktur 31 und letztlich erhöht sich die elastische Kraft.
Wie oben beschrieben wird die Gelenkleistung von der elastischen Kraft der elastischen Struktur 31 auf den Kniegelenkmechanismus 5 des Beinverbindungsmechanismus 7 des Standbeins der zu unterstützenden Person P übertragen, wodurch die Last auf das Standbein der zu unterstützenden Person P reduziert wird, wenn die zu unterstützende Person P zum Beispiel läuft/geht, steht oder sitzt, kniet oder von einer knienden Position aufsteht. Somit kann eine Bewegung (eine Bewegung von sich bewegenden Beinen) der zu unterstützenden Person P oder dergleichen mit geschwächten Beinen unterstützt werden.
Ein Beispiel der von der Bewegungsunterstützungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gezeigten Betriebscharakteristik ist in dem Graph aus 10 dargestellt. Der Graph aus 10 ist ein Graph, welcher ein Beispiel der Beziehung zwischen der Unterstützungskraft, welche aufgrund der elastischen Kraft der auf den Kniegelenkmechanismus 5 aufgebrachten elastischen Struktur 31 auf die zu unterstützende Person P wirkt (die Translationskraft, welche in Bezug auf den Oberkörper nach oben wirkt), und dem Beugegrad (dem Beugewinkel) zwischen dem Oberschenkelrahmen 2 und dem Unterschenkelrahmen 3.
In dem Bereich, in welchem der Beugegrad (der Beugewinkel) zwischen dem Oberschenkelrahmen 2 und dem Unterschenkelrahmen 3 relativ klein ist (ein Bereich, in welchem der Beinverbindungsmechanismus 7 fast vollständig gestreckt ist) erhöht sich in diesem Beispiel die aufgrund der elastischen Kraft der elastischen Struktur 31 nach oben gerichtete Translationskraft mit hoher Empfindlichkeit als Reaktion auf eine Erhöhung des Beugegrads. Danach, nachdem sich der Beugegrad auf ein bestimmtes Niveau erhöht hat, erhöht sich die aufgrund der elastischen Kraft der elastischen Struktur 31 nach oben gerichtete Translationskraft relativ langsam, wenn sich der Beugegrad erhöht.
Die Betriebscharakteristik der Bewegungsunterstützungsvorrichtung 1 ist nicht auf die in 10 dargestellte Charakteristik beschränkt. Eine Vielzahl von Betriebscharakteristiken kann zum Beispiel durch ein Auswählen der elastischen Charakteristik jedes der elastischen Elemente 41 der elastischen Struktur 31 oder durch ein Einstellen der Form des Außenumfangabschnitts (des Abschnitts, welcher mit dem Kabel 32 in Eingriff steht) des ersten Bindeglieds 21 in dem Kniegelenkmechanismus 5 eingeschlossen sein.
Ferner ist die Bewegungsunterstützungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben eingerichtet und daher dazu in der Lage, die unten beschriebenen Vorteile bereitzustellen.
Die elastischen Elemente 41 der elastischen Strukturen 31 sind aus einem einzelnen Schaumstoffschwamm (geschlossenzellig) hergestellt, welcher darin verschiedene hermetisch abgedichtete Luftzellen umfasst, womit es möglich wird, dass die elastischen Strukturen 31 leicht sind.
Ferner erzeugen die elastischen Elemente 41 zusätzlich zu der elastischen Kraft aufgrund des Materials davon eine elastische Kraft aufgrund der Kompression (der Verringerung des Volumens) der Mehrzahl von Luftzellen in den elastischen Elementen 41 (genauer gesagt die elastische Kraft, welche durch einen Anstieg des Luftdrucks in den Luftzellen als Reaktion auf eine Abnahme des Volumens in den Luftzellen erzeugt wird). Dies ermöglicht, dass jede der elastischen Strukturen 31 die elastische Kraft mit hoher Empfindlichkeit durch die Kompression in der axialen Richtung davon erhöht. Daher können die elastischen Strukturen 31 trotz ihrer kleinen Größe eine relativ große Kraft erzeugen.
Ferner ist die elastische Struktur 31 gemäß der vorliegenden Ausführungsform derart gebildet, dass sie durch die Mehrzahl von elastischen Elementen 41 und die Trennplatten 42 die mehrschichtige Struktur aufweist, und das Kabel 32, auf welches eine Spannung aufgebracht wird, ist durch das Durchgangsloch 43 der elastischen Struktur 31 durchgeführt. Diese Anordnung verhindert, dass ungewöhnliche Beugebedingungen auftreten, wenn die elastische Struktur 31 komprimiert wird, wobei die ungewöhnlichen Beugebedingungen ein übermäßiges Beugen der gesamten elastischen Struktur 31 oder ein Variieren der Beugerichtung für jede Stelle in der Stapelrichtung der elastischen Struktur 31 umfassen.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Minimalwert des Querschnittsbereichs des Durchgangslochs in jeder der Trennplatten 42 der elastischen Struktur 31 kleiner als der Minimalwert des Querschnittsbereichs des Durchgangslochs in den elastischen Elementen 41. Diese Anordnung verhindert oder reduziert das Auftreten, dass das Kabel 32 in Gleitkontakt mit der inneren Umfangsfläche des Durchgangslochs in dem elastischen Element 41 gelangt, sogar wenn die elastische Struktur 31 in einem gekrümmten Zustand in dem Oberschenkelrahmen 2 installiert ist, was bewirkt, dass das Kabel 32 von dem Zentrum des Durchgangslochs 43 der elastischen Struktur 31 abweicht, oder sogar wenn das Kabel 32 von dem Zentrum des Durchgangslochs 43 abweicht, wenn die elastische Struktur 31 komprimiert ist oder sich von einem komprimierten Zustand ausdehnt. Folglich kann das Auftreten der Reibung zwischen der inneren Umfangsfläche des Durchgangslochs in den elastischen Elementen 41 und dem Kabel 32 verhindert oder reduziert werden.
Zusätzlich ist die innere Umfangsfläche des Durchgangslochs in jeder der Trennplatten 42 wie oben beschrieben gekrümmt und aus einem gleitenden Material gebildet. Daher wird, auch wenn das Kabel 33 in Gleitkontakt mit der inneren Umfangsfläche der Durchgangslöcher der Trennplatten 42 gelangt, die Reibungskraft zwischen dem Kabel 32 den Trennplatten 42 klein sein.
Ferner sind die elastischen Elemente 41 und die Trennplatten 42, welche aufeinandergestapelt sind, durch die Kontaktflächen davon aneinander befestigt. Daher wird Reibung an den Kontaktflächen nicht stattfinden, wenn die elastische Struktur 31 komprimiert ist oder sich von einem komprimierten Zustand ausdehnt.
Somit ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit zu minimieren, dass die durch die Kompression der elastischen Struktur 31 akkumulierte elastische Energie oder dergleichen aufgrund der Reibung als die thermische Energie verbraucht wird. Dies führt zu einer Reduzierung der Energieverluste. Ferner kann die in der elastischen Struktur 31 akkumulierte elastische Energie effizient in die auf den Kniegelenkmechanismus 5 aufzubringende Gelenkleistung umgewandelt werden.
Ferner ist der Abschnitt jeder der Trennplatten 42, welcher Abschnitt dem inneren Umfang um das Durchgangsloch benachbart ist, derart gebildet, dass er der dicke Abschnitt 42a ist. Zusätzlich ist die innere Umfangsfläche des Durchgangslochs an der Innenseite des dicken Abschnitts 32a wie oben beschrieben gekrümmt. Daher wird, auch wenn das Kabel 32 mit der inneren Umfangsfläche des Durchgangslochs in der Trennplatte 42 in Kontakt gelangt, wenn die elastische Struktur 31 komprimiert ist oder sich von dem komprimierten Zustand ausdehnt, der Kontaktdruck in der longitudinalen Richtung des Durchgangslochs in der Trennplatte 42 verteilt. Dies verhindert letztlich, dass der Kontaktdruck zwischen dem Kabel 32 und der Trennplatte 42 lokal in dem Kabel 32 oder der Trennplatte 42 konzentriert wird. Als ein Ergebnis kann die Haltbarkeit des Kabels 32 durch ein Verhindern der Trennung, des Schadens oder dergleichen des Kabels 32 verbessert werden.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Basisrahmen jedes der Oberschenkelrahmen 2 aus dem ersten Hauptrahmen 12, welcher sich von der Basis 11, welche an einer Seite der Hüfte der zu unterstützenden Person P angeordnet ist, zu der Außenseite eines Knies entlang der Außenseite eines Oberschenkels der zu unterstützenden Person P erstreckt, und dem zweiten Hauptrahmen 13 zusammengesetzt, welcher sich von der Basis 11 schräg an der Vorderflächenseite des Oberschenkels zu der Innenseite des Knies erstreckt.
Somit gibt es an der Innenseite einer Stelle, welche der Basis benachbart ist, eines Beins der zu unterstützenden Person P keinen Rahmen. Dies ermöglicht, zu verhindern, dass sich der Oberschenkelrahmen 2 des Beinverbindungsmechanismus 7 für das rechte Bein der zu unterstützenden Person P und der Oberschenkelrahmen 2 des Beinverbindungsmechanismus 7 für das linke Bein an den Innenseiten der Oberschenkel beider Beine gegenseitig überlagern.
Ferner erstreckt sich der erste Hauptrahmen 12 des Oberschenkelrahmens 2 in einer virtuell vertikalen Richtung. Ferner erstreckt sich der zweite Hauptrahmen 13 von der Basis 11 schräg nach unten. Die Anordnung ermöglicht, dass der Oberschenkelrahmen 2 eine relativ hohe Biegesteifigkeit in der Nickrichtung aufweist daher kann, wenn die zu unterstützende Person P seine oder ihre Beine beugt, eine Kraft zum Hochdrücken des Oberkörpers der zu unterstützenden Person P durch die Zwischenschaltung des Körperstützelements 14 effektiv auf die zu unterstützende Person P aufgebracht werden.
Ferner können der erste Hauptrahmen 12 und der zweite Hauptrahmen 13 des Oberschenkelrahmens 2 relativ einfach gebeugt werden, um das Intervall zwischen den unteren Abschnitten davon zu verändern. Dies ermöglicht, dass der Oberschenkelrahmen 2 an Oberschenkel mit einem weiten Bereich von Dicken passt. Zusätzlich kann die Wahrscheinlichkeit minimiert werden, dass bewirkt wird, dass die zu unterstützende Person P ein Gefühl einer Einschränkung spürt.
Ferner erstreckt sich der zweite Hauptrahmen 13 des Oberschenkelrahmens 2 von der Außenseite des Oberschenkels in Richtung der Innenseite davon an der Vorderflächenseite des Oberschenkels schräg nach unten. Zusätzlich ist der zweite Hauptrahmen 13 gleichmäßig gekrümmt.
Mit dieser Anordnung kann die zu unterstützende Person P, welche zum Beispiel auf einem Stuhl oder dergleichen sitzt, die Abschnitte des zweiten Hauptrahmens 13 von der Oberseite zu der Unterseite leicht greifen, während sein oder ihr Arm oder dergleichen eine natürliche Haltung einnimmt. Ferner kann die zu unterstützende Person P in einem solchen Greifzustand mühelos eine Kraft auf den zweiten Hauptrahmen 13 aufbringen. Dies ermöglicht der zu unterstützenden Person P, den Beinverbindungsmechanismus 7 einfach anzubringen oder abzunehmen.
Ferner erstreckt sich das Körperstützelement 14 des Oberschenkelrahmens 2 schräg an der Hinterflächenseite des Oberschenkels von der Basis 11 zu dem unteren Endabschnitt des zweiten Hauptrahmens 13. Daher kann, wenn das Bein (das Standbein) der zu unterstützenden Person P gebeugt ist (wenn die elastische Kraft der elastischen Struktur 31 auf den Kniegelenkmechanismus 5 wirkt), der Oberschenkel von einer Stelle an der Unterseite des Oberschenkels zu einer Stelle an der Oberseite davon durch das Körperstützelement 14 von der Hinterflächenseite gestützt werden.
Die Basis 11 ist insbesondere ein Abschnitt, welcher an einem Niveau angeordnet ist, welches gleich oder höher als die Basis an der Innenseite eines Beins der zu unterstützenden Person P liegt. Daher kann ein Oberschenkel der zu unterstützenden Person P von dem Körperstützelement 14 gestützt werden, welches sich von der Basis 11 erstreckt, und auch eine Stelle in der Nachbarschaft eines Hüftgelenks oder eine Stelle in der Nachbarschaft eines Sitzbeins kann von dem Körperstützelement 14 gestützt werden.
Somit kann die Translationskraft in der Richtung zum Hochdrücken des Oberkörpers der zu unterstützenden Person P effektiv auf die zu unterstützende Person P aufgebracht werden, während verhindert wird, dass die Translationskraft lokal auf irgendeinen bestimmten Abschnitt der zu unterstützenden Person P aufgebracht wird.
Ferner ist die Basis 11, welche der obere Endabschnitt des Oberschenkelrahmens 2 ist, an einem Niveau angeordnet, welches gleich oder höher als die Basis an der Innenseite eines Beins der zu unterstützenden Person P liegt, wobei das Niveau niedriger als ein Hüftknochen der zu unterstützenden Person P liegt. Dies ermöglicht, zu verhindern, dass der obere Endabschnitt des Oberschenkelrahmens 2 gegen das Gesäß der zu unterstützenden Person P gedrückt wird, wenn ein Bein der zu unterstützenden Person P extern gedreht wird, oder zu verhindern, dass der obere Endabschnitt des Oberschenkelrahmens 2 in Kontakt mit einer Gleitfläche des Oberkörpers der zu unterstützenden Person P gelangt, wenn der Oberkörper der zu unterstützenden Person P zu Seite gebeugt ist.
Ferner bringt gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Gelenkleistungsgenerator 8 durch die Zwischenschaltung des ersten Bindeglieds 21 des ersten Kniegelenkmechanismus 5 die von der elastischen Struktur 31 erzeugte elastische Kraft auf den Kniegelenkmechanismus 5 auf. In diesem Fall ist der Kniegelenkmechanismus 5 wie oben beschrieben eingerichtet. Daher ist, wie aus 4 gesehen, sogar wenn die zu unterstützende Person P jedes Bein von einem gestreckten Zustand zu einem Maximum beugt, der Betrag einer Drehverlagerung des ersten Bindeglieds 21 relativ klein.
Dementsprechend sind die Beträge einer Ausdehnung und einer Kontraktion jeder der elastischen Strukturen 31 relativ klein. Als ein Ergebnis ist der erforderliche Raum zum Platzieren der elastischen Strukturen 31 kleiner. Somit kann ein höherer Freiheitsgrad einer Platzierung der elastischen Strukturen 31 erreicht werden und die Bewegungsunterstützungsvorrichtung 1 kann kleiner gemacht werden.
Ferner wird der Gesamtwert der Beugewinkel jedes der Rohre 55 (genauer gesagt der durch Integrieren der Krümmungen jedes der Rohre 55 in der Längsrichtung des Rohrs 55 über die gesamte Länge des Rohrs 55 erhaltene Wert) kleiner. Daher kann die Reibung zwischen dem Kabel 32 und dem Rohr 55 reduziert werden.
[Abwandlungen]
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann in einer Vielzahl von Modi realisiert werden.
Die vorangegangene Ausführungsform hat die elastischen Elemente 41 der elastischen Strukturen 31 dargestellt, welche elastische Elemente 41 eine zylindrische Form aufweisen. Jedoch ist die Form der elastischen Elemente 41 der elastischen Strukturen 31 nicht auf die zylindrische Form beschränkt und kann eine Vielzahl anderer Formen einnehmen.
Ferner kann ein Führungsrohr, welches sich in der Stapelrichtung erstreckt, extern auf die elastische Struktur 31 eingefügt werden, sodass die elastische Struktur 31 entlang der inneren Umfangsfläche des Führungsrohrs komprimiert wird.
Ferner kann anstelle der elastischen Struktur 31 ein elastisches Standardelement wie zum Beispiel eine Schraubenfeder verwendet werden. In diesem Fall kann zum Beispiel eine Konfiguration angenommen werden, bei welcher das obere Ende der Schraubenfeder an dem ersten Hauptrahmen 12 oder dem zweiten Hauptrahmen 13 innerhalb oder an der Außenseite des ersten Hauptrahmens 12 oder des zweiten Hauptrahmens 13 befestigt oder verriegelt ist und das untere Ende der Schraubenfeder durch die Zwischenschaltung eines flexiblen, langen Elements, wie z. B. eines Kabels, mit dem Außenumfang des ersten Bindeglieds 21 des Kniegelenkmechanismus verbunden ist.
Ferner sind in der vorangegangenen Ausführungsform die Kabel 32 als die flexiblen, langen Elemente verwendet worden. Jedoch können die flexiblen, langen Elemente alternativ riemenförmige oder kettenförmige Elemente sein.
Ferner ist der Gelenkleistungsgenerator 8 nicht auf die oben beschriebene Struktur beschränkt und kann eine Vielzahl anderer Strukturen annehmen. Zum Beispiel kann als ein Spannungsaufbringungsmechanismus des Gelenkleistungsgenerators 8 ein Spannungsaufbringungsmechanismus 81 angenommen werden, welcher die in 11 dargestellte Struktur aufweist.
In dem Spannungsaufbringungsmechanismus 81 ist der Mechanismus, welcher einen konstanten Abstand entlang des Legewegs zwischen einem mittleren Abschnitt des Legewegs eines herausführenden Abschnitts einer anderen Endseite eines Kabels 32 von einer elastischen Struktur 31 und einem zweiten Endabschnitt der elastischen Struktur der gleiche wie der Spannungsaufbringungsmechanismus 33 der vorangegangenen Ausführungsform. Genauer gesagt umfasst der Mechanismus ein dünnes, langes Rohr 45, welches zwischen einer Trennplatte 42 an dem unteren Ende der elastischen Struktur 31 und einer Trennwand 15a an dem oberen Ende eines Gelenkverbindungsteils 15 bereitgestellt ist.
Indes weist der Spannungsaufbringungsmechanismus 81 ein Verriegelungselement 82 auf, welches an einem Ende eines herausführenden Abschnitts einer Endseite des Kabels 32 als ein Bestandteil eines Mechanismus befestigt ist, welcher den herausführenden Abschnitt der einen Endseite des oberen Endes (das eine Ende) der elastischen Struktur 31 hält, um die konstante Länge des herausführenden Abschnitts der einen Endseite des Kabels 32 von der elastischen Struktur 31 beizubehalten. Das Verriegelungselement 82 liegt an dem Umfangsrand des Öffnungsendes eines Durchgangslochs in der Trennplatte 42 an dem oberen Ende der elastischen Struktur 31 an (oder ist daran befestigt).
Mit dieser Anordnung wird der herausführende Abschnitt der einen Endseite des Kabels 32 an dem oberen Ende der elastischen Struktur 31 gehalten, um die konstante Länge des herausführenden Abschnitts der einen Endseite des Kabels 32 unter einer Bedingung beizubehalten (in diesem Beispiel virtuell eine Nulllänge), bei welcher durch Ziehen an dem herausführenden Abschnitt der anderen Endseite des Kabels 32 von der elastischen Struktur 31 eine Spannung auf das Kabel 32 aufgebracht wird.
Eine alternative Konfiguration kann angenommen werden, bei welcher anstelle eines bereitstellen des Verriegelungselements 82, der herausführende Abschnitt der einen Endseite des Kabels 32 durch ein geeignetes Befestigungselement oder ein Klebmittel oder dergleichen an der Trennplatte 42 an dem oberen Ende (das eine Ende) der elastischen Struktur 31 befestigt ist.
Der Spannungsaufbringungsmechanismus 81 umfasst ferner bewegliche Umlenkrollen 83, welche an Gelenkverbindungsteilen 15 von Oberschenkelrahmen 2 installiert sind, Lager 84, welche die beweglichen Umlenkrollen 83 um die Drehachsen davon drehbar haltern, erste Bindeglieder 21 von Kniegelenkmechanismen 5 und einen Aktuator 54 zum Steuern des Bewegungsvorgangs des Kabels 32 als die Bestandteile eines Mechanismus, welcher die relative Versatzbewegung (Beuge- und Streckbewegung) eines Unterschenkelrahmens 3 in Bezug auf den Oberschenkelrahmen 2 auf den herausführenden Abschnitt der anderen Endseite des Kabels 32 von der elastischen Struktur 31 überträgt, wodurch bewirkt wird, dass sich der herausführende Abschnitt der anderen Endseite in Bezug auf das untere Ende (das andere Ende) der elastischen Struktur 31 gemäß der relativen Versatzbewegung bewegt. Der Aktuator 54 ist der gleiche, welcher in dem Spannungsaufbringungsmechanismus 33 der vorangegangenen Ausführungsform bereitgestellt ist.
Die beweglichen Umlenkrollen 83 sind zusammen mit den Lagern 84, welche die beweglichen Umlenkrollen 83 haltern, in den Gelenkverbindungsteilen 15 aufgenommen, um in Drehbewegung in Richtung oder weg von (in den in 11 von den Pfeilen Y1 und Y2 angezeigten Richtungen) in Bezug auf die ersten Bindeglieder 21 des Kniegelenkmechanismus 5 zu sein.
Die Bewegungsrichtungen der beweglichen Umlenkrollen 83 und der Lager 84 sind zum Beispiel durch die inneren Wandflächen der Gelenkverbindungsteile 15 beschränkt, in welchen die beweglichen Umlenkrollen 83 und die Lager 84 aufgenommen sind.
Ferner sind die Lager 84 für die beweglichen Umlenkrollen 83 durch Kabel 85, welche Beispiele langer Elemente sind, mit den ersten Bindeglieder 21 des Kniegelenkmechanismus 5 verbunden, wodurch sie in Synchronisation mit der relativen Versatzbewegung (Beuge- und Streckbewegung) der Unterschenkelrahmen 3 in Bezug auf die Oberschenkelrahmen 2 versetzt sind.
In diesem Fall ist ein Ende des Kabels 85 an der Seite des ersten Bindeglieds 21 an dem äußeren Umfang des ersten Bindeglieds 21 befestigt, welcher als der äußere Umfang einer Umlenkrolle fungiert. Ferner ist das andere Ende des Kabels 85 an dem Lager 84 verriegelt oder befestigt.
Somit dreht sich, wenn der Unterschenkelrahmen 3 in Bezug auf den Oberschenkelrahmen 2 relativ versetzt ist, wenn der Beinverbindungsmechanismus 7 gebeugt oder gestreckt ist), das erste Bindeglied 21 des Kniegelenkmechanismus 5 in Bezug auf den Oberschenkelrahmen 2 um die Achse einer Gelenkwelle 21a, wodurch die Wickelmenge des Kabels 85 an dem ersten Bindeglied 21 ansteigt oder abnimmt.
Als ein Ergebnis bewirkt die relative Versatzbewegung des Unterschenkelrahmens 3 in Bezug auf den Oberschenkelrahmen 2 an der Außenseite bzw. der Innenseite, dass sich die bewegliche Umlenkrollen 83 und das Lager 84 in einer translatorischen Weise zu oder weg von dem ersten Bindeglied 21 des Kniegelenkmechanismus 5 bewegen. In diesem Fall erhöht sich gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Wickelmenge des Kabels 85 an dem ersten Bindeglied 21, wenn sich der Beugegrad des Unterschenkelrahmens 3 in Bezug auf den Oberschenkelrahmen 2 erhöht. Somit bewegt sich die bewegliche Umlenkrollen 83 in der translatorischen Weise in Richtung des ersten Bindeglieds 21.
Der herausführende Abschnitt der anderen Endseite des Kabels 32, welcher von der elastischen Struktur durch das Rohr 45 in den Gelenkverbindungsteil 15 eingeführt ist, ist, wie in 11 dargestellt, auf den äußeren Umfang der beweglichen Umlenkrolle 83 gewickelt, welche in dem Gelenkverbindungsteil 15 (der äußere Umfang, welcher dem ersten Bindeglied 21 des Kniegelenkmechanismus 5 benachbart ist) aufgenommen ist.
Ferner geht der herausführende Abschnitt der anderen Endseite des Kabels 32, welcher in einem äußeren Gelenkverbindungsteil 15 auf den äußeren Umfang der beweglichen Umlenkrolle 83 gewickelt ist, über den äußeren Umfang der beweglichen Umlenkrolle 83 durch ein Loch, welches in einer Trennwand 15a des äußeren Gelenkverbindungsteils 15 gebildet ist, und ist in einen oberen Abschnitt des äußeren Gelenkverbindungsteils 15 des ersten Hauptrahmens 12 eingeführt.
Ähnlich geht der herausführende Abschnitt der anderen Endseite des Kabels 32, welcher in einem inneren Gelenkverbindungsteil 15 auf den äußeren Umfang der beweglichen Umlenkrolle 83 gewickelt ist, über den äußeren Umfang der beweglichen Umlenkrolle 83 durch ein Loch, welches in einer Trennwand 15a des inneren Gelenkverbindungsteils 15 gebildet ist, und ist in einen oberen Abschnitt des inneren Gelenkverbindungsteils 15 des zweiten Hauptrahmens 13 eingeführt.
Ferner gehen der herausführende Abschnitt der anderen Endseite des Kabels 32 des ersten Hauptrahmens 12 und der herausführende Abschnitt der anderen Endseite des Kabels 32 des zweiten Hauptrahmens 13 durch ein Rohr 86 des ersten Hauptrahmens 12 bzw. das Rohr 86 des zweiten Hauptrahmens 13, um ein Gehäuse 61 des Aktuators 54 zu erreichen, und sind durch in dem Gehäuse 61 gebildete Löcher in das Gehäuse 61 eingeführt. Ferner sind die Kabel 32 in dem Gehäuse 61 mit den äußeren Umfängen der vorangegangenen Umlenkrollen 62 verbunden.
In diesem Fall ist das Rohr 86 des ersten Hauptrahmens 12 derart angeordnet, dass es sich von dem äußeren Gelenkverbindungsteil 15 in der Richtung zu einer Basis 11 erstreckt, in welcher sich der erste Hauptrahmen 12 erstreckt, und sich weiter von der Basis 11 durch einen Raum außerhalb des Oberschenkelrahmens 2 zu dem Gehäuse 61 erstreckt.
Ferner ist das Rohr 86 des zweiten Hauptrahmens 13 derart angeordnet, dass es sich von dem inneren Gelenkverbindungsteil 15 in der Richtung zu der Basis 11 erstreckt, in welcher sich der zweite Hauptrahmen 13 erstreckt, und sich weiter von der Basis 11 durch einen Raum außerhalb des Oberschenkelrahmens 2 zu dem Gehäuse 61 erstreckt.
Ferner sind die Rohre 86, wie die Rohre 55 des Spannungsaufbringungsmechanismus 33 in der vorangegangenen Ausführungsform, dafür eingerichtet, eine relativ niedrige Steifigkeit gegen eine Biegelast und eine relativ hohe Steifigkeit gegen eine Kompressionslast in der longitudinalen Richtung der Rohre 86 aufzuweisen (schwer auszudehnen und zusammenzudrücken zu sein).
Ein in 11 dargestellter Spannungsaufbringungsmechanismus 81 ist wie oben beschrieben eingerichtet. In dem Spannungsaufbringungsmechanismus 81 wird, wie bei dem Fall der vorangegangenen Ausführungsform, der Betrieb eines Elektromotors 66 des Aktuators 54 durch eine Steuereinheit 67 entsprechend der Erfassungssignale eines Rotationssensors 71 und eines Bodenkontaktsensors 72 gesteuert.
In einem Zustand, in welchem das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 66 derart gesteuert ist, dass ein kleines Moment übertragen wird, welches verhindern kann, dass sich das Kabel 32 lockert (z. B. ein Moment eines vorbestimmten Werts), wenn die Beinverbindungsmechanismen 7 an den Kniegelenkmechanismen 5 gebeugt oder gestreckt sind, dann werden in diesem Fall die beweglichen Umlenkrollen 83 in den Gelenkverbindungsteil 15 versetzt (in der translatorischen Weise bewegt), während sie sich als Reaktion auf die Beuge- oder Streckbewegung drehen. Dann drehen sich, wenn die beweglichen Umlenkrollen 83 versetzt sind, die Umlenkrollen 62 des Aktuators 54 (bezogen auf 7) und ein Abschnitt des herausführenden Abschnitts der anderen Endseite des Kabels 32 von der äußeren elastischen Struktur 31, wobei der Abschnitt von dem äußeren Umfang der äußeren beweglichen Umlenkrolle 83 zu dem Gehäuse 61 verläuft, sowie ein Abschnitt des herausführenden Abschnitts der anderen Endseite des Kabels 32 von der inneren elastischen Struktur 31, wobei der Abschnitt von dem äußeren Umfang der inneren beweglichen Umlenkrolle 83 zu dem Gehäuse 61 verläuft, bewegen sich in Bezug auf den ersten Hauptrahmen 12 bzw. den zweiten Hauptrahmen 13.
In dieser Situation wirkt virtuell keine Kompressionslast auf die elastischen Strukturen 31. Als ein Ergebnis wirken die elastischen Kräfte der elastischen Strukturen 31 virtuell nicht auf die Kniegelenkmechanismen 5.
Daher kann die zu unterstützende Person P das Bein, welches als das freie Bein wirkt, in der gleichen Weise bewegen, wie sich ein Bein ohne den Beinverbindungsmechanismus 7 normalerweise bewegt.
In einem Zustand, in welchem das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 66 gesteuert ist, um einen konstanten Drehwinkel der Umlenkrolle 62 beizubehalten (um die Umlenkrolle 62 in dem Drehungsstoppzustand zu halten), wenn sich der Beugegrad des Unterschenkelrahmens 3 in Bezug auf den Oberschenkelrahmen 2 erhöht, dann wird die bewegliche Umlenkrolle 83 indes in der Richtung zu dem ersten Bindeglied 21 des Kniegelenkmechanismus 5 entsprechend dazu versetzt (in der translatorischen Weise bewegt).
Wenn die bewegliche Umlenkrolle 83 versetzt wird, dann wird zu dieser Zeit der herausführende Abschnitt der anderen Endseite des Kabels von der elastischen Struktur 31 gezogen. Dies bewirkt die von dem Kabel 32 auf das obere Ende der elastischen Struktur 31 aufzubringende Kompressionslast von dem Kabel 32, womit die elastische Struktur 31 komprimiert wird. Zu der gleichen Zeit wird das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 66 derart gesteuert, dass sich die auf das Kabel 32 aufgebrachte Spannung zu einer Spannung erhöht, welche die durch die Kompression der elastischen Struktur 31 erzeugte elastische Kraft ausgleicht.
Mit dieser Anordnung wird die elastische Kraft der elastischen Struktur 31 wie bei dem Fall der vorangegangenen Ausführungsform als die Gelenkleistung in der Richtung zum Strecken des Beinverbindungmechanismus 7 auf den Kniegelenkmechanismus 5 aufgebracht, welche der elastischen Struktur 31 entspricht.
Ferner wird in diesem Fall die resultierende Kraft der elastischen Kraft der elastischen Struktur 31 und die auf das Kabel 32 aufgebrachte Spannung (eine Kraft, welche eine Größenordnung aufweist, welche in etwa die doppelte der elastischen Kraft ist) durch die Zwischenschaltung des Lagers 84 der beweglichen Umlenkrolle 83 und des Kabels 85 auf den Kniegelenkmechanismus 5 aufgebracht.
Der vorangegangene Spannungsaufbringungsmechanismus 81 ist unter Verwendung der beweglichen Umlenkrollen 83 eingerichtet worden. Jedoch kann anstelle der beweglichen Umlenkrollen zum Beispiel ein anderer Mechanismus verwendet werden.
Ferner kann der Gelenkleistungsgenerator 8 alternativ dafür eingerichtet sein, zum Beispiel die Gelenkleistung nur auf einen des äußeren Kniegelenkmechanismus 5 und des inneren Kniegelenkmechanismus 5 zu übertragen.
Es ist auch möglich, anstelle der elastischen Kraft der elastischen Struktur 31 die Antriebskraft eines Aktuators, wie z. B. eines Elektromotors, auf beide oder einen des äußeren Kniegelenkmechanismus 5 und des inneren Kniegelenkmechanismus 5 zu übertragen.
Ferner ist der Aktuator 54 nicht auf den in der vorangegangenen Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel kann der Elektromotor 66 durch eine Bremsvorrichtung ersetzt werden, welche dazu in der Lage ist, einen Betriebsmodus zwischen einem Modus, in welchem die Umlenkrollen 62 gebremst oder verriegelt sind, um nicht drehbar zu sein, und einem Modus zu schalten, in welchem der gebremste oder verriegelte Zustand aufgelöst ist. Ferner kann ein Kupplungsmechanismus, welcher dazu in der Lage ist, die Übertragung von Leistung zwischen dem Elektromotor 66 und den Umlenkrollen 62 zu unterbrechen, zwischen dem Elektromotor 66 und den Umlenkrollen 62 eingefügt sein. Ferner kann ein Vorspannungsmechanismus, welche eine niedrige Spannung auf die Kabel 32 aufbringt, um zu verhindern, dass sich die Kabel 32 lockern, separat von dem Elektromotor 66 oder der Bremsvorrichtung bereitgestellt sein.
Ferner ist die Struktur des Beinverbindungsmechanismus 7 der Bewegungsunterstützungsvorrichtung 1 nicht auf die eine oben beschriebene beschränkt. Zum Beispiel kann der Kniegelenkmechanismus des Beinverbindungsmechanismus 7 aus einem einachsigen Gelenkmechanismus mit einem Rotationsfreiheitsgrad um eine einzelne Achse, zum Beispiel in der Nickachsenrichtung, zusammengesetzt sein.
Ferner können der Unterschenkelrahmen 3 und der Fußrahmen 4 zum Beispiel andere Strukturen wie die in der vorangegangenen Ausführungsform aufweisen. Ferner kann die gekrümmte Form oder dergleichen des Oberschenkelrahmens 2 durch eine andere Form wie die eine in der vorangegangenen Ausführungsform ersetzt werden.
Ferner kann der Beinverbindungsmechanismus zum Beispiel derart eingerichtet sein das der Knöchelverbindungsmechanismus 6 und der Fußrahmen 4 des Beinverbindungsmechanismus 7 weggelassen sind und der untere Endabschnitt des Unterschenkelrahmens 3 durch einen Riemen oder dergleichen an dem Knöchel eines Beins gehalten sind.
Ferner kann der Knöchelverbindungsmechanismus 6 zum Beispiel aus einem freien Gelenk oder dergleichen zusammengesetzt sein.
Ferner kann die Basis 11 des Oberschenkelrahmens 2 alternativ an der Außenseite des oberen Abschnitts eines Oberschenkels angeordnet sein.
Ferner kann das Körperstützelement 14 alternativ derart angeordnet sein, dass es sich zum Beispiel in einer lateralen Richtung zwischen dem ersten Hauptrahmen 12 und dem zweiten Hauptrahmen 13 erstreckt (in einer virtuell orthogonalen Richtung zu der longitudinalen Richtung eines Oberschenkels).
Ferner kann der Beinverbindungsmechanismus 7 mit einem Einstellmechanismus bereitgestellt sein, welcher das Intervall zwischen dem äußeren Kniegelenkmechanismus 5 und dem inneren Kniegelenkmechanismus 5 einstellt. Ein Beispiel des Einstellmechanismus ist in 12 dargestellt. In 12 ist der obere Abschnitt des Unterschenkelrahmens 2 in einer Querschnittsansicht dargestellt (einer zu der Längsrichtung des Unterschenkelrahmens 3 orthogonalen Querschnittsansicht). In diesem Beispiel ist der obere Abschnitt des Unterschenkelrahmens 3 in ein Gegenstück einer linken Hälfte 3L und ein Gegenstück einer rechten Hälfte 3R aufgeteilt. Das Gegenstück der linken Hälfte 3L und das Gegenstück der rechten Hälfte 3R sind an dem unteren Abschnitt des Unterschenkelrahmens 3 verbunden. Ferner ist der verbundene Teil mit dem Knöchelgelenkmechanismus 6 verbunden.
In einem Einstellmechanismus 91 sind Platten 92L und 92R an dem Gegenstück der linken Hälfte 3L bzw. dem Gegenstück der rechten Hälfte 3R des Unterschenkelrahmens 3 befestigt. Ein Ende der Platte 92L ist an der linken Seite des Gegenstücks der linken Hälfte 3L des Unterschenkelrahmens 3 befestigt. Ferner erstreckt sich die Platte 92L von einem Ende davon zu der Vorderseite des Unterschenkelrahmens 3.
Ferner ist ein Ende der Platte 92R ist an der rechten Seite des Gegenstücks der rechten Hälfte 3R des Unterschenkelrahmens 3 befestigt. Ferner erstreckt sich die Platte 92R von einem Ende davon zu der Vorderseite des Unterschenkelrahmens 3.
Ferner sind die anderen Enden der Platten 92L und 92R an der Vorderseite des Unterschenkelrahmens 3 in der longitudinalen Richtung überlappt. Ferner ist die Platte 92R an der Vorderseite mit Schlitzen 93, 93 bereitgestellt, welche in der lateralen Richtung länger sind. Zusätzlich ist die Platte 92L an der Hinterseite mit Gewindebohrungen 94, 94 bereitgestellt welche in etwa zu den Schlitzen 93, 93 passen.
Ferner sind Schrauben 95, 95 durch die Schlitze 93, 93 der Platte 92R an der Vorderseite in die Gewindebohrungen 94, 94 der Platte 92L an der Hinterseite geschraubt. Die Köpfe der Schrauben 95, 95 sind an der Fläche der Platte 92R an der Vorderseite verriegelt.
In diesem Fall kann das Intervall zwischen dem äußeren Kniegelenkmechanismus 5 und den inneren Kniegelenkmechanismus 5 durch ein Einstellen der Positionen der Schrauben 95 in den Schlitzen 93 eingestellt werden.
Ferner kann auch die zum Beispiel in 13 und 14 dargestellte Struktur als die Struktur der Beinverbindungsmechanismen angenommen werden.
In diesem Beispiel unterscheidet sich ein Beinverbindungsmechanismus 7A für jedes Bein einer zu unterstützenden Person P von der vorangegangenen Ausführungsform nur in der Struktur eines Oberschenkelrahmens 120. In diesem Fall weist der Oberschenkelrahmen 120 eine Basis 121, welche an einer Stelle, welche einer Seitenfläche an der Vorderflächenseite der Hüfte der zu unterstützenden Person P ist, (einer Stelle in der Richtung von etwa 45 Grad in Bezug auf die longitudinale Richtung und die laterale Richtung) und an der Oberseite eines Beins angeordnet ist, und einen ersten Hauptrahmen 122 sowie einen zweiten Hauptrahmen 123 auf, welche sich von der Basis 121 in einer gegabelten Weise nach unten erstrecken.
Der erste Hauptrahmen 122 erstreckt sich von der Basis 121 an der Vorderflächenseite des Oberschenkels eines Beins der zu unterstützenden Person P schräg nach unten in Richtung eines äußeren Kniegelenkmechanismus 5. Ferner ist der untere Endabschnitt (ein Gelenkverbindungsteil 15) des ersten Hauptrahmens 122 mit dem äußeren Kniegelenkmechanismus 5 verbunden.
Der zweite Hauptrahmen 123 erstreckt sich von der Basis 121 an der Vorderflächenseite des Oberschenkels des Beins der zu unterstützenden Person P schräg nach unten in Richtung eines inneren Kniegelenkmechanismus 5. Ferner ist der untere Endabschnitt (der Gelenkverbindungsteil 15) des zweiten Hauptrahmens 123 mit dem inneren Kniegelenkmechanismus 5 verbunden.
Ferner weist der Oberschenkelrahmen 120 ein Körperstützelement 124 auf, welches an der Hinterflächenseite des Oberschenkels eines Beins der zu unterstützenden Person P angeordnet ist. Das Körperstützelement 124 erstreckt sich derart zwischen der Basis 11 und dem unteren Endabschnitt des zweiten Hauptrahmens 123, dass sich das Körperstützelement 124 von der Basis 11 über die hintere Fläche des Gesäßes der zu unterstützenden Person P zu dem unteren Endabschnitt des zweiten Hauptrahmens 123 erstreckt.
Der in 13 und 14 dargestellte Beinverbindungsmechanismus 7A weist, den oben beschriebenen Aspekt ausgenommen, die gleiche Struktur wie die des Beinverbindungsmechanismus 7 der vorangegangenen Ausführungsform auf.
In dem Beinverbindungsmechanismus 7A, welche die oben beschriebene Struktur aufweist, weist der Oberschenkelrahmen 120 auch eine hohe Biegesteifigkeit in der Nickrichtung auf. Ferner ermöglicht ein Übertragen der Gelenkleistung auf jeden der Kniegelenkmechanismen 5 in der gleichen Weise wie die der vorangegangenen Ausführungsform, die Unterstützungskraft in der Richtung zum Hochdrücken des Oberkörpers der zu unterstützenden Person P durch die Zwischenschaltung des Körperstützelements 124 angemessen auf die zu unterstützende Person P aufzubringen.
Die Basis 121 ist an der Stelle in der Richtung angeordnet, welche wie oben beschrieben etwa 45 Grad in Bezug auf die longitudinale Richtung und die laterale Richtung der zu unterstützenden Person P ist. Diese Anordnung verhindert, dass die Basis den Bauch der zu unterstützenden Person P berührt, wenn die zu unterstützende Person P kniet oder dergleichen.

Claims

Bewegungsunterstützungsvorrichtung, umfassend: einen Oberschenkelrahmen; einen Unterschenkelrahmen; einen Kniegelenkmechanismus, welcher den Oberschenkelrahmen und den Unterschenkelrahmen beugbar verbindet und einen Gelenkleistungsgenerator, welcher eine Gelenkleistung erzeugt, welche die auf den Kniegelenkmechanismus zu übertragende Leistung ist, wobei die Bewegungsunterstützungsvorrichtung derart an einer zu unterstützenden Person angebracht ist, dass sich der Oberschenkelrahmen und der Unterschenkelrahmen integral mit einem Oberschenkel bzw. einem Unterschenkel eines Beins der zu unterstützenden Person bewegen, wobei der Kniegelenkmechanismus aus zwei Kniegelenkmechanismen gebildet ist, welche sowohl an einer Innenseite als auch an einer Außenseite des Knies eines Beins der zu unterstützenden Person angeordnet sind, der Oberschenkelrahmen einen ersten Hauptrahmen und einen zweiten Hauptrahmen aufweist, welche sich in einer gegabelten Weise von einer Basis erstrecken, welche an der Außenseite eines oberen Abschnitts des Oberschenkels des Beins der zu unterstützenden Person oder an einer Seite einer Hüfte der zu unterstützenden Person angeordnet ist, und welche die Basis mit einem Gelenkmechanismus an einer Außenseite des Knies bzw. einem Gelenkmechanismus an einer Innenseite davon und einem Körperstützelement verbinden, welches sich zwischen dem ersten Hauptrahmen oder der Basis und dem zweiten Hauptrahmen erstreckt, der erste Hauptrahmen dafür eingerichtet ist, sich in einer longitudinalen Richtung des Oberschenkels entlang einer Außenseitenfläche des Oberschenkels an der Außenseite des Knies zu dem Gelenkmechanismus zu erstrecken, der zweite Hauptrahmen dafür eingerichtet ist, sich von der Basis über eine Vorderflächenseite des Oberschenkels an der Innenseite des Knies zu dem Gelenkmechanismus zu erstrecken und sich, wenn von einer Vorderseite des Oberschenkels beobachtet, schräg in Bezug auf den Oberschenkel von der Basis in einer zu dem Gelenkmechanismus gerichteten Richtung an der Innenseite des Knies zu erstrecken, und das Körperstützelement dafür eingerichtet ist, sich entlang einer hinteren Fläche des Oberschenkels zwischen einem Abschnitt des ersten Hauptrahmens, welcher Abschnitt sich an einer niedrigeren Seite in Bezug auf die Basis befindet, oder der Basis und einem Abschnitt des zweiten Hauptrahmens zu erstrecken, welcher Abschnitt sich an einer niedrigeren Seite in Bezug auf die Basis befindet, und mit der hinteren Fläche in Kontakt zu stehen.
Bewegungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Hauptrahmen derart gebildet ist, dass er eine gekrümmte Form aufweist, um sich schräg entlang einer gekrümmten Fläche an einer Vorderflächenseite des Oberschenkels zu erstrecken.
Bewegungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Längen des ersten Hauptrahmens und des zweiten Hauptrahmens des Oberschenkelrahmens in einer vertikalen Richtung derart eingestellt sind, dass der Basisabschnitt des Oberschenkelrahmens in einem Zustand, in welchem die zu unterstützende Person, welche die Bewegungsunterstützungsvorrichtung trägt, aufrecht steht, höher als eine Basis an der Innenseite des Beins der zu unterstützenden Person positioniert ist.
Bewegungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Länge des Oberschenkelrahmens in einer vertikalen Richtung derart eingestellt ist, dass das obere Ende des Oberschenkelrahmens in dem Zustand, in welchem die zu unterstützende Person, welche die Bewegungsunterstützungsvorrichtung trägt, aufrecht steht, niedriger als der Hüftknochen der zu unterstützenden Person positioniert ist.
Bewegungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Basisabschnitt des Oberschenkelrahmens ein Abschnitt ist, welcher an einer Seite der Hüfte der zu unterstützenden Person angeordnet ist, und sich das Körperstützelement derart zwischen dem Basisabschnitt und dem unteren Endabschnitt des zweiten Hauptrahmens erstreckt, dass sich das Körperstützelement schräg in Bezug auf den Oberschenkelrahmen von dem Basisabschnitt in einer zu dem unteren Endabschnitt des zweiten Hauptrahmens gerichteten Richtung erstreckt.
Bewegungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Unterschenkelrahmen derart gebildet ist, dass er zwei Teile a1 und a2, welche an der Außenseite bzw. der Innenseite des Knies eines Beins der zu unterstützenden Person mit dem Kniegelenkmechanismus verbunden sind, und einen Teil „b“ aufweist, welcher sich in den Teilen a1 und a2 fortsetzt, und welche derart angeordnet sind, dass sie einer tibialen Tuberositas des Unterschenkels gegenüberliegen, wobei der Teil „b“ mit einem Polsterungselement bereitgestellt ist, welches mit der tibialen Tuberositas des Unterschenkels in Kontakt zu stehen hat.
Bewegungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen plattenförmigen Fußrahmen mit einem an der Unterseite eines Fußes anzuordnenden Teil, um darauf den Fuß des Beins der zu unterstützenden Person zu platzieren; und einen Knöchelgelenkmechanismus, welcher den Fußrahmen mit dem unteren Endabschnitt des Unterschenkelrahmens verbindet, wobei der Unterschenkelrahmen dafür eingerichtet ist, sich in der longitudinalen Richtung des Unterschenkels an der Vorderseite des Unterschenkels zu erstrecken, und der Knöchelgelenkmechanismus dafür eingerichtet ist, eine Gelenkwelle, welche den Fußrahmen in einer Rollrichtung in Bezug auf den Unterschenkelrahmen relativ dreht und welche oberhalb des Rists eines Fußes der zu unterstützenden Person angeordnet ist, und Gelenkwellen aufzuweisen, welche den Fußrahmen in einer Nickrichtung in Bezug auf den Unterschenkelrahmen relativ drehen und welche an beiden Seiten des Knöchels des Beins der zu unterstützenden Person angeordnet sind.
Bewegungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die relative Drehung des Fußrahmens in der Gierrichtung in Bezug auf den Unterschenkelrahmen durch ein Verdrehen des Unterschenkelrahmens erreicht wird.
Bewegungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Knöchelgelenkmechanismus ein Verbindungselement umfasst, welches sich in einer gegabelten Weise zu beiden Seiten eines Knöchels einer zu unterstützenden Person von oberhalb des Rists eines Fußes der zu unterstützenden Person erstreckend angeordnet ist, ein mittlerer Abschnitt zwischen beiden Endabschnitten des Verbindungselements durch die Zwischenschaltung einer Gelenkwelle in der Rollachsenrichtung mit einem unteren Endabschnitt des Unterschenkelrahmens verbunden ist und beide Endabschnitte des Verbindungselements durch die Zwischenschaltung einer Gelenkwelle in der Nickachsenrichtung mit dem Fußrahmen verbunden sind.
Bewegungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Gelenkwellen in der Nickachsenrichtung des Knöchelgelenkmechanismus Gelenkwellen sind, welche in Bezug auf eine horizontale Ebene derart geneigt sind, dass in einem Zustand, in welchem der Fußrahmen auf der horizontalen Ebene platziert ist, eine Außenseite beider Seiten eines Knöchels der zu unterstützenden Person niedriger als eine Innenseite davon liegt.
Bewegungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei ein Abschnitt des Fußrahmens, welcher an der unteren Fläche eines Fußes der zu unterstützenden Person angeordnet ist, derart gebildet ist, dass er eine Form einer Einlegesohle oder eine Form einer Einlegesohle mit einem davon abgeschnittenen Teil aufweist.
Bewegungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sowohl der an der Außenseite als auch der an der Innenseite eines Knies der zu unterstützenden Person angeordnete Kniegelenkmechanismus umfasst: ein erstes Bindeglied, welches durch die Zwischenschaltung von Gelenkwellen C1a, C1b in der Nickachsenrichtung mit einem unteren Endabschnitt eines X-ten Hauptrahmens, welcher entweder ein erster Hauptrahmen oder ein zweiter Hauptrahmen des Oberschenkelrahmens ist, und einem Teil ax verbunden ist, welcher einer von Teilen a1 und a2 ist, welche an der Außenseite bzw. der Innenseite des Knies in dem Unterschenkelrahmen angeordnet sind, um jeweils in der Nickrichtung in Bezug auf den Oberschenkelrahmen und den Unterschenkelrahmen relativ drehbar zu sein; und ein zweites Bindeglied, welches durch die Zwischenschaltung von Gelenkwellen C2a, C2b in der Nickachsenrichtung mit einem unteren Endabschnitt eines X-ten Hauptrahmens des Oberschenkelrahmens und dem Teil ax des Unterschenkelrahmens verbunden ist, um jeweils in der Nickrichtung in Bezug auf den Oberschenkelrahmen und den Unterschenkelrahmen relativ drehbar zu sein, wobei der X-te Hauptrahmen ein erster Hauptrahmen für einen Kniegelenkmechanismus, welcher an der Außenseite des Knies angeordnet ist, oder ein zweiter Hauptrahmen für einen Kniegelenkmechanismus ist, welcher an der Innenseite des Knies angeordnet ist, der Teil ax der an der Außenseite des Knies angeordnete Teil a1 für den an der Außenseite des Knies angeordneten Kniegelenkmechanismus oder der an der Innenseite des Knies angeordnete Teil a2 für den an der Innenseite des Knies angeordneten Kniegelenkmechanismus ist, und die Gelenkwellen C1a, C1b, C2a und C2b derart angeordnet sind, dass die nachstehend aufgeführten Bedingungen (1) und (2) erfüllt sind; Bedingung (1): Die Gelenkwelle C1b ist in Bezug auf die Gelenkwelle C2b an der Vorderseite positioniert, und Bedingung (2): Wenn das Intervall zwischen der Gelenkwelle C1a und der Gelenkwelle C1b durch D1 angegeben ist, das Intervall zwischen der Gelenkwelle C2a und der Gelenkwelle C2b durch D2 angegeben ist, das Intervall zwischen der Gelenkwelle C1a und der Gelenkwelle C2a durch Da angegeben ist und das Intervall zwischen der Gelenkwelle C1b und der Gelenkwelle C2b durch Db angegeben ist, dann D1 > Da und D1 + Db > D2 + Da.
Bewegungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Gelenkleistungsgenerator dafür eingerichtet ist, die Gelenkleistung durch die Zwischenschaltung eines flexiblen, langen Elements, auf welches eine Spannung aufgebracht wird, auf wenigstens einen Kniegelenkmechanismus der Kniegelenkmechanismen an beiden Seiten eines Knies der zu unterstützenden Person zu übertragen, und das flexible, lange Element derart angeordnet ist, dass es sich entlang des ersten Hauptrahmens oder des zweiten Hauptrahmens des Oberschenkelrahmens erstreckt, welcher der Hauptrahmen ist, welcher mit dem Kniegelenkmechanismus verbunden ist, auf welchen die Gelenkleistung übertragen wird.
Bewegungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei ein flexibles, langes Element, welches mit einem äußeren Umfang eines Teils eines ersten Bindeglieds wenigstens eines Kniegelenkmechanismus der Kniegelenkmechanismen an beiden Seiten eines Knies der zu unterstützenden Person verbunden ist, wobei der Teil der Gelenkwelle C1a benachbart ist, und welches sich, wenn sich das erste Bindeglied um die Gelenkwelle C1a relativ dreht, in einem Zustand, in welchem eine Spannung aufgebracht wird, aufgrund eines Beugens zwischen dem Oberschenkelrahmen und dem Unterschenkelrahmen bewegt, entlang des ersten Hauptrahmens oder des zweiten Hauptrahmens angeordnet ist, welcher mit dem Kniegelenkmechanismus verbunden ist, welcher das erste Bindeglied aufweist, und der Gelenkleistungsgenerator dafür eingerichtet ist, die Gelenkleistung durch das flexible, lange Element auf den Kniegelenkmechanismus zu übertragen, welcher das erste Bindeglied aufweist, mit welchem das flexible, lange Element verbunden ist.
Bewegungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Gelenkleistungsgenerator ein elastisches Element umfasst, welches bei einer Ausdehnung und einer Kompression eine elastische Kraft als die Gelenkleistung erzeugt, welche auf wenigstens einen Kniegelenkmechanismus der Kniegelenkmechanismen an beiden Seiten eines Knies der zu unterstützenden Person zu übertragen ist, und das elastische Element innerhalb eines ersten Hauptrahmens oder eines zweiten Hauptrahmens des Oberschenkelrahmens aufgenommen ist, welcher der Hauptrahmen ist, welcher mit dem Kniegelenkmechanismus verbunden ist, auf welchen die elastische Kraft des elastischen Elements derart aufzubringen ist, dass sich das elastische Element entlang des Hauptrahmens ausdehnt und komprimiert.