JP2014182317A - 転倒防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの訓練を妨げない転倒防止装置を提供すること。
【解決手段】転倒防止装置１は、ユーザの背中を覆う装着部１０と、装着部１０に接続された衝撃吸収部１１と、衝撃吸収部１１と一端側が接続されたアーム部１２と、アーム部を支持する支持部１６と、を具備し、衝撃吸収部１１は、衝撃吸収部１１の下部と装着部１０の下部との間を回動可能に連結する回転機構部１１３と、装着部１０と衝撃吸収部１１との間に設けられ、装着部１０と衝撃吸収部１１との間の隙間が小さくなるように付勢する衝撃吸収弾性部材１１１と、を備える。アーム部１２は、上部部材１２２ａの下面と、下部部材１２２ｂの上面とに、それぞれ強摩擦部材が設けられ、略水平面を回動面として回動可能であって、上部部材１２２ａと下部部材１２２ｂとの間に関節部弾性部材１２２ｃが設けられた関節部を有しているものである。
【選択図】図１

Description

本発明は転送防止装置に関する。

ユーザが搭乗して使用するロボットであって、バランス能力を訓練するロボットや、操作する際にバランス能力を必要とするロボット（例えば、同軸二輪車等）が知られている。このようなロボットを用いた訓練中は、ロボットのシステムエラーや操作ミスにより、ユーザが転倒する可能性がある。

ユーザの転倒を防ぐため、バランス訓練ロボットを使用する際には、ユーザに転倒防止装置を装着する必要がある。

例えば、特許文献１には、ユーザが搭乗してバランス訓練を行う訓練システムが記載されている。バランス訓練システムは、ユーザが転倒することを防ぐため、ユーザの姿勢等に基づいて制御装置が生成した制御信号に基づき、ユーザを所定の懸垂力で懸垂する懸垂装置を有する。

特開２０１１−２０３５４９号公報

転倒防止装置は、ユーザに装着される吊り具を、ユーザの上部で荷重を支持するための支持部材に接続する構成とされることが多い。

例えば、同軸二輪車等の移動装置にユーザが搭乗する場合には、移動装置の移動に合わせて支持部材が水平方向に移動可能に構成しなくてはならない。そのため、支持部材が移動可能なフレームを構成しなくてはならず、装置全体が大きくなり、設置スペースが必要になる。

また、例えば、バランス能力の訓練ロボット等の場合に、支持部材を固定して構成した場合には、吊り具と支持部材とをつなぐベルトを、ユーザ可動範囲を妨げない長さにする必要がある。そのため、ベルトにはある程度のたわみが必要となる。

ベルトにたわみを設けると、ユーザの転倒時に吊り具にかかる衝撃が大きくなってしまうので、ユーザの体の広範囲を覆うように吊り具を構成しなければならない。それとともに、衝撃に耐えられるように転倒防止装置を構成しなくてはならないため、安全装置自体の強度も必要となる。さらに、ベルトがユーザの集中力をそぐという問題があった。

本発明はこのような問題点を解決するために構成されたものであり、ユーザの訓練を妨げない転倒防止装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる転倒防止装置は、帯状部材により、ユーザの肩及び腰装着され、ユーザの背中を覆う装着部と、装着部に接続された衝撃吸収部と、衝撃吸収部と一端側が接続されたアーム部と、アーム部の他端側に接続され、アーム部を支持する支持部と、を具備し、衝撃吸収部は、衝撃吸収部の下部と装着部の下部との間を回動可能に連結する回転機構部と、装着部と衝撃吸収部との間に設けられ、装着部と衝撃吸収部との間の隙間が小さくなるように付勢する衝撃吸収弾性部材と、を備え、アーム部は、上部部材と下部部材とが略水平面を回動面として回動可能であって、上部部材と下部部材との間に上部部材と下部部材とが接触しないように付勢する関節部弾性部材が設けられた関節部を有し、上部部材の下面と、下部部材の上面とに、それぞれ強摩擦部材が設けられ、上方向からの荷重により、関節部がロックされるものである。

本発明によれば、ユーザの訓練を妨げない転倒防止装置を提供することができる。

実施の形態にかかる転倒防止装置を示す図である。 実施の形態にかかるアーム部によるユーザの移動可能範囲を示す図である。 実施の形態にかかる背部衝撃吸収部を示す図である。 実施の形態にかかる第１関節部及び第２リンクを示す図である。

実施の形態
実施の形態にかかる転倒防止装置は、同軸二輪車型の移動装置２の上にユーザが搭乗した際のユーザの転倒防止に使用されるものである。以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、転倒防止装置１を示す図である。転倒防止装置１は、装着部１０と、背部衝撃吸収部１１と、アーム部１２と、アーム支持部１６と、を有する。

装着部１０は、背部衝撃吸収部１１をユーザの背部に固定するためのものである。背部衝撃吸収部１１は、ユーザが転倒した際の衝撃を和らげるものである。

アーム部１２は、背部衝撃吸収部１１とアーム支持部１６とを接続し、水平面方向に屈伸可能な第１関節部１２２及び第２関節部１２４を有する。図２は、アーム部１２によるユーザの移動可能範囲を示す図である。一点破線で示す領域が、ユーザの移動範囲を示す図である。

アーム支持部１６は、アームを支持するためのものであり、軸部１６１と、支持ばね１６２と、筐体１６３と、を有する。

軸部１６１は、上部は、アーム支持部１６の第２関節部１２４に連結され、下部は、支持ばね１６２に接続されている。

支持ばね１６２は、筐体１６３の内部に設けられ、支持ばね１６２に接続されている。支持ばね１６２は、ユーザが転倒した際に、アーム部１２を介してユーザの荷重がかかると、荷重がかかる方向とは逆方向に付勢し、アーム部１２を支持する。

装着部１０は、ユーザの背中に装着されるものである。装着部１０は、背面接触部１００と、リュック式のスリング１０１と、ユーザの腰回りを固定するための腰ベルト１０２とを有する。

背面接触部１００は、厚みのある板状の形状であって、ユーザの背面に接触する部分であり、クッション性のある部材で構成されることが望ましい。

スリング１０１は、背面接触部１００をユーザの背中に保持するためのものである。スリング１０１は、２つの帯状部材１０１ａ、１０１ｂ（不図示）で構成される。

帯状素材１０１ａは、両端が背面接触部１００のユーザの背中と接触する面に隣接する両側の面のうち一方の面に接続されている。

帯状素材１０１ｂは、両端が背面接触部１００のユーザの背中と接触する面に隣接する両側の面のうち他方の面に接続されている。転倒防止装置１の使用時には、帯状部材１０１ａ、１０１ｂをそれぞれユーザの両肩にかけて背面接触部１００を保持する。

スリング１０１は、後述する背部衝撃吸収部１１が、ユーザが転倒した際には背面接触部１００に対して傾く構成となっているため、ユーザの体格等にもよるが、背面接触部１００をユーザの背中に密着させる必要がない。したがって、スリング１０１の装着に時間がかからず、また、ユーザの集中力をそぐこともない。

腰ベルト１０２は、背面接触部１００をユーザの腰周辺に固定するためのものであり、一端が背面接触部１００のユーザの背中と接触する面に隣接する面のうち一方の面に接続され、他端が背面接触部１００のユーザの背中と接触する面に隣接する面のうち他方の面に接続されている。なお、腰ベルト１０２は、ユーザが容易に着脱可能とするために、例えば中間部分にフック等が設けられているようにしてもよい。

本実施の形態にかかるスリング１０１と腰ベルト１０２とは、ユーザの視界に入らず、また、背部衝撃吸収部１１もユーザの背部に設けられているため、訓練の邪魔になることがない。

背部衝撃吸収部１１は、装着部１０と連結され、背部衝撃吸収ばね１１１と、背部高さ調整機構１１２と、回転機構部１１３とを有する。

図３は、背部衝撃吸収部１１を示す図である。背部衝撃吸収部１１は、回転機構部１１３を介して装着部１０と回動可能に連結されている。ユーザが前向きに転倒姿勢の場合以外は、背部衝撃吸収部１１と装着部１０とは略平行である。ユーザが前向きに転倒している場合は、背部衝撃吸収部１１が装着部１０に対して回転機構部１１３を軸にして傾くため、背部衝撃吸収部１１と装着部１０とは、くの字型に開く状態となる。

背部衝撃吸収ばね１１１は、背部衝撃吸収部１１と装着部１０との間に接続される。これにより、ユーザが前向きに転倒しても、背部衝撃吸収ばね１１１の付勢により、背部衝撃吸収部１１に対して回転機構部１１３を軸として装着部１０が傾く角度を小さくでき、またばねの弾性により、ユーザにかかる衝撃も小さくできる。

なお、背部衝撃吸収ばね１１１のみではなく、背部衝撃吸収部１１に対する装着部１０の角度を規定するために、装着部１０と背部衝撃吸収部１１との間をベルトで連結するようにしてもよい。

背部高さ調整機構１１２は、ユーザに応じて高さを調整するためのものである。背部高さ調整機構１１２は、軌条部材１１２ａと、摺動部材１１２ｂと、を有し、軌条部材１１２ａに対して摺動部材１１２ｂが上下に摺動する構成である。これにより、装着部１０をユーザの身長に合わせて調整できる。

摺動部材１１２ｂはアーム１２の第１リンク１２１に接続されているが、接続部分の高さは、図３（ｃ）に示す人体の重心、つまり身長の高さの５５〜５６％の部分より高い位置であることが望ましい。これにより、アーム部１２がユーザを正確に追従可能とすることができる。

アーム部１２は、背部衝撃吸収部１１とアーム支持部１６との間に連結されている。アーム部１２は、スカラ型アームである。
アーム部１２は、第１リンク１２１と、第１関節部１２２と、第２リンク１２３と、第２関節部１２４と、を有する。

第１関節部１２２は、上部部材１２２ａと、下部部材１２２ｂと、で構成される。上部部材１２２ａは、下部部材１２２ｂに対して、略水平面方向に沿った面を回転面として回転可能に構成される。

第２関節部１２４は、上部部材１２４ａと、下部部材１２４ｂと、で構成される。上部部材１２４ａは、下部部材１２４ｂに対して、略水平面方向に沿った面を回転面として回転可能に構成される。

第１リンク１２１は、摺動部材１１２ｂと第１関節部１２２の上部部材１２２ａとの間に連結される。
第２リンク１２３は、下部部材１２２ｂと上部部材１２４ａとの間に連結される。

関節部の構成について、より詳細に説明する。図４は第１関節部１２２及び第２リンク１２３を示す図である。第１関節部１２２及び第２リンク１２３は、荷重がかかると回転方向に摩擦抵抗が生じるよう構成されている。

第１関節部１２２は、上部部材１２２ａと、下部部材１２２ｂと、上部部材１２２ａと下部部材１２２ｂとの間に設けられたリンク弾性部材１２２ｃとを有する。
上部部材１２２ａが下部部材１２２ｂと対向する面には、高摩擦部材１２２ｄが設けられている。
下部部材１２２ｂが上部部材１２２ａと対向する面には、高摩擦部材１２２ｅが設けられている。
リンク弾性部材１２２ｃは、上部部材１２２ａとリンク弾性部材１２２ｃとの対向する面同士が隙間を生じるように付勢している。

第１関節部１２２と同様に、第２関節部１２４は、上部部材１２４ａと、下部部材１２４ｂと、上部部材１２４ａと下部部材１２４ｂとの間に設けられたリンク弾性部材１２４ｃとを有する。

上部部材１２４ａが下部部材１２４ｂと対向する面には、高摩擦部材１２４ｄが設けられている。

下部部材１２４ｂが上部部材１２４ａと対向する面には、高摩擦部材１２４ｅが設けられている。

リンク弾性部材１２４ｃは、上部部材１２４ａとリンク弾性部材１２４ｃとの対向する面同士が隙間を生じるように付勢している。

リンク弾性部材１２２ｃ及びリンク弾性部材１２４ｃは、ユーザの転倒時にユーザの荷重により縮む。そのため、第１関節部１２２と第２関節部１２４とは、それぞれの上部部材と下部部材の対向面に設けられた高摩擦部材が接触することになる。これにより、第１関節部１２２と第２関節部１２４とが摩擦により回転せず、ユーザの転倒をより安全に防止することができる。

次に、ユーザが転倒した際の転倒防止装置１の動作について説明する。まず、背面接触部１００がスリング１０１と腰ベルト１０２とでユーザに固定されている。
ユーザが転倒すると、背部高さ調整機構１１２の軌条部材１１２ａ上を摺動部材１１２ｂが摺動して、装着部１０が降下する。

そして、装着部１０と背部衝撃吸収部１１とが回転機構部１１３を軸にして開き、装着部１０と背部衝撃吸収部１１との間に設けられた背部衝撃吸収ばね１１１が延びる。背部衝撃吸収ばね１１１は、装着部１０を背部衝撃吸収部１１側に戻すように付勢する。

同時に、アーム部１２の第１関節部１２２と第２関節部１２４とに、それぞれ第１リンク１２１と第２リンク１２３とを介してユーザの荷重がかかり、それぞれの関節部の回動が停止する。

これにより、ユーザは倒れた場所で、前に傾いた状態で保持されるため、転倒を防止できる。

本実施の形態にかかる転倒防止装置１は、背部衝撃吸収ばね１１１により転倒の際の衝撃を緩和できる。さらに、アーム部１２が屈伸しないため、ユーザが転倒した地点から移動しない。すなわち、ユーザは倒れた場所で、前に傾いた状態で保持されるため、より安全に転倒を防止できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 転倒防止装置
２ 同軸二輪車
１０ 装着部
１１ 背部衝撃吸収部
１２ アーム部
１００ 背面接触部
１０１ スリング
１０２ 腰ベルト
１２１ 第１リンク
１２２ 第１関節部
１２２ａ 上部部材
１２２ｂ 下部部材
１２２ｃ リンク弾性部材
１２２ｄ 高摩擦部材
１２２ｅ 高摩擦部材
１２３ 第２リンク
１２４ 第２関節部
１２４ａ 上部部材
１２４ｂ 下部部材
１２４ｃ リンク弾性部材
１６ アーム支持部
１１１ 背部衝撃吸収ばね
１１２ 背部高さ調整機構
１１２ａ 軌条部材
１１２ｂ 摺動部材
１１３ 回転機構部
１６１ 軸部
１６２ 支持ばね
１６３ 筐体

Claims (1)

1. 帯状部材により、ユーザの肩及び腰装着され、ユーザの背中を覆う装着部と、
   前記装着部に接続された衝撃吸収部と、
   前記衝撃吸収部と一端側が接続されたアーム部と、
   前記アーム部の他端側に接続され、アーム部を支持する支持部と、を具備し、
   前記衝撃吸収部は、
   前記衝撃吸収部の下部と前記装着部の下部との間を回動可能に連結する回転機構部と、
   前記装着部と前記衝撃吸収部との間に設けられ、前記装着部と前記衝撃吸収部との間の隙間が小さくなるように付勢する衝撃吸収弾性部材と、を備え、
   前記アーム部は、
   上部部材と下部部材とが略水平面を回動面として回動可能であって、前記上部部材と下部部材との間に上部部材と下部部材とが接触しないように付勢する関節部弾性部材が設けられた関節部を有し、
   前記上部部材の下面と、前記下部部材の上面とに、それぞれ強摩擦部材が設けられ、上方向からの荷重により、前記関節部がロックされる、転倒防止装置。

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