JP2015044272A - Upper limb auxiliary device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an upper limb auxiliary device that can assist a work of the wearer's upper arm and front arm with one actuator and keeps bearer's safety improved structurally.SOLUTION: An upper limb auxiliary device 1, which assists a work with the wearer's upper arm raised, comprises a mounting part 2 that is mounted on the wearer and has a shoulder frame 23 located in a vicinity of the wearer's shoulder, an upper limb support link 3 pivoted by the shoulder frame 23 and constituted of a linkage that supports the wearer's upper arm A1 and front arm A2, one motor means 6 that supplies power to this upper limb support link 3 to make the wearer's upper limb move up and own, a worm gear mechanism 5 provided in a power transmission path from this motor means 6 into the upper limb support link 3, operation means (constituted of sensing means 7) operated by the wearer, and a controller 8 that drives the motor means 6 on the basis of operation signals from this operation means.

Description

本発明は、上肢補助装置に関する。詳しくは、果実栽培における摘粒作業のような腕を上げて行う作業の軽労化を図ることを目的とした、上肢補助装置に関する。   The present invention relates to an upper limb assisting device. More specifically, the present invention relates to an upper limb assisting device for the purpose of lightening the work performed by raising the arm, such as a graining operation in fruit cultivation.

果樹栽培における摘粒作業のような腕(上肢)を上げての長時間の作業は、農業従事者の高齢化が進むなか、体への負担が大きく重労働となっている。例えば、ぶどう栽培においては、手に持ったハサミによる細かな摘粒作業が上肢を上げた状態で長時間に亘って行われる。
このような作業の労力を軽減するため、特許文献1にあるような上腕保持装置等や、特許文献2にあるような作業支援装置が提案されている。
Long-time work with raising arms (upper limbs), such as grain-removing work in fruit tree cultivation, has a heavy burden on the body and a heavy labor as agricultural workers age. For example, in grape cultivation, a fine graining operation with scissors held in the hand is performed for a long time with the upper limbs raised.
In order to reduce the labor of such work, an upper arm holding device as in Patent Document 1 and a work support device as in Patent Document 2 have been proposed.

特開2012−239818号公報JP 2012-239818 A 特開2008−220883号公報JP 2008-220883 A

しかしながら、上記特許文献1および2に記載された装置では、作業補助を行う肘や肩などの各関節に対して一つ以上のアクチュエータを配置するため重量が増しコストも高くなっていた。
また、複数のアクチュエータを適切に制御することが必要となり、ハード面においても装着者に身体的な危害が加わらないように十分に安全性を考慮した設計とすることが不可欠であった。
However, in the apparatuses described in Patent Documents 1 and 2, since one or more actuators are arranged for each joint such as an elbow or a shoulder for assisting work, the weight is increased and the cost is also increased.
In addition, it is necessary to appropriately control a plurality of actuators, and it has been indispensable to design in consideration of safety so as not to cause physical harm to the wearer even in hardware.

本発明は上記課題を解決するのもので、一つのアクチュエータで装着者の上腕と前腕の作業補助を行うことができるとともに、構造的に装着者の安全性を高めた上肢補助装置を提供することを課題とする。   The present invention solves the above-described problems, and provides an upper limb assisting device that can assist the wearer's upper arm and forearm with a single actuator and that structurally enhances the safety of the wearer. Is an issue.

上記課題を解決するために、装着者の上肢を上げての作業を補助する上肢補助装置であって、装着者に装着され、装着者の肩部付近に位置する肩フレームを有する装着部と、前記肩フレームに軸支され、装着者の上腕と前腕を支持するリンク機構で構成された上肢支持リンクと、この上肢支持リンクに動力を供給して装着者の上肢を上下させる一つのモータ手段と、このモータ手段から前記上肢支持リンクへの動力伝達経路に設けたウォームギヤ機構と、装着者に操作される操作手段と、この操作手段からの操作信号に基づいて前記モータ手段を駆動させる制御装置と、を備えた上肢補助装置とした。
ウォームギヤ機構は、ウォームとウォームホイールからなり、モータ手段の回転軸にウォームが取り付けられる。また、上腕補助装置によって装着者の上肢を上下させると、手首の位置に相当する部分が円弧状の軌跡をたどるように上腕補助装置を構成することが好ましい。
In order to solve the above problem, an upper limb assisting device for assisting the work of raising the upper limb of the wearer, the wearer being worn by the wearer and having a shoulder frame located near the shoulder of the wearer; An upper limb support link that is pivotally supported by the shoulder frame and configured to support a wearer's upper arm and forearm, and one motor means that supplies power to the upper limb support link to raise and lower the upper limb of the wearer. A worm gear mechanism provided in a power transmission path from the motor means to the upper limb support link, operating means operated by a wearer, and a control device for driving the motor means based on an operation signal from the operating means; The upper limb assisting device was provided.
The worm gear mechanism includes a worm and a worm wheel, and the worm is attached to the rotating shaft of the motor means. Further, it is preferable that the upper arm assisting device is configured such that when the upper limb of the wearer is moved up and down by the upper arm assisting device, a portion corresponding to the position of the wrist follows an arcuate locus.

この上肢補助装置は、上肢支持リンクを用い、これを一つのモータ手段によって動作させるものであり、比較的シンプルな構造で、軽量化や低コスト化しやすい。
また、上肢支持リンクがリンク機構で構成されているため限定された動きとなり、構造的に装着者の安全性を高めた上肢補助装置となる。
さらに、装着者が上肢を上げた状態で脱力すると、腕の自重が上肢支持リンクに作用して、モータ手段がトルク負けしてしまい、上肢が下がってしまう場合があった。そのため、従来はラチェット機構等を用いて保持していたが、解除時の作業が必要になるなど、作業者への負担が大きくなりがちであった。今回提案する上肢補助装置は、モータ手段から上肢支持リンクへの動力伝達経路にウォームギヤ機構が設けてあるため、ウォームギヤ機構がセルフロック機能を発揮し、モータ手段が停止している場合であっても装着者の上肢を上げた状態を保持することができ、ラチェット機構を用いた場合のような解除作業も不要となる。
換言すると、上肢支持リンクの位置保持がウォームギヤ機構のセルフロック機能によりなされているため、位置保持するためにエネルギーを消費しない一方、位置を変更する場合だけモータ手段を駆動して任意の位置に変更できるという特徴を有した上肢補助装置を実現することができるのである。
This upper limb assisting device uses an upper limb support link, which is operated by a single motor means, has a relatively simple structure, and is easily reduced in weight and cost.
Further, since the upper limb support link is constituted by a link mechanism, the movement is limited, and the upper limb assisting device is structurally improved in safety of the wearer.
Furthermore, when the wearer is weakened with the upper limb raised, the weight of the arm acts on the upper limb support link, causing the motor means to lose torque and lowering the upper limb. For this reason, it has been conventionally held by using a ratchet mechanism or the like, but it tends to increase the burden on the operator, such as requiring work at the time of release. The proposed upper limb assisting device has a worm gear mechanism in the power transmission path from the motor means to the upper limb support link. Therefore, even when the worm gear mechanism exhibits a self-locking function and the motor means is stopped. The state where the upper limb of the wearer is raised can be maintained, and the release work as in the case of using the ratchet mechanism is not required.
In other words, since the position of the upper limb support link is held by the self-locking function of the worm gear mechanism, energy is not consumed to hold the position, but the motor means is driven to change to an arbitrary position only when the position is changed. Thus, it is possible to realize an upper limb assisting device having the feature of being able to do so.

上肢支持リンク(3)は、具体的には、肩フレーム(23)に長手方向中間部で軸支され、この軸支された箇所から前方側の部分が上腕に沿って上腕を支持する上腕支持部(311)を構成する第一上腕リンク(31)と、この第一上腕リンク(31)の先端に設けた第一連結軸(41)と、この第一連結軸(41)に長手方向中間部で連結され、この連結箇所から上方側の部分が前腕に沿って前腕を支持する前腕支持部(321)を構成する前腕リンク(32)と、この前腕リンク(32)の下端に設けた第二連結軸(42)と、この第二連結軸(42)に一端が連結され、前記第一上腕リンク(31)と概ね同じ長さで、前記第一上腕リンク(31)に平行な、前記第一上腕リンク(31)の下方に位置する第二上腕リンク(33)と、この第二上腕リンク(33)の他端に設けた第三連結軸(43)と、この第三連結軸(43)に一端が連結され、前記前腕リンク(32)における前記第一連結軸(41)との連結箇所より下方側の部分と概ね同じ長さで、前記前腕リンク(32)に平行な、第三上腕リンク(34)と、この第三上腕リンク(34)の他端と前記第一上腕リンク(31)の後端とを連結する第四連結軸(44)と、前記第三連結軸(43)に一端が連結され、ウォームホイール(52)の回転軸(520)に他端が固定された動力伝達リンク(30)と、を備えた、上肢補助装置とすることができる。   Specifically, the upper limb support link (3) is pivotally supported by the shoulder frame (23) in the middle in the longitudinal direction, and the upper arm support in which the front side part supports the upper arm from the pivoted portion. A first upper arm link (31) constituting a portion (311), a first connection shaft (41) provided at a tip of the first upper arm link (31), and a longitudinal intermediate between the first connection shaft (41) A forearm link (32) that constitutes a forearm support portion (321) that supports the forearm along the forearm, and a lower portion of the forearm link (32). One end is connected to the two connecting shafts (42) and the second connecting shaft (42), and is substantially the same length as the first upper arm link (31) and parallel to the first upper arm link (31). A second upper arm link (33) located below the first upper arm link (31), a third connection shaft (43) provided at the other end of the second upper arm link (33), and a third connection shaft ( 43) one end is connected to A third upper arm link (34) that is substantially the same length as the portion below the connection portion with the first connection shaft (41) in the forearm link (32) and is parallel to the forearm link (32), A fourth connecting shaft (44) for connecting the other end of the third upper arm link (34) and a rear end of the first upper arm link (31), and one end connected to the third connecting shaft (43); The upper limb assisting device may include a power transmission link (30) having the other end fixed to the rotation shaft (520) of the worm wheel (52).

このとき、第一上腕リンク(31)および第二上腕リンク(33)を水平にした状態において、
ウォームホイールの回転軸(520)が、第三上腕リンク(34)よりも後方位置で、第二上腕リンク(33)の水平ラインよりも上方、かつ第一上腕リンク(31)の水平ラインよりも下方に位置するように構成した、上肢補助装置とすることができる。
At this time, in a state where the first upper arm link (31) and the second upper arm link (33) are horizontal,
The rotation axis (520) of the worm wheel is located behind the third upper arm link (34), above the horizontal line of the second upper arm link (33), and higher than the horizontal line of the first upper arm link (31). It can be set as the upper limb auxiliary | assistance apparatus comprised so that it might be located below.

この上肢補助装置は、基本姿勢から上肢を上げる方向にモータ手段を回転させると、手首の位置に相当する前腕リンクの先端部分が、上方に移動するに従って前方にシフトするような円弧状の軌跡をたどるため、人間が上肢を上げる動作をほぼ実現でき、ぶどう栽培などの果樹栽培における上肢を上げての作業に特に適している。 In this upper limb assisting device, when the motor means is rotated in the direction of raising the upper limb from the basic posture, an arc-shaped trajectory in which the tip portion of the forearm link corresponding to the wrist position shifts forward as it moves upward is obtained. Therefore, it is possible to perform almost the operation of raising the upper limb by a human being, and it is particularly suitable for the work of raising the upper limb in fruit tree cultivation such as grape cultivation.

またこのとき、第一上腕リンク(31)の上腕支持部(311)と第二上腕リンク(33)とが長さ調整自在に構成されている、上肢補助装置とすることもできる。   At this time, it is also possible to provide an upper limb assisting device in which the upper arm support portion (311) and the second upper arm link (33) of the first upper arm link (31) are configured to be adjustable in length.

この上肢補助装置は、装着者の上腕の長さに合わせて上肢支持リンクを調節することができるものであり、汎用性が高い。 This upper limb assisting device can adjust the upper limb support link in accordance with the length of the upper arm of the wearer, and is highly versatile.

操作手段は、装着者の手首を手の甲側に曲げた状態を検知する検知手段によって構成されている、上肢補助装置とすることもできる。   The operation means may be an upper limb assisting device configured by detection means for detecting a state in which the wearer's wrist is bent toward the back of the hand.

このとき、検知手段は、装着者の手首付近に装着される手首装着部と、この手首装着部の左右から装着者の手の甲の上方に向って斜めに延びるとともに、先端部側に行くに従い互いの距離が拡がる左右のベースプレートと、これら左右のベースプレートの内側面で前記手首装着部寄りの位置に枢支された左右の補助プレートと、これら左右の補助プレートの先端部と前記左右のベースプレートの先端部の間に取り付けた左右の弾性手段と、前記左右の補助プレートが枢支された箇所に沿って前記左右のベースプレートにそれぞれ設けられた貫通孔を貫通して、前記補助プレートと前記ベースプレートを跨ぐように取り付けられた左右の曲げセンサと、を備えた、上肢補助装置とすることもできる。
この検知手段は、装着者の手首を手の甲側に曲げると曲げセンサが屈曲するように構成されているものである。
At this time, the detection means includes a wrist mounting portion that is mounted near the wearer's wrist, and extends obliquely from the left and right of the wrist mounting portion toward the upper side of the wearer's hand and moves toward the tip portion side. The left and right base plates that extend the distance, the left and right auxiliary plates that are pivotally supported on the inner side surfaces of the left and right base plates near the wrist mounting portion, the tip portions of the left and right auxiliary plates, and the tip portions of the left and right base plates The left and right elastic means attached between and the left and right auxiliary plates pass through the through holes provided in the left and right base plates, respectively, and straddle the auxiliary plates and the base plate. It can also be set as the upper limb auxiliary | assistance apparatus provided with the left and right bending sensor attached to.
This detecting means is configured such that the bending sensor bends when the wearer's wrist is bent toward the back of the hand.

本発明により、一つのアクチュエータで装着者の上腕と前腕の作業補助を行うことができるとともに、構造的に装着者の安全性を高めた上肢補助装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide work support for the upper arm and forearm of the wearer with a single actuator, and to provide an upper limb assisting device that structurally increases the safety of the wearer.

上肢補助装置を装着した状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state which mounted | wore the upper-limb assistance apparatus. 上肢支持リンクの動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of an upper limb support link. 作業者の手首の軌跡を示す図である。It is a figure which shows the locus | trajectory of an operator's wrist. 検知手段を装着した状態を示す側面図(写真)である。It is a side view (photograph) which shows the state which mounted | wore the detection means. 検知手段を装着した状態を示す平面図(写真)である。It is a top view (photograph) which shows the state which mounted | wore the detection means.

以下、上肢補助装置を例示説明する。上肢補助装置は、装着部と上肢支持リンクとウォームギヤ機構とモータ手段と操作手段と制御装置とを備える。これら各構成要素について、以下に例示説明する。なお、以降の説明で用いられる、前方、後方、上方、下方といった方向を示す表現は、図1の左上に表示されているように、上肢補助装置を装着した装着者を基準とする方向を示したものである。また、上肢支持リンクを構成する各リンクはアルミ角材などを用いるが、各図においては太い直線で簡略表示してある。   Hereinafter, the upper limb assisting device will be described by way of example. The upper limb assisting device includes a mounting portion, an upper limb support link, a worm gear mechanism, motor means, operating means, and a control device. Each of these components will be described below by way of example. In addition, the expression which shows directions, such as the front, back, upper direction, and the downward direction used in the following description, shows the direction on the basis of the wearer wearing the upper limb assisting device as displayed in the upper left of FIG. It is a thing. Moreover, although each link which comprises an upper limb support link uses an aluminum square etc., in each figure, it is simply displayed with the thick straight line.

[装着部]
装着部2は装着者に装着されて、後述する上肢支持リンク3、ウォームギヤ機構5、モータ手段6などを支えるものである。そして、装着部2は、装着者の肩部付近に位置する肩フレーム23を有し、この肩フレーム23に設けた支持軸40に上肢支持リンク3が軸支されている。
[Mounting part]
The mounting portion 2 is mounted on a wearer and supports an upper limb support link 3, a worm gear mechanism 5, a motor means 6 and the like which will be described later. The mounting portion 2 has a shoulder frame 23 located near the shoulder of the wearer, and the upper limb support link 3 is pivotally supported by a support shaft 40 provided on the shoulder frame 23.

本実施形態において、装着部2は、装着者の背中部分から肩に亘るバックプレート21と、このバックプレート21の上端部から肩上部に沿うように前方に向かって円弧状に延びるフック手段22と、バックプレート21の左右から前方に延びて、装着者の肩部外側に位置する肩フレーム23と、バックプレート21の左右から後方に延びるバックフレーム24と、を備えている。肩フレーム23とバックフレーム24は別体としてもよいし、例えば、一枚の板材を用いて連続した構成としてもよい。また、肩フレーム23は、装着者の肩部に近接させて肩部の下に設けてもよい。   In the present embodiment, the mounting portion 2 includes a back plate 21 extending from the back portion of the wearer to the shoulder, and hook means 22 extending in an arc shape from the upper end portion of the back plate 21 to the front along the upper shoulder portion. A shoulder frame 23 that extends forward from the left and right sides of the back plate 21 and is located outside the shoulder of the wearer, and a back frame 24 that extends rearward from the left and right sides of the back plate 21 are provided. The shoulder frame 23 and the back frame 24 may be separated, or may be configured to be continuous using a single plate material, for example. The shoulder frame 23 may be provided under the shoulder so as to be close to the shoulder of the wearer.

本実施形態では、装着部2が、フック手段22によって装着者に装着されているが、しっかりと装着できるのであれば、これに限定されない。例えば、ランドセルの肩ベルトを模したものや、結束バンドを胸部に巻き付けて固定するなどしてもよい。   In the present embodiment, the mounting portion 2 is mounted on the wearer by the hook means 22, but is not limited to this as long as it can be securely mounted. For example, a shoulder bag of a school bag may be imitated, or a binding band may be wound around the chest and fixed.

[上肢支持リンク]
上肢支持リンク3は、装着者の上腕A1と前腕A2を支持するリンク機構で構成され、装着部2の肩フレーム23に軸支されている。上肢支持リンク3は、上肢の上げ下げに追従した動作をするように構成されている。
[Upper limb support link]
The upper limb support link 3 is configured by a link mechanism that supports the upper arm A1 and the forearm A2 of the wearer, and is pivotally supported by the shoulder frame 23 of the mounting portion 2. The upper limb support link 3 is configured to perform an operation following the raising and lowering of the upper limb.

この上肢支持リンク3は、四つのリンクを備えた、横長の平行リンクをベースにしたものである。そして、平行リンクを構成するリンクのうち前側のリンク(32)が、上方側に突出するように延長されている。この上方側に突出した部分が、前腕A2に沿って前腕A2を支持する前腕支持部321となる。一方、平行リンクを構成するリンクのうち上側のリンク(31)は、その長手方向中間部の後方寄りの位置で、肩フレーム23に設けた支持軸40に軸支されている。これによって上肢支持リンク3が肩フレーム23に軸支されることとなる。この支持軸40は、上肢補助装置1を装着した際に、肩関節に相当する位置となる。上側のリンク(31)のうち、支持軸40に軸支された箇所から前方側の部分が上腕に沿って上腕を支持する上腕支持部311となる。   This upper limb support link 3 is based on a horizontally long parallel link having four links. The front link (32) of the links constituting the parallel link is extended so as to protrude upward. The portion protruding upward is a forearm support portion 321 that supports the forearm A2 along the forearm A2. On the other hand, of the links constituting the parallel link, the upper link (31) is pivotally supported by a support shaft 40 provided on the shoulder frame 23 at a position closer to the rear of the middle portion in the longitudinal direction. As a result, the upper limb support link 3 is pivotally supported by the shoulder frame 23. The support shaft 40 is in a position corresponding to the shoulder joint when the upper limb assisting device 1 is worn. Of the upper link (31), the portion on the front side from the portion pivotally supported by the support shaft 40 becomes the upper arm support portion 311 that supports the upper arm along the upper arm.

以下、上肢支持リンク3について詳細に説明する。肩フレーム23に設けた支持軸40には第一上腕リンク31が軸支(連結)されている。軸支箇所は、第一上腕リンク31の長手方向中間部の後方寄りの位置であり、第一上腕リンク31の先端から軸支箇所までの部分が上腕支持部311として上腕A1を支持することができるように、この部分の長さが、概ね、装着者の上腕A1の長さ(装着者の肩関節から肘関節の距離)となるような位置である。
また、上腕支持部311には、上腕を支持するための上腕支持手段(図示せず)が設けてある。例えば結束バンドで上腕A1を固定する手段や、上腕A1を載置等するテーブルを上腕支持部311に設けることができる。
そして、この第一上腕リンク31の先端には第一連結軸41が設けてある。この第一連結軸41は装着者の肘関節に相当する。
支持軸40から第一連結軸41までの距離(L311)は、装着者の上腕A1の長さと概ね等しく、通常は25〜35cmである。本実施形態では概ね31cmとした。
また、支持軸40から後述する第四連結軸44までの距離は、支持軸40から第一連結軸41までの距離(L311)の1/3程度とすることが好ましく、本実施形態では概ね10cmとした。
Hereinafter, the upper limb support link 3 will be described in detail. A first upper arm link 31 is pivotally supported (connected) on a support shaft 40 provided on the shoulder frame 23. The pivot support position is a position closer to the rear of the middle portion in the longitudinal direction of the first upper arm link 31, and the portion from the tip of the first upper arm link 31 to the pivot support position can support the upper arm A1 as the upper arm support portion 311. In order to be able to do this, the length of this portion is generally the position of the upper arm A1 of the wearer (the distance from the wearer's shoulder joint to the elbow joint).
The upper arm support portion 311 is provided with upper arm support means (not shown) for supporting the upper arm. For example, means for fixing the upper arm A1 with a binding band and a table on which the upper arm A1 is placed can be provided on the upper arm support portion 311.
A first connecting shaft 41 is provided at the tip of the first upper arm link 31. The first connecting shaft 41 corresponds to the elbow joint of the wearer.
The distance (L311) from the support shaft 40 to the first connecting shaft 41 is approximately equal to the length of the wearer's upper arm A1, and is usually 25 to 35 cm. In this embodiment, it is approximately 31 cm.
Further, the distance from the support shaft 40 to the fourth connection shaft 44 described later is preferably about 1/3 of the distance (L311) from the support shaft 40 to the first connection shaft 41, and in this embodiment is approximately 10 cm. It was.

第一連結軸41には、前腕リンク32が連結されている。連結箇所は、前腕リンク32の長手方向中間部の下方寄りの位置であり、前腕リンク32の上端から第一連結軸41の連結箇所までの部分が前腕支持部321として前腕A2を支持することができるように、この部分の長さが、概ね、装着者の前腕A2の長さ(装着者の手首付近から肘関節までの距離)となるような位置である。
前腕リンク32の上端から第一連結軸41の連結箇所までの部分の長さ(L321)は、装着者の前腕A2の長さと概ね等しいか、それよりも短く、通常は20〜30cmである。本実施形態では概ね28cmとした。
また、前腕支持部321には、前腕A2を支持するための前腕支持手段(図示せず)が設けてある。例えば結束バンドで前腕A2を固定する手段や、前腕A2を伸ばしたときに下方から支えるテーブルを前腕支持部321に設けることができる。
そして、この前腕リンク32の下端には第二連結軸42が設けてある。第一連結軸41から第二連結軸42までの距離は、前腕リンク32の上端から第一連結軸41の連結箇所までの部分の長さ(L321)の1/2〜1/3程度とすることが好ましく、本実施形態では概ね10cmとした。
A forearm link 32 is connected to the first connecting shaft 41. The connection location is a position closer to the lower side of the middle portion in the longitudinal direction of the forearm link 32, and the portion from the upper end of the forearm link 32 to the connection location of the first connection shaft 41 may support the forearm A2 as the forearm support portion 321. In order to be able to do this, the length of this portion is generally the position of the wearer's forearm A2 (the distance from the vicinity of the wearer's wrist to the elbow joint).
The length (L321) of the portion from the upper end of the forearm link 32 to the connecting portion of the first connecting shaft 41 is approximately equal to or shorter than the length of the wearer's forearm A2, and is usually 20 to 30 cm. In this embodiment, it is approximately 28 cm.
The forearm support portion 321 is provided with forearm support means (not shown) for supporting the forearm A2. For example, a means for fixing the forearm A2 with a tie band and a table that supports from below when the forearm A2 is extended can be provided on the forearm support portion 321.
A second connecting shaft 42 is provided at the lower end of the forearm link 32. The distance from the first connecting shaft 41 to the second connecting shaft 42 is about 1/2 to 1/3 of the length (L321) of the portion from the upper end of the forearm link 32 to the connecting portion of the first connecting shaft 41. In this embodiment, it is approximately 10 cm.

この第二連結軸42には、第二上腕リンク33の一端(前方端)が連結されている。第二上腕リンク33は、第一上腕リンク31と概ね同じ長さであり、第一上腕リンク31から間隔をおいて、第一上腕リンク31の下方に位置する。第二上腕リンク33は第一上腕リンク31に平行なリンクとなる。
そして、この第二上腕リンク33の他端(後方端)には第三連結軸43が設けてある。
One end (front end) of the second upper arm link 33 is connected to the second connecting shaft 42. The second upper arm link 33 has substantially the same length as the first upper arm link 31 and is positioned below the first upper arm link 31 at a distance from the first upper arm link 31. The second upper arm link 33 is a link parallel to the first upper arm link 31.
A third connecting shaft 43 is provided at the other end (rear end) of the second upper arm link 33.

この第三連結軸43には、第三上腕リンク34の一端(下方端)が連結されている。第三上腕リンク34は、前腕リンク32における第一連結軸41との連結箇所より下方側の部分と概ね同じ長さである。第三上腕リンク34は、前腕リンク32に平行なリンクとなる。
そして、この第三上腕リンク34の他端(上方端)には第四連結軸44が設けてあり、この第四連結軸44によって、第三上腕リンク34の他端が第一上腕リンク31の後端に連結されている。
One end (lower end) of the third upper arm link 34 is connected to the third connection shaft 43. The third upper arm link 34 has substantially the same length as the portion below the connecting portion of the forearm link 32 with the first connecting shaft 41. The third upper arm link 34 is a link parallel to the forearm link 32.
A fourth connecting shaft 44 is provided at the other end (upper end) of the third upper arm link 34, and the other end of the third upper arm link 34 is connected to the first upper arm link 31 by the fourth connecting shaft 44. It is connected to the rear end.

そして、第三連結軸43には、動力伝達リンク30の一端(前方端)が連結されている。動力伝達リンク30の他端(後方端)は、後述するウォームホイール52の回転軸520に固定されており、ウォームホイール52が所定角度回転すると、動力伝達リンク30の一端(前方端)は円弧状の軌跡で運動する。動力伝達リンク30の長さによって、手首の位置に相当する前腕リンク32の先端の軌跡を微調整することができる。動力伝達リンク30の長さは、通常は15〜25cmである。本実施形態では概ね18cmとした。   One end (front end) of the power transmission link 30 is connected to the third connection shaft 43. The other end (rear end) of the power transmission link 30 is fixed to a rotating shaft 520 of the worm wheel 52 described later, and when the worm wheel 52 rotates by a predetermined angle, one end (front end) of the power transmission link 30 is arcuate. Exercise along the trajectory. Depending on the length of the power transmission link 30, the trajectory of the tip of the forearm link 32 corresponding to the wrist position can be finely adjusted. The length of the power transmission link 30 is usually 15 to 25 cm. In this embodiment, it is approximately 18 cm.

これらに加えて本実施形態の上肢支持リンク3では、補助リンク35を設けている。補助リンク35は第三上腕リンク34と概ね同じ長さであり、一端(上方端)が肩フレーム23に設けた支持軸40に軸支され、第三上腕リンク34と平行になるように、他端(下方端)が第二上腕リンク33の長手方向中間部の後方寄りの位置に、補助支持軸45によって連結されている。   In addition to these, in the upper limb support link 3 of the present embodiment, an auxiliary link 35 is provided. The auxiliary link 35 is substantially the same length as the third upper arm link 34, and one end (upper end) is pivotally supported by a support shaft 40 provided on the shoulder frame 23 and is parallel to the third upper arm link 34. An end (lower end) is connected to a position closer to the rear of the middle portion in the longitudinal direction of the second upper arm link 33 by an auxiliary support shaft 45.

[ウォームギヤ機構]
ウォームギヤ機構5は、ウォーム51とウォームホイール52からなる。ウォームギヤ機構5は、モータ手段6(後述)から上肢支持リンク3への動力伝達経路に設ける。詳しくは、モータ手段6の回転軸にウォーム51を固定し、ウォーム51と係合するウォームホイール52の回転軸520に動力伝達リンク30の他端(後方端)を固定する。このような構成によって、上肢支持リンク3の位置保持が容易になる(セルフロック機能)。
[Worm gear mechanism]
The worm gear mechanism 5 includes a worm 51 and a worm wheel 52. The worm gear mechanism 5 is provided in the power transmission path from the motor means 6 (described later) to the upper limb support link 3. Specifically, the worm 51 is fixed to the rotating shaft of the motor means 6, and the other end (rear end) of the power transmission link 30 is fixed to the rotating shaft 520 of the worm wheel 52 engaged with the worm 51. With this configuration, the position of the upper limb support link 3 can be easily maintained (self-locking function).

また、ウォームギヤ機構5は、それ自身が減速機構を有しているために、モータ手段に取り付けている減速機が不要となるか、又は取り付けるとしても減速比を小さくすることができるため、モータ手段等の小型化・軽量化・低コスト化を図ることができる。   Further, since the worm gear mechanism 5 itself has a speed reduction mechanism, the speed reducer attached to the motor means becomes unnecessary, or the speed reduction ratio can be reduced even if it is attached. Thus, it is possible to reduce the size, weight and cost.

そして、上肢補助装置1を装着して起立姿勢をとり、第一上腕リンク31および第二上腕リンク33を水平にした状態(図1に示す状態)において、ウォームホイール52は、ウォームホイール52の回転軸520が、第三上腕リンク34よりも後方位置で、第二上腕リンク33の水平ラインよりも上方、かつ第一上腕リンク31の水平ラインよりも下方に位置するように装着部2に取り付けられている。
このような構成によって、基本姿勢から上肢を上げる方向にモータ手段6を回転させると、手首の位置に相当する前腕リンク32の先端部分が、上方に移動するに従って前方にシフトするような円弧状の軌跡をたどる。
The worm wheel 52 rotates in the state where the upper limb assisting device 1 is worn and the upright posture is taken and the first upper arm link 31 and the second upper arm link 33 are horizontal (the state shown in FIG. 1). The shaft 520 is attached to the mounting portion 2 so as to be positioned behind the third upper arm link 34, above the horizontal line of the second upper arm link 33, and below the horizontal line of the first upper arm link 31. ing.
With such a configuration, when the motor means 6 is rotated in the direction of raising the upper limb from the basic posture, the arcuate shape is such that the tip portion of the forearm link 32 corresponding to the wrist position shifts forward as it moves upward. Follow the trajectory.

ここで、ウォームホイール52の回転軸520が、第二上腕リンク33の水平ラインよりも下方にあると、手首の位置に相当する前腕リンク32の先端部分が、上方に移動するに従って後方(作業者側)にシフトするような円弧状の軌跡をたどるため、不自然な動作となり、作業上好ましくない。
また、ウォームホイール52の回転軸520が、第一上腕リンク31の水平ラインよりも上方にあると、手首の位置に相当する前腕リンク32の先端部分が、上方に移動するに従って極端に前方にシフトするような円弧状の軌跡をたどりがちとなるため、こちらも不自然な動作となり、作業上好ましくない。
Here, when the rotating shaft 520 of the worm wheel 52 is below the horizontal line of the second upper arm link 33, the tip of the forearm link 32 corresponding to the wrist position moves rearward (operator) This is an unnatural operation because it follows an arc-shaped locus that shifts to the side).
If the rotation shaft 520 of the worm wheel 52 is above the horizontal line of the first upper arm link 31, the tip of the forearm link 32 corresponding to the wrist position shifts extremely forward as it moves upward. Since this tends to follow an arcuate locus like this, this also becomes an unnatural operation, which is not preferable in terms of work.

また、ウォームホイール52は、上肢支持リンク3と干渉しないように、特に第三連結軸43、第四連結軸44、第三上腕リンク34と干渉しないように、取り付ける必要がある。   Further, the worm wheel 52 needs to be attached so as not to interfere with the upper limb support link 3, particularly so as not to interfere with the third connecting shaft 43, the fourth connecting shaft 44, and the third upper arm link 34.

[モータ手段]
モータ手段6は、ウォームギヤ機構5を介して上肢支持リンク3に動力を供給して装着者の上肢を上下させるものである。本発明の上肢補助装置1では一つのモータ手段6を用いる。本実施形態では、モータ手段6が装着部2に取り付けられている。
モータ手段6としては、装着者の上腕A1と前腕A2を支持した状態で上肢支持リンク3を動作させるだけのトルクがあれば特に制限されない。本発明では、前述したウォームギヤ機構5を用いるため、静止トルクの大きなステッピングモータなどを用いる必要性に乏しく、専用のドライバ回路が不要となり安価で消費電力が小さな、一般的なDCモータを用いることが好ましい。
[Motor means]
The motor means 6 supplies power to the upper limb support link 3 via the worm gear mechanism 5 to raise and lower the upper limb of the wearer. In the upper limb assisting apparatus 1 of the present invention, one motor means 6 is used. In this embodiment, the motor means 6 is attached to the mounting part 2.
The motor means 6 is not particularly limited as long as there is a torque sufficient to operate the upper limb support link 3 in a state where the upper arm A1 and the forearm A2 of the wearer are supported. In the present invention, since the worm gear mechanism 5 described above is used, it is not necessary to use a stepping motor having a large static torque, a dedicated DC circuit is unnecessary, and a general DC motor that is inexpensive and consumes little power is used. preferable.

[操作手段と制御装置]
操作手段は、モータ手段6を制御することを目的として、装着者等が操作するものである。一方、制御装置8は、操作手段からの操作信号に基づいてモータ手段6を駆動させるものである。そして、これら操作手段と制御装置8によって、モータ手段6の回転、反転、停止などが切り替えられることになる。
[Operation means and control device]
The operation means is operated by a wearer or the like for the purpose of controlling the motor means 6. On the other hand, the control device 8 drives the motor means 6 based on an operation signal from the operation means. Then, rotation, reversal, stop, etc. of the motor means 6 are switched by these operation means and the control device 8.

操作手段としては、種々のものを用いることができる。しかし、基本的に上腕A1と前腕A2が上肢支持リンク3に支持されているため、操作手段を操作する動作は制限される。そのため、例えば、二個のスイッチそれぞれに、モータ手段6の回転、反転を割り当ててフットスイッチとして足下においたりすればよい。   Various operation means can be used. However, since the upper arm A1 and the forearm A2 are basically supported by the upper limb support link 3, the operation of operating the operating means is limited. Therefore, for example, the rotation and reversal of the motor means 6 may be assigned to each of the two switches and placed under the foot as a foot switch.

また、操作手段として、フットスイッチを用いるのでなく、プッシュスイッチを手首付近に装着しておき、反対側の手で操作するようにしてもよい。この場合、プッシュスイッチを操作する便宜から、前腕A2は、結束バンドで上腕支持部311に固定するよりも、上腕支持部311に設けたテーブルにのせるようにすることが好ましい。   Further, instead of using a foot switch as an operation means, a push switch may be mounted near the wrist and operated with the opposite hand. In this case, for the convenience of operating the push switch, the forearm A2 is preferably placed on a table provided on the upper arm support portion 311 rather than being fixed to the upper arm support portion 311 with a binding band.

そして、制御装置8は、操作手段に対して行われた操作に応じて出力される操作信号に基づいてモータ手段6を駆動させる制御信号を生成する。例えば、モータ手段6の回転動作が割り当てられたスイッチが押された場合には、モータ手段6が時計方向に回転するように制御し、モータ手段6の反転動作が割り当てられたスイッチが押された場合には、モータ手段6が反時計方向に回転するように制御し、これらスイッチを押していない場合には、モータ手段6を停止(電力が供給されない)ように制御することができる。モータ手段を駆動させるための電源としては、上肢補助装置1に取り付けたバッテリーを用いる他、外部電源を引き込んで用いてもよい。   And the control apparatus 8 produces | generates the control signal which drives the motor means 6 based on the operation signal output according to operation performed with respect to the operation means. For example, when a switch to which the rotation operation of the motor means 6 is assigned is pressed, the motor means 6 is controlled to rotate in the clockwise direction, and the switch to which the reversing operation of the motor means 6 is assigned is pressed. In this case, the motor means 6 can be controlled to rotate counterclockwise, and when these switches are not pressed, the motor means 6 can be controlled to stop (no power is supplied). As a power source for driving the motor means, a battery attached to the upper limb assisting device 1 may be used, or an external power source may be used.

また、操作手段として、装着者の手首を手の甲側に曲げた状態を検知する検知手段7を用いてもよい。
例えば、図4と図5に例示するような、手首装着部71とベースプレート72と補助プレート73と弾性手段74と曲げセンサ75とからなる検知手段7で操作手段を構成することができる。以下、これら各構成要素について、詳細に説明する。
Moreover, you may use the detection means 7 which detects the state which bent the wearer's wrist to the back side of the hand as an operation means.
For example, as illustrated in FIGS. 4 and 5, the operation means can be configured by the detection means 7 including the wrist mounting portion 71, the base plate 72, the auxiliary plate 73, the elastic means 74, and the bending sensor 75. Hereinafter, each of these components will be described in detail.

手首装着部71は、装着者の手首付近で手首の動きを阻害しにくい位置に装着される。例えば、面テープ等で手首付近に固定されるリストバンドのように構成すればよい。
左右のベースプレート72は、手首装着部71の左右からから装着者の手の甲の上方に向って斜め(前腕に対して概ね45度。40〜70度が好ましい)に延びるように構成される。そして、左右のベースプレート72は、先端部側に行くに従い互いの距離が拡がるように構成されている。
左右の補助プレート73は、左右のベースプレート72の内側(手側)に位置し、左右のベースプレート72の内側面で手首装着部71寄りの位置に枢支手段731で枢支されている。
弾性手段74は、左右の補助プレート73の先端部と左右のベースプレート72の先端部の間に挟み込まれるように取り付けられており、補助プレート73に応力がかかっていないときに、両者の間隔を一定に保つ働きを担っている。弾性手段74としては、バネなどを用いることができる。
左右の曲げセンサ75は、左右の補助プレート73が枢支された箇所に沿って左右のベースプレート72にそれぞれ設けられた貫通孔720を貫通して、補助プレート73とベースプレート72を跨ぐように取り付けられており、補助プレート73やベースプレート72に貼付などによって固定され、補助プレート73が折り曲げられると抵抗値が上昇等するようになっている。なお、貫通孔720を画する端縁のうち補助プレート73が枢支された箇所に沿う端縁部分は、その切り口が補助プレート73の長手方向に沿うように、ベースプレート72の表面に対して斜めに形成されている。
The wrist mounting portion 71 is mounted at a position where the movement of the wrist is hardly hindered near the wearer's wrist. For example, it may be configured like a wristband fixed near the wrist with a surface tape or the like.
The left and right base plates 72 are configured to extend obliquely (approximately 45 degrees with respect to the forearm, preferably 40 to 70 degrees) from the left and right of the wrist mounting portion 71 toward the upper side of the wearer's hand. The left and right base plates 72 are configured such that the distance between the left and right base plates 72 increases toward the distal end side.
The left and right auxiliary plates 73 are located on the inner side (hand side) of the left and right base plates 72, and are pivotally supported by the pivot means 731 on the inner side surfaces of the left and right base plates 72 near the wrist mounting portion 71.
The elastic means 74 is attached so as to be sandwiched between the distal end portions of the left and right auxiliary plates 73 and the distal end portions of the left and right base plates 72, and when the auxiliary plate 73 is not stressed, the distance between the two is constant. Is responsible for keeping As the elastic means 74, a spring or the like can be used.
The left and right bending sensors 75 are attached so as to cross the auxiliary plate 73 and the base plate 72 through the through holes 720 provided in the left and right base plates 72 along the place where the left and right auxiliary plates 73 are pivotally supported. It is fixed to the auxiliary plate 73 or the base plate 72 by sticking or the like, and when the auxiliary plate 73 is bent, the resistance value is increased. Of the edges that define the through hole 720, the edge portion along the portion where the auxiliary plate 73 is pivotally supported is inclined with respect to the surface of the base plate 72 so that the cut end is along the longitudinal direction of the auxiliary plate 73. Is formed.

このように構成された検知手段7を手首付近に装着し、例えば図4に示す状態から手首を手の甲側に曲げると、左右の補助プレート73の間に手が入り込むことで補助プレート73が屈曲して曲げセンサ75の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を操作信号として制御装置8を動作させるのである。
例えば、検知手段7を左右両方の手首に装着して操作手段とし、一方の検知手段7を操作するとモータ手段6が回転し、他方の検知手段7を操作するとモータ手段6が反転するように制御することができる。また、例えば、一つの検知手段7と、他のスイッチを組み合わせて、検知手段7を操作するとモータ手段6が回転し、他のスイッチを操作するとモータ手段6が反転するように制御することなどもできる。
When the detection means 7 configured as described above is mounted near the wrist and the wrist is bent toward the back of the hand from the state shown in FIG. 4, for example, the auxiliary plate 73 bends as the hand enters between the left and right auxiliary plates 73. As a result, the resistance value of the bending sensor 75 changes. The control device 8 is operated using the change in the resistance value as an operation signal.
For example, the detection means 7 is attached to both the left and right wrists as an operation means, and the motor means 6 is rotated when one detection means 7 is operated, and the motor means 6 is reversed when the other detection means 7 is operated. can do. Further, for example, a combination of one detection means 7 and another switch, the motor means 6 is rotated when the detection means 7 is operated, and the motor means 6 is reversed when another switch is operated. it can.

[上肢補助装置の動作]
以下、上記構成の上肢補助装置1の動作について説明する。
上肢補助装置1を装着して第一上腕リンク31を水平にして上腕A1がほぼ水平になった状態を基本姿勢とする。この基本姿勢では、図1に示すように、第一上腕リンク31と前腕リンク32のなす角度が概ね90度となっており、装着者の肘が直角に曲がった状態となっている。
この基本姿勢から上肢を上昇させるには、モータ手段6が時計方向に回転するように操作手段を操作する。そうすると、図2に示すように、第三連結軸43が、ウォームホイール52の回転軸520を中心とした円弧状の軌跡(時計回り)で移動するとともに、これに従って上肢支持リンク3が動作して、手首の位置に相当する前腕リンク32の先端(上方端)部分が円弧状の軌跡で移動する。このとき、手首の位置が、上方に行くに従って前方に位置するような円弧状の軌跡をたどる。
上肢を上昇させた状態を維持したい場合には、上肢支持リンク3の動作を停止させる。具体的にはモータ手段6の回転が停止するように操作手段を操作する。ここで、モータ手段6の回転が停止した場合であっても、ウォームギヤ機構5のセルフロック機能により上肢支持リンク3の位置保持がなされる。
そして、上肢を上昇させた状態から基本姿勢まで下げるには、モータ手段6が反時計方向に回転するように操作手段を操作する。そうすると、第三連結軸43が上昇時とは反対方向に移動して前腕リンク32の先端(上方端)部分も上昇時とは反対方向に移動する。
すなわち、上肢補助装置は、パンタグラフ(拡大器)のように動作するのである。
[Operation of upper limb assisting device]
Hereinafter, the operation of the upper limb assisting apparatus 1 having the above configuration will be described.
The basic posture is a state in which the upper limb assisting device 1 is worn and the first upper arm link 31 is horizontal and the upper arm A1 is substantially horizontal. In this basic posture, as shown in FIG. 1, the angle formed by the first upper arm link 31 and the forearm link 32 is approximately 90 degrees, and the elbow of the wearer is bent at a right angle.
In order to raise the upper limb from this basic posture, the operating means is operated so that the motor means 6 rotates in the clockwise direction. Then, as shown in FIG. 2, the third connecting shaft 43 moves along an arcuate locus (clockwise) around the rotating shaft 520 of the worm wheel 52, and the upper limb support link 3 operates accordingly. The tip (upper end) portion of the forearm link 32 corresponding to the wrist position moves along an arcuate locus. At this time, it follows an arc-shaped locus in which the wrist position is positioned forward as it goes upward.
When it is desired to maintain the state where the upper limb is raised, the operation of the upper limb support link 3 is stopped. Specifically, the operating means is operated so that the rotation of the motor means 6 stops. Here, even when the rotation of the motor means 6 is stopped, the position of the upper limb support link 3 is maintained by the self-locking function of the worm gear mechanism 5.
In order to lower the upper limb from the raised position to the basic posture, the operating means is operated so that the motor means 6 rotates counterclockwise. Then, the third connecting shaft 43 moves in the direction opposite to that when it rises, and the tip (upper end) portion of the forearm link 32 also moves in the direction opposite to that when it rises.
That is, the upper limb assisting device operates like a pantograph (enlarger).

図3には、上肢補助装置1を装着していない作業者(被験者)が無意識に腕を斜め前に上げて5秒間静止させた後に元に戻した手首の軌跡と、上肢補助装置1を装着した装着者の前腕リンク32の先端(手首の位置に相当)の軌跡を示してある。
これによると、上肢補助装置は、人間が腕を上げる動作をほぼ実現できていることがわかる。
FIG. 3 shows a wrist trajectory that an operator (subject) who does not wear the upper limb assisting device 1 unconsciously raises his arm diagonally forward and rests for 5 seconds, and then puts the upper limb assisting device 1 on. The locus of the tip (corresponding to the wrist position) of the wearer's forearm link 32 is shown.
According to this, it can be seen that the upper limb assisting device can substantially realize the operation of raising the arm by a human.

以上、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、当該技術分野における熟練者等により、本出願の願書に添付された特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変更及び修正が可能である。   Although the present invention has been described above with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and claims attached to the application of the present application by those skilled in the art or the like. Various changes and modifications can be made without departing from the scope.

例えば、第一上腕リンク31の上腕支持部311と、第二上腕リンク33を、長さ調整ができるように構成してもよい。具体的には、大きさの違う筒状体を組み合わせて、小さい方を挿入・引き出しすることによって長さ調整するように構成してもよい(テレスコピック構造)。このとき、任意のリンク長で固定できるように、貫通棒などの固定手段を設けることが好ましい。なお、第二上腕リンク33に関しては、前方側で長さ調整ができるように構成することが好ましい。   For example, the upper arm support portion 311 of the first upper arm link 31 and the second upper arm link 33 may be configured so that the length can be adjusted. Specifically, the lengths may be adjusted by inserting and pulling out the smaller ones by combining cylindrical bodies of different sizes (telescopic structure). At this time, it is preferable to provide a fixing means such as a penetrating rod so that it can be fixed with an arbitrary link length. The second upper arm link 33 is preferably configured so that the length can be adjusted on the front side.

また、上肢補助装置1は、基本的に、左右それぞれの上肢を上げての作業を補助することができるように構成される。即ち、肩フレーム23は装着者の左右の肩部付近にそれぞれ設けるとともに、上肢支持リンク3とウォームギヤ機構5なども左右それぞれに設けるのが通常である。   Further, the upper limb assisting device 1 is basically configured to be able to assist the work by raising the left and right upper limbs. That is, the shoulder frame 23 is usually provided near the left and right shoulders of the wearer, and the upper limb support link 3 and the worm gear mechanism 5 are usually provided on the left and right sides.

また、上肢補助装置は、果実栽培だけでなく、上肢を上げての汎用的な作業に用いることができる。例えば、トンネル内の作業など上を向いての作業に応用することも可能であり、さらに、高い位置にある重いものを下ろす作業へも応用することができる。   Further, the upper limb assisting device can be used not only for fruit cultivation but also for general-purpose work by raising the upper limb. For example, the present invention can be applied to work facing upward such as in a tunnel, and can also be applied to work for lowering a heavy object at a high position.

1 上肢補助装置

2 装着部
21 バックプレート
22 フック手段
23 肩フレーム
24 バックフレーム

3 上肢支持リンク
30 動力伝達リンク
31 第一上腕リンク
311 上腕支持部
32 前腕リンク
321 前腕支持部
33 第二上腕リンク
34 第三上腕リンク
35 補助リンク

40 支持軸
41 第一連結軸
42 第二連結軸
43 第三連結軸
44 第四連結軸
45 補助支持軸

5 ウォームギヤ機構
51 ウォーム
52 ウォームホイール
520 回転軸

6 モータ手段

7 検知手段
71 手首装着部
72 ベースプレート
720 貫通孔
73 補助プレート
731 枢支手段
74 弾性手段
75 曲げセンサ

8 制御装置

A1 上腕
A2 前腕
1 Upper limb assist device

2 wearing part
21 Back plate
22 Hook means
23 Shoulder frame
24 Back frame

3 upper limb support links
30 Power transmission link
31 First upper arm link
311 Upper arm support
32 forearm links
321 Forearm support
33 Second upper arm link
34 Third upper arm link
35 Auxiliary link

40 Support shaft
41 First connecting shaft
42 Second connecting shaft
43 Third connecting shaft
44 Fourth connecting shaft
45 Auxiliary support shaft

5 Worm gear mechanism
51 Warm
52 Worm wheel
520 rotation axis

6 Motor means

7 Detection means
71 Wrist attachment
72 Base plate
720 through hole
73 Auxiliary plate
731 pivotal means
74 Elastic means
75 Bending sensor

8 Control device

A1 upper arm
A2 forearm

Claims (6)

装着者の上肢を上げての作業を補助する上肢補助装置であって、
装着者に装着され、装着者の肩部付近に位置する肩フレームを有する装着部と、
前記肩フレームに軸支され、装着者の上腕と前腕を支持するリンク機構で構成された上肢支持リンクと、
この上肢支持リンクに動力を供給して装着者の上肢を上下させる一つのモータ手段と、
このモータ手段から前記上肢支持リンクへの動力伝達経路に設けたウォームギヤ機構と、
装着者に操作される操作手段と、
この操作手段からの操作信号に基づいて前記モータ手段を駆動させる制御装置と、を備えた、
上肢補助装置。
An upper limb assisting device for assisting the work of raising the upper limb of the wearer,
A wearer that is worn by the wearer and has a shoulder frame located near the shoulder of the wearer;
An upper limb support link that is pivotally supported by the shoulder frame and configured by a link mechanism that supports the upper arm and forearm of the wearer;
One motor means for supplying power to the upper limb support link to raise and lower the upper limb of the wearer;
A worm gear mechanism provided in a power transmission path from the motor means to the upper limb support link;
Operating means operated by the wearer;
A control device for driving the motor means based on an operation signal from the operation means,
Upper limb assist device.
上肢支持リンクは、
肩フレームに長手方向中間部で軸支され、この軸支された箇所から前方側の部分が上腕に沿って上腕を支持する上腕支持部を構成する第一上腕リンクと、
この第一上腕リンクの先端に設けた第一連結軸と、
この第一連結軸に長手方向中間部で連結され、この連結箇所から上方側の部分が前腕に沿って前腕を支持する前腕支持部を構成する前腕リンクと、
この前腕リンクの下端に設けた第二連結軸と、
この第二連結軸に一端が連結され、前記第一上腕リンクと概ね同じ長さで、前記第一上腕リンクに平行な、前記第一上腕リンクの下方に位置する第二上腕リンクと、
この第二上腕リンクの他端に設けた第三連結軸と、
この第三連結軸に一端が連結され、前記前腕リンクにおける前記第一連結軸との連結箇所より下方側の部分と概ね同じ長さで、前記前腕リンクに平行な、第三上腕リンクと、
この第三上腕リンクの他端と前記第一上腕リンクの後端とを連結する第四連結軸と、
前記第三連結軸に一端が連結され、ウォームホイールの回転軸に他端が固定された動力伝達リンクと、を備えた、
請求項1記載の上肢補助装置。
The upper limb support link
A first upper arm link that is pivotally supported by the shoulder frame in the middle in the longitudinal direction, and a portion on the front side from the pivoted portion constitutes an upper arm support portion that supports the upper arm along the upper arm;
A first connecting shaft provided at the tip of the first upper arm link;
A forearm link that is connected to the first connecting shaft in the middle in the longitudinal direction, and a portion on the upper side from the connecting portion constitutes a forearm support part that supports the forearm along the forearm;
A second connecting shaft provided at the lower end of the forearm link;
A second upper arm link that is connected to the second connecting shaft at one end, is substantially the same length as the first upper arm link, is parallel to the first upper arm link, and is positioned below the first upper arm link;
A third connecting shaft provided at the other end of the second upper arm link;
A third upper arm link having one end connected to the third connecting shaft, substantially the same length as a portion below the connecting position with the first connecting shaft in the forearm link, and parallel to the forearm link;
A fourth connecting shaft for connecting the other end of the third upper arm link and the rear end of the first upper arm link;
A power transmission link having one end connected to the third connection shaft and the other end fixed to the rotation shaft of the worm wheel,
The upper limb assisting device according to claim 1.
第一上腕リンクおよび第二上腕リンクを水平にした状態において、
ウォームホイールの回転軸が、
第三上腕リンクよりも後方位置で、第二上腕リンクの水平ラインよりも上方、かつ第一上腕リンクの水平ラインよりも下方に位置するように構成した、
請求項2記載の上肢補助装置。
In a state where the first upper arm link and the second upper arm link are horizontal,
The rotation axis of the worm wheel is
It is configured to be positioned behind the third upper arm link, above the horizontal line of the second upper arm link, and below the horizontal line of the first upper arm link.
The upper limb assisting device according to claim 2.
第一上腕リンクの上腕支持部と第二上腕リンクとが長さ調整自在に構成されている、
請求項2又は請求項3記載の上肢補助装置。
The upper arm support portion of the first upper arm link and the second upper arm link are configured to be adjustable in length.
The upper limb assisting device according to claim 2 or claim 3.
操作手段は、
装着者の手首を手の甲側に曲げた状態を検知する検知手段によって構成されている、
請求項1〜4いずれか記載の上肢補助装置。
The operation means is
Consists of detection means for detecting a state where the wearer's wrist is bent toward the back of the hand,
The upper limb assistance apparatus according to any one of claims 1 to 4.
検知手段は、
装着者の手首付近に装着される手首装着部と、
この手首装着部の左右から装着者の手の甲の上方に向って斜めに延びるとともに、先端部側に行くに従い互いの距離が拡がる左右のベースプレートと、
これら左右のベースプレートの内側面で前記手首装着部寄りの位置に枢支された左右の補助プレートと、
これら左右の補助プレートの先端部と前記左右のベースプレートの先端部の間に取り付けた左右の弾性手段と、
前記左右の補助プレートが枢支された箇所に沿って前記左右のベースプレートにそれぞれ設けられた貫通孔を貫通して、前記補助プレートと前記ベースプレートを跨ぐように取り付けられた左右の曲げセンサと、を備えた、
請求項5記載の上肢補助装置。
The detection means is
A wrist mounting part to be mounted near the wrist of the wearer;
The left and right base plates that extend diagonally from the left and right of the wrist mounting portion toward the upper part of the back of the wearer's hand, and the distance from each other increases toward the tip side,
Left and right auxiliary plates pivotally supported at positions closer to the wrist mounting portion on the inner surfaces of these left and right base plates;
Left and right elastic means attached between the tip portions of the left and right auxiliary plates and the tip portions of the left and right base plates;
Left and right bending sensors attached so as to straddle the auxiliary plate and the base plate through the through holes respectively provided in the left and right base plates along the place where the left and right auxiliary plates are pivotally supported. Prepared,
The upper limb assisting device according to claim 5.
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