JP2015139666A - 装着式動作補助装置、及び装着式動作補助装置の操作ユニット - Google Patents
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Abstract
Description
装着者の腰に装着される腰フレームと、
装着者の下肢に装着される下肢フレームと、
前記装着者の関節に対応させて前記下肢フレームに設けられ、装着者の関節へのアシスト力を発生させる複数の駆動部と、
前記装着者の動作に起因する信号に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記腰フレーム近傍には、操作可能な操作ユニットが設けられ、
前記操作ユニットは、前記複数の駆動部における装着者の関節へのアシスト力を設定するため、前記各関節に対応して複数の操作ボタンを備え、
前記複数の操作ボタンは、前記腰フレームの背面側から見た場合に、前記駆動部の位置関係に対応して配列されたことを特徴とする装着式動作補助装置。
前記複数の操作ボタンは、
前記腰フレームの背面側から見た場合に、前記操作ユニット上において、
向かって左側上部に前記駆動部のうち装着者の左股関節へのアシスト力の設定を行うボタンが配置され、
向かって左側下部に前記駆動部のうち装着者の左膝関節へのアシスト力の設定を行うボタンが配置され、
向かって右側上部に前記駆動部のうち装着者の左股関節へのアシスト力の設定を行うボタンが配置され、
向かって右側下部に前記駆動部のうち装着者の右膝関節へのアシスト力の設定を行うボタンが配置され、
前記左側の関節へのアシスト力の設定を行うボタンと、前記右側の関節へのアシスト力の設定を行うボタンとの間には、前記各駆動部の設定時に設定項目の選択と決定を行う十字キーと決定ボタンとが配置される。
装置の起動操作を受け付ける起動ボタンと、装置の停止操作を受け付ける停止ボタンとが、前記左側の関節へのアシスト力の設定を行う2つのボタンと、前記右側の関節へのアシスト力の設定を行う2つのボタンとのいずれかの下部にそれぞれ設けられ、
前記起動ボタンと前記停止ボタンとは、前記十字キー及び決定ボタンとにより、離間して設けられる。
前記操作ユニットは、前記複数の操作ボタンが配置される領域の上側に、装置の設定状況又は装置のアシスト状況を表示する表示部が設けられる。
前記操作ユニットは、装着者の動作パターンを分類して、それぞれのタスクの選択操作を受け付けるためのタスク選択ボタンを更に有し、
前記制御部は、前記装着者の動作に起因する信号及び前記タスク選択ボタンにより選択操作されたタスクに基づいて、前記駆動部を制御する。
前記制御部は、前記装着者の動作に起因する信号に基づいて前記操作者の姿勢を判定し、判定結果に基づいて装着者の動作パターンを分類したタスクの中から一のタスクを選択し、選択したタスクに基づいて前記駆動部を制御し、
前記操作ユニットは、操作ユニットに、制御部により選択されているタスクを表示する表示部が設けられる。
図1は本発明の装着式動作補助装置(以下「動作補助装置」と称する)の実施形態の一例を示す全体斜視図である。図2は図1に示す動作補助装置の正面図である。図3は図1に示す動作補助装置の背面図である。図4は図1に示す動作補助装置の右側面図である。
図5は、図1に示す動作補助装置の腰フレーム11及び背面ユニット18からなる部分を示す斜視図である。
下肢フレーム12は、装着者の右下肢に装着される右下肢フレーム21Rと、装着者の左下肢に装着される左下肢フレーム21Lとを有する。左下肢フレーム21Lと右下肢フレーム21Rは、左右対称に形成されている。
関節駆動部13L、13Rには、動力源となる図示しない駆動モータが内蔵されている。股関節駆動部13L、13Rは、装着者の股関節と一致する高さに調整することができる。股関節駆動部13L、13Rは、固定要素と、当該固定要素に対して回動する回動要素とを有する。股関節駆動部13Lの固定要素が腰部連結機構25L側に締結され、回動要素が左大腿フレーム22L側に締結されることにより、腰部連結機構25Lに対して左大腿フレーム22Lが前後に回動可能に連結されている。股関節駆動部13Rの固定要素が腰部連結機構25R側に締結され、回動要素が右大腿フレーム22R側に締結されることにより、腰部連結機構25Rに対して右大腿フレーム22Rが前後に回動可能に連結されている。
右に回動するヒンジ機構を有する形状可変部41L、41Rが介在しており、腰部連結機構25L、25Rに対して左大腿フレーム22L及び右大腿フレーム22Rが各々左右(図2中の矢印Aの方向)に回動可能となっている。
。足関節機構50L、50Rが装着者の足関節と同じように回動することにより、装着者の歩行動作に応じて、床面(または地面)に対する靴60L、60Rの角度が変化する。足関節機構50L、50Rは、巻きばねなどの弾性部材を内蔵しており、靴60L、60Rの先端側が垂れ下がらないように当該弾性部材の弾性力により付勢している。
カフ15、16は、左大腿フレーム22L、右大腿フレーム22R、左下腿フレーム23L及び右下腿フレーム23Rに、各々一つずつ設けられている。
左大腿フレーム22L及び右大腿フレーム22Rに設けられているカフ(以下、「大腿カフ」と記す。)15は、大腿フレーム本体71Uの下端部に取り付けられた大腿カフ支持機構100に支持されて、装着者の大腿部の上下方向中央部又はその近傍に設けられる。大腿カフ15は、装着者の大腿に嵌合させるようにして添え当て得る円弧状に湾曲した装着面を有している。大腿カフ15の装着面には、装着者の大腿と隙間をなく密着し得るようフィッティング部材が取り付けられている。
連結されたカフ支持部材130Bとを有している。
ト部材132Aに対しアーム部材133Aの水平方向における角度を任意の角度に調節して固定することが可能である。
上下一対の平板部135a、135bを有している。両平板部135a、135b間にアーム部材133Bの基部133aが配置され、当該基部133aと両平板部135a、135bとが上下に貫通する図示しない支軸により互いに回動可能に連結されている。
左下腿フレーム23L及び右下腿フレーム23Rに設けられているカフ(以下、「下腿カフ」と記す。)16は、上側要素72U(70U)に取り付けられた下腿カフ支持機構200に支持されている。下腿カフ16は、装着者の下腿部の上下方向中央部又はその近傍に設けられる。下腿カフ16は、装着者の下腿に嵌合させるようにして添え当て得る円弧状に湾曲した装着面を有している。下腿カフ16の装着面には、装着者の下腿と隙間をなく密着し得るようフィッティング部材が取り付けられている。
が形成されている。固定部212には、ロック部材215の第2係止爪217を第1係止爪213に向き合わせた状態(ロック状態)にしたときにねじ挿通孔215aと重なる位置に、ねじ218が締着されるねじ孔212aが形成されている。ロック部材215をロック状態にして、ねじ218を締着することにより、ロック部材215が固定部212に回動不能に固定される。
左右の大腿フレーム22L、22Rに設けられた大腿カフ15を介して装着者の大腿部に効率良く伝達される。また、左右の膝関節駆動部14L、14Rの力が、左右の下腿フレーム23L、23Rに設けられた下腿カフ16を介して装着者の下腿部に効率良く伝達される。
背面ユニット18は、後腰フレーム部31の左右方向中央部に取り付けられている。背面ユニット18は、パイプ材を略長方形の環状に曲げ加工してなるパイプフレーム35を有している。パイプフレーム35は、上下方向中間部で若干後方に屈曲しており、その屈曲した部分より下側の部分を後腰フレーム部31の前面に接触させて、締着金具36により後腰フレーム部31に固定されている。パイプフレーム35の下部には電源スイッチが設けられたスイッチボックス17が、上部には電源部120が取り付けられている。制御部18a及び電源部120の前面すなわち装着者に面する部分には、緩衝パッド121が貼り付けられている。
(操作ユニット140の説明)
操作ユニット140は、図16に示すように、ディスプレイ141と、タスク選択ボタン142と、関節ボタン143と、ストップボタン144と、スタートボタン145と、十字キー146と、確定操作ボタン147と、を有する。また、操作ユニット140は、図17の斜視図に示すように、ディスプレイ141が配置された筐体上部140aが、各
種ボタン142〜147が配置された筐体下部140bに対して幅広な形状を有する。換言すれば、このように筐体上部140aに対して筐体下部140bを幅狭にすることで、筐体下部140bは、介助者にとって操作ユニット140の持ち手として機能する。さらに、筐体下部140bの側面に溝140cが複数設けられることによって、介助者が操作ユニット140の筐体下部140bを握った際に指が溝140cに引っかかることとなる。つまり、操作ユニット140が介助者の手から滑り落ちることを防止できる。
上述した操作ユニット140におけるディスプレイ141の画面表示例について、図18及び図19(a)〜(c)を用いて説明する。図18は、動作補助装置10の設定を行う設定画面150を示す例であり、図19(a)〜(c)は、動作状態などを表示するアシスト中の画面160、画面170及び画面180を示す例である。図19(a)〜(c)は、3つの表示パターンの例を示すもので、これらの画面は、確定ボタン147(図16及び図17参照)の押圧操作等により、順に切り替わるようになっている。
設定画面150は、図18に示すように、メニュー表示項目として、装着者が個別に設定した情報であることを示す装着者ID151と、装置の起動時間を示すアシスト経過時間152と、現在のタスクを表示するタスク表示153と、装置のバッテリ残量を示すバ
ッテリ残量表示154と、メニュー等のボタンを示すショートカット選択肢155と、を備える。設定画面150は、また、画面表示項目として、部位リスト156と、設定編集項目欄157と、を備える。
アシスト中の画面160は、図19(a)に示すように、表示項目として、関節名表示161、制御モード表示162、屈筋の生体電位信号レベル表示163、伸筋の生体電位信号レベル表示164、トルクチューナ設定値表示165、バランスチューナ設定値表示166が設けられている。
押圧することで、選択した関節のトルクチューナ設定値と、選択した関節のバランスチューナ設定値を調整することが可能である。
制御系は、股関節駆動部13L、13R及び膝関節駆動部14L、14Rに内臓された駆動モータと、関節回動角度を検出する関節角度センサと、足底圧を検出する足底圧センサと、体幹絶対角度を検出する体幹絶対角度センサと、生体電位信号を検出する生体電位信号センサと、これらセンサの検出結果に応じて駆動モータを制御する制御部18aとから構成される。
動作補助装置10は、下肢フレーム11を構成する腰フレーム11の開度(横幅)を調節することができるので、下肢フレーム11を体型や寸法の異なるさまざまな装着者の腰部にフィットさせて装着することができる。
肢に前方又は後方から効率良く作用させて、装着者の動作を補助することができる。
上記実施形態では、左大腿フレーム22L、右大腿フレーム22R、左下腿フレーム23L及び右下腿フレーム23Rの形状可変部41L、41R、42L、42Rが、駆動部13L、13R、14L、14Rの近傍に設けられているが、駆動部13L、13R、14L、14Rから離れた位置、たとえば大腿フレーム本体71U及び下腿フレーム本体72Uの上下方向中間位置に形状可変部41L、41R、42L、42Rを設けることも可能である。また、駆動部13L、13R、14L、14Rの近傍と大腿フレーム本体71U及び下腿フレーム本体72Uの上下方向中間位置の両方に形状可変部を設けてもよい。
11 腰フレーム
12 下肢フレーム
13L、13R 股関節駆動部
14L、14R 膝関節駆動部
15L、15R 大腿カフ(補助力作用部材)
16L,16R 下腿カフ(補助力作用部材)
17 制御部
140 操作ユニット
141 ディスプレイ
142 タスク選択ボタン
143 関節ボタン
143a 左股関節ボタン
143b 左膝関節ボタン
143c 右股関節ボタン
143d 右膝関節ボタン
144 ストップボタン
145 スタートボタン
146 十字キー
147 確定操作ボタン
33 腰幅調整機構
21R 右下肢フレーム
21L 左下肢フレーム
22L 左大腿フレーム
23L 左下腿フレーム
24L 左足部フレーム
22R 右大腿フレーム
23R 右下腿フレーム
24R 右足部フレーム
25L 腰部連結機構
25R 腰部連結機構
30 旋回制限機構
41L、41R 形状可変部
14L、14R 膝関節駆動部
42L、42R 形状可変部
43L、43R 形状可変部
44L、44R 形状可変部
45L、45R 形状可変部
50L、50R 足関節機構
100 大腿カフ支持機構
200 下腿カフ支持機構
Claims (8)
- 装着者の腰に装着される腰フレームと、
装着者の下肢に装着される下肢フレームと、
前記装着者の関節に対応させて前記下肢フレームに設けられ、装着者の関節へのアシスト力を発生させる複数の駆動部と、
前記装着者の動作に起因する信号に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記腰フレーム近傍には、操作可能な操作ユニットが設けられ、
前記操作ユニットは、前記複数の駆動部における装着者の関節へのアシスト力を設定するため、前記各関節に対応して複数の操作ボタンを備え、
前記複数の操作ボタンは、前記腰フレームの背面側から見た場合に、前記駆動部の位置関係に対応して配列されたことを特徴とする装着式動作補助装置。 - 前記操作ユニットは、前記腰フレーム近傍に着脱自在に設けられたことを特徴とする請求項1記載の装着式動作補助装置。
- 前記複数の操作ボタンは、
前記腰フレームの背面側から見た場合に、前記操作ユニット上において、
向かって左側上部に前記駆動部のうち装着者の左股関節へのアシスト力の設定を行うボタンが配置され、
向かって左側下部に前記駆動部のうち装着者の左膝関節へのアシスト力の設定を行うボタンが配置され、
向かって右側上部に前記駆動部のうち装着者の左股関節へのアシスト力の設定を行うボタンが配置され、
向かって右側下部に前記駆動部のうち装着者の右膝関節へのアシスト力の設定を行うボタンが配置され、
前記左側の関節へのアシスト力の設定を行う2つのボタンと、前記右側の関節へのアシスト力の設定を行う2つのボタンとの間には、前記各駆動部の設定時に設定項目の選択と決定を行う十字キーと決定ボタンとが配置されたことを特徴とする請求項1又は2記載の装着式動作補助装置。 - 装置の起動操作を受け付ける起動ボタンと、装置の停止操作を受け付ける停止ボタンとが、前記左側の関節へのアシスト力の設定を行う2つのボタンと、前記右側の関節へのアシスト力の設定を行う2つのボタンとのいずれかの下部にそれぞれ設けられ、
前記起動ボタンと前記停止ボタンとは、前記十字キー及び決定ボタンとにより、離間して設けられたことを特徴とする請求項3記載の装着式動作補助装置。 - 前記操作ユニットは、前記複数の操作ボタンが配置される領域の上側に、装置の設定状況又は装置のアシスト状況を表示する表示部が設けられたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の装着式動作補助装置。
- 前記操作ユニットは、装着者の動作パターンを分類して、それぞれのタスクの選択操作を受け付けるためのタスク選択ボタンを更に有し、
前記制御部は、前記装着者の動作に起因する信号及び前記タスク選択ボタンにより選択操作されたタスクに基づいて、前記駆動部を制御することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の装着式動作補助装置。 - 前記制御部は、前記装着者の動作に起因する信号に基づいて前記操作者の姿勢を判定し、判定結果に基づいて装着者の動作パターンを分類したタスクの中から一のタスクを選択し、選択したタスクに基づいて前記駆動部を制御し、
前記操作ユニットは、前記複数の操作ボタンが配置される領域の上側に、前記制御部により選択されているタスクを表示する表示部が設けられたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の装着式動作補助装置。 - 装着者の腰に装着される腰フレームと、前記装着者の下肢に装着される下肢フレームと、前記装着者の関節に対応させて前記下肢フレームに設けられ、装着者の関節へのアシスト力を発生させる複数の駆動部と、前記装着者の動作に起因する信号に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、を有する装着式動作補助装置の操作ユニットにおいて、
前記複数の駆動部における装着者の関節へのアシスト力を設定するため、前記各関節に対応して複数の操作ボタンを備え、
当該装着式動作補助装置の操作ユニットは、前記フレーム近傍に設けられ、
前記複数の操作ボタンは、前記腰フレームの背面側から見た場合に、前記駆動部の位置関係に対応して配列されたことを特徴とする装着式動作補助装置の操作ユニット。
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