JP2016036902A - 駆動モジュール、駆動モジュールを含む運動補助装置及び運動補助装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動モジュール、駆動モジュールを含む運動補助装置及び運動補助装置の制御方法を提供する。
【解決手段】 一実施形態によると、駆動モジュールは、対象体の一側に設けられ、動力を伝達する駆動源と、前記駆動源に接続して回転する入力側回転体と、前記入力側回転体からそれぞれ動力が伝達されて動作する２つの減速機と、前記入力側回転体から前記それぞれの減速機の出力端に伝えられる動力を印加又は遮断する第１ストッパ及び第２ストッパを含む。
【選択図】 図１

Description

以下の説明は、駆動モジュール、駆動モジュールを含む運動補助装置及び運動補助装置の制御方法に関する。

最近、高齢化社会の深刻化に伴って関節に問題が発生し、これに対する痛みと不自由を訴える人が増加している。これにより、関節の不自由な老人や患者の歩行を円滑にする運動補助装置に対する関心が高まっている。また、軍事用などの目的で人体の筋力を強化させるための運動補助装置が開発されている。

例えば、運動補助装置は、ユーザの胴体に装着される胴体部フレームと、胴体部フレームの下側に結合してユーザの骨盤を取り囲む骨盤フレームと、ユーザの大腿部及びふくらはぎ、足部位に装着される大腿部フレーム、ふくらはぎフレーム、足フレームから構成される。骨盤フレームと大腿部フレームは股関節部によって回転可能に接続し、フレームとふくらはぎフレームは股関節部によって回転可能に接続し、ふくらはぎフレームと足フレームは足首関節部によって回転可能に接続する。

このような運動補助装置は、ユーザの脚筋力を補助できるよう各関節部を駆動させる駆動モータや油圧システムなどを備えた能動型関節構造を備えてもよい。例えば、両側の股関節部にそれぞれ駆動力を伝達するための２つのモータを備えてもよい。

本発明の一実施形態は、運動補助装置用の新しい駆動モジュールを提供することを目的とする。

一実施形態によると、駆動モジュールは、対象体の一側に設けられ、動力を伝達する駆動源と、前記駆動源に接続して回転する入力側回転体と、前記入力側回転体からそれぞれ動力が伝達されて動作する２つの減速機と、前記入力側回転体から前記それぞれの減速機の出力端に伝えられる動力を伝達又は遮断する第１ストッパ及び第２ストッパとを含む。

前記それぞれの減速機は、前記入力側回転体の外周面と係合し、前記入力側回転体から動力が伝達されて自転又は公転可能な遊星歯車と、前記遊星歯車の自転軸と接続し、前記遊星歯車が前記入力側回転体に対して公転するとき回転するキャリアと、前記遊星歯車と係合する内周面を備え、前記遊星歯車と互いに作用するリングギアと、前記減速機の出力端として、前記入力側回転体の動力を外部に伝達するための動力伝達部材が外周面に巻かれるプーリーとを含んでもよい。

前記２つの減速機のうち第１減速機の前記プーリーは、前記第１減速機の前記キャリアと結合して前記第１減速機の前記キャリアが回転するとき回転し、前記第１ストッパは、前記第１減速機の前記リングギアに選択的に係合して前記第１減速機の前記リングギアが回転しないようにしてもよい。

前記第１減速機の前記プーリーは、前記第１減速機の前記キャリアの外周面に一体に形成されてもよい。

前記２つの減速機のうち第１減速機の前記リングギアは、回転方向を基準にして、一方向の傾斜は他方向の傾斜よりも急に形成される歯を含む第１複合リングギアと、回転方向を基準にして、一方向の傾斜は他方向の傾斜よりも緩く形成される歯を含む第２複合リングギアとを含み、前記第１ストッパは、前記第１複合リングギアに係合する第１複合ストッパと、前記第２複合リングギアに係合する第２複合ストッパとを含んでもよい。

前記２つの減速機のうち第１減速機の前記プーリーは、前記第１減速機の前記リングギアと結合して前記第１減速機の前記リングギアが回転するとき回転し、前記第１ストッパは、前記第１減速機の前記キャリアに選択的に係合して前記第１減速機の前記遊星歯車が公転しないようにしてもよい。

他の一実施形態によると、駆動モジュールは、駆動源に接続して動力を伝達する第１回転体と、前記第１回転体と係合して回転する第２回転体と、前記第２回転体と係合して回転する第３回転体と、前記第２回転体の自転軸と接続し、前記第２回転体が前記第１回転体に対して公転するとき回転する第４回転体と、前記第１回転体と係合して回転する第５回転体と、前記第５回転体と係合して回転する第６回転体と、前記第６回転体の自転軸と接続し、前記第６回転体が前記第１回転体に対して公転するとき回転する第７回転体とを含む。

前記駆動モジュールは、前記第３回転体又は第４回転体の一方に選択的に係合する第１ストッパと、前記第６回転体又は第７回転体の一方に選択的に係合する第２ストッパとをさらに含んでもよい。

一実施形態によると、運動補助装置は、対象体に固定される固定部材と、前記固定部材の一側に設けられ、駆動源と、前記駆動源から動力が伝達されて動作する第１減速機及び第２減速機を含む駆動モジュールと、前記対象体の一部分及び他部分の回転動作をそれぞれ補助するための第１ジョイント部材及び第２ジョイント部材と、前記第１減速機の出力端及び第１ジョイント部材の間で動力を伝達する第１動力伝達部材と、前記第２減速機の出力端及び第２ジョイント部材の間で動力を伝達する第２動力伝達部材と、前記駆動源から前記第１ジョイント部材及び第２ジョイント部材に伝えられる回転動力を伝達又は遮断するストッパモジュールとを含む。

前記ストッパモジュールは、前記第１減速機の一部を固定し、前記駆動源から前記第１動力伝達部材に動力が伝えられるようにする第１ストッパと、前記第２減速機の一部を固定し、前記駆動源から前記第２動力伝達部材に動力が伝えられるようにする第２ストッパとを含んでもよい。

前記第１減速機は、前記駆動源に結合される第１遊星歯車と、前記第１遊星歯車と係合する第１リングギアと、前記第１減速機の出力端として前記第１動力伝達部材が巻かれる第１プーリーとを含み、前記第２減速機は、前記駆動源に結合される第２遊星歯車と、前記第２遊星歯車と係合する第２リングギアと、前記第２減速機の出力端として前記第２動力伝達部材が巻かれる第２プーリーとを含んでもよい。

前記第１動力伝達部材及び前記第２動力伝達部材は、互いに非対称的に前記駆動モジュールと接続してもよい。

前記第１動力伝達部材は、前記第１プーリー及び前記第１ジョイント部材の間で交差するように接続し、前記第１プーリーの回転方向及び前記第１ジョイント部材の回転方向が互いに反対になるようにし、前記第２動力伝達部材は、前記第２プーリー及び前記第２ジョイント部材の間で交差しないように接続し、前記第２プーリーの回転方向及び前記第２ジョイント部材の回転方向が互いに一致するようにしてもよい。

それぞれの前記第１プーリー及び前記第２プーリーは、それぞれ、前記第１減速機の第１キャリア及び前記第２減速機の第２キャリアと結合し、前記第１キャリア及び前記第２キャリアが回転するとき回転し、前記第１ストッパ及び前記第２ストッパは、それぞれ、前記第１リングギア及び前記第２リングギアに選択的にそれぞれ係合し、前記第１リングギア及び前記第２リングギアがそれぞれ回転しないようにしてもよい。

前記第１プーリー及び前記第２プーリーはそれぞれ、前記第１リングギア及び前記第２リングギアと結合し、前記第１リングギア及び前記第２リングギアが回転するとき回転し、前記第１ストッパ及び前記第２ストッパはそれぞれ、前記第１減速機の第１キャリア及び前記第２減速機の第２キャリアに選択的に係合し、前記第１キャリア及び前記第２キャリアがそれぞれ回転しないようにしてもよい。

前記第１動力伝達部材及び第２動力伝達部材は、互いに対称的に前記駆動モジュールと接続してもよい。

前記第１プーリーは、前記第１リングギアと１つの剛体運動するように固定され、前記第１ストッパは、前記第１減速機の第１キャリアに選択的に係合して前記第１キャリアを回転しないようにし、前記第２プーリーは、前記第２減速機の第２キャリアと１つの剛体運動するように固定し、前記第２ストッパは、前記第２リングギアに選択的に係合して前記第２キャリアが回転しないようにしてもよい。

他の一実施形態によると、運動補助装置は、対象体に固定される固定部材と、前記固定部材の一側に設けられ、駆動源と、前記駆動源から動力が伝達されて動作する第１減速機及び第２減速機を含む駆動モジュールと、前記対象体の一部分及び他部分をそれぞれ支持する第１支持部材及び第２支持部材と、前記第１減速機の出力端及び第１支持部材の間で動力を伝達する第１動力伝達部材と、前記第２減速機の出力端及び第２支持部材の間で動力を伝達する第２動力伝達部材と、前記駆動源から前記第１支持部材及び第２支持部材に伝えられる動力を伝達又は遮断するストッパとを含む。

一実施形態によると、運動補助装置の制御方法は、対象体に固定される固定部材と、駆動源と、対象体の一部分及び他部分の回転動作をそれぞれ補助するための第１ジョイント部材及び第２ジョイント部材を含む運動補助装置の制御方法において、前記駆動源を一方向に回転して前記駆動源に接続された第１減速機及び第２減速機に動力を伝達するステップと、第１ストッパが前記第１減速機の一部に選択的に係合し、前記駆動源から前記第１ジョイント部材に伝えられる回転動力を伝達又は遮断させるステップと、第２ストッパが前記第２減速機の一部に選択的に係合し、前記駆動源から前記第２ジョイント部材に伝えられる回転動力を伝達又は遮断させるステップとを含む。

前記第１ストッパが前記第１減速機の一部に係合されるステップと、前記第２ストッパが前記第２減速機の一部に係合されるステップとが交互に行われてもよい。

前記第１ストッパが前記第１減速機の一部に係合されるステップと、前記第２ストッパが前記第２減速機の一部に係合されるステップとが同時に行われてもよい。

前記第１ストッパが前記第１減速機の一部から係合を解除されるステップと、前記第２ストッパが前記第２減速機の一部から係合を解除されるステップとが同時に行われてもよい。

実施形態に係る運動補助装置の正面図である。 実施形態に係る運動補助装置の左側面図である。 実施形態に係る運動補助装置の右側面図である。 実施形態に係る駆動モジュールのブロック図である。 第１実施形態に係る駆動モジュールの正面分解斜視図である。 第１実施形態に係る運動補助装置のブロック図である。 第１実施形態に係る第１支持モジュールが前進する動作を示す図である。 第１実施形態に係る第１支持モジュールが前進する動作を示す図である。 第１実施形態に係る第２支持モジュールが前進する動作を示す図である。 第１実施形態に係る第２支持モジュールが前進する動作を示す図である。 第１実施形態の変形例に係るリングギア及びストッパに対する図である。 第１実施形態の他の変形例に係るリングギア及びストッパに対する図である。 第２実施形態に係る駆動モジュールの正面分解斜視図である。 第２実施形態に係る運動補助装置のブロック図である。 第２実施形態に係る第１支持モジュールが前進する動作を示す図である。 第２実施形態に係る第１支持モジュールが前進する動作を示す図である。 第２実施形態に係る第２支持モジュールが前進する動作を示す図である。 第２実施形態に係る第２支持モジュールが前進する動作を示す図である。 第３実施形態に係る駆動モジュールの背面斜視図である。 第３実施形態に係る駆動モジュールの正面分解斜視図である。 第３実施形態の変形例を示す図である。 第３実施形態に係る運動補助装置のブロック図である。 第３実施形態の変形例に係る運動補助装置のブロック図である。 第３実施形態に係る駆動モジュールで、キャリアが固定された状態を仮定して示す動作図である。 第３実施形態に係る駆動モジュールで、キャリアが固定された状態を仮定して示す動作図である。 第３実施形態に係る駆動源の動力が印加された状態で、駆動モジュール及び支持モジュールの動作を示す図である。 第３実施形態に係る駆動源の動力が印加された状態で、駆動モジュール及び支持モジュールの動作を示す図である。 第３実施形態に係る駆動源の動力が遮断された状態で、駆動モジュール及び支持モジュールの動作を示す図である。 第３実施形態に係る駆動源の動力が遮断された状態で、駆動モジュール及び支持モジュールの動作を示す図である。 第４実施形態に係る駆動モジュールの正面分解斜視図である。 第４実施形態に係る運動補助装置のブロック図である。 第４実施形態に係る駆動モジュールで、リングギアが固定された状態を仮定して示す動作図である。 第４実施形態に係る駆動モジュールで、リングギアが固定された状態を仮定して示す動作図である。 第４実施形態に係る駆動源の動力が印加された状態で、駆動モジュール及び支持モジュールの動作を示す図である。 第４実施形態に係る駆動源の動力が印加された状態で、駆動モジュール及び支持モジュールの動作を示す図である。 第４実施形態に係る駆動源の動力が遮断された状態で、駆動モジュール及び支持モジュールの動作を示す図である。 第４実施形態に係る駆動源の動力が遮断された状態で、駆動モジュール及び支持モジュールの動作を示す図である。

以下、実施形態を例示的な図面を参照して詳細に説明する。各道面の構成要素に参照符号を付加することにおいて、同一の構成要素に対して、たとえ他の図面上に表示されても可能な限り同一の符号を有することに留意しなければならない。また、実施形態の説明において、関連する公知構成又は機能に対する具体的な説明が実施形態に対する理解を曖昧にすると判断される場合はその詳細な説明は省略する。

また、実施形態の構成要素の説明において、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を用いる場合がある。このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語によって当該の構成要素の本質や順序又は順序などは限定されることはない。ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」又は「接続」していると記載される場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結されたり接続されることができるものの、各構成要素の間に更なる構成要素が「連結」、「結合」又は「接続」され得ると理解されなければならない。

以下で説明する実施形態に係る運動補助装置は、１つの駆動源を用いて複数の支持モジュールを同時に駆動させることができる。実施形態に係る運動補助装置は、１つの駆動源を用いて複数の支持モジュールの相対的な位置差が発生するようにする。

例えば、１つの駆動源及び複数の支持モジュールの間に伝えられる動力をそれぞれ選択的に接続又は遮断する手段を用いて、複数の支持モジュールの相対的な位置を相異させてもよい。

他の例として、１つの駆動源及び複数の支持モジュールの間に伝えられる動力の減速比を別にすることで、複数の支持モジュールの相対的な位置を相異させてもよい。

簡略に、図１〜図３は、実施形態に共通する運動補助装置の実施形態に対する図である。図４〜図１４Ｂは１つの駆動源及び複数の支持モジュールの間に伝えられる動力をそれぞれ選択的に接続又は遮断する手段を含む実施形態に対する図である。図１５〜図２７Ｂは１つの駆動源及び複数の支持モジュールの間に伝えられる動力の減速比がそれぞれ異なる実施形態に対する図である。以下は図面を参照して各実施形態について説明する。

図１は、実施形態に係る運動補助装置の正面図であり、図２は、実施形態に係る運動補助装置の左側面図で、図３は、実施形態に係る運動補助装置の右側面図である。

図１〜図３を参照すると、実施形態に係る運動補助装置１０は、対象体に着用されて対象体の運動を補助する。

対象体は、人、動物又はロボットなどであってもよく、これに制限することはない。また、図１は、運動補助装置１０が、対象体の太ももの運動を補助する場合について図示しているが、運動補助装置１０は、対象体の手、上膊、下膊などの上体の他の部分や、足、ふくらはぎなどの下半身の他の部位にも補助可能である。言い換えれば、運動補助装置１０は、対象体の一部分の運動を補助できる。

以下、運動補助装置１０は、人の太ももの運動を補助する場合について例示的に説明することにする。

運動補助装置１０は、固定部材２０、駆動モジュール９０、制御部３０、動力伝達部材４０、６０、複数の支持モジュール５０、７０を含む。

固定部材２０は、対象体に固定される。固定部材２０は、対象体の外面の少なくとも一部に接触してもよい。固定部材２０は、対象体の外面に沿って取り囲む形状であってもよい。固定部材２０は、対象体の接触の部分に対応する形状で湾曲形成されてもよい。言い換えれば、固定部材２０は、対象体に接触する湾曲面を含んでもよい。例えば、固定部材２０は、対象体の腰の一側に固定されてもよい。

駆動モジュール９０は、単一駆動源の動力を複数の支持モジュール５０、７０にそれぞれ伝達する。駆動モジュール９０は、固定部材２０の一側に提供されてもよい。例えば、駆動モジュール９０は、図１を参照すると、固定部材２０の後側に提供されてもよい。駆動モジュール９０は、固定部材２０の上側に提供されてもよい。駆動モジュール９０は、支持モジュール５０、７０と離隔して配置されてもよい。駆動モジュール９０は、固定部材２０を基準にして支持モジュール５０、７０の反対側に配置されてもよい。上記のような構造によると、関節部位に配置される製品の体積を減少させ得る。ただし、実施形態で駆動モジュール９０の位置が制限されることはない。駆動モジュール９０に対する具体的な説明は後述することにする。

制御部３０は、駆動モジュール９０を制御し、駆動モジュール９０が複数の支持モジュール５０、７０に動力を伝達するようにする。制御部３０は、固定部材２０の一側に提供されてもよい。例えば、図１を参照すると、制御部３０は、固定部材２０の後側に提供されてもよい。制御部３０は、固定部材２０の上側に提供されてもよい。ただし、実施形態において制御部３０の位置が制限されることはない。

動力伝達部材４０、６０は、駆動モジュール９０及び支持モジュール５０、７０の間に配置される。動力伝達部材４０、６０は、駆動モジュール９０から支持モジュール５０、７０に動力を伝達する。動力伝達部材４０、６０は、押したり引く力によって動力を伝達したり、摩擦力、張力又は弾性力などを用いて動力を伝達する。例えば、動力伝達部材４０、６０は、ワイヤー、ケーブル、ストリング、ゴムバンド、ばね、ベルト、または、チェーンなどを含んでもよい。

例えば、動力伝達部材４０、６０の動力入力端は駆動モジュール９０に接続し、動力伝達部材４０、６０の動力出力端は支持モジュール５０、７０に接続されるジョイントアセンブリ４２、６２に接続してもよい。

ジョイントアセンブリ４２、６２は、動力伝達部材４０、６０及び支持モジュール５０、７０の間に動力を伝達する。ジョイントアセンブリ４２、６２は、第１動力伝達部材４０及び第１支持モジュール５０に接続される第１ジョイントアセンブリ４２と、第２動力伝達部材６０及び第２支持モジュール７０に接続される第２ジョイントアセンブリ６４を含んでもよい。

第１ジョイントアセンブリ４２は、第１ジョイント部材４４と、第１接続部材４６を含む。

第１ジョイント部材４４は、第１動力伝達部材４０から伝達された動力によって回転する。第１ジョイント部材４４は、対象体の股関節の一側に配置されてもよい。この場合、第１ジョイント部材４４は、「股関節補助部材」とも称される。

第１接続部材４６は、第１ジョイント部材４４及び第１支持モジュール５０を接続する。第１接続部材４６の一側は第１ジョイント部材４４と接続し、第１接続部材４６の他側は第１支持モジュール５０と接続してもよい。

第１接続部材４６は、第１ジョイント部材４４の回転力によって回転する。第１接続部材４６は、第１ジョイント部材４４と別途の締結部材によって締結されたり、一体に形成されてもよい。

第１接続部材４６の他側は、第１支持モジュール５０とヒンジ結合する。言い換えれば、第１接続部材４６の他側及び第１支持モジュール５０は、ヒンジ結合構造に接続する。そして、ヒンジ結合構造のヒンジ軸は、第１ジョイント部材４４の回転軸と交差する。例えば、ヒンジ軸及び回転軸は直交してもよい。第１支持モジュール５０は、ヒンジ軸及び回転軸によって、固定部材２０に対して２自由度運動を行ってもよい。

第２ジョイントアセンブリ６２は、第１ジョイントアセンブリ４２と同様に、第２ジョイント部材６４と、第２接続部材６６を含む。第２ジョイント部材６４及び第２接続部材６６に対する具体的な説明は省略する。

動力伝達部材４０、６０は、駆動モジュール９０から第１支持モジュール５０に動力を伝達する第１動力伝達部材４０と、駆動モジュール９０から第２支持モジュール７０に動力を伝達する第２動力伝達部材６０を含む。

第１動力伝達部材４０及び第２動力伝達部材６０は、互いに非対称的に接続してもよい。

例えば、第１動力伝達部材４０は、駆動モジュール９０及び第１支持モジュール５０の間で互いに交差するように接続してもよい。そして、第２動力伝達部材６０は、駆動モジュール９０及び第１支持モジュール５０の間で互いに交差しないように接続してもよい。言い換えれば、図２に示すように、第１動力伝達部材４０は、「Ｘ状」に交差するように接続し、図３に示すように、第２動力伝達部材６０は、「１１状」に互いに交差しないように接続してもよい。

具体的には、図２に示すように、第１動力伝達部材４０のうち第１部分は、駆動モジュール９０の上側及び第１支持モジュール５０の後方に接続してもよい。そして、第１動力伝達部材４０のうち第２部分は、駆動モジュール９０の下側及び第１支持モジュール５０の前方に接続してもよい。この場合、第１動力伝達部材４０の第１部分及び第２部分は、互いに交差するように接続されたと見なすことができる。

また、図３に示すように、第２動力伝達部材６０のうち第１部分は、駆動モジュール９０の上側及び第２支持モジュール７０の前方に接続してもよい。そして、第２動力伝達部材６０のうち第２部分は、駆動モジュール９０の下側及び第２支持モジュール７０の後方に接続してもよい。この場合、第２動力伝達部材６０の第１部分及び第２部分は、互いに交差しないように接続されたと見なすことができる。第１部分及び第２部分は、互いに平行するよう接続されたと見なすことができる。

他の表現では、第１動力伝達部材４０は、第１動力伝達部材４０に接続された２つの回転部材の回転方向が互いに反対となるよう接続されてもよい。そして、第２動力伝達部材６０は、第２動力伝達部材６０に接続された２つの回転部材の回転方向が互いに同一に接続されてもよい。

一方、第１動力伝達部材４０及び第２動力伝達部材６０の配置が必ずしも上記のように制限されることはない。動力伝達部材４０、６０は、全て交差するように接続されたり、全て交差しないように接続されてもよい。

動力伝達部材４０、６０の一側には、動力伝達部材４０、６０の少なくとも一部を取り囲むシールド４８、６８が備えられる。シールド４８、６８は、固定部材２０の両側に配置されてもよい。動力伝達部材４０、６０は、シールド４８、６８を貫通して、支持モジュール５０、７０と接続されてもよい。シールド４８、６８により、動力伝達部材４０、６０の一部が外部に露出することを防止する。シールド４８、６８によると、ユーザがシールド４８、６８上に衣服を着用した状態で、動力伝達部材４０、６０が衣服に干渉されることなく動作できる。シールド４８、６８には、衣服の腰端を据え置きするための据置溝が形成されてもよい。

動力伝達部材４０、６０の外部にはチューブが備えられてもよい。チューブは、動力伝達部材４０、６０をガイドする。チューブは、駆動モジュール９０及び支持モジュール５０、７０の間に配置されてもよい。チューブにより、ユーザがチューブ上に衣服を着用した状態で、動力伝達部材４０、６０が衣服と干渉することなく動作できる。チューブは、ゴム、シリコンなどの柔軟な材質であるか、プラスチック、スチールなどの剛体材料（ｒｉｇｉｄ ｍａｔｅｒｉａｌ）であってもよい。チューブにより、動力伝達部材４０、６０が直接対象体に接触することを防止して、着用感を向上させ得る。

支持モジュール５０、７０は、対象体の一部を支持する。支持モジュール５０、７０は、対象体の一部の運動を補助してもよい。支持モジュール５０、７０は、動力伝達部材４０、６０から伝達された動力によって回転してもよい。支持モジュール５０、７０の回転力は対象体の一部に伝えられ、対象体の一部の運動を補助してもよい。

支持モジュール５０、７０は、対象体の一部分を支持するための第１支持モジュール５０と、対象体の他の部分を支持するための第２支持モジュール７０を含む。

例えば、第１支持モジュール５０は対象体の右足を支持し、第２支持モジュール７０は対象体の左足を支持してもよい。

第１支持モジュール５０は、第１支持フレーム５２、第１加圧部材５４、第１支持部材５６を含む。

第１支持フレーム５２は、第１ジョイントアセンブリ４２と接続して回動されてもよい。

第１加圧部材５４は、第１支持フレーム５２の一側に接続する。例えば、第１加圧部材５４は、対象体の右足の一側に配置され、対象体の右側太ももを押したり、引いてもよい。例えば、第１加圧部材５４は、対象体の右側太ももの前面に配置されてもよい。

第１支持部材５６は、第１加圧部材５４の一側に接続する。例えば、第１支持部材５６は、対象体の右側太ももの少なくとも一部の周縁を取り囲むように配置され、対象体の右側太ももが支持フレーム５２からの離脱を防止する。第１支持部材５６は、対象体の右側太ももを基準にして第１加圧部材５４の反対側に配置されてもよい。

第２支持モジュール７０は、第１支持モジュール５０と同様に、第２支持フレーム７２、第２加圧部材７４、第２支持部材７６を含む。第２支持フレーム７２、第２加圧部材７４及び第２支持部材７６に対する具体的な説明は省略する。

一方、動力伝達部材４０、６０は、駆動モジュール９０及び支持部材５６、７６を直接接続してもよい。言い換えれば、ジョイント部材４２、６２と、支持フレーム５２、７２は省略されてもよい。動力伝達部材４０、６０が支持部材５６、７６を直接押したり、本方法で支持部材５６、７６を移動させることも可能である。

図４は実施形態に係る駆動モジュールのブロック図である。図４を参照すると、実施形態に係る駆動モジュール９０は、駆動源９２０、入力側回転体９３０、入力側回転体９３０から動力が伝達されてそれぞれの支持モジュール５０、７０に動力を伝達する２つの減速機９４０、９６０を含む。

減速機９４０、９６０として、一般的に１つの入力端と２つの出力端を有する３−ポートシステム（３−ｐｏｒｔ ｓｙｓｔｅｍ）を用いてもよい。具体的に、減速機９４０、９６０は、それぞれの接続回転体（第１接続回転体、第２接続回転体）９４２、９６２、リング部材（第１リング部材、第２リング部材）９４６、９６６と、プーリー（第１プーリ―、第２プーリ―）９４８、９６８を含み、プーリー９４８、９６８は、接続回転体９４２、９６２又はリング部材９４６、９６６に接続され、支持モジュール５０、７０に動力を伝達する。

減速機９４０、９６０は、３−ポートシステムであれば充分であり、実施形態においてその種類が制限されることはない。例えば、減速機９４０、９６０が歯車構造として動力を伝達する場合、入力側回転体９３０、接続回転体９４２、９６２及びリング部材９４６、９６６は、それぞれ「太陽歯車」、「遊星歯車」及び「リングギア」であってもよい。他の例として、減速機９４０、９６０が転がり摩擦によって動力を伝達する場合、入力側回転体９３０、接続回転体９４２、９６２及びリング部材９４６、９６６は、それぞれ「第１プーリー」、「第２プーリー」及び「第３プーリー」であってもよい。更なる例として、減速機９４０、９６０がハーモニックドライブ（登録商標）構造によって動力を伝達する場合、入力側回転体９３０、接続回転体９４２、９６２及びリング部材９４６、９６６は、それぞれ「ウェーブジェネレータ」、「フレクスプライン」及び「サーキュラスプライン」であってもよい。

以下、減速機９４０、９６０が歯車構造として動力を伝達する場合について例示的に説明するが、実施形態が必ず下記の内容に制限されることはないことが理解されるべきである。

図５は、第１実施形態に係る駆動モジュールの正面分解斜視図である。

図５を参照すると、第１実施形態に係る駆動モジュール１００は、ケース１１２、１１４、駆動源１２０、太陽歯車１３０、第１減速機１４０、第１ストッパ１５０、第２減速機１６０、第２ストッパ１７０、ストッパ軸１８０を含む。

ケース１１２、１１４は、駆動モジュール１００の外形を形成する第１ケース１１２及び第２ケース１１４を含んでもよい。ケース１１２、１１４により、駆動モジュール１００の内部部品が直接対象体に接触することを防止し、着用感を向上させ得る。

駆動源１２０は、例えば、電圧又は電流の提供を受けてて動力を発生するモータであるか、油圧によって動作するポンプなどの駆動源を含んでもよい。ただし、これは例示に過ぎず、実施形態で駆動源の種類が制限されることはない。

駆動源１２０は、駆動源１２０からの動力が伝達される駆動ギア１２２、駆動ギア１２２に噛み合い回転速度を減速させる減速ギア１２４、太陽歯車１３０に動力を伝達する太陽歯車軸１２６を含む。

太陽歯車１３０は、太陽歯車軸１２６に接続し、第１減速機１４０及び第２減速機１６０に同時に動力を伝達する。太陽歯車１３０の回転軸は、第１減速機１４０の回転軸及び第２減速機１６０の回転中心と一致してもよい。

一方、図５には、太陽歯車１３０が１つであると示したが、これとは別に太陽歯車１３０が複数提供され、複数の太陽歯車１３０がそれぞれ第１減速機１４０及び第２減速機１６０に動力を伝達してもよい。この場合、複数の太陽歯車１３０は、１つの剛体運動をするように提供されてもよい。

第１減速機１４０は、第１遊星歯車１４２、第１キャリア１４４、第１リングギア１４６、第１プーリー１４８を含む。

第１遊星歯車１４２は、太陽歯車１３０及び第１リングギア１４６に接続する。第１遊星歯車１４２は、太陽歯車１３０及び第１リングギア１４６に噛み合う。第１遊星歯車１４２は、太陽歯車１３０の外周面に接続する。第１遊星歯車１４２は、第１リングギア１４６の内周面に接続する。第１遊星歯車１４２は、太陽歯車１３０又は第１リングギア１４６と相互作用する。第１遊星歯車１４２は、太陽歯車１３０又は第１リングギア１４６の回転力が伝達されて回転する。

第１遊星歯車１４２は、少なくとも１つ以上配置されてもよい。第１遊星歯車１４２が複数である場合、第１遊星歯車１４２は、太陽歯車１３０の回転軸を中心に同じ角度で配置されてもよい。

第１キャリア１４４は、第１遊星歯車１４２の自転軸と接続する。第１キャリア１４４は、複数の第１遊星歯車１４２の自転軸と接続する。第１キャリア１４４は、第１遊星歯車１４２の自転軸及び太陽歯車１３０の回転軸と接続する。

前述のような構造によると、第１キャリア１４４は、第１遊星歯車１４２が太陽歯車１３０に対して公転するとき回転してもよい。反対に、第１キャリア１４４は、第１遊星歯車１４２が太陽歯車１３０に対して公転しないとき回転しない。

第１リングギア１４６は、第１遊星歯車１４２に接続する。第１リングギア１４６は、第１遊星歯車１４２に係合する（噛み合う）。第１リングギア１４６は、第１遊星歯車１４２の回転力が伝達されて回転する。第１リングギア１４６は、第１遊星歯車１４２に接続する内部面と、第１ストッパ１５０に接触する外部面を含む。例えば、内部面及び／又は外部面は歯を含んでもよい。

第１プーリー１４８は、第１動力伝達部材４０に動力を伝達する。第１プーリー１４８の外面には、第１動力伝達部材４０が巻かれる。

第１プーリー１４８は、第１キャリア１４４の回転力が伝達されて回転する。第１プーリー１４８の回転速度及び回転方向は、第１キャリア１４４の回転速度及び回転方向と同一である。言い換えれば、第１プーリー１４８及び第１キャリア１４４は、１つの剛体運動を行う。例えば、第１プーリー１４８は、第１キャリア１４４と別途の締結部材で締結されたり、一体に形成されてもよい。

第１ストッパ１５０は、第１リングギア１４６を選択的に回転するようにする。第１ストッパ１５０は、第１リングギア１４６を選択的に拘束する。例えば、第１ストッパ１５０は、第１リングギア１４６の外部面に形成された歯に対応する形状の歯を含んでもよい。

第１ストッパ１５０が第１リングギア１４６に結合された状態を「拘束状態」といい、第１ストッパ１５０が第１リングギア１４６から分離した状態を「解除状態」という。

第１ストッパ１５０は、ストッパ軸１８０を中心に回転する。第１ストッパ１５０の回転角度に応じて第１ストッパ１５０は、第１リングギア１４６を選択的に回転するようにする。

第２減速機１６０は、第１減速機１４０と同様に、第２遊星歯車１６２と、第２キャリア１６４、第２リングギア１６６、第２プーリー１６８を含む。第２遊星歯車１６２、第２キャリア１６４、第２リングギア１６６、第２プーリー１６８に対する具体的な説明は省略することにする。例えば、第２減速機１６０は、第１減速機１４０と対称をなすよう配置されてもよい。

第２ストッパ１７０は、第１ストッパ１５０と同様に、第２リングギア１６６が選択的に回転するようにする。第２ストッパ１７０に対する具体的な説明は省略する。

ストッパ軸１８０は、第１ストッパ１５０及び／又は第２ストッパ１７０の回転中心軸として機能する。ストッパ軸１８０は、第１ケース１１２又は第２ケース１１４に固定されてもよい。

一方、駆動ギア１２２、減速ギア１２４、太陽歯車１３０、遊星歯車１４２、１６２、リングギア１４６、１６６は歯車として示されているが、必ず上記のように制限されることはない。ギアは、転がり摩擦によって動力を伝達できる回転体を含むものとして理解されてもよい。

図６は、第１実施形態に係る運動補助装置のブロック図である。

図６を参照すると、第１実施形態に係る運動補助装置１１は次の通り作動する。

制御部３０は、駆動源１２０をオンさせ、太陽歯車１３０に動力を伝達する。また、制御部３０は、第１ストッパ１５０及び第２ストッパ１７０を動作させ、第１リングギア１４６及び第２リングギア１６６にそれぞれ選択的に結合されるようにする。

まず、第１ストッパ１５０の動作に応じて第１支持モジュール５０が選択的に回転する。

具体的に説明すると、まず、第１支持モジュール５０を動作させるためには、第１支持モジュール５０に加えられる負荷よりも大きい力が作用しなければならない。負荷は、第１動力伝達部材４０及び第１プーリー１４８を経て第１キャリア１４４に伝えられる。したがって、第１キャリア１４４には一定レベル以上の負荷が存在する。以下を前提に説明する。

第１に、第１ストッパ１５０が、第１リングギア１４６に結合すると、第１リングギア１４６は停止する。そして、太陽歯車１３０から伝えられる動力が十分大きくなると、第１遊星歯車１４２は、第１キャリア１４４に加えられる負荷を克服して、太陽歯車１３０に対して公転する。そして、第１遊星歯車１４２の公転に応じて、第１キャリア１４４及び第１プーリー１４８は回転する。第１プーリー１４８が回転すると、第１動力伝達部材４０を用いて動力が伝えられ、第１支持モジュール５０が回転する。

第２に、第１ストッパ１５０が、第１リングギア１４６から分離すると、第１リングギア１４６は回転できる状態となる。言い換えれば、第１リングギア１４６は、無負荷状態となるものと理解されてもよい。この場合、太陽歯車１３０から伝えられる動力は、第１遊星歯車１４２を経て、無負荷状態の第１リングギア１４６に伝えられ、第１リングギア１４６が回転する。この場合、第１キャリア１４４、第１プーリー１４８、第１動力伝達部材４０及び第１支持モジュール５０は動作しないことがある。

言い換えれば、第１ストッパ１５０の動作に応じて、第１支持モジュール５０が選択的に回転する。

同様に、第２ストッパ１７０の動作に応じて、第２支持モジュール７０が選択的に回転する。これに対する具体的な説明は省略することにする。

第１ストッパ１５０及び第２ストッパ１７０を交互に各第１リングギア１４６及び第２リングギア１６６に結合することで、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０が交互に回転するようにする。言い換えれば、第１ストッパ１５０及び第２ストッパ１７０を交互に各第１リングギア１４６及び第２リングギア１６６に結合することで、対象体の歩行動作を補助することができる。

図７Ａ及び図７Ｂは、第１実施形態に係る第１支持モジュールが前進する動作を示す図である。具体的には、図７Ａは、図１に示す正面で観測した第１減速機の動作図であり、図７Ｂは、図１に示す右側で観測した第１支持モジュールの動作図である。

図８Ａ及び図８Ｂは、第１実施形態に係る第２支持モジュールが前進する動作を示す図である。具体的には、図８Ａは、図１に示す正面で観測した第２減速機の動作図であり、図８Ｂは、図１に示す左側で観測した第２支持モジュールの動作図である。

図７Ａないし図８Ｂ示された点Ｐ_１１、Ｐ_１２、Ｐ_２１、Ｐ_２２、Ｐ_３及びＰ_４は図面の理解を助けるために表記したものであって、これに対する説明は省略する。

図７Ａないし図８Ｂは、全てストッパ１５０、１７０がリングギア１４６、１６６に結合された状態を示すものである。言い換えれば、リングギア１４６、１６６が停止した状態を示すものである。

図７Ａないし図８Ｂを参照すると、太陽歯車１３０が一方向に回転するとき、支持モジュール５０、７０が全て前方に移動する。

具体的には、図１に示す正面を基準にして太陽歯車１３０が反時計回りに回転するとき、第１遊星歯車１４２及び第２遊星歯車１６２は全て時計回りに回転し、第１キャリア１４４及び第２キャリア１６４は全て反時計回りに回転し、第１プーリー１４８及び第２プーリー１６８は全て反時計回りに回転する。

この場合、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、第１プーリー１４８及び第１ジョイント部材４４の間に交差するように接続された第１動力伝達部材４０は、第１ジョイント部材４４が第１プーリー１４８と反対方向に回転するようにする。第１ジョイント部材４４は、対象体の右足に配置される。具体的には、図７Ａに示す第１ジョイント部材４４の面が、対象体の右足の右側面に向かうように配置される。この場合、第１ジョイント部材４４は、第１支持モジュール５０を前進する方向に回転させる。

また、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、第２プーリー１６８及び第２ジョイント部材６４の間に交差しないように接続された第２動力伝達部材６０は、第２ジョイント部材６４が第２プーリー１６８のような方向に回転するようにする。第２ジョイント部材６４は、対象体の左足に配置される。具体的には、図８Ａに示す第２ジョイント部材６４の面が、対象体の左足の左側面に向かうように配置される。この場合、第２ジョイント部材６４は、第２支持モジュール７０を前方に回転させる。

同様に、太陽歯車１３０が他方向に回転すると、支持モジュール５０、７０が全て後方に移動する。例えば、図１に示す正面を基準にして太陽歯車１３０が時計回りに回転すると、支持モジュール５０、７０が全て後方に移動する。これに対する具体的な説明は省略する。

上記のような構成によると、対象体の状態に応じて第１ストッパ１５０及び第２ストッパ１７０を様々に動作させることができる。

第１に、第１ストッパ１５０及び第２ストッパ１７０は全て拘束状態であってもよい。この場合、太陽歯車１３０が一方向に回転すると、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０は前方に移動し、太陽歯車１３０が他方向に回転すると、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０は後方に移動する。

第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０を全て前方に移動させることで、対象体が座る動作を補助することができる。反対に、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０を全て後方に移動させることで、対象体が立つ動作を補助することができる。

第２に、第１ストッパ１５０及び第２ストッパ１７０は交互に動作されてもよい。具体的に、太陽歯車１３０を一方向に回転させた状態で、第１ストッパ１５０を第１リングギア１４６に結合し、第２ストッパ１７０を第２リングギア１６６から分離することで、第１支持モジュール５０は前方に移動する。同様に、第１ストッパ１５０を第１リングギア１４６から分離し、第２ストッパ１７０を第２リングギア１６６に結合することで、第２支持モジュール７０が前方に移動する。

第１動力伝達部材４０及び第２動力伝達部材６０の非対称的な接続構造によると、太陽歯車１３０の回転方向を変更せずにも歩行動作を補助することが可能である。

第３に、第１ストッパ１５０及び第２ストッパ１７０は全て解除状態であってもよい。駆動源１２０がオフされた状態では、第１ストッパ１５０及び第２ストッパ１７０を全て解除状態にしてもよい。この場合、対象体が駆動源１２０によってかかる負荷の影響を受けることなく自由に動作することができる。

前述した３つの動作状態について整理すれば、次の表１の通りである。

以下、前記実施形態に含まれた構成要素と、共通の機能を含む構成要素に対して同じ名称を用いて説明することにする。反対とされる記載がない以上、前記実施形態に対する説明は以下の実施形態にも適用される。以下、具体的な説明は省略する。

図９は、第１実施形態の変形例に係るリングギア及びストッパに対する図である。図９を参照すると、第１実施形態の変形例に係るリングギア５４６は、第１複合リングギア５４６ａ及び第２複合リングギア５４６ｂを含む。第１複合リングギア５４６ａ及び第２複合リングギア５４６ｂは同一の回転方向及び回転速度を有してもよい。第１複合リングギア５４６ａ及び第２複合リングギア５４６ｂは別途の締結部材によって締結されたり、一体に形成されてもよい。

第１複合リングギア５４６ａ及び第２複合リングギア５４６ｂは互いに異なる形状であってもよい。例えば、リングギア５４６の回転方向を基準にして、第１複合リングギア５４６ａの歯のうち一方向の傾斜は他方向の傾斜よりも急である。そして、第２複合リングギア５４６ｂの歯のうち一方向の傾斜は他方向の傾斜よりも緩やかである。

ストッパ５５０は、第１複合ストッパ５５２及び第２複合ストッパ５５４を含む。第１複合ストッパ５５２及び第２複合ストッパ５５４は、第１複合リングギア５４６ａ及び第２複合リングギア５４６ｂにそれぞれ対応する形状の歯を含む。

上記のような構造によると、ストッパ５５０がリングギア５４６を拘束する力を増大させ得る。

図１０は、第１実施形態の他の変形例に係るリングギア及びストッパに対する図である。図１０を参照すると、第１実施形態の他の変形例に係るリングギア６４６は、ストッパ６５０の摩擦力によって拘束される。

例えば、ストッパ６５０は両矢印で示した前後方向に移動し、リングギア６４６を選択的に拘束してもよい。

ストッパ６５０は、ストッパ胴体部６５８と、ブレーキパッド６５６を含む。ブレーキパッド６５６は、ゴムなどの弾性物質を含んでもよい。

図１１は、第２実施形態に係る駆動モジュールの正面分解斜視図である。第１実施形態と重複する説明は省略することにする。図１１を参照すると、第２実施形態に係る駆動モジュール２００は、第１ケース２１２、第２ケース２１４、駆動源２２０、第１減速機２４０、第１ストッパ２５０、第２減速機２６０、第２ストッパ２７０、ストッパ軸２８０を含む。

駆動源２２０は、駆動源、駆動ギア２２２、減速ギア２２４、太陽歯車軸２２６を含む。

第１減速機２４０は、第１遊星歯車２４２、第１キャリア２４４、第１リングギア２４６、第１プーリー２４８を含む。

第１キャリア２４４は、第１ストッパ２５０に接触する外部面を含む。例えば、外部面は歯を含んでもよい。

第１プーリー２４８は、第１リングギア２４６の回転力が伝達されて回転する。第１プーリー２４８の回転速度及び回転方向は、第１リングギア２４６の回転速度及び回転方向と同一である。言い換えれば、第１プーリー２４８及び第１リングギア２４６は、１つの剛体運動を行う。例えば、第１プーリー２４８は、第１リングギア２４６と別途の締結部材で締結されたり、一体に形成されてもよい。

第１ストッパ２５０は、第１キャリア２４４を選択的に回転するようにする。第１ストッパ２５０は、第１キャリア２４４を選択的に拘束する。例えば、第１ストッパ２５０は、第１キャリア２４４の外部面に形成された歯に対応する形状の歯を含んでもよい。

第１ストッパ２５０が第１キャリア２４４に結合された状態を「拘束状態」といい、第１ストッパ２５０が第１キャリア２４４から分離した状態を「解除状態」という。

第１ストッパ２５０は、ストッパ軸２８０を中心に回転する。第１ストッパ２５０の回転角度に応じて第１ストッパ２５０は、第１キャリア２４４を選択的に回転するようにする。

第２減速機２６０は、第１減速機２４０と同様に、第２遊星歯車２６２と、第２キャリア２６４と、第２リングギア２６６と、第２プーリー２６８を含む。第２遊星歯車２６２、第２キャリア２６４、第２リングギア２６６、第２プーリー２６８に対する具体的な説明は省略することにする。例えば、第２減速機２６０は、第１減速機２４０と対称的に配置されてもよい。

第２ストッパ２７０は、第１ストッパ２５０と同様に、第２キャリア２６４が選択的に回転するようにする。第２ストッパ２７０に対する具体的な説明は省略する。

一方、駆動ギア２２２、減速ギア２２４、太陽歯車２３０、遊星歯車２４２、２６２、キャリア２４４、２６４、リングギア２４６、２６６は歯車であると示したが、必ずこれに制限されることはない。例えば、ギアは、転がり摩擦によって動力を伝達できる回転体を含むものとして理解されてもよい。

図１２は、第２実施形態に係る運動補助装置のブロック図である。図１２を参照すると、第２実施形態に係る運動補助装置１２は次の通り作動する。

制御部３０は、駆動源２２０をオンさせて、太陽歯車２３０に動力を伝達する。また、制御部３０は、第１ストッパ２５０及び第２ストッパ２７０を動作させ、第１キャリア２４４及び第２キャリア２６４にそれぞれ選択的に結合させる。

まず、第１ストッパ２５０の動作に応じて、第１支持モジュール５０が選択的に回転する。

具体的に説明する前に、第１支持モジュール５０を動作させるためには、第１支持モジュール５０に加えられる負荷よりも大きい力が作用しなければならない。負荷は、第１動力伝達部材４０及び第１プーリー２４８を経て第１リングギア２４６に伝えられる。したがって、第１リングギア２４６には一定レベル以上の負荷が存在する。以下、これを前提に説明する。

第１に、第１ストッパ２５０が第１キャリア２４４に結合すると、第１キャリア２４４は停止する。そして、太陽歯車２３０から伝えられる動力が十分大ききえれば、第１遊星歯車２４２は、第１リングギア２４６に加えられる負荷を克服して自転する。そして、第１遊星歯車２４２の自転により、第１リングギア２４６及び第１プーリー２４８は回転する。第１プーリー２４８が回転すると、第１動力伝達部材４０を介して動力が伝えられ、第１支持モジュール５０が回転することになる。

第２に、第１ストッパ２５０が、第１キャリア２４４から分離すると、第１キャリア２４４は回転できる状態となる。言い換えれば、第１キャリア２４４は無負荷状態になるものと理解されてもよい。この場合、太陽歯車２３０から伝えられる動力は、第１遊星歯車２４２を経て無負荷状態の第１キャリア２４４に伝えられ、第１キャリア２４４が回転する。この場合、第１リングギア２４６、第１プーリー２４８、第１動力伝達部材４０及び第１支持モジュール５０は動作しなくてもよい。

言い換えれば、第１ストッパ２５０の動作に応じて、第１支持モジュール５０が選択的に回転する。

同様に、第２ストッパ２７０の動作に応じて、第２支持モジュール７０が選択的に回転する。これに対する具体的な説明は省略することにする。

第１ストッパ２５０及び第２ストッパ２７０を交互に各第１キャリア２４４及び第２キャリア２６４に結合することで、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０が交互に回転するようにする。言い換えれば、第１ストッパ２５０及び第２ストッパ２７０を交互に各第１キャリア２４４及び第２キャリア２６４に結合することで、対象体の歩行動作を補助することができる。

図１３Ａ及び図１３Ｂは第２実施形態に係る第１支持モジュールが前進する動作を示す図である。具体的には、図１３Ａは、図１に示す正面で観測した第１減速機の動作図であり、図１３Ｂは、図１に示す右側で観測した第１支持モジュールの動作図である。

図１４Ａ及び図１４Ｂは第２実施形態に係る第２支持モジュールが前進する動作を示す図である。具体的には、図１４Ａは、図１に示す正面で観測した第２減速機の動作図であり、図１４Ｂは、図１に示す左側で観測した第２支持モジュールの動作図である。

図１３Ａないし図１４Ｂは、全てストッパ２５０、２７０がキャリア２４４、２６４に結合された状態を示すものである。言い換えれば、キャリア２４４、２６４が停止した状態を示すものである。

図１３Ａないし図１４Ｂを参照すると、太陽歯車２３０が一方向に回転するとき、支持モジュール５０、７０が全て前方に移動する。

具体的に、図１に示す正面を基準にして太陽歯車２３０が時計回りに回転するとき、第１遊星歯車２４２及び第２遊星歯車２６２は全て反時計回りに回転し、第１リングギア２４６及び第２リングギア２６６は全て反時計回りに回転し、第１プーリー２４８及び第２プーリー２６８は全て反時計回りに回転することができる。

この場合、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、第１プーリー２４８及び第１ジョイント部材４４の間に交差するように接続された第１動力伝達部材４０は、第１ジョイント部材４４が第１プーリー２４８と反対方向に回転するようにする。第１ジョイント部材４４は、対象体の右足に配置される。具体的には、図１３Ａで示す第１ジョイント部材４４の面が、対象体の右足の右側面に向かうように配置される。この場合、第１ジョイント部材４４は、第１支持モジュール５０を前進する方向に回転させる。

また、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、第２プーリー２６８及び第２ジョイント部材６４の間に交差しないように接続された第２動力伝達部材６０は、第２ジョイント部材６４が第２プーリー２６８の方向に回転するようにする。第２ジョイント部材６４は、対象体の左足に配置される。具体的には、図１４Ａで示す第２ジョイント部材６４の面が、対象体の左足の左側面に向かうように配置される。この場合、第２ジョイント部材６４は、第２支持モジュール７０を前方に回転させることができる。

同様に、太陽歯車２３０が他方向に回転すると、支持モジュール５０、７０が全て後方に移動する。例えば、図１に示す正面を基準にして太陽歯車２３０が反時計回りに回転すると、支持モジュール５０、７０が全て後方に移動する。これに対する具体的な説明は省略するこ。

上記のような構成によると、対象体の状態に応じて第１ストッパ２５０及び第２ストッパ２７０を様々に動作させ得る。第１実施形態と同様に、大きく３個の動作状態に分類してもよく、これを整理すれば、次の表２の通りである。これに対する具体的な説明は省略する。

一方、第１実施形態及び第２実施形態において、第１減速機及び第２減速機の動作は互いに独立的であることが把握できる。したがって、第１減速機及び第２減速機のうち１つの減速機は第１実施形態のように構成し、残りの１つの減速機は第２実施形態のように構成することも可能である。そして、第１動力伝達部材及び第２動力伝達部材は対称的に配置してもよい。

例えば、図５及び図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、第１減速機は第１実施形態のように構成し、第１動力伝達部材を交差しないように配置してもよい。そして、図１１及び図１４Ａ及び図１４Ｂを参照すると、第２減速機は第２実施形態のように構成し、第２動力伝達部材を交差しないように配置してもよい。この場合、第１ストッパ及び第２ストッパが拘束状態の場合であり、太陽歯車が時計回りに回転するとき、第１支持モジュール及び第２支持モジュールが全て前方に移動する可能性があることを容易に把握できる。上記のような構成によると、対象体の状態に応じて、第１ストッパ及び第２ストッパを様々に動作させ得る。第１実施形態及び第２実施形態と同様に大きく３個の動作状態に分類し、これに対する具体的な説明は省略する。

図１〜図１４Ｂを参照すると、太陽歯車、第１遊星歯車、第１リングギア、第１キャリア、第２遊星歯車、第２リングギア、及び第２キャリアをそれぞれ「第１回転体」、「第２回転体」、「第３回転体」、「第４回転体」、「第５回転体」、「第６回転体」及び「第７回転体」と称してもよい。

第２回転体は第１回転体と噛み合って回転し、第３回転体は第２回転体と噛み合って回転してもよい。そして、第４回転体は第２回転体の自転軸と接続し、第２回転体が第１回転体に対して公転するとき回転するものと理解されてもよい。

第５回転体は第１回転体と噛み合って回転し、第６回転体は第５回転体と噛み合って回転してもよい。そして、第７回転体は第６回転体の自転軸と接続し、第６回転体が第１回転体に対して公転するとき回転するものと理解されてもよい。

第１実施形態及び第２実施形態の場合、第１ストッパが第３回転体又は第４回転体のうち１つの回転体に選択的に結合し、第２ストッパが第６回転体又は第７回転体のうち１つの回転体に選択的に結合するものと理解されてもよい。

図１５は、第３実施形態に係る駆動モジュールの背面斜視図であり、図１６は第３実施形態に係る駆動モジュールの正面分解斜視図である。

図１５及び図１６を参照すると、第３実施形態に係る駆動モジュール３００は、ケース３１２、３１４、駆動源３２０、太陽歯車３３０、第１減速機３４０、第２減速機３６０を含む。

太陽歯車３３０は、駆動源３２０から動力が伝達され、第１減速機３４０及び第２減速機３６０に動力を伝達する。例えば、太陽歯車３３０は第１遊星歯車３４２及び第２遊星歯車３６２に同時に噛み合って、第１遊星歯車３４２及び第２遊星歯車３６２をそれぞれ同時に回転させる。したがって、第１遊星歯車３４２を入力端とする第１減速機３４０は、太陽歯車３３０から動力が伝達されるものと理解されてもよい。同様に、第２遊星歯車３６２を入力端とする第２減速機３６０は、太陽歯車３３０から動力が伝達されるものと理解されてもよい。

一方、図１６には太陽歯車３３０が１つと示したが、これとは異なって太陽歯車３３０が複数提供され、複数の太陽歯車３３０がそれぞれ第１減速機３４０及び第２減速機３６０に動力を伝達してもよい。この場合、複数の太陽歯車３３０は、１つの剛体運動するように提供されてもよい。第１減速機３４０は、第１遊星歯車３４２、第１キャリア３４４、第１リングギア３４６、第１プーリー３４８を含む。

第１プーリー３４８は、第１リングギア３４６の回転力が伝達されて回転してもよい。第１プーリー３４８の回転速度及び回転方向は、第１リングギア３４６の回転速度及び回転方向と同一であってもよい。言い換えれば、第１プーリー３４８及び第１リングギア３４６は、１つの剛体運動を行ってもよい。

例えば、第１プーリー３４８は、第１リングギア３４６と別途の締結部材で締結されたり、一体に形成されてもよい。具体的な例として、第１リングギア３４６の外周面に第１プーリー３４８を一体に形成してもよい。言い換えれば、第１リングギア３４６の外周面に溝を形成し、溝には第１動力伝達部材４０が巻かれてもよい。

第２減速機３６０は、第１減速機３４０と同様に、第２遊星歯車３６２、第２キャリア３６４、第２リングギア３６６、第２プーリー３６８を含む。第２遊星歯車３６２、第２キャリア３６４、第２リングギア３６６、第２プーリー３６８に対する具体的な説明は省略する。

第１遊星歯車３４２及び第２遊星歯車３６２は、同一の回転軸に接続してもよい。言い換えれば、太陽歯車３３０に対する、第１遊星歯車３４２及び第２遊星歯車３６２の公転速度は同一である。言い換えれば、第１遊星歯車３４２及び第２遊星歯車３６２は１つの剛体運動を行う。第１遊星歯車３４２及び第２遊星歯車３６２は別途の締結部材によって締結されたり、一体に形成されてもよい。

第１キャリア３４４及び第２キャリア３６４は、同一の軸に接続してもよい。第１キャリア３４４及び第２キャリア３６４の回転方向及び回転速度は同一である。

一方、第１キャリア３４４及び第２キャリア３６４の動作及び機能は互いに同一であるため、第１キャリア３４４及び第２キャリア３６４のうち１つのキャリアは省略されてもよい。また、第１キャリア３４４及び第２キャリア３６４は一体に形成されてもよい。

太陽歯車３３０から第１減速機３４０の出力端までの減速比を「第１減速比（Ｎ１）」といい、太陽歯車３３０から第２減速機３６０の出力端までの減速比を「第２減速比（Ｎ２）」という。

第３実施形態において、第１減速比（Ｎ１）は、太陽歯車３３０から第１リングギア３４６までの減速比として定義される。そして、第２減速比（Ｎ２）は、太陽歯車３３０から第２リングギア３６６までの減速比として定義される。

第１減速比（Ｎ１）及び第２減速比（Ｎ２）は互いに異なってもよい。第１減速比（Ｎ１）及び第２減速比（Ｎ２）の差によって、第１減速機３４０及び第２減速機３６０は相対的な運動を行ってもよい。

例えば、太陽歯車３３０が複数提供されるとき、第１減速機３４０及び第２減速機３６０にそれぞれ接続される複数の太陽歯車３３０の歯の数を相異させ、第１減速比（Ｎ１）及び第２減速比（Ｎ２）を相異させてもよい。

他の例として、第１遊星歯車３４２及び第２遊星歯車３６２の歯の数を相異させたり、第１リングギア３４６及び第２リングギア３６６の歯の数を相異させて、第１減速比（Ｎ１）及び第２減速比（Ｎ２）を相異させてもよい。

図１６において、太陽歯車３３０は１つで提供され、第１遊星歯車３４２及び第２遊星歯車３６２の歯の数は同一であり、第１リングギア３４６及び第２リングギア３６６の歯の数が互いに異なる場合について例示的に示している。例えば、第１リングギア３４６の歯の数は、第２リングギア３６６の歯の数よりも小さくてもよい。言い換えれば、第１減速比（Ｎ１）は、第２減速比（Ｎ２）よりも小さくてもよい。以下を前提に説明するが、第１減速比（Ｎ１）及び第２減速比（Ｎ２）を相異させる他の構成も可能である。

一方、太陽歯車３３０、遊星歯車３４２、３６２、リングギア３４６、３６６は歯車であると示すが、必ず上記のように制限されることはない。例えば、ギアは、転がり摩擦によって動力を伝達できる回転体であってもよい。

図１７は、第３実施形態の変形例を示すものである。図１７を参照すると、第１遊星歯車３４２’、及び第２遊星歯車３６２’は一体に形成される。この場合、太陽歯車３３０’は、２つの遊星歯車３４２’、３６２’のうち１つの遊星歯車にのみ接続される。例えば、太陽歯車３３０’は、第２遊星歯車３６２’に接続してもよい。この場合、第１遊星歯車３４２’及び第２遊星歯車３６２’の歯の数は互いに異なってもよい。

太陽歯車３３０’は、駆動源３２０から動力が伝達され、第１減速機３４０及び第２減速機３６０に動力を伝達する。具体的に、太陽歯車３３０’は、第２遊星歯車３６２’に動力を伝達する。したがって、第２遊星歯車３６２’を入力端とする第２減速機３６０は、太陽歯車３３０’から動力が伝達されるものと理解されてもよい。一方、第２遊星歯車３６２’が回転すると、第２遊星歯車３６２’と一体に提供される第１遊星歯車３４２’が回転する。したがって、第１遊星歯車３４２’を入力端とする第１減速機３４０は、太陽歯車３３０’から動力が伝達されるものと理解されてもよい。

図１８は、第３実施形態に係る運動補助装置のブロック図である。図１８を参照すると、第３実施形態に係る運動補助装置１３は次の通り作動する。

制御部３０は、駆動源３２０をオンさせ、太陽歯車３３０に動力を伝達する。太陽歯車３３０に伝えられた動力は第１遊星歯車３４２及び第２遊星歯車３６２に同時に伝えられる。

第１遊星歯車３４２は、第１キャリア３４４及び／又は第１リングギア３４６に動力を伝達する。第２遊星歯車３６２は、第２キャリア３６４及び／又は第２リングギア３６６に動力を伝達する。

第１減速比（Ｎ１）及び第２減速比（Ｎ２）の差に応じて第１リングギア３４６及び第２リングギア３６６は相対的な運動を行い、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０の間の角度を調整する。

制御部３０は、太陽歯車３３０の回転方向を交互に変更させてもよい。この場合、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０の間の角度は交互に増加又は減少する。上記のような構造によると、対象体の歩行運動を補助することができる。

一方、第３実施形態の場合、一般的な遊星歯車構造とは異なって、駆動モジュール３００は、キャリア３４４、３６４及びリングギア３４６、３６６が全てケース３１２、３１４に対して固定されていない状態で動作してもよい。言い換えれば、キャリア３４４、３６４は、遊星歯車３４２、３６２の自転軸以外に他の部品によって拘束されないこともある。そして、リングギア３４６、３６６は、遊星歯車３４２、３６２及びプーリー３４８、３６８以外に他の部品によって拘束されないこともある。もちろん、キャリア又はリングギアが自由に回転するようにするベアリングなどが備えられてもよい。

したがって、太陽歯車３３０の回転角度に応じて、キャリア３４４、３６４及びリングギア３４６、３６６の絶対的な位置が決定されることはない。キャリア３４４、３６４及びリングギア３４６、３６６の絶対的な位置は、太陽歯車３３０から伝えられるトルク及び外部から伝えられる負荷に応じて変わるものである。例えば、着用者が歩行中である場合、各脚の位置に応じて基準位置が決定される。

第３実施形態は、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０の間の角度を調整して、対象体の歩行動作を補助するためのものである。第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０の絶対的な位置は考慮対象ではない。したがって、これを具体的に決定しなくても、当業者が第３実施形態を実施することにおいていずれの問題もない。

整理すると、第１リングギア３４６及び第２リングギア３６６の相対的な運動によって、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０の間の角度が調整される。そして、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０の絶対的な位置は、太陽歯車３３０及び外部から伝えられる負荷によって変わる。

図１９は、第３実施形態の変形例に係る運動補助装置のブロック図である。図１９を参照すると、第３実施形態の変形例に係る運動補助装置１３’は次の通り作動する。

太陽歯車３３０’に伝えられた動力は第１遊星歯車３４２’、及び第２遊星歯車３６２’のいずれか１つの遊星歯車に伝えられる。例えば、太陽歯車３３０’に伝えられた動力は第２遊星歯車３６２’に伝えらる。第２遊星歯車３６２’が回転すると、第２遊星歯車３６２’と一体に形成される第１遊星歯車３４２’が回転する。

第１遊星歯車３４２’は、第１キャリア３４４及び／又は第１リングギア３４６に動力を伝達する。第２遊星歯車３６２’は、第２キャリア３６４及び／又は第２リングギア３６６に動力を伝達する。

第１減速比（Ｎ１）及び第２減速比（Ｎ２）の差に応じて、第１リングギア３４６及び第２リングギア３６６は相対的な運動を行い、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０の間の角度を調整する。

制御部３０は、太陽歯車３３０’の回転方向を交互に変更させる。この場合、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０の間の角度は交互に増加又は減少する。上記のような構造によると、対象体の歩行運動を補助することができる。

図２０Ａ及び図２０Ｂは第３実施形態に係る駆動モジュールで、キャリアが固定された状態を仮定して示す動作図である。具体的には、図２０Ａは、第１減速機及び第２減速機の動作図であり、図２０Ｂは、第１支持モジュール及び第２支持モジュールの動作図である。

第３実施形態においてャリア３４４、３６４は固定されなくてもよいが、理解の便宜のためにキャリア３４４、３６４が固定された状態について先に説明する。

図２０Ａに示すように、太陽歯車３３０が時計回りに回転するとき、遊星歯車３４２、３６２は、反時計回りに回転する。そして、リングギア３４６、３６６は反時計回りに回転する。

第１リングギア３４６の歯の数が、第２リングギア３４６の歯の数よりも少ない場合、第１減速比（Ｎ１）は、第２減速比（Ｎ２）よりも小さいため、第１リングギア３４６が第２リングギア３６６より早い角速度で回転する。言い換えれば、第１リングギア３４６及び第２リングギア３６６の角速度の差が発生する。結論的に、第１プーリー３４８及び第２プーリー３６８の角速度の差が発生することになる。

したがって、図２０Ｂに示すように、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０の間の角度は広がることがある。そして、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０が全て前方に向かって移動してもよい。

反対に、太陽歯車３３０が反時計回りに回転すると、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０が全て後方に向かって移動する。

一方、図２０Ｂに示すような状態で、対象体は直立歩行のために上半身を起こし上げる負荷を減速機３４０、３６０に作用させもよい。以下、図２１Ａ及び図２１Ｂを参照して説明することにする。

図２１Ａ及び図２１Ｂは、第３実施形態に係る駆動源の動力が印加された状態で、駆動モジュール及び支持モジュールの動作を示す図である。具体的には、図２１Ａは、第１減速機及び第２減速機の動作図であり、図２１Ｂは、第１支持モジュール及び第２支持モジュールの動作図である。

図２１Ａ及び図２１Ｂに示すように、駆動源３２０の動力が印加された状態で、対象体が上半身を起こし上げる負荷を減速機３４０、３６０に作用させると、キャリア３４４、３６４は回転し、第１支持モジュール５０が前方に、第２支持モジュール７０が後方に移動する。

対象体が直立歩行する場合を仮定すると、第１リングギア３４６及び第２リングギア３６６の回転方向が反対となるよう、キャリア３４４、３６４が回転する。したがって、第１リングギア３４６及び第２リングギア３６６にそれぞれ結合される第１プーリー３４８及び第２プーリー３６８は互いに反対方向に回転する。

したがって、太陽歯車３３０が時計回りに回転するとき、図２１Ｂに示すように、第１支持モジュール５０は前方に向かって移動し、第２支持モジュール７０は後方に向かって移動する。

反対に、太陽歯車３３０が反時計回りに回転すると、第１支持モジュール５０は後方に向かって移動し、第２支持モジュール７０が前方に向かって移動する。

制御部３０（図１８参照）は、太陽歯車３３０の回転方向を交互に変更させることで、対象体の歩行運動を補助することができる。

図２２Ａ及び図２２Ｂは第３実施形態に係る駆動源の動力が遮断された状態で、駆動モジュール及び支持モジュールの動作を示す図である。具体的には、図２２Ａは、第１減速機及び第２減速機の動作図であり、図２２Ｂは、第１支持モジュール及び第２支持モジュールの動作図である。

図２２Ａ及び図２２Ｂに示すように、駆動源３２０の動力が遮断（ＯＦＦ）された状態で、対象体は上半身を曲げる負荷を減速機３４０、３６０に作用させる。この場合、支持モジュール５０、７０は、プーリー３４８、３６８に同一方向の負荷を伝達することができる。

この場合、リングギア３４６、３６６、遊星歯車３４２、３６２、キャリア３４４、３６４及び太陽歯車３３０は１つの剛体運動を行う。言い換えれば、リングギア３４６、３６６の回転速度、遊星歯車３４２、３６２の自転速度及び公転速度、キャリア３４４、３６４の回転速度、太陽歯車３３０の回転速度が全て同一である。

したがって、図２２Ｂに示すように、対象体は駆動源３２０による負荷を受けることなく、自由に座る動作を行うことができる。

反対に、駆動源３２０の動力が遮断された状態で、対象体は上半身を起こし上げる負荷を減速機３４０、３６０に作用させてもよく、この場合、対象体は駆動源３２０による負荷を受けることなく、自由に立つ動作を行うことができる。

一方、駆動源３２０が停止した（保持している）状態で、対象体は上半身を曲げる負荷を減速機３４０、３６０に作用させてもよい。この場合、太陽歯車３３０は固定された状態であるため、第１リングギア３４６及び第２リングギア３６６はそれぞれ太陽歯車３３０に対して互いに異なる角速度で回動されてもよい。したがって、図２０Ｂに示すように２つの支持モジュール５０、７０は互いに広がりながら同じ方向に移動する。上記のような過程によって、対象体は座る動作を行うことができるようになる。

この場合、それぞれのプーリー３４８、３６８及びジョイントアセンブリ４２、６２の間の第３減速比（Ｎ３）及び第４減速比（Ｎ４）の比率を、第１減速比（Ｎ１）及び第２減速比（Ｎ２）の比率の逆にすることで、対象体の座る動作中に２つの支持モジュール５０、７０が互いに広がらないようにしてもよい。

他の方法で、第１減速比（Ｎ１）及び第２減速比（Ｎ２）の差を小さくすることで、対象体が座る動作中に２つの支持モジュール５０、７０が互いに広がる角度を減らすことができる。第１減速比（Ｎ１）及び第２減速比（Ｎ２）の差が小さい場合にも、高いＲＰＭ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）値を有する駆動源３２０を利用すると、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０は歩行動作に求められる角速度を十分確保することができる。

前述した３つの動作状態に対して整理すれば、次の表３の通りである。

図２３は、第４実施形態に係る駆動モジュールの正面分解斜視図である。第３実施形態と重複する説明は省略することにする。図２３を参照すると、第４実施形態に係る駆動モジュール４００は、ケース４１２、４１４、駆動源４２０、太陽歯車４３０、第１減速機４４０、第２減速機４６０を含む。

太陽歯車４３０は、駆動源４２０から動力が伝達され、第１減速機４４０及び第２減速機４６０に動力を伝達する。例えば、太陽歯車４３０は、第１遊星歯車４４２及び第２遊星歯車４６２に同時に噛み合って、第１遊星歯車４４２及び第２遊星歯車４６２をそれぞれ同時に回転させる。したがって、第１遊星歯車４４２を入力端とする第１減速機４４０は、太陽歯車４３０から動力が伝達されるものと理解されてもよい。同様に、第２遊星歯車４６２を入力端とする第２減速機４６０は、太陽歯車４３０から動力が伝達されるものと理解されてもよい。

第１減速機４４０は、第１遊星歯車４４２、第１キャリア４４４、第１リングギア４４６、第１プーリー４４８を含む。

第１プーリー４４８は、第１キャリア４４４の回転力が伝達されて回転する。第１プーリー４４８の回転速度及び回転方向は、第１キャリア４４４の回転速度及び回転方向と同一である。言い換えれば、第１プーリー４４８及び第１キャリア４４４は１つの剛体運動を行う。

例えば、第１プーリー４４８は、第１キャリア４４４と別途の締結部材で締結されたり、一体に形成されてもよい。具体的な例として、第１キャリア４４４の外周面に第１プーリー４４８を一体に形成してもよい。言い換えれば、第１キャリア４４４の外周面に溝を形成し、溝には第１動力伝達部材４０が巻かれる。このような構造によると、部品の数を減少させることで、製造コスト及び時間を節約することができる。

第２減速機４６０は、第１減速機４４０と同様に、第２遊星歯車４６２、第２キャリア４６４、第２リングギア４６６、第２プーリー４６８を含む。第２遊星歯車４６２、第２キャリア４６４、第２リングギア４６６、第２プーリー４６８に対する具体的な説明は省略することにする。

第１リングギア４４６及び第２リングギア４６６の回転速度は同一であってもよい。第１リングギア４４６及び第２リングギア４６６は別途の締結部材によって締結されたり、一体に形成されてもよい。

第４実施形態において、第１キャリア４４４及び第２キャリア４６４は別途の部材に提供されてもよい。

太陽歯車４３０から第１減速機４４０の出力端までの減速比を「第１減速比（Ｎ１）」といい、太陽歯車４３０から第２減速機４６０の出力端までの減速比を「第２減速比（Ｎ２）」という。

第４実施形態において、第１減速比（Ｎ１）は、太陽歯車４３０から第１キャリア４４４までの減速比として定義されてもよい。そして、第２減速比（Ｎ２）は、第２太陽歯車４３０から第２キャリア４６４までの減速比として定義されてもよい。

第１減速比（Ｎ１）及び第２減速比（Ｎ２）は互いに異なってもよい。第１減速比（Ｎ１）及び第２減速比（Ｎ２）の差によって、第１減速機４４０及び第２減速機４６０は相対的な運動を行う。これに対する具体的な説明は省略することにする。

図２３は、太陽歯車４３０は１つ提供され、第１遊星歯車４４２及び第２遊星歯車４６２の歯の数は同一であり、第１リングギア４４６及び第２リングギア４６６のギア比が互いに異なる場合について例示的に示している。例えば、第１リングギア４４６の歯の数は、第２リングギア４６６の歯の数よりも小さくてもよい。言い換えれば、第１減速比（Ｎ１）は、第２減速比（Ｎ２）よりも小さい。以下を前提に説明するが、第１減速比（Ｎ１）及び第２減速比（Ｎ２）が互いに異なる他の構成も可能である。

一方、太陽歯車４３０、遊星歯車４４２、４６２、リングギア４４６、４６６などは歯車であると示されているが、必ずこれに制限されることはない。例えば、ギアは、転がり摩擦によって動力を伝達することのできる回転体であってもよい。

図２４は、第４実施形態に係る運動補助装置のブロック図である。図２４を参照すると、第４実施形態に係る運動補助装置１４は次の通りに作動する。

制御部３０は、駆動源４２０をオンさせ、太陽歯車４３０に動力を伝達する。太陽歯車４３０に伝えられた動力は、第１遊星歯車４４２及び第２遊星歯車４６２に同時に伝えられる。

第１遊星歯車４４２は、第１キャリア４４４及び／又は第１リングギア４４６に動力を伝達する。第２遊星歯車４６２は、第２キャリア４６４及び／又は第２リングギア４６６に動力を伝達する。

第１減速比（Ｎ１）及び第２減速比（Ｎ２）の差に応じて、第１キャリア４４４及び第２キャリア４６４は相対的な運動を行い、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０の間の角度を調整する。

制御部３０は、太陽歯車４３０の回転方向を交互に変更させる。この場合、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０の間の角度は交互に増加又は減少する。上記のような構造によると、対象体の歩行運動を補助することができる。

一方、第４実施形態の場合、一般的な遊星歯車構造とは異なって、駆動モジュール４００は、キャリア４４４、４６４及びリングギア４４６、４６６が全てケース４１２、４１４に対して固定されていない状態で動作してもよい。言い換えれば、キャリア４４４、４６４は、遊星歯車４４２、４６２の自転軸及びプーリー４４８、４６８以外に他の部品によって拘束されないこともある。そして、リングギア４４６、４６６は、遊星歯車４４２、４６２以外に他の部品によって拘束されないこともある。もちろん、キャリア又はリングギアが自由に回転するようにするベアリングなどが備えられてもよい。

整理すると、第１キャリア４４４及び第２キャリア４６４の相対的な運動によって、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０の間の角度が調整される。そして、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０の絶対的な位置は、太陽歯車４３０及び外部から伝えられる負荷によって変わってもよい。

図２５Ａ及び図２５Ｂは、第４実施形態に係る駆動モジュールで、リングギアが固定された状態を仮定して示す動作図である。具体的に、図２５Ａは、第１減速機及び第２減速機の動作図であり、図２５Ｂは、第１支持モジュール及び第２支持モジュールの動作図である。

第４実施形態でリングギア４４６、４６６は固定されなくてもよいが、理解の便宜のためにリングギア４４６、４６６が固定された状態について先に説明することにする。

図２５Ａに示すように、太陽歯車４３０が反時計回りに回転するとき、遊星歯車４４２、４６２は、時計回りに自転する。この場合、遊星歯車４４２、４６２は、太陽歯車４３０に対して反時計回りに公転する。したがって、キャリア４４４、４６４は反時計回りに回転する。

第１リングギア４４６の歯の数が、第２リングギア４４６の歯の数よりも少ない場合、第１減速比（Ｎ１）は、第２減速比（Ｎ２）よりも小さいため、第１キャリア４４４が第２キャリア４６４より早い角速度で回転する。言い換えれば、第１キャリア４４４及び第２キャリア４６４の角速度の差が発生する。結論的に、第１プーリー４４８及び第２プーリー４６８の角速度の差が発生することになる。

したがって、図２５Ｂに示すように、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０の間の角度は広がる。そして、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０が全て前方に向かって移動してもよい。

反対に、太陽歯車４３０が時計回りに回転すると、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０が全て後方に向かって移動する。

一方、図２５Ｂに示すような状態で、対象体は直立歩行のために上半身を起こし上げる負荷を減速機４４０、４６０に作用させてもよい。以下、図２６Ａ及び図２６Ｂを参照して説明することにする。

図２６Ａ及び図２６Ｂは、第４実施形態に係る駆動源の動力が印加された状態で、駆動モジュール及び支持モジュールの動作を示す図である。具体的には、図２６Ａは第１減速機及び第２減速機の動作図であり、図２６Ｂ第１支持モジュール及び第２支持モジュールの動作図である。

図２６Ａに示すように、駆動源４２０の動力が印加された状態で、対象体が上半身を起こし上げる負荷を減速機４４０、４６０に作用させると、リングギア４４６、４６６は回転する。

対象体が直立歩行する場合を仮定すると、第１キャリア４４４及び第２キャリア４６４の回転方向が反対となるよう、リングギア４４６、４６６が回転する。したがって、第１キャリア４４４及び第２キャリア４６４にそれぞれ結合する第１プーリー４４８及び第２プーリー４６８は互いに反対方向に回転する。

したがって、太陽歯車４３０が反時計回りに回転するとき、図２６Ｂに示すように、第１支持モジュール５０は前方に向かって移動し、第２支持モジュール７０は後方に向かって移動する。

反対に、太陽歯車４３０が時計回りに回転すると、第１支持モジュール５０は後方に向かって移動し、第２支持モジュール７０が前方に向かって移動する。

制御部３０（図２４参照）は、太陽歯車４３０の回転方向を交互に変更させることで、対象体の歩行運動を補助することができる。

図２７Ａ及び図２７Ｂは、第４実施形態に係る駆動源の動力が遮断された状態で、駆動モジュール及び支持モジュールの動作を示す図である。具体的には、図２７Ａは第１減速機及び第２減速機の動作図であり、図２７Ｂは第１支持モジュール及び第２支持モジュールの動作図である。

図２７Ａに示すように、駆動源４２０の動力が遮断された状態で、対象体は上半身を曲げる負荷を減速機４４０、４６０に作用させる。この場合、支持モジュール５０、７０は、プーリー４４８、４６８に同一方向の負荷を伝達する。

この場合、キャリア４４４、４６４、遊星歯車４４２、４６２、リングギア４４６、４６６及び太陽歯車４３０は１つの剛体運動を行う。言い換えれば、キャリア４４４、４６４の回転速度、遊星歯車４４２、４６２の自転速度及び公転速度、リングギア４４６、４６６の回転速度、太陽歯車４３０の回転速度が全て同一である。

したがって、図２７Ｂに示すように、対象体は駆動源４２０による負荷を受けることなく、自由に座る動作が可能になる。

反対に、駆動源４２０の動力が遮断された状態で、対象体は上半身を起こし上げる負荷を減速機４４０、４６０に作用させてもよく、この場合、対象体は駆動源４２０による負荷を受けることなく、自由に立つ動作が可能になる。

一方、駆動源４２０が停止された状態で、対象体は上半身を曲げる負荷を減速機４４０、４６０に作用させてもよい。この場合、太陽歯車４３０は固定された状態であるため、第１キャリア４４４及び第２キャリア４６４はそれぞれ太陽歯車４３０に対して互いに異なる角速度で回動する。したがって、図２５Ｂに示すように２つの支持モジュール５０、７０は互いに広がりながら同じ方向に移動する。上記のような過程によって、対象体は座る動作ができるようになる。

この場合、それぞれのプーリー４４８、４６８及びジョイントアセンブリ４２、６２の間の第３減速比（Ｎ３）及び第４減速比（Ｎ４）の比率を、第１減速比（Ｎ１）及び第２減速比（Ｎ２）の比率の逆にすることで、対象体の座る動作中に２つの支持モジュール５０、７０が互いに広がらないようにしてもよい。

他の方法として、第１減速比（Ｎ１）及び第２減速比（Ｎ２）の差を小さくすることで、対象体が座る動作中に２つの支持モジュール５０、７０が互いに広がる角度を減らし得る。第１減速比（Ｎ１）及び第２減速比（Ｎ２）の差が小さい場合にも、高いＲＰＭ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）値を有する駆動源４２０を利用すると、第１支持モジュール５０及び第２支持モジュール７０は歩行動作に求められる角速度を十分確保することができる。

前述した３つの動作状態に対して整理すれば次の表４の通りである。

上述したように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形が可能である。

したがって、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲だけではなく特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

１０：運動補助装置
２０：固定部材
３０：制御部
４０、６０：動力伝達部材
５０、７０：支持モジュール
９２０、１２０、２２０、３２０、４２０：駆動源
９３０：入力側回転体
１５０、２５０、：第１ストッパ
１７０、２７０：第２ストッパ
９４０、１４０、２４０、３４０、４４０：第１減速機
９６０、１６０、２６０、３６０、４６０：第２減速機

Claims (22)

1. 対象体の一側に設けられ、動力を伝達する駆動源と、
   前記駆動源に接続して回転する入力側回転体と、
   前記入力側回転体からそれぞれ動力が伝達されて動作する２つの減速機と、
   前記入力側回転体から前記それぞれの減速機の出力端に伝えられる動力を伝達又は遮断する第１ストッパ及び第２ストッパと、
   を含む、駆動モジュール。
2. 前記それぞれの減速機は、
   前記入力側回転体の外周面と係合し、前記入力側回転体から動力が伝達されて自転又は公転可能な遊星歯車と、
   前記遊星歯車の自転軸と接続し、前記遊星歯車が前記入力側回転体に対して公転するとき回転するキャリアと、
   前記遊星歯車と係合する内周面を備え、前記遊星歯車と互いに作用するリングギアと、
   前記減速機の出力端として、前記入力側回転体の動力を外部に伝達するための動力伝達部材が外周面に巻かれるプーリーと、
   を含む、請求項１に記載の駆動モジュール。
3. 前記２つの減速機のうち第１減速機の前記プーリーは、前記第１減速機の前記キャリアと結合して前記第１減速機の前記キャリアが回転するとき回転し、
   前記第１ストッパは、前記第１減速機の前記リングギアに選択的に係合して前記第１減速機の前記リングギアが回転しないようにする、
   請求項２に記載の駆動モジュール。
4. 前記第１減速機の前記プーリーは、前記第１減速機の前記キャリアの外周面に一体に形成される、
   請求項３に記載の駆動モジュール。
5. 前記２つの減速機のうち第１減速機の前記リングギアは、
   回転方向を基準にして、一方向の傾斜は他方向の傾斜よりも急に形成される歯を含む第１複合リングギアと、
   回転方向を基準にして、一方向の傾斜は他方向の傾斜よりも緩く形成される歯を第２複合リングギアと、
   を含み、
   前記第１ストッパは、
   前記第１複合リングギアに係合する第１複合ストッパと、
   前記第２複合リングギアに係合する第２複合ストッパと、
   を含む、請求項２に記載の駆動モジュール。
6. 前記２つの減速機のうち第１減速機の前記プーリーは、前記第１減速機の前記リングギアと結合して前記第１減速機の前記リングギアが回転するとき回転し、
   前記第１ストッパは、前記第１減速機の前記キャリアに選択的に係合して前記第１減速機の前記遊星歯車が公転しないようにする、
   請求項２に記載の駆動モジュール。
7. 駆動源に接続して動力を伝達する第１回転体と、
   前記第１回転体と係合して回転する第２回転体と、
   前記第２回転体と係合して回転する第３回転体と、
   前記第２回転体の自転軸と接続し、前記第２回転体が前記第１回転体に対して公転するとき回転する第４回転体と、
   前記第１回転体と係合して回転する第５回転体と、
   前記第５回転体と係合して回転する第６回転体と、
   前記第６回転体の自転軸と接続し、前記第６回転体が前記第１回転体に対して公転するとき回転する第７回転体と、
   を含む、駆動モジュール。
8. 前記第３回転体又は第４回転体の一方に選択的に係合する第１ストッパと、
   前記第６回転体又は第７回転体の一方に選択的に係合する第２ストッパと、
   をさらに含む、請求項７に記載の駆動モジュール。
9. 対象体に固定される固定部材と、
   前記固定部材の一側に設けられ、駆動源と、前記駆動源から動力が伝達されて動作する第１減速機及び第２減速機を含む駆動モジュールと、
   前記対象体の一部分及び他部分の回転動作をそれぞれ補助するための第１ジョイント部材及び第２ジョイント部材と、
   前記第１減速機の出力端及び第１ジョイント部材の間で動力を伝達する第１動力伝達部材と、
   前記第２減速機の出力端及び第２ジョイント部材の間で動力を伝達する第２動力伝達部材と、
   前記駆動源から前記第１ジョイント部材及び第２ジョイント部材に伝えられる回転動力を伝達又は遮断するストッパモジュールと、
   を含む、運動補助装置。
10. 前記ストッパモジュールは、
    前記第１減速機の一部を固定し、前記駆動源から前記第１動力伝達部材に動力が伝えられるようにする第１ストッパと、
    前記第２減速機の一部を固定し、前記駆動源から前記第２動力伝達部材に動力が伝えられるようにする第２ストッパと、
    を含む、請求項９に記載の運動補助装置。
11. 前記第１減速機は、前記駆動源に結合される第１遊星歯車と、前記第１遊星歯車と係合する第１リングギアと、前記第１減速機の出力端として前記第１動力伝達部材が巻かれる第１プーリーとを含み、
    前記第２減速機は、前記駆動源に結合される第２遊星歯車と、前記第２遊星歯車と係合する第２リングギアと、前記第２減速機の出力端として前記第２動力伝達部材が巻かれる第２プーリーとを含む、
    請求項１０に記載の運動補助装置。
12. 前記第１動力伝達部材及び前記第２動力伝達部材は、互いに非対称的に前記駆動モジュールと接続する、
    請求項１１に記載の運動補助装置。
13. 前記第１動力伝達部材は、前記第１プーリー及び前記第１ジョイント部材の間で交差するように接続し、前記第１プーリーの回転方向及び前記第１ジョイント部材の回転方向が互いに反対になるようにし、
    前記第２動力伝達部材は、前記第２プーリー及び前記第２ジョイント部材の間で交差しないように接続し、前記第２プーリーの回転方向及び前記第２ジョイント部材の回転方向が互いに一致するようにする、
    請求項１１又は１２に記載の運動補助装置。
14. 前記第１プーリー及び前記第２プーリーはそれぞれ、前記第１減速機の第１キャリア及び前記第２減速機の第２キャリアと結合し、前記第１キャリア及び前記第２キャリアが回転するとき回転し、
    前記第１ストッパ及び前記第２ストッパはそれぞれ、前記第１リングギア及び前記第２リングギアに選択的にそれぞれ係合し、前記第１リングギア及び前記第２リングギアがそれぞれ回転しないようにする、
    請求項１１又は１２に記載の運動補助装置。
15. 前記第１プーリー及び前記第２プーリーは、それぞれ、前記第１リングギア及び前記第２リングギアと結合し、前記第１リングギア及び前記第２リングギアが回転するとき回転し、
    前記第１ストッパ及び前記第２ストッパは、それぞれ、前記第１減速機の第１キャリア及び前記第２減速機の第２キャリアに選択的に係合し、前記第１キャリア及び前記第２キャリアがそれぞれ回転しないようにする、
    請求項１１又は１２に記載の運動補助装置。
16. 前記第１動力伝達部材及び第２動力伝達部材は、互いに対称的に前記駆動モジュールと接続する、
    請求項１１に記載の運動補助装置。
17. 前記第１プーリーは、前記第１リングギアと１つの剛体運動するように固定され、
    前記第１ストッパは、前記第１減速機の第１キャリアに選択的に係合して前記第１キャリアを回転しないようにし、
    前記第２プーリーは、前記第２減速機の第２キャリアと１つの剛体運動するように固定し、
    前記第２ストッパは、前記第２リングギアに選択的に係合して前記第２キャリアが回転しないようにする、
    請求項１１又は１６に記載の運動補助装置。
18. 対象体に固定される固定部材と、
    前記固定部材の一側に設けられ、駆動源と、前記駆動源から動力が伝達されて動作する第１減速機及び第２減速機を含む駆動モジュールと、
    前記対象体の一部分及び他部分をそれぞれ支持する第１支持部材及び第２支持部材と、
    前記第１減速機の出力端及び第１支持部材の間で動力を伝達する第１動力伝達部材と、
    前記第２減速機の出力端及び第２支持部材の間で動力を伝達する第２動力伝達部材と、
    前記駆動源から前記第１支持部材及び第２支持部材に伝えられる動力を伝達又は遮断するストッパと、
    を含む、運動補助装置。
19. 対象体に固定される固定部材と、駆動源と、対象体の一部分及び他部分の回転動作をそれぞれ補助するための第１ジョイント部材及び第２ジョイント部材を含む運動補助装置の制御方法において、
    前記駆動源を一方向に回転して前記駆動源に接続された第１減速機及び第２減速機に動力を伝達するステップと、
    第１ストッパが前記第１減速機の一部に選択的に係合し、前記駆動源から前記第１ジョイント部材に伝えられる回転動力を伝達又は遮断させるステップと、
    第２ストッパが前記第２減速機の一部に選択的に係合し、前記駆動源から前記第２ジョイント部材に伝えられる回転動力を伝達又は遮断させるステップと、
    を含む、運動補助装置の制御方法。
20. 前記第１ストッパが前記第１減速機の一部に係合されるステップと、前記第２ストッパが前記第２減速機の一部に係合されるステップとが交互に行われる、
    請求項１９に記載の運動補助装置の制御方法。
21. 前記第１ストッパが前記第１減速機の一部に係合されるステップと、前記第２ストッパが前記第２減速機の一部に係合されるステップとが同時に行われる、
    請求項１９に記載の運動補助装置の制御方法。
22. 前記第１ストッパが前記第１減速機の一部から係合を解除されるステップと、前記第２ストッパが前記第２減速機の一部から係合を解除されるステップとが同時に行われる、
    請求項１９に記載の運動補助装置の制御方法。

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