JP2016059797A - Force transmitting frames and motion assistance apparatuses including the same - Google Patents
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Abstract
Description
以下の実施形態は力伝達フレーム及びこれを含む運動補助装置に関する。 The following embodiments relate to a force transmission frame and an exercise assistance apparatus including the same.
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補助装置に対する関心が高まっている。補助装置は、ユーザの足筋力を補助できるように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たりもする。 Recently, as the aging society becomes more serious, problems have arisen in the joints, and the number of people complaining about pain and inconvenience is increasing. This has increased interest in assistive devices that facilitate the walking of elderly people and patients with disabilities. The assist device may include an active joint structure including a drive motor and a hydraulic system that drive each joint so as to assist the user's leg muscle strength.
ユーザは、運動補助装置をユーザの服の上に装着することができる。 The user can wear the exercise assisting device on the user's clothes.
一部の実施形態は人のための駆動モジュール及び運動補助装置に関して説明するが、当業者であれば一部の実施形態を他のタイプのモジュール、装置及びシステム、例えば、動物、さらに一般的な目的のシステムのようなものに適用することができる。 Although some embodiments will be described with reference to drive modules and exercise assistance devices for humans, those skilled in the art will recognize some embodiments for other types of modules, devices and systems, such as animals, more general It can be applied to something like the target system.
本発明の目的は、力伝達フレーム及びこれを含む運動補助装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a force transmission frame and an exercise assisting device including the same.
一実施形態によると、力伝達フレームは、幅よりも長さが大きい形態を有し、第１及び第２端部の剛性が前記長手方向の中間領域の剛性よりも大きい。 According to one embodiment, the force transmission frame has a configuration in which the length is greater than the width, and the rigidity of the first and second ends is greater than the rigidity of the intermediate region in the longitudinal direction.
前記中間領域は柔軟であってもよい。 The intermediate region may be flexible.
前記第１及び第２端部の剛性は、前記中間領域の剛性の１．５〜２０倍であってもよい。 The rigidity of the first and second end portions may be 1.5 to 20 times the rigidity of the intermediate region.
前記第１及び第２端部の剛性は、前記中間領域の剛性の４〜１０倍であってもよい。 The rigidity of the first and second end portions may be 4 to 10 times the rigidity of the intermediate region.
前記第１及び第２端部の表面は、同一方向に向かってもよい。 The surfaces of the first and second end portions may be directed in the same direction.
前記第１及び第２端部の表面は、互いに異なる方向に向かってもよい。 The surfaces of the first and second end portions may be directed in different directions.
前記第１及び第２端部の表面は、８０〜１００度の角度をなしてもよい。 The surfaces of the first and second end portions may form an angle of 80 to 100 degrees.
前記中間領域は、略らせん状の曲線形態であってもよい。 The intermediate region may have a substantially spiral curved shape.
前記力伝達フレームは、対象体の一側を保持する内側フレームと、外側フレームであって、前記外側フレームの第１及び第２端部が前記内側フレームの第１及び第２端部に固定され、前記外側フレームの中間部が前記内側フレームの中間部に固定されない、外側フレームと、を含み、前記外側フレームの前記中間部は、前記内側フレームの前記中間部に対してスライド移動可能に設けられることによって、前記力伝達フレームの前記第１及び前記第２端部の剛性が前記力伝達フレームの前記中間領域の剛性よりも大きく形成されてもよい。 The force transmission frame includes an inner frame that holds one side of an object and an outer frame, and first and second ends of the outer frame are fixed to first and second ends of the inner frame. An outer frame in which an intermediate portion of the outer frame is not fixed to an intermediate portion of the inner frame, and the intermediate portion of the outer frame is provided to be slidable with respect to the intermediate portion of the inner frame. Accordingly, the rigidity of the first and second end portions of the force transmission frame may be larger than the rigidity of the intermediate region of the force transmission frame.
前記内側フレームは、内側プレートと、前記外側フレームの外側プレート及び前記内側プレートの間に備えられる第１係止部を含み、前記外側フレームは、前記第１係止部と結合される第２係止部を含んでもよい。 The inner frame includes an inner plate and a first locking portion provided between the outer plate and the inner plate of the outer frame, and the outer frame is coupled to the first locking portion. A stop may be included.
前記第１係止部及び前記第２係止部の一方の係止部は、他方の係止部が位置する方向に行くほど幅が増加する部分を含んでもよい。 One locking part of the first locking part and the second locking part may include a part whose width increases in the direction in which the other locking part is located.
前記一方の係止部の断面は、逆台形形状を有してもよい。 The cross section of the one locking portion may have an inverted trapezoidal shape.
前記内側フレームは、前記内側プレートから前記外側プレートに向かって突出形成する第１突起部をさらに含み、前記外側フレームは、前記外側プレートから前記内側プレートに向かって突出形成する第２突起部をさらに含んでもよい。 The inner frame further includes a first protrusion that protrudes from the inner plate toward the outer plate, and the outer frame further includes a second protrusion that protrudes from the outer plate toward the inner plate. May be included.
前記第１突起部は、前記内側フレームの長手方向に沿って複数形成され、前記第２突起部は、前記外側フレームの長手方向に沿って複数形成されてもよい。 A plurality of the first protrusions may be formed along the longitudinal direction of the inner frame, and a plurality of the second protrusions may be formed along the longitudinal direction of the outer frame.
前記複数の第１突起部のうち隣接する２つの第１突起部間の間隔は、前記２つの第１突起部の向い側に備えられる第２突起部の長さよりも短く形成されてもよい。 An interval between two adjacent first projections among the plurality of first projections may be formed shorter than a length of the second projection provided on the opposite side of the two first projections.
前記内側プレートと外側プレートとの間の間隔は、前記中間部から前記第１及び前記第２端部に行くほど減少してもよい。 The distance between the inner plate and the outer plate may decrease from the intermediate portion toward the first and second ends.
前記内側プレートから外側プレートまでの間隔は、下記の数式 The distance from the inner plate to the outer plate is the following formula:
前記力伝達フレームは、前記内側フレームの一端及び前記外側フレームの一端に連結され、前記対象体の一部分に力を伝達する作用部をさらに含んでもよい。 The force transmission frame may further include an action unit that is connected to one end of the inner frame and one end of the outer frame and transmits force to a part of the object.
前記作用部の厚さは、前記内側フレームの一端の厚さ及び前記外側フレームの一端の厚さの和よりも大きく形成されてもよい。 The thickness of the action part may be larger than the sum of the thickness of one end of the inner frame and the thickness of one end of the outer frame.
前記内側プレートと外側プレートとの間の距離は、前記作用部から遠いほど増加する形状を有してもよい。 The distance between the inner plate and the outer plate may have a shape that increases as the distance from the action portion increases.
前記力伝達フレームは、前記内側フレーム及び前記外側フレームの少なくとも一方に備えられるフレーム補強材をさらに含んでもよい。 The force transmission frame may further include a frame reinforcement provided on at least one of the inner frame and the outer frame.
前記フレーム補強材は、カーボン繊維素材を含んでもよい。 The frame reinforcing material may include a carbon fiber material.
前記力伝達フレームは、前記内側フレームと外側フレームとの間に挿入され、前記内側フレーム及び外側フレームを保持する保持体と、前記内側フレーム及び外側フレームが互いに離脱することを防止する離脱防止バンドをさらに含んでもよい。 The force transmission frame is inserted between the inner frame and the outer frame, and includes a holding body that holds the inner frame and the outer frame, and a separation prevention band that prevents the inner frame and the outer frame from separating from each other. Further, it may be included.
前記保持体は、上下方向に複数回折り曲げられた形状であり、前記保持体は、カーボン繊維を含み、前記離脱防止バンドは、前記内側フレーム及び外側フレームの周縁方向に沿って取り巻かれ、前記離脱防止バンドは、ファブリック素材からなる。 The holding body has a shape bent a plurality of times in the vertical direction, the holding body includes carbon fiber, and the separation preventing band is wrapped around a peripheral direction of the inner frame and the outer frame, and the separation The prevention band is made of a fabric material.
前記力伝達フレームは、第１プレートと、第２プレートと、前記第１プレートが前記第２プレートから離脱することを防止するための中間部を含み、前記力伝達フレームの第１端部の剛性は、前記力伝達フレームの中間領域の剛性よりも高く、前記力伝達フレームの第２端部の剛性は、前記力伝達フレームの中間領域の剛性よりも高くてもよい。 The force transmission frame includes a first plate, a second plate, and an intermediate portion for preventing the first plate from being detached from the second plate, and the rigidity of the first end portion of the force transmission frame is May be higher than the rigidity of the intermediate region of the force transmission frame, and the rigidity of the second end portion of the force transmission frame may be higher than the rigidity of the intermediate region of the force transmission frame.
前記中間部は、第１プレートの部分であってもよい。 The intermediate portion may be a portion of the first plate.
他の一実施形態に係る力伝達フレームは、第１プレートと、前記第１プレートと向かい合うように設けられる第２プレートと、前記第１プレートの一端及び前記第２プレートの一端を固定する連結部と、前記第１プレートの他端及び前記第２プレートの他端を固定する作用部とを含む。 A force transmission frame according to another embodiment includes a first plate, a second plate provided so as to face the first plate, and a connecting portion that fixes one end of the first plate and one end of the second plate. And an action part for fixing the other end of the first plate and the other end of the second plate.
前記力伝達フレームは、前記第１プレート及び前記第２プレートが互いに離脱することを防止する離脱防止部材をさらに含んでもよい。 The force transmission frame may further include a separation preventing member that prevents the first plate and the second plate from separating from each other.
前記第１プレートは、内側プレートと、前記第２プレートの外側プレート及び前記内側プレートの間に備えられる第１係止部を含み、前記第２プレートは、前記内側プレート及び前記外側プレートの間に備えられる第２係止部を含み、前記離脱防止部材の一側は、前記第１係止部とスライド移動可能に結合され、前記離脱防止部材の他側は、前記第２係止部とスライド移動可能に結合されてもよい。 The first plate includes an inner plate and a first locking portion provided between the outer plate and the inner plate of the second plate, and the second plate is between the inner plate and the outer plate. A second locking portion provided on one side of the detachment prevention member, the first locking portion being slidably coupled to the first locking portion; and the other side of the detachment prevention member being slid with the second locking portion. It may be movably coupled.
前記力伝達フレームは、前記第１プレートから突出するガイド突起と、前記ガイド突起に形成されるガイドホールを含むガイド部をさらに含み、前記第２プレートは前記ガイドホールに受容されてもよい。 The force transmission frame may further include a guide protrusion including a guide protrusion protruding from the first plate and a guide hole formed in the guide protrusion, and the second plate may be received in the guide hole.
前記第１プレートと前記第２プレートとの間の間隔は、前記作用部の法線方向の第１単位ベクトル及び前記間隔方向の第２単位ベクトルの内積値と、前記作用部から前記間隔までの距離値の積に比例して決定されてもよい。 The distance between the first plate and the second plate is the inner product value of the first unit vector in the normal direction of the action part and the second unit vector in the interval direction, and the distance from the action part to the distance. It may be determined in proportion to the product of the distance values.
前記第１プレートと前記第２プレートとの間の間隔は、前記作用部に作用する力の方向に対して垂直な方向への距離に比例して決定されてもよい。 An interval between the first plate and the second plate may be determined in proportion to a distance in a direction perpendicular to a direction of a force acting on the action portion.
前記力伝達フレームは、前記第１プレートと第２プレートとの間に挿入され、前記第１プレート及び第２プレートを保持する保持体と、前記第１プレート及び第２プレートが互いに離脱することを防止する離脱防止バンドをさらに含んでもよい。 The force transmission frame is inserted between the first plate and the second plate, and the holding body that holds the first plate and the second plate is separated from the first plate and the second plate. It may further include a detachment prevention band to prevent.
一実施形態に係る運動補助装置は、対象体に固定される固定部材と、前記固定部材の一側に備えられる駆動源と、前記対象体の関節部の回転動作を補助するためのジョイントアセンブリと、上述の力伝達フレームを含む。 An exercise assisting device according to an embodiment includes a fixing member fixed to a target body, a drive source provided on one side of the fixing member, and a joint assembly for assisting a rotational operation of a joint portion of the target body. , Including the force transmission frame described above.
一実施形態に係る運動補助装置は、対象体に固定される固定部材と、前記固定部材の一側に備えられる駆動源と、前記対象体の関節部の回転動作を補助するためのジョイントアセンブリと、一端部が前記ジョイントアセンブリに連結し、他端部が前記対象体の一部分に力を伝達する力伝達フレームを含み、前記力伝達フレームの前記他端部の剛性は、前記力伝達フレームの中間部の剛性より高く、前記力伝達フレームは、第１及び第２プレートを含み、前記第１プレートの第１及び第２端部は、前記第２プレートの第１及び第２端部に固定され、前記第１プレートの中間部は、前記第２プレートの中間部に固定されない。 An exercise assisting device according to an embodiment includes a fixing member fixed to a target body, a drive source provided on one side of the fixing member, and a joint assembly for assisting a rotational operation of a joint portion of the target body. One end of the force transmission frame is connected to the joint assembly, and the other end of the force transmission frame transmits a force to a part of the object. The rigidity of the other end of the force transmission frame is intermediate between the force transmission frames. The force transmission frame includes first and second plates, and first and second ends of the first plate are fixed to first and second ends of the second plate. The intermediate part of the first plate is not fixed to the intermediate part of the second plate.
前記運動補助装置の前記力伝達フレームは、前記第１と前記第２プレートとの間に挿入され、前記第１及び前記第２プレートを保持する保持体と、前記第１及び前記第２プレートが互いに離脱することを防止する離脱防止バンドをさらに含んでもよい。 The force transmission frame of the exercise assisting device is inserted between the first and second plates, and a holding body that holds the first and second plates, and the first and second plates include A separation preventing band that prevents separation from each other may be further included.
本発明によると、力伝達フレームを提供することができる。 According to the present invention, a force transmission frame can be provided.
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。各図面の構成要素に参照符号を付加することにおいて、同じ構成要素についてたとえ他の図面上に表示されるとしても、可能な限り同じ符号を付する。また、実施形態の説明において、関連の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妨げるものと判断される場合はその詳細な説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to components in each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible even if they are displayed on other drawings. In the description of the embodiment, when it is determined that a specific description of a related known configuration or function hinders understanding of the embodiment, a detailed description thereof is omitted.
また、実施形態の構成要素を説明することにおいて、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を用いることがある。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って、その用語によって当該の構成要素の本質や順序などが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」されていると記載されている場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結又は接続され得るが、各構成要素の間に更なる構成要素が「連結」、「結合」又は「接続」され得るものと理解すべきである。 In describing the constituent elements of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. Such terms are for distinguishing the constituent elements from other constituent elements, and the essence and order of the constituent elements are not limited by the terms. When a component is described as being “coupled”, “coupled” or “connected” to another component, that component may be directly coupled or connected to the other component, It should be understood that additional components may be “coupled”, “coupled” or “connected” between the components.
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側面図である。 FIG. 1 is a front view of the exercise assistance apparatus according to the embodiment, and FIG. 2 is a side view of the exercise assistance apparatus according to the embodiment.
図１及び図２を参照すると、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。 Referring to FIG. 1 and FIG. 2, the exercise assisting device 10 is worn on a subject to assist the exercise of the subject.
対象体は、人、動物又はロボットなどであってもよく、これに制限されることはない。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を補助することも可能である。言い換えれば、運動補助装置１０は、対象体の一部の運動を補助することができる。 The target object may be a person, an animal, a robot, or the like, and is not limited thereto. Further, FIG. 1 illustrates the case where the exercise assisting device 10 assists the exercise of the thigh of the object, but the exercise assisting device 10 is used for the upper body such as the hand, upper arm, and lower arm of the object. It is also possible to assist other parts and other parts of the lower body such as legs and calves. In other words, the exercise assisting device 10 can assist the exercise of a part of the object.
以下、運動補助装置１０が、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。 Hereinafter, the case where the exercise assisting apparatus 10 assists the exercise of the person's thigh will be exemplarily described.
運動補助装置１０は、固定部材２０、駆動モジュール３０、ジョイントアセンブリ４０、保持モジュール５０、駆動モジュール３０を制御する制御部７０、駆動モジュール３０に電源を供給する電源供給部８０を含む。 The exercise assisting device 10 includes a fixing member 20, a drive module 30, a joint assembly 40, a holding module 50, a control unit 70 that controls the drive module 30, and a power supply unit 80 that supplies power to the drive module 30.
固定部材２０は対象体に固定され、対象体の外面に沿って取り囲む形状であり得る。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く、対象体との接触部分に対応する湾曲面を含む形状であり得る。 The fixing member 20 may be a shape that is fixed to the object and surrounds the outer surface of the object. For example, the fixing member 20 may be fixed to one side of the waist of the object, and may have a shape including a curved surface corresponding to a contact portion with the object.
駆動モジュール３０は、ジョイントアセンブリ４０に伝えられる動力を提供する。駆動モジュール３０は、電源供給部８０から電圧又は電流が提供されて動力を生成するモータを含む。例えば、駆動モジュール３０は、ジョイントアセンブリ４０の側方方向に、言い換えれば、駆動モジュール３０の回転軸がアセンブリ４０の回転軸から離隔されるように配置され得る。この場合、駆動モジュール３０及びジョイントアセンブリ４０が回転軸を共有する場合よりも、対象体から突出する高さを減らし得る。一方、図面とは異なって、駆動モジュール３０は、ジョイントアセンブリ４０ともっと離隔して配置されてもよい。この場合、駆動モジュール３０からジョイントアセンブリ４０に動力を伝達する動力伝達モジュールがさらに備えられる。動力伝達モジュールは、ギヤなどの回転体であるか、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、チェーンなどの長手方向部材であってもよい。 The drive module 30 provides the power transmitted to the joint assembly 40. The drive module 30 includes a motor that is supplied with voltage or current from the power supply unit 80 and generates power. For example, the drive module 30 may be arranged in a lateral direction of the joint assembly 40, in other words, such that the rotation axis of the drive module 30 is separated from the rotation axis of the assembly 40. In this case, the height which protrudes from a target object can be reduced rather than the case where the drive module 30 and the joint assembly 40 share a rotating shaft. On the other hand, unlike the drawing, the drive module 30 may be disposed farther from the joint assembly 40. In this case, a power transmission module that transmits power from the drive module 30 to the joint assembly 40 is further provided. The power transmission module may be a rotating body such as a gear, or a longitudinal member such as a wire, cable, string, rubber band, spring, belt, or chain.
ジョイントアセンブリ４０は、駆動モジュール３０から動力が伝達され、対象体の関節部の運動を補助する。ジョイントアセンブリ４０は、対象体の関節部に対応する位置の固定部材２０の一側に配置する。ジョイントアセンブリ４０の一側は駆動モジュール３０に連結し、他側は保持モジュール５０に連結する。 The joint assembly 40 receives power from the drive module 30 and assists the movement of the joint portion of the object. The joint assembly 40 is disposed on one side of the fixing member 20 at a position corresponding to the joint portion of the target body. One side of the joint assembly 40 is connected to the drive module 30 and the other side is connected to the holding module 50.
ジョイントアセンブリ４０は、回動部材４２と連結部材４４を含む。回動部材４２は、駆動モジュール３０から伝達された動力によって回転することができる。例えば、回動部材４２は、対象体の股関節の一側に配置してもよい。連結部材４４は、回動部材４２及び保持モジュール５０を連結し、回動部材４２の回転力によって回転する。連結部材４４は、例えば、ヒンジ結合の構造であってもよい。ヒンジ結合構造のヒンジ軸及び回動部材４２の回動軸により保持モジュール５０は、固定部材２０に対して２自由度（ｄｅｇｒｅｅ−ｏｆ−ｆｒｅｅｄｏｍ）運動を行うことができる。 The joint assembly 40 includes a rotating member 42 and a connecting member 44. The rotating member 42 can be rotated by the power transmitted from the drive module 30. For example, the rotation member 42 may be disposed on one side of the hip joint of the target body. The connecting member 44 connects the rotating member 42 and the holding module 50 and rotates by the rotational force of the rotating member 42. For example, the connecting member 44 may have a hinged structure. The holding module 50 can perform a degree-of-freedom movement with respect to the fixing member 20 by the hinge shaft of the hinge coupling structure and the rotation shaft of the rotation member 42.
保持モジュール５０は対象体の一部を保持し、運動を補助する。ジョイントアセンブリ４０の回転力によって回転できる保持モジュール５０は、力伝達フレーム１００、作用部材５４及び保持部材５６を含む。 The holding module 50 holds a part of the object and assists in movement. The holding module 50 that can be rotated by the rotational force of the joint assembly 40 includes a force transmission frame 100, an action member 54, and a holding member 56.
力伝達フレーム１００は、対象体の一部分に力を伝達する。力伝達フレーム１００の一端部は、ジョイントアセンブリ４０と連結して回動し、他端部は、保持部材５６に連結し、対象体の一部分に力を伝達することができる。例えば、力伝達フレーム１００は、対象体の太ももを押す及び引くことができる。力伝達フレーム１００は、対象体の太ももの長手方向に沿って延長又は折り曲げられ、対象体の太もも周縁の少なくとも一部を取り囲む。力伝達フレーム１００の一端部は対象体の太ももの側面に位置し、他端部は対象体の太ももの前面に位置する。言い換えれば、力伝達フレーム１００の一端部側の面と他端部側の面は互いに直交する。 The force transmission frame 100 transmits force to a part of the object. One end portion of the force transmission frame 100 is connected to the joint assembly 40 and is rotated, and the other end portion is connected to the holding member 56 to transmit a force to a part of the object. For example, the force transmission frame 100 can push and pull the thigh of the object. The force transmission frame 100 is extended or bent along the longitudinal direction of the thigh of the object, and surrounds at least a part of the periphery of the thigh of the object. One end of the force transmission frame 100 is located on the side of the thigh of the object, and the other end is located on the front of the thigh of the object. In other words, the surface on one end side and the surface on the other end side of the force transmission frame 100 are orthogonal to each other.
力伝達フレーム１００は、連結部材４４に対して移動可能に連結されている。力伝達フレーム１００及び連結部材４４の相対的な運動によって、ジョイントアセンブリ４０から作用部材５４までの全長は可変にされ得る。この場合、保持モジュール５０は、固定部材２０に対して３自由度運動を行うことができる。 The force transmission frame 100 is movably connected to the connecting member 44. By the relative movement of the force transmission frame 100 and the connecting member 44, the total length from the joint assembly 40 to the working member 54 can be made variable. In this case, the holding module 50 can perform a three-degree-of-freedom movement with respect to the fixing member 20.
作用部材５４は、力伝達フレーム１００の他端部に連結し、対象体の一部に力を作用することができる。例えば、作用部材５４は、対象体の太ももの前面又は周縁方向に沿って配置され、対象体の太ももを押す及び引くことができる。作用部材５４は、力伝達フレーム１００の他端部を中心に両側に延びる対象体の太ももの外面に対応する湾曲面を含む。 The action member 54 can be connected to the other end of the force transmission frame 100 to apply a force to a part of the target body. For example, the action member 54 is disposed along the front surface or the peripheral direction of the thigh of the object, and can push and pull the thigh of the object. The action member 54 includes a curved surface corresponding to the outer surface of the thigh of the object that extends on both sides around the other end of the force transmission frame 100.
保持部材５６は、作用部材５４の一側に連結されることができる。例えば、保持部材５６は、対象体の太ももの少なくとも一部の周縁を取り囲むように配置し、対象体の太ももが力伝達フレーム１００から離脱することを防止する。 The holding member 56 can be connected to one side of the action member 54. For example, the holding member 56 is disposed so as to surround at least a part of the periphery of the thigh of the target body, and prevents the thigh of the target body from being detached from the force transmission frame 100.
図３は実施形態に係る力伝達フレームの分解斜視図であり、図４は実施形態に係る力伝達フレームの断面図である。 FIG. 3 is an exploded perspective view of the force transmission frame according to the embodiment, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the force transmission frame according to the embodiment.
図３及び図４を参照すると、力伝達フレーム１００は、内側フレーム１１０、外側フレーム１３０、ジョイント連結部１５０、作用部１６０、フレーム補強材１７０、１８０を含む。 Referring to FIGS. 3 and 4, the force transmission frame 100 includes an inner frame 110, an outer frame 130, a joint connection part 150, an action part 160, and frame reinforcement members 170 and 180.
内側フレーム１１０は、対象体に向かって配置して対象体の一側を保持する。図１に示すように、内側フレーム１１０は、対象体の骨盤近くでは太ももの側面を保持し、対象体の膝近くでは太ももの前面を保持する。太ももの側面及び前面を保持するよう内側フレーム１１０の中間領域は螺旋状に曲がる曲線状に実現することができる。内側フレーム１１０は第１フレームと称してもよく、内側プレート１１２、第１突起部１１４、第１係止部１１６を含む。 The inner frame 110 is disposed toward the target body and holds one side of the target body. As shown in FIG. 1, the inner frame 110 holds the side surface of the thigh near the pelvis of the object, and holds the front surface of the thigh near the knee of the object. The intermediate region of the inner frame 110 can be realized in a curved shape that bends spirally so as to hold the side surface and the front surface of the thigh. The inner frame 110 may be referred to as a first frame, and includes an inner plate 112, a first protrusion 114, and a first locking portion 116.
内側プレート１１２は、対象体の外面に対応する形状に設けられることができる。例えば、先に説明したように、内側プレート１１２は、太ももの長手方向に沿って骨盤近くには側面、そして膝付近くには前面に対応する形状に長く配置される。内側プレート１１２は、厚さが薄くて弾性を有する板材、例えば、プラスチック又はスチールなどの素材から形成されてもよい。内側プレート１１２は第１プレートと称してもよい。 The inner plate 112 can be provided in a shape corresponding to the outer surface of the object. For example, as described above, the inner plate 112 is long and arranged in a shape corresponding to the side surface near the pelvis and the front surface near the knee along the longitudinal direction of the thigh. The inner plate 112 may be formed of a thin plate material having elasticity and a material such as plastic or steel. The inner plate 112 may be referred to as a first plate.
第１突起部１１４は、内側プレート１１２から外側フレーム１３０に向かって突出する。第１突起部１１４は、内側プレート１１２の長手方向に沿って複数が互いに離れて配置され、内側プレート１１２の長手方向に直交する方向の太もも周縁方向に長く形成される。 The first protrusion 114 protrudes from the inner plate 112 toward the outer frame 130. A plurality of the first protrusions 114 are arranged apart from each other along the longitudinal direction of the inner plate 112, and the thighs in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the inner plate 112 are long in the peripheral direction.
第１係止部１１６は、外側フレーム１３０が内側フレーム１１０から離脱することを防止する。第１係止部１１６は、第１突起部１１４の側面と内側プレート１１２の内面からなる溝の形態を有し得る。図４に示すように、第１係止部１１６は台形状の溝形態を有する。このような溝形態を有するように第１突起部１１４の側面は、内側プレート１１２から遠いほど内側に突出する形状である。例えば、第１突起部１１４が内側プレート１１２の両側の枠に沿って２列に配列される場合、第１突起部１１４の側面は内側プレート１１２から遠いほど中間に向かって突出する形状を有し得る。このような第１突起部１１４の側面と内側プレート１１２の内面が、以後に説明する外側フレーム１３０の第２係止部１３６と結合して離脱を防止す溝を形成する。 The first locking portion 116 prevents the outer frame 130 from being detached from the inner frame 110. The first locking portion 116 may have a groove shape including a side surface of the first protrusion 114 and an inner surface of the inner plate 112. As shown in FIG. 4, the first locking portion 116 has a trapezoidal groove shape. The side surface of the first protrusion 114 has a shape that protrudes inward as it is farther from the inner plate 112 so as to have such a groove shape. For example, when the first protrusions 114 are arranged in two rows along the frames on both sides of the inner plate 112, the side surfaces of the first protrusions 114 have a shape that protrudes toward the middle as the distance from the inner plate 112 increases. obtain. The side surface of the first protrusion 114 and the inner surface of the inner plate 112 are combined with a second locking portion 136 of the outer frame 130 described later to form a groove that prevents separation.
外側フレーム１３０は、内側フレーム１１０に対応する形状に提供されることができる。外側フレーム１３０は、内側フレーム１１０を基準にして対象体の反対方向に配置され得る。外側フレーム１３０は第２フレームと称してもよく、外側プレート１３２、第２突起部１３４、及び第２係止部１３６を含む。 The outer frame 130 may be provided in a shape corresponding to the inner frame 110. The outer frame 130 may be disposed in the opposite direction of the object with respect to the inner frame 110. The outer frame 130 may be referred to as a second frame, and includes an outer plate 132, a second protrusion 134, and a second locking portion 136.
外側プレート１３２は、内側プレート１１２に対応する形状に内側プレート１１２と離隔して配置され得る。外側プレート１３２は、厚さが薄くて弾性を有する板材、例えば、プラスチック又はスチールなどの素材から形成されてもよい。外側プレート１３２は第２プレートと称してもよい。 The outer plate 132 may be spaced apart from the inner plate 112 in a shape corresponding to the inner plate 112. The outer plate 132 may be formed of a thin plate material having elasticity and a material such as plastic or steel. The outer plate 132 may be referred to as a second plate.
外側プレート１３２及び内側プレート１１２の間の間隔は、作用部１６０又は／及びジョイント連結部１５０側から遠いほど増加する。例えば、間隔は、力伝達フレーム１００の中間部において最も大きく、両端部に行くほど減少する。したがって、力伝達フレーム１００の両端部の剛性は、中間部の剛性よりさらに高い。 The distance between the outer plate 132 and the inner plate 112 increases as the distance from the action portion 160 and / or the joint connecting portion 150 side increases. For example, the interval is the largest in the middle part of the force transmission frame 100 and decreases as it goes to both ends. Accordingly, the rigidity of both end portions of the force transmission frame 100 is higher than that of the intermediate portion.
力伝達フレーム１００が３次元の形状を有する場合、外側プレート１３２及び内側プレート１１２の間の間隔は、作用部１６０の法線方向の第１単位ベクトル及び間隔方向の第２単位ベクトルの内積値と、作用部１６０から間隔までの距離値の積に比例して決定される。 When the force transmission frame 100 has a three-dimensional shape, the distance between the outer plate 132 and the inner plate 112 is the inner product value of the first unit vector in the normal direction and the second unit vector in the distance direction of the action unit 160. It is determined in proportion to the product of the distance values from the action unit 160 to the interval.
第２突起部１３４は、外側プレート１３２から内側プレート１１２に向かって突出する。第２突起部１３４は、外側プレート１３２の長手方向に沿って複数互いに離隔して配置され、外側プレート１３２の長手方向に直交する太ももの周縁方向に長く形成される。 The second protrusion 134 protrudes from the outer plate 132 toward the inner plate 112. A plurality of the second protrusions 134 are arranged apart from each other along the longitudinal direction of the outer plate 132, and are formed long in the circumferential direction of the thigh perpendicular to the longitudinal direction of the outer plate 132.
第２係止部１３６は、内側フレーム１１０が外側フレーム１３０から離脱することを防止する。図４に示すように、第２係止部１３６の断面は、逆台形（ｒｅｖｅｒｓｅｄ ｔｒａｐｅｚｏｉｄａｌ）のダブテール（ｄｏｖｅ ｔａｉｌ）形状を有し得る。外側プレート１３２から内側プレート１１２に向かって次第に幅が増加する第２係止部１３６は、台形状の第１係止部１１６と結合して外側プレート１３２の離脱を防止する。 The second locking portion 136 prevents the inner frame 110 from being detached from the outer frame 130. As shown in FIG. 4, the cross-section of the second locking part 136 may have a reversed trapezoidal dovetail shape. The second locking portion 136 whose width gradually increases from the outer plate 132 toward the inner plate 112 is coupled to the trapezoidal first locking portion 116 to prevent the outer plate 132 from being detached.
ジョイント連結部１５０は、ジョイントアセンブリ４０の回転力を内側フレーム１１０及び外側フレーム１３０に伝達することができる。ジョイント連結部１５０の一端には、内側プレート１１２の一端及び外側プレート１３２が固定され、他端にはジョイントアセンブリ４０の連結部材４４が固定される。 The joint connecting part 150 can transmit the rotational force of the joint assembly 40 to the inner frame 110 and the outer frame 130. One end of the inner plate 112 and the outer plate 132 are fixed to one end of the joint connecting portion 150, and the connecting member 44 of the joint assembly 40 is fixed to the other end.
作用部１６０は、ジョイントアセンブリ４０の回転力が伝達されて対象体の一部に力を伝達することができる。図１に示すように、作用部１６０が対象体の太ももの前面に力を伝達できるように、内側プレート１１２の他端及び外側プレート１３２の他端が固定されてもよい。作用部１６０の厚さは、作用部１６０に隣接する内側フレーム１１０の厚さ及び外側フレーム１３０の厚さの和よりも大きい。 The action unit 160 can transmit the rotational force of the joint assembly 40 to transmit a force to a part of the object. As shown in FIG. 1, the other end of the inner plate 112 and the other end of the outer plate 132 may be fixed so that the action unit 160 can transmit a force to the front surface of the thigh of the object. The thickness of the action part 160 is larger than the sum of the thickness of the inner frame 110 adjacent to the action part 160 and the thickness of the outer frame 130.
力伝達フレーム１００のジョイント連結部１５０と作用部１６０の表面は互いに異なる方向を向くことができる。図３に示すように、ジョイント連結部１５０の表面は対象体の骨盤付近の太ももの側面を向き、作用部１６０の表面は膝付近の太ももの正面を向くよう、力伝達フレーム１００の構造を形成することができる。具体的に、ジョイント連結部１５０の表面と作用部１６０の表面は約８０〜１００度の角度をなすことができる。 The surfaces of the joint connection part 150 and the action part 160 of the force transmission frame 100 can face different directions. As shown in FIG. 3, the structure of the force transmission frame 100 is formed so that the surface of the joint connecting part 150 faces the side of the thigh near the pelvis of the object, and the surface of the action part 160 faces the front of the thigh near the knee. can do. Specifically, the surface of the joint connecting part 150 and the surface of the action part 160 may form an angle of about 80 to 100 degrees.
フレーム補強材１７０、１８０は、内側フレーム１１０、外側フレーム１３０、及び作用部１６０のうち１つ以上に備えられる。フレーム補強材１７０、１８０は、剛性増加が必要な部分に追加され、強度及び弾性の高いカーボン繊維素材を含む。例えば、フレーム補強材１７０、１８０は、ＣＦＲＰ素材を含む。フレーム補強材１７０、１８０はまた、他の物質、例えば、カーボンナノチューブ強化ポリマー、ガラス繊維強化ポリマー、または、アラミド繊維強化ポリマーを含む。 The frame reinforcement members 170 and 180 are provided on one or more of the inner frame 110, the outer frame 130, and the action unit 160. The frame reinforcement members 170 and 180 are added to a portion that requires increased rigidity, and include a carbon fiber material having high strength and elasticity. For example, the frame reinforcement members 170 and 180 include a CFRP material. The frame reinforcements 170, 180 also include other materials, such as carbon nanotube reinforced polymer, glass fiber reinforced polymer, or aramid fiber reinforced polymer.
ジョイント連結部１５０及び作用部１６０によって、内側フレーム１１０及び外側フレーム１３０の両端部がそれぞれ互いに固定された力伝達フレーム１００の先の部分は、ねじれに抵抗する高い剛性を有する。さらに、内側フレーム１１０の中間部は外側フレーム１３０の中間部に対して相対的に移動され得る。したがって、力伝達フレーム１００の中間部は、端部よりも高い柔軟性（例：低い剛性）を有し得る。逆にいえば、力伝達フレーム１００の両端部の剛性は中間部の剛性よりも高くてもよい。具体的に、両端部は、中間部の剛性に比べて１．５〜２０倍の剛性を有し得る。さらに具体的に、４〜１０倍の剛性を有し得る。両端部の剛性は同一であるか異なってもよい。一例として、中間部の剛性は約０．９１Ｎ／ｍｍ、そして、一端部の剛性は約５．９Ｎ／ｍｍであり得る。 The front portions of the force transmission frame 100 in which both ends of the inner frame 110 and the outer frame 130 are fixed to each other by the joint connecting portion 150 and the action portion 160 have high rigidity that resists torsion. Further, the middle part of the inner frame 110 can be moved relative to the middle part of the outer frame 130. Therefore, the intermediate part of the force transmission frame 100 may have higher flexibility (eg, lower rigidity) than the end part. Conversely, the rigidity of both end portions of the force transmission frame 100 may be higher than the rigidity of the intermediate portion. Specifically, both end portions may have a rigidity that is 1.5 to 20 times that of the intermediate portion. More specifically, it may have 4 to 10 times the rigidity. The stiffness at both ends may be the same or different. As an example, the stiffness of the intermediate portion can be about 0.91 N / mm and the stiffness of one end can be about 5.9 N / mm.
一方、内側フレーム１１０及び外側フレーム１３０は、第１係止部１１６及び第２係止部１３６の相互作用により、互いに広がることを防止する。したがって、内側フレーム１１０の中間部は、外側フレーム１３０の中間部に対してスライド移動することができる。その結果、力伝達フレーム１００によると、中間部が柔軟でありながら、内側フレーム１１０又は外側フレーム１３０が座屈（ｂｕｃｋｌｉｎｇ）することを防止する。 On the other hand, the inner frame 110 and the outer frame 130 are prevented from spreading due to the interaction of the first locking portion 116 and the second locking portion 136. Therefore, the middle part of the inner frame 110 can slide relative to the middle part of the outer frame 130. As a result, according to the force transmission frame 100, the inner frame 110 or the outer frame 130 is prevented from buckling while the intermediate portion is flexible.
このように説明した力伝達フレームは、対象体の太もも骨盤の側面付近から膝の正面付近に装着されるよう幅よりも長さの大きい形態に長くかつ中間領域が曲がった形態を有し得る。力が伝達され、また伝達する両端部の剛性は高い一方、太ももと接触する中間部は相対的に低い剛性をもって柔軟性を有することで、着用が容易なものを提供することができる。 The force transmission frame described as described above may have a shape that is long in a form that is longer than a width and bent in an intermediate region so as to be worn near the side of the thigh pelvis of the subject and near the front of the knee. While the force is transmitted and the both end portions to which the force is transmitted are high in rigidity, the middle portion contacting the thigh has a relatively low rigidity and is flexible so that it can be easily worn.
このような柔軟性を有する中間部をなすようにダブテール状に結合した２つのフレームを上記に説明した実施形態を介して説明したが、これは他の構造に適用可能である。一例として、１つのフレームで両端の部分と中間の部分の厚さ又は物質を別にして剛性の差を実現することもできる。両端部の剛性が中間領域よりも大きく、中間領域が柔軟な形態の力伝達フレームは本明細書の技術的な範疇に含まれているものといえる。一例として、両端部の剛性は中間領域の剛性に比べて同じであるか、１．５〜２０倍大きくてもよく、具体的に、４〜１０倍大きくてもよく、同一であるか異なってもよい。 Although the two frames joined in a dovetail shape so as to form such a flexible intermediate portion have been described through the above-described embodiment, this is applicable to other structures. As an example, it is possible to realize a difference in rigidity by using different thicknesses or materials of both end portions and intermediate portions in one frame. It can be said that the force transmission frame in which the rigidity of both end portions is larger than that of the intermediate region and the intermediate region is flexible is included in the technical category of the present specification. As an example, the rigidity of both ends may be the same as that of the middle region, or may be 1.5 to 20 times larger, specifically 4 to 10 times larger, and may be the same or different. Also good.
図５は、実施形態に係る内側フレームの内面及びの側面を示す図であり、図６は、実施形態に係る外側フレームの内面及びの側面を示す図であり、図７Ａ〜図７Ｃは、実施形態に係る力伝達フレームの一部におけるスライド移動動作を示す図である。力伝達フレームの中間部に力が加えられれば、力伝達フレームの少なくとも一部分では図７Ａ〜図７Ｃに示すようなスライド移動動作が行われる。 FIG. 5 is a diagram showing an inner surface and a side surface of the inner frame according to the embodiment, FIG. 6 is a diagram showing an inner surface and a side surface of the outer frame according to the embodiment, and FIGS. It is a figure which shows the slide movement operation | movement in a part of force transmission frame which concerns on a form. When a force is applied to the intermediate portion of the force transmission frame, a slide movement operation as shown in FIGS. 7A to 7C is performed on at least a part of the force transmission frame.
図５〜図７Ａ〜図７Ｃを参照すると、内側フレーム１１０及び外側フレーム１３０がスライド移動するとき、第１突起部１１４及び第２突起部１３４は互いにかみ合うことなく滑らかに移動し得る。 5A to 7C, when the inner frame 110 and the outer frame 130 slide, the first protrusion 114 and the second protrusion 134 may move smoothly without being engaged with each other.
具体的に、複数の第１突起部１１４のうち隣接する２つの第１突起部１１４の間の間隔ｄ１は、隣接する２つの第１突起部１１４に向かい合うように配置される第２突起部１３４の長さＬ２よりも短く形成される。同様に、複数の第２突起部１３４のうち隣接する２つの第２突起部１３４の間の間隔ｄ２は、隣接する２つの第２突起部１３４に向かい合うように配置される第１突起部１１４の長さＬ１よりも短く形成される。上記の構造によると、図７Ａ〜図７Ｃに示すように、スライド移動動作中に、突起部が反対側の間隔に挿入されてスライド移動動作を妨げる問題を防止することができる。 Specifically, a distance d1 between two adjacent first protrusions 114 among the plurality of first protrusions 114 is a second protrusion 134 arranged to face the two adjacent first protrusions 114. And shorter than the length L2. Similarly, the distance d2 between two adjacent second protrusions 134 among the plurality of second protrusions 134 is the distance between the two adjacent second protrusions 134 and the first protrusions 114 arranged to face each other. It is shorter than the length L1. According to said structure, as shown to FIG. 7A-FIG. 7C, during a slide movement operation | movement, the protrusion can be inserted in the space | interval on the opposite side, and the problem which prevents a slide movement operation | movement can be prevented.
具体的に、図７ＡＡ〜図７Ｃに示すように、力伝達フレーム１００に外力が加えられていない状態で外力が加えられれば、図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、内側フレーム１１０の中間部及び外側フレーム１３０の中間部は相対的に移動する。上記の過程で第１突起部１１４は、１つの第２突起部１３４に対向する位置から、隣接する他の１つの第２突起部１３４に対向する位置まで移動することにおいて、第２突起部１３４の間の間隔に挿入されないことがあるため、滑らかにスライド移動できる。 Specifically, as shown in FIGS. 7AA to 7C, if an external force is applied to the force transmission frame 100 without applying an external force, as shown in FIGS. 7B and 7C, an intermediate portion of the inner frame 110 and The middle part of the outer frame 130 moves relatively. In the above process, the first protrusion 114 moves from a position facing one second protrusion 134 to a position facing one other adjacent second protrusion 134, whereby the second protrusion 134. Since it may not be inserted in the interval between, it can slide smoothly.
以下は、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ついて、同一の名称を用いて説明する。反対となる記載がない限り、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得る。以下、具体的な説明は省略することにする。 In the following, components having functions common to the components included in the embodiment will be described using the same names. As long as there is no contrary description, the description with respect to the said embodiment may be applied also to the following embodiment. Hereinafter, specific description will be omitted.
図８は、他の実施形態に係る力伝達フレームの断面図である。 FIG. 8 is a cross-sectional view of a force transmission frame according to another embodiment.
図８を参照すると、他の実施形態に係る力伝達フレーム２００は、内側フレーム２１０、外側フレーム２３０を含む。内側フレーム２１０は、内側プレート２１２、第１突起部２１４、第１係止部２１６を含む。外側フレーム２３０は、外側プレート２３２、第２突起部２３４、第２係止部２３６を含む。 Referring to FIG. 8, a force transmission frame 200 according to another embodiment includes an inner frame 210 and an outer frame 230. The inner frame 210 includes an inner plate 212, a first protrusion 214, and a first locking portion 216. The outer frame 230 includes an outer plate 232, a second protrusion 234, and a second locking portion 236.
第２係止部２３６は、第１係止部２１６に結合されてもよい。第２係止部２３６は、外側プレート２３２から遠いほど幅が増加する部分を含む。例えば、第２係止部２３６の断面は円状であり、第１係止部２１６の断面は２つの端部が内側に曲がった四角形の溝であり得る。この場合、第１係止部２１６と接触する面積が減少し、内側フレーム２１０の中間部が外側フレーム２３０の中間部に対してより滑らかにスライド移動できる。 The second locking part 236 may be coupled to the first locking part 216. The second locking portion 236 includes a portion whose width increases as the distance from the outer plate 232 increases. For example, the cross section of the second locking portion 236 may be a circular shape, and the cross section of the first locking portion 216 may be a rectangular groove with two ends bent inward. In this case, the area in contact with the first locking portion 216 is reduced, and the middle portion of the inner frame 210 can slide more smoothly with respect to the middle portion of the outer frame 230.
図９は、更なる実施形態に係る力伝達フレームの断面図である。図９を参照すると、更なる実施形態に係る力伝達フレーム３００は、内側フレーム３１０、外側フレーム３３０、離脱防止部材３９０を含む。内側フレーム３１０は、内側プレート３１２、第１突起部３１４、第１係止部３１６を含む。外側フレーム３３０は、外側プレート３３２、第２突起部３３４、第２係止部３３６を含む。 FIG. 9 is a cross-sectional view of a force transmission frame according to a further embodiment. Referring to FIG. 9, a force transmission frame 300 according to a further embodiment includes an inner frame 310, an outer frame 330, and a separation preventing member 390. The inner frame 310 includes an inner plate 312, a first protrusion 314, and a first locking portion 316. The outer frame 330 includes an outer plate 332, a second protrusion 334, and a second locking portion 336.
離脱防止部材３９０は、内側プレート３１２及び外側プレート３３２が互いに離脱することを防止する。離脱防止部材３９０の一側は第１係止部３１６と結合し、第１係止部３１６に対してスライド移動できる。例えば、離脱防止部材３９０の一側は、内側プレート３１２が位置する方向に次第に幅が増加する部分を含む逆台形形状を有する。同様に、離脱防止部材３９０の他側は、第２係止部３３６と結合されている。 The separation preventing member 390 prevents the inner plate 312 and the outer plate 332 from separating from each other. One side of the separation preventing member 390 is coupled to the first locking portion 316 and is slidable relative to the first locking portion 316. For example, one side of the separation preventing member 390 has an inverted trapezoidal shape including a portion whose width gradually increases in the direction in which the inner plate 312 is located. Similarly, the other side of the separation preventing member 390 is coupled to the second locking portion 336.
総合的に、離脱防止部材３９０の一側及び他側は、中心から内側プレート３１２及び外側プレート３３２に向かって次第に幅が増加する部分を含む２つの逆台形形状が重なった形状である。 Overall, one side and the other side of the separation preventing member 390 have a shape in which two inverted trapezoidal shapes including portions where the width gradually increases from the center toward the inner plate 312 and the outer plate 332 are overlapped.
図１０は、実施形態に係る内側プレート及び外側プレートの間隔を決定する方法を示すグラフである。図１０のグラフの原点はジョイント連結部及び内側プレートが連結される部分を意味する。作用部に作用する力がＦであれは、力Ｆは対象体の太ももの前面に垂直に作用する力である。作用部に一定の力Ｆが作用するとき、外側プレートが座屈されないようにする内側プレート及び外側プレートの間隔ｈ（ｘ）を決定する。言い換えれば、間隔ｈ（ｘ）は、外側プレートにかけられるモーメントの和が０になるようにする。 FIG. 10 is a graph illustrating a method for determining the distance between the inner plate and the outer plate according to the embodiment. The origin of the graph of FIG. 10 means a portion where the joint connecting portion and the inner plate are connected. If the force acting on the action part is F, the force F is a force acting perpendicularly to the front surface of the thigh of the object. The distance h (x) between the inner plate and the outer plate is determined so that the outer plate is not buckled when a certain force F is applied to the action portion. In other words, the interval h (x) is such that the sum of the moments applied to the outer plate is zero.
内側プレートの一地点（ｘ１、ｙ１）における法線に合う外側プレートの一地点を（ｘ２、ｙ２）という。（ｘ２、ｙ２）に作用するモーメントは、力ＦによるモーメントＭ１と、内側プレートにかけられる張力ＴによるモーメントＭ２である。一方、外側プレートにかけられる張力は（ｘ２、ｙ２）にモーメントを作用しないため考慮する必要がない。モーメントＭ１及びＭ２は下記の数式（１）及び数式（２）の通りである。 A point on the outer plate that matches the normal line at a point (x 1 , y 1 ) on the inner plate is referred to as (x 2 , y 2 ). The moments acting on (x 2 , y 2 ) are a moment M 1 due to the force F and a moment M 2 due to the tension T applied to the inner plate. On the other hand, the tension applied to the outer plate does not need to be considered because no moment is applied to (x 2 , y 2 ). The moments M 1 and M 2 are as shown in the following formulas (1) and (2).
力伝達フレームが２次元形状を有する場合、外側プレート及び内側プレートの間の間隔は、作用部に作用する力の方向について垂直方向に、距離に比例して決定されるものとして理解される。 When the force transmission frame has a two-dimensional shape, it is understood that the distance between the outer plate and the inner plate is determined in proportion to the distance in the direction perpendicular to the direction of the force acting on the working part.
一方、以上の説明は、内側プレート及び外側プレートの間隔を決定するための１つの方法に過ぎず、実施形態が必ず上記のように制限されるものではないことを明らかにする。 On the other hand, the above description makes clear that the method is only one method for determining the distance between the inner plate and the outer plate, and that the embodiment is not necessarily limited as described above.
図１１は、追加実施形態に係る力伝達フレームの斜視図である。図１１を参照すると、追加実施形態に係る力伝達フレーム４００は、内側フレーム４１０、外側フレーム４３０、ジョイント連結部４５０、作用部４６０を含む。内側フレーム４１０は、内側プレート４１２、第１突起部４１４、第１係止部４１６を含む。外側フレーム４３０は、外側プレート４３２、第２突起部４３４、第２係止部４３６を含む。 FIG. 11 is a perspective view of a force transmission frame according to an additional embodiment. Referring to FIG. 11, the force transmission frame 400 according to the additional embodiment includes an inner frame 410, an outer frame 430, a joint connection part 450, and an action part 460. The inner frame 410 includes an inner plate 412, a first protrusion 414, and a first locking portion 416. The outer frame 430 includes an outer plate 432, a second protrusion 434, and a second locking portion 436.
内側プレート４１２及び外側プレート４３２の間の間隔は、数式（６）により決定され得る。例えば、内側プレート４１２が図１１に示すように直線の形状を有する場合、ｄｐ（ｘ）／ｄｘの値は定数になる。ここで、ｈ（ｘ）の値は（Ｌ−ｘ）値に比例する。したがって、内側プレート４１２及び外側プレート４３２の間の間隔ｈ（ｘ）は、作用部４６０からジョイント連結部４５０に行くほど次第に増加する。言い換えれば、内側プレート４１２及び外側プレート４３２の間の距離は作用部４６０から遠いほど増加する。 The spacing between the inner plate 412 and the outer plate 432 can be determined by equation (6). For example, when the inner plate 412 has a linear shape as shown in FIG. 11, the value of dp (x) / dx is a constant. Here, the value of h (x) is proportional to the (L−x) value. Therefore, the distance h (x) between the inner plate 412 and the outer plate 432 gradually increases from the action part 460 to the joint connection part 450. In other words, the distance between the inner plate 412 and the outer plate 432 increases as the distance from the action part 460 increases.
第１突起部４１４は、内側プレート４１２から遠いほど細くなる。言い換えれば、第１突起部４１４の上側の幅は下側の幅よりも小さい。第１突起部４１４はテーパ状の傾斜面を有し得る。上記の構造によると、第２突起部４３４が隣接する２つの第１突起部４１４の間の間隔に引入される場合にも、第１突起部４１４にかかることなく傾斜面に沿って移動できる。 The first protrusion 414 becomes thinner as the distance from the inner plate 412 increases. In other words, the upper width of the first protrusion 414 is smaller than the lower width. The first protrusion 414 may have a tapered inclined surface. According to the above structure, even when the second protrusion 434 is drawn into the interval between the two adjacent first protrusions 414, the second protrusion 434 can move along the inclined surface without being applied to the first protrusion 414.
図１２Ａ及び図１２Ｂは、他の追加実施形態に係る力伝達フレームを示す図である。図１２Ａ及び図１２Ｂを参照すると、他の追加実施形態に係る力伝達フレーム５００は、内側フレーム５１０、外側フレーム５３０、ジョイント連結部５５０、作用部５６０を含む。内側フレーム５１０は、内側プレート５１２と、ガイド部５９０を含む。 12A and 12B are views showing a force transmission frame according to another additional embodiment. Referring to FIGS. 12A and 12B, a force transmission frame 500 according to another additional embodiment includes an inner frame 510, an outer frame 530, a joint connection part 550, and an action part 560. The inner frame 510 includes an inner plate 512 and a guide portion 590.
内側プレート５１２の一端及び外側フレーム５３０の一端はジョイント連結部５５０に固定され、内側プレート５１２の他端及び外側フレーム５３０の他端は作用部５６０に固定される。外側フレーム５３０の中間部は、内側プレート５１２の中間部に対してスライド移動する。 One end of the inner plate 512 and one end of the outer frame 530 are fixed to the joint connecting portion 550, and the other end of the inner plate 512 and the other end of the outer frame 530 are fixed to the action portion 560. The middle part of the outer frame 530 slides relative to the middle part of the inner plate 512.
ガイド部５９０は、外側フレーム５３０の移動をガイドする。ガイド部５９０は、ガイド突起５９２とガイドホール５９４を含む。ガイド突起５９２は、内側プレート５１２から突出形成する。ガイド突起５９２は、内側プレート５１２の長手方向に沿って複数が互いに離隔して配置される。それぞれのガイド突起５９２は、内側プレート５１２の長手方向に直交する方向に長く形成される。ガイドホール５９４は、ガイド突起５９２に穿孔し、ガイドホール５９４には外側フレーム５３０が受容される。ガイドホール５９４は、外側フレーム５３０を内側プレート５１２から設定された間隔に離隔可能にする。例えば、ガイドホール５９４は、数式（６）によって決定されたｈ（ｘ）の位置に形成される。 The guide part 590 guides the movement of the outer frame 530. The guide part 590 includes a guide protrusion 592 and a guide hole 594. The guide protrusion 592 protrudes from the inner plate 512. A plurality of the guide protrusions 592 are arranged apart from each other along the longitudinal direction of the inner plate 512. Each guide protrusion 592 is formed long in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the inner plate 512. The guide hole 594 is drilled in the guide protrusion 592, and the outer frame 530 is received in the guide hole 594. The guide hole 594 allows the outer frame 530 to be separated from the inner plate 512 at a set interval. For example, the guide hole 594 is formed at the position of h (x) determined by Expression (6).
一方、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、力伝達フレーム５００が直線型状を有する場合を例示的に示すが、図１３に示すように、力伝達フレーム５００’は、折り曲げられた形状に形成してもよく、先に説明した図１〜図３に示すように中間領域が曲がって一部がねじれた形状に形成されてもよい。 On the other hand, as shown in FIGS. 12A and 12B, a case where the force transmission frame 500 has a linear shape is exemplarily shown. However, as shown in FIG. 13, the force transmission frame 500 ′ is formed in a bent shape. Alternatively, as shown in FIGS. 1 to 3 described above, the intermediate region may be bent and partially twisted.
図１４Ａ〜図１４Ｃは、実施形態に係る力伝達フレームに荷重が加えられるとき力伝達フレームが変形される形状を示す図である。 FIG. 14A to FIG. 14C are diagrams illustrating shapes in which the force transmission frame is deformed when a load is applied to the force transmission frame according to the embodiment.
具体的に、図１４Ａは、力伝達フレームに荷重が加えられていない状態を示し、図１４Ｂは、力伝達フレームの作用部に荷重が加えられた状態を示し、図１４Ｃは、力伝達フレームの中間部に荷重が加えられた状態を示す。 Specifically, FIG. 14A shows a state where no load is applied to the force transmission frame, FIG. 14B shows a state where a load is applied to the action portion of the force transmission frame, and FIG. The state where the load was applied to the intermediate part is shown.
先に説明したように、力伝達フレームの端部の剛性は、中間部の剛性よりも高いる。したがって、力伝達フレームの端部に荷重Ｆが加えられる場合でも、図１４Ｂに示すように、力伝達フレームの端部の位置は大きく変化しない。一方、力伝達フレームの中間部に同一の荷重Ｆが加えられる場合は、図１４Ｃに示すように、力伝達フレームの中間部の位置が大きく変化する。 As described above, the rigidity of the end portion of the force transmission frame is higher than the rigidity of the intermediate portion. Therefore, even when a load F is applied to the end portion of the force transmission frame, the position of the end portion of the force transmission frame does not change significantly as shown in FIG. 14B. On the other hand, when the same load F is applied to the intermediate portion of the force transmission frame, the position of the intermediate portion of the force transmission frame changes greatly as shown in FIG. 14C.
図１５は、更なる追加実施形態に係る力伝達フレームを示す図であり、図１６は、更なる追加実施形態に係る力伝達フレームで離脱防止バンドが分離した状態を示す図であり、図１７は、更なる追加実施形態に係る保持体を示す図である。 FIG. 15 is a diagram illustrating a force transmission frame according to a further additional embodiment, and FIG. 16 is a diagram illustrating a state where a separation prevention band is separated from the force transmission frame according to the further additional embodiment. These are figures which show the holding body which concerns on the further additional embodiment.
図１８は、更なる追加実施形態の第１変形例に係る保持体を示す図であり、図１９は更なる追加実施形態の第２変形例に係る保持体を示す図である。 FIG. 18 is a view showing a holding body according to a first modification of a further additional embodiment, and FIG. 19 is a view showing a holding body according to a second modification of the further additional embodiment.
図１５〜図１９を参照すると、更なる追加実施形態に係る力伝達フレーム６００は、内側フレーム６１０、外側フレーム６３０、保持体６２０、ジョイント連結部６５０、作用部６６０、及び離脱防止バンド６９０を含む。一方、内側フレーム６１０及び外側フレーム６３０は、それぞれ第１プレート及び第２プレートと称してもよい。 Referring to FIGS. 15 to 19, a force transmission frame 600 according to a further additional embodiment includes an inner frame 610, an outer frame 630, a holding body 620, a joint connection part 650, an action part 660, and a separation prevention band 690. . Meanwhile, the inner frame 610 and the outer frame 630 may be referred to as a first plate and a second plate, respectively.
保持体６２０は、内側フレーム６１０及び外側フレーム６３０の間に挿入され、内側フレーム６１０及び外側フレーム６３０を保持する。保持体６２０は、カーボン繊維、例えば、ＣＦＲＰ素材からなる。保持体６２０は、上下方向に複数回折り曲げられた形状である。例えば、図１７〜図１９に示すように、保持体６２０は、正弦波６２０、矩形波６２０’又はジグザグ６２０”の形状を有し得る。保持体６２０によると、内側フレーム６１０及び外側フレーム６３０の間の距離が一定の距離以内に減少することを防止する。 The holding body 620 is inserted between the inner frame 610 and the outer frame 630 and holds the inner frame 610 and the outer frame 630. The holding body 620 is made of carbon fiber, for example, CFRP material. The holding body 620 has a shape that is bent a plurality of times in the vertical direction. For example, as shown in FIGS. 17-19, the holding body 620 may have a shape of a sine wave 620, a rectangular wave 620 ′ or a zigzag 620 ″. According to the holding body 620, the inner frame 610 and the outer frame 630 It prevents the distance between them from decreasing within a certain distance.
離脱防止バンド６９０は、内側フレーム６１０及び外側フレーム６３０が互いに離脱することを防止する。離脱防止バンド６９０は、内側フレーム６１０及び外側フレーム６３０の周縁方向に沿って取り巻かれる。離脱防止バンド６９０は、例えば、ファブリック（ｆａｂｒｉｃ）素材からなる。離脱防止バンド６９０の両側には、それぞれ離脱防止バンド６９０の両側が互いに固定されるように、第１面ファスナ６９２及び第２面ファスナ６９４が設けられている。 The separation prevention band 690 prevents the inner frame 610 and the outer frame 630 from separating from each other. The separation prevention band 690 is wrapped around the peripheral direction of the inner frame 610 and the outer frame 630. The separation prevention band 690 is made of, for example, a fabric material. On both sides of the separation prevention band 690, a first surface fastener 692 and a second surface fastener 694 are provided so that both sides of the separation prevention band 690 are fixed to each other.
柔軟な材質で形成された一般的な長手方向部材は、固定端から遠いほど変形量が増加するため、端部で充分に力を伝達することができない。強固な材質で形成された一般的な長手方向部材は、端部で力が充分に伝えられる一方、中間部では柔軟性が落ちることから、様々な動作状態による対象体の体積変化に対応することが難しい。また、その結果、対象体との摩擦力が増加する。しかし、実施形態に係る力伝達フレームは、中間部が柔軟であり、端部が強固な性質を有し得るため、対象体との摩擦力を減少させながらも動力伝達の過程における力の損失を減少させ得る。また、摩擦問題を防止するためにフレームを体から離隔するように設計する必要がないため、その結果、フレーム設置に必要な体積を縮小することができ、さらに、全体の運動補助装置を服内に着用することも可能である。加えて、大きいトルクを端部で小さい力を用いて伝達することから、対象体が皮膚で感じる力が小さいことで、その不便さを減らし得る。 A general longitudinal member formed of a flexible material increases in deformation as the distance from the fixed end increases. Therefore, the force cannot be transmitted sufficiently at the end. A general longitudinal member made of a strong material can transmit the force sufficiently at the end, while the flexibility at the intermediate part is reduced, so it can respond to changes in the volume of the object due to various operating conditions. Is difficult. As a result, the frictional force with the object increases. However, since the force transmission frame according to the embodiment has a flexible middle part and a strong end part, the force loss in the power transmission process can be reduced while reducing the frictional force with the object. Can be reduced. In addition, since it is not necessary to design the frame to be separated from the body in order to prevent friction problems, the volume required for frame installation can be reduced, and the entire exercise assisting device can be installed in the clothes. It is also possible to wear it. In addition, since a large torque is transmitted using a small force at the end, the inconvenience can be reduced by a small force that the subject feels on the skin.
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。 As described above, the present invention has been described with reference to the limited embodiments and drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and any person having ordinary knowledge in the field to which the present invention belongs can be used. Various modifications and variations are possible from such an embodiment.
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。 Accordingly, the scope of the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but is defined not only by the claims but also by the equivalents of the claims.
１０ 運動補助装置
２０ 固定部材
３０ 駆動モジュール
４０ ジョイントアセンブリ
４４ 連結部材
５０ 保持モジュール
５４ 作用部材
５６ 保持部材
１００ 力伝達フレーム
１１０ 内側フレーム
１１２ 内側プレート
１１４ 第１突起部
１１６ 第１係止部
１３０ 外側フレーム
１３２ 外側プレート
１３４ 第２突起部
１３６ 第２係止部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Movement assistance apparatus 20 Fixing member 30 Drive module 40 Joint assembly 44 Connection member 50 Holding module 54 Action member 56 Holding member 100 Force transmission frame 110 Inner frame 112 Inner plate 114 First projection part 116 First latching part 130 Outer frame 132 Outer plate 134 Second protrusion 136 Second locking portion
Claims (36)
対象体の一側を保持する内側フレームと、
外側フレームであって、前記外側フレームの第１及び第２端部が前記内側フレームの第１及び第２端部に固定され、前記外側フレームの中間部が前記内側フレームの中間部に固定されない、外側フレームと、を含み、
前記外側フレームの前記中間部は、前記内側フレームの前記中間部に対してスライド移動可能に設けられることによって、前記力伝達フレームの前記第１及び前記第２端部の剛性が前記力伝達フレームの前記中間領域の剛性よりも大きく形成される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の力伝達フレーム。 The force transmission frame is
An inner frame that holds one side of the object,
An outer frame, wherein first and second ends of the outer frame are fixed to first and second ends of the inner frame, and an intermediate portion of the outer frame is not fixed to an intermediate portion of the inner frame; An outer frame, and
The intermediate portion of the outer frame is provided so as to be slidable relative to the intermediate portion of the inner frame, so that the rigidity of the first and second end portions of the force transmission frame is the same as that of the force transmission frame. The force transmission frame according to any one of claims 1 to 8, wherein the force transmission frame is formed to be larger than a rigidity of the intermediate region.
前記外側フレームは、前記第１係止部と結合される第２係止部を含む、請求項９に記載の力伝達フレーム。 The inner frame includes an inner plate and a first locking portion provided between the outer plate of the outer frame and the inner plate,
The force transmission frame according to claim 9, wherein the outer frame includes a second locking portion coupled to the first locking portion.
前記外側フレームは、前記外側プレートから前記内側プレートに向かって突出形成する第２突起部をさらに含む、請求項１０に記載の力伝達フレーム。 The inner frame further includes a first protrusion that protrudes from the inner plate toward the outer plate,
The force transmission frame according to claim 10, wherein the outer frame further includes a second protrusion that protrudes from the outer plate toward the inner plate.
前記第２突起部は、前記外側フレームの長手方向に沿って複数形成される、請求項１３に記載の力伝達フレーム。 A plurality of the first protrusions are formed along the longitudinal direction of the inner frame,
The force transmission frame according to claim 13, wherein a plurality of the second protrusions are formed along a longitudinal direction of the outer frame.
前記内側フレーム及び外側フレームが互いに離脱することを防止する離脱防止バンドをさらに含む、請求項９に記載の力伝達フレーム。 A holder inserted between the inner frame and the outer frame and holding the inner frame and the outer frame;
The force transmission frame according to claim 9, further comprising a separation prevention band that prevents the inner frame and the outer frame from separating from each other.
前記保持体は、カーボン繊維を含み、
前記離脱防止バンドは、前記内側フレーム及び外側フレームの周縁方向に沿って取り巻かれ、
前記離脱防止バンドは、ファブリック素材からなる、請求項２３に記載の力伝達フレーム。 The holding body has a shape bent multiple times in the vertical direction,
The holding body includes carbon fiber,
The detachment prevention band is wound along the peripheral direction of the inner frame and the outer frame,
The force transmission frame according to claim 23, wherein the separation prevention band is made of a fabric material.
第２プレートと、
前記第１プレートが前記第２プレートから離脱することを防止するための中間部を含み、
前記力伝達フレームの第１端部の剛性は、前記力伝達フレームの中間領域の剛性よりも高く、
前記力伝達フレームの第２端部の剛性は、前記力伝達フレームの中間領域の剛性よりも高い、請求項１に記載の力伝達フレーム。 A first plate;
A second plate;
An intermediate portion for preventing the first plate from being detached from the second plate;
The rigidity of the first end of the force transmission frame is higher than the rigidity of the intermediate region of the force transmission frame,
The force transmission frame according to claim 1, wherein a rigidity of the second end portion of the force transmission frame is higher than a rigidity of an intermediate region of the force transmission frame.
前記第１プレートと向かい合うように設けられる第２プレートと、
前記第１プレートの一端及び前記第２プレートの一端を固定する連結部と、
前記第１プレートの他端及び前記第２プレートの他端を固定する作用部と、
を含む、力伝達フレーム。 A first plate;
A second plate provided to face the first plate;
A connecting portion for fixing one end of the first plate and one end of the second plate;
An action portion for fixing the other end of the first plate and the other end of the second plate;
Including, power transmission frame.
前記第２プレートは、前記内側プレート及び前記外側プレートの間に備えられる第２係止部を含み、
前記離脱防止部材の一側は、前記第１係止部とスライド移動可能に結合され、前記離脱防止部材の他側は、前記第２係止部とスライド移動可能に結合される、請求項２８に記載の力伝達フレーム。 The first plate includes an inner plate, a first locking portion provided between the outer plate and the inner plate of the second plate,
The second plate includes a second locking portion provided between the inner plate and the outer plate,
29. One side of the separation preventing member is slidably coupled with the first locking portion, and the other side of the separation preventing member is slidably coupled with the second locking portion. The force transmission frame as described in.
前記第２プレートは前記ガイドホールに受容される、請求項２７に記載の力伝達フレーム。 A guide protrusion including a guide protrusion protruding from the first plate, and a guide hole formed in the guide protrusion;
The force transmission frame of claim 27, wherein the second plate is received in the guide hole.
前記第１プレート及び第２プレートが互いに離脱することを防止する離脱防止バンドをさらに含む、請求項２７に記載の力伝達フレーム。 A holder inserted between the first plate and the second plate and holding the first plate and the second plate;
28. The force transmission frame according to claim 27, further comprising a separation prevention band that prevents the first plate and the second plate from separating from each other.
前記固定部材の一側に備えられる駆動源と、
前記対象体の関節部の回転動作を補助するためのジョイントアセンブリと、
請求項１乃至２４のいずれか一項に記載の力伝達フレームを含む、運動補助装置。 A fixing member fixed to the target body;
A drive source provided on one side of the fixing member;
A joint assembly for assisting the rotational movement of the joint of the object;
An exercise assisting device comprising the force transmission frame according to any one of claims 1 to 24.
前記固定部材の一側に備えられる駆動源と、
前記対象体の関節部の回転動作を補助するためのジョイントアセンブリと、
一端部が前記ジョイントアセンブリに連結し、他端部が前記対象体の一部分に力を伝達する力伝達フレームを含み、
前記力伝達フレームの前記他端部の剛性は、前記力伝達フレームの中間部の剛性より高く、
前記力伝達フレームは、第１及び第２プレートを含み、
前記第１プレートの第１及び第２端部は、前記第２プレートの第１及び第２端部に固定され、
前記第１プレートの中間部は、前記第２プレートの中間部に固定されない、運動補助装置。 A fixing member fixed to the target body;
A drive source provided on one side of the fixing member;
A joint assembly for assisting the rotational movement of the joint of the object;
One end is connected to the joint assembly, and the other end includes a force transmission frame that transmits a force to a part of the object.
The rigidity of the other end portion of the force transmission frame is higher than the rigidity of the intermediate portion of the force transmission frame,
The force transmission frame includes first and second plates;
First and second ends of the first plate are fixed to first and second ends of the second plate;
The middle part of the first plate is not fixed to the middle part of the second plate.
前記第１と前記第２プレートとの間に挿入され、前記第１及び前記第２プレートを保持する保持体と、
前記第１及び前記第２プレートが互いに離脱することを防止する離脱防止バンドをさらに含む、請求項３５に記載の運動補助装置。 The force transmission frame is
A holding body inserted between the first and second plates and holding the first and second plates;
36. The exercise assisting device according to claim 35, further comprising a separation prevention band that prevents the first and second plates from separating from each other.
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