JP2016159113A - 筋力補助装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】筋力補助装置1は、身体の第1部分に取り付けられる第1身体側配置部11Aと第1身体側配置部11Aに対して離接可能な第1外側配置部11Bとの間の距離を変化させる第1アクチュエータ11を有する第1補助ユニット10と、身体の第2部分に取り付けられる第2身体側配置部21Aと第2身体側配置部21Aに対して離接可能な第2外側配置部21Bとの間の距離を変化させる第2アクチュエータ21を有する第2補助ユニット20と、を備える。第2身体側配置部21Aおよび第2外側配置部21B間を結ぶ方向が第1身体側配置部11Aおよび第1外側配置部11B間を結ぶ方向と非平行となるように、筋力補助装置1は、身体に取り付けられる。
【選択図】図1
Description
なお、上記内容における「身体の第1部分に取り付けられる」という記載は、身体の第1部分に直接的に取り付けられること、または、身体の第1部分に間接的に取り付けられることを意味する。具体的には、身体の第1部分に直接的に取り付けられるとは、例えば、第1アクチュエータの第1身体側配置部が、人の骨格に取り付けられること等を意味する。また、身体の第1部分に間接的に取り付けられるとは、例えば、第1アクチュエータの第1身体側配置部が、人の身体の一部に装着される装着具を介して人の身体の一部に取り付けられることや、人の身体に装着される装着具およびこれに接続されるワイヤ等を介して人の身体の一部に取り付けられることを意味する。
なお、上記内容における「身体の第2部分に取り付けられる」という記載も、上述と同様に、身体の第2部分に直接的に取り付けられること、または、身体の第2部分に間接的に取り付けられることを意味する。
なお、上記内容における「身体の第3部分に取り付けられる」という記載も、上述の第1部分と第2部分の場合と同様に、身体の第3部分に直接的に取り付けられること、または、身体の第3部分に間接的に取り付けられることを意味する。
第1補助ユニット10は、身体の一部(本実施の形態では肩部S)に取り付けられる第1身体側配置部11Aとこの第1身体側配置部11Aに対して離接可能な第1外側配置部11Bとを含み、これら第1身体側配置部11Aおよび第1外側配置部11B間の距離を変化させることが可能な第1アクチュエータ11、を有する。本実施の形態における第1アクチュエータ11は、第1身体側配置部11Aと、第1外側配置部11Bと、これら第1身体側配置部11Aと第1外側配置部11Bとを連結する弾性体からなる筒状部11Cと、を有している。
第2補助ユニット20は、身体の一部(本実施の形態では腰部W)に取り付けられる第2身体側配置部21Aとこの第2身体側配置部21Aに対して離接可能な第2外側配置部21Bとを含み、これら第2身体側配置部21Aおよび第2外側配置部21B間の距離を変化させることが可能な第2アクチュエータ21、を有する。本実施の形態における第2アクチュエータ21は、第2身体側配置部21Aと、第2外側配置部21Bと、これら第2身体側配置部21Aと第2外側配置部21Bとを連結する弾性体からなるベローズ部21Cと、を有している。
第3補助ユニット30は、身体の一部(本実施の形態では大腿部TL,TR)に取り付けられる第3身体側配置部31Aとこの第3身体側配置部31Aに対して離接可能な第3外側配置部31Bとを含み、これら第3身体側配置部31Aおよび第3外側配置部31B間の距離を変化させることが可能な第3アクチュエータ31、を有する。本実施の形態においては、筋力補助装置1が、左右に配置される2つの第3補助ユニット30を有しており、左右の第3補助ユニット30の各々が、第3アクチュエータ31を有している。第3アクチュエータ31の各々は、第3身体側配置部31Aと、第3外側配置部31Bと、これら第3身体側配置部31Aと第3外側配置部31Bとを連結する弾性体からなる筒状部31Cと、を有している。
次に、図1には、制御ユニット40が示されている。なお、説明の便宜上、図2乃至図4においては、制御ユニット40の図示が省略されている。また、図5は、制御ユニット40と、各補助ユニット10,20,30との電気的または機械的な接続態様を示すシステム構成の概略図である。図1および図5に示すように、本実施の形態の制御ユニット40は、上述した空気供給部41と、コントローラ50と、を有している。
次に、以上のような構成を備える本実施の形態の筋力補助装置1の動作の一例を説明する。
以上に説明した本実施の形態にかかる筋力補助装置1では、第2補助ユニット20の第2アクチュエータ21の第2身体側配置部21Aおよび第2外側配置部21B間を結ぶ方向が第1補助ユニット10の第1アクチュエータ11の第1身体側配置部11Aおよび第1外側配置部11B間を結ぶ方向と非平行となるように、第1補助ユニット10が肩部Sに取り付けられ、且つ第2補助ユニット20が腰部Wに取り付けられる。この状態において、第1アクチュエータ11が、その第1身体側配置部11Aおよび第1外側配置部11B間の距離を変化させた際に、第1アクチュエータ11で生じる力が作用点となって、肩部Sと腰部Wとを相対移動させる動作を補助するためのモーメントを生じさせることができる。具体的に、本実施の形態では、第1身体側配置部11Aおよび第1外側配置部11B間の距離を短くすることにより、人が前屈姿勢から直立姿勢へ復帰する動作を補助できる。そして、この際に、第2アクチュエータ21が、その第2身体側配置部21Aおよび第2外側配置部21B間の距離を長くなるように増大させることで、モーメントのモーメントアームを増大させることができる。これにより、モーメントアームを増大させた後の状態においては、第1補助ユニット10の第1アクチュエータ11の出力を、モーメントアームを増大させる前の状態で所望のモーメントを得るために必要となる第1アクチュエータ11の出力よりも小さく抑えた場合であっても、上述の所望のモーメントと同等のモーメントを確保することができる。
上述の実施の形態においては、第2アクチュエータ21が、第2身体側配置部21Aと、第2外側配置部21Bと、これら第2身体側配置部21Aと第2外側配置部21Bとを連結する弾性体からなるベローズ部21Cと、を有し、ベローズ部21Cの内部に対する流体の流入および排出を切り換えてベローズ部21Cを伸縮させることにより、第2身体側配置部21Aおよび第2外側配置部21B間の距離を変化させる構成を説明した。図12乃至図22には、第2アクチュエータ21の各種変形例が示されている。
上述の実施の形態において説明した筋力補助装置1は、第1補助ユニット10と、第2補助ユニット20と、第3補助ユニット30と、を有し、第1補助ユニット10が肩部Sに取り付けられ、第2補助ユニット20が腰部Wに取り付けられ、第3補助ユニット30が大腿部TL,TRに取り付けられる構成を説明した。図23乃至図35には、各補助ユニットの取付位置の各種変形例が示されている。
上述の実施の形態では、図6に示したステップS103において、コントローラ50が第2アクチュエータ21の動作の開始から所定時間が経過したか否かを状態監視部52によって監視し、所定時間が経過した場合に、ステップS104において、第1アクチュエータ11が動かされる。これに代えて、図36のフローチャートに示すように、第2アクチュエータ21の第2身体側配置部21Aと第2外側配置部21Bとの間の距離が、所定の長さになったか否かを状態監視部52によって監視してもよい。この場合、状態監視部52は、第2アクチュエータ21に設けられた位置センサに電気的に接続して、長さ(距離)を検出するようにしてもよい。
10 第1補助ユニット
11 第1アクチュエータ
11A 第1身体側配置部
11B 第1外側配置部
14 胴体姿勢検出センサ
20 第2補助ユニット
21 第2アクチュエータ
21A 第2身体側配置部
21B 第2外側配置部
30 第3補助ユニット
31 第3アクチュエータ
31A 第3身体側配置部
31B 第3外側配置部
34 脚部姿勢検出センサ
40 制御ユニット
50 コントローラ
Claims (9)
- 身体の第1部分に取り付けられる第1身体側配置部と前記第1身体側配置部に対して離接可能な第1外側配置部とを含み、前記第1身体側配置部および前記第1外側配置部間の距離を変化させることが可能な第1アクチュエータ、を有する第1補助手段と、
身体の第2部分に取り付けられる第2身体側配置部と前記第2身体側配置部に対して離接可能な第2外側配置部とを含み、前記第2身体側配置部および前記第2外側配置部間の距離を変化させることが可能な第2アクチュエータ、を有し、且つ前記第2外側配置部を前記第1外側配置部に取り付けられる第2補助手段と、
を備え、
前記第2アクチュエータの前記第2身体側配置部および前記第2外側配置部間を結ぶ方向が前記第1身体側配置部および前記第1外側配置部間を結ぶ方向と非平行となるように、前記第1補助手段が前記第1部分に取り付けられ、且つ前記第2補助手段が前記第2部分に取り付けられる、筋力補助装置。 - 前記第2補助手段は、前記第2アクチュエータの動作を停止した状態で、前記第2身体側配置部および前記第2外側配置部間の距離を所定の長さに維持することが可能である、請求項1に記載の筋力補助装置。
- 前記第1補助手段は、前記第1アクチュエータの動作を停止した状態で、前記第1身体側配置部および前記第1外側配置部間の距離を所定の長さに維持することが可能である、請求項1又は2に記載の筋力補助装置。
- 前記第1部分は、肩部または大腿部であり、前記第2部分は、腰部である、請求項1乃至3のいずれかに記載の筋力補助装置。
- 前記第1アクチュエータの動作前に、前記第2アクチュエータの前記第2外側配置部が前記第2部分から離れるように前記第2アクチュエータを動作させる制御装置をさらに備える、請求項1乃至4のいずれかに記載の筋力補助装置。
- 身体の第3部分に取り付けられる第3身体側配置部と前記第3身体側配置部に対して離接可能な第3外側配置部とを含み、前記第3身体側配置部および前記第3外側配置部間の距離を変化させることが可能な第3アクチュエータ、を有し、且つ前記第3外側配置部を前記第2外側配置部に取り付けられる第3補助手段をさらに備え、
前記第2アクチュエータの前記第2身体側配置部および前記第2外側配置部間を結ぶ方向が前記第3アクチュエータの前記第3身体側配置部および前記第3外側配置部間を結ぶ方向と非平行となるように、前記第3補助手段が前記第3部分に取り付けられる、請求項1乃至3のいずれかに記載の筋力補助装置。 - 前記第3補助手段は、前記第3アクチュエータの動作を停止した状態で、前記第3身体側配置部および前記第3外側配置部間の距離を所定の長さに維持することが可能である、請求項6に記載の筋力補助装置。
- 前記第1部分は、肩部であり、前記第2部分は、腰部であり、前記第3部分は、大腿部である、請求項6又は7に記載の筋力補助装置。
- 前記第1アクチュエータおよび第3アクチュエータの動作前に、前記第2アクチュエータの前記第2外側配置部が前記第2部分から離れるように前記第2アクチュエータを動作させる制御装置をさらに備える、請求項6乃至8に記載の筋力補助装置。
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