JP2016168315A - Leg support device - Google Patents

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JP2016168315A JP2015080606A JP2015080606A JP2016168315A JP 2016168315 A JP2016168315 A JP 2016168315A JP 2015080606 A JP2015080606 A JP 2015080606A JP 2015080606 A JP2015080606 A JP 2015080606A JP 2016168315 A JP2016168315 A JP 2016168315A
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浩充 太田
和義 大坪
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和義 大坪
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a leg support device that automatically adjusts a torque generated by oscillation exercise by automatically adjusting rigidity of joints for the oscillation exercise, and to thereby make reduction possible for power consumption or a user's burden.SOLUTION: The leg support device includes: a waist side installation part 2 that is installed on the waist side part of a user; a first oscillation arm 13 that is arranged to the side of the user's thigh and that has on top a recessed shape or a projected shape formed which becomes the oscillation axis; a thigh installation part 19 that is attached to the first oscillation arm and that is applied to the user's thigh; a driving shaft member 6 that supports the recessed shape or the projected shape which becomes the oscillation axis of the first oscillation arm and that freely rockingly support the first oscillation arm for the waist installation part; variable rigidity means that makes rigidity variable which is a force required for oscillating the first oscillation arm; and control means for controlling the variable rigidity means. The variable rigidity means is composed of a spiral spring 24, a spring fixing member 23, and rigidity adjustment turning means 21.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、周期的な揺動運動をしてユーザの歩行または走行を支援する脚力支援装置に関する。   The present invention relates to a leg support device that supports a user's walking or running by performing a periodic rocking motion.

周期的な揺動運動をする関節を制御する装置の例として、例えば特許文献1には、ユーザ(利用者)の下肢(股関節から足先まで)に補助力を与える歩行補助装置が開示されている。当該歩行補助装置は、ユーザの腰部を巻回するように装着される腰部装具と、股関節の側方からひざ関節の側方へと延びる連結バーと、ひざ関節の側方からふくらはぎへと延びる下腿部装具と、連結バーにおける股関節の側方の位置に取り付けられた股関節アクチュエータと、連結バーにおけるひざ関節の側方の位置に取り付けられたひざ関節アクチュエータと、を有している。そして股関節アクチュエータは、腰部装具の連結部に取り付けられ、股関節の側方にて、腰部装具に対して股関節回りに連結バーを前後に揺動する。また、ひざ関節アクチュエータは、ひざ関節の側方にて、連結バーに対してひざ関節回りに下腿部装具を前後に揺動する。また股関節アクチュエータとひざ関節アクチュエータは電動モータであり、当該電動モータへの電力は、腰部装具に取り付けられたバッテリから供給されている。   As an example of a device that controls a joint that performs periodic rocking motion, for example, Patent Document 1 discloses a walking assist device that provides assisting force to a lower leg (from a hip joint to a toe) of a user (user). Yes. The walking assist device includes a waist brace that is worn around the user's waist, a connecting bar that extends from the side of the hip joint to the side of the knee joint, and a bottom that extends from the side of the knee joint to the calf. A thigh orthosis, a hip joint actuator attached to the side of the hip joint in the connecting bar, and a knee joint actuator attached to the side of the knee joint in the connecting bar. The hip joint actuator is attached to the connecting portion of the hip orthosis, and swings the connecting bar back and forth around the hip joint relative to the hip orthosis on the side of the hip joint. The knee joint actuator swings the lower leg orthosis back and forth around the knee joint with respect to the connecting bar on the side of the knee joint. The hip joint actuator and the knee joint actuator are electric motors, and power to the electric motor is supplied from a battery attached to the waist orthosis.

また特許文献2には、ユーザの下腿(ひざから足首まで)の揺動運動を支援する歩行リハビリ装置が開示されている。当該歩行リハビリ装置は、ユーザの腰周りに配置されるコントローラと、股関節の側方からひざ関節の側方へと延びる大腿リンクと、ひざ関節の両側方のそれぞれから足首関節へと延びる下腿リンクと、ひざ関節の側方に配置されたモータと、足首関節から足裏へと延びる足リンクと、を有している。そしてモータは、大腿リンクと下腿リンクとの連結部であってひざ関節の側方に取り付けられ、ひざ関節の側方にて、大腿リンクに対してひざ関節回りに下腿リンクを前後に揺動する。またモータへの電力は、コントローラに内蔵されたバッテリから供給されている。   Patent Document 2 discloses a walking rehabilitation device that supports a swinging motion of a user's lower leg (from knee to ankle). The walking rehabilitation device includes a controller arranged around the user's waist, a thigh link extending from the side of the hip joint to the side of the knee joint, and a crus link extending from each side of the knee joint to the ankle joint. And a motor disposed on the side of the knee joint and a foot link extending from the ankle joint to the sole. The motor is a connecting portion of the thigh link and the crus link, and is attached to the side of the knee joint, and swings the crus link back and forth around the knee joint with respect to the thigh link at the side of the knee joint. . The power to the motor is supplied from a battery built in the controller.

また特許文献3には、一方の脚が健脚で他方の脚が患脚であるユーザの患脚に装着されて、患脚の揺動運動を支援する片脚式歩行支援機が開示されている。当該片脚式歩行支援機は、ユーザの腰の側方に配置される腰装着部と、股関節の側方からひざ関節の側方へと延びる大腿リンク部と、ひざ関節の側方から下方へと延びる下腿リンク部と、股関節の側方に配置されたトルク発生装置と、ひざ関節の側方に配置されたダンパーと、を有している。そしてトルク発生装置は、カムと圧縮バネによって構成され、健脚の振り出しによって患脚が後方に揺動した際にトルクを発生させ、発生したトルクを用いて患脚の振り出しを支援しており、電動モータ等のアクチュエータを必要としていない。また、圧縮バネの初期圧縮量を調整可能に構成されており、発生トルクの大きさを可変としている。   Patent Document 3 discloses a one-leg type walking support device that is attached to the affected leg of a user whose one leg is a healthy leg and the other leg is an affected leg, and supports the swinging motion of the affected leg. . The one-leg type walking support machine includes a waist mounting portion disposed on the side of the user's waist, a thigh link portion extending from the side of the hip joint to the side of the knee joint, and downward from the side of the knee joint. A lower leg link portion, a torque generator disposed on the side of the hip joint, and a damper disposed on the side of the knee joint. The torque generator is composed of a cam and a compression spring, generates torque when the affected leg swings backward by swinging out the healthy leg, and uses the generated torque to support the swinging out of the affected leg. An actuator such as a motor is not required. Further, the initial compression amount of the compression spring is configured to be adjustable, and the magnitude of the generated torque is variable.

特開2004−344304号公報JP 2004-344304 A 特開2012−125388号公報JP 2012-125388 A 特開2013−236741号公報JP 2013-236741 A

特許文献1に記載された歩行補助装置、及び特許文献2に記載された歩行リハビリ装置は、どちらも電動モータを用いて下肢または下肢の一部、の歩行動作を支援しているが、バッテリからの電力の供給が続かなければ支援することができない。また、歩行の支援が必要なユーザに、大きくて重いバッテリを持たせるわけにはいかないので、比較的小さく軽量のバッテリが用いられると推定される。また、特許文献1及び特許文献2には、電動モータの消費電力を軽減させるような特別な構成は示されていない。従って、特許文献1及び特許文献2に記載の支援装置は、連続動作時間が比較的短いと推定される。   The walking assist device described in Patent Document 1 and the walking rehabilitation device described in Patent Document 2 both support the walking motion of the lower limbs or a part of the lower limbs using an electric motor. If the supply of electricity does not continue, it cannot be supported. In addition, it is estimated that a relatively small and lightweight battery is used because a user who needs walking support cannot have a large and heavy battery. Further, Patent Document 1 and Patent Document 2 do not show a special configuration that reduces the power consumption of the electric motor. Therefore, it is estimated that the support devices described in Patent Document 1 and Patent Document 2 have a relatively short continuous operation time.

また、特許文献3に記載の片脚式歩行支援機は、電動モータを用いることなく、カムと圧縮バネにて脚を振り出すためのトルクを発生させており、連続動作時間は特許文献1及び特許文献2よりも長い。しかし、ユーザ毎の体格の違い(下肢の慣性モーメントの違い)や、ユーザ毎の下肢の揺動角度の違いや、ユーザの体調や、歩行場所の傾斜の違い等に対して、トルク発生装置の圧縮バネの上部に設けられた決定部の位置をマイナスドライバ等の工具で調整し、圧縮バネの初期圧縮量をユーザが手動で調整しなければならないので手間がかかる。   In addition, the single leg type walking support machine described in Patent Document 3 generates torque for swinging out the leg with a cam and a compression spring without using an electric motor. It is longer than Patent Document 2. However, the torque generator is different from the difference in physique for each user (difference in the moment of inertia of the lower limbs), the swing angle of the lower limbs for each user, the physical condition of the user, the difference in the inclination of the walking place, etc. Since the position of the determination part provided in the upper part of a compression spring must be adjusted with tools, such as a flat-blade screwdriver, and the user must adjust the initial compression amount of a compression spring manually, it takes time.

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、揺動運動する関節の剛性を自動的に調整することで揺動運動によって発生するトルクを自動的に調整し、消費電力あるいはユーザの負荷をより低減することができる、脚力支援装置を提供することを課題とする。   The present invention has been devised in view of such points, and automatically adjusts the torque generated by the swing motion by automatically adjusting the rigidity of the swinging joint, thereby reducing power consumption or power consumption. It is an object of the present invention to provide a leg support device that can further reduce a user's load.

上記課題を解決するため、本発明に係る脚力支援装置は、次の手段をとる。まず、本発明の第1の発明は、利用者の下肢の運動に補助力を与える脚力支援装置であって、前記利用者の腰側部に装着される腰側装着部と、前記利用者の大腿の側方に配置された第1揺動アームであって、上部に当該第1揺動アームの揺動の軸となる凹形状あるいは凸形状が形成された長手状の前記第1揺動アームと、前記第1揺動アームに取り付けられて前記利用者の大腿にあてがわれる大腿装着部と、前記第1揺動アームの前記揺動の軸となる凹形状あるいは凸形状を支持する駆動軸部材であって、前記腰側装着部に対して前記第1揺動アームを前記利用者の前後方向に揺動自在に支持する前記駆動軸部材と、前記駆動軸部材の軸である駆動軸回りに揺動する前記第1揺動アームを揺動させるために必要とする力である剛性を可変とする剛性可変手段と、前記剛性可変手段を制御することで、前記駆動軸回りに揺動する前記第1揺動アームにおける前記剛性を制御する制御手段と、を備える。そして、前記剛性可変手段は、ゼンマイバネと、バネ固定部材と、剛性調整旋回手段と、にて構成され、前記ゼンマイバネと前記バネ固定部材と前記剛性調整旋回手段は、前記駆動軸と同軸となるように配置されており、前記ゼンマイバネに隣接する位置には、前記ゼンマイバネの固定端を支持するバネ固定部材が配置されている。また、前記ゼンマイバネの一方端である自由端は、前記第1揺動アームの揺動角度である第1揺動角度に応じた角度で揺動するバネ入力軸部材に接続されており、前記ゼンマイバネの他方端である前記固定端は、前記バネ固定部材における前記駆動軸から離れた位置に設けられたバネ支持体に接続されており、前記剛性調整旋回手段は、前記制御手段からの制御信号に基づいて、前記バネ固定部材を前記駆動軸回りに旋回させて、前記ゼンマイバネの前記固定端の位置を移動させることで、前記剛性を調整する。   In order to solve the above problems, the leg force assisting apparatus according to the present invention takes the following means. First, the first invention of the present invention is a leg force assisting device that provides assisting force to the movement of the user's lower limbs, the lumbar side mounting portion mounted on the lumbar side portion of the user, A first oscillating arm disposed on the side of the thigh, the first oscillating arm having a concave shape or a convex shape as an axis of oscillation of the first oscillating arm on the upper part. A thigh attachment portion attached to the first swing arm and applied to the thigh of the user; and a drive shaft that supports a concave shape or a convex shape as the swing axis of the first swing arm A drive shaft member that supports the first swing arm so as to be swingable in the front-rear direction of the user with respect to the waist side mounting portion; and a drive shaft that is an axis of the drive shaft member The rigidity, which is the force required to swing the first swing arm that swings to the right, is variable. It comprises a rigidity changing means, by controlling the rigidity changing means, and control means for controlling the stiffness of the first swing arm that swings to the drive axis, a. The stiffness variable means includes a spring, a spring fixing member, and a stiffness adjusting swivel means, and the spring, the spring fixing member, and the stiffness adjusting swivel means are coaxial with the drive shaft. And a spring fixing member for supporting a fixed end of the mainspring spring is disposed at a position adjacent to the mainspring. In addition, a free end that is one end of the spring spring is connected to a spring input shaft member that swings at an angle corresponding to a first swing angle that is a swing angle of the first swing arm. The other end of the fixed end is connected to a spring support provided at a position away from the drive shaft in the spring fixing member, and the stiffness adjusting swiveling means is connected to a control signal from the control means. Based on this, the rigidity is adjusted by turning the spring fixing member around the drive shaft and moving the position of the fixed end of the mainspring spring.

次に、本発明の第2の発明は、上記第1の発明に係る脚力支援装置であって、前記第1揺動アームと前記ゼンマイバネとの間には変速機が設けられており、前記変速機は、前記第1揺動アームが前記第1揺動角度で揺動すると所定の変速比で変速した変速後揺動角度で揺動する前記バネ入力軸部材を有している。   Next, a second invention of the present invention is the leg force assist device according to the first invention, wherein a transmission is provided between the first swing arm and the mainspring spring, and The machine has the spring input shaft member that swings at a post-shift swing angle that is shifted at a predetermined speed ratio when the first swing arm swings at the first swing angle.

次に、本発明の第3の発明は、上記第1の発明または第2の発明に係る脚力支援装置であって、前記第1揺動アームの前記第1揺動角度を検出する第1角度検出手段を備え、前記制御手段は、前記第1角度検出手段にて検出した前記第1揺動角度に応じて、前記剛性調整旋回手段を制御して前記バネ固定部材の旋回角度を調整して、前記第1揺動アームから見た前記ゼンマイバネの見かけ上のバネ定数を調整することで前記剛性を調整する。   Next, a third invention of the present invention is the leg force assisting device according to the first invention or the second invention, wherein the first angle for detecting the first swing angle of the first swing arm. Detecting means, and the control means adjusts the turning angle of the spring fixing member by controlling the rigidity adjusting turning means according to the first swing angle detected by the first angle detecting means. The rigidity is adjusted by adjusting an apparent spring constant of the main spring as viewed from the first swing arm.

次に、本発明の第4の発明は、上記第3の発明に係る脚力支援装置であって、前記制御手段は、前記駆動軸回りの前記第1揺動アームの揺動周波数及び前記第1揺動角度と、前記第1揺動アームを含む揺動対象物における前記駆動軸回りの慣性モーメントと、前記ゼンマイバネのバネ定数と、に基づいて、前記ゼンマイバネの共振周波数が、前記揺動対象物の前記揺動周波数と一致するように前記バネ固定部材の旋回角度を調整する。   Next, a fourth invention of the present invention is the leg force assisting device according to the third invention, wherein the control means includes the first oscillation arm and the first oscillation arm around the drive shaft. Based on the swing angle, the moment of inertia around the drive shaft in the swing object including the first swing arm, and the spring constant of the spring, the resonance frequency of the spring is determined by the swing object. The turning angle of the spring fixing member is adjusted so as to coincide with the oscillation frequency of the spring.

次に、本発明の第5の発明は、上記第1の発明〜第4の発明のいずれか1つに係る脚力支援装置であって、前記制御手段からの制御信号に基づいて前記第1揺動アームを前記駆動軸回りに揺動させる第1駆動手段を有している。   Next, a fifth aspect of the present invention is the leg force assisting apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein the first swing is based on a control signal from the control means. First driving means for swinging the moving arm around the driving shaft is provided.

次に、本発明の第6の発明は、上記第1の発明〜第5の発明のいずれか1つに係る脚力支援装置であって、前記駆動軸回りに揺動自在に支持された第2揺動アームと、前記第2揺動アームの揺動角度である第2揺動角度を検出する第2角度検出手段と、前記制御手段からの制御信号に基づいて前記第2揺動アームを前記駆動軸回りに揺動させる第2駆動手段と、前記第1揺動アームと前記第2揺動アームとに接続されて前記第1揺動アームの前記第1揺動角度と前記第2揺動アームの前記第2揺動角度とに基づいて動作する揺動リンク部材と、前記第2揺動アームに取り付けられて前記利用者の下腿にあてがわれる下腿装着部と、を有している。   Next, a sixth invention of the present invention is the leg force assisting device according to any one of the first to fifth inventions, wherein the second force support device is swingably supported around the drive shaft. A swing angle; a second angle detecting means for detecting a second swing angle, which is a swing angle of the second swing arm; and the second swing arm based on a control signal from the control means. Second driving means for swinging around a drive shaft, the first swing arm and the second swing arm connected to the first swing arm and the second swing arm, and the first swing angle and the second swing of the first swing arm. A swing link member that operates based on the second swing angle of the arm, and a lower leg mounting portion that is attached to the second swing arm and applied to the lower leg of the user.

第1の発明によれば、制御手段を用いて剛性可変手段を制御して、駆動軸部材回りの剛性(第1揺動アームを揺動させるために必要とする力)を制御することで、第1揺動アームを含む揺動対象物による揺動運動に対して、揺動運動を支援するために必要なトルクの大きさを自動的に調整するので、手間なくトルクを調整することができる。また、揺動運動を支援するために必要なトルクを発生させているので、消費電力あるいはユーザの負荷をより低減することができる。また剛性可変手段を具体的に実現することができる。   According to the first invention, by controlling the rigidity variable means using the control means and controlling the rigidity around the drive shaft member (the force required to swing the first swing arm), Since the magnitude of the torque necessary to support the swing motion is automatically adjusted with respect to the swing motion by the swing target object including the first swing arm, the torque can be adjusted without any trouble. . In addition, since the torque necessary to support the swinging motion is generated, the power consumption or the load on the user can be further reduced. Further, the rigidity variable means can be specifically realized.

第2の発明によれば、変速機を用いることで、第1揺動アームの第1揺動角度を増幅した変速後揺動角度をゼンマイバネに入力することができるので、バネ定数がより小さなゼンマイバネを用いることが可能となる。従って、脚力支援装置の小型化を促進することができる。   According to the second invention, by using the transmission, the post-shift rocking angle obtained by amplifying the first rocking angle of the first rocking arm can be input to the spring, so the spring spring having a smaller spring constant. Can be used. Accordingly, it is possible to promote downsizing of the leg strength support device.

第3の発明によれば、制御手段から剛性調整旋回手段を制御してバネ固定部材を旋回させるだけで、第1揺動アームから見たゼンマイバネの見かけ上バネ定数を調整できるので、容易に見かけ上バネ定数を調整することができる。   According to the third aspect of the present invention, the apparent spring constant of the mainspring as viewed from the first swing arm can be adjusted simply by controlling the stiffness adjusting swiveling means from the control means to swivel the spring fixing member, so that it can be easily seen. The upper spring constant can be adjusted.

第4の発明によれば、バネ固定部材の旋回角度を、第1揺動アームを含む揺動対象物に応じた適切な角度へと、制御手段を用いて自動的に調整することができる。従って、揺動運動する関節の剛性を自動的に調整することで発生トルクを自動的に調整することができる。また、仮に第1揺動アームを電動モータで揺動運動させたとしても、適切なトルクで揺動運動を支援することができるので、揺動用の電動モータの消費電力をより低減することができる。また、仮に揺動アームを電動モータで揺動させずにユーザ自身に揺動させる場合であっても、適切なトルクで揺動運動を支援することができるので、ユーザの負荷をより低減することができる。   According to the fourth invention, the turning angle of the spring fixing member can be automatically adjusted using the control means to an appropriate angle corresponding to the swing object including the first swing arm. Therefore, the generated torque can be automatically adjusted by automatically adjusting the rigidity of the joint that swings. Further, even if the first swing arm is swung by the electric motor, the swing motion can be supported with an appropriate torque, so that the power consumption of the swinging electric motor can be further reduced. . Further, even if the swing arm is swung by the user himself / herself without being swung by the electric motor, the swing motion can be supported with an appropriate torque, so that the load on the user can be further reduced. Can do.

第5の発明によれば、第1揺動アームを第1駆動手段にて揺動させるので、ユーザの歩行または走行の際の負荷をより低減することができる。   According to the fifth aspect, since the first swing arm is swung by the first drive means, it is possible to further reduce the load when the user walks or runs.

第6の発明によれば、第1揺動アームでユーザの大腿部の運動を支援し、第2揺動アームでユーザの下腿部を支援することができるので、ユーザの歩行または走行の際の負荷を、さらに低減することができる。   According to the sixth invention, the user's thigh movement can be supported by the first swing arm and the user's lower leg can be supported by the second swing arm. The load at the time can be further reduced.

第1の実施の形態の揺動関節装置を構成する各構成要素の概略形状、及び組み付け位置を説明する分解斜視図である。It is a disassembled perspective view explaining the schematic shape of each component which comprises the rocking | fluctuation joint apparatus of 1st Embodiment, and an assembly position. 図1に示した各構成要素を組み付けて構成した揺動関節装置の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of an oscillating joint device configured by assembling each component shown in FIG. 1. 図2に示した揺動関節装置をユーザ(ユーザの腕の記載は省略)に装着した状態を説明する図である。It is a figure explaining the state which mounted | wore the user (The description of a user's arm is abbreviate | omitted) with the rocking joint apparatus shown in FIG. 大腿揺動アーム(第1揺動アーム)の揺動状態、及び下腿アーム(第2揺動アーム)の揺動の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the rocking | fluctuation state of a thigh rocking arm (1st rocking arm), and the rocking | fluctuation of a leg leg (2nd rocking arm). 図1におけるV部の拡大図であり、ゼンマイバネ及び見かけ上バネ定数可変手段の構成を説明する分解斜視図である。FIG. 2 is an enlarged view of a V portion in FIG. 1, and is an exploded perspective view illustrating the configuration of a spring and apparent spring constant variable means. 図2をVI方向から見た図であり、駆動軸部材の駆動軸に同軸状に設けられた各部材の配置を説明する図である。FIG. 4 is a diagram when FIG. 2 is viewed from the VI direction, and is a diagram illustrating the arrangement of each member provided coaxially on the drive shaft of the drive shaft member. 図6をVII方向から見た図であり、大腿揺動アームの第1揺動角度に対して、変速機の変速出力軸部材の変速後揺動角度が所定の変速比で増幅された状態を説明する図である。FIG. 7 is a view when FIG. 6 is viewed from the VII direction, and shows a state in which the post-shift swing angle of the transmission output shaft member of the transmission is amplified at a predetermined speed ratio with respect to the first swing angle of the thigh swing arm. It is a figure explaining. 大腿揺動アームの揺動角度がゼロの場合においてゼンマイバネに付勢トルクが発生していない状態を示しており、バネ支持体(すなわち、バネ固定端)における駆動軸に対する基準位置を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a reference position with respect to a drive shaft in a spring support (that is, a spring fixed end), showing a state where no biasing torque is generated in the mainspring spring when the swing angle of the thigh swing arm is zero. is there. 図8の状態から、バネ固定部材を所定旋回角度だけ旋回させて、駆動軸に対するバネ支持体の位置を基準位置から移動させた状態を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which the spring fixing member is turned by a predetermined turning angle from the state of FIG. 8 and the position of the spring support relative to the drive shaft is moved from the reference position. 図9の状態から大腿揺動アームが前方に揺動した場合におけるゼンマイバネの自由端と固定端の周囲を示す図である。FIG. 10 is a view showing the periphery of the free end and the fixed end of the mainspring when the thigh swing arm swings forward from the state of FIG. 9. 図9の状態から大腿揺動アームが後方に揺動した場合におけるゼンマイバネの自由端と固定端の周囲を示す図である。FIG. 10 is a view showing the periphery of the free end and the fixed end of the mainspring when the thigh swing arm swings backward from the state of FIG. 9. 制御手段の入出力を説明する図である。It is a figure explaining the input / output of a control means. 制御手段の処理手順の例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the example of the process sequence of a control means.

以下に本発明を実施するための形態である第1の実施の形態を、図面を用いて順に説明する。なお、各図においてX軸、Y軸、Z軸が記載されている場合、X軸とY軸とZ軸は互いに直交しており、Z軸方向は鉛直上向き方向を示し、X軸方向はユーザ(揺動関節装置を装着したユーザ)に対する前方向を示し、Y軸方向はユーザに対する左方向を示している。なお本明細書では、図1に示す「大腿揺動アーム13」が「第1揺動アーム」に相当し、「下腿揺動アーム33」が「第2揺動アーム」に相当している。また「回転角度検出手段11S」が「第1角度検出手段」に相当しており、「回転角度検出手段31S」が「第2角度検出手段」に相当している。また「電動モータ11」が「第1駆動手段」に相当しており、「電動モータ31」が「第2駆動手段」に相当し、「電動モータ21」が「剛性調整旋回手段」に相当している。また、以下の説明において、駆動軸部材6が凸状の部材である例を示しているが、駆動軸部材6は、凸形状の軸であってもよいし、軸を支持する凹形状(孔形状)であってもよい。従って、「駆動軸部材6回り」という記載は、「駆動軸部材6の中心軸である駆動軸6J回り」と同じことを示す。また、変速機25の「シャフト25A」は「バネ入力軸部材」に相当している。また、「バネ固定部材23」と「電動モータ21」は「見かけ上バネ定数可変手段」に相当している。また、「ゼンマイバネ24」と「バネ固定部材23」と「電動モータ21」は「剛性可変手段」に相当しており、「剛性」とは、大腿揺動アーム13を揺動させるために必要とする単位角度変位あたりのトルクを指す。また、「下腿中継アーム34」と「下腿アーム35」は「揺動リンク部材」に相当している。また、「ベース部2」は「腰側装着部」に相当し、「揺動関節装置1」は「脚力支援装置」に相当している。   A first embodiment, which is a mode for carrying out the present invention, will be described in order with reference to the drawings. In each figure, when the X axis, Y axis, and Z axis are described, the X axis, Y axis, and Z axis are orthogonal to each other, the Z axis direction indicates a vertically upward direction, and the X axis direction indicates the user. The front direction with respect to (the user wearing the swing joint device) is shown, and the Y-axis direction shows the left direction with respect to the user. In the present specification, “thigh swing arm 13” shown in FIG. 1 corresponds to “first swing arm”, and “crus swing arm 33” corresponds to “second swing arm”. The “rotation angle detection unit 11S” corresponds to the “first angle detection unit”, and the “rotation angle detection unit 31S” corresponds to the “second angle detection unit”. “Electric motor 11” corresponds to “first driving means”, “electric motor 31” corresponds to “second driving means”, and “electric motor 21” corresponds to “rigidity adjusting turning means”. ing. In the following description, the drive shaft member 6 is an example of a convex member. However, the drive shaft member 6 may be a convex shaft or a concave shape (hole) that supports the shaft. Shape). Therefore, the description “around the drive shaft member 6” indicates the same as “around the drive shaft 6J that is the central axis of the drive shaft member 6”. Further, the “shaft 25A” of the transmission 25 corresponds to a “spring input shaft member”. “Spring fixing member 23” and “electric motor 21” correspond to “apparent spring constant variable means”. The “spring spring 24”, “spring fixing member 23”, and “electric motor 21” correspond to “stiffness variable means”, and “stiffness” is necessary to swing the thigh swing arm 13. The torque per unit angular displacement. Further, the “lower leg relay arm 34” and “lower leg arm 35” correspond to “swing link members”. Further, the “base part 2” corresponds to a “waist side wearing part”, and the “oscillating joint device 1” corresponds to a “leg force support device”.

●●[第1の実施の形態の揺動関節装置1の全体構成(図1〜図4)]
第1の実施の形態の揺動関節装置1は、ユーザの片脚(第1の実施の形態では左脚)に取り付けられて、ユーザの歩行または走行等の動作を支援する。図1に示すように、揺動関節装置1は、符号2、3、4、5、6等にて示したユーザ装着部と、符号11、12、14、14B、15、13、19等にて示した大腿揺動部と、符号21、22、23、24、25等にて示した剛性調整部と、符号31、32、32P、32B、33、34、35、36、39等にて示した下腿揺動部と、にて構成されている。なお、図1は揺動関節装置1の各構成要素の形状と組み付け位置等を示す分解斜視図であり、各構成要素を組み付けた状態の揺動関節装置1を図2に示す。また図3は揺動関節装置1をユーザに装着した状態を説明しており、図4は大腿揺動アーム13及び下腿揺動アーム33の揺動の例を示している。
●● [Overall Configuration of the Swing Joint Device 1 of the First Embodiment (FIGS. 1 to 4)]
The swing joint device 1 according to the first embodiment is attached to a user's one leg (left leg in the first embodiment), and supports the user's actions such as walking or running. As shown in FIG. 1, the oscillating joint device 1 includes a user wearing part indicated by reference numerals 2, 3, 4, 5, 6 and the like, and reference numerals 11, 12, 14, 14B, 15, 13, 19 and the like. The thigh swinging part shown, the rigidity adjusting part shown by reference numerals 21, 22, 23, 24, 25, etc., and the reference numerals 31, 32, 32P, 32B, 33, 34, 35, 36, 39 etc. And the lower leg swinging portion shown. FIG. 1 is an exploded perspective view showing the shape and assembly position of each component of the swing joint device 1, and FIG. 2 shows the swing joint device 1 in a state in which each component is assembled. FIG. 3 illustrates a state where the swing joint device 1 is mounted on the user, and FIG. 4 illustrates an example of swinging of the thigh swing arm 13 and the crus swing arm 33.

●[ベース部2、腰装着部3、肩ベルト4、制御ユニット5、駆動軸部材6等にて構成されたユーザ装着部(図1〜図4)]
ベース部2は、腰装着部3に固定され、前記大腿揺動部、前記剛性調整部、前記下腿揺動部を保持するためのベース(基板)となる部材である。またベース部2には、揺動関節装置1を装着したユーザの股関節の側方に相当する位置に、Y軸にほぼ平行に延びる駆動軸部材6が取り付けられている。なお、駆動軸部材6は、後述する下腿揺動アーム33の貫通孔33Hに挿通された後、大腿揺動アーム13の貫通孔13Hに挿通される。なお駆動軸6Jは、駆動軸部材6の中心軸を示している。
[User wearing part (FIGS. 1 to 4) composed of base part 2, waist attaching part 3, shoulder belt 4, control unit 5, drive shaft member 6, etc.]
The base portion 2 is a member that is fixed to the waist mounting portion 3 and serves as a base (substrate) for holding the thigh swinging portion, the rigidity adjusting portion, and the crus swinging portion. A drive shaft member 6 extending substantially parallel to the Y axis is attached to the base portion 2 at a position corresponding to the side of the hip joint of the user wearing the swing joint device 1. The drive shaft member 6 is inserted into a through-hole 13H of the thigh swinging arm 13 after being inserted into a through-hole 33H of the lower leg swinging arm 33 described later. The drive shaft 6J indicates the central axis of the drive shaft member 6.

腰装着部3は、ユーザの腰に巻回されてユーザの腰に固定される部材であり、ユーザの腰周りの寸法に応じて調整可能に構成されている。また腰装着部3には、ベース部2が固定され、肩ベルト4の一方端と他方端が接続されている。   The waist mounting portion 3 is a member that is wound around the user's waist and fixed to the user's waist, and is configured to be adjustable according to the dimensions around the user's waist. In addition, the base portion 2 is fixed to the waist mounting portion 3, and one end and the other end of the shoulder belt 4 are connected.

肩ベルト4は、一方端が腰装着部3の前面側に接続され、他方端が腰装着部3の背面側に接続され、長さを調節可能に構成されており、制御ユニット5が取り付けられている。ユーザは、肩ベルト4の長さを調節して自身の肩に肩ベルト4を装着することで、背中に制御ユニット5をバックパックやランドセルのように背負うことができる。   The shoulder belt 4 is configured such that one end is connected to the front side of the waist mounting portion 3 and the other end is connected to the back side of the waist mounting portion 3 so that the length can be adjusted, and the control unit 5 is attached. ing. The user can carry the control unit 5 on his / her back like a backpack or school bag by adjusting the length of the shoulder belt 4 and attaching the shoulder belt 4 to his / her shoulder.

制御ユニット5は、電動モータ11、21、31を制御する制御手段と、当該制御手段及び電動モータ11、21、31への電力を供給するバッテリ等を収容している。なお制御手段については、図12を用いて後述する。   The control unit 5 houses a control unit that controls the electric motors 11, 21, and 31, a battery that supplies electric power to the control unit and the electric motors 11, 21, and 31. The control means will be described later with reference to FIG.

●[電動モータ11、ブラケット12、プーリ14、ベルト14B、プーリ15、大腿揺動アーム13、大腿装着部19等にて構成された大腿揺動部(図1〜図4)]
大腿揺動アーム13は、円板部13Gと、円板部13Gから下方に延びるアーム部にて構成されている。そして円板部13Gの中心には貫通孔13Hが形成されており、貫通孔13Hには駆動軸部材6が挿通される。従って、大腿揺動アーム13は、駆動軸部材6回りに揺動自在に支持される。また大腿揺動アーム13の貫通孔13Hは、ユーザの股関節の側方に相当する位置に配置され、大腿揺動アーム13の下端に設けられたリンク孔13Lは、ユーザのひざ関節の側方に相当する位置に配置される。なお、大腿揺動アーム13の下方に延びる長さは調整可能に構成されており、ユーザは、自身のひざ関節の位置に応じて、リンク孔13Lの上下方向の位置を調整可能である。また大腿揺動アーム13には、大腿装着部19が取り付けられ、大腿装着部19は、ユーザの大腿部(ふとももの周囲)にあてがわれ、ユーザの大腿部へ大腿揺動アーム13を装着することを容易にする。また円板部13Gには、プーリ15が固定され、プーリ15は大腿揺動アーム13と一体となって揺動する。従って、プーリ15のプーリ軸部材15Jは、大腿揺動アーム13の揺動角度と同じ角度で、駆動軸6J回りに揺動する。そしてプーリ15と、後述するプーリ14と、の間にはベルト14Bがかけられており、電動モータ11による揺動動力が、プーリ14及びベルト14Bを介してプーリ15に伝達され、大腿揺動アーム13を揺動させる。
● [Thigh swinging part composed of the electric motor 11, the bracket 12, the pulley 14, the belt 14B, the pulley 15, the thigh swinging arm 13, the thigh mounting part 19 and the like (FIGS. 1 to 4)]
The thigh swing arm 13 includes a disc portion 13G and an arm portion extending downward from the disc portion 13G. A through hole 13H is formed at the center of the disc portion 13G, and the drive shaft member 6 is inserted through the through hole 13H. Accordingly, the thigh swing arm 13 is supported so as to be swingable around the drive shaft member 6. The through hole 13H of the thigh swing arm 13 is disposed at a position corresponding to the side of the user's hip joint, and the link hole 13L provided at the lower end of the thigh swing arm 13 is formed on the side of the user's knee joint. It is arranged at the corresponding position. The length extending downward of the thigh swing arm 13 is configured to be adjustable, and the user can adjust the vertical position of the link hole 13L according to the position of his knee joint. Further, the thigh swing arm 13 is attached with a thigh mounting portion 19, and the thigh mounting portion 19 is applied to the user's thigh (around the thigh), and the thigh swing arm 13 is placed on the user's thigh. Easy to install. A pulley 15 is fixed to the disc portion 13G, and the pulley 15 swings integrally with the thigh swing arm 13. Accordingly, the pulley shaft member 15J of the pulley 15 swings around the drive shaft 6J at the same angle as the swing angle of the thigh swing arm 13. A belt 14B is placed between the pulley 15 and a pulley 14 described later, and the swinging power by the electric motor 11 is transmitted to the pulley 15 via the pulley 14 and the belt 14B, and the thigh swinging arm. 13 is swung.

ブラケット12は、ベース部2に対して、電動モータ11を固定するための部材であり、電動モータ11の回転軸を挿通するための貫通孔12Hが設けられて、ベース部2に固定される。なお、ブラケット12の貫通孔12Hに電動モータ11の回転軸が挿通され、挿通された回転軸にプーリ14が取り付けられた後、ブラケット12がベース部2に固定される。   The bracket 12 is a member for fixing the electric motor 11 to the base portion 2, and is provided with a through hole 12 </ b> H for inserting the rotation shaft of the electric motor 11 and is fixed to the base portion 2. The rotating shaft of the electric motor 11 is inserted into the through hole 12H of the bracket 12, and after the pulley 14 is attached to the inserted rotating shaft, the bracket 12 is fixed to the base portion 2.

電動モータ11は、先端に減速機11Dが取り付けられ、減速機11Dはブラケット12の貫通孔12Hに挿通されてプーリ14に取り付けられている。また電動モータ11は、ブラケット12に固定されている。また電動モータ11には、制御ユニット5に収容されているバッテリ及び制御手段から駆動信号とともに電力が供給されている。そして電動モータ11は、ブラケット12(すなわちベース部2)に対して、駆動軸部材6回りに大腿揺動アーム13を前後方向に揺動させることができる(図4参照)。また電動モータ11には、エンコーダ等の回転角度検出手段11Sが設けられている。回転角度検出手段11Sは電動モータ11のシャフトの回転角度に応じた信号を制御手段に出力する。そして制御手段は、回転角度検出手段11Sからの検出信号と、減速機11Dの減速比と、プーリ14とプーリ15とのプーリ比と、に基づいて、減速機11Dの回転角度を検出可能であり、大腿揺動アーム13の揺動角度を検出することが可能である。なお、ブラケット22(図1参照)やベース部2に、ベース部2に対する大腿揺動アーム13の揺動角度を検出する角度検出手段(角度センサ)を設けるようにしてもよいし、ブラケット22やベース部2に、ベース部2に対する下腿揺動アーム33の揺動角度を検出する角度検出手段(角度センサ)を設けるようにしてもよい。なお、電動モータ11は空回り可能なモータであり、通電していない場合に大腿揺動アーム13から揺動の力が入力されると、減速機11Dが旋回され、減速機11Dの旋回角度に応じた信号が回転角度検出手段11Sから出力される。   The electric motor 11 has a speed reducer 11D attached to the tip, and the speed reducer 11D is inserted into the through hole 12H of the bracket 12 and attached to the pulley 14. The electric motor 11 is fixed to the bracket 12. The electric motor 11 is supplied with electric power together with a drive signal from a battery and control means housed in the control unit 5. And the electric motor 11 can rock | fluctuate the thigh rocking | fluctuation arm 13 to the front-back direction around the drive shaft member 6 with respect to the bracket 12 (namely, base part 2) (refer FIG. 4). The electric motor 11 is provided with a rotation angle detection means 11S such as an encoder. The rotation angle detection means 11S outputs a signal corresponding to the rotation angle of the shaft of the electric motor 11 to the control means. The control means can detect the rotation angle of the reduction gear 11D based on the detection signal from the rotation angle detection means 11S, the reduction ratio of the reduction gear 11D, and the pulley ratio of the pulley 14 and the pulley 15. The swing angle of the thigh swing arm 13 can be detected. In addition, the bracket 22 (see FIG. 1) or the base portion 2 may be provided with angle detection means (angle sensor) for detecting the swing angle of the thigh swing arm 13 with respect to the base portion 2. You may make it provide the base part 2 the angle detection means (angle sensor) which detects the rocking | fluctuation angle of the lower leg rocking arm 33 with respect to the base part 2. FIG. The electric motor 11 is an idling motor, and when a swinging force is input from the thigh swing arm 13 when no power is supplied, the speed reducer 11D is turned, and according to the turning angle of the speed reducer 11D. The signal is output from the rotation angle detection means 11S.

●[電動モータ31、ブラケット32、動力伝達部(32P、32B)、下腿揺動アーム33、下腿中継アーム34、下腿アーム35、足先保持部36、下腿装着部39等にて構成された下腿揺動部(図1〜図4)]
下腿揺動アーム33は、駆動軸部材6が挿通される貫通孔33Hが形成されている。駆動軸部材6が貫通孔33Hに挿通されると、下腿揺動アーム33は、駆動軸部材6回りに揺動自在に支持される。そして下腿揺動アーム33にはベルト32Bがかけられ、電動モータ31と、プーリ32P及びベルト32Bにて構成された動力伝達部から動力が伝達されて駆動軸部材6回りに揺動する。
● [Lower leg composed of electric motor 31, bracket 32, power transmission part (32P, 32B), lower leg swing arm 33, lower leg relay arm 34, lower leg arm 35, foot tip holding part 36, lower leg attachment part 39, etc. Swing part (Figs. 1 to 4)]
The lower leg swing arm 33 is formed with a through hole 33H through which the drive shaft member 6 is inserted. When the drive shaft member 6 is inserted through the through hole 33H, the lower leg swing arm 33 is supported so as to be swingable around the drive shaft member 6. Then, a belt 32B is applied to the lower leg swing arm 33, and power is transmitted from the power transmission section constituted by the electric motor 31, the pulley 32P and the belt 32B, and swings around the drive shaft member 6.

下腿中継アーム34は、上方端が下腿揺動アーム33の先端に揺動自在に接続され、下方端が下腿アーム35の上方端の側の平行リンク形成部35Mの端部に揺動自在に接続されている。なお、下腿中継アーム34の下方に延びる長さは調整可能に構成されており、大腿揺動アーム13の調整された長さに応じて、下腿中継アーム34の長さは調節される。   The upper end of the lower leg relay arm 34 is swingably connected to the tip of the lower leg swing arm 33, and the lower end is swingably connected to the end of the parallel link forming portion 35M on the upper end side of the lower leg arm 35. Has been. The length extending downward of the lower leg relay arm 34 is configured to be adjustable, and the length of the lower leg relay arm 34 is adjusted according to the adjusted length of the thigh swing arm 13.

下腿アーム35は、略逆L字状であり、L字の屈曲部に相当する位置に、大腿揺動アーム13の下端のリンク孔13Lと接続するためのリンク孔35Lが形成されている。従って下腿アーム35は、上方端の側の平行リンク形成部35Mの一方端が下腿中継アーム34の下方端に揺動自在に接続され、平行リンク形成部35Mの他方端が大腿揺動アーム13の下方端に揺動自在に接続されている。また下腿アーム35の下方端には、足先保持部36の上方端が揺動自在に接続されている。なお、下腿アーム35の下方に延びる長さはユーザの下腿に合うように調整可能に構成されている。また、足先保持部36は、略L字状であり、下端部がユーザの足の裏に配置される。また下腿アーム35には、下腿装着部39が取り付けられ、下腿装着部39は、ユーザの下腿(ふくらはぎの周囲)にあてがわれ、ユーザの下腿部へ下腿アーム35を装着することを容易にする。   The crus arm 35 has a substantially inverted L shape, and a link hole 35L for connecting to the link hole 13L at the lower end of the thigh swing arm 13 is formed at a position corresponding to the bent portion of the L shape. Accordingly, the lower arm 35 is connected such that one end of the parallel link forming portion 35M on the upper end side is swingably connected to the lower end of the lower leg relay arm 34, and the other end of the parallel link forming portion 35M is the lower end of the thigh swing arm 13. The lower end is swingably connected. Further, the upper end of the toe holding portion 36 is swingably connected to the lower end of the lower leg arm 35. The length extending downward of the lower leg arm 35 is configured to be adjustable so as to fit the user's lower leg. Moreover, the foot tip holding part 36 is substantially L-shaped, and the lower end part is disposed on the sole of the user's foot. Further, a crus mounting part 39 is attached to the crus arm 35, and the crus mounting part 39 is applied to the user's lower leg (around the calf), and it is easy to attach the lower leg arm 35 to the user's lower leg part. To do.

ブラケット32は、ベース部2に対して、電動モータ31を固定するための部材であり、ベース部2に固定される。またブラケット32には、貫通孔32Hが形成されている。   The bracket 32 is a member for fixing the electric motor 31 to the base portion 2 and is fixed to the base portion 2. The bracket 32 is formed with a through hole 32H.

電動モータ31は、先端に減速機31Dが取り付けられ、減速機31Dはブラケット32の貫通孔32Hに挿通される。また減速機31Dにはプーリ32Pが取り付けられ、プーリ32Pと下腿揺動アーム33にはベルト32Bがかけられる。また電動モータ31には、制御ユニット5に収容されているバッテリ及び制御手段から駆動信号とともに電力が供給されている。そして電動モータ31は、プーリ32Pとベルト32Bを介して下腿揺動アーム33を、駆動軸部材6回りに前後方向に揺動させることができる(図4参照)。また電動モータ31には、エンコーダ等の回転角度検出手段31Sが設けられている。回転角度検出手段31Sは電動モータ31のシャフトの回転角度に応じた信号を制御手段に出力する。そして制御手段は、回転角度検出手段31Sからの検出信号と減速機31Dの減速比とプーリ比とに基づいて、下腿揺動アーム33の回転角度を検出可能であり、下腿揺動アーム33の揺動角度を検出することが可能である。なお、電動モータ31は空回り可能なモータであり、通電していない場合に下腿揺動アーム33から揺動の力が入力されると、減速機31Dが旋回され、減速機31Dの旋回角度に応じた信号が回転角度検出手段31Sから出力される。   The electric motor 31 has a speed reducer 31 </ b> D attached to the tip, and the speed reducer 31 </ b> D is inserted through the through hole 32 </ b> H of the bracket 32. A pulley 32P is attached to the speed reducer 31D, and a belt 32B is applied to the pulley 32P and the lower leg swing arm 33. The electric motor 31 is supplied with electric power together with a drive signal from a battery and control means housed in the control unit 5. The electric motor 31 can swing the lower leg swing arm 33 in the front-rear direction around the drive shaft member 6 via the pulley 32P and the belt 32B (see FIG. 4). The electric motor 31 is provided with a rotation angle detection means 31S such as an encoder. The rotation angle detection means 31S outputs a signal corresponding to the rotation angle of the shaft of the electric motor 31 to the control means. The control means can detect the rotation angle of the lower leg swing arm 33 based on the detection signal from the rotation angle detection means 31S and the reduction ratio and pulley ratio of the speed reducer 31D. It is possible to detect the moving angle. Note that the electric motor 31 is an idling motor, and when a swinging force is input from the lower leg swinging arm 33 when the current is not energized, the speed reducer 31D is turned, and according to the turning angle of the speed reducer 31D. The signal is output from the rotation angle detecting means 31S.

次に図4を用いて、大腿揺動アーム13を装着したユーザの大腿部UL1の揺動支援と、下腿アーム35を装着したユーザの下腿部UL2の揺動支援の動作を説明する。大腿揺動アーム13は、電動モータ11の動力によって駆動軸部材6回りに揺動運動する。同様に下腿揺動アーム33は、電動モータ31の動力によって駆動軸部材6回りに揺動運動する。また、大腿揺動アーム13と下腿揺動アーム33と下腿中継アーム34と(下腿アーム35の)平行リンク形成部35Mは、平行四辺形からなる平行リンクを構成している。従って、下腿中継アーム34と下腿アーム35は、大腿揺動アーム13と下腿揺動アーム33とに接続されて、大腿揺動アーム13の揺動角度(図4中の角度θ1)と下腿揺動アーム33の揺動角度(図4中の角度θ1−θ2)とに基づいて動作する揺動リンク部材に相当している。なお、図4において実線にて示す大腿揺動アーム13、下腿揺動アーム33、下腿中継アーム34、下腿アーム35、の位置を、各アームの初期位置(ユーザが直立状態で静止した位置)とする。   Next, with reference to FIG. 4, the swing support operation of the user's thigh UL1 wearing the thigh swing arm 13 and the swing support operation of the user's lower leg UL2 wearing the crus arm 35 will be described. The thigh swing arm 13 swings around the drive shaft member 6 by the power of the electric motor 11. Similarly, the lower leg swing arm 33 swings around the drive shaft member 6 by the power of the electric motor 31. Further, the thigh swing arm 13, the lower leg swing arm 33, the lower leg relay arm 34, and the parallel link forming portion 35M (of the lower leg arm 35) constitute a parallel link formed of a parallelogram. Therefore, the crus relay arm 34 and the crus arm 35 are connected to the thigh swing arm 13 and the crus swing arm 33, and the swing angle of the thigh swing arm 13 (angle θ1 in FIG. 4) and the crus swing. This corresponds to a swing link member that operates based on the swing angle of the arm 33 (angle θ1-θ2 in FIG. 4). Note that the positions of the thigh swing arm 13, the lower leg swing arm 33, the lower leg relay arm 34, and the lower leg arm 35 indicated by solid lines in FIG. 4 are the initial positions of the respective arms (positions where the user is standing upright). To do.

大腿揺動アーム13を、大腿揺動アーム13の初期位置から角度θ1にて前方に揺動させると、図4に示すように、ユーザの大腿部UL1を角度θ1にて前方に振り出すことができる。同時に、下腿揺動アーム33を、下腿揺動アーム33の初期位置から角度(θ1―θ2)にて前方に揺動させると、図4に示すように、大腿揺動アーム13に対して角度θ2の傾斜を有するように、ユーザの下腿部UL2を前方に振り出すことができる。電動モータ11による大腿揺動アーム13の揺動運動と、電動モータ31による下腿揺動アーム33の揺動運動を、それぞれ独立して制御することができるので、角度θ1、角度θ2を、ユーザの所望する角度に合わせて自由に調整することができる。また、この構成によれば、大きなトルクが必要である大腿部の振り出しを、電動モータ11と電動モータ31の双方のトルクで行うことができるので、大型のモータを必要としない。   When the thigh swing arm 13 is swung forward at an angle θ1 from the initial position of the thigh swing arm 13, as shown in FIG. 4, the user's thigh UL1 is swung forward at an angle θ1. Can do. At the same time, when the lower leg swing arm 33 is swung forward at an angle (θ1-θ2) from the initial position of the lower leg swing arm 33, as shown in FIG. The user's lower leg UL2 can be swung forward so as to have an inclination of. Since the swinging motion of the thigh swinging arm 13 by the electric motor 11 and the swinging motion of the lower leg swinging arm 33 by the electric motor 31 can be controlled independently, the angle θ1 and the angle θ2 can be controlled by the user. It can be freely adjusted according to the desired angle. Further, according to this configuration, the thigh swinging out, which requires a large torque, can be performed with the torques of both the electric motor 11 and the electric motor 31, so that a large motor is not required.

また、大腿揺動アーム13を揺動運動させると、揺動運動のエネルギーを、ゼンマイバネ24に蓄え、反対方向への揺動運動に利用する。つまり、大腿揺動アーム13を前方に振り出した際のエネルギーをゼンマイバネ24に蓄えて大腿揺動アーム13を後方に振り出す際に利用し、大腿揺動アーム13を後方に振り出した際のエネルギーをゼンマイバネ24に蓄えて大腿揺動アーム13を前方に振り出す際に利用する。次に、ゼンマイバネ24を含む剛性調整部について説明する。   When the thigh swing arm 13 is swung, the energy of the swing motion is stored in the mainspring 24 and used for the swing motion in the opposite direction. That is, the energy when swinging the thigh swing arm 13 forward is stored in the mainspring 24 and used when swinging the thigh swing arm 13 backward, and the energy when swinging the thigh swing arm 13 backward is used. It is stored in the mainspring 24 and used when swinging the thigh swing arm 13 forward. Next, the rigidity adjusting unit including the mainspring 24 will be described.

●[電動モータ21、ブラケット22、バネ固定部材23、ゼンマイバネ24、変速機25等にて構成された剛性調整部(図1〜図3、図5〜図7)]
ブラケット22は、ベース部2に対して、電動モータ21を固定する部材であり、電動モータ21の回転軸を挿通するための貫通孔22Hが設けられて、ベース部2に固定される。また、図1、図6に示すように、大腿揺動アーム13の円板部13Gの貫通孔13H、プーリ15のプーリ軸部材15J、変速機25のシャフト25A、ゼンマイバネ24の中心軸、バネ固定部材23の貫通孔23H、ブラケット22の貫通孔22H、電動モータ21の減速機21D、は駆動軸6Jと同軸に配置されている。
● [Rigidity adjustment unit composed of electric motor 21, bracket 22, spring fixing member 23, mainspring spring 24, transmission 25, etc. (FIGS. 1 to 3, FIG. 5 to FIG. 7)]
The bracket 22 is a member that fixes the electric motor 21 with respect to the base portion 2, and is provided with a through hole 22 </ b> H for inserting the rotation shaft of the electric motor 21 and is fixed to the base portion 2. As shown in FIGS. 1 and 6, the through hole 13H of the disk portion 13G of the thigh swing arm 13, the pulley shaft member 15J of the pulley 15, the shaft 25A of the transmission 25, the central axis of the spring spring 24, and the spring fixing The through hole 23H of the member 23, the through hole 22H of the bracket 22, and the speed reducer 21D of the electric motor 21 are arranged coaxially with the drive shaft 6J.

変速機25は、図5に示すように、大腿揺動アーム13の円板部13Gに固定されたプーリ15のプーリ軸部材15Jが入力部25Cに接続されており、予め設定された変速比[n]に基づいて、入力部25Cへの入力旋回角度θをn倍した出力旋回角度nθをシャフト25Aの旋回角度として出力する。従って、変速機25は、図7に示すように、大腿揺動アーム13が第1揺動角度(θf)で揺動すると、所定の変速比(n)で変速した変速後揺動角度(nθf)で揺動するシャフト25Aを有している。またシャフト25Aには、図5に示すように、ゼンマイバネ24の自由端24Bの側を固定するための駆動軸6J方向に延びる溝であるバネ自由端挿通溝25Bが形成されている。なお変速機25は、ゼンマイバネ24からの付勢トルクによってシャフト25Aが旋回角度θbだけ旋回されると、プーリ軸部材15Jを旋回角度θb・(1/n)だけ旋回させる。   As shown in FIG. 5, in the transmission 25, a pulley shaft member 15J of a pulley 15 fixed to a disk portion 13G of the thigh swing arm 13 is connected to an input portion 25C, and a predetermined gear ratio [ n], the output turning angle nθ obtained by multiplying the input turning angle θ to the input unit 25C by n is output as the turning angle of the shaft 25A. Therefore, as shown in FIG. 7, when the thigh swing arm 13 swings at the first swing angle (θf), the transmission 25 shifts the post-shift swing angle (nθf) shifted at a predetermined speed ratio (n). ) To swing the shaft 25A. As shown in FIG. 5, the shaft 25A is formed with a spring free end insertion groove 25B, which is a groove extending in the direction of the drive shaft 6J for fixing the free end 24B side of the mainspring 24. The transmission 25 turns the pulley shaft member 15J by the turning angle θb · (1 / n) when the shaft 25A is turned by the turning angle θb by the biasing torque from the mainspring 24.

ゼンマイバネ24は、所定の軸回りに螺旋状にバネ材等の弾性体が巻回されており、図5に示すように、巻回の中心部近傍に位置している端部である一方端を自由端24B、巻回の中心部から離れた位置に位置している端部である他方端を固定端24Aとしている。なお、図5において、自由端24Bはシャフト25Aのバネ自由端挿通溝25Bに固定され、固定端24Aはバネ固定部材23のバネ支持体23Jに固定される。   The spring spring 24 is wound around an elastic body such as a spring material spirally around a predetermined axis. As shown in FIG. 5, one end, which is an end located near the center of the winding, is formed. The other end, which is the free end 24B and the end located at a position away from the center of winding, is the fixed end 24A. 5, the free end 24B is fixed to the spring free end insertion groove 25B of the shaft 25A, and the fixed end 24A is fixed to the spring support 23J of the spring fixing member 23.

バネ固定部材23には、電動モータ21の先端部の減速機21Dが挿通される貫通孔23Hが形成されて減速機21Dにて支持され、ブラケット22及び電動モータ21にてベース部2に対して固定されている。またバネ固定部材23のゼンマイバネ24に対向する面には、ゼンマイバネ24の固定端24Aを支持するバネ支持体23Jが、駆動軸6Jから離れた位置に設けられている。例えばバネ支持体23Jは駆動軸6J方向に沿って延びる軸状部材であり、ゼンマイバネ24の固定端24Aの位置に形成された筒状部に挿通される。そしてバネ固定部材23は、電動モータ21にて駆動軸6J回りに旋回され、ゼンマイバネ24の固定端24Aの位置を周方向に可変とする。このようにバネ固定部材23は、駆動軸6J回りに旋回自在に支持されて、駆動軸6J回りに所定旋回角度で旋回されることで、駆動軸6Jに対するバネ支持体23Jの位置を、駆動軸6J回りに所定旋回角度分だけ周方向に移動させる。   The spring fixing member 23 is formed with a through hole 23H through which the speed reducer 21D at the tip of the electric motor 21 is inserted and supported by the speed reducer 21D. The bracket 22 and the electric motor 21 support the base portion 2 with respect to the spring fixing member 23. It is fixed. A spring support 23J that supports the fixed end 24A of the mainspring 24 is provided at a position away from the drive shaft 6J on the surface of the spring fixing member 23 that faces the mainspring 24. For example, the spring support 23J is a shaft-like member extending along the direction of the drive shaft 6J, and is inserted through a cylindrical portion formed at the position of the fixed end 24A of the mainspring spring 24. The spring fixing member 23 is turned around the drive shaft 6J by the electric motor 21, and the position of the fixing end 24A of the mainspring spring 24 is variable in the circumferential direction. Thus, the spring fixing member 23 is supported so as to be pivotable around the drive shaft 6J, and is pivoted at a predetermined pivot angle around the drive shaft 6J, so that the position of the spring support 23J relative to the drive shaft 6J is changed to the drive shaft. 6J is moved in the circumferential direction by a predetermined turning angle.

電動モータ21は、先端に減速機21Dが取り付けられている。そして、減速機21Dはブラケット22の貫通孔22Hに挿通され、電動モータ21はブラケット22に固定され、ブラケット22はベース部2に固定されている。また電動モータ21には、制御ユニット5に収容されているバッテリ及び制御手段から駆動信号とともに電力が供給されている。そして電動モータ21は、ブラケット22(すなわちベース部2)に対して駆動軸6J回りにバネ固定部材23を旋回させ、ゼンマイバネ24の固定端24Aの位置を周方向に移動させることができる。また電動モータ21には、エンコーダ等の回転角度検出手段21Sが設けられている。回転角度検出手段21Sは電動モータ21のシャフトの回転角度に応じた信号を制御手段に出力する。そして制御手段は、回転角度検出手段21Sからの検出信号と減速機21Dの減速比に基づいて、減速機21Dの回転角度を検出可能であり、バネ固定部材23の旋回角度を検出することが可能である。なお、ブラケット22に、ブラケット22に対するバネ固定部材23の旋回角度を検出する角度検出手段(角度センサ)を設けるようにしてもよい。また、電動モータ21は空回りしないモータであり、減速機21Dの旋回角度位置は、通電していない場合であっても維持され、ゼンマイバネ24に付勢トルクが発生した場合であっても固定端24Aの位置は維持される。   The electric motor 21 has a speed reducer 21D attached to the tip. The reduction gear 21 </ b> D is inserted into the through hole 22 </ b> H of the bracket 22, the electric motor 21 is fixed to the bracket 22, and the bracket 22 is fixed to the base portion 2. The electric motor 21 is supplied with electric power together with a drive signal from a battery and control means housed in the control unit 5. The electric motor 21 can turn the spring fixing member 23 around the drive shaft 6J with respect to the bracket 22 (that is, the base portion 2) to move the position of the fixing end 24A of the mainspring spring 24 in the circumferential direction. The electric motor 21 is provided with a rotation angle detection means 21S such as an encoder. The rotation angle detection means 21S outputs a signal corresponding to the rotation angle of the shaft of the electric motor 21 to the control means. The control means can detect the rotation angle of the speed reducer 21D based on the detection signal from the rotation angle detection means 21S and the reduction ratio of the speed reducer 21D, and can detect the turning angle of the spring fixing member 23. It is. In addition, you may make it provide the angle detection means (angle sensor) which detects the turning angle of the spring fixing member 23 with respect to the bracket 22 in the bracket 22. FIG. Further, the electric motor 21 is a motor that does not rotate idly, and the turning angle position of the speed reducer 21D is maintained even when not energized, and the fixed end 24A is maintained even when the urging torque is generated in the mainspring spring 24. The position of is maintained.

●[ゼンマイバネ24の固定端24Aの位置と、オフセット角度θs(図8〜図11)]
図8は、図3に示すユーザT(利用者)が直立状態であり、大腿揺動アーム13の揺動角度がゼロの場合の例であって、ゼンマイバネ24の付勢トルクがゼロの場合の例を示している。そして図8の例におけるゼンマイバネ24の固定端24Aの位置では、自由端24Bには、駆動軸6J回りの時計回り方向の付勢トルクも、駆動軸6J回りの『反』時計回り方向の付勢トルクも、発生していない状態の例を示している。そして図8に示す基準線J1は、大腿揺動アーム13の揺動角度がゼロの際に、自由端24Bに付勢トルクが発生しないように固定端24Aの位置を調整した場合(バネ固定部材23の旋回角度を調整した場合)において、駆動軸6Jとバネ自由端挿通溝25Bとを通る仮想直線であり、シャフト25Aの基準旋回角度位置を示している。また、この図8の例に示す固定端24A(バネ支持体23J)の位置を、ゼンマイバネ24の固定端24A(バネ支持体23J)の基準位置とする。
[The position of the fixed end 24A of the mainspring 24 and the offset angle θs (FIGS. 8 to 11)]
FIG. 8 shows an example in which the user T (user) shown in FIG. 3 is in an upright state and the swing angle of the thigh swing arm 13 is zero, and the biasing torque of the mainspring spring 24 is zero. An example is shown. Then, at the position of the fixed end 24A of the mainspring 24 in the example of FIG. 8, the free end 24B has a biasing torque in the clockwise direction around the drive shaft 6J and a bias in the “counter” clockwise direction around the drive shaft 6J. An example of a state where torque is not generated is also shown. A reference line J1 shown in FIG. 8 is obtained when the position of the fixed end 24A is adjusted so that the biasing torque is not generated at the free end 24B when the swing angle of the thigh swing arm 13 is zero (spring fixing member 23 is a virtual straight line passing through the drive shaft 6J and the spring free end insertion groove 25B, and indicates the reference turning angle position of the shaft 25A. Further, the position of the fixed end 24A (spring support 23J) shown in the example of FIG. 8 is set as the reference position of the fixed end 24A (spring support 23J) of the mainspring spring 24.

また図9は、図8に示した状態から、電動モータ21を駆動させ、ゼンマイバネ24の固定端24Aの位置を、上記の基準位置から時計回り方向に旋回角度(θs)だけ周方向に移動した位置へと変更した状態を示している。この状態を、「ゼンマイバネ24に、時計回り方向のオフセット角度θsを付与した状態」とする。この状態では、ユーザTが直立状態で大腿揺動アーム13の揺動角度がゼロであっても、時計回り方向のオフセット角度θsによってシャフト25Aにゼンマイバネ24の付勢トルクが働き、シャフト25Aから変速機25とプーリ15を介して大腿揺動アーム13に付勢トルクが働いている。   In FIG. 9, the electric motor 21 is driven from the state shown in FIG. 8, and the position of the fixed end 24A of the mainspring spring 24 is moved in the circumferential direction by the turning angle (θs) in the clockwise direction from the reference position. The state changed to the position is shown. This state is referred to as “a state where a clockwise offset angle θs is applied to the mainspring 24”. In this state, even when the user T is in an upright state and the swing angle of the thigh swing arm 13 is zero, the biasing torque of the mainspring 24 is applied to the shaft 25A by the offset angle θs in the clockwise direction, and the speed is changed from the shaft 25A. A biasing torque is acting on the thigh swing arm 13 via the machine 25 and the pulley 15.

また図10は、図9に示した「時計回り方向のオフセット角度θs」を付与している状態において、大腿揺動アーム13を時計回り方向に揺動角度θfで揺動させた場合の例を示している。変速機25の変速比を[n]とした場合、大腿揺動アーム13が時計回り方向に揺動角度θfで揺動すると、変速機25のシャフト25Aは時計回り方向に揺動角度nθfで揺動する。すなわち、図10に示す例では、ゼンマイバネ24には、揺動角度nθfからオフセット角度θsだけ減算した角度(nθf−θs)に応じた、『反』時計回り方向の付勢トルクが発生していることになる。   FIG. 10 shows an example in which the thigh swing arm 13 is swung clockwise at a swing angle θf in the state where the “clockwise offset angle θs” shown in FIG. 9 is applied. Show. When the transmission gear ratio of the transmission 25 is [n], when the thigh swing arm 13 swings in the clockwise direction at the swing angle θf, the shaft 25A of the transmission 25 swings in the clockwise direction at the swing angle nθf. Move. In other words, in the example shown in FIG. 10, the spring spring 24 has a “counterclockwise” energizing torque corresponding to an angle (nθf−θs) obtained by subtracting the offset angle θs from the swing angle nθf. It will be.

また図11は、図9に示した「時計回り方向のオフセット角度θs」を付与している状態において、大腿揺動アーム13を『反』時計回り方向に揺動角度θrで揺動させた場合の例を示している。変速機25の変速比を[n]とした場合、大腿揺動アーム13が『反』時計回り方向に揺動角度θrで揺動すると、変速機25のシャフト25Aは『反』時計回り方向に揺動角度nθrで揺動する。すなわち、図11に示す例では、ゼンマイバネ24には、揺動角度nθrとオフセット角度θsを加算した角度(nθr+θs)に応じた、時計回り方向の付勢トルクが発生していることになる。   FIG. 11 shows the case where the thigh swing arm 13 is swung in the “counterclockwise” direction with the swing angle θr in the state where the “clockwise offset angle θs” shown in FIG. 9 is applied. An example is shown. When the transmission ratio of the transmission 25 is [n], when the thigh swing arm 13 swings in the “counterclockwise” clockwise direction at the swing angle θr, the shaft 25A of the transmission 25 rotates in the “counterclockwise” clockwise direction. It swings at a swing angle nθr. That is, in the example shown in FIG. 11, the spring spring 24 generates a biasing torque in the clockwise direction according to an angle (nθr + θs) obtained by adding the swing angle nθr and the offset angle θs.

●[制御手段の入出力(図12)]
次に図12を用いて、制御手段50の入出力について説明する。制御ユニット5には、制御手段50及びバッテリ60が収容されている。また制御ユニット5は、起動スイッチ54、入出力手段であるタッチパネル55、バッテリ60への充電用コネクタ61等が設けられている。また制御手段50(制御装置)は、CPU50A、モータドライバ51、52、53等を有している。なお、制御手段50の処理を実行させるためのプログラムや各種の計測結果等を記憶する記憶装置も備えているが、図示省略する。
● [Input / output of control means (Fig. 12)]
Next, the input / output of the control means 50 will be described with reference to FIG. The control unit 5 accommodates a control means 50 and a battery 60. The control unit 5 is provided with a start switch 54, a touch panel 55 as input / output means, a connector 61 for charging the battery 60, and the like. The control means 50 (control device) includes a CPU 50A, motor drivers 51, 52, 53, and the like. A storage device for storing a program for executing the processing of the control means 50 and various measurement results is also provided, but not shown.

制御手段50は、後述するように、大腿揺動アーム13を揺動運動させるための目標揺動周期や目標揺動角度を求め、モータドライバ51を介して駆動信号を電動モータ11に出力する。電動モータ11は制御手段50からの駆動信号に基づいて減速機11Dを揺動させ、プーリ14とベルト14Bとプーリ15を介して、大腿揺動アーム13を所定周期で所定角度にて揺動運動させる。また電動モータ11のシャフトの回転速度や回転量は、回転角度検出手段11Sにて検出され、検出信号はモータドライバ51に入力されるとともにモータドライバ51を介してCPU50Aに入力される。CPU50Aは、回転角度検出手段11Sからの検出信号に基づいた大腿揺動アーム13の実際の揺動周期と実際の揺動角度が、目標揺動周期及び目標揺動角度に近づくようにフィードバック制御する。   As will be described later, the control means 50 obtains a target swing period and a target swing angle for swinging the thigh swing arm 13 and outputs a drive signal to the electric motor 11 via the motor driver 51. The electric motor 11 swings the speed reducer 11D based on the drive signal from the control means 50, and the thigh swing arm 13 swings at a predetermined angle at a predetermined cycle via the pulley 14, the belt 14B, and the pulley 15. Let The rotation speed and the rotation amount of the shaft of the electric motor 11 are detected by the rotation angle detection means 11S, and the detection signal is input to the motor driver 51 and also to the CPU 50A via the motor driver 51. The CPU 50A performs feedback control so that the actual swing period and the actual swing angle of the thigh swing arm 13 based on the detection signal from the rotation angle detection unit 11S approach the target swing period and the target swing angle. .

また制御手段50は、後述するように、大腿揺動アーム13から見たゼンマイバネ24の見かけ上バネ定数が最適な値となるバネ固定部材23の旋回角度である目標剛性調整角度を求め、モータドライバ52を介して駆動信号を電動モータ21に出力する。電動モータ21は制御手段50からの駆動信号に基づいて減速機21Dを介してバネ固定部材23を旋回させる。また電動モータ21のシャフトの回転速度や回転量は、回転角度検出手段21Sにて検出され、検出信号はモータドライバ52に入力されるとともにモータドライバ52を介してCPU50Aに入力される。CPU50Aは、回転角度検出手段21Sからの検出信号に基づいた実際のバネ固定部材23の旋回角度が、目標剛性調整角度に近づくようにフィードバック制御する。   Further, as will be described later, the control means 50 obtains a target stiffness adjustment angle that is a turning angle of the spring fixing member 23 at which the apparent spring constant of the mainspring spring 24 viewed from the thigh swing arm 13 becomes an optimum value, and the motor driver A drive signal is output to the electric motor 21 via 52. The electric motor 21 rotates the spring fixing member 23 via the speed reducer 21 </ b> D based on the drive signal from the control means 50. Further, the rotation speed and rotation amount of the shaft of the electric motor 21 are detected by the rotation angle detection means 21S, and the detection signal is input to the motor driver 52 and to the CPU 50A via the motor driver 52. The CPU 50A performs feedback control so that the actual turning angle of the spring fixing member 23 based on the detection signal from the rotation angle detection means 21S approaches the target stiffness adjustment angle.

制御手段50は、後述するように、下腿揺動アーム33を揺動運動させるための目標揺動周期や目標揺動角度を求め、モータドライバ53を介して駆動信号を電動モータ31に出力する。電動モータ31は制御手段50からの駆動信号に基づいて減速機31D及びプーリ32Pとベルト32Bを介して下腿揺動アーム33を所定周期で所定角度にて揺動運動させる。また電動モータ31のシャフトの回転速度や回転量は、回転角度検出手段31Sにて検出され、検出信号はモータドライバ53に入力されるとともにモータドライバ53を介してCPU50Aに入力される。CPU50Aは、回転角度検出手段31Sからの検出信号に基づいた下腿揺動アーム33の実際の揺動周期と実際の揺動角度が、目標揺動周期及び目標揺動角度に近づくようにフィードバック制御する。   As will be described later, the control means 50 obtains a target swing period and a target swing angle for swinging the lower leg swing arm 33 and outputs a drive signal to the electric motor 31 via the motor driver 53. Based on the drive signal from the control means 50, the electric motor 31 causes the lower leg swing arm 33 to swing at a predetermined angle at a predetermined cycle via the speed reducer 31D, the pulley 32P, and the belt 32B. The rotation speed and the rotation amount of the shaft of the electric motor 31 are detected by the rotation angle detection means 31S, and the detection signal is input to the motor driver 53 and also to the CPU 50A via the motor driver 53. The CPU 50A performs feedback control so that the actual swing period and the actual swing angle of the crus swing arm 33 based on the detection signal from the rotation angle detection unit 31S approach the target swing period and the target swing angle. .

起動スイッチ54は、制御手段50を起動するためのスイッチである。またタッチパネル55は、ユーザの身長や体重等の入力や、設定状態の表示等を行うための装置である。また充電用コネクタ61は、バッテリ60を充電する際に、充電用ケーブルが接続されるコネクタである。   The start switch 54 is a switch for starting the control means 50. The touch panel 55 is a device for inputting a user's height and weight, displaying a setting state, and the like. The charging connector 61 is a connector to which a charging cable is connected when the battery 60 is charged.

●[制御手段の処理手順(図13)]
次に図13に示すフローチャートを用いて、制御手段50の処理手順について説明する。ユーザが制御ユニットの起動ボタンを操作すると(ステップS10)、制御手段はステップS15に進む。
● [Processing procedure of control means (FIG. 13)]
Next, the processing procedure of the control means 50 is demonstrated using the flowchart shown in FIG. When the user operates the start button of the control unit (step S10), the control means proceeds to step S15.

ステップS15にて制御手段は、タッチパネルからのユーザの初期設定入力を待つ。ユーザからの身長と体重の入力を確認すると、制御手段はステップS20に進む。なお制御手段は、所定時間が経過してもユーザからの入力が確認されない場合、例えば、予め設定された標準身長と標準体重を設定してステップS20に進む。   In step S15, the control unit waits for a user's initial setting input from the touch panel. When the input of height and weight from the user is confirmed, the control means proceeds to step S20. If the input from the user is not confirmed even after the predetermined time has elapsed, the control means sets, for example, a preset standard height and standard weight, and proceeds to step S20.

ステップS20にて制御手段は、所定期間の間、電動モータ11、21、31に通電せず、ユーザの歩行状態(または走行状態)を計測し、計測時間に対応させて回転角度検出手段11S、31Sからの検出信号を計測データとして記憶装置に記憶する。電動モータ11、31のシャフトは、非通電時には空回りする構成とされている。なお電動モータ21のシャフトは、非通電時には空回りせずロックされる構成とされており、電動モータ21によるバネ固定部材23の旋回角度は、大腿揺動アーム13の揺動角度がゼロの際、ゼンマイバネ24に付勢トルクが発生しない旋回角度となるように調整されている。そして制御手段は、例えば所定歩数あるいは所定時間の間、計測データを収集すると、ステップS25に進む。   In step S20, the control means does not energize the electric motors 11, 21, and 31 for a predetermined period, measures the user's walking state (or running state), and corresponds to the measurement time to detect the rotation angle detection means 11S, The detection signal from 31S is stored in the storage device as measurement data. The shafts of the electric motors 11 and 31 are configured to idle when not energized. The shaft of the electric motor 21 is configured to be locked without being idle when not energized, and the turning angle of the spring fixing member 23 by the electric motor 21 is when the swing angle of the thigh swing arm 13 is zero. The turning angle is adjusted so that no biasing torque is generated in the spring 24. For example, when the measurement data is collected for a predetermined number of steps or a predetermined time, the control means proceeds to step S25.

ステップS25にて制御手段は、回転角度検出手段11Sからの検出信号に基づいた計測データから、大腿揺動アームの揺動角度(揺動振幅)や、大腿揺動アームの角速度及び角加速度から歩行周期(揺動周期)を算出する。また同様に制御手段は、回転角度検出手段31Sからの検出信号に基づいた計測データから、下腿揺動アームの揺動角度(揺動振幅)や、下腿揺動アームの角速度及び角加速度から歩行周期(揺動周期)を算出する。そして制御手段はステップS30に進む。   In step S25, the control means walks from the measurement data based on the detection signal from the rotation angle detection means 11S based on the swing angle (swing amplitude) of the thigh swing arm, the angular velocity and the angular acceleration of the thigh swing arm. The period (oscillation period) is calculated. Similarly, the control means calculates the walking cycle from the measurement data based on the detection signal from the rotation angle detection means 31S, from the swing angle (swing amplitude) of the lower leg swing arm, the angular velocity and the angular acceleration of the lower leg swing arm. (Oscillation cycle) is calculated. Then, the control means proceeds to step S30.

ステップS30にて制御手段は、ステップS25にて算出した、大腿揺動アームの揺動角度、大腿揺動アームの揺動周期、ステップS15にて入力されたユーザの身長及び体重等に基づいて、最適関節剛性である目標剛性調整角度を算出し、ステップS35に進む。なお、目標剛性調整角度の具体的な算出方法については後述する。   In step S30, the control means, based on the swing angle of the thigh swing arm, the swing period of the thigh swing arm, the height and weight of the user input in step S15, etc., calculated in step S25, A target stiffness adjustment angle that is the optimum joint stiffness is calculated, and the process proceeds to step S35. A specific method for calculating the target stiffness adjustment angle will be described later.

ステップS35にて制御手段は、電動モータ21を制御してバネ固定部材23のオフセット角度を、ステップS30にて求めた目標剛性調整角度に設定し、ステップS40に進む。   In step S35, the control means controls the electric motor 21 to set the offset angle of the spring fixing member 23 to the target stiffness adjustment angle obtained in step S30, and proceeds to step S40.

ステップS40にて制御手段は、ステップS25にて算出した、大腿揺動アームの揺動角度、大腿揺動アームの揺動周期、下腿揺動アームの揺動角度、下腿揺動アームの揺動周期、バッテリの出力電圧等に基づいて、ユーザの大腿部のアシストパターン(電動モータ11への駆動信号の出力パターン等)と、ユーザの下腿部のアシストパターン(電動モータ31への駆動信号の出力パターン)とを算出し、ステップS45に進む。   In step S40, the control means calculates the swing angle of the thigh swing arm, the swing cycle of the thigh swing arm, the swing angle of the lower leg swing arm, the swing cycle of the lower leg swing arm calculated in step S25. Based on the output voltage of the battery, etc., the assist pattern of the user's thigh (output pattern of the drive signal to the electric motor 11) and the assist pattern of the user's lower leg (the drive signal to the electric motor 31) Output pattern), and the process proceeds to step S45.

ステップS45にて制御手段は、ステップS40にて算出したアシストパターンに基づいて、電動モータ11及び電動モータ31に駆動信号の出力を開始して、大腿揺動アーム13及び下腿揺動アーム33を揺動運動させ、ユーザの歩行動作(または走行動作)を継続するように、ユーザの歩行動作(または走行動作)を支援し、ステップS50に進む。なお、電動モータ11及び電動モータ31への駆動信号の出力は、他のステップに移行した場合も継続される。   In step S45, the control means starts outputting drive signals to the electric motor 11 and the electric motor 31 based on the assist pattern calculated in step S40, and swings the thigh swing arm 13 and the lower leg swing arm 33. The user's walking motion (or running motion) is supported so that the user's walking motion (or running motion) is continued, and the process proceeds to step S50. In addition, the output of the drive signal to the electric motor 11 and the electric motor 31 is continued even when the process proceeds to another step.

ステップS50にて制御手段は、電動モータ11及び電動モータ31を動作させてユーザの歩行(または走行)の動作を支援しながら、ステップS20にて計測したように、計測時間に対応させて回転角度検出手段11S、31Sからの検出信号を計測データとして記憶装置に記憶し、ステップS55に進む。なお、計測データの収集は、他のステップに移行した場合も継続される。   In step S50, the control means operates the electric motor 11 and the electric motor 31 to support the user's walking (or running) operation, and the rotation angle corresponding to the measurement time as measured in step S20. The detection signals from the detection means 11S and 31S are stored in the storage device as measurement data, and the process proceeds to step S55. Note that the collection of measurement data is continued even when the process moves to another step.

ステップS55にて制御手段は、ステップS50にて収集した計測データに基づいて、ユーザが歩行動作(または走行動作)の支援の停止を所望しているか否かを判定し、支援の停止を所望していると判定した場合(Yes)は、電動モータ11及び電動モータ31への駆動信号の出力を停止して処理を終了し、支援の停止を所望していないと判定した場合(No)はステップS25に戻る。   In step S55, the control means determines whether or not the user desires to stop the support of the walking motion (or running motion) based on the measurement data collected in step S50, and desires the stop of the support. If it is determined (Yes), the output of the drive signal to the electric motor 11 and the electric motor 31 is stopped, the process is terminated, and if it is determined that it is not desired to stop the support (No), Return to S25.

●[目標剛性調整角度の算出方法(図10):大腿揺動アーム13の時計回り方向の揺動角度θfに対する目標剛性調整角度]
まず、図10を用いて、図13に示すフローチャートのステップS30にて行う目標剛性調整角度の算出手順について説明する。図10では、時計回り方向のオフセット角度がθs(『反』時計回り方向のオフセット角度は−θs)、大腿揺動アーム13が時計回り方向に揺動角度θfで揺動した場合の例を示しており、変速機25のシャフト25Aの時計回り方向の揺動角度がnθfである場合の例を示している(すなわち、変速機25の変速比を[n]としている)。また、変速機25の効率をηとし、大腿揺動アーム13の側から見たゼンマイバネ24の見かけ上のバネ定数をk1とし、バネ固定部材23の側から見たゼンマイバネ24のバネ定数をk(ゼンマイバネ24の、本来のバネ定数)とし、大腿揺動アーム13の揺動によって発生したトルクをτとすると、以下の式(1)が成立する。
τ=k1・θf=η・n・k(nθf−θs) 式(1)
[Calculation method of target stiffness adjustment angle (FIG. 10): Target stiffness adjustment angle with respect to the clockwise swing angle θf of the thigh swing arm 13]
First, the calculation procedure of the target stiffness adjustment angle performed in step S30 of the flowchart shown in FIG. 13 will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows an example in which the offset angle in the clockwise direction is θs (the “counterclockwise offset angle is −θs) and the thigh swing arm 13 swings in the clockwise direction at the swing angle θf. In this example, the rotation angle in the clockwise direction of the shaft 25A of the transmission 25 is nθf (that is, the transmission ratio of the transmission 25 is [n]). Further, the efficiency of the transmission 25 is η, the apparent spring constant of the mainspring 24 seen from the thigh swing arm 13 side is k1, and the spring constant of the mainspring 24 seen from the spring fixing member 23 side is k ( Assuming that the torque generated by the swinging of the thigh swinging arm 13 is τ, the following formula (1) is established.
τ = k1 · θf = η · n · k (nθf−θs) Equation (1)

上記の式(1)を整理すると、以下の式(2)にて、大腿揺動アーム13の側から見たゼンマイバネ24の見かけ上のバネ定数k1を求めることができる。また式(2)を整理して式(3)を得ることができる。
k1=η・n・k[1−θs/(n・θf)] 式(2)
θs=n・θf[1−k1/(η・n・k)] 式(3)
By arranging the above equation (1), the apparent spring constant k1 of the mainspring spring 24 seen from the thigh swing arm 13 side can be obtained by the following equation (2). Moreover, Formula (2) can be rearranged and Formula (3) can be obtained.
k1 = η · n 2 · k [1-θs / (n · θf)] Equation (2)
θs = n · θf [1-k1 / (η · n 2 · k)] Equation (3)

以上の式(2)より、例えば、大腿揺動アーム13の側から見たゼンマイバネ24の見かけ上のバネ定数k1をゼロにしたい場合は、オフセット角度θs=n・θfとすればよいことがわかる。また例えば、オフセット角度θsをゼロとした場合は、式(2)より、大腿揺動アーム13の側から見たゼンマイバネ24の見かけ上のバネ定数k1は、k1=η・n・kとなることがわかる。また例えば大腿揺動アーム13の側から見たゼンマイバネ24の見かけ上のバネ定数k1=2・η・n・kとしたい場合は、θs=−n・θfとすればよいことがわかる(図10の例に対して、バネ固定部材23を、基準線J1に対して『反』時計回り方向にn・θfだけ旋回させた状態とすればよい)。 From the above equation (2), for example, when it is desired to make the apparent spring constant k1 of the mainspring 24 seen from the thigh swing arm 13 side zero, the offset angle θs = n · θf may be set. . Further, for example, when the offset angle θs is set to zero, the apparent spring constant k1 of the mainspring 24 viewed from the thigh swing arm 13 side is k1 = η · n 2 · k according to the equation (2). I understand that. For example, when it is desired to set the apparent spring constant k1 = 2 · η · n 2 · k of the mainspring 24 as viewed from the side of the thigh swing arm 13, it is understood that θs = −n · θf may be set (FIG. In the example of FIG. 10, the spring fixing member 23 may be turned by “n · θf” in the “counterclockwise” direction with respect to the reference line J1).

ここで、ユーザの歩行周波数(大腿揺動アームの揺動周波数)をf、その場合の角周波数(角速度)をωとすると、以下の式(4)が成立する。歩行周波数fは、計測したユーザの歩行(または走行)の周期から求めることができる。従って、下記の式(4)のωの値を求めることができる。
ω=2・π・f 式(4)
Here, when the user's walking frequency (swing frequency of the thigh swing arm) is f and the angular frequency (angular velocity) in that case is ω, the following expression (4) is established. The walking frequency f can be obtained from the measured period of walking (or running) of the user. Therefore, the value of ω in the following equation (4) can be obtained.
ω = 2 · π · f Equation (4)

また、上記のように、大腿揺動アーム13の側から見たゼンマイバネ24の見かけ上のバネ定数をk1とする。また、ユーザの下肢と大腿揺動アーム13等とを含む駆動軸6J回りの慣性モーメントをIとする。例えば、慣性モーメントIは、駆動軸6J回りに揺動する各部材の合計質量(既知)と、当該合計質量の重心の位置(駆動軸6Jからの距離であって、既知)と、ユーザの体重及び身長から推定した下肢の質量と重心の位置(駆動軸6Jからの距離であって、既知)とから、求めることが可能であり、以下の式(5)、式(6)が成立する。上記よりωの値がわかっており、慣性モーメントIもわかっているので、下記の式(6)から、大腿揺動アーム13の側から見たゼンマイバネ24の見かけ上バネ定数k1を求めることができる。
ω=√(k1/I) 式(5)
k1=I・ω 式(6)
Further, as described above, the apparent spring constant of the mainspring 24 viewed from the thigh swing arm 13 side is k1. Further, let I be the moment of inertia around the drive shaft 6J including the user's lower limbs and the thigh swing arm 13 and the like. For example, the inertia moment I includes the total mass (known) of each member that swings around the drive shaft 6J, the position of the center of gravity of the total mass (the distance from the drive shaft 6J, which is known), the weight of the user And the mass of the lower limb estimated from the height and the position of the center of gravity (the distance from the drive shaft 6J, which is known), and the following equations (5) and (6) are established. Since the value of ω is known from the above and the moment of inertia I is also known, the apparent spring constant k1 of the mainspring 24 viewed from the thigh swing arm 13 side can be obtained from the following equation (6). .
ω = √ (k1 / I) Equation (5)
k1 = I · ω 2 formula (6)

また、大腿揺動アーム13の運動方程式は、一般的に、関節軸(駆動軸6J)まわりの粘性係数をρとすると、以下の式(7)のように表される。なお、式(7)では、上記のτ、I、k1を用い、揺動角度をθとしている。

Figure 2016168315
The equation of motion of the thigh swing arm 13 is generally expressed as the following equation (7), where ρ is the viscosity coefficient around the joint axis (drive shaft 6J). In equation (7), τ, I, and k1 are used, and the swing angle is θ.
Figure 2016168315

大腿部の揺動は、ほぼ正弦波とみなせるので、θ=A・sinωtとして上記の式(7)に代入すると、以下の式(7A)を得ることができる。
τ=−A・I・ω・sinωt+A・ρ・ω・cosωt+A・k1・sinωt
=A(k1−I・ω)・sinωt+A・ρ・ω・cosωt 式(7A)
Since the swing of the thigh can be regarded almost as a sine wave, the following formula (7A) can be obtained by substituting θ = A · sin ωt into the above formula (7).
τ = −A · I · ω 2 · sinωt + A · ρ · ω · cosωt + A · k1 · sinωt
= A (k1−I · ω 2 ) · sin ωt + A · ρ · ω · cos ωt Equation (7A)

上記の式(7A)において、k1=I・ω、すなわち共振状態が成り立つとき、τを最小にできる。従って、トルクと角度変位の積となるエネルギーも最小化できる。 In the above equation (7A), when k1 = I · ω 2 , that is, when a resonance state is established, τ can be minimized. Therefore, the energy that is the product of torque and angular displacement can also be minimized.

図10の例において、大腿揺動アーム13を時計回り方向に揺動角度θfで揺動させる際、電動モータ11の消費電力を最小にするオフセット角度θsが、目標剛性調整角度であり、上記の式(7)と式(2)から求められたオフセット角度θsが目標剛性調整角度である。また、上記の式(6)と式(2)から、角周波数ωと慣性モーメントIに応じたオフセット角度θs(ゼンマイバネの共振周波数と、揺動対象物の揺動周波数と、を一致させるオフセット角度θs)を求めることができる。   In the example of FIG. 10, when the thigh swing arm 13 is swung clockwise with the swing angle θf, the offset angle θs that minimizes the power consumption of the electric motor 11 is the target stiffness adjustment angle. The offset angle θs obtained from the equations (7) and (2) is the target stiffness adjustment angle. Further, from the above formulas (6) and (2), the offset angle θs corresponding to the angular frequency ω and the moment of inertia I (the offset angle that matches the resonance frequency of the spring and the oscillation frequency of the oscillation object). θs) can be obtained.

●[目標剛性調整角度の算出方法(図11):大腿揺動アーム13の『反』時計回り方向の揺動角度θrに対する目標剛性調整角度]
次に、図11を用いて、図13に示すフローチャートのステップS30にて行う目標剛性調整角度の算出手順について説明する。図11では、時計回り方向のオフセット角度がθs(『反』時計回り方向のオフセット角度は−θs)、大腿揺動アーム13が『反』時計回り方向に揺動角度θrで揺動した場合の例を示しており、変速機25のシャフト25Aの『反』時計回り方向の揺動角度がnθrである場合の例を示している(すなわち、変速機25の変速比を[n]としている)。また、変速機25の効率をηとし、大腿揺動アーム13の側から見たゼンマイバネ24の見かけ上のバネ定数をk2とし、バネ固定部材23の側から見たゼンマイバネ24のバネ定数をkとし、大腿揺動アーム13の揺動によって発生したトルクをτとすると、以下の式(8)が成立する。
τ=k2・θr=η・n・k(nθf+θs) 式(8)
[Calculation method of target stiffness adjustment angle (FIG. 11): Target stiffness adjustment angle with respect to “counterclockwise” pivot angle θr of thigh swing arm 13]
Next, the procedure for calculating the target stiffness adjustment angle performed in step S30 of the flowchart shown in FIG. 13 will be described with reference to FIG. In FIG. 11, the offset angle in the clockwise direction is θs (the offset angle in the “counterclockwise” clockwise direction is −θs), and the thigh swing arm 13 swings in the “counterclockwise” direction at the swing angle θr. An example is shown, in which the “counterclockwise” rocking angle of the shaft 25A of the transmission 25 is nθr (that is, the transmission ratio of the transmission 25 is [n]). . Further, the efficiency of the transmission 25 is η, the apparent spring constant of the mainspring 24 seen from the thigh swing arm 13 side is k2, and the spring constant of the mainspring 24 seen from the spring fixing member 23 side is k. When the torque generated by the swing of the thigh swing arm 13 is τ, the following equation (8) is established.
τ = k 2 · θr = η · n · k (nθf + θs) Equation (8)

上記の式(8)を整理すると、以下の式(9)にて、大腿揺動アーム13の側から見たゼンマイバネ24の見かけ上のバネ定数k2を求めることができる。また式(9)を整理して式(10)を得ることができる。
k2=η・n・k[1+θs/(n・θr)] 式(9)
θs=−n・θr[1−k2/(η・n・k)] 式(10)
By arranging the above equation (8), the apparent spring constant k2 of the mainspring spring 24 seen from the thigh swing arm 13 side can be obtained by the following equation (9). Further, formula (10) can be obtained by rearranging formula (9).
k2 = η · n 2 · k [1 + θs / (n · θr)] Equation (9)
θs = −n · θr [1-k2 / (η · n 2 · k)] Equation (10)

以上の式(9)より、例えば、大腿揺動アーム13の側から見たゼンマイバネ24の見かけ上のバネ定数k2をゼロにしたい場合は、オフセット角度θs=−n・θrとすればよいことがわかる。また例えば、オフセット角度θsをゼロとした場合は、式(9)より、大腿揺動アーム13の側から見たゼンマイバネ24の見かけ上のバネ定数k2は、k2=η・n・kとなることがわかる。また例えば大腿揺動アーム13の側から見たゼンマイバネ24の見かけ上のバネ定数k2=2・η・n・kとしたい場合は、θs=n・θrとすればよいことがわかる(図11の例に対して、バネ固定部材23を、基準線J1に対して時計回り方向にn・θrだけ旋回させた状態とすればよい)。 From the above equation (9), for example, when it is desired to make the apparent spring constant k2 of the mainspring 24 seen from the thigh swing arm 13 side zero, the offset angle θs = −n · θr may be set. Recognize. For example, when the offset angle θs is set to zero, the apparent spring constant k2 of the mainspring 24 viewed from the thigh swing arm 13 side is k2 = η · n 2 · k according to the equation (9). I understand that. Further, for example, when it is desired to set the apparent spring constant k2 = 2 · η · n 2 · k of the mainspring 24 as viewed from the side of the thigh swing arm 13, it is understood that θs = n · θr may be set (FIG. 11). In this example, the spring fixing member 23 may be rotated by n · θr in the clockwise direction with respect to the reference line J1).

ここで、ユーザの歩行周波数(大腿揺動アームの揺動周波数)をf、その場合の角周波数(角速度)をωとすると、上記の式(4)が成立する。また、上記のように、大腿揺動アーム13の側から見たゼンマイバネ24の見かけ上のバネ定数をk2として、ユーザの下肢と大腿揺動アーム13等とを含む駆動軸6J回りの慣性モーメントを、上記と同様にIとした場合、以下の式(11)、式(12)が成立する。上記よりωの値がわかっており、慣性モーメントIもわかっているので、下記の式(12)から、大腿揺動アーム13の側から見たゼンマイバネ24の見かけ上バネ定数k2を求めることができる。
ω=√(k2/I) 式(11)
k2=I・ω 式(12)
Here, when the user's walking frequency (swing frequency of the thigh swing arm) is f and the angular frequency (angular velocity) in that case is ω, the above equation (4) is established. Further, as described above, the apparent spring constant of the mainspring 24 viewed from the side of the thigh swing arm 13 is k2, and the moment of inertia around the drive shaft 6J including the user's lower limbs, the thigh swing arm 13 and the like is obtained. When I is set as described above, the following formulas (11) and (12) are established. Since the value of ω is known from the above and the moment of inertia I is also known, the apparent spring constant k2 of the mainspring 24 seen from the side of the thigh swing arm 13 can be obtained from the following equation (12). .
ω = √ (k2 / I) Equation (11)
k2 = I · ω 2 formula (12)

また、大腿揺動アーム13の運動方程式は、一般的に、関節軸(駆動軸6J)まわりの粘性係数をρとすると、以下の式(13)のように表される。なお、式(13)では、上記のτ、I、k2を用い、揺動角度をθとしている。

Figure 2016168315
The equation of motion of the thigh swing arm 13 is generally expressed as the following equation (13), where ρ is the viscosity coefficient around the joint axis (drive shaft 6J). In Expression (13), the above-described τ, I, and k2 are used, and the swing angle is θ.
Figure 2016168315

大腿部の揺動は、ほぼ正弦波とみなせるので、θ=A・sinωtとして上記の式(13)に代入すると、以下の式(13A)を得ることができる。
τ=−A・I・ω・sinωt+A・ρ・ω・cosωt+A・k2・sinωt
=A(k2−I・ω)・sinωt+A・ρ・ω・cosωt 式(13A)
Since the swing of the thigh can be regarded almost as a sine wave, substituting into the above equation (13) as θ = A · sin ωt, the following equation (13A) can be obtained.
τ = −A · I · ω 2 · sinωt + A · ρ · ω · cosωt + A · k2 · sinωt
= A (k2-I · ω 2 ) · sin ωt + A · ρ · ω · cos ωt Equation (13A)

上記の式(13A)において、k2=I・ω、すなわち共振状態が成り立つとき、τを最小にできる。従って、トルクと角度変位の積となるエネルギーも最小化できる。 In the above equation (13A), k2 = I · ω 2 , that is, when the resonance state is established, τ can be minimized. Therefore, the energy that is the product of torque and angular displacement can also be minimized.

図11の例において、大腿揺動アーム13を『反』時計回り方向に揺動角度θrで揺動させる際、電動モータ11の消費電力を最小にするオフセット角度θsが、目標剛性調整角度であり、上記の式(13)と式(9)から求められたオフセット角度θsが目標剛性調整角度である。また、上記の式(12)と式(9)から、角周波数ωと慣性モーメントIに応じたオフセット角度θs(ゼンマイバネの共振周波数と、揺動対象物の揺動周波数と、を一致させるオフセット角度θs)を求めることができる。   In the example of FIG. 11, when the thigh swing arm 13 is swung in the “counterclockwise” direction at a swing angle θr, the offset angle θs that minimizes the power consumption of the electric motor 11 is the target stiffness adjustment angle. The offset angle θs obtained from the above equations (13) and (9) is the target stiffness adjustment angle. Further, from the above equations (12) and (9), the offset angle θs corresponding to the angular frequency ω and the moment of inertia I (the offset angle that matches the resonance frequency of the spring and the oscillation frequency of the object to be oscillated). θs) can be obtained.

以上、図10及び図11を用いて説明したように、制御手段50を用いて、駆動軸部材6回りの大腿揺動アーム13の揺動周波数(f)と、大腿揺動アーム13を含む揺動対象物(ユーザの下肢と大腿揺動アーム13とを含み、駆動軸6J回りに揺動する全ての物体)における駆動軸部材6回りの慣性モーメント(I)と、ゼンマイバネ24のバネ定数(k)と、ゼンマイバネ24のオフセット角度(θs)と、大腿揺動アーム13の時計回り方向の揺動角度(θf)または大腿揺動アーム13の『反』時計回り方向の揺動角度(θr)と、に基づいて、ゼンマイバネ24の共振角周波数(ω)が、揺動対象物の揺動の周波数と一致するように剛性調整角度(時計回り方向のオフセット角度θs)を調整する。   As described above with reference to FIGS. 10 and 11, the swinging frequency (f) of the thigh swing arm 13 around the drive shaft member 6 and the swing including the thigh swing arm 13 are controlled using the control means 50. The moment of inertia (I) around the drive shaft member 6 in the moving object (all objects including the user's lower limbs and the thigh swing arm 13 and swinging around the drive shaft 6J) and the spring constant (k ), The offset angle (θs) of the mainspring spring 24, the swing angle (θf) in the clockwise direction of the thigh swing arm 13 or the swing angle (θr) in the “counterclockwise” direction of the thigh swing arm 13 , The stiffness adjustment angle (clockwise offset angle θs) is adjusted so that the resonance angular frequency (ω) of the mainspring 24 coincides with the oscillation frequency of the oscillation object.

このように、ゼンマイバネ24と慣性モーメントIの共振角周波数(ω)が、大腿揺動アーム13を含む揺動対象物(駆動軸部材6回りに揺動する物体全体)の揺動の周波数と一致するように、剛性調整角度(時計回り方向のオフセット角度θs)を設定することで、電動モータ11にて消費する電力を最小とすることができる。なお、剛性調整角度を上記の式から求めることなく、微小角度だけ剛性調整角度を変更して当該剛性調整角度における所定周期分の電動モータ11の消費電力を計測した後、再度微小角度だけ剛性調整角度を変更して所定周期分の電動モータ11の消費電力を計測することを繰り返し、最も消費電力が少ない剛性調整角度を求めるようにしてもよい。また、変速機25を設けて大腿揺動アーム13の揺動角度を増幅してゼンマイバネ24に増幅した揺動角度を入力することで、バネ定数が比較的小さな小型のゼンマイバネを用いることが可能である。また、電動モータ21も、より小さなトルクの小型の電動モータを用いることが可能である。   As described above, the resonance angular frequency (ω) of the mainspring 24 and the moment of inertia I coincides with the oscillation frequency of the swing object including the thigh swing arm 13 (the entire object swinging around the drive shaft member 6). Thus, by setting the stiffness adjustment angle (clockwise offset angle θs), the power consumed by the electric motor 11 can be minimized. Without obtaining the stiffness adjustment angle from the above equation, after changing the stiffness adjustment angle by a minute angle and measuring the power consumption of the electric motor 11 for a predetermined period at the stiffness adjustment angle, the stiffness adjustment is again made by the minute angle. The stiffness adjustment angle with the least power consumption may be obtained by repeatedly measuring the power consumption of the electric motor 11 for a predetermined period by changing the angle. Further, by providing the transmission 25 and amplifying the swing angle of the thigh swing arm 13 and inputting the amplified swing angle to the spring spring 24, it is possible to use a small spring having a relatively small spring constant. is there. The electric motor 21 can also be a small electric motor with a smaller torque.

以上に説明した第1の実施の形態の揺動関節装置1は、ユーザの左脚用であるが、右脚用のベース部(ベース部2の左右対称版)、右脚用の大腿揺動部(符号11、12、14、14B、15、13、19等にて示した各部材の左右対称版)、右脚用の剛性調整部(符号21、22、23、24、25等にて示した各部材の左右対称版)、右脚用の下腿揺動部(符号31、32、32P、32B、33、34、35、36、39等にて示した各部材の左右対称版)を追加して、制御ユニット5からユーザの両脚の歩行動作(または走行動作)を支援するようにしてもよい。   The swing joint device 1 according to the first embodiment described above is for the user's left leg, but the base portion for the right leg (a symmetric version of the base portion 2) and the thigh swing for the right leg. Part (symmetrical version of each member indicated by reference signs 11, 12, 14, 14B, 15, 13, 19 etc.), right leg stiffness adjusting part (reference signs 21, 22, 23, 24, 25 etc.) A symmetric version of each member shown), a leg swinging part for the right leg (a symmetric version of each member indicated by reference numerals 31, 32, 32P, 32B, 33, 34, 35, 36, 39, etc.) In addition, the control unit 5 may support the walking motion (or running motion) of both legs of the user.

●●[第2の実施の形態の揺動関節装置]
第2の実施の形態の揺動関節装置は、図1〜図4に示す第1の実施の形態の揺動関節装置1から電動モータ11(及び回転角度検出手段11S)、ブラケット12、プーリ14、ベルト14Bを省略し、大腿揺動アーム13の揺動角度を検出可能な回転角度検出手段を追加したものである。この第2の実施の形態では、ユーザの歩行(または走行)における大腿部の運動を電動モータで支援することはできないが、下腿部の運動を電動モータ31にて支援することができる。また、符号21、22、23、24、25等にて示した剛性調整部を有しているので、常に共振状態になるように剛性調整角度(時計回り方向のオフセット角度θs)を適切な角度とすることで、ユーザの大腿部の運動量を適切に軽減させることができる。
●● [Oscillating joint device of the second embodiment]
The swing joint apparatus according to the second embodiment is different from the swing joint apparatus 1 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 in the electric motor 11 (and rotation angle detecting means 11S), the bracket 12, and the pulley 14. The belt 14B is omitted, and a rotation angle detecting means capable of detecting the swing angle of the thigh swing arm 13 is added. In the second embodiment, the movement of the thigh during walking (or running) of the user cannot be supported by the electric motor, but the movement of the lower leg can be supported by the electric motor 31. In addition, since the rigidity adjustment unit indicated by reference numerals 21, 22, 23, 24, 25, etc. is provided, the rigidity adjustment angle (clockwise offset angle θs) is set to an appropriate angle so that the resonance state is always obtained. By doing so, the momentum of the user's thigh can be appropriately reduced.

また、第1の実施の形態と同様に、右脚用のベース部(ベース部2の左右対称版)、右脚用の大腿揺動部(符号13、19等にて示した各部材の左右対称版)、右脚用の剛性調整部(符号21、22、23、24、25等にて示した各部材の左右対称版)、右脚用の下腿揺動部(符号31、32、32P、32B、33、34、35、36、39等にて示した各部材の左右対称版)を追加して、制御ユニット5からユーザの両脚の歩行動作(または走行動作)を支援するようにしてもよい。   Further, as in the first embodiment, the right leg base portion (a symmetrical version of the base portion 2), the right leg thigh swinging portion (the left and right sides of the members indicated by reference numerals 13, 19 and the like). Symmetric version), right leg stiffness adjuster (symmetrical version of each member indicated by reference numerals 21, 22, 23, 24, 25, etc.), right leg lower leg swing part (reference numerals 31, 32, 32P) , 32B, 33, 34, 35, 36, 39, etc.) are added to support the walking movement (or running movement) of both legs of the user from the control unit 5. Also good.

●●[第3の実施の形態の揺動関節装置]
第3の実施の形態の揺動関節装置は、図1〜図4に示す第1の実施の形態の揺動関節装置1から、電動モータ31、ブラケット32、プーリ32P、ベルト32B、下腿揺動アーム33、下腿中継アーム34、下腿アーム35、足先保持部36、下腿装着部39を省略したものである。この第3の実施の形態では、ユーザの歩行(または走行)における大腿部の運動を電動モータ11にて支援し、下腿部の運動は支援しない。なお、符号21、22、23、24、25等にて示した剛性調整部を有しているので、常に共振状態になるように剛性調整角度(時計回り方向のオフセット角度θs)を適切な角度とすることで、電動モータ11の消費電力を、より低減することができる。
●● [Oscillating joint device of the third embodiment]
The swing joint apparatus of the third embodiment is different from the swing joint apparatus 1 of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 in that the electric motor 31, the bracket 32, the pulley 32P, the belt 32B, and the lower leg swing. The arm 33, the lower leg relay arm 34, the lower leg arm 35, the toe holding part 36, and the lower leg mounting part 39 are omitted. In the third embodiment, the thigh motion is supported by the electric motor 11 during the user's walking (or running), and the lower leg motion is not supported. In addition, since it has the rigidity adjustment part shown with the code | symbol 21, 22, 23, 24, 25, etc., the rigidity adjustment angle (clockwise offset angle (theta) s) is made into an appropriate angle so that it may always be in a resonance state. Thus, the power consumption of the electric motor 11 can be further reduced.

また、第1の実施の形態と同様に、右脚用のベース部(ベース部2の左右対称版)、右脚用の大腿揺動部(符号11、12、14、14B、15、13、19等にて示した各部材の左右対称版)、右脚用の剛性調整部(符号21、22、23、24、25等にて示した各部材の左右対称版)を追加して、制御ユニット5からユーザの両脚の歩行動作(または走行動作)を支援するようにしてもよい。   Further, as in the first embodiment, a base portion for the right leg (a symmetric version of the base portion 2), a thigh swinging portion for the right leg (reference numerals 11, 12, 14, 14B, 15, 13, (Right and left symmetrical versions of each member indicated by 19 etc.), and a right leg stiffness adjusting portion (left and right symmetrical versions of each member indicated by reference numerals 21, 22, 23, 24, 25, etc.) are added and controlled. The walking motion (or running motion) of both legs of the user from the unit 5 may be supported.

●●[第4の実施の形態の揺動関節装置]
第4の実施の形態の揺動関節装置は、第3の実施の形態の揺動関節装置から電動モータ11(及び回転角度検出手段11S)、ブラケット12、プーリ14、ベルト14Bを省略し、大腿揺動アーム13の揺動角度を検出可能な回転角度検出手段を追加したものである。この第4の実施の形態では、ユーザの歩行(または走行)における下腿部の運動の支援をすることはできない。またユーザの大腿部の運動を電動モータで支援することもできない。しかし、符号21、22、23、24、25等にて示した剛性調整部を有しているので、常に共振状態になるように剛性調整角度(時計回り方向のオフセット角度θs)を適切な角度とすることで、ユーザの大腿部の運動量を適切に軽減させることができる。
●● [Oscillating joint device of the fourth embodiment]
The swing joint apparatus according to the fourth embodiment omits the electric motor 11 (and the rotation angle detection means 11S), the bracket 12, the pulley 14, and the belt 14B from the swing joint apparatus according to the third embodiment, and the thigh joint apparatus. A rotation angle detecting means capable of detecting the swing angle of the swing arm 13 is added. In the fourth embodiment, it is not possible to support the movement of the lower leg during walking (or running) of the user. In addition, the movement of the user's thigh cannot be supported by the electric motor. However, since it has the rigidity adjusting portion indicated by reference numerals 21, 22, 23, 24, 25, etc., the rigidity adjusting angle (clockwise offset angle θs) is set to an appropriate angle so that the resonance state is always obtained. By doing so, the momentum of the user's thigh can be appropriately reduced.

また、第1の実施の形態と同様に、右脚用のベース部(ベース部2の左右対称版)、右脚用の大腿揺動部(符号13、19等にて示した各部材の左右対称版)、右脚用の剛性調整部(符号21、22、23、24、25等にて示した各部材の左右対称版)を追加して、制御ユニット5からユーザの両脚の歩行動作(または走行動作)を支援するようにしてもよい。   Further, as in the first embodiment, the right leg base portion (a symmetrical version of the base portion 2), the right leg thigh swinging portion (the left and right sides of the members indicated by reference numerals 13, 19 and the like). Symmetrical version), a right leg stiffness adjuster (a symmetric version of each member indicated by reference numerals 21, 22, 23, 24, 25, etc.) is added, and the walking motion of both legs of the user from the control unit 5 ( Alternatively, a driving operation) may be supported.

本発明の脚力支援装置の構造、構成、形状、外観等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。   Various changes, additions, and deletions can be made to the structure, configuration, shape, appearance, and the like of the leg support device of the present invention without departing from the spirit of the present invention.

本実施の形態にて説明した脚力支援装置の用途は、ユーザの下肢の揺動運動(歩行や走行)を支援する用途に限定されず、周期的な揺動運動をする種々の対象物に適用可能である。   The use of the leg support device described in the present embodiment is not limited to the use for supporting the swing motion (walking and running) of the user's lower limbs, but is applicable to various objects that perform periodic swing motion. Is possible.

本実施の形態では、電動モータ11、電動モータ31の揺動回転運動を、プーリとベルトで大腿揺動アーム13、下腿揺動アーム33に伝達したが、プーリとベルトに限定されず、ギアやリンク機構等を用いて伝達してもよい。   In the present embodiment, the swinging and rotating motions of the electric motor 11 and the electric motor 31 are transmitted to the thigh swinging arm 13 and the lower thigh swinging arm 33 by pulleys and belts. You may transmit using a link mechanism etc.

また本実施の形態の説明では、大腿揺動アーム13(プーリ15)とゼンマイバネ24との間に変速機25を設けて、大腿揺動アーム13(プーリ15)にゼンマイバネ24を間接的に接続した例を説明したが、変速機25を省略して、大腿揺動アーム13(プーリ15)とゼンマイバネ24とを直接的に接続してもよい。   In the description of the present embodiment, the transmission 25 is provided between the thigh swing arm 13 (pulley 15) and the mainspring spring 24, and the mainspring spring 24 is indirectly connected to the thigh swing arm 13 (pulley 15). Although the example has been described, the transmission 25 may be omitted, and the thigh swing arm 13 (pulley 15) and the spring 24 may be directly connected.

1 揺動関節装置(脚力支援装置)
2 ベース部(腰側装着部)
3 腰装着部
4 肩ベルト
5 制御ユニット
6 駆動軸部材
6J 駆動軸
11 電動モータ(第1駆動手段)
11D、21D、31D 減速機
11S 回転角度検出手段(第1角度検出手段)
12 ブラケット
13 大腿揺動アーム(第1揺動アーム)
13G 円板部
14、15 プーリ
14B ベルト
15J プーリ軸部材
19 大腿装着部
21 電動モータ(剛性調整旋回手段)
21S 回転角度検出手段
22 ブラケット
23 バネ固定部材
23J バネ支持体
24 ゼンマイバネ
24A 固定端
24B 自由端
25 変速機
25A シャフト(バネ入力軸部材)
25B バネ自由端挿通溝
31 電動モータ(第2駆動手段)
31S 回転角度検出手段(第2角度検出手段)
32 ブラケット
32B ベルト
32P プーリ
33 下腿揺動アーム(第2揺動アーム)
34 下腿中継アーム
35 下腿アーム
35M 平行リンク形成部
39 下腿装着部
50 制御手段
J1 基準線
θf 揺動角度(大腿揺動アームの時計回り方向の揺動角度)
θr 揺動角度(大腿揺動アームの『反』時計回り方向の揺動角度)
θs オフセット角度(剛性調整角度)
1 Swing joint device (leg force support device)
2 Base part (waist side wearing part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Waist mounting part 4 Shoulder belt 5 Control unit 6 Drive shaft member 6J Drive shaft 11 Electric motor (1st drive means)
11D, 21D, 31D Reducer 11S Rotation angle detection means (first angle detection means)
12 Bracket 13 Thigh swing arm (first swing arm)
13G Disk part 14, 15 Pulley 14B Belt 15J Pulley shaft member 19 Thigh attachment part 21 Electric motor (rigidity adjustment turning means)
21S Rotation angle detection means 22 Bracket 23 Spring fixing member 23J Spring support 24 Spring spring 24A Fixed end 24B Free end 25 Transmission 25A Shaft (spring input shaft member)
25B Spring free end insertion groove 31 Electric motor (second drive means)
31S Rotation angle detection means (second angle detection means)
32 Bracket 32B Belt 32P Pulley 33 Lower leg swing arm (second swing arm)
34 Lower leg relay arm 35 Lower leg arm 35M Parallel link forming part 39 Lower leg mounting part 50 Control means J1 Reference line θf Oscillation angle (oscillation angle of thigh oscillating arm in the clockwise direction)
θr Oscillation angle (Anti-clockwise oscillation angle of thigh swing arm)
θs Offset angle (Rigidity adjustment angle)

Claims (6)

利用者の下肢の運動に補助力を与える脚力支援装置であって、
前記利用者の腰側部に装着される腰側装着部と、
前記利用者の大腿の側方に配置された第1揺動アームであって、上部に当該第1揺動アームの揺動の軸となる凹形状あるいは凸形状が形成された長手状の前記第1揺動アームと、
前記第1揺動アームに取り付けられて前記利用者の大腿にあてがわれる大腿装着部と、
前記第1揺動アームの前記揺動の軸となる凹形状あるいは凸形状を支持する駆動軸部材であって、前記腰側装着部に対して前記第1揺動アームを前記利用者の前後方向に揺動自在に支持する前記駆動軸部材と、
前記駆動軸部材の軸である駆動軸回りに揺動する前記第1揺動アームを揺動させるために必要とする力である剛性を可変とする剛性可変手段と、
前記剛性可変手段を制御することで、前記駆動軸回りに揺動する前記第1揺動アームにおける前記剛性を制御する制御手段と、を備え、
前記剛性可変手段は、ゼンマイバネと、バネ固定部材と、剛性調整旋回手段と、にて構成され、
前記ゼンマイバネと前記バネ固定部材と前記剛性調整旋回手段は、前記駆動軸と同軸となるように配置されており、
前記ゼンマイバネに隣接する位置には、前記ゼンマイバネの固定端を支持するバネ固定部材が配置されており、
前記ゼンマイバネの一方端である自由端は、前記第1揺動アームの揺動角度である第1揺動角度に応じた角度で揺動するバネ入力軸部材に接続されており、
前記ゼンマイバネの他方端である前記固定端は、前記バネ固定部材における前記駆動軸から離れた位置に設けられたバネ支持体に接続されており、
前記剛性調整旋回手段は、前記制御手段からの制御信号に基づいて、前記バネ固定部材を前記駆動軸回りに旋回させて、前記ゼンマイバネの前記固定端の位置を移動させることで、前記剛性を調整する、
脚力支援装置。
A leg strength support device that provides assisting power to the movement of the user's lower limbs,
A waist-side mounting portion to be mounted on the user's waist side;
A first swing arm disposed on a side of the user's thigh, the first swing arm having a concave shape or a convex shape serving as a swing axis of the first swing arm formed on an upper portion thereof. 1 swing arm,
A thigh attachment portion attached to the first swing arm and applied to the thigh of the user;
A drive shaft member that supports a concave shape or a convex shape as the swing axis of the first swing arm, wherein the first swing arm is placed in the front-rear direction of the user with respect to the waist-side mounting portion. The drive shaft member swingably supported by
Stiffness varying means for varying the stiffness, which is a force required to swing the first swing arm swinging around the drive shaft that is the shaft of the drive shaft member;
Control means for controlling the rigidity of the first swing arm swinging around the drive shaft by controlling the rigidity variable means;
The stiffness variable means is composed of a spring, a spring fixing member, and a stiffness adjustment turning means,
The mainspring spring, the spring fixing member, and the rigidity adjusting turning means are arranged so as to be coaxial with the drive shaft,
A spring fixing member that supports a fixed end of the mainspring spring is disposed at a position adjacent to the mainspring.
A free end that is one end of the spring spring is connected to a spring input shaft member that swings at an angle corresponding to a first swing angle that is a swing angle of the first swing arm,
The fixed end, which is the other end of the spring spring, is connected to a spring support provided at a position away from the drive shaft in the spring fixing member,
The rigidity adjustment turning means adjusts the rigidity by turning the spring fixing member around the drive shaft and moving the position of the fixed end of the mainspring spring based on a control signal from the control means. To
Leg support device.
請求項1に記載の脚力支援装置であって、
前記第1揺動アームと前記ゼンマイバネとの間には変速機が設けられており、
前記変速機は、前記第1揺動アームが前記第1揺動角度で揺動すると所定の変速比で変速した変速後揺動角度で揺動する前記バネ入力軸部材を有している、
脚力支援装置。
The leg force support device according to claim 1,
A transmission is provided between the first swing arm and the mainspring,
The transmission includes the spring input shaft member that swings at a post-shift swing angle that is shifted at a predetermined speed ratio when the first swing arm swings at the first swing angle.
Leg support device.
請求項1または2に記載の脚力支援装置であって、
前記第1揺動アームの前記第1揺動角度を検出する第1角度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記第1角度検出手段にて検出した前記第1揺動角度に応じて、前記剛性調整旋回手段を制御して前記バネ固定部材の旋回角度を調整して、前記第1揺動アームから見た前記ゼンマイバネの見かけ上のバネ定数を調整することで前記剛性を調整する、
脚力支援装置。
The leg force assisting device according to claim 1 or 2,
First angle detecting means for detecting the first swing angle of the first swing arm;
The control means controls the stiffness adjusting turning means to adjust the turning angle of the spring fixing member according to the first swing angle detected by the first angle detecting means, and adjusts the turning angle of the spring fixing member. Adjusting the rigidity by adjusting the apparent spring constant of the mainspring as viewed from the moving arm;
Leg support device.
請求項3に記載の脚力支援装置であって、
前記制御手段は、
前記駆動軸回りの前記第1揺動アームの揺動周波数及び前記第1揺動角度と、
前記第1揺動アームを含む揺動対象物における前記駆動軸回りの慣性モーメントと、
前記ゼンマイバネのバネ定数と、に基づいて、前記ゼンマイバネの共振周波数が、前記揺動対象物の前記揺動周波数と一致するように前記バネ固定部材の旋回角度を調整する、
脚力支援装置。
The leg force assisting device according to claim 3,
The control means includes
A swing frequency and a first swing angle of the first swing arm around the drive shaft;
A moment of inertia around the drive shaft in a swing object including the first swing arm;
Based on the spring constant of the spring spring, the turning angle of the spring fixing member is adjusted so that the resonance frequency of the spring spring matches the swing frequency of the swing object.
Leg support device.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の脚力支援装置であって、
前記制御手段からの制御信号に基づいて前記第1揺動アームを前記駆動軸回りに揺動させる第1駆動手段を有している、
脚力支援装置。
The leg force assisting device according to any one of claims 1 to 4,
First driving means for swinging the first swing arm around the drive shaft based on a control signal from the control means;
Leg support device.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の脚力支援装置であって、
前記駆動軸回りに揺動自在に支持された第2揺動アームと、
前記第2揺動アームの揺動角度である第2揺動角度を検出する第2角度検出手段と、
前記制御手段からの制御信号に基づいて前記第2揺動アームを前記駆動軸回りに揺動させる第2駆動手段と、
前記第1揺動アームと前記第2揺動アームとに接続されて前記第1揺動アームの前記第1揺動角度と前記第2揺動アームの前記第2揺動角度とに基づいて動作する揺動リンク部材と、
前記第2揺動アームに取り付けられて前記利用者の下腿にあてがわれる下腿装着部と、を有している、
脚力支援装置。

The leg force assisting device according to any one of claims 1 to 5,
A second swing arm supported swingably about the drive shaft;
Second angle detection means for detecting a second swing angle that is a swing angle of the second swing arm;
Second driving means for swinging the second swing arm around the drive shaft based on a control signal from the control means;
Connected to the first swing arm and the second swing arm and operated based on the first swing angle of the first swing arm and the second swing angle of the second swing arm. An oscillating link member,
A lower leg mounting portion attached to the second swing arm and applied to the lower leg of the user,
Leg support device.

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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018058132A (en) * 2016-10-03 2018-04-12 株式会社ジェイテクト Assist device
JP2018103322A (en) * 2016-12-27 2018-07-05 株式会社ジェイテクト Assist device
JP2018199204A (en) * 2017-05-26 2018-12-20 株式会社ジェイテクト Assist device
JP2018199206A (en) * 2017-05-26 2018-12-20 株式会社ジェイテクト Assist device
CN109664272A (en) * 2019-01-14 2019-04-23 南昌大学 A kind of novel wearable assistant robot mechanism arrangement
JP2020093310A (en) * 2018-12-10 2020-06-18 株式会社ジェイテクト Power-assist suit
CN111773038A (en) * 2020-08-06 2020-10-16 长春工业大学 Novel lower limb rehabilitation exoskeleton robot and control method
CN112297051A (en) * 2020-05-19 2021-02-02 北京邮电大学 Variable-rigidity joint system based on air cylinder
CN114305990A (en) * 2021-12-29 2022-04-12 杭州程天科技发展有限公司 Active and passive parallel driving wearable walking assistance device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006263832A (en) * 2005-03-22 2006-10-05 Sharp Corp Control device of robot
JP2006334200A (en) * 2005-06-03 2006-12-14 Honda Motor Co Ltd Limb assisting device and program
JP2013233406A (en) * 2012-04-09 2013-11-21 Eiji Kawanishi Walking assist device
US20140276264A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Bionik Laboratories, Inc. Strap assembly for use in an exoskeleton apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006263832A (en) * 2005-03-22 2006-10-05 Sharp Corp Control device of robot
JP2006334200A (en) * 2005-06-03 2006-12-14 Honda Motor Co Ltd Limb assisting device and program
JP2013233406A (en) * 2012-04-09 2013-11-21 Eiji Kawanishi Walking assist device
US20140276264A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Bionik Laboratories, Inc. Strap assembly for use in an exoskeleton apparatus

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018058132A (en) * 2016-10-03 2018-04-12 株式会社ジェイテクト Assist device
JP2018103322A (en) * 2016-12-27 2018-07-05 株式会社ジェイテクト Assist device
JP2018199204A (en) * 2017-05-26 2018-12-20 株式会社ジェイテクト Assist device
JP2018199206A (en) * 2017-05-26 2018-12-20 株式会社ジェイテクト Assist device
JP2018199205A (en) * 2017-05-26 2018-12-20 株式会社ジェイテクト Assist device
JP2020093310A (en) * 2018-12-10 2020-06-18 株式会社ジェイテクト Power-assist suit
CN109664272A (en) * 2019-01-14 2019-04-23 南昌大学 A kind of novel wearable assistant robot mechanism arrangement
CN112297051A (en) * 2020-05-19 2021-02-02 北京邮电大学 Variable-rigidity joint system based on air cylinder
CN111773038A (en) * 2020-08-06 2020-10-16 长春工业大学 Novel lower limb rehabilitation exoskeleton robot and control method
CN111773038B (en) * 2020-08-06 2022-04-15 长春工业大学 Novel lower limb rehabilitation exoskeleton robot and control method
CN114305990A (en) * 2021-12-29 2022-04-12 杭州程天科技发展有限公司 Active and passive parallel driving wearable walking assistance device
CN114305990B (en) * 2021-12-29 2023-06-23 杭州程天科技发展有限公司 Active and passive parallel-driven wearable walking power assisting equipment

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