JP2018030184A - Movement assisting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人体に装着して用いられる動作補助装置に関する。 The present invention relates to an operation assisting device used by being worn on a human body.
近年、健常者あるいは障害者の動作を支援あるいは補助する動作補助装置としての人体装着型ロボットが知られている。人体装着型ロボットは、例えば、ユーザに装着される関節部と、ユーザの意図又は状態あるいは周囲の状況を検知するためのセンサと、関節部に対して回転トルクを付与するアクチュエータと、アクチュエータの駆動制御を行う制御装置とを備えて構成される。一般的に、アクチュエータは、モータと、モータの高速回転を人体の動作に適した低速回転に変換する変速機とを備える。変速機は、例えば、1/50〜1/200の変速比で、モータの回転を関節部に伝達する。アクチュエータは、例えば、ハーモニックドライブ(登録商標)又はウォームギヤとDCモータとを組み合わせて構成される。 2. Description of the Related Art In recent years, a human-mounted robot is known as an operation assisting device that assists or assists a normal person or a disabled person. The human body-mounted robot includes, for example, a joint part to be worn by a user, a sensor for detecting the user's intention or state, or a surrounding situation, an actuator that applies rotational torque to the joint part, and driving of the actuator And a control device that performs control. In general, an actuator includes a motor and a transmission that converts high-speed rotation of the motor into low-speed rotation suitable for human movement. The transmission transmits the rotation of the motor to the joint at a gear ratio of 1/50 to 1/200, for example. The actuator is configured by combining, for example, a harmonic drive (registered trademark) or a worm gear and a DC motor.
現存する多くの人体装着型ロボットでは、アクチュエータは、人体の関節に直接的に、あるいは、人体の関節に近い位置に装着される。そのような構成では、ユーザは、アクチュエータの質量や慣性力に抗するようにして動作を行う必要がある。これに対して、一般的に、質量の大きい物や嵩張る物は、ユーザの胴体の前側、あるいは、身体から離れた手押し車等の特別な装置等に設置されると、アクチュエータの質量等がユーザに負荷となることを避けることができる。 In many existing human body-mounted robots, the actuator is mounted directly on the joint of the human body or at a position close to the joint of the human body. In such a configuration, the user needs to perform an operation against the mass and inertial force of the actuator. On the other hand, in general, when an object with a large mass or a bulky object is installed on the front side of the user's torso or on a special device such as a wheelbarrow separated from the body, the mass of the actuator is Can be avoided.
例えば、特許文献1には、チューブを備えた空気圧式のアクチュエータが用いられ、エアタンクやバッテリ等のいくつかの電気機器がバックパックユニット内に保持された動作補助装置が開示されている。かかる動作補助装置によれば、ユーザの下脚の周りの構成部品が嵩張ることなく、フラットかつ軽量な設計とされている。 For example, Patent Literature 1 discloses an operation assisting device in which a pneumatic actuator including a tube is used and several electric devices such as an air tank and a battery are held in a backpack unit. According to such a motion assisting device, the components around the user's lower leg are not bulky, and the design is flat and lightweight.
しかしながら、重く、嵩張るバックパックが背中にあると、例えば、椅子に腰かける動作等の日常生活が不便になる場合がある。さらに、ユーザは、重いバックパックを常に持ち運ばなければならず、動作補助装置を使用している間、バックパックをユーザの身体から離すことができない。特に、高齢の人にとって、重いバックパックを背負い続けると、すぐに疲れが出てしまうことになる。 However, if a heavy and bulky backpack is on the back, daily life such as sitting on a chair may be inconvenient. In addition, the user must always carry a heavy backpack and cannot remove the backpack from the user's body while using the motion assist device. In particular, for elderly people, if they continue to carry heavy backpacks, they will soon get tired.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、構成部品の質量によるユーザへの負荷を軽減可能な、新規かつ改良された動作補助装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a new and improved motion assist device that can reduce the load on the user due to the mass of the component parts. It is in.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ユーザの人体に装着され、第1の部材及び第2の部材を相対回転可能に連結する関節部を有する装着具と、第1の部材及び第2の部材を相対回転させるアクチュエータと、アクチュエータの駆動制御を行う制御装置と、アクチュエータに供給される電力を蓄電するバッテリ装置と、を備え、アクチュエータが、装着具のうちのユーザの前面に配置される前面部に配置され、バッテリ装置が、装着具のうちのユーザの背面に配置される背面部に配置される、動作補助装置が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to an aspect of the present invention, there is provided a wearing tool that has a joint part that is attached to a human body of a user and that connects the first member and the second member so as to be relatively rotatable. An actuator that relatively rotates the second member and the second member, a control device that performs drive control of the actuator, and a battery device that stores electric power supplied to the actuator. There is provided an operation assisting device that is disposed on a front surface portion that is disposed on a front surface, and in which a battery device is disposed on a back surface portion that is disposed on a back surface of a user among wearing devices.
本発明の動作補助装置によれば、アクチュエータが装着具の前面側に配置され、バッテリ装置が装着具の背面側に配置されるため、動作補助装置を装着したユーザの重心の前後方向の位置を、身体の重心の前後方向の位置の近くに維持することができる。したがって、アクチュエータの質量によるユーザへの負荷が軽減される。 According to the motion assisting device of the present invention, since the actuator is disposed on the front side of the mounting tool and the battery device is disposed on the back side of the mounting tool, the position of the center of gravity of the user wearing the motion assisting device in the front-rear direction is determined. , Can be maintained near the front-rear position of the center of gravity of the body. Therefore, the load on the user due to the mass of the actuator is reduced.
アクチュエータの駆動制御を行う制御装置をさらに備え、制御装置が、装着具の背面部に配置されてもよい。 A control device that performs drive control of the actuator may be further provided, and the control device may be disposed on the back surface of the wearing tool.
アクチュエータが、装着具の腰部装着部の前面に配置され、バッテリ装置が、腰部装着部の背面に配置されてもよい。 The actuator may be disposed on the front surface of the waist mounting portion of the mounting tool, and the battery device may be disposed on the back surface of the waist mounting portion.
アクチュエータは、装着具のベストの前面に配置され、バッテリ装置が、ベストの背面に配置されてもよい。 The actuator may be disposed on the front surface of the vest of the wearing tool, and the battery device may be disposed on the back surface of the vest.
以上説明したように本発明によれば、構成部品の質量によるユーザへの負荷を軽減することができる。 As described above, according to the present invention, the load on the user due to the mass of the component can be reduced.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
(1.動作補助装置の基本構成)
図1〜図3を参照して、本実施形態に係る動作補助装置1の全体構成例について説明する。図1〜図3は、それぞれ、動作補助装置1をユーザが装着している様子を示す正面図、背面図、及び側面図である。
(1. Basic configuration of motion assist device)
With reference to FIGS. 1-3, the example of whole structure of the operation assistance apparatus 1 which concerns on this embodiment is demonstrated. 1 to 3 are a front view, a rear view, and a side view, respectively, showing a state in which the user wears the motion assisting device 1.
本実施形態に係る動作補助装置1は、ユーザの腰関節の動きを補助することで、歩行動作又は階段昇降動作等の左右の脚の運動を補助するための装置であり、いわゆる外骨格ロボットとも呼ばれる。動作補助装置1は、装着具と、アクチュエータ20a,20bと、バッテリユニット(バッテリ装置)23と、制御ユニット(制御装置)25とを備える。
The motion assisting device 1 according to the present embodiment is a device for assisting the movement of the left and right legs such as a walking motion or a stair climbing motion by assisting the movement of the user's hip joint. be called. The motion assisting device 1 includes a mounting tool,
本実施形態に係る動作補助装置1において、装着具は、腰部装着部15と、腰部固定ベルト13と、第1のアーム部31a,31bと、第2のアーム部33a,33bと、大腿部装着部37a,37bと、大腿部固定ベルト39a,39bとを備える。装着具のうち、第1のアーム部31a,31b及び第2のアーム部33a,33bは、例えば、樹脂材料により成形された成形体により構成することができ、所定程度の剛性及び軽量化が実現される。したがって、第1のアーム部31a,31b及び第2のアーム部33a,33bは、曲げや割れに対する耐性を有する。一方、腰部装着部15、腰部固定ベルト13、大腿部装着部37a,37b、及び大腿部固定ベルト39a,39bは、ユーザごとの体格の違いに対応できるように、例えば、織物や編物等により構成することができる。
In the motion assisting apparatus 1 according to the present embodiment, the wearing tool includes the
腰部装着部15は、ユーザの腰部に巻き付けられ、腰部固定ベルト13を用いて腰部に固定される。腰部固定ベルト13は、例えば、バックル又は面ファスナー等の連結具11を有し、連結具11を連結させることにより左右の腰部固定ベルト13が連結され、腰部装着部15が腰部に固定される。連結具11あるいは腰部固定ベルト13は、ベルトを折り返す等により長さを調節可能な長さ調節部を備えていてもよい。
The
腰部装着部15のうち、身体の側部に位置する部分には、第1のアーム部31a,31bが固定されている。第1のアーム部31a,31bは、腰部装着部15から下方に延びて設けられている。第1のアーム部31a,31bには、関節部30a,30bを介して第2のアーム部33a,33bが連結されている。関節部30a,30bは、ユーザの腰関節の位置に対応するように設けられる。関節部30a,30bでは、第1のアーム部31a,31bの下部と第2のアーム部33a,33bの上部とが相対的に回転可能に連結されている。例えば、関節部30a,30bに設けられた図示しない回転軸部に対して、第1のアーム部31a,31b及び第2のアーム部33a,33bが相対回転可能に支持されていてもよい。
The
第2のアーム部33a,33bは、関節部30a,30bから下方に延び、第2のアーム部33a,33bの下部には、支持フレーム35a,35bが設けられている。かかる支持フレーム35a,35bは大腿部装着部37a,37bに固定されている。第2のアーム部33a,33bと大腿部装着部37a,37bとは一体的に形成されていてもよい。大腿部装着部37a,37bは、ユーザの脚のうちの大腿部の下方に巻き付けられ、大腿部固定ベルト39a,39bを用いて大腿部に固定される。大腿部固定ベルト39a,39bは、バックル又は面ファスナー等の図示しない連結具を有し、連結具を連結させることにより大腿部固定ベルト39a,39bが大腿部に固定される。大腿部固定ベルト39a,39bは、ベルトを折り返す等により長さを調節可能な長さ調節部を備えていてもよい。
The
関節部30a,30bを中心とする、第1のアーム部31a,31bと第2のアーム部33a,33bとの相対回転動作は、アクチュエータ20a,20bにより駆動される。アクチュエータ20a,20bは、可撓性の力伝達部材としてのワイヤ21a,21bを巻取り、あるいは、送出することで、第1のアーム部31a,31bと第2のアーム部33a,33bとを相対回転させる。
The relative rotation operations of the
また、動作補助装置1は、ユーザの筋電位信号を検出するための図示しない筋電位センサを有してもよい。筋電位センサは、例えば、ユーザの大腿部の表面に配置された表面筋電位検出電極(表面電極)を含み得る。筋電位センサは、動作補助装置1により補助される動作を行わせる筋力に対応する運動単位(筋肉)に応じてあらかじめ位置が決定されて配置される。なお、表面電極の数は1個であってもよいし、複数個であってもよい。 Moreover, the movement assistance apparatus 1 may have a myoelectric potential sensor (not shown) for detecting a myoelectric potential signal of the user. The myoelectric potential sensor may include, for example, a surface myoelectric potential detection electrode (surface electrode) disposed on the surface of the user's thigh. The myoelectric potential sensor is arranged with its position determined in advance according to the exercise unit (muscle) corresponding to the muscle force for performing the operation assisted by the operation assisting device 1. In addition, the number of surface electrodes may be one or plural.
例えば、本実施形態に係る動作補助装置1は、ユーザの脚の前後運動を補助する装置であるため、これらの筋電位センサの表面電極は、装着時においてユーザの大腿四頭筋の筋電位を検出可能な位置に配置される。このとき、筋電位センサの電極は、近接して配置された2つの電極を含んでもよい。さらには、筋電位センサの電極は、運動単位の筋線維の方向に沿って配列されてもよい。これにより、同じ筋線維の筋電位が検出されやすくなり、2つの検出値の差分を求めてノイズを低減させることができる。 For example, since the motion assisting device 1 according to the present embodiment is a device that assists the user's leg motion in the back and forth direction, the surface electrodes of these myoelectric sensors detect the myoelectric potential of the user's quadriceps at the time of wearing. It is arranged at a detectable position. At this time, the electrode of the myoelectric potential sensor may include two electrodes arranged close to each other. Furthermore, the electrodes of the myoelectric potential sensor may be arranged along the direction of the muscle fibers of the motor unit. Thereby, the myoelectric potential of the same muscle fiber is easily detected, and the difference between the two detection values can be obtained to reduce noise.
筋電位センサとしては、例えば、静電容量型のセンサが用いられる。静電容量型の筋電位センサでは、検出される筋電位に応じて静電容量が変化し、当該静電容量の変化が電気信号に変換されて出力される。静電容量型の筋電位センサであれば、皮膚の表面に直接接触させることなく、所望の筋肉の筋電位を検出することができる。静電容量型の筋電位センサが用いられる場合、筋電位センサは、例えば、電極部、発振回路及び出力回路を備える。また、筋電位センサは、AD変換器及び増幅器を備えてもよい。また、筋電位センサは、AD変換器及び増幅器を備えてもよい。筋電位センサの電極部は、例えば、単極型、双極型又は三極型の電極であってよく、さらに、アレイ型又はマトリックス型の電極であってもよい。 As the myoelectric potential sensor, for example, a capacitance type sensor is used. In the electrostatic capacitance type myoelectric potential sensor, the electrostatic capacitance changes in accordance with the detected myoelectric potential, and the change in the electrostatic capacitance is converted into an electrical signal and output. If it is a capacitance type myoelectric potential sensor, the myoelectric potential of a desired muscle can be detected without directly contacting the surface of the skin. When an electrostatic capacitance type myoelectric potential sensor is used, the myoelectric potential sensor includes, for example, an electrode unit, an oscillation circuit, and an output circuit. The myoelectric potential sensor may include an AD converter and an amplifier. The myoelectric potential sensor may include an AD converter and an amplifier. The electrode portion of the myoelectric potential sensor may be, for example, a monopolar, bipolar, or tripolar electrode, and may be an array type or matrix type electrode.
(2.システム構成)
図4は、動作補助装置1のシステム構成例を示している。かかるシステム構成例は、左右の脚の一方側の第1のアーム部31と第2のアーム部33とを相対回転させるためのシステム構成を示したものである。図4においては、関節部30a,30bを相対回転させる回転機構の一構成例と併せて、アクチュエータ20、バッテリユニット23及び制御ユニット25のブロック図が示されている。また、図4において、第1のアーム部31及び第2のアーム部33を裏側から見た回転機構の構成例が示されている。
(2. System configuration)
FIG. 4 shows a system configuration example of the motion assisting device 1. This system configuration example shows a system configuration for relatively rotating the
本実施形態に係る動作補助装置1において、第1のアーム部31a,31bと第2のアーム部33a,33bとを回転可能に連結する関節部30a,30bは、ワイヤ等の可撓性の力伝達部材を介してアクチュエータ20により駆動される。図示した回転機構においては、ワイヤ21の周囲をカバー61,63で被覆したボーデンケーブルが力伝達部材として用いられている。ボーデンケーブルは、固定部材65,67により第1のアーム部31に固定されている。ただし、ボーデンケーブルのワイヤ21は、カバー61,63内を移動可能になっている。なお、可撓性の力伝達部材は、ワイヤあるいはボーデンケーブルに限られず、ベルトやチェーンであってもよい。
In the motion assisting apparatus 1 according to the present embodiment, the
関節部30において、第2のアーム部33の裏面側には回転軸部73と同軸を有するプーリ71が設けられている。プーリ71の外周面には、ワイヤ21が配設される溝が周方向に沿って設けられている。例えば、第1のアーム部31に回転軸部73が固定される一方、第2のアーム部33のプーリ71は、回転軸部73に回転自在に支持される。プーリ71にはワイヤ21が巻き付けられており、ワイヤ21のそれぞれの端部がアクチュエータ20から導出されている。アクチュエータ20は、プーリ71に巻き付けられたワイヤ21の両端のうち、いずれか一端側を巻取り、他端側を送出する。これにより、プーリ71が回転軸部73を中心に回転させられ、第2のアーム部33が回動する。
In the
アクチュエータ20は、例えば、モータと減速機構とを備える。モータは、例えば、ステッピングモータ又はブラシレスモータを用いることができる。アクチュエータ20は、回転式のロータリーモータを用いたアクチュエータに限らず、リニアモータと回転機構とを備えたアクチュエータであってもよい。かかるアクチュエータ20を駆動させることにより、関節部30に設けられたプーリ71が回転し、関節部30を中心に第2のアーム部33が回動する。これにより、大腿部装着部37が巻き付けられたユーザの大腿部の前後方向の動きが補助される。
The
アクチュエータ20には、バッテリユニット23が接続されている。バッテリユニット23は、アクチュエータ20に対して電力を供給する。アクチュエータ20は、制御ユニット25により駆動制御が行われる。制御ユニット25は、アクチュエータ20に対して供給される電力を制御することでアクチュエータ20を駆動し、第2のアーム部33を双方向に回転させる。かかる制御ユニット25は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のマイクロコンピュータや、ROM(Read Only Memory)又はRAM(Random Access Memory)等の記憶素子、駆動回路等を備えて構成される。
A
マイクロコンピュータは、例えば、あらかじめROMに記憶されたプログラムを実行することにより、ユーザの意図に応じて第2のアーム部33を回動させる。例えば、マイクロコンピュータは、ユーザの動作意思を検出し得る筋電位センサ等のセンサ信号に基づいて要求補助力を算出し、アクチュエータ20をフィードフォワード制御してもよい。あるいは、ユーザの動作に伴って第1のアーム部31と第2のアーム部33とが相対回転する際の回転速度又は回転トルクを検出し、当該回転速度又は回転トルクに基づいて、アクチュエータ20をフィードバック制御してもよい。制御ユニット25によるアクチュエータ20の制御方法は、これらの例に限定されない。
For example, the microcomputer rotates the
本実施形態に係る動作補助装置1は、左右の脚の動作を補助するために、ユーザの腰関節の両側部に配置される左右1つずつの関節部30a,30bを中心に、第1のアーム部31a,31bと第2のアーム部33a,33bとを相対回転させる装置として構成されている。したがって、少なくともアクチュエータ20は、左右の関節部30a,30bのそれぞれに対応して2つのアクチュエータ20a,20bを含む。また、本実施形態に係る動作補助装置1は、2つのアクチュエータ20a,20bに対して電力を供給する1つのバッテリユニット23を備える。また、2つのアクチュエータ20a,20bは、1つの制御ユニット25によって駆動制御が行われる。
The motion assisting device 1 according to the present embodiment has a first centering on the left and
(3.ユーザへの負荷軽減のための構成)
本実施形態に係る動作補助装置1では、バッテリユニット23及び制御ユニット25が腰部装着部15の背面部15Rに配置され、2つのアクチュエータ20a,20bが腰部装着部15の前面部15Fに配置されている。これらのアクチュエータ20a,20b、バッテリユニット23及び制御ユニット25は、いずれも比較的質量が大きいため、ユーザの前面側又は背面側にまとめて配置されると、動作補助装置1を装着したユーザの重心の前後方向の位置が、身体の重心の前後方向の位置からずれてしまい、ユーザの負荷が大きくなり得る。
(3. Configuration for reducing the load on users)
In the motion assisting apparatus 1 according to the present embodiment, the
しかしながら、本実施形態に係る動作補助装置1では、2つのアクチュエータ20a,20bと、バッテリユニット23及び制御ユニット25とが前面側と背面側とに分けて配置されている。このため、動作補助装置1の装着時においてユーザの重心の前後方向の位置を身体の重心の前後方向の位置に近い位置に維持させることができる。これにより、ユーザの負荷を軽減することができる。
However, in the motion assisting apparatus 1 according to the present embodiment, the two
また、本実施形態に係る動作補助装置1において、バッテリユニット23及び制御ユニット25は、厚さが比較的薄い外形を有し、腰部装着部15のうちユーザの背面に配置される背面部15Rに並列配置されている。例えば、バッテリユニット23及び制御ユニット25は、あらかじめ保持部材17に梱包されて腰部装着部15の背面部15Rに固定されている。バッテリユニット23及び制御ユニット25には、電力あるいは電気信号をアクチュエータ20a,20bに伝送する図示しないケーブルが接続され、当該ケーブルの他端側がアクチュエータ20a,20bに接続され、あるいは、接続可能になっている。制御ユニット25とアクチュエータ20,20bとは、無線の通信手段によって接続されてもよい。
Further, in the motion assisting apparatus 1 according to the present embodiment, the
動作補助装置1が、このような薄型のバッテリユニット23及び制御ユニット25を備えることにより、バッテリユニット23及び制御ユニット25が嵩張ることがない。そのため、例えば、ユーザが動作補助装置1を装着した状態で椅子等に腰掛ける場合であっても、バッテリユニット23及び制御ユニット25が邪魔にならないようになっている。また、動作補助装置1が、かかる薄型のバッテリユニット23及び制御ユニット25を備えることにより、すっきりとした外観の動作補助装置1となっている。
Since the operation assisting device 1 includes the
また、バッテリユニット23及び制御ユニット25が薄型にされている一方、アクチュエータ20a,20bは、構造上、薄型とすることは困難である場合が多い。しかしながら、本実施形態に係る動作補助装置1では、アクチュエータ20a,20bが、腰部装着部15の前面部15Fに配置されることで、アクチュエータ20a,20b自身を身体の重心の前後方向の位置の近くに保持させることができる。したがって、アクチュエータの質量によるユーザの負荷を軽減することができる。
In addition, while the
(4.変形例)
ここまで、本実施形態に係る動作補助装置1の一例を説明した。本実施形態に係る動作補助装置1は、上記の例に限られず、種々の変形が可能である。以下、動作補助装置1の一変形例について、上記の実施形態に係る動作補助装置1と異なる点を説明する。
(4. Modifications)
So far, an example of the motion assisting apparatus 1 according to the present embodiment has been described. The motion assisting apparatus 1 according to the present embodiment is not limited to the above example, and various modifications can be made. Hereinafter, a different example of the motion assisting device 1 from the motion assisting device 1 according to the above embodiment will be described.
図5〜図7は、それぞれ、変形例に係る動作補助装置101をユーザが装着している様子を示す正面図、背面図、及び側面図である。変形例に係る動作補助装置101は、左右の脚に対応してそれぞれ2つの関節部を有する点で、上記の実施形態に係る動作補助装置1と異なっている。 5 to 7 are a front view, a rear view, and a side view, respectively, showing a user wearing the motion assisting device 101 according to a modification. The motion assisting device 101 according to the modification is different from the motion assisting device 1 according to the above-described embodiment in that the motion assisting device 101 has two joint portions corresponding to the left and right legs, respectively.
変形例に係る動作補助装置101は、装着具と、アクチュエータユニット120a,120bと、バッテリユニット123と、制御ユニット25とを備える。装着具は、ベスト115と、ベスト固定ベルト109,113と、第1のアーム部131a,131bと、第2のアーム部133a,133bと、第3のアーム部143a,143bと、大腿部装着部137a,137bと、大腿部固定ベルト139a,139bと、下腿部装着部147a,147bと、下腿部固定ベルト149a,149bとを備える。
The motion assisting device 101 according to the modification includes a mounting tool,
装着具のうち、第1のアーム部131a,131b、第2のアーム部133a,133b及び第3のアーム部143a,143bは、例えば、樹脂材料により成形された成形体により構成することができる。一方、ベスト115、ベスト固定ベルト109,113、大腿部装着部137a,137b、大腿部固定ベルト139a,139b、下腿部装着部147a,147b及び下腿部固定ベルト149a,149bは、例えば、織物や編物等により構成することができる。
Among the mounting tools, the
ベスト115は、ユーザの上半身に装着され、ベスト固定ベルト109,113を用いて腰部に固定される。ベスト固定ベルト109,113は、例えば、バックル又は面ファスナー等の連結具107,111を有し、連結具107,111を連結させることにより左右のベスト固定ベルト109,113が連結され、ベスト115が上半身に固定される。ベスト115のうち、身体の腰部の側部に位置する部分には、第1のアーム部131a,131bが固定されている。第1のアーム部131a,131bには、第1の関節部130a,130bを介して第2のアーム部133a,133bが連結されている。第1の関節部130a,130bは、ユーザの腰関節の位置に対応するように設けられる。
The vest 115 is attached to the upper body of the user and fixed to the waist using the
第2のアーム部133a,133bの長さ方向の中間部は、大腿部装着部137a,137bに固定されている。大腿部装着部137a,137bは、ユーザの脚のうちの大腿部の下方に巻き付けられ、大腿部固定ベルト139a,139bを用いて大腿部に固定される。第2のアーム部133a,133bには、第2の関節部140a,140bを介して第3のアーム部143a,143bが連結されている。第2の関節部140a,140bは、ユーザの膝関節の位置に対応するように設けられる。
Intermediate portions in the length direction of the
第3のアーム部143a,143bの下部には、支持フレーム145a,145bが設けられている。かかる支持フレーム145a,145bは下腿部装着部147a,147bに固定されている。第3のアーム部143a,143bと下腿部装着部147a,147bとは一体的に形成されていてもよい。下腿部装着部147a,147bは、ユーザの脚のうちの下腿部に巻き付けられ、下腿部固定ベルト149a,149bを用いて下腿部に固定される。
Support frames 145a and 145b are provided below the
第1の関節部130a,130bを中心とする、第1のアーム部131a,131bと第2のアーム部133a,133bとの相対回転動作は、アクチュエータユニット120a,120bに備えられた第1のアクチュエータにより駆動される。また、第2の関節部140a,140bを中心とする、第2のアーム部133a,133bと第3のアーム部143a,143bとの相対回転動作は、アクチュエータユニット120a,120bに備えられた第2のアクチュエータにより駆動される。第1のアクチュエータは、力伝達部材としてのワイヤ121a,121bを巻取り、あるいは、送出することで、第1のアーム部131a,131bと第2のアーム部133a,133bとを相対回転させる。また、第2のアクチュエータは、力伝達部材としてのワイヤ122a,122bを巻取り、あるいは、送出することで、第2のアーム部133a,133bと第3のアーム部143a,143bとを相対回転させる。
The relative rotation operation of the
また、動作補助装置101は、ユーザの筋電位信号を検出するための図示しない筋電位センサを有してもよい。筋電位センサは、例えば、ユーザの大腿部及び下腿部の表面に配置された表面筋電位検出電極(表面電極)を含み得る。 Further, the motion assisting device 101 may have a myoelectric potential sensor (not shown) for detecting a user's myoelectric potential signal. The myoelectric potential sensor can include, for example, surface myoelectric potential detection electrodes (surface electrodes) disposed on the surfaces of the user's thigh and crus.
第1のアクチュエータにより第1のアーム部131a,131bと第2のアーム部133a,133bとを相対回転させるための構成、及び、第2のアクチュエータにより第2のアーム部133a,133bと第3のアーム部143a,143bとを相対回転させるための構成は、それぞれ、上記の実施形態に係る回転機構を用いた構成と同様とすることができる。第1のアクチュエータ及び第2のアクチュエータには、それぞれ、共通のバッテリユニット123から電力が供給されるようになっている。また、第1のアクチュエータ及び第2のアクチュエータは、それぞれ、共通の制御ユニット125により駆動制御が行われるようになっている。ただし、第1のアクチュエータ及び第2のアクチュエータのそれぞれに対して、個別のバッテリユニット及び制御ユニットが接続されていてもよい。
A configuration for relatively rotating the
また、アクチュエータユニット120a,120bが、ベスト115の前面側に装着されるようになっているために、ユーザは、質量の大きいアクチュエータユニット120a,120bを身体の重心の前後方向の位置の近くで保持しやすくなる。さらに、バッテリユニット123及び制御ユニット125は、厚さが比較的薄い外形を有し、ベスト115のうちユーザの背面に配置される背面部115Rに並列配置されている。したがって、動作補助装置101の装着時においてユーザの重心の前後方向の位置を身体の重心の前後方向の位置に近い位置に維持させることができる。これにより、ユーザの負荷を軽減することができる。
In addition, since the
以上説明したように、本実施形態に係る動作補助装置1では、ユーザの前面側にアクチュエータ20が配置され、ユーザの背面側にバッテリユニット23及び制御ユニット25が配置されている。したがって、比較的質量の大きい構成部品が、ユーザの身体の前後方向に分けて設けられるため、動作補助装置1を装着したユーザの重心を、身体の重心に近い位置に維持させることができる。これにより、ユーザの負荷が軽減される。
As described above, in the motion assisting apparatus 1 according to the present embodiment, the
さらに、本実施形態に係る動作補助装置1では、ユーザの背面側に配置されるバッテリユニット23及び制御ユニット25が、薄型で嵩張らない外形を有している。したがって、ユーザが椅子等に腰掛ける場合に、バッテリユニット23や制御ユニット25が邪魔になりにくくなっている。
Further, in the motion assisting apparatus 1 according to the present embodiment, the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、動作補助装置1が、ユーザの両脚の運動を補助する装置として構成されていたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、動作補助装置は、ユーザの片脚の運動を補助する装置であってもよい。この場合、第1のアーム部、第2のアーム部又は第3のアームは、左右のいずれか一方にのみ設けられる。また、動作補助装置1は、腕の動作を補助する装置であってもよい。 For example, in the above embodiment, the motion assisting device 1 is configured as a device that assists the user's movement of both legs, but the present invention is not limited to such an example. For example, the motion assisting device may be a device that assists the user's movement of one leg. In this case, the first arm portion, the second arm portion, or the third arm is provided only on either the left or right side. Further, the movement assist device 1 may be a device that assists the movement of the arm.
また、上記実施形態では、動作補助装置1が、筋電位センサを備え、筋電位センサによりユーザの筋電位信号を検出してアクチュエータ20の駆動制御を行っていたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、筋電位センサの代わりに、筋電位信号以外の生体信号を検出するセンサであってよい。生体信号としては、例えば、脳波、皮膚脳波、電気皮膚反応、又は神経電位などが挙げられるが、これに限定されない。
Further, in the above embodiment, the motion assisting device 1 includes the myoelectric potential sensor, and detects the user's myoelectric potential signal by the myoelectric potential sensor to control the driving of the
1 動作補助装置
15 腰部装着部
20,20a,20b アクチュエータ
21,21a,21b ワイヤ
23 バッテリユニット
25 制御ユニット
30,30a,30b 関節部
31,31a,31b 第1のアーム部
33,33a,33b 第2のアーム部
37,37a,37b 大腿部装着部
61,63 カバー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Operation |
Claims (4)
前記第1の部材及び前記第2の部材を相対回転させるアクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動制御を行う制御装置と、
前記アクチュエータに供給される電力を蓄電するバッテリ装置と、を備え、
前記アクチュエータが、前記装着具のうちの前記ユーザの前面に配置される前面部に配置され、前記バッテリ装置が、前記装着具のうちの前記ユーザの背面に配置される背面部に配置される、動作補助装置。 A wearing tool that is attached to a user's human body and has a joint portion that connects the first member and the second member in a relatively rotatable manner;
An actuator for relatively rotating the first member and the second member;
A control device that performs drive control of the actuator;
A battery device for storing electric power supplied to the actuator,
The actuator is disposed on a front surface portion of the mounting tool that is disposed on a front surface of the user, and the battery device is disposed on a back surface portion of the mounting tool that is disposed on the back surface of the user. Operation assistance device.
前記制御装置が、前記装着具の背面部に配置される、請求項1に記載の動作補助装置。 A control device for controlling the driving of the actuator;
The motion assisting device according to claim 1, wherein the control device is disposed on a back surface portion of the wearing tool.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016162665A JP2018030184A (en) | 2016-08-23 | 2016-08-23 | Movement assisting device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2016162665A JP2018030184A (en) | 2016-08-23 | 2016-08-23 | Movement assisting device |
Publications (1)
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JP2018030184A true JP2018030184A (en) | 2018-03-01 |
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ID=61304452
Family Applications (1)
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Country | Link |
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JP (1) | JP2018030184A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113419346A (en) * | 2021-05-31 | 2021-09-21 | 潍坊歌尔电子有限公司 | Head-mounted adjusting device and head-mounted display equipment |
-
2016
- 2016-08-23 JP JP2016162665A patent/JP2018030184A/en active Pending
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