JP3480095B2 - 屈伸動作補助装置並びに歩行動作補助装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高齢者やリハビリテ−
ションを必要とする者の立ち上がり立ち下がり動作（屈
伸動作）と、歩行動作を補助し日常生活動作の支援を行
う屈伸動作補助装置、歩行動作補助装置及びその制御方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の立ち上がり立ち下がり動作（屈伸
動作）補助装置としては、１）特開平４−３０３４４６
号公報に記載の装置（従来技術１）がある。この公報で
は、膝当てパッドに膝を当てさせ、かつ胸当てパッドに
胸を当てさせた状態で吊上げアーム及び吊上げ具を上昇
させて患者の尻を吊上げる装置を開示している。

【０００３】この装置は、この公報に開示されているよ
うに、膝当てパッドを移動させてこれに当てた膝を背中
側に押し込むことにより、患者の尻が、膝を伸ばしなが
ら、吊上げ具と吊上げアームとの連結部分を中心とする
円弧状を上方に移動するように動作する。また、この装
置は、膝当てパッドによって膝を背中側に押し込むと、
膝が伸びながら尻が持ち上がるようになるので、吊上げ
具が強く緊張されなくても患者の尻が上昇するというも
のである。

【０００４】つまり、この装置は、四肢の不自由な人で
も使用できるように胸パッドと膝パッドが使用者と接触
し、それらと結合された吊上げアームを支点回りに回転
させて、使用者の腰が動作開始点と動作終了点を結ぶ線
分に対して上膨らみの軌道をとるように立ち上がり立ち
下がり動作（屈伸動作）を行わせるものである。

【０００５】また、２）特開平５−３０５０３８号公報
に記載のように、便器本体周りの左右に、便座を昇降可
能に支持するため、下端を床に固定してほぼ鉛直姿勢と
して立ち上げた中空体から成る一対のポストを設け、こ
れらのポストにそれぞれパイプ上のフレームを上下方向
に移動可能に組み込んだ装置（従来技術２）がある。こ
の装置は、上記の構成をとることにより、便座を鉛直線
の方向に直線動作させ、立ち上がり立ち下がり動作（屈
伸動作）を補助することができる。

【０００６】一方、従来の歩行動作補助装置としては、
３）特開平４−７１５５４号に記載のような電動歩行器
（従来技術３）が知られている。この電動歩行器は、人
間が一人立って入れる大きさで後方に開口部を持ち最も
短い辺を前部とするコの字状の下部フレームと、コの字
の角部から上方に向け人間の背の高さまでを延設した縦
フレームと、下部と略水平で後方に開口部を持ち最も短
い辺を前部とするコの字状で人間が一人立って入れるく
らいの形状をした脇支え部とを備えている。

【０００７】さらに、この電動歩行器は、下部フレーム
の前部左右に一対の駆動輪である前輪と、後部に回転自
在に設けた左右一対の後輪とを備え、後輪は自在車輪と
なっている。

【０００８】また、前述の従来技術１の装置は、患者を
長距離移動させることを考慮しており、一対の前輪と一
対の後輪とを備え、患者はパンタグラフ式リフタによっ
て上昇する椅子に腰掛け、足載せ台に両足を載せて移動
することができるようになっている。この移動に際して
は、介護者がハンドルを操作する。

【０００９】また、例えば、特開平４−７１５５４号公
報の第４図に示されているような、車輪とフレームと使
用者が上体をもたせかけることができる支持部とを備え
た手動の歩行器は、一般によく知られている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来技術１の装置は、
前述したように、使用者の腰が動作開始点と動作終了点
を結ぶ線分に対して上膨らみの軌道をとる。これは健常
者の動作パタ−ンに近いものであり、下肢の衰えた使用
者が下肢を庇いながら行う自然な立ち上がり立ち下がり
動作（屈伸動作）とは異なる。

【００１１】また、従来技術１の装置は、膝と胸で体を
支えており、これらの部位で違和感を感じる可能性があ
る。

【００１２】また、従来技術２の装置は、便座の上昇段
階において腰の水平方向の移動動作を補助していないた
め、使用者の要部を前方に押出し、脚に徐々に体重を移
すという動作を行わせるものではなかった。

【００１３】従って、上記いずれの従来技術も、使用者
に対して自然な立ち上がり立ち下がり動作（屈伸動作）
を行わせるものではなく、使用者の自発的な立ち上がり
立ち下がり動作（屈伸動作）を促すような動作補助を行
うものではなかった。このため、使用者は補助装置への
依存度を高めることにより自らの足腰を使わなくなり、
さらに足腰を弱めてしまう可能性があった。

【００１４】また、従来技術３の電動歩行器や一般によ
く知られている手動の歩行器は、段差を乗り越えるため
の特別な機構を備えておらず、段差を乗り越えるために
ある程度の力を必要とする。また、この段差越え動作時
に使用者に作用する衝撃力を緩和するための手段も備え
ていない。

【００１５】従って、従来の歩行器においては、段差越
え動作を行いずらい、または段差越え動作を行うことが
できない、という問題があった。

【００１６】また、従来技術１が備える移動手段は介護
者が操作することを前提としたもので、使用者の自立動
作（介護者なしで使用者が利用する）を補助するもので
はなかった。

【００１７】さらに、従来技術１または特開平４−７１
５５４号公報の第４図に示されているような歩行器は歩
行動作中の状態のまま、前向きに便器に接近することが
できず、非常に不便であった。

【００１８】そこで、本発明の目的は、使用者に自然な
立ち上がり動作（屈伸動作）を行わせることにより、自
発的な立ち上がり動作又は屈伸動作を促すことが可能な
屈伸動作補助装置を提供することにある。

【００１９】また、本発明の他の目的は、歩行動作時
に、使用者に作用する衝撃力を緩和することができる歩
行動作補助装置を提供することにある。

【００２０】また、本発明の他の目的は、便器を股ぐこ
とができる歩行動作補助装置を提供することにより、使
用者の便器使用を容易にすることにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明において、屈伸動
作とは、床面に座った状態、椅子や便座やベッド等に腰
掛けた状態から立ち上がる動作、又は、逆に座る（立ち
下がる）動作のことを言うものとする。このとき、中腰
の姿勢になる場合や、中腰の姿勢からさらに立ち上がる
動作又は座る動作を含む。さらに、しゃがむ動作であっ
ても良い。

【００２２】上記の目的を達成するために、本発明の屈
伸動作補助装置は、使用者を支持する支持部と前記支持
部を駆動する駆動手段とを備えて、使用者の屈伸動作を
補助する屈伸動作補助装置において、前記支持部が、使
用者の腰部がその動作開始点と動作終了点とを結ぶ線分
の下側に膨らんだ曲線軌道を通るように、支持するよう
にしたものである。

【００２３】また、本発明の屈伸動作補助装置は、使用
者を支持する支持部と前記支持部を駆動する駆動手段と
を備えて、使用者の屈伸動作を補助する屈伸動作補助装
置において、前記支持部が、その支持位置がその動作開
始点と動作終了点とを結ぶ線分の下側に膨らんだ曲線軌
道を通るように、支持するようにしても良い。支持位置
は、支持部が使用者の体に接触し、支持する位置又は支
持点のことである。

【００２４】また、前述の屈伸動作補助装置において、
前記駆動手段が、１個のモ−タで駆動される少なくとも
４節からなる一対のリンク機構を備え、前記支持部が、
前記リンク機構の中間リンクによって駆動されるように
しても良い。４節リンク機構は４個の節と３個のリンク
を備えるが、この場合、使用者から見て最も前方に位置
するリンクを第１リンク又は前側第１リンク、手前に位
置するリンクを第３リンク又は後側第１リンク、これら
に挾まれたリンクを第２リンク又は中間リンクと呼ぶこ
とにする。各リンクは、一対である必要はない。但し、
少なくとも中間リンク及び後側第１リンクを左右に配置
される一対のリンク構造にして、左右に均等に負荷が作
用するようにすることにより、強度を確保しやすくする
ことが好ましい。このとき、左右にわけて配置すること
により、使用者の動作空間を広くとることができる。

【００２５】このとき、前記支持部が直接中間リンクに
接続されていても良いし、他の部材を介していても良い
が、中間リンクの動きに基づいて動かされることが必要
である。

【００２６】また、前記リンク機構は平行リンク構造を
有し、前記支持部の姿勢を動作によらず一定に保持する
ようにしても良い。このとき、前記４節リンク機構で
は、２つの平行リンク機構が組み込まれると良い。

【００２７】また、４節リンク機構の前側第１リンクに
バネバランサを設けても良い。バネバランサは一般に動
作角度の小さなリンクに設けられることが望ましく、前
述の曲線軌道を実現するためのリンク機構では、前側第
１リンクの動作角度が小さくなるよう構成されている。
動作角度の大きさを問題にしなければ、他のリンクに設
けることも可能であろう。

【００２８】また、前述の屈伸動作補助装置において、
前記支持部は、使用者の下半身を支持する支持部であっ
ても良いし、上半身を支持する支持部であっても良い。
下半身を支持する場合は、使用者の臀部を支持するよう
にしても良く、上半身を支持する場合は、使用者の脇の
下を支持するようにしても良い。

【００２９】また、前述の屈伸動作補助装置において、
前記支持部は、上半身を支持する上体支持部と、使用者
の下半身を支持し、その支持位置が前記上体支持部に対
して回転可能に設けられる体幹支持部と、を備えていて
も良い。このとき、上体支持部は使用者が掴まることが
できるものであっても良いし、上体をもたせかけること
ができても良い。また、前記体幹支持部は前記上体支持
部に対して固定して設けられても良い。

【００３０】ここで、体幹支持部は使用者の肩から臀部
までの上肢を除く身体部分（体幹）を支持する支持部で
あり、具体的には、臀部、腰部又は脇の下等を支持す
る。

【００３１】また、本発明の屈伸動作補助装置の駆動機
構は、モ−タ、ウォ−ム減速機もしくは回転型減速機を
有し、それにより駆動リンクを回転駆動するようにして
も良い。

【００３２】また、本発明の屈伸動作補助装置の駆動機
構は、モ−タ、タイミングベルト、回転型減速機を有
し、それにより駆動リンクを回転駆動するようにしても
良い。

【００３３】また、本発明の屈伸動作補助装置の駆動機
構は、モ−タ、ウォ−ム減速機、ピニオンギア、ラック
を有し、ラックの直動動作を用いて駆動リンクを回転駆
動するようにしても良い。

【００３４】また、本発明の屈伸動作補助装置の駆動機
構は、モ−タ、タイミングベルト、ボ−ルネジを有し、
ボ−ルネジ軸の直動動作を用いて駆動リンクを回転駆動
するようにしても良い。

【００３５】また、本発明の屈伸動作補助装置は、立ち
上がりボタン、立ち下がりボタン、非常停止ボタンを備
えた動作指示部を設けても良い。

【００３６】また、上記の他の目的を達成するために、
本発明の歩行動作補助装置は、使用者を支持する支持部
と移動手段を備えて、使用者の歩行動作を補助する装置
において、前記移動手段が、鉛直軸まわりに回転自在な
一対の前輪及び一対の後輪と、前記前後輪の間に前記前
輪又は後輪の方向への移動を可能にするよう設けられた
一対の車輪と、前記前後輪をそれぞれ独立に上下駆動す
る上下駆動手段と、前記前後輪の間に設けられた一対の
車輪を左右独立に駆動する中間輪駆動手段と、を備えた
ものである。

【００３７】ここで、一対の前輪と一対の後輪に対して
これらの間に設けられる車輪を中間輪と呼ぶことにし、
これら全体を６輪構造又は６輪移動機構と呼ぶことにす
る。

【００３８】また、このとき、前輪又は後輪の上下駆動
手段は、上下に対してそれぞれ０．０５ｍ（５ｃｍ）以
上変位することが望ましい。又はトータルで０．１ｍ
（１０ｃｍ）以上変位することが望ましい。

【００３９】また、前述の歩行動作補助装置において、
前記中間輪駆動手段が、モ−タと、このモータの駆動力
を前記前後輪の間に設けられた各車輪に伝達するタイミ
ングベルトとを備え、前記上下駆動手段が、モ−タと、
このモータによって駆動されるピニオンギアと、このピ
ニオンギアと噛合し上下方向に移動するラックと、を備
えるようにしても良い。

【００４０】前記タイミングベルトは一対の中間輪のそ
れぞれに対して設けられる。また、タイミングベルトを
使用せず、ギアとシャフトを組み合わせて中間輪を駆動
することも可能である。

【００４１】また、前述の歩行動作補助装置の駆動手段
は、前記中間輪駆動手段が、モ−タと、このモ−タの回
転軸と同軸上に設けられたウォ−ムと、このウォ−ムと
噛合するウォ−ムホィ−ルと、このウォ−ムホィ−ルと
同軸上に設けられたプ−リと、前後輪の間に設けられた
車輪と同軸上に設けられたプ−リと、これらのプ−リ間
に渡されるタイミングベルトと、を備え、前記上下駆動
手段が、モ−タと、このモ−タの回転軸と同軸上に設け
られたウォ−ムと、このウォ−ムと噛合するウォ−ムホ
ィ−ルと、このウォ−ムホィ−ルと同軸上に設けられた
ピニオンギアと、このピニオンギアと噛合し上下方向に
移動するラックと、このラックに結合された左右車輪と
の連結部と、を備えるようにしても良い。

【００４２】また、前述の歩行動作補助装置の駆動手段
は、前記中間輪駆動手段が、モ−タと、このモータの駆
動力を前記前後輪の間に設けられた各車輪に伝達するタ
イミングベルトとを備え、前記上下駆動手段が、モ−タ
と、このモータによって駆動されるボ−ルネジナット部
と、このボ−ルネジナット部と鋼球を介して設けられ上
下方向に移動するボ−ルネジ軸と、を備えるようにして
も良い。

【００４３】また、前述の歩行動作補助装置の駆動手段
は、前記中間輪駆動手段が、モ−タと、このモ−タの回
転軸と同軸上に設けられたウォ−ムと、このウォ−ムと
噛合するウォ−ムホィ−ルと、このウォ−ムホィ−ルと
同軸上に設けられたプ−リと、前後輪の間に設けられた
車輪と同軸上に設けられたプ−リと、これらのプ−リ間
に渡されるタイミングベルトと、を備え、前記上下駆動
手段が、モ−タと、このモ−タの回転軸と同軸上に設け
られたプ−リと、このプ−リに架けられたタイミングベ
ルトと、このタイミングベルトによって駆動されるプ−
リと、このプ−リと同軸上に結合されたボ−ルネジナッ
ト部と、このボ−ルネジナット部と鋼球を介して設けら
れ上下方向に移動するボ−ルネジ軸と、このボ−ルネジ
軸に結合された左右車輪との連結部と、を備えるように
しても良い。

【００４４】このとき、前記モータがギアを介して前記
ボ−ルネジナット部を回転駆動するようにしても良い。

【００４５】また、前述の歩行動作補助装置において、
前輪の各車輪上部に力覚センサを設けても良い。

【００４６】また、本発明の歩行動作補助装置におい
て、段差部で、装置本体を後に傾けるステップと、前輪
を上げるステップと、装置本体を中立位置に戻し移動す
るステップと、前後輪を共に下げ又は上げ中間輪を段差
に沿って上昇又は下降させるステップと、中間輪が接地
後移動するステップと、装置本体を前に傾けるステップ
と、後輪を上げるステップと、装置本体を中立位置に戻
し移動するステップと、を備えて移動するようにしたも
のである。

【００４７】また、上記の歩行動作補助装置において、
前輪の各車輪上部に力覚センサを設け、この力覚センサ
によって段差を検出するステップと、左右の力覚センサ
が同時に段差を検出するまで装置の旋回動作指令を生成
するステップと、を備えるようにしても良い。

【００４８】また、本発明の歩行動作補助装置におい
て、前輪の段差検出用に前輪を上下方向に駆動するモ−
タの電流信号を用い、中間輪の段差検出用に中間輪を回
転させるモ−タの電流信号を用い、後輪の段差検出用に
後輪を上下方向に駆動するモ−タの電流信号を用いる段
差検出手段を備えても良い。

【００４９】また、本発明の歩行動作補助装置におい
て、段差部で、前輪を上下方向に駆動するモ−タの電流
信号により段差を検出するステップと、段差を検出して
装置本体を後に傾けるステップと、前輪を上げるステッ
プと、装置本体を中立位置に戻し移動するステップと、
中間輪を回転させるモ−タの電流信号により段差を検出
するステップと、段差を検出して前後輪を共に下げ又は
上げ中間輪を段差に沿って上昇又は下降させるステップ
と、中間輪が接地後移動するステップと、後輪の段差検
出用に後輪を上下方向に駆動するモ−タの電流信号によ
り段差を検出するステップと、段差を検出して装置本体
を前に傾けるステップと、後輪を上げるステップと、装
置本体を中立位置に戻し移動するステップと、を備えて
移動するようにしても良い。

【００５０】段差を検出する手段としては、上述のもの
の他、レーザ等の光学式センサや、超音波センサ、近接
覚センサ等を使用し、各車輪が段差部に接触する以前
に、段差を検出するようにしても良い。また、これらの
センサと表示又は音による警告手段を設け、段差の接近
を使用者に知らせるようにしても良い。ここで、段差と
は、ドア部等に設けられる敷居、床等に敷設された電気
配線又はこれを保護するカバー、厚めの敷物、フロアの
不連続部、他が考えられる。

【００５１】また、本発明の歩行動作補助装置は、前進
ボタン、後進ボタン、右旋回ボタン、左旋回ボタン、非
常停止ボタンを備えた動作指示部を、装置の前側上部に
設けても良い。このとき、段差越え（上り、下り）を指
示するボタンを備えても良いし、前進動作又は後進動作
において、自動で段差越えが実行されるようにしても良
い。この場合は、段差を検出するための手段を備えてい
ることが必要であろう。

【００５２】さらに、本発明の屈伸動作補助装置が、鉛
直軸まわりに回転自在な一対の前輪及び一対の後輪と、
前記前後輪の間に前記前輪又は後輪の方向への移動を可
能にするよう設けられた一対の車輪と、前記前後輪をそ
れぞれ独立に上下駆動する上下駆動手段と、前記前後輪
の間に設けられた一対の車輪を左右独立に駆動する中間
輪駆動手段と、を備えて、歩行動作を補助するようにし
ても良い。

【００５３】さらに、本発明の歩行動作補助装置が、前
記支持部の駆動手段を設け、前記支持部によって使用者
の腰部がその動作開始点と動作終了点とを結ぶ線分の下
側に膨らんだ曲線軌道を通るように、屈伸動作を補助す
るようにしても良い。

【００５４】さらに、本発明の目的を達成するために
は、請求項１乃至１１のいずれかに記載の屈伸動作補助
装置が、請求項１３乃至２１のいずれかに記載の歩行動
作補助装置又はこれらを組み合わせた歩行動作補助装置
を、備えたものであっても良い。

【００５５】また、本発明の他の目的を達成するために
は、請求項１３乃至２１のいずれかに記載の歩行動作補
助装置が、請求項２乃至１１のいずれかに記載の屈伸動
作補助装置又はこれらを組み合わせた屈伸動作補助装置
を、備えたものであっても良い。

【００５６】また、上記の他の目的を達成するために、
本発明の歩行動作補助装置は、使用者を支持する支持部
と移動手段を備えて、使用者の歩行動作を補助する装置
において、幅０．４ｍ（４０ｃｍ）以上で、床面から高
さ方向に０．４５ｍ（４５ｃｍ）以上のスペースを設け
たものである。このようなスペースは、上述の歩行動作
補助装置又は移動可能な屈伸動作補助装置に設けると良
い。

【００５７】

【作用】上記の各手段において、支持部を駆動する駆動
手段を構成する、少なくとも４節からなる一対のリンク
機構は、使用者の腰部がその動作開始点と動作終了点と
を結ぶ線分の下側に膨らんだ曲線軌道を通るように、前
記支持部を駆動する。４節リンク機構の場合、上記のよ
うな使用者の腰部の軌道を実現する前記支持部の軌道
は、中間リンクの動きから取り出すことができる。

【００５８】上記のように腰部が下側に膨らんだ曲線軌
道を通るようにして屈伸動作を行うことにより、使用者
は違和感を軽減して動作を行うことができるようにな
る。これは、使用者が、その上半身、腰部又は臀部を前
方に引き出されながら屈伸動作を行うことにより、体重
を徐々に脚に移し、屈伸動作に必要な力を脚全体に分散
させながら立ち上がることができるためであると考えら
れる。さらに詳細には、力の分散は、大腿部と下腿部に
対して行われ、このとき、特に膝と足首への分散が行わ
れることにより、違和感または脚の一部への過負荷の軽
減を行うことができるものと考えられる。

【００５９】このとき、腰部の下膨らみの軌道は、具体
的には、前記支持部と使用者の接触点又は位置の軌道を
決めることにより行われる。

【００６０】上記のリンク機構において、平行リンク構
造を備えることにより、中間リンクの姿勢を常に保つよ
うにし、このリンクの動きを取り出し支持部を動かすこ
とにより、支持部の姿勢を一定に保つことができる。

【００６１】また、４節リンク機構の前側第１リンクに
バネバランサを設ければ、使用者の体重等をキャンセル
することができ、小さな力でリンク機構を駆動すること
ができる。従って、リンク機構を駆動するためのモータ
は小形のもので済み、省スペース化、省電力化が図れ
る。バッテリーを備えて駆動する場合は、長時間駆動が
可能になる。

【００６２】使用者の下半身を支持する支持部又は上半
身を支持する支持部は、使用者の腰部を下膨らみの軌道
に導いて、屈伸動作を行わせる。また、支持部を、上半
身を支持する上体支持部と、使用者の下半身を支持し、
その支持位置が前記上体支持部に対して回転可能に設け
られる体幹支持部とで構成するときは、体幹支持部で使
用者の体を支えるようにし、上体支持部は、例えば、使
用者が掴まるためのものとして機能するようにすること
ができる。

【００６３】このとき、体幹支持部が回転可能であれ
ば、リンク機構によってこの回転軸部が上昇するのに従
って、体幹支持部で支持された点がとり得る最下点に達
するまで体幹支持部が回転するので、使用者はまずほぼ
水平に前方に移動し、それから上昇するように支持され
る。このときの体幹支持部で支持された点の軌道は、使
用者の脚への力の入れ方等で若干異なったものになる
が、使用者は立ち上がるタイミング、位置等を微妙に調
整することができる。

【００６４】一方、体幹支持部が固定されている場合
は、中間リンクの動きに連動して、体幹支持部で支持さ
れた点が動く。この場合、前記支持点の軌道の再現性が
良く、また予め考えた軌道に忠実に屈伸動作を行わせる
ことが可能である。また、固定式か回転式かは、使用者
の健康上体や回復状態にあわせて換えるようにしても良
い。そうすることによって、使用者が屈伸動作に必要と
する力を軽減したり、逆に増加させることができ、屈伸
動作の訓練を行うこともできる。

【００６５】次に、本発明の歩行動作補助装置の各手段
について、説明する。

【００６６】本発明の移動手段が備えた６輪構造は、前
輪及び後輪を鉛直軸まわりに回転自在にし、中間輪を左
右独立に駆動可能にしたことによって、前後進及び旋回
を行うことができる。つまり、前後進は左右の中間輪を
同時に同方向に駆動し、旋回は、片側の中間輪を駆動す
るか、又は左右の中間輪を互いに逆方向に駆動すること
により、行うことができる。

【００６７】また、前輪又は後輪は上下駆動手段によっ
てそれぞれ独立して上下方向に駆動される。そして、段
差を乗り越えるときは、前輪、中間輪、後輪のうちのい
ずれか２つによって装置本体を支持して、この間に残る
１つを段差部に乗せるようにする。

【００６８】さらに詳細には、段差部で、装置本体を後
に傾け、前輪を上げ、装置本体を中立位置に戻して移動
し、次に前後輪を共に下げ又は上げて中間輪を段差に沿
って上昇又は下降させ、中間輪が接地後移動し、装置本
体を前に傾け、後輪を上げ、装置本体を中立位置に戻し
移動する。このように動作することにより、装置は段差
部から衝撃を受けずに段差を上又は下へ乗り越えること
ができる。

【００６９】このとき、前後輪がそれぞれ上下方向に
０．１ｍ（１０ｃｍ）以上変位することにより、通常建
家内に存在する段差を乗り越えることができる。

【００７０】また、力覚センサは車輪が段差に接触して
その存在を検知するものであり、この情報をもとに制御
装置が段差の乗り越え動作を実行する。

【００７１】また、幅０．４ｍ（４０ｃｍ）以上で、床
面から高さ方向に０．４５ｍ（４５ｃｍ）以上のスペー
スを設けることにより、装置が洋式の便器を股ぐことが
でき、使用者は前進動作のまま便器に近づき、用を足す
ことができる。

【００７２】

【実施例】以下の説明では、「屈伸動作」を「立ち上が
り立ち下がり動作」として説明する。

【００７３】本発明の立ち上がり立ち下がり動作補助装
置の第１の実施例を図１〜図１５を用いて説明する。図
１は、本発明の立ち上がり立ち下がり動作補助装置の第
１の実施例の概念図を示し、図２は、本発明の立ち上が
り立ち下がり動作補助装置を用いた場合の使用者の腰の
動作軌道を示し、図３は、本発明の立ち上がり立ち下が
り動作補助装置の体幹支持部の一例を示し、図４は、本
発明の立ち上がり立ち下がり動作補助装置の体幹支持部
の他の例を示し、図５は、本発明の立ち上がり立ち下が
り動作補助装置の第１の実施例の一例の側面図を示し、
図６は、図５の正面図を示し、図７は、本発明の立ち上
がり立ち下がり動作補助装置の第１の実施例の第２の例
の駆動系の図を示し、図８は、本発明の立ち上がり立ち
下がり動作補助装置の第１の実施例の駆動機構の第３の
例を示し、図９は、本発明の立ち上がり立ち下がり動作
補助装置の第１の実施例の駆動機構の第４の例を示し、
図１０は、本発明の立ち上がり立ち下がり動作補助装置
の第１の実施例の駆動機構の第５の例を示し、図１１
は、本発明の立ち上がり立ち下がり動作補助装置の動作
指示部の構成を示し、図１２〜図１５は、理学療法士の
立ち上がり立ち下がり動作補助について示している。

【００７４】立ち上がり立ち下がり動作補助装置の第１
の実施例は、使用者の自然な立ち上がり立ち下がり動作
を補助する装置を示す。

【００７５】下肢の衰えた人の立ち上がり立ち下がり動
作の補助はリハビリテ−ション施設では、理学療法士が
補助することにより行われている。ここで、まず理学療
法士の補助動作について、図１２〜図１５を用いて説明
する。

【００７６】この理学療法士の立ち上がり動作補助は図
１２〜図１５のように行われており（この図で、理学療
法士１０１、下肢の衰えた人１０２である）、動作開始
時の腰の位置・動作終了時の腰の位置を結ぶ線分に対し
て下膨らみの動作軌道をとる。一方、健常者の立ち上が
り立ち下がり動作は、動作開始点・動作終了点を結ぶ線
分に対して上膨らみの動作軌道をとり、理学療法士の立
ち上がり動作補助とは異なっている。

【００７７】図１２〜図１５において、理学療法士１０
１は、下肢の衰えた人１０２の腰ひも１０３をつかみ、
まず手前に引き寄せる。そして次に、腰ひも１０３を引
き上げる。立ち下がり動作補助もこの逆の手順で行われ
ている。

【００７８】このように、下肢の衰えた人１０２の腰部
の動作軌道を、その動作開始点と動作終了点を結ぶ線分
に対して下膨らみの動作軌道とすることにより、下肢の
衰えた人１０２は下肢特に膝にかかる力を低減でき、自
然な立ち上がりの動作パタ−ンになり、立ち上がり立ち
下がり動作の訓練にも役立つ。また、理学療法士１０１
は力を作用させる回転半径が小さくなるため、小さいト
ルクで持ち上げることができる。

【００７９】理学療法士の補助動作と同様の補助動作
を、１個のモ−タで実現する機構として、４節リンク機
構を用いる例を示す。

【００８０】図１は、４節リンク機構により構成される
立ち上がり立ち下がり動作補助装置１であり、第１リン
ク２、第２リンク３及び第３リンク４を備え、第１リン
ク２は本体フレーム５の前側で第１関節６によって、第
３リンク４は本体フレーム５の後側で第４関節８によっ
て、また、第２リンク３は第１リンク２及び第３リンク
４とそれぞれ第２関節７及び第３関節８によって、接続
されている。さらに第３リンク３には上体支持部１０が
設けられ、その途中の接続部１２で体幹支持部１１が接
続されている。

【００８１】上記の構成において、第１リンク（前側第
１リンク）２の根元の第１関節６もしくは第３リンク
（後側第１リンク）４の根元の第４関節９を回転駆動す
ることにより、第２リンク（中間リンク）３で下膨らみ
の動作軌道を得ることができる。この性質を利用して、
本発明の立ち上がり立ち下がり動作補助装置を構成す
る。

【００８２】ここで、可動部の上体支持部（ハンドル
部）１０は、使用者Ｕが手で握り、立ち上がり立ち下が
り動作時の上半身の姿勢の安定化を図り、体幹支持部１
１は、ベルトなど柔な部材で構成しても良いし、変形し
ない部材で構成しても良い。柔な部材の場合、下半身に
大きな苦痛を与えることなく移動させることができる。

【００８３】いずれにしても、使用者Ｕの腰の動作軌道
は、図２の点Ａから点Ｂのようになり、理学療法士の立
ち上がり動作補助時の腰の動作軌道と近いものになり、
自然な立ち上がり動作が実現できる。

【００８４】次に、体幹支持部１１の構造例を図３と図
４に示した。図３はハンドル部１０に対して固定式の変
形しない体幹支持部１１を示しており、図４はハンドル
部１０に対して結合部で回転可能な変形しない体幹支持
部１１を示している。

【００８５】図３に示した体幹支持部１１を用いると、
体幹支持部の使用者Ｕとの接触部は、ハンドル１０と同
じ動作軌道をとる。一方、図４に示した体幹支持部１１
を用いると、体幹支持部の使用者Ｕとの接触部は、ハン
ドル部１０の動作に合わせて、まず、ある位置（接触部
がとり得る最下点）までは、座面に沿って前進し、ハン
ドル部がある高さまで到達すると、使用者Ｕも上昇す
る。これは、より理学療法士の補助動作時の動作近い動
作を実現するものである。このとき、前進する位置は、
使用者Ｕの脚での踏ん張り、又は上体支持部への掴まり
方等により異なる。

【００８６】次に、図１の立ち上がり立ち下がり動作補
助装置１の機構例を説明する。

【００８７】駆動系として、回転型減速機を用いた場合
の例を、図５に側面図、図６に正面図で示した。

【００８８】モータ１３の回転動力は、傘歯車１９を介
して回転型減速機２０の入力段に入力され、その出力段
が前側第１リンク２に直結されて、前側第１リンク２を
第１関節６まわりに回転駆動し、中間リンク３、後側第
１リンク４を第２関節７・第３関節８・第４関節９まわ
りに回転駆動する。

【００８９】ここで、前側第１リンク２はその先端で左
右に分岐して左右の中間リンク３ａ、３ｂに連結されて
おり、左右の中間リンク３ａ、３ｂは各々左右の後側第
１リンク４ａ、４ｂに連結されている。左右の中間リン
ク３ａ、３ｂは、その中ほどにハンドル部１０が設けら
れており、左右の中間リンク３ａ、３ｂをつなぐ構造と
なっている。

【００９０】ハンドル部１０には、図３、図４に示す体
幹支持部１１が取り付けられている。また、モ−タの負
荷トルクを軽減するために、バネバランサ１６が前側第
１リンク２と固定部の間に設けられており、例えば使用
者の自重分の力を発生させることにより、モータ１３の
小容量化を図ることができる。

【００９１】また、装置には、安全確保のために、前側
第１リンク２の動作範囲の両端にメカニカルストッパ１
７、１８が設けられている。また、このようなモ−タ１
個で駆動されるリンク機構は、使用者Ｕとの接触部の動
作領域が、多軸ロボットのような面でなく有限長の線で
あるため、仮に暴走した場合でも安全性が確保できると
考えられる。

【００９２】ここで、バネバランサの設置位置として前
側第１リンク２に対してと後側第１リンク４に対してと
が考えられるが、前側第１リンク２にバネバランサ１６
を設けたのは、バネバランサが動作ストロ−クの小さい
動作に有効であることによる。この４節リンク機構で下
膨らみの立ち上がり動作軌道を実現できる各リンクのア
−ム長さは人間の寸法により、例えば前側第１リンク２
長０．４９ｍ（４９０ｍｍ）、中間リンク３長０．４２
ｍ（４２０ｍｍ）、後側第１リンク４長０．１９６ｍ
（１９６ｍｍ）のようになり、この場合、第１リンクの
動作角は２０（°）程度であるのに対して、後側第１リ
ンクの動作角は１６０（°）程度と大きく、バランサ設
置位置は前側第１リンク２とした。

【００９３】次に、図１の立ち上がり立ち下がり動作補
助装置の第２の機構例を説明する。

【００９４】駆動系として、ウォ−ム減速機を用いた場
合の駆動系の例を図７に示した。

【００９５】モータ１３の回転動力により、ウォーム２
１を回転させ、ウォームホィール２２で９０°回転角度
を変えて連結シャフトを介して直結されている左右の前
側第１リンク２ａ、２ｂを第１関節６まわりに回転駆動
し、図示していないが中間リンク３、後側第１リンク４
を第２関節７・第３関節８・第４関節９まわりに回転駆
動する。

【００９６】次に、図１の立ち上がり立ち下がり動作補
助装置の第３の機構例を説明する。

【００９７】駆動系として、ウォ−ム減速機を用いた場
合の例を図８に側面図を示した。

【００９８】モータ１３の回転動力により、ウォーム２
１を回転させ、ウォームホィール２２で９０°回転角度
を変えて連結シャフトを介して左右に直結されているプ
ーリ２３より例えばスチ−ルベルトよりなるタイミング
ベルト２４を介して第４関節９に直結されたプーリ２５
に回転動力を伝え、後側第１リンク４を第４関節９まわ
りに回転させる。後側第１リンク４を第４関節９まわり
に回転駆動し、中間リンク３、前側第１リンク２を第３
関節８・第２関節７・第１関節６まわりに回転駆動す
る。

【００９９】ここで、この例は、駆動系として、ウォ−
ム減速機を用いたものを示したが、回転型減速機を用い
たものであっても良い。

【０１００】次に、図１の立ち上がり立ち下がり動作補
助装置の第４の機構例を図９を用いて説明する。駆動系
として、ラックピニオン機構よりなる直動機構を用いた
例を示す。

【０１０１】前側第１リンク２を回転駆動するにあたっ
て、固定部に水平軸まわりに揺動可能に設けられた歯車
箱に取り付けられたモータ１３の回転動力をモ−タ１３
と同軸上に設けられたウォーム２１、それと噛み合うウ
ォームホィール２２、それと同軸上に設けられたピニオ
ンギア２６、それと噛み合うラック２７、ラック２７に
結合され左右の前側第１リンク２に回転可能に連結され
た連結リンク２８に伝達することにより実現している。
また、モ−タと同軸上には、ブレーキ２９が設けられて
おり、電源オフ時は、ブレーキが作動し、前側第１リン
ク２の位置を保持している。

【０１０２】次に、図１の立ち上がり立ち下がり動作補
助装置の第５の機構例を図１０を用いて説明する。

【０１０３】駆動系として、ボ−ルネジ機構よりなる直
動機構を用いた例を示す。

【０１０４】前側第１リンク２を回転駆動するにあたっ
て、固定部に水平軸まわりに揺動可能に設けられた歯車
箱に取り付けられたモータ１３の回転動力をモ−タと同
軸上に設けられたプーリ３０、タイミングベルト３１、
プーリ３２、それと同軸上に結合されたボ−ルネジナッ
ト部３３、それと鋼球を介して設けられているボ−ルネ
ジ軸３４、ボ−ルネジ軸３４に結合され左右の前側第１
リンク２に回転可能に連結された連結リンク２８に伝達
することにより実現している。また、モータ１３と同軸
上には、ブレーキ２９が設けられており、電源オフ時
は、ブレ−キが作動し、前側第１リンク２の位置を保持
している。

【０１０５】次に、本発明の第１の実施例の立ち上がり
立ち下がり動作補助装置の使用者Ｕの動作指示部の構成
について、図１１を用いて説明する。

【０１０６】ハンドル部１０に立ち上がりボタン３５、
立ち下がりボタン３６、非常停止ボタン３７が設けられ
ており、立ち上がりボタン３５、立ち下がりボタン３６
は、押している間だけ、動作が実現し、非常停止ボタン
３７が押されると、電源が切られ、ブレーキが作動し、
動作が停止し、その時点のリンクの位置で位置が保持さ
れる。

【０１０７】次に、本発明の第２の実施例の立ち上がり
立ち下がり動作補助装置を図１２を用いて説明する。

【０１０８】図１６は、本発明の立ち上がり立ち下がり
動作補助装置の第２の実施例の概念図を示す。

【０１０９】第１の実施例では、ハンドル１０の姿勢が
可動部の動作により変化するという問題があった。そこ
で、本実施例では、ハンドルの姿勢が可動部の動作によ
らず一定になるようにする。ここでは、図１６に示すよ
うにベ−ス部分の水平線に対して一定の角度（図では９
０°）をなす固定第１リンク４１（図では縦棒部）に対
して前側第１リンク２と平行に動作する前側第２リンク
３８を介して中間第２リンク３９に回転動力を伝える。
中間第２リンク３９は、２股になっており、中間リンク
３と平行に動作する中間第３リンク４０を介してハンド
ル部１０に回転動力を伝える。

【０１１０】このようなリンク機構が左右に設けられ、
ハンドル部１０の左右の中間リンク３との連結部は回転
可能に連結されている。このような構造の立ち上がり立
ち下がり動作補助装置を用いることにより、使用者Ｕ
は、このハンドル部１０につかまることにより、立ち上
がり立ち下がり動作中にハンドル部１０の姿勢が変化し
ないため、安定した上半身の姿勢の保持が可能になる。

【０１１１】さらに、本発明の第２の実施例の立ち上が
り立ち下がり動作補助装置の具体的な機構は、第１の実
施例の図５〜図１０に示した駆動機構を用いることによ
り実現される。

【０１１２】このように、本発明の第１及び第２の実施
例で述べた立ち上がり立ち下がり動作補助機構を用いる
ことにより、使用者の腰の動作開始位置・動作終了位置
を結ぶ線分に対して下側に膨らんだ動作軌道を実現する
ことが可能になり、使用者にとって自然な動作が実現可
能になる。

【０１１３】更に、第２の実施例で述べた立ち上がり立
ち下がり動作補助機構を用いることにより動作中のハン
ドル部の姿勢変化がなくなり、より安定した上半身の姿
勢保持が可能になる。

【０１１４】次に、本発明の歩行動作補助装置につい
て、図１７〜図３１を用いて説明する。

【０１１５】図１７は、本発明の歩行動作補助装置の概
念図を示し、図１８〜図２１は本発明の歩行動作補助装
置の移動動作を示し、図２２〜図２６は本発明の歩行動
作補助装置の段差昇り動作を示し、図２７は図１７の駆
動機構の一具体例を示し、図２８、図２９は図２７の駆
動機構の部分詳細機構を示し、図２９は、図１７の駆動
機構の他の具体例を示し、図３１は、本発明の歩行動作
補助装置の動作指示部を示す。

【０１１６】本発明の歩行動作補助装置は、屋内でよく
みられる０．０５ｍ（５ｃｍ）程度の段差を低衝撃で乗
り越えることができるような構造とした点に特徴があ
る。また、生活動作支援装置としても役立つように移動
動作を実現をできる構成とする。移動動作では、男性の
大便時及び女性の小便・大便時は、便器に後向きにアプ
ロ−チすることが望まれる。

【０１１７】一方、男性の小便時は、便器に前向きにア
プロ−チすることが望まれる。そこで、本装置は、前方
も後方も下部に便器をまたげるスペ−スを設けることに
より、排泄時の自立移動動作を支援できる。また、使用
者ができるかぎり前方へ移動できるようにスペ−スをと
ることにより、前方の引き戸を開閉するなどの動作も実
現できるようにする。

【０１１８】このようなことを考慮した本発明の歩行動
作補助装置の構成を図１７を用いて説明する。

【０１１９】本発明の歩行動作補助装置４１は、６輪構
造で車輪は、左前輪４２ａ、右前輪４２ｂ、左中間輪４
３ａ、右中間輪４３ｂ、左後輪４４ａ、右後輪４４ｂよ
り構成されている（ここで、４３ｂ、４４ｂ、４５ｂは
図示していない）。

【０１２０】前輪４２は前輪取付け部材４６に、中間輪
４３は中間輪取付け部材４７に、後輪４４は後輪取付け
部材４８に取り付けられている。前輪４２と後輪４４は
鉛直軸まわりに回転可能なキャスタとなっており、中間
輪４３は鉛直軸まわりに回転できないように固定された
構造となっている。

【０１２１】前輪取付け部材４６及び後輪取付け部材４
８は、中間輪取付け部材４７より前輪ア−ム４９、後輪
ア−ム４５を介して前輪取付け部材４６、後輪取付け部
材４８は回転可能になっており、前輪ア−ム４９、後輪
ア−ム４５は、その支持部の水平軸まわりに回転可能な
第１直動軸５０、第２直動軸５１により上げ下げ駆動さ
れる構成となっている。

【０１２２】また、中間輪４３は、左右独立に回転駆動
される構成となっており、前進後進左右旋回動作が可能
である。図では中間輪４３は図示していないモ−タによ
りプーリ５４、ベルト５５、プーリ５６を介して駆動さ
れる。図では、前輪ア−ム４９、後輪ア−ム４５とも平
行リンクの構造としているが、シングルリンクでもよ
い。また、コントロ−ラ５７が内蔵されており、バッテ
リを電源として制御信号を生成し、モ−タに通電し駆動
する構成となっている。

【０１２３】このような機構の移動動作を図１８〜図２
１を用いて説明する。図は本機構を上からみた図であ
る。

【０１２４】ここで、前輪４２ａ、４２ｂ，中間輪４３
ａ、４３ｂ、後輪４４ａ、４４ｂからなっており、前進
動作は図１８に示すように中間輪４３ａ、４３ｂをとも
に前進する方向に回転させることにより実現され、後進
動作は図１９に示すように中間輪４３ａ、４３ｂをとも
に後進する方向に回転させることにより実現される。

【０１２５】また、右旋回動作は、図２０に示すように
中間輪４３ａを前進方向に、４３ｂを後進方向に駆動す
ることにより実現され、左旋回動作は、図２１に示すよ
うに中間輪４３ａを後進方向に、４３ｂを前進方向に駆
動することにより実現される。

【０１２６】このような機構の段差昇り動作を図２２〜
図２６に示した。

【０１２７】段差降り動作は段差昇り動作の逆のステッ
プをたどる。まず、重心を後に移して前輪４２の作用反
力を低減してから前輪４２を上げる（図２２）。それか
ら前進し、前輪４２が段差を越えた位置に到達してから
前輪４２を下げ、重心を前に移す（図２３）。

【０１２８】次に、中間輪４３が段差にさしかかったと
ころで中間輪４３に作用する荷重が小さくなるように前
輪４２と後輪４４をともに地面に押し付け力を発生させ
た状態で、中間輪４３を前進させると中間輪４３が段差
手前面から離れながら、段差面にならって動作するよう
に前輪４２と後輪４４を上下方向に動作させる（図２
４）。このようにすることによって衝撃の少ない段差乗
り越え動作が実現可能になる。

【０１２９】更に、後輪４４の段差到達時はまず重心を
前に移して後輪４４の作用反力を軽減してから、後輪４
４を上げる（図２５）。後輪４４が段差を越えた位置に
到達してから後輪４４を下げ、重心を後に移す（図２
６）。このような動作を実現することにより、衝撃の少
ない段差越え動作を実現できる。

【０１３０】このような動作を実現する歩行動作補助装
置の具体的な機構を図２７〜図３０を用いて説明する。

【０１３１】図２７〜図２９は前輪、後輪の上下動作を
ラックピニオン機構を用いて実現する方式を示してい
る。

【０１３２】前輪４２を上げ下げする駆動系は、モータ
５２よりウォーム６０、それと噛み合い回転方向を９０
（°）変えるウォ−ムホィール６１を介して、それと同
軸上に設けられているピニオンギア６２を回転させそれ
とかみあうラック６３を直線動作させる。一方、後輪４
４を上げ下げする駆動系は、その後部に同様の駆動機構
が設けられており、第２直動軸５１を駆動するが、図２
７では中間輪駆動機構の背後にあるため示されていな
い。

【０１３３】また、左中間輪４３ａを回転させる駆動系
は、モータ５８よりウォ−ム６４，それと噛み合うウォ
−ムホィ−ル６５を介して、それと同軸上に設けられた
プーリ５４を回転させ、スチ−ルベルト５５を介して左
中間輪４３ａと同軸配置されたプーリ５６を回転させる
ことによる回転動力を伝達する。左右の中間輪を独立に
駆動するように左右にこのような駆動機構が設けられて
いる。

【０１３４】図２７中には前輪４２と前輪取付け部材４
６の間に力覚センサ６６が設けられており、力覚センサ
６６を左右の前輪上部に設けることにより段差の方向を
検出することができ、段差に直角に接近することができ
る。

【０１３５】次に、前輪、後輪を上げ下げする直動機構
の構造を図２８、図２９に示した。

【０１３６】主な構造は、前述の通りであるが、ラック
は３方向から各２コのカムフォロア６７ａ、６７ｂ、６
８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄにより支持されている。
ラック６３の上下端にはストッパ６９ａ、６９ｂが設け
られており、動作範囲を行き過ぎて動作した場合には歯
車箱７０に当接し動作を停止させることができる。ここ
で、歯車箱７０は固定台７１に対して回転可能に支持さ
れており、ラック６３が上下方向に動作した際に揺動す
る。

【０１３７】ここで、歯車箱７０の軸７２はウォ−ムホ
ィール６１と同軸であるが、歯車箱７０の固定台７１に
対する揺動軸７３ａ、７３ｂはラック６３とピニオンギ
ア６２の接触点を中心とするように設けられている。こ
のような構成とすることにより、ラック６３で発生する
力がそのまま前輪ア−ム４９、後輪ア−ム４５のラック
６３との連結部に作用する。

【０１３８】次に、本発明の歩行動作補助装置の他の具
体的な機構を図３０を用いて説明する。

【０１３９】図３０は、前輪、後輪の上下動作をボ−ル
ネジ機構を用いて実現する方式を示している。

【０１４０】前輪を上げ下げする駆動系は、モータ５２
よりそれと同軸上に設けられたプーリ７４、タイミング
ベルト７５、プ−リ７６へと回転動力が伝達され、プ−
リ７６と同軸上に結合されたボ−ルネジナット部７７を
回転させ、それと鋼球を介して設けられるボ−ルネジ軸
７８を直線動作させる。

【０１４１】一方、後輪を上げ下げする駆動系は、その
後部に同様の駆動機構が設けられており、第２直動軸５
１を駆動するが、図３０では中間輪駆動機構の背後にあ
るため示されていない。

【０１４２】次に、本発明の歩行動作補助装置で用いら
れる使用者の動作指示部の構成を図３１を用いて説明す
る。

【０１４３】歩行動作補助装置の前側の上面に設けられ
ている前進ボタン７９、後進ボタン８０、左旋回ボタン
８１、右旋回ボタン８２、非常停止ボタン８３、段差昇
りボタン８８、段差降りボタン８９から成っている。前
述の移動動作の車輪駆動方式が、各ボタンを押すことに
より実現される。また、非常停止ボタン８３を押すこと
により動作は停止する。ここで、段差昇り、段差降りは
それぞれボタン操作で行ってもよいし、ボタン無しで自
動で行ってもよい。

【０１４４】さらに、段差等を検知した場合にそれを使
用者Ｕに知らせる表示手段８６、８７や、音又は音声で
知らせるスピーカ８８を備えていても良い。この場合、
段差を検知するセンサは、レーザ等の光学的手段や超音
波、近接覚センサ等が望ましい。

【０１４５】次に、本発明の歩行動作補助装置の制御方
法の実施例を図３２〜図３４を用いて説明する。

【０１４６】図３２は、本発明の歩行動作補助装置の制
御装置の構成を示し、図３３は、本発明の歩行動作補助
装置の段差乗り越え方法を示し、図３４は、本発明の段
差乗り越え方向修正方法の説明図であり、図３５は、前
輪上部の力覚センサを用いた段差乗り越え方向修正方法
のフロ−を示し、図３６は、内界センサであるモ−タの
電流を検出することによる段差乗り越え方法を示したも
のである。

【０１４７】まず図３２を用いて本発明の歩行動作補助
装置の制御装置について説明する。

【０１４８】使用者は、移動ボタン８９（前進ボタン、
後進ボタン、左旋回ボタン、右旋回ボタンよりなる）を
押すと、押している時間のみ移動動作が実現される。移
動ボタン８９が押されると、段差検出手段９０が段差の
有無を検出する。

【０１４９】この段差検出手段としては、前輪・後輪に
作用する力を検出するひずみゲ−ジなどにより構成され
る力覚センサ、前輪・後輪を上下方向に駆動するモ−タ
の電流センサ、障害物との距離を計測する近接覚センサ
などにより構成される。これらの段差検出手段は段差に
さしかかるとセンサの検出値が大きく変化する特性を利
用して段差の検出を行う検出手段である。

【０１５０】もし段差がなければ、移動モ−ド各軸位置
指令生成部９１にて各軸モ−タの位置指令を生成する。
一方、段差がある場合は、段差乗越モ−ド各軸位置指令
生成部９２において、各軸モ−タの位置指令を生成す
る。このようにして生成された各軸位置指令は各軸のモ
−タ制御装置９３に送られ、モ−タの電流指令に変換さ
れ、アンプ部で増幅されてモ−タ９４に通電され、モ−
タ出力軸に結合された機構９４を駆動する。

【０１５１】ここで、モ−タの位置は位置検出器により
検出されて位置検出値９５がモ−タ制御装置にフィ−ド
バックされることにより、位置指令に追従するようなモ
−タの電流指令が生成される。

【０１５２】次に本構成の歩行動作補助装置の制御装置
を用いた段差乗り越え方法について図３３を用いて説明
する。

【０１５３】本方法は、段差乗り越えを行う車輪が低衝
撃で段差を乗り越えられるように、車輪に作用する床か
らの反力を軽減できるように本体の傾きを変え、車輪を
上げて段差をなめらかに乗り越える方式である。

【０１５４】まず、移動モ−ドにある（Ｓ１０１）歩行
動作補助装置の制御装置が段差検出手段により前輪が段
差にさしかかったことを検出すると（ここでは前進して
いる場合を例にとり説明する、Ｓ１０２）、装置本体を
後に傾け（Ｓ１０３）、前輪にかかる作用力を軽減しゼ
ロとし、前輪を上げる（Ｓ１０４）。

【０１５５】次に、装置本体を中立位置に戻し、移動を
行い（Ｓ１０５）、中間輪が段差を検出する（Ｓ１０
６）と、前輪・後輪共に下げることにより（Ｓ１０
７）、中間輪にかかる荷重を軽減しゼロとし、中間輪を
段差に沿って上げるもしくは下げる。

【０１５６】このあと移動を続け（Ｓ１０８）、後輪が
段差を検出すると（Ｓ１０９）、装置本体を前に傾け
（Ｓ１１０）、後輪にかかる作用力を軽減しゼロとし、
後輪を上げる（Ｓ１１２）。さらに装置本体を中立位置
に戻して移動する（Ｓ１１３）。

【０１５７】次に段差検出手段として図３０に示したよ
うなひずみゲ−ジなどにより構成される力覚センサ６６
を用いた場合の段差乗り越え方向修正方法について図３
４および図３５を用いて説明する。

【０１５８】ここでの発明の目的は、本発明の歩行動作
補助装置は、左右両輪が同時に上げ下げ動作するため、
段差線（その角部をつないだ線は直線と仮定する、図３
４の９６）に対して垂直にアプロ−チしないと低衝撃の
段差乗り越え動作が実現できないことに起因している。
そこで、それに対処するために、前輪の両輪に力覚セン
サ６６を用いることにより片輪が段差を検出した場合
に、両輪が同時に段差を検出する方向に修正動作を行う
ことを目的としている。

【０１５９】図３４は、前輪上部の力覚センサを用いた
段差乗り越え方向修正方法を示す図であるが、図３４
（ａ）のように移動動作を行っていて左前輪４２ａもし
くは右前輪４２ｂが段差線９６を検出すると（図
（ｂ））、段差に直角にアプロ−チできるように旋回動
作を行い、前進し、左右の前輪が同時に段差を検出した
時点で（図（ｃ））段差乗り越え動作に移るというもの
である。

【０１６０】図３５を用いてそのフロ−を説明する。移
動動作をおこないつつ、力覚センサは段差があるかいな
かの監視を行っている（Ｓ１１４）。そして、左前輪も
しくは右前輪の上に設けられた力覚センサが段差を検出
すると（Ｓ１１５）、歩行動作補助装置には左右前輪が
段差の角部をつないだ線（直線と仮定）に対して垂直に
アプロ−チするようにその場旋回動作を行う（Ｓ１１
６）。

【０１６１】その場旋回動作を行いつつ先に段差を検出
した車輪と別の車輪の上に設けられた力覚センサが段差
を検出する（左前輪と右前輪の上部に設けられた力覚セ
ンサが同時に段差を検出する、Ｓ１１７）と、通常の段
差乗り越えステップを実行するというものである。

【０１６２】次に、力覚センサのような外付けセンサ
（外界センサ）を用いずに内蔵センサ（内界センサ）の
みで段差検出を行うものを図３６を用いて説明する。

【０１６３】この方式は左右に力覚センサを設ける方式
のように段差線に対して垂直にアプロ−チする修正動作
を行うことはできないが、使用者がおおよそ段差線に垂
直にアプロ−チしてゆく能力があると仮定した場合に特
に有用な方法である。また、図３３の段差検出アルゴリ
ズムを実現する上でも中間輪や後輪の段差検出に有用な
方法である。

【０１６４】具体的な構成は、移動を行っていて（Ｓ１
１９）、前輪を上下駆動するモ−タの電流を検出し、段
差を検出した時点で（Ｓ１２０）前輪段差乗り越え動作
に移り（Ｓ１２１）、さらに移動し（Ｓ１２２）、次に
中間輪の回転方向のモ−タの電流を検出し、段差を検出
した時点で（Ｓ１２３）、中間輪段差乗り越え動作に移
り（Ｓ１２４）、移動し（Ｓ１２５）、後輪を上下駆動
するモ−タの電流を検出し、段差を検出した時点で（Ｓ
１２６）、後輪段差乗り越え動作に移り（Ｓ１２７）、
さらに移動動作に移行する（Ｓ１２８）というものであ
る。

【０１６５】次に、本発明の立ち上がり立ち下がり歩行
動作補助装置の実施例を図３７〜図４２を用いて説明す
る。

【０１６６】図３７は、本発明の立ち上がり立ち下がり
歩行動作補助装置の１例を示しており、図３８は、本発
明の立ち上がり立ち下がり歩行動作補助装置の第２の例
を示しており、図３９は、本発明の立ち上がり立ち下が
り歩行動作補助装置の第３の例を示しており、図４０
は、本発明の立ち上がり立ち下がり歩行動作補助装置の
第４の例を示しており、図４１は、本発明の立ち上がり
立ち下がり歩行動作補助装置の第５の例を示しており、
図４２は、本発明の立ち上がり立ち下がり歩行動作補助
装置の第６の例を示している。

【０１６７】本発明の立ち上がり立ち下がり歩行動作補
助装置は、上述の立ち上がり立ち下がり動作補助装置お
よび歩行動作補助装置の特徴を生かして、立ち上がり立
ち下がり動作補助機能と歩行動作補助機能をあわせもつ
装置である。しかしながら、用途によっては、どちらか
の機能については、上述の機構を用い、その他の機能に
ついては、既存の機構を用いるといった対応も考えられ
るため、手動もしくは電動の歩行動作補助装置と上述の
立ち上がり立ち下がり動作補助装置、上述の歩行動作補
助装置と上述の立ち上がり立ち下がり動作補助装置、の
２種類の装置について説明を加える。

【０１６８】図３７は、図１〜図１１で示した立ち上が
り立ち下がり動作補助装置と４輪歩行動作補助装置を組
み合わせた装置である。図３８は、図１６で示した立ち
上がり立ち下がり動作補助装置と４輪歩行動作補助装置
を組み合わせた装置である。

【０１６９】ここで、４輪歩行動作補助装置は手動でも
電動でもよい。次に、上述の６輪電動歩行動作補助装置
と上述の立ち上がり立ち下がり動作補助装置を組み合わ
せた例を示す。

【０１７０】図３９は、図１〜図１１で示した立ち上が
り立ち下がり動作補助装置と上述の６輪歩行動作補助装
置を組み合わせた装置である。図４０は、図１６で示し
た立ち上がり立ち下がり動作補助装置と上述の６輪歩行
動作補助装置を組み合わせた装置である。

【０１７１】図４１は、図３９で示した立ち上がり立ち
下がり歩行動作補助装置において、体幹支持部６をわき
の下を支える構成とした場合の装置であり、図４２は図
４０で示した立ち上がり立ち下がり歩行動作補助装置に
おいて、体幹支持部１１をわきの下を支える構成とした
場合の装置である。

【０１７２】ここで、立ち上がり立ち下がり動作補助装
置のハンドル部は、歩行動作補助装置の上半身接触部と
して共用してもよいし、共用しなくてもよい。

【０１７３】このように脇の下を支持するように構成す
ることにより、使用者はこの支持部に掴まるだけで屈伸
動作を行うことができるので、腰部又は臀部に支持部を
装着する必要がなく、操作が簡単になる。

【０１７４】図３７〜図４２に示したような立ち上がり
立ち下がり歩行動作補助装置を用いることにより、自然
な立ち上がりが実現でき、かつ段差乗り越えを低衝撃で
実現することができる。

【０１７５】装置下部に、スペースを設けた例を図４
３、図４４に示す。

【０１７６】図４３、図４４は移動のための車輪を備え
た屈伸動作補助装置の位置実施例の側面図及び正面図を
示しており、その構成要素を一部省略している。

【０１７７】この図に示すように、幅Ｗが０．４ｍ（４
０ｃｍ）以上で、床面から高さＨが０．４５ｍ（４５ｃ
ｍ）以上のスペースを設けることにより、装置が洋式の
便器を股ぐことができ、使用者は前進動作のまま便器に
近づき、用を足すことができる。さらに、このようなス
ペースを、図１７、図２７、図３０、図３７〜図４２に
示す歩行動作補助装置に設けることにより、歩行動作補
助装置が洋式の便器を股ぐことができ、使用者は前進動
作のまま便器に近づき、用を足すことができるようにな
る。

【０１７８】本発明の各実施例の立ち上がり立ち下がり
動作補助装置、歩行動作補助装置は、下記のように構成
されているので下記のような効果を奏する。

【０１７９】（１）本発明の立ち上がり立ち下がり動作
補助装置は、使用者との接触部が、動作開始点と動作終
了点を結ぶ線分に対して下に膨らむ動作軌道をとるた
め、膝への作用力の小さい下肢の衰えた人に自然な動作
を実現できる利点がある。

【０１８０】（２）本発明の立ち上がり立ち下がり動作
補助装置の第２の実施例は、ハンドル部の姿勢が、立ち
上がり立ち下がり動作中に不変であるため、上半身の安
定した支持が可能になる。

【０１８１】（３）本発明の歩行動作補助装置は、６輪
構造で前２輪・後２輪が独立に上げ下げできるため、段
差を乗り越える際に使用者に作用する衝撃力を極めて小
さくすることができる。

【０１８２】（４）本発明の立ち上がり立ち下がり歩行
動作補助装置は、上述の立ち上がり立ち下がり動作補助
装置と歩行動作補助装置の利点をあわせ持っているた
め、使用者の自立した動作（介護者なしでの動作）を補
助することができる。

【０１８３】以上のほか、本発明の屈伸動作補助装置又
はこれを備えた歩行動作補助装置は、リンク機構を用い
ているので、リンクの長さを変えることにより、屈伸動
作時の使用者の腰部が通る軌道を自由に設計することが
でき、理想的な軌道を通るようにすることができる。

【０１８４】

【発明の効果】本発明によれば、下記のような効果を奏
する。

【０１８５】（１）本発明の屈伸動作補助装置は、使用
者との接触部が、動作開始点と動作終了点を結ぶ線分に
対して下に膨らむ動作軌道をとるため、膝への作用力の
小さい下肢の衰えた人に自然な動作を実現でき、使用者
の自発的な屈伸動作を補助することができる。

【０１８６】（２）本発明の歩行動作補助装置は、６輪
構造で前２輪・後２輪が独立に上げ下げできるため、段
差を乗り越える際に使用者に作用する衝撃力を極めて小
さくすることができる。

【０１８７】（３）歩行動作補助装置または移動手段を
備えた屈伸動作補助装置が、その下部に少なくとも洋式
の便器を股ぐことができるスペースを備えたため、装置
が洋式の便器を股ぐことができ、使用者は前進動作のま
ま便器に近づき、用を足すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の屈伸動作補助装置の第１の実施例の概
要図である。

【図２】本発明の屈伸動作補助装置を用いた場合の使用
者の腰の動作軌道を示す図である。

【図３】本発明の屈伸動作補助装置の体幹支持部の１構
成例を示す図である。

【図４】本発明の屈伸動作補助装置の体幹支持部の他の
構成例を示す図である。

【図５】本発明の屈伸動作補助装置の第１の機構の側面
図である。

【図６】本発明の屈伸動作補助装置の第１の機構の正面
図である。

【図７】本発明の屈伸動作補助装置の第２の機構の駆動
系を示す図である。

【図８】本発明の屈伸動作補助装置の第３の機構の駆動
系を示す図である。

【図９】本発明の屈伸動作補助装置の第４の機構の駆動
系を示す図である。

【図１０】本発明の屈伸動作補助装置の第５の機構の駆
動系を示す図である。

【図１１】本発明の屈伸動作補助装置の動作指示部を示
す図である。

【図１２】理学療法士の立ち上がり動作介助を示す図
（その１）である。

【図１３】理学療法士の立ち上がり動作介助を示す図
（その２）である。

【図１４】理学療法士の立ち上がり動作介助を示す図
（その３）である。

【図１５】理学療法士の立ち上がり動作介助を示す図
（その４）である。

【図１６】本発明の屈伸動作補助装置の第２の実施例の
概要図である。

【図１７】本発明の歩行動作補助装置の概要図である。

【図１８】本発明の歩行動作補助装置を用いた移動動作
を示す図（その１）である。

【図１９】本発明の歩行動作補助装置を用いた移動動作
を示す図（その２）である。

【図２０】本発明の歩行動作補助装置を用いた移動動作
を示す図（その３）である。

【図２１】本発明の歩行動作補助装置を用いた移動動作
を示す図（その４）である。

【図２２】本発明の歩行動作補助装置を用いた段差昇り
動作を示す図（その１）である。

【図２３】本発明の歩行動作補助装置を用いた段差昇り
動作を示す図（その２）である。

【図２４】本発明の歩行動作補助装置を用いた段差昇り
動作を示す図（その３）である。

【図２５】本発明の歩行動作補助装置を用いた段差昇り
動作を示す図（その４）である。

【図２６】本発明の歩行動作補助装置を用いた段差昇り
動作を示す図（その５）である。

【図２７】本発明の歩行動作補助装置の第１の機構の側
面図である。

【図２８】本発明の歩行動作補助装置の第１の機構の部
分詳細機構図（その１）である。

【図２９】本発明の歩行動作補助装置の第１の機構の部
分詳細機構図（その２）である。

【図３０】本発明の歩行動作補助装置の第２の機構の側
面図である。

【図３１】本発明の歩行動作補助装置の動作指示部を示
す図である。

【図３２】本発明の歩行動作補助装置の制御装置の構成
を示す図である。

【図３３】本発明の歩行動作補助装置の制御方法におい
て、段差乗り越え方法を示す図である。

【図３４】本発明の歩行動作補助装置の制御方法におい
て、力覚センサを用いた段差乗り越え方向修正方法の説
明図である。

【図３５】本発明の歩行動作補助装置の制御方法におい
て、力覚センサを用いた段差乗り越え方向修正方法のフ
ロ−を示す図である。

【図３６】本発明の歩行動作補助装置の制御方法におい
て、内界センサである電流検出手段を用いた段差乗り越
え方法を示す図である。

【図３７】本発明の屈伸歩行動作補助装置の第１の概要
図である。

【図３８】本発明の屈伸歩行動作補助装置の第２の概要
図である。

【図３９】本発明の屈伸歩行動作補助装置の第３の概要
図である。

【図４０】本発明の屈伸歩行動作補助装置の第４の概要
図である。

【図４１】本発明の屈伸歩行動作補助装置の第５の概要
図である。

【図４２】本発明の屈伸歩行動作補助装置の第６の概要
図である。

【図４３】本発明の移動手段を備えた屈伸動作補助装置
の一実施例の側面図である。

【図４４】本発明の移動手段を備えた屈伸動作補助装置
の一実施例の正面図である。

【符号の説明】

１…屈伸動作補助装置、２…前側第１リンク、３…中間
リンク、４…後側第１リンク、１０…ハンドル部、１１
…体幹支持部、Ｕ…使用者、１３…モ−タ、１４…回転
型減速機、１５…手すり、１６…バネバランサ、１７、
１８…メカニカルストッパ、１９…傘歯車、２０…回転
型減速機、２１…ウォ−ム、２２…ウォ−ムホィ−ル、
２３、２４…タイミングベルト、２５…プ−リ、２６…
ピニオンギア、２７…ラック、２８…連結リンク、２９
…ブレ−キ、３０、３２…プ−リ、３１…タイミングベ
ルト、３３…ボ−ルネジナット部、３４…ボ−ルネジ
軸、３５…立ち上がりボタン、３６…立ち下がりボタ
ン、３７…非常停止ボタン、３８…前側第２リンク、３
９…中間第２リンク、４０…中間第３リンク、４１…歩
行動作補助装置、４２…前輪、４３…中間輪、４４…後
輪、４５…後輪ア−ム、４６…前輪上部部材、４７…中
間輪上部部材、４８…後輪上部部材、４９…前輪ア−
ム、５０…第１直動軸、５１…第２直動軸、５２…前輪
上げ下げモ−タ、５３…後輪上げ下げモ−タ、５４、５
６…中間輪駆動プ−リ、５５…ベルト、５７…コントロ
−ラ、５８…中間輪駆動タイミングベルト、６０…ウォ
−ム、６１…ウォ−ムホィ−ル、６２…ピニオンギア、
６３…ラック、６４…ウォ−ム、６５…ウォ−ムホィ−
ル、６６…力覚センサ、６７、６８…カムフォロア、６
９…ストッパ、７０…歯車箱、７１…固定台、７２、７
３…軸、７４、７６…プ−リ、７５…タイミングベル
ト、７７…ボ−ルネジナット部、７８…ボ−ルネジ軸、
７９…前進ボタン、８０…後進ボタン、８１…左旋回ボ
タン、８２…右旋回ボタン、８３…非常停止ボタン、８
４…段差昇りボタン、８５…段差降りボタン、８８…段
差昇りボタン、８９…段差降りボタン、８９…移動ボタ
ン、９０…段差検出手段、９１…移動モ−ド各軸位置指
令生成部、９２…段差乗越モ−ド各軸位置指令生成部、
９３…モ−タ制御装置、９４…モ−タと機構、９５…位
置検出値、９６…段差線、９７…固定リンク、１０１…
理学療法士、１０３…腰ひも。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 圭一 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 藤江 正克 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (56)参考文献 特開 平６−254123（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−92591（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−303446（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−136656（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−20342（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−49965（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−128053（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−30222（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−80129（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−50029（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−146650（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−41437（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭30−4998（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61G 5/00 A61G 7/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】使用者を支持する支持部と移動手段を備え
   て、使用者の歩行動作を補助する歩行動作補助装置にお
   いて、前記移動手段は、鉛直軸まわりに回転自在な一対
   の前輪及び一対の後輪と、前記前後輪の間に前記前輪又
   は後輪の方向への移動を可能にするよう設けられた一対
   の車輪と、前記前後輪をそれぞれ独立に上下駆動する上
   下駆動手段と、前記前後輪の間に設けられた一対の車輪
   を左右独立に駆動する中間輪駆動手段と、を備えたこと
   を特徴とする歩行動作補助装置。
2. 【請求項２】前記中間輪駆動手段が、モータと、このモ
   ータの駆動力を前記前後輪の間に設けられた各車輪に伝
   達するタイミングベルトとを備え、前記上下駆動手段
   が、モータと、このモータによって駆動されるピニオン
   ギアと、このピニオンギアと噛合し上下方向に移動する
   ラックと、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の
   歩行動作補助装置。
3. 【請求項３】前記中間輪駆動手段が、モータと、このモ
   ータの回転軸と同軸上に設けられたウォームと、このウ
   ォームと噛合するウォームホィールと、このウォームホ
   ィールと同軸上に設けられたプーリと、前後輪の間に設
   けられた車輪と同軸上に設けられたプーリと、これらの
   プーリ間に渡されるタイミングベルトと、を備え、前記
   上下駆動手段が、モータと、このモータの回転軸と同軸
   上に設けられたウォームと、このウォームと噛合するウ
   ォームホィールと、このウォームホィールと同軸上に設
   けられたピニオンギアと、このピニオンギアと噛合し上
   下方向に移動するラックと、このラックに結合された左
   右車輪との連結部と、を備えたことを特徴とする請求項
   １に記載の歩行動作補助装置。
4. 【請求項４】前記中間輪駆動手段が、モータと、このモ
   ータの駆動力を前記前後輪の間に設けられた各車輪に伝
   達するタイミングベルトとを備え、前記上下駆動手段
   が、モータと、このモータによって駆動されるボールネ
   ジナット部と、このボールネジナット部と鋼球を介して
   設けられ上下方向に移動するボールネジ軸とを備えたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の歩行動作補助装置。
5. 【請求項５】段差部で、装置本体を後に傾けるステップ
   と、前輪を上げるステップと、装置本体を中立位置に戻
   し移動するステップと、前後輪を共に下げ又は上げ中間
   輪を段差に沿って上昇又は下降させるステップと、中間
   輪が接地後移動するステップと、装置本体を前に傾ける
   ステップと、後輪を上げるステップと、装置本体を中立
   位置に戻し移動するステップと、を備えて移動すること
   を特徴とする請求項１に記載の歩行動作補助装置。
6. 【請求項６】前輪の段差検出用に前輪を上下方向に駆動
   するモータの電流信号を用い、中間輪の段差検出用に中
   間輪を回転させるモータの電流信号を用い、後輪の段差
   検出用に後輪を上下方向に駆動するモータの電流信号を
   用いる段差検出手段を備え、段差部で前輪を上下方向に
   駆動するモータの電流信号により段差を検出するステッ
   プと、段差を検出して装置本体を後に傾けるステップ
   と、前輪を上げるステップと、装置本体を中立位置に戻
   し移動するステップと、中間輪を回転させるモータの電
   流信号により段差を検出するステップと、段差を検出し
   て前後輪を共に下げ又は上げ中間輪を段差に沿って上昇
   又は下降させるステップと、中間輪が接地後移動するス
   テップと、後輪の段差検出用に後輪を上下方向に駆動す
   るモータの電流信号により段差を検出するステップと、
   段差を検出して装置本体を前に傾けるステップと、後輪
   を上げるステップと、装置本体を中立位置に戻し移動す
   るステップと、を備えて移動することを特徴とする請求
   項１に記載の歩行動作補助装置。
7. 【請求項７】前記支持部の駆動手段を設け、前記支持部
   によって使用者の腰部がその動作開始点と動作終了点と
   を結ぶ線分の下側に膨らんだ曲線軌道を通るように、屈
   伸動作を補助するようにしたことを特徴とする請求項１
   に記載の歩行動作補助装置。