JP4092322B2 - Walking assist device - Google Patents
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Description
本発明は、使用者の下腿部を膝関節アクチュエータで膝関節まわりに前後方向に揺動させて歩行を補助する歩行補助装置に関する。 The present invention relates to a walking assistance device that assists walking by swinging a user's lower leg part around a knee joint by a knee joint actuator.
使用者の腹部に巻き付けた腹帯14の側面に固定した第1リンク18と、使用者の大腿部に巻き付けた上部脚当て15f,15rの側面に固定した第2リンク20とを、股関節の外側に位置する電気アクチュエータ12により連結し、電気アクチュエータ12で第1リンク18に対して第2リンク20を前後方向に揺動させることで、使用者の大腿部の動きを補助する歩行補助装置が、下記特許文献1により公知である。
図13は人体の膝関節の模式図であって、符号01は大腿骨を示し、符号02は脛骨を示している。脛骨02の上端はほぼ平坦であり、そこに当接する大腿骨01の下端は円弧状に湾曲している。例えば椅子に座るために膝関節を屈曲するような場合には、脛骨02に対して大腿骨01が後方に90°揺動するが、その揺動の前期には脛骨02の上端に対して大腿骨01の下端が主として転がり接触し、その揺動の後期には脛骨02の上端に対して大腿骨01の下端が主として滑り接触することが知られている。従って、膝関節の屈曲に伴う前記脛骨02および大腿骨01の転がり接触により、大腿骨の下部は距離Xだけ脛骨02に対して後方に移動することになる。上述と同じ理由で、例えば膝下部を後方に蹴り上げるために膝関節を屈曲するような場合にも、図14に示すように、脛骨02の上部は距離Xだけ大腿骨01に対して後方に移動することになる。
FIG. 13 is a schematic diagram of a human knee joint, where
このように、膝関節は単純なピン継ぎ手とは異なる独特の動きをするにも関わらず、従来の歩行補助装置は大腿装具および下腿装具が単純なピン継ぎ手で枢支されているため、膝関節の動きに大腿装具や下腿装具が追従できず、使用者の皮膚に擦れて違和感を与える問題があった。 In this way, the knee joint has a unique movement different from that of a simple pin joint. However, the conventional walking aid device has a thigh brace and a lower leg brace supported by a simple pin joint. There was a problem that the thigh orthosis and the lower thigh orthosis could not follow the movement of the user, and the user's skin was rubbed and felt uncomfortable.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、膝関節の屈伸時に大腿装具や下腿装具が使用者の皮膚に擦れて違和感を与えるのを抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to prevent the thigh brace and the lower leg brace from being rubbed against the user's skin when the knee joint is bent and stretched.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、使用者の大腿部に沿って装着される大腿装具と、使用者の下腿部に沿って装着される下腿装具と、大腿装具および下腿装具を相対的に前後揺動させるべく膝関節の側方に配置された膝関節アクチュエータとを備え、大腿装具の骨格を構成する大腿フレームの下端に膝関節アクチュエータのハウジングを固定するとともに、下腿装具の骨格を構成する下腿フレームの上端に膝関節アクチュエータのロータを駆動力伝達機構を介して連結し、前記駆動力伝達機構は、膝関節の屈伸に伴う大腿部下端と下腿部上端との前後方向の相対移動に追従するように、大腿フレームの下端および下腿フレームの上端を前後方向に相対移動させる歩行補助装置において、前記駆動力伝達機構は、大腿フレームの下端に固定された大腿側ギヤと、下腿フレームの上端に固定されて前記大腿側ギヤに噛合する下腿側ギヤとを備え、膝関節アクチュエータのロータは、下腿側ギヤを駆動して大腿側ギヤの周囲を自転させながら公転させることを特徴とする歩行補助装置が提案される。 To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a thigh brace worn along the user's thigh and a lower leg brace worn along the user's lower leg. And a knee joint actuator arranged on the side of the knee joint to relatively swing the thigh orthosis and the lower leg orthosis, and a knee joint actuator housing is provided at the lower end of the thigh frame constituting the skeleton of the thigh orthosis is fixed, the rotor of the upper end to the knee joint actuator of the crus frame constituting the skeleton of the lower leg brace and connected through a driving force transmission mechanism, before Symbol driving force transmission mechanism, thigh lower end due to the bending of the knee joint and so as to follow the relative movement in the longitudinal direction of the lower leg upper end, the walking assist device Ru are relatively moved in the longitudinal direction of the upper end of the lower end and the crus frame of the thigh frame, the driving force transmission mechanism, A thigh-side gear fixed to the lower end of the thigh frame; and a thigh-side gear fixed to the upper end of the thigh frame and meshing with the thigh-side gear. The rotor of the knee joint actuator drives the thigh-side gear to drive the thigh A walking assistance device is proposed that revolves while rotating around the side gear.
また請求項2に記載された発明によれば、使用者の大腿部に沿って装着される大腿装具と、使用者の下腿部に沿って装着される下腿装具と、大腿装具および下腿装具を相対的に前後揺動させるべく膝関節の側方に配置された膝関節アクチュエータとを備え、大腿装具の骨格を構成する大腿フレームの下端に膝関節アクチュエータのハウジングを固定するとともに、下腿装具の骨格を構成する下腿フレームの上端に膝関節アクチュエータのロータを駆動力伝達機構を介して連結し、前記駆動力伝達機構は、膝関節の屈伸に伴う大腿部下端と下腿部上端との前後方向の相対移動に追従するように、大腿フレームの下端および下腿フレームの上端を前後方向に相対移動させる歩行補助装置において、前記駆動力伝達機構は、大腿フレームの下端に固定されたリングギヤと、リングギヤと中心を共有する膝関節アクチュエータのロータに固定されたサンギヤと、サンギヤおよびリングギヤに噛合するプラネタリギヤと、プラネタリギヤをサンギヤまわりに回転自在に支持するとともに下腿フレームの上端を枢支するプラネタリキャリヤとを備えたプラネタリギヤ機構であることを特徴とする歩行補助装置が提案される。
According to the invention described in
また請求項3に記載された発明によれば、使用者の大腿部に沿って装着される大腿装具と、使用者の下腿部に沿って装着される下腿装具と、大腿装具および下腿装具を相対的に前後揺動させるべく膝関節の側方に配置された膝関節アクチュエータとを備え、大腿装具の骨格を構成する大腿フレームの下端に膝関節アクチュエータのハウジングを固定するとともに、下腿装具の骨格を構成する下腿フレームの上端に膝関節アクチュエータのロータを駆動力伝達機構を介して連結し、前記駆動力伝達機構は、膝関節の屈伸に伴う大腿部下端と下腿部上端との前後方向の相対移動に追従するように、大腿フレームの下端および下腿フレームの上端を前後方向に相対移動させる歩行補助装置において、膝関節アクチュエータのロータを下腿フレームの上端に固定して駆動力伝達機構を構成し、膝関節アクチュエータのロータの回転軸を膝関節よりも下方に配置し、かつ下腿フレームを上端において大腿装具に枢支したことを特徴とする歩行補助装置が提案される。
According to the invention described in
請求項1〜請求項3の構成によれば、膝関節アクチュエータのハウジングに固定した大腿フレームの下端と、膝関節アクチュエータのロータに駆動力伝達機構を介して連結した下腿フレームの上端とを、大腿フレームおよび下腿フレームの屈伸に伴って前後方向に相対移動させるので、膝関節の屈伸に伴う大腿部下端と下腿部上端との前後方向の相対移動に大腿装具および下腿装具を追従させることができ、大腿装具および下腿装具が使用者の皮膚と擦れて違和感を与えるのを抑制することができる。 According to the configuration of the first to third aspects, the lower end of the thigh frame fixed to the housing of the knee joint actuator and the upper end of the lower leg frame connected to the rotor of the knee joint actuator via the driving force transmission mechanism are connected to the thigh. As the frame and lower leg frame are flexed and extended relative to each other in the front-rear direction, the thigh orthosis and lower leg orthosis can follow the relative movement in the front-rear direction between the lower end of the thigh and the upper end of the lower leg as the knee joint bends and stretches. It is possible to suppress the thigh brace and the lower leg brace from rubbing against the user's skin and giving a sense of incongruity.
特に請求項1の構成によれば、大腿フレームの下端に固定した大腿側ギヤと、下腿フレームの上端に固定した下腿側ギヤとを噛合させて駆動力伝達機構を構成したので、膝関節アクチュエータのロータで下腿側ギヤを駆動して大腿側ギヤの周囲を自転させながら公転させることで、膝関節の屈伸に伴って大腿フレームおよび下腿フレームを前後方向に相対移動させることができる。 In particular , according to the configuration of the first aspect , the driving force transmission mechanism is configured by meshing the thigh side gear fixed to the lower end of the thigh frame and the crus side gear fixed to the upper end of the lower thigh frame. By driving the lower leg side gear with the rotor and revolving while rotating around the thigh side gear, the thigh frame and the lower leg frame can be relatively moved in the front-rear direction as the knee joint bends and stretches.
特に請求項2の構成によれば、大腿フレームの下端に固定したリングギヤと、リングギヤと中心を共有する膝関節アクチュエータのロータに固定したサンギヤと、サンギヤおよびリングギヤに噛合するプラネタリギヤと、プラネタリギヤをサンギヤまわりに回転自在に支持するプラネタリキャリヤとで駆動力伝達機構を構成し、プラネタリキャリヤに下腿フレームの上端を枢支したので、膝関節アクチュエータのロータでプラネタリキャリヤを回転させて下腿フレームの上端を移動させることで、膝関節の屈伸に伴って大腿フレームおよび下腿フレームを前後方向に相対移動させることができる。
In particular , according to the configuration of
特に請求項3の構成によれば、膝関節アクチュエータのロータの回転軸を膝関節よりも下方に配置し、かつ下腿フレームを上端において大腿装具に枢支したので、膝関節アクチュエータのロータを下腿フレームの上端に固定しただけの簡単な構造の駆動力伝達機構で、膝関節の屈伸に伴う大腿部下端と下腿部上端との前後方向の相対移動を吸収することができる。 In particular , according to the third aspect of the present invention, the rotation shaft of the rotor of the knee joint actuator is disposed below the knee joint, and the lower leg frame is pivotally supported on the thigh brace at the upper end. The driving force transmission mechanism with a simple structure that is simply fixed to the upper end of the knee can absorb the relative movement in the front-rear direction between the lower end of the thigh and the upper end of the crus as the knee joint bends and stretches.
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
図1〜図8は本発明の第1実施例を示すもので、図1は歩行補助装置の全体斜視図、図2は図1の2方向矢視図、図3は図2の3方向矢視図、図4は図3の4部拡大図、図5は図4の5−5線断面図、図6は図5の6−6線矢視図、図7は駆動力伝達機構の分解斜視図、図8は作用の説明図である。
1 to 8 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall perspective view of a walking assist device, FIG. 2 is a view in two directions in FIG. 1, and FIG. 3 is a three direction arrow in FIG. 4 is an enlarged view of
図1〜図3に示すように、使用者の左右の脚に装着して歩行を補助する歩行補助装置は、使用者の腰部の左右両側部および後部を囲むように装着される腰装具11と、腰装具11の左右両端に前後揺動自在に枢支され、使用者の左右の大腿部の外側面に沿うように装着される左右の大腿装具12,12と、左右の大腿装具12,12の下端に前後揺動自在に枢支され、使用者の左右の下腿部の外側面に沿うように装着される左右の下腿装具13,13と、下腿装具13,13の下端に左右方向に延びる支点ピン14,14を介して前後揺動自在に枢支された足フレーム15,15とを備える。足フレーム15,15は使用者が履く靴に固定される。
As shown in FIG. 1 to FIG. 3, a walking assistance device that is attached to a user's left and right legs and assists walking includes a
腰装具11は前方に向けて開放したU字状の腰フレーム16と、その後面に使用者の背中に沿うように立設されたバックプレート17と、バックプレート板17の後面に支持されたバックパック18とで構成されており、バックパック18の内部にはバッテリおよび制御装置が収納される。腰フレーム16の左右前端に設けられた円弧状のアクチュエータ取付部16a,16aに、短い円筒状を成す股関節アクチュエータ19,19のハウジング19a,19aが固定される。
The
大腿装具12の骨格を構成する大腿フレーム21は、断面長方形のパイプ材よりなる中央フレーム22と、中央フレーム22の上端内面に上下摺動自在に嵌合する上部フレーム23と、中央フレーム22の下端内面に上下摺動自在に嵌合する下部フレーム24とを備えており、使用者の体格に応じて長さを調整することができる。
A
中央フレーム22の内面に沿って固定したガイドレール22aに摺動自在に嵌合するスライダ25に、支軸26を介して大腿部結合部材27が回転自在に支持される。大腿部結合部材27は、使用者の大腿部に弾性的に係合するU字状の第1大腿結合部28および第2大腿結合部29を備える。
A
股関節アクチュエータ19のロータ19bに出力部材30を介して接続された連結部材31の下端は二股になっており、そこに前後方向に延びる上部支点ピン32を介して上部フレーム23の上端が左右揺動自在に枢支される。また下部フレーム24の下端が、連結部材33の上端部および前後方向に延びる下部支点ピン34を介して左右揺動自在に枢支される。
The lower end of the connecting
下腿装具13の骨格を構成する下腿フレーム41は、大腿装具12の大腿フレーム21と実質的に同一構造を有するもので、そ断面長方形のパイプ材よりなる中央フレーム42と、中央フレーム42の上端内面に上下摺動自在に嵌合する上部フレーム43と、中央フレーム42の下端内面に上下摺動自在に嵌合する下部フレーム44とを備えており、使用者の体格に応じて長さを調整することができる。上部フレーム43の上端に、前後方向に延びる上部支点ピン45を介して連結部材46が枢支されており、連結部材46の上端に出力部材47が固定される。また下腿フレーム41の下部フレーム54の下端に、前後方向に延びる下部支点ピン48を介して、足フレーム15を支持する連結部材49が左右揺動可能に枢支される。
The
連結部材33に固定したアクチュエータ取付ブラケット50に、短円筒状の膝関節アクチュエータ51のハウジング51aが固定される。膝関節アクチュエータ51のロータ51bは後から詳述する駆動力伝達機構52を介して下腿フレーム41の出力部材47に接続される。
The
図3から明らかなように、大腿フレーム21は、中央フレーム22、上部フレーム23、下部フレーム24、連結部材31、連結部材33およびアクチュエータ取付ブラケット50で構成される。また下腿フレーム41は、中央フレーム42、上部フレーム43、下部フレーム44、連結部材46、出力部材47および連結部材49で構成される。
As is clear from FIG. 3, the
次に、図4〜図8を参照して、膝関節アクチュエータ51のロータ51bの駆動力を下腿装具13に伝達する駆動力伝達機構52の構造を説明する。
Next, the structure of the driving
大腿フレーム21の最下端の部材であるアクチュエータ取付ブラケット50の下端に形成したセクタギヤである大腿側ギヤ61と、下腿フレーム41の最上端の部材である出力部材47の上端に形成したセクタギヤである下腿側ギヤ62とが噛合する。大腿側ギヤ61の中心に形成したベアリング支持孔61aにボールベアリング63のアウターレースが嵌合し、そのインナーレースにカラー64が嵌合する。同様に、下腿側ギヤ62の中心に形成したベアリング支持孔62aにボールベアリング65のアウターレースが嵌合し、そのインナーレースにカラー66が嵌合する。アクチュエータ取付ブラケット50にボルト67…でハウジング51aを固定された膝関節アクチュエータ51のロータ51bは、その回転軸の軸線L1が大腿側ギヤ61の中心に一致するように配置される。
The
アクチュエータ取付ブラケット50の下端に設けたストッパ50aと、出力部材47の上端に設けたストッパ47aとが当接可能に対向しており、大腿フレーム21と下腿フレーム41とが一直線に延びたとき、つまり膝関節が伸長したとき、前記二つのストッパ50a,47aが当接し、大腿フレーム21に対して下腿フレーム41が前方に屈曲するのを防止する。
The stopper 50a provided at the lower end of the
大腿側ギヤ61および下腿側ギヤ62の位置関係を保持するための連結プレート68は4個のボルト孔68a〜68dを備えており、連結プレート68のボルト孔68aを貫通するボルト69は、ボールベアリング63およびカラー64を貫通してロータ51bのボルト孔51cに締結されるとともに、連結プレート68のボルト孔68bを貫通するボルト70は、ボールベアリング65およびカラー66を貫通してロータ51bのボルト孔51dに締結される。また2本のボルト71,72は2個のカラー73,74を貫通してロータ51bのボルト孔51e,51fにそれぞれ締結される。
The connecting
尚、ロータ51bは、前記ボルト70と、それに対して90°間隔で配置された3本のボルト75とで、膝関節アクチュエータ51の内部の回転部に固定される。
The
次に、上記構成を備えた第1実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the first embodiment having the above configuration will be described.
使用者が歩行補助装置を装着した状態で、股関節アクチュエータ19,19が作動すると腰装具11に対して左右の大腿装具12,12が所定の周期で交互に前後揺動し、膝関節アクチュエータ51,51が作動すると大腿装具12,12に対して左右の下腿装具13,13が所定の周期で交互に前後揺動することで、使用者の歩行が補助される。
When the hip
さて、膝関節アクチュエータ51および駆動力伝達機構52で膝関節を屈曲させて大腿部に対して下腿部を後方に蹴り上げるような場合、大腿フレーム21に固定した膝関節アクチュエータ51を駆動してロータ51bを回転させると、ロータ51bに螺合するボルト70によって、下腿側ギヤ62の中心L2が大腿側ギヤ61の中心(つまり、ロータ51bの軸線L1)まわりに円弧状に移動する。
When the knee joint is bent by the knee
このとき、固定された大腿側ギヤ61に噛合する下腿側ギヤ62の中心L2がボルト70まわりに移動することで、図8(a)に示すように、大腿フレーム21に対して下腿フレーム41は鎖線位置から実線位置へと後方に90°揺動し、下腿側ギヤ62の中心L2の位置が距離Xだけ後方に移動することで、図14に示す膝関節を屈曲させたときの変位Xを吸収することができる、これにより、大腿装具12や下腿装具13が使用者の皮膚と擦れて違和感を与えるのを抑制することができる。
At this time, the center L2 of the
また膝関節を屈曲させて下腿部に対して大腿部を後方に折り曲げて椅子に座るような場合、図8(b)に示すように、下腿フレーム41に対して大腿フレーム21が鎖線位置から実線位置へと後方に90°揺動することになる。このとき、膝関節アクチュエータ51および駆動力伝達機構52の作動は、上述した大腿部に対して下腿部を後方に折り曲げる場合と全く同じである。この場合には、大腿側ギヤ61の中心L1の位置が距離Xだけ後方に移動することで、図13に示す膝関節を屈曲させたときの変位Xを吸収することができる。これにより、大腿装具12や下腿装具13が使用者の皮膚と擦れて違和感を与えるのを抑制することができる。
Further, when the knee joint is bent and the thigh is folded backward with respect to the lower leg and the chair is seated on the chair, the
図8から明らかなように、膝関節アクチュエータ51が作動するとき、そのハウジング51aに対してロータ51bが45°回転するとと、大腿フレーム21および下腿フレーム41は相対的に90°回転する。つまりロータ51bの回転数に対する大腿フレーム21あるいは下腿フレームの回転数の比は、2倍の増速比となる。
As is clear from FIG. 8, when the knee
図9〜図11は本発明の第2実施例を示すもので、図9は駆動力伝達機構の正面図、図10は図9の10−10線断面図、図11は作用の説明図である。 9 to 11 show a second embodiment of the present invention. FIG. 9 is a front view of the driving force transmission mechanism, FIG. 10 is a sectional view taken along line 10-10 of FIG. 9, and FIG. is there.
第2実施例の駆動力伝達機構52はプラネタリギヤ機構を用いたものであり、大腿フレーム21の連結部材33の下端にアクチュエータ取付ブラケット50を介して膝関節アクチュエータ51のハウジング51aがボルト67…で固定されるとともに、膝関節アクチュエータ51のハウジング51aに膝関節アクチュエータ51と軸線L1を共有するリングギヤ81がボルト82…で固定される。膝関節アクチュエータ51のロータ51bにはサンギヤ83がスプライン結合され、リングギヤ81およびサンギヤ83に1個のプラネタリギヤ84が噛合する。プラネタリキャリヤ85の両端がロータ51bの中心とプラネタリギヤシャフト86とに枢支され、かつプラネタリギヤシャフト86に下腿フレーム41の出力部材47の上端が枢支される。
The driving
従って、膝関節アクチュエータ51および駆動力伝達機構52で膝関節を屈曲させて大腿部に対して下腿部を後方に蹴り上げるような場合、図11(a)に示すように、膝関節アクチュエータ51のハウジング51aに対してロータ51bが矢印A方向に回転すると、プラネタリギヤ84は矢印B方向に自転しながら矢印C方向に公転し、プラネタリギヤ84の軸線L2はサンギヤ83の軸線L1を中心として90°回転し、距離Xだけ後方に移動することで、図14に示す膝関節を屈曲させたときの変位Xを吸収することができる。
Therefore, when the knee joint is bent by the knee
このとき、下腿フレーム41の出力部材47はプラネタリギヤシャフト86に対して自由に回転できる状態にあるが、使用者が大腿装具12および下腿装具13を装着した状態では、下腿装具13が使用者の下腿部に固定されているため、プラネタリギヤ84の軸線L2、つまり下腿フレーム41の上端が後方に移動することにより、下腿フレーム41は大腿フレーム21に対して後方に90°揺動し、使用者の下腿部を後方に蹴り上げる動作をアシストすることができる。
At this time, the
また膝関節を屈曲させて下腿部に対して大腿部を後方に折り曲げて椅子に座るような場合、図11(b)に示すように、下腿フレーム41に対して大腿フレーム21が鎖線位置から実線位置へと後方に90°揺動することになる。このとき、膝関節アクチュエータ51および駆動力伝達機構52の作動は、上述した大腿部に対して下腿部を後方に折り曲げる場合と全く同じである。そしてサンギヤ83の中心L1がプラネタリギヤ84の中心L2に対して距離Xだけ後方に移動することで、図13に示す膝関節を屈曲させたときの変位Xを吸収することができる。
Further, when the knee joint is bent and the thigh is folded backward with respect to the lower leg and the chair is seated on the chair, the
このときも、サンギヤ83の軸線L1、つまり大腿フレーム21の下端が後方に移動することにより、下腿フレーム41は大腿フレーム21に対して後方に90°揺動し、使用者の大腿部を後方に折り曲げる動作をアシストすることができる。
Also at this time, the axis L1 of the
本実施例ではサンギヤ83の歯数およびプラネタリギヤ84の歯数が同一に設定されているため、プラネタリギヤ機構の特性によりプラネタリキャリヤ85が90°回転するときにサンギヤ83が225°回転することになり、
しかして、第2実施例では駆動力伝達機構52が2.5倍の減速比を有しているために膝関節アクチュエータ51に小トルクのものを使用することができる。
In this embodiment, since the number of teeth of the
Thus, in the second embodiment, since the driving
次に、図12に基づいて本発明の第3実施例を説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図12において符号aおよび符号bはそれぞれ起立状態にある使用者の膝関節の位置および股関節の位置を示しており、この状態から使用者が腰をかがめると、股関節の位置bは図13で説明した膝関節の構造により、本来のb′点よりも距離Xだけ後方のb″点に移動する。 In FIG. 12, symbol a and symbol b indicate the position of the knee joint and the hip joint of the user in the standing state, respectively. When the user bends from this state, the position b of the hip joint is described with reference to FIG. Due to the structure of the knee joint, it moves to a point b ″ behind the original point b ′ by a distance X.
第3実施例は、大腿フレーム21の下端と下腿フレーム41の上端との枢支部の位置(つまり膝関節アクチュエータ51の位置)を、使用者の膝関節の位置aよりも距離Yだけ下方のa′点に配置し、かつ大腿フレーム21の上端を大腿装具12に対して股関節アクチュエータ19により前後揺動可能にしたものである。駆動力伝達機構52の構造は簡単であり、膝関節アクチュエータ51のハウジング51aを大腿フレーム21の下端に固定し、膝関節アクチュエータ51のロータ51bを下腿フレーム41の上端に固定しただけである。
In the third embodiment, the position of the pivot portion between the lower end of the
しかして、膝関節アクチュエータ51を駆動して下腿フレーム41に対してa′点まわりに大腿フレーム21を後方に揺動させると、股関節の位置はbからb″に移動して膝関節の構造による位置ずれ量である距離Xを吸収することができる。このとき、大腿フレーム21は大腿装具12に対して角度θだけ揺動する必要があるが、この角度θは股関節アクチュエータ19の制御により容易に発生させることができる。
Thus, when the knee
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the claims. It is.
例えば、実施例の歩行補助装置は歩行を補助する場合に使用するものとして説明したが、使用者が重量物を持ち上げる際に脚力を増加させるために使用しても良い。 For example, although the walking assist device of the embodiment has been described as being used when assisting walking, the user may use it to increase leg strength when lifting a heavy object.
また第2実施例では下腿フレーム41の上端をプラネタリギヤ84の中心L2上でプラネタリキャリヤ85に枢支しているが、下腿フレーム41の上端をプラネタリキャリヤ85の任意の位置に枢支することができる。
In the second embodiment, the upper end of the
12 大腿装具
13 下腿装具
21 大腿フレーム
41 下腿フレーム
51 膝関節アクチュエータ
51a ハウジング
51b ロータ
52 駆動力伝達機構
61 大腿側ギヤ
62 下腿側ギヤ
81 リングギヤ
83 サンギヤ
84 プラネタリギヤ
85 プラネタリキャリヤ
12
Claims (3)
大腿装具(12)の骨格を構成する大腿フレーム(21)の下端に膝関節アクチュエータ(51)のハウジング(51a)を固定するとともに、下腿装具(13)の骨格を構成する下腿フレーム(41)の上端に膝関節アクチュエータ(51)のロータ(51b)を駆動力伝達機構(52)を介して連結し、前記駆動力伝達機構(52)は、膝関節の屈伸に伴う大腿部下端と下腿部上端との前後方向の相対移動に追従するように、大腿フレーム(21)の下端および下腿フレーム(41)の上端を前後方向に相対移動させる歩行補助装置において、
前記駆動力伝達機構(52)は、大腿フレーム(21)の下端に固定された大腿側ギヤ(61)と、下腿フレーム(41)の上端に固定されて前記大腿側ギヤ(61)に噛合する下腿側ギヤ(62)とを備え、膝関節アクチュエータ(51)のロータ(51b)は、下腿側ギヤ(62)を駆動して大腿側ギヤ(61)の周囲を自転させながら公転させることを特徴とする歩行補助装置。 A thigh brace (12) to be worn along the user's thigh, a lower leg brace (13) to be worn along the user's lower leg, a thigh brace (12), and a lower thigh brace (13) A knee joint actuator (51) disposed on the side of the knee joint to relatively swing back and forth,
The housing (51a) of the knee joint actuator (51) is fixed to the lower end of the thigh frame (21) that constitutes the skeleton of the thigh brace (12), and the lower leg frame (41) that constitutes the skeleton of the crus orthosis (13). upper rotor (51b) of the knee joint actuator (51) connected via a driving force transmission mechanism (52), the front Symbol driving force transmission mechanism (52), thigh lower and lower due to the bending of the knee joint so as to follow the relative movement in the longitudinal direction of the thigh upper, at the lower end and walking assist device Ru are relatively moved in the longitudinal direction of the upper end of the crus frame (41) of the thigh frame (21),
The driving force transmission mechanism (52) meshes with the thigh gear (61) fixed to the thigh side gear (61) fixed to the lower end of the thigh frame (21) and the upper end of the crus frame (41). A lower leg side gear (62), and the rotor (51b) of the knee joint actuator (51) drives the lower leg side gear (62) to revolve around the thigh side gear (61). A walking assist device.
大腿装具(12)の骨格を構成する大腿フレーム(21)の下端に膝関節アクチュエータ(51)のハウジング(51a)を固定するとともに、下腿装具(13)の骨格を構成する下腿フレーム(41)の上端に膝関節アクチュエータ(51)のロータ(51b)を駆動力伝達機構(52)を介して連結し、前記駆動力伝達機構(52)は、膝関節の屈伸に伴う大腿部下端と下腿部上端との前後方向の相対移動に追従するように、大腿フレーム(21)の下端および下腿フレーム(41)の上端を前後方向に相対移動させる歩行補助装置において、
前記駆動力伝達機構(52)は、大腿フレーム(21)の下端に固定されたリングギヤ(81)と、リングギヤ(81)と中心を共有する膝関節アクチュエータ(51)のロータ(51b)に固定されたサンギヤ(83)と、サンギヤ(83)およびリングギヤ(81)に噛合するプラネタリギヤ(84)と、プラネタリギヤ(84)をサンギヤ(83)まわりに回転自在に支持するとともに下腿フレーム(41)の上端を枢支するプラネタリキャリヤ(85)とを備えたプラネタリギヤ機構であることを特徴とする歩行補助装置。 A thigh brace (12) to be worn along the user's thigh, a lower leg brace (13) to be worn along the user's lower leg, a thigh brace (12), and a lower thigh brace (13) A knee joint actuator (51) disposed on the side of the knee joint to relatively swing back and forth,
The housing (51a) of the knee joint actuator (51) is fixed to the lower end of the thigh frame (21) that constitutes the skeleton of the thigh brace (12), and the lower leg frame (41) that constitutes the skeleton of the crus orthosis (13). upper rotor (51b) of the knee joint actuator (51) connected via a driving force transmission mechanism (52), the front Symbol driving force transmission mechanism (52), thigh lower and lower due to the bending of the knee joint so as to follow the relative movement in the longitudinal direction of the thigh upper, at the lower end and walking assist device Ru are relatively moved in the longitudinal direction of the upper end of the crus frame (41) of the thigh frame (21),
The driving force transmission mechanism (52) is fixed to a ring gear (81) fixed to the lower end of the thigh frame (21) and a rotor (51b) of a knee joint actuator (51) sharing the center with the ring gear (81). The sun gear (83), the planetary gear (84) meshing with the sun gear (83) and the ring gear (81), and the planetary gear (84) are rotatably supported around the sun gear (83) and the upper end of the lower leg frame (41) is supported. A walking assist device comprising a planetary gear mechanism including a planetary carrier (85) pivotally supported .
大腿装具(12)の骨格を構成する大腿フレーム(21)の下端に膝関節アクチュエータ(51)のハウジング(51a)を固定するとともに、下腿装具(13)の骨格を構成する下腿フレーム(41)の上端に膝関節アクチュエータ(51)のロータ(51b)を駆動力伝達機構(52)を介して連結し、前記駆動力伝達機構(52)は、膝関節の屈伸に伴う大腿部下端と下腿部上端との前後方向の相対移動に追従するように、大腿フレーム(21)の下端および下腿フレーム(41)の上端を前後方向に相対移動させる歩行補助装置において、
膝関節アクチュエータ(51)のロータ(51b)を下腿フレーム(41)の上端に固定して駆動力伝達機構(52)を構成し、膝関節アクチュエータ(51)のロータ(51b)の回転軸を膝関節よりも下方に配置し、かつ上部フレーム(21)を上端において大腿装具(12)に枢支したことを特徴とする歩行補助装置。 A thigh brace (12) to be worn along the user's thigh, a lower leg brace (13) to be worn along the user's lower leg, a thigh brace (12), and a lower thigh brace (13) A knee joint actuator (51) disposed on the side of the knee joint to relatively swing back and forth,
The housing (51a) of the knee joint actuator (51) is fixed to the lower end of the thigh frame (21) constituting the skeleton of the thigh brace (12), and the crus frame (41) constituting the skeleton of the thigh brace (13) is fixed. upper rotor (51b) of the knee joint actuator (51) connected via a driving force transmission mechanism (52), the front Symbol driving force transmission mechanism (52), thigh lower and lower due to the bending of the knee joint so as to follow the relative movement in the longitudinal direction of the thigh upper, at the lower end and walking assist device Ru are relatively moved in the longitudinal direction of the upper end of the crus frame (41) of the thigh frame (21),
The driving force transmission mechanism (52) is configured by fixing the rotor (51b) of the knee joint actuator (51) to the upper end of the crus frame (41), and the rotational axis of the rotor (51b) of the knee joint actuator (51) is set to the knee. A walking assistance device, characterized in that it is arranged below the joint and the upper frame (21) is pivotally supported on the thigh brace (12) at the upper end .
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