JP4133936B2 - Fan tube actuator and lower limb drive device - Google Patents
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Description
本発明は、扇状チューブアクチュエータに係り、特に下肢(膝関節)運動支援に適した下肢駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a fan-shaped tube actuator, and more particularly to a lower limb drive device suitable for assisting movement of lower limbs (knee joints).
治療のための過度の安静・臥床は、逆に関節拘縮・筋力低下・骨粗鬆症などといった廃用症候群(disuse syndrome)という二次的障害をもたらす。 Excessive rest / bed for treatment results in secondary disorders such as disuse syndrome such as joint contracture, muscle weakness, and osteoporosis.
この廃用症候群の予防策の一つとして、自在に動かすことのできない患部に無理のない外力を与えて身体運動を生成する装着型アクチュエータが有効と思われる。 As one of the preventive measures for this disuse syndrome, a wearable actuator that generates physical movement by applying an unreasonable external force to an affected part that cannot be moved freely seems to be effective.
さらに、上記したような用途以外にも、上級者のスポーツスキルを他者に直接伝達できる装置として、あるいは高齢者の健康維持のためのパワートレーニング装置としてなど、使用者の目的や能力に応じて負荷を変えられる装着型アクチュエータの必要性が今後高まると予想される。 In addition to the above-mentioned applications, depending on the purpose and ability of the user, such as a device that can directly transmit the sports skills of advanced users to others, or as a power training device for maintaining the health of the elderly The need for a wearable actuator that can change the load is expected to increase in the future.
そこで、本願発明者らはこれまでに、独自に開発したWTA(Wound Tube Actuator)(下記特許文献1参照)を用いた駆動可能な上肢駆動系Tail−armを提案してきた(下記非特許文献1参照)。 Therefore, the inventors of the present application have so far proposed a driveable upper limb drive system Tail-arm using a uniquely developed WTA (Wound Tube Actuator) (see Patent Document 1 below) (Non-Patent Document 1 below). reference).
また、弓状チューブアクチュエータおよびそれを用いた関節運動支援装置を提案している(下記特許文献2参照)。 Further, an arcuate tube actuator and a joint motion support device using the same are proposed (see Patent Document 2 below).
以下、装着型アクチュエータの構造とその特性について説明する。 Hereinafter, the structure and characteristics of the wearable actuator will be described.
装着型アクチュエータを設計する上でその装着感は非常に重要である。そのため、アクチュエータ設計上の重要項目として、(i)重さ、(ii)可動範囲、(iii )機械的柔軟性の3点に着目し、各パラメータを可能な限り装着前の状態に近づけられるようする。 The feeling of mounting is very important in designing a mounting type actuator. Therefore, paying attention to the three important points in actuator design: (i) weight, (ii) movable range, and (iii) mechanical flexibility, each parameter can be as close to the state before mounting as possible. To do.
(i)の重さに関しては、他のものと比較して現状では空圧アクチュエータが最も出力/重量比を大きくすることができる。また、空圧アクチュエータを用いることで(iii )の機械的柔軟性に関しても望ましい構造となり得る。 With regard to the weight of (i), the pneumatic actuator can maximize the output / weight ratio at present as compared with other weights. Further, by using a pneumatic actuator, a desirable structure can be obtained with respect to the mechanical flexibility of (iii).
そこで、本願発明者らは、まず、従来技術として示したTail−armの遊星歯車機構の減速比およびWTAのサイズをそれぞれ大きく設定し、上肢以上にトルクの必要な下肢運動を支援する下肢駆動系Tail−legの開発を試みた。 Therefore, the inventors of the present application first set the reduction ratio and WTA size of the tail-arm planetary gear mechanism shown as the prior art to be large, respectively, and the lower limb drive system that supports lower limb movement that requires more torque than the upper limb. I tried to develop a tail-leg.
しかし、実際に製作したTail−legを人体に装着したところ、供給圧力0.4MPa時に最大で5Nm程度のトルクしか生成できておらず、予定していたほどの大きな出力は得られなかった。これは、上肢に比べると、下肢運動には非常に大きな負荷がかかるため、WTAの変位を回転運動に変換するために用いたワイヤによる摩擦損失が予想以上に大きくなったためだと考えられる。 However, when the actually manufactured tail-leg was attached to the human body, only a maximum torque of about 5 Nm could be generated when the supply pressure was 0.4 MPa, and a large output as planned could not be obtained. This is thought to be due to the fact that, compared to the upper limb, the lower limb movement is subjected to a very large load, and the friction loss due to the wire used to convert the WTA displacement into the rotational movement is greater than expected.
そこで、下肢運動支援には、Tail−legのようにアクチュエータの変位をワイヤを介して回転運動に変換するのではなく、トルクを直接生成できるアクチュエータを使用することでエネルギー損失を大幅に軽減するのが望ましい。 Therefore, for lower limb movement support, energy loss is greatly reduced by using an actuator that can directly generate torque, instead of converting the displacement of the actuator into rotational movement via a wire as in the tail-leg. Is desirable.
直接トルクを生成できるアクチュエータに関しては、布製アクチュエータ(下記非特許文献2)、揺動型空気圧アクチュエータ(下記非特許文献3)といった加圧時に扇形に変形するものがすでに提案されている。
しかし、上記した従来のアクチュエータは、直接トルクを生成でき、かつ収納時に小さくできる反面、加圧時には負荷をかけると側面が膨んでしまい駆動効率が落ちるという欠点がある。 However, the above-described conventional actuator can directly generate torque and can be reduced during storage, but has a drawback in that the driving efficiency is reduced because the side surface swells when a load is applied during pressurization.
そこで本願発明者らは、先に開発したWTAを一部拘束することで湾曲動作をするアクチュエータに着目した。 Therefore, the inventors of the present application focused on an actuator that performs a bending operation by partially constraining the previously developed WTA.
このアクチュエータは目標方向にのみ膨らむため、効率よく湾曲動作を行うことが可能である。しかし、このアクチュエータにも螺旋構造であるため中央が空洞で接触面積が小さく、駆動力が小さいという欠点がある。 Since this actuator swells only in the target direction, it is possible to perform a bending operation efficiently. However, since this actuator also has a spiral structure, it has a drawback that the center is hollow, the contact area is small, and the driving force is small.
本発明は、上記状況に鑑みて、軽量化及び装着感の向上を図り、十分な駆動力で上肢以上にトルクが必要となる下肢の運動支援を実現することができる扇状チューブアクチュエータおよびその下肢駆動装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention is a fan-shaped tube actuator capable of reducing weight and improving a feeling of wearing, and capable of realizing exercise support of the lower limb that requires torque more than the upper limb with sufficient driving force, and driving the lower limb An object is to provide an apparatus.
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕扇状チューブアクチュエータであって、断面が中空かつ無加圧状態で扁平形状をなすチューブをV字形に折り曲げ、このV字形に折り曲げられたチューブの一端を小刻みにジグザグ状に数回折り曲げた後、前記V字形に折り曲げられたチューブのもう一端と連結することによって扇を閉じた形状に形成し、前記チューブ内の流体圧力を高めることによって扇が開かれた形状に変形させるようにしたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] Fan-shaped tube actuator, which is a flat tube with a hollow cross section and no pressure, is bent into a V shape, and one end of the tube bent into the V shape is bent several times in a zigzag manner. Then, the fan is formed into a closed shape by connecting with the other end of the tube bent into the V shape, and the fan is deformed into an open shape by increasing the fluid pressure in the tube. It is.
〔2〕上記〔1〕記載の扇状チューブアクチュエータにおいて、前記V字形に折り曲げられたチューブとジグザグ状の折り曲げ部を拘束する弾性を有する紐を備えることを特徴とする。 [2] The fan-shaped tube actuator according to [1], further comprising a tube bent in the V-shape and a string having elasticity that restrains the zigzag bent portion.
〔3〕上記〔1〕記載の扇状チューブアクチュエータにおいて、前記チューブのジグザグ状の折り曲げ部において、流体経路を封じないように前記チューブ内部に流体経路を確保するためのスペーサを挿入することを特徴とする。 [3] The fan-shaped tube actuator according to [1], wherein a spacer for securing a fluid path is inserted into the tube so as not to seal the fluid path at a zigzag bent portion of the tube. To do.
〔4〕上記〔1〕、〔2〕又は〔3〕記載の扇状チューブアクチュエータが装着される本体と、この本体に固定されるとともに、膝関節部を中心として上脚部に固定される第1のバーと、下脚部に固定される第2のバーと、前記第2のバーに固定されるアームと、このアームと第2のバーが一体に枢着される軸とを備え、前記扇状チューブアクチュエータを前記アームに対応し配置することを特徴とする。 [4] A main body to which the fan-shaped tube actuator according to the above [1], [2] or [3] is mounted, and a first fixed to the upper leg while being fixed to the main body and centering on the knee joint. The fan-shaped tube, a second bar fixed to the lower leg, an arm fixed to the second bar, and a shaft on which the arm and the second bar are pivotally coupled. An actuator is arranged corresponding to the arm.
〔5〕上記〔4〕記載の下肢駆動装置において、前記扇状チューブアクチュエータを前記アームを挟んで左右に一対装着することを特徴とする。 [5] The lower limb drive device according to [4], wherein the pair of fan-shaped tube actuators are mounted on the left and right sides of the arm.
本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。 According to the present invention, the following effects can be achieved.
(1)軽量化及び装着感の向上を実現することができる。 (1) It is possible to realize weight reduction and improved wearing feeling.
(2)上肢以上にトルクが必要となる下肢の運動支援を実現することができる。 (2) It is possible to realize exercise support for the lower limbs that require torque more than the upper limbs.
特に、軽量構造で大きな湾曲動作を広範囲に生成できるため、それらを身体に装着することにより膝の運動支援、ならびに歩行支援に大きな効果を発揮することができる。 In particular, since a large bending motion can be generated in a wide range with a light-weight structure, it is possible to exert a great effect on knee exercise support and walking support by wearing them on the body.
扇状チューブアクチュエータであって、断面が中空かつ無加圧状態で扁平形状をなすチューブをV字形に折り曲げ、このV字形チューブ部分の一端を小刻みにジグザグ状に数回折り曲げた後、前記V字形チューブ部分のもう一端と連結することによって扇を閉じた形状に形成し、チューブ内の流体圧力を高めることによって扇を開くように変形させる。よって、軽量化を図り、かつ装着感の向上を図ることができる。 A fan-shaped tube actuator, wherein a tube having a hollow cross section and a flat shape with no pressure applied is bent into a V shape, and one end of the V-shaped tube portion is bent several times in a zigzag manner in small increments, and then the V-shaped tube The fan is formed in a closed shape by connecting to the other end of the portion, and the fan is deformed so as to open by increasing the fluid pressure in the tube. Therefore, it is possible to reduce the weight and improve the wearing feeling.
また、上肢以上にトルクが必要となる下肢の運動支援を行うことができる。 In addition, it is possible to perform exercise support for the lower limbs that require torque more than the upper limbs.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1は本発明の扇状チューブアクチュエータ〔ZTA(Z−Tube Actuator)ともいう〕の駆動原理の説明図であり、図1(a)は扇が閉じた状態を示す側面図、図1(b)は扇が開いた状態を示す側面図である。図2はその駆動状態(扇が開いた状態)を示す図面の代用写真、図3はその扇状チューブアクチュエータの基本モーションを示す図であり、図3(a)は扇状チューブアクチュエータを折り曲げた状態を示す図、図3(b)はそれを膨らました状態を示す図、図3(c)はそれを直線状に延ばした図である。 FIG. 1 is an explanatory view of a driving principle of a fan-shaped tube actuator (also referred to as ZTA (Z-Tube Actuator)) of the present invention, FIG. 1 (a) is a side view showing a state in which the fan is closed, and FIG. 1 (b). FIG. 3 is a side view showing a state where a fan is opened. FIG. 2 is a substitute photograph of the drawing showing the driving state (the fan is opened), FIG. 3 is a diagram showing the basic motion of the fan-shaped tube actuator, and FIG. 3A is a state where the fan-shaped tube actuator is bent. FIG. 3B is a diagram showing a state in which it is inflated, and FIG. 3C is a diagram in which it is extended linearly.
図3に示すように、この扇状チューブアクチュエータは、ウレタンで作製された一本の扁平チューブ1からなるが、WTAのように螺旋状に巻くのではなく、チューブ1に折り目2をつけジグザグ状に折り曲げた部材3の状態で使用する。ここで、何も拘束せずに、この扁平チューブ1内部を空気で加圧していくと、図3(a)の初期状態から、図3(b)の中間状態を経て、図3(c)の最終状態のように大きいストロークで伸長する。 As shown in FIG. 3, this fan-shaped tube actuator is composed of a single flat tube 1 made of urethane. However, the fan-shaped tube actuator is not spirally wound like WTA, but has a crease 2 on the tube 1 in a zigzag shape. Used in the state of the bent member 3. Here, when the inside of the flat tube 1 is pressurized with air without restraining anything, the initial state of FIG. 3 (a) goes through the intermediate state of FIG. 3 (b) and FIG. 3 (c). Extends with a large stroke as in the final state.
そこで、これを、図1(a)に示すように、チューブ1を延長しジグザグ状に折り曲げた部材3とし、その折り曲げた部材3をチューブのくの字部5の先端部6,6の間に挟み込み、A−A線部を弾性を有する紐7で縛り、隣り合うチューブ同士が広がらないように拘束することで、図1(b)に示すように湾曲方向にのみ膨らむ構造となる。この扇状チューブアクチュエータは、同スペースに配置する際、WTAよりも接触面積が大きく取れるため、従来の湾曲型WTAよりも大きなトルクを生成することができる。 Therefore, as shown in FIG. 1A, this is a member 3 in which the tube 1 is extended and bent in a zigzag shape, and the bent member 3 is formed between the distal end portions 6 and 6 of the tube-shaped portion 5 of the tube. 1A, the AA line portion is tied with an elastic string 7 and is constrained so that adjacent tubes do not spread, so that the structure swells only in the bending direction as shown in FIG. When the fan-shaped tube actuator is disposed in the same space, the contact area can be larger than that of the WTA, so that a torque larger than that of the conventional curved WTA can be generated.
以下、この扇状チューブアクチュエータについて検討する。 Hereinafter, this fan-shaped tube actuator will be examined.
この扇状チューブアクチュエータのチューブ幅および長さより、扇状チューブアクチュエータの理論上の最大生成トルクを算出する。 From the tube width and length of the fan-shaped tube actuator, the theoretical maximum generated torque of the fan-shaped tube actuator is calculated.
図4は本発明の扇状チューブアクチュエータの模式図であり、図4(a)はその扇状チューブアクチュエータの正面図、図4(b)はその扇状チューブアクチュエータの側面図である。 FIG. 4 is a schematic view of the fan-shaped tube actuator of the present invention, FIG. 4 (a) is a front view of the fan-shaped tube actuator, and FIG. 4 (b) is a side view of the fan-shaped tube actuator.
図4に示すように、チューブ幅をa、折り曲げ部分の長さをb、扇状チューブアクチュエータ側面部の弧の半径をr、回転中心からの距離をx、供給圧力をPとすると、扇状チューブアクチュエータの最大生成トルクTmax は、下記式のように表される。 As shown in FIG. 4, when the tube width is a, the length of the bent portion is b, the radius of the arc of the side surface of the fan-shaped tube actuator is r, the distance from the rotation center is x, and the supply pressure is P, the fan-shaped tube actuator The maximum generated torque T max is expressed by the following equation.
次に、試作した扇状チューブアクチュエータの動作特性について説明する。 Next, the operation characteristics of the prototype fan-shaped tube actuator will be described.
扇状チューブアクチュエータを試作し、その出力を測定した。その測定結果を図5に示す。図中において、横軸は負荷(kgf)、縦軸は出力(W)である。 A fan-shaped tube actuator was prototyped and its output was measured. The measurement results are shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the load (kgf), and the vertical axis represents the output (W).
この測定の際、供給圧力は0.3MPaとした。また、今回測定するのに使用した扇状チューブアクチュエータを図6に示す。図6において、図6(a)はその扇状チューブアクチュエータの側面図、図6(b)はその扇状チューブアクチュエータの上面図の代用写真である。この扇状チューブアクチュエータにおいて、チューブ幅は37mm、扇状チューブアクチュエータ側面部の弧の半径は100mm、折り曲げ部分の畳まれたチューブの高さは43mmである。 During this measurement, the supply pressure was 0.3 MPa. Moreover, the fan-shaped tube actuator used for the measurement this time is shown in FIG. 6A is a side view of the fan-shaped tube actuator, and FIG. 6B is a substitute photograph of a top view of the fan-shaped tube actuator. In this fan-shaped tube actuator, the tube width is 37 mm, the arc radius of the side surface of the fan-shaped tube actuator is 100 mm, and the height of the folded tube of the bent portion is 43 mm.
この測定結果より、扇状チューブアクチュエータの最大出力は、69Wであった。測定に使用した扇状チューブアクチュエータの質量が44gであるので、出力/重量比は、1.6W/gとなった。従来のTail−legに使用したWTAの出力/重量比が1.1W/gであることから、本発明の扇状チューブアクチュエータの方が従来のWTAよりも軽量で高出力な構造であることが分かる。 From this measurement result, the maximum output of the fan-shaped tube actuator was 69 W. Since the mass of the fan-shaped tube actuator used for the measurement was 44 g, the output / weight ratio was 1.6 W / g. Since the output / weight ratio of WTA used in the conventional tail-leg is 1.1 W / g, it can be seen that the fan-shaped tube actuator of the present invention has a lighter and higher output structure than the conventional WTA. .
また、扇状チューブアクチュエータの可動範囲に関しても、ジグザグ状の折り曲げ部の折り目の数を増やすことで大きくすることが可能である。 Further, the movable range of the fan-shaped tube actuator can be increased by increasing the number of folds in the zigzag bent portion.
以上の考察より、扇状チューブアクチュエータは、下肢運動支援用のアクチュエータに適した構造であることが分かる。 From the above considerations, it can be seen that the fan-shaped tube actuator has a structure suitable for an actuator for assisting movement of lower limbs.
そこで、扇状チューブアクチュエータによる下肢駆動機構について説明する。 Therefore, a lower limb drive mechanism using a fan-shaped tube actuator will be described.
図7は、本発明の扇状チューブアクチュエータ駆動機構の模式図であり、図7(a)はその側面図、図7(b)はその正面図である。 7A and 7B are schematic views of the fan-shaped tube actuator driving mechanism of the present invention. FIG. 7A is a side view thereof, and FIG. 7B is a front view thereof.
図中、半円筒状の本体10内に装着される2つの扇状チューブアクチュエータ11,12で挟まれたアーム13は、第2のバー15と一体化している。また、第1のバー14は半円筒状の本体10に固定されている。また、アーム13と第2のバー15は、半円筒状の本体10に固定される軸16に回転自在に枢着されている。 In the figure, an arm 13 sandwiched between two fan-shaped tube actuators 11 and 12 mounted in a semi-cylindrical main body 10 is integrated with a second bar 15. The first bar 14 is fixed to the semi-cylindrical main body 10. The arm 13 and the second bar 15 are pivotally attached to a shaft 16 fixed to the semi-cylindrical body 10.
そのため、片一方の扇状チューブアクチュエータ11又は12の内部に空圧を印加し、もう一方の扇状チューブアクチュエータ12又は11の内部の空気を排出すると、アーム13と第2のバー15が本体10と第1のバー14に対して相対的に回転運動する構造になっている。 Therefore, when air pressure is applied to the inside of one fan-shaped tube actuator 11 or 12 and the air inside the other fan-shaped tube actuator 12 or 11 is discharged, the arm 13 and the second bar 15 are connected to the main body 10 and the second bar 15. It is structured to rotate relative to one bar 14.
図8は本発明の扇状チューブアクチュエータ駆動機構の動作を示す図であり、図8(a)は第2のバーが第1のバーに対して真っ直ぐな状態を、図8(b)は第2のバーが第1のバーに対して折り曲げられている状態を示している。 FIG. 8 is a view showing the operation of the fan-shaped tube actuator driving mechanism of the present invention. FIG. 8A shows a state in which the second bar is straight with respect to the first bar, and FIG. This shows a state in which the bar is bent with respect to the first bar.
図8(a)に示すように、第2のバー15が第1のバー14に対して真っ直ぐな状態では、扇状チューブアクチュエータ12に空気が供給されて、扇状チューブアクチュエータ12の扇が十分に開かれるとともに、扇状チューブアクチュエータ11の空気は排出し、扇が閉じられるようにする。 As shown in FIG. 8A, when the second bar 15 is straight with respect to the first bar 14, air is supplied to the fan-shaped tube actuator 12, and the fan of the fan-shaped tube actuator 12 is sufficiently opened. At the same time, the air of the fan-shaped tube actuator 11 is discharged so that the fan is closed.
その状態から、図8(b)に示すように、第1のバー14に対して第2のバー15を曲げるためには、扇状チューブアクチュエータ11に空気を供給して、扇が開くようにし、その分扇状チューブアクチュエータ12の空気を排出するようにする。 From that state, as shown in FIG. 8B, in order to bend the second bar 15 with respect to the first bar 14, air is supplied to the fan-shaped tube actuator 11 so that the fan opens. Accordingly, air from the fan-shaped tube actuator 12 is discharged.
図9は本発明の扇状チューブアクチュエータ駆動機構の動作状態を示す図面代用写真であり、図9(a)は第1のバーに対して第2のバーが真っ直ぐな状態、つまり、膝関節が延びている状態を示し、図9(b)は第1のバーに対して第2のバーが曲げられている状態、つまり、膝関節が曲がっている状態を示している。 FIG. 9 is a drawing-substituting photograph showing the operating state of the fan-shaped tube actuator driving mechanism of the present invention. FIG. 9A is a state where the second bar is straight with respect to the first bar, that is, the knee joint is extended. FIG. 9B shows a state where the second bar is bent with respect to the first bar, that is, a state where the knee joint is bent.
これらの図において、20は半円筒状の本体、21は上脚部(膝の上部)に固定される第1のバー、22は下脚部(膝の下部)に固定される第2のバーである。 In these drawings, 20 is a semi-cylindrical body, 21 is a first bar fixed to the upper leg (upper knee), and 22 is a second bar fixed to the lower leg (lower knee). is there.
ここでは、扇状チューブアクチュエータ駆動機構は、チューブ幅37mm、折り曲げ部分の長さ50mm、扇状チューブアクチュエータの側面の弧の半径88mmである。また、身体装着用の装具も含めた扇状チューブアクチュエータ駆動機構の重さは1.2kgであり、装着の際にも支障を来さない程度の重さに仕上がった。 Here, the fan-shaped tube actuator drive mechanism has a tube width of 37 mm, a bent portion length of 50 mm, and an arc radius of 88 mm on the side surface of the fan-shaped tube actuator. Further, the fan-shaped tube actuator drive mechanism including the body wearing appliances weighed 1.2 kg, and finished to a weight that would not hinder the wearing.
図10は本発明の扇状チューブアクチュエータ駆動機構の生成トルク測定結果を示す図である。 FIG. 10 is a view showing a result of measuring the generated torque of the fan-shaped tube actuator driving mechanism of the present invention.
この図において、aは0.15MPa、bは0.2MPa、cは0.3MPa、dは0.35MPaの供給圧を加えられた結果を示す曲線である。 In this figure, a is a curve showing the result of applying a supply pressure of 0.15 MPa, b is 0.2 MPa, c is 0.3 MPa, and d is 0.35 MPa.
かかる測定により扇状チューブアクチュエータ駆動機構は、供給圧力0.35MPa時に最大で34.5Nmのトルクが生成できたことを確認した。 From this measurement, it was confirmed that the fan-shaped tube actuator driving mechanism was able to generate a maximum torque of 34.5 Nm when the supply pressure was 0.35 MPa.
人間の膝を水平まで持ち上げるのに必要なトルクが約8Nm、人間が立ち上がる際に膝関節に必要なトルクが約50Nmであることを考えると、本発明の扇状チューブアクチュエータ駆動機構は、膝関節運動支援に有効であるとことが分かった。 Considering that the torque required to lift the human knee to the horizontal is about 8 Nm, and that the torque required for the knee joint when the human stands up is about 50 Nm, the fan-shaped tube actuator drive mechanism of the present invention provides the knee joint motion. It turns out that it is effective for support.
上記したように、本発明は、下肢運動支援に適した軽量で高出力な扇状チューブアクチュエータ駆動機構を提供するものである。 As described above, the present invention provides a light-weight and high-output fan-shaped tube actuator drive mechanism suitable for lower limb exercise support.
また、それを用いた下肢駆動機構を製作し、その生成トルクを測定することにより、この機構が下肢運動支援に有効であることを確認することができた。 In addition, by producing a lower limb drive mechanism using the same and measuring the generated torque, it was confirmed that this mechanism was effective in assisting the movement of the lower limbs.
さらに、上記実施例においては、膝関節部に対になった扇状チューブアクチュエータを配置したが、1個の扇状チューブアクチュエータによって膝関節部の駆動を行わせるようにしてもよい。その場合には、図1に示したような扇状チューブアクチュエータを本体に装着し、その単一の扇状チューブアクチュエータの扇の開閉を行うのみでよい。 Further, in the above-described embodiment, the fan-shaped tube actuator paired with the knee joint portion is disposed, but the knee joint portion may be driven by one fan-shaped tube actuator. In that case, it is only necessary to mount a fan-shaped tube actuator as shown in FIG. 1 on the main body and open and close the fan of the single fan-shaped tube actuator.
また、図11に示すように、チューブのジグザグ状の折り曲げ部において、流体経路を封じないようにチューブ内部に流体経路を確保するためのスペーサ31(ここでは薄膜部材)を挿入するようにしてもよい。 Further, as shown in FIG. 11, a spacer 31 (here, a thin film member) for securing a fluid path may be inserted into the tube so as not to seal the fluid path at the zigzag bent portion of the tube. Good.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。 In addition, this invention is not limited to the said Example, Based on the meaning of this invention, a various deformation | transformation is possible and these are not excluded from the scope of the present invention.
本発明の扇状チューブアクチュエータ及び下肢駆動装置は、膝関節の増強や膝関節の支援装置、つまり人間の下肢動作をアシストするウェアラブル・アクチュエータとして好適である。 The fan-shaped tube actuator and the lower limb drive device of the present invention are suitable as a knee joint reinforcement device or a knee joint support device, that is, a wearable actuator that assists human lower limb motion.
1,1′,1″ チューブ(扁平状)
2 折り目
3 ジグザグ状に折り曲げた部材
5 くの字部
6,6′ くの字部の先端部
7 弾性を有する紐
10,20 半円筒状の本体
11,12 扇状チューブアクチュエータ
13 アーム
14 第1のバー
15 第2のバー
16 軸
21 上脚部(膝の上部)に固定される第1のバー
22 下脚部(膝の下部)に固定される第2のバー
31 スペーサ
1,1 ', 1 "tube (flat)
2 Folding 3 Zigzag-shaped member 5 U-shaped portion 6, 6 'U-shaped tip portion 7 Elastic string 10, 20 Semi-cylindrical body 11, 12 Fan-shaped tube actuator 13 Arm 14 First Bar 15 Second bar 16 Axis 21 First bar fixed to upper leg (upper knee) 22 Second bar fixed to lower leg (lower knee) 31 Spacer
Claims (5)
Priority Applications (1)
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