JP4712627B2

JP4712627B2 - 歩行補助装置

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Publication number: JP4712627B2
Application number: JP2006189188A
Authority: JP
Inventors: 豊日木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2026-07-10
Also published as: KR100840305B1; US7534218B2; US20080009778A1; JP2008012224A; KR20080005865A; CN101103949A; CN101103949B

Description

本発明は、利用者の歩行を補助する歩行補助装置に関する。

従来、この種の歩行補助装置として、利用者の体幹に装着される体幹装着部と、体幹装着部に人の股関節に相当する股関節部を介して連結され、利用者の脚の大腿に装着される大腿装着部と、大腿装着部に人の膝関節に相当する膝関節部を介して連結され、利用者の脚の下腿に装着される下腿装着部と、下腿装着部に人の足首関節に相当する足首関節部を介して連結され、利用者の足平に装着される足平装着部とを備え、各関節部と同軸上に該各関節部を駆動する駆動源を設置して、利用者の大腿に大腿装着部を介して股関節部用駆動源からのアシストモーメントを付与すると共に、利用者の下腿に下腿装着部を介して膝関節部用駆動源からのアシストモーメントを付与し、更に、利用者の足平に足平装着部を介して足首関節部用駆動源からのアシストモーメントを付与して、歩行を補助するようにしたものが知られている(例えば、特許文献１参照)。

このものでは、利用者の大腿、下腿、足平の全ての動きをアシストできるが、反面、大腿及び下腿が大腿装着部及び下腿装着部で拘束されて、束縛感が強くなり、また、股関節部、膝関節部、足首関節部の各関節部用の駆動源を設ける必要があって、コストが高くなる不具合がある。

かかる不具合を解消するため、歩行補助装置を、荷重伝達部と、利用者の足平に装着される足平装着部と、荷重伝達部と足平装着部との間の脚リンクとを備え、脚リンクにより発生する力を荷重伝達部を介して利用者の体幹に伝達するように構成し、脚リンクを利用者の脚に対しフリーとして、束縛感を無くすと共に、荷重伝達部を介して利用者の体幹に伝達される脚リンクからの力により利用者の脚に作用する荷重を軽減し、歩行を補助することも考えられる。この場合、脚リンクが、荷重伝達部に第１関節部を介して連結される上方の第１リンク部と、足平装着部に第２関節部を介して連結される下方の第２リンク部と、第１リンク部と第２リンク部とを屈伸自在に連結する中間の第３関節部と、第３関節部を駆動する駆動源とで構成されていれば、駆動源により第３関節部の屈曲角度を減少する方向(脚リンクを伸展する方向)の力を発生させることにより、利用者の脚に作用する荷重を軽減できる。

ここで、脚リンクは利用者の脚に対しフリーであり、利用者が直立して脚が真直に伸びている状態で脚リンクが屈曲状態になっていても、利用者の脚に膝関節を曲げるような力は作用しない。然し、これでは、利用者の直立状態で脚リンクの第３関節部が利用者の膝関節より前方に張り出すことになり、利用者に違和感を与える。そのため、利用者の脚が真直に伸びている状態で第３関節部の屈曲角度が０°、即ち、脚リンクが伸展状態になるようにすることが望まれるが、これでは以下の不具合を生ずる。

即ち、第３関節部で屈伸する脚リンクでは、第３関節部の屈曲角度が０°になるときに、脚リンクの長さ(脚リンクの上端の第１関節部と下端の第２関節部とを結ぶ線分の長さ)を第３関節部の屈曲角度で微分した脚リンクの伸縮変化率も０になり、脚リンクを伸展させる方向、即ち、荷重伝達部を押し上げる方向の制御性を失う。従って、利用者の脚が真直に伸びている状態で第３関節部の屈曲角度が０°になるようにすると、利用者が脚を真直に伸ばした状態で片脚立ちする等して荷重が変化しても、この荷重変化に対応して脚リンクによる荷重伝達部の押上げ力を適切に制御することができなくなる。そのため、利用者の脚が真直に伸びている状態で脚リンクが多少とも屈曲状態になるようにして、荷重伝達部を押し上げる方向の制御性を失わないようにする必要があり、利用者に違和感を与える結果になっている。
特開２００３−２２０１０２号公報

本発明は、以上の点に鑑み、脚リンクの伸展状態でも荷重伝達部を押し上げる方向の制御性を失わないようにし、脚リンクを利用者の脚が真直に伸びている状態で伸展状態になるように構成することを可能にして、利用者が違和感を感ずることなく使用できるようにした歩行補助装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、荷重伝達部と、利用者の足平に装着される足平装着部と、荷重伝達部と足平装着部との間の脚リンクとを備え、脚リンクにより発生する力を荷重伝達部を介して利用者の体幹に伝達するようにした歩行補助装置であって、脚リンクは、荷重伝達部に第１関節部を介して連結される上方の第１リンク部と、足平装着部に第２関節部を介して連結される下方の第２リンク部と、第１リンク部と第２リンク部とを屈伸自在に連結する中間の第３関節部と、第３関節部を駆動する駆動源とで構成されるものにおいて、第１リンク部と第２リンク部との少なくとも一方は伸縮自在な伸縮リンクで構成され、第３関節部の屈曲角度の増加及び減少動作に連動して伸縮リンクを収縮及び伸張させる連動機構を備え、前記伸縮リンクの長さを前記第３関節部の屈曲角度で微分して得られる変化率を前記伸縮リンクの伸縮変化率とし、前記第３関節部が真直に伸びた状態を前記第３関節部の屈曲角度０°とし、利用者の膝の関節が屈曲する方向を前記第３関節部の屈曲角度のプラス側として、前記連動機構は、前記伸縮リンクの伸縮変化率が前記第３関節部の屈曲角度を０°にしたときでも０にならないように、前記伸縮リンクの長さが最大長となったときの前記第３関節部の屈曲角度をマイナス側に設定した構造とすることを特徴とする。

本発明によれば、第３関節部の屈曲角度の減少に伴い第１リンク部と第２リンク部との少なくとも一方を構成する伸縮リンクが伸張するため、第３関節部の屈曲角度が０°になっても、伸縮リンクの伸縮変化率(伸縮リンクの長さを第３関節部の屈曲角度で微分した値)が０にならないようにすることができる。これによれば、脚リンクの長さ(脚リンクの上端の第１関節部と下端の第２関節部とを結ぶ線分の長さ)を第３関節部の屈曲角度で微分した脚リンクの伸縮変化率も０にならない。従って、第３関節部の屈曲角度が０°になっても、荷重伝達部を押し上げる方向の制御性は失われず、荷重変化に対応して脚リンクによる荷重伝達部の押上げ力を適切に制御できる。その結果、利用者の脚が真直に伸びている状態で第３関節部の屈曲角度が０°、即ち、脚リンクが伸展状態になるようにすることが可能になり、利用者が違和感を感ずることなく使用できる。

尚、伸縮リンクの伸縮用駆動源と、第３関節部の屈曲角度を検出するセンサとを設け、センサからの信号で伸縮用駆動源を作動させて伸縮リンクを伸縮させるように連動機構を構成することも可能である。然し、これでは、コストが高くなると共に、伸縮用駆動源の影響で脚リンクの総重量が重くなる。これに対し、第３関節部の回転運動または第３関節部用の駆動源の回転運動を伸縮リンクの伸縮のための直線運動に変換する機械的機構で連動機構を構成すれば、コストが安くなると共に、脚リンクの総重量の増加も低く抑えることができ、有利である。

以下、本発明の実施形態の歩行補助装置について説明する。歩行補助装置は、図１及び図２に示す如く、利用者Ｐが跨ぐようにして着座する荷重伝達部たる着座部材１と、利用者の左右の足平に装着される左右一対の足平装着部２，２と、着座部材１に上端の第１関節部３を介して連結されると共に両足平装着部２，２に夫々下端の第２関節部４を介して連結される左右一対の脚リンク５，５とを備えている。

各脚リンク５は第１関節部３と第２関節部４との間の距離を可変する屈伸自在なリンクで構成されている。即ち、各脚リンク５は、着座部材１に第１関節部３を介して連結される上方の第１リンク部６と、各足平装着部２に第２関節部４を介して連結される下方の第２リンク部７とを中間の第３関節部８で屈伸自在に連結して成るものに構成されている。各脚リンク５には、第３関節部８用の駆動源９が搭載されており、駆動源９による第３関節部８の駆動で各脚リンク５に伸展方向の力を加え、利用者の体重の少なくとも一部を支持する支持力（以下、体重免荷アシスト力という）を発生させる。各脚リンク５で発生された体重免荷アシスト力は着座部材１を介して利用者Ｐの体幹に伝達され、利用者Ｐの脚に作用する荷重が軽減される。

本実施形態の歩行補助装置は、利用者Ｐの足平に足平装着部２を装着して着座部材１に着座するだけで使用することができ、殆ど束縛感を受けない。また、第１関節部３及び脚リンク５は利用者Ｐの股下に位置するため、歩行時の腕振りに際し手が第１関節部３や脚リンク５に当たることがなく、自由な腕振りが可能になる。更に、装置が小型になって、狭い場所でも使用でき、束縛感の軽減及び腕振りの自由さの確保と相俟って、使い勝手が著しく向上する。

着座部材１は、利用者Ｐが着座するサドル状のシート部１ａと、シート部１ａを支持する下面の支持フレーム１ｂとで構成されている。また、各脚リンク５用の各第１関節部３は、着座部材１の下側に設けられた前後方向に長手の円弧状のガイドレール３１を備えている。そして、このガイドレール３１に、各脚リンク５を第１リンク部６の上端部に固定されるスライダー６１に軸着した複数のローラ６２を介して移動自在に係合させている。かくして、各脚リンク５はガイドレール３１の曲率中心を中心にして前後方向に揺動することになり、各脚リンク５の前後方向の揺動支点はガイドレール３１の曲率中心になる。

図１を参照して、ガイドレール３１の曲率中心、即ち、各第１関節部３における各脚リンク５の前後方向の揺動支点３ａは着座部材１の上方に位置する。ここで、利用者Ｐが上半身を前傾する等して着座部材１に対する利用者Ｐの上半身の体重の作用点が各脚リンク５の前後方向の揺動支点３ａの前方にずれると、着座部材１が前下がりに傾斜する。そして、着座部材１がこのまま傾斜し続けると、着座部材１が利用者Ｐに対し後方にずれてしまう。然し、本実施形態では、着座部材１の前下がりの傾斜に伴い体重作用点は揺動支点３ａの下側で後方に変位し、該支点３ａと体重作用点との間の前後方向距離が減少して、着座部材１に作用する回転モーメントも減少する。そして、体重作用点が揺動支点３ａの真下の位置まで変位したところで、着座部材１に作用する回転モーメントが零になり、この状態で着座部材１が安定する。このようにして着座部材１が自動的に安定状態に収束するため、着座部材１が利用者Ｐの股下で前後方向にずれることを抑制できる。

また、各脚リンク５の上端部のスライダー６１は、各脚リンク５の第３関節部８と各脚リンク５の前後方向の揺動支点３ａ(ガイドレール３１の曲率中心)とを結ぶ線よりも後方に位置するガイドレール３１の部分に係合している。これにより、利用者Ｐの各脚の前方への振り出しに追従する各脚リンク５の前方への揺動ストロークをガイドレール３１の長さを左程長くせずに確保できる。

また、左右の各脚リンク５用の各ガイドレール３１は、着座部材１の支持フレーム１ｂに前後方向の支軸３２を介して軸支されている。従って、各ガイドレール３１は、着座部材１に横方向に揺動自在に連結されることになり、各脚リンク５の横方向への揺動が許容されて、利用者Ｐの脚を外転できるようになる。

各足平装着部２は、靴２１と、靴２１内から上方に突出する連結部材２２とを備えており、この連結部材２２に各脚リンク５の第２リンク部７が第２関節部４を介して連結されている。第２関節部４は、横方向の第１軸４１と、上下方向の第２軸４２と前後方向の第３軸４３とを持つ３軸構造のものに構成されている。また、第２関節部４には２軸の力センサ４４が組み込まれている。ここで、上記体重免荷アシスト力は、横方向から見て、第１関節部３における脚リンク５の前後方向の揺動支点３ａと、第２関節部４における脚リンク５の前後方向の揺動支点たる第１軸４１とを結ぶ線(以下、基準線という)Ｌ上に作用する。そして、基準線Ｌ上に作用する実際の体重免荷アシスト力(正確には体重免荷アシスト力と着座部材１及び各脚リンク５の重量による力との合力)を力センサ４４で検出される２軸方向の力の検出値に基づいて算出している。

また、図１に示すように、靴２１内に設けられる中敷２３の下面に、利用者Ｐの足平の中趾節関節(ＭＰ関節)部分と踵部分とに作用する荷重を検出する前後一対の圧力センサ２４，２４が取付けられている。そして、各足平装着部２の両圧力センサ２４，２４の検出値に基づいて、利用者の両足平に作用する全荷重に対する各足平の作用荷重の割合を算出し、予め設定される体重免荷アシスト力の設定値に各足平の荷重割合を乗算した値を各脚リンク５で発生すべき体重免荷アシスト力の制御目標値とし、上記力センサ４４の検出値に基づいて算出される実際の体重免荷アシスト力が制御目標値になるように駆動源９を制御している。

ここで、駆動源９は脚リンク５に配置されるが、駆動源９は重量物であるため、駆動源９と第１関節部３における脚リンク５の前後方向の揺動支点３ａとの間の距離が長くなると、駆動源９を含む脚リンク５全体の重心と揺動支点３ａとの間の距離も長くなる。その結果、揺動支点３ａ回りの脚リンク５の慣性モーメントが大きくなり、利用者Ｐの遊脚(足平が離床している脚)を前方に振り出す際に、脚リンク５の慣性モーメントに起因して遊脚に作用する負荷が大きくなる。そこで、本実施形態では、第１リンク部６の第３関節部８より上方の部分に駆動源９を配置して、駆動源９を含む脚リンク５全体の重心が第３関節部８より上方に位置するようにしている。これによれば、脚リンク５全体の重心と揺動支点３ａとの間の距離が短くなり、揺動支点３ａ回りの脚リンク５の慣性モーメントが低減されて、利用者Ｐの遊脚に作用する負荷が軽減される。

また、脚リンク５全体の重心を第３関節部８より上方に位置させることは、第１リンク部６の質量が第２リンク部７の質量より大きくなることを意味する。ここで、人の脚の大腿は下腿より重い。そして、脚リンク５全体の重心を第３関節部８より上方に位置させることで、脚リンク５の第１リンク部６と第２リンク部７との質量比が人の脚の大腿と下腿との質量比に近付くことになる。また、第１リンク部６と第２リンク部７との長さ比は人の脚の大腿と下腿との長さ比にほぼ等しい。そのため、利用者の遊脚とこれに追従して動く脚リンク５とのトータルの固有振動数は遊脚単独の固有振動数に近い値になり、遊脚の運行に違和感を与えることがない。

また、本実施形態において、駆動源９は、電動モータ９１と遊星ギヤ式の減速機９２とで構成されている。この場合、第１リンク部６の上端近傍に位置させて電動モータ９１と減速機９２とを同軸上に配置することも考えられる。然し、脚リンク５の横方向の厚さは利用者Ｐの脚との干渉を避ける上で制限があり、電動モータ９１と減速機９２とを同軸上に配置したのでは、駆動源９の配置部の厚さが脚リンク５の厚さ制限を越えて、駆動源９が利用者Ｐの脚に当たる可能性がある。そこで、本実施形態では、第１リンク部６に、電動モータ９１と減速機９２とを減速機９２より上方に電動モータ９１が位置するように配置している。これによれば、減速機９２に比し重い電動モータ９１が揺動支点３ａに近付くことになり、揺動支点３ａ回りの脚リンク５の慣性モーメントを効果的に低減することができる。

第３関節部８は、電動モータ９１により減速機９２と動力伝達機構１０とを介して駆動される。これを図３を参照して詳述する。第３関節部８は、第１リンク部６の下端部に第２リンク部７の上端部を横方向の関節軸８１を介して軸着するように構成されている。また、動力伝達機構１０は、減速機９２の出力側に設けた第１クランクアーム部１０１と、関節軸８１より上方にのびる第２リンク部７に一体の第２クランクアーム部１０２と、両クランクアーム部１０１，１０２を連結するロッド１０３とで構成されている。これによれば、減速機９２の回転出力が第１クランクアーム部１０１とロッド１０３とを介して第２クランクアーム部１０２に伝達され、第２リンク部７が第１リンク部６に対し関節軸８１を中心にして揺動し、脚リンク５が図１に示す伸展状態から図４に示す如く屈曲する。

ところで、利用者Ｐの脚が真直に伸びている状態で脚リンク５が屈曲していると、第３関節部８が利用者Ｐの膝関節よりも前方に張り出して、利用者Ｐに違和感を与える。従って、利用者Ｐの脚が真直に伸びている状態では、図１に示す如く、第３関節部８の関節軸８１が上記基準線Ｌ上に位置して、第３関節部８の屈曲角度θが０°になる状態、即ち、脚リンク５が伸展した状態になるようにすることが望まれる。

ここで、脚リンク５が単純な屈伸リンクである場合、第１関節部３における脚リンク５の揺動支点３ａと第２関節部４の第１軸４１とを結ぶ線分の長さ(以下、脚リンク長という)は第３関節部８の屈曲角度θに応じて図５(ａ)のＢ線の如く変化する。そして、脚リンク長を第３関節部８の屈曲角度θで微分した脚リンク５の伸縮変化率は図５(ｂ)のＢ線の如く変化し、屈曲角度θが０°になったとき、脚リンク５の伸縮変化率は０になる。そのため、屈曲角度θが０°になったときには、脚リンク５を伸展させる方向、即ち、着座部材１を押し上げる方向の制御性を失う。従って、利用者Ｐが両脚で直立している状態から片脚立ちの状態に移行し、立脚側の脚リンク５で発生すべき体重免荷アシスト力が増加しても、立脚が真直に伸びていて立脚側の脚リンク５の第３関節部８の屈曲角度θが０°になっている場合には、体重免荷アシスト力を適切に制御できない。

そこで、本実施形態では、脚リンク５の第２リンク部７を第３関節部８に連結される筒状の上半部７１と、上半部７１に摺動自在に挿通支持される下半部７２とから成る伸縮自在な伸縮リンクで構成し、更に、第３関節部８の屈曲角度θの増加及び減少動作に連動して第２リンク部７を収縮及び伸張させる連動機構１１を設けている。そして、連動機構１１は、第２リンク部７の長さを第３関節部８の屈曲角度θで微分した第２リンク部７の伸縮変化率が屈曲角度θを０°にしたときにも０にならないように構成されている。

これによれば、脚リンク長は屈曲角度θに応じて図５(ａ)のＡ線の如く変化し、脚リンク長を屈曲角度θで微分した脚リンク５の伸縮変化率は、図５(ｂ)のＡ線の如く変化して、屈曲角度θが０°のときにも０にはならない。従って、屈曲角度θが０°になっても、着座部材１を押し上げる方向の制御性は失われず、荷重変化に対応して体重免荷アシスト力を適切に制御できる。その結果、利用者Ｐの脚が真直に伸びている状態で第３関節部８の屈曲角度が０°、即ち、脚リンク５が伸展状態になるようにすることが可能になり、利用者Ｐが違和感を感ずることなく使用できる。尚、下半部７２はロックナット７３により任意の長さに調節自在であり、利用者Ｐの脚の長さに合わせて脚リンク長を調節できる。

ここで、第２リンク部７の下半部７２を上半部７１に対し上下動させる第２リンク部７の伸縮用駆動源と、第３関節部８の屈曲角度θを検出するセンサとを設け、センサからの信号で伸縮用駆動源を作動させて第２リンク部７の下半部７２を上下動させるように連動機構を構成することも可能である。然し、これでは、コストが高くなると共に、伸縮用駆動源の影響で脚リンクの総重量が重くなる。そこで、本実施形態では、第３関節部８の回転運動を第２リンク部７の伸縮のための直線運動、即ち、第２リンク部７の下半部７２の直線運動に変換する機械的機構で連動機構１１を構成し、コストダウンを図る共に、脚リンク５の総重量の増加も低く抑えることができるようにしている。

連動機構１１は、より具体的には、一端を軸１１１で第２リンク部７の上半部７１に枢着した第１連動リンク１１２と、一端を軸１１３で第２リンク部７の下半部７２に枢着すると共に、他端を軸１１４で第１連動リンク１１２の他端に枢着した第２連動リンク１１５と、一端を軸１１６で第１リンク部６に枢着すると共に、他端を軸１１７で第１連動リンク１１２の中間部に枢着した第３連動リンク１１８とから成るリンク機構で構成されている。これによれば、第３関節部８の関節軸８１、軸１１１、軸１１７及び軸１１６を結ぶ四角形の形が第１リンク部６に対する第２リンク部７の上半部７１の第３関節部８回りの回転運動による軸１１１の変位で変形し、この変形に伴い、軸１１４と軸１１１とを結ぶ線分と軸１１４と軸１１３とを結ぶ線分との成す角度が変化して、軸１１１と軸１１３との間の距離が変化し、第２リンク部７の下半部７２が上半部７１に対しその長手方向(上下方向)に直線運動する。そして、第３関節部８の屈曲角度θが減少するときは、図１に示すように下半部７２が下方に動いて第２リンク部７の長さが増加し、屈曲角度θが増加するときは、図４に示すように下半部７２が上方に動いて第２リンク部７の長さが減少する。尚、本実施形態のリンク機構に限らず、カム機構やラックピニオン機構で連動機構１１を構成することも可能である。

ところで、第１関節部３を上記の如く円弧状のガイドレール３１を備えるものに構成すると、着座部材１の下側にガイドレール１３との間のスペースを生ずる。そこで、このスペースを有効活用するために、着座部材１の支持フレーム１ｂに、ガイドレール３１との間のスペースに収まるように、駆動源９用のバッテリー１２と、コントローラ１３と、モータドライバ１４とを配置している。

ここで、脚リンク５の第１関節部３における揺動支点３ａ回りの慣性モーメントを低減するため、重量物たる駆動源９は第３関節部８以上の高さ位置に配置することが臨まれ、本実施形態では上記の如く第１リンク部６の第３関節部８より上方部分に駆動源９を配置している。また、重量物たるバッテリー１２も第３関節部８より高い着座部材１に配置している。このように駆動源９とバッテリー１２とを高い位置に配置すると、利用者Ｐが直立している状態において、駆動源９とバッテリー１２との重量により脚リンク５に第２関節部４の第１軸４１を中心にした前後方向の傾動モーメントが発生しやすくなり、この傾動モーメントで着座部材１に前後方向の押し力が作用してしまう。

そこで、本実施形態では、利用者Ｐが直立したときの脚リンク５の状態を基準状態(図１に示す状態)として、重量物たる駆動源９とバッテリー１２は、脚リンク５の基準状態において、第２関節部４の第１軸４１を通る鉛直で横方向に平行な面、即ち、前額面(本実施形態でこの前額面は上記基準線Ｌにほぼ一致する)が駆動源９の前後方向幅内とバッテリー１２の前後方向幅内とを通るように配置されている。これによれば、上記前額面に対する駆動源９の重心とバッテリー１２の重心の前後方向のオフセット距離が短くなる。従って、脚リンク５の基準状態において、駆動源９とバッテリー１２の重量により脚リンク５に発生する第２関節部４の第１軸４１を中心とした前後方向の傾動モーメントは小さくなる。その結果、利用者Ｐが直立している状態において、この傾動モーメントによって着座部材１に作用する前後方向の押し力も小さくなり、安定性が向上する。

尚、バッテリー１２を脚リンク５の第１リンク部６に配置することも可能であるが、本実施形態のように着座部材１にバッテリー１２を配置すれば、脚リンク５にバッテリー１２の質量が付加されないため、脚リンク５の慣性モーメントを可及的に低減でき、有利である。

ところで、上記第１実施形態では、第２リンク部７を伸縮リンクで構成したが、図６に示す第２実施形態如く、第１リンク部６を第３関節部８に連結される下半部６１と、下半部６１に摺動自在に支持される上半部６２とから成る伸縮自在な伸縮リンクで構成することも可能である。ここで、第２実施形態では、第１リンク部７の下半部６１に搭載した駆動源９により動力伝達機構１０を介して第３関節部８が駆動される。動力伝達機構１０は、第１実施形態と同様に、駆動源９の出力側に設けた第１クランクアーム部１０１と、関節軸８１を越えてのびる第２リンク部７に一体の第２クランクアーム部１０２と、両クランクアーム部１０１，１０２を連結するロッド１０３とで構成されている。そして、駆動源９の回転運動を第１リンク部６の伸縮のための直線運動、即ち、第１リンク部６の上半部６２の直線運動に変換する機械的機構で構成される連動機構１１´を設け、第３関節部８の屈曲角度の増加及び減少動作に連動して第１リンク部６が収縮及び伸張されるようにしている。

この連動機構１１´は、駆動源９の出力側に設けたクランクアーム部１１１´と、クランクアーム部１１１´と第１リンク部６の上半部６２とを連結する連結リンク１１２´とで構成されている。そして、第３関節部８の屈曲角度が増加するときには、図６(ｂ)に示す如く第１リンク部６の上半部６２が下半部６１に対し下方に移動して第１リンク部６が収縮し、第３関節部８の屈曲角度が減少するときは、図６(ａ)に示す如く第１リンク部６の上半部６２が下半部６１に対し上方に移動して第１リンク部６が伸張する。これにより第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

尚、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせ、第１リンク部６と第２リンク部７とを共に伸縮リンクで構成し、第３関節部８の屈曲角度の増加及び減少動作に連動して第１と第２の両リンク部６，７を収縮及び伸張させるようにしても良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、第１関節部３を円弧状のガイドレール３１を有するものに構成して、第１関節部３における各脚リンク５の前後方向の揺動支点３ａが着座部材１の上方に位置するようにしているが、各脚リンク５の上端部を前後方向に揺動自在に軸支する横方向の軸を有する単純な構造の関節部で第１関節部３を構成することも可能である。更に、荷重伝達部を利用者の腰回りに装着するハーネスで構成することも可能である。また、片方の脚が骨折等で不自由な利用者の歩行を補助するため、上記実施形態の左右の脚リンク５，５のうち利用者の不自由な脚側の脚リンクのみを残して他方の脚リンクを省略することも可能である。

本発明の第１実施形態の歩行補助装置の側面図。第１実施形態の歩行補助装置の正面図。第１実施形態の歩行補助装置の脚リンクの第３関節部近傍の斜視図。第１実施形態の歩行補助装置の脚リンクを屈曲させたときの側面図。 (ａ)第３関節部の屈曲角度に対する脚リンク長の変化を示すグラフ、(ｂ)第３関節部の屈曲角度に対する脚リンクの伸縮変化率の変化を示すグラフ。 (ａ)第２実施形態の脚リンクの伸展状態の側面図、(ｂ)この脚リンクの屈曲状態の側面図。

符号の説明

１…着座部材(荷重伝達部)、２…足平装着部、３…第１関節部、４…第２関節部、５…脚リンク、６…第１リンク部、７…第２リンク部、８…第３関節部、９…駆動源、１１，１１´…連動機構。

Claims

荷重伝達部と、利用者の足平に装着される足平装着部と、荷重伝達部と足平装着部との間の脚リンクとを備え、脚リンクにより発生する力を荷重伝達部を介して利用者の体幹に伝達するようにした歩行補助装置であって、
脚リンクは、荷重伝達部に第１関節部を介して連結される上方の第１リンク部と、足平装着部に第２関節部を介して連結される下方の第２リンク部と、第１リンク部と第２リンク部とを屈伸自在に連結する中間の第３関節部と、第３関節部を駆動する駆動源とで構成されるものにおいて、
第１リンク部と第２リンク部との少なくとも一方は伸縮自在な伸縮リンクで構成され、第３関節部の屈曲角度の増加及び減少動作に連動して伸縮リンクを収縮及び伸張させる連動機構を備え、
前記伸縮リンクの長さを前記第３関節部の屈曲角度で微分して得られる変化率を前記伸縮リンクの伸縮変化率とし、前記第３関節部が真直に伸びた状態を前記第３関節部の屈曲角度０°とし、利用者の膝の関節が屈曲する方向を前記第３関節部の屈曲角度のプラス側として、前記連動機構は、前記伸縮リンクの伸縮変化率が前記第３関節部の屈曲角度を０°にしたときでも０にならないように、前記伸縮リンクの長さが最大長となったときの前記第３関節部の屈曲角度をマイナス側に設定した構造とすることを特徴とする歩行補助装置。
請求項１記載の歩行補助装置であって、前記連動機構は、前記第３関節部の回転運動または前記駆動源の回転運動を前記伸縮リンクの伸縮のための直線運動に変換する機械的機構で構成されることを特徴とする歩行補助装置。