JP5200336B2 - Joint assist device - Google Patents
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Description
本願は、人体の関節部分の動きを電動的に補助する関節補助装置の技術分野に関する。 The present application relates to a technical field of a joint assist device that electrically assists movement of a joint portion of a human body.
近年、筋力の衰えた老人や傷病者の、歩行動作、階段の昇降動作、着座姿勢からの起立動作、起立姿勢からの着座動作などを補助することで、筋力低下の抑制を図る歩行補助装置が存在する(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, a walking assist device has been designed to help prevent muscle weakness by assisting elderly people and victims with weak muscle strength by walking, raising and lowering stairs, standing up from a sitting position, and sitting up from a standing position. Exists (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1の歩行補助装置は、利用者の腹部に巻きつけられる腹帯の側面に固定される第一リンクと、利用者の大腿部に巻きつけられる脚当ての側面に固定される第二リンクとを、電気アクチュエータにより連結し、当該電気アクチュエータで第一リンクに対して第二リンクを前後方向に揺動させることで、利用者の大腿部の動きを補助するものである。なお、当該歩行補助装置における電気アクチュエータなど電気部品に電気を供給するための蓄電池などは、背中に背負うようになっている。 The walking assist device of Patent Document 1 includes a first link fixed to a side surface of an abdominal band wound around the user's abdomen and a second link fixed to a side surface of a leg pad wound around the user's thigh. Are connected by an electric actuator, and the second link is swung back and forth with respect to the first link by the electric actuator, thereby assisting the movement of the user's thigh. Note that a storage battery for supplying electricity to an electrical component such as an electrical actuator in the walking assist device is carried on the back.
また、当該歩行補助装置は、電気アクチュエータなどの電気部品を使用するため、当該電気部品に電気を供給する必要があり、そのための配線が必ず必要となる。通常、この種の装置は、外部に露出した接点を有するコネクタなどによって接続されている。 In addition, since the walking assist device uses an electrical component such as an electric actuator, it is necessary to supply electricity to the electrical component, and wiring for that is always necessary. Usually, this type of device is connected by a connector having contacts exposed to the outside.
しかしながら、コネクタなど電気的な接点を介して接続されている場合、利用者にとっては、接続も容易でなく、また、何度も着脱を繰り返すことで電気的な接触度が低下(接点における抵抗値が増大)し、これにより電気の供給が非効率になる場合や、接触不良になる場合があるという問題がある。 However, when it is connected via an electrical contact such as a connector, it is not easy for the user to connect, and the electrical contact degree is reduced by repeatedly attaching and detaching (resistance value at the contact). As a result, there is a problem in that electricity supply may become inefficient or contact failure may occur.
また、電気的な接点の場合、金属部分が外気に露出することとなり、腐食又は錆などの問題がある。 Further, in the case of electrical contacts, the metal part is exposed to the outside air, which causes problems such as corrosion or rust.
また、人体に装着するものであるため、長期間(時間)に渡り使用すれば、埃、汗などで脚当てが汚れ、洗濯したい場合があるが、一般に洗濯などすることについては考慮されておらず、且つコネクタを利用している場合には、そのまま洗えないという問題がある。 In addition, since it is worn on the human body, if it is used for a long time (time), the footrest may become dirty due to dust, sweat, etc., and it may be desired to wash it. In addition, when the connector is used, there is a problem that it cannot be washed as it is.
また、利用者にあっては、手軽に使用可能であって、安価な装置が要求されている。 In addition, a user is required to use an inexpensive device that can be used easily.
そこで、このような課題の一例を解消するために、本願は、電気的な不具合が生じにくい関節補助装置を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve an example of such a problem, an object of the present application is to provide a joint assist device that is less likely to cause an electrical failure.
上述した課題を解決するため、請求項1に記載の関節補助装置(S)は、利用者の膝の関節部(5)にリンク機構部(20)を設け、駆動部(40)によって当該リンク機構部を駆動して前記関節部の動作を補助する関節補助装置において、前記利用者の足裏に複数設けられ、当該利用者の体重移動により当該利用者の動作状態を動作信号として検出する動作検出手段(30)と、前記動作信号に基づいて前記駆動部を駆動制御するための駆動信号を生成する駆動信号生成手段(60)と、前記動作信号及び駆動信号を非接触で通信する通信手段(54、59)と、前記駆動部に対して非接触で電力を供給する電力供給手段(52、52a、57、57a)と、を含む電力供給/通信手段(50)と、前記利用者によって外部から操作され、前記駆動部の回転速度を制御する回転制御手段(72)と、前記利用者によって前記駆動部の回転速度が制御された際に、予め設定された回転速度を当該利用者によって制御された回転速度に再設定する回転速度再設定手段(60)と、を具備し、前記電力供給/通信手段は、給電・通信ユニットと、前記給電・通信ユニットと重ね合わせて配置され、着脱可能に取り付けられる受電・通信ユニットと、を備え、前記給電・通信ユニット及び受電・通信ユニットは、夫々が樹脂で封止され、その上部にはカバーシートが設けられ、防水処理が施されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the joint assisting device (S) according to claim 1 is provided with a link mechanism portion (20) in a joint portion (5) of a user's knee, and the link is made by the drive portion (40). In the joint assist device that drives the mechanism unit to assist the operation of the joint unit, a plurality of operations are provided on the soles of the users, and the operation state of the user is detected as an operation signal by weight movement of the user Detection means (30), drive signal generation means (60) for generating a drive signal for driving and controlling the drive unit based on the operation signal, and communication means for communicating the operation signal and the drive signal in a non-contact manner (54, 59) and power supply / communication means (50) including power supply means (52, 52a, 57, 57a) for supplying power in a non-contact manner to the drive unit, and by the user It is operated from the outside, A rotation control means (72) for controlling the rotation speed of the drive unit, and a rotation speed controlled by the user when the rotation speed of the drive unit is controlled by the user. A rotation speed resetting means (60) for resetting the power supply, wherein the power supply / communication means is arranged to overlap the power supply / communication unit and the power supply / communication unit, and is detachably attached A communication unit, each of the power supply / communication unit and the power reception / communication unit is sealed with a resin, and a cover sheet is provided on the upper part thereof to be waterproofed. .
この構成により、関節補助装置は、駆動部への電力の供給、又は所定の情報の送受信を非接触で行うことが可能となっている。 With this configuration, the joint assist device can perform power supply to the drive unit or transmission / reception of predetermined information without contact.
この構成により、関節補助装置は、容易に水洗いが可能となっている。 With this configuration, the joint assist device can be easily washed with water.
また、請求項2に記載の関節補助装置は、請求項1に記載の関節補助装置において、前記駆動部を駆動しない時には、前記関節補助装置を起動するために必要な最小電力に制御する電力制御手段を備えていることを特徴とする。
The joint assist device according to
この構成により、駆動部を駆動しない時には最小電力に制御される。したがって、電力を供給することにより発生する熱を最小限にできる。すなわち、利用者に対して伝達される熱を最小限にできる。 With this configuration, the power is controlled to the minimum power when the drive unit is not driven. Therefore, heat generated by supplying power can be minimized. That is, the heat transferred to the user can be minimized.
また、請求項3に記載の関節補助装置は、請求項1、又は2に記載の関節補助装置において、前記電力を供給することにより発生する熱を外部に放熱する放熱手段を備えていることを特徴とする。
Further, the joint assist device according to
この構成により、電力を供給することにより発生する熱を外部に放熱することができる。また、利用者に対して伝達される熱を外部に放熱することができる。 With this configuration, heat generated by supplying electric power can be radiated to the outside. Moreover, the heat transmitted to the user can be radiated to the outside.
以下、本願を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。図1は関節補助装置の構成図、図2は利用者の膝部に関節補助装置を装着した際の状態図、図3は給電コア/コイル又は受電コア/コイルの実装例を示す図、図4は給電コア/コイル、受電コア/コイル、及び通信端子を重ねて配置した時の状態を示す断面図、図5は給電ユニット又は受電ユニットの構造を示し、図5(a)は平面図、図5(b)は断面図、図6は関節補助装置の動作例を示すフローチャート図である。なお、以下に説明する実施形態は、人体の膝部における関節の動きを補助する関節補助装置Sとして本願を適用した場合の実施の形態である。 The best mode for carrying out the present application will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a joint assist device, FIG. 2 is a state diagram when the joint assist device is mounted on a user's knee, and FIG. 3 is a diagram illustrating an example of mounting a power feeding core / coil or a power receiving core / coil. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the power feeding core / coil, the power receiving core / coil, and the communication terminal are arranged so as to overlap each other, FIG. 5 shows the structure of the power feeding unit or the power receiving unit, and FIG. FIG. 5B is a sectional view, and FIG. 6 is a flowchart showing an operation example of the joint assisting device. In addition, embodiment described below is embodiment at the time of applying this application as the joint assistance apparatus S which assists the motion of the joint in the knee part of a human body.
本実施形態の関節補助装置Sは、図1及び図2に示すように、利用者の膝部5の関節部分に取り付けられるリンク機構部20と、利用者の足の動作を検出する動作検出部30と、当該利用者の足の動作に応じてリンク機構部20を駆動する駆動部40と、蓄電池などの電源部45と、非接触で電力を供給するとともに所定の情報を送受信する電力供給/通信部50と、利用者が操作するスイッチ部70と、電気的に制御が必要な各部(例えば、動作検出部30、駆動部40、電力供給/通信部50、スイッチ部70)を統括的に制御する制御部60と、を含んで構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the joint assist device S of the present embodiment includes a
リンク機構部20は、図2に示すように、利用者の大腿部2に巻きつけられる上部脚当て11の側面に固定して取り付けられる第一リンク21と、利用者の下腿部3に巻きつけられる下部脚当て12の側面に固定して取り付けられる第二リンク22と、駆動部40から動力を得て前記第一リンク21に対して第二リンク22を前後方向に揺動させる第三リンク23と、を含んで構成される。
As shown in FIG. 2, the
第一リンク21は、利用者の腰部側から膝部5側に延びるように取り付けられ、第二リンク22は利用者の膝部5側から足の先端(地面)側に延びるように取り付けられており、前記第一リンク21と第二リンク22は利用者の膝部5近傍で回動可能に連結されている。また、第三リンク23の端部が、前記第二リンク22の中央近傍に連結されている。
The
前記上部脚当て11及び下部脚当て12は、図示しないが、夫々が一対の脚当て部材を含んで構成されており、当該脚当て部材は、利用者の大腿部2及び下腿部3の周囲を覆うように配置され、例えば、マジックテープ(登録商標)13などで着脱可能に取り付けられる。
Although the upper leg rest 11 and the
また、前記脚当て部材は、例えば、PP樹脂などを成形して形成されており、利用者の大腿部と接する部分には、伸縮自在のスポンジ部材などが取り付けられている。 Moreover, the said leg contact member is formed by shape | molding PP resin etc., for example, The elastic sponge member etc. are attached to the part which contact | connects a user's thigh.
駆動部40は、回転機構を有するDCモータ41と、当該DCモータ41を所定の回転方向及び速度で駆動制御する駆動制御部42と、を含んで構成されている。
The
また、図示しないが、DCモータ41は、回転軸が所定の歯車群を含んで構成されるギアボックスを介して第三リンク23と接続されている。そして、DCモータ41の回転軸が回転することによって得られる回転駆動力が前記歯車群を介して直線運動に変換されて第三リンク23に伝達され、その駆動力が第二リンク22に伝達されるようになっている。そして、第二リンク22が、DCモータ41の回転方向によって第一リンク21に対して前後方向に揺動され、利用者の膝部5における関節の動きを補助するようになっている。
Although not shown, the
動作検出部30は、例えば、複数の加圧センサ30aを含んで構成されており、当該加圧センサ30aは、利用者が履く靴裏のつま先とかかと部分にそれぞれ配置されている。そして、動作検出部30は、利用者の体重移動により靴裏に生じる荷重を利用者の動作状態を示す動作信号Sfとして検出するようになっている。当該検出された動作信号Sfは電力供給/情報通信部50を介して制御部60に送信される。なお、本実施形態の動作検出部30は、本願の動作検出手段として機能する。
The motion detection unit 30 includes, for example, a plurality of
電力供給/通信部50は、給電・通信ユニット51と、受電・通信ユニット56と、を含んで構成されており、給電・通信ユニット51から受電・通信ユニット56へ電力を非接触で供給することが可能となっている。また、電力供給/通信部50は、給電・通信ユニット51及び受電・通信ユニット56間において非接触で相互に所定の情報を送受信することが可能になっている。なお、当該所定の情報とは、例えば、動作検出部30により検出される動作信号Sfや制御部60によって生成される駆動信号Shである。また、本実施形態の電力供給/通信部50は、本願の電力供給/通信手段として機能する。
The power supply /
給電・通信ユニット51は、給電コア52aを含む給電コイル52と、通信回路及び給電回路を含む給電・通信部53と、情報の送受信を行う通信端子54と、を備えている。当該給電・通信部53は、電源部45から送信される電源信号Sa及び制御部60から送信される電力制御信号Sbに基づいて給電コイル52に給電信号Scを送信し、且つ、通信端子54から送信される動作信号Sfを受信し制御部60に送信するとともに制御部60から送信される駆動信号Shを受信し通信端子54に送信するようになっている。
The power supply /
一方、受電・通信ユニット56は、受電コア57aを含む受電コイル57と、通信回路及び受電回路を含む受電・通信部58と、情報の送受信を行う通信端子59と、を備えている。当該受電・通信部58は、受電コイル57によって受電した電力を駆動制御部42を介してDCモータ41に供給し、且つ、動作検出部30により検出された動作信号Sfを受信して通信端子59に送るとともに、通信端子59から送信される駆動信号Shを受信して駆動制御部42に送信するようになっている。
On the other hand, the power reception /
制御部60は、主として演算機能を有するCPU(Central Processing Unit)、作業用RAM、及び各種データやプログラムを記憶するROMを備えて構成されている。当該CPUが、例えばROMに記憶された各種プログラムを実行することにより、各部を制御するとともに関節補助装置S全体を統括制御する。なお、本実施形態の制御部60は、本願の駆動信号生成手段、電力制御手段、判断手段、回転速度再設定手段として機能する。
The
具体的には、制御部60は、動作検出部30により検出された動作信号Sfに基づいてDCモータ41を駆動制御するための駆動信号Shを生成する。具体的には、制御部60は、例えば、加圧センサ30aによって検出される動作信号Sfによって利用者の体重移動により足裏に生じる荷重のかかり具合を特定し、当該特定した利用者の足裏に生じる荷重のかかり具合に基づいて利用者の移動方向を推測して関節の動きを推定し、DCモータ41の回転方向、回転速度など当該DCモータ41を駆動制御するための駆動信号Shを生成して、当該駆動信号Shを給電・通信部53に送信するようになっている。
Specifically, the
また、制御部60は、動作検出部30によって動作信号が検出されていない状態において、給電・通信部53によって制御される受電・通信部53への供給電力が各部を制御するために必要な最小電力となるように制御する電力制御信号Sbを給電・通信部53に送信するようになっている。また、制御部50は、動作検出部30により検出された動作信号Sfに基づいて生成された駆動信号Shを給電・通信部53に送信する際にDCモータ41を駆動するのに必要な電力に上げる電力制御信号Sbを給電・通信部53に送信するようになっている。このように受電部53に供給される電力を利用者の足の動作状態に応じて制御すれば、電気ロスを最小限にすることができるとともに、当該電気を供給することにより発生する熱を最小限にできる。
In addition, the
なお、本実施形態において、最小電力とは、関節補助装置Sを電気的に駆動するために必要な最小電力をいう。 In the present embodiment, the minimum power refers to the minimum power required to electrically drive the joint assisting device S.
スイッチ部70は、関節補助装置Sを起動するためのスタートスイッチ71と、DCモータ41の回転速度を制御するための回転制御スイッチ72と、を含んで構成されており、双方は制御部60と電気的に接続されている。関節補助装置Sは、当該スタートスイッチ71の押下により、制御部60に起動信号Siが送信されて起動するようになっている。なお、本実施形態の回転制御スイッチ72は、本願の回転制御手段として機能する。
The
また、制御部60の例えばメモリには、予めデフォルト値としてDCモータ41の回転速度を制御する回転制御用の回転信号情報が記憶されており、当該デフォルト値でDCモータ41が駆動するようになっているが、利用者は、回転制御スイッチ72を用いて当該DCモータ41の回転速度を変化させることが可能となっている。また、利用者が当該回転制御スイッチ72を用いてDCモータ41の回転速度を変化した場合には、当該デフォルト値は、利用者によって変更された回転速度に書き換えられるようになっている。
For example, the memory of the
次に給電・通信ユニット及び受電・通信ユニットの構造について説明する。 Next, the structure of the power feeding / communication unit and the power receiving / communication unit will be described.
図3に示すように、給電コア52a及び受電コア57aには、それぞれ環状の溝52b、57bが形成されており、当該それぞれの溝52b、57bには、環状に形成された給電コイル52、受電コイル57が載置されて取り付けられている。
As shown in FIG. 3,
また、図4に示すように、本実施形態では、給電コア52aは断面が略コの字状に形成され、受電コア57aは断面が略直方体形状に形成されており、給電コア52aが受電コア57aの上部から覆うようにして着脱可能に取り付けられるようになっている。
As shown in FIG. 4, in this embodiment, the
この構成において、給電時には、図4に示すように、受電コイル57上に給電コイル52が重ね合わされ、当該受電コイル57と給電コイル52とが近接、且つ平行に対向する位置に配置され、これにより給電コイル52と受電コイル57との間に電磁誘導回路が構成される。そして、この状態で給電コイル52に対して給電信号が供給されると、その大きさに対応した誘導起電力が受電コイル57に発生することで当該受電コイル57から受電・通信部53に対して受電信号が出力されるようになっている。
In this configuration, at the time of power feeding, as shown in FIG. 4, the
一方、給電コイル52と受電コイル57とが、近接し、且つ平行に対向した状態において、双方の通信端子54、59も、近接し、且つ平行に対向するようになっている。また、受電・通信ユニット56及び給電・通信ユニット51に備えられている夫々の通信端子54、59は、例えば、IR−フォトトランジスタやIR−LEDを用いて構成されており、相互にデータを送受信可能になっている。また、本実施形態では通信方式として赤外線を用いているが、無線であっても構わない。
On the other hand, in a state where the
なお、関節補助装置Sの使用時においては、給電コイル52と受電コイル57、並びに通信端子同士54、59が、夫々平行に対向し且つ例えば2ミリメートル程度の距離に近接するように配置されることが好ましい。
When the joint assisting device S is used, the
また、図5に示すように、通信端子54及び給電コイル52は、給電・通信部53として機能する給電回路及び通信回路と、例えば電線80などを介してガラエポ基板上に電気的に接続されて構成されている。一方、通信端子59及び受電コイル57も、受電部58として機能する受電回路及び通信回路と、例えば電線80などを介してガラエポ基板上に電気的に接続されて構成されている。また、給電・通信ユニット51、受電・通信ユニット56は、それぞれ樹脂82等でモールドされ、上部にカバーシートを配置して一体化され板状に形成されており、接点などが露出しないようになっている。
Further, as shown in FIG. 5, the
なお、駆動部40もケーシングなどに内蔵して気密に保たれ、防水対策が施されている。さらに、その他、脚当てに取り付けられる部品は、利用者が洗うことを考慮して水による故障対策がなされることが好ましい。
In addition, the
このように構成された受電・通信ユニット56及び給電・通信ユニット51を含む関節補助装置Sは、コネクタなど外部に露出した接点を用いる必要性がなくなるとともに、容易に着脱可能であって、防水処理が施されているため、例えば、脚当てをそのまま洗っても、従来のように当該接点に腐食や錆などが発生し、電力の供給が減少、及びリークなどの発生を防止できるので、不具合を生じない。
The joint assisting device S including the power receiving /
また、給電・通信ユニット51及び受電・通信ユニット56を含んで構成される電力供給/通信部50、駆動部40、及び制御部60など、電力の供給によって熱を発生するものは、例えば、アルミニウムなどの材料で構成されるフレームを介して、上部脚当て11に固定して取り付けられるとよい。固定する方法としては、どのような方法であっても構わないが、例えば、マジックテープ(登録商標)などで固定する。なお、本実施形態のフレームは、本願の放熱手段として機能する。
In addition, the power supply /
このようにすれば、当該給電・通信ユニット51、受電・通信ユニット56、駆動部40及び制御部60などから発生する熱をフレームを介して外部に放熱することが可能となり、大腿部へ伝達される熱を容易に抑えることが可能となる。
In this way, heat generated from the power supply /
次に、関節補助装置の動作例について、図1を用いて説明する。 Next, an operation example of the joint assist device will be described with reference to FIG.
まず、利用者がスタートスイッチ71を用いて関節補助装置Sを起動させると、給電・通信部53から電源部45への要求により、電源部45から供給される電流値に基づいた電源信号Saが給電・通信部53に送信され、電源部45から給電・通信部53に予め定められた規定値によって規定される直流電流が供給される。
First, when the user activates the joint assisting device S using the
これにより、給電・通信部53は、制御部60からの電力制御信号Sbに基づき、電源信号Saを予め設定された周波数を有するパルス状の給電信号Scに変換し、当該給電信号Scを給電コイル52に供給する。なお、当該予め設定された周波数は、給電コイル52及び受電コイル57の使用などにより変更され得るものである。
Thus, the power supply /
給電コイル52に給電信号Scが供給されると、当該給電コイル52と受電コイル57との間に電磁誘導回路が構成され、その大きさに対応した誘導起電力が受電コイル57に発生することで受電コイル57から受電・通信部53に対して受電信号Sdが出力される。受電信号Sdは、受電・通信部53から駆動制御部42を介してDCモータ41に出力される。
When the power supply signal Sc is supplied to the
一方、受電・通信ユニット56側の通信端子59には、加圧センサ30aが検出した動作信号Sfが利用者の動作信号Sfとして入力され、例えば、赤外線を介して給電・通信ユニット51側の通信端子54に送信される。給電・通信ユニット51側の通信端子54は、受電・通信ユニット56側の通信端子59から赤外線を介して送信される動作信号Sfを受信し、給電・通信部53を介して制御部60に送信する。
On the other hand, the operation signal Sf detected by the
制御部60は、前記動作信号Sfに基づいてDCモータ41を駆動制御するための駆動信号Shを生成し、当該駆動信号Shを給電・通信部53を介して給電・通信ユニット51側の通信端子54に送信する。給電・通信ユニット51側の通信端子54は、受電・通信ユニット56側の通信端子59に赤外線を介して送信し、受電・通信ユニット56側の通信端子59は、その駆動信号Shを受電・通信部58に送信する。
The
受電・通信部58は、その駆動信号Shを駆動制御部42に送信し、駆動制御部42はその駆動信号Shに基づいてDCモータ41を駆動制御する。
The power reception /
DCモータ41が駆動すると、その駆動力が歯車群を介してリンク機構部20の第三リンク23に伝達され、当該第三リンク23によって第二リンク22が第一リンク21に対して揺動し、利用者の関節の動きを補助するようになっている。
When the
次に、関節補助装置において実行される動作について、制御部を主体として、図6に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下に説明する関節補助装置Sは、加圧センサ30aを利用者のつま先とかかとに設け、利用者の右足、左足の動作方向を検出してDCモータ41を駆動させる制御について説明する。なお、足を伸ばす場合と縮める場合は、回転方向が逆になる。ここでは、足を伸ばす動作の場合は、DCモータ41を正転させ、一方、足を縮める動作の場合は、DCモータ41を逆転させるものとする。
Next, the operation executed in the joint assisting device will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The joint assisting device S described below will be described with respect to control in which the
まず、ステップS101では、制御部60は、利用者によってスタートスイッチ71が押下され電源がONされたか否かを判断する。この判断が肯定されれば、次のステップに進み、否定されれば電源が利用者によって入れられるまで待機する。
First, in step S101, the
次いで、ステップS102では、制御部60は、最小電力で各部を制御するための電力制御信号Sbを給電・通信部53に送信する。
Next, in step S <b> 102, the
給電・通信部53は、当該電力制御信号Sbを受信し、当該電力制御信号Sbに基づいて給電コイル52に所定の電流を供給して最小電力で給電を開始する。
The power supply /
次いで、ステップS103では、制御部60は、動作検出部30の加圧センサ30aによって利用者の動作が検出されたか否かを判断する。この判断が肯定されれば、次のステップに進み、否定されれば、加圧センサ30aによって動作が検出されるまで待機する。具体的には、制御部60が動作信号Sfを受信したか否かによって判断する。
Next, in step S <b> 103, the
次いで、ステップS104では、制御部60は、動作信号Sfに基づいて利用者の右足、左足への動作方向(足を伸ばす動作を行っているか否か)を判断する。この判断が肯定されれば、ステップS105に進み、否定されれば、足を縮ませる動作と判断してステップS106に進む。
Next, in step S104, the
次いで、ステップS105では、制御部60は、利用者の動作状態に基づいてDCモータ41を正転制御するための駆動信号Shを生成し、給電・通信部53を介して通信端子54に送信する。
Next, in step S <b> 105, the
一方、ステップS106では、制御部60は、利用者の動作状態に基づいてDCモータ41を逆転制御するための駆動信号Shを生成し、給電・通信部53を介して通信端子54に送信する。
On the other hand, in step S <b> 106, the
このようにして通信端子54に送信された駆動信号Shは、受電・通信ユニット56側の通信端子59及び受電・通信部58を介して駆動制御部42に送信され、当該駆動制御部42は当該駆動信号Shに基づいてDCモータ41を予め設定されたデフォルト値によって規定される所定の回転数で正転(ステップ)、又は逆転制御する。
The drive signal Sh transmitted to the
また、制御部60は、給電コイル52に供給される電力を制御するための電力制御信号Sbを給電・通信部53に送信する。
In addition, the
このようにして送信された電力制御信号Sbに基づいて給電・通信部53は、給電コイル52に供給される電力を制御(具体的には、DCモータ41が駆動する電力まで上げる)するようになっている。
Based on the power control signal Sb transmitted in this way, the power supply /
次いで、ステップS107では、制御部60は、回転制御スイッチ72を用いて利用者によってDCモータ41の回転速度が変更されたか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップS108に進み、否定されれば、ステップS109に進む。
Next, in step S <b> 107, the
次いで、ステップS108では、制御部60は、変更されたDCモータ41の回転速度をデフォルト値として設定する。
Next, in step S108, the
次いで、ステップS109では、制御部60は、再度、加圧センサ30aによって利用者の動作が検知されたか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップS109の処理が否定されるまで待機し、否定されれば、ステップS110に進む。
Next, in step S109, the
次いで、ステップS110では、制御部60は、DCモータ41を停止するための駆動信号Shを生成し、給電・通信部53を介して通信端子54に送信する。
Next, in step S <b> 110, the
このようにして通信端子54に送信された駆動信号Shは、受電・通信ユニット56側の通信端子59及び受電・通信部58を介して駆動制御部42に送信され、当該駆動制御部42は当該駆動信号Shに基づいてDCモータ41を停止制御する。
The drive signal Sh transmitted to the
また、制御部60は、最小電力にて各部を制御するための電力制御信号Sbを給電・通信部53に送信する。
In addition, the
このようにして送信された電力制御信号Sbに基づいて給電・通信部53は、給電コイル52に所定の電流を供給して給電を開始する。
Based on the power control signal Sb transmitted in this manner, the power supply /
次いで、ステップS111では、制御部60は、利用者によってスタートスイッチが押下され電源がOFFされたか否かを判断する。この判断が肯定されれば、処理を終了し、否定されれば、ステップS103に戻り処理を続ける。
Next, in step S111, the
なお、本実施形態は一形態であって、この形態に限定されるものではない。例えば、動作検出部30の検出状態に基づいて、当該利用者が動作していないと判断して、関節補助装置の各部に流れる電力を最小電力に制御するようになっているが、DCモータ41に負荷がかかっているか否か(DCモータの負荷状態)に基づいて、当該利用者が動作していないと判断して、関節補助装置の各部に流れる電力を最小電力に制御するようにしても構わない。 In addition, this embodiment is one form and is not limited to this form. For example, based on the detection state of the motion detection unit 30, it is determined that the user is not operating, and the power flowing through each part of the joint assist device is controlled to the minimum power. On the basis of whether or not a load is applied (the load state of the DC motor), it is determined that the user is not operating, and the power flowing through each part of the joint assist device is controlled to the minimum power. I do not care.
S 関節補助装置
5 膝部
20 リンク機構部
30 動作検出部
40 駆動部
50 電力供給/通信部
60 制御部
54、59 通信端子
52 給電コイル
52a 給電コア
57 受電コイル
57a 受電コア
DESCRIPTION OF SYMBOLS S
Claims (3)
前記利用者の足裏に複数の加圧センサを設け、当該利用者の体重移動により当該利用者の動作状態を動作信号として検出する動作検出手段と、
前記動作信号に基づいて前記駆動部を駆動制御するための駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
前記動作信号及び駆動信号を非接触で通信する通信手段と、前記駆動部に対して非接触で電力を供給する電力供給手段と、を含む電力供給/通信手段と、
前記利用者によって外部から操作され、前記駆動部の回転速度を制御する回転制御手段と、
前記利用者によって前記駆動部の回転速度が制御された際に、予め設定された回転速度を当該利用者によって制御された回転速度に再設定する回転速度再設定手段と、
を具備し、
前記電力供給/通信手段は、
給電・通信ユニットと、
前記給電・通信ユニットと重ね合わせて配置され、着脱可能に取り付けられる受電・通信ユニットと、を備え、
前記給電・通信ユニット及び受電・通信ユニットは、夫々が樹脂で封止され、その上部にはカバーシートが設けられ、防水処理が施されていることを特徴とする関節補助装置。 In a joint assisting device that provides a link mechanism part in a joint part of a user's knee and assists the operation of the joint part by driving the link mechanism part by a drive part.
A plurality of pressure sensors provided on the soles of the users, and motion detection means for detecting the motion status of the users as motion signals by shifting the weight of the users;
Drive signal generation means for generating a drive signal for driving and controlling the drive unit based on the operation signal;
Power supply / communication means including communication means for communicating the operation signal and the drive signal in a contactless manner, and a power supply means for supplying power to the drive section in a contactless manner;
A rotation control means that is operated from the outside by the user and controls a rotation speed of the driving unit;
A rotational speed resetting means for resetting a preset rotational speed to a rotational speed controlled by the user when the rotational speed of the drive unit is controlled by the user;
Equipped with,
The power supply / communication means includes:
Power supply / communication unit,
A power receiving / communication unit that is arranged so as to overlap with the power feeding / communication unit and is detachably attached;
Each of the power feeding / communication unit and the power receiving / communication unit is sealed with a resin, and a cover sheet is provided on an upper portion thereof to be waterproofed .
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