JP5880504B2 - 動作補助装置 - Google Patents
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Description
図1に示すように、本実施形態の動作補助装置1は、この例では右足F1に股関節装具80,80′を装着した装着者Mの股関節の動作を補助するものである。図1には、2つの股関節装具80,80′が図示されているが、いずれに対しても動作補助装置1を適用可能である。なお、後述する第1の連結具7及び第2の連結具8については、図1では図示を省略している。
図1(a)に示す股関節装具80は、例えば膝関節の固定が必要な場合の股関節装具である。この股関節装具80は、腰部フレーム80aと、大腿部フレーム80bと、下腿部フレーム80cとを備えている。腰部フレーム80aは、装着者Mの腰部の周りに装着した腰部バンドB1を介して腰部の右側に取り付けられている。大腿部フレーム80bは、その上端部が腰部フレーム80aの下端部に連結部80d(後述の図3参照)によって回動可能に連結される。この大腿部フレーム80bは、右足F1の大腿部の上下2か所に装着された足部バンドB2を介して右足F1の大腿部の長手方向に沿わせて取り付けられる。大腿部フレーム80bは、装着者Mの歩行動作に伴って、腰部フレーム80aに対し回動することで、腰部フレーム80aとの間で伸展及び屈曲が可能である。なお、ここでいう「伸展」は腰部フレーム80aと大腿部フレーム80bの間の角度(身体前方側の角度)が大きくなる方向の回動をいい、「屈曲」は反対に当該角度が小さくなる方向の回動をいう。
図2に示すように、第1アーム部材5は、長手方向中間部に一体に設けられた平板状の連結板7aを備えている。連結板7aは第1の連結具7(後述の図3参照)の一方を構成する。連結板7aには、複数個所(この例では四隅寄りの4個所)に厚さ方向に貫通するねじ穴9aが設けられている。第1アーム部材5は、一端(図2中下側)を固定子2に固定され、モータ4の上方に延出する。固定子2に固定された第1アーム部材5は、モータ4の回転軸心AX1に略垂直な面内で回動される。
手動スイッチ20は、図1に示すように、腰部バンドB1を介して装着者Mの腰部に取り付けられる。
図示しないマイクロフォンは、例えば腰部バンドB1を介して装着者Mの腰部に取り付けられている。なお、マイクロフォンは、装着者Mの腰部以外の位置(例えば胸部等)に固定されてもよい。
センサユニット30は、図6に示すように、右足F1側の履物S1(図1参照)の中敷I1に設置されている。なお、センサユニット30は、敷物S1の中敷I1以外の位置(例えば靴底等)に設置されてもよい。このセンサユニット30は、第1感圧センサ31aと、固定抵抗器32と、第2感圧センサ31bと、固定抵抗器33とを備える。
次に、図7を参照しつつ、センサモジュール35及び制御モジュール50の概念的な機能構成について説明する。
Vout1=Vin・R2/(R1+R2) ・・・(1)
上述したように、第1感圧センサ31aとしては、右足F1の母指球に対応する位置に加わる力が増加するにつれて抵抗値が増加する感圧センサが使用されている。したがって、上記母指球に対応する位置に加わる力が増加するにつれて、第1感圧センサ31aの抵抗値R1は増加するので、出力電圧out1は減少する。
Vout2=Vin・R4/(R3+R4) ・・・(2)
上述したように、第2感圧センサ31bとしては、左足F1の踵に対応する位置に加わる力が増加するにつれて抵抗値が増加する感圧センサが使用されている。したがって、上記踵に対応する位置に加わる力が増加するにつれて、第2感圧センサ31bの抵抗値R3は増加するので、出力電圧out2は減少する。
モード選択部52により「スイッチモード」が選択された場合、介助者は手動スイッチ20を操作して装着者Mの歩行動作をアシストする。第1スイッチ20aが操作されると、手動スイッチ20から信号受付部53に第1トリガー信号が出力され、駆動制御部61は2つのアーム部材5,6が伸展する方向にモータ4を駆動する。その結果、動作補助装置1は装着者Mの右足F1の蹴り出し動作を補助する。一方、第2スイッチ20bが操作されると、手動スイッチ20から信号受付部53に第2トリガー信号が出力され、駆動制御部61は2つのアーム部材5,6が屈曲する方向にモータ4を駆動する。その結果、動作補助装置1は装着者Mの右足F1の振り出し動作を補助する。したがって、介助者が手動スイッチ20の第1スイッチ20a及び第2スイッチ20bを適宜のタイミングで交互に操作することにより、動作補助装置1が装着者Mの右足F1の蹴り出し、振り出し動作を交互に補助し、装着者Mの歩行動作をアシストする。なお、アシストを停止する場合には、介助者が第3スイッチ20cを操作することにより、モータ4が駆動停止される。
以上説明したように、本実施形態の動作補助装置1は、モータ4と、2つのアーム部材5,6と、信号受付部53と、駆動制御部61とを有する。駆動制御部61は、信号受付部53が第1のトリガー信号を受け付けたことを契機に、2つのアーム部材5,6が伸展する方向にモータ4を駆動する。
なお、実施の形態は、上記内容に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。
上記実施形態では、装着者Mの右足F1にのみセンサ31を設置したが、装着者Mの両足にセンサを設置してもよい。この場合、2つのセンサの両方から第1のトリガー信号を受け付けたことを契機に、モータの駆動を停止するように制御してもよい。
本変形例は、動作補助装置1を膝関節装具に適用した場合の例である。本変形例の一例を図10に示す。
本変形例は、動作補助装置1を足関節装具に適用した場合の一例である。本変形例の一例を図11に示す。
本変形例は、動作補助装置1を肩関節装具に適用した場合の例である。本変形例の一例を図12に示す。
本変形例は、動作補助装置を肘関節装具に適用した例である。本変形例の一例を図13に示す。
本変形例は、動作補助装置を手関節装具に適用した例である。本変形例の一例を図14に示す。
2 固定子
3 回転子
4 モータ
5 第1アーム部材(アーム部材)
6 第2アーム部材(アーム部材)
7 第1の連結具
8 第2の連結具
20a 第1スイッチ(スイッチ)
20b 第2スイッチ(スイッチ)
31a 第1感圧センサ(センサ)
31b 第2感圧センサ(センサ)
52 モード選択部
53 信号受付部(トリガー信号を受け付ける手段)
54 音声入力部
56 条件設定部
61 駆動制御部(モータを駆動する手段)
62 駆動停止部
80 股関節装具
82 膝関節装具
84 足関節装具
86 肩関節装具
88 肘関節装具
90 手関節装具
Claims (7)
- 装着者の身体動作を補助する動作補助装置であって、
固定子及び回転子を備えたモータと、
前記固定子及び前記回転子の各々に連結され、装着者の身体の所定の部位に連結されるように構成された2つのアーム部材と、
前記モータの駆動の契機となるトリガー信号を受け付けるように構成された信号受付部と、
前記信号受付部が第1の前記トリガー信号を受け付けたことを契機に、前記2つのアーム部材が伸展する方向に前記モータを駆動するとともに、前記信号受付部が第2の前記トリガー信号を受け付けたことを契機に、前記2つのアーム部材が屈曲する方向に前記モータを駆動するように構成された駆動制御部と、
前記装着者の左足裏に加わる力を検出し、検出結果に応じて、左足の接地状態に対応した前記第1のトリガー信号及び左足の浮揚状態に対応した前記第2のトリガー信号を出力するように構成された左足用センサと、
前記装着者の右足裏に加わる力を検出し、検出結果に応じて、右足の接地状態に対応した前記第1のトリガー信号及び右足の浮揚状態に対応した前記第2のトリガー信号を出力するように構成された右足用センサと、
前記信号受付部が前記左足用センサ及び前記右足用センサの両方から前記第1のトリガー信号をそれぞれ受け付けたことを契機に、前記モータの駆動を停止するように構成された駆動停止部と、
を有する
ことを特徴とする動作補助装置。 - 前記モータ及び前記2つのアーム部材は、
前記装着者が使用する装具に着脱可能に構成される
ことを特徴とする請求項1に記載の動作補助装置。 - 手動操作に応じて前記第1のトリガー信号及び前記第2のトリガー信号を出力するように構成されたスイッチを有する
ことを特徴とする請求項2に記載の動作補助装置。 - 入力された音声に応じて前記第1のトリガー信号及び前記第2のトリガー信号を出力するように構成された音声入力部を有する
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の動作補助装置。 - 前記駆動停止部が前記モータの駆動を停止する条件を設定するように構成された条件設定部を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の動作補助装置。 - 前記2つのアーム部材の一方を前記装具の対応する部位に固定するように構成された第1の連結具と、
前記2つのアーム部材の他方と前記装具の対応する部位とを、前記アーム部材又は前記装具のいずれか一方と長手方向にスライド可能な状態で連結するように構成された第2の連結具と、を有する
ことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の動作補助装置。 - 手動操作に応じて前記第1のトリガー信号及び前記第2のトリガー信号を出力するように構成されたスイッチと、
入力された音声に応じて前記第1のトリガー信号及び前記第2のトリガー信号を出力するように構成された音声入力部と、
前記装着者の足裏に加わる力を検出し、検出結果に応じて前記第1のトリガー信号及び前記第2のトリガー信号を出力するように構成されたセンサと、
前記スイッチによる前記トリガー信号を使用するスイッチモード、前記音声による前記トリガー信号を使用する音声モード、前記センサによる前記トリガー信号を使用するセンサモードのいずれかを選択するように構成されたモード選択部と、を有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の動作補助装置。
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