JP6352621B2 - Non-exoskeleton robotic wear - Google Patents

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JP6352621B2 JP2013250491A JP2013250491A JP6352621B2 JP 6352621 B2 JP6352621 B2 JP 6352621B2 JP 2013250491 A JP2013250491 A JP 2013250491A JP 2013250491 A JP2013250491 A JP 2013250491A JP 6352621 B2 JP6352621 B2 JP 6352621B2
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Description

本発明は、人体の骨格系を利用してロボット重量を支える軽量でフレキシブルな非外骨格型ロボティックウエアに関する。   The present invention relates to a lightweight and flexible non-exoskeleton robotic wear that supports the weight of a robot using a human skeleton system.

近年、パワーアシスト、高齢者・障害者の歩行補助・リハビリ支援などを目的として、様々な人体装着型ロボットが開発されている。概ねそれらのロボットは人体の骨格に沿う様に外骨格を形成するものである。このような外骨格リンクを備えたロボットは非特許文献1において提案されている。本明細書においては、各関節間にリンク機構を備えた剛体フレーム(外骨格リンク)を用いて人体を外部から支えるように構成されたロボット骨格を有し、このロボット骨格の動きを人体に伝達することによって人の動作や筋力を補助する構造の人体装着型ロボットを「外骨格型ロボット」と定義する。   In recent years, various human wearable robots have been developed for the purpose of power assist, walking assistance and rehabilitation support for the elderly and disabled. In general, these robots form exoskeletons along the skeleton of the human body. A robot having such an exoskeleton link is proposed in Non-Patent Document 1. In this specification, it has a robot skeleton configured to support the human body from the outside using a rigid frame (exoskeleton link) having a link mechanism between each joint, and the movement of the robot skeleton is transmitted to the human body. By doing so, a human-mounted robot having a structure that assists human movement and muscle strength is defined as an “exoskeleton robot”.

また、人体装着型ロボットにおいては、人体関節部の動きに追従して適切なアシスト力等を発生できるようにするために、筋電位信号を用いて筋肉の活性度を評価し、その評価に基づきロボティックスーツを動作させる制御法、関節トルクと筋活動とを関係づける行列を用いたEMG信号に基づく制御法等が提案されている。本発明者等も、人とロボティックスーツとの間に同調性をもたせた制御法を、特許文献1において提案している。   In addition, in a human-mounted robot, in order to be able to generate an appropriate assist force or the like following the movement of the human body joint, the muscle activity is evaluated using a myoelectric potential signal, and based on the evaluation. A control method for operating a robotic suit, a control method based on an EMG signal using a matrix that relates joint torque and muscle activity, and the like have been proposed. The inventors of the present invention have also proposed a control method in which synchronization is provided between a person and a robotic suit in Patent Document 1.

山海嘉之,“人体密着型ロボットスーツ「HAL」”日本機械学会 No.09-17 第14回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集,(2009)Yoshiyuki Sankai, “Human-contact robot suit“ HAL ”” The Japan Society of Mechanical Engineers No.09-17 Proceedings of 14th Symposium on Power and Energy Technology, (2009)

特開2012−66375号公報JP 2012-66375 A

ここで、外骨格型ロボットは、その外骨格リンクによってロボットの重量を支えることができ、着用者に重量感を感じさせないという利点を持つ。しかしながら、剛性部材からなる関節間リンク機構を備え、重量が大きいので、人体に対する装着、取り外しが容易でない。また、個々の体格・体型に合うように関節間リンクの長さ等を調整するための調整機構が必要であり、このような調整機構を装着時に調整する必要がある。このため、ロボットを着用者が一人で取り扱うことが困難であり、また、装着、取り外しに時間を要するので、通常のウエアのように取り扱うことができない。   Here, the exoskeleton type robot has an advantage that the weight of the robot can be supported by the exoskeleton link and the wearer does not feel the weight. However, since an inter-joint link mechanism made of a rigid member is provided and the weight is large, it is not easy to attach and detach the human body. In addition, an adjustment mechanism for adjusting the length of the inter-joint link so as to suit each physique and body shape is necessary, and such an adjustment mechanism needs to be adjusted at the time of wearing. For this reason, it is difficult for the wearer to handle the robot alone, and since it takes time to attach and detach the robot, it cannot be handled like normal wear.

本発明の課題は、このような外骨格型ロボットの問題点に鑑みて、軽量で、装着性が良く、調整機構を必要としないロボティックウエアを提案することにある。   An object of the present invention is to propose robotic wear that is light in weight, easy to wear, and does not require an adjustment mechanism in view of the problems of such an exoskeleton robot.

本発明者等は、上記の課題を解決するために、外骨格リンクを利用してロボット重量を支えるという従来の外骨格型ロボットにおける設計思想に代えて、人体の骨格系を利用して、関節の動きを補助すると共にロボット重量を支えるという着想のもとに、剛体フレームからなる関節間リンク機構を必要としない軽量でフレキシブルなロボティックウエアを実現したのである。本明細書においては、剛体フレームからなる関節間リンク機構を必要としない本発明による人体装着型ロボットを、「非外骨格型ロボティックウエア」と呼ぶ
In order to solve the above problems, the present inventors have used a human skeleton system instead of the design philosophy of a conventional exoskeleton robot that uses an exoskeleton link to support the weight of the robot. Based on the idea of supporting the movement of the robot and supporting the weight of the robot, we realized lightweight and flexible robotic wear that does not require an inter-joint link mechanism consisting of a rigid frame. In the present specification, a human-mounted robot according to the present invention that does not require an inter-joint link mechanism composed of a rigid frame is referred to as “non-exoskeleton robotic wear”.

本発明の非外骨格型ロボティックウエアは、
ウエア関節部と、
予め定めた前記ウエア関節部の関節軸中心線を中心として相対回転可能な状態で、前記ウエア関節部に取り付けた第1アシスト力伝達部材および第2アシスト力伝達部材と、
前記第1、第2アシスト力伝達部材を相対回転させるために前記ウエア関節部に取り付けた回転アクチュエータと、
ウエア着用者における人体関節部を中心として屈曲・伸展する一方の第1人体部分および他方の第2人体部分のそれぞれと一体となって所定の屈曲・伸展方向に移動するように、前記第1アシスト力伝達部材および前記第2アシスト力伝達部材を前記ウエア着用者に装着する装着部材と、
を有し、
前記第1、第2アシスト力伝達部材は、前記屈曲・伸展方向への所定のアシスト力を前記第1、第2人体部分に伝達可能な剛性を備えていることを特徴としている。
The non-exoskeleton robotic wear of the present invention is
Wear joints,
A first assist force transmission member and a second assist force transmission member attached to the wear joint portion in a state of being relatively rotatable around a joint axis centerline of the wear joint portion determined in advance;
A rotary actuator attached to the wear joint for rotating the first and second assist force transmission members;
The first assist so as to move in a predetermined bending / extending direction integrally with each of one first human body part and the other second human body part bending / extending about the human body joint part of the wearer An attachment member for attaching the force transmission member and the second assist force transmission member to the wearer;
Have
The first and second assist force transmitting members have rigidity capable of transmitting a predetermined assist force in the bending / extending direction to the first and second human body parts.

本発明の非外骨格型ロボティックウエアは、人体関節から延びている一方および他方の人体部分と一体となって屈曲・伸展方向に移動可能な第1、第2アシスト力伝達部材を備えている。回転アクチュエータの出力が第1、第2アシスト力伝達部材を介して、人体関節の動きを補助するアシスト力として、人体骨格の側に伝達される。人体骨格を利用して人体関節の動きを補助する。外骨格型ロボットのように、人体における隣接する関節の間に架け渡した剛体フレームを備えた関節間リンク機構を用いて、人体を外側から支えるものではない。   The non-exoskeleton robotic wear of the present invention includes first and second assist force transmission members that are movable in a bending / extending direction integrally with one and the other human body parts extending from a human body joint. . The output of the rotary actuator is transmitted to the human skeleton side through the first and second assist force transmission members as an assist force that assists the movement of the human body joint. Using the human skeleton to assist the movement of human joints. It does not support the human body from the outside by using an inter-joint link mechanism including a rigid frame spanned between adjacent joints in the human body like an exoskeleton robot.

したがって、剛体フレームを備えた関節間リンク機構を備え、重量が大きいので、人体に対する装着、取り外しが容易でないという外骨格型ロボットの弊害を解消できる。また、個々の体格・体型に合うように関節間リンク機構の長さ等を調整するための調整機構も基本的に不要となるので、ウエア着用者が一人でウエアの着脱等の取り扱いが可能になる。さらに、ウエアの装着、取り外しを、通常のウエアのように、簡単に短時間で行うことも可能になる。   Therefore, since the inter-joint link mechanism including the rigid frame is provided and the weight is large, the adverse effect of the exoskeleton type robot that it is not easy to attach to and remove from the human body can be solved. In addition, an adjustment mechanism for adjusting the length of the inter-joint link mechanism to suit individual physiques and body types is basically unnecessary, allowing wearers to handle wearing and removing of wear alone. Become. Furthermore, it is possible to easily attach and remove the wear as in normal wear in a short time.

本発明の非外骨格型ロボティックウエアの場合には、そのロボット重量の全てを人体骨格系で保持しなければならない。しかしながら、外骨格型ロボットとは異なり、重量のある剛体フレームを備えた関節間リンク機構、その調整機構等の重量のある部品、機構が不要である。また、第1、第2アシスト力伝達部材は軽量な不織布、プラスチック素材などから形成できる。よって、非外骨格型ロボティックウエアの全体重量を軽量にして、その全体重量を人体骨格系で保持させることが可能である。   In the case of the non-exoskeleton robotic wear of the present invention, all of the robot weight must be held in the human skeleton system. However, unlike an exoskeleton-type robot, heavy parts and mechanisms such as an inter-joint link mechanism having a heavy rigid frame and its adjustment mechanism are unnecessary. Further, the first and second assist force transmitting members can be formed from a lightweight nonwoven fabric, a plastic material, or the like. Therefore, it is possible to reduce the overall weight of the non-exoskeleton type robotic wear and hold the entire weight in the human skeleton system.

また、本発明の非外骨格型ロボティックウエアは、人体骨格系を利用するので、本来人間ができない能力、例えば100kg近い重量物を持ち上げるなどのパワーアシストは人体骨格を害するので不可能である。しかし、人にとって安全なロボットであり、リハビリテーションにおける補助や日常生活における衰えた人体機能の補助、さらには介護者やフィールド労働者の負担軽減、災害救助時の体力補助等、不定型な動作が連鎖する動作に対して常時装着が求められる幅広い分野に対して応用することができる。   In addition, since the non-exoskeleton robotic wear of the present invention uses a human skeleton system, power assist such as lifting a heavy object close to 100 kg is impossible because it damages the human skeleton. However, it is a robot that is safe for humans, and it is linked to irregular movements such as assistance in rehabilitation, assistance for weak human functions in daily life, further reduction of the burden on caregivers and field workers, and assistance for physical strength in disaster relief. It can be applied to a wide range of fields that are required to be always mounted for the operation to be performed.

本発明において、前記第1アシスト力伝達部材および前記第2アシスト力伝達部材のうちの少なくとも一方は、前記ウエア関節部から前記関節軸中心線に直交する方向に延びる連結板部分、および、前記連結板部分の先端部から当該連結板部分に直交する方向に延びる板部分を備えており、前記板部分は、ウエア着用者の体表に沿った形状に撓むことのできる可撓性を備えている。このような板部分を設けることによってアシスト力伝達部材を
人体部分に確実に固定することができる。
In the present invention, at least one of the first assist force transmission member and the second assist force transmission member includes a connection plate portion extending in a direction perpendicular to the joint axis center line from the wear joint portion, and the connection A plate portion extending in a direction orthogonal to the connecting plate portion from the tip portion of the plate portion is provided, and the plate portion has flexibility capable of bending into a shape along the body surface of the wearer. Yes. By providing such a plate portion, the assist force transmission member can be reliably fixed to the human body portion.

ここで、ウエア着用者の体型、体格に合った位置に板部分を取り付けることができるように、当該板部分は連結板部分に対して取り付け位置が変更可能であることが望ましい。   Here, it is desirable that the attachment position of the plate portion can be changed with respect to the connecting plate portion so that the plate portion can be attached to a position that matches the body shape and physique of the wearer.

本発明において、前記装着部材として、前記第1アシスト力伝達部材に取り付けた第1ベルトと、前記第2アシスト力伝達部材に取り付けた第2ベルトとを用いることができる。前記第1ベルトは、前記第1人体部分に対して、これを取り囲む状態に装着可能なベルトである。前記第2ベルトは、前記第2人体部分に対して、これを取り囲む状態に装着可能なベルトである。第1、第2ベルトを長さ調整可能としておけば、体型・体格の異なるウエア着用者に対して確実に第1、第2アシスト力伝達部材を取り付けることができる。第1、第2ベルトをラバーバンド等のような伸縮性のある素材から形成しておくことも可能である。   In the present invention, as the mounting member, a first belt attached to the first assist force transmission member and a second belt attached to the second assist force transmission member can be used. The first belt is a belt that can be attached to the first human body part so as to surround the first human body part. The second belt is a belt that can be attached to the second human body part so as to surround the second human body part. If the lengths of the first and second belts are adjustable, the first and second assist force transmission members can be securely attached to wearers with different body shapes and physiques. It is also possible to form the first and second belts from a stretchable material such as a rubber band.

ウエア着用者の体型、体格に合った位置においてベルトを固定できるようにするためには、第1ベルトは第1アシスト力伝達部材に対して取り付け位置が変更可能であることが望ましい。同様に、第2ベルトは第2アシスト力伝達部材に対して取付け位置が変更可能であることが望ましい。   In order to be able to fix the belt at a position that matches the body shape and physique of the wearer, it is desirable that the attachment position of the first belt can be changed with respect to the first assist force transmission member. Similarly, it is desirable that the mounting position of the second belt can be changed with respect to the second assist force transmission member.

本発明の非外骨格型ロボティックウエアは、下肢ウエアとして用いられる場合には、前記ウエア関節部として、左右のウエア股関節部のうちの少なくとも一方を備える。この場合、前記第1アシスト力伝達部材は、ウエア着用者の腰部側面に配置される腰部支持板であり、当該腰部支持板は、前記ウエア股関節部から前記関節軸中心線に直交する方向に延びる連結板部分、および、前記連結板部分の先端部から当該連結板部分に直交する方向に延びる板部分を備えている。前記第1ベルトは、ウエア着用者の骨盤部分を取り囲む腰部ベルトであり、前記腰部支持板の前記板部分に取り付けられる。また、前記第2アシスト力伝達部材は、ウエア着用者の大腿部側面の上部分に配置される大腿部上部支持板であり、当該大腿部上部支持板は、前記ウエア股関節部から前記関節軸中心線に直交する方向に延びる連結板部分、および、前記連結板部分の先端部から当該連結板部分に直交する方向に延びる板部分を備えている。前記第2ベルトは、ウエア着用者の大腿部の上部分を取り囲む大腿部上部ベルトであり、前記大腿部上部支持板の前記板部分に取り付けられる。   When used as lower limb wear, the non-exoskeleton robotic wear of the present invention includes at least one of left and right wear hip joints as the wear joint. In this case, the first assist force transmission member is a lumbar support plate disposed on the side of the waist of the wearer, and the lumbar support plate extends from the wear hip joint in a direction orthogonal to the joint axis center line. A connecting plate portion and a plate portion extending in a direction perpendicular to the connecting plate portion from the tip of the connecting plate portion are provided. The first belt is a waist belt that surrounds the pelvis portion of the wearer, and is attached to the plate portion of the waist support plate. Further, the second assist force transmission member is a thigh upper support plate disposed on an upper portion of a wearer's thigh side surface, and the thigh upper support plate extends from the wear hip joint portion to the thigh upper support plate. A connecting plate portion extending in a direction orthogonal to the joint axis center line, and a plate portion extending in a direction orthogonal to the connecting plate portion from the distal end portion of the connecting plate portion are provided. The second belt is an upper thigh belt that surrounds the upper portion of the thigh of the wearer, and is attached to the plate portion of the upper thigh support plate.

また、ウエア着用者の体型・体格に適合できるように、前記腰部支持板は、前記腰部ベルトに対する取付け位置が変更可能あるいは調整可能となっていることが望ましい。   Moreover, it is desirable that the attachment position of the waist support plate is changeable or adjustable with respect to the waist belt so that it can be adapted to the body shape / physique of the wearer.

このような位置調整機構を備えた腰部ベルトは、面ファスナーによって相互に接合されたインナーベルトとアウターベルトを備え、前記腰部支持板は、前記インナーベルトと前記アウターベルトの間に挟持されると共に面ファスナーによって固定されていることが望ましい。この場合には、前記腰部支持板は、前記腰部ベルトに対する取り付け位置を、任意の方向に変更できる。   A waist belt provided with such a position adjusting mechanism includes an inner belt and an outer belt joined to each other by a hook-and-loop fastener, and the waist support plate is sandwiched between the inner belt and the outer belt. It is desirable to be fixed by a fastener. In this case, the waist support plate can change the attachment position with respect to the waist belt in an arbitrary direction.

また、前記第2ベルトである大腿部上部ベルトも、前記大腿部上部支持板に対する取り付け位置が変更可能であることが望ましい。   In addition, it is desirable that the upper position of the thigh upper belt, which is the second belt, can be changed in the mounting position with respect to the upper thigh support plate.

次に、本発明の非外骨格型ロボティックウエアは、下肢ウエアとして用いられる場合には、前記ウエア関節部として、左右のウエア膝関節部のうちの少なくとも一方を備えている場合がある。この場合、ウエア着用者が、動作時に、回転アクチュエータなどの重量による慣性力によって重量感を覚えるなどの影響が考えられる。特に、歩行などの運動時において膝関節部の回転アクチュエータ(モータユニット)が大きく揺動してしまう等の問題が考えられる。   Next, when the non-exoskeleton robotic wear of the present invention is used as lower limb wear, the wear joint portion may include at least one of left and right wear knee joint portions. In this case, it is conceivable that the wearer feels a heavy feeling due to the inertial force due to the weight of the rotary actuator or the like during operation. In particular, there may be a problem such that the rotation actuator (motor unit) of the knee joint part swings greatly during exercise such as walking.

本発明者等は、その主な原因が、回転アクチュエータの質量が大きいこと、および、膝関節部の固定度が悪いことであることを確認した。股関節部と膝関節部を剛体フレームからなる外骨格リンクで結合することにより、上記の問題は解消するが、それによって本願発明の非外骨格型ロボティックウエアのコンセプトである人間らしい動きの自由度が損なわれてしまう。   The inventors have confirmed that the main causes are that the mass of the rotary actuator is large and that the degree of fixation of the knee joint is poor. By connecting the hip joint and knee joint with an exoskeleton link consisting of a rigid frame, the above problem can be solved, but this gives the human freedom of movement that is the concept of the non-exoskeleton robotic wear of the present invention. It will be damaged.

このような重量感、運動性等は、回転アクチュエータの軽量化を図ること、回転アクチュエータが取り付けられているウエア関節部が動作時に人体表面に対して相対的に移動しないように拘束すること等の対策で、低減あるいは改善可能である。   Such feeling of weight, mobility, etc. are to reduce the weight of the rotary actuator, to restrain the wear joint part to which the rotary actuator is attached from moving relative to the human body surface during operation, etc. It can be reduced or improved by countermeasures.

本発明者等は、膝関節部の固定度を高めるために、前記下腿部上部支持板の下端部を、ウエア着用者の下腿部における膝関節よりも足関節に近い位置まで延ばし、当該下端部をベルトによって下腿部の下部に固定しておくことが極めて有効であることを見出した。また、この場合には、膝関節部の揺動を抑えつつ、ウエア装着時でも足を組んで座れるほどの自由度が得られるように、前記下腿部上部支持板は、前記下腿部上部ベルトおよび前記下腿部下部ベルトに対して、下腿部に沿った方向にスライド可能であることが望ましいことが確認された。   In order to increase the degree of fixation of the knee joint, the present inventors extend the lower end of the lower leg upper support plate to a position closer to the ankle joint than the knee joint in the lower leg of the wearer, It was found that it is extremely effective to fix the lower end to the lower part of the lower leg with a belt. Further, in this case, the lower leg upper support plate is provided on the lower leg upper part so that the knee joint part is restrained from swinging and has a degree of freedom so that the user can sit with his legs crossed even when wearing the wear. It was confirmed that it is desirable that the belt and the lower leg lower belt are slidable in the direction along the lower leg.

かかる知見の下で、本発明の非外骨格型ロボティックウエアでは、前記ウエア関節部として、左右のウエア膝関節部のうちの少なくとも一方が備わっている場合に、前記第1アシスト力伝達部材は大腿部側面の下部分に配置される大腿部下部支持板であり、当該大腿部下部支持板は、前記ウエア膝関節部から前記関節軸中心線に直交する方向に延びる連結板部分、および、前記連結板部分の先端部から当該連結板部分に直交する方向に延びる板部分を備えている。前記第1ベルトは、大腿部の下部分を取り囲む大腿部下部ベルトであり、前記大腿部下部支持板の前記板部分に取り付けられる。これに対して、前記第2アシスト力伝達部材は下腿部に配置される下腿部支持板であり、前記下腿部上部支持板の下端部は、ウエア着用者の下腿部における膝関節よりも足関節に近い位置まで延びている。また、前記第2ベルトとして、ウエア着用者の下腿部の上部分を取り囲む下腿部上部ベルトと、下腿部の下部分を取り囲む下腿部下部ベルトを備えている。   Under such knowledge, in the non-exoskeleton robotic wear of the present invention, when the wear joint portion includes at least one of left and right wear knee joint portions, the first assist force transmission member is A lower thigh support plate disposed in a lower portion of the thigh side surface, the lower thigh support plate extending from the wear knee joint in a direction perpendicular to the joint axis center line; And the board part extended in the direction orthogonal to the said connection board part from the front-end | tip part of the said connection board part is provided. The first belt is a lower thigh belt that surrounds the lower portion of the thigh, and is attached to the plate portion of the lower thigh support plate. On the other hand, the second assist force transmission member is a crus support plate disposed on the crus, and the lower end of the crus upper support plate is a knee joint in the crus of the wearer It extends to a position closer to the ankle than. The second belt includes a lower leg upper belt surrounding the upper part of the lower leg of the wearer and a lower leg belt surrounding the lower part of the lower leg.

さらに、前記下腿部上部支持板は、前記下腿部上部ベルトおよび前記下腿部下部ベルトに対して、下腿部に沿った方向にスライド可能となっている。   Further, the crus upper support plate is slidable in a direction along the crus with respect to the crus upper belt and the crus lower belt.

次に、本発明の非外骨格型ロボティックウエアにおいて、前記回転アクチュエータを前記ウエア関節部に対して着脱可能な状態で取り付けておくことが望ましい。このようにすれば、ウエア着用者は、着用後に回転アクチュエータを各ウエア関節部に取り付けることができるので、ウエアの着脱が容易になる。また、アシストが必要とされるウエア関節部にのみ回転アクチュエータを取り付けることができる。   Next, in the non-exoskeleton robotic wear of the present invention, it is desirable that the rotary actuator is attached in a detachable state to the wear joint portion. In this way, since the wearer can attach the rotary actuator to each wear joint after wearing, the wearer can be easily attached and detached. In addition, the rotary actuator can be attached only to the wear joint portion that requires assist.

また、本発明の非外骨格型ロボティックウエアは、前記人体関節部の動きに応じて前記回転アクチュエータを駆動制御して前記第1、第2アシスト力伝達部材を相対回転させるコントロールユニットを有していることが望ましい。   In addition, the non-exoskeleton robotic wear of the present invention has a control unit that drives and controls the rotary actuator in accordance with the movement of the human body joint portion to relatively rotate the first and second assist force transmitting members. It is desirable that

一方、本発明の非外骨格型ロボティックウエアは、
少なくとも一箇所の人体関節部を取り囲む部位を備え、体表に密着した状態で着用される伸縮性ウエアと、
前記伸縮性ウエアにおける前記人体関節部に対応する部位に取り付けたウエア関節部と、
前記ウエア関節部を中心として相対回転可能な状態で前記伸縮性ウエアに取り付けられ
ている第1アシスト力伝達部材と第2アシスト力伝達部材と、
前記ウエア関節部に取り付けられ、前記第1、第2アシスト力伝達部材を相対回転させる回転アクチュエータとを有し、
前記第1、第2アシスト力伝達部材は、前記伸縮性ウエアの伸縮力によって着用者の体表に沿った形状に撓むことのできる可撓性を備えており、かつ、前記人体関節部に繋がる第1、第2人体部分に対して、その屈曲・伸展方向への所定のアシスト力を伝達可能な剛性を備えていることを特徴としている。
On the other hand, the non-exoskeleton robotic wear of the present invention is
Elastic wear that comprises at least one part surrounding the human joint and is worn in close contact with the body surface;
A wear joint attached to a portion corresponding to the human joint in the stretchable wear,
A first assist force transmission member and a second assist force transmission member attached to the stretchable wear in a state of being relatively rotatable around the wear joint portion;
A rotary actuator that is attached to the wear joint part and relatively rotates the first and second assist force transmission members;
The first and second assist force transmission members have flexibility capable of bending into a shape along the wearer's body surface by the elastic force of the elastic wear, and the human body joint portion The first and second human body parts to be connected are provided with rigidity capable of transmitting a predetermined assist force in the bending / extending direction.

本発明の非外骨格型ロボティックウエアは、そのウエア関節部および回転アクチュエータを除き、人体の皮膚表面に沿うように可撓性のある素材から構成されている。装着状態においては、回転アクチュエータの回転をアシスト力として人体に伝達するための第1、第2アシスト力伝達部材は、伸縮性ウエアの伸縮力によって人体の体表に沿った形状に撓み、人体に密着した状態になる。人体関節部の動きに応じて回転アクチュエータを回転駆動させると、人体に密着した状態の第1、第2アシスト力伝達部材がウエア関節部を中心として旋回する。第1、第2アシスト力伝達部材は所定の剛性を備えているので、密着している人体の部位に対して所定の大きさのアシスト力を伝える。回転アクチュエータの能力、第1、第2アシスト力伝達部材の剛性、第1、第2アシスト力伝達部材と人体との密着面積等のパラメータを調整することで、必要とされるアシスト力を人体に伝達することができる。   The non-exoskeleton robotic wear of the present invention is made of a flexible material so as to be along the skin surface of the human body except for the wear joint portion and the rotary actuator. In the mounted state, the first and second assist force transmitting members for transmitting the rotation of the rotary actuator to the human body as an assist force are bent into a shape along the body surface of the human body due to the stretch force of the stretchable wear. It will be in close contact. When the rotary actuator is driven to rotate according to the movement of the human body joint part, the first and second assist force transmission members in close contact with the human body turn around the wear joint part. Since the first and second assist force transmission members have a predetermined rigidity, the first and second assist force transmission members transmit an assist force having a predetermined magnitude to the part of the human body that is in close contact with the first and second assist force transmission members. By adjusting parameters such as the capacity of the rotary actuator, the rigidity of the first and second assist force transmitting members, and the contact area between the first and second assist force transmitting members and the human body, the required assist force is applied to the human body. Can communicate.

ここで、非外骨格型ロボティックウエアの場合には、そのロボット重量の全てを人体骨格系で保持しなければならない。しかしながら、外骨格型ロボットとは異なり、重量のある剛体フレーム(外骨格リンク)を備えた関節間リンク機構、その調整機構等の重量のある部品、機構が不要であり、伸縮性ウエアおよび第1、第2アシスト力伝達部材は軽量な不織布、プラスチック素材などから形成できる。よって、非外骨格型ロボティックウエアの全体重量を軽量にして、その全体重量を人体骨格系で保持させることが可能である。   Here, in the case of non-exoskeleton type robotic wear, all of the robot weight must be held in the human skeleton system. However, unlike an exoskeleton-type robot, there is no need for heavy parts and mechanisms such as an inter-joint link mechanism having a heavy rigid frame (exoskeleton link) and its adjustment mechanism. The second assist force transmission member can be formed of a lightweight nonwoven fabric, a plastic material, or the like. Therefore, it is possible to reduce the overall weight of the non-exoskeleton type robotic wear and hold the entire weight in the human skeleton system.

また、非外骨格型ロボティックウエアの場合には、着用者が、動作時に、回転アクチュエータなどの重量による慣性力によって重量感を覚えるなどの影響が考えられる。このような重量感、運動性等は、回転アクチュエータの軽量化を図ること、回転アクチュエータが取り付けられているウエア関節部が動作時に人体表面に対して相対的に移動しないように拘束すること等の対策で、低減あるいは改善可能である。   Further, in the case of non-exoskeleton robotic wear, it is considered that the wearer feels a feeling of weight due to the inertial force due to the weight of the rotary actuator or the like during operation. Such feeling of weight, mobility, etc. are to reduce the weight of the rotary actuator, to restrain the wear joint part to which the rotary actuator is attached from moving relative to the human body surface during operation, etc. It can be reduced or improved by countermeasures.

したがって、本発明によれば、剛性の外骨格リンクが人体の四肢に沿って装着される外骨格型ロボットとは異なり、軽量で、装着性が良く、体格・体型に合うように関節間リンクの長さ等を調整するための調整機構が不要であり、装着時に各部の調整を行う必要のないロボティックウエアが得られる。換言すると、本発明によれば、通常のスポーツウエア等のウエアを着用する場合と同様な感覚で、手軽に着用可能なロボティックウエアを実現可能である。   Therefore, according to the present invention, unlike an exoskeleton-type robot in which a rigid exoskeleton link is mounted along the limbs of the human body, it is lightweight, has good wearability, and has a link between joints so as to match the physique and body shape An adjustment mechanism for adjusting the length or the like is unnecessary, and robotic wear that does not require adjustment of each part at the time of mounting can be obtained. In other words, according to the present invention, it is possible to realize robotic wear that can be easily worn with the same feeling as when wearing wear such as normal sportswear.

本発明において、前記伸縮性ウエアを、伸縮性のインナー生地と伸縮性のアウター生地の二層構造とし、前記第1、第2アシスト力伝達部材を、前記インナー生地と前記アウター生地の間に配置することができる。   In the present invention, the stretchable wear has a two-layer structure of a stretchable inner fabric and a stretchable outer fabric, and the first and second assist force transmission members are disposed between the inner fabric and the outer fabric. can do.

また、前記ウエア関節部に、前記伸縮性ウエアの表面に露出しているアクチュエータ取り付け部を設け、このアクチュエータ取付け部に、前記回転アクチュエータを着脱可能な状態で取り付けておくことができる。このようにすれば、ウエア装着状態で回転アクチュエータの着脱、交換が可能である。また、アシスト力を必要とする関節部に、選択的に回転アクチュエータを取り付けることができる。   In addition, an actuator mounting portion exposed on the surface of the stretchable wear can be provided in the wear joint portion, and the rotary actuator can be attached to the actuator mounting portion in a detachable state. In this way, it is possible to attach / detach / replace the rotary actuator with the wear. In addition, a rotary actuator can be selectively attached to a joint that requires assist force.

本発明の非外骨格型ロボティックウエアを下肢用のウエアとして用いる場合には、例えば、前記伸縮性ウエアを、人体の股関節部分および左右の膝関節部分を取り囲む部分を備えたタイツとし、前記ウエア関節部として、左ウエア股関節部、右ウエア股関節部、左ウエア膝関節部および右ウエア膝関節部を配置することができる。この場合には、前記ウエア関節部のそれぞれに、前記第1アシスト力伝達部材、前記第2アシスト力伝達部材および前記回転アクチュエータを配置しておけばよい。   When the non-exoskeleton robotic wear of the present invention is used as a wear for lower limbs, for example, the stretchable wear is a tight that includes a hip joint part and a left and right knee joint part of the human body, and the wear As the joint portion, a left wear hip joint portion, a right wear hip joint portion, a left wear knee joint portion, and a right wear knee joint portion can be arranged. In this case, the first assist force transmission member, the second assist force transmission member, and the rotary actuator may be disposed in each of the wear joint portions.

この場合、前記左ウエア股関節部の前記第1アシスト力伝達部材および前記右ウエア股関節部の前記第1アシスト力伝達部材は、それぞれ、左右の腰部側面に配置される腰部支持板である。前記左ウエア股関節部の前記第2アシスト力伝達部材および前記右ウエア股関節部の前記第2アシスト力伝達部材は、それぞれ、左右の大腿部側面の上部分に配置される大腿部上部支持板である。前記左ウエア膝関節部の前記第1アシスト力伝達部材および前記右ウエア膝関節部の前記第1アシスト力伝達部材は、それぞれ、左右の大腿部側面の下部分に配置される大腿部下部支持板である。また、前記左ウエア膝関節部の前記第2アシスト力伝達部材および前記右ウエア膝関節部の前記第2アシスト力伝達部材は、それぞれ、左右の下腿部側面の上部分に配置される下腿部上部支持板である。   In this case, the first assist force transmission member of the left wear hip joint portion and the first assist force transmission member of the right wear hip joint portion are waist support plates disposed on the left and right waist sides, respectively. The second assist force transmission member of the left wear hip joint part and the second assist force transmission member of the right wear hip joint part are respectively disposed on upper portions of the left and right thigh side surfaces. It is. The first assist force transmission member of the left wear knee joint portion and the first assist force transmission member of the right wear knee joint portion are respectively disposed at lower portions of the left and right thigh side portions. It is a support plate. Further, the second assist force transmitting member of the left wear knee joint and the second assist force transmitting member of the right wear knee joint are respectively disposed on the upper portions of the left and right crus side surfaces. It is a part upper support plate.

また、前記装着部材として、ウエア着用者の骨盤部分を取り囲む腰部ベルト、左右の大腿部の上部分を取り囲む左右の大腿部上部ベルト、左右の大腿部の下部を取り囲む左右の大腿部下部ベルト、および、左右の下腿部上部を取り囲む左右の下腿部上部ベルトを備えていることが望ましい。   Further, as the mounting member, a waist belt surrounding the pelvis part of the wearer, left and right thigh upper belts surrounding the upper parts of the left and right thighs, and left and right thighs surrounding the lower parts of the left and right thighs It is desirable to have a lower belt and left and right lower leg upper belts surrounding the upper left and right lower leg parts.

なお、前記人体関節部の動きに応じて前記回転アクチュエータを駆動制御して前記第1アシスト力伝達部材および前記第2アシスト力伝達部材を相対回転させるためのコントロールユニットを、前記伸縮性ウエアに取り付けておくことも可能である。   A control unit for driving and controlling the rotary actuator according to the movement of the human body joint portion to relatively rotate the first assist force transmission member and the second assist force transmission member is attached to the stretchable wear. It is also possible to keep it.

本発明の実施の形態1に係る下肢用の非外骨格型ロボティックウエアの外観を示す正面図、左側面図および背面図である。It is the front view, left view, and back view which show the external appearance of the non-exoskeleton type robotic wear for the lower limbs which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1の非外骨格型ロボティックウエアの内部構造を示す正面図、左側面図および背面図である。FIG. 2 is a front view, a left side view, and a rear view showing an internal structure of the non-exoskeleton robotic wear of FIG. 1. 重量感等の評価に用いる試験用ロボティックウエアのウエア股関節部およびウエア膝関節部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the wear hip joint part and wear knee joint part of the robotic wear for a test used for evaluation of a feeling of weight. 試験用ロボティックウエアの歩行時の加速度測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the acceleration measurement result at the time of walking of the roboticware for a test. 試験用ロボティックウエアの歩行時の加速度測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the acceleration measurement result at the time of walking of the roboticware for a test. 試験用ロボティックウエアの歩行時の加速度測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the acceleration measurement result at the time of walking of the roboticware for a test. 試験用ロボティックウエアの歩行時の加速度測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the acceleration measurement result at the time of walking of the roboticware for a test. 試験用ロボティックウエアの歩行時の加速度測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the acceleration measurement result at the time of walking of the roboticware for a test. 試験用ロボティックウエアの歩行時の加速度測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the acceleration measurement result at the time of walking of the roboticware for a test. 本発明の実施の形態2に係る下肢用の非外骨格型ロボティックウエアを着用した状態を示す正面図および左側面図である。It is the front view and left view which show the state which worn the non-exoskeleton type robotic wear for the lower limbs which concerns on Embodiment 2 of this invention. 図10の非外骨格型ロボティックウエアから回転アクチュエータを外した状態を示す正面図および左側面図である。It is the front view and left view which show the state which removed the rotation actuator from the non-exoskeleton type robotic wear of FIG. 図10の非外骨格型ロボティックウエアの腰部ユニットを示す前側斜視図および後側斜視図である。FIG. 11 is a front perspective view and a rear perspective view showing a lumbar unit of the non-exoskeleton robotic wear of FIG. 10. 左側のウエア股関節部を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the left wear hip joint part. 図10の非外骨格型ロボティックウエアにおける一方の膝装着用ユニットを示す外側斜視図および内側斜視図である。FIG. 11 is an outer perspective view and an inner perspective view showing one knee mounting unit in the non-exoskeleton robotic wear of FIG. 10. 回転アクチュエータの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of a rotation actuator. 動作自由度の検証のために用いた比較モデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the comparison model used for verification of operation | movement freedom degree. 動作自由度の検証結果を示す図表である。It is a graph which shows the verification result of a motion freedom degree. 膝関節揺動評価実験に用いた実験モデルの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the experiment model used for the knee joint rocking | fluctuation evaluation experiment. 膝関節揺動評価実験に用いた実験モデルの別の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another example of the experimental model used for the knee joint rocking | fluctuation evaluation experiment. 膝関節揺動評価実験に用いたAFOモデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the AFO model used for the knee joint rocking | fluctuation evaluation experiment. 膝関節揺動評価実験の結果を示す図表である。It is a graph which shows the result of a knee joint rocking | fluctuation evaluation experiment. 腰部ユニットの装着位置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mounting position of a waist unit. 調整機構を備えた腰部ユニットの例を示す部品図である。It is component drawing which shows the example of the waist | hip | lumbar part unit provided with the adjustment mechanism. インナーベルトの装着操作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows mounting | wearing operation of an inner belt. 左右の股関節ユニットの装着操作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows mounting operation of the left and right hip joint units. 股関節ユニットの大腿部上部ベルトの装着操作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows mounting | wearing operation of the thigh upper part belt of a hip joint unit. アウターベルトの装着操作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows mounting | wearing operation of an outer belt. 腰部ユニットが装着された状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state with which the waist | hip | lumbar part unit was mounted | worn. 本発明を適用した全身用の非外骨格型ロボティックウエアを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the non-exoskeleton type robotic wear for whole bodies to which this invention is applied.

以下に、図面を参照して、本発明を適用した非外骨格型ロボティックウエアの実施の形態を説明する。以下の実施の形態は、本発明を下肢に適用した歩行用ロボティックウエアに関するものであるが、本発明を上肢に適用すること、全身に適用すること(後述のその他の実施の形態、図29参照)等も可能である。また、リハビリ等の目的で、人体の一つあるいは複数の関節部の動きをアシストするためのウエア、例えば、一方の腕の肩関節部および肘関節部をアシストするためのウエアとして用いることも可能である。   Embodiments of non-exoskeleton robotic wear to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. The following embodiments relate to robotic wear for walking in which the present invention is applied to the lower limbs. However, the present invention is applied to the upper limbs and applied to the whole body (other embodiments described later, FIG. 29). For example). It can also be used as wear for assisting the movement of one or more joints of the human body for rehabilitation, for example, wear for assisting the shoulder joint and elbow joint of one arm It is.

[実施の形態1]
図1(a)は、本発明の実施の形態1に係る歩行用の非外骨格型ロボティックウエア(以下、単に「ロボティックウエア」と呼ぶ場合もある。)を装着した状態の外観を示す正面図であり、図1(b)はその左側面図であり、図1(c)はその背面図である。また、図2(a)〜(c)は、当該ロボティックウエアの内部構造を示す正面図、左側面図および背面図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 (a) shows an external appearance of a state in which a non-exoskeleton robotic wear for walking according to Embodiment 1 of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “robotic wear”) is mounted. It is a front view, FIG.1 (b) is the left view, and FIG.1 (c) is the back view. 2A to 2C are a front view, a left side view, and a rear view showing the internal structure of the robotic wear.

これらの図を参照して説明すると、ロボティックウエア1は、ウエア着用者(人体)Pの体表に密着した状態で着用される伸縮性素材からなるタイツ2(伸縮性ウエア)を備えている。タイツ2は、人体に直接触れる伸縮性素材からなるインナー生地3(図2参照)と、外側に現れる伸縮性素材からなるアウター生地4(図1参照)の二層構造となっている。   Referring to these drawings, the robotic wear 1 includes a tights 2 (elastic wear) made of an elastic material worn in close contact with the body surface of a wearer (human body) P. . The tights 2 have a two-layer structure of an inner fabric 3 (see FIG. 2) made of a stretchable material that directly touches the human body and an outer fabric 4 (see FIG. 1) made of a stretchable material that appears on the outside.

タイツ2には、人体下肢の左右の関節部分に対応する部位にウエア関節部が取り付けられている。図示の例では、ウエア関節部として、左ウエア股関節部5、右ウエア股関節部6、左ウエア膝関節部7および右ウエア膝関節部8が備わっている。左ウエア股関節部5には、図2から分かるように、第1アシスト力伝達部材11、第2アシスト力伝達部材12および回転アクチュエータ13が取り付けられている。   In the tights 2, wear joint portions are attached to portions corresponding to the left and right joint portions of the lower limbs of the human body. In the illustrated example, a left wear hip joint portion 5, a right wear hip joint portion 6, a left wear knee joint portion 7 and a right wear knee joint portion 8 are provided as the wear joint portions. As can be seen from FIG. 2, a first assist force transmission member 11, a second assist force transmission member 12, and a rotary actuator 13 are attached to the left wear hip joint portion 5.

第1、第2アシスト力伝達部材11、12は、インナー生地3およびアウター生地4の間に沿って配置され、これらに固定されている。また、これらの部材11、12は、左ウエア股関節部5を中心として、人体前後方向に相対回転可能な状態で当該左ウエア股関節部5に取り付けられている。回転アクチュエータ13の回転力は、左ウエア股関節部5から第1、第2アシスト力伝達部材11、12に伝達され、これらを介して、アシスト力として人体Pの左股関節部分に伝達される。   The first and second assist force transmission members 11 and 12 are disposed between the inner fabric 3 and the outer fabric 4 and are fixed to these. In addition, these members 11 and 12 are attached to the left wear hip joint 5 so as to be relatively rotatable in the front-rear direction of the human body around the left wear hip joint 5. The rotational force of the rotary actuator 13 is transmitted from the left wear hip joint portion 5 to the first and second assist force transmission members 11 and 12, and is transmitted as an assist force to the left hip joint portion of the human body P through these.

第1、第2アシスト力伝達部材11、12は例えばプラスチック素材からなり、タイツ
2の伸縮力によって人体Pの体表に沿った形状に撓むことのできる可撓性を備えている。同時に、上記のように、回転アクチュエータ13の回転力を、人体Pの左股関節部を中心とする人体の動きをアシストする所定のアシスト力として人体Pに伝達可能な剛性も備わっている。例えば、薄い板状部材からなる第1、第2アシスト力伝達部材11、12は、平板状に広がっている状態では所定のアシスト力を伝達可能な剛性が備わっていないが、インナー生地3およびアウター生地4によって人体Pの体表に沿った形状に撓められて湾曲した状態では、所定のアシスト力を伝達可能な剛性を呈する。あるいは、第1、第2アシスト力伝達部材11、12は、インナー生地3およびアウター生地4によって両側から保持された状態において、これらの生地3、4と一体となって、所定のアシスト力を伝達可能な剛性を備えた部位となる。
The first and second assist force transmitting members 11 and 12 are made of, for example, a plastic material, and are provided with flexibility that can be bent into a shape along the body surface of the human body P by the stretching force of the tights 2. At the same time, as described above, there is also a rigidity capable of transmitting the rotational force of the rotary actuator 13 to the human body P as a predetermined assist force that assists the movement of the human body around the left hip joint portion of the human body P. For example, the first and second assist force transmission members 11 and 12 made of a thin plate member do not have rigidity capable of transmitting a predetermined assist force in a state of spreading in a flat plate shape. In a state where the cloth 4 is bent and curved into a shape along the body surface of the human body P, the cloth 4 exhibits rigidity capable of transmitting a predetermined assist force. Alternatively, the first and second assist force transmission members 11, 12 transmit a predetermined assist force together with the fabrics 3, 4 while being held from both sides by the inner fabric 3 and the outer fabric 4. It becomes a part with possible rigidity.

同様な構成で、右ウエア股関節部6には、第1アシスト力伝達部材14、第2アシスト力伝達部材15および回転アクチュエータ16が取り付けられている。左ウエア膝関節部7には、第1アシスト力伝達部材17、第2アシスト力伝達部材18および回転アクチュエータ19が取り付けられている。また、右ウエア膝関節部8には、第1アシスト力伝達部材20、第2アシスト力伝達部材21および回転アクチュエータ22が取り付けられている。   In the same configuration, a first assist force transmission member 14, a second assist force transmission member 15, and a rotary actuator 16 are attached to the right wear hip joint portion 6. A first assist force transmission member 17, a second assist force transmission member 18, and a rotary actuator 19 are attached to the left wear knee joint portion 7. A first assist force transmission member 20, a second assist force transmission member 21, and a rotary actuator 22 are attached to the right wear knee joint 8.

各部の構成を更に詳しく説明する。まず、各ウエア関節部5〜8は同一構成であり、タイツ2に固定した取付けフランジ5a〜8aを備えている。各取付けフランジ5a〜8aは剛性素材、例えばアルミニウム合金、セラミックス素材などの軽い剛性素材から形成した円盤状の部品である。各取付けフランジ5a〜8aは、タイツ2の表面、すなわち、アウター生地4の表面に露出している円形輪郭のアクチュエータ取付け部5b〜8bを備えている。アクチュエータ取付け部5b〜8bには、着脱可能な状態で、偏平な円柱状輪郭の回転アクチュエータ13、16、19、22が取り付けられている。   The configuration of each part will be described in more detail. First, each wear joint part 5-8 is the same structure, and is provided with the attachment flanges 5a-8a fixed to the tights 2. FIG. Each of the mounting flanges 5a to 8a is a disk-shaped part formed from a rigid material such as an aluminum alloy or a ceramic material. Each of the mounting flanges 5a to 8a includes actuator mounting portions 5b to 8b having a circular contour exposed on the surface of the tights 2, that is, the surface of the outer fabric 4. The actuator mounting portions 5b to 8b are mounted with rotary actuators 13, 16, 19, and 22 having a flat cylindrical outline in a detachable state.

左ウエア股関節部5の第1アシスト力伝達部材11および右ウエア股関節部6の第1アシスト力伝達部材14は左右対称な形状をしており、図2から分かるように、一定幅の前側骨盤固定用ベルト部分31および後側骨盤固定用ベルト部分32によって、人体Pの骨盤を取り囲むように相互に繋がっている。例えば、前側骨盤固定用ベルト部分31に、長さ調整用のバックル部分を取り付けて長さ調整可能とし、人体Pの骨盤(ASIS:前上腸骨棘)に確実に締め付け固定できるようにすることが望ましい。左ウエア股関節部5の第2アシスト力伝達部材12および右ウエア股関節部6の第2アシスト力伝達部材15も左右対称な形状をしている。これらの部材12、15は、図2(b)、(c)から分かるように、左右の股関節部5、6から、左右の大腿部上部の側面に沿って下方に延び、後側に折れ曲がって大腿部上部の後側を取り囲むように円弧状に配置される大腿部上部支持板である。   The first assist force transmission member 11 of the left wear hip joint portion 5 and the first assist force transmission member 14 of the right wear hip joint portion 6 have a bilaterally symmetric shape. As can be seen from FIG. The pelvis of the human body P is connected to each other by the belt portion 31 for use and the belt portion 32 for fixing the posterior pelvis. For example, a length adjustment buckle portion is attached to the anterior pelvic fixation belt portion 31 so that the length can be adjusted so that the pelvis (ASIS: anterior superior iliac spine) of the human body P can be securely tightened and fixed. Is desirable. The second assist force transmission member 12 of the left wear hip joint portion 5 and the second assist force transmission member 15 of the right wear hip joint portion 6 are also symmetrical. As can be seen from FIGS. 2 (b) and 2 (c), these members 12 and 15 extend downward along the side surfaces of the upper left and right thighs from the left and right hip joints 5 and 6, and bend rearward. The upper thigh support plate is arranged in an arc shape so as to surround the rear side of the upper thigh.

左ウエア膝関節部7の第1アシスト力伝達部材17および右ウエア膝関節部8の第1アシスト力伝達部材20も左右対称な形状をしている。これらの部材17、20は、図2(b)、(c)から分かるように、左右の膝関節部7、8から、左右の大腿部下部の側面に沿って上方に延び、後側に折れ曲がって大腿部下部の後側を取り囲むように円弧状に配置される大腿部下部支持板である。左ウエア膝関節部7の第2アシスト力伝達部材18および右ウエア膝関節部8の第2アシスト力伝達部材21も左右対称な形状をしており、これらの部材18、21は、図2(b)、(c)から分かるように、左右の膝関節部7、8から、左右の下腿部上部の側面に沿って下方に延び、後側に折れ曲がって下腿部上部の後側を取り囲むように円弧状に配置される下腿部上部支持板である。   The first assist force transmission member 17 of the left wear knee joint portion 7 and the first assist force transmission member 20 of the right wear knee joint portion 8 also have a symmetrical shape. As can be seen from FIGS. 2B and 2C, these members 17 and 20 extend upward from the left and right knee joint portions 7 and 8 along the side surfaces of the lower left and right thighs, and to the rear side. It is a lower thigh support plate that is bent and arranged in an arc shape so as to surround the rear side of the lower thigh. The second assist force transmission member 18 of the left wear knee joint portion 7 and the second assist force transmission member 21 of the right wear knee joint portion 8 also have a bilaterally symmetric shape, and these members 18, 21 are shown in FIG. As can be seen from b) and (c), it extends downward from the left and right knee joints 7 and 8 along the side of the upper part of the left and right crus, bends back and surrounds the posterior side of the upper part of the crus The lower leg upper support plate is arranged in a circular arc shape.

なお、第1、第2アシスト力伝達部材11、12、14、15、17、18、20、21は、図示の形状に限定されるものではない。タイツ2の伸縮力によって人体の表面に沿
って配置でき、所定の大きさのアシスト力を人体の側に伝達可能であれば、他の形状であっても良いことは勿論である。また、左右対称の形状とせずに、左右において異なった形状、大きさのものとすることもできる。
The first and second assist force transmission members 11, 12, 14, 15, 17, 18, 20, and 21 are not limited to the illustrated shapes. Of course, other shapes may be used as long as they can be arranged along the surface of the human body by the stretching force of the tights 2 and an assist force of a predetermined magnitude can be transmitted to the human body side. In addition, the shape and size may be different on the left and right, instead of the symmetrical shape.

各回転アクチュエータ13、16、19、22は、図示の例では同一形状および同一構造のものを用いている。各回転アクチュエータは、電動モータと、この出力回転を減速する減速機とを備え、減速機からの減速出力回転によって、各第1、第2アシスト力伝達部材の回転中心を規定している関節軸(図示せず)が回転する。例えば、第1アシスト力伝達部材が固定側とされ、ウエア関節部の取付けフランジに固定され、第2アシスト力伝達部材が関節軸を中心として回転駆動される。回転アクチュエータとしては、各種の構造のものを用いることが可能である。また、各回転アクチュエータを異なる出力のものとすることも可能である。いずれの場合においても、各回転アクチュエータの取付けフランジに対する取付け部分を、共通化しておくことが望ましい。   The rotary actuators 13, 16, 19, and 22 have the same shape and the same structure in the illustrated example. Each rotary actuator includes an electric motor and a speed reducer that decelerates the output rotation, and the joint shaft that defines the rotation center of each of the first and second assist force transmission members by the speed reduction output rotation from the speed reducer (Not shown) rotates. For example, the first assist force transmission member is fixed, fixed to the attachment flange of the wear joint, and the second assist force transmission member is rotationally driven about the joint axis. Various types of rotary actuators can be used. It is also possible for each rotary actuator to have a different output. In any case, it is desirable to share the mounting portion of each rotary actuator with respect to the mounting flange.

次に、本例のロボティックウエア1は、各回転アクチュエータ13、16、19、22を駆動制御するコントロールユニット9が備わっている。コントロールユニット9は、図1、2に示すように、後側骨盤固定用ベルト部分32に取り付けられている。コントロールユニット9は、例えば、先に引用した非特許文献1、特許文献1において提案されている制御法により、人体の関節部の動きに応じて各回転アクチュエータを駆動制御して第1、第2アシスト力伝達部材を相対回転させるものである。図においては、コントロールユニット9と各回転アクチュエータの間の配線については省略してある。なお、コントロールユニット9をロボティックウエア1とは別体構成とし、有線あるいは無線により、各回転アクチュエータを遠隔操作するように構成してもよいことは勿論である。   Next, the robotic wear 1 of this example includes a control unit 9 that drives and controls the rotary actuators 13, 16, 19, and 22. As shown in FIGS. 1 and 2, the control unit 9 is attached to the posterior pelvic fixation belt portion 32. For example, the control unit 9 drives and controls each rotary actuator according to the movement of the joint part of the human body by the control method proposed in Non-Patent Document 1 and Patent Document 1 cited above. The assist force transmission member is relatively rotated. In the figure, the wiring between the control unit 9 and each rotary actuator is omitted. Needless to say, the control unit 9 may be configured separately from the robotic wear 1 so that each rotary actuator can be remotely operated by wire or wirelessly.

[外骨格型ロボットとの相違点]
このように構成したロボティックウエア1は、一般的な外骨格型ロボットと比較すると、表1に示す相違点(優劣点)がある。
[Differences from exoskeleton robots]
The robotic wear 1 configured as described above has a difference (superiority) shown in Table 1 as compared with a general exoskeleton-type robot.

そこで、本発明者等は、試作した試験用ロボティックウエアを人体に装着し、重量感、運動性、装着性などの評価を行った。このために行った実験の一部を以下に述べる。   Therefore, the present inventors mounted a prototype test robotic wear on a human body, and evaluated the feeling of weight, mobility, and wearability. Some of the experiments conducted for this purpose are described below.

[重量感評価モデル]
図3(a)は、この評価のための解析を目的として製作した試験用ロボティックウエアのウエア股関節部を示す説明図であり、図3(b)はそのウエア膝関節部を示す説明図で
ある。図に示す試験用ロボティックウエア1Aは両股関節部および膝関節部に合計4つの関節軸を有するが、人体の骨格系を利用するため外骨格に相当する各関節間の剛体リンクは存在しない。重量は股関節部150g、膝関節部200g(両脚で400g)である。人体への固定方法は、ウエア股関節部5Aは骨盤(ASIS:前上腸骨棘)および左右の大腿部上部を、ウエア膝関節部7Aは大腿部下部および下腿部上部をベルト41〜44で絞めて固定するものである。試験用ウエイト45は、回転アクチュエータの取付け位置と同一箇所である各ウエア関節部5A、7Aの関節軸5c、7c上にボルト47、48で完全に固定することができる。
[Weight feeling evaluation model]
FIG. 3 (a) is an explanatory view showing a wear hip joint part of a test robotic wear manufactured for the purpose of analysis for this evaluation, and FIG. 3 (b) is an explanatory view showing the wear knee joint part. is there. The test robotic wear 1A shown in the figure has a total of four joint axes at both hip joints and knee joints, but there is no rigid link between the joints corresponding to the exoskeleton because the human skeleton system is used. The weight is 150 g for the hip joint and 200 g for the knee joint (400 g for both legs). As for the fixing method to the human body, the wear hip joint portion 5A is a belt 41 to the pelvis (ASIS: anterior superior iliac spine) and the upper left and right thighs, and the wear knee joint portion 7A is a lower thigh portion and an upper crus portion. It is fixed with 44. The test weight 45 can be completely fixed with bolts 47 and 48 on the joint shafts 5c and 7c of the wear joint portions 5A and 7A, which are the same positions as the mounting positions of the rotary actuators.

[主観評価実験]
(実験方法)
人体に装着した試験用ロボティックウエア1Aにウエイト45を固定して、歩行、ランニング、跳躍、屈伸屈曲などの日常生活動作を行い、その際の重量感や構造上の問題点を確認した。個々の評価を明確にするため、ウエア股関節部5Aとウエア膝関節部7Aは同時に装着するのではなく、それぞれ個別に装着し、ウエア膝関節部7Aに関しては左足のみに装着した。また、ウエイト45は、重量500gおよび1kgの鉄製の固体を使用した。
[Subjective evaluation experiment]
(experimental method)
The weight 45 was fixed to the test robotic wear 1A attached to the human body, and daily activities such as walking, running, jumping, bending and stretching were performed, and the weight and structural problems at that time were confirmed. In order to clarify each evaluation, the wear hip joint 5A and the wear knee joint 7A were not worn simultaneously, but were worn separately, and the wear knee joint 7A was worn only on the left foot. The weight 45 used was a solid made of iron having a weight of 500 g and 1 kg.

(実験結果)
立位静止時と歩行時においてもその重量感に大きな変化が無かった股関節部に対して、膝関節部では歩行時(特に踵接地〜立脚期)に大きな重量感を感じた。表2に重量感に関する主観評価結果を示す。
(Experimental result)
In contrast to the hip joint where there was no significant change in weight when standing still and walking, the knee joint felt a great sense of weight during walking (especially heel-contacting to standing). Table 2 shows the subjective evaluation results regarding the feeling of weight.

[加速度実験]
主観的評価実験の結果から、運動や歩行時にウエイトにかかる慣性力が重量感と深い関わりがあると考え、歩行時のウエア股関節部5Aならびにウエア膝関節部7Aにかかる加速度測定を行った。
[Acceleration experiment]
From the results of the subjective evaluation experiment, it was considered that the inertial force applied to the weight during exercise or walking is closely related to the weight feeling, and acceleration measurement was applied to the wear hip joint 5A and the wear knee joint 7A during walking.

(実験方法)
人体に装着した試験用ロボティックウエア1Aのウエイト固定部上部に加速度センサーを固定し、歩行時の加速度を計測した。主観的評価実験と同様に、ウエア股関節部5Aとウエア膝関節部7Aは同時に装着するのではなく、それぞれ個別に装着し、ウエア膝関節部7Aに関しては左足のみに装着した。ウエア股関節部5Aのセンサー取り付け位置は左側のみとしたが、ウエイト45は左右ともに取り付けた。
(experimental method)
An acceleration sensor was fixed to the upper part of the weight fixing part of the test robotic wear 1A attached to the human body, and the acceleration during walking was measured. As in the subjective evaluation experiment, the wear hip joint 5A and the wear knee joint 7A were not worn simultaneously, but were worn separately, and the wear knee joint 7A was worn only on the left foot. Although the sensor attachment position of the wear hip joint 5A is only on the left side, the weight 45 is attached on both the left and right sides.

加速度センサーは、外形寸法40mm×20mm×55mm、重量35g(電池重量を含む)の小型無線3軸加速度センサー「ワイヤレスEMGロガー」(追坂電子機器LP−MS1047F)を使用した。サンプリング周波数は50Hzで固定されているが、前後、左右、上下の3方向の加速度を検出範囲±4Gで測定可能で、見通し距離で約50mの無線通信が行えるものである。   As the acceleration sensor, a small wireless three-axis acceleration sensor “wireless EMG logger” (Osaka Electronics LP-MS1047F) having an outer dimension of 40 mm × 20 mm × 55 mm and a weight of 35 g (including battery weight) was used. Although the sampling frequency is fixed at 50 Hz, acceleration in the three directions of front and rear, left and right, and top and bottom can be measured with a detection range of ± 4 G, and wireless communication with a line-of-sight distance of about 50 m can be performed.

歩行条件は、約5mを10歩で歩く自然歩行で、非測定肢(右足)から歩行を開始するものとして2往復を測定した。ウエイト条件は、主観的評価実験と同じ重量500gおよ
び1kgの鉄製の固体を使用した。ウエア股関節部5Aの計測において、ウエイトは左右ともに取り付けた。得られたデータは計測終了時に無線データ送受信機によってPCに送信し解析に用いた。
The walking condition was a natural walk of walking about 5 m in 10 steps, and two round trips were measured on the assumption that walking started from a non-measurement limb (right foot). As weight conditions, an iron solid having a weight of 500 g and 1 kg as in the subjective evaluation experiment was used. In the measurement of the wear hip joint 5A, the weights were attached to both the left and right sides. The obtained data was transmitted to a PC by a wireless data transceiver at the end of measurement and used for analysis.

(実験結果)
ウエア股関節部5Aとウエア膝関節部7Aのそれぞれの前後、左右、上下方向の加速度波形を図4〜9に示す。ここで示した波形は1往復目の2.5〜4.5秒間(約4〜7歩目)のデータである。これらの加速度波形において、X系列は上下方向(上方向が+)を、Y系列は前後方向(前方向が+)を、Z系列は左右方向(左方向が+)を表す。なお、立位静止時にもX方向には重力成分を示す−1Gほどの出力がある。
(Experimental result)
The acceleration waveforms in the front / rear, left / right and up / down directions of the wear hip joint 5A and the wear knee joint 7A are shown in FIGS. The waveform shown here is data for 2.5 to 4.5 seconds (about 4 to 7 steps) in the first round trip. In these acceleration waveforms, the X series represents the up / down direction (upward is +), the Y series represents the front / rear direction (forward is +), and the Z series represents the left / right direction (left is +). Even when standing still, there is an output of about -1G indicating a gravitational component in the X direction.

いずれのデータにおいてもX値波形にパルスが現れる特徴があるが、これは踵接地時の波形を示していると考えられる。膝関節部のデータに着目すると、前後方向の加速度を示すY値が大きく振れている。これは膝の振り出し時に歩行に必要な大きな力の現れと推測される。左右方向を表すZ値にも左足接地時に特徴的な振動が現れているが、正常歩行において膝が左右に大きく揺動することは無く、これは膝関節部の固定性に起因する揺動が原因ではないかと推測する。   In any data, there is a characteristic that a pulse appears in the X-value waveform, which is considered to indicate a waveform at the time of ground contact. When attention is paid to the data of the knee joint, the Y value indicating the acceleration in the front-rear direction fluctuates greatly. This is presumed to be the manifestation of a large force required for walking when the knees swing out. The Z value representing the left and right direction also shows a characteristic vibration when the left foot touches down, but the knee does not swing significantly to the left or right during normal walking, which is due to the rocking caused by the stability of the knee joint. I guess it is the cause.

(実験結果の考察)
ウエア股関節部5Aに発生する加速度に対してウエア膝関節部7Aの加速度が大きい。この加速度による慣性力が重力感の違いとして現れているのではないかと推測する。関節部の固定性の問題も検討する必要があるが、ウエイト重量を減少し慣性力を低減することによって、膝関節部においても股関節部と同等レベルの重量感にすることが可能であると考えられる。
(Consideration of experimental results)
The acceleration of the wear knee joint portion 7A is larger than the acceleration generated in the wear hip joint portion 5A. It is assumed that the inertial force due to this acceleration appears as a difference in the feeling of gravity. Although it is necessary to examine the problem of joint fixation, we believe that it is possible to reduce the weight of the weight and reduce the inertial force so that the knee joint can have the same level of weight as the hip joint. It is done.

なお、装着実験は、所謂、健常者の歩行速度で行った。高齢者、障害者の歩行補助・リハビリ支援等を目的とする場合には、着用者の歩行速度は健常者に比べて遅く、慣性力による重量感も小さくなるものと推定される。   The wearing experiment was performed at a so-called healthy person's walking speed. For the purpose of assisting walking and rehabilitation of elderly people and persons with disabilities, it is presumed that the walking speed of the wearer is slower than that of a healthy person, and the weight feeling due to inertial force is also reduced.

以上説明したように、本発明では、人体の骨格系を利用した軽量でフレキシブルな非外骨格型ロボティックウエアを提案した。このウエアは、外骨格型ロボットの特徴である剛体の外骨格リンクが存在せず、体格差による関節間リンクの調整機構も不要であるので、軽量で人体への装着性が良いものとなっている。   As described above, the present invention has proposed a lightweight and flexible non-exoskeleton robotic wear using a human skeleton system. This wear does not have a rigid exoskeleton link, which is a feature of exoskeleton robots, and does not require a mechanism for adjusting the link between joints due to physical differences, making it lightweight and easy to wear on the human body. Yes.

人体の骨格系を利用する構造であるので、人体に掛かる重量感が課題として挙げられる。その重量感の検証を目的としたウエアを試作して装着実験を行った。その結果、装着したロボティックウエアに重量を掛けた場合、静止時にはほとんど重量感を感じないのに対し、歩行時つまり慣性力が働く時において膝関節部のみに重量感を感じることが判明した。これらのことから膝関節部の重量を軽くすることによってロボティックウエアの重量感を低減可能であることが判明した。   Since the structure uses a human skeleton system, a feeling of weight applied to the human body is an issue. A trial wear was conducted with the purpose of verifying the feeling of weight. As a result, it was found that, when the weight was applied to the worn robotic wear, the feeling of weight was hardly felt when stationary, whereas the feeling of weight was felt only at the knee joint part during walking, that is, when inertial force was applied. From these facts, it was found that the weight feeling of the robotic wear can be reduced by reducing the weight of the knee joint.

[実施の形態2]
(全体構成)
図10は、本発明を適用した実施の形態2に係る非外骨格型ロボティックウエア(以下、「ロボティックウエア」と呼ぶ場合もある。)の概略構成を示し、(a)は当該ロボティックウエアを人体に装着した状態を示す正面図であり、(b)はその左側面図である。図11(a)および(b)は、図10に示すロボティックウエアから回転アクチュエータであるモータユニットを取り外した状態を示す正面図および左側面図である。
[Embodiment 2]
(overall structure)
FIG. 10 shows a schematic configuration of non-exoskeleton robotic wear (hereinafter also referred to as “robotic wear”) according to Embodiment 2 to which the present invention is applied, and (a) shows the robotic concerned. It is a front view which shows the state with which the wear was mounted | worn with the human body, (b) is the left view. FIGS. 11A and 11B are a front view and a left side view showing a state where a motor unit as a rotary actuator is removed from the robotic wear shown in FIG.

実施の形態2に係るロボティックウエア100は、下肢用のウエアであり、腰部ユニッ
ト(股関節用装着ユニット)110および左右の膝部ユニット(膝関節用装着ユニット)130L、130Rから構成されている。膝部ユニット130L、130Rは左右対称の構造であるので、以下の説明においては、これらを膝部ユニット130と呼ぶ場合もある。
The robotic wear 100 according to the second embodiment is wear for lower limbs, and includes a lumbar unit (hip joint mounting unit) 110 and left and right knee units (knee joint mounting units) 130L and 130R. Since the knee units 130L and 130R have a bilaterally symmetric structure, they may be referred to as the knee unit 130 in the following description.

腰部ユニット110および膝部ユニット130は個別にウエア着用者Pに装着することができる。この代わりに、ロボティックウエア100を、これらのユニット110、130と、これらのユニット110、130が取り付けられたタイツ101から構成することもできる。タイツ101をウエア着用者Pに着用させた後に、タイツ101の上から、各ユニット110、130がウエア着用者Pに固定される。タイツ101を実施の形態1の場合と同様にインナーとアウターから構成することもできる。   The waist unit 110 and the knee unit 130 can be individually attached to the wearer P. Alternatively, the robotic wear 100 may be composed of these units 110 and 130 and tights 101 to which these units 110 and 130 are attached. After causing the wearer P to wear the tights 101, the units 110 and 130 are fixed to the wearer P from above the tights 101. The tights 101 can also be composed of an inner and an outer as in the case of the first embodiment.

腰部ユニット110は左右の股関節ユニット111A、121Aを備え、左右の膝部ユニット130L、130Rは、左右の膝関節部131、141を備えている。これらの部位のそれぞれには、回転アクチュエータ117、127、137、147が着脱可能に取り付けられている。ウエア着用者Pは、図11に示す状態のロボティックウエア100の着用後に、回転アクチュエータ117、127、137、147を左右の股関節ユニット111A、121Aおよび左右の膝関節部131、141に取付けて、図10の状態にすることができる。また、各回転アクチュエータを外した後にロボティックウエア100を脱ぐことができる。よって、ロボティックウエア100の着脱が容易である。また、アシストが必要な関節部分にのみ重量のある回転アクチュエータを取り付けることができるので便利である。   The waist unit 110 includes left and right hip joint units 111A and 121A, and the left and right knee unit 130L and 130R include left and right knee joint portions 131 and 141, respectively. The rotary actuators 117, 127, 137, and 147 are detachably attached to the respective portions. The wearer P attaches the rotary actuators 117, 127, 137, and 147 to the left and right hip joint units 111A and 121A and the left and right knee joint parts 131 and 141 after wearing the robotic wear 100 in the state shown in FIG. The state shown in FIG. 10 can be obtained. Further, the robotic wear 100 can be removed after each rotary actuator is removed. Therefore, the robotic wear 100 can be easily attached and detached. Further, it is convenient because a heavy rotary actuator can be attached only to a joint portion that needs assistance.

(腰部ユニット)
図12(a)は腰部ユニット110の前側斜視図であり、図12(b)はその後側斜視図である。これらの図においては回転アクチュエータ117、127を取り外した状態で示してある。図13は腰部ユニット110の左側の股関節ユニット111Aの部分を示す分解斜視図である。腰部ユニット110は、左右の股関節ユニット111A、121Aと、これらが着脱可能に取り付けられている腰部ベルト115を備えている。
(Lumbar unit)
12A is a front perspective view of the waist unit 110, and FIG. 12B is a rear perspective view thereof. In these drawings, the rotary actuators 117 and 127 are removed. FIG. 13 is an exploded perspective view showing a portion of the hip unit 111 </ b> A on the left side of the waist unit 110. The waist unit 110 includes left and right hip joint units 111A and 121A, and a waist belt 115 to which these are detachably attached.

図10、図12および図13を参照して説明すると、腰部ユニット110の左右の股関節ユニット111A、121Aは、人体下肢の左右の股関節の部分の外側に配置される円盤状の左右のウエア股関節部111、121が備わっている。左右のウエア股関節部111、121は左右対称な構造である。左側のウエア股関節部111は、図13に示すように、人体側に位置する中心貫通穴が形成された可動側円盤111aと、中心貫通穴が形成された円盤状のスペーサ111bと、固定側円盤111cを備えている。可動側円盤111aと固定側円盤111cはスペーサ111bを挟み同軸に積層され、これらの中心線である関節軸中心線111dを中心として、相対回転可能となっている。他方の右側のウエア股関節部121も同様な構造であり、可動側円盤121a、スペーサ121b、固定側円盤121cを備え、可動側円盤121aと固定側円盤121cは関節軸中心線121dを中心として相対回転可能である。   Referring to FIG. 10, FIG. 12, and FIG. 13, the left and right hip joint units 111A and 121A of the lumbar unit 110 are disc-shaped left and right wear hip joint portions disposed outside the left and right hip joint portions of the lower limbs of the human body. 111 and 121 are provided. The left and right wear hip joint portions 111 and 121 have a symmetrical structure. As shown in FIG. 13, the left wear hip joint 111 includes a movable side disk 111 a formed with a central through hole located on the human body side, a disk-shaped spacer 111 b formed with a central through hole, and a fixed side disk. 111c. The movable-side disk 111a and the fixed-side disk 111c are stacked coaxially with the spacer 111b interposed therebetween, and can be relatively rotated around the joint axis center line 111d that is the center line thereof. The other right wear hip part 121 has the same structure, and includes a movable disk 121a, a spacer 121b, and a fixed disk 121c. The movable disk 121a and the fixed disk 121c rotate relative to each other about the joint axis center line 121d. Is possible.

左右のウエア股関節部111、121には、それぞれ、人体腰部の左右の側面に配置される左右の腰部支持板112、122と、人体大腿部の上部分の左右の側面に配置される左右の大腿部上部支持板113、123が取り付けられている。左右の腰部支持板112、122は、固定側円盤111c、121cに一体形成されており、左右のウエア股関節部111、121から上方に延びている。腰部支持板112、122は、関節軸中心線111d、121dに直交する方向に延びる一定幅の連結板部分112a、122aと、連結板部分112a、122aの先端部に取り付けた円弧板部分112b、122bとを備えている。以下の説明では、これらの円弧板部分112b、122bをTバー112b、
122bと呼ぶ。Tバー112b、122bは人体側に凹となっており、連結板部分112a、122aに直交する腰部を取り囲む方向に延びている。
The left and right wear hip joints 111 and 121 have left and right waist support plates 112 and 122 disposed on the left and right side surfaces of the human waist, and left and right side surfaces disposed on the left and right sides of the upper portion of the human thigh, respectively. Upper thigh support plates 113 and 123 are attached. The left and right waist support plates 112 and 122 are integrally formed with the fixed side disks 111c and 121c, and extend upward from the left and right wear hip joints 111 and 121. Lumbar support plates 112 and 122 include connecting plate portions 112a and 122a having a constant width extending in a direction orthogonal to the joint axis center lines 111d and 121d, and arc plate portions 112b and 122b attached to the distal ends of the connecting plate portions 112a and 122a. And. In the following description, these arc plate portions 112b and 122b are connected to the T-bar 112b,
Called 122b. The T bars 112b and 122b are concave on the human body side, and extend in a direction surrounding the waist that is orthogonal to the connecting plate portions 112a and 122a.

左右の大腿部上部支持板113、123は、可動側円盤111a、121aに一体形成されており、左右のウエア股関節部111、121から下方に延びている。大腿部上部支持板113、123、関節軸中心線111d、121dに直交する方向に延びる一定幅の連結板部分113a、123aと、連結板部分113a、123aの下端部に取り付けた円弧板部分113b、123bとを備えている。以下の説明では、これらの円弧板部分113b、123bを、大腿部カフ113b、123bと呼ぶ。大腿部カフ113b、123bは人体側に凹となっており、連結板部分113a、123aに直交する大腿部上部を取り囲む方向に延びている。   The left and right thigh upper support plates 113 and 123 are integrally formed with the movable side disks 111a and 121a, and extend downward from the left and right wear hip joint portions 111 and 121. Upper thigh support plates 113 and 123, connecting plate portions 113a and 123a having a constant width extending in a direction orthogonal to the joint axis center lines 111d and 121d, and an arc plate portion 113b attached to the lower ends of the connecting plate portions 113a and 123a. , 123b. In the following description, these arc plate portions 113b and 123b are referred to as thigh cuffs 113b and 123b. The thigh cuffs 113b and 123b are concave on the human body side, and extend in a direction surrounding the upper thighs orthogonal to the connecting plate portions 113a and 123a.

左のウエア股関節部111の腰部支持板112、113は、関節軸中心線111dを中心として、人体前後方向に相対回転可能である。同様に、右のウエア股関節部121の支持板122、123は、関節軸中心線121dを中心として、人体前後方向に相対回転可能である。すなわち、人体の左右の股関節の上側の骨格部分である骨盤に対して、下側の大腿部の骨格部分が股関節を中心として前後に屈曲・伸展する方向に、支持板112および113は相対回転可能であり、同様に、支持板122、123も相対回転可能である。   The waist support plates 112 and 113 of the left wear hip joint portion 111 are relatively rotatable in the front-rear direction of the human body around the joint axis center line 111d. Similarly, the support plates 122 and 123 of the right wear hip joint portion 121 are relatively rotatable in the front-rear direction of the human body around the joint axis center line 121d. That is, the support plates 112 and 113 rotate relative to the pelvis, which is the upper skeleton part of the left and right hip joints of the human body, in the direction in which the lower thigh skeleton part bends and extends back and forth around the hip joint. Similarly, the support plates 122 and 123 are also relatively rotatable.

上側の左右の腰部支持板112、122のTバー112b、122bは、腰部ベルト115の左右の側面部分に固定されている。腰部ベルト115は、人体腰部を取り囲む状態に、当該人体腰部に装着可能である。腰部ベルト115の一端にはバックルが取り付けられ、他方の端をバックルに通して、面ファスナーによって腰部ベルト途中の部位に固定することで、体型・体格の異なるウエア着用者Pの腰部に装着可能である。腰部ベルト115を締めることで、左右の腰部支持板112、122が人体腰部の左右の側面に密着した状態で固定される。   The T bars 112 b and 122 b of the upper left and right waist support plates 112 and 122 are fixed to the left and right side portions of the waist belt 115. The waist belt 115 can be attached to the human body waist so as to surround the human body waist. A buckle is attached to one end of the waist belt 115, and the other end is passed through the buckle and fixed to the middle part of the waist belt with a hook-and-loop fastener. is there. By fastening the waist belt 115, the left and right waist support plates 112, 122 are fixed in close contact with the left and right side surfaces of the human waist.

ここで、左右の腰部支持板112、122のTバー112b、122bの腰部ベルト115に対する取付け位置は、上下方向および腰回り方向に、調整可能(変更可能)となっている。本例では、図12(a)から分かるように、腰部ベルト115の左右の側面部分に、上下方向および腰回りの方向に複数のビス固定穴が形成されており、所定の位置に、左右の腰部支持板112、122をビスによって取付け可能である。   Here, the attachment positions of the left and right waist support plates 112, 122 to the waist belt 115 of the T bars 112b, 122b can be adjusted (changed) in the vertical direction and the waist direction. In this example, as can be seen from FIG. 12 (a), a plurality of screw fixing holes are formed in the left and right side portions of the waist belt 115 in the vertical direction and the waist direction. The waist support plates 112 and 122 can be attached by screws.

一方、下側の左右の大腿部上部支持板113、123は、左右の大腿部上部ベルト116、126によって、ウエア着用者Pの左右の大腿部の上部分に固定可能である。大腿部上部支持板113、123の大腿部カフ113b、123bには、ベルト通し用のスリットが形成されており、これらに、大腿部上部ベルト116、126が通されている。   On the other hand, the lower left and right thigh upper support plates 113 and 123 can be fixed to upper portions of the left and right thighs of the wearer P by left and right thigh upper belts 116 and 126, respectively. The thigh cuffs 113b and 123b of the upper thigh support plates 113 and 123 are formed with slits for threading the belt, and the upper thigh belts 116 and 126 are passed through these slits.

大腿部上部ベルト116、126は、バックルおよび面ファスナーを備えており、ウエア着用者Pの左右の大腿部の上部分に装着可能である。大腿部上部ベルト116、126を締め付けると、左右の大腿部上部支持板113、123が左右の大腿部の上部分に固定される。また、左右の大腿部カフ113b、123bは大腿部上部ベルト116、126の内側に位置しており、ベルト締め付け力によって、左右の大腿部の表面に密着した状態になる。   The upper thigh belts 116 and 126 include buckles and hook-and-loop fasteners, and can be worn on upper portions of the left and right thighs of the wearer P. When the upper thigh belts 116 and 126 are tightened, the left and right thigh upper support plates 113 and 123 are fixed to the upper portions of the left and right thighs. The left and right thigh cuffs 113b and 123b are positioned inside the upper thigh upper belts 116 and 126, and are brought into close contact with the surfaces of the left and right thighs by the belt tightening force.

このように、腰部ベルト115および左右の大腿部上部ベルト116、126を人体腰部および左右の大腿部上部に装着して締め付けると、左右の腰部支持板112、122が人体の左右の股関節の上側の骨盤と一体となって前後方向に移動可能な状態でウエア着用者Pに装着される。また、左右の大腿部上部支持板113、123が人体の左右の股関節の下側の大腿骨格部分と一体となって前後方向に移動可能な状態で人体に装着される。な
お、大腿部カフ113b、123bの連結板部分113a、123aに対する取付け位置を、上下方向に調整可能に取付けておくことも可能である。このようにすれば、大腿部上部ベルト116、126をウエア着用者Pの大腿部上部における適切な高さの部位に締め付けることができる。
As described above, when the waist belt 115 and the left and right thigh upper belts 116 and 126 are attached and tightened to the human waist and the upper left and right thighs, the left and right waist support plates 112 and 122 are connected to the left and right hip joints of the human body. The wearer P is worn with the upper pelvis so as to be movable in the front-rear direction. In addition, the left and right thigh upper support plates 113 and 123 are attached to the human body so as to be movable in the front-rear direction together with the lower thigh skeleton portions of the left and right hip joints of the human body. It should be noted that the attachment positions of the thigh cuffs 113b and 123b with respect to the connecting plate portions 113a and 123a can be attached so as to be adjustable in the vertical direction. If it does in this way, thigh upper belts 116 and 126 can be fastened to a part of suitable height in a wear wearer's P thigh upper part.

次に、図10、図13に示すように、左右のウエア股関節部111、121の固定側円盤111c、121cの外側端面には、関節軸中心線111d、121dに回転中心線が一致するように、左右の回転アクチュエータ117、127が取り付けられている。本例では、左右のウエア股関節部111、121に対して、回転アクチュエータ117、127が着脱可能な状態で取り付けられている。回転アクチュエータ117、127のそれぞれは同一構造であり、モータ117a、127aと、モータ117a、127aの前面に同軸に取り付けた減速機117b、127bから構成されている。   Next, as shown in FIGS. 10 and 13, the rotation center line coincides with the joint axis center lines 111 d and 121 d on the outer end surfaces of the fixed side disks 111 c and 121 c of the left and right wear hip joint parts 111 and 121. The left and right rotary actuators 117 and 127 are attached. In this example, the rotary actuators 117 and 127 are attached to the left and right wear hip joint portions 111 and 121 in a detachable state. Each of the rotary actuators 117 and 127 has the same structure, and includes motors 117a and 127a and speed reducers 117b and 127b that are coaxially attached to the front surfaces of the motors 117a and 127a.

回転アクチュエータ117、127が回転すると、その回転力によって関節軸中心線111d、121dを中心として、左右の腰部支持板112、122および左右の大腿部上部支持板113、123が相対的に前後方向に旋回する。腰部支持板112、122は腰部ベルト115によって人体腰部に固定され、大腿部上部支持板113、123は大腿部上部ベルト116、126によって人体の大腿部の上部分に固定されている。したがって、人体の股関節を中心として、前後に屈曲・伸展する方向のアシスト力が、これらの支持板112、113、122、123を介して人体骨格の側に伝達される。これらの支持板112、113、122、123は所定のアシスト力を回転アクチュエータ117、127の側から人体の側に伝達可能な所定の剛性を備えている。   When the rotary actuators 117 and 127 are rotated, the left and right waist support plates 112 and 122 and the left and right thigh upper support plates 113 and 123 are relatively back and forth around the joint axis center lines 111d and 121d by the rotational force. Turn to. The waist support plates 112 and 122 are fixed to the human waist by a waist belt 115, and the upper thigh support plates 113 and 123 are fixed to the upper part of the human thigh by upper thigh belts 116 and 126. Therefore, the assist force in the direction of bending and extending around the hip joint of the human body is transmitted to the human skeleton side through these support plates 112, 113, 122, and 123. These support plates 112, 113, 122, and 123 have a predetermined rigidity capable of transmitting a predetermined assist force from the rotary actuators 117 and 127 to the human body.

ここで、回転アクチュエータ117は、図13に示すように、ウエア股関節部111に対する取付面117cの側の部位の外周面部分に、一対のロック用のフック118aが取り付けられている。一対のフック118aは、直径方向の両側に位置し、バネ力によって相互に閉じる方向に付勢されている。ウエア股関節部111の固定側円盤111cの外周面には、直径方向の両側に、フック係合溝118bが形成されている。また、固定側円盤111cの円環状端面には円周方向に所定の角度間隔で、位置決め用のピン穴(図示せず)が形成されており、回転アクチュエータ117の取付面117cには、ピン穴に差し込み可能な位置決めピン(図示せず)が取り付けられている。   Here, as shown in FIG. 13, the rotary actuator 117 has a pair of locking hooks 118 a attached to the outer peripheral surface portion of the part on the side of the attachment surface 117 c with respect to the wear hip joint 111. The pair of hooks 118a are located on both sides in the diametrical direction and are urged in a direction to close each other by a spring force. Hook engagement grooves 118b are formed on the outer peripheral surface of the fixed side disk 111c of the wear hip joint 111 on both sides in the diameter direction. In addition, positioning pin holes (not shown) are formed at predetermined angular intervals in the circumferential direction on the annular end surface of the fixed-side disk 111c, and pin holes are provided on the mounting surface 117c of the rotary actuator 117. A positioning pin (not shown) that can be plugged into is attached.

一対のフック118aを開き、ピン穴に位置決め決めピンを位置決めして、回転アクチュエータ117の取付面117cをウエア股関節部111の固定側円盤111cの円環状端面に取付ける。一対のフック118aを開放すると、バネ力によってフック118aが閉じ、フック係合溝118bに係合状態となる。よって、簡単な操作によって、回転アクチュエータ117をウエア股関節部111に固定できる。また、回転アクチュエータ117をウエア股関節部111から取り外す場合には、一対のフック118aをバネ力に逆らって開く。これにより、フック118aがフック係合溝118bから外れるので、簡単に回転アクチュエータ117を取り外すことができる。なお、他方の回転アクチュエータ127も同様にウエア股関節部121に対して着脱可能である。   The pair of hooks 118 a are opened, the positioning pin is positioned in the pin hole, and the attachment surface 117 c of the rotary actuator 117 is attached to the annular end surface of the fixed side disk 111 c of the wear hip joint 111. When the pair of hooks 118a are opened, the hooks 118a are closed by the spring force, and are engaged with the hook engaging grooves 118b. Therefore, the rotary actuator 117 can be fixed to the wear hip joint 111 by a simple operation. When removing the rotary actuator 117 from the wear hip joint 111, the pair of hooks 118a are opened against the spring force. As a result, the hook 118a is disengaged from the hook engaging groove 118b, so that the rotary actuator 117 can be easily removed. Similarly, the other rotary actuator 127 can be attached to and detached from the wear hip joint 121.

(膝部ユニット)
図14(a)は、左側の膝部ユニット130Lを外側から見た場合の外側斜視図であり、図14(b)は内側から見た場合の内側斜視図である。これらの図は、回転アクチュエータ137を取り外した状態のものである。左右の膝部ユニット130L、130Rは左右対称な構造であるので、以下においては、図10および図14を主に参照して、左側の膝部ユニット130Lについて説明する。
(Knee unit)
14A is an outer perspective view when the left knee unit 130L is viewed from the outside, and FIG. 14B is an inner perspective view when viewed from the inside. These drawings show a state in which the rotary actuator 137 is removed. Since the left and right knee units 130L and 130R have a bilaterally symmetric structure, the left knee unit 130L will be described below mainly with reference to FIGS.

膝部ユニット130Lはウエア膝関節部131を備えている。ウエア膝関節部131に
は大腿部下部支持板132、下腿部支持板133、大腿部下部ベルト135、下腿部上部ベルト136、下腿部下部ベルト139および回転アクチュエータ137が備わっている。
The knee unit 130L includes a wear knee joint 131. The wear knee joint 131 includes a lower thigh support plate 132, a lower thigh support plate 133, a lower thigh lower belt 135, a lower thigh upper belt 136, a lower thigh lower belt 139, and a rotary actuator 137. .

ウエア膝関節部131は、図13に示すウエア股関節部111と同様に構成されており、人体側に位置する中心貫通穴が形成された可動側円盤131aと、中心貫通穴が形成された円盤状のスペーサ(図示せず)を挟み、可動側円盤131aに積層された固定側円盤131cとを備えている。可動側円盤131aと固定側円盤131cは、これらの中心線である関節軸中心線131dを中心として、相対回転可能となっている。   The wear knee joint portion 131 is configured in the same manner as the wear hip joint portion 111 shown in FIG. 13, and includes a movable-side disc 131 a in which a central through hole located on the human body side is formed, and a disc shape in which a central through hole is formed. And a stationary disk 131c stacked on the movable disk 131a with a spacer (not shown) interposed therebetween. The movable side disk 131a and the fixed side disk 131c are capable of relative rotation about the joint axis center line 131d, which is the center line thereof.

ウエア膝関節部131の固定側円盤131cには、大腿部下部支持板132が一体形成されている。大腿部下部支持板132は、関節軸中心線131dに直交する上方に延びる連結板部分132aと、この上端部に取り付けた円弧板部分132bとを備えている。円弧板部分132bは人体側に凹となっており、連結板部分132aに直交する大腿部の下部分を取り囲む方向に延びている。   A lower thigh support plate 132 is integrally formed with the fixed disk 131c of the wear knee joint 131. The lower thigh support plate 132 includes a connecting plate portion 132a extending upward perpendicular to the joint axis center line 131d, and an arc plate portion 132b attached to the upper end portion. The arc plate portion 132b is concave on the human body side and extends in a direction surrounding the lower portion of the thigh perpendicular to the connecting plate portion 132a.

大腿部下部ベルト135は、連結板部分132aに形成したベルト通し用のスリットに通されている。大腿部下部ベルト135は、バックルおよび面ファスナーを備えており、長さ調整が可能となっている。大腿部下部ベルト135をウエア着用者Pの大腿部の下部分に装着すると、大腿部下部支持板132が人体大腿部の下部分に固定され、その円弧板部分132bが人体大腿部の表面に沿った状態に撓められて人体大腿部に密着する。   The lower thigh belt 135 is passed through a belt-passing slit formed in the connecting plate portion 132a. The lower thigh belt 135 includes a buckle and a hook-and-loop fastener, and the length can be adjusted. When the lower thigh belt 135 is attached to the lower part of the thigh of the wearer P, the lower thigh support plate 132 is fixed to the lower part of the human thigh and the arcuate plate part 132b is fixed to the human thigh. It is bent in a state along the surface of the part and is in close contact with the human thigh.

これに対して、下腿部支持板133は可動側円盤131aに一体形成されており、ウエア膝関節部131から下方に延びている。下腿部支持板133は、関節軸中心線131dに直交する方向に延びている。この下腿部支持板133は、その下端133aが、ウエア着用者Pの下腿部における膝関節よりも足関節に近い位置、本例では足関節の上部近傍の位置に達する長さの支持板である。   In contrast, the crus support plate 133 is integrally formed with the movable side disk 131a and extends downward from the wear knee joint 131. The crus support plate 133 extends in a direction orthogonal to the joint axis center line 131d. The lower leg 133a has a lower end 133a whose length reaches a position closer to the ankle joint than the knee joint in the lower leg part of the wearer P, in this example, a position near the upper part of the ankle joint. It is.

下腿部支持板133は、下腿部上部ベルト136および下腿部下部ベルト139によって、人体下腿部に固定可能である。これらのベルト136、139は、バックルおよび面ファスナーを備えており、長さ調整が可能である。   The crus support plate 133 can be fixed to the human crus by means of the crus upper belt 136 and the crus lower belt 139. These belts 136 and 139 are provided with a buckle and a hook-and-loop fastener, and the length can be adjusted.

ここで、下腿部支持板133には、下腿部上部ベルト136および下腿部下部ベルト139が、人体下腿部に沿った方向にスライド可能な状態で取り付けられている。本例では、下腿部支持板133に、その長さ方向に延びる一対のベルト通し用のスリット133bが形成されている。これらのスリット133bを通して、下腿部上部ベルト136および下腿部下部ベルト139が通されている。2本のベルト136、139によって下腿部支持板133が確実にウエア着用者Pの下腿部に固定可能である。   Here, the lower leg upper belt 136 and the lower leg lower belt 139 are attached to the lower leg support plate 133 so as to be slidable in the direction along the human lower leg. In this example, the crus support plate 133 is formed with a pair of belt-passing slits 133b extending in the length direction. The lower leg upper belt 136 and the lower leg lower belt 139 are passed through the slits 133b. The crus support plate 133 can be securely fixed to the crus of the wearer P by the two belts 136 and 139.

次に、ウエア膝関節部131の固定側円盤131cの外側端面には、関節軸中心線131dに回転中心線が一致するように、回転アクチュエータ137が取り付けられている。本例では、ウエア膝関節部131に対して、回転アクチュエータ137が着脱可能な状態で取り付けられている。着脱機構は、ウエア股関節部111の回転アクチュエータ117の場合と同様な構造となっている(図13参照)。   Next, a rotation actuator 137 is attached to the outer end surface of the fixed disk 131c of the wear knee joint 131 so that the rotation center line coincides with the joint axis center line 131d. In this example, the rotary actuator 137 is attached to the wear knee joint 131 in a detachable state. The attachment / detachment mechanism has the same structure as that of the rotary actuator 117 of the wear hip joint 111 (see FIG. 13).

他方の右側の膝部ユニット130Rも同様に、ウエア股関節部141を備えている。ウエア股関節部141には大腿部下部支持板142、下腿部支持板143、大腿部下部ベルト145、下腿部上部ベルト146、下腿部下部ベルト149および回転アクチュエータ147が備わっている。右の膝部ユニット130Rは左側の膝部ユニット130Lと対称な構造となっているので、その詳細な説明は省略する。   The other right knee unit 130 </ b> R is similarly provided with a wear hip joint 141. The wear hip joint 141 includes a lower thigh support plate 142, a lower crus support plate 143, a lower thigh belt 145, an upper crus belt 146, a lower crus belt 149, and a rotary actuator 147. Since the right knee unit 130R has a symmetrical structure with the left knee unit 130L, detailed description thereof is omitted.

左右の膝部ユニット130をウエア着用者Pに着用させた状態において、回転アクチュエータ137、147が回転すると、その回転力によって関節軸中心線131d、141dを中心として、大腿部下部支持板132、142および下腿部支持板133、143が相対的に前後方向に旋回する。大腿部下部支持板132、142は大腿部下部ベルト135、145によって人体大腿部の下部分に固定され、下腿部支持板133、143は下腿部上部ベルト136、146、および下腿部下部ベルト139、149によって人体下腿部に固定されている。したがって、人体膝関節を中心として、前後に屈曲・伸展する方向のアシスト力が、これらの支持板132、133、142、143を介して人体骨格の側に伝達される。これらの支持板132、133、142、143は所定のアシスト力を回転アクチュエータ137、147の側から人体の側に伝達可能な所定の剛性を備えている。   When the rotary actuators 137 and 147 rotate in a state where the wearer P wears the left and right knee unit 130, the lower thigh support plate 132 is centered on the joint axis center lines 131d and 141d by the rotational force. 142 and the lower leg support plates 133 and 143 turn relatively in the front-rear direction. The lower thigh support plates 132 and 142 are fixed to the lower part of the human thigh by the lower thigh belts 135 and 145, and the lower thigh support plates 133 and 143 are the upper crus belts 136 and 146, and the lower The lower thigh belts 139 and 149 are fixed to the lower leg of the human body. Therefore, the assist force in the direction of bending / extending back and forth around the human knee joint is transmitted to the human skeleton side through these support plates 132, 133, 142, and 143. These support plates 132, 133, 142, and 143 have predetermined rigidity capable of transmitting a predetermined assist force from the rotary actuators 137 and 147 to the human body.

なお、各ウエア関節部111、121、131、141の回転アクチュエータ117、127、137、147のそれぞれは、不図示のコントロールユニットに電気的に繋がっている。コントロールユニットは、人体の各関節の動きに応じて、対応する回転アクチュエータを駆動制御して、各関節に対して所定のアシスト力を伝える制御動作を行う。コントロールユニットは、ロボティックウエア100とは別体構成としても良いし、ロボティックウエア100の構成部材に取り付けておくこともできる。例えば、図12(b)に示すように、腰部ベルト115の背面部分に面ファスナー等の取付け部115aを設け、ここに、着脱可能な状態でコントロールユニットを取り付けておくことができる。また、各回転アクチュエータのそれぞれにコントロール機能を持たせることも可能である。   Note that the rotary actuators 117, 127, 137, and 147 of the wear joint portions 111, 121, 131, and 141 are electrically connected to a control unit (not shown). The control unit drives and controls the corresponding rotary actuator according to the movement of each joint of the human body, and performs a control operation for transmitting a predetermined assist force to each joint. The control unit may be configured separately from the robotic wear 100, or may be attached to a constituent member of the robotic wear 100. For example, as shown in FIG. 12B, an attachment portion 115a such as a hook-and-loop fastener is provided on the back surface portion of the waist belt 115, and the control unit can be attached in a detachable state. It is also possible to give each rotary actuator a control function.

(回転アクチュエータ)
図15は回転アクチュエータ117、127、137、147として用いることのできる回転アクチュエータの一例を示す説明図である。この回転アクチュエータ150は、モータ151と、この前端に同軸に固定した波動歯車減速機152とを備えている。
(Rotary actuator)
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of a rotary actuator that can be used as the rotary actuators 117, 127, 137, and 147. The rotary actuator 150 includes a motor 151 and a wave gear reducer 152 that is coaxially fixed to the front end.

波動歯車減速機152は、樹脂製の円筒状ハウジング153を備えている。円筒状ハウジング153の内部には、円環状の剛性内歯歯車154が配置され、この内側にはシルクハット形状の可撓性外歯歯車155が同軸に配置されている。可撓性外歯歯車155の内側には楕円形輪郭の波動発生器156が装着されている。円筒状ハウジング153に可撓性外歯歯車155が固定されており、当該円筒状ハウジング153の端面が各ウエア関節部111(121、131、141)に対する取付面となっている。   The wave gear reducer 152 includes a resin-made cylindrical housing 153. An annular rigid internal gear 154 is disposed inside the cylindrical housing 153, and a top hat-shaped flexible external gear 155 is coaxially disposed inside thereof. A wave generator 156 having an elliptical contour is attached to the inside of the flexible external gear 155. A flexible external gear 155 is fixed to the cylindrical housing 153, and an end surface of the cylindrical housing 153 serves as a mounting surface for each wear joint 111 (121, 131, 141).

剛性内歯歯車154には出力円盤157が同軸に固定されている。出力円盤157の端面の中心からは円柱状のボス157aが突出している。また、この端面の外周側の部分には円周方向に所定の角度間隔で、動力伝達ピン158が取り付けられている。一方、ウエア股関節部111の可動側円盤111aおよびスペーサ111bには、円周方向の所定の角度間隔でピン穴(図示せず)が形成されている。回転アクチュエータ117をウエア股関節部111に取り付けると、動力伝達ピン158を介して、剛性内歯歯車154が可動側円盤111aに連結され、可撓性外歯歯車155は円筒状ハウジング153を介して固定側円盤111cに連結される。   An output disk 157 is coaxially fixed to the rigid internal gear 154. A cylindrical boss 157 a protrudes from the center of the end face of the output disk 157. Further, power transmission pins 158 are attached to the outer peripheral portion of the end face at predetermined angular intervals in the circumferential direction. On the other hand, pin holes (not shown) are formed at predetermined angular intervals in the circumferential direction in the movable side disk 111a and the spacer 111b of the wear hip joint 111. When the rotary actuator 117 is attached to the wear hip joint 111, the rigid internal gear 154 is connected to the movable disk 111 a via the power transmission pin 158, and the flexible external gear 155 is fixed via the cylindrical housing 153. It is connected to the side disk 111c.

モータ151を回転すると、波動発生器156が回転する。波動発生器156によって楕円状に撓められている可撓性外歯歯車155は楕円形状の長軸方向の両端部で剛性内歯歯車154にかみ合っている。波動発生器156が回転すると、両歯車のかみ合い位置が円周方向に移動し、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。この回転がウエア股関節部111の側に伝達される。   When the motor 151 is rotated, the wave generator 156 is rotated. The flexible external gear 155 bent elliptically by the wave generator 156 meshes with the rigid internal gear 154 at both ends in the major axis direction of the elliptical shape. When the wave generator 156 rotates, the meshing position of both gears moves in the circumferential direction, and relative rotation corresponding to the difference in the number of teeth of both gears is generated between the two gears. This rotation is transmitted to the wear hip joint 111 side.

回転アクチュエータとしては上記とは別の構造のものを用いることも可能である。例えば、波動歯車減速機の代わりに別の減速機構を採用することが可能である。   A rotary actuator having a structure different from that described above can be used. For example, it is possible to employ another reduction mechanism instead of the wave gear reducer.

以上説明したように、実施の形態2に係るロボティックウエア100は、左右のウエア股関節部111、121と、ウエア膝関節部131、141の合計4カ所にそれぞれ独立して回転アクチュエータ(モータユニット)117、127、137、147を持つ構造であり、人体股関節および人体膝関節の屈曲と伸展の運動補助ができる。回転アクチュエータ(モータユニット)の重量は、ウエア股関節部111、121においては腰部で、ウエア膝関節部131、141では下腿部で保持される。   As described above, the robotic wear 100 according to the second embodiment has independent rotary actuators (motor units) at a total of four locations, that is, the left and right wear hip joint portions 111 and 121 and the wear knee joint portions 131 and 141. It has a structure having 117, 127, 137, and 147, and can assist exercise of flexion and extension of the human hip joint and human knee joint. The weight of the rotary actuator (motor unit) is held at the waist at the wear hip joints 111 and 121 and at the lower leg at the wear knee joints 131 and 141.

また、人体の股関節上部にあたる腰部には、登山用ザックなどに用いられるベルト構造の腰部ベルト115(図12参照)を採用し、骨盤を斜め上から保持している。これにより、腰部ユニット110のズリ下がりを防止できる。   Further, a waist belt 115 (see FIG. 12) having a belt structure used for a mountaineering zack or the like is employed at the waist corresponding to the upper hip joint of the human body, and the pelvis is held obliquely from above. As a result, the lowering of the waist unit 110 can be prevented.

腰部ベルト115は、前面のバックルによって容易に脱着できる。ウエア着用者の体型・体格差による股関節および骨盤位置の違いに対しては、調整機構(図12参照)を設けることで対応できる。   The waist belt 115 can be easily detached by a front buckle. The difference in the hip joint and pelvic position due to the wearer's body type and physique can be dealt with by providing an adjustment mechanism (see FIG. 12).

股関節下部ならびに膝関節上部における大腿部保持部分、すなわち、大腿部上部支持板および大腿部下部支持板は、接触面積を大きくすると共に、例えば、軽量な発泡塩化ビニール材を用いることで、人体に心地良くフィットさせることができる。ベルトを締めることで、これらの支持板を大腿部に簡単に固定でき、緩めることで容易に取り外すことができる。   The lower part of the hip joint and the upper part of the knee joint, that is, the upper thigh support plate and the lower thigh support plate increase the contact area and, for example, by using a lightweight foamed vinyl chloride material, It can be comfortably fitted to the human body. These support plates can be easily fixed to the thigh by tightening the belt, and can be easily removed by loosening.

また、歩行時のウエア膝関節部131、141の揺動対策として、下腿部支持板133、143を人体の足関節上部にまで延長し人体下腿部の全体を保持する構造を採用している。これに伴い、実施の形態1におけるような下腿保持用の円弧板部分を廃止した。この結果、人体膝関節屈曲時の圧迫感が消滅するとともにウエア膝関節部131、141の人体への固定性が飛躍的に向上した。なお、各支持板132、133、142、143には、例えば、軽量かつ高靱性のナイロン複合材料(ASPEX−PA)を、大腿部下部支持板132の円弧板部分132bには、例えば、発泡塩化ビニール板を使用できる。   In addition, as a countermeasure against swinging of the wear knee joint parts 131 and 141 during walking, a structure is adopted in which the lower leg support plates 133 and 143 are extended to the upper part of the human ankle joint to hold the entire human lower leg part. Yes. Accordingly, the arc plate portion for holding the lower leg as in the first embodiment has been eliminated. As a result, the feeling of pressure at the time of flexion of the human knee joint disappeared, and the fixation of the wear knee joint portions 131 and 141 to the human body was dramatically improved. Each support plate 132, 133, 142, 143 is made of, for example, a lightweight and tough nylon composite material (ASPEX-PA), and the arcuate plate portion 132b of the lower thigh support plate 132 is made of, for example, foam. A vinyl chloride board can be used.

さらに、各ウエア関節部は回転アクチュエータ(モータユニット)を簡単に着脱できる構造を有している(図13参照)。着脱には専用工具などは不要である。この機構によって、必要な時以外は回転アクチュエータを取り外し、人体にかかる重量を軽減するなどの効果が期待できる。   Furthermore, each wear joint has a structure in which a rotary actuator (motor unit) can be easily attached and detached (see FIG. 13). No special tools are required for attachment / detachment. With this mechanism, it can be expected that the rotary actuator is removed except when necessary to reduce the weight on the human body.

(動作自由度の検証)
人間の歩行には、骨盤の傾斜や回旋といった動きが重要であるとされている。本実施の形態の非外骨格型ロボティックウエア100は股関節および膝関節の動作補助を主たる目的とするものであり、このような動きを積極的に補助できない。非外骨格型ロボティックウエア100が関節間リンクを有さないことを大きな特徴とし、その目的は、このような重要な動きを阻害しない、つまり拘束感を少なくすることにある。
(Verification of motion freedom)
Movements such as pelvic tilt and rotation are considered important for human walking. The non-exoskeleton robotic wear 100 according to the present embodiment is mainly intended to assist the operation of the hip and knee joints, and cannot actively assist such movement. A major feature of the non-exoskeleton robotic wear 100 is that it does not have an inter-joint link, and its purpose is not to inhibit such an important movement, that is, to reduce a sense of restraint.

そこで、図16に示すように、比較検証を目的として、人体の股関節と膝関節を剛体リンクであるリブ(Limb)161で結合した比較モデル160を用意した。リブ161以外は実施の形態に係るロボティックウエア100と同一構造である。この比較モデル160とロボティックウエア100を用いて、関節の動作自由度をまとめた比較実験結果を図17(a)、(b)に示す。図17の表において、RWは本実施の形態に係るロボティックウエア100であり、LMは図16に示す比較モデルである。   Therefore, as shown in FIG. 16, for the purpose of comparative verification, a comparative model 160 in which a hip joint and a knee joint of a human body are coupled with a rib (Limb) 161 that is a rigid link is prepared. Except for the rib 161, the robotic wear 100 according to the embodiment has the same structure. FIG. 17A and FIG. 17B show the results of a comparative experiment in which the degrees of freedom of movement of the joints are summarized using the comparative model 160 and the robotic wear 100. In the table of FIG. 17, RW is the robotic wear 100 according to the present embodiment, and LM is the comparative model shown in FIG.

(膝関節揺動評価実験)
ロボティックウエア100の膝関節用装着ユニット130において、ウエア膝関節部131、141に発生する揺動が改善されているかを定量的に評価することを目的に実験を行った。実験対象の本実施の形態2に係るロボティックウエアとして、図18に示すように、人体下腿部に取り付ける下腿部支持板133(143)に、体型による装着性の違いを緩和する目的で設けられた円弧状に湾曲した低剛性部分aを設けたタイプのもの(Non−Limb Normal)と、図19に示す3mm厚のアルミニウム板bで剛性を高めたタイプのもの(Non−Limb Rigid)を、実験用モデルとして用意した。また、比較検証用として図16に示す関節間リンクである剛体リブ161を有するモデル(Limb Model)と、図20に示す短下肢装具(AFO:Ankle−Foot
Orthosis)を装着したモデル(Non−Limb AFO)も用いた。
(Knee joint swing evaluation experiment)
An experiment was conducted for the purpose of quantitatively evaluating whether or not the swing generated in the wear knee joint portions 131 and 141 is improved in the knee joint mounting unit 130 of the robotic wear 100. As a robotic wear according to the second embodiment of the experiment, as shown in FIG. 18, the lower leg support plate 133 (143) attached to the human lower leg is intended to alleviate the difference in wearability depending on the body shape. A type provided with a provided low-rigidity portion a curved in a circular arc shape (Non-Libb Normal) and a type with increased rigidity with a 3 mm-thick aluminum plate b shown in FIG. 19 (Non-Limb Rigid) Was prepared as an experimental model. Further, for comparison and verification, a model (Limb Model) having a rigid rib 161 that is an inter-joint link shown in FIG. 16 and an ankle foot orthosis (AFO: Ankle-Foot) shown in FIG.
A model (Non-Limb AFO) equipped with Orthosis) was also used.

実験方法は次の通りである。人体に装着したロボティックウエアの左のウエア膝関節上部にモーションセンサを固定した。歩行は立位静止から始め、約5秒後に定常歩行速度4km/hに達するトレッドミル上を約30秒歩行した時の角速度を計測した。トレッドミルは、0.1km/h毎に速度調整が可能なHORIZON製LS8.0Tを使用し、床面傾斜角は0°とした。モーションセンサは、外形寸法36mm×52mm×11mm、重量44.8g(電池重量を含む)の無線9軸ワイヤレスモーションセンサ「ZMP IMU−Z 2」を使用し、サンプリング周波数は100Hzとした。回転アクチュエータ(モータユニット)もウエア膝関節部に取り付けたが、動力伝達ピンを除去し、モータの駆動力や減速機による抵抗が加わらないようにした。   The experimental method is as follows. A motion sensor was fixed on the upper wear knee joint of the robotic wear worn on the human body. Walking started from standing still, and the angular velocity was measured when walking on a treadmill for about 30 seconds, which reached a steady walking speed of 4 km / h after about 5 seconds. As the treadmill, LS8.0T manufactured by HORIZON capable of speed adjustment every 0.1 km / h was used, and the floor inclination angle was set to 0 °. As the motion sensor, a wireless 9-axis wireless motion sensor “ZMP IMU-Z 2” having an outer dimension of 36 mm × 52 mm × 11 mm and a weight of 44.8 g (including battery weight) was used, and the sampling frequency was set to 100 Hz. A rotary actuator (motor unit) was also attached to the wear knee joint, but the power transmission pin was removed so that the driving force of the motor and resistance from the speed reducer were not applied.

ウエア膝関節部における角速度解析結果を図21に示す。これらは歩行開始10秒後から20秒後までのデータを対象にしたRMS値である。Vx系列は前後水平軸周りの、Vy系列は鉛直軸周りの、Vz系列は左右水平軸周りの角速度成分を表す。   FIG. 21 shows the angular velocity analysis result at the wear knee joint. These are RMS values for data from 10 seconds to 20 seconds after the start of walking. The Vx series represents the angular velocity component around the front and rear horizontal axes, the Vy series around the vertical axis, and the Vz series around the left and right horizontal axes.

(実験結果の考察)
実験用モデルは、数時間の装着においても位置ずれを感じることが無くなったことから、腰部の固定安定性やフィット感は向上していると思われる。動作自由度に関しては、実験結果から関節間リンクを有さない実験用モデルの拘束感が少ないことがわかる。関節間リンクを付けた場合の拘束感の原因はその長さが一定であることだと推測される。仮に、リンクに長さ可変機構を設けたとしても効果が期待できるのは可変方向である股関節および膝関節の屈曲と伸展に限られるのではないかと思われる。
(Consideration of experimental results)
Since the experimental model no longer feels misaligned even after being worn for several hours, it seems that the stability and fit of the waist are improved. With regard to the degree of freedom of movement, it can be seen from the experimental results that the experimental model having no inter-joint link has less sense of restraint. It is presumed that the cause of restraint when the inter-joint link is attached is that the length is constant. Even if a variable length mechanism is provided on the link, the effect can be expected to be limited to the flexion and extension of the hip and knee joints which are variable directions.

モーションセンサ試験に関しては、実験の結果から下腿部支持板の剛性を高くすることで膝関節部の揺動が抑えられていることがわかる。また、AFOモデルにおいては関節間リブが無くても外骨格型(リブ付きモデル)よりも揺動を抑えることができているが、足関節の自由度が低いため、拘束感が発現する。AFOモデルが良好な揺動抑制結果となった原因としては、下腿部の保持力が上がったためではないかと推測する。したがって、下腿部の保持方法を改良することで、本発明のロボティックウエアのウエア膝関節部の揺動をさらに抑制できる可能性がある。   With regard to the motion sensor test, it can be seen from the results of the experiment that the swing of the knee joint is suppressed by increasing the rigidity of the lower leg support plate. Further, in the AFO model, the swing can be suppressed more than the exoskeleton type (model with ribs) even if there is no inter-joint rib, but a sense of restraint appears because the degree of freedom of the ankle joint is low. It is presumed that the reason why the AFO model has a favorable swing suppression result is that the holding force of the lower leg is increased. Therefore, there is a possibility that the swinging of the wear knee joint part of the robotic wear of the present invention can be further suppressed by improving the method of holding the lower leg part.

[腰部ユニットの改変例]
上記構成のロボティックウエア100において、腰部ユニット110をウエア着用者Pの体型、体格差に応じて適切な位置に装着できるように、各部の位置調整を簡単に行い得ることが望ましい。すなわち、図22(a)に示すように、ウエア着用者Pによって、腰部の骨格における大転子(股関節)と腸骨稜(骨盤)の距離Aが異なる。図22(b)に示すように、ロボティックウエア100は、その腰部ユニット110の腰部ベルト115によって、ウエア着用者Pの腸骨稜(骨盤)における上前腸骨棘(ASIS)から上後腸
骨棘(PSIS)に至る部位が固定される状態が形成されるように、着用する必要がある。これにより、ロボティックウエア100によるアシスト力をウエア着用者Pの左右の股関節部分に効率良く伝えることができる。
[Modification of waist unit]
In the robotic wear 100 having the above-described configuration, it is desirable that the position of each part can be easily adjusted so that the waist unit 110 can be mounted at an appropriate position in accordance with the wearer's P body shape and physique. That is, as shown in FIG. 22A, the distance A between the greater trochanter (hip joint) and the iliac crest (pelvis) in the lumbar skeleton varies depending on the wearer P. As shown in FIG. 22 (b), the robotic wear 100 has the upper hindgut from the upper anterior iliac spine (ASIS) at the iliac crest (pelvis) of the wearer P by the waist belt 115 of the waist unit 110. It is necessary to wear so that the state where the site leading to osteophyte (PSIS) is fixed is formed. Thereby, the assist force by the robotic wear 100 can be efficiently transmitted to the left and right hip joints of the wearer P.

このためには、図22(c)に示すように、腰部ユニット110の左右の股関節ユニット111A、121A、腰部ベルト115および大腿部カフ(円弧板部分)113b、123b(大腿部上部ベルト116、126)は、それぞれ、ウエア着用者Pの体格に合わせた位置に装着できるように、それらの位置調整が可能なことが望ましい。具体的には、左右の股関節ユニット111A、121Aに対して、腰部ベルト115は上下左右に位置調整が可能な調整機構Bを介して取り付けられていることが望ましく、大腿部カフ113b、123b(大腿部上部ベルト116、126)は上下方向に位置調整が可能な調整機構Cを介して取り付けられていることが望ましい。   For this purpose, as shown in FIG. 22C, the left and right hip joint units 111A and 121A, the waist belt 115, and the thigh cuffs (arc plate portions) 113b and 123b (thigh upper belt 116). , 126) are preferably capable of adjusting their positions so that they can be worn at positions that match the physique of the wearer P. Specifically, it is desirable that the waist belt 115 is attached to the left and right hip joint units 111A and 121A via an adjustment mechanism B capable of adjusting the position vertically and horizontally, and the thigh cuffs 113b and 123b ( The upper thigh belts 116 and 126) are preferably attached via an adjustment mechanism C that can be adjusted in the vertical direction.

(調整機構を備えた腰部ユニットの構成)
図23(a)は、このような調整機構を備えた腰部ユニットの構成部品を一方の側から見た場合の部品図であり、図23(b)は各構成部品を異なる方向から見た場合の部品図であり、図23(c)は腰部ユニットの股関節ユニットの一部を示す部分斜視図である。これらの図に示す腰部ユニット210は、実施の形態2における腰部ユニット110の代わりに用いることができる。
(Configuration of waist unit with adjusting mechanism)
FIG. 23 (a) is a component diagram when the components of the waist unit having such an adjustment mechanism are viewed from one side, and FIG. 23 (b) is a diagram when each component is viewed from different directions. FIG. 23 (c) is a partial perspective view showing a part of the hip unit of the waist unit. The waist unit 210 shown in these drawings can be used instead of the waist unit 110 in the second embodiment.

腰部ユニット210は、同一構成の左右の股関節ユニット211A、221Aと、これらが着脱可能に取り付けられる腰部ベルト215を備えている。左右の股関節ユニット211A、221Aのそれぞれには、実施の形態2の場合と同様に、回転アクチュエータ117、127(図10、図13参照)が着脱可能に取り付けられる。   The waist unit 210 includes left and right hip joint units 211A and 221A having the same configuration, and a waist belt 215 to which these are detachably attached. As with the second embodiment, rotary actuators 117 and 127 (see FIGS. 10 and 13) are detachably attached to the left and right hip joint units 211A and 221A, respectively.

左右の股関節ユニット211A、221Aは、人体下肢の左右の股関節の部分の外側に配置される円盤状の左右のウエア股関節部211、221が備わっている。左右のウエア股関節部211、221は左右対称な構造である。左側のウエア股関節部211は、人体側に位置する中心貫通穴が形成された可動側円盤211aと、中心貫通穴が形成された円盤状のスペーサ211bと、固定側円盤211cを備えている。可動側円盤211aと固定側円盤211cはスペーサ211bを挟み同軸に積層され、これらの中心線である関節軸中心線を中心として、相対回転可能となっている。他方の右側のウエア股関節部221も同様な構造であり、可動側円盤221a、スペーサ221b、固定側円盤221cを備え、可動側円盤221aと固定側円盤221cは関節軸中心線を中心として相対回転可能である。   The left and right hip joint units 211A and 221A are provided with disc-shaped left and right wear hip joint portions 211 and 221 disposed outside the left and right hip joint portions of the lower limbs of the human body. The left and right wear hip joint portions 211 and 221 have a symmetrical structure. The left wear hip joint portion 211 includes a movable disk 211a having a central through hole located on the human body side, a disk-shaped spacer 211b having a central through hole, and a fixed disk 211c. The movable-side disk 211a and the fixed-side disk 211c are stacked coaxially with the spacer 211b interposed therebetween, and can be rotated relative to each other about the centerline of the joint axis. The other right wear hip joint 221 has a similar structure, and includes a movable side disk 221a, a spacer 221b, and a fixed side disk 221c. The movable side disk 221a and the fixed side disk 221c are relatively rotatable around the joint axis center line. It is.

左右のウエア股関節部211、221には、それぞれ、人体腰部の左右の側面に配置される左右の腰部支持板212、222と、人体大腿部の上部分の左右の側面に配置される左右の大腿部上部支持板213、223が取り付けられている。左右の腰部支持板212、222は、固定側円盤211c、221cに一体形成されており、左右のウエア股関節部211、221から上方に延びている。腰部支持板212、222は、関節軸中心線に直交する方向に延びる所定幅の連結板部分212a、222aと、連結板部分212a、222aの先端部に取り付けたTバー(円弧板部分)212b、222bとを備えている。Tバー212b、222bは人体側に凹となっており、連結板部分212a、222aに直交する腰部を取り囲む方向に延びている。   The left and right wear hip joints 211 and 221 have left and right waist support plates 212 and 222 disposed on the left and right side surfaces of the human waist, and left and right side surfaces disposed on the left and right side surfaces of the upper part of the human thigh, respectively. Upper thigh support plates 213 and 223 are attached. The left and right waist support plates 212 and 222 are integrally formed with the fixed side disks 211c and 221c, and extend upward from the left and right wear hip joint portions 211 and 221. Lumbar support plates 212 and 222 include connecting plate portions 212a and 222a having a predetermined width extending in a direction orthogonal to the joint axis center line, and T-bars (arc plate portions) 212b attached to the tip portions of the connecting plate portions 212a and 222a, 222b. The T bars 212b and 222b are concave on the human body side, and extend in a direction surrounding the waist part orthogonal to the connecting plate portions 212a and 222a.

左右の大腿部上部支持板213、223は、可動側円盤211a、221aに一体形成されており、左右のウエア股関節部211、221から下方に延びている。大腿部上部支持板213、223、関節軸中心線に直交する方向に延びる一定幅の連結板部分213a、223aと、連結板部分213a、223aの下端部に取り付けた大腿部カフ(円弧板
部分)213b、223bとを備えている。大腿部カフ213b、223bは人体側に凹となっており、連結板部分213a、223aに直交する大腿部上部を取り囲む方向に延びている。
The left and right thigh upper support plates 213 and 223 are integrally formed with the movable side disks 211a and 221a, and extend downward from the left and right wear hip joint portions 211 and 221. Upper thigh support plates 213 and 223, connecting plate portions 213a and 223a having a constant width extending in a direction orthogonal to the joint axis center line, and thigh cuffs (arc plates) attached to the lower ends of the connecting plate portions 213a and 223a Part) 213b and 223b. The thigh cuffs 213b and 223b are concave on the human body side and extend in a direction surrounding the upper thigh upper part perpendicular to the connecting plate portions 213a and 223a.

左のウエア股関節部211の腰部支持板212、213は、関節軸中心線を中心として、人体前後方向に相対回転可能である。同様に、右のウエア股関節部221の支持板222、223は関節軸中心線を中心として人体前後方向に相対回転可能である。すなわち、人体の左右の股関節の上側の骨格部分である骨盤に対して、下側の大腿部の骨格部分が股関節を中心として前後に屈曲・伸展する方向に、支持板212および213は相対回転可能であり、同様に、支持板222、223も相対回転可能である。   The waist support plates 212 and 213 of the left wear hip joint portion 211 are relatively rotatable in the front-rear direction of the human body around the joint axis center line. Similarly, the support plates 222 and 223 of the right wear hip joint portion 221 can be relatively rotated in the front-rear direction of the human body around the joint axis center line. That is, the support plates 212 and 213 rotate relative to the pelvis, which is the upper skeleton portion of the left and right hip joints of the human body, in the direction in which the lower thigh skeleton portion bends and extends back and forth around the hip joint. Similarly, the support plates 222 and 223 are also relatively rotatable.

上側の左右の腰部支持板212、222のTバー212b、222bは、それらの凹側の表面(人体側の面)における連結板部分212a、222aの両側の部分に、面ファスナー301が貼り付けられている。例えば、フック面が露出する状態に面ファスナー301が取り付けられている。Tバー212b、222bの反対側の凸側の表面にも面ファスナー302が貼り付けられており、例えば、面ファスナー302のループ面が露出している。図において、理解を容易にするために、面ファスナーのフック面を三角のマークで示し、ループ面を丸のマークで示してある。   T-bars 212b and 222b of the upper left and right waist support plates 212 and 222 have hook-and-loop fasteners 301 attached to portions on both sides of the connecting plate portions 212a and 222a on the concave surface (the surface on the human body side). ing. For example, the hook-and-loop fastener 301 is attached so that the hook surface is exposed. A hook-and-loop fastener 302 is also affixed to the surface of the convex side opposite to the T bars 212b and 222b. For example, the loop surface of the hook-and-loop fastener 302 is exposed. In the drawing, for easy understanding, the hook surface of the hook-and-loop fastener is indicated by a triangular mark, and the loop surface is indicated by a circular mark.

一方、下側の左右の大腿部上部支持板213、223は、左右の大腿部上部ベルト216、226によって、ウエア着用者Pの左右の大腿部の上部分に固定可能である。大腿部上部支持板213、223の大腿部カフ213b、223bには、ベルト通し用のスリットが形成されており、これらに、大腿部上部ベルト216、226が通されている。   On the other hand, the lower left and right thigh upper support plates 213 and 223 can be fixed to upper portions of the left and right thighs of the wearer P by left and right thigh upper belts 216 and 226, respectively. The thigh cuffs 213b and 223b of the upper thigh support plates 213 and 223 are formed with slits for passing the belt, and the upper thigh belts 216 and 226 are passed through these slits.

大腿部上部ベルト216、226は面ファスナーを備えており、ウエア着用者Pの左右の大腿部の上部分に装着可能である。大腿部上部ベルト216、226を締め付けると、左右の大腿部上部支持板213、223が左右の大腿部の上部分に固定される。また、発泡塩化ビニール板等からなる左右の大腿部カフ213b、223bは大腿部上部ベルト216、226の内側に位置しており、ベルト締め付け力によって、左右の大腿部の表面に密着した状態になる。   The upper thigh belts 216 and 226 are provided with hook-and-loop fasteners, and can be attached to upper portions of the left and right thighs of the wearer P. When the upper thigh belts 216 and 226 are tightened, the left and right thigh upper support plates 213 and 223 are fixed to the upper portions of the left and right thighs. The left and right thigh cuffs 213b and 223b made of foamed vinyl chloride plates are located inside the upper thigh belts 216 and 226, and are in close contact with the surfaces of the left and right thighs by the belt tightening force. It becomes a state.

ここで、左右の大腿部カフ213b、223bは、連結板部分213a、223aの下端部に対して、取付け位置を上下方向に調整可能な状態で取り付けられている。本例では、双方の部材に、上下方向に一定の間隔で複数のボルト穴が形成されている。上下方向において適切な取付け位置となるように、大腿部カフ213b、223bを連結板部分213a、223aに対して位置決めして、双方のボルト穴を合わせ、この状態でボルト穴にボルトを通して締結固定することが可能である。   Here, the left and right thigh cuffs 213b and 223b are attached to the lower ends of the connecting plate portions 213a and 223a in a state where the attachment position can be adjusted in the vertical direction. In this example, a plurality of bolt holes are formed in both members at regular intervals in the vertical direction. Position the thigh cuffs 213b and 223b with respect to the connecting plate portions 213a and 223a so that the appropriate mounting position is in the vertical direction, align both bolt holes, and fasten and fix the bolt holes through the bolts in this state. Is possible.

一方、腰部ベルト215は、人体側に配置されるインナーベルト315と、外側に配置されるアウターベルト316の2本のベルトから構成されている。インナーベルト315の一方の端部の内側面には、例えばフック面が露出する状態で面ファスナー317が取り付けられている。インナーベルト315の外側面には、その長さ方向の両端側の部分および中央部分に、それぞれ、ループ面が露出する状態で面ファスナー318が取り付けられている。これに対して、アウターベルト316の内側面には、その長さ方向の両端側の部分および中央部分に、それぞれ、フック面が露出する状態で面ファスナー319が取り付けられている。これらの面ファスナー319は、インナーベルト315の外側面に配置した面ファスナー318に対応する領域に配置されている。また、アウターベルト316の長さ方向の両端部には、固定用のバックル321、バックル受け322が取り付けられている。なお、アウターベルト316の外側面における長さ方向の中央部分にも面ファスナー323が配置されており、ここには、コントロールユニット(図1、図2参照)を取付
け可能である。
On the other hand, the waist belt 215 includes two belts, an inner belt 315 disposed on the human body side and an outer belt 316 disposed on the outer side. A hook-and-loop fastener 317 is attached to the inner surface of one end of the inner belt 315, for example, with the hook surface exposed. A hook-and-loop fastener 318 is attached to the outer side surface of the inner belt 315 at both end portions and the center portion in the length direction so that the loop surface is exposed. On the other hand, a hook-and-loop fastener 319 is attached to the inner side surface of the outer belt 316 at both end portions and the center portion in the length direction with the hook surfaces exposed. These surface fasteners 319 are disposed in a region corresponding to the surface fastener 318 disposed on the outer surface of the inner belt 315. Further, a fixing buckle 321 and a buckle receiver 322 are attached to both ends of the outer belt 316 in the length direction. Note that a hook-and-loop fastener 323 is also disposed at a central portion in the length direction on the outer surface of the outer belt 316, and a control unit (see FIGS. 1 and 2) can be attached thereto.

(腰部ユニットの装着手順)
図24〜図28は腰部ユニット210の装着手順を示す説明図である。まず、図24(a)、(b)に示すように、腰部ベルト215のインナーベルト315をウエア着用者Pの腰部(腸骨稜)に巻き付け、その一方の端の裏面の面ファスナー317を、他方の端の表面の面ファスナー318に止めることで、インナーベルト315を仮止めする。
(Procedure for attaching the waist unit)
24-28 is explanatory drawing which shows the mounting | wearing procedure of the waist unit 210. FIG. First, as shown in FIGS. 24 (a) and 24 (b), the inner belt 315 of the waist belt 215 is wrapped around the waist portion (iliac crest) of the wearer P, and the hook-and-loop fastener 317 on the back surface of one end thereof is attached. The inner belt 315 is temporarily fixed by fixing to the surface fastener 318 on the surface of the other end.

次に、図25(a)、(b)に示すように、左右の股関節ユニット211A、221Aを、それらの関節軸中心Dが、ウエア着用者Pの股関節(大転子)の真上に位置するように位置決めする。この状態で、股関節ユニット211A、221AのTバー212b、222bをインナーベルト315の両側に仮止めする。図25(c)、(d)に示すように、股関節ユニット211A、221Aは、ウエア着用者Pの体幹の側面に合わせた状態となるように配置することが必要である。Tバー212b、222bの裏面には面ファスナー301のフック面が露出しており、インナーベルト315の表面には面ファスナー318のループ面が露出しているので、これらの係合により、左右の股関節ユニット211A、221Aをインナーベルト315に対して、上下左右方向における適切な位置に仮止めすることができる。このように、本例の腰部ユニット210は、左右の股関節ユニット211A、221Aを、ウエア着用者Pの体格に応じて、上下左右方向に位置調整可能な面ファスナー式の位置調整機構が備わっている。   Next, as shown in FIGS. 25A and 25B, the left and right hip joint units 211A and 221A are positioned so that their joint axis centers D are directly above the hip joint (great trochanter) of the wearer P. Position to do. In this state, the T bars 212b and 222b of the hip joint units 211A and 221A are temporarily fixed to both sides of the inner belt 315. As shown in FIGS. 25 (c) and 25 (d), the hip joint units 211 </ b> A and 221 </ b> A need to be arranged so as to match the side surface of the trunk of the wearer P. The hook surfaces of the hook-and-loop fastener 301 are exposed on the back surfaces of the T bars 212b and 222b, and the loop surface of the hook-and-loop fastener 318 is exposed on the surface of the inner belt 315. The units 211A and 221A can be temporarily fixed to the inner belt 315 at appropriate positions in the vertical and horizontal directions. Thus, the waist unit 210 of this example is provided with a hook-and-loop type position adjustment mechanism that can adjust the position of the left and right hip joint units 211A and 221A in the vertical and horizontal directions according to the physique of the wearer P. .

次に、図26に示すように、左右の股関節ユニット211A、221Aの下端部に取り付けられている大腿部上部ベルト216、226をウエア着用者Pの左右の大腿部に巻き付け、大腿部カフ213b、223bを大腿部に固定する。大腿部上部ベルト216、226は、それらに取り付けた面ファスナー(図示せず)によって大腿部に締め付け固定が可能となっている。   Next, as shown in FIG. 26, the upper thigh upper belts 216 and 226 attached to the lower ends of the left and right hip joint units 211A and 221A are wrapped around the left and right thighs of the wearer P. Cuffs 213b and 223b are fixed to the thigh. The upper thigh belts 216 and 226 can be fastened and fixed to the thighs by hook-and-loop fasteners (not shown) attached thereto.

左右の股関節ユニット211A、221Aの仮取付けが完了した後は、ウエア着用者Pが大腿部を屈曲させて動作状態を確認する。適切な動作状態が得られない場合には、股関節ユニット211A、221Aを再度位置決めして取り付ける。また、大腿部カフ213b、223bは、ボルトナット式の上下方向の位置調整機構Cを介して、連結板部分213a、223aに取り付けられている。よって、大腿部カフ213b、223b、これらに取り付けられている大腿部上部ベルト216、226の上下方向の位置を、ウエア着用者Pにとって最も適した位置に調整することができる。   After the temporary attachment of the left and right hip joint units 211A and 221A is completed, the wearer P bends the thigh and checks the operating state. If an appropriate operating state cannot be obtained, the hip joint units 211A and 221A are repositioned and attached. Further, the thigh cuffs 213b and 223b are attached to the connecting plate portions 213a and 223a via a bolt / nut type vertical position adjustment mechanism C. Therefore, the vertical positions of the thigh cuffs 213b and 223b and the upper thigh upper belts 216 and 226 attached thereto can be adjusted to the most suitable position for the wearer P.

股関節ユニット211A、221Aを仮取付けした後は、図27に示すように、アウターベルト316を、インナーベルト315に沿って覆うように巻き付ける。双方の面ファスナー318、319の係合によって、インナーベルト315に対して適切な位置にアウターベルト316を取り付けることができる。また、インナーベルト315の両側に仮止めされている左右の股関節ユニット211A、221Aの上端のTバー212b、222bは、インナーベルト315とアウターベルト316の間に挟持された状態になる。また、Tバー212b、222bの表面の面ファスナー302とアウターベルト316裏面の面ファスナー319の係合によって、左右の股関節ユニット211A、221Aは、確実にインナーベルト315とアウターベルト316の間に固定される。   After the hip joint units 211A and 221A are temporarily attached, the outer belt 316 is wound around the inner belt 315 so as to cover it as shown in FIG. The outer belt 316 can be attached to an appropriate position with respect to the inner belt 315 by the engagement of both the hook-and-loop fasteners 318 and 319. Further, the T bars 212b and 222b at the upper ends of the left and right hip joint units 211A and 221A temporarily fixed to both sides of the inner belt 315 are sandwiched between the inner belt 315 and the outer belt 316. Further, the left and right hip joint units 211A and 221A are securely fixed between the inner belt 315 and the outer belt 316 by the engagement of the surface fastener 302 on the front surface of the T bars 212b and 222b and the surface fastener 319 on the back surface of the outer belt 316. The

この後は、図28に示すように、アウターベルト316のバックル321、322をしっかりと締める。ここで、インナーベルト315、アウターベルト316からなる腰部ベルト215が確実にウエア着用者Pの骨盤に固定されていることが重要である。以上の手順により、腰部ユニット210がウエア着用者Pに装着される。   Thereafter, as shown in FIG. 28, the buckles 321 and 322 of the outer belt 316 are firmly tightened. Here, it is important that the waist belt 215 including the inner belt 315 and the outer belt 316 is securely fixed to the pelvis of the wearer P. The waist unit 210 is attached to the wearer P by the above procedure.

[その他の実施の形態]
図29は、本発明を適用した全身用のロボティックウエアの例を示す説明図である。このロボティックウエア170は、上肢用装着ユニット180と下肢用装着ユニット190を備えている。上肢用装着ユニット180は、左右の肩関節に、前後方向のアシスト用のウエア肩関節部181、182と、左右方向のアシスト用のウエア肩関節部183、184を備えている。また、左右のウエア肘関節部185、186を備えている。下肢用装着ユニット190は、上記の実施の形態2のロボティックウエア100と同一構成である。
[Other embodiments]
FIG. 29 is an explanatory diagram showing an example of whole body robotic wear to which the present invention is applied. The robotic wear 170 includes an upper limb mounting unit 180 and a lower limb mounting unit 190. The upper limb wearing unit 180 includes wear shoulder joint portions 181 and 182 for assisting in the front-rear direction and wear shoulder joint portions 183 and 184 for assisting in the left-right direction at the left and right shoulder joints. Further, left and right wear elbow joint portions 185 and 186 are provided. The lower limb mounting unit 190 has the same configuration as the robotic wear 100 of the second embodiment.

1 ロボティックウエア
1A 試験用ロボティックウエア
2 タイツ(伸縮性ウエア)
3 インナー生地
4 アウター生地
5 左ウエア股関節部
5A ウエア股関節部
6 右ウエア股関節部
7 左ウエア膝関節部
7A ウエア膝関節部
8 右ウエア膝関節部
9 コントロールユニット
5a〜8a 取付けフランジ
5b〜8b アクチュエータ取付け部
11、14、17、20 第1アシスト力伝達部材
12、15、18、21 第2アシスト力伝達部材
13、16、19、22 回転アクチュエータ
31 前側骨盤固定用ベルト部分
32 後側骨盤固定用ベルト部分
41〜44 ベルト
45 ウエイト
47、48 ボルト
P ウエア着用者(人体)
100 ロボティックウエア
101 タイツ
110 股関節用装着ユニット
111、121 ウエア股関節部
111a、121a 可動側円盤
111b、121b スペーサ
111c、121c 固定側円盤
111d、121d 関節軸中心線
112、122 腰部支持板
112a、122a 連結板部分
112b、122b 円弧板部分
113、123 大腿部上部支持板
113a、123a 連結板部分
113b、123b 円弧板部分
115 腰部ベルト
116、126 大腿部上部ベルト
117、127 回転アクチュエータ
117a、127a モータ
117b、127b 減速機
118a ロック用のフック
118b フック係合溝
130、130L、130R 膝関節用装着ユニット
131、141 ウエア膝関節部
131a 可動側円盤
131c 固定側円盤
131d 関節軸中心線
132、142 大腿部下部支持板
133、143 下肢部支持板
135、145 大腿部下部ベルト
136、146 下腿部上部ベルト
137、147 回転アクチュエータ
139、149 下腿部下部ベルト
150 回転アクチュエータ
151 モータ
152 波動歯車減速機
153 円筒状ハウジング
154 剛性内歯歯車
155 可撓性外歯歯車
156 波動発生器
157 出力円盤
157a ボス
158 動力伝達ピン
210 腰部ユニット
211A、211B 股関節ユニット
211、221 ウエア股関節部
211a、221a 可動側円盤
211b、221b スペーサ
211c、221c 固定側円盤
212、222 腰部支持板
213、223 大腿部上部支持板
212a、222a 連結板部分
212b、222b 円弧板部分(Tバー)
213a、223a 連結板部分(大腿部カフ)
213b、223b 円弧板部分
301、302 面ファスナー
216、226 大腿部上部ベルト
215 腰部ベルト
315 インナーベルト
316 アウターベルト
317、318、319 面ファスナー
321、322 バックル
A 距離
B 調整機構
C 調整機構
D 関節軸中心
1 Robotic Wear 1A Testing Robotic Wear 2 Tights (Elastic Wear)
3 Inner fabric 4 Outer fabric 5 Left wear hip joint portion 5A Wear hip joint portion 6 Right wear hip joint portion 7 Left wear knee joint portion 7A Wear knee joint portion 8 Right wear knee joint portion 9 Control units 5a to 8a Mounting flanges 5b to 8b Actuator mounting Portions 11, 14, 17, 20 First assist force transmission members 12, 15, 18, 21 Second assist force transmission members 13, 16, 19, 22 Rotary actuator 31 Front pelvis fixation belt portion 32 Rear pelvic fixation belt Portions 41 to 44 Belt 45 Weight 47, 48 Bolt P Wear wearer (human body)
100 robotic wear 101 tights 110 hip joint mounting units 111, 121 wear hip joints 111a, 121a movable side disks 111b, 121b spacers 111c, 121c fixed side disks 111d, 121d joint axis centerlines 112, 122 waist support plates 112a, 122a connection Plate portions 112b, 122b Arc plate portions 113, 123 Upper thigh support plates 113a, 123a Connection plate portions 113b, 123b Arc plate portions 115 Lumbar belts 116, 126 Upper thigh belts 117, 127 Rotary actuators 117a, 127a Motor 117b 127b Speed reducer 118a Locking hook 118b Hook engagement groove 130, 130L, 130R Knee joint mounting unit 131, 141 Wear knee joint 131a Movable disk 131c Fixed disk 1 31d Joint axis center lines 132, 142 Lower thigh support plates 133, 143 Lower limb support plates 135, 145 Lower thigh belts 136, 146 Lower crus upper belts 137, 147 Rotary actuators 139, 149 Lower crus lower belts 150 Rotary Actuator 151 Motor 152 Wave Gear Reducer 153 Cylindrical Housing 154 Rigid Internal Gear 155 Flexible External Gear 156 Wave Generator 157 Output Disk 157a Boss 158 Power Transmission Pin 210 Lumbar Units 211A, 211B Hip Units 211, 221 Wear hips 211a, 221a Movable side disks 211b, 221b Spacers 211c, 221c Fixed side disks 212, 222 Lumbar support plates 213, 223 Thigh upper support plates 212a, 222a Connection plate portions 212b, 222b Arc plate portions (T-bars) )
213a, 223a Connecting plate part (thigh cuff)
213b, 223b Arc plate portions 301, 302 Surface fasteners 216, 226 Thigh upper belt 215 Lumbar belt 315 Inner belt 316 Outer belts 317, 318, 319 Surface fasteners 321, 322 Buckle A Distance B Adjustment mechanism C Adjustment mechanism D Joint shaft center

Claims (32)

ウエア関節部と、
前記ウエア関節部の関節軸中心線を中心として相対回転可能な状態で、前記ウエア関節部に取り付けた第1アシスト力伝達部材および第2アシスト力伝達部材と、
前記第1、第2アシスト力伝達部材を相対回転させるために前記ウエア関節部に取り付けた回転アクチュエータと、
ウエア着用者における人体関節部を中心として屈曲・伸展する一方の第1人体部分および他方の第2人体部分のそれぞれと一体となって所定の屈曲・伸展方向に移動するように、前記第1アシスト力伝達部材および前記第2アシスト力伝達部材を前記ウエア着用者に装着する装着部材と、
を有し、
前記第1、第2アシスト力伝達部材は、前記屈曲・伸展方向へのアシスト力を前記第1、第2人体部分に伝達可能な剛性を備えており、
前記第1アシスト力伝達部材および前記第2アシスト力伝達部材のそれぞれは、前記ウエア関節部から前記関節軸中心線に直交する方向に延びる連結板部分、および、前記連結板部分の先端部から当該連結板部分に直交する方向に延びる板部分を備えており、
前記装着部材として、前記第1アシスト力伝達部材の前記板部分に取り付けた第1ベルトと、前記第2アシスト力伝達部材の前記板部分に取り付けた第2ベルトとを備えており、
前記第1ベルトは、前記第1アシスト力伝達部材の前記板部分を前記第1人体部分の体表に沿った状態に撓めて密着させ、前記第1人体部分を取り囲む状態で当該第1人体部分に装着可能であり、
前記第2ベルトは、前記第2アシスト力伝達部材の前記板部分を前記第2人体部分の体表に沿った状態に撓めて密着させ、前記第2人体部分を取り囲む状態で当該第2人体部分に装着可能であり、
前記ウエア関節部として、左右のウエア股関節部のうちの少なくとも一方が備わっており、
前記第1アシスト力伝達部材は、ウエア着用者の腰部側面に配置される腰部支持板であり、
前記第1ベルトはウエア着用者の骨盤部分を取り囲む腰部ベルトであり、
前記第2アシスト力伝達部材は、ウエア着用者の大腿部側面の上部分に配置される大腿部上部支持板であり、
前記第2ベルトは、ウエア着用者の大腿部の上部分を取り囲む大腿部上部ベルトであり、前記大腿部上部支持板の前記板部分に取り付けられており、
前記腰部ベルトは、面ファスナーによって相互に接合されたインナーベルトとアウターベルトを備え、
前記腰部支持板は、前記インナーベルトと前記アウターベルトの間に挟持されていると共に、これらに対して面ファスナーによって固定されており、
前記腰部支持板は、前記腰部ベルトに対する取り付け位置が変更可能となっている非外骨格型ロボティックウエア。
Wear joints,
A first assist force transmission member and a second assist force transmission member attached to the wear joint portion in a state in which the wear joint portion is relatively rotatable about a joint axis center line;
A rotary actuator attached to the wear joint for rotating the first and second assist force transmission members;
The first assist so as to move in a predetermined bending / extending direction integrally with each of one first human body part and the other second human body part bending / extending about the human body joint part of the wearer An attachment member for attaching the force transmission member and the second assist force transmission member to the wearer;
Have
The first and second assist force transmitting members have rigidity capable of transmitting an assist force in the bending / extending direction to the first and second human body parts,
Each of the first assist force transmitting member and the second assist force transmitting member includes a connecting plate portion extending from the wear joint portion in a direction orthogonal to the joint axis center line, and a tip portion of the connecting plate portion. A plate portion extending in a direction perpendicular to the connecting plate portion,
The mounting member includes a first belt attached to the plate portion of the first assist force transmitting member, and a second belt attached to the plate portion of the second assist force transmitting member,
The first belt bends the plate portion of the first assist force transmission member in a state along the body surface of the first human body portion so as to be in close contact with the first human body portion and surrounds the first human body portion. Can be attached to the part,
The second belt is configured such that the plate portion of the second assist force transmission member is bent and brought into close contact with the body surface of the second human body portion and surrounds the second human body portion. Can be attached to the part,
As the wear joint part, at least one of the left and right wear hip joint parts is provided,
The first assist force transmission member is a waist support plate disposed on the waist side of the wearer,
The first belt is a waist belt that surrounds the pelvis portion of the wearer;
The second assist force transmission member is a thigh upper support plate disposed on the upper part of the thigh side of the wearer,
The second belt is a thigh upper belt surrounding an upper portion of a wearer's thigh, and is attached to the plate portion of the upper thigh support plate,
The waist belt includes an inner belt and an outer belt joined to each other by a hook-and-loop fastener,
The waist support plate is sandwiched between the inner belt and the outer belt, and is fixed to these by a hook-and-loop fastener,
The lumbar support plate is a non-exoskeleton robotic wear in which an attachment position with respect to the lumbar belt can be changed.
ウエア関節部と、
前記ウエア関節部の関節軸中心線を中心として相対回転可能な状態で、前記ウエア関節部に取り付けた第1アシスト力伝達部材および第2アシスト力伝達部材と、
前記第1、第2アシスト力伝達部材を相対回転させるために前記ウエア関節部に取り付けた回転アクチュエータと、
ウエア着用者における人体関節部を中心として屈曲・伸展する一方の第1人体部分および他方の第2人体部分のそれぞれと一体となって所定の屈曲・伸展方向に移動するように、前記第1アシスト力伝達部材および前記第2アシスト力伝達部材を前記ウエア着用者に装着する装着部材と、
を有し、
前記第1、第2アシスト力伝達部材は、前記屈曲・伸展方向へのアシスト力を前記第1、第2人体部分に伝達可能な剛性を備えており、
前記第1アシスト力伝達部材および前記第2アシスト力伝達部材のそれぞれは、前記ウエア関節部から前記関節軸中心線に直交する方向に延びる連結板部分、および、前記連結板部分の先端部から当該連結板部分に直交する方向に延びる板部分を備えており、
前記装着部材として、前記第1アシスト力伝達部材の前記板部分に取り付けた第1ベルトと、前記第2アシスト力伝達部材の前記板部分に取り付けた第2ベルトとを備えており、
前記第1ベルトは、前記第1アシスト力伝達部材の前記板部分を前記第1人体部分の体表に沿った状態に撓めて密着させ、前記第1人体部分を取り囲む状態で当該第1人体部分に装着可能であり、
前記第2ベルトは、前記第2アシスト力伝達部材の前記板部分を前記第2人体部分の体表に沿った状態に撓めて密着させ、前記第2人体部分を取り囲む状態で当該第2人体部分に装着可能であり、
前記回転アクチュエータは、前記ウエア関節部に対して、着脱可能な状態で取り付けられている非外骨格型ロボティックウエア。
Wear joints,
A first assist force transmission member and a second assist force transmission member attached to the wear joint portion in a state in which the wear joint portion is relatively rotatable about a joint axis center line;
A rotary actuator attached to the wear joint for rotating the first and second assist force transmission members;
The first assist so as to move in a predetermined bending / extending direction integrally with each of one first human body part and the other second human body part bending / extending about the human body joint part of the wearer An attachment member for attaching the force transmission member and the second assist force transmission member to the wearer;
Have
The first and second assist force transmitting members have rigidity capable of transmitting an assist force in the bending / extending direction to the first and second human body parts,
Each of the first assist force transmitting member and the second assist force transmitting member includes a connecting plate portion extending from the wear joint portion in a direction orthogonal to the joint axis center line, and a tip portion of the connecting plate portion. A plate portion extending in a direction perpendicular to the connecting plate portion,
The mounting member includes a first belt attached to the plate portion of the first assist force transmitting member, and a second belt attached to the plate portion of the second assist force transmitting member,
The first belt bends the plate portion of the first assist force transmission member in a state along the body surface of the first human body portion so as to be in close contact with the first human body portion and surrounds the first human body portion. Can be attached to the part,
The second belt is configured such that the plate portion of the second assist force transmission member is bent and brought into close contact with the body surface of the second human body portion and surrounds the second human body portion. Can be attached to the part,
The rotary actuator is non-exoskeleton robotic wear that is attached to the wear joint in a detachable state.
前記板部分は、前記連結板部分に対して取り付け位置が変更可能である請求項1または2に記載の非外骨格型ロボティックウエア。   The non-exoskeleton robotic wear according to claim 1 or 2, wherein the plate portion can be attached to the connecting plate portion at an attachment position. 前記第1ベルトおよび前記第2ベルトのうちの少なくとも一方のベルトは、当該ベルトが取り付けられている前記第1アシスト力伝達部材あるいは前記第2アシスト力伝達部材に対して取付け位置が変更可能である請求項2に記載の非外骨格型ロボティックウエア。   The attachment position of at least one of the first belt and the second belt can be changed with respect to the first assist force transmission member or the second assist force transmission member to which the belt is attached. The non-exoskeleton robotic wear according to claim 2. 前記第1ベルトおよび前記第2ベルトのそれぞれは、長さ調整が可能なベルト、および、伸縮可能な素材からなるベルトのうちの少なくとも一方である請求項1または2に記載の非外骨格型ロボティックウエア。   3. The non-exoskeleton robot according to claim 1, wherein each of the first belt and the second belt is at least one of a belt whose length can be adjusted and a belt made of a stretchable material. Tick wear. 前記ウエア関節部として、左右のウエア股関節部のうちの少なくとも一方が備わっており、
前記第1アシスト力伝達部材は、ウエア着用者の腰部側面に配置される腰部支持板であり、
前記第1ベルトはウエア着用者の骨盤部分を取り囲む腰部ベルトであり、
前記第2アシスト力伝達部材は、ウエア着用者の大腿部側面の上部分に配置される大腿部上部支持板であり、
前記第2ベルトは、ウエア着用者の大腿部の上部分を取り囲む大腿部上部ベルトであり、前記大腿部上部支持板の前記板部分に取り付けられている請求項2に記載の非外骨格型ロボティックウエア。
As the wear joint part, at least one of the left and right wear hip joint parts is provided,
The first assist force transmission member is a waist support plate disposed on the waist side of the wearer,
The first belt is a waist belt that surrounds the pelvis portion of the wearer;
The second assist force transmission member is a thigh upper support plate disposed on the upper part of the thigh side of the wearer,
The non-outside according to claim 2, wherein the second belt is a thigh upper belt surrounding an upper portion of a thigh of a wearer, and is attached to the plate portion of the upper thigh support plate. Skeletal robotic wear.
前記腰部支持板は、前記第1ベルトである腰部ベルトに対する取り付け位置が変更可能となっている請求項6に記載の非外骨格型ロボティックウエア。   The non-exoskeleton robotic wear according to claim 6, wherein the attachment position of the waist support plate to the waist belt as the first belt can be changed. 前記第2ベルトである大腿部上部ベルトは、前記大腿部上部支持板に対する取り付け位置が変更可能となっている請求項1または6に記載の非外骨格型ロボティックウエア。   7. The non-exoskeleton robotic wear according to claim 1, wherein an attachment position of the upper thigh belt as the second belt with respect to the upper thigh support plate can be changed. 前記ウエア関節部として、前記ウエア股関節部に加えて、左右のウエア膝関節部のうちの少なくとも一方が備わっており、
前記ウエア膝関節部の前記第1アシスト力伝達部材は、大腿部側面の下部分に配置される大腿部下部支持板であり、
前記ウエア膝関節部の前記第1ベルトは、大腿部の下部分を取り囲む大腿部下部ベルトであり、前記大腿部下部支持板における前記板部分に取り付けられており、
前記ウエア膝関節部の前記第2アシスト力伝達部材は、下腿部に配置される下腿部支持板であり、
前記下腿部支持板の下端部は、ウエア着用者の下腿部における膝関節よりも足関節に近い位置まで延びており、
前記ウエア膝関節部の前記第2ベルトとして、ウエア着用者の下腿部の上部分を取り囲む下腿部上部ベルトと、下腿部の下部分を取り囲む下腿部下部ベルトを備えている請求項1に記載の非外骨格型ロボティックウエア。
In addition to the wear hip joint, the wear joint includes at least one of left and right wear knee joints,
The first assist force transmission member of the wear knee joint is a lower thigh support plate disposed in a lower portion of the side of the thigh,
The first belt of the wear knee joint is a lower thigh belt that surrounds the lower part of the thigh, and is attached to the plate part of the lower thigh support plate,
The second assist force transmission member of the wear knee joint is a crus support plate disposed on the crus,
The lower end of the lower leg support plate extends to a position closer to the ankle joint than the knee joint in the lower leg part of the wearer,
The crus upper belt surrounding the upper part of the lower leg of the wearer and the lower lower belt surrounding the lower part of the lower leg as the second belt of the wear knee joint. 2. The non-exoskeleton robotic wear according to 1.
前記下腿部上部ベルトおよび前記下腿部下部ベルトは、前記下腿部支持板に対してスライド可能な状態で取り付けられている請求項9に記載の非外骨格型ロボティックウエア。   The non-exoskeleton robotic wear according to claim 9, wherein the lower leg upper belt and the lower leg lower belt are attached in a slidable state with respect to the lower leg support plate. 前記回転アクチュエータは、前記ウエア関節部に対して、着脱可能な状態で取り付けられている請求項1に記載の非外骨格型ロボティックウエア。   The non-exoskeleton robotic wear according to claim 1, wherein the rotary actuator is attached to the wear joint in a detachable state. 前記人体関節部の動きに応じて前記回転アクチュエータを駆動制御して前記第1、第2アシスト力伝達部材を相対回転させるコントロールユニットを有している請求項1または2に記載の非外骨格型ロボティックウエア。   3. The non-exoskeleton type according to claim 1, further comprising a control unit that drives and controls the rotary actuator in accordance with the movement of the human body joint to relatively rotate the first and second assist force transmission members. Robotic wear. ウエア関節部と、
前記ウエア関節部の関節軸中心線を中心として相対回転可能な状態で、前記ウエア関節部に取り付けた第1アシスト力伝達部材および第2アシスト力伝達部材と、
前記第1、第2アシスト力伝達部材を相対回転させるために前記ウエア関節部に取り付けた回転アクチュエータと、
ウエア着用者における人体関節部を中心として屈曲・伸展する一方の第1人体部分および他方の第2人体部分のそれぞれと一体となって所定の屈曲・伸展方向に移動するように、前記第1アシスト力伝達部材および前記第2アシスト力伝達部材を前記ウエア着用者に装着する装着部材と、
を有し、
前記装着部材として、前記人体関節部が位置するウエア着用者の人体部分を取り囲むと共に、当該人体部分の体表に密着した状態で着用される伸縮性ウエアを備えており、
前記ウエア関節部、前記第1および第2アシスト力伝達部材は、前記伸縮性ウエアに取り付けられており、
前記第1および第2アシスト力伝達部材は、前記伸縮性ウエアに沿って配置されており、
前記第1、第2アシスト力伝達部材は、前記伸縮性ウエアの伸縮力によってウエア着用者の体表に沿った形状に撓むことのできる可撓性を備えており、
板状部材からなる前記第1、第2アシスト力伝達部材は、平板状に広がっている状態ではアシスト力を伝達可能な剛性が備わっていないが、前記伸縮性ウエアによって人体体表に沿った形状に撓められて湾曲した状態では、前記アシスト力を伝達可能な剛性を呈する部位になる非外骨格型ロボティックウエア。
Wear joints,
A first assist force transmission member and a second assist force transmission member attached to the wear joint portion in a state in which the wear joint portion is relatively rotatable about a joint axis center line;
A rotary actuator attached to the wear joint for rotating the first and second assist force transmission members;
The first assist so as to move in a predetermined bending / extending direction integrally with each of one first human body part and the other second human body part bending / extending about the human body joint part of the wearer An attachment member for attaching the force transmission member and the second assist force transmission member to the wearer;
Have
As the mounting member, while surrounding the human body portion of the wearer where the human body joint portion is located, the wearable member is provided with stretchable wear worn in close contact with the body surface of the human body portion,
The wear joint portion, the first and second assist force transmission members are attached to the stretchable wear,
The first and second assist force transmission members are arranged along the stretchable wear,
The first and second assist force transmission members have flexibility capable of bending into a shape along the body surface of the wearer by the stretching force of the stretchable wear,
The first and second assist force transmitting members made of a plate-like member do not have rigidity capable of transmitting the assist force in a state of spreading in a flat plate shape, but are shaped along the human body surface by the stretchable wear Non-exoskeleton robotic wear that becomes a portion exhibiting rigidity capable of transmitting the assist force when bent and bent.
前記伸縮性ウエアは、伸縮性のインナー生地と伸縮性のアウター生地の二層構造となっており、
前記第1、第2アシスト力伝達部材は、前記インナー生地と前記アウター生地の間に配置されている請求項13に記載の非外骨格型ロボティックウエア。
The stretchable wear has a two-layer structure of a stretchable inner fabric and a stretchable outer fabric,
The non-exoskeleton robotic wear according to claim 13, wherein the first and second assist force transmission members are disposed between the inner fabric and the outer fabric.
前記ウエア関節部は、前記伸縮性ウエアの表面に露出しているアクチュエータ取り付け部を備え、
前記アクチュエータ取り付け部に、前記回転アクチュエータが着脱可能な状態で取り付けられている請求項13または14に記載の非外骨格型ロボティックウエア。
The wear joint part includes an actuator mounting part exposed on the surface of the stretchable wear,
The non-exoskeleton robotic wear according to claim 13 or 14, wherein the rotary actuator is attached to the actuator attachment portion in a detachable state.
前記伸縮性ウエアは、人体の股関節部分および左右の膝関節部分を取り囲む部分を備えたタイツであり、
前記ウエア関節部として、左ウエア股関節部、右ウエア股関節部、左ウエア膝関節部および右ウエア膝関節部が備わっており、
前記ウエア関節部のそれぞれに、前記第1アシスト力伝達部材、前記第2アシスト力伝達部材および前記回転アクチュエータが配置されている請求項13ないし15のうちのいずれか一つの項に記載の非外骨格型ロボティックウエア。
The stretchable wear is a tights having a portion surrounding a hip joint portion and left and right knee joint portions of a human body,
As the wear joint, the left wear hip joint, the right wear hip joint, the left wear knee joint and the right wear knee joint,
The non-outside according to any one of claims 13 to 15, wherein the first assist force transmission member, the second assist force transmission member, and the rotary actuator are arranged in each of the wear joint portions. Skeletal robotic wear.
前記左ウエア股関節部の前記第1アシスト力伝達部材および前記右ウエア股関節部の前記第1アシスト力伝達部材は、それぞれ、左右の腰部側面に配置される腰部支持板であり、
前記左ウエア股関節部の前記第2アシスト力伝達部材および前記右ウエア股関節部の前記第2アシスト力伝達部材は、それぞれ、左右の大腿部側面の上部分に配置される大腿部上部支持板であり、
前記左ウエア膝関節部の前記第1アシスト力伝達部材および前記右ウエア膝関節部の前記第1アシスト力伝達部材は、それぞれ、左右の大腿部側面の下部分に配置される大腿部下部支持板であり、
前記左ウエア膝関節部の前記第2アシスト力伝達部材および前記右ウエア膝関節部の前記第2アシスト力伝達部材は、それぞれ、左右の下腿部側面の上部分に配置される下腿部上部支持板である請求項16に記載の非外骨格型ロボティックウエア。
The first assist force transmission member of the left wear hip joint part and the first assist force transmission member of the right wear hip joint part are waist support plates disposed on the left and right waist sides, respectively.
The second assist force transmission member of the left wear hip joint part and the second assist force transmission member of the right wear hip joint part are respectively disposed on upper portions of the left and right thigh side surfaces. And
The first assist force transmission member of the left wear knee joint portion and the first assist force transmission member of the right wear knee joint portion are respectively disposed at lower portions of the left and right thigh side portions. A support plate,
The second assist force transmission member of the left wear knee joint part and the second assist force transmission member of the right wear knee joint part are respectively arranged on the upper parts of the left and right crus side upper parts. The non-exoskeleton robotic wear according to claim 16, which is a support plate.
前記装着部材として、ウエア着用者の骨盤部分を取り囲む腰部ベルト、左右の大腿部の上部分を取り囲む左右の大腿部上部ベルト、左右の大腿部の下部を取り囲む左右の大腿部下部ベルト、および、左右の下腿部の上部を取り囲む左右の下腿部上部ベルトを備えている請求項17に記載の非外骨格型ロボティックウエア。   As the mounting member, a waist belt surrounding the wearer's pelvis part, left and right thigh upper belts surrounding the upper part of the left and right thighs, and left and right thigh lower belts surrounding the lower parts of the left and right thighs The non-exoskeleton robotic wear according to claim 17, further comprising left and right upper leg upper belts surrounding upper parts of the left and right lower leg parts. 前記人体関節部の動きに応じて前記回転アクチュエータを駆動制御して前記第1、第2アシスト力伝達部材を相対回転させるコントロールユニットを有し、
前記コントロールユニットは、前記伸縮性ウエアに取り付けられている請求項13ないし18のうちのいずれか一つの項に記載の非外骨格型ロボティックウエア。
A control unit for driving and controlling the rotary actuator according to the movement of the human body joint part to relatively rotate the first and second assist force transmission members;
The non-exoskeleton robotic wear according to any one of claims 13 to 18, wherein the control unit is attached to the stretchable wear.
ウエア着用者における隣接する人体関節部のそれぞれに装着される一対の関節用装着ユニットと、前記関節用装着ユニットのそれぞれを駆動制御するコントロールユニットとを有し、
前記関節用装着ユニットの間には、剛体フレームからなる関節間リンク機構が架け渡されておらず、
前記関節用装着ユニットのそれぞれは、
ウエア関節部と、
前記ウエア関節部の関節軸中心線を中心として相対回転可能な状態で、前記ウエア関節部に取り付けた第1アシスト力伝達部材および第2アシスト力伝達部材と、
前記第1、第2アシスト力伝達部材を相対回転させるために前記ウエア関節部に取り付けた回転アクチュエータと、
ウエア着用者における前記人体関節部を中心として屈曲・伸展する一方の第1人体部分および他方の第2人体部分のそれぞれと一体となって、所定の屈曲・伸展方向に移動するように、前記第1アシスト力伝達部材および前記第2アシスト力伝達部材を前記ウエア着用者に装着する装着部材と、
を有し、
前記第1、第2アシスト力伝達部材は、前記屈曲・伸展方向へのアシスト力を前記第1、第2人体部分に伝達可能な剛性を備えており、
前記コントロールユニットは、前記関節用装着ユニットのそれぞれにおける前記人体関節部の動きに応じて、前記関節用装着ユニットのそれぞれにおける前記回転アクチュエータを駆動制御して前記第1、第2アシスト力伝達部材を相対回転させるようになっており、
前記第1アシスト力伝達部材および前記第2アシスト力伝達部材のそれぞれは、前記ウエア関節部から前記関節軸中心線に直交する方向に延びる連結板部分、および、前記連結板部分の先端部から当該連結板部分に直交する方向に延びる板部分を備えており、
前記板部分は、ウエア着用者の体表に沿った形状に撓むことのできる可撓性を備えており、
前記装着部材として、前記第1アシスト力伝達部材に取り付けた第1ベルトと、前記第2アシスト力伝達部材に取り付けた第2ベルトとを備えており、
前記第1ベルトは、前記第1人体部分を取り囲む状態で当該第1人体部分に装着可能であり、
前記第2ベルトは、前記第2人体部分を取り囲む状態で当該第2人体部分に装着可能であり、
前記関節用装着ユニットには、
左の人体股関節部に装着される左股関節用装着ユニットと、
右の人体股関節部に装着される右股関節用装着ユニットと、
が備わっており、
前記左股関節用装着ユニットおよび前記右股関節用装着ユニットのそれぞれにおいて、
前記第1アシスト力伝達部材は、ウエア着用者の腰部側面に配置される腰部支持板であり、
前記第2アシスト力伝達部材は、ウエア着用者の大腿部側面の上部分に配置される大腿部上部支持板であり、
前記第2ベルトは、ウエア着用者の大腿部の上部分を取り囲む大腿部上部ベルトであり、前記大腿部上部支持板の前記板部分に取り付けられており、
前記左股関節用装着ユニットおよび前記右股関節用装着ユニットのそれぞれにおける前記第1ベルトは、ウエア装着者の骨盤部分を取り囲む共通の腰部ベルトであり、
前記腰部ベルトは、面ファスナーによって相互に接合されたインナーベルトとアウターベルトを備え、
前記腰部支持板は、前記インナーベルトと前記アウターベルトの間に挟持されていると共に、これらに対して面ファスナーによって固定されており、
前記腰部支持板は、前記腰部ベルトに対する取り付け位置が変更可能となっている非外骨格型ロボティックウエア。
A pair of joint mounting units mounted on each of the adjacent human joints in the wearer, and a control unit that drives and controls each of the joint mounting units;
Between the joint mounting units, an inter-joint link mechanism composed of a rigid frame is not bridged,
Each of the joint mounting units is
Wear joints,
A first assist force transmission member and a second assist force transmission member attached to the wear joint portion in a state in which the wear joint portion is relatively rotatable about a joint axis center line;
A rotary actuator attached to the wear joint for rotating the first and second assist force transmission members;
The wearer wears the first body part bent and extended around the human body joint part and the other second human body part integrally with each other so as to move in a predetermined bending and extension direction. A mounting member for mounting the first assist force transmitting member and the second assist force transmitting member on the wearer;
Have
The first and second assist force transmitting members have rigidity capable of transmitting an assist force in the bending / extending direction to the first and second human body parts,
The control unit drives and controls the rotary actuator in each of the joint mounting units according to the movement of the human body joint portion in each of the joint mounting units, thereby controlling the first and second assist force transmitting members. It is designed to rotate relative
Each of the first assist force transmitting member and the second assist force transmitting member includes a connecting plate portion extending from the wear joint portion in a direction orthogonal to the joint axis center line, and a tip portion of the connecting plate portion. A plate portion extending in a direction perpendicular to the connecting plate portion,
The plate portion is provided with flexibility capable of bending into a shape along the body surface of the wearer,
The mounting member includes a first belt attached to the first assist force transmission member and a second belt attached to the second assist force transmission member,
The first belt can be attached to the first human body part in a state of surrounding the first human body part,
The second belt can be attached to the second human body part in a state of surrounding the second human body part,
In the joint mounting unit,
An attachment unit for the left hip joint to be attached to the left human hip joint;
An attachment unit for the right hip joint to be attached to the right human hip joint,
With
In each of the left hip joint mounting unit and the right hip joint mounting unit,
The first assist force transmission member is a waist support plate disposed on the waist side of the wearer,
The second assist force transmission member is a thigh upper support plate disposed on the upper part of the thigh side of the wearer,
The second belt is a thigh upper belt surrounding an upper portion of a wearer's thigh, and is attached to the plate portion of the upper thigh support plate,
The first belt in each of the left hip joint mounting unit and the right hip joint mounting unit is a common waist belt surrounding the wearer's pelvis part,
The waist belt includes an inner belt and an outer belt joined to each other by a hook-and-loop fastener,
The waist support plate is sandwiched between the inner belt and the outer belt, and is fixed to these by a hook-and-loop fastener,
The lumbar support plate is a non-exoskeleton robotic wear in which an attachment position with respect to the lumbar belt can be changed.
ウエア着用者における隣接する人体関節部のそれぞれに装着される一対の関節用装着ユニットと、前記関節用装着ユニットのそれぞれを駆動制御するコントロールユニットとを有し、
前記関節用装着ユニットの間には、剛体フレームからなる関節間リンク機構が架け渡されておらず、
前記関節用装着ユニットのそれぞれは、
ウエア関節部と、
前記ウエア関節部の関節軸中心線を中心として相対回転可能な状態で、前記ウエア関節部に取り付けた第1アシスト力伝達部材および第2アシスト力伝達部材と、
前記第1、第2アシスト力伝達部材を相対回転させるために前記ウエア関節部に取り付けた回転アクチュエータと、
ウエア着用者における前記人体関節部を中心として屈曲・伸展する一方の第1人体部分および他方の第2人体部分のそれぞれと一体となって、所定の屈曲・伸展方向に移動するように、前記第1アシスト力伝達部材および前記第2アシスト力伝達部材を前記ウエア着用者に装着する装着部材と、
を有し、
前記第1、第2アシスト力伝達部材は、前記屈曲・伸展方向へのアシスト力を前記第1、第2人体部分に伝達可能な剛性を備えており、
前記コントロールユニットは、前記関節用装着ユニットのそれぞれにおける前記人体関節部の動きに応じて、前記関節用装着ユニットのそれぞれにおける前記回転アクチュエータを駆動制御して前記第1、第2アシスト力伝達部材を相対回転させるようになっており、
前記第1アシスト力伝達部材および前記第2アシスト力伝達部材のそれぞれは、前記ウエア関節部から前記関節軸中心線に直交する方向に延びる連結板部分、および、前記連結板部分の先端部から当該連結板部分に直交する方向に延びる板部分を備えており、
前記板部分は、ウエア着用者の体表に沿った形状に撓むことのできる可撓性を備えており、
前記装着部材として、前記第1アシスト力伝達部材に取り付けた第1ベルトと、前記第2アシスト力伝達部材に取り付けた第2ベルトとを備えており、
前記第1ベルトは、前記第1人体部分を取り囲む状態で当該第1人体部分に装着可能であり、
前記第2ベルトは、前記第2人体部分を取り囲む状態で当該第2人体部分に装着可能であり、
前記関節用装着ユニットには、
左右の人体股関節部の一方に装着される股関節用装着ユニットと、
前記股関節用装着ユニットが装着される側と同一の側の人体膝関節に装着される膝関節用装着ユニットと、
を備えており、
前記股関節用装着ユニットにおいて、
前記第1アシスト力伝達部材は、ウエア着用者の腰部側面に配置される腰部支持板であり、
前記第1ベルトはウエア着用者の骨盤部分を取り囲む腰部ベルトであり、
前記第2アシスト力伝達部材は、ウエア着用者の大腿部側面の上部分に配置される大腿部上部支持板であり、
前記第2ベルトは、ウエア着用者の大腿部の上部分を取り囲む大腿部上部ベルトであり、前記大腿部上部支持板の前記板部分に取り付けられており、
前記膝関節用装着ユニットにおいて、
前記第1アシスト力伝達部材は大腿部側面の下部分に配置される大腿部下部支持板であり、
前記第1ベルトは、大腿部の下部分を取り囲む大腿部下部ベルトであり、前記大腿部下部支持板の前記板部分に取り付けられており、
前記第2アシスト力伝達部材は下腿部に配置される下腿部支持板であり、
前記下腿部支持板の下端部は、ウエア着用者の下腿部における膝関節よりも足関節に近い位置まで延びており、
前記第2ベルトとして、ウエア着用者の下腿部の上部分を取り囲む下腿部上部ベルトと、下腿部の下部分を取り囲む下腿部下部ベルトを備えており、
前記腰部ベルトは、面ファスナーによって相互に接合されたインナーベルトとアウターベルトを備え、
前記腰部支持板は、前記インナーベルトと前記アウターベルトの間に挟持されていると共に、これらに対して面ファスナーによって固定されており、
前記腰部支持板は、前記腰部ベルトに対する取り付け位置が変更可能となっている非外骨格型ロボティックウエア。
A pair of joint mounting units mounted on each of the adjacent human joints in the wearer, and a control unit that drives and controls each of the joint mounting units;
Between the joint mounting units, an inter-joint link mechanism composed of a rigid frame is not bridged,
Each of the joint mounting units is
Wear joints,
A first assist force transmission member and a second assist force transmission member attached to the wear joint portion in a state in which the wear joint portion is relatively rotatable about a joint axis center line;
A rotary actuator attached to the wear joint for rotating the first and second assist force transmission members;
The wearer wears the first body part bent and extended around the human body joint part and the other second human body part integrally with each other so as to move in a predetermined bending and extension direction. A mounting member for mounting the first assist force transmitting member and the second assist force transmitting member on the wearer;
Have
The first and second assist force transmitting members have rigidity capable of transmitting an assist force in the bending / extending direction to the first and second human body parts,
The control unit drives and controls the rotary actuator in each of the joint mounting units according to the movement of the human body joint portion in each of the joint mounting units, thereby controlling the first and second assist force transmitting members. It is designed to rotate relative
Each of the first assist force transmitting member and the second assist force transmitting member includes a connecting plate portion extending from the wear joint portion in a direction orthogonal to the joint axis center line, and a tip portion of the connecting plate portion. A plate portion extending in a direction perpendicular to the connecting plate portion,
The plate portion is provided with flexibility capable of bending into a shape along the body surface of the wearer,
The mounting member includes a first belt attached to the first assist force transmission member and a second belt attached to the second assist force transmission member,
The first belt can be attached to the first human body part in a state of surrounding the first human body part,
The second belt can be attached to the second human body part in a state of surrounding the second human body part,
In the joint mounting unit,
A hip joint mounting unit mounted on one of the left and right human hip joints;
A knee joint mounting unit to be mounted on the same human knee joint as the side on which the hip joint mounting unit is mounted;
With
In the hip joint mounting unit,
The first assist force transmission member is a waist support plate disposed on the waist side of the wearer,
The first belt is a waist belt that surrounds the pelvis portion of the wearer;
The second assist force transmission member is a thigh upper support plate disposed on the upper part of the thigh side of the wearer,
The second belt is a thigh upper belt surrounding an upper portion of a wearer's thigh, and is attached to the plate portion of the upper thigh support plate,
In the knee joint mounting unit,
The first assist force transmission member is a lower thigh support plate disposed in a lower portion of the thigh side surface,
The first belt is a lower thigh belt surrounding the lower part of the thigh, and is attached to the plate part of the lower thigh support plate,
The second assist force transmission member is a crus support plate disposed on the crus,
The lower end of the lower leg support plate extends to a position closer to the ankle joint than the knee joint in the lower leg part of the wearer,
As the second belt, it comprises a lower leg upper belt surrounding the upper part of the lower leg of the wearer, and a lower leg lower belt surrounding the lower part of the lower leg,
The waist belt includes an inner belt and an outer belt joined to each other by a hook-and-loop fastener,
The waist support plate is sandwiched between the inner belt and the outer belt, and is fixed to these by a hook-and-loop fastener,
The lumbar support plate is a non-exoskeleton robotic wear in which an attachment position with respect to the lumbar belt can be changed.
ウエア着用者における隣接する人体関節部のそれぞれに装着される一対の関節用装着ユニットと、前記関節用装着ユニットのそれぞれを駆動制御するコントロールユニットとを有し、
前記関節用装着ユニットの間には、剛体フレームからなる関節間リンク機構が架け渡されておらず、
前記関節用装着ユニットのそれぞれは、
ウエア関節部と、
前記ウエア関節部の関節軸中心線を中心として相対回転可能な状態で、前記ウエア関節部に取り付けた第1アシスト力伝達部材および第2アシスト力伝達部材と、
前記第1、第2アシスト力伝達部材を相対回転させるために前記ウエア関節部に取り付けた回転アクチュエータと、
ウエア着用者における前記人体関節部を中心として屈曲・伸展する一方の第1人体部分および他方の第2人体部分のそれぞれと一体となって、所定の屈曲・伸展方向に移動するように、前記第1アシスト力伝達部材および前記第2アシスト力伝達部材を前記ウエア着用者に装着する装着部材と、
を有し、
前記第1、第2アシスト力伝達部材は、前記屈曲・伸展方向へのアシスト力を前記第1、第2人体部分に伝達可能な剛性を備えており、
前記コントロールユニットは、前記関節用装着ユニットのそれぞれにおける前記人体関節部の動きに応じて、前記関節用装着ユニットのそれぞれにおける前記回転アクチュエータを駆動制御して前記第1、第2アシスト力伝達部材を相対回転させるようになっており、
前記回転アクチュエータは、前記ウエア関節部に対して、着脱可能な状態で取り付けられている非外骨格型ロボティックウエア。
A pair of joint mounting units mounted on each of the adjacent human joints in the wearer, and a control unit that drives and controls each of the joint mounting units;
Between the joint mounting units, an inter-joint link mechanism composed of a rigid frame is not bridged,
Each of the joint mounting units is
Wear joints,
A first assist force transmission member and a second assist force transmission member attached to the wear joint portion in a state in which the wear joint portion is relatively rotatable about a joint axis center line;
A rotary actuator attached to the wear joint for rotating the first and second assist force transmission members;
The wearer wears the first body part bent and extended around the human body joint part and the other second human body part integrally with each other so as to move in a predetermined bending and extension direction. A mounting member for mounting the first assist force transmitting member and the second assist force transmitting member on the wearer;
Have
The first and second assist force transmitting members have rigidity capable of transmitting an assist force in the bending / extending direction to the first and second human body parts,
The control unit drives and controls the rotary actuator in each of the joint mounting units according to the movement of the human body joint portion in each of the joint mounting units, thereby controlling the first and second assist force transmitting members. It is designed to rotate relative
The rotary actuator is non-exoskeleton robotic wear that is attached to the wear joint in a detachable state.
前記第1アシスト力伝達部材および前記第2アシスト力伝達部材のうちの少なくとも一方は、前記ウエア関節部から前記関節軸中心線に直交する方向に延びる連結板部分、および、前記連結板部分の先端部から当該連結板部分に直交する方向に延びる板部分を備えており、
前記板部分は、ウエア着用者の体表に沿った形状に撓むことのできる可撓性を備えている請求項22に記載の非外骨格型ロボティックウエア。
At least one of the first assist force transmitting member and the second assist force transmitting member includes a connecting plate portion extending in a direction orthogonal to the joint axis center line from the wear joint portion, and a tip of the connecting plate portion A plate portion extending in a direction perpendicular to the connecting plate portion from the portion,
23. The non-exoskeleton robotic wear according to claim 22, wherein the plate portion has flexibility capable of bending into a shape along a body surface of a wearer.
前記板部分は、前記連結板部分に対して取り付け位置が変更可能である請求項23に記載の非外骨格型ロボティックウエア。   24. The non-exoskeleton robotic wear according to claim 23, wherein the plate portion can be attached to the connecting plate portion at a position that can be changed. 前記装着部材として、前記第1アシスト力伝達部材に取り付けた第1ベルトと、前記第2アシスト力伝達部材に取り付けた第2ベルトとを備えており、
前記第1ベルトは、前記第1人体部分を取り囲む状態で当該第1人体部分に装着可能であり、
前記第2ベルトは、前記第2人体部分を取り囲む状態で当該第2人体部分に装着可能である請求項23に記載の非外骨格型ロボティックウエア。
The mounting member includes a first belt attached to the first assist force transmission member and a second belt attached to the second assist force transmission member,
The first belt can be attached to the first human body part in a state of surrounding the first human body part,
The non-exoskeleton robotic wear according to claim 23, wherein the second belt can be attached to the second human body part in a state of surrounding the second human body part.
前記第1ベルトおよび前記第2ベルトのうちの少なくとも一方のベルトは、当該ベルトが取り付けられている前記第1アシスト力伝達部材あるいは前記第2アシスト力伝達部材に対して取付け位置が変更可能である請求項20、21または25に記載の非外骨格型ロボティックウエア。   The attachment position of at least one of the first belt and the second belt can be changed with respect to the first assist force transmission member or the second assist force transmission member to which the belt is attached. The non-exoskeleton robotic wear according to claim 20, 21 or 25. 前記第1ベルトおよび前記第2ベルトのそれぞれは、長さ調整が可能なベルト、および、伸縮可能な素材からなるベルトのうちの少なくとも一方である請求項20、21または25に記載の非外骨格型ロボティックウエア。   26. The non-exoskeleton according to claim 20, 21 or 25, wherein each of the first belt and the second belt is at least one of a belt whose length can be adjusted and a belt made of a stretchable material. Type robotic wear. 前記関節用装着ユニットには、
左の人体股関節部に装着される左股関節用装着ユニットと、
右の人体股関節部に装着される右股関節用装着ユニットと、
が備わっており、
前記左股関節用装着ユニットおよび前記右股関節用装着ユニットのそれぞれにおいて、
前記第1アシスト力伝達部材は、ウエア着用者の腰部側面に配置される腰部支持板であり、
前記第2アシスト力伝達部材は、ウエア着用者の大腿部側面の上部分に配置される大腿部上部支持板であり、前記連結板部分である上部連結板部分および前記板部分である上部板部分を備えており、
前記第2ベルトは、ウエア着用者の大腿部の上部分を取り囲む大腿部上部ベルトであり、前記大腿部上部支持板の前記上部板部分に取り付けられており、
前記左股関節用装着ユニットおよび前記右股関節用装着ユニットのそれぞれにおける前記第1ベルトは、ウエア装着者の骨盤部分を取り囲む共通の腰部ベルトである
請求項25に記載の非外骨格型ロボティックウエア。
In the joint mounting unit,
An attachment unit for the left hip joint to be attached to the left human hip joint;
An attachment unit for the right hip joint to be attached to the right human hip joint,
With
In each of the left hip joint mounting unit and the right hip joint mounting unit,
The first assist force transmission member is a waist support plate disposed on the waist side of the wearer,
The second assist force transmitting member is a thigh upper support plate disposed on an upper portion of a wearer's thigh side surface, and is an upper connecting plate portion that is the connecting plate portion and an upper portion that is the plate portion. It has a plate part,
The second belt is a thigh upper belt surrounding an upper portion of a wearer's thigh, and is attached to the upper plate portion of the upper thigh support plate,
26. The non-exoskeleton robotic wear according to claim 25, wherein the first belt in each of the left hip joint mounting unit and the right hip joint mounting unit is a common waist belt surrounding a pelvis portion of a wearer.
前記関節用装着ユニットには、
左右の人体股関節部の一方に装着される股関節用装着ユニットと、
前記股関節用装着ユニットが装着される側と同一の側の人体膝関節に装着される膝関節用装着ユニットと、
を備えており、
前記股関節用装着ユニットにおいて、
前記第1アシスト力伝達部材は、ウエア着用者の腰部側面に配置される腰部支持板であり、
前記第1ベルトはウエア着用者の骨盤部分を取り囲む腰部ベルトであり、
前記第2アシスト力伝達部材は、ウエア着用者の大腿部側面の上部分に配置される大腿部上部支持板であり、前記連結板部分である上部連結板部分および前記板部分である上部板部分を備えており、
前記第2ベルトは、ウエア着用者の大腿部の上部分を取り囲む大腿部上部ベルトであり、前記大腿部上部支持板の前記上部板部分に取り付けられており、
前記膝関節用装着ユニットにおいて、
前記第1アシスト力伝達部材は大腿部側面の下部分に配置される大腿部下部支持板であり、前記連結板部分である下部連結板部分および前記板部分である下部板部分を備えており、
前記第1ベルトは、大腿部の下部分を取り囲む大腿部下部ベルトであり、前記大腿部下部支持板の前記下部板部分に取り付けられており、
前記第2アシスト力伝達部材は下腿部に配置される下腿部支持板であり、
前記下腿部支持板の下端部は、ウエア着用者の下腿部における膝関節よりも足関節に近い位置まで延びており、
前記第2ベルトとして、ウエア着用者の下腿部の上部分を取り囲む下腿部上部ベルトと、下腿部の下部分を取り囲む下腿部下部ベルトを備えている請求項25に記載の非外骨格型ロボティックウエア。
In the joint mounting unit,
A hip joint mounting unit mounted on one of the left and right human hip joints;
A knee joint mounting unit to be mounted on the same human knee joint as the side on which the hip joint mounting unit is mounted;
With
In the hip joint mounting unit,
The first assist force transmission member is a waist support plate disposed on the waist side of the wearer,
The first belt is a waist belt that surrounds the pelvis portion of the wearer;
The second assist force transmitting member is a thigh upper support plate disposed on an upper portion of a wearer's thigh side surface, and is an upper connecting plate portion that is the connecting plate portion and an upper portion that is the plate portion. It has a plate part,
The second belt is a thigh upper belt surrounding an upper portion of a wearer's thigh, and is attached to the upper plate portion of the upper thigh support plate,
In the knee joint mounting unit,
The first assist force transmission member is a lower thigh support plate disposed in a lower portion of the thigh side surface, and includes a lower connecting plate portion that is the connecting plate portion and a lower plate portion that is the plate portion. And
The first belt is a lower thigh belt that surrounds the lower portion of the thigh, and is attached to the lower plate portion of the lower thigh support plate,
The second assist force transmission member is a crus support plate disposed on the crus,
The lower end of the lower leg support plate extends to a position closer to the ankle joint than the knee joint in the lower leg part of the wearer,
26. The non-outside according to claim 25, wherein the second belt includes a crus upper belt surrounding the upper part of the lower leg of the wearer and a lower crus belt surrounding the lower part of the lower leg. Skeletal robotic wear.
前記腰部支持板は、前記第1ベルトである腰部ベルトに対する取り付け位置が変更可能となっており、
前記第2ベルトである大腿部上部ベルトは、前記大腿部上部支持板に対する取り付け位置が変更可能となっている請求項28または29に記載の非外骨格型ロボティックウエア。
The waist support plate is capable of changing the mounting position with respect to the waist belt as the first belt,
30. The non-exoskeleton robotic wear according to claim 28 or 29, wherein an attachment position of the upper thigh belt as the second belt with respect to the upper thigh support plate can be changed.
前記下腿部上部ベルトおよび前記下腿部下部ベルトは、前記下腿部支持板に対してスライド可能な状態で取り付けられている請求項29に記載の非外骨格型ロボティックウエア。   30. The non-exoskeleton robotic wear according to claim 29, wherein the crus upper belt and the crus lower belt are attached in a slidable state with respect to the crus support plate. 前記回転アクチュエータは、前記ウエア関節部に対して、着脱可能な状態で取り付けられている請求項20または21に記載の非外骨格型ロボティックウエア。   The non-exoskeleton robotic wear according to claim 20 or 21, wherein the rotary actuator is attached to the wear joint portion in a detachable state.
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