JP6449713B2 - 動作補助装置 - Google Patents

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Description

本発明は、装着者の肢体の動作を補助する動作補助装置に関する。
近年、福祉や医療に用いるための装着型の動作補助装置の研究が盛んに行われている。このような動作補助装置として、装着者の両足の動きを検出手段により検出し、両足の動きが検出された時に両足の動きを補助するように動力手段の動力を制御する歩行補助装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の歩行補助装置では、使用者の胴体に装着される胴体固定具と、使用者の大腿部に各々装着され、各々ギヤが固定された左右の補助器具と、胴体固定具に設けられ、チェーンを介して左右の補助器具のギヤを各々駆動する左右のモーター（動力手段）及びこれらの制御装置とが備えられる。そして制御装置は、検出手段が検出した使用者の胴体に対する大腿部の前後方向の角度に基づいて左右のモーターの各々について動力を制御する。例えば、制御装置が大腿部の動きと同じ方向の補助力を発生させるようにモーターを駆動することで歩行運動が補助され、両足を前方に踏み出す方向に大腿部の角度が変化している場合には、制御装置がモーターを駆動しないことで座る動作が行い易くなる。
他方、本願の出願人は、使用者の腰部に装着される腰部装具のうちの左右の股関節部に対応する位置に２つの動力発生手段が配置され、使用者の大腿部に装着される大腿部装具が下端に取り付けられる動力伝達アームの上端が動力発生手段の出力部材に直接連結される歩行補助装置を提案している（例えば、特許文献２参照）。この歩行補助装置では、動力発生手段と動力伝達アームとが直接連結されるため、動力伝達機構が簡素になる。
特開２０００−１６６９９７号公報 特許第５０２１５７４号公報
しかしながら、上記従来の歩行補助装置では、大腿部に回転トルクを与える際に動力発生源の反力が腰部装具（又は胴体固定具）を介して使用者の胴体に伝達され、骨盤がこの反力を受ける。そのため、使用者が違和感を覚えることがある。また、腰部装具を使用者の腰部にしっかり固定しなければならず、それが使用者に圧迫感を与え得る。更に、腰部装具に動力発生源の反力が加わるため、腰部装具は捻り剛性が高い構成にしなければならず、腰部装具が重くなる。他方、モーターが駆動されていない状態で座る動作や前屈動作を行う場合には、モーター特性に応じたコギングトルクが抵抗として作用し、動作が行い難くなる。特に、動力伝達機構の減速比が大きい場合や動力伝達機構が逆入力をロックする機構を含む場合には、動作が行えなくなる。
また、特許文献２の歩行補助装置では、動力発生減が腰部に配置されるため、左右の腕の動きの邪魔にならないように汎用性の低い薄型モーター等を使用する必要があり、コストアップの要因になる。また、薄型のモーターが用いられていても、左右の腕の軌道上にあるために歩行運動時に腕がモーターに当たる虞がある。更に、モーター自体が腰部装具と動力伝達アームとのリンク構成部品となっているため、モーターの仕様変更の際には大幅な設計変更が必要になる。
本発明は、このような背景に鑑み、左右の肢体の同相運動を容易にすると共に逆相動作を補助することができ、駆動源の反力が使用者に伝達することで使用者が違和感を覚えることがない動作補助装置を提供することを課題とする。
このような課題を解決するために、本発明は、装着者の身体の動作を補助する動作補助装置（１）であって、装着者の身体の左右の肢体に装着される少なくとも１対の装着部（３Ｌ、３Ｒ）と、動力を発生する単一の駆動源（４、７０）と、前記駆動源の動力を前記１対の装着部に対して分配する差動部（２２、５３、６３・６４、９１・９４、９２・９３）と、前記駆動源の動力を前記１対の装着部に対して互いに逆相の運動として伝達する動力伝達部（３８、５３、６０、９１・９４、９２・９３）とを備える構成とする。
この構成によれば、差動部を備えることで左右の肢体の容易な同相運動が許容され、動力伝達部を備えることで単一の駆動源により左右の肢体の逆相運動を補助することができる。また、一方の装着部に対する動力の反力は他方の装着部に伝達され、左右の肢体以外の部位に反力が伝達されることがないため、使用者が違和感を覚えることがない。
また、上記の発明において、前記駆動源は電動機（４）であり、前記差動部は差動ギヤ機構（２２）を含み、前記動力伝達部は、前記差動ギヤ機構の一方の出力端（２５Ｒ）と対応する装着部（３Ｒ）との間に設けられたカウンタギヤ（３８）を含む構成とすることができる。
この構成によれば、簡単な構成で差動部及び動力伝達部を具現化することができる。
また、上記の発明において、前記駆動源は、アウタ部材（１８）及び当該アウタ部材に回転自在に保持されたインナ部材（１９）を有する電動機（４）であり、前記差動部及び前記動力伝達部は、前記アウタ部材を固定フレーム（１３）に回転自在に保持する軸支機構（５３）と、前記アウタ部材と前記１対の装着部の一方（３Ｒ）とを連結する第１伝達機構（２０Ｒ）と、前記インナ部材と前記１対の装着部の他方（３Ｌ）とを連結する第２伝達機構（２０Ｌ）とを含む構成とすることができる。
この構成によっても、簡単な構成で差動部及び動力伝達部を具現化することができる。
また、上記の発明において、前記駆動源は電動機（４）であり、前記動力伝達部は、前記電動機により回転駆動される主ピニオン（６１）及び当該主ピニオンにより互いに異なる向きに駆動される１対の主ラック（６２Ａ、６２Ｂ）を含む主ラックアンドピニオン（６０）と、前記１対の装着部の一方（３Ｌ）に対応して設けられ、前記１対の主ラック間に掛け渡された第１巻き掛け部材（６９Ｌ）と、前記１対の装着部の他方（３Ｒ）に対応して設けられ、前記１対の主ラック間に掛け渡された第２巻き掛け部材（６９Ｒ）とを含み、前記差動部は、前記１対の主ラックのそれぞれに設けられた１対の副ラックアンドピニオン（６３、６４）を含み、各副ラックアンドピニオンが、前記１対の主ラックの対応するものに回転自在に保持された副ピニオン（６５、６６）、及び互いに異なる向きに移動するように前記副ピニオンに噛合する１対の副ラック（６７Ａ・６７Ｂ、６８Ａ・６８Ｂ）を含み、それぞれの副ラックアンドピニオンにおいて前記１対の副ラックの一方（６７Ａ、６８Ａ）に前記第１巻き掛け部材が連結され、前記１対の副ラックの他方（６７Ｂ、６８Ｂ）に前記第２巻き掛け部材が連結された構成とすることができる。
また、上記の発明において、前記駆動源は、第１ポンプ室（７６ａ）及び第２ポンプ室（７７ａ）を有する複動ピストン式の流体ポンプ（７０）であり、前記動力伝達部及び前記差動部は、前記１対の装着部に対応して設けられ、それぞれ第１流体室（８２ａＬ、８２ａＲ）及び第２流体室（８３ａＬ、８３ａＲ）を有する、複動ピストン式の１対の流体アクチュエータ（７１Ｌ、７１Ｒ）と、前記第１ポンプ室（７６ａ）を一方の前記流体アクチュエータ（７１Ｌ）の前記第１流体室（８２ａＬ）に連通させる第１通路（９１）と、前記第２ポンプ室（７７ａ）を他方の前記流体アクチュエータ（７１Ｒ）の前記第１流体室（８２ａＲ）に連通させる第２通路（９２）と、一方の前記流体アクチュエータ（７１Ｌ）の前記第２流体室（８３ａＬ）を前記第２ポンプ室（７７ａ）に連通させる第３通路（９３）と、他方の前記流体アクチュエータ（７１Ｒ）の前記第２流体室（８３ａＲ）を前記第１ポンプ室（７６ａ）に連通させる第４通路（９４）とを含む構成とすることができる。
また、上記課題を解決するために、本発明は、装着者の身体の動作を補助する動作補助装置（１）であって、装着者の身体の左右の肢体に装着される少なくとも１対の装着部（３Ｌ、３Ｒ）と、動力を発生する単一の駆動源（４、７０）と、前記駆動源の動力を前記１対の装着部に対して分配する差動部（２２、５３、６３・６４、９１・９４、９２・９３）と、前記駆動源の動力を前記１対の装着部に互いに逆相の運動として伝達する動力伝達部（３８、５３、６０、９１・９４、９２・９３）と、前記１対の装着部が装着された肢体が互いに逆相の動作をする場合に動力を発生させ、前記１対の装着部が装着された肢体が互いに同相の動作をする場合に動力を発生させないように前記駆動源の動力を制御する制御装置（５）とを備える構成とする。
この構成によれば、差動部を備え、同相運動時に動力が発生しないことで、左右の肢体の同相運動が容易になる。また、動力伝達部を備え、逆相動作時に動力が発生することで、単一の駆動源により左右の肢体の逆相運動を補助することができる。更に、一方の装着部に対する動力の反力は他方の装着部に伝達され、左右の肢体以外の部位に反力が伝達されることがないため、使用者が違和感を覚えることがない。
このように本発明によれば、左右の肢体の同相運動を容易にすると共に逆相動作を補助することができ、駆動源の反力が使用者に伝達することで使用者が違和感を覚えることがない動作補助装置を提供することができる。
第１実施形態に係る歩行補助装置の装着状態を示す斜視図 図１に示す歩行補助装置の一部を透視して後方から見た斜視図 図１に示す歩行補助装置の腰部背面図 図１に示す制御装置の構成を示すブロック図 差分角の説明図 第２実施形態に係る歩行補助装置の概略構成図 第３実施形態に係る歩行補助装置の概略構成を示す模式図 第４実施形態に係る歩行補助装置の（Ａ）左側面図、（Ｂ）背面図、（Ｃ）右側面図 図８に示す流体ポンプの動作説明図 図８に示す流体アクチュエータの動作説明図 図８に示す歩行補助装置の動作説明図
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、脚体等の左右を区別するために符号に続けて「Ｌ」及び「Ｒ」を用いるが、左右を区別する必要がない場合には当該符号を省略する。また、脚体（具体的には大腿部）の屈曲運動（前方運動）及び伸展運動（後方運動）を区別するために符号「＋」及び「−」を用いる。
≪第１実施形態≫
まず、図１〜図５を参照して第１実施形態に係る歩行補助装置１について説明する。
図１及び図２に示されるように、歩行補助装置１は、使用者である人間Ｐの胴体のうち腰部に装着される腰部装着具２と、人間Ｐの股関節部を中心にして変位し得るように腰部装着具２に連結され、人間Ｐの脚体のうち大腿部に装着される左右の大腿部装着具３Ｌ、３Ｒと、腰部装着具２に設けられ、左右の大腿部装着具３を相対変位させる動力を発生させる駆動源である単一の電動モーター４（電動機）と、電動モーター４の動作を制御するように構成されている制御装置５と、電動モーター４の回転角度を検出する回転角センサ６と、電動モーター４及び制御装置５等に電力を供給するバッテリ７とを備えている。
腰部装着具２は、腰部の後側に配置される腰部サポータ１１と左右のサイドフレーム１２Ｌ、１２Ｒとを備えている。腰部サポータ１１は、硬質樹脂等の剛性素材で構成された腰フレーム１３（図２参照）や、腰フレーム１３の前部に結合され、繊維等の柔軟素材で構成された図示しない腰パットやカバー部材等を備えている。腰フレーム１３又は腰パットにはベルト１４が結合されており、腰部サポータ１１が腰部の後側に配置された状態でベルト１４が使用者の胴体に巻き付けられることにより腰部装着具２が腰部に装着される。左右のサイドフレーム１２は、硬質樹脂により中空アーム状に形成され、腰部サポータ１１が腰部に配置された状態で腰部サポータ１１の左右から前方斜め下方に向けて延出し、先端が股関節部の左右に位置するように配置される。本実施形態では、左右のサイドフレーム１２は、腰フレーム１３の左右の端部に固定（堅固に一体化）されている。他の実施形態では、左右のサイドフレーム１２が、腰フレーム１３と分離するように構成され（後述する動力伝達機構２０を介して腰フレーム１３と連結され）、腰パット又はベルト１４に結合されてもよい。
大腿部装着具３Ｌ、３Ｒは、対応するサイドフレーム１２の先端に左右方向の回動軸回りに回動自在に軸支されたアーム１６Ｌ、１６Ｒと、対応するアーム１６の下端に取り付けられた左右の脚部サポータ１７Ｌ、１７Ｒとを備えている。アーム１６は硬質樹脂により形成され、対応するサイドフレーム１２の先端から大腿部に沿って下方に伸びており、前後方向に回動可能である。脚部サポータ１７は腰部サポータ１１と同様に剛性素材と柔軟素材とが組み合わせられて構成されたベルト状とされている。脚部サポータ１７が左右の大腿部に巻き付けられることで、大腿部装着具３が腿部に装着される。
図２及び図３に示されるように、電動モーター４は、ステータが一体に設けられたアウタ部材１８と、アウタ部材１８の内部に回転可能に保持され、アウタ部材１８から突出する出力軸１９ａを一体に有するインナ部材１９（インナロータ、図３参照）とを備えている。電動モーター４は腰フレーム１３の左右方向の略中央に配置されている。電動モーター４は、アウタ部材１８が出力軸１９ａを左右に延在させる向きで腰フレーム１３に固定されることによって腰フレーム１３に取り付けられる。電動モーター４は、制御装置５により制御された電力をバッテリ７から供給されることにより、図３に白抜き矢印Ａ又は白抜き矢印Ｂで示す方向にインナ部材１９及び出力軸１９ａを回転させ、供給電力に応じた所定の補助動力（アシストトルク）を出力する。
腰フレーム１３及び左右のサイドフレーム１２には、電動モーター４の動力を人間Ｐの脚体に伝達すべく、電動モーター４と左右の大腿部装着具３Ｌ、３Ｒ（アーム１６Ｌ、１６Ｒ）とを連結する動力伝達機構２０が設けられている。以下、動力伝達機構２０について詳細に説明する。
電動モーター４の出力軸１９ａには駆動ギヤ２１が一体に設けられている。駆動ギヤ２１にはディファレンシャルギヤ機構２２（差動ギヤ機構）を構成するリングギヤ２３が噛合している。リングギヤ２３には、半径方向に延びる軸線周りに回転自在にかさ歯車からなるピニオン２４が軸支されている。本実施形態では、３つのピニオン２４がリングギヤ２３の回転軸を中心として等間隔（１２０度間隔）に設けられている。これらのピニオン２４には、リングギヤ２３と同軸上に配置されて左右に延びる１対の第１駆動軸２５Ｌ、２５Ｒの近位端にそれぞれ一体に設けられたかさ歯車からなるサイドギヤ２６Ｌ、２６Ｒが噛合している。これらのリングギヤ２３、ピニオン２４、及び左右のサイドギヤ２６により、電動モーター４の動力を左右の大腿部装着具３Ｌ、３Ｒに対して分配するディファレンシャルギヤ機構２２が構成される。
ディファレンシャルギヤ機構２２は、電動モーター４のトルクを左右の第１駆動軸２５Ｌ、２５Ｒに均等に分配すると共に、電動モーター４の回転を左右の第１駆動軸２５Ｌ、２５Ｒに異なる回転速度に分配して伝達可能である。以下、ディファレンシャルギヤ機構２２の左側の出力端をなす左の第１駆動軸２５Ｌから左の大腿部装着具３Ｌまでを左動力伝達機構２０Ｌと称し、ディファレンシャルギヤ機構２２の右側の出力端をなす右の第１駆動軸２５Ｒから右の大腿部装着具３Ｒまでを右動力伝達機構２０Ｒと称する。
まず、左動力伝達機構２０Ｌについて説明する。左の第１駆動軸２５Ｌの左端には、比較的小径の平歯車からなる小ギヤ２７Ｌが一体に設けられている。この小ギヤ２７Ｌには、第１駆動軸２５Ｌと平行に延在する第２駆動軸２８Ｌの一端に一体に設けられた比較的大径の平歯車からなる大ギヤ２９Ｌが噛合している。これらの小ギヤ２７Ｌ及び大ギヤ２９Ｌにより減速機構３０Ｌが構成されている。第２駆動軸２８Ｌの他端はフック式自在継手３１を介して、腰フレーム１３に沿って前方へ延びる第３駆動軸３２Ｌの後端に連結され、第３駆動軸３２Ｌの前端はフック式自在継手３１を介して第４駆動軸３３Ｌの一端に連結している。第４駆動軸３３Ｌは、電動モーター４の出力軸１９ａと平行に左右に延在しており、腰フレーム１３及び左のサイドフレーム１２Ｌにより回転自在に保持されている。第４駆動軸３３Ｌの他端には比較的大径の回転駆動部材３４Ｌが一体に設けられている。また、左のサイドフレーム１２Ｌに回動自在に保持された左のアーム１６Ｌの基端には、比較的小径の回転被動部材３５Ｌが一体に設けられている。回転駆動部材３４Ｌ及び回転被動部材３５Ｌには無端環状の伝動ベルトからなる巻き掛け部材３６Ｌが巻き掛けられており、巻き掛け部材３６Ｌを介して第４駆動軸３３Ｌの回転がアーム１６Ｌに伝達される。
次に、右動力伝達機構２０Ｒについて説明する。右の第１駆動軸２５Ｒの右端には、比較的小径の平歯車からなる小ギヤ２７Ｒが一体に設けられている。この小ギヤ２７Ｒには、小ギヤ２７Ｒと歯数が同一で小ギヤ２７Ｒよりも軸方向に長いカウンタギヤ３８が噛合している。カウンタギヤ３８には、第１駆動軸２５Ｒと平行に延在する第２駆動軸２８Ｒの一端に一体に設けられ、小ギヤ２７Ｒに対して右方にオフセットした位置に配置された比較的大径の平歯車からなる大ギヤ２９Ｒが噛合している。カウンタギヤ３８を介して連結された小ギヤ２７Ｒ及び大ギヤ２９Ｒにより減速機構３０Ｒが構成される。第２駆動軸２８Ｒから右の大腿部装着具３Ｒまでの残りの部分の構成は左動力伝達機構２０Ｌと左右対称とされている。そのため、対称部分についての重複する説明は割愛する。
動力伝達機構２０は、ディファレンシャルギヤ機構２２の右側の出力端である右の第１駆動軸２５Ｒと右の大腿部装着具３Ｒとの間にカウンタギヤ３８が設けられたことにより、電動モーター４の動力を左右の大腿部装着具３に対して逆相の運動として伝達する。左右の大腿部装着具３の負荷が同一で、ディファレンシャルギヤ機構２２が差動を生じさせない場合、右の大腿部装着具３Ｒは左の大腿部装着具３Ｌと逆向きに回動駆動される。
具体的には、図３に示されるように、電動モーター４の出力軸１９ａが白抜き矢印Ａで示す方向に回転する場合、左のアーム１６Ｌ（左の第３駆動軸３２Ｌ）は矢印Ａで示す電動モーター４と同じ方向に回動し、右のアーム１６Ｒ（右の第３駆動軸３２Ｒ）は矢印Ａで示す電動モーター４と逆の方向に回動する。また、電動モーター４の出力軸１９ａが矢印Ｂで示す方向に回転する場合、左のアーム１６Ｌは矢印Ｂで示す電動モーター４と同じ方向に回動し、右のアーム１６Ｒは矢印Ｂで示す電動モーター４と逆の方向に回動する。
一方、動力伝達機構２０がディファレンシャルギヤ機構２２を有することにより、左右の大腿部装着具３は、電動モーター４を回転させることなく共に前方に又は共に後方に回動することができる。つまり、左右の脚体の同相運動が容易になる。
具体的には、左右の大腿部装着具３が共に前方に回動する場合、左の第３駆動軸３２Ｌは矢印Ｂで示す方向に回転し、右の第３駆動軸３２Ｒは矢印Ａで示す方向に回転し、ディファレンシャルギヤ機構２２のリングギヤ２３が回転せずに左右の第１駆動軸２５Ｌ、２５Ｒが互いに逆向きに等速度で回転する。左右の大腿部装着具３が共に後方に回動する場合はその逆に、左の第３駆動軸３２Ｌは矢印Ａの方向に、右の第３駆動軸３２Ｒは矢印Ｂの方向に回転し、ディファレンシャルギヤ機構２２のリングギヤ２３が回転せずに左右の第１駆動軸２５Ｌ、２５Ｒが互いに逆向きに等速度で回転する。
これにより、使用者は、コギングトルク等に抗して電動モーター４を回転させることなく（即ち、低負荷で）、両足の屈曲運動（座る動作等）や両足の伸展運動（立つ動作等）を行うことができる。
図１及び図２に戻り、回転角センサ６は、本実施形態では、電動モーター４に取り付けられ、インナ部材１９のアウタ部材１８に対する絶対回転角度を検出するものであり、例えばロータリーエンコーダにより構成される。回転角センサ６は検出した電動モーター４の絶対回転角度を示す信号を出力し、出力された信号は制御装置５に入力される。
制御装置５は、腰部装着具２に収納されたＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含む電子回路ユニットにより構成され、電動モーター４の動作、ひいては人間Ｐに作用させる補助力τの制御処理を実行するように構成されている。制御装置５が所定の演算処理を実行するように構成されているとは、制御装置５を構成する演算処理装置（ＣＰＵ）が、記憶装置（メモリ）から必要なデータ及びアプリケーションソフトウェアを読み取り、当該ソフトウェアに従って当該所定の演算処理を実行するようにプログラムされていることを意味する。
バッテリ７は、例えば、腰部サポータ１１を構成する複数枚の布素材の間に固定される形態で腰部装着具２に収納されており、制御装置５及び電動モーター４に対して電力を供給する。なお、制御装置５及びバッテリ７のそれぞれは大腿部装着具３に取り付けられ又は収納されていてもよく、歩行補助装置１とは別個に設けられてもよい。
このように構成された歩行補助装置１は、電源がオンにされて通電されると、制御装置５が回転角センサ６の検出信号に基づいて決定した所定の補助力τ（アシストトルク）を発揮するようにバッテリ７から電動モーター４に供給される電力を制御することで、大腿部装着具３Ｌ、３Ｒを介して電動モーター４のトルク所定の歩行補助力として人間Ｐに作用させ、当該人間Ｐの歩行運動を補助する。
次に、制御装置５について説明する。図４に示されるように、制御装置５は、回転角センサ６の検出信号に基づいて、後述の演算処理を実行することで左右の大腿部装着具３Ｌ、３Ｒの相対角度、即ち大腿部装着具３が装着された左右の脚体の股関節部の角度の差分角θを算出する差分角算出部４１と、差分角算出部４１により算出された差分角θに基づいて、後述の演算処理を実行することで左右の脚体に対する補助力τを算出する補助力算出部４２とを備えている。
差分角θは、図５に示されるように、左右の股関節角度θＬ、θＲの差、即ち左右の股関節部の前後方向の開き角或いは挟み角である。なお、左右の股関節角度θＬ、θＲは、人間Ｐを矢状面の法線方向から見た場合に、基本前額面を表す直線線分と、大腿部を表す直線線分とがなす角度として定義される。股関節角度θＬ、θＲは、大腿部が基本前額面より屈曲側（前方）にある場合は正（＋）である一方、大腿部が基本前額面より伸展側（後方）にある場合は負（−）であると定義される。従って、一方の脚体（本実施形態では左脚とする）の股関節角度θＬから他方の脚体（右脚）の股関節角度θＲを減算した値である差分角θは、左脚が右脚よりも屈曲側（前方）にある場合に正値になり、左脚が右脚よりも伸展側（後方）にある場合に負値になる。
差分角θは、回転角センサ６がインナ部材１９のアウタ部材１８に対する回転角度を検出することで直接検出される。つまり、制御装置５では、差分角θが０である時の回転角センサ６の検出値がゼロ点として設定及び記憶されており、差分角算出部４１は、回転角センサ６が検出した電動モーター４の回転角度からゼロ点を減算した値に所定の変換係数（ギヤ比）を乗じることで差分角θを算出する。そして、差分角算出部４１は、上記演算処理を、制御装置５の所定の演算処理周期で実行する。
例えば、差分角θが０である状態から使用者が左脚を右脚よりも屈曲側に動かした場合、電動モーター４の回転角度はゼロ点から増加し、差分角算出部４１において差分角θは正値として算出される。一方、差分角θが０である状態から使用者が右脚を左脚よりも屈曲側に動かした場合、電動モーター４の回転角度はゼロ点から減少し、差分角算出部４１において差分角θは負値として算出される。また、差分角θが０である状態から使用者が左右の脚を同一速度で共に屈曲側に又は共に伸展側に動かした場合、電動モーター４の回転角度はゼロ点のままであり、差分角算出部４１が算出する差分角θも０のままである。
補助力算出部４２は、例えば、差分角算出部４１により算出された差分角θに基づいて差分角速度ωを算出し、逆正接演算を実行することにより差分角θ及び差分角速度ωの相平面における差分角位相φを算出した上で、差分角位相φに応じて左右の脚体に対する補助力τを算出する。或いは、補助力算出部４２は、差分角θに基づいて差分角速度ω及び歩行周波数を算出し、差分角θ及び差分角速度ωの相平面における差分角位相φを算出すると共に、歩行周波数に応じた固有振動数で差分角位相φに同期して振動する位相振動子の振動子位相φｃを算出した上で、差分角位相φ及び振動子位相φｃに基づいて左右の脚体に対する補助力τを算出してもよい。
補助力算出部４２がこのように補助力τを算出することにより、左右の大腿部装着具３が装着された脚体が互いに逆相の動作をする場合には、差分角θが変化するために正（＋、屈曲側）又は負（−、伸展側）の補助力τが算出され、電動モーター４が動力を発生させる。一方、肢体が互いに同相の動作をする場合には、差分角θが変化しないために補助力τが０に算出され、電動モーター４は動力を発生させない。
図３を参照しながら説明したように、電動モーター４のトルクは、ディファレンシャルギヤ機構２２により左右の大腿部装着具３Ｌ、３Ｒに対して均等に分配された上でカウンタギヤ３８により逆相の運動として伝達される。また、電動モーター４の回転は、ディファレンシャルギヤ機構２２により左右の大腿部装着具３Ｌ、３Ｒに対して負荷に応じた回転速度に分配されて伝達される。
このように、歩行補助装置１は、動力を発生する駆動源である単一の電動モーター４と、電動モーター４の動力を左右の大腿部装着具３に対して分配する差動部としてのディファレンシャルギヤ機構２２と、電動モーター４の動力を左右の大腿部装着具３に対して互いに逆相の運動として伝達する動力伝達機構２０とを備えることにより、左右の脚体の同相運動を容易にすると共に、単一の電動モーター４により左右の脚体の逆相運動を補助することが可能である。また、一方の大腿部装着具３に対する動力の反力は他方の大腿部装着具３に伝達され、腰部、即ち左右の脚体以外の部位に反力が伝達されることがないため、使用者が違和感を覚えることがない。また、腰部装着具２の剛性を高くする必要がなく、モーターの仕様変更も容易である。
また、ディファレンシャルギヤ機構２２により差動部が構成され、電動モーター４の動力を左右の大腿部装着具３に対して互いに逆相の運動として伝達する機構が、差動ギヤ機構としてのディファレンシャルギヤ機構２２の一方の出力端である右の第１駆動軸２５Ｒと右の大腿部装着具３Ｒとの間に設けられたカウンタギヤ３８に構成されるため、動力伝達機構２０が簡単な構成で実現可能である。
≪第２実施形態≫
次に、図６を参照して第２実施形態に係る歩行補助装置１について説明する。なお、第１実施形態と形態又は機能が同一又は同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。以下の実施形態においても同様とする。
本実施形態の歩行補助装置１は、主に動力伝達機構２０の構成が第１実施形態と異なる。本実施形態では、単一の電動モーター４が動力伝達機構２０に組み込まれている。また、電動モーター４の出力軸１９ａの突出側（図示例では左側）には減速機構５１が一体に設けられている。電動モーター４と減速機構５１とにより、一体の電動モーターユニット５２が構成されている。
電動モーター４は、永久磁石界磁であっても電磁石界磁であってもよく、永久磁石界磁の場合にはアウタ部材１８とインナ部材１９とのどちらが電機子であってもよい。電動モーター４は、電力を供給されることにより、アウタ部材１８とインナ部材１９とを相対回転させるトルクを発生する。減速機構５１は、必須の構成要素ではなく、公知の如何なる機構であってもよい。
電動モーターユニット５２は、電動モーター４の出力軸１９ａの軸線方向の両端部においてベアリング５３を介して腰フレーム１３に回転可能に保持されている。即ち、電動モーター４のアウタ部材１８及び減速機構５１のハウジング部分が、ベアリング５３を介して腰フレーム１３に回転可能に保持されている。
電動モーターユニット５２の左端には、減速機構５１の出力軸（即ち、電動モーターユニット５２の出力軸（以下、第１の出力軸５２ａと称する））が左方に突出するように設けられている。電動モーターユニット５２の第１の出力軸５２ａと相反する右側の端面には、第２の出力軸５２ｂが第１の出力軸５２ａと同軸に右方に突出するように設けられている。第２の出力軸５２ｂは、電動モーター４のアウタ部材１８の右端面に固定（一体形成）されている。
以下、動力伝達機構２０のうち、電動モーターユニット５２の左側の第１の出力軸５２ａから左の大腿部装着具３Ｌまでを左動力伝達機構２０Ｌと称し、電動モーターユニット５２の右側の第２の出力軸５２ｂから右の大腿部装着具３Ｒまでを右動力伝達機構２０Ｒと称する。
左動力伝達機構２０Ｌでは、第１の出力軸５２ａが、ベアリング５４を介して腰フレーム１３及び左のサイドフレーム１２Ｌの少なくとも一方により回転可能に保持されており、その左端には回転駆動部材３４Ｌが一体に設けられている。回転駆動部材３４Ｌは、巻き掛け部材３６Ｌを介して、左のアーム１６Ｌの基端に一体に設けられた回転被動部材３５Ｌに電動モーター４のトルクを伝達する。
右動力伝達機構２０Ｒでは、第２の出力軸５２ｂが、ベアリング５４を介して腰フレーム１３及び右のサイドフレーム１２Ｒの少なくとも一方により回転可能に保持されており、その右端には回転駆動部材３４Ｒが一体に設けられている。回転駆動部材３４Ｒは、巻き掛け部材３６Ｒを介して、右のアーム１６Ｒの基端に一体に設けられた回転被動部材３５Ｒに電動モーター４のトルクを伝達する。
次に、動力伝達機構２０の作動について説明する。ここでは簡単のため、減速機構５１が設けられていないものとして説明する。
電動モーター４が動力を発生すると、アウタ部材１８及びインナ部材１９には均等かつ互いに逆向きのトルクが伝達される。即ち、電動モーターユニット５２を回転可能に保持するベアリング５３が、電動モーター４の動力を左右の大腿部装着具３Ｌ、３Ｒに対して分配する差動部を構成すると共に、電動モーター４の動力を左右の大腿部装着具３Ｌ、３Ｒに対して互いに逆相の運動として伝達する機構を構成する。ベアリング５３の存在により第１の出力軸５２ａ及び第２の出力軸５２ｂに分配された電動モーター４の動力は、それぞれ対応する左動力伝達機構２０Ｌ又は右動力伝達機構２０Ｒを介して左右の大腿部装着具３に伝達される。
そして、動力伝達機構２０がベアリング５３を有することにより、左右の大腿部装着具３は、電動モーター４を回転させることなく（アウタ部材１８及びインナ部材１９を相対回転させることなく）共に前方に又は共に後方に回動することができる。つまり、左右の脚体の同相運動が容易になる。
具体的には、左右の大腿部装着具３が共に前方に回動する場合、アウタ部材１８及びインナ部材１９が回転被動部材３５や回転駆動部材３４等と同一方向に、互いに等速度で回転する。左右の大腿部装着具３が共に後方に回動する場合にも同様に、アウタ部材１８及びインナ部材１９が回転被動部材３５や回転駆動部材３４等と同一方向に、互いに等速度で回転する。
これにより、使用者は、コギングトルク等に抗して電動モーター４を回転させることなく（即ち、低負荷で）、両足の屈曲運動（座る動作等）や両足の伸展運動（立つ動作等）を行うことができる。
このように、差動部及び動力伝達部が、電動モーター４のアウタ部材１８を腰フレーム１３に回転自在に保持するベアリング５３と、アウタ部材１８と右の大腿部装着具３Ｒとを連結する右動力伝達機構２０Ｒと、インナ部材１９と左の大腿部装着具３Ｌとを連結する左動力伝達機構２０Ｌとを含むことにより、動力伝達機構２０が簡単な構成で実現可能である。
≪第３実施形態≫
次に、図７を参照して第３実施形態に係る歩行補助装置１について説明する。なお、図７は、歩行補助装置１の腰部を模式的に示しており、動力伝達経路の方向転換機構を省略している。そのため、下方に向けて互いに平行に延びるべき左右のアーム１６Ｌ、１６Ｒが左右に向けて延びるように示されている。
本実施形態の歩行補助装置１においても、主に動力伝達機構２０の構成が上記実施形態と異なっている。本実施形態では、腰フレーム１３に固定された電動モーター４の出力軸１９ａに主ラックアンドピニオン６０の主ピニオン６１が一体に取り付けられている。また、腰フレーム１３には、主ピニオン６１を挟むように互いに平行に対向配置されて主ピニオン６１に噛合する第１主ラック６２Ａ及び第２主ラック６２Ｂが左右方向にスライド可能に設けられている。主ピニオン６１が電動モーター４により回転駆動されると、第１主ラック６２Ａ及び第２主ラック６２Ｂは左右の互いに異なる向きに駆動される。
各主ラック６２には、副ラックアンドピニオン６３、６４が設けられている。各副ラックアンドピニオン６３、６４は、対応する主ラック６２に回転自在に保持された副ピニオン６５、６６と、副ピニオン６５、６６を挟むように互いに平行に対向配置されて対応する主ラック６２に左右方向にスライド可能に設けられ、副ピニオン６５、６６に噛合する第１副ラック６７Ａ、６８Ａ及び第２副ラック６７Ｂ、６８Ｂとにより構成されている。第１副ラック６７Ａ、６８Ａ及び第２副ラック６７Ｂ、６８Ｂは、対応する副ピニオン６５、６６に噛合しているため、互いに異なる向きにのみ移動する。各副ピニオン６５、６６は、図示しないねじりコイルばね等の付勢手段により、第１副ラック６７Ａ、６８Ａを右方に、第２副ラック６７Ｂ、６８Ｂを左方に移動させる向きに付勢されている。
左の大腿部装着具３Ｌを構成する左のアーム１６Ｌの基端に一体に設けられた回転被動部材３５Ｌには、有端の伝動ベルトからなる左の巻き掛け部材６９Ｌが巻き掛けられている。巻き掛け部材６９Ｌの一端は、第１主ラック６２Ａに設けられた第１副ラック６７Ａに結合され、巻き掛け部材６９Ｌの他端は、第２主ラック６２Ｂに設けられた第１副ラック６８Ａに結合されている。
右の大腿部装着具３Ｒを構成する右のアーム１６Ｒの基端に一体に設けられた回転被動部材３５Ｒには、有端の伝動ベルトからなる右の巻き掛け部材６９Ｒが巻き掛けられている。巻き掛け部材６９Ｒの一端は、第１主ラック６２Ａに設けられた第２副ラック６７Ｂに結合され、巻き掛け部材６９Ｒの他端は、第２主ラック６２Ｂに設けられた第２副ラック６８Ｂに結合されている。
以下、このように構成された動力伝達機構２０の作動を説明する。
電動モーター４の動力は、主ピニオン６１から第１主ラック６２Ａ及び第２主ラック６２Ｂに互いに逆向きの運動として左右の大腿部装着具３Ｌ、３Ｒに伝達される。左右の大腿部装着具３の負荷が同一で、副ラックアンドピニオン６３、６４が左右の巻き掛け部材６９Ｌ、６９Ｒに差動を生じさせない場合、主ピニオン６１が矢印Ａの方向に回転すると、矢印Ａの方向に移動する１対の主ラック６２に掛け渡された左の巻き掛け部材６９Ｌによって左のアーム１６Ｌは矢印Ａで示す前方に回動駆動され、同じく１対の主ラック６２に掛け渡された右の巻き掛け部材６９Ｒによって右のアーム１６Ｒは矢印Ａで示す後方に回動駆動される。主ピニオン６１が矢印Ｂの方向に回転すると、左右のアーム１６Ｌ、１６Ｒはそれぞれ矢印Ｂの方向に回動する。
一方、動力伝達機構２０は、１対の副ラックアンドピニオン６３、６４を有し、左の巻き掛け部材６９Ｌがそれぞれの第１副ラック６７Ａ、６８Ａに掛け渡され、右の巻き掛け部材６９Ｒがそれぞれの第２副ラック６７Ｂ、６８Ｂに掛け渡されている。そのため、左右の大腿部装着具３は、電動モーター４を回転させることなく共に前方に又は共に後方に回動可能となり、左右の脚体の同相運動が容易になる。
具体的には、左のアーム１６Ｌが矢印Ａで示す前方に、右のアーム１６Ｒが矢印Ｂで示す前方に回動する場合、主ラックアンドピニオン６０は作動せず、紙面上側の副ラックアンドピニオン６３の第１副ラック６７Ａが右方（付勢手段による付勢方向）に移動し、紙面下側の副ラックアンドピニオン６４の第１副ラック６８Ａが左方（付勢手段による付勢方向と相反する方向）に移動する。一方、左のアーム１６Ｌが矢印Ｂで示す後方に、右のアーム１６Ｒが矢印Ａで示す後方に回動する場合、主ラックアンドピニオン６０は作動せず、上側の副ラックアンドピニオン６３の第１副ラック６７Ａが左方（付勢手段による付勢方向と相反する方向）に移動し、下側の副ラックアンドピニオン６４の第１副ラック６８Ａが右方（付勢手段による付勢方向）に移動する。
これにより、使用者は、コギングトルク等に抗して電動モーター４を回転させることなく（即ち、低負荷で）、両足の屈曲運動（座る動作等）や両足の伸展運動（立つ動作等）を行うことができる。
差動部及び動力伝達部がこのように構成されても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
≪第４実施形態≫
次に、図８〜図１１を参照して第４実施形態に係る歩行補助装置１について説明する。
図８に示されるように、本実施形態の歩行補助装置１では、腰部装着具２の腰フレーム１３に駆動源である複動ピストン式の流体ポンプ７０が設けられ、腰部装着具２の左右のサイドフレーム１２Ｌ、１２Ｒとこれに対応する大腿部装着具３の左右のアーム１６Ｌ、１６Ｒとの連結部に複動ピストン式の左右の流体アクチュエータ７１Ｌ、７１Ｒが設けられている。
図９に併せて示されるように、流体ポンプ７０は、腰フレーム１３に固定された電動モーター７３と、電動モーター７３の出力軸７３ａに固定された揺動アーム７４と、揺動アーム７４の有端に係合し、左右方向に移動するように駆動されるピストンロッド７５と、左右に配置された第１ポンプ室７６ａ及び第２ポンプ室７７ａを有し、ピストンロッド７５の左右方向の移動によって、両ポンプ室７６ａ、７７ａの合計体積を概ね一定に保つように第１ポンプ室７６ａ及び第２ポンプ室７７ａのそれぞれの体積を変化させる左右のシリンダ７６、７７とを有している。本実施形態では、左右のシリンダ７６、７７はそれぞれ蛇腹管により構成されている。両ポンプ室７６ａ、７７ａには気体又は液体からなる作動流体が封入されている。電動モーター７３と揺動アーム７４との間には減速機が適宜介装されてよい。
図８及び図１０に示されるように、各流体アクチュエータ７１は、サイドフレーム１２に固定されたハウジング８１と、第１流体室８２ａ及び第２流体室８３ａを有し、アーム１６を前後から挟むようにハウジング８１内に配置されてアーム１６の前後方向の回動により、両流体室８２ａ、８３ａの合計体積を概ね一定に保つように第１流体室８２ａ及び第２流体室８３ａのそれぞれの体積を変化させる前後のシリンダ８２、８３とを有している。つまり、作動流体の吸排により第１流体室８２ａ及び第２流体室８３ａの体積が変化することにより、アーム１６が前後に回動する。前後のシリンダ８２、８３も本実施形態ではそれぞれ蛇腹管により構成されている。第１流体室８２ａ及び第２流体室８３ａにも作動流体が封入されている。
図１１に示されるように、流体ポンプ７０及び左右の流体アクチュエータ７１は、複数の流体通路（９１〜９４）により接続されている。具体的には、第１ポンプ室７６ａと左の流体アクチュエータ７１Ｌの第１流体室８２ａＬとは第１通路９１により連通されている。第２ポンプ室７７ａと右の流体アクチュエータ７１Ｒの第１流体室８２ａＲとは第２通路９２により連通されている。左の流体アクチュエータ７１Ｌの第２流体室８３ａＬと第２ポンプ室７７ａとは第３通路９３により連通されている。右の流体アクチュエータ７１Ｒの第２流体室８３ａＲと第１ポンプ室７６ａとは第４通路９４により連通されている。
本実施形態では、第１通路９１と第４通路９４との第１ポンプ室７６ａ側部分が共通となっており、第２通路９２と第３通路９３との第２ポンプ室７７ａ側部分が共通となっている。
次に、駆動源及び動力伝達部がこのように構成された歩行補助装置１の作動を説明する。
まず、左右の大腿部装着具３の負荷が同一である場合、電動モーター７３が駆動されて例えば揺動アーム７４が白抜き矢印Ａで示す右方へ揺動し、第１ポンプ室７６ａの体積が拡大すると共に第２ポンプ室７７ａの体積が縮小すると、白抜き矢印で示されるように、第２ポンプ室７７ａ内の流体は第２通路９２及び第３通路９３に等量に分配され、右の流体アクチュエータ７１Ｒの第１流体室８２ａＲ及び左の流体アクチュエータ７１Ｌの第２流体室８３ａＬに流入する。同時に、右の流体アクチュエータ７１Ｒの第２流体室８３ａＲ及び左の流体アクチュエータ７１Ｌの第１流体室８２ａＬから流出する等量の流体が、第４通路９４及び第１通路９１を通って第１ポンプ室７６ａに流入する。これにより、左のアーム１６Ｌは白抜き矢印Ａで示す前方へ回動し、右のアーム１６Ｒは白抜き矢印Ａで示す後方へ回動する。なお、左右のアーム１６に加わるトルクは均等である。
一方、第１通路９１と第４通路９４とが互いに連通し、第２通路９２と第３通路９３とが互いに連通しているため、左右の大腿部装着具３は、電動モーター４を回転させることなく共に前方に又は共に後方に回動可能であり、左右の脚体の同相運動が容易になる。
具体的には、左右のアーム１６Ｌ、１６Ｒが共に黒塗り矢印Ｂで示す後方に回動する場合、第１ポンプ室７６ａ及び第２ポンプ室７７ａでは作動流体の流入及び流出がなく、作動流体は黒塗り矢印で示されるように、右の流体アクチュエータ７１Ｒの第２流体室８３ａＲから左の流体アクチュエータ７１Ｌの第１流体室８２ａＬへ移動すると共に、左の流体アクチュエータ７１Ｌの第２流体室８３ａＬから右の流体アクチュエータ７１Ｒの第１流体室８２ａＲへ移動する。左右のアーム１６Ｌ、１６Ｒが共に前方に回動する場合も同様に、第１ポンプ室７６ａ及び第２ポンプ室７７ａでは作動流体の流入及び流出がなく、左右の流体アクチュエータ７１間で作動流体が移動するだけである。
これにより、使用者は、コギングトルク等に抗して電動モーター４を回転させることなく（即ち、低負荷で）、両足の屈曲運動（座る動作等）や両足の伸展運動（立つ動作等）を行うことができる。
なお、図示例では、第１通路９１及び第４通路９４、並びに第２通路９２及び第３通路９３は、流体ポンプ７０に共通部分を有することで互いに連通しているが、共通部分を有さずにそれぞれが第１ポンプ室７６ａや第２ポンプ室７７ａに接続され、第１ポンプ室７６ａや第２ポンプ室７７ａを介して互いに連通していてもよい。
差動部及び動力伝達部がこのように構成されても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。
例えば、上記実施形態では、一例として左右の脚体の歩行動作を補助する歩行補助装置１として動作補助装置の説明を行ったが、左右の腕の歩行動作を補助する動作補助装置や、歩行動作以外の脚体又は腕の動作を補助する動作補助装置とすることも可能である。
また、上記実施形態では、左右の大腿部装着具３Ｌ、３Ｒがそれぞれ腰部装着具２のフレーム部分に回動自在に連結されているが、腰部装着具２がフレームを有さずにベルト１４だけで構成され、左右の大腿部装着具３Ｌ、３Ｒが直接回動自在に連結されてもよい。この場合、駆動源やバッテリ７等は左右の大腿部装着具３Ｌ、３Ｒに振り分けて設けられてもよく、一方にまとめて設けられてもよい。
いずれの実施形態においても電動モーター４の代わりに、油圧モーター、空圧モーター等、出力が制御可能な他の駆動源を用いてもよい。また、駆動源が出力軸に減速機を備えていてもよい。また、第１実施形態では、カウンタギヤ３８が設けられる代わりに、左右の巻き掛け部材（伝動ベルト）３６Ｒ、３６Ｌのいずれか一方をクロス掛けすることによって回転方向を反転させてもよい。
この他、上記実施形態に示した部材や部位の具体的構成や配置、数量、角度、制御方法等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。また、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することや組み合わせることが可能である。
１ 歩行補助装置
２ 腰部装着具
３Ｌ、３Ｒ 大腿部装着具
４ 電動モーター
５ 制御装置
１１ 腰部サポータ
１２Ｌ、１２Ｒ サイドフレーム
１３ 腰フレーム
１８ アウタ部材
１９ インナ部材
２０ 動力伝達機構
２０Ｌ 左動力伝達機構
２０Ｒ 右動力伝達機構
２２ ディファレンシャルギヤ機構
２５Ｒ 第１駆動軸
３８ カウンタギヤ
５３ ベアリング（軸支機構）
６０ 主ラックアンドピニオン
６１ 主ピニオン
６２Ａ 第１主ラック
６２Ｂ 第２主ラック
６３、６４ 副ラックアンドピニオン
６５、６６ 副ピニオン
６７Ａ、６８Ａ 第１副ラック
６７Ｂ、６８Ｂ 第２副ラック
６９Ｌ、６９Ｒ 巻き掛け部材
７０ 流体ポンプ
７１Ｌ、７１Ｒ 流体アクチュエータ
７６ａ 第１ポンプ室
７７ａ 第２ポンプ室
８２ａＬ、８２ａＲ 第１流体室
８３ａＬ、８３ａＲ 第２流体室
９１ 第１通路
９２ 第２通路
９３ 第３通路
９４ 第４通路

Claims (5)

  1. 装着者の身体の動作を補助する動作補助装置であって、
    装着者の身体の左右の肢体に装着される少なくとも１対の装着部と、
    動力を発生する単一の駆動源と、
    前記駆動源の動力を前記１対の装着部に対して分配する差動部と、
    前記駆動源の動力を前記１対の装着部に対して互いに逆相の運動として伝達する動力伝達部とを備え、
    前記駆動源は電動機であり、
    前記差動部は差動ギヤ機構を含み、
    前記動力伝達部は、前記差動ギヤ機構の一方の出力端と対応する装着部との間に設けられたカウンタギヤを含むことを特徴とする動作補助装置。
  2. 装着者の身体の動作を補助する動作補助装置であって、
    装着者の身体の左右の肢体に装着される少なくとも１対の装着部と、
    動力を発生する単一の駆動源と、
    前記駆動源の動力を前記１対の装着部に対して分配する差動部と、
    前記駆動源の動力を前記１対の装着部に対して互いに逆相の運動として伝達する動力伝達部とを備え、
    前記駆動源は、アウタ部材及び当該アウタ部材に回転自在に保持されたインナ部材を有する電動機であり、
    前記差動部及び前記動力伝達部は、前記アウタ部材を固定フレームに回転自在に保持する軸支機構と、前記アウタ部材と前記１対の装着部の一方とを連結する第１伝達機構と、前記インナ部材と前記１対の装着部の他方とを連結する第２伝達機構とを含むことを特徴とする動作補助装置。
  3. 装着者の身体の動作を補助する動作補助装置であって、
    装着者の身体の左右の肢体に装着される少なくとも１対の装着部と、
    動力を発生する単一の駆動源と、
    前記駆動源の動力を前記１対の装着部に対して分配する差動部と、
    前記駆動源の動力を前記１対の装着部に対して互いに逆相の運動として伝達する動力伝達部とを備え、
    前記駆動源は電動機であり、
    前記動力伝達部は、前記電動機により回転駆動される主ピニオン及び当該主ピニオンにより互いに異なる向きに駆動される１対の主ラックを含む主ラックアンドピニオンと、前記１対の装着部の一方に対応して設けられ、前記１対の主ラック間に掛け渡された第１巻き掛け部材と、前記１対の装着部の他方に対応して設けられ、前記１対の主ラック間に掛け渡された第２巻き掛け部材とを含み、
    前記差動部は、前記１対の主ラックのそれぞれに設けられた１対の副ラックアンドピニオンを含み、各副ラックアンドピニオンが、前記１対の主ラックの対応するものに回転自在に保持された副ピニオン、及び互いに異なる向きに移動するように前記副ピニオンに噛合する１対の副ラックを含み、それぞれの副ラックアンドピニオンにおいて前記１対の副ラックの一方に前記第１巻き掛け部材が連結され、前記１対の副ラックの他方に前記第２巻き掛け部材が連結されたことを特徴とする動作補助装置。
  4. 装着者の身体の動作を補助する動作補助装置であって、
    装着者の身体の左右の肢体に装着される少なくとも１対の装着部と、
    動力を発生する単一の駆動源と、
    前記駆動源の動力を前記１対の装着部に対して分配する差動部と、
    前記駆動源の動力を前記１対の装着部に対して互いに逆相の運動として伝達する動力伝達部とを備え、
    前記駆動源は、第１ポンプ室及び第２ポンプ室を有する複動ピストン式の流体ポンプであり、
    前記動力伝達部及び前記差動部は、前記１対の装着部に対応して設けられ、それぞれ第１流体室及び第２流体室を有する、複動ピストン式の１対の流体アクチュエータと、前記第１ポンプ室を一方の前記流体アクチュエータの前記第１流体室に連通させる第１通路と、前記第２ポンプ室を他方の前記流体アクチュエータの前記第１流体室に連通させる第２通路と、一方の前記流体アクチュエータの前記第２流体室を前記第２ポンプ室に連通させる第３通路と、他方の前記流体アクチュエータの前記第２流体室を前記第１ポンプ室に連通させる第４通路とを含むことを特徴とする動作補助装置。
  5. 前記１対の装着部が装着された肢体が互いに逆相の動作をする場合に動力を発生させ、前記１対の装着部が装着された肢体が互いに同相の動作をする場合に動力を発生させないように前記駆動源の動力を制御する制御装置を更に備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の動作補助装置。
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