JP6914636B2

JP6914636B2 - フレームアセンブリ及びこれを含む運動補助装置

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Publication number: JP6914636B2
Application number: JP2016206715A
Authority: JP
Inventors: 演白李; 容載金; 廷勳金; 世坤盧; 鍾源李; ▲ひょん▼ ▲ど▼ 崔
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd; Industry University Cooperation Foundation of Korea University of Technology and Education
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd; Industry University Cooperation Foundation of Korea University of Technology and Education
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2016-10-21
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2036-10-21
Also published as: CN106798628A; JP2017094061A; EP3581166A1; EP3173058A2; CN106798628B; EP3581166B1; EP3173058A3; US10596060B2; US20170151120A1

Description

本発明はフレームアセンブリ及びこれを含む運動補助装置に関する。

関節に不具合のある老人や患者の歩行を円滑にする運動補助装置及び軍事用等の目的で人体の筋力を補助するための装置が開発されている。

本発明は、フレームアセンブリ及びこれを含む運動補助装置を提供することを目的とする。

実施形態に係るフレームアセンブリは、第１長手方向部材と、第２長手方向部材と、前記第１長手方向部材と離隔した第３長手方向部材と、前記第１長手方向部材と第２長手方向部材との間に連結された複数の第１距離維持部材と、前記第２長手方向部材と第３長手方向部材との間に連結された複数の第２距離維持部材とを含み、前記第２長手方向部材は、前記第１長手方向部材と第３長手方向部材との間に斜め方向に連結される。

前記フレームアセンブリは、第１端部、第２端部及び前記第１端部と前記第２端部との間の中間領域を含み、第１端部及び第２端部のそれぞれの剛性は前記中間領域の剛性よりも大きくてもよい。

前記第１長手方向部材と前記第２長手方向部材との間の距離は、前記第２端部から前記第１端部に行くほど増加し得る。

前記第２長手方向部材と前記第３長手方向部材との間の距離は、前記第２端部から前記第１端部に行くほど減少し得る。

前記第１長手方向部材の中間領域及び前記第２長手方向部材の中間領域は相対的に移動可能であり、前記第２長手方向部材の中間領域及び前記第３長手方向部材の中間領域は相対的に移動可能であり得る。

前記第１距離維持部材は、前記第１長手方向部材又は前記第２長手方向部材に対して回転可能であり得る。

前記第１距離維持部材の両端部は、前記第１距離維持部材の中間領域よりも柔軟であり得る。

前記第１距離維持部材の両端部は、前記第１距離維持部材の中間領域よりも断面が小さくてもよい。

前記第１距離維持部材の厚さは、隣接する２つの長手方向部材の厚さよりも大きくてもよい。

前記第１距離維持部材は、互いに摺動可能な第１スライダ及び第２スライダを含み得る。

前記第１スライダは、前記第１長手方向部材に連結されるとともに前記第２長手方向部材に向かって延びる第１スライダボディと、前記第１スライダボディに形成される第１係止部とを含み、前記第２スライダは、前記第２長手方向部材に連結されるとともに前記第１長手方向部材に向かって延びる第２スライダボディと、前記第２スライダボディに形成されて前記第１係止部と係合する第２係止部とを含み得る。

前記第１係止部は、前記第１スライダボディから離れるほど幅が増加する部分を含み得る。

前記第１距離維持部材は、前記第１スライダ及び前記第２スライダの相互離脱を防止するための離脱防止部材をさらに含み得る。

前記複数の第１距離維持部材の長さはそれぞれ前記第１長手方向部材及び第２長手方向部材の長さよりも短くてもよい。

前記複数の第１距離維持部材のうちの隣接する２つの第１距離維持部材の間の距離は、前記隣接する２つの第１距離維持部材のうちの短いものの長さよりも短くてもよい。

前記複数の第１距離維持部材は、前記第１長手方向部材及び前記第２長手方向部材よりも剛性な材質を含み得る。

前記複数の第１距離維持部材のうちの少なくとも１つ以上の第１距離維持部材の両端部は、それぞれ前記第１長手方向部材及び前記第２長手方向部材に固定され得る。

前記第１距離維持部材の両端部のうちの少なくとも１つの端部は、前記第１長手方向部材又は前記第２長手方向部材に回転可能に固定され得る。

一実施形態に係る運動補助装置は、ユーザーの背中を支持するための背支持部と、ユーザーの関節の一方側に備えられる駆動モジュールと、第１端部、第２端部及び前記第１端部と前記第２端部との間の中間領域を含むフレームアセンブリとを含み、前記第１端部は前記駆動モジュールに連結され、前記第２端部は前記背支持部に連結され、前記第１端部及び前記第２端部のそれぞれは前記中間領域よりも大きい剛性を有する。

前記フレームアセンブリは、それぞれ前記背支持部及び前記駆動モジュールを連結する第１長手方向部材及び前記第２長手方向部材と、前記第１長手方向部材と第２長手方向部材との間に連結され、前記第２長手方向部材に前記第１長手方向部材に対して一定の距離を維持させるようにする複数の第１距離維持部材と、前記背支持部及び前記駆動モジュールを連結する第３長手方向部材と、前記第２長手方向部材と前記第３長手方向部材との間に連結され、前記第３長手方向部材に前記第２長手方向部材に対して一定の距離を維持させるようにする複数の第２距離維持部材とを含み得る。

前記複数の第１距離維持部材の長手方向と、前記第２距離維持部材の長手方向とは互いに交差され得る。

前記フレームアセンブリは、第１長手方向部材と、第２長手方向部材と、前記第１長手方向部材及び前記第２長手方向部材を斜めに連結する第３長手方向部材とを含み、前記第１長手方向部材及び前記第３長手方向部材は、前記背支持部及び前記駆動モジュールを連結して相互離隔し得る。

前記第１長手方向部材及び前記第３長手方向部材のうちの１つ以上は、前記背支持部に挿入される部分の長さが調整可能に設けられる。

本発明によると、フレームアセンブリ及びこれを含む運動補助装置を提供することができる。

図１は、一実施形態に係るフレームアセンブリを示す図である。図２は、一実施形態に係るフレームアセンブリの形状を決定する例示的な方法を示すグラフである。図３は、一実施形態に係るフレームアセンブリの端部に力が作用するときの動作を示す図である。図４は、一実施形態に係るフレームアセンブリの中間領域に力が作用するときの動作を示す図である。図５は、一実施形態に係るフレームアセンブリを示す図である。図６は、一実施形態に係るフレームアセンブリを示す図である。図７は、一実施形態に係るフレームアセンブリを示す図である。図８は、他の実施形態に係るフレームアセンブリを示す図である。図９は、他の実施形態に係るフレームアセンブリの中間領域に力が作用するときの動作を示す図である。図１０は、他の実施形態に係る距離維持部材を示す図である。図１１は、他の実施形態に係る距離維持部材を示す図である。図１２は、他の実施形態に係る距離維持部材を示す図である。図１３は、一実施形態に係る運動補助装置の正面図である。図１４は、一実施形態に係る運動補助装置の側面図である。図１５は、一実施形態に係る固定機構の斜視図である。図１６は、一実施形態に係る後方固定モジュールの一部を示す分解斜視図である。図１７は、一実施形態に係る後方固定モジュールの一部を示す正面図である。図１８は、一実施形態に係る後方固定モジュールの一部を示す側面図である。図１９は、一実施形態に係る後方固定モジュールの一部を示す上面図である。

以下、例示的な図面を参照しながら実施形態を詳細に説明する。なお、各図面の構成要素の参照符号について、同一の構成要素に対しては他の図面上に表示されていても可能な限り同じ符号を付してある。また、実施形態の説明において、関連する公知の構成又は機能に関する具体的な説明が実施形態についての理解の妨げとなると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

また、実施形態における構成要素の説明において、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）等の用語を用いることがある。これらの用語は、ある構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語によって当該の構成要素の本質や順番又は順序等が限定されることはない。いずれかの構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」又は「接続」されると記載されている場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結されたり接続され得るが、各構成要素の間に更なる構成要素が「連結」、「結合」又は「接続」されてもよいことを理解すべきである。

いずれか１つの実施形態に含まれる構成要素と共通の機能を含む構成要素は、他の実施形態で同一の名称を用いて説明することにする。別段指摘がない限り、いずれか１つの実施形態について記載した説明は他の実施形態にも適用でき、重複する部分については具体的な説明を省略する。

図１は、一実施形態に係るフレームアセンブリを示す図であり、図２は、一実施形態に係るフレームアセンブリの形状を決定する例示的な方法を示すグラフである。

図１及び図２を参照して、フレームアセンブリは、第１対象体Ｏ１及び第２対象体Ｏ２を連結する少なくとも３つの長手方向部材Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と、３つの長手方向部材Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のうちの隣接する２つの長手方向部材を互いに連結する複数の第１距離維持部材Ｄ１及び複数の第２距離維持部材Ｄ２を含む。３つの長手方向部材Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のうちいずれか１つの長手方向部材の中間領域は、隣接する異なる１つの長手方向部材の中間領域に対して相対的に移動可能である。距離維持部材は、隣接する２つの長手方向部材が曲がる程度に応じて一定の形状を有する。言い換えれば、距離維持部材は、隣接する２つの長手方向部材が座屈（ｂｕｃｋｌｉｎｇ）するのをを防止する。

３つの長手方向部材Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、柔軟な材質で形成され得る。３つの長手方向部材Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、自重によって座屈が生じないほど十分な剛性を有しながら、柔軟な材質、例えば合成樹脂等の材質から形成できる。３つの長手方向部材Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の剛性は、例えば、長手方向に曲がる剛性に比べて厚さ方向に曲がる剛性が１０％以下の値を有する。

第１長手方向部材Ｌ１の両端部は、第１対象体Ｏ１及び第２対象体Ｏ２にそれぞれ固定され、第２長手方向部材Ｌ２及び第３長手方向部材Ｌ３のそれぞれの両端部も同様に、第１対象体Ｏ１及び第２対象体Ｏ２にそれぞれ固定される。第１長手方向部材Ｌ１及び第２長手方向部材Ｌ２の間の間隔は、第１対象体Ｏ１から第２対象体Ｏ２に行くほど漸減し、図１に示すように、概して逆三角形の初期形状を有し得る。これとは反対に、第２長手方向部材Ｌ２及び第３長手方向部材Ｌ３の間の間隔は、第１対象体Ｏ１から第２対象体Ｏ２に行くほど漸増し、概して三角形の初期形状を有する。言い換えれば、第１長手方向部材Ｌ１及び第３長手方向部材Ｌ３は、互いに離隔した状態でそれぞれ第１対象体Ｏ１及び第２対象体Ｏ２を連結し、第２長手方向部材Ｌ２は、第１長手方向部材Ｌ１及び第３長手方向部材Ｌ３を斜め方向に連結し、フレームアセンブリ全体は概して平行四辺形の初期形状を有する。

３つの長手方向部材Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のうちの隣接する２つの長手方向部材が連結された対象体から離れるほど広がる間隔は、図２に示すグラフのように決定され得る。以下、第２長手方向部材Ｌ２及び第３長手方向部材Ｌ３の間の間隔について例示的に説明する。ここで、別段指摘がない限り、第１長手方向部材Ｌ１及び第２長手方向部材Ｌ２の間の間隔についても同様に説明され得る。図２に示すグラフのｙ切片（ｙ−ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ）はそれぞれ第２対象体Ｏ２が第３長手方向部材Ｌ３及び第２長手方向部材Ｌ２と接する部分を表す。図２に示すグラフのように、第１対象体Ｏ１に力Ｆが作用するときに第３長手方向部材Ｌ３を座屈させない第３長手方向部材Ｌ３と第２長手方向部材Ｌ２の間隔ｈ（ｘ）を決定する。言い換えれば、第３長手方向部材Ｌ３にかかるモーメントの和が０になる間隔ｈ（ｘ）の条件が決定される。

第２長手方向部材Ｌ２の一地点ｘ_１、ｙ_１における法線と接する第３長手方向部材Ｌ３の一地点をｘ_２、ｙ_２とする。ｘ_２、ｙ_２に作用するモーメントは、力ＦによるモーメントＭ_１、第２長手方向部材Ｌ２にかかる張力ＴによるモーメントＭ_２である。一方、第３長手方向部材Ｌ３にかかる張力は、ｘ_２、ｙ_２にモーメントを作用しないため考慮する必要がない。モーメントＭ_１及びＭ_２は下記の数式（１）及び数式（２）の通りである。

そして、ｘ_２、ｙ_２に作用するモーメントの和が０になるｈ（ｘ_１）は下記の数式（３）のように決定される。言い換えれば、モーメントＭ_１及びＭ_２が同一の条件を利用すれば、ｈ（ｘ_１）は下記の数式（３）のように決定される。

ここで、Фは第２長手方向部材Ｌ２の一地点に対する接線がｘ軸に対して成す角度を表す。一方、第２長手方向部材Ｌ２の高さをｐ（ｘ）とすると、ｙ＝ｐ（ｘ）は第２長手方向部材Ｌ２の形状を規定する関数といえる。同様に、ｃ（ｘ）は第３長手方向部材Ｌ３の高さであり、ｙ＝ｃ（ｘ）は第３長手方向部材Ｌ３の形状を規定する関数といえる。Фとｐ（ｘ）とは下記の数式（４）の関係を有する。

数式（４）を用いて数式（３）を以下の数式（５）のように表現する。

第２長手方向部材Ｌ２の任意の点（ｘ、ｙ）に対する式に数式（５）を一般化すれば、以下の数式（６）の通りである。

ここで、Ｔ値とＦ値との関係は、第２長手方向部材Ｌ２の形状に関する関数ｙ＝ｐ（ｘ）が与えられれば算出され得る。そして、Ｆ値の場合、第１対象体Ｏ１に作用する力であって、これはユーザー又は設計者が予め決定できる。従って、関数ｙ＝ｐ（ｘ）が与えられれば、第２長手方向部材Ｌ２からｈ（ｘ）の間隔に離隔する第３長手方向部材Ｌ３の形状を決定する。以上の数式（６）は、第３長手方向部材Ｌ３と第２長手方向部材Ｌ２との間の間隔が、第１対象体Ｏ１に作用する力の方向に対して垂直方向に距離に比例して決定されるものとして理解され得る。

一方、図２は、力が作用する方向に対して垂直な方向にフレームアセンブリを１つの平面上に投影した２次元形状であると理解される。上記のような方法によって決定されたフレームアセンブリによれば、第１対象体Ｏ１に力が加えられるときにフレームアセンブリは曲がることなく、まともに力を伝達できる。上記のような方法によって決定されたフレームアセンブリの間隔を維持する複数の距離維持部材は、フレームアセンブリが引張圧縮のみ受けることが可能なため、フレームアセンブリの終端の剛性を高めることができる。

フレームアセンブリが数式（６）により決定されれば、理論的にはフレームアセンブリが曲がることなくまともに力を伝達しなければならないが、実質的にフレームアセンブリの部品間の製造公差及び組立公差等の様々な要因による変形を考慮するとき、第１対象体Ｏ１に力が加えられるときに僅かな変移が発生することもある。このような影響を考慮しても、力に対してフレームアセンブリの両端部の剛性が中間領域の剛性よりも大きくなることが分かる。

一方、以上の説明は３つの長手方向部材Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のうちの隣接する２つの長手方向部材の間隔を決定するための１つの方法に過ぎず、実施形態は必ずしも前述のように制限されないのは明らかである。

第１距離維持部材Ｄ１は、第１長手方向部材Ｌ１及び第２長手方向部材Ｌ２に対して回転したり、曲がったり、摺動したりする。上記のような構造によれば、第１長手方向部材Ｌ１の中間領域及び第２長手方向部材Ｌ２の中間領域とが互いに相対的に移動する。第１距離維持部材Ｄ１は、第１長手方向部材Ｌ１及び／又は第２長手方向部材Ｌ２が座屈するのを防止する。

第１距離維持部材Ｄ１の長さは第１長手方向部材Ｌ１及び第２長手方向部材Ｌ２の長さより短く、両端部はそれぞれ第１長手方向部材Ｌ１及び第２長手方向部材Ｌ２に固定されている。フレームアセンブリの曲げ剛性を向上させるために、隣接する２つの第１距離維持部材Ｄ１間の距離ｄを、長さが比較的に短い第１距離維持部材Ｄ１の長さよりも短くする。また、複数の第１距離維持部材Ｄ１は、第１長手方向部材Ｌ１及び第２長手方向部材Ｌ２よりも剛性な材質から形成され得る。

複数の第２距離維持部材Ｄ２の両端部も、それぞれ第２長手方向部材Ｌ２及び第３長手方向部材Ｌ３が互いに相対的に移動可能に固定される。特段指摘がない限り、第１距離維持部材Ｄ１に関する説明は第２距離維持部材Ｄ２にも適用され得る。

図３は、一実施形態に係るフレームアセンブリの端部に力が作用するときの動作を示す図であり、図４は、一実施形態に係るフレームアセンブリの中間領域に力が作用するときの動作を示す図である。図３及び図４は、第１対象体Ｏ１が自由端であり、第２対象体Ｏ２が固定端である場合を例示的に示す。

図３に示すようにフレームアセンブリは、端部に作用する力に対して剛性を有するため、第１対象体Ｏ１に力Ｆが加えられるときにも実質的に変形が生じない。

図４に示すように、フレームアセンブリは中間領域に作用する力に対して柔軟であるため、フレームアセンブリの中間領域に側方向の力Ｆが作用した場合、第１長手方向部材Ｌ１、第２長手方向部材Ｌ２、及び第３長手方向部材Ｌ３は力Ｆに順応して曲がり得る。この場合、３つの長手方向部材Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のうちの隣接する２つの長手方向部材は、隣接する２つの長手方向部材の間に連結された距離維持部材Ｄ１、Ｄ２によって相互間の距離を維持しながら相対的に移動する。一方、上記のように変形される場合でも、第１距離維持部材Ｄ１及び第２距離維持部材Ｄ２によれば、第１対象体Ｏ１及び第２対象体Ｏ２の間の相対角度が同一に維持され得る。言い換えれば、第１長手方向部材Ｌ１及び第３長手方向部材Ｌ３は同じ形で曲がる。

図５〜図７は、一実施形態に係るフレームアセンブリを示す図である。

図５を参照して、フレームアセンブリは、第１対象体Ｏ１１、第２対象体Ｏ２１、第１長手方向部材Ｌ１１、第２長手方向部材Ｌ２１、第３長手方向部材Ｌ３１、第１距離維持部材Ｄ１１、及び第２距離維持部材Ｄ２１を含む。

第１距離維持部材Ｄ１１は曲がらない構造及び材質から形成され、両端部又は１つの端部は第１長手方向部材Ｌ１１及び／又は第２長手方向部材Ｌ２１に回転可能に固定される。上記のような構造によれば、第１長手方向部材Ｌ１１の中間領域及び第２長手方向部材Ｌ２１の中間領域が互いに相対的に移動され得る。同様に、第２距離維持部材Ｄ２１も曲がらない構造及び材質から形成され、両端部又は１つの端部が第２長手方向部材Ｌ２１及び／又は第３長手方向部材Ｌ３１に回転可能に固定されている。図５は、それぞれの距離維持部材Ｄ１１、Ｄ２１の両端部がそれぞれ隣接する２つの長手方向部材に回転可能にヒンジ結合された状態を示している。

第１距離維持部材Ｄ１１の長手方向及び第２距離維持部材Ｄ２１の長手方向は所望の力支持方向に応じて決定される。例えば、第１距離維持部材Ｄ１１の長手方向及び第２距離維持部材Ｄ２１の長手方向は互いに同一であってもよい。

図６を参照して、フレームアセンブリは、第１対象体Ｏ１２、第２対象体Ｏ２２、第１長手方向部材Ｌ１２、第２長手方向部材Ｌ２２、第３長手方向部材Ｌ３２、第１距離維持部材Ｄ１２、及び第２距離維持部材Ｄ２２を含む。

第１距離維持部材Ｄ１２の長手方向及び第２距離維持部材Ｄ２２の長手方向とは所望の力支持方向によって決定される。図示するように、第１距離維持部材Ｄ１２の長手方向及び第２距離維持部材Ｄ２２の長手方向は互いに交差してもよく、第１長手方向部材Ｌ１２、第２長手方向部材Ｌ２２、及び第３長手方向部材Ｌ３２は必要に応じて様々な初期形状を有し得る。

図７を参照して、フレームアセンブリは、第１対象体Ｏ１３、第２対象体Ｏ２３、第１長手方向部材Ｌ１３、第２長手方向部材Ｌ２３、第３長手方向部材Ｌ３３、第１距離維持部材Ｄ１３、及び第２距離維持部材Ｄ２３を含む。

第１距離維持部材Ｄ１３の一部分は柔軟な性質を有する材質又は構造を有することで、第１長手方向部材Ｌ１３及び第２長手方向部材Ｌ２３に対して曲がり得る。上記のような構造によれば、第１長手方向部材Ｌ１３の中間領域及び第２長手方向部材Ｌ２３の中間領域が互いに相対的に移動する。例えば、第１距離維持部材Ｄ１３の両端部は、中間領域より断面の大きさが１／５〜１／１０と小さい構造を有し得る。中間領域は曲がらない材質又は構造を有する。

一方、第１距離維持部材Ｄ１３の厚さは、隣接する２つの長手方向部材Ｌ１３、Ｌ２３の厚さよりも大きくてもよい。第１距離維持部材Ｄ１３の厚さは、第１長手方向部材Ｌ１３及び第２長手方向部材Ｌ２３が座屈しないほど十分な厚さ、例えば、１０倍〜１００倍の厚さを有する。

第２距離部材Ｄ２３も同様に、柔軟な性質を有する材質又は構造を有することで、第２長手方向部材Ｌ２３及び第３長手方向部材Ｌ３３に対して曲がり得る。

図８は、他の実施形態に係るフレームアセンブリを示す図であり、図９は、他の実施形態に係るフレームアセンブリの中間領域に力が作用するときの動作を示す図である。

図８及び図９を参照して、他の実施形態に係るフレームアセンブリは、第１対象体Ｏ３、第２対象体Ｏ４、第１長手方向部材Ｌ４、第２長手方向部材Ｌ５、第３長手方向部材Ｌ６、第１距離維持部材Ｄ３、及び第２距離維持部材Ｄ６を含む。

第１距離維持部材Ｄ３は、互いに摺動可能な第１スライダＤ４及び第２スライダＤ５を含み、第２距離維持部材Ｄ６は、互いに摺動可能な第３スライダＤ７及び第４スライダＤ８を含む。

図８に示すようにフレームアセンブリは端部に作用する力に対して剛性を有するため、第１対象体Ｏ３に力Ｆが加えられるときにも実質的に変形が生じない。

図９に示すように、フレームアセンブリは中間領域に作用する力に対して柔軟であるため、フレームアセンブリの中間領域に側方向の力Ｆが作用すれば、第１長手方向部材Ｌ４、第２長手方向部材Ｌ５、及び第３長手方向部材Ｌ６は力Ｆに順応して曲がる。この場合、３つの長手方向部材Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６のうちの隣接する２つの長手方向部材は、隣接する２つの長手方向部材の間に連結された距離維持部材Ｄ３、Ｄ６によって相互間の距離を維持しながら、部分的に摺動できる。一方、上記のように変形される場合にも、第１距離維持部材Ｄ３及び第２距離維持部材Ｄ６によって、第１対象体Ｏ３と第２対象体Ｏ４との間の相対角度が同一に維持される。言い換えれば、第１長手方向部材Ｌ４ないし第３長手方向部材Ｌ６は同じ形で曲がる。

図１０〜図１２は、他の実施形態に係る第１距離維持部材を示す図である。図１０〜図１２は図９に示すＡ部分を上方から下方に（ｙ軸の負の方向に）見た形状を示すものである。図１０〜図１２を参照して説明する第１距離維持部材の構造は、第２距離維持部材に同一に適用され得る。

図１０を参照すると、第１距離維持部材Ｄ３１は、第１スライダ４１、第１スライダ４１に対して摺動可能な第２スライダＤ５１とを含む。

第１スライダＤ４１は、第１長手方向部材Ｌ４に連結されるともに第２長手方向部材Ｌ５に向かって延びる曲がらない第１スライダボディＤ４１１と、第１スライダボディＤ４１１に形成される第１係止部Ｄ４１２とを含む。

第２スライダＤ５１は、第２長手方向部材Ｌ５に連結されるとともに第１長手方向部材Ｌ４に向かって延びる曲がらない第２スライダボディＤ５１１と、第２スライダボディＤ５１１に形成されて第１係止部Ｄ４１２と係合する第２係止部Ｄ５１２とを含む。

第１スライダボディＤ４１１及び第２スライダボディＤ５１１によれば、第１長手方向部材Ｌ４及び第２長手方向部材Ｌ５が互いに近づく方向に座屈するのを防止する。

第１係止部Ｄ４１２及び第２係止部Ｄ５１２のうちのいずれか一方は突出し、他方は陥没している。第１係止部Ｄ４１２及び第２係止部Ｄ５１２の係合により、第１スライダＤ４１及び第２スライダＤ５１は互いに離脱することなく摺動できる。第１係止部Ｄ４１２は、第１スライダボディＤ４１１から遠くなるほど幅が増加する部分を含む。例えば、第１係止部Ｄ４１２は、突出する方向に行くほど断面が広くなるダブテール（ｄｏｖｅｔａｉｌ）形状を含み、第２係止部Ｄ５１２は、陥没する方向に行くほど溝の断面が広くなる形状を含む。

図１１を参照すると、第１距離維持部材Ｄ３２は、曲がらない第１スライダボディＤ４２１及び第１係止部Ｄ４２２を含む第１スライダＤ４２と、曲がらない第２スライダボディＤ５２１及び第２係止部Ｄ５２２を含む第２スライダＤ５２とを含む。

第１係止部Ｄ４２２は、第１スライダボディＤ４２１から離れるほど幅が増加する部分を含む。例えば、第１係止部Ｄ４２２の断面は円形状であり、第２係止部Ｄ４２２の断面は２カ所の隅が内側に曲がった溝である。

図１２を参照すると、第１距離維持部材Ｄ３３は、曲がらない第１スライダボディＤ４３１及び第１係止部Ｄ４３２を含む第１スライダＤ４３と、曲がらない第２スライダボディＤ５３１及び第２係止部Ｄ５３２を含む第２スライダＤ５３と、離脱防止部材Ｄ３３１とを含む。

離脱防止部材Ｄ３３１は、第１スライダＤ４３及び第２スライダＤ５３の相互離脱を防止する。離脱防止部材Ｄ３３１の一方側は第１係止部Ｄ４３２と連結し、第１係止部Ｄ４３２に対して摺動移動する。例えば、離脱防止部材Ｄ３３１の一方側は、第１スライダＤ４３が位置する方向に行くほど幅が増加する部分を含む逆台形状を有する。同様に、離脱防止部材Ｄ３３１の他方側は第２係止部Ｄ５３２と連結し得る。言い換えれば、離脱防止部材Ｄ３３１の一方側及び他方側は中心から２つのスライダＤ４３、Ｄ５３に向かって次第に幅が増加する部分を含む２つの逆台形状が合わさった形状であり得る。

図１３は一実施形態に係る運動補助装置の正面図であり、図１４は一実施形態に係る運動補助装置の側面図であり、図１５は一実施形態に係る固定機構の斜視図である。図１３〜図１５は、距離維持部材が省略された状態の運動補助装置を示す。

図１３〜図１５を参照して、運動補助装置１は、骨盤固定機構１０、駆動モジュール３、及び支持モジュール５を含む。

骨盤固定機構１０は、ユーザーの腰の側面及び後面を取り囲む後方固定モジュール１１０と、ユーザーの腰の前面を取り囲む前面固定モジュール１２０と、バッテリ１６０と、後方固定モジュール１１０及び前面固定モジュール１２０の間に連結される腸骨稜パッド１７０とを含む。

後方固定モジュール１１０は、ユーザーの背中を支持するための背支持部１１２と、背支持部１１２に連結して背支持部１１２から両側に延びて背支持部１１２及び駆動モジュール３を連結するための第１フレームアセンブリ１１４と、第２フレームアセンブリ１１５とを含む。第１フレームアセンブリ１１４に関する説明は後述する。

駆動モジュール３は、動力を生成するアクチュエータ３ａと、股関節に対応する位置に配置してアクチュエータ３ａで生成された動力を支持モジュール５に伝達するためのジョイントアセンブリ３ｂとを含む。

支持モジュール５は、ユーザーの下肢（ｌｏｗｅｒｌｉｍｂ）、例えば、太ももを支持し、下肢の運動を補助する。駆動モジュール３の回転力によって回転されるモジュール５は、ジョイントアセンブリ３ｂとヒンジ結合する連結部材５ａと、連結部材５ａに摺動結合する力伝達フレーム５ｂと、力伝達フレーム５ｂに連結してユーザーの一部分に力を伝達する作用部材５ｃと、作用部材５ｃの一側に連結してユーザーの太ももが力伝達フレーム５ｂからの離脱を防止するための支持部材５ｄとを含む。

図１６は、一実施形態に係る後方固定モジュールの一部を示す分解斜視図である。図１６は、距離維持部材が省略された状態の後方固定モジュールの一部を示す。図１６を参照して、背支持部１１２は、支持板１１２１、調整クランプ１１２２及びカバー１１２５を含む。調整クランプ１１２２は、支持板１１２１とカバー１１２５との間に設けられ、背支持部１１２に挿入される第１フレームアセンブリ１１４の部分の長さを調整する。例えば、調整クランプ１１２２は、スナップ締結形態で第１フレームアセンブリ１１４を選択的に固定又は解除する。調整クランプ１１２２によれば、同一の第１フレームアセンブリ１１４を様々な体格のユーザーに適用させることができる。

第１フレームアセンブリ１１４は、第１長手方向部材１１４１、第２長手方向部材１１４２、第３長手方向部材１１４３、第１固定クリップ１１４４及び第２固定クリップ１１４５を含む。

第１フレームアセンブリ１１４は、力に対する両端部の剛性が中間領域の剛性よりも大きい。言い換えれば、複数の長手方向部材１１４１、１１４２、１１４３のうちの２つの長手方向部材の間隔は、図２を参照して説明した数式（６）によって決定される。

第１長手方向部材１１４１及び第３長手方向部材１１４３は相互離隔し、背支持部１１２及び駆動モジュール３を連結する。第１長手方向部材１１４１の一方側は駆動モジュール３に固定され、他方側は調整クランプ１１２２に締結され得る。

第２長手方向部材１１４２は、第１長手方向部材１１４１及び第３長手方向部材１１４３を斜めに連結する。第１固定クリップ１１４４は、第１長手方向部材１１４１及び第２長手方向部材１１４２を互いに固定する。第２固定クリップ１１４５は、第２長手方向部材１１４２及び第３長手方向部材１１４３を互いに固定する。

第１長手方向部材１１４１ないし第３長手方向部材１１４３は、例えば、中空の筒状の柔軟な材質であり得る。上記のような構造を利用すると、骨盤固定機構１０の重さは減少しつつも骨盤固定機構１０は十分な剛性を有することができる。

図１７は一実施形態に係る後方固定モジュールの一部を示す正面図であり、図１８は一実施形態に係る後方固定モジュールの一部を示す側面図であり、図１９は一実施形態に係る後方固定モジュールの一部を示す上面図である。

図１７〜図１９を参照して、第１フレームアセンブリ１１４は、複数の長手方向部材１１４１、１１４２、１１４３のうちの隣接する２つの長手方向部材の間を連結する距離維持部材１１４８、１１４９をさらに含む。設計者は、１１０の剛性を向上させるために、後方固定モジュール１１０に作用する各種の力（Ｆ）の方向を考慮して、第１距離維持部材１１４８又は第２距離維持部材１１４９の長手方向を別に設置する。

前述の構造によれば、第１フレームアセンブリ１１４の両端部は、力及びモーメントに対して高い剛性を有するためにユーザーを安定的に支持することができ、第１フレームアセンブリ１１４の中間領域は柔軟な性質を有するために、体に密着しても摩擦が大きく発生しないことから、小型化及び着用感の向上を同時に図ることができる。また、摩擦問題を防止するために第１フレームアセンブリを体から離隔するように設計する必要がないため、第１フレームアセンブリの設置に必要な体積を縮小させると同時に、全体の運動補助装置を服の下に着用することもできる。

上述したように、限定された実施形態と図面によって本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野にの通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形を加えることができる。従って、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲だけではなく特許請求の範囲と均等なもの等によって定められるものである。

１運動補助装置
３駆動モジュール
５支持モジュール
１０骨盤固定機構
１１０後方固定モジュール
１１４第１フレームアセンブリ
１１５第２フレームアセンブリ
１２０前面固定モジュール
Ｏ１、Ｏ３、Ｏ１１、Ｏ１３第１対象体
Ｏ２、Ｏ４、Ｏ２１、Ｏ２３第２対象体
Ｌ１、Ｌ４、Ｌ１１、Ｌ１３第１長手方向部材
Ｌ２、Ｌ５、Ｌ２１、Ｌ２３第２長手方向部材
Ｌ３、Ｌ６、Ｌ３１、Ｌ３３第３長手方向部材
Ｄ１、Ｄ３、Ｄ１１、Ｄ１３、Ｄ３３第１距離維持部材
Ｄ２、Ｄ６、Ｄ２１、Ｄ２３第２距離維持部材
Ｄ４、Ｄ４１、Ｄ４２、Ｄ４３第１スライダ
Ｄ５、Ｄ５１、Ｄ５２、Ｄ５３第２スライダ
Ｄ７第３スライダ
Ｄ８第４スライダ
Ｄ３３１離脱防止部材
Ｄ４１１、Ｄ４２１、Ｄ４３１第１スライダボディ
Ｄ４１２、Ｄ４２２、Ｄ４３２第１係止部
Ｄ５１１、Ｄ５２１、Ｄ５３１第２スライダボディ
Ｄ５１２、Ｄ５２２、Ｄ５３２第２係止部

Claims

第１端部が運動補助装置の背支持部に連結され、第２端部が前記運動補助装置の駆動モジュールに連結されて、ユーザーの身体の一部を支持する、フレームアセンブリであって、
第１長手方向部材と、
第２長手方向部材と、
前記第１長手方向部材と離隔した第３長手方向部材と、
前記第１長手方向部材と第２長手方向部材との間に連結された複数の第１距離維持部材と、
前記第２長手方向部材と第３長手方向部材との間に連結された複数の第２距離維持部材と、
を含み、
前記第２長手方向部材は、前記第１長手方向部材と第３長手方向部材との間に斜め方向に連結され、
前記第１長手方向部材、前記第２長手方向部材及び前記第３長手方向部材は、それぞれ、前記背支持部と前記駆動モジュールとの間に連結され、
前記第１長手方向部材と前記第２長手方向部材との間の距離は、前記第２端部から前記第１端部に行くほど増加し、
前記第２長手方向部材と前記第３長手方向部材との間の距離は、前記第２端部から前記第１端部に行くほど減少する、
フレームアセンブリ。
当該フレームアセンブリのうち、前記第１端部及び前記第２端部のそれぞれの剛性は、前記第１端部と前記第２端部との間に位置する中間領域の剛性よりも大きい、請求項１に記載のフレームアセンブリ。
前記第１長手方向部材の中間領域及び前記第２長手方向部材の中間領域は相対的に移動可能であり、
前記第２長手方向部材の中間領域及び前記第３長手方向部材の中間領域は相対的に移動可能である、
請求項１又は２に記載のフレームアセンブリ。
前記第１距離維持部材は、前記第１長手方向部材又は前記第２長手方向部材に対して回転可能である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
前記第１距離維持部材の両端部は、前記第１距離維持部材の中間領域よりも柔軟である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
前記第１距離維持部材の両端部は、前記第１距離維持部材の中間領域よりも断面が小さい、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
前記第１距離維持部材の厚さは、隣接する２つの長手方向部材の厚さよりも大きい、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
前記第１距離維持部材は、互いに摺動可能な第１スライダ及び第２スライダを含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
前記第１スライダは、
前記第１長手方向部材に連結されるとともに前記第２長手方向部材に向かって延びる第１スライダボディと、
前記第１スライダボディに形成される第１係止部と、
を含み、
前記第２スライダは、
前記第２長手方向部材に連結されるとともに前記第１長手方向部材に向かって延びる第２スライダボディと、
前記第２スライダボディに形成されて前記第１係止部と係合する第２係止部と、
を含む、
請求項８に記載のフレームアセンブリ。
前記第１係止部は、前記第１スライダボディから離れるほど幅が増加する部分を含む、請求項９に記載のフレームアセンブリ。
前記第１距離維持部材は、前記第１スライダ及び前記第２スライダの相互離脱を防止するための離脱防止部材をさらに含む、請求項８に記載のフレームアセンブリ。
前記複数の第１距離維持部材の長さはそれぞれ前記第１長手方向部材及び第２長手方向部材の長さよりも短く、
前記複数の第１距離維持部材のうちの隣接する２つの第１距離維持部材の間の距離は、前記隣接する２つの第１距離維持部材のうちの短いものの長さよりも短い、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
前記複数の第１距離維持部材は、前記第１長手方向部材及び前記第２長手方向部材よりも剛性な材質を含む、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
前記複数の第１距離維持部材のうちの少なくとも１つ以上の第１距離維持部材の両端部は、それぞれ前記第１長手方向部材及び前記第２長手方向部材に固定される、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
前記第１距離維持部材の両端部のうちの少なくとも１つの端部は、前記第１長手方向部材又は前記第２長手方向部材に回転可能に固定される、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
ユーザーの背中を支持するための背支持部と、
ユーザーの関節の一方側に備えられる駆動モジュールと、
それぞれ前記背支持部及び前記駆動モジュールを連結する第１長手方向部材、第２長手方向部材、及び前記第１長手方向部材と離隔した第３長手方向部材と、前記第１長手方向部材と第２長手方向部材との間に連結された複数の第１距離維持部材、及び前記第２長手方向部材と第３長手方向部材との間に連結された複数の第２距離維持部材とを含み、前記第２長手方向部材は、前記第１長手方向部材と第３長手方向部材との間に斜め方向に連結される、フレームアセンブリと、を含み、
前記フレームアセンブリの第１端部及び第２端部のそれぞれは、前記フレームアセンブリの中間領域よりも大きい剛性を有し、
前記第１長手方向部材と前記第２長手方向部材との間の距離は、前記第２端部から前記第１端部に行くほど増加し、
前記第２長手方向部材と前記第３長手方向部材との間の距離は、前記第２端部から前記第１端部に行くほど減少する、
運動補助装置。
前記複数の第１距離維持部材は、前記第２長手方向部材に前記第１長手方向部材に対して一定の距離を維持させるように構成され、
前記複数の第２距離維持部材は、前記第３長手方向部材に前記第２長手方向部材に対して一定の距離を維持させるように構成され、
前記複数の第１距離維持部材の長手方向と、前記第２距離維持部材の長手方向とは互いに交差する、
請求項１６に記載の運動補助装置。
前記第１長手方向部材及び前記第３長手方向部材のうちの１つ以上は、前記背支持部に挿入される部分の長さが調整可能に設けられる、請求項１６又は１７に記載の運動補助装置。