JPWO2014034145A1 - Auxiliary tool - Google Patents
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Abstract
身体の動作を補助する補助用具であって、身体に取り付ける装着部と、電圧が印加されると伸長または収縮する高分子材料を含むアクチュエータと、アクチュエータを装着部に取り付ける取付部とを備え、取付部は、前記アクチュエータとともに取り外し可能に取り付けられ、装着部におけるアクチュエータの位置を位置決めする位置決め手段が設けられている。Auxiliary device for assisting body movement, comprising: a mounting portion attached to the body; an actuator including a polymer material that expands or contracts when a voltage is applied; and a mounting portion that attaches the actuator to the mounting portion. The part is detachably attached together with the actuator, and positioning means for positioning the actuator in the mounting part is provided.
Description
本発明は、補助用具に関する。 The present invention relates to an auxiliary tool.
ユーザの筋力を補助する補助用具が知られている(例えば、特許文献1参照)。
[特許文献1] 特開2003−153928号公報An auxiliary tool that assists a user's muscle strength is known (see, for example, Patent Document 1).
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-153828
上述の補助用具は、衣服のように装着できるので、汚れた場合に洗濯できることが好ましい。しかし、電圧を印加して動作するアクチュエータを用いた補助用具の場合、容易に洗濯が行えないとの課題がある。 Since the above-mentioned auxiliary tools can be worn like clothes, it is preferable that they can be washed when soiled. However, in the case of an auxiliary tool using an actuator that operates by applying a voltage, there is a problem that it cannot be easily washed.
本発明の第1の態様においては、身体の動作を補助する補助用具であって、身体に取り付ける装着部と、電圧が印加されると伸長または収縮する高分子材料を含むアクチュエータと、アクチュエータを前記装着部に取り付ける取付部とを備え、取付部は、アクチュエータとともに取り外し可能に取り付けられる。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an auxiliary tool for assisting the movement of the body, an attachment portion attached to the body, an actuator including a polymer material that expands or contracts when a voltage is applied, and the actuator. A mounting portion attached to the mounting portion, and the mounting portion is detachably attached together with the actuator.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、補助用具10を装着したユーザの正面図である。図2は、補助用具10を装着したユーザの背面図である。図1に矢印で示す上下左右を補助用具10の上下左右方向とする。また、ユーザから見て前後を、補助用具10の前後方向とする。
FIG. 1 is a front view of a user wearing the
ユーザは、上半身にシャツ80を着るとともに、下半身にズボン82を履いているとする。また、ズボン82の胴体の腰部分には、ベルト84が巻かれている。ベルト84は、胴体の前面に配されるバックル86を有する。シャツ80の上部は、肩からずれないように形成されている。ズボン82の裾は、足首からずれないように絞られている。尚、シャツ80及びズボン82の内面が、ユーザの体と密着するダイビングスーツのような構成であってもよい。シャツ80、ズボン82、及び、ベルト84は、身体に取り付ける装着部の一例である。更に、ベルト84は、身体に固定されている装着部の部分の一例である。
It is assumed that the user wears a
補助用具10は、ユーザの身体の動作を補助する。図1及び図2に示すように、補助用具10は、前右人工筋肉部12と、前左人工筋肉部14と、後右人工筋肉部16と、後左人工筋肉部18と、電源部20と、検出部の一例である右検出部22及び左検出部24と、装着検出部26と、制御部28とを備える。
The
前右人工筋肉部12は、前右アクチュエータ30と、一対の前右取付部32と、電力配線34とを備える。
The front right
前右アクチュエータ30は、上下方向に延びるように形成されている。前右アクチュエータ30の上下方向、即ち、長手方向の一端は、右足の上方であって、ベルト84及びユーザの腰の上方のシャツ80の前面に配置されている。前右アクチュエータ30の長手方向の他端は、右足の膝の下方のズボン82の前面に配置されている。前右アクチュエータ30は、ユーザの胴体の腰及び膝の関節を跨ぐように設けられている。
The front
前右アクチュエータ30は、電圧が印加されると伸縮する高分子材料を含む。前右アクチュエータ30は、電圧が印加されると、上下方向、即ち、長手方向に伸縮する。これにより、前右アクチュエータ30は、収縮することにより、歩くとき等のユーザの右足の上昇を補助する。
The front
高分子材料の一例は、ポリロタキサン架橋体である。前右アクチュエータ30は、平面状のポリロタキサン架橋体の両面を伸縮性の電極で挟んだシート部材を巻くことによって作製される。ここで、前右アクチュエータ30の長手方向は、巻かれたシート部材の軸方向と平行である。前右アクチュエータ30は、柔軟性を有するので、着用した状態で歩行したときのユーザの違和感を低減できる。
An example of the polymer material is a crosslinked polyrotaxane. The front
高分子材料の別例は、ポリピロール膜である。電解液中に浸漬されたポリピロール膜は、電圧が印加されることにより、膨張または収縮する。例えば、正の電圧が印加されると、ポリピロール膜は膨張する。負の電圧が印加されると、ポリピロール膜は収縮する。尚、前右アクチュエータ30がポリピロール膜を含む場合、電解液が必要となるので、前右アクチュエータ30を封止する必要がある。
Another example of the polymer material is a polypyrrole film. The polypyrrole film immersed in the electrolytic solution expands or contracts when a voltage is applied. For example, when a positive voltage is applied, the polypyrrole film expands. When a negative voltage is applied, the polypyrrole film contracts. Note that when the front
高分子材料の別例は、ポリ塩化ビニル(PVC)ゲルである。導電材からなるメッシュ体と、メッシュ体を挟む位置に対向配置された第1のPVCゲルと第2のPVCゲルと、第1のPVCゲルと第2のPVCゲルのそれぞれの外面に接して設けられた第1の電極と、第2の電極とからなる。メッシュ体との間に電圧を印加しない状態では、第1および第2のPVCゲルの対向面が離間するが、メッシュ体を陽極に、第1および第2の電極を陰極に接続して、メッシュ体と第1および第2の電極との間に電圧を印加すると、第1および第2のPVCゲルの一部がメッシュ体のメッシュ孔に入り込み、厚さ方向に変位する。尚、PVCはゲルを構成する材料の一例であり、ポリメタクリル酸メチル、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン6等の誘電性高分子材料を用いてもよい。また、PVCゲルから成るアクチュエータを積層させて、アクチュエータの出力を向上させてもよい。この場合、個々のアクチュエータのメッシュ体が陽極に接続され、第1および第2の電極が各々陰極に接続される。 Another example of a polymeric material is polyvinyl chloride (PVC) gel. Provided in contact with the outer surfaces of the mesh body made of a conductive material, the first PVC gel and the second PVC gel disposed opposite to each other at a position sandwiching the mesh body, and the first PVC gel and the second PVC gel. The first electrode and the second electrode are formed. In a state in which no voltage is applied between the mesh body and the opposing surfaces of the first and second PVC gels, the mesh body is connected to the anode, the first and second electrodes are connected to the cathode, When a voltage is applied between the body and the first and second electrodes, part of the first and second PVC gels enter the mesh holes of the mesh body and are displaced in the thickness direction. Note that PVC is an example of a material constituting the gel, and dielectric polymer materials such as polymethyl methacrylate, polyurethane, polystyrene, polyvinyl acetate, and nylon 6 may be used. Further, an actuator made of PVC gel may be laminated to improve the output of the actuator. In this case, the mesh body of each actuator is connected to the anode, and the first and second electrodes are each connected to the cathode.
一対の前右取付部32は、前右アクチュエータ30の伸縮方向の両端を服に取り付ける。一方の前右取付部32は、前右アクチュエータ30の上端部に設けられ、シャツ80の前面に取り付けられている。尚、前右アクチュエータ30の上端部は、一方の前右取付部32を介して、伸縮力により動きにくいベルト84に取り付けられていてもよい。このように、身体に固定されたベルト84に取り付けることにより、前右取付部32は、伸縮時の支点となる前右アクチュエータ30の上端部を確実に支持できる。他方の前右取付部32は、前右アクチュエータ30の下端部に設けられ、ズボン82の前面に取り付けられている。前右取付部32は、ボタン、チャック、マジックテープ(登録商標)等によってシャツ80またはズボン82に、前右アクチュエータ30とともに取り外し可能に取り付けられている。一対の前右取付部32の一部は、ゴム等の弾性部材で構成することが好ましい。
The pair of front
電力配線34の一端は、上側の前右取付部32を介して、前右アクチュエータ30と電気的に接続されている。電力配線34の他端は、電源部20に接続されている。これにより、電力配線34は、前右アクチュエータ30と電源部20とを電気的に接続する。
One end of the
前左人工筋肉部14、後右人工筋肉部16及び後左人工筋肉部18は、前右人工筋肉部12と同様の構成を有するので、異なる点以外は説明を省略する。
Since the front left
前左人工筋肉部14は、前左アクチュエータ36と、一対の前左取付部38と、電力配線40とを備える。前左アクチュエータ36は、一対の前左取付部38によって、腰の上方のシャツ80の前面から左足の膝の下方にわたってズボン82の前面に取り付けられている。尚、前左アクチュエータ36の一端は、伸縮力により動きにくいベルト84に取り付けてもよい。前左アクチュエータ36は、収縮することにより、歩くとき等のユーザの左足の上昇を補助する。電力配線40は、前左アクチュエータ36と電源部20とを電気的に接続する。
The front left
後右人工筋肉部16は、後右アクチュエータ42と、一対の後右取付部44と、電力配線46とを備える。後右アクチュエータ42は、一対の後右取付部44によって、右足の付け根のズボン82の後面から右足の膝の下方の足首近傍にわたってズボン82の後面に取り付けられている。後右アクチュエータ42は、ベルト84及びシャツ80等に取り付けてもよい。また、後右アクチュエータ42は、膝下までの長さであってもよい。後右アクチュエータ42は、ズボン82のポケット88の内部に配置されている。ポケット88は、後右アクチュエータ42の伸縮とともに、伸縮できる材料が好ましい。これにより、ポケット88が後右アクチュエータ42の伸縮の妨げとなることを防ぐことができる。また、ポケット88が伸縮方向と交差する方向の後右アクチュエータ42の変形を防ぐことができる。後右アクチュエータ42は、収縮することにより、ボールを蹴るとき等のユーザの右足の上昇を補助する。電力配線46は、ベルト84の裏に配置された配線を介して、後右アクチュエータ42と電源部20とを電気的に接続する。
The rear right
後左人工筋肉部18は、後左アクチュエータ48と、一対の後左取付部50と、電力配線52とを備える。後左アクチュエータ48は、一対の後左取付部50によって、左足の付け根のズボン82の後面から左足の膝の下方の足首近傍にわたってズボン82の後面に取り付けられている。後左アクチュエータ48は、ベルト84及びシャツ80等に取り付けてもよい。また、後左アクチュエータ48は、膝下までの長さであってもよい。ポケット88は、後左アクチュエータ48の伸縮とともに、伸縮できる材料が好ましい。後左アクチュエータ48は、ズボン82のポケット88の内部に配置されている。後左アクチュエータ48は、収縮することにより、ボールを蹴るとき等のユーザの左足の上昇を補助する。電力配線52は、ベルト84の裏に配置された配線を介して、後左アクチュエータ48と電源部20とを電気的に接続する。
The rear left
電源部20は、ベルト84のバックル86に設けられている。電源部20は、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48と電力を供給可能に電気的に接続されている。
The
右検出部22は、ユーザの右足の膝の近傍に設けられている。右検出部22は、ユーザの右足の動きに対応する加速度を検出する。右検出部22の一例は、3軸加速度センサである。右検出部22は、配線54を介して、制御部28と電気的に接続されている。右検出部22は、ユーザの右足の動き及び加速度に対応する右加速度信号を制御部28へと出力する。右加速度信号は、検出信号の一例である。
The
左検出部24は、ユーザの左足の膝の近傍に設けられている。左検出部24は、3軸加速度センサであって、ユーザの左足の動きに対応する加速度を検出する。左検出部24は、ユーザの左足の動き及び加速度に対応する左加速度信号を、配線56を介して制御部28へと出力する。左加速度信号は、検出信号の一例である。
The
装着検出部26は、ベルト84のバックル86に設けられている。装着検出部26の一例は、圧力センサである。装着検出部26は、ベルト84の装着を判定する圧力を検出する。装着検出部26は、制御部28と電気的に接続されている。装着検出部26は、ベルト84がユーザに装着されて、ベルト84に圧力が作用すると、当該圧力に対応する圧力信号を制御部28に出力する。
The
制御部28は、補助用具10の制御全般を司る。制御部28の一例は、コンピュータである。
The
図3は、補助用具10の制御系を説明するブロック図である。図3に示すように、制御部28は、処理部60と、格納部62とを備える。処理部60は、格納部62に格納された補助用具制御プログラムを読み込むことにより、取得部64、判定部66、及び、電源制御部68として機能する。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a control system of the
取得部64は、右検出部22及び左検出部24から右加速度信号及び左加速度信号を取得する。取得部64は、装着検出部26から圧力信号を取得する。取得部64は、取得した加速度信号及び圧力信号を判定部66へと出力する。
The
判定部66は、取得部64から右加速度信号及び左加速度信号を取得する。判定部66は、右加速度信号に基づいて右足の速度である右速度を算出する。判定部66は、算出した右速度の正負から右足の移動方向、速さ及び停止を判定する。判定部66は、算出した右速度を積算することにより、右足が最も上昇した位置である右最上位置を検出する。判定部66は、左加速度信号から左足の速度である左速度を算出する。判定部66は、左速度から左足の移動方向、速さ、及び、停止を判定する。判定部66は、算出した左速度を積算することによって、左足が最も上昇した位置である左最上位置を検出する。判定部66は、検出した右最上位置及び左最上位置を格納部62に格納する。
The
判定部66は、取得部64から圧力信号を取得する。判定部66は、圧力信号からベルト84に作用している圧力を検出して、ベルト84がユーザに装着されているか、または、装着されていないかを判定する。判定部66は、ベルト84が装着されていると判定すると、右加速度信号及び左加速度信号に基づいて検出した右足及び左足の上昇、下降、停止を示す右移動信号及び左移動信号を電源制御部68へと出力する。右移動信号及び左移動信号に上昇、下降の速さを含めてもよい。
The
電源制御部68は、ベルト84が装着された場合、判定部66が右加速度信号及び左加速度信号に基づいて検出した右移動信号及び左移動信号によって、電源部20を制御する。これにより、電源部20は、ベルト84が装着された場合に、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48のいずれかに電力を供給、または、電力の供給を停止する。
When the
図4は、補助用具10によって実行される補助用具制御処理のフローチャートである。補助用具制御処理は、格納部62に格納された補助用具制御プログラムを処理部60が読み込むことによって実行される。
FIG. 4 is a flowchart of auxiliary tool control processing executed by the
図4に示すように、補助用具制御処理では、まず、取得部64が装着検出部26から圧力信号を取得して、判定部66へと出力する(S10)。判定部66は、取得した圧力信号に基づいて、ベルト84がユーザに装着されたか否かを判定する(S12)。判定部66が、ベルト84がユーザに装着されたと判定するまで、ステップS10、S12を繰り返す。
As shown in FIG. 4, in the auxiliary tool control process, first, the
判定部66が、ユーザにベルト84が装着されたと判定すると(S12:Yes)、その旨を取得部64へと出力する。取得部64は右検出部22及び左検出部24から右加速度信号及び左加速度信号を取得して、判定部66へと出力する(S14)。
If the
判定部66は、取得した右加速度信号及び左加速度信号に基づいて、右足の右速度及び左足の左速度を算出する(S16)。判定部66は、右速度及び左速度に応じて判定した上昇、下降、停止を含む右移動信号または左移動信号を電源制御部68へと出力する(S18)。
The
電源制御部68は、取得した右移動信号または左移動信号に基づいて、電源部20を制御する(S20)。例えば、電源制御部68は、右足が前方に上昇している旨の右移動信号を取得すると、電源部20から前右アクチュエータ30に電力を供給させる。これにより、電圧が、前右アクチュエータ30に印加される。印加される電圧の一例は、前右アクチュエータ30が最大の伸縮力を発揮できる最大電圧である。この結果、前右アクチュエータ30は、収縮して、右足を前方に上昇させる。この場合、電源制御部68は、後右アクチュエータ42に電力を供給させて、膨張させてもよく、電力を供給させなくてもよい。尚、電源制御部68は、その他のアクチュエータに電力を供給させない。
The power
また、電源制御部68は、左足が後方に上昇している旨の左移動信号を取得すると、電源部20から後左アクチュエータ48に電力を供給させる。これにより、後左アクチュエータ48は、収縮して、左足を後方に上昇させる。尚、後左アクチュエータ48が弾性力により収縮可能な場合、電源制御部68は、左移動信号を取得した場合、後左アクチュエータ48への電力の供給を停止するようにして、後左アクチュエータ48を収縮させてもよい。この場合、電源制御部68は、前左アクチュエータ36に電力を供給させて、膨張させてもよく、電力を供給させなくてもよい。電源制御部68は、その他のアクチュエータに電力を供給させない。
In addition, when the
次に、取得部64は、ステップS10と同様に圧力信号を取得して判定部66へと出力する(S22)。判定部66は、圧力信号に基づいて、ベルト84が装着された状態を維持しているか否かを判定する(S24)。判定部66は、ベルト84が装着された状態が維持されていると判定すると(S24:Yes)、ステップS14以降を繰り返す。一方、判定部66は、ベルト84が装着されていない、即ち、ユーザがベルト84を外したと判定すると(S24:No)、補助用具制御処理を終了する。
Next, the
上述したように、補助用具10では、シャツ80等によって身体に取り付けるので、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42、及び、後左アクチュエータ48の補助力を身体に効率よく伝達することができる。これにより、補助用具10は、歩行時のユーザの筋力を十分に補助することができる。
As described above, since the
補助用具10では、前右取付部32、前左取付部38、後右取付部44及び後左取付部50によって、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48が服に装着される。従って、ユーザは、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48の一部または一端を服に取り付けた状態で、服を着ることができる。これにより、ユーザは、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48を容易に取り付けることができる。
In the
補助用具10では、電源部20、装着検出部26、制御部28が、ベルト84のバックル86に取り付けられている。これにより、ユーザが椅子に座ったとき、横に寝たとき等に電源部20、装着検出部26、制御部28がユーザの邪魔にならない。また、ベルト84には、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48の伸縮力が作用しないので、電源部20、装着検出部26、制御部28の重さが、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48の抵抗となって、伸縮の妨げとなることを防げる。
In the
次に、上述した補助用具制御処理の一部を変更した形態について説明する。 Next, the form which changed a part of auxiliary tool control process mentioned above is demonstrated.
判定部66は、右足及び左足が最も上昇した位置である右最上位置及び左最上位置の過去の履歴を格納部62から取得して、ユーザの状態を判定した後、右移動信号及び左移動信号を出力してもよい。例えば、算出した右最上位置が、過去の右最上位置の平均よりも低い場合、判定部66は、ユーザの状態が良くないと判定する。判定部66は、この判定結果に基づいて、初期値よりも前右アクチュエータ30の収縮量が大きくさせるように右移動信号を出力する。これにより、電源制御部68は、前右アクチュエータ30に印加する電圧を大きくする。この結果、前右アクチュエータ30は、初期値よりも大きく収縮して、ユーザの右足を過去の右最上位置の平均まで上昇させる。また、判定部66は、ユーザが数歩歩いた後、ユーザの状態を判定してもよい。この場合、電源制御部68は、ユーザが数歩歩いた後、電源部20を制御する。尚、ユーザの右最上位置及び左最上位置ではなく、ユーザの右足及び左足の歩幅によってユーザの状態を判定してもよい。歩幅は、右足及び左足の速度の前方向成分から算出すればよい。また、足を一歩出したときの足の所定の位置(膝、足首、かかと等)の移動量の変化によりユーザの状態を判定してもよい。この場合、変化量が大きくなるまたは変化なしで一定であればユーザの状態が良く、変化量が小さいとユーザの状態が悪いと判定して伸縮力を増加させる。
The
また、判定部66は、右最上位置及び左最上位置によって、ユーザが坂等を上がっているか、下っているかを判定して、その判定結果を電源制御部68に出力するようにしてもよい。この場合、電源制御部68は、ユーザが上がっている場合、平均電圧よりも電圧を高くして、下がっている場合、平均電圧よりも電圧を低くすればよい。尚、平均電圧は、ユーザが平地を歩いている場合に、印加される電圧である。
The
次に、上述した人工筋肉部の取り付け位置を変更した形態について説明する。 Next, the form which changed the attachment position of the artificial muscle part mentioned above is demonstrated.
図5は、人工筋肉部の取り付け位置を変更した補助用具110を説明する右側面図である。図5に示すように、補助用具110は、前右人工筋肉部112と、後右人工筋肉部116とを備える。前右人工筋肉部112は、シャツ80及びズボン82の右側面の前側に取り付けられている。前右人工筋肉部112は、前右アクチュエータ130と、一対の前右取付部132とを有する。尚、前右アクチュエータ130と、電源部20とを接続する電力配線は、省略している。
FIG. 5 is a right side view illustrating the
前右アクチュエータ130の上端は、ベルト84の上方のシャツ80の右側面の前側に前右取付部132を介して取り付けられている。前右アクチュエータ130の上端は、ベルト84に取り付けてもよい。前右アクチュエータ130の下端は、膝の下方のズボン82の右側面の前側に前右取付部132を介して取り付けられている。
The upper end of the front
また、後右人工筋肉部116は、ズボン82の右側面の後側に取り付けられている。後右人工筋肉部116は、後右アクチュエータ142と、一対の後右取付部144とを有する。尚、電力配線は、省略している。後右アクチュエータ142の上端は、ベルト84の下方のズボン82の右側面の後側に後右取付部144を介して取り付けられている。尚、後右アクチュエータ142の上端は、シャツ80に取り付けてもよい。後右アクチュエータ142の下端は、膝の下方のズボン82の右側面の後側に取り付けられている。尚、左側面においても同様に、前左人工筋肉部及び後左人工筋肉部が取り付けられている。
Further, the rear right
図6は、人工筋肉部の取り付け位置を変更した補助用具210を説明する正面図である。図7は、人工筋肉部の取り付け位置を変更した補助用具210を説明する右側面図である。図6及び図7に示すように、補助用具210は、第1右人工筋肉部212と、第1左人工筋肉部214と、第2右人工筋肉部216と、第2左人工筋肉部218とを備える。
FIG. 6 is a front view for explaining the
第1右人工筋肉部212は、第1右アクチュエータ230と、一対の第1右取付部232とを有する。第1右アクチュエータ230の上端は、膝の上方のズボン82の右側の外面に第1右取付部232を介して取り付けられている。尚、第1右アクチュエータ230の上端は、ベルト84またはシャツ80に取り付けてもよい。第1右アクチュエータ230の下端は、膝の下方のズボン82の右側の内面に、第1右取付部232を介して取り付けられている。第1右アクチュエータ230の中央部は、ズボン82の前面に配されている。
The first right
第2右人工筋肉部216は、第2右アクチュエータ242と、一対の第2右取付部244とを有する。第2右アクチュエータ242の下端は、膝の下方のズボン82の右側の外面に、第2右取付部244を介して取り付けられている。第2右アクチュエータ242の上端は、膝の上方のズボン82の右側の内面に第2右取付部244を介して取り付けられている。第2右アクチュエータ242の上端は、ベルト84またはシャツ80に取り付けてもよい。第2右アクチュエータ242の中央部は、ズボン82の右側の前面に配されている。これにより、第1右アクチュエータ230と第2右アクチュエータ242は、膝の下方のズボン82の前側で交差する。第1右アクチュエータ230および第2右アクチュエータ242は、図示の例では膝の下方で交差している。
The second right
同様に、第1左人工筋肉部214は、第1左アクチュエータ236と、一対の第1左取付部238とを有する。第2左人工筋肉部218は、第2左アクチュエータ248と、一対の第2左取付部250とを有する。第1左アクチュエータ236と第2左アクチュエータ248は、ズボン82の左側の前側で交差するように、第1左取付部238と第2左取付部250とによって取り付けられている。第1左アクチュエータ236および第2左アクチュエータ248は、図示の例では膝の下方で交差している。
Similarly, the first left
補助用具210では、ユーザが前進する場合、第1右アクチュエータ230、第2右アクチュエータ242、第1左アクチュエータ236、第2左アクチュエータ248の全てに、電圧が印加されて、収縮させる。このとき、第1左アクチュエータ236および第2左アクチュエータ248の交差部と、第1右アクチュエータ230および第2右アクチュエータ242の交差部とが、それぞれ膝の下方に位置していることから、収縮時に交差部を膝に引っ掛けることができる。これにより、膝に上向きの力をより効果的に作用させることができる。補助用具210では、ユーザが右方向に進む場合、第1右アクチュエータ230及び第2左アクチュエータ248の少なくともいずれか一方に電圧を印加する。補助用具210では、ユーザが左方向に進む場合、第2右アクチュエータ242及び第1左アクチュエータ236の少なくともいずれか一方に電圧を印加する。
In the
図8は、人工筋肉部の取り付け位置を変更した補助用具310を説明する正面図である。図8に示すように、補助用具310は、前右人工筋肉部312と、前左人工筋肉部314とを備える。前右人工筋肉部312の前右アクチュエータ330の上端は、前右取付部332によって、バックル86の右側の位置であって、腰に対応するベルト84の位置に取り付けられている。前右アクチュエータ330の下は、前右取付部332によって、足に対応するズボン82の前面の位置に取り付けられている。前左人工筋肉部314の前左アクチュエータ336の上端は、前左取付部338によって、バックル86の左側の位置であって、腰に対応するベルト84の位置に取り付けられている。前左人工筋肉部314の前左アクチュエータ336の下端は、前左取付部338によって、足に対応するズボン82の前面の位置に取り付けられている。
FIG. 8 is a front view for explaining the
図9は、人工筋肉部の取り付けを変更した補助用具410を説明する正面図である。図9に示すように、補助用具410は、右人工筋肉部412と、左人工筋肉部414とを備える。右人工筋肉部412は、右アクチュエータ430と、一対の右取付部432とを有する。右アクチュエータ430の上端は、ズボン82の右側の前面に右取付部432を介して取り付けられている。右アクチュエータ430の下端は、ズボン82の右側の前面に右取付部432を介して取り付けられている。右アクチュエータ430は、ユーザの右足及びズボン82の右側を巻くように、ズボン82に取り付けられている。
FIG. 9 is a front view for explaining the
左人工筋肉部414は、左アクチュエータ436と、一対の左取付部438とを有する。左アクチュエータ436は、ユーザの左足及びズボン82の左側を巻くように、上端と下端が左取付部438によってズボン82に取り付けられている。
The left
補助用具410では、右アクチュエータ430及び左アクチュエータ436が、右足及び左足に巻きついているので、ユーザは通常以上の力を発揮することができる。また、右アクチュエータ430及び左アクチュエータ436の巻きつく力を制御することによって、ユーザの力を調整することができる。
In the
図10は、電源部20の取り付けを変更した補助用具510を説明する正面図である。図10に示すように、補助用具510は、保持部570を更に有する。保持部570は、電源部20、装着検出部26、及び、制御部28を保持する。保持部570は、ベルト84に沿って移動可能に取り付けられている。これにより、電源部20、装着検出部26、及び、制御部28は、保持部570とともに、ベルト84に沿って移動できる。
FIG. 10 is a front view for explaining the
図11は、取付部を変更した補助用具610を説明する正面図である。図11に示すように、補助用具610は、前右人工筋肉部612と、前左人工筋肉部614とを備える。前右人工筋肉部612の前右アクチュエータ630は、前右取付部632によってズボン82の前面に縫い付けられている。前左人工筋肉部614の前左アクチュエータ636は、前左取付部638によってズボン82の前面に縫い付けられている。このように、前右アクチュエータ630及び前左アクチュエータ636を縫い付ける場合、縫い付けられるズボン82等の服は、前右アクチュエータ630及び前左アクチュエータ636の伸縮とともに、伸縮できる材料が好ましい。これにより、ズボン82が前右アクチュエータ630及び前左アクチュエータ636の伸縮の妨げとなることを防ぐことができる。また、ズボン82が伸縮方向と交差する方向の前右アクチュエータ630及び前左アクチュエータ636の変形を防ぐことができる。
FIG. 11 is a front view for explaining the
上述した各実施形態の構成の形状、配置、材料、個数等の数値は適宜変更してよい。また、各実施形態を組み合わせてもよい。 The numerical values such as the shape, arrangement, material, number, etc. of the configuration of each embodiment described above may be changed as appropriate. Moreover, you may combine each embodiment.
例えば、2個または4個のアクチュエータを設ける例を示したが、1個または複数のアクチュエータを設けてもよい。 For example, although an example in which two or four actuators are provided has been shown, one or more actuators may be provided.
上述の実施形態では、右検出部22及び左検出部24が、それぞれ右足及び左足の加速度を出力してユーザの動きを検出したが、他の検出部によって、ユーザの他の部分の動きを検出するようにしてもよい。具体的には、ユーザの右手、左手、腰、頭等の動きを検出部によって検出してもよい。
In the above-described embodiment, the
上述の実施形態では、シャツ80、ズボン82、及び、ベルト84にアクチュエータを取り付ける例を示したが、別の服にアクチュエータを取り付けてもよい。例えば、下着、ガーターベルト等にアクチュエータを取り付けてもよい。
In the above-mentioned embodiment, the example which attaches an actuator to the
背中及び肘等の上半身を補助するために、サスペンダー及びシャツ等にアクチュエータを設けてもよい。図12は、上半身を補助する補助用具710の正面図である。図13は、上半身を補助する補助用具710の背面図である。図12及び図13に示すように、補助用具710は、右人工筋肉部712と、左人工筋肉部714とを備える。右人工筋肉部712は、右アクチュエータ730と、一対の右取付部732とを有する。一方の右取付部732は、右アクチュエータ730の前端を、右肩の下方のシャツ80の部分に取り付ける。他方の右取付部732は、右アクチュエータ730の後端を、ベルト84の右部分に取り付ける。左人工筋肉部714は、左アクチュエータ736と、一対の左取付部738とを有する。一方の左取付部738は、左アクチュエータ736の前端を、左肩の下方のシャツ80の部分に取り付ける。他方の左取付部738は、左アクチュエータ736の後端を、ベルト84の左部分に取り付ける。これにより、右アクチュエータ730及び左アクチュエータ736は、ユーザの肩を跨いで取り付けられる。この結果、補助用具710は、ユーザが何かを持ち上げるときに筋力を補助することができる。
In order to assist the upper body such as the back and the elbow, an actuator may be provided on the suspender, shirt, or the like. FIG. 12 is a front view of an
アクチュエータの端部は、取付部を介してバンド等によって、身体に直接取り付けてもよい。 The end portion of the actuator may be directly attached to the body by a band or the like through the attachment portion.
アクチュエータは、電圧印加によって、伸縮するタイプでもよく、収縮するタイプでもよい。 The actuator may be of a type that expands or contracts by voltage application, or a type that contracts.
次に、アクチュエータによって、ユーザを補助するとともに、ユーザの動きを検出する補助用具810について説明する。
Next, an
図14は、補助用具810を装着したユーザの正面図である。図14に示すように、補助用具810は、図1の補助用具10から右検出部22、左検出部24、装着検出部26を省略している。
FIG. 14 is a front view of a user wearing the
補助用具810において、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42、及び、後左アクチュエータ48に含まれる高分子材料は、外力によって伸縮すると起電力を出力する。例えば、前右アクチュエータ30は、ユーザが右足を動かすと、当該動きに起因する外力により変形して、起電力を生じさせて、出力する。また、前右アクチュエータ30は、電源部20から電圧が印加されて伸縮している状態で、ユーザの右足から負荷を受けると、起電力を生じさせる。この場合、前右アクチュエータ30の両端に作用している電圧である作用電圧は、電源部20から印加されている電圧である印加電圧よりも小さい。前右アクチュエータ30の両端の作用電圧と、電源部20から印加されている印加電圧との差が、ユーザの右足の動きによる前右アクチュエータ30の変形による起電力となる。前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42、及び、後左アクチュエータ48は、それぞれの両端に作用している電圧である前右作用電圧、前左作用電圧、後右作用電圧及び後左作用電圧を制御部828へと出力する。前右作用電圧、前左作用電圧、後右作用電圧及び後左作用電圧は、起電力及び電源部20から印加されている電圧を含む。
In the
図15は、補助用具810の制御系を説明するブロック図である。図15に示すように、制御部828は、処理部860と、格納部62とを備える。処理部860は、格納部62に格納された補助用具制御プログラムを読み込むことにより、取得部64、算出部866、及び、電源制御部68として機能する。
FIG. 15 is a block diagram for explaining a control system of the
取得部64は、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48のそれぞれの両端に作用している電圧である前右作用電圧、前左作用電圧、後右作用電圧及び後左作用電圧を取得する。取得部64は、各作用電圧を算出部866へと出力する。尚、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48に電源部20から印加電圧が印加されていない状態での各作用電圧は、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48に生じた起電力となる。
The
算出部866は、取得部64から各作用電圧または起電力を取得する。算出部866は、電源制御部68から前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48のそれぞれに印加している前右印加電圧、前左印加電圧、後右印加電圧及び後左印加電圧を取得する。
The
算出部866は、各印加電圧及び各作用電圧をそれぞれ個別に比較して、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48に作用する外力によって生じた前右起電力、前左起電力、後右起電力及び後左起電力を算出する。外力は、例えば、ユーザが足を屈伸運動させることによって作用する。
The calculating
算出部866は、算出した各起電力から、ユーザの動きによって作用する外力に応じて伸縮した前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48の前右伸縮量、前左伸縮量、後右伸縮量及び後左伸縮量を算出する。前右伸縮量、前左伸縮量、後右伸縮量及び後左伸縮量は、起電力に対応する伸縮量のみであって、算出値の一例である。
The
算出部866は、起電力から算出した各伸縮量に基づいてユーザによる右足及び左足の動きの移動方向及び停止を算出及び判定する。算出部866は、右足及び左足のそれぞれの移動方向及び停止に基づいて、右移動信号及び左移動信号を生成して、電源制御部68へと出力する。
The
電源制御部68は、算出部866が算出した伸縮量に応じた右移動信号及び左移動信号に基づいて、電源部20を制御する。これにより、電源部20は、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48のいずれかに電力を供給、または、電力の供給を停止する。
The power
図16は、補助用具810によって実行される補助用具制御処理のフローチャートである。補助用具制御処理は、格納部62に格納された補助用具制御プログラムを処理部860が読み込むことによって実行される。
FIG. 16 is a flowchart of auxiliary tool control processing executed by the
図16に示すように、補助用具制御処理では、まず、取得部64が前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48の起電力を取得して、算出部866へと出力する(S110)。尚、最初は、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48に電圧が印加されていない。従って、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48の両端に作用している作用電圧が起電力となる。算出部866は、取得した起電力に基づいて、ユーザが動いたか否かを判定する(S112)。算出部866は、取得した起電力が「0」であって、ユーザが動いていないと判定すると(S112:No)、ステップS110、S112を繰り返す。
As shown in FIG. 16, in the auxiliary tool control processing, first, the
算出部866は、取得した起電力からユーザが動いたと判定すると(S112:Yes)、起電力から前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48の伸縮量を算出する(S114)。
When determining that the user has moved from the acquired electromotive force (S112: Yes), the calculating
算出部866は、伸縮量から右足及び左足の移動方向を算出する(S116)。算出部866は、算出した移動方向に応じた右移動信号及び左移動信号を電源制御部68へと出力する(S118)。
The calculating
次に、電源制御部68は、算出部866から取得した右移動信号及び左移動信号に応じて、電源部20を制御して、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48に電力を供給する(S120)。
Next, the power
例えば、電源制御部68は、右足が前方に上昇している旨の右移動信号を取得すると、電源部20から前右アクチュエータ30に電力を供給させる。これにより、印加電圧が、電源部20によって前右アクチュエータ30に印加される。印加電圧の一例は、前右アクチュエータ30が最大の伸縮力を発揮できる最大電圧である。この結果、前右アクチュエータ30は、収縮して、右足を前方に上昇させる。この場合、電源制御部68は、後右アクチュエータ42に電力を供給させて、膨張させてもよく、電力を供給させなくてもよい。尚、電源制御部68は、その他のアクチュエータに電力を供給させない。
For example, when the
また、電源制御部68は、左足が後方に上昇している旨の左移動信号を取得すると、電源部20から後左アクチュエータ48に電力を供給させる。これにより、後左アクチュエータ48は、収縮して、左足を後方に上昇させる。この場合、電源制御部68は、前左アクチュエータ36に電力を供給させて、膨張させてもよく、電力を供給させなくてもよい。電源制御部68は、その他のアクチュエータに電力を供給させない。
In addition, when the
次に、算出部866は、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48に作用している作用電圧の値を取得部64を介して取得する。また、算出部866は、電源部20が前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48に印加している印加電圧の値を電源制御部68から取得する(S122)。
Next, the
次に、算出部866は、取得した作用電圧及び印加電圧から、ユーザの動きによって伸縮された前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48のそれぞれに生じる起電力を算出する(S124)。
Next, the
算出部866は、算出した起電力に基づいて、ユーザの動きが停止したか否かを判定する(S126)。算出部866は、ユーザの動きが停止していないと判定すると(S126:No)、ステップS114以降の処理を繰り返して、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48をユーザの動きに合わせて伸縮させる。
The
一方、算出部866は、例えば全ての起電力が一定のまま閾値時間が経過して、ユーザの動きが停止したと判定すると(S126:Yes)、停止信号を電源制御部68へと出力する。電源制御部68は、停止信号を取得すると、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48に印加している電力の供給を停止する(S128)。
On the other hand, for example, when the
上述したように、補助用具810は、電圧の印加によって伸縮するとともに、外力で伸縮することにより起電力を出力する前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48を備えている。これにより、補助用具810は、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48によって、ユーザの動きを補助するとともに、ユーザの動きを算出及び判定することができる。従って、補助用具810は、構成を簡略化することができる。
As described above, the
また、補助用具810は、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48によって、同じ場所のユーザの動きを補助及び算出することができるので、より適切にユーザの動きを補助できる。
Further, since the
上述の実施形態では、補助用具810において、検出部として機能する右検出部22、左検出部24、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48によって、ユーザの動きを検出した。しかしながら、これらの検出部が、ユーザの動き以外の情報を検出するようにしてもよい。例えば、検出部は、ユーザの体の特定の部位の位置、ユーザの筋力等のユーザの体の変化を検出して、体の変化に対応する検出信号を出力するようにしてもよい。以下、図15に示す形態を変更した実施形態について説明するが、図3等の形態に下記の変更を加えてもよい。
In the above-described embodiment, in the
電源制御部68は、基準値と、検出部として機能する前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48が、出力した検出信号とを比較して、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48に電力を供給する電源部20を制御する。
The power
ここで、基準値の一例は、予め設定されて、格納部62に格納されている。この場合、基準値は、予め検出されたユーザの歩幅、歩行時に上げられる足の高さ等の情報から設定されて、格納される。
Here, an example of the reference value is set in advance and stored in the
基準値の他の例は、前右アクチュエータ30等の検出部によって検出された情報によって、算出部866により設定される。この場合、前右アクチュエータ30等の検出部は、ユーザの動き始めたときのユーザの体の部位、または、ユーザの筋力等を検出して、算出部866に出力する。例えば、ユーザが歩き始めた場合、前右アクチュエータ30等の検出部は、ユーザの足の動き、または、筋力の変化を2、3歩分検出する。算出部866は、前右アクチュエータ30等の検出部から取得したユーザの足の動き等から平均値を算出して、当該平均値を基準値として、格納部62に格納する。
Another example of the reference value is set by the
複数のユーザが1個の補助用具810を使用する場合、算出部866は、ユーザのそれぞれと対応付けて基準値を設定して、格納部62に格納する。
When a plurality of users use one
電源制御部68は、格納部62に格納された基準値から、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48に印加する電圧値を設定する。
The power
例えば、電源制御部68は、基準値から電圧値を一度設定すると、設定後は、前右アクチュエータ30等の検出部によって検出された情報によらず、当該電圧値で継続して制御する。
For example, once the voltage value is set from the reference value, the power
また、電源制御部68は、前右アクチュエータ30等の検出部によって検出された情報と、基準値とを比較して、基準値に近づくように、電圧値を変化させてもよい。この場合、電源制御部68は、常時検出部から検出した情報を取得してもよく、予め定められた時間間隔で検出部から情報を取得してもよい。
Further, the power
電源制御部68は、ユーザの筋力に対して予め設定された割合の補助力となるように、電圧値を設定する。ここで、予め設定された割合の一例は、数%から数十%である。これにより、補助用具810は、歩行中のユーザに十分な補助力を与えることができるとともに、自力歩行と補助歩行との間でのギャップを小さくすることができる。この結果、補助用具810は、補助歩行を止めて自力歩行となったときのユーザの違和感を低減できる。
The power
算出部866は、基準値を更新するようにしてもよい。例えば、ユーザの筋力等が基準値を達成する回数が、予め定められた閾値割合以下の場合、算出部866は、基準値を下げてもよい。
The
次に、アクチュエータの取り外しとアクチュエータの取り付けについて説明する。図17は、補助用具910を装着したユーザの正面図である。図18は、補助用具910を装着したユーザの背面図である。図17、図18において、図1と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省略する。
Next, removal of the actuator and attachment of the actuator will be described. FIG. 17 is a front view of a user wearing the
補助用具910において、人工筋肉部912および人工筋肉部914は、伸縮方向の上端に取付部932を、伸縮方向の下端に取付部934とを有する。取付部932は円筒形状を成す。取付部932は、陽極と陰極とを有し、取付部932が取り付けられることによって、人工筋肉部912、914が取り付けられるとともに、アクチュエータ916、918と電源とが電気的に接続される。取付部934は、リング形状を成し、当該リング部分が係止されることにより、人工筋肉部912、914は、シャツ80またはズボン82に取り付けられる。
In the
シャツ80の前面には、四つの被取付部960を有し、後面には、二つの係止部966を有する。また、ズボン82の前面には、二つの係止部966を有し、後面には、二つの係止部966と、二つの被取付部960を有する。なお、シャツ80等への被取付部960および係止部966の取り付けの一例は、縫合であるがこれに限られず、接着により取り付けてもよく、他の部材によりシャツ80等に固定させてもよく、他の部材により、シャツ80等を挟んで身体に締め付けることにより固定させてもよい。
The
被取付部960は、シャツ80の前面であって、腹部と胸部の左右に設けられる。また、被取付部960は、ズボン82後面であって、左右の足の付け根部分にも設けられる。被取付部960は、取付部932が取り付けられるように、凹形状を成す。被取付部960は、取付部932の陽極および陰極に対応した端子を有し、当該端子と電力配線34、40とを接続させることで、当該端子と電源とを電気的に接続する。被取付部960と電力配線34、40とは着脱自在に接続される。
The attached
係止部966は、シャツ80の後面であって、腰部の左右に設けられる。係止部966は上下方向に並んだ複数の取付フック965を有する。取付フック965は、リング形状を成し、一部が切欠かれた部分を有する。なお、取付フック965の切欠かれた部分には、リングの内側にのみ移動する構成を設け、取付フック965に係止された部材が容易に外れることを防止してもよい。
The locking
図17に示した例においては、係止部966は上下に並んだ3つの取付フック965を有する。また、係止部966は、ズボン82の前面であって、左右の足の膝下と、ズボン82の後面であって、左右の足の足首近傍にもそれぞれ設けられる。なお、取付フック965も取付部932が取り付けられる被取付部の一例である。
In the example shown in FIG. 17, the locking
ベルト84は、胴体の前面に配されるバックル986を有する。バックル986はベルト84から取り外し自在に取り付けられる。したがって、バックル986を取り外すことで、バックル986に接続する電力配線34、40、右検出部22および左検出部24がベルト84から取り外される。なお、電力配線34、40、右検出部22および左検出部24はそれぞれバックル986から取り外せてもよい。
The
取付部932は、被取付部960に挿入することにより、被取付部960に取り付けられ、人工筋肉部912の上端をシャツ80に位置決めして固定する。すなわち、取付部932は、人工筋肉部912を位置決めする位置決め手段としての役割も果たす。
The
取付部934は、係止部966の取付フック965に係止させることにより、取付フック965取り付けられ、人工筋肉部912の下端をズボン82に位置決めして固定する。すなわち、取付部934も、人工筋肉部912を位置決めする位置決め手段としての役割も果たす。
The
このように、取付部932および934により、人工筋肉部912の上端と下端がシャツ80等に位置決めされて固定される。これにより、人工筋肉部912が補助用具910に取り付けられる。なお、人工筋肉部914の取り付けは、人工筋肉部912と同じなので説明を省略する。なお取付部932、934および被取付部960または係止部966の構成は、上述した構成に限られず、ファスナー、面ファスナー、バックルであってもよい。
As described above, the upper and lower ends of the
また、取付部932および934が位置決め手段としての役割を果たすことで、ユーザが再度、アクチュエータを補助用具910に取り付けた場合、適切にアシスト力を発生させる位置からずれずに取り付けられる。なお、位置決め手段は、ファスナー、磁石、ホック、またはバックルであってもよい。また、取付部932および被取付部960に面ファスナーを用いた場合、取り付け位置をガイドする線または図を、シャツ80等の表面に表示させてもよい。また、本実施形態において、位置決め手段は、取付部932、934に設けたが、取付部932、934とは別の部分に設けてもよい。
Further, since the
取付部932は、被取付部960から脱着させることで、シャツ80から人工筋肉部912の上端を取り外す。取付部932は、アクチュエータである人工筋肉部912とともに補助用具910から取り外すことができる。
The attaching
取付部934は、係止部966の取付フック965との係止を解除させることで、ズボン82から人工筋肉部912の下端を取り外す。取付部934は、アクチュエータである人工筋肉部912とともに補助用具910から取り外すことができる。
The
このように、取付部932および934により、人工筋肉部912の上端と下端がシャツ80等から取り外される。これにより、人工筋肉部912が補助用具910から取り外される。なお、人工筋肉部914の取り外しは、人工筋肉部912と同じなので説明を省略する。
In this way, the upper and lower ends of the
図19は、補助用具910の人工筋肉部を取り外した状態のユーザの正面図である。取図19に示したように、補助用具910において、人工筋肉部912と、人工筋肉部914と、電力配線34、40と、右検出部22と、左検出部24と、バックル986は、シャツ80およびズボン82から取り外すことができる。これにより、ユーザは、シャツ80またはズボン82が汚れた場合において、シャツ80またはズボン82を洗濯することができる。
FIG. 19 is a front view of the user with the artificial muscle portion of the
図20は、人工筋肉部の取付位置を変更した状態のユーザの正面図である。図20に示した例において、人工筋肉部912の取付部934は、係止部966における上下方向中央に位置する取付フック965に係止させている。人工筋肉部912の収縮方向は上下方向であるので、取付部932を取り付ける取付フック965の上下方向の位置を変えることで、人工筋肉部912のユーザへ付与する補助力を調整することができる。例えば、最も上に位置する取付フック965に取付部934を係止させた場合、人工筋肉部912には弛みが生じる。人工筋肉部912が変位した場合、当該変位の一部が弛みをとることに使用されるので、人工筋肉部912の補助力は、弛みがある場合よりも弛みが無い場合の方が大きくなる。したがって、取付部932を取り付ける取付フック965の位置を人工筋肉部912の収縮方向に沿った方向に変えることによって、人工筋肉部912がユーザに付与する補助力を調整できる。
FIG. 20 is a front view of the user in a state where the attachment position of the artificial muscle portion is changed. In the example shown in FIG. 20, the
また、人工筋肉部912を、シャツ80の胸部に取り付けた被取付部960に取付部932を、後面の腰部に取り付けた係止部966に取付部934をそれぞれ取り付けることもできる。これにより、人工筋肉部912が補助力を付与するユーザの部位または補助力を付与する向きを変更することもできる。なお、上述した方法で、人工筋肉部912を、ズボン82の後面にも取り付けることができる。
In addition, the
図21は、固定部を取り付けた状態のユーザの正面図である。図21に示した例において、被取付部962は、固定部954を有する。固定部954は、二つの被取付部962に接続されており、固定部954でユーザの腰部に締め付けることによって、被取付部960の位置がユーザの身体からずれないように固定する。固定部954の一例は、弾性を有するベルトである。なお、被取付部962の形状および機能は、被取付部960と同じなので説明を省略する。
FIG. 21 is a front view of the user in a state where the fixing portion is attached. In the example shown in FIG. 21, the attached
係止部968は、固定部956を有する。固定部956は、係止部968に接続されており、固定部956でユーザの脛部に締め付けることによって、係止部968の位置がユーザの身体からずれないように固定する。固定部956の一例は、弾性を有するベルトである。なお、係止部968の形状および機能は、係止部966と同じなので説明を省略する。
The locking
図21に示した例において、固定部954は、二つの被取付部962に接続された例を示したが、固定部954は、被取付部962に接続されていなく、別体であってもよい。固定部954が別体である場合において、固定部954は、被取付部962を挟みながらユーザの腰部を締め付けることによって、被取付部962の位置がずれるのを防止する。
In the example shown in FIG. 21, the fixing
また、固定部954は、シャツ80またはズボン82の一部に設けられていてもよい。この場合、固定部954は、高弾性の材料で構成される。シャツ80またはズボン82の一部に設けられた固定部954は、被取付部962と接続し、固定部954をユーザの身体に締め付ける。これにより、被取付部962は、ユーザの身体に固定される。
Further, the fixing
図22は、取付部および被取付部の一例を示す。図22に示した例において、取付部932は円筒部948を有し、その端部には、陽極端子940と陰極端子942が設けられている。陽極端子940は、アクチュエータ916の陽極と接続されており、陰極端子942は、アクチュエータ916の陰極と接続されている。
FIG. 22 shows an example of the attaching portion and the attached portion. In the example shown in FIG. 22, the
被取付部960は、取付部932の円筒部948と相補的な凹形状950を有している。さらに凹形状950の底面には、陽極端子940に対応した円筒形状の凹部944と、円錐形状の凹部946とが設けられている。円筒形状の凹部944は、電力配線34における陽極配線に接続されており、円錐形状の凹部946は、電力配線34における陰極配線に接続されている。
The mounted
取付部932の陽極端子940は、被取付部960の円筒形状の凹部944には挿入できるが、円錐形状の凹部946には、陽極端子940の角部と円錐形状の斜面部とが干渉して、挿入できない。一方、陰極端子942は、円筒形状の凹部944および円錐形状の凹部946に挿入できるが、円筒形状の凹部944の長さが長いので、電気的に接続できない。したがって、取付部932と被取付部960の取り付けにおいて、取付部932の陽極端子940および陰極端子942は、誤接続を防止する構造を有する。なお、陽極端子940、陰極端子942、円筒形状の凹部944および円錐形状の凹部946は、シャツ80が有する被取付部960とアクチュエータであるアクチュエータ916とを電気的に接続する接続部の一例である。
The
人工筋肉として、PVCゲルを用いた場合、その構成上、陽極と陰極とを逆にして接続すると人工筋肉として機能しない。したがって、取付部932と被取付部960に接続部の誤接続を防止する構造を設けることによって、人工筋肉として機能しなくなる状態を回避できる。なお、図22に示した例において、誤接続防止構造は、陽極と陰極の形状が異なる例を示したが、形状は円筒と円錐に限られず、断面形状、長さ、太さを異なるようにしてもよい。また、端子の差し込み形状を非対称形状として、誤接続防止構造としてもよい。
When PVC gel is used as an artificial muscle, it does not function as an artificial muscle if the anode and the cathode are connected in reverse due to its structure. Therefore, by providing the
一方、人工筋肉として、ポリロタキサン架橋体を用いる場合、陽極と陰極とを逆に接続しても人工筋肉として機能する。したがって、この場合、取付部932と被取付部960に誤接続を防止する構造を設けないことによって、端子同士を接続しやすくしてもよい。
On the other hand, when a polyrotaxane crosslinked body is used as an artificial muscle, it functions as an artificial muscle even if the anode and the cathode are connected in reverse. Therefore, in this case, the terminals may be easily connected to each other by not providing the
図22に示した例において、取付部932は、円筒部948を有する例を示したが、円筒部948の一部を切欠いてD形状として、凹形状950も当該D形状に相補的な凹形状としてもよい。これにより、D形状により接続位相が定まるので、誤接続を防止できる。
In the example shown in FIG. 22, the
また、図17および図22に示した例においては、取付部932を被取付部960に取り付けて、人工筋肉部912をシャツ80等に装着させた。しかし、上記構成に限られず、被取付部960をシャツ80等から着脱自在として、取付部932と被取付部960とを接続したまま、人工筋肉部912、人工筋肉部914と、電力配線34、40、バックル986を一体としてシャツ80等から取り外せるようにしてもよい。その場合、取付部および被取付部を設けなくてもよい。
In the example shown in FIGS. 17 and 22, the attaching
図23は、電力配線とバックルとの接続構成の一例を示す。図23に示したように、バックル986と電力配線34および40とは、着脱自在に接続されてもよい。電力配線34等は、陽極端子988と陰極端子990とを有する。陽極端子988は、陽極端子940と同様に円筒形状を有する。また、陰極端子990は、陰極端子942同様に円錐形状を有する。一方、バックル986の陽極端子992に円筒形状の凹部を設け、陰極端子994に、円錐形状の凹部を設ける。これにより、陽極端子988を陰極端子994に接続されること、および陰極端子990を陽極端子992に接続されることを防止できる。
FIG. 23 shows an example of a connection configuration between the power wiring and the buckle. As shown in FIG. 23, the
図24は、電力配線とバックルとの接続構成の他の例を示す。図24に示したように、電力配線34等は、陽極配線と陰極配線に分かれている。また、バックル986における陽極端子992は上側に、陰極端子994は下側に配置されている。このようにして陽極端子988を陰極端子994に接続されること、および陰極端子990を陽極端子992に接続されることを防止できる。さらに、例えば、上側の接続方式をフック方式、下側の接続方式を差し込み方式として、接続方式を変えることにより誤接続を防止してもよい。
FIG. 24 shows another example of the connection configuration between the power wiring and the buckle. As shown in FIG. 24, the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The execution order of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior”. It should be noted that they can be implemented in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for the sake of convenience, it means that it is essential to carry out in this order. is not.
10 補助用具、12 前右人工筋肉部、14 前左人工筋肉部、16 後右人工筋肉部、18 後左人工筋肉部、20 電源部、22 右検出部、24 左検出部、26 装着検出部、28 制御部、30 前右アクチュエータ、32 前右取付部、34 電力配線、36 前左アクチュエータ、38 前左取付部、40 電力配線、42 後右アクチュエータ、44 後右取付部、46 電力配線、48 後左アクチュエータ、50 後左取付部、52 電力配線、54 配線、56 配線、60 処理部、62 格納部、64 取得部、66 判定部、68 電源制御部、80 シャツ、82 ズボン、84 ベルト、86 バックル、88 ポケット、110 補助用具、112 前右人工筋肉部、116 後右人工筋肉部、130 前右アクチュエータ、132 前右取付部、142 後右アクチュエータ、144 後右取付部、210 補助用具、212 第1右人工筋肉部、214 第1左人工筋肉部、216 第2右人工筋肉部、218 第2左人工筋肉部、230 第1右アクチュエータ、232 第1右取付部、236 第1左アクチュエータ、238 第1左取付部、242 第2右アクチュエータ、244 第2右取付部、248 第2左アクチュエータ、250 第2左取付部、310 補助用具、312 前右人工筋肉部、314 前左人工筋肉部、330 前右アクチュエータ、332 前右取付部、336 前左アクチュエータ、338 前左取付部、410 補助用具、412 右人工筋肉部、414 左人工筋肉部、430 右アクチュエータ、432 右取付部、436 左アクチュエータ、438 左取付部、510 補助用具、570 保持部、610 補助用具、612 前右人工筋肉部、614 前左人工筋肉部、630 前右アクチュエータ、632 前右取付部、636 前左アクチュエータ、638 前左取付部 710 補助用具、712 右人工筋肉部、714 左人工筋肉部、730 右アクチュエータ 732 右取付部、736 左アクチュエータ、738 左取付部、810 補助用具 828 制御部、860 処理部、866 算出部、910 補助用具、912、914 人工筋肉部、916、918 アクチュエータ、932、934 取付部、940 陽極端子、942 陰極端子、944 円筒形状の凹部、946 円錐形状の凹部、948 円筒部、950 凹形状、954、956 固定部、960、962 被取付部、965 取付フック、966、968 係止部、986 バックル、988 陽極端子、990 陰極端子、992 陽極端子、994 陰極端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Auxiliary tool, 12 Front right artificial muscle part, 14 Front left artificial muscle part, 16 Rear right artificial muscle part, 18 Rear left artificial muscle part, 20 Power supply part, 22 Right detection part, 24 Left detection part, 26 Wearing detection part 28 control unit, 30 front right actuator, 32 front right mounting part, 34 power wiring, 36 front left actuator, 38 front left mounting part, 40 power wiring, 42 rear right actuator, 44 rear right mounting part, 46 power wiring, 48 Rear left actuator, 50 Rear left mounting section, 52 Power wiring, 54 wiring, 56 wiring, 60 Processing section, 62 Storage section, 64 Acquisition section, 66 Determination section, 68 Power supply control section, 80 Shirt, 82 Trousers, 84 Belt , 86 buckle, 88 pockets, 110 auxiliary equipment, 112 front right artificial muscle part, 116 rear right artificial muscle part, 130 front right actuator, 13 2 front right mounting part, 142 rear right actuator, 144 rear right mounting part, 210 auxiliary equipment, 212 first right artificial muscle part, 214 first left artificial muscle part, 216 second right artificial muscle part, 218 second left artificial part Muscle part, 230 1st right actuator, 232 1st right attachment part, 236 1st left actuator, 238 1st left attachment part, 242 2nd right actuator, 244 2nd right attachment part, 248 2nd left actuator, 250 1st 2 left mounting part, 310 auxiliary tool, 312 front right artificial muscle part, 314 front left artificial muscle part, 330 front right actuator, 332 front right mounting part, 336 front left actuator, 338 front left mounting part, 410 auxiliary tool, 412 Right artificial muscle part, 414 Left artificial muscle part, 430 Right actuator, 432 Right mounting part, 436 Left actuator 438 Left mounting part, 510 Auxiliary tool, 570 Holding part, 610 Auxiliary tool, 612 Front right artificial muscle part, 614 Front left artificial muscle part, 630 Front right actuator, 632 Front right mounting part, 636 Front left actuator, 638 Front Left attachment part 710 Auxiliary tool, 712 Right artificial muscle part, 714 Left artificial muscle part, 730 Right actuator 732 Right attachment part, 736 Left actuator, 738 Left attachment part, 810 Auxiliary tool 828 Control part, 860 Processing part, 866 Calculation part , 910 Auxiliary tool, 912, 914 Artificial muscle part, 916, 918 Actuator, 932, 934 Mounting part, 940 Anode terminal, 942 Cathode terminal, 944 Cylindrical recess, 946 Conical recess, 948 Cylindrical part, 950 Concave shape , 954, 956 Fixing part, 960, 962 Mounting portion, 965 mounting hook, 966, 968 engaging portions, 986 buckle, 988 anode terminal, 990 a cathode terminal, 992 an anode terminal, 994 a cathode terminal
Claims (27)
身体に取り付ける装着部と、
電圧が印加されると伸長または収縮する高分子材料を含むアクチュエータと、
前記アクチュエータを前記装着部に取り付ける取付部と
を備え、
前記取付部は、前記アクチュエータとともに取り外し可能に取り付けられる補助用具。An auxiliary device for assisting in the movement of the body,
A mounting part to be attached to the body,
An actuator comprising a polymeric material that expands or contracts when a voltage is applied;
A mounting portion for attaching the actuator to the mounting portion;
The attachment portion is an auxiliary tool that is detachably attached together with the actuator.
一の前記アクチュエータは、前記装着部の前面に取り付けられ、
他の前記アクチュエータは、前記装着部の後面に取り付けられる
請求項1から5の何れか1項に記載の補助用具。A plurality of the actuators are provided,
The one actuator is attached to the front surface of the mounting portion,
The said other actuator is an auxiliary tool of any one of Claim 1 to 5 attached to the rear surface of the said mounting part.
一の前記アクチュエータ、及び、他の前記アクチュエータは、互いに交差するように前記装着部に取り付けられている
請求項1から6の何れか1項に記載の補助用具。A plurality of the actuators are provided,
The auxiliary tool according to any one of claims 1 to 6, wherein one of the actuators and the other actuator are attached to the mounting portion so as to cross each other.
前記アクチュエータの他端は、腰に対応する前記装着部の位置に配されている
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の補助用具。One end of the actuator is disposed at the position of the mounting portion corresponding to the foot,
The auxiliary tool according to any one of claims 1 to 7, wherein the other end of the actuator is disposed at a position of the mounting portion corresponding to a waist.
前記アクチュエータの伸縮方向の両端が、前記取付部によって前記装着部に取り付けられている
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の補助用具。The actuator is long in the expansion / contraction direction,
The auxiliary tool according to any one of claims 1 to 8, wherein both ends of the actuator in an expansion / contraction direction are attached to the mounting portion by the attachment portion.
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の補助用具。The auxiliary tool according to any one of claims 1 to 9, wherein the actuator is attached so as to wind the mounting portion.
請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の補助用具。The auxiliary device according to any one of claims 1 to 10, wherein the actuator is attached across a joint.
請求項3または4に記載の補助用具。The auxiliary tool according to claim 3 or 4, wherein the attached portion is sewn to a mounting portion.
前記電源部は、胴体に対応する前記装着部に取り付けられている
請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の補助用具。A power supply for supplying power to the actuator;
The auxiliary tool according to any one of claims 1 to 12, wherein the power supply unit is attached to the mounting unit corresponding to the body.
請求項13に記載の補助用具。The auxiliary tool according to claim 13, wherein the power supply unit is provided on a front surface of the mounting unit.
請求項14に記載の補助用具。The auxiliary device according to claim 14, wherein the power supply unit is movably provided on the belt.
請求項15に記載の補助用具。The auxiliary device according to claim 15, wherein the power supply unit supplies power to the actuator when the belt is attached.
更に備える請求項1から請求項16のいずれか1項に記載の補助用具。The auxiliary tool according to any one of claims 1 to 16, further comprising a detection unit that detects a user's movement.
請求項17に記載の補助用具。The auxiliary device according to claim 17, wherein the detection unit detects a movement of the user's foot.
ユーザの足の動きを検出して検出信号を出力する検出部と、
前記検出信号に基づいて、前記電源部を制御する電源制御部と
を更に備え、
前記電源制御部は、前記補助用具を装着したユーザが数歩歩いた後、前記電源部を制御する
請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の補助用具。A power supply for supplying power to the actuator;
A detection unit that detects the movement of the user's foot and outputs a detection signal;
A power control unit that controls the power unit based on the detection signal;
The auxiliary device according to any one of claims 1 to 18, wherein the power supply control unit controls the power supply unit after a user wearing the auxiliary device walks several steps.
前記起電力によって、前記アクチュエータに作用した前記外力に応じた算出値を算出する算出部を更に備える請求項1から請求項19のいずれか1項に記載の補助用具。The polymer material of the actuator generates an electromotive force by expanding and contracting due to an external force resulting from the movement of the user,
The auxiliary tool according to any one of claims 1 to 19, further comprising a calculation unit configured to calculate a calculated value corresponding to the external force applied to the actuator by the electromotive force.
前記電源部を制御する電源制御部と
を更に備え、
前記電源制御部は、前記算出部によって算出された算出値に基づいて、前記電源部を制御する
請求項20に記載の補助用具。A power supply for supplying power to the actuator;
A power supply control unit for controlling the power supply unit;
The auxiliary tool according to claim 20, wherein the power supply control unit controls the power supply unit based on the calculated value calculated by the calculating unit.
更に備える請求項1から23のいずれか1項に記載の補助用具。The auxiliary tool according to any one of claims 1 to 23, further comprising a detection unit that detects a change in a user's body and outputs a detection signal corresponding to the change.
前記検出信号に基づいて、前記電源部を制御する電源制御部と
を更に備え、
前記電源制御部は、予め定められた基準値と、検出信号とを比較して前記電源部を制御する請求項24に記載の補助用具。A power supply for supplying power to the actuator;
A power control unit that controls the power unit based on the detection signal;
The auxiliary tool according to claim 24, wherein the power supply control unit controls the power supply unit by comparing a predetermined reference value with a detection signal.
更に備える請求項25に記載の補助用具。26. The auxiliary tool according to claim 25, further comprising a calculation unit that sets the reference value from the detection signal.
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