WO2017170618A1 - 筋力補助装置 - Google Patents

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WO2017170618A1
WO2017170618A1 PCT/JP2017/012770 JP2017012770W WO2017170618A1 WO 2017170618 A1 WO2017170618 A1 WO 2017170618A1 JP 2017012770 W JP2017012770 W JP 2017012770W WO 2017170618 A1 WO2017170618 A1 WO 2017170618A1
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WO
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rotation
rotating member
rotation axis
holding unit
force
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PCT/JP2017/012770
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English (en)
French (fr)
Inventor
佐々木　大輔
孝史 阪本
功 菊谷
Original Assignee
国立大学法人 香川大学
ナブテスコ株式会社
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Publication date
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Priority to US16/090,493 priority patent/US20190118372A1/en
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Priority to JP2018508112A priority patent/JP6842675B2/ja
Priority to CN201780021580.4A priority patent/CN108883535A/zh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0009—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/1005—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements comprising adjusting means
    • B25J9/101—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements comprising adjusting means using limit-switches, -stops

Definitions

  • the present invention relates to a muscle strength assisting device that is worn by a wearer and assists the muscle strength of the wearer.
  • a muscle force assisting device has been attracting attention for the purpose of reducing the muscular load of workers engaged in agriculture, construction industry, nursing care and the like.
  • the muscle force assisting device has a pair of wearing tools that are respectively attached to two parts of a human body connected by joints, and can hold the pair of wearing tools in a predetermined relative position.
  • the muscle strength assisting device of JP2014-33780A uses a ratchet mechanism to assist in maintaining the arms raised.
  • the muscle force assisting device disclosed in JP2014-33780A assists in maintaining the arm raised, but does not assist the operation of raising the arm itself. That is, the muscle force assisting device disclosed in JP2014-33780A is a device that performs passive assisting, does not have excellent muscle strength retention performance, and lacks usefulness and practicality.
  • the present invention has been made in consideration of the above points, and an object thereof is to provide a muscle strength assisting device that can exhibit an excellent strength assisting function.
  • the muscle strength assisting device comprises: Rotation that is rotatable to a first wearing tool attached to one side of two parts of a human body connected by a joint and connected to a second wearing tool attached to the other side of the two parts Members, A holding portion that is maintained in a state in which relative rotation with the rotating member is restricted and in a state in which relative rotation with the rotating member is allowed; An operation unit that acts on the holding unit and rotates the rotating member relative to the first wearing tool together with the holding unit in a state where relative rotation between the holding unit and the rotating member is restricted.
  • the operation unit may supply a driving force to the holding unit to restrict relative rotation between the holding unit and the rotating member.
  • a muscle force assisting device Controlling the operation of the operation unit, and A free rotation mode in which the rotating member is rotatable with respect to the holding portion; A rotation braking mode for restricting rotation of the rotating member relative to the first wearing tool in a state in which relative rotation between the holding portion and the rotating member is restricted; You may make it further provide the control part which switches the rotation drive mode which rotates the said rotation member with respect to a said 1st mounting tool in the state in which relative rotation with the said holding
  • the control unit in the rotational drive mode, includes a driving force for restricting relative rotation between the holding unit and the rotating member, and the rotating member as the first wearing tool.
  • the operation unit may be controlled so as to supply a driving force for rotating with respect to the holding unit.
  • control unit releases the driving force for rotating the rotating member relative to the first wearing tool when the rotation driving mode ends, while the holding unit
  • the operation unit may be controlled to shift to the rotation braking mode while maintaining the supply of the driving force for restricting the relative rotation between the rotation member and the rotation member.
  • the holding portion may have a friction body that abuts against the rotating member and generates a frictional force.
  • the muscular strength assisting device may further include an urging member that urges the holding portion in a direction opposite to a direction in which the holding portion rotates together with the rotating member by a driving force from the operation portion. Good.
  • the muscle force assisting device may further include an auxiliary actuator that drives the holding unit in a direction opposite to a direction in which the holding unit rotates together with the rotating member by a driving force from the operation unit.
  • the holding portion abuts on the rotating member from a radial direction centering on the rotation axis of the rotating member so that relative rotation between the holding portion and the rotating member is restricted. May be.
  • the holding portion includes a support member that can rotate relative to the rotation member around the rotation axis of the rotation member, and a swing member that is swingably held by the support member.
  • the operating portion is connected to the swing member, and applies a force for pushing or pulling the swing member to the swing member, so that the swing member from the radial direction around the rotation axis of the rotary member.
  • the relative rotation with respect to the swinging member is restricted by increasing the force applied to the swinging member from the state in which the swinging member is in contact with the rotating member. You may make it rotate a rotation member with respect to a said 1st mounting tool with the said holding member.
  • Another muscle strength assisting device is: A first wearing tool attached to one side of two parts of a human body connected by a joint; A second wearing tool attached to the other side of the two parts; A rotating member that is rotatably supported by the first mounting tool, is connected to the second mounting tool, and is applied with a force for stationary or rotating with respect to the first mounting tool;
  • the second wearing tool includes a mounting part attached to the human body, the rotating member and the rotating member such that the mounting part rotates with respect to the first wearing tool as the rotating member rotates with respect to the first wearing tool.
  • a connecting portion that connects the mounting portion, The distance between the rotation axis of the rotating member and the connecting position of the connecting portion to the mounting portion in a plane that is orthogonal to the rotation axis of the rotating member and includes the connecting positions of the mounting portion and the connecting portion. Changes.
  • an excellent muscle strength assisting function can be exhibited.
  • FIG. 1 is a perspective view for explaining an embodiment of the present invention and showing a muscle strength assisting device together with a wearer.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the muscular strength assisting device of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a part of the muscle strength assisting device of FIG. 1 from the front.
  • FIG. 4 is a view showing the muscle strength assisting device of FIG. 1 from the outside of the side.
  • FIG. 5 is a view showing the muscle strength assisting device in a state different from that in FIG. 4 from the outside.
  • FIG. 6 is a view showing the muscle strength assisting device in a state different from those in FIGS. 4 and 5 from the outside.
  • FIG. 7 is a diagram showing the muscular strength assisting device in a state different from that shown in FIGS.
  • FIG. 8 is a view showing the main part of the driving device of the muscle force assisting device from the outside in the state shown in FIG.
  • FIG. 9 is a view showing the main part of the driving device of the muscle force assisting device from the outside in the state shown in FIG.
  • FIG. 10 is a view showing the main part of the driving device of the muscle force assisting device from the outside in the state shown in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram showing the second wearing tool of the muscle strength assisting device from the front in the state shown in FIG. 4.
  • FIG. 12 is a view showing the second wearing tool of the muscle strength assisting apparatus from above in the state shown in FIG. 5.
  • FIG. 13 is a diagram showing the second wearing tool of the muscle strength assisting device from the front in a state where the arm is abducted from the state shown in FIG. 4.
  • FIG. 14 is a mechanism diagram schematically showing a modification of the second wearing tool of the muscle strength assisting apparatus.
  • FIG. 15 is a mechanism diagram schematically showing another modification of the second wearing tool of the muscle strength assisting apparatus.
  • FIG. 16 is a mechanism diagram schematically showing still another modification of the second wearing tool of the muscle strength assisting apparatus.
  • FIG. 17 is a mechanism diagram schematically showing still another modification of the second wearing tool of the muscle strength assisting apparatus.
  • FIG. 1 and FIG.2 is a perspective view which shows the whole muscular strength assistance apparatus 10, and especially FIG. 1 has shown the state with which the human body was mounted
  • the muscular strength assisting device 10 is a relative position of the first mounting tool 20 and the second mounting tool 30, and in other words, the first mounting tool 20 and the second mounting tool 30, which can be relatively rotated around the first rotation axis d1. 2 and a driving device 40 that controls the rotational position of the mounting tool 30 relative to the first mounting tool 20.
  • FIG. 1 and FIG.2 is a perspective view which shows the whole muscular strength assistance apparatus 10, and especially FIG. 1 has shown the state with which the human body was mounted
  • the muscular strength assisting device 10 is a relative position of the first mounting tool 20 and the second mounting tool 30, and in other words, the first mounting tool 20 and the second mounting tool 30, which can be relatively rotated around the first rotation axis d1. 2 and a driving device 40 that controls the rotational position of the mounting tool 30 relative to the first mounting tool 20.
  • the first wearing tool 20 and the second wearing tool 30 are respectively attached to two parts of a human body connected by joints.
  • the driving device 40 controls the relative positions of the first wearing tool 20 and the second wearing tool 30 to assist the muscle strength of the two parts via the joint.
  • the muscle strength assisting apparatus 10 described here is devised for exerting an excellent strength assisting function while reducing the sense of restraint given to the wearer.
  • the first wearing tool 20 is attached to the trunk via the wearing belt 11, and the second wearing tool 30 is attached to the upper arm via a mounting part 31 described later.
  • the muscle force assisting device 10 assists the movement of the shoulder.
  • one joint enables relative rotational movement about different axes.
  • the shoulder joint is bent and extended by rotating the upper arm relative to the trunk about the bending axis da, and the adduction and outer rotation rotating the upper arm relative to the trunk about the inner and outer rotation axis db. It is possible to perform a rolling motion and an internal / external rotational motion in which the upper arm rotates relative to the trunk about the internal / external rotational axis dc.
  • the illustrated muscle strength assisting device 10 assists in holding the upper arm in a predetermined position so that the upper arm does not fall during the bending motion, and further assists in the bending motion of lifting the upper arm forward.
  • the driving device 40 has a rotating member 50 as an output unit of driving force.
  • the rotating member 50 is rotatable relative to the first wearing tool 20 around the first rotation axis d1.
  • the rotating member 50 is connected to the second mounting tool 30.
  • the first rotation axis d1 that is the rotation axis of the rotary member 50 is provided corresponding to the shoulder bending axis da.
  • the muscle force assisting device according to the present invention is not limited to the illustrated example, and assists at least one of bending motion, extension motion, adduction motion, abduction motion, internal rotation motion, and external rotation motion. Also good. Further, the muscle force assisting device according to the present invention is not limited to the illustrated example, and may assist the movement of the human body in the elbow, neck, waist, crotch, wrist and the like.
  • the first wearing tool 20 has a first portion 21 and a second portion 22.
  • the mounting belt 11 is provided in the first portion 21.
  • the first portion 21 is attached to the wearer's torso via the wearing belt 11.
  • the second portion 22 is connected to the first portion 21 so as to be relatively rotatable about the third rotation axis d3.
  • the third rotation axis d3 is provided corresponding to the inner / outer rotation axis dc of the shoulder.
  • the second portion 22 includes a side frame 23, a vertical frame 24, an outer support arm 25, and an inner support arm 26.
  • the side frame 23 is rotatably connected to the first portion 21.
  • the side frame 23 extends laterally outward from the first portion 21.
  • the vertical frame 24 extends downward from the outer end portion of the side frame 23.
  • An outer support arm 25 and an inner support arm 26 extend forward from the upper end portion of the vertical frame 24.
  • the outer support arm 25 and the inner support arm 26 are separated from each other in the lateral direction and extend substantially in parallel.
  • the outer support arm 25 is located laterally outward from the inner support arm 26. Note that a part of the outer support arm 25 is not shown in FIGS. 3 to 7 for easy understanding.
  • the illustrated muscle strength assisting device 10 that assists the movement of the shoulder is configured to act on both shoulders.
  • the second portion 22 is provided on each side of the first portion 21.
  • a rotating member 50 of the driving device 40 is supported on each second portion 22.
  • the second wearing tool 30 is connected to each second portion 22.
  • the pair of constituent elements provided on both sides with the first portion 21 as the center have symmetry, but may be configured identically in other respects. Therefore, in the following description and FIGS. 3 to 16, description will be made based on the configuration acting on the right shoulder.
  • terms such as “front”, “back”, “upper”, “lower”, and “lateral direction” used in this specification are “front”, “rear”, and “front” based on the wearer wearing the muscle strength assisting device 10. It means “back”, “up”, “down” and “lateral direction”.
  • the second wearing tool 30 is connected to a rotating member 50 of the driving device 40 described later in detail.
  • the second mounting tool 30 rotates around the first rotation axis d ⁇ b> 1 that is the rotation axis of the rotation member 50 as the rotation member 50 rotates.
  • the second mounting tool 30 includes a mounting part 31 that is attached to the human body, and a connecting part 33 that connects the rotating member 50 and the second mounting tool 30.
  • the connecting portion 33 connects the rotating member 50 and the mounting portion 31 such that the mounting portion 31 rotates with respect to the first mounting device 20 as the rotating member 50 rotates with respect to the first mounting device 20.
  • the mounting portion 31 is attached to the upper arm of the human body.
  • the mounting portion 31 is restricted from relative movement with the upper arm in a direction orthogonal to the movement direction associated with the rotation around the first rotation axis d1. It is preferable.
  • the mounting portion 31 is relatively moved with respect to the upper arm along the longitudinal direction of the upper arm and relative to the upper arm around the central axis of the upper arm. To some extent it may be tolerated.
  • the mounting portion 31 includes a cylindrical portion 31 a into which the upper arm is inserted, and a bracket 31 b that is connected to the connecting portion 33. The cylindrical portion 31a and the bracket 31b are fixed.
  • the connecting portion 33 is orthogonal to the first rotation axis d1 that is the rotation axis of the rotating member 50 and is connected to the attachment portion 31 and the connecting portion 33 (hereinafter referred to as “tip side”).
  • the distance la between the connection position (hereinafter also referred to as “base end side connection position”) pj of the rotating member 50 and the connecting portion 33 and the front end side connection position dj in the plane including dj. Is changing. Accordingly, the distance lx from the first rotation axis d1 to the distal end side connection position dj changes on a plane orthogonal to the first rotation axis d1 and including the distal end side connection position dj.
  • the plane orthogonal to the first rotation axis d1 and including the distal end side connection position dj is a plane parallel to the plane shown in FIGS.
  • the distance la from the proximal end side connection position pj to the distal end side connection position dj in a plane parallel to the planes shown in FIGS. 4 to 7 is the first rotational axis d1 and the distal end side connection position dj.
  • the separation interval between the first rotation axis d1 and the distal end side connection position dj along the direction orthogonal to the first rotation axis d1 in the plane to include can also be used.
  • the portion from the rotating member 50 to the mounting portion 31 via the connecting portion 33 forms a mechanism with three degrees of freedom.
  • the connecting portion 33 is operatively connected to the rotating member 50, and is operatively connected to the first member 34 and operated to the mounting portion 31. And a second member 35 connected in a possible manner.
  • operation of 3 degrees of freedom can be performed by the structure from the rotation member 50 to the mounting part 31.
  • FIG. In other words, the mounting portion 31 can perform a relative motion with three degrees of freedom with respect to the rotating member 50 days.
  • connection between the rotating member 50 and the first member 34, the connection between the first member 34 and the second member 35, and the connection between the second member 35 and the mounting portion 31 is provided. It is preferable that the connection be rotatable about an axis that is not parallel to the first rotation axis d1 that is the rotation axis of the rotating member 50.
  • the connection that can rotate around an axis that is not parallel to the first rotation axis d1 does not hinder the mounting portion 31 from rotating about the first rotation axis d1 as the rotation member 50 rotates.
  • the mounting portion 31 can move along with the upper arm following the operation at the shoulder joint centered on the axis that is not parallel to the first rotation axis d1. it can.
  • the rotating member 50 and the first member 34 are rotatably connected.
  • a relative rotation axis between the rotation member 50 and the first member 34 is a second rotation axis d2 that is not parallel to the first rotation axis d1.
  • the second rotation axis d2 is orthogonal to the first rotation axis d1.
  • the second rotation axis d2 is also orthogonal to the third rotation axis d3.
  • the base end side connection position pj that is the connection position of the connecting portion 33 to the rotation member 50 is located on the first rotation axis d ⁇ b> 1 that is the rotation axis of the rotation member 50.
  • the distance la between the base end side connection position pj and the front end side connection position dj on the plane orthogonal to the first rotation axis d1 and including the front end side connection position dj is equal to the first rotation axis d1 and the front end side connection. It matches the distance lx between the positions dj.
  • the relative rotation between the components about the first rotation axis d1 enables the bending motion and the extending motion of the joint.
  • the relative rotation between the rotation member 50 and the second mounting tool 30 around the second rotation axis d2 enables the internal rotation and external rotation of the joint as shown in FIG.
  • the first member 34 and the second member 35 of the connecting portion 33 are connected to be rotatable about the fourth rotation axis d4.
  • the second member 35 of the connecting portion 33 and the mounting portion 31 are connected so as to be rotatable about the fifth rotation axis d5.
  • the fourth rotation axis d4 and the fifth rotation axis d5 are parallel to the second rotation axis d2.
  • connection positions of the first member 34 and the second member 35 of the connecting portion 33 (in the following, Mj (also referred to as “intermediate connection position”) is always located on one side with respect to the virtual straight line vsl passing through the base end side connection position pj and the tip end side connection position dj.
  • Mj also referred to as “intermediate connection position”
  • the intermediate connection position mj is always positioned on one side of the virtual straight line vsl that passes through the proximal end side connection position pj and the distal end side connection position dj.
  • the intermediate connection position mj is not located on the virtual straight line vsl.
  • the intermediate connection position mj is located on the same side as the rotating member 50 with respect to the virtual straight line vsl.
  • the intermediate connection position mj is located on the opposite side of the human body with the rotation member 50 across the virtual straight line vsl. According to this structure, when the connection part 33 shortens, it can avoid effectively that the intermediate part of the connection part 33 contacts a human body.
  • the connecting portion 33 may be positioned on the virtual straight line vsl when it is most extended, and the intermediate connection positions mj are positioned on both sides of the virtual straight line vsl. May be possible.
  • the intermediate connection position mj is the same as that of the rotation member 50 on one side of the virtual straight line vsl under the condition that the connecting portion 33 extends most during actual use attached to the human body. It is preferable to be located on the side opposite to the human body. In this case, it is possible to effectively avoid the intermediate portion of the connecting portion 33 from coming into contact with the human body during use of the muscle force assisting device 10.
  • the driving device 40 includes a rotating member 50, a holding portion 55 that can hold the rotating member 50, and an operation portion 65 that acts on the holding portion 55.
  • the rotating member 50 is rotatably supported by the first mounting tool 20 and is connected to the second mounting tool 30.
  • the holding unit 55 holds the rotational position of the rotating member 50. In other words, the holding unit 55 restricts relative movement between the holding unit 55 and the rotating member 50, particularly relative rotation.
  • the operation unit 65 functions as a so-called actuator and acts on the holding unit 55. When the operation unit 65 acts on the holding unit 55, a force for stopping (braking) or rotating the rotating member 50 with respect to the first wearing tool 20 is applied from the holding unit 55 to the rotating member 50. ing.
  • the holding unit 55 is configured to be operable on the first wearing tool 20.
  • the drive device 40 further includes an urging member 61 that applies a force against the acting force from the operation unit 65 to the holding unit 55.
  • the state of the holding unit 55 and the rotating member 50 is controlled by the balance between the force supplied from the urging member 61 and the force supplied from the operation unit 65.
  • the drive device 40 includes a control unit 70 that controls the operation of the operation unit 65. The constituent elements constituting the driving device 40 will be described in order.
  • the rotating member 50 includes a columnar shaft member 51 and a rotating drum 52 whose diameter is increased from the shaft member 51.
  • the shaft member 51 is rotatably supported by the outer support arm 25 and the inner support arm 26 of the first mounting tool 20.
  • the rotary drum 52 is located between the outer support arm 25 and the inner support arm 26.
  • the rotating member 50 is connected to the second mounting tool 30 at the inner end of the shaft member 51. Therefore, the connection position (base end side connection position pj) of the rotation member 50 to the second mounting tool 30 is located on the first rotation axis d ⁇ b> 1 that is the rotation axis of the rotation member 50.
  • the rotating drum 52 is formed in a disk shape.
  • the rotating drum 52 receives a force for stopping rotation of the first mounting tool 20 and a force for rotating the first mounting tool 20 from the operation unit 65 via the holding unit 55.
  • the rotating drum 52 has a friction layer 52a on its surface layer.
  • the friction layer 52a is a part that comes into contact with a holding portion 55 described later.
  • the friction layer 52 a can be formed of rubber or the like that generates a larger frictional force with the holding portion 55.
  • the holding portion 55 includes a support member 56 that is operable with respect to the first wearing tool 20, and a swinging member 57 that is supported by the support member 56.
  • the support member 56 is supported by the shaft member 51 of the rotating member 50.
  • the support member 56 is rotatable relative to the shaft member 51 around the first rotation axis d1.
  • a pair of support members 56 are provided on the shaft member 51.
  • the rotating drum 52 of the rotating member 50 is located between the pair of support members 56 along the first rotation axis d1.
  • the swinging member 57 is supported between the tip portions of the pair of support members 56.
  • the swing member 57 can swing with respect to the support member 56.
  • a pair of oscillating members 57 are provided at the tip of the support member 56.
  • the pair of oscillating members 57 extends from the tip of the support member 56 to different sides.
  • Each oscillating member 57 faces the rotating drum 52 of the rotating member 50 from the outside in the radial direction around the first rotation axis d1. Many portions of the outer peripheral surface of the rotary drum 52 are covered by the pair of swing members 57.
  • the rocking member 57 can be brought into contact with the rotating drum 52 from the outside in the radial direction around the first rotation axis d1 by rocking with respect to the support member 56.
  • the swing member 57 has a friction body 57a that abuts against the rotation member 50 to generate a friction force.
  • the friction body 57a contacts the friction layer 52a of the rotary drum 52 and generates a frictional force with the friction layer 52a.
  • the holding portion 55 further includes urging means 58 provided between the support member 56 and the swing member 57.
  • the urging means 58 urges the swinging member 57 so as to be separated from the rotating drum 52.
  • the urging means 58 is formed from an urging spring 58a made of a tension spring.
  • the support member 56 is provided with a synchronous gear (not shown) that engages with the pair of swing members 57.
  • the synchronous gear engages with the pair of swing members 57 so that the pair of swing members 57 operate in synchronization with the rotating member 50.
  • the pair of oscillating members 57 operate symmetrically by the synchronous gear. That is, when one swinging member 57 is in contact with the rotating drum 52, the other swinging member 57 is also in contact with the rotating drum 52. When one swinging member 57 is separated from the rotating drum 52, the other swinging member 57 is also separated from the rotating drum 52.
  • the operation unit 65 acts on the holding unit 55 as a so-called actuator.
  • the operation unit 65 includes a telescopic member 66 that can expand and contract. As shown in FIG. 4, the telescopic member 66 is connected at one end to a swinging member 57 positioned above.
  • the elastic member 66 is connected to the lower end of the vertical frame 24 of the first wearing tool 20 at the other end. A plurality of elastic members 66 can be provided according to the driving force required for the operation unit 65.
  • the operation unit 65 pulls the swing member 57 positioned on the upper side, and thereby the swing member 57 is rotated by the rotating drum of the rotating member 50. 52 comes into contact.
  • the holding portion 55 holds the rotating member 50, and relative rotation between the holding portion 55 and the rotating member 50 is restricted.
  • the operation unit 65 further draws the upper swing member 57. Accordingly, as illustrated in FIGS. 7 and 10, the operation unit 65 rotates the rotating member 50, which is restricted in relative rotation with the holding unit 55, together with the holding unit 55 with respect to the first wearing tool 20.
  • the elastic member 66 a member that can be expanded and contracted by fluid pressure can be used.
  • McKibben artificial muscle known as a fluid pressure actuator can be used as the elastic member 66.
  • the expansion / contraction member 66 made of McKibben artificial muscle is expanded and shortened by supplying a fluid (typically gas) to the inside.
  • the expansion / contraction member 66 generates contraction force along with this shortening.
  • the operation unit 65 includes a fluid pressure source 67 capable of supplying a fluid to the expandable member 66.
  • a fluid pressure source 67 configured as a compressor, for example, is supported by the first portion 21 of the first wearing tool 20.
  • the operation of the operation unit 65 is controlled by the control unit 70.
  • the control unit 70 is supported by the first portion 21 of the first wearing tool 20 together with the fluid pressure source 67.
  • the control unit 70 controls the rotation and rotation of the rotating member 50 with respect to the first wearing tool 20 by controlling the supply of fluid (for example, air) from the fluid pressure source 67 to the expansion / contraction member 66 and the exhaust of the fluid from the expansion / contraction member 66.
  • the position can be controlled.
  • control unit 70 is shown in the free rotation mode shown in FIGS. 4, 5, and 8, and in FIGS. 6 and 9, depending on the degree of expansion / contraction of the expansion / contraction member 66 of the operation unit 65.
  • the rotation braking mode and the rotation drive mode shown in FIGS. 7 and 10 are switched.
  • the free rotation mode shown in FIGS. 4, 5, and 8 the rotating member 50 can freely rotate with respect to the holding portion 55 and the first wearing tool 20.
  • the rotational braking mode shown in FIGS. 6 and 9 the rotation of the rotating member 50 relative to the first wearing tool 20 is further restricted while the relative rotation between the holding portion 55 and the rotating member 50 is restricted.
  • the rotational drive mode shown in FIGS. 7 and 10 the rotating member 50 is rotated relative to the first wearing tool 20 in a state where the relative rotation between the holding portion 55 and the rotating member 50 is restricted.
  • the urging member 61 urges the holding unit 55 in a direction opposite to the direction in which the holding unit 55 rotates together with the rotating member 50 by the driving force from the operation unit 65.
  • the urging force of the urging member 61 may be increased, or a plurality of urging members 61 may be provided.
  • the biasing member 61 is connected to a swinging member 57 positioned below at one end thereof.
  • the urging member 61 is connected to the upper end of the vertical frame 24 of the first wearing tool 20 at the other end.
  • the urging member 61 is provided so as to intersect the elastic member 66.
  • the illustrated urging member 61 includes an urging member main body 61a whose end is fixed to the first mounting tool 20, a connecting member 61b that connects the urging member main body 61a and the swing member 57 on the lower side, have.
  • a tension spring can be used as the urging member main body 61a, and a metal piece, a wire, or the like can be used as the connecting member 61b.
  • the first portion 21 of the first wearing tool 20 is attached to the body using the wearing belt 11. Further, the mounting portion 31 of the second mounting tool 30 is attached to the upper arm.
  • the muscle strength assisting device 10 is devised to reduce the sense of restraint experienced by the wearer. Therefore, the rotation axis between the components of the muscle force assisting apparatus 10 does not necessarily have to coincide with each rotation axis of the shoulder joint. Therefore, since the necessity for exact alignment can be eliminated, the wearer can easily wear the muscle force assisting apparatus 10 in a short time.
  • the second wearing device 30 rotates around the first rotation axis d1 with respect to the first wearing device 20.
  • the upper arm of the wearer rotates relative to the trunk about the bending / extension axis da.
  • the mounting portion 31 attached to the upper arm rotates relative to the first mounting tool 20 attached to the trunk about the first rotation axis d1.
  • the distal end side connection position that is orthogonal to the first rotation axis d ⁇ b> 1 that is the rotation axis of the rotating member 50 and that is the connection position of the mounting portion 31 and the coupling portion 33 of the second mounting tool 30.
  • the base end side connection position pj that is the connection position of the coupling portion 33 to the rotating member 50 and the mounting portion 31 of the coupling portion 33.
  • the distance la between the first rotation axis d1 and the distal end side connection position dj is changed, and the distance la between the distal end side connection position dj, which is the connection position to the first position, is changed.
  • it is orthogonal to the first rotation axis d1 between the proximal end side connection position pj and the distal end side connection position dj.
  • the separation interval la along the direction of the change changes, and the separation interval lx along the direction orthogonal to the first rotation axis d1 between the first rotation axis d1 and the distal end side connection position dj changes.
  • the separation intervals (distances) la and lx are longer in the state shown in FIGS. 11 and 4 than in the state shown in FIGS. 12 and 5. Due to the change in the distance la between the proximal end side connection position pj and the distal end side connection position dj, the movement of the mounting portion 31 moves to the movement locus of the portion where the upper arm mounting portion 31 is attached in the bending / extending movement. The trajectories can be matched. Therefore, the restraint feeling of the wearer who wears the muscular strength assisting device 10 during the flexion / extension exercise can be effectively reduced.
  • the rotating member 50, the connecting portion 33, and the mounting portion 31 constitute a mechanism with three degrees of freedom.
  • the distal end side connection position dj that is the connection position of the mounting part 31 and the coupling part 33 is determined. It is also possible to adjust the position of the mounting portion 31 in two directions, a direction parallel to the first rotation axis d1 and a direction orthogonal to the first rotation axis d1, while adjusting the orientation of the mounting portion 31.
  • the joints of the human body can rotate around a plurality of axes orthogonal to each other.
  • the shoulder joint is a single joint that allows flexion / extension motion and adduction / abduction motion as relative rotational motions about axes da and db orthogonal to each other.
  • the muscle force assisting device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2009-268839 is provided with a plurality of relative rotation axes and the plurality of relative rotation axes intersect at one place. I have to.
  • a wearer wears a muscular strength auxiliary device so that a position where these a plurality of relative rotation axes intersect may be located on a wearer's joint.
  • the illustrated muscular strength assisting device 10 it is possible to effectively reduce the sense of restraint experienced by the wearer during internal and external rotation and internal / external rotation.
  • the second mounting tool 30 is the first mounting tool 20.
  • the wearer's upper arm rotates relative to the trunk about the inner and outer rotation axis db.
  • the mounting portion 31 attached to the upper arm rotates relative to the first mounting tool 20 attached to the trunk about the second rotation axis d2.
  • the proximal end side connection position pj in the plane orthogonal to the second rotation axis d ⁇ b> 2 and including the distal end side connection position dj, that is, in the plane shown in FIGS. 11 and 13, the proximal end side connection position pj.
  • the distance lb between the front end side connection position dj changes and the distance ly between the second rotation axis d2 and the front end side connection position dj changes.
  • the direction is perpendicular to the second rotation axis d2 between the proximal end side connection position pj and the distal end side connection position dj.
  • the separation interval lb changes, and there is a separation interval ly along the direction orthogonal to the second rotation axis d2 between the second rotation axis d2 and the distal end side connection position dj.
  • the separation intervals (distances) lb and ly are longer in the state shown in FIG. 11 than in the state shown in FIG. Due to the fluctuation of the distance lb between the proximal end side connection position pj and the distal end side connection position dj, the attachment portion 31 is moved to the movement locus of the portion where the attachment portion 31 of the upper arm is attached in the adduction / exversion motion. Can be matched. Therefore, the restraint feeling of the wearer wearing the muscular strength assisting device 10 during the adduction / exversion motion can be effectively reduced.
  • the base end side connection position pj that is the connection position of the connecting portion 33 to the rotation member 50 is located on the first rotation axis d ⁇ b> 1 that is the rotation axis of the rotation member 50.
  • the distance lb between the base end side connection position pj and the front end side connection position dj on the plane orthogonal to the second rotation axis d1 and including the front end side connection position dj is equal to the first rotation axis d2 and the front end side connection. It coincides with the distance ly between the positions dj.
  • the muscular strength assisting device 10 shown in the figure is, as described above, the free rotation mode shown in FIGS. 4, 5, and 8, the rotational braking mode shown in FIGS. 6 and 9, and FIGS. 7 and 10. Or the rotational drive mode shown in FIG.
  • the swinging member 57 of the holding portion 55 does not receive a force from the elastic member 66 toward the rotating drum 52.
  • the holding portion 55 rotates counterclockwise in FIG. 8 by the urging force (tensile force) from the urging member 61.
  • the connecting member 61b of the urging member 61 is connected to the vicinity of the swing center of the swing member 57 located on the lower side. Therefore, in the state shown in FIG. 8, the swinging member 57 does not receive the force for contacting the rotating member 50 from the biasing member 61.
  • the swing member 57 is urged by the urging means 58 in a direction away from the rotating member 50. Therefore, in the free rotation mode, the rotation member 50 can freely rotate about the first rotation axis d1 without being restricted by the holding portion 55, with respect to the rotation about the first rotation axis d1.
  • the second wearing tool 30 can freely rotate with respect to the first wearing tool 20. Therefore, the wearer of the muscular strength assisting device 10 can freely rotate the upper arm, to which the mounting portion 31 of the second mounting tool 30 is mounted, with respect to the trunk around the first rotation axis d1. That is, the wearer can perform a bending exercise and an extension exercise without being restrained by the muscle force assisting device 10.
  • the fluid is supplied from the fluid pressure source 67 into the expansion / contraction member 66, and the expansion / contraction member 66 is shortened.
  • the operation unit 65 acts on the swing member 57 so as to draw the swing member 57 disposed on the upper side.
  • the force applied from the expansion / contraction member 66 to the swing member 57 moves the swing member 57 toward the rotating drum 52 of the rotating member 50.
  • the friction body 57 a of the swing member 57 contacts the friction layer 52 a that forms the outer peripheral surface of the rotary drum 52.
  • the holding portion 55 holds the rotating member 50 by the frictional force between the friction body 57a and the friction layer 52a. Thereby, the relative rotation of the holding part 55 and the rotation member 50 is restricted, and the rotation position of the rotation member 50 is maintained.
  • the fluid is further supplied from the fluid pressure source 67 into the expansion / contraction member 66, and the expansion / contraction member 66 is further shortened.
  • the operation unit 65 further draws the swinging member 57 disposed on the upper side.
  • the force applied from the telescopic member 66 to the swinging member 57 rotates the holding portion 55 against the biasing force of the biasing member 61 while the swinging member 57 is in contact with the rotating member 50.
  • the member 50 is rotated around the first rotation axis d1 together with the member 50. 7 and 10, the holding unit 55 and the rotating member 50 are rotated counterclockwise in synchronization with the holding unit 55 and the rotating member 50 being restricted in relative rotation.
  • the second mounting tool 30 is driven to rotate relative to the first mounting tool 20. That is, the muscular strength assisting device 10 assists in lifting the upper arm from the state illustrated in FIGS. 6 and 9 to the state illustrated in FIGS. 7 and 10, for example.
  • the operation unit 65 releases the drive force for rotating the rotation member 50 with respect to the first wearing tool 20. At this time, the operation unit 65 may maintain the supply of driving force for restricting the relative rotation between the holding unit 55 and the rotating member 50. That is, after the rotation drive mode is ended, the mode may be shifted to the rotation braking mode instead of the free rotation mode.
  • the second mounting tool 30 includes the mounting part 31 attached to the human body and the mounting part 31 as the first mounting tool 20 as the rotating member 50 rotates relative to the first mounting tool 20. And a connecting portion 33 that connects the rotating member 50 and the mounting portion 31 so as to rotate relative to each other.
  • the connecting position pj of the connecting portion 33 to the rotating member 50 and the attaching portion 31 of the connecting portion 33 to the attaching portion 31 are within a plane orthogonal to the rotation axis d1 of the rotating member 50 and including the connecting position dj of the attaching portion 31 and the connecting portion 33.
  • the distance la to the connection position dj changes.
  • the distance between the rotation axis d1 and the connection position dj changes in the plane including the rotation axis d1 of the rotation member 50. That is, the position of the mounting portion 31 can be changed in the plane including the rotation axis d1 of the rotating member 50. Therefore, even if the rotation axis d1 of the rotation member 50 is deviated from the rotation axis da of the operation of the joint to be assisted by applying a force to the rotation member 50, the operation of the joint is reduced with a sense of restraint. Can be made feasible.
  • the configuration of the muscle strength assisting device 10 can be simplified and the human body of the strength assisting device 10 can be reduced. Can be easily positioned.
  • the structure for relieving the sense of restraint is not only the active type muscle strength assisting device (muscle strength assisting device that actively assists the movement), but also the passive type strength assisting device (helping to maintain the state (posture)) It is also effective in a muscle strength assisting device).
  • the rotating member 50, the connecting portion 33, and the mounting portion 31 constitute a mechanism with three degrees of freedom.
  • the connection position dj between the mounting portion 31 and the connecting portion 33 is adjusted in the plane including the rotation axis d 1 of the rotating member 50 while adjusting the orientation of the mounting portion 31. It is possible to adjust the position of the mounting portion 31 in two directions, a direction parallel to the rotation axis d1 and a direction orthogonal to the rotation axis d1 of the rotation member 50.
  • the connecting portion 33 includes a first member 34 operably connected to the rotating member 50, and a second member operably connected to the first member 34 and operably connected to the mounting portion 31. Member 35. According to such a connecting portion 33, a link mechanism with three degrees of freedom can be realized with a simple and inexpensive configuration.
  • the rotating member 50 and the first member 34 of the connecting portion 33, the first member 34 of the connecting portion 33 and the second member 35 of the connecting portion 33, and the second member 35 and the mounting portion of the connecting portion 33 Any one of the combinations 31 is connected to be rotatable about an axis d2 that is not parallel to the rotation axis d1 of the rotating member 50. According to such a connecting portion 33, it is possible to reduce the sense of restraint even with respect to operations other than the operation of the joint to be supported by applying force to the rotating member 50.
  • the connecting portion 33 enables other operations different from the operation of the joint. It also functions as a means. In addition, the sense of restraint can be reduced for other operations.
  • the relative rotation of the first wearing tool 20 and the second wearing tool 30 about the rotation axis d1 of the rotating member 50 enables the joint to bend or advance, and the rotating axis of the rotating member 50
  • the internal rotation or abduction movement of the joint is made possible by the relative rotation of any one of the combinations about the axis d2 that is not parallel to d1. Therefore, it is possible to realize the internal and external motions of the joint while reducing the sense of restraint while assisting the flexion and extension motions of the joint without giving an excessive sense of restraint. Can do.
  • the first wearing tool 20 includes a first portion 21 and a second portion 22 that is rotatably connected to the first portion 21, and the first portion 21 and the second portion.
  • the rotation axis d3 of 22 is not parallel to the rotation axis d1 of the rotation member 50, and is not parallel to any one of the rotation axes d2 of the combination. According to the muscle force assisting device 10, it is possible to realize an operation centered on three different axes da, db, dc in one joint. Thereby, a sense of restraint can be reduced more effectively.
  • connection position mj of the first member 34 and the second member 35 of the connection part 33 is within the plane including the rotation axis d1 of the rotation member 50 and the connection position dj of the mounting part 31 and the connection part 33.
  • the connecting portion 33 is always located on one side with respect to the straight line cvl passing through the connection position pj to the rotating member 50 and the connecting position dj of the connecting portion 33 to the mounting portion 31. Therefore, when the muscular strength assisting device 10 is mounted on the human body, the connecting portion 33 is connected to the rotating member 50 in a plane including the rotation axis d1 of the rotating member 50 and the connection position dj of the mounting portion 31 and the connecting portion 33.
  • connection position dj of the first member 34 and the second member 35 of the connecting portion 33 is The connecting portion 33 is positioned on one side with respect to a straight line cvj passing through the connecting position pj to the rotating member 50 and the connecting position dj to the mounting portion 31 of the connecting portion 33. That is, the connection position mj of the first member 34 and the second member 35 of the connecting portion 33 can always be protruded to the side away from the human body. Thereby, it can prevent effectively that the connection part 33 contacts a human body with the operation
  • connection position pj of the connecting portion 33 to the rotating member 50 is located on the rotation axis d1 of the rotating member 50. It is possible to effectively suppress the difference between the distance from the joint to the mounting portion 31 and the distance from the connection position pj of the connecting portion 33 to the rotating member 50 to the mounting portion 31 from being changed with rotation. it can. Therefore, it is possible to enable a smooth joint operation without a sense of restraint.
  • the operation of acting on the holding portion 55 and rotating the rotating member 50 together with the holding portion 55 relative to the first wearing tool 20 A portion 65 is provided. Therefore, not only simply holding the relative position between the first wearing tool 20 and the second wearing tool 30, but also the operation unit 65 acting on the holding unit 55, the second wearing tool 30 is moved to the first wearing tool 20. Can be operated against. That is, it is possible to positively assist the wearer's movement, and to significantly improve the muscular strength assisting performance as compared with the device that simply holds the position.
  • control part 70 which controls operation
  • the control part 70 is the free rotation mode in which the rotation member 50 can rotate with respect to the holding
  • the rotation drive mode for rotating with respect to is switched. In the rotational drive mode, excellent muscle strength assisting performance can be exhibited. Further, in the free rotation mode, it is possible to greatly reduce the sense of restraint and the burden imposed on the wearer.
  • the operation unit 65 supplies a driving force to the holding unit 55 to restrict relative rotation between the holding unit 55 and the rotating member 50.
  • the operation unit 65 provides the holding unit 55 with a driving force for holding the rotating member 50 in the holding unit 55 and a driving force for rotating the holding unit 55 holding the rotating member 50 together with the rotating member 50. Supply. Since it is possible to realize both the holding and the operation of the position of the second wearing tool 30 with respect to the first wearing tool 20 by one operation unit 65, the muscle strength assisting apparatus 10 can be reduced in size and weight.
  • the control unit 70 applies the driving force for restricting the relative rotation between the holding unit 55 and the rotation member 50 and the rotation member 50 to the first wearing tool 20 in the rotation drive mode.
  • the operation unit 65 is controlled to supply the driving force for rotation to the holding unit 55. That is, the single operation unit 65 has both the driving force for restricting the relative rotation between the holding unit 55 and the rotating member 50 and the driving force for rotating the rotating member with respect to the first wearing tool. Output. Therefore, the muscular strength assisting device can be reduced in size and weight.
  • the control unit 70 when the control unit 70 ends the rotation drive mode, the control unit 70 releases the driving force for rotating the rotation member 50 relative to the first wearing tool 20, while the holding unit 55 and the rotation member
  • the operation unit 65 is controlled so as to shift to the rotation braking mode while maintaining the supply of the driving force for restricting the relative rotation with respect to 50.
  • the muscular strength assistance apparatus 10 assists so that a wearer's human body may be hold
  • the holding portion 55 has a friction body 57a that abuts against the rotating member 50 and generates a frictional force. That is, the relative rotation between the rotation member 50 and the holding portion 55 is regulated using a frictional force.
  • the biasing member 61 that biases the holding portion 55 in the direction opposite to the direction in which the holding portion 55 rotates together with the rotating member 50 by the driving force from the operation portion 65 is provided. . Therefore, depending on the magnitude of the force from the operation unit 65 acting on the holding unit 55, the position at which the holding unit 55 rests with respect to the first wearing tool 20 together with the rotating member 50 can be controlled. That is, the position where the second mounting tool 30 is fixed to the first mounting tool 20 can be changed as appropriate.
  • the holding portion 55 comes into contact with the rotating member 50 from the radial direction around the rotation axis d1 of the rotating member 50, and relative rotation between the holding portion 55 and the rotating member 50 is restricted. That is, the holding part 55 and the rotating member 50 form the drum brake mechanism 41, and can be configured simply and inexpensively.
  • the holding portion 55 includes the support member 56 that can rotate relative to the rotation member 50 around the rotation axis d ⁇ b> 1 of the rotation member 50, and the swing member that is swingably held by the support member 56. 57.
  • the operation unit 65 is connected to the swing member 57 and applies a force for pulling the swing member 57 to the swing member 57, thereby causing the swing member 57 from the radial direction around the rotation axis d ⁇ b> 1 of the rotating member 50. Is brought into contact with the rotating member 50. Further, the operation unit 65 increases the force applied to the swing member 57 from the state in which the swing member 57 is in contact with the rotary member 50, so that the relative rotation with the swing member 57 is restricted. Is rotated with respect to the first wearing tool 20 together with the holding portion 55. Therefore, the operation and control of the operation unit 65 are simple, and the operation unit 65 and the control unit 70 can be configured easily and inexpensively.
  • the holding unit 55 and the rotating drum 52 constitute the drum brake mechanism 41, and the swing member 57 of the holding unit 55 contacts the rotating drum 52 from the outside in the radial direction.
  • the rotating drum 52 is formed in a cylindrical shape, and the holding portion disposed inside the rotating drum 52 contacts the rotating drum 52 from the inside in the radial direction, so that the holding portion 55 and the rotating member 50 The relative rotation may be restricted.
  • the holding unit may be configured as a ratchet mechanism, and may be rotated by the driving force from the operation unit 65 together with the rotating member 50 in a state where relative rotation with the rotating member 50 is restricted.
  • the holding unit 55 is rotatably supported on the shaft member 51 of the rotating member 50.
  • the support member 56 of the holding part 55 may be fixed to the shaft member 51. Further, the support member 56 of the holding portion 55 may be supported by the first mounting tool 20 or may be supported by the second mounting tool 30.
  • the operation unit 65 has shown an example in which the swinging member 57 is brought into contact with the rotating member 50 by applying a force for pulling the swinging member 57 to the swinging member 57. Not limited.
  • the operation unit 65 may apply the force for pushing the swinging member 57 to the swinging member 57 so that the swinging member 57 contacts the rotating member 50.
  • the actuator is not limited to the operation unit 65 having the expandable member 66, and various actuators can be used as the operation unit 65.
  • the muscle force assisting apparatus 10 has shown an example in which only the operation of lifting the arm upward in the rotational drive mode and not assisting the operation of lowering the arm is shown.
  • the present invention is not limited to this example.
  • the operation of lowering the arm may be assisted.
  • the force acting on the swing member 57 from the operation unit 65 is weaker than the urging force of the urging member 61 and the force that can regulate the relative rotation between the holding unit 55 and the rotating member 50. By doing so, it is possible to assist the lowering operation.
  • the embodiment is not limited thereto, and the urging member 61 is used instead.
  • the auxiliary actuator 62 can also be used.
  • the holding unit 55 is configured to rotate the rotating member 50.
  • the position at which the first mounting tool 20 is stationary can be controlled with a higher degree of freedom. That is, the position where the second mounting tool 30 is fixed with respect to the first mounting tool 20 can be adjusted with a higher degree of freedom. It is also possible to assist in lowering the upper arm.
  • the specific configuration of the connecting portion 33 of the first wearing tool 20 has been described.
  • the above-described configuration is merely an example, and for example, as shown in FIGS. can do.
  • the mounting portion 31 can move relative to the rotating member 50 with three degrees of freedom.
  • the example shown in FIG. 14 is the implementation described above in that the first member 34 of the connecting portion 33 is slidably connected to the rotating member 50 in a direction parallel to the first rotation axis d1.
  • the form is different.
  • the example shown in FIG. 15 is the embodiment described above in that the second member 35 of the connecting portion 33 is slidably connected to the first member 34 in the longitudinal direction of the first member 34. Is different.
  • the first member 34 of the connecting portion 33 is slidably connected to the rotating member 50 in a direction parallel to the first rotation axis d1, and the connecting portion 33.
  • the second member 35 is different from the above-described embodiment in that the second member 35 is slidably connected to the first member 34 in the longitudinal direction of the first member 34.
  • the connecting portion 33 includes a fluid pressure cylinder 37.
  • the connecting portion 33 including the fluid pressure cylinder 37 is rotatably connected to the rotating member 50 at one end and is rotatably connected to the mounting portion 31 at the other end.
  • muscle force assistance is also applied to operations other than the joint operation (for example, flexion / extension motion) to be supported by applying force to the rotating member 50 (for example, internal / external motion). Can be realized.

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Abstract

筋力補助装置（１０）は、回転部材（５０）と、回転部材との相対回転を規制可能な保持部（５５）と、保持部に作用する操作部（６５）と、を有する。回転部材は、関節によって接続された人体の二つの部位のうちの一方の側に取り付けられる第１装着具（２０）に回転可能であり且つ二つの部位のうちの他方の側に取り付けられる第２装着具（３０）と接続している。操作部は、保持部と回転部材との相対回転が規制された状態で、保持部に作用して保持部とともに回転部材を第１装着具に対して回転させる。

Description

筋力補助装置
　本発明は、着用者に着用されて着用者の筋力を補助する筋力補助装置に関する。
　例えばＪＰ２０１４－３３７８０Ａに開示されているように、農業、建設業、介護等に従事する作業者の筋力的な負担を軽減することを目的として、筋力補助装置が注目を集めている。筋力補助装置は、関節で接続された人体の二つの部位にそれぞれ取り付けられる一対の装着具を有し、一対の装着具を所定の相対位置に保持することを可能にしている。とりわけ、ＪＰ２０１４－３３７８０Ａの筋力補助装置では、ラチェット機構を用いて、腕を上げた状態に維持することを補助する。
　しかしながら、ＪＰ２０１４－３３７８０Ａに開示された筋力補助装置は、腕を上げた状態に維持することを補助するが、腕を上げる動作自体を補助することはない。すなわち、ＪＰ２０１４－３３７８０Ａに開示された筋力補助装置は、パッシブな補助を行う装置であって優れた筋力保持性能を有しておらず、有用性および実用性に欠ける。
　本発明は、以上の点を考慮してなされたものであって、優れた筋力補助機能を発揮することができる筋力補助装置を提供することを目的とする。
　本発明による筋力補助装置は、
　関節によって接続された人体の二つの部位のうちの一方の側に取り付けられる第１装着具に回転可能であり且つ前記二つの部位のうちの他方の側に取り付けられる第２装着具と接続した回転部材と、
　前記回転部材との相対回転を規制された状態および前記回転部材との相対回転を許容された状態に維持される保持部と、
　前記保持部と前記回転部材との相対回転が規制された状態で、前記保持部に作用して前記保持部とともに前記回転部材を前記第１装着具に対して回転させる操作部と、を備える。
　本発明による筋力補助装置において、前記操作部は、前記保持部に駆動力を供給して、前記保持部と前記回転部材との相対回転を規制するようにしてもよい。
　本発明による筋力補助装置が、
　前記操作部の動作を制御し、且つ、
　前記回転部材が前記保持部に対して回転可能な自由回転モードと、
　前記保持部と前記回転部材との相対回転が規制された状態で前記回転部材の前記第１装着具に対する回転を規制する回転制動モードと、
　前記保持部と前記回転部材との相対回転が規制された状態で前記回転部材を前記第１装着具に対して回転させる回転駆動モードと、を切り替える制御部を、さらに備えるようにしてもよい。
　本発明による筋力補助装置において、前記制御部は、前記回転駆動モードの場合に、前記保持部と前記回転部材との相対回転を規制するための駆動力と、前記回転部材を前記第１装着具に対して回転させるための駆動力と、を前記保持部に供給するよう前記操作部を制御してもよい。
　本発明による筋力補助装置において、前記制御部は、前記回転駆動モードを終了する際に、前記回転部材を前記第１装着具に対して回転させるための駆動力を解除する一方で、前記保持部と前記回転部材との相対回転を規制するための駆動力の供給を維持して、前記回転制動モードに移行するよう前記操作部を制御してもよい。
　本発明による筋力補助装置において、前記保持部は、前記回転部材に当接して摩擦力を生じさせる摩擦体を有するようにしてもよい。
　本発明による筋力補助装置が、前記操作部からの駆動力によって前記保持部が前記回転部材とともに回転する方向とは逆方向に当該保持部を付勢する付勢部材を、さらに備えるようにしてもよい。
　本発明による筋力補助装置が、前記操作部からの駆動力によって前記保持部が前記回転部材とともに回転する方向とは逆方向に当該保持部を駆動する補助アクチュエータを、さらに備えるようにしてもよい。
　本発明による筋力補助装置において、前記保持部は、前記回転部材の回転軸線を中心とした径方向から前記回転部材に当接し、前記保持部と前記回転部材との相対回転が規制されるようにしてもよい。
　本発明による筋力補助装置において、
　前記保持部は、前記回転部材の回転軸線を中心として前記回転部材と相対回転可能な支持部材と、前記支持部材に揺動可能に保持された揺動部材と、を有し、
　前記操作部は、前記揺動部材と接続し、前記揺動部材を押し出す又は引き寄せる力を当該揺動部材に付与することで、前記回転部材の回転軸線を中心とした径方向から前記揺動部材を前記回転部材に当接させ、前記揺動部材が前記回転部材に当接した状態から前記揺動部材に付与する力を増大させることで、前記揺動部材との相対回転を規制された前記回転部材を前記保持部材とともに前記第１装着具に対して回転させるようにしてもよい。
　本発明による別の筋力補助装置は、
　関節によって接続された人体の二つの部位のうちの一方の側に取り付けられる第１装着具と、
　前記二つの部位のうちの他方の側に取り付けられる第２装着具と、
　前記第１装着具に回転可能に支持されるとともに前記第２装着具と接続し、且つ、前記第１装着具に対して静止または回転するための力を加えられる回転部材と、を備え、
　前記第２装着具は、前記人体に取り付けられる装着部と、前記回転部材の前記第１装着具に対する回転にともなって前記装着部が前記第１装着具に対して回転するよう前記回転部材と前記装着部とを連結する連結部と、を有し、
　前記回転部材の回転軸線と直交し且つ前記装着部及び前記連結部の接続位置を含む面内において、前記回転部材の前記回転軸線と前記連結部の前記装着部への接続位置との間の距離が変化する。
　本発明によれば、優れた筋力補助機能を発揮することができる。
図１は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、筋力補助装置を着用者とともに示す斜視図である。 図２は、図１の筋力補助装置を示す斜視図である。 図３は、図１の筋力補助装置の一部分を前方から示す図である。 図４は、図１の筋力補助装置を側外方から示す図である。 図５は、図４とは異なる状態の筋力補助装置を側外方から示す図である。 図６は、図４及び図５とは異なる状態の筋力補助装置を側外方から示す図である。 図７は、図４～図６とは異なる状態の筋力補助装置を側外方から示す図である。 図８は、図５に示された状態にて、筋力補助装置の駆動装置の要部を側外方から示す図である。 図９は、図６に示された状態にて、筋力補助装置の駆動装置の要部を側外方から示す図である。 図１０は、図７に示された状態にて、筋力補助装置の駆動装置の要部を側外方から示す図である。 図１１は、図４に示された状態にて、筋力補助装置の第２装着具を正面から示す図である。 図１２は、図５に示された状態にて、筋力補助装置の第２装着具を上方から示す図である。 図１３は、図４に示された状態から腕を外転させた状態にて、筋力補助装置の第２装着具を正面から示す図である。 図１４は、筋力補助装置の第２装着具の一変形例を模式的に示す機構図である。 図１５は、筋力補助装置の第２装着具の他の変形例を模式的に示す機構図である。 図１６は、筋力補助装置の第２装着具のさらに他の変形例を模式的に示す機構図である。 図１７は、筋力補助装置の第２装着具のさらに他の変形例を模式的に示す機構図である。
　以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１～図１７は、本発明の一実施の形態及びその変形例を説明するための図である。このうち、図１及び図２は、筋力補助装置１０の全体を示す斜視図であり、とりわけ図１は、人体に装着した状態を示している。筋力補助装置１０は、第１回転軸線ｄ１を中心として相対回転可能な第１装着具２０及び第２装着具３０と、第１装着具２０及び第２装着具３０の相対位置、言い換えると、第２装着具３０の第１装着具２０に対する回転位置を制御する駆動装置４０と、を有している。図１に示すように、第１装着具２０及び第２装着具３０は、関節によって接続された人体の二つの部位にそれぞれ取り付けられる。駆動装置４０は、第１装着具２０及び第２装着具３０の相対位置を制御して、関節を介した二つの部位の筋力を補助する。とりわけここで説明する筋力補助装置１０には、着用者に与える拘束感を軽減しながら優れた筋力補助機能を発揮するための工夫が、なされている。
　図示された例では、第１装着具２０が、装着ベルト１１を介して胴体に取り付けられ、第２装着具３０が、後述する装着部３１を介して上腕に取り付けられている。そして、筋力補助装置１０は、肩の動作を補助する。ここで、一つの関節は、互いに異なる軸線を中心とした相対回転運動を可能にする。図１に示すように、肩関節は、上腕を胴体に対して屈伸軸ｄａを中心として相対回転させる屈曲伸展運動と、上腕を胴体に対して内外転軸ｄｂを中心として相対回転させる内転外転運動と、上腕を胴体に対して内外旋軸ｄｃを中心として相対回転させる内旋外旋運動と、を可能にする。そして、図示された筋力補助装置１０は、後述するように、屈曲運動中に上腕が下がらないように所定の位置に保持することを補助し、さらに、上腕を前方に持ち上げる屈曲運動を補助する。
　また図示された例において、駆動装置４０は、駆動力の出力部としての回転部材５０を有している。回転部材５０は、第１回転軸線ｄ１を中心として第１装着具２０に対して相対回転可能となっている。この回転部材５０が、第２装着具３０と接続している。回転部材５０の回転軸線となる第１回転軸線ｄ１は、肩の屈伸軸ｄａに対応して設けられている。第２装着具３０が第１装着具２０に対して第１回転軸線ｄ１を中心として相対回転することにより、肩関節を中心とした、上腕の屈曲運動及び伸展運動が可能となる。
　なお、本発明による筋力補助装置は、図示された例に限られず、屈曲運動、伸展運動、内転運動、外転運動、内旋運動、外旋運動のいずれか一以上を補助するようにしてもよい。また、本発明による筋力補助装置は、図示された例に限られず、肘、首、腰、股、手首等における人体の動作を補助するようにしてもよい。
　以下、各構成要素について順に説明していく。まず、第１装着具２０について説明する。第１装着具２０は、第１部分２１及び第２部分２２を有している。図１に示すように、第１部分２１には、装着ベルト１１が設けられている。第１部分２１が、装着ベルト１１を介して着用者の胴体に取り付けられる。第２部分２２は、第１部分２１に対して、第３回転軸線ｄ３を中心として相対回転可能に接続されている。この第３回転軸線ｄ３は、肩の内外旋軸ｄｃに対応して設けられている。第２部分２２が第１部分２１に対して第３回転軸線ｄ３を中心として相対回転することにより、肩関節を中心とした、上腕の内旋運動及び外旋運動が可能となる。
　図２に示すように、第２部分２２は、側フレーム２３、縦フレーム２４、外方支持アーム２５及び内方支持アーム２６を有している。側フレーム２３は、第１部分２１と回転可能に接続している。側フレーム２３は、第１部分２１から横方向外方に延び出している。縦フレーム２４は、側フレーム２３の外方端部分から下方に延び出している。縦フレーム２４の上方端部分から、外方支持アーム２５及び内方支持アーム２６が前方に向けて延び出している。外方支持アーム２５及び内方支持アーム２６は、横方向に互いから離間して略平行に延びている。外方支持アーム２５が内方支持アーム２６よりも横方向外方に位置している。なお、外方支持アーム２５については、理解の容易を図るため、図３～図７においてその一部分の図示を省略している。
　肩の動作を補助する図示された筋力補助装置１０は、両方の肩に作用するように構成されている。具体的には、第１部分２１の両側方にそれぞれ第２部分２２が設けられている。各第２部分２２に対して、駆動装置４０の回転部材５０等が支持されている。また、各第２部分２２に第２装着具３０が接続している。第１部分２１を中心として両側方に設けられた一対の構成要素は、対称性を有しているものの、その他において同一に構成され得る。したがって、以下の説明および図３～図１６においては、右肩に作用する構成に基づいて記載する。
　また、本明細書で用いる「前」、「後」、「上」、「下」及び「横方向」等の用語は、筋力補助装置１０を着用した着用者を基準とした「前」、「後」、「上」、「下」及び「横方向」を意味することとする。
　次に、第２装着具３０について説明する。図３及び図１１は、前方（正面）から、第２装着具３０を示している。第２装着具３０は、詳しくは後述する駆動装置４０の回転部材５０と接続している。第２装着具３０は、回転部材５０の回転にともなって、回転部材５０の回転軸線である第１回転軸線ｄ１を中心として回転する。第２装着具３０は、人体に取り付けられる装着部３１と、回転部材５０と第２装着具３０とを連結する連結部３３と、を有している。連結部３３は、回転部材５０の第１装着具２０に対する回転にともなって装着部３１が第１装着具２０に対して回転するよう、回転部材５０と装着部３１とを連結している。
　図示された例において、装着部３１は、人体の上腕に取り付けられる。装着部３１は、駆動装置４０から供給される力を上腕に効率的に伝達するため、第１回転軸線ｄ１周りの回転にともなった移動方向と直交する方向への上腕との相対移動を規制されることが好ましい。その一方で、着用者が受ける拘束感を軽減する目的から、装着部３１は、上腕に対して、上腕の長手方向に沿った上腕に対する相対移動や、上腕の中心軸線周りの上腕に対する相対回転が或る程度許容されてもよい。図示された例において、装着部３１は、上腕が挿入される筒状部３１ａと、連結部３３と接続するブラケット３１ｂと、を有している。筒状部３１ａとブラケット３１ｂとは固定されている。
　連結部３３は、着用者の拘束感を軽減する目的から、回転部材５０の回転軸線である第１回転軸線ｄ１と直交し且つ装着部３１及び連結部３３の接続位置（以下において、「先端側接続位置」とも呼ぶ）ｄｊを含む面内において、回転部材５０及び連結部３３の接続位置（以下において、「基端側接続位置」とも呼ぶ）ｐｊと先端側接続位置ｄｊとの間の距離ｌａが変化するようになっている。したがって、第１回転軸線ｄ１と直交し且つ先端側接続位置ｄｊを含む面において、第１回転軸線ｄ１から先端側接続位置ｄｊまでの距離ｌｘが変化する。ここで、第１回転軸線ｄ１と直交し且つ先端側接続位置ｄｊを含む面とは、図４～図７に示された面と平行な面となる。そして、図４～図７に示された面と平行な面内における基端側接続位置ｐｊから先端側接続位置ｄｊまでの距離ｌａとは、第１回転軸線ｄ１と先端側接続位置ｄｊとを含む面内における、第１回転軸線ｄ１に直交する方向に沿った第１回転軸線ｄ１と先端側接続位置ｄｊとの離間間隔とすることもできる。
　また、着用者の拘束感を軽減する目的からは、回転部材５０から連結部３３を介して装着部３１までの部分が、３自由度の機構を形成していることが好ましい。図３及び図１１に示された例では、連結部３３は、回転部材５０に対して動作可能に接続した第１部材３４と、第１部材３４に動作可能に接続し且つ装着部３１に動作可能に接続した第２部材３５と、を有している。この連結部３３によれば、回転部材５０から装着部３１までの構成により、３自由度の動作を行うことができる。言い換えると、装着部３１は、回転部材５０日対して、３自由度の相対動作を行うことができる。
　さらに、回転部材５０と第１部材３４との接続、第１部材３４と第２部材３５との接続、及び、第２部材３５と装着部３１との接続のうちの、いずれか一つの接続が、回転部材５０の回転軸線である第１回転軸線ｄ１と非平行な軸線を中心として回転可能な接続となっていることが好ましい。第１回転軸線ｄ１と非平行な軸線を中心として回転可能な接続は、装着部３１が、回転部材５０の回転にともなって、第１回転軸線ｄ１を中心として回転することを阻害することはない。その一方で、図示された例では、装着部３１が、第１回転軸線ｄ１と非平行な軸線を中心とした肩関節での動作に追随して、上腕とともに移動することを可能とすることができる。
　図示された例において、回転部材５０と第１部材３４が回転可能に接続されている。回転部材５０と第１部材３４との相対回転軸線は、第１回転軸線ｄ１と非平行な第２回転軸線ｄ２となっている。とりわけ図示された例において、第２回転軸線ｄ２は、第１回転軸線ｄ１と直交している。また、第２回転軸線ｄ２は、第３回転軸線ｄ３とも直交している。さらに図示された例において、連結部３３の回転部材５０への接続位置である基端側接続位置ｐｊは、回転部材５０の回転軸線である第１回転軸線ｄ１上に位置している。このため、第１回転軸線ｄ１と直交し且つ先端側接続位置ｄｊを含む面における、基端側接続位置ｐｊ及び先端側接続位置ｄｊの間の距離ｌａは、第１回転軸線ｄ１及び先端側接続位置ｄｊの間の距離ｌｘと、一致している。上述したように、第１回転軸線ｄ１を中心とした構成要素間の相対回転により、関節の屈曲運動および進展運動を可能にしている。そして、第２回転軸線ｄ２を中心とした回転部材５０と第２装着具３０との相対回転により、図１３に示すように、関節の内転運動および外転運動を可能にしている。
　また、図示された例において、連結部３３の第１部材３４と第２部材３５は、第４回転軸線ｄ４を中心として回転可能に接続されている。連結部３３の第２部材３５と装着部３１は、第５回転軸線ｄ５を中心として回転可能に接続されている。第４回転軸線ｄ４及び第５回転軸線ｄ５は、第２回転軸線ｄ２と平行となっている。このような構成により、内外転運動に対応して設けられた第２回転軸線ｄ２に直行し且つ先端側接続位置ｄｊを含む面（図１１及び図１３）において、基端側接続位置ｐｊと先端側接続位置ｄｊとの距離ｌｂが変化するようになっている。
　また、図１１～図１３に示すように、第１回転軸線ｄ１と先端側接続位置ｄｊとを含む面内において、連結部３３の第１部材３４及び第２部材３５の接続位置（以下において、「中間接続位置」とも呼ぶ）ｍｊは、基端側接続位置ｐｊと先端側接続位置ｄｊとを通過する仮想直線ｖｓｌに対して常に一方の側に位置している。とりわけ図示された例においては、構造的に、中間接続位置ｍｊが、常に、基端側接続位置ｐｊ及び先端側接続位置ｄｊを通過する仮想直線ｖｓｌの一方側に位置するようになっている。つまり、連結部３３の両端が最も離間するように伸張した場合においても、中間接続位置ｍｊは、仮想直線ｖｓｌ上に位置していない。そして、図示された例において、中間接続位置ｍｊは、仮想直線ｖｓｌに対して、回転部材５０と同一の側に位置している。図１１～図１３に示すように、中間接続位置ｍｊは、回転部材５０とともに、仮想直線ｖｓｌを挟んで人体とは反対側に位置している。この構成によれば、連結部３３が短縮した際に、連結部３３の中間部が、人体に接触してしまうことを効果的に回避することができる。
　なお、図示された例とは異なり、連結部３３が、最も伸張した場合に仮想直線ｖｓｌに位置するようにしてもよいし、また、中間接続位置ｍｊが、仮想直線ｖｓｌの両側に位置することが可能となっていてもよい。このような筋力補助装置１０については、人体に装着した実際の使用中において連結部３３が最も伸張する条件で、中間接続位置ｍｊが、仮想直線ｖｓｌの一方の側、とりわけ回転部材５０と同一の側で人体とは反対側に、位置することが好ましい。この場合、筋力補助装置１０の使用中に、連結部３３の中間部が、人体に接触してしまうことを効果的に回避することができる。
　次に、駆動装置４０について説明する。図示された例において、駆動装置４０は、回転部材５０と、回転部材５０を保持可能な保持部５５と、保持部５５に作用する操作部６５と、を有している。回転部材５０は、第１装着具２０に回転可能に支持され、且つ、第２装着具３０と接続している。保持部５５は、回転部材５０の回転位置を保持する。言い換えると、保持部５５は、保持部５５と回転部材５０との相対動作、とりわけ相対回転を規制する。操作部６５は、いわゆるアクチュエータとして機能して、保持部５５に作用する。操作部６５が保持部５５に作用することで、回転部材５０を第１装着具２０に対して静止（制動）または回転させるための力が、保持部５５から回転部材５０に加えられるようになっている。
　また、図示された例では、保持部５５は、第１装着具２０に動作可能に構成されている。駆動装置４０は、操作部６５から保持部５５への作用力に抗する力を加える付勢部材６１をさらに有している。付勢部材６１から供給される力と、操作部６５から供給される力とのバランスにより、保持部５５及び回転部材５０の状態が制御されるようになる。さらに、駆動装置４０は、操作部６５の動作を制御する制御部７０を有している。駆動装置４０をなす以上の構成要素について、順に説明していく。
　まず、回転部材５０について説明する。図２に示すように、回転部材５０は、円柱状の軸部材５１と、軸部材５１から拡径した回転ドラム５２と、を有している。軸部材５１は、第１装着具２０の外方支持アーム２５及び内方支持アーム２６によって回転可能に支持されている。回転ドラム５２は、外方支持アーム２５及び内方支持アーム２６の間に位置している。図３に示すように、軸部材５１の内側端において、回転部材５０は第２装着具３０と接続している。したがって、回転部材５０の第２装着具３０への接続位置（基端側接続位置ｐｊ）は、回転部材５０の回転軸線である第１回転軸線ｄ１上に位置している。回転ドラム５２は、円板状に形成されている。回転ドラム５２は、保持部５５を介して操作部６５から、第１装着具２０に対する回転を静止するための力及び第１装着具２０に対して回転するための力を受ける。回転ドラム５２は、その表層部に摩擦層５２ａを有している。摩擦層５２ａは、後述する保持部５５と接触するようになる部位である。摩擦層５２ａは、保持部５５との間でより大きな摩擦力を生み出すゴム等から形成され得る。
　次に、保持部５５について説明する。図８～図１０に示すように、保持部５５は、第１装着具２０に対して動作可能な支持部材５６と、支持部材５６に支持された揺動部材５７と、を有している。図示された例において、支持部材５６は、回転部材５０の軸部材５１に支持されている。支持部材５６は、軸部材５１に対して第１回転軸線ｄ１を中心として相対回転可能となっている。また、軸部材５１上に一対の支持部材５６が設けられている。回転部材５０の回転ドラム５２は、第１回転軸線ｄ１に沿って一対の支持部材５６の間に位置している。
　図示された例において、揺動部材５７は、一対の支持部材５６の先端部間に支持されている。揺動部材５７は、支持部材５６に対して揺動可能となっている。とりわけ図示された例では、支持部材５６の先端部に、一対の揺動部材５７が設けられている。一対の揺動部材５７は、支持部材５６の先端部から互いに異なる側に延び出している。各揺動部材５７は、回転部材５０の回転ドラム５２に対して第１回転軸線ｄ１を中心とした径方向外方から対面している。一対の揺動部材５７によって、回転ドラム５２の外周面の多くの部分が覆われている。
　揺動部材５７は、支持部材５６に対して揺動することで、第１回転軸線ｄ１を中心とした径方向外方から回転ドラム５２に当接することができる。揺動部材５７は、回転部材５０に当接して摩擦力を生じさせる摩擦体５７ａを有している。摩擦体５７ａは、回転ドラム５２の摩擦層５２ａに接触し、摩擦層５２ａとの間で摩擦力を生む。保持部５５は、支持部材５６と揺動部材５７との間に設けられた付勢手段５８を更に有している。付勢手段５８は、揺動部材５７が、回転ドラム５２から離間するよう付勢している。図示された例において、付勢手段５８は、引っ張りバネからなる付勢バネ５８ａとから形成されている。また、支持部材５６には、一対の揺動部材５７と係合する同期歯車（図示せず）が設けられている。同期歯車は、一対の揺動部材５７と係合して、一対の揺動部材５７が同期して回転部材５０に対して動作するようにする。同期歯車によって、一対の揺動部材５７は、対称的に動作する。すなわち、一方の揺動部材５７が回転ドラム５２に接触している際に、他方の揺動部材５７も回転ドラム５２に接触する。一方の揺動部材５７が回転ドラム５２から離間すると、他方の揺動部材５７も回転ドラム５２から離間する。
　次に、操作部６５について説明する。操作部６５は、いわゆるアクチュエータとして保持部５５に作用する。図示された例において、操作部６５は、伸縮可能な伸縮部材６６を有している。図４に示すように、伸縮部材６６は、その一端において、上方に位置する揺動部材５７に接続している。伸縮部材６６は、その他端において、第１装着具２０の縦フレーム２４の下端に接続している。操作部６５に要求される駆動力に応じて、複数の伸縮部材６６を設けることができる。
　図８及び図９に示すように、伸縮部材６６が、縮むことにより、操作部６５が、上方側に位置する揺動部材５７を引き寄せ、これにより、揺動部材５７を回転部材５０の回転ドラム５２に当接させるようになる。図６及び図９に示された状態において、保持部５５は回転部材５０を保持し、保持部５５と回転部材５０との相対回転が規制される。この状態から伸縮部材６６が更に縮むと、操作部６５が、上方側の揺動部材５７を更に引き寄せる。これにより、図７及び図１０に示すように、操作部６５は、保持部５５とともに、保持部５５との相対回転が規制された回転部材５０を、第１装着具２０に対して回転させる。
　伸縮部材６６として、流体圧により膨張および収縮可能な部材を用いることができる。一具体例として、伸縮部材６６として、流体圧式アクチュエータとして知られたＭｃＫｉｂｂｅｎ人工筋肉を用いることができる。ＭｃＫｉｂｂｅｎ人工筋肉からなる伸縮部材６６は、流体（典型的には、気体）を内部に供給されることで、拡径するとともに短縮する。伸縮部材６６は、この短縮にともなって、収縮力を発生させる。流体圧で膨張収縮可能な伸縮部材６６を用いた場合、伸縮部材６６自体の弾力性により、及び、例えば空気に代表される流体自体の圧縮性により、装着者の拘束感を効果的に軽減することができる。図示された例において、操作部６５は、伸縮部材６６に流体を供給可能な流体圧源６７を有している。図１に示すように、例えばコンプレッサとして構成された流体圧源６７が、第１装着具２０の第１部分２１に支持されている。
　操作部６５の動作は、制御部７０によって制御される。図１に示された例において、制御部７０は、流体圧源６７とともに、第１装着具２０の第１部分２１に支持されている。制御部７０は、流体圧源６７から伸縮部材６６への流体（例えば空気）の供給および伸縮部材６６からの流体の排気を制御することで、回転部材５０の第１装着具２０に対する回転及び回転位置を制御することができる。
　より具体的には、制御部７０は、操作部６５の伸縮部材６６の伸縮の程度によって、図４，図５及び図８に示された自由回転モードと、図６及び図９に示された回転制動モードと、図７及び図１０に示された回転駆動モードと、を切り替える。図４，図５及び図８に示された自由回転モードでは、回転部材５０は、保持部５５及び第１装着具２０に対して自由に回転することができる。図６及び図９に示された回転制動モードでは、保持部５５と回転部材５０との相対回転が規制された状態で、さらに、回転部材５０の第１装着具２０に対する回転が規制される。図７及び図１０に示された回転駆動モードでは、保持部５５と回転部材５０との相対回転が規制された状態で回転部材５０を第１装着具２０に対して回転させる。
　次に、付勢部材６１について説明する。付勢部材６１は、操作部６５からの駆動力によって保持部５５が回転部材５０とともに回転する方向とは逆方向に当該保持部５５を付勢する。保持部５５による回転部材５０の保持力を強化したい場合には、付勢部材６１の付勢力を上昇させてもよいし、複数の付勢部材６１を設けるようにしてもよい。
　図示された例では、図４に示すように、付勢部材６１は、その一端において、下方に位置する揺動部材５７に接続している。付勢部材６１は、その他端において、第１装着具２０の縦フレーム２４の上端に接続している。図４の側面視において、付勢部材６１は、伸縮部材６６と交差するようにして、設けられている。図示された付勢部材６１は、第１装着具２０に端部を固定された付勢部材本体６１ａと、付勢部材本体６１ａと下方側の揺動部材５７とを連結する連結材６１ｂと、を有している。付勢部材本体６１ａとして、引っ張りばねを用いることができ、連結材６１ｂとして、金属片やワイヤ等を用いることができる。
　次に、以上のような構成からなる筋力補助装置１０の動作について説明する。
　図１に示すように、まず、装着ベルト１１を用いて、第１装着具２０の第１部分２１を胴体に取り付ける。また、第２装着具３０の装着部３１を上腕に取り付ける。なお、筋力補助装置１０には、着用者が受ける拘束感を軽減するための工夫がなされている。したがって、肩関節の各回転軸に対して、筋力補助装置１０の構成要素間の回転軸線を必ずしも一致させなくてもよい。したがって、厳密な位置合わせの必要性を排除することができるため、着用者は、筋力補助装置１０を容易且つ短時間で着用することが可能となる。
　筋力補助装置１０を着用した着用者が、屈伸軸ｄａを中心として屈伸運動または伸展運動を行う際、第２装着具３０は、第１装着具２０に対して第１回転軸線ｄ１を中心として回転する。このとき、着用者の上腕は、屈伸軸ｄａを中心として胴体に対して相対回転する。一方、上腕に取り付けられた装着部３１は、第１回転軸線ｄ１を中心として、胴体に取り付けられた第１装着具２０に対して相対回転する。ここで、第１回転軸線ｄ１が屈伸軸ｄａと一致していない場合、上腕の装着部３１を取り付けられている部位の屈伸軸ｄａを中心とした移動軌跡と、装着部３１の第１回転軸線ｄ１を中心とした移動軌跡は、一致しない。したがって、着用者は、拘束感を覚えて肩の位置を動かしながら腕を屈曲または伸展させることになる。
　そこで、図示された筋力補助装置１０では、回転部材５０の回転軸線である第１回転軸線ｄ１と直交し且つ第２装着具３０の装着部３１及び連結部３３の接続位置である先端側接続位置ｄｊを含む面内において、すなわち、図４及び図５に示す面と平行な面において、連結部３３の回転部材５０への接続位置である基端側接続位置ｐｊと連結部３３の装着部３１への接続位置である先端側接続位置ｄｊとの間の距離ｌａが変化し、且つ、第１回転軸線ｄ１と先端側接続位置ｄｊとの間の距離ｌｘが変化する。言い換えると、第１回転軸線ｄ１と先端側接続位置ｄｊとを含む図１１及び図１２の面内において、基端側接続位置ｐｊと先端側接続位置ｄｊとの間の第１回転軸線ｄ１に直交する方向に沿った離間間隔ｌａが、変化し、且つ、第１回転軸線ｄ１と先端側接続位置ｄｊとの間の第１回転軸線ｄ１に直交する方向に沿った離間間隔ｌｘが変化する。図示された例において、この離間間隔（距離）ｌａ、ｌｘは、図１１及び図４に示された状態において、図１２及び図５に示された状態よりも、長くなっている。この基端側接続位置ｐｊと先端側接続位置ｄｊとの間の距離ｌａの変動により、屈伸・伸展運動において、上腕の装着部３１が取り付けられている部位の移動軌跡に、装着部３１の移動軌跡を一致させることができる。したがって、屈伸・伸展運動中における、筋力補助装置１０を着用した着用者の拘束感を効果的に軽減することができる。
　また、本実施の形態において、回転部材５０、連結部３３及び装着部３１は、３自由度の機構を構成している。このような第２装着具３０によれば、回転部材５０の回転軸線である第１回転軸線ｄ１を含む面内において、装着部３１及び連結部３３の接続位置である先端側接続位置ｄｊを、装着部３１の向きを調整しながら、第１回転軸線ｄ１と平行な方向および第１回転軸線ｄ１に直交する方向の二方向において装着部３１の位置を調節することも可能となる。この場合、第１回転軸線ｄ１が、屈伸軸ｄａに対して平行移動している場合だけでなく、屈伸軸ｄａに対して傾斜している場合であったとしても、屈曲運動および伸展運動を、拘束感を軽減して、実現可能とすることができる。
　また、人体の関節は、互いに直交する複数の軸を中心とした回転運動を可能にする。例えば肩関節は、一つの関節で、屈曲・伸展運動及び内転・外転運動を、互いに直交する軸線ｄａ，ｄｂを中心とした相対回転動作として可能にしている。このような多様な運動を拘束しないようにするため、特開２００９－２６８８３９号公報に開示された筋力補助装置では、複数の相対回転軸線が設けられ且つ複数の相対回転軸線が一箇所で交わるようにしている。そして、この複数の相対回転軸線が交わる位置が、着用者の関節上に位置するよう、着用者は筋力補助装置を着用する。しかしながら、筋力補助装置において、複数の回転軸線が一箇所で交わるようにすることは、筋力補助装置の複雑大型化の原因となる。さらに、筋力補助装置の複数の回転軸線が交わる位置を、着用者の関節上に配置し続けることは困難である。
　一方、図示された筋力補助装置１０によれば、内外転運動および内外旋運動の際にも同様に、着用者が受ける拘束感を効果的に軽減することができる。
　まず、筋力補助装置１０を着用した着用者が、内外転軸ｄｂを中心として内転運動または外転運動を行う際、図１３に示すように、第２装着具３０は、第１装着具２０に対して第２回転軸線ｄ２を中心として回転する。このとき、着用者の上腕は、内外転軸ｄｂを中心として胴体に対して相対回転する。一方、上腕に取り付けられた装着部３１は、第２回転軸線ｄ２を中心として、胴体に取り付けられた第１装着具２０に対して相対回転する。ここで、第２回転軸線ｄ２が内外転軸ｄｂと一致していない場合、上腕の装着部３１を取り付けられている部位の内外転軸ｄｂを中心とした移動軌跡と、装着部３１の第２回転軸線ｄ２を中心とした移動軌跡は、一致しない。したがって、着用者は、拘束感を覚えて肩の位置を動かしながら腕を内転または外転させることになる。
　しかしながら、図示された筋力補助装置１０では、第２回転軸線ｄ２と直交し且つ先端側接続位置ｄｊを含む面内において、すなわち、図１１及び図１３に示す面において、基端側接続位置ｐｊと先端側接続位置ｄｊとの間の距離ｌｂが変化し、且つ、第２回転軸線ｄ２と先端側接続位置ｄｊとの間の距離ｌｙが変化する。また言い換えると、第２回転軸線ｄ２と先端側接続位置ｄｊとを含む面内において、基端側接続位置ｐｊと先端側接続位置ｄｊとの間の第２回転軸線ｄ２に直交する方向に沿った離間間隔ｌｂが、変化し、且つ、第２回転軸線ｄ２と先端側接続位置ｄｊとの間の第２回転軸線ｄ２に直交する方向に沿った離間間隔ｌｙがする。図示された例において、この離間間隔（距離）ｌｂ、ｌｙは、図１１に示された状態において、図１３に示された状態よりも、長くなっている。この基端側接続位置ｐｊと先端側接続位置ｄｊとの間の距離ｌｂの変動により、内転・外転運動において、上腕の装着部３１が取り付けられている部位の移動軌跡に、装着部３１の移動軌跡を一致させることができる。したがって、内転・外転運動中における、筋力補助装置１０を着用した着用者の拘束感を効果的に軽減することができる。
　なお、図示された例において、連結部３３の回転部材５０への接続位置である基端側接続位置ｐｊは、回転部材５０の回転軸線である第１回転軸線ｄ１上に位置している。このため、第２回転軸線ｄ１と直交し且つ先端側接続位置ｄｊを含む面における、基端側接続位置ｐｊ及び先端側接続位置ｄｊの間の距離ｌｂは、第１回転軸線ｄ２及び先端側接続位置ｄｊの間の距離ｌｙと、一致している。
　次に、駆動装置４０の動作について説明する。
　図示された筋力補助装置１０は、上述したように、図４，図５及び図８に示された自由回転モードと、図６及び図９に示された回転制動モードと、図７及び図１０に示された回転駆動モードと、のいずれかに維持され得る。
　まず、図４、図５及び図８に示された自由回転モードでは、伸縮部材６６内の流体が排気され、伸縮部材６６は伸張している。したがって、保持部５５の揺動部材５７は、伸縮部材６６から回転ドラム５２に向けて力を受けていない。一方、保持部５５は、付勢部材６１からの付勢力（引っ張り力）により、図８において反時計回り方向に回転する。ただし、付勢部材６１の連結材６１ｂは、下側に位置する揺動部材５７の揺動中心の近傍に接続している。したがって、図８に示された状態において、揺動部材５７は、回転部材５０に当接させる力を付勢部材６１からも受けていない。揺動部材５７は、付勢手段５８によって、回転部材５０から離間する向きに付勢されている。したがって、自由回転モードでは、回転部材５０は、第１回転軸線ｄ１を中心とした回転を、保持部５５によって規制されることなく、第１回転軸線ｄ１を中心として自由に回転することができる。
　この自由回転モードでは、第２装着具３０が第１装着具２０に対して自由に回転することができる。したがって、筋力補助装置１０の着用者は、第２装着具３０の装着部３１が装着された上腕を、第１回転軸線ｄ１を中心として、胴体に対して自由に回転させることができる。すなわち、着用者は、筋力補助装置１０に拘束されることなく、屈曲運動及び伸展運動を行うことができる。
　次に、図６及び図９に示された回転制動モードでは、流体圧源６７から伸縮部材６６内に流体が供給され、伸縮部材６６が短縮する。伸縮部材６６が短縮することにより、操作部６５は、上側に配置された揺動部材５７を引き寄せるよう、当該揺動部材５７に作用する。図９に示すように、伸縮部材６６から揺動部材５７に加えられた力は、揺動部材５７を回転部材５０の回転ドラム５２に向けて動作させる。図９に示すように、揺動部材５７の摩擦体５７ａが、回転ドラム５２の外周面をなす摩擦層５２ａに当接する。摩擦体５７ａと摩擦層５２ａとの摩擦力により、保持部５５が回転部材５０を保持する。これにより、保持部５５と回転部材５０との相対回転が規制され、回転部材５０の回転位置が維持される。
　この回転制動モードでは、第２装着具３０の第１装着具２０に対する相対回転が規制される。すなわち、筋力補助装置１０は、図６に示すように持ち上げた上腕を、その位置に維持することを補助し、上腕が下がってしまうことを効果的に抑制することができる。なお、保持部５５は、付勢部材６１及び操作部６５に接続しているものの、第１装着具２０に対して回転可能となっている。したがって、着用者は、図６に示された状態から、付勢部材６１の付勢力に抗して、上腕をさらに持ち上げることが可能である。
　図７及び図１０に示された回転駆動モードでは、流体圧源６７から伸縮部材６６内に流体がさらに供給され、伸縮部材６６がさらに短縮する。伸縮部材６６がさらに短縮することにより、操作部６５は、上側に配置された揺動部材５７をさらに引き寄せる。伸縮部材６６から揺動部材５７に加えられた力は、揺動部材５７を回転部材５０に当接させた状態で、さらに、付勢部材６１の付勢力に抗して、保持部５５を回転部材５０とともに第１回転軸線ｄ１を中心として回転させる。図７及び図１０において、保持部５５と回転部材５０とが相対回転を規制された状態で、保持部５５及び回転部材５０が同期して反時計周りに回転する。
　この回転駆動モードでは、第２装着具３０が、第１装着具２０に対して相対回転するよう駆動される。すなわち、筋力補助装置１０は、例えば図６及び図９に示された状態から、図７及び図１０に示された状態まで、上腕を持ち上げることを補助する。
　なお、回転駆動モードを終了させる際には、操作部６５は、回転部材５０を第１装着具２０に対して回転させるための駆動力を解除する。このとき、操作部６５は、保持部５５と回転部材５０との相対回転を規制するための駆動力の供給を維持するようにしてもよい。すなわち、回転駆動モードを終了させた後、自由回転モードではなく、回転制動モードに移行するようにしてもよい。
　以上に説明してきた本実施の形態において、第２装着具３０は、人体に取り付けられる装着部３１と、回転部材５０の第１装着具２０に対する回転にともなって装着部３１が第１装着具２０に対して回転するよう回転部材５０と装着部３１とを連結する連結部３３と、を有している。回転部材５０の回転軸線ｄ１に直交し且つ装着部３１及び連結部３３の接続位置ｄｊを含む面内において、連結部３３の回転部材５０への接続位置ｐｊと連結部３３の装着部３１への接続位置ｄｊとの間の距離ｌａが変化する。言い換えると、回転部材５０の回転軸線ｄ１を含む面内において、回転軸線ｄ１と接続位置ｄｊとの間の距離が変化する。すなわち、回転部材５０の回転軸線ｄ１を含む面内において、装着部３１の位置を変化させることができる。したがって、回転部材５０の回転軸線ｄ１が、回転部材５０へ力を加えることで補助しようとする関節の動作の回転軸線ｄａからずれていたとしても、当該関節の動作を、拘束感を軽減して、実現可能とすることができる。また、回転部材５０の回転軸線ｄ１を関節の回転軸ｄａと厳密に一致させる必要がないため、筋力補助装置１０の構成を簡易小型化することが可能となり、また、筋力補助装置１０の人体への位置決めを容易化することができる。なお、拘束感を緩和するための構成は、アクティブ方式の筋力補助装置（動作を積極的に補助する筋力補助装置）だけでなく、パッシブ方式の筋力補助装置（状態（姿勢）の維持を補助する筋力補助装置）においても、有効である。
　また、本実施の形態において、回転部材５０、連結部３３及び装着部３１は、３自由度の機構を構成している。このような連結部３３によれば、回転部材５０の回転軸線ｄ１を含む面内において、装着部３１及び連結部３３の接続位置ｄｊを、装着部３１の向きを調整しながら、回転部材５０の回転軸線ｄ１と平行な方向および回転部材５０の回転軸線ｄ１に直交する方向の二方向において装着部３１の位置を調節することを、可能とすることができる。この場合、回転部材５０の回転軸線ｄ１が、回転部材５０へ力を加えることで補助しようとする関節の動作の回転軸線ｄａに対して傾斜していたとしても、当該関節の動作を、拘束感を軽減して、実現可能とすることができる。またこの場合、回転部材５０へ力を加えることで補助しようとする関節の動作以外の動作（上述した例では、屈伸運動以外の内外転運動）についても、拘束感を軽減することができる。
　本実施の形態において、連結部３３は、回転部材５０に対して動作可能に接続した第１部材３４と、第１部材３４に動作可能に接続し且つ装着部３１に動作可能に接続した第２部材３５と、を有している。このような連結部３３によれば、簡易且つ安価な構成により、３自由度のリンク機構を実現することができる。
　本実施の形態において、回転部材５０及び連結部３３の第１部材３４、連結部３３の第１部材３４及び連結部３３の第２部材３５、及び、連結部３３の第２部材３５及び装着部３１のいずれか一つの組み合わせは、回転部材５０の回転軸線ｄ１と非平行な軸線ｄ２を中心として回転可能に接続されている。このような連結部３３によれば、回転部材５０へ力を加えることで補助しようとする関節の動作以外の動作についても、拘束感を軽減することができる。すなわち、連結部３３が、回転部材５０へ力を加えることで補助しようとする関節の動作に対する拘束感を軽減させる手段としてだけでなく、当該関節の動作とは異なる他の動作を可能とするための手段としても機能する。しかも、他の動作についても、拘束感を軽減することができる。
　本実施の形態において、回転部材５０の回転軸線ｄ１を中心とした第１装着具２０及び第２装着具３０の相対回転により、関節の屈曲運動または進展運動を可能にし、回転部材５０の回転軸線ｄ１と非平行な軸線ｄ２を中心とした前記いずれか一つの組み合わせの相対回転により、関節の内転運動または外転運動を可能にしている。したがって、関節の屈曲運動および進展運動を、過度の拘束感を与えることなく、補助しながら、同時に、当該関節の内転運動および外転運動を、拘束感を軽減しながら、実現可能とすることができる。
　本実施の形態において、第１装着具２０は、第１部分２１と、第１部分２１に対して回転可能に接続された第２部分２２と、を有し、第１部分２１及び第２部分２２の回転軸線ｄ３は、回転部材５０の回転軸線ｄ１と非平行であるとともに、前記いずれか一つの組み合わせの回転軸線ｄ２とも非平行となっている。この筋力補助装置１０によれば、一つの関節における互いに異なる三つの軸線ｄａ，ｄｂ，ｄｃを中心とした動作を、実現可能とすることができる。これにより、さらに効果的に拘束感を軽減することができる。
　本実施の形態において、回転部材５０の回転軸線ｄ１と装着部３１及び連結部３３の接続位置ｄｊとを含む面内において、連結部３３の第１部材３４及び第２部材３５の接続位置ｍｊは、連結部３３の回転部材５０への接続位置ｐｊと連結部３３の装着部３１への接続位置ｄｊとを通過する直線ｃｖｌに対して常に一方の側に位置している。したがって、筋力補助装置１０が人体に装着された際に、回転部材５０の回転軸線ｄ１と装着部３１及び連結部３３の接続位置ｄｊとを含む面内において、連結部３３の回転部材５０への接続位置ｐｊと連結部３３の装着部３１への接続位置ｄｊとの間の距離が最も長くなっている状態においても、連結部３３の第１部材３４及び第２部材３５の接続位置ｄｊは、連結部３３の回転部材５０への接続位置ｐｊと連結部３３の装着部３１への接続位置ｄｊとを通過する直線ｃｖｊに対して一方の側に位置するようになる。つまり、連結部３３の第１部材３４及び第２部材３５の接続位置ｍｊを、常に、人体から離間する側へ突出させることができる。これにより、連結部３３が、関節の動作にともなって、人体に接触してしまうことを効果的に防止することができる。
　本実施の形態において、連結部３３の回転部材５０への接続位置ｐｊは、回転部材５０の回転軸線ｄ１上に位置している。関節から装着部３１までの距離と、連結部３３の回転部材５０への接続位置ｐｊから装着部３１までの距離との差が、回転にともなった変化することを、効果的に抑制することができる。したがって、より拘束感を排除した円滑な関節の動作を可能にすることができる。
　本実施の形態において、保持部５５と回転部材５０との相対回転が規制された状態で、保持部５５に作用して保持部５５とともに回転部材５０を第１装着具２０に対して回転させる操作部６５が設けられている。したがって、単に、第１装着具２０と第２装着具３０との相対位置を保持するだけでなく、操作部６５が保持部５５に作用することで、第２装着具３０を第１装着具２０に対して動作させることができる。すなわち、着用者の動作を積極的に補助することができ、単に位置を保持するだけ装置と比較して、格段に筋力補助性能を向上させることができる。さらに、操作部６５の動作を制御する制御部７０が設けられ、制御部７０は、回転部材５０が保持部５５に対して回転可能な自由回転モードと、保持部５５と回転部材との相対回転が規制された状態で回転部材５０の第１装着具２０に対する回転を規制する回転制動モードと、保持部５５と回転部材５０との相対回転が規制された状態で回転部材５０を第１装着具に対して回転させる回転駆動モードと、を切り替える。回転駆動モードでは、優れた筋力補助性能を発揮することができる。また、自由回転モードでは、着用者に与える拘束感及び負担を大幅に減じることができる。
　本実施の形態において、操作部６５は、保持部５５に駆動力を供給して、保持部５５と回転部材５０との相対回転を規制する。すなわち、操作部６５は、保持部５５に回転部材５０を保持させるための駆動力と、さらに、回転部材５０を保持した保持部５５を回転部材５０とともに回転させる駆動力と、を保持部５５に供給する。一つの操作部６５によって、第１装着具２０に対する第２装着具３０の位置の保持および動作の両方を実現することができるので、筋力補助装置１０の小型軽量化を図ることができる。
　本実施の形態において、制御部７０は、回転駆動モードの場合に、保持部５５と回転部材５０との相対回転を規制するための駆動力と、回転部材５０を第１装着具２０に対して回転させるための駆動力と、を保持部５５に供給するよう操作部６５を制御する。すなわち、一つの操作部６５が、保持部５５と回転部材５０との相対回転を規制するための駆動力と、回転部材を第１装着具に対して回転させるための駆動力と、の両方を出力している。したがって、筋力補助装置の小型軽量化を図ることができる。
　本実施の形態において、制御部７０は、回転駆動モードを終了する際に、回転部材５０を第１装着具２０に対して回転させるための駆動力を解除する一方で、保持部５５と回転部材５０との相対回転を規制するための駆動力の供給を維持して、回転制動モードに移行するよう操作部６５を制御する。このような本実施の形態によれば、着用者の動作の補助を終了した際に、着用者の人体をそれまでの状態に保持するよう、筋力補助装置１０が補助する。したがって、着用者の負担が急激に増加することを回避することができる。
　本実施の形態において、保持部５５は、回転部材５０に当接して摩擦力を生じさせる摩擦体５７ａを有する。すなわち、回転部材５０と保持部５５との相対回転の規制は、摩擦力を利用している。
　本実施の形態によれば、操作部６５からの駆動力によって保持部５５が回転部材５０とともに回転する方向とは逆方向に当該保持部５５を付勢する付勢部材６１が、設けられている。したがって、保持部５５に作用する操作部６５からの力の大きさに依存して、保持部５５が回転部材５０とともに第１装着具２０に対して静止する位置を制御することができる。すなわち、第１装着具２０に対して第２装着具３０を固定する位置を適宜変化させることができる。
　本実施の形態によれば、保持部５５は、回転部材５０の回転軸線ｄ１を中心とした径方向から回転部材５０に当接し、保持部５５と回転部材５０との相対回転が規制される。すなわち、保持部５５および回転部材５０は、ドラムブレーキ機構４１を形成しており、簡易且つ安価に構成され得る。
　本実施の形態によれば、保持部５５は、回転部材５０の回転軸線ｄ１を中心として回転部材５０と相対回転可能な支持部材５６と、支持部材５６に揺動可能に保持された揺動部材５７と、を有している。操作部６５は、揺動部材５７と接続し、揺動部材５７を引き寄せる力を当該揺動部材５７に付与することで、回転部材５０の回転軸線ｄ１を中心とした径方向から揺動部材５７を回転部材５０に当接させる。また、操作部６５は、揺動部材５７が回転部材５０に当接した状態から揺動部材５７に付与する力を増大させることで、揺動部材５７との相対回転を規制された回転部材５０を保持部５５とともに第１装着具２０に対して回転させる。したがって、操作部６５の動作及び制御は簡易であり、操作部６５及び制御部７０を簡易且つ安価に構成することができる。
　以上、本発明を図示する一実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。以下、変形の一例について説明する。以下の説明では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。
　上述した一実施の形態において、保持部５５の具体的な構成を説明したが、上述した構成は例示に過ぎない。上述した一実施の形態において、保持部５５が回転ドラム５２とともにドラムブレーキ機構４１を構成し、保持部５５の揺動部材５７が回転ドラム５２に径方向外方から当接する例を示したが、この例に限られず、回転ドラム５２が筒状に形成され、回転ドラム５２の内部に配置された保持部が回転ドラム５２に径方向内方から当接して、保持部５５と回転部材５０との相対回転を規制するようにしてもよい。また、保持部がラチェット機構として構成され、回転部材５０との相対回転が規制された状態で回転部材５０とともに、操作部６５からの駆動力によって回転させられるようにしてもよい。
　また、上述した一実施の形態において、保持部５５が、回転部材５０の軸部材５１上に回転可能に支持されている例を示したが、この例に限られない。保持部５５の支持部材５６が軸部材５１に対して固定されていてもよい。また、保持部５５の支持部材５６が、第１装着具２０に支持されていてもよいし、第２装着具３０に支持されていてもよい。
　上述した一実施の形態において、操作部６５の具体的な構成を説明したが、上述した構成は例示に過ぎない。上述した一実施の形態において、操作部６５は揺動部材５７を引き寄せる力を揺動部材５７に付与することで、揺動部材５７を回転部材５０と当接させる例を示したが、これに限れず。操作部６５は揺動部材５７を押し出す力を揺動部材５７に付与することで、揺動部材５７を回転部材５０に当接させるようにしてもよい。そもそも、伸縮部材６６を有する操作部６５に限られることなく、種々のアクチュエータを操作部６５として用いることが可能である。
　また、上述した一実施の形態において、筋力補助装置１０は、回転駆動モードで、腕を上方に持ち上げる動作のみを補助し、腕を下げる動作を補助しない例を示したが、この例に限られず、腕を下げる動作を補助するようにしてもよい。例えば、上述した実施の形態において、操作部６５から揺動部材５７に作用する力を、付勢部材６１の付勢力よりも弱く且つ保持部５５と回転部材５０との相対回転を規制し得る力とすることで、上を下げる動作を補助することができる。
　さらに、上述した一実施の形態において、保持部５５と第１装着具２０との間に付勢部材６１が設けられている例を示したが、これに限られず、付勢部材６１に代えて、補助アクチュエータ６２を用いることもできる。この変形例によれば、保持部５５に作用する操作部６５からの力の大きさ及び保持部５５に作用する補助アクチュエータ６２からの力の大きさに依存して、保持部５５が回転部材５０とともに第１装着具２０に対して静止する位置を、より高い自由度で、制御することができる。すなわち、第１装着具２０に対して第２装着具３０を固定する位置を、より高い自由度で、調節することができる。また、上腕を降ろすことを補助することも可能となる。
　さらに、上述した一実施の形態において、第１装着具２０の連結部３３の具体的な構成を説明したが、上述した構成は例示に過ぎず、例えば、図１４～図１７に示すように変形することができる。図１４～図１７に示された変形例では、いずれにおいても、装着部３１は、回転部材５０に対して３自由度で相対動作することができる。
　図１４に示された例は、連結部３３の第１部材３４が、回転部材５０に対して、第１回転軸線ｄ１と平行な方向に摺動可能に接続している点において、上述した実施の形態と異なっている。図１５に示された例は、連結部３３の第２部材３５が、第１部材３４対して、第１部材３４の長手方向に摺動可能に接続している点において、上述した実施の形態と異なっている。図１６に示された例は、連結部３３の第１部材３４が、回転部材５０に対して、第１回転軸線ｄ１と平行な方向に摺動可能に接続している点と、連結部３３の第２部材３５が、第１部材３４対して、第１部材３４の長手方向に摺動可能に接続している点と、において上述した実施の形態と異なっている。
　図１８に示された例において、連結部３３は、流体圧シリンダ３７を含んでいる。流体圧シリンダ３７を含んだ連結部３３は、一端において、回転部材５０と回転可能に接続し、他端において、装着部３１と回転可能に接続している。図１８に示された変形例によれば、回転部材５０へ力を加えることで補助しようとする関節の動作（例えば、屈伸運動）以外の動作（例えば、内外転運動）についても、筋力の補助を実現することができる。
　なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。

Claims (9)

  1. 　関節によって接続された人体の二つの部位のうちの一方の側に取り付けられる第１装着具に回転可能であり且つ前記二つの部位のうちの他方の側に取り付けられる第２装着具と接続した回転部材と、
    　前記回転部材との相対回転を規制された状態および前記回転部材との相対回転を許容された状態に維持される保持部と、
    　前記保持部と前記回転部材との相対回転が規制された状態で、前記保持部に作用して前記保持部とともに前記回転部材を前記第１装着具に対して回転させる操作部と、
    　前記操作部の動作を制御する制御部と、を備え、
    　前記回転部材が前記保持部に対して回転可能な自由回転モードと、
    　前記保持部と前記回転部材との相対回転が規制された状態で前記回転部材の前記第１装着具に対する回転を規制する回転制動モードと、
    　前記保持部と前記回転部材との相対回転が規制された状態で前記回転部材を前記第１装着具に対して回転させる回転駆動モードと、を切り替え可能である、筋力補助装置。
  2. 　前記操作部は、前記保持部に駆動力を供給して、前記保持部と前記回転部材との相対回転を規制する、請求項１に記載の筋力補助装置。
  3. 　前記制御部は、前記回転駆動モードの場合に、前記保持部と前記回転部材との相対回転を規制するための駆動力と、前記回転部材を前記第１装着具に対して回転させるための駆動力と、を前記保持部に供給するよう前記操作部を制御する、請求項１又は２に記載の筋力補助装置。
  4. 　前記制御部は、前記回転駆動モードを終了する際に、前記回転部材を前記第１装着具に対して回転させるための駆動力を解除する一方で、前記保持部と前記回転部材との相対回転を規制するための駆動力の供給を維持して、前記回転制動モードに移行するよう前記操作部を制御する、請求項３に記載の筋力補助装置。
  5. 　前記保持部は、前記回転部材に当接して摩擦力を生じさせる摩擦体を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
  6. 　前記操作部からの駆動力によって前記保持部が前記回転部材とともに回転する方向とは逆方向に当該保持部を付勢する付勢部材を、さらに備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
  7. 　前記操作部からの駆動力によって前記保持部が前記回転部材とともに回転する方向とは逆方向に当該保持部を駆動する補助アクチュエータを、さらに備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
  8. 　前記保持部は、前記回転部材の回転軸線を中心とした径方向から前記回転部材に当接し、前記保持部と前記回転部材との相対回転が規制される、請求項１～７のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
  9. 　前記保持部は、前記回転部材の回転軸線を中心として前記回転部材と相対回転可能な支持部材と、前記支持部材に揺動可能に保持された揺動部材と、を有し、
    　前記操作部は、前記揺動部材と接続し、前記揺動部材を押し出す又は引き寄せる力を当該揺動部材に付与することで、前記回転部材の回転軸線を中心とした径方向から前記揺動部材を前記回転部材に当接させ、前記揺動部材が前記回転部材に当接した状態から前記揺動部材に付与する力を増大させることで、前記揺動部材との相対回転を規制された前記回転部材を前記保持部材とともに前記第１装着具に対して回転させる、請求項１～８のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
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