WO2018131686A1 - 動作支援装置 - Google Patents

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Publication number
WO2018131686A1
WO2018131686A1 PCT/JP2018/000692 JP2018000692W WO2018131686A1 WO 2018131686 A1 WO2018131686 A1 WO 2018131686A1 JP 2018000692 W JP2018000692 W JP 2018000692W WO 2018131686 A1 WO2018131686 A1 WO 2018131686A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
belt
waist
frame
knee
frames
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/000692
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
功明 平光
Original Assignee
株式会社 東芝
東芝インフラシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 東芝, 東芝インフラシステムズ株式会社 filed Critical 株式会社 東芝
Publication of WO2018131686A1 publication Critical patent/WO2018131686A1/ja

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • 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

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to an operation support apparatus that supports an operation of a human leg.
  • This type of motion support device generally generates an assist force in the direction of extending a bent knee.
  • the motion support device includes a waist frame disposed behind the waist, a waist orthosis for mounting the waist frame on the waist, an upper knee frame rotatably connected to the left and right ends of the waist frame, A lower knee frame rotatably connected to the lower end of the upper knee frame, a knee brace for mounting each upper knee frame on the left and right knees, and at least one of the two lower knee frames connected to the lower knee frame And a drive unit that generates an assist force for rotating at least one above-knee frame.
  • the lower back orthosis has an abdominal belt wound around the waist, and a fixing belt that fastens the abdominal belt and fixes the waist frame while suppressing expansion of the stretchable portion of the abdominal belt.
  • FIG. 1 is a front view of the operation support apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a side view of the operation support apparatus of FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged front view of a part of the operation support apparatus of FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged side view of a part of the operation support apparatus of FIG.
  • FIG. 5 is a block diagram of a control system that controls the operation of the operation support apparatus of FIG.
  • FIG. 6 is an external perspective view of the waist orthosis and its peripheral members of the motion support apparatus of FIG.
  • FIG. 7 is an external perspective view of the structure of FIG. 6 viewed from the back side.
  • FIG. 8 is an external view of the waist orthosis and its peripheral members in FIG. 6 as viewed from above.
  • FIG. 1 is a front view of an operation support apparatus 100 (hereinafter simply referred to as the apparatus 100) according to the embodiment
  • FIG. 2 is a side view of the apparatus 100 viewed from the left side
  • FIG. 1 is a partially enlarged front view of the main part of FIG. 1
  • FIG. 4 is a side view of the main part of FIG. 2 partially enlarged.
  • the vertical, horizontal, and front-back directions will be described with reference to the state where the person wearing the device 100 stands as shown in FIG.
  • the apparatus 100 includes a lumbar frame 10 disposed behind a person's waist, a lumbar orthosis 20 for mounting the lumbar frame 10 on the waist, and a knee disposed outside the thigh. It has the frame 30, the lower knee frame 40 arrange
  • the device 100 also includes a connection mechanism 70 that rotatably connects the upper knee frame 30 to the waist frame 10, and a rotation support mechanism 80 that rotatably connects the lower knee frame 40 to the upper knee frame 30.
  • the apparatus 100 includes a drive mechanism 110 (drive unit) that generates an assist force, and a power transmission mechanism 120 that transmits power from the drive mechanism 110 to the rotation support mechanism 80.
  • the apparatus 100 includes a control unit 200 that controls the operation of the apparatus 100.
  • the upper knee frame 30, the lower knee frame 40, the thigh orthosis 50, the knee orthosis 60, the coupling mechanism 70, and the rotation support mechanism 80 are provided on the left and right legs, respectively, and have substantially the same structure.
  • the left structure will be described as a representative, and the description of the right structure will be omitted.
  • the drive mechanism 110 and the power transmission mechanism 120 may be provided on the left and right, respectively, but may be provided on at least one of them.
  • the waist frame 10 integrally includes a back plate portion 11 disposed behind the waist and two connecting plate portions 12 and 12 extending obliquely downward from the left and right ends of the back plate portion 11 toward the front. .
  • the waist frame 10 is formed by, for example, processing and bending a single metal plate.
  • the waist orthosis 20 has an abdominal belt 22 that wraps the waist frame 10 around the waist.
  • the abdominal belt 22 includes two left and right abdominal belts 22L and 22R.
  • the abdomen belts 22L and 22R are slidably attached to the inner side of the waist frame 10 via two slide plates 24L and 24R (expandable portions).
  • the abdomen belt 22 is a relatively wide belt, for example, a cloth. In this embodiment, the abdomen belt 22 is formed to have a width of 150 to 200 mm.
  • the waist orthosis 20 has a fixing belt 26 that tightens the abdominal belts 22L and 22R while suppressing the movement of the two slide plates 24L and 24R.
  • the fixing belt 26 includes two left and right fixing belts 26L and 26R.
  • the fixing belt 26 is a cloth belt having a width smaller than that of the abdominal belt 22, and is disposed outside the abdominal belt 22. In the present embodiment, the width of the fixed belt 26 is 40 to 60 mm.
  • the fixing belt 26 functions to prevent the abdomen belt 22 from spreading and to fix the waist frame 10 to the abdomen belt 22.
  • the above-knee frame 30 includes an inner frame 31 disposed outside the thigh, an outer frame 32 spaced apart from the inner frame 31, the inner frame 31, and the outer frame. It has a front frame 33 that connects the front edges of the frame 32, and a rear frame 34 that connects the rear edges of the inner frame 31 and the outer frame 32.
  • a horizontal upper subframe 35, a horizontal lower subframe 36, and a vertical subframe 37 are fixed inside the upper knee frame 30.
  • FIGS. 1 and 3 For clarity of illustration, illustration of the front frame 33 and the rear frame 34 is omitted in FIGS. 1 and 3, and illustration of the inner frame 31 and the outer frame 32 is omitted in FIGS. 2 and 4. .
  • a rotation support mechanism 80, a drive mechanism 110, a power transmission mechanism 120, a thigh orthosis 50, and a knee orthosis 60 are attached to the above-knee frame 30.
  • the lower knee frame 40 is formed on an elongated plate-like lower leg frame 41 arranged along the outer side of the lower leg, a footrest plate 42, an instep, a toe, and a heel. It has a foot fixing belt 43 that is wound and fastened with Velcro (registered trademark) or the like.
  • the crus frame 41 includes a crus upper frame 41a obtained by bending a belt-shaped sheet metal along the crus, and a crus lower frame 41b connected to the lower end of the crus upper frame 41a via an adjuster 44.
  • the adjuster 44 connects the crus upper frame 41a and the crus lower frame 41b in a telescopic manner so that the length of the crus frame 41 can be adjusted.
  • the foot fixing belt 43 is attached to the inside of the footrest plate 42.
  • the footrest plate 42 is rotatably attached to the lower end of the crus lower frame 41b via the spherical bearing 45.
  • the spherical bearing 45 connects the footrest plate 42 to the lower leg lower frame 41b so as to be rotatable in any direction.
  • the footrest plate 42 has a sole plate 42a and a lateral foot plate 42b connected in an L shape via a fixed block 46.
  • the sole plate 42a contacts the sole of the foot, and the lateral foot plate 42b faces the ankle.
  • the upper end of the leg horizontal plate 42b is connected to the lower end of the lower leg part lower frame 41b.
  • the fixing block 46 fixes the sole plate 42a so that the vertical position can be adjusted with respect to the lateral foot plate 42b.
  • the thigh brace 50 is composed of a pair of left and right thigh belts 51L and 51R (hereinafter collectively referred to as thigh belts) that can be detachably attached to the inside of the slide plates 24L and 24R of the lumbar brace 20 with a magic tape or the like. 51).
  • the thigh belt 51 is wound around the thigh from the waist orthosis 20 by the side of the hip bone, and is fastened with a magic tape.
  • a part of the thigh belt 51 is fixed to a fixing bracket 52 fixed to the inner frame 31 of the above-knee frame 30 by screws (not shown).
  • the device 100 can be attached to the human body without loosening without being separated from the thigh. Further, by connecting the thigh belt 51 to the waist orthosis 20, it is possible to prevent the waist orthosis 20 and the thigh orthosis 50 from being displaced.
  • the connection between the thigh belt 51 and the waist orthosis 20 is not limited to the magic tape, and may be fixed using screws or the like.
  • the knee orthosis 60 includes a knee belt 61 fixed to a fixing bracket 62 fixed to the inner frame 31 of the above-knee frame 30 with a screw (not shown).
  • the knee belt 61 is wound around the knee and fastened with a magic tape. For this reason, it can prevent that the apparatus 100 leaves
  • the apparatus 100 can be made to follow the complicated movement of the knee joint, and there is no sense of incongruity in the operation.
  • the knee belt 61 has a width that covers the entire knee, and an opening for exposing the knee is provided in the front portion thereof.
  • the rotation support mechanism 80 has a spur gear 81 provided between the inner frame 31 of the above-knee frame 30 and the vertical subframe 37.
  • the vertical sub-frame 37 is fixed to the lower end of the outer frame 32, and is arranged parallel to the outer frame of the inner frame 31.
  • the spur gear 81 is coaxially fixed to the rotation shaft 82 via a key (not shown).
  • the rotation shaft 82 is rotatably attached to the inner frame 31 and the vertical subframe 37 via two bearings 83 and 84. That is, the spur gear 81 is disposed between the inner frame 31 and the vertical subframe 37, and the rotation shaft 82 of the spur gear 81 extends in the left-right direction.
  • a potentiometer 85 is fixed to the outside of the rotating shaft 82 with a screw (not shown).
  • the spur gear 81 is fixed to the upper end of the crus upper frame 41a by screws or the like (not shown).
  • the spur gear 81 when the spur gear 81 is rotated by transmitting a driving force of a driving mechanism 110 (to be described later) via a power transmission mechanism 120 (to be described later), the below-knee frame 40 is swung back and forth with respect to the above-knee frame 30.
  • the spur gear 81, the rotation shaft 82, and the bearings 83 and 84 function as the rotation support mechanism 80.
  • the drive mechanism 110 is fixed to the horizontal upper subframe 35.
  • the drive mechanism 110 has a servo motor 111 and a speed reducer 113 such as a harmonic drive (registered trademark) coaxially.
  • An encoder 114 is attached to the servo motor 111.
  • the speed reducer 113 is attached to a rotation shaft (not shown) of the servo motor 111.
  • An upstream drive shaft 115 is fixed on the output side of the speed reducer 113.
  • the rotation shaft of the servo motor 111 extends in the up-down direction. For this reason, the drive mechanism 110 can be arrange
  • the connecting mechanism 70 has a connecting base 71 for connecting to the connecting plate portion 12 of the waist frame 10.
  • the connection base 71 has a connection upper plate 71 a and a connection lower plate 71 b that are connected vertically via a hinge 72.
  • the upper end of the connection upper plate 71a is rotatably attached to the lower end of the connection plate portion 12 of the waist frame 10 via a rotation shaft 73 extending in the left-right direction in FIG.
  • a potentiometer 73a is fixed to the outside of the rotating shaft 73 with a screw (not shown).
  • the hinge 72 is provided in the direction in which the rotating shaft 72a extends in the front-rear direction. For this reason, the connection base 71 is rotatable in the lateral direction in which the connection lower plate 71b is separated from the human body around the rotation shaft 72a of the hinge 72.
  • the flange portion 74a of the holding sleeve 74 is integrally fixed to the lower end of the connection lower plate 71b of the connection base 71.
  • the holding sleeve 74 has a substantially cylindrical outer shape having an elongated hole 74b into which the slide rod 76 can be inserted.
  • the holding sleeve 74 is fixed to the lower end of the connection base 71 such that the longitudinal axis thereof is in the vertical direction.
  • the connecting mechanism 70 has a slide rod 76 that is inserted into the hole 74 b of the holding sleeve 74.
  • the slide rod 76 extends in the vertical direction along the outer side of the thigh.
  • a set collar 76 a that engages with the upper end of the flange portion 74 a of the holding sleeve 74 is provided at the upper end of the slide rod 76.
  • the set collar 76 a is fixed to the horizontal upper subframe 35 via a bracket 77.
  • the lower end of the slide rod 76 is fastened and fixed to the horizontal upper subframe 35 of the above-the-knee frame 30 with a screw (not shown).
  • the horizontal upper subframe 35 is disposed along a horizontal plane and is spanned between the front frame 33 and the rear frame 34. That is, the slide rod 76 is inserted into the elongated hole 74 b from above the holding sleeve 74, and the lower end is fastened and fixed to the horizontal upper subframe 35 via a screw (not shown), and is fixed to the upper knee frame 30.
  • the coupling mechanism 70 allows the distance between the waist frame 10 and the above-the-knee frame 30 to be extendable by allowing the holding sleeve 74 to move in the vertical direction with respect to the slide rod 76. Further, the coupling mechanism 70 allows the upper frame 30 to be twisted with respect to the waist frame 10 by allowing the slide rod 76 to rotate with respect to the holding sleeve 74.
  • the term “twist” as used herein refers to the turning operation of the above-knee frame 30 around the axis of the slide rod 76.
  • the power transmission mechanism 120 has a clutch mechanism 90 connected to the upstream drive shaft 115 of the speed reducer 113 of the drive mechanism 110.
  • the clutch mechanism 90 has upper clutch teeth 91 fixed to the lower end of the upstream drive shaft 115 via a key (not shown).
  • the upper clutch teeth 91 are fixed to the lower end of the upstream drive shaft 115 with a plurality of teeth facing downward.
  • the clutch mechanism 90 has lower clutch teeth 92 disposed below the upper clutch teeth 91.
  • the lower clutch teeth 92 are provided so as to be movable in the vertical direction to be separated from and contacted with the upper clutch teeth 91 with a plurality of teeth facing upward.
  • a spur gear 93 is coaxially disposed below the lower clutch teeth 92.
  • the lower clutch teeth 92 and the spur gear 93 are fixed coaxially to the downstream drive shaft 94 in a state of being separated from each other in the vertical direction.
  • the lower clutch teeth 92 and the spur gear 93 are each fixed to the downstream drive shaft 94 via a key (not shown).
  • the upper clutch tooth 91 includes a slide bush 95 that receives the upper end of the downstream drive shaft 94 so as to be slidable in the axial direction.
  • the slide bush 95 is mounted coaxially with the upstream drive shaft 115 and holds the downstream drive shaft 94 coaxially with the upstream drive shaft 115 and slidable.
  • the lower clutch teeth 92 and the spur gears 93 can slide in the direction of separating from and contacting the upper clutch teeth 91, and the lower clutch teeth 92 and the spur gears 93 are arranged coaxially with the upper clutch teeth 91.
  • a spur gear 121 of the power transmission mechanism 120 is engaged with a spur gear 93 on the output side of the clutch mechanism 90.
  • the spur gear 121 is coaxially attached to the upper end of the drive shaft 122 extending in the vertical direction via a one-way clutch 129.
  • the one-way clutch 129 is attached in a direction that idles when the bent knee is extended.
  • the drive shaft 122 is rotatably attached to the horizontal lower subframe 36 via a bearing holder 124 having a bearing 123.
  • the tooth width of the spur gear 121 on the downstream side is larger than the tooth width of the spur gear 93 on the upstream side.
  • the upstream spur gear 93 is supported so as to be slidable up and down together with the lower clutch teeth 92 by a slide mechanism 130 described later, and needs to mesh with the downstream spur gear 121 over the entire length of the slide range. Therefore, the gear width of the downstream spur gear 121 is designed to cover the sliding range of the upstream spur gear 93.
  • the tooth width of the spur gear 121 is increased, the weight increases accordingly, so the tooth width of the spur gear 121 is such that the upstream spur gear 93 is located at a position where the lower clutch teeth 92 do not mesh with the upper clutch teeth 91. In a slid state (a state where the driving force is not transmitted), the tooth width is designed so as to slightly mesh with the downstream spur gear 121.
  • a bevel gear 125 is coaxially fixed to the lower end of the drive shaft 122. Another bevel gear 126 is engaged with the bevel gear 125. The downstream bevel gear 126 is coaxially fixed to the drive shaft 127 via a key (not shown).
  • the drive shaft 127 is spanned between the inner frame 31 and the outer frame 32. The drive shaft 127 is rotatably supported by the frames 31 and 32 via two bearings 127a and 127b. Further, a spur gear 128 that meshes with the spur gear 81 of the rotation support mechanism 80 described above is fixed to the drive shaft 127 coaxially via a key (not shown).
  • the slide mechanism 130 of the lower clutch teeth 92 described above has a movable frame 131 that is slidable up and down with respect to the above-knee frame 30.
  • the movable frame 131 has an upper movable plate 132 and a lower movable plate 133 provided at positions where the spur gear 93 is sandwiched vertically.
  • a stud 134 is provided between the upper movable plate 132 and the lower movable plate 133 so as to fix both of them at a predetermined interval.
  • the stud 134 is provided at a position where it does not interfere with the spur gear 93.
  • the downstream drive shaft 94 with the lower clutch teeth 92 fixed thereto extends through the upper movable plate 132 and the lower movable plate 133.
  • the upper movable plate 132 and the lower movable plate 133 each hold the lower end side of the downstream drive shaft 94 via a bearing 135 so as to be rotatable.
  • the movable frame 131 (the upper movable plate 132, the lower movable plate 133, and the stud 134) also moves up and down as the lower clutch teeth 92 move.
  • two slide rods 136 are attached so as to protrude upward from the upper surface of the horizontal lower subframe 36.
  • the two slide rods 136 extend through the upper movable plate 132 and the lower movable plate 133, respectively.
  • the upper movable plate 132 and the lower movable plate 133 are attached to the slide rod 136 via a slide bush 137 so as to be slidable up and down. That is, the two slide rods 136 support the movable frame 131 so as to be slidable up and down.
  • the clutch mechanism 90 supports the lower clutch tooth 92 so as to be detachable from the upper clutch tooth 91, and the support arm 96 rotates counterclockwise in FIG. 4 about the rotation shaft 96a.
  • the lock mechanism 140 engages with the engagement rod 99 at the tip of the swing of the support arm 96 to lock the support arm 96, and the lock lever 141 is counterclockwise in FIG. 4 with the rotation shaft 141a as the center.
  • a solenoid 142 that rotates in the rotating direction and a tension spring 143 that urges the lock lever 141 in the clockwise direction are provided.
  • the support arms 96 are provided on the left and right sides with the lower clutch teeth 92 interposed therebetween, as shown in FIG.
  • the rotating shaft 96a is fixedly provided through the base end portions of the two support arms 96.
  • the rotation shaft 96a extends in the left-right direction of the apparatus 100, and is attached to a bracket 152 fastened and fixed to the front frame 33 with screws 151 via a bush 153.
  • the two support arms 96 are connected by a connecting rod 154 and an engaging rod 99, and can be rotated together.
  • the engagement rod 99 is provided near the distal end of the rotation of the support arm 96, and the connecting rod 154 is provided at a position offset from the middle in the longitudinal direction of the support arm 96 toward the base end side.
  • the plunger 97a of the solenoid 97 is connected to the connecting rod 154 via the link 155.
  • the solenoid 97 is fixedly attached to the front frame 33 via a bracket 156.
  • the solenoid 97 When the solenoid 97 is energized, the plunger 97a is attracted, the support arm 96 is rotated counterclockwise in FIG. 4 around the rotation shaft 96a, and when the solenoid 97 is turned OFF, the support arm 96 is energized by the urging force of the tension spring 98. Is rotated to the position shown in FIG.
  • the base end of the tension spring 98 is fixed to the horizontal lower subframe 36 via a bracket 157 as shown in FIG.
  • the tip of the tension spring 98 is fixed to the approximate center in the longitudinal direction of one support arm 96.
  • the tension spring 98 is attached between the horizontal lower subframe 36 and one of the support arms 96 in a slightly stretched state, and constantly urges the support arm 96 clockwise in FIG.
  • each of the pair of support arms 96 has a slide hole 96b for attaching the lower clutch tooth 92.
  • the slide hole 96b is an oval hole extending in the longitudinal direction of the support arm 96, and rotatably receives a pair of support protrusions 131a (see FIG. 4) fixed to the movable frame 131.
  • the lower clutch teeth 92 are supported by the above-described slide mechanism 130 so as to be slidable straight in the direction of separating from and coming into contact with the upper clutch teeth 91. Since the support arm 96 swings, the slide holes 96b for receiving the support protrusions 131a are long. It was a hole.
  • the lock lever 141 of the lock mechanism 140 has a rotation shaft 141 a that is rotatably attached to the above-knee frame 30 via the bush 144.
  • the rotation shaft 141 a extends in the left-right direction of the device 100 and is attached to an intermediate position in the longitudinal direction of the lock lever 141.
  • An engagement claw 141 b that engages with the engagement rod 99 of the support arm 96 is provided at the tip of the rotation of the lock lever 141.
  • a manual lever 145 projects integrally behind the lock lever 141. As shown in FIG. 4, the operating end of the manual lever 145 protrudes out of the device 100 through an opening (not shown) of the rear frame 34.
  • the plunger 142a of the solenoid 142 is connected to the base end 141c of the lock lever 141 via the link 146. As shown in FIG. 3, the solenoid 142 is fixedly attached to the inner frame 31 via a bracket 147. When the solenoid 142 is energized, the plunger 142a is attracted, the lock lever 141 is rotated counterclockwise in FIG. 4 around the rotation shaft 141a, and when the solenoid 142 is turned OFF, the lock lever 141 is energized by the urging force of the tension spring 143. Is rotated clockwise in FIG.
  • the proximal end of the tension spring 143 is fixed to the bracket 147.
  • the tip of the tension spring 143 is fixed to the lock lever 141 at a position that is offset from the pivot shaft 141a of the lock lever 141.
  • the tension spring 143 is attached between the bracket 147 and the lock lever 141 in a slightly extended state, and constantly urges the lock lever 141 in the clockwise direction.
  • FIG. 5 is a block diagram of a control system that controls the operation of the apparatus 100.
  • Six acceleration sensors 201a, 201b, 201c, 202a, 202b, and 202c are connected to the control unit 200. Since the mounting positions of the sensors are bilaterally symmetric, detailed descriptions of the right acceleration sensors 202a, 202b, and 202c are omitted here.
  • the lowermost acceleration sensor 201 a is attached to the outer surface side of the lower end of the crus frame 41. Further, the acceleration sensor 201b thereon is attached to the outer surface side of the above-knee frame 30. Further, the uppermost acceleration sensor 201 c is attached to the outer surface side of the waist frame 10.
  • potentiometers 73a and 85 are connected to the control unit 200.
  • the potentiometer 85 is attached to the outside of the spur gear 81 that transmits a driving force to the rotation support mechanism 80, detects the rotation position of the spur gear 81, and determines the rotation position of the lower knee frame 40 with respect to the upper knee frame 30. To detect. That is, the potentiometer 85 detects a change in the angular velocity of the knee joint and detects that the knee joint has moved.
  • the potentiometer 73a detects a change in the angular velocity of the hip joint and detects that the hip joint has moved.
  • a servo motor 111 a solenoid 97 for engaging the clutch, and a solenoid 142 for disconnecting the clutch are connected to the control unit 200.
  • the control unit 200 is attached to the back plate portion 11 of the waist frame 10.
  • the control unit 200 monitors the operation state of the apparatus 100 via the six left and right acceleration sensors 201a, 201b, 201c, 202a, 202b, and 202c. Further, the control unit 200 monitors the rotation position of the rotation support mechanism 80 via the potentiometer 85 and also monitors the movement of the hip joint via the potentiometer 73a. That is, the control unit 200 monitors the movement of the person wearing the device 100 through these sensors.
  • the control unit 200 determines that the person wearing the device 100 is trying to perform a normal walking motion, or determines that the person is not operating, the control unit 200 energizes the solenoid 142 to engage the clutch.
  • the power transmission by the power transmission mechanism 120 is cut off.
  • the trouble that an undesired load is given to the rotation support mechanism 80 at the time of walking can be prevented, and the walking motion can be facilitated.
  • by disengaging the clutch it is possible to prevent a problem that an undesired load is applied to the rotation support mechanism 80, such as when the user sits on the chair when the device 100 is mounted or removed, and the knee is naturally relaxed. Can be bent or stretched, and the device 100 can be easily mounted / removed.
  • the control unit 200 determines that the person wearing the device 100 is going to move from the squatting state toward the standing state of FIGS. 1 and 2, the control unit 200 energizes the solenoid 97 to engage the clutch.
  • the servo motor 111 is energized.
  • the device 100 supports the movement of the knee joint, reduces the load on the thigh muscles, and enables, for example, an operation of easily lifting a heavy load.
  • FIGS. 6 is an external perspective view of the lumbar orthosis 20 and its peripheral members as viewed from diagonally forward right
  • FIG. 7 is an external perspective view of the device configuration of FIG. 6 as viewed from the back side
  • FIG. 8 is an external view of the apparatus configuration of FIG. 6 as viewed from above.
  • the lumbar frame 10 is disposed at a position where the back plate portion 11 holds the lumbar vertebra.
  • the back plate portion 11 may be a flat plate or may have a slightly curved shape in accordance with the shape of the back. Both ends in the longitudinal direction (left-right direction) of the back plate portion 11 are widened toward the front, and are formed in a shape that fits all persons regardless of the width of the waist.
  • connection plate portions 12 and 12 are integrally connected to the left and right ends of the back plate portion 11 respectively.
  • Each connecting plate portion 12 extends obliquely downward from the longitudinal end portion of the back plate portion 11 toward the front.
  • a shaft hole 12a for rotatably mounting the connection base 71 (connection upper plate 71a) of the connection mechanism 70 described above is provided.
  • the pair of connecting plate portions 12 and 12 have a shape in which the shaft holes 12a are arranged coaxially.
  • the two connecting plate portions 12 only need to have the respective shaft holes 12a arranged coaxially, and the shape thereof is not limited to the shape of the present embodiment. Accordingly, the two connecting plate portions 12 are obliquely extended at positions spaced apart from the left and right ends of the back plate portion 11 (positions away from the body) so as not to hinder human movement. .
  • a control unit 210 including a control unit 200 is fixed to the back plate 11 of the waist frame 10 via a bracket (not shown).
  • a battery 220 is detachably attached to the upper portion of the control unit 210 via a bracket (not shown).
  • an operation unit 150 operation unit, display unit having a power switch 151, an assist ON / OFF switch 152, and an alarm display lamp 153 is attached to the connecting plate unit 12 on the right side of the waist frame 10.
  • the operation unit 150 is connected to the control unit 210, and cables for supplying power and transmitting / receiving signals to / from the power switch 151, the assist ON / OFF switch 152, and the alarm display lamp 153 are operated. Wired in the unit 150.
  • a harness 160 is led out from the operation unit 150, and signal lines for transmitting / receiving signals to / from the various sensors 201a to 201c, 202a to 202c, 203, and 204 of the apparatus 100, a servo motor 111, a solenoid 97, A power supply line for supplying power to 142 is inserted.
  • the two left and right harnesses 160 are provided to be slightly slackened in consideration of the range of motion of the legs.
  • each shoulder belt 170 and 170 are attached to the waist frame 10. One end of each shoulder belt 170 is fixed to the back plate portion 11. The other end of each shoulder belt 170 is inserted into a belt hole 12c provided in a support piece 12b projecting from the upper end of the connecting plate portion 12 and folded.
  • Each shoulder belt 170 has a length adjusting portion 171 and the length thereof can be adjusted according to the body shape.
  • the waist orthosis 20 has the abdominal belts 22L and 22R, the slide plates 24L and 24R, and the fixing belts 26L and 26R as described above.
  • the waist orthosis 20 has an elastic plate 27 having four screw insertion holes (not shown), and a presser plate having four screw insertion holes (not shown) overlapping the four screw insertion holes of the elastic plate 27. 28, and an elastic pad (not shown).
  • the slide plates 24L and 24R are formed of, for example, a flexible plastic plate that can be bent. Each of the slide plates 24L and 24R has two slits (not shown) extending in the left-right direction and spaced apart from each other. The two slide plates 24L and 24R are slidably attached to the inner surface side of the waist frame 10 as follows.
  • the base end of the left abdominal belt 22L is sewn to the left end of the left slide plate 24L.
  • the base end portion of the right abdominal belt 22R is sewn to the right end portion of the right slide plate 24R.
  • the base end portion of the right fixed belt 26R is sewn to the right end portion of the left slide plate 24L.
  • the base end portion of the left fixed belt 26L is sewn to the left end portion of the right slide plate 24R.
  • the left slide plate 24L is provided with a slit-like hole 25 (see FIG. 7) through which the left fixing belt 26L is inserted.
  • the slide plate 24L is overlapped on the inner side of the back plate portion 11 of the waist frame 10
  • the slide plate 24R is overlapped on the inner side
  • the elastic plate 27 is overlapped on the inner side.
  • the presser plate 28 is stacked on the inner side.
  • the four members 24L, 24R, 27, so that the four screw insertion holes of the elastic plate 27 and the four screw insertion holes of the presser plate 28 overlap the two slits of the two slide plates 24L, 24R. 28 is aligned and stacked.
  • four screw pins 29 are respectively inserted into the four screw insertion holes from the inside of the presser plate 28 and screwed into the back plate portion 11 of the waist frame 10.
  • the four screw pins 29 are inserted through the four screw insertion holes of the presser plate 28, the four screw insertion holes of the elastic plate 27, the slit of the slide plate 24R, and the slit of the slide plate 24L, respectively.
  • the two slide plates 24L and 24R are attached to the inner surface side of the waist frame 10 while being guided by the four screw pins 29 and slidable to the left and right.
  • two relatively wide abdominal belts 22L and 22R are overlapped with each other at the front end side away from the slide plates 24L and 24R, and fastened with a magic tape on the front side of the human body. It is done.
  • the two slide plates 24L and 24R can be independently moved to the left and right, the lengths of the abdominal belts 22L and 22R can be adjusted according to the body shape.
  • the abdominal belts 22L and 22R can be slightly loosened by sliding the two slide plates 24L and 24R in a state where the tips of the abdominal belts 22L and 22R are overlapped and fastened with Velcro.
  • the two relatively narrow fixing belts 26L and 26R are wound around the outside of the abdominal belt 22.
  • the left fixing belt 26L is pulled out through a hole (not shown) of the slide plate 24L.
  • the left fixing belt 26L is pulled out from the hole of the slide plate 24L, and then inserted into a belt loop 22a provided on the outer surface of the left abdominal belt 22L and folded back.
  • the fixing belt 26L is inserted through the belt hole 22c of the bracket 22b provided in the case of the control unit 210, and is folded back forward again.
  • the front end of the fixing belt 62L is overlapped with the outer surface of the abdominal belt 22 and fastened with a magic tape.
  • the right fixing belt 26 ⁇ / b> R is inserted into the belt loop 22 a of the abdominal belt 22 ⁇ / b> R and the belt hole 22 c of the bracket 22 b and is fastened to the outer surface of the abdominal belt 22.
  • the tips of the two fixing belts 26L and 26R are pulled to tighten the abdominal belt 22 from the outside.
  • the fixing belt 26 is tightened, the abdomen belt 22 is slightly contracted with the movement of the two slide plates 24L and 24R and is brought into close contact with the abdomen.
  • the relatively wide abdominal belt 22 functions as a corset, making it difficult to bend the waist.
  • the waist frame 10 can be firmly fixed to the waist of the human body.
  • an elastic pad (not shown) is attached to the inner side of the presser plate 28 of the waist orthosis 20.
  • a magic tape is attached to the outer surface side of the elastic pad so as to be detachably attached to the back plate portion 11.
  • the waist belt 10 is placed on the waist by tightening the fixing belt 26 from the outside of the abdominal belt 22. It can be firmly attached and fixed.
  • the thigh belts 51L and 51R fixed to the above-knee frame 30 and the knee belts 61L and 61R are attached to the thigh and the knee, whereby the above-knee frame 30 is attached to the thigh. It can be firmly fixed to the head and knee. For this reason, displacement of the waist frame 10 and the above-knee frame 30 can be prevented, and the apparatus 100 can be fitted to the body more.
  • the looseness between the device 100 and the human body can be eliminated, the response speed of the device 100 with respect to human movement can be increased, and the assist force can be sufficiently transmitted to the human body.
  • the looseness between the waist and the device 100 can be eliminated, and the looseness between the knee and the device 100 can be eliminated, so that the hip joint movement and the knee joint movement can be controlled by the potentiometer 73a. , 85 can be detected with high accuracy, and the sensitivity of angular velocity detection by the potentiometers 73a, 85 can be improved.
  • the waist frame 10 can be firmly fixed to the waist and the control unit 210 is attached to the human body. Can be fastened and fixed. That is, the tightening force by the fixing belt 26 contracts the abdominal belt 22 with the movement of the slide plates 24L and 24R, and simultaneously tightens the control unit 210 to the abdominal belt 22.
  • the abdomen belt 22 is bent and crouched while the fixed belt 26 is tightened, the abdomen belt 22 is compressed from the inside and tends to spread, but the fixed belt 26 inhibits the abdomen belt 22 from extending and exhibits a corset effect. Can be made difficult to bend the waist. Accordingly, the user is forced to bend the knee instead of bending the waist when squatting, and can effectively transmit the assist force by the device 100 to the human body when standing up.
  • the fixing belt 26 inhibits the abdomen belt 22 from spreading, so that the force to spread the abdomen belt 22 acts as the tension of the fixing belt 26, and the control unit The tightening force of 210 becomes stronger. For this reason, in the squatting operation, the control unit 210 is in close contact with the human body rather than being displaced with respect to the human body, and a sense of incongruity can be eliminated.
  • the waist orthosis 20 can be attached only by tightening the fixing belt 26 in front of the body with the abdomen belt 22 attached and the apparatus 100 attached to the waist.
  • the degree of tightening can be easily adjusted, and convenience can be improved.
  • the apparatus 100 can easily follow complicated movements of the body such as torsion and use. There is no hurt or incongruity for the person.
  • the device 100 since the device 100 does not have a structure that protrudes in the left-right direction, the device 100 can be moved without hitting an object even in a relatively narrow space, Convenience can be improved.
  • an elastic pad (not shown), it is possible to further improve the adhesion stability between the human body and the device 100, to increase the fit at the time of wearing, and to reduce discomfort. be able to.
  • the waist frame 10 is lifted by the two shoulder belts 170, it is possible to prevent the waist orthosis 20 from being displaced downward.
  • the present embodiment there is no structure such as a frame or a pipe near the buttocks, so that the user can sit on the chair while wearing the device 100 and squat down or twist the body while the device 100 is worn. Operation can be facilitated, and there is no sense of incongruity in operation.
  • the present invention is applied to the motion support device 100 that supports the movement of the knee joint.
  • the present invention can also be applied.

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Abstract

動作支援装置は、腰の後ろに配置される腰部フレームと、腰部フレームを腰に装着する腰部装具と、腰部フレームの左右両端に回動可能に連結された膝上フレームと、各膝上フレームの下端に回動可能に連結された膝下フレームと、各膝上フレームを左右の膝部にそれぞれ装着する膝部装具と、２つの膝下フレームの少なくとも一方に対して当該膝下フレームに連結した少なくとも一方の膝上フレームを回動させるアシスト力を発生させる駆動部と、を有する。腰部装具は、腰に巻き付ける腹部ベルトと、腹部ベルトの伸縮可能部分の伸びを抑えつつ腹部ベルトを締め付けて腰部フレームを固定する固定ベルトと、を有する。

Description

動作支援装置
　本発明の実施形態は、人の脚の動作を支援する動作支援装置に関する。
　近年、人の脚の動作を支援する動作支援装置が開発されている。この種の動作支援装置は、一般に、曲げた膝を伸ばす方向にアシスト力を発生させる。
　人の脚に十分なアシスト力を伝えるため、動作支援装置を体にフィットさせる必要がある。動作支援装置と体の間に緩みがあると、人の動作に対する応答速度が遅くなり、アシスト力が体に十分に伝わらなくなる。
　また、床の高さにある物を持ち上げる動作の際に、腰を折って物を掴んで持ち上げようとすると、動作支援装置によるアシスト力が十分に発揮されなくなる。また、この場合、腰を痛める原因にもなる。
　よって、アシスト力を人の体にロス無く伝えることができる動作支援装置の開発が望まれている。
特開２０１２－１８７３８５号公報
　実施形態に係る動作支援装置は、腰の後ろに配置される腰部フレームと、腰部フレームを腰に装着する腰部装具と、腰部フレームの左右両端に回動可能に連結された膝上フレームと、各膝上フレームの下端に回動可能に連結された膝下フレームと、各膝上フレームを左右の膝部にそれぞれ装着する膝部装具と、２つの膝下フレームの少なくとも一方に対して当該膝下フレームに連結した少なくとも一方の膝上フレームを回動させるアシスト力を発生させる駆動部と、を有する。腰部装具は、腰に巻き付ける腹部ベルトと、腹部ベルトの伸縮可能部分の伸びを抑えつつ腹部ベルトを締め付けて腰部フレームを固定する固定ベルトと、を有する。
図１は、実施形態に係る動作支援装置の正面図である。 図２は、図１の動作支援装置の側面図である。 図３は、図１の動作支援装置の一部分を拡大した正面図である。 図４は、図２の動作支援装置の一部分を拡大した側面図である。 図５は、図１の動作支援装置の動作を制御する制御系のブロック図である。 図６は、図１の動作支援装置の腰部装具およびその周辺部材を右斜め前方から見た外観斜視図である。 図７は、図６の構造を背面側から見た外観斜視図である。 図８は、図６の腰部装具およびその周辺部材を上方から見た外観図である。
　以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。　
　図１は、実施形態に係る動作支援装置１００（以下、単に、装置１００と称する）の正面図であり、図２は、この装置１００を左横から見た側面図であり、図３は、図１の要部を部分的に拡大した正面図であり、図４は、図２の要部を部分的に拡大した側面図である。ここでは、この装置１００を装着した人が図１のように立った状態を基準にして、上下、左右、前後方向を説明する。
　図１および図２に示すように、装置１００は、人の腰の後ろに配置される腰部フレーム１０、腰部フレーム１０を腰に装着する腰部装具２０、大腿部の外側に配置される膝上フレーム３０、下腿部の外側に配置される膝下フレーム４０、大腿部装具５０、および膝部装具６０を有する。図２では、大腿部装具５０および膝部装具６０の図示を省略してある。
　また、装置１００は、膝上フレーム３０を腰部フレーム１０に回動可能に連結した連結機構７０、および膝下フレーム４０を膝上フレーム３０に対して回動可能に連結した回動支持機構８０を有する。また、装置１００は、アシスト力を発生する駆動機構１１０（駆動部）、および駆動機構１１０からの動力を回動支持機構８０に伝える動力伝達機構１２０を有する。さらに、装置１００は、装置１００の動作を制御する制御部２００を有する。
　以下、装置１００の各部の構成についてより詳細に説明する。　
　なお、膝上フレーム３０、膝下フレーム４０、大腿部装具５０、膝部装具６０、連結機構７０、および回動支持機構８０は、左右の脚にそれぞれ設けられており、略同じ構造を有するため、左側の構造について代表して説明し、右側の構造の説明を省略する。また、駆動機構１１０、および動力伝達機構１２０は、左右にそれぞれ設けてもよいが、少なくとも一方に設ければ良い。
　腰部フレーム１０は、腰の後ろに配置される背板部１１およびこの背板部１１の左右両端からそれぞれ前方に向けて下方に傾斜して延びた２つの連結板部１２、１２を一体に有する。腰部フレーム１０は、例えば、１枚の金属板を形状加工して折り曲げて形成されている。
　腰部装具２０は、腰部フレーム１０を腰に巻き付ける腹部ベルト２２を有する。腹部ベルト２２は、左右２つの腹部ベルト２２Ｌ、２２Ｒを含む。腹部ベルト２２Ｌ、２２Ｒは、２枚のスライド板２４Ｌ、２４Ｒ（伸縮可能部分）を介して腰部フレーム１０の内側にそれぞれスライド自在に取り付けられている。腹部ベルト２２は、比較的幅の広い例えば布製のベルトであり、本実施形態では、腹部ベルト２２の幅を１５０～２００ｍｍに形成した。
　また、腰部装具２０は、２枚のスライド板２４Ｌ、２４Ｒの移動を抑えつつ腹部ベルト２２Ｌ、２２Ｒを締め付ける固定ベルト２６を有する。固定ベルト２６は、左右２つの固定ベルト２６Ｌ、２６Ｒを含む。固定ベルト２６は、腹部ベルト２２より小さな幅を有する布製のベルトであり、腹部ベルト２２の外側に配置される。本実施形態では、固定ベルト２６の幅を４０～６０ｍｍに形成した。固定ベルト２６は、腹部ベルト２２が拡がることを抑えるとともに、腹部ベルト２２に腰部フレーム１０を固定するように機能する。
　図３および図４に示すように、膝上フレーム３０は、大腿部の外側に配置された内側フレーム３１、内側フレーム３１の外側に離間して配置された外側フレーム３２、内側フレーム３１および外側フレーム３２の前側の端縁をつないだ前側フレーム３３、および内側フレーム３１および外側フレーム３２の後ろ側の端縁をつないだ後側フレーム３４を有する。膝上フレーム３０の内部には、水平上サブフレーム３５、水平下サブフレーム３６、および垂直サブフレーム３７が固設されている。
　図示明瞭化のため、図１および図３では、前側フレーム３３および後側フレーム３４の図示を省略しており、図２および図４では、内側フレーム３１および外側フレーム３２の図示を省略している。膝上フレーム３０には、回動支持機構８０、駆動機構１１０、動力伝達機構１２０、大腿部装具５０、および膝部装具６０が取り付けられている。
　図１および図２に示すように、膝下フレーム４０は、下腿部の外側に沿って配置した細長い板状の下腿部フレーム４１、足乗せプレート４２、および足の甲や足先やかかとに巻き付けてマジックテープ（登録商標）などで留める足固定ベルト４３を有する。
　下腿部フレーム４１は、帯状の板金を下腿部に沿って折り曲げた下腿部上フレーム４１ａと、アジャスタ４４を介して下腿部上フレーム４１ａの下端に接続した下腿部下フレーム４１ｂと、を有する。アジャスタ４４は、下腿部上フレーム４１ａと下腿部下フレーム４１ｂを伸縮自在に接続し、下腿部フレーム４１の長さを調節可能にしている。足固定ベルト４３は、足乗せプレート４２の内側に取り付けられている。
　足乗せプレート４２は、球面軸受４５を介して下腿部下フレーム４１ｂの下端に回動自在に取り付けられている。球面軸受４５は、足載せプレート４２を下腿部下フレーム４１ｂに対してあらゆる方向に回動可能に接続している。これにより、装置１００を装着した人の足首の動きに装置１００を追従させることができ、人の動作を妨げることがなく、装置１００を装着した際の違和感がなく、転倒防止につながる。
　足乗せプレート４２は、固定ブロック４６を介してＬ字状に連結した足底プレート４２ａおよび足横プレート４２ｂを有する。足底プレート４２ａは足の裏に接触し、足横プレート４２ｂはくるぶしに対向する。そして、足横プレート４２ｂの上端が下腿部下フレーム４１ｂの下端に接続されている。固定ブロック４６は、足底プレート４２ａを、足横プレート４２ｂに対して上下位置を調節可能に固定している。
　大腿部装具５０は、腰部装具２０のスライド板２４Ｌ、２４Ｒの内側にマジックテープなどにより着脱可能に貼り付け可能な左右一対の大腿部ベルト５１Ｌ、５１Ｒ（以下、総称して大腿部ベルト５１とする場合もある）を含む。大腿部ベルト５１は、腰部装具２０から腰骨の横を通って大腿部に巻き付けられ、マジックテープで留められる。大腿部ベルト５１は、その一部が、膝上フレーム３０の内側フレーム３１に固設した固定用ブラケット５２に対して図示しないネジにより固定される。
　大腿部ベルト５１Ｌ、５１Ｒをそれぞれ内側フレーム３１に固定することで、装置１００が大腿部から離れることがなく、装置１００を人体に緩みなく装着することができる。また、大腿部ベルト５１を腰部装具２０と連結することで、腰部装具２０と大腿部装具５０のズレを防止することができる。大腿部ベルト５１と腰部装具２０の連結は、マジックテープに限らず、ネジなどを用いた固定であってもよい。
　膝部装具６０は、膝上フレーム３０の内側フレーム３１に固設した固定用ブラケット６２に対して図示しないネジにより固定された膝部ベルト６１を含む。膝部ベルト６１は、膝に巻き付けてマジックテープで留められる。このため、装置１００が膝部から離れることを防止することができる。また、膝部ベルト６１をやわらかい布製にすることで、膝関節の複雑な動きに装置１００を追従させることができ、動作に違和感を生じることがない。なお、膝部ベルト６１は、膝全体を覆う幅を有し、その前部に膝がしらを露出するための開口部が設けられている。
　回動支持機構８０は、膝上フレーム３０の内側フレーム３１と垂直サブフレーム３７の間に設けた平歯車８１を有する。垂直サブフレーム３７は、外側フレーム３２の下端に固定され、内側フレーム３１の外側に離間して平行に配置されている。平歯車８１は、図示しないキーを介して回動軸８２に同軸に固定されている。回動軸８２は、２つのベアリング８３、８４を介して内側フレーム３１と垂直サブフレーム３７に回動自在に取り付けられている。つまり、平歯車８１は、内側フレーム３１と垂直サブフレーム３７の間に配置され、平歯車８１の回動軸８２は、左右方向に延びている。回動軸８２の外側には、ポテンショメータ８５が図示しないネジにより固定されている。平歯車８１は、図示しないネジ等により下腿部上フレーム４１ａの上端に固定されている。
　このため、後述する動力伝達機構１２０を介して後述する駆動機構１１０の駆動力を伝達して、平歯車８１を回動させると、膝上フレーム３０に対して膝下フレーム４０が前後に揺動される。つまり、平歯車８１、回動軸８２、およびベアリング８３、８４が、回動支持機構８０として機能する。
　駆動機構１１０は、水平上サブフレーム３５に固設されている。駆動機構１１０は、サーボモータ１１１、およびハーモニックドライブ（登録商標）などの減速機１１３を同軸に有する。また、サーボモータ１１１には、エンコーダ１１４が取り付けられている。減速機１１３は、サーボモータ１１１の回転軸（図示せず）に取り付けられている。減速機１１３の出力側には上流側駆動軸１１５が固設されている。サーボモータ１１１の回転軸は、上下方向に延設されている。このため、駆動機構１１０を縦方向に配置でき、省スペース化を図ることができる。
　連結機構７０は、図１および図２に示すように、腰部フレーム１０の連結板部１２に連結するための連結ベース７１を有する。連結ベース７１は、ヒンジ７２を介して上下につながった連結上プレート７１ａおよび連結下プレート７１ｂを有する。連結上プレート７１ａの上端が、図１中で左右に延設された回動軸７３を介して腰部フレーム１０の連結板部１２の下端に回動可能に取り付けられる。回動軸７３の外側には、ポテンショメータ７３ａが図示しないネジにより固定されている。また、ヒンジ７２は、その回動軸７２ａが前後に延びる向きで設けられている。このため、連結ベース７１は、ヒンジ７２の回動軸７２ａを中心に連結下プレート７１ｂが人体から離れる横方向に回動可能となっている。
　図３および図４に示すように、連結ベース７１の連結下プレート７１ｂの下端には、保持スリーブ７４のフランジ部７４ａが一体に固設されている。保持スリーブ７４は、内部にスライドロッド７６を挿通可能な細長い孔７４ｂを有する略円筒形の外形を有する。保持スリーブ７４は、その長手軸が上下方向に沿う姿勢で連結ベース７１の下端に固設されている。
　また、連結機構７０は、保持スリーブ７４の孔７４ｂに挿通されるスライドロッド７６を有する。スライドロッド７６は、大腿部の外側に沿って上下方向に延設されている。スライドロッド７６の上端には、保持スリーブ７４のフランジ部７４ａの上端に係合するセットカラー７６ａが設けられている。セットカラー７６ａは、ブラケット７７を介して水平上サブフレーム３５に固定されている。
　スライドロッド７６の下端は、図示しないネジにより、膝上フレーム３０の水平上サブフレーム３５に締結固定される。水平上サブフレーム３５は、水平面に沿って配置され、前側フレーム３３と後側フレーム３４の間に架け渡されている。つまり、スライドロッド７６は、保持スリーブ７４の上方から細長い孔７４ｂに挿通されて、下端を図示しないネジを介して水平上サブフレーム３５に締結固定され、膝上フレーム３０に固設される。
　そして、この連結機構７０は、スライドロッド７６に対する保持スリーブ７４の上下方向への移動を許容することで、腰部フレーム１０と膝上フレーム３０との間の距離を伸縮可能に接続する。また、この連結機構７０は、スライドロッド７６の保持スリーブ７４に対する回動を許容することで、腰部フレーム１０に対する膝上フレーム３０の捻じれを許容する。なお、ここで言う捻じれとは、スライドロッド７６の軸を中心とした膝上フレーム３０の回動動作を指す。
　動力伝達機構１２０は、駆動機構１１０の減速機１１３の上流側駆動軸１１５に接続したクラッチ機構９０を有する。クラッチ機構９０は、上流側駆動軸１１５の下端に図示しないキーを介して固定した上クラッチ歯９１を有する。上クラッチ歯９１は、複数の歯を下に向けた姿勢で上流側駆動軸１１５の下端に固設されている。
　また、クラッチ機構９０は、上クラッチ歯９１の下方に配置した下クラッチ歯９２を有する。下クラッチ歯９２は、複数の歯を上に向けた姿勢で上クラッチ歯９１に対して離接する上下方向に移動可能に設けられている。また、下クラッチ歯９２の下方には平歯車９３が同軸に配置されている。下クラッチ歯９２と平歯車９３は、互いに上下方向に離間した状態で、下流側駆動軸９４に対して同軸に固設されている。下クラッチ歯９２および平歯車９３は、それぞれ、図示しないキーを介して下流側駆動軸９４に固設されている。
　上クラッチ歯９１は、下流側駆動軸９４の上端を軸方向にスライド自在に受け入れるスライドブッシュ９５を備えている。スライドブッシュ９５は、上流側駆動軸１１５と同軸に取り付けられており、下流側駆動軸９４を上流側駆動軸１１５と同軸且つスライド自在に保持する。これにより、下クラッチ歯９２および平歯車９３が上クラッチ歯９１に対して離接する方向にスライド可能になるとともに、下クラッチ歯９２および平歯車９３が上クラッチ歯９１と同軸に配置される。
　クラッチ機構９０の出力側の平歯車９３には、動力伝達機構１２０の平歯車１２１が歯合されている。この平歯車１２１は、ワンウェイクラッチ１２９を介して、上下方向に延設した駆動軸１２２の上端に対して同軸に取り付けられている。ワンウェイクラッチ１２９は、曲げた膝を伸ばすときに空転する向きで取り付けられている。駆動軸１２２は、ベアリング１２３を備えたベアリングホルダ１２４を介して水平下サブフレーム３６に回動自在に取り付けられている。
　下流側の平歯車１２１の歯幅は、上流側の平歯車９３の歯幅より大きくされている。上流側の平歯車９３は、後述するスライド機構１３０によって下クラッチ歯９２とともに上下にスライド可能に支持されており、スライド範囲の全長にわたって下流側の平歯車１２１と歯合する必要がある。よって、下流側の平歯車１２１の歯幅が上流側の平歯車９３のスライド範囲をカバーする大きさに設計されている。しかし、平歯車１２１の歯幅を大きくすると、その分、重量も増すため、平歯車１２１の歯幅は、下クラッチ歯９２が上クラッチ歯９１に歯合しない位置に上流側の平歯車９３がスライドした状態（駆動力が伝達されない状態）では下流側の平歯車１２１とわずかに歯合する程度の歯幅に設計されている。
　駆動軸１２２の下端には、かさ歯車１２５が同軸に固設されている。このかさ歯車１２５には、別のかさ歯車１２６が歯合されている。そして、この下流側のかさ歯車１２６は、図示しないキーを介して駆動軸１２７に同軸に固定されている。駆動軸１２７は、内側フレーム３１と外側フレーム３２の間に架け渡されている。駆動軸１２７は、２つのベアリング１２７ａ、１２７ｂを介してフレーム３１、３２によって回動可能に支持されている。また、駆動軸１２７には、上述した回動支持機構８０の平歯車８１と歯合する平歯車１２８が図示しないキーを介して同軸に固設されている。
　しかして、クラッチをつないだ状態で駆動機構１１０のサーボモータ１１１が回転すると、減速機１１３、上流側駆動軸１１５、上クラッチ歯９１、下クラッチ歯９２、下流側駆動軸９４、平歯車９３、平歯車１２１、駆動軸１２２、かさ歯車１２５、かさ歯車１２６、駆動軸１２７、および平歯車１２８を介して、回動支持機構８０の平歯車８１に動力が伝達され、膝下フレーム４０が膝上フレーム３０に対して揺動される。上述したように、駆動機構１１０、動力伝達機構１２０、および回動支持機構８０が膝上フレーム３０に取り付けられているため、駆動力を確実に伝達でき、安定した動作支援が可能となる。
　上述した下クラッチ歯９２のスライド機構１３０は、膝上フレーム３０に対して上下にスライド自在に設けた可動フレーム１３１を有する。可動フレーム１３１は、平歯車９３を上下に挟む位置に設けた上可動プレート１３２、および下可動プレート１３３を有する。上可動プレート１３２と下可動プレート１３３の間には、両者を一定間隔開けて固定するスタッド１３４が設けられている。スタッド１３４は、平歯車９３に干渉しない位置に設けられている。
　下クラッチ歯９２を固設した上述した下流側駆動軸９４は、上可動プレート１３２と下可動プレート１３３を貫通して延びている。上可動プレート１３２および下可動プレート１３３は、それぞれ、ベアリング１３５を介して下流側駆動軸９４の下端側を回動可能に保持している。このため、下クラッチ歯９２の移動とともに可動フレーム１３１（上可動プレート１３２、下可動プレート１３３、およびスタッド１３４）も上下に移動する。
　一方、水平下サブフレーム３６の上面から２本のスライドロッド１３６が上方に突出して取り付けられている。２本のスライドロッド１３６は、それぞれ、上可動プレート１３２および下可動プレート１３３を貫通して延びている。上可動プレート１３２および下可動プレート１３３は、それぞれ、スライドブッシュ１３７を介してスライドロッド１３６に対して上下にスライド可能に取り付けられている。つまり、２本のスライドロッド１３６は、可動フレーム１３１を上下にスライド可能に支持している。
　また、クラッチ機構９０は、下クラッチ歯９２を上クラッチ歯９１に対して離接可能に支持した支持アーム９６、支持アーム９６を回動軸９６ａを中心に図４で反時計周り方向に回動させるソレノイド９７、支持アーム９６を図示時計周り方向に付勢する引っ張りバネ９８、および支持アーム９６を図示上方位置にロックするロック機構１４０を有する。
　ロック機構１４０は、支持アーム９６の揺動の先端にある係合ロッド９９に係合して支持アーム９６をロックするロックレバー１４１、ロックレバー１４１を回動軸１４１ａを中心に図４で反時計回り方向に回動させるソレノイド１４２、およびロックレバー１４１を時計周り方向に付勢する引っ張りバネ１４３を有する。
　支持アーム９６は、図３に示すように、下クラッチ歯９２を間に挟んで左右に設けられている。回動軸９６ａは、これら２つの支持アーム９６の基端部を貫通して固設されている。回動軸９６ａは、装置１００の左右方向に延設され、前側フレーム３３にネジ１５１により締結固定したブラケット１５２に対し、ブッシュ１５３を介して回動可能に取り付けられている。
　２つの支持アーム９６は、連結ロッド１５４および係合ロッド９９によって連結されており、一体に回動可能となっている。係合ロッド９９は、支持アーム９６の回動の先端近くに設けられており、連結ロッド１５４は、支持アーム９６の長手方向の中間より基端側に片寄った位置に設けられている。
　連結ロッド１５４には、リンク１５５を介してソレノイド９７のプランジャ９７ａが接続されている。ソレノイド９７は、ブラケット１５６を介して前側フレーム３３に固定して取り付けられている。ソレノイド９７に通電するとプランジャ９７ａが吸引され、支持アーム９６が回動軸９６ａを中心に図４で反時計周り方向に回動され、ソレノイド９７をＯＦＦにすると引っ張りバネ９８の付勢力により支持アーム９６が図４に示す位置へ回動される。
　引っ張りバネ９８の基端は、図３に示すように、ブラケット１５７を介して水平下サブフレーム３６に固定されている。引っ張りバネ９８の先端は、一方の支持アーム９６の長手方向の略中央に固定されている。引っ張りバネ９８は、わずかに引き伸ばした状態で水平下サブフレーム３６と一方の支持アーム９６の間に取り付けられ、支持アーム９６を図４で時計周り方向に常時付勢する。
　また、一対の支持アーム９６は、それぞれ、下クラッチ歯９２を取り付けるためのスライド孔９６ｂを有する。スライド孔９６ｂは、支持アーム９６の長手方向に延びた長円形の孔であり、可動フレーム１３１に固設した一対の支持突起１３１ａ（図４参照）を回動可能に受け入れる。下クラッチ歯９２は、上述したスライド機構１３０によって上クラッチ歯９１に離接する方向に真っ直ぐにスライド可能に支持されており、支持アーム９６が揺動するため、支持突起１３１ａを受け入れるスライド孔９６ｂを長孔とした。
　ロック機構１４０のロックレバー１４１は、ブッシュ１４４を介して膝上フレーム３０に対して回動可能に取り付けた回動軸１４１ａを有する。回動軸１４１ａは、装置１００の左右方向に延設され、ロックレバー１４１の長手方向の中間位置に取り付けられている。ロックレバー１４１の回動の先端には、支持アーム９６の係合ロッド９９に係合する係合爪１４１ｂが設けられている。また、ロックレバー１４１の後方には、手動レバー１４５が一体に突設されている。手動レバー１４５の操作端は、図４に示すように、後側フレーム３４の図示しない開口部を介して装置１００の外に突出している。
　ロックレバー１４１の基端１４１ｃには、リンク１４６を介してソレノイド１４２のプランジャ１４２ａが接続されている。ソレノイド１４２は、図３に示すように、ブラケット１４７を介して内側フレーム３１に固定して取り付けられている。ソレノイド１４２に通電するとプランジャ１４２ａが吸引され、ロックレバー１４１が回動軸１４１ａを中心に図４で反時計周り方向に回動され、ソレノイド１４２をＯＦＦにすると引っ張りバネ１４３の付勢力によりロックレバー１４１が図４で時計周り方向に回動される。
　引っ張りバネ１４３の基端は、ブラケット１４７に固定されている。引っ張りバネ１４３の先端は、ロックレバー１４１の回動軸１４１ａより先端に片寄った位置でロックレバー１４１に固定されている。引っ張りバネ１４３は、わずかに引き伸ばした状態でブラケット１４７とロックレバー１４１の間に取り付けられ、ロックレバー１４１を時計周り方向に常時付勢する。
　図５は、装置１００の動作を制御する制御系のブロック図である。　
　制御部２００には、６つの加速度センサ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃが接続されている。各センサの取付位置は左右対称であるため、ここでは、右側の加速度センサ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃについての詳細な説明を省略する。最も下方の加速度センサ２０１ａは、下腿部フレーム４１の下端の外面側に取り付けられている。また、その上の加速度センサ２０１ｂは、膝上フレーム３０の外面側に取り付けられている。さらに、最も上方の加速度センサ２０１ｃは、腰部フレーム１０の外面側に取り付けられている。
　また、制御部２００には、サーボモータ１１１のエンコーダ１１４の他に、ポテンショメータ７３ａ、８５が接続されている。ポテンショメータ８５は、回動支持機構８０に駆動力を伝達する平歯車８１の外側に取り付けられており、平歯車８１の回動位置を検出し、膝下フレーム４０の膝上フレーム３０に対する回動位置を検出する。つまり、ポテンショメータ８５は、膝関節の角速度の変化を検出して、膝関節が動いたことを検出する。また、ポテンショメータ７３ａは、股関節の角速度の変化を検出して、股関節が動いたことを検出する。
　さらに、制御部２００には、サーボモータ１１１、クラッチをつなぐためのソレノイド９７、およびクラッチを切るためのソレノイド１４２が接続されている。後述するように、制御部２００は、腰部フレーム１０の背板部１１に取り付けられている。
　次に、制御部２００による動作を説明する。　
　制御部２００は、左右６つの加速度センサ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃを介して装置１００の動作状態を監視する。また、制御部２００は、ポテンショメータ８５を介して回動支持機構８０の回動位置を監視するとともに、ポテンショメータ７３ａを介して股関節の動きを監視する。つまり、制御部２００は、これらセンサ類を介してこの装置１００を装着した人の動きを監視する。
　そして、制御部２００は、この装置１００を装着した人が通常の歩行動作をしようとしていることを判断した場合、或いはこの人が動作していないことを判断した場合、ソレノイド１４２に通電してクラッチを切って、動力伝達機構１２０による動力の伝達を遮断する。これにより、歩行時に不所望な負荷が回動支持機構８０に与えられる不具合を防止でき、歩行動作を楽にできる。また、クラッチを切ることで、利用者がこの装置１００を装着したり取り外したりする際に椅子に腰かける場合など、回動支持機構８０に不所望な負荷がかけられる不具合を防止でき、自然に膝を曲げたり伸ばしたりすることができ、装置１００の装着／取外しを容易にできる。
　或いは、制御部２００は、この装置１００を装着した人がしゃがんだ状態から図１、２の立位状態に向けて動こうとしていることを判断した場合、ソレノイド９７に通電してクラッチを繋げてサーボモータ１１１を付勢する。これにより、装置１００が膝関節の動きをサポートして、大腿筋への負荷を軽減し、例えば、重い荷物を容易に持ち上げる動作が可能となる。
　以下、腰部装具２０およびその周辺部材について、図６乃至図８を参照してより詳細に説明する。　
　図６は、腰部装具２０およびその周辺部材を右斜め前方から見た外観斜視図であり、図７は、図６の装置構成を背面側から見た外観斜視図である。また、図８は、図６の装置構成を上方から見た外観図である。
　腰部フレーム１０は、その背板部１１が腰椎を押さえる位置に配置される。背板部１１は、平らな板であってもよく、背中の形状に合わせてわずかに湾曲した形状であってもよい。背板部１１の長手方向（左右方向）の両端は、前方に向けて拡開しており、腰の幅によらず全ての人にフィットする形状に形成されている。
　一対の連結板部１２、１２は、背板部１１の左右両端にそれぞれ一体に連続している。各連結板部１２は、背板部１１の長手方向の端部から前方に向けて下方に傾斜して延びている。各連結板部１２の下端近くには、上述した連結機構７０の連結ベース７１（連結上プレート７１ａ）を回動可能に取り付けるための軸孔１２ａが設けられている。
　一対の連結板部１２、１２は、互いの軸孔１２ａが同軸に配置される形状を有する。２枚の連結板部１２は、それぞれの軸孔１２ａが同軸に配置されればよく、その形状は本実施形態の形状に限定されない。よって、２枚の連結板部１２は、人の動作を妨げることのないように、背板部１１の左右両端から外側に離間した位置（体から離れた位置）で斜めに延設されている。
　腰部フレーム１０の背板部１１には、図示しないブラケットを介して、制御部２００を含む制御ユニット２１０が固設されている。また、制御ユニット２１０の上部には、図示しないブラケットを介してバッテリー２２０が着脱可能に取り付けられている。さらに、腰部フレーム１０の右側の連結板部１２には、電源スイッチ１５１、アシストＯＮ／ＯＦＦスイッチ１５２、およびアラーム表示ランプ１５３を有する操作ユニット１５０（操作部、表示部）が取り付けられている。
　操作ユニット１５０は制御ユニット２１０に連結されており、電源スイッチ１５１、アシストＯＮ／ＯＦＦスイッチ１５２、およびアラーム表示ランプ１５３との間で電力を供給したり信号を送受信したりするためのケーブル類が操作ユニット１５０内に配線されている。また、操作ユニット１５０からハーネス１６０が導出されており、装置１００の各種センサ２０１ａ～２０１ｃ、２０２ａ～２０２ｃ、２０３、２０４との間で信号を送受信するための信号線やサーボモータ１１１やソレノイド９７、１４２に電力を供給するための給電線などを挿通する。左右２本のハーネス１６０は、脚の可動域を考慮して少し長めに弛ませて設けられている。
　また、腰部フレーム１０には、２本の肩掛けベルト１７０、１７０が取り付けられている。各肩掛けベルト１７０の一端は、背板部１１に固定されている。各肩掛けベルト１７０の他端は、連結板部１２の上端から突設した支持片１２ｂに設けたベルト孔１２ｃに挿通されて折り返されている。各肩掛けベルト１７０は、長さ調節部１７１を有し、その長さを体型に合わせて調節可能となっている。
　腰部装具２０は、上述したように、腹部ベルト２２Ｌ、２２Ｒ、スライド板２４Ｌ、２４Ｒ、および固定ベルト２６Ｌ、２６Ｒを有する。腰部装具２０は、この他に、４つのネジ挿通孔（図示せず）を有する弾性プレート２７、弾性プレート２７の４つのネジ挿通孔に重なる４つのネジ挿通孔（図示せず）を有する押えプレート２８、および図示しない弾性パッドを有する。
　スライド板２４Ｌ、２４Ｒは、例えば、可撓性を有する湾曲可能なプラスティック板により形成されている。スライド板２４Ｌ、２４Ｒは、それぞれ、左右に延びた２本のスリット（図示せず）を上下に離間して並べて有する。２枚のスライド板２４Ｌ、２４Ｒは、腰部フレーム１０の内面側に以下のようにスライド自在に取り付けられる。
　左側のスライド板２４Ｌの左端部に左側の腹部ベルト２２Ｌの基端部が縫い付けられている。右側のスライド板２４Ｒの右端部に右側の腹部ベルト２２Ｒの基端部が縫い付けられている。左側のスライド板２４Ｌの右端部に右側の固定ベルト２６Ｒの基端部が縫い付けられている。右側のスライド板２４Ｒの左端部に左側の固定ベルト２６Ｌの基端部が縫い付けられている。左側のスライド板２４Ｌには、左側の固定ベルト２６Ｌを挿通するためのスリット状の孔２５（図７参照）が設けられている。
　腰部装具２０を組み立てる場合、図８に示すように、まず、腰部フレーム１０の背板部１１の内側にスライド板２４Ｌを重ね、その内側にスライド板２４Ｒを重ね、その内側に弾性プレート２７を重ね、さらにその内側に押えプレート２８を重ねる。このとき、弾性プレート２７の４つのネジ挿通孔および押えプレート２８の４つのネジ挿通孔が２枚のスライド板２４Ｌ、２４Ｒの２本のスリットに重なるように、４つの部材２４Ｌ、２４Ｒ、２７、２８を位置合わせして重ねる。
　そして、押えプレート２８の内側から４つのネジ挿通孔に４本のネジピン２９をそれぞれ挿通し、腰部フレーム１０の背板部１１に螺合する。４本のネジピン２９は、それぞれ、押えプレート２８の４つのネジ挿通孔、弾性プレート２７の４つのネジ挿通孔、スライド板２４Ｒのスリット、およびスライド板２４Ｌのスリットに挿通される。これにより、２枚のスライド板２４Ｌ、２４Ｒが４本のネジピン２９によってガイドされて左右にスライド自在な状態で、腰部フレーム１０の内面側に取り付けられる。
　腰部装具２０を体に装着する場合、まず、比較的幅広の２本の腹部ベルト２２Ｌ、２２Ｒが、スライド板２４Ｌ、２４Ｒから離間した先端側で互いに重ねられ、人体の前面側でマジックテープにより留められる。この際、２枚のスライド板２４Ｌ、２４Ｒが左右にそれぞれ独立して移動可能であるため、体型に合わせて腹部ベルト２２Ｌ、２２Ｒの長さを調節することができる。また、腹部ベルト２２Ｌ、２２Ｒの先端を重ねてマジックテープで留めた状態で、２枚のスライド板２４Ｌ、２４Ｒをスライドさせて、腹部ベルト２２をわずかに緩めることもできる。
　次に、比較的幅の狭い２本の固定ベルト２６Ｌ、２６Ｒを、腹部ベルト２２の外側に巻き付ける。左側の固定ベルト２６Ｌは、スライド板２４Ｌの図示しない孔を介して外側に引き出される。左側の固定ベルト２６Ｌは、スライド板２４Ｌの孔から外側に引き出された後、左側の腹部ベルト２２Ｌの外面に設けたベルト通し２２ａに挿通されて折り返される。そして、固定ベルト２６Ｌは、制御ユニット２１０のケースに設けたブラケット２２ｂのベルト孔２２ｃに挿通されて再び前方へ折り返される。さらに、固定ベルト６２Ｌの先端が腹部ベルト２２の外面に重ねられてマジックテープで留められる。右側の固定ベルト２６Ｒも、同様に、腹部ベルト２２Ｒのベルト通し２２ａおよびブラケット２２ｂのベルト孔２２ｃに挿通されて腹部ベルト２２の外面に留められる。
　このとき、２本の固定ベルト２６Ｌ、２６Ｒの先端を引っ張って、腹部ベルト２２を外側から締め付ける。固定ベルト２６を締め付けると、腹部ベルト２２が２枚のスライド板２４Ｌ、２４Ｒの移動を伴ってわずかに縮み腹部に密着する。これにより、比較的幅広の腹部ベルト２２がコルセットとして機能し、腰を曲げ難くすることができる。また、固定ベルト２６を締め付けることにより、腰部フレーム１０を人体の腰部にしっかりと固定することができる。
　なお、腰部装具２０の押えプレート２８のさらに内側に、図示しない弾性パッドが取り付けられる。弾性パッドの外面側には、背板部１１に対して着脱自在に貼り付けるためのマジックテープが取り付けられている。このように、マジックテープによって弾性パッドを着脱可能とすることで、弾性パッドを装置１００から取り外して洗濯することができる。
　以上のように、本実施形態の動作支援装置１００によると、腹部ベルト２２により腰部フレーム１０を人体に装着した後、腹部ベルト２２の外側から固定ベルト２６を締め付けることにより、腰部フレーム１０を腰に密着させてしっかりと固定することができる。また、本実施形態によると、膝上フレーム３０に固定した大腿部ベルト５１Ｌ、５１Ｒ、および膝部ベルト６１Ｌ、６１Ｒを大腿部および膝部に装着することにより、膝上フレーム３０を大腿部および膝部に密着させてしっかりと固定することができる。このため、腰部フレーム１０および膝上フレーム３０のズレを防止することができ、装置１００をより体にフィットさせることができる。
　よって、本実施形態によると、装置１００と人体との間の緩みを無くすことができ、人の動きに対する装置１００の応答速度を速くすることができ、アシスト力を人体に十分に伝えることができる。また、本実施形態によると、腰部と装置１００の間の緩みを無くすことができ、且つ膝部と装置１００の間の緩みを無くすことができるため、股関節の動きおよび膝関節の動きをポテンショメータ７３ａ、８５によって高精度に検出することができ、ポテンショメータ７３ａ、８５による角速度の検出感度を向上させることができる。
　また、本実施形態によると、腹部ベルト２２により装置１００を腰部に装着した後、固定ベルト２６により腹部ベルト２２を締め付けるため、腰部フレーム１０を腰部にしっかりと固定できると同時に、制御ユニット２１０を人体に締結固定することができる。つまり、固定ベルト２６による締め付け力は、スライド板２４Ｌ、２４Ｒの移動を伴って腹部ベルト２２を収縮させ、同時に、制御ユニット２１０を腹部ベルト２２に締め付ける。
　例えば、固定ベルト２６を締め付けた状態で屈伸してしゃがむと、腹部ベルト２２が内側から圧迫されて拡がろうとするが、固定ベルト２６が腹部ベルト２２の伸びを禁止してコルセット効果を発揮することができ、腰を曲げ難くすることができる。これにより、利用者は、しゃがむときに腰を曲げるのではなく膝を曲げざるを得なくなり、立ち上がる際に装置１００によるアシスト力を効果的に人体に伝えることができる。
　また、固定ベルト２６を締め付けた状態でしゃがんだ場合、固定ベルト２６が腹部ベルト２２の広がりを禁止することにより、腹部ベルト２２を広げようとする力が固定ベルト２６の張力として作用し、制御ユニット２１０の締め付け力がより強くなる。このため、しゃがむ動作では、制御ユニット２１０が人体に対してズレるよりむしろ人体に密着することになり、違和感を無くすことができる。
　また、本実施形態によると、腹部ベルト２２を装着して装置１００を腰に取り付けた状態で、固定ベルト２６を体の前で締め付けるだけで腰部装具２０を装着することができるため、腰部装具２０の締め具合を容易に調節することができ、利便性を向上させることができる。
　また、本実施形態によると、大腿部ベルト５１Ｌ、５１Ｒ、および膝部ベルト６１Ｌ、６１Ｒをやわらかい布製にしたため、捩じれなどの体の複雑な動きに装置１００を容易に追従させることができ、利用者にとっても傷みや違和感がない。
　また、本実施形態によると、装置１００が左右方向に突出する構造物を持たないため、装置１００を装着した状態で、比較的狭い空間であっても物にぶつかることなく移動することができ、利便性を向上させることができる。
　また、本実施形態によると、図示しない弾性パッドを使用することで、人の体と装置１００の密着安定性をより高めることができ、装着時におけるフィット感を増すことができ、違和感を軽減することができる。
　また、本実施形態によると、腰部フレーム１０を２本の肩掛けベルト１７０で吊り上げているため、腰部装具２０が下方にズレ落ちる不具合を防止することができる。
　さらに、本実施形態によると、臀部の近くにフレームやパイプなどの構造体が存在しないため、装置１００を装着したまま椅子に座ることができ、装置１００を装着した状態でしゃがみこんだり体をひねったりする動作を容易にでき、動作の違和感が無い。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
　例えば、上述した実施形態では、膝関節の動きをサポートする動作支援装置１００に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、腰部をしっかりと支える必要がある他の動作支援装置に本発明を適用することもできる。

Claims (5)

  1. 　腰の後ろに配置される腰部フレームと、
    　前記腰部フレームを腰に装着する腰部装具と、
    　前記腰部フレームの左右両端に回動可能に連結されて大腿部の外側に配置される２つの膝上フレームと、
    　前記各膝上フレームの下端に回動可能に連結されて下腿部の外側に配置される２つの膝下フレームと、
    　前記各膝上フレームを左右の膝部にそれぞれ装着する膝部装具と、
    　前記２つの膝下フレームの少なくとも一方に対して当該膝下フレームに連結した少なくとも一方の前記膝上フレームを回動させるアシスト力を発生させる駆動部と、を有し、
    　前記腰部装具は、
    　腰に巻き付ける腹部ベルトであって、当該腹部ベルトを部分的に伸縮可能とした伸縮可能部分を有する腹部ベルトと、
    　前記伸縮可能部分の伸びを抑えつつ前記腹部ベルトを締め付けて前記腹部ベルトに前記腰部フレームを固定する固定ベルトと、
    　を有する動作支援装置。
  2. 　前記腹部ベルトは、腰の動きを規制する比較的幅広のコルセットであり、
    　前記固定ベルトは、前記腹部ベルトの外側に設けられている、
    　請求項１の動作支援装置。
  3. 　前記伸縮可能部分は、前記腹部ベルトを２分割した一方の第１ベルトの一端を前記腰部フレームに対して左右にスライド可能に取り付けた第１スライド部材と、前記腹部ベルトを２分割した他方の第２ベルトの一端を前記腰部フレームに対して左右にスライド可能に取り付けた第２スライド部材と、を有し、
    　前記固定ベルトは、前記第１スライド部材の前記第１ベルトと反対の端部に取り付けた第３ベルトと、前記第２スライド部材の前記第２ベルトと反対の端部に取り付けた第４ベルトと、を有し、
    　前記第１ベルトは、前記第４ベルトを通して折り返す第１ベルト通しを備え、前記第２ベルトは、前記第３ベルトを通して折り返す第２ベルト通しを備え、
    　前記腰部フレームは、前記第３ベルトを通して折り返す第３ベルト通し、および第４ベルトを通して折り返す第４ベルト通しを備え、
    　前記第３ベルトは、前記第２ベルト通しに挿通されて折り返されて、前記第３ベルト通しに挿通されて折り返され、
    　前記４ベルトは、前記第１ベルト通しに挿通されて折り返されて、前記第４ベルト通しに挿通されて折り返される、
    　請求項２の動作支援装置。
  4. 　前記２つの膝上フレームの前記腰部フレームに対する角速度の変化を検出する左右一対の腰部センサと、
    　前記２つの膝下フレームの前記各膝上フレームに対する角速度の変化を検出する左右一対の膝部センサと、
    　前記腰部センサおよび前記膝部センサによる検出結果に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、
    　をさらに有する請求項１の動作支援装置。
  5. 　前記腰部フレームは、前記駆動部に給電するバッテリーおよび前記制御部を備えている、
    　請求項４の動作支援装置。
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