WO2019221101A1 - 動作支援装置 - Google Patents

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WO2019221101A1
WO2019221101A1 PCT/JP2019/019063 JP2019019063W WO2019221101A1 WO 2019221101 A1 WO2019221101 A1 WO 2019221101A1 JP 2019019063 W JP2019019063 W JP 2019019063W WO 2019221101 A1 WO2019221101 A1 WO 2019221101A1
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WO
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link
person
thigh
body link
upper body
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/019063
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English (en)
French (fr)
Inventor
小西 真
聖矢 松本
昌平 幅崎
史崇 森川
遼 宮地
Original Assignee
パナソニック株式会社
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.)
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Publication date
Application filed by パナソニック株式会社 filed Critical パナソニック株式会社
Publication of WO2019221101A1 publication Critical patent/WO2019221101A1/ja

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A41WEARING APPAREL
    • A41DOUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D13/00Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches
    • A41D13/05Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches protecting only a particular body part
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL 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
    • A61H3/00Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00Manipulators not otherwise provided for

Definitions

  • This disclosure relates to an operation support apparatus that supports an operation of a person using an actuator.
  • an operation support device (also called a power assist suit) that is worn by a person and supports the operation of the person has been proposed.
  • the motion support device includes an actuator and a plurality of frames or links connected by joints, and supports a human motion by driving the joints with power generated by the actuator (see, for example, Patent Document 1).
  • the motion support device detects a human motion with a switch or a sensor, and supports the human motion by adjusting the magnitude or timing of the power of the actuator so as to be linked to the motion.
  • the motion support device of Patent Document 1 has a problem that it is not suitable for different body shapes of a plurality of people. Further, in order to adapt the motion support apparatus to the body shape of each person, it is necessary to add a hinge or a joint of the yaw axis. As a result, the entire apparatus may become large and complicated, and the weight may increase.
  • the present disclosure provides an operation support apparatus that can easily adapt to any human body shape while suppressing an increase in size.
  • An operation support apparatus is an operation support apparatus that supports the movement of a person's waist, and includes a left link mechanism that is mounted on the left side of the person and a right link that is mounted on the right side of the person. And a fastening member that is mounted around the waist of the person and fastened to the left link mechanism and the right link mechanism, the left link mechanism being a link that is mounted on the left thigh of the person.
  • the lower end side of the link is a left thigh link disposed in front of or behind the left thigh and the link to be worn on the left side of the upper body of the person, and the lower end side of the link is the left thigh link.
  • a left upper body link rotatably attached to an upper end side of the left upper body link, and a left actuator that rotates one of the left thigh link and the left upper body link with respect to the other.
  • Wear on the right thigh of the person The link is a right thigh link disposed at the front or rear of the right thigh and the link to be worn on the right side of the upper body of the person, and the lower end side of the link is the link
  • a right upper body link rotatably attached to an upper end side of the right thigh link, and a right actuator that rotates one of the right thigh link and the right upper body link with respect to the other;
  • At least a part of the member is made of a flexible material, and the relative position between the left link mechanism and the right link mechanism is restricted by the at least part.
  • the operation support device of the present disclosure can be easily adapted to any human body shape while suppressing an increase in size.
  • FIG. 1A is a front view of an operation support apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 1B is a side perspective view of the motion support apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 2A is a front view of a person wearing the motion support apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 2B is a rear view of the person wearing the motion support apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a human motion supported by the motion support device according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the movement of the left upper body link, the left thigh link, and the left fixing member with respect to the left joint portion in the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a state in which the left joint portion in the embodiment is rotating with respect to the left fixing member.
  • FIG. 1A is a front view of an operation support apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 1B is a side perspective view of the motion support apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 2A is a front view
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the form of the left thigh link in the embodiment.
  • FIG. 7A is a front view of a person wearing the motion support device according to the first modification of the embodiment.
  • FIG. 7B is a rear view of the person wearing the motion support apparatus according to the first modification of the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the left joint part and the left fixing member of the motion support device according to the second modification of the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an example of the left regulating mechanism according to the second modification of the embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a state where the range of rotation is regulated by the left regulating mechanism according to the second modification of the embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining another example of the left restricting mechanism according to the second modification of the embodiment.
  • An operation support apparatus is an operation support apparatus that supports the movement of a person's waist, and includes a left link mechanism that is mounted on the left side of the person and a right link that is mounted on the right side of the person. And a fastening member that is mounted around the waist of the person and fastened to the left link mechanism and the right link mechanism, the left link mechanism being a link that is mounted on the left thigh of the person.
  • the lower end side of the link is a left thigh link disposed in front of or behind the left thigh and the link to be worn on the left side of the upper body of the person, and the lower end side of the link is the left thigh link.
  • a left upper body link rotatably attached to an upper end side of the left upper body link, and a left actuator that rotates one of the left thigh link and the left upper body link with respect to the other.
  • Wear on the right thigh of the person The link is a right thigh link disposed at the front or rear of the right thigh and the link to be worn on the right side of the upper body of the person, and the lower end side of the link is the link
  • a right upper body link rotatably attached to an upper end side of the right thigh link, and a right actuator that rotates one of the right thigh link and the right upper body link with respect to the other;
  • At least a part of the member is made of a flexible material, and the relative position between the left link mechanism and the right link mechanism is restricted by the at least part.
  • the relative positions of the left link mechanism and the right link mechanism are not restricted only by the rigid member, but are restricted by at least a part of the fastening member and a portion made of a lightweight flexible material. . Therefore, for example, without using a heavy rigid member such as a hinge or a joint of the yaw axis, it is possible to restrain the relative position of the left link mechanism and the right link mechanism while being easily variable. Therefore, it is possible to easily adapt the motion support device to any human body shape while suppressing an increase in size of the motion support device.
  • the upper ends of the upper left body link and the upper right body link may be arranged on the front or back of the person.
  • the upper ends of the upper left body link and the upper right body link may be arranged around the person's side.
  • left thigh link and the upper left body link are connected to each other through a left joint portion so as to be rotatable, and the left joint portion is rotated with respect to a left fixing member fixed to the fastening member.
  • the right thigh link and the right upper body link are rotatably connected to each other via a right joint, and the right joint is fixed to the right fixing member fixed to the fastening member. And may be pivotally attached.
  • the left joint part for connecting the left thigh link and the left upper body link to each other in a freely rotatable manner is further rotatable via a left fixing member to a fastening member to be mounted around a person's waist. It is attached.
  • the degree of freedom of the inclination of the left thigh link and the left upper body link with respect to the fastening member can be increased as compared with the case where the left joint portion is fixed to the fastening member so as not to rotate.
  • the left joint is fixed to the fastening member so as not to rotate, either the left thigh link or the left upper body link is fixed to the fastening member. Therefore, for example, if the waist of the person wearing the fastening member falls forward, the left upper body link also tries to fall forward, but the person bends the back without bending the waist forward In some cases, it is difficult to bring the upper left body link forward by following the movement of the person's spine.
  • both the left thigh link and the left upper body link are fixed to the fastening member. Can be suppressed. Therefore, for example, even when a person bends his / her back muscles without tilting his / her waist forward, the upper left body link can follow the movement of the person's back muscles and can be tilted forward.
  • the right joint part for connecting the right thigh link and the upper right body link to each other in a rotatable manner is further provided around the human waist. It is rotatably attached to the fastening member to be attached via a right fixing member. Therefore, the degree of freedom of inclination of the right thigh link and the right upper body link with respect to the fastening member can be increased as compared with the case where the right joint portion is fixed to the fastening member so as not to rotate.
  • the motion support device further includes a left restricting mechanism for restricting a range of rotation of the upper left body link with respect to the left fixing member, and a right for restricting the range of rotation of the upper right body link with respect to the right fixing member. And a regulating mechanism.
  • the motion support device may further include an upper body harness made of a flexible material that is connected to upper ends of the upper left body link and the upper right body link and is placed on the left shoulder and the right shoulder of the person. .
  • each figure is a schematic diagram and is not necessarily shown strictly. Moreover, in each figure, the same code
  • expressions such as a substantially T-shape are used.
  • a substantially T-shape not only means that it is completely T-shaped but also means that it is substantially T-shaped, that is, includes an error of, for example, several percent. The same applies to expressions using other “abbreviations”.
  • FIG. 1A and 1B are external views of an operation support apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 1A is a front view of the motion support device
  • FIG. 1B is a side perspective view of the motion support device.
  • 2A and 2B are external views of a person wearing the motion support apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 2A is a front view of a person wearing the motion support device
  • FIG. 2B is a rear view of the person wearing the motion support device.
  • the vertical direction is the Z-axis direction
  • the upper side of the vertical direction is the positive side
  • the lower side of the vertical direction is the negative side
  • the front-rear direction in a plane perpendicular to the vertical direction is defined as the Y-axis direction
  • the left-right direction or lateral direction that is perpendicular to the X-axis direction in the perpendicular plane is defined as the X-axis direction. That is, “upper” in the present disclosure is a plus side in the Z-axis direction that is the vertical direction, and “lower” is a minus side in the Z-axis direction that is the vertical direction.
  • “rear” is a negative side in the Y-axis direction that is the front-rear direction
  • “front” is a positive side in the Y-axis direction that is the front-rear direction
  • “left” is the plus side in the X-axis direction that is the left-right direction
  • “right” is the minus side in the X-axis direction that is the left-right direction.
  • the motion support apparatus 100 is attached to a person P and supports the hip bending action and the like of the person P. That is, the motion support device 100 supports a forward bending operation in which the person P changes from a standing posture to a forward bending posture, a return operation to return from the forward bending posture to the standing posture, and the like.
  • the operation support apparatus 100 includes a left link mechanism 110L, a right link mechanism 110R, a control unit 120, a body harness 130, and a fastening member 140.
  • the fastening member 140 is a belt or harness worn around the waist of the person P, and is fastened to the left link mechanism 110L and the right link mechanism 110R.
  • the fastening member 140 includes a fastening band made of synthetic fiber or leather, and two buckles fixed to both ends of the fastening band and configured to be detachable from each other.
  • the above-mentioned synthetic fiber is, for example, polyester.
  • the fastening band is made of a flexible material, and the buckle is made of a rigid member such as metal or synthetic resin.
  • the left link mechanism 110L is a mechanism that is worn on the left side of the person (ie, the left half of the body), and includes a left pad 111L, a left upper body link 112L, a left joint 113L, a left thigh link 114L, and a left thigh harness 115L. And a left fixing member 116L.
  • the left thigh link 114L is a link attached to the left thigh of the person P, and the lower end side of the link is arranged behind the left thigh.
  • the left thigh link 114L includes a long portion along the longitudinal direction of the left thigh and the rear side of the left thigh from the lower end side of the portion. It consists of a part that wraps around.
  • the longitudinal direction of the left thigh described above is the Z-axis direction in FIGS. 1A to 2B.
  • the lower end side of the left thigh link 114L is fixed so as to be embedded in the left thigh harness 115L, for example.
  • the upper left body link 112L is a link attached to the upper left side of the person P as shown in FIGS. 2A and 2B.
  • the lower end side of the upper left body link 112L is attached to the upper end side of the left thigh link 114L so as to be rotatable via the left joint portion 113L.
  • the upper left body link 112 ⁇ / b> L is composed of a rod body that is formed in a long shape so as to extend in the vertical direction of the upper body of the person P.
  • the vertical direction of the upper body of the person P is the Z-axis direction in FIGS. 1A to 2B.
  • the upper end of the upper left body link 112L is disposed in front of the person P. More specifically, the upper end of the upper left body link 112L is disposed around the side of the person P. Further, the upper end of the upper left body link 112L may be disposed around the chest of the person P.
  • left upper body link 112L and the left thigh link 114L are each made of a rigid member. Specifically, these links are made of metal such as aluminum, or synthetic resin such as cured resin or carbon fiber.
  • the left pad 111L is made of a plate-like member having elasticity and flexibility, and is attached to the upper end portion of the left upper body link 112L.
  • the left pad 111L is sandwiched between the upper end portion of the left upper body link 112L and the upper body of the person P when the motion support device 100 is attached to the person P.
  • the left pad 111L reduces the pressure when the upper end of the left upper body link 112L presses the upper body of the person P, and can relieve the pain given to the person P.
  • the left joint 113L is connected to the lower end of the upper left body link 112L and the upper end of the left thigh link 114L. Specifically, the left joint portion 113L connects the upper left body link 112L and the left thigh link 114L in a freely rotatable manner.
  • the left joint portion 113L includes, for example, a synthetic resin casing, a left sensor (not shown) and a left actuator 117L housed in the casing.
  • the left sensor is an assist sensor that detects the movement of the person P via the left thigh link 114L, and is, for example, an encoder.
  • the left actuator 117L rotates either the left thigh link 114L or the left upper body link 112L with respect to the other. Specifically, the left actuator 117L supplies power for supporting the forward bending operation or standing operation of the person P to the left thigh link 114L and the left upper body link 112L according to the operation detected by the left sensor. Give.
  • the left joint 113L is fixed to the upper left body link 112L. That is, the left actuator 117L rotates the left thigh link 114L with respect to the left joint portion 113L and the left upper body link 112L.
  • the left fixing member 116L is a plate-like member made of, for example, a synthetic resin as shown in FIGS. 1A and 1B. Such a left fixing member 116L is arranged on the left side of the person P. Specifically, the left fixing member 116L is fixed to the left end of the fastening member 140 attached around the waist of the person P.
  • the left fixing member 116L is connected to the left joint portion 113L via the shaft member J as shown in FIG. 1A.
  • the shaft member J is a columnar member disposed so that the central axis is along the X-axis direction. That is, the left joint portion 113L rotates with respect to the left fixing member 116L so as to rotate about the shaft member J as a rotation axis, specifically, about the center axis of the shaft member J as a rotation axis. It is attached movably.
  • the left thigh harness 115L is a band-shaped member made of a flexible material such as synthetic fiber or leather, and is wound around the left thigh of the person P.
  • the right link mechanism 110R is a mechanism that is worn on the right side (that is, the right half) of a person.
  • the right link mechanism 110R includes the same components as the left link mechanism 110L described above, but has a bilaterally symmetric form with the left link mechanism 110L.
  • the right link mechanism 110R includes a right pad 111R, a right upper body link 112R, a right joint 113R, a right thigh link 114R, a right thigh harness 115R, and a right fixing member 116R.
  • the right thigh link 114R is a link attached to the right thigh of the person P, and the lower end side of the link is arranged behind the right thigh.
  • the right thigh link 114R includes a long portion along the longitudinal direction of the right thigh and the rear side of the right thigh from the lower end side of the portion. It consists of a part that wraps around.
  • the longitudinal direction of the right thigh described above is the Z-axis direction in FIGS. 1A to 2B.
  • the lower end side of the right thigh link 114R is fixed so as to be embedded in the right thigh harness 115R, for example.
  • the upper right body link 112R is a link worn on the upper right side of the person P as shown in FIGS. 2A and 2B.
  • the lower end side of the upper right body link 112R is rotatably attached to the upper end side of the right thigh link 114R via the right joint portion 113R.
  • the upper right body link 112 ⁇ / b> R is formed of a rod body that is formed in a long shape so as to follow the vertical direction of the upper body of the person P.
  • the upper end of the upper right body link 112R is disposed in front of the person P. More specifically, the upper end of the upper right body link 112R is arranged around the side of the person P. Further, the upper end of the upper right body link 112R may be arranged around the chest of the person P.
  • the upper right body link 112R and the right thigh link 114R are each made of a rigid member. Specifically, these links are made of metal such as aluminum, or synthetic resin such as cured resin or carbon fiber.
  • the right pad 111R is made of a plate-like member having elasticity and flexibility, and is attached to the upper end portion of the upper right body link 112R.
  • the right pad 111R is sandwiched between the upper end of the upper right body link 112R and the upper body of the person P when the motion support device 100 is worn on the person P.
  • the right pad 111R reduces the pressure when the upper end of the upper right body link 112R presses the upper body of the person P, and can relieve the pain given to the person P.
  • the right joint 113R is connected to the lower end of the upper right body link 112R and the upper end of the right thigh link 114R. Specifically, the right joint 113R connects the upper right body link 112R and the right thigh link 114R so as to be rotatable.
  • the right joint portion 113R includes, for example, a synthetic resin casing, a right sensor (not shown) and a right actuator 117R housed in the casing.
  • the right sensor is an assist sensor that detects the motion of the person P via the right thigh link 114R, and is an encoder, for example.
  • the right actuator 117R rotates either the right thigh link 114R or the right upper body link 112R with respect to the other. Specifically, the right actuator 117R supplies power for supporting the forward bending operation or standing operation of the person P to the right thigh link 114R and the upper right body link 112R according to the operation detected by the right sensor. Give.
  • the right joint 113R is fixed to the upper right body link 112R. That is, the right actuator 117R rotates the right thigh link 114R with respect to the right joint portion 113R and the upper right body link 112R.
  • the right fixing member 116R is a plate-like member made of, for example, a synthetic resin as shown in FIGS. 1A and 1B. Such a right fixing member 116R is disposed on the right side of the person P. Specifically, the right fixing member 116R is fixed to the right end of the fastening member 140 attached around the waist of the person P.
  • the right fixing member 116R is connected to the right joint portion 113R via the shaft member J as shown in FIG. 1A.
  • the shaft member J is a columnar member disposed so that the central axis is along the X-axis direction. That is, the right joint portion 113R rotates with respect to the right fixing member 116R so as to rotate about the shaft member J as a rotation axis, specifically, about the central axis of the shaft member J as a rotation axis. It is attached movably.
  • the right thigh harness 115R is a belt-like member made of a flexible material such as synthetic fiber or leather, and is wound around the right thigh of the person P.
  • the upper body harness 130 is a thin band-shaped member made of a flexible material such as synthetic fiber or leather, and fixes the positions of the left upper body link 112L and the upper right body link 112R with respect to the person P. 2A and 2B, the upper body harness 130 is connected to the upper ends of the left upper body link 112L and the upper right body link 112R and the fastening member 140, and is hung on the left shoulder and the right shoulder of the person P. It is done.
  • the upper body harness 130 includes a left shoulder harness 133L, a right shoulder harness 133R, and a central harness 132.
  • the central harness 132 is arranged along the back of the person P on the back.
  • the lower end of the central harness 132 is connected to the fastening member 140 via the control unit 120.
  • the left shoulder harness 133L is hung on the left shoulder of the person P.
  • One end of the left shoulder harness 133L is connected to the left pad 111L.
  • one end of the left shoulder harness 133L is connected to the upper end of the left upper body link 112L via the left pad 111L.
  • the other end of the left shoulder harness 133L is connected to the upper end of the central harness 132.
  • the right shoulder harness 133R is placed on the right shoulder of the person P.
  • One end of the right shoulder harness 133R is connected to the right pad 111R.
  • one end of the right shoulder harness 133R is connected to the upper end of the upper right body link 112R via the right pad 111R.
  • the other end of the right shoulder harness 133R is connected to the upper end of the central harness 132.
  • the control unit 120 is attached to the rear side of the fastening member 140.
  • the control unit 120 includes, for example, a casing made of synthetic resin, a control circuit and a battery housed in the casing, and the like.
  • the control circuit performs control to drive the left actuator 117L and the right actuator 117R. That is, the control circuit controls the left actuator 117L and the right actuator 117R according to the output signals from the left sensor and the right sensor.
  • the battery supplies driving power to the left actuator 117L and the right actuator 117R.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the operation of the person P supported by the operation support apparatus 100.
  • the person P wearing the motion support device 100 assumes a forward bending posture as shown in FIG. Then, the person P tries to stand up while holding a baggage or the like with both hands. At this time, the left sensor and the right sensor described above detect the standing motion of the person P.
  • the control unit 120 controls the left actuator 117L of the left joint portion 113L and the right actuator 117R of the right joint portion 113R.
  • the left actuator 117L and the right actuator 117R are controlled by the control unit 120 so that power for supporting the standing motion is supplied to the left upper body link 112L and the upper right body link 112R, the left thigh link 114L, and the right thigh link 114R. And grant to.
  • the left actuator 117L drives the left joint portion 113L so that the angle between the upper left body link 112L and the left thigh link 114L is increased.
  • the left upper body link 112L pushes the upper body of the person P upward or backward
  • the left thigh link 114L pushes the left thigh of the person P downward or backward.
  • the right actuator 117R drives the right joint portion 113R so that the angle between the upper right body link 112R and the right thigh link 114R is increased.
  • the upper right body link 112R pushes the upper body of the person P upward or backward
  • the right thigh link 114R pushes the right thigh of the person P downward or backward.
  • the person P wearing the motion support device 100 can easily stand up by the power applied by the left actuator 117L and the right actuator 117R.
  • the motion support apparatus 100 supports the motion of such a person P.
  • the fastening member 140 includes a fastening band made of a flexible material and a buckle made of a rigid member. That is, at least a part of the fastening member 140 is made of a flexible material. Furthermore, in the present embodiment, the relative positions of the left link mechanism 110L and the right link mechanism 110R are constrained by at least part of the flexible material.
  • At least a part of the fastening member 140 is made of a flexible material, and the relative position between the left link mechanism 110L and the right link mechanism 110R is determined by at least a part thereof. Be bound.
  • the left link mechanism 110L and the right link mechanism 110R are configured symmetrically and have substantially the same configuration, so the configuration of the left link mechanism 110L is as follows. This will be described in detail.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the movement of the left upper body link 112L, the left thigh link 114L, and the left fixing member 116L with respect to the left joint portion 113L. That is, in FIG. 4, the shapes of the left upper body link 112 ⁇ / b> L, the left joint portion 113 ⁇ / b> L, the left thigh link 114 ⁇ / b> L, and the left fixing member 116 ⁇ / b> L are simplified for easy understanding.
  • the left joint portion 113L is rotatably attached to the left fixing member 116L with the central axis of the shaft member J as a rotation axis.
  • the left fixing member 116L is rotatably attached to the left joint portion 113L.
  • the left thigh link 114L is rotatably attached to the left joint 113L and the left upper body link 112L.
  • the rotational axis of rotation of the upper left body link 112L coincides with the central axis of the shaft member J described above.
  • the left fixing member 116L, the left upper body link 112L, and the left thigh link 114L can be rotated about the central axis of the shaft member J as a rotation axis, as shown in FIG.
  • the motion support apparatus 100 can cope with a more free movement of the person P.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a state in which the left joint portion 113L is rotated with respect to the left fixing member 116L.
  • the person P when the person P changes from the standing posture to the forward bending posture, the person P may bend the spine without extending the spine from the waist to the shoulder in a straight line.
  • the motion support device 100 even if the waist of the person P is not tilted forward, if the upper body above the hip is tilted forward, the left joint portion 113L is It rotates forward with respect to the fixing member 116L.
  • the left thigh link 114L and the upper left body link 112L are connected to each other through the left joint portion 113L so as to be rotatable, and the left joint portion 113L is fixed to the fastening member 140.
  • the fixing member 116L is rotatably attached.
  • the degree of freedom of inclination of the left thigh link 114L and the left upper body link 112L with respect to the fastening member 140 can be increased as compared with the case where the left joint portion 113L is fixed to the fastening member 140 so as not to rotate.
  • the left joint portion 113L is fixed to the fastening member 140 so as not to rotate, either the left thigh link 114L or the left upper body link 112L is fixed to the fastening member 140. Therefore, for example, if the waist of the person P wearing the fastening member 140 falls forward, the upper left body link 112L also tends to fall forward. However, as shown in FIG. 5, when the person P bends and leans forward without tilting the waist forward, the upper left body link 112 ⁇ / b> L is moved forward by following the movement of the person P's spine. It becomes difficult.
  • both the left thigh link 114L and the left upper body link 112L are fixed to the fastening member 140. Can be suppressed. Therefore, as shown in FIG. 5, even when the person P bends forward by bending the back without tilting the waist forward, the upper left body link 112L is allowed to follow the movement of the person's back without difficulty. Can be defeated.
  • the right thigh link 114R and the upper right body link 112R are rotatably connected to each other via the right joint portion 113R.
  • the portion 113R is rotatably attached to the right fixing member 116R fixed to the fastening member 140. Therefore, the degree of freedom of the inclination of the right thigh link 114R and the right upper body link 112R with respect to the fastening member 140 can be increased as compared with the case where the right joint portion 113R is fixed to the fastening member 140 so as not to rotate.
  • the motion support apparatus 100 can cope with a more free movement of the person P.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the form of the left thigh link 114L.
  • the left thigh link 114L is formed in a long plate shape as a whole.
  • the left thigh link 114L includes an elongated first portion 114La along the longitudinal direction of the left thigh (that is, the Z-axis direction), and the left thigh from the lower end side of the first portion 114La.
  • a second portion 114Lb that wraps around to the rear side of the portion.
  • the wide surface (front surface or back surface) of each of the first portion 114La and the second portion 114Lb is directed toward the left thigh.
  • the distal end side of the second portion 114Lb is fixed so as to be embedded in the left thigh harness 115L, for example.
  • the second portion 114Lb which is integrally connected to the first portion 114La and arranged behind the left thigh, applies a force in the front-rear direction (that is, the Y-axis direction) to the left. Tell the thigh. If the left thigh link does not have the second part and the left thigh harness is connected directly or indirectly to the lower end of the first part, force in the front-rear direction is applied to the left thigh. Can't communicate efficiently.
  • the left thigh link 114L has the second portion 114Lb disposed behind the left thigh, so that the power from the left actuator 117L can be efficiently transmitted to the left thigh. it can.
  • the right thigh link 114R is configured similarly to the left thigh link 114L. Therefore, the right thigh link 114R can also efficiently transmit the power from the right actuator 117R to the right thigh.
  • the left thigh link 114L in the present embodiment is formed in a plate shape as described above, and its wide surface is directed to the left thigh. Accordingly, the thickness in the Y-axis direction of the second portion 114Lb of the left thigh link 114L is thin. If the thickness of the second portion in the Y-axis direction is large, when the person P squats down, the second portion becomes an obstacle. At that time, the second part may be sandwiched between the left leg (thigh and lower leg), and the second part may be pressed against the left leg.
  • the second portion 114Lb of the left thigh link 114L since the thickness in the Y-axis direction of the second portion 114Lb of the left thigh link 114L is thin, the second portion 114Lb does not get in the way even when the person P squats down. Can be suppressed. As a result, it is possible to reduce giving pain to the left leg of the person P.
  • the right thigh link 114R is configured similarly to the left thigh link 114L. Therefore, the right thigh link 114R does not interfere with the right leg and can reduce the pain on the right leg of the person P.
  • the relative position between the left link mechanism 110L and the right link mechanism 110R is determined by at least a part thereof. Be bound.
  • the relative position of the left link mechanism 110L and the right link mechanism 110R can be restrained while being easily variable without using a heavy rigid member such as a hinge or a joint of the yaw axis. Therefore, it is possible to easily adapt the motion support apparatus 100 to any human body shape while suppressing an increase in size of the motion support apparatus 100. Furthermore, the cost of the operation support apparatus 100 can be reduced.
  • the relative positions of the left link mechanism 110L and the right link mechanism 110R can be easily made variable, even if the person P squats down, the person's P swells can be absorbed. it can. That is, the person P can squat without difficulty.
  • the upper ends of the left upper body link 112L and the upper right body link 112R are arranged in front of the person P, specifically, around the side of the person P. . Therefore, the power of the left actuator 117L and the right actuator 117R can be effectively transmitted to the upper body of the person P via the left upper body link 112L and the upper right body link 112R. As a result, it is possible to appropriately support the action of raising and defeating the upper body of the person P.
  • no rigid member such as a link is arranged on the chest of the person P.
  • a rigid member such as a link is arranged on the chest. Therefore, even if it is a woman or a large person, the operation
  • the motion support device 100 includes an upper harness 130 made of a flexible material that is connected to the upper ends of the left upper body link 112L and the upper right body link 112R and is placed on the left shoulder and the right shoulder of the person P. Prepare. Accordingly, it is possible to suppress displacement of the positions of the left upper body link 112L and the upper right body link 112R attached to the upper body of the person P, that is, displacement of these links with respect to the upper body of the person P. Moreover, since the upper body harness 130 consists of a flexible material, the above-mentioned position shift can be suppressed for any human body shape.
  • FIG. 7A and 7B are external views of the person P wearing the motion support apparatus 100 according to this modification. Specifically, FIG. 7A is a front view of a person P wearing the operation support apparatus 100, and FIG. 7B is a rear view of the person P wearing the operation support apparatus 100.
  • the upper ends of the upper left body link 112L and the upper right body link 112R are arranged on the back surface of the person P as shown in FIGS. 7A and 7B. More specifically, the upper ends of the upper left body link 112L and the upper right body link 112R are arranged around the side of the person P.
  • the upper ends of the upper left body link 112L and the upper right body link 112R are arranged around the person P even when they are on the back of the person P. Therefore, the same effect as that of the first embodiment is obtained. Can play. That is, the power of the left actuator 117L and the right actuator 117R can be effectively transmitted to the upper body of the person P via the left upper body link 112L and the upper right body link 112R.
  • FIG. 8 is a diagram showing the left joint portion 113L and the left fixing member 116L of the motion support device 100 according to this modification.
  • the left joint 113L according to this modification is formed in a columnar shape having a central axis along the X-axis direction.
  • the base end (lower end) of the upper left body link 112L is fixed to the left joint portion 113L.
  • the left fixing member 116L is formed of a plate-like member as in the above embodiment.
  • the left fixing member 116L is formed in a substantially T shape when viewed from the X-axis direction.
  • a portion on the upper end side of the left fixing member 116L is fixed to the fastening member 140, and two through holes 50 are formed in the portion.
  • the left joint portion 113L is rotatably attached to such a left fixing member 116L. Therefore, the left upper body link 112L and the left joint portion 113L are rotatable with respect to the left fixing member 116L, and the left thigh link 114L is rotatable with respect to the left upper body link 112L and the left joint portion 113L.
  • FIG. 9 is a view for explaining an example of the left regulating mechanism according to the present modification.
  • the operation support apparatus 100 further includes a left restricting mechanism that restricts the range of rotation of the left upper body link 112L relative to the left fixing member 116L.
  • the left restricting mechanism includes an elastic string 52 such as a rubber string.
  • the elastic string 52 is inserted into the two through holes 50 of the left fixing member 116L, and is arranged in an annular shape so that the base end side of the left upper body link 112L is sandwiched between the left fixing member 116L. Therefore, the range of rotation of the upper left body link 112 ⁇ / b> L is restricted to the inside of the elastic string 52.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a state where the range of rotation is regulated by the left regulating mechanism.
  • the elastic string 52 When the upper left body link 112L is largely rotated to the Y axis direction plus side, the elastic string 52 is pulled to the Y axis direction plus side by the left upper body link 112L. As a result, the elastic string 52 applies a force F3 to the left upper body link 112L by an elastic force so that the left upper body link 112L is directed to the Y axis direction minus side.
  • the force F3 is larger than the turning force of the left upper body link 112L to the Y axis direction plus side
  • the left upper body link 112L may further turn to the Y axis direction plus side with respect to the left fixing member 116L. Cannot be reversed, it is reversed to the Y axis direction minus side.
  • the rotation angle of the left upper body link 112L with respect to the left fixing member 116L is limited to ⁇ .
  • the elastic string 52 regulates the range of rotation of the upper left body link 112L.
  • the operation support apparatus 100 according to the present modification includes a right restriction mechanism having a mechanism similar to the above left restriction mechanism. That is, the operation support apparatus 100 according to this modification further includes a right restriction mechanism that restricts the range of rotation of the upper right body link 112R relative to the right fixing member 116R.
  • left restricting mechanism and the right restricting mechanism are not limited to the forms shown in FIG. 9 and FIG.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining another example of the left regulating mechanism according to the present modification.
  • the left regulating mechanism has a plate 60 and two protrusions 64 as shown in FIG.
  • the plate 60 is a rigid member made of synthetic resin or metal, and is formed in a substantially rectangular plate shape. Further, the plate 60 is attached to the left fixing member 116L or the fastening member 140, for example. In FIG. 11, the left fixing member 116L and the fastening member 140 are omitted. In such a plate 60, two guide holes 62 are formed. Each of these guide holes 62 is formed in an arc shape centering on the above-mentioned shaft member J as viewed from the X axis direction plus side, and is arranged in the Z axis direction.
  • the two protrusions 64 are arranged along the longitudinal direction of the left upper body link 112L (Z-axis direction in the example of FIG. 11). The two protrusions 64 are inserted into different guide holes 62 of the plate 60, respectively.
  • the upper left body link 112L rotates, the two protrusions 64 move along the guide holes 62 of the plate 60, respectively. Then, if the upper left body link 112 ⁇ / b> L attempts to rotate greatly, each of the two protrusions 64 comes into contact with the inner surface of the guide hole 62 in the plate 60.
  • the inner surface of the guide hole 62 is a surface located at the end of the guide hole 62 along the arc.
  • the upper left body link 112L can rotate about the central axis of the shaft member J by the angle ⁇ corresponding to the length of the arc of the two guide holes 62. On the other hand, rotation of an angle greater than the angle ⁇ is restricted.
  • the upper body harness 130 is connected to the upper ends of the left upper body link 112L and the upper right body link 112R and the fastening member 140, but is connected to the fastening member 140. It does not have to be.
  • the left shoulder harness 133L is wound around the left shoulder of the person P, and both ends of the left shoulder harness 133L are connected to the left pad 111L.
  • the right shoulder harness 133R is wound around the right shoulder of the person P, and both ends of the right shoulder harness 133R are connected to the right pad 111R.
  • the left shoulder harness 133L and the right shoulder harness 133R are configured as a single harness and applied to the neck of the person P. In this case, one end of the one harness is connected to the left pad 111L, and the other end is connected to the right pad 111R.
  • the left joint portion 113L is rotatably attached to the left fixing member 116L
  • the right joint portion 113R is rotatably attached to the right fixing member 116R.
  • the left joint portion 113L and the right joint portion 113R do not have to be rotatably attached.
  • the lower end side of the left thigh link 114L is disposed behind the left thigh of the person P, and the lower end side of the right thigh link 114R is the right thigh of the person P. Arranged behind.
  • the lower end side of the left thigh link 114L may be disposed in front of the left thigh of the person P, and the lower end side of the right thigh link 114R may also be disposed in front of the right thigh of the person P. That is, the second portion 114Lb of the left thigh link 114L shown in FIG. 6 is disposed in front of the left thigh.
  • the left link mechanism 110L and the right link mechanism 110R are configured to be bilaterally symmetric, but may be configured to be bilaterally asymmetric and have different configurations. Also good.
  • the member made of the flexible material in the above-described embodiment and modification has flexibility such that the shape of the member is not maintained constant by its own weight, for example.
  • a member made of a flexible material has such flexibility that the shape of the member changes when the member is gripped and lifted and the position of the member is changed. Therefore, since at least a part of the above-described fastening member is made of a flexible material, all or a part of the fastening member has a degree of flexibility that does not keep its shape constant due to its own weight. Or the member which consists of a flexible raw material in the said embodiment and modification may be still softer than the softness
  • the motion support device has an effect that it can be easily adapted to any human body shape while suppressing an increase in size, and is applied to, for example, a power assist suit that supports a human motion. Can do.
  • Motion support apparatus 110L Left link mechanism 110R Right link mechanism 111L Left pad 111R Right pad 112L Left upper body link 112R Right upper body link 113L Left joint part 113R Right joint part 114L Left thigh link 114R Right thigh link 115L Left thigh harness 115R Right thigh harness 116L Left fixing member 116R Right fixing member 117L Left actuator 117R Right actuator 120 Control unit 130 Upper harness 132 Central harness 133L Left shoulder harness 133R Right shoulder harness 140 Fastening member J-axis member

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Abstract

大型化を抑えながらどのような人の体型にも適合し易い動作支援装置(100)は、左リンク機構(110L)と、右リンク機構(110R)と、左リンク機構(110L)と右リンク機構(110R)とに締結される締結部材(140)とを備え、左リンク機構(110L)は、左大腿部に装着される左大腿リンク(114L)と、上体左側に装着される左上体リンク(112L)と、左アクチュエータ(117L)とを有し、右リンク機構(110R)は、右大腿部に装着される右大腿リンク(114R)と、上体右側に装着される右上体リンク(112R)と、右アクチュエータ(117R)とを有し、締結部材(140)の少なくとも一部は、柔軟性素材からなり、その少なくとも一部によって、左リンク機構(110L)と右リンク機構(110R)との互いの相対位置が拘束される。

Description

動作支援装置
 本開示は、アクチュエータを用いて人の動作を支援する動作支援装置に関する。
 従来、人に装着されて、その人の動作を支援する動作支援装置(パワーアシストスーツともいう)が提案されている。動作支援装置は、アクチュエータと、関節によって接続される複数のフレームまたはリンクとを備え、アクチュエータにより発生する動力により関節を駆動することで人の動作を支援する(例えば特許文献1参照)。例えば、動作支援装置は、人の動作をスイッチまたはセンサにより検知し、その動作に連動するように、アクチュエータの動力の大きさまたはタイミング等を調整することで、人の動作を支援する。
特許第5526444号公報
 しかしながら、上記特許文献1の動作支援装置では、複数の人のそれぞれ異なる体型には適していないという課題がある。また、動作支援装置を各人の体型に適合させるためには、ヒンジまたはヨー軸の関節をさらに付加する必要がある。その結果、装置全体が大型化および複雑化し、重量も増えてしまう可能性がある。
 そこで、本開示は、大型化を抑えながらどのような人の体型にも適合し易い動作支援装置を提供する。
 本開示の一態様に係る動作支援装置は、人の腰の動作を支援する動作支援装置であって、前記人の左側に装着される左リンク機構と、前記人の右側に装着される右リンク機構と、前記人の腰回りに装着され、前記左リンク機構と前記右リンク機構とに締結される締結部材とを備え、前記左リンク機構は、前記人の左大腿部に装着されるリンクであって、当該リンクの下端側が前記左大腿部の前または後に配置される左大腿リンクと、前記人の上体左側に装着されるリンクであって、当該リンクの下端側が前記左大腿リンクの上端側に対して回動自在に取り付けられる左上体リンクと、前記左大腿リンクおよび前記左上体リンクの何れか一方を他方に対して回動させる左アクチュエータとを有し、前記右リンク機構は、前記人の右大腿部に装着されるリンクであって、当該リンクの下端側が前記右大腿部の前または後に配置される右大腿リンクと、前記人の上体右側に装着されるリンクであって、当該リンクの下端側が前記右大腿リンクの上端側に対して回動自在に取り付けられる右上体リンクと、前記右大腿リンクおよび前記右上体リンクの何れか一方を他方に対して回動させる右アクチュエータとを有し、前記締結部材の少なくとも一部は、柔軟性素材からなり、前記少なくとも一部によって、前記左リンク機構と前記右リンク機構との互いの相対位置が拘束される。
 本開示の動作支援装置は、大型化を抑えながらどのような人の体型にも適合し易くすることができる。
図1Aは、実施の形態における動作支援装置の正面図である。 図1Bは、実施の形態における動作支援装置の側面斜視図である。 図2Aは、実施の形態における動作支援装置を装着した人の正面図である。 図2Bは、実施の形態における動作支援装置を装着した人の背面図である。 図3は、実施の形態における動作支援装置によって支援される人の動作の一例を示す図である。 図4は、実施の形態における左関節部に対する左上体リンク、左大腿リンク、および左固定部材の動きを模式的に示す図である。 図5は、実施の形態における左関節部が左固定部材に対して回動している状態の一例を示す図である。 図6は、実施の形態における左大腿リンクの形態の一例を示す図である。 図7Aは、実施の形態の変形例1に係る動作支援装置を装着した人の正面図である。 図7Bは、実施の形態の変形例1に係る動作支援装置を装着した人の背面図である。 図8は、実施の形態の変形例2に係る動作支援装置の左関節部および左固定部材を示す図である。 図9は、実施の形態の変形例2に係る左規制機構の一例を説明するための図である。 図10は、実施の形態の変形例2に係る左規制機構によって回動の範囲が規制されている状態の一例を示す図である。 図11は、実施の形態の変形例2に係る左規制機構の他の例を説明するための図である。
 本開示の一態様に係る動作支援装置は、人の腰の動作を支援する動作支援装置であって、前記人の左側に装着される左リンク機構と、前記人の右側に装着される右リンク機構と、前記人の腰回りに装着され、前記左リンク機構と前記右リンク機構とに締結される締結部材とを備え、前記左リンク機構は、前記人の左大腿部に装着されるリンクであって、当該リンクの下端側が前記左大腿部の前または後に配置される左大腿リンクと、前記人の上体左側に装着されるリンクであって、当該リンクの下端側が前記左大腿リンクの上端側に対して回動自在に取り付けられる左上体リンクと、前記左大腿リンクおよび前記左上体リンクの何れか一方を他方に対して回動させる左アクチュエータとを有し、前記右リンク機構は、前記人の右大腿部に装着されるリンクであって、当該リンクの下端側が前記右大腿部の前または後に配置される右大腿リンクと、前記人の上体右側に装着されるリンクであって、当該リンクの下端側が前記右大腿リンクの上端側に対して回動自在に取り付けられる右上体リンクと、前記右大腿リンクおよび前記右上体リンクの何れか一方を他方に対して回動させる右アクチュエータとを有し、前記締結部材の少なくとも一部は、柔軟性素材からなり、前記少なくとも一部によって、前記左リンク機構と前記右リンク機構との互いの相対位置が拘束される。
 これにより、左リンク機構と右リンク機構との互いの相対位置は、剛性部材のみによって拘束されることなく、締結部材の少なくとも一部であって、軽量な柔軟性素材からなる部分によって拘束される。したがって、例えばヒンジまたはヨー軸の関節などの重い剛性部材を用いることなく、左リンク機構と右リンク機構との互いの相対位置を容易に可変にしながら拘束することができる。したがって、動作支援装置の大型化を抑えながらその動作支援装置をどのような人の体型にも適合し易くすることができる。
 また、前記左上体リンクおよび前記右上体リンクのそれぞれの上端は、前記人の前面または背面に配置されてもよい。例えば、前記左上体リンクおよび前記右上体リンクのそれぞれの上端は、前記人の脇周辺に配置されてもよい。
 これにより、左アクチュエータおよび右アクチュエータの動力を左上体リンクおよび右上体リンクを介して人の上体に効果的に伝えることができる。その結果、人の上体を起こしたり倒したりする動作を適切に支援することができる。
 また、前記左大腿リンクと前記左上体リンクとは、左関節部を介して互いに回動自在に連結され、前記左関節部は、前記締結部材に固定されている左固定部材に対して回動自在に取り付けられ、前記右大腿リンクと前記右上体リンクとは、右関節部を介して互いに回動自在に連結され、前記右関節部は、前記締結部材に固定されている右固定部材に対して回動自在に取り付けられていてもよい。
 これにより、左大腿リンクと左上体リンクとを互いに回動自在に連結するための左関節部が、さらに、人の腰回りに装着される締結部材に、左固定部材を介して回動自在に取り付けられる。
 したがって、左関節部が締結部材に回動不可に固定されている場合に比べて、締結部材に対する左大腿リンクおよび左上体リンクの傾きの自由度を高めることができる。
 仮に、左関節部が締結部材に回動不可に固定されていれば、左大腿リンクおよび左上体リンクの何れか一方は、その締結部材に対して固定される。そのため、例えば、締結部材を装着している人の腰が前に倒れれば、左上体リンクも前に倒れようとするが、人が腰を前に倒さずに背筋を曲げて前屈するような場合には、左上体リンクをその人の背筋の動きに追随させて前に倒すことが困難になる。
 しかし、本開示の上記態様に係る動作支援装置では、左関節部が締結部材に回動自在に取り付けられているため、左大腿リンクおよび左上体リンクの何れもが締結部材に固定されてしまうことを抑えることができる。したがって、例えば、人が腰を前に倒さずに背筋を曲げて前屈するような場合でも、左上体リンクをその人の背筋の動きに無理なく追随させて、前に倒すことができる。
 本開示の上記態様では、右リンク機構においても、左リンク機構と同様に、右大腿リンクと右上体リンクとを互いに回動自在に連結するための右関節部が、さらに、人の腰回りに装着される締結部材に、右固定部材を介して回動自在に取り付けられる。したがって、右関節部が締結部材に回動不可に固定されている場合に比べて、締結部材に対する右大腿リンクおよび右上体リンクの傾きの自由度を高めることができる。
 また、前記動作支援装置は、さらに、前記左固定部材に対する前記左上体リンクの回動の範囲を規制する左規制機構と、前記右固定部材に対する前記右上体リンクの回動の範囲を規制する右規制機構とを備えてもよい。
 これにより、左上体リンクおよび右上体リンクのそれぞれが左固定部材および右固定部材に対して大きく回動してしまうことを抑えることができる。したがって、例えば、左上体リンクおよび右上体リンクが大きく回動してしまうことによって人が動作支援装置を装着し難くなってしまうことを低減することができる。
 また、前記動作支援装置は、さらに、前記左上体リンクおよび前記右上体リンクのそれぞれの上端に接続され、前記人の左肩および右肩にかけられる、柔軟性素材からなる上体ハーネスを備えてもよい。
 これにより、人の上体に装着される左上体リンクおよび右上体リンクの位置のずれ、つまり、人の上体に対するこれらのリンクの位置のずれを抑えることができる。また、上体ハーネスは柔軟性素材からなるため、どのような人の体型に対しても上述の位置のずれを抑えることができる。
 以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
 なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
 また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。また、以下の実施の形態において、略T字状などの表現を用いている。例えば、略T字状は、完全にT字状であることを意味するだけでなく、実質的にT字状である、すなわち、例えば数%程度の誤差を含むことも意味する。他の「略」を用いた表現についても同様である。
 (実施の形態)
 図1Aおよび図1Bは、本実施の形態における動作支援装置の外観図である。具体的には、図1Aは、動作支援装置の正面図であり、図1Bは、動作支援装置の側面斜視図である。また、図2Aおよび図2Bは、本実施の形態における動作支援装置を装着した人の外観図である。具体的には、図2Aは、動作支援装置を装着した人の正面図であり、図2Bは、動作支援装置を装着した人の背面図である。
 なお、本開示において、鉛直方向をZ軸方向とし、鉛直方向の上をプラス側、鉛直方向の下をマイナス側としている。また、鉛直方向に対して垂直な面における前後方向をY軸方向とし、その垂直な面においてX軸方向と垂直な方向である左右方向または横方向をX軸方向としている。つまり、本開示における「上」は、鉛直方向であるZ軸方向のプラス側であり、「下」は、鉛直方向であるZ軸方向のマイナス側である。本開示における「後」は、前後方向であるY軸方向のマイナス側であり、「前」は、前後方向であるY軸方向のプラス側である。本開示における「左」は、左右方向であるX軸方向のプラス側であり、「右」は、左右方向であるX軸方向のマイナス側である。
 [装置の全体構成]
 本実施の形態における動作支援装置100は、図2Aおよび図2Bに示すように、人Pに装着されて、人Pによる腰の前屈動作等を支援する。つまり、動作支援装置100は、人Pが起立姿勢から前屈姿勢に移る前屈動作、および、前屈姿勢から起立姿勢に戻る戻り動作などを支援する。このような動作支援装置100は、図1Aおよび図1Bに示すように、左リンク機構110Lと、右リンク機構110Rと、制御ユニット120と、上体ハーネス130と、締結部材140とを備える。
 [締結部材]
 締結部材140は、人Pの腰回りに装着されるベルトまたはハーネスであって、左リンク機構110Lおよび右リンク機構110Rに締結される。例えば、締結部材140は、合成繊維または革などからなる締結帯と、その締結帯の両端に固定されて互いに着脱自在に構成されている2つのバックルとを備える。なお、上述の合成繊維は、例えばポリエステルなどである。締結帯は柔軟性素材からなり、バックルは金属または合成樹脂などの剛性部材からなる。
 [左リンク機構]
 左リンク機構110Lは、人の左側(すなわち左半身)に装着される機構であって、左パッド111Lと、左上体リンク112Lと、左関節部113Lと、左大腿リンク114Lと、左大腿ハーネス115Lと、左固定部材116Lとを備える。
 左大腿リンク114Lは、図2Aおよび図2Bに示すように、人Pの左大腿部に装着されるリンクであって、当該リンクの下端側が左大腿部の後に配置される。具体的には、左大腿リンク114Lは、図1Bおよび図2Bに示すように、左大腿部の長手方向に沿う長尺状の部分と、その部分の下端側から左大腿部の後側に回り込む部分とからなる。なお、上述の左大腿部の長手方向は、図1A~図2BにおけるZ軸方向である。また、左大腿リンク114Lの下端側は、例えば左大腿ハーネス115Lに埋設されるように固定されている。
 左上体リンク112Lは、図2Aおよび図2Bに示すように、人Pの上体左側に装着されるリンクである。この左上体リンク112Lの下端側は、左大腿リンク114Lの上端側に対して、左関節部113Lを介して回動自在に取り付けられる。具体的には、左上体リンク112Lは、人Pの上体の上下方向に沿うように長尺状に形成された棒体からなる。なお、人Pの上体の上下方向は、図1A~図2BにおけるZ軸方向である。また、左上体リンク112Lの上端は、人Pの前面に配置される。より具体的には、左上体リンク112Lの上端は、人Pの脇周辺に配置される。また、左上体リンク112Lの上端は、人Pの胸周辺に配置されてもよい。
 なお、左上体リンク112Lおよび左大腿リンク114Lはそれぞれ、剛性部材からなる。具体的には、これらのリンクは、アルミニウムなどの金属、または、硬化樹脂もしくはカーボンファイバなどの合成樹脂などからなる。
 左パッド111Lは、弾力性および柔軟性を有する板状の部材からなり、左上体リンク112Lの上端部に取り付けられる。この左パッド111Lは、動作支援装置100が人Pに装着されたときには、左上体リンク112Lの上端部と人Pの上体との間に挟まれる。そして、この左パッド111Lによって、左上体リンク112Lの上端部が人Pの上体を押し付けるときの圧力が軽減され、人Pに与える痛みを和らげることができる。
 左関節部113Lは、左上体リンク112Lの下端と、左大腿リンク114Lの上端とに接続されている。具体的には、左関節部113Lは、左上体リンク112Lと左大腿リンク114Lとを回動自在に連結している。また、左関節部113Lは、例えば合成樹脂製の筐体と、その筐体内に収められた左センサ(図示せず)および左アクチュエータ117Lとを備える。左センサは、左大腿リンク114Lを介して人Pの動作を検知するアシスト用のセンサであって、例えばエンコーダである。左アクチュエータ117Lは、左大腿リンク114Lおよび左上体リンク112Lの何れか一方を他方に対して回動させる。具体的には、左アクチュエータ117Lは、その左センサによって検知された動作に応じて、人Pの前屈動作または起立動作などを支援するための動力を、左大腿リンク114Lおよび左上体リンク112Lに付与する。
 なお、本実施の形態では、左関節部113Lは、左上体リンク112Lに対して固定されている。つまり、左アクチュエータ117Lは、左関節部113Lおよび左上体リンク112Lに対して、左大腿リンク114Lを回動させる。
 左固定部材116Lは、図1Aおよび図1Bに示すように、例えば合成樹脂などからなる板状の部材である。このような左固定部材116Lは、人Pの左側に配置される。具体的には、左固定部材116Lは、人Pの腰回りに装着された締結部材140の左端に固定される。
 さらに、左固定部材116Lは、図1Aに示すように、軸部材Jを介して左関節部113Lに接続されている。軸部材Jは、中心軸がX軸方向に沿うように配置された円柱状の部材である。つまり、左関節部113Lは、軸部材Jを回転軸として回動するように、具体的には、軸部材Jの中心軸を回転軸として回動するように、左固定部材116Lに対して回動自在に取り付けられている。
 左大腿ハーネス115Lは、合成繊維または革などの柔軟性素材からなる帯状の部材であって、人Pの左大腿部に巻き付けられる。
 [右リンク機構]
 右リンク機構110Rは、人の右側(すなわち右半身)に装着される機構である。本実施の形態では、右リンク機構110Rは、上述の左リンク機構110Lと同様の構成要素からなるが、左リンク機構110Lと左右対称の形態を有する。
 具体的には、右リンク機構110Rは、右パッド111Rと、右上体リンク112Rと、右関節部113Rと、右大腿リンク114Rと、右大腿ハーネス115Rと、右固定部材116Rとを備える。
 右大腿リンク114Rは、図2Aおよび図2Bに示すように、人Pの右大腿部に装着されるリンクであって、当該リンクの下端側が右大腿部の後に配置される。具体的には、右大腿リンク114Rは、図1Bおよび図2Bに示すように、右大腿部の長手方向に沿う長尺状の部分と、その部分の下端側から右大腿部の後側に回り込む部分とからなる。なお、上述の右大腿部の長手方向は、図1A~図2BにおけるZ軸方向である。また、右大腿リンク114Rの下端側は、例えば右大腿ハーネス115Rに埋設されるように固定されている。
 右上体リンク112Rは、図2Aおよび図2Bに示すように、人Pの上体右側に装着されるリンクである。この右上体リンク112Rの下端側は、右大腿リンク114Rの上端側に対して、右関節部113Rを介して回動自在に取り付けられる。具体的には、右上体リンク112Rは、人Pの上体の上下方向に沿うように長尺状に形成された棒体からなる。また、右上体リンク112Rの上端は、人Pの前面に配置される。より具体的には、右上体リンク112Rの上端は、人Pの脇周辺に配置される。また、右上体リンク112Rの上端は、人Pの胸周辺に配置されてもよい。
 なお、右上体リンク112Rおよび右大腿リンク114Rはそれぞれ、剛性部材からなる。具体的には、これらのリンクは、アルミニウムなどの金属、または、硬化樹脂もしくはカーボンファイバなどの合成樹脂などからなる。
 右パッド111Rは、弾力性および柔軟性を有する板状の部材からなり、右上体リンク112Rの上端部に取り付けられる。この右パッド111Rは、動作支援装置100が人Pに装着されたときには、右上体リンク112Rの上端部と人Pの上体との間に挟まれる。そして、この右パッド111Rによって、右上体リンク112Rの上端部が人Pの上体を押し付けるときの圧力が軽減され、人Pに与える痛みを和らげることができる。
 右関節部113Rは、右上体リンク112Rの下端と、右大腿リンク114Rの上端とに接続されている。具体的には、右関節部113Rは、右上体リンク112Rと右大腿リンク114Rとを回動自在に連結している。また、右関節部113Rは、例えば合成樹脂製の筐体と、その筐体内に収められた右センサ(図示せず)および右アクチュエータ117Rとを備える。右センサは、右大腿リンク114Rを介して人Pの動作を検知するアシスト用のセンサであって、例えばエンコーダである。右アクチュエータ117Rは、右大腿リンク114Rおよび右上体リンク112Rの何れか一方を他方に対して回動させる。具体的には、右アクチュエータ117Rは、その右センサによって検知された動作に応じて、人Pの前屈動作または起立動作などを支援するための動力を、右大腿リンク114Rおよび右上体リンク112Rに付与する。
 なお、本実施の形態では、右関節部113Rは、右上体リンク112Rに対して固定されている。つまり、右アクチュエータ117Rは、右関節部113Rおよび右上体リンク112Rに対して、右大腿リンク114Rを回動させる。
 右固定部材116Rは、図1Aおよび図1Bに示すように、例えば合成樹脂などからなる板状の部材である。このような右固定部材116Rは、人Pの右側に配置される。具体的には、右固定部材116Rは、人Pの腰回りに装着された締結部材140の右端に固定される。
 さらに、右固定部材116Rは、図1Aに示すように、軸部材Jを介して右関節部113Rに接続されている。軸部材Jは、中心軸がX軸方向に沿うように配置された円柱状の部材である。つまり、右関節部113Rは、軸部材Jを回転軸として回動するように、具体的には、軸部材Jの中心軸を回転軸として回動するように、右固定部材116Rに対して回動自在に取り付けられている。
 右大腿ハーネス115Rは、合成繊維または革などの柔軟性素材からなる帯状の部材であって、人Pの右大腿部に巻き付けられる。
 [上体ハーネス]
 上体ハーネス130は、合成繊維または革などの柔軟性素材からなる細い帯状の部材であって、左上体リンク112Lおよび右上体リンク112Rのそれぞれの位置を人Pに対して固定する。このような上体ハーネス130は、図2Aおよび図2Bに示すように、左上体リンク112Lおよび右上体リンク112Rのそれぞれの上端と、締結部材140とに接続され、人Pの左肩および右肩にかけられる。
 具体的には、上体ハーネス130は、左肩ハーネス133Lと、右肩ハーネス133Rと、中央ハーネス132とを有する。
 中央ハーネス132は、人Pの背面で背筋に沿うように配置される。この中央ハーネス132の下端は、制御ユニット120を介して締結部材140に接続される。
 左肩ハーネス133Lは、人Pの左肩にかけられる。また、左肩ハーネス133Lの一端は、左パッド111Lに接続される。これにより、左肩ハーネス133Lの一端は、左パッド111Lを介して左上体リンク112Lの上端に接続される。左肩ハーネス133Lの他端は、中央ハーネス132の上端に接続される。
 右肩ハーネス133Rは、人Pの右肩にかけられる。また、右肩ハーネス133Rの一端は、右パッド111Rに接続される。これにより、右肩ハーネス133Rの一端は、右パッド111Rを介して右上体リンク112Rの上端に接続される。右肩ハーネス133Rの他端は、中央ハーネス132の上端に接続される。
 [制御ユニット]
 制御ユニット120は、締結部材140の後側に取り付けられている。この制御ユニット120は、例えば合成樹脂製の筐体と、その筐体内に収められた制御回路およびバッテリーなどを備える。制御回路は、左アクチュエータ117Lおよび右アクチュエータ117Rを駆動するため制御を行う。つまり、制御回路は、上述の左センサおよび右センサからの出力信号に応じて、左アクチュエータ117Lおよび右アクチュエータ117Rを制御する。バッテリーは、左アクチュエータ117Lおよび右アクチュエータ117Rに対して駆動電力を供給する。
 [動作の一例]
 図3は、動作支援装置100によって支援される人Pの動作の一例を示す図である。
 例えば、動作支援装置100を装着した人Pは、図3の(a)に示すように前屈姿勢になる。そして、人Pは、例えば荷物などを両手で抱えながら起立しようとする。このとき、上述の左センサおよび右センサは、その人Pの起立動作を検知する。
 制御ユニット120は、左センサおよび右センサによってその起立動作が検知されると、左関節部113Lの左アクチュエータ117Lおよび右関節部113Rの右アクチュエータ117Rを制御する。これにより、左アクチュエータ117Lおよび右アクチュエータ117Rは、制御ユニット120による制御によって、その起立動作を支援するための動力を、左上体リンク112Lおよび右上体リンク112Rと、左大腿リンク114Lおよび右大腿リンク114Rとに付与する。
 つまり、左アクチュエータ117Lは、左上体リンク112Lと左大腿リンク114Lとの間の角度が大きくなるように、左関節部113Lを駆動する。これにより、左上体リンク112Lが人Pの上体を上方または後方に押し込み、左大腿リンク114Lが人Pの左大腿部を下方または後方に押し込む。同様に、右アクチュエータ117Rは、右上体リンク112Rと右大腿リンク114Rとの間の角度が大きくなるように、右関節部113Rを駆動する。これにより、右上体リンク112Rが人Pの上体を上方または後方に押し込み、右大腿リンク114Rが人Pの右大腿部を下方または後方に押し込む。
 その結果、動作支援装置100を装着した人Pは、図3の(b)および(c)に示すように、左アクチュエータ117Lおよび右アクチュエータ117Rによって付与される動力によって容易に起立することができる。動作支援装置100は、このような人Pの動作を支援する。
 [締結部材の柔軟性]
 このような本実施の形態における動作支援装置100では、上述のように、締結部材140は、柔軟性素材からなる締結帯と、剛性部材からなるバックルとからなる。つまり、締結部材140の少なくとも一部は、柔軟性素材からなる。さらに、本実施の形態では、柔軟性素材からなるその少なくとも一部によって、左リンク機構110Lと右リンク機構110Rとの互いの相対位置が拘束される。
 ここで、左リンク機構110Lと右リンク機構110Rとは、それぞれ独立して自由に移動してしまうと、人Pの動作を適切に支援することが困難になる。したがって、これらの機構の互いの相対位置を拘束しておく必要がある。しかし、これらの機構の拘束に、剛性部材を用いると、複数の互いに異なる人の体型に適合し難くなる。また、各人の体型に適合するために、ヒンジまたはヨー軸の関節を付加すると、装置が大型化および複雑化し、重量も増えてしまう可能性がある。
 したがって、本実施の形態では、上述のように、締結部材140の少なくとも一部は、柔軟性素材からなり、その少なくとも一部によって、左リンク機構110Lと右リンク機構110Rとの互いの相対位置が拘束される。
 これにより、例えばヒンジまたはヨー軸の関節などの重い剛性部材を用いることなく、左リンク機構110Lと右リンク機構110Rとの互いの相対位置を容易に可変にしながら拘束することができる。したがって、動作支援装置100の大型化を抑えながらその動作支援装置100をどのような人の体型にも適合し易くすることができる。
 以下、本実施の形態における動作支援装置100では、左リンク機構110Lと右リンク機構110Rとは、左右対称に構成されて、実質的に同一の構成を有するため、左リンク機構110Lの構成について、詳細に説明する。
 [左固定部材の回動]
 図4は、左関節部113Lに対する左上体リンク112L、左大腿リンク114L、および左固定部材116Lの動きを模式的に示す図である。つまり、図4では、左上体リンク112L、左関節部113L、左大腿リンク114L、および左固定部材116Lのそれぞれの動きをわかりやすくするため、それらの形状が簡略化して示されている。
 上述のように、左関節部113Lは、軸部材Jの中心軸を回転軸として左固定部材116Lに対して回動自在に取り付けられている。言い換えれば、左固定部材116Lは、左関節部113Lに対して回動自在に取り付けられている。
 また、左大腿リンク114Lは、左関節部113Lおよび左上体リンク112Lに対して回動自在に取り付けられている。例えば、左上体リンク112Lの回動の回転軸は、上述の軸部材Jの中心軸と一致している。
 したがって、左固定部材116L、左上体リンク112L、および左大腿リンク114Lは、図4に示すように、軸部材Jの中心軸を回転軸にしてそれぞれ回動することができる。
 これにより、本実施の形態における動作支援装置100では、人Pのより自由な動きに対応することができる。
 図5は、左関節部113Lが左固定部材116Lに対して回動している状態の一例を示す図である。
 例えば、人Pは、図5に示すように、起立姿勢から前屈姿勢になる場合には、腰から肩までの背筋を一直線状に伸ばすことなく、背筋を曲げることがある。このような場合、本実施の形態における動作支援装置100では、人Pの腰が前方に倒れていなくても、腰より上の上体が前方に倒れていれば、左関節部113Lは、左固定部材116Lに対して前方に回動する。
 つまり、本実施の形態では、左大腿リンク114Lと左上体リンク112Lとは、左関節部113Lを介して互いに回動自在に連結され、左関節部113Lは、締結部材140に固定されている左固定部材116Lに対して回動自在に取り付けられている。
 したがって、左関節部113Lが締結部材140に回動不可に固定されている場合に比べて、締結部材140に対する左大腿リンク114Lおよび左上体リンク112Lの傾きの自由度を高めることができる。
 仮に、左関節部113Lが締結部材140に回動不可に固定されていれば、左大腿リンク114Lおよび左上体リンク112Lの何れか一方は、その締結部材140に対して固定される。そのため、例えば、締結部材140を装着している人Pの腰が前に倒れれば、左上体リンク112Lも前に倒れようとする。しかし、図5に示すように、人Pが腰を前に倒さずに背筋を曲げて前屈するような場合には、左上体リンク112Lをその人Pの背筋の動きに追随させて前に倒すことが困難になる。
 しかし、本実施の形態における動作支援装置100では、左関節部113Lが締結部材140に回動自在に取り付けられているため、左大腿リンク114Lおよび左上体リンク112Lの何れもが締結部材140に固定されてしまうことを抑えることができる。したがって、図5に示すように、人Pが腰を前に倒さずに背筋を曲げて前屈するような場合でも、左上体リンク112Lをその人Pの背筋の動きに無理なく追随させて、前に倒すことができる。
 本実施の形態では、左リンク機構110Lと同様に、右リンク機構110Rにおいても、右大腿リンク114Rと右上体リンク112Rとは、右関節部113Rを介して互いに回動自在に連結され、右関節部113Rは、締結部材140に固定されている右固定部材116Rに対して回動自在に取り付けられている。したがって、右関節部113Rが締結部材140に回動不可に固定されている場合に比べて、締結部材140に対する右大腿リンク114Rおよび右上体リンク112Rの傾きの自由度を高めることができる。
 したがって、本実施の形態における動作支援装置100では、人Pのより自由な動きに対応することができる。
 [左大腿リンクの形態]
 図6は、左大腿リンク114Lの形態の一例を示す図である。
 左大腿リンク114Lは、全体的に長尺の板状に形成されている。具体的には、左大腿リンク114Lは、左大腿部の長手方向(すなわちZ軸方向)に沿う長尺状の第1の部分114Laと、その第1の部分114Laの下端側から左大腿部の後側に回り込む第2の部分114Lbとからなる。また、第1の部分114Laおよび第2の部分114Lbのそれぞれの部分の幅広の面(表面または裏面)は、左大腿部側に向けられている。さらに、第2の部分114Lbの先端側は、例えば左大腿ハーネス115Lに埋設されるように固定されている。
 このように、本実施の形態では、第1の部分114Laに一体に接続された、左大腿部の後に配置される第2の部分114Lbが、前後方向(すなわちY軸方向)の力を左大腿部に伝える。仮に、左大腿リンクが第2の部分を有さず、第1の部分の下端に、左大腿ハーネスが直接または間接的に接続されている場合には、前後方向の力を左大腿部に効率的に伝えることができない。しかし、本実施の形態では、左大腿リンク114Lは、左大腿部の後に配置される第2の部分114Lbを有するため、左アクチュエータ117Lからの動力を効率的に左大腿部に伝えることができる。
 右大腿リンク114Rについても、左大腿リンク114Lと同様に構成されている。したがって、右大腿リンク114Rも、右アクチュエータ117Rからの動力を効率的に右大腿部に伝えることができる。
 また、本実施の形態における左大腿リンク114Lは、上述のように板状に形成され、その幅広の面が左大腿部に向けられている。したがって、左大腿リンク114Lの第2の部分114LbにおけるY軸方向の厚みは薄い。仮に、第2の部分のY軸方向の厚みが厚ければ、人Pがしゃがんだときに、その第2の部分は邪魔になる。また、そのときに、その第2の部分が左脚(大腿部と下腿部)に挟まって、その左脚に第2の部分が押し付けられることがある。しかし、本実施の形態では、左大腿リンク114Lの第2の部分114LbにおけるY軸方向の厚みが薄いため、人Pがしゃがんだときにも、第2の部分114Lbは邪魔にならず、左脚への押し付けを抑えることができる。その結果、人Pの左脚に痛みを与えることを低減することができる。
 右大腿リンク114Rについても、左大腿リンク114Lと同様に構成されている。したがって、右大腿リンク114Rも、右脚の邪魔にならず、人Pの右脚に痛みを与えることを低減することができる。
 このように、本実施の形態では、左大腿部および右大腿部の動きを適切に支援することができる。
 (実施の形態のまとめ)
 以上、本実施の形態における動作支援装置100では、締結部材140の少なくとも一部は、柔軟性素材からなり、その少なくとも一部によって、左リンク機構110Lと右リンク機構110Rとの互いの相対位置が拘束される。これにより、例えばヒンジまたはヨー軸の関節などの重い剛性部材を用いることなく、左リンク機構110Lと右リンク機構110Rとの互いの相対位置を容易に可変にしながら拘束することができる。したがって、動作支援装置100の大型化を抑えながらその動作支援装置100をどのような人の体型にも適合し易くすることができる。さらに、動作支援装置100のコスト低減を図ることができる。また、左リンク機構110Lと右リンク機構110Rとの互いの相対位置を容易に可変にすることができるため、人Pがしゃがんだときに人Pの腰部が膨らんでも、その膨らみを吸収することができる。つまり、人Pが無理なくしゃがむことができる。
 また、本実施の形態における動作支援装置100では、左上体リンク112Lおよび右上体リンク112Rのそれぞれの上端は、人Pの前面に配置され、具体的には、人Pの脇周辺に配置される。したがって、左アクチュエータ117Lおよび右アクチュエータ117Rの動力を左上体リンク112Lおよび右上体リンク112Rを介して人Pの上体に効果的に伝えることができる。その結果、人Pの上体を起こしたり倒したりする動作を適切に支援することができる。
 さらに、本実施の形態では、人Pの胸には、リンクなどの剛性を有する部材が配置されない。例えば、胸にリンクなどの剛性部材が配置される動作支援装置では、女性または大柄の人はその動作支援装置の装着に嫌悪感を抱くことがある。また、その動作支援装置を装着する人は暑さを感じやすくなる。しかし、本実施の形態では、上述のように、人Pの胸には剛性部材が配置されない。したがって、女性であっても、大柄の人であっても、動作支援装置100を快適に装着することができる。つまり、本実施の形態における動作支援装置100では、身体への束縛を限りなくなくして、装着者自身の動きの自由度も確保することができる。
 さらに、本実施の形態における動作支援装置100は、左上体リンク112Lおよび右上体リンク112Rのそれぞれの上端に接続され、人Pの左肩および右肩にかけられる、柔軟性素材からなる上体ハーネス130を備える。したがって、人Pの上体に装着される左上体リンク112Lおよび右上体リンク112Rの位置のずれ、つまり、人Pの上体に対するこれらのリンクの位置のずれを抑えることができる。また、上体ハーネス130は柔軟性素材からなるため、どのような人の体型に対しても上述の位置のずれを抑えることができる。
 (変形例1)
 上記実施の形態では、左上体リンク112Lおよび右上体リンク112Rのそれぞれの上端は、人Pの前面に配置されているが、それらの上端が配置される位置は、人Pの前面に限らない。本変形例では、上記各リンクの上端は人Pの前面以外の位置に配置される。
 図7Aおよび図7Bは、本変形例に係る動作支援装置100を装着した人Pの外観図である。具体的には、図7Aは、動作支援装置100を装着した人Pの正面図であり、図7Bは、動作支援装置100を装着した人Pの背面図である。
 本変形例に係る動作支援装置100では、図7Aおよび図7Bに示すように、左上体リンク112Lおよび右上体リンク112Rのそれぞれの上端は、人Pの背面に配置される。より具体的には、左上体リンク112Lおよび右上体リンク112Rのそれぞれの上端は、人Pの脇周辺に配置される。
 このように、左上体リンク112Lおよび右上体リンク112Rのそれぞれの上端は、人Pの背面にあっても、人Pの脇周辺に配置されるため、上記実施の形態1と同様の作用効果を奏することができる。つまり、左アクチュエータ117Lおよび右アクチュエータ117Rの動力を左上体リンク112Lおよび右上体リンク112Rを介して人Pの上体に効果的に伝えることができる。
 (変形例2)
 上記実施の形態では、左上体リンク112Lと左固定部材116Lとは左関節部113Lによって互いに回動自在に連結され、同様に、右上体リンク112Rと右固定部材116Rとは右関節部113Rによって互いに回動自在に連結されている。これらの回動の範囲には制限がない。本変形例では、その回動の範囲を制限または規制する。
 図8は、本変形例に係る動作支援装置100の左関節部113Lおよび左固定部材116Lを示す図である。本変形例に係る左関節部113Lは、X軸方向に沿う中心軸を有する円柱状に形成されている。左上体リンク112Lの基端(下端)は、その左関節部113Lに固定されている。また、左固定部材116Lは、上記実施の形態と同様に、板状の部材からなる。しかし、本変形例では、左固定部材116Lは、X軸方向から見て略T字状に形成されている。この左固定部材116Lの上端側の部位は、締結部材140に固定され、その部位には、2つの貫通孔50が形成されている。
 左関節部113Lは、このような左固定部材116Lに回動自在に取り付けられている。したがって、左上体リンク112Lおよび左関節部113Lは、左固定部材116Lに対して回動可能であり、左大腿リンク114Lは、左上体リンク112Lおよび左関節部113Lに対して回動可能である。
 図9は、本変形例に係る左規制機構の一例を説明するための図である。
 本変形例に係る動作支援装置100は、さらに、左固定部材116Lに対する左上体リンク112Lの回動の範囲を規制する左規制機構を備える。この左規制機構は、例えばゴム紐などの弾性紐52からなる。この弾性紐52は、左固定部材116Lの2つの貫通孔50に挿通され、左上体リンク112Lの基端側を左固定部材116Lとの間に挟むように、環状に配置される。したがって、左上体リンク112Lの回動の範囲が弾性紐52の内側に規制される。
 図10は、左規制機構によって回動の範囲が規制されている状態の一例を示す図である。
 左上体リンク112LがY軸方向プラス側に大きく回動すると、弾性紐52は、その左上体リンク112LによってY軸方向プラス側に引っ張られる。その結果、弾性紐52は、弾性力によって、その左上体リンク112Lを逆にY軸方向マイナス側に向かわせるように、左上体リンク112Lに対して力F3を付与する。力F3が、左上体リンク112LのY軸方向プラス側への回動の力よりも大きい場合、左上体リンク112Lは、左固定部材116Lに対してさらにY軸方向プラス側に回動することができず、Y軸方向マイナス側に反転する。その結果、例えば、左上体リンク112Lの左固定部材116Lに対する回動角はφに制限される。
 このように、弾性紐52は、左上体リンク112Lの回動の範囲を規制する。
 また、本変形例に係る動作支援装置100は、上述の左規制機構と同様の機構を有する右規制機構を備える。つまり、本変形例に係る動作支援装置100は、さらに、右固定部材116Rに対する右上体リンク112Rの回動の範囲を規制する右規制機構を備える。
 したがって、本変形例では、左上体リンク112Lおよび右上体リンク112Rが大きく回動してしまうことによって人Pが動作支援装置100を装着し難くなってしまうことを低減することができる。
 ここで、左規制機構および右規制機構は、図9および図10に示す形態に限らず、他の形態であってもよい。
 図11は、本変形例に係る左規制機構の他の例を説明するための図である。
 例えば、左規制機構は、図11に示されるように、プレート60と2つの突起64とを有する。
 プレート60は、合成樹脂または金属などからなる剛性部材であって、略矩形の板状に形成されている。また、プレート60は、例えば左固定部材116Lまたは締結部材140に取り付けられている。なお、図11では、左固定部材116Lおよび締結部材140を省略している。このようなプレート60には、2つのガイド孔62が形成されている。これらのガイド孔62はそれぞれ、X軸方向プラス側から見て、上述の軸部材Jを中心とする円弧状に形成され、Z軸方向に配列されている。
 2つの突起64は、左上体リンク112Lの長手方向(図11の例ではZ軸方向)に沿って配列されている。そして、2つの突起64はそれぞれプレート60の互いに異なるガイド孔62に挿通されている。
 したがって、左上体リンク112Lが回動すれば、2つの突起64はそれぞれプレート60のガイド孔62に沿って移動する。そして、左上体リンク112Lが大きく回動しようとすれば、2つの突起64のそれぞれは、プレート60におけるガイド孔62の内面に当接する。このガイド孔62の内面は、ガイド孔62の円弧に沿う方向の端に位置する面である。これにより、左上体リンク112Lは、2つのガイド孔62の円弧の長さに応じた角度θだけ、軸部材Jの中心軸を回転軸として回動することができる。一方、角度θ以上の角度の回動は規制される。
 (その他の変形例)
 以上、一つまたは複数の態様に係る動作支援装置について、実施の形態およびその変形例に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態および変形例に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態および変形例に施したものや、実施の形態および変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれてもよい。
 例えば、上記実施の形態および変形例では、上体ハーネス130は、左上体リンク112Lおよび右上体リンク112Rのそれぞれの上端と、締結部材140とに接続されているが、締結部材140に接続されていなくてもよい。この場合、例えば、左肩ハーネス133Lが人Pの左肩に巻き付けられ、左肩ハーネス133Lの両端が左パッド111Lに接続される。同様に、右肩ハーネス133Rが人Pの右肩に巻き付けられ、右肩ハーネス133Rの両端が右パッド111Rに接続される。あるいは、左肩ハーネス133Lおよび右肩ハーネス133Rは、一本のハーネスとして構成され、人Pの首にかけられる。この場合、その一本のハーネスの一端が左パッド111Lに接続され、他端が右パッド111Rに接続される。
 また、上記実施の形態および変形例では、左関節部113Lは左固定部材116Lに対して回動自在に取り付けられ、右関節部113Rは右固定部材116Rに対して回動自在に取り付けられている。しかし、左関節部113Lおよび右関節部113Rは、回動自在に取り付けられていなくてもよい。
 また、上記実施の形態および変形例では、左大腿リンク114Lの下端側は、人Pの左大腿部の後ろに配置され、右大腿リンク114Rの下端側は、人Pの右大腿部の後ろに配置される。しかし、左大腿リンク114Lの下端側は、人Pの左大腿部の前に配置され、右大腿リンク114Rの下端側も、人Pの右大腿部の前に配置されてもよい。つまり、図6に示す、左大腿リンク114Lの第2の部分114Lbが、左大腿部の前に配置される。このような場合には、左大腿部および右大腿部の後には、何れのリンクも配置されていないため、人Pは、容易にしゃがむことができる。また、第2の部分114LbにおけるY軸方向の厚みが薄いため、人Pがしゃがんだときに荷物を手に取っても、左大腿リンク114Lにその荷物が当たってしまうことを抑えることができる。
 また、上記実施の形態および変形例では、左リンク機構110Lと右リンク機構110Rとは、左右対称に構成されているが、左右非対称に構成されていてもよく、互いに異なる構成を有していてもよい。
 また、上記実施の形態および変形例における柔軟性素材からなる部材は、例えば、その部材の形状が自重によって一定に維持されない程度の柔軟性を有する。つまり、柔軟性素材からなる部材は、その部材を把持して持ち上げ、その部材において把持されている位置を異ならせた場合に、その部材の形状が変化する程度の柔軟性を有する。したがって、上述の締結部材の少なくとも一部は、柔軟性素材からなるため、その締結部材の全てまたは一部は、自重によってその形状が一定に維持されない程度の柔軟性を有する。あるいは、上記実施の形態および変形例における柔軟性素材からなる部材は、上述の程度の柔軟性よりもさらに柔らかくてもよい。
 本開示に係る動作支援装置は、大型化を抑えながらどのような人の体型にも適合し易くすることができるという効果を奏し、例えば、人の動作を支援するパワーアシストスーツなどに適用することができる。
 100  動作支援装置
 110L  左リンク機構
 110R  右リンク機構
 111L  左パッド
 111R  右パッド
 112L  左上体リンク
 112R  右上体リンク
 113L  左関節部
 113R  右関節部
 114L  左大腿リンク
 114R  右大腿リンク
 115L  左大腿ハーネス
 115R  右大腿ハーネス
 116L  左固定部材
 116R  右固定部材
 117L  左アクチュエータ
 117R  右アクチュエータ
 120  制御ユニット
 130  上体ハーネス
 132  中央ハーネス
 133L  左肩ハーネス
 133R  右肩ハーネス
 140  締結部材
 J  軸部材

Claims (7)

  1.  人の腰の動作を支援する動作支援装置であって、
     前記人の左側に装着される左リンク機構と、
     前記人の右側に装着される右リンク機構と、
     前記人の腰回りに装着され、前記左リンク機構と前記右リンク機構とに締結される締結部材とを備え、
     前記左リンク機構は、
     前記人の左大腿部に装着されるリンクであって、当該リンクの下端側が前記左大腿部の前または後に配置される左大腿リンクと、
     前記人の上体左側に装着されるリンクであって、当該リンクの下端側が前記左大腿リンクの上端側に対して回動自在に取り付けられる左上体リンクと、
     前記左大腿リンクおよび前記左上体リンクの何れか一方を他方に対して回動させる左アクチュエータとを有し、
     前記右リンク機構は、
     前記人の右大腿部に装着されるリンクであって、当該リンクの下端側が前記右大腿部の前または後に配置される右大腿リンクと、
     前記人の上体右側に装着されるリンクであって、当該リンクの下端側が前記右大腿リンクの上端側に対して回動自在に取り付けられる右上体リンクと、
     前記右大腿リンクおよび前記右上体リンクの何れか一方を他方に対して回動させる右アクチュエータとを有し、
     前記締結部材の少なくとも一部は、柔軟性素材からなり、前記少なくとも一部によって、前記左リンク機構と前記右リンク機構との互いの相対位置が拘束される
     動作支援装置。
  2.  前記左上体リンクおよび前記右上体リンクのそれぞれの上端は、前記人の前面または背面に配置される
     請求項1に記載の動作支援装置。
  3.  前記左上体リンクおよび前記右上体リンクのそれぞれの上端は、前記人の脇周辺に配置される
     請求項2に記載の動作支援装置。
  4.  前記左大腿リンクと前記左上体リンクとは、
     左関節部を介して互いに回動自在に連結され、
     前記左関節部は、前記締結部材に固定されている左固定部材に対して回動自在に取り付けられ、
     前記右大腿リンクと前記右上体リンクとは、
     右関節部を介して互いに回動自在に連結され、
     前記右関節部は、前記締結部材に固定されている右固定部材に対して回動自在に取り付けられている
     請求項1~3の何れか1項に記載の動作支援装置。
  5.  前記動作支援装置は、さらに、
     前記左固定部材に対する前記左上体リンクの回動の範囲を規制する左規制機構と、
     前記右固定部材に対する前記右上体リンクの回動の範囲を規制する右規制機構とを備える
     請求項4に記載の動作支援装置。
  6.  前記動作支援装置は、さらに、
     前記左上体リンクおよび前記右上体リンクのそれぞれの上端に接続され、前記人の左肩および右肩にかけられる、柔軟性素材からなる上体ハーネスを備える
     請求項1~5の何れか1項に記載の動作支援装置。
  7.  前記左上体リンクおよび前記右上体リンクのそれぞれの上端は、前記人の胸周辺に配置される
     請求項2に記載の動作支援装置。
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