專利名稱：動作支援裝置以及動作支援方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動作支援裝置以及動作支援方法，其利用促動器支援人體 的肘、手腕或膝等的動作。
背景技術(shù)：
目前，相對于運(yùn)動功能存在障礙的患者，開發(fā)了用于使手腳、身體或 頭等各部的肌力恢復(fù)的各種訓(xùn)練裝置。另外，為了支援體力不支的年長者的日常動作、或減輕看護(hù)者的身體 負(fù)擔(dān)，以支援肌力為目的開發(fā)了各種行走支援裝置、臺階升降用抬起裝置 或摟抱用抬起裝置等各種裝置。通過將這些裝置安裝在使用者上而用于支援自身肌力的技術(shù)，例如，己經(jīng)在特開2001 —286519號公報或特開2001 —276101號公報中提出。首先，特開2001—286519號公報記載的裝置具有對使用者的關(guān)節(jié) 部分賦予彎曲方向的輔助力的促動器、控制該促動器的動作的控制裝置和 安裝于促動器兩側(cè)的一對安裝部。根據(jù)該技術(shù)，通過使促動器進(jìn)行動作， 能夠進(jìn)行關(guān)節(jié)的彎曲以及伸展的動作支援。另外，特開2001—276101號公報記載的裝置具有安裝部，其具有 撓性且為圓筒狀，包住而緊貼使用者的關(guān)節(jié)部；促動器，其與該安裝部的 外周一體化。利用該技術(shù)還能夠通過使促動器進(jìn)行動作，由此彎曲安裝部， 進(jìn)行關(guān)節(jié)的彎曲以及伸展的動作支援。但是，這些現(xiàn)有技術(shù)中，在支援使用者的關(guān)節(jié)彎曲以及伸展的情況下， 只能夠以控制裝置指示或預(yù)先設(shè)定的方向以及力進(jìn)行動作支援。因此，在 與使用者所希望的方向不同的方向上進(jìn)行動作支援的情況下、及在以與使 用者所希望的力不同的力例如過強(qiáng)的力進(jìn)行動作支援的情況下，有可能弄 痛使用者的肌肉及關(guān)節(jié)，反之，在力過弱的情況下，有可能輔助肌力的效 果降低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于這些課題而開發(fā)的，提供一種動作支援裝置以及動作支 援方法，在對使用者進(jìn)行動作支援的情況下，能夠以使用者希望的方向以 及力進(jìn)行動作支援。本發(fā)明提供一種動作支援裝置，具備多個安裝部，其跨越使用者的 關(guān)節(jié)而進(jìn)行安裝；促動器，其懸架于多個安裝部之間；傳感器，其安裝在 使用者上并檢測肌肉的動作；控制部，其根據(jù)傳感器檢測出的肌肉的動作 控制促動器。通過這樣的構(gòu)成，控制部能夠根據(jù)傳感器檢測出的肌肉的動作控制促 動器，因此，使用者的動作意圖能夠反映到動作支援裝置上，能夠以使用 者所希望的方向以及力進(jìn)行動作支援。另外，由于促動器及安裝部沒有安 裝在關(guān)節(jié)處，因此能夠不妨礙使用者的關(guān)節(jié)的動作而進(jìn)行動作支援。也可以是如下構(gòu)成，即，控制部根據(jù)傳感器檢測出的肌肉的動作使所 述促動器產(chǎn)生輔助該肌肉的動作的力。通過這樣的構(gòu)成，還能夠?qū)崿F(xiàn)適于相對肌力弱的人的康復(fù)用途的動作 支援裝置。另外，也可以是如下構(gòu)成，即，動作支援裝置具備將空氣向促動器供 給的空氣壓力源，促動器為空氣壓力式橡膠人工肌，控制部通過控制空氣 壓力式橡膠人工肌的空氣壓力，使促動器進(jìn)行動作。通過這樣的構(gòu)成，由于作為促動器使用橡膠人工肌，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對 人體造成不快感的可能性低的構(gòu)成。另外，在安裝于四肢的前端部分的情 況下，也由于促動器即橡膠人工肌較輕，所以施加于四肢根部的力矩小， 從而人體的負(fù)擔(dān)降低。而且，由于動作范圍取決于橡膠人工肌的收縮界限， 故不會超過使用者的關(guān)節(jié)的可動區(qū)域，對關(guān)節(jié)不會造成過度的負(fù)擔(dān)。另外，也可以是如下構(gòu)成，即，在一對安裝部之間懸架多個所述促動 器，多個促動器配置在相對關(guān)節(jié)彼此對抗的位置。根據(jù)這樣的構(gòu)成，還能夠相對一個關(guān)節(jié)進(jìn)行彎曲和伸展等彼此不同的 動作支援。另外，也可以是如下構(gòu)成，即，在一對安裝部之間配置一對促動器。根據(jù)這樣的構(gòu)成，還能夠平衡且順暢地進(jìn)行動作支援。并且能夠防止 關(guān)節(jié)的動作軸和促動器的動作軸的垂直關(guān)系發(fā)生偏離。另外，在相對于關(guān) 節(jié)以分別對抗的形式配置四個以上的促動器的情況下，不但能夠支援關(guān)節(jié) 的彎曲以及伸展，而且也能夠支援旋轉(zhuǎn)動作。另外，也可以是如下構(gòu)成，即，在安裝部之間具有彈性體的接頭。 根據(jù)這樣的構(gòu)成，不但能夠支援關(guān)節(jié)彎曲以及伸展，而且也能夠支援 旋轉(zhuǎn)動作。另外，也可以是如下構(gòu)成，即，傳感器安裝在使用者的規(guī)定的部位， 促動器安裝成支援使用者的規(guī)定的部位的動作。根據(jù)這樣的構(gòu)成，還能夠檢測使用者的肌肉的動作，支援該被檢測出 的肌肉的動作。另外，也可以是如下構(gòu)成，即，傳感器安裝在使用者的一個部位，促 動器設(shè)置成支援使用者的其它部位的動作， 一個部位和其它部位為左右對 稱的部位。根據(jù)這樣的構(gòu)成，通過將傳感器安裝在使用者的健康側(cè)部位、將促動 器安裝在使用者的肌力弱的部位，由此，健康側(cè)和肌力弱側(cè)的任一側(cè)都能 夠進(jìn)行動作，相對半身肌力弱的使用者來說，能夠進(jìn)行更適宜的康復(fù)。另外，也可以是如下構(gòu)成，即，具有多個傳感器，多個傳感器中的一 部分傳感器安裝在使用者的其它部位。根據(jù)這樣的構(gòu)成，還能夠檢測使用者的肌力弱的部位的動作，因此， 能夠知道使用者的肌力的恢復(fù)程度。另外，也可以是如下構(gòu)成，g卩，傳感器安裝在對使用者進(jìn)行指示的指 示者的規(guī)定的部位，促動器安裝在使用者的規(guī)定的部位。根據(jù)這樣的構(gòu)成，還能夠根據(jù)指示者的動作，使使用者容易進(jìn)行動作， 并進(jìn)行有效的康復(fù)。另外，也可以是如下構(gòu)成，即，具有多個促動器，多個促動器安裝在 多個使用者各自的規(guī)定的部位。根據(jù)這樣的構(gòu)成，還可以根據(jù)指示者的動作，使多個使用者接受動作 支援。另外，也可以是如下構(gòu)成，即，控制部根據(jù)傳感器檢測出的肌肉的動作控制所述促動器，以使其相對于該肌肉的動作成為負(fù)荷。根據(jù)這樣構(gòu)成，不但能夠適于康復(fù)用途，而且能夠適于練習(xí)等訓(xùn)練用途。接著，本發(fā)明提供一種動作支援方法，其使用了動作支援裝置，該動 作支援裝置具備跨越使用者的關(guān)節(jié)安裝的多個安裝部；懸架于多個安裝 部之間的促動器；安裝于使用者上并檢測肌肉的動作的傳感器，所述動作支援方法的特征在于，根據(jù)傳感器檢測出的肌肉的動作，控制促動器。通過這樣的方法，能夠根據(jù)傳感器檢測出的肌肉的動作控制促動器， 因此能夠以使用者所希望的方向及力進(jìn)行動作支援。


圖1是表示將本發(fā)明第一實(shí)施方式的動作支援裝置安裝在臂上的狀態(tài)的立體圖；圖2是表示從背面看到的本發(fā)明第一實(shí)施方式的圖1所示的狀態(tài)的動 作支援裝置的立體圖；圖3是本發(fā)明第一實(shí)施方式的動作支援裝置的促動器單元部分的立體圖；圖4是本發(fā)明第一實(shí)施方式的動作支援裝置的功能框圖； 圖5是表示利用本發(fā)明第一實(shí)施方式的動作支援裝置使使用者的肘彎 曲后的狀態(tài)的圖；圖6是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的動作支援裝置在對使用者進(jìn)行動作 支援時的動作步驟的流程圖；圖7是用于說明本發(fā)明第一實(shí)施方式的動作支援裝置的控制部功能的圖；圖8是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的動作支援裝置的構(gòu)成的圖； 圖9是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的動作支援裝置的其它例的圖； 圖10是表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的動作支援裝置的構(gòu)成的圖。 符號說明1、 2、 3套囊(安裝部) 4 11橡膠人工肌(促動器)12 15、22 2516、66、76、 8617、18接頭22空氣壓力源50、60、70、 8052、62、72、 8254、64、74、 84傳感器 控制部動作支援裝置傳感器單元85 促動器單元具體實(shí)施方式
下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。 (第一實(shí)施方式)圖1是表示將本發(fā)明第一實(shí)施方式的動作支援裝置50安裝在臂上的 狀態(tài)的立體圖；圖2是表示從背面看到的圖1所示的狀態(tài)的動作支援裝置 50的立體圖；圖3是動作支援裝置50的促動器單元54部分的立體圖。如圖1 圖3所示，本發(fā)明第一實(shí)施方式的動作支援裝置50具備跨 越使用者的肘關(guān)節(jié)配置的安裝部，即安裝于上臂的套囊1以及安裝于前臂 的套囊2;橡膠人工肌4以及人工肌5，其為了輔助肘向彎曲方向的動作， 以懸架于套囊1以及套囊2之間的狀態(tài)配置一對；橡膠人工肌6以及人工 肌7，其為了輔助肘伸展方向的動作，在能夠消除橡膠人工肌4以及人工 肌5產(chǎn)生的力的位置(下面，將這樣的位置稱作"對抗的位置")配置一 對。動作支援裝置50還具備套囊3，其相對于安裝在前臂部的套囊2 安裝在跨越手腕的關(guān)節(jié)的手掌的位置；橡膠人工肌8以及人工肌9，其是 配置在套囊2以及套囊3之間且用于輔助手腕的手掌彎曲方向的動作的促 動器；橡膠人工肌10以及人工肌11，其配置在與橡膠人工肌8以及人工 肌9對抗的位置，以支援手腕的手背彎曲方向的動作。作為橡膠人工肌4 11，例如，能夠使用也被稱作麥金賓(McKibben) 型的空氣壓力式橡膠人工肌的、具有具備空氣閥的工作缸部和套筒部的麥 金賓型的空氣壓力促動器。在使用麥金賓型的空氣壓力促動器的情況下， 通過空氣閥加壓工作缸部并使之膨脹，由此通過套筒部的作用壓縮促動器，反之，當(dāng)從該狀態(tài)對工作缸部減壓時，促動器伸展。另外，動作支援裝置50具備配置于套囊1以及套囊2之間的接頭17、和配置于套囊2以及套囊3之間的接頭18。動作支援裝置50的接頭 17以及接頭18分別利用彈性體構(gòu)成，因此，在使用者的各關(guān)節(jié)彎曲、伸 展動作的基礎(chǔ)上，也能夠支援使用者進(jìn)行扭轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn))動作。在此，將橡膠人工肌4 11、套囊1 3以及接頭17、 18總稱為促動 器單元54。動作支援裝置50還具備傳感器12，其配置在使用者的上臂的表側(cè)， 以檢測上臂二頭肌的動作；傳感器13，其配置在上臂的里側(cè)，以檢測上臂 三頭肌的動作；傳感器14，其配置在使用者的前臂的表側(cè)；傳感器15， 其配置在前臂的里側(cè)；控制部16，其檢測傳感器12 15的輸出，根據(jù)該 輸出控制橡膠人工肌4 11，以支援使用者的動作。作為傳感器12 15，只要是能夠測定使用者的肌力的傳感器，則可以 使用應(yīng)變儀等各種公知的傳感器。在此，將傳感器12 15總稱為傳感器單元52?？刂撇?6也可以通過專用電路的硬件實(shí)現(xiàn)其功能，通過記述實(shí)現(xiàn)后 述控制步驟的程序，由計算機(jī)執(zhí)行，由此也能夠?qū)崿F(xiàn)其功能。在此，詳細(xì)地說明動作支援裝置50的功能。圖4是本發(fā)明的第一實(shí) 施方式的動作支援裝置50的功能框圖。如圖4所示，動作支援裝置50的 傳感器單元52的傳感器12 15分別與控制部16連接。另外，控制部16 檢測傳感器12 15各自的輸出，判定使用者進(jìn)行什么樣的動作，根據(jù)該 結(jié)果，開閉控制與空氣壓力源22連接著的橡膠人工肌4 11各自的空氣 閥，使空氣壓力發(fā)生變化，由此分別使橡膠人工肌4 11進(jìn)行動作，對使 用者所希望的部位，以所希望的方向以及所希望的力進(jìn)行動作支援。接著，再詳細(xì)說明動作支援裝置50支援使用者的支援動作方法。圖5 是表示通過本發(fā)明的第一實(shí)施方式的動作支援裝置50使使用者的肘彎曲 后的狀態(tài)的圖。圖6是表示動作支援裝置50支援使用者的動作時的動作 步驟的流程圖。首先，如圖6所示，動作支援裝置50的控制部16開始檢測來自傳感 器12 15的輸出(S2)。在步驟S2，在控制部16檢測出來自傳感器12 15的輸出的情況下， 控制部16根據(jù)該輸出判定使用者將使哪個關(guān)節(jié)向哪個方向進(jìn)行動作(S4)。接著，控制部16，如上所述，通過開閉控制橡膠人工肌4 11的空氣 閥，使橡膠人工肌4 11分別進(jìn)行所希望的動作(S6)。然后，控制部16 返回到步驟S2，再次開始檢測傳感器12 15的輸出。例如，在步驟S4，在控制部16檢測傳感器12 15的輸出并判定為使 用者將進(jìn)行"肘關(guān)節(jié)的彎曲"的情況下，如圖5所示，控制部16控制橡 膠人工肌4以及橡膠人工肌5的空氣閥，對各自的工作缸內(nèi)部加壓，由此 使成對的橡膠人工肌4以及橡膠人工肌5收縮，在套囊3以及套囊2之間 賦予拉伸方向的施力，由此能夠施加輔助使用者的肘關(guān)節(jié)彎曲的力。圖7是用于說明本發(fā)明第一實(shí)施方式的動作支援裝置50的控制部16 的功能的圖。圖7中，作為一例，上側(cè)表示通過傳感器12檢測出的使用 者的上臂二頭肌的動作的曲線圖，下側(cè)表示此時控制部16施加到橡膠人 工肌4、 5上的力的曲線圖。各自的曲線圖中，縱軸表示力的大小P，橫軸 表示時間t。例如，控制部16在由傳感器12檢測出圖7上側(cè)的曲線所示的上臂二 頭肌的彎曲動作的情況下，控制部16在檢測出的力超過規(guī)定的閾值P1的 情況下(時刻T1)，控制橡膠人工肌4以及橡膠人工肌5各自的空氣閥， 以使圖7下側(cè)的曲線所示的收縮方向的施力P2施加到橡膠人工肌4以及 橡膠人工肌5上。由此，能夠?qū)κ褂谜叩纳媳鄱^肌施加收縮方向的施力 P2。另一方面，在檢測出的力低于規(guī)定的閾值P1的情況下(時刻T2)， 控制部16解除施力P2。由此，在使用者不使用肌肉力的情況下，能夠防 止動作支援裝置50施加非意圖的力。在此，控制部16不一定在傳感器12檢測出的力超過規(guī)定的閾值Pl 的情況(時刻Tl)的同時施加施力P2。相對施加施力P2的定時多少有點(diǎn) 滯后時有時會給使用者帶來安全感，因此優(yōu)選可以調(diào)整該滯后量。例如， 預(yù)先設(shè)置用于調(diào)整該滯后量(具體地說，由傳感器12檢測出的力超過規(guī) 定的閾值Pl的時刻Tl和施加施力P2的時刻的偏差量)的開關(guān)或刻度盤 等調(diào)整部，通過使用者操作調(diào)整部，能夠使使用者在最具安全感的狀態(tài)下 進(jìn)行動作支援。另外，實(shí)用中，將規(guī)定的閾值P1和施力P2的關(guān)系設(shè)為P1>P2，由 此，能夠使使用者無意識地進(jìn)行動作支援。通過在用于動作支援的施力P2及橡膠人工肌的可動范圍內(nèi)設(shè)置上限，能夠防止對使用者造成過度的負(fù)擔(dān)。用于動作支援的施力P2也可以隨時間進(jìn)行變化。例如，康復(fù)開始時加大施力P2，隨著時間減小施力P2，在康復(fù)結(jié)束時，再次加大施力P2， 由此進(jìn)行升溫和降溫，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對使用者安全性高的構(gòu)成。動作支援裝置50使橡膠人工肌4以及橡膠人工肌5同時收縮相同的 長度，由此，能夠保持使用者的關(guān)節(jié)的動作軸與橡膠人工肌4以及橡膠人 工肌5的動作軸的垂直關(guān)系。從而，能夠高效地將橡膠人工肌的輸出傳遞 到使用者的肌肉，并且，也能夠減輕使用者的關(guān)節(jié)的動作軸和橡膠人工肌 的動作軸偏離垂直而對使用者的關(guān)節(jié)造成的負(fù)擔(dān)。例如，在圖6的步驟4中，在控制部16判定為使用者將伸展肘的情 況下，控制部16在步驟6中通過使橡膠人工肌6以及橡膠人工肌7收縮， 能夠進(jìn)行肘伸展的動作支援。而且，手腕的動作支援也與動作支援上述肘 的情況相同，通過收縮橡膠人工肌8以及橡膠人工肌9，能夠進(jìn)行手掌彎 曲的動作支援，通過收縮橡膠人工肌10以及橡膠人工肌11，可進(jìn)行手背 彎曲的動作支援。另外，在步驟4中控制部16判定為使用者將使肘旋轉(zhuǎn)的情況下，在 步驟6中，控制部16進(jìn)行使橡膠人工肌4、橡膠人工肌9以及橡膠人工肌 IO收縮的控制，由此，能夠動作支援前臂的內(nèi)旋。另外，控制部l通過收 縮橡膠人工肌5、橡膠人工肌8以及橡膠人工肌ll，由此能夠動作支援前 臂的外旋。另外，動作支援裝置50中，如上述所示，由于連接套囊1 3， 且使用彈性體的接頭17以及接頭18，所以能夠容易進(jìn)行關(guān)節(jié)的扭轉(zhuǎn)動作。如上所述，本發(fā)明的第一實(shí)施方式的動作支援裝置中，檢測從傳感器 輸出的信號，控制部判定使用者將進(jìn)行什么樣的動作，根據(jù)該判定結(jié)果， 使橡膠人工肌進(jìn)行動作，因此能夠適宜地支援使用者所希望的方向以及力 的動作。由于動作支援裝置50沒有夾在關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)的零件，所以能夠使關(guān)節(jié)進(jìn) 行深彎曲，也能夠廣泛應(yīng)用于舉起重量物的作業(yè)即工廠及搬運(yùn)者等的貨物的搬運(yùn)等。動作支援裝置50中，作為促動器使用柔軟的空氣壓力式的橡膠人工 肌，因此使用者不易感覺到疼痛，并且也能夠廣泛應(yīng)用于抱住患者等的醫(yī) 療及看護(hù)領(lǐng)域。(第二實(shí)施方式)下面，對本發(fā)明的第二實(shí)施方式的動作支援裝置60進(jìn)行說明。圖8 是表示動作支援裝置60的構(gòu)成圖。如圖8所示，動作支援裝置60具備傳感器單元62、促動器單元64 以及控制部66。動作支援裝置60與第一實(shí)施方式的動作支援裝置50不同 之處在于，傳感器單元62安裝在與使用者的安裝促動器單元64的臂相反 的臂上。根據(jù)這樣的構(gòu)成，動作支援裝置60的控制部66檢測安裝有傳感器單 元62的一方的臂的動作，能夠通過促動器單元64的橡膠人工肌使另一方 的臂進(jìn)行動作，以支援其動作。根據(jù)這樣的構(gòu)成，如果使用動作支援裝置60，則對半身麻痹的使用者 來說，能夠進(jìn)行有效的康復(fù)。例如，在使用者的左臂麻痹的情況下，將傳 感器單元62安裝在不麻痹的健康側(cè)的臂(右臂)上，將促動器單元64安 裝在麻痹側(cè)的臂(左臂)上。此時，將傳感器22配置在使用者的右臂的 上臂的表側(cè)，將傳感器23配置在使用者的右臂的上臂的里側(cè)，將傳感器 24配置在使用者的右臂的前臂的表側(cè)，將傳感器25配置在使用者的右臂 的前臂的里側(cè)。根據(jù)這樣的構(gòu)成，使用者通過使自己健康一方的臂進(jìn)行動作，控制部 16能夠通過傳感器單元62檢測自己健康臂的肌肉的動作，根據(jù)該動作， 通過促動器單元64支援麻痹側(cè)的臂的對應(yīng)的肌肉的動作。g卩，使用者使 用動作支援裝置60，通過一邊看健康側(cè)的臂， 一邊使自己的兩臂進(jìn)行相同 的動作，由此，能夠具有恢復(fù)的映像，并且能夠根據(jù)愿望支援自己麻痹側(cè) 的臂進(jìn)行動作。這樣的康復(fù)不需要接受作業(yè)療法人員等的指令，使用者自 己就能夠進(jìn)行比較長時間的康復(fù)，因此，能夠縮短恢復(fù)所需的時間，對半 身麻痹的患者來說很有效，例如，在文獻(xiàn)1 ("在腦子中下音樂雨"、栗本 慎一郎著、光文社刊、2006年6月26日發(fā)表)以及文獻(xiàn)2(通過"Constrained—induced movement therapy改善上肢功能的后腦中風(fēng)麻痹的一例"、Jpn J RehabilMedVo140， No 12， 2003)中進(jìn)行了公示。這樣，若使用本發(fā)明的第二實(shí)施方式的動作支援裝置60，則無意識中 在麻痹側(cè)的肌肉中產(chǎn)生肌力，不僅能夠增強(qiáng)肌力，而且也能夠增強(qiáng)平衡感 覺及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。另外，動作支援裝置60表示了在健康側(cè)的臂上安裝有傳感器單元62， 在麻痹側(cè)的臂上安裝有促動器單元64的例子，但本發(fā)明不限于該例。例 如，在上述的構(gòu)成的基礎(chǔ)上，還可在麻痹側(cè)的臂上也安裝傳感器單元，控 制部66檢測麻痹側(cè)的臂的肌肉的動作，由此也能夠測定使用者的肌力的 恢復(fù)程度。另外，此時控制部66測定使用者的肌力的恢復(fù)程度，根據(jù)其結(jié)果， 使動作支援的量變化(例如，肌力越恢復(fù)，越減少支援量)，由此能夠進(jìn) 行更有效的康復(fù)。另外，在安裝傳感器單元62 —側(cè)的臂上設(shè)置手把等，在手把上設(shè)置 壓力傳感器等，由此檢測使用者的握力，根據(jù)該握力的變化使安全開關(guān)起 作用，若預(yù)先形成上述構(gòu)成(例如，在握力下降的情況下，使安全開關(guān)起 作用動作，關(guān)閉裝置)，則能夠?qū)崿F(xiàn)安全性優(yōu)良的構(gòu)成，并且，充滿力的 狀態(tài)的臂容易感覺肌力，因此能夠進(jìn)行更有效的康復(fù)。另外，本實(shí)施方式還表示了使促動器單元64進(jìn)行與傳感器單元62檢 測出的動作相同的動作，但本發(fā)明不限于該例。例如，也能夠使促動器單 元64進(jìn)行與傳感器單元62檢測出的動作反相位(例如，在傳感器單元62 檢測出肘彎曲的情況下，使促動器進(jìn)行肘伸展)的動作。在進(jìn)行這樣的動 作的情況下，對使用者來說，能夠感覺到恰似敲鼓(在安裝到腳的情況下， 像進(jìn)行踏步)的快感。而且，如圖9所示的本發(fā)明的第二實(shí)施方式的動作支援裝置80的其 它的例子所示，在使用者的一臂上安裝有傳感器單元82，控制部86檢測 其輸出，根據(jù)其輸出，也能夠?qū)Π惭b在使用者的另一臂上的促動器單元84 以及安裝在使用者的任一腳上的促動器單元85分別進(jìn)行動作支援。在該情況下，控制部86也能夠使促動器單元84以及85進(jìn)行與傳感 器單元82檢測出的動作反位相的動作。根據(jù)這樣的構(gòu)成，例如，使用者自己一邊有意識地振動健康側(cè)的單臂一邊行走，由此動作支援另一臂以及 腳，從而能夠一邊具有自己自然行走的映像， 一邊進(jìn)行行走康復(fù)。另外，該情況下，將傳感器單元82安裝在一腳上，將促動器單元84以及85安裝在另一腳以及另一臂上，也能夠得到同樣的效果。(第三實(shí)施方式)下面，對本發(fā)明的第三實(shí)施方式的動作支援裝置70進(jìn)行說明。圖IO是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的動作支援裝置70的構(gòu)成的圖。如圖10所示，動作支援裝置70具備傳感器單元72、促動器單元 74、以及與傳感器單元72以及促動器單元74連接的控制器76。動作支援裝置70與第一實(shí)施方式的動作支援裝置50以及第二實(shí)施方 式的動作支援裝置60最不同之處在于，傳感器單元72和促動器單元74 安裝在其它使用者上。另外，本實(shí)施方式中還表示了動作支援裝置70相 對一個傳感器單元72具備多個促動器單元74的例子。動作支援裝置70的傳感器單元72安裝在稱作作業(yè)療法人員或指導(dǎo)員 的對使用者進(jìn)行指示的人(以下，稱作指示者)的任意的部位(例如，右 臂)，促動器單元74安裝在使用者的、與傳感器單元72在指示者上安裝 的部位相同的部位?？刂撇?6檢測來自安裝于指示者上的傳感器單元72的輸出，判定指 示者的哪個部位的肌肉怎樣進(jìn)行動作，根據(jù)其結(jié)果，使安裝于使用者上的 促動器單元74的橡膠人工肌進(jìn)行動作。在設(shè)置多個促動器單元74的情況 下，控制部76對多個促動器單元74進(jìn)行控制。這樣，通過使用動作支援裝置70，使用者容易隨著指示者的動作而進(jìn) 行動作。這是由于動作支援裝置70進(jìn)行動作支援，使使用者的與指示者 的動作相對應(yīng)的肌肉進(jìn)行同樣的動作的緣故。另外，在動作支援裝置70具有多個促動器單元74的情況下，指示者 能夠相對多個使用者一次進(jìn)行運(yùn)動的指示，而且，多個使用者分別對肌肉 進(jìn)行動作支援，以進(jìn)行與指示者的動作相同的動作，因此，作為醫(yī)院及康 復(fù)設(shè)施等的支援康復(fù)的裝置很有用。該情況下，多個使用者能夠一次接受 康復(fù)，因此，更能夠提高使用者的意愿。另外，本發(fā)明的實(shí)施方式的動作支援裝置中，作為促動器，對使用橡膠人工肌的例子進(jìn)行了敘述，但本發(fā)明不限該例。例如，在通過電動機(jī)和 金屬線的組合實(shí)現(xiàn)促動器的功能的情況下，也能夠得到相同的效果。這種 情況下，作為驅(qū)動源使用電源，控制部控制電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)，由此能夠?qū)崿F(xiàn) 本發(fā)明的動作支援裝置的功能。在本發(fā)明的實(shí)施方式的動作支援裝置中，用于各自的關(guān)節(jié)彎曲以及伸 展的動作支援的橡膠人工肌分別配置了二個，但本發(fā)明不限定于該例。例 如，也可以是在各自的關(guān)節(jié)的動作支援的方向上配置一個橡膠人工肌的構(gòu) 成或配置三個以上的構(gòu)成。本發(fā)明的實(shí)施方式的動作支援裝置表示了作為傳感器使用應(yīng)變儀的 構(gòu)成，但本發(fā)明不限于該構(gòu)成。只要是能夠檢測肌肉動作的傳感器，則可 以使用任何傳感器，例如，可以使用位置傳感器、力覺傳感器、扭矩傳感 器、重力傳感器、重力加速度傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、角度 傳感器、角速度傳感器、聲音傳感器、肌電位傳感器、變位傳感器、壓力 傳感器、空氣壓力傳感器、腦波傳感器、流量傳感器、溫度傳感器、濕度 傳感器、靜電傳感器、紅外線傳感器、光電傳感器、振動傳感器、撞擊傳 感器、電流傳感器、電壓傳感器、磁傳感器或超聲波傳感器等各種傳感器。另外，對本發(fā)明實(shí)施方式的動作支援裝置的安裝部是套囊的情況進(jìn)行 了說明，但本發(fā)明不限定于該構(gòu)成。例如，作為安裝部，通過使用組合了 衣服和套囊的安裝部，能夠恰似穿衣服那樣安裝動作支援裝置，因此，能 夠?qū)崿F(xiàn)使用者不反感而可安裝的構(gòu)成。這種情況下，通過使套囊和衣服拆 裝自如，能夠自由地洗滌衣服的部分，故能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)用性優(yōu)良的構(gòu)成。另外，通過預(yù)先在安裝部埋入加熱器，能夠防止在冷的環(huán)境下進(jìn)行運(yùn) 動而引起的關(guān)節(jié)的故障。另外，該情況下，作為具備溫度傳感器的構(gòu)成， 隨著外界氣溫的變化而開關(guān)加熱器是實(shí)用的。本發(fā)明實(shí)施方式的動作支援裝置中，表示了控制部使促動器進(jìn)行動 作，以輔助由傳感器檢測出的肌肉的動作的例子，但本發(fā)明不限于該例。 例如，控制部相對于由傳感器檢測出的肌肉的動作使成為負(fù)荷的方向(例 如，在傳感器檢測肘彎曲的情況下，使肘伸展的方向)的力施加到促動器 上，由此不僅能夠應(yīng)用于康復(fù)用途，而且也能夠應(yīng)用于練習(xí)及訓(xùn)練等體育 領(lǐng)域。另外，就本發(fā)明的實(shí)施方式的動作支援裝置而言，對安裝的部位是臂 的情況進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于該例。若為手腳的指頭及膝、腳腕、 股關(guān)節(jié)、腰、頭、肩等關(guān)節(jié)的某部位，則也能夠在臂之外的某個人體的部 位安裝。產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)以使用者所希望的方向以及力進(jìn)行 動作支援的特殊效果，因此，作為支援人體的肘、手腕或膝等的動作的動 作支援裝置以及動作支援方法等很有用。
權(quán)利要求
1、一種動作支援裝置，其特征在于，具備多個安裝部，其跨越使用者的關(guān)節(jié)而進(jìn)行安裝；促動器，其懸架于所述多個安裝部之間；傳感器，其安裝在使用者上并檢測肌肉的動作；控制部，其根據(jù)所述傳感器檢測出的肌肉的動作控制所述促動器。
2、 如權(quán)利要求l所述的動作支援裝置，其特征在于， 所述控制部根據(jù)所述傳感器檢測出的肌肉的動作，使所述促動器產(chǎn)生輔助該肌肉的動作的力。
3、 如權(quán)利要求2所述的動作支援裝置，其特征在于，具備將空氣向所述促動器供給的空氣壓力源， 所述促動器為空氣壓力式橡膠人工肌，所述控制部通過控制所述空氣壓力式橡膠人工肌的空氣壓力，使促動 器進(jìn)行動作。
4、 如權(quán)利要求3所述的動作支援裝置，其特征在于， 在一對所述安裝部之間懸架多個所述促動器， 所述多個促動器配置在相對關(guān)節(jié)彼此對抗的位置。
5、 如權(quán)利要求4所述的動作支援裝置，其特征在于，在所述一對安裝部之間配置一對所述促動器。
6、 如權(quán)利要求2所述的動作支援裝置，其特征在于， 在所述安裝部之間具有彈性體的接頭。
7、 如權(quán)利要求2所述的動作支援裝置，其特征在于，所述傳感器安裝在使用者的規(guī)定的部位， 所述促動器安裝成支援使用者的所述規(guī)定的部位的動作。
8、 如權(quán)利要求2所述的動作支援裝置，其特征在于， 所述傳感器安裝在使用者的一個部位， 所述促動器設(shè)置成支援使用者的其它部位的動作， 所述一個部位和其它部位為左右對稱的部位。
9、 如權(quán)利要求8所述的動作支援裝置，其特征在于，具有多個所述傳感器，所述多個傳感器中的一部分傳感器安裝在使用者的所述其它部位。
10、 如權(quán)利要求2所述的動作支援裝置，其特征在于， 所述傳感器安裝在對使用者進(jìn)行指示的指示者的規(guī)定的部位， 所述促動器安裝在使用者的所述規(guī)定的部位。
11、 如權(quán)利要求10所述的動作支援裝置，其特征在于， 具有多個所述促動器，所述多個促動器安裝在多個使用者各自的所述規(guī)定的部位。
12、 如權(quán)利要求l所述的動作支援裝置，其特征在于，所述控制部根據(jù)所述傳感器檢測出的肌肉的動作控制所述促動器，以 使其相對于該肌肉的動作成為負(fù)荷。
13、 一種動作支援方法，其使用了動作支援裝置，該動作支援裝置具備跨越使用者的關(guān)節(jié)安裝的多個安裝部；懸架于所述多個安裝部之間的 促動器；安裝于使用者上并檢測肌肉的動作的傳感器，所述動作支援方法 的特征在于，根據(jù)所述傳感器檢測出的肌肉的動作，控制所述促動器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種動作支援裝置，其具備多個安裝部，其跨越使用者的關(guān)節(jié)而進(jìn)行安裝；促動器，其懸架于多個安裝部之間；傳感器，其安裝在使用者上并檢測肌肉的動作；控制部，其根據(jù)傳感器檢測出的肌肉的動作來控制促動器。
文檔編號A61F2/58GK101282696SQ20068003757
公開日2008年10月8日 申請日期2006年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月11日
發(fā)明者城垣內(nèi)剛, 植田慶輔, 藤本弘道 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社