關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置的制造方法
【專利摘要】提供一種能夠高精度且穩(wěn)定地施加與使用者的關(guān)節(jié)的動(dòng)作對應(yīng)的輔助力的新結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)輔助裝置。在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置(10)中，設(shè)置有(i)輔助力控制單元，其在輔助力進(jìn)行作用時(shí)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)單元(17)的輸出水平，以使作用于輔助力傳遞部(12)的負(fù)荷成為輔助力的目標(biāo)值；以及(ii)松弛防止控制單元，其在輔助力不進(jìn)行作用時(shí)使驅(qū)動(dòng)單元(17)工作來對輔助力傳遞部(12)施加偏置力，以消除輔助力傳遞部(12)的松弛，并且，設(shè)置有負(fù)荷傳感器(34)，該負(fù)荷傳感器(34)對作用于輔助力傳遞部(12)的拉伸方向的負(fù)荷進(jìn)行檢測，在輔助力控制單元和松弛防止控制單元中的至少一個(gè)單元中，基于負(fù)荷傳感器(34)的檢測值來對驅(qū)動(dòng)單元(17)的工作進(jìn)行反饋控制，以使作用于輔助力傳遞部(12)的負(fù)荷成為作為目標(biāo)的輔助力或偏置力。
【專利說明】
關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置，該關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置在使用者進(jìn)行如行走那樣的關(guān)節(jié)的周期性重復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠不過度地約束安裝有該關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置的使用者的動(dòng)作地支持使用者的肌力。
【背景技術(shù)】
[0002]以往以來，為了支持喪失肌力的殘疾人、肌力衰退的老年人進(jìn)行行走等動(dòng)作，而提出了如日本專利第4200492號公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)、日本特開2010-110464號公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)所示那樣的安裝式的輔助裝置。這些專利文獻(xiàn)1、2所記載的以往構(gòu)造的輔助裝置是外骨骼型的輔助裝置，由沿著使用者的身體安裝的硬質(zhì)的臂、框架構(gòu)成的外骨骼在關(guān)節(jié)部處通過馬達(dá)而被驅(qū)動(dòng)，由此使用者的腿與外骨骼臂一起進(jìn)行動(dòng)作。
[0003]然而，在這種使用硬質(zhì)的外骨骼的輔助裝置中，當(dāng)不與使用者的體格準(zhǔn)確匹配或安裝不適當(dāng)時(shí)，存在運(yùn)動(dòng)時(shí)對使用者的關(guān)節(jié)等施加過度的力、強(qiáng)行的力的擔(dān)憂。而且，當(dāng)由于硬質(zhì)的外骨骼約束使用者的關(guān)節(jié)的動(dòng)作而例如存在橫方向的外力等對使用者的干擾作用時(shí)，還有可能妨礙使用者通過自發(fā)性反應(yīng)進(jìn)行防止跌倒的動(dòng)作，從而導(dǎo)致跌倒。
[0004]因此，本申請的
【申請人】首先在日本特開2013-208397號公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中提出了一種以不過度地妨礙使用者通過肌力進(jìn)行的自發(fā)性動(dòng)作的方式支持動(dòng)作的行走用的運(yùn)動(dòng)輔助器具。在所述運(yùn)動(dòng)輔助器具中，使用具有柔軟性的輔助力傳遞部，在將該輔助力傳遞部的兩端部分安裝于使用者的隔著關(guān)節(jié)的兩側(cè)部位的狀態(tài)下，能夠在與使用者的關(guān)節(jié)角度相應(yīng)的規(guī)定定時(shí)對輔助力傳遞部施加拉伸方向的輔助力。因此，通過使用這種運(yùn)動(dòng)輔助器具，例如能夠在行走時(shí)進(jìn)行抬起離地腿使之向前方擺出這樣的肌力輔助。
[0005]但是，本發(fā)明人進(jìn)行進(jìn)一步研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在這種使用具有柔軟性的輔助力傳遞部的專利文獻(xiàn)3所記載的運(yùn)動(dòng)輔助器具中，在傳遞輔助力的輔助力傳遞部處會(huì)發(fā)生松弛、彎曲、延長等，因此與如前述的專利文獻(xiàn)1、2所記載那樣的通過硬質(zhì)的外骨骼直接對使用者施加輔助力的輔助裝置相比，難以高精度且穩(wěn)定地施加與使用者的關(guān)節(jié)的動(dòng)作對應(yīng)的輔助力。
[0006]專利文獻(xiàn)I:日本專利第4200492號公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開2010-110464號公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)3:日本特開2013-208397號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的問題
[0010]本發(fā)明是以上述狀況為背景而完成的，其要解決的問題在于提供一種新的構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)輔助裝置，該運(yùn)動(dòng)輔助裝置在使用具有柔軟性的輔助力傳遞部來對使用者的關(guān)節(jié)的動(dòng)作施加支持力時(shí)能夠高精度且穩(wěn)定地施加與使用者的關(guān)節(jié)的動(dòng)作對應(yīng)的輔助力。
[0011]用于解決問題的方案
[0012]本發(fā)明的第一方式是一種關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置，該關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置具有:輔助力傳遞部，其具有柔軟性;第一安裝部，其設(shè)置于該輔助力傳遞部的一個(gè)端部，被安裝在使用者的隔著關(guān)節(jié)的一個(gè)部位處;第二安裝部，其設(shè)置于該輔助力傳遞部的另一個(gè)端部，被安裝在使用者的隔著關(guān)節(jié)的另一個(gè)部位處;驅(qū)動(dòng)單元，其對該輔助力傳遞部施加拉伸方向的輔助力;關(guān)節(jié)角度傳感器，其對該使用者的該關(guān)節(jié)的彎曲角度進(jìn)行檢測；以及輔助定時(shí)的控制單元，其基于該關(guān)節(jié)角度傳感器的檢測值來決定該驅(qū)動(dòng)單元的工作定時(shí)，該關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置的特征在于，設(shè)置有:(i)輔助力控制單元，其在所述輔助力進(jìn)行作用時(shí)調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)單元的輸出水平，以使作用于所述輔助力傳遞部的負(fù)荷成為所述輔助力的目標(biāo)值；以及
(ii)松弛防止控制單元，其在所述輔助力不進(jìn)行作用時(shí)使所述驅(qū)動(dòng)單元工作來對該輔助力傳遞部施加偏置力，以消除所述輔助力傳遞部的松弛，并且，該關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置設(shè)置有負(fù)荷傳感器，該負(fù)荷傳感器對作用于所述輔助力傳遞部的拉伸方向的負(fù)荷進(jìn)行檢測，在所述輔助力控制單元和所述松弛防止控制單元中的至少一個(gè)單元中，基于該負(fù)荷傳感器的檢測值來對所述驅(qū)動(dòng)單元的工作進(jìn)行反饋控制，以使作用于該輔助力傳遞部的負(fù)荷成為作為目標(biāo)的所述輔助力或所述偏置力。
[0013]在設(shè)為依照第一方式的構(gòu)造的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置中，輔助力傳遞部具有柔軟性而容許變形，由此不會(huì)如具有硬質(zhì)的外骨骼的運(yùn)動(dòng)輔助器具那樣過度地約束使用者的動(dòng)作。因此，通過使用者的自發(fā)性動(dòng)作，能夠更有效地發(fā)揮肌力訓(xùn)練效果，并且例如在與輔助力的作用方向不同的方向上的外力等外部干擾進(jìn)行作用的情況下也容許使用者的自發(fā)性動(dòng)作，從而也能夠?qū)崿F(xiàn)穿著感的提尚。
[0014]而且，在本方式的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置中，通過負(fù)荷傳感器來直接檢測從輔助力傳遞部對使用者的關(guān)節(jié)的彎曲部分施加的輔助力。而且，使用該負(fù)荷傳感器的檢測值來對驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行反饋控制，因此有效地避免了由于具有柔軟性的輔助力傳遞部處的松弛、彎曲、延伸等而引起的輔助力的控制誤差，從而能夠以尚精度和尚穩(wěn)定性對使用者的關(guān)節(jié)部位施加作為目的的輔助力。
[0015]特別是在本方式中，期望在(i)輔助力進(jìn)行作用時(shí)和(ii)輔助力不進(jìn)行作用時(shí)這兩方執(zhí)行基于負(fù)荷傳感器的檢測值的驅(qū)動(dòng)單元的反饋控制，但是僅在其中任一方執(zhí)行所述反饋控制也能夠?qū)崿F(xiàn)作為目的的輔助力的精度、穩(wěn)定性的提高的效果。
[0016]S卩，在不是硬質(zhì)的外骨骼的撓性的輔助力傳遞部中，存在如下狀況:由于發(fā)生松弛等，因此負(fù)荷傳感器只能在特定條件下進(jìn)行準(zhǔn)確的狀態(tài)檢測等。因此，在采用了撓性的輔助力傳遞部的前述的本申請的
【申請人】之前的申請、即專利文獻(xiàn)3中作為實(shí)施方式而記載的運(yùn)動(dòng)輔助器具中，基于由關(guān)節(jié)的彎曲角度傳感器檢測出的關(guān)節(jié)角度，以前饋方式控制通過電動(dòng)馬達(dá)而被作用于輔助力傳遞部的輔助力。
[0017]在此，在本方式中，對于撓性的輔助力傳遞部組合采用了并不能檢測松弛等的負(fù)荷傳感器，并且，在輔助作用時(shí)或非輔助作用時(shí)，將由所述負(fù)荷傳感器檢測出的輔助力傳遞部在特定條件下的檢測值與特定的反饋控制組合起來用作參照信號。
[0018]其結(jié)果，例如，(i)通過在輔助力進(jìn)行作用時(shí)的反饋控制中采用該負(fù)荷傳感器的檢測值，能夠直接高精度地控制對使用者的關(guān)節(jié)的彎曲部分施加的輔助力，另外，(ii)通過在輔助力不進(jìn)行作用時(shí)的反饋控制中采用該負(fù)荷傳感器的檢測值，能夠高精度地消除輔助力傳遞部的松弛以實(shí)現(xiàn)輔助力開始作用時(shí)的時(shí)間、輔助力的時(shí)間延遲所引起的工作誤差的防止。
[0019]本發(fā)明的第二方式為，在第一方式所涉及的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置中，所述輔助力傳遞部在長度方向上的至少一部分具有能夠彈性變形的彈性部。
[0020]在本方式的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置中，由驅(qū)動(dòng)單元施加的拉伸驅(qū)動(dòng)力在第一安裝部與第二安裝部之間通過輔助力傳遞部的彈性而被緩和。因此，能夠減少對于使用者的關(guān)節(jié)等的沖擊性地施加的急劇的負(fù)荷、過大的負(fù)荷，從而能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)使用者的安全。
[0021]本發(fā)明的第三方式為，在第一方式或第二方式所涉及的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置中，所述驅(qū)動(dòng)單元具備編碼器并且設(shè)置有牽引量控制單元，該編碼器針對所述輔助力傳遞部檢測拉伸方向的牽引量，該牽引量控制單元基于該編碼器的檢測值對該驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行工作控制來將該輔助力傳遞部的牽引量引導(dǎo)為目的值。
[0022]在本方式的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置中，能夠基于編碼器的檢測值來控制輔助力傳遞部的牽引量，因此通過與負(fù)荷傳感器對輔助力的反饋控制適當(dāng)進(jìn)行組合，能夠?qū)崿F(xiàn)控制方式的自由化。例如，能夠從通過輔助定時(shí)的控制單元開始驅(qū)動(dòng)單元的工作起使驅(qū)動(dòng)單元高速工作，直到達(dá)到規(guī)定的牽引量為止，由此使輔助力的上升相比于利用負(fù)荷傳感器的反饋控制響應(yīng)性良好地高速化，之后通過利用負(fù)荷傳感器的反饋控制來高精度地管理輔助力等。另外，還能夠在通過利用負(fù)荷傳感器的反饋控制來管理輔助力的同時(shí)，通過基于編碼器的檢測值設(shè)定輔助力傳遞部的牽引量的最大值來防止超調(diào)所導(dǎo)致的過大的輔助力的作用、或者通過設(shè)定牽引量的容許范圍來防止成為反饋控制發(fā)散等不穩(wěn)定的狀態(tài)于未然等。
[0023]本發(fā)明的第四方式為，在第一方式?第三方式中的任一個(gè)方式所涉及的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置中，所述輔助力控制單元中的所述輔助力的目標(biāo)值是以與所述關(guān)節(jié)的周期性彎曲運(yùn)動(dòng)對應(yīng)的周期性波形來提供的。
[0024]在本方式的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置中，能夠容易且更穩(wěn)定地施加能夠高效地作用于關(guān)節(jié)的周期性彎曲運(yùn)動(dòng)的輔助力。所述關(guān)節(jié)的周期性彎曲運(yùn)動(dòng)例如可以是周期性地重復(fù)肘等特定的關(guān)節(jié)的彎曲的肌力訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)等，但使左右髖關(guān)節(jié)交替地周期性地彎曲的行走運(yùn)動(dòng)也可以成為對象。
[0025]在對所述行走運(yùn)動(dòng)輔助裝置應(yīng)用本方式時(shí)，作為用于左腿和用于右腿的一對輔助構(gòu)件，采用左右一對輔助力傳遞部，并采用對該左右的輔助力傳遞部分別施加輔助力的驅(qū)動(dòng)單元和控制單元，所述輔助力傳遞部在兩端部分設(shè)置有安裝于隔著髖關(guān)節(jié)的大腿部側(cè)的第一安裝部和安裝于隔著髖關(guān)節(jié)的腰部側(cè)的第二安裝部。而且，例如，按對從行走方向的后方向前方送出的離地腿輔助用于抬起所述離地腿的大腿部并向前方送出的肌力的定時(shí)和方向，對左右各腿部交替地施加輔助力。
[0026]此外，在這種行走運(yùn)動(dòng)輔助裝置中，作為關(guān)節(jié)角度傳感器，也能夠使用檢測使用者的左右大腿骨的前后方向上的相對開閉角度的傳感器，但是優(yōu)選采用按左右腿分別檢測前后方向上的大腿骨相對于髖骨的傾斜角度的傳感器。由此，能夠按左右腿分別施加與髖關(guān)節(jié)的角度相應(yīng)的支持力，因此，例如也能夠在開始行走時(shí)對邁出的腿更迅速地施加支持力。另外，在因外部干擾導(dǎo)致僅一條腿突然需要大的支持力等情況下，進(jìn)行對該一條腿解除支持力等迅速的應(yīng)對也變得容易。
[0027]在此，本發(fā)明的第五方式為，在第一方式?第四方式中任一個(gè)方式所涉及的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置中，所述關(guān)節(jié)角度傳感器對所述使用者的髖關(guān)節(jié)的角度進(jìn)行檢測，并且，所述輔助力傳遞部按左腿用和右腿用而設(shè)置有一對，與該使用者的行走運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)地對左右腿部分別施加輔助力。
[0028]發(fā)明的效果
[0029]根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)如下的運(yùn)動(dòng)輔助裝置:不需要硬質(zhì)的外骨骼，構(gòu)造簡單，容易制造，并且，不過度地約束使用者的動(dòng)作地支持使用者進(jìn)行行走等運(yùn)動(dòng)時(shí)的肌力，由此，例如容許使用者在受到外部干擾等時(shí)進(jìn)行自發(fā)性的跌倒避免動(dòng)作等，從而能夠安全且有效地發(fā)揮肌力的訓(xùn)練效果。
[0030]而且，在本發(fā)明中，對于撓性的輔助力傳遞部組合采用了并不能檢測松弛等的負(fù)荷傳感器，在輔助作用時(shí)和非輔助作用時(shí)中的至少一方，以相分別的特定方式來執(zhí)行基于負(fù)荷傳感器的檢測值的反饋控制，由此，能夠通過撓性的輔助力傳遞部對使用者施加高精度且穩(wěn)定的輔助力。
【附圖說明】
[0031]圖1是表示作為本發(fā)明的第一實(shí)施方式的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置的主視圖。
[0032]圖2是圖1所示的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置的后視圖。
[0033]圖3是圖1所示的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置的側(cè)視圖。
[0034]圖4是表示圖2所示的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置的后視圖中驅(qū)動(dòng)裝置的內(nèi)部構(gòu)造的圖。
[0035]圖5是表示圖1所示的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置的硬件結(jié)構(gòu)的概要的框圖。
[0036]圖6是用于以模型方式說明本實(shí)施方式的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置對于行走運(yùn)動(dòng)的輔助力的作用的說明圖。
[0037]圖7是用于說明由本實(shí)施方式的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置的輔助力傳遞帶施加的輔助力的作用圖案的曲線圖。
[0038]圖8是表示本實(shí)施方式的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置中的輔助力傳遞帶的伴隨行走運(yùn)動(dòng)而發(fā)生的有效自由長度的變化的說明圖。
[0039]圖9是用于說明本實(shí)施方式的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置中的工作控制的一個(gè)方式的控制流程圖。
[0040]圖10是一并表示由圖9所示的工作控制而發(fā)揮的輔助力的實(shí)測結(jié)果(a)與比較例(b)的曲線圖。
[0041]圖11是表示對圖1所示的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置的肌力支持(輔助)的效果進(jìn)行確認(rèn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖(a)和表(b)。
[0042]圖12是表示作為本發(fā)明的第二實(shí)施方式的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置的圖，(a)是主視圖，(b)是后視圖，(C)是側(cè)視圖。
[0043]圖13是表示作為本發(fā)明的其它實(shí)施方式的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置的圖，(a)是主視圖，(b)是后視圖，(C)是側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0045]圖1?3中示出了作為依照本發(fā)明的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置的第一實(shí)施方式的行走運(yùn)動(dòng)輔助裝置10。行走運(yùn)動(dòng)輔助裝置10輔助髖關(guān)節(jié)的屈伸，具有如下構(gòu)造:在跨越髖關(guān)節(jié)地延伸的左右一對作為輔助力傳遞部的輔助力傳遞帶12、12的兩端部分分別設(shè)置有第一安裝部14和第二安裝部16，該第一安裝部14安裝于使用者的隔著髖關(guān)節(jié)的、大腿骨所在的大腿部偵U，該第二安裝部16安裝于使用者的隔著髖關(guān)節(jié)的、髖骨所在的腰部側(cè)。而且，由這些左右一對輔助力傳遞帶12、12、各第一安裝部14、14、第二安裝部16以及一對作為驅(qū)動(dòng)單元的電動(dòng)馬達(dá)17、17構(gòu)成左右一對輔助構(gòu)件。此外，在圖1?3中，以使用者的安裝狀態(tài)圖示出了行走運(yùn)動(dòng)輔助裝置10，以雙點(diǎn)劃線示出了使用者的輪廓線。另外，在下面的說明中，原則上，前面是指使用者的腹部側(cè)的面(正面)，后面是指使用者的背部側(cè)的面(背面)，上下是指鉛垂上下方向的圖1中的上下。另外，在下面的說明中，“輔助力”是指在補(bǔ)充行走等動(dòng)作所需要的力的方向上作用的輔助力。
[0046]更詳細(xì)地說，輔助力傳遞帶12被設(shè)為將由撓性的帶狀體形成的第一牽引帶18與第二牽引帶20通過金屬制的連結(jié)金屬配件22彼此連結(jié)而成的構(gòu)造。由這些第一牽引帶18和第二牽引帶20形成的結(jié)構(gòu)部分均能夠柔軟地變形。
[0047]第一牽引帶18由上下延伸的大致帶狀的布料等形成，被配設(shè)為在行走運(yùn)動(dòng)輔助裝置10的安裝狀態(tài)下覆蓋使用者的大腿的前面。此外，第一牽引帶18的材質(zhì)優(yōu)選為能夠變形的軟質(zhì)的薄材料，考慮到觸感、耐久性、透氣性等，除了紡布、無紡布以外，還能夠適當(dāng)?shù)夭捎闷じ?、橡膠片材、樹脂片材等。特別優(yōu)選的是，本實(shí)施方式的第一牽引帶18能夠在長度方向上發(fā)生彈性變形，期望的是，在長度方向上具有0.3kgf/cm2?0.5kgf/cm2左右的彈性，其中，該長度方向(圖1中為上下方向)為后述的電動(dòng)馬達(dá)17所產(chǎn)生的拉伸力的作用方向。
[0048]另外，在第一牽引帶18的上端安裝有橫長的大致矩形框形狀的連結(jié)金屬配件22，第一牽引帶18經(jīng)由連結(jié)金屬配件22而與第二牽引帶20相連結(jié)。第二牽引帶20是具有大致固定的寬度尺寸的帶狀，由使用伸縮性小的纖維的布料、皮革等形成為帶狀。第二牽引帶20使其中間部分穿過連結(jié)金屬配件22來與第一牽引帶18相連結(jié)，由此構(gòu)成輔助力傳遞帶12。此夕卜，第二牽引帶20也未必是伸縮性被抑制的材料，但為了緩和輔助力的作用沖擊來提高穿著感、并且避免過度地妨礙使用者通過自我意識進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)，期望第一牽引帶18和第二牽引帶20中的至少一方被設(shè)為彈性部、采用由如上述那樣容許長度方向上的彈性變形的彈性纖維等構(gòu)成的具有伸縮性的材料。
[0049]另外，在輔助力傳遞帶12的第一牽引帶18的下方，一體地設(shè)置有第一安裝部14。在本實(shí)施方式中，第一安裝部14被設(shè)成用于保護(hù)膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)用支持件狀，例如由具有伸縮性的布料等形成并纏繞在使用者的膝關(guān)節(jié)上，以通過面狀搭扣、按扣、鉤扣等將位置固定于膝關(guān)節(jié)部分的狀態(tài)進(jìn)行安裝。此外，第一安裝部14也可以與第一牽引帶18相獨(dú)立地形成，通過粘接、縫合等進(jìn)行后固定。此外，期望考慮通過在第一安裝部14上形成定位在使用者的膝蓋處的貫通孔24來避免妨礙膝關(guān)節(jié)的屈伸。
[0050]另外，輔助力傳遞帶12的第二牽引帶20的兩端部安裝于第二安裝部16。第二安裝部I6具有均安裝于腰部的傳遞帶支撐帶26和驅(qū)動(dòng)裝置支撐帶28，第二牽引帶20的一個(gè)端部安裝于傳遞帶支撐帶26，并且另一個(gè)端部安裝于驅(qū)動(dòng)裝置支撐帶28。此外，基于提高安裝于使用者的狀態(tài)下的匹配性能等目的，第二安裝部16為具備傳遞帶支撐帶26和驅(qū)動(dòng)裝置支撐帶28的構(gòu)造，兩個(gè)支撐帶26、28在后面?zhèn)认嗷ミB結(jié)。但是，也能夠以單一的安裝帶構(gòu)造等來構(gòu)成第二安裝部16。
[0051]傳遞帶支撐帶26由伸縮性小的帶狀的布料形成，通過纏繞在使用者的腰部并將兩端部通過面狀搭扣、按扣、鉤扣等進(jìn)行連結(jié)，來而安裝在使用者的腰部。另外，在傳遞帶支撐帶26上設(shè)置有呈環(huán)狀的一對引導(dǎo)金屬配件30、30，在傳遞帶支撐帶26安裝于腰部的狀態(tài)下，該一對引導(dǎo)金屬配件30、30配置在腰部的左右兩側(cè)。而且，一對第二牽引帶20、20各自的一個(gè)端部使用縫合、焊接、按扣、鉤扣、面狀搭扣等手段安裝于傳遞帶支撐帶26的前面部分。該一對第二牽引帶20、20各自的另一個(gè)端部被配置成穿過一對引導(dǎo)金屬配件30、30并繞到后面?zhèn)龋绾笏瞿菢臃謩e被施加電動(dòng)馬達(dá)17、17的驅(qū)動(dòng)力。
[0052]并且，在安裝于使用者的狀態(tài)下位于左大腿部和右大腿部的部分處分別設(shè)置有檢測大腿部的傾斜角度來作為髖關(guān)節(jié)的彎曲角度的關(guān)節(jié)角度傳感器32、32。該關(guān)節(jié)角度傳感器32只要能夠測量關(guān)節(jié)的彎曲角度即可，不對傳感器的具體的種類、構(gòu)造、安裝位置等進(jìn)行限定。例如，也能夠采用靜電電容型傳感器，從腰部沿著大腿部的身體側(cè)面進(jìn)行配設(shè)，在該靜電電容型傳感器中，如前述的專利文獻(xiàn)3所記載的那樣在由介電性的彈性材料形成的電介質(zhì)層的兩面設(shè)置有由導(dǎo)電性的彈性材料形成的一對電極膜。
[0053]在本實(shí)施方式中，采用陀螺儀傳感器來作為關(guān)節(jié)角度傳感器32、32，該陀螺儀傳感器例如固定安裝并支撐于左右的各第一牽引帶18、18。所述陀螺儀傳感器通過檢測大腿部的傾斜角度來檢測髖關(guān)節(jié)相對于被保持為大致鉛垂?fàn)顟B(tài)的腰部側(cè)的髖骨的彎曲角度，能夠采用公知的傳感器來作為該陀螺儀傳感器。
[0054]例如，作為用作所述關(guān)節(jié)角度傳感器32的陀螺儀傳感器，能夠采用三軸角速度傳感器等，該三軸角速度傳感器是一般的MEMS(Micro Electro Mechanical System:微電子機(jī)械系統(tǒng))傳感器，能夠檢測繞正交的三個(gè)軸旋轉(zhuǎn)的角速度。另外，也能夠?qū)⒓铀俣葌鞲衅髋c陀螺儀傳感器一并安裝在大腿部，通過對兩個(gè)傳感器的檢測信號一并進(jìn)行運(yùn)算處理，能夠?qū)崿F(xiàn)檢測精度的提高、信息的高級化。例如，也能夠利用加速度傳感器來適當(dāng)校正陀螺儀傳感器的傾斜方向的檢測值中的基準(zhǔn)方向，由此避免基準(zhǔn)方向的誤差的累積，另外，還能夠針對由加速度傳感器檢測出的重力方向(鉛垂方向)，通過運(yùn)算裝置對由陀螺儀傳感器檢測出的大腿部的角速度進(jìn)行積分運(yùn)算，由此以包括時(shí)間軸在內(nèi)的四維數(shù)的方式求出大腿部的三維的傾斜方向。并且，還能夠采用作為傳感器融合算法的濾波單元等，以減少因陀螺儀傳感器中的噪音等引起的檢測誤差。此外，陀螺儀傳感器所需要的電源、運(yùn)算裝置等除了安裝于驅(qū)動(dòng)裝置支撐帶28以外，還可以安裝于傳遞帶支撐帶26等。
[0055]并且，在輔助力傳遞帶12上設(shè)置有負(fù)荷傳感器34，該負(fù)荷傳感器34直接檢測在拉伸方向上作用的負(fù)荷(應(yīng)力)。所述負(fù)荷傳感器34除了安裝于構(gòu)成輔助力傳遞帶12的第一牽引帶18、第二牽引帶20的長度方向上的中間部分以外，還能夠安裝于該第一牽引帶18、第二牽引帶20的長度方向上的端部處的與其它構(gòu)件的安裝部、連結(jié)部等。
[0056]關(guān)于所采用的負(fù)荷傳感器34的種類，也是只要能夠檢測作用于輔助力傳遞帶12的負(fù)荷即可，能夠優(yōu)選地采用通過負(fù)荷傳感單元將負(fù)荷直接轉(zhuǎn)換為電壓值后輸出的負(fù)荷傳感器，除了采用磁致伸縮式、靜電電容式、陀螺儀式、應(yīng)變計(jì)式等負(fù)荷傳感單元以外，還能夠采用使用彈簧等彈性體的負(fù)荷傳感器等。
[0057]此外，在對輔助力傳遞帶12安裝負(fù)荷傳感器34時(shí)，除了以將作用于輔助力傳遞帶12的全部的負(fù)荷輸入到負(fù)荷傳感器34的方式進(jìn)行安裝以外，還可以以將一部分負(fù)荷輸入到負(fù)荷傳感器34的方式進(jìn)行安裝。例如，作為前者的方式，還可以將輔助力傳遞帶12的長度方向上的一部分置換為負(fù)荷傳感器34等，來使對輔助力傳遞帶12的拉伸方向力經(jīng)由負(fù)荷傳感器34而進(jìn)行作用。另外，作為后者的方式，還可以將負(fù)荷傳感器34固定在由能夠伸縮的材質(zhì)構(gòu)成的輔助力傳遞帶12的表面。
[0058]另外，也能夠?qū)⒇?fù)荷傳感器34設(shè)置于對輔助力傳遞帶12施加負(fù)荷的電動(dòng)馬達(dá)17，由此在輸入側(cè)檢測對輔助力傳遞帶12施加的拉伸方向的力。具體地說，例如還能夠構(gòu)成如下的負(fù)荷傳感器34:在對電動(dòng)馬達(dá)17的供電電路中檢測電流值，由此通過所述電流值來將對輔助力傳遞帶12施加的拉伸力檢測為電動(dòng)馬達(dá)17的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
[0059]另一方面，驅(qū)動(dòng)裝置支撐帶28如圖1?3所示那樣，與傳遞帶支撐帶26同樣地由伸縮性小的帶狀的布料等形成，通過纏繞在使用者的腰部并將兩端部通過面狀搭扣、按扣、鉤扣等進(jìn)行連結(jié)，而以位置大致固定的方式安裝在使用者的腰部。另外，驅(qū)動(dòng)裝置支撐帶28使其背面部分延伸至比正面部分靠下方的位置處而具有更大的面積，在該背面部分安裝有驅(qū)動(dòng)裝置38。
[0060]驅(qū)動(dòng)裝置38如圖4所示那樣構(gòu)成為包括:作為驅(qū)動(dòng)源的左右一對電動(dòng)馬達(dá)17、17;由該一對電動(dòng)馬達(dá)17、17驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)的左右一對旋轉(zhuǎn)軸42、42;對電動(dòng)馬達(dá)17、17供給電力的電池等電源裝置44;以及基于關(guān)節(jié)角度傳感器32、32的檢測結(jié)果對電動(dòng)馬達(dá)17、17進(jìn)行工作控制的控制裝置46。
[0061]各電動(dòng)馬達(dá)17優(yōu)選采用能夠檢測旋轉(zhuǎn)位置來控制正反兩方向的旋轉(zhuǎn)量的伺服馬達(dá)等。而且，通過從電源裝置44被通電而被驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)馬達(dá)17的驅(qū)動(dòng)軸48的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由適當(dāng)?shù)臏p速齒輪系被傳遞到旋轉(zhuǎn)軸42。旋轉(zhuǎn)軸42是以容許周向上的旋轉(zhuǎn)的方式被支撐的桿狀構(gòu)件，在其外周面上固定并纏繞有第二牽引帶20的另一個(gè)端部。由此，第二牽引帶20的另一個(gè)端部經(jīng)由驅(qū)動(dòng)裝置38安裝于驅(qū)動(dòng)裝置支撐帶28，據(jù)此，輔助力傳遞帶12跨越髖關(guān)節(jié)地配置。
[0062 ]而且，旋轉(zhuǎn)軸42通過從電動(dòng)馬達(dá)17的驅(qū)動(dòng)軸48施加的驅(qū)動(dòng)力向沿周向的一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，由此輔助力傳遞帶12的第二牽引帶20被卷繞于旋轉(zhuǎn)軸42。由此，電動(dòng)馬達(dá)17的驅(qū)動(dòng)力沿輔助力傳遞帶12的長度方向(第一牽引帶18和第二牽引帶20的長度方向)傳遞，作為拉伸力而施加于第一安裝部14與第二安裝部16之間。
[0063]此外，第二牽引帶20以連結(jié)金屬配件22為動(dòng)滑輪而折回，因此施加于第二牽引帶20的電動(dòng)馬達(dá)17的驅(qū)動(dòng)力被增大并且拉伸方向被變換，沿第一牽引帶18的長度方向進(jìn)行作用。另外，作為電動(dòng)馬達(dá)17，采用具備作為編碼器的旋轉(zhuǎn)編碼器50的伺服馬達(dá)等，由此能夠直接檢測作為由電動(dòng)馬達(dá)17對輔助力傳遞帶12施加的拉伸方向的牽引量的卷繞量。由此，能夠設(shè)置牽引量控制單元，該牽引量控制單元基于旋轉(zhuǎn)編碼器50的檢測值對電動(dòng)馬達(dá)17進(jìn)行工作控制來將輔助力傳遞帶12的牽引量控制為期望的值。而且，除了下面說明的利用拉伸力進(jìn)行的控制以外，還一并采用利用卷繞量進(jìn)行的控制，由此能夠?qū)崿F(xiàn)控制的可靠性的提尚等。
[0064]另一方面，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸42通過電動(dòng)馬達(dá)17向周向另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸42對輔助力傳遞帶12的卷繞被解除而輔助力傳遞帶12被送出，第一安裝部14與第二安裝部16之間的拉伸力被解除。
[0065]但是，電動(dòng)馬達(dá)17的反轉(zhuǎn)不是必須的，也可以停止向電動(dòng)馬達(dá)17的供電來釋放電動(dòng)馬達(dá)17的輸出軸，由此形成能夠自由地容許輔助力傳遞帶12的拉出的狀態(tài)，從而解除第一安裝部14與第二安裝部16之間的拉伸力。據(jù)此，隨著使用者利用肌力進(jìn)行的動(dòng)作，輔助力傳遞帶12不會(huì)過度地松弛，也不具有成為動(dòng)作的阻力的程度的張力，從而能夠容易地追隨行走動(dòng)作來送出輔助力傳遞帶12。
[0066]另外，通過控制裝置46來控制從電源裝置44向電動(dòng)馬達(dá)17的通電的有無、通電方向(驅(qū)動(dòng)軸48的旋轉(zhuǎn)方向)，由此執(zhí)行電動(dòng)馬達(dá)17的控制?？刂蒲b置46基于關(guān)節(jié)角度傳感器32的檢測結(jié)果(輸出信號)等來檢測使用者的髖關(guān)節(jié)的彎曲運(yùn)動(dòng)和伸展運(yùn)動(dòng)等，根據(jù)檢測出的髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)來控制向電動(dòng)馬達(dá)17的供電。由此，通過控制裝置46來調(diào)節(jié)基于電動(dòng)馬達(dá)17的驅(qū)動(dòng)力而施加于第一安裝部14與第二安裝部16之間的拉伸力。
[0067]在此，在本實(shí)施方式中，控制裝置46—并具備以下三個(gè)控制單元，執(zhí)行這三個(gè)控制。
[0068](I)輔助定時(shí)控制單元，其在通過電動(dòng)馬達(dá)17的卷繞工作對輔助力傳遞帶12施加拉伸力來使輔助行走時(shí)的腿部肌力的輔助力進(jìn)行作用時(shí)，基于由關(guān)節(jié)角度傳感器32檢測出的髖關(guān)節(jié)的彎曲角度的值決定電動(dòng)馬達(dá)17的卷繞工作的開始定時(shí)來作為驅(qū)動(dòng)單元的工作定時(shí)。
[0069](II)輔助力控制單元，其在上述(I)所記載的輔助力進(jìn)行作用時(shí)，基于負(fù)荷傳感器34的檢測值對電動(dòng)馬達(dá)17的輸出水平進(jìn)行反饋控制來調(diào)節(jié)該電動(dòng)馬達(dá)17的輸出水平，以使作用于輔助力傳遞帶12的負(fù)荷成為預(yù)先設(shè)定的輔助力的目標(biāo)值。
[0070](III)松弛防止控制單元，其在上述(I)所記載的輔助力不進(jìn)行作用的非作用時(shí)，基于負(fù)荷傳感器34的檢測值對電動(dòng)馬達(dá)17的輸出水平進(jìn)行反饋控制來調(diào)節(jié)該電動(dòng)馬達(dá)17的輸出水平，以使作用于輔助力傳遞帶12的負(fù)荷成為預(yù)先設(shè)定成能夠消除該輔助力傳遞帶12的松弛的偏置力的目標(biāo)值。
[0071]S卩，控制裝置46對電動(dòng)馬達(dá)17、17的控制手段如下:將由關(guān)節(jié)角度傳感器32檢測出的左右的髖關(guān)節(jié)角度的檢測值、由負(fù)荷傳感器34檢測出的左右的輔助力傳遞帶12的拉伸負(fù)荷的檢測值作為參照信號，以滿足與預(yù)先設(shè)定的輔助定時(shí)、輔助力、偏置力對應(yīng)的電動(dòng)馬達(dá)
17、17的控制條件的方式執(zhí)行從電源裝置44向電動(dòng)馬達(dá)17、17的電力供給，該電源裝置44由便攜式電池等二次電池構(gòu)成。
[0072]具體地說，例如如圖5中示出硬件的功能框圖那樣，所述控制裝置46構(gòu)成為包括控制器52和驅(qū)動(dòng)器54，該控制器52具備R0M、RAM等存儲(chǔ)單元，該驅(qū)動(dòng)器54按照來自所述控制器52的指令值從電源裝置44向電動(dòng)馬達(dá)17、17供給電力。即，控制裝置46預(yù)先存儲(chǔ)有控制用程序，基于從左右的包括陀螺儀傳感器的關(guān)節(jié)角度傳感器32、32得到的關(guān)節(jié)角度的檢測值和從左右的負(fù)荷傳感器34、34得到的施加于輔助力傳遞帶12的拉伸負(fù)荷的檢測值，來實(shí)現(xiàn)前述的(I)輔助定時(shí)控制單元、(II)輔助力控制單元、(III)松弛防止控制單元各自的功能。此外，在本實(shí)施方式中，分別地控制向左右的電動(dòng)馬達(dá)17、17的供電控制，由此能夠分別地獨(dú)立地控制對左右腿施加的輔助力。
[0073](I)輔助定時(shí)控制單元例如如下那樣通過硬件和軟件來構(gòu)成。即，控制裝置46按照預(yù)先存儲(chǔ)在控制裝置46的R0M、RAM中的輔助定時(shí)控制用的程序，將從左右的關(guān)節(jié)角度傳感器32、32輸出的髖關(guān)節(jié)角度作為參照信號，在所述髖關(guān)節(jié)角度達(dá)到預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元
(52)中的供電開始的髖關(guān)節(jié)角度的情況下，發(fā)出輔助開始的信號來開始從電源裝置44向電動(dòng)馬達(dá)17供電。此外，輔助定時(shí)控制單元的控制例如以如下情況作為條件來執(zhí)行:根據(jù)從左右的關(guān)節(jié)角度傳感器32、32輸出的髖關(guān)節(jié)角度以規(guī)定周期發(fā)生變化等情況，判定為處于行走狀態(tài)。
[0074](II)輔助力控制單元例如如下那樣通過硬件和軟件來構(gòu)成。即，控制裝置46按照預(yù)先存儲(chǔ)在控制裝置46的R0M、RAM中的輔助力控制用的程序，將作為左右的負(fù)荷傳感器34、34的輸出值而得到的拉伸負(fù)荷作為參照信號來控制從電源裝置44向電動(dòng)馬達(dá)17的供電，以使所述拉伸負(fù)荷成為預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元(52)中的輔助用目標(biāo)值。此外，關(guān)于輔助用目標(biāo)值，例如期望以將輔助開始時(shí)作為起點(diǎn)、在規(guī)定時(shí)間內(nèi)隨時(shí)經(jīng)過發(fā)生變化的圖案來提供，能夠設(shè)定為隨時(shí)經(jīng)過發(fā)生變化的映射數(shù)據(jù)、時(shí)間軸上的函數(shù)值等。另外，輔助力控制單元的控制例如以行走狀態(tài)為前提、以由輔助定時(shí)控制單元發(fā)出了輔助開始的信號為條件來執(zhí)行。
[0075](III)松弛防止控制單元例如如下那樣通過硬件和軟件來構(gòu)成。即，控制裝置46按照預(yù)先存儲(chǔ)在控制裝置46的R0M、RAM中的松弛防止控制用的程序，將作為左右的負(fù)荷傳感器34、34的輸出值而得到的拉伸負(fù)荷作為參照信號來控制從電源裝置44向電動(dòng)馬達(dá)17的供電，以使所述拉伸負(fù)荷成為預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元(52)中的松弛防止用目標(biāo)值。此外，關(guān)于松弛防止用目標(biāo)值，例如期望以在行走時(shí)不會(huì)使用者感到不自然的程度的大致固定的大小來提供。另外，松弛防止控制單元的控制例如以行走狀態(tài)為前提、在從輔助力控制單元對拉伸負(fù)荷的控制結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)起到由輔助定時(shí)控制單元發(fā)出下一個(gè)輔助開始的信號為止的期間內(nèi)連續(xù)被執(zhí)行。
[0076]而且，使用該(I)輔助定時(shí)控制單元、(II)輔助力控制單元、(III)松弛防止控制單元，通過控制裝置46使電動(dòng)馬達(dá)17、17工作，由此在使用者進(jìn)行行走運(yùn)動(dòng)時(shí)，使輔助力經(jīng)過輔助力傳遞帶12、12并作為繞髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)輔助力進(jìn)行作用，從而進(jìn)行行走輔助。特別是在本實(shí)施方式中，執(zhí)行在行走時(shí)向前方擺出離地腿時(shí)的輔助作用。
[0077]S卩，人的行走如圖6示出模型圖那樣通過將左右一對腿X、Y交替地向前方擺出來向前后周期性地移動(dòng)來進(jìn)行。在該行走動(dòng)作中，為了維持克服因行走面的傾斜等產(chǎn)生的行走阻力來使重心向前方移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)能量，不僅需要提供通過接地的腿X的肌肉活動(dòng)施與的體重支撐等的能量，對于從地面懸空的離地腿Y的運(yùn)動(dòng)也擔(dān)負(fù)著重要的作用。具體地說，在行走時(shí)以如下的單腿站立的狀態(tài)前進(jìn)行走:向后方伸出的一條腿的指尖在比人的重心靠后方的位置處離開地面而該向后方伸出的一條腿成為離地腿Y，僅有向前方伸出的一條腿對妾地。另一方面，從地面懸空的離地腿Y在行走時(shí)以向后方大幅伸出的狀態(tài)從地面懸空，也利用作用于離地腿Y的重力并通過繞髖關(guān)節(jié)的擺動(dòng)來從比人的重心靠后方的位置向前方擺出。利用該離地腿Y的擺出而進(jìn)行的鐘擺運(yùn)動(dòng)還作用為使重心向前方前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)能量而進(jìn)行作用。
[0078]但是，若是由于年齡增長等而行走能力低的人，則步幅小且速度也慢，因此即使在所述離地腿Y在后方懸空時(shí)，也沒有足夠的重力進(jìn)行作用，難以發(fā)揮利用離地腿Y的鐘擺運(yùn)動(dòng)得到的效果。其結(jié)果，認(rèn)為會(huì)發(fā)生以下情況:行走能力低的人無法進(jìn)行順暢的行走，行走本身變得痛苦而不再行走，因此導(dǎo)致加快腿肌力的進(jìn)一步下降。在此，在本實(shí)施方式的行走運(yùn)動(dòng)輔助裝置10中，通過在適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)對離地腿Y輔助地施加輔助力F來促進(jìn)離地腿Y的鐘擺運(yùn)動(dòng)，以支持離地腿Y的鐘擺運(yùn)動(dòng)，由此使使用者的行走具有節(jié)奏并且高效化。特別是，由于對從地面懸空的離地腿Y施加輔助力F，因此能夠以小的力使離地腿Y高效地進(jìn)行變位運(yùn)動(dòng)來輔助行走，并且，接地來支撐體重的接地腿X積極使用使用者自身的肌力，由此肌力也能夠被有效訓(xùn)練。
[0079]所述輔助力F是作為拉伸力而由電動(dòng)馬達(dá)17經(jīng)過輔助力傳遞帶12繞使用者的髖關(guān)節(jié)施加的，圖7中示出了該作用力的隨時(shí)間經(jīng)過的圖案的一例。即，在行走時(shí)通過關(guān)節(jié)角度傳感器32來檢測髖關(guān)節(jié)的周期性的變化圖案，因此通過所述(I)輔助定時(shí)控制單元來決定輔助開始的定時(shí)，在從輔助開始時(shí)間點(diǎn)至輔助結(jié)束時(shí)間點(diǎn)的期間，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)輔助力F的大小并將該輔助力F施加于離地腿Y。
[0080]此外，輔助結(jié)束時(shí)間點(diǎn)例如能夠時(shí)間設(shè)定為從輔助開始時(shí)間點(diǎn)起經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的時(shí)間為止的期間，另外還能夠設(shè)定為關(guān)節(jié)角度傳感器32檢測髖關(guān)節(jié)的檢測值達(dá)到預(yù)先設(shè)定的角度值為止的期間等。另外，優(yōu)選的是，從輔助開始時(shí)間點(diǎn)至輔助結(jié)束時(shí)間點(diǎn)的輔助力F的作用期間T 一般被設(shè)定為從與行走時(shí)向后方伸出的腿離開地面而成為離地腿的時(shí)間點(diǎn)大致相同的時(shí)間點(diǎn)到稍早于向前方擺出后著地的期間、即比成為離地的離地腿的期間稍短的期間。
[0081]另外，期望的是，例如以如下方式設(shè)定作為目的的輔助力F的大小:在離地腿從后方向前方擺出的初始的定時(shí)發(fā)揮大的力，另一方面，在擺出到前方后、力逐漸變小以避免妨礙著地，從而能夠避免在行走時(shí)抱有不自然感且能夠高效地進(jìn)行行走輔助。具體地說，能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為具有山形的分布圖，該山形的分布圖的峰值位置處于輔助力F的作用期間T的相比于中央而言的前半部分。而且，作為目的的輔助力能夠表示為與髖關(guān)節(jié)的從離地腿Y向接地腿X、或者從接地腿X向離地腿Y的周期性彎曲運(yùn)動(dòng)對應(yīng)地以規(guī)定時(shí)間的間隔重復(fù)山形分布圖的圖案、即周期性的波形分布圖。
[0082]而且，在本實(shí)施方式中，通過包括裝備于輔助力傳遞帶12的負(fù)荷傳感單元的負(fù)荷傳感器34來直接檢測經(jīng)過輔助力傳遞帶12并施加于腿的輔助力F的大小，基于該檢測值對電動(dòng)馬達(dá)17進(jìn)行反饋控制以使輔助力F成為作為目的的輔助力F的大小。因此，能夠高精度地發(fā)揮如圖7所例示的作為目的的輔助力的大小。
[0083]另一方面，如圖8中以模型的方式示出的那樣，當(dāng)將輔助力傳遞帶12的上端部分相對于使用者的安裝位置設(shè)為支點(diǎn)A、將使用者的髖關(guān)節(jié)位置設(shè)為支點(diǎn)B、將輔助力傳遞帶12的下端部分相對于使用者的安裝位置設(shè)為支點(diǎn)C時(shí)，與跨接有輔助力傳遞帶12的部分的長度相當(dāng)?shù)腁ABC中的邊AC的長度伴隨行走時(shí)的髖關(guān)節(jié)的角度Θ的變化而發(fā)生變化。此外，圖8中的點(diǎn)O是穿過支點(diǎn)A的水平線與穿過支點(diǎn)B的鉛垂線的交點(diǎn)。另外，支點(diǎn)A的位置為第二牽引帶20的一個(gè)端部安裝于傳遞帶支撐帶26的安裝位置與該第二牽引帶20所穿過的引導(dǎo)金屬配件30的大致中間位置。
[0084]因此，除了如上所述那樣通過電動(dòng)馬達(dá)17對輔助力傳遞帶12進(jìn)行卷繞來對基于張力的輔助力進(jìn)行作用控制的狀況以外，當(dāng)電動(dòng)馬達(dá)17不工作而輔助力傳遞帶12以固定長度被放置時(shí)，輔助力傳遞帶12會(huì)伴隨行走而發(fā)生松弛、過度的拉伸。
[0085]因此，在本實(shí)施方式中，在輔助力不進(jìn)行作用時(shí)，通過(III)松弛防止控制單元來控制電動(dòng)馬達(dá)17，由此保持對輔助力傳遞帶12施加大致固定的小的拉伸力來作為松弛防止力的狀態(tài)。在進(jìn)行該松弛防止的控制時(shí)，將直接檢測輔助力傳遞帶12的拉伸應(yīng)力的負(fù)荷傳感單元34的檢測值作為參照信號來對電動(dòng)馬達(dá)17進(jìn)行反饋控制，以使所述檢測值成為作為目的的固定的拉伸力。
[0086]通過執(zhí)行這種松弛防止控制，如圖7所示那樣，在除輔助力F的作用期間T以外的實(shí)質(zhì)上整個(gè)期間內(nèi)，規(guī)定的偏置力(小的拉伸力)作用于輔助力傳遞帶12。而且，通過像這樣始終防止輔助力傳遞帶12的松弛，例如當(dāng)在通過(I)輔助定時(shí)控制單元開始輔助的時(shí)間點(diǎn)使
(II)輔助力控制單元所設(shè)定的輔助力F進(jìn)行作用時(shí)，伴隨電動(dòng)馬達(dá)17的工作，輔助力傳遞帶12的拉伸力立即上升。因此，作為目的的輔助力幾乎沒有時(shí)間延遲地作用于離地腿，能夠?qū)⑤o助力按適于行走的圖案高精度地施加于離地腿。
[0087]特別是在本方式中，在輔助力F進(jìn)行作用時(shí)也通過(II)輔助力控制單元根據(jù)負(fù)荷傳感單元34的檢測值來直接對輔助力傳遞帶12的拉伸應(yīng)力進(jìn)行反饋控制，因此除了實(shí)現(xiàn)輔助力F在作用開始時(shí)的快速上升以外，還有效防止了輔助力F的不足或超調(diào)、以及發(fā)散等控制不良，能夠一并實(shí)現(xiàn)向目標(biāo)值的尚精度的追隨性。
[0088]附帶地說，按照圖9的表示一個(gè)控制方式的流程圖來說明由本實(shí)施方式的行走運(yùn)動(dòng)輔助裝置10進(jìn)行的如上所述的行走輔助控制的整體流程。
[0089]首先，當(dāng)在步驟SI中開始控制時(shí)，在步驟S2的初始化步驟中針對陀螺儀傳感器32、負(fù)荷傳感單元34進(jìn)行回歸原點(diǎn)等傳感器校正之后，在步驟S3中設(shè)定在為了防止松弛而進(jìn)行對輔助力傳遞帶12施加偏置力的控制時(shí)作為目標(biāo)值的負(fù)荷傳感單元34的偏置力，并且在步驟S4中設(shè)定對行走時(shí)的肌力進(jìn)行輔助的輔助力的圖案(如圖7所示的輔助力的大小的隨時(shí)間經(jīng)過的變化分布圖)。
[0090]之后，在步驟S5以后，執(zhí)行電動(dòng)馬達(dá)17的驅(qū)動(dòng)控制來開始輔助工作。此外，下面的電動(dòng)馬達(dá)17的控制既可以按成為對象的左右腿中的每一方交替地實(shí)施，也可以按左右腿分別具備獨(dú)立的控制系統(tǒng)。
[0091]S卩，在步驟S5中，進(jìn)行以下信號處理等:從左右的陀螺儀傳感器32、32獲取左右腿的髖關(guān)節(jié)角度的檢測值，并且從左右的負(fù)荷傳感單元34、34獲取左右的輔助力傳遞帶12、12的拉伸力的檢測值，作為角度信號、輔助力信號存儲(chǔ)在控制裝置46的RAM中。在接下來的步驟S6中，基于通過步驟S5得到的左右的陀螺儀傳感器32、32的檢測結(jié)果來檢測左右腿的髖關(guān)節(jié)角度的周期性變化，掌握穿著者的當(dāng)前狀態(tài)。
[0092]然后，在步驟S7中判定穿著者的當(dāng)前狀態(tài)是否為行走狀態(tài)，當(dāng)判斷為不是行走狀態(tài)時(shí)，在步驟S8中將通過所述步驟S3設(shè)定的偏置力設(shè)定為控制目標(biāo)值，之后執(zhí)行步驟S9，將負(fù)荷傳感單元34的檢測值作為參照信號來對電動(dòng)馬達(dá)17進(jìn)行工作控制，以使所述控制目標(biāo)值成為輔助力傳遞帶12的拉伸力，由此在輔助力傳遞帶12處施加固定的松弛防止力(偏置力)。
[0093]另外，在步驟SlO中，在根據(jù)來自將從電源的供電切斷的開關(guān)等的輸入而判定為輔助控制工作結(jié)束之前的期間，以規(guī)定間隔重復(fù)地執(zhí)行上述步驟S5?S9的控制，由此在開始行走之前的期間保持施加上述固定的松弛防止力的狀態(tài)。
[0094]另一方面，當(dāng)在步驟S7中判定為穿著者的當(dāng)前狀態(tài)為行走狀態(tài)時(shí)，進(jìn)入步驟Sll，基于由陀螺儀傳感器32檢測出的髖關(guān)節(jié)的角度的檢測值來判定是否處于輔助力的作用期間T(參照圖7)。而且，當(dāng)判定為不處于輔助力的作用期間T時(shí)，在步驟S12中判定由陀螺儀傳感器32檢測出的髖關(guān)節(jié)的角度是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定的輔助開始的角度值。
[0095]在判定為髖關(guān)節(jié)的角度檢測值尚未達(dá)到輔助開始點(diǎn)的情況下，進(jìn)入步驟S8，返回到用于產(chǎn)生所述松弛防止力(偏置力)的控制循環(huán)。
[0096]與此相對，當(dāng)在所述步驟Sll中判定為處于輔助力的作用期間Τ(參照圖7)且輔助力正在進(jìn)行作用時(shí)，進(jìn)入步驟S13，判定是否為輔助力的作用期間T的結(jié)束前。此外，輔助力的作用期間T的結(jié)束能夠根據(jù)通過所述步驟S4輸入的例如從輔助開始時(shí)間點(diǎn)至輔助結(jié)束的時(shí)間數(shù)據(jù)、判定為輔助結(jié)束的髖關(guān)節(jié)角度的值等來判定。
[0097]然后，在步驟S13中判定為輔助期間T的結(jié)束前的情況下、以及在所述步驟S12中判定為輔助期間T已開始的情況下，進(jìn)入步驟S14，進(jìn)行輔助力的產(chǎn)生控制。在該情況下，首先，在步驟S14中利用通過所述步驟S4輸入的輔助力的圖案求出并決定當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)下的輔助力，將該輔助力設(shè)定為目標(biāo)值。之后，進(jìn)入步驟S9，將負(fù)荷傳感單元34的檢測值作為參照信號來對電動(dòng)馬達(dá)17進(jìn)行工作控制，以使所述控制目標(biāo)值成為輔助力傳遞帶12的拉伸力，由此在輔助力傳遞帶12處施加輔助力。
[0098]而且，在通過步驟SlO判定為輔助控制工作結(jié)束之前的期間，以規(guī)定間隔重復(fù)地執(zhí)行包括所述步驟Sll?S14的控制，由此在輔助期間T的期間按預(yù)先設(shè)定的輔助力的圖案來執(zhí)行輔助力的控制。此外，在步驟S13中判定為輔助期間T結(jié)束的情況下，與在步驟S12中判定為尚未達(dá)到輔助開始點(diǎn)的情況同樣地，進(jìn)入步驟S8，返回到用于產(chǎn)生上述的松弛防止力(偏置力)的控制循環(huán)。
[0099]如上所述，通過電動(dòng)馬達(dá)17的反饋控制對偏置力和輔助力進(jìn)行的控制工作持續(xù)到通過步驟SlO判定為輔助控制工作結(jié)束而到達(dá)步驟S15以結(jié)束為止。
[0100]當(dāng)穿著如上所述的本實(shí)施方式的行走運(yùn)動(dòng)輔助裝置10時(shí)，彎曲髖關(guān)節(jié)時(shí)所需要的力的一部分由輔助力來補(bǔ)充，該輔助力是基于電動(dòng)馬達(dá)17的產(chǎn)生力而作為輔助力傳遞帶
12、12的拉伸力施加于使用者的腿的力。因此，例如在行走時(shí)進(jìn)行彎曲髖關(guān)節(jié)來將后腳向前方移動(dòng)的動(dòng)作時(shí)，能夠通過小的肌力來進(jìn)行作為目的的動(dòng)作，即使在由于年齡增長、傷病而使用者不具備用于進(jìn)行動(dòng)作的足夠的肌力的情況下，也能夠順暢地進(jìn)行作為目的的行走動(dòng)作，從而能夠防止使用者的活動(dòng)受到限制。
[0101]另外，在將電動(dòng)馬達(dá)17的產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力作為輔助力傳遞到使用者的腿部的路徑上設(shè)置的輔助力傳遞帶12的第一牽引帶18被設(shè)為具有撓性，更優(yōu)選的是能夠在力的傳遞方向上發(fā)生彈性變形。由此，電動(dòng)馬達(dá)17的產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力通過第一牽引帶18的撓性變形、彈性而被緩和后被施加于使用者的腿部。因此，與電動(dòng)馬達(dá)17的產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力通過包括剛性的骨骼構(gòu)造的傳遞系統(tǒng)而被直接傳遞的情況相比，對使用者的關(guān)節(jié)等作用的負(fù)荷能夠減輕，從而能夠防止發(fā)生肌肉受損等問題。
[0102]附帶地說，進(jìn)行了將設(shè)為依照本實(shí)施方式的構(gòu)造的行走運(yùn)動(dòng)輔助器具10實(shí)際安裝于健康人來支持行走的實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行了(I)電動(dòng)馬達(dá)17的反饋控制對輔助力的控制精度的確認(rèn)和(2)行走的支持效果的確認(rèn)。
[0103]首先，通過檢測拉伸力來評價(jià)(I)，該拉伸力是在將山形的目標(biāo)值分布圖設(shè)定為輔助力F的圖案來對行走方式不同的三個(gè)人執(zhí)行控制的情況下由負(fù)荷傳感單元34檢測出的拉伸力。如圖10的(a)所示可知，在具有圖9所示的反饋控制系統(tǒng)的本實(shí)施例中，在任意事例中均穩(wěn)定地發(fā)揮了作為目標(biāo)的輔助力。另一方面，在不具備反饋控制系統(tǒng)而進(jìn)行前饋控制的比較例中，如圖10的(b)所示，難以穩(wěn)定地得到目標(biāo)的輔助力，難以充分得到作為目的的行走輔助的效果。
[0104]另外，通過將具備在(I)的實(shí)驗(yàn)中采用的實(shí)施例和比較例的各控制系統(tǒng)的行走運(yùn)動(dòng)輔助裝置安裝于使用者并測定在相同的條件下進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的行走時(shí)的氧消耗量，來進(jìn)行(2)。如圖11的(a)、(b)所示可知，在具有圖9所示的反饋控制系統(tǒng)的本實(shí)施例中，穿著狀態(tài)下的氧消耗量相比于不具備所述反饋控制系統(tǒng)的比較例中的穿著狀態(tài)下的氧消耗量而言受到了抑制，進(jìn)一步有效地發(fā)揮了對行走運(yùn)動(dòng)的支持功能。
[0105]接著，圖12的(a)?(C)中示出了作為依照本發(fā)明的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置的第二實(shí)施方式的行走運(yùn)動(dòng)輔助裝置56。在本實(shí)施方式中，作為輔助力傳遞部的輔助力傳遞帶58被設(shè)為在使用者的左右大腿骨各自的前方以跨越髖關(guān)節(jié)的方式沿大致上下方向直線形地延伸的構(gòu)造。而且，左右的各輔助力傳遞帶58的下端部被安裝于第一安裝部60，并且左右的各輔助力傳遞帶58的上端部被安裝于第二安裝部62，該第一安裝部60安裝于使用者的大腿部偵U，該第二安裝部62安裝于使用者的腰部側(cè)。此外，在下面的說明中，在圖中對與所述第一實(shí)施方式實(shí)質(zhì)上相同的構(gòu)件或者部位標(biāo)注與所述第一實(shí)施方式相同的標(biāo)記，由此省略詳細(xì)的說明。
[0106]即，在所述第一實(shí)施方式中，由通過連結(jié)金屬配件22相互連結(jié)的第一牽引帶18和第二牽引帶20來構(gòu)成輔助力傳遞帶12。與此相對，本實(shí)施方式中的輔助力傳遞帶58、58構(gòu)成為具有直線形延伸的實(shí)質(zhì)上為單條帶的帶構(gòu)造。
[0107]此外，第一安裝部60與所述第一實(shí)施方式中的第一安裝部(14)同樣地，呈在大腿部的下端側(cè)以纏繞在膝關(guān)節(jié)附近的方式安裝的帶狀。另一方面，在所述第一實(shí)施方式中，第二安裝部16被設(shè)為傳遞帶支撐帶26和驅(qū)動(dòng)裝置支撐帶28這樣的分割構(gòu)造，但是本實(shí)施方式中的第二安裝部62被設(shè)為以纏繞在腰部附近的方式安裝的一個(gè)帶構(gòu)造。
[0108]而且，像這樣設(shè)為規(guī)定長度的帶狀的第一安裝部60和第二安裝部62被纏繞于使用者并通過面狀搭扣等而被固定，由此實(shí)質(zhì)上以位置固定在使用者的膝部附近和腰部附近的方式被安裝。
[0109]并且，配置于左右大腿部的前方的輔助力傳遞帶58、58的下端部分別通過粘接、焊接、縫合等固定于左右的第一安裝部60、60，或者通過與左右的第一安裝部60、60—體形成來安裝于該第一安裝部60、60。而且，第一安裝部60被配置成在穿著于使用者的狀態(tài)下在身體前面從膝附近向上方延伸。
[0110]另一方面，在第二安裝部62中，在穿著于使用者的狀態(tài)下在身體前面位于左右腿的髖關(guān)節(jié)各自的上方的部位處固定安裝有作為驅(qū)動(dòng)單元的左右一對電動(dòng)馬達(dá)64、64。另外，該電動(dòng)馬達(dá)64、64中分別設(shè)置有被施加旋轉(zhuǎn)力的旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸沿大致水平方向延伸。而且，輔助力傳遞帶58、58的上端部被固定纏繞在各旋轉(zhuǎn)軸上。而且，通過對旋轉(zhuǎn)軸施加電動(dòng)馬達(dá)64的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，輔助力傳遞帶58的上端被卷繞，輔助力傳遞帶58的有效長度縮短，由此拉伸方向的外力經(jīng)過輔助力傳遞帶58并被施加于第一安裝部60。
[0111]此外，用于控制對電動(dòng)馬達(dá)64、64的供電來控制通過輔助力傳遞帶58施加于使用者的輔助力的電源裝置44和控制裝置46與所述第一實(shí)施方式同樣地設(shè)置于第二安裝部62的背面?zhèn)取?br>[0112]另外，在左右的輔助力傳遞帶58、58上，分別安裝有位于長度方向上的中間部分的負(fù)荷傳感器34、34。所述負(fù)荷傳感器34例如插入安裝于輔助力傳遞帶58的分?jǐn)辔恢锰?，將輔助力傳遞帶58的分?jǐn)嗖拷?jīng)由負(fù)荷傳感器34相連結(jié)，由此，對輔助力傳遞帶58施加的全部的拉伸負(fù)荷均被施加于負(fù)荷傳感器34。此外，也可以在輔助力傳遞帶58的表面粘貼負(fù)荷傳感器34或僅使輔助力傳遞帶58的寬度方向上的一部分分?jǐn)嗖⒃诖颂幉迦氚惭b負(fù)荷傳感器34，由此，對輔助力傳遞帶58施加的拉伸負(fù)荷的一部分被施加于負(fù)荷傳感器34，只要能夠通過負(fù)荷傳感器34來檢測在行走等時(shí)作用于輔助力傳遞帶58的拉伸負(fù)荷的變化量即可。
[0113]并且，在本實(shí)施方式中，在安裝關(guān)節(jié)角度傳感器32、32時(shí)，采用了與輔助力傳遞帶58、58獨(dú)立的固定帶66、66。即，采用固定安裝于使用者的大腿部的固定帶66，將關(guān)節(jié)角度傳感器32安裝并支撐于所述固定帶66，由此將關(guān)節(jié)角度傳感器32固定安裝于大腿部的后面?zhèn)蒛。此外，作為固定帶66，能夠采用利用橡膠等的彈性的纏繞帶、利用面狀搭扣的緊固帶等適當(dāng)?shù)陌惭b構(gòu)造。另外，關(guān)于關(guān)節(jié)角度傳感器32的安裝位置，只要能夠檢測大腿部的傾斜角度即可，能夠在不妨礙使用者的動(dòng)作、輔助力傳遞帶58的工作等的范圍內(nèi)任意地設(shè)定。
[0114]在這種本實(shí)施方式的行走運(yùn)動(dòng)輔助裝置56中，也與所述第一實(shí)施方式中的行走運(yùn)動(dòng)輔助裝置10同樣地工作，能夠發(fā)揮同樣的效果。特別是，與所述第一實(shí)施方式相比，輔助力傳遞帶58、58被設(shè)為單條帶的帶構(gòu)造，因此相比于第一實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)了輔助力傳遞帶相對于電動(dòng)馬達(dá)的拉伸驅(qū)動(dòng)的阻力的減少等，能夠使電動(dòng)馬達(dá)64、64的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力作為大腿部伴隨行走向前后方向進(jìn)行擺動(dòng)式移動(dòng)時(shí)的輔助力來更高效地進(jìn)行作用。
[0115]另外，與所述實(shí)施方式相比，經(jīng)過輔助力傳遞帶58、58施加拉伸力時(shí)的電動(dòng)馬達(dá)對帶的卷繞量也能夠減少，因此還能夠通過電動(dòng)馬達(dá)64來更直接地控制經(jīng)由輔助力傳遞帶58施加的輔助力、偏置力。
[0116]以上詳細(xì)記述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本發(fā)明不限定于該具體的記載。例如，第一安裝部也能夠安裝于比膝關(guān)節(jié)靠上方的大腿部，由此能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化。但是，本發(fā)明的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置不限定于繞髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)輔助，還能夠應(yīng)用于例如繞肘、肩等關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)輔助。具體地說，例如在使用者進(jìn)行俯臥撐、肩轉(zhuǎn)動(dòng)等伴隨關(guān)節(jié)的周期性的彎曲的康復(fù)運(yùn)動(dòng)的情況下，能夠與行走同樣地施加輔助力來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)輔助。
[0117]另外，控制裝置、電源裝置等的安裝位置不受限定，例如也能夠通過作為利用通電用引線連接的獨(dú)立構(gòu)造而裝在使用者的衣服口袋里、掛在使用者的肩膀上等來進(jìn)行安裝。在對使用步行機(jī)等而不移動(dòng)位置的運(yùn)動(dòng)施加輔助力的情況下，也能夠從設(shè)置電池、家庭用電源的插座等進(jìn)行供電。
[0118]并且，輔助力傳遞部并不限定于整體具有撓性(柔軟性)，局部具有撓性(柔軟性)即可，也可以存在由金屬、合成樹脂等形成的硬質(zhì)的部分。并且，在對輔助力傳遞部賦予彈性時(shí)也是，既可以設(shè)為輔助力傳遞部整體能夠在力的傳遞方向上發(fā)生彈性變形，也可以設(shè)為輔助力傳遞部局部地被容許在力的傳遞方向上發(fā)生彈性變形。
[0119]另外，關(guān)節(jié)角度傳感器的安裝位置只要是能夠測定成為對象的關(guān)節(jié)的彎曲角度的位置即可，沒有特別限定。即，不需要如所述第二實(shí)施方式那樣將關(guān)節(jié)角度傳感器安裝于大腿部的后側(cè)，例如也可以如圖13的(a)?(C)所示那樣，將陀螺儀傳感器等關(guān)節(jié)角度傳感器32、32安裝于使用者的大腿部的前面?zhèn)鹊南露烁浇热我獾奈恢谩Ａ硗?，還能夠如圖13的(a)?(C)所示那樣，不采用如第二實(shí)施方式那樣的特別的固定帶，而是將關(guān)節(jié)角度傳感器32例如安裝于第一安裝部60等。但是，在將關(guān)節(jié)角度傳感器32安裝于輔助力傳遞帶58的情況下，不與大腿部的傾斜角度高精度地一致，因此期望的是，安裝于如與第一安裝部60的固定端那樣同大腿部大致相等程度地傾斜的部位，由此減少髖關(guān)節(jié)的彎曲角度的測定誤差。
[0120]附圖標(biāo)記說明
[0121]10、56:行走運(yùn)動(dòng)輔助裝置(關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置)；12、58:輔助力傳遞帶(輔助力傳遞部)；14、60:第一安裝部；16、62:第二安裝部；17、64:電動(dòng)馬達(dá)(驅(qū)動(dòng)單元)；32:關(guān)節(jié)角度傳感器;34:負(fù)荷傳感器;50:旋轉(zhuǎn)編碼器(編碼器)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置，具有:輔助力傳遞部，其具有柔軟性;第一安裝部，其設(shè)置于該輔助力傳遞部的一個(gè)端部，被安裝在使用者的隔著關(guān)節(jié)的一個(gè)部位處;第二安裝部，其設(shè)置于該輔助力傳遞部的另一個(gè)端部，被安裝在使用者的隔著關(guān)節(jié)的另一個(gè)部位處;驅(qū)動(dòng)單元，其對該輔助力傳遞部施加拉伸方向的輔助力;關(guān)節(jié)角度傳感器，其對該使用者的該關(guān)節(jié)的彎曲角度進(jìn)行檢測；以及輔助定時(shí)的控制單元，其基于該關(guān)節(jié)角度傳感器的檢測值來決定該驅(qū)動(dòng)單元的工作定時(shí)，該關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置的特征在于， 設(shè)置有:(i)輔助力控制單元，其在所述輔助力進(jìn)行作用時(shí)調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)單元的輸出水平，以使作用于所述輔助力傳遞部的負(fù)荷成為所述輔助力的目標(biāo)值；以及(ii)松弛防止控制單元，其在所述輔助力不進(jìn)行作用時(shí)使所述驅(qū)動(dòng)單元工作來對該輔助力傳遞部施加偏置力，以消除所述輔助力傳遞部的松弛， 并且，該關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置設(shè)置有負(fù)荷傳感器，該負(fù)荷傳感器對作用于所述輔助力傳遞部的拉伸方向的負(fù)荷進(jìn)行檢測， 在所述輔助力控制單元和所述松弛防止控制單元中的至少一個(gè)單元中，基于該負(fù)荷傳感器的檢測值來對所述驅(qū)動(dòng)單元的工作進(jìn)行反饋控制，以使作用于該輔助力傳遞部的負(fù)荷成為作為目標(biāo)的所述輔助力或所述偏置力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置，其特征在于， 所述輔助力傳遞部在長度方向上的至少一部分具有能夠彈性變形的彈性部。3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)單元具備編碼器并且設(shè)置有牽引量控制單元，該編碼器針對所述輔助力傳遞部檢測拉伸方向的牽引量，該牽引量控制單元基于該編碼器的檢測值對該驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行工作控制來將該輔助力傳遞部的牽引量引導(dǎo)為目的值。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中的任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置，其特征在于， 所述輔助力控制單元中的所述輔助力的目標(biāo)值是以與所述關(guān)節(jié)的周期性彎曲運(yùn)動(dòng)對應(yīng)的周期性波形來提供的。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中的任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輔助裝置，其特征在于， 所述關(guān)節(jié)角度傳感器對所述使用者的髖關(guān)節(jié)的角度進(jìn)行檢測，并且，所述輔助力傳遞部按左腿用和右腿用而設(shè)置有一對，與該使用者的行走運(yùn)動(dòng)對應(yīng)地對左右腿部分別施加輔助力。
【文檔編號】B25J11/00GK105873555SQ201580003236
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年6月26日
【發(fā)明人】山本元司, 高杉紳郎, 高杉紳一郎, 金山海, 吉嶺浩司, 小松孝弘, 橋本和信, 佐藤正平
【申請人】國立大學(xué)法人九州大學(xué), 住友理工株式會(huì)社