CN101568318B - 运动辅助设备 - Google Patents

Abstract

一种运动辅助设备。壳体(1)设置有分别设置用于在其上支承使用者的脚的左脚蹬(2a)和右脚蹬(2b)。驱动单元(3)构造成改变左脚蹬(2a)和右脚蹬(2b)各自的相对于水平平面的顶面角度。左脚蹬(2a)和右脚蹬(2b)均被驱动成在一定回转范围内运动。当左脚蹬(2a)和右脚蹬(2b)中的一个的前端部位于其回转范围的上端部处时，左脚蹬(2a)和右脚蹬(2b)中的另一个的前端部则位于其回转范围的下端部处。左踝关节和右踝关节交替背屈和跖屈。因此，能够得到构造成弯曲并拉伸小腿以刺激小腿肌肉的运动辅助设备。

Description

运动辅助设备

技术领域

本发明涉及一种借助于外力帮助使用者主要以站姿拉伸他们的腿部肌肉的运动辅助设备。

背景技术

过去，已经提出过多种类型的运动辅助设备，这种运动辅助设备帮助使用者无需费力而是借助于施加到使用者的外力来拉伸他们的肌肉，从而达到运动效果。已知这些设备分成两种类型，一种构造成施加使使用者的关节弯曲的力以便拉伸与关节相关联的肌肉，而另一种则构造成对使用者的身体施加刺激以引起神经反射，由此迫使相关联的肌肉拉伸。

另外，这些设备设计成要求使用者根据所要拉伸的肌肉而采取不同的姿势。如JP 2003-290386中提出的，这种设备的一个示例是为了防止骨关节炎或者为了进行步行训练由使用者主要以站姿来模仿行走。以下，JP 2003-290386称作专利文献1。

专利文献1公开了一种训练设备，该设备包括其上支承使用者的左右脚的一对踏板，并且构造成使左踏板和右踏板的往复运动互相衔接从而给使用者提供滑行模拟锻炼。该设备设计成能够根据前/后运动和横向运动在0至360度的范围内调节左踏板和右踏板之间的相位差，并且该设备最初设定成具有180度的相位差并沿使左踏板和右踏板一起向前/向后运动的周期延长的方向改变相位差。由驱动机构驱动踏板运动使得使用者简单地通过将他们的脚放置在踏板上而无需费力或主动运动就能够享受被动健身。

另外，专利文献1的设备设置成沿前后方向和横向使使用者的重心移位，使得使用者利用他们的神经反射来保持平衡，从而达到拉伸肌肉的效果。使踏板基本彼此平行地运动，使得使用者的重心同时沿前后方向和横向移位。

然而，在专利文献1的构造中，不能将踝关节的角度的变化范围调节到所需的角度。例如，当踝关节的角度的变化范围变大时，对诸如腓肠肌的腿部肌肉的拉伸效果也越大。因此，能够增强静脉血流。然而，专利文献1中的设备不能充分提供这种效果。另外，根据步行中的前后运动使踝关节背屈和跖屈，同时相比而言踝关节的变化角度变得更小。这种将步行时的脚部运动与踝关节的不同角度联系起来的运动无法通过专利文献1中的设备实现。因此，对于专利文献1中的运动辅助设备而言无法在康复训练中训练肌肉之间的协调性。

发明内容

为了解决上述问题而实现了本发明。本发明的目的是提供一种运动辅助设备。本发明的运动辅助设备构造成刺激腿部肌肉并通过弯曲和拉伸踝关节来刺激小腿肌肉。

为了解决上述问题，所述运动辅助设备包括左脚蹬、右脚蹬、驱动单元以及框架。左脚蹬和右脚蹬分别构造成支承使用者的左脚和右脚。驱动单元构造成使左右脚蹬中的至少一个移位。框架构造用以安装左右脚蹬和驱动单元。左右脚蹬中的每一个均设置成指定有将脚放置在其上的脚位置。驱动单元包括回转驱动装置，该回转驱动装置构造成改变左脚蹬和右脚蹬中的至少一个的相对于框架的顶面角度，从而改变踝关节的角度。

其中，所述运动辅助设备包括构造成改变左脚蹬和右脚蹬中的至少一个的相对于框架顶平面的顶面角度从而改变踝关节的角度的回转驱动装置。因此，该回转驱动装置使得能够通过改变左脚蹬和右脚蹬中至少一个的顶面角度而弯曲和拉伸踝关节。因此，能够通过使踝关节跖屈和背屈而刺激诸如腓肠肌等小腿肌肉。小腿肌肉的舒展和收缩有助于静脉血流动。因此，小腿肌肉的舒展和收缩有助于血液流动。此外，所述运动辅助设备能够使踝关节弯曲和拉伸。因此，所述运动辅助设备能够加大站立在左脚蹬和右脚蹬上的使用者的踝关节的运动范围。简而言之，迄今为止，加大踝关节运动范围的锻炼需要人力。然而，所述运动辅助设备使得能够无需人力而通过自身来加大踝关节的运动范围。

还是为了解决所述问题，所述被动运动辅助设备包括左脚蹬、右脚蹬、驱动单元以及框架。左脚蹬和右脚蹬分别构造成支承使用者的左脚和右脚。驱动单元构造成使左右脚蹬中的至少一个移位。框架构造用以安装左右脚蹬和驱动单元。左右脚蹬中的每一个均设置成指定有将脚放置在其上的脚位置。驱动单元包括滑动驱动装置和回转驱动装置，滑动驱动装置构造成使左脚蹬和右脚蹬沿限定在所述框架的侧部上的运动平面滑动，回转驱动装置构造成使左脚蹬和右脚蹬中至少一个的相对于框架的顶平面的顶面角度变化，从而改变踝关节的角度。

在这种构造中，所述运动辅助设备包括滑动驱动装置和回转驱动装置。滑动驱动装置构造成使左脚蹬和右脚蹬中的至少一个滑动。回转驱动装置构造成使左脚蹬和右脚蹬中至少一个的顶面角度变化从而改变踝关节的角度。因此所述运动辅助设备能够通过使左脚蹬和右脚蹬中的至少一个滑动的滑动驱动装置而给使用者的腿部肌肉施加被动运动从而刺激使用者的腿部肌肉。此外，回转驱动装置构造成使左脚蹬和右脚蹬中至少一个的顶面角度变化从而弯曲和拉伸使用者的踝关节。因此，构造所述运动辅助设备以通过使使用者的踝关节跖屈和背屈而刺激诸如腓肠肌等小腿肌肉。腿部肌肉的舒展和收缩增大静脉的血流量，从而导致改善和增大血液循环。进一步地，所述运动辅助设备通过被动运动弯曲和拉伸踝关节，因此所述设备能够利用使用者的重心向处于站姿的使用者的踝关节施加载荷。这种载荷使踝关节能够加大运动范围。也就是说，迄今为止，需要人力来加大踝关节的运动范围。然而，所述运动辅助设备使得能够通过自身加大踝关节的运动范围。同时，所述运动辅助设备使踝关节能够随着左右脚蹬的滑动而弯曲和拉伸。因此，具有这种构造的所述运动辅助设备使使用者能够有利地舒展和收缩踝关节，并使使用者能够进行类似于行走锻炼的运动。

优选地，回转驱动装置构造成使左脚蹬和右脚蹬中的至少一个绕预定轴回转，从而改变所述相对于框架顶平面的顶面角度，所述轴定位成其轴线延伸穿过踝关节。

在这种构造中，所述轴定位成其延伸线穿过踝关节。因此，左脚蹬和右脚蹬中的至少一个绕几乎对应于踝关节的回转中心的所述轴的回转中心回转，而在使踝关节回转的同时不上下运动的情况下膝关节不弯曲。因此，能够减小施加到踝关节和膝关节上的载荷。此外，所述运动辅助设备使腓肠肌能够舒展和收缩并使踝关节能够弯曲和拉伸。因此，构造所述运动辅助设备以强化小腿肌肉和加大踝关节的运动范围。

优选地，回转驱动装置构造成使左脚蹬和右脚蹬中的至少一个绕预定轴回转，从而改变所述相对于框架顶平面的顶面角度，所述轴定位在踝关节的正下方。

在这种构造中，所述轴定位在踝关节下方，且设置成穿过踝关节正下方的位置。因此，能够将驱动单元设置在左脚蹬和右脚蹬下面。因此，这种构造使所述运动辅助设备能够没有位于左脚蹬和右脚蹬的上部上的凸出部。进而，能够提供一种薄型的运动辅助设备。此外，这种运动辅助设备能够容置配置成易于制造的上述部件。因此，能够提供一种便宜的运动辅助设备。尽管当左脚蹬和右脚蹬的至少一个绕所述轴回转时踝关节的位置上下移动，但是所述轴与踝关节之间的间距设计成距离很小，同时在踝关节正下方延伸的所述轴设置在左脚蹬和右脚蹬下面，因此能够使施加到踝关节上的载荷最小化。

优选地，回转驱动装置构造成使左脚蹬和右脚蹬中的至少一个绕预定轴回转，从而改变所述相对于框架顶平面的顶面角度，所述轴定位在脚底下面并相对于踝关节偏前或偏后。

在这种构造中，所述运动辅助设备的所述轴设置在脚底下面并位于相对于踝关节偏前或偏后的位置。因此，能够将驱动单元设置成低于左脚蹬和右脚蹬。因此，这种构造使所述运动辅助设备能够没有位于左脚蹬和右脚蹬的上部上的凸出部。进而，能够提供一种薄型的运动辅助设备。进一步地，具有这种构造的所述运动辅助设备构造成具有易于配置的部件。因此，能够提供一种便宜的运动辅助设备。此外，回转驱动装置使左脚蹬和右脚蹬中的至少一个绕所述轴回转从而能够使踝关节上下运动。因此，所述运动辅助设备使左踝关节的高度能够不同于右踝关节的高度。因此，所述运动辅助设备能够引起膝关节、髋关节以及上身的反射以保持横向上的平衡。所以，所述运动辅助设备能够对膝关节、髋关节以及上身的肌肉施加刺激。

优选地，回转驱动装置构造成使左脚蹬和右脚蹬中的至少一个绕预定轴回转从而改变所述相对于框架顶平面的顶面角度，并且根据变化的顶面角度改变所述轴的竖向位置。

在这种情况下，回转驱动装置使所述轴运动成根据左脚蹬和右脚蹬中的所述至少一个的所述角度变化而改变竖向位置，从而改变踝关节的竖向位置。因此，所述运动辅助设备使左踝关节的高度能够不同于右踝关节的高度，从而引起膝关节、髋关节以及上身的反射以保持横向上的平衡。所以，所述运动辅助设备能够对膝关节、髋关节以及上身的肌肉施加刺激。

还优选地，所述脚位置指定成：对于左脚蹬而言，使使用者的左脚脚尖位于远离左脚脚跟的左侧；而对于右脚蹬而言，使使用者的右脚脚尖位于远离右脚脚跟的右侧。回转驱动装置构造成使左脚蹬和右脚蹬各自的相对于框架顶平面的顶面角度沿能够绕保持在所述指定位置的使用者的脚的踝关节运动的方向变化。

在这种构造中，在使用者以站立在左脚蹬和右脚蹬上的姿态使用所述运动辅助设备的情况下，左脚尖与右脚尖之间的距离大于左脚跟与右脚跟之间的距离。因此，使用者能够放松地站立在左脚蹬和右脚蹬上，从而能够使用所述运动辅助设备而不承受对膝关节和踝关节的剪切力。左脚蹬和右脚蹬分别具有顶面角度。回转驱动装置使至少一个顶面角度朝脚可绕踝关节运动的方向变化。因此，当左脚蹬和右脚蹬的所述角度变化时所述运动辅助设备不向踝关节施加剪切力，因而使用者能够在对踝关节载荷很小的情况下使用所述运动辅助设备。

还优选地，左脚蹬和右脚蹬均设置有有助于将使用者的脚放置在所述预定位置上的定位装置。

在这种构造中，左脚蹬和右脚蹬的定位装置有助于放置使用者的脚。因此，这种构造使得能够不向踝关节施加剪切力。使用者能够在施加到踝关节的载荷很小的情况下使用所述运动辅助设备。

优选地，滑动驱动装置构造成使左脚蹬和右脚蹬分别在各自的行进线路上沿前后方向往复运动，同时改变左脚蹬与右脚蹬之间就它们的代表部位而言的横向距离，所述行进线路的前端部之间的横向距离不同于所述行进线路的后端部之间的所述横向距离。

在这种构造中，滑动驱动装置构造成在脚位置左右移动的同时使脚位置前后移动。进一步地，左脚蹬和右脚蹬分别具有行进线路。所述行进线路的前端部之间的横向距离不同于述行进线路的后端部之间的横向距离。因此，将所述行进线路设定在适当的线路上，那么施加到膝关节上的剪切力就小于在左脚和右脚分别朝前方运动的情况下施加到膝关节上的剪切力。除此之外，脚位置的运动方向与使用者的前向交叉。当脚位置沿这样的运动方向运动时，增强了小腿肌肉的舒展和收缩。因此，所述运动辅助设备使脚位置沿所述运动方向运动从而使得静脉血流量大于脚位置沿前后方向运动的静脉血流量。所以，能够通过刺激流往远端的血液循环而缓解小腿肚肿胀以及静脉淤滞。进一步地，所述运动辅助设备使腿关节能够弯曲和拉伸以舒展和收缩腓肠肌，从而进一步刺激静脉血流量。

一般，脚的前后运动会引起对股直肌、股内侧肌、股外侧肌、股二头肌、胫前肌以及腓肠肌的刺激。脚的横向运动导致对内收肌和外展肌的刺激。这种运动辅助设备产生前后运动与横向运动的组合运动。因此，这种运动辅助设备能够综合且广泛地刺激肌肉。通过这种方式，所述运动辅助设备舒展并收缩肌肉以有助于将糖吸收到肌肉中从而有利于2-型糖尿病使用者。此外，这种运动辅助设备能够通过脚的前后运动或横向运动来刺激舒展和收缩很小的诸如拇长伸肌等肌肉。而且，所述运动辅助设备构造成主要弯曲和拉伸小腿肌肉。因此，所述运动辅助设备预期能够降低患有高血压的使用者的血压。并且，因为所述运动辅助设备对使用者施加很小的载荷，所以患有心脏病的使用者也能够使用所述运动辅助设备。

优选地，滑动驱动设备包括运动方向确定装置，该运动方向确定装置构造成能够调节所述行进线路相对于前后方向的角度，所述行进线路沿直线延伸并由连接代表部位的前端部与后端部的直线来限定。

在这种情况下，左脚蹬和右脚蹬被驱动成沿直线行进线路运动，因而左脚蹬和右脚蹬不施加使膝关节和踝关节扭转的力。因此，使用者能够在对膝关节和踝关节载荷很小的情况下使用所述运动辅助设备。此外，滑动驱动装置移动左脚蹬和右脚蹬直行，因而用于移动左脚蹬和右脚蹬的机构构造简单。此外，能够通过将所述行进线路设置成呈前端部开口的V字形且成5到15度角而减小施加到膝关节剪切力。构造行进线路设置为成大约45度的运动辅助设备以对内收肌、外展肌以及用于弯曲和拉伸膝关节的肌肉施加载荷，以强化内收肌、外展肌以及用于弯曲和拉伸膝关节的肌肉。此外，还能够将行进线路设置成形成后端部开口的V字形。在这种情况下，能够得到构造成舒展和收缩股间肌和小腿肌肉的运动辅助设备。

优选地，滑动驱动装置构造成使左脚蹬和右脚蹬以相反的相位关系沿前后方向运动，从而将使用者的重心保持在前后方向上的固定位置处。

在这种构造中，所述运动辅助设备构造成将使用者的重心保持在前后方向上的固定位置处。因此，不会对使用者的上身施加加速度。具有这种构造的运动辅助设备使得能够防止使用者失去平衡。所以，这种运动辅助设备能够由平衡功能退化的使用者来使用。此外，左右脚位置交替前后运动，从而使使用者进行与步行运动类似的运动。另外，能够以低载荷刺激肌肉。因此，所述运动辅助设备能够较强地刺激大脑神经。这种运动辅助设备预期能够对脑功能损伤和脑部接受手术的使用者产生较强的恢复效果。

附图说明

图1(a)是第一实施方式中的运动辅助设备的示意性立体图；

图1(b)是说明左右脚蹬的运动的左右脚蹬的侧视图；

图2是不带顶板的上述运动辅助设备的平面图；

图3(a)至图3(d)是上述运动辅助设备的定位装置的剖视图；

图4是上述运动辅助设备的驱动单元的示意图；

图5是上述运动辅助设备的主部件的说明图；

图6是说明应用实例的主部件的说明图；

图7是第二实施方式的驱动单元的分解立体图；

图8是驱动单元的说明图；

图9是上述运动辅助设备的操作的另一说明图；

图10是示出所述运动辅助设备的操作的说明图；

图11是上述运动辅助设备的操作的又一说明图；

图12是示出所述运动辅助设备的操作的说明图；

图13是所述运动辅助设备的驱动单元的分解立体图；

图14(a)至图14(c)是示出上述驱动单元的说明图；

图15是第四实施方式中的主部件的示意图；

图16是第五实施方式中的主部件的示意图；

图17是示出左右脚蹬的操作的另一说明图；

图18是左右脚蹬的又一说明图；以及

图19是左右脚蹬的再一说明图。

具体实施方式

(第一实施方式)

尽管本实施方式示出了一种适用于放置在地板上的设备，但是该设备可在其部分埋入地板中的情况下使用。可以对将该设备放置在固定位置或以可移动的方式支撑做出选择。如图1和图2所示，在该实施方式中，运动辅助设备包括壳体以便被放置在地板上。壳体1设计成具有长方体形状。在示图中底板1a被作为壳体1示出。然而，壳体1并非局限于长方体形状。为了在下文中简化说明，壳体1被示为具有当其放置在地板上时平行于地板的顶面。因此，图1中的上和下分别指示使用时的上侧和下侧。当在部分埋入地板中的情况下使用时，壳体1可能具有除去上板1b的框架结构。

壳体1设置有分别适于支承使用者的左脚和右脚的左右脚蹬2a和2b。此外，在壳体1中还设置有用于分别使左右脚蹬2a和2b运动的驱动单元3。左右脚蹬2a和2b具有分别形成为能够支承使用者的整个脚的尺寸的顶面。应当指出，图1中的箭头X指示设备的前方。这适用于包括箭头X的其它任何附图。

尽管使用者可以以坐姿使用该设备，但是该设备基本上设计成供使用者以站姿使用。因此，以下，在使用者以站姿即他们的脚放置在左右脚蹬2a和2b上的情形下来说明该设备。

在底板1a上方设置有上板1b。上板1b与底板1a协同配合以构成壳体1。上板1b形成有沿板的厚度方向延伸的两个开口11a和11b，以分别露出左右脚蹬2a和2b。开口11a和11b均形成为矩形形状。开口11a和11b具有它们的与壳体1的前/后方向交叉延伸的纵向中心线，使得纵向中心线之间在开口的前端部处的间距大于在开口的后端部处的间距。每个开口11a和11b的纵向均相对于底板1a的前后方向以适当角度倾斜。然而，例如，优选每个开口11a和11b的纵向均相对于底板1a的前后方向以5度到15度倾斜。左开口11a的纵向中心线与底板1a的前后方向相交所成的角度是绕左开口的后端部的逆时针方向的角度。右开口11b的纵向中心线与底板1a的前后方向相交所成的角度是绕右开口的后端部的顺时针方向的角度。

每个开口11a和11b的开口面积大于相应的左右脚蹬2a和2b的顶面面积，使得左右脚蹬2a和2b能够分别在开口11a和11b内运动。左右脚蹬2a和2b分别在它们的整个周边上设置有用于遮挡左脚蹬2a与开口11a以及右脚蹬2b与开口11b各自之间的间隙的挡板12，以便当驱动左右脚蹬2a和2b在开口11a、11b内运动时左右脚蹬2a、2b与开口11a、11b之间不会出现间隙。

开口11a和11b的纵长方向分别与左右脚蹬2a和2b的纵向对齐。当使用时，使用者将他们的脚放置在左右脚蹬上，各脚的纵向中心线与相应脚蹬的纵长方向对齐。因此，如上所述，开口11a和11b各自的纵向中心线相对于壳体1的前后方向成5度到15度角，使得处于站姿的使用者能够在他们的腿部肌肉保持松弛的情况下将脚分别放置在左右脚蹬2a和2b上。

左脚蹬2a和右脚蹬2b的底部都一体形成有一对轴承。左脚蹬1a中的一个轴承沿宽度方向与左脚蹬1a中的另一个轴承隔开。右脚蹬1b中的一个轴承也沿宽度方向与右脚蹬1a中的另一个轴承隔开。在左脚蹬2a和右脚蹬2b下面设置有附连板——图中未示出。该附连板与左脚蹬2a和右脚蹬2b叠置。具有U形横截面的支撑板73固定至附连板的顶部，使得其敞开端朝上，且其两个支腿73a分别与左脚蹬2a和右脚蹬2b的支承部73c的外表面接触。轴74穿过支承板73的支腿73a和支承部71c沿左脚蹬2a和右脚蹬2b的宽度方向延伸。使左踏脚板2a和右踏脚板2b能够以它们在纵向上的前后端部上下运动的方式绕轴74回转。

具有U形横截面的轮架61具有其敞开的端部。轮架61固定至附连板的底部，使得其敞开端朝下。轮架61在其各个支腿61a的外表面上设置有两个滚轮62。底板1a的上端部形成有左右脚蹬2a和2b各自的两个固定轨道63，使得轮架61安置在轨道63上，滚轮62在位于轨道63的上端部中的轨道槽63a中滚动。

轨道63沿与壳体1中的开口11a和11b的纵长方向不同的方向延伸。如上所述，开口11a和11b各自的纵向中心线彼此相交，使得在前端部处的间距大于在后端部处的间距。同样，轨道63各自的纵向以同样的方式彼此相交。

轨道63以比开口11a和11b与壳体1的前后方向所成的角度更大的角度相对于壳体1的前后方向倾斜。例如，当开口11a和11b的纵长相对壳体1的前后方向以30度角倾斜时，轨道63的纵长则以45度角倾斜。简而言之，轨道63朝向这样的方向：在使用者的脚放置在左右脚蹬2a和2b上同时各脚的中心线与相应的开口11a和11b的纵长对齐的情况下防止当左右脚蹬2a、2b沿轨道63运动的时侯作用于膝关节上的剪切力增大。应该指出，本实施方式示出了具有分别构造成沿前后方向与横向相结合的行进线路运动的左脚蹬2a和右脚蹬2b的运动辅助设备，然而，能够使左脚蹬2a和右脚蹬2b沿定向成前后方向或横向的轨道63运动。

通过以上布置，使左脚蹬2a和右脚蹬2b能够分别沿轨道63的纵长往复运动。轨道63的纵向分别与开口11a和11b的纵向中心线对齐。因此左脚蹬2a和右脚蹬2b分别沿分别与开口11a和11b的纵向交叉的方向运动同时分别在开口11a和11b内运动。也就是说，轮架61与滚轮62和轨道63协同配合以限定限制左脚蹬2a和右脚蹬2b的行进线路的导引装置4。

如上所述，开口11a和11b的纵向中心线分别与壳体1的前后方向成5度到15度角。然而，鉴于使用者并非总是将他们的脚沿正确的方向定向，因此左脚蹬2a和右脚蹬2b在它们的顶面处还设置有用于指示正确定向的位置的定位装置21。该定位装置21可呈各种不同的构造并包括简单地记录在正确定向的位置处的标记。

另外，左脚蹬2a和右脚蹬2b的顶面具有相对于壳体1的顶面变化的顶面角度。因此，图3中的各种构造均可用作用于在左右脚蹬2a和2b倾斜的情况下防止脚移位的定位装置21。

进一步地，如图3(a)所示，定位装置21可以是位于左右脚蹬2a和2b各自的上表面中的凹口21a的形式。如图3(b)所示，定位装置21可以是位于左右脚蹬2a和2b各自的上表面上的凸起21b的形式。凸起21b优选定位在至少对应于脚的一个长度方向的端部的位置。当该凸起还对应于脚弓定位时，预期会产生刺激脚弓的按摩效果。图3(a)和图3(b)中示出的装置不是将使用者的脚分别固定到左右脚蹬2a和2b，当脚蹬以大角度倾斜时脚可能会滑出左右脚蹬2a和2b中相应的一个。

有鉴于此，如图3(c)所示，左右脚蹬2a和2b可分别设置有作为定位装置21的防滑构件21c，该防滑构件由具有高摩擦系数的诸如橡胶等的材料形成(或者成形为具有微小的表面不平整度)。防滑构件21c可以粘附在左右脚蹬2a和2b各自的上表面上或埋设在所述上表面中。进一步地，防滑构件21c可成形为平板或成形为与脚底轮廓相符的构形。更进一步地，防滑构件26c可与图3(a)中的凹口21a或图3(b)中的凸起21b组合从而提高定位效果。

图3(d)示出了带21d形式的定位装置21，带21d适于缠绕在脚背上并包括前带和后带。从而将从带后方插入的脚固定至脚蹬。带21d可设置有用于根据脚F的大小进行调节的钩环式紧固装置或搭扣。

图3中示出的各个装置可适当组合。例如，图3(a)、图3(c)以及图3(d)中所示的装置的组合可成功防止脚滑动或侧滑。当所述设备由穿着鞋的使用者使用，脚蹬可设置有如自行车脚踏中常见的用于固定使用者的脚的踏脚套或绑脚带。

如图4所示，驱动单元3包括马达30、分路装置33、滑动驱动装置31以及回转驱动装置32。马达30用作驱动源，并构造成产生回转力。分路装置33构造成将回转力分成用于驱动左脚蹬2a和右脚蹬2b的两路驱动力并将分开的驱动力传递至左脚蹬2a和右脚蹬2b。滑动驱动装置31构造成利用分路装置33分成两路的驱动力使左脚蹬2a和右脚蹬2b沿壳体1的上表面滑动。回转驱动装置32构造成改变左脚蹬2a和右脚蹬2b的相对于壳体1的顶面的顶面角度。给左脚蹬2a和右脚蹬2b均设置有滑动驱动装置31和回转驱动装置32。

现在说明驱动单元3的细节。分路装置33耦联至马达31的输出轴31a。分路装置33包括蜗杆33a和一对蜗轮33b。蜗杆33a定义为第一齿轮。蜗轮33b定义为第二齿轮。一对蜗轮33b与蜗杆33a啮合。蜗杆33a和两个蜗轮33b结合入未示出的齿轮箱中。该齿轮箱固定至底板1a。

在这种配置中，通过两个蜗轮33b将马达30的回转力分成分别用于驱动左右脚蹬2a和2b的单个驱动力。因此由蜗杆32a和蜗轮32b构成的分路装置33还起着降低马达30的转速的作用。

转轴33c穿过蜗轮33b。该转轴33c耦联至蜗轮33b使得转轴33c随着转轴33c的回转而回转。

往复驱动装置33包括曲柄36和曲柄连杆38。曲柄36的一端耦联至转轴33c。曲柄连杆38经由曲柄轴颈37耦联至曲柄36。曲柄轴颈37一端固定至曲柄36，而另一端由轴承38a保持，轴承38a由曲柄连杆38的一端保持。也就是说，曲柄连杆38一端以可旋转的方式耦联至曲柄36，而另一端经由轴体38b以可旋转的方式耦联至轮架61。

从上述构造中显而易见，曲柄连杆38构造成将回转力转变成轮架61的往复运动。给每个蜗轮33b均设置有曲柄连杆38。左脚蹬2a和右脚蹬2b分别具有轮架61。因此，曲柄连杆38构造成将回转力转变成左脚蹬2a和右脚蹬2b的往复运动。

如上所述，轮架61具有由滚轮62和轨道63限定的行进线路。因此，轮架61随着蜗轮33b的回转沿轨道63的纵向往复运动。也就是说，马达30产生回转，这种回转经由蜗杆33a和蜗轮33b传递至曲柄36。曲柄36耦联至曲柄连杆38，进而使轮架61沿轨道63直线往复运动。最终，因为轮架61分别耦联至左脚蹬2a和右脚蹬2b，所以轮架61驱动左脚蹬2a和右脚蹬2b沿轨道63的纵向往复运动。

在本实施方式中，蜗杆33a和两个蜗轮33b用于将驱动力分成分别用于驱动左脚蹬2a和右脚蹬2b的两路，使得驱动单元3以彼此关联的方式驱动左脚蹬2a和右脚蹬2b。蜗轮33b与蜗杆33a在以180度间隔开的不同部位啮合，因此，当左脚蹬2a到达其可移动范围的后端部时右脚蹬2b到达其可移动范围的前端部。左脚蹬2a的可移动范围的后端部即其可移动范围的右端部。右脚蹬2b的可移动范围的后端部即其可移动范围的右端部。因此左脚蹬2a和右脚蹬2b构造成朝相同的横向运动。

如从上文显而易见的，能够通过改变蜗杆33a与蜗轮33b的啮合部位而使左脚蹬2a与右脚蹬2b之间的运动具有所需的相位差。当使用者以脚放置在左脚蹬2a和右脚蹬2b上的站立姿势使用该设备时，180度的相位差能够有效地使使用者的重心沿前后方向的移位最小化。因此，该运动辅助设备使使用者——即使是平衡能力有问题的使用者——能够锻炼小腿肌肉。可替代地，当没有相位差时，该设备必然导致使用者的重心沿前后方向移动，由此演变成一种对保持平衡能力的使用者而言不但锻炼腿部肌肉而且锻炼背下部肌肉的运动。

左脚蹬2a和右脚蹬2b构造成绕轴74回转，从而使左脚蹬2a与右脚蹬2b的前端部和后端部的高度能够变化。也就是说，左脚蹬2a与右脚蹬2b使置于其上的脚尖和脚跟的高度变化，由此使踝关节能够跖屈和背屈。

图5中，为了将左脚蹬2a和右脚蹬2b绕轴74的回转与它们沿轨道63的往复运动联系在一起，底板1a在左脚蹬2a和右脚蹬2b的行进线路上的一个部位设置有包括倾斜部14a的导引面14。为此，左脚蹬2a和右脚蹬2b分别在它们的底部上设置有与导引面14接合的随动凸部25。随动凸部25在其顶部具有与导引面14滚动接触的滚子25。也就是说，轴74与导引面14和随动凸部25协同作用以构成回转驱动装置32。

在马达31驱动左脚蹬2a和右脚蹬2b分别进行往复运动的同时，设置成与导引面14滚动接触的随动凸部25沿倾斜部14a上下滚动，由此使左脚蹬2a和右脚蹬2b绕轴24回转，以改变它们相对于底板1a的倾斜角度，从而使踝关节能够跖屈和背屈。

当以站姿使用所述设备时，首先需要使用者站立即他们的脚分别放置在各自处于其初始位置的左右脚蹬2a和2b上，然后启动驱动单元3。如图6所示，左脚蹬2a和右脚蹬2b分别具有定向成与箭头X所指示的前后方向成例如9度角的方向的纵向D_X。因此，左脚蹬2a和右脚蹬2b使使用者能够自然站立而无需扭曲使用者的腿部。

在初始位置下，左脚蹬2a和右脚蹬2b沿前后方向位于相同的水平面。也就是说，左脚蹬2a沿所述设备的横向与右脚蹬2b对齐。因此，当使用者站立在处于初始位置的左脚蹬2a和右脚蹬2b上时，从使用者的重心垂下的垂线经过位于左脚蹬2a与右脚蹬2b之间的中心。

如从上文显而易见的，驱动单元3可驱动左脚蹬2a和右脚蹬2b以彼此相关联的方式沿前后方向同时沿横向运动。左脚蹬2a和右脚蹬2b分别被驱动成沿轨道63直线往复运动，从而沿与脚的纵长方向不同的方向运动。

此外，如上文中论述的，当左脚蹬2a和右脚蹬2b沿轨道63往复运动时，脚踏板21被驱动成绕轴74回转。当脚踏板21运动时，随动凸部25沿导引面14的倾斜部14a上下滚动，从而使得当左脚蹬2a和右脚蹬2各自到达它们的前端部位置时踝关节背屈，而当左脚蹬和右脚蹬各自到达它们的后端部位置时踝关节跖屈。轴74在脚底的长度范围内更靠近脚跟定位。分别以相对于底板1a的上表面所限定的基准面大约10度的倾斜角实现背屈和跖屈。

能够以与上文相反的关系分别在左脚蹬2a和右脚蹬2b各自的后端部位置和前端部位置处实现背屈和跖屈。此外，相对于基准面的倾斜角可选择成与上述角度不相同。可以通过适当成形的导引面14容易地实现这种改型的操作。

在该实施方式中，采用蜗杆33a和蜗轮33b作为来自定义为驱动源的马达30的回转的传递装置。然而，也能够采用带轮与皮带的组合作为该传动装置。另外，还能够采用万向节作为该传动装置。

(第二实施方式)

在本实施方式中，运动辅助设备具有分别不同于第一实施方式中所示的滑动驱动装置31和回转驱动装置32的滑动驱动装置31和回转驱动装置32。另外，左脚蹬2a和右脚蹬2b分别具有代表部位。这些代表部位由当左脚蹬2a的顶面与壳体1的顶面所成的角度变化时不移位的点以及当右脚蹬2b的顶面与壳体1的顶面所成的角度变化时不移位的点来限定。多个点被看作这样的代表部位。然而，这些点中的每一个都能够用作代表部位。也就是说，该运动辅助设备具有沿壳体1的顶面滑动的左脚蹬2a和右脚蹬2b。为此，该运动辅助设备具有当左右脚蹬2a、2b与壳体1的顶面之间的角度变化的时候不移动的点。这些点被确定为代表部位。这些代表部位能够设计成位于左脚蹬2a和右脚蹬2b的外部。利用上文所定义的代表部位，以综合的方式的描述左脚蹬2a和右脚蹬2b滑动的行进线路。

图7示出了滑动驱动装置31和回转驱动装置32。用于将驱动力从蜗轮33b传递至滑动驱动装置31和回转驱动装置32的传动装置被省略。然而，该传动装置由公知的诸如齿轮和皮带等传动元件构成。

回转驱动装置32构造成改变左脚蹬2a与壳体顶面之间以及右脚蹬2b与壳体顶面之间的角度从而使踝关节的角度变化。因此，回转驱动装置32构造成在垂直于穿过踝关节的回转中心延伸的线的平面内改变左脚蹬2a和右脚蹬2b与壳体顶面之间的角度。以下，将该平面称为回转平面。如下文所述，滑动驱动装置31并不一定使左脚蹬2a和右脚蹬2b的代表部位沿平行于回转平面的方向滑动。然而，为了容易说明该运动辅助设备，对左脚蹬2a和右脚蹬2b的代表部位分别平行于回转平面滑动的方向加以说明。左脚蹬2a和右脚蹬2b具有沿与壳体1的前后方向成15度角的滑动方向滑动的代表部位。然而，该滑动方向并不一定与开口11a、11b的纵向中心线对齐。

图7中的配置构造成改变左脚蹬2a与右脚蹬2b的角度。该构造使脚尖能够在左脚蹬2a和右脚蹬2b前后运动时绘制出轨线。该轨线为向下凸出的曲线。所示实施方式示出了左脚蹬2a和右脚蹬2b。左脚蹬2a构造成在左脚蹬2a定位于行进线路的前端部处的情况下允许脚跟位于脚尖下方，相反在左脚蹬2a定位于行进线路的后端部处的情况下允许脚尖位于脚跟下方。右脚蹬2b构造成在左脚蹬2b定位于行进线路的前端部处的情况下允许脚跟位于脚尖下方，相反在右脚蹬2b定位于行进线路的后端部处的情况下允许脚尖位于脚跟下方。

滑动驱动装置31包括偏心转子34、曲柄连杆35以及曲柄销35a。来自分路装置33的回转力被传递至偏心转子34。曲柄连杆35一端经由曲柄销35a耦联至偏心转子34，而另一端经由曲柄轴35b以可旋转的方式固定至齿轮箱40。图7中的齿条41具有纵向。该齿条41限定出齿轮箱40的行进线路，因而该行进线路沿齿条41的纵向延伸。偏心转子34的回转使曲柄连杆35的一端与偏心转子34的回转中心34a之间的距离变化。通过这种方式，齿轮箱40沿齿条41的纵向直线运动。

齿轮箱40支承有两个正齿轮42和43。正齿轮42的齿数少于正齿轮43的齿数。正齿轮42与齿条41啮合。偏心转子34的回转使齿轮箱40相对于齿条41滑动。继而，与正齿轮42啮合的齿条41使正齿轮42回转从而产生回转力，该回转力被传递至正齿轮43。在偏心转子34回转一周的同时，正齿轮42在齿条41上往复运动。正齿轮42的往复运动驱动正齿轮43相对于水平面在-30度到+30度的范围内往复运动。

正齿轮43耦联至左脚蹬2a或右脚蹬2b。因此，正齿轮43使左脚蹬2a或右脚蹬2b的顶面角度随着正齿轮43的往复运动而变化。此外，齿轮箱40沿齿条41直线运动，由此左脚蹬2a或右脚蹬2b也沿齿条41直线运动。简而言之，齿条41的纵向限定出左脚蹬2a或右脚蹬2b的滑动方向。

从上文显而易见，齿轮箱与齿条41协同作用从而限定出滑动驱动装置31的一部分。齿条41以及正齿轮42和43构成回转驱动装置32。也就是说，在本实施方式中，滑动驱动装置31产生驱动力，该驱动力被传递至回转驱动装置32，进而滑动驱动装置31的驱动力和回转驱动装置32的驱动力被传递至左脚蹬2a或右脚蹬2b。应当指出，所示实施方式示出了齿轮箱40、正齿轮43、耦联轴43a以及回转板44。齿轮箱40形成有弧形导向孔40a。耦联轴43a耦联至正齿轮43。耦联轴43a构造成穿过导向孔40a。正齿轮耦联轴43a和转轴43b耦联至回转板44。该回转板44耦联至左脚蹬2a或右脚蹬2b。也就是说，转轴43b限定为左脚蹬和右脚蹬绕其回转的轴。

如从上文显而易见的，转轴43b位于左右脚蹬2a和2b中相应的那一个脚蹬的顶面上方。具体地，转轴43b设定在这样的位置：当脚放置在借助于上述定位装置26指定的位置处时转轴43b的延伸线延伸穿过踝关节。然而，由于各个使用者的脚的大小不同，因此定位装置26可构造成无论脚的大小如何都能够使用的诸如防滑构件26c或绑带，或者可构造成能够根据脚的大小步进式调节。进一步地，优选所述轴沿脚的宽度方向对齐，使得左脚蹬2a和右脚蹬2b使踝关节的角度能够随着左脚蹬2a和右脚蹬2b绕所述轴回转而变化。

转轴43b与左右脚蹬2a和2b中相应的那一个脚蹬的顶面间隔基于所针对的使用者的脚的平均尺寸而确定的距离。另外，能够将具有不同厚度的调节板以可拆卸的方式叠在左右脚蹬2a和2b中的每一个上，或者甚至能够设置用于改变耦联轴43a和转轴43b耦联至回转板44的位置的调节机构。

图8中总结了从图7的结构所推出的操作。在图8的一个操作中，左右脚蹬2a和2b均能够调节成它们上表面以适当的角度倾斜。例如，如图8所示，当曲柄销35a与偏心转子34的回转中心34a的上位或下位对正时左右脚蹬2a和2b中的一个或两个的上表面平置。

假设图8中的右侧指示前向，如图8(a)所示，当曲柄销46a位于偏心转子34的回转中心34a的前侧时，耦联轴43a位于转轴43b的前侧，左右脚蹬2a和2b中相应的那一个脚蹬倾斜成其前端部位于后端部上方，这意味着脚跟低于脚尖。而另一方面，如图8(c)所示，当曲柄销35a位于偏心转子45的回转中心34a之后时，耦联轴43a则位于转轴43b之后，左右脚蹬2a和2b中相应的那一个脚蹬倾斜成其后端部位于前端部上方，这意味着脚尖低于脚跟。

通过上述操作，一方面，脚的位置发生滑动从而拉伸使用者的腿部肌群，另一方面，踝关节发生可变角度的运动从而刺激小腿肌群。已知这种模拟步行的运动能够刺激股区以及小腿的肌群，这使得所述设备可用于康复治疗时的步行锻炼。进一步地，由于脚的位置只是滑动，而无需使用者抬高大腿部，因此所述设备还可用于因膝关节疼痛或大腿肌肉强度降低而难于保持平衡的使用者。进一步地，拉伸小腿肌群将使踝关节周围的肌群放松，从而防止踝关节的可运动范围变窄并拉伸用于促进静脉血回流的腓肠肌。促进静脉血液回流使得能够增加流向心脏的血液流量并增加全身的血液流量。

在上述操作中，由于当左右脚蹬2a和2b中相应的那一个脚蹬滑动到其可移动范围内的前端部位置时脚尖抬高到比脚跟更高的水平面；当相应的脚蹬滑动到其可移动范围的后端部时脚跟抬高到比脚尖更高的水平面。因此，该操作能够模拟自然行走因而能够用于步行训练。然而，围绕转轴43b的角度变化可以沿与上述操作相反的方向进行。也就是说，可以进行以下不同的操作：当左右脚蹬2a和2b中相应的那一个脚蹬滑动到其可移动范围内的前端部位置时脚跟抬高到比脚尖更高的水平面；当相应的脚蹬滑动到其可移动范围的后端部时脚尖抬高到比脚跟更高的水平面。与前面的踝关节发生较小的角度变化相反，后面的操作使踝关节能够在较宽的范围内发生角度变化，对于增大踝关节的可移动范围的训练很有效。特别地，当脚蹬到达其后端部位置时踝关节背屈，由此增强拉伸跟腱的效果。

如从上面示出的实施方式中可见的，限定出左右脚蹬2a和2b中相应的那一个脚蹬绕其回转的回转中心的转轴43b的延伸线穿过使用者的踝关节，使得在左右脚蹬2a和2b中相应的那一个脚蹬绕转轴43b回转的过程中踝关节基本无竖向运动。因而，相对而言，踝关节不承受竖向运动引起的载荷。换而言之，使用者感受到只有很小的载荷作用在踝关节上而且重心的移位量较小，因而易于保持平衡。当采用转轴43b的延伸线穿过踝关节的上述结构时，需要将转轴43b定位在左右脚蹬2a和2b中相应的那一个脚蹬的上方，壳体1上方必然存在较大的竖向间隔。

为了缩小壳体1上方的竖向间隔，优选在左右脚蹬2a和2b各自的下侧设置转轴。例如，如图9所示，优选在左脚蹬2a和右脚蹬2b的上表面平行于水平平面的情况下设置能够定位在脚底下面以及能够直接定位在踝关节下面的轴线Ax。能够利用构造成使轴线Ax回转的回转驱动装置32和构造成使回转驱动装置32滑动的滑动驱动装置31来缩小壳体1上方的竖向间隔。借助于如上进行设置的轴线Ax，在左脚蹬2a和右脚蹬2b的角度变化的同时，踝关节Ja能够沿前后方向运动。然而，在左脚蹬2a和右脚蹬2b的角度变化的同时，踝关节Ja几乎不沿竖向运动。因此，重心Pg的位置几乎不动，由此使用者能够容易地保持平衡。也就是说，能够获得患有平衡能力低下症的使用者也能够容易地使用的运动辅助设备。进一步地，使用者无需弯曲膝关节Jn。因此，该运动辅助设备向膝关节Jn施加很小的载荷，由此膝关节疼痛的使用者能够使用。

在上述构造中，滑动驱动装置31和回转驱动装置32由单个驱动源即马达30来驱动。然而，能够采用由与用于驱动滑动驱动装置31的驱动源不同的驱动源驱动的回转驱动装置32。采用分别用于滑动驱动装置31和回转驱动装置32的驱动源提高了构造滑动驱动装置31的自由度。例如，优选采用构造成安装左脚蹬2a和回转驱动装置32的框架(未示出)以及构造成安装右脚蹬2b和回转驱动装置32的框架(未示出)。根据这种构造，每个框架均以可滑动的方式安装在导轨上。在驱动源产生的驱动力的作用下框架往复运动。在马达用作驱动源的情况下，能够通过介于驱动源和左右脚蹬2a、2b之间的曲柄机构将回转力转变成左脚蹬2a和右脚蹬2b的往复运动。

通过这种构造，随着左脚蹬2a和右脚蹬2b滑动踝关节竖向运动。然而，由于所述轴位于踝关节正下方，因此，在所述轴设置在左脚蹬2a和右脚蹬2b下面这种受约束的情况下，能够使踝关节与所述轴之间的距离最小化以减小踝关节在竖直方向上的位移量。进一步地，为了简化设计能够将滑动驱动装置31和回转驱动装置32进行组合。例如，优选通过滑动驱动装置31使左脚蹬2a和右脚蹬2b滑动。根据这种构造，左脚蹬2a和右脚蹬2b分别设置有用作轴的转轴。导引装置设置用于使左脚蹬2a和右脚蹬2b绕所述轴回转以改变角度。该导引装置由回转驱动装置32所使用。应当指出，该导引装置构造成与第三实施方式中所述的凸轮槽与导杆之间的关系相同构造。

转轴可设置在不位于踝关节正下方的位置处而是离踝关节较远的的位置处，以便增大踝关节的竖向位移量，使所述设备对于锻炼使用者的平衡功能很有效。也就是说，如图11所示，转轴设置在左脚蹬2a和右脚蹬2b下面并设置成具有定位在脚底下面且定位踝关节Ja正下方的部分的前部处的轮轴Ax。相反，如图12所示，转轴设置在左脚蹬2a和右脚蹬2b下面并设置成具有定位在脚底下面且定位在踝关节Ja正下方的部分的后部处的轮轴Ax。通过这种构造，能够在左脚蹬2a和右脚蹬2b绕轮轴Ax回转的时候增大踝关节在竖直方向上的位移量。

在图11和图12的构造中，转轴具有分别定位在踝关节正下方的部分的前部处的轴。当左脚蹬2a位于其可移动范围的前端部处时所述轴回转成将脚跟抬得高于脚尖。当右脚蹬2b位于其可移动范围的前端部处时所述轴也回转成将脚跟抬得高于脚尖。相反，当左脚蹬2a位于其可移动范围的后端部处时所述轴回转成将脚尖抬得高于脚跟。当右脚蹬2b位于其可移动范围的后端部处时所述轴也回转成将脚尖抬得高于脚跟。当左脚和右脚分别通过上述运动定位在前后方向上时，左脚和右脚分别处在竖直方向上。因此，左踝关节的高度不同于右踝关节的高度从而具有竖向间隔。该竖向间隔导致膝关节、髋关节以及上身的肌肉为了保持平衡而反射，因此这种竖向间隔刺激了肌肉。这种刺激使膝关节周围、髋关节周围以及背下部的肌肉得到锻炼。左脚蹬和右脚蹬的滑动方向均与前后方向成45度角。因此，踝关节弯曲并被拉伸，同时使用者的膝部分开。继而，刺激了腿内侧和外侧的肌肉。

上例示出转轴43b定向成其轴向垂直于左右脚蹬2a和2b中相应的那一个脚蹬的代表部位进行滑动的方向。当需要使这些方向相交成其它角度而非直角时，可使用斜蜗轮或斜齿轮而非正齿轮42和43。

同样能够采用普通的钩接装置来以期望的角度驱动滑动驱动装置31与回转驱动装置32之间的连接。当采用普通钩接装置时，左脚蹬2a与滑动驱动装置31和回转驱动装置32结合成一个单元。类似地，右脚蹬2b也与滑动驱动装置31和回转驱动装置32结合成一个单元。然后，两个单元分别制成可调节的以确定左右脚蹬2a和2b各自的代表部位的滑动方向相对于壳体1的前后方向所倾斜的角度。

例如，每个单元均在其后端部处通过枢销耦联至壳体1以便能够在水平平面内回转，并且每个单元均设置有锁销，锁销选择性地接合到与所述单元的回转中心间隔恒定距离的多个孔中的一个中。因此，能够从左右脚蹬2a和2b中相应的那一个能够沿其中一个运动的多个滑动方向中选择一个滑动方向。在此例中，左右脚蹬2a和2b均沿行进线路进行直线滑动。因而，能够调节该行进线路相对于前后方向的角度。为此，每个单元均与枢销、锁销以及所述孔协同作用从而得到运动方向确定机构。

由于滑动驱动装置31和回转驱动装置32借助于普通钩接装置彼此耦联，因此左右脚蹬2a和2b中每一个的滑动方向都能够在较大的范围内进行调节，同时保持垂直于转轴43b的回转平面相对于壳体1的前后方向倾斜5到15度角。例如，左右脚蹬2a和2b各自的滑动方向可相对于壳体1的前后方向倾斜5到45度角(对于左脚蹬2a而言为逆时针方向的角度，而对于右脚蹬2b而言为顺时针方向的角度)。

与前后方向成5到15度角定向的滑动方向与弯曲和拉伸处于腿部肌肉放松的站姿的使用者的膝关节或踝关节的方向对齐。因此，能够舒展和收缩腿部肌肉同时减小施加到膝关节和踝关节的载荷。此外，能够通过将前后方向与滑动方向之间的角度调节成45度来刺激内收肌和外展肌。

另外，当左脚蹬2a的代表部位位于其可移动范围的前端部处时，右脚蹬2b的代表部位则位于其可移动范围的后端部处。反之，当右脚蹬2b的代表部位位于其可移动范围的前端部处时，左脚蹬2a的代表部位则位于其可移动范围的后端部处。也就是说，左脚蹬2a和右脚蹬2b设计成被驱动成彼此以相反的相位关系运动。这种构造使得能够减小使用者的重心沿前后方向的移动。因此，平衡功能退化的使用者同样能够使用该运功辅助设备。

尽管上述实施方式示出了滑动驱动装31和回转驱动装置32被设置成以相同的周期进行操作，然而它们还可以被设置成以不同的周期进行操作。当如此设置时，所述设备提供了不同于正常行走的不规则运动，从而使得能够进行复杂运动训练。此外，左脚蹬2a和右脚蹬2b以关联的方式运动，使得左脚蹬2a和右脚蹬2b的位置同时变化。然而，还可以仅驱动左脚蹬2a和右脚蹬2b中的一个进行上述运动。在这种情况下，一条腿受伤的使用者能够通过仅驱动左脚蹬2a或右脚蹬2b而使用该运动辅助设备以便锻炼另一条未受伤的腿。

另外，该运动辅助设备设计成以站姿使用。然而，平衡能力低下的使用者可以在坐在座椅或轮椅上的同时使用该运动辅助设备。此外，平衡能力低下的使用者还可以在通过升降索套将上身提起的同时使用该运动辅助设备。尽管当使用者在上身受支撑的同时使用该运动辅助设备时，使用者自身的体重难以作为载荷施加。但是使用者仍然能够以低载荷使用该运动辅助设备。因此，运动辅助设备能够适于身体条件各异的使用者。进一步地，在坐在座椅上的使用者使用该运动辅助设备的情况下，改变座椅的高度使使用者能够调节载荷度。因此，能够得到构造成根据使用者的体力来调节载荷度的运动辅助设备。进一步地，在通过升降索套提升的使用者使用该运动辅助设备的情况下，优选升降索套被构造成仅当使用者失去平衡以至于几近跌倒的时侯才提升使用者的身体。通过这种构造，能够得到适于因平衡功能退化而失去平衡的使用者或丧失肌力的使用者的运动辅助设备。

而且，在使用者为了刺激腿部肌肉而使用该运动辅助设备的情况下，能够将壳体1设置成具有被驱动成沿竖向和横向运动的左脚蹬2a和右脚蹬2b。因此，使用者能够以仰卧体位使用该运动辅助设备。在这种情况下，使用者的体重不产生载荷。然而，躺在病床上的患者也能够使用该运动辅助设备。因此，具有上述配置的运动辅助设备使得对于躺在病床上的患者而言能够防止腿部肌力丧失和腿部瘀血。此外，具有上述配置的运动辅助设备使得对于躺在病床上的患者而言能够通过改变使用者背部的位置而防止褥疮。

(实施方式3)

除滑动驱动装置31和回转驱动装置32的构造之外，本实施方式基本等同于第一实施方式。如图13所示，回转驱动装置32包括从左右脚蹬2a和2b各自的两个横向侧部垂下的一对侧板22。每一个侧板22均形成有沿横向贯穿侧板22延伸的凸轮槽口23。两个导杆24固定于壳体1并穿过凸轮槽口23延伸。滑动驱动装置31具有与第二实施方式中的滑动驱动装置相同的构造，具有偏心转子34和曲柄连杆35，偏心转子从分路装置33接收回转力，曲柄连杆一端耦联至偏心转子46而另一端通过曲柄轴颈35b耦联至左右脚蹬2a和2b中相应的那一个脚蹬。

凸轮槽口23呈倒V字形，其两端低于中心。两个导杆24设置成承受作用在左右脚蹬2a和2b中相应的那一个脚蹬上的载荷。

由于凸轮槽口23的中心高于两端，同时左右脚蹬2a和2b均由滑动驱动装置31驱动以进行滑动，因此如图14所示，每个脚蹬的上表面以这样的方式改变其表面角度：当每个脚蹬到达其前端部位置时脚尖低于脚跟，而当每个脚蹬到达其后端部位置时脚跟低于脚尖。

由于凸轮槽口23的轮廓决定了左右脚蹬2a和2b的顶面角度的变化方式，因此易于使左右脚蹬2a和2b各自的滑动路径上的位置与竖向位移之间具有合适的关系。进一步地，上述构造使得能够在无需围绕专门的轴来驱动脚蹬的情况下使各个脚蹬回转，从而提高了设计改变踝关节角度的各种方式的灵活性。

借助于具有V字形凸轮槽口23而非倒V字形凸轮槽口23的侧板22，能够在左右脚蹬2a和2b中相应的那一个脚蹬到达其滑动范围的前端部位置的时候将脚尖抬得高于脚跟，而在左右脚蹬2a和2b中相应的那一个脚蹬到达其滑动范围的后端部位置的时候将脚跟抬得高于脚尖。尽管图13示出了使踝关节的角度以不同于行走的方式变化同时沿前后方向改变脚的位置的构造，但是凸轮槽口28可适于成形为以与行走时所见到方式相同的方式改变踝关节的角度。

所示实施方式的凸轮槽口23均为狭槽的形式，导杆24穿过其延伸。然而，还能够在侧板22上仅采用凸轮面而无凸轮槽23。通过这种构造，能够减小壳体的竖向尺寸从而实现薄型结构的壳体1。

由于除第二驱动装置32之外，本实施方式与第二实施方式相同，因此没有必要对相同的结构进行进一步说明。

(第四实施方式)

在上述实施方式中，构造滑动驱动装置以使左脚蹬2a和右脚蹬2b相对于壳体1滑动。然而，能够采用不是由滑动驱动装置32驱动以滑动而是由回转驱动装置驱动以回转的左脚蹬2a和右脚蹬。简而言之，左脚蹬2a和右脚蹬2b构造成被驱动以相对于壳体1回转，而不是构造成被驱动以相对于壳体1滑动。

图15示出了驱动单元3的示意性构造。作为驱动源的马达30具有耦联至伞齿轮33的输出轴30a。伞齿轮33与两个小齿轮33d啮合。也就是说，伞齿轮33c与小齿轮33d协同作用以构成分路装置33。分路装置33的小齿轮33d分别耦联至作为左脚蹬2a和右脚蹬2b的轴的转轴43c。

伞齿轮33c在啮合点与小齿轮33d啮合。该啮合点设定成具有180度相位差。因此，左脚蹬2a的倾斜角与右脚蹬2b的倾斜角具有180度的相位差。也就是说，当左脚蹬的前端部位于其可移动范围的最低位置处时，右脚蹬位于其可移动范围的最高位置处。反之，左脚蹬2a的前端部位于其可移动范围的最高位置处时，右脚蹬位于其可移动范围的最低位置处。通过马达30的回转方向来转换左脚蹬2a从下往上或从上往下的运动方向。简而言之，该运动辅助设备还包括未示出的传感器和控制器。传感器构造成感测马达30的回转角度或左脚蹬2a和右脚蹬2b的位置这二者中的至少一个。控制器控制马达的回转方向以便在合适的角度范围内改变左脚蹬2a和右脚蹬2b的角度。

两个转轴43c都设置成与使用者的横向成10度角。因而，优选在左脚蹬2a和右脚蹬2b上设置图3中的定位装置21，以使使用者的脚能够定在垂直于转轴32c的方向上。通过这种构造，使使用者的左脚脚尖定位在左脚脚跟左侧，而使用者的右脚脚尖定位在右脚脚跟的右侧。换而言之，使用者能够通过把他们的脚放置在定位装置21上而站立成他们的腿之间呈20度角，于是能够自然地呈现站立姿势。因此，不可能使使用者的踝关节和膝关节扭曲。更优选地，左脚蹬2a与右脚蹬间隔几乎与髋关节之间的距离相等的横向距离。相应地，能够减小在髋关节产生的剪切力。

顺带地，在所示的实施方式中，每个限定出轮轴Ax的转轴43都定位在踝关节正下方位置的前侧。因此，如图12所示，踝关节的运动是随着其回转而改变竖向位置。因为左脚蹬2a和右脚蹬2b构造成不能滑动，所以左右脚在壳体1的上表面内的位置不变。然而，踝关节的回转导致踝关节的高度变化。因此，与第一实施方式一样，能够刺激膝关节周围、髋关节周围以及背下部的肌肉。除了未使用滑动驱动装置31这一特征之外，本实施方式与第一实施方式中的运动辅助设备相同。

(第五实施方式)

第四实施方式中的运动辅助设备具有设置在踝关节正下方位置前侧的转轴43c，由此踝关节能够沿竖直方向大幅运动。与之相比，如图16所示，能够采用构造成使转轴43d沿竖直方向移位的构造。通过这种构造，能够进一步增大踝关节在竖直方向上的变化量。

在所示的实施方式中，左脚蹬2a和右脚蹬2b均具有固定在踝关节正下方位置前侧的转轴43d。左脚蹬2a和右脚蹬2b各自的后端部分别固定于导向轴46。转轴43d的两端延伸成分别从左脚蹬2a和右脚蹬2b的每一侧部伸出，因此转轴43d延伸穿过设置有支承部45的导槽45a。所以，导向轴46的两端分别从左脚蹬2a和右脚蹬2b的每一侧伸出，并由保持部47上的滑槽47a保持。滑槽47形成为呈弯曲状，使得导向轴46能够上下运动。也就是说，滑槽47弯曲成沿竖直方向具有中部和两个端部。滑槽47的中部与支承部45之间的距离大于滑槽47的两个端部与支承部45之间的距离。

为了使导向轴46沿滑槽47在竖直方向上运动，曲柄连杆48分别一端耦联至左脚蹬2a和右脚蹬2b而另一端耦联至偏心转子49，偏心转子形成为圆盘形状以通过未示出的马达沿其两个相反方向旋转。偏心转子49附连到曲柄连杆48的位置与偏心转子49的中心分离。当偏心转子沿两个方向中的任意一个旋转时，曲柄连杆46在滑槽47中的那个端部的位置是变化的。

然而，当曲柄连杆46的一个端部根据偏心转子49的旋转而从最低位置升至最高位置的时候必需施加抬高导向轴46的力。因此，在所示的实施方式中，左脚蹬2a的下表面与偏心凸轮50接触。右脚蹬2b的下表面同样与偏心凸轮50接触。偏心转子49的旋转使这些偏心凸轮50旋转。偏心转子49经由未示出的连杆耦联至偏心凸轮50。当曲柄连杆48的耦联至偏心转子49的那个端部位于顶端时偏心凸轮50将左脚蹬2a抬高。当曲柄连杆48的耦联至偏心转子49的那个端部位于顶端时偏心凸轮50将右脚蹬2b抬高。也就是说，由于偏心转子49经由连杆耦联至偏心凸轮50，因此偏心转子49与偏心凸轮50以关联的方式旋转。

在这种配置中，所述关联的方式构造成当脚跟低于脚尖时转轴43d位于其可移动范围的下端部处；当脚跟高于脚尖时转轴43d位于其可移动范围的上端部处。因此，与左脚蹬2a和右脚蹬2b均简单地绕转轴43d回转的情况相比较，该构造使得能够使踝关节较大幅度地沿竖向运动。踝关节的大幅竖向运动适合对膝关节、髋关节以及上身的肌肉进行较大的刺激。因此，能够提高锻炼效果。其它构造和运动与第一实施方式的相同。

在每个上述实施方式中，该运动辅助设备均包括分别绕的转轴43和作为中心的轮轴回转的左脚蹬2a和右脚蹬2b。然而，在仅轮轴支撑使用者体重的情况下轮轴承受很大的载荷。因而，必需采用具有高强度的轮轴和轴承。所以，优选在左脚蹬2a与壳体1之间设置辅助弹簧51以承受使用者的部分体重。类此地，优选在右脚蹬2a与壳体1之间设置辅助弹簧51以承受使用者的部分体重。这些辅助弹簧51构造成分散施加到左脚蹬2a和右脚蹬2b上的载荷。

在所示的实施方式中，辅助弹簧51分别设置在左脚蹬2a和右脚蹬2b的前部。辅助弹簧51用于压缩并以在其自然长度的基础上加以压缩后的状态附连。此外，辅助弹簧51构造成产生使左脚蹬2a和右脚蹬2b的上表面保持水平的弹性偏压。因此，轮轴始终承受向上的力。所以，弹性偏压能够减小由使用者的体重引起并施加到左脚蹬2a和右脚蹬2b上的载荷。也就是说，辅助弹簧51使得能够采用低强度的轮轴和轴承。

在图17中，所述运动辅助设备包括转子52。转子52构造成当为了使左脚蹬2a和右脚蹬2b回转而承受定义为驱动力的马达的回转力时能够沿其任意一个旋转方向旋转。左脚蹬2a和右脚蹬2b分别形成有沿左脚蹬2a和右脚蹬2b的纵向延伸的导槽53。导槽53构造成保持伸向转子52的滑动销52。转子52构造成能够绕沿脚的宽度方向延伸的中心轴回转。滑动销52a沿转子52的中心轴方向延伸。

在使用者的体重位于转子52的回转中心的上侧位置的情况下转子52旋转。图17(a)的右侧示出了该运动辅助设备的前侧。如图17所示，当滑动销52a运动至位于转子52的中心轴的后部时，使用者的体重产生使左脚蹬2a绕滑动销52a回转的回转力，进而使使用者的脚尖朝下。类似地，当滑动销52a运动至位于转子52的中心轴的后部时，使用者的体重产生使右脚蹬2b绕滑动销52a回转的回转力，进而使使用者的脚尖朝下。如图17(b)所示，当滑动销52a运动至位于转子52的中心轴的前部时，使用者的体重产生使左脚蹬2a绕滑动销52a回转的回转力，进而使用者的脚跟朝下。类似地，当滑动销52a运动至位于转子52的中心轴的前部时，使用者的体重产生使右脚蹬2b绕滑动销52a回转的回转力，进而使用者的脚跟朝下。

在这种情况下，辅助弹簧51附连于左脚蹬2a的前端部和后端部。因此，使左脚蹬2a能够绕滑动销52a回转从而任意改变角度。辅助弹簧51同样附连于右脚蹬2b的前端部和后端部。因此，使右脚蹬2b也能够绕滑动销52a回转从而任意改变角度。然而，在这种构造中，左脚蹬2a和右脚蹬2b的回转角度根据使用者的体重及所站立的位置而变化。因此，优选使用止动装置，其构造成防止左右脚蹬2a和2b倾斜成倾斜角度大于预定的角度。

在上述实施方式中，左脚蹬2a和右脚蹬2b分别具有平的上表面。然而，使用的左右脚蹬2a和2b不一定都具有平的上表面。

例如，能够采用分别成形为图18中示出的圆柱形的左脚蹬2a和右脚蹬2b。根据这种构造，左脚蹬2a和右脚蹬2b均具有与用于改变左脚蹬2a和右脚蹬2b各自的顶面角度的轮轴对齐的回转中心。通过这种构造，随着左脚蹬2a回转同时左脚蹬2a的代表部位滑动，脚底与左脚蹬2a的接触位置变化。因此，左脚蹬2a的顶面角度变化。类似地，随着右脚蹬2b回转同时右脚蹬2b的代表部位滑动，脚底与右脚蹬2b的接触位置变化。因此，右脚蹬2b的顶面角度变化。此时，施加到部分足底上的载荷变化。因此，膝关节的角度变化。所以预期产生与第一实施方式相同的效果。

另外，根据载荷所施加的位置不同，刺激脚底的不同反射部位。而且，不是整个脚底而是部分脚底承受着使用者的体重，为了保持平衡使用者需要动用某些趾部肌肉。所以，与这些趾部相关的肌肉得到加强，因此踢力增大。另外，与上述实施方式相比，因为保持平衡的难度提高，所以锻炼了用于保持平衡的神经和诸如背下部的肌肉。

能够采用分别成形为图19中示出的球形而非圆柱形的左右脚蹬2a和2b。通过操作与圆柱形的左右脚蹬2a和2b类似的球形的左右脚蹬2a和2b，减小了脚底与左右脚蹬2a和2b中每一个的接触面积。因此，能够进行高级平衡锻炼的训练。

应当指出，在上述实施方式中利用单个马达30来使左脚蹬2a和右脚蹬2b滑动同时改变左脚蹬2a和右脚蹬2b的顶面角度。然而，为了单独使左脚蹬2a和右脚蹬2b运动可以采用两个马达替代分路装置33。滑动驱动装置31和回转驱动装置32可以各用一个马达。在采用这种构造的情况下，需要使用控制器以便以关联的方式操作两个马达。此外，所述马达并不局限于回转马达。线性马达同样能够作为这些马达使用。

Claims (10)

1.一种运动辅助设备，包括：

左脚蹬和右脚蹬，所述左脚蹬和所述右脚蹬分别构造成支承使用者的左脚和右脚；

驱动单元，所述驱动单元构造成使所述左脚蹬和所述右脚蹬中的至少一个移位；以及

框架，所述框架安装所述左脚蹬、所述右脚蹬以及所述驱动单元，

其中，

所述左脚蹬和所述右脚蹬均设置有有助于将使用者的脚放置在预定位置上的定位装置，从而所述左脚蹬和所述右脚蹬中的每一个均设置成指定有脚位置，脚放置在所述脚位置上，

所述驱动单元包括回转驱动装置，所述回转驱动装置构造成改变所述左脚蹬和所述右脚蹬中的至少一个相对于所述框架的顶面角度，从而改变踝关节的角度，

其中

所述左脚蹬和所述右脚蹬均设置有预定轴，

所述回转驱动装置构造成使所述左脚蹬和所述右脚蹬中的至少一个绕预定轴回转，从而改变相对于所述框架的顶平面的所述顶面角度，以及

所述预定轴位于比所述框架的顶平面更低的位置。

2.一种运动辅助设备，包括：

左脚蹬和右脚蹬，所述左脚蹬和所述右脚蹬分别构造成支承使用者的左脚和右脚；

驱动单元，所述驱动单元构造成使所述左脚蹬和所述右脚蹬中的至少一个移位；以及

框架，所述框架安装所述左脚蹬、所述右脚蹬以及所述驱动单元，

其中，

所述左脚蹬和所述右脚蹬均设置有有助于将使用者的脚放置在预定位置上的定位装置，从而所述左脚蹬和所述右脚蹬中的每一个均设置成指定有脚位置，脚放置在所述脚位置上，

所述驱动单元包括滑动驱动装置和回转驱动装置，所述滑动驱动装置构造成使所述左脚蹬和所述右脚蹬中的至少一个沿限定在所述框架的侧部上的运动平面滑动，所述回转驱动装置构造成使所述左脚蹬和所述右脚蹬中的至少一个相对于所述框架的顶平面的顶面角度变化，从而改变踝关节的角度，其中

所述左脚蹬和所述右脚蹬均设置有预定轴，

所述回转驱动装置构造成使所述左脚蹬和所述右脚蹬中的至少一个绕预定轴回转，从而改变相对于所述框架的顶平面的所述顶面角度，以及

所述预定轴位于比所述框架的顶平面更低的位置。

3.如权利要求1或2所述的运动辅助设备，其中，

所述轴定位成使所述轴的轴线延伸穿过踝关节。

4.如权利要求1或2所述的运动辅助设备，其中，

所述轴定位在踝关节的正下方。

5.如权利要求1或2所述的运动辅助设备，其中，

所述轴定位在脚底下面并相对于踝关节偏前或偏后。

6.如权利要求1或2所述的运动辅助设备，其中，

所述回转驱动装置构造成使所述左脚蹬和所述右脚蹬中的至少一个绕预定轴回转，从而改变相对于所述框架的所述顶平面的所述顶面角度，并且根据所述变化的顶面角度改变所述轴的竖向位置。

7.如权利要求1或2所述的运动辅助设备，其中，

所述脚位置指定成：对于所述左脚蹬而言，使使用者的左脚脚尖放置于远离其脚跟的左侧；而对于所述右脚蹬而言，使使用者的右脚脚尖放置于远离其脚跟的右侧，

所述回转驱动装置构造成使所述左脚蹬和所述右脚蹬各自的相对于所述框架的顶平面的所述顶面角度沿能够绕保持在所述指定脚位置的使用者的脚的踝关节运动的方向变化。

8.如权利要求2所述的运动辅助设备，其中，

所述滑动驱动装置构造成使所述左脚蹬和所述右脚蹬分别在各自的行进线路上沿前后方向往复运动，同时改变所述左脚蹬与所述右脚蹬之间就所述左脚蹬和所述右脚蹬的代表部位而言的横向距离，所述行进线路的前端部之间的横向距离不同于所述行进线路的后端部之间的横向距离。

9.如权利要求8所述的运动辅助设备，其中，

所述滑动驱动设备包括运动方向确定装置，所述运动方向确定装置构造成调节所述行进线路相对于前后方向的角度，所述行进线路沿直线延伸并由连接所述代表部位的前端部与所述代表部位的后端部的直线来限定。

10.如权利要求2所述的运动辅助设备，其中，

所述滑动驱动装置构造成使所述左脚蹬和所述右脚蹬以相反的相位关系沿前后方向运动，从而将使用者的重心保持在前后方向上的固定位置处。

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