JP2007130234A - Human body motion assist device - Google Patents
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Abstract
【課題】動作を確実に補助できかつ異常時に補助装置を身体から容易に離脱させることができて安全性の高い人体動作補助装置を提供する。
【解決手段】使用者Mの動作部位に動力を付与する動作補助具21と、使用者Mの動作を検出する検出手段と、検出手段による検出信号に基づいて動作補助具21を動作制御する制御部16とを備え、使用者Mが動作補助具21の少なくとも2箇所の足保持部8と手保持部15を離脱自在に保持した状態で動作補助具21を装着するようにした。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a highly safe human body motion assisting device that can assist the operation with certainty and can easily remove the assisting device from the body when an abnormality occurs.
A motion assisting tool 21 for applying power to a motion part of a user M, a detection means for detecting the motion of the user M, and a control for controlling the motion of the motion assisting tool 21 based on a detection signal from the detection means. The movement assisting tool 21 is worn while the user M holds the foot holding part 8 and the hand holding part 15 in at least two places of the movement assisting tool 21 in a detachable manner.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、人体に装着することで人体の動作をパワーアシストすることができる人体動作補助装置に関するものである。 The present invention relates to a human body motion assisting device capable of power assisting the motion of a human body by being attached to the human body.
人体動作補助装置は、身体障害者や高齢者等が装着することでその動作を補助する場合だけでなく、介護者やその他の健常者が装着することでその動作を支援する場合に使用できるものであり、近年研究開発が積極的に進められている。 The human body movement assist device can be used not only when assisting the movement by wearing a disabled person or elderly person, but also when supporting the movement by wearing a caregiver or other healthy person In recent years, research and development has been actively promoted.
従来の人体動作補助装置としては、人体に装備するフレームと、股関節に対応する第1支軸を介してフレームに接続されかつ上脚に装着された第1レバーと、膝関節に対応する第2支軸を介して第1レバーに接続されかつ下脚に装着された第2レバーとを備え、第1レバーと第2レバーをそれぞれ第1支軸と第2支軸回りにモータにて回転駆動することで、歩行を援助するようにした人工歩行装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional human body motion assist device, there are a frame mounted on the human body, a first lever connected to the frame via a first support shaft corresponding to the hip joint, and a second lever corresponding to the knee joint. And a second lever connected to the first lever via the support shaft and attached to the lower leg, and the first lever and the second lever are driven to rotate around the first support shaft and the second support shaft by a motor, respectively. Therefore, an artificial walking device that assists walking is known (for example, see Patent Document 1).
また、患者などの被介護者を介護する介護者が装着することで筋力が補助されるようにするため、下肢装着部と大腿装着部からなる脚装着部と、胴装着部と、上腕装着部と前腕装着部からなる腕装着部とを備え、ジョイント部によりそれぞれ回動自在に連結された各装着部の間に取付けられた空気アクチュエータにて装着部間の回動力を補助するようにした介護用筋力補助装置も知られている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, in order for the caregiver who cares for the care recipient such as a patient to wear, the muscle strength is assisted so that the leg mounting unit including the lower limb mounting unit and the thigh mounting unit, the torso mounting unit, and the upper arm mounting unit And an arm mounting part comprising a forearm mounting part, and a care for assisting the rotational force between the mounting parts by an air actuator attached between the respective mounting parts rotatably connected by joint parts. A muscle strength assisting device is also known (see, for example, Patent Document 2).
また、歩行者の下肢に装着して歩行補助を行う歩行補助装置として、歩行者の下肢の横側に電気アクチュエータを配置し、アクチュエータに接続したリンクを歩行者の下肢に装着し、各アクチュエータを駆動するための電源及び制御手段を、歩行者の背中に装着されるバックパックに収容したものが知られている(例えば、特許文献3参照。)。 In addition, as a walking assistance device that attaches to the lower limbs of the pedestrian and assists walking, an electric actuator is placed on the side of the lower limb of the pedestrian, a link connected to the actuator is attached to the lower limb of the pedestrian, 2. Description of the Related Art A power source for driving and control means are known that are housed in a backpack that is worn on the back of a pedestrian (see, for example, Patent Document 3).
また、図16に示すように、装着者の胴体に巻付け固定されるウエスト部61に、腰用ジョイント62とそのアクチュエータ62aを介して上部アーム63を接合し、上部アーム63に膝用ジョイント64とそのアクチュエータ64aを介して下部アーム65を接合し、下部アーム65に踝用ジョイント66を介して踝部67を接合し、上部アーム63及び下部アーム65をそれぞれ面ファスナー63a、65aにて大腿及びふくらはぎに固定し、装着者が背中に担ぐバッグ68に制御装置及び電源を収容し、バッグ68の下端とウエスト部61の上端の係合部69a、69bにてバッグ68の荷重をウエスト部61に伝達するように構成した動作補助装置60が知られている(例えば、特許文献4参照)。また、この動作補助装置60においては、大腿などの生体信号を検出し、その生体信号から神経伝達信号及び筋電位信号を取得し、それらの信号に基づいて装着者の意思に従った動力をアクチュエータに発生させる指令信号を生成する随意的制御手段を設けることが記載されている。
ところで、上記何れの特許文献に記載されている装置においても、歩行者や装着者の動作を支援又は補助すべき人体の各部位に、装置の対応する可動部を固定して装着することを前提として構成されているが、その場合、使用中に異常が発生した時に、装置が人体の動きに関係なく動作し、その異常動作が人体の動きに影響を与え、最悪の場合には人体を傷つける恐れがあって安全性に問題があった。 By the way, in any of the devices described in any of the above patent documents, it is assumed that the corresponding movable part of the device is fixedly mounted on each part of the human body that should support or assist the operation of the pedestrian or the wearer. However, in that case, when an abnormality occurs during use, the device operates regardless of the movement of the human body, the abnormal movement affects the movement of the human body, and in the worst case damages the human body. There was a problem with safety because of fear.
また、装置の使用中に、 転倒などの予期せぬ危険事象が発生した場合に、使用者の身体に装置が一体に固定されているために、咄嗟の動作に追従できず、危険事象の回避や身体の防御姿勢を取ることができないという問題があった。 In addition, if an unexpected dangerous event such as a fall occurs while the device is in use, the device is fixed to the user's body so that it cannot follow the movement of the heel and avoid the dangerous event. And there was a problem that the body could not take a defense posture.
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、動作を確実に補助できかつ異常時に補助装置を身体から容易に離脱させることができて安全性の高い人体動作補助装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to provide a highly safe human body motion assisting device that can reliably assist the operation and can easily remove the assisting device from the body when an abnormality occurs. .
本発明の人体動作補助装置は、使用者の動作部位に動力を付与する動作補助具と、使用者の動作を検出する検出手段と、検出手段による検出信号に基づいて動作補助具を動作制御する制御部とを備え、使用者が動作補助具の少なくとも2箇所の保持部を離脱自在に保持した状態で動作補助具を装着するようにしたものである。 The human body motion assisting device of the present invention controls the motion of the motion assisting tool based on the motion assisting tool for applying power to the user's motion part, the detecting means for detecting the user's motion, and the detection signal from the detecting means. And a control unit, and the user wears the motion assisting tool while detachably holding at least two holding parts of the motion assisting tool.
この構成によると、使用者が保持部を保持することで動作補助具を装着することができ、その状態で使用者が動作するとその動作が検出され、動作補助具が動作制御されて人体に動力が付与されることによって、使用者の動作を確実に補助することができ、かつ異常時には使用者が保持部を離脱することによって使用者は直ちに動作補助具から離脱できるので、動作補助具の異常動作時にも使用者はその動きに影響を受けずに済み、また転倒などの危険事象が発生した場合にもその回避動作や身体の防御姿勢を容易に取ることができるので、高い安全性を確保することができる。 According to this configuration, the user can wear the operation assisting tool by holding the holding portion, and when the user operates in that state, the operation is detected, and the operation assisting tool is controlled to power the human body. Can be used to reliably assist the user's movement, and in the event of an abnormality, the user can immediately leave the movement assisting device by removing the holding part. Even during operation, the user is not affected by the movement, and even if a dangerous event such as a fall occurs, the user can easily take avoidance action and body defense posture, ensuring high safety can do.
また、動作補助具が使用者の前面側に装着され、かつ動作補助具の重心が使用者の前面より前に位置すると、異常時に使用者が直ちに離脱動作を行えるとともに、動作補助具を実際に迅速かつ円滑に離脱させることができ、より高い安全性を確保できる。 In addition, when the motion aid is mounted on the front side of the user and the center of gravity of the motion aid is positioned in front of the user's front surface, the user can immediately perform the detachment operation at the time of abnormality, and the motion aid is actually installed. It can be quickly and smoothly detached, and higher safety can be secured.
また、動作補助具の少なくとも2箇所の保持部が、使用者の足を挿入して保持する足保持部と手を挿入又は手で把持して保持する手保持部であると、略全身の動作補助具の装着を足と手の2箇所の保持部を保持することによって容易に行うことができる。 When at least two holding portions of the movement assisting tool are a foot holding portion that inserts and holds the user's foot and a hand holding portion that holds the hand by inserting or holding the hand, The auxiliary tool can be easily mounted by holding the holding portions in two places, the foot and the hand.
また、動作補助具は、使用者の胴部前面に配置される主体部と、主体部の下部両側に配設され、使用者の股関節を伸展・屈曲させる第1のアクチュエータと、第1のアクチュエータに接続された第1の動力伝達部と、第1の動力伝達部の一端に接続され、使用者の膝関節を伸展・屈曲させる第2のアクチュエータと、第2のアクチュエータに接続され、一端に足保持部が接続された第2の動力伝達部と、主体部の上部両側に配設され、使用者の肩関節を伸展・屈曲させる第3のアクチュエータと、第3のアクチュエータに接続された第3の動力伝達部と、第3の動力伝達部の一端に接続され、使用者の肘関節を伸展・屈曲させる第4のアクチュエータと、第4のアクチュエータに接続され、一端に手保持部が接続された第4の動力伝達部とを備えていると、使用者が動作補助具を足と手で保持して装着することで、使用者がその足と手を前後方向に自在に動かすとその動きが完全に補助されるので、使用者が簡単に装着できるものでありながら使用者の四肢全体の動きを補助することができる。 The motion assisting tool includes a main body disposed on the front surface of the torso of the user, a first actuator disposed on both lower sides of the main body, and extending and bending the user's hip joint, and the first actuator A first power transmission unit connected to the first power transmission unit, a second actuator connected to one end of the first power transmission unit, extending and bending the knee joint of the user, and a second actuator, A second power transmission unit to which the foot holding unit is connected, a third actuator which is disposed on both upper sides of the main body and extends and bends the shoulder joint of the user, and a third actuator which is connected to the third actuator. 3 is connected to one end of the third power transmission unit, the fourth actuator for extending and bending the user's elbow joint, and the fourth actuator, and the hand holding unit is connected to one end The fourth power transmission unit If the user holds the movement assisting tool with his / her feet and hands, the movement is completely assisted when the user freely moves his / her legs and hands in the front / rear direction. Although it can be easily worn, it can assist the movement of the user's entire limbs.
また、第1のアクチュエータが、主体部の下部に設けられた側方に揺動可能な部材に取付けられていると、動作補助具を装着した使用者が任意に脚を開くことができるので、脚を拘束感なく円滑に、かつ広い範囲で動かすことができ、転倒回避動作を円滑に行うことができる。 In addition, when the first actuator is attached to a side swingable member provided in the lower part of the main body part, the user wearing the operation aid can arbitrarily open the leg. The leg can be moved smoothly and over a wide range without a sense of restraint, and the fall avoidance operation can be performed smoothly.
また、第3のアクチュエータが、主体部の上部に設けられた上下軸芯回りに旋回可能な部材に取付けられていると、動作補助具を装着した使用者が任意に肩を前後に回転できるので、腕や手を動かす自由度が多くなり、手や腕での作業を円滑に行うことができる。 In addition, if the third actuator is attached to a member that can be turned around the vertical axis provided at the upper part of the main body, the user wearing the operation assisting tool can arbitrarily rotate the shoulder back and forth. , The degree of freedom to move the arms and hands increases, and the work with the hands and arms can be performed smoothly.
また、主体部が、上下方向中間部で、前後に屈曲及び/又は上下軸芯回りに相対回転可能であると、動作補助具を装着した状態で使用者がその胴部を前方に屈曲してかがんだ姿勢を取ったり、体を捻った姿勢を取ることができるので、使用者が自然な動きをすることができ、使用感が良くなるとともに作業性も向上する。 In addition, if the main body portion is an intermediate portion in the vertical direction and can be bent back and forth and / or relatively rotated around the vertical axis, the user can bend the torso forward while wearing the operation aid. Since the user can take a posture of crouching or twisting his / her body, the user can make a natural movement, improving the feeling of use and improving workability.
また、本発明の人体動作補助装置は、使用者の動作部位に動力を付与する動作補助具と、使用者の動作を検出する検出手段と、検出手段による検出信号に基づいて動作補助具を動作制御する制御部とを備え、使用者が装着する装着部材に接続部を設け、接続部に対して異常時に離脱可能に結合される結合部を動作補助具に設けたものである。 Further, the human body motion assist device of the present invention operates a motion assist tool that applies power to the user's motion part, a detection means that detects the user's motion, and a detection signal from the detection means. And a control part for controlling, a connecting part is provided on a mounting member worn by a user, and a connecting part that is releasably connected to the connecting part in the event of an abnormality is provided in the operation assisting tool.
この構成によると、手や腕や足や脚など、使用者の人体の一部だけを補助するため、動作補助具に使用者が保持する保持部を少なくとも2箇所設けられない場合に、使用者に1又は複数の装着部材を装着し、その装着部材の接続部に動作補助具の結合部を結合させて動作補助具を装着することで、動作補助具にて使用者の動作を確実に補助することができ、かつ異常時には接続部に対して結合部が離脱することにより、使用者は直ちに動作補助具から離脱できるので、動作補助具の異常動作時にも使用者はその動きに影響を受けずに済み、また転倒などの危険事象が発生した場合にもその回避動作や身体の防御姿勢を容易に取ることができるので、高い安全性を確保することができる。 According to this configuration, in order to assist only a part of the user's human body, such as the hand, arm, foot, and leg, the user can be provided when the movement assisting tool cannot be provided with at least two holding portions that the user holds. By attaching one or more mounting members to the connecting member, and connecting the operation assisting device by connecting the connecting portion of the mounting member to the connecting portion of the mounting member, the operation assisting device reliably assists the user's operation. When the abnormality occurs, the user can immediately leave the operation assisting device by detaching the connecting portion from the connection portion. Therefore, the user is affected by the movement even when the operation assisting device operates abnormally. Therefore, even when a dangerous event such as a fall occurs, the avoidance action and the body's defense posture can be easily taken, so that high safety can be ensured.
また、接続部を使用者の前面に位置させて設け、かつ動作補助具の重心が使用者の前面より前に位置すると、異常時に使用者が直ちに離脱動作を行えるとともに、動作補助具を実際に迅速かつ円滑に離脱させることができ、より高い安全性を確保できる。 In addition, if the connecting part is provided in front of the user and the center of gravity of the operation assisting device is located in front of the user's front, the user can immediately perform the disengagement operation at the time of abnormality, and the operation assisting device is actually installed. It can be quickly and smoothly detached, and higher safety can be secured.
また、動作補助具は、結合部を有する主体部と、主体部の下部の一側又は両側に配設され、使用者の股関節を伸展・屈曲させる第1のアクチュエータと、第1のアクチュエータに接続された第1の動力伝達部と、第1の動力伝達部の一端に接続され、使用者の膝関節を伸展・屈曲させる第2のアクチュエータと、第2のアクチュエータに接続された第2の動力伝達部と、第2の動力伝達部の一端に接続され、使用者の足を挿入して保持する足保持部とを備えていると、主体部の結合部を接続部に結合させ、足を足保持部に保持させることで動作補助具を簡単に装着でき、かつ使用者が脚を前後に動かすとその動きを完全に補助することができる。 The motion assisting tool is connected to the main body having a coupling portion, a first actuator disposed on one side or both sides of the lower portion of the main body, and extending and bending the user's hip joint, and the first actuator. First power transmission unit, a second actuator connected to one end of the first power transmission unit, extending and bending the knee joint of the user, and a second power connected to the second actuator When the transmission portion and the foot holding portion connected to one end of the second power transmission portion and holding the user's foot are provided, the coupling portion of the main body portion is coupled to the connection portion, and the foot is By holding the foot holding portion, the movement assisting tool can be easily attached, and when the user moves the leg back and forth, the movement can be completely assisted.
また、第1のアクチュエータが、主体部の下部に設けられた側方に揺動可能な部材に取付けられていると、動作補助具を装着した使用者が任意に脚を開くことができるので、脚を拘束感なく円滑に、かつ広い範囲で動かすことができ、転倒回避動作を円滑に行うことができる。 In addition, when the first actuator is attached to a side swingable member provided in the lower part of the main body part, the user wearing the operation aid can arbitrarily open the leg. The leg can be moved smoothly and over a wide range without a sense of restraint, and the fall avoidance operation can be performed smoothly.
また、動作補助具は、結合部を有する主体部と、主体部の上部の一側又は両側に配設され、使用者の肩関節を伸展・屈曲させる第3のアクチュエータと、第3のアクチュエータに接続された第3の動力伝達部と、第3の動力伝達部の一端に接続され、使用者の肘関節を伸展・屈曲させる第4のアクチュエータと、第4のアクチュエータに接続された第4の動力伝達部と、第4の動力伝達部の一端に接続され、使用者の手を挿入又は手で把持して保持する手保持部とを備えていると、主体部の結合部を接続部に結合させ、手を手保持部に保持させることで動作補助具を簡単に装着でき、かつ使用者が腕や手を前後に動かすとその動きを完全に補助することができる。 The motion assisting tool includes a main body having a coupling portion, a third actuator disposed on one side or both sides of the upper portion of the main body, and extending and bending a user's shoulder joint, and a third actuator. A third power transmission unit connected, a fourth actuator connected to one end of the third power transmission unit, extending and bending the user's elbow joint, and a fourth actuator connected to the fourth actuator When the power transmission unit and a hand holding unit that is connected to one end of the fourth power transmission unit and holds the user's hand inserted or held by the hand, the coupling portion of the main body is used as the connection unit. By linking and holding the hand on the hand holding part, the movement assisting tool can be easily attached, and when the user moves the arm or hand back and forth, the movement can be completely assisted.
また、第3のアクチュエータが、主体部の上部に設けられた上下軸芯回りに旋回可能な部材に取付けられていると、動作補助具を装着した使用者が任意に肩を前後に回転できるので、腕や手を動かす自由度が多くなり、手や腕での作業を円滑に行うことができる。 In addition, if the third actuator is attached to a member that can be turned around the vertical axis provided at the upper part of the main body, the user wearing the operation assisting tool can arbitrarily rotate the shoulder back and forth. , The degree of freedom to move the arms and hands increases, and the work with the hands and arms can be performed smoothly.
また、接続部と結合部を、所定値以上の力の作用によって離脱する結合力で結合すると、異常時に使用者が所定値以上の離脱力を作用させることで、動作補助具を確実に離脱させることができる。 In addition, when the connecting portion and the coupling portion are coupled with a coupling force that is separated by the action of a force that is greater than or equal to a predetermined value, the user can reliably remove the motion assisting tool by applying a detachment force that is greater than or equal to the predetermined value when an abnormality occurs. be able to.
また、接続部と結合部に、異常時に制御部からの指令信号により結合を解除する手段を設けると、異常時に自動的に動作補助具が離脱可能となり、力のない使用者であっても容易に離脱することができる。 In addition, if the connection part and the connection part are provided with means for releasing the connection by a command signal from the control part in the event of an abnormality, the operation assisting tool can be automatically detached in the event of an abnormality, so that even a user without power can easily You can leave.
また、異常時の判定は、制御部にて検出手段により検出した力が所定値以上になったか否かを判定して行うようにすると、通常使用状態では離脱する恐れがなく、かつ異常な力が作用した時点で離脱するので、安定した補助動作と安全性を両立することができる。 In addition, when the abnormality is determined by determining whether or not the force detected by the detection means at the control unit has exceeded a predetermined value, there is no possibility of detachment in the normal use state, and the abnormal force Since it is detached at the time of the action, it is possible to achieve both stable auxiliary operation and safety.
また、装着部材は使用者の腰回りに装着し、動作補助具には結合部と使用者が離脱自在に保持する保持部とを設けた構成とすると、動作補助具を使用者の腰回りに装着することで安定した装着状態が確保され、動作補助の安定性を向上できる。 In addition, when the mounting member is mounted around the user's waist and the operation assisting device is provided with a coupling portion and a holding portion that the user can detachably hold, the operation assisting device is disposed around the user's waist. By wearing, a stable wearing state is ensured, and the stability of operation assistance can be improved.
また、保持部は、使用者の足を挿入して保持する足保持部と、手を挿入又は手で把持して保持する手保持部の何れか一方又は両方であると、動作補助具の装着が容易でかつ腕や脚の全体的な動きを補助できて使い勝手が良い。 Further, when the holding part is one or both of a foot holding part for inserting and holding a user's foot and a hand holding part for holding and inserting a hand, It is easy to use and can assist the overall movement of the arms and legs.
また、以上の人体動作補助装置において、制御部が、動作補助具の一部に設置されていると、動作補助具自体が完結した構成となり、外部と接続する必要が無いので、使用時の自由度が向上する。 Further, in the human body motion assist device described above, when the control unit is installed in a part of the motion assisting tool, the motion assisting tool itself has a complete configuration and does not need to be connected to the outside. The degree is improved.
また、検出手段と制御部は、検出手段による検出信号を無線で伝達する無線通信手段を備えていると、配線の煩雑や配線が障害になって動きが抑制されたり、配線損傷による誤動作や稼動停止などが無くなり、動作性と信頼性を向上できる。 In addition, when the detection means and the control unit are equipped with wireless communication means for wirelessly transmitting a detection signal from the detection means, the movement is suppressed due to the complexity of the wiring or the wiring being obstructed, or malfunction or operation due to wiring damage. There is no need for stoppage, and operability and reliability can be improved.
本発明の人体動作補助装置によれば、使用者が保持部を保持することで動作補助具を装着することができ、その状態で使用者の動作に応じて動作補助具が動作制御されて使用者の動作を確実に補助することができ、かつ異常時には使用者が保持部を離脱することで直ちに動作補助具を離脱できるため、動作補助具の異常動作時にも使用者がその動きに影響を受けずに済み、また転倒などの危険事象が発生した場合にもその回避動作や身体の防御姿勢を容易に取ることができて高い安全性を確保することができる。 According to the human body motion assisting device of the present invention, the user can wear the motion assisting tool by holding the holding portion, and the motion assisting tool is controlled in accordance with the user's motion in that state. The user's movement can be reliably assisted, and the user can immediately remove the movement assisting tool by removing the holding part in the event of an abnormality. Even when a dangerous event such as a fall occurs, it is possible to easily take the avoidance action and the body's defense posture and to ensure high safety.
(第1の実施形態)
以下、本発明の人体動作補助装置の第1の実施形態について、図1〜図8を参照しながら説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the human body movement assist device of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1において、1は人体動作補助装置であり、使用者Mが前面側に装着するように構成されている。人体動作補助装置1は、使用者Mの腰部から肩部にかけての胴部前面側に配置される主体部2を有している。
In FIG. 1,
主体部2の下部両側には、使用者Mの股関節を前後に伸展・屈曲させる第1のアクチュエータ3が配設され、この第1のアクチュエータ3に使用者Mの上脚部(太股)前面に沿って配設される第1の動力伝達部4が接続されている。第1の動力伝達部4の下端の外側部には、使用者Mの膝関節を前後に伸展・屈曲させる第2のアクチュエータ5が配設され、この第2のアクチュエータ5に使用者Mの下脚部(脹脛)前面に沿って配設される第2の動力伝達部6が接続されている。第2の動力伝達部6の下端には可動連結部7を介して使用者Mの足を挿入することで保持できるスリッパ状の足保持部8が接続されている。
A
主体部2の上部両側には、上下軸芯回りに旋回可能な肩部材9が設けられ、この肩部材9に使用者Mの肩関節を前後に伸展・屈曲させる第3のアクチュエータ10が配設され、この第3のアクチュエータ10に使用者Mの上腕部前面に沿って配設される第3の動力伝達部11が接続されている。第3の動力伝達部11の下端の外側には使用者Mの肘関節を伸展・屈曲させる第4のアクチュエータ12が配設され、この第4のアクチュエータ12に使用者Mの下腕部前面に沿って配設される第4の動力伝達部13が接続されている。第4の動力伝達部13の先端には可動連結部14を介して使用者Mの手で保持又は手を挿入して保持できるグリップ状又は手袋や手甲状の手保持部15が接続されている。以上の機構的な構成要素にて、人体動作保持装置1の動作補助具21が構成されている。
On both upper sides of the
主体部2には各アクチュエータ3、5、10、12を駆動制御する制御部16や駆動用の電源(図示せず)が配設されている。制御部16には、図2(a)に示すように、動力伝達部4、6、11、13に配設された検出手段17による検出信号が接続ケーブル18を通して入力されている。検出手段17としては、圧力センサや力覚センサなどを使用することができ、使用者Mの動作の力や方向を検出できるように配置される。また、図2(b)に示すように、使用者Mの脚や腕などに、筋電位センサなどの使用者Mの筋肉の動きを検出できる動作検出手段19を貼付けたり、装着したりして取付け、同じく使用者Mに装着した動作検出処理部20にてその検出信号を処理し、動作検出処理部19にて処理した検出信号を、動作検出処理部19及び制御部16に設けられた無線通信手段(図示せず)にて制御部16に伝達するようにしても良い。
The
以上の構成の人体動作補助装置1は、動作補助具21の停止時の定常姿勢として、図3に示すように、足保持部8と手保持部15が床面に接した前屈み姿勢で自立して待機するように構成されており、制御部16がそのように初期設定されている。この人体動作補助装置1を使用者Mが装着する際には、制御部16の電源を入れ、動作補助具21の足保持部8と手保持部15の2箇所の保持部に対して、足を挿入するとともに手を挿入又は手で把持して保持するだけで、略全身の動作補助具21を容易に装着することができる。
As shown in FIG. 3, the human body
こうして使用者Mが動作補助具21を装着した状態で動作すると、その動作が検出手段17又は19にて検出され、その検出信号に基づいて制御部16にて動作補助具21の第1〜第4のアクチュエータ3、5、10、12が動作制御され、第1〜第4の動力伝達部4、6、11、13に動力が付与され、使用者Mの動作が確実に補助される。使用者Mが直立すると、図4に示すように、動作補助具21が使用者Mの前面側に装着され、かつ動作補助具21の重心22が使用者Mの前面より前に位置している。
When the user M operates in a state in which the
この状態で使用者Mが所望の動作を行うと、その動作が動作補助具21にて補助される。例えば、図5に示すように、重量の大きな荷物23を腕に載せて運搬するような場合にも、荷物23の重量の大部分が動作補助具21にて支持されることで、荷物23を楽に運搬することができる。このように使用者Mが動作補助具21を足と手にて保持した状態で、その足と手を前後方向に自在に動かすと、その動きが完全に補助されるので、使用者が簡単に装着できるものでありながら使用者の四肢全体の動きを補助することができる。また、主体部2の上部の上下軸芯回りに旋回可能な肩部材9に、使用者Mの腕の動作を補助する第3のアクチュエータ10を取付けているので、動作補助具21を装着した使用者Mが任意に肩を前後に回転できるので、腕や手を動かす自由度が多くなり、手や腕での作業を円滑に行うことができる。
When the user M performs a desired operation in this state, the operation is assisted by the
以上の動作中などに、動作補助具21が異常動作した場合や、使用者Mが動作補助具21を装着した状態で転倒しそうになった場合など、異常が発生した場合には、図6に示すように、使用者Mが手保持部15や足保持部8などの保持部を離脱することによって、矢印で示すように、使用者Mは直ちに動作補助具21から離脱することができる。特に、動作補助具21の重心22が使用者Mの前面より前に位置しているので、異常時に使用者Mが直ちに無意識的に離脱動作を行っても、動作補助具21を迅速かつ円滑に離脱させることができる。かくして、動作補助具21の異常動作時にも使用者Mはその動きに影響を受けずに済み、また転倒などの危険事象が発生した場合にもその回避動作や身体の防御姿勢を容易に取ることができるので、高い安全性を確保することができる。
When an abnormality occurs, such as when the
なお、図1に示した例では、主体部2が変形・変位しない一体構成物として構成したが、図7に示すように、主体部2の上下方向中間部に水平軸24a回りに前後に屈曲自在な屈曲部24と屈曲動作を補助する第5のアクチュエータ25を配設し、さらに上下軸26a回りに旋回自在な旋回部26と旋回動作を補助する第6のアクチュエータ27を配設した構成とするのが好適である。このように主体部2に屈曲部24と旋回部26を設けると、動作補助具21を装着した状態で使用者Mがその胴部を前方に屈曲してかがんだ姿勢を取ったり、体を捻った姿勢を取ることができるとともに、第5、第6のアクチュエータ25、27を設けることでその動作が補助されるので、使用者が自然な動きをすることができ、使用感が良くなるとともに作業性も向上する。
In the example shown in FIG. 1, the
また、主体部2の下部に直接第1のアクチュエータ3を配設するのではなく、図8に示すように、主体部2の下部両側に、前後方向の水平軸28a回りに側方に揺動可能な揺動部材28を設け、この揺動部材28に第1のアクチュエータ3を配設した構成とするのが好適である。このように第1のアクチュエータ3を側方に揺動可能に配設することで、動作補助具21を装着した使用者Mが任意にその脚を開くことができるので、脚を拘束感なく円滑に、かつ広い範囲で動かすことができ、特に使用者Mの転倒回避動作を円滑に行うことができる。
In addition, the
また、図1に示した実施形態の説明では、動作補助具21をその足保持部8と手保持部15の2箇所で保持するだけで装着するようにした例を説明したが、例えば、図3〜図5に模式的に示しているように、使用者Mの顎で保持できる保持部29を設ける等、さらに適当な保持部を追加的に設けても良いことは言うまでもない。さらに、以下の実施形態に示すように、使用者Mに装着した装着部材に接続部を設け、この接続部に対して異常時に離脱する結合部を主体部2に設けることで、主体部2も離脱可能に保持した状態で動作補助具21を装着するようにしても良い。
In the description of the embodiment shown in FIG. 1, an example has been described in which the
(第2の実施形態)
次に、本発明の人体動作補助装置の第2の実施形態について、図9〜図13を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の説明では、先行する実施形態と同一の構成要素について同一参照符号を付して説明を省略し、 主として相違点についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the human body movement assist device of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description of the embodiment, the same components as those in the preceding embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only differences will be mainly described.
図9において、本実施形態における人体動作補助装置1の動作補助具31は、使用者Mの下半身の一方の脚の動作を補助するものである。動作保持具31の主体部32は人体の腹部前面から一側の股関節部にわたる形状であり、この主体部32に第1のアクチュエータ3、第1の動力伝達部4、第2のアクチュエータ5、第2の動力伝達部6、可動連結部7、足保持部8が順次連設されて動作保持具31が構成されている。この動作保持具31では、保持部が足保持部8のみであるため、主体部32を人体に離脱可能に保持する必要がある。そこで、使用者Mの腰部にベルト方式の装着部材33を装着するようにするとともに、この装着部材33の前面に主体部32を離脱可能に接続するための接続部34が設けられている。主体部32側には、異常時に接続部34に対して離脱可能に結合される結合部35が設けられている。
In FIG. 9, the
この構成によると、使用者Mが装着部材33を装着し、動作補助具31の主体部32の結合部35を接続部34に結合させ、足を足保持部8に保持させることで動作補助具31を簡単に装着でき、かつその装着状態で使用者Mが脚を前後に動かすとその動きを完全に補助することができる。また、使用者Mの腰回りに装着した装着部材33にて動作補助具31の主体部32を保持するようにしているので、安定した装着状態が確保され、動作補助の安定性を向上できる。
According to this configuration, the user M wears the mounting
また、異常時には、図10に示すように、接続部34に対して結合部35を離脱させ、足保持部8から足を離脱することにより、矢印で示すように使用者Mが直ちに動作補助具31から離脱できるので、動作補助具31の異常動作時にも使用者Mはその動きに影響を受けずに済み、また転倒などの危険事象が発生した場合にもその回避動作や身体の防御姿勢を容易に取ることができ、高い安全性を確保することができる。特に、接続部34を使用者Mの前面に位置させ、かつ動作補助具31の重心を使用者Mの前面より前に位置させることで、異常時に使用者Mが直ちに離脱動作を行えるとともに、動作補助具31を実際に迅速かつ円滑に離脱させることができ、より高い安全性を確保できる。
Further, in the event of an abnormality, as shown in FIG. 10, the
また、本実施形態においても、図8に示したように、第1のアクチュエータ3を主体部32の下部に設けられた揺動部材28に取付けることで、動作補助具31を装着した使用者Mが任意に脚を開くことができるので、脚を拘束感なく円滑に、かつ広い範囲で動かすことができ、転倒回避動作を円滑に行うことができる。
Also in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the user M wearing the
ところで、接続部34と結合部35の離脱可能な結合構成としては、図11に示すように、接続部34に設けた弾性係止具36aに結合部35に設けた係合爪36bを係合させるようにした機械的な弾性結合機構36などにて、所定値以上の力が作用すると離脱するような結合構成を採用することができる。このような構成によれば、図11(a)の結合状態から、異常時に使用者Mが所定値以上の離脱力を作用させることで、図11(b)に示すように、結合が離脱されて動作補助具31を確実に離脱させることができる。
By the way, as shown in FIG. 11, the connecting
また、図12に示すように、接続部34に設けた係合爪37aに対して、制御部16からの指令によって係合・離脱操作可能なロック手段37bを結合部35に設けて結合操作機構37を構成し、図12(a)の結合状態から、異常時に制御部16からの指令信号でロック手段37bを解除操作することで、図12(b)に示すように、自動的に動作補助具31が離脱可能となるようにしても良い。この場合、制御部16にて種々の異常状態を検出して直ちに動作補助具31を離脱することができる。また、制御部16による異常時の判定については、制御部16にて検出手段17、19による検出値をモニターし、図13に示すように、検出値が所定の限界値A以上になったか否かを判定して行うようにするのが好適である。これにより、通常使用状態では動作補助具31が離脱する恐れがなく、かつ異常な力が作用した時点で離脱するので、安定した補助動作と安全性を両立することができる。
Also, as shown in FIG. 12, a locking means 37b that can be engaged / disengaged in accordance with a command from the
(第3の実施形態)
次に、本発明の人体動作補助装置の第3の実施形態について、図14を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the human body movement assist device of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態における人体動作補助装置1の動作保持具41は、使用者Mの上半身の一方の腕の動作を補助するものであり、動作保持具41の主体部42は人体の腹部前面から一側の肩関節部にわたる形状であり、この主体部42に肩部材9、第3のアクチュエータ10、第3の動力伝達部11、第4のアクチュエータ12、第4の動力伝達部13、可動連結部14、手保持部15が順次連設されて動作保持具41が構成されている。この動作保持具41では、保持部が手保持部15のみであるため、主体部42を人体に離脱可能に保持する必要がある。そこで、上記第2実施形態と同様に、使用者Mの腰部にベルト方式の装着部材33を装着するようにするとともに、この装着部材33の前面に主体部42を離脱可能に接続するための接続部34が設けられている。主体部42側には、異常時に接続部34に対して離脱可能に結合される結合部35が設けられている。
The
本実施形態によれば、主体部42の結合部35を接続部34に結合させ、手を手保持部15に保持させることで動作補助具41を簡単に装着でき、かつ使用者Mが腕や手を前後に動かすとその動きを完全に補助することができる。また、上下軸芯回りに旋回可能な肩部材9に第3のアクチュエータ10が取付けられているので、動作補助具41を装着した使用者Mが任意に肩を前後に回転できるので、腕や手を動かす自由度が多くなり、手や腕での作業を円滑に行うことができる。また、使用者Mの腰回りに装着した装着部材33にて動作補助具41の主体部42を保持するようにしているので、安定した装着状態が確保され、動作補助の安定性を向上できる。
According to this embodiment, the
また、異常時には、上記第2の実施形態と同様に接続部34に対して結合部35を離脱させ、手保持部15から手を離脱することにより、使用者Mが直ちに動作補助具41から離脱できるので、動作補助具41の異常動作時にも使用者Mはその動きに影響を受けずに済み、また転倒などの危険事象が発生した場合にもその回避動作や身体の防御姿勢を容易に取ることができ、高い安全性を確保することができる。
Further, in the event of an abnormality, the user M can immediately leave the
(第4の実施形態)
次に、本発明の人体動作補助装置の第4の実施形態について、図15を参照しながら説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the human body movement assist device of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態における人体動作補助装置1の動作保持具51は、使用者Mの両脚・両腕の略全身の動作を補助するものであり、動作保持具51の主体部52は人体の股関節部から肩関節部にわたる形状であり、この主体部52の下端両側に第1のアクチュエータ3、第1の動力伝達部4、第2のアクチュエータ5、第2の動力伝達部6、可動連結部7、足保持部8が順次連設され、主体部52の上端両側に肩部材9、第3のアクチュエータ10、第3の動力伝達部11、第4のアクチュエータ12、第4の動力伝達部13、可動連結部14、手保持部15が順次連設されて動作保持具51が構成されている。また、使用者Mの腰部に装着するベルト方式の装着部材33の前面に主体部52を離脱可能に接続するための接続部34が設けられ、主体部52側には、異常時に接続部34に対して離脱可能に結合される結合部35が設けられている。
The
本実施形態によれば、主体部52の結合部35を接続部34に結合させ、足を足保持部8に、手を手保持部15に保持させることで動作補助具51を簡単に装着でき、かつ使用者Mが両脚・両足や両腕・両手を前後に動かすとその動きを完全に補助することができる。また、異常時には、上記第2の実施形態と同様に接続部34に対して結合部35を離脱させ、足保持部8から足を、手保持部15から手を離脱することにより、使用者Mが直ちに動作補助具51から離脱できるので、高い安全性を確保することができる。
According to the present embodiment, the
本発明は、以上の実施形態に限らず、請求項の記載に基づいて各実施形態に示した種々の構成要素を組み合わせた構成で実施することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with a combination of various components shown in each embodiment based on the description of the claims.
本発明の人体動作補助装置によれば、動作補助具を装着した状態で使用者の動作を確実に補助することができ、かつ動作補助具の異常動作時や転倒などの危険事象発生時などにの異常時に直ちに動作補助具を離脱することができて高い安全性を確保することができ、各種身体障害者や高齢者や、患者の看護人や介護者などの動作補助装置に有効に利用できる。 According to the human body motion assist device of the present invention, it is possible to reliably assist the user's motion with the motion assisting device mounted, and when the motion assisting device abnormally operates or when a dangerous event such as a fall occurs. The operation aids can be removed immediately in the event of abnormalities, ensuring high safety, and can be used effectively for operation assistance devices such as various disabled people, elderly people, patient nurses and caregivers. .
1 人体動作補助装置
2、32、42、52 主体部
3 第1のアクチュエータ
4 第1の動力伝達部
5 第2のアクチュエータ
6 第2の動力伝達部
7 可動連結部
8 足保持部
9 肩部材
10 第3のアクチュエータ
11 第3の動力伝達部
12 第4のアクチュエータ
13 第4の動力伝達部
14 可動連結部
15 手保持部
16 制御部
17 検出手段
19 動作検出手段
21、31、41、51 動作補助具
22 重心
24 屈曲部
26 旋回部
28 揺動部材
33 装着部材
34 接続部
35 結合部
36 弾性結合機構
37 結合操作機構 M 使用者
DESCRIPTION OF
Claims (20)
The human body motion assisting device according to claim 1, wherein the detection unit and the control unit include a wireless communication unit that wirelessly transmits a detection signal from the detection unit.
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