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JP2020093310A - パワーアシストスーツ - Google Patents

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JP2020093310A
JP2020093310A JP2018230917A JP2018230917A JP2020093310A JP 2020093310 A JP2020093310 A JP 2020093310A JP 2018230917 A JP2018230917 A JP 2018230917A JP 2018230917 A JP2018230917 A JP 2018230917A JP 2020093310 A JP2020093310 A JP 2020093310A
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太田 浩充
Hiromitsu Ota
浩充 太田
和義 大坪
Kazuyoshi Otsubo
和義 大坪
加藤 喜紳
Kishin Kato
喜紳 加藤
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JTEKT Corp
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Abstract

【課題】よりシンプルな構成にて、装着者の腰部に対する大腿部の揺動角度範囲を適切に制限して、装着者に身体的負荷をかけることを回避することができるパワーアシストスーツを提供する。【解決手段】装着者の少なくとも腰周りに装着される装具(10、20)と、装具と装着者の大腿部とに装着されて装着者の腰部に対する大腿部あるいは装着者の大腿部に対する腰部の動作を支援するアシスト部60L、60Rと、アシスト部へ伝達するアシストトルクを発生させる動力部40とを有し、アシスト部は、従動プーリ63L、63Rを有しており、従動プーリには、装着者の大腿部に装着される大腿装着部78L、78Rに接続されたアームが接続されており、従動プーリの周囲あるいは従動プーリには、装着者の腰部に対する大腿部の揺動範囲であるアームの揺動範囲を規制するストッパ機構が設けられている。【選択図】図1

Description

本発明は、装着者の腰部に対する大腿部あるいは装着者の大腿部に対する腰部、の動作を支援するパワーアシストスーツに関する。
近年では、製造、物流、建設、農業、介護、リハビリ等、種々の現場において、装着者の腰等の負担を軽減するパワーアシストスーツが望まれている。
例えば特許文献1、及び特許文献2には、電動モータ、ケーブル、プーリ、リンク等を用いて装着者の下肢の動作をアシストする、身体装着型倍力装置、及び装着型パワーアシストシステムが開示されている。
特開2003−265548号公報 国際公開第2014/002200号
パワーアシストスーツは、腰部に対する大腿部の動作(または大腿部に対する腰部の動作)をアシストするが、腰部に対する大腿部の揺動角度範囲を制限しないと、装着者の身体的限界を超えた前屈状態やのけぞり状態へとアシストしてしまうことも考えられ、装着者に大きな身体的負荷をかけてしまう可能性がある。
特許文献1に記載の身体装着型倍力装置も、特許文献2に記載の装着型パワーアシストシステムも、腰部に対する大腿部の揺動角度範囲を制限する点について記載が見受けられないので、装着者の身体的限界を超える前屈状態やのけぞり状態へとアシストしてしまう可能性が考えられる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、よりシンプルな構成にて、装着者の腰部に対する大腿部の揺動角度範囲を適切に制限して、装着者に身体的負荷をかけることを回避することができるパワーアシストスーツを提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明の第1の発明は、装着者の少なくとも腰周りに装着される装具と、前記装具と、装着者の大腿部と、に装着されて、装着者の腰部に対する大腿部あるいは装着者の大腿部に対する腰部、の動作を支援するアシスト部と、前記アシスト部へ伝達するアシストトルクを発生させる動力部と、を有するパワーアシストスーツであって、前記アシスト部は、従動プーリを有しており、前記従動プーリには、装着者の大腿部に装着される大腿装着部に接続されたアームが接続されており、前記従動プーリの周囲あるいは前記従動プーリには、装着者の腰部に対する大腿部の揺動範囲である前記アームの揺動範囲を規制するストッパ機構が設けられている、パワーアシストスーツである。
次に、本発明の第2の発明は、上記第1の発明に係るパワーアシストスーツであって、前記従動プーリは、プーリケース内に収容されており、前記従動プーリの回転軸線である従動プーリ回転軸線に直交する前記従動プーリの面であって前記プーリケースに対向している面である従動プーリ端面と、当該従動プーリ端面に近接して対向している前記プーリケースの面であるケース対向面と、の少なくとも一方には、前記従動プーリが前記従動プーリ回転軸線に対して傾斜して前記従動プーリ端面と前記ケース対向面とが接触した場合の接触面積を低減する接触面積低減構造を有している、パワーアシストスーツである。
次に、本発明の第3の発明は、上記第2の発明に係るパワーアシストスーツであって、前記接触面積低減構造は、前記従動プーリ端面または前記ケース対向面、の少なくとも一方に設けられた凸状部である、パワーアシストスーツである。
第1の発明によれば、装着者の大腿部に対する腰部の動作を支援するアシストトルクが伝達される従動プーリにストッパ機構を設けることで、よりシンプルな構成にて、装着者の腰部に対する大腿部の揺動角度範囲を容易に制限して、装着者に身体的負荷がかかることを回避することができる。
第2の発明によれば、例えば、ケーブルを介して伝達される従動プーリへのアシストトルクが比較的大きく、従動プーリが傾斜してプーリケースに接触するような場合であっても、接触面積低減構造を有することで、接触個所の摩擦を低減することができる。従って、接触個所によるアシストトルクの損失をより低減させることが可能であり、アシストトルクの伝達効率の低下を抑制することができる。
第3の発明によれば、接触面積低減構造を、より容易に、かつ、よりシンプルに実現することができる。
パワーアシストスーツを各パーツに分解した分解斜視図である。 図1に示す各パーツを組み付けたパワーアシストスーツの斜視図である。 装着者がパワーアシストスーツを装着した状態の正面図である。 装着者がパワーアシストスーツを装着した状態の背面図である。 フレーム部の正面図である。 フレーム部の(右)側面図である。 腰装具を説明する図である。 胸装具を説明する図である。 肩ベルトの構造を説明する分解斜視図である。 肩ベルトの構造を説明する断面図である。 動力部に取り付けられた背面パッドの外観を説明する斜視図である。 背面パッドの構造と取り付け状態を説明する図である。 荷物の持上作業にて装着者の姿勢が前屈み状態から直立状態となった際、背面パッドの形状が復元されて背面パッドが吸気した状態の例を説明する図である。 荷物の持上作業にて装着者の姿勢が直立状態から前屈み状態となった際、背面パッドが圧縮されて背面パッドが排気した状態の例を説明する図である。 背面パッドにおける装着者の背中に接する面の形状が、装着者の背中に向かって凸状である例を説明する図である。 背面パッドにおける装着者の背中に接する面の形状が、装着者の背中に向かって凹状である例を説明する図である。 背面パッドにおける装着者の背中に接する面の形状が、装着者の背中に向かって平面状である例を説明する図である。 動力部の内部の動力発生部、バッテリ、制御装置の配置の例を説明する斜視図である。 動力発生部の構造と、支持状態を説明する図である。 動力発生部を構成する各パーツの外観の例を説明する斜視図である。 (左)アシスト部における従動プーリの周囲の(左)回動部の構造を説明する図である。 図21に示す(左)回動部のXXII−XXII断面図である。 図21に示す(左)回動部を各パーツに分解した図である。 図21に示す(左)回動部におけるフレーム部とプーリケースとの接続個所の形状の例を説明する斜視図である。 図21に示す(左)回動部に対して、従動プーリの回転角度範囲(揺動アームの揺動角度範囲)を規制するストッパ機構の、別の例を説明する図である。 (右)アシスト部における揺動アームから大腿装着部までの(右)リンク部の構造を説明する分解斜視図である。 図26に示す各パーツを組み付けた(右)リンク部の外観を説明する斜視図である。 スライド可動部及び大腿装着部が、レール部に沿ってスライドする状態を説明する図である。 図28におけるXXIX−XXIX断面図である。 図28に対して、大腿装着部をスライド可動部に1個所で接続し、大腿装着部がスライド可動部に対して回転可能に接続された状態を説明する図である。 大腿装具の構造を説明する図である。 図27に示す(右)リンク部の大腿装着部に、図31に示す大腿装具を取り付けた状態を説明する斜視図である。
以下、パワーアシストスーツ1(図2参照)の構造について説明する。パワーアシストスーツ1は、例えば、装着者が荷物を持ち上げる際(あるいは荷物を持ち下げる際)に腰部に対する大腿部(あるいは大腿部に対する腰部)の回動をアシストしたり、装着者が歩行する際に腰部に対する大腿部の揺動をアシストしたりする装置である。なお、各図中のX軸、Y軸、Z軸は、互いに直交しており、パワーアシストスーツ1を装着した装着者から見て、X軸方向は前方向、Y軸方向は左方向、Z軸方向は上方向、に対応している。以降の説明にて、上、下、左、右、前、後の方向を示した場合、当該パワーアシストスーツ1から見た上方向(Z軸方向)、下方向(Z軸方向とは反対の方向)、左方向(Y軸方向)、右方向(Y軸方向とは反対の方向)、前方向(X軸方向)、後方向(X軸方向とは反対の方向)を示す。
●[パワーアシストスーツ1の全体構造(図1、図2)と、装着状態(図3、図4)]
まず図1及び図2を用いて、パワーアシストスーツ1の全体構造について説明する。図1はパワーアシストスーツ1を構成する各パーツを示す分解斜視図であり、図2は図1に示す各パーツを用いてパワーアシストスーツ1として組み付けた状態を示す斜視図である。また図3は、装着者が図2に示すパワーアシストスーツ1を装着した状態の正面図を示し、図4は、装着者が図2に示すパワーアシストスーツ1を装着した状態の背面図を示している。
図1の分解斜視図に示すように、パワーアシストスーツ1は、装具(フレーム部10、腰装具20、胸装具30、大腿装具80)と、動力部40、アシスト部60R、60L、リモコン90等を有している。なお、上記の装具から大腿装具80を省略してもよい。この場合、装具は腰装具20と胸装具30とフレーム部10にて構成される。また、胸装具30も省略することができ、胸装具30も省略した場合、装具は腰装具20とフレーム部10にて構成され、装着者の少なくとも腰周りに装着される。以下、リモコン90、フレーム部10、腰装具20、胸装具30、動力部40、アシスト部60R、60L、大腿装具80、を順に説明する。
●[リモコン90(図1)]
リモコン90は、パワーアシストスーツ1の電源のON/OFF、動作モードの選択、アシストトルク量の調整、アシストトルクのタイミングの調整等を装着者が指示するための指示入力手段、動力部40内のバッテリ47の状態等を表示する表示手段、制御装置と無線にて情報を送受信するための通信手段、等を有している。またリモコン90の裏面には面ファスナ(オス)が設けられており、リモコン90は、胸装具30の肩ベルト33Lに設けられた面ファスナ33E(メス)に貼り付けられる。
●[フレーム部10の構造等(図5)]
図5はフレーム部10の正面図を示し、図6はフレーム部10の(右)側面図を示している。フレーム部10は、装着者の腰幅に応じて適度に弾性変形(図5中に点線にて示す)することが可能な、金属のパイプ等(例えばアルミニウムのパイプ)にて形成されている。またフレーム部10の右下端部には、仮想回動軸線11Jに沿った貫通孔11RAを有する筒状の回動支持部11Rが設けられており、フレーム部10の左下端部には、仮想回動軸線11Jに沿った貫通孔11LAを有する筒状の回動支持部11Lが設けられている。なお、仮想回動軸線11Jは、パワーアシストスーツ1を装着した装着者の股関節の位置とされる。
また回動支持部11Rの上方には、外側(この場合、右側)に向かって突出するストッパ部12Rが設けられ、回動支持部11Lの上方には、外側(この場合、左側)に向かって突出するストッパ部12Lが設けられている。なお、ストッパ部12L、12Rは、アシスト部60L、60Rの従動プーリ63L、63Rの回動角度範囲(すなわち、揺動アーム71L、71Rの揺動角度範囲)を規制しており、詳細については、後述するアシスト部60L、60Rの説明に記載する。
そして図1及び図2に示すように、フレーム部10の上部は、動力部40に固定される。また、フレーム部10の左下端部の回動支持部11Lの貫通孔11LAには、図23に示すように、シャフト68が挿通されてアシスト部60Lが接続され、当該シャフト68の先端部には、アダプタ64B、連結部材66、アダプタ64C、抜け防止リング67等が取り付けられる。そして図1に示すように、連結部材66は、腰側方パッド21Lの取付孔21LAに固定される。同様に、フレーム部10の右下端部の回動支持部11Rの貫通孔11RAには、シャフト68が挿通されてアシスト部60Rが接続され、当該シャフト68の先端部には、アダプタ64B、連結部材66、アダプタ64C、抜け防止リング67等が取り付けられる。そして図1に示すように、連結部材66は、腰側方パッド21Rの取付孔21RAに固定される。
●[腰装具20の構造等(図7)]
図7は、腰装具20の展開図を示している。腰装具20は、腰側方パッド21L、21R、腰前ベルト22L、22R、腰補助ベルト23L、23R、腰後上ベルト24L、24R、腰後下ベルト25L、25R等を有している。腰装具20は、装着者の左腰部に腰側方パッド21Lを保持し、装着者の右腰部に腰側方パッド21Rを保持する。また、図1に示す仮想回動軸線11Jに連結部材66が保持されるので、連結部材66に接続される腰側方パッド21Lの取付孔21LA、及び腰側方パッド21Rの取付孔21RAは、仮想回動軸線11Jの周囲に保持される。腰側方バッド21L、21Rは、装着者の側から、例えば、弾性力を有する立体メッシュ、ベルボーレン(発泡シート)、ナイロン布が層状とされて一体となるように縫合されている。そして腰側方パッド21L、21Rの縁部は、布等で長尺状に形成されたテープ状部材21Aにて覆われて、上記の立体メッシュ、ベルボーレン、ナイロン布とテープ状部材21Aとが縫合されて一体とされている。
図7に示すように、腰前ベルト22Lの一方端の側は腰側方パッド21Lに固定され(縫い付けられ)、他方端の側には、ベルト長さの調整と連結と分離を可能とするバックル22LBが接続されている。同様に、腰前ベルト22Rの一方端の側は腰側方パッド21Rに固定され(縫い付けられ)、他方端の側には、ベルト長さの調整と連結と分離を可能とするバックル22RBが接続されている。
また腰前ベルト22Lの途中には、上方に延びる腰連結ベルト22LCの一方端の側が固定され(縫い付けられ)、腰連結ベルト22LCの他方端の側には連結具22LD(例えばDカン)が取り付けられている。同様に、腰前ベルト22Rの途中には、上方に延びる腰連結ベルト22RCの一方端の側が固定され(縫い付けられ)、腰連結ベルト22RCの他方端の側には連結具22RD(例えばDカン)が取り付けられている。なお、腰前ベルト22L、22R、腰連結ベルト22LC、22RCは、例えばナイロンベルト等の樹脂繊維のベルトである。
図7に示すように、腰補助ベルト23Lの一方端の側は腰前ベルト22Lに固定され(縫い付けられ)、腰補助ベルト23Lの他方端の側は腰側方パッド21Lに固定されている(縫い付けられている)。なお腰補助ベルト23Lの他方端の側は、接続される連結部材66の位置を安定的に保持するために、腰側方パッド21Lの取付孔21LAの近傍に固定されている。同様に、腰補助ベルト23Rの一方端の側は腰前ベルト22Rに固定され(縫い付けられ)、腰補助ベルト23Rの他方端の側は腰側方パッド21Rに固定されている(縫い付けられている)。なお腰補助ベルト23Rの他方端の側は、接続される連結部材66の位置を安定的に保持するために、腰側方パッド21Rの取付孔21RAの近傍に固定されている。なお、腰補助ベルト23L、23Rは、例えばナイロンベルト等の樹脂繊維のベルトである。
図7に示すように、腰後上ベルト24Lの一方端の側は腰側方パッド21Lに固定され(縫い付けられ)、他方端の側は、ベルト長さを調整可能な連結調整具24Aに接続されている。同様に、腰後上ベルト24Rの一方端の側は腰側方パッド21Rに固定され(縫い付けられ)、他方端の側は、ベルト長さを調整可能な連結調整具24Aに接続されている。なお、腰後上ベルト24L、24Rは、例えばナイロンベルト等の樹脂繊維のベルトである。
図7に示すように、腰後下ベルト25Lの一方端の側は腰側方パッド21Lに固定され(縫い付けられ)、他方端の側は、ベルト長さを調整可能な連結調整具25Aに接続されている。同様に、腰後下ベルト25Rの一方端の側は腰側方パッド21Rに固定され(縫い付けられ)、他方端の側は、ベルト長さを調整可能な連結調整具25Aに接続されている。なお、腰後下ベルト25L、25Rは、例えば伸縮自在なゴムベルト等である。なお、腰後下ベルト25Lの一方端の側は、接続される連結部材66の位置を安定的に保持するために、腰側方パッド21Lの取付孔21LAの近傍に固定されている。同様に、腰後下ベルト25Rの一方端の側は、接続される連結部材66の位置を安定的に保持するために、腰側方パッド21Rの取付孔21RAの近傍に固定されている。そして、腰後下ベルト25L、25Rは、連結調整具25Aで接続された状態で、装着者Sの臀部に当接可能となっている(図4参照)。
●[胸装具30の構造等(図8〜図10)]
図8は、胸装具30の正面図を示している。また図9は、肩ベルト33Rを構成する各パーツの分解斜視図であり、図10は、肩ベルト33Rの断面図を示している。胸装具30は、胸前ベルト31L、31R、胸後ベルト32、肩ベルト33L、33R等を有している。
図8に示すように、胸前ベルト31Lの一方端の側は、ベルト長さの調整と連結と分離を可能とするバックル31LBに接続され、他方端の側は、ベルト長さを調整可能な連結調整具31LAに接続されている。同様に、胸前ベルト31Rの一方端の側は、ベルト長さの調整と連結と分離を可能とするバックル31RBに接続され、他方端の側は、ベルト長さを調整可能な連結調整具31RAに接続されている。
また胸前ベルト31Lの途中には、下方に延びる胸連結ベルト31LCの一方端の側が固定され(縫い付けられ)、胸連結ベルト31LCの他方端の側には連結具31LD(例えばナスカン)が取り付けられている。また胸連結ベルト31LCには、ベルト長さを調整可能な調整具31LEが設けられている。同様に、胸前ベルト31Rの途中には、下方に延びる胸連結ベルト31RCの一方端の側が固定され(縫い付けられ)、胸連結ベルト31RCの他方端の側には連結具31RD(例えばナスカン)が取り付けられている。また胸連結ベルト31RCには、ベルト長さを調整可能な調整具31REが設けられている。なお、胸前ベルト31L、31R、胸連結ベルト31LC、31RCは、例えばナイロンベルト等の樹脂繊維のベルトである。
そして図1に示すように、胸連結ベルト31LCに取り付けられた連結具31LDは、腰連結ベルト22LCに取り付けられた連結具22LDに連結され、胸連結ベルト31RCに取り付けられた連結具31LDは、腰連結ベルト22RCに取り付けられた連結具22RDに連結される。
図8に示すように、胸後ベルト32の一方端の側は、連結調整具31LAに接続され、他方端の側は、連結調整具31RAに接続されている。なお、胸後ベルト32は、例えばナイロンベルト等の樹脂繊維のベルトであり、長手方向における中央部には、ベルト幅が拡げられた幅広部32Aが設けられている。
図8に示すように、肩ベルト33Lの一方端の側は、胸前ベルト31Lの途中に固定され(縫い付けられ)、他方端の側には、連結具33B(例えばナスカン)が設けられたリング33Aが挿通され、当該リング33Aにて折り返されて面ファスナ33C、33Dにて貼り付けられている。肩ベルト33Lの長手方向における胸前ベルト31Lの側(一方端の側)には、面ファスナ33C(メス)が取り付けられており、肩ベルト33Lの長手方向における胸前ベルト31Lとは反対の側(他方端の側)には、面ファスナ33D(オス)が取り付けられている(図9参照)。また肩ベルト33Lにおいてリング33Aにて折り返されて露出した面には、リモコン90(図1参照)を貼り付けるための面ファスナ33E(メス)が取り付けられている。
同様に、肩ベルト33Rの一方端の側は、胸前ベルト31Rの途中に固定され(縫い付けられ)、他方端の側には、連結具33Bが設けられたリング33Aが挿通され、当該リング33Aにて折り返されて面ファスナ33C、33Dにて貼り付けられている。肩ベルト33Rの長手方向における胸前ベルト31Rの側(一方端の側)には、面ファスナ33C(メス)が取り付けられており、肩ベルト33Lの長手方向における胸前ベルト31Rとは反対の側(他方端の側)には、面ファスナ33D(オス)が取り付けられている(図9参照)。また肩ベルト33Rにおいてリング33Aにて折り返されて露出した面には、面ファスナ33E(メス)が取り付けられていない点が、肩ベルト33Lとは異なっている。
そして図1に示すように、肩ベルト33Lに取り付けられた連結具33Bは、動力部40に設けられた複数の連結部40LF(例えばフック)のいずれかに連結され、肩ベルト33Rに取り付けられた連結具33Bは、動力部40に設けられた複数の連結部40RF(例えばフック)のいずれかに連結される。尚、例えば、フレーム部10の上部に複数の連結部40RF(例えばフック)を設け、各連結具33Bを連結可能としてもよい。
次に図9、図10を用いて、肩ベルト33L、33Rの構造について説明する。図9に示すように、肩ベルト33L、33Rは、立体メッシュ33F、ナイロン布33G、面ファスナ33C(メス)及び面ファスナ33D(オス)と、が層状に重ねられ、縁部をテープ状部材33Hにて覆われ、縫合位置33K(図10参照)にて一体となるように縫合されている。
立体メッシュ33F(例えば、株式会社ユニチカテクノス製:型式SK1145W ハニカム構造)は、所定幅(例えば、幅約20mm〜70mm)で長手方向に延びる形状を有し、所定の厚さ(例えば、厚さ約2mm〜10mm、好ましくは、厚さ約5mm)を有し、弾性力を有し、装着者の身体の側に配置され、速乾性を有し、クッションの役目を果たす。
これにより、立体メッシュ33Fに接触する身体周りに空気を流通させることができ、肩ベルト33L、33Rと身体との間の湿気の上昇を抑制して清涼感を向上させ、装着者が前屈み姿勢と直立姿勢を繰り返す作業を長時間実行しても、暑さ等の不快感を低減することができる。また、立体メッシュ33Fは、内部に十分な空隙を有するため、変形した際の復元力も小さな力を加えるだけで保持することができる。また、立体メッシュ33Fは、加えられた外力が取り除かれると速やかに元の形状に復元する。従って、肩ベルト33L、33Rの身体側に配置される立体メッシュ33Fは、身体に当接したときに、その形状に追従して変形し易く、身体への密着性を高めて、アシスト力の伝達ロスを低減することができる。
ナイロン布33G(例えば、マスダ株式会社製:型式A4400−Y24、目付:194g/m2)は、立体メッシュ33Fよりも長手方向に長く、樹脂繊維等にて形成されている。ナイロン布33Gは、所定幅(例えば、幅約20mm〜70mm)で長手方向に延びる形状を有し、所定厚さ(例えば、厚さ約2mm以下)を有している。ナイロン布33Gにおける一方端33GAの側から、他方端33GBに向かって立体メッシュ33Fの長さとほぼ同等の長さにて、ナイロン布33Gには面ファスナ33C(メス)(例えば、YKK株式会社製:型式2QM(メス))が重ねられている。面ファスナ33C(メス)は、所定幅(例えば、幅約20mm〜70mm)で長手方向に延びる形状を有し、所定厚さ(例えば、厚さ約1mm〜3mm、好ましくは、厚さ約2mm)を有している。
また、ナイロン布33Gの他方端33GBから、一方端33GAに向かって、ナイロン布33Gには面ファスナ33D(オス)(例えば、YKK株式会社製:型式1QN(オス))が重ねられている。面ファスナ33D(オス)は、所定幅(例えば、幅約20mm〜70mm)で長手方向に延びる形状を有し、所定厚さ(例えば、厚さ約1mm〜3mm、好ましくは、厚さ約2mm)を有している。ここで、面ファスナ33C(メス)は、メス面ファスナの一例として機能する。面ファスナ33D(オス)は、オス面ファスナの一例として機能する。
また、左肩用の肩ベルト33Lには、ナイロン布33Gにおける面ファスナ33D(オス)とは反対の側に、リモコン90(図1参照)を貼り付けるための面ファスナ33E(メス)(例えば、YKK株式会社製:型式2QM(メス))が取り付けられている。面ファスナ33E(メス)は、所定幅(例えば、幅約20mm〜70mm)で長手方向に延びる形状を有し、所定厚さ(例えば、厚さ約1mm〜3mm、好ましくは、厚さ約2mm)を有している。
テープ状部材33Hは、所定幅(例えば、幅約20mm〜70mm)で長手方向に延びる形状を有し、所定厚さ(例えば、厚さ約2mm以下)を有している。従って、立体メッシュ33Fは、面ファスナ33C(メス)とほぼ同じ長さに形成されて、全長に渡ってナイロン布33Gを挟んで面ファスナ33C(メス)に重なるように配置されている。これにより、立体メッシュ33Fの長さを、肩ベルト33L、33Rの身体に当接する部分の長さになるように容易に調整して短くでき、製造コストを削減することができる。
なお、肩ベルト33L、33Rにおけるテープ状部材33Hを、光源からの入射光を光源方向に反射する反射布(例えば、ユニチカスパークライト株式会社製:型式MR−801)としてもよい。この場合、装着者は、パワーアシストスーツ1の上に、工事作業現場等で着用される反射ベストを重ね着する必要がなくなるので、作業効率を向上させることができると共に、長時間装着しても、暑さ等の不快感を低減することができる。尚、反射布は、所定幅(例えば、幅約20mm〜70mm)で長手方向に延びる形状を有し、所定厚さ(例えば、厚さ約2mm以下)を有しているのが好ましい。
また、例えば、反射布(例えば、ユニチカスパークライト株式会社製:型式MR−801)を腰装具20のテープ状部材21A及び腰前ベルト22L、22R、腰後上ベルト24L、24Rの長手方向両側縁部を覆うように配置して、縫い合わせるようにしてもよい。また、反射布(例えば、ユニチカスパークライト株式会社製:型式MR−801)を大腿装具80のカバー部81及びベルト部82の長手方向両側縁部を覆うように配置して、縫い合わせるようにしてもよい。これにより、工事作業現場等において、視認性を向上させることができ、より安全性を高めることができる。
●[動力部40の外観等(図11〜図17)]
図11は、フレーム部10に固定されている動力部40の外観を示しており、図12は、図11における背面パッド43、スペーサ41A、フレーム部10のXII−XII断面図である。図1及び図2に示すように、動力部40は、フレーム部10の上部において、装着者の背中に対して外方側に固定されている。そして、動力部ケース41の装着者の背中に対抗する部分にスペーサ41Aが取り付けられ、このスペーサ41Aにプレート42が取り付けられ、更に、フレーム部10の上部よりも装着者の背中側に位置するプレート42に背面パッド43が接着や両面テープ等によって取り付けられている。
また動力部ケース41の右下方部からは、アシストトルクを伝達するケーブルが収容されたアウタチューブ44RF、44RRが延びており、動力部ケース41の左下方部からは、アシストトルクを伝達するケーブルが収容されたアウタチューブ44LF、44LRが延びている。なお、動力部ケース41の内部には、バッテリ47、動力発生部50、制御装置46等が収容されているが、動力部ケース41の内部構造(動力部40の内部構造)については後述する。また動力部ケース41には、図1に示すように、胸装具30の肩ベルト33L、33Rのそれぞれの連結具33Bを連結するための複数の連結部40LF、40RF(例えばフック)が設けられている。
背面パッド43は、ゴム等の弾性体(例えば、三和化工株式会社製:型式L−2500、独立気泡ポリエチレンフォーム)で形成されており、図11及び図12に示すように、前後方向(図12中、左右方向)に所定厚さ(例えば、厚さ約10mm〜100mm、好ましくは約35mm)を有する正面視逆T字状の形状を有している。背面パッド43は、左右方向中央部が装着者の背骨に対向するように配置されている。そして背面パッド43は、図12の断面図に示すように内部が空洞部43Bとされた中空状であり、装着者の背中に対向する側の面には、背面パッド43の内部と外部を連通する複数の通気孔43Aが設けられている。
例えば図13に示すように、装着者Sによる荷物Nの持ち上げ作業において、装着者Sが背筋を伸ばして直立状態となった場合、装着者の背中から背面パッド43を押しつぶす力が減少され、背面パッド43は圧縮された状態から形状が復元されて通気孔43Aから空洞部43Bへと空気を吸い込み吸気する。このときの気流にて装着者Sは涼しさを感じることができる。
また、図14に示すように、装着者Sが荷物Nを持ち上げようとして前屈み状態となった場合、装着者Sの背中が背面パッド43を押しつぶす力が増加され、背面パッド43は圧縮されて押しつぶされ、空洞部43Bから通気孔43Aへと空気を吐出して排気する。このときの気流にて装着者Sは涼しさを感じることができる。つまり、装着者Sが前屈み姿勢と直立姿勢を繰り返す作業を行う毎に、装着者Sの背中に気流を発生させて、快適な作業を支援することができる。
また、装着者Sが前屈み姿勢の際に、動力部ケース41又はフレーム部10は、弾性体である背面パッド43を介して背中に押し当てられるため、背中に痛みが生じることを抑止でき、作業性を向上させることができる。また、背面パッド43は、略逆T字状に形成されているため、動力部ケース41及びフレーム部10の左右方向への捩れを防止することができ、アシスト力を効果的に伝えることができる。
なお、背面パッド43は、図15に示すように、装着者の背中に対向する面が滑らかな凸状の背面パッド43であってもよいし、図16に示すように、装着者の背中に対向する面が滑らかな凹状の背面パッド43Xであってもよいし、図17に示すように、装着者の背中に対向する面が平面状の背面パッド43Yであってもよい。背面パッド43の形状は、特に限定されない。なお、通気孔43Aは、装着者の背中に対向する面のみに設けられていることが好ましい。
また、他の例として、例えば、背面パッド43の空洞部43B内に、小型送風機を配置し、必要なときのみに駆動して、通気孔43Aから空気を装着者の背中に送風して、冷却効果を得られるようにしてもよい。
また、例えば、背面パッド43の空洞部43Bを無くして、中実構造とし、前後方向(図12中、左右方向)に貫通する複数の貫通孔を設けるようにしてもよい。これにより、背面パッド43を中実構造にしても、通気性をよくし、パワーアシストスーツを身体に密着させた状態で装着して、装着者が前屈み姿勢と直立姿勢を繰り返す作業を長時間実行しても、暑さ等の不快感を低減することができる。
●[動力部40の内部構造等(図18〜図20)]
動力部40は、(左)アシスト部60L及び(右)アシスト部60Rへ伝達するそれぞれのアシストトルクを発生させるそれぞれの動力発生部50を有している。図18に示すように、樹脂等にて形成された動力部ケース41内には、補強フレーム45、制御装置46、バッテリ47、動力発生部50等が収容されている。補強フレーム45は、例えばアルミニウム等の金属であり、動力発生部50を構成する各パーツの支持及び位置決めをする役割と、制御装置46やバッテリ47の放熱板の役割を果たす。
動力発生部50は、左右一対であり、それぞれ、駆動プーリ51、減速機52、エンコーダ53(回転角度検出手段)、外付勢体54、渦巻バネ55、内付勢体56、電動モータ57等を有している。そして電動モータ57は、エンコーダ57E(回転角度検出手段)を有している。そして図19に示すように、駆動プーリ51、減速機52、エンコーダ53、外付勢体54、渦巻バネ55、内付勢体56、電動モータ57は、動力回動軸線50JL、50JR回りに回動するように配置されている。以下、図19を用いて、左側の動力発生部50について詳細を説明する。なお、電動モータ57は、アシストトルクを発生させるアクチュエータに相当している。
図19に示すように、補強フレーム45の下端部には、軸受支持体45Aが設けられており、軸受支持体45Aには軸受51Z(ラジアル軸受)の外輪が固定されている。
駆動プーリ51のプーリ軸51Aは、軸受51Zの内輪に嵌合されている。そして駆動プーリ51には、減速機52の減速軸52Aが嵌合されている。駆動プーリ51は、2段のプーリで構成されており、プーリ溝51B、51Cを有している。プーリ溝51Bにはアウタチューブ44LF内のケーブル44LFCが巻回されており、プーリ溝51Cにはアウタチューブ44LR内のケーブル44LRCが巻回されている。例えば、アウタチューブ44LF、44LRは樹脂等のチューブであり、ケーブル44LFC、44LRCはステンレス等の細い線材を束ねた線材である。また駆動プーリ51は、例えばポリアセタール等の樹脂にて形成されている。
アウタチューブ44LF及びケーブル44LFCは、補強フレーム45に設けられた支持体45Zに取り付けられた案内部材45Yに案内され、ケーブル孔41Bに取り付けられたグロメット45Xに挿通されて、補強フレーム45及び動力部ケース41の外部に引き出されている。グロメット45Xはゴム等の弾性体で形成されており、補強フレーム45及び動力部ケース41の孔部を密封するとともにアウタチューブ44LFとの隙間を密封し、動力部ケース41の外部から動力部ケース41の内部に雨水等が浸入することを防止する。また支持体45Z及び案内部材45Yは、ケーブル案内部に相当しており、駆動プーリ51に巻回されているケーブル44LFCを、ケーブル孔41Bへと直線状に案内する。従って、ケーブル44LFCに無理な方向の力がかかることがないので、アシストトルクの伝達効率の低下や、ケーブル44LFCの断線等を防止することができる。また、アウタチューブ44LF、44LR、44RF、44RRやフレーム部10を保護したり装着者を保護するように、アウタチューブ44LF、44LR、44RF、44RRとともにフレーム部10の全体または一部を覆うカバーを備えてもよい。
減速機52の増速軸52Bは、補強フレーム45に設けられた支持体45Bの孔部に嵌合された軸受52Z(ラジアル軸受)及び減速機52内の軸受52Cに嵌合されている。軸受52Zの外輪は支持体45Bに嵌合され、軸受52Zの内輪には増速軸52Bが嵌合されている。減速機52は、増速軸52Bに入力された回転を、設定された減速比に応じて減速して減速軸52Aに出力する。また逆に、減速機52は、減速軸52Aに入力された回転を、設定された減速比の逆数(1/減速比)に応じて増速して増速軸52Bに出力する。また減速軸52Aは、減速機52の内部にて、軸受52Dに嵌合されて支持されている。
これにより、駆動プーリ51は、軸受51Zと、減速軸52Aの軸受52Dに支持されて、両持ち状態で支持されている。図19に示すように、駆動プーリ51の軸となる駆動プーリ軸部材は、プーリ軸51Aと減速軸52Aにて構成されている。そして図19に示すように、駆動プーリ軸部材(プーリ軸51Aと減速軸52A)は、駆動プーリ回転軸線(この場合、動力回動軸線50JL)の方向において駆動プーリ51の両側が動力部40内で、軸受51Zと、軸受52Dと、にて支持されている。従って、減速軸52Aのみで片持ち状態で支持されている場合と比較して、軸受51Zと、軸受52Dと、にてより高い剛性で支持された状態となる。従って、片持ち状態の場合よりも、より小さな軸受52C及び軸受52Dにて駆動プーリ51を支持可能となり、より小型の減速機を用いることができる。また、さらに減速軸52Aを、補強フレーム45に設けられた支持体(図示省略)と、当該支持体に設けられた軸受(図示省略)にて支持するようにしてもよい。
また、ケーブルを介してアシストトルクを伝達しているので、図19に示す駆動プーリ回転軸線(この場合、動力回動軸線50JL)と、図1及び図2に示す仮想回動軸線11J(すなわち、従動プーリ回転軸線)と、が非平行となるように、駆動プーリ51と従動プーリ63L、63Rと、の配置が可能とされている。従って、各プーリの配置の自由度が大きく、駆動プーリ51を自由に配置できるので、動力伝達効率の向上や小型軽量化に対する種々の配置を試すことができるので便利である。
エンコーダ53は、補強フレーム45に設けられた支持体45Bに取り付けられ、増速軸52Bが嵌合され、増速軸52Bの回転に応じた検出信号を制御装置46に出力する。制御装置46は、エンコーダ53からの検出信号に基づいて、装着者の大腿部に対する上半身の前傾角度θ(図14参照)を検出することができる。
外付勢体54は、増速軸52Bの先端に嵌合され、軸受54Z(スラスト軸受)を介して、補強フレーム45に設けられた支持体45Cに支持されている。外付勢体54はフランジ状の形状を有しており、縁部の近傍にバネ支持軸54Aを有している。バネ支持軸54Aは、図20に示すように、渦巻バネ55の外周端部に設けられた支持孔55Aに挿通されている。これにより、外付勢体54は、増速軸52Bの回転によって、渦巻バネ55を圧縮方向または伸長方向に回転させる。
渦巻バネ55は、図20に示すように、外周端に形成された支持孔55Aに、外付勢体54のバネ支持軸54Aが挿通され、内周端55Bは、内付勢体56の軸部56Aに形成された溝部56Bに挿通されている。つまり、渦巻バネ55の外周端は外付勢体のバネ支持軸54Aにて支持され、渦巻バネ55の内周端55Bは内付勢体56の軸部56Aに支持されている。渦巻バネ55の内周端55Bの側は、電動モータ57の回転から内付勢体56を介して圧縮方向または伸長方向に回転させられる。また渦巻バネ55の外周端の側は、装着者の大腿部に対する上半身の前傾角度に応じた駆動プーリ51の回転から減速機52及び外付勢体54を介して圧縮方向または伸長方向に回転させられる。
内付勢体56は、溝部56Bに、渦巻バネ55の内周端55Bが挿通され、電動モータ57のモータ軸57Aが嵌合され、軸受56Z(ラジアル軸受)を介して、補強フレーム45に設けられた支持体45Dに支持されている。
電動モータ57は、補強フレーム45に設けられた支持体45E、45Fに支持されている。そして電動モータ57のモータ軸57Aは内付勢体56に嵌合されている。また電動モータ57は、モータ軸57Aの回転に応じた検出信号を出力するエンコーダ57Eを有している。電動モータ57は、制御装置46からの制御信号にて回転駆動され、回転に応じた検出信号をエンコーダ57Eから制御装置46へ出力する。
制御装置46は、リモコン90(図1、図2参照)と無線にて情報を送受信する通信手段、リモコン90からの指示入力とエンコーダ53とエンコーダ57Eからの検出信号等に基づいてアシストトルクを算出する制御手段(CPU)、制御手段からの駆動信号を電動モータ57への供給電流に変換するドライバ回路等を有している。
バッテリ47は、例えばリチウムイオンキャパシタやリチウムイオン電池であり、制御装置46や電動モータ57へ、電力を供給する。
●[(左)アシスト部60Lの従動プーリ63Lの周囲の(左)回動部61Lの構造等(図21〜図25)]
図3及び図4に示すように、(左)アシスト部60Lは、装着者Sの(左)大腿部と、装具(フレーム部10及び腰装具20)と、に装着(接続)され、装着者Sの腰部に対する(左)大腿部(あるいは、装着者Sの(左)大腿部に対する腰部)の動作を支援する。同様に、(右)アシスト部60Rは、装着者Sの(右)大腿部と、装具(フレーム部10及び腰装具20)と、に装着(接続)され、装着者Sの腰部に対する(右)大腿部(あるいは、装着者Sの(右)大腿部に対する腰部)の動作を支援する。
また、図1に示すように、(左)アシスト部60Lは、従動プーリ63Lの周囲の(左)回動部61Lと、揺動アーム71Lから下方の(左)リンク部70Lと、を有している。同様に、(右)アシスト部60Rは、従動プーリ63Rの周囲の(右)回動部61Rと、揺動アーム71Rから下方の(右)リンク部70Rと、を有している。なお、(左)アシスト部60Lの(左)回動部61Lの構造と、(右)アシスト部60Rの(右)回動部61Rの構造は、同様であるので、以降では、(左)アシスト部60Lの(左)回動部61Lを例として説明する。なお、図27に示す(右)リンク部70Rでは、揺動アーム71R、中継アーム72、レール部73にて、従動プーリ63Lと大腿装着部78Lとを接続するアームが構成されており(図1参照)、(左)リンク部70Lも同様に構成されている。従って、揺動アーム71Lは、アームの一部に相当している。
(左)アシスト部60Lにおける従動プーリ63Lの周囲である(左)回動部61Lは、図23に示すように左から、回転ストッパ62L、シャフト68、揺動アーム71L、従動プーリ63L、アダプタ64A、プーリケース65、フレーム部10の回動支持部11L、アダプタ64B、連結部材66、アダプタ64C、抜け防止リング67等にて構成されている。従動プーリ63L、プーリケース65は、樹脂等にて形成されている。
図23に示す各パーツを組み付けた状態を図22に示す。図24に示すように、プーリケース65のフレーム収容空間65Bにフレーム部10の(左)下端部が嵌め込まれるとともに、プーリケース65の支持孔65Cにフレーム部10の回動支持部11Lが嵌め込まれ、プーリケース65のストッパ孔65Dにフレーム部10のストッパ部12Lが差し込まれる。そして図22及び図23に示すように、プーリケース65のプーリ収容空間65A(図23参照)の側から、アダプタ64Aが嵌め込まれ、アダプタ64Aを覆うように従動プーリ63L、揺動アーム71Lが配置されて、シャフト68が挿通される。シャフト68が挿通された後、回転ストッパ62Lが配置されて、ネジ等の締結部材にて、回転ストッパ62L、揺動アーム71L、従動プーリ63Lが一体となるように固定される。その後、プーリケース65におけるプーリ収容空間65A(図23参照)の反対の側となるシャフト68の先端部の側から、シャフト68にアダプタ64B、連結部材66、アダプタ64Cが嵌め込まれ、シャフト68の先端の溝部68Mに抜け防止リング67(例えばCリング)が嵌め込まれる。この構造にて、従動プーリ63Lと揺動アーム71Lと回転ストッパ62Lは、一体となって仮想回動軸線11J回りに回動可能である。また連結部材66も、仮想回動軸線11J回りに回動可能である。
図21において、プーリケース65の上部右側には、調整部材65Rが設けられ、プーリケース65の上部左側には、調整部材65Fが設けられている。調整部材65F、65Rは、例えば自転車のブレーキケーブルの長さを調整する部材と同様であり、アウタチューブ44LF、44LRに対するケーブル44LFC、44LRCの突出長さを調整可能である。調整部材65Fから延びているケーブル44LFCは、従動プーリ63Lの溝部63LB(図22参照)に巻回され、先端のタイコ部44LFTが従動プーリ63Lに形成されたタイコ収容部に収容されている。同様に、調整部材65Rから延びているケーブル44LRCは、従動プーリ63Lの溝部63LB(図22参照)に巻回され、先端のタイコ部44LRTが従動プーリ63Lに形成されたタイコ収容部に収容されている。
図21において、駆動プーリ51(図19参照)が回転駆動されて、ケーブル44LFCが上方に引っ張られ、ケーブル44LRCが下方に延ばされると、従動プーリ63Lは仮想回動軸線11J回りに、時計回り方向(右回り方向)に回転する。また、駆動プーリ51(図19参照)が回転駆動されて、ケーブル44LFCが下方に延ばされ、ケーブル44LRCが上方に引っ張られると、従動プーリ63Lは仮想回動軸線11J回りに、反時計回り方向(左回り方向)に回転する。
図21に示す状態から従動プーリ63Lが右回り方向に回転した場合(この場合、装着者が前傾角度を大きくした場合)、回転角度θFにて回転ストッパ62Lがストッパ部12Lに突き当たり、それ以上右回り方向に回転できなくなる。つまり、装着者の直立状態からの前傾角度θ(図14参照)は、回転角度θF以下に規制されている。同様に、図21に示す状態から従動プーリ63Lが左回り方向に回転した場合(この場合、装着者が後傾角度を大きくした場合)、回転角度θRにて回転ストッパ62Lがストッパ部12Lに突き当たり、それ以上左回り方向に回転できなくなる。つまり、装着者の直立状態からの後傾角度は、回転角度θR以下に規制されている。
このように、回転ストッパ62Lとストッパ部12Lは、装着者の腰部に対する大腿部の揺動範囲である従動プーリ63Lの回転角度範囲(つまり、揺動アーム71Lの揺動角度範囲)を規制するストッパ機構を構成している。このシンプルな構造のストッパ機構にて、装着者の身体的限界を超える前傾状態やのけぞり状態を防止し、装着者に身体的負荷をかけることを適切に回避できる。
なお、図21に示す回転ストッパ62Lとストッパ部12Lにてストッパ機構を構成する代わりに、図25に示すように、スリット63LSとストッパ部65ZSにてストッパ機構を構成してもよい。図25に示す(左)アシスト部60LZの(左)回動部61LZでは、従動プーリ63LZの外周に沿って、スリット63LSが形成されている。またプーリケース65Zには、スリット63LSに差し込まれるように突出形成されたストッパ部65ZSが設けられている。この場合も図21と同様に、装着者の直立状態からの前傾角度は、回転角度θF以下に規制され、装着者の直立状態からの後傾角度は、回転角度θR以下に規制される。
なお、回転ストッパ62Lとストッパ部12L(またはスリット63LSの端部とストッパ部65ZS)との突き当たりの衝撃を低減するために、間に弾性部材を挟んでもよい。また、制御装置46から(制御装置46は、突き当たる角度を認識している)、突き当たる直前に衝撃を低減するために揺動速度を低減するように電動モータを制御させるようにしてもよい。
また、図22に示すように、従動プーリ63Lの回転軸線である従動プーリ回転軸線(この場合、仮想回動軸線11J)に直交する従動プーリ63Lの面であってプーリケース65に対向している面を、従動プーリ端面63LCとする。そして、従動プーリ端面63LCに接触することなく近接して対向しているプーリケース65の面を、ケース対向面65Eとする。従動プーリ端面63LCと、ケース対向面65Eと、の少なくとも一方には、従動プーリ63Lが従動プーリ回転軸線(この場合、仮想回動軸線11J)に対して傾斜して従動プーリ端面63LCとケース対向面65Eとが接触した場合の接触面積を低減する接触面積低減構造を有している。図22の例では、接触面積低減構造は、従動プーリ端面63LCからケース対向面65Eに側に突出した凸状部63LAにて構成されている。凸状部63LAは、従動プーリ回転軸線(仮想回動軸線11J)回りに連続した環状に形成されており、従動プーリ回転軸線(仮想回動軸線11J)を含む仮想平面にて切断した断面が半円状である。
従って、凸状部63LAがケース対向面65Eと接触した場合、線接触することになり、面で接触した場合と比較して、接触面積を低減することができる。つまり、揺動アーム71Lから想定外の大きな力が従動プーリ63Lにかかった場合や、ケーブル44LFC、44LRCから想定外の大きな力が従動プーリ63Lにかかった場合等において、従動プーリ63Lが傾斜しても、従動プーリ63Lとプーリケース65との接触面積が低減される。従って、摩擦をより小さくすることが可能となり、摩擦によるアシストトルクの損失をより低減することができる。なお、凸状部63LAは、従動プーリ端面63LCとケース対向面65Eと、の少なくとも一方に形成されていればよい。また凸状部63LAは、連続した環状でなくてもよく、半球状(断面形状が半円状)の複数の凸状部が、従動プーリ端面63LCとケース対向面65Eと、の少なくとも一方に形成されていてもよい。また、凸状部の形状(断面形状)は、半円状でなくてもよい。
●[(右)アシスト部60Rの(右)リンク部70Rの構造等(図26〜図30)]
図1に示すように、(左)アシスト部60Lは、(左)回動部61Lと(左)リンク部70Lを有しており、(右)アシスト部60Rは、(右)回動部61Rと(右)リンク部70Rを有している。(左)リンク部70Lの構造と、(右)リンク部70Rの構造は、同様であるので、以降では、(右)リンク部70Rを例として説明する。
図1に示すように、(右)アシスト部60Rにおける(右)リンク部70Rは、動力部40から伝達されたアシストトルクにて揺動するアーム(揺動アーム71R、中継アーム72、レール部73)と、装着者の(右)大腿部に装着されるとともにアームに沿って移動する大腿装着部78Rと、を有している。従って、揺動アーム71R、中継アーム72、レール部73は、それぞれが上記のアームの一部であり、上記アームは、従動プーリ63Rと大腿装着部78Rとを接続している。そして当該アームは、装着者の腰部側方から装着者の大腿部側方に沿って延びる長尺状の形状を有している。なお、図27は(右)リンク部70Rの外観を示し、図26は(右)リンク部70Rを構成する各パーツを示している。
(右)リンク部70Rは、図27に示すように、揺動アーム71R、中継アーム72、レール部73、キャップ74、スライド可動部75、大腿装着部78R等を有している。
揺動アーム71Rは、図26に示すように、装着者の大腿部の長手方向に沿って延びる長尺状の板状の部材である。揺動アーム71Rの上方には、従動プーリ63Rに取り付けるための締結孔71RBと、シャフト68を挿通するためのシャフト孔71RCが形成されている(図21〜図23の揺動アーム71Lを参照)。また揺動アーム71Rの下端部には、中継アーム72をアーム回動軸線71RJ回りに回動可能に支持する支持孔71RAが形成されている。揺動アーム71Rは、例えばアルミニウム等の金属で形成されている。
中継アーム72は、図26に示すように、装着者の大腿部の長手方向に沿って延びる長尺状の部材である。中継アーム72は、揺動アーム71Rとレール部73との接続を中継するアームであり、例えば樹脂等にて形成されている。中継アーム72の上端部には、揺動アーム71Rの支持孔71RAに取り付けるための支持孔72Aが形成されており、下端部にはレール部73の上端部が嵌め込まれる空洞部72Bが形成されている。
レール部73は、図26に示すように、装着者の大腿部の長手方向に沿って直線状に延びる長尺状の部材である。レール部73は、例えばアルミニウム等の金属にて形成され、図27に示すように、スライド可動部75Rと一体化された大腿装着部78Rを装着者の大腿部の長手方向にスライド可能に支持する。レール部73は、装着者の大腿部に対向する側の面である内側面73Mと、装着者の大腿部とは反対側となる面である外側面73Nと、を有し、内側面73Mと外側面73Nは、それぞれ、レール部73に沿って装着者の大腿部の長手方向に沿って延びる凹状部73E(図29参照)を有している。それぞれの凹状部73Eは、対向している面である凹部側面73A、73Bと、凹部側面73Aと凹部側面73Bに挟まれた凹部底面73Cと、を有している(図26、図29参照)。またレール部73は、長手方向に直交する断面が略H形状(H字状)であり、いわゆる「H形鋼」と同様、軽量と強度を両立している。また、レール部73は、さらに軽量化するために空洞部73D(図29参照)が形成された中空状とされている。
キャップ74は、例えば樹脂等にて形成され、図26に示すように、レール部73の下端部に嵌め込まれる空洞部74Aを有している。キャップ74は、図27に示すように、レール部73に沿ってスライドするスライド可動部75、75R(及びスライド可動部75Rと一体化された大腿装着部78R)が、レール部73の下端から抜けることを防止する。
スライド可動部75、75Rは、図26及び図29に示すように、レール部73の外側面73Nの側と、レール部73の内側面73Mの側と、のそれぞれに配置されている。そして図29に示すように、スライド可動部75、75Rは、締結部材75N等にて連結され、レール部73の長手方向に沿ってスライド可能とされている。連結されたスライド可動部75、75Rは、中央に挿通孔75Cが形成され、当該挿通孔75Cにレール部73(図28参照)が挿通される(図29参照)。またスライド可動部75、75Rには、レール部73に対向する側の面に、軸受76を支持する支持軸75Bが設けられている。
大腿装着部78Rは、図26及び図27に示すように、薄板状の形状を有しており、スライド可動部75Rとの接続部となる取付部78Aと、図32及び図3に示すように大腿装具80とともに装着者の大腿部に保持される装着部78Bと、を有している。なお、大腿装着部78Rは、図26に示すように、スライド可動部75Rの少なくとも一部と一体化されていてもよいし、スライド可動部75Rとは別体となるように構成されてネジ等の締結部材にてスライド可動部75Rに接続されるように構成されていてもよい。
図29に示すように、外側面73Nの側に配置されたスライド可動部75の支持軸75Bには、軸受76(ラジアル軸受であり、ベアリングローラに相当)の内輪76Cが外嵌され、軸受76の外輪76Aには、樹脂等のローラ77(ベアリングローラに相当)が外嵌されている。
また図29に示すように、内側面73Mの側に配置されたスライド可動部75Rには、大腿装着部78Rが一体化されている。そして図29に示すように、スライド可動部75Rの支持軸75Bには、軸受76(ラジアル軸受であり、ベアリングローラに相当)の内輪76Cが外嵌され、軸受76の外輪76Aには、樹脂等のローラ77(ベアリングローラに相当)が外嵌されている。なお、スライド可動部75Rと大腿装着部78Rは、一体化されていなくでもよい(別体とされていてもよい)。
図29に示すように、支持軸75Bに支持された軸受76の外輪76Aは、スライド可動部75、75Rに接触しない。また図29に示すように、レール部73の凹部側面73Aと凹部側面73Bとの間隔D1は、ローラ77の外径よりも少し広く設定されており、かつ、スライド可動部75、75Rの内周面とレール部73の外周面との間には、小さな隙間75Kが設定されている。なお、図29において、ローラ77と凹部側面73A、73Bとの間におけるY軸方向の隙間よりも、スライド可動部75、75Rの内周面とレール部73の外周面との間におけるY軸方向の隙間のほうが大きく設定されている。
これにより、図29において、レール部73に対してスライド可動部75、75Rが左方向にズレると、ローラ77の外周面が凹部側面73Aに接触する(この場合、図28に示すように、ローラ77と凹部側面73Bとの間には隙間K1が形成される)。そして、スライド可動部75、75R(図27参照)がレール部73の長手方向に沿ってスライドすると、凹部側面73Aに接触しているローラ77が回転して、スライド時の摩擦を低減する(図28参照)。同様に、図29において、レール部73に対してスライド可動部75、75Rが右方向にズレると、ローラ77の外周面が凹部側面73Bに接触する。そして、スライド可動部75、75Rがレール部73の長手方向に沿ってスライドすると、凹部側面73Bに接触しているローラ77が回転して、スライド時の摩擦を低減する。
なお、レール部73における一方の側の凹状部73Eは、装着者の大腿部と対向しており、この凹状部73E(装着者の大腿部に対向している凹状部)を大腿側凹状部73F(図26参照)とする。そして図28に示す例では、大腿側凹状部73F(図26参照)に対向しているスライド可動部75Rの内壁面には、レール部73の長手方向に沿って、2個の軸受76及びローラ77が配置されている。この場合、図28に示すように、2個の軸受76及びローラ77がレール部73の凹状部73E内(大腿側凹状部73F内)に収容されている。そして2個の軸受76の中心を結ぶ仮想直線T1上の点P1を中心として大腿装着部78Rが旋回した場合、2個のローラ77が、凹部側面73A、73Bと干渉するので、大腿装着部78Rの許容旋回角度θY1は比較的小さい。なお図28の例は、レール部73の大腿部に対向する側、大腿部と反対の側、のそれぞれの凹状部73Eと、それぞれの凹状部73Eに対向するスライド可動部75、75Rのそれぞれの内壁面と、の間に、レール部73の長手方向に沿ってそれぞれ2個の軸受76及びローラ77を配置したが、それぞれ2個以上の軸受76及びローラ77を配置するようにしてもよい。1個のベアリングローラを有する場合と比較して、レール部に対する大腿装着部の許容旋回角度θY1をより小さくすることができるので、レール部に対してスライド可能な大腿装着部の姿勢を、より安定した姿勢に維持することができる。
これに対して図30に示す例では、大腿側凹状部73F(図26参照)に対向しているスライド可動部75RZの内壁面には、1個の軸受76及びローラ77が配置されている。図30の例は、レール部73の大腿部に対向する側、大腿部と反対の側、のそれぞれの凹状部73Eと、それぞれの凹状部73Eに対向するスライド可動部75、75RZのそれぞれの内壁面と、の間に、それぞれ1個の軸受76及びローラ77が配置されている。そして1個の軸受76の中心である点P2を中心として大腿装着部78RZが旋回した場合、1個のローラ77は凹部側面73A、73Bと干渉しないが、大腿装着部78RZと一体化されているスライド可動部75RZがレール部73と干渉するまで旋回可能である。従って、図28の場合の許容旋回角度θY1よりも、図30に示す許容旋回角度θY2のほうが大きくなる。許容旋回角度が大きいと、装着者の種々の前傾角度の状態や、左右の脚部の前後状態、開き状態等、装着者の大腿部の種々の動作によって、レール部に対して大腿装着部の姿勢をより大きく旋回させたほうがよい状況が発生した場合、大腿装着部を自動的に旋回させて適切に追従させることができる。
なお、スライド可動部75Rと大腿装着部78Rとを一体化せずに別体の大腿装着部78RYとして、別体とした大腿装着部78RYを1点でスライド可動部75Rと連結すれば、大腿装着部78RYの許容旋回角度を、さらに大きくすることができる。
また、アームの揺動軸線(仮想回動軸線11J)の位置が装着者の股関節の位置と一致していない場合の揺動や、装着者が脚を左右に開いた場合等であっても、大腿装着部が適切な位置に自動的にスライドするので、効率よくアシストトルクを伝達することができるとともに、装着者に違和感や痛みを感じさせることなく良好な装着状態を維持することができる。またベアリングローラにて、大腿装着部のスライドの際の摩擦や音の発生を低減させることができる。
●[大腿装具80の構造等(図31、図32)]
次に図31、図32を用いて大腿装具80の構造等について説明する。図31に示すように、大腿装具80は、カバー部81と、ベルト部82と、を有している。
カバー部81は、図32に示すように、大腿装着部78R(または大腿装着部78L)を収容するポケット81Aとして構成されており、ポケット挿入口81G(図31参照)から大腿装着部78R(または大腿装着部78L)が差し込まれる。カバー部81における装着者の大腿部の側となる面には、例えば弾性力を有する立体メッシュの層が配置され、当該立体メッシュに2枚のナイロン布が重ねられて、この2枚のナイロン布の間が前記ポケット81Aとして構成されている。
カバー部81におけるベルト部82とは反対の側には、装着者の大腿部に巻回されたベルト部82が挿通されるリング81B(図32参照)が設けられている。またカバー部81におけるベルト部82の側には、ポケット81A内に収容された大腿装着部78R(または大腿装着部78L)がポケット81Aから抜けることを防止する保持ベルト81C、81Dが設けられている。例えば保持ベルト81Cには面ファスナ81E(オス)が取り付けられ、保持ベルト81Dには面ファスナ81F(メス)が取り付けられている。この面ファスナ81E(オス)と面ファスナ81F(メス)とが重ねられると、ポケット81A内に収容された大腿装着部78R(または大腿装着部78L)は、ポケット81Aから抜けないように保持される。
ベルト部82におけるカバー部81との接続部は、例えば、カバー部81における上記の立体メッシュと、立体メッシュに近い側のナイロン布と、の間に取り付けられている。そしてベルト部82における装着者の大腿部の側となる面には、例えばナイロンベルト82Aが配置され、当該ナイロンベルト82Aに、面ファスナ82B(メス)または面ファスナ82C(オス)が、ベルト部82の長手方向に沿って重ねられて構成されている。ベルト部82におけるカバー部81とは反対側の端部(先端部)の近傍の領域には、面ファスナ82C(オス)が設けられ、それ以外の領域には、面ファスナ82B(メス)が設けられている。
そして図32に示すように、装着者は、まず、大腿装具80のカバー部81のポケット81Aに大腿装着部78Rを差し込む。そして装着者は、ベルト部82を(右)大腿部に巻回し、ベルト部82の先端をリング81Bに挿通してベルト部82を折り返し、ベルト部82の先端部の面ファスナ82C(オス)を、ベルト部82の面ファスナ82B(メス)に重ねてベルト部82を固定する。また、装着者は、ポケット81Aに差し込んだ大腿装着部78Rを巻回するように保持ベルト81C、81Dを巻回させて、面ファスナ81E(オス)を面ファスナ81F(メス)に重ねて保持ベルト81C、81Dを固定する。このように、装着者は、非常に簡単な手順で、大腿装着部78Rを自身の(右)大腿部に保持させることができる。また、大腿装具80とともに大腿装着部78Rは、レール部73の長手方向にスライド可能であるので、装着者の種々の動作に対して、適切な位置に大腿装着部78R及び大腿装具80を移動させることができるので便利である。
本発明のパワーアシストスーツ1の構造、構成、形状、外観、動作等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。また、本実施の形態の説明では、渦巻バネ55(図20参照)を用いた例を説明したが、渦巻バネの代わりにトーションバネ(torsion barやtorsion bar spring)を用いてもよい。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。また、以上(≧)、以下(≦)、より大きい(>)、未満(<)等は、等号を含んでも含まなくてもよい。
1 パワーアシストスーツ
10 フレーム部
11J 仮想回動軸線(従動プーリ回転軸線)
11L、11R 回動支持部
11LA、11RA 貫通孔
12L、12R ストッパ部(ストッパ機構)
20 腰装具
21A テープ状部材
21L、21R 腰側方パッド
21LA、21RA 取付孔
22L、22R 腰前ベルト
22LB、22RB バックル
22LC、22RC 腰連結ベルト
22LD、22RD 連結具
23L、23R 腰補助ベルト
24L、24R 腰後上ベルト
24A、25A 連結調整具
25L、25R 腰後下ベルト
30 胸装具
31L、31R 胸前ベルト
31LA、31RA 連結調整具
31LB、31RB バックル
31LC、31RC 胸連結ベルト
31LD、31RD 連結具
31LE、31RE 調整具
32 胸後ベルト
33A リング
33B 連結具
33C 面ファスナ(メス)
33D 面ファスナ(オス)
33E 面ファスナ(メス)
33F 立体メッシュ
33G ナイロン布
33H テープ状部材
33K 縫合位置
33L、33R 肩ベルト
40 動力部
40LF、40RF 連結部
41 動力部ケース
41A スペーサ
41B ケーブル孔
43、43X、43Y 背面パッド
43A 通気孔
43B 空洞部
44LF、44LR、44RF、44RR アウタチューブ
44LFC、44LRC ケーブル
44LFT、44LRT タイコ部
45 補強フレーム
45A 軸受支持体
45B、45C、45D、45E、45F 支持体
45X グロメット
45Y 案内部材(ケーブル案内部)
45Z 支持体(ケーブル案内部)
46 制御装置
47 バッテリ
50 動力発生部
50JL、50JR 動力回動軸線(駆動プーリ回転軸線)
51 駆動プーリ
51A プーリ軸(駆動プーリ軸部材)
51Z 軸受
52 減速機
52A 減速軸(駆動プーリ軸部材)
52B 増速軸
52C、52D、52Z 軸受
53 エンコーダ
54 外付勢体
54A バネ支持軸
54Z 軸受
55 渦巻バネ
55A 支持孔
55B 内周端
56 内付勢体
56A 軸部
56B 溝部
57 電動モータ
57E エンコーダ
60L、60LZ (左)アシスト部
60R (右)アシスト部
61L、61R 回動部
62L 回転ストッパ(ストッパ機構)
63L、63LZ、63R 従動プーリ
63LA 凸状部(接触面積低減構造)
63LB 溝部
63LC 従動プーリ端面
63LS スリット(ストッパ機構)
64A、64B、64C アダプタ
65、65Z プーリケース
65A プーリ収容空間
65B フレーム収容空間
65C 支持孔
65D ストッパ孔
65E ケース対向面
65F、65R 調整部材
65ZS ストッパ部(ストッパ機構)
66 連結部材
67 抜け防止リング
68 シャフト
70L、70R リンク部
71L、71R 揺動アーム(アーム)
71RJ アーム回動軸線
72 中継アーム(アーム)
73 レール部(アーム)
73A、73B 凹部側面
73C 凹部底面
73E 凹状部
73F 大腿側凹状部
73M 内側面
73N 外側面
74 キャップ
75、75R、75RZ スライド可動部
75B 支持軸
75C 挿通孔
76 軸受(ベアリングローラ)
76A 外輪
76C 内輪
77 ローラ(ベアリングローラ)
78L、78R、78RZ、78RY 大腿装着部
78A 取付部
78B 装着部
80 大腿装具
81 カバー部
81A ポケット
81B リング
81C、81D 保持ベルト
81E 面ファスナ(オス)
81F 面ファスナ(メス)
82 ベルト部
82A ナイロンベルト
82B 面ファスナ(メス)
82C 面ファスナ(オス)
90 リモコン
N 荷物
S 装着者

Claims (3)

  1. 装着者の少なくとも腰周りに装着される装具と、
    前記装具と、装着者の大腿部と、に装着されて、装着者の腰部に対する大腿部あるいは装着者の大腿部に対する腰部、の動作を支援するアシスト部と、
    前記アシスト部へ伝達するアシストトルクを発生させる動力部と、
    を有するパワーアシストスーツであって、
    前記アシスト部は、従動プーリを有しており、
    前記従動プーリには、装着者の大腿部に装着される大腿装着部に接続されたアームが接続されており、
    前記従動プーリの周囲あるいは前記従動プーリには、装着者の腰部に対する大腿部の揺動範囲である前記アームの揺動範囲を規制するストッパ機構が設けられている、
    パワーアシストスーツ。
  2. 請求項1に記載のパワーアシストスーツであって、
    前記従動プーリは、プーリケース内に収容されており、
    前記従動プーリの回転軸線である従動プーリ回転軸線に直交する前記従動プーリの面であって前記プーリケースに対向している面である従動プーリ端面と、当該従動プーリ端面に近接して対向している前記プーリケースの面であるケース対向面と、の少なくとも一方には、前記従動プーリが前記従動プーリ回転軸線に対して傾斜して前記従動プーリ端面と前記ケース対向面とが接触した場合の接触面積を低減する接触面積低減構造を有している、
    パワーアシストスーツ。
  3. 請求項2に記載のパワーアシストスーツであって、
    前記接触面積低減構造は、
    前記従動プーリ端面または前記ケース対向面、の少なくとも一方に設けられた凸状部である、
    パワーアシストスーツ。

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