JP2007209572A - パラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置を提供すること。
【解決手段】パラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置は、静止節１と出力節２との間を複数の連鎖３で連結し、連鎖３の静止節１側端部を駆動関節としてアクチュエータ４を配置したもので、連鎖３をワイヤで構成し、出力節２を上体サポート部とし、ワイヤ３の出力節２側端部を上体サポート部２に連結し、張力が常に加わる条件の下でそれぞれのワイヤ３の長さをアクチュエータ４によって変更することで上体サポート部２を動作させることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば車椅子に装着して、上体の姿勢の保持及び動作支援を行うことで健常者と同等な作業を可能とするパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置に関する。

事故などによって下肢機能を失った１８歳以上の人口は現在約７０万人いる。下肢機能を失うことで、座位姿勢の保持が困難となる，又，上体の動作が大きく制限されてしまう。
従って、これらの人たちにとっては、健常者と同等な作業を可能とする装具の開発が必要である。
ところで、現在研究されているウェアラブルロボットの多くは、シリアルメカニズム形式の機構を利用している。
シリアルメカニズムの特徴としては、シンプルな機構であり、広い作業範囲を有していることが挙げられる。そのため、生産工場などの現場で広く用いられている。

しかし、シリアルメカニズムでは、各動作関節に対応させてアクチュエータが必要であるため、機構全体が大型・高重量となり、人間への装着は容易ではない。

そこで、本発明は、パラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置は、静止節と出力節との間を複数の連鎖で連結し、前記連鎖の前記静止節側端部に駆動部としてアクチュエータを配置したパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置であって、前記連鎖をワイヤで構成し、前記出力節を上体サポート部とし、前記ワイヤの前記出力節側端部を前記上体サポート部に連結し、張力が常に加わる条件の下でそれぞれの前記ワイヤの長さを前記アクチュエータによって変更することで前記上体サポート部を動作させることを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置において、一端側に前記上体サポート部を連結して前記上体サポート部を所定高さに保持する支柱を有し、前記支柱の他端を屈曲可能な腰骨部を介して前記静止節側に連結することを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置において、前記上体サポート部を円弧又はリング状に形成し、前記上体サポート部を人体に装着した場合に背骨が位置する場所に近接させて前記支柱を配置することを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項２に記載のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置において、前記連鎖数を２つとして、前記上体サポート部を前後の屈伸、左右の屈伸、又は回旋のいずれかの動作を行わせ、前記腰骨部を前記屈伸又は回旋動作方向と同じ方向の１自由度の連結とすることを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項２に記載のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置において、前記連鎖数を３つとして、前記上体サポート部を前後の屈伸、左右の屈伸、及び回旋の中のいずれか二つの動作を行わせ、前記腰骨部を前記二つの動作と同じ方向の２自由度の連結とすることを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項２に記載のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置において、前記連鎖数を４つとして、前記上体サポート部を前後の屈伸、左右の屈伸、及び回旋の動作を行わせ、前記腰骨部を３自由度の連結とすることを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１に記載のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置において、前記アクチュエータを制御する制御部と、前記制御部に対して動作指示を行う入力部とを有し、前記入力部としてジョイステックを用いることを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置において、前記静止節を構成する第１のサポーター部と、前記出力節を構成する第２のサポーター部とを備え、前記第１のサポーター部と前記第２のサポーター部とを人体に装着して用いることを特徴とする。
請求項９記載の本発明の車椅子は、請求項１から請求項７のいずれかに記載のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置であって、前記アクチュエータと前記支柱の他端側を座面側に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、パラレルメカニズムを用いるとともに連鎖としてワイヤを用いることで軽量で小型な装置を実現できるとともに、ワイヤによって柔軟性を有するために違和感なく人体に装着することができる。

本発明の第１の実施の形態によるパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置は、連鎖をワイヤで構成し、出力節を上体サポート部とし、ワイヤの出力節側端部を上体サポート部に連結し、張力が常に加わる条件の下でそれぞれのワイヤの長さをアクチュエータによって変更することで上体サポート部を動作させるものである。本実施の形態によれば、パラレルメカニズムを用いるとともに連鎖としてワイヤを用いることで軽量で小型な装置を実現できるとともに、ワイヤによって柔軟性を有するために違和感なく人体に装着することができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態によるパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置において、一端側に上体サポート部を連結して上体サポート部を所定高さに保持する支柱を有し、支柱の他端を屈曲可能な腰骨部を介して静止節側に連結するものである。本実施の形態によれば、上体サポート部を支柱によって保持するとともに、この支柱の他端を屈曲可能な腰骨部によって静止節側に連結することで、この支柱を軸とした屈伸動作や回旋動作を行えるため、上体の姿勢の保持及び動作支援をサポートすることができる。
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態によるパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置において、上体サポート部を円弧又はリング状に形成し、上体サポート部を人体に装着した場合に背骨が位置する場所に近接させて支柱を配置するものである。本実施の形態によれば、支柱を背骨に近接させることで、人体の上体動作にあわせた動作を行わせることができる。
本発明の第４の実施の形態は、第２の実施の形態によるパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置において、連鎖数を２つとして、上体サポート部を前後の屈伸、左右の屈伸、又は回旋のいずれかの動作を行わせ、腰骨部を屈伸又は回旋動作方向と同じ方向の１自由度の連結とするものである。本実施の形態によれば、前後の屈伸又は左右の屈伸又は回旋のいずれかの動作を確実に行わせることができるとともに、それ以外の方向への動作を腰骨部によって規制することで、安全性を高めて確実な動作サポートを行わせることができる。
本発明の第５の実施の形態は、第２の実施の形態によるパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置において、連鎖数を３つとして、上体サポート部を前後の屈伸、左右の屈伸、及び回旋の中のいずれか二つの動作を行わせ、腰骨部を二つの動作と同じ方向の２自由度の連結とするものである。本実施の形態によれば、前後の屈伸、左右の屈伸、回旋の中のいずれか二つの動作を確実に行わせることができるとともに、それ以外の方向への動作を腰骨部によって規制することで、安全性を高めて確実な動作サポートを行わせることができる。
本発明の第６の実施の形態は、第２の実施の形態によるパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置において、連鎖数を４つとして、上体サポート部を前後の屈伸、左右の屈伸、及び回旋の動作を行わせ、腰骨部を３自由度の連結とするものである。本実施の形態によれば、上体の動作を不自由なく確実に行わせることができる。
本発明の第７の実施の形態は、第１の実施の形態によるパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置において、アクチュエータを制御する制御部と、制御部に対して動作指示を行う入力部とを有し、入力部としてジョイステックを用いるものである。本実施の形態によれば、ジョイステックによる操作によって間違いなく希望する動作を行わせることができる。
本発明の第８の実施の形態は、第１から第７の実施の形態によるパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置において、静止節を構成する第１のサポーター部と、出力節を構成する第２のサポーター部とを備え、第１のサポーター部と第２のサポーター部とを人体に装着して用いるものである。本実施の形態によれば、軽量で安全な装着型ロボットスーツを実現できる。
本発明の第９の実施の形態による車椅子は、第１から第７の実施の形態によるパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置において、アクチュエータと支柱の他端側を座面側に設けたものである。本実施の形態によれば、上体の姿勢の保持及び動作支援を行うことができる車椅子を実現できる。

本発明の一実施例について以下に説明する。
図１から図３は本発明のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置であり、図１は３自由度の動作を支援する上体動作支援装置の概念構成図、図２は１自由度の動作を支援する上体動作支援装置の概念構成図、図３は２自由度の動作を支援する上体動作支援装置の概念構成図である。

本発明の上体の姿勢保持及び動作支援装置に採用するメカニズムはパラレルメカニズムである。
人の腰の動作には、屈曲及び伸展を行う前後屈伸動作と、左側屈及び右側屈を行う左右屈伸動作と、左回旋及び右回旋を行う回旋動作がある。
図１は、前後の屈伸、左右の屈伸、及び回旋の全ての動作を行わせることができる装置の概念構成図であり、図２は、前後の屈伸又は左右の屈伸又は回旋のいずれかの動作を行わせることができる装置の概念構成図であり、図３は、前後の屈伸、左右の屈伸、回旋の動作のいずれか二つを行わせることができる装置の概念構成図である。
図１から図３に示すように、静止節１と出力節２との間を複数の連鎖３で連結し、この連鎖３の静止節１側端部に駆動部としてのアクチュエータ４を配置している。
本装置は、連鎖３をワイヤで構成し、出力節２を上体サポート部とし、ワイヤ３の出力節２側端部を上体サポート部２に連結し、張力が常に加わる条件の下でそれぞれのワイヤ３の長さをアクチュエータ４によって変更することで上体サポート部２を動作させるものである。アクチュエータ４は、モータやプーリーなどの駆動機構によって構成することができる。
また、本装置は、一端側に上体サポート部２を連結して上体サポート部２を所定高さに保持する支柱５を有し、支柱５の他端を屈曲可能な腰骨部６を介して静止節１側に連結している。上体サポート部２は上体を保持可能にリング状に形成し、支柱５は、上体サポート部２を人体に装着した場合に背骨が位置する場所に近接する位置に配置している。

図１では４つのワイヤ３とこれらのワイヤ３に対応するアクチュエータ４によって、静止節１と出力節（上体サポート部）２とを連結し、腰骨部６として３自由度の連結機構としている。
図２では２つのワイヤ３とこれらのワイヤ３に対応するアクチュエータ４によって、静止節１と出力節（上体サポート部）２とを連結し、腰骨部６として屈伸又は回旋動作方向と同じ方向の１自由度の連結機構としている。
図３では３つのワイヤ３とこれらのワイヤ３に対応するアクチュエータ４によって、静止節１と出力節（上体サポート部）２とを連結し、腰骨部６として屈伸又は回旋動作方向と同じ方向の２自由度の連結機構としている。
以上のように、本装置に用いるパラレルワイヤ駆動機構における主要構成であるワイヤ３の本数は、支援する上体動作の自由度によって決定される。ワイヤ３の本数と自由度との関係は、「ワイヤ３の本数＝自由度＋１」で表される。

本実施例によれば、パラレルメカニズムを用いるとともに連鎖としてワイヤ３を用いることで軽量で小型な装置を実現できるとともに、ワイヤ３によって柔軟性を有するために違和感なく人体に装着することができる。
また本実施例によれば、上体サポート部２を支柱５によって保持するとともに、この支柱５の他端を屈曲可能な腰骨部６によって座面側に連結することで、この支柱５を軸とした屈伸動作や回旋動作を行えるため、上体の姿勢の保持及び動作支援をサポートすることができる。
また本実施例によれば、支柱５を背骨に近接させることで、人体の上体動作にあわせた動作を行わせることができる。
また本実施例によれば、連鎖３を２つとして、上体サポート部２を前後の屈伸、左右の屈伸、又は回旋のいずれかの動作を行わせ、腰骨部６を屈伸又は回旋動作方向と同じ方向の１自由度の連結とすることで、前後の屈伸、左右の屈伸、又は回旋のいずれかの動作を確実に行わせることができるとともに、それ以外の方向への動作を腰骨部６によって規制することで、安全性を高めて確実な動作サポートを行わせることができる。
また本実施例によれば、連鎖３を３つとして、上体サポート部２を前後の屈伸、左右の屈伸、及び回旋動作のいずれか二つを行わせ、腰骨部６を屈伸又は回旋動作方向と同じ方向の２自由度の連結とすることで、前後の屈伸、左右の屈伸、及び回旋動作の中のいずれか二つを確実に行わせることができるとともに、それ以外の方向への動作を腰骨部６によって規制することで、安全性を高めて確実な動作サポートを行わせることができる。
また本実施例によれば、連鎖３を４つとして、上体サポート部２を前後の屈伸、左右の屈伸、及び回旋の動作を行わせ、腰骨部６を３自由度の連結とすることで、上体の動作を不自由なく確実に行わせることができる。

以下に本発明のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置を座椅子として適用した場合の実施例について説明する。
図４は本実施例によるパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置の斜視図、図５は同装置の上面図である。
本実施例によるパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置は、静止節を構成する座面（ベース）１０と出力節を形成する上体サポート部２０との間を４本のワイヤ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄで連結している。
座面１０には、それぞれのワイヤ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの長さを変更するアクチュエータ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄが設けられている。
上体サポート部２０は、リング状に形成したものを示しているが、円弧状のものでもよい。このサポート部２０には、支柱５０が連結されている。支柱５０は、上体サポート部２０のリング部の一部を構成することが好ましいが、図示のようにリング部の内周面側に設けてもよい。また、リング部の外周部側に設けてもよい。
上部サポート部２０には、ワイヤ３０Ａ、３０Ｂを連結する連結部２１と、ワイヤ３０Ｃ、３０Ｄを連結する連結部２２を有している。連結部２１は、上部サポート部２０のリング部に形成し、連結部２２は、リング部外周側に支柱５０から所定距離だけ離間させて設けている。
支柱５０は、一端側に上体サポート部２０を連結し、他端側に腰骨部６０を設けている。そして、この腰骨部６０は、座面１０に連結している。本実施例における腰骨部６０は３自由度の連結機構であり、例えばボールジョイントが適している。

図４に示すように、アクチュエータ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄは制御部４１によって制御され、入力部４２から制御部４１に対して動作指示を行うように構成されている。ここで、入力部４２としてジョイステックを用いることが好ましい。
図５に示すように、上体サポート部２０は、複数の円弧部材２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄによって構成されており、それぞれの円弧部材２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、接続部２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄによって連結されている。人が本装置を用いる場合には、いずれかの接続部２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄの接続を解除し、円弧部材２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを回動させることで、人体挿入空間を形成する。
４本のワイヤ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの上部サポート部２０との結合部と、それぞれのワイヤ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの長さを変更する４つのアクチュエータ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄとは、支柱５０を中心とする直交する仮想Ｘ−Ｙ軸によって４分割されるエリアにそれぞれ一対ずつが配置される。
すなわち、ワイヤ３０Ａの上部サポート部２０との結合部は（Ｘ、Ｙ）平面内に、ワイヤ３０Ｂの上部サポート部２０との結合部は（Ｘ、−Ｙ）平面内に、ワイヤ３０Ｃの上部サポート部２０との結合部は（−Ｘ、Ｙ）平面内に、ワイヤ３０Ｄの上部サポート部２０との結合部は（−Ｘ、−Ｙ）平面内に位置するように配置している。ただし、図５に示す実施例では、ワイヤ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの上部サポート部２０との結合部はＹ＝０の位置に配置している。
また、ワイヤ３０Ａのアクチュエータ４０Ａとの結合部は（Ｘ、Ｙ）平面内に、ワイヤ３０Ｂのアクチュエータ４０Ｂとの結合部は（Ｘ、−Ｙ）平面内に、ワイヤ３０Ｃの上部アクチュエータ４０Ｃとの結合部は（−Ｘ、Ｙ）平面内に、ワイヤ３０Ｄのアクチュエータ４０Ｄとの結合部は（−Ｘ、−Ｙ）平面内に位置するように配置している。

次に、図４及び図５を用いて動作について説明する。
なお、人は支柱５０側を背中にして座するため、図５における紙面下方向を人体の前、紙面右方向を人体の左として説明する。
まず、前後屈伸動作における屈曲動作は、ワイヤ３０Ａ、３０Ｂの長さが短くなるようにアクチュエータ４０Ａ、４０Ｂを動作させるとともに、ワイヤ３０Ｃ、３０Ｄの長さが長くなるようにアクチュエータ４０Ｃ、４０Ｄを動作させる。この場合、全てのワイヤ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、張力が常に加わる状態を維持して行われる。
次に、前後屈伸動作における伸展動作は、ワイヤ３０Ｃ、３０Ｄの長さが短くなるようにアクチュエータ４０Ｃ、４０Ｄを動作させるとともに、ワイヤ３０Ａ、３０Ｂの長さが長くなるようにアクチュエータ４０Ａ、４０Ｂを動作させる。この場合においても、全てのワイヤ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、張力が常に加わる状態を維持して行われる。
次に、左屈曲動作は、ワイヤ３０Ａ、３０Ｃの長さが短くなるようにアクチュエータ４０Ａ、４０Ｃを動作させるとともに、ワイヤ３０Ｂ、３０Ｄの長さが長くなるようにアクチュエータ４０Ｂ、４０Ｄを動作させる。この場合のおいても、全てのワイヤ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、張力が常に加わる状態を維持して行われる。
次に、右屈曲動作は、ワイヤ３０Ｂ、３０Ｄの長さが短くなるようにアクチュエータ４０Ｂ、４０Ｄを動作させるとともに、ワイヤ３０Ａ、３０Ｃの長さが長くなるようにアクチュエータ４０Ａ、４０Ｃを動作させる。この場合のおいても、全てのワイヤ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、張力が常に加わる状態を維持して行われる。
次に、左回旋動作は、ワイヤ３０Ａ、３０Ｄの長さが短くなるようにアクチュエータ４０Ａ、４０Ｄを動作させるとともに、ワイヤ３０Ｂ、３０Ｃの長さが長くなるようにアクチュエータ４０Ｂ、４０Ｃを動作させる。この場合のおいても、全てのワイヤ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、張力が常に加わる状態を維持して行われる。
次に、右回旋動作は、ワイヤ３０Ｂ、３０Ｃの長さが短くなるようにアクチュエータ４０Ｂ、４０Ｃを動作させるとともに、ワイヤ３０Ａ、３０Ｄの長さが長くなるようにアクチュエータ４０Ａ、４０Ｄを動作させる。この場合のおいても、全てのワイヤ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、張力が常に加わる状態を維持して行われる。

本実施例によれば、パラレルメカニズムを用いるとともに連鎖としてワイヤ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを用いることで軽量で小型な装置を実現できるとともに、ワイヤ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄによって柔軟性を有するために違和感なく人体に装着することができる。
また本実施例によれば、上体サポート部２０を支柱５０によって保持するとともに、この支柱５０の他端を屈曲可能な腰骨部６０によって座面側に連結することで、この支柱５０を軸とした屈伸動作や回旋動作を行えるため、上体の姿勢の保持及び動作支援をサポートすることができる。
また本実施例によれば、支柱５０を背骨に近接させることで、人体の上体動作にあわせた動作を行わせることができる。
また本実施例によれば、４つのワイヤ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを用い、上体サポート部２０を前後の屈伸、左右の屈伸、及び回旋の動作を行わせ、腰骨部６０を３自由度の連結とすることで、上体の動作を不自由なく確実に行わせることができる。
また本実施例によれば、アクチュエータ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄと支柱５０の他端側を座面１０側に設けることで、上体の姿勢の保持及び動作支援を行うことができる椅子を実現でき、車椅子としても適用できる。

次に、図６を用いてパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置を装着型ロボットスーツとして適用した場合の実施例について説明する。
図６は本実施例によるパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置の概念斜視図である。
本装置は、静止節を構成する第１のサポーター部（上部サポーター部）１５と、出力節を構成する第２のサポーター部（下部サポーター部）２５と、上部サポーター部１５と下部サポーター部２５との間の人体を保護する中部サポーター部３５を備え、これら上部サポーター部１５、下部サポーター部２５、及び中部サポーター部３５を人体に装着して用いるものである。
なお、背骨の位置には支柱５５を配置し、上部サポーター部１５と下部サポーター部２５とは複数本のワイヤ３１によって連結している。また、図示はしないが、本実施例では上部サポーター１５に、アクチュエータとこのアクチュエータを制御する制御部と電源部を内蔵している。
このように本実施例によれば、パラレルメカニズムを用いるとともに連鎖としてワイヤ３１を用いることで、軽量で安全な装着型ロボットスーツを実現することができる。

本発明のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置は、障害者の動作支援用装置や障害者のリハビリ用装置の他に、身体機能測定装置としても適用することができる。

本発明の一実施例における３自由度の動作を支援するパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置の概念構成図 本発明の一実施例における１自由度の動作を支援するパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置の概念構成図 本発明の一実施例における２自由度の動作を支援するパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置の概念構成図 本発明のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置を座椅子として適用した場合の同装置の斜視図 同装置の上面図 本発明のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置を装着型ロボットスーツとして適用した場合の同装置の概念斜視図

符号の説明

１ 静止節
２ 出力節（上体サポート部）
３ 連鎖（ワイヤ）
４ アクチュエータ
５ 支柱
６ 腰骨部
１０ 静止節（座面）
１５ 静止節（上部サポーター部）
２０ 出力節（上体サポート部）
２５ 出力節（下部サポーター部）
３０ 連鎖（ワイヤ）
３１ 連鎖（ワイヤ）
４０ アクチュエータ
５０ 支柱
６０ 腰骨部

Claims (9)

1. 静止節と出力節との間を複数の連鎖で連結し、前記連鎖の前記静止節側端部に駆動部としてアクチュエータを配置したパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置であって、前記連鎖をワイヤで構成し、前記出力節を上体サポート部とし、前記ワイヤの前記出力節側端部を前記上体サポート部に連結し、張力が常に加わる条件の下でそれぞれの前記ワイヤの長さを前記アクチュエータによって変更することで前記上体サポート部を動作させることを特徴とするパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置。
2. 一端側に前記上体サポート部を連結して前記上体サポート部を所定高さに保持する支柱を有し、前記支柱の他端を屈曲可能な腰骨部を介して前記静止節側に連結することを特徴とする請求項１に記載のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置。
3. 前記上体サポート部を円弧又はリング状に形成し、前記上体サポート部を人体に装着した場合に背骨が位置する場所に近接させて前記支柱を配置することを特徴とする請求項１に記載のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置。
4. 前記連鎖数を２つとして、前記上体サポート部を前後の屈伸、左右の屈伸、又は回旋のいずれかの動作を行わせ、前記腰骨部を前記屈伸又は回旋動作方向と同じ方向の１自由度の連結とすることを特徴とする請求項２に記載のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置。
5. 前記連鎖数を３つとして、前記上体サポート部を前後の屈伸、左右の屈伸、及び回旋の中のいずれか二つの動作を行わせ、前記腰骨部を前記二つの動作と同じ方向の２自由度の連結とすることを特徴とする請求項２に記載のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置。
6. 前記連鎖数を４つとして、前記上体サポート部を前後の屈伸、左右の屈伸、及び回旋の動作を行わせ、前記腰骨部を３自由度の連結とすることを特徴とする請求項２に記載のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置。
7. 前記アクチュエータを制御する制御部と、前記制御部に対して動作指示を行う入力部とを有し、前記入力部としてジョイステックを用いることを特徴とする請求項１に記載のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置。
8. 前記静止節を構成する第１のサポーター部と、前記出力節を構成する第２のサポーター部とを備え、前記第１のサポーター部と前記第２のサポーター部とを人体に装着して用いることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置。
9. 請求項１から請求項７のいずれかに記載のパラレルワイヤ駆動機構を用いた上体の姿勢保持及び動作支援装置であって、前記アクチュエータと前記支柱の他端側を座面側に設けたことを特徴とする車椅子。
   

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