JP2009000196A - 関節駆動型脚リンク機構及び歩行補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中間に関節部を有するリンクと、関節部用の駆動源とを備える関節駆動型リンク機構であって、リンクを構成するリンク部材４２に駆動源５と、駆動源の制御に用いられる電装品１２，１３とが搭載されるものにおいて、電装品の発熱でリンクが加熱されることを防止できるようにする。
【解決手段】リンク部材４２は内部空間４２ａを有し、この内部空間４２ａに電装品１２，１３が配置され、電装品よりも上方に位置するリンク部材４２の部分に駆動源５が配置される。リンク部材４２に、電装品より下方に位置させて、内部空間４２ａに連通する吸気口４２ｂが設けられ、駆動源５に、内部空間４２ａを通過した空気を駆動源を経由させて排気する排気口が設けられる。また、内部空間４２ａにファン１４_１，１４_２，１４_３が設けられると共に、電装品の空冷後の空気を冷却するヒートシンク１５が設けられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、中間に関節部を有するリンクと、関節部を駆動する駆動源とを備える関節駆動型リンク機構及びこのリンク機構を用いた歩行補助装置に関する。

従来、荷重伝達部と、利用者の足平に装着される足平装着部と、荷重伝達部と足平装着部との間に設けられる脚リンク機構とで構成される歩行補助装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このもので、脚リンク機構は、中間に関節部を有する脚リンクと、関節部を駆動する電動モータから成る駆動源とを備える関節駆動型リンク機構で構成されている。そして、駆動源による関節部の駆動で荷重伝達部を押し上げる方向に脚リンクを動作させて、利用者の体重の少なくとも一部を荷重伝達部を介して脚リンクで支えるようにしている。

ところで、上記従来例の歩行補助装置では、駆動源の制御に用いるモータドライバ等の電装品をバックパックに収納して利用者に背負わせるようにしている。然し、これでは利用者に負担をかけてしまう。そのため、電装品を装置側に搭載して、利用者の負担を軽減することが望まれる。

ここで、従来、歩行ロボットの脚部を構成する関節駆動型リンク機構のリンクに、関節駆動用の駆動源の制御に用いる電装品を搭載したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。この技術を上記歩行補助装置の脚リンク機構に適用し、脚リンクに関節駆動用の駆動源に加えて駆動源制御用の電装品を搭載することが考えられる。然し、この場合には以下の不具合を生ずる。即ち、脚リンクに電装品を搭載すると、電装品の通電による発熱で脚リンクの温度が上昇する。そして、歩行補助装置では、脚リンクが利用者の脚の近傍に配置されるため、脚リンクの温度上昇で利用者の脚に熱影響が及び、利用者に不快感を与えることがある。
特開２００７−２０９０９号公報 特開平５−２３７７７５号公報

本発明は、以上の点に鑑み、リンクに電装品を搭載した場合に問題になるリンクの加熱を効果的に防止できるようにした関節駆動型リンク機構を提供することを第１の課題とし、この関節駆動型リンク機構を脚リンク機構として用い、利用者の脚に熱影響が及ばないようにした歩行補助装置を提供することを第２の課題としている。

上記第１の課題を解決するために、本願の第１発明は、中間に関節部を有するリンクと、関節部を駆動する駆動源とを備える関節駆動型リンク機構であって、リンクに駆動源と、駆動源の制御に用いられる電装品とが搭載されるものにおいて、リンクは内部空間を有し、この内部空間に電装品が配置され、電装品の配置部よりも重力方向上方に位置するリンクの部分に駆動源が配置されると共に、リンクに、電装品の配置部より重力方向下方に位置させて、リンクの内部空間に連通する吸気口が設けられ、駆動源に、リンクの内部空間を通過した空気を駆動源を経由させて排気する排気口が設けられていることを特徴とする。

また、上記第２の課題を解決するために、本願の第２発明は、荷重伝達部と、利用者の足平に装着される足平装着部と、荷重伝達部と足平装着部との間に設けられる脚リンク機構とで構成され、脚リンク機構は、中間に関節部を有する脚リンクと、関節部を駆動する駆動源とを備え、駆動源による関節部の駆動で荷重伝達部を押し上げる方向に脚リンクを動作させて、利用者の体重の少なくとも一部を荷重伝達部を介して脚リンクで支えるようにした歩行補助装置であって、脚リンクに駆動源と、駆動源の制御に用いられる電装品とが搭載されるものにおいて、脚リンク機構は上記第１発明の関節駆動型リンク機構で構成されることを特徴とする。

第１発明によれば、重力方向上方に位置する駆動源に設けた排気口から駆動源の発熱によるドラフトで空気が排気され、この排気に伴いリンクの内部空間に重力方向下方の吸気口から空気が吸込まれる。そして、リンクが一種の煙突として機能して、リンクの内部空間に吸気口から排気口に向う空気流が生成される。従って、リンクの内部空間に配置した電装品はこの空気流により空冷されてリンクの加熱が防止され、更に、駆動源も空冷することができる。また、駆動源に排気口を設けることで、リンクに排気口の開設スペースを確保せずに済み、リンクの大型化を回避できる。

また、第１発明においては、リンクの内部空間に、吸気口と電装品の配置部との間と電装品の配置部と駆動源の配置部との間との少なくとも一方に位置させて、ファンが設けられていても良い。これによれば、電装品の配置部でリンク内部空間の空気流路の断面積が狭められても、ファンにより電装品の配置部に強制的に空気を流して電装品を確実に空冷できる。尚、電装品の配置部におけるリンク内部空間の断面積を大きくすれば、ファンを省略しても電装品の冷却不足は生じないが、これではリンクが大型化する。従って、リンクを大型化せずに電装品の空冷性能を確保するには、ファンを設けることが望ましい。

また、第１発明においては、リンクの内部空間に、電装品の配置部と駆動源の配置部との間に位置させて、ヒートシンクが設けられていることが望ましい。これによれば、電装品の空冷後の温度上昇した空気をヒートシンクにより冷却できる。そのため、駆動源にはヒートシンクで冷却された空気が流れることになり、駆動源を効率良く空冷できる。

また、第１発明において、駆動源が電動モータで構成される場合は、電動モータのステータを覆うモータカバーに排気口が開設され、リンクの内部空間を通過した空気がステータとモータカバーとの間の空間を経由して排気口から排気されるようにすることが望ましい。これによれば、ステータとモータカバーとの間の空間に流れる空気で電動モータを空冷できる。

また、第１発明において、駆動源が電動モータで構成され、この電動モータに連結される波動歯車型の減速機を備える場合には、減速機の内部空間にリンクの内部空間が連通すると共に、減速機のウェーブジェネレータに電動モータに向けて空気を送風する羽根部が設けられていることが望ましい。これによれば、ウェーブジェネレータの回転でリンクの内部空間から空気が吸引されて、電動モータに向けて空気が送風され、電動モータが一層効率良く空冷される。また、電動モータに空冷ファンを別途連結する必要がなく、駆動源の小型化を図ることもできる。

尚、ウェーブジェネレータに羽根部を設ける場合には、電動モータのコイルを配置する内部空間が減速機の内部空間に連通し、電動モータのステータを覆うモータカバーに、ウェーブジェネレータの羽根部により送風される空気を電動モータの内部空間を経由させてから排気する排気口が開設されていることが望ましい。これによれば、電動モータの内部空間に配置されるコイルが直接的に空冷され、電動モータの冷却性能が一層向上する。また、電動モータのステータに、ウェーブジェネレータの羽根部により送風される空気が流れる空冷通路が形成され、ステータを覆うモータカバーに、空冷通路を通過した空気を排気する排気口が開設されていることが望ましい。これによれば、ステータを効率良く空冷できる。

上記第２発明の歩行補助装置によれば、脚リンク機構が第１発明の関節駆動型リンク機構で構成されるため、脚リンクに電装品を搭載するにも拘らず、脚リンクの内部空間に流れる空気で電装品が空冷されて脚リンクの加熱が防止される。そのため、利用者の脚に脚リンクからの熱影響が及ばず、歩行補助装置を快適に使用することができる。

尚、第２発明において、脚リンクが、荷重伝達部に上端部において前後方向に揺動自在に連結される第１リンク部材と、第１リンク部材の下端に関節部を介して連結される第２リンク部材とで構成され、第２リンク部材の下端部に足平装着部が連結される場合、第２リンク部材に駆動源と電装品とを搭載することも考えられる。然し、これでは脚リンク全体の重心位置が下方にずれる。そのため、荷重伝達部に対する脚リンクの前後方向の揺動支点と脚リンク全体の重心との間の距離が長くなり、揺動支点回りの脚リンクの慣性モーメントが大きくなる。その結果、歩行時に利用者の脚が脚リンクの慣性モーメントを受けて重く感じる。

これに対し、上記第１発明における電装品を配置するリンクの内部空間と吸気口とが第１リンク部材に設けられ、利用者の脚より後方に張り出す第１リンク部材の上部に駆動源が配置されていれば、脚リンク全体の重心位置が荷重伝達部に対する脚リンクの前後方向の揺動支点に近付く。そのため、揺動支点回りの脚リンクの慣性モーメントが小さくなり、歩行時に利用者の脚が脚リンクの慣性モーメントを受けて重く感じることを防止できる。また、駆動源が利用者の脚よりも後方に配置されることになるため、駆動源に設けた排気口から排気される空気は利用者の進行方向と反対方向に流れる。従って、電装品及び駆動源の空冷で加温された空気が利用者に及んで不快感を与えることを防止できる。

以下、本発明の実施形態の歩行補助装置について説明する。歩行補助装置は、図１乃至図３に示す如く、利用者Ｐが跨ぐようにして着座する荷重伝達部たる着座部材１と、利用者の左右の足平に装着される左右一対の足平装着部２，２と、着座部材１と左右の足平装着部２，２との間に設けられる左右一対の脚リンク機構３，３とを備えている。

各脚リンク機構３は、着座部材１に上端の第１関節部４１を介して前後方向に揺動自在に連結される第１リンク部材４２と、第１リンク部材４２の下端に回転式の第２関節部４３を介して連結される第２リンク部材４４とで構成される屈伸自在な脚リンク４と、第２関節部４３用の駆動源たる電動モータ５とを備える関節駆動型リンク機構で構成される。また、第２リンク部材４４の下端には、第３関節部４５を介して足平装着部２が連結されている。そして、電動モータ５による第２関節部４３の回転駆動で各脚リンク４を伸び方向、即ち、着座部材１を押し上げる方向に動作させ、利用者の体重の少なくとも一部を支持する支持力(以下、体重免荷アシスト力という)を発生させるようにしている。各脚リンク４で発生された体重免荷アシスト力は着座部材１を介して利用者Ｐの体幹に伝達され、利用者Ｐの脚に作用する荷重が軽減される。

着座部材１は、利用者Ｐが着座するサドル状のシート部１ａと、シート部１ａを支持する下面の支持フレーム１ｂと、シート部１ａの後側で立上る支持フレーム１ｂの後端の立上り部に取り付けた腰当て部１ｃとで構成されている。また、腰当て部１ｃには、利用者Ｐが把持可能なアーチ状の把持部１ｄが設けられている。

各脚リンク４の上端の第１関節部４１は、着座部材１の下側に設けられた円弧状のガイドレール４１ａを備えている。そして、このガイドレール４１ａに、各脚リンク４を第１リンク部材４２の上端部に固定されるスライダー４６に軸着した複数のローラ４６ａを介して移動自在に係合させている。かくして、各脚リンク４はガイドレール４１ａの曲率中心を中心にして前後方向に揺動することになり、各脚リンク４の前後方向の揺動支点はガイドレール４１ａの曲率中心になる。

また、第１リンク部材４２の上部は利用者Ｐの脚よりも後方に張り出している。そして、スライダー４６は利用者Ｐの脚より後方に位置するガイドレール４１ａの部分に係合している。これにより、利用者Ｐの脚の前方への振り出しに追従する脚リンク４の前方への揺動ストロークをガイドレール４１ａの長さを然程長くせずに確保することができる。

また、ガイドレール４１ａは、着座部材１の支持フレーム１ｂの後端の立上り部に前後方向に長手の支軸４１ｂを介して軸支されている。従って、ガイドレール４１ａは、着座部材１に横方向に揺動自在に連結される。これにより、各脚リンク４の横方向への揺動が許容されて、利用者Ｐの脚を外転できるようになる。尚、ガイドレール４１ａの曲率中心及び支軸４１ｂの軸線はシート部１ａより上方に位置する。そのため、利用者Ｐの体重移動で着座部材１が上下左右に大きく傾動することを防止できる。

電動モータ５は、これに後記詳述する波動歯車型の減速機６を連結した状態で第１リンク部材４２に搭載されている。そして、減速機６の出力部材たる駆動プーリ６ａと第２リンク部材４４に第２関節部４３の関節軸４３ａと同心に固定した従動プーリ４４ａとをワイヤ、チェーン、ベルト等の巻掛け伝動部材７を介して連結している。これによれば、電動モータ５から減速機６を介して出力される動力が巻掛け伝動部材７を介して第２リンク部材４４に伝達され、第２リンク部材４４が第１リンク部材４２に対し関節軸４３ａを中心にして揺動して、脚リンク４が屈伸される。

各足平装着部２は、靴２ａと、靴２ａに固定した上方にのびる連結部材２ｂとを備えている。そして、この連結部材２ｂに各脚リンク４の第２リンク部材４４が３軸構造の第３関節部４５を介して連結されている。また、図１に示すように、靴２ａ内に設けられる中敷２ｃの下面に、利用者Ｐの足平の中趾節関節(ＭＰ関節)部分と踵部分とに作用する荷重を検出する前後一対の圧力センサ８，８が取付けられている。更に、第２関節部４３には２軸の力センサ９が組み込まれている。

また、着座部材１の支持フレーム１ｂには、バッテリ１０とコントローラ１１とが内蔵されている。更に、各脚リンク４の第１リンク部材４２には、電動モータ５の制御に用いる電装品たるセンサアンプ１２とモータドライバ１３とが搭載されている。そして、上記圧力センサ８及び力センサ９からの検出信号がセンサアンプ１２で増幅されてコントローラ１１に入力される。コントローラ１１は、圧力センサ８及び力センサ９からの信号に基づき、モータドライバ１３を介して電動モータ５を制御して脚リンク４の第２関節部４３を駆動し、上記体重免荷アシスト力を発生させる歩行アシスト制御を実行する。

ここで、体重免荷アシスト力は、横方向から見て、第１関節部４１における脚リンク４の前後方向の揺動支点と、第３関節部４５における脚リンク４の前後方向の揺動支点とを結ぶ線(以下、基準線という)上に作用する。そこで、歩行アシスト制御では、基準線上に作用する実際の体重免荷アシスト力(正確には体重免荷アシスト力と着座部材１及び各脚リンク４の重量による力との合力)を力センサ９で検出される２軸方向の力の検出値に基づいて算出する。また、各足平装着部２の圧力センサ８の検出圧力に基づいて、利用者Ｐの両足平に作用する全荷重に対する各足平の作用荷重の割合を算出する。次に、予め設定される体重免荷アシスト力の設定値に各足平の荷重割合を乗算した値を各脚リンク４で発生すべき体重免荷アシスト力の制御目標値として算出する。そして、力センサ１１の検出値に基づいて算出される実際の体重免荷アシスト力が制御目標値になるように電動モータ５を制御する。

次に、図４及び図５を参照して、各脚リンク４の第１リンク部材４２について詳述する。第１リンク部材４２は、減速機６のケースとなる上端の第１ケース部４２１と、第２関節部４３のケースとなる下端の第２ケース部４２２と、第１と第２の両ケース部４２１，４２２を連結する中間の連結筒４２３と、連結筒４２３の上側に上記伝動リンク７を覆うようにして配置したカバー４２４とで構成されている。第１ケース部４２１は横方向外側の半部４２１ａと横方向内側の半部４２１ｂとを結合して構成され、第２ケース部４２２も横方向外側の半部４２２ａと横方向内側の半部４２２ｂとを結合して構成される。また、第１ケース部４２１の外側半部４２１ａには、連結筒４２３の上端部に嵌合する筒部４２１ｃが一体成形され、第２ケース部４２２の外側半部４２２ａにも、連結筒４２３の下端部に嵌合する筒部４２２ｃが一体成形されている。そして、第１リンク部材４２に、第２ケース部４２２の筒部４２２ｃから連結筒４２３と第１ケース部４２１の筒部４２１ｃとを介して第１ケース部４２２内に至る内部空間４２ａが画成されるようにしている。尚、図５では、連結筒４２３と第１ケース部４２１の内側半部４２１ｂとが省略されている。

第１リンク部材４２の内部空間４２ａには、連結筒４２３の部分に位置させて、センサアンプ１２とモータドライバ１３とが配置されている。また、センサアンプ１２及びモータドライバ１３の配置部よりも重力方向上方に位置する第１リンク部材４２の部分である第１ケース部４２１の外側面に電動モータ５が配置され、第１ケース部４２１内に減速機６が配置されている。更に、センサアンプ１２及びモータドライバ１３の配置部よりも重力方向下方に位置する第１リンク部材４２の部分である第２ケース部４２２に、第１リンク部材４２の内部空間４２ａに連通する吸気口４２ｂが設けられている。即ち、第２ケース部４２２の内側半部４２２ｂに、筒部４２２ｃに隣接するブロック４２２ｄを一体成形し、このブロック４２２ｄに、筒部４２２ｃに連通し横方向内方に開口する吸気口４２ｂを形成している。かくして、第２関節部４３の横方向内方から吸気口４２ｂを介して第１リンク部材４２の内部空間４２ａに空気が流入する。

また、第２リンク部材４２の内部空間４２ａには、吸気口４２ｂとセンサアンプ１２及びモータドライバ１３の配置部との間に位置させて、第１ファン１４_１が配置されると共に、センサアンプ１２及びモータドライバ１３の配置部と電動モータ５の配置部との間に位置させて、第２と第３の２個のファン１４_２，１４_３と、第１ケース部４２１の筒部４２１ｃに挿入されるヒートシンク１５とが配置されている。

電動モータ５は、図６に示す如く、ロータ５１と、ロータ５１を囲うステータ５２とを備えている。ステータ５２はその内周にステータコア５２ａを有しており、このステータコア５２ａにコイル５３が装着されている。また、ステータ５２を覆うモータカバー５４が設けられている。

図７、図８を参照して、モータカバー５４の周壁部の内周面の周方向１箇所には、ステータ５２の外周面に接する仕切り壁５４ａが形成されている。そして、モータカバー５４に、仕切り壁５４ａの周方向一側に隣接させて、軸方向に長手の長孔状の第１排気口５５_１を開設すると共に、仕切り壁５４ａを径方向に貫通する周方向に長手の長孔状の第２排気口５５_２を開設し、更に、モータカバー５４の端壁部に丸孔状の複数の第３排気口５５_３を開設している。

第１ケース部４２１の外側半部４２１ａには、上記仕切り壁５４ａの周方向他側に位置させて、第１リンク部材４２の内部空間４２ａの第１ケース部４２１内の部分をステータ５２とモータカバー５４との間の空間に連通する連通孔４２１ｄが形成されている。また、ステータ５２には、ロータ５１とステータ５２との間の空間、即ち、電動モータ５のコイル５３を配置する内部空間を第２排気口５５_２に連通する連通孔５６が形成されると共に、第３排気口５５_３に対向する位置でステータ５３の軸方向に貫通する空冷通路５７が形成されている。更に、電動モータ５の減速機６側の端部に設けられるエンドピース５８には、図６に示す如く、電動モータ５の内部空間と減速機６の内部空間とを連通する連通孔５９が形成されている。

減速機６は、内周に歯が刻まれた高剛性の内歯歯車６１と、外周に歯が刻まれた可撓性を有する環状の外歯歯車６２と、外歯歯車６２を楕円状に撓ませて内歯歯車６１に対し部分的に噛み合わせるウェーブジェネレータ６３とを備える波動歯車型減速機で構成されている。内歯歯車６１と外歯歯車６２との一方の歯車（本実施形態では内歯歯車６１）は減速機６のケースたる第１ケース部４２１に固定され、他方の歯車（本実施形態では外歯歯車６２）に減速機６の出力部材たる駆動プーリ６ａが連結されている。

ウェーブジェネレータ６３は、電動モータ５のロータ５１に連結される楕円状カム６３ａと、このカム６３ａに外嵌させた可撓性を有するボールベアリング６３ｂとで構成される。外歯歯車６２は、これにボールベアリング６３ｂの外輪が内接することで楕円状に撓ませられ、この楕円の長軸部分で内歯歯車６１に噛み合う。そして、この噛み合い位置がウェーブジェネレータ６３の回転に伴い周方向に変位する。ここで、外歯歯車６２の歯数は内歯歯車６１の歯数より若干（例えば、２個）少ない。そのため、ウェーブジェネレータ６３の１回転で外歯歯車６２、即ち、駆動プーリ６ａは内歯歯車６１と外歯歯車６２との歯数差分の角度だけ回転する。

減速機６の内部空間は、駆動プーリ６ａに形成した透孔６ｂを介して第１リンク部材４２の内部空間４２ａの第１ケース部４２１内の部分に連通している。また、ウェーブジェネレータ６３の楕円状カム６３ａには、図９に示す如く、軸方向に貫通する孔が周方向の間隔を存して複数形成されている。そして、これら各孔間の間仕切り部分により、減速機６の内部空間から電動モータ５に向けて軸方向に空気を送風する羽根部６３ｃが構成されるようにしている。

第１リンク部材４２内に配置した第１乃至第３ファン１４_１，１４_２，１４_３を作動させると、吸気口４２ｂから空気が吸込まれて、第１リンク部材４２の内部空間４２ａに吸気口４２ｂから電動モータ５側に向かう空気流が生成される。そして、第１リンク部材４２の内部空間４２ａに配置したセンサアンプ１２及びモータドライバ１３がこの空気流により空冷されて、脚リンク４の加熱が防止される。従って、利用者の脚に脚リンク４からの熱影響が及ばず、歩行補助装置を快適に使用することができる。

また、センサアンプ１２及びモータドライバ１３の空冷で温度上昇した空気はヒートシンク１５で冷却された後、連通孔４２１ｄを介して電動モータ５のステータ５２とモータカバー５４との間の空間に流入する。そして、この空間を略１周した後、モータカバー５４の第１排気口５５_１から排気される。これにより、電動モータ５も空冷される。

尚、第１乃至第３ファン１４_１，１４_２，１４_３を設けなくても、重力方向上方に位置する電動モータ５のモータカバー５４に設けた第１乃至第３排気口５５_１，５５_２，５５_３から電動モータ５の発熱によるドラフトで空気が排気され、この排気に伴い第１リンク部材４２の内部空間４２ａに重力方向下方の吸気口４２ｂから空気が吸込まれる。そして、第１リンク部材４２が一種の煙突として機能して、第１リンク部材４２の内部空間４２ａに吸気口４２ｂから排気口５５_１，５５_２，５５_３に向う空気流が生成される。但し、センサアンプ１２及びモータドライバ１３の配置部で内部空間４２ａの空気流路の断面積が狭められるため、空気が流れ難くなる。この場合、センサアンプ１２及びモータドライバ１３の配置部における内部空間４２ａの断面積を大きくすれば、ファン１４_１，１４_２，１４_３を省略してもセンサアンプ１２及びモータドライバ１３の冷却不足は生じない。然し、これでは第１リンク部材４２が大型化する。従って、第１リンク部材４２を大型化せずにセンサアンプ１２及びモータドライバ１３の空冷性能を確保するには、本実施形態の如くファン１４_１，１４_２，１４_３を設けることが望ましい。尚、本実施形態では、吸気口４２ｂとセンサアンプ１２及びモータドライバ１３の配置部との間に第１ファン１４_１を設けると共に、センサアンプ１２及びモータドライバ１３の配置部と電動モータ５の配置部との間に第２と第３のファン１４_２，１４_３を設けているが、第１ファン１４_１を省略し、或いは、第２と第３のファン１４_２，１４_３を省略することも可能である。

電動モータ５により減速機６を介して第２関節部４３を駆動する際は、ヒートシンク１５を通過した空気が減速機６のウェーブジェネレータ６３に設けた羽根部６３ｃの作用により減速機６の内部空間を経由して電動モータ５に送風される。そして、電動モータ５に送風された空気の一部は、エンドピース５８の連通孔５９を介して電動モータ５の内部空間に流れ、ステータ５２に形成した連通孔５６を介してモータカバー５４の第２排気口５５_２から排気される。また、電動モータ５に送風された空気の残りはステータ５２に形成した空冷通路５７を経由して、モータカバー５４の第３排気口５５_３から排気される。これにより、電動モータ５の内部空間に配置されるコイル５３が直接的に空冷されると共に、ステータ５２も効果的に空冷されて、電動モータ５の冷却性能が向上する。更に、電動モータ５を空冷するために、電動モータ５に連結される空冷ファンを別途設ける必要がなく、駆動源の小型化を図ることもできる。

また、電動モータ５は、利用者Ｐの脚より後方に張り出す第１リンク部材４２の上部の第１ケース部４２１に配置されている。そのため、モータカバー５４の第１乃至第３排気口５５_１，５５_２，５５_３から排気される空気は利用者Ｐの進行方向と反対方向に流れる。従って、電動モータ５の空冷で加温された空気が利用者Ｐに及んで不快感を与えることを防止できる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、脚リンク４の上側の第１リンク部材４２に電動モータ５から成る駆動源とセンサアンプ１２及びモータドライバ１３から成る電装品とを搭載しているが、脚リンク４の下側の第２リンク部材４４に駆動源と電装品とを搭載することも可能である。然し、これでは、脚リンク４全体の重心位置が下方にずれる。そのため、着座部材１に対する脚リンク４の前後方向の揺動支点（円弧状ガイドレール４１ａの曲率中心）と脚リンク４全体の重心との間の距離が長くなり、揺動支点回りの脚リンクの慣性モーメントが大きくなる。その結果、歩行時に利用者Ｐの脚が脚リンク４の慣性モーメントを受けて重く感じる。これに対し、上記実施形態の如く第１リンク部材４２の内部空間４２ａに電装品１２，１３を配置すると共に、第１リンク部材４２の上部に駆動源５を配置すれば、脚リンク４全体の重心位置が脚リンク４の前後方向の揺動支点に近付く。そのため、揺動支点回りの脚リンク４の慣性モーメントが小さくなり、歩行時に利用者Ｐの脚が脚リンク４の慣性モーメントを受けて重く感じることを防止できる。

また、上記実施形態では、脚リンク４が中間に回転式の第２関節部４３を有する屈伸自在なリンクで構成されているが、直動式の第２関節部を有する伸縮自在なリンクで脚リンクを構成しても良い。更に、上記実施形態では、第１関節部４１を円弧状ガイドレール４１ａを有するものに構成して、脚リンク４の前後方向の揺動支点を着座部材１のシート部１ａの上方に位置させるようにしているが、第１関節部４１の構造はこれに限定されない。例えば、各脚リンク４の上端部を前後方向に揺動自在に軸支する軸を有する単純な構造の関節部で第１関節部４１を構成することも可能である。

また、荷重伝達部を利用者の腰回りに装着するハーネスで構成することも可能である。更に、片方の脚が骨折等で不自由な利用者の歩行を補助するため、上記実施形態の左右の脚リンクリンク機構３，３のうち利用者の不自由な脚側の脚リンク機構のみを残して他方の脚リンク機構を省略することも可能である。

また、上記実施形態は、歩行補助装置の脚リンク機構４に本発明の関節駆動型リンク機構を適用したものであるが、歩行補助装置以外の装置に用いる関節駆動型リンク機構にも本発明は広く適用できる。

本発明の実施形態の歩行補助装置の斜視図。 実施形態の歩行補助装置の側面図。 実施形態の歩行補助装置の正面図。 図２のＩＶ−ＩＶ線で切断した第１リンク部材の断面図。 第１リンク部材の一部の構成部材を省略した斜視図。 第１リンク部材の電動モータ及び減速機の配置部の拡大断面図。 第１リンク部材の電動モータ及び減速機の配置部の斜視図。 電動モータのモータカバーの斜視図。 減速機のウェーブジェネレータの斜視図。

符号の説明

１…着座部材（荷重伝達部）、２…足平装着部、３…脚リンク機構（関節駆動型リンク機構）、４…脚リンク、４２…第１リンク部材、４２ａ…内部空間、４２ｂ…吸気口、４３…第２関節部（脚リンクの中間の関節部）、４４…第２リンク部材、５…電動モータ（駆動源）、５１…ロータ、５２…ステータ、５３…コイル、５４…モータカバー、５５_１，５５_２，５５_３…排気口、５７…空冷通路、６…減速機、６３…ウェーブジェネレータ、６３ｃ…羽根部、１２…センサアンプ（電装品）、１３…モータドライバ（電装品）、１４_１，１４_２，１４_３…ファン、１５…ヒートシンク。

Claims (9)

1. 中間に関節部を有するリンクと、関節部を駆動する駆動源とを備える関節駆動型リンク機構であって、リンクに駆動源と、駆動源の制御に用いられる電装品とが搭載されるものにおいて、
   リンクは内部空間を有し、この内部空間に電装品が配置され、電装品の配置部よりも重力方向上方に位置するリンクの部分に駆動源が配置されると共に、リンクに、電装品の配置部より重力方向下方に位置させて、リンクの内部空間に連通する吸気口が設けられ、駆動源に、リンクの内部空間を通過した空気を駆動源を経由させて排気する排気口が設けられていることを特徴とする関節駆動型リンク機構。
2. 前記リンクの前記内部空間に、前記吸気口と前記電装品の配置部との間と電装品の配置部と前記駆動源の配置部との間との少なくとも一方に位置させて、ファンが設けられていることを特徴とする請求項１記載の関節駆動型リンク機構。
3. 前記リンクの前記内部空間に、前記電装品の配置部と前記駆動源の配置部との間に位置させて、ヒートシンクが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の関節駆動型リンク機構。
4. 前記駆動源は電動モータで構成され、電動モータのステータを覆うモータカバーに前記排気口が開設され、前記リンクの前記内部空間を通過した空気がステータとモータカバーとの間の空間を経由して排気口から排気されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の関節駆動型リンク機構。
5. 前記駆動源は電動モータで構成され、電動モータに連結される波動歯車型の減速機を備え、この減速機の内部空間に前記リンクの前記内部空間が連通すると共に、減速機のウェーブジェネレータに電動モータに向けて空気を送風する羽根部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の関節駆動型リンク機構。
6. 前記電動モータのコイルを配置する内部空間が前記減速機の内部空間に連通し、電動モータのステータを覆うモータカバーに、前記ウェーブジェネレータの前記羽根部により送風される空気を電動モータの内部空間を経由させてから排気する前記排気口が開設されていることを特徴とする請求項５記載の関節駆動型リンク機構。
7. 前記電動モータのステータに、前記ウェーブジェネレータの前記羽根部により送風される空気が流れる空冷通路が形成され、ステータを覆うモータカバーに、空冷通路を通過した空気を排気する前記排気口が開設されていることを特徴とする請求項５又は６記載の関節駆動型リンク機構。
8. 荷重伝達部と、利用者の足平に装着される足平装着部と、荷重伝達部と足平装着部との間に設けられる脚リンク機構とで構成され、脚リンク機構は、中間に関節部を有する脚リンクと、関節部を駆動する駆動源とを備え、駆動源による関節部の駆動で荷重伝達部を押し上げる方向に脚リンクを動作させて、利用者の体重の少なくとも一部を荷重伝達部を介して脚リンクで支えるようにした歩行補助装置であって、脚リンクに駆動源と、駆動源の制御に用いられる電装品とが搭載されるものにおいて、
   脚リンク機構は請求項１〜７の何れか１項記載の関節駆動型リンク機構で構成されることを特徴とする歩行補助装置。
9. 請求項８記載の歩行補助装置であって、前記脚リンクは、前記荷重伝達部に上端部において前後方向に揺動自在に連結される第１リンク部材と、第１リンク部材の下端に前記関節部を介して連結される第２リンク部材とで構成され、第２リンク部材の下端部に前記足平装着部が連結されるものにおいて、
   第１リンク部材に前記電装品を配置する前記内部空間と前記吸気口とが設けられ、利用者の脚より後方に張り出す第１リンク部材の上部に前記駆動源が配置されることを特徴とする歩行補助装置。

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