JP5867854B2 - Lumbar assist device - Google Patents
Lumbar assist device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5867854B2 JP5867854B2 JP2011217548A JP2011217548A JP5867854B2 JP 5867854 B2 JP5867854 B2 JP 5867854B2 JP 2011217548 A JP2011217548 A JP 2011217548A JP 2011217548 A JP2011217548 A JP 2011217548A JP 5867854 B2 JP5867854 B2 JP 5867854B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- actuator
- user
- angle
- lower limb
- wearing part
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Prostheses (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
本発明は、腰部補助構造に関する。 The present invention relates to a lower back assistance structure.
従来より、利用者の上半身の前屈動作を補助するための補助装置が知られている。例えば、特許文献１には、腰装着部、背中装着部、利用者の前方へ傾倒可能になるように背中装着部を腰装着部に連結する関節部、及び、作動状態において、背中装着部の利用者の前方への傾倒を制御し、利用者の前屈姿勢の維持や、前屈からの起きあがり動作を補助する第１アクチュエータを備えた腰部補助装置が開示されている。
Conventionally, an auxiliary device for assisting the forward bending operation of the upper body of the user is known. For example,
しかしながら、従来の腰部補助装置では、利用者の前傾姿勢の補助において左右の下肢の状態と補助の関係が考慮されていなかった。 However, in the conventional lower back assistance device, the relationship between the state of the left and right lower limbs and the assistance is not considered in assisting the user's forward leaning posture.
本発明は、上記事実を考慮し、利用者の左右の下肢の状態との関係を考慮して適切に腰部を補助する腰部補助装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above facts, and an object of the present invention is to provide a lumbar assist device that appropriately assists the lumbar region in consideration of the relationship with the state of the left and right legs of the user.
請求項１に記載の腰部補助装置は、利用者の背部に装着され、利用者の前方への傾倒に追従移動可能な背中装着部と、前記背中装着部に取り付けられると共に、利用者の体幹前方側へ延出されて利用者の体幹前方側を支持する前支持部と、利用者の右下肢に装着される右下肢装着部、及び、左下肢に装着される左下肢装着部と、前記右下肢装着部と前記背中装着部との間に配置されて前記右下肢装着部と前記背中装着部とに連結され前記背中装着部と前記右下肢装着部との間の利用者の前方における右屈曲角度を可変とする右関節部と、前記左下肢装着部と前記背中装着部との間に配置されて前記左下肢装着部と前記背中装着部とに連結され前記背中装着部と前記左下肢装着部との間の利用者の前方における左屈曲角度を可変とする左関節部と、利用者の前方への傾倒から起き上がる方向への右起立力を前記背中装着部と前記右下肢装着部との間に作用させる右アクチュエータと、利用者の前方への傾倒から起き上がる方向への左起立力を前記背中装着部と前記左下肢装着部との間に作用させる左アクチュエータと、前記右屈曲角度を検出する右角度検出部と、前記左屈曲角度を検出する左角度検出部と、前記右角度検出部で検出された前記右屈曲角度に応じて前記右アクチュエータによる前記右起立力を制御すると共に、前記左角度検出部で検出された前記左屈曲角度に応じて前記左アクチュエータによる前記左起立力を制御する制御部と、利用者の吸気及び排気を検知する呼気検知センサと、を備え、前記制御部は、前記右屈曲角度が小さい程大きな前記右起立力を作用させるように前記右アクチュエータを制御すると共に、前記左屈曲角度が小さい程大きな前記左起立力を作用させるように前記左アクチュエータを制御すると共に、前記呼気検知センサにより吸気及び排気の一方の呼気が検知された場合に、前記右起立力及び前記左起立力を作用させるように前記右アクチュエータ及び左アクチュエータを制御し、前記呼気検知センサにより吸気及び排気の他方の呼気が検知された場合に、前記右起立力及び前記左起立力を解除するように前記右アクチュエータ及び左アクチュエータを制御し、前記呼気検知センサにより呼気が検知されない場合には、前記右アクチュエータ及び左アクチュエータの作動を停止させるように前記右アクチュエータ及び左アクチュエータを制御すること、を特徴とする。
The waist assist device according to
請求項１に記載の腰部補助装置では、背中装着部が利用者の背部に装着され、利用者の前方への傾倒に追従移動可能とされている。また、前支持部が、背中装着部に取り付けられ、利用者の体幹前方側へ延出されて利用者の体幹前方側を支持する。また、利用者の左右の下肢に別々に対応した右下肢装着部と左下肢装着部が、各々利用者の右下肢、左下肢に装着される。右下肢装着部と背中装着部とは、背中装着部と右下肢装着部との間の利用者の前方における右屈曲角度が可変となるように右関節部を介して互いに連結されている。左下肢装着部と背中装着部とは、背中装着部と左下肢装着部との間の利用者の前方における左屈曲角度が可変となるように左関節部を介して互いに連結されている。 In the lower back assistance apparatus according to the first aspect, the back mounting portion is mounted on the back of the user, and can be moved following the user's forward tilt. Further, the front support part is attached to the back wearing part and extends to the front side of the user's trunk to support the front side of the user's trunk. In addition, a right lower limb mounting portion and a left lower limb mounting portion, which correspond to the left and right lower limbs of the user, are mounted on the right lower limb and the left lower limb, respectively. The right lower limb mounting portion and the back mounting portion are connected to each other via the right joint so that the right bending angle in front of the user between the back mounting portion and the right lower limb mounting portion is variable. The left lower limb mounting portion and the back mounting portion are connected to each other via the left joint so that the left bending angle in front of the user between the back mounting portion and the left lower limb mounting portion is variable.
右アクチュエータは、背中装着部と右下肢装着部との間に、利用者の前方への傾倒から起き上がる方向への右起立力を作用させる。左アクチュエータは、背中装着部と左下肢装着部との間に、利用者の前方への傾倒から起き上がる方向への左起立力を作用させる。右アクチュエータ及び左アクチュエータは、制御部によって制御されている。 The right actuator applies a right standing force in the direction of rising from the user's forward tilt between the back mounting portion and the right lower limb mounting portion. The left actuator applies a left standing force in the direction of rising from the user's forward tilt between the back mounting portion and the left lower limb mounting portion. The right actuator and the left actuator are controlled by the control unit.
制御部は、右角度検出部で検出された右屈曲角度に応じて右アクチュエータによる右起立力を制御し、左角度検出部で検出された左屈曲角度に応じて左アクチュエータによる左起立力を制御する。 The control unit controls the right standing force by the right actuator according to the right bending angle detected by the right angle detection unit, and controls the left standing force by the left actuator according to the left bending angle detected by the left angle detection unit To do.
発明者は、右屈曲角度、左屈曲角度によって、利用者が必要とする右起立力、左起立力が異なることを発見した。上記のように、右屈曲角度に応じて右起立力を制御し、左屈曲角度に応じて左起立力を制御することにより、適切に腰部の補助を行うことができる。 The inventor has found that the right standing force and the left standing force required by the user differ depending on the right bending angle and the left bending angle. As described above, by controlling the right standing force according to the right bending angle and controlling the left standing force according to the left bending angle, it is possible to assist the waist appropriately.
また、腰部補助装置は、前記制御部が、前記右屈曲角度が小さい程大きな前記右起立力を作用させるように前記右アクチュエータを制御すると共に、前記左屈曲角度が小さい程大きな前記左起立力を作用させるように前記左アクチュエータを制御すること、を特徴とする。 The lower back assisting device controls the right actuator so that the control unit causes the right standing force to increase as the right bending angle decreases, and increases the left standing force as the left bending angle decreases. The left actuator is controlled to act.
このように、右屈曲角度が小さい程、また、左屈曲角度が小さい程、大きな起立力を作用させることにより、利用者の起立動作をスムーズに補助することができる。 As described above, the smaller the right bending angle and the smaller the left bending angle, the larger the standing force is applied, thereby smoothly assisting the user's standing operation.
請求項２に記載の腰部補助装置は、利用者の背部に装着され、利用者の前方への傾倒に追従移動可能な背中装着部と、前記背中装着部に取り付けられると共に、利用者の体幹前方側へ延出されて利用者の体幹前方側を支持する前支持部と、利用者の右下肢に装着される右下肢装着部、及び、左下肢に装着される左下肢装着部と、前記右下肢装着部と前記背中装着部との間に配置されて前記右下肢装着部と前記背中装着部とに連結され前記背中装着部と前記右下肢装着部との間の利用者の前方における右屈曲角度を可変とする右関節部と、前記左下肢装着部と前記背中装着部との間に配置されて前記左下肢装着部と前記背中装着部とに連結され前記背中装着部と前記左下肢装着部との間の利用者の前方における左屈曲角度を可変とする左関節部と、利用者の前方への傾倒から起き上がる方向への右起立力を前記背中装着部と前記右下肢装着部との間に作用させる右アクチュエータと、利用者の前方への傾倒から起き上がる方向への左起立力を前記背中装着部と前記左下肢装着部との間に作用させる左アクチュエータと、前記右屈曲角度を検出する右角度検出部と、前記左屈曲角度を検出する左角度検出部と、前記右角度検出部で検出された前記右屈曲角度に応じて前記右アクチュエータによる前記右起立力を制御すると共に、前記左角度検出部で検出された前記左屈曲角度に応じて前記左アクチュエータによる前記左起立力を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、比例定数をＡ、右屈曲角度をθＲ、左屈曲角度をθＬとすると、前記右起立力を作用させるための右圧力ＰＲは、ＰＲ＝Ａ／θＲ であり、前記左起立力を作用させるための左圧力ＰＬは、ＰＬ＝Ａ／θＬ となるように、前記右アクチュエータ及び前記左アクチュエータを制御すること、を特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a lower back assistance device that is attached to a user's back, is capable of following the user's forward tilt, is attached to the back attachment, and is attached to the user's trunk. A front support portion that extends forward and supports the user's trunk front side; a right lower limb attachment portion that is attached to the user's right lower limb; and a left lower limb attachment portion that is attached to the left lower limb; It is arranged between the right lower limb wearing part and the back wearing part, and is connected to the right lower limb wearing part and the back wearing part and in front of the user between the back wearing part and the right lower limb wearing part. A right joint part having a variable right bend angle; and a left joint mounting part disposed between the left lower leg mounting part and the back mounting part and connected to the left lower leg mounting part and the back mounting part. Left joint with variable left bend angle in front of user between lower limb wearing part A right actuator that applies a right standing force in the direction of rising from the user's forward tilt between the back mounting portion and the right lower limb mounting portion; and left in the direction of rising from the user's forward tilt A left actuator that causes a standing force to act between the back mounting portion and the left lower limb mounting portion; a right angle detection portion that detects the right bending angle; a left angle detection portion that detects the left bending angle; The right standing force by the right actuator is controlled according to the right bending angle detected by the right angle detection unit, and the left actuator by the left actuator is controlled by the left bending angle detected by the left angle detection unit. A control unit that controls the standing force, and when the proportional constant is A, the right bending angle is θR, and the left bending angle is θL, the right pressure PR for applying the right standing force is: P = A A / .theta.R, left pressure PL for applying said left standing force, so that PL = A / .theta.L, controlling the right actuator and the left actuator, and wherein.
このように、左右の屈曲角度の違いに応じて左右の起立力を制御することにより、適切に腰部の補助を行うことができる。 As described above, by controlling the right and left standing forces according to the difference between the left and right bending angles, it is possible to appropriately assist the waist.
請求項３に記載の腰部補助装置は、前記制御部が、前記右屈曲角度が予め定めた作動開始右角度よりも小さくなった場合に作動を開始するように前記右アクチュエータを制御すると共に、前記左屈曲角度が予め定めた作動開始左角度よりも小さくなった場合に作動を開始するように前記左アクチュエータを制御する。
The lower back assistance apparatus according to
このように、左右のアクチュエータの作動開始を、左右の屈曲角度に対応した作動開始右角度、作動開始左角度よりも小さくなった場合にすることで、適切に左右のアクチュエータを始動させることができる。 In this way, the left and right actuators can be appropriately started by starting the operation of the left and right actuators when the operation start right angle and the operation start left angle corresponding to the left and right bending angles are smaller. .
請求項４に記載の腰部補助装置の前記前支持部には、加速度検知センサが取り付けられ、前記制御部は、前記加速度検知センサにより予め定めた作動開始加速度以上の加速度が検知された場合に作動を開始するように前記右アクチュエータ及び左アクチュエータを制御する。
An acceleration detection sensor is attached to the front support part of the lower back assistance apparatus according to
このように、左右のアクチュエータの作動開始を、利用者の動きに応じて検知された加速度が作動開始加速度以上であった場合にすることで、適切に左右のアクチュエータを始動させることができる。 Thus, the left and right actuators can be appropriately started by starting the operation of the left and right actuators when the acceleration detected in accordance with the movement of the user is equal to or higher than the operation start acceleration.
請求項５に記載の腰部補助装置は、利用者の吸気及び排気を検知する呼気検知センサが取り付けられ、前記制御部は、前記呼気検知センサにより吸気及び排気の一方の呼気が検知された場合に、前記右起立力及び前記左起立力を作用させるように前記右アクチュエータ及び左アクチュエータを制御し、前記呼気検知センサにより吸気及び排気の他方の呼気が検知された場合に、前記右起立力及び前記左起立力を解除するように前記右アクチュエータ及び左アクチュエータを制御し、前記呼気検知センサにより呼気が検知されない場合には、前記右アクチュエータ及び左アクチュエータの作動を停止させるように前記右アクチュエータ及び左アクチュエータを制御する。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a lower back assisting device to which an exhalation detection sensor for detecting inhalation and exhaustion of a user is attached, and the control unit is configured to detect one of inhalation and inhalation by the exhalation detection sensor. The right and left actuators are controlled so that the right standing force and the left standing force are applied, and when the other expiration of inspiration and exhaust is detected by the expiration detection sensor, The right actuator and the left actuator are controlled so as to stop the operation of the right actuator and the left actuator when the right actuator and the left actuator are controlled so as to release the left standing force and the expiration detection sensor does not detect the expiration. To control.
このように、呼気検知センサにより、利用者の吸気、排気、を検知し、右アクチュエータ、左アクチュエータの始動を吸気、排気により行うことができる。また、吸気と排気とで、右アクチュエータ、左アクチュエータの起立力の作用、解除を区別し、呼気検知がない場合に作動を停止させることにより、利用者の利便性を高めることができる。 In this way, the breath detection sensor can detect the intake and exhaust of the user, and the right actuator and the left actuator can be started by the intake and exhaust. In addition, the user's convenience can be enhanced by distinguishing between the action and release of the standing force of the right actuator and the left actuator for intake and exhaust, and stopping the operation when no expiration is detected.
以上説明したように、本発明の腰部補助装置によれば、利用者の左右の下肢の状態との関係を考慮して適切に腰部を補助することができる。 As described above, according to the lower back assistance apparatus of the present invention, it is possible to appropriately assist the lower back in consideration of the relationship with the state of the left and right legs of the user.
[第１実施形態] [First embodiment]
次に、本発明の第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図中矢印ＦＲにて示す利用者の前方側を前側とし、上下左右の方向は、この前方側を向いてみた場合の方向を基準とする。 Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. For convenience of explanation, the front side of the user indicated by the arrow FR in the figure is the front side, and the vertical and horizontal directions are based on the direction when facing the front side.
図１〜２には、第１実施形態に係る腰部補助装置１０が示されている。図１には、未装着状態の腰部補助装置１０が示されており、図２には、利用者が装着した状態の腰部補助装置１０が示されている。これらの図に示されるように、腰部補助装置１０は、背中装着部としての背中フレーム１４、腰フレーム部１２、前支持部２２、右関節部１６Ｒ、左関節部１６Ｌ、右下肢装着部としての右大腿プレート１８、右下肢フレーム２０、左下肢装着部としての左大腿プレート１９、左下肢フレーム２１を備えている。右関節部１６Ｒは、右上関節部１６ＲＵ、右下関節部１６ＲＤ、右下サイド部１５を有し、左関節部１６Ｌは、左上関節部１６ＬＵ、左下関節部１６ＬＤ、左下サイド部１７を有している。
1 and 2 show a
背中フレーム１４は、左右一対のサイドフレーム１４Ａ、センターフレーム１４Ｂ、及び、取付プレート１４Ｃを備えている。
The
一対のサイドフレーム１４Ａは、長尺筒状とされ、利用者の下側の一端部に利用者の前側に屈曲された屈曲部１４Ｅを有している。屈曲部１４Ｅの外側には、滑車部４４が設けられている。左右の屈曲部１４Ｅは、各々右上関節部１６ＲＵ、左上関節部１７ＬＵを介して、後述する右下サイド部１５、左下サイド部１７に連結されている。２本のサイドフレーム１４Ａの利用者の上側の各々の他端部は、互いに連結され、一対のサイドフレーム１４Ａで全体として上側を頂点とする略三角形状に構成されている。センターフレーム１４Ｂは、サイドフレーム１４Ａの中間部で、２本のサイドフレーム１４Ａ同士を連結している。利用者の右側に配置されたサイドフレーム１４Ａの内部には、右アクチュエータ４０が備えられ、利用者の左側に配置されたサイドフレーム１４Ａの内部には、左アクチュエータ４２が備えられている。右アクチュエータ４０、左アクチュエータ４２の各々の下端からワイヤ４３が延出され、滑車部４４に巻き掛けられている。また、右アクチュエータ４０、左アクチュエータ４２の各々には、圧縮空気を送り込むためのチューブＴＵが右圧力調整弁４６、左圧力調整弁４８（図５参照）を介して各々連結されている。チューブＴＵの他端は、圧縮空気供給部７０に連結されている。また、右アクチュエータ４０、左アクチュエータ４２の各々には、インナーチューブＩＣ内の圧力を検出可能な圧力センサ（右圧力センサ５６、左圧力センサ５８）が取り付けられている（図５参照）。
The pair of side frames 14 </ b> A has a long cylindrical shape and has a
取付プレート１４Ｃは、断面Ｌ字になるように屈曲された板状とされている。取付プレート１４Ｃは、Ｌ字の一辺面が２本のサイドフレーム１４Ａの上端部を覆うように、且つ、Ｌ字の他辺面が２本のサイドフレーム１４Ａの前側に配置されるように取り付けられている。取付プレート１４ＣのＬ字の他辺面には、支持棒１４Ｄが取り付けられている。支持棒１４Ｄは、上下方向に配置され、下端に後述する前支持部２２の回動部２２Ｃが連結されている。支持棒１４Ｄは、上端側が取付プレート１４Ｃに取り付けられている。支持棒１４Ｄは、取付プレート１４Ｃに対して上下方向にスライド移動して取付位置を変更可能とされており、下端の位置が上下方向に調整可能になっている。
The mounting plate 14C has a plate shape bent so as to have an L-shaped cross section. The mounting plate 14C is attached so that one side surface of the L shape covers the upper ends of the two
前支持部２２は、可動プレート２２Ａ、及び、肩ベルト２２Ｂを有している。可動プレート２２Ａは板状とされ、板面が取付プレート１４Ｃの他辺面と略平行になるように配置されている。可動プレート２２Ａの取付プレート１４Ｃ側には、回動部２２Ｃが設けられている。回動部２２Ｃは、支持棒１４Ｄの下端と連結され、支持棒１４Ｄとの連結部分を中心にして回動可能とされている。これにより、可動プレート２２Ａと取付プレート１４Ｃ（背中フレーム１４）とは、互いに対向した状態で相対回転可能とされている。
The
肩ベルト２２Ｂは、左右一対設けられており、各々の一端が可動プレート２２Ａの上端に取り付けられ、他端が可動プレート２２Ａの下端に取り付けられている。左右一対の肩ベルト２２Ｂは、中央部でベルト２２ＢＡによって連結され、利用者の上半身に肩ベルト２２Ｂが密着するようにしている。
A pair of left and
腰フレーム部１２は、左右一対の右下サイド部１５、左下サイド部１７を横断するように、センターフレーム部１４Ｂと略並行に配置されている。腰フレーム部１２の中央には、腰板１２Ａが取り付けられている。
The
右下肢フレーム２０、左下肢フレーム２１は、背中フレーム１４との相対回転によっても、屈曲しないリジッドな部材で構成されている。右下肢フレーム２０は、上端が右下関節部１６ＲＤを介して右下サイド部１５に連結され、下端が右大腿プレート１８に連結されている。右大腿プレート１８は、利用者の下肢の前方を覆う湾曲形状とされている。右大腿プレート１８は、利用者の下肢の前方に配置される。左下肢フレーム２１は、上端が左下関節部１６ＬＤを介して右下サイド部１５に連結され、下端が左大腿プレート１９に連結されている。左大腿プレート１９は、利用者の下肢の前方を覆う湾曲形状とされている。左大腿プレート１９は、利用者の下肢の前方に配置される。
The right
右下肢フレーム２０の右下関節部１６ＲＤよりも下側、及び、左下肢フレーム２１の左下関節部１６ＬＤよりも下側には、回転部２３が形成されている。回転部２３は、利用者の前後方向に回転軸２３Ｒを有し、右下肢フレーム２０及び左下肢フレーム２１は、回転軸２３Ｒ周りに回転可能となっている。さらに、右下肢フレーム２０の中間部、及び、左下肢フレーム２１の中間部には、回転部２５が形成されている。回転部２５は、利用者の前後方向に回転軸２５Ｒを有し、右下肢フレーム２０及び左下肢フレーム２１は、回転軸２５Ｒ周りに回転可能となっている。
A rotating
次に、右関節部１６Ｒ、左関節部１６Ｌについて説明する。背中フレーム１４と右下肢フレーム２０の間に右下サイド部１５が配置され、背中フレーム１４と左下肢フレーム２１の間に左下サイド部１７が配置されている。右下サイド部１５の上端は右上関節部１６ＲＵを介して背中フレーム１４と連結され、右下サイド部１５の下端は右下関節部１６ＲＤを介して右下肢フレーム２０と連結されている。左下サイド部１７の上端は左上関節部１６ＬＵを介して背中フレーム１４と連結され、左下サイド部１７の下端は左下関節部１６ＬＤを介して左下肢フレーム２１と連結されている。
Next, the right
右上関節部１６ＲＵは、一方の背中フレーム１４の下端と右下サイド部１５の上端部を左右方向の軸ＳＵで同軸に連結させており、一方の背中フレーム１４と右下サイド部１５とは、軸ＳＵ周りに相対回転可能となっている。左上関節部１６ＬＵは、他方の背中フレーム１４の下端と左下サイド部１７の上端部を前述の左右方向の軸ＳＵで同軸に連結させており、他方の背中フレーム１４と左下サイド部１７とは、軸ＳＵ周りに相対回転可能となっている。
The upper right joint portion 16RU has the lower end of one
右下関節部１６ＲＤは、右下サイド部１５の下端部に固定されたプレート２６と、プレート２６から肩幅方向外方へ立設された回転シャフト２８と、回転シャフト２８に回転自在に支持された円盤状の回転体２４とを備えている。また、左下関節部１６ＬＤは、左下サイド部１７の下端部に固定されたプレート３６と、プレート３６から肩幅方向外方へ立設された回転シャフト３８と、回転シャフト３８に回転自在に支持された円盤状の回転体３４とを備えている。なお、右下関節部１６ＲＤと左下関節部１６ＬＤとは、左右対称の構成で、軸ＳＤが共通になっている。
The lower right joint portion 16RD is supported by the
プレート２６、３６は、利用者の側腰部に位置し、回転シャフト２８、３８は、利用者の側腰部から肩幅方向外方へ延出している。回転体２４、３４の軸心には、回転シャフト２８、３８が相対回転自在に嵌合する円孔（図示省略）が形成され、回転体２４、３４の周面には、ワイヤ４３を巻き掛けることができる溝２４Ａ、３４Ａが形成されている。なお、回転体２４、３４が円盤状であることは必須ではなく、半円盤状や楕円盤状などであってもよい。
The
回転体２４には、右下肢フレーム２０の一端が固定され、右下肢フレーム２０は回転体２４と共に回転可能とされている。右大腿プレート１８は利用者の右下肢前方に当てられているので、右下肢フレーム２０の位置は利用者の下肢に沿った位置に規制されている。したがって、一方の背中フレーム１４と右下肢フレーム２０とは、右下関節部１６ＲＤ、右下サイド部１５、及び右上関節部１６ＲＵを挟んで相対回転する。
One end of the right
回転体３４には、左下肢フレーム２１の一端が固定され、左下肢フレーム２１は回転体３４と共に回転可能とされている。左大腿プレート１９は利用者の左下肢前方に当てられているので、左下肢フレーム２１の位置は利用者の下肢に沿った位置に規制されている。したがって、他方の背中フレーム１４と左下肢フレーム２１とは、左下関節部１６ＬＤ、左下サイド部１７、及び左上関節部１６ＬＵを挟んで相対回転する。
One end of the left
右上関節部１６ＲＵ、右下関節部１６ＲＤ、左上関節部１６ＬＵ、左下関節部１６ＬＤには、各々右上角度センサ５２Ｕ、右下角度センサ５２Ｄ、左上角度センサ５４Ｕ、左下角度センサ５４Ｄが配置されている。右上角度センサ５２Ｕは、一方の背中フレーム１４と右下サイド部１５との間の利用者前側の角度θ１を検出する。右下角度センサ５２Ｄは、右下サイド部１５と右下肢フレーム２０の間の利用者前側の角度θ２を検出する。左上角度センサ５４Ｕは、他方の背中フレーム１４と左下サイド部１７との間の利用者前側の角度θ３を検出する。左下角度センサ５４Ｄは、左下サイド部１７と左下肢フレーム２１の間の利用者前側の角度θ４を検出する（図３（Ａ）（Ｂ）参照）。
An upper
一対の背中フレーム１４に各々収納された右アクチュエータ４０、左アクチュエータ４２は、空気圧式アクチュエータ（流体圧式アクチュエータ、所謂、McKibben人工筋肉）ＡＣとされている。図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、空気圧式アクチュエータＡＣは、膨張収縮体であるインナーチューブＩＣと、インナーチューブＩＣを覆う網状の被覆体であるメッシュスリーブＭＳとを備えている。メッシュスリーブＭＳは、例えば伸縮性を持たない高張力繊維等の線材により構成されている。また、メッシュスリーブＭＳの長さ（軸）方向の両端部は、インナーチューブＩＣの長さ方向の両端部に固定されている。
The
図４（Ｂ）に示すように、インナーチューブＩＣは、内部に空気が供給されることにより膨張する。そして、インナーチューブＩＣの膨張は、メッシュスリーブＭＳにより空気圧式アクチュエータＡＣ全体の長さの縮小に変換される。即ち、空気圧式アクチュエータＡＣは、空気が供給されると、径が拡大されつつ長さが縮小される。この長さの縮小により、空気圧式アクチュエータＡＣはその短縮方向への力Ｆを発生する。この状態から空気が排気されると、短縮方向への力Ｆが解放され、径が縮小されつつ長さが伸張される。 As shown in FIG. 4B, the inner tube IC expands when air is supplied to the inside. The expansion of the inner tube IC is converted into a reduction in the overall length of the pneumatic actuator AC by the mesh sleeve MS. That is, when air is supplied, the pneumatic actuator AC is reduced in length while increasing in diameter. By reducing the length, the pneumatic actuator AC generates a force F in the shortening direction. When air is exhausted from this state, the force F in the shortening direction is released, and the length is extended while the diameter is reduced.
右アクチュエータ４０、左アクチュエータ４２には、右圧力調整弁４６、左圧力調整弁４８が各々取り付けられている。右圧力調整弁４６、左圧力調整弁４８は、各々、空気の給気弁、排気弁を有している。給気弁の開放によりインナーチューブＩＣへ空気が供給され、給気弁の閉鎖によりインナーチューブＩＣへの空気の供給が停止される。また、排気弁の開放によりインナーチューブＩＣから空気が排出され、排気弁の閉鎖によりインナーチューブＩＣからの空気の排出が停止される。
A right
次に、本実施形態の腰部補助装置１０の作用について説明する。
Next, the operation of the lower
腰部補助装置１０は、右アクチュエータ４０、左アクチュエータ４２の長さが短縮することにより、短縮方向への力Ｆを発生させる。力Ｆは、ワイヤ４３を介して、右下肢フレーム２０、左下肢フレーム２１へＹ方向の回転力を作用させる。この回転力は、右大腿プレート１８、左大腿プレート１９を介して利用者に伝達され、背中フレーム１４のＸ方向への回転となって現れる。前傾した利用者の上体には、肩ベルト２２Ｂを介して、起き上がり回転方向Ｘへの力が作用するので、利用者が上体を起こす動作を補助することができる。さらに、起き上がり回転方向Ｘへの力を、利用者の前方への傾倒力よりも大きくすることにより、背中フレーム１４を起き上がり方向Ｘへ回転させて、利用者の上体を起こさせることができる。
The
次に、右アクチュエータ４０、及び、左アクチュエータ４２の制御系について説明する。図５には、右アクチュエータ４０、及び、左アクチュエータ４２を制御する制御系についてのブロック図が示されている。制御部５０は、右アクチュエータ４０、及び、左アクチュエータ４２の動作を制御する部分であり、不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されている。
Next, a control system for the
制御部５０には、左圧力センサ５８、右圧力センサ５６、左圧力調整弁４８、右圧力調整弁４６、左上角度センサ５４Ｕ、左下角度センサ５４Ｄ、右上角度センサ５２Ｕ、右下角度センサ５２Ｄ、及び、メモリ６０が接続されている。
The
左圧力センサ５８は、左アクチュエータ４１のインナーチューブＩＣ内の圧力を検出して、当該圧力についての左圧力データ信号ＰＬＤを制御部５０へ出力する。右圧力センサ５６は、右アクチュエータ４０のインナーチューブＩＣ内の圧力を検出して、当該圧力についての右圧力データ信号ＰＲＤを制御部５０へ出力する。
The
右上角度センサ５２Ｕは、一方の背中フレーム１４と右下サイド部１５との間の利用者前側の角度θ１を検出し、角度θ１信号を制御部５０へ出力する。右下角度センサ５２Ｄは、右下サイド部１５と右下肢フレーム２０の間の利用者前側の角度θ２を検出し、角度θ２信号を制御部５０へ出力する。角度θ１と角度θ２の和が、右下肢フレーム２０と一方の背中フレーム１４との間の利用者前側の右屈曲角度θＲとなる。左上角度センサ５４Ｕは、他方の背中フレーム１４と左下サイド部１７との間の利用者前側の角度θ３を検出し、角度θ３信号を制御部５０へ出力する。左下角度センサ５４Ｄは、左下サイド部１７と左下肢フレーム２１の間の利用者前側の角度θ４を検出し、角度θ４信号を制御部５０へ出力する。角度θ３と角度θ４の和が、左下肢フレーム２１と他方の背中フレーム１４との間の利用者前側の左屈曲角度θＬとなる。
The upper right angle sensor 52 </ b> U detects the angle θ <b> 1 on the front side of the user between the one
メモリ６０には、右屈曲角度θＲ、左屈曲角度θＬについて、作動開始角度θＳが記憶されている。作動開始角度θＳは、右屈曲角度θＲ、左屈曲角度θＬがこの作動開始角度θＳ以上になった場合に、右アクチュエータ４０、左アクチュエータ４１への給気を開始し、右屈曲角度θＲ、左屈曲角度θＬがこの作動開始角度θＳよりも小さくなった場合に、右アクチュエータ４０、左アクチュエータ４１からの排気を開始するための角度であり、利用者の用途等に応じて予め設定されている。本実施形態では、利用者が起立状態にあると判断される角度、例えば１８０度よりも僅かに小さい、１６０度〜１７５度に設定することができる。
The
また、メモリ６０には、右屈曲角度θＲに対応させた右アクチュエータ４０のインナーチューブＩＣに供給する右圧力ＰＲが記憶され、左屈曲角度θＬに対応させた左アクチュエータ４１のインナーチューブＩＣに供給する左圧力ＰＬが記憶されている。右屈曲角度θＲと右圧力ＰＲの関係、左屈曲角度θＬと左圧力ＰＬの関係は、以下の反比例関係となっている。すなわち、右屈曲角度θＲ、左屈曲角度θＬが小さいほど（利用者の曲げ角度が深いほど）、右アクチュエータ４０と左アクチュエータ４１の圧力、即ち、前述の力Ｆを大きくして、背中フレーム１４と右下肢フレーム２０の間に作用する右起立力を大きくすると共に、背中フレーム１４と左下肢フレーム２１の間に作用する左起立力を大きくする。なお、Ａは比例定数である。
The
（数１）
ＰＲ＝Ａ／θＲ， ＰＬ＝Ａ／θＬ
(Equation 1)
PR = A / θR, PL = A / θL
右圧力調整弁４６、左圧力調整弁４８は、各々、給気弁及び排気弁を有しており、制御部５０からの開閉信号に基づいて、給気弁及び排気弁の開閉動作が行われる。利用者に起立力を作用させる場合には、給気弁を開放して排気弁を閉鎖する。利用者を起立力から解放する場合には、給気弁を閉鎖して排気弁を開放閉鎖する。制御部５０は、給気弁を開放する場合には、給気弁開放信号ＫＯを出力し、給気弁を閉鎖する場合には、給気弁閉鎖信号ＫＣを出力し、排気弁を開放する場合には、排気弁開放信号ＨＯを出力し、排気弁を閉鎖する場合には、排気弁閉鎖信号ＨＣを出力する。なお、作動開始される前に、各々の給気弁は閉鎖されており、排気弁は開放されている。
Each of the right
図１及び図２に示すように、右アクチュエータ４０、左アクチュエータ４１の下端側には、ワイヤ４３が取り付けられている。ワイヤ４３の一端部は、右アクチュエータ４０、左アクチュエータ４１の下端から出て、滑車部４４に巻き掛けられて方向を変え、回転体２４の溝２４Ａ、回転体３４の溝３４Ａに固定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
次に、本実施形態における作用について説明する。 Next, the operation in this embodiment will be described.
利用者が腰部補助装置１０を装着して前屈動作を行い、背中フレーム１４と右下肢フレーム２０、左下肢フレーム２１との間の角度が強まって、角度θ１、θ２の和である右屈曲角度θＲが作動開始角度θＳ以下となった場合、角度θ３、θ４の和である及び左屈曲角度θＬが作動開始角度θＳ以下となった場合に、図６、図８に示す腰部補助処理が実行される。なお、右アクチュエータ４０に関するデータと左アクチュエータ４１に関するデータは、別々に並列処理される。
When the user wears the
右アクチュエータ４０について、図６に示すように、まず、ステップＳＡ１０で右屈曲角度θＲを取得し、ステップＳＡ１２で右屈曲角度θＲに対応する右圧力ＰＲを算出設定する。そして、ステップＳＡ１４で、圧力調整処理を行う。
For the
圧力調整処理は、図７に示すように、まず、ステップＳＡ１４−１で、排気弁を閉鎖する。そして、ステップＳＡ１４−２で、右圧力データＰＲＤを取得し、ステップＳＡ１４−３で、右圧力データＰＲＤが設定した右圧力ＰＲよりも小さいかどうかを判断する。右圧力データＰＲＤが右圧力ＰＲよりも小さい場合には、ステップＳＡ１４−４で、給気弁を開放する給気弁開放信号ＫＯを右圧力調整弁４６へ出力し、ステップＳＡ１４−２へ戻って上記の処理を繰り返す。これにより、設定した右圧力ＰＲに達するまでインナーチューブＩＣへ空気が供給される。ステップＳＡ１４−３で、右圧力データＰＲＤが設定した右圧力ＰＲよりも小さくない、すなわち、右圧力ＰＲ以上であると判断された場合には、ステップＳＡ１４−５で、給気弁を閉鎖する給気弁閉鎖信号ＫＣを右圧力調整弁４６へ出力し、圧力調整処理を終了して図６のステップＳＡ１６へ進む。
In the pressure adjustment process, as shown in FIG. 7, first, in step SA14-1, the exhaust valve is closed. In step SA14-2, the right pressure data PRD is acquired. In step SA14-3, it is determined whether the right pressure data PRD is smaller than the set right pressure PR. If the right pressure data PRD is smaller than the right pressure PR, in step SA14-4, an air supply valve release signal KO for opening the air supply valve is output to the right
ステップＳＡ１６では、再度右屈曲角度θＲを取得し、ステップＳＡ１８で、右屈曲角度θＲが作動開始角度θＳよりも大きいかどうかを判断する。判断が否定された場合には、ステップＳＡ１２へ戻り、上記の処理を繰り返す。この繰り返しにより、右屈曲角度θＲが作動開始角度θＳ以下の場合に、右屈曲角度θＲに応じた右起立力を利用者へ作用させる。 In step SA16, the right bending angle θR is acquired again, and in step SA18, it is determined whether the right bending angle θR is larger than the operation start angle θS. If the determination is negative, the process returns to step SA12 and the above processing is repeated. By repeating this, when the right bending angle θR is equal to or smaller than the operation start angle θS, the right standing force corresponding to the right bending angle θR is applied to the user.
右屈曲角度θＲが作動開始角度θＳよりも大きい場合には、利用者が起立状態にあると判断され、ステップＳＡ２０で、排気弁を解放する排気弁開放信号ＨＯを右圧力調整弁４６へ出力し、処理を終了する。これにより、右アクチュエータ４０から空気が排出され、腰部補助装置１０が利用者へ作用させていた右起立力が解除される。
If the right bending angle θR is larger than the operation start angle θS, it is determined that the user is standing, and an exhaust valve release signal HO for releasing the exhaust valve is output to the right
左アクチュエータ４２についても、図８に示すように、上記と同様に、まず、ステップＳＢ１０で左屈曲角度θＬを取得し、ステップＳＢ１２で左屈曲角度θＬに対応する左圧力ＰＬを算出設定する。そして、ステップＳＢ１４で、圧力調整処理を行う。
For the
圧力調整処理は、図９に示すように、まず、ステップＳＢ１４−１で、排気弁を閉鎖する。そして、ステップＳＢ１４−２で、左圧力データＰＬＤを取得し、ステップＳＢ１４−３で、左圧力データＰＬＤが設定した左圧力ＰＬよりも小さいかどうかを判断する。左圧力データＰＬＤが左圧力ＰＬよりも小さい場合には、ステップＳＢ１４−４で、給気弁を開放する給気弁開放信号ＫＯを左圧力調整弁４８へ出力し、ステップＳＢ１４−２へ戻って上記の処理を繰り返す。これにより、設定した左圧力ＰＬに達するまでインナーチューブＩＣへ空気が供給される。ステップＳＢ１４−３で、左圧力データＰＬＤが設定した左圧力ＰＬよりも小さくない、すなわち、左圧力ＰＬ以上であると判断された場合には、ステップＳＢ１４−５で、給気弁を閉鎖する給気弁閉鎖信号ＫＣを左圧力調整弁４８へ出力し、圧力調整処理を終了して図８のステップＳＢ１６へ進む。
As shown in FIG. 9, in the pressure adjustment process, first, in step SB14-1, the exhaust valve is closed. In step SB14-2, the left pressure data PLD is acquired. In step SB14-3, it is determined whether the left pressure data PLD is smaller than the set left pressure PL. If the left pressure data PLD is smaller than the left pressure PL, in step SB14-4, the supply valve opening signal KO for opening the supply valve is output to the left
ステップＳＢ１６では、再度左屈曲角度θＬを取得し、ステップＳＢ１８で、左屈曲角度θＬが作動開始角度θＳよりも大きいかどうかを判断する。判断が否定された場合には、ステップＳＢ１２へ戻り、上記の処理を繰り返す。この繰り返しにより、左屈曲角度θＬが作動開始角度θＳ以下の場合に、左屈曲角度θＬに応じた左起立力を利用者へ作用させる。 In step SB16, the left bending angle θL is acquired again, and in step SB18, it is determined whether the left bending angle θL is larger than the operation start angle θS. When determination is denied, it returns to step SB12 and repeats said process. By repeating this, when the left bending angle θL is equal to or smaller than the operation start angle θS, the left standing force corresponding to the left bending angle θL is applied to the user.
左屈曲角度θＬが作動開始角度θＳよりも大きい場合には、利用者が起立状態にあると判断され、ステップＳＢ２０で、排気弁を解放する排気弁開放信号ＨＯを左圧力調整弁４８へ出力し、処理を終了する。これにより、左アクチュエータ４２から空気が排出され、腰部補助装置１０が利用者へ作用させていた左起立力が解除される。
If the left bending angle θL is larger than the operation start angle θS, it is determined that the user is standing, and an exhaust valve release signal HO for releasing the exhaust valve is output to the left
本実施形態によれば、上記のように、背中フレーム１４と右下肢フレーム２０の間の角度である右屈曲角度θＲ、背中フレーム１４と左下肢フレーム２１の間の角度である左屈曲角度θＬに応じて、左右別々に力Ｆを作用させるので、利用者の起立動作をスムーズに補助することができる。
According to the present embodiment, as described above, the right bending angle θR that is the angle between the
[第２実施形態] [Second Embodiment]
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様の部分については、同一の符号を付して図示し、その詳細な説明は省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
第２実施形態では、腰部補助装置１０は、加速度センサ６２を備えている。その他の構成については、第１実施形態と同様である。
In the second embodiment, the waist assist
図１０に示すように、加速度センサ６２は、肩ベルト２２Ｂの前方に取り付けられ、取り付けられた部分の動きによる加速度を検知可能とされている。図１１に示すように、加速度センサ６２は、制御部５０と接続されており、検知した加速度を、制御部５０へ出力する。
As shown in FIG. 10, the
メモリ６０には、作動開始加速度ＡＳについても記憶されている。作動開始加速度ＡＳは、制御部５０が腰部補助処理を開始するために設定されるものであり、加速度センサ６２により検知された加速度が作動開始加速度ＡＳ以上になった場合に、図６、８に示される腰部補助処理が実行される。
The
このように、加速度センサ６２を用いて、利用者の動きに合わせて、腰部の補助動作を開始することができる。
As described above, the
[第３実施形態] [Third embodiment]
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態でも、第１実施形態と同様の部分については、同一の符号を付して図示し、その詳細な説明は省略する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. Also in this embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図１２に示すように、第３実施形態では、腰部補助装置１０は、呼気センサ６４を備えている。その他の構成については、第１実施形態と同様である。
As shown in FIG. 12, in the third embodiment, the lower
呼気センサ６４は、利用者が呼気センサ６４に対して行う吸気及び排気を検知可能なセンサであり、図１３にも示すように、制御部５０と接続されている。呼気センサ６４は、検知した呼気を、吸気、排気を区別して、制御部５０へ出力する。
The
次に、本実施形態における作用について説明する。 Next, the operation in this embodiment will be described.
本実施形態では、利用者が呼気センサ６４に対して吸気または排気を行うと、当該吸気または排気が呼気センサによって検知され、呼気検知信号ＢＳが制御部５０へ送られる。制御部５０に呼気検知信号ＢＳが入力されると、図１４に示す腰部補助処理が実行される。ここでも、右アクチュエータ４０、左アクチュエータ４２の制御は別々に並列処理される。
In the present embodiment, when the user inhales or exhausts air from the
図１４に示すように、まず、ステップＳＣ１０で、呼気検知信号ＢＳが吸気かどうかを判断する。右アクチュエータ４０の制御は、吸気の場合には、ステップＳＣ１２で右屈曲角度θＲを取得し、ステップＳＣ１４で右屈曲角度θＲに対応する右圧力ＰＲを算出設定する。そして、ステップＳＣ１６で、圧力調整処理を行う。圧力調整処理は、図７に示すものと同様である。
As shown in FIG. 14, first, in step SC10, it is determined whether or not the expiration detection signal BS is inspiration. In the case of intake, the control of the
圧力調整処理が終了すると、ステップＳＣ１８へ進み、現時点で吸気の呼気検知信号ＢＳの入力があるかどうかを判断する。判断が肯定された場合には、ステップＳＣ１２へ戻り、上記の処理を繰り返す。これにより、利用者による吸気が継続している場合には、右屈曲角度θＲに応じた右起立力が作用され続ける。 When the pressure adjustment process is completed, the process proceeds to step SC18, and it is determined whether or not there is an input of the inhalation exhalation detection signal BS at the present time. If the determination is affirmative, the process returns to step SC12 and the above processing is repeated. Thereby, when the inhalation by the user is continued, the right standing force corresponding to the right bending angle θR is continuously applied.
判断が否定された場合には、ステップＳＣ２０で、給気弁閉鎖信号ＫＣを出力して、給気弁を閉鎖する。この閉鎖により、右アクチュエータ４０での力Ｆが維持された状態となる。
If the determination is negative, in step SC20, an air supply valve closing signal KC is output and the air supply valve is closed. By this closing, the force F at the
左アクチュエータ４２の制御についても、右アクチュエータ４０と同様に行われる。すなわち、吸気の場合には、ステップＳＤ１２で左屈曲角度θＬを取得し、ステップＳＤ１４で左屈曲角度θＬに対応する左圧力ＰＬを算出設定する。そして、ステップＳＤ１６で、圧力調整処理を行う。圧力調整処理は、図９に示すものと同様である。
The control of the
圧力調整処理が終了すると、ステップＳＤ１８へ進み、現時点で呼気検知信号ＫＳの入力があるかどうかを判断する。判断が肯定された場合には、ステップＳＤ１２へ戻り、上記の処理を繰り返す。これにより、利用者による吸気が継続している場合には、左屈曲角度θＬに応じた左起立力が作用され続ける。 When the pressure adjustment process is completed, the process proceeds to step SD18, and it is determined whether or not the breath detection signal KS is currently input. If the determination is affirmative, the process returns to step SD12 and the above processing is repeated. Thereby, when the inhalation by the user is continued, the left standing force corresponding to the left bending angle θL is continuously applied.
判断が否定された場合には、ステップＳＤ２０で、給気弁閉鎖信号ＫＣを出力して、給気弁を閉鎖する。この閉鎖により、左アクチュエータ４２での力Ｆが維持された状態となる。
If the determination is negative, in step SD20, an air supply valve closing signal KC is output to close the air supply valve. By this closing, the force F at the
ステップＳＣ１０で、呼気検知信号ＢＳが吸気ではないと判断された場合、すなわち、呼気検知信号ＢＳが排気であった場合には、ステップＳＣ２２で、右アクチュエータ４０、左アクチュエータ４２へ排気弁開放信号ＨＯを出力し、右起立力、左起立力を解放する。
If it is determined in step SC10 that the exhalation detection signal BS is not inhalation, that is, if the exhalation detection signal BS is exhaust, the exhaust valve opening signal HO is sent to the
本実施形態によれば、呼気センサ６４を用いて、利用者は吸気、排気に応じて、右アクチュエータ４０、左アクチュエータ４２を作動させることができる。
According to the present embodiment, using the
本発明の効果を確かめるために、発明者らは、下にある荷物を持ち上げる動作について、腰部補助装置を装着した利用者の体勢ごとに、腰部補助装置によって筋力の使用量がどの程度減少したかを測定した。測定位置は、脊柱起立筋で右上ＲＵ、右下ＲＬ、左上ＬＵ、左下ＬＬの４箇所で行った。利用者の体勢は、第１パターン〜第３パターンの３パターンで試験を行った。 In order to confirm the effect of the present invention, the inventors have examined how much the amount of muscle strength used is reduced by the lumbar assist device for each posture of the user wearing the lumbar assist device for lifting the underlying load. Was measured. The measurement was performed at the four positions of the spine upright muscle, upper right RU, lower right RL, upper left LU, and lower left LL. The posture of the user was tested in three patterns of the first pattern to the third pattern.
第１パターンは、図１５に示すように、利用者の前方に荷物６６を置き、両足を荷物６６に沿って平行に開き、荷物６６の両脇に手を掛けて持ち上げた。持ち上げ動作が進むにつれて、利用者の右屈曲角度θＲと左屈曲角度θＬは、徐々に大きくなるが、左右の角度差はほとんどなく、持ち上げ動作が完了した。
In the first pattern, as shown in FIG. 15, a
第２パターンは、図１６に示すように、利用者の右側方に荷物６６を置き、両足を荷物６６に対して４５度の角度をもって平行に開き、荷物６６の両脇に手を掛けて持ち上げた。持ち上げ動作において、利用者の右屈曲角度θＲの方が左屈曲角度θＬよりも小さく、両角度共に徐々に大きくなり、持ち上げ動作が完了した。
In the second pattern, as shown in FIG. 16, the
第３パターンは、図１７に示すように、利用者の前方に荷物６６を置き、両足を右足が前になるように前後に開き、荷物６６の両脇に手を掛けて持ち上げた。持ち上げ動作において、利用者の右屈曲角度θＲの方が左屈曲角度θＬよりも小さく、両角度共に徐々に大きくなり、持ち上げ動作が完了した。
In the third pattern, as shown in FIG. 17, the
試験は、右アクチュエータ４０、左アクチュエータ４２を、一定の圧力（０．５ＭＰ）で作動させた場合（従来例）と、右屈曲角度θＲと左屈曲角度θＬに応じて右アクチュエータ４０、左アクチュエータ４２の圧力を変えた場合（実施例）とで行った。第１パターン〜第３パターンの各々での、右上ＲＵ、右下ＲＬ、左上ＬＵ、左下ＬＬの４箇所での筋力使用量の減少率について、図１８（Ａ）には従来例の結果が、図１８（Ｂ）には実施例の結果が、各々示されている。
In the test, when the
図１８（Ａ）（Ｂ）のグラフより、体勢が第１パターンであれば、筋力使用量の減少率は、従来例と実施例とで大差はないが、体制が第２パターン、第３パターンの場合には、従来例では筋力使用量の減少率が２０％より低い値であったが、実施例では４０％程度となり、補助の効果が高くなっていることがわかる。 From the graphs of FIGS. 18A and 18B, if the posture is the first pattern, the rate of decrease in the amount of strength used is not significantly different between the conventional example and the example, but the system is the second pattern, the third pattern In this case, in the conventional example, the rate of decrease in the amount of muscle strength used was a value lower than 20%, but in the example, it was about 40%, indicating that the assist effect was high.
１０ 腰部補助装置
１２ 腰フレーム部
１４ 背中フレーム（背中装着部）
１６Ｒ 右関節部
１６Ｌ 左関節部
１８ 右大腿プレート（右下装着部）
１９ 左大腿プレート（左下装着部）
２０ 右下肢フレーム（右下装着部）
２１ 左下肢フレーム（左下装着部）
２２ 前支持部
４０ 右アクチュエータ
４２ 左アクチュエータ
４６ 右圧力調整弁
４８ 左圧力調整弁
５０ 制御部
５２Ｄ 右下角度センサ（右角度検出部）
５２Ｕ 右上角度センサ（右角度検出部）
５４Ｄ 左下角度センサ（左角度検出部）
５４Ｕ 左上角度センサ（左角度検出部）
５６ 右圧力センサ
５８ 左圧力センサ
６２ 加速度センサ
６４ 呼気センサ（呼気検知センサ）
θＬ 左屈曲角度
θＲ 右屈曲角度
θＳ 作動開始角度
10 Waist assist
16R right
19 Left thigh plate (lower left mounting part)
20 Right lower limb frame (lower right wearing part)
21 Left lower limb frame (lower left wearing part)
22
52U Upper right angle sensor (Right angle detector)
54D Lower left angle sensor (Left angle detector)
54U Upper left angle sensor (Left angle detector)
56
θL Left bending angle θR Right bending angle θS Operation start angle
Claims (5)
前記背中装着部に取り付けられると共に、利用者の体幹前方側へ延出されて利用者の体幹前方側を支持する前支持部と、
利用者の右下肢に装着される右下肢装着部、及び、左下肢に装着される左下肢装着部と、
前記右下肢装着部と前記背中装着部との間に配置されて前記右下肢装着部と前記背中装着部とに連結され前記背中装着部と前記右下肢装着部との間の利用者の前方における右屈曲角度を可変とする右関節部と、
前記左下肢装着部と前記背中装着部との間に配置されて前記左下肢装着部と前記背中装着部とに連結され前記背中装着部と前記左下肢装着部との間の利用者の前方における左屈曲角度を可変とする左関節部と、
利用者の前方への傾倒から起き上がる方向への右起立力を前記背中装着部と前記右下肢装着部との間に作用させる右アクチュエータと、
利用者の前方への傾倒から起き上がる方向への左起立力を前記背中装着部と前記左下肢装着部との間に作用させる左アクチュエータと、
前記右屈曲角度を検出する右角度検出部と、
前記左屈曲角度を検出する左角度検出部と、
前記右角度検出部で検出された前記右屈曲角度に応じて前記右アクチュエータによる前記右起立力を制御すると共に、前記左角度検出部で検出された前記左屈曲角度に応じて前記左アクチュエータによる前記左起立力を制御する制御部と、
利用者の吸気及び排気を検知する呼気検知センサと、
を備え、
前記制御部は、前記右屈曲角度が小さい程大きな前記右起立力を作用させるように前記右アクチュエータを制御すると共に、前記左屈曲角度が小さい程大きな前記左起立力を作用させるように前記左アクチュエータを制御すると共に、前記呼気検知センサにより吸気及び排気の一方の呼気が検知された場合に、前記右起立力及び前記左起立力を作用させるように前記右アクチュエータ及び左アクチュエータを制御し、前記呼気検知センサにより吸気及び排気の他方の呼気が検知された場合に、前記右起立力及び前記左起立力を解除するように前記右アクチュエータ及び左アクチュエータを制御し、前記呼気検知センサにより呼気が検知されない場合には、前記右アクチュエータ及び左アクチュエータの作動を停止させるように前記右アクチュエータ及び左アクチュエータを制御すること、を特徴とする腰部補助装置。 A back-mounted part that is mounted on the user's back and can move following the user's forward tilt;
A front support part that is attached to the back mounting part and extends to the front side of the user's trunk and supports the front side of the user's trunk;
A right leg mounting part to be worn on the user's right leg and a left leg wearing part to be worn on the left leg;
It is arranged between the right lower limb wearing part and the back wearing part, and is connected to the right lower limb wearing part and the back wearing part and in front of the user between the back wearing part and the right lower limb wearing part. A right joint with a variable right bend angle;
It is arranged between the left lower limb wearing part and the back wearing part, and is connected to the left lower limb wearing part and the back wearing part, in front of the user between the back wearing part and the left lower limb wearing part. A left joint with a variable left bend angle;
A right actuator that causes a right standing force in a direction to rise from a forward tilt of the user to act between the back mounting portion and the right lower limb mounting portion;
A left actuator that causes a left standing force in a direction to rise from a forward tilt of the user to act between the back mounting portion and the left lower limb mounting portion;
A right angle detector for detecting the right bending angle;
A left angle detection unit for detecting the left bending angle;
The right standing force by the right actuator is controlled according to the right bending angle detected by the right angle detection unit, and the left actuator by the left actuator according to the left bending angle detected by the left angle detection unit. A control unit for controlling the left standing force;
An exhalation detection sensor for detecting the intake and exhaust of the user;
With
The control unit controls the right actuator so that the right standing force is increased as the right bending angle is decreased, and the left actuator is configured to apply the left standing force as the left bending angle is decreased. And controlling the right actuator and the left actuator so that the right standing force and the left standing force are applied when one of the inhalation and the exhalation is detected by the exhalation detection sensor, and the exhalation When the other expiration of inspiration and exhaust is detected by the detection sensor, the right actuator and the left actuator are controlled so as to release the right standing force and the left standing force, and no expiration is detected by the expiration detection sensor. The right actuator and the left actuator to stop the operation of the right actuator and the left actuator. Controlling the over-data or the left actuator, lumbar assist device according to claim.
前記背中装着部に取り付けられると共に、利用者の体幹前方側へ延出されて利用者の体幹前方側を支持する前支持部と、
利用者の右下肢に装着される右下肢装着部、及び、左下肢に装着される左下肢装着部と、
前記右下肢装着部と前記背中装着部との間に配置されて前記右下肢装着部と前記背中装着部とに連結され前記背中装着部と前記右下肢装着部との間の利用者の前方における右屈曲角度を可変とする右関節部と、
前記左下肢装着部と前記背中装着部との間に配置されて前記左下肢装着部と前記背中装着部とに連結され前記背中装着部と前記左下肢装着部との間の利用者の前方における左屈曲角度を可変とする左関節部と、
利用者の前方への傾倒から起き上がる方向への右起立力を前記背中装着部と前記右下肢装着部との間に作用させる右アクチュエータと、
利用者の前方への傾倒から起き上がる方向への左起立力を前記背中装着部と前記左下肢装着部との間に作用させる左アクチュエータと、
前記右屈曲角度を検出する右角度検出部と、
前記左屈曲角度を検出する左角度検出部と、
前記右角度検出部で検出された前記右屈曲角度に応じて前記右アクチュエータによる前記右起立力を制御すると共に、前記左角度検出部で検出された前記左屈曲角度に応じて前記左アクチュエータによる前記左起立力を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、比例定数をＡ、右屈曲角度をθＲ、左屈曲角度をθＬとすると、前記右起立力を作用させるための右圧力ＰＲは、ＰＲ＝Ａ／θＲ であり、前記左起立力を作用させるための左圧力ＰＬは、ＰＬ＝Ａ／θＬ となるように、前記右アクチュエータ及び前記左アクチュエータを制御すること、を特徴とする腰部補助装置。 A back-mounted part that is mounted on the user's back and can move following the user's forward tilt;
A front support part that is attached to the back mounting part and extends to the front side of the user's trunk and supports the front side of the user's trunk;
A right leg mounting part to be worn on the user's right leg and a left leg wearing part to be worn on the left leg;
It is arranged between the right lower limb wearing part and the back wearing part, and is connected to the right lower limb wearing part and the back wearing part and in front of the user between the back wearing part and the right lower limb wearing part. A right joint with a variable right bend angle;
It is arranged between the left lower limb wearing part and the back wearing part, and is connected to the left lower limb wearing part and the back wearing part, in front of the user between the back wearing part and the left lower limb wearing part. A left joint with a variable left bend angle;
A right actuator that causes a right standing force in a direction to rise from a forward tilt of the user to act between the back mounting portion and the right lower limb mounting portion;
A left actuator that causes a left standing force in a direction to rise from a forward tilt of the user to act between the back mounting portion and the left lower limb mounting portion;
A right angle detector for detecting the right bending angle;
A left angle detection unit for detecting the left bending angle;
The right standing force by the right actuator is controlled according to the right bending angle detected by the right angle detection unit, and the left actuator by the left actuator according to the left bending angle detected by the left angle detection unit. A control unit for controlling the left standing force;
With
When the proportional constant is A, the right bending angle is θR, and the left bending angle is θL, the right pressure PR for applying the right standing force is PR = A / θR, and the left standing force The waist assist device is characterized in that the right actuator and the left actuator are controlled so that a left pressure PL for causing the pressure to act is PL = A / θL .
前記制御部は、前記加速度検知センサにより予め定めた作動開始加速度以上の加速度が検知された場合に作動を開始するように前記右アクチュエータ及び左アクチュエータを制御する、請求項２に記載の腰部補助装置。 An acceleration detection sensor is attached to the front support portion,
The lower back assistance device according to claim 2 , wherein the control unit controls the right actuator and the left actuator so as to start operation when an acceleration equal to or higher than a predetermined operation start acceleration is detected by the acceleration detection sensor. .
前記制御部は、前記呼気検知センサにより吸気及び排気の一方の呼気が検知された場合に、前記右起立力及び前記左起立力を作用させるように前記右アクチュエータ及び左アクチュエータを制御し、前記呼気検知センサにより吸気及び排気の他方の呼気が検知された場合に、前記右起立力及び前記左起立力を解除するように前記右アクチュエータ及び左アクチュエータを制御し、前記呼気検知センサにより呼気が検知されない場合には、前記右アクチュエータ及び左アクチュエータの作動を停止させるように前記右アクチュエータ及び左アクチュエータを制御する、請求項２に記載の腰部補助装置。
An exhalation detection sensor that detects the intake and exhaust of the user is attached,
The control unit controls the right actuator and the left actuator so that the right standing force and the left standing force are applied when one of inspiration and exhaust is detected by the exhalation detection sensor, and the exhalation When the other expiration of inspiration and exhaust is detected by the detection sensor, the right actuator and the left actuator are controlled so as to release the right standing force and the left standing force, and no expiration is detected by the expiration detection sensor. 3. The lower back assistance apparatus according to claim 2 , wherein the right actuator and the left actuator are controlled so as to stop the operations of the right actuator and the left actuator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011217548A JP5867854B2 (en) | 2011-09-30 | 2011-09-30 | Lumbar assist device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011217548A JP5867854B2 (en) | 2011-09-30 | 2011-09-30 | Lumbar assist device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013075078A JP2013075078A (en) | 2013-04-25 |
| JP5867854B2 true JP5867854B2 (en) | 2016-02-24 |
Family
ID=48479051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011217548A Active JP5867854B2 (en) | 2011-09-30 | 2011-09-30 | Lumbar assist device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5867854B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170128712A (en) * | 2016-05-13 | 2017-11-23 | 현대자동차주식회사 | Wearable robot and method for controlling the same |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101536474B1 (en) * | 2013-12-25 | 2015-07-13 | 주식회사 포스코 | Harness Device and Wearable Robot having The Same |
| JP6407539B2 (en) * | 2014-03-13 | 2018-10-17 | 株式会社東芝 | Knee joint motion support device |
| JP6153881B2 (en) * | 2014-03-20 | 2017-06-28 | 株式会社クボタ | Assist suit |
| JP5878660B1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-03-08 | Cyberdyne株式会社 | Wearable motion assist device |
| JP6547285B2 (en) * | 2014-12-09 | 2019-07-24 | 大日本印刷株式会社 | Bending movement assisting device, bending movement assisting method and program for bending movement assistance |
| JP6382730B2 (en) * | 2015-01-14 | 2018-08-29 | 株式会社クボタ | Assist suit |
| JP6569848B2 (en) * | 2015-02-18 | 2019-09-04 | 国立大学法人 和歌山大学 | Power assist robot |
| JP6548917B2 (en) * | 2015-03-05 | 2019-07-24 | ナブテスコ株式会社 | Strength support device |
| JP6490455B2 (en) * | 2015-03-05 | 2019-03-27 | ナブテスコ株式会社 | Strength assist device |
| JP6635430B2 (en) * | 2015-09-14 | 2020-01-22 | 株式会社イノフィス | Thigh lifting support device |
| KR101988078B1 (en) * | 2015-10-12 | 2019-06-12 | 현대자동차주식회사 | Wearable apparatus for assisting muscular strength |
| JP6721318B2 (en) * | 2015-11-18 | 2020-07-15 | 株式会社イノフィス | Human body support device and method of using human body support device |
| WO2017110930A1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | Cyberdyne株式会社 | Wearable motion assisting device performance evaluation device and performance evaluation method |
| JP6549479B2 (en) * | 2015-12-25 | 2019-07-24 | ユーピーアール株式会社 | Assist suit proper wearing support system |
| JP6283799B1 (en) * | 2016-09-21 | 2018-02-28 | 佐藤 裕 | Lumbar assist device |
| JP6842894B2 (en) * | 2016-12-01 | 2021-03-17 | 芦森工業株式会社 | Pressure actuator, manufacturing method of pressure actuator and lumbar assist device |
| US10710237B2 (en) * | 2017-03-22 | 2020-07-14 | Jtekt Corporation | Assist device |
| JP2018158403A (en) * | 2017-03-22 | 2018-10-11 | 株式会社ジェイテクト | Assist device |
| JP2018198917A (en) * | 2017-05-26 | 2018-12-20 | 株式会社ジェイテクト | Assisting device |
| JP7028628B2 (en) * | 2017-12-19 | 2022-03-02 | パナソニック株式会社 | Operation support device |
| JP2019155506A (en) * | 2018-03-09 | 2019-09-19 | パナソニック株式会社 | Motion assisting device |
| JP7123651B2 (en) * | 2018-06-19 | 2022-08-23 | トヨフレックス株式会社 | movement aid |
| JP2020082222A (en) * | 2018-11-16 | 2020-06-04 | 株式会社ブリヂストン | Human wearable power assist device |
| JP7098117B2 (en) * | 2019-03-19 | 2022-07-11 | 徳島県 | Lumbar assist device |
| DE102019123206A1 (en) * | 2019-08-29 | 2021-03-04 | engeex GmbH | Back support device |
| JP7288623B2 (en) * | 2019-09-20 | 2023-06-08 | ＡｓｓｉｓｔＭｏｔｉｏｎ株式会社 | assist wear |
| JP7326116B2 (en) | 2019-10-31 | 2023-08-15 | 株式会社イノフィス | body support device |
| CN110900568B (en) * | 2019-11-07 | 2021-06-11 | 北京精密机电控制设备研究所 | Waist assistance exoskeleton robot |
| CN116619334B (en) * | 2023-04-24 | 2024-02-09 | 北京铁甲钢拳科技有限公司 | Hip joint booster unit |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5176622A (en) * | 1991-10-04 | 1993-01-05 | Bndr Associates | Stoop labor assist device |
| JP4178185B2 (en) * | 2004-02-17 | 2008-11-12 | 国立大学法人 筑波大学 | Wearable motion assist device, drive source control method and program in wearable motion assist device |
| JP4407632B2 (en) * | 2005-12-26 | 2010-02-03 | パナソニック株式会社 | Strength assist device |
| JP5152852B2 (en) * | 2007-06-07 | 2013-02-27 | 学校法人東京理科大学 | Lumbar assist device |
| JP5107206B2 (en) * | 2008-11-05 | 2012-12-26 | 本田技研工業株式会社 | Workload leveling method and workload leveling support device |
| JP5597370B2 (en) * | 2009-08-18 | 2014-10-01 | 富士フィルター工業株式会社 | Wire mesh joining method |
| US9233017B2 (en) * | 2009-09-28 | 2016-01-12 | Tokyo University Of Science Foundation | Lower back assistance apparatus |
| US20110098617A1 (en) * | 2009-10-23 | 2011-04-28 | Ferguson Daniel L | Torso assist othosis |
-
2011
- 2011-09-30 JP JP2011217548A patent/JP5867854B2/en active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170128712A (en) * | 2016-05-13 | 2017-11-23 | 현대자동차주식회사 | Wearable robot and method for controlling the same |
| KR102478064B1 (en) * | 2016-05-13 | 2022-12-16 | 현대자동차주식회사 | Wearable robot and method for controlling the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2013075078A (en) | 2013-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5867854B2 (en) | Lumbar assist device | |
| EP2923804B1 (en) | Joint assembly and walking assistance robot | |
| KR102452632B1 (en) | A motion assist apparatus and a control method thereof | |
| JP5802131B2 (en) | Method for controlling exercise assist device, walking assist device and rehabilitation method | |
| JP4624200B2 (en) | Walking assist device | |
| CN107411939A (en) | A kind of special power-assisted healing robot of single lower limb individuals with disabilities | |
| US20190105225A1 (en) | Ambulatory respiratory assist device | |
| CN109202863A (en) | Wearable muscle strength auxiliary device and its control method and system | |
| US9931265B2 (en) | Walk-assistive apparatus and method of controlling the walk-assistive apparatus | |
| JP5251703B2 (en) | Leg support orthosis | |
| CN109464264A (en) | A kind of human body lower limbs power assistive device | |
| JP2011115323A (en) | Walking assist robot | |
| JP2011087926A (en) | Lumbar support device | |
| JP6091647B2 (en) | Rehabilitation device with shadow legs | |
| JP2012105732A (en) | Rehabilitation assisting device | |
| JP2013070784A (en) | Walking aid device | |
| JP2016026105A (en) | Drive device of joint | |
| KR102194861B1 (en) | a joint protection device and method for controlling the joint protection device | |
| KR101656410B1 (en) | Rehabilitation apparatus including airbag to tie up upper limbs or arms | |
| JP5494011B2 (en) | Operation support system | |
| ITRM20120539A1 (en) | MOTORIZED ORTHOSES OF ANKLE AND KNEE. | |
| JP5598667B2 (en) | Walking assistance device, walking assistance method, walking assistance program, etc. | |
| JP5844054B2 (en) | Wearable motion support device | |
| JP2016106955A (en) | Bending motion assist device, bending motion assis method, and bending motion assist program | |
| JP2016106954A (en) | Half-sitting posture assist device, half-sitting posture assist method, and half-sitting posture assist program |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140320 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150127 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150128 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150311 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150728 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150908 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20151208 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151225 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5867854 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S201 | Request for registration of exclusive licence |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R314201 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |