[go: up one dir, main page]

JP2012100983A - Walking support device - Google Patents

Walking support device Download PDF

Info

Publication number
JP2012100983A
JP2012100983A JP2010253827A JP2010253827A JP2012100983A JP 2012100983 A JP2012100983 A JP 2012100983A JP 2010253827 A JP2010253827 A JP 2010253827A JP 2010253827 A JP2010253827 A JP 2010253827A JP 2012100983 A JP2012100983 A JP 2012100983A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
link
waist
support device
thigh
user
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.)
Pending
Application number
JP2010253827A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Weizaato Michael
ウェイザート マイケル
Wasik Zbigniew
ワシック ズビグニエフ
Van Dijk Wietse
ヴァン ディーク ウィエゼ
Van Der Kooij Herman
ヴァン デル コージィ ハーマン
Hekman Edsko
エクマン エドゥス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2010253827A priority Critical patent/JP2012100983A/en
Publication of JP2012100983A publication Critical patent/JP2012100983A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

【課題】効率よく歩行運動を支援することのできる動力レスの歩行支援装置を提供する。
【解決手段】歩行支援装置100は、腰リンク10、大腿リンク20、下腿リンク30、及び、足リンク40を備える。大腿リンクまたは下腿リンクにはプーリ24が支持されている。プーリ24は、膝関節の回転軸よりも前方に位置する。紐状弾性部材(スプリング50とワイヤ54)が、その一端が腰リンクに対する大腿リンクの回転軸線よりも前方で腰リンクに連結しており、途中でプーリに掛けられ、他端が下腿リンクに対する足リンクの回転軸線よりも後方で足リンクに連結している。
【選択図】図1
A power-less walking support device that can efficiently support walking motion is provided.
A walking support device includes a waist link, a thigh link, a lower leg link, and a foot link. A pulley 24 is supported on the thigh link or the lower leg link. The pulley 24 is located in front of the rotation axis of the knee joint. One end of a string-like elastic member (spring 50 and wire 54) is connected to the waist link in front of the rotational axis of the thigh link with respect to the waist link, is hung on the pulley in the middle, and the other end is a foot against the lower leg link. It is connected to the foot link behind the rotation axis of the link.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、ユーザの脚に装着し、脚の動きをアシストする歩行支援装置(Walking Assist Device)に関する。   The present invention relates to a walking assist device that is attached to a user's leg and assists the movement of the leg.

装着型の歩行支援装置は、典型的には、脚に沿って装着する多リンク多関節型の構造を有している。リンク機構がユーザの外側に配置される骨格に例えられることから、この種の支援装置はエクゾスケルトンタイプと呼ばれることがある。この種の支援装置は、ユーザの歩行動作に同調してリンクが揺動することによってユーザの筋力を補助し、歩行動作を支援する。歩行支援装置は、リンクを揺動させるためのアクチュエータと電源を備えるタイプがあれば、スプリングなどの弾性体の弾性エネルギを利用してリンクを揺動させるタイプもある。弾性エネルギを利用するタイプは、強力な補助力は見込めないが、電源を必要としない利点がある。特許文献1は、アクチュエータを有する歩行支援装置の一例を開示しており、非特許文献1は、弾性エネルギを利用する歩行支援装置の一例を開示している。   The wearable walking support device typically has a multi-link articulated structure that is worn along the legs. Since the link mechanism is compared to a skeleton arranged outside the user, this type of support device is sometimes called an exo skeleton type. This type of support device assists the walking motion by assisting the user's muscular strength by swinging the link in synchronization with the walking motion of the user. As long as there is a type that includes an actuator for swinging the link and a power source, the walking support device also has a type that swings the link using the elastic energy of an elastic body such as a spring. The type using elastic energy cannot be expected to have a strong auxiliary force, but has an advantage of not requiring a power source. Patent Document 1 discloses an example of a walking support device having an actuator, and Non-Patent Document 1 discloses an example of a walking support device that uses elastic energy.

米国特許第7190141号US Pat. No. 7,190,141

"Exotendons for assistance of human locomotion", van den Bogert, A. J., BioMedical Engineering OnLine, 2003.2(1), p. 17."Exotendons for assistance of human locomotion", van den Bogert, A. J., BioMedical Engineering OnLine, 2003.2 (1), p. 17.

本明細書が開示する技術は、弾性体を用いた電源レスのエクゾスケルトンタイプの歩行支援装置に関する。従って以下では、弾性体を用いた電源レスの歩行支援装置を「歩行支援装置」、あるいは、単に支援装置と称することにする。   The technology disclosed in the present specification relates to a power-less exoskeleton type walking support device using an elastic body. Therefore, hereinafter, a powerless walking support device using an elastic body is referred to as a “walking support device” or simply a support device.

歩行運動中、重心は上下運動する。歩行支援装置は、脚に沿って配置される多リンク構造を有し、重心が下がるときの勢いで弾性エネルギが蓄えられるように弾性体が配置される。歩行支援装置は、歩行運動中にユーザの重心が過度に低下するのを抑制すると同時に弾性体にエネルギを貯蓄え、蓄えられた弾性エネルギを、重心を上昇させる際の補助力として活用する。本明細書が開示する歩行支援装置は、リンク構造と弾性体の配置を工夫し、より効率よく歩行運動を支援することのできる歩行支援装置を提供する。   The center of gravity moves up and down during walking. The walking support device has a multi-link structure arranged along the legs, and the elastic body is arranged so that elastic energy is stored with the momentum when the center of gravity is lowered. The walking support device suppresses excessive reduction of the user's center of gravity during walking motion, and at the same time stores energy in the elastic body, and uses the stored elastic energy as auxiliary force when raising the center of gravity. The walking support device disclosed in this specification provides a walking support device that can devise the arrangement of the link structure and the elastic body and can support walking motion more efficiently.

本明細書が開示する新規な歩行支援装置は、一つの弾性部材で、股関節ピッチ軸回りの大腿の揺動、膝関節回転軸(ピッチ軸)回りの下腿の揺動、および、足首ピッチ軸回りの足の揺動を同時に補助する。なお、「ピッチ軸」とは、ロボットの技術分野では良く知られており、人体の側方に伸びる軸を意味する。   The novel walking support device disclosed in the present specification is a single elastic member that swings the thigh around the hip joint pitch axis, swings the lower leg around the knee joint rotation axis (pitch axis), and the ankle pitch axis. At the same time assists the swinging of the legs. The “pitch axis” is well known in the technical field of robots and means an axis extending to the side of the human body.

本明細書が開示する歩行支援装置の一実施形態は、腰リンクと大腿リンクと下腿リンクと足リンクを備える。腰リンクは、ユーザの腰に装着される。大腿リンクは、ユーザの大腿に沿って配置される。下腿リンクはユーザの下腿に沿って配置される。足リンクは、ユーザの足に装着される。大腿リンクは、腰リンクと回転可能に連結しており、下腿リンクは、大腿リンクと回転可能に連結している。足リンクは、下腿リンクと回転可能に連結している。   One embodiment of the walking support device disclosed in the present specification includes a waist link, a thigh link, a crus link, and a foot link. The waist link is attached to the user's waist. The thigh link is disposed along the user's thigh. The lower leg link is arranged along the lower leg of the user. The foot link is attached to the user's foot. The thigh link is rotatably connected to the waist link, and the crus link is rotatably connected to the thigh link. The foot link is rotatably connected to the lower leg link.

支援装置はさらに、プーリと紐状弾性部材(elastic string)を備えている。プーリは、大腿リンクまたは下腿リンクから伸びている支柱に支持されており、膝関節の回転軸よりも前方に位置する。紐状弾性部材は、一端が腰リンクに対する大腿リンクの回転軸線よりも前方で腰リンクに連結しており、途中でプーリに掛けられ、他端が下腿リンクに対する足リンクの回転軸線よりも後方で足リンクに連結している。なお、ここで、「前方」とは、支援装置を装着したユーザが直立姿勢をとったときのユーザの前方を意味する。「後方」とは、支援装置を装着したユーザが直立姿勢をとったときのユーザの後方を意味する。また、記紐状弾性部材は、典型的にはワイヤとスプリングが直列に連結されたものでよい。   The support device further includes a pulley and an elastic string. The pulley is supported by a column extending from the thigh link or the crus link, and is located in front of the rotation axis of the knee joint. One end of the string-like elastic member is connected to the waist link in front of the rotation axis of the thigh link with respect to the waist link, is hung on the pulley in the middle, and the other end is behind the rotation axis of the foot link to the lower leg link. Connected to the foot link. Here, “front” means the front of the user when the user wearing the support device takes an upright posture. “Back” means the rear of the user when the user wearing the support device takes an upright posture. The cord-like elastic member may typically be a wire and a spring connected in series.

一般的な歩行動作では、脚がほぼ伸びきった状態で足が着地し、次いで、膝が曲がり(腰位置が下がり)、次いで膝が伸び(腰位置が上昇し)、そして足が離地する。上記の支援装置は、足の着地後にユーザの膝が曲がると(腰位置が下がると)、プーリと紐状弾性体の幾何学的な配置によって、紐状弾性体が伸び、弾性エネルギが蓄えられる。蓄えられた弾性エネルギは、足の離地前に腰を上昇させる力(補助力)に変換される。詳しくは後述するが、その補助力は、足先を下げる向きのモーメントと、膝を伸ばす力と、背中を前方へ押す力の3つの分力で構成される。いずれの分力(モーメント)も、離地前の歩行動作にとって必要な力である。この支援装置は、1本の紐状弾性体で上記の3分力を発揮する。   In general walking movements, the legs land with the legs almost stretched, then the knees bend (lower waist position), then the knees extend (waist position rises), and the legs leave. . In the above support device, when the user's knee bends after the landing of the foot (when the waist position is lowered), the elastic elastic body is stretched and elastic energy is stored by the geometric arrangement of the pulley and the elastic elastic body. . The stored elastic energy is converted into a force (auxiliary force) that raises the waist before the foot leaves. As will be described in detail later, the auxiliary force is composed of three component forces: a moment to lower the toes, a force to stretch the knee, and a force to push the back forward. Any component force (moment) is a force necessary for the walking motion before takeoff. This support device exhibits the above three component forces with a single string-like elastic body.

本明細書が開示する支援装置のさらなる一態様では、腰リンクと紐状弾性部材の連結位置、足リンクと紐状弾性部材の連結位置、及び、プーリの位置の少なくとも一つが、ユーザの前後方向に調整可能であることが好ましい。それら調整機能を備えることによって、支援装置を個々のユーザに適合させることができる。   In a further aspect of the support device disclosed in the present specification, at least one of the connection position of the waist link and the string-like elastic member, the connection position of the foot link and the string-like elastic member, and the position of the pulley is the user's front-rear direction. It is preferable that the adjustment is possible. By providing these adjustment functions, the support device can be adapted to individual users.

本明細書が開示する技術は、効率よく歩行運動を支援することのできる動力レスの歩行支援装置を提供する。   The technology disclosed in this specification provides a power-less walking support device that can efficiently support walking motion.

支援装置の側面図である。It is a side view of a support device. 腰リンクの平面図である。It is a top view of a waist link. 支援装置が発揮する補助力を説明する図である。It is a figure explaining the auxiliary power which a support device exhibits. 支援装置の調整機能を説明する図である。It is a figure explaining the adjustment function of an assistance apparatus.

図面を参照して実施例の歩行支援装置100(支援装置100)を説明する。なお、図3、図4には、図を見やすくするために、図1で示した符号のうちいくつかの図示を省略している。支援装置100は、ユーザの腰に装着する腰リンク10と、ユーザの足に固定される足リンク40と、腰リンク10と足リンク40の間を連結する大腿リンク20及び下腿リンク30で構成される多リンク多関節構造を有している。図では右脚に配置されている大腿リンク20、下腿リンク30、及び、足リンク40のみが示されているが、それらのリンクは左脚にも配置されている。なお、以下では、右脚のリンク群についてのみ説明するが、左脚のリンク群についても同様である。   A walking support device 100 (support device 100) of an embodiment will be described with reference to the drawings. In FIGS. 3 and 4, some of the reference numerals shown in FIG. 1 are omitted for easy understanding of the drawings. The support device 100 includes a waist link 10 that is worn on the user's waist, a foot link 40 that is fixed to the user's foot, a thigh link 20 that connects the waist link 10 and the foot link 40, and a crus link 30. It has a multi-link multi-joint structure. In the figure, only the thigh link 20, the lower leg link 30, and the foot link 40 arranged on the right leg are shown, but these links are also arranged on the left leg. Hereinafter, only the right leg link group will be described, but the same applies to the left leg link group.

図2に示すように、腰リンク10は、略U字型をなしており、ユーザの背中を回ってユーザの側方前方へ伸びている。腰リンク10には背当10aが付いており、腰リンク10をユーザの腰と背中にしっかり固定する。足リンク40は靴のようにユーザの足に固定される。   As shown in FIG. 2, the waist link 10 is substantially U-shaped and extends around the user's back to the front side of the user. The waist link 10 has a backrest 10a, and the waist link 10 is firmly fixed to the user's waist and back. The foot link 40 is fixed to the user's foot like a shoe.

大腿リンク20の一端は、股関節のピッチ軸方向に伸びる回転軸と同軸の位置の位置で腰リンク10に回転可能に連結されている。符号12が連結ジョイントを表す。本実施例では、符号12は、腰リンク10に対する大腿リンク20の回転軸線も意味する。大腿リンクの他端は、膝関節の回転軸線と同軸の位置で下腿リンク30の一端と回転可能に連結されている。符号22が大腿リンク20と下腿リンク30の回転ジョイントを表すとともに、回転軸線も表している。下腿リンク30の他端は、足首関節のピッチ軸方向に伸びる回転軸と同軸の位置の位置で足リンク40に回転可能に連結されている。符号32が連結ジョイントを表す。本実施例では、符号32は、下腿リンク30に対する足リンク40の回転軸線も意味する。腰リンク10と足リンク40がユーザに固定されているので、大腿リンク20と下腿リンク30はユーザに固定せずともそれらの位置は一意に規制される。ただし、さらなる安定のため、大腿リンク20と下腿リンク30は、ベルトを用いて夫々ユーザの大腿と下腿に固定してもよい。なお、ピッチ軸とは、図に示すY軸に相当する。図に示すX軸とZ軸は夫々ロール軸とヨー軸に相当する。また、X軸はユーザの前後方向にも相当する。   One end of the thigh link 20 is rotatably connected to the waist link 10 at a position coaxial with a rotation axis extending in the pitch axis direction of the hip joint. Reference numeral 12 represents a connection joint. In the present embodiment, reference numeral 12 also means the rotational axis of the thigh link 20 with respect to the waist link 10. The other end of the thigh link is rotatably connected to one end of the crus link 30 at a position coaxial with the rotation axis of the knee joint. Reference numeral 22 represents a rotary joint of the thigh link 20 and the crus link 30, and also represents a rotation axis. The other end of the lower leg link 30 is rotatably connected to the foot link 40 at a position coaxial with a rotation axis extending in the pitch axis direction of the ankle joint. Reference numeral 32 represents a connection joint. In this embodiment, the reference numeral 32 also means the rotation axis of the foot link 40 with respect to the crus link 30. Since the waist link 10 and the foot link 40 are fixed to the user, the positions of the thigh link 20 and the crus link 30 are uniquely regulated without being fixed to the user. However, for further stability, the thigh link 20 and the lower leg link 30 may be fixed to the user's thigh and lower leg using a belt, respectively. The pitch axis corresponds to the Y axis shown in the figure. The X axis and Z axis shown in the figure correspond to the roll axis and the yaw axis, respectively. The X axis also corresponds to the front-rear direction of the user.

大腿リンク20の下端は、ジョイント22の前方へ伸びており、その先端にプーリ24が配置されている。別言すれば、プーリ24は、大腿リンク20の下端から伸びる支柱に支持されており、膝関節の回転軸22よりも前方に位置する。このプーリ24には、後述するワイヤ54が巻き掛けられる。図1の回転ジョイント22とプーリ24の間の部分が「支柱」に相当する。   The lower end of the thigh link 20 extends forward of the joint 22, and a pulley 24 is disposed at the tip thereof. In other words, the pulley 24 is supported by a support column extending from the lower end of the thigh link 20 and is positioned in front of the rotation shaft 22 of the knee joint. A wire 54 described later is wound around the pulley 24. A portion between the rotary joint 22 and the pulley 24 in FIG. 1 corresponds to a “post”.

腰リンク10の先端、回転ジョイント12(回転軸線12)よりも前方に、スライド端子14が取り付けられている。スライド端子14は、ユーザの前後方向に移動可能に構成されている。スライド端子14にスプリング50の一端が取り付けられている。スプリング50の他端にはワイヤ54が取り付けられている。ワイヤ54は脚に沿って伸びており、途中でプーリ24に掛けられ、ワイヤ54の他端は、スライド端子42を介して足リンク40に連結している。スライド端子42は、回転ジョイント32(足リンク40の回転軸線)よりも後方で足リンク40に取り付けられている。スライド端子42も、ユーザの前後方向に移動することができる。スプリング50とワイヤ54が、紐状弾性部材の一例に相当する。紐状弾性部材は、その一端が回転軸線12よりも前方で腰リンク10に連結しており、途中でプーリ24に掛けられ、他端が回転軸線32よりも後方で足リンク40に連結している。スプリング50、ワイヤ54は、左脚のリンク群にも配置されている。   A slide terminal 14 is attached to the front end of the waist link 10 and in front of the rotary joint 12 (rotation axis 12). The slide terminal 14 is configured to be movable in the front-rear direction of the user. One end of a spring 50 is attached to the slide terminal 14. A wire 54 is attached to the other end of the spring 50. The wire 54 extends along the leg and is hung on the pulley 24 in the middle, and the other end of the wire 54 is connected to the foot link 40 via the slide terminal 42. The slide terminal 42 is attached to the foot link 40 behind the rotary joint 32 (the rotation axis of the foot link 40). The slide terminal 42 can also move in the front-rear direction of the user. The spring 50 and the wire 54 correspond to an example of a string-like elastic member. One end of the string-like elastic member is connected to the waist link 10 in front of the rotation axis 12, and is hung on the pulley 24 in the middle, and the other end is connected to the foot link 40 in the rear of the rotation axis 32. Yes. The spring 50 and the wire 54 are also arranged on the left leg link group.

支援装置100の機能を説明する。支援装置100は上記した多リンク多関節構造を有しているので、常にユーザの脚に沿って揺動する。より具体的には、大腿リンク20はユーザの大腿の動きに応じて揺動し、下腿リンク30はユーザの下腿の動きに応じて揺動する。スプリング50は常にワイヤ54に張力Tを与える。歩行動作において、足が着地した後、ユーザの腰が下がり、膝が前方へ移動すると、スプリング50が伸び、張力Tが増加する。そうすると、図3に示すように、回転ジョイント12の回りに時計回りのモーメントM1が腰リンク10に作用する。プーリ24には、回転ジョイント22を後方に押し戻す力Fが作用する。足リンク40には、回転ジョイント32の回りに時計回りのモーメントM2が作用する。モーメントM1は、腰リンク10を介してユーザの背中を前方に押す。力Fは、膝を伸ばす方向に作用する。モーメントM2は、つま先を下方に下げる方向に作用する。これらの力は、歩行中の離地前に、膝を伸ばすとともに体を前方へ押し出すように作用する。支援装置のリンク群は左右の脚に配置されており、一歩毎にユーザの歩行動作を支援する。   The function of the support apparatus 100 will be described. Since the support device 100 has the multi-link multi-joint structure described above, it always swings along the user's leg. More specifically, the thigh link 20 swings according to the movement of the user's thigh, and the lower leg link 30 swings according to the movement of the user's lower leg. The spring 50 always applies a tension T to the wire 54. In the walking motion, after the foot has landed, when the user's waist falls and the knee moves forward, the spring 50 extends and the tension T increases. Then, as shown in FIG. 3, a clockwise moment M <b> 1 acts on the waist link 10 around the rotary joint 12. A force F that pushes the rotary joint 22 backward acts on the pulley 24. A clockwise moment M <b> 2 acts on the foot link 40 around the rotary joint 32. The moment M1 pushes the user's back forward via the waist link 10. The force F acts in the direction of extending the knee. The moment M2 acts in a direction to lower the toes downward. These forces act to stretch the knee and push the body forward before taking off while walking. The link group of the support device is arranged on the left and right legs, and supports the user's walking motion for each step.

この支援装置100は、1本の紐状弾性体(スプリング50とワイヤ54)が、プーリ24を介して腰から足へ伸びている。紐状弾性体の上記したレイアウトによって、支援装置100は、体を前方への押し出すモーメントM1、膝の伸ばす力F、つま先を押し下げるモーメントM2を同時に発生し、歩行動作を効率よく補助する。   In the support device 100, a single string-like elastic body (spring 50 and wire 54) extends from the waist to the foot via the pulley 24. With the above-described layout of the string-like elastic body, the support device 100 simultaneously generates a moment M1 for pushing the body forward, a force F for extending the knee, and a moment M2 for pushing the toe down, thereby efficiently assisting the walking motion.

支援装置100の他の機能を説明する。スプリング50とワイヤ54の間に荷重センサ52が取り付けられている。荷重センサ52は、張力Tを計測する。張力Tを計測することによって、支援装置100がユーザに加えるアシスト力を計測することができる。   Other functions of the support device 100 will be described. A load sensor 52 is attached between the spring 50 and the wire 54. The load sensor 52 measures the tension T. By measuring the tension T, the assist force applied to the user by the support device 100 can be measured.

図4の矢印aが示すように、スライド端子14は前後方向に移動可能であり、任意の位置で固定される。図4の符号cが示すように、スライド端子42も前後方向に移動可能であり、任意の位置で固定される。プーリ24も、矢印bが示すように前後方向に移動可能であり、任意の位置で固定される。スライド端子14、42、及び、プーリ24の位置を調整することによって、ユーザの特徴に応じてアシスト力の大きさを調整することができる。   As indicated by an arrow a in FIG. 4, the slide terminal 14 can move in the front-rear direction and is fixed at an arbitrary position. As indicated by reference sign c in FIG. 4, the slide terminal 42 is also movable in the front-rear direction and is fixed at an arbitrary position. The pulley 24 is also movable in the front-rear direction as indicated by the arrow b, and is fixed at an arbitrary position. By adjusting the positions of the slide terminals 14 and 42 and the pulley 24, the magnitude of the assist force can be adjusted according to the characteristics of the user.

図4の符号Lは、回転軸線32とワイヤ54との距離を示している。膝が曲がるにつれて、張力Tが変化するとともに、距離Lも変化する。従って、足リンク40に作用するモーメントM2の大きさは、張力Tと距離Lの関数となる。また、モーメントM2は、ピッチ軸回りの股関節角度、膝角度、及び、足首関節角度の関数としても表すことができる。モーメントM1、力Fについても同様である。それらの関数を用いて、ユーザに加えるアシスト力が最適となるように、スプリング50の強さや、スライド端子14等の位置を定めることができる。   A symbol L in FIG. 4 indicates a distance between the rotation axis 32 and the wire 54. As the knee bends, the tension T changes and the distance L also changes. Accordingly, the magnitude of the moment M2 acting on the foot link 40 is a function of the tension T and the distance L. The moment M2 can also be expressed as a function of the hip joint angle, the knee angle, and the ankle joint angle around the pitch axis. The same applies to the moment M1 and the force F. Using these functions, the strength of the spring 50 and the position of the slide terminal 14 and the like can be determined so that the assist force applied to the user is optimized.

実施例の支援装置100では、プーリ24は大腿リンク20に支持されていた。プーリ24は、大腿リンク20と下腿リンク30の間の回転軸線22よりも前方に位置していればよく、下腿リンク30に支持されていてもよい。   In the support device 100 of the embodiment, the pulley 24 is supported by the thigh link 20. The pulley 24 only needs to be positioned in front of the rotation axis 22 between the thigh link 20 and the crus link 30 and may be supported by the crus link 30.

上記の説明において、「前方」と「後方」は、ユーザが直立姿勢をとったときの「前方」と「後方」を意味していることに留意されたい。   In the above description, it should be noted that “front” and “rear” mean “front” and “rear” when the user takes an upright posture.

支援装置のリンク構造は、腰リンクと大腿リンクの間の回転軸がユーザの股関節のピッチ軸と概ね略一致し、大腿リンクと下腿リンクの間の回転軸がユーザの膝関節ピッチ軸と概ね一致し、下腿リンクと足リンクの間の回転軸がユーザの足首関節のピッチ軸と概ね一致するように構成されていればよい。別言すれば、大腿リンクは、股関節のピッチ軸と略一致する回転軸線を有するように腰リンクと回転可能に連結しており、下腿リンクは膝関節のピッチ軸と略一致する回転軸線を有するように大腿リンクと回転可能に連結しており、足リンクは、足首関節のピッチ軸と略一致する回転軸線を有するように下腿リンクに連結していればよい。なお、腰リンクと大腿リンクの物理的な連結位置は、股関節のピッチ軸と同軸の位置に限られない。腰リンクに対する大腿リンクの回転軸線が股関節のピッチ軸と概ね一致していればよいことに留意されたい。例えば、大腿リンクの上端が側方(ピッチ軸方向)からみて円弧状のリブを有しており、そのリブが、円弧に沿って腰リンクに対してスライドするような機構で大腿リンクが腰リンクに連結していてもよい。そのような構造の場合、大腿リンクの回転軸は、円弧の中心に一致するが、大腿リンクは物理的には円弧状のリブで腰リンクに連結されており、円弧の中心には物理的な連結部が存在しない。大腿リンクと下腿リンクの連結構造、及び、下腿リンクと足リンクの連結構造についても同様である。   The link structure of the support device is such that the rotational axis between the waist link and the thigh link is substantially the same as the pitch axis of the user's hip joint, and the rotational axis between the thigh link and the crus link is approximately the same as the knee joint pitch axis of the user. In addition, the rotation axis between the lower leg link and the foot link may be configured to substantially coincide with the pitch axis of the user's ankle joint. In other words, the thigh link is rotatably connected to the waist link so as to have a rotation axis that substantially matches the pitch axis of the hip joint, and the crus link has a rotation axis that substantially matches the pitch axis of the knee joint. The foot link may be connected to the lower leg link so as to have a rotation axis that substantially matches the pitch axis of the ankle joint. The physical connection position between the waist link and the thigh link is not limited to the position coaxial with the pitch axis of the hip joint. It should be noted that the rotational axis of the thigh link relative to the waist link may generally coincide with the hip pitch axis. For example, the upper end of the thigh link has an arc-shaped rib when viewed from the side (pitch axis direction), and the thigh link is a waist link by a mechanism in which the rib slides with respect to the waist link along the arc. It may be connected to. In such a structure, the rotational axis of the thigh link coincides with the center of the arc, but the thigh link is physically connected to the waist link by an arc-shaped rib, and the center of the arc is physically There is no connection. The same applies to the connection structure of the thigh link and the crus link and the connection structure of the crus link and the foot link.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

10:腰リンク
10a:背当
12、22、32:回転ジョイント(回転軸線)
14、42:スライド端子
20:大腿リンク
24:プーリ
30:下腿リンク
40:足リンク
50:スプリング
52:荷重センサ
54:ワイヤ
100:歩行支援装置
10: waist link 10a: backrest 12, 22, 32: rotation joint (rotation axis)
14, 42: Slide terminal 20: Thigh link 24: Pulley 30: Lower leg link 40: Foot link 50: Spring 52: Load sensor 54: Wire 100: Walking support device

Claims (3)

ユーザの歩行動作を補助する歩行支援装置であり、
ユーザの腰に装着する腰リンクと、
腰リンクと回転可能に連結しており、大腿に沿って配置される大腿リンクと、
大腿リンクと回転可能に連結しており、下腿に沿って配置される下腿リンクと、
下腿リンクと回転可能に連結しており、ユーザの足に装着する足リンクと、
大腿リンクまたは下腿リンクから伸びている支柱に支持されており、膝関節の回転軸よりも前方に位置するプーリと、
一端が腰リンクに対する大腿リンクの回転軸線よりも前方で腰リンクに連結しており、途中でプーリに掛けられ、他端が下腿リンクに対する足リンクの回転軸線よりも後方で足リンクに連結している紐状弾性部材と、
を備えていることを特徴とする歩行支援装置。
A walking support device for assisting a user's walking motion,
A waist link to be worn on the user's waist;
A thigh link that is rotatably coupled to the waist link and is disposed along the thigh;
A thigh link that is rotatably connected to the thigh link and is disposed along the thigh,
A leg link that is rotatably connected to the lower leg link and is attached to the user's foot;
A pulley that is supported by a strut extending from the thigh link or the lower thigh link, and located forward of the rotation axis of the knee joint;
One end is connected to the waist link in front of the rotation axis of the thigh link with respect to the waist link, and is hung on the pulley in the middle, and the other end is connected to the foot link behind the rotation axis of the foot link to the lower leg link. A string-like elastic member,
A walking support device characterized by comprising:
前記紐状弾性部材は、ワイヤとスプリングが直列に連結されたものであることを特徴とする請求項1に記載の歩行支援装置。   The walking support device according to claim 1, wherein the string-like elastic member includes a wire and a spring connected in series. 腰リンクと紐状弾性部材の連結位置、足リンクと紐状弾性部材の連結位置、及び、プーリの位置の少なくとも一つが、ユーザの前後方向に調整可能であることを特徴とする請求項1又は2に記載の歩行支援装置。   The connection position between the waist link and the string-like elastic member, the connection position between the foot link and the string-like elastic member, and the position of the pulley can be adjusted in the front-rear direction of the user. 2. The walking support device according to 2.
JP2010253827A 2010-11-12 2010-11-12 Walking support device Pending JP2012100983A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010253827A JP2012100983A (en) 2010-11-12 2010-11-12 Walking support device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010253827A JP2012100983A (en) 2010-11-12 2010-11-12 Walking support device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012100983A true JP2012100983A (en) 2012-05-31

Family

ID=46392138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010253827A Pending JP2012100983A (en) 2010-11-12 2010-11-12 Walking support device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012100983A (en)

Cited By (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160184111A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 Honda Motor Co., Ltd. Joint power control device
JP2016123617A (en) * 2014-12-26 2016-07-11 本田技研工業株式会社 Elastic force generator
CN105816300A (en) * 2015-01-05 2016-08-03 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 Mechanical walking power assisting device
KR101650095B1 (en) 2015-03-26 2016-08-23 한국기계연구원 Wearable foot device for adjusting ankle joint stiffness and that method
KR101650101B1 (en) 2015-03-23 2016-08-23 한국기계연구원 Wearable device for supporting ankle stiffness and that method
JP2016529126A (en) * 2013-09-06 2016-09-23 コミサリヤ ア レネルジ アトミク エ ウ エネルジ アルタナティブ Lower limbs of exoskeleton or biped robot
CN105997320A (en) * 2016-06-22 2016-10-12 广东省工伤康复中心 Knee-powered radian pulley-type foot drop and hemiplegic gait orthosis
KR20160120835A (en) * 2015-04-08 2016-10-19 현대자동차주식회사 Apparatus for assisting muscle strength
JP2016198273A (en) * 2015-04-09 2016-12-01 株式会社福原鋳物製作所 Function reinforcement method of walking support outfit and walking support outfit
KR20160145948A (en) 2015-06-11 2016-12-21 한국기계연구원 Wearable ankle exoskeleton using the ratchet clutch mechanism for supporting ankle joint stiffness
KR20170000926A (en) 2015-06-25 2017-01-04 한국기계연구원 Ankle foot orthosis for supporting ankle joint power
KR20170000928A (en) 2015-06-25 2017-01-04 한국기계연구원 Ankle foot orthosis for supporting passive ankle stiffness
CN106491318A (en) * 2016-12-01 2017-03-15 北京理工大学 A kind of unpowered wearable auxiliary walking servomechanism
CN106580635A (en) * 2015-10-20 2017-04-26 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 Simple mechanical traveling power assisting device
CN107260493A (en) * 2017-07-31 2017-10-20 哈尔滨工业大学 Power assisting device is can adjust for human body lower limbs exoskeleton robot modularization foot
CN107414799A (en) * 2017-09-06 2017-12-01 四川拜赛特高新科技有限公司 A kind of unpowered power-assisting robot screwed on
WO2018098895A1 (en) * 2016-12-01 2018-06-07 北京理工大学 Self-driven and adaptive-gait wearable knee-joint walking assistance device
WO2018168817A1 (en) * 2017-03-13 2018-09-20 学校法人 中央大学 Movement assisting device
JP2018164546A (en) * 2017-03-28 2018-10-25 廣 門馬 Leg assist device
CN108818558A (en) * 2018-07-06 2018-11-16 宣城南巡智能科技有限公司 A kind of arm structure of emulated robot
JP2018192564A (en) * 2017-05-17 2018-12-06 パナソニック株式会社 Movement support device
KR101932755B1 (en) * 2017-02-16 2018-12-26 한국기계연구원 Elastic leg exoskeleton with adjustable stiffness device
WO2018235574A1 (en) * 2017-06-19 2018-12-27 トヨフレックス株式会社 Motion auxiliary device
CN109176478A (en) * 2018-10-31 2019-01-11 北京机械设备研究所 A kind of passive power assisting device of knee joint
KR101945458B1 (en) * 2015-12-24 2019-02-08 사프란 일렉트로닉스 & 디펜스 Exoskeleton structure supporting the user's strength
CN109966116A (en) * 2017-12-28 2019-07-05 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 A kind of wearable walking converlescence training instrument
KR20190094844A (en) * 2018-02-06 2019-08-14 한국기계연구원 Elastic Leg Exoskeleton with a Stiffness-Control-Clutch Mechanism
CN110169890A (en) * 2018-02-20 2019-08-27 三星电子株式会社 Exercise aid device
KR102033148B1 (en) * 2018-07-20 2019-10-16 주식회사 에이치티 Walk supporting apparatus using elastic material
KR102019114B1 (en) * 2018-04-19 2019-11-04 근로복지공단 Bodyweight support device
US10583062B2 (en) 2015-11-04 2020-03-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Joint assembly and motion assistance device comprising the joint assembly
CN111759682A (en) * 2020-07-14 2020-10-13 北方工业大学 An unpowered human lower limb assist exoskeleton device
CN111906752A (en) * 2020-07-10 2020-11-10 北京理工大学 Passive exoskeleton robot for enhancing human body load transportation capacity
JPWO2021010129A1 (en) * 2019-07-12 2021-01-21
TWI720836B (en) * 2020-03-06 2021-03-01 崑山科技大學 Walking and climbing aids without power source
CN112741757A (en) * 2020-12-30 2021-05-04 华南理工大学 Ankle joint line drives ectoskeleton control system based on biped pressure sensor
JP2021083759A (en) * 2019-11-28 2021-06-03 トヨタ自動車株式会社 Knee joint relief device
JP2021097756A (en) * 2019-12-20 2021-07-01 武彦 國枝 Kick-out assist device, walking assist system, and running assist system
JP2021097755A (en) * 2019-12-20 2021-07-01 武彦 國枝 Walking assist device, walking assist system, and running assist system
CN113332096A (en) * 2021-06-03 2021-09-03 江苏大学 Pure mechanical drive's portable knee joint rehabilitation tempers device
CN113558886A (en) * 2021-09-07 2021-10-29 布法罗机器人科技(成都)有限公司 A wheelchair walking aid
CN114392131A (en) * 2022-02-17 2022-04-26 华中科技大学 Passive ectoskeleton booster unit of hip knee joint based on energy storage
WO2022082863A1 (en) * 2020-10-21 2022-04-28 江南大学 Rehabilitation exoskeleton wakling aid based on human gravitational potential energy conversion
CN114406987A (en) * 2022-01-17 2022-04-29 华中科技大学 Passive exoskeleton device based on energy trans-joint transfer
WO2022262302A1 (en) * 2021-06-17 2022-12-22 广州视源电子科技股份有限公司 Passive lower-limb exoskeleton
CN115844692A (en) * 2021-09-23 2023-03-28 北京大艾机器人科技有限公司 Leg assembly for walking aid and walking aid with leg assembly
CN116530748A (en) * 2023-06-17 2023-08-04 浙江斯坦格运动护具科技有限公司 Knee support bar with adjustable resilience

Cited By (66)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016529126A (en) * 2013-09-06 2016-09-23 コミサリヤ ア レネルジ アトミク エ ウ エネルジ アルタナティブ Lower limbs of exoskeleton or biped robot
JP2016123617A (en) * 2014-12-26 2016-07-11 本田技研工業株式会社 Elastic force generator
JP2016123618A (en) * 2014-12-26 2016-07-11 本田技研工業株式会社 Joint power control device
US10188577B2 (en) 2014-12-26 2019-01-29 Honda Motor Co., Ltd. Elastic force generating device
US10201436B2 (en) 2014-12-26 2019-02-12 Honda Motor Co., Ltd. Joint mechanism control device
US20160184111A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 Honda Motor Co., Ltd. Joint power control device
CN105816300A (en) * 2015-01-05 2016-08-03 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 Mechanical walking power assisting device
KR101650101B1 (en) 2015-03-23 2016-08-23 한국기계연구원 Wearable device for supporting ankle stiffness and that method
KR101650095B1 (en) 2015-03-26 2016-08-23 한국기계연구원 Wearable foot device for adjusting ankle joint stiffness and that method
KR20160120835A (en) * 2015-04-08 2016-10-19 현대자동차주식회사 Apparatus for assisting muscle strength
KR101693976B1 (en) * 2015-04-08 2017-01-09 현대자동차주식회사 Apparatus for assisting muscle strength
JP2016198273A (en) * 2015-04-09 2016-12-01 株式会社福原鋳物製作所 Function reinforcement method of walking support outfit and walking support outfit
KR20160145948A (en) 2015-06-11 2016-12-21 한국기계연구원 Wearable ankle exoskeleton using the ratchet clutch mechanism for supporting ankle joint stiffness
KR20170000928A (en) 2015-06-25 2017-01-04 한국기계연구원 Ankle foot orthosis for supporting passive ankle stiffness
KR20170000926A (en) 2015-06-25 2017-01-04 한국기계연구원 Ankle foot orthosis for supporting ankle joint power
CN106580635A (en) * 2015-10-20 2017-04-26 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 Simple mechanical traveling power assisting device
US10583062B2 (en) 2015-11-04 2020-03-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Joint assembly and motion assistance device comprising the joint assembly
KR101945458B1 (en) * 2015-12-24 2019-02-08 사프란 일렉트로닉스 & 디펜스 Exoskeleton structure supporting the user's strength
CN105997320A (en) * 2016-06-22 2016-10-12 广东省工伤康复中心 Knee-powered radian pulley-type foot drop and hemiplegic gait orthosis
CN106491318A (en) * 2016-12-01 2017-03-15 北京理工大学 A kind of unpowered wearable auxiliary walking servomechanism
WO2018098895A1 (en) * 2016-12-01 2018-06-07 北京理工大学 Self-driven and adaptive-gait wearable knee-joint walking assistance device
US11633319B2 (en) 2016-12-01 2023-04-25 Beijing Institute Of Technology Unpowered wearable walking assistance knee equipment with gait self-adaptivity
KR101932755B1 (en) * 2017-02-16 2018-12-26 한국기계연구원 Elastic leg exoskeleton with adjustable stiffness device
WO2018168817A1 (en) * 2017-03-13 2018-09-20 学校法人 中央大学 Movement assisting device
JPWO2018168817A1 (en) * 2017-03-13 2019-11-21 学校法人 中央大学 Operation assist device
JP2018164546A (en) * 2017-03-28 2018-10-25 廣 門馬 Leg assist device
JP2018192564A (en) * 2017-05-17 2018-12-06 パナソニック株式会社 Movement support device
WO2018235574A1 (en) * 2017-06-19 2018-12-27 トヨフレックス株式会社 Motion auxiliary device
JP2019000963A (en) * 2017-06-19 2019-01-10 トヨフレックス株式会社 Movement assist device
CN107260493A (en) * 2017-07-31 2017-10-20 哈尔滨工业大学 Power assisting device is can adjust for human body lower limbs exoskeleton robot modularization foot
CN107414799A (en) * 2017-09-06 2017-12-01 四川拜赛特高新科技有限公司 A kind of unpowered power-assisting robot screwed on
CN109966116A (en) * 2017-12-28 2019-07-05 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 A kind of wearable walking converlescence training instrument
KR102031547B1 (en) * 2018-02-06 2019-10-14 한국기계연구원 Elastic Leg Exoskeleton with a Stiffness-Control-Clutch Mechanism
KR20190094844A (en) * 2018-02-06 2019-08-14 한국기계연구원 Elastic Leg Exoskeleton with a Stiffness-Control-Clutch Mechanism
CN110169890A (en) * 2018-02-20 2019-08-27 三星电子株式会社 Exercise aid device
US12102586B2 (en) 2018-02-20 2024-10-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Motion assistance apparatus
US11517492B2 (en) 2018-02-20 2022-12-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Motion assistance apparatus
KR102019114B1 (en) * 2018-04-19 2019-11-04 근로복지공단 Bodyweight support device
CN108818558A (en) * 2018-07-06 2018-11-16 宣城南巡智能科技有限公司 A kind of arm structure of emulated robot
KR102033148B1 (en) * 2018-07-20 2019-10-16 주식회사 에이치티 Walk supporting apparatus using elastic material
CN109176478A (en) * 2018-10-31 2019-01-11 北京机械设备研究所 A kind of passive power assisting device of knee joint
CN109176478B (en) * 2018-10-31 2020-07-17 北京机械设备研究所 Knee joint passive power assisting device
CN114072117A (en) * 2019-07-12 2022-02-18 东丽株式会社 Waist assisting device
JP7468532B2 (en) 2019-07-12 2024-04-16 東レ株式会社 Lumbar Assist Device
EP3998054A4 (en) * 2019-07-12 2023-08-09 Toray Industries, Inc. Waist assistance device
JPWO2021010129A1 (en) * 2019-07-12 2021-01-21
JP7136069B2 (en) 2019-11-28 2022-09-13 トヨタ自動車株式会社 Knee joint load relief device
JP2021083759A (en) * 2019-11-28 2021-06-03 トヨタ自動車株式会社 Knee joint relief device
JP2021097756A (en) * 2019-12-20 2021-07-01 武彦 國枝 Kick-out assist device, walking assist system, and running assist system
JP2021097755A (en) * 2019-12-20 2021-07-01 武彦 國枝 Walking assist device, walking assist system, and running assist system
TWI720836B (en) * 2020-03-06 2021-03-01 崑山科技大學 Walking and climbing aids without power source
CN111906752B (en) * 2020-07-10 2023-08-25 北京理工大学 A passive exoskeleton robot for enhanced human payload transport
CN111906752A (en) * 2020-07-10 2020-11-10 北京理工大学 Passive exoskeleton robot for enhancing human body load transportation capacity
CN111759682B (en) * 2020-07-14 2023-03-28 北方工业大学 Unpowered human body lower limb assistance exoskeleton device
CN111759682A (en) * 2020-07-14 2020-10-13 北方工业大学 An unpowered human lower limb assist exoskeleton device
WO2022082863A1 (en) * 2020-10-21 2022-04-28 江南大学 Rehabilitation exoskeleton wakling aid based on human gravitational potential energy conversion
CN112741757A (en) * 2020-12-30 2021-05-04 华南理工大学 Ankle joint line drives ectoskeleton control system based on biped pressure sensor
CN113332096A (en) * 2021-06-03 2021-09-03 江苏大学 Pure mechanical drive's portable knee joint rehabilitation tempers device
WO2022262302A1 (en) * 2021-06-17 2022-12-22 广州视源电子科技股份有限公司 Passive lower-limb exoskeleton
CN113558886A (en) * 2021-09-07 2021-10-29 布法罗机器人科技(成都)有限公司 A wheelchair walking aid
CN115844692A (en) * 2021-09-23 2023-03-28 北京大艾机器人科技有限公司 Leg assembly for walking aid and walking aid with leg assembly
CN114406987A (en) * 2022-01-17 2022-04-29 华中科技大学 Passive exoskeleton device based on energy trans-joint transfer
CN114406987B (en) * 2022-01-17 2023-07-04 华中科技大学 Passive exoskeleton device based on energy trans-articular transfer
CN114392131B (en) * 2022-02-17 2023-01-06 华中科技大学 A passive exoskeleton assisting device for hip and knee joints based on energy storage
CN114392131A (en) * 2022-02-17 2022-04-26 华中科技大学 Passive ectoskeleton booster unit of hip knee joint based on energy storage
CN116530748A (en) * 2023-06-17 2023-08-04 浙江斯坦格运动护具科技有限公司 Knee support bar with adjustable resilience

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2012100983A (en) Walking support device
CN101460118B (en) Walk assistance device
CN111702747B (en) Passive weight-assisted lower extremity exoskeleton
JP5273773B2 (en) Walking support device.
US7534218B2 (en) Walking assisting device
US9687408B2 (en) Exercise support apparatus and exercise support method
JP6366049B2 (en) Leg assist device
KR102603039B1 (en) Wearable chair with four-link structure
US10702400B2 (en) Mechanical exoskeleton wearable apparatus, operation control method and operation control device for the same
KR101508973B1 (en) Gait rehabilitation having passive mechanism for shifting center of fravity
KR20160135348A (en) Exoskeleton comprising a foot structure
JP6390991B2 (en) Joint aid
CN203436523U (en) Ten-freedom-degree lower limb walking-assisting device
JP2014073199A (en) Walking support device and walking support program
JP6120421B2 (en) Walking support machine
KR101912920B1 (en) Ankle module for gait rehabilitation robot
TW200930432A (en) Exercise aid
KR102786910B1 (en) Motion assist apparatus
KR101536586B1 (en) Wheelchair Having Tilting Seat Unit
JP2012095793A (en) Walking training system
US9585770B2 (en) Orthotic device for assisting limb movement
CN113163956A (en) Wearable chair with truss structure
JP2018033641A (en) Leg muscle atrophy prevention device
JP2008278921A (en) Walking assist device
JP2014068866A (en) Walking support device and walking support program