特開 2023-79495 腕補助装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023079495

(43)【公開日】2023-06-08

(54)【発明の名称】腕補助装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 11/00 20060101AFI20230601BHJP

   A61H 1/02 20060101ALI20230601BHJP

【ＦＩ】

B25J11/00 Z

A61H1/02 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021192994

(22)【出願日】2021-11-29

(71)【出願人】

【識別番号】000100805

【氏名又は名称】アイシン高丘株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(72)【発明者】

【氏名】近藤 清人

(72)【発明者】

【氏名】妹尾 武

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 啓

(72)【発明者】

【氏名】川端 純平

【テーマコード（参考）】

3C707

4C046

【Ｆターム（参考）】

3C707AS38

3C707HS21

3C707HT04

3C707HT11

3C707XK02

3C707XK06

3C707XK17

3C707XK42

3C707XK85

3C707XK86

4C046AA42

4C046BB04

4C046BB05

4C046DD02

4C046DD04

4C046DD05

4C046DD12

4C046DD37

(57)【要約】

【課題】使用者の上腕の動作と前腕の動作とを連動して補助することができる腕補助装置を提供する。
【解決手段】腕補助装置１０は、使用者の胴体により支持される本体２０と、本体２０により支持され、使用者の上腕に固定される上腕リンク４４及び前腕に固定される前腕リンク４６を含むリンク機構４０Ｌ，４０Ｒと、リンク機構４０Ｌ，４０Ｒを動作させる力をリンク機構４０Ｌ，４０Ｒへ入力するアクチュエータ７０と、を備える。リンク機構４０Ｌ，４０Ｒは、アクチュエータ７０により力が入力された場合に、本体２０に対して上腕リンク４４，４５を回転させて上腕を上げる補助力を発生するとともに、上腕リンク４４，４５に対して前腕リンク４６を回転させて前腕を上げる補助力を発生する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用者の胴体により支持される本体と、
前記本体により支持され、前記使用者の上腕に固定される上腕リンク及び前腕に固定される前腕リンクを含むリンク機構と、
前記リンク機構を動作させる力を前記リンク機構へ入力するアクチュエータと、
を備える腕補助装置であって、
前記リンク機構は、前記アクチュエータにより前記力が入力された場合に、前記本体に対して前記上腕リンクを回転させて前記上腕を上げる補助力を発生するとともに、前記上腕リンクに対して前記前腕リンクを回転させて前記前腕を上げる補助力を発生する、腕補助装置。

【請求項2】

前記力は第１力であり、
前記アクチュエータは、前記第１力と、前記第１力と反対向きの第２力を前記リンク機構へ入力可能であり、
前記リンク機構は、前記アクチュエータにより前記第２力が入力された場合に、前記本体に対して前記上腕リンクを回転させて前記上腕を下げる補助力を発生するとともに、前記上腕リンクに対して前記前腕リンクを回転させて前記前腕を下げる補助力を発生する、請求項１に記載の腕補助装置。

【請求項3】

前記アクチュエータは、内部に流体が供給されることにより長手方向に縮む第１人工筋肉及び第２人工筋肉を含み、
前記第１人工筋肉及び前記第２人工筋肉は、内部の圧力が所定の中立圧力になるまで前記流体が供給された場合に所定の中立長さになり、
前記第１人工筋肉及び前記第２人工筋肉が前記中立長さである状態から前記アクチュエータが前記第１力を前記リンク機構へ入力する際に、前記第１人工筋肉の内部に前記流体が供給されて前記第１人工筋肉が長手方向に縮み、且つ前記第２人工筋肉の内部から前記流体が排出されて前記第２人工筋肉が長手方向に伸び、
前記第１人工筋肉及び前記第２人工筋肉が前記中立長さである状態から前記アクチュエータが前記第２力を前記リンク機構へ入力する際に、前記第２人工筋肉の内部に前記流体が供給されて前記第２人工筋肉が長手方向に縮み、且つ前記第１人工筋肉の内部から前記流体が排出されて前記第１人工筋肉が長手方向に伸びる、請求項２に記載の腕補助装置。

【請求項4】

前記第１人工筋肉の前記中立長さから最短長さまでの縮み量と、前記第２人工筋肉の前記中立長さから最長長さまでの伸び量とが等しくなるように、前記中立長さが設定されている、請求項３に記載の腕補助装置。

【請求項5】

前記第２人工筋肉の前記中立長さから最短長さまでの縮み量と、前記第１人工筋肉の前記中立長さから最長長さまでの伸び量とが等しくなるように、前記中立長さが設定されている、請求項４に記載の腕補助装置。

【請求項6】

前記第１人工筋肉と前記第２人工筋肉とは、滑車を介してワイヤにより接続されており、
前記ワイヤは、前記リンク機構において前記力が入力される入力リンクに接続されている、請求項３～５のいずれか１項に記載の腕補助装置。

【請求項7】

前記第１人工筋肉と前記第２人工筋肉とは、前記リンク機構において前記力が入力される入力リンクにそれぞれ接続されている、請求項３～５のいずれか１項に記載の腕補助装置。

【請求項8】

使用者の胴体により支持される本体と、
前記本体により支持され、前記使用者の上腕に固定される上腕リンク及び前腕に固定される前腕リンクを含むリンク機構と、
前記リンク機構を動作させる力を前記リンク機構へ入力するアクチュエータと、
を備える腕補助装置であって、
前記リンク機構は、前記アクチュエータにより前記力が入力された場合に、前記本体に対して前記上腕リンクを回転させて前記上腕を下げる補助力を発生するとともに、前記上腕リンクに対して前記前腕リンクを回転させて前記前腕を下げる補助力を発生する、腕補助装置。

【請求項9】

前記リンク機構は、前記力を増幅して前記上腕リンクを回転させるてこ機構を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の腕補助装置。

【請求項10】

前記リンク機構は、前記力を入力する際の前記アクチュエータの駆動長さを増幅して前記前腕リンクを回転させるてこ機構を含む、請求項１～９のいずれか１項に記載の腕補助装置。

【請求項11】

前記本体は、前記使用者の左右方向で左本体と右本体とに分割されており、前記左本体と前記右本体とは前記左右方向に相対移動可能である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の腕補助装置。

【請求項12】

前記上腕リンクには、前記使用者の上腕と前記上腕リンクとを固定する上腕固定ユニットが取り付けられている、請求項１～１１のいずれか１項に記載の腕補助装置。

【請求項13】

前記前腕リンクには、前記使用者の前腕と前記前腕リンクとを固定する前腕固定ユニットが取り付けられている、請求項１～１２のいずれか１項に記載の腕補助装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、使用者の腕の動作を補助する腕補助装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、使用者の背部に装着される背部装着部と、使用者の上肢に装着される上肢装着部と、上肢装着部を背部装着部に対して付勢することで、使用者の上肢を引き上げる方向へのサポート力を付与するサポート力付与部と、を備える腕補助装置がある（特許文献１参照）。特許文献１に記載の腕補助装置では、上肢装着部は、背部装着部に対して使用者の左右方向に傾動可能とされ、使用者の手首に装着される手首装着部を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１８７７０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載の腕補助装置は、上肢装着部を背部装着部に対して使用者の左右方向に傾動可能としつつ、使用者の手首を引き上げることができるものの、使用者の上腕の動作と前腕の動作とを連動して補助することができない。

【0005】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、使用者の上腕の動作と前腕の動作とを連動して補助することができる腕補助装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための第１の手段は、
使用者の胴体により支持される本体と、
前記本体により支持され、前記使用者の上腕に固定される上腕リンク及び前腕に固定される前腕リンクを含むリンク機構と、
前記リンク機構を動作させる力を前記リンク機構へ入力するアクチュエータと、
を備える腕補助装置であって、
前記リンク機構は、前記アクチュエータにより前記力が入力された場合に、前記本体に対して前記上腕リンクを回転させて前記上腕を上げる補助力を発生するとともに、前記上腕リンクに対して前記前腕リンクを回転させて前記前腕を上げる補助力を発生する。

【0007】

上記構成によれば、本体は、使用者の胴体により支持される。リンク機構は、前記本体により支持される。このため、前記使用者の上腕に固定される上腕リンク及び前腕に固定される前腕リンクを含むリンク機構を、本体を介して使用者の胴体により支持することができる。そして、アクチュエータが前記リンク機構を動作させる力を前記リンク機構へ入力することにより、リンク機構を動作させて上腕リンク及び前腕リンクに固定された使用者の腕の動作を補助することができる。

【0008】

ここで、前記リンク機構は、前記アクチュエータにより前記力が入力された場合に、前記本体に対して前記上腕リンクを回転させて前記上腕を上げる補助力を発生するとともに、前記上腕リンクに対して前記前腕リンクを回転させて前記前腕を上げる補助力を発生する。したがって、リンク機構による一連の動作によって上腕リンクを回転させるとともに前腕リンクを回転させることができ、使用者の上腕を上げる動作と前腕を上げる動作とを連動して補助することができる。

【0009】

第２の手段では、前記力は第１力であり、前記アクチュエータは、前記第１力と、前記第１力と反対向きの第２力を前記リンク機構へ入力可能であり、前記リンク機構は、前記アクチュエータにより前記第２力が入力された場合に、前記本体に対して前記上腕リンクを回転させて前記上腕を下げる補助力を発生するとともに、前記上腕リンクに対して前記前腕リンクを回転させて前記前腕を下げる補助力を発生する。

【0010】

上記構成によれば、前記アクチュエータは、上腕リンク及び前腕リンクを上げる補助力を発生させる第１力と、前記第１力と反対向きの第２力を前記リンク機構へ入力可能である。そして、前記リンク機構は、前記アクチュエータにより前記第２力が入力された場合に、前記本体に対して前記上腕リンクを回転させて前記上腕を下げる補助力を発生するとともに、前記上腕リンクに対して前記前腕リンクを回転させて前記前腕を下げる補助力を発生する。したがって、リンク機構による一連の動作によって上腕リンクを回転させるとともに前腕リンクを回転させることができ、使用者の上腕を下げる動作と前腕を下げる動作とを連動して補助することができる。さらに、使用者の上腕を上げる動作と前腕を上げる動作とを連動して補助することと、使用者の上腕を下げる動作と前腕を下げる動作とを連動して補助することとの双方が可能となる。

【0011】

第３の手段では、
前記アクチュエータは、内部に流体が供給されることにより長手方向に縮む第１人工筋肉及び第２人工筋肉を含み、
前記第１人工筋肉及び前記第２人工筋肉は、内部の圧力が所定の中立圧力になるまで前記流体が供給された場合に所定の中立長さになり、
前記第１人工筋肉及び前記第２人工筋肉が前記中立長さである状態から前記アクチュエータが前記第１力を前記リンク機構へ入力する際に、前記第１人工筋肉の内部に前記流体が供給されて前記第１人工筋肉が長手方向に縮み、且つ前記第２人工筋肉の内部から前記流体が排出されて前記第２人工筋肉が長手方向に伸び、
前記第１人工筋肉及び前記第２人工筋肉が前記中立長さである状態から前記アクチュエータが前記第２力を前記リンク機構へ入力する際に、前記第２人工筋肉の内部に前記流体が供給されて前記第２人工筋肉が長手方向に縮み、且つ前記第１人工筋肉の内部から前記流体が排出されて前記第１人工筋肉が長手方向に伸びる。

【0012】

内部に流体が供給されることにより長手方向に縮んで縮む力を発生する人工筋肉は、一般に長手方向に伸びる力を発生することができない。このため、アクチュエータが第１力と、第１力と反対向きの第２力とをリンク機構へ入力するために、２本の人工筋肉を組み合わせることが考えられる。しかし、２本の人工筋肉が長手方向に縮む力を共通のリンクにそれぞれ加えることにより、第１力と第２力とを共通のリンクへそれぞれ入力する場合は、一方の人工筋肉が縮む際に他方の人工筋肉が伸びる必要がある。

【0013】

この点、第３の手段では、前記第１人工筋肉及び前記第２人工筋肉は、内部の圧力が所定の中立圧力になるまで前記流体が供給された場合に所定の中立長さになる。第１人工筋肉及び前記第２人工筋肉は、中立長さからは縮むことも伸びることもできる。そして、前記第１人工筋肉及び前記第２人工筋肉が前記中立長さである状態から前記アクチュエータが前記第１力を前記リンク機構へ入力する際に、前記第１人工筋肉の内部に前記流体が供給されて前記第１人工筋肉が長手方向に縮み、且つ前記第２人工筋肉の内部から前記流体が排出されて前記第２人工筋肉が長手方向に伸びる。また、前記第１人工筋肉及び前記第２人工筋肉が前記中立長さである状態から前記アクチュエータが前記第２力を前記リンク機構へ入力する際に、前記第２人工筋肉の内部に前記流体が供給されて前記第２人工筋肉が長手方向に縮み、且つ前記第１人工筋肉の内部から前記流体が排出されて前記第１人工筋肉が長手方向に伸びる。このため、前記アクチュエータが前記第１力及び前記第２力を前記リンク機構へそれぞれ入力する際に、一方の人工筋肉が縮む際に他方の人工筋肉が伸びる構成を実現することができる。

【0014】

第４の手段では、前記第１人工筋肉の前記中立長さから最短長さまでの縮み量と、前記第２人工筋肉の前記中立長さから最長長さまでの伸び量とが等しくなるように、前記中立長さが設定されている。こうした構成によれば、第１人工筋肉が最短長さまで縮んだ時に第２人工筋肉が最長長さまで伸びるため、第１人工筋肉が中立長さから縮むことが可能な長さを長くすることができる。

【0015】

第５の手段では、第４の手段を前提として、前記第２人工筋肉の前記中立長さから最短長さまでの縮み量と、前記第１人工筋肉の前記中立長さから最長長さまでの伸び量とが等しくなるように、前記中立長さが設定されている。こうした構成によれば、第２人工筋肉が最短長さまで縮んだ時に第１人工筋肉が最長長さまで伸びるため、第２人工筋肉が中立長さから縮むことが可能な長さを長くすることができる。さらに、第１人工筋肉が中立長さから縮むことが可能な長さと、第２人工筋肉が中立長さから縮むことが可能な長さとの双方を長くすることができる。

【0016】

第６の手段では、前記第１人工筋肉と前記第２人工筋肉とは、滑車を介してワイヤにより接続されており、前記ワイヤは、前記リンク機構において前記力が入力される入力リンクに接続されている。こうした構成によれば、アクチュエータとリンク機構との接続箇所を１箇所にすることができる。したがって、リンク機構の１箇所への入力により、使用者の上腕の動作と前腕の動作とを連動して補助することができる。

【0017】

第７の手段では、前記第１人工筋肉と前記第２人工筋肉とは、前記リンク機構において前記力が入力される入力リンクにそれぞれ接続されている。こうした構成によれば、人工筋肉から入力リンクへの力の伝達を仲介する機構（例えばワイヤや滑車等）を省略することができる。したがって、簡潔な構成により、使用者の上腕の動作と前腕の動作とを連動して補助することができる。

【0018】

第８の手段は、
使用者の胴体により支持される本体と、
前記本体により支持され、前記使用者の上腕に固定される上腕リンク及び前腕に固定される前腕リンクを含むリンク機構と、
前記リンク機構を動作させる力を前記リンク機構へ入力するアクチュエータと、
を備える腕補助装置であって、
前記リンク機構は、前記アクチュエータにより前記力が入力された場合に、前記本体に対して前記上腕リンクを回転させて前記上腕を下げる補助力を発生するとともに、前記上腕リンクに対して前記前腕リンクを回転させて前記前腕を下げる補助力を発生する。

【0019】

上記構成によれば、第２の手段と同様に、リンク機構による一連の動作によって上腕リンクを回転させるとともに前腕リンクを回転させることができ、使用者の上腕を下げる動作と前腕を下げる動作とを連動して補助することができる。

【0020】

第９の手段では、前記リンク機構は、前記力を増幅して前記上腕リンクを回転させるてこ機構を含む。こうした構成によれば、発生する力が小さいアクチュエータを用いても、上腕リンクにより使用者の上腕を上げる補助力を確保しやすくなり、使用者の上腕の動作と前腕の動作とを連動して補助する構成を実現しやすくなる。

【0021】

第１０の手段では、前記リンク機構は、前記力を入力する際の前記アクチュエータの駆動長さを増幅して前記前腕リンクを回転させるてこ機構を含む。こうした構成によれば、駆動長さが短いアクチュエータを用いても、前腕リンクにより使用者の前腕を上げる動作量を確保しやすくなり、使用者の上腕の動作と前腕の動作とを連動して補助する構成を実現しやすくなる。

【0022】

第１１の手段では、前記本体は、前記使用者の左右方向で左本体と右本体とに分割されており、前記左本体と前記右本体とは前記左右方向に相対移動可能である。こうした構成によれば、使用者の体型に合わせて本体の左右方向の幅を調節することができる。

【0023】

第１２の手段では、前記上腕リンクには、前記使用者の上腕と前記上腕リンクとを固定する上腕固定ユニットが取り付けられている。こうした構成によれば、上腕固定ユニットにより前記使用者の上腕と前記上腕リンクとを固定して、上腕リンクから使用者の上腕へ補助力を安定して伝達することができる。

【0024】

第１３の手段では、前記前腕リンクには、前記使用者の前腕と前記前腕リンクとを固定する前腕固定ユニットが取り付けられている。こうした構成によれば、前腕固定ユニットにより前記使用者の前腕と前記前腕リンクとを固定して、前腕リンクから使用者の前腕へ補助力を安定して伝達することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】第１実施形態の腕補助装置の斜視図。

【図2】図１の腕補助装置の側面図。

【図3】図１の腕補助装置の正面図。

【図4】図１の腕補助装置の平面図。

【図5】図１の制御ボックスの構成を示す模式図。

【図6】自然長の人工筋肉を示す模式図。

【図7】最長長さの人工筋肉を示す模式図。

【図8】中立長さの第１人工筋肉及び第２人工筋肉を示す模式図。

【図9】図１のリンク機構の中立位置を示す側面図。

【図10】図１のリンク機構の上端位置を示す側面図。

【図11】図１のリンク機構の下端位置を示す側面図。

【図12】図１の前腕リンクの屈曲部を示す側面図。

【図13】図１の前腕リンクの屈曲部を示す平面図。

【図14】第２実施形態の腕補助装置におけるリンク機構の側面図。

【図15】図１４のリンク機構の上端位置を示す側面図。

【図16】図１４のリンク機構の下端位置を示す側面図。

【図17】圧力センサの模式図。

【発明を実施するための形態】

【0026】

（第１実施形態）
以下、人体に取り付けられて腕の動作を補助する腕補助装置に具現化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0027】

図１～４に示すように、腕補助装置１０は、本体２０、リンク機構４０Ｌ，４０Ｒ、上腕固定ユニット６０、前腕固定ユニット６５、アクチュエータ７０、制御ボックス９０等を備えている。各図において、使用者Ｕの正面方向をＦＲ、左方向をＬ、右方向をＲ、上方向をＵＰで示す。

【0028】

本体２０は、背面フレーム２１Ｌ，２１Ｒ、上部フレーム２２Ｌ，２２Ｒ、下部フレーム２３Ｌ，２３Ｒ等を備えている。

【0029】

背面フレーム２１Ｌ，２１Ｒは、矩形板状に形成されている。背面フレーム２１Ｌの左方向の端部は、前方へ屈曲している。背面フレーム２１Ｒの右方向の端部は、前方へ屈曲している。これにより、使用者Ｕの胴体の側部を保持することができる。背面フレーム２１Ｌ，２１Ｒは、互いに左右方向へスライド可能に接続されている。

【0030】

背面フレーム２１Ｌ，２１Ｒの上部には、それぞれ上部フレーム２２Ｌ，２２Ｒが取り付けられている。上部フレーム２２Ｌ，２２Ｒは、矩形板状に形成されており、それぞれ左右方向へ延びている。上部フレーム２２Ｌの左方向の端部は、前方へ屈曲している。上部フレーム２２Ｒの右方向の端部は、前方へ屈曲している。これにより、使用者Ｕの肩の側部を保持することができる。

【0031】

背面フレーム２１Ｌ，２１Ｒの下部には、それぞれ下部フレーム２３Ｌ，２３Ｒが取り付けられている。下部フレーム２３Ｌ，２３Ｒは、矩形板状に形成されており、それぞれ左右方向へ延びている。下部フレーム２３Ｌの左方向の端部は、前方へ屈曲している。下部フレーム２３Ｒの右方向の端部は、前方へ屈曲している。これにより、使用者Ｕの腰の側部を保持することができる。

【0032】

背面フレーム２１Ｌの上部から下部フレーム２３Ｌの前部へ、肩固定ベルト２４Ｌが架け渡されている。背面フレーム２１Ｒの上部から下部フレーム２３Ｒの前部へ、肩固定ベルト２４Ｒが架け渡されている。肩固定ベルト２４Ｌ，２４Ｒは、長さ調節可能である。

【0033】

下部フレーム２３Ｌ，２３Ｒの前部には、それぞれ腰固定ベルト２５Ｌ，２５Ｒの基端が固定されている。腰固定ベルト２５Ｌ，２５Ｒの先端は互いに接続可能である。腰固定ベルト２５Ｌ，２５Ｒの少なくとも一方は、長さ調節可能である。

【0034】

なお、背面フレーム２１Ｌ、上部フレーム２２Ｌ、及び下部フレーム２３Ｌにより、左本体が構成されている。背面フレーム２１Ｒ、上部フレーム２２Ｒ、及び下部フレーム２３Ｒにより、右本体が構成されている。すなわち、本体２０は、使用者Ｕの左右方向で左本体と右本体とに分割されており、左本体と右本体とは左右方向に相対移動可能である。

【0035】

リンク機構４０Ｌ，４０Ｒは、それぞれ上部フレーム２２Ｌ，２２Ｒ（本体２０）により支持されている。リンク機構４０Ｌとリンク機構４０Ｒとは、左右対称に形成されている。以下、リンク機構４０Ｌを例にして説明する。

【0036】

リンク機構４０Ｌは、入力リンク４１、伝達リンク４２，４３、上腕リンク４４，４５、前腕リンク４６等を備えている。

【0037】

入力リンク４１は、屈曲して形成されており、後側の直線部４１ａ（第１直線部）及び前側の直線部４１ｂ（第２直線部）を備えている。伝達リンク４２は、直線状に形成されている。前側の直線部４１ｂの後端（入力リンク４１の中間部）には、伝達リンク４２の上端（第１端）が回転可能に接続されている。上腕リンク４５は、三角形状に形成されている。伝達リンク４２の下端（第２端）には、上腕リンク４５の後側の頂部（第１頂部）が回転可能に接続されている。上腕リンク４５の前側の頂部（第２頂部）は、上部フレーム２２Ｌの前部に回転可能に接続されている。入力リンク４１の後側の直線部４１ａの後端（力点）から上腕リンク４５の前側の頂部（支点）までの長さは、直線部４１ａの後端（力点）から伝達リンク４２と上腕リンク４５との接続点（作用点）までの長さよりも長い。なお、入力リンク４１、伝達リンク４２、及び上腕リンク４５により、アクチュエータ７０の力を増幅して上腕リンク４５を回転させるてこ機構が構成されている。

【0038】

伝達リンク４３は、三角形状に形成されている。入力リンク４１の前側の直線部４１ｂの前端には、伝達リンク４３の上側の頂部（第１頂部）が回転可能に接続されている。伝達リンク４３の前側の頂部（第２頂部）は、上部フレーム２２Ｌの前部に回転可能に接続されている。上腕リンク４４は、直線状に形成されている。伝達リンク４３の後側の頂部（第３頂部）には、上腕リンク４４の上端（第１端）が回転可能に接続されている。

【0039】

前腕リンク４６は、三角形状に形成されている。上腕リンク４５の下側の頂部（第３頂部）には、前腕リンク４６の後側の頂部（第１頂部）が回転可能に接続されている。上腕リンク４４の下端（第２端）には、前腕リンク４６の上側の頂部（第２頂部）が回転可能に接続されている。上腕リンク４５と前腕リンク４６との接続点（力点）から上腕リンク４４と前腕リンク４６との接続点（支点）までの長さは、前腕リンク４６の前側の頂部（作用点）から上腕リンク４４と前腕リンク４６との接続点（支点）までの長さよりも短い。なお、入力リンク４１、伝達リンク４２，４３、上腕リンク４４，４５、及び前腕リンク４６により、アクチュエータ７０の駆動長さを増幅して前腕リンク４６を回転させるてこ機構が構成されている。

【0040】

上腕リンク４４には、上腕固定ユニット６０が取り付けられている。上腕固定ユニット６０は、半円筒状の上腕固定具６１と、帯状の上腕固定ベルト６２を備えている。上腕固定ユニット６０は、上腕固定具６１の内周側に使用者Ｕの上腕の外側を当て、上腕固定ベルト６２を使用者Ｕの上腕に巻き付けて留めることにより、使用者Ｕの上腕と上腕リンク４４とを固定する。上腕固定具６１は半円筒状であるため、上腕固定具６１と上腕との接触面積を増やすことができ、部分当たりを抑制して装着感を向上させることができる。

【0041】

前腕リンク４６には、前腕固定ユニット６５が取り付けられている。前腕固定ユニット６５は、半円筒状の前腕固定具６６と、帯状の前腕固定ベルト６７と、筋電位センサ６８とを備えている。前腕固定ユニット６５は、前腕固定具６６の内周側に使用者Ｕの前腕の外側を当て、前腕固定ベルト６７を使用者Ｕの前腕に巻き付けて留めることにより、使用者Ｕの前腕と前腕リンク４６とを固定する。前腕固定具６６は半円筒状であるため、前腕固定具６６と前腕との接触面積を増やすことができ、部分当たりを抑制して装着感を向上させることができる。

【0042】

筋電位センサ６８は、使用者Ｕの筋肉の動きを検出し、検出結果を制御ボックス９０へ出力する。

【0043】

アクチュエータ７０は、滑車支持フレーム７１、滑車連結フレーム７２、滑車７３、ワイヤ７４、第１人工筋肉７５、第２人工筋肉７６等を備えている。滑車７３、ワイヤ７４、第１人工筋肉７５、及び第２人工筋肉７６は、リンク機構４０Ｌ，４０Ｒに対応して左右にそれぞれ設けられている。

【0044】

滑車支持フレーム７１は、上部フレーム２２Ｌ（又は上部フレーム２２Ｒ）に取り付けられている。滑車支持フレーム７１は、滑車連結フレーム７２を支持している。滑車連結フレーム７２の両端には、それぞれ滑車７３が回転可能に取り付けられている。滑車連結フレーム７２は、左右で分割されており、左右方向の長さが調節可能である。

【0045】

第１人工筋肉７５の下端及び第２人工筋肉７６の下端は、それぞれ制御ボックス９０に固定されている。第１人工筋肉７５の上端と第２人工筋肉７６の上端とは、ワイヤ７４により接続されている。ワイヤ７４は、滑車７３に巻き掛けられている。すなわち、第１人工筋肉７５と第２人工筋肉７６とは、滑車７３を介してワイヤ７４により接続されている。ワイヤ７４において第１人工筋肉７５と滑車７３との中間部には、入力リンク４１の後側の直線部４１ａの後端が回転可能に接続されている。

【0046】

図５に示すように、制御ボックス９０は、電源９１、圧縮空気供給源９２、切替バルブ９３、制御部９４等を備えている。切替バルブ９３は、リンク機構４０Ｌ，４０Ｒに対応して左右にそれぞれ設けられている。

【0047】

電源９１は、例えばバッテリであり、圧縮空気供給源９２及び切替バルブ９３へ電力を供給する。圧縮空気供給源９２は、例えば小型ポンプであり、圧縮空気を切替バルブ９３へ供給する。

【0048】

切替バルブ９３は、例えば電磁バルブであり、圧縮空気の供給先を、第１人工筋肉７５のみ、第２人工筋肉７６のみ、第１人工筋肉７５及び第２人工筋肉７６、なし、のいずれかに切り替える。また、切替バルブ９３は、第１人工筋肉７５及び第２人工筋肉７６をそれぞれ大気開放して圧縮空気を排出させる。また、切替バルブ９３は、第１人工筋肉７５及び第２人工筋肉７６への圧縮空気の流入出を停止して、第１人工筋肉７５及び第２人工筋肉７６の内部の圧縮空気を保持することができる。

【0049】

制御部９４は、例えばマイコンにより構成されている。制御部９４は、筋電位センサ６８からの検出結果に基づいて、圧縮空気供給源９２、切替バルブ９３の状態を制御する。

【0050】

制御ボックス９０は、背面フレーム２１Ｌ（又は背面フレーム２１Ｒ）に取り付けられている。制御ボックス９０の筐体は左右で分割されており、背面フレーム２１Ｌと背面フレーム２１Ｒとのスライドに追従して左右方向に相対移動可能である。

【0051】

図６は自然長の人工筋肉７５，７６を示す模式図であり、図７は最長長さの人工筋肉７５，７６を示す模式図である。

【0052】

人工筋肉７５，７６は、いわゆるマッキベン（McKibben）型の人工筋肉である。人工筋肉７５，７６は、チューブ８１、メッシュ８２等を備えている。

【0053】

チューブ８１は、軟質ゴム（弾性体）により、円筒状（筒状）に形成されている。チューブ８１の内径（径）及び長さは、チューブ８１の内部に圧縮空気が供給された際に、チューブ８１により発生させる縮む力の大きさに応じて設定されている。

【0054】

メッシュ８２は、繊維をスリーブ状に編み込んだ編組スリーブである。繊維は、ナイロン等の合成樹脂（樹脂）により形成されている。メッシュ８２は、繊維のなす角度が変化することにより、長手方向に伸縮可能になっている。

【0055】

図６に示すように、自然長のチューブ８１に対して、メッシュ８２が長手方向に中間まで縮んで径方向に中間まで膨張した状態で接合されている。このため、図７に示すように、人工筋肉７５，７６は、チューブ８１の自然長から長手方向に伸びて径方向に収縮することができる。また、人工筋肉７５，７６は、内部に圧縮空気が供給されることにより、チューブ８１の自然長から長手方向に縮んで径方向に膨張する。

【0056】

図８は、中立長さＬｎの第１人工筋肉７５及び第２人工筋肉７６を示す模式図である。

【0057】

人工筋肉７５，７６は、内部が大気に開放されており、外部から力が作用していない自然状態において自然長Ｌｏになる。自然状態では、ワイヤ７４は若干弛んでいる。人工筋肉７５，７６は、内部の圧力が所定の中立圧力Ｐｎになるまで圧縮空気が供給された中立状態において、所定の中立長さＬｎになる。人工筋肉７５，７６の長さが中立長さＬｎになると、ワイヤ７４の弛みが解消される。

【0058】

中立状態から第１人工筋肉７５の内部へ圧縮空気が供給されて第２人工筋肉７６の内部から圧縮空気が排出されると、第１人工筋肉７５は長手方向に縮み、第２人工筋肉７６は長手方向に伸びる。第１人工筋肉７５が長手方向に最も縮んで最短長さＬｓになった時に、第２人工筋肉７６は最長長さＬｌになる。すなわち、第１人工筋肉７５の中立長さＬｎから最短長さＬｓまでの縮み量ｄ１と、第２人工筋肉７６の中立長さＬｎから最長長さＬｌまでの伸び量ｄ２とが等しくなるように、中立長さＬｎが設定されている。

【0059】

中立状態から第２人工筋肉７６の内部へ圧縮空気が供給されて第１人工筋肉７５の内部から圧縮空気が排出されると、第２人工筋肉７６は長手方向に縮み、第１人工筋肉７５は長手方向に伸びる。第２人工筋肉７６が長手方向に最も縮んで最短長さＬｓになった時に、第１人工筋肉７５は最長長さＬｌになる。すなわち、第２人工筋肉７６の中立長さＬｎから最短長さＬｓまでの縮み量ｄ１と、第１人工筋肉７５の中立長さＬｎから最長長さＬｌまでの伸び量ｄ２とが等しくなるように、中立長さＬｎが設定されている。

【0060】

図９は、リンク機構４０Ｌの中立位置Ｈｎを示す側面図である。人工筋肉７５，７６の長さは、共に中立長さＬｎである。入力リンク４１の後側の直線部４１ａの後端とワイヤ７４との接続点７４ａは、滑車７３から所定長さ離れた位置にある。このとき、人工筋肉７５，７６は上記中立状態であり、前腕リンク４６の先端４６ａの高さは中立位置Ｈｎである。中立状態から第１人工筋肉７５の内部へ圧縮空気が供給されて第２人工筋肉７６の内部から圧縮空気が排出されると、第１人工筋肉７５は長手方向に縮み、第２人工筋肉７６は長手方向に伸びる。

【0061】

図１０は、リンク機構４０Ｌの上端位置Ｈｕを示す側面図である。第１人工筋肉７５の長さは最短長さＬｓであり、第２人工筋肉７６の長さは最長長さＬｌである。入力リンク４１の後側の直線部４１ａの後端とワイヤ７４との接続点７４ａは、滑車７３から最も離れた位置にある。このとき、第１人工筋肉７５の内部の圧力は最高圧力Ｐｈであり、第２人工筋肉７６の内部は大気に開放されており、前腕リンク４６の先端４６ａの高さは上端位置Ｈｕである。

【0062】

図９の中立位置Ｈｎから図１０の上端位置Ｈｕへ移行する際に、アクチュエータ７０は、リンク機構４０Ｌの入力リンク４１へ下向きの第１力（力）を入力する。これにより、伝達リンク４２を介して入力リンク４１に接続された上腕リンク４５が、上記上部フレーム２２Ｌの前部と上腕リンク４５との接続点Ｒを支点として回転させられる。また、入力リンク４１に接続された伝達リンク４３が、上部フレーム２２Ｌの前部と伝達リンク４３との接続点Ｒを支点として回転させられる。これに伴い、伝達リンク４３に接続された上腕リンク４４が回転させられ、上腕リンク４４，４５に接続された前腕リンク４６が回転させられる。このとき、各リンク４１～４６は、互いに作用を与えるとともに反作用を受ける。その結果、リンク機構４０Ｌは、アクチュエータ７０により第１力が入力された場合に、本体２０に対して上腕リンク４４，４５を回転させて使用者Ｕの上腕を上げる補助力を発生するとともに、上腕リンク４４，４５に対して前腕リンク４６を回転させて使用者Ｕの前腕を上げる補助力を発生する。

【0063】

ここで、入力リンク４１の直線部４１ａの後端とワイヤ７４との接続点７４ａから接続点Ｒまでの長さは、接続点７４ａから伝達リンク４２と上腕リンク４５との接続点４２ａまでの長さよりも長い。このため、アクチュエータ７０による第１力は増幅されて上腕リンク４５へ伝達される。

【0064】

上腕リンク４５と前腕リンク４６との接続点４５ａから上腕リンク４４と前腕リンク４６との接続点４４ａまでの長さは、前腕リンク４６の先端４６ａから上腕リンク４４と前腕リンク４６との接続点４４ａまでの長さよりも短い。このため、接続点４５ａの移動距離よりも、前腕リンク４６の先端４６ａの移動距離は増幅される。

【0065】

図１１は、リンク機構４０Ｌの下端位置Ｈｄを示す側面図である。第２人工筋肉７６の長さは最短長さＬｓであり、第１人工筋肉７５の長さは最長長さＬｌである。入力リンク４１の後側の直線部４１ａの後端とワイヤ７４との接続点７４ａは、滑車７３に最も近い位置にある。このとき、第２人工筋肉７６の内部の圧力は最高圧力Ｐｈであり、第１人工筋肉７５の内部は大気に開放されており、前腕リンク４６の先端の高さは下端位置Ｈｄである。

【0066】

図９の中立位置Ｈｎから図１１の下端位置Ｈｄへ移行する際に、アクチュエータ７０は、リンク機構４０Ｌの入力リンク４１へ上向きの第２力（力）を入力する。この場合は、図１０の上端位置Ｈｕへ移行する際と逆向きにリンク機構４０Ｌが動作する。その結果、リンク機構４０Ｌは、アクチュエータ７０により第２力が入力された場合に、本体２０に対して上腕リンク４４，４５を回転させて使用者Ｕの上腕を下げる補助力を発生するとともに、上腕リンク４４，４５に対して前腕リンク４６を回転させて使用者Ｕの前腕を下げる補助力を発生する。その際に、アクチュエータ７０による第２力は増幅されて上腕リンク４５へ伝達され、接続点４５ａの移動距離よりも前腕リンク４６の先端４６ａの移動距離は増幅される。

【0067】

図１２は前腕リンク４６の屈曲部を示す側面図であり、図１３は前腕リンク４６の屈曲部を示す平面図である。前腕リンク４６は、後部４６ｂ及び前部４６ｃを備えている。前部４６ｃは、後部４６ｂにより左右方向に回転可能に支持されている。

【0068】

使用者Ｕは、以下のように腕補助装置１０を使用する。

【0069】

まず、使用者Ｕは、肩固定ベルト２４Ｌ，２４Ｒに腕を通して、腕補助装置１０を背負う。すなわち、使用者Ｕの胴体により本体２０を支持する。その後、腰固定ベルト２５Ｌ，２５Ｒにより使用者Ｕの腰を腕補助装置に固定し、上腕固定ベルト６２により上腕を上腕固定具６１に固定し、前腕固定ベルト６７により前腕を前腕固定具６６に固定する。使用者Ｕが腕を動かすと、筋電位センサ６８により使用者Ｕの筋肉の動きが検出される。制御部９４は、筋電位センサ６８からの検出結果に基づいて、圧縮空気供給源９２及び切替バルブ９３の状態を制御する。詳しくは、制御部９４は、使用者Ｕが腕を上げる動作をする際に図１０に示すようにアクチュエータ７０を制御し、使用者Ｕが腕を下げる動作をする際に図１１に示すようにアクチュエータ７０を制御する。その際に、制御部９４は、アクチュエータ７０の駆動量を調節して、リンク機構４０Ｌ，４０Ｒにより発生する補助力を調節する。

【0070】

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

【0071】

・リンク機構４０Ｌ，４０Ｒは、アクチュエータ７０により力が入力された場合に、本体２０に対して上腕リンク４４，４５を回転させて上腕を上げる補助力を発生するとともに、上腕リンク４４，４５に対して前腕リンク４６を回転させて前腕を上げる補助力を発生する。したがって、リンク機構４０Ｌ，４０Ｒによる一連の動作によって上腕リンク４４，４５を回転させるとともに前腕リンク４６を回転させることができ、使用者Ｕの上腕を上げる動作と前腕を上げる動作とを連動して補助することができる。

【0072】

・アクチュエータ７０は、上腕リンク４４，４５及び前腕リンク４６を上げる補助力を発生させる第１力と、第１力と反対向きの第２力をリンク機構４０Ｌ，４０Ｒへ入力可能である。そして、リンク機構４０Ｌ，４０Ｒは、アクチュエータ７０により第２力が入力された場合に、本体２０に対して上腕リンク４４，４５を回転させて上腕を下げる補助力を発生するとともに、上腕リンク４４，４５に対して前腕リンク４６を回転させて前腕を下げる補助力を発生する。したがって、リンク機構４０Ｌ，４０Ｒによる一連の動作によって上腕リンク４４，４５を回転させるとともに前腕リンク４６を回転させることができ、使用者Ｕの上腕を下げる動作と前腕を下げる動作とを連動して補助することができる。さらに、使用者Ｕの上腕を上げる動作と前腕を上げる動作とを連動して補助することと、使用者Ｕの上腕を下げる動作と前腕を下げる動作とを連動して補助することとの双方が可能となる。

【0073】

・第１人工筋肉７５及び第２人工筋肉７６は、内部の圧力が所定の中立圧力Ｐｎになるまで圧縮空気が供給された場合に所定の中立長さＬｎになる。第１人工筋肉７５及び第２人工筋肉７６は、中立長さＬｎからは縮むことも伸びることもできる。そして、第１人工筋肉７５及び第２人工筋肉７６が中立長さＬｎである状態からアクチュエータ７０が第１力をリンク機構４０Ｌ，４０Ｒへ入力する際に、第１人工筋肉７５の内部に圧縮空気が供給されて第１人工筋肉７５が長手方向に縮み、且つ第２人工筋肉７６の内部から圧縮空気が排出されて第２人工筋肉７６が長手方向に伸びる。また、第１人工筋肉７５及び第２人工筋肉７６が中立長さＬｎである状態からアクチュエータ７０が第２力をリンク機構４０Ｌ，４０Ｒへ入力する際に、第２人工筋肉７６の内部に圧縮空気が供給されて第２人工筋肉７６が長手方向に縮み、且つ第１人工筋肉７５の内部から圧縮空気が排出されて第１人工筋肉７５が長手方向に伸びる。このため、アクチュエータ７０が第１力及び第２力をリンク機構４０Ｌ，４０Ｒへそれぞれ入力する際に、一方の人工筋肉が縮む際に他方の人工筋肉が伸びる構成を実現することができる。

【0074】

・第１人工筋肉７５の中立長さＬｎから最短長さＬｓまでの縮み量と、第２人工筋肉７６の中立長さＬｎから最長長さＬｌまでの伸び量とが等しくなるように、中立長さＬｎが設定されている。こうした構成によれば、第１人工筋肉７５が最短長さＬｓまで縮んだ時に第２人工筋肉７６が最長長さＬｌまで伸びるため、第１人工筋肉７５が中立長さＬｎから縮むことが可能な長さを長くすることができる。

【0075】

・第２人工筋肉７６の中立長さＬｎから最短長さＬｓまでの縮み量と、第１人工筋肉７５の中立長さＬｎから最長長さＬｌまでの伸び量とが等しくなるように、中立長さＬｎが設定されている。こうした構成によれば、第２人工筋肉７６が最短長さＬｓまで縮んだ時に第１人工筋肉７５が最長長さＬｌまで伸びるため、第２人工筋肉７６が中立長さＬｎから縮むことが可能な長さを長くすることができる。さらに、第１人工筋肉７５が中立長さＬｎから縮むことが可能な長さと、第２人工筋肉７６が中立長さＬｎから縮むことが可能な長さとの双方を長くすることができる。

【0076】

・第１人工筋肉７５と第２人工筋肉７６とは、滑車７３を介してワイヤ７４により接続されており、ワイヤ７４は、リンク機構４０Ｌ，４０Ｒにおいて力が入力される入力リンク４１に接続されている。こうした構成によれば、アクチュエータ７０とリンク機構４０Ｌ，４０Ｒとの接続箇所を１箇所にすることができる。したがって、リンク機構４０Ｌ，４０Ｒの１箇所への入力により、使用者Ｕの上腕の動作と前腕の動作とを連動して補助することができる。

【0077】

・リンク機構４０Ｌ，４０Ｒは、力を増幅して上腕リンク４５を回転させるてこ機構を含む。こうした構成によれば、発生する力が小さいアクチュエータ７０を用いても、上腕リンク４４，４５により使用者Ｕの上腕を上げる補助力を確保しやすくなり、使用者Ｕの上腕の動作と前腕の動作とを連動して補助する構成を実現しやすくなる。

【0078】

・リンク機構４０Ｌ，４０Ｒは、力を入力する際のアクチュエータ７０の駆動長さを増幅して前腕リンク４６を回転させるてこ機構を含む。こうした構成によれば、駆動長さが短いアクチュエータを用いても、前腕リンク４６により使用者Ｕの前腕を上げる動作量を確保しやすくなり、使用者Ｕの上腕の動作と前腕の動作とを連動して補助する構成を実現しやすくなる。

【0079】

・本体２０は、使用者Ｕの左右方向で左本体と右本体とに分割されており、左本体と右本体とは左右方向に相対移動可能である。こうした構成によれば、使用者Ｕの体型に合わせて本体２０の左右方向の幅を調節することができる。

【0080】

・上腕リンク４４には、使用者Ｕの上腕と上腕リンク４４とを固定する上腕固定ユニット６０が取り付けられている。こうした構成によれば、上腕固定ユニット６０により使用者Ｕの上腕と上腕リンク４４とを固定して、上腕リンク４４から使用者Ｕの上腕へ補助力を安定して伝達することができる。

【0081】

・前腕リンク４６には、使用者Ｕの前腕と前腕リンク４６とを固定する前腕固定ユニット６５が取り付けられている。こうした構成によれば、前腕固定ユニット６５により使用者Ｕの前腕と前腕リンク４６とを固定して、前腕リンク４６から使用者Ｕの前腕へ補助力を安定して伝達することができる。

【0082】

（第２実施形態）
以下、第２実施形態の腕補助装置１０について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態の腕補助装置１０は、リンク機構の構成、及びリンク機構とアクチュエータとの接続態様が第１実施形態と異なっている。その他の構成は、概ね第１実施形態と同様である。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0083】

腕補助装置１０は、リンク機構１４０Ｌ，１４０Ｒを備えている。リンク機構１４０Ｌとリンク機構１４０Ｒとは、左右対称に形成されている。以下、リンク機構１４０Ｒを例にして説明する。

【0084】

図１４は、本実施形態の腕補助装置１０におけるリンク機構１４０Ｒの側面図である。図１４は、リンク機構１４０Ｒの中立位置Ｈｎを示している。

【0085】

リンク機構１４０Ｒは、入力リンク１４１、上腕リンク１４４，１４５、前腕リンク１４６，１４７、手首リンク１４８等を備えている。

【0086】

入力リンク１４１は、直線状に形成されている。入力リンク１４１の中間点１４１ａは、上述した上部フレーム２２Ｌの前部に回転可能に接続されている。上腕リンク１４５は、直線状に形成されている。入力リンク１４１の後端１４１ｂには、上腕リンク１４５の上端が回転可能に接続されている。上腕リンク１４４は、屈曲して形成されている。入力リンク１４１の中間点１４１ａには、上腕リンク１４４の上端が回転可能に接続されている。

【0087】

前腕リンク１４６は、屈曲して形成されている。上腕リンク１４５の下端には、前腕リンク１４６の屈曲点１４６ａが回転可能に接続されている。上腕リンク１４４の屈曲点１４４ａには、前腕リンク１４６の基端が回転可能に接続されている。前腕リンク１４７は、直線状に形成されている。上腕リンク１４４の下端１４４ｂ（先端）には、前腕リンク１４７の後端（基端）が回転可能に接続されている。

【0088】

手首リンク１４８は、「Ｔ」字状に形成されている。前腕リンク１４６の先端１４６ｂには、手首リンク１４８の「Ｔ」字の横棒の一端が回転可能に接続されている。前腕リンク１４７の前端１４７ａ（先端）には、手首リンク１４８における「Ｔ」字の横棒の他端が回転可能に接続されている。

【0089】

第１人工筋肉７５は、入力リンク１４１における中間点１４１ａと後端１４１ｂとの中間部と、上腕リンク１４４における屈曲点１４４ａと上記中間点１４１ａとの中間部とを接続している。第２人工筋肉７６は、入力リンク１４１における中間点１４１ａと前端１４１ｃとの中間部と、上腕リンク１４４における屈曲点１４４ａと上記中間点１４１ａとの中間部とを接続している。

【0090】

上腕リンク１４４（又は上腕リンク１４５）に、使用者Ｕの上腕を上腕リンク１４４（又は上腕リンク１４５）に固定する上腕固定ユニット６０が取り付けられている。前腕リンク１４６（又は前腕リンク１４７）に、使用者Ｕの前腕を前腕リンク１４６（又は前腕リンク１４７）に固定する前腕固定ユニット６５が取り付けられている。

【0091】

図１４において、人工筋肉７５，７６の長さは、共に中立長さＬｎである。このとき、人工筋肉７５，７６は上記中立状態であり、手首リンク１４８の先端１４８ａの高さは中立位置Ｈｎである。中立状態から第１人工筋肉７５の内部へ圧縮空気が供給されて第２人工筋肉７６の内部から圧縮空気が排出されると、第１人工筋肉７５は長手方向に縮み、第２人工筋肉７６は長手方向に伸びる。

【0092】

図１５は、リンク機構１４０Ｒの上端位置Ｈｕを示す側面図である。第１人工筋肉７５の長さは最短長さＬｓであり、第２人工筋肉７６の長さは最長長さＬｌである。このとき、第１人工筋肉７５の内部の圧力は最高圧力Ｐｈであり、第２人工筋肉７６の内部は大気に開放されており、手首リンク１４８の先端１４８ａの高さは上端位置Ｈｕである。

【0093】

図１４の中立位置Ｈｎから図１５の上端位置Ｈｕへ移行する際に、第１人工筋肉７５（アクチュエータ７０）は、リンク機構１４０Ｒの入力リンク１４１の後部へ下向きの第１力（力）を入力する。これにより、入力リンク１４１が、入力リンク１４１の中間点１４１ａを支点として回転させられる。そして、入力リンク１４１に接続された上腕リンク１４５が、入力リンク１４１と上腕リンク１４５との接続点１４１ｂを支点として回転させられる。また、入力リンク１４１に接続された上腕リンク１４４が、入力リンク１４１と上腕リンク１４４との接続点１４１ａを支点として回転させられる。これに伴い、上腕リンク１４４，１４５に接続された前腕リンク１４６が回転させられ、上腕リンク１４４に接続された前腕リンク１４７が回転させられる。そして、前腕リンク１４６，１４７に接続された手首リンク１４８が回転させられる。このとき、各リンク１４１～１４８は、互いに作用を与えるとともに反作用を受ける。その結果、リンク機構１４０Ｒは、第１人工筋肉７５により第１力が入力された場合に、本体２０に対して上腕リンク１４４，１４５を回転させて使用者Ｕの上腕を上げる補助力を発生するとともに、上腕リンク１４４，１４５に対して前腕リンク１４６，１４７を回転させて使用者Ｕの前腕を上げる補助力を発生する。

【0094】

図１６は、リンク機構１４０Ｒの下端位置Ｈｄを示す側面図である。第２人工筋肉７６の長さは最短長さＬｓであり、第１人工筋肉７５の長さは最長長さＬｌである。このとき、第２人工筋肉７６の内部の圧力は最高圧力Ｐｈであり、第１人工筋肉７５の内部は大気に開放されており、手首リンク１４８の先端１４８ａの高さは下端位置Ｈｄである。

【0095】

図１４の中立位置Ｈｎから図１６の下端位置Ｈｄへ移行する際に、第２人工筋肉７６は、リンク機構１４０Ｒの入力リンク１４１の後部へ上向きの第２力（力）を入力する。この場合は、図１５の上端位置Ｈｕへ移行する際と逆向きにリンク機構１４０Ｒが動作する。その結果、リンク機構１４０Ｒは、第２人工筋肉７６により第２力が入力された場合に、本体２０に対して上腕リンク１４４，１４５を回転させて使用者Ｕの上腕を下げる補助力を発生するとともに、上腕リンク１４４，１４５に対して前腕リンク１４６，１４７を回転させて使用者Ｕの前腕を下げる補助力を発生する。

【0096】

以上詳述した本実施形態は、第１実施形態に準じた利点と共に、以下の利点を有する。

【0097】

・第１人工筋肉７５と第２人工筋肉７６とは、リンク機構１４０Ｌ，１４０Ｒにおいて力が入力される入力リンク１４１にそれぞれ接続されている。こうした構成によれば、人工筋肉７５，７６から入力リンク１４１への力の伝達を仲介する機構（ワイヤ７４や、滑車７３等）を省略することができる。したがって、簡潔な構成により、使用者Ｕの上腕の動作と前腕の動作とを連動して補助することができる。

【0098】

なお、第２実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。第２実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0099】

・手首リンク１４８に、使用者Ｕの手首を手首リンク１４８に固定する手首固定ユニットを取り付けてもよい。

【0100】

・入力リンク１４１の中間点１４１ａに代えて、上腕リンク１４４の屈曲点１４４ａを上部フレーム２２Ｌ，２２Ｒの前部に回転可能に接続することもできる。この場合は、リンク機構１４０Ｌ，１４０Ｒにより、使用者Ｕの前腕及び手首を上下させる動作のみを補助することができる。したがって、使用者Ｕの上腕及び前腕の動作を補助する場合と、前腕及び手首の動作を補助する場合とで腕補助装置１０を使い分けることができる。

【0101】

また、第１，第２実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。第１，第２実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0102】

・上記筋電位センサ６８に代えて、図１７に示すように、指サック７７に収納された圧力センサ１６８を使用者Ｕの手に取り付けてもよい。例えば、圧力センサ１６８は、使用者Ｕの親指に取り付けられており、親指により荷物を支持する際の圧力を検出する。制御部９４は、圧力センサ１６８からの検出結果に基づいて、圧縮空気供給源９２、切替バルブ９３の状態を制御して、使用者Ｕの上腕及び前腕を上げる補助力をリンク機構４０Ｌ，４０Ｒ，１４０Ｌ，１４０Ｒにより発生させる。なお、使用者Ｕの人差し指にも圧力センサを取り付けて、人差し指により荷物を支持する際の圧力を検出してもよい。そして、制御部９４は、人差し指の圧力センサからの検出結果に基づいて、圧縮空気供給源９２、切替バルブ９３の状態を制御して、使用者Ｕの上腕及び前腕を下げる補助力をリンク機構４０Ｌ，４０Ｒ，１４０Ｌ，１４０Ｒにより発生させる。

【0103】

・上記筋電位センサ６８に代えて、音声センサを採用することもできる。この場合、制御部９４は、音声センサによる認識結果に基づいて、圧縮空気供給源９２、切替バルブ９３の状態を制御して、使用者Ｕの上腕及び前腕を上下する補助力をリンク機構４０Ｌ，４０Ｒ，１４０Ｌ，１４０Ｒにより発生させる。

【0104】

・本体２０及び制御ボックス９０が左右で分割されていない構成を採用することもできる。

【0105】

・腕補助装置１０は、使用者Ｕの腕を上げる動作及び下げる動作の一方のみを補助してもよい。

【0106】

・電源９１に代えて、電気ケーブルにより、圧縮空気供給源９２及び切替バルブ９３へ電力を供給することもできる。

【0107】

・圧縮空気供給源９２に代えて、配管（チューブ）により外部から圧縮空気を供給する構成を採用することもできる。

【0108】

・人工筋肉７５，７６の内部に供給される気体（流体）として、高圧窒素や、高圧アルゴン等を用いることもできる。また、人工筋肉７５，７６の内部に供給される流体として、水や油等の液体を用いることもできる。

【0109】

・アクチュエータ７０は、人工筋肉７５，７６により駆動力を発生する構成に限らず、複動式のシリンダや、モータにより駆動力を発生する構成でもよい。

【0110】

なお、上記の各変更例を組み合わせて実施することもできる。

【符号の説明】

【0111】

１０…腕補助装置、２０…本体、４０Ｌ…リンク機構、４０Ｒ…リンク機構、４１…入力リンク、４２…伝達リンク、４３…伝達リンク、４４…上腕リンク、４５…上腕リンク、４６…前腕リンク、７０…アクチュエータ、１４０Ｌ…リンク機構、１４０Ｒ…リンク機構、１４１…入力リンク、１４４…上腕リンク、１４５…上腕リンク、１４６…前腕リンク、１４７…前腕リンク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】