特開 2024-27688 補助装具の補助力を生成する補助力生成機構、及び補助装具

(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】P2024027688

(43)【公開日】2024-03-01

(54)【発明の名称】補助装具の補助力を生成する補助力生成機構、及び補助装具

(51)【国際特許分類】

   A61H 3/00 20060101AFI20240222BHJP

   B25J 11/00 20060101ALI20240222BHJP

   A61H 1/02 20060101ALI20240222BHJP

【ＦＩ】

A61H3/00 B

B25J11/00 Z

A61H1/02 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022130687

(22)【出願日】2022-08-18

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り ウェブサイトのアドレス：ｈｔｔｐｓ：／／ｃｈａｔ．ｌｉｎｃｂｉｚ．ｊｐ／ａ００６４２５／ｄｅｆａｕｌｔ／ｃｈａｎｎｅｌｓ／ｃａ０ｓ０ｖ１１ａｃ１ｔ６ｖｂ６ｓｎｂ０ 掲載日：令和４年５月３１日 ［刊行物等］ ウェブサイトのアドレス：ｈｔｔｐｓ：／／ｃｈａｔ．ｌｉｎｃｂｉｚ．ｊｐ／ａ００６４２５／ｄｅｆａｕｌｔ／ｃｈａｎｎｅｌｓ／ｃａ０ｓ０ｖ１１ａｃ１ｔ６ｖｂ６ｓｎｂ０ 掲載日：令和４年６月１日 ［刊行物等］ ウェブサイトのアドレス：ｈｔｔｐｓ：／／ｃｈａｔ．ｌｉｎｃｂｉｚ．ｊｐ／ａ００６４２５／ｄｅｆａｕｌｔ／ｃｈａｎｎｅｌｓ／ｔｅａｍ－ｔａｌｋ 掲載日：令和４年６月１日 ［刊行物等］ ＲＯＢＯＭＥＣＨ２０２２ 開催日：令和４年６月３日 ［刊行物等］ ウェブサイトのアドレス：ｈｔｔｐ：／／ｊｓｍｅ－ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．ｓａｋｕｒａ．ｎｅ．ｊｐ／ｂｉｏｃｏｎｆ２２／３４ｔｈ＿ｂｉｏｅｎｇ＿ｃｏｎｆ．ｚｉｐ 掲載日：令和４年６月２２日 ［刊行物等］ 日本機械学会 第３４回バイオエンジニアリング講演会 開催日：令和４年６月２６日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度、防衛装備庁 安全保障技術研究推進制度、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】304028726

【氏名又は名称】国立大学法人 大分大学

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100153729

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 有一

(72)【発明者】

【氏名】菊池 武士

(72)【発明者】

【氏名】阿部 功

(72)【発明者】

【氏名】戸▲高▼ 健

【テーマコード（参考）】

3C707

4C046

【Ｆターム（参考）】

3C707AS38

3C707HS04

3C707HS27

3C707HT11

3C707KS11

3C707XK06

3C707XK13

3C707XK27

3C707XK42

3C707XK85

4C046AA09

4C046AA25

4C046AA42

4C046AA47

4C046BB08

4C046CC01

4C046DD06

4C046DD39

4C046EE09

4C046FF05

(57)【要約】

【課題】補助装具の補助力を、用途に応じて変更したいという要求がある。
【解決手段】補助力生成機構１００は、互いに並ぶように配置された第１の付勢部１０４及び第２の付勢部１０８と、第１の付勢部１０４と第２の付勢部１０８との間に移動可能に設けられるスライダ１１０と、スライダ１１０と係合してスライダ１１０の移動を禁止する係合位置と、係合を解除してスライダの移動を許可する非係合位置との間で移動可能なロック部１１２とを備える。補助力生成機構１００は、ロック部１１２が係合位置に配置されているとき、第１の付勢部１０４の作用によって補助力を生成する一方、ロック部１１２が非係合位置に配置されているとき、第１の付勢部１０４及び第２の付勢部１０８の作用によって補助力を生成する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

身体の屈伸運動を補助する補助装具の補助力を生成する補助力生成機構であって、
互いに並ぶように配置された第１の付勢部及び第２の付勢部と、
前記第１の付勢部と前記第２の付勢部との間に移動可能に設けられるスライダと、
前記スライダと係合し、前記第２の付勢部に対する前記スライダの移動を禁止する係合位置と、前記係合を解除して前記スライダの移動を許可する非係合位置と、の間で移動可能なロック部と、を備え、
前記ロック部が前記係合位置に配置されているとき、前記第１の付勢部の作用によって前記補助力を生成する一方、前記ロック部が前記非係合位置に配置されているとき、前記第１の付勢部及び前記第２の付勢部の作用によって前記補助力を生成する、補助力生成機構。

【請求項2】

前記係合位置と前記非係合位置との間で前記ロック部を駆動するアクチュエータをさらに備える、請求項１に記載の補助力生成機構。

【請求項3】

前記ロック部は、前記係合位置と前記非係合位置との間で、前記スライダの移動方向と平行な第１の軸線の周りに回動可能に設けられ、
前記アクチュエータは、
前記第１の軸線と直交する第２の軸線の周りに回動可能に設けられ、前記ロック部と係合する回動部と、
前記回動部を回動させることで、該回動部を介して前記ロック部を前記係合位置と前記非係合位置との間で回動させる動力部と、を有する、請求項２に記載の補助力生成機構。

【請求項4】

前記動力部は、前記回動部に接続され、電流に応じて伸縮することで該回動部を回動させる形状記憶合金を有する、請求項３に記載の補助力生成機構。

【請求項5】

前記スライダは、スライダ本体と、該スライダ本体から外方へ突出する爪部と、を有し、
前記ロック部は、
前記スライダ本体を環囲し、前記係合位置と前記非係合位置との間で回動可能なリング部と、前記スライダの移動方向と平行に延在するように前記リング部に形成された溝部と、を有し、
前記リング部が前記係合位置に配置されているとき、前記爪部が該リング部と係合することで前記スライダの移動を禁止する一方、前記リング部が前記非係合位置に配置されているとき、前記爪部が前記溝部に進入することで前記スライダの移動を許可する、請求項１～４のいずれか１項に記載の補助力生成機構。

【請求項6】

前記第１の付勢部は、第１のばね定数を有するばねを含み、
前記第２の付勢部は、前記第１のばね定数とは異なる第２のばね定数を有するばねを含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の補助力生成機構。

【請求項7】

前記第１の付勢部は、前記第２の付勢部よりも大きい付勢力を生成可能である、請求項１～６のいずれか１項に記載の補助力生成機構。

【請求項8】

関節を介して接続された身体の第１の部位及び第２の部位の屈伸運動を補助する補助装具であって、
前記第１の部位に装着される第１のアーム、及び前記第２の部位に装着される第２のアームと、
前記第１のアーム及び前記第２のアームを伸展位置と屈曲位置との間で屈伸可能に接続するリンク部と、
前記リンク部に対して補助力を加えることで、前記第１のアーム及び前記第２のアームを前記屈曲位置から前記伸展位置へ向かって付勢する、請求項１～７のいずれか１項に記載の補助力生成機構と、を備える、補助装具。

【請求項9】

前記係合位置と前記非係合位置との間で前記ロック部を駆動するアクチュエータの動作を制御する制御部をさらに備える、請求項８に記載の補助装具。

【請求項10】

前記身体の姿勢を検出するセンサをさらに備え、
前記制御部は、前記センサの検出データに基づいて、前記ロック部を前記係合位置と前記非係合位置との間で移動させるように前記アクチュエータを制御する、請求項９に記載の補助装具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、身体の屈伸運動を補助する補助装具の補助力を生成する補助力生成機構、及び補助装具に関する。

【背景技術】

【0002】

人体の屈伸運動を補助する補助装具が知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１-１２０９３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

補助装具の補助力を、用途に応じて変更したいという要求がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様において、身体の屈伸運動を補助する補助装具の補助力を生成する補助力生成機構は、互いに並ぶように配置された第１の付勢部及び第２の付勢部と、第１の付勢部と第２の付勢部との間に移動可能に設けられるスライダと、スライダと係合し、第２の付勢部に対するスライダの移動を禁止する係合位置と、係合を解除してスライダの移動を許可する非係合位置と、の間で移動可能なロック部とを備える。補助力生成機構は、ロック部が係合位置に配置されているとき、第１の付勢部の作用によって補助力を生成する一方、ロック部が非係合位置に配置されているとき、第１の付勢部及び第２の付勢部の作用によって補助力を生成するように構成される。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】一実施形態に係る補助装具を示す図であって、身体が直立姿勢となっている状態を示す。

【図2】図１に示す下側のアームを示す。

【図3】図１に示す上側のアームを示す。

【図4】図１に示すリンク部を示す。

【図5】図１に示す補助力生成機構の拡大図である。

【図6】図５に示す補助力生成機構の斜視図であって、ロック部が非係合位置に配置されている状態を示す。

【図7】図６に示す補助力生成機構の断面図である。

【図8】図５に示す補助力生成機構の斜視図であって、ロック部が係合位置に配置されている状態を示す。

【図9】図８に示す補助力生成機構の断面図である。

【図10】図５に示すアクチュエータの動力部を示す。

【図11】図１０に示す動力部が回動部を回動させた状態を示す。

【図12】身体がしゃがみ姿勢となったときの補助装具を示す。

【図13】ロック部が係合位置に配置されているときに補助力生成機構が補助力を生成している状態を示す。

【図14】ロック部が非係合位置に配置されているときに補助力生成機構が補助力を生成している状態を示す。

【図15】他の実施形態に係る補助装具の機構部を示す。

【図16】図１５に示す補助装具のブロック図を示す。

【図17】図１５に示す補助装具を脚に装着した身体が斜面を歩いている状態を示す。

【図18】図１５に示す補助装具を脚に装着した身体が斜面を横断している状態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明においては、図中の直交座標系Ｃを方向の基準とし、便宜上、座標系Ｃのｘ軸プラス方向を前方、座標系Ｃのｙ軸プラス方向を左方、ｚ軸プラス方向を上方として言及する。

【0008】

まず、図１を参照して、一実施形態に係る補助装具１０について説明する。補助装具１０は、身体Ｂの大腿部Ｂ１と脛部Ｂ２の屈伸運動（つまり、膝の屈伸運動）を補助するためのものである。大腿部Ｂ１と脛部Ｂ２とは、膝関節Ｂ３を介して接続されており、身体Ｂは、大腿部Ｂ１と脛部Ｂ２とを膝関節Ｂ３で屈曲及び伸展することで、膝の屈伸運動を行う。

【0009】

補助装具１０は、機構部１２、装着バンド１４及び１６を備える。装着バンド１４及び１６の各々は、例えば、天然繊維又は化学繊維の布、ゴム、樹脂、又はこれらの組み合わせから構成され、身体Ｂに適合するように高い可撓性及び伸縮性を有する。本実施形態においては、装着バンド１４は、脛部Ｂ２に巻かれて装着される一方、装着バンド１６は、大腿部Ｂ１に巻かれて装着される。

【0010】

機構部１２は、装着バンド１４及び１６の間に配置される。以下、図１～図５を参照して、機構部１２について説明する。機構部１２は、アーム１８及び２０、リンク部２２、並びに、補助力生成機構１００を有する。アーム１８は、装着バンド１４に取り付けられ、該装着バンド１４を介して脛部Ｂ２に装着される。

【0011】

図２を参照して、アーム１８は、例えば、アルミ等の金属からなる一体形状の平板部材であって、本体部２６、歯車部２８、及び延長部３０を有する。本体部２６は、上端部３２、及び該上端部３２とは反対側の下端部３４を有し、上端部３２から下端部３４まで軸線Ａ１に沿って延在している。

【0012】

より具体的には、本体部２６は、軸線Ａ１に沿って真直ぐ延在する矩形状の第１の部分３６と、第１の部分３６の上端から上方へ延出する略扇形状の第２の部分３８とを有する。第１の部分３６は、下端部３４を画定する一方、第２の部分３８は、上端部３２を画定する。第１の部分３６は、装着バンド１４（図１）に取り付けられる。第２の部分３８は、第１の部分３６の上端から上方へ向かうにつれて拡幅している。

【0013】

上端部３２には、シャフト４０が設けられている。シャフト４０は、例えば円柱状であって、上端部３２から右方へ延出するように、該上端部３２に一体に形成されている。また、上端部３２は、円弧状の外周面４２を有する。外周面４２は、シャフト４０と略同軸に配置されている。

【0014】

歯車部２８は、所定の径Ｒ１（例えば、ピッチ径）を有し、上端部３２に一体に形成されている。より具体的には、歯車部２８は、上端部３２の外周面４２の周方向へ整列する複数の歯部２８ａを有する。各々の歯部２８ａは、外周面４２から、該外周面４２の径方向外方へ突出するように、該外周面４２に一体に形成されている。

【0015】

延長部３０は、本体部２６の上端部３２から外方へ延出するように、該上端部３２に一体に形成されている。より具体的には、延長部３０は、上端部３２において歯車部２８の前側に隣接して配置され、該上端部３２から軸線Ａ２に沿って真直ぐに延出する。軸線Ａ２は、本体部２６の軸線Ａ１に対して角度θ１で傾斜する。本実施形態においては、角度θ１は、鋭角である（例えば、θ１＝１０°～６０°）。

【0016】

図３を参照して、アーム２０は、例えば、アルミ等の金属からなる一体形状の平板部材であって、本体部４４、及び歯車部４６を有する。本体部４４は、上端部４８、及び該上端部４８とは反対側の下端部５０を有し、上端部４８から下端部５０まで軸線Ａ３に沿って真直ぐに延在する。

【0017】

下端部５０には、シャフト５２が設けられている。シャフト５２は、例えば円柱状であって、下端部５０から右方へ延出するように、該下端部５０に一体に形成されている。また、下端部５０は、円弧状の外周面５４を有する。外周面５４は、シャフト５２と略同軸に配置されている。

【0018】

歯車部４６は、所定の径Ｒ２（例えば、ピッチ径）を有し、下端部５０に一体に形成されている。より具体的には、歯車部４６は、下端部５０の外周面５４の周方向へ整列する複数の歯部４６ａを有する。各々の歯部４６ａは、外周面５４から、該外周面５４の径方向外方へ突出するように、該外周面５４に一体に形成されている。

【0019】

歯部４６ａは、歯車部２８の歯部２８ａ（図２）と係合する。本実施形態においては、歯車部４６の径Ｒ２は、歯車部２８の径Ｒ１と異なっている。より具体的には、歯車部４６の径Ｒ２は、歯車部２８の径Ｒ１よりも小さく（Ｒ２＜Ｒ１）、径Ｒ２と径Ｒ１との比率は、例えば、Ｒ２：Ｒ１＝１２：１７に設定される。

【0020】

図４を参照して、リンク部２２は、アルミ等の金属からなる一体形状の平板部材であって、本体部５６、及びレバー部５８を有する。本体部５６は、軸線Ａ４に沿って真直ぐに延在し、その下端部５６ａがアーム１８に回動可能に連結され、その上端部５６ｂがアーム２０に回動可能に連結される。より具体的には、本体部５６の下端部５６ａには、貫通孔６０が形成される一方、本体部５６の上端部５６ｂには、貫通孔６２が形成されている。

【0021】

アーム１８のシャフト４０（図１、図２）は、本体部５６の貫通孔６０に回動可能に挿通され、該シャフト４０には、ボルト等の締結具（図示せず）が締結される。これにより、アーム１８の上端部３２は、本体部５６の下端部５６ａに対して、シャフト４０の中心軸線の周りに相対回動可能となるように、連結される。

【0022】

一方、アーム２０のシャフト５２（図１、図３）は、本体部５６の貫通孔６２に回動可能に挿通され、該シャフト５２には、ボルト等の締結具（図示せず）が締結される。これにより、アーム２０の下端部５０は、本体部５６の上端部５６ｂに対して、シャフト５２の中心軸線の周りに相対回動可能となるように、連結される。

【0023】

レバー部５８は、本体部５６の下端部５６ａから軸線Ａ５に沿って延出するように、該下端部５６ａに一体に形成されている。軸線Ａ５は、軸線Ａ４に対して角度θ２で傾斜している。本実施形態においては、角度θ２は、鋭角である（例えば、θ２＝３０°～８０°）。

【0024】

レバー部５８は、湾曲状に延在する側面５８ａを有する。側面５８ａは、その基端から先端に向かって外側に膨出するように湾曲して延在している。側面５８ａは、所定の曲率半径を有する円弧面であってもよいし、又は、複数の曲率半径を各々有する複数の円弧面の組み合わせであってもよい。

【0025】

補助力生成機構１００は、補助装具１０の補助力Ｆａを生成する。本実施形態においては、補助力生成機構１００は、図１に示すように、アーム１８の延長部３０に設けられている。以下、図５～図７を参照して、補助力生成機構１００について説明する。補助力生成機構１００は、固定シャフト１０２、第１の付勢部１０４、ハウジング１０６、第２の付勢部１０８（図７）、スライダ１１０、ロック部１１２、及びアクチュエータ１１４を備える。

【0026】

固定シャフト１０２は、軸線Ａ６に沿って真直ぐに延びるシャフト部１０２ａと、該シャフト部１０２ａの上端から外方に突出するように設けられ、アーム１８の延長部３０に固定されるフランジ部１０２ｂとを有する。軸線Ａ６は、延長部３０の軸線Ａ２（図１、図２）と平行となるように配置されてもよい。

【0027】

第１の付勢部１０４は、スライダ１１０とフランジ部１０２ｂとの間に介挿されている。本実施形態においては、第１の付勢部１０４は、第１のばね定数ｋ１を有する圧縮コイルばねであって、軸線Ａ６の方向に伸縮する。第１の付勢部１０４は、その内部にシャフト部１０２ａが挿通されることで、軸線Ａ６の方向に延在するように位置決めされる。第１の付勢部１０４は、軸線Ａ６の方向に変位量ｘだけ圧縮されると、その反力として、付勢力Ｆ１（＝ｋ１・ｘ）を生じさせる。

【0028】

ハウジング１０６は、中空であって、シャフト部１０２ａ及びスライダ１１０の一部を受容する。具体的には、ハウジング１０６は、略四角形の底部１０６ａと、該底部１０６ａから延出する筒状の側壁部１０６ｂと、該側壁部１０６ｂの上端から外方に延出するフランジ部１０６ｃとを有する。側壁部１０６ｂは、四角形の外形を有し、底部１０６ａとともに、四角柱状の内部空間Ｓを画定している。

【0029】

図７に示すように、第２の付勢部１０８は、ハウジング１０６の内部空間Ｓに収容され、スライダ１１０と底部１０６ａとの間に介挿されている。本実施形態においては、第２の付勢部１０８は、上述の第１のばね定数ｋ１とは異なる第２のばね定数ｋ２（≠ｋ１）を有する圧縮コイルばねであって、軸線Ａ６の方向に伸縮する。第２の付勢部１０８は、その内部にシャフト部１０２ａが挿通されることで、軸線Ａ６の方向に延在するように位置決めされる。こうして、第１の付勢部１０４及び第２の付勢部１０８は、軸線Ａ６の方向に互いに並ぶように配置される。

【0030】

第２の付勢部１０８は、軸線Ａ６の方向に変位量ｘだけ圧縮されると、その反力として、付勢力Ｆ２（＝ｋ２・ｘ）を生じさせる。ここで、本実施形態においては、第２のばね定数ｋ２は、上述の第１のばね定数ｋ１よりも小さい（ｋ２＜ｋ１）。したがって、第１の付勢部１０４及び第２の付勢部１０８は、軸線Ａ６の方向に変位量ｘだけ圧縮されたときに、互いに異なる大きさの付勢力Ｆ１及びＦ２を、それぞれ生成する（具体的には、Ｆ１＞Ｆ２）。

【0031】

スライダ１１０は、軸線Ａ６に沿って移動可能となるように、第１の付勢部１０４と第２の付勢部１０８との間に設けられる。具体的には、スライダ１１０は、スライダ本体１１０ａ、及び複数の爪部１１０ｂを有する。スライダ本体１１０ａは、略四角形状の外形を有し、その中心部には、軸線Ａ６の方向へスライダ本体１１０ａを貫通する貫通孔１１０ｃ（図７）が形成されている。

【0032】

スライダ本体１１０ａは、その一部がハウジング１０６の内部空間Ｓに、軸線Ａ６の方向へ移動可能に受容される。ここで、本実施形態においては、スライダ本体１１０ａ及び内部空間Ｓ（つまり、側壁部１０６ｂの内面）は、互いに対応する四角形状の外形を有している。この構成によれば、スライダ本体１１０ａは、ハウジング１０６に対して軸線Ａ６の周りに回動するのが規制されつつ、側壁部１０６ｂによって軸線Ａ６の方向への移動が案内される。

【0033】

シャフト部１０２ａは、貫通孔１１０ｃに相対摺動可能に挿通されており、これにより、スライダ１１０は、シャフト部１０２ａ上を軸線Ａ６の方向へ摺動可能となっている。また、スライダ本体１１０ａの上端部には、該上端部から外方に突出するリング状のフランジ部１１０ｄ（図６）が一体に形成されている。

【0034】

上述の第１の付勢部１０４は、その上端が固定シャフト１０２のフランジ部１０２ｂに当接する一方、その下端がスライダ１１０のフランジ部１１０ｄに当接する。また、第２の付勢部１０８は、その上端がスライダ本体１１０ａの下端面に当接する一方、その下端がハウジング１０６の底部１０６ａに当接する。

【0035】

爪部１１０ｂの各々は、スライダ本体１１０ａのフランジ部１１０ｄから外方へ突出するように、該フランジ部１１０ｄに一体に形成されている。本実施形態においては、計４個の爪部１１０ｂが、フランジ部１１０ｄの周方向に略等間隔で並ぶように、配設されている。

【0036】

ロック部１１２は、軸線Ａ６の周りに回動可能となるように、ハウジング１０６のフランジ部１０６ｃの上側に隣接して配置されている。具体的には、ロック部１１２は、リング部１１２ａ、複数の溝部１１２ｂ、及び係合部１１２ｃを有する。リング部１１２ａは、略円筒状の部材であって、スライダ本体１１０ａを環囲するように、軸線Ａ６周りに回動可能に設けられている。

【0037】

溝部１１２ｂの各々は、軸線Ａ６の方向（つまり、スライダ１１０の移動方向）と平行に延在するように、リング部１１２ａに形成されている。本実施形態においては、計４個の溝部１１２ｂが、スライダ１１０の爪部１１０ｂの位置に対応するように、リング部１１２ａの周方向に略等間隔で並ぶように配設されている。各々の溝部１１２ｂは、リング部１１２ａの上端で上側に向かって開口し、対応する爪部１１０ｂを内部に受容できるように形成されている。係合部１１２ｃは、上側から見て略Ｕ字状の外形を有し、リング部１１２ａの下端部から外方へ突出するように、該リング部１１２ａに一体に形成されている。

【0038】

ロック部１１２（すなわち、リング部１１２ａ）は、係合位置Ｐ１と非係合位置Ｐ２との間で、軸線Ａ６周りに回動する。図６及び図７は、ロック部１１２が非係合位置Ｐ２に配置されている状態を示している。非係合位置Ｐ２に配置されているとき、ロック部１１２の溝部１１２ｂと、対応する爪部１１０ｂとは、軸線Ａ６の方向に整列する。

【0039】

一方、図８及び図９は、ロック部１１２が係合位置Ｐ１に配置されている状態を示している。非係合位置Ｐ２に配置されているとき、ロック部１１２の溝部１１２ｂは、対応する爪部１１０ｂから周方向にずれる。これにより、各々の爪部１１０ｂは、リング部１１２ａの上端面と対向することになる。

【0040】

アクチュエータ１１４は、ロック部１１２を、係合位置Ｐ１と非係合位置Ｐ２との間で駆動する。具体的には、アクチュエータ１１４は、アクチュエータハウジング１１６、回動部１１８、及び動力部１２０（図１０）を有する。アクチュエータハウジング１１６は、中空であって、取付具１２２を介してハウジング１０６に固定されている。アクチュエータハウジング１１６は、その内部に、後述する動力部１２０を収容する。

【0041】

回動部１１８は、直線状に延びる棒状部材であって、軸線Ａ６と直交する軸線Ａ７の周りに回動可能となるように、アクチュエータハウジング１１６に設けられている。回動部１１８は、その上端部が、ロック部１１２の係合部１１２ｃの内部に挿通され、これにより、該係合部１１２ｃと係合する。

【0042】

動力部１２０は、回動部１１８を回動させることで、該回動部１１８を介してロック部１１２を係合位置Ｐ１と非係合位置Ｐ２との間で回動させる。より具体的には、図１０示すように、動力部１２０は、てこ部１２４、ベース部１２６、ばね１２８、並びに、一対の形状記憶合金（ＳＭＡ）１３０ａ及び１３０ｂを有する。

【0043】

てこ部１２４は、回動部１１８に一体に固設され、該回動部１１８とともに軸線Ａ７の周りに回動する。ベース部１２６は、てこ部１２４に対して接近及び離反するように、該てこ部１２４に対向配置されている。ばね１２８は、てこ部１２４（又は回動部１１８）とベース部１２６との間に介挿され、該てこ部１２４及び該ベース部１２６の距離を一定に保持するように、該てこ部１２４及び該ベース部１２６を付勢する。

【0044】

一対のＳＭＡ１３０ａ及び１３０ｂは、てこ部１２４及びベース部１２６の間で張り渡されている。ＳＭＡ１３０ａ及び１３０ｂは、その上端が、てこ部１２４を介して回動部１１８に接続されている。ＳＭＡ１３０ａ及び１３０ｂの各々は、電流を与えると、その長さ方向に収縮する一方、電流を停止すると元の長さまで伸長する。

【0045】

動力部１２０は、このようなＳＭＡ１３０ａ及び１３０ｂの伸縮性を利用して、回動部１１８を回動させる動力を発生させる。例えば、図１０に示す状態から、一対のＳＭＡ１３０ａ及び１３０ｂのうち、右側のＳＭＡ１３０ｂに電流を与える。そうすると、ＳＭＡ１３０ｂが収縮し、てこ部１２４を介して、回動部１１８に対し図１０の紙面表側から見て時計回り方向にトルクを加える。

【0046】

その結果、回動部１１８は、図１０に示す初期位置Ｐ３から所定の角度θ３（例えば、θ３≒３０°）だけ軸線Ａ７周りに回動し、図１１に示す回動位置Ｐ４に配置される。このとき、左側のＳＭＡ１３０ａには張力が加えられ、ＳＭＡ１３０ａは、その長さ方向に引っ張られて僅かに伸長することになる。

【0047】

一方、ＳＭＡ１３０ｂへの電流を停止させると、該ＳＭＡ１３０ｂは、その長さ方向に徐々に伸長する一方、ＳＭＡ１３０ａは、作用していた張力が解除されて、その復元力によって収縮する。これにより、回動部１１８は、軸線Ａ７周りに反時計回り方向へ回動し、図１１に示す回動位置Ｐ４から、図１０に示す初期位置Ｐ３へ復帰する。ばね１２８は、てこ部１２４とベース部１２６との距離を保持することで、このように伸縮するＳＭＡ１３０ａ及び１３０ｂに過負荷が加えられるのを防止する。これにより、ＳＭＡ１３０ａ及び１３０ｂが損傷するのを防ぐことができる。

【0048】

動力部１２０の作用によって回動部１１８が初期位置Ｐ３と回動位置Ｐ４との間で回動されるのに従って、ロック部１１２は、係合位置Ｐ１（図６）と非係合位置Ｐ２（図８）との間で回動される。なお、図１０及び図１１においては、理解の容易のために、回動部１１８を点線表示している。

【0049】

次に、補助装具１０の機能について説明する。図１は、大腿部Ｂ１と脛部Ｂ２とが伸展し、大腿部Ｂ１及び脛部Ｂ２が直立した直立姿勢を示している。この直立姿勢においては、アーム１８及び２０は、図１に示す伸展位置に配置される。伸展位置に配置されたとき、アーム１８の軸線Ａ１と、アーム２０の軸線Ａ３と、リンク部２２の本体部５６の軸線Ａ４とは、互いに略平行となる。

【0050】

また、レバー部５８は、アーム１８に対し、第１の相対位置ＲＰ１に配置される。このとき、補助力生成機構１００の第１の付勢部１０４及び第２の付勢部１０８は、伸長状態に維持されており、補助力生成機構１００は、補助力Ｆａを生成していない。なお、図１に示す直立姿勢において、身体Ｂは前方を向く。

【0051】

一方、図１２は、大腿部Ｂ１と脛部Ｂ２とが膝関節Ｂ３で屈曲したしゃがみ姿勢を示す。なお、図１２においては、理解の容易の観点から、装着バンド１４及び１６を点線表示している。図１２に示すしゃがみ姿勢においては、アーム１８及び２０は、屈曲位置に配置される。屈曲位置に配置されたとき、アーム１８の軸線Ａ１、アーム２０の軸線Ａ３、及び、リンク部２２の本体部５６の軸線Ａ４は、互いに非平行となり、軸線Ａ１及びＡ３は、鋭角を形成する。また、レバー部５８は、アーム１８に対し、第２の相対位置ＲＰ２に配置される。

【0052】

身体Ｂが図１に示す直立姿勢から図１２に示すしゃがみ姿勢へ移行するにつれて、アーム２０はリンク部２２に対し、シャフト５２の中心軸線の周りに、右側から見て反時計回り方向へ相対回動する一方、アーム１８はリンク部２２に対し、シャフト４０の中心軸線の周りに、右側から見て時計回り方向へ相対回動する。その結果、アーム１８及び２０は、伸展位置から屈曲位置へ屈曲する。

【0053】

このアーム１８及び２０の屈曲動作は、アーム１８の歯車部２８とアーム２０の歯車部４６との係合と、アーム１８及び２０を相対回動可能に接続するリンク部２２とによって案内される。これにより、アーム１８及び２０の屈曲動作の間、アーム２０の下端部５０は、アーム１８に配置されたシャフト４０の周りを、右側から見て反時計回り方向へ公転するように、案内される。

【0054】

一方、アーム１８及び２０が伸展位置から屈曲位置へ屈曲するにつれて、レバー部５８は、アーム１８に対し、第１の相対位置ＲＰ１から第２の相対位置ＲＰ２へ、シャフト４０の中心軸線の周りに、右側から見て反時計回り方向へ相対回動する。このようにレバー部５８がアーム１８に対して相対回動するにつれて、レバー部５８の側面５８ａは、補助力生成機構１００のハウジング１０６の底部１０６ａ上を摺動しつつ、該底部１０６ａを軸線Ａ６（すなわち、軸線Ａ２）の第１の方向Ｄ１へ押す。

【0055】

その結果、補助力生成機構１００のハウジング１０６は、第１の方向Ｄ１へ変位することになる。仮に、このときにロック部１１２（リング部１１２ａ）が、係合位置Ｐ１（図８、図９）に配置されているとする。この場合、レバー部５８によって第１の方向Ｄ１へ押されたハウジング１０６は、ロック部１１２とともに第１の方向Ｄ１へ変位する。

【0056】

しかしながら、係合位置Ｐ１に配置されたリング部１１２ａの上端面が、スライダ１１０の爪部１１０ｂと係合し、これにより、ハウジング１０６、第２の付勢部１０８、及びロック部１１２に対するスライダ１１０の相対移動が禁止される。したがって、この場合、第２の付勢部１０８は、第１の方向Ｄ１へ実質圧縮されない。

【0057】

この状態でハウジング１０６がレバー部５８によって第１の方向Ｄ１へさらに押されると、ハウジング１０６、第２の付勢部１０８、ロック部１１２、及びスライダ１１０は、一体となって第１の方向Ｄ１へ変位し、図１３に示すように、第１の付勢部１０４を第１の方向Ｄ１へ圧縮させる。

【0058】

そうすると、第１の付勢部１０４は、その反力として、第１方向Ｄ１とは反対の第２方向Ｄ２へ作用する付勢力Ｆ１を、スライダ１１０、ロック部１１２及びハウジング１０６を介して、レバー部５８に加える。このように第１の付勢部１０４の作用によってレバー部５８に加えられた付勢力Ｆ１は、大腿部Ｂ１と脛部Ｂ２の屈伸運動を補助する補助装具１０の補助力Ｆａ_１となる。すなわち、ロック部１１２が係合位置Ｐ１に配置されている場合、補助力Ｆａ_１は、第１の付勢部１０４の作用によって生成された付勢力Ｆ１となる。

【0059】

一方、ロック部１１２（リング部１１２ａ）が、非係合位置Ｐ２（図６、図７）に配置されているとする。この場合、レバー部５８によって第１の方向Ｄ１へ押されたハウジング１０６は、ロック部１１２とともに第１の方向Ｄ１へ変位する。このとき、ロック部１１２は、非係合位置Ｐ２に配置されているので、ハウジング１０６とともに第１の方向Ｄ１へ移動するロック部１１２に形成された溝部１１２ｂに、スライダ１１０の爪部１１０ｂが相対的に進入することになる。

【0060】

これにより、ハウジング１０６、第２の付勢部１０８、及びロック部１１２に対するスライダ１１０の相対移動が許容される。その結果、ハウジング１０６及びロック部１１２は、スライダ１１０に対し第１の方向Ｄ１へ相対移動し、これにより、ハウジング１０６内でスライダ１１０と底部１０６ａとの間に介挿された第２の付勢部１０８（図１４）は、第１の方向Ｄ１へ圧縮されることになる。

【0061】

この状態でハウジング１０６がレバー部５８によって第１の方向Ｄ１へさらに押されると、第２の付勢部１０８がさらに圧縮されるとともに、ハウジング１０６、スライダ１１０、及びロック部１１２は、第１の方向Ｄ１へ変位する。その結果、図１４に示すように、第１の付勢部１０４も、第１の方向Ｄ１へ圧縮される。

【0062】

このように、第１の付勢部１０４が圧縮されると、該第１の付勢部１０４は、その変位量ｘに応じて、第２方向Ｄ２へ作用する付勢力Ｆ１を、スライダ１１０、第２の付勢部１０８、及びハウジング１０６を介して、レバー部５８に加える。また、第２の付勢部１０８も、その変位量ｘに応じて、第２方向Ｄ２へ作用する付勢力Ｆ２を、ハウジング１０６を介して、レバー部５８に加える。

【0063】

このような第１の付勢部１０４及び第２の付勢部１０８の作用によってレバー部５８に加えられる付勢力Ｆ１２は、互いに直列接続された第１の付勢部１０４及び第２の付勢部１０８の合成ばねＳＲの作用によって生成される付勢力と等価であって、大腿部Ｂ１と脛部Ｂ２の屈伸運動を補助する補助装具１０の補助力Ｆａ_１２となる。すなわち、ロック部１１２が非係合位置Ｐ２に配置されている場合、補助力Ｆａ_１２は、第１の付勢部１０４及び第２の付勢部１０８（つまり、合成ばねＲＳ）の作用によって生成された付勢力Ｆ１２となる。

【0064】

この合成ばねＳＲのばね定数ｋ１２は、ｋ１２＝ｋ１・ｋ２／（ｋ１＋ｋ２）＜ｋ１となるので、該合成ばねＳＲが生成する補助力Ｆａ_１２は、上述の補助力Ｆａ_１よりも小さくなり得る（Ｆａ_１２＞Ｆａ_１）。このように、本実施形態においては、アクチュエータ１１４が、ロック部１１２を係合位置Ｐ１又は非係合位置Ｐ２に選択的に配置することで、補助力生成機構１００として生成する補助力Ｆａを、補助力Ｆａ_１と補助力Ｆａ_１２との間で切り替えることができる。

【0065】

反対に、身体Ｂが図１２に示すしゃがみ姿勢から図１に示す直立姿勢へ移行すると、アーム２０はリンク部２２に対し、シャフト５２の中心軸線の周りに、右側から見て時計回り方向へ相対回動する一方、アーム１８はリンク部２２に対し、シャフト４０の中心軸線の周りに、右側から見て反時計回り方向へ相対回動する。その結果、アーム１８及び２０は、屈曲位置から伸展位置へ伸展する。

【0066】

このアーム１８及び２０の伸展動作は、歯車部２８及び４６の係合とリンク部２２とによって案内される。これにより、アーム１８及び２０の伸展動作の間、アーム２０の下端部５０は、アーム１８に設けられたシャフト４０の周りを、右側から見て時計回り方向へ公転するように、案内される。このように、リンク部２２は、アーム１８及び２０を伸展位置と屈曲位置との間で屈伸可能に接続し、歯車部２８及び４６は、リンク部２２とともに、アーム１８及び２０の屈伸動作を案内する。

【0067】

アーム１８及び２０が屈曲位置から伸展位置へ伸展するにつれて、レバー部５８はアーム１８に対し、第２の相対位置ＲＰ２から第１の相対位置ＲＰ１へ、シャフト４０の中心軸線の周りに、右側から見て時計回り方向へ相対回動する。ここで、本実施形態においては、上述したように、補助力生成機構１００が、第２の相対位置ＲＰ２に配置されたレバー部５８に対して補助力Ｆａ（具体的には、補助力Ｆａ_１又はＦａ_１２）を加えている。

【0068】

これにより、レバー部５８は、第２の相対位置ＲＰ２から第１の相対位置ＲＰ１へ向かって付勢され、その結果、アーム２０の下端部５０は、リンク部２２を通して、シャフト４０の中心軸線の周りに右側から見て時計回り方向へ公転するように付勢されることになる。こうして、補助力生成機構１００は、レバー部５８に補助力Ｆａを加えることで、アーム１８及び２０を屈曲位置から伸展位置へ向かって付勢する。

【0069】

このように、補助装具１０は、補助力生成機構１００が生成する補助力Ｆａによって、身体Ｂがしゃがみ姿勢から直立姿勢へ立ち上がる動作を補助することができる。結果、身体Ｂは、より簡単に立ち上がることができるようになる。そして、身体Ｂは、図１に示す直立姿勢へ移行し、アーム１８及び２０は、伸展位置に復帰する。

【0070】

以上のように、本実施形態においては、補助力生成機構１００は、互いに並ぶように配置された第１の付勢部１０４及び第２の付勢部１０８と、第１の付勢部１０４と第２の付勢部１０８との間に移動可能に設けられるスライダ１１０と、スライダ１１０と係合し、第２の付勢部１０８に対するスライダ１１０の移動を禁止する係合位置Ｐ１と、該係合を解除してスライダ１１０の該移動を許可する非係合位置Ｐ２との間で移動可能なロック部１１２とを備える。

【0071】

そして、補助力生成機構１００は、ロック部１１２が係合位置Ｐ１に配置されているとき、第１の付勢部１０４の作用によって補助力Ｆａ_１を生成する（図１３）一方、ロック部１１２が非係合位置Ｐ２に配置されているとき、第１の付勢部１０４及び第２の付勢部１０８の作用によって補助力Ｆａ_１２を生成する（図１４）。

【0072】

この構成によれば、ロック部１１２を係合位置Ｐ１又は非係合位置Ｐ２に選択的に配置することで、補助力生成機構１００として生成する補助力Ｆａを、補助力Ｆａ_１と補助力Ｆａ_１２との間で切り替えることができる。これにより、用途に応じて、補助力Ｆａを可変にすることができる。

【0073】

また、本実施形態においては、補助力生成機構１００は、係合位置Ｐ１と非係合位置Ｐ２との間でロック部１１２を駆動するアクチュエータ１１４をさらに備える。この構成によれば、アクチュエータ１１４の動作によって、ロック部１１２を係合位置Ｐ１又は非係合位置Ｐ２に配置し、以って、補助力Ｆａを、補助力Ｆａ_１と補助力Ｆａ_１２との間で切り替えることができる。

【0074】

また、本実施形態においては、ロック部１１２は、係合位置Ｐ１と非係合位置Ｐ２との間で、スライダ１１０の移動方向と平行な軸線Ａ６の周りに回動可能に設けられている。そして、アクチュエータ１１４は、軸線Ａ６と直交する軸線Ａ７の周りに回動可能に設けられ、ロック部１１２（具体的には、係合部１１２ｃ）と係合する回動部１１８と、回動部１１８を回動させることで、該回動部１１８を介してロック部１１２を係合位置Ｐ１と非係合位置Ｐ２との間で回動させる動力部１２０とを有する。

【0075】

この構成によれば、アクチュエータ１１４は、動力部１２０によって回動部１１８を回動させることで、ロック部１１２を、係合位置Ｐ１又は非係合位置Ｐ２に、回動動作によって配置させることができる。これにより、比較的小さい駆動力でロック部１１２を係合位置Ｐ１又は非係合位置Ｐ２に移動させることができるとともに、回動部１１８及びロック部１１２の構成をコンパクトにできる。

【0076】

また、本実施形態においては、動力部１２０は、回動部１１８に接続され、電流に応じて伸縮することで該回動部１１８を回動させる形状記憶合金１３０ａ及び１３０ｂを有する。ここで、形状記憶合金１３０ａ及び１３０ｂは、比較的軽量であるとともに、騒音を生じさせることなく、回動部１１８を回動させる駆動力を生じさせることができる。したがって、補助力生成機構１００の軽量化を実現できるとともに、補助力生成機構１００の動作の静粛性を向上させることができる。

【0077】

また、本実施形態においては、スライダ１１０は、スライダ本体１１０ａと、スライダ本体１１０ａから外方へ突出する爪部１１０ｂとを有する。また、ロック部１１２は、スライダ本体１１０ａを環囲し、係合位置Ｐ１と非係合位置Ｐ１との間で回動可能なリング部１１２ａと、スライダ１１０の移動方向（つまり、軸線Ａ６）と平行に延在するようにリング部１１２ａに形成された溝部１１２ｂとを有する。

【0078】

そして、ロック部１１２は、リング部１１２ａが係合位置Ｐ１に配置されているとき、爪部１１０ｂが該リング部１１２ａと係合することで、第２の付勢部１０８に対するスライダ１１０の移動を禁止する一方、リング部１１２ａが非係合位置Ｐ２に配置されているとき、爪部１１０ｂが溝部１１２ｂに進入することで、スライダ１１０の該移動を許可する。この構成によれば、比較的簡単な構成で、ロック部１１２によってスライダ１１０の移動を禁止又は許可することができる。したがって、ロック部１１２によってスライダ１１０の構成をコンパクトにできる。

【0079】

また、本実施形態においては、第１の付勢部１０４は、第１のばね定数ｋ１を有するばねを含み、第２の付勢部は、第１のばね定数ｋ１とは異なる第２のばね定数ｋ２（≠ｋ１）を有するばねを含む。この構成によれば、ばね定数の異なる２つのばねを用いることで、互いに異なる大きさの力を生成可能な第１の付勢部１０４及び第２の付勢部１０８を容易に構成できる。したがって、補助力生成機構１００の製造コストを削減できる。

【0080】

また、本実施形態においては、第１の付勢部１０４は、第２の付勢部１０８よりも大きい付勢力Ｆ１（＞Ｆ２）を生成可能である。より具体的には、第１の付勢部１０４の第１のばね定数ｋ１を、第２の付勢部１０８の第２のばね定数ｋ２よりも大きい値に設定することで、第１の付勢部１０４の付勢力Ｆ１（＝ｋ１・ｘ）は、第２の付勢部１０８の付勢力Ｆ２（＝ｋ２・ｘ）よりも大きくなり得る。この構成によれば、用途に応じて、ロック部１１２を係合位置Ｐ１又は非係合位置Ｐ２に選択的に配置することで、補助力Ｆａを、補助力Ｆａ_１と、該補助力Ｆａ_１よりも顕著に小さい補助力Ｆａ_１２との間で切り替えることができる。

【0081】

また、本実施形態においては、補助装具１０は、身体Ｂの部位Ｂ２（具体的には、脛部）に装着されるアーム１８、及び身体Ｂの部位Ｂ１（具体的には、大腿部）に装着されるアーム２０と、アーム１８及び２０を伸展位置と屈曲位置との間で屈伸可能に接続するリンク部２２と、リンク部２２（具体的には、レバー部５８）に対して補助力Ｆａを加えることで、アーム１８及び２０を屈曲位置から伸展位置へ向かって付勢する補助力生成機構１００とを備えている。この構成によれば、上述のように用途に応じて補助力Ｆａを切り替え可能な補助装具１０を実現できる。

【0082】

なお、アクチュエータ１１４は、ＳＭＡ１３０ｂへの電流をＯＮ又はＯＦＦにする操作部（例えば、スイッチ、押しボタン、又はタッチパネル等）を有し、補助装具１０の使用者は、該操作部を手動で操作することで、ＳＭＡ１３０ｂへの電流をＯＮ又はＯＦＦにしてもよい。この場合、使用者は、アクチュエータ１１４を手動で操作して、ロック部１１２を、係合位置Ｐ１又は非係合位置Ｐ２に任意に配置させることができる。

【0083】

なお、本実施形態においては、動力部１２０（図１０）が、一対のＳＭＡ１３０ａ及び１３０ｂを有する場合について述べた。しかしながら、これに限らず、動力部１２０は、例えば、ＳＭＡ１３０ａの代わりに、弾性の線条体（例えば、ゴム紐）を有してもよい。この場合においても、動力部１２０は、図１０及び図１１に示すような、回動部１１８の回動動作を実現できる。

【0084】

なお、レバー部５８の側面５８ａと、ハウジング１０６の底部１０６ａとの当接部分に、低摩擦係数の滑り材（例えば、樹脂）を設けてもよい。この構成によれば、アーム１８及び２０が屈曲位置と伸展位置との間で屈伸するときに、レバー部５８の側面５８ａが底部１０６ａ上を、より円滑に摺動できる。

【0085】

また、アーム１８及び２０が伸展位置から屈曲位置へ移動する間、側面５８ａは、底部１０６ａに対して摺動しつつ当接するが、側面５８ａと底部１０６ａとの当接点での該側面５８ａの法線方向が、軸線Ａ２（又はＡ６）と略平行となるように、該側面５８ａの湾曲形状が定められてもよい。

【0086】

この構成によれば、側面５８ａは、アーム１８及び２０が伸展位置から屈曲位置へ移動する間、常に、底部１０６ａに対し第１方向Ｄ１へ力を効果的に加えることができる。これにより、第１の付勢部１０４及び第２の付勢部１０８を効果的に圧縮させることができる。その一方で、第１の付勢部１０４及び第２の付勢部１０８は、レバー部５８の側面５８ａに対し、該側面５８ａの法線方向と平行となる第２方向Ｄ２へ力を加えることができるので、レバー部５８を第１の相対位置ＲＰ１へ向かって効果的に付勢することができる。

【0087】

なお、補助装具１０は、一対の機構部１２を有し、該一対の機構部１２の一方が、大腿部Ｂ１、脛部Ｂ２及び膝関節Ｂ３の左側に配置される一方、該一対の機構部１２の他方が、大腿部Ｂ１、脛部Ｂ２及び膝関節Ｂ３の右側に配置されてもよい。この場合において、該一対の機構部１２は、左右対称の構造を有してもよい。

【0088】

また、上述した補助力生成機構１００の構成は、一例であって、種々の変更を加えることができる。例えば、補助力生成機構１００からアクチュエータ１１４を省略し、使用者が手動でロック部１１２を係合位置Ｐ１又は非係合位置Ｐ２に配置させてもよい。また、アクチュエータ１１４は、ＳＭＡ１３０ａ及び１３０ｂの代わりに、回動部１１８を回動させるモータ（例えば、マイクロモータ）を有してもよい。

【0089】

また、ロック部１１２は、リング部１１２ａ及び溝部１１２ｂを有する形態に限定されない。例えば、ロック部１１２は、スライダ１１０に対して径方向に進退し、該スライダ１１０に形成された係合穴と脱離可能に係合するピンを有するものであってもよいし、第２の付勢部１０８（又はハウジング１０６）に対するスライダ１１０の移動を禁止可能な他の如何なる構造をしてもよい。

【0090】

また、上述の実施形態においては、第１の付勢部１０４は、第２の付勢部１０８よりも大きい付勢力Ｆ１（＞Ｆ２）を生成可能である場合について述べた。しかしながら、これに限らず、第１の付勢部１０４は、共通の変位量ｘに対し、第２の付勢部１０８と同じ付勢力Ｆ１（＝Ｆ２）、又は、第２の付勢部１０８よりも小さい付勢力Ｆ１（＜Ｆ２）を生成可能に構成されてもよい。

【0091】

この場合において、第１のばね定数ｋ１は、第２のばね定数ｋ２と同じか、又は第２のばね定数ｋ２よりも小さい値に設定されてもよい。なお、第１の付勢部１０４及び第２の付勢部１０８の少なくとも一方は、ばねに限らず、空圧シリンダ、又は、互いに反発する一対の磁石等、第２の方向Ｄ２へ作用する付勢力を生成可能な如何なる構造を有してもよい。

【0092】

次に、図１５及び図１６を参照して、他の実施形態に係る補助装具７０について説明する。補助装具７０は、上述の補助装具１０と、制御部７２、センサ７４（図１６）、及び電源７６をさらに備える点で、相違する。なお、図１５においては、理解の容易のために、装着バンド１４及び１６を図示していない。電源７６は、アーム１８（具体的には、本体部２６の第２の部分３８）に固定され、制御部７２と、及びアクチュエータ１１４の動力部１２０（具体的には、ＳＭＡ１３０ｂ）とに電力を供給する。例えば、電源７６は、乾電池を有してもよい。

【0093】

センサ７４は、身体Ｂの姿勢を検出する。ここで、図１７に示すように、身体Ｂは、斜面を歩いて登るときに、右の脚Ｂ１１と左の脚Ｂ１２とを、斜面前方（つまり、斜面上側）へ交互に繰り出すように歩く。図１７では、右の脚Ｂ１１が斜面前方に繰り出されている姿勢を示している。

【0094】

この姿勢においては、右の脚Ｂ１１の大腿部Ｂ１と脛部Ｂ２との屈曲角度は、左の脚Ｂ１２の大腿部Ｂ１と脛部Ｂ２との屈曲角度よりも小さくなり、右の脚Ｂ１１の大腿部Ｂ１及び脛部Ｂ２は、より深く屈曲している一方、左の脚Ｂ１２の大腿部Ｂ１及び脛部Ｂ２は、実質伸展している。

【0095】

本実施形態においては、センサ７４は、このような屈曲度合いに応じた脚Ｂ１１の姿勢を検出する。一例として、センサ７４は、脚Ｂ１１の足裏Ｂ４に設けられた圧力センサ７４Ａを有する。ここで、身体Ｂが斜面を歩いているとき、脚Ｂ１１が斜面前方に位置する場合（つまり、脚Ｂ１１の大腿部Ｂ１及び脛部Ｂ２が深く屈曲している場合）と、斜面後側に位置する場合（つまり、脚Ｂ１１の大腿部Ｂ１及び脛部Ｂ２が伸展している場合）とで、足裏Ｂ４に掛かる圧力が変化する。圧力センサ７４Ａは、このように脚Ｂ１１の姿勢に応じて変化する圧力を、検出データαとして検出する。

【0096】

他の例として、センサ７４は、脚Ｂ１１の足の甲Ｂ５に設けられたジャイロセンサ７４Ｂを有する。身体Ｂが斜面を歩いているときに脚Ｂ１１を斜面前後に移動させると、これに応じて足の甲Ｂ５の傾斜角度が変化する。ジャイロセンサ７４Ｂは、このように脚Ｂ１１の姿勢に応じて変化する傾斜角度を、検出データαとして検出する。

【0097】

さらに他の例として、センサ７４は、脚Ｂ１１の膝関節Ｂ３又は足首Ｂ６の屈曲角度を計測する角度センサ７４Ｃを有する。身体Ｂが斜面を歩いているとき、脚Ｂ１１が斜面前方に位置する場合と、斜面後側に位置する場合とで、膝関節Ｂ３又は足首Ｂ６の屈曲角度が変化する。角度センサ７４Ｃは、このように脚Ｂ１１の姿勢に応じて変化する屈曲角度を、検出データαとして検出する。

【0098】

さらに他の例として、センサ７４は、脚Ｂ１１の大腿部Ｂ１、脛部Ｂ２、膝関節Ｂ３、足裏Ｂ４、足の甲Ｂ５、及び足首Ｂ６のうちの少なくとも２つの部位に設けられたモーションキャプチャ７４Ｄを有する。モーションキャプチャ７４Ｄは、脚Ｂ１１の姿勢を検出データαとして検出する。

【0099】

このように、センサ７４（例えば、圧力センサ７４Ａ、ジャイロセンサ７４Ｂ、角度センサ７４Ｃ、モーションキャプチャ７４Ｄ）は、身体Ｂ（具体的には、脚Ｂ１１）の姿勢を検出データα（例えば、圧力、傾斜角度、屈曲角度、姿勢のデータ）として検出し、該検出データαを制御部７２へ供給する。

【0100】

制御部７２は、例えば、プロセッサ（ＣＰＵ、ＧＰＵ等）、及びメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）を有し、アーム１８（具体的には、本体部２６の第２の部分３８）に固定されている。制御部７２は、センサ７４の検出データαに基づいて、ロック部１１２を係合位置Ｐ１と非係合位置Ｐ２との間で移動させるようにアクチュエータ１１４を制御する。以下、制御部７２が実行するアクチュエータ１１４の制御方法について説明する。

【0101】

制御部７２は、センサ７４の検出データαに基づいて、脚Ｂ１１が斜面前方に移動したか、又は、斜面後側に移動したかを判定する。例えば、制御部７２は、検出データαと閾値α_ｔｈとを比較することで、脚Ｂ１１が斜面前方に移動したか、又は斜面後側に移動したかを判定する。この閾値α_ｔｈは、脚Ｂ１１が斜面前方又は後方に移動したときにセンサ７４によって検出される検出データαに対応する値として、実験的又はシミュレーション等の手法により、予め定められる。

【0102】

制御部７２は、脚Ｂ１１が斜面前方に移動したと判定したとき、アクチュエータ１１４の動力部１２０を動作させて（具体的には、電源７６からＳＭＡ１３０ｂに電流を加えて）、ロック部１１２を非係合位置Ｐ２に配置させる。これにより、図１７に示すように脚Ｂ１１が斜面前方に繰り出されたときに、補助力生成機構１００は、第１の付勢部１０４及び第２の付勢部１０８の作用による補助力Ｆａ_１２を生成し、補助装具１０は、該補助力Ｆａ_１２によって、歩行中の脚Ｂ１１の屈伸運動を補助する。

【0103】

一方、制御部７２は、脚Ｂ１１が斜面後方に移動した（図１７の脚Ｂ１２を参照）と判定したとき、アクチュエータ１１４の動力部１２０を動作させて、ロック部１１２を係合位置Ｐ１に配置させる。これにより、脚Ｂ１１が斜面後方に在るときは、補助力生成機構１００は、第１の付勢部１０４の作用による補助力Ｆａ_１を生成し、補助装具１０は、該補助力Ｆａ_１によって歩行中の脚Ｂ１１の屈伸運動を補助する。このように、制御部７２は、斜面を歩行する脚Ｂ１１の姿勢（具体的には、脚Ｂ１１の屈曲度合い）に応じて、補助力Ｆａを、補助力Ｆａ_１２と補助力Ｆａ_１との間で切り替えるように、アクチュエータ１１４を制御する。

【0104】

以上のように、本実施形態においては、補助装具７０は、係合位置Ｐ１と非係合位置Ｐ２との間でロック部１１２を駆動するアクチュエータ１１４の動作を制御する制御部７２を備える。この構成によれば、補助力生成機構１００が生成する補助力Ｆａを、補助力Ｆａ_１２と補助力Ｆａ_１との間で、自動で切り替えることができる。

【0105】

また、本実施形態においては、補助装具７０は、身体Ｂ（具体的には、脚Ｌ１）の姿勢を検出するセンサ７４をさらに備える。そして、制御部７２は、センサ７４の検出データα（例えば、圧力、傾斜角度、屈曲角度、姿勢のデータ）に基づいて、ロック部１１２を係合位置Ｐ１と非係合位置Ｐ２との間で移動させるように、アクチュエータ１１４を制御する。

【0106】

この構成によれば、身体Ｂの歩行状況に応じて、補助力生成機構１００が生成する補助力Ｆａを、補助力Ｆａ_１２又は補助力Ｆａ_１に最適化できる。具体的には、上述したように、脚Ｂ１１が斜面前方に在るとき（換言すれば、脚Ｂ１１の大腿部Ｂ１及び脛部Ｂ２が深く屈曲しているとき）には、より小さな補助力Ｆａ_１２を補助力生成機構１００に生成させている。これにより、深く屈曲した脚Ｂ１１を柔軟に補助できる。その一方で、脚Ｂ１１が斜面後方に在るとき（換言すれば、脚Ｂ１１の大腿部Ｂ１及び脛部Ｂ２が伸展しているとき）には、より大きな補助力Ｆａ_１を補助力生成機構１００に生成させている。これにより、脚Ｂ１１を強固に支えることができる。

【0107】

なお、本実施形態においては、右の脚Ｂ１１に装着した補助装具７０の機能について説明したが、２つの補助装具７０を、左の脚Ｂ１１と右の脚Ｂ１２にそれぞれ装着してもよいことを理解されたい。この場合において、左の脚Ｂ１２に装着される補助装具７０の機構部１２と、右の脚Ｂ１１に装着される補助装具７０の機構部１２とは、互いに左右対称となる構造を有してもよい。

【0108】

なお、制御部７２は、脚Ｂ１１が斜面前方に移動したと判定したときに、アクチュエータ１１４を動作させてロック部１１２を係合位置Ｐ１に配置する一方、脚Ｂ１１が斜面後方に移動したと判定したときに、アクチュエータ１１４を動作させてロック部１１２を非係合位置Ｐ２に配置してもよい。

【0109】

なお、図１８に示すように、身体Ｂが斜面を横断するように歩く場合においても、制御部７２は、センサ７４の検出データαに基づいて、ロック部１１２を係合位置Ｐ１と非係合位置Ｐ２との間で移動させるようにアクチュエータ１１４を制御してもよい。例えば、制御部７２は、検出データαに基づいて、右の脚Ｂ１１が斜面下側に在るか、又は斜面上側に在るかを判定する。

【0110】

図１８に示す場合、右の脚Ｂ１１は、斜面下側に在る。この場合、右の脚Ｂ１１に装着された補助装具７０Ａの制御部７２は、検出データαに基づいて脚Ｂ１１が斜面下側に在ると判定し、該補助装具７０Ａのロック部１１２を係合位置Ｐ１に配置するように、アクチュエータ１１４を制御する。こうして、脚Ｂ１１が斜面下側に在るとき、補助装具７０Ａの補助力生成機構１００は、第１の付勢部１０４の作用による補助力Ｆａ_１を生成し、補助装具７０Ａは、該補助力Ｆａ_１によって歩行中の脚Ｂ１１の屈伸運動を補助する。

【0111】

反対に、補助装具７０Ａの制御部７２は、検出データαに基づいて脚Ｂ１１が斜面上側に在ると判定した場合は、補助装具７０Ａのロック部１１２を非係合位置Ｐ２に配置するように、アクチュエータ１１４を制御する。こうして、脚Ｂ１１が斜面上側に在るとき、補助装具７０Ａの補助力生成機構１００は、第１の付勢部１０４及び第２の付勢部１０８の作用による補助力Ｆａ_１２を生成し、補助装具７０Ａは、該補助力Ｆａ_１２によって、歩行中の脚Ｂ１１の屈伸運動を補助する。

【0112】

ここで、図１８のように脚Ｂ１１が斜面下側に在るとき、該脚Ｂ１１の大腿部Ｂ１及び脛部Ｂ２は比較的に伸展した状態となる。この場合、補助装具７０Ａは、より大きな補助力Ｆａ_１を補助力生成機構１００に生成させ、これにより、伸展状態の脚Ｂ１１を強固に支えることができる。

【0113】

一方、脚Ｂ１１が斜面上側に在るとき、該脚Ｂ１１の大腿部Ｂ１及び脛部Ｂ２は比較的深く屈曲することになる。この場合、補助装具７０Ａは、より小さな補助力Ｆａ_１２を補助力生成機構１００に生成させ、これにより、屈曲した脚Ｂ１１を柔軟に補助することができる。

【0114】

なお、左の脚Ｂ１２に装着された補助装具７０Ｂの制御部７２も、同様に、センサ７４の検出データαに基づいて、該脚Ｂ１２が斜面下側に在る場合はロック部１１２を係合位置Ｐ１に配置させる一方、図１８のように該脚Ｂ１２が斜面上側に在る場合はロック部１１２を非係合位置Ｐ２に配置させるように、アクチュエータ１１４を制御してもよい。

【0115】

なお、上述の実施形態においては、制御部７２及び電源７６が、アーム１８（第２の部分３８）に固定される場合について述べた。しかしながら、これに限らず、制御部７２及び電源７６の少なくとも一方は、アーム２０又はリンク部２２に固定されてもよいし、又は、機構部１２に固定されることなく、使用者が保持してもよい。

【0116】

なお、上述の実施形態においては、補助装具１０及び７０を、大腿部Ｂ１と脛部Ｂ２の屈伸運動を補助するために、該大腿部Ｂ１及び脛部Ｂ２に装着する場合について述べた。しかしながら、これに限らず、補助装具１０又は７０を、例えば、人体Ｂの前腕部と上腕部の屈伸運動を補助するために、該前腕部及び上腕部に装着してもよい。以上、実施形態を通じて本開示を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。

【符号の説明】

【0117】

１０，７０，７０Ａ，７０Ｂ 補助装具
１２ 機構部
１４，１６ 装着バンド
１８，２０ アーム
２２ リンク部
７２ 制御部
７４ センサ
１００ 補助力生成機構
１０４ 第１の付勢部
１０８ 第２の付勢部
１１０ スライダ
１１０ａ スライダ本体
１１０ｂ 爪部
１１２ ロック部
１１２ａ リング部
１１２ｂ 溝部
１１４ アクチュエータ
１１８ 回動部
１２０ 動力部
１３０ａ，１３０ｂ 形状記憶合金（ＳＭＡ）

【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】

【図18】