具体实施方式

辅助装置的整体构型

将参照附图对本发明的优选实施方式进行描述。图1是图示了辅助装置的整体构型的立体图。图2是图1的辅助装置的分解立体图。图3和图4是穿戴图1的辅助装置的使用者的侧视图。辅助装置在图3和图4中示意性地图示出。图3图示了处于直立姿势的使用者，并且图4图示了处于前倾姿势的使用者。图3中所示的直立姿势是这样的姿势：在此姿势下，使用者的上身的从腰部BW朝向头部BH的纵向方向(他或她的脊柱的纵向方向)沿着竖向线V延伸。图4中所示的前倾姿势是这样的姿势：在此姿势下，使用者的上身的纵向方向向前倾斜。前倾姿势除了包括使用者的腿部BL伸直(膝盖伸直)的姿势之外还包括如图4中所示的使用者的腿部BL弯曲的姿势。在图4中，θa表示使用者的上身相对于竖向线V的前倾姿势的角度。

辅助装置10是这样的装置：该装置例如在使用者提起包裹以及在他或她放下包裹时支持使用者的大腿BF相对于腰部BW的旋转运动，并且该装置在使用者行走时支持他或她的大腿BF相对于腰部BW的旋转运动。辅助装置10的对使用者的身体进行辅助的操作在本文中称为“辅助操作”。

图中的X轴、Y轴和Z轴彼此垂直。对于穿戴辅助装置10并且处于直立姿势的使用者，X轴方向对应于向前方向，Y轴方向对应于左方向，并且Z轴方向对应于向上方向。就辅助操作而言，如上所述的辅助大腿BF相对于腰部BW的旋转运动与辅助腰部BW相对于大腿BF的旋转运动是相同的。辅助操作是向使用者施加绕在使用者的穿过使用者的腰部BW的横向方向上的假想线Li的扭矩的辅助操作。该扭矩在本文中有时被称为“辅助扭矩”。

图1的辅助装置10包括第一支具11、右第二支具12R和左第二支具12L、右致动器单元13R和左致动器单元13L。第一支具11具有腰部支承部分21和背心(jacket)部分22，并且第一支具11构造成被穿戴在使用者的包括腰部BW的上身上。右第二支具12R和左第二支具12L构造成被穿戴在使用者的右及左大腿BF上。右致动器单元13R和左致动器单元13L是附接在第一支具11与第二支具12R、12L之间并被驱动以执行辅助操作的驱动单元。

辅助装置10还包括操作单元14和控制装置15。操作单元14是所谓的远程控制器，并且操作单元14是这样的装置：使用者向该装置输入辅助操作的规范等。辅助操作的规范包括辅助操作的操作模式、辅助操作的强度、辅助操作的速度等。操作模式例如包括“步行”、“放下”和“提起”。操作单元14设置有选择按钮，该选择按钮允许使用者选择辅助操作的规范。操作单元14例如附接至第一支具11的背心部分22。操作单元14和控制装置15有线地或无线地连接并且可以彼此通信。控制装置15根据输入至操作单元14的信息来控制致动器单元13R、13L的操作。

第一支具11包括腰部支承部分21、背心部分22、框架23和背包部分24。腰部支承部分21构造成绕使用者的腰部BW而被穿戴。腰部支承部分21具有带25。带25可以改变腰部支承部分21的围绕腰部BW的长度，并且带25用于将腰部支承部分21紧固至腰部BW。腰部支承部分21包括由树脂等制成的硬芯和由皮革或布料制成的构件。腰部支承部分21的右侧和左侧附接有用于致动器单元13R、13L的壳体36。腰部支承部分21和壳体36附接成使得腰部支承部分21和壳体36能够绕在使用者的横向方向上的假想线Li沿一个方向以及另一方向相对于彼此旋转。

背心部分22构造成绕使用者的肩部BS和胸部BB而被穿戴。背心部分22具有第一附接件26和第二附接件27。背心部分22通过第一附接件26联接至框架23。背心部分22通过第二附接件27联接至腰部支承部分21。背心部分22包括由树脂等制成的硬芯和由皮革或布料制成的构件。

框架23包括由金属比如铝合金等制成的管。框架23具有主框架28、右副框架29R和左副框架29L。主框架28具有衬垫构件30，衬垫构件30构造成接触使用者的背部。右副框架29R是将主框架28和右致动器单元13R的一部分连接的柱状构件，并且左副框架29L是将主框架28和左致动器单元13L的一部分连接的柱状构件。右副框架29R的上端部联接至主框架28的一部分，并且右副框架29R的下端部联接至用于右致动器单元13R的壳体36。左副框架29L的上端部联接至主框架28的一部分，并且左副框架29L的下端部联接至用于左致动器单元13L的壳体36。因此，右致动器单元13R和左致动器单元13L与第一支具11的框架23连接在一起，并且右致动器单元13R和左致动器单元13L与框架23(第一支具11)不被允许相对于彼此移位。

背包部分24附接至主框架28的后部。背包部分24也称为控制箱并且具有箱形形状。背包部分24存放有控制装置15、电源(电池)20等。电源20向比如控制装置15及右致动器单元13R和左致动器单元13L之类的装置提供必要的电力。

右第二支具12R和左第二支具12L构造成绕使用者的右及左大腿BF而被穿戴。用于右大腿BF的第二支具12R和用于左大腿BF的第二支具12L在形状上是对称的但是具有相同的构型。第二支具12L(12R)具有衬垫31和带32。衬垫31具有板状形状并且包括由树脂等制成的硬芯。带32包括由皮革或布料制成的构件。致动器单元13L具有辅助臂37，并且衬垫31附接至辅助臂37。衬垫31构造成接触大腿BF的前侧。带32附接至衬垫31。带32可以改变第二支具12L(12R)的围绕大腿BF的长度，并且带32用于将衬垫31和辅助臂37紧固至大腿BF。

右致动器单元13R和左致动器单元13L附接至腰部支承部分21的右侧和右侧。右致动器单元13R和左致动器单元13L在形状上是对称的但是具有相同的构型和相同的功能。右致动器单元13R和左致动器单元13L可以彼此独立地操作，并且右致动器单元13R和左致动器单元13L不仅可以同步地执行相同的操作而且可以执行不同的操作。

右致动器单元13R附接在第一支具11与右第二支具12R之间。具体地，右致动器单元13R附接在第一支具11的腰部支承部分21和框架23(右副框架29R)与右第二支具12R之间。左致动器单元13L附接在第一支具11与左第二支具12L之间。具体地，左致动器单元13L附接在第一支具11的腰部支承部分21和框架23(左副框架29L)与左第二支具12L之间。

右致动器单元13R包括用于通过第一支具11和右第二支具12R向使用者施加绕假想线Li的扭矩的构型。左致动器单元13L包括用于通过第一支具11和左第二支具12L向使用者施加绕假想线Li的扭矩的构型。如上所述，在辅助操作中施加的扭矩是“辅助扭矩”。辅助装置10可以通过从右致动器单元13R和左致动器单元13L输出的辅助扭矩来支持使用者的大腿BF相对于腰部BW的旋转运动。

致动器单元13R包括致动器35、存放有致动器35的壳体36以及辅助臂37。致动器35包括电动马达和将由电动马达产生的旋转扭矩传递至辅助臂37的传递机构。在辅助臂37的上端部中配装有轴37a。轴37a的轴线与假想线Li相匹配。轴37a在壳体36中延伸，使得轴37a能够绕假想线Li旋转。辅助臂37因此可以绕假想线Li相对于第一支具11旋转。第二支具12R附接至辅助臂37的下端部。如图3和图4中所示，辅助臂37构造成沿着使用者的大腿BF延伸并且构造成与大腿BF一起旋转。

致动器35将轴37a绕假想线Li旋转地驱动，并将旋转扭矩传递至轴37a。来自致动器35的旋转扭矩因此用作用于使辅助臂37绕假想线Li旋转的扭矩。用于使辅助臂37旋转的扭矩作为辅助扭矩通过第一支具11和第二支具12R而被施加至使用者。因此，致动器35产生辅助扭矩。与致动器单元13R一样，致动器单元13L也包括致动器35、存放有致动器35的壳体36以及辅助臂37，并且致动器35产生辅助扭矩。致动器单元13R、13L的致动器35由控制装置15控制。

每个辅助臂37具有上臂部分40和下臂部分41。上臂部分40以可旋转的方式附接至壳体36并且通过来自致动器35的旋转扭矩而旋转。下臂部分41联接至上臂部分40的下端部，并且下臂部分41与上臂部分40一起旋转。第二支具12R、12L附接至下臂部分41。

图5是下臂部分41的放大分解立体图。致动器单元13R的辅助臂37和致动器单元13L的辅助臂37在形状上是对称的但是具有相同的构型。将对致动器单元13L的辅助臂37的下臂部分41进行描述。

下臂部分41包括联接至上臂部分40的臂本体42和以可旋转的方式保持第二支具12L的保持部分43。臂本体42包括联接至上臂部分40的连杆构件44，以及导轨45。连杆构件44的上端部附接有阳铰链44a，并且上臂部分40的下端部附接有阴铰链40a。阳铰链44a经由铰链销40b接合至阴铰链40a。

导轨45是供移动块46在其上行进的长形构件。导轨45的上端部联接至连杆构件44的下端部。导轨45在下臂部分41的于图5中以双箭头示出的纵向方向上延伸，并且导轨45引导移动块46使得移动块46可以沿下臂部分41的纵向方向移动。导轨45和移动块46使用所谓的线性引导件形成。相应地，在移动块46与导轨45之间有许多钢球，并且这些钢球允许移动块46在导轨45上平滑地移动。围绕下臂部分41的导轨45设置有保护导轨45和移动块46的罩47。

保持部分43包括移动块46、基部构件48、衬套49、外垫圈50、内垫圈51和铆钉52。如上所述，移动块46可以在移动块46于导轨45的引导表面45a上行进时沿下臂部分41的纵向方向移动。基部构件48是具有四边形板状形状的构件并且由铝合金制成。基部构件48固定至移动块46的支承表面46a。基部构件48固定至移动块46，其中基部构件48的一个表面48a与支承表面46a接触。基部构件48在其四个拐角中具有沉孔螺栓孔48b。螺栓孔48b从所述一个表面48a穿过基部构件48延伸至基部表面48c，该基部表面48c是基部构件48的与所述一个表面48a相反的表面。螺栓孔48b通向基部表面48c。用于将基部构件48固定至移动块46的固定螺栓B插入穿过螺栓孔48b。在基部构件48的基部表面48c上设置有用于保持衬垫31的旋转轴53。该旋转轴53与基部构件48成一体并且从基部表面48c突出。衬垫31是具有板状形状并且由铝合金制成的构件。

图6是保持部分43的截面图。图6图示了沿着包括旋转轴53的轴线S并且与下臂部分41的纵向方向平行的平面截取的截面。如图6中所示，旋转轴53穿过衬垫31的孔31a。旋转轴53的轴线S大致垂直于基部表面48c。所述一个表面48a和基部表面48c大致平行。基部表面48c在下臂部分41的纵向方向上延伸。衬套49是由树脂等制成的筒状构件并且具有筒状部分49a和凸缘部分49b。衬套49配装在旋转轴53上并且定位在孔31a的内周表面与旋转轴53的外周表面53a之间。凸缘部分49b设置在筒状部分49a的一个端部处。凸缘部分49b的一个表面49b1与旋转轴53的梢部端面53b大致齐平。筒状部分49a的另一表面49a1与基部表面48c接触。因此，衬套49的轴向长度与旋转轴53的轴向长度大致相同。凸缘部分49b的另一表面49b2与衬垫31的一个表面31b接触。内垫圈51是由树脂制成的环形构件并且配装在衬套49和旋转轴53上。内垫圈51与衬垫31的另一表面31c接触并且与基部表面48c接触，并且内垫圈51定位在衬垫31与基部构件48之间。

外垫圈50是由树脂制成的环形构件，并且外垫圈50与旋转轴53的梢部端面53b和凸缘部分49b的所述一个表面49b1接触。因此，外垫圈50将衬垫31、衬套49和内垫圈51保持在外垫圈50与基部表面48c之间。铆钉52穿过外垫圈50的孔50a。铆钉52是由不锈钢制成的筒状构件并且具有筒状部分52a、头部52b和铆接部分52c。铆钉52具有位于筒状部分52a的一个端部处的头部52b并且具有位于筒状部分52a的另一端部处的铆接部分52c。铆钉52从外垫圈50的孔50a插入并且穿过旋转轴53的中心孔53c。

旋转轴53的中心孔53c具有小直径孔55和大直径孔56。小直径孔55通向梢部端面53b，并且大直径孔56通向所述一个表面48a。小直径孔55和大直径孔56通过台阶表面57连接。铆钉52的头部52b与外垫圈50的外表面50b接触。铆钉52的铆接部分52c定位在大直径孔56中。在铆接部分52c与台阶表面57之间布置有内部垫圈58。内部垫圈58是由树脂制成的环形构件并且置于铆接部分52c与台阶表面57之间。

铆钉52固定成将外垫圈50和基部构件48(的旋转轴53)夹在头部52b与铆接部分52c之间。因此，铆钉52限制了外垫圈50与旋转轴53的梢部端面53b分离。以此方式，衬垫31与衬套49以及内垫圈51一起被保持在外垫圈50与基部表面48c之间。

衬垫31被基部构件48保持，其中内垫圈51置于衬垫31与基部表面48c之间。因此，衬垫31被保持成面向基部表面48c。这种构型可以抑制均由铝合金制成的衬垫31与基部构件48之间的直接接触并且允许衬垫31平滑地旋转。旋转轴53穿过衬垫31的孔31a。因此，衬垫31被支承成使得衬垫31可以绕轴线S旋转。也就是说，旋转轴53、衬套49、外垫圈50、内垫圈51、铆钉52和内部垫圈58形成衬垫支承部分60，该衬垫支承部分60以可旋转的方式支承衬垫31使得衬垫31面向基部表面48c。旋转轴53、衬套49、外垫圈50、内垫圈51、铆钉52和内部垫圈58的滑动接触部分之间的间隙被适当地设定成使得衬垫31可以相对于臂本体42旋转。

如上所述，由于保持部分43具有移动块46，因此下臂部分41包括可以沿下臂部分41的纵向方向移动的保持部分43。此外，由于保持部分43具有衬垫支承部分60，因此，保持部分43以可旋转的方式保持包括衬垫31的第二支具12L。根据本实施方式的辅助装置10，要被穿戴在大腿BF上的第二支具12L通过保持部分43而被保持。第二支具12L因此被保持成使得第二支具12L可以相对于下臂部分41(辅助臂37)移动和旋转。因此，第二支具12L(12R)可以根据使用者的身体形状和运动而移动或旋转。该构型减轻了在从辅助装置10施加辅助力时第二支具12L(12R)在大腿BF上引起的压迫或摩擦感，并且因此减轻了带给使用者的怪异感或不适。

参照图5和图6，衬垫31具有围绕孔31a的一对狭缝62。狭缝62绕作为衬垫31(第二支具12L)的旋转中心的轴线S以在约45度至约50度的范围内的中心角于周向方向上延伸。当在平面上观察所述一个表面31b时，狭缝62相对于孔31a对称地定位。

固定至基部构件48的销构件64插入在狭缝62中的一个狭缝中。销构件64固定在基部构件48的孔66中并且从基部表面48c突出。狭缝62绕轴线S在周向方向上延伸。因此，在衬垫31旋转时，插入在狭缝62中的销构件64沿着狭缝62相对于衬垫31移动。由此，衬垫31随着插入在狭缝62中的销构件64旋转。因此，衬垫31的旋转范围由狭缝62限制。通过该构型，第二支具12L的旋转范围可以由固定至基部构件48的销构件64和衬垫31的狭缝62限制在必要的范围内，并且因此操纵的容易性不太可能受到第二支具12L的过度旋转的影响。

如图5中所示，衬垫31还具有位于狭缝62之间的一对暴露孔67。暴露孔67是用于使通向基部表面48c的螺栓孔48b暴露的孔。暴露孔67可以使基部表面48c中的螺栓孔48b以及插入穿过螺栓孔48b的固定螺栓B随衬垫31旋转而暴露。通过该构型，即使基部表面48c被衬垫31覆盖，固定螺栓B也可以通过暴露孔67而插入到通向基部表面48c的螺栓孔48b中以及从通向基部表面48c的螺栓孔48b移除。

另一实施方式

图7是图示了根据另一实施方式的辅助装置10的整体构型的立体图。图8是图7的辅助装置10的分解立体图。图9是穿戴图7的辅助装置10的使用者的侧视图。在图9中，示意性地图示了辅助装置10，并且穿戴辅助装置10的使用者处于直立姿势。

本实施方式的辅助装置10与上述实施方式的不同之处在于，产生用于使辅助臂37旋转的扭矩(辅助扭矩)的致动器35存放在背包部分24中。此外，在本实施方式中，辅助装置10包括第一支具11和第二支具12R、12L，第一支具11构造成被穿戴在使用者的包括腰部BW的上身上，第二支具12R、12L构造成被穿戴在使用者的右及左大腿BF上。第二支具12R、12L以及第二支具12R、12L所附接至的辅助臂37(上臂部分40和下臂部分41)中的每一者具有与上述实施方式的构型类似的构型。

第一支具11如上述实施方式中那样包括腰部支承部分21、背心部分22、框架23和背包部分24，并且第一支具11还包括一对旋转机构70。腰部支承部分21构造成绕使用者的腰部BW而被穿戴。腰部支承部分21包括带25和一对腰部侧衬垫80。带25用于将腰部侧衬垫80紧固至腰部BW。腰部侧衬垫80设置在带25的右侧和左侧。腰部侧衬垫80是呈衬垫的形式并且由弹性泡沫片等制成的构件。旋转机构70固定至腰部侧衬垫80的外侧表面80a。辅助臂37固定至旋转机构70。每个旋转机构70包括用于使辅助臂37旋转的构型。旋转机构70中的一个旋转机构固定至右腰部侧衬垫80，并且另一旋转机构固定至左腰部侧衬垫80。

构造成绕使用者的肩部BS和胸部BB而被穿戴的背心部分22具有一对肩部带82及胸部带83。每个肩部带82具有上附接件82a和下附接件82b。肩部带82通过上附接件82a联接至背包部分24。肩部带82通过下附接件82b联接至腰部支承部分21。胸部带83例如通过将胸部带83缝制在肩部带82上使得胸部带83与肩部带82交叉而联接至肩部带82。胸部带83构造成绕使用者的胸部BB而被穿戴。

包括由金属比如铝合金制成的管的框架23构造成在使用者的背部与背包部分24之间穿过。框架23将固定至腰部侧衬垫80的外侧表面80a的旋转机构70连接在一起。每个旋转机构70设置有固定轴70a，并且在框架23的两个端部处设置有筒状部分23a，固定轴70a插入穿过筒状部分23a。旋转机构70和筒状部分23a设置有防旋转止动部，以免相对于彼此旋转。因此，旋转机构70不相对于框架23旋转。环形的固定构件84固定至腰部侧衬垫80的外侧表面80a。固定轴70a插入穿过筒状部分23a和固定构件84并固定在筒状部分23a和固定构件84中。因此，旋转机构70固定至框架23并固定至腰部侧衬垫80的外侧表面80a。此时，固定轴70a的轴线与在使用者的穿过使用者的腰部BW的横向方向上的假想线Li相一致。

在附接于框架23后方的背包部分24的前表面24a上设置有间隔件85和背部衬垫86。间隔件85布置在前表面24a与背部衬垫86之间。框架23被夹在前表面24a与背部衬垫86之间。因此，腰部支承部分21、背心部分22、框架23、背包部分24和旋转机构70连接在一起，并且旋转机构70和框架23不被允许相对于彼此移位。

在背包部分24中除了存放有控制装置15和电源20之外还存放有一对致动器35。致动器35中的一个致动器是产生用于使右辅助臂37旋转的扭矩的致动器，而另一致动器是产生用于使左辅助臂37旋转的扭矩的致动器。

一对线90和一对线91从背包部分24延伸。每条线90被保护性管覆盖并且连接至右旋转机构70。每条线91被保护性管覆盖并且连接至左旋转机构70。一个致动器35经由线90将扭矩传递至右旋转机构70，并且另一致动器35经由线91将扭矩传递至左旋转机构70。一个致动器35具有用于驱动线90的驱动滑轮(未示出)。这一个致动器35通过旋转该驱动滑轮来使线90的端部90a、90b中的一个端部撤回而使另一端部前进。类似地，另一致动器35通过旋转用于驱动线91的驱动滑轮来使线91的端部91a、91b中的一个端部撤回而使另一端部前进。

右辅助臂37固定至右旋转机构70，并且左辅助臂37固定至左旋转机构70。右旋转机构70具有从动滑轮70b。从动滑轮70b可以绕在使用者的横向方向上的假想线Li沿一个方向以及另一方向旋转。右辅助臂37固定至从动滑轮70b，使得右辅助臂37可以与从动滑轮70b一起旋转。绕从动滑轮70b缠绕有驱动线(未示出)。驱动线的一个端部由连接端部70c引导并且连接至线90的端部90a。驱动线的另一端部由连接端部70d引导并且连接至线90的端部90b。

当驱动线的一个端部或另一端部被拉动时，从动滑轮70b相应地旋转。因此，当一个致动器35使驱动滑轮旋转以使线90的端部90a、90b中的一者撤回时，从动滑轮70b根据线90的运动而旋转。当从动滑轮70b旋转时，右辅助臂37相应地绕假想线Li旋转。因此，一个致动器35的旋转扭矩经由线90传递至右旋转机构70，并且该旋转扭矩用作用于使右辅助臂37旋转的扭矩。

左旋转机构70具有与右旋转机构70的构型类似的构型。因此，当左旋转机构70的从动滑轮70b根据线91的运动而旋转时，左辅助臂37相应地绕假想线Li旋转。因此，另一致动器35的旋转扭矩经由线91传递至左旋转机构70，并且该旋转扭矩用作用于使左辅助臂37旋转的扭矩。通过这种构型，本实施方式的辅助装置10也可以支持使用者的大腿BF相对于腰部BW的旋转运动。

由于本实施方式的辅助装置10具有的辅助臂37具有与上述实施方式的辅助臂相似的构型，因此，本实施方式的辅助装置10减轻了在从辅助装置10施加辅助力时第二支具12R、12L在大腿BF上引起的压迫或摩擦感，并且因此减轻了带给使用者的怪异感或不适。

其他

本发明不限于以上实施方式。例如，在以上实施方式中，被包含在保持部分43中的衬套49具有凸缘部分49b。然而，例如如图10中所示，衬套49可以不具有凸缘部分49b。在以上实施方式中，辅助装置10的各部件由金属或树脂制成。然而，辅助装置10的各部件的材料不受限制。例如，在以上实施方式中，衬垫31由铝合金制成。然而，衬垫31可以由树脂制成。在以上实施方式中，衬套、垫圈等由树脂制成。然而，衬套、垫圈等可以由金属制成。

本发明的范围由权利要求的范围限定，并且本发明的范围意在包括落入权利要求及其等同方案的范围内的所有修改。