(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者を支持して利用者の荷重を伝達可能な支持部材と、揺動機構からなる第１関節部を介して前記支持部材に揺動支点を中心に揺動自在に連結されると共に、第１リンクと前記第１リンクに第２関節部を介して連結される第２リンクを有する脚リンクと、アクチュエータとを備え、前記アクチュエータを駆動して前記第１リンクと前記第２リンクを相対変位させて利用者の荷重の少なくとも一部を支持するアシスト力を生じさせて利用者の歩行を補助する歩行補助装置において、前記脚リンクが前記第１関節部に連結される第３リンクと、前記第１リンクに連結される第４リンクと、一端で前記第４リンクに連結されると共に、他端で前記第３リンクに連結される第５リンクとを備え、前記第３リンクと前記第１リンクを第３関節部を介して相対変位可能に連結すると共に、前記第１、第３、第４、第５リンクで構成される４節リンク機構を前記アクチュエータで駆動するように構成したことを特徴とする歩行補助装置。
【請求項２】
前記アクチュエータを駆動して前記第１リンクと前記第２リンクを相対変位させるとき、前記第２関節部は側面視において少なくとも１つの変曲点を有する軌跡を描くように構成したことを特徴とする請求項１記載の歩行補助装置。
【請求項３】
前記アクチュエータを駆動して前記第１リンクと前記第２リンクを相対変位させるとき、前記第２関節部を中心として前記第１リンクと前記第２リンクがなす角度が減少するにつれ、前記第２関節部から前記揺動支点までの距離が側面視において非線形な特性からなる軌跡に従って変化するように構成したことを特徴とする請求項１記載の歩行補助装置。
【請求項４】
前記４節リンク機構は、対偶点の少なくとも３つの位置が同一直線上に重なる死点を有するように構成したことを特徴とする請求項１記載の歩行補助装置。
【請求項５】
前記アクチュエータの駆動力を分配して前記第１リンクと前記第２リンクを駆動するように構成したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の歩行補助装置。
【請求項６】
前記第２リンクに第２の４節リンク機構を連結し、前記第２の４節リンク機構を介して前記アクチュエータの駆動力を前記第２リンクに分配するように構成したことを特徴とする請求項５記載の歩行補助装置。
【請求項７】
前記第２リンクにチェーン機構を連結し、前記チェーン機構を介して前記アクチュエータの駆動力を前記第２リンクに分配するように構成したことを特徴とする請求項５記載の歩行補助装置。
【請求項８】
前記第２の４節リンク機構は、前記第１の４節リンク機構と対偶点の少なくとも１つを共通にするように構成したことを特徴とする請求項６記載の歩行補助装置。
【請求項９】
前記第２リンクに、リンク長を調節可能なリンク長調節部を設けたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の歩行補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は歩行補助装置に関し、より詳しくは利用者の下半身に装着させてその歩行を補助する歩行補助装置において膝飛び出し量を減少させるようにしたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、利用者の歩行を補助する歩行補助装置としては、例えば下記の特許文献１記載の技術が知られている。
【０００３】
特許文献１記載の歩行補助装置は、利用者を支持して利用者の荷重を伝達可能な支持部材と、揺動機構からなる第１関節部を介して支持部材に揺動支点を中心に揺動自在に連結されると共に、第１リンクと第１リンクに第２関節部を介して連結される第２リンクを有する脚リンクと、アクチュエータとを備え、アクチュエータを駆動して第１リンクと第２リンクを相対変位させて利用者の荷重の少なくとも一部を支持するアシスト力を生じさせて利用者の歩行を補助するように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の歩行補助装置にあっては上記のように構成することで、利用者の身長の差異を膝関節に相当する第２関節部の角度を調整することで吸収できるなどの利点がある反面、この第２関節部が利用者の体幹から前方に飛び出してしまうため、鉛直軸回りの慣性力を増加させると共に、周囲の部材と干渉したり、外観上で違和感を与えたりする不都合があった。
【０００６】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、膝関節に相当する第２関節部が利用者の体幹から前方に飛び出す量を減少させるようにした歩行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】
【０００７】
上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、利用者を支持して利用者の荷重を伝達可能な支持部材と、揺動機構からなる第１関節部を介して前記支持部材に揺動支点を中心に揺動自在に連結されると共に、第１リンクと前記第１リンクに第２関節部を介して連結される第２リンクを有する脚リンクと、アクチュエータとを備え、前記アクチュエータを駆動して前記第１リンクと前記第２リンクを相対変位させて利用者の荷重の少なくとも一部を支持するアシスト力を生じさせて利用者の歩行を補助する歩行補助装置において、前記脚リンクが前記第１関節部に連結される第３リンクと、前記第１リンクに連結される第４リンクと、一端で前記第４リンクに連結されると共に、他端で前記第３リンクに連結される第５リンクとを備え、前記第３リンクと前記第１リンクを第３関節部を介して相対変位可能に連結すると共に、前記第１、第３、第４、第５リンクで構成される４節リンク機構を前記アクチュエータで駆動するように構成した。
【０００８】
請求項２に係る歩行補助装置にあっては、前記アクチュエータを駆動して前記第１リンクと前記第２リンクを相対変位させるとき、前記第２関節部は側面視において少なくとも１つの変曲点を有する軌跡を描くように構成した。
【０００９】
請求項３に係る歩行補助装置にあっては、前記アクチュエータを駆動して前記第１リンクと前記第２リンクを相対変位させるとき、前記第２関節部を中心として前記第１リンクと前記第２リンクがなす角度が減少するにつれ、前記第２関節部から前記揺動支点までの距離が側面視において非線形な特性からなる軌跡に従って変化するように構成した。
【００１１】
請求項４に係る歩行補助装置にあっては、前記４節リンク機構は、対偶点の少なくとも３つの位置が同一直線上に重なる死点を有するように構成した。
【００１２】
請求項５に係る歩行補助装置にあっては、前記アクチュエータの駆動力を分配して前記第１リンクと前記第２リンクを駆動するように構成した。
【００１３】
請求項６に係る歩行補助装置にあっては、前記第２リンクに第２の４節リンク機構を連結し、前記第２の４節リンク機構を介して前記アクチュエータの駆動力を前記第２リンクに分配するように構成した。
【００１４】
請求項７に係る歩行補助装置にあっては、前記第２リンクにチェーン機構を連結し、前記チェーン機構を介して前記アクチュエータの駆動力を前記第２リンクに分配するように構成した。
【００１５】
請求項８に係る歩行補助装置にあっては、前記第２の４節リンク機構は、前記第１の４節リンク機構と対偶点の少なくとも１つを共通にするように構成した。
【００１６】
請求項９に係る歩行補助装置にあっては、前記第２リンクに、リンク長を調節可能なリンク長調節部を設けるように構成した。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１にあっては、利用者を支持して利用者の荷重を伝達可能な支持部材と、揺動機構からなる第１関節部を介して支持部材に揺動支点を中心に揺動自在に連結されると共に、第１リンクと第１リンクに第２関節部を介して連結される第２リンクを有する脚リンクと、アクチュエータとを備え、アクチュエータを駆動して第１リンクと前記第２リンクを相対変位させて利用者の荷重の少なくとも一部を支持するアシスト力を生じさせて利用者の歩行を補助する歩行補助装置において、脚リンクが第１関節部に連結される第３リンクと、第１リンクに連結される第４リンクと、一端で第４リンクに連結されると共に、他端で第３リンクに連結される第５リンクとを備え、第３リンクと第１リンクを第３関節部を介して相対変位可能に連結すると共に、第１、第３、第４、第５リンクで構成される４節リンク機構をアクチュエータで駆動するように構成したので、第３リンクなどの位置関係を適宜設定することで、第２関節部を膝関節とするとき、揺動支点から膝関節までの距離を変更することが可能となる。よって膝関節が利用者の体幹から前方に飛び出す量を減少させることができ、鉛直軸回りの慣性力を低減できると共に、周囲の部材と干渉したり、外観上で違和感を与えたりすることが少なくなる。
【００１８】
即ち、第３リンクと第１リンクを第３関節部を介して相対変位可能に連結する如く構成したので、第３関節部を駆動させることで、第２関節部の角度の増加に応じて揺動支点から脚リンク先端までの距離を増加させることが可能となり、結果として利用者が直立しているときの第２関節部の角度を大きくとることができ、よって膝関節が利用者の体幹から前方に飛び出す量を減少させることができる。
また、４節リンク機構を構成するリンクの長さを適宜に設定することで、４節リンク機構の入出力特性を曲線的な特性にすることが可能となり、脚リンクの動きを滑らかにすることができる。
【００１９】
請求項２に係る歩行補助装置にあっては、アクチュエータを駆動して第１リンクと第２リンクを相対変位させるとき、第２関節部は側面視において少なくとも１つの変曲点を有する軌跡を描く如く構成したので、上記した効果に加え、軌跡を適宜設定することで、第２関節部の角度の増加に応じて揺動支点から脚リンク先端までの距離を増加させることが可能となり、結果として利用者が直立しているときの第２関節部の角度を一層大きくとることができる。
【００２０】
請求項３に係る歩行補助装置にあっては、アクチュエータを駆動して第１リンクと第２リンクを相対変位させるとき、第２関節部を中心として第１リンクと第２リンクがなす角度が減少するにつれ、第２関節部から揺動支点までの距離が側面視において非線形な特性からなる軌跡に従って変化する如く構成したので、上記した効果に加え、軌跡を適宜設定することで、同様に第２関節部の角度の増加に応じて揺動支点から脚リンク先端までの距離を増加させることが可能となり、結果として利用者が直立しているときの第２関節部の角度を一層大きくとることができる。
【００２２】
請求項４に係る歩行補助装置にあっては、４節リンク機構は、対偶点の少なくとも３つの位置が同一直線上に重なる死点を有するように構成したので、上記した効果に加え、利用者の脚が伸びきる前後の膝関節の飛び出し量を一層効果的に減少させることが可能となる。
【００２３】
請求項５に係る歩行補助装置にあっては、アクチュエータの駆動力を分配して第１リンクと第２リンクを駆動するように構成したので、上記した効果に加え、１個のアクチュエータで足りることから、構造が簡易となると共に、軽量となる。
【００２４】
請求項６に係る歩行補助装置にあっては、第２リンクに第２の４節リンク機構を連結し、第２の４節リンク機構を介してアクチュエータの駆動力を前記第２リンクに分配するように構成したので、上記した効果に加え、第２の４節リンク機構を構成するリンクの長さを適宜に設定することで、第２の４節リンク機構の入出力特性を曲線的な特性にすることが可能となり、脚リンクの動きを一層滑らかにすることができる。
【００２５】
請求項７に係る歩行補助装置にあっては、第２リンクにチェーン機構を連結し、チェーン機構を介してアクチュエータの駆動力を前記第２リンクに分配するように構成したので、上記した効果に加え、リンク機構に内在する座屈の問題を考慮する必要がないと共に、第１リンクに対する第２リンクの相対変位が１８０度を超えることも可能となり、設計の自由度を上げることができる。
【００２６】
請求項８に係る歩行補助装置にあっては、第２の４節リンク機構は、第１の４節リンク機構と対偶点の少なくとも１つを共通にするように構成したので、上記した効果に加え、共通にした対偶点の分だけ構成を簡易にすることができる。
【００２７】
請求項９に係る歩行補助装置にあっては、第２リンクに、リンク長を調節可能なリンク長調節部を設けるように構成したので、上記した効果に加え、第２リンクの長さをリンク長調節部で調節することで、膝関節が利用者の体幹から前方に飛び出す量を増加することなく、第２リンクの長さを利用者の身長に応じた長さに設定（調節）でき、よって利用者にとって一層使い易いと共に、外観上で違和感を与えたりすることが一層少なくなる。
【００２８】
また、リンク長調節部を第２リンクに設けることで、第１リンクや第３リンクに設ける場合に比し、利用者の身長に応じた長さに設定（調節）する際の調節量が少なくて足りることとなるため、より広範囲の身長差に対応することができる。
【００２９】
さらに、リンク長調節部を第２リンクに設けることで、第１リンクや第３リンクに設ける場合に比し、第２リンクの下部には連動するリンクが存在しないので、調節を要する部品が少なく、構造を簡易にできると共に、利用者の身長に応じた調節（設定）自体も容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の第１実施例に係る歩行補助装置の部分断面側面図である。
【図２】図１に示す歩行補助装置の正面図である。
【図３】図１などに示す脚リンクの拡大側面図である。
【図４】図１などに示す脚リンクにおいて利用者が膝を曲げた姿勢から伸ばした姿勢までの間の脚リンクの変化を示す説明図である。
【図５】同様に図１などに示す脚リンクにおいて利用者が膝を曲げた姿勢から伸ばした姿勢までの間の脚リンクの軌跡を示す説明図である。
【図６】同様に図１などに示す脚リンクにおいて膝関節角度に対する揺動支点から膝関節までの距離の変化の特性を示すグラフである。
【図７】この発明の第２実施例に係る歩行補助装置の部分断面側面図である。
【図８】図７に示す脚リンクの拡大側面図である。
【図９】図８に示す脚リンクにおいて利用者が膝を曲げた姿勢から伸ばした姿勢までの間の脚リンクの変化を示す説明図である。
【図１０】同様に図８に示す脚リンクにおいて膝関節角度に対する揺動支点から膝関節までの距離の変化の特性を示すグラフである。
【図１１】この発明の第３実施例に係る歩行補助装置の脚リンクの拡大側面図である。
【図１２】この発明の第４実施例に係る歩行補助装置の脚リンクの拡大部分斜視図である。
【図１３】この発明の第１実施例に係る歩行補助装置の脚リンクの変形例を示す、図５と同様の説明図である。
【図１４】同様に、この発明の第１実施例に係る歩行補助装置の脚リンクの変形例を示す、図５と同様の説明図である。
【図１５】同様に、この発明の第２実施例に係る歩行補助装置の脚リンクの変形例を示す、図９と同様の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付図面に即してこの発明に係る歩行補助装置を実施するための形態について説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１はこの発明の第１実施例に係る歩行補助装置の部分断面側面図、図２はその正面図である。
【００３３】
図１と図２を参照して説明すると、符号Ｄは歩行補助装置を示し、歩行補助装置Ｄは、利用者Ｐ（図１に示す）を支持して利用者Ｐの荷重を伝達可能な支持部材（荷重伝達部材）１０と、利用者Ｐの足部を収容自在な左右一対の靴部１２と、支持部材１０と左右一対の靴部１２との間に設けられる左右一対の脚リンク１４と、電動モータ（アクチュエータ）１６を備え、支持部材１０に設けられる取り付け具（図示せず）を介して利用者Ｐの下半身に装着されてその歩行を補助する。
【００３４】
支持部材１０は、サドル状を呈して利用者Ｐが跨ぐようにして着座可能なシート部１０ａと、シート部１０ａの下部（図１などにおいて）に配置されてシート部１０ａを支持する支持フレーム１０ｂと、支持フレーム１０ｂからシート部１０ａの後端（利用者Ｐから見て）を越えて立ち上がり、利用者Ｐの腰に当接可能な腰当て部１０ｃを備える。腰当て部１０ｃには、利用者Ｐの把持可能に孔が穿設されてグリップ１０ｄが形成される。
【００３５】
シート部１０ａはクッション材から製作されると共に、支持フレーム１０ｂと腰当て部１０ｃに比して剛性の高い素材から製作される。このように、支持部材１０は、利用者Ｐを支持して利用者Ｐの荷重を伝達自在に構成される。
【００３６】
左右の脚リンク１４はアルミ材からなり、それぞれ揺動機構からなる（人でいえば股関節に相当する）第１関節部２０を介して連結され、第１リンク（大腿リンク）２２と、靴部１２に（人でいえば足首関節に相当する）３軸構造の第２関節部２４を介して連結される第２リンク（下腿リンク）２６と、第１リンク２２と第２リンク２６とを連結する（人でいえば膝関節に相当する）第３関節部３０とを備える。
【００３７】
揺動機構からなる第１関節部２０は、支持部材１０に固定される側面視円弧状のガイドレール３２と、ガイドレール３２に係合されると共に、各脚リンク１４の一端に固定されるスライダ（可動体）３４とから構成される。
【００３８】
第１関節部２０は、脚リンク１４をガイドレール３２の曲率中心に相当する揺動支点３２ａ（図１に示す）を中心として支持部材１０の長手方向（前後方向）に揺動自在に支持するように構成される。
【００３９】
またガイドレール３２は支持部材１０の腰当て長手方向に配置された支軸３２ｂ（図１に模式的に示す）に軸支され、よって揺動機構からなる第１関節部２０は脚リンク１４をその支軸３２ｂを中心として支持部材１０の横方向に揺動自在に支持するように構成される。
【００４０】
図２に示す如く、靴部１２は、靴１２ａの内部に延びて利用者Ｐの足を戴置可能なＬ字状（利用者Ｐの進行方向から見たとき）の連結部材１２ｂとその上に戴置される中敷１２ｃを備える。連結部材１２ｂは各脚リンク１４の第２リンク２６に第２関節部２４を介して連結される。
【００４１】
脚リンク１４の第１リンク２２と第２リンク２６は電動モータ１６に連結され、第１リンク２２と第２リンク２６は電動モータ１６により第３関節部３０を中心として相対変位（駆動）させられる。より具体的には、後で図１２に示す如く、第１リンク２２の先端は二股のフォーク状を呈し、そのフォークの間に第２リンク２６が挿入されて連結されるように構成される。
【００４２】
図１に示す如く、靴１２ａの内部には圧力センサ４０が設けられ、利用者Ｐの踏力（荷重あるいは圧力）に応じた出力を生じると共に、第２関節部２４には２軸の力センサ４２が組み込まれ、第２関節部２４に作用する力（支持部材１０と各脚リンク１４の重量による力との合力）に応じた出力を生じる。
【００４３】
これらセンサの出力はマイクロコンピュータからなるコントローラ（図示せず）に送られる。コントローラは、靴部１２に伝達される利用者Ｐの荷重を力センサ４２で検出すると共に、利用者Ｐの踏力を圧力センサ４０で検出し、それらセンサ４０，４２の出力に基づいて電動モータ１６を駆動して利用者Ｐの歩行を補助する。
【００４４】
このように、歩行補助装置Ｄは、利用者Ｐを支持して利用者の荷重を伝達可能な支持部材１０と、揺動機構からなる第１関節部２０を介して支持部材１０に揺動支点３２ａを中心に揺動自在に連結されると共に、第１リンク２２と第１リンク２２に第３関節部（第２関節部）３０を介して連結される第２リンク２６を有する脚リンク１４と、電動モータ（アクチュエータ）１６とを備え、電動モータ１６を駆動して第１リンク２２と第２リンク２６を相対変位させて利用者Ｐの荷重の少なくとも一部を支持するアシスト力を生じさせて利用者Ｐの歩行を補助するように構成される。ただし、歩行補助装置Ｄの動作の詳細は前記した特許文献１に記載されているので、これ以上の説明は省略する。
【００４５】
この実施例の特徴は歩行補助装置Ｄの脚リンク１４の構造にあるので、以下それについて説明する。
【００４６】
図３は図１などに示す脚リンク１４の拡大側面図、図４は利用者Ｐが膝を曲げた姿勢から伸ばした姿勢までの間の脚リンク１４の変化を示す説明図、図５は同様に膝を曲げた姿勢から伸ばした姿勢までの間の脚リンク１４の軌跡を示す説明図、図６は脚リンク１４において膝関節角度に対する揺動支点から膝関節までの距離の変化の特性を示すグラフである。尚、図３は図４（ｂ）に示す、利用者Ｐが膝を大きく伸びきった姿勢にあるときの脚リンク１４の側面図である。
【００４７】
図３に示す如く、脚リンク１４は、揺動機構からなる第１関節部２０に連結される第３リンク５０を備えると共に、第３リンク５０と第１リンク２２を第４関節部（第３関節部）５２を介して相対変位可能に連結するように構成される。
【００４８】
より具体的には、第３リンク５０は、第１関節部２０の揺動機構を構成するガイドレール３２に係合されるスライダ（可動体）３４に固定されるリンク部５０ａとそれに第４関節部５２を介して固定されるロッカアーム５０ｂとからなる。
【００４９】
第４関節部５２にはボールベアリング５２ａが配置され、第３リンク５０はボールベアリング５２ａによって第１リンク２２に回転自在に連結される。第１リンク２２には、第４関節部５２などに隣接してベルクランク５４が配置される。ベルクランク５４の付近には電動モータ１６の出力軸が配置される。ベルクランク５４はボールベアリング５４ａで支持される。
【００５０】
電動モータ１６の出力はベルクランク５４に伝達され、ベルクランク５４をその回転軸５４ｂを中心に揺動させる。ロッカアーム５０ｂの一端とベルクランク５４の一方のクランク（第４リンク）５４ｃは、コネクティングロッド（第５リンク）５６で回転自在に接続される。
【００５１】
第１リンク２２には連結ロッド６０が配置される。連結ロッド６０は第１リンク２２の略全長にわたって延び、第３関節部３０の付近に達する。第３関節部３０にボールベアリング３０ａを介して第１リンク２２と回転（相対変位）自在に連結される第２リンク２６には、従動クランクアーム２６ａが形成される。
【００５２】
ベルクランク５４の他方のクランク５４ｄは駆動クランクアームとして機能し、連結ロッド６０を介して従動クランクアーム２６ａに連結されて電動モータ１６の出力を従動クランクアーム２６ａに伝達し、第２リンク２６を第１リンク２２に対して第３関節部３０を中心として相対変位させる。
【００５３】
このように、第１リンク２２と第２リンク２６とからなる脚リンク１４は、ロッカアーム５０ｂと、コネクティングロッド５６と、ベルクランク５４の一方のクランク５４ｃと、ベルクランク５４の回転軸５４ｂと第４関節部５２の関節軸を結ぶリンク、即ち、第１リンク２２とから構成される第１の４節リンク機構６２を備える。
【００５４】
さらに、脚リンク１４は、第１の４節リンク機構６２に隣接し、ベルクランク５４の他方のクランク５４ｄと、連結ロッド６０と、第３関節部３０とベルクランク５４の回転軸５４ｂとを結んで得られるリンク（即ち、第１リンク２２）と、従動クランクアーム２６ａ（即ち、第２リンク２６）とからなる構成される第２の４節リンク機構６４とを備える。
【００５５】
図示の如く、第１の４節リンク機構６２と第２の４節リンク機構６４はベルクランク５４の回転軸５４ｂ、換言すれば、それらを構成する対偶点の少なくとも一つを共通にするように構成される。
【００５６】
次いで、上記した脚リンク１４の動作を図３から図６を参照して説明する。尚、図５において第３関節部３０の軌跡と対比して示されるのは、本出願人が先に特願２００９−０１８２９１号で提案した第３関節部３０の軌跡である。
【００５７】
その先願においては、第３関節部３０を中心として第１リンク２２と第２リンク２６がなす角度、即ち、膝関節角度が減少するにつれ、第３関節部３０から揺動支点３２ａまでの距離が減少し、よって第３関節部（膝関節）３０が利用者Ｐの体幹から前方に飛び出す量を減少させるように構成した。この実施例は別の構成で同様の効果を得ようとするものである。
【００５８】
図３において電動モータ１６の回転に伴い、第１の４節リンク機構６２のベルクランク５４は回転軸５４ｂを中心として反時計方向に回転されると、図４（ａ）に示す利用者Ｐが踵を挙げた姿勢に対応する位置となる。
【００５９】
その状態で電動モータ１６の回転が反転されると、ベルクランク５４は回転軸５４ｂを中心として図３で時計方向に回転する。その回転が継続し、ベルクランク５４の回転が図４（ｅ）に示す位置付近のある角度に達すると、３つの回転軸（対偶点）が同一直線上に位置して死点を有するように構成される。
【００６０】
即ち、第１の４節リンク機構６２は、ロッカアーム５０ｂの回転軸５０ｂ１、ベルクランク５４の一方のクランク５４ｃの回転軸５４ｃ１、ベルクランク５４の他方のクランク５４ｄの回転軸５４ｄ１が同一直線上に重なる、換言すれば少なくとも３つの対偶点が同一直線上に位置、即ち、死点を有するように構成される。
【００６１】
次いで、電動モータ１６がその方向にさらに回転されると、３つの回転軸５０ｂ１，５４ｃ１，５４ｄ１の位置は死点を越え、図４で（ｇ）に示す、利用者Ｐの膝が最大限度まで曲がる方向に向けて移動する。
【００６２】
また、第１の４節リンク機構６２と第２の４節リンク機構６４はベルクランク５４の回転軸（対偶点）５４ｂを共通にするように構成されることから、第１の４節リンク機構６２の動きはその回転軸５４ｂを介して第２の４節リンク機構６４に伝えられる。
【００６３】
即ち、この実施例にあっては、電動モータ１６の駆動力を分配して第１リンク２２と第２リンク２６を駆動するように構成されると共に、第２リンク２６に（第１の４節リンク機構６２と回転軸を共通にする）第２の４節リンク機構６４を連結し、第２の４節リンク機構６４を介して電動モータ１６の駆動力を第２リンク２６に分配（伝達）するように構成した。
【００６４】
より具体的には、ベルクランク５４の駆動クランクアームとして機能するクランク５４ｄの動きは連結ロッド６０を介して従動クランクアーム２６ａに伝えられ、第２リンク２６を第１リンク２２に対して第３関節部（膝関節）３０の軸線を中心として相対変位させるように構成した。
【００６５】
また、この実施例にあっては、第２リンク２６を第３関節部（膝関節）３０の軸線を中心として第１リンク２２に対して相対変位させるとき、図５に示す如く、第３関節部３０は側面視において少なくとも１つの変曲点Ｐｉを有する軌跡を描く如く構成した。
【００６６】
さらに、第３関節部３０を中心として第１リンク２２と第２リンク２６がなす角度、即ち、膝関節角度が減少するにつれ、図６に示すように、第３関節部３０から揺動支点３２ａまでの距離が側面視において非線形な特性からなる軌跡に従って変化する如く構成した。
【００６７】
第１実施例に係る歩行補助装置Ｄにあっては、上記した如く、脚リンク１４が第１関節部２０に連結される第３リンク５０を備えると共に、第３リンク５０と第１リンク２２を第４関節部（第３関節部）５２を介して相対変位可能に連結する如く構成したので、第３リンク５０などの位置関係を適宜設定することで、第３関節部（第２関節部）３０を膝関節とするとき、揺動支点３２ａから膝関節までの距離を変更することが可能となる。よって膝関節が利用者Ｐの体幹から前方に飛び出す量を減少させることができ、鉛直軸回りの慣性力を低減できると共に、周囲の部材と干渉したり、外観上で違和感を与えたりすることが少なくなる。
【００６８】
即ち、第３リンク５０と第１リンク２２を第４関節部（第３関節部）５２を介して相対変位可能に連結する如く構成したので、第４関節部５２を駆動させることで、第３関節部（第２関節部）３０の角度（膝関節角度）の増加に応じて揺動支点３２ａから脚リンク１４の先端（靴部１２）までの距離を増加させることが可能となり、結果として利用者Ｐが直立しているときの第３関節部３０の角度（膝関節角度）を大きくとることができ、よって膝関節が利用者Ｐの体幹から前方に飛び出す量を減少させることができる。
【００６９】
また、電動モータ１６を駆動して第１リンク２２と第２リンク２６を相対変位させるとき、第３関節部（第２関節部）３０は側面視において少なくとも１つの変曲点Ｐｉを有する軌跡を描く如く構成したので、上記した効果に加え、軌跡を適宜設定することで、第３関節部（第２関節部）３０の角度の増加に応じて揺動支点３２ａから脚リンク１４の先端までの距離を増加させることが可能となり、結果として利用者Ｐが直立しているときの第３関節部３０の角度を一層大きくとることができる。
【００７０】
また、電動モータ１６を駆動して第１リンク２２と第２リンク２６を相対変位させるとき、第３関節部（第２関節部）３０を中心として第１リンク２２と第２リンク２６がなす角度が減少するにつれ、第３関節部３０から揺動支点３２ａまでの距離が側面視において非線形な特性からなる軌跡に従って変化する如く構成したので、上記した効果に加え、軌跡を適宜設定することで、同様に第３関節部３０の角度の増加に応じて揺動支点３２ａから脚リンク１４の先端までの距離を増加させることが可能となり、結果として利用者Ｐが直立しているときの第３関節部３０の角度を一層大きくとることができる。
【００７１】
また、第１リンク２２に連結されるベルクランク５４の一方のクランク（第４リンク）５４ｃと、一端で一方のクランク５４ｃに連結されると共に、他端で第３リンク５０、より正確には第３リンク５０のロッカアーム５０ｂに連結されるコネクティングロッド（第５リンク）５６とを備え、第１リンク２２、第３リンク５０、クランク５４ｃ、コネクティングロッド５６で構成される第１の４節リンク機構６２を電動モータ（アクチュエータ）１６で駆動するように構成したので、上記した効果に加え、第１の４節リンク機構６２を構成するリンクの長さを適宜に設定することで、第１の４節リンク機構６２の入出力特性を曲線的な特性にすることが可能となり、脚リンク１４の動きを滑らかにすることができる。
【００７２】
また、第１の４節リンク機構６２は、対偶点の少なくとも３つの位置が同一直線上に重なる死点を有するように構成したので、上記した効果に加え、利用者Ｐの脚が伸びきった前後の膝関節の飛び出し量を一層効果的に減少させることが可能となる。
【００７３】
また、電動モータ（アクチュエータ）１６の駆動力を分配して第１リンク２２と第２リンク２６を駆動するように構成したので、上記した効果に加え、１個の電動モータ１６で足りることから、構造が簡易となると共に、軽量となる。
【００７４】
また、第２リンクに第２の４節リンク機構を連結し、第１の４節リンク機構６２と第２の４節リンク機構６４を介して電動モータ１６の駆動力を第２リンク２６に分配するように構成したので、上記した効果に加え、第２の４節リンク機構６４を構成するリンクの長さを適宜に設定することで、第２の４節リンク機構６４の入出力特性を曲線的な特性にすることが可能となり、脚リンク１４の動きを一層滑らかにすることができる。
【００７５】
また、第２の４節リンク機構６４は、第１の４節リンク機構６２と対偶点の少なくとも１つを共通にするように構成したので、上記した効果に加え、共通にした対偶点の分だけ構成を簡易にすることができる。
【実施例２】
【００７６】
図７はこの発明の第２実施例に係る歩行補助装置Ｄの部分断面側面図、図８は図７に示す脚リンク１４の拡大側面図、図９は図８に示す脚リンク１４において利用者が膝を曲げた姿勢から伸ばした姿勢までの間の脚リンク１４の変化を示す、図５と同様の説明図、図１０は脚リンク１４において膝関節角度に対する揺動支点３２ａから膝関節までの距離の変化の特性を示すグラフである。
【００７７】
第１実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、第２実施例にあっては、図８に示す如く、脚リンク１４は揺動機構からなる第１関節部２０に連結される第３リンク５００を備えると共に、第３リンク５００と第１リンク２２を第４関節部５２０を介して相対変位可能に連結するように構成される。
【００７８】
具体的には、第３リンク５００は、第１関節部２０の揺動機構を構成するガイドレール３２に係合されるスライダ３４に固定される部位を含むと共に、第１リンク２２の上端に広がる幅広のプレート状のリンク部５００ａと、リンク部５００ａに第４関節部５２０を介して連結されるロッカアーム５００ｂとからなる。第１リンク２２は第３リンク５００と重なる付近で先細に形成され、ロッカアーム５００ｂの一端は第１リンク２２に連結される。
【００７９】
即ち、ロッカアーム５００ｂの一端側は第４関節部５２０を介してリンク部５００ａに回転自在に連結されると共に、他端側の回転軸５００ｂ１にはボールベアリングが配置され、ロッカアーム５００ｂはボールベアリングによって第１リンク２２の先細形状部の基端側に回転自在に連結される。
【００８０】
第１リンク２２の先細形状部の先端側には、クランク５４０（第４リンク）が回転自在に連結される。即ち、第１リンク２２の先細形状部はコネクティングロッド５６０（第５リンク）として機能し、第１リンク２２の先端側に配置されるクランク５４０は、ボールベアリングを備える回転軸５４０ａを介してコネクティングロッド５６０に連結される。
【００８１】
またクランク５４０は他端側でボールベアリングを備える回転軸５４０ｂを介して電動モータ１６の出力軸に接続され、よって電動モータ１６の出力はクランク５４０に伝達されてクランク５４０をその回転軸５４０ｂを中心に揺動させる。
【００８２】
クランク５４０の動きはコネクティングロッド５６０を介してロッカアーム５００ｂに伝えられ、ロッカアーム５００ｂを揺動させる。即ち、クランク５４０とロッカアーム５００ｂは平行リンクに構成され、電動モータ１６の出力に応じて平行して揺動し、第１リンク２２を揺動方向に移動させる。
【００８３】
ロッカアーム５００ｂには第４関節部５２０の付近において回転軸５００ｂ２が設けられ、そこに連結ロッド６００の一端が回転自在に連結される。連結ロッド６００は第１リンク２２の略全長にわたって延び、第３関節部３０の従動クランクアーム２６ａに連結される。
【００８４】
これにより、電動モータ１６の出力はクランク５４０とロッカアーム５００ｂと連結ロッド６００を介して従動クランクアーム２６ａに伝達され、第２リンク２６を第１リンク２２に対して第３関節部３０を中心として相対変位させる。
【００８５】
このように、第２実施例にあっても、第１リンク２２と第２リンク２６とからなる脚リンク１４は、ロッカアーム５００ｂと、コネクティングロッド５６０と、クランク５４０と、クランク５４０の回転軸５４０ｂと第４関節部５２０の関節軸を結ぶリンク、即ち、第１リンク２２とから構成される第１の４節リンク機構６２０を備える。
【００８６】
さらに、脚リンク１４は、第１の４節リンク機構６２０に隣接し、ロッカアーム５００ｂ、より正確には回転軸５００ｂ１と５００ｂ２を結ぶ軸線からなるロッカアーム５００ｂと、連結ロッド６００と、第３関節部３０とロッカアーム５００ｂ（とコネクティングロッド５６０）の回転軸５００ｂ１とを結んで得られるリンク（即ち、第１リンク２２）と、従動クランクアーム２６ａ（即ち、第２リンク２６）とからなる構成される第２の４節リンク機構６４０を備える。
【００８７】
図示の如く、第１の４節リンク機構６２０と第２の４節リンク機構６４０はロッカアーム５００ｂ（とコネクティングロッド５６０）の回転軸５００ｂ１、換言すれば、それらを構成する対偶点の少なくとも一つを共通にするように構成される。
【００８８】
次いで、上記した脚リンク１４の動作を図８から図１０および第１実施例の図４を参照して説明する。
【００８９】
図８でクランク５４０の位置は、図４（ｂ）の利用者Ｐが脚リンク１４の限界まで膝を伸ばしきったときの位置にあることから、その状態で電動モータ１６の回転が反転されると、クランク５４０は回転軸５４０ｂを中心として図８で反時計方向に回転する。
【００９０】
次いで、クランク５４０の回転が図４（ｅ）付近のある角度に達すると、第１の４節リンク機構６２０は、３つの回転軸（対偶点）、即ち、ロッカアーム５００ｂの回転軸５００ｂ１、クランク５４０の回転軸５４０ａ、クランク５４０の他方の回転軸５４０ｂが同一直線上に重なる、換言すれば少なくとも３つの対偶点が同一直線上に位置、即ち、死点を有するように構成される。
【００９１】
次いで、電動モータ１６がその方向にさらに回転されると、３つの回転軸５００ｂ１，５４０ａ，５４０ｂの位置は死点を越え、図４で（ｇ）に示す、利用者Ｐの膝が曲がりきる方向に向けて移動する。
【００９２】
また、第１の４節リンク機構６２０と第２の４節リンク機構６４０はロッカアーム５００ｂ（とコネクティングロッド５６０）の回転軸（対偶点）５００ｂ１を共通にするように構成されることから、第１の４節リンク機構６２０の動きはその回転軸５００ｂ１を介して第２の４節リンク機構６４０に伝えられる。
【００９３】
このように、第２実施例にあっても電動モータ１６の駆動力を分配して第１リンク２２と第２リンク２６を駆動するように構成されると共に、第２リンク２６に（第１の４節リンク機構６２０と回転軸を共通にする）第２の４節リンク機構６４０を連結し、第１の４節リンク機構６２０と第２の４節リンク機構６４０を介して電動モータ１６の駆動力を第２リンク２６に分配（伝達）するように構成した。
【００９４】
また、第２実施例にあっても、第２リンク２６を第３関節部（膝関節）３０の軸線を中心として第１リンク２２に対して相対変位させるとき、図９に示す如く、第３関節部３０は側面視において少なくとも１つの変曲点Ｐｉを有する軌跡を描くと共に、膝関節角度が減少するにつれ、図１０に示すように、第３関節部３０から揺動支点３２ａまでの距離が側面視において非線形な特性、より具体的には膝関節角度が減少するにつれ、第３関節部３０から揺動支点３２ａまでの距離が減少する如く構成した。
【００９５】
また、第２実施例にあっても、第１の４節リンク機構６２０と第２の４節リンク機構６４０は、第１実施例と同様の構造を備える如く構成した。
【００９６】
上記した如く、第２実施例に係る歩行補助装置Ｄにあっても、脚リンク１４が揺動機構からなる第１関節部２０に連結される第３リンク５００を備えると共に、第３リンク５００と第１リンク２２を第４関節部（第３関節部）５２０を介して相対変位可能に連結する如く構成したので、第３関節部（第２関節部）３０を膝関節とするとき、揺動支点３２ａから膝関節までの距離を変更することが可能となる。よって膝関節が利用者Ｐの体幹から前方に飛び出す量を減少させることができ、鉛直軸回りの慣性力を低減できると共に、周囲の部材と干渉したり、外観上で違和感を与えたりすることも少なくなる。尚、残余の構成および効果は第１実施例と異ならない。
【実施例３】
【００９７】
図１１はこの発明の第３実施例に係る歩行補助装置Ｄ、より具体的には第１実施例の図３と同様の脚リンク１４の拡大側面図である。
【００９８】
従前の実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、第３実施例にあっては、同図に想像線で示す如く、第２の４節リンク機構６４（あるいは６４０）に代え、チェーン機構７０を設けるようにした。チェーン機構７０は、ベルクランク５４と第３関節部３０の間にアイドラ７２を介して掛け回される。
【００９９】
即ち、第３実施例にあっても電動モータ１６の駆動力を分配して第１リンク２２と第２リンク２６を駆動するように構成されると共に、第２リンク２６にチェーン機構７０を連結し、第１の４節リンク機構６２（あるいは６２０）とチェーン機構７０を介して電動モータ１６の駆動力を第２リンク２６に分配（伝達）するように構成した。第２の４節リンク機構６４が除去される点を除くと、残余の構成および効果は第１実施例と異ならない。
【０１００】
このように、第３実施例にあっては、第２リンク２６にチェーン機構７０を連結し、チェーン機構７０を介して電動モータ１６の駆動力を第２リンク２６に分配するように構成したので、上記した効果に加え、リンク機構に内在する座屈の問題を考慮する必要がないと共に、第１リンク２２に対する第２リンク２６の相対変位が１８０度を超えることも可能となり、設計の自由度を上げることができる。残余の効果は従前の実施例と異ならない。
【０１０１】
尚、第３実施例において、第２実施例の第２の４節リンク機構６４０に代え、同様なチェーン機構７０を設けても良いことはいうまでもない。
【実施例４】
【０１０２】
図１２はこの発明の第４実施例に係る歩行補助装置Ｄ、より具体的には脚リンク１４の第２リンク２６付近の拡大部分斜視図である。
【０１０３】
従前の実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、第４実施例にあっては、第２リンク２６に、第２リンク２６のリンク長を調節可能なリンク長調節部８０を設けるように構成した。即ち、第２リンク２６は中空に形成され、中途で切断されて上リンク片２６ｂ、下リンク片２６ｃに分割されると共に、上下リンク片２６ｂ，２６ｃの内部に心材８０ａが挿通可能なように構成される。
【０１０４】
上下リンク片２６ｂ，２６ｃの端部付近にはそれぞれ２個の円筒８０ｂが取り付けられる。円筒８０ｂには中央にピン８０ｂ１が押し込み自在に設けられる一方、心材８０ａには上下に孔８０ｃが数個（３個図示）ずつ穿設される。孔８０ｃの内径はピン８０ｂ１の外径より僅かに大きいように構成される。
【０１０５】
このように、リンク長調節部８０は、心材８０ａと円筒８０ｂと孔８０ｃとから構成される。尚、円筒８０ｂと孔８０ｃの個数は図示例に限定されるものではない。
【０１０６】
利用者は自己の身長に応じて心材８０ａに対して上下リンク片２６ｂ，２６ｃを上下させて位置決めし、次いでそれに最も近い位置の円筒８０ｂと孔８０ｃを１個（あるいは２個以上）探し、適宜な工具（例えばドライバ）などでピン８０ｂ１を対応する孔８０ｃに向けて押し込んで孔８０ｃと係合させることで、上下リンク片２６ｂ，２６ｃを心材８０ａに対して固定することができる。
【０１０７】
第４実施例に係る歩行補助装置にあっては、第２リンク２６に、リンク長を調節可能なリンク長調節部８０を設けるように構成したので、第２リンク２６の長さをリンク長調節部８０で調節することで第３関節部（膝関節）３０が利用者の体幹から前方に飛び出す量を増加することなく、第２リンク２６の長さを利用者の身長に応じた長さに設定できる。
【０１０８】
即ち、特許文献１記載の技術の場合、身長に応じた長さとすると第３関節部３０が前方に飛び出す量が増加してしまうが、第１実施例の構成に加え、リンク長調整部８０を設けることで利用者にとって一層使い易いと共に、外観上で違和感を与えたりすることが一層少なくなる。
【０１０９】
また、リンク長調節部８０を第２リンク２６に設けることで、第１リンク２２や第３リンク５０，５００に設ける場合に比し、第２リンク２６の上下リンク片２６ｂ，２６ｃの心材８０ａへの係合位置を変更すれば良いことから、利用者の身長に応じた長さに設定（調節）する際の調節量が少なくて足りることとなるため、より広範囲の身長差に対応することができる。
【０１１０】
さらに、リンク長調節部８０を第２リンク２６に設けることで、第１リンク２２や第３リンク５０，５００に設ける場合に比し、第２リンク２６の下部には連動するリンクが存在しないので、調節を要する部品が少なく、構造を簡易にできると共に、利用者の身長に応じた調節（設定）自体も容易にすることができる。残余の構成および効果は従前の実施例と異ならない。
【０１１１】
以上述べた如く、第１から第４実施例にあっては、利用者Ｐを支持して利用者の荷重を伝達可能な支持部材（荷重伝達部材）１０と、揺動機構からなる第１関節部２０を介して前記支持部材１０に揺動支点３２ａを中心に揺動自在に連結されると共に、第１リンク２２と前記第１リンク２２に第２関節部（第３関節部）３０を介して連結される第２リンク２６を有する脚リンク１４と、アクチュエータ（電動モータ）１６とを備え、前記アクチュエータ１６を駆動して前記第１リンク２２と前記第２リンク２６を相対変位させて利用者Ｐの荷重の少なくとも一部を支持するアシスト力を生じさせて利用者Ｐの歩行を補助する歩行補助装置Ｄにおいて、前記脚リンク１４が前記第１関節部２０に連結される第３リンク５０，５００と、前記第１リンク２２に連結される第４リンク（ベルクランク５４、クランク５４０）と、一端で前記第４リンクに連結されると共に、他端で前記第３リンク５０，５００に連結される第５リンク（コネクティングロッド５６，５６０）とを備え、前記第３リンク５０，５００と前記第１リンク２２を第３関節部（第４関節部）５２，５２０を介して相対変位可能に連結すると共に、前記第１、第３、第４、第５リンクで構成される４節リンク機構６２，６２０を前記アクチュエータで駆動するように構成した。
【０１１２】
また、前記アクチュエータ（電動モータ）１６を駆動して前記第１リンク２２と前記第２リンク２６を相対変位させるとき、前記第２関節部３０は側面視において少なくとも１つの変曲点Ｐｉを有する軌跡を描く如く構成した。
【０１１３】
また、前記アクチュエータ（電動モータ）１６を駆動して前記第１リンク２２と前記第２リンク２６を相対変位させるとき、前記第２関節部３０を中心として前記第１リンク２２と前記第２リンク２４がなす角度（膝関節角度）が減少するにつれ、前記第２関節部３０から前記揺動支点３２ａまでの距離が側面視において非線形な特性からなる軌跡に従って変化する如く構成した。
【０１１５】
また、前記４節リンク機構６２，６２０は、対偶点の少なくとも３つの位置（ロッカアーム５０ｂの回転軸５０ｂ１、ベルクランク５４の一方のクランク５４ｃの回転軸５４ｃ１、ベルクランク５４の他方のクランク５４ｄの回転軸５４ｄ１、ロッカアーム５００ｂの回転軸５００ｂ１、クランク５４０の回転軸５４０ａ、クランク５４の他方の回転軸５４０ｂ）が同一直線上に重なる死点を有するように構成した。
【０１１６】
また、前記アクチュエータ１６の駆動力を分配して前記第１リンク２２と前記第２リンク２６を駆動するように構成した。
【０１１７】
また、前記第２リンク２６に第２の４節リンク機構６４，６４０を連結し、前記第２の４節リンク機構を介して前記アクチュエータ１６の駆動力を前記第２リンク２６に分配するように構成した。
【０１１８】
また、前記第２リンク２６にチェーン機構７０を連結し、前記チェーン機構７０を介して前記アクチュエータ１６の駆動力を前記第２リンク２６に分配するように構成した。
【０１１９】
また、前記第２の４節リンク機構６４，６４０は、前記第１の４節リンク機構６２，６２０と対偶点の少なくとも１つ（ベルクランク５４の回転軸５４ｂ、ロッカアーム５００ｂ（とコネクティングロッド５６０）の回転軸５００ｂ１）を共通にするように構成した。
【０１２０】
また、前記第２リンク２６に、リンク長を調節可能なリンク長調節部８０を設けるように構成した。
【０１２１】
尚、この発明を実施例から説明したが、この発明は実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、アクチュエータの例として電動モータ１６を例示したが、それに限られるものではない。
【０１２２】
また、第１、第２実施例において第１、第２の４節リンク機構６２，６２０，６４，６４０を構成するリンクの長さは種々変更可能である。例えば、図１３、図１４は第１実施例の変形例、図１５は第２実施例の変形例を示す。この発明はかかる変形例にも妥当し、それによって第３関節部（膝関節）３０の軌跡などを図示のように相違させることができる。
【０１２３】
また、電動モータ１６の出力軸を第１実施例ではベルクランク５４、第２実施例ではクランク５４０の回転軸に配置したが、この発明はそれに限定されるものではなく、電動モータ１６の出力軸の配置も含めて種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
Ｄ  歩行補助装置、１０  支持部材、１２  靴部、１２ａ  靴、１２ｂ  連結部材、１４  脚リンク、１６  電動モータ（アクチュエータ）、２０  第１関節部、２２  第１リンク、２４  第２関節部、２６  第２リンク、２６ａ  従動クランクアーム、２６ｂ  上リンク片、２６ｃ  下リンク片、３０  第３関節部、３２  ガイドレール、３２ａ  揺動支点、３２ｂ  揺動支点、３４  スライダ、３６  ローラ、４０  圧力センサ、４２  力センサ、５０，５００  第３リンク、５０ａ，５００ａ  リンク部、５０ｂ，５００ｂ  ロッカアーム、５２，５２０  第４関節部（第３関節部）、５４  ベルクランク、５４ａ  ボールベアリング、５４ｂ  回転軸、５４ｃ  一方のクランク、５４ｄ  他方のクランク、５４０  クランク、５６，５６０  コネクティングロッド、６０，６００  連結ロッド、６２，６２０  第１の４節リンク機構、６４，６４０  第２の４節リンク機構、７０  チェーン機構、８０  リンク長調節部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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