(57)【要約】【課題】股関節部を中心に回動するアーム部材と膝関節部を中心に回動するアーム部材との緩衝を抑制可能な動作補助装置を提供する。【解決手段】人体に装着されて装着者の下肢の動作を補助する動作補助装置は、装着者の股関節の側方に配置される股関節部と、股関節部から下方側に延びる第１の大腿部アーム部材と、装着者の膝関節の側方に配置される膝関節部と、膝関節部から上方側に延びる第２の大腿部アーム部材と、膝関節部から下方側に延びる下腿部アーム部材と、股関節部及び膝関節部を回転駆動するトルクを発生する少なくとも一つのアクチュエータと、を備え、膝関節部が、装着者の膝関節の内側に位置する。【選択図】図１
2018161288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体に装着されて装着者の下肢の動作を補助する動作補助装置であって、
装着者の股関節の側方に配置される股関節部と、
前記股関節部から下方側に延びる第１の大腿部アーム部材と、
前記装着者の膝関節の側方に配置される膝関節部と、
前記膝関節部から上方側に延びる第２の大腿部アーム部材と、
前記膝関節部から下方側に延びる下腿部アーム部材と、
前記股関節部及び前記膝関節部を回転駆動するトルクを発生する少なくとも一つのアクチュエータと、を備え、
前記膝関節部が、前記装着者の前記膝関節の内側に位置する、動作補助装置。
【請求項２】
前記動作補助装置は、
前記第１の大腿部アーム部材を前記装着者の大腿部に固定する第１の大腿部装着部と、
前記第２の大腿部アーム部材を前記装着者の大腿部に固定する第２の大腿部装着部と、を備え、
前記第１の大腿部アーム部材と前記第２の大腿部アーム部材とが互いに交差することなく配設される、請求項１に記載の動作補助装置。
【請求項３】
前記第１の大腿部アーム部材は前記大腿部の前面で前記第１の大腿部装着部に連結され、前記第２の大腿部アーム部材は前記大腿部の前面で前記第２の大腿部装着部に連結される、請求項２に記載の動作補助装置。
【請求項４】
前記第１の大腿部アーム部材は、前記股関節部から前記大腿部に沿って捻りながら下方側に延びるとともに、前記大腿部が延びる方向に対して交差する方向に延びる下端部において前記第１の大腿部装着部に連結される、請求項２又は３に記載の動作補助装置。
【請求項５】
前記第２の大腿部アーム部材は、前記膝関節部から前記大腿部に沿って捻りながら上方側に延びるとともに、前記大腿部が延びる方向に対して交差する方向に延びる上端部において前記第２の大腿部装着部に連結される、請求項２〜４のいずれか１項に記載の動作補助装置。
【請求項６】
前記第１の大腿部アーム部材は、前記股関節部から前記大腿部に沿って捻りながら下方側に延びるとともに、前記大腿部が延びる方向に対して交差する方向に延びる下端部において前記第１の大腿部装着部に連結され、
前記第２の大腿部アーム部材は、前記膝関節部から前記大腿部に沿って捻りながら上方側に延びるとともに、前記大腿部が延びる方向に対して交差する方向に延びる上端部において前記第２の大腿部装着部に連結され、
前記第１の大腿部アーム部材の下端部の延びる方向と、前記第２の大腿部アーム部材の上端部の延びる方向とが逆向きとなる、請求項２又は３に記載の動作補助装置。
【請求項７】
前記第１の大腿部アーム部材と前記第１の大腿部装着部との連結位置が、前記第２の大腿部アーム部材と前記第２の大腿部装着部との連結位置よりも上方にある、請求項２〜６のいずれか１項に記載の動作補助装置。
【請求項８】
前記第１の大腿部装着部及び前記第２の大腿部装着部が共通の大腿部装着部である、請求項２〜６のいずれか１項に記載の動作補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体に装着して用いられる動作補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、歩行動作等の人の動作を補助する動作補助装置が知られている。動作補助装置は、人体装着型ロボットとも呼ばれ、人体に装着されてユーザ（装着者）の動作に合わせて作動してユーザの動作を補助する。動作補助装置は、障害者又は高齢者だけでなく、健常者の動作を補助する装置としても使用される。動作補助装置は、例えば人体の手足に固定される複数のアーム部材を連結したリンク機構と、ユーザの動作を予測するために用いられるセンサと、予測動作にしたがってリンク機構の駆動トルクを生成するアクチュエータと、アクチュエータを制御する制御装置とを備えている。
【０００３】
ここで、人体の手足は硬いものではないため、アクチュエータから手足に対して力を適切に伝達することは容易ではない。理想的には、アクチュエータから出力される力は骨に伝達されるとよい。しかしながら、動作中において骨の位置は常時変化し、また、人によって人体は少しずつ異なる外形を有するため、力の伝達効率の問題を完全に解決することは容易ではない。
【０００４】
例えばユーザの歩行動作や階段昇降動作を補助する装置として適した股関節補助型の下肢外骨格ロボットがある。股関節補助型の下肢外骨格ロボットは、人体の股関節の側方に位置する能動股関節を中心に人体の前後方向に回動するアーム部材を備える。特許文献１に示したように、典型的な股関節補助型の下肢外骨格ロボットでは、力の作用点が骨により近い位置となって大腿部への力の伝達がより効率的になることから、アーム部材は大腿部の前面の中央で大腿部側の装着部に連結される。上述のように、人によって異なる大腿部の形状に沿うため、装着部としては織布やベルト等の柔軟な素材が使用されることが多い。
【０００５】
また、動作補助装置がいずれの関節を補助する場合においても、アーム部材の回転中心が人体の関節軸に近いほど、補助動作時に装着者が受ける違和感が少なくなるため望ましいと言える。一方、一般的には人体の大腿部の前面は股関節軸から前後方向にずれているため、鉛直軸上において力の作用点がアーム部材の回転中心と一致せず、前後方向に離れることになる。このため、力の作用線は大腿部の法線方向と完全には一致せず、大腿部へのせん断方向に摩擦力が生じることになる。したがって、アーム部材の回転中心から力の作用点までの距離が長いほど、つまりアーム部材の長さが長いほど、力の作用点におけるせん断力が少なくなり、補助力の伝達効率が向上することから、望ましいと言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２５４２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、座った姿勢から立ち上がる動作を補助するには、膝関節補助型の下肢外骨格ロボットがより適している。膝関節補助型の下肢外骨格ロボットは、人体の膝関節の側方に位置する能動膝関節により連結された大腿部側に延びるアーム部材と下腿部側に延びるアーム部材とを備え、二つのアーム部材が能動膝関節を中心に人体の前後方向に回動する。膝関節補助型の下肢外骨格ロボットを構成する場合においても、上述した理由により、大腿部側に延びるアーム部材は、大腿部の前面の中央で大腿部側の装着部に連結されることが望ましく、かつ、アーム部材が長いほど望ましい。しかしながら、能動股関節と併せて能動膝関節を有する下肢外骨格ロボットを構成する場合、能動股関節を中心に回動するアーム部材と能動膝関節を中心に回動するアーム部材とが動作中に緩衝するおそれが生じる。
【０００８】
さらに、大腿部に能動股関節及び能動膝関節の両方の力が作用する場合、各能動関節の配置によっては、アーム部材の回転時に生成される慣性力により、大腿骨回りに大腿部の装着部が常に同じ方向に回転されることで動作中に徐々に装着部がずれていき、装着者が違和感を受けるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、股関節部を中心に回動するアーム部材と膝関節部を中心に回動するアーム部材との緩衝を抑制しつつ、動作時に生じる装着部のずれを抑制し、さらにアーム部材の長さを出来る限り長くして補助力の伝達効率を向上させることが可能な動作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】
【００１０】
本発明のある観点によれば、人体に装着されて装着者の下肢の動作を補助する動作補助装置であって、装着者の股関節の側方に配置される股関節部と、股関節部から下方側に延びる第１の大腿部アーム部材と、装着者の膝関節の側方に配置される膝関節部と、膝関節部から上方側に延びる第２の大腿部アーム部材と、膝関節部から下方側に延びる下腿部アーム部材と、股関節部及び膝関節部を回転駆動するトルクを発生する少なくとも一つのアクチュエータと、を備え、膝関節部が、装着者の膝関節の内側に位置する、動作補助装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本発明によれば、股関節部を中心に回動するアーム部材と膝関節部を中心に回動するアーム部材との緩衝を抑制しつつ、動作時に生じる装着部のずれを抑制し、さらにアーム部材の長さを出来る限り長くして補助力の伝達効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る動作補助装置の構成例を模式的に示す正面図である。
【図２】同実施形態に係る動作補助装置の構成例を模式的に示す側面図である。
【図３】参考例の動作補助装置の構成例を示す模式図である。
【図４】参考例の動作補助装置に生じる慣性力を示す説明図である。
【図５】同実施形態に係る動作補助装置に生じる慣性力を示す説明図である。
【図６】変形例に係る動作補助装置の構成例を模式的に示す正面図である。
【図７】変形例に係る動作補助装置に生じる慣性力を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、以下の説明中、特に説明がない限り、「上」又は「下」とは、動作補助装置を装着したユーザが直立した状態での上又は下を意味する。
【００１４】
（動作補助装置の構成例）
図１〜図２を参照して、本発明の実施の形態に係る動作補助装置１０の構成例について説明する。図１及び図２は、動作補助装置１０の構成例を示す模式図である。図１は、動作補助装置１０の構成例を示す正面図であり、図２は、動作補助装置１０の構成例を示す側面図である。
【００１５】
本実施形態に係る動作補助装置１０は、ユーザ（装着者）Ｈの左右の下肢の動作を補助することで歩行動作又は階段昇降動作等を補助するための装置である。かかる動作補助装置１０は、外骨格ロボットとも呼ばれる。動作補助装置１０は、腰部フレーム３１と、第１の大腿部アーム部材３３と、第２の大腿部アーム部材５３と、下腿部アーム部材３５と、第１の股関節部３０と、第２の股関節部９０と、膝関節部４０と、アクチュエータ２２と、制御ユニット２０とを備える。腰部フレーム３１、第１の大腿部アーム部材３３、第２の大腿部アーム部材５３、下腿部アーム部材３５、第１の股関節部３０、第２の股関節部９０及び膝関節部４０は、左右の脚のそれぞれに対応して設けられている。
【００１６】
腰部フレーム３１、第１の大腿部アーム部材３３、第２の大腿部アーム部材５３、及び下腿部アーム部材３５は、例えばアルミニウム等の軽金属や樹脂材料により成形された成形体であり、所定程度の剛性と軽量化が実現されている。これにより、腰部フレーム３１、第１の大腿部アーム部材３３、第２の大腿部アーム部材５３、及び下腿部アーム部材３５は、曲げや割れに対する耐性を有している。
【００１７】
腰部フレーム３１は、例えば人体の背中側に配置され、腰部装着部１３を用いて人体の腰部に固定されている。腰部装着部１３は、例えば織布や可撓性樹脂等により構成され、ユーザＨの腰部に巻き付けられて固定される。腰部フレーム３１は、肩ベルト等により人体に固定されてもよい。腰部フレーム３１には、アクチュエータ２２及び制御ユニット２０を収容するケース５が取り付けられている。アクチュエータ２２は、後述する第１の股関節部３０及び膝関節部４０を回転駆動するトルクを生成し、可撓性ケーブル等の図示しない動力伝達機構を介して第１の股関節部３０及び膝関節部４０に回転トルクを伝達する。
【００１８】
アクチュエータ２２としては、例えばロータリーモータが用いられる。アクチュエータは、ロータリーモータに限られず、リニアモータと、リニアモータが出力する直線運動を回転運動に変換する機構とにより構成されてもよい。例えば回転駆動される関節部（能動関節部）の数に対応する数のアクチュエータ２２が備えられる。また、アクチュエータ２２は、モータが出力する回転を減速する減速機を備えていてもよい。
【００１９】
制御ユニット２０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）又はＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）等のプロセッサ及び電気回路等により構成され、アクチュエータ２２の駆動を制御する。また、ケース５内には、アクチュエータ２２に対して電力を供給するバッテリが備えられる。なお、アクチュエータ２２及び制御ユニット２０は、人体の背中側のケース５内に備えられていなくてもよい。例えばアクチュエータ２２は、それぞれの能動関節部に、あるいは、能動関節部に隣接して備えられてもよい。
【００２０】
腰部フレーム３１の下端と第１の大腿部アーム部材３３の上端とは、第１の股関節部３０及び第２の股関節部９０を介して連結されている。第１の股関節部３０は、人体の股関節の側方に配置され、人体の股関節の曲げ伸ばし動作に対応して腰部フレーム３１と第１の大腿部アーム部材３３とを相対回転可能に連結する。つまり、第１の股関節部３０は、腰部フレーム３１及び第１の大腿部アーム部材３３を人体の前後方向に沿って相対的に回動可能に連結する。本実施形態において、第１の股関節部３０は、アクチュエータ２２によって回転駆動される能動関節である。例えばアクチュエータ２２と第１の股関節部３０とが可撓性ケーブル及びプーリ機構を介して連結され、アクチュエータ２２が可撓性ケーブルを巻き取り又は導出することによって第１の股関節部３０を回転駆動する。
【００２１】
また、第２の股関節部９０は、人体の股関節の内転動作及び外転動作に対応して腰部フレーム３１及び第１の大腿部アーム部材３３を相対回転可能に連結する。つまり、第２の股関節部９０は、腰部フレーム３１及び第１の大腿部アーム部材３３を人体の側方へと相対的に回動可能に連結する。本実施形態において、第２の股関節部９０は、ユーザＨの股関節の動きに応じて回動する受動関節である。なお、第２の股関節部９０は省略されていてもよいが、動作補助装置１０が第１の股関節部３０と併せて第２の股関節部９０を有することにより、人体の股関節の動きに対応して動作する動作補助装置１０の自由度が高められる。
【００２２】
第１の大腿部アーム部材３３は、第１の股関節部３０及び第２の股関節部９０から下方側へ大腿部に沿って延びている。第１の大腿部アーム部材３３の下端部には第１の大腿部装着部３７が連結されている。第１の大腿部アーム部材３３は、人体の側方に位置する第１の股関節部３０及び第２の股関節部９０から、大腿部に沿って捻りながら下方側に延びて、大腿部の前面で第１の大腿部装着部３７に連結されている。第１の大腿部装着部３７は、例えば織布や可撓性樹脂等により構成され、ユーザＨの大腿部に巻き付けられて固定される。第１の大腿部装着部３７には、例えばアルミニウム等の軽金属や樹脂材料により成形された固定部３９が取り付けられ、第１の大腿部アーム部材３３は、図示しないボールジョイント又はユニバーサルジョイント等の連結機構を介して固定部３９に連結されている。
【００２３】
なお、第１の大腿部アーム部材３３と固定部３９との連結機構は、連結位置を大腿部が延びる方向に沿ってスライドさせるスライド機構を有してもよい。連結機構がスライド機構を有することにより、人体の股関節の曲げ伸ばし動作時に生じる人体の股関節と膝関節との距離の変化に応じて、連結位置をスライドさせることができる。これにより、ユーザＨの動作が制限されたり、ユーザＨが違和感を受けたりすることを抑制することができる。
【００２４】
第２の大腿部アーム部材５３の下端と下腿部アーム部材３５の上端とは、膝関節部４０を介して連結されている。膝関節部４０は、人体の膝関節の側方に配置され、人体の膝関節の曲げ伸ばし動作に対応して第２の大腿部アーム部材５３と下腿部アーム部材３５とを相対回転可能に連結する。つまり、膝関節部４０は、第２の大腿部アーム部材５３及び下腿部アーム部材３５を人体の前後方向に沿って相対的に回動可能に連結する。膝関節部４０は、第１の股関節部３０及び第２の股関節部９０とは異なり、人体の膝関節の内側に配置されている。本実施形態において、膝関節部４０は、アクチュエータ２２によって回転駆動される能動関節である。例えばアクチュエータ２２と膝関節部４０とが可撓性ケーブル及びプーリ機構を介して連結され、アクチュエータ２２が可撓性ケーブルを巻き取り又は導出することによって膝関節部４０を回転駆動する。
【００２５】
第２の大腿部アーム部材５３は、膝関節部４０から上方側へ大腿部に沿って延びている。第２の大腿部アーム部材５３の上端部には第２の大腿部装着部５７が連結されている。第２の大腿部アーム部材５３は、人体の膝関節の内側に位置する膝関節部４０から大腿部に沿って捻りながら上方側に延びて、大腿部の前面で第２の大腿部装着部５７に連結されている。第２の大腿部装着部５７は、例えば織布や可撓性樹脂等により構成され、ユーザＨの大腿部に巻き付けられて固定される。第２の大腿部装着部５７には、例えばアルミニウム等の軽金属や樹脂材料により形成された固定部５９が取り付けられ、第２の大腿部アーム部材５３は、図示しないボールジョイント又はユニバーサルジョイント等の連結機構を介して固定部５９に連結されている。なお、第２の大腿部アーム部材５３と固定部５９との連結機構も、第１の大腿部アーム部材３３と固定部５９との連結機構と同様にスライド機構を有してもよい。
【００２６】
下腿部アーム部材３５は、膝関節部４０から下方側へ下腿部に沿って延びている。下腿部アーム部材３５の下端部には下腿部装着部４１が連結されている。下腿部アーム部材３５は、膝関節部４０から下腿部に沿って捻りながら下方側に延びて、下腿部の前面で下腿部装着部４１に連結されている。下腿部装着部４１は、例えば織布や可撓性樹脂等により構成され、ユーザＨの下腿部に巻き付けられて固定される。下腿部装着部４１には、例えばアルミニウム等の軽金属や樹脂材料により形成された固定部５９が取り付けられ、下腿部アーム部材３５は、図示しないボールジョイント又はユニバーサルジョイント等の連結機構を介して固定部５９に連結されている。なお、下腿部アーム部材３５と固定部５９との連結機構も、第１の大腿部アーム部材３３と固定部５９との連結機構と同様にスライド機構を有してもよい。
【００２７】
また、動作補助装置１０は、ユーザＨの筋電位信号や神経信号等の生体信号を検出するための図示しない生体センサを有してもよい。このような生体センサとしては、例えば筋電位センサが用いられる。筋電位センサは、例えば人体の大腿部の表面に配置された表面筋電位検出電極（表面電極）を含む。筋電位センサは、動作補助装置１０により補助される動作を行わせる筋力に対応する運動単位（筋肉）に応じてあらかじめ位置が決定されて配置される。なお、表面電極の数は１個であってもよいし、複数個であってもよい。生体センサのセンサ信号は制御ユニット２０に送信され、制御ユニット２０は入力されたセンサ信号に基づいてアクチュエータ２２の駆動を制御する。これにより、第１の股関節部３０及び膝関節部４０が回転駆動し、ユーザＨの動作に対する補助力が生成される。
【００２８】
本実施形態に係る動作補助装置１０において、第１の大腿部アーム部材３３は、人体の股関節の側方の第１の股関節部３０及び第２の股関節部９０から捻りながら下方側に延びて大腿部の前面で第１の大腿部装着部３７に連結されている。また、第２の大腿部アーム部材５３は、人体の膝関節の内側の膝関節部４０から捻りながら上方側に延びて大腿部の前面で第２の大腿部装着部５７に連結されている。第１の大腿部アーム部材３３が大腿部の前面で第１の大腿部装着部３７に連結され、第２の大腿部アーム部材５３が大腿部の前面で第２の大腿部装着部５７に連結されていることから、大腿骨に比較的近い位置に補助力を作用させることができ、補助力の伝達効率を向上させることができる。
【００２９】
ここで、図３は、第１の股関節部１３０だけでなく膝関節部１４０も人体の外側に配置した動作補助装置１１０の参考例を示している。参考例に係る動作補助装置１１０では、第１の大腿部アーム部材１３３が大腿部の前面で第１の大腿部装着部１３７に連結され、第２の大腿部アーム部材１５３が大腿部の前面で第２の大腿部装着部１５７に連結されている。参考例に係る動作補助装置１１０では、第１の大腿部アーム部材１３３及び第２の大腿部アーム部材１５３の長さを長くしようとした場合、第１の大腿部アーム部材１３３と第２の大腿部アーム部材１５３とが交差する（図中の点線で囲んだ領域を参照）。このため、第１の大腿部アーム部材１３３又は第２の大腿部アーム部材１５３を大腿部に近接して配設する場合、第１の大腿部アーム部材１３３及び第２の大腿部アーム部材１５３の長さをともに長くするには、第１の大腿部アーム部材１３３又は第２の大腿部アーム部材１５３を大腿部から大きく離して配設する必要がある。
【００３０】
仮に、参考例に係る動作補助装置１１０において、第１の大腿部アーム部材１３３又は第２の大腿部アーム部材１５３を大腿部からより離して配設すると、動作補助装置１１０の外形が大型化するとともに、離して配設されたアーム部材を運動させるための慣性力が大きくなることから補助力の伝達効率が低下することになる。さらに、第１の大腿部アーム部材１３３と第２の大腿部アーム部材１５３とが交差していると、第１の股関節部１３０及び膝関節部１４０が回転駆動され、人体の股関節と膝関節との距離の変化に伴って第１の大腿部アーム部材１３３及び第２の大腿部アーム部材１５３の位置関係が変わると、第１の大腿部アーム部材１３３及び第２の大腿部アーム部材１５３が緩衝して可動範囲が制限されることになる。
【００３１】
これに対して、本実施形態に係る動作補助装置１０においては、第２の大腿部装着部５７を第１の大腿部装着部３７よりも上方に位置させても、第１の大腿部アーム部材３３と第２の大腿部アーム部材５３とは交差することなく配設されている。これにより、第１の大腿部アーム部材３３及び第２の大腿部アーム部材５３が互いに緩衝することなく、第１の大腿部アーム部材３３及び第２の大腿部アーム部材５３の長さをできるだけ長くすることができる。したがって、大腿部装着部３７に生じるせん断方向の摩擦力が減少し、補助力の伝達効率を向上させることができる。
【００３２】
また、第１の大腿部アーム部材３３と第２の大腿部アーム部材５３とが交差することなく配設されていることにより、第１の股関節部３０及び膝関節部４０のうちの少なくとも一方が回転駆動され、人体の股関節と膝関節との距離の変化に伴って第１の大腿部アーム部材３３及び第２の大腿部アーム部材５３の位置関係が変わる場合であっても、第１の大腿部アーム部材３３と第２の大腿部アーム部材５３との緩衝が避けられる。したがって、第１の股関節部３０及び膝関節部４０の可動範囲が制限されることを抑制することができる。
【００３３】
さらに、図４は、参考例に係る動作補助装置１１０において第１の股関節部１３０及び膝関節部１４０を回転駆動した場合に、第１の大腿部アーム部材１３３と第１の大腿部装着部１３７との連結部分及び第２の大腿部アーム部材１５３と第２の大腿部装着部１５７との連結部分に作用する慣性力を示している。
【００３４】
第１の大腿部アーム部材１３３と第１の大腿部装着部１３７との連結部分に作用する慣性力Ｉｈは、第１の股関節部１３０の回転駆動により作用する慣性力である。具体的に、慣性力Ｉｈは、第１の股関節部１３０の回転軸に直交する平面であって第１の股関節部１３０が存在する平面と、第１の大腿部アーム部材１３３と第１の大腿部装着部１３７との連結部分との、回転軸の軸方向の位置がずれていること、及び、第１の大腿部アーム部材１３３及び第１の大腿部装着部１３７に比べて人体の大腿部の方が一般的に重く、かつ、大腿部の重心が大腿骨付近にあることにより生じる。つまり、第１の大腿部アーム部材１３３が第１の股関節部１３０を中心に回転する際に生じる遠心力によって、第１の大腿部アーム部材１３３と第１の大腿部装着部１３７との連結部分が第１の股関節部１３０が存在する平面側に向かう慣性力Ｉｈが発生する。
【００３５】
また、第２の大腿部アーム部材１５３と第２の大腿部装着部１５７との連結部分に作用する慣性力Ｉｋは、膝関節部１４０の回転駆動により作用する慣性力である。具体的に、慣性力Ｉｋは、膝関節部１４０の回転軸に直交する平面であって膝関節部１４０が存在する平面と、第２の大腿部アーム部材１５３と第２の大腿部装着部１５７との連結部分との、回転軸の軸方向の位置がずれていること、及び、第２の大腿部アーム部材１５３及び第２の大腿部装着部１５７に比べて人体の大腿部の方が一般的に重く、かつ、大腿部の重心が大腿骨付近にあることにより生じる。つまり、第２の大腿部アーム部材１５３が膝関節部１４０を中心に回転する際に生じる遠心力によって、第２の大腿部アーム部材１５３と第２の大腿部装着部１５７との連結部分が膝関節部１４０が存在する平面側に向かう慣性力Ｉｋが発生する。
【００３６】
参考例に係る動作補助装置１１０の場合、二つの慣性力Ｉｈ，Ｉｋがともに人体の外側方向に向けて作用するため、ユーザＨは、大腿部が外側に引っ張られるような違和感を受けるおそれがある。さらに、人体の大腿部と第１の大腿部装着部１３７及び第２の大腿部装着部１５７との接触面における摩擦力が十分でない場合、それぞれの装着部が徐々にずれることで、ユーザＨが違和感を受けるだけでなく、補助力の伝達効率が低下することになる。
【００３７】
図５は、本実施形態に係る動作補助装置１０において第１の股関節部３０及び膝関節部４０を回転駆動した場合に、第１の大腿部アーム部材３３と第１の大腿部装着部３７との連結部分及び第２の大腿部アーム部材５３と第２の大腿部装着部５７との連結部分に作用する慣性力を示している。
【００３８】
本実施形態に係る動作補助装置１０の場合、第１の股関節部３０の回転駆動による慣性力Ｉｈは人体の外側方向に向けて作用する一方、膝関節部４０の回転駆動による慣性力Ｉｋは人体の内側方向に向けて作用する。このため、二つの慣性力Ｉｈ，Ｉｋは互いに逆方向に向けて作用し、互いの慣性力Ｉｈ，Ｉｋが相殺されて、ユーザＨが違和感を受けるおそれを低減することができる。
【００３９】
特に、本実施形態に係る動作補助装置１０では、第１の大腿部アーム部材３３は、人体の大腿部が延びる方向に対して交差する方向に延びる下端部で第１の大腿部装着部３７に連結されている。また、第２の大腿部アーム部材５３は、人体の大腿部が延びる方向に対して交差する方向に延びる上端部で第２の大腿部装着部５７に連結されている。このため、生じ得る二つの慣性力Ｉｈ，Ｉｋが互いに正反対の方向に向けて作用させやすくなり、ユーザＨが違和感を受けるおそれをより低減することができる。また、第１の大腿部装着部３７又は第２の大腿部装着部５７が人体の大腿部からずれることを抑制することができる。
【００４０】
（変形例）
ここまで、本実施形態に係る動作補助装置１０について説明したが、上記実施形態に係る動作補助装置１０は、種々の変形が可能である。
【００４１】
図６は、変形例の一例の動作補助装置７０を示す模式図であって、動作補助装置７０の正面図を示している。本実施形態に係る動作補助装置７０は、第１の大腿部アーム部材３３と大腿部装着部７３との連結部分と、第２の大腿部アーム部材５３と大腿部装着部７３との連結部分とが同じ高さ位置に配置されている。以下、変形例に係る動作補助装置７０について、主として上記実施形態に係る動作補助装置１０と異なる点について説明する。
【００４２】
具体的に、変形例に係る動作補助装置７０では、第１の大腿部アーム部材３３の下端部及び第２の大腿部アーム部材５３の上端部は共通の大腿部装着部７３に連結されている。大腿部装着部７３には二つの固定部７５，７６が取り付けられている。二つの固定部７５，７６のうち、外側に取り付けられた固定部７５には、第１の大腿部アーム部材３３の下端部が連結され、内側に取付けられた固定部７６には、第２の大腿部アーム部材５３の上端部が連結される。
【００４３】
第１の大腿部アーム部材３３の下端部は、人体の大腿部が延びる方向に交差する方向に延びて固定部７５に連結され、第２の大腿部アーム部材５３の上端部は、人体の大腿部が延びる方向に交差する方向に延びて固定部７６に連結される。第１の大腿部アーム部材３３の下端部が延びる方向と、第２の大腿部アーム部材５３の上端部が延びる方向とは、略同一線上にある。そのうえで、第１の大腿部アーム部材３３の下端部が延びる方向と、第２の大腿部アーム部材５３の上端部が延びる方向とが逆向きとなっている。
【００４４】
図７は、変形例に係る動作補助装置７０において第１の股関節部３０及び膝関節部４０を回転駆動した場合に、第１の大腿部アーム部材３３と大腿部装着部７３との連結部分及び第２の大腿部アーム部材５３と大腿部装着部７３との連結部分に作用する慣性力を示している。変形例に係る動作補助装置７０では、第１の股関節部３０の回転駆動により作用する慣性力Ｉｈと、膝関節部４０の回転駆動により作用する慣性力Ｉｋとが略同一線上で互いに逆方向に作用する。これにより、互いの慣性力Ｉｈ，Ｉｋがより相殺されやすくなって、ユーザＨが違和感を受けるおそれをさらに低減することができる。また、第１の大腿部装着部３７又は第２の大腿部装着部５７が人体の大腿部からずれることを抑制することができる。
【００４５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４６】
１０・・・動作補助装置、２２・・・アクチュエータ、３０・・・第１の股関節部、３３・・・第１の大腿部アーム部材、３５・・・下腿部アーム部材、３７・・・第１の大腿部装着部、４０・・・膝関節部、４１・・・下腿部装着部、５３・・・第２の大腿部アーム部材、５７・・・第２の大腿部装着部、９０・・・第２の股関節部
【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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