(57)【要約】【課題】駆動源の数を減じることができ、使用者の所定動作を補助できると共に所定動作以外の動作を許容し且つ容易にできる動力伝達機構を提供する。【解決手段】動力伝達機構２０は、中間部が腰フレーム５の中間部に回動可能に支持され、電動モーター１１により回動駆動される回動アーム２５と、回動アーム２５の上端側に回転可能に設けられる第１プーリ３１及び第２プーリ３２と、回動アーム２５の下端側に回転可能に設けられる第３プーリ３３及び第４プーリ３４と、右の大腿部支持具７Ｒに固定された右の支持プーリ２１Ｒと、左の大腿部支持具７Ｌに固定された左の支持プーリ２１Ｌと、右の大腿部支持具７Ｒ、第１プーリ３１、第３プーリ３３及び左の大腿部支持具７Ｌに、この順に巻き掛けられる第１ワイヤ３６と、左の大腿部支持具７Ｌ、第２プーリ３２、第４プーリ３４及び右の大腿部支持具７Ｒに、この順に巻き掛けられる第２ワイヤ３７とを備える。【選択図】図２
2018069432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の身体の動作を補助する動作補助装置であって、
使用者の第１身体部分に装着され、所定の方向に延在するベース部材と、
前記ベース部材の各端に第１軸線及び第２軸線回りに回動可能に支持され、第２身体部分及び第３身体部分に装着される第１リンク部材及び第２リンク部材と、
前記ベース部材に設けられる単一の駆動源と、
前記駆動源の動力を、前記第１リンク部材及び前記第２リンク部材に伝達する動力伝達機構とを備え、
前記動力伝達機構は、
前記ベース部材の中間部に回動可能に支持される中間部を有し、前記駆動源により回動駆動される回動アームと、
互いに同軸に又は軸線を互いに平行にして前記回動アームの一端側に回転可能に設けられる第１プーリ及び第２プーリと、
互いに同軸に又は軸線を互いに平行にして前記回動アームの他端側に回転可能に設けられる第３プーリ及び第４プーリと、
前記第１リンク部材に前記第１軸線上に固定された第１支持プーリと、
前記第２リンク部材に前記第２軸線上に固定された第２支持プーリと、
前記第１支持プーリ、前記第１プーリ、前記第３プーリ及び前記第２支持プーリに、この順に巻き掛けられる第１巻き掛け部材と、
前記第２支持プーリ、前記第２プーリ、前記第４プーリ及び前記第１支持プーリに、この順に巻き掛けられる第２巻き掛け部材とを備え、
前記第１巻き掛け部材及び前記第２巻き掛け部材が、少なくとも前記第１プーリと前記第３プーリとの間、及び前記第２プーリと前記第４プーリとの間において、それぞれ逆転方向に巻き掛けられることを特徴とする動作補助装置。
【請求項２】
前記動力伝達機構は、前記回動アームが中立位置から時計回り及び反時計回りに回動した時に、前記第１巻き掛け部材及び前記第２巻き掛け部材の張力低下を抑制するアイドラを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の動作補助装置。
【請求項３】
前記アイドラは、前記中立位置にある前記回動アームの前記一端側及び前記他端側をそれぞれ挟む位置に回転可能に前記ベース部材に固定されたアイドラプーリであり、
前記アイドラプーリは、対応する前記第１巻き掛け部材又は前記第２巻き掛け部材を、当該アイドラプーリが設けられていない場合に比べて外側を通過させる位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の動作補助装置。
【請求項４】
前記第１巻き掛け部材及び前記第２巻き掛け部材が無端環状に連結されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の動作補助装置。
【請求項５】
前記第１身体部分が腰部であり、前記第２身体部分及び前記第３身体部分が左右の大腿部であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の動作補助装置。
【請求項６】
前記第１身体部分が大腿部であり、前記第２身体部分が腰部及び下腿部の一方であり、前記第３身体部分が腰部及び下腿部の他方であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の動作補助装置。
【請求項７】
前記第１巻き掛け部材及び前記第２巻き掛け部材が、前記第１支持プーリと前記第１プーリ及び前記第４プーリとの間、並びに、前記第２支持プーリと前記第３プーリ及び前記第２プーリとの間の両方においてそれぞれ正転方向に巻き掛けられることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の動作補助装置。
【請求項８】
前記第１巻き掛け部材及び前記第２巻き掛け部材が、前記第１支持プーリと前記第１プーリ及び前記第４プーリとの間、並びに、前記第２支持プーリと前記第３プーリ及び前記第２プーリとの間の一方においてそれぞれ正転方向に巻き掛けられ、他方においてそれぞれ逆転方向に巻き掛けられることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の動作補助装置。
【請求項９】
所定の方向に延在するベース部材と、前記ベース部材の各端に第１軸線及び第２軸線回りに回動可能に支持される第１リンク部材及び第２リンク部材と、前記ベース部材に設けられる単一の駆動源とを備えるリンク装置に設けられ、前記駆動源の動力を、前記第１リンク部材及び前記第２リンク部材に伝達する動力伝達機構であって、
前記ベース部材の中間部に回動可能に支持される中間部を有し、前記駆動源により回動駆動される回動アームと、
互いに同軸に又は軸線を互いに平行にして前記回動アームの一端側に回転可能に設けられる第１プーリ及び第２プーリと、
互いに同軸に又は軸線を互いに平行にして前記回動アームの他端側に回転可能に設けられる第３プーリ及び第４プーリと、
前記第１軸線上において前記第１リンク部材に固定された第１支持プーリと、
前記第２軸線上において前記第２リンク部材に固定された第２支持プーリと、
前記第１支持プーリ、前記第１プーリ、前記第３プーリ及び前記第２支持プーリに、この順に巻き掛けられる第１巻き掛け部材と、
前記第２支持プーリ、前記第２プーリ、前記第４プーリ及び前記第１支持プーリに、この順に巻き掛けられる第２巻き掛け部材とを備え、
前記第１巻き掛け部材及び前記第２巻き掛け部材が、少なくとも前記第１プーリと前記第３プーリとの間、及び前記第２プーリと前記第４プーリとの間において、それぞれ互いに逆転方向に巻き掛けられることを特徴とする動力伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、使用者の肢体の動作を補助する動作補助装置及びこれに好適な動力伝達機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、福祉や医療に用いるための装着型の動作補助装置の研究が盛んに行われている。このような動作補助装置として、これを装着した使用者の歩行運動を補助する歩行補助装置や、荷物を運搬する作業等のために使用者の筋力を増強させる増強装置が知られている。
【０００３】
使用者の脚の動作を補助する動作補助装置として、駆動力の伝達手段にワイヤを用いたものが公知である（特許文献１参照）。特許文献１に記載の動作補助装置は、使用者の腰に固定される腰固定装置と、臀部関節によって腰固定装置にピボット可能に連結され、使用者の大腿部を支持する左右の第１フレームと、膝関節によって第１フレームにピボット可能に連結され、使用者の下腿部を支持する左右の第２フレームと、臀部関節及び膝関節に駆動力を提供する駆動源とを備えている。各関節への駆動力の伝達は、駆動源と連結されたプーリに巻かれたワイヤによって行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１３６６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の動作補助装置では、関節の数に応じた駆動源が必要になる。また、駆動源が駆動されていない状態で座る動作や前屈動作を行う場合には、駆動源による抵抗が発生し、動作が行い難くなる。例えば、駆動源に電動モーターが用いられている場合、座る動作や前屈動作を行う場合には、モーター特性に応じたコギングトルクが抵抗として作用する。特に、動力伝達機構の減速比が大きい場合や動力伝達機構が逆入力をロックする機構を含む場合には、動作が行えなくなる。
【０００６】
更に、例えば、臀部関節を駆動して第１フレームに補助トルクを与える際にその反力（以下、補助反力トルクという）が腰固定装置を介して使用者の腰部に伝達され、骨盤がこの補助反力トルクを受ける。そのため、使用者が違和感を覚えることがある。その上、腰固定装置を使用者の腰部にしっかり固定しなければならず、それが使用者に圧迫感を与え得る。加えて、腰固定装置に補助反力トルクが加わるため、腰固定装置は捻り剛性が高い構成にしなければならず、腰固定装置が重くなる。
【０００７】
本発明は、このような背景に鑑み、駆動源の数を減じることができ、使用者の所定動作を補助できると共に所定動作以外の動作を許容し且つ容易にできる動作補助装置、及びそのような動作を可能にする動力伝達機構を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するために、本発明のある実施形態は、使用者の身体の動作を補助する動作補助装置（１、１０１）であって、使用者の第１身体部分（腰部、大腿部）に装着され、所定の方向に延在するベース部材（５、１０７）と、前記ベース部材の各端に第１軸線（８ａ、１０５ａ）及び第２軸線（８ａ、１０８ａ）回りに回動可能に支持され、第２身体部分及び第３身体部分（左右の大腿部、腰部及び下腿部）に装着される第１リンク部材（７Ｒ、１０５）及び第２リンク部材（７Ｌ、１０８）と、前記ベース部材に設けられる単一の駆動源（１１）と、前記駆動源の動力を、前記第１リンク部材及び前記第２リンク部材に伝達する動力伝達機構（２０）とを備え、前記動力伝達機構は、前記ベース部材の中間部に回動可能に支持される中間部を有し、前記駆動源により回動駆動される回動アーム（２５）と、互いに同軸に又は軸線を互いに平行にして前記回動アームの一端側に回転可能に設けられる第１プーリ（３１）及び第２プーリ（３２）と、互いに同軸に又は軸線を互いに平行にして前記回動アームの他端側に回転可能に設けられる第３プーリ（３３）及び第４プーリ（３４）と、前記第１軸線上において前記第１リンク部材に固定された第１支持プーリ（２１Ｒ、２１Ｕ）と、前記第２軸線上において前記第２リンク部材に固定された第２支持プーリ（２１Ｌ、２１Ｄ）と、前記第１支持プーリ、前記第１プーリ、前記第３プーリ及び前記第２支持プーリに、この順に巻き掛けられる第１巻き掛け部材（３６）と、前記第２支持プーリ、前記第２プーリ、前記第４プーリ及び前記第１支持プーリに、この順に巻き掛けられる第２巻き掛け部材（３７）とを備え、前記第１巻き掛け部材及び前記第２巻き掛け部材が、少なくとも前記第１プーリと前記第３プーリとの間、及び前記第２プーリと前記第４プーリとの間において、それぞれ逆転方向に巻き掛けられることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、回動アームに加わる駆動トルクは、第１巻き掛け部材及び第２巻き掛け部材を介して第１リンク部材及び第２リンク部材に伝達される。これにより、単一の駆動源による動力が、ベース部材に対する第１リンク部材及び第２リンク部材の逆相の又は同相の補助トルク（アシストトルク）として分配される。また、第１巻き掛け部材及び第２巻き掛け部材が、第１プーリ及び第２プーリ、並びに第３プーリ及び第４プーリを互いに逆方向に回転させることにより、ベース部材に対する第１リンク部材及び第２リンク部材の同相又は逆相の回動が許容される。つまり、これらの部材により差動機構が構成され、所定動作以外の動作を行う際に駆動源の抵抗が減るため、動作が容易になる。
【００１０】
また、第１リンク部材及び第２リンク部材の一方に対する補助トルクの反力は他方に伝達され、駆動源が発生した補助トルクの反力がベース部材に伝達されることはない。従って、使用者が違和感を覚えることも、使用者が圧迫感を覚えるほどしっかりベース部材を第１身体部分に固定する必要もない。なお、摩擦損失低減の観点からは、第１プーリと第２プーリとが互いに分離していることが好ましいが、小型化のために第１プーリと第２プーリとが互いに接触していてもよい。第３プーリと第４プーリとに関しても同様である。
【００１１】
本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記動力伝達機構（２０）は、前記回動アーム（２５）が中立位置から時計回り及び反時計回りに回動した時に、前記第１巻き掛け部材（３６）及び前記第２巻き掛け部材（３７）の張力低下を抑制するアイドラ（４１、４２）を更に備えることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、回動アームの回動によって第１巻き掛け部材及び第２巻き掛け部材の張力が低下することを抑制できる。
【００１３】
本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記アイドラは、前記中立位置にある前記回動アーム（２５）の前記一端側及び前記他端側をそれぞれ挟む位置に回転可能に前記ベース部材に固定されたアイドラプーリ（４１、４２）であり、前記アイドラプーリは、対応する前記第１巻き掛け部材（３６）又は前記第２巻き掛け部材（３７）を、当該アイドラプーリが設けられていない場合に比べて外側を通過させる位置に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、回転軸の位置が移動可能にテンションプーリを設けてテンションプーリに付勢力を加える必要がなく、アイドラの構成を簡素にできる。
【００１５】
本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記第１巻き掛け部材（３６）及び前記第２巻き掛け部材（３７）が無端環状に連結されていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、張力を調整しつつ前記第１巻き掛け部材及び前記第２巻き掛け部材を巻き掛けることで動力伝達機構を構成できる。つまり、前記第１巻き掛け部材及び前記第２巻き掛け部材を第１支持プーリ及び第２支持プーリに固定する必要がない。従って、組付けが容易である。
【００１７】
本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記第１身体部分が腰部であり、前記第２身体部分及び前記第３身体部分が左右の大腿部であることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、単一の駆動源によって逆相（歩行動作における左右の脚部の送り出し及び蹴り戻し）の運動を補助し、同相の動作を許容する歩行補助装置を構成できる。
【００１９】
本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記第１身体部分が大腿部であり、前記第２身体部分が腰部及び下腿部の一方であり、前記第３身体部分が腰部及び下腿部の他方であることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、単一の駆動源によって同相（座る動作及び起立動作における股関節及び膝関節の同時屈曲及び同時伸展）の運動を補助し、逆相の動作を許容する起立補助装置を構成できる。
【００２１】
本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記第１巻き掛け部材（３６）及び前記第２巻き掛け部材（３７）が、前記第１支持プーリ（２１Ｒ、２１Ｕ）と前記第１プーリ（３１）及び前記第４プーリ（３４）との間、並びに、前記第２支持プーリ（２１Ｌ、２１Ｄ）と前記第３プーリ（３３）及び前記第２プーリ（３２）との間の両方においてそれぞれ正転方向に巻き掛けられることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、第１身体部分が腰部である場合には、左右の大腿部に逆相の補助トルクを付与する歩行補助装置として、第１身体部分が大腿部である場合には、膝関節及び股関節を伸ばす立ち上がりの筋力を増強する増強装置として、動作補助装置を利用できる。
【００２３】
本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記第１巻き掛け部材（３６）及び前記第２巻き掛け部材（３７）が、前記第１支持プーリ（２１Ｒ）と前記第１プーリ（３１）及び前記第４プーリ（３４）との間、並びに、前記第２支持プーリ（２１Ｌ）と前記第３プーリ（３３）及び前記第２プーリ（３２）との間の一方においてそれぞれ正転方向に巻き掛けられ、他方においてそれぞれ逆転方向に巻き掛けられることを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、左右の大腿部に同相の補助トルクを付与して使用者の立ち上がりの筋力を増強する増強装置として動作補助装置を利用できる。
【００２５】
また、上記課題を解決するために、本発明のある実施形態は、所定の方向に延在するベース部材（５、１０７）と、前記ベース部材の各端に第１軸線（８ａ、１０５ａ）及び第２軸線（８ａ、１０８ａ）回りに回動可能に支持される第１リンク部材（７Ｒ、１０５）及び第２リンク部材（７Ｌ、１０８）と、前記ベース部材に設けられる単一の駆動源（１１）とを備えるリンク装置（１、１０１）に設けられ、前記駆動源の動力を、前記第１リンク部材及び前記第２リンク部材に伝達する動力伝達機構（２０）であって、前記ベース部材の中間部に回動可能に支持される中間部を有し、前記駆動源により回動駆動される回動アーム（２５）と、互いに同軸に又は軸線を互いに平行にして前記回動アームの一端側に回転可能に設けられる第１プーリ（３１）及び第２プーリ（３２）と、互いに同軸に又は軸線を互いに平行にして前記回動アームの他端側に回転可能に設けられる第３プーリ（３３）及び第４プーリ（３４）と、前記第１軸線上において前記第１リンク部材に固定された第１支持プーリ（２１Ｒ、２１Ｕ）と、前記第２軸線上において前記第２リンク部材に固定された第２支持プーリ（２１Ｌ、２１Ｄ）と、前記第１支持プーリ、前記第１プーリ、前記第３プーリ及び前記第２支持プーリに、この順に巻き掛けられる第１巻き掛け部材（３６）と、前記第２支持プーリ、前記第２プーリ、前記第４プーリ及び前記第１支持プーリに、この順に巻き掛けられる第２巻き掛け部材（３７）とを備え、前記第１巻き掛け部材及び前記第２巻き掛け部材が、少なくとも前記第１プーリと前記第３プーリとの間、及び前記第２プーリと前記第４プーリとの間において、それぞれ互いに逆転方向に巻き掛けられることを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、回動アームに加わる駆動トルクは、第１巻き掛け部材及び第２巻き掛け部材を介して第１リンク部材及び第２リンク部材に伝達される。これにより、単一の駆動源による動力が、ベース部材に対する第１リンク部材及び第２リンク部材の逆相の又は同相の補助トルクとして分配される。また、第１巻き掛け部材及び第２巻き掛け部材が、第１プーリ及び第２プーリ、並びに第３プーリ及び第４プーリを互いに逆方向に回転させることにより、ベース部材に対する第１リンク部材及び第２リンク部材の同相又は逆相の回動が許容される。つまり、これらの部材により差動機構が構成され、差動時に駆動源の抵抗が減るため、差動動作が容易になる。
【発明の効果】
【００２７】
このように本発明によれば、駆動源の数を減じることができ、使用者の所定動作を補助できると共に所定動作以外の動作を許容し且つ容易にできる動作補助装置、及びそのような動作を可能にする動力伝達機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態に係る歩行補助装置の装着状態を示す概略斜視図
【図２】図１に示す歩行補助装置を後方から見た透視斜視図
【図３】図２に示す歩行補助装置の要部を前方から見た透視斜視図
【図４】（Ａ）図２に示す歩行補助装置の腰部を展開して模式的に示す斜視図、（Ｂ）そのワイヤを示す斜視図
【図５】模式的に示す腰部の逆相運動の動作説明図であり、（Ａ）中立静止状態、（Ｂ）左リンク屈曲、右リンク伸展状態、（Ｃ）左リンク伸展、右リンク屈曲状態をそれぞれ示す
【図６】模式的に示す腰部の同相伸展運動の動作説明図
【図７】模式的に示す腰部の同相屈曲運動の動作説明図
【図８】図１に示す制御装置の構成を示すブロック図
【図９】差分角の説明図
【図１０】第２実施形態に係る起立力増強装置の左半分を示す概略正面図
【図１１】図１０に示される起立力増強装置の左側面図
【図１２】図１１中のXII−XII断面図
【図１３】図１０に示される起立力増強装置の動作説明図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３０】
≪第１実施形態≫
まず、図１〜図９を参照して第１実施形態に係る歩行補助装置１について説明する。図１は、人間である使用者Ｐに装着された歩行補助装置１の概略斜視図である。図１に示されるように、歩行補助装置１は、使用者Ｐの矢状面に対し概ね対称とされており、左右の一方に設けられたいくつかの要素を含んでいる。以下、左右に対称に設けられた要素には、同一の符号に左を示す「Ｌ」又は右を示す「Ｒ」の添え字を付し、左右を区別しない場合には添え字を省略する。また、前後に対に設けられた要素には、同一の符号に前を示す「Ｆ」又は後を示す「Ｒ」の添え字を付し、前後を区別しない場合には添え字を省略する。
【００３１】
歩行補助装置１は、胴体のうち腰部に装着される左右対称形状の腰部支持具２を備えている。腰部支持具２は、使用者Ｐの腰部の背面に沿って左右に延在し、腰部に対する支持部をなす腰部サポータ３と、腰部サポータ３の左右の両端から使用者Ｐの臀部に沿って前方斜め下方へ延出し、先端が股関節部の左右に位置する左右のサイドフレーム４Ｌ、４Ｒとを有している。腰部支持具２は、硬質樹脂等の剛性素材で構成されてベース部材をなす腰フレーム５（図２参照）の他、腰フレーム５を覆うように設けられたカバー部材や繊維等の柔軟素材で構成された腰パッド等を備えている。腰部サポータ３の左右の両端には、腰フレーム５に一端が連結された１対のベルト６Ｌ、６Ｒが設けられている。これらのベルト６Ｌ、６Ｒが使用者Ｐの胴体に巻き付けられ、長さ調整可能に構成された他端が互いに連結されることにより、腰部支持具２が使用者Ｐの腰部周りに装着される。
【００３２】
腰部支持具２の左右端（サイドフレーム４Ｌ、４Ｒの先端）には、使用者Ｐの大腿部に装着される左右の大腿部支持具７Ｌ、７Ｒが前後方向に回動可能に連結されている。大腿部支持具７Ｌ、７Ｒは、腰部支持具２の左右端から下方へ延びた後、前後に分岐して大腿部の前面及び後面に至る逆Ｙ字状の大腿アーム８Ｌ、８Ｒと、大腿アーム８Ｌ、８Ｒの前後の下端に設けられ、大腿部に対する支持部をなす前後の大腿サポータ９ＦＬ、９ＦＲ、９ＢＬ、９ＢＲとを備えている。大腿アーム８は硬質樹脂により形成されている。大腿サポータ９は、硬質樹脂により湾曲板状に形成され、大腿アーム８に連結された大腿フレーム１０（１０ＦＬ、１０ＦＲ、１０ＢＬ、１０ＢＲ）（図２参照）の他、大腿フレーム１０を覆うように設けられたカバー部材や繊維等の柔軟素材で構成された大腿パッド等を備えている。大腿部支持具７は、大腿サポータ９が前後から挟み込むように大腿部に装着されることにより、前後に往復動する大腿部に前方及び後方への補助トルクを付与できるようになっている。
【００３３】
腰部支持具２には、左右の大腿部支持具７を前後に回動駆動するための単一の駆動源である電動モーター１１（電動機）が設けられている。電動モーター１１には、電動モーター１１の回転角度位置を検出するために回転角センサ１２が組み込まれている。また、腰部支持具２には、電動モーター１１の動作を制御するように構成されている制御装置１３と、電動モーター１１及び制御装置１３に電力を供給するバッテリ１４とが設けられている。更に、腰部支持具２には、電動モーター１１の動力を左右の大腿部支持具７に伝達する動力伝達機構２０（図２参照）が設けられている。動力伝達機構２０は、電動モーター１１が発生するトルクを、左右の大腿部支持具７に往復運動における逆相の補助トルクとして伝達するように構成されている。
【００３４】
図２は、歩行補助装置１を後方から見た透視斜視図であり、図３は、歩行補助装置１の要部を前方から見た透視斜視図である。図２及び図３に示されるように、腰フレーム５は、前傾して上下方向に延在すると共に左右方向に延在する概ね平板状のフレーム本体１５を備えている。フレーム本体１５の左右の端部には、サイドフレーム４内を前方斜め下方へ延出する左右の第１サイド部１６Ｌ、１６Ｒが固定されている。第１サイド部１６Ｌ、１６Ｒの先端には、前方斜め下方へ延出する左右の第２サイド部１７Ｌ、１７Ｒが、前後に延びる回動軸を中心に回動可能に連結されている。左右の大腿アーム８Ｌ、８Ｒは、対応する第２サイド部１７Ｌ、１７Ｒの先端に左右方向に延びる共通の回動軸線８ａを中心に回動可能に連結されている。第１サイド部１６と第２サイド部１７との連結部は使用者Ｐの股関節の側方に配置されている。従って、第２サイド部１７Ｌ、１７Ｒ及び左右の大腿アーム８Ｌ、８Ｒは、大腿部の開きに応じて左右に開くことができる。
【００３５】
右の大腿アーム８Ｒにおける右の第２サイド部１７Ｒに対する回動軸線８ａ上には、右の大腿アーム８Ｒに固定された右の支持プーリ２１Ｒが設けられている。左の大腿アーム８Ｌにおける左の第２サイド部１７Ｌに対する回動軸線８ａ上には、左の大腿アーム８Ｌに固定された左の支持プーリ２１Ｌが設けられている。右の支持プーリ２１Ｒ及び左の支持プーリ２１Ｌは互いに同じ大きさである。右の支持プーリ２１Ｒの右方には、右の第２サイド部１７Ｒに固定された円板状の右のストッパ部材１８Ｒが配置され、左の支持プーリ２１Ｌの左方には、左の第２サイド部１７Ｌに固定された円板状の左のストッパ部材１８Ｌが配置されている。ストッパ部材１８には、周方向に延在する３本の周方向溝１８ａが形成されている。周方向溝１８ａに受容されるようにボルト１９が設けられ、これらのボルト１９は対応する右の支持プーリ２１Ｒ又は左の支持プーリ２１Ｌに螺合される。これにより、右のストッパ部材１８Ｒ及び左のストッパ部材１８Ｌに対する右の支持プーリ２１Ｒ及び左の支持プーリ２１Ｌの回動角度が所定角度範囲に制限される。
【００３６】
フレーム本体１５の右側に偏倚した位置には貫通孔１５ａが形成されている。電動モーター１１は、出力軸１１ａが貫通孔１５ａを通って前方に突出するようにフレーム本体１５の後面に取り付けられている。フレーム本体１５の前方に位置する電動モーター１１の出力端には、伝動ベルト２３が巻き掛けられた駆動プーリ２２が固定されている。伝動ベルト２３が巻き掛けられる従動プーリ２４は、フレーム本体１５の前方にてフレーム本体１５の中央に回動可能に設けられている。従動プーリ２４は駆動プーリ２２よりも大径とされており、駆動プーリ２２、伝動ベルト２３及び従動プーリ２４により減速機構が構成される。従動プーリ２４を支持するシャフト２４ａは、フレーム本体１５の後面から後方に突出しており、その先端にフレーム本体１５と平行に上下方向に延在する回動アーム２５の中間部が固定されている。
【００３７】
回動アーム２５の上端には、第１プーリ３１及び第２プーリ３２が回転可能に設けられている。第１プーリ３１及び第２プーリ３２は、互いに同じ大きさとされ、回動アーム２５の後方に互いに同軸に、且つ回動アーム２５側からこの順に配置されている。また、回動アーム２５の下端には、第３プーリ３３及び第４プーリ３４が回転可能に設けられている。第３プーリ３３及び第４プーリ３４は、第１プーリ３１及び第２プーリ３２と同じ大きさとされ、回動アーム２５の後方に互いに同軸に、且つ回動アーム２５側からこの順に配置されている。回動アーム２５の回動軸から第１プーリ３１及び第２プーリ３２の回転軸までの距離と、回動アーム２５の回動軸から第３プーリ３３及び第４プーリ３４の回転軸までの距離とは互いに等しくされている。他の実施形態では、第１プーリ３１及び第２プーリ３２、並びに第３プーリ３３及び第４プーリ３４が、それぞれ軸線を互いに平行にして例えば左右方向に異なる位置に設けられてもよい。第１〜第４プーリ３１〜３４には、巻き掛け式の動力伝達部材である第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７が巻き掛けられる。第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７は、複数のフィラメントを編み込んだワイヤケーブルであってもよく、単線のフィラメントであってもよい。
【００３８】
フレーム本体１５における左右の端部近傍には、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７を案内する４本のガイドパイプ４０の内側（使用者Ｐの矢状面側）の一端を支持することで第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７の通過位置を規定する上規定部材３８Ｌ、３８Ｒ及び下規定部材３９Ｌ、３９Ｒが固定されている。上規定部材３８Ｌ、３８Ｒと下規定部材３９Ｌ、３９Ｒとの間隔は、第１プーリ３１及び第２プーリ３２の上端と第３プーリ３３及び第４プーリ３４の下端との間隔よりも小さくなっている。第１プーリ３１及び第２プーリ３２と左右の上規定部材３８Ｌ、３８Ｒとの間、及び第３プーリ３３及び第４プーリ３４と左右の下規定部材３９Ｌ、３９Ｒとの間には、上アイドラプーリ４１Ｌ、４１Ｒ及び下アイドラプーリ４２Ｌ、４２Ｒが設けられている。上アイドラプーリ４１Ｌ、４１Ｒの上端と下アイドラプーリ４２Ｌ、４２Ｒの下端との間隔は、上規定部材３８と下規定部材３９との間隔よりも大きく、第１プーリ３１及び第２プーリ３２の上端と第３プーリ３３及び第４プーリ３４の下端との間隔と概ね等しい、或いはそれよりも若干小さくなっている。
【００３９】
右上のガイドパイプ４０は右の支持プーリ２１Ｒの上側部分の近傍まで延び、右下のガイドパイプ４０は右の支持プーリ２１Ｒの下側部分の近傍まで延びている。左上のガイドパイプ４０は左の支持プーリ２１Ｌの上側部分の近傍まで延び、左下のガイドパイプ４０は左の支持プーリ２１Ｌの下側部分の近傍まで延びている。右のガイドパイプ４０及び左のガイドパイプ４０は、左右の第２サイド部１７Ｌ、１７Ｒにそれぞれ固定された上下一体型の規定部材４３Ｌ、４３Ｒによって他端を支持されている。
【００４０】
次に、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７について説明する。図４（Ａ）は、図２に示す歩行補助装置１の腰部を展開して模式的に示す後方から見た斜視図であり、図４（Ｂ）は、そのワイヤを示す斜視図である。図２〜図４に示されるように、第１ワイヤ３６は、右の支持プーリ２１Ｒ、第１プーリ３１、第３プーリ３３及び左の支持プーリ２１Ｌに、この順に巻き掛けられる。具体的には、第１ワイヤ３６は、右の支持プーリ２１Ｒの上側から第１プーリ３１及び第３プーリ３３に巻き掛けられて左の支持プーリ２１Ｌの下側に至っている。つまり、第１ワイヤ３６は、右の支持プーリ２１Ｒと第１プーリ３１との間、及び第３プーリ３３と左の支持プーリ２１Ｌとの間で正転方向に巻き掛けられ、第１プーリ３１と第３プーリ３３との間で逆転方向に巻き掛けられている。
【００４１】
ここで、正転方向に巻き掛けられるとは、ワイヤがプーリを同一方向に回転させるよう巻き掛けられることを意味し、逆転方向に巻き掛けられるとは、ワイヤがプーリを反対方向に回転させるよう巻き掛けられることを意味する。従って、第１ワイヤ３６は、右の支持プーリ２１Ｒと第１プーリ３１とを同一方向に、且つ第３プーリ３３と左の支持プーリ２１Ｌとを同一方向に回転させ、右の支持プーリ２１Ｒ及び第１プーリ３１と第３プーリ３３及び左の支持プーリ２１Ｌとを反対方向に回転させる。
【００４２】
第２ワイヤ３７は、左の支持プーリ２１Ｌ、第２プーリ３２、第４プーリ３４及び右の支持プーリ２１Ｒに、この順に巻き掛けられる。具体的には、第２ワイヤ３７は、左の支持プーリ２１Ｌの上側から第２プーリ３２及び第４プーリ３４に巻き掛けられて右の支持プーリ２１Ｒの下側に至っている。つまり、第２ワイヤ３７は、左の支持プーリ２１Ｌと第２プーリ３２との間、及び第４プーリ３４と右の支持プーリ２１Ｒとの間で正転方向に巻き掛けられ、第２プーリ３２と第４プーリ３４との間で逆転方向に巻き掛けられている。従って、第２ワイヤ３７は、左の支持プーリ２１Ｌと第２プーリ３２とを同一方向に、且つ第４プーリ３４と右の支持プーリ２１Ｒとを同一方向に回転させ、左の支持プーリ２１Ｌ及び第２プーリ３２と第４プーリ３４及び右の支持プーリ２１Ｒとを反対方向に回転させる。
【００４３】
本実施形態では、第１ワイヤ３６と第２ワイヤ３７とは、端部同士が繋がった無端環状の１本のワイヤにより構成され、右の支持プーリ２１Ｒ及び左の支持プーリ２１Ｌに１周以上巻き掛けられている。他の実施形態では、第１ワイヤ３６と第２ワイヤ３７とが別々の２本のワイヤにより構成され、右の支持プーリ２１Ｒ及び左の支持プーリ２１Ｌに両端が固定されてもよい。
【００４４】
動力伝達機構２０がこのように構成された歩行補助装置１では、次のような動作が行われる。まず、左右の大腿部支持具７Ｌ、７Ｒに均等な負荷が加わっている状態で、電動モーター１１が制御装置１３により制御された電力をバッテリ１４から供給されてトルクを発生した場合について、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００４５】
図５（Ａ）に示されるように、使用者Ｐが両脚を前後方向に揃えて直立し、歩行補助装置１を装着した初期状態では、回動アーム２５は左右に延在する腰フレーム５に直交する、即ち背面視で鉛直に延在する中立位置にある。この状態から、電動モーター１１が回動アーム２５を時計回りに回動駆動すると、図５（Ｂ）に示されるように、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７は、第１〜第４プーリ３１〜３４を回動アーム２５に対して回動させることなく、時計回りに伝送され、右の支持プーリ２１Ｒ及び左の支持プーリ２１Ｌに時計回りの且つ均等のトルクを伝達する。これにより、右の大腿部支持具７Ｒ（図２）は、後方（伸展側）への補助トルクを発生し、左の大腿部支持具７Ｌ（図２）は、前方（屈曲側）への補助トルクを発生する。
【００４６】
このように回動アーム２５が初期位置から回動すると、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７に必要とされる長さが短くなる。これに対し本実施形態では、図２を参照して説明したように、上アイドラプーリ４１及び下アイドラプーリ４２が設けられることで、回動アーム２５の回動に起因する第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７の張力低下が抑制される。即ち、アイドラプーリ４１、４２が設けられていない場合には、回動アーム２５が回動すると、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７が内側を通過するように変位する。これに対し、アイドラプーリ４１、４２が設けられたことにより、上記の場合に比べて第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７が外側を通過することになり、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７に必要とされる長さの変化が小さくなる。
【００４７】
図５（Ｂ）の場合とは反対に、図５（Ｂ）や図５（Ａ）に示される状態から、電動モーター１１が回動アーム２５を反時計回りに回動駆動すると、図５（Ｃ）に示されるように、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７は、第１〜第４プーリ３１〜３４を回動アーム２５に対して回動させることなく、反時計回りに伝送され、右の支持プーリ２１Ｒ及び左の支持プーリ２１Ｌに反時計回りの且つ均等のトルクを伝達する。これにより、右の大腿部支持具７Ｒ（図２）は、前方（屈曲側）への補助トルクを発生し、左の大腿部支持具７Ｌ（図２）は、後方（伸展側）への補助トルクを発生する。即ち、歩行補助装置１は左右の大腿部に前後逆相となる歩行補助トルクを付与する。
【００４８】
つまり、動力伝達機構２０が電動モーター１１の駆動トルクを逆相の補助トルクとして左右の大腿部支持具７Ｌ、７Ｒに伝達する。そして、電動モーター１１が時計回りのトルクと反時計回りのトルクとを交番的に発生することにより、左右の大腿部支持具７Ｌ、７Ｒが歩行補助トルクを使用者Ｐに付与する。
【００４９】
一方、図５（Ａ）に示される初期状態から、使用者Ｐが前屈動作や座る動作、即ち、胴体に対して両脚を前方で共に近づける同相の屈曲動作を行った場合、図６に示されるように、右の支持プーリ２１Ｒは反時計回りに回転し、左の支持プーリ２１Ｌは時計回りに回転する。第１ワイヤ３６は第１プーリ３１を反時計回りに、第３プーリ３３を時計回りにそれぞれ回転させ、第２ワイヤ３７は第２プーリ３２を時計回りに、第４プーリ３４を反時計回りにそれぞれ回転させる。回動アーム２５が回動することはなく、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７が右の支持プーリ２１Ｒ及び左の支持プーリ２１Ｌの回動を阻止することもない。
【００５０】
また、使用者Ｐが前屈姿勢や着座姿勢から胴体を起こし、胴体に対して両脚を前方で共に遠ざける同相の伸展動作を行った場合、図７に示されるように、右の支持プーリ２１Ｒは時計回りに回転し、左の支持プーリ２１Ｌは反時計回りに回転する。第１ワイヤ３６は第１プーリ３１を時計回りに、第３プーリ３３を反時計回りにそれぞれ回転させ、第２ワイヤ３７は第２プーリ３２を反時計回りに、第４プーリ３４を時計回りにそれぞれ回転させる。回動アーム２５が回動することはなく、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７が右の支持プーリ２１Ｒ及び左の支持プーリ２１Ｌの回動を阻止することもない。
【００５１】
即ち、使用者Ｐは、コギングトルク等に抗して電動モーター１１を回転させることなく（即ち、低負荷で）、両脚の屈曲運動（座る動作等）や両脚の伸展運動（立つ動作等）を行うことができる。つまり、左右の脚体の同相運動を容易に行うことができる。
【００５２】
このように、第１プーリ３１と第２プーリ３２とが互いに逆方向に回転可能であり、且つ第３プーリ３３と第４プーリ３４とが互いに逆方向に回転可能であることにより、左右の大腿部支持具７Ｌ、７Ｒに同相の動作を許容する差動機構が構成されている。そして、動力伝達機構２０が差動機構を含んでいることにより、電動モーター１１の駆動トルクが逆相且つ均等の補助トルクとして左右の大腿部支持具７Ｌ、７Ｒに分配される。つまり、電動モーター１１が発生させる補助トルクの反力（補助反力トルク）が腰部支持具２から使用者Ｐの腰部に伝わることはない。従って、使用者Ｐが違和感を覚えることも、使用者Ｐが圧迫感を覚えるほどしっかり腰部支持具２を腰部に固定する必要もない。
【００５３】
図１に戻り、回転角センサ１２は、本実施形態では、電動モーター１１に取り付けられ、インナロータのアウタケースに対する絶対回転角度を検出するものであり、例えばロータリーエンコーダにより構成される。回転角センサ１２は検出した電動モーター１１の絶対回転角度を示す信号を出力し、出力された信号は制御装置１３に入力される。
【００５４】
制御装置１３は、腰部支持具２に収納されたＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含む電子回路ユニットにより構成され、電動モーター１１の動作、ひいては使用者Ｐに作用させる補助トルクτの制御処理を実行するように構成されている。制御装置１３が所定の演算処理を実行するように構成されているとは、制御装置１３を構成する演算処理装置（ＣＰＵ）が、記憶装置（メモリ）から必要なデータ及びアプリケーションソフトウェアを読み取り、当該ソフトウェアに従って当該所定の演算処理を実行するようにプログラムされていることを意味する。
【００５５】
バッテリ１４は、例えば、腰部サポータ３を構成する複数枚の布素材の間に固定される形態で腰部支持具２に収納されており、制御装置１３及び電動モーター１１に対して電力を供給する。なお、制御装置１３及びバッテリ１４のそれぞれは大腿部支持具７に取り付けられ又は収納されていてもよく、歩行補助装置１とは別個に設けられてもよい。
【００５６】
このように構成された歩行補助装置１は、電源がオンにされて通電されると、制御装置１３が回転角センサ１２の検出信号に基づいて決定した所定の補助トルクτを発揮するようにバッテリ１４から電動モーター１１に供給される電力を制御することで、大腿部支持具７Ｌ、７Ｒを介して電動モーター１１の駆動トルクを所定の歩行補助トルクとして使用者Ｐに作用させ、当該使用者Ｐの歩行運動を補助する。
【００５７】
次に、制御装置１３の一例を説明する。図８に示されるように、制御装置１３は、回転角センサ１２の検出信号に基づいて、後述の演算処理を実行することで左右の大腿部支持具７Ｌ、７Ｒの相対角度、即ち大腿部支持具７が装着された左右の脚体の股関節部の角度の差分角θを算出する差分角算出部５１と、差分角算出部５１により算出された差分角θに基づいて、後述の演算処理を実行することで左右の脚体に対する補助トルクτを算出する補助トルク算出部５２とを備えている。
【００５８】
差分角θは、図９に示されるように、左右の股関節角度θＬ、θＲの差、即ち左右の股関節部の前後方向の開き角或いは挟み角である。なお、左右の股関節角度θＬ、θＲは、使用者Ｐを矢状面の法線方向から見た場合に、基本前額面を表す直線線分と、大腿部を表す直線線分とがなす角度として定義される。以下、脚体（具体的には大腿部）の屈曲運動（前方運動）及び伸展運動（後方運動）を区別するために符号「＋」及び「−」を用いる。股関節角度θＬ、θＲは、大腿部が基本前額面より屈曲側（前方）にある場合は正（＋）である一方、大腿部が基本前額面より伸展側（後方）にある場合は負（−）であると定義される。従って、一方の脚体（本実施形態では左脚とする）の股関節角度θＬから他方の脚体（右脚）の股関節角度θＲを減算した値である差分角θは、左脚が右脚よりも屈曲側（前方）にある場合に正値になり、左脚が右脚よりも伸展側（後方）にある場合に負値になる。
【００５９】
差分角θは、回転角センサ１２が電動モーター１１におけるインナロータのアウタケースに対する回転角度を検出することで直接検出される。つまり、制御装置１３では、差分角θが０である時の回転角センサ１２の検出値がゼロ点として設定及び記憶されており、差分角算出部５１は、回転角センサ１２が検出した電動モーター１１の回転角度からゼロ点を減算した値に所定の変換係数（ギヤ比）を乗じることで差分角θを算出する。そして、差分角算出部５１は、上記演算処理を、制御装置１３の所定の演算処理周期で実行する。
【００６０】
例えば、差分角θが０である状態から使用者Ｐが左脚を右脚よりも屈曲側に動かした場合、電動モーター１１の回転角度はゼロ点から増加し、差分角算出部５１において差分角θは正値として算出される。一方、差分角θが０である状態から使用者Ｐが右脚を左脚よりも屈曲側に動かした場合、電動モーター１１の回転角度はゼロ点から減少し、差分角算出部５１において差分角θは負値として算出される。また、差分角θが０である状態から使用者Ｐが左右の脚を同一速度で共に屈曲側に又は共に伸展側に動かした場合、電動モーター１１の回転角度はゼロ点のままであり、差分角算出部５１が算出する差分角θも０のままである。
【００６１】
補助トルク算出部５２は、例えば、差分角算出部５１により算出された差分角θに基づいて差分角速度ωを算出し、逆正接演算を実行することにより差分角θ及び差分角速度ωの相平面における差分角位相φを算出した上で、差分角位相φに応じて左右の脚体に対する補助トルクτを算出する。或いは、補助トルク算出部５２は、差分角θに基づいて差分角速度ω及び歩行周波数を算出し、差分角θ及び差分角速度ωの相平面における差分角位相φを算出すると共に、歩行周波数に応じた固有振動数で差分角位相φに同期して振動する位相振動子の振動子位相φｃを算出した上で、差分角位相φ及び振動子位相φｃに基づいて左右の脚体に対する補助トルクτを算出してもよい。
【００６２】
補助トルク算出部５２がこのように補助トルクτを算出することにより、左右の大腿部支持具７が装着された脚体が互いに逆相の動作をする場合には、差分角θが変化するために正（＋、屈曲側）又は負（−、伸展側）の補助トルクτが算出され、電動モーター１１が補助トルクτに応じた駆動トルクを発生させる。一方、肢体が互いに同相の動作をする場合には、差分角θが変化しないために補助トルクτが０に算出され、電動モーター１１は駆動トルクを発生させない。
【００６３】
図５及び図６を参照しながら説明したように、電動モーター１１の駆動トルクは、差動機構により左右の大腿部支持具７Ｌ、７Ｒに対して均等に分配された上で第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７により逆相の補助トルクとして伝達される。また、電動モーター１１の回転は、差動機構により左右の大腿部支持具７Ｌ、７Ｒに対して負荷に応じた回転速度に分配されて伝達される。
【００６４】
このように、歩行補助装置１は、駆動源である単一の電動モーター１１と、電動モーター１１の動力を左右の大腿部支持具７に伝達する動力伝達機構２０とを備えている。動力伝達機構２０は、電動モーター１１により回動駆動される回動アーム２５と、右の支持プーリ２１Ｒ、第１プーリ３１、第３プーリ３３及び左の支持プーリ２１Ｌに、この順に巻き掛けられる第１ワイヤ３６と、左の支持プーリ２１Ｌ、第２プーリ３２、第４プーリ３４及び右の支持プーリ２１Ｒに、この順に巻き掛けられる第２ワイヤ３７とを備えている。そして、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７が、少なくとも第１プーリ３１と第３プーリ３３との間、及び第２プーリ３２と第４プーリ３４との間において、それぞれ逆転方向に巻き掛けられている。
【００６５】
そのため、回動アーム２５に加わる駆動トルクが、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７を介して左右の大腿部支持具７Ｌ、７Ｒに伝達される。これにより、単一の電動モーター１１による動力が、腰フレーム５に対する左右の大腿部支持具７Ｌ、７Ｒの逆相の補助トルクとして分配される。また、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７が、第１プーリ３１及び第２プーリ３２、並びに第３プーリ３３及び第４プーリ３４を互いに逆方向に回転させることにより、腰フレーム５に対する左右の大腿部支持具７Ｌ、７Ｒの同相の回動が許容される。つまり、これらの部材により差動機構が構成され、同相動作を行う際に電動モーター１１の抵抗が減るため、同相動作が容易になる。
【００６６】
また、左右の大腿部支持具７Ｌ、７Ｒの一方に対する補助トルクの反力（補助反力トルク）は他方に伝達され、この補助反力トルクが腰フレーム５に伝達されることはない。従って、使用者Ｐが違和感を覚えることも、使用者Ｐが圧迫感を覚えるほどしっかり腰フレーム５を腰部に固定する必要もない。
【００６７】
図２に示されるように、動力伝達機構２０は、回動アーム２５が中立位置から時計回り及び反時計回りに回動した時に、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７の張力低下を抑制するアイドラプーリ４１、４２を更に備えている。そのため、回動アーム２５の回動によって第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７の張力低下が抑制され、左右の支持プーリ２１Ｌ、２１Ｒにおいて滑りが生じることが抑制される。なお、腰フレーム５に固定されたアイドラプーリ４１、４２の代わりに、腰フレーム５に固定されたガイド部材や、腰フレーム５に移動可能に且つ付勢力を受けるように設けられるテンションプーリが用いられてもよい。
【００６８】
本実施形態では、アイドラプーリ４１、４２が、中立位置にある回動アーム２５の上端及び下端をそれぞれ挟む位置に回転可能に腰フレーム５に固定されている。そのため、回転軸の位置が移動可能なテンションプーリを設けてテンションプーリに付勢力を加える必要がなく、アイドラの構成が簡素である。
【００６９】
本実施形態では、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７が無端環状に連結されている。そのため、張力を調整しつつ第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７を巻き掛けることで動力伝達機構２０を構成できる。つまり、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７を左の支持プーリ２１Ｌ及び右の支持プーリ２１Ｒに固定する必要がない。従って、組付けが容易である。
【００７０】
＜変形例＞
上記の動力伝達機構２０は、第１プーリ３１と第３プーリ３３との間、及び第２プーリ３２と第４プーリ３４との間のみで、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７がそれぞれ逆転方向に巻き掛けられており、電動モーター１１の駆動トルクが左右の大腿部支持具７に対して互いに逆相の補助トルクとして伝達される歩行補助装置１を構成している。これに対し、図３に想像線で示されるように、右の支持プーリ２１Ｒと第１プーリ３１及び第３プーリ３３との間において、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７がそれぞれ逆転方向に巻き掛けられてもよい。或いは、左の支持プーリ２１Ｌと第２プーリ３２及び第４プーリ３４との間において、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７がそれぞれ逆転方向に巻き掛けられてもよい。このようにすることにより、電動モーター１１の駆動トルクが左右の大腿部支持具７に対して互いに同相の補助トルクとして伝達され、使用者Ｐの大腿部に同相の補助トルクを付与して使用者Ｐの立ち上がりの筋力を増強する起立力増強装置６１として利用することができる。
【００７１】
≪第２実施形態≫
次に、図１０〜図１３を参照して第２実施形態に係る起立力増強装置１０１について説明する。なお、第１実施形態と形態又は機能が同一又は同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、発明と関係する構成を簡素化して説明し、細部の説明は省略する。
【００７２】
図１０は、起立力増強装置１０１の左半分を示す概略正面図であり、図１１は、起立力増強装置１０１の左側面図である。図１２は、図１１中のXII−XII断面図であり、図１０の要部断面図に相当する。起立力増強装置１０１は、使用者Ｐの矢状面に対し対称とされている。そのため、以下では、左側部分について説明する。また、上下に対称に設けられた要素には、同一の符号に上を示す「Ｕ」又は下を示す「Ｄ」の添え字を付し、上下を区別しない場合には添え字を省略する。
【００７３】
図１０〜図１２に示されるように、本実施形態の起立力増強装置１０１は、単一の電動モーター１１及び回動アーム２５が設けられるベース部材が腰フレーム５であった第１実施形態に対し、大腿部支持具１０７がベース部材になっている点で相違する。また、大腿部支持具１０７の下端に使用者Ｐの下腿部に装着される下腿部支持具１０８が回動可能に連結され、腰フレーム５及び下腿部支持具１０８が大腿部支持具７に支持される第１リンク部材及び第２リンク部材になっている点でも、第１実施形態と相違する。以下、具体的に説明する。
【００７４】
起立力増強装置１０１は、使用者Ｐの大腿部の側面に沿って上下に延在し、大腿部に装着される大腿部支持具１０７を備えている。大腿部支持具１０７の上端には、使用者Ｐの腰部に装着される腰フレーム１０５が前後方向に回動可能に連結され、大腿部支持具１０７の下端には、使用者Ｐの下腿部に装着される下腿部支持具１０８が前後方向に回動可能に連結されている。電動モーター１１は大腿部支持具１０７の外側面に固定されており、大腿部支持具１０７には更に、電動モーター１１の動力を腰フレーム１０５及び下腿部支持具１０８に伝達する動力伝達機構２０が設けられている。動力伝達機構２０は、電動モーター１１が発生するトルクを、大腿部支持具１０７に対して共に屈曲方向の補助トルク又は大腿部支持具１０７に対して共に伸展方向の補助トルクとして、腰フレーム１０５及び下腿部支持具１０８に伝達するように構成されている。
【００７５】
なお、第１実施形態では、第１リンク部材及び第２リンク部材に相当する左右の大腿部支持具７Ｌ、７Ｒが互いに対向するように設けられているため、図５の展開図において回転方向が同一である左右の大腿部支持具７Ｌ、７Ｒ（左右の支持プーリ２１Ｌ、２１Ｒ）が逆相の補助トルクを受ける。これに対し、本実施形態の起立力増強装置１０１では、使用者Ｐの運動に着目して、腰フレーム１０５及び下腿部支持具１０８が大腿部支持具１０７に対して共に同相の補助トルクを受けるとみなすことができる一方、回転方向に着目して、腰フレーム１０５及び下腿部支持具１０８は大腿部支持具１０７に対して共に逆相の補助トルクを受けるとみなすこともできる。
【００７６】
腰フレーム１０５の大腿部支持具１０７に対する回動軸線１０５ａ上には、腰フレーム１０５に固定された上の支持プーリ２１Ｕが設けられている。下腿部支持具１０８の大腿部支持具１０７に対する回動軸線１０８ａ上には、下腿部支持具１０８に固定された下の支持プーリ２１Ｄが設けられている。上の支持プーリ２１Ｕは下の支持プーリ２１Ｄよりも大きくされている。この場合、腰フレーム１０５が受ける補助トルクは、下腿部支持具１０８が受ける補助トルクより大きくなる。
【００７７】
電動モーター１１の出力軸１１ａには、回動アーム２５の中間部が固定されている。回動アーム２５は、使用者Ｐが両脚を前後方向に揃えて直立し、起立力増強装置１０１を装着した初期状態では、大腿部支持具１０７に直交して前後方向に延在する中立位置にある。回動アーム２５の前端には、第１プーリ３１及び第２プーリ３２が回転可能に設けられ、回動アーム２５の後端には、第３プーリ３３及び第４プーリ３４が回転可能に設けられている。
【００７８】
第１ワイヤ３６は、上の支持プーリ２１Ｕ、第１プーリ３１、第３プーリ３３及び下の支持プーリ２１Ｄに、この順に、且つ第１プーリ３１と第３プーリ３３との間で逆転方向に巻き掛けられる。第２ワイヤ３７は、下の支持プーリ２１Ｄ、第２プーリ３２、第４プーリ３４及び上の支持プーリ２１Ｕに、この順に、且つ第２プーリ３２と第４プーリ３４との間で逆転方向に巻き掛けられる。これにより、差動機構が構成される。
【００７９】
動力伝達機構２０がこのように構成された起立力増強装置１０１では、次のような動作が行われる。図１１に示されるように、使用者Ｐが両脚を前後方向に揃えて直立し、起立力増強装置１０１を装着した初期状態から、電動モーター１１が回動アーム２５を反時計回りに回動駆動すると、図１３に示されるように、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７は、反時計回りに伝送され、上の支持プーリ２１Ｕ及び下の支持プーリ２１Ｄに反時計回りの、且つ上の支持プーリ２１Ｕの径と下の支持プーリ２１Ｄの径との比率に応じたトルクを伝達する。これにより、腰フレーム１０５は、前方（屈曲側）への補助トルクを発生し、下腿部支持具１０８は、後方（屈曲側）への補助トルクを発生する。
【００８０】
反対に、図１３の状態から電動モーター１１が回動アーム２５を時計回りに回動駆動すると、図１１に示されるように、第１ワイヤ３６及び第２ワイヤ３７は、時計回りに伝送され、上の支持プーリ２１Ｕ及び下の支持プーリ２１Ｄに時計回りの、且つ上の支持プーリ２１Ｕの径と下の支持プーリ２１Ｄの径との比率に応じたトルクを伝達する。これにより、腰フレーム１０５は、後方（伸展側）への補助トルクを発生し、下腿部支持具１０８は、前方（伸展側）への補助トルクを発生する。即ち、起立力増強装置１０１が使用者Ｐの立ち上がる運動を補助する。
【００８１】
また、動力伝達機構２０が第１実施形態と同じ差動機構を含んでいるため、使用者Ｐは、図１１に示される起立姿勢から胴体のみを前屈させることや、下腿部のみを屈曲させることが可能である。或いは、使用者Ｐは、図１３に示される座った姿勢から膝を地面に付けるように胴体のみを屈伸させることや、臀部を地面に付けるように下腿部のみを屈曲させることが可能である。
【００８２】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、左右の脚体の歩行動作を補助する歩行補助装置１や立ち上がり動作を補助する起立力増強装置１０１として動作補助装置の説明を行ったが、左右の腕の歩行動作を補助する動作補助装置とすることも可能である。また、いずれの実施形態においても電動モーター１１の代わりに、油圧モーター、空圧モーター等、出力が制御可能な他の駆動源を用いてもよい。また、巻き掛け部材として、ワイヤの代わりにベルトやチェーン等を用いてもよい。この他、上記実施形態に示した部材や部位の具体的構成や配置、数量、角度、制御方法等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。また、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することや組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１      歩行補助装置
２      腰部支持具
５      腰フレーム（ベース部材）
７Ｌ    大腿部支持具（第２リンク部材）
７Ｒ    大腿部支持具（第１リンク部材）
８ａ    回動軸線（第１の軸線、第２の軸線）
１１    電動モーター（駆動源）
２０    動力伝達機構
２１Ｌ  支持プーリ（第２支持プーリ）
２１Ｒ  支持プーリ（第１支持プーリ）
２１Ｕ  支持プーリ（第１支持プーリ）
２１Ｄ  支持プーリ（第２支持プーリ）
２５    回動アーム
３１    第１プーリ
３２    第２プーリ
３３    第３プーリ
３４    第４プーリ
３６    第１ワイヤ（第１巻き掛け部材）
３７    第２ワイヤ（第２巻き掛け部材）
４１  上アイドラプーリ
４２  下アイドラプーリ
１０１  起立力増強装置
１０５  腰フレーム
１０５ａ  回動軸線（第１の軸線）
１０７  大腿部支持具
１０８  下腿部支持具
１０８ａ  回動軸線（第２の軸線）
Ｐ      使用者
【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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