(57)【要約】【課題】  複数のリンクがピボット可能に連結され、柔軟に曲がることができる、リンク組立体を提供する。【解決手段】  リンク組立体は、複数のリンクがピボット可能に連結されて具備され、フレームが柔軟に曲がることができるように具備され、フレームを構成する複数のリンクを連結するピンが曲線形のスロットおよび上下方向のスロットに挿入されてスライドされるように構成することによって、フレームが曲がっても、フレームの全長が延長し、フレームの端部は、地面に水平な直線に沿って移動することができる。【選択図】      図１１
2015190623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピボット部と支持部を有する第１リンクと、
前記第１リンクに接続されて延長する第２リンクであって、前記ピボット部に対応するように設けられ、前記第１リンクと前記第２リンクが相対的な回転運動と相対的な直線運動をするように、前記ピボット部が位置する第１ガイドと、前記第１リンクの支持部に対応するように設けられ、前記第１リンクが前記第２リンクによって支持されるように前記の支持部の回転を制限する第２ガイドとを有する第２リンクと、を含むリンク組立体。
【請求項２】
前記第１ガイドは、前記第１リンクと前記第２リンクが相対的に回転する状態で前記ピボット部を支持する第１ガイド壁を含む、請求項１に記載のリンク組立体。
【請求項３】
前記第２ガイドは、前記直線運動方向に沿って延長し、前記第１リンクの回転時に前記支持部を支持する第２ガイド壁を含む、請求項１又は２に記載のリンク組立体。
【請求項４】
前記第１ガイドは、前記第１リンクと前記第２リンクが前記直線運動方向に整列されるとき、前記ピボット部が位置する保持部と、前記保持部から斜めに延長する延長部とを含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のリンク組立体。
【請求項５】
前記延長部は、前記直線運動方向に延長する直線を中心に前記保持部の一側に位置する第１延長部と、前記保持部の他側に位置する第２延長部とを含む、請求項４に記載のリンク組立体。
【請求項６】
前記第１延長部と前記第２延長部は、前記保持部を通過し、前記直線運動方向に延長する直線を中心に対称な形態で設けられる、請求項５に記載のリンク組立体。
【請求項７】
前記第１ガイドは、最低点または最高点を有する曲線形態で設けられる、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のリンク組立体。
【請求項８】
前記第２ガイドは、前記第１ガイドから前記直線運動方向に離隔して配置される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のリンク組立体。
【請求項９】
前記第２ガイドは、前記直線運動方向に延長し、前記支持部が前記直線運動方向に移動することを案内する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のリンク組立体。
【請求項１０】
前記ピボット部は、第１ピンを含み、前記支持部は、前記直線運動方向に前記第１ピンから離隔して配置される第２ピンを含む、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のリンク組立体。
【請求項１１】
前記第２リンクには、前記第１ガイドおよび前記第２ガイドが形成される第１結合部が具備される、請求項１に記載のリンク組立体。
【請求項１２】
前記第１リンクには、間隔をもって互いに対向するように配置される２つの第２結合部が設けられ、前記２つの第２結合部の間に前記第１結合部が挿入される、請求項１１に記載のリンク組立体。
【請求項１３】
前記ピボット部および前記支持部は、前記第２結合部に具備され、前記第１結合部を貫通する、請求項１２に記載のリンク組立体。
【請求項１４】
前記第１リンクと前記第２リンクは、複数個設けられ、前記複数の第１リンクと前記複数の第２リンクが交互に連結されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のリンク組立体。
【請求項１５】
ユーザの足に沿って延長し、第１ピンおよび前記第１ピンから離隔する第２ピンを含む第１リンクと、
前記第１リンクに接続されて延長し、前記第１ピンが結合される第１スロットおよび前記第２ピンが結合される第２スロットが形成される第２リンクと、を含み、
前記第１リンクと前記第２リンクが相対的に回転し、相対的に直線移動するように、前記第１スロットと前記第２スロットは、それぞれ前記第１ピンと前記第２ピンによって拘束されて移動する、リンク組立体。
【請求項１６】
前記第１スロットと前記第２スロットは、異なる形態で設けられる、請求項１５に記載のリンク組立体。
【請求項１７】
前記第１スロットは、曲線形態で設けられ、前記第２スロットは、直線形態で設けられる、請求項１６に記載のリンク組立体。
【請求項１８】
前記第１スロットは、前記第２スロットの直線方向を横切る方向に延長する曲線である、請求項１７に記載のリンク組立体。
【請求項１９】
前記第１スロットは、対称である曲線形態で設けられる、請求項１５乃至１８のいずれか一項に記載のリンク組立体。
【請求項２０】
前記第１スロットは、最低点または最高点を有する曲線形態で設けられる、請求項１５乃至１９のいずれか一項に記載のリンク組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体重の支持が可能であり、身体に柔軟に密着することができるリンク組立体、フレームおよびこれを含む歩行補助ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
歩行補助ロボットは、使用される分野によって減退した筋力と体重を補助する補助装置として利用されるか、または大きな重量を有する物を運搬する作業などのために、ユーザの筋力を増幅し、重量物の荷重を支持する増強装置として利用されることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の一実施例によれば、複数のリンクがピボット可能に連結され、柔軟に曲がることができる、リンク組立体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施例によるリンク組立体は、ピボット部と支持部を有する第１リンクと、第１リンクに接続されて延長する第２リンクであって、前記ピボット部に対応するように設けられ、前記第１リンクと前記第２リンクが相対的な回転運動と相対的な直線運動をするように前記ピボット部が位置する第１ガイドと、前記第１リンクの支持部に対応するように設けられ、前記第１リンクが前記第２リンクによって支持されるように前記支持部の回転を制限する第２ガイドとを有する第２リンクを含む。
【０００５】
前記第１ガイドは、前記第１リンクと前記第２リンクが相対的に回転する状態で前記ピボット部を支持する第１ガイド壁を含む。
【０００６】
前記第２ガイドは、前記直線運動方向に沿って延長し、前記第１リンクの回転時に前記支持部を支持する第２ガイド壁を含む。
【０００７】
前記第１ガイドは、前記第１リンクと前記第２リンクが前記直線運動方向に整列されるとき、前記ピボット部が位置する保持部と、前記保持部から斜めに延長する延長部とを含む。
【０００８】
前記延長部は、前記直線運動方向に延長する直線を中心として前記保持部の一側に位置する第１延長部と、前記保持部の他側に位置する第２延長部とを含む。
【０００９】
前記第１延長部および前記第２延長部は、前記保持部を通過して前記直線運動方向に延長する直線を中心として対称な形で設けられる。
【００１０】
前記第１ガイドは、最低点または最高点を有する曲線形態で設けられる。
【００１１】
前記第２ガイドは、前記第１ガイドから前記直線運動方向に離隔されて配置される。
【００１２】
前記第２ガイドは、前記直線運動方向に延長し、前記支持部が前記の直線運動方向に移動することを案内する。
【００１３】
前記ピボット部は、第１ピンを含み、前記支持部は、前記直線運動方向に前記第１ピンから離隔して配置される第２ピンを含む。
【００１４】
前記第２リンクには、前記第１ガイドおよび前記第２ガイドが形成される第１結合部が具備される。
【００１５】
前記第１リンクには、間隔を置いて互いに対向するように配置される２つの第２結合部が設けられ、前記２つの第２結合部の間に前記第１結合部が挿入される。
【００１６】
前記ピボット部および前記支持部は、前記第２結合部に具備され、前記第１結合部を貫通する。
【００１７】
前記第１リンクおよび前記第２リンクは、複数個が設けられ、前記複数の第１リンクと前記複数の第２リンクが交互に連結される。
【００１８】
本発明の一実施例によるリンク組立体は、ユーザの足に沿って延長し、第１ピンおよび前記第１ピンから離隔する第２ピンを含む第１リンクと、前記第１リンクに接続されて延長し、前記第１ピンが結合される第１スロットおよび前記第２ピンが結合される第２スロットが形成される第２リンクとを含み、前記第１リンクと前記第２リンクが相対的に回転し、相対的に直線移動するように、前記第１スロットおよび前記第２スロットは、それぞれ前記第１ピンおよび前記第２ピンによって拘束されて移動する。
【００１９】
前記第１スロットと前記第２スロットは、異なる形態で設けられる。前記第１スロットは、曲線形態で設けられ、前記第２スロットは、直線形態で設けられる。前記第１スロットは、前記第２スロットの直線方向を横切る方向に延長する曲線である。前記第１スロットは、対称である曲線形態で設けられる。前記第１スロットは、最低点または最高点を有する曲線の形で設けられる。
【００２０】
前記第１リンクと前記第２リンクが相対的な回転運動および相対的な直線運動を同時に行い、前記第１リンクが回転運動および直線運動を行う前後の前記第１リンクの端部と前記第２リンクの端部間の高さは、同じである。
【００２１】
本発明の一実施例による歩行補助ロボットは、ユーザの身体に装着され、ユーザの歩行を補助する歩行補助ロボットであって、前記歩行補助ロボットは、ユーザの大腿部に装着される第１フレームと、ユーザのふくらはぎに装着される第２フレームと、第１フレームおよび前記第２フレームをピボット（枢動）可能に連結する膝関節とを含み、前記第１フレームまたは前記第２フレームのうち少なくとも１つは、複数のリンクが連結され、ユーザの身体に密着するように具備され、前記複数のリンクは、ユーザの足に沿って離隔する第１ピンおよび第２ピンを具備する第１リンクと、第１リンクと連結された第２リンクであって、前記第１リンクと前記第２リンクが相対的な回転運動および相対的な直線運動をするように、前記第２ピンは、前記第１ピンが位置する第１スロットと、前記第２ピンが位置し、前記第１スロットが支持されるように前記第２ピンの回転を制限する第２スロットとを有する第２リンクとを含む。
【００２２】
前記第１スロットは、前記第１リンクと前記第２リンクが上下方向に整列されるとき、前記第１ピンが保持される保持部と、前記保持部から上下方向に沿って斜めに延長する延長部とを含む。
【００２３】
前記延長部は、前記保持部の左側または右側に位置する。
【００２４】
前記第２スロットは、上下方向に延長し、前記第１ピンが前記保持部の右側に位置する延長部の内側壁によって支持されるとき、前記第２ピンは、前記第２スロットの左側支持壁によって支持され、前記第１ピンが前記保持部の左側に位置する延長部の内側壁によって支持されるとき、前記第２ピンは、前記第２スロットの右側支持壁によって支持される。
【００２５】
前記フレームは、ユーザの身体の屈曲に対応して柔軟に曲がるにつれて、前記第１ピンおよび前記第２ピンが前記第１スロットおよび前記第２スロットによって案内され、上下方向に移動することによって、前記フレームの全長は変更され、地面から前記フレームの特定地点の高さは変わらずに維持される。
【００２６】
ユーザ足の屈曲に沿って装着されるように、ピボット可能であり、相対的に直線運動が可能であるように連結された複数のリンクを含む。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の一実施例によるリンク組立体によれば、ユーザの身体に柔軟に密着して着用感を向上させることができ、ユーザの荷重を安定的に支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】一実施例による座屈しない構造を有する歩行補助ロボットの概念図である。
【図２】図１のIを拡大して示す図である。
【図３】図１に示された歩行補助ロボットにおいてリンク構造を説明するための図である。
【図４】図１に示された歩行補助ロボットのマルチリンク構造を示す概念図である。
【図５】他の実施例による歩行補助ロボットを示す図である。
【図６】図５のI’を拡大して示す図である。
【図７】図６の分解斜視図である。
【図８】図７に示されたリンクの第１結合部を示す図である。
【図９】図６に示されたリンクの動作によるピンの位置を示す図である。
【図１０】図６に示されたリンクの動作によるピンの位置を示す図である。
【図１１】図５のI’を含む歩行補助ロボットのマルチリンク構造を示す図である。
【図１２】図５のI”の第１結合部を示す図である。
【図１３】図１２のリンク組立体の動作を示す図である。
【図１４】図１２のリンク組立体の動作を示す図である。
【図１５】図５のI”を含む歩行補助ロボットのマルチリンク構造を示す図である。
【図１６】図５のI”に示されたリンクがピボットされるとき、リンクが成す角度とリンク組立体の長さとの関係を概念的に示す図である。
【図１７】図５のI”に示されたリンクがピボットされるとき、リンクが成す角度とリンク組立体の長さとの関係を概念的に示す図である。
【図１８】図５の歩行補助ロボットのI”に位置するリンクが回転することによってスロット内で変化するピンの位置関係を示す図である。
【図１９】図５の歩行補助ロボットのI”に位置する複数のリンクの回転角度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、歩行補助ロボットの実施例について図面を参照して詳しく説明する。
【００３０】
図１は座屈しない構造を有する歩行補助ロボットの概念図であり、図２は、図１のIを拡大して示す図である。
【００３１】
図１および図２を参照すれば、歩行補助ロボット１は、ユーザの足の長さ方向に沿って延長するフレーム２、３を含む。フレーム２、３は、ユーザの大腿部を支持する第１フレーム２およびユーザのふくらはぎを支持する第２フレーム３を含む。歩行補助ロボット１は、ユーザの腰に固定された腰固定装置４およびユーザの足に装着される足構造物８をさらに含むことができる。第１フレーム２と腰固定装置４は、臀部関節５によって連結されることができ、第１フレーム２と第２フレーム３は、膝関節６によって連結されることができる。同様に、第２フレーム３と足構造物８は、足首関節７によって連結されることができる。臀部関節５は、ユーザの大腿部に固定される第１フレーム２を腰固定装置４にピボット可能に連結し、膝関節６は、ユーザのふくらはぎに固定される第２フレーム３を第１フレーム２にピボット（枢動）可能に連結し、足首関節７は、足構造物８を第２フレーム３にピボット可能に連結する。歩行補助ロボット１は、臀部関節５と膝関節６に駆動力を提供する駆動源９をさらに含むことができる。
【００３２】
第１フレーム２には、第１フレーム２をユーザの大腿部に固定させる第１固定装置１０が連結されることができる。同様に、第２フレーム３には、第２フレーム３をユーザのふくらはぎに固定させる第２固定装置１１が連結されることができる。第１固定装置１０および第２固定装置１１は、ファスナー（ｆａｓｔｅｎｅｒ）形態で具備されることができる。フレーム２、３をユーザの足に密着するように固定する第１固定装置１０および第２固定装置１１は、ユーザの足サイズに合わせて調節することができるように具備されることができる。腰固定装置４は、ユーザの腰の周りに合わせて調節することができるように、柔軟性あるストラップよりなることができる。一例として腰固定装置４は、ベルクロのようになフックアンドループ固定装置またはバックル、ラチェットバックルまたはキャッチ（ｃａｔｃｈ）のような固定部を含むストラップであることができる。
【００３３】
臀部関節５は、３自由度を有するように具備され、臀部関節５に連結された第１フレーム２がｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を中心にピボット運動することができるように具備されることができる。第１フレーム２は、駆動源９から駆動力を伝達される臀部関節５によってｘ軸を中心にピボットされることができ、ヒンジ装置などによってｙ軸を中心にピボットされることができる。ｚ軸を中心にピボットできるように、第１フレーム２または第１フレーム２が連結された臀部関節５は、腰固定装置４に沿ってスライド可能に具備されることができる。一例として、腰固定装置４には、ｘ軸の延長方向に設けられたレール部が具備され、第１フレーム２または臀部関節５には、スライド部が具備され、ユーザの動作によってスライド部がレール部に沿ってスライドし、第１フレーム２がｚ軸を中心にピボットされることができる。このように３自由度を有する臀部関節５によって第１フレーム２は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を中心にピボットされることができ、ユーザの歩行動作が円滑に行われることができる。
【００３４】
膝関節６は、１自由度を有するように具備されることができる。膝関節６は、駆動源９から駆動力を伝達されて、第１フレーム２または第２フレーム３をｘ軸を中心にピボットさせることができる。
【００３５】
足首関節７は、臀部関節５と同様に３自由度を有するように具備されることができる。第２フレーム３または足構造物８は、足首関節７を中心にｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を中心にピボットされることができる。
【００３６】
足構造物８は、ユーザの足に装着されることができる。ユーザの足が触れる足構造物８の底面には、センサーが備えられ、歩行補助ロボット１を着用したユーザの荷重の変化などを感知し、その情報を制御部（図示せず）に伝送することができる。制御部は、センサーによって感知された情報を利用して臀部関節５または膝関節６などの動作を制御することができる。
【００３７】
第１フレーム２または第２フレーム３は、複数のリンク２０が連結されて設けられることができる。リンク２０の一側には、ウェッジ（くさび部）が突出して形成され、リンク２０の他側には、ウェッジの形状に対応するように形成されたウェッジ溝が形成されることができる。いずれか１つのリンクに形成されたウェッジ溝に他の１つのリンクに形成されたウェッジが挿入されることによって、複数のリンクが連結されることができる。一例として、第１フレーム２が上下方向に延長する場合、第１フレーム２を構成する複数のリンク２０のうちいずれか１つのリンクを第１リンク２００とすれば、第１リンク２００の下側に隣接する第２リンク２０１および第１リンク２００の上側に隣接する第３リンク２０２は、同一または類似形状を有するように具備されることができる。第１リンク２００の一側には、ウェッジ２０ａが形成されることができ、ウェッジ２０ａは、第２リンク２０１のウェッジ溝２０ｃに挿入されることができる。第１リンク２００の他側には、ウェッジ溝２０ｂが形成されことができ、ウェッジ溝２０ｂには、第３リンク２０２に形成されたウェッジ２０ｄが挿入されることができる。第２フレーム３の場合も、第１フレーム２と同様に、複数のリンクには、それぞれ一側にウェッジが形成され、他側にウェッジ溝が形成されることができる。第２フレーム３を構成するいずれか１つのリンクのウェッジ溝に他の１つのリンクのウェッジが挿入される方式で複数のリンクが連結されることができる。
【００３８】
以下、ユーザの荷重が第１フレーム２を構成する複数のリンク２０によって支持される内容について説明する。第２フレーム３にも、以下の第１フレーム２に関する内容が類似に適用されることができる。
【００３９】
先立って説明した複数のリンク２０が連結され、フレームが具備されることによって、ユーザが歩行補助ロボット１を着用すれば、歩行補助ロボット１が接触するユーザの身体の形状に対応して、フレームが柔軟に曲がることができる。これにより、フレームがユーザの身体に密着して、歩行補助ロボットの着用感を向上させることができる。また、ユーザの身体に密着したフレームは、歩行補助ロボットの小型化を可能にする。  
ユーザが歩行補助ロボット１を着用すれば、複数のリンク２０が連結されて具備された第１フレーム２は、ユーザの荷重によって第１フレーム２の長さ方向に圧縮力Ｗを受けることができる。圧縮力Ｗは、第１フレーム２を構成する複数のリンク２０に伝達され、第１リンク２００に形成されたウェッジ２０ａは、隣接する第２リンク２０１に形成されたウェッジ溝２０ｃに挿入され、ウェッジ溝２０ｃの内側壁によって支持されることができる。ウェッジ２０ａがウェッジ溝２０ｃの内側壁によって支持されることによって、第１リンク２００が第２リンク２０１によって支持されることができる。このようにいずれか１つのリンクが下側に位置する他の１つのリンクによって支持される構成によってユーザの荷重が第１フレーム２によって支持されることができる。
【００４０】
図３は、図１に示された歩行補助ロボットにおいてリンク構造を説明するための図であり、図４は、図１に示された歩行補助ロボットのマルチリンク構造を示す概念図である。
【００４１】
図３に示されたように、上部リンク２０３は、下部リンク２０４によって支持されることができる。上部リンク２０３に形成されたウェッジ２０ａは、下部リンク２０４に形成されたウェッジ溝２０ｂに挿入され、上部リンク２０３と下部のリンク２０４を連結する。上部リンク２０３が下部リンク２０４と地面と垂直に一直線になるとき、上部リンク２０３のウェッジ２０ａが下部リンク２０４のウェッジ溝２０ｂに完全に挿入され、上部リンク２０３の底面またはウェッジ２０ａの一面は、下部リンク２０４の上部面（接触面）ｔ１、ｔ２と接触する。結果的に、上部リンク２０３は、下部リンク２０４の接触面ｔ１、ｔ２によって支持される。
【００４２】
上部リンク２０３がＡ方向に回転するとき、ウェッジ２０ａは、ウェッジ溝２０ｂの内側壁に沿って上側にスライドする。ウェッジ溝２０ｂの内側面（接触面）ｔ３は、ウェッジ２０ａと接触して移動を案内するガイドの役目をする。上部リンク２０３がＡ方向に回転した後、外力が除去されるとき、上部リンク２０３は、下部リンク２０４のｔ２、ｔ３によってこれ以上回転しないように支持されることができ、リンク組立体に加えられる圧縮力に耐えることができる。具体的に、接触面ｔ２は、リンク組立体に加えられている垂直荷重を支持することができ、接触面ｔ３は、上部リンク２０３が回転しないように制限（拘束）することができる。ウェッジ２０ａの最低点とウェッジ溝２０ｂの最低点間の距離は、回転前に比べて上部リンク２０３の回転後に増加することができる。  
上部リンク２０３は、ｔ２を中心にピボットされるものと見られるので、上部リンク２０３と下部のリンク２０４が接触するｔ２地点をピボット部と命名することができる。また、上部リンク２０３のウェッジ２０ａは、下部リンク２０４のウェッジ溝２０ｂの内側壁であるｔ３によって支持され、回転が制限されるので、ｔ３地点を支持部または回転制限部と命名することができる。ｔ３地点に位置するウェッジ溝２０ｂの内側面は、ウェッジ２０ａの移動を案内する第１ガイドと命名することができる。図３のＡと反対方向に回転する場合、ｔ２地点に位置する下部リンク２０４の内側面がウェッジ２０ａの移動を案内するので、第２ガイドラインと命名することができる。
【００４３】
上部リンク２０３が回転することによって、上部リンク２０３の上端部は、下方に凹状（ｃｏｎｃａｖｅ）の曲線Ｌ１を描きながらＡ方向に移動することができる。回転前に上部リンク２０３の上端部は、曲線Ｌ１の最低点であるａ１に位置することができる。回転後には、曲線Ｌ１上にあるａ２に上昇移動することができる。上部リンク２０３が回転することによって、上部リンク２０３の上端部が描く曲線Ｌ１の形状は、ウェッジ２０ａおよびウェッジ溝２０ｂの形状によって変わることができる。一例として図３とは異なって、上部リンク２０３の上端部が描く曲線の傾きを０にすることができる。付言して説明すると、ウェッジ２０ａおよびウェッジ溝２０ｂを適切な形状に具現し、上部リンク２０３が回転する場合、上部リンク２０３の上端部が地面に水平な直線に沿って移動するようにすることができる。
【００４４】
このような原理を複数のリンクが連結されてなるフレーム２に適用し、曲がっても、特定の地点からフレーム２の高さが変化しないようにすることができる。例えば、ウェッジ２０ａおよびウェッジ溝２０ｂの曲率を適切に調節し、フレーム２が図４のように曲がっても、地面からフレーム２の特定地点は、地面と平行な同一の直線Ｌ２上に位置するようにすることができる。このように構成されることによって、曲がる前後、フレーム２の高さＨは、同一に維持されることができる。
【００４５】
このように身体と接する複数のリンクが連結され、上下方向には荷重を支持するとともに、上下方向を横切る方向に柔軟に曲がることができるように構成されるので、ユーザの歩行動作によって身体の屈曲が変化しても、フレーム２が身体の屈曲の変化に対応して曲がって、ユーザの着用感を向上させることができる。フレーム２は、曲がっても、上下方向の荷重または圧縮力を支持することができない程度に曲がる座屈が発生しないように座屈しない構造で形成される。また、フレームが曲がっても、地面からフレーム２の特定地点は、地面と平行な直線上に位置するように構成されることができ、身体の屈曲の変化に対応して、フレームの高さが低下しないので、ユーザはさらに安定して歩行することができる。
【００４６】
以下、このような座屈しない構造を利用した歩行補助ロボットの一実施例について説明する。
【００４７】
図５は、他の実施例による歩行補助ロボットを示す図である。図５を参照すれば、歩行補助ロボット５０は、ユーザの足の長さ方向に延長し、ユーザの荷重を支持するフレーム５１、５２を含むことができる。フレーム５１、５２は、ユーザの大腿部を支持する第１フレーム５１およびユーザのふくらはぎを支持する第２フレーム５２を含む。
【００４８】
第１フレーム５１には、ユーザの腰に固定される腰固定装置５３が連結されることができる。第１フレーム５１は、臀部関節５４によって腰固定装置５３にピボット可能に連結されることができる。第１フレーム５１と第２フレーム５２は、膝関節５５によってピボット可能に連結されることができる。第２フレーム５２には、ユーザの足に固定される足構造物５７が連結されることができる。第２フレーム５２と足構造物５７は、足首関節５６によってピボット可能に連結されることができる。
【００４９】
歩行補助ロボット５０は、臀部関節５４や膝関節５５に駆動力を提供する駆動源および歩行補助ロボット５０の動作を制御する制御部をさらに含むことができる。足構造物５７には、センサーが備えられ、センサーによって感知されたユーザの動作情報は、制御部へ伝送され、制御部は、伝送された情報を利用して臀部関節５４または膝関節５５の動作を制御することができる。
【００５０】
第１フレーム５１は、３自由度を持ってピボットされることができる。第１フレーム５１は、ワイヤ５０１の短縮または伸張により、ｙ軸を中心にピボットされることができる。駆動源と連結されたプーリー５０２には、ワイヤ５０１が巻き取られ、ワイヤ５０１は、臀部関節５４を通じて第１フレーム５１と連結されることができる。一例として、駆動源がプーリー５０２を回転させてワイヤ５０１がプーリー５０２に巻き取られるようにするとき、第１フレーム５１は、ｙ軸を中心にピボットされることができる。駆動源がプーリー５０２を回転させてワイヤ５０１がプーリー５０２から巻き出されるようにするとき、第１フレーム５１は、前記場合と反対方向にｙ軸を中心にピボットされることができる。
【００５１】
臀部関節５４は、ヒンジ装置５４０によってｘ軸を中心に回転することができる。臀部関節５４がヒンジ装置５４０によって回転するとき、臀部関節５４と連結された第１フレーム５１がｘ軸を中心にピボットされることができる。
【００５２】
ヒンジ装置５４０の背面には、スライド部５４１が具備され、腰固定装置５３には、レール部５３０が具備されることができる。レール部５３０は、ユーザの胴の周り方向であるｘ軸方向に延長するとができる。ユーザの動作によって、スライド部５４１は、レール部５３０に沿ってスライドすることができる。スライド部５４１がレール部５３０に沿ってスライドすることによって、ヒンジ装置５４０と連結された臀部関節５４および第１フレーム５１は、ｚ軸を中心にピボットされることができる。
【００５３】
このように第１フレーム５１は、臀部関節５４、ヒンジ装置５４０およびレール部５３０によって３自由度を持ってピボットされることができる。ワイヤ５０１を利用して臀部関節５４を中心にピボットされる１自由度の動作は、動力を伝達されて行われるが、残りの２自由度の動作は、無動力でユーザの動きによって行われることができる。
【００５４】
第２フレーム５２は、第１フレーム５１について１自由度を持ってピボットされることができる。膝関節５５によって第１フレーム５１とピボット可能に結ばれた第２フレーム５２は、ワイヤ５０３の短縮または伸張により、ピボットされることができる。駆動源と連結されたプーリー５０４には、ワイヤ５０３が巻き取られ、ワイヤ５０３は、膝関節５５を通じて第２フレーム５２と連結されることができる。一例として、駆動源がプーリー５０４を回転させてワイヤ５０３がプーリー５０４に巻き取られるようにするとき、第２フレーム５２は、ｙ軸を中心にピボットされることができる。駆動源がプーリー５０４を回転させて、ワイヤ５０３がプーリー５０４から巻き出される場合、第２フレーム５２は、前記場合と反対方向にｙ軸を中心にピボットされることができる。
【００５５】
足構造物５７は、第２フレーム５２に対して３自由度を持ってピボットされることができる。足構造物５７と第２フレーム５２は。足首関節５６によってピボット可能に連結されることができる。足構造物５７または第２フレーム５２は、ユーザの動きによって、無動力で足首関節５６を中心にピボットされることができる。
【００５６】
第１フレーム５１には、第１固定装置５８が連結されることができる。第１固定装置５８は、ユーザの大腿部を取り囲み、第１フレーム５１をユーザの大腿部に装着させることができる。第２フレーム５２には、第２固定装置５９が連結されることができる。第２固定装置５９は、ユーザのふくらはぎを取り囲み、第２フレーム５２をユーザのふくらはぎに装着させることができる。
【００５７】
ユーザが歩行補助ロボット１を着用すると、第１フレーム５１または第２フレーム５２は、ユーザの足の長さ方向に延長するように具備されることができる。第１フレーム５１または第２フレーム５２は、リジッドな（剛性を有する）素材の複数のリンクがピボット可能に連結されて、ユーザの身体の屈曲に応じて柔軟に曲がることができると共に、ユーザの荷重を安定的に支持することができる。
【００５８】
以下、第１フレーム５１の構造について説明する。第２フレーム５２には、下記の第１フレーム５１に関する内容が同様に適用されることができる。
【００５９】
図６は、図５のＩ’を拡大して示す図であり、図７は、図６の分解斜視図であり、図８は、図７に示されたリンクの第１結合部を示す図である。
【００６０】
図６〜図８を参照すれば、歩行補助ロボット５０のフレーム５１、５２は、複数のリンクが連結されてできる。以下、第１フレーム５１が複数のリンクが連結されてなる実施例について説明する。第１フレーム５１は、複数のリンクで構成され、第１フレーム５１が装着される大腿部の屈曲に沿って柔軟に曲がることができ、ユーザの荷重を安定的に支持することができる。
【００６１】
第１フレーム５１を構成する複数のリンクは、ｘ軸を中心にピボット可能に連結されることができる。第１フレーム５１を構成する複数のリンクのうちいずれか１つを第１リンク５１０と言い、第１リンク５１０に連結された他のリンクを第２リンク５２０と言える。第１リンク５１０と第２リンク５２０は、ｘ軸を中心にピボット可能に連結されることができ、このように連結された構造をリンク組立体と命名することができる。第１フレーム５１は、複数の第１リンク５１０と複数の第２リンク５２０が交互に配置されてなることができる。第１フレーム５１を構成する複数のリンクがピボット可能に連結されて具備されることによって、第１フレーム５１が接触する大腿部の屈曲に沿って、複数のリンクが適切な角度でピボットされることができる。これにより、第１フレーム５１は、大腿部に密着することができる。
【００６２】
第１リンク５１０は、第１結合部５１１および第２結合部５１２を含むことができる。第１結合部５１１は、第１リンク５１０の一側に突出して形成されることができる。第２結合部５１２は、第１結合部５１１が形成された一側と反対側の他側に突出して形成されることができる。第２結合部５１２は、２つが対向するように突出して形成されることができる。２つの第２結合部５１２の間の空間には、隣接する第２リンク５２０に形成された第１結合部５２１が挿入されることができる。第２結合部５１２の間の空間を第１結合部収容部と言える。第２結合部５１２の間の距離Ｄ１は、隣接する第２リンク５２０に形成された第１結合部５２１の幅Ｄ２と同一であるか、または多少大きいことができる。
【００６３】
第１リンク５１０および第２リンク５２０は、ピボット部および支持部によって連結され、回転運動およびリンク組立体の延長方向への直線運動をすることができる。リンク組立体の延長方向を第１方向とすれば、第１リンク５１０は、第２リンク５２０に対して回転運動および第１方向への直線運動を同時にすることができる。リンク組立体が上下方向に延長する場合、第１方向は、リンク組立体の上方であることができる。
【００６４】
第１リンク５１０と第２リンク５２０は、ピン６０によって連結されることができる。第１リンク５１０が回転するとき、第１リンク５１０は、回転方向を横切る第１方向に直線運動をすることができる。この際、ピン６０は、第２リンク５２０に形成されたガイドによって案内されることができる。ピン６０は、第１ピン６１および第２ピン６２を含む。第２リンク５２０には、第１ピン６１を案内する第１ガイドおよび第２ピン６２を案内する第２ガイドが具備されることができる。第１ガイドおよび第２ガイドは、第１ピン６１または第２ピン６２が挿入されることができるスロット(ｓｌｏｔ)形態であってもよい。図７および図８には、第１ピン６１が挿入される第１ガイドが第１スロット５２４、第２ピン６２が挿入される第２ガイドが第２スロット５２５であるものと示されている。
【００６５】
第１ピン６１が第１ガイドによって案内され、第１リンク５１０が第２リンク５２０に対して回転するとき、第１リンク５１０は、第２リンク５２０に対して第１方向に直線移動することができる。図８に示されたように、第１スロット５２４は、第１リンク５１０と第２リンク５２０が第１方向に一直線に整列されたとき、第１ピン６１が保持される保持部５２４ｃを含む。第１スロット５２４は、第１方向に延長する直線を中心に保持部５２４ｃから延長する延長部５２４ａ、５２４ｂを含む。延長部５２４ａ、５２４ｂは、保持部５２４ｃの左側または右側から第１方向に向かって斜めに延長することができる。一例として、延長部５２４ａ、５２４ｂは、保持部５２４ｃから左側上方または右側上方に向くように保持部５２４ｃを中心に対称な曲線形態で形成されることができる。  
第１延長部５２４ａの内側壁である第１ガイド壁５２４ｄと第２延長部５２４ｂの内側壁である第２ガイド壁５２４ｅは、第１ピン６１を支持することができる。第１ピン６１が第１スロット５２４に沿って移動することによって、第１リンク５１０が第２リンク５２０に対して回転することができるので、第１ピン６１または第１ピン６１および第１スロット５２４を含む構造をピボット部と言える。
【００６６】
第２スロット５２５は、第１方向に第１スロット５２４から離隔され、第１スロット５２４の上部または下部に位置することができる。第２スロット５２５は、第１方向に延長する直線の形態で具備されることができる。第２スロット５２５を形成する右側内側面を第１の支持壁５２５ａと言え、左側内側面を第２支持壁５２５ｂと言える。第２ピン６２は、支持壁によって支持され、第１リンク５１０の回転を制限することができるので、第２ピン６２または第２ピン６２および第２スロット５２５を含む構造を支持部または回転制限部と言える。
【００６７】
第１ピン６１が第１スロット５２４の右側に位置する第１延長部５２４ａを形成する第１ガイド壁５２４ｄによって支持される場合、第２ピン６２は、第２スロット５２５の左側に位置する第２支持壁５２５ｂによって支持されることができる。これとは反対に、第１ピン６１が第１スロット５２４の左側に位置する第２延長部５２４ｂを形成する第２ガイド壁５２４ｅによって支持される場合、第２ピン６２は、第２スロット５２５の右側に位置する第１の支持壁５２５ａによって支持されることができる。つまり、第１ピン６１と第２ピン６２は、それぞれ対向する方向に位置するスロットの内側壁によって支持されることができる。
【００６８】
図８に示されたように、第１スロット５２４は、最低点または最高点を有する曲線形態で形成されることができる。このような左右対称の曲線形態の代わりに、第１スロットは、非対称の曲線形態で形成されることができる。回転方向によって曲がりの程度を異にすることが必要であるとき、このような非対称の曲線形態を使用することができる。以下、第１スロット５２４が保持部５２４ｃを最低点とする下方に凹状の曲線形態で設けられ、第２スロット５２５が上下方向に延長する直線の形態で設けられ、第１スロット５２４の下部に位置する実施例について説明する。
【００６９】
第１リンク５１０の第２結合部５１２には、ピン６０が挿入され得る結合ホール５１３が形成されることができる。結合ホール５１３は、２つが上下方向に互いに離隔して２つの第２結合部５１２にそれぞれ形成されることができる。２つの結合ホール５１３の間の距離Ｄ３は、隣接する第２リンク５２０に形成された第１スロット５２４の最低点と第２スロット５２５の最低点の間の距離Ｄ４と同一に形成されることができる。
【００７０】
第１リンク５１０に連結される第２リンク５２０は、第１リンク５１０と類似の形態で設けられることができる。例えば、第２リンク５２０は、第１結合部５２１および第２結合部５２２を含むことができる。第１結合部５２１は、第２リンク５２０の一側に突出して形成され、第２結合部５２２は、第１結合部５２１の形成位置と対向する他側に突出して形成されることができる。第２結合部５２２は、２つが突出して対向するように形成され、２つの第２結合部５２２の間の空間には、隣接するリンクに形成された第１結合部が挿入されることができる。
【００７１】
第１ピン６１は、第１リンク５１０に形成された結合ホール５１３のうち上部に位置する結合ホール５１３ａおよび第２リンク５２０に形成された第１スロット５２４を貫通することができる。第２ピン６２は、第１リンク５１０に形成された結合ホール５１３のうち下部に位置する結合ホール５１３ｂおよび第２リンク５２０に形成された第２スロット５２５を貫通することができる。ピン６１、６２の一端部には、結合ホール５１３のサイズより大きいヘッドが具備され、ピン結合ホール５１３および第１スロット５２４および第２スロット５２５からピン６１、６２の離脱を防止することができる。また、ピン６１、６２の他端部に固定部材（図示せず）が結合され、ピン結合ホール５１３、第１スロット５２４および第２スロット５２５からピン６１、６２の離脱を防止することができる。
【００７２】
第１リンク５１０または第２リンク５２０がピボットされるとき、第１ピン６１は、第１スロット５２４に沿って移動し、第２ピン６２は、第２スロット５２５に沿って移動することができる。以下、第１リンク５１０および第２リンク５２０が連結されたリンク組立体のピボットによるピン６１、６２の動作について説明する。
【００７３】
図９および図１０は、図６に示されたリンクの動作によるピンの位置を示す図であり、図１１は、図５のI’を含む歩行補助ロボットのマルチリンク構造を示す図である。
【００７４】
図９および図１０を参照すれば、歩行補助ロボット５０のフレーム５１を構成するリンクがピボットされても、ピン６１、６２が第１スロット５２４および第２スロット５２５に沿って移動し、ピボット前後、リンク組立体の全体高さＨ１、Ｈ２が低下しないようにすることができる。一例として、歩行補助ロボット５０のフレーム５１を構成するリンクがピボットされても、ピボット前後、リンク組立体の全体高さＨ１、Ｈ２が同一に維持される。
【００７５】
第１ピン６１は、第１スロット５２４の最低点に位置し、第２ピン６２は、第２スロット５２５の最低点に位置する初期状態（図９参照）で、第１リンク５１０がＡ方向にピボットされるとき（図１０参照）、第１ピン６１は、第１スロット５２４に沿ってＡ方向側曲線方向Ｓ１にスライドすることができる。この際、第２ピン６２は、第２スロット５２５に沿って上方Ｓ２にスライドすることができる。結果的に、第１リンク５１０は、Ａ方向に回転しながら上方に上昇することができる。第１ピン６１が第１スロット５２４に沿って上昇した高さｌ１は、第２ピン６２が第２スロット５２５に沿って上昇した高さｌ２と同一である。
【００７６】
このように第１ピン６１が曲線形態の第１スロット５２４に沿って移動し、第２ピン６２が第２スロット５２５に沿って移動するように構成された場合、第１リンク５１０が上方に移動するので、第１リンク５１０および第２リンク５２０が結合されたリンク組立体の全長が長くなることができる。しかし、リンク組立体の全長が長くなりながら、ピボットされるので、リンク組立体の全体高さが高くないことがある。例えば、第１リンク５１０がピボットされる前の第１リンク５１０と第２リンク５２０の結合体の高さＨ１は、第１リンク５１０がピボットされた後の第１リンク５１０と第２リンク５２０の結合体の高さＨ２と同一に維持されるように、ピン６１、６２とスロット５２４，５２５の形態およびサイズを調節することができる。
【００７７】
第１リンク５１０がピボットされるとき、第１ピン６１は、第１スロット５２４の内側面、そして第２ピン６２は、第２スロット５２５の内側面によって支持されることができる。第１ピン６１が第１スロット５２４の内側面によって支持されることによって、リンク組立体に加えられる垂直方向の圧縮力に耐えられる、第２ピン６２が第２スロット５２５の内側面によって支持されることによって、リンク組立体の追加回転を防止することができる。第２ピン６２が第２スロット５２５の内側面によって支持されることは、図３に示された上部リンク２０３のウェッジ２０ａが下部リンク２０４のｔ３によって支持されることに対応しているものと見ることができる。同様に、第１ピン６１が第１スロット５２４の内側面によって支持されることによって、リンク組立体に加えられている垂直方向の圧縮力に耐えることは、図３に示された上部リンク２０３が下部リンク２０４のｔ２によって支持されることに対応するものと見られる。
【００７８】
このようなリンク組立体が多数個連結されたマルチリンク組立体の場合にも、図１１に示されたように、マルチリンクがＡ方向に曲がると、いずれか１つのリンクに具備されたピンが隣接する他のリンクに具備されたスロットに沿ってスライドし、上側に移動することができる。ピボット前後、マルチリンク組立体の全長は長くなりますが、全体のマルチリンク組立体の地面からの高さＨ’は変わらないことがある。例えば、マルチリンク組立体の上端部は、地面と平行な直線Ｌ３上で移動し、全体のマルチリンク組立体の地面からの高さＨ’は、ピボット前後に同一に維持される。
【００７９】
フレームを構成するリンク組立体の第１ピンが下部に凹状の曲線形態の第１スロットの内壁によって支持されるので、ユーザが歩行補助ロボットを着用した状態でフレームにユーザの荷重が加えられても、ユーザの荷重がフレームによって安定的に支持されることができる。また、リンク組立体の第２ピンが第２スロットの内側壁によって支持されるので、フレームに圧縮荷重が加えられても、フレームが座屈（ｂｕｃｋｌｉｎｇ）されることを防止することができる。
【００８０】
図１２は、図５のI”の第１結合部を示す図であり、図１３および図１４は、図１２のリンク組立体の動作を示す図であり、図１５は、図５のI”を含む歩行補助ロボットのマルチリンク構造を示す図である。
【００８１】
図１２〜図１５を参照すれば、図５のI”部分に位置するリンク組立体は、図５のI’部分とリンク組立体の上下方向が反転されて具備されることができる。第２リンク５２０’が第１リンク５１０’に対して一方向にピボットされるとき、第２リンク５２０’は、一方向へのピボット運動及び上下方向への直線運動を同時に行うことができる。
【００８２】
第１リンク５１０’と第２リンク５２０’は、ピン６０’によって連結されることができる。ピン６０’は、第１ピン６１’および第２ピン６２’を含む。第２リンク５２０’に形成された第１スロット５２４’には、第１ピン６１’が挿入され、第２スロット５２５’には、第２ピン６２’が挿入されることができる。第１スロット５２４’は、第２スロット５２５’から離隔され、第２スロット５２５’の下方に位置することができる。第２スロット５２５’は、上下方向に延長する直線の形態で具備されることができる。第２スロット５２５’の右側内側面を第１の支持壁５２５ａ’と言え、第２スロット５２５’の左側に内側面を第２支持壁５２５ｂ’と言える。
【００８３】
第１スロット５２４’は、第１方向に延長する直線を中心に保持部５２４ｃ’から延長する延長部５２４ａ’、５２４ｂ’を含む。延長部５２４ａ’、５２４ｂ’は、保持部５２４ｃ’の左側または右側から下方に向かって斜めに延長することができる。保持部５２４ｃ’の右側に位置する延長部を第１延長部５２４ａ’、保持部５２４ｃ’の左側に位置する延長部を第２延長部５２４ｂ’と言い、第１延長部５２４ａ’の内壁を第１ガイド壁５２４ｄ’と言い、第２延長部５２４ｂ’の内壁を第２ガイド壁５２４ｅ’と言える。第１スロット５２４’は、保持部５２４ｃ’を最高点とする曲線形態で設けられることができる。
【００８４】
以下、第１スロット５２４’は、保持部５２４ｃ’を最高点とする曲線形態で設けられ、第２スロット５２５’は、上下方向に延長し、第１スロット５２４’の上部に位置する実施例について説明する。
【００８５】
第２リンク５２０’が第１リンク５１０’に対して一方向にピボットされるとき、第２リンク５２０’は、スロット５２４’、５２５’に挿入されたピン６１’、６２’によってピボット動作がガイドされることができる。第１リンク５１０’に固定されたピン６１’、６２’は、第２リンク５２０’がピボットされても、固定され、移動せず、スロット５２４’、５２５’は、第２リンク５２０’と一緒に移動することができる。第２リンク５２０’が一方向へのピボット運動および上下方向への運動を同時に行うことができるようにスロット５２４’、５２５’は、ピン６１’、６２’によってガイドされることができる。
【００８６】
図１３に示されたように、第１リンク５１０’と第２リンク５２０’が上下方向に延長する場合、第１ピン６１’は、第１スロット５２４’の最高点である保持部５２４ｃ’に位置し、第２ピン６２’は、第２スロット５２５’の最高点に位置することができる。
【００８７】
図１４に示されたように、第２リンク５２０’がＡ’方向にピボットされるとき、第１スロット５２４’がＡ’方向にピボットされ、上部に移動し、第１ピン６１’は、第１延長部５２４ａ’側に位置し、第２スロット５２５’は、上部に移動し、第２ピン６２’は、第２スロット５２５’の下側部分に位置することができる。第２リンク５２０’がＡ’方向にピボットされた後、第１ピン６１’および第２ピン６２’は、それぞれ第１スロット５２４’および第２スロット５２５’内で最高点ではない地点に位置することができる。第２リンク５２０’は、第１延長部５２４ａ’の内側面である第１ガイド壁５２４ｄ’が第１ピン６１’によって支持され、第２スロット５２５’の左側に内側面である第２支持壁５２５ｂ’が第２ピン６２’によって支持されることによって、ピボットされた状態を維持することができ、リンク組立体に圧縮荷重が加えられても、リンク組立体が座屈することを防止することができる。
【００８８】
第２リンク５２０’がピボットされることによって、第１スロット５２４’および第２スロット５２５’がそれぞれ第１ピン６１’および第２ピン６２’に対して上部に移動するので、第１リンク５１０’の特定の地点または地面から第２リンク５２０’の上部までの長さが長くなることができる。しかし、第２リンク５２０’が第１リンク５１０’に対してピボットしているので、ピボット後、地面から第２リンク５２０’の上部までの長さＨ２’は、ピボット前、地面から第２リンク５２０’の上部までの長さＨ１’より長くない。例えば、第２リンク５２０’が第１リンク５１０’に対してピボットされても、第２リンク５２０’の上端部は、下部に凹状の曲線に沿って移動し、リンク組立体の全体高さが高くなるか、第２リンク５２０’の上端部が底面と平行な直線に沿って移動し、リンク組立体の全体高さがピボット前後、同一であることができる。
【００８９】
図１５に示されたように、リンク組立体が複数個連結されたマルチリンク組立体の場合にも、マルチリンクがＡ’方向に曲がると、いずれか１つのリンクが下部に位置するリンクに装着されたピンに対して上側に移動することができる。したがって、ピボット前後、マルチリンク組立体の全長は長くなり、地面から全体マルチリンク組立体の高さＨ”は変わらないことがある。例えば、マルチリンク組立体がピボットされる場合、マルチリンク組立体の上端部は、地面と平行な直線Ｌ３’上で移動することができる。いずれか１つのリンクに形成されたスロットの内壁は、下部にスロットに挿入されたピンによって支持されるので、マルチリンク組立体に圧縮荷重が加えられても、座屈しないことが可能となる。
【００９０】
図１６および図１７は、図５のI”に示されたリンクがピボットされとき、リンクが成す角度とリンク組立体の長さとの関係を概念的に示す図である。
【００９１】
図１６および図１７を参照すれば、第１ピン６１’および第２ピン６２’は、第１リンク５１０’に固定され、第１スロット５２４’および第２スロット５２５’は、第２リンク５２０’に形成されたとき、第２リンク５２０’が第１リンク５１０’に対してピボットされるとき、第１ピン６１’、第２ピン６２’は、固定されたまま、第１スロット５２４’と第２スロット５２５’が移動することによって、第１スロット５２４’内での第１ピン６１’の位置および第２スロット５２５’内での第２ピン６２’の位置が変更されることができる。
【００９２】
第２リンク５２０’が第１リンク５１０’に対してピボットされる前に、第１ピン６１’は、第１スロット５２４’の最高点に位置し、第２ピン６２’は、第２スロット５２５’の最高点に位置すると仮定すれば、第２リンク５２０’が第１リンク５１０’に対してピボットされることによって、第１スロット５２４’、第２スロット５２５’は、第２リンク５２０’とともに移動し、第１ピン６１’、第２ピン６２’は、それぞれ第１スロット５２４’、第２スロット５２５’内で最高点ではない他の地点に位置することができる。第１ピン６１’、第２ピン６２’は、固定された状態なので、第１ピン６１’、第２ピン６２’がそれぞれ第１スロット５２４’、第２スロット５２５’の最高点ではない他の地点に位置するとき、第２リンク５２０’の上端部の高さが高くなり、第１リンク５１０’と第２リンク５２０’の全長が長くなる効果がある。第１リンク５１０’および第２リンク５２０’の全長は、第２ピン６２’が第２スロット５２５’内で移動距離分だけ長くなることができる。
【００９３】
第１リンク５１０’と第２リンク５２０’を連結させる第２ピン６２’の位置をＲ１とすれば、第２リンク５２０’が第１リンク５１０’に対してピボットされる前、Ｒ１から第２リンク５２０’の上端部までの長さをｌ０と言える。第２リンク５２０’が第１リンク５１０’に対してピボットされた後、Ｒ１から第２リンク５２０’の上端部までの長さはｌ（θ）といえる。
【００９４】
第２リンク５２０’が第１リンク５１０’に対してピボットされるとき、第２リンク５２０’の上端部の高さは高くなることができる。一例として、図１６に示されたように、第２リンク５２０’がピボットされることによって、第２リンク５２０’の上端部は、最低点を有する曲線Ｃｌｉｎｋに沿って移動することができる。ピボット前、第２リンク５２０’の上端部の位置をＱ１とし、ピボット後、第２リンク５２０’の上端部の位置をＱ２とすれば、Ｑ１およびＱ２は、最低点を有する曲線Ｃｌｉｎｋ上に位置することができる。
【００９５】
以下では、ピボット前後、第２リンク５２０’の上端部が最低点を有する曲線Ｃｌｉｎｋに沿って移動するように、第１スロット５２４’の形状を装着する方法について説明する。第１リンク５１０’と第２リンク５２０’が一直線に延長された状態で、第２ピン６２’と第２リンク５２０’の上端部間の距離はｌ０である。第２リンク５２０’がピボットされる前の第２ピン６２’の位置であるＲ１を中心にθの角度だけピボットされた後、第２ピン６２’の位置Ｒ１と第２リンク５２０’の上端部間の距離は、ｌ（θ）といえる。この際、Ｒ１と第１リンク５１０第２リンク５２０’の上端部間の距離の変化量Δｌ（θ）は、次のように定義することができる。Δｌ（θ）は、ピボット前後、第１リンク５１０’および第２リンク５２０’が連結されたリンク組立体の全長の変化量を意味する。
【００９６】
Δｌ（θ）＝ｌ（θ）−ｌ０
以下、Δｌ（θ）に関する関数が与えられたとき、第１スロット５２４’のスロットの形状を調べる。
【００９７】
図１８は、図５の歩行補助ロボットのI”に位置するリンクが回転することによって、スロット内で変化するピンの位置関係を示す図である。
【００９８】
第２リンク５２０’が第１リンク５１０’に対してピボットされるとき、第１ピン６１’および第２ピン６２’は移動せず、第１スロット５２４’および第２スロット５２５’が第２リンク５２０’とともに移動し、第１スロット５２４’、第２スロット５２５’内での第１ピン６１’、第２ピン６２’の位置が変更されるが、説明の便宜上、以下では、第１スロット５２４’、第２スロット５２５’を固定し、第１スロット５２４’および第２スロット５２５’内で第１ピン６１’および第２ピン６２’が移動するものとして、第１スロット５２４’の形状を求める方法について説明する。
【００９９】
図１８を参照すれば、リンク組立体がピボットされる前の初期状態で、第２ピン６２’の位置は、Ｒ１、第１ピン６１’の位置はＰ１といえる。第２リンク５２０’がピボットされる前、第１ピン６１’と第２ピン６２’間の距離はｈといえる。
【０１００】
リンク組立体が所定の角度でピボットされた後、第２ピン６２’の位置は、Ｒ２、第１ピン６１’の位置は、Ｐ２といえる。ピボット前の第１ピン６１’の位置Ｐ１を原点とするｘ−ｙ座標があると仮定すれば、ピボット後、第１ピン６１’の位置Ｐ２は、ｘ−ｙ座標でｐ（ｘ、ｙ）といえる。ピボット後、第２ピン６２’が第２スロット５２５’内で移動した長さは、ピボット前後、第１リンク５１０’および第２リンク５２０’の全長の変化量であるΔｌ（θ）と同一である。
【０１０１】
ｘ−ｙ座標で第１ピン６１’の位置であるｐ（ｘ、ｙ）は、次のような関係式を有する。
【０１０２】
【数１】
2015190623.tif 000003
前記２つの式で、θを消去すれば、次のようになる。
【０１０３】
【数２】
2015190623.tif 000004
Δｌ（θ）に関する関数が与えられたとき、下記のような式で第１スロット５２４’の形状を求めることができる。
【０１０４】
【数３】
2015190623.tif 000005
第１スロット５２４’がｘ−ｙ座標において、前記式を満足するように形成され、第２スロット５２５’がｙ軸方向に長く延長するように形成されることができる。第１スロット５２４’および第２スロット５２５’が第２リンク５２０’に前記のように形成されたとき、第２リンク５２０’が第１リンク５１０’に対してピボットされるとき、第１リンク５１０’および第２リンク５２０’の全長が長くなって、第２リンク５２０’の上部Ｑ１、Ｑ２は、下部に凹状の曲線であるＣｌｉｎｋに沿って移動することができる。
【０１０５】
一例として、Ｃｌｉｎｋが地面に水平な直線であれば、Δｌ（θ）は、以下の通りである。
【０１０６】
【数４】
2015190623.tif 000006
Δｌ（θ）をｙに関する式に代入すれば、以下のようになる。
【０１０７】
【数５】
2015190623.tif 000007
上記式で可変である変数ｈ、ｘ、ｌ０によるｙ値を求めることができる。  
前記式を満足するように第１スロット５２４’を形成すれば、ピボット前後、リンク組立体の高さが変更されないように、第２リンク５２０’の上端部が地面に水平な直線に沿って移動することができる。図１９は、図５の歩行補助ロボットのＩ”に位置する複数のリンクの回転角度を示す図である。
【０１０８】
図１９を参照すれば、歩行補助ロボット５０に具備されたフレーム５１は、ｎ個のリンクによって連結され、ｎ個のリンクは、ピボット可能に連結されることができる。フレーム５１は、前記第１リンク５１０’および前記第１リンク５１０’の上部に位置する第２リンク５２０’のリンク組立体が連続的に連結された構造であることができる。いずれか１つのリンクは、隣接して下部に連結された他の１つのリンクについてθだけ回転するようにピボットされることができる。ピボット前後、フレーム５１の高さは、同一に維持され、フレーム５１の特定の場所が地面から平行な直線Ｃｆｒａｍｅ上で移動すると仮定すれば、以下のような関係式を得ることができる。
【０１０９】
【数６】
2015190623.tif 000008
この際、Δｌ（θ）は、以下の通りである。
【０１１０】
【数７】
2015190623.tif 000009
Δｌ（θ）をｙに関する式に代入すれば、以下の通りである。
【０１１１】
【数８】
2015190623.tif 000010
フレーム５１が複数のリンクが連結されて構成された場合、上記関係式によって可変である変数ｈ、ｘ、ｌ０によるｙ値を求めることができる。
【０１１２】
前記式を満足するように第１スロットを形成すれば、ピボット前後、フレーム５１の高さは、同一に維持されることができ、フレーム５１の特定の位置は、地面から平行な直線Ｃｆｒａｍｅ上で移動することができる。
【０１１３】
これにより、ｘ−ｙ座標で第１スロットの関係式が設けられることができ、第１ピンの位置に対応するように第１スロットが形成されることができる。このような関係式によってフレームを構成する複数のリンクに形成される曲線形態の第１スロットの形状が決定されることができる。
【０１１４】
以上説明したように、歩行補助ロボットのフレームが複数のリンクがピボット可能に連結されて形成され、フレームが身体の屈曲の変化に対応して曲がることによって、フレームが身体に密着することができ、歩行補助ロボットの着用感を向上させることができる。
【０１１５】
フレームを構成するリンクは、ピボット前後、リンクの全長が変更されることができるように設けられ、ピボット前後、フレームの特定地点の高さが同一に維持されることができるようにすることができる。複数のリンクを連結するピンが曲線形のスロットおよび上下方向のスロットに挿入されてスライドされるように構成することによって、フレームが曲がる場合、リンクは、ピボット運動とリンクが連結された長さ方向の運動を同時に行い、フレームの全長が延長することができる。これにより、フレームの端部は、地面に水平な直線に沿って移動することができる。フレームが曲がっても、フレームの高さが変更されないので、歩行補助ロボットを着用したユーザは、安定して歩行することができる。
【０１１６】
曲線形状の第１スロットの内側面によって第１ピンが支持されることによって、ユーザの荷重が安定的に支持されることができ、上下方向に延長する第２スロットの内側面によって第２ピンが支持されることによって、フレームに圧縮荷重が加えられても、フレームが座屈することを防止することができる。
【０１１７】
このような構成によって歩行補助ロボットが身体に密着するように具備されることによって、衣服の内部にも着用することができるようにスリム化が可能になることができると共に、歩行補助ロボットの外観による違和感を解消することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１    歩行補助ロボットｔ２  ピボット部
ｔ３  支持部
２００、５１０、５１０’  第１リンク
２０１、５２０、５２０’  第２リンク
６１、６１’  第１ピン
６２、６２’  第２ピン
５２４、５２４’  第１スロット
５２５、５２５’  第２スロット
【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】
2015190623.tif 000015
【図６】
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【図７】
2015190623.tif 000017
【図８】
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【図９】
2015190623.tif 000019
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2015190623.tif 000023
【図１４】
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【図１５】
2015190623.tif 000025
【図１６】
2015190623.tif 000026
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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