歩行支援対象者の上腿部を支持する第1の支持部材に軸支され、前記上腿部の膝関節に対応して形成された第1の歯部と、前記膝関節に接合する下腿部を支持する第2の支持部材に固定され、前記第1の歯部とかみ合って連動する第2の歯部と、前記第1の歯部と前記第2の歯部を所定位置関係に軸支する歯部保持部材と、前記第1の歯部を駆動して回転させる駆動手段と、を具備したことを特徴とする歩行支援装置。前記駆動手段は、一端が前記第1の支持部材に軸支され、他端が前記第1の歯部に対して軸支され、前記第1の歯部の回転方向に伸縮することを特徴とする請求項1に記載の歩行支援装置。前記駆動手段の前記他端は、前記第1の歯部に固定されたアーム部材に軸支されていることを特徴とする請求項2に記載の歩行支援装置。本発明は、二重関節の駆動機構を小型化することを目的とする。1請求項1に記載の発明では、歩行支援対象者の上腿部を支持する第1の支持部材に軸支され、前記上腿部の膝関節に対応して形成された第1の歯部と、前記膝関節に接合する下腿部を支持する第2の支持部材に固定され、前記第1の歯部とかみ合って連動する第2の歯部と、前記第1の歯部と前記第2の歯部を所定位置関係に軸支する歯部保持部材と、前記第1の歯部を駆動して回転させる駆動手段と、を具備したことを特徴とする歩行支援装置を提供する。2請求項2に記載の発明では、前記駆動手段は、一端が前記第1の支持部材に軸支され、他端が前記第1の歯部に対して軸支され、前記第1の歯部の回転方向に伸縮することを特徴とする請求項1に記載の歩行支援装置を提供する。3請求項3に記載の発明では、前記駆動手段の前記他端は、前記第1の歯部に固定されたアーム部材に軸支されていることを特徴とする請求項2に記載の歩行支援装置を提供する。本発明によれば、二重関節の歯部を駆動することにより、二重関節の駆動機構を小型化することができる。1実施形態の概要二重関節部50図4において、歯車54は、上腿連結部材26の下腿連結部材27側に回転自在に軸支されている。一方、歯車56は、下腿連結部材27の上腿連結部材26側に、下腿連結部材27に対して回転しないように固定されている。関節フレーム52は、歯車54と歯車56を回転自在に軸支しており、歯車54と歯車56の歯部がかみ合う位置に歯車54と歯車56を保持している。歯車54の表面には、連結アーム61が半径方向に固定されており、更に、連結アーム61は、連結軸62によってロッド63に軸支されている。図示しないが、ロッド63は膝関節アシストアクチュエータ18を構成しており、軸方向に移動する。そのため、膝関節アシストアクチュエータ18を駆動すると、ロッド63によって歯車54が回転し、これに連動して、歯車56と下腿連結部材27とが一体となって回転し、上腿連結部材26に対して下腿連結部材27が屈曲する。2実施形態の詳細図1は装着型ロボット1の装着状態を示した図である。装着型ロボット1は、装着者の腰部及び下肢に装着し、装着者の歩行を支援アシストするものである。装着型ロボット1は、腰部装着部21、上腿装着部22、下腿装着部23、足装着部24、上腿連結部材26、下腿連結部材27、制御装置2、つま先反力センサ10、踵反力センサ11、つま先姿勢センサ12、踵姿勢センサ13、腰姿勢センサ14、上腿姿勢センサ15、下腿姿勢センサ16、股関節アシストアクチュエータ17、膝関節アシストアクチュエータ18、足首関節アシストアクチュエータ19などを備えている。なお、腰部装着部21、制御装置2、腰姿勢センサ14以外は、左右の両足に設けられており、それぞれの検出値が出力されるようになっている。但し、つま先反力センサ10、踵反力センサ11については、反力の検出が不要である実施例の場合には、両センサに変えてつま先接地センサ、踵接地センサを備えるようにしてもよい。腰部装着部21は、装着者の腰部の周囲に取り付けられ装着型ロボット1を固定する。腰姿勢センサ14は、腰部装着部21に取り付けられ、ジャイロなどによって腰部の姿勢ロール角、ヨー角、ピッチ角を検出する。また、これらの角度を微分することにより、腰部の角速度や角加速度を求めることもできる。制御装置2は、腰部装着部21に取り付けられ、装着型ロボット1の動作を制御する。股関節アシストアクチュエータ17は、装着者の股関節と同じ高さに設けられており、腰部装着部21に対して上腿連結部材26を前後方向に駆動する。なお、股関節アシストアクチュエータ17を3軸アクチュエータとして横方向にも駆動するように構成することもできる。上腿連結部材26は、装着者の上腿部の外側に設けられた剛性を有する柱状部材であり、上腿装着部22によって装着者の上腿部に固定される。そして、上腿連結部材26は、股関節アシストアクチュエータ17によって駆動し、上腿部の運動を支援する。上腿装着部22は、外側が上腿連結部材26の内側に固定されており、内側が装着者の上腿に固定される。上腿姿勢センサ15は、上腿部の姿勢ロール角、ヨー角、ピッチ角を検出する。また、これらの角度を微分することにより、上腿部の角速度や角加速度を求めることもできる。膝関節アシストアクチュエータ18は、膝関節部に形成された後述の二重関節部50を駆動し、これによって下腿連結部材27を前後方向に運動させて装着者の下腿部の運動を支援する。下腿連結部材27は、装着者の下腿部の外側に設けられた剛性を有する柱状部材であり、下腿装着部23によって装着者の下腿部に固定される。そして、下腿連結部材27は、膝関節アシストアクチュエータ18によって駆動し、下腿部の運動を支援する。下腿装着部23は、外側が下腿連結部材27の内側に固定されており、内側が装着者の下腿に固定される。下腿姿勢センサ16は、下腿部の姿勢ロール角、ヨー角、ピッチ角を検出する。また、これらの角度を微分することにより、下腿部の角速度や角加速度を求めることもできる。足首関節アシストアクチュエータ19は、装着者の足首関節と同じ高さに設けられており、下腿連結部材27に対して足装着部24のつま先を上下する方向に駆動する。足装着部24は、装着者の足部足の甲、及び足裏に固定される。一般に、足指の付け根の関節は歩行の際に屈曲するが、足装着部24も足指の付け根の部分が足指に従って屈曲するようになっている。つま先姿勢センサ12と踵姿勢センサ13は、それぞれ、足装着部24の先端と後端に設置され、それぞれ、つま先と踵の姿勢ロール角、ヨー角、ピッチ角を検出する。また、これらの角度を微分することにより、つま先や踵の角速度や角加速度を求めることもできる。つま先反力センサ10は、足装着部24の足裏部前方に設置され、つま先の接地を検出すると共に、歩行面からの反力を検出する。踵反力センサ11は、足装着部24の足裏部後方に設置され、踵の接地を検出すると共に、歩行面からの反力を検出する。以上のように構成された装着型ロボット1は、股関節アシストアクチュエータ17、膝関節アシストアクチュエータ18、足首関節アシストアクチュエータ19を駆動することにより、装着者の歩行を支援する。図2は、装着型ロボット1のシステム構成を示した図である。制御装置2は、図示しないCPUCentralProcessingUnit、ROMReadOnlyMemory、RAMRandomAccessMemory、時間を計測する手段としての時計、記憶部7、各種インターフェースなどを備えた電子制御ユニットであり、装着型ロボット1の各部を電子制御する。制御装置2は、また、CPUで記憶部7に記憶された歩行支援プログラム等の各種プログラムを実行することにより構成される、センサ情報取得部3、各種パラメータ算出部4、歩行動作判定部5、歩行シーン判定部6、歩行アシスト力決定部8を備えている。センサ情報取得部3は、つま先反力センサ10~下腿姿勢センサ16の各センサから検出値を取得する。センサ情報取得部3で取得した各センサの検出値は、歩行動作の判定や、歩行シーンの判定や、歩行パラメータの算出等に使用される。各種パラメータ算出部4は、センサ情報取得部3で取得した検出値から、各関節の角度や位置を求めることで歩行パラメータ値重複歩調と重複歩距離を算出する。ここで、1側の踵が接地してから次に同側の踵が接地するまでの動作を重複歩といい、この重複歩における一連の動作を歩行周期という。そして、重複歩における踵の両接地点間の距離を重複歩距離といい、1分間当たりの重複歩数重複歩数/分を重複歩調という。歩行動作判定部5は、装着者の動作が屈伸運動や足踏み動作などの歩行以外の動作なのか、それとも実際に歩行している動作なのかを判定する。歩行シーン判定部6は、センサ情報取得部3で取得した検出値から、装着者の歩行している歩行シーンを判定する。判定対象となる歩行シーンとしては、歩行面種類平地、上り階段、下り階段、上り坂道、下り坂道の5種類のそれぞれに対して、前進歩行と後進歩行の歩行方向2種類があり、合計10の歩行シーンがある。歩行アシスト力決定部8は、左右両足のそれぞれに配置されている股関節アシストアクチュエータ17、膝関節アシストアクチュエータ18、足首関節アシストアクチュエータ19に出力させるアシスト力を決定し、これに従ってこれらアシストアクチュエータを駆動する。なお、アシスト力とは、装着型ロボット1がアシストアクチュエータを駆動して脚部に作用させるモーメントトルクである。図3は、二重関節部50の装着位置を説明するための図である。図3aは、正面図を示しており、図3bは、側面図を示している。なお、図3aでは、図を簡略化するため右脚のみ装着した状態を表している。但し、歩行支援装置は、図1に示すように、要部装着部21に左脚用の各部が配置されており、両脚に装着するのが一般的であるが、片方の脚だけに支援が必要な装着者に対しては、図3に示すように右脚又は左脚だけの装置を装着する場合もある。また、膝関節アシストアクチュエータ18は、省略してある。二重関節部50は、装着者の膝関節の位置に対応して形成されており、上腿連結部材26の下端と下腿連結部材27の上端を接合している。二重関節部50は、上腿連結部材26の下端側に軸支された歯車54、下腿連結部材27の上端側に固定された歯車56、及び、歯車54、歯車56を軸支する関節フレーム52を有している。歯車54と歯車56は、歯部ギアがかみ合って連動するようになっている。装着者が膝を曲げると、これにともなって二重関節部50も屈曲する。すると、上腿連結部材26に対する下腿連結部材27の回転中心は、上腿連結部材26と下腿連結部材27の軸線の交点となり、膝の屈曲にともなって前方に移動する。この動きが人体の膝の動きによく適合しており、二重関節部50は、膝の前後運動に良好に追従することができる。図4は、二重関節部50の構造を詳細に説明するための図である。上腿連結部材26の下端側下腿連結部材27側には、歯車54が固定軸55によって回転自在に軸支されている。図示しないが、歯車54の全周には歯部が形成されている。なお、歯部は歯車54の全周に形成されている必要はなく、少なくとも歯車56とかみ合う部分に形成されていればよい。一方、下腿連結部材27の上端側上腿連結部材26側には、固定軸57、及び固定軸57の周囲で120度おきに設けられた固定具58、58、58によって歯車56が固定されている。なお、図の煩雑化を避けるため、固定具58は、1つのみに符号を付している。下腿連結部材27に対する歯車56の回転は、固定具58によって規制されるため、歯車56は、下腿連結部材27に対して回転せず、下腿連結部材27と一体となって運動する。図示しないが、歯車56の全周には歯部が形成されている。なお、歯部は歯車56の全周に形成されている必要はなく、少なくとも歯車54とかみ合う部分に形成されていればよい。関節フレーム52は、板状の部材であり、歯車54の歯部と歯車56の歯部がかみ合って、お互いが連動する位置に歯車54と固定軸55を軸支している。このため、歯車54が関節フレーム52に対して回転すると、これにともなって歯車56も関節フレーム52に対して回転する。そして、歯車56は、下腿連結部材27に固定されているため、下腿連結部材27は、上腿連結部材26に対して回転することとなる。なお、図4では、歯車54、歯車56の片面側にだけ関節フレーム52を配設したが、対向する片面側にも関節フレーム52を設け、2枚の関節フレーム52で歯車54、歯車56を挟み込んでもよい。更に、2枚の関節フレーム52を連結して互いに固定すると、二重関節部50の強度を向上させることができる。連結アーム61は、歯車54の表面に固定されており、歯車54の半径方向に歯車54の外部まで延設されている。連結アーム61先端部分には、ロッド63の先端部分が連結軸62によって軸支されている。そして、ロッド63が伸縮するとロッド63の先端部分が移動すると、連結アーム61を介して歯車54に力が伝達され、歯車54を回転させるトルクが発生する。ロッド63によるトルクによって歯車54が回転すると、歯車56が連動して回転し、これによって、下腿連結部材27が上腿連結部材26に対して回転する。このようにして、ロッド63を駆動することにより、二重関節部50を駆動し、下腿連結部材27を回転させ、屈曲運動させることができる。なお、連結アーム61を介してロッド63を歯車54に連結したのは、歯車54に発生させるトルクを大きくするためであり、連結軸62を歯車54の表面に設け、ロッド63を歯車54に直接連結してもよい。このように、本実施の形態では、歯車54に膝関節アシストアクチュエータ18を連結したが、このような構成にすると連結軸62の位置によって関節動作量や関節動作トルクの変動過度特性を変化させることができる。例えば、膝関節アシストアクチュエータ18をより伸ばした位置図では時計方向に移動した位置に連結アーム61及び連結軸62を設置すると、関節屈曲角度が少ない部分では、単位アクチュエータ動作量当たりの関節動作量が小さくなるとともに関節動作トルクが大きくなる。また、関節屈曲角度が大きい部分では、単位アクチュエータ動作量当たりの関節動作量が大きくなるとともに関節動作トルクが小さくなる。逆に、膝関節アシストアクチュエータ18をより縮めた位置図では反時計方向に移動した位置に連結アーム61及び連結軸62を設置すると、関節屈曲角度が少ない部分では、単位アクチュエータ動作量当たりの関節動作量が大きくなるとともに関節動作トルクが小さくなる。また、関節屈曲角度が大きい部分では、単位アクチュエータ動作量当たりの関節動作量が小さくなるとともに関節動作トルクが大きくなる。図5の各図は、膝関節アシストアクチュエータ18の構成、及び二重関節部50の動作を説明するための図である。図5aは、膝が伸びた状態での二重関節部50を示している。膝関節アシストアクチュエータ18は、ロッド駆動部64からロッド63を軸線方向に出し入れすることにより伸縮する。ロッド駆動部64は、例えば、ボールねじ、油圧、空気圧、人工筋肉例えばマッキベン型などを用いることができる。ロッド駆動部64の端部は、連結軸65によって、上腿連結部材26の股側に軸支されている。このため、膝関節アシストアクチュエータ18は、伸縮に従って上腿連結部材26に対する取り付け角度を自由に変化させることができる。膝関節アシストアクチュエータ18を動作させてロッド駆動部64がロッド63を引き込むと図5bに示したように膝関節アシストアクチュエータ18の長さが縮まる。すると、ロッド駆動部64は、上腿連結部材26に軸支されているため連結アーム61がロッド駆動部64側に引き寄せられて歯車54が回転し、これに連動して歯車56が歯車54と逆方向に回転する。そして、歯車56は、下腿連結部材27に固定されているため、下腿連結部材27が上腿連結部材26に対して膝を屈する方向に回転する。このようにして二重関節部50は、膝関節アシストアクチュエータ18によって駆動される。更に、ロッド駆動部64がロッド63を引き込むと、図5cに示したように下腿連結部材27が上腿連結部材26に対して膝を折り曲げる角度まで回転する。逆に、ロッド駆動部64がロッド63を送出すると、図5aに示したように上腿連結部材26と下腿連結部材27は、膝を伸ばした状態となる。以上、本実施の形態の二重関節部50について説明したが、これによって次のような効果を得ることができる。1二重関節部50の内部に設置する歯車54を駆動することで、関節動作に必要な膝関節アシストアクチュエータ18のストロークを短小化することができる。そのため、膝関節アシストアクチュエータ18として短いストロークの直動アクチュエータを用いることができる。また、膝関節アシストアクチュエータ18の取り付け位置を大きくオフセットすることが無くなるとともに関節周りの張り出しが無くなる。以上により二重関節部50の駆動機構が小型化できる。2アクチュエータピボットの位置連結軸62の位置を最適化することにより単位アクチュエータ動作量当たりの関節動作量、及び関節動作トルクの変動過度特性を調整できる。3図6に示した従来例では、a膝関節アシストアクチュエータ18の必要ストロークが長大、b単位アクチュエータ動作量当たりの関節動作角度の変動が大きく、屈曲角度が大きくなるにつれて動作角度当たりのアクチュエータ動作量が少なくなり、屈曲角度が大きい部分で関節トルクが出にくい、c膝頂点部にアクチュエータピボットが張り出して突起するため、作用点であるピボットが障害物に接触する可能性が高くなる、などの問題があるが、本実施の形態では、これらの問題を著しく軽減することができる。4図7に示した従来例では、a膝関節アシストアクチュエータ18の必要ストロークが長大、b屈曲時に関節内側に膝関節アシストアクチュエータ18が張り出し、椅子に座ることが困難になる、などの問題があるが、本実施の形態では、これらの問題を著しく軽減することができる。以上に説明した実施の形態により次のような構成を得ることができる。1上腿連結部材26は、歩行支援対象者の上腿部を支持する第1の支持部材として機能しており、歯車54の歯部は、第1の支持部材に軸支され、前記上腿部の膝関節に対応して形成された第1の歯部として機能している。下腿連結部材27は、前記膝関節に接合する下腿部を支持する第2の支持部材として機能しており、歯車56の歯部は、第2の支持部材に固定され、前記第1の歯部とかみ合って連動する第2の歯部として機能している。関節フレーム52は、前記第1の歯部と前記第2の歯部を所定位置関係に軸支する歯部保持部材として機能している。膝関節アシストアクチュエータ18は、前記第1の歯部を駆動して回転させる駆動手段として機能している。なお、膝関節アシストアクチュエータ18の代わりにモータで歯車54を駆動することも可能である。2膝関節アシストアクチュエータ18は、ロッド駆動部64側が上腿連結部材26に軸支され、ロッド63側が連結アーム61を介して、あるいは直接歯車54に軸支されているため、前記駆動手段は、一端が前記第1の支持部材に軸支され、他端が前記第1の歯部に対して軸支され、前記第1の歯部の回転方向に伸縮する。3ロッド63が連結アーム61を介して歯車54に軸支される場合、連結アーム61は、アーム部材として機能しており、前記駆動手段の前記他端は、前記第1の歯部に固定されたアーム部材に軸支されている。