專利名稱：穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及穿著于人體并能在關(guān)節(jié)部進行運動的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
穿著于人體并能在關(guān)節(jié)部進行運動的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置被公開于特開2002-103270號公報中。在該傳統(tǒng)的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置上，在穿著于人體的衣服上安裝了通過供給空氣使長度縮小而產(chǎn)生驅(qū)動力的多個氣壓式促動器。即，上述裝置利用縮小氣壓式促動器的長度，在形成于衣服上的連接體之間產(chǎn)生收縮力，并以此驅(qū)動人體的關(guān)節(jié)部。
但是，在該傳統(tǒng)的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置上，由于來自氣壓式促動器的力作用于以布等柔軟材料構(gòu)成的衣服連接體上，或在衣服上產(chǎn)生皺褶或松弛、或衣服相對于人體產(chǎn)生偏移，因此，氣壓式促動器的動作量不能適當(dāng)?shù)貍鬟f給人體，有在實際使用中不能獲得充分的動作量及驅(qū)動力的可能性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問題，其目的在于提供一種能提高驅(qū)動力的傳遞效率并能獲得加大動作量及驅(qū)動力的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置。
本發(fā)明的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，被穿著于被驅(qū)動體上，該被驅(qū)動體，具有多個被穿著體、和能轉(zhuǎn)動地互相連結(jié)這些被穿著體的至少一個關(guān)節(jié)部，并且該穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置可驅(qū)動關(guān)節(jié)部；該穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置具有以與被穿著體外面接觸的方式安裝于被穿著體上的具有規(guī)定的剛性的多個框架體；至少一個流體壓力式促動器，該流體壓力式促動器，具有通過供給、排出流體而膨脹、收縮的膨脹收縮體、和覆蓋膨脹收縮體外周的網(wǎng)狀覆蓋體；該流體壓力式促動器被安裝于框架體之間并利用所述膨脹收縮體的膨脹而縮短長度，產(chǎn)生驅(qū)動力；及控制向流體壓力式促動器供給或排出流體的控制單元。
另外，本發(fā)明的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，能穿著于被驅(qū)動體上，該被驅(qū)動體，具有第1及第2被穿著體、和能轉(zhuǎn)動地互相連結(jié)第1及第2被穿著體的關(guān)節(jié)部，并且該穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置可驅(qū)動關(guān)節(jié)部；該穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，具有被安裝于第1被穿著體上的第1框架體、被安裝于第2被穿著體上的第2框架體、能轉(zhuǎn)動地與第1框架體連接的旋轉(zhuǎn)輔助部件、設(shè)于第1框架體及旋轉(zhuǎn)輔助部件的至少一方與第2框架體之間且使第2框架體相對于第1框架體轉(zhuǎn)動的第2框架體用促動器、及設(shè)于第1框架體和旋轉(zhuǎn)輔助部件之間且使旋轉(zhuǎn)輔助部件相對于第1框架體轉(zhuǎn)動的輔助部件用促動器；第2框架體用促動器及旋轉(zhuǎn)輔助部件用促動器，是流體壓力式促動器，該流體壓力式促動器，具有通過供給、排出流體而進行膨脹、收縮的膨脹收縮體、和分別覆蓋膨脹收縮體外周的網(wǎng)狀覆蓋體，通過膨脹收縮體的膨脹而縮短長度并產(chǎn)生驅(qū)動力；第2框架體，由第2框架體用促動器的驅(qū)動力相對于第1框架體從第1位置轉(zhuǎn)動到第2位置，在第2框架體位于第2位置的狀態(tài)下，通過驅(qū)動輔助部件用促動器，使第2框架體與旋轉(zhuǎn)輔助部件一起轉(zhuǎn)動，以此第2框架體相對于第1位置的角度、轉(zhuǎn)動到比第2位置的角度大的第3位置。
圖1是本發(fā)明實施例1的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置的主視圖。
圖2是圖1中促動器的側(cè)視圖。
圖3是圖1中促動器膨脹狀態(tài)的側(cè)視圖。
圖4是圖1的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置的方塊圖。
圖5是將圖1中的上臂框架轉(zhuǎn)動到第2位置狀態(tài)的主視圖。
圖6是將圖5中的上臂框架轉(zhuǎn)動到第3位置狀態(tài)的主視圖。
圖7a是本發(fā)明實施例2的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置側(cè)視圖。
圖7b是圖7a的A-A剖面圖。
圖7c是向圖7b的框架用管供給空氣狀態(tài)的剖面8是圖7a的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置的方塊圖。
圖9是從正面?zhèn)扔倚狈较蛩姷谋景l(fā)明實施例3的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置的立體圖。
圖10是從正面?zhèn)茸笮狈较蛩姷膱D9穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置立體圖。
圖11是從背面?zhèn)茸笮狈较蛩姷膱D9穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置立體圖。
圖12是圖9穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置的左臂側(cè)框架構(gòu)造的分解立體圖。
圖13是圖9接逢部的立體圖。
圖14是本發(fā)明實施例4穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置的軀干框架的立體圖。
具體實施例方式
以下，參照
本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
實施例1圖1是本發(fā)明實施例1的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置主視圖。該實施例，表示了穿著于人體的上體、驅(qū)動單臂肩關(guān)節(jié)部及肘關(guān)節(jié)部型的裝置。并且，該實施例的被驅(qū)動體是人體的一部分，軀干(身體)是第1被穿著體、上臂是第2被穿著體、小臂是第3被穿著體。用肩關(guān)節(jié)部連結(jié)軀干和上臂，用肘關(guān)節(jié)部連結(jié)上臂和小臂。
圖中，在軀干上，穿著了作為第1框架體的軀干框架1。在軀干框架體1上，設(shè)有用于穿過手臂的袖口1a。另外，在軀干框架1內(nèi)，設(shè)有防止軀干框架體1相對于軀干移動的固定帶(未圖示)。
在上臂上，穿著了作為第2框架體的上臂框架2。即，在筒狀的小臂框架2中穿過上臂。上臂框架2被連接部3能轉(zhuǎn)動地連接在軀干框架1上。在軀干框架1上，通過連接部5能轉(zhuǎn)動地連接著作為轉(zhuǎn)動輔助部件的肩框架4。連接部3、5，被配置為相互具有間隔。即，上臂框架2及肩框架4的各個轉(zhuǎn)動中心位置相互偏離。
在小臂上，穿著了小臂框架6。即，在筒狀的小臂框架6中穿過小臂。軀干框架1、上臂框架2及小臂框架6，可接觸地被分別穿在軀干、上臂及小臂的外面。另外，軀干框架1、上臂框架2、肩框架4及小臂框架6，即使在對人體處于非穿著狀態(tài)下也具有能做與穿著狀態(tài)相同動作的規(guī)定剛性。具體的是，作為框架1、2、4、6，使用了用布覆蓋硬質(zhì)樹脂或泡沫塑料所構(gòu)成的非金屬制軟框架。
在軀干框架1和上臂框架2之間，設(shè)有能相對于軀干框架1轉(zhuǎn)動上臂框架2的、作為第2框架體用促動器的管狀第1促動器7。第1促動器7的兩端部，分別被固定在軀干框架1的另一肩部和上臂框架2的肘關(guān)節(jié)附近。
在肩框架4和上臂框架2之間，設(shè)有將上臂框架2拉向肩框架4的、作為第2框架體用促動器的管狀的第2促動器8。第2促動器8的兩端部，分別被固定在肩框架4的肩部附近和上臂框架2的肘關(guān)節(jié)附近。在肩框架4上，設(shè)有穿過第1及第2促動器7、8的導(dǎo)向部(導(dǎo)向孔)4a。
在軀干框架1與肩框架4之間，設(shè)有使肩框架4能相對于軀干框架1轉(zhuǎn)動的、作為輔助部件用促動器的管狀的第3促動器9。第3促動器9的兩端部，分別被固定在軀干框架1的另一肩部和肩框架4的前端附近。
在上臂框架2與小臂框架6之間，設(shè)有能使小臂框架6相對于上臂框架2轉(zhuǎn)動的管狀的第4及第5促動器10、11。第4及第5促動器10、11的兩端部，分別被固定在各個上臂框架2的肘關(guān)節(jié)附近和小臂框架6的肘關(guān)節(jié)附近及小臂框架6的前端附近。
另外，在框架1、2、4、6上，根據(jù)各關(guān)節(jié)部動作的方向或所需的驅(qū)動力，可在上述其他部位也安裝多個促動器，但在此為了簡便只表示了第1～第5促動器7～11。
圖2是圖1的促動器7～11的側(cè)視圖，圖3是圖1的促動器7～11膨脹狀態(tài)的側(cè)視圖。在圖1中，以簡單的曲線表示了第1～第5促動器7～11，但各促動器7～11分別具有圖2及圖3所示的構(gòu)造。另外，在圖2及圖3中，為了表示內(nèi)部構(gòu)造，將網(wǎng)眼套的局部剖開表示。
在圖中，作為第1～第5促動器7～11，使用的是流體壓力式促動器的氣壓式促動器。在作為膨脹收縮體的內(nèi)管12的長度方向一端部，連結(jié)了用于供給、排出在內(nèi)管12內(nèi)的、作為流體的空氣的供排管15。在內(nèi)管12的長度方向的另一端部，插入了套筒(未圖示)并被密封堵塞。內(nèi)管12，例如由硅橡膠或丁基橡膠等彈性體構(gòu)成。
內(nèi)管12的外周，被網(wǎng)狀覆蓋體的網(wǎng)眼套13所覆蓋。網(wǎng)眼套13，例如由不具有伸縮性的尼龍或聚酯纖維等高張力纖維等的長絲(線材)構(gòu)成。在網(wǎng)眼套13的網(wǎng)眼上，編織了朝網(wǎng)眼套13長度方向交叉的纖維。網(wǎng)眼套13長度方向的兩端部，被緊固配件14a、14b固定，這樣固定于內(nèi)管12的兩端部。
內(nèi)管12，因向其內(nèi)部供給空氣而膨脹。此時，由于構(gòu)成網(wǎng)眼套13的長絲沒有彈性，所以內(nèi)管12的膨脹被轉(zhuǎn)換成促動器整體長度的縮短。即，促動器7～11，當(dāng)供給空氣時，直徑被擴大且長度被縮短。利用該長度的縮短，使促動器7～11產(chǎn)生驅(qū)動力(拉伸力)。
以下，圖4是圖1穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置的驅(qū)動控制部結(jié)構(gòu)的方塊圖。例如從由小型空氣壓縮機構(gòu)成的壓縮空氣供給部16對促動器7～11供給空氣。從壓縮空氣供給部16向促動器7～11供給的空氣壓力，由一臺或多臺壓力控制器17調(diào)節(jié)。另外，向促動器7～11的空氣供給，由輸出選擇器18有選擇地或并聯(lián)地進行。壓縮空氣供給部16、壓力控制器17及輸出選擇器18，被控制計算機19控制?？刂茊卧哂袎毫刂破?7及輸出選擇器18。
以下，對動作進行說明。通過向第1及第2促動器7、8供給空氣，縮短了第1及第2促動器7、8的長度，如圖5所示，上臂框架2被抬起。從該狀態(tài)起，通過向第3促動器9供給空氣，如圖6所示，可進一步將上臂框架2與肩框架4一起抬起。
即，上臂框架2，由第1及第2促動器7、8的驅(qū)動力相對于軀干框架1從第1位置(圖1)轉(zhuǎn)動到第2位置(圖5)。然后，在上臂框架2處于第2位置(圖5)的狀態(tài)下，由第3促動器9的驅(qū)動力，使上臂框架2與肩框架4一起轉(zhuǎn)動。因此，上臂框架2被轉(zhuǎn)動到相對于第1位置的角度、比第2位置的角度大的第3位置(圖6)。
這樣的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，由于具有使軀干框架1、上臂框架2、肩框架4以及小臂框架6即使在對人體處于非穿著狀態(tài)下也具有能做與穿著狀態(tài)相同動作的規(guī)定剛性，所以能防止在框架1、2、4、6上產(chǎn)生皺褶或撓曲，并能提高驅(qū)動力的傳遞效率，并加大動作量及驅(qū)動力。
即，框架1、2、4、6，具有如昆蟲等甲殼類的外骨格體的、作為鎧甲狀骨格功能。關(guān)于框架的組合或配置，考慮到人體的骨格、關(guān)節(jié)部及肌肉的實際配置，最好是在各種肢體位置上不會對皮膚或骨格、關(guān)節(jié)的局部施加過負荷，且關(guān)節(jié)部的轉(zhuǎn)動中心能與人體的動作相同、或同等。
并且，由于使用了肩框架4及使動肩框架4能轉(zhuǎn)的第3促動器9，所以能擴大上臂框架2的轉(zhuǎn)動范圍。即，只用第1促動器7，只能使上臂框架2外轉(zhuǎn)70°左右，但利用第3促動器9能與肩框架4一起使上臂框架2外轉(zhuǎn)90°以上。
這樣，通過追加肩框架4及第3促動器9，不僅能將肩及周圍的關(guān)節(jié)部作為只具備一個旋轉(zhuǎn)軸的關(guān)節(jié)，并且能實現(xiàn)根據(jù)其動作而遷移旋轉(zhuǎn)中心、與人體相同的動作。
另外，由于在軀干框架1內(nèi)設(shè)有用于將軀干框架1固定在人體上的固定帶，所以能防止因軀干框架1的活動而吸收促動器7～11的驅(qū)動力，能進一步提高驅(qū)動力的傳遞效率。另外，來自促動器7～11力，被軀干框架1承受而不會被固定帶承受，所以在穿著的人身上不會受到來自固定帶的負荷。
另外，在上述實例中，為了擴展上臂框架2轉(zhuǎn)動范圍而使用了肩框架4及第3促動器9，但也可以使用其他用于擴展框架轉(zhuǎn)動范圍的轉(zhuǎn)動輔助部件及輔助部件用促動器。
另外，在上述實例中，表示了驅(qū)動單臂的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，但也可以穿著于人體其他部位并驅(qū)動其他關(guān)節(jié)部。
實施例2以下，圖7a是本發(fā)明實施例2的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置側(cè)視圖，圖7b是圖7a的A-A剖面圖，圖7c是向圖7b的框架用管供給空氣狀態(tài)的剖面圖，圖8是構(gòu)成圖7a的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置動作控制部的方塊圖。在該例中，表示穿著于人體的膝部，使膝關(guān)節(jié)曲伸動作型的裝置。另外，作為被穿著體的大腿部及小腿部，能轉(zhuǎn)動地被作為關(guān)節(jié)部的膝部連結(jié)。
在圖中，框架體21具有承載了大腿部及小腿部的支撐體22、被裝于支撐體22內(nèi)的第1及第2框架用管23、24。通過供排管25，向第1及第2框架用管23、24供給空氣。框架體21因向第1及第2框架用管23、24供給空氣而獲得規(guī)定的剛性，在排出空氣的狀態(tài)下是柔軟的。
支撐體22，具有收納第1框架用管23的第1收納部22a、收納第2框架用管24的第2收納部22b、第1促動器插入部22c、和第2促動器插入部22d。第1收納部22a及第2收納部22b，如圖7b上的剖面所示，能與并列配置各管的上方連結(jié)。
在第1促動器插入部22c中插入第1促動26。第1促動26的兩端部被固定在支撐體22上。在第2促動器插入部22d中插入第2促動27。第2促動27的兩端部被固定在支撐體22上。第1及第2促動26、27的結(jié)構(gòu)，與圖2及圖3所示的結(jié)構(gòu)相同。
在這樣的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置上，通過向第1及第2框架用管23、24供給空氣，使第1及第2收納部22a、22b形成了圖7c所示的凹面狀，能包裹被承載的大腿部及小腿部。并且，對第1及第2促動器26、27，通過供給、排出空氣，能對框架體21作用拉伸力，并進行膝關(guān)節(jié)的曲伸。此時，由于框架體21因?qū)蚣苡霉?3、24供給空氣而具有規(guī)定的剛性(即使在對人體非穿著狀態(tài)下也具有與穿著狀態(tài)同樣的剛性)，所以能提高驅(qū)動力傳遞效率，并能加大動作量及驅(qū)動力。另外，由于框架體21在排出空氣的狀態(tài)下是柔軟的，所以能提高使用時舒適性。并且，也能在非使用時容易收藏或搬運。另外，可以實現(xiàn)整體的輕量化，并且，能提高穿著于人體時的穿著心情。
另外，在本實施例中，支撐體22如圖7b中的點劃線所示，也可以在框架用管23、24的前面或背面形成插入臂或腳的袋狀體28。
實施例3以下，圖9是從正面?zhèn)扔倚狈较蛩姷谋景l(fā)明實施例3的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置立體圖，圖10是從正面?zhèn)茸笮狈较蛩姷膱D9穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置立體圖，圖11是從背面?zhèn)茸笮狈较蛩姷膱D9穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置立體圖，圖12是表示圖9穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置左臂側(cè)框架構(gòu)造的分解立體圖。在圖9～圖11中，為了簡單，只表示了左臂驅(qū)動用促動器，但實際上也對稱地配置了右臂驅(qū)動用促動器。
在圖中，在軀干上，穿著了作為第1框架體的軀干框架31。在軀干框架31上，設(shè)有用于通過頭部的頭部穿入孔31a。另外，軀干框架31具有被肩支撐的軀干框架本體32、通過多個合葉34能轉(zhuǎn)動地與軀干框架本體32連結(jié)且與胸部接觸的胸框架33、從軀干框架本體32的背部向上方凸出且面向脖子或頭后部的凸起部35。
這樣，軀干框架31不覆蓋全部上體，只從前后夾持胸部和后背的上部。胸框架33，能根據(jù)穿著者的體型相對于軀干框架本體32轉(zhuǎn)動。
在軀干框架本體32的各肩部，通過接頭部36與作為轉(zhuǎn)動輔助部件的肩框架37連接，肩框架37具有與接頭部36連接的環(huán)狀的肩框架本體38、和能轉(zhuǎn)動地嵌合在肩框架本體38內(nèi)的環(huán)狀的肩框架轉(zhuǎn)動部39。
在肩框架本體38上，設(shè)有向外方延伸的圓弧狀截面的伸出部38a。另外，在肩框架本體38內(nèi)周面上，設(shè)有引導(dǎo)肩框架轉(zhuǎn)動部39轉(zhuǎn)動的凸起部38b(圖12)。
在肩框架轉(zhuǎn)動部39上，設(shè)有一對上臂框架連續(xù)部39a。在肩框架轉(zhuǎn)動部39外周面上，設(shè)有插入凸起部38b的引導(dǎo)槽39b(圖12)。當(dāng)肩框架轉(zhuǎn)動部39相對于肩框架本體38轉(zhuǎn)動時，凸起部38b相對地滑動于引導(dǎo)槽39b內(nèi)。
在肩框架轉(zhuǎn)動部39上，通過一對上臂框架連接帶40連接著作為第2框架體的筒狀的上臂框架41。各上臂框架連接帶40的上端部被固定在上臂框架連續(xù)部39a上。
上臂框架41具有與上臂框架連接帶40連接的筒狀上臂框架本體42、和能轉(zhuǎn)動地嵌合于上臂框架本體42的外周部的環(huán)狀上臂框架轉(zhuǎn)動部43。
在上臂框架本體42的外周面上，設(shè)有引導(dǎo)上臂框架轉(zhuǎn)動部43的一對凸起部42a(圖12)。在上臂框架轉(zhuǎn)動部43上，設(shè)有插入了凸起部42a的一對引導(dǎo)槽43a。當(dāng)上臂框架轉(zhuǎn)動部43相對于上臂框架本體42轉(zhuǎn)動時，凸起部42a能相對地滑動于引導(dǎo)槽43a內(nèi)。
在上臂框架轉(zhuǎn)動部43上，通過一對連桿體44連接著筒狀的小臂框架45。各連桿體44，具有與上臂框架轉(zhuǎn)動部43連接的第1連桿部件44a、和與小臂框架45連接的第2連桿部件44b。第1及第2連桿部件44a、44b，能相互轉(zhuǎn)動地連接。
軀干框架31、肩框架37、上臂框架41及小臂框架45，由例如鋁或鋁合金等金屬材料構(gòu)成。
在凸起部35上端部與伸出部38a的前端部之間，設(shè)有使肩框架37相對于軀干框架31轉(zhuǎn)動的、作為輔助部件用促動器的第1促動器51。第1促動器51的兩端部，分別與凸起部35和伸出部38a固定。
在胸框架33與伸出部38a前端部之間，設(shè)有使肩框架37相對于軀干框架31轉(zhuǎn)動的、作為輔助部件用促動器的第2促動器52。第2促動器52的兩端部，分別與胸框架33和伸出部38a固定。
在軀干框架本體32的背面與伸出部38a的前端部之間，設(shè)有1使肩框架37相對于軀干框架3轉(zhuǎn)動的、作為輔助部件用促動器的第3促動器53(只在圖11上表示)。第3促動器53的兩端部，分別與軀干框架本體32和伸出部38a固定。
在肩框架本體38的背面與上臂框架本體42的前面之間，設(shè)有使上臂框架41及肩框架轉(zhuǎn)動部39相對于肩框架本體38轉(zhuǎn)動的第4促動器54。第4促動器54，能卷繞地被配置于肩框架本體38外周面上。另外，第4促動器54的兩端部，分別與肩框架本體38和上臂框架本體42固定。
在肩框架本體38的前面與上臂框架本體42的背面之間，設(shè)有使上臂框架41及肩框架轉(zhuǎn)動部39相對于肩框架本體38轉(zhuǎn)動的第5促動器55。第5促動器55，能卷繞地被配置于肩框架本體38外周面上。另外，第5促動器55的兩端部，分別與肩框架本體38和上臂框架本體42固定。
第4及第5促動器54、55產(chǎn)生的驅(qū)動力的方向，是相互相反的方向。
在凸起部35上端部與上臂框架本體42的外側(cè)面(與軀干相反側(cè)的側(cè)面)之間，設(shè)有使上臂框架41相對于軀干框架31轉(zhuǎn)動的、作為第2框架體用促動器的第6促動器56。第6促動器56的兩端部，分別與凸起部35和上臂框架本體42固定。
在上臂框架本體42與上臂框架轉(zhuǎn)動部43之間，設(shè)有使上臂框架轉(zhuǎn)動部43及小臂框架45相對于上臂框架本體42轉(zhuǎn)動的第7及第8促動器57、58。第7及第8促動器57、58，能卷繞地被配置于上臂框架41外周面上。第7及第8促動器57、58的兩端部，分別與上臂框架本體42和上臂框架轉(zhuǎn)動部43固定。
另外，第7及第8促動器57、58產(chǎn)生的驅(qū)動力方向，是相互相反的方向。
在第1連桿部件44a與小臂框架45前端部(下端部)之間，設(shè)有使小臂框架45相對于上臂框架41轉(zhuǎn)動的第9～第12促動器59～62。第9～第12促動器59～62的兩端部，分別與第1連桿部件44a和小臂框架45固定。
在上臂框架轉(zhuǎn)動部43的背面與小臂框架45的背面之間，設(shè)有使小臂框架45相對于上臂框架41轉(zhuǎn)動的第13促動器63(只在圖11上表示)。
以下，圖13是圖9接頭部36的立體圖。在圖中，底座64被固定在軀干框架本體32上。在底座64上設(shè)有軸65。軸65的軸線平行于圖的X軸。另外，在底座64上，裝載了能以軸65為中心旋轉(zhuǎn)360度的轉(zhuǎn)動座66。
在轉(zhuǎn)動座66上，通過合葉67與肩框架連接部件68連接。肩框架連接部件68，能相對于轉(zhuǎn)動座66轉(zhuǎn)動180度。另外，肩框架連接部件68的轉(zhuǎn)動軸，平行于圖中的Y軸。在肩框架連接部件68上，固定了肩框架本體38。
通過這樣的接頭部36連接軀干框架31和肩框架37，以此能隨著相對于軀干將上臂向上升下降方向、及將上臂向前后動作方向，使肩框架37動作。
另外，第1～第13促動器51～63的基本結(jié)構(gòu)，與圖2及圖3相同。
并且，第1～第13促動器51～63的控制系統(tǒng)，與實施例1(圖4)相同。
另外，在實際穿著時，為了防止衣服被框架掛住或促動器與周圍物體碰撞而破損，使用覆蓋裝置整體外周部及內(nèi)周部的保護罩更為有效。此時，保護罩，例如可以用布構(gòu)成。
以下，對動作進行說明。通過從圖9～圖11的狀態(tài)向第6促動器56供給空氣，可縮短第6促動器56的長度，并抬起上臂框架41。通過從該狀態(tài)向第1～第3促動器51、53供給空氣，可使上臂框架41與肩框架37一起抬起。
即，上臂框架41利用第6促動器56的驅(qū)動力相對于軀干框架31從第1位置轉(zhuǎn)動到第2位置。并且在上臂框架41位于第2位置的狀態(tài)下，通過驅(qū)動第1～第3促動器51、53，上臂框架41可與肩框架37一起轉(zhuǎn)動。因此，上臂框架41，相對于第1位置的角度，能轉(zhuǎn)動到比第2位置角度的大的第3位置。
另外，從圖9～圖11的狀態(tài)，通過向第2或第3促動器52、53供給空氣，可使肩框架37以接頭部36的軸65為中心向?qū)⒓缜昂髣幼鞯姆较蜣D(zhuǎn)動。
并且，通過向第4或第5促動器54、55供給空氣，可使肩框架轉(zhuǎn)動部39及上臂框架41向?qū)⒈巯蚯昂髷[動方向轉(zhuǎn)動。
并且，通過向第7或第8促動器57、58供給空氣，可使上臂框架轉(zhuǎn)動部43及小臂框架45相對于上臂向扭轉(zhuǎn)小臂的方向轉(zhuǎn)動。
另外，通過有選擇地向第9～第13促動器59～63供給空氣，可使小臂框架45相對于上臂向彎曲伸出小臂的方向轉(zhuǎn)動。
在這樣的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置上，由于軀干框架31、肩框架37、上臂框架41及小臂框架45，相對于人體即使在非穿著狀態(tài)下也具有能與穿著狀態(tài)同樣動作的規(guī)定剛性，所以能防止在框架31、37、41、45上產(chǎn)生皺褶或撓曲，并能提高驅(qū)動力的傳遞效率，并加大動作量及驅(qū)動力。
另外，由于使用了肩框架37及能使肩框架37轉(zhuǎn)動的第1及第2促動器51、52，所以能擴展上臂框架41的轉(zhuǎn)動范圍。
并且，由于軀干框架31具有被軀干的肩部支撐的軀干框架本體32、和能轉(zhuǎn)動地與軀干框架本體32連結(jié)且與胸部接觸的胸框架33，所以能無論穿著者的體型如何都能容易地穿著整體裝置，并能大幅度縮短穿脫時間。
并且，由于在軀干框架31上還設(shè)有從軀干框架本體32的背部凸出的凸起部35，并在凸起部35上連接了第1及第6促動器51、56，所以容易進行促動器51、56的配置，并且能有效地發(fā)揮促動器51、56的驅(qū)動力。
另外，由于接頭部36具有能以軸65為中心旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動座66、和通過合葉67能轉(zhuǎn)動地與轉(zhuǎn)動座66連接的肩框架連接部件68，所以能提高肩框架37動作的自由度，并實現(xiàn)各種各樣的動作。
另外，由于在肩框架37上設(shè)有向外方延伸的伸出部38a，且在軀干框架31和伸出部38a之間設(shè)有第1及第2促動器51、52，所以能容易地配置促動器51、52，并且能有效地發(fā)揮促動器51、52的驅(qū)動力。
并且，還由于肩框架37具有肩框架本體38、和能轉(zhuǎn)動地嵌合于肩框架本體38上的肩框架轉(zhuǎn)動部39，所以能利用簡單的構(gòu)造，向使上臂前后動作的方向轉(zhuǎn)動上臂框架。
另外，由于上臂框架41具有上臂框架本體42、和能轉(zhuǎn)動地嵌合于上臂框架本體42的上臂框架轉(zhuǎn)動部43，所以能利用簡單的構(gòu)造，相對于上臂向使小臂向扭轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)動小臂框架。
肩框架37、上臂框架41及小臂框架45，通過有選擇地或并列地驅(qū)動促動器51～63中的規(guī)定的促動器，可以單獨或復(fù)合地進行動作。
另外，由于小臂框架45通過具有第1及第2連桿部件44a、44b的連桿體與上臂框架41連接，所以能使上臂框架41和小臂框架45小型化，并能實現(xiàn)整體的輕量化。
實施例4以下，圖14是表示本發(fā)明實施例4的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置的軀干框架的立體圖。在圖中，軀干框架71具有覆蓋軀干前面的前面部72、和覆蓋軀干背面的背面部73。通過合葉(未圖示)在位于兩肩部上的連結(jié)部71a、71b，能轉(zhuǎn)動地連結(jié)了前面部72和背面部73。
另外，在軀干框架71上，設(shè)有用于穿過兩臂的袖口71c、71d及用于穿過脖子的領(lǐng)口71e。
在軀干框架71的兩肩部上，固定著例如安裝有實施例3所示的肩框架37的肩框架安裝部74、75。
當(dāng)穿著使用實施例4軀干框架71的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置時，首先，打開前面部72和背面部73，將臂穿過袖口71c、71d，并將軀干框架71穿在軀干上。然后，將肩框架37安裝在肩框架安裝部72、73上。
此時，在肩框架37上，預(yù)先連接了實施例3所示的上臂框架41及小臂框架45，并組裝成臂穿著用組件。另外，促動器51～63也被預(yù)先安裝于臂穿著用組件上。
因此，肩框架37向肩框架安裝部72、73上的安裝，是在將臂穿過臂穿著用組件內(nèi)以后進行的。然后，將促動器51、52、56與軀干框架71連接。
這樣，能穿脫軀干框架71和臂穿著用組件，也可以分別穿著。
如上所述，本發(fā)明的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，由身體功能有障礙的人穿著，由此能進行動作的輔助。并且，健康人穿著，可以產(chǎn)生超過該穿著者所具有的肌肉能力并輔助其工作。因此，可以減輕例如看護、扶持者身體的負擔(dān)。即，即使是年長者或女性，也能進行抱起等的重體力勞動。并且，不管是健康者、殘疾者，都能輔助進行體力作業(yè)時的力，并能保持姿勢、保持姿勢輔助、或增加力量。
并且，也可以通過將本發(fā)明的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置穿著于機器人上，作為機器人的驅(qū)動源使用。
另外，例如也可以用能透過X射線的材料構(gòu)成框架體，用于在施加外力的狀態(tài)下的X光檢查。另外，也可以在進行MRI檢查或CT檢查時使用。
權(quán)利要求
1.一種穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于該穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置被穿著于被驅(qū)動體上，該被驅(qū)動體，具有多個被穿著體、和能轉(zhuǎn)動地互相連結(jié)這些被穿著體的至少一個關(guān)節(jié)部，并且該穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置可驅(qū)動所述關(guān)節(jié)部；該穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置具有以與所述被穿著體外面接觸的方式安裝于所述被穿著體上的具有規(guī)定的剛性的多個框架體、至少一個流體壓力式促動器，該流體壓力式促動器，具有通過供給、排出流體而膨脹、收縮的膨脹收縮體、和覆蓋所述膨脹收縮體外周的網(wǎng)狀覆蓋體；該流體壓力式促動器被安裝于所述框架體之間并利用所述膨脹收縮體的膨脹而縮短長度并產(chǎn)生驅(qū)動力、及控制向所述流體壓力式促動器供給或排出流體的控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于所述框架體，通過向其內(nèi)部供給流體而具有所述規(guī)定的剛性，在排出所述流體的狀態(tài)下是柔軟的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于還具有多個所述流體壓力式促動器，由所述控制單元向這些流體壓力式促動器有選擇地或并列地供給排出流體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于所述被驅(qū)動體，具有作為所述被穿著體的軀干及上臂、和作為所述關(guān)節(jié)部的肩關(guān)節(jié)部，所述框架體，包括被安裝于所述軀干上的軀干框架、能轉(zhuǎn)動地與所述軀干框架連接的肩框架、能轉(zhuǎn)動地與所述肩框架連接且被安裝于所述上臂上的上臂框架。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于所述軀干框架，具有被所述軀干的肩部支撐的軀干框架本體、和能轉(zhuǎn)動地與所述軀干框架本體連結(jié)并與所述軀干的胸部接觸的胸框架。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于所述軀干框架，具有被所述軀干的肩部支撐的軀干框架本體、和從所述軀干框架本體的背部凸出且連接所述流體壓力式促動器的凸起部。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于通過接頭部連接所述軀干框架與所述肩框架，所述接頭部，具有被固定于所述軀干框架上的底座、設(shè)于所述底座上的軸、裝載于所述底座上并能以所述軸為中心轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)座、和通過合葉能轉(zhuǎn)動地與所述旋轉(zhuǎn)座連接且被固定在所述肩框架上的肩框架連接部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于在所述肩框架上，設(shè)有向外方延伸的伸出部，在所述軀干框架和所述伸出部之間設(shè)有所述流體壓力式促動器。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于所述肩框架，具有與所述軀干框架連接的環(huán)狀肩框架本體、和能轉(zhuǎn)動地與所述肩框架本體嵌合且連接所述上臂框架的環(huán)狀肩框架旋轉(zhuǎn)部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于所述被驅(qū)動體，具有作為所述被穿著體的上臂及小臂、和作為所述關(guān)節(jié)部的肘關(guān)節(jié)部，所述框架體，包括被安裝于所述上臂上的上臂框架、能轉(zhuǎn)動地與所述上臂框架連接且安裝于所述小臂上的小臂框架；所述流體壓力式促動器，被連接于相鄰的促動器之間或離開的促動器之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于所述上臂框架，具有筒狀的上臂框架本體、能轉(zhuǎn)動地與所述上臂框架本體嵌合且連接所述上臂框架的環(huán)狀的上臂框架旋轉(zhuǎn)部。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于所述小臂框架，通過連桿體與上臂框架連接，所述連桿體，具有與所述上臂框架連接的第1連桿部件、和與所述小臂框架連接的第2連桿部件，所述第1及第2連桿部件，能轉(zhuǎn)動地互相連結(jié)。
13.一種穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于該穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置能穿著于被驅(qū)動體上，該被驅(qū)動體，具有第1及第2被穿著體、和能轉(zhuǎn)動地互相連結(jié)所述第1及第2被穿著體的關(guān)節(jié)部，并且可驅(qū)動所述關(guān)節(jié)部；該穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，具有被安裝于所述第1被穿著體上的第1框架體、被安裝于所述第2被穿著體上的第2框架體、能轉(zhuǎn)動地與所述第1框架體連接的旋轉(zhuǎn)輔助部件、設(shè)于所述第1框架體及所述旋轉(zhuǎn)輔助部件的至少一方與所述第2框架體之間，且使所述第2框架體相對于所述第1框架體轉(zhuǎn)動的第2框架體用促動器、及設(shè)于所述第1框架體和所述旋轉(zhuǎn)輔助部件之間，且使所述旋轉(zhuǎn)輔助部件相對于所述第1框架體轉(zhuǎn)動的輔助部件用促動器；所述第2框架體用促動器及所述旋轉(zhuǎn)輔助部件用促動器，是流體壓力式促動器，該流體壓力式促動器，具有通過供給、排出流體而進行膨脹、收縮的膨脹收縮體、和分別覆蓋所述膨脹收縮體外周的網(wǎng)狀覆蓋體，通過所述膨脹收縮體的膨脹而縮短長度并產(chǎn)生驅(qū)動力，所述第2框架體，由所述第2框架體用促動器的驅(qū)動力相對于所述第1框架體從第1位置轉(zhuǎn)動到第2位置，在所述第2框架體位于所述第2位置的狀態(tài)下，通過驅(qū)動所述輔助部件用促動器，使所述第2框架體與所述旋轉(zhuǎn)輔助部件一起轉(zhuǎn)動，以此所述第2框架體相對于所述第1位置的角度、轉(zhuǎn)動到比所述第2位置的角度大的第3位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于所述第1被穿著體為軀干、所述第2被穿著體為上臂、所述關(guān)節(jié)部為肩關(guān)節(jié)部，所述第1框架體是安裝于所述軀干上的軀干框架，所述第2框架體是安裝于所述上臂上的上臂框架，所述旋轉(zhuǎn)輔助部件是能轉(zhuǎn)動地與所述軀干框架連接的肩框架。
全文摘要
一種穿著形關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，將多個框架體以能與被穿著體外面接觸的方式安裝在被穿著體上。在框架體之間，安裝有流體壓力式促動器。流體壓力式促動器，具有膨脹收縮體和覆蓋膨脹收縮體外周的網(wǎng)狀的覆蓋體。流體壓力式促動器，利用膨脹收縮體的膨脹而縮短長度并產(chǎn)生驅(qū)動力?？蚣荏w具有規(guī)定的剛性。
文檔編號B25J19/00GK1753653SQ200480005340
公開日2006年3月29日 申請日期2004年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者小林宏, 佐藤裕, 平松萬明, 小浪信, 松下泰介, 室町維昭, 內(nèi)村明高 申請人:株式會社日立醫(yī)藥