擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置、步行輔助裝置、輸送裝置、機(jī)械手以及腳力支援裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置、步行輔助裝置、輸送裝置、機(jī)械手以及腳力支援裝置。擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置具備：驅(qū)動(dòng)軸部件；第一輸出部，其繞作為上述驅(qū)動(dòng)軸部件的軸的驅(qū)動(dòng)軸擺動(dòng)；彈性體，其產(chǎn)生與作為上述第一輸出部的擺動(dòng)角度的第一擺動(dòng)角度對(duì)應(yīng)的施力扭矩；表觀上剛性可變部，其使從上述第一輸出部觀察的上述彈性體的表觀上的剛性可變；第一角度檢測(cè)部，其對(duì)上述第一擺動(dòng)角度進(jìn)行檢測(cè)；以及控制部，其根據(jù)由上述第一角度檢測(cè)部檢測(cè)出的上述第一擺動(dòng)角度對(duì)上述表觀上剛性可變部進(jìn)行控制而調(diào)整從上述第一輸出部觀察的上述彈性體的上述表觀上的剛性。
【專利說(shuō)明】
擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置、步行輔助裝置、輸送裝置、機(jī)械手以及腳力支 援裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及進(jìn)行周期性的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置、步行輔助裝置、輸送裝置以 及機(jī)械手，即關(guān)節(jié)的剛性可變的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置、步行輔助裝置、輸送裝置以及機(jī)械手。另外， 本發(fā)明涉及支援用戶的步行或者行走的腳力支援裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為對(duì)進(jìn)行周期性的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)進(jìn)行控制的裝置的例子，例如在日本特開(kāi) 2004-344304公開(kāi)了對(duì)用戶（使用者）的下肢(從股關(guān)節(jié)至腳)給予輔助力的步行輔助裝置。 該步行輔助裝置具有:安裝為纏繞用戶的腰部的腰部用具、從股關(guān)節(jié)的側(cè)方向膝關(guān)節(jié)的側(cè) 方延伸的連結(jié)桿、從膝關(guān)節(jié)的側(cè)方向小腿延伸的小腿部用具、安裝于連結(jié)桿的股關(guān)節(jié)的側(cè) 方的位置的股關(guān)節(jié)促動(dòng)器以及安裝于連結(jié)桿的膝關(guān)節(jié)的側(cè)方的位置的膝關(guān)節(jié)促動(dòng)器。而 且，股關(guān)節(jié)促動(dòng)器安裝于腰部用具的連結(jié)部，在股關(guān)節(jié)的側(cè)方使連結(jié)桿相對(duì)于腰部用具繞 股關(guān)節(jié)向前后擺動(dòng)。另外，膝關(guān)節(jié)促動(dòng)器在膝關(guān)節(jié)的側(cè)方使小腿部用具相對(duì)于連結(jié)桿繞膝 關(guān)節(jié)向前后擺動(dòng)。另外，股關(guān)節(jié)促動(dòng)器與膝關(guān)節(jié)促動(dòng)器為電動(dòng)馬達(dá)，針對(duì)該電動(dòng)馬達(dá)的電力 從安裝于腰部用具的電池被供給。
[0003] 另外，在日本特開(kāi)2012-125388公開(kāi)了支援用戶的小腿(從膝蓋至腳踝）的擺動(dòng)運(yùn) 動(dòng)的步行康復(fù)訓(xùn)練裝置。該步行康復(fù)訓(xùn)練裝置具有:配置于用戶的腰周圍的控制器、從股關(guān) 節(jié)的側(cè)方向膝關(guān)節(jié)的側(cè)方延伸的大腿連桿、從膝關(guān)節(jié)的兩側(cè)方分別向腳踝關(guān)節(jié)延伸的小腿 連桿、配置于膝關(guān)節(jié)的側(cè)方的馬達(dá)以及從腳踝關(guān)節(jié)向腳掌延伸的腳連桿。而且，馬達(dá)安裝于 大腿連桿與小腿連桿的連結(jié)部亦即膝關(guān)節(jié)的側(cè)方，在膝關(guān)節(jié)的側(cè)方使小腿連桿相對(duì)于大腿 連桿繞膝關(guān)節(jié)向前后擺動(dòng)。另外，針對(duì)馬達(dá)的電力從內(nèi)置于控制器的電池被供給。
[0004] 另外，在日本特開(kāi)2013-236741公開(kāi)了安裝于一只腳為健康腳且另一只腳為患病 腳的用戶的患病腳，來(lái)支援患病腳的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的單腳式步行支援機(jī)。該單腳式步行支援機(jī) 具有:配置于用戶的腰的側(cè)方的腰安裝部、從股關(guān)節(jié)的側(cè)方向膝關(guān)節(jié)的側(cè)方延伸的大腿連 桿部、從膝關(guān)節(jié)的側(cè)方向下方延伸的小腿連桿部、配置于股關(guān)節(jié)的側(cè)方的扭矩產(chǎn)生裝置以 及配置于膝關(guān)節(jié)的側(cè)方的減震器。而且，扭矩產(chǎn)生裝置由凸輪與壓縮彈簧構(gòu)成，在患病腳因 健康腳的伸出而向后方擺動(dòng)時(shí)產(chǎn)生扭矩，使用產(chǎn)生的扭矩支援患病腳的伸出，從而不需要 電動(dòng)馬達(dá)等促動(dòng)器。另外，構(gòu)成為能夠調(diào)整壓縮彈簧的初始?jí)嚎s量，從而使產(chǎn)生扭矩的大小 可變。
[0005] 日本特開(kāi)2004-344304所記載的步行輔助裝置以及日本特開(kāi)2012-125388所記載 的步行康復(fù)訓(xùn)練裝置均使用電動(dòng)馬達(dá)支援下肢或者下肢的一部分的步行動(dòng)作，但若不持續(xù) 來(lái)自電池的電力的供給，則無(wú)法進(jìn)行支援。另外，由于不能讓需要步行的支援的用戶攜帶又 大又重的電池，所以推斷為使用小而輕型的電池。另外，在日本特開(kāi)2004-344304以及日本 特開(kāi)2012-125388未示出減少電動(dòng)馬達(dá)的功率消耗的特別的結(jié)構(gòu)。因此，推斷為日本特開(kāi) 2004-344304以及日本特開(kāi)2012-125388所記載的支援裝置的連續(xù)動(dòng)作時(shí)間比較短。
[0006] 另外，日本特開(kāi)2013-236741所記載的單腳式步行支援機(jī)不使用電動(dòng)馬達(dá)，而通過(guò) 凸輪與壓縮彈簧產(chǎn)生用于使腳伸出的扭矩，從而連續(xù)動(dòng)作時(shí)間比日本特開(kāi)2004-344304以 及日本特開(kāi)2012-125388長(zhǎng)。但是，針對(duì)每個(gè)用戶的體格的差異（下肢的慣性力矩的差異）、 每個(gè)用戶的下肢的擺動(dòng)角度的差異、用戶的身體狀況、步行場(chǎng)所的傾斜的差異等，要用一字 改錐等工具調(diào)整設(shè)置于扭矩產(chǎn)生裝置的壓縮彈簧的上部的決定部的位置，用戶必須手動(dòng)地 調(diào)整壓縮彈簧的初始?jí)嚎s量，因此較繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種通過(guò)自動(dòng)地調(diào)整進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)的剛性，來(lái)自動(dòng)地調(diào)整由擺 動(dòng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的扭矩，從而能夠更加減少功率消耗或者用戶的負(fù)荷的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置、步行輔 助裝置、輸送裝置、機(jī)械手以及腳力支援裝置。
[0008] 本發(fā)明的一方式涉及擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置，其具有:驅(qū)動(dòng)軸部件;第一輸出部，其繞作為 上述驅(qū)動(dòng)軸部件的軸的驅(qū)動(dòng)軸擺動(dòng);彈性體，其產(chǎn)生與作為上述第一輸出部的擺動(dòng)角度的 第一擺動(dòng)角度對(duì)應(yīng)的施力扭矩;表觀上剛性可變部，其使從上述第一輸出部觀察的上述彈 性體的表觀上的剛性可變;第一角度檢測(cè)部，其對(duì)上述第一擺動(dòng)角度進(jìn)行檢測(cè)；以及控制 部，其根據(jù)由上述第一角度檢測(cè)部檢測(cè)出的上述第一擺動(dòng)角度對(duì)上述表觀上剛性可變部進(jìn) 行控制，來(lái)對(duì)從上述第一輸出部觀察的上述彈性體的上述表觀上的剛性進(jìn)行調(diào)整。
[0009] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，使用控制部，根據(jù)第一擺動(dòng)角度對(duì)表觀上剛性可變部進(jìn)行控制，從 而相對(duì)于包括第一輸出部的擺動(dòng)對(duì)象物帶來(lái)的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)地調(diào)整支援?dāng)[動(dòng)運(yùn)動(dòng)所需的 扭矩的大小，因此能夠簡(jiǎn)單地調(diào)整扭矩。另外，使用彈性體，產(chǎn)生支援?dāng)[動(dòng)運(yùn)動(dòng)所需的扭矩， 因此能夠更加減少功率消耗或者用戶的負(fù)荷。
[0010] 在上述方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置中，上述彈性體也可以包括盤(pán)簧，從上述第一輸出部 觀察的上述彈性體的上述表觀上的剛性包括從上述第一輸出部觀察的上述盤(pán)簧的表觀上 的彈簧常數(shù)，使從上述第一輸出部觀察的上述彈性體的上述表觀上的剛性可變的上述表觀 上剛性可變部包括使從上述第一輸出部觀察的上述盤(pán)簧的上述表觀上的彈簧常數(shù)可變的 表觀上彈簧常數(shù)可變部。
[0011]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在彈性體使用盤(pán)簧，例如在將用戶的腳設(shè)為擺動(dòng)對(duì)象物的情況下， 根據(jù)用戶的步行、行走等的動(dòng)作，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整從第一輸出部觀察的表觀上的彈簧常數(shù)（剛 性）。根據(jù)擺動(dòng)對(duì)象物的動(dòng)作，調(diào)整從第一輸出部觀察的表觀上的彈簧常數(shù)（剛性），從而能 夠順利且適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行能量向盤(pán)簧的保存與能量從盤(pán)簧的釋放。
[0012]在上述方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置中，也可以在與上述盤(pán)簧鄰接的位置配置有對(duì)上述盤(pán) 簧的固定端進(jìn)行支承的彈簧固定部件，作為上述盤(pán)簧的一端的自由端連接于以與上述第一 輸出部的上述第一擺動(dòng)角度對(duì)應(yīng)的角度擺動(dòng)的彈簧輸入軸部件，作為上述盤(pán)簧的另一端的 上述固定端連接于在上述彈簧固定部件的從上述驅(qū)動(dòng)軸分離的位置設(shè)置的彈簧支承體。而 且，上述表觀上彈簧常數(shù)可變部由上述彈簧固定部件以及剛性調(diào)整部件構(gòu)成，其中，上述彈 簧固定部件被支承為能夠繞上述驅(qū)動(dòng)軸自由旋轉(zhuǎn)，通過(guò)繞上述驅(qū)動(dòng)軸以規(guī)定旋轉(zhuǎn)角度旋 轉(zhuǎn)，使上述彈簧支承體相對(duì)于上述驅(qū)動(dòng)軸的位置繞上述驅(qū)動(dòng)軸移動(dòng)上述規(guī)定旋轉(zhuǎn)角度，上 述剛性調(diào)整部件使上述彈簧固定部件繞上述驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，來(lái)使上述盤(pán)簧的上述固定端的位 置可變。
[0013] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠具體地實(shí)現(xiàn)調(diào)整盤(pán)簧的表觀上彈簧常數(shù)的表觀上彈簧常數(shù)可 變部。
[0014] 在上述方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置中，也可以在上述第一輸出部與上述盤(pán)簧之間設(shè)置有 變速器，上述變速器具有若上述第一輸出部以上述第一擺動(dòng)角度擺動(dòng)，則按照被規(guī)定的變 速比變速的變速后擺動(dòng)角度擺動(dòng)的上述彈簧輸入軸部件。
[0015] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，使用變速器，從而能夠?qū)?duì)第一輸出部的第一擺動(dòng)角度進(jìn)行了放 大的變速后擺動(dòng)角度輸入盤(pán)簧，因此能夠使用彈簧常數(shù)更小的盤(pán)簧。因此，能夠促進(jìn)擺動(dòng)關(guān) 節(jié)裝置的小型化。
[0016] 在上述方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置中，上述控制部也可以當(dāng)在上述第一擺動(dòng)角度為零的 情況下將上述盤(pán)簧未產(chǎn)生施力扭矩的上述彈簧支承體的位置設(shè)為基準(zhǔn)位置的情況下，通過(guò) 根據(jù)上述第一輸出部的上述第一擺動(dòng)角度，對(duì)上述剛性調(diào)整部件進(jìn)行控制而對(duì)上述彈簧固 定部件的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整，來(lái)調(diào)整上述彈簧支承體相對(duì)于上述基準(zhǔn)位置的位置，從而對(duì) 從上述第一輸出部觀察的上述盤(pán)簧的上述表觀上的彈簧常數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
[0017]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，根據(jù)控制部對(duì)剛性調(diào)整部件進(jìn)行控制而僅使彈簧固定部件旋轉(zhuǎn)， 能夠?qū)Ρ碛^上彈簧常數(shù)進(jìn)行調(diào)整，因此能夠容易地調(diào)整表觀上彈簧常數(shù)。
[0018]在上述方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置中，也可以具有基于來(lái)自上述控制部的控制信號(hào)使上 述第一輸出部繞上述驅(qū)動(dòng)軸擺動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)部。
[0019]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)部使第一輸出部擺動(dòng)，因此例如在將擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置 利用為支援用戶的步行、行走的腳力支援裝置的情況下，能夠更加減少用戶的步行或者行 走時(shí)的負(fù)荷。
[0020] 上述方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置也可以具有:第二輸出部，其被支承為能夠繞上述驅(qū)動(dòng) 軸自由擺動(dòng);第二角度檢測(cè)部，其對(duì)作為上述第二輸出部的擺動(dòng)角度的第二擺動(dòng)角度進(jìn)行 檢測(cè);第二驅(qū)動(dòng)部，其基于來(lái)自上述控制部的控制信號(hào)使上述第二輸出部繞上述驅(qū)動(dòng)軸擺 動(dòng)；以及擺動(dòng)連桿部件，其連接于上述第一輸出部與上述第二輸出部，并基于上述第一輸出 部的上述第一擺動(dòng)角度與上述第二輸出部的上述第二擺動(dòng)角度進(jìn)行動(dòng)作。
[0021] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，例如在將擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置利用為支援用戶的步行、行走的腳力支援 裝置的情況下，能夠通過(guò)第一輸出部支援用戶的大腿部的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)第二輸出部支援用戶 的小腿部，因此能夠進(jìn)一步減少用戶的步行或者行走時(shí)的負(fù)荷。
[0022] 本發(fā)明的其他方式涉及具有上述方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的步行輔助裝置。
[0023] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠更加減少用戶的步行時(shí)的負(fù)荷的步行輔助裝置。
[0024] 本發(fā)明的其他方式涉及具有上述方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的輸送裝置。上述輸送裝置 包括上述驅(qū)動(dòng)軸部件、以繞上述驅(qū)動(dòng)軸部件的上述驅(qū)動(dòng)軸擺動(dòng)的方式進(jìn)行往復(fù)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的 上述第一輸出部亦即小齒輪、具有與上述小齒輪嚙合的齒條部并根據(jù)作為上述小齒輪的往 復(fù)旋轉(zhuǎn)角度的擺動(dòng)角度進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的臂亦即能夠把持與釋放工件的上述臂、驅(qū)動(dòng)上 述小齒輪使之旋轉(zhuǎn)的小齒輪驅(qū)動(dòng)部、對(duì)作為上述小齒輪的上述擺動(dòng)角度的上述第一擺動(dòng)角 度進(jìn)行檢測(cè)的上述第一角度檢測(cè)部、在上述小齒輪驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)上述小齒輪使之旋轉(zhuǎn)時(shí)積蓄 能量并在釋放積蓄的能量時(shí)驅(qū)動(dòng)上述小齒輪使之旋轉(zhuǎn)的上述盤(pán)簧、具有上述彈簧固定部件 以及上述剛性調(diào)整部件的上述表觀上彈簧常數(shù)可變部、以及對(duì)上述小齒輪驅(qū)動(dòng)部與上述剛 性調(diào)整部件進(jìn)行控制的上述控制部，通過(guò)使上述臂進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)并且把持與釋放工 件，使工件移動(dòng)。
[0025] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠更加減少小齒輪驅(qū)動(dòng)部的功率消耗的輸送裝置。
[0026] 本發(fā)明的其他方式涉及具有上述方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的機(jī)械手。上述機(jī)械手包括 上述驅(qū)動(dòng)軸部件、繞上述驅(qū)動(dòng)軸部件的上述驅(qū)動(dòng)軸擺動(dòng)的上述第一輸出部亦即擺動(dòng)部、使 上述擺動(dòng)部擺動(dòng)的擺動(dòng)部驅(qū)動(dòng)部、對(duì)作為上述擺動(dòng)部的擺動(dòng)角度的上述第一擺動(dòng)角度進(jìn)行 檢測(cè)的上述第一角度檢測(cè)部、在上述擺動(dòng)部驅(qū)動(dòng)部使上述擺動(dòng)部擺動(dòng)時(shí)積蓄能量并在釋放 積蓄的能量時(shí)使上述擺動(dòng)部擺動(dòng)的上述盤(pán)簧、具有上述彈簧固定部件以及上述剛性調(diào)整部 件的上述表觀上彈簧常數(shù)可變部、以及對(duì)上述擺動(dòng)部驅(qū)動(dòng)部與上述剛性調(diào)整部件進(jìn)行控制 的上述控制部。
[0027] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠更加減少擺動(dòng)部驅(qū)動(dòng)部的功率消耗的機(jī)械手。
[0028]本發(fā)明的其他方式涉及對(duì)用戶的下肢的運(yùn)動(dòng)給予輔助力的腳力支援裝置。腳力支 援裝置具備:腰側(cè)安裝部，其安裝于上述用戶的腰側(cè)部;長(zhǎng)條狀的第一擺動(dòng)臂，其配置于上 述用戶的大腿的側(cè)方，并在該第一擺動(dòng)臂的上部形成成為該第一擺動(dòng)臂的擺動(dòng)的軸的凹形 狀或者凸形狀;大腿安裝部，其安裝于上述第一擺動(dòng)臂，并緊貼于上述用戶的大腿;驅(qū)動(dòng)軸 部件，其對(duì)成為上述第一擺動(dòng)臂的上述擺動(dòng)的軸的凹形狀或者凸形狀進(jìn)行支承，并相對(duì)于 上述腰側(cè)安裝部將上述第一擺動(dòng)臂支承為能夠沿上述用戶的前后方向自由擺動(dòng);剛性可變 部，其使繞上述驅(qū)動(dòng)軸部件的軸亦即驅(qū)動(dòng)軸擺動(dòng)用的上述第一擺動(dòng)臂擺動(dòng)所需的力亦即剛 性可變；以及控制部，其通過(guò)對(duì)上述剛性可變部進(jìn)行控制，對(duì)繞上述驅(qū)動(dòng)軸擺動(dòng)的上述第一 擺動(dòng)臂的上述剛性進(jìn)行控制。而且，上述剛性可變部由盤(pán)簧、彈簧固定部件以及剛性調(diào)整旋 轉(zhuǎn)部件構(gòu)成，上述盤(pán)簧、上述彈簧固定部件以及上述剛性調(diào)整旋轉(zhuǎn)部件配置為與上述驅(qū)動(dòng) 軸同軸，在與上述盤(pán)簧鄰接的位置配置有對(duì)上述盤(pán)簧的固定端進(jìn)行支承的彈簧固定部件。 另外，作為上述盤(pán)簧的一端的自由端連接于以與作為上述第一擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度的第一擺 動(dòng)角度對(duì)應(yīng)的角度擺動(dòng)的彈簧輸入軸部件，作為上述盤(pán)簧的另一端的上述固定端連接于在 上述彈簧固定部件的從上述驅(qū)動(dòng)軸分離的位置設(shè)置的彈簧支承體，上述剛性調(diào)整旋轉(zhuǎn)部件 基于來(lái)自上述控制部的控制信號(hào)，使上述彈簧固定部件繞上述驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，使上述盤(pán)簧的 上述固定端的位置移動(dòng)，從而對(duì)上述剛性進(jìn)行調(diào)整。
[0029] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，使用控制部對(duì)剛性可變部進(jìn)行控制，對(duì)驅(qū)動(dòng)軸部件周圍的剛性(使 第一擺動(dòng)臂擺動(dòng)所需的力）進(jìn)行控制，從而相對(duì)于包括第一擺動(dòng)臂的擺動(dòng)對(duì)象物帶來(lái)的擺 動(dòng)運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)地調(diào)整支援?dāng)[動(dòng)運(yùn)動(dòng)所需的扭矩的大小，因此能夠簡(jiǎn)單地調(diào)整扭矩。另外，產(chǎn) 生支援?dāng)[動(dòng)運(yùn)動(dòng)所需的扭矩，因此能夠更加減少功率消耗或者用戶的負(fù)荷。另外，能夠具體 地實(shí)現(xiàn)剛性可變部。
[0030] 在上述方式的腳力支援裝置中，也可以在上述第一擺動(dòng)臂與上述盤(pán)簧之間設(shè)置有 變速器，上述變速器具有若上述第一擺動(dòng)臂以上述第一擺動(dòng)角度擺動(dòng)，則按照被規(guī)定的變 速比變速的變速后擺動(dòng)角度擺動(dòng)的上述彈簧輸入軸部件。
[0031] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，使用變速器，從而能夠?qū)?duì)第一擺動(dòng)臂的第一擺動(dòng)角度進(jìn)行了放 大的變速后擺動(dòng)角度輸入盤(pán)簧，因此能夠使用彈簧常數(shù)更小的盤(pán)簧。因此，能夠促進(jìn)腳力支 援裝置的小型化。
[0032] 上述方式的腳力支援裝置也可以具備對(duì)上述第一擺動(dòng)臂的上述第一擺動(dòng)角度進(jìn) 行檢測(cè)的第一角度檢測(cè)部，上述控制部根據(jù)由上述第一角度檢測(cè)部檢測(cè)出的上述第一擺動(dòng) 角度，對(duì)上述剛性調(diào)整旋轉(zhuǎn)部件進(jìn)行控制，而對(duì)上述彈簧固定部件的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整，來(lái) 對(duì)從上述第一擺動(dòng)臂觀察的上述盤(pán)簧的表觀上的彈簧常數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而對(duì)上述剛性進(jìn)行 調(diào)整。
[0033] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，根據(jù)控制部對(duì)剛性調(diào)整旋轉(zhuǎn)部件進(jìn)行控制而僅使彈簧固定部件旋 轉(zhuǎn)，能夠?qū)牡谝粩[動(dòng)臂觀察的盤(pán)簧的表觀上彈簧常數(shù)進(jìn)行調(diào)整，因此能夠容易地調(diào)整表 觀上彈簧常數(shù)。
[0034] 在上述方式的腳力支援裝置中，上述控制部也可以基于上述第一擺動(dòng)臂繞上述驅(qū) 動(dòng)軸的擺動(dòng)頻率以及上述第一擺動(dòng)角度、包括上述第一擺動(dòng)臂的擺動(dòng)對(duì)象物的繞上述驅(qū)動(dòng) 軸的慣性力矩、上述盤(pán)簧的彈簧常數(shù)，以上述盤(pán)簧的共振頻率與上述擺動(dòng)對(duì)象物的上述擺 動(dòng)頻率一致的方式對(duì)上述彈簧固定部件的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整。
[0035] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠使用控制部將彈簧固定部件的旋轉(zhuǎn)角度自動(dòng)地調(diào)整成與包括 第一擺動(dòng)臂的擺動(dòng)對(duì)象物對(duì)應(yīng)的適當(dāng)?shù)慕嵌?。因此，通過(guò)自動(dòng)地調(diào)整進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié) 的剛性，能夠自動(dòng)地調(diào)整產(chǎn)生扭矩。另外，假設(shè)即使通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)使第一擺動(dòng)臂進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn) 動(dòng)，也能夠以適當(dāng)?shù)呐ぞ刂г當(dāng)[動(dòng)運(yùn)動(dòng)，因此能夠更加減少擺動(dòng)用的電動(dòng)馬達(dá)的功率消耗。 另外，即便在不通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)使擺動(dòng)臂擺動(dòng)而是用戶自己擺動(dòng)的情況下，也能以適當(dāng)?shù)呐?矩支援?dāng)[動(dòng)運(yùn)動(dòng)，因此能夠更加減少用戶的負(fù)荷。
[0036] 上述方式的腳力支援裝置也可以具有基于來(lái)自上述控制部的控制信號(hào)使上述第 一擺動(dòng)臂繞上述驅(qū)動(dòng)軸擺動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)部。
[0037] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)部使第一擺動(dòng)臂擺動(dòng)，因此能夠更加減少用戶的步 行或者行走時(shí)的負(fù)荷。
[0038] 上述方式的腳力支援裝置也可以具有:第二擺動(dòng)臂，其被支承為能夠繞上述驅(qū)動(dòng) 軸自由擺動(dòng);第二角度檢測(cè)部，其對(duì)作為上述第二擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度的第二擺動(dòng)角度進(jìn)行 檢測(cè);第二驅(qū)動(dòng)部，其基于來(lái)自上述控制部的控制信號(hào)使上述第二擺動(dòng)臂繞上述驅(qū)動(dòng)軸擺 動(dòng);擺動(dòng)連桿部件，其連接于上述第一擺動(dòng)臂與上述第二擺動(dòng)臂，并基于上述第一擺動(dòng)臂的 上述第一擺動(dòng)角度與上述第二擺動(dòng)臂的上述第二擺動(dòng)角度進(jìn)行動(dòng)作；以及小腿安裝部，其 安裝于上述第二擺動(dòng)臂，并緊貼于上述用戶的小腿。
[0039] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)第一擺動(dòng)臂支援用戶的大腿部的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)第二擺動(dòng)臂 支援用戶的小腿部，因此能夠進(jìn)一步減少用戶的步行或者行走時(shí)的負(fù)荷。
[0040] 本發(fā)明的其他方式涉及擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置。擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置具有:驅(qū)動(dòng)軸部件;第一擺動(dòng) 臂，其被支承為能夠繞作為上述驅(qū)動(dòng)軸部件的軸的驅(qū)動(dòng)軸自由擺動(dòng);盤(pán)簧，其產(chǎn)生與作為上 述第一擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度的第一擺動(dòng)角度對(duì)應(yīng)的施力扭矩;表觀上彈簧常數(shù)可變部，其使 從上述第一擺動(dòng)臂觀察的上述盤(pán)簧的表觀上的彈簧常數(shù)可變;第一角度檢測(cè)部，其對(duì)上述 第一擺動(dòng)角度進(jìn)行檢測(cè)；以及控制部，其根據(jù)由上述第一角度檢測(cè)部檢測(cè)出的上述第一擺 動(dòng)角度對(duì)上述表觀上彈簧常數(shù)可變部進(jìn)行控制。而且，上述表觀上彈簧常數(shù)可變部為能夠 調(diào)整變速比的變速部，并配置于將上述第一擺動(dòng)臂的上述第一擺動(dòng)角度傳遞至上述盤(pán)簧的 擺動(dòng)角度傳遞路徑中，將上述第一擺動(dòng)臂的上述第一擺動(dòng)角度轉(zhuǎn)換成與被上述控制部調(diào)整 的變速比對(duì)應(yīng)的彈簧擺動(dòng)角度，并傳遞至上述盤(pán)簧。另外，上述控制部通過(guò)根據(jù)上述第一擺 動(dòng)角度對(duì)上述變速部的變速比進(jìn)行調(diào)整，對(duì)從上述第一擺動(dòng)臂觀察的上述盤(pán)簧的表觀上彈 簧常數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
[0041] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，使用控制部，根據(jù)第一擺動(dòng)角度對(duì)表觀上彈簧常數(shù)可變部進(jìn)行控 制，從而相對(duì)于包括第一擺動(dòng)臂的擺動(dòng)對(duì)象物帶來(lái)的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)地調(diào)整支援?dāng)[動(dòng)運(yùn)動(dòng) 所需的扭矩的大小，因此能夠簡(jiǎn)單地調(diào)整扭矩。另外，使用盤(pán)簧，產(chǎn)生支援?dāng)[動(dòng)運(yùn)動(dòng)所需的 扭矩，因此能夠更加減少功率消耗或者用戶的負(fù)荷。另外，根據(jù)控制部?jī)H對(duì)變速部的變速比 進(jìn)行調(diào)整，能夠容易地變更從第一擺動(dòng)臂觀察的盤(pán)簧的表觀上彈簧常數(shù)。另外，使用變速 部，從而能夠?qū)?duì)第一擺動(dòng)臂的第一擺動(dòng)角度進(jìn)行了放大的擺動(dòng)角度輸入盤(pán)簧，因此能夠 使用彈簧常數(shù)更小的盤(pán)簧。因此，能夠促進(jìn)擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的小型化。
[0042] 在上述方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置中，也可以在與上述盤(pán)簧鄰接的位置配置有對(duì)上述盤(pán) 簧的固定端進(jìn)行支承的彈簧支承體，上述變速部具有兩個(gè)輸入輸出軸，在調(diào)整后的變速比 為η的情況下，若使一側(cè)的輸入輸出軸以規(guī)定擺動(dòng)角度擺動(dòng)，則另一側(cè)的輸入輸出軸以對(duì)上 述規(guī)定擺動(dòng)角度乘以η的擺動(dòng)角度擺動(dòng)，若使上述另一側(cè)的輸入輸出軸以上述規(guī)定擺動(dòng)角 度擺動(dòng)，則上述一側(cè)的輸入輸出軸以對(duì)上述規(guī)定擺動(dòng)角度乘以1/η的擺動(dòng)角度擺動(dòng)。而且， 上述一側(cè)的輸入輸出軸連接于上述第一擺動(dòng)臂，上述另一側(cè)的輸入輸出軸連接于上述盤(pán)簧 的自由端。
[0043] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，使用適當(dāng)?shù)淖兯俨浚軌蛳虮P(pán)簧輸入適當(dāng)?shù)臄[動(dòng)角度。另外，能夠 將盤(pán)簧的施力扭矩適當(dāng)?shù)貍鬟f至第一擺動(dòng)臂。因此，使用變速部，從而能夠自動(dòng)地調(diào)整由擺 動(dòng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的扭矩。
[0044] 在上述方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置中，上述變速部也可以由基于來(lái)自上述控制部的控制 信號(hào)對(duì)上述變速比進(jìn)行調(diào)整的變速比調(diào)整馬達(dá)以及具有兩個(gè)上述輸入輸出軸并通過(guò)上述 變速比調(diào)整馬達(dá)調(diào)整上述變速比的變速器構(gòu)成。
[0045] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)變速比調(diào)整馬達(dá)與變速器適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)變速部。因此，能夠 適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)自動(dòng)地調(diào)整由擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的扭矩。
[0046] 上述方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置也可以具有基于來(lái)自上述控制部的控制信號(hào)使上述第 一擺動(dòng)臂繞上述驅(qū)動(dòng)軸擺動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)部。
[0047] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)部使第一擺動(dòng)臂擺動(dòng)，因此例如在將擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置 利用為支援用戶的步行、行走的腳力支援裝置的情況下，能夠更加減少用戶的步行或者行 走時(shí)的負(fù)荷。
[0048] 上述方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置也可以具有:第二擺動(dòng)臂，其被支承為能夠繞上述驅(qū)動(dòng) 軸自由擺動(dòng);第二角度檢測(cè)部，其對(duì)作為上述第二擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度的第二擺動(dòng)角度進(jìn)行 檢測(cè);第二驅(qū)動(dòng)部，其基于來(lái)自上述控制部的控制信號(hào)，使上述第二擺動(dòng)臂繞上述驅(qū)動(dòng)軸擺 動(dòng)；以及擺動(dòng)連桿部件，其連接于上述第一擺動(dòng)臂與上述第二擺動(dòng)臂，并基于上述第一擺動(dòng) 臂的上述第一擺動(dòng)角度與上述第二擺動(dòng)臂的上述第二擺動(dòng)角度進(jìn)行動(dòng)作。
[0049] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，例如在將擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置利用為支援用戶的步行、行走的腳力支援 裝置的情況下，能夠通過(guò)第一擺動(dòng)臂支援用戶的大腿部的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)第二擺動(dòng)臂支援用戶 的小腿部，因此能夠進(jìn)一步減少用戶的步行或者行走時(shí)的負(fù)荷。
【附圖說(shuō)明】
[0050] 根據(jù)以下參照附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明可了解本發(fā)明的上述以及更多的特 點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中，對(duì)相同的元素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。
[0051] 圖1是對(duì)構(gòu)成第一實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的各構(gòu)成要素的簡(jiǎn)要形狀以及組裝位 置進(jìn)行說(shuō)明的分解立體圖。
[0052] 圖2是組裝圖1所示的各構(gòu)成要素而構(gòu)成的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的立體圖。
[0053] 圖3是對(duì)將圖2所示的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置安裝于用戶（省略用戶的手臂的記載）的狀態(tài) 進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0054] 圖4是對(duì)大腿擺動(dòng)臂(第一擺動(dòng)臂）的擺動(dòng)狀態(tài)以及小腿臂(第二擺動(dòng)臂）的擺動(dòng)的 例子進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0055] 圖5是圖1的V部的放大圖，且是對(duì)盤(pán)簧以及表觀上彈簧常數(shù)可變部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō) 明的分解立體圖。
[0056]圖6是從VI方向觀察圖2的圖，且是對(duì)同軸狀地設(shè)置于驅(qū)動(dòng)軸部件的驅(qū)動(dòng)軸的各部 件的配置進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0057] 圖7是從VII方向觀察圖6的圖，且是對(duì)相對(duì)于大腿擺動(dòng)臂的第一擺動(dòng)角度以規(guī)定 的變速比放大變速器的變速輸出軸部件的變速后擺動(dòng)角度的狀態(tài)進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0058] 圖8示出了在大腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度為零的情況下在盤(pán)簧未產(chǎn)生施力扭矩的狀 態(tài)，且是表示彈簧支承體(即，彈簧固定端)的相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸的基準(zhǔn)位置的立體圖。
[0059]圖9是表示從圖8的狀態(tài)開(kāi)始使彈簧固定部件旋轉(zhuǎn)規(guī)定旋轉(zhuǎn)角度，使彈簧支承體相 對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸的位置從基準(zhǔn)位置移動(dòng)的狀態(tài)的圖。
[0060] 圖10是表示從圖9的狀態(tài)開(kāi)始大腿擺動(dòng)臂向前方擺動(dòng)的情況下的盤(pán)簧的自由端與 固定端的周圍的圖。
[0061] 圖11是表示從圖9的狀態(tài)開(kāi)始大腿擺動(dòng)臂向后方擺動(dòng)的情況下的盤(pán)簧的自由端與 固定端的周圍的圖。
[0062] 圖12是對(duì)控制部的輸入輸出進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0063]圖13是對(duì)控制部的處理順序的例子進(jìn)行說(shuō)明的流程圖。
[0064] 圖14是對(duì)第五實(shí)施方式的輸送裝置的整體結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作的簡(jiǎn)要進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0065] 圖15是對(duì)第六實(shí)施方式的機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作的簡(jiǎn)要進(jìn)行說(shuō)明的主視圖。 [0066]圖16是圖15所示的機(jī)械手的側(cè)視圖。
[0067] 圖17是對(duì)構(gòu)成第七實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的各構(gòu)成要素的簡(jiǎn)要形狀以及組裝 位置進(jìn)行說(shuō)明的分解立體圖。
[0068] 圖18是組裝圖17所示的各構(gòu)成要素而構(gòu)成的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的立體圖。
[0069] 圖19是對(duì)將圖18所示的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置安裝于用戶（省略用戶的手臂的記載）的狀 態(tài)進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0070] 圖20是對(duì)大腿擺動(dòng)臂（第一擺動(dòng)臂）的擺動(dòng)狀態(tài)以及小腿臂(第二擺動(dòng)臂）的擺動(dòng) 的例子進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0071] 圖21是圖17的V部的放大圖，且是對(duì)盤(pán)簧以及表觀上彈簧常數(shù)可變部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行 說(shuō)明的分解立體圖。
[0072] 圖22是從VI方向觀察圖18的圖，且是對(duì)同軸狀地設(shè)置于驅(qū)動(dòng)軸部件的驅(qū)動(dòng)軸的各 部件的配置進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0073]圖23是對(duì)構(gòu)成變速部的電動(dòng)馬達(dá)(變速比調(diào)整馬達(dá)）與變速器的例子進(jìn)行說(shuō)明的 圖。
[0074]圖24是對(duì)相對(duì)于大腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度為零的基準(zhǔn)位置，在盤(pán)簧向順時(shí)針?lè)较蜉?入擺動(dòng)角度ηθf(wàn)，向逆時(shí)針?lè)较蜉斔蛿[動(dòng)角度ηθΓ的擺動(dòng)角度的樣子進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0075]圖25是對(duì)控制部的輸入輸出進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0076]圖26是對(duì)控制部的處理順序的例子進(jìn)行說(shuō)明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0077] 以下，使用附圖對(duì)作為用于實(shí)施本發(fā)明的方式的第一實(shí)施方式按順序進(jìn)行說(shuō)明。 此外，當(dāng)在各圖中記載X軸、Y軸、Z軸的情況下，X軸、Y軸、Z軸相互正交，在未特別地記載的情 況下，Z軸方向表示鉛垂向上方向，X軸方向表示相對(duì)于用戶（安裝了擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的用戶） 的前方，Y軸方向表示相對(duì)于用戶的左方。此外，在本說(shuō)明書(shū)中，圖1所示的"大腿擺動(dòng)臂13" 相當(dāng)于"第一輸出部"以及"第一擺動(dòng)臂"，"小腿擺動(dòng)臂33"相當(dāng)于"第二輸出部"以及"第二 擺動(dòng)臂"。另外，"旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部11S"相當(dāng)于"第一角度檢測(cè)部"，"旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部31S"相 當(dāng)于"第二角度檢測(cè)部"。另外，"電動(dòng)馬達(dá)11"相當(dāng)于"第一驅(qū)動(dòng)部"，"電動(dòng)馬達(dá)31"相當(dāng)于 "第二驅(qū)動(dòng)部"，"電動(dòng)馬達(dá)21"相當(dāng)于"剛性調(diào)整部件"、"剛性調(diào)整旋轉(zhuǎn)部件"。另外，在以下 的說(shuō)明中，示出了驅(qū)動(dòng)軸部件6為凸?fàn)畹牟考睦?，但?qū)動(dòng)軸部件6可以為凸形狀的軸，也 可以為對(duì)軸進(jìn)行支承的凹形狀(孔形狀）。驅(qū)動(dòng)軸部件6也可以對(duì)凸形狀的軸或者凹形狀的 部分進(jìn)行支承。因此，"驅(qū)動(dòng)軸部件6周圍"的記載表示與作為驅(qū)動(dòng)軸部件6的中心軸的驅(qū)動(dòng) 軸線6J周圍相同。此外，"驅(qū)動(dòng)軸線6J"相當(dāng)于"驅(qū)動(dòng)軸"。另外，變速器25的"軸25Α"相當(dāng)于 "彈簧輸入軸部件"。另外，"彈簧固定部件23"與"電動(dòng)馬達(dá)21"相當(dāng)于"表觀上彈簧常數(shù)可變 部"。另外，"盤(pán)簧24"、"彈簧固定部件23"以及"電動(dòng)馬達(dá)21"相當(dāng)于"剛性可變部"，"剛性"是 指使大腿擺動(dòng)臂13擺動(dòng)所需的每個(gè)單位角度位移的扭矩。另外，"小腿中繼臂34"與"小腿臂 35"相當(dāng)于"擺動(dòng)連桿部件"。另外，"基座部2"相當(dāng)于"腰側(cè)安裝部"。另外，"在第一實(shí)施方式 ~第四實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置"相當(dāng)于"步行輔助裝置"、"腳力支援裝置"。
[0078] 以下，對(duì)第一實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1的整體結(jié)構(gòu)（圖1~圖4)進(jìn)行說(shuō)明。第一實(shí) 施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1安裝于用戶的單個(gè)腳(在第一實(shí)施方式中為左腳），來(lái)支援用戶的 步行或者行走等動(dòng)作。如圖1所示，擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1由附圖標(biāo)記2、3、4、5、6等所示的用戶安裝 部、附圖標(biāo)記11、12、14、148、15、13、19等所示的大腿擺動(dòng)部、附圖標(biāo)記21、22、23、24、25等所 示的剛性調(diào)整部、以及附圖標(biāo)記31、32、32?、328、33、34、35、36、39等所示的小腿擺動(dòng)部構(gòu) 成。此外，圖1是表示擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1的各構(gòu)成要素的形狀與組裝位置等的分解立體圖，圖2 表示組裝了各構(gòu)成要素的狀態(tài)的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1。另外，圖3對(duì)將擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1安裝于用戶 的狀態(tài)進(jìn)行說(shuō)明，圖4示出了大腿擺動(dòng)臂13以及小腿擺動(dòng)臂33的擺動(dòng)的例子。
[0079] 以下，對(duì)由基座部2、腰安裝部3、肩帶4、控制單元5、驅(qū)動(dòng)軸部件6等構(gòu)成的用戶安 裝部（圖1~圖4)進(jìn)行說(shuō)明?；?固定于腰安裝部3,且是成為用于對(duì)上述大腿擺動(dòng)部、上 述剛性調(diào)整部、上述小腿擺動(dòng)部進(jìn)行保持的基座(基板）的部件。另外，在基座部2的相當(dāng)于 安裝了擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1的用戶的股關(guān)節(jié)的側(cè)方的位置安裝有與Y軸大致平行地延伸的驅(qū)動(dòng) 軸部件6。此外，驅(qū)動(dòng)軸部件6在插通于后述的小腿擺動(dòng)臂33的貫通孔33Η后，插通于大腿擺 動(dòng)臂13的貫通孔13Η。此外，驅(qū)動(dòng)軸線6J示出了驅(qū)動(dòng)軸部件6的中心軸。
[0080] 腰安裝部3是纏繞于用戶的腰并固定于用戶的腰的部件，構(gòu)成為能夠根據(jù)用戶的 腰周圍的尺寸來(lái)進(jìn)行調(diào)整。另外，在腰安裝部3固定有基座部2,供肩帶4的一端與另一端連 接。
[0081] 肩帶4的一端連接于腰安裝部3的前面?zhèn)?，另一端連接于腰安裝部3的背面?zhèn)龋瑯?gòu)成 為能夠調(diào)節(jié)長(zhǎng)度，安裝有控制單元5。用戶對(duì)肩帶4的長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)并在自己的肩安裝肩帶 4,從而能夠在背部如背包(back pack)、背囊(Rucksack)那樣背負(fù)控制單元5。
[0082] 控制單元5收容對(duì)電動(dòng)馬達(dá)11、21、31進(jìn)行控制的控制部與向該控制部以及電動(dòng)馬 達(dá)11、21、31供給電力的電池等。此外，控制部使用圖12進(jìn)行后述。
[0083]以下，對(duì)由電動(dòng)馬達(dá)11、托架12、帶輪14、帶14B、帶輪15、大腿擺動(dòng)臂13、大腿安裝 部19等構(gòu)成的大腿擺動(dòng)部（圖1~圖4)進(jìn)行說(shuō)明。大腿擺動(dòng)臂13由圓板部13G以及從圓板部 13G向下方延伸的臂部構(gòu)成。而且，在圓板部13G的中心形成有貫通孔13H，在貫通孔13H插通 有驅(qū)動(dòng)軸部件6。因此，大腿擺動(dòng)臂13被支承為能夠繞驅(qū)動(dòng)軸部件6自由擺動(dòng)。另外，大腿擺 動(dòng)臂13的貫通孔13H配置于相當(dāng)于用戶的股關(guān)節(jié)的側(cè)方的位置，設(shè)置于大腿擺動(dòng)臂13的下 端的連桿孔13L配置于相當(dāng)于用戶的膝關(guān)節(jié)的側(cè)方的位置。此外，向大腿擺動(dòng)臂13的下方延 伸的長(zhǎng)度構(gòu)成為能夠調(diào)整，用戶能夠根據(jù)自己的膝關(guān)節(jié)的位置，對(duì)連桿孔13L的上下方向的 位置進(jìn)行調(diào)整。另外，在大腿擺動(dòng)臂13安裝有大腿安裝部19,大腿安裝部19緊貼于用戶的大 腿部(大腿的周圍），從而向用戶的大腿部安裝大腿擺動(dòng)臂13變得容易。另外，在圓板部13G 固定有帶輪15,帶輪15與大腿擺動(dòng)臂13成為一體地?cái)[動(dòng)。因此，帶輪15的帶輪軸部件15J以 與大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)角度相同的角度繞驅(qū)動(dòng)軸線6J擺動(dòng)。而且，在帶輪15與后述的帶輪 14之間掛設(shè)有帶14B，基于電動(dòng)馬達(dá)11的擺動(dòng)動(dòng)力經(jīng)由帶輪14以及帶14B傳遞至帶輪15,而 使大腿擺動(dòng)臂13擺動(dòng)。
[0084]托架12是用于相對(duì)于基座部2固定電動(dòng)馬達(dá)11的部件，在托架12設(shè)置有用于供電 動(dòng)馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)軸插通的貫通孔12H，托架12被固定于基座部2。此外，在托架12的貫通孔 12H插通有電動(dòng)馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)軸，當(dāng)帶輪14安裝在被插通的旋轉(zhuǎn)軸后，將托架12固定于基座 部2。
[0085]電動(dòng)馬達(dá)11在前端安裝有減速機(jī)11D，減速機(jī)IlD插通于托架12的貫通孔12H并安 裝于帶輪14。另外，電動(dòng)馬達(dá)11固定于托架12。另外，從收容于控制單元5的電池以及控制部 向電動(dòng)馬達(dá)11與驅(qū)動(dòng)信號(hào)一起供給電力。然后，電動(dòng)馬達(dá)11能夠相對(duì)于托架12(即基座部2) 使大腿擺動(dòng)臂13繞驅(qū)動(dòng)軸部件6向前后方向擺動(dòng)(參照?qǐng)D4)。另外，在電動(dòng)馬達(dá)11設(shè)置有編 碼器等旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部11S。旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部IlS將與電動(dòng)馬達(dá)11的軸的旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)的信 號(hào)輸出至控制部。然后，控制部能夠基于來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部IlS的檢測(cè)信號(hào)、減速機(jī)IlD的 減速比、帶輪14與帶輪15的帶輪比，檢測(cè)減速機(jī)IlD的旋轉(zhuǎn)角度，從而能夠檢測(cè)大腿擺動(dòng)臂 13的擺動(dòng)角度。此外，可以在托架22(參照?qǐng)D1)、基座部2設(shè)置有檢測(cè)大腿擺動(dòng)臂13相對(duì)于基 座部2的擺動(dòng)角度的角度檢測(cè)部（角度傳感器），也可以在托架22、基座部2設(shè)置檢測(cè)小腿擺 動(dòng)臂33相對(duì)于基座部2的擺動(dòng)角度的角度檢測(cè)部(角度傳感器）。此外，電動(dòng)馬達(dá)11是能夠空 轉(zhuǎn)的馬達(dá)，在未通電的情況下，若從大腿擺動(dòng)臂13輸入有擺動(dòng)的力，則減速機(jī)IlD旋轉(zhuǎn)，從而 從旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部IlS輸出與減速機(jī)IlD的旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
[0086]以下，對(duì)由電動(dòng)馬達(dá)31、托架32、傳動(dòng)部(32P、32B)、小腿擺動(dòng)臂33、小腿中繼臂34、 小腿臂35、腳保持部36、小腿安裝部39等構(gòu)成的小腿擺動(dòng)部（圖1~圖4)進(jìn)行說(shuō)明。小腿擺動(dòng) 臂33形成有供驅(qū)動(dòng)軸部件6插通的貫通孔33H。若將驅(qū)動(dòng)軸部件6插通于貫通孔33H，則小腿 擺動(dòng)臂33被支承為能夠繞驅(qū)動(dòng)軸部件6自由擺動(dòng)。而且，在小腿擺動(dòng)臂33掛設(shè)有帶32B，從由 電動(dòng)馬達(dá)31、帶輪32P以及帶32B構(gòu)成的傳動(dòng)部傳遞動(dòng)力而使小腿擺動(dòng)臂33繞驅(qū)動(dòng)軸部件6 擺動(dòng)。
[0087]小腿中繼臂34的上端以能夠自由擺動(dòng)的方式連接于小腿擺動(dòng)臂33的前端，下端以 能夠自由擺動(dòng)的方式連接于小腿臂35的上端的一側(cè)的平行連桿形成部35M的端部。此外，向 小腿中繼臂34的下方延伸的長(zhǎng)度構(gòu)成為能夠調(diào)整，根據(jù)大腿擺動(dòng)臂13的調(diào)整后的長(zhǎng)度，調(diào) 節(jié)小腿中繼臂34的長(zhǎng)度。
[0088] 小腿臂35呈大致倒L字狀，在L字的相當(dāng)于彎曲部的位置形成有用于與大腿擺動(dòng)臂 13的下端的連桿孔13L連接的連桿孔35L。因此，對(duì)于小腿臂35而言，上端的一側(cè)的平行連桿 形成部35M的一端以能夠自由擺動(dòng)的方式連接于小腿中繼臂34的下端，平行連桿形成部35M 的另一端以能夠自由擺動(dòng)的方式連接于大腿擺動(dòng)臂13的下端。另外，在小腿臂35的下端以 能夠自由擺動(dòng)的方式連接有腳保持部36的上端。此外，向小腿臂35的下方延伸的長(zhǎng)度構(gòu)成 為能夠以與用戶的小腿一致的方式調(diào)整。另外，腳保持部36呈大致L字狀，下端部配置于用 戶的腳掌。另外，在小腿臂35安裝有小腿安裝部39,小腿安裝部39緊貼于用戶的小腿(小腿 的周圍），從而向用戶的小腿部安裝小腿臂35變得容易。
[0089] 托架32是用于相對(duì)于基座部2固定電動(dòng)馬達(dá)31的部件，固定于基座部2。另外，在托 架32形成有貫通孔32H。
[0090] 電動(dòng)馬達(dá)31在前端安裝有減速機(jī)31D，減速機(jī)31D插通于托架32的貫通孔32H。另 外，在減速機(jī)31D安裝有帶輪32P，在帶輪32P與小腿擺動(dòng)臂33掛設(shè)有帶32B。另外，從收容于 控制單元5的電池以及控制部向電動(dòng)馬達(dá)31與驅(qū)動(dòng)信號(hào)一起供給電力。然后，電動(dòng)馬達(dá)31能 夠經(jīng)由帶輪32P與帶32B使小腿擺動(dòng)臂33繞驅(qū)動(dòng)軸部件6沿前后方向擺動(dòng)（參照?qǐng)D4)。另外， 在電動(dòng)馬達(dá)31設(shè)置有編碼器等旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部31S。旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部31S將與電動(dòng)馬達(dá)31的 軸的旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出至控制部。然后，控制部能夠基于來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部31S的 檢測(cè)信號(hào)、減速機(jī)31D的減速比以及帶輪比，對(duì)小腿擺動(dòng)臂33的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，從而能 夠?qū)π⊥葦[動(dòng)臂33的擺動(dòng)角度進(jìn)行檢測(cè)。此外，電動(dòng)馬達(dá)31是能夠空轉(zhuǎn)的馬達(dá)，在未通電的 情況下，若從小腿擺動(dòng)臂33輸入有擺動(dòng)的力，則減速機(jī)31D旋轉(zhuǎn)，從而從旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部31S 輸出與減速機(jī)31D的旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
[0091] 接下來(lái)，使用圖4說(shuō)明安裝了大腿擺動(dòng)臂13的用戶的大腿部ULl的擺動(dòng)支援與供小 腿臂35安裝的用戶的小腿部UL2的擺動(dòng)支援的動(dòng)作。大腿擺動(dòng)臂13通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)11的動(dòng)力 繞驅(qū)動(dòng)軸部件6進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。相同地，小腿擺動(dòng)臂33通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)31的動(dòng)力繞驅(qū)動(dòng)軸部件 6進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。另外，大腿擺動(dòng)臂13、小腿擺動(dòng)臂33、小腿中繼臂34以及(小腿臂35的）平行 連桿形成部35M構(gòu)成由平行四邊形構(gòu)成的平行連桿。因此，小腿中繼臂34與小腿臂35連接于 大腿擺動(dòng)臂13與小腿擺動(dòng)臂33,相當(dāng)于基于大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)角度（圖4中的角度Θ1)與 小腿擺動(dòng)臂33的擺動(dòng)角度（圖4中的角度Θ1-Θ2)進(jìn)行動(dòng)作的擺動(dòng)連桿部件。此外，將在圖4中 由實(shí)線表示的大腿擺動(dòng)臂13、小腿擺動(dòng)臂33、小腿中繼臂34、小腿臂35的位置設(shè)為各臂的初 始位置(用戶在直立狀態(tài)下靜止的位置）。
[0092] 若使大腿擺動(dòng)臂13從大腿擺動(dòng)臂13的初始位置以角度Θ1向前方擺動(dòng)，則如圖4所 示，能夠使用戶的大腿部ULl以角度Θ1向前方伸出。同時(shí)，若使小腿擺動(dòng)臂33從小腿擺動(dòng)臂 33的初始位置以角度(Θ1 - Θ2)向前方擺動(dòng)，則如圖4所示，能夠以相對(duì)于大腿擺動(dòng)臂13具有 角度Θ2的傾斜的方式使用戶的小腿部UL2向前方伸出。能夠分別獨(dú)立地控制基于電動(dòng)馬達(dá) 11的大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)與基于電動(dòng)馬達(dá)31的小腿擺動(dòng)臂33的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，因此能夠以 與用戶的所希望的角度一致的方式自由地調(diào)整角度Θ1、角度Θ2。另外，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠通 過(guò)電動(dòng)馬達(dá)11與電動(dòng)馬達(dá)31雙方的扭矩進(jìn)行需要較大的扭矩的大腿部的伸出，因此不需要 大型的馬達(dá)。
[0093]另外，若使大腿擺動(dòng)臂13進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，則將擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的能量積蓄于盤(pán)簧24,而利 用于向相反方向的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。換句話說(shuō)，將使大腿擺動(dòng)臂13向前方伸出時(shí)的能量積蓄于盤(pán) 簧24,利用于使大腿擺動(dòng)臂13向后方伸出時(shí)，將使大腿擺動(dòng)臂13向后方伸出時(shí)的能量積蓄 于盤(pán)簧24,利用于使大腿擺動(dòng)臂13向前方伸出時(shí)。接下來(lái)，對(duì)包括盤(pán)簧24的剛性調(diào)整部進(jìn)行 說(shuō)明。
[0094]以下，對(duì)由電動(dòng)馬達(dá)21、托架22、彈簧固定部件23、盤(pán)簧24、變速器25等構(gòu)成的剛性 調(diào)整部（圖1~圖3、圖5~圖7)進(jìn)行說(shuō)明。托架22是相對(duì)于基座部2固定電動(dòng)馬達(dá)21的部件， 在托架22設(shè)置有用于供電動(dòng)馬達(dá)21的旋轉(zhuǎn)軸插通的貫通孔22H，托架22被固定于基座部2。 另外，如圖1、圖6所示，大腿擺動(dòng)臂13的圓板部13G的貫通孔13H、帶輪15的帶輪軸部件15J、 變速器25的軸25A、盤(pán)簧24的中心軸、彈簧固定部件23的貫通孔23H、托架22的貫通孔22H、電 動(dòng)馬達(dá)21的減速機(jī)21D配置為與驅(qū)動(dòng)軸線6J同軸。
[0095]如圖5所示，變速器25將固定于大腿擺動(dòng)臂13的圓板部13G的帶輪15的帶輪軸部件 15J連接于輸入部25C，基于預(yù)先設(shè)定的變速比[n]，將η倍針對(duì)輸入部25C的輸入旋轉(zhuǎn)角度Θ 的輸出旋轉(zhuǎn)角度ηθ輸出為軸25Α的旋轉(zhuǎn)角度。因此，如圖7所示，變速器25具有若大腿擺動(dòng)臂 13以第一擺動(dòng)角度(0f)擺動(dòng)，則按照被規(guī)定的變速比(η)變速的變速后擺動(dòng)角度(ηθ?·)擺動(dòng) 的軸25Α。另外，如圖5所示，在軸25Α形成有用于固定盤(pán)簧24的自由端24Β的一側(cè)的向驅(qū)動(dòng)軸 線6 J方向延伸的槽亦即彈簧自由端插通槽25Β。此外，變速器25若通過(guò)來(lái)自盤(pán)簧24的施力扭 矩使軸25Α旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)角度0b，則使帶輪軸部件15J旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)角度0b · (1/η)。
[0096] 盤(pán)簧24繞規(guī)定的軸呈螺旋狀卷繞有彈簧材料等彈性體，如圖5所示，將作為位于卷 繞中心部附近的端部的一端設(shè)為自由端24Β，將作為位于從卷繞的中心部分離的位置的端 部的另一端設(shè)為固定端24Α。此外，在圖5中，自由端24Β固定于軸25Α的彈簧自由端插通槽 25Β，固定端24Α固定于彈簧固定部件23的彈簧支承體23J。
[0097] 在彈簧固定部件23形成有供電動(dòng)馬達(dá)21的前端部的減速機(jī)21D插通的貫通孔23Η， 并被減速機(jī)21D支承，通過(guò)托架22以及電動(dòng)馬達(dá)21固定于基座部2。另外，在彈簧固定部件23 的與盤(pán)簧24對(duì)置的面的從驅(qū)動(dòng)軸線6J分離的位置設(shè)置有對(duì)盤(pán)簧24的固定端24Α進(jìn)行支承的 彈簧支承體23J。例如，彈簧支承體23J是沿著驅(qū)動(dòng)軸線6J方向延伸的軸狀部件，插通于在盤(pán) 簧24的固定端24Α的位置形成的筒狀部。而且，彈簧固定部件23通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)21繞驅(qū)動(dòng)軸線 6J旋轉(zhuǎn)，使盤(pán)簧24的固定端24Α的位置在周向可變。如上，彈簧固定部件23被支承為能夠繞 驅(qū)動(dòng)軸線6J自由旋轉(zhuǎn)，通過(guò)繞驅(qū)動(dòng)軸線6J以規(guī)定旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)，使彈簧支承體23J相對(duì)于驅(qū) 動(dòng)軸線6J的位置繞驅(qū)動(dòng)軸線6J向周向移動(dòng)規(guī)定旋轉(zhuǎn)角度。
[0098] 電動(dòng)馬達(dá)21在前端安裝有減速機(jī)21D。而且，減速機(jī)21D插通于托架22的貫通孔 22Η，從而電動(dòng)馬達(dá)21固定于托架22,托架22固定于基座部2。另外，從收容于控制單元5的電 池以及控制部向電動(dòng)馬達(dá)21與驅(qū)動(dòng)信號(hào)一起供給電力。然后，電動(dòng)馬達(dá)21使彈簧固定部件 23相對(duì)于托架22(即基座部2)繞驅(qū)動(dòng)軸線6J旋轉(zhuǎn)，從而能夠使盤(pán)簧24的固定端24Α的位置向 周向移動(dòng)。另外，在電動(dòng)馬達(dá)21設(shè)置有編碼器等旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部21S。旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部21S將 與電動(dòng)馬達(dá)21的軸的旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出至控制部。然后，控制部能夠基于來(lái)自旋轉(zhuǎn) 角度檢測(cè)部21S的檢測(cè)信號(hào)與減速機(jī)21D的減速比，對(duì)減速機(jī)21D的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，從而 能夠檢測(cè)彈簧固定部件23的旋轉(zhuǎn)角度。此外，也可以在托架22設(shè)置檢測(cè)彈簧固定部件23相 對(duì)于托架22的旋轉(zhuǎn)角度的角度檢測(cè)部（角度傳感器）。另外，電動(dòng)馬達(dá)21是非空轉(zhuǎn)的馬達(dá)，即 便在未通電的情況下減速機(jī)21D的旋轉(zhuǎn)角度位置也被維持，從而即便在盤(pán)簧24產(chǎn)生施力扭 矩的情況下，也能夠維持固定端24A的位置。
[0099]以下，對(duì)盤(pán)簧24的固定端24A的位置與偏置角度θ8(圖8~圖11)進(jìn)行說(shuō)明。圖8示出 了圖3所示的用戶T(使用者)為直立狀態(tài)，大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)角度為零的情況下的例子， 亦即盤(pán)簧24的施力扭矩為零的情況下的例子。而且，在圖8的例子的盤(pán)簧24的固定端24A的 位置，示出了在自由端24B既未產(chǎn)生繞驅(qū)動(dòng)軸線6J的順時(shí)針?lè)较虻氖┝εぞ?，又未產(chǎn)生繞驅(qū) 動(dòng)軸線6J的"逆"時(shí)針?lè)较虻氖┝εぞ氐臓顟B(tài)的例子。而且，圖8所示的基準(zhǔn)線Jl是在大腿擺 動(dòng)臂13的擺動(dòng)角度為零時(shí)，且在以不在自由端24B產(chǎn)生施力扭矩的方式對(duì)固定端24A的位置 進(jìn)行調(diào)整的情況(對(duì)彈簧固定部件23的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整的情況)下，通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸線6J與彈 簧自由端插通槽25B的假想直線，且示出了軸25A的基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)角度位置。另外，將該圖8的例 子所示的固定端24A(彈簧支承體23J)的位置設(shè)為盤(pán)簧24的固定端24A(彈簧支承體23J)的 基準(zhǔn)位置。
[0100] 另外，圖9示出了從圖8所示的狀態(tài)開(kāi)始驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)21，將盤(pán)簧24的固定端24A的 位置從上述的基準(zhǔn)位置變更成向順時(shí)針?lè)较蚯蚁蛑芟蛞苿?dòng)旋轉(zhuǎn)角度(9s)的位置的狀態(tài)。將 該狀態(tài)設(shè)為"對(duì)盤(pán)簧24施加順時(shí)針?lè)较虻钠媒嵌? S的狀態(tài)"。在該狀態(tài)下，即便在用戶T為 直立的狀態(tài)且大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)角度為零，也通過(guò)順時(shí)針?lè)较虻钠媒嵌? S在軸25A作 用盤(pán)簧24的施力扭矩，從軸25A經(jīng)由變速器25與帶輪15在大腿擺動(dòng)臂13作用有施力扭矩。
[0101] 另外，圖10示出了在施加了圖9所示的"順時(shí)針?lè)较虻钠媒嵌圈?"的狀態(tài)下，使大 腿擺動(dòng)臂13向順時(shí)針?lè)较蛞詳[動(dòng)角度0f擺動(dòng)的情況下的例子。在變速器25的變速比為"η" 的情況下，若大腿擺動(dòng)臂13向順時(shí)針?lè)较蛞詳[動(dòng)角度0f擺動(dòng)，則變速器25的軸25Α向順時(shí)針 方向以擺動(dòng)角度n0f擺動(dòng)。即，在圖10所示的例子中，在盤(pán)簧24產(chǎn)生與從擺動(dòng)角度n0f減去偏 置角度Gs的角度(n0f-0 s)對(duì)應(yīng)的"逆"時(shí)針?lè)较虻氖┝εぞ亍?br>[0102] 另外，圖11示出了在施加了圖9所示的"順時(shí)針?lè)较虻钠媒嵌?S"的狀態(tài)下，使大 腿擺動(dòng)臂13向"逆"時(shí)針?lè)较蛞詳[動(dòng)角度Θ Γ擺動(dòng)的情況下的例子。在變速器25的變速比為 "η"的情況下，若大腿擺動(dòng)臂13向"逆"時(shí)針?lè)较蛞詳[動(dòng)角度ΘΓ擺動(dòng)，則變速器25的軸25Α向 "逆"時(shí)針?lè)较蛞詳[動(dòng)角度ηθ Γ擺動(dòng)。即，在圖11所示的例子中，在盤(pán)簧24產(chǎn)生同將擺動(dòng)角度η 9r與偏置角度0S相加的角度(n0r+0s)對(duì)應(yīng)的順時(shí)針?lè)较虻氖┝εぞ?。由以上說(shuō)明的變速器 25(也可以省略變速器25)、盤(pán)簧24、彈簧固定部件23、電動(dòng)馬達(dá)21(剛性調(diào)整部件)構(gòu)成從大 腿擺動(dòng)臂13觀察的表觀上彈簧常數(shù)可變部。而且，該表觀上彈簧常數(shù)可變部使繞驅(qū)動(dòng)軸線 6J的剛性可變。如上，"剛性"是指使大腿擺動(dòng)臂13擺動(dòng)所需的每個(gè)單位角度位移的扭矩，從 大腿擺動(dòng)臂13觀察的盤(pán)簧24的表觀上的彈簧常數(shù)與該扭矩相關(guān)。因此，"從大腿擺動(dòng)臂13觀 察的彈性體(盤(pán)簧）的表觀上的剛性"包括"從大腿擺動(dòng)臂13觀察的盤(pán)簧24的表觀上的彈簧 常數(shù)"。彈簧常數(shù)形成剛性的一種。而且，使彈性體的剛性可變，最佳地保存能量，從而能夠 最佳地釋放保存的能量。另外，"使從大腿擺動(dòng)臂13觀察的彈性體的表觀上的剛性可變的表 觀上剛性可變部"包括"使從大腿擺動(dòng)臂13觀察的盤(pán)簧24的表觀上的彈簧常數(shù)可變的表觀 上彈簧常數(shù)可變部"。
[0103] 接下來(lái)，使用圖12對(duì)控制部50的輸入輸出進(jìn)行說(shuō)明。在控制單元5收容有控制部50 以及電池60。另外，控制單元5設(shè)置有起動(dòng)開(kāi)關(guān)54、作為輸入輸出部的觸摸面板55、向電池60 充電的充電用連接器61等。另外，控制部50(控制裝置)具有CPU50A、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器51、52、53 等。此外，也具備用于執(zhí)行控制部50的處理的程序、存儲(chǔ)各種計(jì)測(cè)結(jié)果等的存儲(chǔ)裝置，但省 略圖示。
[0104] 如后所述，控制部50求得用于使大腿擺動(dòng)臂13進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)擺動(dòng)周期、目 標(biāo)擺動(dòng)角度，經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器51將驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至電動(dòng)馬達(dá)11。電動(dòng)馬達(dá)11基于來(lái)自控制 部50的驅(qū)動(dòng)信號(hào)使減速機(jī)IlD擺動(dòng)，經(jīng)由帶輪14、帶14B以及帶輪15,使大腿擺動(dòng)臂13在規(guī)定 周期內(nèi)以規(guī)定角度進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。另外，電動(dòng)馬達(dá)11的軸的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)量被旋轉(zhuǎn)角度檢 測(cè)部IlS檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)輸入馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器51，并且經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器51輸入CPU50AXPU50A以 基于來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部IlS的檢測(cè)信號(hào)的大腿擺動(dòng)臂13的實(shí)際的擺動(dòng)周期與實(shí)際的擺動(dòng) 角度接近目標(biāo)擺動(dòng)周期以及目標(biāo)擺動(dòng)角度的方式進(jìn)行反饋控制。
[0105] 另外，如后所述，控制部50求得作為從大腿擺動(dòng)臂13觀察的盤(pán)簧24的表觀上彈簧 常數(shù)成為最佳的值的彈簧固定部件23的旋轉(zhuǎn)角度的目標(biāo)剛性調(diào)整角度，經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器52 將驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至電動(dòng)馬達(dá)21。電動(dòng)馬達(dá)21基于來(lái)自控制部50的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)由減速機(jī)21D 使彈簧固定部件23旋轉(zhuǎn)。另外，電動(dòng)馬達(dá)21的軸的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)量被旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部21S 檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)輸入馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器52，并且經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器52輸入CPU50AXPU50A以基于來(lái)自 旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部21S的檢測(cè)信號(hào)的實(shí)際的彈簧固定部件23的旋轉(zhuǎn)角度接近目標(biāo)剛性調(diào)整角 度的方式進(jìn)行反饋控制。
[0106] 如后所述，控制部50求得用于使小腿擺動(dòng)臂33進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)擺動(dòng)周期、目 標(biāo)擺動(dòng)角度，經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器53將驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至電動(dòng)馬達(dá)31。電動(dòng)馬達(dá)31基于來(lái)自控制 部50的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)由減速機(jī)31D、帶輪32P以及帶32B使小腿擺動(dòng)臂33在規(guī)定周期內(nèi)以規(guī)定 角度進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。另外，電動(dòng)馬達(dá)31的軸的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)量被旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部31S檢測(cè)， 檢測(cè)信號(hào)輸入馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器53，并且經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器53輸入CPU50AXPU50A以基于來(lái)自旋轉(zhuǎn) 角度檢測(cè)部31S的檢測(cè)信號(hào)的小腿擺動(dòng)臂33的實(shí)際的擺動(dòng)周期與實(shí)際的擺動(dòng)角度接近目標(biāo) 擺動(dòng)周期以及目標(biāo)擺動(dòng)角度的方式進(jìn)行反饋控制。
[0107] 起動(dòng)開(kāi)關(guān)54是用于起動(dòng)控制部50的開(kāi)關(guān)。另外，觸摸面板55是進(jìn)行用戶的身高、體 重等的輸入、設(shè)定狀態(tài)的顯示等的裝置。另外，充電用連接器61是在對(duì)電池60進(jìn)行充電時(shí)， 供充電用電纜連接的連接器。
[0108] 接下來(lái)，使用圖13所示的流程圖對(duì)控制部50的處理順序進(jìn)行說(shuō)明。若用戶對(duì)控制 單元的起動(dòng)按鈕進(jìn)行操作(步驟S10)，則控制部進(jìn)入步驟S15。
[0109 ]在步驟S15中，控制部具有來(lái)自觸摸面板的用戶的初始設(shè)定輸入。若確認(rèn)來(lái)自用戶 的身高與體重的輸入，則控制部進(jìn)入步驟S20。此外，控制部在即使經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間也未確認(rèn) 來(lái)自用戶的輸入的情況下，例如，設(shè)定預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)身高與標(biāo)準(zhǔn)體重，進(jìn)入步驟S20。
[0110] 在步驟S20中，控制部在規(guī)定期間的期間，未對(duì)電動(dòng)馬達(dá)11、21、31通電，而對(duì)用戶 的步行狀態(tài)(或者行走狀態(tài))進(jìn)行計(jì)測(cè)，與計(jì)測(cè)時(shí)間對(duì)應(yīng)地將來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部11S、31S 的檢測(cè)信號(hào)作為計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)裝置。電動(dòng)馬達(dá)11、31的軸形成在非通電時(shí)空轉(zhuǎn)的結(jié) 構(gòu)。此外，電動(dòng)馬達(dá)21的軸形成在非通電時(shí)不空轉(zhuǎn)而鎖定的結(jié)構(gòu)，基于電動(dòng)馬達(dá)21的彈簧固 定部件23的旋轉(zhuǎn)角度調(diào)整為在大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)角度為零時(shí)，成為不在盤(pán)簧24產(chǎn)生施力 扭矩的旋轉(zhuǎn)角度。而且，控制部例如在規(guī)定步數(shù)或者規(guī)定時(shí)間的期間收集計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)后進(jìn)入 步驟S25。
[0111] 在步驟S25中，控制部根據(jù)基于來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部IlS的檢測(cè)信號(hào)的計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)， 并根據(jù)大腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度(擺動(dòng)振幅）、大腿擺動(dòng)臂的角速度以及角加速度對(duì)步行周期 (擺動(dòng)周期)進(jìn)行計(jì)算。另外，相同地，控制部根據(jù)基于來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部31S的檢測(cè)信號(hào) 的計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)小腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度(擺動(dòng)振幅）、小腿擺動(dòng)臂的角速度以及角加速 度對(duì)步行周期(擺動(dòng)周期)進(jìn)行計(jì)算。然后，控制部進(jìn)入步驟S30。
[0112] 在步驟S30中，控制部基于在步驟S25中計(jì)算出的大腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度、大腿擺 動(dòng)臂的擺動(dòng)周期、在步驟S15中輸入的用戶的身高以及體重等，對(duì)作為最佳關(guān)節(jié)剛性的目標(biāo) 剛性調(diào)整角度進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)入步驟S35。此外，對(duì)目標(biāo)剛性調(diào)整角度的具體的計(jì)算方法后述。
[0113] 在步驟S35中，控制部對(duì)電動(dòng)馬達(dá)21進(jìn)行控制，將彈簧固定部件23的偏置角度設(shè)定 成在步驟S30中求得的目標(biāo)剛性調(diào)整角度，進(jìn)入步驟S40。
[0114] 在步驟S40中，控制部基于在步驟S25中計(jì)算出的大腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度、大腿擺 動(dòng)臂的擺動(dòng)周期、小腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度、小腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)周期、電池的輸出電壓等，對(duì) 用戶的大腿部的輔助圖案（向電動(dòng)馬達(dá)11輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出圖案等)與用戶的小腿部 的輔助圖案（向電動(dòng)馬達(dá)31輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出圖案)進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)入步驟S45。
[0115] 在步驟S45中，控制部基于在步驟S40中計(jì)算出的輔助圖案，開(kāi)始向電動(dòng)馬達(dá)11以 及電動(dòng)馬達(dá)31輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使大腿擺動(dòng)臂13以及小腿擺動(dòng)臂33進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，以繼續(xù)用 戶的步行動(dòng)作(或者行走動(dòng)作）的方式支援用戶的步行動(dòng)作(或者行走動(dòng)作），進(jìn)入步驟S50。 此外，向電動(dòng)馬達(dá)11以及電動(dòng)馬達(dá)31輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的動(dòng)作在移至其他步驟時(shí)也被繼續(xù)。
[0116] 在步驟S50中，控制部使電動(dòng)馬達(dá)11以及電動(dòng)馬達(dá)31動(dòng)作支援用戶的步行(或者行 走）的動(dòng)作，并且在步驟S 2 0中，以計(jì)測(cè)的方式與計(jì)測(cè)時(shí)間對(duì)應(yīng)地將來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部 11S、31S的檢測(cè)信號(hào)作為計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)裝置，進(jìn)入步驟S55。此外，計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)的收集在 移至其他的步驟的情況下也被繼續(xù)。
[0117] 在步驟S55中，控制部基于在步驟S50中收集的計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)用戶是否希望停止步 行動(dòng)作(或者行走動(dòng)作）的支援進(jìn)行判定，在判定為希望停止支援的情況下（是），使向電動(dòng) 馬達(dá)11以及電動(dòng)馬達(dá)31輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)停止而結(jié)束處理，在判定為不希望停止支援的情況下 (否)返回步驟S25。
[0118] 以下，對(duì)目標(biāo)剛性調(diào)整角度的計(jì)算方法（圖10)(相對(duì)于大腿擺動(dòng)臂13的順時(shí)針?lè)?向的擺動(dòng)角度9f的目標(biāo)剛性調(diào)整角度)進(jìn)行說(shuō)明。首先，使用圖10對(duì)在圖13所示的流程圖的 步驟S30中進(jìn)行的目標(biāo)剛性調(diào)整角度的計(jì)算順序進(jìn)行說(shuō)明。在圖10中，示出了順時(shí)針?lè)较虻?偏置角度為9s("逆"時(shí)針?lè)较虻钠媒嵌葹?0s)，大腿擺動(dòng)臂13向順時(shí)針?lè)较蛞詳[動(dòng)角度Θ f擺動(dòng)的情況下的例子，且示出了變速器25的軸25A的順時(shí)針?lè)较虻臄[動(dòng)角度為n0f的情況 下的例子（即，變速器25的變速比為η)。另外，若將變速器25的效率設(shè)為II、將從大腿擺動(dòng)臂 13的一側(cè)觀察的盤(pán)簧24的表觀上的彈簧常數(shù)設(shè)為kl、將從彈簧固定部件23的一側(cè)觀察的盤(pán) 簧24的彈簧常數(shù)設(shè)為k(盤(pán)簧24的本來(lái)的彈簧常數(shù)）、將通過(guò)大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)而產(chǎn)生的 扭矩設(shè)為τ，則以下的式1成立。
[0119] i = kl · 9f = q · η · k(n9f-0s) …式I
[0120] 若整理上述的式（I)，則能夠在以下的式2中，求得從大腿擺動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的 盤(pán)簧24的表觀上的彈簧常數(shù)kl。另外，整理式2，能夠獲得式3。
[0121] kl=n · η2 · k[l-9s/(n · Bf)] …式2
[0122] 0s = n · 9f[l-kl/(q · η2 · k)] …式3
[0123] 根據(jù)以上的式2可知，例如，在欲將從大腿擺動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的盤(pán)簧24的表觀上 的彈簧常數(shù)kl設(shè)為零的情況下，只要偏置角度0s = n · 0f即可。另外，例如在將偏置角度0S 設(shè)為零的情況下，根據(jù)式2可知，從大腿擺動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的盤(pán)簧24的表觀上的彈簧常數(shù) kl成為kl=n · η2 · k。另外，例如在從大腿擺動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的盤(pán)簧24的表觀上的彈簧 常數(shù)欲形成kl = 2 · τι · η2 · k的情況下，只要θ8 = -η · 0f即可（相對(duì)于圖1〇的例子，只要使 彈簧固定部件23相對(duì)于基準(zhǔn)線Jl向"逆"時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)η · 0f的狀態(tài)即可）。
[0124] 此處，若將用戶的步行頻率(大腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)頻率)設(shè)為f、將該情況下的角頻率 (角速度)設(shè)為ω，則以下的式4成立。步行頻率f能夠根據(jù)計(jì)測(cè)出的用戶的步行(或者行走） 的周期求得。因此，能夠求得下述的式4的ω的值。
[0125] ω =2 · Ji · f …式4
[0126] 另外，如上述那樣，將從大腿擺動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的盤(pán)簧24的表觀上的彈簧常數(shù) 設(shè)為kl。另外，將包括用戶的下肢與大腿擺動(dòng)臂13等的擺動(dòng)對(duì)象物的繞驅(qū)動(dòng)軸線6J的慣性 力矩設(shè)為I。例如，慣性力矩I能夠根據(jù)繞驅(qū)動(dòng)軸線6J擺動(dòng)的各部件的合計(jì)質(zhì)量(已知）、該合 計(jì)質(zhì)量的重心的位置(距驅(qū)動(dòng)軸線6J的距離，已知）、根據(jù)用戶的體重以及身高推斷的下肢 的質(zhì)量與重心的位置(距驅(qū)動(dòng)軸線6J的距離，已知）求得，從而以下的式5、式6成立。根據(jù)上 述，明確ω的值，從而也明確慣性力矩I，因此根據(jù)下述的式6,能夠求得從大腿擺動(dòng)臂13的 一側(cè)觀察的盤(pán)簧24的表觀上彈簧常數(shù)kl。
[0127]
[0128] kl = I · ω"
…式6
[0129] 另外，大腿擺動(dòng)臂13的運(yùn)動(dòng)方程式(視為重力的影響充分小的情況），通常，若將關(guān) 節(jié)軸(驅(qū)動(dòng)軸線6J)周圍的粘性系數(shù)設(shè)為Ρ，則如以下的式7那樣表示。此外，在式7中，使用上 述的T、I、kl，將擺動(dòng)角度設(shè)為Θ。
[0130]
[0131] 大腿部的擺動(dòng)視為大致正弦波，因此若形成Θ = A · sin cot并代入上述的式7,則能 夠獲得以下的式7A。
[0132] τ = -Α · I · ω2 · sin ω t+A · P · ω · cos ω t+A · kl · sin ω t
[0133] =A(kl-I · ω2) ? sin ω t+A · P · ω · cos ω t
[0134] …式 7A
[0135] 在上述的式7A中，在kl = I · ω2,即共振狀態(tài)成立時(shí)，能夠?qū)ⅵ有纬勺钚?。因此，?為扭矩與角度位移的積的能量也能夠形成最小化。
[0136] 在圖10的例子中，在使大腿擺動(dòng)臂13向順時(shí)針?lè)较蛞詳[動(dòng)角度0f擺動(dòng)時(shí)，將電動(dòng) 馬達(dá)11的功率消耗形成最小的偏置角度θ 8為目標(biāo)剛性調(diào)整角度，根據(jù)上述的式7與式2求得 的偏置角度9s為目標(biāo)剛性調(diào)整角度。另外，根據(jù)上述的式6與式2,能夠求得與角頻率ω和慣 性力矩I對(duì)應(yīng)的偏置角度Gs(使盤(pán)簧的共振頻率與擺動(dòng)對(duì)象物的擺動(dòng)頻率一致的偏置角度Θ s) 〇
[0137] 以下，對(duì)目標(biāo)剛性調(diào)整角度的計(jì)算方法（圖11)(相對(duì)于大腿擺動(dòng)臂13的"逆"時(shí)針 方向的擺動(dòng)角度Sr的目標(biāo)剛性調(diào)整角度)進(jìn)行說(shuō)明。換言之，使用圖11對(duì)在圖13所示的流程 圖的步驟S30中進(jìn)行的目標(biāo)剛性調(diào)整角度的計(jì)算順序進(jìn)行說(shuō)明。在圖11中，示出了順時(shí)針?lè)?向的偏置角度為9s("逆"時(shí)針?lè)较虻钠媒嵌葹?0s)，大腿擺動(dòng)臂13向"逆"時(shí)針?lè)较蛞詳[ 動(dòng)角度Sr擺動(dòng)的情況下的例子，且示出了變速器25的軸25A的"逆"時(shí)針?lè)较虻臄[動(dòng)角度為η 9r的情況下的例子（即，變速器25的變速比為"η"）。另外，若將變速器25的效率設(shè)為η、將從 大腿擺動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的盤(pán)簧24的表觀上的彈簧常數(shù)設(shè)為k2、將從彈簧固定部件23的一 側(cè)觀察的盤(pán)簧24的彈簧常數(shù)設(shè)為k、將通過(guò)大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)產(chǎn)生的扭矩設(shè)為τ，則以下 的式8成立。
[0138] T = k2 · 9r = q · η · k(n9f+0s) …式8
[0139] 若整理上述的式8,則根據(jù)以下的式9,能夠求得從大腿擺動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的盤(pán) 簧24的表觀上的彈簧常數(shù)k2。另外，整理式9，能夠獲得式10。
[0140] k2 = n · η2 · k[l+9s/(n · Br)] …式9
[0141] 0s = -n · 9r[l-k2/(η · n2 · k)] …式 10
[0142] 根據(jù)以上的式9可知，例如，在欲將從大腿擺動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的盤(pán)簧24的表觀上 的彈簧常數(shù)k2設(shè)為零的情況下，只要偏置角度0s = -n · ΘΓ即可。另外，例如，在將偏置角度Θ s設(shè)為零的情況下，根據(jù)式9可知，從大腿擺動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的盤(pán)簧24的表觀上的彈簧常 數(shù)k2成為k2 = n · η2 · k。另外，例如在欲形成從大腿擺動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的盤(pán)簧24的表觀 上的彈簧常數(shù)k2 = 2 · η · η2 · k的情況下，只要θ8 = η · ΘΓ即可(相對(duì)于圖11的例子，只要使 彈簧固定部件23相對(duì)于基準(zhǔn)線Jl向順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)η · ΘΓ的狀態(tài)即可）。
[0143] 此處，若將用戶的步行頻率(大腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)頻率)設(shè)為f、將該情況下的角頻率 (角速度)設(shè)為ω，則上述的式4成立。另外，如上述那樣，在將從大腿擺動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的 盤(pán)簧24的表觀上的彈簧常數(shù)設(shè)為k2,將包括用戶的下肢與大腿擺動(dòng)臂13等的擺動(dòng)對(duì)象物的 繞驅(qū)動(dòng)軸線6J的慣性力矩與上述相同地設(shè)為I的情況下，以下的式11、式12成立。根據(jù)上述， 明確ω的值，從而也明確慣性力矩I，因此根據(jù)下述的式12,能夠求得從大腿擺動(dòng)臂13的一 側(cè)觀察的盤(pán)箸24的表觀h彈箸常數(shù)k2。
[0144；
[0145；
[0146] 另外，對(duì)于大腿擺動(dòng)臂13的運(yùn)動(dòng)方程式，若將關(guān)節(jié)軸(驅(qū)動(dòng)軸線6J)周圍的粘性系 數(shù)設(shè)為P，通常如以下的式13那樣表示。此外，在式13中，使用上述的T、I、k2,將擺動(dòng)角度設(shè) 為θ〇
[0147]
[0148] 大腿部的擺動(dòng)視為大致正弦波，因此若形成Θ =A · sin cot并代入上述的式13,則 能夠獲得以下的式13A。
[0149] τ = -Α·Ι· c〇2.sinc〇 t+A ·ρ· ω .cosco t+A · k2 · sin ω t = A(k2_I · ω 2) · sin ω t+A · P · ω · cos ω t
[0150] …式 13Α
[0151] 在上述的式13Α中，在k2 = I · ω2,即共振狀態(tài)成立時(shí)，能夠?qū)ⅵ有纬勺钚?。因此，?為扭矩與角度位移的積的能量也能夠形成最小化。
[0152] 在圖11的例子中，在使大腿擺動(dòng)臂13向"逆"時(shí)針?lè)较蛞詳[動(dòng)角度θr擺動(dòng)時(shí)，將電 動(dòng)馬達(dá)11的功率消耗形成最小的偏置角度9s為目標(biāo)剛性調(diào)整角度，根據(jù)上述的式13與式9 求得的偏置角度9s為目標(biāo)剛性調(diào)整角度。另外，根據(jù)上述的式12與式9,能夠求得同角頻率 ω與慣性力矩I對(duì)應(yīng)的偏置角度Θs (使盤(pán)簧的共振頻率與擺動(dòng)對(duì)象物的擺動(dòng)頻率一致的偏 置角度9s)。
[0153] 以上，如使用圖10以及圖11說(shuō)明的那樣，使用控制部50,基于大腿擺動(dòng)臂13的繞驅(qū) 動(dòng)軸部件6的擺動(dòng)頻率f、包括大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)對(duì)象物(包括用戶的下肢與大腿擺動(dòng)臂 13,繞驅(qū)動(dòng)軸線6J擺動(dòng)的全部的物體)的繞驅(qū)動(dòng)軸部件6的慣性力矩I、盤(pán)簧24的彈簧常數(shù)k、 盤(pán)簧24的偏置角度θ 8、大腿擺動(dòng)臂13的順時(shí)針?lè)较虻臄[動(dòng)角度或者大腿擺動(dòng)臂13的"逆" 時(shí)針?lè)较虻臄[動(dòng)角度Θγ，以盤(pán)簧24的共振角頻率ω與擺動(dòng)對(duì)象物的擺動(dòng)的頻率一致的方式 對(duì)剛性調(diào)整角度(順時(shí)針?lè)较虻钠媒嵌?s)進(jìn)行調(diào)整。
[0154] 如上，以盤(pán)簧24的共振角頻率ω同包括大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)對(duì)象物(繞驅(qū)動(dòng)軸部 件6擺動(dòng)的物體整體)的擺動(dòng)的頻率一致的方式設(shè)定剛性調(diào)整角度(順時(shí)針?lè)较虻钠媒嵌?0s)，從而能夠?qū)⒃陔妱?dòng)馬達(dá)11中消耗的功率形成最小。此外，也可以不根據(jù)上述的式求得 剛性調(diào)整角度，反復(fù)在將剛性調(diào)整角度變更微小角度而對(duì)該剛性調(diào)整角度的規(guī)定周期部分 的電動(dòng)馬達(dá)11的功率消耗進(jìn)行計(jì)測(cè)后，再次將剛性調(diào)整角度變更微小角度并對(duì)規(guī)定周期部 分的電動(dòng)馬達(dá)11的功率消耗進(jìn)行計(jì)測(cè)，求得功率消耗最少的剛性調(diào)整角度。另外，設(shè)置變速 器25對(duì)大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)角度進(jìn)行放大，向盤(pán)簧24輸入放大的擺動(dòng)角度，從而能夠使用 彈簧常數(shù)比較小的小型的盤(pán)簧。另外，電動(dòng)馬達(dá)21也能夠使用更小的扭矩的小型的電動(dòng)馬 達(dá)。
[0155] 以上說(shuō)明的第一實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1為用戶的左腳用，但也可以追加右腳 用的基座部(基座部2的左右對(duì)稱版）、右腳用的大腿擺動(dòng)部（由附圖標(biāo)記11、12、14、14Β、15、 13、19等表不的各部件的左右對(duì)稱版）、右腳用的剛性調(diào)整部（由附圖標(biāo)記21、22、23、24、25 等表示的各部件的左右對(duì)稱版）、右腳用的小腿擺動(dòng)部（由附圖標(biāo)記31、32、32Ρ、32Β、33、34、 35、36、39等表示的各部件的左右對(duì)稱版），根據(jù)控制單元5支援用戶的兩腳的步行動(dòng)作(或 者行走動(dòng)作）。
[0156] 以下，對(duì)第二實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置進(jìn)行說(shuō)明。第二實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置 從圖1~圖4所示的第一實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1省略電動(dòng)馬達(dá)11(以及旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部 11S)、托架12、帶輪14、帶14Β，而追加能夠?qū)Υ笸葦[動(dòng)臂13的擺動(dòng)角度進(jìn)行檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)角度 檢測(cè)部。在該第二實(shí)施方式中，雖無(wú)法通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)支援用戶步行(或者行走)時(shí)大腿部的 運(yùn)動(dòng)，但能夠通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)31支援小腿部的運(yùn)動(dòng)。另外，具有由附圖標(biāo)記21、22、23、24、25等 表示的剛性調(diào)整部，因此以始終成為共振狀態(tài)的方式將剛性調(diào)整角度(順時(shí)針?lè)较虻钠?角度9s)形成適當(dāng)?shù)慕嵌?，從而能夠適當(dāng)?shù)販p少用戶大腿部的運(yùn)動(dòng)量。
[0157]另外，與第一實(shí)施方式相同地，也可以追加右腳用的基座部（基座部2的左右對(duì)稱 版）、右腳用的大腿擺動(dòng)部（由附圖標(biāo)記13、19等表示的各部件的左右對(duì)稱版）、右腳用的剛 性調(diào)整部（由附圖標(biāo)記21、22、23、24、25等表示的各部件的左右對(duì)稱版）、右腳用的小腿擺動(dòng) 部（由附圖標(biāo)記31、32、32P、32B、33、34、35、36、39等表示的各部件的左右對(duì)稱版），根據(jù)控制 單元5支援用戶兩腳的步行動(dòng)作(或行走動(dòng)作）。
[0158]以下，對(duì)第三實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置進(jìn)行說(shuō)明。第三實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置 從圖1~圖4所示的第一實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1省略電動(dòng)馬達(dá)31、托架32、帶輪32P、帶 32B、小腿擺動(dòng)臂33、小腿中繼臂34、小腿臂35、腳保持部36、小腿安裝部39。在該第三實(shí)施方 式中，通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)11支援用戶的步行(或者行走)的大腿部的運(yùn)動(dòng)，未支援小腿部的運(yùn)動(dòng)。 此外，具有由附圖標(biāo)記21、22、23、24、25等表示的剛性調(diào)整部，因此以始終成為共振狀態(tài)的 方式將剛性調(diào)整角度(順時(shí)針?lè)较虻钠媒嵌?s)形成適當(dāng)?shù)慕嵌龋瑥亩軌蚋訙p少電動(dòng) 馬達(dá)11的功率消耗。
[0159] 另外，與第一實(shí)施方式相同地，也可以追加右腳用的基座部（基座部2的左右對(duì)稱 版）、右腳用的大腿擺動(dòng)部（由附圖標(biāo)記11、12、14、14B、15、13、19等表不的各部件的左右對(duì) 稱版）、右腳用的剛性調(diào)整部（由附圖標(biāo)記21、22、23、24、25等表示的各部件的左右對(duì)稱版）， 根據(jù)控制單元5支援用戶的兩腳的步行動(dòng)作(或者行走動(dòng)作）。
[0160] 以下，對(duì)第四實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置進(jìn)行說(shuō)明。第四實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置 從第三實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置省略電動(dòng)馬達(dá)11(以及旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部11S)、托架12、帶輪 14、帶14B，而追加能夠檢測(cè)大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)角度的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部。在該第四實(shí)施方 式中，無(wú)法支援用戶步行(或者行走)時(shí)小腿部的運(yùn)動(dòng)。另外，也無(wú)法通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)支援用戶 大腿部的運(yùn)動(dòng)。但是，具有由附圖標(biāo)記21、22、23、24、25等表示的剛性調(diào)整部，因此以始終成 為共振狀態(tài)的方式將剛性調(diào)整角度(順時(shí)針?lè)较虻钠媒嵌?s)形成適當(dāng)?shù)慕嵌?，從而能?適當(dāng)?shù)販p少用戶的大腿部的運(yùn)動(dòng)量。
[0161] 另外，與第一實(shí)施方式相同地，也可以追加右腳用的基座部（基座部2的左右對(duì)稱 版）、右腳用的大腿擺動(dòng)部（由附圖標(biāo)記13、19等表示的各部件的左右對(duì)稱版）、右腳用的剛 性調(diào)整部（由表示附圖標(biāo)記21、22、23、24、25等表示的各部件的左右對(duì)稱版），根據(jù)控制單元 5支援用戶的兩腳的步行動(dòng)作(或者行走動(dòng)作）。
[0162] 以下，對(duì)第五實(shí)施方式（在具有往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)體的輸送裝置70應(yīng)用表觀上剛性可 變部的例子(圖14))進(jìn)行說(shuō)明。在接下來(lái)說(shuō)明的第五實(shí)施方式中，對(duì)具有上述說(shuō)明的擺動(dòng)關(guān) 節(jié)裝置的一部分(至少包括表觀上剛性可變部）的輸送裝置70的例子進(jìn)行說(shuō)明。此外，在圖 14中示出了Y軸方向?yàn)殂U垂向上方向。
[0163] 以下，對(duì)輸送裝置70的整體結(jié)構(gòu)（圖14)進(jìn)行說(shuō)明。圖14所示的輸送裝置70具有:臂 71、小齒輪71B、減速機(jī)72(變速器）、從動(dòng)帶輪73C、帶73B、驅(qū)動(dòng)帶輪73A、上下驅(qū)動(dòng)用促動(dòng)器 74M、旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部74E、盤(pán)簧24、彈簧固定部件23、電動(dòng)馬達(dá)21、旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部21S、支承 體78、滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)體79A、控制部50B等。此外，上下驅(qū)動(dòng)用促動(dòng)器74M相當(dāng)于小齒輪驅(qū)動(dòng)部。另 外，電動(dòng)馬達(dá)21是可變剛性用促動(dòng)器，相當(dāng)于剛性調(diào)整部件。圖14的例子所示的輸送裝置70 在引導(dǎo)部件79B上（向左右)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且使臂71上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)輸送機(jī)Cl上的 工件W進(jìn)行把持，使把持的工件W在輸送機(jī)C2上移動(dòng)。此外，盤(pán)簧24、彈簧固定部件23、電動(dòng)馬 達(dá)21、旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部21S與圖5所示的情況相同。
[0164] 支承體78支承為小齒輪71B、小齒輪側(cè)軸72A、減速機(jī)72、帶輪側(cè)軸72B、從動(dòng)帶輪 73C、彈簧側(cè)軸73C1、盤(pán)簧24、彈簧固定部件23、電動(dòng)馬達(dá)21分別成為同軸。另外，支承體78以 臂71能夠上下進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的方式對(duì)臂71進(jìn)行引導(dǎo)。另外，在支承體78設(shè)置有能夠沿 著引導(dǎo)部件79B(左右)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)體79A?？刂撇?0B對(duì)來(lái)自滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)體79A的 位置檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并且向滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)體79A輸出控制信號(hào)，從而能夠使輸送裝置70沿著 引導(dǎo)部件79B進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0165] 臂71是具有與小齒輪71B嚙合的齒條部71A，且上下延伸的部件，在下端部具有把 持與釋放工件W的把持部71C。臂71與小齒輪71B的旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)地被支承體78引導(dǎo)而向上方或 者下方進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。此外，臂71的把持部71C與來(lái)自控制部50B的控制信號(hào)對(duì)應(yīng)地把 持或者釋放工件W。
[0166] 減速機(jī)72將從帶輪側(cè)軸72B輸入的旋轉(zhuǎn)減速為1/n倍并將其輸出至小齒輪側(cè)軸72A (將從小齒輪側(cè)軸72A輸入的旋轉(zhuǎn)放大η倍并將其輸出至帶輪側(cè)軸72B)。
[0167] 在從動(dòng)帶輪73C連接有帶輪側(cè)軸72Β與彈簧側(cè)軸73C1，經(jīng)由驅(qū)動(dòng)帶輪73Α以及帶73Β 傳遞上下驅(qū)動(dòng)用促動(dòng)器74Μ的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力?？刂撇?0Β對(duì)來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部74Ε的檢測(cè)信號(hào) 進(jìn)行檢測(cè)并且向上下驅(qū)動(dòng)用促動(dòng)器74Μ輸出控制信號(hào)。此外，彈簧側(cè)軸73C1連接于作為盤(pán)簧 24的一端的自由端(相當(dāng)于圖5的自由端24Β)。
[0168] 通過(guò)以上的結(jié)構(gòu)，盤(pán)簧24在上下驅(qū)動(dòng)用促動(dòng)器74Μ驅(qū)動(dòng)小齒輪71Β使之旋轉(zhuǎn)時(shí)，向 直徑變小的一側(cè)(或者直徑增大的一側(cè))卷繞而積蓄能量。此時(shí)，通過(guò)上下驅(qū)動(dòng)用促動(dòng)器74Μ 驅(qū)動(dòng)從動(dòng)帶輪73C使之旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)帶輪73C經(jīng)由減速機(jī)72與小齒輪71Β使臂71向上方(或者下 方)運(yùn)動(dòng)。另外，盤(pán)簧24在釋放積蓄的能量時(shí)，從縮徑(或者擴(kuò)徑）的狀態(tài)復(fù)原并且驅(qū)動(dòng)小齒 輪71Β使之旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，通過(guò)盤(pán)簧24驅(qū)動(dòng)從動(dòng)帶輪73C使之旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)帶輪73C經(jīng)由減速機(jī)72 與小齒輪71Β使臂71向下方(或者上方)運(yùn)動(dòng)。
[0169] 作為盤(pán)簧24的一端的自由端如上所述，相當(dāng)于圖5的自由端24Β，并連接于彈簧側(cè) 軸73C1。另外，作為盤(pán)簧24的另一端的固定端相當(dāng)于圖5的固定端24Α，并被彈簧固定部件23 的彈簧支承體23J支承。
[0170]彈簧固定部件23與圖5所示的彈簧固定部件23相同，具有彈簧支承體23J，并通過(guò) 電動(dòng)馬達(dá)21旋轉(zhuǎn)。而且，控制部50Β對(duì)來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部21S的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并且向 電動(dòng)馬達(dá)21輸出控制信號(hào)。
[0171]如以上說(shuō)明的那樣，輸送裝置70具有擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的以下的各部。小齒輪側(cè)軸72Α 相當(dāng)于擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的驅(qū)動(dòng)軸部件。另外，進(jìn)行往復(fù)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的小齒輪71Β相當(dāng)于擺動(dòng)關(guān)節(jié) 裝置的第一輸出部，小齒輪71Β的往復(fù)旋轉(zhuǎn)角度相當(dāng)于擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的第一擺動(dòng)角度。另 外，旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部74Ε相當(dāng)于擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的第一角度檢測(cè)部。另外，盤(pán)簧24相當(dāng)于擺動(dòng) 關(guān)節(jié)裝置的彈性體。另外，（從小齒輪71Β觀察的)盤(pán)簧24的表觀上的彈簧常數(shù)相當(dāng)于擺動(dòng)關(guān) 節(jié)裝置的（從第一輸出部觀察的）表觀上的剛性。另外，由彈簧固定部件23與電動(dòng)馬達(dá)21構(gòu) 成的(從小齒輪71Β觀察的)表觀上彈簧常數(shù)可變部相當(dāng)于擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的表觀上剛性可變 部。
[0172]以下，對(duì)與小齒輪71Β的旋轉(zhuǎn)角度Θ對(duì)應(yīng)的目標(biāo)剛性調(diào)整角度(彈簧固定部件23的 旋轉(zhuǎn)角度)的計(jì)算方法進(jìn)行說(shuō)明。此處，若將臂71的上下方向的推力設(shè)為F、將臂71的質(zhì)量設(shè) 為m(能夠忽略工件W的質(zhì)量）、將臂71的上下運(yùn)動(dòng)的粘性系數(shù)設(shè)為d、將Y軸方向的剛性設(shè)為 1α、將臂71的下端位置的Y軸坐標(biāo)設(shè)為y、將臂71的上端位置的Y坐標(biāo)設(shè)為yo,將重力加速度設(shè) 為g，則下述的式14所示的運(yùn)動(dòng)方程式成立。
[0173]
[0174] 在該情況下，系統(tǒng)的能量的總和E能夠由以下的式15表示。
[0175]
[0176] 此處，將式15的能量的總和E形成最小化的條仵如以F的式16所示那樣，根據(jù)式 16,能夠獲得以下的式17、式18、式19。
[0177]
[0178]
[0179]
[0180]
[0181] 若如上述的式19那樣對(duì)剛性Ia進(jìn)行控制，則能夠?qū)⒛芰康目偤虴形成最小化。但 是，在y-yo(相當(dāng)于小齒輪71B的旋轉(zhuǎn)角度Θ)接近〇(零)時(shí)，剛性k L成為正(或者負(fù)）的無(wú)限大， 因此在其附近，將kL固定為上限(盤(pán)簧24的彈簧常數(shù)的物理的上限(通常設(shè)定））。
[0182] 此處，在臂71的上下運(yùn)動(dòng)以yo為中心呈大致正弦波狀振動(dòng)并如下述的式20那樣表 示的情況下，如下述的式21那樣進(jìn)行控制。
[0183] Y^yo+Asin ω t …式20
[0184] kL=m[(Ac02sinc0 t_g)/(Asin c0t)]=m[c0 2-g/( Asin ω t)]
[0185] …式 21
[0186] 另外，對(duì)于垂直方向位移y與旋轉(zhuǎn)位移θ(小齒輪71Β的旋轉(zhuǎn)角度)的關(guān)系，若將小齒 輪的節(jié)圓半徑設(shè)為r，則能夠通過(guò)以下的式22表示。此外，θ〇為位移前的角度， yQ為位移前的 位置。
[0187] γ(Θ-Θ〇) =y-y〇 …式 22
[0188] 另外，若考慮減速機(jī)72的輸出被齒條小齒輪轉(zhuǎn)換成直動(dòng)方向的推力f，則以下的式 23成立，從而根據(jù)式23與式22，能夠獲得式24。
[0189] f = kL(y-yo) …式 23
[0190] f = kLr(0-0〇) …式 24
[0191] 此處，若將通過(guò)盤(pán)簧24在小齒輪71B產(chǎn)生的扭矩設(shè)為τ、將旋轉(zhuǎn)方向的表觀上的剛 性設(shè)為kR、將盤(pán)簧24帶來(lái)的扭矩設(shè)為·^、將減速機(jī)72的減速比設(shè)為η、將減速機(jī)72的效率設(shè)為 %，則以下的式25成立。另外，在減速機(jī)72的帶輪側(cè)軸72Β產(chǎn)生的扭矩T 1在將盤(pán)簧本來(lái)的彈簧 常數(shù)設(shè)為k的情況下，成為以下的式26。
[0192] T = kR(0-0〇) =qRnii …式 25
[0193] Ti = kn(9-0〇)…式 26
[0194] 根據(jù)上述的式25與式26,能夠獲得以下的式27。
[0195] τ = ηκη\(θ-θ〇)…式 27
[0196] 此處，相對(duì)于上述的式26,若考慮使盤(pán)簧24的固定端24Α旋轉(zhuǎn)ΘΚ給予圖9中的偏置 角度9s(相當(dāng)于θ〇)，則能夠獲得以下的式28。
[0197] Ti = k[n(0-00)-01]…式 28
[0198] 根據(jù)上述的式25與式28,能夠獲得以下的式29。
[0199] T = nRnk[n(0-00)-01]
[0200] =ηΚη\{1-θι/[π(θ-θ0)]}(θ-θ〇)…式 29
[0201] 根據(jù)上述的式29與式25,能夠獲得以下的式30,若針對(duì)kR整理該式30,則能夠獲得 式31。
[0202] nRn2k{l-0i/[n(0-00)]}(0-0〇)=kR(0-0〇)…式 30
[0203] kR = %n2k{ 1-θι/[η(θ-θ0) ]}…式 31
[0204] 此處，將齒條小齒輪機(jī)構(gòu)的效率設(shè)為％，若考慮直動(dòng)部的作功與轉(zhuǎn)動(dòng)部的作功相 等，則能夠獲得以下的式32，根據(jù)式32與式22，能夠獲得以下的式33。
[0205] f (y-yo) =%τ(θ-θ〇)…式 32
[0206] fr(0-0〇)=qLT：(0-0〇)…式 33
[0207] 根據(jù)上述的式24與式33,能夠獲得以下的式34。
[0208] kLr2(0-0〇)2 = nLT(0-0〇)…式 34
[0209] 根據(jù)上述的式34與式29,能夠獲得以下的式35,若針對(duì)kL整理式35,則能夠獲得式 36。另外，若針對(duì)01整理式35,則能夠獲得式37。因此，只要相對(duì)于必要的kL，如式37那樣控制 θι即可。
[0210] kLr2(0-0〇)2 = nLriRn2k{l-01/[n(0-00)]}(0-0〇) 2
[0211] …式 35
[0212] kL = nL%n2k{l-0i/[n(9-00) ]} 1/r2 …式 36
[0213] θι= [ 1-kLr2/(nL%n2k) ]η( θ-θ〇) …式 37
[0214]以上，將盤(pán)簧24的固定端24Α的位置的角度Q1(相當(dāng)于圖9所示的偏置角度0 3)調(diào)整 為相對(duì)于小齒輪71Β的旋轉(zhuǎn)位移Θ實(shí)時(shí)地滿足式37,從而能夠使上下驅(qū)動(dòng)用促動(dòng)器74Μ的消 耗能量形成最小化。
[0215] 以下，對(duì)第六實(shí)施方式(在具有擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)體的機(jī)械手90應(yīng)用表觀上剛性可變部的 例子（圖15、圖16))以及機(jī)械手90的整體結(jié)構(gòu)（圖15、圖16)進(jìn)行說(shuō)明。使用圖15以及圖16對(duì) 在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)體(與第二擺動(dòng)部95以及第二旋轉(zhuǎn)部94 一體化的第一擺動(dòng)部93)應(yīng)用上述的表 觀上剛性可變部的例子進(jìn)行說(shuō)明。圖15以及圖16所示的機(jī)械手90具有:基座部91、第一旋轉(zhuǎn) 部92、第一擺動(dòng)部93、第二旋轉(zhuǎn)部94、第二擺動(dòng)部95、控制部50C等。
[0216] 在基座部91設(shè)置有具有旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部91Ε的電動(dòng)馬達(dá)91Μ，電動(dòng)馬達(dá)91Μ使第一 旋轉(zhuǎn)部92相對(duì)于基座部91旋轉(zhuǎn)。另外，在第一旋轉(zhuǎn)部92設(shè)置有具備電動(dòng)馬達(dá)84Μ(相當(dāng)于擺 動(dòng)部驅(qū)動(dòng)部）的剛性可變式擺動(dòng)裝置80G，電動(dòng)馬達(dá)84Μ具有旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部84Ε，剛性可變 式擺動(dòng)裝置80G使第一擺動(dòng)部93相對(duì)于第一旋轉(zhuǎn)部92擺動(dòng)。此外，對(duì)剛性可變式擺動(dòng)裝置 80G的詳細(xì)后述。另外，在第一擺動(dòng)部93設(shè)置有具有旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部93E的電動(dòng)馬達(dá)93M，電 動(dòng)馬達(dá)93M使第二旋轉(zhuǎn)部94相對(duì)于第一擺動(dòng)部93旋轉(zhuǎn)。另外，在第二旋轉(zhuǎn)部94設(shè)置有具有旋 轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部94E的電動(dòng)馬達(dá)94M，電動(dòng)馬達(dá)94M使第二擺動(dòng)部95相對(duì)于第二旋轉(zhuǎn)部94擺動(dòng)。 控制部50C邊檢測(cè)來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部91E的檢測(cè)信號(hào)邊向電動(dòng)馬達(dá)91M輸出控制信號(hào)，邊 檢測(cè)來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部84E的檢測(cè)信號(hào)邊向電動(dòng)馬達(dá)84M輸出控制信號(hào)。另外，控制部50C 邊檢測(cè)來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部93E的檢測(cè)信號(hào)邊向電動(dòng)馬達(dá)93M輸出控制信號(hào)，邊檢測(cè)來(lái)自旋 轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部94E的檢測(cè)信號(hào)邊向電動(dòng)馬達(dá)94M輸出控制信號(hào)。
[0217] 剛性可變式擺動(dòng)裝置80G具有:擺動(dòng)體側(cè)軸82A、減速機(jī)82、帶輪側(cè)軸82B、從動(dòng)帶輪 83C、帶83B、驅(qū)動(dòng)帶輪83A、電動(dòng)馬達(dá)84M、旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部84E、彈簧側(cè)軸83C1、盤(pán)簧24、彈簧 固定部件23、電動(dòng)馬達(dá)21(為可變剛性用促動(dòng)器，相當(dāng)于剛性調(diào)整部件）以及旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè) 部21S，并設(shè)置于第一旋轉(zhuǎn)部92。圖15以及圖16所示的機(jī)械手90從第一擺動(dòng)部93起使上面 (第一擺動(dòng)部93、第二旋轉(zhuǎn)部94、第二擺動(dòng)部95)進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。此外，盤(pán)簧24、彈簧固定部件 23、電動(dòng)馬達(dá)21、旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部21S與圖5所示的情況相同。此外，將從第一擺動(dòng)部93起的 上面變成具有規(guī)定的振幅周期性地?cái)[動(dòng)的部分。
[0218] 作為剛性可變式擺動(dòng)裝置80G的支承體的第一旋轉(zhuǎn)部92支承為擺動(dòng)體側(cè)軸82A、減 速機(jī)82、帶輪側(cè)軸82B、從動(dòng)帶輪83C、彈簧側(cè)軸83C1、盤(pán)簧24、彈簧固定部件23、電動(dòng)馬達(dá)21 分別成為同軸。此外，減速機(jī)82、帶輪側(cè)軸82B、從動(dòng)帶輪83C、帶83B、驅(qū)動(dòng)帶輪83A、電動(dòng)馬達(dá) 84M、彈簧側(cè)軸83C1、盤(pán)簧24、彈簧固定部件23、電動(dòng)馬達(dá)21與圖14所示的減速機(jī)72、帶輪側(cè) 軸72B、從動(dòng)帶輪73C、帶73B、驅(qū)動(dòng)帶輪73A、上下驅(qū)動(dòng)用促動(dòng)器74M、彈簧側(cè)軸73C1、盤(pán)簧24、 彈簧固定部件23、電動(dòng)馬達(dá)21相同，因此省略說(shuō)明。減速機(jī)82將從帶輪側(cè)軸82B輸入的旋轉(zhuǎn) 減速為1/n倍，并將其輸出至擺動(dòng)體側(cè)軸82A(將從擺動(dòng)體側(cè)軸82A輸入的旋轉(zhuǎn)放大η倍并將 其輸出至帶輪側(cè)軸82Β)。
[0219] 通過(guò)以上的結(jié)構(gòu)，盤(pán)簧24在電動(dòng)馬達(dá)84Μ驅(qū)動(dòng)從動(dòng)帶輪83C使之旋轉(zhuǎn)時(shí)，向直徑變 小的一側(cè)(或者直徑增大的一側(cè))卷繞而積蓄能量。此時(shí)，被電動(dòng)馬達(dá)84Μ旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的從動(dòng)帶 輪83C經(jīng)由減速機(jī)82與擺動(dòng)體側(cè)軸82Α使第一擺動(dòng)部93進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。另外，盤(pán)簧24在釋放 積蓄的能量時(shí)，邊從被縮徑(或者擴(kuò)徑）的狀態(tài)復(fù)原邊驅(qū)動(dòng)從動(dòng)帶輪83C使之旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，被 盤(pán)簧24旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的從動(dòng)帶輪83C經(jīng)由減速機(jī)82與擺動(dòng)體側(cè)軸82Α使第一擺動(dòng)部93進(jìn)行擺動(dòng) 運(yùn)動(dòng)。
[0220]如以上說(shuō)明的那樣，機(jī)械手90具有擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的以下的各部。擺動(dòng)體側(cè)軸82Α相 當(dāng)于擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的驅(qū)動(dòng)軸部件。另外，擺動(dòng)的第一擺動(dòng)部93相當(dāng)于擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的第一 輸出部，第一擺動(dòng)部93的擺動(dòng)角度Θ相當(dāng)于擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的第一擺動(dòng)角度。另外，旋轉(zhuǎn)角度 檢測(cè)部84Ε相當(dāng)于擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的第一角度檢測(cè)部。另外，盤(pán)簧24相當(dāng)于擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的彈 性體。另外，（從第一擺動(dòng)部93觀察的）盤(pán)簧24的表觀上的彈簧常數(shù)相當(dāng)于擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的 (從第一輸出部觀察的)表觀上的剛性。另外，由彈簧固定部件23與電動(dòng)馬達(dá)21構(gòu)成的(從第 一擺動(dòng)部93觀察的)表觀上彈簧常數(shù)可變部相當(dāng)于擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的表觀上剛性可變部。
[0221]以下，對(duì)與第一擺動(dòng)部93的擺動(dòng)角度Θ對(duì)應(yīng)的目標(biāo)剛性調(diào)整角度(彈簧固定部件23 的旋轉(zhuǎn)角度)的計(jì)算方法進(jìn)行說(shuō)明。此處，對(duì)于通過(guò)盤(pán)簧24產(chǎn)生的扭矩τ而言，若將從第一擺 動(dòng)部93觀察的盤(pán)簧24的表觀上的剛性(彈簧常數(shù))設(shè)為k R、將第一擺動(dòng)部93的擺動(dòng)角度設(shè)為 Θ、將相當(dāng)于擺動(dòng)的中心的位置的角度設(shè)為θ〇、將減速機(jī)82的減速比設(shè)為η、將減速機(jī)82的效 率設(shè)為％、將通過(guò)盤(pán)簧24在減速機(jī)82的帶輪側(cè)軸82B產(chǎn)生的扭矩設(shè)為T(mén)1，則以下的式38、式39 成立。
[0222] T = kR( θ-θ〇) …式 38
[0223] T = %ητι …式 39
[0224] 另外，在減速機(jī)82的帶輪側(cè)軸82Β產(chǎn)生的扭矩^在將盤(pán)簧24的本來(lái)的彈簧常數(shù)設(shè) 為k、將盤(pán)簧24的相對(duì)于固定端的自由端的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)為 9/的情況下，以下的式40、式41成 立。
[0225] = …式 40
[0226] !1(9-00) = 07 …式 41
[0227] 根據(jù)上述的式40與式41，獲得以下的式42,從而根據(jù)該式42與上述的式39,能夠獲 得以下的式43。
[0228] Ti = kn(9-0〇)…式 42
[0229] T = ^Rn · kn(9-0〇) =qRn2k(9-0〇)…式43
[0230] 根據(jù)上述的式43與式38,能夠獲得以下的式44。
[0231] kR = %n2k …式 44
[0232]此處，若考慮使盤(pán)簧24的固定端移動(dòng)(旋轉(zhuǎn)W1，則以下的式45成立，從而根據(jù)該式 45與上述的式40,能夠獲得以下的式46。
[0233] θ'=η(θ-θ〇)-θ1 …式 45
[0234] Tl=k[n(0-00)-01]…式 46
[0235] 另外，根據(jù)上述的式39與式46,能夠獲得以下的式47。另外，根據(jù)式47與式38,能夠 獲得下述的式48。
[0236] T = ^Rn · k[n(9-00)-0i]
[0237] =ηΚη\{1-θι/[π(θ-θ0)]}(θ-θ〇)…式 47
[0238] kR = nRn2k{l-0i/[n(0-00)]}…式 48
[0239] 此處，將負(fù)荷(與第二擺動(dòng)部95以及第二旋轉(zhuǎn)部94 一體化的第一擺動(dòng)部93)的質(zhì)量 設(shè)為m、將負(fù)荷的慣性力矩設(shè)為J、將負(fù)荷的粘性系數(shù)設(shè)為d、將從第一擺動(dòng)部93的擺動(dòng)中心 至負(fù)荷的重心的距離設(shè)為1(參照?qǐng)D15)，若sin0~0，則以下的式49成立。此外，慣性力矩J與 直至重心的距離1因負(fù)荷(與第二擺動(dòng)部95以及第二旋轉(zhuǎn)部94 一體化的第一擺動(dòng)部93)的姿 勢(shì)而變化，因此預(yù)先計(jì)算該值而使用。
[0242]
式 50
[0240] ,·.式 49
[0241] 另外，在擺動(dòng)的動(dòng)作方向作用有重力的情況下的能量的總和E通過(guò)下式50獲得。
[0243] 此處，將式50的能量的總和E形成最小化的條件如以下的式51所示的那樣，根據(jù)式 51，能夠獲得式52、式53。
[0244]
[0245]
[0246]
[0247] 在擺動(dòng)的動(dòng)作視為以0Q為中心的正弦波的情況下，能夠視為式54。而且，根據(jù)式54 與式53,能夠獲得以下的式55。
[0248] 0 = 0〇+Asin〇 t …式54
[0249] kR = [ (JA0 2sin ω t~mgl)/(Asin ω t) ] = J ω 2-mgl/(Asin ω t) …式55
[0250] 以上，將盤(pán)簧24的固定端24Α的位置的角度Q1(相當(dāng)于圖9所示的偏置角度θ8)調(diào)整 為相對(duì)于第一擺動(dòng)部93的擺動(dòng)角度Θ實(shí)時(shí)地滿足式48,從而能夠?qū)㈦妱?dòng)馬達(dá)84M的消耗能量 形成最小化。
[0251] 本發(fā)明的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置(腳力支援裝置）、步行輔助裝置、輸送裝置、機(jī)械手及其構(gòu) 造、結(jié)構(gòu)、形狀、外觀等能夠在不變更本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更、追加、刪除。
[0252] 在本實(shí)施方式中說(shuō)明的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置(腳力支援裝置）的用途不限定于作為支援 用戶的下肢的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)(步行、行走）的用途的步行輔助裝置，也能夠應(yīng)用于進(jìn)行周期性的 擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的輸送裝置、機(jī)械手等各種對(duì)象物。
[0253] 在本實(shí)施方式中，電動(dòng)馬達(dá)11、電動(dòng)馬達(dá)31、上下驅(qū)動(dòng)用促動(dòng)器74M、電動(dòng)馬達(dá)84M 的擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被帶輪與帶傳遞至大腿擺動(dòng)臂13、小腿擺動(dòng)臂33、小齒輪71B、第一擺動(dòng)部 93,但不限定于帶輪與帶，也可以使用齒輪、連桿機(jī)構(gòu)等進(jìn)行傳遞。
[0254] 另外，在本實(shí)施方式的說(shuō)明中，對(duì)在大腿擺動(dòng)臂13(帶輪15)與盤(pán)簧24之間設(shè)置變 速器25,在大腿擺動(dòng)臂13(帶輪15)間接地連接盤(pán)簧24的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以省略變 速器25,將大腿擺動(dòng)臂13(帶輪15)與盤(pán)簧24直接連接。相同地，也可以省略減速機(jī)72、減速 機(jī)82 〇
[0255] 另外，在本實(shí)施方式中，在作為彈性體使用盤(pán)簧24的例子中進(jìn)行了說(shuō)明，但能夠代 替盤(pán)簧24而使用各種彈性體。例如，也可以為卷繞為螺旋狀的伸縮彈簧、板狀彈簧、波形彈 簧等其他的彈性體。另外，也可以為橡膠、樹(shù)脂等人造橡膠、油那樣的液體、利用了氣體的彈 性體。能夠以與保存能量的對(duì)象物(動(dòng)作）的運(yùn)動(dòng)量、保存的能量一致的方式變更彈性體。在 保存的能量比較少的情況下，使用人造橡膠很有效。另外，相對(duì)于用戶的步行、行走等的動(dòng) 作，從較大的能量的保存量、彈簧常數(shù)（剛性)等的大小、調(diào)整的容易性等來(lái)看，使用盤(pán)簧很 有效。另外，盤(pán)簧從成本的方面考慮也優(yōu)選。
[0256] 以下，使用附圖對(duì)作為用于實(shí)施本發(fā)明的方式的第七實(shí)施方式按順序進(jìn)行說(shuō)明。 此外，當(dāng)在各圖中記載了X軸、Y軸、Z軸的情況下，X軸、Y軸以及Z軸相互正交，Z軸方向表示鉛 垂向上方向，X軸方向表示相對(duì)于用戶（安裝了擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的用戶）的前方，Y軸方向表示 相對(duì)于用戶的左方。此外，在本說(shuō)明書(shū)中，圖17所示的"大腿擺動(dòng)臂13"相當(dāng)于"第一擺動(dòng) 臂"，"小腿擺動(dòng)臂33"相當(dāng)于"第二擺動(dòng)臂"。另外，"旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部11S"相當(dāng)于"第一角度 檢測(cè)部"，"旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部31S"相當(dāng)于"第二角度檢測(cè)部"。另外，"電動(dòng)馬達(dá)11"相當(dāng)于"第 一驅(qū)動(dòng)部"，"電動(dòng)馬達(dá)31"相當(dāng)于第二驅(qū)動(dòng)部，"電動(dòng)馬達(dá)21"相當(dāng)于"變速比調(diào)整馬達(dá)"。另 外，在以下的說(shuō)明中，示出了驅(qū)動(dòng)軸部件6為凸?fàn)畹牟考睦樱?qū)動(dòng)軸部件6也可以為凸 形狀的軸，也可以為對(duì)軸進(jìn)行支承的凹形狀(孔形狀）。因此，"繞驅(qū)動(dòng)軸部件6"的記載表示 與"繞作為驅(qū)動(dòng)軸部件6的中心軸的驅(qū)動(dòng)軸線6J"相同的情況。另外，"變速器25"與"電動(dòng)馬 達(dá)21"相當(dāng)于"表觀上彈簧常數(shù)可變部"以及"變速部"。另外，"大腿擺動(dòng)臂的剛性"是指使大 腿擺動(dòng)臂13擺動(dòng)所需的每個(gè)單位角度位移的扭矩。另外，"小腿中繼臂34"與"小腿臂35"相 當(dāng)于"擺動(dòng)連桿部件"。
[0257] 圖17~圖20表示第七實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1的整體結(jié)構(gòu)。第七實(shí)施方式的擺 動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1安裝于用戶的單個(gè)腳(在第七實(shí)施方式中為左腳），來(lái)支援用戶的步行或者行 走等的動(dòng)作。如圖17所示，擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1由附圖標(biāo)記2、3、4、5、6等所示的用戶安裝部、附圖 標(biāo)記11、12、14、14B、15、13、19等所示的大腿擺動(dòng)部、附圖標(biāo)記21、22、24、25等所示的剛性調(diào) 整部、附圖標(biāo)記31、32、32?、328、33、34、35、36、39等所示的小腿擺動(dòng)部構(gòu)成。此外，圖17是表 示擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1的各構(gòu)成要素的形狀與組裝位置等的分解立體圖，圖18表示組裝了各構(gòu) 成要素的狀態(tài)的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1。另外，圖19對(duì)將擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1安裝于用戶的狀態(tài)進(jìn)行說(shuō) 明，圖20表示大腿擺動(dòng)臂13以及小腿擺動(dòng)臂33的擺動(dòng)的例子。在第七實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié) 裝置1中，對(duì)與第一實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1相同或同等的部位標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，并 省略說(shuō)明。
[0258] 以下，對(duì)由電動(dòng)馬達(dá)21、托架22、盤(pán)簧24、變速器25等構(gòu)成的剛性調(diào)整部（圖17~圖 19、圖21~圖23)進(jìn)行說(shuō)明。托架22是相對(duì)于基座部2固定電動(dòng)馬達(dá)21的部件，在托架22設(shè)置 有用于供電動(dòng)馬達(dá)21的旋轉(zhuǎn)軸插通的貫通孔22H，托架22被固定于基座部2。另外，如圖17、 圖22所示，大腿擺動(dòng)臂13的圓板部13G的貫通孔13H、帶輪15的帶輪軸部件15J、變速器25的 軸25A、盤(pán)簧24的中心軸配置為與驅(qū)動(dòng)軸線6J同軸。另外，如圖21以及圖22所示，變速調(diào)整螺 釘21N、托架22的貫通孔22H、電動(dòng)馬達(dá)21的減速機(jī)21D配置為與作為變速調(diào)整螺釘21N的軸 的軸21J同軸。
[0259] 如圖21以及圖23所示，變速器25將固定于大腿擺動(dòng)臂13的圓板部13G的帶輪15的 帶輪軸部件15J連接于輸入輸出軸25H，基于被電動(dòng)馬達(dá)21調(diào)整的可變的變速比n，將η倍于 向一方的輸入輸出軸2 5Η輸入的輸入旋轉(zhuǎn)角度Θ的輸出旋轉(zhuǎn)角度η Θ輸出為另一輸入輸出軸 25G的旋轉(zhuǎn)角度。另外，變速器25將1/η倍于向另一輸入輸出軸25G輸入的輸入旋轉(zhuǎn)角度Θ的 輸出旋轉(zhuǎn)角度θ/η輸出為一方的輸入輸出軸25Η的旋轉(zhuǎn)角度。因此，變速器25若通過(guò)來(lái)自盤(pán) 簧24的施力扭矩使輸入輸出軸25G旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)角度0b，則使帶輪軸部件15J旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)角度0b · (1/η)。另外，如圖21所示，在輸入輸出軸25G形成有向驅(qū)動(dòng)軸線6J方向延伸的槽亦即彈簧自 由端插通槽25Β，用于固定盤(pán)簧24的自由端24Β的一側(cè)。此外，變速器25配置于將大腿擺動(dòng)臂 13的擺動(dòng)角度向盤(pán)簧24傳遞的擺動(dòng)角度傳遞路徑上。
[0260]另外，圖23表示變速器25的構(gòu)造的例子。變速器25在殼體25Ε內(nèi)具有輸入輸出軸 25Η、輸入輸出軸25G、多個(gè)變速錐(cone)25F、變速環(huán)25R等。輸入輸出軸25Η的擺動(dòng)角度經(jīng)由 大致圓錐形狀的變速錐25F傳遞至輸入輸出軸25G，輸入輸出軸25G的擺動(dòng)角度經(jīng)由變速錐 25F傳遞至輸入輸出軸25H。變速環(huán)25R具有環(huán)狀形狀并與各變速錐25F連接，供螺母25M連 接。而且，若通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)21的減速機(jī)2ID使變速調(diào)整螺釘2 IN旋轉(zhuǎn)，則螺母25M沿著變速調(diào) 整螺釘21N的長(zhǎng)度方向移動(dòng)，從而變速環(huán)25R相對(duì)于各變速錐25F的相對(duì)的位置(在圖23的例 子中，為Y軸方向的位置)移動(dòng)。于是，各變速錐25F的姿勢(shì)變化，從而輸入輸出軸25G相對(duì)于 輸入輸出軸25H的變速比η變化。
[0261]盤(pán)簧24繞規(guī)定的軸呈螺旋狀卷繞彈簧材料等彈性體，如圖21所示，將作為位于卷 繞的中心部附近的端部的一端設(shè)為自由端24Β，將作為位于從卷繞的中心部分離的位置的 端部的另一端設(shè)為固定端24Α。此外，在圖21中，自由端24Β固定于輸入輸出軸25G的彈簧自 由端插通槽25Β，固定端24Α固定于托架22的彈簧支承體22J。例如彈簧支承體22J是沿著驅(qū) 動(dòng)軸線6J方向延伸的軸狀部件，插通于在盤(pán)簧24的固定端24Α的位置形成的筒狀部。而且， 彈簧支承體22 J對(duì)盤(pán)簧24相對(duì)于托架22的固定端24Α的位置進(jìn)行固定。
[0262] 電動(dòng)馬達(dá)21在前端安裝有減速機(jī)21D，減速機(jī)21D被變速調(diào)整螺釘21Ν安裝。而且， 減速機(jī)21D插通于托架22的貫通孔22Η，電動(dòng)馬達(dá)21固定于托架22,托架22固定于基座部2。 另外，從收容于控制單元5的電池以及控制部向電動(dòng)馬達(dá)21與驅(qū)動(dòng)信號(hào)一起供給電力。然 后，電動(dòng)馬達(dá)21使變速調(diào)整螺釘21Ν相對(duì)于變速器25繞該變速調(diào)整螺釘21Ν的軸旋轉(zhuǎn)，從而 對(duì)變速器25的變速環(huán)25R的位置進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而對(duì)變速器25的變速比進(jìn)行調(diào)整。另外，在電 動(dòng)馬達(dá)21設(shè)置有編碼器等旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部21S。旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部21S將與電動(dòng)馬達(dá)21的軸的 旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出至控制部。然后，控制部能夠基于來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部21S的檢測(cè) 信號(hào)與減速機(jī)21D的減速比，對(duì)減速機(jī)21D的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，從而對(duì)基于變速環(huán)25R的位 置的變速比進(jìn)行檢測(cè)。此外，也可以在托架22設(shè)置對(duì)變速環(huán)25R相對(duì)于托架22的Y軸方向的 位置進(jìn)行檢測(cè)的位置檢測(cè)部(位置傳感器）。另外，電動(dòng)馬達(dá)21是不空轉(zhuǎn)的馬達(dá)，即便在未通 電的情況下減速機(jī)21D的旋轉(zhuǎn)角度位置也被維持，從而維持變速器25的變速比。
[0263] 以下，對(duì)盤(pán)簧24的固定端24Α的位置（圖24)進(jìn)行說(shuō)明。圖24是圖19所示的用戶T(使 用者)呈直立狀態(tài)，且示出了大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)角度為零的情況下的例子，即盤(pán)簧24的施 力扭矩為零的情況下的例子。而且，在圖24的例子的盤(pán)簧24的固定端24Α的位置，示出了在 自由端24Β既未產(chǎn)生繞驅(qū)動(dòng)軸線6J的順時(shí)針?lè)较虻氖┝εぞ?，又未產(chǎn)生繞驅(qū)動(dòng)軸線6J的 "逆"時(shí)針?lè)较虻氖┝εぞ氐臓顟B(tài)的例子。而且，圖24所示的基準(zhǔn)線Jl是在大腿擺動(dòng)臂13的 擺動(dòng)角度為零，且在盤(pán)簧24的施力扭矩為零時(shí)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸線6J與彈簧自由端插通槽25Β的 假想直線，且示出了輸入輸出軸25G的基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)角度位置。此外，在圖24的例子中，示出了在 彈簧自由端插通槽25Β的深度方向的前端存在固定端24Α，在基準(zhǔn)線Jl上存在彈簧自由端插 通槽25Β與固定端24Α的例子，但固定端24Α的位置不限定于該位置?；鶞?zhǔn)線Jl是大腿擺動(dòng)臂 13的擺動(dòng)角度為零，且盤(pán)簧24的施力扭矩為零的情況下的成為基準(zhǔn)位置的線。
[0264] 另外，圖24所示的擺動(dòng)角度n0f示出了在使大腿擺動(dòng)臂13向順時(shí)針?lè)较蛞詳[動(dòng)角 度0f擺動(dòng)的情況下，輸入盤(pán)簧24的自由端24Β的擺動(dòng)角度。在變速器25的變速比為η的情況 下，若大腿擺動(dòng)臂13向順時(shí)針?lè)较蛞詳[動(dòng)角度0f擺動(dòng)，則變速器25的輸入輸出軸25G向順時(shí) 針?lè)较蛞詳[動(dòng)角度ηΘf擺動(dòng)。而且，若向盤(pán)簧24的自由端24B輸入順時(shí)針?lè)较虻臄[動(dòng)角度ηΘ f，則在盤(pán)簧24的彈簧常數(shù)為k的情況下，盤(pán)簧24產(chǎn)生"逆"時(shí)針?lè)较虻氖┝εぞ豮 * ηθ?·。
[0265] 另外，圖24所示的擺動(dòng)角度ηθΓ*出了在使大腿擺動(dòng)臂13向"逆"時(shí)針?lè)较蛞詳[動(dòng) 角度Gr擺動(dòng)的情況下，輸入盤(pán)簧24的自由端24Β的擺動(dòng)角度。在變速器25的變速比為η的情 況下，若大腿擺動(dòng)臂13向"逆"時(shí)針?lè)较蛞詳[動(dòng)角度Θ Γ擺動(dòng)，則變速器25的輸入輸出軸25G向 "逆"時(shí)針?lè)较蛞詳[動(dòng)角度ηθΓ擺動(dòng)。而且，若向盤(pán)簧24的自由端24B輸入"逆"時(shí)針?lè)较虻臄[ 動(dòng)角度ηθΓ，則在盤(pán)簧24的彈簧常數(shù)為k的情況下，盤(pán)簧24產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻氖┝εぞ豮 * ηθ r〇
[0266] 以下，使用圖25對(duì)控制部50的輸入輸出進(jìn)行說(shuō)明。在控制單元5收容有控制部50以 及電池60。另外，控制單元5設(shè)置有起動(dòng)開(kāi)關(guān)54、作為輸入輸出部的觸摸面板55、向電池60充 電的充電用連接器61等。另外，控制部50(控制裝置)具有CPU50A、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器51、52、53等。 此外，也具備用于執(zhí)行控制部50的處理的程序、存儲(chǔ)各種計(jì)測(cè)結(jié)果等的存儲(chǔ)裝置，但省略圖 不。
[0267] 如后所述，控制部50求得用于使大腿擺動(dòng)臂13進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)擺動(dòng)周期、目 標(biāo)擺動(dòng)角度，經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器51將驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至電動(dòng)馬達(dá)11。電動(dòng)馬達(dá)11基于來(lái)自控制 部50的驅(qū)動(dòng)信號(hào)使減速機(jī)IlD擺動(dòng)，經(jīng)由帶輪14、帶14B以及帶輪15使大腿擺動(dòng)臂13在規(guī)定 周期內(nèi)以規(guī)定角度進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。另外，電動(dòng)馬達(dá)11的軸的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)量被旋轉(zhuǎn)角度檢 測(cè)部IlS檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)輸入馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器51，并且經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器51輸入CPU50AXPU50A以 基于來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部IlS的檢測(cè)信號(hào)的大腿擺動(dòng)臂13的實(shí)際的擺動(dòng)周期與實(shí)際的擺動(dòng) 角度接近目標(biāo)擺動(dòng)周期以及目標(biāo)擺動(dòng)角度的方式進(jìn)行反饋控制。
[0268] 另外，如后所述，控制部50求得從大腿擺動(dòng)臂13觀察的盤(pán)簧24的表觀上彈簧常數(shù) 成為最佳的值的變速器25的變速比，經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器52將驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至電動(dòng)馬達(dá)21。電 動(dòng)馬達(dá)21基于來(lái)自控制部50的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)由減速機(jī)21D使變速調(diào)整螺釘21N旋轉(zhuǎn)。另外，電 動(dòng)馬達(dá)21的軸的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)量被旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部21S檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)輸入馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器52 并且經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器52輸入CPU50AXPU50A以基于來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部21S的檢測(cè)信號(hào)的 實(shí)際的變速調(diào)整螺釘21N的旋轉(zhuǎn)角度的變速器25的變速比接近目標(biāo)剛性變速比的方式進(jìn)行 反饋控制。
[0269]如后所述，控制部50求得用于使小腿擺動(dòng)臂33進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)擺動(dòng)周期、目 標(biāo)擺動(dòng)角度，經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器53將驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至電動(dòng)馬達(dá)31。電動(dòng)馬達(dá)31基于來(lái)自控制 部50的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)由減速機(jī)31D、帶輪32P以及帶32B使小腿擺動(dòng)臂33在規(guī)定周期內(nèi)以規(guī)定 角度進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。另外，電動(dòng)馬達(dá)31的軸的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)量被旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部31S檢測(cè)， 檢測(cè)信號(hào)輸入馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器53，并且經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器53輸入CPU50AXPU50A以基于來(lái)自旋轉(zhuǎn) 角度檢測(cè)部31S的檢測(cè)信號(hào)的小腿擺動(dòng)臂33的實(shí)際的擺動(dòng)周期與實(shí)際的擺動(dòng)角度接近目標(biāo) 擺動(dòng)周期以及目標(biāo)擺動(dòng)角度的方式進(jìn)行反饋控制。
[0270]起動(dòng)開(kāi)關(guān)54是用于起動(dòng)控制部50的開(kāi)關(guān)。另外，觸摸面板55是用于進(jìn)行用戶的身 高、體重等的輸入、設(shè)定狀態(tài)的顯示等的裝置。另外，充電用連接器61是在對(duì)電池60進(jìn)行充 電時(shí)，供充電用電纜連接的連接器。
[0271]以下，對(duì)控制部的處理順序（圖26)進(jìn)行說(shuō)明。使用圖26所示的流程圖，對(duì)控制部50 的處理順序進(jìn)行說(shuō)明。若用戶操作控制單元的起動(dòng)按鈕(步驟S10)，則控制部進(jìn)入步驟S15。 [0272 ]在步驟S15中，控制部等待來(lái)自觸摸面板的用戶的初始設(shè)定輸入。若確認(rèn)來(lái)自用戶 的身高與體重的輸入，則控制部進(jìn)入步驟S20。此外，控制部在即使經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間也未確認(rèn) 來(lái)自用戶的輸入的情況下，例如，設(shè)定預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)身高與標(biāo)準(zhǔn)體重，進(jìn)入步驟S20。
[0273] 在步驟S 2 0中，控制部在規(guī)定期間的期間，未向電動(dòng)馬達(dá)11、21、31通電，而對(duì)用戶 的步行狀態(tài)(或者行走狀態(tài))進(jìn)行計(jì)測(cè)，與計(jì)測(cè)時(shí)間對(duì)應(yīng)地將來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部11S、31S 的檢測(cè)信號(hào)作為計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)裝置。電動(dòng)馬達(dá)11、31的軸形成在非通電時(shí)空轉(zhuǎn)的結(jié) 構(gòu)。此外，電動(dòng)馬達(dá)21的軸形成在非通電時(shí)不空轉(zhuǎn)而鎖定的結(jié)構(gòu)，基于電動(dòng)馬達(dá)21的變速調(diào) 整螺釘21N的旋轉(zhuǎn)角度不變化，而形成固定的變速比。例如在規(guī)定步數(shù)或者規(guī)定時(shí)間的期 間，收集計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)后進(jìn)入步驟S25。
[0274] 在步驟S25中，控制部根據(jù)基于來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部IlS的檢測(cè)信號(hào)的計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)， 根據(jù)大腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度(擺動(dòng)振幅）、大腿擺動(dòng)臂的角速度以及角加速度對(duì)步行周期 (擺動(dòng)周期)進(jìn)行計(jì)算。另外，相同地，控制部根據(jù)基于來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部31S的檢測(cè)信號(hào) 的計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)小腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度(擺動(dòng)振幅）、小腿擺動(dòng)臂的角速度以及角加速 度對(duì)步行周期(擺動(dòng)周期)進(jìn)行計(jì)算。然后，控制部進(jìn)入步驟S30。
[0275] 在步驟S30中，控制部基于在步驟S25中計(jì)算出的大腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度、大腿擺 動(dòng)臂的擺動(dòng)周期、在步驟S15中輸入的用戶的身高以及體重等，對(duì)作為最佳關(guān)節(jié)剛性的目標(biāo) 剛性變速比進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)入步驟S35。此外，對(duì)目標(biāo)剛性變速比的具體的計(jì)算方法后述。
[0276] 在步驟S35中，控制部對(duì)電動(dòng)馬達(dá)21進(jìn)行控制而將變速器25的變速比設(shè)定為在步 驟S30中求得的目標(biāo)剛性變速比，進(jìn)入步驟S40。
[0277] 在步驟S40中，控制部基于在步驟S25中計(jì)算出的大腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度、大腿擺 動(dòng)臂的擺動(dòng)周期、小腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度、小腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)周期、電池的輸出電壓等，對(duì) 用戶的大腿部的輔助圖案（向電動(dòng)馬達(dá)11輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出圖案等)與用戶的小腿部 的輔助圖案（向電動(dòng)馬達(dá)31輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出圖案)進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)入步驟S45。
[0278] 在步驟S45中，控制部基于在步驟S40中計(jì)算出的輔助圖案，開(kāi)始向電動(dòng)馬達(dá)11以 及電動(dòng)馬達(dá)31輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而使大腿擺動(dòng)臂13以及小腿擺動(dòng)臂33進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，從而以 繼續(xù)用戶的步行動(dòng)作(或者行走動(dòng)作）的方式支援用戶的步行動(dòng)作(或者行走動(dòng)作），進(jìn)入步 驟S50。此外，針對(duì)電動(dòng)馬達(dá)11以及電動(dòng)馬達(dá)31的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出在移至其他的步驟的情況 下也被繼續(xù)。
[0279] 在步驟S50中，控制部使電動(dòng)馬達(dá)11以及電動(dòng)馬達(dá)31動(dòng)作，而支援用戶的步行(或 者行走）的動(dòng)作，并且如在步驟S20中計(jì)測(cè)出的那樣，與計(jì)測(cè)時(shí)間對(duì)應(yīng)地將來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度檢 測(cè)部11S、31S的檢測(cè)信號(hào)作為計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)裝置，進(jìn)入步驟S55。此外，計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)的收 集在移至其他的步驟的情況下也被繼續(xù)。
[0280] 在步驟S55中，控制部基于在步驟S50中收集的計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)用戶是否希望停止步 行動(dòng)作(或者行走動(dòng)作）的支援進(jìn)行判定，在判定為希望停止支援的情況下（是），使針對(duì)電 動(dòng)馬達(dá)11以及電動(dòng)馬達(dá)31的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出停止而結(jié)束處理，在判定為不希望停止支援的 情況下（否)返回步驟S25。
[0281 ]以下，對(duì)目標(biāo)剛性變速比的計(jì)算方法:相對(duì)于大腿擺動(dòng)臂13的順時(shí)針?lè)较虻臄[動(dòng) 角度9f的目標(biāo)剛性變速比進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)在圖26所示的流程圖的步驟S30中進(jìn)行的目標(biāo)剛性 變速比的計(jì)算順序進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)大腿擺動(dòng)臂13向順時(shí)針?lè)较蛞詳[動(dòng)角度0f擺動(dòng)的情況下的 例子進(jìn)行說(shuō)明。在該情況下，若將變速器25的變速比設(shè)為n，則在變速器25的輸入輸出軸25G 向順時(shí)針?lè)较蜉斎胗袛[動(dòng)角度n0f。另外，若將變速器25的效率設(shè)為η、將從大腿擺動(dòng)臂13的 一側(cè)觀察的盤(pán)簧24的表觀上的彈簧常數(shù)設(shè)為kl、將從彈簧支承體22J的一側(cè)觀察的盤(pán)簧24 的彈簧常數(shù)設(shè)為k(盤(pán)簧24的本來(lái)的彈簧常數(shù)）、將通過(guò)大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)產(chǎn)生的扭矩設(shè) 為τ，則以下的式1成立。
[0282] i = kl · 9f = q · k · n2 · Bf …式I
[0283] 若整理上述的式I，則在以下的式2中，能夠求得從大腿擺動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的盤(pán) 簧24的表觀上的彈簧常數(shù)kl。另外，整理式2，能夠獲得式3。
[0284] kl =η · η2 · k …式2
[0285]
[0286] 根據(jù)以上的式2,明確例如在欲將從大腿擺動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的盤(pán)簧24的表觀上 的彈簧常數(shù)kl形成現(xiàn)狀的2倍的情況下，只要將現(xiàn)狀的變速比η形成力倍的力· η即可。
[0287] 此處，若將用戶的步行頻率(大腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)頻率)設(shè)為f、將該情況下的角頻率 (角速度)設(shè)為ω，則以下的式4成立。步行頻率f能夠根據(jù)計(jì)測(cè)出的用戶的步行(或者行走） 的周期求得。因此，能夠求得下述的式4的ω的值。
[0288] ω = 2 · JT · f …式4
[0289] 另外，如上述那樣，將從大腿擺動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的盤(pán)簧24的表觀上的彈簧常數(shù) 設(shè)為kl。另外，將包括用戶的下肢與大腿擺動(dòng)臂13等的擺動(dòng)對(duì)象物的繞驅(qū)動(dòng)軸線6J的慣性 力矩設(shè)為I。例如，慣性力矩I能夠根據(jù)繞驅(qū)動(dòng)軸線6J擺動(dòng)的各部件的合計(jì)質(zhì)量(已知）、該合 計(jì)質(zhì)量的重心的位置(距驅(qū)動(dòng)軸線6J的距離，已知）、根據(jù)用戶的體重以及身高推斷出的下 肢的質(zhì)量與重心的位置(距驅(qū)動(dòng)軸線6J的距離，已知）求得，從而以下的式5、式6成立。根據(jù) 上述，明確ω的值，也明確慣性力矩I，因此根據(jù)下述的式6,能夠求得從大腿擺動(dòng)臂13的一 側(cè)觀察的盤(pán)簧24的表觀上彈簧常數(shù)kl。
[0290]
[0291] kl = I · ω2 …式6
[0292] 另外，對(duì)于大腿擺動(dòng)臂13的運(yùn)動(dòng)方程式，若將關(guān)節(jié)軸(驅(qū)動(dòng)軸線6J)周圍的粘性系 數(shù)設(shè)為Ρ，通常如下式7那樣表示。此外，在式7中，使用上述的T、I、kl，將擺動(dòng)角度設(shè)為Θ。
[0293]
[0294」大腿部的擺動(dòng)視為大致正弦波，因此若形成Θ = A · sin cot并代入上述的式7,則能 夠獲得以下的式7A。
[0295] τ = -Α · I · ω2 · sin ω t+A · P · ω · cos ω t+A · kl · sin ω t
[0296] =A(kl_I · ω2) · sin ω t+A · P · ω · cos ω t
[0297] …式 7A
[0298] 在上述的式7A中，在kl = I · ω2,即共振狀態(tài)成立時(shí)，能夠?qū)ⅵ有纬勺钚　Ｒ虼?，?為扭矩與角度位移的積的能量也能夠形成最小化。
[0299] 在圖24的例子中，在使大腿擺動(dòng)臂13向順時(shí)針?lè)较蛞詳[動(dòng)角度0f擺動(dòng)時(shí)，將電動(dòng) 馬達(dá)11的功率消耗形成最小的變速比η為目標(biāo)剛性變速比，根據(jù)上述的式7與式2求得的變 速比η為目標(biāo)剛性變速比。另外，根據(jù)上述的式6與式2，能夠求得同角頻率ω與慣性力矩I對(duì) 應(yīng)的變速比η(使盤(pán)簧的共振頻率與擺動(dòng)對(duì)象物的擺動(dòng)頻率一致的變速比η)。
[0300] 以下，對(duì)目標(biāo)剛性變速比的計(jì)算方法(相對(duì)于大腿擺動(dòng)臂13的"逆"時(shí)針?lè)较虻臄[ 動(dòng)角度Sr的目標(biāo)剛性變速比)進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)在圖26所示的流程圖的步驟S30中進(jìn)行的目標(biāo)剛 性變速比的計(jì)算順序進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)大腿擺動(dòng)臂13向"逆"時(shí)針?lè)较蛞詳[動(dòng)角度θ r擺動(dòng)的情況 下的例子進(jìn)行說(shuō)明。在該情況下，若將變速器25的變速比設(shè)為n，則在變速器25的輸入輸出 軸25G向"逆"時(shí)針?lè)较蜉斎胗袛[動(dòng)角度ηθ Γ。另外，若將變速器25的效率設(shè)為η、將從大腿擺 動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的盤(pán)簧24的表觀上的彈簧常數(shù)設(shè)為k2、將從彈簧支承體22J的一側(cè)觀察 的盤(pán)簧24的彈簧常數(shù)設(shè)為k、將通過(guò)大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)產(chǎn)生的扭矩設(shè)為τ，則以下的式8成 立。
[0301] T = k2 · θτ = η · k · η2 · Θγ …式8
[0302] 若整理上述的式8，則在以下的式9中，能夠求得從大腿擺動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的盤(pán) 簧24的表觀上的彈簧常數(shù)k2。另外，整理式9，能夠獲得式10。
[0303] k2 = n · η2 · k …式9
[0304]
[0305] 根據(jù)以上的式9,明確例如在欲將從大腿擺動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的盤(pán)簧24的表觀上 的彈簧常數(shù)k2形成現(xiàn)狀的2倍的情況下，只要將現(xiàn)狀的變速比η形成萬(wàn)倍的么· η即可。
[0306] 此處，若將用戶的步行頻率(大腿擺動(dòng)臂的擺動(dòng)頻率)設(shè)為f、將該情況下的角頻率 (角速度)設(shè)為ω，則上述的式4成立。另外，如上述那樣，在將從大腿擺動(dòng)臂13的一側(cè)觀察的 盤(pán)簧24的表觀上的彈簧常數(shù)設(shè)為k2,將包括用戶的下肢與大腿擺動(dòng)臂13等的擺動(dòng)對(duì)象物的 繞驅(qū)動(dòng)軸線6J的慣性力矩與上述相同地設(shè)為I的情況下，以下的式11、式12成立。根據(jù)上述， 明確ω的值，從而也明確慣性力矩I，因此根據(jù)下述的式12,能夠求得從大腿擺動(dòng)臂13的一 側(cè)觀察的盤(pán)簧24的表觀上彈簧常數(shù)k2。
[0307]
[0308] KZ = I · ω- ---XKiIZ
[0309] 另外，對(duì)于大腿擺動(dòng)臂13的運(yùn)動(dòng)方程式，若將關(guān)節(jié)軸(驅(qū)動(dòng)軸線6J)周圍的粘性系 數(shù)設(shè)為P，則通常如下式13那樣表示。此外，在式13中，使用上述的T、I、k2,將擺動(dòng)角度設(shè)為 θ〇
[0310]
[0311] 大腿部的擺動(dòng)視為大致正弦波，因此若形成Θ =A · sin cot并代入上述的式13,則 能夠獲得以下的式13A。
[0312] τ = -Α · I · ω2 · sin ω t+A · P · ω · cos ω t+A · k2 · sin ω t
[0313] =A(k2_I · ω2) · sin ω t+A · P · ω · cos ω t
[0314] …式 13A
[0315]在上述的式13A中，在k2 = I · ω2,即共振狀態(tài)成立時(shí)，能夠?qū)?形成最小。因此，成 為扭矩與角度位移的積的能量也能夠形成最小化。
[0316]在圖24的例子中，在使大腿擺動(dòng)臂13向"逆"時(shí)針?lè)较蛞詳[動(dòng)角度ΘΓ擺動(dòng)時(shí)，將電 動(dòng)馬達(dá)11的功率消耗形成最小的變速比η為目標(biāo)剛性變速比，根據(jù)上述的式13與式9求得的 變速比η為目標(biāo)剛性變速比。另外，根據(jù)上述的式12與式9，能夠求得同角頻率ω與慣性力矩 I相應(yīng)的變速比η(使盤(pán)簧的共振頻率與擺動(dòng)對(duì)象物的擺動(dòng)頻率一致的變速比η)。
[0317]以上，使用控制部50,基于繞驅(qū)動(dòng)軸部件6的大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)頻率f、包括大腿 擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)對(duì)象物(包括用戶的下肢與大腿擺動(dòng)臂13,繞驅(qū)動(dòng)軸線6J擺動(dòng)的全部的物 體)的繞驅(qū)動(dòng)軸部件6的慣性力矩I、盤(pán)簧24的彈簧常數(shù)k、大腿擺動(dòng)臂13的順時(shí)針?lè)较虻臄[ 動(dòng)角度Gf或者大腿擺動(dòng)臂13的"逆"時(shí)針?lè)较虻臄[動(dòng)角度0r，以盤(pán)簧24的共振角頻率ω與擺 動(dòng)對(duì)象物的擺動(dòng)的頻率一致的方式對(duì)變速器25的變速比η進(jìn)行調(diào)整。
[0318]如上，以盤(pán)簧24與慣性力矩I的共振角頻率ω與包括大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)對(duì)象物 (繞驅(qū)動(dòng)軸部件6擺動(dòng)的物體整體)的擺動(dòng)的頻率一致的方式對(duì)變速器25的變速比η進(jìn)行調(diào) 整，從而能夠?qū)⒃陔妱?dòng)馬達(dá)11中消耗的電力形成最小。此外，不根據(jù)上述的式求得變速比η， 反復(fù)在將變速比變更微小量而對(duì)該變速比的規(guī)定周期部分的電動(dòng)馬達(dá)11的功率消耗進(jìn)行 計(jì)測(cè)后，再次將變速比變更微小量而對(duì)規(guī)定周期部分的電動(dòng)馬達(dá)11的功率消耗進(jìn)行計(jì)測(cè)， 求得功率消耗最少的變速比。另外，設(shè)置變速器25,對(duì)大腿擺動(dòng)臂13的擺動(dòng)角度進(jìn)行放大， 向盤(pán)簧24輸入放大的擺動(dòng)角度，從而能夠使用彈簧常數(shù)比較小的小型的盤(pán)簧。另外，電動(dòng)馬 達(dá)21也能夠使用更小的扭矩的小型的電動(dòng)馬達(dá)。
[0319]以上說(shuō)明的第七實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1為用戶的左腳用，但也可以追加右腳 用的基座部(基座部2的左右對(duì)稱版）、右腳用的大腿擺動(dòng)部（由附圖標(biāo)記11、12、14、14Β、15、 13、19等表不的各部件的左右對(duì)稱版）、右腳用的剛性調(diào)整部（由附圖標(biāo)記21、22、24、25等表 示的各部件的左右對(duì)稱版）、右腳用的小腿擺動(dòng)部（由附圖標(biāo)記31、32、32Ρ、32Β、33、34、35、 36、39等表示的各部件的左右對(duì)稱版），利用控制單元5支援用戶的兩腳的步行動(dòng)作(或者行 走動(dòng)作）。
[0320]以下，對(duì)第八實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置進(jìn)行說(shuō)明。第八實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置 從圖17~圖20所示的第七實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1省略電動(dòng)馬達(dá)11(以及旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè) 部11S)、托架12、帶輪14、帶14Β，而追加能夠?qū)Υ笸葦[動(dòng)臂13的擺動(dòng)角度進(jìn)行檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)角 度檢測(cè)部。在該第八實(shí)施方式中，雖無(wú)法通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)支援用戶的步行(或者行走）的大腿 部的運(yùn)動(dòng)，但能夠通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)31支援小腿部的運(yùn)動(dòng)。另外，具有由附圖標(biāo)記21、22、24、25 等表示的剛性調(diào)整部，因此以始終成為共振狀態(tài)的方式將變速器25的變速比η形成適當(dāng)?shù)?變速比，從而能夠適當(dāng)?shù)販p少用戶的大腿部的運(yùn)動(dòng)量。
[0321] 另外，與第七實(shí)施方式相同地，也可以追加右腳用的基座部（基座部2的左右對(duì)稱 版）、右腳用的大腿擺動(dòng)部（由附圖標(biāo)記13、19等表示的各部件的左右對(duì)稱版）、右腳用的剛 性調(diào)整部（由附圖標(biāo)記21、22、24、25等表示的各部件的左右對(duì)稱版）、右腳用的小腿擺動(dòng)部 (由附圖標(biāo)記31、32、32?、328、33、34、35、36、39等表示的各部件的左右對(duì)稱版），利用控制單 元5支援用戶的兩腳的步行動(dòng)作(或者行走動(dòng)作）。
[0322] 以下，對(duì)第九實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置進(jìn)行說(shuō)明。第九實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置 從圖17~圖20所示的第七實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置1省略電動(dòng)馬達(dá)31、托架32、帶輪32Ρ、帶 32Β、小腿擺動(dòng)臂33、小腿中繼臂34、小腿臂35、腳保持部36、小腿安裝部39。在該第九實(shí)施方 式中，通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)11支援用戶步行(或者行走)時(shí)大腿部的運(yùn)動(dòng)，而未支援小腿部的運(yùn)動(dòng)。 此外，具有由附圖標(biāo)記21、22、24、25等表示的剛性調(diào)整部，因此以始終成為共振狀態(tài)的方式 將變速器25的變速比η形成適當(dāng)?shù)淖兯俦?，從而能夠更加減少電動(dòng)馬達(dá)11的功率消耗。
[0323] 另外，與第七實(shí)施方式相同地，也可以追加右腳用的基座部（基座部2的左右對(duì)稱 版）、右腳用的大腿擺動(dòng)部（由附圖標(biāo)記11、12、14、14Β、15、13、19等表不的各部件的左右對(duì) 稱版）、右腳用的剛性調(diào)整部（由附圖標(biāo)記21、22、24、25等表示的各部件的左右對(duì)稱版），利 用控制單元5支援用戶的兩腳的步行動(dòng)作(或者行走動(dòng)作）。
[0324] 以下，對(duì)第十實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置進(jìn)行說(shuō)明。第十實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置 從第九實(shí)施方式的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置省略電動(dòng)馬達(dá)11(以及旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部11S)、托架12、帶輪 14、帶14Β，而追加能夠?qū)Υ笸葦[動(dòng)臂13的擺動(dòng)角度進(jìn)行檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)部。在該第十 實(shí)施方式中，無(wú)法支援用戶步行(或者行走)時(shí)小腿部的運(yùn)動(dòng)。另外，也無(wú)法通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)支 援用戶大腿部的運(yùn)動(dòng)。但是，具有由附圖標(biāo)記21、22、24、25等表示的剛性調(diào)整部，因此以始 終成為共振狀態(tài)的方式將變速器25的變速比η形成適當(dāng)?shù)淖兯俦?，從而能夠適當(dāng)?shù)販p少用 戶的大腿部的運(yùn)動(dòng)量。
[0325] 另外，與第七實(shí)施方式相同地，也可以追加右腳用的基座部（基座部2的左右對(duì)稱 版）、右腳用的大腿擺動(dòng)部（由附圖標(biāo)記13、19等表示的各部件的左右對(duì)稱版）、右腳用的剛 性調(diào)整部（由附圖標(biāo)記21、22、24、25等表示的各部件的左右對(duì)稱版），利用控制單元5支援用 戶的兩腳的步行動(dòng)作(或者行走動(dòng)作）。
[0326] 本發(fā)明的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的構(gòu)造、結(jié)構(gòu)、形狀、外觀等能夠在不變更本發(fā)明的主旨的 范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更、追加、刪除。
[0327] 在本實(shí)施方式中說(shuō)明的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置的用途不限定于支援用戶的下肢的擺動(dòng)運(yùn) 動(dòng)(步行、行走)的用途，能夠應(yīng)用于進(jìn)行周期性的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的各種對(duì)象物。
[0328] 在本實(shí)施方式中，電動(dòng)馬達(dá)11、電動(dòng)馬達(dá)31的擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被帶輪與帶傳遞至大 腿擺動(dòng)臂13、小腿擺動(dòng)臂33,但不限定于帶輪與帶，也可以使用齒輪、連桿機(jī)構(gòu)等來(lái)進(jìn)行傳 遞。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置，其特征在于，具有： 驅(qū)動(dòng)軸部件； 第一輸出部，其繞作為所述驅(qū)動(dòng)軸部件的軸的驅(qū)動(dòng)軸擺動(dòng)； 彈性體，其產(chǎn)生與作為所述第一輸出部的擺動(dòng)角度的第一擺動(dòng)角度對(duì)應(yīng)的施力扭矩； 表觀上剛性可變部，其使從所述第一輸出部觀察的所述彈性體的表觀上的剛性可變； 第一角度檢測(cè)部，其對(duì)所述第一擺動(dòng)角度進(jìn)行檢測(cè)；以及 控制部，其根據(jù)由所述第一角度檢測(cè)部檢測(cè)出的所述第一擺動(dòng)角度對(duì)所述表觀上剛性 可變部進(jìn)行控制，來(lái)對(duì)從所述第一輸出部觀察的所述彈性體的所述表觀上的剛性進(jìn)行調(diào) 整。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置，其特征在于， 所述彈性體包括盤(pán)簧(24)， 從所述第一輸出部觀察的所述彈性體的所述表觀上的剛性包括從所述第一輸出部觀 察的所述盤(pán)簧(24)的表觀上的彈簧常數(shù)， 使從所述第一輸出部觀察的所述彈性體的所述表觀上的剛性可變的所述表觀上剛性 可變部包括使從所述第一輸出部觀察的所述盤(pán)簧(24)的所述表觀上的彈簧常數(shù)可變的表 觀上彈簧常數(shù)可變部。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置，其特征在于， 在與所述盤(pán)簧(24)鄰接的位置配置有對(duì)所述盤(pán)簧(24)的固定端進(jìn)行支承的彈簧固定 部件， 作為所述盤(pán)簧(24)的一端的自由端連接于以與所述第一輸出部的所述第一擺動(dòng)角度 對(duì)應(yīng)的角度擺動(dòng)的彈簧輸入軸部件， 作為所述盤(pán)簧(24)的另一端的所述固定端連接于在所述彈簧固定部件的從所述驅(qū)動(dòng) 軸分離的位置設(shè)置的彈簧支承體， 所述表觀上彈簧常數(shù)可變部由所述彈簧固定部件以及剛性調(diào)整部件構(gòu)成，其中，所述 彈簧固定部件被支承為能夠繞所述驅(qū)動(dòng)軸自由旋轉(zhuǎn)，通過(guò)繞所述驅(qū)動(dòng)軸以規(guī)定旋轉(zhuǎn)角度旋 轉(zhuǎn)，使所述彈簧支承體相對(duì)于所述驅(qū)動(dòng)軸的位置繞所述驅(qū)動(dòng)軸移動(dòng)所述規(guī)定旋轉(zhuǎn)角度，所 述剛性調(diào)整部件使所述彈簧固定部件繞所述驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，來(lái)使所述盤(pán)簧(24)的所述固定端 的位置可變。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置，其特征在于， 在所述第一輸出部與所述盤(pán)簧(24)之間設(shè)置有變速器(25)， 所述變速器(25)具有若所述第一輸出部以所述第一擺動(dòng)角度擺動(dòng)，則按照被規(guī)定的變 速比變速的變速后擺動(dòng)角度擺動(dòng)的所述彈簧輸入軸部件。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置，其特征在于， 所述控制部當(dāng)在所述第一擺動(dòng)角度為零的情況下將所述盤(pán)簧(24)未產(chǎn)生施力扭矩的 所述彈簧支承體的位置設(shè)為基準(zhǔn)位置的情況下，通過(guò)根據(jù)所述第一輸出部的所述第一擺動(dòng) 角度，對(duì)所述剛性調(diào)整部件進(jìn)行控制而對(duì)所述彈簧固定部件的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整，來(lái)調(diào)整 所述彈簧支承體相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置的位置，從而對(duì)從所述第一輸出部觀察的所述盤(pán)簧 (24)的所述表觀上的彈簧常數(shù)進(jìn)行調(diào)整。6. 根據(jù)權(quán)利要求2~5中任一項(xiàng)所述的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置，其特征在于， 具有基于來(lái)自所述控制部的控制信號(hào)使所述第一輸出部繞所述驅(qū)動(dòng)軸擺動(dòng)的第一驅(qū) 動(dòng)部(11)。7. 根據(jù)權(quán)利要求2~5中任一項(xiàng)所述的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置，其特征在于，具有： 第二輸出部，其被支承為能夠繞所述驅(qū)動(dòng)軸自由擺動(dòng)； 第二角度檢測(cè)部（31S)，其對(duì)作為所述第二輸出部的擺動(dòng)角度的第二擺動(dòng)角度進(jìn)行檢 測(cè)； 第二驅(qū)動(dòng)部(31)，其基于來(lái)自所述控制部的控制信號(hào)使所述第二輸出部繞所述驅(qū)動(dòng)軸 擺動(dòng)；以及 擺動(dòng)連桿部件(34、35 )，其連接于所述第一輸出部與所述第二輸出部，并基于所述第一 輸出部的所述第一擺動(dòng)角度與所述第二輸出部的所述第二擺動(dòng)角度進(jìn)行動(dòng)作。8. -種步行輔助裝置，其特征在于， 具有權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置。9. 一種輸送裝置，其特征在于， 具有權(quán)利要求3所述的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置， 所述輸送裝置包括所述驅(qū)動(dòng)軸部件、以繞所述驅(qū)動(dòng)軸部件的所述驅(qū)動(dòng)軸擺動(dòng)的方式進(jìn) 行往復(fù)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的所述第一輸出部亦即小齒輪、具有與所述小齒輪嚙合的齒條部并根據(jù)作 為所述小齒輪的往復(fù)旋轉(zhuǎn)角度的擺動(dòng)角度進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的臂亦即能夠把持與釋放工 件的臂、驅(qū)動(dòng)所述小齒輪使之旋轉(zhuǎn)的小齒輪驅(qū)動(dòng)部、對(duì)作為所述小齒輪的所述擺動(dòng)角度的 所述第一擺動(dòng)角度進(jìn)行檢測(cè)的所述第一角度檢測(cè)部、在所述小齒輪驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)所述小齒輪 使之旋轉(zhuǎn)時(shí)積蓄能量并在釋放積蓄的能量時(shí)驅(qū)動(dòng)所述小齒輪使之旋轉(zhuǎn)的所述盤(pán)簧(24)、具 有所述彈簧固定部件以及所述剛性調(diào)整部件的所述表觀上彈簧常數(shù)可變部、以及對(duì)所述小 齒輪驅(qū)動(dòng)部與所述剛性調(diào)整部件進(jìn)行控制的所述控制部， 通過(guò)使所述臂進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)并且把持與釋放工件，使工件移動(dòng)。10. -種機(jī)械手，其特征在于， 具有權(quán)利要求3所述的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置， 所述機(jī)械手包括所述驅(qū)動(dòng)軸部件、繞所述驅(qū)動(dòng)軸部件的所述驅(qū)動(dòng)軸擺動(dòng)的所述第一輸 出部亦即擺動(dòng)部、使所述擺動(dòng)部擺動(dòng)的擺動(dòng)部驅(qū)動(dòng)部、對(duì)作為所述擺動(dòng)部的擺動(dòng)角度的所 述第一擺動(dòng)角度進(jìn)行檢測(cè)的所述第一角度檢測(cè)部、在所述擺動(dòng)部驅(qū)動(dòng)部使所述擺動(dòng)部擺動(dòng) 時(shí)積蓄能量并在釋放積蓄的能量時(shí)使所述擺動(dòng)部擺動(dòng)的所述盤(pán)簧(24)、具有所述彈簧固定 部件以及所述剛性調(diào)整部件的所述表觀上彈簧常數(shù)可變部、以及對(duì)所述擺動(dòng)部驅(qū)動(dòng)部與所 述剛性調(diào)整部件進(jìn)行控制的所述控制部。11. 一種對(duì)用戶的下肢的運(yùn)動(dòng)給予輔助力的腳力支援裝置，其特征在于，具備： 腰側(cè)安裝部(2)，其安裝于所述用戶的腰側(cè)部； 長(zhǎng)條狀的第一擺動(dòng)臂，其配置于所述用戶的大腿的側(cè)方，并在該第一擺動(dòng)臂的上部形 成成為所述第一擺動(dòng)臂的擺動(dòng)的軸的凹形狀或者凸形狀； 大腿安裝部，其安裝于所述第一擺動(dòng)臂，并緊貼于所述用戶的大腿； 驅(qū)動(dòng)軸部件，其對(duì)成為所述第一擺動(dòng)臂的所述擺動(dòng)的軸的凹形狀或者凸形狀進(jìn)行支 承，并相對(duì)于所述腰側(cè)安裝部(2)將所述第一擺動(dòng)臂支承為能夠沿所述用戶的前后方向自 由擺動(dòng)； 剛性可變部，其使繞所述驅(qū)動(dòng)軸部件的軸亦即驅(qū)動(dòng)軸擺動(dòng)用的所述第一擺動(dòng)臂擺動(dòng)所 需的力亦即剛性可變；以及 控制部，其通過(guò)對(duì)所述剛性可變部進(jìn)行控制，對(duì)繞所述驅(qū)動(dòng)軸擺動(dòng)的所述第一擺動(dòng)臂 的所述剛性進(jìn)行控制， 所述剛性可變部由盤(pán)簧(24)、彈簧固定部件以及剛性調(diào)整旋轉(zhuǎn)部件構(gòu)成， 所述盤(pán)簧(24)、所述彈簧固定部件以及所述剛性調(diào)整旋轉(zhuǎn)部件配置為與所述驅(qū)動(dòng)軸同 軸， 在與所述盤(pán)簧(24)鄰接的位置配置有對(duì)所述盤(pán)簧(24)的固定端進(jìn)行支承的彈簧固定 部件， 作為所述盤(pán)簧(24)的一端的自由端連接于以與作為所述第一擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度的第 一擺動(dòng)角度對(duì)應(yīng)的角度擺動(dòng)的彈簧輸入軸部件， 作為所述盤(pán)簧(24)的另一端的所述固定端連接于在所述彈簧固定部件的從所述驅(qū)動(dòng) 軸分離的位置設(shè)置的彈簧支承體， 所述剛性調(diào)整旋轉(zhuǎn)部件基于來(lái)自所述控制部的控制信號(hào)，使所述彈簧固定部件繞所述 驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，使所述盤(pán)簧(24)的所述固定端的位置移動(dòng)，從而對(duì)所述剛性進(jìn)行調(diào)整。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的腳力支援裝置，其特征在于， 在所述第一擺動(dòng)臂與所述盤(pán)簧(24)之間設(shè)置有變速器(25)， 所述變速器(25)具有若所述第一擺動(dòng)臂以所述第一擺動(dòng)角度擺動(dòng)，則按照被規(guī)定的變 速比變速的變速后擺動(dòng)角度擺動(dòng)的所述彈簧輸入軸部件。13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的腳力支援裝置，其特征在于， 具備對(duì)所述第一擺動(dòng)臂的所述第一擺動(dòng)角度進(jìn)行檢測(cè)的第一角度檢測(cè)部， 所述控制部根據(jù)由所述第一角度檢測(cè)部檢測(cè)出的所述第一擺動(dòng)角度，對(duì)所述剛性調(diào)整 旋轉(zhuǎn)部件進(jìn)行控制，而對(duì)所述彈簧固定部件的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整，來(lái)對(duì)從所述第一擺動(dòng)臂 觀察的所述盤(pán)簧(24)的表觀上的彈簧常數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而對(duì)所述剛性進(jìn)行調(diào)整。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的腳力支援裝置，其特征在于， 所述控制部基于所述第一擺動(dòng)臂繞所述驅(qū)動(dòng)軸的擺動(dòng)頻率以及所述第一擺動(dòng)角度、包 括所述第一擺動(dòng)臂的擺動(dòng)對(duì)象物的繞所述驅(qū)動(dòng)軸的慣性力矩、所述盤(pán)簧(24)的彈簧常數(shù)， 以所述盤(pán)簧(24)的共振頻率與所述擺動(dòng)對(duì)象物的所述擺動(dòng)頻率一致的方式對(duì)所述彈簧固 定部件的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整。15. 根據(jù)權(quán)利要求11~14中任一項(xiàng)所述的腳力支援裝置，其特征在于， 具有基于來(lái)自所述控制部的控制信號(hào)使所述第一擺動(dòng)臂繞所述驅(qū)動(dòng)軸擺動(dòng)的第一驅(qū) 動(dòng)部(11)。16. 根據(jù)權(quán)利要求11~14中任一項(xiàng)所述的腳力支援裝置，其特征在于，具有： 第二擺動(dòng)臂，其被支承為能夠繞所述驅(qū)動(dòng)軸自由擺動(dòng)； 第二角度檢測(cè)部（31S)，其對(duì)作為所述第二擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度的第二擺動(dòng)角度進(jìn)行檢 測(cè)； 第二驅(qū)動(dòng)部(31)，其基于來(lái)自所述控制部的控制信號(hào)使所述第二擺動(dòng)臂繞所述驅(qū)動(dòng)軸 擺動(dòng)； 擺動(dòng)連桿部件(34、35)，其連接于所述第一擺動(dòng)臂與所述第二擺動(dòng)臂，并基于所述第一 擺動(dòng)臂的所述第一擺動(dòng)角度與所述第二擺動(dòng)臂的所述第二擺動(dòng)角度進(jìn)行動(dòng)作；以及 小腿安裝部，其安裝于所述第二擺動(dòng)臂，并緊貼于所述用戶的小腿。17. -種擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置，其特征在于，具有： 驅(qū)動(dòng)軸部件； 第一擺動(dòng)臂，其被支承為能夠繞作為所述驅(qū)動(dòng)軸部件的軸的驅(qū)動(dòng)軸自由擺動(dòng)； 盤(pán)簧（24)，其產(chǎn)生與作為所述第一擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度的第一擺動(dòng)角度對(duì)應(yīng)的施力扭 矩； 表觀上彈簧常數(shù)可變部，其使從所述第一擺動(dòng)臂觀察的所述盤(pán)簧(24)的表觀上的彈簧 常數(shù)可變； 第一角度檢測(cè)部，其對(duì)所述第一擺動(dòng)角度進(jìn)行檢測(cè)；以及 控制部，其根據(jù)由所述第一角度檢測(cè)部檢測(cè)出的所述第一擺動(dòng)角度對(duì)所述表觀上彈簧 常數(shù)可變部進(jìn)行控制， 所述表觀上彈簧常數(shù)可變部為能夠調(diào)整變速比的變速部，并配置于將所述第一擺動(dòng)臂 的所述第一擺動(dòng)角度傳遞至所述盤(pán)簧(24)的擺動(dòng)角度傳遞路徑中，將所述第一擺動(dòng)臂的所 述第一擺動(dòng)角度轉(zhuǎn)換成與被所述控制部調(diào)整的變速比對(duì)應(yīng)的彈簧擺動(dòng)角度，并傳遞至所述 盤(pán)簧(24)， 所述控制部通過(guò)根據(jù)所述第一擺動(dòng)角度對(duì)所述變速部的變速比進(jìn)行調(diào)整，對(duì)從所述第 一擺動(dòng)臂觀察的所述盤(pán)簧(24)的表觀上彈簧常數(shù)進(jìn)行調(diào)整。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置，其特征在于， 在與所述盤(pán)簧(24)鄰接的位置配置有對(duì)所述盤(pán)簧(24)的固定端進(jìn)行支承的彈簧支承 體， 所述變速部具有兩個(gè)輸入輸出軸， 在調(diào)整后的變速比為η的情況下，若使一側(cè)的輸入輸出軸以規(guī)定擺動(dòng)角度擺動(dòng)，則另一 側(cè)的輸入輸出軸以對(duì)所述規(guī)定擺動(dòng)角度乘以η的擺動(dòng)角度擺動(dòng)， 若使所述另一側(cè)的輸入輸出軸以所述規(guī)定擺動(dòng)角度擺動(dòng)，則所述一側(cè)的輸入輸出軸以 對(duì)所述規(guī)定擺動(dòng)角度乘以1/η的擺動(dòng)角度擺動(dòng)， 所述一側(cè)的輸入輸出軸連接于所述第一擺動(dòng)臂，所述另一側(cè)的輸入輸出軸連接于所述 盤(pán)簧(24)的自由端。19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置，其特征在于， 所述變速部由基于來(lái)自所述控制部的控制信號(hào)對(duì)所述變速比進(jìn)行調(diào)整的變速比調(diào)整 馬達(dá)以及具有兩個(gè)所述輸入輸出軸并通過(guò)所述變速比調(diào)整馬達(dá)調(diào)整所述變速比的變速器 (25)構(gòu)成。20. 根據(jù)權(quán)利要求17~19中任一項(xiàng)所述的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置，其特征在于， 具有基于來(lái)自所述控制部的控制信號(hào)使所述第一擺動(dòng)臂繞所述驅(qū)動(dòng)軸擺動(dòng)的第一驅(qū) 動(dòng)部(11)。21. 根據(jù)權(quán)利要求17~19中任一項(xiàng)所述的擺動(dòng)關(guān)節(jié)裝置，其特征在于，還具有： 第二擺動(dòng)臂，其被支承為能夠繞所述驅(qū)動(dòng)軸自由擺動(dòng)； 第二角度檢測(cè)部（31S)，其對(duì)作為所述第二擺動(dòng)臂的擺動(dòng)角度的第二擺動(dòng)角度進(jìn)行檢 測(cè)； 第二驅(qū)動(dòng)部（31)，其基于來(lái)自所述控制部的控制信號(hào)，使所述第二擺動(dòng)臂繞所述驅(qū)動(dòng) 軸擺動(dòng)；以及 擺動(dòng)連桿部件(34、35)，其連接于所述第一擺動(dòng)臂與所述第二擺動(dòng)臂，并基于所述第一 擺動(dòng)臂的所述第一擺動(dòng)角度與所述第二擺動(dòng)臂的所述第二擺動(dòng)角度進(jìn)行動(dòng)作。
【文檔編號(hào)】A61H3/00GK105963107SQ201610136319
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年3月10日
【發(fā)明人】太田浩充, 大坪和義
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社捷太格特