專利名稱：運(yùn)動(dòng)輔助裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種借助外部物理方法來(lái)輔助使用者身體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)輔助裝置。
背景技術(shù)：
常規(guī)上已經(jīng)提供了一種允許進(jìn)行輕松的戶外運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)裝置。例如，日本未審專 利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2004-261256和日本未審專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2004-267724分別公開(kāi)了運(yùn)動(dòng)輔 助裝置。每個(gè)運(yùn)動(dòng)輔助裝置具有支撐使用者的腳的腳踏板和用來(lái)擺動(dòng)腳踏板的驅(qū)動(dòng)單元。老年人希望鍛煉他們的肌肉以保持平衡站立，而不會(huì)摔倒。但是，上述傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng) 輔助裝置僅僅是允許腳進(jìn)行簡(jiǎn)單的屈伸運(yùn)動(dòng)以改善血液循環(huán)，因此在毫不費(fèi)力且有效地鍛 煉肌肉以保持平衡站立方面，需要進(jìn)行改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮上述問(wèn)題而設(shè)計(jì)，目的是提供一種運(yùn)動(dòng)輔助裝置，這種裝置能借助外 部物理途徑刺激使用者的腳并毫不費(fèi)力且有效地鍛煉肌肉以保持平衡站立。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明構(gòu)造為一種運(yùn)動(dòng)輔助裝置，該裝置具有構(gòu)造成支撐使 用者的腳的腳支撐部2 ；和多個(gè)促動(dòng)器，分別設(shè)置在腳支撐部2的上表面上的與使用者的腳 的腳掌接觸的區(qū)域上，每個(gè)促動(dòng)器構(gòu)造成具有能夠垂直移動(dòng)的頂部，其中，促動(dòng)器布置成彼 此協(xié)同地運(yùn)動(dòng)。根據(jù)該運(yùn)動(dòng)輔助裝置，即使難于進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)的老年人也可以站在這些促 動(dòng)器上并保持站立姿勢(shì)，以便在保持站立姿勢(shì)平衡的同時(shí)刺激雙腳的肌肉群并毫不費(fèi)力且 有效地鍛煉用于站立的肌肉。優(yōu)選地，這些促動(dòng)器在每個(gè)區(qū)域內(nèi)布置成面狀，從而接觸使用者的每個(gè)腳的整個(gè) 腳掌。通過(guò)這種方式，促動(dòng)器可以作用于每個(gè)腳的整個(gè)腳掌。優(yōu)選地，這些促動(dòng)器布置成接觸至少使用者腳趾的腳掌。通過(guò)這種方式，使用者不 僅可以使至少使用者的腳背屈，而且還可以使使用者的腳趾彎曲和屈伸。還優(yōu)選的是，促動(dòng) 器布置成接觸至少使用者腳的足弓的腳掌。在這種情況下，至少使用者的腳可以彎成弓形。 還優(yōu)選的是，促動(dòng)器布置成接觸至少使用者腳的腳趾和腳后跟的腳掌。在這種情況下，使用 者可以使腳背屈(dorsiflex)或跖屈(plantarflex)。此外，優(yōu)選地，促動(dòng)器布置成具有產(chǎn)生變化的凹凸圖案的頂部。通過(guò)這種方式，可 以交替地切換凹凸圖案，以向使用者施加各種刺激。優(yōu)選地，促動(dòng)器是氣囊5的形式。這允許向腳掌施加柔和的壓力，并且在氣囊不膨 脹時(shí)緊湊存放，以使其不會(huì)造成妨礙。此外，優(yōu)選地，腳支撐部2具有分別用于接收使用者的左腳和右腳的左腳支持臺(tái) 2a和右腳支持臺(tái)2b，并且，設(shè)置有驅(qū)動(dòng)單元3，以使左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b移動(dòng)。 這允許將使用者在促動(dòng)器上保持平衡的同時(shí)刺激雙腳的肌肉群并毫不費(fèi)力且有效地鍛煉 用于站立的肌肉的上述輔助運(yùn)動(dòng)與通過(guò)使左腳和右腳沿著預(yù)定軌跡運(yùn)動(dòng)來(lái)刺激使用者腿 部的各肌肉群的另一輔助運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來(lái)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明可以構(gòu)造為一種運(yùn)動(dòng)輔助裝置，該裝置具有支撐使用 者的左腳的左腳支持臺(tái)2a ；支撐使用者的右腳的右腳支持臺(tái)2b ；驅(qū)動(dòng)單元3，構(gòu)造成使左腳 支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b移動(dòng)；和彈性構(gòu)件，設(shè)置在左腳和右腳支持臺(tái)2a和2b中每一個(gè) 的上表面上，以接觸使用者的腳的腳掌。根據(jù)該運(yùn)動(dòng)輔助裝置，可以通過(guò)使左右腳沿著預(yù)定軌跡移動(dòng)來(lái)刺激使用者腿部的 各肌肉群。此外，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈性構(gòu)件產(chǎn)生的反作用力可以破壞使用者的平衡。因此， 即使認(rèn)為難于進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)的老年人也可以站在該彈性構(gòu)件上并保持站立姿勢(shì)，從而在保 持站立姿勢(shì)平衡的同時(shí)刺激雙腳的肌肉群并毫不費(fèi)力且有效地鍛煉用于站立的肌肉。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)輔助裝置的一個(gè)示例的平面圖；圖2A是示出運(yùn)動(dòng)輔助裝置的操作的側(cè)視圖，圖2B是示出運(yùn)動(dòng)輔助裝置的操作的 側(cè)視圖，圖2C也是示出運(yùn)動(dòng)輔助裝置的操作的側(cè)視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)輔助裝置的另一示例的主要部分的分解透視圖；圖4是上述運(yùn)動(dòng)輔助裝置的主要部分的平面圖；圖5是運(yùn)動(dòng)輔助裝置的后方的主要部分的橫截面圖；圖6是運(yùn)動(dòng)輔助裝置的主要部分的橫截面圖；圖7A是運(yùn)動(dòng)輔助裝置的驅(qū)動(dòng)單元的功能說(shuō)明圖，圖7B也是運(yùn)動(dòng)輔助裝置的驅(qū)動(dòng) 單元的功能說(shuō)明圖；圖8是示出運(yùn)動(dòng)輔助裝置的右手側(cè)的主要橫截面圖；圖9是運(yùn)動(dòng)輔助裝置的主要部分的透視圖；圖IOA是運(yùn)動(dòng)輔助裝置的主要部分的操作說(shuō)明圖，圖IOB也是運(yùn)動(dòng)輔助裝置的主 要部分的操作說(shuō)明圖；圖IlA是運(yùn)動(dòng)輔助裝置的另一構(gòu)造的主要部分的操作說(shuō)明圖，圖IlB是運(yùn)動(dòng)輔助 裝置的另一構(gòu)造的主要部分的操作說(shuō)明圖；和圖12是示出運(yùn)動(dòng)輔助裝置在使用中時(shí)腳的位置的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖中所示的實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明。圖1和2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例 的運(yùn)動(dòng)輔助裝置的一個(gè)示例。本實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)輔助裝置是在使用者保持站立姿勢(shì)時(shí)支撐使 用者的雙腳的立式運(yùn)動(dòng)輔助裝置。該運(yùn)動(dòng)輔助裝置具有腳支撐部2，構(gòu)造成支撐使用者的 腳；多個(gè)氣囊5，分別設(shè)置在腳支撐部2的上表面上的與使用者的腳掌接觸的區(qū)域上；和換 氣泵送設(shè)備(ventilation pumping device)(未示出)，用于使這些氣囊5膨脹和收縮。腳支撐部2的上表面具有寬度足夠的平的表面，以允許使用者把腳放置于其上并 穩(wěn)定地保持使用者的站立姿勢(shì)。在腳支撐部2中，用于放置左右腳的位置標(biāo)記有腳的圖案。 所述多個(gè)氣囊5布置在平面中以基本上覆蓋整個(gè)標(biāo)記區(qū)域。所述多個(gè)氣囊5以矩陣形式縱向和橫向布置。氣囊5包括用于五個(gè)腳趾的腳趾氣 囊5a、一對(duì)前腳掌氣囊5b、兩對(duì)中部腳掌氣囊5c和一對(duì)后腳掌氣囊5d。腳趾氣囊5a橫向 設(shè)置，以與使用者的腳趾接觸。前腳掌氣囊5b橫向設(shè)置，以與使用者的前腳掌接觸。中部
4腳掌氣囊5c縱向和橫向設(shè)置，以與使用者的足弓接觸。后腳掌氣囊5d橫向設(shè)置，以與使用 者的腳后跟接觸。
，也可以采用其它構(gòu)造作為這些促動(dòng)器。在其它構(gòu)造的一個(gè)示例中，自由地 垂直滑動(dòng)的凸起構(gòu)件設(shè)置成與每個(gè)腳掌的預(yù)定部位接觸，從而被驅(qū)動(dòng)以垂直移動(dòng)。在采用 該凸起構(gòu)件的這種構(gòu)造中，優(yōu)選的是，使用利用馬達(dá)和齒輪而使凸起構(gòu)件垂直滑動(dòng)的促動(dòng) 器，特別是在承受使用者體重的部分。通過(guò)泵送設(shè)備的換氣來(lái)控制這些氣囊5，以使它們協(xié)調(diào)地工作。每個(gè)氣囊5被驅(qū) 動(dòng)以改變其頂部的高度，使得多個(gè)氣囊5可以形成多個(gè)可自由變化的凹凸圖案。使用者將 他/她的腳的腳掌放在該變化的凹凸圖案上并保持站立姿勢(shì)，從而在保持站立姿勢(shì)平衡的 同時(shí)，刺激雙腳的肌肉群，并不費(fèi)力氣且有效地訓(xùn)練用于站立的肌肉。當(dāng)凹凸圖案設(shè)定成使得前側(cè)的氣囊5膨脹得更大(例如，使得腳趾氣囊5a、前腳掌 氣囊5b、中部腳掌氣囊5c和后腳掌氣囊5d的頂部的垂直位置的高度以此順序降低)時(shí)，腳 掌放在凹凸圖案上的使用者的每只腳處于背屈狀態(tài)(見(jiàn)圖2A)。此外，當(dāng)凹凸圖案設(shè)定成使 得后側(cè)的氣囊5膨脹得更大(例如，使得腳趾氣囊5a、前腳掌氣囊5b、中部腳掌氣囊5c和 后腳掌氣囊5d的頂部的垂直位置的高度以此順序增加)時(shí)，腳掌放在凹凸圖案上的使用者 的每只腳處于跖屈狀態(tài)(見(jiàn)圖2B)。當(dāng)位于縱向方向上的中心部的中部腳掌氣囊5c膨脹而使其頂部顯著向上突出 時(shí)，腳掌放在凹凸圖案上的使用者的每只腳彎成弓形(見(jiàn)圖2C)。由于所述多個(gè)腳趾氣囊5a、前腳掌氣囊5b、中部腳掌氣囊5c和后腳掌氣囊5d成 對(duì)地設(shè)置在左右兩側(cè)，所以，當(dāng)使成對(duì)的頂部的垂直位置之間存在差異時(shí)，可以(向腳)施 加內(nèi)部或外部?jī)A斜。例如，在用于放置左腳的氣囊5a、5b、5c和5d中，當(dāng)左手側(cè)的頂部的垂 直位置設(shè)定成比右手側(cè)的頂部的垂直位置低時(shí)，外部?jī)A斜可以加至左腳。當(dāng)右手側(cè)的頂部 的垂直位置設(shè)定成比左手側(cè)的頂部的垂直位置低時(shí)，內(nèi)部?jī)A斜可以加至左腳。在用于放置右腳的氣囊5a、5b、5c和5d中，當(dāng)右手側(cè)的頂部的垂直位置設(shè)定成比 左手側(cè)的頂部的垂直位置低時(shí)，外部?jī)A斜可以加至右腳。當(dāng)左手側(cè)的頂部的垂直位置設(shè)定 成比右手側(cè)的頂部的垂直位置低時(shí)，內(nèi)部?jī)A斜可以加至右腳。對(duì)于這種凹凸圖案，可以構(gòu)想出并適當(dāng)設(shè)定各種組合。當(dāng)使用者將他/她的腳放 置在凹凸圖案上并保持站立姿勢(shì)時(shí)，泵送設(shè)備使氣囊5自動(dòng)地膨脹和收縮，并交替地切換 凹凸圖案。因此，甚至是認(rèn)為難以進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)的老年人也可以在保持站立姿勢(shì)平衡的同 時(shí)刺激雙腳的肌肉群，并不費(fèi)力且有效地鍛煉用于站立的肌肉。不一定要設(shè)置全部所示示例的氣囊5。氣囊5需要具有至少腳趾氣囊5a，用于與 腳趾接觸。全部的腳趾氣囊可以構(gòu)造成膨脹以使使用者的腳背屈?？商娲兀總€(gè)腳趾氣 囊可以構(gòu)造成單獨(dú)地膨脹以使每個(gè)腳趾跖屈。此外，氣囊5可以具有至少中部腳掌氣囊5c
5以與足弓接觸。中部腳掌氣囊5c構(gòu)造成膨脹，以允許腳彎成弓形。此外，氣囊5可以具有至少腳趾氣囊5a和后腳掌氣囊5d，以分別與使用者的腳趾 和腳后跟接觸。在該構(gòu)造中，不僅可以使腳趾氣囊5a膨脹而讓腳背屈，而且還可以使后腳 掌氣囊5d膨脹而讓腳跖屈。圖3至12示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)輔助裝置的另一示例。要指出，省略了 對(duì)與上述示例的構(gòu)造相同的構(gòu)造的詳細(xì)描述，在下面僅詳細(xì)描述不同于以上示例的特征構(gòu)造。在本實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)輔助裝置中，利用支撐使用者的左腳和右腳的左腳支持臺(tái)2a 和右腳支持臺(tái)2b來(lái)形成用于支撐使用者的腳的腳支撐部2。左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái) 2b的踏板21 (下面描述)具有布置于其中的氣囊5a、5b、5c和5d。在除了圖3和9的附圖 中，省略了氣囊5a、5b、5c和5d的圖示。該實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)輔助裝置具有用于使左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b往復(fù)運(yùn)動(dòng)的 驅(qū)動(dòng)單元3，其中，左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b設(shè)置成與氣囊5a、5b、5c和5d的膨脹和 收縮協(xié)同操作。這允許將使用者在由氣囊5a、5b、5c和5d形成的凹凸圖案上保持站立姿勢(shì) 平衡的同時(shí)刺激肌肉群的示例中所描述的輔助運(yùn)動(dòng)與通過(guò)使左腳和右腳沿著預(yù)定軌跡往 復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)刺激使用者腿部的各肌肉群的另一輔助運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來(lái)。下面詳細(xì)描述左腳支持臺(tái) 2a、右腳支持臺(tái)2b和用于使左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元3。在該實(shí)施例中，基座板Ia設(shè)置為放在地板上的底座，如圖3和4所示。雖然所示 出的基座板Ia是長(zhǎng)方體的形狀，但是對(duì)基座板Ia的外部形狀并沒(méi)有特別的限制。為了簡(jiǎn) 化下面的描述，當(dāng)基座板Ia放置在地板上時(shí)，基座板Ia的上表面與地板表面平行。因此， 圖3和4中所示的垂直位置就是該運(yùn)動(dòng)輔助裝置處于使用中時(shí)得到的垂直位置。上板Ib布置在基座板Ia上，并且，通過(guò)將基座板Ia和上板Ib連接在一起而形成 殼體1。用于支撐使用者的左腳和右腳的左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b、以及用于使左腳 支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b的位置移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元3布置在基座板Ia上。要指出，圖3和 圖4中示出的箭頭X的方向均表示前方。其它附圖中的箭頭X也表示前方。左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b分別通過(guò)開(kāi)口窗1 la、1 Ib露出，兩個(gè)開(kāi)口窗11a、 lib設(shè)置為厚度方向上的通孔的形式。每個(gè)開(kāi)口窗IlaUlb開(kāi)設(shè)為矩形的形狀。但是，在開(kāi) 口窗IlaUlb中，沿著較長(zhǎng)方向的中心線朝殼體1的縱向方向傾斜，并且，在殼體1的前端 側(cè)，中心線之間的距離大于在后端側(cè)的。如圖5所示，滑動(dòng)凹槽12開(kāi)設(shè)在每個(gè)開(kāi)口窗IlaUlb的寬度方向上的兩側(cè)，以面 對(duì)每個(gè)開(kāi)口窗IlaUlb的內(nèi)側(cè)。形成在踏板罩22中的凸緣部22a可滑動(dòng)地插入到每個(gè)滑 動(dòng)凹槽12中。踏板罩22與用于放置腳掌的踏板21 —起構(gòu)成左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái) 2b，并且該踏板罩22具有形成為矩形筒狀的主體22a。凸緣部22b沿著位于主體22a的一 側(cè)的開(kāi)口表面(上表面)在主體22a的整個(gè)周邊上延伸。附接板22c—體形成在踏板罩22 的主體22a內(nèi)側(cè)的下部。主體22a形成為使得其較長(zhǎng)方向和寬度方向小于開(kāi)口窗l(fā)la、llb。凸緣部22b形 成為使得其較長(zhǎng)方向和寬度方向大于開(kāi)口窗l(fā)la、llb。此外，每個(gè)滑動(dòng)凹槽12與底部之間 的距離大于凸緣部22b與前端之間的距離。因此，踏板罩22可以在寬度方向和較長(zhǎng)方向上 在滑動(dòng)凹槽12的范圍內(nèi)移動(dòng)。
每個(gè)踏板21形成為略小于踏板罩22的主體22a的內(nèi)周邊的矩形板。踏板21還 形成為供使用者放置他/她的整個(gè)腳的足夠大的尺寸。折疊成倒C形的罩構(gòu)件21a、21b — 體形成于踏板21的下表面周邊部。沿著踏板21的寬度方向分開(kāi)的一對(duì)軸承21c在由踏板 21的下表面上的罩構(gòu)件21a、21b包圍的部分中與踏板21 —體形成。具有向上開(kāi)口的大致倒C形的橫截面的軸承板23固定到設(shè)置在踏板罩22中的附 接板22c的上表面。設(shè)置在踏板21中的軸承21c抵靠軸承板23的每個(gè)支腿件23a的外表 面。此外，設(shè)置了穿過(guò)軸承板23的兩個(gè)支腿件23a和兩個(gè)軸承21c的軸部24。因此，軸部 24沿著踏板21的寬度方向設(shè)置，并且使踏板21能夠圍繞軸部24轉(zhuǎn)動(dòng)，以便其在較長(zhǎng)方向 上的前部和后部相對(duì)于踏板罩22垂直地運(yùn)動(dòng)。設(shè)置上述的罩構(gòu)件21a、21b是為了防止在 踏板21相對(duì)于踏板罩22轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在踏板21的下表面與踏板罩22之間形成間隙。具有開(kāi)放的下表面且橫截面基本上為倒C形的托架41附接到設(shè)置在踏板罩22中 的附接板22c的下表面。兩個(gè)輪子42附接到托架41的每個(gè)支腿件41a的外側(cè)表面。兩個(gè) 導(dǎo)軌43在基座板Ia的上表面中固定到每個(gè)左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b，并且，托架41 放置在導(dǎo)軌43上，使得輪子42在設(shè)置于導(dǎo)軌43的上表面上的導(dǎo)軌凹槽3a中滾動(dòng)。用于 防止輪子42脫出導(dǎo)軌凹槽43a的防脫軌板44設(shè)置在每個(gè)導(dǎo)軌43的上表面上(見(jiàn)圖6)。順便提及，每個(gè)導(dǎo)軌43的較長(zhǎng)方向不同于設(shè)置在殼體1中的開(kāi)口窗IlaUlb的較 長(zhǎng)方向。如上所述，在開(kāi)口窗IlaUlb中，在殼體1的前端側(cè)，每條中心線沿著較長(zhǎng)方向的 傾角大于在后端側(cè)的。每個(gè)導(dǎo)軌43的較長(zhǎng)方向也在殼體1的縱向方向上以相同的方式傾 斜。每個(gè)導(dǎo)軌43設(shè)置成具有比每個(gè)開(kāi)口窗IlaUlb更大程度地偏離殼體1的縱向方 向的縱向方向。例如，當(dāng)每個(gè)開(kāi)口窗IlaUlb的縱向方向偏離殼體1的縱向方向30度時(shí)，導(dǎo) 軌43設(shè)置成其縱向方向偏離殼體1的縱向方向45度。換句話說(shuō)，導(dǎo)軌43的較長(zhǎng)方向設(shè)置 在這樣的方向在腿放置在左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b上且腿的中心線與開(kāi)口窗11a、 lib的較長(zhǎng)方向一致時(shí)，即使在通過(guò)使左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b沿著導(dǎo)軌43移動(dòng)來(lái) 改變腿的位置時(shí)，也不會(huì)有剪切力作用在膝關(guān)節(jié)上。要指出，本實(shí)施例示出了左腳支持臺(tái)2a 和右腳支持臺(tái)2b按照期望在縱向方向與水平方向結(jié)合起來(lái)的移動(dòng)路徑上移動(dòng)的示例。然 而，取決于導(dǎo)軌43的布置方向，左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b可以在縱向方向或水平方 向上移動(dòng)。根據(jù)上述構(gòu)造，左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b可以沿著每個(gè)導(dǎo)軌43的較長(zhǎng)方向 往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于每個(gè)導(dǎo)軌43的較長(zhǎng)方向相對(duì)于開(kāi)口窗IlaUlb在較長(zhǎng)方向上的中心線傾 斜，因此踏板21和踏板罩22在與縱向方向相交的方向上在開(kāi)口窗IlaUlb內(nèi)移動(dòng)。換句 話說(shuō)，托架41、輪子42、導(dǎo)軌43和防脫軌板44用作限制左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b的 移動(dòng)路徑的引導(dǎo)部4。如圖7所示，用于使左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元3具有驅(qū)動(dòng) 源31，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力；系統(tǒng)分隔部32，用于將驅(qū)動(dòng)力分到兩個(gè)系統(tǒng)中，從而將驅(qū)動(dòng)力傳遞到左 腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b ；和往復(fù)驅(qū)動(dòng)部33，通過(guò)利用驅(qū)動(dòng)力，使托架41沿著每個(gè)導(dǎo)軌 43往復(fù)運(yùn)動(dòng)。本實(shí)施例采用了圖7A中所示的驅(qū)動(dòng)力由系統(tǒng)分隔部32分離且分離后的驅(qū)動(dòng) 力傳遞到往復(fù)驅(qū)動(dòng)部33的構(gòu)造。然而，如圖7B所示，由往復(fù)驅(qū)動(dòng)部33獲得的用于往復(fù)驅(qū) 動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力可以被系統(tǒng)分隔部32分到兩個(gè)系統(tǒng)中。
進(jìn)一步具體描述驅(qū)動(dòng)單元3。采用旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(以下簡(jiǎn)稱為“馬達(dá)”，附圖標(biāo)記為31) 作為驅(qū)動(dòng)源31，并且系統(tǒng)分隔部32耦接到馬達(dá)31的輸出軸31a。系統(tǒng)分隔部32具有耦接到馬達(dá)31的輸出軸31a的蝸桿(第一齒輪)32a、以及與 蝸桿32a嚙合的一對(duì)蝸輪(第二齒輪)32b。蝸桿32a和兩個(gè)蝸輪32b存放在固定于基座板 Ia的齒輪箱34中。齒輪箱34包括上表面具有開(kāi)口的齒輪盒34a ；和布置成覆蓋齒輪盒 34a的開(kāi)口表面的蓋板34b。用于支承蝸桿32a的在縱向方向上的兩端部的一對(duì)軸承32c 附接在齒輪盒34a與蓋板34b之間。由齒輪盒34a和蓋板34b保持的旋轉(zhuǎn)軸35插入到每個(gè)蝸輪32b中，并且，蝸輪32b 和旋轉(zhuǎn)軸35彼此連接，以便旋轉(zhuǎn)軸35與蝸輪32b —起旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)軸35的上端部，形成 具有非圓形橫截面(附圖中是矩形)的連接部35a。馬達(dá)31位于設(shè)置在齒輪盒34a中的開(kāi)口接收部34c和固定到基座板Ia的開(kāi)口接 收板13a上，并通過(guò)布置成覆蓋齒輪盒34a的蓋板34b和連接到開(kāi)口接收板13a的保持板 13b固定到基座板la。如圖8所示，往復(fù)驅(qū)動(dòng)部33具有曲柄板36，曲柄板36的一個(gè)端部連接到旋轉(zhuǎn)軸 35的連接部35a ；和曲柄桿38，曲柄桿38通過(guò)曲軸37連接到曲柄板36。曲軸37的一個(gè)端 部固定到曲柄板36，而曲軸37的另一端部由軸承38a保持，軸承38a由曲柄桿38的一個(gè)端 部保持。換句話說(shuō)，曲柄桿38的一個(gè)端部連接到曲柄板36，從而可以轉(zhuǎn)動(dòng)。曲柄桿38的另 一端部利用軸構(gòu)件38b連接到托架41。曲柄桿38的另一端部連接到托架41，從而可以轉(zhuǎn) 動(dòng)。從以上描述的構(gòu)造可知，曲柄桿38用作用于將蝸輪32b的扭矩轉(zhuǎn)換為托架41的 往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。曲柄桿38設(shè)置在每個(gè)蝸輪32b中，并且托架41設(shè)置在每個(gè)左腳支 持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b中。因此，曲柄桿38用作用于將蝸輪32b的扭矩轉(zhuǎn)換為每個(gè)左腳 支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。如上所述，由于移動(dòng)路徑由輪子42和導(dǎo)軌43限制，因此隨著蝸輪32b旋轉(zhuǎn)，托架 41沿著導(dǎo)軌43的較長(zhǎng)方向往復(fù)移動(dòng)。即，馬達(dá)31的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由蝸桿32a和蝸輪32b傳遞到 曲柄板36。然后，托架41借助連接到曲柄板36的曲柄桿38而沿著每個(gè)導(dǎo)軌43進(jìn)行往復(fù) 直線運(yùn)動(dòng)。因此，連接到托架41的踏板罩22沿著導(dǎo)軌43往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得每個(gè)左腳支持臺(tái) 2a和右腳支持臺(tái)2b在每個(gè)導(dǎo)軌43的縱向方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在本實(shí)施例中，左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b由驅(qū)動(dòng)單元3彼此協(xié)同地驅(qū)動(dòng)，這 是因?yàn)?，?qū)動(dòng)力由蝸桿32a和蝸輪32b分入兩個(gè)系統(tǒng)中，并且根據(jù)系統(tǒng)而用作左腳支持臺(tái)2a 和右腳支持臺(tái)2b的驅(qū)動(dòng)力。這里，每個(gè)蝸輪32b與蝸桿32a嚙合的位置改變180度，因此， 當(dāng)左腳支持臺(tái)2a位于其運(yùn)動(dòng)范圍的后端時(shí)，右腳支持臺(tái)2b位于其運(yùn)動(dòng)范圍的前端。左腳 支持臺(tái)2a的運(yùn)動(dòng)范圍的后端對(duì)應(yīng)于左腳支持臺(tái)2a的運(yùn)動(dòng)范圍的右端。右腳支持臺(tái)2b的 運(yùn)動(dòng)范圍的前端對(duì)應(yīng)于右腳支持臺(tái)2b的運(yùn)動(dòng)范圍的右端。因此，左腳支持臺(tái)2a和右腳支 持臺(tái)2b在相同的水平方向上移動(dòng)。從以上描述的構(gòu)造可以理解，左腳支持臺(tái)2a與右腳支持臺(tái)2b之間的運(yùn)動(dòng)的相位 差可以根據(jù)蝸桿32a與蝸輪32b嚙合的位置而適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。通過(guò)站在左腳支持臺(tái)2a和右 腳支持臺(tái)2b上而在站立位置使用運(yùn)動(dòng)輔助裝置時(shí)，可以如本實(shí)施例中那樣設(shè)置180度的相 位差，以便平衡能力差的使用者可以使用該運(yùn)動(dòng)輔助裝置，因?yàn)樾枰褂谜叩闹匦陌l(fā)生較少的縱向移動(dòng)。相反，在沒(méi)有設(shè)置相位差時(shí)，使用者的重心需要在縱向方向上移動(dòng)。因此， 該運(yùn)動(dòng)輔助裝置不僅對(duì)鍛煉腿部的肌肉群有用，而且對(duì)鍛煉下背的肌肉群也有用。由于設(shè)置在左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b中的踏板21可以相對(duì)于踏板罩22圍 繞軸部24轉(zhuǎn)動(dòng)，因此每個(gè)踏板21的前端部的高度與后端部的高度可以彼此不同，如圖9所 示。換句話說(shuō)，通過(guò)使放在踏板21上的腳的各腳尖高度不同于腳后跟的高度，可以使踝關(guān) 節(jié)背屈和跖屈。這里，為了使踏板21圍繞軸部24的轉(zhuǎn)動(dòng)與沿著導(dǎo)軌43的往復(fù)運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)，至少 局部地具有傾斜表面14a的引導(dǎo)表面14沿著踏板21的移動(dòng)路徑形成在基座板Ia中，如圖 10所示。此外，抵靠引導(dǎo)表面14的仿形凸起部25設(shè)置在踏板21的下表面上。在所示的 示例中，相對(duì)于基座板Ia的上表面以固定角度傾斜的傾斜表面14形成在引導(dǎo)表面14的整 個(gè)長(zhǎng)度上，但是對(duì)引導(dǎo)表面14的形狀沒(méi)有特別的限制，而只需要引導(dǎo)表面14的一部分具有 傾斜表面14a。仿形凸起部25的前端的材料和形狀可以進(jìn)行選擇，以便減小與引導(dǎo)表面14 的摩擦系數(shù)，并且，在本實(shí)施例中，仿形凸起部25的前端處設(shè)置有在引導(dǎo)表面14上滾動(dòng)的 棍子25a。如上所述，由于設(shè)置了抵靠引導(dǎo)表面14的仿形凸起部25，所以當(dāng)左腳支持臺(tái)2a和 右腳支持臺(tái)2b隨著馬達(dá)31的旋轉(zhuǎn)而往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從而當(dāng)仿形凸起部25抵靠設(shè)置在引導(dǎo)表 面14上的傾斜表面14a時(shí)，踏板21相對(duì)于基座板Ia的角度隨著踏板21圍繞軸部24轉(zhuǎn)動(dòng) 而改變。因此，可以使踝關(guān)節(jié)背屈和跖屈。在上述示例中，要指出，基座板Ia設(shè)置有引導(dǎo)表面14，踏板21設(shè)置有仿形凸起部 25。然而，如圖11所示，可以通過(guò)使踏板21設(shè)置有引導(dǎo)表面14并使基座板Ia設(shè)置有仿形 凸起部25來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的操作。在上述的構(gòu)造示例中，驅(qū)動(dòng)單元3的系統(tǒng)分隔部32構(gòu)造成，采用蝸桿32a和蝸輪 32b來(lái)實(shí)現(xiàn)馬達(dá)31的輸出軸31a和與蝸輪32b —起旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸35的正交角度之間的扭 矩傳遞并用于減速。然而，可以采用皮帶來(lái)實(shí)現(xiàn)馬達(dá)31的輸出軸31a與旋轉(zhuǎn)軸35的正交 角度之間的扭矩傳遞。在這種情況下，通過(guò)使用由皮帶纏繞的帶輪來(lái)代替蝸輪32b，可以省 去蝸桿32a。此外，在以上所述的構(gòu)造示例中，馬達(dá)31的輸出軸31a沿著基座板Ia的上表面設(shè) 置，但是當(dāng)輸出軸31a設(shè)置成與基座板Ia的上表面垂直時(shí)，可以不通過(guò)蝸桿32a和蝸輪32b 的組合，而是通過(guò)正齒輪的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)扭矩傳遞和系統(tǒng)分隔。在這種構(gòu)造中，可以用帶輪來(lái) 代替正齒輪，并且可以利用皮帶在帶輪之間傳遞扭矩。順便提及，通過(guò)站立在裝置上而使用該裝置時(shí)，在左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b 停止在其初始位置時(shí)，左腳和右腳放置在左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b上，然后啟動(dòng)驅(qū)動(dòng) 單元3的操作。如圖12所示，左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b的較長(zhǎng)方向Dx例如相對(duì)于 縱向方向(箭頭X的方向)設(shè)置成約9度，以便當(dāng)站立在左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b 上時(shí)，使用者可以自然站立，而無(wú)需扭曲使用者的腿部。在初始位置，左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b對(duì)于縱向方向來(lái)講處于相同位置。 換句話說(shuō)，在初始位置，左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b在水平方向上位于一條直線上。因 此，一旦使用者站在處于初始位置的左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b上，從使用者的重心向 下垂直畫出的直線穿過(guò)左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b之間的大致中間。
從上述構(gòu)造可以看出，在驅(qū)動(dòng)單元3的操作開(kāi)始時(shí)，左腳支持臺(tái)2a的位置和右腳 支持臺(tái)2b的位置在縱向方向上發(fā)生改變，因此由于這種位置上的縱向變化而使它們?cè)谒?平方向上的位置發(fā)生變化。左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b沿著導(dǎo)軌43在直線上往復(fù)運(yùn) 動(dòng)。左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b在與腳的縱向方向不同的方向上移動(dòng)。例如，每個(gè)左 腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b形成為在相對(duì)于殼體1的縱向方向偏離45度的方向上移動(dòng)。 該移動(dòng)距離例如設(shè)定為20mm。如上所述，在左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b沿著導(dǎo)軌43往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，踏板 21圍繞軸部24轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)踏板21向前移動(dòng)時(shí)，仿形凸起部25爬上引導(dǎo)表面14的傾斜表面 14a,因此，在左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b的前端位置踝關(guān)節(jié)發(fā)生背屈，在左腳支持臺(tái)2a 和右腳支持臺(tái)2b的后端位置踝關(guān)節(jié)發(fā)生跖屈。軸部24的位置設(shè)置在腳后跟的腳掌附近， 并且跖屈和背屈的角度設(shè)定為相對(duì)于作為基準(zhǔn)表面的基座板Ia的上表面為約10度。左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b的縱向位置與跖屈和背屈的關(guān)系可以與上述示例 中描述的關(guān)系相反。此外，相對(duì)于基準(zhǔn)表面的跖屈和背屈的角度可以改變。這種操作可以 通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定引導(dǎo)表面14的形狀容易地實(shí)現(xiàn)。如上所述，該實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)輔助裝置允許將使用者在由氣囊5a、5b、5c和5d形成 的凹凸圖案上保持站立姿勢(shì)平衡的同時(shí)刺激肌肉群的示例中所描述的輔助運(yùn)動(dòng)與通過(guò)利 用驅(qū)動(dòng)單元3使左腳和右腳沿著預(yù)定軌跡往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)刺激使用者腿部的各肌肉群的另一 輔助運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來(lái)。作為這些輔助運(yùn)動(dòng)的結(jié)合，存在各種組合。換句話說(shuō)，在保持站立姿勢(shì)并通過(guò)利用 氣囊5a、5b、5c和5d使腳背屈、跖屈、彎成弓形、向內(nèi)傾斜和向外傾斜的同時(shí)刺激雙腳的肌 肉群的輔助運(yùn)動(dòng)，以及通過(guò)使左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b往復(fù)運(yùn)動(dòng)而刺激雙腳肌肉群 的另一輔助運(yùn)動(dòng)，以及屈曲(buckling)和背屈運(yùn)動(dòng)，可以通過(guò)各種方式進(jìn)行組合。在通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元3使左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b往復(fù)運(yùn)動(dòng)以使使用者的腳在 前端位置背屈并在后端位置跖屈、同時(shí)使用者的腳通過(guò)由氣囊5a、5b、5c和5d形成的凹凸 圖案而保持背屈狀態(tài)的情況下，由凹凸圖案產(chǎn)生的背屈狀態(tài)可以抵消在后端位置的跖屈狀 態(tài)，使得腳基本上是水平的，并且腳可以在前端位置明顯背屈。另一方面，在通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元3 使左腳支持臺(tái)2a和右腳支持臺(tái)2b往復(fù)運(yùn)動(dòng)、同時(shí)借助凹凸圖案保持使用者的腳處于屈曲 狀態(tài)的情況下，由凹凸圖案導(dǎo)致的屈曲狀態(tài)可以抵消在前端位置的背屈狀態(tài)，使得腳基本 上是水平的，并且腳可以在后端位置明顯屈曲。以此方式交替地切換輔助運(yùn)動(dòng)，可以通過(guò)氣 囊5a、5b、5c和5d的換氣來(lái)容易地實(shí)現(xiàn)。在上述其它示例的運(yùn)動(dòng)輔助裝置中，氣囊5a、5b、5c和5d可以不膨脹或收縮。換 句話說(shuō)，在上述構(gòu)造中，氣囊5a、5b、5c和5d用作垂直地驅(qū)動(dòng)它們的頂部的促動(dòng)器，并且每 個(gè)氣囊5a、5b、5c和5d設(shè)置成向使用者的每個(gè)腳掌主動(dòng)地施加外力。另一方面，代替使氣 囊5a、5b、5c和5d吸入空氣或排出空氣，每個(gè)氣囊5a、5b、5c和5d可以隨著腳掌踏壓氣囊 而被動(dòng)地向使用者的每個(gè)腳掌施加外力(反作用力)。而且在這種情況下，每個(gè)氣囊5a、5b、5c和5d在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中被動(dòng)施加的反作用力 可以通過(guò)各種方式打破使用者的平衡。為此，即使認(rèn)為難于進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)的老年人也可以 站在氣囊5上并保持站立姿勢(shì)，以在保持(站立姿勢(shì))平衡的同時(shí)刺激雙腳的肌肉群并毫 不費(fèi)力且有效地鍛煉用于站立的肌肉。對(duì)于圖中示出的氣囊5a、5b、5c和5d來(lái)說(shuō)，不必提供多個(gè)氣囊5，因此可以在與每個(gè)腳掌接觸的部分中僅提供一個(gè)氣囊。如上所述，由于外力(反作用力)被動(dòng)地施加于使用者，所以可以以相同的方式設(shè) 置彈性構(gòu)件，而不是上述的氣囊5。作為這里要設(shè)置的彈性構(gòu)件，任何彈性構(gòu)件都適用，只要 其可以在使用者的每個(gè)腳掌的壓力作用下彈性變形并因此施加反作用力即可。例如，由海 綿或其它起泡材料(泡沫材料)制成的彈性構(gòu)件適合使用。要指出，本發(fā)明的實(shí)施例僅僅是示例，顯然，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思的范圍內(nèi)，本發(fā) 明可以以各種方式再現(xiàn)、改動(dòng)或變化。
權(quán)利要求
一種運(yùn)動(dòng)輔助裝置，包括腳支撐部，構(gòu)造成支撐使用者的腳；和多個(gè)促動(dòng)器，分別設(shè)置在與使用者的腳的腳掌接觸的區(qū)域上，每個(gè)所述促動(dòng)器構(gòu)造成其頂部能夠垂直地移動(dòng)；其中，所述促動(dòng)器布置成彼此協(xié)同地運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)輔助裝置，其中，所述促動(dòng)器布置在平面中，以接觸使用者 的每個(gè)腳的整個(gè)腳掌。
3.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)輔助裝置，其中，所述促動(dòng)器布置成接觸至少使用者腳趾 的腳掌。
4.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)輔助裝置，其中，所述促動(dòng)器布置成接觸至少使用者腳的 足弓的腳掌。
5.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)輔助裝置，其中，所述促動(dòng)器布置成接觸至少使用者腳的 腳趾和腳后跟的腳掌。
6.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)輔助裝置，其中，所述促動(dòng)器布置成其頂部產(chǎn)生變化的凹 凸圖案。
7.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)輔助裝置，其中，所述促動(dòng)器是氣囊的形式。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的運(yùn)動(dòng)輔助裝置，其中，所述腳支撐部包括分別用于 接收使用者的左腳和右腳的左腳支持臺(tái)和右腳支持臺(tái)，并且其中，設(shè)置驅(qū)動(dòng)單元，以使左腳 支持臺(tái)和右腳支持臺(tái)移動(dòng)。
9.一種運(yùn)動(dòng)輔助裝置，包括左腳支持臺(tái)，用于支撐使用者的左腳；右腳支持臺(tái)，用于支撐使用者的右腳；驅(qū)動(dòng)單元，構(gòu)造成使左腳支持臺(tái)和右腳支持臺(tái)移動(dòng)；和彈性構(gòu)件，設(shè)置在左腳支持臺(tái)和右腳支持臺(tái)中每一個(gè)的上表面上，以接觸使用者的腳 的腳掌。
全文摘要
一種運(yùn)動(dòng)輔助裝置，用于通過(guò)借助物理作用在外部刺激腳部，在平衡的同時(shí)自然且有效地鍛煉腿部支撐力。該運(yùn)動(dòng)輔助裝置包括支撐基座(2)，供使用者的腳放置；和多個(gè)氣囊(5)，布置在支撐基座(2)的上表面的與使用者的腳掌接觸的各部分處，使得頂部可以自由地上下運(yùn)動(dòng)，其中所述多個(gè)氣囊(5)布置成協(xié)同地操作。
文檔編號(hào)A63B23/08GK101909703SQ200880123660
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者后藤孝夫, 四宮葉一, 小澤尚久, 越智和弘, 道盛章弘 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社