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运动支持设备制造技术

技术编号:10917227 阅读:109 留言:0更新日期:2015-01-15 10:25
本发明专利技术提供了一种运动支持设备,包括:下肢耦合部分,被配置成耦合至下肢;弹性构件;地接触单元,被配置成包括与表面接触的地接触板以及传递由弹性构件产生的力的传递部分;以及脚踝部分,被配置成安装在下肢耦合部分与地接触单元之间。地接触单元被安装成能够在传递部分与脚踝部分接触的位置和传递部分与脚踝部分分离的位置之间位移。

【技术实现步骤摘要】
运动支持设备相关申请的交叉引用本申请要求于2013年7月10日提交的日本优先权专利申请JP2013-144490的权益,其全部内容通过引用合并到本申请中。
本专利技术涉及一种运动支持设备。
技术介绍
近年来,一直在积极研究力学地分析生物的结构和运动功能的生物力学。另外,已经发展了对降低人体负担的产品或应用使用这种生物力学的生物结构和运动的产品的开发。具体地,已经对作为人类的基本动作的直立双脚行走进行了许多研究,并且已经研究了用于基于使用生物力学分析的直立双脚行走机制来更有效地支持人类行走和跑的技术。例如,JP2012-501739T公开了使用弹性构件和电动机向脚踝关节施加扭矩来支持人类行走的人工脚和下肢装备等。
技术实现思路
在此,在JP2012-501739T中所公开的技术中,当下肢或脚踝关节中的脚部之间的角度在特定范围内时,从弹性构件向脚踝关节施加扭矩。因此,在JP2012-501739T中所公开的技术中,当下肢与脚部之间的角度在上述范围内时,可能在除了行走以外的情况下施加扭矩。因此,本公开内容提出能够与关节部分或耦合至下肢的下肢耦合部分的角度无关地切换从弹性构件到关节部位的力传递的一种新的且改进的运动支持设备。根据本公开内容的实施方式,提供了一种运动支持设备,包括:下肢耦合部分,被配置成耦合至下肢;弹性构件;地接触单元,被配置成包括与表面接触的地接触板以及传递由弹性构件产生的力的传递部分;以及脚踝部分,被配置成安装在下肢耦合部分与地接触单元之间。地接触单元被安装成能够在传递部分与脚踝部分接触的位置和传递部分与脚踝部分分离的位置之间位移。传递部分包括位于脚踝部分侧的脚踝侧传递部分,以及位于弹性构件侧并且被配置成与脚踝侧传递部分分离的弹性构件侧传递部分。如上所述,根据本公开内容的实施方式,可以与关节部分或耦合至下肢的下肢耦合部分的角度无关地切换从弹性构件到关节部分的力传递。附图说明图1是示出根据本公开内容的实施方式的运动支持设备的应用示例的说明图;图2是示出当人行走时下肢的操作的说明图;图3是示出在以1.25m/s的移动速度行走时由脚踝关节输出的功率(左图)和脚踝关节的角度(右图)的曲线图;图4是示出根据本公开内容的实施方式的行走时的运动支持设备的整体操作的说明图;图5是示出根据实施方式的运动支持设备的截面配置的说明图;图6是示出根据实施方式的运动支持设备的功能配置的框图;图7A是示出根据实施方式的运动支持设备在阶段“A”中的操作的示例的说明图;图7B是示出根据实施方式的运动支持设备在阶段“B”中的操作的示例的说明图;图7C是示出根据实施方式的运动支持设备在阶段“C”中的操作的示例的说明图;图7D是示出根据实施方式的运动支持设备在阶段“D”中的操作的示例的说明图;图7E是示出根据实施方式的运动支持设备在阶段“E”中的操作的示例的说明图;图7F是示出根据实施方式的运动支持设备在阶段“F”中的操作的示例的说明图;图8A是示出根据实施方式的由1.25m/s的移动速度下的运动支持设备的脚踝部分输出的功率(左图)以及由弹性构件和电动机施加的扭矩(右图)的曲线图;图8B是示出根据实施方式的由1.50m/s的移动速度下的运动支持设备的脚踝部分输出的功率(左图)以及由弹性构件和电动机施加的扭矩(右图)的曲线图;以及图8C是示出根据实施方式的由1.75m/s的移动速度下的运动支持设备的脚踝部分输出的功率(左图)以及由弹性构件和电动机施加的扭矩(右图)的曲线图。具体实施方式在下文中,将参照附图详细描述本公开内容的优选实施方式。注意,在本说明书和附图中,使用相同的附图标记来表示具有基本上相同的功能和结构的结构要素,并且省略对这些结构要素的重复说明。将按照以下顺序进行描述:1.运动支持设备的概述1.1运动支持设备的应用示例1.2运动支持设备的操作概述2.运动支持设备的具体配置2.1运动支持设备的具体配置2.2运动支持设备的功能配置3.运动支持设备的操作示例4.运动支持设备的优点示例5.结论<1.运动支持设备的概述>[1.1运动支持设备的应用示例]首先,将参照图1来描述本公开内容的实施方式的概述。图1是示出根据本公开内容的实施方式的运动支持设备1的应用示例的说明图。如图1所示,根据本公开内容的实施方式的运动支持设备1是例如下肢已经被截肢的用户3佩戴的人工脚。运动支持设备1支持用户3的运动。具体地,运动支持设备1被安装在用户3的下肢上以替代用户3的被截肢的下肢并且再生行走和跑的功能。由于能够通过弹性构件等向脚踝关节施加扭矩,所以根据本公开内容的实施方式的运动支持设备1能够尤其合适地用于其部分(包括脚踝关节)已经被截肢的用户3。在本说明书中,将描述其中根据本公开内容的实施方式的运动支持设备1是人工脚的示例,但是本公开内容的实施方式不限于该示例。例如,根据本公开内容的实施方式的运动支持设备1还能够用作由于衰老、肌肉无力等而行走能力降低的用户佩戴的运动支持设备。例如,根据本公开内容的实施方式的运动支持设备1还可以用作包括在进行双脚行走的机器人等的下肢中的运动设备。[1.2运动支持设备的操作概述]接下来,将参照图2至图4描述根据本公开内容的实施方式的运动支持设备1的操作的概述。图2是示出人类在行走时下肢的操作的说明图。图3是示出在1.25m/s的移动速度下由脚踝关节输出的功率(左图)和脚踝关节的角度(右图)的曲线图。图4是示出根据本公开内容的实施方式的运动支持设备在行走时的操作的概述的说明图。首先,人类的行走可以分为脚部未与地面接触的阶段以及脚部与地面接触的阶段。如图2所示,将脚部与地面接触的阶段进一步分为六个阶段:阶段“A”至阶段“E”。具体地,可以将脚部与地面接触的阶段分为:脚跟与地面接触的阶段“A”、脚部的整个底面(包括脚尖)与地面接触的阶段“B”、实现与当下肢和脚部与脚踝关节垂直时的位置关系相同的位置关系的阶段“C”、脚跟与地面分开的阶段“D”、脚部踢地面的阶段“E”以及紧接在脚尖与地面分开之前的阶段“F”。当与地面分开的脚部再次从脚跟起与地面接触时,阶段返回阶段“A”。在此,将参照图3与上述行走的阶段相对应地描述在行走时由脚踝关节输出的功率(左图)和行走时脚踝关节的角度(右图)。在图3中,使用符号表示图3的曲线图中的图2的阶段“A”至阶段“F”的相应位置。图3的左图示出行走时由脚踝关节输出的功率并且指定下肢朝向脚尖相反侧弯曲的方向(在下文中称为跖屈方向)为正,并且下肢相对于脚部朝向脚尖侧弯曲的方向(在下文中称为背屈方向)为负。图3的右图示出行走时脚踝关节的角度的变化,并且指定下肢与脚部之间的位置关系在直立时为0°,下肢相对于脚部朝向脚尖侧弯曲的方向(在下文中称为背屈方向)为正,并且下肢朝向脚尖相反侧弯曲的方向(在下文中称为跖屈方向)为负。如图3的左图所示,在从阶段“A”至阶段“C”的行走时由脚踝关节输出的功率的最大绝对值为50W。另一方面,在进行脚部踢地面的操作的阶段“D”和阶段“E”中,脚踝关节需要输出绝对值为250W或更大的功率。因此,例如,当使用电动机代替上述由脚踝关节输出的功率时,需要使用能够输出在阶段“D”和阶段“E”处所需的功率的电动机。然而,因为具有大输出功率的电动机具有大尺寸,所以电动机较重本文档来自技高网...
运动支持设备

【技术保护点】
一种运动支持设备,包括:下肢耦合部分,被配置成耦合至下肢;弹性构件;地接触单元,被配置成包括与表面接触的地接触板以及传递由所述弹性构件产生的力的传递部分;以及脚踝部分,被配置成安装在所述下肢耦合部分与所述地接触单元之间,其中,所述地接触单元被安装成能够在所述传递部分与所述脚踝部分接触的位置和所述传递部分与所述脚踝部分分离的位置之间位移。

【技术特征摘要】
2013.07.10 JP 2013-1444901.一种运动支持设备,包括:下肢耦合部分,被配置成耦合至下肢;弹性构件;地接触单元,被配置成包括与表面接触的地接触板以及传递由所述弹性构件产生的力的传递部分;以及脚踝部分,被配置成安装在所述下肢耦合部分与所述地接触单元之间,其中,所述地接触单元被安装成能够在所述传递部分与所述脚踝部分接触的位置和所述传递部分与所述脚踝部分分离的位置之间位移,并且其中,所述传递部分包括位于所述脚踝部分侧的脚踝侧传递部分,以及位于所述弹性构件侧并且被配置成与所述脚踝侧传递部分分离的弹性构件侧传递部分。2.根据权利要求1所述的运动支持设备,其中,所述地接触单元在耦合点周围进行所述位移,其中所述地接触单元在所述耦合点处耦合至耦合板,所述耦合板安装至所述脚踝部分,并且其中,所述地接触板和所述传递部分被安装在关于所述耦合点的同一侧。3.根据权利要求2所述的运动支持设备,其中,所述地接触板是在运动方向的前侧与所述表面接触的脚尖地接触板,并且其中,所述运动支持设备还包括:脚跟侧地接触板,被配置成在所述运...

【专利技术属性】
技术研发人员:远藤谦
申请(专利权)人:索尼公司
类型:发明
国别省市:日本;JP

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