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1. WO2017212899 - PASSIVE WALKING DEVICE AND PASSIVE WALKING MODULE

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明 細 書

発明の名称 受動歩行装置及び受動歩行モジュール

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005  

課題を解決するための手段

0006   0007  

発明の効果

0008  

図面の簡単な説明

0009  

発明を実施するための形態

0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091  

符号の説明

0092  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

図面

1   2   3   4   5   6   7A   7B   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23  

明 細 書

発明の名称 : 受動歩行装置及び受動歩行モジュール

技術分野

[0001]
 本発明は、受動歩行装置及び受動歩行モジュールに関する。

背景技術

[0002]
 従来の受動歩行装置としては、特開2011-131677号公報(特許文献1)に記載の受動歩行装置がある。特許文献1に記載の受動歩行装置は、2つの脚と、腰軸を含む股関節部を有している。この2つの脚は、腰軸に回転可能に連結されることにより、股関節部に取り付けられてる。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2011-131677号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 特許文献1に記載の受動歩行装置においては、2つの脚の各々が、協働して動作するような機構を有していない。そのため、特許文献1に記載の受動歩行装置は、安定的に歩行を継続することが困難である。
[0005]
 本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。本発明は、より具体的には、安定的に受動歩行を継続することが可能な受動歩行装置を提供するものである。

課題を解決するための手段

[0006]
 本発明の一態様に係る受動歩行装置は、第1側部と、第1側部の反対側に位置する第2側部とを有する腰部と、第1側部に連結される第1脚と、第2側部に連結される第2脚と、第1側部側に設けられる第1脚側クランク部と、第1脚側クランク部と反対位相となるように第2側部側に設けられる第2脚側クランク部と、第1脚側クランク部と第2脚側クランク部とを連結するクランク軸と、第1脚と第1脚側クランク部とに連接されている第1脚側連接部と、第2脚側クランク部と第2脚とに連接されている第2脚側連接部とを有するクランク機構と備えている。
[0007]
 第1脚が歩行面上に接して腰部に対して相対的に前方から後方に向かって移動する際、第1脚側連接部は第1脚側クランク部を回転させ、第1脚側クランク部はクランク軸を介して第2脚側クランク部を回転させる。第2脚側クランク部は、第2脚側連接部を介して第2脚を腰部に対して相対的に後方から前方に向かって移動させる。

発明の効果

[0008]
 上記によると、受動歩行装置は、安定的な受動歩行を継続することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0009]
[図1] 第1の実施形態に係る受動歩行装置の側面図である。
[図2] 支持脚が歩行面に接地した時点での第1の実施形態に係る受動歩行装置の側面図である。
[図3] 支持脚が腰部直下近傍を通過する時点での第1の実施形態に係る受動歩行装置の側面図である。
[図4] 遊脚が歩行面に接地した時点における第1の実施形態に係る受動歩行装置の側面図である。
[図5] 第1の実施形態の変形例1に係る受動歩行装置の側面図である。
[図6] 第1の実施形態の変形例2に係る受動歩行装置の側面図である。
[図7A] 第1脚側の構成が示された第2の実施形態に係る受動歩行装置の側面図である。
[図7B] 第2脚側の構成のみが示された第2の実施形態に係る受動歩行装置の側面図である。
[図8] 第1脚が歩行面に接地する直前の時点での第2の実施形態に係る受動歩行装置の第1脚側の動作を説明するための模式図である。
[図9] 第1脚が歩行面に接地する直前の時点での第2の実施形態に係る受動歩行装置の第2脚側の動作を説明するための模式図である。
[図10] 第1脚が歩行面に接地した直後の時点での第2の実施形態に係る受動歩行装置の第1脚側の動作を説明するための模式図である。
[図11] 第1脚が歩行面に接地した直後の時点での第2の実施形態に係る受動歩行装置の第2脚側の動作を説明するための模式図である。
[図12] 第3の実施形態に係る受動歩行装置の側面図である。
[図13] 第2脚側の構成のみが示される第3の実施形態に係る受動歩行装置の側面図である。
[図14] 第1脚側の構成のみが示される第4の実施形態に係る受動歩行装置の側面図である。
[図15] 第2脚側の構成のみが示される第4の実施形態に係る受動歩行装置の側面図である。
[図16] 第1脚が歩行面への接地を開始した際の第4の実施形態に係る受動歩行装置の第1脚側の構成のみが示される側面図である。
[図17] 第1脚が歩行面から離れる際の第4の実施形態に係る受動歩行装置の第1脚側の構成のみが示される側面図である。
[図18] 第1脚が歩行面に接地する際の第4の実施形態に係る受動歩行装置の第1脚側の構成のみが示される側面図である。
[図19] 第5の実施形態に係る受動歩行装置の斜視図である。
[図20] 第5の実施形態に係る受動歩行装置の平面図である。
[図21] 歩行中に第1脚が前方に位置している場合の第5の実施形態に係る受動歩行装置の平面図である。
[図22] 歩行中に第2脚が前方に位置している場合の第5の実施形態に係る受動歩行装置の平面図である。
[図23] 第6の実施形態に係る受動歩行装置の側面図である。

発明を実施するための形態

[0010]
 以下に、実施形態について図を参照して説明する。なお、各図中同一または相当部分には同一符号を付している。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
[0011]
 (第1の実施形態)
 以下に、第1の実施形態に係る受動歩行装置100の構成について説明する。図1は、第1の実施形態に係る受動歩行装置100の側面図である。図1に示すように、第1の実施形態に係る受動歩行装置100は、腰部1を有している。腰部1は、第1側部11と、第2側部12(図示せず)とを有している。第2側部12は、第1側部11の反対側に位置する腰部1の側部である。
[0012]
 第1の実施形態に係る受動歩行装置100は、脚部2を有している。脚部2に含まれる脚の数は、例えば2である。但し、脚部2に含まれる脚の数はこれに限られるものではない。脚部2に含まれる脚の数は、3以上であってもよい。以下においては、便宜上、脚部2に含まれる脚の数が2である場合、すなわち、第1の実施形態に係る受動歩行装置100が第1脚21と第2脚22とを有している場合について説明を行う。
[0013]
 図1に示すように、第1脚21は、第1側部11に連結されている。第1脚21は、第1側部11に対して回転可能となっている。より具体的には、第1脚21は、腰部1との連結点を軸として、前後に移動可能となっている。なお、ここで、前とは第1の実施形態に係る受動歩行装置100の進行方向をいい、後とは第1の実施形態に係る受動歩行装置100の進行方向の反対方向をいう。
[0014]
 第1脚21は、大腿部21aと、下腿部21bと、足部21cを有している。足部21cは、歩行面GRに接する部分である。下腿部21bは、足部21cに連結されている。大腿部21aは、後述する第1連接部材32aを介して下腿部21bに連結されている。第1脚21は、脹脛部21dをさらに有していてもよい。脹脛部21dは、一方端が足部21cに連結されている。
[0015]
 第2脚22は、第1脚21と同様の構成を有している。すなわち、第2脚22は、第2側部12に、腰部1との連結点を軸として前後に移動可能に連結されており、大腿部22aと、下腿部22bと、足部22cとを有している。
[0016]
 第1の実施形態に係る受動歩行装置100は、クランク機構3を有している。クランク機構3は、クランク部31と、連接部32と、クランク軸33と、クランク部34と、連接部35とを有している。
[0017]
 クランク部31は、腰部1の第1側部11に設けられている。連接部32は、クランク部31と第1脚21とに連接されている。クランク部34は、腰部1の第2側部12に設けられている。連接部35は、クランク部34と第2脚22とを連接されている。クランク軸33は、クランク部31とクランク部34とに連結されている。クランク部34は、クランク部31に対して反対位相となるように設けられている。すなわち、クランク部34は、クランク軸33に対してクランク部31と点対称となるように設けられている。
[0018]
 連接部32は、第1脚21が支持脚(歩行面GRに接している側の脚)となっている場合において、第1脚21が歩行面GRに接して腰部1に対して相対的に前方から後方に向かって移動する際に、クランク部31を回転させる。クランク部31は、クランク軸33を介してこの回転をクランク部34に伝達する。クランク部34は、この回転により、連接部35を介して、遊脚(歩行面GRに接していない側の脚)となっている第2脚22を腰部1に対して相対的に後方から前方に向かって移動させる。
[0019]
 第2脚22が支持脚となっている場合についても同様である。より具体的にいえば、連接部35は、第2脚22が腰部1に対して相対的に前方から後方に向かって移動する際、クランク部34を回転させる。クランク部34は、クランク軸33を介してこの回転をクランク部31に伝達する。クランク部31は、この回転により、連接部32を介して、遊脚となっている第1脚21を腰部1に対し相対的に後方から前方に向かって移動させる。
[0020]
 以下に、第1の実施形態に係るクランク機構3の詳細について説明する。クランク部31は、第1クランク31aと、第2クランク31bとを有している。連接部32は、第1連接部材32aと、第2連接部材32bとを有している。
[0021]
 第1連接部材32aは、一方端において、第1クランク31aに連結されている。第1連接部材32aは、第1脚21とも連結されている。第1連接部材32aは、大腿部21aと連結されていることが好ましい。第1連接部材32aは、第1脚21が歩行面GRに接地した時点における第1脚21の接地位置と第1クランク31aの第1連接部材32aとの連接点とを結んだ直線が、第1クランク31aの回転の接線(第1クランク31aが回転する円軌道の接線)と略一致するように、第1クランク31a及び第1脚21に連結されていることが好ましい。
[0022]
 なお、第1脚21が歩行面GRに接地した時点における第1脚21の接地位置と第1クランク31aの第1連接部材32aとの連接点とを結んだ直線が、第1クランク31aの回転の接線と略一致する場合は、第1脚21が歩行面GRに接地した時点における第1脚21の接地位置と第1クランク31aの第1連接部材32aとの連接点とを結んだ直線と第1クランク31aの回転の接線とが一致する場合に加え、第1脚21が歩行面GRに接地した時点における第1脚21の接地位置と第1クランク31aの第1連接部材32aとの連接点とを結んだ直線と第1クランク31aの回転の接線とのなす角度が、±10°の範囲内に入る場合も含む。
[0023]
 第2連接部材32bは、一方端において、第2クランク31bに連結されている。第2連接部材32bは、第1脚21とも連結されている。第2連接部材32bは、下腿部21bに連結されていることが好ましい。第2連接部材32bは、脹脛部21dの他方端に連結されていてもよい。なお、第2連接部材32bは、複数の部材から構成されていてもよい。第2連接部材32bは、第1脚21が腰部1の下を通過する時点における第1脚21の接地位置と第2クランク31bの第2連接部材32bとの連接点とを結んだ直線が、第2クランク31bの回転の接線と略一致するように、第2クランク31bに連結されていることが好ましい。
[0024]
 なお、第1脚21が腰部1の下を通過する時点における第1脚21の接地位置と第2クランク31bの第2連接部材32bとの連接点とを結んだ直線と第2クランク31bの回転の接線とが略一致する場合は、第1脚21が腰部1の下を通過する時点における第1脚21の接地位置と第2クランク31bの第2連接部材32bとの連接点とを結んだ直線と第2クランク31bの回転の接線とが一致する場合に加え、第1脚21が腰部1の下を通過する時点における第1脚21の接地位置と第2クランク31bの第2連接部材32bとの連接点とを結んだ直線と第2クランク31bの回転の接線とのなす角度が±10°の範囲内に入る場合も含む。
[0025]
 第1クランク31aのアームの延在方向と、第2クランク31bのアームの延在方向とは、所定の角度をなしている。このことを別の観点からいえば、第1クランク31aと第2クランク31bとは、互いに死点位置が重ならないように配置されている。第1クランク31aのアームの延在方向と第2クランク31bのアームの延在方向とがなす角度は、例えば90°である。
[0026]
 クランク部34は、クランク部31と同様の構成を有している。すなわち、クランク部34は、第1クランク34aと、第2クランク34bとを有しており、第1クランク34aと、第2クランク34bとは、死点位置が相互に重ならないように配置されている。なお、第1クランク34aは、第1クランク31aと反対位相となっており、第2クランク34bは、第2クランク31bと反対位相となっている。
[0027]
 連接部35も、連接部32と同様の構成を有している。すなわち、連接部35は、第1連接部材35aと、第2連接部材35bとを有している。第1連接部材35aは、一方端において、第1クランク34aに連結されている。第1連接部材35aは、第2脚22とも連結されている。第1連接部材35aは、大腿部22aと連結されていることが好ましい。
[0028]
 第2連接部材35bは、一方端において、第2クランク34bに連結されている。第2連接部材35bは、第2脚22とも連結されている。第2連接部材35bは、下腿部22bに連結されていることが好ましい。第2連接部材35bは、脹脛部22dの他方端に連結されていてもよい。
[0029]
 図2は、支持脚が歩行面GRに接地した時点での第1の実施形態に係る受動歩行装置100の側面図である。図2に示すように、支持脚である第1脚21は、歩行面GRに接地した後、第1脚21と腰部1との連結点を軸にして、腰部1に対して相対的に前方から後方に向かって移動する。
[0030]
 より具体的には、大腿部21aが、第1脚21と腰部1との連結点を軸にして、腰部1に対して相対的に前方から後方に向かって移動する(図中の矢印A1参照)。この大腿部21aの動きは、第1連接部材32aに伝達されることにより、第1連接部材32aは、第1クランク31aを回転させる(図中の矢印A2参照)。その結果、この回転がクランク軸33によりクランク部34にも伝達され、連接部35が遊脚となっている第2脚22を腰部1に対して相対的に後方から前方に向かって移動させる。
[0031]
 支持脚(第1脚21)が歩行面GRに接地した時点では、第1連接部材32aの延在方向と第1クランク31aのアームの延在方向とがなす角度は大きいが、この角度は、第1脚21が後方に向かうにつれて小さくなる。
[0032]
 図3は、支持脚が腰部1直下近傍を通過する時点での第1の実施形態に係る受動歩行装置100の側面図である。図3に示すように、支持脚(第1脚21)が腰部1の下を通過する時点においては、第1連接部材32aの延在方向と第1クランク31aのアームの延在方向とがなす角度は小さくなっている(すなわち、第1クランク31aが死点に近い状態となっている)。そのため、この状態では、第1連接部材32aは、第1クランク31aを回転させることが困難となる。
[0033]
 しかしながら、この時点においても、第2連接部材32bの延在方向と第2クランク31bのアームの延在方向とがなす角度は小さくなっていない。そのため、第2連接部材32bは、第2クランク31bを回転させることが可能である(図中の矢印A3参照)。
[0034]
 図4は、遊脚が歩行面GRに接地した時点における第1の実施形態に係る受動歩行装置100の側面図である。図4に示すように、支持脚(第1脚21)が腰部1からみてさらに後方へ移動すると、第2連接部材32bの延在方向と第2クランク31bのアームの延在方向とがなす角度も小さくなる。そのため、第2連接部材32bは、第2クランク31bを回転させることが困難となってくる。
[0035]
 しかしながら、この時点では、遊脚(第2脚22)が歩行面GRへの接地を開始する。そのため、第2脚22が新たに支持脚となり、上記と同様のサイクルが繰り返され、クランク部31及びクランク部34の回転が継続する。このように、第1の実施形態に係る受動歩行装置100においては、支持脚が腰部1に対して相対的に前方から後方に移動する間を通して、第1クランク31a(第1クランク34a)及び第2クランク31b(第2クランク34b)のうちの少なくともいずれか一方が回転することにより、受動歩行が継続して行われることになる。
[0036]
 このことを別の観点からいえば、第2連接部材32bが第2クランク31bを回転させることができなくなる前に、遊脚である第2脚22に連結された第1連接部材35aが第1クランク34aを回転させ始めることにより、受動歩行が継続して行われる。
[0037]
 以下に、第1の実施形態に係る受動歩行装置100の効果について説明する。上記のとおり、第1の実施形態に係る受動歩行装置100においては、支持脚(例えば、第1脚21)が腰部1に対し相対的に前方から後方に移動する動きが、支持脚側の連接部(例えば、連接部32)、支持脚側のクランク部(例えば、クランク部31)、クランク軸33、遊脚(例えば、第2脚22)側のクランク部(例えば、クランク部34)及び遊脚側の連接部(例えば、連接部35)を介して、遊脚(例えば、第2脚22)を腰部1に対して相対的に後方から前方に移動させる動きに変換される。そのため、第1の実施形態に係る受動歩行装置100によると、安定した受動歩行を継続させることが可能となる。
[0038]
 また、第1の実施形態に係る受動歩行装置100において、支持脚側のクランク部(例えば、クランク部31)が第1クランク(例えば、第1クランク31a)と第1クランクと死点位置が異なる第2クランク(例えば、第2クランク31b)とを有し、支持脚が腰部1に対して相対的に前方から後方に移動している間を通して、支持脚側の連接部(例えば、連接部32)が、第1クランク及び第2クランクのうちの少なくともいずれか一方を回転させている場合、より安定した受動歩行を継続させることが可能となる。
[0039]
 第1の実施形態に係る受動歩行装置100において、支持脚(例えば、第1脚21)が大腿部(例えば、大腿部21a)と、下腿部(例えば、下腿部21b)とを有し、連接部(例えば、連接部32)が第1連接部材(例えば、第1連接部材32a)と第2連接部材(例えば、第2連接部材32b)とを有し、第1連接部材が大腿部に接続され、第2連接部材が下腿部に接続されている場合には、支持脚が歩行面GRから受ける力を、より効率的に第1クランク及び第2クランクの回転に変換することができる。そのため、この場合には、より安定した受動歩行を継続させることが可能となる。
[0040]
 そして、支持脚(例えば、第1脚21)が歩行面GRに接地を開始する時点において、支持脚と歩行面との接点と第1クランク(例えば、第1クランク31a)の第1連接部材(例えば、第1連接部材32a)との連接点とを結ぶ直線が、第1クランク(例えば、第1クランク31a)の回転の接戦と略一致し、かつ支持脚が腰部1の下を通過する時点において、支持脚と歩行面GRとの接点と第2クランク(例えば、第2クランク31b)の第2連接部材(例えば、第2連接部材32b)との連接点とを結ぶ直線が、第2クランクの回転の接戦と略一致する場合には、支持脚が歩行面GRから受ける力を、さらに効率的に第1クランク及び第2クランクの回転に変換することができる。そのため、この場合には、さらに安定した受動歩行を継続させることが可能となる。
[0041]
 (第1の実施形態の変形例)
 以下に、第1の実施形態の変形例に係る受動歩行装置110の構成について説明する。なお、ここでは第1の実施形態との相違点について主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
[0042]
 図5は、第1の実施形態の変形例1に係る受動歩行装置110の側面図である。図5に示すように、第1の実施形態の変形例1に係る受動歩行装置110は、第1の実施形態に係る受動歩行装置100と同様、腰部1と、脚部2と、クランク機構3とを有している。
[0043]
 第1の実施形態の変形例1に係る受動歩行装置110は、脚部2の構成及びクランク機構3の構成に関して、第1の実施形態に係る受動歩行装置100と異なっている。より具体的には、第1の実施形態の変形例1に係る受動歩行装置110においては、大腿部21a(大腿部22a)が下腿部21b(下腿部22b)と直接連結されている。また、第1連接部材32a(第1連接部材35a)は、大腿部21a(大腿部22a)と下腿部21b(下腿部22b)とが連結している部分に連結されている。
[0044]
 また、第1の実施形態の変形例1に係る受動歩行装置110においては、第1クランク31a(第1クランク34a)のアームの延在方向と第2クランク31b(第2クランク34b)のアームの延在方向とがなす角度が90°よりも小さく、かつ、第2連接部材32b(第2連接部材35b)が第2クランク31b(第2クランク34b)と大腿部21a(大腿部22a)とに連接されている。
[0045]
 さらに、第1の実施形態の変形例1に係る受動歩行装置110においては、脹脛部21d(脹脛部22d)は、第1連接部材32a(第1連接部材35a)に連結されている。
[0046]
 図6は、第1の実施形態の変形例2に係る受動歩行装置120の側面図である。図6に示すように、第1の実施形態の変形例2に係る受動歩行装置120は、第1の実施形態に係る受動歩行装置100及び第1の実施形態の変形例1に係る受動歩行装置110と同様に、腰部1と、脚部2と、クランク機構3とを有している。
[0047]
 第1の実施形態の変形例2に係る受動歩行装置120は、脚部2及びクランク機構3が設けられる位置に関して、第1の実施形態に係る受動歩行装置100及び第1の実施形態の変形例1に係る受動歩行装置110と異なっている。より具体的には、第1の実施形態の変形例2に係る受動歩行装置120においては、第1脚21(第2脚22)が、クランク部31(クランク部34)よりも、後方に配置されている。
[0048]
 このように、各部材の連結箇所、各部材のなす角度等を調整することにより、より円滑に受動歩行を継続させることが可能となる。
[0049]
 (第2の実施形態)
 以下に、第2の実施形態に係る受動歩行装置200の構成について説明する。なお、ここでは第1の実施形態との相違点について主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
[0050]
 図7Aは、第1脚21側の構成が示された第2の実施形態に係る受動歩行装置200の側面図である。図7Bは、第2脚22側の構成のみが示された第2の実施形態に係る受動歩行装置200の側面図である。図7A及び図7Bに示すように、第2の実施形態に係る受動歩行装置200は、第1側部11と第2側部12とを含む腰部1と、第1側部11に連結される第1脚21と第2側部12に連結される第2脚22とを含む脚部2と、クランク機構3とを有している。
[0051]
 第1側部11には、突出部13が、第2側部12には、突出部14が、それぞれ設けられている。この突出部13及び突出部14が設けられる位置は、好ましくは、クランク機構3が設けられる位置の後方かつ上方である。
[0052]
 第2の実施形態に係る受動歩行装置200のクランク機構3は、第1側部11側に設けられるクランク部31と、クランク部31と第1脚21とを連接する連接部32と、クランク部31とクランク部34とを連結するクランク軸33と、クランク部34と、クランク部34と第2脚22とを連接する連接部35とを有している。
[0053]
 クランク部31は、クランク31cである。連接部32は、連接部材32cである。連接部材32cは、クランク31cと第1脚21とを連接している。連接部材32cは、第1脚21に向かって延在している部分である第1の部分32caと、第1の部分32caとは異なる方向に延在している部分である第2の部分32cbとを含んでいる。
[0054]
 クランク部34は、クランク34cである。連接部35は、連接部材35cである。連接部材35cは、クランク34cと第2脚22とを連接している。連接部材35cは、第2脚22に向かって延在している部分である第1の部分35caと、回転アシスト部4に向かう方向に延在している部分である第2の部分35cbとを含んでいる。
[0055]
 第2の実施形態に係る受動歩行装置200は、回転アシスト部4をさらに有している。回転アシスト部4は、第1側部11側及び第2側部12側の双方に設けられている。二つの回転アシスト部4は、連接部材32cの第2の部分32cb及び連接部材35cの第2の部分35cbにそれぞれ連結されている。これにより、回転アシスト部4は、クランク31c及びクランク34cにそれぞれ連結されている。
[0056]
 回転アシスト部4は、溝41を有している。回転アシスト部4は、溝41に突出部13及び突出部14を通すことにより、第1側部11及び第2側部12に連結されている。回転アシスト部4は、溝41と突出部13及び突出部14とが摺動することによりその位置が可変とされており、かつ突出部13及び突出部14を軸として回転可能とされている。
[0057]
 回転アシスト部4は、弾性部材42を有している。弾性部材42は、例えばコイルばねである。弾性部材42は、回転アシスト部4と連接部材32c、連接部材35cとが連結されている部分に設けられている。弾性部材42の一方端は、回転アシスト部4に取り付けられており、弾性部材42の他方端は、連接部材32c、連接部材35cに取り付けられている。これにより、弾性部材42は、支持脚となっている側の脚部2が遊脚に移行する際の連接部材32c、連接部材35cの動きに伴って収縮し、遊脚となっている側の脚部2が腰部1に対して相対的に後方から前方に移動する際の連接部材32c、連接部材35cの動きに伴って伸長する。
[0058]
 図8は、第1脚21が歩行面に接地する直前の時点での第2の実施形態に係る受動歩行装置200の第1脚21側の動作を説明するための模式図である。図9は、第1脚21が歩行面に接地する直前の時点での第2の実施形態に係る受動歩行装置200の第2脚22側の動作を説明するための模式図である。図10は、第1脚21が歩行面に接地した直後の時点での第2の実施形態に係る受動歩行装置200の第1脚21側の動作を説明するための模式図である。図11は、第1脚21が歩行面に接地した直後の時点での第2の実施形態に係る受動歩行装置200の第2脚22側の動作を説明するための模式図である。
[0059]
 図8に示すように、第1脚21が歩行面に接地する直前の時点においては、第1脚21が遊脚となっており、第2脚22が歩行面に接している支持脚となっている。この時点においては、連接部材35cの第1の部分35caの延在方向とクランク34cのアームの延在方向とがなす角が十分に大きい。そのため、連接部材35cは、第2脚22より伝達された地面反力により、クランク34cを回転させることができる。図9に示すように、このクランク34cの回転は、クランク軸33を介してクランク31cに伝達され、連接部材32cが第1脚21を腰部1に対して相対的に前方から後方に移動させる。
[0060]
 図10に示すように、第1脚21が歩行面に接地した直後の時点においては、連接部材32cの第1の部分32caの延在方向とクランク31cのアームの延在方向との角度が小さくなっている。そのため、第1脚21より伝達された地面反力によりクランク31c及びクランク34cを回転させることは困難である。
[0061]
 しかしながら、上記のとおり、第2脚22側の弾性部材42は、第2脚22が支持脚から遊脚に移行した際に(歩行面から第2脚22が離れた際に)、収縮した状態となっている。そのため、弾性部材42は、伸長することにより、連接部材35cを腰部1に対して相対的に後方から前方に向かって移動させるように付勢する。これにより、図11に示すように、回転アシスト部4が、クランク34cの回転をアシストする。その結果、第1脚21の状態は、図8と同様の状態に移行し、第2脚22の状態は、図9と同様の状態に移行し、同様の動作が繰り返され、受動歩行が継続される。
[0062]
 以下に、第2の実施形態に係る受動歩行装置200の効果について説明する。上記のとおり、第2の実施形態に係る受動歩行装置200においては、回転アシスト部4の弾性部材42が、例えば第2脚22が歩行面を離れた際に収縮するとともに、第2脚22が腰部1に対して相対的に後方から前方に向かって移動する際に伸長することにより、連接部材35cを付勢する。その結果、クランク31c、クランク34cの回転をアシストすることができる。
[0063]
 そのため、第1脚21及び第2脚22並びに連接部材32c及び連接部材35cを介して歩行面から得られる地面反力のみでクランク31c、クランク34cを回転させることが困難な場合であっても受動歩行を継続させることが可能であるため、第1の実施形態に係る受動歩行装置100のように複数のクランクを有しない場合であっても、より安定した受動歩行を継続させることが可能となる。
[0064]
 (第3の実施形態)
 以下に、第3の実施形態に係る受動歩行装置400の構成について説明する。なお、ここでは、第1の実施形態との相違点について主に説明し、重複する説明は繰り返さない。図12は、第3の実施形態に係る受動歩行装置400の側面図である。図13は、第2脚22側の構成のみが示される第3の実施形態に係る受動歩行装置400の側面図である。
[0065]
 図12及び13に示すように、第3の実施形態に係る受動歩行装置400は、第1側部11と第2側部12とを含む腰部1と、第1側部11に連結される第1脚21と第2側部12に連結される第2脚22とを含む脚部2と、クランク機構3とを有している。クランク機構3は、クランク部31と、連接部32と、クランク軸33と、クランク部34と、連接部35と、第3クランク36と、第3クランク37と、クランク軸38と、同期機構39とを有している。
[0066]
 第1脚21は、大腿部21aと、下腿部21bと、足部21cを有している。第2脚22は、大腿部22aと、下腿部22bと、足部22cを有している。第3クランク36と第3クランク37とは、クランク軸38により連結されている。第3クランク36は、第1側部11側に位置している。第3クランク37は、第2側部12側に位置している。大腿部21aは、第3クランク36に連結されている。大腿部22aは、第3クランク37に連接されている。第3クランク36は、第3クランク37に対して反対位相となるように設けられている。
[0067]
 より具体的には、大腿部21aは、第1脚21が歩行面GRから離れている際の第3クランク36との連接点の位置が、第1脚21が歩行面GRに接地している際の第3クランク36との連接点の位置よりも歩行面GRから離れるように、第3クランク36に連接されている。同様に、大腿部22aは、第2脚22が歩行面GRから離れている際の第3クランク37との連接点の位置が、第2脚22が歩行面GRに接地している際の第3クランク37との連接点の位置よりも歩行面GRから離れるように、第3クランク37に連接されている。
[0068]
 同期機構39は、本実施形態では、第1側部11側に配置されるギア39a、ギア39b及びギア39cと、第2側部12側に配置されるギア39d、ギア39e及びギア39fとを有している。ギア39a及びギア39dは、クランク軸33に取り付けられている。ギア39b及びギア39eは、クランク軸38に取り付けられている。ギア39cは、ギア39aとギア39bとの間に配置され、ギア39a及びギア39bに噛み合っている。ギア39fは、ギア39dとギア39eとの間に配置され、ギア39d及びギア39eに噛み合っている。そのため、クランク軸33が回転することにより、クランク軸38に連結している第3クランク36及び第3クランク37が、クランク軸33と同期して、クランク軸33と同じ方向に回転する。なお、ギア39a及びギア39d、ギア39b及びギア39e、ギア39c及びギア39fは、それぞれ1つづつのギアであってもよい。
[0069]
 なお、同期機構39の構成は、これに限られるものではない。例えば、ギア39c及びギア39fを設けることなく、ギア39a(ギア39d)とギア39b(ギア39e)とをチェーン、ベルト等により連結することにより、クランク軸33の回転を、クランク軸38に連結されている第3クランク36及び第3クランク37に伝達してもよい。
[0070]
 上記のとおり、第2脚22が腰部1に対して相対的に前方から後方に移動する際、第2脚22からの地面反力により、連接部35は、クランク部34及びクランク軸33を回転させる。上記のとおり、クランク軸38は、クランク軸33と同期し、クランク軸33と同じ方向に回転する。その結果として、第1脚21が腰部1に対して相対的に後方から前方に移動する際に、第3クランク36は、第1脚21を歩行面GRから離れるように持ち上げる。このように、第3の実施形態に係る受動歩行装置400によると、第1の実施形態に係る受動歩行装置100と比較し、遊脚をより大きく持ち上げた歩行が可能となる。
[0071]
 (第4の実施形態)
 以下に、第4の実施形態に係る受動歩行装置500の構成について説明する。なお、ここでは、第1の実施形態との相違点について主に説明し、重複する説明については繰り返さない。
[0072]
 図14は、第1脚21側の構成のみが示される第4の実施形態に係る受動歩行装置500の側面図である。図15は、第2脚22側の構成のみが示される第4の実施形態に係る受動歩行装置500の側面図である。図14及び図15に示すように、第4の実施形態に係る受動歩行装置500は、第1側部11と第2側部12とを含む腰部1と、第1側部11に連結される第1脚21と第2側部12に連結される第2脚22とを含む脚部2と、クランク機構3とを有している。クランク機構3は、クランク部31と、連接部32と、クランク軸33と、クランク部34と、連接部35とを有している。
[0073]
 第1脚21は、大腿部21aと、下腿部21bとを有している。第2脚22は、大腿部22aと、下腿部22bとを有している。下腿部21bは、第1端21baと、第2端21bbとを有している。第1端21baは、下腿部21bの歩行面GR側の端である。第2端21bbは、第1端21baの反対側の端である。下腿部21bは、第1端21baと第2端21bbとの間において、大腿部21aに回転可能に連結されている。下腿部21bは、大腿部21aとの連結点において、第3連接部材32d側に向かって屈曲していることが好ましい。
[0074]
 下腿部22bは、第1端22baと、第2端22bbとを有している。第1端22baは、下腿部22bの歩行面GR側の端である。第2端22bbは、第1端22baの反対側の端である。下腿部22bは、第1端22baと第2端22bbとの間において、大腿部22aに回転可能に連結されている。下腿部22bは、大腿部22aとの連結点において、第3連接部材35d側に向かって屈曲していることが好ましい。
[0075]
 クランク部31は、クランク31dである。連接部32は、第3連接部材32dと、第4連接部材32eとを有している。第3連接部材32dは、クランク31dに連接されている。第4連接部材32eは、一方端において、下腿部21bの第2端21bb側に回転可能に連結されている。第4連接部材32eは、他方端において、第3連接部材32dに連結されている。
[0076]
 クランク部34は、クランク34dである。連接部35は、第3連接部材35dと、第4連接部材35eとを有している。第3連接部材35dは、クランク34dに連接されている。第4連接部材35eは、一方端において、下腿部22bの第2端22bb側に回転可能に連結されている。第4連接部材35eは、他方端において、第3連接部材35dに連結されている。
[0077]
 図16は、第1脚21が歩行面GRへの接地を開始した際の第4の実施形態に係る受動歩行装置500の第1脚21側の構成のみが示される側面図である。図16に示すように、第1脚21は、腰部1に対して相対的に前方から後方に移動する。この移動に伴い、下腿部21bの第1端21ba側は、歩行面GRと接触する。この接触に伴って、地面反力が、連接部32(第3連接部材32d及び第4連接部材32e)に伝達され、クランク31dを回転させる。クランク31dの回転は、クランク軸33を介してクランク34dを介して、連接部35(第3連接部材35d及び第4連接部材35e)に伝達され、第2脚22を腰部1に対して相対的に後方から前方に移動させる。
[0078]
 図17は、第1脚21が歩行面GRから離れる際の第4の実施形態に係る受動歩行装置500の第1脚21側の構成のみが示される側面図である。図17に示すように、クランク31dの回転が進展するにしたがって、クランク31dと第3連接部材32dとの連接点と大腿部21aと腰部1との連結点との距離が縮まる。その結果、第4連接部材32eは、大腿部21aと下腿部21bとの連結点から第1端21baに向かう方向と大腿部21aの延在方向とがなす角度が大きくなるように、下腿部21bを回転させる。この下腿部21bの回転に伴い、第1端21baが、歩行面GRから離れる。
[0079]
 図18は、第1脚21が歩行面GRに接地する際の第4の実施形態に係る受動歩行装置500の第1脚21側の構成のみが示される側面図である。図18に示すように、クランク31dの回転がさらに進展するにしたがって、クランク31dと第3連接部材32dとの連接点と大腿部21aと腰部1との連結点との距離が再び大きくなる。その結果、第4連接部材32eは、大腿部21aと下腿部21bとの連結点から第1端21baに向かう方向と大腿部21aの延在方向とがなす角度が小さくなるように、下腿部21bを回転させる。この回転に伴い、第1端21baが、再び歩行面GRに接地する。
[0080]
 このように、第4の実施形態に係る受動歩行装置500によると、クランク31d(クランク34d)の回転に伴い、下腿部21b(下腿部22b)の第1端21ba(第1端22ba)側の部分と大腿部21a(大腿部22a)とがなす角度が変化する。したがって、第4の実施形態に係る受動歩行装置500は、第1端21ba(第1端22ba)が歩行面GRに対して上下動し、歩行を継続することができる。
[0081]
 (第5の実施形態)
 以下に、第5の実施形態に係る受動歩行装置600の構成について説明する。なお、ここでは、第1の実施形態との相違点について主に説明し、重複する説明は繰り返さない。図19は、第5の実施形態に係る受動歩行装置600の斜視図である。図20は、第5の実施形態に係る受動歩行装置600の平面図である。
[0082]
 図19及び図20に示すように、第5の実施形態に係る受動歩行装置600は、腰部1と、第1脚21と、第2脚22と、回転軸6と、上体部7とを有している。第5の実施形態に係る受動歩行装置600は、好ましくは、クランク機構3を有している。クランク機構3は、例えば、上記の第1の実施形態ないし第4の実施形態に係るクランク機構3のいずれかである。但し、第5の実施形態に係る受動歩行装置600は、クランク機構3を有してなくてもよい。
[0083]
 回転軸6は、腰部1に取り付けられている。より具体的には、回転軸6は、腰部1に固定されている。すなわち、回転軸6は、腰部1に対して中心軸6a周りに回転しないように、腰部1に取り付けられている。回転軸6は、平面視において、クランク軸33よりも前方に位置するように取り付けられていることが好ましい。
[0084]
 上体部7は、回転軸6に取り付けられている。上体部7は、回転軸6に対して中心軸6a周りに回転可能に取り付けられている。上体部7が回転軸6に対して中心軸6a周りに回転できる角度には、制限があってもよい。上体部7は、胸部71と、腕部72とを有している。上体部7には、第5の実施形態に係る受動歩行装置600が歩行を継続するための外部からの力が印加される。この力は、腕部72を牽引することによって加えられてもよく、後方から前方に向かって胸部71を押すことによって加えられてもよい。なお、別の実施形態においては、回転軸6は、上体部7に固定され、腰部1に回転可能に取り付けられていてもよいし、上体部7と腰部1の両方に回転可能に取り付けられた上で回転できる角度が制限されていてもよい。
[0085]
 図21は、牽引等による歩行中に第2脚22が前方、第1脚21が後方に位置している場合の第5の実施形態に係る受動歩行装置600の平面図である。図22は、牽引等による歩行中に第1脚21が前方、第2脚22が後方に位置している場合の第5の実施形態に係る受動歩行装置600の平面図である。上記のとおり、回転軸6は、腰部1に対しては固定されている一方で、上体部7に対しては中心軸6a周りに回転可能となっている。そのため、腕部72を牽引する等により上体部7に歩行を継続するための力が加えられた際に、回転軸6、腰部1、第1脚21及び第2脚22は、中心軸6a周りに回転する。その結果、図21及び図22に示すように、第1脚21及び第2脚22のうち前方の位置する方は、より重心に近い位置において歩行面GRに接地することができる。そのため、第5の実施形態に係る受動歩行装置600によると、歩行動作の継続に伴う左右のブレが抑制される。
[0086]
 (第6の実施形態)
 以下に、第6の実施形態に係る受動歩行装置300(受動歩行モジュール)の構成について説明する。なお、ここでは第1の実施形態との相違点について主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
[0087]
 図23は、第6の実施形態に係る受動歩行装置300の側面図である。図23に示すように、第6の実施形態に係る受動歩行装置300は、第1の実施形態に係る受動歩行装置100を、進行方向に向かって複数連結した構成を有している。
[0088]
 より具体的には、第6の実施形態に係る受動歩行装置300は、複数(例えば2)の第1の実施形態に係る受動歩行装置100と、連結機構5とを有している。連結機構5は、ギア51と、ギア52とを有している。ギア51は、クランク軸33に設けられている。なお、ギア52は、複数のギア51が同期して回転するように設けられている。例えば、奇数個(図23においては3個)のギア52を複数のギア51の間に介在させることにより、各々のギア51を同期させている。ギア52は、一方の第1の実施形態に係る受動歩行装置100のギア51の動力を、ギア52を介して、他方の第1の実施形態に係る受動歩行装置100のギア51に伝達する。このように、連結機構5は、複数の第1の実施形態に係る受動歩行装置100の受動歩行を、相互に同調させるものである。
[0089]
 なお、上記においては、複数の第1の実施形態に係る受動歩行装置100を連結機構5によって連結した例を説明したが、連結機構5は、複数の第2の実施形態に係る受動歩行装置200、第3の実施形態に係る受動歩行装置400又は第4の実施形態に係る受動歩行装置500を連結してもよい。
[0090]
 以下に、第6の実施形態に係る受動歩行装置300の効果について説明する。第6の実施形態に係る受動歩行装置300によると、例えば4足歩行等の多足歩行の受動歩行装置においても、安定した受動歩行を継続させることが可能となる。
[0091]
 今回開示された実施形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

符号の説明

[0092]
 1 腰部、11 第1側部、12 第2側部、13,14 突出部、2 脚部、21 第1脚、21a 大腿部、21b 下腿部、21c 足部、21d 脹脛部、22 第2脚、22a 大腿部、22b 下腿部、22c 足部、22d 脹脛部、3 クランク機構、31 クランク部、31a 第1クランク、31b 第2クランク、31c クランク、31d クランク、32 連接部、32a 第1連接部材、32b 第2連接部材、32c 連接部材、32ca 第1の部分、32cb 第2の部分、32d 第3連接部材、32e 第4連接部材、33 クランク軸、34 クランク部、34a 第1クランク、34b 第2クランク、34c クランク、34d クランク、35 連接部、35a 第1連接部材、35b 第2連接部材、35c 連接部材、35ca 第1の部分、35cb 第2の部分、35d 第3連接部材。35e 第4連接部材、36 第3クランク、37 第3クランク、38 クランク軸、39 同期機構、39a,39b,39c,39d,39e,39f ギア、4 回転アシスト部、41 溝、42 弾性部材、5 連結機構、51,52 ギア、100,110,120,200,300,400,500,600 受動歩行装置。

請求の範囲

[請求項1]
 第1側部と、前記第1側部の反対側に位置する第2側部とを有する腰部と、
 前記第1側部に連結される第1脚と、
 前記第2側部に連結される第2脚と、
 前記第1側部側に設けられる第1脚側クランク部と、前記第1脚側クランク部と反対位相となるように前記第2側部側に設けられる第2脚側クランク部と、前記第1脚側クランク部と前記第2脚側クランク部とを連結するクランク軸と、前記第1脚と前記第1脚側クランク部とに連接されている第1脚側連接部と、前記第2脚側クランク部と前記第2脚とに連接されている第2脚側連接部とを有するクランク機構と備え、
 前記第1脚が歩行面上に接して前記腰部に対して相対的に前方から後方に向かって移動する際に、前記第1脚側連接部は前記第1脚側クランク部を回転させ、前記第1脚側クランク部は前記クランク軸を介して前記第2脚側クランク部を回転させ、前記第2脚側クランク部は、前記第2脚側連接部を介して前記第2脚を前記腰部に対して相対的に前記後方から前記前方に向かって移動させる、受動歩行装置。
[請求項2]
 前記第1脚側クランク部は、第1クランクと、前記第1クランクと死点位置が重ならない第2クランクとを含み、
 前記第1脚側連接部は、前記第1脚が前記歩行面に接して前記腰部に相対的に前記前方から前記後方に向かって移動する間を通して、前記第1クランク及び前記第2クランクの少なくともいずれか一方を回転させている、請求項1に記載の受動歩行装置。
[請求項3]
 前記第1脚は、大腿部材と、下腿部材とを有し、
 前記第1脚側連接部は、第1連接部材と、第2連接部材とを含み、
 前記第1連接部材は、前記大腿部材と前記第1クランクとに連結され、
 前記第2連接部材は、前記下腿部材と前記第2クランクとに連結されている、請求項2に記載の受動歩行装置。
[請求項4]
 前記第1脚が前記歩行面に接地を開始する時点において、前記第1脚と前記歩行面との接点と前記第1クランクの前記第1連接部材との連接点とを結ぶ直線が、前記第1クランクの回転の接線と略一致し、
 前記第1脚が前記腰部の下を通過する時点において、前記第1脚と前記歩行面との接点と前記第2クランクの前記第2連接部材との連接点とを結ぶ直線が、前記第2クランクの回転の接線と略一致する、請求項3に記載の受動歩行装置。
[請求項5]
 前記クランク機構に連結され、かつ弾性部材を有する回転アシスト部をさらに備え、
 前記弾性部材は、前記第2脚が前記歩行面から離れた際に収縮し、前記第2脚が前記腰部に対して相対的に前記後方から前記前方に向かって移動する際に伸長することにより前記第2脚側クランク部を付勢して回転させる、請求項1に記載の受動歩行装置。
[請求項6]
 前記クランク機構は、前記第1側部側に設けられる第3クランクをさらに有し、
 前記第1脚は、前記第3クランクに連接され、
 前記第3クランクは、前記クランク軸と同期して同一方向に回転し、
 前記第2脚が前記腰部に対して相対的に前記後方から前記前方に移動する際に、前記第3クランクは、前記第1脚との連接点が前記歩行面から離れる方向に回転する、請求項1に記載の受動歩行装置。
[請求項7]
 前記第1脚は、大腿部材と、下腿部材とを有し、
 前記下腿部材は、第1端と、前記第1端の反対側の端である第2端とを有し、かつ前記第1端と前記第2端との間で前記大腿部材に対して回転可能に連結され、
 前記第1脚側連接部は、第3連接部材と、第4連接部材とを含み、
 前記第3連接部材は、前記第1脚側クランク部に連接され、
 前記第4連接部材は、一方端において、前記第3連接部材に回転可能に連結され、かつ他方端において、前記下腿部材の前記第2端側に回転可能に連結され、
 前記第3連接部材と前記第1脚側クランク部との連接点と前記大腿部材と前記腰部との連結点との距離に応じて、前記大腿部材の延在方向と前記大腿部材と前記下腿部材との連結点から前記第1端に向かう方向とがなす角度が変化する、請求項1に記載の受動歩行装置。
[請求項8]
 前記腰部に固定される回転軸と、
 前記回転軸の中心軸周りに回転可能に取り付けられる上体部とをさらに備える、請求項1~7のいずれか1項に記載の受動歩行装置。
[請求項9]
 複数の請求項1~8のいずれか1項に記載の前記受動歩行装置と、
 前記受動歩行装置の受動歩行を相互に同調させる連結機構とを備える、受動歩行モジュール。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7A]

[ 図 7B]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]

[ 図 16]

[ 図 17]

[ 図 18]

[ 図 19]

[ 図 20]

[ 図 21]

[ 図 22]

[ 図 23]