專(zhuān)利名稱(chēng)：運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種被動(dòng)式運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備，其中，在使用者的腳放置在 腳支撐面上并且使用者的胥部由座椅支撐的情況下通過(guò)利用驅(qū)動(dòng)源使 座椅移位而改變作用在使用者腿部上的使用者重量。
背景技術(shù)：
日本專(zhuān)利申請(qǐng)/zS報(bào)No. 2005-58733 (專(zhuān)利文獻(xiàn)1)和日本專(zhuān)利申請(qǐng) 公報(bào)No. 2007-89650 (專(zhuān)利文獻(xiàn)2)提出了一種運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備，其中， 在使用者的腳放置在腳支撐面上且使用者的臀部支撐在座椅的接觸面 上的情況下通過(guò)使座椅移位而拉伸和松弛大腿肌群而膝部幾乎不伸展。 這種運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備通過(guò)移位座椅的位置而使座椅所支撐的使用者重量 的比率發(fā)生變化從而改變作用在使用者腿部的使用者的重量。
通過(guò)這種操作，與全部重量都作用在使用者腿部的情況相比，負(fù)載 減小，并且大腿肌肉收縮而膝部幾乎不伸展，因此，例如，即使諸如患 有糖尿病的患者這樣的膝部疼痛的使用者仍然能夠強(qiáng)化大腿肌群，而且 由于大腿肌群體積大，因此預(yù)期還有益于通過(guò)與肌肉收縮相關(guān)聯(lián)的葡萄 糖代謝而改善與生活方式有關(guān)的疾病。此外，由于利用驅(qū)動(dòng)源來(lái)移位座 椅，使用者能夠被動(dòng)鍛煉而無(wú)需自發(fā)地施加肌力，因此負(fù)載輕所以即便 是運(yùn)動(dòng)能力低下的人也能夠使用該設(shè)備。
順帶地，具有上述構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備通過(guò)改變作用在使用者腿部 的使用者的重量而在膝部實(shí)際上無(wú)伸展的情況下拉伸和松弛大腿肌群， 因此屈膝角度是有效進(jìn)行鍛煉的一個(gè)重要因素。通過(guò)模擬下蹲運(yùn)動(dòng)很容 易看出，作用在大腿肌群上的負(fù)載隨屈膝角度變化。此外，在患有膝部 疼痛的使用者的情況下，如果在使用者的膝部彎曲至一定角度時(shí)有負(fù)載 作用在膝部上，則使用者往往感到疼痛，因此為了得到這種類(lèi)型的人也能夠使用的設(shè)備，必須限制這種彎曲角度。
目前，已獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明如果屈膝角度(實(shí)際上，測(cè)量的角 度是大腿與小腿在膝前側(cè)所形成的角度)設(shè)定為140度，那么鍛煉效果 好且不大可能發(fā)生膝部疼痛，因此該角度已經(jīng)被定為適合角度。
在專(zhuān)利文獻(xiàn)2所述的設(shè)備中，提出使得能夠以將屈膝角度變成適合 角度的方式調(diào)節(jié)座椅的位置，并且根據(jù)與使用者身高相關(guān)的輸入?yún)?shù)自 動(dòng)調(diào)節(jié)座椅的位置。座椅的位置至少能夠沿豎直方向和前后方向之中的
一個(gè)方向進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且如果座椅升高那么與腳位置水平距離就變大， 而如果座椅降低那么與腳位置的水平距離就變小。
專(zhuān)利文獻(xiàn)2描述了通過(guò)調(diào)節(jié)座椅的位置而使得能夠?qū)⑶ソ嵌日{(diào)節(jié) 至適合角度，并建議將屈膝角度變?yōu)檫m合角度時(shí)的座椅位置與對(duì)應(yīng)于使 用者身高的參數(shù)聯(lián)系起來(lái)，但是卻未提供與如何相對(duì)于使用者身高改變 座椅位置從而實(shí)現(xiàn)期望的屈膝角度有關(guān)的理論。因此，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2所 述的構(gòu)造中，并不清楚使用者的身高與座椅支撐使用者臀部時(shí)的位置是 如何關(guān)聯(lián)的以便將屈膝角度設(shè)定為所需角度。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上原因構(gòu)想出本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一種構(gòu)造成無(wú)論 使用者身高如何都能夠?qū)⑶ソ嵌日{(diào)節(jié)至期望角度的運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備?；?于座位中的支撐使用者膂部的接觸面的位置、屈膝角度以及使用者身高 的關(guān)系理論，通過(guò)確定座椅接觸面的位置的調(diào)節(jié)范圍來(lái)進(jìn)行所述調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備包括座椅，其具有接觸表面，接觸表 面構(gòu)造成在使用者的腳放置在預(yù)定的腳支撐面上的情況下使用者的f^P 支撐在接觸表面上；座椅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其構(gòu)造成利用驅(qū)動(dòng)源沿改變作用在使 用者腿部上的使用者重量的方向來(lái)移位座椅；以及升降機(jī)構(gòu)，其構(gòu)造成 當(dāng)使用者坐在保持于基準(zhǔn)位置的座椅上并且使用者的腳放置在腳支撐面 上的預(yù)定位置上時(shí)，升降機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)座椅的接觸面的豎直位置和前后位置以 便將使用者的屈膝角度保持在規(guī)定角度。升降機(jī)構(gòu)構(gòu)造成沿如下線在受限 制的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)座椅構(gòu)件的接觸面的位置所述線相對(duì)于豎直方向向后并 向上傾斜并且通過(guò)最大體格的使用者和最小體格的使用者推算出。因此， 能夠從理論上限定出座椅接觸面的位置的調(diào)節(jié)范圍，從而無(wú)論使用者的身高如何都能夠可靠地進(jìn)行將屈膝角度保持在期望角度的調(diào)節(jié)。
理想地，升降機(jī)構(gòu)構(gòu)造成包括用以相對(duì)于保持在固定位置的底座來(lái)移 位座椅的位置的升降驅(qū)動(dòng)器。升降驅(qū)動(dòng)器構(gòu)造成沿著如下路徑線性地改變
座椅的位置所i^M圣在允許座椅豎向運(yùn)動(dòng)和前后運(yùn)動(dòng)的豎直平面內(nèi)以預(yù) 定角度向后并向上傾斜。由于所述升降機(jī)構(gòu)以這樣的方式線性地改變所述 座椅的位置，因此能夠通過(guò)線性地移動(dòng)座椅的簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述升降機(jī) 構(gòu)。
理想地，所述升降驅(qū)動(dòng)器包括緊固至底座的固定構(gòu)件；可動(dòng)構(gòu)件， 其構(gòu)造成相對(duì)于固定構(gòu)件沿線性路徑運(yùn)動(dòng)并支撐座椅；以及驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，其 構(gòu)造成使可動(dòng)構(gòu)件朝向和遠(yuǎn)離固定構(gòu)件運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，能夠借助于 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力升高和降低座椅，并且即使當(dāng)使用者的臀部支撐在座椅 上時(shí)仍然能夠調(diào)節(jié)座椅的位置。


圖l是示出根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備的示意性側(cè)視
圖2是運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備的示意性平面圖； 圖3是說(shuō)明運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備的操作原理的圖； 圖4是運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備的分解立體圖5是運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備中所使用的座椅驅(qū)動(dòng)器的分解立體圖；以及 圖6是運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備中所使用的座椅驅(qū)動(dòng)器的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
如圖l和圖2所示，才艮據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備具有 設(shè)置在地板等上的固定位置處的底座10，并且在該底座10的頂部上設(shè) 置有座椅支座20，在其上端部上設(shè)置有支撐使用者M(jìn)的臀部的座椅 21;以及手柄支桿30，在其上端部上設(shè)置有供使用者M(jìn)用手抓握所需 的手柄31。腳蹬40設(shè)置在底座10上并設(shè)置成位于座椅支座20與手柄30之間。腳蹬40具有形成腳支撐面40a的上表面。通過(guò)使用者M(jìn)將他 的或她的腳放置在腳支撐面40a上，腳蹬40限制使用者的腳的位置。
座椅支座20上設(shè)置有使座椅21擺動(dòng)的座椅驅(qū)動(dòng)器50和升降機(jī)構(gòu) 60,升降機(jī)構(gòu)60相對(duì)于底座10提升和降低座椅31和座椅驅(qū)動(dòng)器50。 下面描述座椅驅(qū)動(dòng)器50和升降機(jī)構(gòu)60的構(gòu)造。
座椅驅(qū)動(dòng)器50操作驅(qū)動(dòng)源以使座椅21擺動(dòng)，因此座椅驅(qū)動(dòng)器50 改變坐在座椅21的接觸面21a上并將腳放置在腳蹬40的支撐面40a上 的使用者M(jìn)的重量。所以，作用在使用者M(jìn)膝部上的使用者M(jìn)的重 量改變。換而言之，使用者M(jìn)的體重以分散的方式由臀部和腿部支撐。 這樣，當(dāng)使用者臀部的位置變化時(shí)，臀部所支撐的重量發(fā)生增減。隨著 膂部所支撐的重量變化，作用在腿部上的重量也發(fā)生變化。
當(dāng)膝部彎曲預(yù)定角度時(shí)，那么如果由座椅21支撐的體重的比率減 小，則作用在使用者M(jìn)的大腿上的負(fù)載增大并且會(huì)使大腿區(qū)的肌群收 縮，類(lèi)似于通過(guò)進(jìn)行下蹲運(yùn)動(dòng)而彎曲膝部。換而言之，當(dāng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)源使 座椅21擺動(dòng)時(shí)，大腿肌群以非使用者M(jìn)的自發(fā)運(yùn)動(dòng)的被動(dòng)運(yùn)動(dòng)的方式 重復(fù)拉伸和松弛動(dòng)作。換而言之，大體上能夠通過(guò)座椅驅(qū)動(dòng)器50使座 椅21擺動(dòng)來(lái)鍛煉大腿區(qū)。
期望將座椅21的擺動(dòng)方向設(shè)定成使得沒(méi)有剪切力作用在膝關(guān)節(jié)上。 當(dāng)使用者M(jìn)的膂部由座椅21的接觸面21a支撐時(shí)，使用者M(jìn)的腳自 然呈圖2所示的姿態(tài)腳尖之間的距離大于腳跟之間的距離，而且兩腳 之間的開(kāi)口角度62可以由腳放置在腳蹬40上的位置來(lái)確定。因此， 能夠通過(guò)沿如下方向擺動(dòng)座椅21而在不向膝關(guān)節(jié)施加剪切力的情況下 進(jìn)行鍛煉所述方向順著使用者的腳放置在腳蹬40上時(shí)連接每只腳的 腳跟與腳尖的中心線。換而言之，當(dāng)座椅21從擺動(dòng)范圍內(nèi)的后端位置 向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，優(yōu)選具有座椅21朝右前方斜向運(yùn)動(dòng)的時(shí)間段以及座椅21 朝左前方斜向運(yùn)動(dòng)的時(shí)間段。因此，能夠使使用者的重量分別作用在左 腿和右腿的大腿區(qū)，同時(shí)不向膝關(guān)節(jié)施加剪切力。
在圖l所示的示例中，作為座椅21的上表面的接觸面21a是基本 水平的表面。但是，刺激大腿肌群的肌肉收縮的鍛煉是通過(guò)改變作用在 使用者M(jìn)腿部的使用者M(jìn)的重量來(lái)進(jìn)行。因此，期望座椅21的與使 用者M(jìn)的膂部接觸的接觸面21a應(yīng)該沿座椅21的擺動(dòng)方向的前方向下傾斜。換而言之，理想地，位于座椅21的前端部上的支撐使用者M(jìn)的 右臀位的部分沿右前方向下傾斜。類(lèi)似地，理想地，支撐使用者M(jìn)的 左臀位的部分沿左前方向下傾斜。如果采用這種形狀，那么當(dāng)座椅21 從擺動(dòng)范圍的后端位置向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用在使用者腿上的使用者M(jìn)的 重量會(huì)增大從而能夠提高鍛煉效果。
在位于手柄桿30的上端部上的手柄31中部上"&置有控制及顯示i更 備32。該控制及顯示設(shè)備32設(shè)置用于發(fā)布與座椅驅(qū)動(dòng)器50及升降機(jī)構(gòu) 60的操作相關(guān)的指令和顯示指示運(yùn)動(dòng)量等的測(cè)量值。使用者M(jìn)能夠通 過(guò)抓握手柄31來(lái)穩(wěn)定他或她的上體的位置。
下面更詳細(xì)地描述手柄支座20的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，手柄支座20 具有豎立在底座10上的中空支柱22，并且升降機(jī)構(gòu)60的下端部容置在 支柱22內(nèi)。升降機(jī)構(gòu)60具有能夠相對(duì)于支柱22以滑動(dòng)的方式上升和 下降的升降器座61 ，并且座椅驅(qū)動(dòng)器50安裝在升降器座61的上端部上。 因此，座椅驅(qū)動(dòng)器50能夠與座椅21—起相對(duì)于底座10運(yùn)動(dòng)。
支柱22的中心線是相對(duì)于豎直方向向后傾斜(換而言之，向后上 方傾斜)的直線，通過(guò)升降器座61在支柱22內(nèi)滑動(dòng)，能夠沿順著支柱 22的中心線的單直線在豎直方向上調(diào)節(jié)座椅21的接觸面21a的位置。 換而言之，能夠同時(shí)沿前后方向和豎直方向調(diào)節(jié)座椅21的接觸面21a 的位置。另外，接觸面的位置越往上，則越靠后。下面描述支柱22的 中心線與底座IO之間形成的角度。
升降器座61由包括驅(qū)動(dòng)馬達(dá)63的升降驅(qū)動(dòng)器62驅(qū)動(dòng)而上升和下 降。除驅(qū)動(dòng)馬達(dá)63之外，升降驅(qū)動(dòng)器62還包括固定至底座10的圓柱 狀固定構(gòu)件64和包括旋入固定構(gòu)件64中的滾珠絲桿的可動(dòng)構(gòu)件65，并 且升降驅(qū)動(dòng)器釆用這樣的構(gòu)造使得通過(guò)使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)63減速旋轉(zhuǎn)從而 旋轉(zhuǎn)可動(dòng)構(gòu)件65來(lái)相對(duì)于固定構(gòu)件64進(jìn)給和回縮可動(dòng)構(gòu)件65。升降器 座61安裝在可動(dòng)構(gòu)件65的上端部上并隨著可動(dòng)構(gòu)件65相對(duì)于固定構(gòu) 件64的進(jìn)給或回縮而上升和下降。
升降器座61包括座板61a和一對(duì)導(dǎo)板61b。座椅驅(qū)動(dòng)器50安裝在 座板61a上。 一對(duì)導(dǎo)板設(shè)置在座板61a的下表面上。升降驅(qū)動(dòng)器62中 的可動(dòng)構(gòu)件65的上端部聯(lián)接至座板61a的下表面?zhèn)?。此外，?dǎo)板61b 的外表面上安裝有滾輪61c，而且通過(guò)沿設(shè)置在支柱22的內(nèi)表面上的軌道段22a引導(dǎo)這些滾輪61c,能夠相對(duì)于支柱22順利地移動(dòng)升降器座 61。設(shè)置有確定可動(dòng)構(gòu)件65相對(duì)于固定構(gòu)件64的進(jìn)給或回縮量的傳感 器，并且控制驅(qū)動(dòng)馬達(dá)63的旋轉(zhuǎn)，使得通過(guò)傳感器確定的值與+艮據(jù)通 過(guò)顯示及控制單元32的輸入給定的目標(biāo)值一致。但是，由于這種構(gòu)造 并非必要特征，因此此處未包括對(duì)這種構(gòu)造的進(jìn)一步描述。
管狀升降器套66附連至升降器座61的座板61a。升降器罩66的下 端部與支柱22的外表面在升降驅(qū)動(dòng)器62的伸展和收縮范圍內(nèi)重疊，并 且通過(guò)這種方式，即使當(dāng)升降驅(qū)動(dòng)器62伸展到最大量時(shí)升降器座61也 不會(huì)暴露于外部。而且，由類(lèi)似織物的軟材料形成的機(jī)械單元罩蓋67 附連至升降器座61的座板61a。機(jī)械單元罩蓋67通過(guò)遮蓋座板61a與 座椅21之間的部分而防止座椅驅(qū)動(dòng)器50暴露于外部。
下面，參照?qǐng)D5和圖6描述座椅驅(qū)動(dòng)器50。座椅驅(qū)動(dòng)器50構(gòu)成使 座椅21與升降器座61的座板61a —起擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)。座椅驅(qū)動(dòng)器50沿 軸向安裝在一對(duì)前后軸板51a、 51b和一對(duì)前后軸52a、 52b上。該前后 軸板對(duì)51a、51b以豎立的方式設(shè)置在座板61a的上表面上。前后軸52a、 52b同軸設(shè)置，并且能夠通過(guò)座椅驅(qū)動(dòng)器50繞這些軸52a、 52b旋轉(zhuǎn)而 使聯(lián)接至座椅驅(qū)動(dòng)器50的座椅21左右(沿圖4中的箭頭N所指示的方 向)擺動(dòng)。
座椅驅(qū)動(dòng)器50包括一對(duì)前后框架板53a、 53b，并且這兩個(gè)框架板 53a、 53b通過(guò)左右側(cè)上的一對(duì)框架側(cè)板54a、 54b聯(lián)接。繞在左右方向 上的軸線旋轉(zhuǎn)的前連接裝置55和后連接裝置56的下端部通過(guò)軸55a、 56a沿軸向安裝在兩個(gè)框架側(cè)板54a、 54b上，并且前連接裝置55和后 連接裝置56的上端部通過(guò)軸55b、 56b沿軸向安裝在基板57上。其中， 后連接裝置56的上端部沿軸向安裝在固定至基板57的支承板57a上， 而非沿軸向直接安裝在基板57上。
限制基板57的運(yùn)動(dòng)范圍，使得基板57的前端部經(jīng)以軸55a為中心 的圓弧運(yùn)動(dòng)，而基板57的后端部經(jīng)以軸56a為中心的圓弧運(yùn)動(dòng)。此處， 后連接裝置56形成為其尺寸長(zhǎng)于前連接裝置55，因此基板57的前端部 和后端部具有不同的曲率半徑，所以上表面的傾斜角度隨著基板57前 后運(yùn)動(dòng)而變化。更具體地，如果圖6所示的位置作為在前后方向上的運(yùn) 動(dòng)范圍的后端位置，那么當(dāng)基板57向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，基板的前端部相對(duì)于 其后端部相對(duì)下降，從而使上表面的傾斜角度增大。相反地，如果基板從前端位置向后運(yùn)動(dòng)，基板57的前端部則相對(duì)于后端部相對(duì)地上升， 從而使上表面的傾斜角度減小。換而言之，座椅21能夠沿前后方向(圖 4中的箭頭X所指示的方向)運(yùn)動(dòng)。圖4示出線性運(yùn)動(dòng)，但是在實(shí)際操 作中，因?yàn)榍昂蠓较虻膬A斜角度變化，所以這種位移結(jié)合了在前后方向 上的線性運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。
作為使基板57相對(duì)于座板61a擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源的馬達(dá)71由兩個(gè)框架 側(cè)板54a、 54b保持。而且，馬達(dá)71沿豎向設(shè)置成使得其輸出軸沿向上 的方向伸出。蝸桿72聯(lián)接至馬達(dá)71的輸出軸?？蚣軅?cè)板54a和54b上 支撐有第一軸73和第二軸74,并且第一軸73上設(shè)置有與蝸桿72嚙合 的蝸輪75。第一軸73上還設(shè)置有齒輪76，并且齒輪76與設(shè)置在第二 軸74上的齒輪77嚙合。
第一軸73的兩個(gè)端部上分別附連有偏心曲柄78，偏心曲柄78與第 一軸73 —起旋轉(zhuǎn)。臂桿79的一端分別沿軸向安裝在各個(gè)偏心曲柄78 上，而臂桿79的另一端則分別沿軸向安裝在朝所述前連接裝置55的左 右凸出的軸銷(xiāo)55c上。
通過(guò)這種構(gòu)造，當(dāng)馬達(dá)71轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而第一軸73旋轉(zhuǎn)時(shí)，前連接裝置 55因偏心曲柄78和臂桿79的緣故而繞軸55a在前后方向上往復(fù)地后退 和前進(jìn)，并且基板57的前部繞軸55a沿前后方向(圖4中的箭頭X所 指示的方向)擺動(dòng)。此外，在后連接裝置56繞軸56a轉(zhuǎn)動(dòng)之后，隨著 基板57沿前后方向運(yùn)動(dòng)，上表面的傾斜角度變化。
另一方面，偏心銷(xiāo)74a以直立的方式"^殳置在第二軸74的一個(gè)端部 上，并且偏心桿80的一個(gè)端部沿軸向安裝在該偏心銷(xiāo)74a上。偏心桿 80的另 一個(gè)端部以可擺動(dòng)的方式聯(lián)接至附連于座板61a的聯(lián)接件81上。 偏心桿80的銷(xiāo)74a可設(shè)置在座椅驅(qū)動(dòng)器50的左側(cè)或右側(cè)上。
通過(guò)這種構(gòu)造，如果馬達(dá)71轉(zhuǎn)動(dòng)并且第二軸74通過(guò)第一軸73旋 轉(zhuǎn)時(shí)，則偏心銷(xiāo)74a相對(duì)于座板61a的高度位置隨著銷(xiāo)74a和偏心桿80 變化，因此，基板57繞軸52a和52b左右(圖4中的箭頭N所指示的 方向)擺動(dòng)。
無(wú)刷直流馬達(dá)等用于馬達(dá)71,并且直流馬達(dá)還用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)63。 此處，由于馬達(dá)63設(shè)置在由框架板53a、 53b、框架側(cè)板54a、 54b、座 板61a以及基板57所包圍的空間中，并且齒輪75至77也設(shè)置在同一空間中，因此座椅驅(qū)動(dòng)器50緊湊。
基本上，座椅驅(qū)動(dòng)器50沿右前和右下方向以及左前和左下方向移 動(dòng)座椅21。但是，在上述構(gòu)造中，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定齒輪76與齒輪77 的傳動(dòng)比以及偏心曲柄78與偏心銷(xiāo)74a之間的相位差，除座椅21的V 形運(yùn)動(dòng)路徑(其中在一個(gè)沿左右方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間進(jìn)行兩個(gè)前后往復(fù) 運(yùn)動(dòng))之外，還能夠?qū)⒆?1的運(yùn)動(dòng)路徑設(shè)定成W形(其中在一個(gè)沿 左右方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間進(jìn)行四個(gè)前后往復(fù)運(yùn)動(dòng))或8字形(其中在一 個(gè)沿左右方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間進(jìn)行兩個(gè)前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)并且后端位置朝 左右側(cè)斜)等。
通過(guò)操作控制及顯示設(shè)備32來(lái)控制驅(qū)動(dòng)馬達(dá)63和馬達(dá)71的運(yùn)行 和停止。換而言之，在控制及顯示設(shè)備32中設(shè)置有用于指示馬達(dá)71的 運(yùn)行或停止以及馬達(dá)71的轉(zhuǎn)速的控制部，從而能夠設(shè)定鍛煉的時(shí)長(zhǎng)和 鍛煉的強(qiáng)度。此外，用于升高或降低座椅21的控制部設(shè)置成使得屈膝 角度呈適合的角度。設(shè)置在控制及顯示設(shè)備32中的控制部和顯示部通 過(guò)控制電路(未示出)連接至馬達(dá)71和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)63的操作裝置。
在上述運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備中，為了即便在使用者M(jìn)受到膝部疼痛的困擾 也不會(huì)引起膝部疼痛的情況下促進(jìn)大腿肌群的收縮，必需將屈膝角度保 持在適合的角度。也就是說(shuō)，該運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備使膝部角度為規(guī)定角度的 使用者進(jìn)行改變作用在其大腿上的使用者重量的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)使用者使用運(yùn) 動(dòng)輔助設(shè)備時(shí)，使用者的腳通過(guò)放置在腳蹬40上而固定到位。此時(shí)， 為了增大作用在大腿上的負(fù)載期望膝關(guān)節(jié)與足關(guān)節(jié)沿豎直方向?qū)R。因 此，由于這些限制條件，使得屈膝角度由座椅21的位置來(lái)控制。不同 個(gè)體之間的腿部尺寸各異而且明顯隨使用者M(jìn)的身高變化。
如上所述，能夠通過(guò)升降機(jī)構(gòu)20調(diào)節(jié)座椅21的高度位置，而且通 過(guò)在相對(duì)于底座10向后傾斜的直線上移動(dòng)座椅21，升降機(jī)構(gòu)60以這樣 的方式調(diào)節(jié)座椅21的接觸面21a的位置接觸面越往上移動(dòng)，其位置 越靠后。
參見(jiàn)圖3描述升降機(jī)構(gòu)60移動(dòng)座椅21的方向。假設(shè)使用者的腳放 置在腳蹬40上，那么連接足關(guān)節(jié)J2與膝關(guān)節(jié)Jl的直線(即，脛骨) 與豎直方向一致。此外，假設(shè)當(dāng)腳放置在腳蹬40上時(shí)兩腳之間的開(kāi)口 角度6 2 (見(jiàn)圖2)為20度。此外，屈膝角度為6 1 (見(jiàn)圖1)，髖關(guān)節(jié)J3與膝關(guān)節(jié)Jl之間的距離為L(zhǎng)l，從腳蹬40的上表面到膝關(guān)節(jié)Jl的距 離為L(zhǎng)2，并且座椅21的運(yùn)動(dòng)方向與水平平面之間形成的角度(即，支 柱22的中心線與底座10之間形成的角度)為9。
如果使用這些參數(shù)，那么在臀部與座椅21的接觸面21a進(jìn)行接觸 的位置Pl(使用者的身體重心的鉛垂線與接觸面21a的交點(diǎn))，位置Pl 與足關(guān)節(jié)J2之間的水平距離X和位置Pl距離腳蹬40的上表面的高度 Y可以通過(guò)下表達(dá)式來(lái)表示
X = Ll sin (180°誦81) ' cos (62/2) Y = LI ， COS (180o - 01) + L2 - L3
L3是位置P1與髖關(guān)節(jié)J3之間的距離。例如，如果使用者M(jìn)的身高在
140cm至170cm的范圍內(nèi)，那么通過(guò)給if巨離LI和L2取標(biāo)準(zhǔn)值，能夠 通過(guò)計(jì)算推算出角度(p。換而言之，將距離L1和L2因體格不同而導(dǎo)致 的差異分別定為AL1和AL2，如果采用體格差異的最大值和最小值， 就能夠確定角度cp。
當(dāng)采用年齡為65到79歲(標(biāo)準(zhǔn)值)的女性的值作為最小體格值和 采用年齡為65到79歲(標(biāo)準(zhǔn)值)的男性的值作為最大體格值進(jìn)行計(jì)算 時(shí)，就能夠確定角度cp為75度，因此對(duì)于兩個(gè)人群而言，屈膝角度都 能夠保持為140度。也就是說(shuō)，當(dāng)找出穿過(guò)位置P1 (考慮使用者M(jìn)的 最大體格和最小體格而確定)的直線時(shí)，可以看到此線相對(duì)于豎直方向 向后傾斜并相對(duì)于水平表面成75度角。
此處，由于從位置Pl (針對(duì)與最小體格和最大體格相關(guān)的兩個(gè)點(diǎn)指 定)來(lái)確定角度cp，因此盡管不一定確保適合其它體格的使用者M(jìn)，但 是上述距離Ll和L2預(yù)計(jì)會(huì)相對(duì)于使用者的身高以基本線性的方式變 化，因此能夠在最大值與最小值之間進(jìn)行線性插值。此外，由于能夠進(jìn) 行線性插值，因此如上所述，能夠采用進(jìn)行線性運(yùn)動(dòng)的筒單機(jī)構(gòu)作為升 降機(jī)構(gòu)60。在此，還能夠考慮體格上的差異而確定三個(gè)更多點(diǎn)，并能 夠沿座椅21在升降機(jī)構(gòu)60作用下的運(yùn)動(dòng)路徑繪成曲線。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備，包括座椅，其具有接觸表面，所述接觸表面構(gòu)造成在使用者的腳放置在預(yù)定的腳支撐面上的情況下使用者的臀部支撐在所述接觸表面上；座椅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其構(gòu)造成利用驅(qū)動(dòng)源沿改變作用在使用者腿部上的使用者重量的方向來(lái)移位所述座椅；以及升降機(jī)構(gòu)，其構(gòu)造成當(dāng)使用者坐在保持于基準(zhǔn)位置的所述座椅上并且使用者的腳放置在所述腳支撐面上的預(yù)定位置上時(shí)，所述升降機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)所述座椅的所述接觸面的豎直位置和前后位置以便將使用者的屈膝角度保持在規(guī)定角度，其中，所述升降機(jī)構(gòu)構(gòu)造成沿如下所述的線在受限制的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)所述座椅構(gòu)件的接觸面的位置所述線相對(duì)于豎直方向向后并向上傾斜并且根據(jù)最大體格的使用者和最小體格的使用者推算出。
2. 如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備，其中， 所述升降機(jī)構(gòu)包括用以相對(duì)于保持在固定位置的底座來(lái)移位所述座椅的位置的升降驅(qū)動(dòng)器，所述升降驅(qū)動(dòng)器構(gòu)造成沿著如下路徑線性地改變 所述座椅的位置所i^徑在允許所述座椅豎向運(yùn)動(dòng)和前后運(yùn)動(dòng)的豎直平 面內(nèi)以預(yù)定角度向后并向上傾斜。
3. 如權(quán)利要求2所述的運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備，其中， 所述升降驅(qū)動(dòng)器包括緊固至所述底座的固定構(gòu)件；可動(dòng)構(gòu)件，其構(gòu)造成相對(duì)于所述固定構(gòu)件沿線性路徑運(yùn)動(dòng)并支撐所述座椅；以及驅(qū)動(dòng)馬 達(dá)，其構(gòu)造成^^吏所述可動(dòng)構(gòu)件朝向和遠(yuǎn)離所述固定構(gòu)件運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
一種運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備，該運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備具有帶有接觸面的座椅，該接觸面的位置能夠在由使用者的體格限定的可調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)變化，以便以期望的彎曲角度順利地調(diào)節(jié)使用者的膝部而與使用者的身高無(wú)關(guān)。座椅(21)在使用者的腳放置在腳蹬(40)上面的腳支撐面上的情況下支承使用者(M)的臀部。帶有馬達(dá)的座椅驅(qū)動(dòng)器(50)沿改變作用在使用者(M)腿部上的使用者(M)重量的方向移位座椅(21)。升降機(jī)構(gòu)(60)驅(qū)動(dòng)座椅(21)與座椅驅(qū)動(dòng)器(50)一起上下運(yùn)動(dòng)。升降機(jī)構(gòu)(60)使座椅(21)沿如下方向運(yùn)動(dòng)所述方向限定于相對(duì)于豎直方向向后上方傾斜的線并根據(jù)最大體格的使用者和最小體格的使用者推算出。
文檔編號(hào)A63B23/00GK101668569SQ20088001323
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月23日
發(fā)明者豐海百合貢, 四宮葉一, 小澤尚久, 河本實(shí), 越智和弘 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社