JP5712897B2 - 荷重検出装置及び歩行補助装置 - Google Patents

Description

本発明は荷重検出装置及び歩行補助装置に関する。

近年、身体に装着して使用するウェアラブルロボットが注目されている。例えば、ユーザの歩行動作を補助するウェアラブルロボットが知られている。このウェアラブルロボットは、ユーザの足裏と床面との間の荷重を検出する荷重センサと、ユーザの脚関節の折り曲げを補助するアクチュエータと、を備えている。そして、ウェアラブルロボットは、当該荷重センサの検出結果やユーザの足関節の角度等に基づいて、アクチュエータを制御することにより、ユーザの歩行動作を補助する。

特許文献１には、踏力センサを備える歩行補助装置が開示されている。踏力センサは、荷重検出部と、当該荷重検出部を覆う弾性体と、を有する。弾性体を用いて荷重検出部を覆うことにより、踏力センサの垂直方向に対して傾いた方向から踏力が加わった場合でも、弾性体の内部応力により、荷重検出部に効率良く垂直方向の踏力が伝達される。

特開２００９−１１４２９号公報

ユーザの歩行中においては、ユーザの足が床面に対して斜めに着地したり、ユーザが足を引きずりながら歩行したりする場合がある。このような場合、足裏に配置された荷重センサに大きなせん断力が生じる。つまり、荷重センサには、床面と水平方向の力が加わる。荷重センサは、床面と水平方向の力を検出することは想定されていないため、床面と水平方向の力に弱い。そのため、歩行動作により生じたせん断力が、荷重センサの劣化や故障の原因となるという問題があった。

なお、特許文献１には、踏力センサの垂直方向に対して傾いた方向から加わる力を効率良く検出する点について開示されているが、荷重センサに加わるせん断力に対する対策については、何ら開示されていない。

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、荷重センサの寿命を向上させる荷重検出装置及び歩行補助装置を提供することを目的としている。

本発明にかかる荷重検出装置は、第１のプレートと、当該第１のプレートと対向して配置される第２のプレートと、前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間に設けられ、前記第２のプレートに対して位置固定された荷重センサと、前記荷重センサと前記第１のプレートとの間に設けられ、前記第１のプレートにかかる荷重を前記荷重センサに伝達する第１の部材と、を備え、前記第１の部材は、前記第１のプレート及び前記荷重センサに対して摺動可能である。これにより、荷重検出装置がせん断力を受けた場合に、第１の部材が第１のプレート及び荷重センサに対して摺動する。そのため、荷重センサが受けるせん断力を軽減させることができ、荷重センサの寿命を向上させることができる。

また、前記第１の部材の摺動範囲を規制する第１のガイド部材をさらに備えてもよい。これにより、第１の部材を荷重センサ上に留めておくことができる。

また、前記第１のガイド部材は、前記第１の部材の摺動方向に設けられ、前記第１の部材が前記ガイド部材に当接することにより、前記第１の部材の摺動範囲を規制してもよい。

また、前記第１のガイド部材と前記第１の部材との間にはクリアランスが設けられていてもよい。これにより、第１の部材が荷重センサ上を十分に摺動することができる。

また、前記第１の部材の前記第１のプレート側への移動範囲を規制する第２のガイド部材をさらに備えてもよい。これにより、第１の部材を荷重センサ上に留めておくことができる。

また、前記第２のガイド部材は、前記第１の部材の前記第１のプレート側の面の少なくとも一部を覆うことにより、前記第１の部材の前記第１のプレート側への移動範囲を規制してもよい。

また、前記第２のガイド部材は、低摩擦ラップであってもよい。これにより、第１のプレートからの荷重伝達を妨げず、センサ感度の悪化を防止できる。

また、前記第１の部材と前記第１のプレートとの間に設けられ、前記第１のプレートに対して位置固定された第２の部材をさらに備え、前記第２の部材は、前記第１の部材に対して摺動可能としてもよい。これにより、第１の部材と第２の部材との間でもせん断力を軽減させることができ、荷重センサの寿命を向上させることができる。

また、前記荷重センサと前記第１の部材との間に設けられ、前記第２のプレートの面方向の移動が規制された第３の部材をさらに備えてもよい。これにより、第１の部材が荷重センサを傷つけることを防止し、荷重センサの寿命を向上させることができる。

また、前記第１の部材の縁部は、曲面形状に形成されていてもよい。これにより、第１の部材の縁部が荷重センサに当接した場合でも、荷重センサが傷つくことを防止できる。

また、前記荷重センサは、シート形状であってもよい。これにより、荷重検出装置の薄
型化を図ることができる。

また、前記荷重検出装置は、靴底に設けられ、前記第１のプレートが足裏から受ける荷重を検出してもよい。

本発明にかかる歩行補助装置は、前記荷重検出装置を備えるものである。

本発明により、荷重センサの寿命を向上させる荷重検出装置及び歩行補助装置を提供することができる。

実施の形態１にかかるウェアラブルロボット装着時の断面模式図である。 実施の形態１にかかる荷重検出装置の上面模式図である。 実施の形態１にかかる荷重検出装置の断面模式図である。 実施の形態１にかかる荷重検出装置の部分拡大図である。 実施の形態１にかかる荷重検出装置の動作を説明するための図である。 実施の形態１にかかる荷重検出装置の動作を説明するための図である。 実施の形態２にかかる荷重検出装置の部分拡大図である。 実施の形態２にかかる印加部材の拡大図である。 実施の形態２にかかる荷重検出装置の動作を説明するための図である。 実施の形態２にかかる荷重検出装置の動作を説明するための図である。 実施の形態３にかかる荷重検出装置の部分拡大図である。 実施の形態３にかかる印加部材の拡大図である。 実施の形態３にかかるガイド部材の拡大図である。 実施の形態３にかかる荷重検出装置の動作を説明するための図である。 実施の形態３にかかる荷重検出装置の動作を説明するための図である。 実施の形態４にかかる荷重検出装置の部分拡大図である。 実施の形態４にかかる荷重検出装置の動作を説明するための図である。 実施の形態４にかかる荷重検出装置の動作を説明するための図である。 実施の形態５にかかる荷重検出装置の断面模式図である。 実施の形態５にかかる荷重検出装置の部分拡大図である。 関連する荷重検出装置の部分拡大図である。 関連する荷重検出装置の部分拡大図である。 関連する荷重検出装置の部分拡大図である。 実施の形態６にかかる荷重検出装置の断面模式図である。 実施の形態６にかかる荷重検出装置の動作を説明するための図である。 実施の形態６の変形例にかかる荷重検出装置の断面模式図である。

＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。始めに、本発明にかかる荷重検出装置を備えるウェアラブルロボット（歩行補助装置）の概要について説明する。図１は、ウェアラブルロボットをユーザが装着した場合の足部の断面模式図である。荷重検出装置１は、靴９０の内部に配置され、ユーザの歩行時に発生する足裏荷重を検出する。

ウェアラブルロボットは、荷重検出装置１が検出した検出結果に基づいて、ユーザの歩行を補助する。具体的には、ウェアラブルロボットは、ユーザの踵の上げ下げや、膝の曲げ伸ばしを制御することにより、ユーザの歩行を補助する。なお、本発明は、荷重検出装置１に関する発明であり、ウェアラブルロボットの制御動作については公知の技術を用いればよい。そのため、ウェアラブルロボットの詳細な構成及び動作の説明は省略する。

次に、本実施の形態にかかる荷重検出装置１について詳細に説明する。荷重検出装置１の上面模式図を図２に示す。また、図２の荷重検出装置１のIII−III矢視断面図を図３に示す。なお、図２に示す上面模式図においては、説明のため上部ソール１１及び低摩擦係数樹脂１３の図示を省略している。また、図４は、図３において破線で囲まれた部分の部分拡大図である。

荷重検出装置１は、上部ソール１１と、下部ソール１２と、低摩擦係数樹脂１３と、印加部材１４と、シート型荷重センサ１５と、ガイド部材１６と、弾性体１７と、ゴム部材１８と、を備える。

このとき、図２及び図３に示すように、つま先部分９１において、上部ソール１１と下部ソール１２との間には、弾性体１７が配置されている。つまり、荷重検出装置１のつま先部分９１には、シート型荷重センサ１５は配置されていない。なお、つま先部分９１と本体部分９２とは折り曲げ可能に連結されている。

上部ソール１１（第１のプレート）と下部ソール１２（第２のプレート）とは、対向して配置されている。上部ソール１１と下部ソール１２との間に、低摩擦係数樹脂１３と、印加部材１４と、シート型荷重センサ１５と、ガイド部材１６と、が配置されている。なお、上部ソール１１と下部ソール１２とはゴム部材１８を用いて連結されており、上部ソール１１と下部ソール１２とが必要以上に離れることを防止している。

上部ソール１１及び下部ソール１２は、例えば、繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等の硬質素材で形成されている。そのため、ユーザの荷重を受けた場合であっても、上部ソール１１及び下部ソール１２は折れ曲がらない。したがって、上部ソール１１と下部ソール１２とが、シート型荷重センサ１５の間において直接接触することはない。その結果、上部ソール１１が受けた荷重は、低摩擦係数樹脂１３及び印加部材１４を介して、シート型荷重センサ１５に適切に伝わる。

低摩擦係数樹脂１３（第２の部材）は、上部ソール１１の下部ソール１２側（床面側）の面に設けられている（図４参照）。より詳細には、低摩擦係数樹脂１３は、上部ソール１１と、印加部材１４との間に設けられている。低摩擦係数樹脂１３は、例えばＰＥＴ材により形成されている。また、摩擦係数は０．２５以下が好ましい。

低摩擦係数樹脂１３は、上部ソール１１と接着されている。つまり、低摩擦係数樹脂１３は、上部ソール１１に対して位置固定されている。また、低摩擦係数樹脂１３は、印加部材１４及びシート型荷重センサ１５の配置位置に対応する位置に設けられている（図３参照）。なお、低摩擦係数樹脂１３は、上部ソール１１に対して位置固定されていればよく、他の部材を介して上部ソール１１に接着（位置固定）されていてもよい。

印加部材１４（第１の部材）は、低摩擦係数樹脂１３とシート型荷重センサ１５との間に設けられている。図２〜図４から明らかなように、印加部材１４は、平板形状の円柱である。勿論、印加部材１４の形状は円柱に限られることはなく、四角柱等であってもよい。また、低摩擦係数樹脂１３も同様に、平板形状の円柱または四角柱であればよい。上部ソール１１に荷重が加わると、低摩擦係数樹脂１３の下面と、印加部材１４の上面とが接触する。なお、印加部材１４は、例えば、フッ素樹脂から形成されている。

このとき、印加部材１４と低摩擦係数樹脂１３とは接着されていない。そのため、低摩擦係数樹脂１３が印加部材１４に接触している場合に、せん断方向（下部ソール１２に対して水平方向）の力を受けると、低摩擦係数樹脂１３は、印加部材１４の上面を滑って移動する。つまり、低摩擦係数樹脂１３は、印加部材１４に対して摺動可能に配置されている。言い換えると、印加部材１４は、低摩擦係数樹脂１３を介して、上部ソール１１に対して摺動可能に配置されている。

さらに、印加部材１４の下面とシート型荷重センサ１５とが接触している。このとき、印加部材１４とシート型荷重センサ１５とは接着されていない。つまり、印加部材１４は、シート型荷重センサ１５に対して摺動可能に配置されている。そのため、印加部材１４は、せん断方向の力を受けた場合、シート型荷重センサ１５上を滑って移動する。

シート型荷重センサ１５は、例えば、感圧導電性エストラマー組成物を印刷した樹脂フィルムを貼り合わせたシート型感圧センサである（例えば、特開平４−３６６２７号公報参照）。シート型の荷重センサを用いることにより、荷重検出装置１の薄型化を図ることができる。

シート型荷重センサ１５は、下部ソール１２に接着されている。つまり、シート型荷重センサ１５は、下部ソール１２に対して位置固定されている。なお、シート型荷重センサ１５は、下部ソール１２に対して位置固定されていればよく、他の部材を介して下部ソール１２に接着（位置固定）されていてもよい。

ガイド部材１６（第１のガイド部材）は、印加部材１４の周囲に配置されており、印加部材１４の摺動範囲を規制する。より詳細には、印加部材１４がシート型荷重センサ１５上を摺動した際に、印加部材１４の側面とガイド部材１６の側面とが当接することにより、印加部材１４が摺動できる範囲が制限される。これにより、印加部材１４がシート型荷重センサ１５上から落ちてしまうことを防止し、印加部材１４をシート型荷重センサ１５上に留めておくことができる。

このとき、図４に示すように、ガイド部材１６と印加部材１４との間には、クリアランスが設けられている。つまり、印加部材１４とガイド部材１６とは密着しておらず、印加部材１４とガイド部材１６との間には隙間が存在する。これにより、印加部材１４がシート型荷重センサ１５上を移動（摺動）することができる。

なお、ガイド部材１６は、必ずしも印加部材１４の周囲全域に設けられている必要はない。ガイド部材１６は、印加部材１４が摺動する可能性のある方向に設けられていればよく、印加部材１４の周囲の一部のみに設けられていてもよい。印加部材１４が摺動する可能性のある方向とは、例えば、ユーザの足のつま先方向及び踵方向である。

また、ガイド部材１６の高さ（下部ソール１２の上面に対して垂直方向の長さ）は、印加部材１４の高さとシート型荷重センサ１５の高さの和よりも低いことが好ましい。ガイド部材１６が、低摩擦係数樹脂１３と印加部材１４との接触の妨げになることを回避するためである。

続いて、本実施の形態にかかる荷重検出装置１の動作例について説明する。ユーザが歩行時にバランスを取る際には、体の重心を前後左右に動かす。そのため、図５に示すように、荷重検出装置１は、せん断方向の力を受ける（図５の矢印方向）。また、図６に示すように、ユーザの歩行時には、足の踵から床面に接触する場合がある。そのため、荷重検出装置１は、せん断方向の力を受ける（図６の矢印方向）。

このとき、荷重検出装置１において、床面に対して垂直方向の荷重によって低摩擦係数樹脂１３と印加部材１４とが接触する。そのため、床面に対して垂直方向の荷重、つまり、シート型荷重センサ１５が検出すべき力は、低摩擦係数樹脂１３及び印加部材１４を介して、シート型荷重センサ１５に伝わる。したがって、シート型荷重センサ１５は、ユーザの足裏荷重を適切に検出することができる。

さらに、荷重検出装置１において、下部ソール１２に対して水平方向の力（せん断力）も発生している。しかし、荷重検出装置１においては、上部ソール１１と印加部材１４とが摺動可能であるため、上部ソール１１（低摩擦係数樹脂１３）が印加部材１４上を滑り、せん断力を逃がすことができる。その結果、シート型荷重センサ１５が受けるせん断力を軽減することができる。

加えて、印加部材１４がシート型荷重センサ１５上を摺動することにより、上部ソール１１と印加部材１４との摺動により逃がし切れないせん断力を逃がすことができる。その結果、シート型荷重センサ１５が受けるせん断力をさらに軽減することができる。

以上のように、本実施の形態にかかる荷重検出装置１の構成によれば、シート型荷重センサ１５上に設けられた印加部材１４は、上部ソール１１及びシート型荷重センサ１５に対して摺動可能である。そのため、ユーザの歩行中に荷重検出装置１にせん断力が生じた場合でも、上部ソール１１が印加部材１４上を滑ること、印加部材１４がシート型荷重センサ１５上を滑ることにより、せん断力を逃がす。したがって、シート型荷重センサ１５が受けるせん断力を軽減することができる。その結果、シート型荷重センサ１５の劣化（例えば、フィルムの剥がれやエラストマーの凹凸部のつぶれ等）を防止でき、シート型荷重センサ１５の寿命を向上させることができる。

＜実施の形態２＞
本発明にかかる実施の形態２について説明する。本実施の形態にかかる荷重検出装置２の部分断面図を図７に示す。図７に示す断面図は、上述した実施の形態１の図４に対応する図である。つまり、図３の破線で囲まれた部分の部分拡大図である。

本実施の形態にかかる荷重検出装置２は印加部材２１に特徴を有する。そのため、印加部材２１以外の構成については、実施の形態１の構成と同様であるため、適宜説明を省略する。

ここで、印加部材２１の詳細な構成について図８を参照して説明する。図８は、印加部材２１の拡大図である。印加部材２１は、実施の形態１と同様に円柱形状をしている。ただし、印加部材２１の上面２１１の外縁部分２１３及び下面２１２の外縁部分２１４が、実施の形態１とは異なる。具体的には、印加部材２１の上面２１１の外縁部分２１３及び下面２１２の外縁部分２１４が丸く、曲面形状になっている。言い換えると、印加部材２１の上面２１１の外縁部分２１３及び下面２１２の外縁部分２１４にはＲがつけられている。

続いて、本実施の形態にかかる荷重検出装置２の動作例について説明する。ユーザが歩行すると、足の踵から床面に着いたり（図６参照）、足のつま先から床面に着いたりする（図９参照）。つまり、床面に対して、足が斜めに着く場合がある。

このような場合、荷重検出装置２に対して斜め方向から荷重が加わる。そのため、図１０に示すように、上部ソール１１が傾いた状態で、低摩擦係数樹脂１３が印加部材２１に接触し、荷重を加える。これにより、印加部材２１は傾いた状態で、シート型荷重センサ１５に荷重を加えることになる。つまり、印加部材２１の下面２１２の外縁部分２１４がシート型荷重センサ１５に当接し、シート型荷重センサ１５は、当該当接部分から荷重を受ける。そのため、印加部材２１の下面２１２の外縁部分２１４がシート型荷重センサ１５を傷つけてしまう恐れがある。

本実施の形態にかかる印加部材２１においては、下面２１２の外縁部分２１４が丸く形成されているため、下面２１２の外縁部分２１４がシート型荷重センサ１５に当接しても、シート型荷重センサ１５が傷付くことを防止できる。そのため、さらにシート型荷重センサ１５の寿命を向上させることができる。

なお、本実施の形態においては、印加部材２１の上面２１１の外縁部分２１３も曲面形状に形成されている。このため、上面２１１の外縁部分２１３と低摩擦係数樹脂１３とが接触した場合でも、低摩擦係数樹脂１３は印加部材１４上を滑らかに摺動する。

勿論、本実施の形態においても、印加部材２１は、上部ソール１１及びシート型荷重センサ１５に対して摺動可能に設けられているため、荷重検出装置２に発生したせん断力を逃がすことができる。その結果、シート型荷重センサ１５が受けるせん断力を軽減させ、シート型荷重センサ１５の寿命を向上させることができる。

＜実施の形態３＞
本発明にかかる実施の形態３について説明する。本実施の形態にかかる荷重検出装置３の部分断面図を図１１に示す。図１１に示す断面図は、上述した実施の形態１の図４に対応する図である。つまり、図３の破線で囲まれた部分の部分拡大図である。

本実施の形態にかかる荷重検出装置３は印加部材３１及びガイド部材３２に特徴を有する。そのため、印加部材３１及びガイド部材３２以外の構成については、実施の形態１の構成と同様であるため、適宜説明を省略する。

ここで、印加部材３１の詳細な構成について図１２を参照して説明する。図１２は、印加部材３１の拡大図である。印加部材３１は、実施の形態１と同様に円柱形状をしている。ただし、印加部材３１の上面３１１の幅（上面の半径）は、下面３１２の幅（下面の半径）よりも小さい。そして、印加部材３１の外周面には、外周面から外側に突出した突起部３１３が設けられている。

次に、ガイド部材１６、３２の詳細な構成について図１３を参照して説明する。ガイド部材１６の上部ソール１１側には、ガイド部材３２（第２のガイド部材）が設けられている。ガイド部材３２の端部３２１はガイド部材１６の端部１６１よりも印加部材３１側に突出している。このため、ガイド部材３２の端部３２１と端部３２２との間の幅よりも、ガイド部材１６の端部１６１と端部１６２との間の幅の方が広くなっている。ガイド部材１６、３２及び印加部材３１を上述のような形状にすることにより、ガイド部材３２が、印加部材３１の一部を覆う構成となる。なお、実施の形態１と同様に、ガイド部材１６、３２と印加部材３１との間にはクリアランスが設けられている。

続いて、本実施の形態にかかる荷重検出装置３の動作例について説明する。ユーザが歩行する際に、荷重検出装置３に強い衝撃が加わる場合がある（図１４参照）。当該衝撃により、上部ソール１１と下部ソール１２とを連結するゴム部材１８が伸びてしまう。このため、下部ソール１２に対して上部ソール１１を付勢する力が弱くなり、足を持ち上げた際に、上部ソール１１と下部ソール１２との間隔が広くなってしまう。このとき、印加部材３１がシート型荷重センサ１５上から外れてしまう恐れがある。印加部材３１が外れてしまうと、荷重をシート型荷重センサ１５に伝える部材がなくなってしまい、荷重検出装置としての機能を発揮できなくなってしまう。

本実施の形態にかかる荷重検出装置３の構成においては、ガイド部材３２の端部３２１、３２２が、印加部材３１側に突出し、印加部材３１の突起部３１３を覆っている。そのため、図１５に示すように、歩行時の衝撃により上部ソール１１が下部ソール１２から離れ、印加部材３１が上部ソール１１側に動いたとしても、ガイド部材３２と印加部材３１の突起部３１３とが当接し、印加部材３１が外れることを防止できる。したがって、シート型荷重センサ１５に荷重を伝える印加部材３１がシート型荷重センサ１５上に留まり、荷重検出装置としての機能を維持できる。

勿論、本実施の形態においても、印加部材３１は、上部ソール１１及びシート型荷重センサ１５に対して摺動可能に設けられているため、荷重検出装置３に発生したせん断力を逃がすことができる。その結果、シート型荷重センサ１５が受けるせん断力を軽減させ、シート型荷重センサ１５の寿命を向上させることができる。

＜実施の形態４＞
本発明にかかる実施の形態４について説明する。本実施の形態にかかる荷重検出装置４の部分断面図を図１６に示す。図１６に示す断面図は、上述した実施の形態１の図４に対応する図である。つまり、図３の破線で囲まれた部分の部分拡大図である。

本実施の形態にかかる荷重検出装置４はシム４１を備える点に特徴を有する。そのため、シム４１以外の構成については、実施の形態１の構成と同様であるため、適宜説明を省略する。ただし、荷重検出装置４においては、低摩擦係数樹脂１３は設けられていない。

シム４１（第３の部材）は、印加部材１４とシート型荷重センサ１５との間に設けられている。より詳細には、シム４１は、シート型荷重センサ１５の印加部材１４側の面上に配置されている。言い換えると、シム４１は、印加部材１４及びガイド部材１６のシート型荷重センサ１５側に配置されている。

シム４１の両端はガイド部材１６と接触しており、その一端部分は、ガイド部材１６と接着され、他端部分はガイド部材１６と接着されていない。図１６においては、シム４１の破線で囲んだ端部が、ガイド部材１６と接着されている。このため、シム４１は、下部ソール１２の面方向の移動が規制されている。

続いて、本実施の形態にかかる荷重検出装置４の動作例について説明する。始めに、図１７を参照して、荷重検出装置４に対して垂直方向の荷重が負荷される場合について説明する。

まず、上部ソール１１は、足裏からの垂直方向の荷重を受けると、下方（図１７の矢印方向）に移動する。上部ソール１１の下降に伴い、印加部材１４も下降する。すると、シム４１は、印加部材１４により押し下げられ、接着された端部を中心として曲がる。そして、シム４１の接着されていない端部が下降し、シート型荷重センサ１５に当接する。シム４１がシート型荷重センサ１５に当接することにより、シート型荷重センサ１５は、上部ソール１１に負荷された垂直方向の荷重を検出できる。このような構成により、印加部材１４とシート型荷重センサ１５との間にシム４１を介在させることによるセンサ感度の低下を防止することができる。

次に、図１８を参照して、荷重検出装置４に対してせん断方向の荷重が負荷される場合について説明する。

まず、上部ソール１１は、足裏からのせん断方向の荷重を受けると、せん断方向（図１８の矢印方向）に移動する。上部ソール１１の移動に伴い、印加部材１４もシム４１上をせん断方向に移動する。つまり、印加部材１４は、シム４１を介して、シート型荷重センサ１５に対して摺動する。そのため、荷重検出装置４に発生したせん断力を逃がすことができる。その結果、シート型荷重センサ１５が受けるせん断力を軽減させ、シート型荷重センサ１５の寿命を向上させることができる。また、印加部材１４は、上部ソール１１に接着されていないため、上部ソール１１が印加部材１４上を摺動することによっても、せん断力を逃がすことができる。なお、印加部材１４の摺動範囲は、ガイド部材１６により制限されているため、印加部材１４がシート型荷重センサ１５上から外れることはない。

本実施の形態にかかる荷重検出装置４の構成においては、印加部材１４とシート型荷重センサ１５との間にシム４１が設けられている。そのため、印加部材１４がシート型荷重センサ１５に直接接触することはない。また、シム４１は、ガイド部材１６に一端が接着されており、下部ソール１２の面方向の移動が規制されている。そのため、印加部材１４が摺動しても、シート型荷重センサ１５の上面のシム４１は摺動しない。その結果、印加部材１４の摺動により、シート型荷重センサ１５が傷つくことを防止することができる。

＜実施の形態５＞
本発明にかかる実施の形態５について説明する。本実施の形態にかかる荷重検出装置５の断面図を図１９に示す。図１９に示す断面図は、上述した実施の形態１の図３に対応する図である。また、図１９の破線で囲まれた部分の部分拡大図を図２０に示す。

本実施の形態にかかる荷重検出装置５は低摩擦ラップ５１（図１９の太線部分）を備える点に特徴を有する。そのため、低摩擦ラップ５１以外の構成については、実施の形態１の構成と同様であるため、適宜説明を省略する。ただし、荷重検出装置５においては、低摩擦係数樹脂１３は設けられていない。

低摩擦ラップ５１（第２のガイド部材）は、印加部材１４と上部ソール１１との間に設けられている。低摩擦ラップ５１は、例えば、ナイロン等の素材で形成されており、摩擦係数μ≒０．０４である。また、低摩擦ラップ５１は、剛性が低く、伸縮性を有する。

低摩擦ラップ５１は、印加部材１４の上部ソール１１側の面全体を覆っている。より詳細には、図１９に示すように、複数の印加部材１４が、１枚の低摩擦ラップ５１により覆われている。また、低摩擦ラップ５１は、印加部材１４とは接着されておらず、ガイド部材１６上に接着され、固定されている。

このような構成により、歩行時の衝撃により上部ソール１１が下部ソール１２から離れ、印加部材１４が上部ソール１１側に動いたとしても、印加部材１４は、低摩擦ラップ５１に当接する。そのため、上述した実施の形態３と同様に、印加部材１４が、ガイド部材１６の間から外れてしまうことを防止できる。言い換えると、低摩擦ラップ５１は、印加部材１４の上部ソール１１側への移動範囲を規制する。その結果、印加部材１４が、ガイド部材１６を乗り越えて、上部ソール１１とガイド部材１６との間に入り込んでしまうことを防止できる。したがって、シート型荷重センサ１５に荷重を伝える印加部材１４がシート型荷重センサ１５上に留まり、荷重検出装置としての機能を維持できる。

なお、図２１に示すように、印加部材１４の上部ソール１１側への移動を規制する構成として、印加部材１４を脱落防止カバー９３により覆う構成が考えられる。なお、脱落防止カバー９３は、低摩擦ラップ５１に比べて剛性が高く、伸縮性のない剛体である。

しかし、脱落防止カバー９３は剛性が高いため、脱落防止カバー９３をガイド部材１６に接着して取り付けると、上部ソール１１から伝わる垂直荷重をガイド部材１６へ逃がしてしまう（図２２参照）。そのため、印加部材１４へ伝わる荷重が低下し、センサ感度が悪化してしまう。

また、歩行時に下部ソール１２が曲がった場合に、脱落防止カバー９３が印加部材１４を押し付けてしまい、印加部材１４に荷重を与えてしまう（図２３参照）。そのため、荷重の誤入力が発生してしまう。

さらに、脱落防止カバー９３の構成部品の高さ寸法のばらつきによって、感度低下やセンサ取付荷重発生等の問題が生じる。

これに対して、本実施の形態にかかる荷重検出装置５は、剛性の低い低摩擦ラップ５１を用いて、印加部材１４を覆っている。そのため、低摩擦ラップ５１をガイド部材１６に接着しても、上部ソール１１から伝わる垂直荷重を、ガイド部材１６へ逃がすことなく、印加部材１４に伝達する。そのため、センサ感度の低下を防止できる。

また、低摩擦ラップ５１は剛性が低いため、歩行中に下部ソール１２やガイド部材１６が曲がった場合でも、低摩擦ラップ５１が印加部材１４を押し付けることはない。そのため、センサへの誤入力も発生しない。

さらに、低摩擦ラップ５１は、伸縮性を有するため、上記した脱落防止カバー９３方式とは異なり、構成部品の高さばらつきによる感度低下やセンサ取付荷重発生等の問題も生じない。

加えて、ラップの摩擦係数が小さいため、歩行時に発生するせん断力を小さくすることができる。例えば、低摩擦ラップ５１の摩擦係数を０．０４とすると、５００Ｎの垂直荷重がかかった場合でも５００Ｎ×０．０４＝２０Ｎのせん断力に抑えることができる。そのため、低摩擦ラップ５１の破れや低摩擦ラップ５１とガイド部材１６との接着剥がれを防止することができる。

＜実施の形態６＞
本発明にかかる実施の形態６について説明する。本実施の形態にかかる荷重検出装置６の断面図を図２４に示す。図２４に示す断面図は、上述した実施の形態１の図３に対応する図である。

本実施の形態にかかる荷重検出装置６は梁部６１及び外側カバー６２を備える点に特徴を有する。そのため、梁部６１及び外側カバー６２以外の構成については、実施の形態１の構成と同様であるため、適宜説明を省略する。ただし、荷重検出装置６においては、低摩擦係数樹脂１３は設けられていない。

梁部６１は、複数の印加部材１４の上部ソール１１側の面に設けられている。梁部６１と各印加部材１４は接着されており、各印加部材１４が一体形状となっている。つまり、各印加部材１４と梁部６１とが一体型の印加部材としての役割を果たす。なお、梁部６１も印加部材１４と同様の剛体により形成されている。

梁部６１は、上部ソール１１に接しているが、接着（位置固定）されていない。つまり、上部ソール１１は、梁部６１の上面を摺動可能である。そのため、歩行時に発生するせん断力を軽減することができる。

図２４に示すように、梁部６１は、平板形状であり、上部ソール１１のつま先部分から踵部分まで延在している。また、荷重検出装置６の外周は、外側カバー６２によって覆われている。言い換えると、外側カバー６２は、上部ソール１１の上面と、下部ソール１２の下面と、上部ソール１１の端部から下部ソール１２の端部までを覆っている。

このような構成により、一体型印加部材が前後方向（図２４の左右方向）に動いたとしても、梁部６１と、上部ソール１１の端部から下部ソール１２の端部までを覆う外側カバー６２とが当接する。そのため、梁部６１は、外側カバー６２により前後方向への移動を制限される。また、梁部６１の移動が制限されることにより、梁部６１と接着されている各印加部材１４の前後方向への移動も制限される。

したがって、図２５に示すように、歩行時の衝撃により上部ソール１１が下部ソール１２から離れ、上部ソール１１とガイド部材１６との間に印加部材１４が入り込む隙間が生じたとしても、印加部材１４の前後方向の移動は制限されている（図２５においては、つま先部分を覆う外側カバー６２と、梁部６１とが当接している）。そのため、印加部材１４がガイド部材１６の間から外れてしまうことを防止できる。その結果、印加部材１４がシート型荷重センサ１５上に留まり、荷重検出装置としての機能を維持できる。

また、梁部６１は剛体で形成されているため、剛性が確保されている。そのため、上部ソール１１や下部ソール１２の曲げが生じた場合であっても、梁部６１は曲がらない。つまり、上部ソール１１等が曲がったとしても、印加部材１４がシート型荷重センサ１５に押し付けられることはない。その結果、シート型荷重センサ１５への誤入力を防止できる。

さらに、図２４に示すように、印加部材１４がシート型荷重センサ１５上に載置された状態において、梁部６１とガイド部材１６との間にクリアランスが設けられている。そのため、荷重印加時に、梁部６１とガイド部材１６とが接触することはない。したがって、印加された荷重がシート型荷重センサ１５以外に逃げることがない。つまり、シート型荷重センサ１５以外の部分で脚部からの荷重を受けることがない。その結果、センサ感度が悪化することを防止できる。

（変形例）
実施の形態６にかかる変形例について説明する。変形例にかかる荷重検出装置７の断面図を図２６に示す。図２６に示す断面図は、本実施の形態の図２４に対応する図である。荷重検出装置７は、荷重検出装置６の構成に加えて、印加部材７１をさらに備える点に特徴を有する。なお、その他の構成については荷重検出装置６と同様であるので、説明を適宜省略する。

印加部材７１は、梁部６１の上部ソール１１側の面に配置され、梁部６１に対して位置固定されている。つまり、印加部材１４、７１及び梁部６１は一体型の印加部材としての役割を果たす。なお、印加部材７１も印加部材１４と同様の剛体により形成されている。

印加部材７１は、印加部材１４に対応する位置に配置される。より詳細には、印加部材７１は、梁部６１を介して、印加部材１４の直上に配置される。印加部材７１の上面は、上部ソール１１の下面に接しているが、接着されていない。つまり、上部ソール１１は、印加部材７１に対して摺動可能である。そのため、歩行時に発生するせん断力を軽減することができる。

このような構成により、印加部材７１は、上部ソール１１が足裏から受けた荷重を、梁部６１を介して印加部材１４に伝える。印加部材７１は印加部材１４の直上に配置されているため、一体型の印加部材は、必ずシート型荷重センサ１５の感圧面上で荷重を受ける。言い換えると、一体型の印加部材は、ガイド部材１６上では荷重を受けない。

したがって、梁部６１の剛性を図２４に示した荷重検出装置６程高くしなくても、荷重印加時に、梁部６１がガイド部材１６に当接することはない。その結果、荷重検出装置６に比べて、梁部６１の剛性を低くし、ガイド部材１６と梁部６１との間のクリアランスの間隔を狭くしても、センサ感度の悪化を防止できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記の実施の形態においては、荷重検出装置１〜７は足裏荷重を検出しているがこれに限られるものではない。また、荷重センサについても、シート型の荷重センサに限られるものではない。

１〜７ 荷重検出装置
１１ 上部ソール
１２ 下部ソール
１３ 低摩擦係数樹脂
１４、２１、３１、７１ 印加部材
１５ シート型荷重センサ
１６、３２ ガイド部材
１７ 弾性体
１８ ゴム部材
４１ シム
５１ 低摩擦ラップ
６１ 梁部
６２ 外側カバー

Claims (12)

1. 第１のプレートと、
   当該第１のプレートと対向して配置される第２のプレートと、
   前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間に設けられ、前記第２のプレートに対して位置固定された荷重センサと、
   前記荷重センサと前記第１のプレートとの間に設けられ、前記第１のプレートにかかる荷重を前記荷重センサに伝達する第１の部材と、を備え、
   前記第１の部材は、前記第１のプレート及び前記荷重センサに対して摺動可能であり、
   前記第１の部材は、前記荷重センサに対して摺動する摺動面と、前記摺動面と交差する側面と、を有し、
   前記摺動面と前記側面とが交差する角部分は、丸く形成されている
   荷重検出装置。
2. 前記第１の部材の摺動範囲を規制する第１のガイド部材をさらに備える請求項１に記載の荷重検出装置。
3. 前記第１のガイド部材は、前記第１の部材の摺動方向に設けられ、前記第１の部材が前記ガイド部材に当接することにより、前記第１の部材の摺動範囲を規制する請求項２に記載の荷重検出装置。
4. 前記第１のガイド部材と前記第１の部材との間にはクリアランスが設けられている請求項２又は３に記載の荷重検出装置。
5. 前記第１の部材の前記第１のプレート側への移動範囲を規制する第２のガイド部材をさらに備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の荷重検出装置。
6. 前記第２のガイド部材は、前記第１の部材の前記第１のプレート側の面の少なくとも一部を覆うことにより、前記第１の部材の前記第１のプレート側への移動範囲を規制する請求項５に記載の荷重検出装置。
7. 前記第２のガイド部材は、低摩擦ラップである請求項６に記載の荷重検出装置。
8. 前記第１の部材と前記第１のプレートとの間に設けられ、前記第１のプレートに対して位置固定された第２の部材をさらに備え、
   前記第２の部材は、前記第１の部材に対して摺動可能である請求項１〜７のいずれか一項に記載の荷重検出装置。
9. 前記荷重センサと前記第１の部材との間に設けられ、前記第２のプレートの面方向の移動が規制された第３の部材をさらに備える請求項１〜８のいずれか一項に記載の荷重検出装置。
10. 前記荷重センサは、シート形状である請求項１〜９のいずれか一項に記載の荷重検出装置。
11. 前記荷重検出装置は、靴底に設けられ、前記第１のプレートが足裏から受ける荷重を検出する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の荷重検出装置。
12. 請求項１１に記載の前記荷重検出装置を備える歩行補助装置。

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