CN113894769A - 辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辅助装置，该辅助装置包括：第一身体穿戴单元(11)、第二身体穿戴单元(12R、12L)、致动器、传感器、以及控制器，该控制器包括处理单元(16)，该处理单元(16)配置成基于传感器的检测结果并且利用指示腿的向前摆动速度与扭矩补偿值之间的关系的对应信息来获得用于辅助扭矩的命令值，扭矩补偿值包括第一扭矩补偿值和第二扭矩补偿值。处理单元(16)配置成：在处理单元(16)获得命令值的情况下，基于使用者的右腿和左腿中的至少一者的向前摆动角度来执行改变第一扭矩补偿值的调节处理。

Description

辅助装置

技术领域

本公开涉及辅助装置。

背景技术

已经提出了穿戴在使用者(人)的身体上以辅助使用者进行任务的各种辅助装置。例如，当提升重的物体时，辅助装置的使用者可以用较小的力(用较小的负荷)执行任务。在日本未审查专利申请公开No.2019-206045(JP 2019-206045 A)中公开了一种这样的辅助装置。该装置包括：第一身体穿戴单元，该第一身体穿戴单元穿戴在使用者的包括他或她的髋部的上身上；第二身体穿戴单元，该第二身体穿戴单元穿戴在使用者的右腿和左腿上；致动器，该致动器产生辅助扭矩，以辅助使用者使他或她的髋部相对于他或她的大腿移动，并且辅助使用者使他或她的大腿相对于他或她的髋部移动；以及控制器，该控制器对致动器进行控制。

发明内容

在JP 2019-206045 A中公开的辅助装置中，致动器包括安装在第一身体穿戴单元上从而位于使用者的髋部的左右两侧的驱动单元。致动器还包括臂。每个臂具有其前端部和其基部端部，其前端部安装在第二身体穿戴单元上，其基部端部安装在驱动单元上，并且每个臂围绕基部端部前后摆动。臂的摆动角度由传感器检测，并且控制器基于摆动角度获得辅助扭矩命令值。

因此，辅助扭矩命令值基于臂的摆动角度——即使用者的腿(大腿)的角度——而获得。致动器以基于命令值的输出进行操作以向使用者提供辅助力。在这种情况下，例如，当处于直立站立姿势的使用者稍微移动他或她的腿，例如，当使用者在前后方向上改变他或她的右腿和左腿的位置以改变他或她的站立姿势而不是执行提升负载等动作时，臂的摆动角度发生变化并且辅助扭矩命令值是基于这种变化而获得的。因此，辅助装置产生辅助扭矩，并可能因此导致使用者有不适感。

本公开提供了一种可以减少导致使用者有不适感的可能性的辅助装置。

根据本发明的一个方面的辅助装置包括：第一身体穿戴单元，该第一身体穿戴单元至少穿戴在使用者的髋部上；第二身体穿戴单元，该第二身体穿戴单元穿戴在使用者的右腿的大腿和左腿的大腿上；致动器，该致动器构造成产生辅助使用者令使用者的髋部相对于使用者的大腿移动及令使用者的大腿相对于使用者的髋部移动的辅助扭矩；传感器，该传感器配置成检测使用者的右腿和左腿的向前摆动角度；以及控制器，该控制器配置成反复执行获得用于要产生的辅助扭矩的命令值的处理，并且以基于命令值的输出执行用以操作致动器的控制。控制器包括处理单元，该处理单元配置成基于传感器的检测结果并且利用指示右腿和左腿中的一条腿的向前摆动速度与扭矩补偿值之间的关系的对应信息来获得命令值，扭矩补偿值包括第一扭矩补偿值和第二扭矩补偿值，第一扭矩补偿值是基本扭矩的值，第二扭矩补偿值是随着作为空载腿的腿的向前摆动速度的增加而增加的扭矩值。处理单元配置成：在处理单元获得命令值的情况下，基于使用者的右腿和左腿中的至少一者的向前摆动角度来执行改变第一扭矩补偿值的调节处理。

本发明人针对在使用者的动作是行走动作时与使用者稍微移动他或她的腿时——例如，当使用者在站立时改变他或她的右腿和左腿在前后方向上的位置以改变他或她的姿势时——之间的使用者的右腿和左腿的运动的差异开发了本发明。具有以上构型的辅助装置利用对应信息获得用于要产生的辅助扭矩的命令值。当获得命令值时，处理单元基于使用者的腿的向前摆动角度来改变被包括在对应信息的扭矩补偿值中的基本扭矩值(第一扭矩补偿值)。因此，当使用者例如移动他或她的腿以改变他或她的姿势时，第一扭矩补偿值可以减小，从而可以避免产生大的辅助扭矩。另一方面，当使用者执行行走动作时，第一扭矩补偿值可以被设定为特定值，以产生行走动作所需的辅助扭矩。以这种方式，辅助装置可以减小导致使用者有不适感的可能性。

当右腿和左腿中的一条腿位于穿过使用者的上身的姿势基准线前方时，该一条腿的向前摆动角度可以被定义为正角度，并且当右腿和左腿中的一条腿位于姿势基准线后方时，该一条腿的向前摆动角度可以被定义为负角度。处理单元可以配置成：作为调节处理，在使用者的空载腿的向前摆动角度等于或小于预定角度时选择第一扭矩信息，在使用者的空载腿的向前摆动角度大于预定角度时选择第二扭矩信息，并且将利用所选择的第一扭矩信息和第二扭矩信息中的一者获得的扭矩补偿值确定为第一扭矩补偿值。第一扭矩信息可以是指示使用者的空载腿的向前摆动角度与扭矩补偿值之间的关系的信息。在第一扭矩信息中，扭矩补偿值可以随着空载腿的向前摆动角度从负值向零的变化而减小。第二扭矩信息可以是指示扭矩补偿值与通过从使用者的支承腿的向前摆动角度减去使用者的空载腿的向前摆动角度而获得的值之间的关系的信息。在第二扭矩信息中，当获得的值处于从设定负值到设定正值的范围内时，扭矩补偿值可以保持为零，并且在获得的值超过设定正值之后，扭矩补偿值可以随着获得的值的增加而增加。

在该构型中，当使用者例如改变他或她的右腿和左腿在前后方向上的位置以改变他或她的姿势时，并且此时空载腿的向前摆动角度等于或小于预定角度，选择第一扭矩信息。根据第一扭矩信息，当空载腿的向前摆动角度小、例如接近于零时，则扭矩补偿值相对较小，并且第一扭矩补偿值被设定为小的值。结果，辅助扭矩命令值被设定为小的值，并且可以避免产生大的辅助扭矩。

当使用者例如改变他或她的右腿和左腿在前后方向上的位置以改变他或她的姿势时，并且此时空载腿的向前摆动角度大于预定角度，选择第二扭矩信息。同样在这种情况下，通过从支承腿的向前摆动角度减去空载腿的向前摆动角度而获得的值相对较小。因此，根据第二扭矩信息，扭矩补偿值小，并且第一扭矩补偿值被设定为小的值。结果，辅助扭矩命令值被设定为小的值，并且可以避免产生大的辅助扭矩。

处理单元可以配置成：在处理单元获得命令值的情况下，在右腿和左腿中的空载腿的向前摆动速度高于预定值并且等于或高于空载腿的向前摆动速度的上一个值、并且空载腿的向前摆动速度的上一个值等于或低于预定值时，处理单元执行调节处理。空载腿的向前摆动速度在获得辅助扭矩命令值的当前时刻高于预定值并且等于或高于向前摆动速度的上一个值，并且空载腿的向前摆动速度在上一个获得辅助扭矩命令值的时刻等于或低于预定值。在这种情况下，推定使用者很可能在获得辅助扭矩命令值的当前时刻刚刚开始移动，并且根据使用者的动作执行调节处理。

处理单元可以配置成：在处理单元获得命令值的情况下，在使用者的右腿和左腿中的空载腿的向前摆动速度高于预定值并且等于或高于空载腿的向前摆动速度的上一个值、并且空载腿的向前摆动速度的上一个值高于预定值时，代替调节处理，处理单元执行将第一扭矩补偿值的当前值设定为与第一扭矩补偿值的上一个值相同的值的继续处理。空载腿的向前摆动速度在上一个获得辅助扭矩命令值的时刻高于预定值，并且空载腿的向前摆动速度还在获得辅助扭矩命令值的当前时刻高于预定值。在这种情况下，推定使用者很可能在获得辅助扭矩命令值的当前时刻继续行走，并且维持第一扭矩补偿值。

处理单元可以配置成：在处理单元获得命令值的情况下，在使用者的右腿和左腿中的空载腿的向前摆动速度高于预定值并且低于空载腿的向前摆动速度的上一个值时，代替调节处理，处理单元执行将第一扭矩补偿值的当前值设定为通过将第一扭矩补偿值的上一个值乘以小于1的系数而获得的值的减小处理。在这种情况下，空载腿的向前摆动速度在获得辅助扭矩命令值的当前时刻比在上一个获得辅助扭矩命令值的时刻更低，并且因此，第一扭矩命令值减小了。结果，小于辅助扭矩的上一个值的辅助扭矩可以被提供给使用者。

处理单元可以配置成：在处理单元获得命令值的情况下，在使用者的右腿和左腿中的空载腿的向前摆动速度等于或低于预定值时，代替调节处理，处理单元执行将第一扭矩补偿值的当前值设定为零的零位设定处理。在这种情况下，推定使用者是基本静止的，并且可以避免产生辅助扭矩。

具有这些方面的辅助装置可以减少导致使用者有不适感的可能性。

附图说明

下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点和技术及工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：

图1是示出了辅助装置的一个示例的整体构型的立体图；

图2是图1中示出的辅助装置的分解立体图；

图3是示出了穿戴图1中示出的辅助装置的使用者的侧视图；

图4是示出了穿戴图1中示出的辅助装置的使用者的侧视图；

图5是右驱动单元的分解图；

图6是右驱动单元的截面图；

图7是示出了被包括在辅助装置中的控制装置等的框图；

图8是图示了对应信息的一个示例的曲线图；

图9是示出了获得辅助扭矩命令值的处理的一个示例的流程图；

图10是穿戴辅助装置的使用者的图示；

图11是示出了选择前处理的处理的流程图；

图12是列出了用于选择前处理的条件的表格；

图13是示出了调节处理的框图；并且

图14是示出了呈另一形式的辅助装置的立体图。

具体实施方式

辅助装置的整体结构

图1是示出辅助装置的一个示例的整体构型的立体图。图2是图1中示出的辅助装置的分解立体图。图3和图4是各自示出穿戴图1中示出的辅助装置的使用者的侧视图。在图3中，使用者处于直立站立姿势，而在图4中，使用者处于前倾姿势。

辅助装置10是这样的装置：该装置例如在使用者提升负载及降低负载时辅助使用者使他或她的腿BL(大腿BF)相对于他或她的髋部BW转动，并且在使用者行走时辅助使用者使他或她的腿BL(大腿BF)相对于他或她的髋部BW转动。为使用者提供物理辅助的辅助装置10的操作将被称为“辅助操作”。

附图中的X轴、Y轴和Z轴彼此正交。对于处于直立站立姿势的穿戴辅助装置10的使用者而言，X轴方向、Y轴方向和Z轴方向分别对应于向前方向、向左方向和向上方向。关于辅助操作，以上提及的辅助使用者使他或她的腿BL(大腿BF)相对于他或她的髋部BW转动与辅助使用者使他或她的髋部BW相对于他或她的腿BL(大腿BF)转动是相同的。辅助操作是通过向使用者提供围绕假想线Li的扭矩来辅助使用者的操作，该假想线Li在靠近他或她的髋部BW的位置处穿过使用者并且沿左右方向延伸。该扭矩也将被称为“辅助扭矩”。

图1中示出的辅助装置10包括第一身体穿戴单元11；右第二身体穿戴单元12R和左第二身体穿戴单元12L；以及致动器9，该致动器9产生辅助扭矩，以辅助使用者使他或她的髋部BW相对于他或她的大腿BF移动并且反之亦然。“使他或她的髋部BW相对于他或她的大腿BF移动并且反之亦然”表示使他或她的大腿BF相对于他或她的髋部BW移动以及使他或她的髋部BW相对于他或她的大腿BF移动。在图1中示出的形式中，致动器9包括右驱动单元13R和左驱动单元13L。

第一身体穿戴单元11包括髋部支承件21和背心(jacket)22并且被穿戴在使用者的至少包括他或她的髋部BW的上身上。右第二身体穿戴单元12R和左第二身体穿戴单元12L被穿戴在使用者的右大腿和左大腿BF上。右驱动单元13R和左驱动单元13L置于第一身体穿戴单元11与第二身体穿戴单元12R、12L之间并且用作执行驱动操作以执行辅助操作的驱动部件。

辅助装置10还包括操作单元14和控制装置15。操作单元14是所谓的控制器，并且是使用者将辅助操作的规格等输入其中的装置。辅助操作的规格包括辅助操作的动作模式、辅助操作的强度和辅助操作的速度。动作模式可以包括例如“降低动作”和“提升动作”，并且还可以包括“行走”。在该实施方式中，设置“自动确定”作为一动作模式。辅助操作的强度设定为多个等级。例如，设定“等级1(低)”、“等级2(中)”和“等级3(高)”。操作单元14设置有选择按钮，使用者通过选择按钮来选择辅助操作的规格。操作单元14附接至第一身体穿戴单元11，例如附接至背心22。操作单元14和控制装置15经由线或无线地连接至彼此，并且可以与彼此通信。控制装置15根据输入到操作单元14中的信息来控制驱动单元13R、13L的操作。

第一身体穿戴单元11包括髋部支承件21、背心22、框架23和背包24。髋部支承件21围绕使用者的髋部BW穿戴。髋部支承件21包括带25。带25允许改变髋部支承件21围绕髋部BW的长度，并且用于将髋部支承件21固定至髋部BW。髋部支承件21包括由树脂等制成的硬芯以及皮革或织物构件。驱动单元13R、13L的壳体36安装在髋部支承件21的右侧和左侧。髋部支承件21和壳体36被安装成能够绕沿左右方向延伸的假想线Li而沿一个方向和另一个方向转动。

背心22围绕使用者的肩部BS和胸部BB穿戴。背心22包括第一安装部分26和第二安装部分27。背心22通过第一安装部分26联接至框架23。背心22通过第二安装部分27联接至髋部支承件21。背心22包括由树脂等制成的硬芯以及皮革或织物构件。

框架23由诸如铝合金的金属制成的构件形成。框架23包括主框架28、左子框架29L和右子框架29R。主框架28包括供使用者的背部靠在其上的支承构件30。右子框架29R和左子框架29L是将主框架28与右驱动单元13R的一部分及左驱动单元13L的一部分连接至彼此的柱状构件。左子框架29L的上端部联接至主框架28的一部分，并且左子框架29L的下端部联接至左驱动单元13L的壳体36。右子框架29R的上端部联接至主框架28的另一部分，并且右子框架29R的下端部联接至右驱动单元13R的壳体36。因此，右驱动单元13R和左驱动单元13L与第一身体穿戴单元11的框架23成一体，使得右驱动单元13R和左驱动单元13L与框架23(第一身体穿戴单元11)不能相对于彼此移位。

背包24安装在主框架28的背部部分处。背包24也称为控制箱并且具有箱形形状，并且在背包24的内部，设置有控制装置15、电源(电池)20、加速度传感器33和其他装置。电源20将所需的电力供应给包括控制装置15以及右驱动单元13R和左驱动单元13L的多件设备。

右第二身体穿戴单元12R和左第二身体穿戴单元12L围绕使用者的右大腿和左大腿BF穿戴。用于左大腿BF的第二身体穿戴单元12L的形状和用于右大腿BF的第二身体穿戴单元12R的形状是彼此的镜像，但是两个单元具有相同的构型。第二身体穿戴单元12L(12R)包括由金属、树脂等制成的硬芯形成的垫状主要部分31和由皮革或织物构件形成的带32。驱动单元13L的臂37的一部分联接至主要部分31。主要部分31与大腿BF的前表面接触。带32允许改变第二身体穿戴单元12R(12L)围绕大腿BF的长度，并且用于将主要部分31固定至大腿BF。

左驱动单元13L设置在第一身体穿戴单元11与第二身体穿戴单元12L之间。右驱动单元13R设置在第一身体穿戴单元11与右第二身体穿戴单元12R之间。右驱动单元13R和左驱动单元13L安装在第一身体穿戴单元11上，从而位于使用者的髋部BW的右侧和左侧。具体地，驱动单元13R、13L安装在髋部支承件21的右侧和左侧。左驱动单元13L的形状和右驱动单元13R的形状是彼此的镜像，但是两个单元具有相同的构型和相同的功能。左驱动单元13L和右驱动单元13R可以各自独立于另一者操作并且执行不同的操作，而且可以同步地执行相同的操作。

右驱动单元13R和左驱动单元13L中的每一者具有用于执行向使用者提供辅助力的辅助操作的构型。辅助力是围绕假想线Li的扭矩，并且该扭矩是“辅助扭矩”。辅助装置10利用由右驱动单元13R和左驱动单元13L输出的辅助扭矩来辅助使用者使他或她的大腿BF相对于他或她的髋部BW转动。

图5是右驱动单元13R的分解图。图6是右驱动单元13R的截面图。由于左驱动单元13L和右驱动单元13R具有相同的构型，因此在此将对右驱动单元13R的构型进行描述，并且将省略对左驱动单元13L的描述。驱动单元13R包括驱动机构35、容置驱动机构35的壳体36、以及臂37，从驱动机构35输出的扭矩被传递至臂37。在图5和图6中，仅示出了臂37的一部分(第一臂部分37a)。

在臂37(第一臂部分37a)的上端部处固定有辅助轴38，并且臂37和辅助轴38一体地旋转。辅助轴38在驱动单元13R中设置成以假想线Li为中心。如图1中示出的，臂37的前端部(第三臂部分37c)联接至第二身体穿戴单元12R。

驱动机构35构造如下。驱动机构35通过使臂37围绕假想线Li摆动(转动)而向使用者提供辅助扭矩。当使用者自愿改变他或她的姿势时(参见图3和图4)，臂37相对于壳体36围绕假想线Li摆动(转动)。

将对驱动机构35的具体构型进行描述。如图5和图6中示出的，驱动机构35包括子框架41、马达42、减速器43、具有凸缘44a的第一带轮44、传动带45、第二带轮46、螺旋弹簧47、轴承48、第一检测器51和第二检测器52，子框架41固定在壳体36上。马达42、减速器43和第二检测器52安装在子框架41上。第一带轮44通过轴承48安装在马达42的输出轴42a上，并且第一带轮44可以相对于输出轴42a旋转。螺旋弹簧47的内周缘端部安装在输出轴42a的前部部分上。螺旋弹簧47的外周缘端部安装在第一带轮44的凸缘44a上。辅助轴38固定在减速器43的减速轴43b上。第二带轮46安装在减速器43的增速轴43a上。传动带45围绕第一带轮44和第二带轮46缠绕。辅助轴38、减速器43和第二带轮46的中央轴线与假想线Li重合。

壳体36具有分离式结构。壳体36包括外壳体54、中壳体55和内壳体56。内壳体56安装在髋部支承件21上，从而能够围绕假想线Li转动。辅助轴38布置成延伸穿过设置在外壳体54中的孔54a。中壳体55包括安装部分55a，右子框架29R安装至该安装部分55a。

第一检测器51检测马达42的输出轴42a的旋转角度。第二检测器52直接检测第二带轮46的旋转角度。由于减速器43的减速比是恒定的，因此第二检测器52可以检测辅助轴38的转动角度。辅助轴38的转动角度与臂37的摆动角度(转动角度)相同，并且因此第二检测器52可以检测臂37的摆动角度。

臂37设置成沿着使用者的腿的大腿BF延伸。因此，臂37相对于第一身体穿戴单元11的摆动角度对应于使用者的大腿BF相对于他或她的上身的摆动角度。大腿BF的摆动角度是相对于姿势基准线L0(参见图10)的角度，并且大腿BF的摆动角度在这种情况下也称为“腿的向前摆动角度”。如稍后将描述的，姿势基准线L0是在上下方向上穿过使用者的上身的直线。大腿BF的摆动角度、即腿的向前摆动角度是基于臂37的摆动角度而获得的。

臂37的摆动角度由图5中示出的驱动单元13R的第二检测器52获得。第二检测器52用作检测臂37的摆动角度——即，腿(大腿BF)的向前摆动角度——的传感器。

第一检测器51和第二检测器52由编码器、角度传感器等形成。第一检测器51和第二检测器52设置在驱动单元13R、13L中的每一者中，并且用作针对右腿的大腿BF的检测器和针对左腿的大腿BF的检测器。第一检测器51和第二检测器52的检测结果被输出至控制装置15。

如上所述(参见图1)，第一身体穿戴单元11的框架23与右驱动单元13R和左驱动单元13L成一体并且不能相对于彼此移位。当使用者改变他或她的姿势时(参见图3和图4)，右臂和左臂37相对于右驱动单元13R及左驱动单元13L的壳体36围绕假想线Li转动。因此，当使用者改变他或她的姿势时，扭矩被施加至臂37。该扭矩通过辅助轴38和减速器43从每个臂37传递至第二带轮46。传递至第二带轮46的扭矩通过传动带45和第一带轮44传递至螺旋弹簧47。由于使用者的姿势改变而从臂37通过辅助轴38传递的扭矩累积在螺旋弹簧47中。

当马达42旋转时，马达42的扭矩(马达扭矩)累积在螺旋弹簧47中。因此，马达42的扭矩以及通过使用者的动作传递的使用者的扭矩累积在螺旋弹簧47中。结合了辅助扭矩和使用者的扭矩的组合扭矩累积在螺旋弹簧47中。累积在螺旋弹簧47中的组合扭矩通过第一带轮44、传动带45、第二带轮46和减速器43输出至辅助轴38并使臂37摆动。驱动单元13R、13L借助于马达42的扭矩而输出的扭矩是由辅助装置10提供的“辅助扭矩”。

组合扭矩是基于螺旋弹簧47从无负载状态起的角度变化量和螺旋弹簧47的弹簧常数而获得的。角度变化量通过马达42的输出轴42a的旋转角度的变化量和辅助轴38的旋转角度的变化量之和来校正。因此，组合扭矩是基于第一检测器51的检测结果、第二检测器52的检测结果以及螺旋弹簧47的弹簧常数而获得的。由于第一检测器51和第二检测器52的检测结果被提供给被包括在控制装置15中的处理单元16，因此处理单元16可以获得组合扭矩。

如图1和图2中示出的，每个臂37包括多个臂部分和将这些臂部分联接在一起的关节部。在本公开中，每个臂37包括第一臂部分37a、第二臂部分37b、第三臂部分37c、第一关节部39a和第二关节部39b。第一关节部39a将位于第一关节部39a的两侧的第一臂部分37a和第二臂部分37b联接在一起，以允许第一臂部分37a和第二臂部分37b围绕相对于假想线Li偏斜的中央轴线弯曲且不允许第一臂部分37a和第二臂部分37b围绕平行于假想线Li的中央轴线弯曲。第二关节部39b将位于第二关节部39b的两侧的第二臂部分37b和第三臂部分37c联接在一起，以允许第二臂部分37b和第三臂部分37c围绕相对于假想线Li偏斜的中央轴线弯曲且不允许第二臂部分37b和第三臂部分37c围绕平行于假想线Li的中央轴线弯曲。第三臂部分37c的下端部安装在第二身体穿戴单元12R(12L)的主要部分31上以便能够摇摆。这种构型允许第二身体穿戴单元12R(12L)根据使用者的体型被牢固地安装在他或她的大腿BF上，并且还有利于行走动作等。

臂37包括关节部39a、39b，但是可以将围绕假想线Li的扭矩传递至第二身体穿戴单元12R(12L)。当使用者改变他或她的姿势时(参见图3和图4)，第二身体穿戴单元12R(12L)被大腿BF挤压，并且臂37围绕假想线Li摆动。因此，臂37可以将力——该力是使用者施加在第二身体穿戴单元12R(12L)上的动作(姿势的改变)——传递至辅助轴38作为围绕假想线Li的扭矩。臂37可以具有与图中示出的形式不同的形式。

如上面已经描述的，致动器9包括右臂和左臂37以及检测臂37的摆动角度的第二检测器52。每个臂37具有其前端部和其基部端部，其前端部安装在第二身体穿戴单元12上，其基部端部安装在驱动单元13L(13R)的辅助轴38上，并且每个臂37围绕基部端部前后摆动。在下面的描述中，第二检测器52将被称为“摆动角度传感器52”。

辅助装置10还包括获得使用者的上身的倾斜角度θh(参见图4)的倾斜角度检测部分，使用者的上身是包括他或她的髋部BW的使用者的身体的上部部分。本实施方式中的倾斜角度检测部分是三轴加速度传感器(倾斜角度传感器)33。加速度传感器33例如设置在背包24中。倾斜角度检测部分可以具有其他形式，只要倾斜角度检测部分配置成像三轴加速度传感器33一样输出与使用者的上身的姿势(倾斜角度)相对应的信号即可。

图7是示出了被包括在辅助装置10中的控制装置15等的框图。控制装置15获得作为用于确定要产生的辅助扭矩的辅助参数的辅助扭矩命令值，并且以基于该命令值的输出执行用以操作致动器9的控制。

为了获得辅助扭矩命令值并控制致动器9，控制装置15包括具有中央处理单元(CPU)的处理单元(处理装置)16、由存储诸如各种程序和数据库之类的信息的非易失性存储器等形成的存储装置17、马达驱动器18和通信接口19。

处理单元16可以通过执行存储在存储装置17中的计算机程序而具有各种功能。处理单元16用于获得辅助扭矩命令值并给出用于通过使用驱动单元13R、13L执行辅助操作的命令。具体地，作为根据存储在存储装置17中的计算机程序进行操作的功能性部分，处理单元16包括确定使用者的动作的动作确定部分16a和执行获得辅助扭矩命令值的处理的演算处理部分16b。稍后将对由这些功能性部分执行的特定处理进行描述。

将对给出用于通过使用驱动单元13R、13L执行辅助操作的命令的功能进行描述。例如，当使用者选择了操作单元14(参见图7)的选择按钮时，处理单元16根据用于与该选择按钮相对应的动作的程序来执行辅助操作。处理单元16用于根据存储在存储装置17中的程序来执行用于“降低动作”、“提升动作”等的辅助操作。处理单元16用于在检测到“行走”作为动作模式时根据存储在存储装置17中的程序执行用于“行走”的辅助操作。将行走程序、提升程序和降低程序作为程序存储在存储装置17中。例如，当与“提升动作”相对应的操作单元14中的按钮通过使用者的操作被选择时，处理单元16根据提升程序来执行用于提升动作的辅助操作。

处理单元16的动作确定部分16a基于三轴加速度传感器33和摆动角度传感器52中的一者或两者的检测结果来确定使用者的动作，并且根据确定结果，行走程序、提升程序和降低程序中的一者被选择并执行。可以采用众所周知的处理作为确定使用者的动作的处理；例如，采用在日本未审查专利申请公开No.2018-199206(JP 2018-199206 A)中公开的确定处理。在操作单元14中，设置“自动确定”作为用于行动模式的一选择按钮，并且当该自动确定被选择时，动作确定部分16a发挥作用。

在辅助装置10为“行走”、“提升动作”或“降低动作”提供辅助的情况下，处理单元16的演算处理部分16b获得用于所需辅助扭矩的命令值，并产生使驱动单元13R、13L输出与该命令值相对应的辅助扭矩的命令信号。该命令信号被提供给马达驱动器18。

马达驱动器18构造成包括例如电子电路，并且基于来自演算处理部分16b的命令信号输出用于驱动马达42的驱动电流。马达驱动器18基于该命令信号来激活驱动单元13R、13L。马达驱动器18用作基于与辅助扭矩命令值相对应的信号(命令信号)来激活驱动单元13R、13L的激活控制部分。来自操作单元14、第一检测器51、第二检测器(摆动角度传感器52)和加速度传感器33中的每一者的信号被输入到通信接口19中，然后该通信接口19将这些信号提供给处理单元16。输入到操作单元14中的信息、例如辅助操作的规格通过通信接口19输入到处理单元16中，并且处理单元16利用输入信息来执行处理。

辅助操作的概述

如上所述，辅助装置10通过操作右驱动单元13R和左驱动单元13L来执行辅助操作。辅助操作是通过第一身体穿戴单元11和第二身体穿戴单元12R、12L向使用者提供围绕假想线Li的辅助扭矩的操作，该假想线Li在靠近他或她的髋部BW的位置处穿过使用者并且沿左右方向延伸。

使用者的动作的示例包括：直立站立动作(也称为“提升动作”)，在直立站立动作中，使用者将他或她的上身的姿势从前倾姿势改变为直立站立姿势以提升负载；前倾动作(也称为“降低动作”)，在前倾动作中，使用者将他或她的上身的姿势从直立站立姿势改变为前倾姿势以降低负载；以及使用者行走的动作。

不管使用者执行提升动作还是降低动作，由辅助装置10产生的辅助扭矩都是在将使用者的姿势从前倾姿势改变为直立站立姿势的方向上的扭矩。也就是说，右驱动单元13R和左驱动单元13L试图使臂37围绕假想线Li(参见图4)转动(摆动)的方向是箭头R1的方向，并且右驱动单元13R和左驱动单元13L试图使第一身体穿戴单元11(框架23)围绕假想线Li转动的方向是箭头R2的方向。例如，当使用者执行提升动作时，右第二身体穿戴单元12R和左第二身体穿戴单元12L的垫状主要部分31通过辅助扭矩沿箭头R1的方向向后推动右大腿BF和左大腿BF。第一身体穿戴单元11的框架23通过辅助扭矩沿箭头R2的方向朝向后侧(向后)拉动使用者的上身。

当辅助装置10执行用于使用者行走的辅助操作时，该辅助操作是辅助使用者使他或她的大腿BF相对于他或她的髋部BW转动的操作，并且右驱动单元13R和左驱动单元13L交替地执行该操作以辅助转动。因此，右驱动单元13R和左驱动单元13L以预定的辅助扭矩交替地摆动右臂37和左臂37。

由用于如上所述的那样配置以用于执行辅助操作的辅助装置10的驱动单元13R、13L输出的辅助扭矩的命令值由演算处理部分16b确定。驱动单元13R、13L提供给使用者的辅助扭矩基于马达42的输出扭矩。为了增大提供给使用者的辅助扭矩，应该增大马达42的输出扭矩，并且，为了减小提供给使用者的辅助扭矩，应该减小马达42的输出扭矩。如稍后将通过示例描述的(参见图8)，基于摆动角度传感器52的检测结果并且利用指示扭矩补偿值与使用者的腿的向前摆动速度θLv之间的关系的对应信息I10来获得辅助扭矩命令值。在下文中，将对获得辅助扭矩命令值的处理进行描述。

图9是示出了获得辅助扭矩命令值的处理的一个示例的流程图。如图9的步骤St10中示出的，当在操作单元14中选择“提升动作”时，控制装置15开始执行用于提升的辅助操作的处理。当控制装置15(处理单元16)确定动作模式为“行走动作”时，控制装置15开始执行用于行走动作的辅助操作的处理(图9的步骤St20和St30)。行走动作的确定是基于三轴加速度传感器33和摆动角度传感器52中的每一者的检测结果或摆动角度传感器52的检测结果而做出的。替代性地，当在操作单元14中选择动作自动确定时，动作确定部分16a基于三轴加速度传感器33和摆动角度传感器52中的每一者的检测结果或摆动角度传感器52的检测结果来确定使用者的动作(图9的步骤St20)。根据确定结果，控制装置15开始执行针对该动作的辅助操作的处理。也就是说，控制装置15选择并执行行走程序、提升程序和降低程序中的一者。

在用于提升或降低的辅助操作(图9的步骤St30为“是”)的情况下，演算处理部分16b获得针对用于提升或降低的辅助扭矩的命令值τa(图9的步骤St50)。当获得了命令值τa时，如上所述，用于使驱动单元13R、13L输出与命令值τa相对应的辅助扭矩的命令信号被提供给马达驱动器18(步骤St51)。马达驱动器18基于命令信号来激活驱动单元13R、13L(步骤St52)。因此，向使用者提供了用于提升或降低的辅助扭矩。以预定周期反复执行图9中示出的循环、即图9中示出的一系列处理(例如，每0.001秒执行该处理顺序)，直至完成提升或降低动作为止。

在用于行走的辅助操作(图9的步骤St30为“否”)的情况下，演算处理部分16b获得针对用于行走动作的辅助扭矩的命令值τa(图9的步骤St40)。当获得了命令值τa时，如上所述，用于使驱动单元13R、13L输出与命令值τa相对应的辅助扭矩的命令信号被提供给马达驱动器18(步骤St41)。马达驱动器18基于命令信号来激活驱动单元13R、13L(步骤St42)。因此，向使用者提供了用于行走动作的辅助扭矩。在预定周期内反复执行图9中示出的循环、即图9中示出的处理顺序(例如，每0.001秒一次)，直至行走动作结束为止。

例如，可以基于三轴加速度传感器33和摆动角度传感器52中的每一者的检测结果或摆动角度传感器52的检测结果来确定提升动作和降低动作的完成和行走动作的结束(步骤St43和St53)。针对右驱动单元13R的处理和针对左驱动单元13L的处理相同并且同时执行。

获得辅助扭矩命令值τa的处理

下面描述的是其中处理单元16(演算处理部分16b)在“行走”被选择为动作模式的情况或通过动作确定部分16a执行自动确定且动作模式被确定为“行走”的情况下获得命令值τa的处理。图10是穿戴辅助装置10的使用者的图示。图10的(A)和(B)示出了处于直立站立姿势的使用者如何稍微移动他或她的腿以便改变他或她的右腿和左腿在前后方向上的位置以改变他或她的站立姿势。图10的(C)示出了使用者如何行走。

首先，将描述术语的定义。“支承腿”是使用者的主要承受他或她的体重的腿。该腿在行走动作中被另一条腿(空载腿)超越。“空载腿”是使用者的不承受他或她的体重的腿。该腿在行走动作中超越另一条腿(支承腿)。“姿势基准线L0”是在上下方向上穿过使用者的上身的直线。

姿势基准线L0(参见图10)是假想线，并且可以是沿着上身延伸并且根据前倾姿势变化的线，或者可以是与使用者的上身的姿势无关的固定的线。在固定的线的情况下，上下方向不仅包括沿着竖向线的上下方向，而且包括相对于竖向线以小于30度的角度倾斜的方向。在该实施方式中，姿势基准线L0是固定的线并且是相对于竖向线朝向使用者的上身的前侧以五度的角度倾斜的直线。姿势基准线L0例如可以定义为相对于竖向线朝向使用者的上身的前侧以等于或大于零度且小于或等于10度的角度倾斜的直线。

“向前摆动角度”是由姿势基准线L0和沿腿的大腿BF的纵向方向延伸的直线形成的角度，并且该角度在直线位于姿势基准线L0的前方时为正且在直线位于姿势基准线L0的后方时为负。“向前摆动速度”是向前摆动角度的变化速率，并且“向前摆动速度”通过向前摆动角度随时间的变化来获得。

在示出了行走的图10的(C)中，右腿是空载腿，并且左腿是支承腿，并且空载腿的向前摆动角度θL为负，并且支承腿的向前摆动角度θL为正。向前摆动角度也可以称为髋关节的旋转角速度。向前摆动速度在腿向前摆动的方向上为正。

基于由摆动角度传感器52检测到的臂37的摆动角度θL来获得向前摆动角度。摆动角度传感器52基于时刻更新检测向前摆动角度(臂37的摆动角度)，并且利用检测到的向前摆动角度反复执行获得用于要产生的辅助扭矩的命令值τa的处理。在获得命令值τa的当前时刻获取的向前摆动角度由“θL(t)”表示，并且在紧接该时刻之前的时刻获取的向前摆动角度由“θL(t-1)”表示。以预定周期(每0.001秒)检测向前摆动角度。因此，通过“(θL(t)-θL(t-1))/预定周期”来获得当前时刻的向前摆动速度θLv(t)。上一时刻的向前摆动速度由“θLv(t-1)”表示。基于向前摆动角度θL的变化，处理单元16可以确定向前摆动角度θL是空载腿的值还是支承腿的值。

“对应信息I10”是指示扭矩补偿值与腿(大腿BF)的向前摆动速度θLv之间的关系的信息，该扭矩补偿值包括下文将定义的第一扭矩补偿值和第二扭矩补偿值。图8是图示了对应信息I10的一个示例的曲线图。图8中的纵坐标和横坐标分别示出了扭矩补偿值和腿(大腿BF)的向前摆动速度θLv。

“第一扭矩补偿值”是作为要产生的辅助扭矩的一部分的基本扭矩值。第一扭矩补偿值也称为加速扭矩补偿值。第一扭矩补偿值包括例如为抵消致动器9的减速器43的摩擦阻力而产生的扭矩的值。“第二扭矩补偿值”是作为要产生的辅助扭矩的一部分并且被添加至第一扭矩补偿值的扭矩值。第二扭矩补偿值的最小值等于第一扭矩补偿值。第二扭矩补偿值是添加至第一扭矩补偿值的扭矩值，并且第二扭矩补偿值被设定为随着作为空载腿的腿的向前摆动速度θLv的增大而增大。第二扭矩补偿值也称为粘性扭矩补偿值。第二扭矩补偿值包括根据作为空载腿的腿的运动所需的扭矩值。

在该实施方式中(参见图8)，第二扭矩补偿值被设定为随着作为空载腿的腿的向前摆动速度θLv变高而变大的值(即，第二扭矩补偿值被设定为随着作为空载腿的腿的向前摆动速度θLv的增大而增大)。第二扭矩补偿值的倾斜度(变化率)是通过计算获得的固定值。

获得命令值τa的处理

将对其中控制装置15的演算处理部分16b获得辅助扭矩命令值τa的处理的示例进行描述。演算处理部分16b基于摆动角度传感器52的检测结果、即使用者的腿的向前摆动角度θL来获得命令值τa。以预定周期并且在相同时刻获得右腿和左腿的向前摆动角度θL。当获得了右腿和左腿的向前摆动角度θL时，利用这些向前摆动角度θL获得该时刻的右腿和左腿的向前摆动速度θLv。所获得的向前摆动角度θL和向前摆动速度θLv存储在存储装置17中。如上所述，以预定周期检测向前摆动角度θL，并且当检测到向前摆动角度θL时，反复执行获得命令值τa的处理，直至提升、降低或行走的动作结束为止(参见图9)。

演算处理部分16b基于摆动角度传感器52的检测结果并且利用图8中示出的对应信息I10获得命令值τa。更具体地，演算处理部分16b使用对应信息I10并且基于由作为摆动角度传感器52的检测结果的向前摆动角度θL计算出的向前摆动速度θLv来获得命令值τa。当获得命令值τa时，演算处理部分16b可以基于使用者的大腿BF的向前摆动角度θL执行对被包括在对应信息I10中的第一扭矩补偿值进行改变的调节处理。在调节处理中使用的大腿BF的向前摆动角度θL是使用者的右腿和左腿的向前摆动角度θL中的一者或两者。稍后将对调节处理的具体示例进行描述。

调节处理是用于确定第一扭矩补偿值的前处理中的一个处理，并且在满足预定条件时执行。在该实施方式中，调节处理和其他处理——即，继续处理、减小处理和零位设定处理——中的一者被执行作为用于确定第一扭矩补偿值的前处理。基于包括通过前处理确定的第一扭矩补偿值和第二扭矩补偿值的扭矩补偿值(图8的对应信息I10)获得辅助扭矩命令值τa。

在下文中，将使用图11和图12来描述与用于选择调节处理、继续处理、减小处理和零位设定处理中的一者的条件有关并且与由所选择的处理确定的第一扭矩补偿值有关的具体示例。图11是示出了对前处理进行选择的处理的流程图。图12是列出了用于选择前处理的条件并且对应于图11的表。

在图11中，当在获得命令值τa时获得空载腿的向前摆动速度θLv(t)(步骤St100)时，将向前摆动速度θLv与存储在存储装置17中的第一预定值α(例如0.1[rad/s])进行比较(步骤St101)。当θLv(t)高于α时，演算处理部分16b移动至步骤St102。

当演算处理部分16b移动至步骤St102时，将当前的向前摆动速度θLv(t)和上一个向前摆动速度θLv(t-1)进行比较。在当前的向前摆动速度θLv(t)等于或高于上一个向前摆动速度θLv(t-1)时，演算处理部分16b移动至步骤St104。

当演算处理部分16b移动至步骤St104时，将上一个向前摆动速度θLv(t-1)与第二预定值β进行比较。第二预定值β可以不同于第一预定值α，但是在该实施方式中，这些值是相等的(例如，为0.1[rad/s])。当θLv(t-1)高于β时，演算处理部分16b移动至步骤St106。当θLv(t-1)等于或低于β时，演算处理部分16b移动至步骤St107。当演算处理部分16b移动至步骤St106时，执行继续处理，并且当演算处理部分16b移动至步骤St107时，执行调节处理。将在稍后对继续处理和调节处理进行描述。

在步骤St101中，当θLv(t)等于或低于α(为“否”)时，演算处理部分16b移动至步骤St103。当演算处理部分16b移动至步骤St103时，执行零位设定处理。在步骤St102中，在当前的向前摆动速度θLv(t)低于上一个向前摆动速度θLv(t-1)(为“否”)时，演算处理部分16b移动至步骤St105。当演算处理部分16b移动至步骤St105时，执行减小处理。将在稍后对零位设定处理和减小处理进行描述。

调节处理

将对图11中示出的步骤St107中的调节处理进行描述。图13是示出了调节处理的框图。此处，控制装置15的存储装置17存储第一扭矩信息I11和第二扭矩信息I12。

如图13的框B21中示出的，第一扭矩信息I11是指示使用者的空载腿的向前摆动角度θL与扭矩补偿值之间的关系的信息。第一扭矩信息I11是下述信息：其中，随着空载腿的向前摆动角度θL从负值向零变化，扭矩补偿值变小(即减小)。特别地，在该实施方式中，第一扭矩信息I11是下述信息：其中，随着空载腿的向前摆动角度θL从负值向零变化，扭矩补偿值变小，并且其中，当空载腿的向前摆动角度θL超过零并且等于或大于预定角度时，扭矩补偿值变为零。

如图13的框B31中示出的，第二扭矩信息I12是指示扭矩补偿值与通过从使用者的支承腿的向前摆动角度θL减去使用者的空载腿的向前摆动角度θL而获得的值ΔθL之间的关系的信息。第二扭矩信息I12是下述信息：其中，当值ΔθL处于从设定负值到设定正值的范围内时，扭矩补偿值保持为零，并且其中，当值ΔθL超过设定正值时，扭矩补偿值随着值ΔθL的增加而增加至上限值。设定正值是接近于零的相对较小的值。设定负值是任意值。

将对由演算处理部分16b执行的调节处理(参见图13)的每个框进行描述。在框B11中，当获取了空载腿的向前摆动角度θL时，利用该向前摆动角度θL获得空载腿的向前摆动速度θLv。

在框B21中，基于所获取的空载腿的向前摆动角度θL获得扭矩补偿值。在框B31中，基于所获取的支承腿和空载腿的向前摆动角度θL获得扭矩补偿值。也就是说，基于通过从支承腿的向前摆动角度θL减去空载腿的向前摆动角度θL而获得的值ΔθL来获得扭矩补偿值。

在框B41中，基于使用者的空载腿的向前摆动角度θL选择第一扭矩信息I11和第二扭矩信息I12中的一者。当使用者的空载腿的向前摆动角度θL等于或小于预定角度时，选择第一扭矩信息I11。当使用者的空载腿的向前摆动角度θL大于预定角度时，选择第二扭矩信息I12。在该实施方式中，预定角度等于姿势基准线L0相对于竖向线的角度，并且预定角度例如为五度，但是预定角度也可以具有其他值(例如，零度)。

在该实施方式中，如上所述，当腿位于姿势基准线L0前方时，该腿的向前摆动角度θL被定义为正角度，并且当腿位于姿势基准线L0后方时，该腿的向前摆动角度θL被定义为负角度。例如，当空载腿的向前摆动角度θL为-15度时，该向前摆动角度θL(-15度)等于或小于姿势基准线L0的角度(五度)。在这种情况下，在框B41中选择第一扭矩信息I11。

在框B43中，利用在框B41中选择的扭矩信息获得的扭矩补偿值被确定为第一扭矩补偿值。也就是说，利用在框B41中选择的扭矩信息获得的扭矩补偿值被用作对应信息I10中的第一扭矩补偿值。因此，在调节处理中，第一扭矩补偿值改变。对应信息I10中示出的第二扭矩补偿值的倾斜度(变化率)是固定的。在下文中，将对调节处理进行具体描述。

示例1

当使用者例如改变他或她的右腿和左腿在前后方向上的位置以改变他或她的姿势并且此时的空载腿的向前摆动角度θL等于或小于预定角度(五度)时，在图13中示出的框B41中选择第一扭矩信息I11。根据第一扭矩信息I11，当空载腿的向前摆动角度θL小、例如接近于零时，扭矩补偿值是相对较小的值(t1)。该扭矩补偿值t1被用作对应信息I10中的第一扭矩补偿值。因此，对应信息I10中的第一扭矩补偿值被设定为小的值。结果，根据对应信息I10，当空载腿的向前摆动速度θLv特别低时，辅助扭矩命令值τa被设定为小的值，并且可以避免产生大的辅助扭矩。

示例2

在不同于示例1的示例2中，当使用者例如改变他或她的右腿和左腿在前后方向上的位置以改变他或她的姿势并且此时的空载腿的向前摆动角度θL如图10的(A)和(B)中示出的那样大于预定角度(五度)时，在框B41中选择第二扭矩信息I12。此外，在这种情况下，通过从支承腿的向前摆动角度减去空载腿的向前摆动角度而获得的值ΔθL相对较小。因此，根据第二扭矩信息I12，扭矩补偿值是小的值(t2)。该扭矩补偿值t2被用作对应信息I10中的第一扭矩补偿值。因此，对应信息I10中的第一扭矩补偿值被设定为小的值。结果，根据对应信息I10，当空载腿的向前摆动速度θLv特别低时，辅助扭矩命令值τa被设定为小的值，并且可以避免产生大的辅助扭矩。

示例3

与示例1和示例2不同，当使用者如图10的(C)中示出的那样行走并且此时的空载腿的向前摆动角度θL等于或小于预定角度(五度)时，在框B41中选择第一扭矩信息I11。在这种情况下，当使用者行走时，他或她的空载腿位于后面较远的位置。这意味着空载腿的向前摆动角度θL在负侧具有较大的值(例如，θL＝-15度)。在这种情况下，根据第一扭矩信息I11，扭矩补偿值是相对较大的值(t11)。该扭矩补偿值t11被用作对应信息I10中的第一扭矩补偿值。因此，对应信息I10中的第一扭矩补偿值被设定为相对较大的值。结果，根据对应信息I10，要提供给空载腿的辅助扭矩的命令值τa随着空载腿的向前摆动速度θLv变高而变大，从而使得能够进行用于行走动作的辅助操作。

示例4

例如，当使用者执行攀登台阶的行走动作时，使用者趋于采取前倾姿势，并且他或她的空载腿的向前摆动角度θL有时会超过预定角度(五度)。在这种情况下，可以在框B41中选择第二扭矩信息I12。在攀登台阶的行走动作的情况下，空载腿与支承腿之间的向前摆动角度之差的值ΔθL大。因此，根据第二扭矩信息I12，第一扭矩补偿值被设定为大的值，以使得能够进行用于攀登台阶的行走动作的辅助操作。

实施方式的辅助装置

本文中公开的辅助装置10是针对在使用者的动作为行走动作时(如图10的(C)中所示)与使用者稍微移动他或她的腿时、例如使用者在站立的同时改变他或她的右腿和左腿在前后方向上的位置以改变他或她的姿势时(如图10的(A)和(B)中所示)之间使用者的右腿和左腿(大腿BF)的运动的差异而做出的发明。该实施方式的辅助装置10包括检测使用者的右腿和左腿的向前摆动角度θL的摆动角度传感器(第二检测器)52以及执行用以操作致动器9的控制的控制装置15。控制装置15反复执行获得辅助扭矩命令值τa的处理，并且在获得了辅助扭矩时以基于命令值τa的输出执行用以操作致动器9的控制。

如上所述，控制装置15的演算处理部分16b基于摆动角度传感器52的检测结果并且利用指示包括第一扭矩补偿值和第二扭矩补偿值在内的扭矩补偿值与腿的向前摆动速度θLv之间的关系的对应信息I10(参见图8和图13的框B43)来获得命令值τa。此外，当获得命令值τa时，演算处理部分16b可以基于使用者的腿的向前摆动角度θL来执行改变对应信息I10中的第一扭矩补偿值的调节处理，如上述示例1至示例4中那样。

辅助装置10利用对应信息I10获得用于要产生的辅助扭矩的命令值τa。当获得命令值τa时，演算处理部分16b基于使用者的右腿和左腿(大腿BF)的向前摆动角度θL来改变被包括在对应信息I10的扭矩补偿值中的基本扭矩值(第一扭矩补偿值)。

在实施方式中，在图13中示出的框B41中选择第一扭矩信息I11或第二扭矩信息I12，并且利用所选择的扭矩信息获得的扭矩补偿值被确定为对应信息I10中的第一扭矩补偿值。因此，第一扭矩补偿值改变。

因此，当使用者例如移动他或她的腿以改变他或她的姿势时，可以如示例1和示例2中那样减小第一扭矩补偿值，使得可以避免产生大的辅助扭矩。另一方面，当使用者执行行走动作时，可以如示例3和示例4中那样将第一扭矩补偿值设定为特定值，并且其结果是，可以产生行走动作所需的辅助扭矩。因此，当使用者仅移动他或她的腿以改变他或她的姿势时，可以减小要产生的辅助扭矩，这可以减小导致使用者有不适感的可能性。

在实施方式中，在以下条件下执行调节处理。如图11和图12中示出的，在获得了命令值τa的情况下，当使用者的右腿和左腿中的空载腿的向前摆动速度θLv(t)高于预定值α(0.1[rad/s])(步骤St101中为“是”)且等于或高于空载腿的上一个向前摆动速度θLv(t-1)(步骤St102中为“是”)并且空载腿的上一个向前摆动速度θLv(t-1)等于或低于预定值β(0.1[rad/s])(步骤St104中为“否”)时，执行图13中示出的调节处理(步骤St107)。

当在获取命令值τa的当前时刻满足该条件时，推定使用者很可能在获得命令值τa的当前时刻刚刚开始移动，并且根据使用者的动作执行调节处理。

如图11和图12中示出的，在获得了命令值τa的情况下，当使用者的右腿和左腿中的空载腿的向前摆动速度θLv(t)高于预定值α(0.1[rad/s])(步骤St101中为“是”)且等于或高于空载腿的上一个向前摆动速度θLv(t-1)(步骤St102中为“是”)并且空载腿的上一个向前摆动速度θLv(t-1)高于预定值β(0.1[rad/s])(步骤St104中为“是”)时，代替调节处理，执行将第一扭矩补偿值的当前值设定为与第一扭矩补偿值的上一个值相同的值的继续处理(步骤St106)。

当在获得命令值τa的当前时刻满足该条件时，推定使用者很可能在获得命令值τa的当前时刻继续行走，并且执行继续处理以保持第一扭矩补偿值。

如图11和图12中示出的，在获得了命令值τa的情况下，当使用者的右腿和左腿中的空载腿的向前摆动速度θLv(t)高于预定值α(0.1[rad/s])(步骤St101中为“是”)且小于腿的上一个向前摆动速度θLv(t-1)(步骤St102中为“否”)时，代替调节处理或继续处理，执行减小处理(步骤St105)。在减小处理中，当前的第一扭矩补偿值被设定为通过将上一个第一扭矩补偿值乘以小于1的系数(例如，0.9)而获得的值。

由于空载腿的向前摆动速度θLv在获得命令值τa的当前时刻比在上一个获得命令值τa的时刻更低，因此减小了第一扭矩补偿值。结果，将小于辅助扭矩的上一个值的辅助扭矩提供给使用者。

在图11和图12中，在获得了命令值τa的情况下，当使用者的右腿和左腿中的空载腿的向前摆动速度θLv(t)等于或低于预定值α(0.1[rad/s])(步骤St101中为“否”)时，代替调节处理、继续处理或减小处理，执行零位设定处理(步骤St103)。在零位设定处理中，当前的第一扭矩补偿值被设定为零。在这种情况下，推定使用者基本静止并且可以避免辅助扭矩的产生。

如上所述，该实施方式的辅助装置10可以根据使用者的动作产生辅助扭矩，并且向使用者提供该辅助扭矩。

呈另一形式的辅助装置10

图14是示出了呈另一形式的辅助装置10的立体图。类似于图1中示出的辅助装置10，该辅助装置10包括：第一身体穿戴单元11，第一身体穿戴单元11穿戴在使用者的至少包括他或她的髋部的上身上；右第二身体穿戴单元12R和左第二身体穿戴单元12L，右第二身体穿戴单元12R和左第二身体穿戴单元12L穿戴在使用者的右腿和左腿的大腿上；以及致动器79。在图1中示出的辅助装置10和图14中示出的辅助装置10中具有相同功能的那些部件用相同的附图标记表示。

致动器79包括：动力单元79B，动力单元79B对应于图1中所示形式中的背包24；左驱动单元79L，左驱动单元79L被设置成对应于使用者的髋部的左侧；以及右驱动单元79R，右驱动单元79R被设置成对应于使用者的髋部的右侧。动力单元79B以及右驱动单元79R和左驱动单元79L中的每一者通过由金属等制成的框架78联接在一起。第一身体穿戴单元11安装在包括动力单元79B以及右驱动单元79R和左驱动单元79L的致动器79上。

动力单元79B包括位于壳体84内部的马达83以及由马达83驱动而旋转的右驱动带轮81R和左驱动带轮81L。在动力单元79B内部设置有三轴加速度传感器33，其作为获得使用者的上身的倾斜角度的倾斜角度检测部分。左驱动单元79L设置有位于壳体36内部的从动带轮80L。右驱动单元79R设置有位于壳体36内部的从动带轮80R。右从动带轮80R和左从动带轮80L中的每一者在壳体36的内部设置成能够围绕假想线Li沿一个方向和另一方向转动，该假想线Li在靠近他或她的髋部的位置处沿左右方向穿过使用者。在左侧，围绕驱动带轮81L和从动带轮80L缠绕有线82L，而在右侧，围绕驱动带轮81R和从动带轮80R缠绕有线82R。线82R、82L分别容置在设置于动力单元79B与右壳体和左壳体36之间的导管77中。

当右驱动带轮81R和左驱动带轮81L在马达83的作用下沿一个方向转动时，右从动带轮80R和左从动带轮80L也沿一个方向转动，其中，线材82R、82L用作动力传递构件。当驱动带轮81R、81L在马达83的作用下沿另一方向转动时，从动带轮80R、80L也沿另一方向转动，其中，线材82R、82L用作动力传递构件。臂37分别安装在从动带轮80R、80L上，并且从动带轮80R、80L中的每一者与臂37一体地运动。第二身体穿戴单元12R、12L安装在臂37的下部部分处。

由于从动带轮80R、80L的转动而围绕假想线Li摆动的右臂和左臂37的扭矩作为辅助扭矩提供给使用者。如此构造，致动器79执行通过第一身体穿戴单元11和第二身体穿戴单元12R、12L向使用者提供辅助力的辅助操作。

图14中示出的辅助装置10还包括：检测使用者的右腿和左腿(大腿)的向前摆动角度的传感器52以及执行用以操作致动器79的控制的控制装置15。如在图1中示出的形式中那样，控制装置15反复执行获得用于要产生的辅助扭矩的命令值τa的处理，并且以基于该命令值τa的输出执行用以操作致动器79的控制。如在图1中示出的形式中那样，传感器52配置成检测臂37的摆动角度。传感器52例如是检测与臂37一体地运动的从动带轮80R、80L的旋转角度的传感器(例如，编码器或角度传感器)。由于从动带轮80L(80R)的旋转角度和驱动带轮81L(81R)的旋转角度彼此相关，因此传感器52可以配置成基于驱动带轮81L(81R)的旋转角度来检测臂37的摆动角度，即，检测腿(大腿)的向前摆动角度。

此外，在图14中示出的辅助装置10中，控制装置15包括处理单元16，并且处理单元16(演算处理部分16b)基于传感器52的检测结果并利用对应信息I10(图8)获得辅助扭矩命令值τa。当获得命令值τa时，处理单元16可以基于使用者的腿的向前摆动角度θL来执行改变对应信息I10中的第一扭矩补偿值的调节处理。如图11和图12中示出的，处理单元16可以根据预定条件执行继续处理、减小处理和零位设定处理代替调节处理。由该处理单元16执行的处理与图1中示出的辅助装置10中相同，并且因此将省略对处理单元16执行的处理的详细描述。

此外，在图14中示出的辅助装置10中，当使用者例如改变他或她的右腿和左腿在前后方向上的位置以改变他或她的姿势时，对应信息I10中的第一扭矩补偿值被设定为小的值。结果，辅助扭矩命令值τa被设定为小的值，并且可以避免产生大的辅助扭矩。当使用者执行行走动作时，获得根据行走动作的辅助扭矩命令值τa，并且可以产生用于行走动作的辅助扭矩。

辅助装置10的相应部分的机构可以具有与附图中示出的那些构型不同的构型。例如，第一身体穿戴单元11可以具有与附图中示出的形式不同的形式，只要其被构造成至少穿戴在使用者的髋部BW上即可。第二身体穿戴单元12R、12L可以具有与附图中示出的形式不同的形式，只要其被构造成穿戴在使用者的右腿和左腿的大腿BF上即可。致动器9的构型也可以不同，只要其包括通过来回摆动向使用者提供辅助扭矩的臂37即可。

这次公开的实施方式在每个方面仅是说明性的而不是限制性的。本发明的权利的范围不限于上述实施方式，而是包括与权利要求书中描述的构型等同的范围内的所有改变。

Claims (6)

1.一种辅助装置，其特征在于，所述辅助装置包括：

第一身体穿戴单元(11)，所述第一身体穿戴单元(11)至少穿戴在使用者的髋部上；

第二身体穿戴单元(12R、12L)，所述第二身体穿戴单元(12R、12L)穿戴在所述使用者的右腿的大腿和左腿的大腿上；

致动器，所述致动器构造成产生辅助所述使用者使所述使用者的髋部相对于所述使用者的大腿移动及使所述使用者的大腿相对于所述使用者的髋部移动的辅助扭矩；

传感器，所述传感器配置成检测所述使用者的右腿和左腿的向前摆动角度；以及

控制器，所述控制器配置成反复执行获得用于要产生的所述辅助扭矩的命令值的处理，并且以基于所述命令值的输出执行用以操作所述致动器的控制，其中：

所述控制器包括处理单元(16)，所述处理单元(16)配置成基于所述传感器的检测结果并且利用指示右腿和左腿中的一条腿的向前摆动速度与扭矩补偿值之间的关系的对应信息来获得所述命令值，所述扭矩补偿值包括第一扭矩补偿值和第二扭矩补偿值，所述第一扭矩补偿值是基本扭矩的值，所述第二扭矩补偿值是随着作为空载腿的所述腿的向前摆动速度的增加而增加的扭矩值；并且

所述处理单元(16)配置成：在所述处理单元(16)获得所述命令值的情况下，基于所述使用者的右腿和左腿中的至少一者的向前摆动角度来执行改变所述第一扭矩补偿值的调节处理。

2.根据权利要求1所述的辅助装置，其特征在于：

当右腿和左腿中的一条腿位于穿过所述使用者的上身的姿势基准线的前方时，所述一条腿的向前摆动角度被定义为正角度，并且当右腿和左腿中的一条腿位于所述姿势基准线的后方时，所述一条腿的向前摆动角度被定义为负角度；

所述处理单元(16)配置成：作为所述调节处理，在所述使用者的所述空载腿的所述向前摆动角度等于或小于预定角度时选择第一扭矩信息，在所述使用者的所述空载腿的所述向前摆动角度大于所述预定角度时选择第二扭矩信息，并且将利用所选择的所述第一扭矩信息和所述第二扭矩信息中的一者获得的扭矩补偿值确定为所述第一扭矩补偿值；

所述第一扭矩信息是指示所述使用者的所述空载腿的所述向前摆动角度与所述扭矩补偿值之间的关系的信息，并且在所述第一扭矩信息中，所述扭矩补偿值随着所述空载腿的所述向前摆动角度从负值向零的变化而减小；并且

所述第二扭矩信息是指示所述扭矩补偿值与通过从所述使用者的支承腿的向前摆动角度减去所述使用者的所述空载腿的所述向前摆动角度而获得的值之间的关系的信息，并且在所述第二扭矩信息中，当所获得的所述值处于从设定负值到设定正值的范围内时，所述扭矩补偿值保持为零，并且在所获得的所述值超过所述设定正值之后，所述扭矩补偿值随着所获得的所述值的增加而增加。

3.根据权利要求1所述的辅助装置，其特征在于，所述处理单元(16)配置成：在所述处理单元(16)获得所述命令值的情况下，在右腿和左腿中的所述空载腿的所述向前摆动速度高于预定值并且等于或高于所述空载腿的向前摆动速度的上一个值、并且所述空载腿的向前摆动速度的所述上一个值等于或低于所述预定值时，所述处理单元(16)执行所述调节处理。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的辅助装置，其特征在于，所述处理单元(16)配置成：在所述处理单元(16)获得所述命令值的情况下，在所述使用者的右腿和左腿中的所述空载腿的所述向前摆动速度高于预定值并且等于或高于所述空载腿的向前摆动速度的上一个值、并且所述空载腿的向前摆动速度的所述上一个值高于所述预定值时，代替所述调节处理，所述处理单元(16)执行将所述第一扭矩补偿值的当前值设定为与所述第一扭矩补偿值的上一个值相同的值的继续处理。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的辅助装置，其特征在于，所述处理单元(16)配置成：在所述处理单元(16)获得所述命令值的情况下，在所述使用者的右腿和左腿中的所述空载腿的所述向前摆动速度高于预定值并且低于所述空载腿的向前摆动速度的上一个值时，代替所述调节处理，所述处理单元(16)执行将所述第一扭矩补偿值的当前值设定为通过将所述第一扭矩补偿值的上一个值乘以小于1的系数而获得的值的减小处理。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的辅助装置，其特征在于，所述处理单元(16)配置成：在所述处理单元(16)获得所述命令值的情况下，在所述使用者的右腿和左腿中的所述空载腿的所述向前摆动速度等于或低于预定值时，代替所述调节处理，所述处理单元(16)执行将所述第一扭矩补偿值的当前值设定为零的零位设定处理。

Images