DE102020123943A1

DE102020123943A1 - Unterstützungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020123943A1
Application number: DE102020123943.2A
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka YOSHIMI; Kazuyoshi OHTSUBO; Tomoki ARAI; Hiromichi Ohta
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2019-09-17
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2021-03-18
Also published as: US20210077335A1; US11771612B2; CN112518710A

Abstract

Eine Unterstützungsvorrichtung (10) umfasst: ein erstes Gurtzeug (11), das an einen Schulterbereich und/oder einen Brustbereich eines Benutzers gepasst werden soll; ein zweites Gurtzeug (12), das eingerichtet ist, um an einen Beinbereich oder einen Taillenbereich des Benutzers gepasst zu werden; einen Gurtkörper (13), der vorgesehen ist, um sich zu dem ersten Gurtzeug (11) und zu dem zweiten Gurtzeug (12) entlang einer Rückseite des Benutzers zu erstrecken; ein Stellglied (14), das in dem ersten Gurtzeug (11) oder dem zweiten Gurtzeug (12) vorgesehen ist; und eine Steuerungseinrichtung (15), die eine Betriebssteuerung des Stellglieds (14) durchführt. Das Stellglied (14) wickelt einen Teil des Gurtkörpers (13) auf und wickelt den Teil des Gurtkörpers (13) ab. Die Steuerungseinrichtung (15) führt die Betriebssteuerung des Stellglieds (14) beruhend auf einer Haltungsänderung des Benutzers durch.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Unterstützungsvorrichtung.
Beschreibung des Stands der Technik
Verschiedene Unterstützungsvorrichtungen wurden vorgeschlagen, die die Arbeit eines Benutzers unterstützen, indem sie an dem Körper des Benutzers (Mensch) getragen werden. Selbst wenn ein Benutzer beispielsweise einen schweren Gegenstand anhebt, ermöglicht eine Unterstützungsvorrichtung dem Benutzer, die Arbeit mit geringer Stärke (Belastung) durchzuführen. Solch eine Unterstützungsvorrichtung ist beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2018-199205 ( JP 2018 - 199 205 A ) offenbart.
Zusammenfassung der Erfindung
Die in der JP 2018 - 199 205 A offenbarte Unterstützungsvorrichtung umfasst einen aus beispielsweise einem Metall gefertigten Rahmen, wobei der Rahmen an einen Benutzer gepasst ist. Eine Ausgabe eines in dem Rahmen montierten Stellglieds wird auf den oberen Körper und den unteren Körper des Benutzers durch einen Verknüpfungsmechanismus übertragen. Folglich wird beispielsweise eine Bewegung eines Anhebens eines schweren Gegenstands unterstützt.
Beispiele von Bewegungen für die ein Benutzer eine Unterstützung benötigt umfassen Bewegungen eines Unterstützens (Helfen) einer Person, wie einem Patienten oder einer älteren Person, bei Aktivitäten des täglichen Lebens zusätzlich zu Bewegungen, die mit einer großen Belastung verbunden sind, wie ein Anheben eines schweren Gegenstands. Wenn ein Benutzer eine Arbeit durchführt, die mit einer schweren Belastung verbunden ist, ist eine Hochleistungs-Unterstützungsvorrichtung, wie die in der JP 2018-199205 A offenbarte, wirksam.
Wenn jedoch ein Benutzer eine Person, wie einen Patienten oder eine ältere Person, unterstützt, kann eine Leistung einer Hochleistungs-Unterstützungsvorrichtung unangemessen hoch sein. Außerdem verwendet eine Hochleistung-Unterstützungsvorrichtung viele starre Bauteile, wie einen Verknüpfungsmechanismus und einen Rahmen, der beispielsweise aus Metall gefertigt ist, und hat eine feste Konfiguration, um eine hohe Ausgabe zu erreichen. Deshalb ist die Unterstützungsvorrichtung schwergewichtig und wird eine Bewegung des Benutzers durch die starren Bauteile beschränkt.
Deshalb hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung bereits Unterstützungsvorrichtungen vorgeschlagen, die leichtgewichtig sind und einen guten Tragekomfort bereitstellen (siehe beispielsweise japanische Patentanmeldung Nr. 2019-043462 ). Jede solcher Unterstützungsvorrichtungen umfasst ein erstes Gurtzeug, das an einen Schulterbereich eines Benutzers gepasst werden soll, zweite Gurtzeuge, die an einen linken und rechten Beinbereich des Benutzers gepasst werden sollen, einen Gurtkörper, der vorgesehen ist, um sich zu dem ersten Gurtzeug und zu den zweiten Gurtzeugen entlang der Rückseite des Benutzers zu erstrecken, und ein Stellglied. Das Stellglied ist in dem ersten Gurtzeug vorgesehen und ermöglicht ein Aufwickeln und Abwickeln eines Teils des Gurtkörpers.
Wenn das Stellglied einen Teil des Gurtkörpers aufwickelt, wirkt eine Zugkraft auf den Gurtkörper. Die Zugkraft dient als eine Unterstützungskraft und wirkt auf den Benutzer. Folglich wird, wenn der Benutzer beispielsweise eine Person wie oben angegeben unterstützt, eine Belastung reduziert.
Bei einer Unterstützungsvorrichtung, die wie oben beschrieben einen Gurtkörper umfasst, ist es vorzuziehen, dass eine Unterstützungskraft, die auf einen Benutzer wirkt, eine Stärke beispielsweise gemäß einer Haltung des Benutzers hat, anstatt immer konstant zu sein. Deshalb ist es ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Unterstützungsvorrichtung bereitzustellen, die leichtgewichtig ist, einen guten Tragekomfort bereitstellt und eine Unterstützungskraft einer zweckmäßigen Stärke beispielsweise gemäß einer Haltung eines Benutzers erzeugen kann.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Unterstützungsvorrichtung bereit. Die Unterstützungsvorrichtung umfasst: ein erstes Gurtzeug, das an einen Schulterbereich und/oder einen Brustbereich eines Benutzers gepasst werden soll; ein zweites Gurtzeug, das eingerichtet ist, um an einen Beinbereich und/oder einen Taillenbereich des Benutzers gepasst zu werden; einen Gurtkörper, der so vorgesehen ist, dass er sich zu dem ersten Gurtzeug und zu dem zweiten Gurtzeug entlang einer Rückseite des Benutzers erstreckt; ein Stellglied, das in dem ersten Gurtzeug oder dem zweiten Gurtzeug vorgesehen ist; und eine Steuerungseinrichtung, die eingerichtet ist, um eine Betriebssteuerung des Stellglieds durchzuführen. Das Stellglied ist eingerichtet, um einen Teil des Gurtkörpers aufzuwickeln, und ist eingerichtet, um den Teil des Gurtkörpers abzuwickeln. Die Steuerungseinrichtung ist eingerichtet, um die Betriebssteuerung des Stellglieds beruhend auf einer Haltungsänderung des Benutzers durchzuführen.
Dadurch, dass die Unterstützungsvorrichtung die obige Konfiguration hat, wirkt, wenn das Stellglied den Gurtkörper aufwickelt, eine Zugkraft auf den Gurtkörper. Die Zugkraft bewirkt eine Erzeugung einer Unterstützungskraft zum Unterstützen der Arbeit des Benutzers, die eine Belastung auf den Körper des Benutzers reduziert. Der Gurtkörper ist leichtgewichtig und kann sich an den Körper des Benutzers anpassen, selbst falls der Benutzer seine Haltung ändert, und folgt somit einer Bewegung des Benutzers. Deshalb kann eine Unterstützungsvorrichtung bereitgestellt werden, die einen guten Tragekomfort bereitstellt.
Bei der obigen Unterstützungsvorrichtung kann die Steuerungseinrichtung eingerichtet sein, um einen Haltungsparameter zu erhalten, der eine Haltung des Benutzers beruhend auf einem Betriebsbetrag des Stellglieds für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers aufgrund der Haltungsänderung des Benutzers anzeigt, und eingerichtet sein, um die Betriebssteuerung des Stellglieds beruhend auf dem Haltungsparameter durchzuführen, um den Benutzer eine Unterstützungskraft bereitzustellen.
Mit der obigen Konfiguration, wirkt, wenn das Stellglied den Gurtkörper aufwickelt, eine Zugkraft auf den Gurtkörper. Die Zugkraft bewirkt eine Erzeugung einer Unterstützungskraft zum Unterstützen der Arbeit des Benutzers, die eine Belastung auf den Körper des Benutzers reduziert. Der Gurtkörper ist leichtgewichtig und kann sich an den Körper des Benutzers anpassen, selbst falls der Benutzer seine Haltung ändert, und folgt somit einer Bewegung des Benutzers. Deshalb kann eine Unterstützungsvorrichtung bereitgestellt werden, die einen guten Tragekomfort bereitstellt.
Es ist wünschenswert, dass eine Unterstützungsvorrichtung eine Unterstützungskraft gemäß einer Haltung eines Benutzers erzeugt. Deshalb wird mit der obigen Konfiguration, wenn ein Benutzer seine Haltung ändert, der Gurtkörper gemäß der Änderung aufgewickelt oder abgewickelt und arbeitet das Stellglied für ein Aufwickeln oder Abwickeln. Es gibt eine Wechselbeziehung zwischen einer Änderung einer Haltung eines Benutzers und einem Betriebsbetrag des Stellglieds. Deshalb wird ein Haltungsparameter beruhend auf dem Betriebsbetrag erhalten. Um dem Benutzer eine Unterstützungskraft bereitzustellen, wird die Betriebssteuerung des Stellglieds beruhend auf dem Haltungsparameter durchgeführt. Als Folge ist es möglich, eine Unterstützungskraft gemäß der Haltung des Benutzers zu erzeugen.
In der obigen Unterstützungsvorrichtung kann das erste Gurtzeug oder das zweite Gurtzeug des Weiteren einen Sensor umfassen, der ein Signal gemäß einer Haltung des Benutzers ausgibt. Die Steuerungseinrichtung kann eingerichtet sein, um die Betriebssteuerung des Stellglieds unter Verwendung einer Ausgabe des Sensors durchzuführen, um dem Benutzer eine Unterstützungskraft bereitzustellen.
Mit der obigen Konfiguration wirkt, wenn das Stellglied den Gurtkörper aufwickelt, eine Zugkraft auf den Gurtkörper. Die Zugkraft bewirkt eine Erzeugung einer Unterstützungskraft zum Unterstützen der Arbeit des Benutzers, die eine Belastung auf den Körper des Benutzers reduziert. Der Gurtkörper ist leichtgewichtig und kann sich an den Körper des Benutzers anpassen, selbst falls der Benutzer seine Haltung ändert, und folgt somit einer Bewegung des Benutzers. Deshalb kann eine Unterstützungsvorrichtung bereitgestellt werden, die einen guten Tragekomfort bereitstellt.
Es ist wünschenswert, dass eine Unterstützungsvorrichtung eine Unterstützungskraft gemäß einer Haltung eines Benutzers erzeugt. Deshalb wird mit der obigen Konfiguration ein Signal gemäß einer Haltung eines Benutzers von dem Sensor ausgegeben. Die Betriebssteuerung des Stellglieds wird unter Verwendung der Ausgabe des Sensors durchgeführt, um dem Benutzer eine Unterstützungskraft bereitzustellen, was ein Erzeugen einer Unterstützungskraft gemäß der Haltung des Benutzers ermöglicht.
In der obigen Unterstützungsvorrichtung kann die Steuerungseinrichtung einen Speicherabschnitt, einen Haltungsschätzabschnitt und einen Bestimmungsabschnitt umfassen. Der Speicherabschnitt kann eingerichtet sein, um Korrespondenzinformation zu speichern, die eine Beziehung zwischen dem Betriebsbetrag des Stellglieds für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers aufgrund der Haltungsänderung des Benutzers und dem Haltungsparameter anzeigt. Der Haltungsschätzabschnitt kann eingerichtet sein, um, wenn der Betriebsbetrag des Stellglieds zusammen mit der Haltungsänderung des Benutzers erhalten wird, den Haltungsparameter beruhend auf dem Betriebsbetrag und der Korrespondenzinformation zu erhalten. Der Bestimmungsabschnitt kann eingerichtet sein, um einen physikalischen Betrag zum Betreiben des Stellglieds beruhend auf dem erhaltenen Haltungsparameter zu erhalten.
Mit der obigen Konfiguration kann, wenn ein Benutzer seine Haltung zu einer vorbestimmten Haltung ändert und ein Betriebsbetrag des Stellglieds zu der Zeit der Haltungsänderung erhalten wird, ein Haltungsparameter beruhend auf der im Voraus gespeicherten Korrespondenzinformation erhalten werden. Der Haltungsparameter zeigt die Haltung des Benutzers an. Ein physikalischer Betrag zum Betätigen des Stellglieds gemäß dem Haltungsparameter (der Haltung des Benutzers) wird beruhend auf dem erhaltenen Haltungsparameter bestimmt. Folglich erzeugt die Unterstützungsvorrichtung eine Unterstützungskraft einer zweckmäßigen Stärke gemäß der Haltung des Benutzers.
In der obigen Unterstützungsvorrichtung kann die Steuerungseinrichtung einen Haltungsschätzabschnitt und einen Bestimmungsabschnitt umfassen. Der Haltungsschätzabschnitt kann eingerichtet sein, um einen Haltungsparameter abzuschätzen, der die Haltung des Benutzers anzeigt. Der Bestimmungsabschnitt kann eingerichtet sein, um einen physikalischen Betrag zum Betreiben des Stellglieds beruhend auf dem geschätzten Haltungsparameter zu erhalten. Der Haltungsschätzabschnitt kann eingerichtet sein, um den Haltungsparameter beruhend auf der Ausgabe des Sensors unter Verwendung eines Ergebnisses einer ersten Schätzverarbeitung oder einer zweiten Schätzverarbeitung abzuschätzen. Die erste Schätzverarbeitung kann eine Schätzverarbeitung sein, die beruhend auf einem Betriebsbetrag des Stellglieds für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers aufgrund der Haltungsänderung des Benutzers durchgeführt wird, und die zweite Schätzverarbeitung kann eine Schätzverarbeitung sein, die beruhend auf der Ausgabe des Sensors durchgeführt wird.
In diesem Fall wird ein physikalischer Betrag zum Betreiben des Stellglieds beruhend auf einem Haltungsparameter erhalten, der eine Haltung eines Benutzers anzeigt. Folglich kann eine Unterstützungskraft gemäß der Haltung des Benutzers durch das Stellglied erzeugt werden. Abhängig von dem Zustand oder einer Bewegung des Benutzers kann ein Abschätzen eines Haltungsparameters beruhend auf einer Ausgabe des Sensors einen Fehler verursachen. Deshalb wird mit der obigen Konfiguration, wenn es zweckmäßig ist, einen Haltungsparameter unter Verwendung des Sensors abzuschätzen, die zweite Schätzverarbeitung durchgeführt, und wird, wenn es nicht zweckmäßig ist, den Haltungsparameter unter Verwendung des Sensors abzuschätzen, die erste Schätzverarbeitung durchgeführt, die auf einem Betriebsbetrag des Stellglieds beruht.
Um einen Haltungsparameter abzuschätzen, wird wie oben beschrieben ein Ergebnis der ersten Schätzverarbeitung oder der zweiten Schätzverarbeitung verwendet. Deshalb kann es zwischen dem letzten und diesem Zeitpunkt einen großen Unterschied in einem geschätzten Haltungsparameter geben. Folglich kann sich ein physikalischer Betrag zum Betreiben des Stellglieds in hohem Maße ändern und kann eine solch große Änderung dem Benutzer ein merkwürdiges Gefühl vermitteln. Bei der obigen Unterstützungsvorrichtung kann der Haltungsschätzabschnitt eingerichtet sein, um eine Abschätzung des Haltungsparameters wiederholt durchzuführen. Der Haltungsschätzabschnitt kann eingerichtet sein, um, wenn ein Änderungsbetrag des Haltungsparameters einen Schwellwert überschreitet, einen neuen Haltungsparameter beruhend auf dem früheren geschätzten Haltungsparameter und dem Änderungsbetrag zu erhalten.
Mit der obigen Konfiguration wird, selbst falls es einen großen Unterschied in einem Haltungsparameter, der durch den Haltungsschätzabschnitt geschätzt wird, zwischen dem letzten Zeitpunkt und dem derzeitigen Zeitpunkt gibt, ein neuer Haltungsparameter beruhend auf dem in der Vergangenheit geschätzten Haltungsparameter und einem Änderungsbetrag erhalten. Deshalb wird es möglich, zu verhindern, dass sich der physikalische Betrag zum Betreiben des Stellglieds in hohem Maße ändert.
Wenn die Körpergröße des Benutzers verschieden ist, kann der Betriebsbetrag des Stellglieds verschieden sein, selbst wenn die Änderung der Haltung die gleiche ist. Deshalb kann in der obigen Unterstützungsvorrichtung die Korrespondenzinformation eine Information sein, die für jeweilige Körpergrößen für den Benutzer festgelegt wird. Mit der obigen Konfiguration kann, selbst wenn die Körpergröße des Benutzers verschieden ist, der Haltungsparameter erhalten werden.
In der obigen Unterstützungsvorrichtung kann der Speicherabschnitt eingerichtet sein, um eine Umwandlungsinformation zu speichern, die eine Beziehung zwischen dem Haltungsparameter und der Unterstützungskraft, die dem Benutzer bereitgestellt wird, anzuzeigen. Der Bestimmungsabschnitt kann eingerichtet sein, um, wenn der Haltungsparameter erhalten wird, die Unterstützungskraft beruhend auf der Umwandlungsinformation zu bestimmen, und kann eingerichtet sein, um den physikalischen Betrag zu erhalten, der der Unterstützungskraft entspricht. Die obige Konfiguration ermöglicht es, dass die Unterstützungsvorrichtung eine Unterstützungskraft einer zweckmäßigen Stärke gemäß einer Haltung eines Benutzers mittels eines verhältnismäßig einfachen Verarbeitens erzeugt.
Außerdem hat der Gurtkörper eine bestimmte Dicke. Falls das Stellglied eine Rolle, die den Gurtkörper aufwickeln kann, und einen Motor umfasst, der bewirkt, dass die Rolle einen Betrieb eines Aufwickelns des Gurtkörpers durchführt, kann sich, selbst wenn der Motor bewirkt, dass der Gurtkörper auf die Rolle mit einer gleichen Ausgabe aufgewickelt wird, ein Drehmoment für die Rolle zum Erzeugen einer Unterstützungskraft aufgrund einer Wirkung der Dicke des Gurtkörpers ändern.
Deshalb kann in der obigen Unterstützungsvorrichtung das Stellglied eine Rolle, die eingerichtet ist, um den Gurtkörper aufzuwickeln, und einen Motor umfassen, der eingerichtet ist, um zu bewirken, dass die Rolle einen Betrieb eines Aufwickelns des Gurtkörpers durchführt. Der Bestimmungsabschnitt kann eingerichtet sein, um die bestimmte Unterstützungskraft unter Verwendung eines Radius der Rolle einschließlich des auf der Rolle aufgewickelten Gurtkörpers zu bestimmen. Mit der obigen Konfiguration wird, wenn ein physikalischer Betrag zum Betreiben des Stellglieds erhalten wird, um eine Unterstützungskraft zu erhalten, die einen Benutzer bereitgestellt werden soll, die Wirkung der Dicke des Gurtkörpers, der auf der Rolle aufgewickelt ist, durch ein Durchführen der obigen Korrektur beseitigt.
In der obigen Unterstützungsvorrichtung kann die Steuerungseinrichtung eingerichtet sein, um die Betriebssteuerung des Stellglieds unter Verwendung eines Betriebsbetrags des Stellglieds für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers aufgrund der Haltungsänderung des Benutzers und einer Ausgabe des Sensors durchzuführen, um dem Benutzer eine Unterstützungskraft bereitzustellen. Die obige Konfiguration verbessert eine Genauigkeit eines Abschätzens einer Haltung eines Benutzers und somit kann die Unterstützungsvorrichtung eine Unterstützungskraft einer zweckmäßigen Stärke gemäß der Haltung des Benutzers erzeugen.
Die Unterstützungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung ist leichtgewichtig, stellt einen guten Tragekomfort bereit und ermöglicht ein Erzeugen einer Unterstützungskraft einer zweckmäßigen Stärke beispielsweise gemäß einer Haltung eines Benutzers.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile und technische und gewerbliche Bedeutung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, bei denen gleiche Zeichen gleiche Elemente kennzeichnen und wobei:

1 eine Rückansicht ist, die ein Beispiel einer Unterstützungsvorrichtung veranschaulicht;
2 eine Rückansicht der Unterstützungsvorrichtung ist, die an dem Körper eines Benutzers angebracht ist;
3 eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung ist, die an dem Körper des Benutzers angebracht ist;
4 ein Schaubild ist, das den Benutzer, der die Unterstützungsvorrichtung trägt, in nach vorn geneigter Haltung veranschaulicht;
5 ein Schaubild eines Steuerungskastens und eines Gurtkörpers ist;
6 ein Blockdiagramm ist, das eine Steuerungskonfiguration veranschaulicht, die in der Unterstützungsvorrichtung umfasst ist;
7 ein Schaubild eines Falls ist, bei dem ein Benutzer, der die Unterstützungsvorrichtung trägt, seine Haltung ändert;
8 ein Diagramm von Korrespondenzinformation ist;
9 ein Diagramm von Umwandlungsinformation ist;
10 ein Schaubild einer Antriebsrolle ist, an der ein Gurtkörper (erster Gurt) aufgewickelt ist;
11 ein Blockdiagramm ist, das eine Verarbeitung veranschaulicht, die durch eine Steuerungseinrichtung durchgeführt wird;
12 ein Schaubild ist, das zwei Haltungen eines Benutzers veranschaulicht; und
13 eine Seitenansicht ist, die eine andere Ausbildung einer Unterstützungsvorrichtung veranschaulicht.

Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen
Gesamtkonfiguration einer Unterstützungsvorrichtung 10
1 ist eine Rückansicht, die ein Beispiel einer Unterstützungsvorrichtung veranschaulicht. 2 ist eine Rückansicht der an dem Körper eines Benutzers angebrachten Unterstützungsvorrichtung. 3 ist eine Seitenansicht der an dem Körper des Benutzers angebrachten Unterstützungsvorrichtung. 4 ist ein Schaubild, das den Benutzer, der die Unterstützungsvorrichtung trägt, mit einer nach vorn geneigten Haltung veranschaulicht (gebeugte Haltung). Die Unterstützungsvorrichtung 10, die in 1 veranschaulicht ist, umfasst ein erstes Gurtzeug 11, das an einem linken und rechten Schulterbereich BS gepasst werden soll, die Teile des Körpers eines Benutzers sind (Menschen), und zwei zweite Gurtzeuge 12, die an einen linken und rechten Beinbereich BL gepasst werden sollen, die andere Teile des Körpers des Benutzers sind. Das erste Gurtzeug 11 muss nur mindestens an entweder die Schulterbereiche BS oder einen Brustbereich BB des Benutzers gepasst werden und kann auch eine von der veranschaulichten Ausbildung verschiedene Ausbildung haben. In der vorliegenden Offenbarung sind die zweiten Gurtzeuge 12 an jeweilige Kniebereiche BN in den Beinbereichen BL gepasst. Die zweiten Gurtzeuge 12 können auch eine von der veranschaulichten Ausbildung verschiedene Ausbildung haben.
Bei der Unterstützungsvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung sind „links“ und „rechts“ die eigene linke und rechte Seite des Benutzers, wenn der Benutzer, der die Unterstützungsvorrichtung 10 trägt, eine aufrechte Haltung einnimmt, und sind „vorne“ und „hinten“ die eigene vordere und hintere Seite des Benutzers, sind „obere (oben)“ und „untere (unten)“ die eigene obere und untere Seite des Benutzers. „Obere (oben)“ ist die Kopfseite des Benutzers und „untere (unten)“ ist die Fußseite des Benutzers.
Die Unterstützungsvorrichtung 10 umfasst einen Gurtkörper 13, ein Stellglied 14, eine Steuerungseinrichtung 15, eine Batterie 37 und einen Sensor 38 zusätzlich zu dem ersten Gurtzeug 11 und dem linken und rechten zweiten Gurtzeug 12.
Das erste Gurtzeug 11 ist an den Schulterbereich BS des Benutzers gepasst. Ein zweites Gurtzeug 12 ist an den linken Kniebereich BN des Benutzers gepasst. Das andere zweite Gurtzeug 12 ist an den rechten Kniebereich BN des Benutzers gepasst. Das linke zweite Gurtzeug 12 und das rechte zweite Gurtzeug 12 sind bilateral symmetrisch und haben eine gleiche Konfiguration. Das erste Gurtzeug 11 und die zweiten Gurtzeuge 12 sind an jeweilige Bereiche gepasst, die von einer Seite eines Taillenbereichs BW zur anderen voneinander entfernt sind, die Gelenke des Benutzers sind, das heißt die Schulterbereiche BS und die Beinbereiche BL.
Das erste Gurtzeug 11 ist beispielsweise aus flexiblem Stoff ausgebildet. Das erste Gurtzeug 11 umfasst einen Rückenkörperabschnitt 21, der an den Rücken des Benutzers gepasst werden soll, und Schultergurte 22 und Achselgurte 23, die mit den Rückenkörperabschnitt 21 verbunden sind. Die Schultergurte 22 und die Achselgurte 23 ermöglichen es, dass der Rückenkörperabschnitt 21 an dem Rücken des Benutzers gehalten wird. Die Achselgurte 23 verbinden den Rückenkörperabschnitt 21 und die jeweiligen Schultergurte 22 und sind in einer Länge einstellbar. Durch eine Einstellung der Länge von jedem Achselgurt 23, wird der Rückenkörperabschnitt 21 in engen Kontakt mit dem Benutzer gebracht. Das erste Gurtzeug 11 wird an die Schulterbereiche BS gepasst, um sich nach vorne und nach hinten, nach links und nach rechts sowie aufwärts und abwärts nicht bewegen zu können. Das erste Gurtzeug 11 kann ein steifes Bauteil umfassen, beispielsweise als ein Teil, das an die Schulterbereiche BS gehangen werden soll.
Die zweiten Gurtzeuge 12 sind jeweils aus beispielsweise flexiblem Stoff ausgebildet. Jedes zweite Gurtzeug 12 umfasst einen Kniekörperabschnitt 24, der an die Rückseite des entsprechenden Kniebereichs BN des Benutzers gepasst werden soll, und Kniegurte 25, die vorgesehen sind, um sich von dem Kniekörperabschnitt 24 zu erstrecken. Die Kniegurte 25 erstrecken sich um die Kniebereiche BN an jeweiligen Positionen oberhalb und unterhalb des Kniebereichs BN herum und die distale Endseite von jedem Kniegurt 25 ist an den Kniekörperabschnitt 24 fixiert. Der Kniegurt 25 kann in einer Länge eines Umwickelns des Kniebereichs BN durch ein Verriegelungsbauteil, wie ein Gurt und ein Verschluss oder ein Klettverschluss, eingestellt werden. Durch die Einstellung wird der Kniekörperabschnitt 24 mit der Rückseite des Kniebereichs BN in engen Kontakt gebracht. Die zweiten Gurtzeuge 12 sind an die Kniebereiche BN gepasst, um sich vorwärts und rückwärts, nach links und nach rechts sowie nach oben und nach unten nicht bewegen zu können.
Der Gurtkörper 13 ist entlang der Rückseite des Benutzers vorgesehen, um das erste Gurtzeug 11 mit dem zweiten Gurtzeug 12 zu verbinden. Der Gurtkörper 13 umfasst einen ersten Gurt 16, der an der oberen Körperseite vorgesehen ist, einen zweiten Gurt 17, der an der unteren Körperseite vorgesehen ist, und ein Verknüpfungsbauteil 18, das den ersten Gurt 16 mit dem zweiten Gurt 17 verknüpft. Jeder von dem ersten Gurt 16 und dem zweiten Gurt 17 ist lang und flexibel. Das Verknüpfungsbauteil 18 ist aus einem Metall gefertigt und ist durch einen rechteckigen ringartigen Körper ausgebildet, der „rechteckiger Ring“ genannt wird.
Jeder von dem ersten Gurt 16 und dem zweiten Gurt 17 ist ein bandartiges Bauteil, das aus Stoff oder Leder gefertigt ist, und ist entlang einer Form des Körpers biegbar. Man beachte, dass jeder von dem ersten Gurt 16 und dem zweiten Gurt 17 ein strangartiger Gurt (drahtartiges Bauteil) sein kann. Jeder von dem ersten Gurt 16 und dem zweiten Gurt 17 der vorliegenden Offenbarung ist ein nicht dehnbares Bauteil, das heißt, hat eine Eigenschaft, dass er in einer Längsrichtung des ersten Gurts 16 oder des zweiten Gurts 17 schwer zu dehnen ist, oder eine Eigenschaft, dass er in der Längsrichtung nicht dehnbar ist.
Die Unterstützungsvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Steuerungskasten 30. Der Steuerungskasten 30 ist in dem Rückenkörperabschnitt 21 des ersten Gurtzeugs 11 vorgesehen. 5 ist ein Schaubild des Steuerungskastens 30 und des Gurtkörpers 13. Der Steuerungskasten 30 umfasst eine Basis 31 mit einer plattenartigen Form und eine Abdeckung 32, die die Basis 31 abdeckt. Um eine Innenstruktur des Steuerungskastens 30 zu beschreiben, ist in 5 die Abdeckung 32 durch eine gedachte Linie (abwechselnd lang und zweimal kurz gestrichelte Linie) angezeigt. Die Basis 31 kann der Rückenkörperabschnitt 21 des ersten Gurtzeugs 11 sein.
Das Stellglied 14, die Steuerungseinrichtung 15, die Batterie 37, der Sensor 38 usw., sind in einem Raum zwischen der Basis 31 und der Abdeckung 32 vorgesehen. In der Abdeckung 32 ist eine Öffnung (Ausschnitt) 32a ausgebildet und der erste Gurt 16 erstreckt sich durch die Öffnung 32a.
Das Stellglied 14 ist im Inneren des Steuerungskastens 30 vorgesehen. Anders gesagt ist das Stellglied 14 in dem ersten Gurtzeug 11 vorgesehen. Das Stellglied 14 ermöglicht ein Aufwickeln und Abwickeln eines Teils des Gurtkörpers 13. Für diesen Zweck umfasst das Stellglied 14 einen Motor 33, einen Reduzierabschnitt 34 und eine Antriebsrolle 35. Der Motor 33 ist ein bürstenloser DC-Motor. Der Motor 33 kann mit einem vorbestimmten Drehmoment bei einer vorbestimmten Drehfrequenz beruhend auf einer Antriebssignalausgabe von der Steuerungseinrichtung 15 drehen. Der Motor 33 kann in einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung beruhend auf einer Antriebssignalausgabe von der Steuerungseinrichtung 15 drehen.
Ein Parameter bezüglich einer Drehung, wie ein Drehwinkel, eine Drehgeschwindigkeit oder eine Drehfrequenz, des Motors 33 wird durch einen Drehdetektor 36 erfasst, der an dem Motor 33 angebracht ist. Der Drehdetektor 36 der vorliegenden Offenbarung ist ein Drehgeber, kann aber ein Hallgeber oder ein Resolver sein. Ein Ergebnis der Erfassung durch den Drehdetektor 36 wird der Steuerungseinrichtung 15 eingegeben. Dadurch, dass die Steuerungseinrichtung 15 einen Betrieb des Motors 33 beruhend auf dem Ergebnis einer Erfassung steuert, kann die Unterstützungsvorrichtung 10 eine zweckmäßige Unterstützungskraft erzeugen.
Der Reduzierabschnitt 34 ist durch eine Vielzahl von Zahnrädern ausgebildet, reduziert die Drehfrequenz des Motors 33 und dreht eine Ausgangswelle 34a des Reduzierabschnitts 34. Die Antriebsrolle 35 ist mit der Ausgangswelle 34a zusammengefügt und dreht somit zusammen mit der Ausgangswelle 34a. Eine Seite eines Endabschnitts 16a des ersten Gurts 16 ist an der Antriebsrolle 35 angebracht. Wenn die Antriebsrolle 35 in eine Richtung durch eine Vorwärtsdrehung des Motors 33 dreht, wird der erste Gurt 16 an der Antriebsrolle 35 aufgewickelt. Wenn die Antriebsrolle 35 in die andere Richtung durch eine Rückwärtsdrehung des Motors 33 dreht, wird der erste Gurt 16 von der Antriebsrolle 35 abgewickelt.
Wie oben beschrieben umfasst das Stellglied 14 die Antriebsrolle 35, die den Gurtkörper 13 aufwickeln kann, und den Motor 33, um zu bewirken, dass die Antriebsrolle 35 einen Betrieb eines Aufwickelns des Gurtkörpers 30 durchführt. Der erste Gurt 16 wird durch das Stellglied 14 aufgewickelt und abgewickelt.
Die Steuerungseinrichtung 15 ist durch eine Steuerungseinheit ausgebildet, die einen Mikrocomputer umfasst. Wie auch später beschrieben wird, steuert die Steuerungseinrichtung 15 einen Betrieb des Stellglieds 14 (Motor 33). Als der Sensor 38 ist ein Beschleunigungssensor vorgesehen. Ein Signal von dem Sensor 38 wird der Steuerungseinrichtung 15 eingegeben. Die Steuerungseinrichtung 15 kann eine Haltung des Benutzers beruhend auf dem Signal von dem Sensor 38 abschätzen. Die Batterie 37 führt der Steuerungseinrichtung 15, dem Motor 33, dem Drehdetektor 36 und dem Sensor 38 elektrische Leistung zu. Der Sensor 38 kann außerhalb des Steuerungskastens 30 vorgesehen sein.
Gurtkörper 13
Wie oben beschrieben ist, umfasst der Gurtkörper 13 einen ersten Gurt 16, einen zweiten Gurt 17 und ein Verknüpfungsbauteil 18. Eine Seite eines Endabschnitts 16a des ersten Gurts 16 ist an der Antriebsrolle 35 aufgewickelt und fixiert. Die Seite des anderen Endabschnitts 16b des ersten Gurts 16 ist an dem Verknüpfungsbauteil 18 fixiert. Wenn der erste Gurt 16 an der Antriebsrolle 35 aufgewickelt wird, wird das Verknüpfungsbauteil 18 nach oben gezogen. Wenn das Verknüpfungsbauteil 18 gewaltsam nach unten gezogen wird, wird der erste Gurt 16 von der Antriebsrolle 35 abgewickelt (herausgezogen). Ein Betrag eines Aufwickelns oder Abwickeln (Herausziehen) des ersten Gurts 16 in der Antriebsrolle 35 und ein Betrag einer Drehung einer Ausgangswelle des Motors 33 stehen miteinander in Wechselbeziehung. Ein Parameter bezüglich einer Drehung des Motors 33, die ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers 13 begleitet, wird durch den Drehdetektor 36 erfasst.
Wie oben beschrieben ist, ist das Verknüpfungsbauteil 18 durch einen rechteckigen ringartigen Körper ausgebildet. Ein Schaftabschnitt 27a an einer Seite (obere Seite) des ringartigen Körpers ist ein erster Anbringungsabschnitt 27 und der Endabschnitt 16b des ersten Gurts 16 ist an dem ersten Anbringungsabschnitt 27 angebracht. In der vorliegenden Offenbarung ist der erste Gurt 16 von dem ersten Anbringungsabschnitt 27 nicht abnehmbar, kann aber beispielsweise durch Verwendung eines Verschlusses abnehmbar sein.
Die andere Seite (untere Seite) des rechteckigen ringartigen Körpers, der das Verknüpfungsbauteil 18 ausbildet, ist ein zweiter Anbringungsabschnitt 28 zum Anbringen des zweiten Gurts 17. Wie oben beschrieben ist, umfasst das Verknüpfungsbauteil 18 den ersten Anbringungsabschnitt 27 zum Anbringen des ersten Gurts 16 und den zweiten Anbringungsabschnitt 28 zum Anbringen des zweiten Gurts 17.
Der zweite Anbringungsabschnitt 28 stützt den zweiten Gurt 17 in solch einer Weise, dass der zweite Gurt 17 an einem Zwischenpunkt (Zwischenabschnitt 17c) des zweiten Gurts 17 gefaltet wird. Der zweite Anbringungsabschnitt 28 der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Schaftabschnitt 28a, der mit dem ersten Anbringungsabschnitt 27 einstückig ist, und eine Drehrolle 29, die an dem Schaftabschnitt 28a drehbar gestützt ist. Der zweite Gurt 17 ist an der Drehrolle 29 aufgehängt, um an einem Zwischenpunkt des zweiten Gurts 17 gefaltet zu sein. Diese Konfiguration stellt eine Konfiguration bereit, bei der der zweite Gurt 17 nicht an dem zweiten Anbringungsabschnitt 28 fixiert ist, sondern der zweite Gurt 17 gestützt ist, um in entgegengesetzte Richtungen in der Längsrichtung (Richtungen eines Pfeils X in 5) in einem Zustand, bei dem der zweite Gurt 17 gefaltet ist, beweglich zu sein.
In 2 ist der zweite Gurt 17 an die zweiten Gurtzeuge 12 angebracht. Genauer gesagt ist der zweite Gurt 17 aus einem einzelnen bandartigen Bauteil ausgebildet. Eine Seite eines Endabschnitts 17a des zweiten Gurts 17 ist an das linke zweite Gurtzeug 12 angebracht. Die Seite des anderen Endabschnitts 17d des zweiten Gurts 17 ist an das rechte zweite Gurtzeug 12 angebracht. Wie oben beschrieben wird der Zwischenabschnitt 17c des zweiten Gurts 17 an das Verknüpfungsbauteil 18 gelegt.
Gemäß der obigen Konfiguration des zweiten Gurts 17 umfasst der zweite Gurt 17 einen linken zweiten Gurtabschnitt 19, der sich von dem Verknüpfungsbauteil 18 zu dem linken zweiten Gurtzeug 12 erstreckt, und einen rechten zweiten Gurtabschnitt 20, der sich von dem Verknüpfungsbauteil 18 zu dem rechten zweiten Gurtzeug 12 erstreckt. Wie oben beschrieben (siehe 5) ist der zweite Gurt 17 an dem zweiten Anbringungsabschnitt 28 (Drehrolle 29) aufgehängt und nicht fixierten, eine Länge des linken zweiten Gurtabschnitts 19 und eine Länge des rechten zweiten Gurtabschnitts 20 kann frei geändert werden. Ein Gesamtbetrag der Länge des linken zweiten Gurtabschnitts 19 und der Länge des rechten zweiten Gurtabschnitts 20 ist jedoch fixiert. Diese Konfiguration verhindert, dass beispielsweise ein Gehen des Benutzers durch den zweiten Gurt 17 beschränkt wird, und ermöglicht somit dem Benutzer, leicht zu gehen.
Der zweite Gurt 17 umfasst des Weiteren ein Verbindungsbauteil 39, das den linken zweiten Gurtabschnitt 19 und den rechten zweiten Gurtabschnitt 20 verbindet. Das Verbindungsbauteil 39 verbindet den linken zweiten Gurtabschnitt 19 und den rechten zweiten Gurtabschnitt 20 an Zwischenpositionen zwischen dem gefalteten Abschnitt (Zwischenabschnitt 17c) des zweiten Gurts 17 und jeweiligen Fixierungsteilen von den zwei zweiten Gurtzeugen 12 (einen Endabschnitts 17a und den anderen Endabschnitt 17d). Der gefaltete Abschnitt ist ein Teil des zweiten Gurts 17, wobei der Teil an dem Verknüpfungsbauteil 18 gefaltet ist. Die Fixierungsabschnitte sind Teile des zweiten Gurts 17, wobei die Teile an die zwei zweiten Gurtzeuge 12 jeweils fixiert sind.
Beispielsweise, wenn der Benutzer seine Haltung von einer aufrechten Haltung zu einer geneigten Haltung wie in 4 veranschaulicht ändert, ermöglicht das Verbindungsbauteil 39 ein Verhindern einer Zunahme eines Querabstands zwischen dem linken zweiten Gurtabschnitt 19 und dem rechten zweiten Gurtabschnitt 20. Anders gesagt ermöglicht das Verbindungsbauteil 39 ein Verhindern eines Nichtvorhandenseins davon, dass sich der linke zweite Gurtabschnitt 19 und der rechte zweite Gurtabschnitt 20 entlang der jeweiligen Rückseiten der Beinbereiche BL des Benutzers erstrecken.
Sensor 38 und Steuerungseinrichtung 15
In 5 ist der Sensor 38 wie oben beschrieben durch einen Beschleunigungssensor ausgebildet. Die Steuerungseinrichtung 15 kann verschiedene Arten eines arithmetischen Verarbeitens durchführen. Dadurch, dass die Steuerungseinrichtung 15 ein arithmetisches Verarbeiten eines Signals von dem Sensor 38 durchführt, kann eine Bewegung und eine Haltung des Benutzers erfasst werden. Der Sensor 38 hat eine Konfiguration, die ein Signal gemäß einer Haltung des Benutzers ausgibt und arbeitet somit als ein Haltungsdetektor zum Erfassen einer Haltung des Benutzers. Beispielsweise ist es möglich zu erfassen, ob eine Haltung des oberen Körpers des Benutzers eine nach vorn geneigte Haltung oder eine aufrechte Haltung ist, oder zu erfassen, dass der Benutzer eine geduckte Haltung eingenommen hat.
Außerdem stehen ein Betrag eines Aufwickelns und eines Abwickelns des Gurtkörpers 13 in der Antriebsrolle 35 durch den Motor 33 und eine Haltung des Benutzers miteinander in Wechselbeziehung. Deshalb kann die Steuerungseinrichtung 15 eine Haltung des Benutzers beruhend auf einem Drehwinkel des Motors 33 abschätzen, der durch den Drehdetektor 36 erfasst wird.
Die Steuerungseinrichtung 15 verarbeitet ein Signal von dem Sensor 38 und/oder dem Drehdetektor 36. Die Steuerungseinrichtung 15 gibt ein Antriebssignal an das Stellglied 14 (Motor 33) beruhend auf einem Ergebnis der Verarbeitung, das heißt der Haltung des Benutzers, aus. Beruhend auf dem Antriebssignal arbeitet das Stellglied 14 (Motor 33), um beispielsweise den Gurtkörper 13 aufzuwickeln und abzuwickeln und das Aufwickeln und Abwickeln vorübergehend anzuhalten. Eine Betriebssteuerung des Stellglieds 14 (Motor 33), die unter Verwendung von Signalen von dem Sensor 38 und dem Drehdetektor 36 durchgeführt wird, wird später beschrieben.
In einem Zustand, bei dem die Unterstützungsvorrichtung 10 durch den Benutzer getragen wird, gemäß der Steuerung durch die Steuerungseinrichtung 15, arbeitet der Motor 33 gleichbleibend (erzeugt ein Drehmoment) in eine Richtung, in die der Gurtkörper 13 aufgewickelt wird, mit einer Kraft, die kleiner als die eines Falls ist, bei dem der Motor 33 eine Unterstützungskraft erzeugt, um eine Erzeugung einer geringen Zugkraft in dem Gurtkörper 13 zu bewirken. Folglich wird der Gurtkörper 13 nicht gelockert.
Wenn der Benutzer seine Haltung ändert, beispielsweise von einer aufrechten Haltung zu einer nach vorn geneigten Haltung, wird in dem Gurtkörper 13 wegen der Haltungsänderung eine Zugkraft erzeugt. Deshalb wird in diesem Fall, bei einem Beginn einer Haltungsänderung zu einer nach vorn geneigten Haltung, der Motor 33 durch die Zugkraft des Gurtkörpers 13 ungeachtet einer Leistung des Stellglieds 14 gewaltsam gedreht (der Motor 33 ist im Leerlauf), und wird der Gurtkörper 13 dadurch abgewickelt. Alternativ arbeitet bei einem Beginn einer Haltungsänderung zu einer nach vorne geneigten Haltung das Stellglied 14, das heißt, der Motor 33 wird angetrieben, um zu drehen, um den Gurtkörper 13 abzuwickeln.
Andererseits, wenn der Benutzer seine Haltung von einer nach vorn geneigten Haltung zu einer aufrechten Haltung ändert, ist der Gurtkörper 13 im Begriff sich wegen der Haltungsänderung zu lockern. Deshalb arbeitet in diesem Fall bei einem Beginn der Haltungsänderung zu einer aufrechten Haltung, um eine Zugkraft, die auf den Gurtkörper 13 wirkt, aufrecht zu erhalten, das Stellglied 14, das heißt, der Motor 33 wird angetrieben, um zu drehen, um den Gurtkörper 13 aufzuwickeln.
Auf diese Weise wird durch die Haltungsänderung des Benutzers der Gurtkörper 13 aufgewickelt oder abgewickelt. Bei dem Aufwickeln oder Abwickeln dreht der Motor 33 um einen vorbestimmten Drehwinkel aktiv oder passiv. Der Drehwinkel zu diesem Zeitpunkt wird durch den Drehdetektor 36 erfasst. Auf diese Weise wird ein Betriebsbetrag des Stellglieds 14 (Motor 33) für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers 13 aufgrund der Haltungsänderung des Benutzers durch den Drehdetektor 36 erfasst. Dann kann, wie später beschrieben wird, die Steuerungseinrichtung 15 den Betriebsbetrag des Stellglieds 14 (Drehwinkel des Motors 33) für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers 13 aufgrund der Haltungsänderung des Benutzers erlangen, einen Haltungsparameter erhalten, der die Haltung des Benutzers beruhend auf dem Betriebsbetrag anzeigt, und beruhend auf dem Haltungsparameter, eine Betriebssteuerung des Stellglieds 14 durchführen, um dem Benutzer eine Unterstützungskraft bereitzustellen.
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerungskonfiguration veranschaulicht, die in der Unterstützungsvorrichtung 10 umfasst ist. Die Steuerungseinrichtung 15 ist durch eine Steuerungseinheit, die einen Mikrocomputer umfasst, ausgebildet und umfasst eine arithmetische Verarbeitungseinheit (CPU) 15a und eine Speichervorrichtung (Speicherabschnitt) 15b, wie einen Speicher. Die arithmetische Verarbeitungseinheit 15a führt verschiedene Arten eines arithmetischen Verarbeitens beruhend auf verschiedenen Programmen, verschiedenen Parametern usw. durch, die in der Speichervorrichtung 15b gespeichert sind. Die Steuerungseinrichtung 15 der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Haltungsschätzabschnitt 42a, einen Bestimmungsabschnitt 42b und einen Bewertungsabschnitt 42c als funktionale Abschnitte, die über ein arithmetisches Verarbeiten durch die arithmetische Verarbeitungseinheit 15a implementiert werden. Die Steuerungseinrichtung 15 umfasst des Weiteren einen Antriebsschaltkreis (Motorantreiber) 15c, der eine Betriebssteuerung des Motors 33 durchführt. Der Motor 33 führt vorbestimmte Betriebe über eine Zusammenarbeit zwischen den jeweiligen funktionalen Abschnitten und dem Antriebsschaltkreis 15c durch. Die funktionalen Abschnitte, die in der Steuerungseinrichtung 15 umfasst sind, werden später beschrieben.
Unterstützungskraft der Unterstützungsvorrichtung 10
7 ist ein Schaubild eines Falles, bei dem der Benutzer, der die Unterstützungsvorrichtung 10 trägt, seine Haltung ändert. Die Unterstützungsvorrichtung 10 kann dem Benutzer eine Unterstützungskraft für die Haltungsänderung bereitstellen.
Wenn der erste Gurt 16 durch den Motor 33 des Stellglieds 14 an der Antriebsrolle 35 aufgewickelt wird, zieht das Verknüpfungsbauteil 18 den zweiten Gurt 17 nach oben in Richtung der Seite des Stellglieds 14, das heißt der oberen Seite. Die entgegengesetzten Endabschnitte 17a, 17d des zweiten Gurts 17 sind an dem linken bzw. rechten zweiten Gurtzeug 12 angebracht. Die zweiten Gurtzeuge 12 sind an die jeweiligen Kniebereiche BN fixiert. Deshalb wirkt, wenn der erste Gurt 16 an der Antriebsrolle 35 aufgewickelt wird, eine Zugkraft an dem ersten Gurt 16 und dem zweiten Gurt 17. Die Zugkraft wirkt als eine Unterstützungskraft für den Benutzer.
Ein Fall, bei dem der Benutzer seine Haltung von einer aufrechten Haltung zu einer nach vorn geneigten Haltung ändert, wird beschrieben. Bei einem Beginn der Haltungsänderung zu einer nach vorn geneigten Haltung wickelt das Stellglied 14 den Gurtkörper 13 ab. Alternativ wird der Gurtkörper 13 ungeachtet einer Leistung des Stellglieds 14 abgewickelt. Folglich kann der Benutzer eine nach vorn geneigte Haltung mühelos einnehmen. Wenn ein Neigungswinkel nach vorn des oberen Körpers des Benutzers bezüglich einer vertikalen Linie θL erreicht und der Benutzer an dem Neigungswinkel θL anhält, wird das Abwickeln des Gurtkörpers 13 angehalten. Man beachte, dass ein Beginn und ein Ende einer Haltungsänderung durch den Drehdetektor 36 oder den Sensor 38 erfasst werden kann.
Wenn der Benutzer beginnt, seine Haltung in eine Richtung von einer nach vorn geneigten Haltung zu einer aufrechten Haltung zu ändern, wickelt das Stellglied 14 den Gurtkörper 13 auf. Folglich wird eine Zugkraft in dem Gurtkörper 13 erzeugt. Die Zugkraft bewirkt eine Erzeugung einer nach hinten wirkenden Kraft F1 in dem ersten Gurtzeug 11. Anders gesagt wird eine wirkende Kraft F1 in einer Richtung erzeugt, in die der obere Körper des Benutzers mit einer nach vorn geneigten Haltung aufgerichtet wird. Außerdem wird gleichzeitig in dem zweiten Gurt 17 eine wirkende Kraft F2, die einen linken Hüftbereich und einen rechten Hüftbereich des Benutzers nach vorne drückt, durch die Zugkraft erzeugt. Folglich kann der Benutzer von der nach vorn geneigten Haltung zu einer aufrechten Haltung leicht zurückkehren.
Außerdem, wie in 4 veranschaulicht ist, wenn der Benutzer eine gebeugte Haltung (geduckte Haltung) einnimmt, bei der der obere Körper nach vorn geneigt ist und die Kniebereiche gebeugt sind, kann die Unterstützungsvorrichtung 10 dem Benutzer eine Unterstützungskraft bereitstellen. Wenn der Benutzer seine Haltung von einer gebeugten Haltung zu einer aufrechten Haltung ändert, beispielsweise wenn der Benutzer einen Gegenstand oder einen Teil des Körpers eines Pflegeempfängers hochhebt, wickelt das Stellglied 14 den Gurtkörper 13 auf. Folglich wird in dem Gurtkörper 13 eine Zugkraft erzeugt.
Die Zugkraft bewirkt eine Erzeugung einer nach hinten wirkenden Kraft F1 in dem ersten Gurtzeug 11. Anders gesagt wird eine wirkende Kraft F1 in einer Richtung erzeugt, in die der obere Körper des Benutzers mit einer nach vorn geneigten Haltung aufgerichtet wird. Außerdem wird gleichzeitig in dem zweiten Gurt 17 die Zugkraft erzeugt, die eine Erzeugung einer wirkenden Kraft F2 bewirkt, die den linken und rechten Hüftbereich des Benutzers nach vorne drückt. Des Weiteren wird eine nach hinten wirkende Kraft F3 in den zweiten Gurtzeugen 12 erzeugt. Die obigen wirkenden Kräfte F1, F2, F3 reduzieren eine Last auf Muskeln, wie dem Rückenmuskel, den Quadrizeps usw., des Benutzers mit einer gebeugten Haltung und ermöglichen somit ein Unterstützen einer Bewegung eines Hochhebens einer Last.
Die Unterstützungsvorrichtung 10 arbeitet auch, wenn der Benutzer seine Haltung von einer aufrechten Haltung in eine gebeugte Haltung ändert, beispielsweise wenn der Benutzer einen Gegenstand oder einen Teil des Körpers eines Pflegeempfängers herunterhebt. In diesem Fall wickelt das Stellglied 14 den Gurtkörper 13 ab, während eine Bremskraft für das Abwickeln des Gurtkörpers 13 ausgeübt wird. Anders gesagt dreht der Motor 33 in eine Richtung, in die der Gurtkörper 13 abgewickelt wird, aber ein Drehmoment in die Aufwickelrichtung wird in dem Motor 33 erzeugt. Folglich wird eine Zugkraft in dem Gurtkörper 13 erzeugt. Auch in diesem Fall ermöglicht die Unterstützungsvorrichtung 10 ein Reduzieren einer Last auf Muskeln, wie den Rückenmuskel, den Quadrizeps usw., des Benutzers in einer gebeugten Haltung und ermöglicht somit ein Unterstützen einer Herunterhebebewegung mittels der obigen wirkenden Kräfte F1, F2, F3. Wie oben beschrieben ermöglicht die Unterstützungsvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung ein Reduzieren einer Last auf die Muskeln des Taillenbereichs in einer gebeugten Haltung und verhindert Schmerzen im unteren Rücken.
Außerdem kann gemäß der Unterstützungsvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung, selbst falls der Benutzer eine gebeugte Haltung hat, bei der einer von dem linken und rechten Beinbereich BL an der vorderen Seite und der andere an der hinteren Seite (in einem seitlich asymmetrischen Zustand) ist, einer (an der Seite, an der der Beinbereich nach vorne gestellt ist) von dem linken zweiten Gurtabschnitt 19 und dem rechten zweiten Gurtabschnitt 20 des zweiten Gurts 17 automatisch länger werden als der andere. Wenn der erste Gurt 16 durch das Stellglied 14 in diesem Zustand aufgewickelt wird, wirkt auch eine Zugkraft auf den zweiten Gurt 17 und wirkt die Zugkraft sowohl auf den linken zweiten Gurtabschnitt 19 als auch auf den rechten zweiten Gurtabschnitt 20, und somit wird die Zugkraft nicht entspannt. Deshalb, wie oben beschrieben ist, selbst falls der Benutzer eine seitlich asymmetrische Haltung hat, ermöglicht die Unterstützungsvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung, dass auf den Benutzer eine zweckmäßige Unterstützungskraft wirkt.
Wenn der Benutzer eine nach vorn geneigte Haltung aufrechterhält, ermöglicht die Unterstützungsvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung auch ein leichtes Aufrechterhalten der Haltung. Anders gesagt, wie in der Figur an der rechten Seite von 7 veranschaulicht ist, in einem Zustand, bei dem der Benutzer eine erste nach vorn geneigte Haltung eingenommen hat, hält der Betrieb des Stellglieds 14 an, um ein Abwickeln des Gurtkörpers 13 zu verhindern. Selbst falls der Benutzer versucht, eine weiter nach vorn geneigte Haltung (zweite nach vorn geneigte Haltung) einzunehmen, verhindert eine Zugkraft des Gurtkörpers 13, der das erste Gurtzeug 11 mit den zweiten Gurtzeugen 12 verbindet, ein Einnehmen der zweiten nach vorne geneigten Haltung. Anders gesagt versucht die Unterstützungsvorrichtung 10 die erste nach vorn geneigte Haltung des Benutzers aufrechtzuerhalten. Für den Benutzer ist es leicht, die erste nach vorn geneigte Haltung aufrechtzuerhalten. Als Folge kann, wenn beispielsweise der Benutzer zum Arbeiten für eine lange Zeit die erste nach vorn geneigte Haltung fortdauernd einnimmt, eine Last auf den Körper reduziert werden.
In der Steuerungseinrichtung 15 gespeicherte Information
Eine in der Speichervorrichtung 15b der Steuerungseinrichtung 15 gespeicherte Information wird beschrieben. In der Speichervorrichtung 15b werden eine Korrespondenzinformation i1 und eine Umwandlungsinformation i2 gespeichert.
Die Korrespondenzinformation i1 ist eine Information, die eine Beziehung zwischen einem Betriebsbetrag des Stellglieds 14 für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers 13 aufgrund einer Haltungsänderung eines Benutzers und einem Haltungsparameter, der eine Haltung des Benutzers anzeigt, anzeigt. In der vorliegenden Offenbarung, wie in 7 veranschaulicht ist, ist der „Haltungsparameter“ ein Neigungswinkel θL des oberen Körpers eines Benutzers bezüglich einer vertikalen Linie. Der Neigungswinkel θL wird als „Haltungswinkel θL“ bezeichnet. Nachfolgend wird eine Beschreibung mit einem Haltungswinkel θL eines Benutzers als der Haltungsparameter bereitgestellt. Man beachte, dass der Haltungsparameter ein anderer Parameter sein kann und eine Winkelgeschwindigkeit in einer Richtung, in die sich der Haltungswinkel θL ändert, sein kann, die von dem Haltungswinkel θL verschieden ist. Die Winkelgeschwindigkeit kann durch eine zeitliche Ableitung des Haltungswinkels θL erhalten werden. Außerdem kann als der Haltungsparameter sowohl der Haltungswinkel θL als auch die Winkelgeschwindigkeit verwendet werden. Wenn ein Benutzer eine aufrechte Haltung hat, gilt θL = 0.
Die Korrespondenzinformation i1 wird genauer beschrieben. Wie oben beschrieben ist, wird durch eine Haltungsänderung des Benutzers der Gurtkörper 13 aufgewickelt oder abgewickelt und wird als ein Betriebsbetrag des Stellglieds 14 zu dieser Zeit ein Drehwinkel des Motors 33 durch den Drehdetektor 36 erfasst. Es gibt eine Wechselbeziehung zwischen einem Drehwinkel θM des Motors 33 des Gurtkörpers 13 für ein Aufwickeln oder Abwickeln aufgrund einer Haltungsänderung eines Benutzers und einem Haltungswinkel θL. Deshalb wird, wie in 8 veranschaulicht ist, eine Korrespondenzinformation i1, die eine Beziehung zwischen einem Drehwinkel θM des Motors 33 für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers 13 aufgrund einer Haltungsänderung eines Benutzers und einem Haltungswinkel θL anzeigt, in der Speichervorrichtung 15b gespeichert.
Man beachte, dass die Korrespondenzinformation i1 eine Funktion zwischen einem Drehwinkel θM und einem Haltungswinkel θL oder eine Tabelle (Datenbasis), bei der ein Drehwinkel θM und ein Haltungswinkel θL miteinander verknüpft sind, anstatt ein Graph sein kann, wie in 8 veranschaulicht ist.
Die in 8 angezeigte durchgezogene Linie ist eine Korrespondenzinformation i1 für einen Fall, bei dem der Benutzer eine Standardkörpergröße hat, die in 8 angezeigte gestrichelte Linie ist eine Korrespondenzinformation i1 für einen Fall, bei dem der Benutzer eine Größe hat, die kleiner als die Standardkörpergröße ist, und die in 8 angezeigte abwechselnd kurz und lang gestrichelte Linie ist eine Korrespondenzinformation i1 für einen Fall, bei dem der Benutzer eine Größe hat, die größer als die Standardkörpergröße ist. Auf diese Weise ist in der vorliegenden Offenbarung die Korrespondenzinformation i1 eine Information, die des Weiteren für jeweilige Größen von Benutzern festgelegt ist. Die Korrespondenzinformation i1 für die jeweiligen Größen kann eine Funktion sein, die durch eine Umwandlung einer Funktion erhalten wird, die eine Korrespondenzinformation für einen Fall anzeigt, bei dem der Benutzer eine Standardkörpergröße hat, beispielsweise unter Verwendung eines Koeffizienten, kann außerdem ein Format, das einen Graph verwendet, oder ein Format sein, dass eine Tabelle verwendet.
Die Korrespondenzinformation i1 ist eine Information, die im Voraus erzeugt wird. Anders gesagt wird die Korrespondenzinformation i1 durch Benutzer mit verschiedenen Körpergrößen, die die Unterstützungsvorrichtung 10 tragen, ein Ändern der jeweiligen Haltungswinkel θL in verschiedene Weisen und ein Erlangen eines Drehwinkel θM für jeden Haltungswinkel θL erzeugt. Man beachte, dass, obwohl es nicht veranschaulicht ist, ein Drehdetektor, der einen Drehwinkel der Antriebsrolle 35 erfasst, vorgesehen werden kann und ein Drehwinkel der Antriebsrolle 35 erfasst werden kann. In diesem Fall wird eine Korrespondenzinformation, die eine Beziehung zwischen einem Drehwinkel der Antriebsrolle 35 und einem Haltungsparameter (Haltungswinkel θL) anzeigt, in der Speichervorrichtung 15b gespeichert.
Wie in 9 veranschaulicht ist, ist die Umwandlungsinformation i2 eine Information, die eine Beziehung zwischen einem Haltungsparameter (Haltungswinkel θL) und einer Unterstützungskraft (τa, ref), die einem Benutzer bereitgestellt wird, anzeigt. Die Umwandlungsinformation i2 ist eine Information, die im Voraus erzeugt wird. Anders gesagt wird die Umwandlungsinformation i2 durch ein Festlegen von Unterstützungskräften, von denen angenommen wird, dass sie für die jeweiligen Haltungswinkel θL zweckmäßig sind, und ein miteinander Verknüpfen der Haltungswinkel θL und der Unterstützungskräfte, die den jeweiligen Haltungswinkeln θL entsprechen, erzeugt. Wie bei der Korrespondenzinformation i1 kann die Umwandlungsinformation i2 in einem Format, das einen Graph verwendet, oder einem Format sein, das eine Tabelle verwendet, oder kann eine Funktion sein. In 9 ist zur leichteren Beschreibung die Umwandlungsinformation i2 in einem Format, das eine Tabelle verwendet. „A“, „B“, „C“ und „D“, die Unterstützungskräfte in 9 anzeigen, sind vorbestimmte Werte. Man beachte, dass die Umwandlungsinformation i2 durch andere Mittel erlangt werden kann oder ein arithmetisches Programm sein kann, das einen anderen Algorithmus verwendet.
Man beachte, dass als der Haltungsparameter ein Haltungswinkel θL und eine Winkelgeschwindigkeit in eine Richtung, in die sich der Haltungswinkel θL ändert, verwendet werden können und die Umwandlungsinformation i2 eine Information sein kann, die eine Beziehung zwischen dem Haltungsparameter (dem Haltungswinkel θL und der Winkelgeschwindigkeit) und der Unterstützungskraft (τa, ref) anzeigt. In diesem Fall wird die Umwandlungsinformation i2 in solch einer Weise festgelegt, dass beispielsweise, wenn die Winkelgeschwindigkeit in einen vorbestimmten Bereich fällt, die Unterstützungskraft (τa, ref) größer wird, wenn der Haltungswinkel θL größer wird (in einer Beugungsrichtung). Außerdem wird die Umwandlungsinformation i2 in solch einer Weise festgelegt, dass, wenn der Haltungswinkel θL in einen vorbestimmten Bereich fällt, die Unterstützungskraft kleiner wird, wenn die Winkelgeschwindigkeit größer wird (in der Beugungsrichtung).
Funktionale Abschnitte, die in der Steuerungseinrichtung 15 umfasst sind
Funktionen des Haltungsschätzabschnitts 42a und des Bestimmungsabschnitts 42b werden beschrieben. Es wird angenommen, dass ein Benutzer, der die Unterstützungsvorrichtung 10 trägt, seine Haltung geändert hat und der Motor 33 des Stellglieds 14 zusammen mit der Änderung um einen vorbestimmten Winkel gedreht hat und der Drehdetektor 36 einen Drehwinkel θM-1 des Motors 33 als einen Betriebsbetrag des Stellglieds 14 erfasst hat.
Wenn der Drehwinkel θM-1 des Motors 33 zusammen mit der Haltungsänderung des Benutzers erhalten wird, schätzt der Haltungsschätzabschnitt 42a einen Haltungswinkel θL-1 als einen Haltungsparameter beruhend auf dem Drehwinkel θM-1 und der Korrespondenzinformation i1 (siehe 8).
Der Bestimmungsabschnitt 42b berechnet eine Ausgabe des Stellglieds, das heißt ein Ausgabedrehmoment des Motors 33, als einen physikalischen Betrag zum Betreiben des Stellglieds 14 beruhend auf dem Haltungswinkel θL-1, der durch den Haltungsschätzabschnitt 42a erhalten wird. Das Ausgabedrehmoment des Motors 33 wird beispielsweise wie folgt erhalten. Wenn eine Unterstützungskraft τa, ref, die einem Haltungswinkel θL entspricht, von der Umwandlungsinformation i2 erhalten wird, wird ein Ausgabedrehmoment des Motors 33, das der Unterstützungskraft τa, ref entspricht, erhalten. Das Ausgabedrehmoment des Motors 33 wird über eine Umwandlung der Unterstützungskraft τa, ref erhalten. Alternativ kann das Ausgabedrehmoment des Motors 33 in Verknüpfung mit der Unterstützungskraft τa, ref in der Umwandlungsinformation i2 festgelegt werden (siehe 9) und kann von der Umwandlungsinformation i2 herausgezogen werden.
Man beachte, dass in der vorliegenden Offenbarung ein physikalischer Betrag zum Betreiben des Stellglieds 14 ein Ausgabedrehmoment des Motors 33 ist und ein Strom, der dem Ausgabedrehmoment entspricht, dem Motor 33 als Antriebsstrom über die Steuerung durch die Steuerungseinrichtung 15 bereitgestellt wird. Der physikalische Betrag kann ein Wert einer anderen Art sein oder kann ein Stromwert eines Stroms sein, der dem Motor 33 bereitgestellt wird, um zu veranlassen, dass der Motor 33 das Ausgabedrehmoment erzeugt, das der Unterstützungskraft τa, ref entspricht.
Das Ausgabedrehmoment des Motors 33, das der Unterstützungskraft τa, ref entspricht, kann mit einer Korrektur erhalten werden. Für diesen Zweck hat der Bestimmungsabschnitt 42b des Weiteren die folgende Funktion. Anders gesagt, wenn der Haltungswinkel θL-1 als der Haltungsparameter wie oben beschrieben erhalten wird, bestimmt der Bestimmungsabschnitt 42b die Unterstützungskraft τa, ref beruhend auf der Umwandlungsinformation i2 (siehe 9) und korrigiert die bestimmte Unterstützungskraft τa, ref. Die Korrektur wird durch eine Berechnung eines nachfolgenden Ausdrucks (1) durchgeführt. Anders gesagt ist die Korrektur eine Korrektur der bestimmten Unterstützungskraft τa, ref unter Verwendung eines „Radius rcalc der Antriebsrolle 35“, der wie folgt definiert ist (siehe 10). Der „Radius rcalc der Antriebsrolle 35“: ein Radius der Antriebsrolle 35 einschließlich des Gurtkörpers 13 (erster Gurt 16), der an der Antriebsrolle 35 aufgewickelt ist. $τ M,cmd = \frac{r c a l c \times τ a, r e f}{r i n i t \times n \times η}$
In dem obigen Ausdruck (1) ist „τM, cmd“ ein korrigiertes Ausgabedrehmoment des Motors 33. „τa, ref“ ist ein auf der Umwandlungsinformation i2 beruhender Wert. „n“ ist ein Untersetzungsverhältnis des Reduzierabschnitts 34. „η“ ist ein Koeffizient des Reduzierabschnitts 34. „rcalc“ ist der Radius der „Antriebsrolle 35“ und wird gemäß Ausdruck (2) berechnet, der später beschrieben wird. „rinit“ in Ausdruck (2) ist ein Radius der Antriebsrolle 35 einschließlich des Gurtkörpers 13 vor der Haltungsänderung des Benutzers. Ein Wert des Radius ist beispielsweise ein Wert, der zu der Zeit der vorherigen Haltungsänderung des Benutzers unter Verwendung des Ausdrucks (2) erhalten wird. ${\begin{matrix} Δ r = \frac{θ M \times t}{2 π \times n} \\ r c a l c = r i n i t + Δ r \end{matrix}$
In dem obigen Ausdruck (2) ist „θM“ ein Drehwinkel des Motors 33. Der Drehwinkel θM-1 wurde als ein Ergebnis der Haltungsänderung des Benutzers erhalten. Hier ist θM = θM-1. „t“ ist eine Dicke des Gurtkörpers 13 (erster Gurt 16). „n“ ist das Untersetzungsverhältnis des Reduzierabschnitts 34. Wie oben angegeben ist, ist „rinit“ der Radius der Antriebsrolle 35 einschließlich des Gurtkörpers 13 vor der Haltungsänderung des Benutzers.
Die Korrektur wird durchgeführt, da der Gurtkörper 13 (erster Gurt 16) eine bestimmte Dicke t (siehe 10) hat. Anders gesagt, selbst wenn der Motor 33 den Gurtkörper 13 an der Antriebsrolle 35 mit einer gleichen Ausgabe aufwickelt, ändert sich ein Drehmoment in der Antriebsrolle 35 zum Erzeugen einer Unterstützungskraft wegen einer Wirkung der Dicke t des Gurtkörpers 13. Die Korrektur ermöglicht ein Beseitigen der Wirkung der Dicke t des Gurtkörpers 13, der an der Antriebsrolle 35 aufgewickelt wird, wenn das Ausgabedrehmoment (τM, cmd) des Motors 33 als ein physikalischer Betrag zum Betreiben des Stellglieds 14 erhalten wird, um eine Unterstützungskraft zu erhalten, die dem Benutzer bereitgestellt werden soll.
Wie oben beschrieben wird ein Haltungswinkel θL(θL-1) eines Benutzers, wenn der Benutzer seine Haltung geändert hat, beruhend auf einem Drehwinkel θM(θM-1) des Motors 33 abgeschätzt und wird ein Ausgabedrehmoment (τM, cmd) des Motors 33 beruhend auf dem Haltungswinkel θL(θL-1) berechnet. Ein Strom, der dem Ausgabedrehmoment (τM, cmd) entspricht, wird dem Motor 33 als ein Antriebsstrom über die Steuerung durch die Steuerungseinrichtung 15 bereitgestellt. Man beachte, dass, wenn eine Korrektur durchgeführt wird, ein Strom, der dem korrigierten Ausgabedrehmoment des Motors 33 entspricht, dem Motor 33 als ein Antriebsstrom über die Steuerung durch die Steuerungseinrichtung 15 bereitgestellt wird.
Wie oben beschrieben erhält die Steuerungseinrichtung 15 einen Haltungswinkel θL beruhend auf einem Drehwinkel θM des Motors für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers 13 aufgrund einer Haltungsänderung des Benutzers. Die Steuerungseinrichtung 15 ist eingerichtet, um eine Betriebssteuerung des Stellglieds 14 (Motor 33) beruhend auf dem erhaltenen Haltungswinkel θL durchzuführen, um dem Benutzer eine Unterstützungskraft bereitzustellen.
Des Weiteren kann ein Ergebnis einer Erfassung durch den Sensor 38 berücksichtigt werden, um einen physikalischen Betrag zum Betreiben des Stellglieds 14 (ein Ausgabedrehmoment des Motors 33 oder einen Stromwert eines dem Motor 33 bereitgestellten Stroms) zu erhalten. Anders gesagt führt die Steuerungseinrichtung 15, wie oben beschrieben ist, eine Betriebssteuerung des Stellglieds 14 (Motor 33) durch, um dem Benutzer eine Unterstützungskraft bereitzustellen, unter Verwendung eines Ergebnisses einer Erfassung durch den Sensor 38 zusätzlich zu einem Betriebsbetrag des Stellglieds 14 (Motor 33) für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers 13 aufgrund der Haltungsänderung des Benutzers. Ein Fall, bei dem ein Ergebnis einer Erfassung durch den Sensor 38 berücksichtigt wird, wird nachfolgend beschrieben.
11 ist ein Blockdiagramm, das eine Verarbeitung veranschaulicht, die durch die Steuerungseinrichtung 15 durchgeführt wird. Block B1 in 11 ist eine Verarbeitung zum Abschätzen eines Haltungswinkels θL eines Benutzers beruhend auf einem Drehwinkel θM des Motors 33 unter Verwendung der Korrespondenzinformation i1 in solch einer Weise, wie sie oben beschrieben ist.
Der Sensor 38 ist ein Dreiachsenbeschleunigungssensor und erfasst fortwährend Beschleunigungen (G) in jeweilige X-Achsen-, Y-Achsen- und Z-Achsen-Richtungen, die rechtwinklig zueinander sind. Die X-Achsen-Richtung entspricht einer (rechten) Seite in einer Links-Rechts-Richtung eines Benutzers mit einer aufrechten Haltung, die Y-Achsen-Richtung entspricht einer (vorderen) Seite in einer Vorderseiten-Rückseiten-Richtung des Benutzers und die Z-Achsen-Richtung entspricht einer (oberen) Seite in einer Höhenrichtung des Benutzers. Bei einer Erfassung von Beschleunigungen durch den Sensor 38 führt der Bewertungsabschnitt 42c, der in der Steuerungseinrichtung 15 umfasst ist, eine Berechnung eines untenstehenden Ausdrucks (3) durch (Block B2 in 11). In Ausdruck (3) ist AX eine Beschleunigung in der X-Achsen-Richtung, ist AY eine Beschleunigung in der Y-Achsen-Richtung und ist AZ eine Beschleunigung in der Z-Achsen-Richtung. $α = \sqrt{A X^{2} + A Y^{2} + A Z^{2}}$
Des Weiteren vergleicht der Bewertungsabschnitt 42 c ein Berechnungsergebnis α der Berechnung von Ausdruck (3) mit Schwellwerten ε1, ε2 (Block B3 in 11). Der Schwellwert ε1 ist ein Wert, der kleiner als 1 ist (ε1 < 1) und der Schwellwert ε2 ist ein Wert, der größer als 1 ist (ε2 > 1). Wenn α größer als ε1 aber kleiner als ε2 ist (ε1 < α < ε2), wird ein Haltungsparameter (Haltungswinkel θL), der beruhend auf dem Ergebnis einer Erfassung durch den Sensor 38 abgeschätzt wird, verwendet (Block B4 in 11).
Hier wird, wenn α ein Wert nahe bei 1 ist, abgeschätzt, dass der Benutzer seine Haltung an dieser Position verändert hat, aber keine andere Bewegung als die Haltungsänderung, wie ein Gehen, vollführt hat. Man beachte, dass, wenn der Benutzer eine Gehbewegung vollführt, eine Wirkung einer solchen Bewegung in dem Ergebnis einer Erfassung durch den Sensor 38 wiedergespiegelt wird und somit α beispielsweise größer als ε2 wird.
Wenn α größer als ε1 aber kleiner als ε2 ist, erfasst der Sensor 38 hauptsächlich Komponenten, die durch die Schwerkraft erzeugt werden. Deshalb wendet der Bewertungsabschnitt 42c einen Haltungswinkel θL des Benutzers an, der gemäß einem nachfolgenden Ausdruck (4) beruhend auf dem Ergebnis einer Erfassung durch den Sensor 38 erhalten wird (Block B4 in 11). Anders gesagt, wenn α größer als ε1 aber kleiner als ε2 ist, ist es zweckmäßig, einen Haltungswinkel θL unter Verwendung des Sensors 38 abzuschätzen. Deshalb wird der Haltungswinkel θL, der gemäß einem nachfolgenden Ausdruck (4) berechnet wird, in der Speichervorrichtung 15b als θLtemp gespeichert. $θ L = {tan}^{- 1} (- \frac{A Y}{A Z})$
Andererseits, wenn ε1 < α < ε2 nicht erfüllt ist, das heißt, wenn α gleich oder unterhalb von ε1 ist oder wenn α gleich oder oberhalb von ε2 ist, wird der Haltungswinkel θL, der beruhend auf dem Drehwinkel θM des Motors 33 abgeschätzt wird, der in Block B1 erhalten wird, angewendet. Wenn ε1 < α < ε2 nicht erfüllt ist, ist es nicht zweckmäßig, einen Haltungswinkel θL unter Verwendung des Sensors 38 abzuschätzen. Deshalb wird der Haltungswinkel θL, der beruhend auf dem Drehwinkel θM abgeschätzt wird, in der Speichervorrichtung 15b als θLtemp gespeichert.
Wie oben beschrieben ist, erfasst der Sensor 38 fortwährend die Beschleunigungen (G). Deshalb werden in der Speichervorrichtung 15b Haltungswinkel θLtemp, die in der Vergangenheit erhalten werden, und der Haltungswinkel θLtemp, der zu diesem Zeitpunkt erhalten wird, gespeichert. Es wird angenommen, dass der Haltungswinkel θLtemp, der zu diesem Zeitpunkt erhalten wird, ein „Haltungswinkel θL(N)“ ist und der Haltungswinkel θLtemp, der in der Vergangenheit erhalten wird (ein Zeitpunkt, der diesem Zeitpunkt unmittelbar vorausgeht, das heißt ein vorheriger Zeitpunkt), ein „Haltungswinkel θL(N-1)“ ist. Der Bewertungsabschnitt 42c berechnet einen Unterschied ΔθL zwischen dem Haltungswinkel θL(N) und dem Haltungswinkel θL(N-1) gemäß einem nachfolgenden Ausdruck (5). $Δ θ L = θ L (N) - θ L (N - 1)$
Der Bewertungsabschnitt 42c vergleicht des Weiteren einen Absolutwert des Unterschieds ΔθL mit einem Schwellwert ε3. Wenn der Absolutwert des Unterschieds ΔθL gleich dem Schwellwert ε3 oder unterhalb von diesem ist, wird der „Haltungswinkel θL(N)“, der der Haltungswinkel θLtemp ist, der zu diesem Zeitpunkt erhalten wird, als gegenwärtiger Haltungswinkel des Benutzers bestimmt. Andererseits, wenn der Absolutwert des Unterschieds ΔθL den Schwellwert ε3 überschreitet, führt der Bewertungsabschnitt 42c eine Berechnung gemäß einem nachfolgenden Ausdruck (6) durch. Ein „Haltungswinkel θL(N)“, der als ein Ergebnis der Berechnung erhalten wird, wird als ein gegenwärtiger Haltungswinkel des Benutzers bestimmt. $θ L (N) = θ L (N - 1) + sgn (Δ θ L) \times ε 3$
(wobei sgn() eine Vorzeichenfunktion ist)
Auf diese Weise ist eine Bedeutung des Bewertungsabschnitts 42c, die den Unterschied ΔθL zwischen dem Haltungswinkel θL(N) von diesem Zeitpunkt und dem vergangenen Haltungswinkel θL(N-1) verwendet, wie folgt. Anders gesagt, falls kein Unterschied ΔθL berücksichtigt wird, falls beispielsweise das Berechnungsergebnis α einer Berechnung gemäß einem Ausdruck (3) von einem Zustand, bei dem das Berechnungsergebnis α ε1 < α < ε2 erfüllt sich zu einem Zustand ändert, bei dem das Berechnungsergebnis α ε1 < α < ε2 nicht erfüllt, kann bestimmt werden, dass eine augenblickliche große Änderung in dem Haltungswinkel auftritt. In diesem Fall ändert sich eine durch die Unterstützungsvorrichtung erzeugte Unterstützungskraft unvermittelt, das heißt, ein Rotationsdrehmoment des Motors 33 ändert sich unvermittelt, was den Benutzer ein merkwürdiges Gefühl vermitteln kann. In der vorliegenden Offenbarung wird jedoch, wenn ein Absolutwert eines Unterschieds ΔθL zwischen einem Haltungswinkel θL(N) von diesem Zeitpunkt und einem vergangenen Haltungswinkel θL(N-1) den Schwellwert ε3 überschreitet, wie oben beruhend auf Ausdruck (6) beschrieben, ein gegenwärtiger Haltungswinkel θL(N) des Benutzers beruhend auf dem Haltungswinkel θL(N-1), was ein vergangenes Ergebnis ist, und einem Änderungsbetrag ΔθL einer Änderung in einem Haltungswinkel bestimmt. Deshalb ist es möglich, zu verhindern, dass eine Unterstützungskraft sich unvermittelt ändert, und somit zu verhindern, dass dem Benutzer ein merkwürdiges Gefühl vermittelt wird.
Wie oben beschrieben ist, wird das Ausgabedrehmoment (τM, cmd) des Motors 33 beruhend auf dem gegenwärtigen Haltungswinkel θL(N) des Benutzers erhalten, der in solch einer Weise wie oben beschrieben bestimmt wird. Ein Strom, der dem Ausgabedrehmoment (τM, cmd) entspricht, wird dem Motor 33 als ein Antriebsstrom über die Steuerung durch die Steuerungseinrichtung 15 bereitgestellt. Außerdem kann das Ausgabedrehmoment wie oben beschrieben korrigiert werden. Ein Betriebsmodus der Unterstützungsvorrichtung 10 kann beruhend auf dem gegenwärtigen Haltungswinkel θL(N) des Benutzers, der in solch einer Weise wie oben beschrieben bestimmt wird, ausgewählt oder geändert werden.
Wie oben beschrieben hat die Steuerungseinrichtung 15, die in der Unterstützungsvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung umfasst ist, eine Funktion, die eine erste Schätzverarbeitung zum Abschätzen eines Haltungswinkels θL eines Benutzers beruhend auf einem Drehwinkel θM des Motors 33, der durch den Drehdetektor 36 erfasst wird, durchführt, und eine Funktion, die einen zweite Schätzverarbeitung zum Abschätzen eines Haltungswinkels θL eines Benutzers beruhend auf einer Ausgabe des Sensors 38 durchführt. Dann erhält der Haltungsschätzabschnitt 42a der Steuerungseinrichtung 15 einen Haltungswinkel θL als einen Haltungsparameter unter Verwendung eines Verarbeitungsergebnisses von der ersten Schätzverarbeitung oder der zweiten Schätzverarbeitung.
Hier wird eine Bedeutung der Steuerungseinrichtung 15 mit einer Funktion, die nicht nur die erste Schätzverarbeitung, sondern auch die zweite Schätzverarbeitung durchführt, beschrieben. 12 ist ein Schaubild, das einen Fall, bei dem ein Benutzer eine nach vorn geneigte Haltung hat, bei der der Oberkörper des Benutzers nach vorn geneigt ist, und einen Fall veranschaulicht, bei dem der Benutzer eine Haltung hat, bei der der Benutzer mit gebeugten Knien sitzt, während sich der Oberkörper entlang einer Vertikallinie befindet. Beim Vergleich zwischen dem Fall, bei dem der Benutzer eine nach vorn geneigte Haltung hat, wie es auf der linken Seite von 12 veranschaulicht ist, und dem Fall, bei dem der Benutzer mit gebeugten Knien sitzt, wie es auf der rechten Seite von 12 veranschaulicht ist, sind die jeweiligen Beugungswinkel θ des Oberkörpers bezüglich der Schenkel gleich. Deshalb sind mit der ersten Schätzverarbeitung jeweilige Drehwinkel θM des Motors 33 gleich, da jeweilige Beträge eines Abwickelns des Gurtkörpers 13 gleich sind, was zur Folge hat, dass eine Unterscheidung zwischen jeweiligen Haltungswinkel θL ausbleibt.
Andererseits wird mit der zweiten Schätzverarbeitung ein Neigungswinkel des Oberkörpers eines Benutzers bezüglich einer Vertikallinie beruhend auf jeweilige X-, Y- und Z-Achsenbeschleunigungen berechnet, die durch den Sensor 38 bereitgestellt werden. Deshalb ist ein Wert des Neigungswinkels des Oberkörpers, der Wert, der beruhend auf den jeweiligen X-, Y- und Z-Achsenbeschleunigungen erhalten wird, die durch den Sensor 38 bereitgestellt werden, zwischen dem Fall, bei dem der Benutzer eine nach vorn geneigte Haltung hat, was auf der linken Seite von 12 veranschaulicht ist, und dem Fall, bei dem der Benutzer sitzt, was auf der rechten Seite von 12 veranschaulicht ist, verschieden. Anders gesagt ist es mit der zweiten Schätzverarbeitung möglich, zu bestimmen, ob der Benutzer eine nach vorn geneigte Haltung hat, bei der der Oberkörper nach vorn geneigt ist, oder der Benutzer eine Haltung hat, bei der der Benutzer mit seinen gebeugten Knien sitzt, während sich der Oberkörper entlang der Vertikallinie befindet.
Ein Bestimmen, dass der Benutzer eine nach vorn geneigte Haltung hat, bei der der Oberkörper nach vorn geneigt ist, ermöglicht es, dass der Bewertungsabschnitt 42c, den Bewegungsmodus des Benutzers eines Änderns seiner Haltung von einer nach vorn geneigten Haltung zu einer aufrechten Haltung abschätzt, um eine Last hochzuheben oder seine Haltung von einer aufrechten Haltung zu einer nach vorn geneigten Haltung zu ändern, um eine Last herunterzuheben. In diesem Fall betreibt die Unterstützungsvorrichtung 10 das Stellglied 14, um eine Unterstützungskraft zum Hochheben oder Herunterheben der Last zu erzeugen. Außerdem kann der Bewertungsabschnitt 42c den Bewegungsmodus des Benutzers einer Arbeitsverrichtung in einer sitzenden Haltung beruhend auf einer Bestimmung abschätzen, dass der Benutzer eine Haltung hat, bei der der Benutzer mit gebeugten Knien sitzt, während sich der Oberkörper entlang einer Vertikallinie befindet. In diesem Fall erzeugt die Unterstützungsvorrichtung 10 beispielsweise keine Unterstützungskraft. Man beachte, dass, wenn der Benutzer Arbeit in einer sitzenden Haltung verrichtet, falls eine Unterstützungskraft erzeugt wird, die ähnlich zu der in einem Fall ist, bei dem der Benutzer eine Last aufhebt, der Benutzer nach hinten gezogen wird und sein Gleichgewicht verliert.
Unterstützungsvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung
Wie oben beschrieben umfasst die Unterstützungsvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung (siehe 2) das erste Gurtzeug 11, das an Schulterbereiche BS eines Benutzers gepasst werden soll, die zweiten Gurtzeuge 12, die an einen linken bzw. rechten Beinbereich BL des Benutzers gepasst werden sollen, den Gurtkörper 13 und das Stellglied 14. Der Gurtkörper 13 ist vorgesehen, um sich zu dem ersten Gurtzeug 11 und zu den zweiten Gurtzeugen 12 entlang der Rückseite des Benutzers zu erstrecken. Das Stellglied 14 ist in dem ersten Gurtzeug 11 vorgesehen und ist eingerichtet, um ein Teil des Gurtkörpers 13 aufwickeln und abwickeln zu können.
Der Gurtkörper 13 umfasst den ersten Gurt 16, der durch das Stellglied 14 aufgewickelt und abgewickelt werden soll, den zweiten Gurt 17, der an die zweiten Gurtzeuge 12 angebracht ist, und das Verknüpfungsbauteil 18, das den ersten Gurt 16 mit dem zweiten Gurt 17 zusammenfügt.
Gemäß dieser Unterstützungsvorrichtung 10 ist der Gurtkörper 13 vorgesehen, um sich zu dem ersten Gurtzeug 11 und zu den zweiten Gurtzeugen 12 entlang der Rückseite eines Benutzers zu erstrecken. Dadurch, dass das Stellglied 14 den Gurtkörper 13 (ersten Gurt 16) aufwickelt, wirkt eine Zugkraft auf den ersten Gurt 16 und den zweiten Gurt 17. Die Zugkraft bewirkt eine Erzeugung einer Unterstützungskraft zum Unterstützen der Arbeit des Benutzers, die eine Belastung auf den Körper des Benutzers reduziert.
Beispielsweise, wenn ein Benutzer (Pflegekraft) seine Haltung von einer nach vorn geneigten Haltung zu einer aufrechten Haltung ändert, während dieser eine Last (Pflegeempfänger) mit seinen Händen hält (siehe 7), wirkt eine Zugkraft auf den Gurtkörper dadurch, dass das Stellglied 14 den Gurtkörper 13 aufwickelt. Die Zugkraft erleichtert es dem Benutzer, seine Haltung von einer nach vorn geneigten Haltung zu einer aufrechten Haltung zu ändern und reduziert somit eine Belastung auf den Körper des Benutzers. Anders gesagt wird eine auf den Gurtkörper 13 wirkende Zugkraft durch das Stellglied 14 als eine Unterstützungskraft erzeugt.
In der Unterstützungsvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung kann das Stellglied 14 einen Teil des Gurtkörpers 13 gemäß einer Haltungsänderung eines Benutzers aufwickeln und abwickeln. Eine Steuerung des Stellglieds 14 wird durch die Steuerungseinrichtung 15 durchgeführt. Die Steuerungseinrichtung 15 erhält einen Haltungsparameter, der eine Haltung des Benutzers beruhend auf einem Betriebsbetrag des Stellglieds 14 (das heißt einem Drehwinkel des Motors 33) für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers 13 aufgrund der Haltungsänderung des Benutzers anzeigt. Dann, um dem Benutzer eine Unterstützungskraft bereitzustellen, führt die Steuerungseinrichtung 15 eine Betriebssteuerung des Motors 33 beruhend auf dem Haltungsparameter durch.
Dadurch, dass die Unterstützungsvorrichtung 10 die obige Konfiguration hat, wird, wenn ein Benutzer seine Haltung ändert, der Gurtkörper 13 gemäß der Änderung aufgewickelt oder abgewickelt und dreht der Motor 33 für ein Aufwickeln oder Abwickeln. Es gibt eine Wechselbeziehung zwischen einer Änderung einer Haltung eines Benutzers und einem Drehwinkel des Motors 33. Deshalb wird ein Haltungsparameter beruhend auf dem Drehwinkel erhalten und, um dem Benutzer eine Unterstützungskraft bereitzustellen, eine Betriebssteuerung des Motors 33 beruhend auf dem Haltungsparameter durchgeführt. Als Folge ist es möglich, eine Unterstützungskraft gemäß der Haltung des Benutzers zu erzeugen.
Wie in 8 veranschaulicht ist, wird die Korrespondenzinformation i1, die eine Beziehung zwischen einem Drehwinkel θM des Motors 33 für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers 13 aufgrund einer Haltungsänderung eines Benutzers und einem Haltungsparameter (Haltungswinkel θL) anzeigt, in der Speichervorrichtung 15b der Steuerungseinrichtung 15 gespeichert. Wenn ein Drehwinkel θM des Motors 33 zusammen mit einer Haltungsänderung eines Benutzers erhalten wird, schätzt der Haltungsschätzabschnitt 42 a der Steuerungseinrichtung 15 einen Haltungsparameter (Haltungswinkel θL) beruhend auf dem Drehwinkel θM und der Korrespondenzinformation i1 ab. Der Bestimmungsabschnitt 42b der Steuerungseinrichtung 15 erhält ein Ausgabedrehmoment des Motors 33 oder einen Stromwert eines dem Motor 33 zugeführten Stroms als einen physikalischen Betrag zum Betreiben des Motors 33, beruhend auf dem geschätzten Haltungsparameter (Haltungswinkel θL).
Mit der obigen Konfiguration, wenn ein Benutzer seine Haltung zu einer vorbestimmten Haltung ändert und ein Drehwinkel θM des Motors 33 zu dem Zeitpunkt der Haltungsänderung erhalten wird, kann ein Haltungsparameter (Haltungswinkel θL) beruhend auf der Korrespondenzinformation i1 erhalten werden. Der Haltungsparameter (Haltungswinkel θL) zeigt die Haltung des Benutzers an. Ein physikalischer Betrag zum Betreiben des Motors 33 gemäß dem Haltungsparameter (der Haltung des Benutzers) wird beruhend auf dem erhaltenen Haltungsparameter (Haltungswinkel θL) bestimmt. Folglich kann die Unterstützungsvorrichtung 10 eine Unterstützungskraft mit einer zweckmäßigen Stärke gemäß der Haltung des Benutzers erzeugen.
Man beachte, dass bei verschiedenen Größen des Benutzers der Drehwinkel des Motors 33 verschieden sein kann, selbst wenn die Änderung der Haltung die gleiche ist. In der vorliegenden Offenbarung ist jedoch, wie in 8 veranschaulicht ist, die Korrespondenzinformation i1 eine Information, die für jeweilige Größen von Benutzern festgelegt ist. Deshalb, selbst wenn die Größe des Benutzers unterschiedlich ist, kann der Haltungsparameter (Haltungswinkel θL) erhalten werden.
Der Gurtkörper 13 (erster Gurt 16) hat eine bestimmte Dicke t. Selbst wenn der Motor 33 den Gurtkörper 13 an der Antriebsrolle 35 mit gleicher Ausgabe aufwickelt, kann sich ein Drehmoment in der Antriebsrolle 35 zum Erzeugen einer Unterstützungskraft wegen einer Wirkung der Dicke t des Gurtkörpers 13 (erster Gurt 16) ändern.
Deshalb bestimmt in der vorliegenden Offenbarung, wenn ein Haltungsparameter (Haltungswinkel θL) abgeschätzt wird, der Bestimmungsabschnitt 42b, der in der Steuerungseinrichtung 15 umfasst ist, eine Unterstützungskraft beruhend auf der Umwandlungsinformation i2 und korrigiert die bestimmte Unterstützungskraft gemäß obigen Ausdruck (1). Die Korrektur wird unter Verwendung des Radius rcalc (siehe 10) der Antriebsrolle 35 einschließlich des Gurtkörpers 13, der an der Antriebsrolle 35 aufgewickelt ist, durchgeführt. Als Folge der Durchführung der Korrektur wird die Wirkung der Dicke t des Gurtkörpers 13, der an der Antriebsrolle 35 aufgewickelt ist, beseitigt.
Des Weiteren ist in der Unterstützungsvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung die Steuerungseinrichtung 15 eingerichtet, um eine Betriebssteuerung des Motors 33 durchzuführen, um einem Benutzer unter Verwendung eines Ergebnisses einer Erfassung durch den Sensor 38 (Haltungsdetektor) zusätzlich zu einem Drehwinkel des Motors 33 für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers 13 aufgrund der Haltungsänderung des Benutzers eine Unterstützungskraft bereitzustellen.
Anders gesagt umfasst die Steuerungseinrichtung 15 den Haltungsschätzabschnitt 42a, der einen Haltungswinkel θL als einen Haltungsparameter abschätzt, der eine Haltung eines Benutzers anzeigt. Der Haltungsschätzabschnitt 42a schätzt einen Haltungswinkel θL beruhend auf einer Ausgabe des Sensors 38 ab, der aus einem Beschleunigungssensor ausgebildet ist, das heißt, beruhend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen einem Ergebnis einer Berechnung von Ausdruck (3) und Schwellwerten (ε1, ε2) unter Verwendung eines Ergebnisses von der ersten Schätzverarbeitung oder der zweiten Schätzverarbeitung, die wie folgt definiert sind. Erste Schätzverarbeitung: Schätzverarbeitung, die beruhend auf einem Drehwinkel des Motors 33 für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers 13 aufgrund einer Haltungsänderung eines Benutzers durchgeführt wird. Zweite Schätzverarbeitung: Schätzverarbeitung, die beruhend auf einer Ausgabe des Sensors 38, der aus einem Beschleunigungssensor ausgebildet ist, durchgeführt wird.
Die Steuerungseinrichtung 15 umfasst des Weiteren einen Bestimmungsabschnitt 42b, der einen physikalischen Betrag zum Betreiben des Stellglieds 14 beruhend auf dem abgeschätzten Haltungswinkel θL berechnet. Der physikalische Betrag ist beispielsweise ein Ausgabedrehmoment des Motors 33 oder ein Stromwert eines dem Motor 33 bereitgestellten Stroms.
Mit dieser Konfiguration wird, wenn es zweckmäßig ist, einen Haltungswinkel θL unter Verwendung des Sensors 38 abzuschätzen, das heißt, wenn ein Berechnungsergebnis α, das gemäß obigem Ausdruck (3) erhalten wird, größer als ε1 aber kleiner als ε2 ist, die zweite Schätzverarbeitung durchgeführt. Wenn es nicht zweckmäßig ist, einen Haltungswinkel θL unter Verwendung des Sensors 38 abzuschätzen, das heißt, wenn α gleich oder unterhalb von ε1 ist oder wenn α gleich oder oberhalb von ε2 ist, wird die erste Schätzverarbeitung beruhend auf einem Drehwinkel des Motors 33 durchgeführt. Eine Genauigkeit einer Abschätzung einer Haltung eines Benutzers wird somit verbessert, was ermöglicht, dass die Unterstützungsvorrichtung 10 eine Unterstützungskraft einer zweckmäßigen Stärke gemäß der Haltung des Benutzers erzeugt. Außerdem wird es möglich, eine Intention einer Bewegung, das heißt einen Arbeitsmodus, eines Benutzers abzuschätzen, was ein Erzeugen einer zweckmäßigen Unterstützungskraft ermöglicht, ohne die Bewegung des Benutzers zu behindern.
Außerdem wird in der vorliegenden Offenbarung wie oben beschrieben, um einen Haltungswinkel θL abzuschätzen, ein Ergebnis von der ersten Schätzverarbeitung oder der zweiten Schätzverarbeitung verwendet. Deshalb kann es einen großen Unterschied in einem abgeschätzten Haltungswinkel θL zwischen einem früheren Zeitpunkt und diesem Zeitpunkt geben. Als Folge kann sich der physikalische Betrag zum Betreiben des Stellglieds 14 in hohem Maße ändern und kann eine solch große Änderung dem Benutzer ein merkwürdiges Gefühl vermitteln.
Deshalb führt in der Unterstützungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung der Haltungsschätzabschnitt 42a eine Schätzung eines Haltungswinkels θL wiederholt durch. Dann, wenn ein Änderungsbetrag des Haltungswinkels θL (Absolutwert eines Unterschieds ΔθL im obigen Abschnitt) einen Schwellwert (ε3) überschreitet, wird ein neuer Haltungswinkel θL(N) beruhend auf einem Haltungswinkel θL(N-1), der in der Vergangenheit abgeschätzt wird, und dem Änderungsbetrag des Haltungswinkels θL (Unterschied ΔθL) erhalten. In diesem Fall, selbst falls es einen großen Unterschied in einem Haltungswinkel θL, der durch die Haltungsschätzabschnitt 42a abgeschätzt wird, zwischen einem früheren Zeitpunkt und diesem Zeitpunkt gibt, wird ein neuer Haltungswinkel θL(N) beruhend auf dem Haltungswinkel θL(N-1), der in der Vergangenheit abgeschätzt wird, und dem Unterschied ΔθL erhalten. Deshalb wird es möglich, zu verhindern, dass sich der physikalische Betrag zum Betreiben des Stellglieds 14 in hohem Maße ändert. Deshalb wird verhindert, dass dem Benutzer ein merkwürdiges Gefühl vermittelt wird.
Man beachte, dass zum Abschätzen eines Haltungswinkels θL die folgende „Vorgehensweise 1“ oder „Vorgehensweise 2“ angewendet werden kann. Vorgehensweise 1: zunächst wird bestimmt, ob es zweckmäßig ist, einen Haltungswinkel θL unter Verwendung des Sensors 38 abzuschätzen oder nicht, und nachfolgend wird gemäß einem Ergebnis der Bestimmung die erste Schätzverarbeitung oder die zweite Schätzverarbeitung durchgeführt und ein Ergebnis der Verarbeitung verwendet. Vorgehensweise 2: zunächst werden die erste Schätzverarbeitung und die zweite Schätzverarbeitung durchgeführt und nachfolgend wird bestimmt, ob es zweckmäßig ist, einen Haltungswinkel θL unter Verwendung des Sensors 38 abzuschätzen oder nicht, und ein Ergebnis der ersten Schätzverarbeitung oder der zweiten Schätzverarbeitung wird gemäß einem Ergebnis der Bestimmung verwendet.
Andere Unterstützungsvorrichtungen 10
In der oben offenbarten Unterstützungsvorrichtung 10 sind die zweiten Gurtzeuge 12 an die Beinbereiche BL des Benutzers gepasst. Wie in 13 veranschaulicht ist, kann ein zweites Gurtzeug 12 an einen Taillenbereich BW eines Benutzers gepasst sein. In diesem Fall kann das zweite Gurtzeug 12 die Form eines Taillengurts oder die Form einer Hose haben. Wenn ein zweites Gurtzeug 12 an einen Taillenbereich BW gepasst ist, kann ein Stellglied 14 an ein erstes Gurtzeug 11 angebracht werden oder kann an dem zweiten Gurtzeug 12 angebracht werden. In diesem Fall kann der Sensor 38, der eine Haltung eines Benutzers erfasst, in dem zweiten Gurtzeug 12 vorgesehen sein. In 13 ist ein Stellglied 14 an ein erstes Gurtzeug 11 angebracht.
In dem Fall der in 13 veranschaulichten Unterstützungsvorrichtung 10 ist auch ein Gurtkörper 13 vorgesehen, um sich zu dem ersten Gurtzeug 11 und zu dem zweiten Gurtzeug 12 entlang der Rückseite des Benutzers zu erstrecken. Dadurch, dass das Stellglied 14 den Gurtkörper 13 aufwickelt, wirkt eine Zugkraft auf den Gurtkörper 13. Die Zugkraft bewirkt eine Erzeugung einer Unterstützungskraft zum Unterstützen der Arbeit des Benutzers, was eine Belastung auf den Körper des Benutzers reduziert.
Um Schmerzen in dem unteren Rücken eines Benutzers zu verhindern, ist es vorzuziehen, dass die zweiten Gurtzeuge 12 an Beinbereiche BL gepasst werden. Dies liegt daran, dass eine Last auf einen Taillenbereich BW dadurch reduziert werden kann, dass das zweite Gurtzeug 12 an Beinbereiche BL gepasst wird. In jeder Ausbildung einer Unterstützungsvorrichtung 10 ist der Gurtkörper 13 leichtgewichtig und kann sich an den Körper eines Benutzers anpassen, selbst falls der Benutzer seine Haltung ändert, und folgt somit einer Bewegung des Benutzers. Deshalb kann eine Unterstützungsvorrichtung 10 bereitgestellt werden, die einen guten Tragekomfort bereitstellt. Man beachte, dass in der obigen Offenbarung der Steuerungskasten 30 an der hinteren Seite (Rückseite) eines Benutzers in dem ersten Gurtzeug 11 vorgesehen ist, aber auch an der Vorderseite eines Benutzers vorgesehen werden kann. In diesem Fall wird der Gurtkörper 13 entlang des Rückens des Benutzers durch Schulterbereiche BS des Benutzers vorgesehen.
Die lineare Ausführung des Gurtkörpers 13 kann eine von der veranschaulichten Ausbildung verschiedene Ausbildung sein. Beispielsweise kann, obwohl es nicht veranschaulicht ist, wie bei dem zweiten Anbringungsabschnitt 28 an dem ersten Anbringungsabschnitt 27 des Verknüpfungsbauteils 18 eine Drehrolle vorgesehen werden und kann ein erster Gurt 16 an der Drehrolle aufgehängt werden, um an einem Zwischenpunkt des ersten Gurts 16 gefaltet zu sein. In diesem Fall ist ein Endabschnitt (an der der Seite der Antriebsrolle 35 entgegengesetzten Seite des ersten Gurts 16) des ersten Gurts 16 an dem ersten Gurtzeug 11 angebracht (Basis 31). Alternativ, obwohl es nicht veranschaulicht ist, kann eine Drehrolle an jedem der zweiten Gurtzeuge 12 vorgesehen werden und kann ein zweiter Gurt 17 an der Drehrolle aufgehängt werden, um an einem Zwischenpunkt des zweiten Gurts 17 gefaltet zu sein. In diesem Fall werden entgegengesetzte Endabschnitte des zweiten Gurts 17 an ein Gurtzeug (drittes Gurtzeug) angebracht, um an einen Taillenbereich BW gepasst zu werden.
Die hier offenbarte Ausführungsform ist bloß ein Beispiel in jeder Hinsicht und ist nicht beschränkend. Der Umfang des Rechts für die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform begrenzt, sondern umfasst alle Änderungen, die unter die Bedeutung und den Bereich der Äquivalenz der Ansprüche fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018199205 [0002]
JP 2018199205 A [0002, 0003, 0004]
JP 2019043462 [0006]

Claims

Unterstützungsvorrichtung (10), die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Folgendes aufweist: ein erstes Gurtzeug (11), das an einen Schulterbereich und/oder einen Brustbereich eines Benutzers gepasst werden soll; ein zweites Gurtzeug (12), das eingerichtet ist, um an einen Beinbereich und/oder Taillenbereich des Benutzers gepasst zu werden; einen Gurtkörper (13), der vorgesehen ist, um sich zu dem ersten Gurtzeug (11) und zu dem zweiten Gurtzeug (12) entlang einer Rückseite des Benutzers zu erstrecken; ein Stellglied (14), das in einem von dem ersten Gurtzeug (11) und dem zweiten Gurtzeug (12) vorgesehen ist, wobei das Stellglied (14) eingerichtet ist, um einen Teil des Gurtkörpers (13) aufzuwickeln, und eingerichtet ist, um den Teil des Gurtkörpers (13) abzuwickeln; und eine Steuerungseinrichtung (15), die eingerichtet ist, um eine Betriebssteuerung des Stellglieds (14) durchzuführen, wobei die Steuerungseinrichtung (15) eingerichtet ist, um die Betriebssteuerung des Stellglieds (14) beruhend auf einer Haltungsänderung des Benutzers durchzuführen.
Unterstützungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (15) eingerichtet ist, um einen Haltungsparameter zu erhalten, der eine Haltung des Benutzers beruhend auf einem Betriebsbetrag des Stellglieds (14) für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers (13) aufgrund der Haltungsänderung des Benutzers anzeigt, und eingerichtet ist, um die Betriebssteuerung des Stellglieds (14) beruhend auf dem Haltungsparameter durchzuführen, um dem Benutzer eine Unterstützungskraft bereitzustellen.
Unterstützungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: das erste Gurtzeug (11) oder das zweite Gurtzeug (12) einen Sensor (38) umfasst, der ein Signal gemäß einer Haltung des Benutzers ausgibt; und die Steuerungseinrichtung (15) eingerichtet ist, um die Betriebssteuerung des Stellglieds (14) durchzuführen, um dem Benutzer eine Unterstützungskraft unter Verwendung einer Ausgabe des Sensors (38) bereitzustellen.
Unterstützungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: die Steuerungseinrichtung (15) einen Speicherabschnitt (15b), einen Haltungsschätzabschnitt (42a) und einen Bestimmungsabschnitt (42b) umfasst; der Speicherabschnitt (15b) eingerichtet ist, um Korrespondenzinformation zu speichern, die eine Beziehung zwischen dem Betriebsbetrag des Stellglieds (14) für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers (13) aufgrund der Haltungsänderung des Benutzers und dem Haltungsparameter anzeigt; der Haltungsschätzabschnitt (42a) eingerichtet ist, um beim Erhalten des Betriebsbetrags des Stellglieds (14) zusammen mit der Haltungsänderung des Benutzers den Haltungsparameter beruhend auf dem Betriebsbetrag und der Korrespondenzinformation zu erhalten; und der Bestimmungsabschnitt (42b) eingerichtet ist, um einen physikalischen Betrag zum Betreiben des Stellglieds (14) beruhend auf dem erhaltenen Haltungsparameter zu erhalten.
Unterstützungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass: die Steuerungseinrichtung (15) einen Haltungsschätzabschnitt (42a) und einen Bestimmungsabschnitt (42b) umfasst; der Haltungsschätzabschnitt (42a) eingerichtet ist, um einen Haltungsparameter zu schätzen, der die Haltung des Benutzers anzeigt; der Bestimmungsabschnitt (42b) eingerichtet ist, um einen physikalischen Betrag zum Betreiben des Stellglieds (14) beruhend auf dem geschätzten Haltungsparameter zu erhalten; der Haltungsschätzabschnitt (42a) eingerichtet ist, um den Haltungsparameter beruhend auf der Ausgabe des Sensors (38) unter Verwendung eines Ergebnisses einer ersten Schätzverarbeitung oder einer zweiten Schätzverarbeitung zu schätzen; und die erste Schätzverarbeitung eine Schätzverarbeitung ist, die beruhend auf einem Betriebsbetrag des Stellglieds (14) für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers (13) aufgrund der Haltungsänderung des Benutzers durchgeführt wird, und die zweite Schätzverarbeitung eine Schätzverarbeitung ist, die beruhend auf der Ausgabe des Sensors (38) durchgeführt wird.
Unterstützungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass: der Haltungsschätzabschnitt (42a) eingerichtet ist, um eine Schätzung des Haltungsparameters wiederholt durchzuführen; und der Haltungsschätzabschnitt (42a) eingerichtet ist um, wenn ein Änderungsbetrag des Haltungsparameters einen Schwellwert überschreitet, einen neuen Haltungsparameter beruhend auf dem früheren geschätzten Haltungsparameter und dem Änderungsbetrag zu erhalten.
Unterstützungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrespondenzinformation eine Information ist, die für jeweilige Körpergrößen für den Benutzer festgelegt wird.
Unterstützungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass: der Speicherabschnitt (15b) eingerichtet ist, um eine Umwandlungsinformation zu speichern, die eine Beziehung zwischen dem Haltungsparameter und der dem Benutzer bereitzustellenden Unterstützungskraft anzeigt; und der Bestimmungsabschnitt (42b) eingerichtet ist, um beim Erhalt des Haltungsparameters die Unterstützungskraft beruhend auf der Umwandlungsinformation zu bestimmen, und eingerichtet ist, um den physikalischen Betrag, der der Unterstützungskraft entspricht, zu erhalten.
Unterstützungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass: das Stellglied (14) eine Rolle (35), die eingerichtet ist, um den Gurtkörper (13) aufzuwickeln, und einen Motor (33) umfasst, der eingerichtet ist, die Rolle (35) dazu zu bringen, einen Betrieb eines Aufwickelns des Gurtkörpers (13) durchzuführen; und der Bestimmungsabschnitt (42b) eingerichtet ist, um die bestimmte Unterstützungskraft unter Verwendung eines Radius der Rolle (35) einschließlich des an der Rolle (35) aufgewickelten Gurtkörpers (13) zu korrigieren.
Unterstützungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (15) eingerichtet ist, um die Betriebssteuerung des Stellglieds (14) unter Verwendung eines Betriebsbetrags des Stellglieds (14) für ein Aufwickeln oder Abwickeln des Gurtkörpers (13) aufgrund der Haltungsänderung des Benutzers und einer Ausgabe des Sensors (38) durchzuführen, um dem Benutzer eine Unterstützungskraft bereitzustellen.