JP2004348699A - パワーアシスト制御装置およびパワーアシスト制御方法、ならびに整復装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成に１つの力センサを備えるだけで、２つの力を計測することができるとともに、外部からの力を検知して、この外部からの力を補助するように駆動系を駆動させる。
【解決手段】フットスイッチ１２１を踏んだ瞬間の、力センサ１１４の値をアシスト対象力の原点（検知基準）とする。その後の力の変化を、力センサ１１４により測定し、アシスト原点との差を求めて、アシスト対象力を検出する。アシスト対象力の大きさに応じて、アシスト対象力が減少するように駆動力を足に作用させてアシスト動作を行う。アシスト対象力が０になった段階で、アシスト動作を終了する。そして、「患者の足にかかっている力」と、外部から「足に加えた力」との２つの力の検知を、１つの力センサ１１４で行う。
【選択図】 図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パワーアシスト制御装置、パワーアシスト制御方法および整復装置に関し、特に、大腿部骨折などの患者の下肢を整復治療する際に用いられる整復装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
骨折や脱臼をした場合には、これを治療するために整復治療が行なわれる。従来、整復治療を行なう場合には、医師や整復師等の整復治療を行う者が、自らの力で患者の脚などに伸縮、曲げ、あるいは捻りなど各種の動作を行わせていた。
【０００３】
しかしながら、患者の脚などに各種の動作を行なわせるためには、相当大きな力が必要であり、医師や整復師などに重労働を強いることになるため、一日に整復治療を施すことが可能な患者数は少なかった。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するため図１０に示す装置が提案されている。図１０に示すように、この関節理学療法機器１は、患者ａが仰臥するための天板２と、患者ａの大腿部ｂを上向傾斜状に支持する大腿部支持手段３と、その患者ａの足首を把持し下腿部ｃを長軸方向に牽引する牽引手段４と、頚骨頭部部位ｄを把持し、下腿部ｃの長軸に対して垂直方向で回転させるローリング手段５とを有している（特許文献１参照）。
【０００５】
この関節理学療法機器１は、牽引手段４を作動させることによって患者ａの膝を伸縮させると同時に、ローリング手段５を作動させることによって、膝を左右に振ることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−５６８８８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の関節理学療法機器１は、患者ａの膝に伸縮動作および左右への振り動作しか行なわせることができず、整復治療に供することはできない。
【０００８】
すなわち、整復治療時には、患者の下肢に伸縮動作のほか、特に捻り運動を行わせることが頻繁に行われる。また、それ以外の動作、すなわち、下肢に対する上下左右方向への移動動作、または足首に対する各種の動作を行わせることも要求されることが多く、これらの動作は依然として医師や整復師などが自らの力を使って、しかも、その助手を含み数人で行なわなければならなかった。
【０００９】
そこで、これらの医師や整復師などが自らの力を使って行う整復の動作を、全て機械を用いて行う整復装置が開発されつつある。
【００１０】
しかしながら、整復装置を用いて整復治療を行う場合には、足首に対して動作が行われる。そのため、足首に加えられる力の全てが、患者の脚の付け根に至る下肢の全体に作用しない場合があったり、微妙な調整が必要であったりする。このような状況の中、実際の医師や整復師により整復を行う場合において、患者の下肢を実際に触れながら行う方法が要望されている。
【００１１】
ところが、医師や整復師などが整復治療時に、患者の脚に力を加える場合には、約２９４Ｎ（３０ｋｇｆ）程度の力を作用させる必要がある。このとき、上述したように、医師や整復師と助手などとの、複数人の力が必要であった。
【００１２】
そこで、本発明者により、整復装置において、医師や整復師による力の作用を補助する、いわゆるパワーアシスト制御の技術が開発されている。ところが、パワーアシスト制御を行う場合には、少なくとも２つの力センサが必要になる。
【００１３】
すなわち、整復治療において、パワーアシスト制御機能を有する整復装置を採用する場合には、この整復治療において、存在する力の計測が必要となる。この力としては、整復装置により加えられる「患者の脚（以下、患足）に加えられている力」と、医師や整復師などにより外部から加えられる「患足を保持する部材（ブーツ）に加えた力」とが考えられる。
【００１４】
そして、本発明者の知見によれば、これらの２つの力をそれぞれ計測するためには、２つの力センサによりそれぞれ計測する必要がある。ところが、このような力センサは、極めて高価であるため、装置に用いる力センサは、必要最小限にすることが望ましい。そして、上述した２つの力を１つの力センサにより計測可能な技術の開発が熱望されていた。
【００１５】
したがって、この発明の目的は、装置構成に１つの力センサを備えるのみで、２つの力を算出することができるとともに、外部からの力を補助するように駆動系を駆動させることができるパワーアシスト制御装置およびパワーアシスト制御方法を提供することにある。
【００１６】
また、この発明の他の目的は、患者の下肢を整復するために必要な動作を行わせることができるとともに、さらに、術者による整復作業を補助しつつ、安全性を維持し、術者による整復作業を容易化することができるパワーアシスト制御が可能な整復装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の第１の発明は、
対象物に作用する力を検知可能に構成され、検知点が１箇所の力検知手段と、
対象物に対して力を作用させる駆動手段と、
駆動手段のオン／オフを制御する切替手段と、
駆動手段を制御するとともに力検知手段との間でデータを通信可能に構成された制御手段とを有し、
切替手段により駆動手段がオン状態になった時点の力検知手段により計測された力を検知基準として、対象物に対して外部から作用された結果の力が計測され、
計測された力と検知基準との差が減少するように、駆動手段により対象物に補助力を作用可能に構成された
ことを特徴とするパワーアシスト制御装置である。
【００１８】
この発明の第２の発明は、
検知点が１箇所の力検知手段によって、対象物に作用する力を検知し、対象物に対して外部から力が作用された時に、力検知手段との間でデータを通信可能に構成された制御手段により、駆動手段のオン／オフを制御する切替手段によって駆動手段がオン状態になった時点で力検知手段が計測した力を検知基準として、対象物に対して外部から作用された結果の力を計測し、計測された力と検知基準との差が減少するように、駆動手段により対象物に対して補助力を作用させることを特徴とするパワーアシスト制御方法である。
【００１９】
この発明の第３の発明は、
対象物に作用する力を検知可能に構成され、検知点が１箇所の力検知手段と、対象物に対して力を作用させる駆動手段と、駆動手段のオン／オフを制御する切替手段と、駆動手段を制御するとともに力検知手段との間でデータを通信可能に構成された制御手段とを有し、切替手段により駆動手段がオン状態になった時点における、力検知手段により計測された力を検知基準として、対象物に対して外部から作用された結果の力が計測され、計測された力と検知基準との差が減少するように、駆動手段により対象物に補助力を作用可能に構成されたパワーアシスト制御機構を有する
ことを特徴とする整復装置である。
【００２０】
この発明において、好適には、駆動手段による対象物に対する力を、対象物に対して外部からの力が作用された結果、力検知手段（力計測手段）により計測される力と、検知基準（計測基準）との差がほぼ０になるまで作用させるようにする。
【００２１】
この発明において、典型的には、力検知手段が、並進３軸方向および回転３軸方向に作用する力を検知可能な６軸力センサである。
【００２２】
この発明の技術的思想は、必ずしも上述の組み合わせに限定されるものではなく、上述した複数の発明を、適宜、任意に組み合わせることにより実現される技術的思想をも包含するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
【００２４】
まず、この発明の一実施形態による整復装置について説明する。
【００２５】
図１に、この一実施形態による整復部を示す。なお、この一実施形態による整復装置は、いわゆる整復ロボットと称される整復部と、この整復部の制御を行うコントロール部とから構成される。
【００２６】
（整復部）
図１に示すように、この一実施形態による整復部は、患者Ｋの下肢Ｋ１に整復治療を施すものであり、下肢Ｋ１を整復すべき患者Ｋの少なくとも下半身を支える支持台５０を備えている。患者Ｋについては図２にも示している。
【００２７】
支持台５０には、直線的に形成された揺動アーム５２が略水平面内において揺動自在に取り付けられている。詳しくは、支持台５０に、図３に示す取付プレート５３がボルトにより装着されており、揺動アーム５２は、この取付プレート５３に基端部にて支持ピン５３Ａにより揺動自在に装着されている。
【００２８】
また、揺動アーム５２の基端部近傍には、位置決めボルト５２Ａが螺合されており、取付プレート５３に形成された弧状案内溝５３Ｂに該ボルト５２Ａの首部が挿通されている。すなわち、この位置決めボルト５２Ａを緩めた状態で揺動アーム５２を所望の位置に揺動させ、位置決めが完了したら再び位置決めボルト５２Ａを締め込むことが行われる。
【００２９】
揺動アーム５２の駆動、すなわち揺動は、医師または整復師による手動操作、あるいは、図示省略したアーム駆動手段（なお、駆動源として含むモータのみ、図７に示す「参照符号１２０」）によってなされる。このアーム駆動手段により揺動アーム５２の揺動動作を自動的に行わせる場合には、上述した位置決めボルト５２Ａを電磁チャック（図示せず）等に代え、揺動アーム５２の位置決めおよびその解除も自動化することが好ましい。
【００３０】
なお、図１に示すように、取付プレート５３および揺動アーム５２を覆うカバー５５Ａ、５５Ｂが設けられており、このカバー５５Ａには、位置決めボルト５２Ａとの干渉を避けるための弧状穴５５Ｃが形成されている。
【００３１】
図１および図３に示すように、揺動アーム５２の自由端部には支持プレート５６が固着されている。この支持プレート５６には、揺動アーム５２の床上での揺動を容易とするキャスター５６Ａと、揺動アーム５２を任意の位置で停止、固定するためのストッパ５６Ｂとが設けられている。支持プレート５６も、図１に示すカバー５７によって覆われている。
【００３２】
ストッパ５６Ｂについては、アーム駆動手段により揺動アーム５２の揺動動作を自動的に行わせる場合には、位置決めボルト５２Ａを電磁チャック（図示せず）などに代えるに伴って、揺動アーム５２の固定およびその解除を自動的に行い得る機材に変える。
【００３３】
揺動アーム５２の直上に、患者Ｋの下腿Ｋ２を支持する下腿支持台５８が配設されている。揺動アーム５２は、この下腿支持台５８を略水平面内で揺動させるためのものである。
【００３４】
図１および図３に示すように、当該整復部５は、下腿支持台５８をほぼ水平な軸線６０の周りに移動、すなわち回転させるための第１可動テーブル６１と、この第１可動テーブル６１を回転駆動する第１駆動手段としてのモータ６２とを備えている。
【００３５】
また、整復部５は、下腿支持台５８を略垂直方向に移動させるための第３可動テーブル６４と、この第３可動テーブル６４を駆動する第３駆動手段６５と、下腿支持台５８を略水平方向に移動させるための第２可動テーブル６７と、この第２可動テーブル６７を駆動する第２駆動手段６８とを有している。
【００３６】
上述した揺動アーム５２、第１可動テーブル６１、第２可動テーブル６７、第３可動テーブル６４および下腿支持台５８は、所定の順序で段階的に支持台５０に対して取り付けられている。この一実施形態においては、揺動アーム５２、第３可動テーブル６４、第２可動テーブル６７、第１可動テーブル６１および下腿支持台５８の順序で段階的に取り付けられ、その最終段である第１可動テーブル６１に下腿支持台５８が取り付けられている。
【００３７】
なお、揺動アーム５２および各可動テーブル６１，６７，６４の取付順序は一実施形態に限らず適宜変更できる。
【００３８】
上述した揺動アーム５２は、図１および図２に示す患者Ｋの下肢Ｋ１に左右（矢印Ｘ方向）移動動作、すなわち揺動動作を行なわせるため、また、下腿支持台５８を患者Ｋの左足、右足のいずれかに対応させて位置させるために用いられる。
【００３９】
また、第１可動テーブル６１は、患者Ｋの下肢Ｋ１に捻り（矢印Ｒ方向）動作を、第２可動テーブル６７は、同下肢Ｋ１に前後（矢印Ｙ方向）への移動動作、すなわち伸縮動作を、第３可動テーブル６４は、同下肢Ｋ１に上下（矢印Ｚ方向）移動動作を行なわせるために用いられる。
【００４０】
次に、上述したそれぞれの構成要素について説明する。まず、患者Ｋの少なくとも下半身を支持する支持台５０について説明する。
【００４１】
すなわち、図１に示すように、支持台５０は、装置の基体部となるベース７０と、このベース７０上に、下端部にて固定された脚部５０Ａと、該脚部５０Ａの上端部に装着されて患者Ｋの臀部を載置する載置部５０Ｂとを有している。この載置部５０Ｂには、整復治療中に患者Ｋが移動するのを防止するため患者Ｋの股間にあてがう支柱５０Ｃが設けられている。
【００４２】
ベース７０には、当該整復装置を搬送するためのキャスター７０Ａと、任意の位置に搬送された装置を停止、固定するためのストッパ７０Ｂとが設けられている。
【００４３】
続いて、下腿支持台５８を略水平な軸線６０の周りに移動させる、すなわち、患者の下肢Ｋ１に捻り（矢印Ｒ方向）動作を行なわせるための第１可動テーブル６１およびモータ（第１駆動手段）６２と、その周辺の構成について説明する。
【００４４】
図１および図３に示すように、第１可動テーブル６１は円盤状に形成され、モータ６２の出力軸（後述）に装着されている。下腿支持台５８は、この第１可動テーブル６１に対して自在継手７２および中継プレート７３を順次介して連結されている。
【００４５】
下腿支持台５８と第１可動テーブル６１との間に介装された自在継手７２は、略水平な軸線の周りに移動自在、すなわち回転自在な継手部材７２Ａと、この継手部材７２Ａとともに自在継手７２を構成し、略垂直な軸線の周りに移動自在、すなわち回転自在な第２継手部材７２Ｂとを有している。
【００４６】
中継プレート７３の前端部に円形の座７３Ａが形成されており、第２継手部材７２Ｂの下端部がこの座７３Ａに嵌着されている。また、中継プレート７３の後端部７３Ｂは第１可動テーブル６１に嵌着されている。
【００４７】
次に、下腿支持台５８を略垂直方向に移動させる、すなわち、患者の下肢Ｋ１に上下（矢印Ｚ方向）移動動作を行なわせるための第３可動テーブル６４および第３駆動手段６５と、その周辺の構成について説明する。
【００４８】
図１に示すように、揺動アーム５２の自由端部に装着された支持プレート５６上には、ガイド部材７５が立設されている。このガイド部材７５に、第３可動テーブル６４が上下（矢印Ｚ方向）において移動自在に取り付けられている。
【００４９】
詳しくは、図３に示すように、ガイド部材７５に中間部材７６が上下動自在に取り付けられており、この中間部材７６に対して昇降部材７７が上下動自在に取り付けられている。第３可動テーブル６４は、この昇降部材７７の上端部に搭載されている。
【００５０】
さらに具体的には、中間部材７６の一側面に軌道レール７６Ａが固設されており、ガイド部材７５の側面に固設されたブロック７５Ａによって、この軌道レール７６Ａが案内され、これによって中間部材７６が上下に案内される。
【００５１】
また、図示してはいないが、中間部材７６の他側面およびこれに対向する昇降部材７７の側面にも同様の軌道レールおよびブロックが設けられ、昇降部材７７が上下に案内される。
【００５２】
図３に示すように、ガイド部材７５および昇降部材７７の相互対向面には、それぞれ、ラック７５Ｂ，７７Ｂが設けられている。そして、中間部材７６に設けられたピニオン７６Ｂがこれらラック７５Ｂ，７７Ｂに噛合している。これにより、いわゆる倍速機構が構成される。
【００５３】
支持プレート５６上には、ボールねじ軸７９が立設され、かつ、回転自在に支承されている。一方、中間部材７６はボールねじナット８０を内蔵し、該ボールねじナット８０にボールねじ軸７９が螺合している。ボールねじ軸７９の下端部に大径の歯付ベルト車８２Ａが嵌着されている。
【００５４】
この歯付ベルト車８２Ａの近傍にモータ８３が配設されており、該モータ８３の出力軸に小径の歯付ベルト車８２Ｂが嵌着されている。そして、両歯付ベルト車８２Ａおよび８２Ｂに歯付ベルト８２Ｃが掛け回されている。
【００５５】
第３駆動手段６５は、上述のように構成されている。このような構成において、モータ８３が作動することによってボールねじ軸７９が回転駆動され、該ボールねじ軸７９に螺合しているボールねじナット８０が上方または下方に移動し、該ボールねじナット８０と一体的に結合されている中間部材７６が上下動する。
【００５６】
すると、該中間部材７６に設けられているピニオン７６Ｂがガイド部材７５のラック７５Ｂに沿って噛合状態で転動し、このピニオン７６Ｂに噛み合っているラック７７Ｂを有する昇降部材７７が昇降する。したがって、第３可動テーブル６４が上下動し、下腿支持台５８の移動がなされる。
【００５７】
なお、第３可動テーブル６４、従って、下腿支持台５８は、昇降部材７７に対して左右（矢印Ｘ方向）において可動となっている。すなわち、図３に示すように、昇降部材７７の上端部には、軌道レール８５Ａが左右に延在して取り付けられている。そして、第３可動テーブル６４の下面に移動ブロック８５Ｂが固定され、この移動ブロック８５Ｂが軌道レール８５Ａに移動自在に係合している。
【００５８】
なお、図１に示すように、上述した第３可動テーブル６４および第２駆動手段６５を覆うカバー８７〜９０が設けられている。なお、第３可動テーブル６４を覆うカバー８７には、移動ブロック８５Ｂの往復動を可能とする開口８７Ａが形成されている。また、主として昇降部材７７を覆うカバー８８は、主として固定側のガイド部材７５を覆うカバー８９に対して上下方向で可動とされている。
【００５９】
続いて、下腿支持台５８を略水平方向に移動させる、すなわち患者の下肢Ｋ１に前後（矢印Ｙ方向）への移動動作、すなわち伸縮動作を行なわせるための第２可動テーブル６７および第２駆動手段６８と、その周辺の構成について説明する。
【００６０】
この第２駆動手段６８は、図４に示す直線駆動装置からなる。図４は、第２駆動手段６８が有するカバーを取り去って内部構造を示すものである。図示のように、この第２駆動手段６８は、高剛性なＵ字形断面形状のアウタレール９３と、このアウタレール９３の中空部内に配置されて両端にてベアリングを介してアウタレール９３に回転自在に取り付けられたボールねじ軸９４と、このボールねじ軸９４に螺合するボールねじナット（図示せず）を含むインナブロック９５とを備えている。第２可動テーブル６７は、このインナブロック９５の上面にボルトにて締結されている。
【００６１】
アウタレール９３の一端にモータ９７（図１および図３にも図示）が設けられている。このモータ９７の出力軸に小径の歯付ベルト車９７Ａが嵌着されている。また、ボールねじ軸９４の一端部にカプラなどを介して大径の歯付ベルト車９８が連結されており、両歯付ベルト車９７Ａおよび９８に歯付ベルト９９が掛け回されている。
【００６２】
アウタレール９３の内側面には片側で例えば２条ずつ、全長にわたるボール転走溝９３Ａが形成されている。インナブロック９５には、これらボール転走溝９３Ａに対応する負荷ボール転走溝を含む無限循環路が設けられ、この無限循環路のそれぞれに多数のボール１００が配列・収容されている。
【００６３】
第２駆動手段６８は、上述のように構成されている。かかる構成において、モータ９７が作動することによってボールねじ軸９４が回転駆動され、該ボールねじ軸９４に螺合するボールねじナットを含むインナブロック９５が移動し、このインナブロック９５に締結されている第３可動テーブル６７が移動する。よって、下腿支持台５８の略水平方向への移動がなされる。
【００６４】
当該整復装置は、これまで説明した構成を主要な構成とするが、さらに、後述の構成が付加されている。
【００６５】
すなわち、図１および図３に示す自在継手７２が有する継手部材７２Ａ（略水平な軸線の周りに移動自在すなわち回転自在）には、この継手部材７２Ａをその回転中心軸線周りに回転させる第４駆動手段としての中空モータ１０２が内蔵されている。また、該継手部材７２Ａとともに自在継手７２を構成する第２継手部材７２Ｂ（略垂直な軸線の周りに移動自在すなわち回転自在）には、この第２継手部材７２Ｂをその回転中心軸線の周りに回転させる第５駆動手段としての中空モータ１０４が内蔵されている。
【００６６】
かかる構成において、中空モータ１０２を作動させることによって、下腿支持台５８が矢印Ｑで示す方向に移動する。すなわち、患者の足首Ｋ４に対して前後への曲げ動作を行なわせることができる。また、他の中空モータ１０４を作動させると、下腿支持台５８が矢印Ｐで示す方向に移動し、これによって、患者の足首Ｋ４に対して左右の振り動作を行なわせることができる。
【００６７】
ところで、図１および図３から明らかなように、下腿支持台５８は、患者Ｋの足Ｋ３と、下腿Ｋ２の下部側を載せて保持できるように適宜な大きさのテーブル状に形成されている。
【００６８】
また、この下腿支持台５８には、図３に示すように、下腿Ｋ２の長手方向に沿って伸縮自在かつ着脱自在な補助テーブル１０６、すなわち補助部材が必要に応じて取り付けられる。この補助テーブル１０６には一対のロッド１０６Ａが設けられ、下腿支持台５８に形成されたスリーブ５８Ａに挿入することにより、伸縮自在かつ着脱自在となっている。
【００６９】
なお、図３において、参照符号１０８は、ロッド１０６Ａをロックするためスリーブ５８Ａの側面から螺入されたハンドル付きのねじ部材、参照符号１１０は患者Ｋの足裏を当てるために、下腿支持台５８の端部に設けられた足裏当て部材（患者Ｋの足裏を当てる）、参照符号１１１は患者Ｋの下腿Ｋ２を固定する固定手段としてのバンドである。また、補助テーブル１０６にも、患者Ｋの下腿（Ｋ２）、ここでは、下肢Ｋ１を固定する固定手段としてのバンド１０６Ｂが設けられている。
【００７０】
揺動アーム５２は伸縮可能とされている。具体的には、図１および図３に示すように、揺動アーム５２は基体側の第１アーム５２Ｃと自由端側の第２アーム５２Ｄとからなり、これら第１および第２アーム５２Ｃ、５２Ｄは互いに長手方向において案内し合うように結合されている。また、図１から明らかなように、該揺動アーム５２を覆うカバー５５Ｂも同様に、互いに長手方向において案内し合うように結合した第１カバー５５Ｂ１と第２カバー５５Ｂ２とからなる。
【００７１】
そして、第２アーム５２Ｄおよび第２カバー５５Ｂ２には、長手方向に沿って互いに対応する位置に、かつ等しいピッチにてボルト挿通孔５２Ｄ１（なお、第２カバー５５Ｂ２に形成されたボルト挿通孔に関しては参照符号を省略する）が形成され、これらボルト挿通孔にボルト５４が挿通される。また、第１アーム５２Ｃおよび第２カバー５５Ｂ１には、それぞれのボルト挿通孔に対応するようにねじ孔５２Ｃ１および５５Ｂ１２が形成されており、それぞれのボルト５４はこれらねじ孔５２Ｃ１、５５Ｂ１２に螺合し得る。
【００７２】
すなわち、それぞれのボルト５４を緩めて各ねじ孔５２Ｃ１、５５Ｂ１２との螺合状態を解除し、第１アーム５２Ｃおよび第１カバー５５Ｂ１に対して第２アーム５２Ｄおよび第２カバー５５Ｂ２を移動させて揺動アーム５２およびカバー５５Ｂの全体を伸縮させて所望の長さにし、その状態でそれぞれのボルト５４を再び各ねじ孔５５Ｃ１、５５Ｂ１２に螺入させて締めこむ。
【００７３】
なお、揺動アーム５２の伸縮は、上述のような手動方式に限らず、自動化することもできる。具体的に図示はしないが、例えば、図４に示すようなボールねじ機構と、該ボールねじ機構を作動させるモータ等の駆動機構とからなるアーム伸縮手段を設けることにより容易に実現する。
【００７４】
ところで、この整復部５には、患者Ｋの下肢Ｋ１を整復する際に、装置から下肢Ｋ１に対して無理な力が加わらないように伝達力を規制する手段が設けられている。この手段は全く機械的な構成であり、発明者はこれをメカニカルセイフティースイッチと称している。このメカニカルセイフティースイッチの構成を説明する。
【００７５】
なお、このメカニカルセイフティースイッチは、この一実施形態による整復装置においては、患者Ｋの下肢Ｋ１を捻り動作（矢印Ｒ方向）させる駆動部と、伸縮動作（矢印Ｙ方向）させる駆動部とに設けられている。なお、他の動作、すなわち、下肢Ｋ１の左右移動動作（矢印Ｘ方向）、上下移動動作（矢印Ｚ方向）、足首Ｋ４の前後への曲げ動作（矢印Ｑ方向）および左右への振り動作（矢印Ｐ方向）を行わせる駆動部にも、必要に応じてかかるメカニカルセイフティースイッチを設けるようにしてもよい。
【００７６】
図５に、下肢Ｋ１を捻り動作（矢印Ｒ方向）させるための第１駆動手段６２からの動力伝達系に設けられたメカニカルセイフティースイッチを示す。
【００７７】
図５において、下腿支持台５８（図１および図３参照）を水平な軸線（６０）の周りに移動させるための第１可動テーブル６１は円盤状に形成されており、該第１可動テーブル６１を駆動する第１駆動手段であるモータ６２の出力軸６２Ａに固着されている。第１可動テーブル６１の回転中心であってモータ６２とは反対側に円柱状の突部６１Ａが形成されており、中継プレート７３に設けられた軸受部７３Ｃに該突部６１Ａが回転自在に嵌合されている。これにより、中継プレート７３が第１可動テーブル６１に対して回転自在となっている。
【００７８】
第１可動テーブル６１には、その回転中心から偏倚した位置に、半径方向に伸長する断面長円形の貫通孔６１Ｂが形成されている。一方、中継プレート７３には、該貫通孔６１Ｂに対応する位置に、貫通するねじ孔７３Ｅが形成されており、このねじ孔７３Ｅに調整ねじ７４Ａが螺合している。該調整ねじ７４Ａのねじ部先端側に鋼球７４Ｂが配置されており、該鋼球７４Ｂはねじ孔７３Ｅ内に移動自在に嵌挿されている。
【００７９】
また、調整ねじ７４Ａと鋼球７４Ｂとの間にコイルスプリング７４Ｃが縮設されている。これにより、鋼球７４Ｂが付勢されて貫通孔６１Ｂに所定の押圧力を以って押し付けられている。なお、貫通孔６１Ｂの幅寸法は鋼球７４Ｂの直径よりも小さく設定され、鋼球７４Ｂが貫通孔６１Ｂ内に入り込むことはない。
【００８０】
上述した構成においては、下肢Ｋ１に捻り動作（矢印Ｒ方向）を行わせる場合、モータ６２からの駆動力が、第１可動テーブル６１、鋼球７４Ｂ、中継プレート７３、・・・と順次介して下腿支持台５８に伝達される。ところが、下肢Ｋ１に捻り方向の無理な力が加わろうとすると、鋼球７４Ｂがコイルスプリング７４Ｃによる付勢力に抗して貫通孔６１Ｂとの係合状態を解除され、動力の伝達されなくなる。このときの「無理な力」は、調整ねじ７４Ａの締込み量によって、あらかじめ調整される。
【００８１】
次いで、下肢Ｋ１を伸縮動作（矢印Ｙ方向）させるための第２駆動手段６８（図４参照）からの動力伝達系に設けられたメカニカルセイフティースイッチを、図６に基づいて説明する。
【００８２】
図６に示すように、下腿支持台５８（図１，図３参照）を略水平方向に移動させるための第２可動テーブル６７と第２駆動手段６８が具備するインナブロック９５との間には中間プレート９６が介装されており、この中間プレート９６は、インナブロック９５の上面に固定されている。
【００８３】
中間プレート９６の上面側には、例えば２本の案内シャフト９６Ａが、インナブロック９５の移動方向において平行となるように配置され、かつ、固定されている。第２可動テーブル６７の下面側に移動ブロック６７Ａが固設されており、移動ブロック６７Ａが案内シャフト９６Ａに移動自在に係合している。これにより、第２可動テーブル６７がインナブロック９５および中間プレート９６に対してインナブロック９５の移動方向において往復同自在となっている。
【００８４】
中間プレート９６には、左右方向（矢印Ｘ方向）に伸長する断面長円形の貫通孔９６Ｂが形成されている。一方、第２可動テーブル６７には、該貫通孔９６Ｂに対応する位置に、貫通するねじ孔６７Ｂが形成されており、このねじ孔６７Ｂに調整ねじ９２Ａが螺合している。
【００８５】
また、この調整ねじ９２Ａのねじ部先端側に鋼球９２Ｂが配置されており、該鋼球９２Ｂはねじ孔６７Ｂ内に移動自在に嵌挿されている。調整ねじ９２Ａと鋼球９２Ｂとの間にコイルスプリング９２Ｃが縮設されており、これにより、鋼球９２Ｂが付勢されて貫通孔９６Ｂに所定の押圧力を以って押し付けられている。なお、貫通孔９６Ｂの幅寸法は鋼球９２Ｂの直径よりも小さく設定され、鋼球９２Ｂが貫通孔９６Ｂ内に入り込むことはない。
【００８６】
このような構成においては、下肢Ｋ１に伸縮動作（矢印Ｙ方向）を行わせる場合、モータ９７（図４等参照）からの駆動力が、インナブロック９５、中間プレート９６、鋼球９２Ｂ、第２可動テーブル６７、・・・と順次介して下腿支持台５８に伝達されるのであるが、下肢Ｋ１に伸縮方向の無理な力が加わろうとすると、鋼球９２Ｂがコイルスプリング９２Ｃによる付勢力に抗して貫通孔９６Ｂとの係合状態を解除され、動力の伝達がなされなくなる。このときの「無理な力」は、調整ねじ９２Ａの締込み量によって予め調整される。
【００８７】
（コントロール部）
次に、整復部５を制御するこの一実施形態によるコントロール部について説明する。図７に、このコントロール部を示す。
【００８８】
図７に示すように、この一実施形態によるコントロール部は、システム全体をコントロールするコントロールユニット１１３、下肢Ｋ１に各種の動きを行なわせたときに下肢Ｋ１に加わる力を検出可能に構成された単体の力センサ１１４、この力センサ１１４によって検出された力を表示する力表示部１１５と、持ち運び可能なオペレーションボックス１１７とを備えている。
【００８９】
また、コントロールユニット１１３には、ドライバ１１８を介して、上述したアーム駆動手段が含むモータ１２０、および第１〜第５駆動手段が含む各モータ６２，９７，８３，１０２，１０４が接続されている。
【００９０】
また、このコントロールユニット１１３は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）とＲＯＭおよびＲＡＭなどのメモリとからなる情報処理部、および補助記憶部などを有して構成されている。そして、このように構成されたコントロールユニット１１３は、リアルタイムＯＳをベースにしたアプリケーションが格納されて構成されている。
【００９１】
また、このコントロールユニット１１３におけるリアルタイムＯＳをベースとして、実時間性を確保するために、ユーザタスクやリアルタイムタスクなどの各種タスクが組み合わされて、例えば１ｋＨｚの制御ループによって整復部５を制御する種々の処理が行われている。また、このコントロールユニット１１３には、力センサ１１４よる力の計測値が、データにより供給される。
【００９２】
次に、上述した構成の整復部５の作用について説明する。図１に示すように、患者Ｋの下肢１に整復治療を施す場合には、患者Ｋを仰臥させた状態でその下半身を支持台５０の載置部５０Ｂに載置させ、上半身を適宜テーブル（図示せず）などで支える。そして、患者Ｋの下腿Ｋ２および足Ｋ３を下腿支持台５８に載置させ、バンド１１１で下腿Ｋ２を固定する。
【００９３】
次に、整復治療すべき内容に応じてオペレーションボックス１１７を適宜操作し、揺動アーム５２、第１〜第３可動テーブル６１、６７、６４、または自在継手７２の継手部材７２Ａ、７２Ｂを駆動する。すなわち、図２に示すように、下肢Ｋ１を左右（矢印Ｘ）方向に動かす場合には、揺動アーム５２をＸ方向に揺動させる。
【００９４】
下肢Ｋ１に捻り（矢印Ｒ方向）を行わせる場合には、第１可動テーブル６１を回転させる。下肢Ｋ１を上下（矢印Ｚ）方向に動かす場合には、第３可動テーブル６４を上下に駆動する。また、下肢Ｋ１を前後（矢印Ｙ）方向伸縮させる場合には、第２可動テーブル６７を前後に駆動する。
【００９５】
さらに、足首Ｋ４を左右に振る（矢印Ｐ方向）場合には自在継手７２の下側の第２継手部材７２Ｂを同方向に回転駆動する。また、足首Ｋ４を前後に曲げる（矢印Ｑ方向）場合には、自在継手７２の上側の継手部材７２Ａを同方向に回転駆動する。
【００９６】
さて、以上の説明においては、本発明者によりティーチングペンダントと称される、オペレーションボックス１１７を医師などが操作することでそれぞれのモータが作動し、それによって揺動アーム５２などが駆動されて患者Ｋの下肢Ｋ１が適宜の方向に移動可能に構成されていた。
【００９７】
しかしながら、一方で、医師などが自らの力によって下肢Ｋ１を動かし、整復治療を施すに最適な状況にしてその状況を装置に認識させる必要がある。この場合、医師などが患者Ｋの下肢Ｋ１を動かそうとしても、それぞれのモータを含む駆動系による保持力が妨げとなる。そこで、次のような構成が採用されている。
【００９８】
すなわち、上述の力センサ１１４は、６軸の各方向（矢印Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｐ，ＱおよびＲの各方向）の何れの方向の、たとえば医師などによって加えられる力、すなわち外部からの力を検知可能に構成されている。そして、この力センサ１１４による計測値は、数値データとして、制御部としてのコントロールユニット１１３に供給される。
【００９９】
この力センサ１１４は、図１および図３に示すように、自在継手７２が具備する継手部材７２Ａに形成された座部７２Ａ１と、下腿支持台５８の足裏当て部材１１０の背面に形成された座部１１０Ａとの間に介装されている。
【０１００】
一方、図７に示すオペレーションボックス１１７には、それぞれのモータの作動によって下肢Ｋ１を所望の状況になるように動かそうとする場合と、医師自らの力によって下肢Ｋ１を整復治療に最適な状況になるように動かそうとする場合とで、当該整復装置の制御を切り替えるためのスイッチが設けられている。コントロールユニット１１３は、この切り替えに応じて制御が異なるようになる。
【０１０１】
それぞれのモータの作動によって下肢Ｋ１を所望の状況になるように動かそうとする場合には、上述したように制御し、医師自らの力によって下肢Ｋ１を整復治療に最適な状況になるように動かそうとすべく切り替えられた場合には、次のように制御される。
【０１０２】
（パワーアシスト制御）
すなわち、医師などが下肢Ｋ１を任意の方向に動かそうとすると、力センサ１１４に、その方向の力が作用し、この力センサ１１４が、その力の方向を検知する。
【０１０３】
このとき、コントロールユニット１１３は、その方向に対応するモータを、医師などにより加えられる力が減ずる方向に駆動し、力センサ１１４が検知する力がゼロとなった時点でモータを停止する。このようなパワーアシスト制御駆動について、以下に具体的に説明する。
【０１０４】
この一実施形態によるパワーアシスト駆動方式は、医師などにより患者の足Ｋ３に加えられた力が、力センサ１１４によって検出されると、比例制御のポジティブフィードバックを行うことによって、任意の位置姿勢に動作させる駆動方式である。
【０１０５】
ここで、まず、患者の足Ｋ３、必要に応じてブーツを履いた状態の足Ｋ３に対して、医師などが力を作用させると、力センサ１１４においては、実際に患者の足に作用している力である「足Ｋ３にかかっている力」と、医師などにより外部から作用させた力である「足Ｋ３に加えた力」のベクトル合計が検知される。パワーアシスト制御においては、医師などが外部から足Ｋ３に加えている力の検出が不可欠である。しかしながら、「足Ｋ３に加えた力」を検出することは困難である。
【０１０６】
そこで、この一実施形態においては、整復装置に設けられた、１つの力センサ１１４により、パワーアシスト制御の開始時点で検知される検知基準と、力センサ１１４の計測値との差、すなわちアシスト対象力を抽出するようにする。
【０１０７】
すなわち、まず、パワーアシスト制御を開始するために、医師などにより図７に示すフットスイッチ１２１が踏まれる（図８Ａ中、（１）（図では丸囲み数字で表記している。以下同じ。）スイッチオン時点）。このとき、コントロールユニット１１３により、踏んだ瞬間の時点における力センサ１１４の値が、アシスト対象力の原点、すなわち検知基準として設定されるとともに、このアシスト対象力の原点に対して、この時点以降の変化が測定される。なお、この力センサ１１４による計測値は、図８Ａ中実線で示す。
【０１０８】
これにより、アシスト対象力の検出が可能となるとともに、患足の自重の影響も排除することができる。なお、力センサ１１４の計測値が０（Ｎ）となる、いわゆる力センサ１１４の真の原点は、コントロールユニット１１３において記憶されている。
【０１０９】
そして、整復治療に必要な範囲で、医師などにより人力で足Ｋ３に対して力が作用される。そして、この医師などによる人力が加えられた段階で、力センサ１１４による計測値は、大幅に変化する（図８Ａ中、（２）力を加える時点）
【０１１０】
この時点においては、アシスト対象力として、この医師などによる人力の大きさ、すなわち「足Ｋ３に加えた力」が設定される。そして、コントロールユニット１１３により、このアシスト対象力に応じた駆動力を足Ｋ３に作用させるために、ドライバ１１８に信号が供給され、検知基準とこの「足Ｋ３に加えた力」との差が減少する方向に、モータ６２，８３，９７，１０２，１０４，１２０のうちの必要なモータが駆動される。これにより、所定の駆動力が足Ｋ３に作用される。
【０１１１】
また、上述したように、コントロールユニット１１３には、力センサ１１４の真の原点も記憶されている。そのため、この真の原点と、力センサ１１４による計測値と、上述のように設定された「足Ｋ３に加えた力」（図９Ａ中、加えている力の部分）の大きさとから、本来の目的である「足Ｋ３にかかっている力」の検出が可能となる。
【０１１２】
すなわち、力を測定する１つの力センサ１１４によって、「足Ｋ３にかかっている力」と「足Ｋ３に加えた力」とを検出することが可能となり、２つの目的を達成することができる。
【０１１３】
そして、医師などが足Ｋ３に力を加えた状態で、駆動系であるモータ６２，８３，９７，１０２，１０４，１２０のうちのパワーアシスト制御駆動に必要なモータにより、足Ｋ３に補助力が作用される。
【０１１４】
続けて、医師などにより足Ｋ３に力が加えられた状態で、上述した図８ＡのＡ部に示すように「足Ｋ３にかかっている力」が増加する場合、力センサ１１４の計測値（実線部）が増加していく。なお、このときの力センサ１１４の計測値の傾きは、整復治療の状況や、医師などによる設定に応じて、変更することが可能であり、力を加える速度を所望の速度にすることによって、必要に応じた速度を得ることができる。
【０１１５】
そして、力センサ１１４の計測値の増加に応じて、検知基準と力センサ１１４における計測値との差、すなわちアシスト対象力が全体として減少していく。そして、このアシスト対象力の減少に伴って、足Ｋ３に作用される駆動力も減少される。
【０１１６】
続けて、アシスト対象力が減少し続けて、足Ｋ３に作用される駆動力が減少すると、力センサ１１４による計測値が検知基準に近づいてくる。これに応じて、足Ｋ３に作用する駆動力が０に近づき、停止する方向に向かう。
【０１１７】
そして、図８ＡのＣ部に示すように、「足Ｋ３にかかっている力」の増加量と、「足Ｋ３に加えた力」が釣り合った場合、すなわち、力センサ１１４の計測値が、アシスト原点（検知基準）に到達した段階で、アシスト対象力は０（Ｎ）となり、これにより、足Ｋ３に作用する駆動力が０となり、アシスト動作が停止する。なお、アシスト動作が停止した後であっても、フットスイッチ１２１を踏み直すことによって、再び上述のアシスト動作を継続することが可能である。
【０１１８】
また、この一実施形態においては、医師などがフットスイッチ１２１を離して、駆動力を解放し、アシスト動作を停止する仕様が採用されている。すなわち、医師などの操作者が異常を感じた場合には、即座に駆動を停止させることが可能に構成されている。
【０１１９】
以上により、この一実施形態によるパワーアシスト制御駆動が実行される。また、以上の説明においては、医師などにより足Ｋ３に加えられる力が一方向のみであり、アシスト動作における駆動力も一方向のみであったが、アシスト動作における駆動力の方向を反転させることも可能である。この場合のパワーアシスト制御の例を図８Ｂに示す。
【０１２０】
図８Ｂに示すように、パワーアシスト制御におけるアシスト方向が反転される場合においては、上述した図８Ａの場合と同様にして、医師などが一方の方向に向けて足Ｋ３に力を加えると、パワーアシスト制御が作用する。そして、整復治療の必要に応じて、医師などにより人力を加える方向を逆転させると、上述した医師が手を離した場合と同様に、力センサ１１４の計測値が、一旦、「足Ｋ３にかかっている力」と一致する。
【０１２１】
そして、この場合においても、検知基準となるアシスト原点と、力センサ１１４の計測値との差であるアシスト対象力を減少させる方向に、アシスト動作が作用する。
【０１２２】
このとき、図８Ｂに示すように、アシスト動作を開始した後、医師などが足Ｋ３に力を加える時点（（２）力を加える時点）における力の方向とは反対側の方向にアシスト制御による駆動力の方向が反転している。すなわち、アシスト対象力の方向が途中で反転してします。
【０１２３】
そのため、アシスト動作は、アシスト原点（検知基準）に復帰する方向に向かう。そして、アシスト対象力が０になった時点において、アシスト動作が停止される。
【０１２４】
また、医師などがフットスイッチ１２１を踏んで、パワーアシスト制御をオンにする（図８Ｂ中、（１）スイッチオン時点）。このパワーアシスト制御をオンにした状態において、医師などが手を離して足Ｋ３に加えている力を解放する（図８Ｂ中、（３）力を抜く時点）と、この時点においては、「足Ｋ３にかかっている力」の増加量が、検知基準と力センサ１１４との差、すなわちアシスト対象力と見なされる。そのため、フットスイッチ１２１を踏んだときの状態に復帰しようとする結果、安全な状態に動作する。
【０１２５】
以上のようにして実行されるパワーアシスト制御により、下肢Ｋ１は、医師などが動かしただけ移動され、医師などが力を加えなくなると駆動系（モータなど）の保持力により停止状態を維持することが可能となる。
【０１２６】
以上説明したように、このパワーアシスト駆動方式のアルゴリズムは、患者に対する安全性を向上させることができるので、他の医療用途や、建築用途などにも応用することが可能である。
【０１２７】
また、この一実施形態による整復装置においては、基本的な駆動方式として、上述したパワーアシスト駆動方式以外に、ＪＯＧ駆動方式およびスプライン駆動方式の２つの駆動方式が実装されている。
【０１２８】
（スプライン補間駆動方式）
また、この一実施形態による整復装置においては、スプライン補間駆動方式をさらに採用することも可能である。このスプライン補間駆動方式は、上位システムから送信された制御点列について、３次スプラインによって補間された軌道を巡回する駆動である。
【０１２９】
このスプライン補間駆動方式によれば、通信量を低くした状態で滑らかな軌道を実現することが可能である。また、このスプライン補間駆動方式は、速度制御により駆動されているが、このアルゴリズムは、制御点の更新時に常時補正がかかるように構成されているため、誤差が蓄積されないという利点を有する。
【０１３０】
（軌道精度検証実験）
本発明者は、この一実施形態による整復装置に対して、上位システムからの指令を想定した制御点を５点与え、スプライン補間を用いて区間を５０分割し、計２５１個の点を巡る駆動を行った。
【０１３１】
そして、本発明者は、この駆動を３次元位置計測装置によって測定し、スプライン補間計算で与えられた座標と比較し、その偏差を求めた。その結果を、図９に示す。なお、駆動速度は、スプライン駆動の設計速度上限である、１０ｍｍ／ｓとした。
【０１３２】
図９Ａから、偏差は、並進について平均０．５１（ｍｍ）、最大で１．０５（ｍｍ）であることが分かる。また、図９Ｂから、回転については、平均２．１６（ｍｒａｄ）であることが分かる。本発明者の知見および検討によれば、この偏差は、駆動速度に比例して発生すると考えられる。
【０１３３】
したがって、低速において駆動されるロボットの位置制御精度は十分であり、整復装置における性能の向上を図ることが可能であることが確認された。
【０１３４】
（ＪＯＧ駆動方式）
ＪＯＧ駆動方式は、ティーチングペンダントと称されるオペレーションボックス１１７からの指示により、並進軸について例えば１０ｍｍごと、回転軸について例えば６°ごとのステップ動作が行われる。なお、上位システムを用いた場合、任意の駆動量を指定することも可能である。
【０１３５】
（上位システムとの通信）
次に、この発明の一実施形態による整復装置における上位システムとの通信について説明する。
【０１３６】
すなわち、本発明者は、上位システムと整復装置とが通信可能な汎用の通信プロトコルと、上位システムへの組み込みを容易にする通信ＡＰＩ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提案した。ここで、この通信プロトコルは、マルチクライアントに対応し、イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）（登録商標）を通じて、整復装置の制御や整復装置のステータスの受信を行うことができる。
【０１３７】
また、上位システムの１つとして、大腿骨転子間骨折整復ナビゲーションシステムなどを採用することも可能である。このナビゲーションシステムを採用することにより、患者の患部状況をリアルタイムで把握することができ、整復軌道を算出して、整復部５に指示を与えて、整復させることが可能となる。これにより、整復精度の向上を図ることができるとともに、整復治療における医師などの被爆量を大幅に低減することが可能となる。
【０１３８】
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１３９】
例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【０１４０】
例えば、揺動アーム５２を駆動するアーム駆動手段１２０を備えることにより、揺動アーム５２の揺動を人力によることなく自動的に行うことができる。
【０１４１】
また、例えば、揺動アーム５２を伸縮可能とすることにより、患者Ｋが小柄である、大柄である、また、大人である、子供であるなど、どのような体格であろうとも、揺動アーム５２を適宜伸縮させることで対応できる。
【０１４２】
また、例えば、揺動アーム５２を伸縮させるアーム伸縮手段を有することにより、揺動アーム５２の伸縮を自動的に行うことができ、人力を必要最小限にすることができる。
【０１４３】
また、例えば、揺動アーム５２は、下肢Ｋ１に左右移動動作を行なわせ、第１可動テーブル６１は、下肢Ｋ１に捻り動作を行なわせ、第２可動テーブル６７は、下肢Ｋ１に伸縮動作を行なわせ、第３可動テーブル６４は、下肢Ｋ１に上下移動動作を行なわせる。このような構成は、医師などに整復治療を自在に行わせるに好適である。
【０１４４】
また、例えば、揺動アーム５２、第１可動テーブル６１、第２可動テーブル６７、第３可動テーブル６４および下腿支持台５８は、所定の順序、例えば、この一実施形態おいて記載した順序で段階的に取り付けることができ、この場合には、各部を独立させて別々に組み立てる場合に比べて構成を簡略化できる。
【０１４５】
また、例えば、下腿支持台５８には、患者Ｋの下腿Ｋ２を固定するための固定手段（バンド１１１など）を設けたので、下腿支持台５８から患者Ｋの脚に力を有効に伝達できる。
【０１４６】
また、例えば、継手部材７２Ａ、７２Ｂを設けて、下腿支持台５８を略水平な軸線、または略垂直な軸線の周りに移動自在にしたので、足首Ｋ４に前後への曲げ動作および左右への振り動作を行わせることができる。
【０１４７】
なお、下肢Ｋ１および足首Ｋ４に行なわせる各動作は、それぞれ単独で行なわせることができるが、２種類以上の動作を同時に行なわせることもできる。例えば、揺動アーム５２と継手部材７２Ａ，７２Ｂを同時に駆動することにより、下肢Ｋ１に左右移動動作を行わせながら、足首Ｋ４に前後の曲げ動作などを行わせることなどが可能になる。
【０１４８】
さらに、下腿支持台５８には、下腿Ｋ２の長手方向に沿って伸縮自在かつ着脱自在な補助部材（補助テーブル１０６）を設けたので、通常は補助部材を下腿支持台５８に装着し、かつ、伸ばした状態にして下腿Ｋ２を全体的に支えることにより、患者Ｋの負担を軽減できる。また、レントゲン撮影をするときには、補助部材を縮小または取り外して、補助部材がレントゲン写真に写らないようにできる。
【０１４９】
また、下腿支持台５８には、患者Ｋの足裏を当てる足裏当て部材１１０を設けたので、下肢Ｋ１に前後の伸縮動作を行なわせるとき、または足首Ｋ４に前後の曲げ動作や左右への振り動作を行なわせるときに、患者Ｋの足裏全体に力を加えることができ、これにより、患者Ｋに無用な痛みを与えるのを防止できる。
【０１５０】
なお、上述した一実施形態においては、整復部５の揺動アーム５２を揺動させるための駆動手段（アーム駆動手段）を有する場合を示したが、この駆動手段は必ずしも設ける必要はない。設けない場合は、人力によって揺動アーム５２を所望の位置に揺動させ、位置決めする。
【０１５１】
なお、この発明は、必ずしも整復装置に適用するのみならず、土木作業などの際に利用される土木機器などの、外部からの力を検知することにより、作用させる力を補助するような、あらゆる装置に適用することが可能である。
【０１５２】
また、上述の一実施形態においては、オペレーションボックス１１７として、図７に示すように、外部にスイッチなどが突出した装置が用いられているが、このオペレーションボックス１１７として、図７中に示されるような各種スイッチをタッチパネル上に表示して、ボタンと同様の作用を行うことができる構成を採用することも可能である。なお、この場合であっても、非常時において、装置の稼動を停止するための非常停止ボタンなどは、タッチパネル外の突出したボタンから構成することが望ましい。
【０１５３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によるパワーアシスト制御装置およびパワーアシスト制御方法によれば、装置構成に１つの力センサを備えるのみで、２つの力を計測することができるとともに、外部からの力を検知して、この外部からの力を付勢するように補助するように、駆動系を駆動させることができる。
【０１５４】
また、この発明による整復装置によれば、患者の下肢を整復するために必要な動作を行わせることができるとともに、さらに、術者による整復作業を補助して、安全性を維持しつつ術者による整復作業を容易化することが可能となる。そのため、非力な術者であっても、安全性が維持しつつ、十分な整復治療を患者に施すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による整復装置における整復部を示す斜視図である。
【図２】この発明の一実施形態による整復装置における整復部によって患者の下肢に行なわせることが可能な動作を説明するための図である。
【図３】この発明の一実施形態による整復装置における整復部の分解斜視図である。
【図４】この発明の一実施形態による整復装置に備えられた第３駆動手段を示す、一部断面を含む斜視図である。
【図５】この発明の一実施形態による整復装置に備えられた下肢捻り方向におけるメカニカルセイフティースイッチを説明するための分解斜視図である。
【図６】この発明の一実施形態による整復装置に備えられた下肢伸縮方向におけるメカニカルセイフティースイッチを説明するための分解斜視図である。
【図７】この発明の一実施形態による整復装置に備えられたコントロール部を示す図である。
【図８】この発明の一実施形態によるパワーアシスト制御を説明するためのグラフである。
【図９】この発明の一実施形態による整復装置におけるスプライン補間駆動制御を行った場合の軌道精度検証実験の結果を示すグラフである。
【図１０】従来技術による関節理学療法機器を示す図である。
【符号の説明】
１１３ コントロールユニット
１１４ 力センサ
１１７ オペレーションユニット
１１８ ドライバ
１２１ フットスイッチ

Claims (7)

1. 対象物に作用する力を検知可能に構成され、検知点が１箇所の力検知手段と、
   上記対象物に対して力を作用させる駆動手段と、
   上記駆動手段のオン／オフを制御する切替手段と、
   上記駆動手段を制御するとともに上記力検知手段との間でデータを通信可能に構成された制御手段とを有し、
   上記切替手段により上記駆動手段がオン状態になった時点の上記力検知手段により計測された力を検知基準として、上記対象物に対して外部から作用された結果の力が計測され、
   上記計測された力と上記検知基準との差が減少するように、上記駆動手段により上記対象物に補助力を作用可能に構成された
   ことを特徴とするパワーアシスト制御装置。
2. 上記駆動手段による上記対象物に対する力を、上記対象物に対して外部から作用された結果計測される力と上記検知基準との差がほぼ０になるまで作用させるように構成された
   ことを特徴とする請求項１記載のパワーアシスト制御装置。
3. 上記力検知手段が、並進３軸方向および回転３軸方向に作用する力を検知可能な６軸力センサである
   ことを特徴とする請求項１または２記載のパワーアシスト制御装置。
4. 検知点が１箇所の力検知手段によって、対象物に作用する力を検知し、上記対象物に対して外部から力が作用された時に、上記力検知手段との間でデータを通信可能に構成された制御手段により、駆動手段のオン／オフを制御する上記切替手段によって駆動手段がオン状態になった時点で上記力検知手段が計測した力を検知基準として、上記対象物に対して外部から作用された結果の力を計測し、上記計測された力と上記検知基準との差が減少するように、上記駆動手段により上記対象物に対して補助力を作用させる
   ことを特徴とするパワーアシスト制御方法。
5. 上記駆動手段による上記対象物に対する力を、上記対象物に対して外部から作用された結果計測される力と上記検知基準との差がほぼ０になるまで作用させる
   ことを特徴とする請求項４記載のパワーアシスト制御方法。
6. 上記力検知手段が、並進３軸方向および回転３軸方向に作用する力を検知可能な６軸力センサである
   ことを特徴とする請求項４または５記載のパワーアシスト制御方法。
7. 対象物に作用する力を検知可能に構成され、検知点が１箇所の力検知手段と、上記対象物に対して力を作用させる駆動手段と、上記駆動手段のオン／オフを制御する切替手段と、上記駆動手段を制御するとともに上記力検知手段との間でデータを通信可能に構成された制御手段とを有し、上記切替手段により上記駆動手段がオン状態になった時点における、上記力検知手段により計測された力を検知基準として、上記対象物に対して外部から作用された結果の力が計測され、上記計測された力と上記検知基準との差が減少するように、上記駆動手段により上記対象物に補助力を作用可能に構成されたパワーアシスト制御機構を有する
   ことを特徴とする整復装置。

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