JP2010240285A5

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Publication number: JP2010240285A5
Application number: JP2009094695A
Authority: JP
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2012-06-07
Anticipated expiration: 2029-04-09

Description

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
（１）本発明は、装着者の指が挿入される指挿入部を有する動作補助手袋と、
前記動作補助手袋の甲側に配置され、前記指挿入部を駆動する駆動部と、
前記駆動部の駆動力を前記指挿入部に伝達するように前記指挿入部の延在方向に沿うように配された線状部材と、
前記装着者の皮膚に密着させ、指を動作させるための生体信号を検出する生体信号検出部と、
該生体信号検出部により出力された検出信号に基づいて前記駆動部へ駆動制御信号を出力する制御部と、
を備え、
前記駆動部は、前記制御部からの駆動制御信号に基づいて前記線状部材を前記指挿入部の伸展方向または屈曲方向に動作させることを特徴とする。
（２）本発明は、（１）に記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の前記指挿入部の側部または甲側に沿うように固定され、前記指挿入部に駆動力を伝達することを特徴とする。
（３）本発明は、（１）または（２）に記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の前記指挿入部に沿うように複数本ずつ配され、
前記複数の線状部材の夫々が伸縮して各指の関節の動作方向に駆動力を伝達することを特徴とする。
（４）本発明は、（１）乃至（３）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、可撓性を有する筒状の筒状体と、該筒状体の中空部に挿通されたワイヤとを有し、
前記ワイヤの一端が前記駆動部に連結され、前記ワイヤの他端を前記指挿入部に連結するように構成されたことを特徴とする。
（５）本発明は、（１）乃至（３）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、可撓性を有する筒状体と、該筒状体の中空部に充填され温度に応じて体積を変化させる流動体と、を有し、
前記筒状体に前記流動体を加熱または冷却する温度調整手段を設け、
前記温度調整手段は、前記流動体を加熱または冷却することにより前記流動体の体積を増減させて駆動力を発生させることを特徴とする。
（６）本発明は、（１）乃至（３）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、平行に配された電極層間に印加された電圧に応じて変形する駆動層を介在させてなり、
前記駆動層は、前記電極層に印加される電圧に応じて直線状態から屈曲状態に駆動する駆動力、または屈曲状態から直線状態に駆動する駆動力を発生することを特徴とする。
（７）本発明は、（１）乃至（６）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の外側に設けられたことを特徴とする。
（８）本発明は、（１）乃至（６）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の内側に埋め込まれ、且つ少なくとも指接触部分の内側には、内側カバー部材が設けられたことを特徴とする。
（９）本発明は、（１）乃至（６）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の外側補助手袋と内側補助手袋との間に埋め込まれたことを特徴とする。
（１０）本発明は、（１）乃至（９）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記指挿入部を曲げた状態から真っ直ぐな状態に戻すように、または前記指挿入部を真っ直ぐな状態から曲げた状態に戻すように、前記指挿入部を付勢する付勢部材を設けたことを特徴とする。
（１１）本発明は、（１）乃至（１０）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記動作補助手袋は、前記指挿入部に被把持部材の存在を検出する検出手段を有することを特徴とする。
（１２）本発明は、（１）乃至（１１）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記動作補助手袋は、前記指挿入部の先端に装着者の指先の一部を露出させる開口を有することを特徴とする。
（１３）本発明は、（１）乃至（１２）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記動作補助手袋は、前記指挿入部に装着者の指関節の曲げ角度を検出する指関節角度センサを有することを特徴とする。
（１４）本発明は、（１）乃至（１３）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
前記装着者の指を動作させるための信号を、前記生体信号検出部により検出された生体信号から取得する生体信号処理手段と、
前記生体信号処理手段により取得された信号を用い、前記装着者の意思に従った動力を前記駆動部に発生させるための随意的制御信号を生成する随意的制御手段と、
前記随意的制御手段により生成された随意的制御信号に基づいて、前記生体信号の信号に応じた電流を生成し、前記駆動部に供給する駆動電流生成手段と、
を備えることを特徴とする。
（１５）本発明は、（１４）に記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
タスクとして分類した装着者の指の動作パターンを構成する一連の最小動作単位（フェーズ）の各々の基準パラメータを格納したデータベースと、
前記指関節角度センサにより検出された指曲げ角度と前記データベースに格納された基準パラメータとを比較することにより、前記装着者の指のタスク及びフェーズを推定し、当該フェーズに応じた動力を前記駆動部に発生させるための自律的制御信号を生成する自律的制御手段と、
前記自律的制御信号に応じた電流を生成し、前記駆動部に供給する駆動電流生成手段と、
を備えることを特徴とする。
（１６）本発明は、（１４）に記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
タスクとして分類した装着者の指の動作パターンを構成する一連の最小動作単位（フェーズ）の各々の基準パラメータを格納したデータベースと、
前記指関節角度センサにより検出された指曲げ角度と前記データベースに格納された基準パラメータとを比較することにより、前記装着者の手のタスク及びフェーズを推定し、当該フェーズに応じた動力を前記駆動部に発生させるための自律的制御信号を生成する自律的制御手段と、
前記随意的制御手段からの随意的制御信号および前記自律的制御手段からの自律的制御信号を合成する制御信号合成手段と、
前記制御信号合成手段により合成された総制御信号に応じた総電流を生成し、前記駆動部に供給する駆動電流生成手段と、
を備えることを特徴とする。
（１７）本発明は、（１６）に記載の装着式動作補助装置であって、
前記データベースは、前記随意的制御信号と前記自律的制御信号との比（ハイブリッド比）を、前記フェーズの基準パラメータと所要の対応関係となるように格納し、
前記制御信号合成手段は、前記自律的制御手段により推定されたタスク及びフェーズに応じ、前記対応関係に基づいて規定されるハイブリッド比となるように、前記随意的制御信号および前記自律的制御信号を合成することを特徴とする。
（１８）本発明は、（１）、（１４）乃至（１７）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
前記駆動部から付与された負荷としての駆動力に対する生体信号を前記生体信号検出部によって検出し、当該生体信号に基づいて補正値を設定するキャリブレーション手段を備えたことを特徴とする。
（１９）本発明は、（１８）に記載の装着式動作補助装置であって、
前記キャリブレーション手段は、
前記動作補助手袋が前記装着者に装着された状態で前記駆動源からの所定の駆動力を外的負荷として付与する負荷発生手段と、
該負荷発生手段により付与された駆動力に抗して発生した生体信号を前記生体信号検出部によって検出し、当該検出信号に基づいて前記駆動電流生成手段が行う演算処理のパラメータを生成し、当該パラメータを当該装着者固有の補正値として設定する補正値設定手段と、
を備えたことを特徴とする。
（２０）本発明は、（１９）に記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
前記生体信号検出部により検出された前記生体信号と前記指関節角度センサにより検出された指曲げ角度との対応関係のデータが格納されたキャリブレーションデータベースを有し、
前記補正値設定手段は、前記キャリブレーションデータベースに格納された前記データに基づき前記パラメータを補正することを特徴とする。

Claims

装着者の指が挿入される指挿入部を有する動作補助手袋と、
前記動作補助手袋の甲側に配置され、前記指挿入部を駆動する駆動部と、
前記駆動部の駆動力を前記指挿入部に伝達するように前記指挿入部の延在方向に沿うように配された線状部材と、
前記装着者の皮膚に密着させ、指を動作させるための生体信号を検出する生体信号検出部と、
該生体信号検出部により出力された検出信号に基づいて前記駆動部へ駆動制御信号を出力する制御部と、
を備え、
前記駆動部は、前記制御部からの駆動制御信号に基づいて前記線状部材を前記指挿入部の伸展方向または屈曲方向に動作させることを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１に記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の前記指挿入部の側部または甲側に沿うように固定され、前記指挿入部に駆動力を伝達することを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１または２に記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の前記指挿入部に沿うように複数本ずつ配され、
前記複数の線状部材の夫々が伸縮して各指の関節の動作方向に駆動力を伝達することを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１乃至３の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、可撓性を有する筒状の筒状体と、該筒状体の中空部に挿通されたワイヤとを有し、
前記ワイヤの一端が前記駆動部に連結され、前記ワイヤの他端を前記指挿入部に連結するように構成されたことを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１乃至３の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、可撓性を有する筒状体と、該筒状体の中空部に充填され温度に応じて体積を変化させる流動体と、を有し、
前記筒状体に前記流動体を加熱または冷却する温度調整手段を設け、
前記温度調整手段は、前記流動体を加熱または冷却することにより前記流動体の体積を増減させて駆動力を発生させることを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１乃至３の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、平行に配された電極層間に印加された電圧に応じて変形する駆動層を介在させてなり、
前記駆動層は、前記電極層に印加される電圧に応じて直線状態から屈曲状態に駆動する駆動力、または屈曲状態から直線状態に駆動する駆動力を発生することを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１乃至６の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の外側に設けられたことを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１乃至６の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の内側に埋め込まれ、且つ少なくとも指接触部分の内側には、内側カバー部材が設けられたことを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１乃至６の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の外側補助手袋と内側補助手袋との間に埋め込まれたことを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１乃至９の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記装着者の指の関節を曲げた状態から真っ直ぐな状態に戻すように、または前記装着者の指の関節を真っ直ぐな状態から曲げた状態に戻すように、前記各指挿入部を付勢する付勢部材を設けたことを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１乃至１０の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記動作補助手袋は、前記指挿入部に被把持部材の存在を検出する検出手段を有することを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１乃至１１の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記動作補助手袋は、前記指挿入部に装着者の指先の一部を露出させる開口を有することを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１乃至１２の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記動作補助手袋は、前記指挿入部に装着者の指関節の曲げ角度を検出する指関節角度センサを有することを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１乃至１３の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
前記装着者の指を動作させるための信号を、前記生体信号検出部により検出された生体信号から取得する生体信号処理手段と、
前記生体信号処理手段により取得された信号を用い、前記装着者の意思に従った動力を前記駆動部に発生させるための随意的制御信号を生成する随意的制御手段と、
前記随意的制御手段により生成された随意的制御信号に基づいて、前記生体信号の信号に応じた電流を生成し、前記駆動部に供給する駆動電流生成手段と、
を備えることを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１４に記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
タスクとして分類した装着者の指の動作パターンを構成する一連の最小動作単位（フェーズ）の各々の基準パラメータを格納したデータベースと、
前記指関節角度センサにより検出された指曲げ角度と前記データベースに格納された基準パラメータとを比較することにより、前記装着者の指のタスク及びフェーズを推定し、当該フェーズに応じた動力を前記駆動部に発生させるための自律的制御信号を生成する自律的制御手段と、
前記自律的制御信号に応じた電流を生成し、前記駆動部に供給する駆動電流生成手段と、
を備えることを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１４に記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
タスクとして分類した装着者の指の動作パターンを構成する一連の最小動作単位（フェーズ）の各々の基準パラメータを格納したデータベースと、
前記指関節角度センサにより検出された指曲げ角度と前記データベースに格納された基準パラメータとを比較することにより、前記装着者の手のタスク及びフェーズを推定し、当該フェーズに応じた動力を前記駆動部に発生させるための自律的制御信号を生成する自律的制御手段と、
前記随意的制御手段からの随意的制御信号および前記自律的制御手段からの自律的制御信号を合成する制御信号合成手段と、
前記制御信号合成手段により合成された総制御信号に応じた総電流を生成し、前記駆動部に供給する駆動電流生成手段と、
を備えることを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１６に記載の装着式動作補助装置であって、
前記データベースは、前記随意的制御信号と前記自律的制御信号との比（ハイブリッド比）を、前記フェーズの基準パラメータと所要の対応関係となるように格納し、
前記制御信号合成手段は、前記自律的制御手段により推定されたタスク及びフェーズに応じ、前記対応関係に基づいて規定されるハイブリッド比となるように、前記随意的制御信号および前記自律的制御信号を合成することを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１、１４乃至１７の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
前記駆動部から付与された負荷としての駆動力に対する生体信号を前記生体信号検出部によって検出し、当該生体信号に基づいて補正値を設定するキャリブレーション手段を備えたことを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１８に記載の装着式動作補助装置であって、
前記キャリブレーション手段は、
前記動作補助手袋が前記装着者に装着された状態で前記駆動源からの所定の駆動力を外的負荷として付与する負荷発生手段と、
該負荷発生手段により付与された駆動力に抗して発生した生体信号を前記生体信号検出部によって検出し、当該検出信号に基づいて前記駆動電流生成手段が行う演算処理のパラメータを生成し、当該パラメータを当該装着者固有の補正値として設定する補正値設定手段と、
を備えたことを特徴とする装着式動作補助装置。
請求項１９に記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
前記生体信号検出部により検出された前記生体信号と前記指関節角度センサにより検出された指曲げ角度との対応関係のデータが格納されたキャリブレーションデータベースを有し、
前記補正値設定手段は、前記キャリブレーションデータベースに格納された前記データに基づき前記パラメータを補正することを特徴とする装着式動作補助装置。