JP2017093792A - 動作支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装着者の違和感を緩和する動作支援装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、装着者の動作を支援する動作支援装置は、上フレームと、下フレームと、駆動部と、第１の判定部と、解除部と、を備える。上フレームは、前記装着者の大腿部に固定される。下フレームは、前記装着者の下腿部に固定され、前記上フレームに対して前記装着者の膝の部分に設けられた連結部で回動可能に連結される。駆動部は、前記上フレームに設けられ、前記連結部にトルクを印加する。第１の判定部は、前記装着者が立ち上がり動作を完了したか否かを判定する。解除部は、前記第１の判定部により前記装着者が立ち上がり動作を完了したと判定した場合に、前記駆動部から前記連結部へのトルク伝達を解除する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、動作支援装置に関する。

動作支援装置は、立ち上がり動作などの膝の動作を支援するものである。このような動作支援装置は、モータの回転を減速装置で減速させ、膝の動作を支援するためのトルクを増大させる。
しかしながら、動作支援装置が支援動作を行わない場合、動作支援装置は、モータ及び減速装置によって膝の動作に生じる抵抗が大きくなる。膝の動作に生じる抵抗が大きくなると、膝の動作を阻害してしまい、装着者は違和感を感じるという課題がある。

特開２０１５−１８０２３６号公報

上記の課題を解決するために、装着者の違和感を緩和する動作支援装置を提供する。

実施形態によれば、装着者の動作を支援する動作支援装置は、上フレームと、下フレームと、駆動部と、第１の判定部と、解除部と、を備える。上フレームは、前記装着者の大腿部に固定される。下フレームは、前記装着者の下腿部に固定され、前記上フレームに対して前記装着者の膝の部分に設けられた連結部で回動可能に連結される。駆動部は、前記上フレームに設けられ、前記連結部にトルクを印加する。第１の判定部は、前記装着者が立ち上がり動作を完了したか否かを判定する。解除部は、前記第１の判定部により前記装着者が立ち上がり動作を完了したと判定した場合に、前記駆動部から前記連結部へのトルク伝達を解除する。

図１は、実施形態に係る動作支援装置の正面図の例である。 図２は、実施形態に係る動作支援装置の側面図の例である。 図３は、実施形態に係る動作支援装置の構成例を示すブロックである。 図４は、実施形態に係る動作支援装置の第１の動作例を示すフローチャートである。 図５は、実施形態に係る動作支援装置の第１の動作例を示すフローチャートである。 図６は、実施形態に係る動作支援装置の第２の動作例を示すフローチャートである。 図７は、実施形態に係る動作支援装置の第２の動作例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。

図１は、実施形態に係る動作支援装置１００の正面図である。図２は、動作支援装置１００を左横から見た側面図である。ここでは、動作支援装置１００を装着した人が図１のように立った状態を基準にして、上下、左右、前後方向を説明する。

動作支援装置１００は、装着者の大腿部の外側に配置する保持フレーム１（上フレーム）、装着者の腰に装着する腰部装具１０、下腿部に装着する下腿部装具２０、及び、下腿部装具２０を保持フレーム１に対して回動可能に支持する回動支持機構３０（連結部）などを有する。また、動作支援装置１００は、保持フレーム１を腰部装具１０に連結する連結機構４０、駆動力を発生する駆動機構５０（駆動部）、及び、駆動機構５０からの動力を回動支持機構３０に伝える動力伝達機構６０などを有する。さらに、動作支援装置１００は、動作支援装置１００の動作を制御する制御部８０などを有する。

保持フレーム１は、回動支持機構３０、駆動機構５０、及び動力伝達機構６０などを保持する。

腰部装具１０は、腰部に巻き付ける腰部ベルト１１、腰部ベルト１１を腰に留めるバックル１１ａ、脚の付け根に装着する２本の大腿部ベルト１４、及び腰部ベルト１１に固設された腰部フレーム１２などを有する。動作支援装置１００は、腰部装具１０の腰部ベルト１１以外、左右一対の同じ構造を有するため、以下の説明では左脚側の構成を説明し、右脚側の構成についての説明および図示を省略する。

大腿部ベルト１４は、１本の帯状のベルトであり、大腿部の前側から内股を通して大腿部の後側へ巻き回され、両端を腰部ベルト１１の左横に固定する。腰部フレーム１２は、大腿部ベルト１４の両端を固定した位置より背中側で腰部ベルト１１に固設される。腰部フレーム１２は、連結機構４０の着脱プレート４８の係合爪を回動可能且つ脱着可能に受け入れる係合孔１２ａを有する。

下腿部装具２０は、膝の下方で下腿部に巻き付けてマジックテープ（登録商標）などで留める下腿部上ベルト２１、及び、足首の上方で下腿部に巻き付けてマジックテープなどで留める下腿部下ベルト２２などを有する。また、下腿部装具２０は、下腿部の外側に配置した細長い板状の下腿部フレーム２３（下フレーム）などを有する。さらに、下腿部装具２０は、足乗せプレート２７などを有する。

下腿部フレーム２３は、複数枚の帯状の板金を下腿部に沿ってつなげた構造を有する。
下腿部上ベルト２１及び下腿部下ベルト２２は、それぞれ、下腿部フレーム２３を挿通するためのスリーブを有する。下腿部フレーム２３は、下腿部上ベルト２１および下腿部下ベルト２２にリベット２１ａ及び２２ａで固定される。

下腿部フレーム２３の下端には、ヒンジ２５を介して足乗せプレート２７が連結される。ヒンジ２５の回動軸２５ａは、前後方向に延びており、足乗せプレート２７は、回動軸２５ａを中心に外側に回動可能となっている。ヒンジ２５の回動軸２５ａは足首の少し上に配置される。

また、足乗せプレート２７は、ヒンジ２５に対して、横方向に延設された回動軸２９を中心に回動可能に連結されている。この回動軸２９は、くるぶし近くに配置される。このため、足乗せプレート２７は、足首の動きに合わせて回動可能となっている。

足乗せプレート２７は、細長い金属板を複数回折り曲げた形状を有する。足乗せプレート２７は、回動軸２９から前方に向けて下方に傾斜して延び、足の裏の土踏まず辺りを通って足の内側に向けて延び、足の内側で僅かに上方に折り曲げられる。このため、足乗せプレート２７に足を載せると、足の裏が保持されてズレ難い。

保持フレーム１は、大腿部の外側に配置されたメインフレーム１ａとサブフレーム１ｂを有する。サブフレーム１ｂは、メインフレーム１ａの外側に図示しないネジ等により固設されており、メインフレーム１ａから離れるように外方へ折り曲げられる。メインフレーム１ａの下端側も人体に近づく方向に僅かに折り曲げられる。

回動支持機構３０は、ベアリングホルダ３６、ロータリエンコーダ８４（検出部）、電磁クラッチ３０２（解除部）、及び、平歯車３０８などを有する。電磁クラッチ３０２は、メインフレーム１ａの下端近くで、サブフレーム１ｂとの間に設けられる。電磁クラッチ３０２のロータ側の回動軸は、ベアリングホルダ３６を介して、メインフレーム１ａに回動可能に接続する。また、このロータ側の回動軸には、キーを介して下腿部フレーム２３の上端が固定される。

一方、電磁クラッチ３０２のアーマチュア側の回動軸は、サブフレーム１ｂを貫通してスライド可能且つ回動可能に支持される。サブフレーム１ｂを貫通した回動軸の端部にロータリエンコーダ８４が取り付けられる。ロータリエンコーダ８４は、下腿部フレーム２３の保持フレーム１に対する回動角度を検出する。

また、電磁クラッチ３０２のアーマチュア側には、平歯車３０８が図示しないネジ等により接続する。電磁クラッチ３０２が平歯車３０８と下腿部フレーム２３とを接続すると、駆動機構５０の駆動力が下腿部フレーム２３に伝達し、保持フレーム１に対して下腿部フレーム２３が揺動される。

電磁クラッチ３０２は、制御部８０からの制御信号に基づいて平歯車３０８と下腿部フレーム２３との間の駆動力の伝達をオン／オフ制御する。即ち、電磁クラッチ３０２は、駆動機構５０から回動支持機構３０へのトルクの伝達をオン／オフ制御する。

たとえば、電磁クラッチ３０２は、オン状態である場合、ロータとアーマチュアとを接続し、平歯車３０８からの駆動力を下腿部フレーム２３に伝達する。また、電磁クラッチ３０２は、オフ状態である場合、ロータとアーマチュアとを分離し、平歯車３０８からの駆動力を下腿部フレーム２３に伝達させない。

駆動機構５０は、支持プレート５２を介して、保持フレーム１の上端近くの外側に取り付けられる。支持プレート５２は、保持フレーム１から外方へ延びて水平面に沿って配置される。駆動機構５０は、サーボモータ５１、及びハーモニックドライブ（登録商標）などの減速機５３を同軸に有する。また、サーボモータ５１には、サーボモータエンコーダ５４が取り付けられる。サーボモータエンコーダ５４は、サーボモータ５１の回転位置を検出する。減速機５３は、サーボモータ５１の回転軸（図示せず）に取り付けられる。サーボモータ５１の回転軸は、上下方向に延設される。

動力伝達機構６０は、減速機５３の出力軸に取り付けた平歯車６４及び平歯車６４と歯合する平歯車６５ａなどを有する。また、動力伝達機構６０は、回動軸４０２、かさ歯車４０４並びに４１２、ベアリングホルダ４０６並びに４０８、平歯車４１４、回動軸４１６及びギア回転体４１８などを有する。平歯車６５ａは、上下方向に延設された比較的長い回動軸４０２に同軸に固設される。回動軸４０２の先端には、かさ歯車４０４が同軸に固設される。回動軸４０２は、２つのベアリングホルダ４０６及び４０８を介して、保持フレーム１に取り付けられる。

かさ歯車４０４の下方には、かさ歯車４０４と歯合するかさ歯車４１２、及び回動支持機構３０の平歯車３０８と歯合する平歯車４１４を同軸に回動軸４１６に固定したギア回転体４１８が設けられる。ギア回転体４１８は、保持フレーム１の外側に取り付けられる。回動軸４１６の先端は、サブフレーム１ｂによって回動可能に支持される。

平歯車６４には、ワンウェイクラッチ５００（空転部）を備える。ワンウェイクラッチ５００は、減速機５３の出力軸に取り付けられる。ワンウェイクラッチ５００は、減速機５３の出力軸が所定の方向に回転すると平歯車６４に動力を伝達せず、他の方向に回転すると平歯車６４に動力を伝達する。即ち、ワンウェイクラッチ５００は、平歯車６４が所定の方向に回転する場合に、平歯車６４を空転させる。ワンウェイクラッチ５００は、装着者の膝が伸びる方向へ回動する場合に平歯車６４の出力軸が空転するように、構成される。

動作支援装置１００は、６つの加速度センサ８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８２ａ、８２ｂ及び８２ｃを備える。加速度センサ８１ａ乃至８１ｃと加速度センサ８２ａ乃至８２ｃとは取り付け位置が左右対称であるため、右脚側の加速度センサ８２ａ、８２ｂ、８２ｃについての詳細な説明は省略する。

加速度センサ８１ａ乃至８１ｃは、自身にかかる加速度を検出する。加速度センサ８１ａ乃至８１ｃは、検出した加速度を制御部８０へ送信する。最も下方の加速度センサ８１ａは、下腿部下フレーム２４の下端の外面側に取り付けられる。また、その上の加速度センサ８１ｂは、メインフレーム１ａの下端の外面側に取り付けられる。さらに、最も上方の加速度センサ８１ｃは、腰部フレーム１２の外面側に取り付けられる。

制御部８０は、腰部装具１０の腰部ベルト１１の背中側に取り付けられる。
なお、動作支援装置１００は、必要に応じて、適宜他の構成を備え、又は、上記の構成を欠いてもよい。

次に、動作支援装置１００の制御系について説明する。
図３は、動作支援装置１００の制御系の構成例を示すブロック図である。
図３が示すように、動作支援装置１００は、サーボモータ５１、サーボモータエンコーダ５４、制御部８０、加速度センサ８１ａ乃至８１ｃ、加速度センサ８２ａ乃至８２ｃ、ロータリエンコーダ８４及び電磁クラッチ３０２などを備える。動作支援装置１００は、通信バスなどを通じて、制御部８０と、サーボモータ５１、サーボモータエンコーダ５４、加速度センサ８１ａ乃至８１ｃ、加速度センサ８２ａ乃至８２ｃ、ロータリエンコーダ８４及び電磁クラッチ３０２と電気的に接続する。

サーボモータ５１、サーボモータエンコーダ５４、加速度センサ８１ａ乃至８１ｃ、加速度センサ８２ａ乃至８２ｃ、ロータリエンコーダ８４及び電磁クラッチ３０２は、前述したとおりである。

制御部８０は、動作支援装置１００全体の動作を制御する。たとえば、制御部８０は、サーボモータエンコーダ５４、加速度センサ８１ａ乃至８１ｃ、加速度センサ８２ａ乃至８２ｃ、及び、ロータリエンコーダ８４から取得した情報に基づいてサーボモータ５１及び電磁クラッチ３０２を作動させる。制御部８０は、たとえば、プロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＮＶＭなどから構成される。

プロセッサは、制御部８０全体の動作を制御する機能を有する。プロセッサは、内部キャッシュおよび各種のインターフェースなどを備えても良い。プロセッサは、内部メモリ、ＲＯＭあるいはＮＶＭに予め記憶したプログラムを実行することにより種々の処理を実現する。プロセッサは、たとえば、ＣＰＵなどである。

なお、プロセッサがプログラムを実行することにより実現する各種の機能のうちの一部は、ハードウェア回路により実現されるものであっても良い。この場合、プロセッサは、ハードウェア回路により実行される機能を制御する。

ＲＯＭは、予め制御用のプログラム及び制御データなどが記憶された不揮発性のメモリである。ＲＯＭに記憶される制御プログラム及び制御データは、予め動作支援装置１００の仕様に応じて組み込まれる。ＲＯＭは、たとえば、制御部８０の回路基板を制御するプログラム（例えば、ＢＩＯＳ）などを格納している。

ＲＡＭは、揮発性のメモリである。ＲＡＭは、プロセッサの処理中のデータなどを一時的に格納する。ＲＡＭは、プロセッサからの命令に基づき種々のアプリケーションプログラムを格納している。また、ＲＡＭは、アプリケーションプログラムの実行に必要なデータ及びアプリケーションプログラムの実行結果などを格納してもよい。

ＮＶＭは、データの書き込み及び書き換えが可能な不揮発性のメモリである。ＮＶＭは、例えばＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electric Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、あるいはＳＳＤ（Solid State Drive）などである。ＮＶＭは、動作支援装置１００の運用用途に応じて制御プログラム、アプリケーション、及び種々のデータを格納する。また、ＮＶＭは、プロセッサが種々の処理を実行することで生成したデータを保存する。

制御部８０は、動作支援装置１００を装着する装着者がしゃがんだ状態であるかを判定する機能を有する。たとえば、制御部８０は、ロータリエンコーダ８４を通じて下腿部フレーム２３の保持フレーム１に対する回動角度を検出し、検出した回動角度に基づいて装着者がしゃがんだ状態であるかを判定する。たとえば、制御部８０は、回動角度が所定の範囲に収まる場合に、装着者がしゃがんだ状態であると判定してもよい。なお、制御部８０は、サーボモータエンコーダ５４などを用いて装着者がしゃがんだ状態であるか判定してもよい。制御部８０がしゃがんだ状態を判定する方法は、特定の方法に限定されるものではない。

また、制御部８０は、装着者が立ち上がり動作を開始したか否かを判定する機能（第２の判定部）を有する。即ち、制御部８０は、装着者がしゃがんだ状態から立ち上がろうとしているかを判定する。たとえば、制御部８０は、ロータリエンコーダ８４を通じて下腿部フレーム２３の保持フレーム１に対する回動角度を検出し、検出した回動角度に基づいて立ち上がり動作を開始したかを判定してもよい。また、たとえば、制御部８０は、加速度センサ８１ｂ及び／又は加速度センサ８２ｂを通じて膝に生じる加速度を検出し、検出した加速度に基づいて装着者が立ち上がり動作を開始したと判定する。なお、制御部８０は、サーボモータエンコーダ５４、加速度センサ８１ａ、８１ｃ、８２ａ及び／又は８２ｃなどを用いて装着者が立ち上がり動作を開始したか判定してもよい。制御部８０が立ち上がりの開始を判定する方法は、特定の方法に限定されるものではない。

また、制御部８０は、装着者が立ち上がりを開始したと判定すると、駆動機構５０が備えるサーボモータ５１を装着者の膝が伸びる方向（即ち、下腿部フレーム２３の保持フレーム１とが開く方向）に回転させる機能を有する。即ち、制御部８０は、装着者の立ち上がり動作を補助するように回動支持機構３０にトルクを印加させる。制御部８０は、立ち上がりの開始から終了まで一定のトルクで回動支持部５を回転させてもよい。また、制御部８０は、装着者の膝の角度（又は、下腿部フレーム２３の保持フレーム１に対する回動角度）などに応じてトルクを変更してもよい。

また、制御部８０は、装着者が立ち上がり動作を完了したか否かを判定する機能（第１の判定部）を有する。たとえば、制御部８０は、ロータリエンコーダ８４を通じて下腿部フレーム２３の保持フレーム１に対する回動角度を検出し、検出した回動角度に基づいて装着者が立ち上がり動作を完了したかを判定する。たとえば、制御部８０は、検出した回動角度が所定の範囲に収まる場合に、装着者が立ち上がり動作を完了したと判定してもよい。なお、制御部８０は、サーボモータエンコーダ５４、加速度センサ８１ａ、８１ｃ、８２ａ及び／又は８２ｃなどを用いて装着者が立ち上がり動作を完了したか判定してもよい。制御部８０が立ち上がり動作の完了を判定する方法は、特定の方法に限定されるものではない。

また、制御部８０は、装着者が立ち上がった状態であると判定した場合、電磁クラッチ３０２をオフにする機能を有する。即ち、制御部８０は、装着者が立ち上がった状態であると判定した場合、平歯車３０８と下腿部フレーム２３との動力の伝達をオフにする。たとえば、制御部８０は、電磁クラッチ３０２に、動力の伝達をオフにするための信号を送信する。電磁クラッチ３０２は、制御部８０からの信号に基づいて、ロータとアーマチュアとを分離する。

また、制御部８０は、装着者がしゃがみ動作を開始したか否かを判定する機能（第３の判定部）を有する。即ち、制御部８０は、装着者が立った状態からしゃがもうとしているかを判定する。たとえば、制御部８０は、ロータリエンコーダ８４を通じて下腿部フレーム２３の保持フレーム１に対する回動角度を検出し、検出した回動角度に基づいてしゃがみ動作を開始したかを判定してもよい。また、制御部８０は、サーボモータエンコーダ５４、加速度センサ８１ａ、８１ｃ、８２ａ及び／又は８２ｃなどを用いて装着者がしゃがみ動作を開始したか判定してもよい。制御部８０がしゃがみ開始を判定する方法は、特定の方法に限定されるものではない。

また、制御部８０は、装着者がしゃがみ動作を開始したと判定すると、駆動機構５０が備えるサーボモータ５１を装着者の膝が曲がる方向（即ち、下腿部フレーム２３の保持フレーム１とが閉じる方向）に回転させる機能を有する。即ち、制御部８０は、装着者のしゃがみ動作を補助するように回動支持機構３０にトルクを印加させる。制御部８０は、しゃがみ動作の開始から終了まで一定のトルクで回動支持部５を回転させてもよい。また、制御部８０は、装着者の膝の角度（又は、下腿部フレーム２３の保持フレーム１に対する回動角度）などに応じてトルクを変更してもよい。

次に、制御部８０の第１の動作例について説明する。
図４及び図５は、制御部８０の第１の動作例について説明するためのフローチャートである。
ここでは、装着者は、しゃがんだ状態から立ち上がるものとする。また、電磁クラッチ３０２は、オフになっているものとする。

まず、制御部８０は、動作支援を行うスイッチがオンになっているか判定する（Ｓ１１）。たとえば、制御部８０は、図示しない所定のスイッチが押されたかを判定する。動作支援を行うスイッチがオンになっていないと判定すると（Ｓ１１、ＮＯ）、制御部８０は、Ｓ１１に戻る。

動作支援を行うスイッチがオンになっていると判定すると（Ｓ１１、ＹＥＳ）、制御部８０は、装着者のしゃがんだ状態を検出するための信号を動作支援装置１００の各部から取得する（Ｓ１２）。たとえば、制御部８０は、サーボモータエンコーダ５４、加速度センサ８１ａ乃至８１ｃ、加速度センサ８２ａ乃至８２ｃ、及び／又は、ロータリエンコーダ８４から各部の動作状態を示す信号を受信する。

動作支援装置１００の各部からの信号を取得すると、制御部８０は、装着者がしゃがんだ状態であるかを判定する（Ｓ１３）。装着者がしゃがんだ状態でないと判定すると（Ｓ１３、ＮＯ）、制御部８０は、Ｓ１３に戻り、しゃがんだ状態であるかを監視する。

装着者がしゃがんだ状態であると判定すると（Ｓ１３、ＹＥＳ）、制御部８０は、電磁クラッチ３０２をオンにする（Ｓ１４）。電磁クラッチ３０２をオンした後、制御部８０は、装着者の立ち上がり動作の開始を検出するための信号を動作支援装置１００の各部から取得する（Ｓ１５）。たとえば、制御部８０は、ロータリエンコーダ８４からの動作状態を示す信号を受信する。

動作支援装置１００の各部から信号を取得すると、制御部８０は、装着者が立ち上がり動作を開始したかを判定する（Ｓ１６）。装着者が立ち上がり動作を開始していないと判定すると（Ｓ１６、ＮＯ）、制御部８０は、Ｓ１５に戻り、立ち上がり動作が開始されることを監視する。

装着者が立ち上がり動作を開始したと判定すると（Ｓ１６、ＹＥＳ）、制御部８０は、サーボモータ５１を装着者の膝を伸ばす方向に回転させる（Ｓ１７）。サーボモータ５１を回転させた後、制御部８０は、装着車の立ち上がり動作の完了を検出するための信号を動作支援装置１００の各部から取得する（Ｓ１８）。たとえば、制御部８０は、ロータリエンコーダ８４からの動作状態を示す信号を受信する。

動作支援装置１００の各部から立ち上がり動作の完了を検出するための信号を取得すると、制御部８０は、装着者が立ち上がり動作を完了したかを判定する（Ｓ１９）。装着者が立ち上がり動作を完了していないと判定すると（Ｓ１９、ＮＯ）、制御部８０は、Ｓ１８に戻り、立ち上がり動作が完了することを監視する。

装着者が立ち上がり動作を完了したと判定すると（Ｓ１９、ＹＥＳ）、制御部８０は、サーボモータ５１を停止させる（Ｓ２０）。サーボモータ５１を停止させると、制御部８０は、電磁クラッチ３０２をオフにする（Ｓ２１）。

電磁クラッチ３０２をオフにすると、制御部８０は、歩行支援モードがオンであるか判定する（Ｓ２２）。たとえば、制御部８０は、歩行支援モードをオンにするスイッチが押されているか判定する。

歩行支援モードがオンでないと判定すると（Ｓ２２、ＮＯ）、制御部８０は、しゃがみ支援モードがオンであるか判定する（Ｓ２３）。たとえば、制御部８０は、しゃがみ支援モードをオンにするスイッチが押されたか判定する。

しゃがみ支援モードがオンであると判定すると（Ｓ２３、ＹＥＳ）、制御部８０は、電磁クラッチ３０２をオンにする（Ｓ２４）。電磁クラッチ３０２をオンにした後、制御部８０は、装着者のしゃがみ動作の開始を検出するための信号を動作支援装置１００の各部から取得する（Ｓ２５）。

動作支援装置１００の各部からしゃがみ動作の開始を検出するための信号を取得すると、制御部８０は、装着者がしゃがみ動作を開始したか判定する（Ｓ２６）。装着者がしゃがみ動作を開始していないと判定すると（Ｓ２６、ＮＯ）、制御部８０は、Ｓ２５に戻、しゃがみ動作が開始されることを監視する。

装着者がしゃがみ動作を開始したと判定すると（Ｓ２６、ＹＥＳ）、制御部８０は、サーボモータ５１を装着者の膝を曲げる方向に回転させる（Ｓ２７）。サーボモータ５１を回転させた後、制御部８０は、装着者のしゃがみ動作の完了を検出するための信号を動作支援装置１００の各部から取得する（Ｓ２８）。

動作支援装置１００の各部からしゃがみ動作の完了を検出するための信号を取得すると、制御部８０は、装着者がしゃがみ動作を完了したかを判定する（Ｓ２９）。装着者がしゃがみ動作を完了していないと判定すると（Ｓ２９、ＮＯ）、制御部８０は、Ｓ２８に戻り、しゃがみ動作が完了することを監視する。

装着者がしゃがみ動作を完了したと判定すると（Ｓ２９、ＹＥＳ）、制御部８０は、サーボモータ５１を停止させる（Ｓ３０）。サーボモータ５１を停止させると、制御部８０は、Ｓ１５に戻る。

しゃがみ支援モードがオンでないと判定すると（Ｓ２３、ＮＯ）、制御部８０は、装着者のしゃがみ動作の開始を検出するための信号を動作支援装置１００の各部から取得する（Ｓ３１）。動作支援装置１００の各部からしゃがみ動作の開始を検出するための信号を取得すると、制御部８０は、装着者がしゃがみ動作を開始したか判定する（Ｓ３２）。装着者がしゃがみ動作を開始していないと判定すると（Ｓ３２、ＮＯ）、制御部８０は、Ｓ３１に戻り、しゃがみ動作が開始されることを監視する。

装着者がしゃがみ動作を開始したと判定すると（Ｓ３２、ＹＥＳ）、制御部８０は、装着者のしゃがみ動作の完了を検出するための信号を動作支援装置１００の各部から取得する（Ｓ３３）。動作支援装置１００の各部からしゃがみ動作の完了を検知するための信号を取得すると、制御部８０は、装着者がしゃがみ動作を完了したか判定する（Ｓ３４）。

装着者がしゃがみ動作を完了していないと判定すると（Ｓ３４、ＮＯ）、制御部８０は、Ｓ３３に戻る。装着者がしゃがみ動作を完了したと判定すると（Ｓ３４、ＹＥＳ）、制御部８０は、Ｓ１５に戻り、しゃがみ動作が完了することを監視する。

歩行支援モードがオンであると判定すると（Ｓ２２、ＹＥＳ）、制御部８０は、装着者の歩行を支援する（Ｓ３５）。装着者の歩行を支援すると、制御部８０は、動作を終了する。

なお、動作支援装置１００は、装着者の歩行を支援しなくともよい。また、制御部８０は、装着者が立ち上がり動作を開始したと判定してから電磁クラッチ３０２をオンにしてもよい。また、制御部８０は、しゃがみ支援モードがオンである場合、装着者がしゃがみ動作を開始したと判定してから電磁クラッチ３０２をオンにしてもよい。

次に、制御部８０の第２の動作例について説明する。
図６及び図７は、制御部８０の第２の動作例について説明するためのフローチャートである。

第２の動作例は、装着者がしゃがんだ状態であると判定するとサーボモータ５１を動作させる点、及び、しゃがみ支援モードがオンであると判定するとサーボモータ５１の動作を開始する点で第１の動作例と異なる。従って、他の動作については、同一の符号を伏して詳細な説明を省略する。

制御部８０は、電磁クラッチ３０２をオンにすると（Ｓ１４）、制御部８０は、サーボモータ５１を装着者の膝を伸ばす方向に回転させる（Ｓ１７）。サーボモータ５１を回転させると、制御部８０は、装着者の立ち上がり動作の開始を検出するための信号を動作支援装置１００の各部から取得する（Ｓ１５）。

装着者が立ち上がり動作を開始したと判定すると（Ｓ１６、ＹＥＳ）、制御部８０は、装着車の立ち上がり動作の完了を検出するための信号を動作支援装置１００の各部から取得する（Ｓ１８）。

制御部８０は、電磁クラッチ３０２をオンにすると（Ｓ２４）、制御部８０は、サーボモータ５１を装着者の膝を曲げる方向に回転させる（Ｓ２７）。サーボモータ５１を回転させると、制御部８０は、装着者のしゃがみ動作の開始を検出するための信号を動作支援装置１００の各部から取得する（Ｓ２５）。

装着者がしゃがみ動作を開始したと判定すると（Ｓ２６、ＹＥＳ）、制御部８０は、装着者のしゃがみ動作の完了を検出するための信号を動作支援装置１００の各部から取得する（Ｓ２８）。

なお、動作支援装置１００は、しゃがみ動作を支援しない構成であってもよい。また、動作支援装置１００は、他の動作を支援するものであってもよい。また、動作支援装置１００は、装着者が立ち上がり動作以外の動作を完了した場合に、電磁クラッチ３０２をオフにするものであってもよい。

以上のように構成された動作支援装置は、装着者が立ち上がり動作を完了すると電磁クラッチをオフにすることができる。動作支援装置は、電磁クラッチをオフにすることで、回転支持機構と駆動機構及び動力伝達機構とを分離する。その結果、動作支援装置は、駆動機構及び／又は動力伝達機構によって膝の動作に抵抗が生じることを防止することができる。従って、動作支援装置は、装着者の違和感を軽減することができる。

また、動作支援装置は、ワンウェイクラッチによって回転支持機構を装着者の膝が伸びる方向に空転させることができる。その結果、動作支援装置は、立ち上がり支援中に支援動作よりも速く装着者が立ち上がった場合に、回転支持機構を空転させる。従って、動作支援装置は、立ち上がり支援時においても装着者の違和感を軽減することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…保持フレーム、１ａ…メインフレーム、１０…腰部装具、２０…下腿部装具、２３…下腿部フレーム、３０…回動支持機構、４０…連結機構、５０…駆動機構、５１…サーボモータ、５４…サーボモータエンコーダ、６０…動力伝達機構、６４…平歯車、８０…制御部、８１ａ乃至８１ｃ…加速度センサ、８２ａ乃至８２ｃ…加速度センサ、８４…ロータリエンコーダ、１００…動作支援装置、３０２…電磁クラッチ、５００…ワンウェイクラッチ。

Claims (6)

1. 装着者の動作を支援する動作支援装置であって、
   前記装着者の大腿部に固定される上フレームと、
   前記装着者の下腿部に固定され、前記上フレームに対して前記装着者の膝の部分に設けられた連結部で回動可能に連結される下フレームと、
   前記上フレームに設けられ、前記連結部にトルクを印加する駆動部と、
   前記装着者が立ち上がり動作を完了したか否かを判定する第１の判定部と、
   前記第１の判定部により前記装着者が立ち上がり動作を完了したと判定した場合に、前記駆動部から前記連結部へのトルク伝達を解除する解除部と、
   を備える動作支援装置。
2. 前記解除部は、前記駆動部に接続するアーマチュアと前記連結部に接続するロータとを備える電磁クラッチから構成され、前記第１の判定部により前記装着者が立ち上がり動作を完了したと判定した場合に、前記アーマチュアと前記ロータとの接続を解除する、
   前記請求項１に記載の動作支援装置。
3. 前記下フレームと前記上フレームとの回動角度を検出する検出部を備え、
   前記第１の判定部は、前記回動角度に基づいて立ち上がり動作を完了したか否かを判定する、
   前記請求項１又は２に記載の動作支援装置。
4. 前記装着者が立ち上がり動作を開始したか否かを判定する第２の判定部を備え、
   前記駆動部は、前記第２の判定部により前記装着者が立ち上がり動作を開始したと判定した場合、前記連結部にトルクを印加する、
   前記請求項１乃至３の何れか１項に記載の動作支援装置。
5. 前記連結部は、前記膝が伸びる方向へ回動する場合に前記連結部を空転させるワンウェイクラッチを備える、
   前記請求項１乃至４の何れか１項に記載の動作支援装置。
6. 前記装着者がしゃがみ動作を開始したか否かを判定する第３の判定部を備え、
   前記駆動部は、前記第３の判定部により前記装着者がしゃがみ動作を開始したと判定した場合、前記連結部にトルクを印加する、
   前記請求項１乃至５の何れか1項に記載の動作支援装置。