JP2018083275A - Motion assist device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筒体の中空部に流体の加圧力を制御することにより長手方向に伸縮するアクチュエータを用いた動作アシスト装置に関する。 The present invention relates to an operation assisting device using an actuator that expands and contracts in a longitudinal direction by controlling a fluid pressure in a hollow portion of a cylindrical body.
近年、リンク機構及びアクチュエータによって、ユーザの脚の動きを積極的に補助する歩行支援装置が研究されている。このような歩行支援装置は、脚の側部にリンク機構を装着し、このリンク機構を駆動することで、歩行支援が行われる(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, a walking support device that actively assists the movement of a user's leg by a link mechanism and an actuator has been studied. In such a walking support device, walking support is performed by mounting a link mechanism on the side of a leg and driving the link mechanism (see, for example, Patent Document 1).
また、新たな試みとして、軽くて柔軟な繊維状のアクチュエータを用いたアシストパンツが検討されている。このようなアクチュエータを用いると、アクチュエータを体に沿って柔軟に配置できるため、リンク機構が不要になり、衣服の下に装着可能な歩行支援装置が実現できる。 As a new attempt, assist pants using light and flexible fibrous actuators are being studied. When such an actuator is used, the actuator can be flexibly arranged along the body, so that a link mechanism is not required and a walking support device that can be worn under clothes can be realized.
繊維状のアクチュエータの一つとして、近年、細径化が進む、マッキベン型のアクチュエータが知られている(例えば、特許文献2参照)。マッキベン型のアクチュエータは、編み組構造で補強されたゴムチューブにより構成され、ゴムチューブの内部を流体で加圧し、編み組の角度をパンタグラフのように変化させながら径方向の膨張を軸方向の収縮に変換することで、アクチュエータを伸縮させている。 As one of the fibrous actuators, there has been known a McKibben actuator whose diameter has been reduced in recent years (see, for example, Patent Document 2). The McKibben actuator is composed of a rubber tube reinforced with a braided structure. The inside of the rubber tube is pressurized with a fluid, and the expansion in the radial direction is contracted in the axial direction while changing the braid angle like a pantograph. The actuator is expanded and contracted by converting to.
柔軟な繊維状のアクチュエータでアシストスーツを実現する場合、リンク機構を用いる場合と異なり、人間の筋肉に沿ってアクチュエータを配置するのが望ましい。そのため、アシストウェアの一例として、歩行を支援するアシストパンツにおいては、臀部にもアクチュエータを配置すべきである。しかしながら、臀部にアクチュエータを配置すると、着座の際に人体と座席との間にアクチュエータが挟まれてアクチュエータが潰されるので、破損又は故障の原因になるという問題がある。 When an assist suit is realized by a flexible fibrous actuator, it is desirable to arrange the actuator along a human muscle, unlike the case of using a link mechanism. Therefore, as an example of assist wear, in assist pants that support walking, an actuator should also be arranged on the buttocks. However, when the actuator is disposed on the buttocks, the actuator is sandwiched between the human body and the seat when sitting, and the actuator is crushed, which may cause damage or failure.
加えて、マッキベン型のアクチュエータは、内部の流体圧力を増減させることで軸方向に伸縮するが、ゴムチューブの内部が加圧されると、曲げ方向への自由な動きが阻害される。そのため、筋肉のように体に沿って柔軟に動作することができない。 In addition, the McKibben-type actuator expands and contracts in the axial direction by increasing or decreasing the internal fluid pressure. However, when the inside of the rubber tube is pressurized, free movement in the bending direction is inhibited. Therefore, it cannot move flexibly along the body like muscles.
そこで、本発明は、着座の際にアクチュエータが潰れるのを防ぐことができる動作アシスト装置を提供する。 Therefore, the present invention provides an operation assist device that can prevent the actuator from being crushed when seated.
本発明の一態様に係る動作アシスト装置は、
ユーザの動作をアシストする動作アシスト装置であって、
アシスト機構と、
前記アシスト機構の動作を制御する制御装置と、
前記ユーザの着座動作の情報を取得する入力インターフェースとを備え、
前記アシスト機構は、
腰拘束部及び膝拘束部を有するアシストウェア本体と、第1アクチュエータとを備え、
前記アシストウェア本体は、前記ユーザの少なくとも下半身に装着され、
前記腰拘束部は、前記ユーザの腰に固定され、
前記膝拘束部は、前記ユーザの膝に固定され、
前記第1アクチュエータは、前記腰拘束部と前記膝拘束部との間を連結するように配置されるとともに、前記ユーザの少なくとも臀部の位置に相当する前記アシストウェア本体の部分に位置し
前記第1アクチュエータは、更に
螺旋状に巻回された、弾性を有する筒体を有し、
前記筒体の外周面及び内周面の少なくとも一方には、前記筒体の軸心を中心軸として、螺旋状に溝が設けられており、
前記筒体の中空部に流体の加圧力を制御することにより、径方向に膨張、収縮すると共に、長手方向に伸縮し、
前記制御装置は、前記入力インターフェースにより取得した前記着座動作の情報を基づいて前記第1アクチュエータに前記流体を供給して前記第1アクチュエータの径方向の膨張を制御する。
An operation assist device according to an aspect of the present invention includes:
An operation assist device for assisting a user's operation,
An assist mechanism;
A control device for controlling the operation of the assist mechanism;
An input interface for acquiring information on the user's sitting motion,
The assist mechanism is
An assist wear body having a waist restraint and a knee restraint, and a first actuator;
The assist wear body is attached to at least the lower half of the user,
The waist restraining portion is fixed to the user's waist,
The knee restraint is fixed to the user's knee,
The first actuator is disposed so as to connect between the waist restraining portion and the knee restraining portion, and is located at a portion of the assist wear main body corresponding to at least a position of the buttocks of the user. The actuator further has an elastic cylinder wound spirally,
At least one of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the cylindrical body is provided with a spiral groove with the axial center of the cylindrical body as a central axis,
By controlling the pressure of the fluid in the hollow part of the cylindrical body, it expands and contracts in the radial direction and expands and contracts in the longitudinal direction.
The control device supplies the fluid to the first actuator based on the information on the seating motion acquired by the input interface, and controls the expansion of the first actuator in the radial direction.
なお、これらの包括的かつ特定の態様は、システム、方法、並びに、システム及び方法の任意の組み合わせにより実現してもよい。 These comprehensive and specific aspects may be realized by a system, a method, and any combination of the system and the method.
本発明の前記態様にかかる動作アシスト装置によれば、臀部に配置されたアクチュエータを着座の際に加圧して径方向に膨張させることによりアクチュエータが潰されるのを防ぎ、破損及び故障を低減できる。 According to the operation assisting device according to the aspect of the present invention, the actuator disposed in the buttock is pressed during seating and expanded in the radial direction to prevent the actuator from being crushed, and damage and failure can be reduced.
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
本発明の第1の態様は、
ユーザの動作をアシストする動作アシスト装置であって、
アシスト機構と、
前記アシスト機構の動作を制御する制御装置と、
前記ユーザの着座動作の情報を取得する入力インターフェースとを備え、
前記アシスト機構は、
腰拘束部及び膝拘束部を有するアシストウェア本体と、第1アクチュエータとを備え、
前記アシストウェア本体は、前記ユーザの少なくとも下半身に装着され、
前記腰拘束部は、前記ユーザの腰に固定され、
前記膝拘束部は、前記ユーザの膝に固定され、
前記第1アクチュエータは、前記腰拘束部と前記膝拘束部との間を連結するように配置されるとともに、前記ユーザの少なくとも臀部の位置に相当する前記アシストウェア本体の部分に位置し
前記第1アクチュエータは、更に
螺旋状に巻回された、弾性を有する筒体を有し、
前記筒体の外周面及び内周面の少なくとも一方には、前記筒体の軸心を中心軸として、螺旋状に溝が設けられており、
前記筒体の中空部に流体の加圧力を制御することにより、径方向に膨張、収縮すると共に、長手方向に伸縮し、
前記制御装置は、前記入力インターフェースにより取得した前記着座動作の情報を基づいて前記第1アクチュエータに前記流体を供給して前記第1アクチュエータの径方向の膨張を制御する、動作アシスト装置を提供する。
この第1の態様によれば、臀部に配置されたアクチュエータを着座の際に加圧して径方向に膨張させることによりアクチュエータが潰されるのを防ぎ、破損及び故障を低減できる。
本発明の第2の態様は、前記制御装置は、前記ユーザが着座したのちの着座動作中も前記第1アクチュエータの加圧による径方向の膨張を維持するように制御する、
第1の態様に記載の動作アシスト装置を提供する。
この第2の態様によれば、ユーザが着座したのちの着座動作中もアクチュエータの加圧により径方向に膨張することにより、アクチュエータが潰されるのを防ぎ、破損及び故障を低減できる。
本発明の第3の態様は、前記アシスト機構は、前記アシストウェア本体の前側に位置しかつ前記腰拘束部と前記膝拘束部との間を連結するように配置される第2アクチュエータとをさらに有し、
前記第2アクチュエータは、螺旋状に巻回された、弾性を有する筒体を有し、前記筒体の外周面及び内周面の少なくとも一方には、前記筒体の軸心を中心軸として、螺旋状に溝が設けられて、前記筒体の中空部に流体の加圧力を制御することにより長手方向に伸縮し、
前記制御装置は、前記第2アクチュエータを前記第1アクチュエータと同じタイミングで加圧するとともに、前記第2アクチュエータが、前記第1アクチュエータよりも、より縮むように加圧するように制御する、
第1又は2の態様に記載の動作アシスト装置を提供する。
この第3の態様によれば、着座するときに第1アクチュエータを加圧して腰から膝を真っ直ぐさせようとして縮ませるとき、前側の第2アクチュエータも加圧し、かつ、縮む力を前側の第2アクチュエータを臀部側の第1アクチュエータよりも大きくして、やや前かがみになるようにアシストすれば、着座動作を妨げることがない。
本発明の第4の態様は、前記第1アクチュエータが、
前記アシストウェア本体の後側の前記ユーザの前記臀部に相当する部分に位置する臀部用アクチュエータと、
前記アシストウェア本体の後側の前記ユーザの腰に相当する部分に位置する腰部用アクチュエータと、
前記アシストウェア本体の後側の前記ユーザの太ももの裏側に相当する部分に位置する太もも裏側用アクチュエータとに分割されている、
第1〜3の態様のいずれか1つに記載の動作アシスト装置を提供する。
この第4の態様によれば、臀部用アクチュエータ以外の腰部用アクチュエータ及び太もも裏側用アクチュエータは圧力を低く抑えられるので、液漏れなど耐圧性能に起因するリスクを低減できる。また、前側のアクチュエータを備えている場合には、臀部用アクチュエータを加圧しても、腰部用アクチュエータ及び太もも裏側用アクチュエータを減圧してやれば、股関節を伸ばす力が働かないので、前側のアクチュエータの圧力を上げてバランスをとる必要がなく、前側のアクチュエータの駆動圧力を小さくでき、消費エネルギーを小さくできる。
本発明の第5の態様は、前記入力インターフェースは、加速度センサと、角度センサと、筋電センサのいずれか1つを備えるように構成され、そのセンサからの情報を基に、前記着座動作の情報を取得する、
第1〜4の態様のいずれか1つに記載の動作アシスト装置を提供する。
この第5の態様によれば、加速度センサと、角度センサと、筋電センサとは、それぞれ着座動作中に特徴的な動きを検出することが可能であるため、これらのいずれか1つを備えるように構成して、着座が完了する前に特徴的な動きを検出することにより着座動作を検出することができる。着座動作の検出によって、第1のアクチュエータを加圧することができ、第1の態様のような効果を発揮することができる。
本発明の第6の態様は、前記入力インターフェースとして、加速度センサで加速度の変動を検出したのち、角度センサで閾値以上の傾斜角度を検出したとき、前記着座動作であることを取得する、
第1〜4の態様のいずれか1つに記載の動作アシスト装置を提供する。
この第6の態様によれば、着座の開始を誤検出して、意図しない動作をすることを防ぐことができる。すなわち、加速度センサのみ、又は、角度センサのみでは、着座動作と類似の動作を、着座動作の開始と誤って検出してしまい、前傾姿勢となるようにアシストする可能性がある。そのような場合、ユーザが意図していないと、体のバランスを崩して転ぶ危険性がある。例えば、お辞儀又は前屈みで物を拾うときに、さらに屈曲するようにアシストされたら危険である。このような場合を確実に防止するためには、加速度センサと角度センサとの2つのセンサ出力の推移をモニタすることで、このような誤検出を防ぐことができる。
本発明の第7の態様は、前記入力インターフェースとして、加速度センサで加速度の変動を検出し、その後、角度センサで閾値以上の体幹前傾角を検出したのち、筋電センサで閾値以上の筋電を検出したとき、前記着座動作であることを取得する、
第1〜4のいずれか1つに記載の動作アシスト装置を提供する。
この第7の態様によれば、加速度センサと角度センサと筋電センサとの3つのセンサ出力の推移をモニタすることで、着座動作の誤検出をさらに減らすことができる。また、着座動作に入っても、筋電センサで閾値以上の筋電を検出するまで、すなわち、着座の直前までユーザが自由に動けるため、着座動作の途中で止まったり、途中で別の動作に移行することもでき、不測の事態にも対応できる。
(実施の形態1)
以下、図面を参照して本発明における実施の形態1にかかる動作アシスト装置を詳細に説明する。
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
(全体構成)
まず、動作アシスト装置は、ユーザ100の歩行、起立、及び、着座の動作アシストを行うことができる装置であって、ユーザ100の後側に配置されてアクチュエータ1を有するアシスト機構20と、アシスト機構20の動作を制御する制御装置の一例としての制御部29とを備えている。この実施形態では、一例として、アクチュエータの配置は歩行アシストを前提とした配置としているが、これに限られるものではない。
(アクチュエータ)
最初に、このアシスト機構20に使用されるアクチュエータ1について説明する。アクチュエータ1は、以下のように、従来のマッキベン型のアクチュエータの課題を見出し、それを解消する構成としている。
Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described before detailed description of embodiments of the present invention with reference to the drawings.
The first aspect of the present invention is:
An operation assist device for assisting a user's operation,
An assist mechanism;
A control device for controlling the operation of the assist mechanism;
An input interface for acquiring information on the user's sitting motion,
The assist mechanism is
An assist wear body having a waist restraint and a knee restraint, and a first actuator;
The assist wear body is attached to at least the lower half of the user,
The waist restraining portion is fixed to the user's waist,
The knee restraint is fixed to the user's knee,
The first actuator is disposed so as to connect between the waist restraining portion and the knee restraining portion, and is located at a portion of the assist wear main body corresponding to at least a position of the buttocks of the user. The actuator further has an elastic cylinder wound spirally,
At least one of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the cylindrical body is provided with a spiral groove with the axial center of the cylindrical body as a central axis,
By controlling the pressure of the fluid in the hollow part of the cylindrical body, it expands and contracts in the radial direction and expands and contracts in the longitudinal direction.
The control device provides an operation assist device that supplies the fluid to the first actuator based on the information on the seating motion acquired by the input interface and controls expansion in a radial direction of the first actuator.
According to the first aspect, it is possible to prevent the actuator from being crushed by pressurizing and radially expanding the actuator disposed on the collar when seated, and to reduce damage and failure.
In a second aspect of the present invention, the control device performs control so as to maintain radial expansion due to pressurization of the first actuator even during a seating operation after the user is seated.
An operation assist device according to a first aspect is provided.
According to the second aspect, even during a seating operation after the user is seated, the actuator is prevented from being crushed by expanding in the radial direction by pressurizing the actuator, and damage and failure can be reduced.
According to a third aspect of the present invention, the assist mechanism further includes a second actuator positioned on the front side of the assist wear main body and arranged to connect between the waist restraint portion and the knee restraint portion. Have
The second actuator has an elastic cylindrical body wound in a spiral shape, and at least one of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the cylindrical body, with the axis of the cylindrical body as a central axis, A groove is provided in a spiral shape, and expands and contracts in the longitudinal direction by controlling the pressure of the fluid in the hollow portion of the cylindrical body,
The control device controls the second actuator to pressurize the second actuator at the same timing as the first actuator, and pressurizes the second actuator so as to contract more than the first actuator.
An operation assist device according to the first or second aspect is provided.
According to the third aspect, when the first actuator is pressed and contracted to make the knee straight from the waist when sitting, the front second actuator is also pressed and the contracting force is applied to the front second. If the actuator is made larger than the first actuator on the buttock side and assisted so as to bend slightly forward, the seating operation is not hindered.
According to a fourth aspect of the present invention, the first actuator is
An actuator for a buttock located in a portion corresponding to the buttock of the user on the rear side of the assist wear body;
A waist actuator located in a portion corresponding to the waist of the user on the rear side of the assist wear body;
It is divided into a thigh back side actuator located in a portion corresponding to the back side of the user's thigh on the back side of the assist wear body,
An operation assist device according to any one of the first to third aspects is provided.
According to the fourth aspect, since the pressure of the lower back actuator and the thigh back actuator other than the buttocks actuator can be kept low, it is possible to reduce the risk due to pressure resistance such as liquid leakage. In addition, when the front actuator is provided, even if the buttock actuator is pressurized, if the lumbar actuator and the thigh back actuator are depressurized, the force to stretch the hip joint will not work. There is no need to increase the balance, the driving pressure of the front actuator can be reduced, and the energy consumption can be reduced.
According to a fifth aspect of the present invention, the input interface is configured to include any one of an acceleration sensor, an angle sensor, and a myoelectric sensor, and the seating operation is performed based on information from the sensor. Get information,
An operation assist device according to any one of the first to fourth aspects is provided.
According to the fifth aspect, each of the acceleration sensor, the angle sensor, and the myoelectric sensor can detect a characteristic movement during the sitting operation, and thus includes any one of them. Thus, the seating motion can be detected by detecting a characteristic motion before the seating is completed. By detecting the seating motion, the first actuator can be pressurized, and the effect as in the first aspect can be exhibited.
According to a sixth aspect of the present invention, as the input interface, after detecting a change in acceleration with an acceleration sensor, the angle sensor detects that the seating operation is performed when an inclination angle equal to or greater than a threshold value is detected.
An operation assist device according to any one of the first to fourth aspects is provided.
According to the sixth aspect, it is possible to prevent an unintended operation by erroneously detecting the start of seating. That is, with only the acceleration sensor or only the angle sensor, there is a possibility that an operation similar to the seating motion is erroneously detected as the start of the seating motion and assists in a forward leaning posture. In such a case, if the user does not intend, there is a risk of falling out of balance of the body. For example, when picking up an object by bowing or bending forward, it is dangerous if it is assisted to bend further. In order to prevent such a case reliably, such erroneous detection can be prevented by monitoring the transition of the two sensor outputs of the acceleration sensor and the angle sensor.
According to a seventh aspect of the present invention, as the input interface, a change in acceleration is detected by an acceleration sensor, and then a trunk forward tilt angle that is equal to or greater than a threshold value is detected by an angle sensor, and then an electromyogram that is equal to or greater than the threshold value is detected by an myoelectric sensor. When it is detected, the seating movement is acquired.
An operation assist device according to any one of the first to fourth aspects is provided.
According to the seventh aspect, by monitoring the transition of the three sensor outputs of the acceleration sensor, the angle sensor, and the myoelectric sensor, it is possible to further reduce the erroneous detection of the sitting operation. In addition, even after entering the seating operation, the user can move freely until the myoelectric sensor detects an electromyogram above the threshold, that is, immediately before the seating. It is possible to migrate and respond to unexpected situations.
(Embodiment 1)
Hereinafter, an operation assist device according to a first exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
It should be noted that each of the embodiments described below shows a comprehensive or specific example. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements.
(overall structure)
First, the motion assist device is a device capable of assisting the
(Actuator)
First, the
(マッキベン型アクチュエータの課題)
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した、マッキベン型のアクチュエータに関し、以下の問題が生じることを見出した。
(Challenges of McKibben actuator)
The present inventor has found that the following problems occur with respect to the McKibben type actuator described in the “Background Art” column.
マッキベン型のアクチュエータは、ゴムチューブで構成されているため、元々、曲げ方向に対する柔軟性を備えているが、この柔軟性はゴムチューブの内圧が高まるほど減少し、曲げに対する剛性が高まっていく。曲げ剛性が高くなるのは、アクチュエータを曲げることで、ゴムチューブの内部空間に容積変化を引き起こすためであると考えられる。アクチュエータを曲げるには、内部空間の流体を圧縮すると共に、その圧縮力に応じた変形をゴムチューブに発生させなければならず、曲げに必要な力は内部空間の圧力が高いほど増加する。 Since the McKibben actuator is composed of a rubber tube, it originally has flexibility in the bending direction. However, this flexibility decreases as the internal pressure of the rubber tube increases, and the rigidity against bending increases. It is considered that the bending rigidity is increased because the actuator is bent to cause a volume change in the internal space of the rubber tube. In order to bend the actuator, it is necessary to compress the fluid in the internal space and generate a deformation corresponding to the compressive force in the rubber tube. The force required for bending increases as the pressure in the internal space increases.
このような特性は、曲げ剛性を利用した物体の把持動作などでは有用だが、例えば、アクチュエータを衣服状のアシストウェアに備え付けた場合に問題となる。すなわち、アクチュエータを腕又は脚などの人体形状に沿って曲げて取り付けた場合において、アクチュエータを伸縮させようとして流体を加圧すると、軸方向の力だけでなく人体形状に沿った曲げを解消する力も発生する。そのため、このアクチュエータを備え付けることで、軸方向への力をアシストすることはできるが、曲げ方向への自由な動きが阻害されるという問題がある。 Such a characteristic is useful in an object gripping operation utilizing bending rigidity, but becomes a problem when an actuator is provided in clothes-like assist wear, for example. That is, when the actuator is bent along a human body shape such as an arm or a leg, if the fluid is pressurized in order to extend or contract the actuator, not only the axial force but also the force to eliminate the bending along the human body shape Occur. Therefore, by providing this actuator, the force in the axial direction can be assisted, but there is a problem that free movement in the bending direction is hindered.
このような問題を解決するために、本発明者は、先に、以下のような構造にかかるアクチュエータ用構造体を有するアクチュエータ1を提案している。すなわち、アクチュエータ用構造体は、筒体の中空部に流体の加圧力を制御することにより長手方向に伸縮するアクチュエータ用構造体であって、螺旋状に巻回された、弾性を有する筒体を備え、前記筒体の外周面及び内周面の少なくとも一方には、前記筒体の軸心を中心軸として、螺旋状に溝が設けられている。
In order to solve such a problem, the present inventor has previously proposed an
この構成によれば、筒体の中空部に流体を充填してその圧力を変化させた場合に、筒体が外側又は内側に弾性変形して、径方向に膨張又は収縮し、筒体の溝の螺旋に沿ってねじれが発生する。このねじれが発生することで、螺旋状に巻回された形状を有するアクチュエータ用構造体を長軸方向に対して伸縮させることができる。また、アクチュエータ用構造体を長軸方向に対して曲げる方向に外力を加えた場合に、筒体の所定方向のねじれにより筒体内部の容積が増える箇所と、所定方向とは逆方向のねじれにより筒体内部の容積が減る箇所との両方ができる。そのため、筒体内部の全体としての容積変化が少なくなり、アクチュエータ用構造体を容易に曲げることができる。
このような構成について、まず、以下に、詳細に図面を用いて説明したのち、このような、伸縮可能でありかつ曲げ方向への自由な動きを許容するアクチュエータ用構造体を有するアクチュエータが着座の際に潰れるのを防ぐことができる、本発明の実施の形態1にかかる動作アシスト装置について説明する。
According to this configuration, when a fluid is filled in the hollow portion of the cylindrical body and the pressure thereof is changed, the cylindrical body is elastically deformed outward or inward and expands or contracts in the radial direction, so that the groove of the cylindrical body Twist occurs along the spiral. By generating this twist, the actuator structure having a spirally wound shape can be expanded and contracted with respect to the major axis direction. Further, when an external force is applied in a direction in which the actuator structure is bent with respect to the major axis direction, a location where the volume inside the cylinder increases due to a twist in the predetermined direction of the cylinder and a twist in a direction opposite to the predetermined direction. Both the location where the volume inside the cylinder is reduced can be made. Therefore, the volume change as a whole inside the cylinder is reduced, and the actuator structure can be easily bent.
Such an arrangement will be described below in detail with reference to the drawings. After that, the actuator having such an actuator structure that can be expanded and contracted and allows free movement in the bending direction is seated. An operation assist device according to the first embodiment of the present invention that can be prevented from being crushed at the time will be described.
まず、アクチュエータ1について、図面を参照しながら説明する。
First, the
(アクチュエータ用構造体)
まず、図1を参照しながらアクチュエータ1の全体構成を説明する。このアクチュエータ1は、筒体の中空部に流体の加圧力を制御することにより、径方向に膨張又は収縮すると共に、長手方向に伸縮するものであり、アクチュエータ用構造体2と、圧力源3と、配管4とを備えている。
(Actuator structure)
First, the overall configuration of the
アクチュエータ用構造体2は、中空の筒体10が長軸方向周りに螺旋状に巻回された形状をしている。筒体10の内部には、水などの流体が充填されている。アクチュエータ用構造体2の上部は、図示しない固定具に固定され、その上端は配管4に接続されている。アクチュエータ用構造体2の下端は、かしめなどにより封止されている。このアクチュエータ用構造体2の構成については、後で詳しく説明する。
The
圧力源3は、配管4を介してアクチュエータ用構造体2に流体を出し入れすることで、アクチュエータ用構造体2の筒体10の内部の圧力を増減し、アクチュエータ用構造体2を長軸方向沿いに伸縮させる。
The
圧力源3としては、例えば、シリンジポンプ(往復ポンプ)などが用いられる。シリンジポンプは、注射器のような円筒形のシリンジと、可動式の押子と、押子の位置を制御する制御部とを有するポンプであり、シリンジ内を押子で加圧して流体をシリンジ内から送り出し、また、シリンジ内を押子で減圧して流体をシリンジ内に回収する。シリンジポンプを作動することで、アクチュエータ用構造体2の筒体10の内部に充填される流体の量又は圧力を調節することができる。
For example, a syringe pump (reciprocating pump) is used as the
配管4は、圧力源3とアクチュエータ用構造体2とを接続する、流体の流出入の経路となるチューブ状の部材である。なお、圧力源3とアクチュエータ用構造体2とを直結する場合は、配管4を用いなくてもよい。また、配管4を分岐し、1つの圧力源3に複数のアクチュエータ用構造体2を連結してもよい。
The pipe 4 is a tubular member that connects the
次に、アクチュエータ用構造体2について説明する。
Next, the
図2は、アクチュエータ用構造体2の筒体10の一部を示す図であり、図3は、アクチュエータ用構造体2の筒体10の横断面図である。
FIG. 2 is a view showing a part of the
アクチュエータ用構造体2は、弾性を有する中空の筒体10が、長軸方向周りに螺旋状に巻回された形状をしている。具体的には、筒体10は、アクチュエータ用構造体2の長軸方向の軸心A1を中心に螺旋状に巻回されている。筒体10の外周面10bには、筒体10の軸心A2を中心軸として、螺旋状に溝cが複数設けられている。本実施の形態1では、筒体10の螺旋は軸心A1に対して右巻きであり、溝cの螺旋は軸心A2に対して右巻きである。すなわち、筒体10と溝cとの螺旋の巻方向が一致している。
The
筒体10は、図3に示すように、筒体10の外側に配置されかつ円筒状の第1の弾性部材11と、弾性部材11の内側に配置されかつ第1の弾性部材11よりも柔軟性の高い、円筒状(管状)の第2の弾性部材12とにより構成されている。第2の弾性部材12は中空であり、この中空部(内周面12aの内側)に流体5が充填される。
As shown in FIG. 3, the
第1の弾性部材11には、その内周面11aと外周面11bとを貫通する複数の貫通穴11cが設けられている。第2の弾性部材12は、第1の弾性部材11の内側の内周面11aに接して配置されて、貫通穴11cを塞いでいる。したがって、溝cは、第1の弾性部材11の貫通穴11cの側面と、第2の弾性部材12の表面(外周面12b)とにより形成される。なお、第1の弾性部材11と第2の弾性部材12とは、接着されていない。
The first
また、第1の弾性部材11は、その周方向に隣り合う溝cと溝cとの間に位置する複数の骨部bを有している。骨部bは、軸心A2の中心軸と直交する径方向の断面が円弧状で、周方向に互いに間隔をあけて設けられている。骨部bは、この断面において4つの骨部bにより構成され、これらの骨部bが、軸心A2を中心に螺旋状に巻回されることで、4つの溝cが軸心A2周りに螺旋状に設けられている。
Moreover, the 1st
また、第1の弾性部材11は第2の弾性部材12の外側に配置されており、第1の弾性部材11の内周面11aと溝c(貫通穴11c)の側面とにより形成される稜線が、面取りされている。図3では、稜線が丸みを帯びて形成されているが、テーパ状に形成することも可能である。
The first
前述したとおり、第2の弾性部材12としては、第1の弾性部材11よりも柔軟性の高い部材が用いられる。柔軟性が高い部材とは、素材として柔らかい部材、又は、構造的に柔らかい部材、例えば、薄く形成したり、波状に形成したりして変形しやすくなっている部材を含む意味である。
As described above, a member having higher flexibility than the first
第1の弾性部材11の材料としては、例えばナイロンが用いられ、第2の弾性部材12の材料としては例えばシリコンゴムが用いられる。ただし、これらの材料に限られず、各種樹脂材料又は金属材料を用いることができる。これら弾性部材11、12は、必要とされる耐圧性、柔軟性、又は、流体5に対する耐性(耐薬品性、耐溶剤性、又は、耐油性)などを考慮して適宜選択される。例えば、弾性部材11、12に樹脂材料を用いることで、軽量なアクチュエータ用構造体2が得られる。また、剛性の高いエンジニアリングプラスチック又は金属材料を用いることで、アクチュエータ用構造体2の動作を高圧及び低流量で行うことができ、流体5の流れに伴う損失を低減できる。
For example, nylon is used as the material of the first
なお、前述したアクチュエータ1の配管4は、アクチュエータ用構造体2の作動時の応答性を上げるため、弾性部材11、12よりも耐圧性を有するものが用いられる。
In addition, the pipe 4 of the
図4は、アクチュエータ用構造体2の筒体10を直線状にして示した図であり、図5は、図4に示した筒体10の縦断面図である。
4 is a view showing the
図4及び図5に示すように、筒体10は、多条溝構造であり、具体的には、4つの溝c(c1、c2、c3、c4)と4つの骨部b(b1、b2、b3、b4)とを有している。溝c1、c2、c3、c4は互いに平行で、それぞれの幅は一定である。隣り合う溝cの間隔(例えば、溝c1と溝c2との間隔)は、溝cの条数に応じて適宜設計される。骨部b1、b2、b3、b4も互いに平行で、それぞれの幅wbは一定である。骨部bの厚みtbは、骨部bの幅wbよりも小さい。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
これらの溝cは、流体による加圧力が0の場合において、筒体10の軸心A2に対して、傾きθが45°未満となるように設けられている。また、筒体10の直径dは例えば3.6mmであり、溝cの螺旋ピッチp2は例えば10mmである。溝cの傾きθを45°未満にすることで、溝cの螺旋ピッチp2が、筒体10の外周長πd(本実施の形態1では第1の弾性部材11の外周長)より大きくなるように設定している。
These grooves c are provided so that the inclination θ is less than 45 ° with respect to the axis A2 of the
次に、アクチュエータ1の駆動方法について概略説明する。
Next, a method for driving the
図6は、アクチュエータ1の駆動方法を示すフローチャートであり、図8A及び図8Bは、アクチュエータ用構造体2の長軸(軸心)A1方向沿いの伸縮を示す模式図である。なお、図8A及び図8Bでは、溝cの図示を省略している。
6 is a flowchart showing a driving method of the
アクチュエータ1の駆動方法は、アクチュエータ1を準備するステップS1(a)と、アクチュエータ用構造体2の長軸方向(長軸A1方向)の長さを増減させるステップS2及びS3(b)とを備えている。
The driving method of the
まず、アクチュエータ1を準備し、筒体10の内部の流体5を加圧する前は、図8Aに示すように、アクチュエータ用構造体2は定常状態にある(図6のステップS1)。定常状態とは、筒体10の内部の流体5に予圧をかけた状態であり、アクチュエータ用構造体2の長さは自然長に予圧による収縮分と外力による変形分とを加えた長さとなる。
First, before preparing the
次いで、図8Aに示す状態に対して、圧力源3を用いて流体5を、例えば0.5MPaで加圧し、アクチュエータ用構造体2の筒体10内にさらに流体5を供給する。これにより、図8Bに示すように、アクチュエータ用構造体2を長軸A1方向に縮ませる(図6のステップS2)。
Next, in the state shown in FIG. 8A, the
次いで、圧力源3で流体5を減圧することで、アクチュエータ用構造体2を軸心A1方向に伸ばして、元の長さに戻す(図6のステップS3)。これらのステップを繰り返すことで、アクチュエータ用構造体2の長さを増減(伸縮)させる。なお、伸び又は縮みの動作は一方の動作だけでもよいし、順序を逆にしてもよい。また、伸び又は縮みのみの動作を複数回繰り返してもよい。
Next, the
次に、アクチュエータ用構造体2の駆動メカニズムについて説明する。
Next, the drive mechanism of the
図7Aは、筒体10の内部の流体5を加圧する前の、第1の弾性部材11の骨部bを示す断面図である。図7Bは、筒体10の内部の流体5を加圧した後の、第1の弾性部材11の骨部bの変形を示す断面図である。
FIG. 7A is a cross-sectional view showing the bone portion b of the first
図7A及び図7Bは、いずれも、骨部bの一巻分を軸心A2方向から見た図である。 7A and 7B are views of one turn of the bone part b as viewed from the direction of the axis A2.
流体5を加圧する前は、図7Aに示すように、骨部bの半径はrである。流体5を加圧すると、筒体10の第2の弾性部材12を介して伝えられる圧力により、筒体10の第1の弾性部材11が径方向に膨張(変形)し、それに伴い、図7Bに示すように、骨部bの半径がr+Δrとなる。このとき、骨部bには、一巻きあたり、角度φ=2πΔr/(r+Δr)のねじれが発生する。そして、このねじれが、第1の弾性部材11を主体とする筒体10全体を軸心A2中心にねじれさせる。
Before pressurizing the
図2の構成では、筒体10の溝cが軸心A2に対して右巻きであり、アクチュエータ用構造体2が軸心A1に対して右巻きであるので、筒体10に発生するねじれが、図8Bに示すように、アクチュエータ用構造体2を軸心A1方向に縮ませるように作用する。
In the configuration of FIG. 2, the groove c of the
すなわち、筒体10には、加圧による径方向の膨張に伴って、全体的に軸心A2を中心に左巻方向のねじれが発生している。アクチュエータ用構造体2が軸心A1を中心に右巻きであるので、図8Bに示すアクチュエータ用構造体2の右側に着目すると、筒体10は、手前側が実線矢印の方向に回転するよう左巻方向にねじられる。一方、アクチュエータ用構造体2の左側に着目すると、筒体10は、奧側が破線矢印の方向に回転するよう左巻方向にねじられる。したがって、筒体10の全長にわたって発生するねじれは、筒体10のピッチ角α(図8Aの「2α」の半分の角度αを参照。)を小さくする(筒体10の螺旋ピッチp1を小さくする)ように作用し、アクチュエータ用構造体2の長軸方向の長さが定常状態の長さよりも短くなる。
That is, the
そして、流体5の加圧を解除すると、第1の弾性部材11と第2の弾性部材12との弾性力により、筒体10の径方向の変形及びねじれが元に戻り、アクチュエータ用構造体2の長軸方向の長さも元の定常状態の長さに戻る。
Then, when the pressurization of the
なお、アクチュエータ用構造体2の筒体10が膨張(変形)する際には、径方向だけでなく、軸A2方向にも膨張(変形)しようとし、筒体10の外周側に位置する溝cもその幅方向に広がろうとするが、本実施の形態1のように、溝cの傾きθを45°未満とする(螺旋ピッチp2を筒体10の外周長πdより大きくする)ことで、溝cの幅方向の広がりが生じても、筒体10に十分なねじれが発生するので、アクチュエータ用構造体2を長軸方向に十分に縮ませることができる。
When the
次に、アクチュエータ用構造体2に外力を加えて曲げ変形させる場合について説明する。本実施の形態1にかかるアクチュエータ用構造体2は、長軸方向に対する横方向から外力を加えた場合でも、流体5の圧力に関係なく、アクチュエータ用構造体2自体の弾性で曲げ変形させられる点にも特徴がある。
Next, a case where an external force is applied to the
図9Aは、外力を加える前の、アクチュエータ用構造体2を示す模式図であり、図9Bは、外力を加えた後の、アクチュエータ用構造体2の屈曲状態を示す模式図である。なお、図9A及び図9Bでは、溝cの図示を省略している。
9A is a schematic diagram showing the
図9Bに示すように、アクチュエータ用構造体2の軸心A1に対して垂直方向の外力を加えて、曲げ変形させる場合を想定すると、筒体10の一方のピッチ角α1が小さくなるとともに、他方のピッチ角α2が大きくなる。これにより、筒体10の右側は手前側が実線矢印の方向に回転するよう左巻方向にねじられ、筒体10の左側は奧側が破線矢印の方向に回転するよう右巻方向にねじられる。
As shown in FIG. 9B, assuming a case where an external force in the vertical direction is applied to the axis A1 of the
溝cの螺旋の巻方向と逆方向にねじれが発生すると、筒体10の直径が大きくなり、筒体10の内部の容積が増加する。それに対し、溝cの螺旋の巻方向と同方向にねじれが発生すると、筒体10の直径が小さくなり、筒体10の内部の容積が減少する。本実施の形態1では、筒体10の内部の容積の増加と減少が同時に発生しているので、筒体10内部の全体としての容積変化が少なくなり、アクチュエータ用構造体2を容易に曲げることができる。
When twist occurs in the direction opposite to the spiral winding direction of the groove c, the diameter of the
つまり、アクチュエータ用構造体2を曲げて変形させる際の剛性は、流体5に作用する圧力にはほぼ依存しないことになり、アクチュエータ用構造体2自体の持つ剛性が支配的となる。よって、アクチュエータ用構造体2として柔軟な材質のものを適用すれば、容易に曲げ変形することが可能なアクチュエータ用構造体2を実現できる。
(アクチュエータ以外の動作アシスト装置の構成)
以下、本実施の形態1にかかるアクチュエータ用構造体2を用いた動作アシスト装置101について、図面を参照しながら説明する。この動作アシスト装置101は、加圧した際に、長手方向に収縮する力と、径方向に膨張する力(潰れに対抗する力)が同時に働くものである。
動作アシスト装置101は、アシスト機構の一例としてのアシストウェアの具体的な例としてのアシストパンツ20と、アシストパンツ20の動作を制御する制御装置の一例として機能する制御部29と、ユーザ100の着座動作の情報を取得する入力インターフェース27,28とを備えている。
アシストパンツ20は、腰拘束部21aと膝拘束部21bとを有するアシストウェア本体の一例としてのアシストパンツ本体21と、第2及び第3アクチュエータ1B,1Dとを少なくとも備えている。
アシストパンツ本体21は、ユーザ100が少なくとも下半身に装着する。
腰拘束部21aは、アシストパンツ本体21の上側に配置されたゴムなどのリング状部材又は帯状部材であって、ユーザ100の腰100aに着脱可能に固定される。
膝拘束部21bは、アシストパンツ本体21の腰拘束部100aよりも下側に配置されたゴムなどのリング状部材又は帯状部材であって、ユーザ100の膝100bに着脱可能に固定される。これらの腰拘束部21a及び膝拘束部21bは、ゴムなどで、腰100a及び膝100bをそれぞれ着脱可能に固定されて、第2及び第3アクチュエータ1B,1Dからのアシスト力をユーザ100に付与して着座動作などをアシスト可能とするものである。
第2及び第3アクチュエータ1B,1Dは、それぞれ、アシストパンツ本体21の後側のユーザ100の少なくとも臀部100cに相当する部分を含む腰付近から太もも裏側付近までの範囲に位置し、かつ、腰拘束部21aと左右の膝拘束部21bとの間をそれぞれ連結するように配置されており、先のアクチュエータ1にそれぞれ相当する。第2アクチュエータ1Bは、筒体10の中空部に流体の加圧力を制御することにより径方向に膨張又は収縮するとともに、長手方向に伸縮する単数又は複数のアクチュエータ用構造体22Bを有して、第2アクチュエータ用構造体22Bの上端が腰拘束部21aに連結され、下端が左側の膝拘束部21bに連結されて、左側の臀部100cを上下に覆うように配置されている。第3アクチュエータ1Dは、筒体10の中空部に流体の加圧力を制御することにより径方向に膨張又は収縮するとともに、長手方向に伸縮する単数又は複数のアクチュエータ用構造体22Dを有して、第3アクチュエータ用構造体22Dの上端が腰拘束部21aに連結され、下端が右側の膝拘束部21bに連結されて、右側の臀部100cを上下に覆うように配置されている。アクチュエータ用構造体22B,22Dは、それぞれ、先に説明したアクチュエータ用構造体2と同一構造及び同一作用を行うものであって、螺旋状に巻回された、弾性を有する筒体10を有し、筒体10の外周面及び内周面の少なくとも一方には、筒体10の軸心A1を中心軸として、螺旋状に溝cが設けられている。
入力インターフェースは、例えば、着座動作情報取得部として機能するものであり、具体的には、動作センサ27又は/及び筋電センサ28などの各種センサで構成することができる。動作センサ27又は/及び筋電センサ28は、アシストパンツ本体21に配置されている。
制御部29は、入力インターフェース、例えば動作センサ27又は/及び筋電センサ28で取得した着座動作の情報を基に、少なくともユーザ100が着座するときに、さらに、場合によっては着座動作中にも、第2及び第3アクチュエータ用構造体22B,22Dに流体を供給して第2及び第3アクチュエータ用構造体22B,22Dを加圧して径方向の膨張を制御する。
That is, the rigidity when the
(Configuration of motion assist devices other than actuators)
Hereinafter, the
The
The
The assist pants
The
The
Each of the second and
The input interface functions as, for example, a seating movement information acquisition unit, and can be specifically configured with various sensors such as the
Based on information on the sitting motion acquired by the input interface, for example, the
まず、図10A〜図11を参照しながら、本実施の形態1の動作アシスト装置101のアシストパンツ20の全体構成を説明する。図10A及び図10Bは、ユーザ100がアシストパンツ20を下半身に装着したときを示す図である。図10Aは、アシストパンツ20を前側から見た斜視図であり、図10Bは、アシストパンツ20を後ろから見た斜視図である。これらの図では、理解しやすくするため、ユーザ100の下半身のみ示している。また、図11は動作アシスト装置101の制御のブロック図である。
図10A及び図10Bに示す動作アシスト装置101は、アシストパンツ20と、動作センサ27と、筋電センサ28と、制御部29とを有している。
また、アシストパンツ20は、アシストパンツ本体21と、腰拘束部21aと、一対の膝拘束部21bと、第1、第2、第3、第4アクチュエータ1A、1B、1C、1Dとで構成されている。
アシストパンツ本体21は、ユーザ100が下半身に装着する。アシストパンツ本体21の上端縁には腰拘束部21aが固定されており、ユーザ100の腰100aに着脱可能でかつ腰100aを拘束可能としている。アシストパンツ本体21の一対の下端縁には一対の膝拘束部21bが固定されており、ユーザ100の左右の膝100bにそれぞれ着脱可能にかつ左右の膝100bをそれぞれ拘束可能としている。
第1、第2、第3、第4アクチュエータ1A、1B、1C、1Dは、それぞれ、腰拘束部21aと膝拘束部21bとの間に腰拘束部21aと膝拘束部21bとを連結するように配置されている。
第1、第2、第3、第4アクチュエータ1A、1B、1C、1Dは、左前側、左後側、右前側、右後側のアクチュエータ用構造体22A、22B、22C、22Dと、前側用と後側用の圧力源23A、23Bと、前側用と後側用の配管24A、24Bと、前側用と後側用のバルブ25、26とで構成されている。左前側、左後側、右前側、右後側のアクチュエータ用構造体22A、22B、22C、22Dは、腰拘束部21aと膝拘束部21bとの間に配置されている。
具体的には、左前側と右前側とのアクチュエータ用構造体22A、22Cは、アシストパンツ本体21の前面の腰拘束部21aと左右の膝拘束部21bとの間に縦方向(又は上下方向)沿いにそれぞれ配置されている。また、左後側と右後側とのアクチュエータ用構造体22B、22Dは、アシストパンツ本体21の後面の腰拘束部21aと左右の膝拘束部21bとの間に縦方向(又は上下方向)沿いにそれぞれ配置されている。よって、ユーザ100がアシストパンツ20を下半身に装着したときに、アクチュエータ用構造体22A、22Cは、ユーザ100の前側の腹部から左右の膝100bまでの間にそれぞれ接するように、アシストパンツ本体21の前側に縦方向(又は上下方向)沿いに配置されている。アクチュエータ用構造体22B、22Dは、ユーザ100の後ろ側の腰100aから左右の膝裏までの間にそれぞれ接するように、アシストパンツ本体21の後側に縦方向(又は上下方向)沿いに配置されている。
また、アクチュエータ用構造体22Aは、前側用の配管24Aを介して前側用の圧力源23Aに接続され、前側用の配管24Aには前側用のバルブ25が配置されている。同様に、アクチュエータ用構造体22Bは、後側用の配管24Bを介して後側用の圧力源23Bに接続され、後側用の配管24Bには後側用のバルブ26が配置されている。圧力源23A、23Bとしては、例えば、シリンジポンプ(往復ポンプ)などが用いられる。
図10Aでは、動作センサ27は、アシストパンツ本体21の後側の腰部の中央付近に配置されている。動作センサ27は、加速度の変動(例えば、図12B及び図16Bの立ち上がり)を検出可能な加速度センサ27a、体幹前傾角を検出可能な角度センサ27b、あるいは、体幹前傾角を検出可能なジャイロセンサ27c、などで構成され、着座、起立、及び、歩行などの意図をセンシングできるように構成されている。
筋電センサ28は、アシストパンツ本体21の左脚の太ももの前側に配置されている。具体的には、筋電センサ28は、例えば、外側広筋の筋電位を検出する位置に配置され、動作センサ27と同様に、動作の意図をセンシングできるように構成されている。筋電センサ28も両脚にあることが望ましいが、図10Aでは右脚側の筋電センサ28は図示を省略している。なお、ここでは、アシストパンツ本体21としては、半ズボンで例示しているが、長ズボンの場合には、前頚骨筋の筋電位を検出する位置に筋電センサ28が配置されるようにしてもよい。
制御部29は、一例として、アシストパンツ本体21の前側の腰部の中央付近に配置されている。制御部29は、動作センサ27と筋電センサ28とからの情報が入力される一方、前側用と後側用の圧力源23A,23Bと、前側用と後側用のバルブ25,26とに接続されている。よって、制御部29は、動作センサ27、あるいは、筋電センサ28からの信号を基に、ユーザ100の動作を把握し、前側用と後側用のバルブ25,26の開閉、及び前側用と後側用の圧力源23A,23Bの圧力を制御する。なお、ユーザ100の意図を検出するためのセンサは、本実施の形態1のように動作センサ27及び筋電センサ28の組み合わせでもよいし、どちらか一方でもよい。
First, the overall configuration of the assist pants 20 of the
The
The assist pants 20 includes an
The assist pants
The first, second, third, and
The first, second, third, and
Specifically, the
The
In FIG. 10A, the
The
As an example, the
前側用の圧力源23Aは、前側用の配管24Aを介して左前側及び右前側のアクチュエータ用構造体22A,22Cに流体を出し入れすることで、左前側及び右前側のアクチュエータ用構造体22A,22Cの内部の圧力を増減し、左前側及び右前側のアクチュエータ用構造体22A,22Cを伸縮させる。具体的には、左前側及び右前側のアクチュエータ用構造体22A,22Cを加圧することで、左前側及び右前側のアクチュエータ用構造体22A,22Cを収縮させ、股関節を曲げる方向にアシスト力を発生する。また、後側用の圧力源23Bは、後側用の配管24B,22Dを介して左後側及び右後側のアクチュエータ用構造体22B,22Dに流体を出し入れすることで、左後側及び右後側のアクチュエータ用構造体22B,22Dの内部の圧力を増減し、左後側及び右後側のアクチュエータ用構造体22B,22Dを伸縮させる。具体的には、左後側及び右後側のアクチュエータ用構造体22B,22Dを加圧することで、左後側及び右後側のアクチュエータ用構造体22B,22Dを収縮させ、股関節を伸ばす方向にアシスト力を発生する。
The
(着座動作及びアクチュエータの制御)
次に、ユーザ100が本実施の形態1のアシストパンツ20を装着して椅子103などに着座する際の動作、及び、アクチュエータ1の制御を説明する。ここで、第1のアクチュエータ1Aは、アクチュエータ用構造体22Aと、圧力源23Aと、配管24Aと、バルブ25とを有し、第2のアクチュエータ1Bは、アクチュエータ用構造体22Bと、圧力源23Bと、配管24Bと、バルブ26とを有している。第3のアクチュエータ1Cは、アクチュエータ用構造体22Cと、圧力源23Aと、配管24Aと、バルブ25とを有し、第4のアクチュエータ1Dは、アクチュエータ用構造体22Dと、圧力源23Bと、配管24Bと、バルブ26とを有している。
(Sitting operation and actuator control)
Next, the operation when the
図12Aは着座の動作を示した説明図である。(a)はユーザ100の起立姿勢、(b)はユーザ100の着座動作の開始時の姿勢、(c)はユーザ100の着座動作の途中姿勢、(d)はユーザ100の座直後の姿勢をそれぞれ示している。図12Bは、各姿勢において、動作センサ27で検出される加速度と時間の関係を示しており、実線33は垂直方向の加速度、点線34は水平方向の加速度をそれぞれ示している。図12Cは、各姿勢において、図12Aの姿勢(c)に示した体幹前傾角(AFI)と、筋電センサ28で検出される外側広筋(VL)及び前頚骨筋(TA)のそれぞれの筋電位との時間的な変化を示しており、実線35が体幹前傾角、点線36が外側広筋(VL)の筋電位、一点鎖線30が前頚骨筋(TA)の筋電位を示している。なお、体幹前傾角は、鉛直方向とアシストパンツ本体21の後側の腰拘束部21aの表面との成す角度であって、例えば、後側の腰拘束部21aに配置した動作センサ27にジャイロセンサを用いることで検出できる。
図12Cでは、一例として、体幹前傾角(AFI)35の閾値35a以上のピークを検出した後に、外側広筋(VL)36の筋電位の閾値36a以上のピーク、又は、前頚骨筋(TA)30の筋電位の閾値30a以上のピークを検出したとき、制御部29で着座と判定することができることを示している。
また、図13は、着座の際の第1及び第3アクチュエータ及び第2及び第4アクチュエータのそれぞれの駆動方法を示すフローチャートである。図14Bは、アクチュエータ用構造体22A(22C)及びアクチュエータ用構造体22B(22D)に印加される圧力の時間的な変化を示す説明図である。図14Cは、バルブ25、26の開閉を示す説明図である。なお、図14B及び図14Cとの比較のために、図12Aと同じ説明図を図14Aとして示している。図14B及び図14Cにおいて、点線31はアクチュエータ用構造体22Aの圧力、実線32はアクチュエータ用構造体22Bの圧力、点線37はバルブ25の開閉、実線38はバルブ26の開閉をそれぞれ示している。
ここで、制御の開始点である姿勢(b)の制御部29による判定は、例えば、腰が水平方向に移動(加速)した後、垂直方向に移動(加速)するなど、着座動作開始時の特徴的な動きを、動作センサ27を用いて検出して制御部29で判定する。このとき、体幹前傾角も参照して姿勢の判定を制御部29で行うと、制御部29での判定の精度が向上する。また、姿勢(d)は着座の際の衝撃の影響が各種センサに現れるので、各種センサでの衝撃の影響に起因する情報を用いて制御部29で容易に検出できる。
FIG. 12A is an explanatory view showing a seating operation. (A) is a standing posture of the
In FIG. 12C, as an example, after detecting a peak of the trunk forward tilt angle (AFI) 35 that is equal to or higher than the
FIG. 13 is a flowchart showing the respective driving methods of the first and third actuators and the second and fourth actuators when sitting. FIG. 14B is an explanatory diagram showing temporal changes in pressure applied to the
Here, the determination by the
着座の際の各アクチュエータ1(1A,1B,1C,1D)の駆動方法は、後側のアクチュエータ用構造体22B,22Dを加圧するステップと、着座動作を支援するステップと、着座後の姿勢を設定するステップとを備えている。
The driving method of each actuator 1 (1A, 1B, 1C, 1D) at the time of sitting includes the steps of pressurizing the
着座動作に入る前は、図6のステップS1と同様の定常状態であり、制御部29で、前側のアクチュエータ用構造体22A,22C及び後側のアクチュエータ用構造体22B,22Dにそれぞれ予圧をかけ、バルブ25及びバルブ26は閉じた状態である。そして、図14Aの姿勢(b)において動作センサ27の検出情報により着座の意図を検出したと制御部29で判定すると、制御部29でバルブ25及びバルブ26を開き、アクチュエータ用構造体22A,22C及びアクチュエータ用構造体22B,22Dを加圧して径方向に膨張させる(図13のステップS21)。そして、アクチュエータ用構造体22B,22Dを十分に加圧して径方向に膨張させた後、制御部29でバルブ26を閉じる(図13のステップS22)。
Before entering the seating operation, the steady state is the same as in step S1 of FIG. 6, and the
ここで、アクチュエータ用構造体22B,22Dを加圧して径方向に膨張させるのは、着座の際の衝撃に備えるためであり、アクチュエータ用構造体22B,22Dを加圧してバルブ26を制御部29で閉じることにより、径方向に膨張したアクチュエータ用構造体22B,22Dにクッションの役割を持たせている。このとき、アクチュエータ用構造体22B,22Dのみを加圧して径方向に膨張させると、アクチュエータ用構造体22B,22Dが長手方向沿いには収縮し、股関節を伸ばす方向に力が働くため、着座の動作が乱れてしまう。そのため、ステップS21では、アクチュエータ用構造体22A,22Cも同時に加圧して長手方向沿いに収縮させている。また、着座の際、前傾姿勢をとるため、アクチュエータ用構造体22A,22Cの圧力は、アクチュエータ用構造体22B,22Dの圧力よりも高めに設定される。このように設定すると、アクチュエータ用構造体22B,22Dが伸びた状態で、アクチュエータ用構造体22A,22C及びアクチュエータ用構造体22B,22Dの力が釣り合うので、前傾姿勢でバランスがとれた状態になる。このような制御は、アクチュエータ用構造体22A,22C及びアクチュエータ用構造体22B,22Dが印加圧力に比例する発生力とともに、歪に比例する静的なバネ力を発生する、という特性を利用している。また、本実施の形態1のアシストパンツ20では、アクチュエータ用構造体22A,22C及びアクチュエータ用構造体22B,22Dによる発生力のバランスがとれる姿勢を変化させていくことで、着座動作を支援している。したがって、アシストパンツ20により設定された姿勢からずれるほど、アシスト力が大きくなる。
図19A及び図19Bは、図12Aに示した姿勢(b)において、アクチュエータ用構造体22A〜22Dによってユーザ100に加わる力を示した説明図である。図19Aはアクチュエータ用構造体22Aから受ける力、図19Bはアクチュエータ用構造体22Bから受ける力をそれぞれ示している。図19Aに示すように、アクチュエータ用構造体22Aが収縮すると、股関節が屈曲する方向に力が加わる。また、図19Bに示すように、アクチュエータ用構造体22Bが収縮すると、股関節が伸びる方向に力が加わる。
Here, the reason why the
19A and 19B are explanatory diagrams showing forces applied to the
バルブ26を閉じた後は、アクチュエータ用構造体22B,22Dの圧力は高圧のまま、ほぼ一定で推移し、アクチュエータ用構造体22B,22Dを収縮させる方向に力を出し続けるので、アクチュエータ用構造体22A,22Cの圧力を制御部29で調整することで、着座動作の支援を行う。着座動作の一例では、図12Aに示すように、姿勢(a)から姿勢(c)の直前までは、臀部を後ろに突き出すとともに、バランスをとるため、徐々に前傾姿勢になる。そして、姿勢(c)から姿勢(d)の間で体を起こしつつ、臀部は椅子103に向かって落ちていく。例えば、この動作を支援するため、アクチュエータ用構造体22A,22Cの圧力を徐々に上げ、姿勢(c)を境に圧力を下げるように制御する(図13のステップS23)。姿勢(c)の制御部29による判定は、動作センサ27で得られる加速度又は体幹前傾角、あるいは、筋電センサ28で検出される筋電位から制御部29で判定される。なお、姿勢(c)において深い前傾姿勢をとると、重心が前の方に残り着座動作の速度が緩やかになる。着座動作が速すぎると制御部29で判定した場合は、制御部29で、アクチュエータ用構造体22A,22Cの圧力を高めに制御して、速度を緩めるようにしてもよい。
以上のような制御を制御部29で行うと、着座動作の速度を緩和したり、潰れを防止する所定圧、すなわち、潰れ動作の加圧力(第2の加圧力)を加えて臀部のアクチュエータ用構造体22A〜22Dが加圧されて径方向に膨張させられる。径方向に膨張したアクチュエータ用構造体22B,22Dはクッションとなるので、着座の際の衝撃を緩和できる。これにより、アクチュエータ用構造体22B,22Dを径方向に膨張させてアクチュエータ用構造体22B,22Dが潰れるのを抑制でき、着座の衝撃でアクチュエータ用構造体22B,22Dが潰れて破損することを防ぐことができる。
After the
When the
着座が完了すると、次に起立の意図を検出したと制御部29で判定するまでの間は、座った状態を維持することになる。このとき、アクチュエータ用構造体22A,22C及びアクチュエータ用構造体22B,22Dの圧力を高いままで維持すると、座っている間中、股関節の剛性が高いままとなるので圧迫感が生じる。そのため、制御部29で、着座の衝撃に備えて高めに設定していた圧力を、着座後は後側のアクチュエータ用構造体22B,22Dが潰れない程度に(例えば、後側のアクチュエータ用構造体22B,22Dが径方向に少し膨張した状態を維持できる程度まで)下げ、バルブ25,26を閉じる(図13のステップS24)。
制御部29によるこのような制御により、着座中の圧迫感を低減しつつ、着座している間に後側のアクチュエータ用構造体22B,22Dが潰れて破損するのを防ぐことができる。
以上のことから、アシストパンツ20では、臀部に配置された後側のアクチュエータ用構造体22B,22Dが着座の際の衝撃、又は、着座中の荷重によって潰され、破損することを防ぐことができる。また、後側のアクチュエータ用構造体22B,22Dがクッションとなるので、ユーザ100に対しても緩衝材として働く。
When the sitting is completed, the sitting state is maintained until the
By such control by the
From the above, in the assist pants 20, it is possible to prevent the rear actuator structures 22 </ b> B and 22 </ b> D arranged in the buttock from being crushed and damaged by an impact during sitting or a load during sitting. . Further, since the
なお、図13〜図14Cに示したアクチュエータ用構造体22A,22C及びアクチュエータ用構造体22B,22Dの制御部29での圧力制御は、姿勢(b)から姿勢(d)の間の動作が比較的短時間で行われる場合、あるいは、細かい制御を行わない場合を想定している。しかし、アクチュエータ1の応答速度が着座動作と比べて十分に速く、着座動作の途中姿勢の把握も逐次行える場合は、図15B及び図15Cに示すように、着座の直前にアクチュエータ22B,22Dの圧力を高めるように制御部29で制御してもよい。なお、図15B及び図15Cとの比較のために示す、図15Aは図12Aと同じ説明図である。
このようにすると、ユーザ100の動作の自由度が向上する。図14B及び図14Cに示した制御では、着座の動作に入ると、アシストパンツ20の動きに合わせてユーザ100が動作することになるが、図15B及び図15Cに示す制御では、着座の直前までアシストパンツ20の剛性が低く、ユーザ100が自由に動ける状態になる。そのため、ユーザ100が着座動作の途中で止まったり、途中で別の動作に移行することもできるため、不測の事態にも対応できる。
In addition, the pressure control in the
If it does in this way, the freedom degree of operation of
具体的には、姿勢(c)までは、アシストを行わず、アクチュエータ用構造体22A,22C及び22B,22Dは予圧のままにしておく(図15DのステップS61)。その後、筋電センサ28等で着座直前の状態を制御部29で判定し、制御部29で、バルブ25、26を開いてアクチュエータ用構造体22A,22C及び22B,22Dを加圧してバルブ25、26を閉じる(図15DのステップS62)。着座後に再びバルブ25、26を開け、アクチュエータ用構造体22A,22C,22B,22Dの圧力を下げ、バルブ25及びバルブ26を閉じる(図15DのステップS63)。なお、ステップS63は省略してもよい。
このとき、姿勢(c)から(d)の間で速やかに圧力を上げるために、姿勢(b)の時点で予圧を1段上げるようにしてもよい。またこのとき、アクチュエータ用構造体22B,22Dの予圧を1段階上げてから、着座直前にさらに圧力を上げるまでの間、バルブ26は開けたままにしておくと、着座直前に直ちに圧を上げることができる。又は、バルブ25と圧力源23Aの間、及び、バルブ26と圧力源23Bの間にそれぞれ圧力容器を配置し、姿勢(b)でバルブ25、26を閉じた状態で圧力源23A及び23Bにより圧力容器の圧を上げ、姿勢(c)でバルブ25、26が開いた瞬間に一気にアクチュエータ用構造体22A,22C,22B,22Dの圧力が上昇するようにしてもよい。
Specifically, until the posture (c), no assist is performed, and the
At this time, in order to quickly increase the pressure between postures (c) and (d), the preload may be increased by one step at the time of posture (b). At this time, if the
以上のような制御を制御部29で行うと、着座動作中のアクチュエータ用構造体22A,22Cの駆動圧力が低減され、ユーザ動作の自由度が向上するとともに、液漏れなど耐圧性能に起因するリスクも低減できる。
When the above control is performed by the
(起立動作及びアクチュエータの制御)
次に、本実施の形態1のアシストパンツ20を装着して起立する際の動作、及び、アクチュエータ1の制御を説明する。
(Standing motion and actuator control)
Next, the operation when the assist pants 20 of the first embodiment is worn and standing and the control of the
図16Aは起立の動作を示した説明図であり、(e)は着座姿勢、(f)は起立動作の開始時の姿勢、(g)は椅子103から臀部が離れた直後の姿勢、(h)は起立直前の姿勢をそれぞれ示している。図16Bは、各姿勢において動作センサ27で検出される加速度と時間の関係を示しており、図12Aと同様に実線33Bは垂直方向の加速度、点線34Bは水平方向の加速度をそれぞれ示している。図16Cは、各姿勢において、図16Aの姿勢(g)に示した体幹前傾角(AFI)と、筋電センサ28で検出される外側広筋の筋電位との時間的な変化を示しており、実線35Bが体幹前傾角、点線36Bが筋電位をそれぞれ示している。
また、図17は、起立の際の第1のアクチュエータセット及び第2のアクチュエータセットの駆動方法を示すフローチャートである。図18Bは、アクチュエータ用構造体22A,22C及びアクチュエータ用構造体22B,22Dに印加される圧力の変化を示す説明図である。図18Cは、バルブ25、26の開閉を示す説明図である。なお、図18B及び図18Cとの比較のために、図16Aと同じ説明図を図18Aとして示している。図18B及び図18Cにおいて、点線31Bはアクチュエータ用構造体22A,22Cの圧力、実線32Bはアクチュエータ用構造体22B,22Dの圧力、点線37Bはバルブ25の開閉、実線38Bはバルブ26の開閉をそれぞれ示している。
なお、姿勢(g)の制御部29での判定は、例えば、腰が水平方向に移動した後、垂直方向に移動するなど、起立動作開始時の特徴的な動きを図16Bに示した動作センサ27の加速度変化から検出することにより、制御部29で判定できる。あるいは、脚に力を入れようとした瞬間を筋電センサ28により検出することで、制御部29で判定できる。姿勢(f)の時点で起立の意図を精度良く検出するためには、動作センサ27の加速度と体幹前傾角との組み合わせが適している。これらを組合わせて制御部29で判定することにより、姿勢(f)の状態から立ち上がりのアシストを開始できる。
FIG. 16A is an explanatory view showing a standing motion, where (e) is a sitting posture, (f) is a posture at the start of the standing motion, (g) is a posture immediately after the buttocks are separated from the
FIG. 17 is a flowchart showing a driving method of the first actuator set and the second actuator set at the time of standing. FIG. 18B is an explanatory diagram illustrating changes in pressure applied to the
Note that the posture (g) is determined by the
起立の際の各アクチュエータ1の駆動方法は、椅子103から臀部が離れる瞬間を検出するための準備ステップと、起立動作を支援するステップと、起立後の姿勢を設定するステップとを備えている。
The driving method of each
起立動作に入る前は、図13のステップS24と同様の加圧状態であり、アクチュエータ用構造体22B,22Dは、潰れない程度に加圧されて径方向に膨張し、アクチュエータ用構造体22A,22Cは、アクチュエータ用構造体22B,22Dによる発生力を加味し、着座姿勢において、アクチュエータ用構造体22B,22Dとバランスがとれるように加圧され、バルブ25及びバルブ26は閉じた状態である。そして、図16Aの姿勢(f)において、動作センサ27により起立の意図を検出したと制御部29で判定すると、制御部29でバルブ25を開き、アクチュエータ用構造体22A,22Cを加圧する(図17のステップS31)。そして、臀部が椅子103から離れた姿勢(g)を検出したと制御部29で判定した後、制御部29でバルブ26を開く(図17のステップS32)。
Before entering the standing-up operation, the pressure state is the same as in step S24 of FIG. 13, and the
臀部が椅子103から離れた後、アクチュエータ用構造体22A,22Cの圧力を下げ、アクチュエータ用構造体22B,22Dの圧力を上げることで、股関節を伸ばす起立動作の支援を行う。アクチュエータ用構造体22A,22C及びアクチュエータ用構造体22B,22Dの圧力が一致した後は、同圧のまま、アクチュエータ22A,22C及びアクチュエータ22B,22Dの圧力を下げる(図17のステップS33)。アクチュエータ用構造体22A,22C及びアクチュエータ用構造体22B,22Dが同圧のとき、圧力による発生力はバランスがとれ、静的なバネ力のみが働く。この静的なバネ力を、起立姿勢でバランスがとれるように構成した場合、姿勢(h)の前後では、圧力による発生力はバランスが取れているものの、股関節は屈曲しているので、静的なバネ力によって股関節を伸ばす支援が行われる。なお、静的なバネ力だけではアシスト力が足りない場合は、アクチュエータ22B,22Dの圧力をアクチュエータ22A,22Cの圧力より高くしてもよい。
After the buttocks move away from the
そして、アクチュエータ用構造体22A,22C及びアクチュエータ用構造体22B,22Dの圧力を調整して起立動作を支援し、起立動作がほぼ完了すると、定常状態に移行する。このとき、アクチュエータ用構造体22A,22C及びアクチュエータ用構造体22B,22Dには予圧をかけ、制御部29でバルブ25及びバルブ26は閉じる(図17のステップS34)。
以上のように、本実施の形態1のアシストパンツ20は立ち上がりの支援にも用いることができる。
Then, the pressure of the
As described above, the assist pants 20 according to the first embodiment can also be used for support for rising.
なお、本実施の形態1のアシストパンツ20は、歩行動作に合わせて、右脚と左脚のアクチュエータ1をそれぞれ独立して動作させることで、歩行動作の支援も行うことができる。
The assist pants 20 of the first embodiment can also support the walking motion by independently operating the right leg and
(実施の形態2)
本実施の形態2において、実施の形態1と異なるのは、アシストパンツ20Bのアシストパンツ本体21の後面に配置されるアクチュエータ用構造体、配管、バルブ、圧力源とその制御方法のみである。まず、図20及び図21を参照しながら、本実施形態2の後面の構成を説明する。実施の形態1と同じ構成要素は、同じ符号を付し、説明を省略する。
図20は、アシストパンツ20Bを後ろから見た斜視図である。図20において、腰から左右脚のそれぞれの膝裏にかけて左右のアクチュエータ用構造体42A、42B、42C及び42D、42E、42Fがそれぞれ直列に配置され、左右の臀部(臀部用)のアクチュエータ用構造体42B,42Eはそれぞれ左右の配管44Bを介して左右の中央側のバルブ46に接続されている。左右の上側(腰部用)及び下側(太もも裏側用)のアクチュエータ用構造体42A,42D、42C,42Fはそれぞれ左右の配管44Aを介して左右の端側用のバルブ45に接続され、バルブ45及び46は左右の圧力源43に接続されている。よって、前側のアクチュエータ1A,1Cは、筒体10の中空部に流体の加圧力を制御することにより長手方向に伸縮するものであり、アクチュエータ用構造体22A,22Cと、圧力源23Aと、配管24と、バルブ25とを備えている。後側の上側と下側のそれぞれのアクチュエータ?は、筒体10の中空部に流体の加圧力を制御することにより長手方向に伸縮するものであり、アクチュエータ用構造体42A,42D,42C,42Fと、圧力源43と、配管44Aと、バルブ45とを備えている。後側の臀部のそれぞれのアクチュエータ?は、筒体10の中空部に流体の加圧力を制御することにより径方向に膨張、収縮するとともに長手方向に伸縮するものであり、アクチュエータ用構造体42B,42Eと、圧力源43と、配管44Bと、バルブ46とを備えている。
(Embodiment 2)
The second embodiment is different from the first embodiment only in the actuator structure, piping, valve, pressure source and control method thereof arranged on the rear surface of the
FIG. 20 is a perspective view of the assist pants 20B viewed from behind. In FIG. 20, left and
各圧力源43は、バルブ46及び配管44Bを介してアクチュエータ用構造体42B,42Eに流体を出し入れすることで、アクチュエータ用構造体42B,42Eの内部の圧力を増減し、アクチュエータ用構造体42B,42Eを伸縮させるとともに、バルブ45及び配管44Aを介してアクチュエータ用構造体42A,42D、42C,42Fに流体を出し入れすることで、アクチュエータ用構造体42A,42D、42C,42Fの内部の圧力を増減し、アクチュエータ用構造体42A,42D、42C,42Fを伸縮させる。
Each
図21は制御のブロック図を示している。本実施形態2では、制御部29は、動作センサ27、あるいは、筋電センサ28からの信号を基に、ユーザ100の動作を判定し、前面側用のバルブ25及び後面側用のバルブ45、46の開閉と前面側用の圧力源23A及び後面側用の圧力源43の圧力とを制御する。
FIG. 21 shows a block diagram of control. In the second embodiment, the
図22A及び図22Bは、アクチュエータのアシスト方向の説明図である。図22Aは前側のアクチュエータの説明図である。図22Bは後ろ側のアクチュエータの説明図である。それぞれ、屈伸動作中の人体を左側から見たときのアクチュエータ用構造体の動作を示している。図22Aにおいて、左脚前側のアクチュエータ用構造体22Aが加圧されると、アクチュエータ用構造体22Aは収縮し、股関節を曲げる方向にアシスト力を発生する。また、図22Bにおいて、左脚後ろ側のアクチュエータ用構造体42A、42B、42Cが加圧されると、アクチュエータ用構造体42A、42B、42Cは収縮し、股関節を伸ばす方向にアシスト力を発生する。
22A and 22B are explanatory diagrams of the assist direction of the actuator. FIG. 22A is an explanatory diagram of the actuator on the front side. FIG. 22B is an explanatory diagram of the actuator on the rear side. The operation of the actuator structure is shown when the human body undergoing bending and stretching operations is viewed from the left side. 22A, when the
次に、本実施の形態2のアシストパンツ20Bを装着して着座する際の動作、及び、アクチュエータの制御を説明する。ここで、前側のアクチュエータ1A,1Cは、アクチュエータ用構造体22A,22C、圧力源23A、配管24A、及びバルブ25を有している。後側の臀部のアクチュエータ1は、アクチュエータ用構造体42B,42E、圧力源43、配管44B、及びバルブ46を有している。後側の上側と下側のアクチュエータ1は、アクチュエータ用構造体42A,42D及び42C,42F、圧力源43、配管44A、及びバルブ45を有している。なお、圧力源43は後側の上側と下側のアクチュエータ1の兼用で、バルブ45及び46の開閉により、駆動するアクチュエータ用構造体の切り換え、あるいは、同時駆動が可能である。
Next, an operation when the assist pants 20B of the second embodiment is worn and seated and the control of the actuator will be described. Here, the
図23は着座の際の前側のアクチュエータ1A,1C、及び後側の上側と下側のアクチュエータ1の駆動方法を示すフローチャートである。図24Bはこれらのアクチュエータ1で印加される圧力の時間的な変化を示す説明図である。図24Cはバルブ25、45、46の開閉を示す説明図である。なお、図24B及び図24Cとの比較のために、図12Aと同じ説明図を図24Aとして示している。図24B及び図24Cにおいて、点線51はアクチュエータ用構造体22A,22Cの圧力、実線52はアクチュエータ用構造体42B,42Eの圧力、破線53はアクチュエータ用構造体42A,42D及び42C,42Fの圧力、点線54はバルブ25の開閉、実線55はバルブ46の開閉、破線56はバルブ45の開閉をそれぞれ示している。なお、着座動作において、右脚側は左脚側と同じ動作をするものとして説明を省略する。
FIG. 23 is a flowchart showing a method of driving the
着座の際のアクチュエータの駆動方法は、アクチュエータ用構造体42Bを加圧するステップと、着座動作を支援するステップと、着座後の姿勢を設定するステップとを備えている。
The driving method of the actuator at the time of sitting includes the step of pressurizing the
着座動作に入る前は、図6のステップS1と同様の定常状態であり、アクチュエータ用構造体22A、アクチュエータ用構造体42B、アクチュエータ用構造体42A及び42Cに予圧をかけ、バルブ25、45及び46は閉じた状態である。そして、図24Aの姿勢(b)において動作センサ27により着座の意図を検出したと制御部29で判定すると、バルブ45を開いてアクチュエータ用構造体42A及び42Cを減圧し、アクチュエータ用構造体42A及び42Cの減圧が完了したところで、バルブ45を閉じ、バルブ46を開けてアクチュエータ用構造体42Bを加圧する(図23のステップS41)。そして、アクチュエータ用構造体42Bを十分に加圧した後、バルブ46を閉じる(図23のステップS42)。
Before entering the seating operation, the steady state is the same as in step S1 of FIG. 6, and preload is applied to the
ここで、アクチュエータ用構造体42Bを加圧して径方向に膨張させるのは、着座の際の衝撃に備えるためであり、アクチュエータ用構造体42Bを加圧して径方向に膨張させたのち、バルブ46を閉じることにより、アクチュエータ用構造体42Bにクッションの役割を持たせている。このとき、アクチュエータ用構造体42Bのみを駆動すると、アクチュエータ用構造体42Bが長手方向に収縮し、股関節を伸ばす方向に力が働くため、着座の動作が乱れてしまう。そのため、ステップS41ではアクチュエータ用構造体42Bの加圧の前にアクチュエータ用構造体42A及び42Cを減圧して、アクチュエータ用構造体42A及び42Cを長手方向に伸ばしている。
Here, the reason why the
また、着座の際に前傾姿勢をとるため、アクチュエータ用構造体22Aの圧力は、着座動作に入ると加圧される。このとき、直列に連結されたアクチュエータ用構造体42A、42B、42Cは、トータルとしては収縮する力が弱いので、アクチュエータ用構造体22Aは比較的小さな圧力の印加により前傾姿勢でバランスがとれた状態になる。ここで、前傾姿勢でバランスがとれた状態とは、アクチュエータ用構造体42Bが収縮しながらも、アクチュエータ用構造体42A、42B、42Cのトータルとしてみれば、長さが伸びた状態でアクチュエータ用構造体22Aが収縮する力と釣り合う状態のことである。
In addition, the
本実施の形態2のアシストパンツ20Bでは、アクチュエータ用構造体22Aとアクチュエータ用構造体42B及び42Aと42Cによる発生力が、バランスされる姿勢を変化させていくことで着座動作を支援している。したがって、アシストパンツ20Bにより設定された姿勢からずれるほど、アシスト力が大きくなる。
In the assist pants 20B of the second embodiment, the seating operation is supported by changing the posture in which the force generated by the
バルブ46を閉じた後は、アクチュエータ用構造体42Bと、アクチュエータ用構造体42A及び42Cの圧力はほぼ一定で推移し、アクチュエータ用構造体42Bは収縮し、アクチュエータ用構造体42A及び42Cは伸長した状態を維持する。そのため、アクチュエータ用構造体22Aの圧力を調整することで、着座動作の支援を制御部29で行う。着座動作の一例では、図24Aに示すように、姿勢(a)から姿勢(c)の直前までは、臀部を後ろに突き出すとともに、バランスをとるため、徐々に前傾姿勢になる。そして、姿勢(c)から姿勢(d)の間で体を起こしつつ、臀部は椅子103に向かって落ちていく。例えば、この動作を支援するため、アクチュエータ用構造体22Aの圧力を徐々に上げ、姿勢(c)を境に圧力を下げるように制御部29で制御する(図23のステップS43)。なお、姿勢(c)において深い前傾姿勢をとると、重心が前の方に残り着座動作の速度が緩やかになる。着座動作が速すぎると制御部29で判定した場合は、アクチュエータ用構造体22Aの圧力を高めに制御部29で制御して、速度を緩めるようにしてもよい。
After the
このような制御を制御部29で行うと、着座動作の速度を緩和したり、臀部のアクチュエータ用構造体42Bが加圧されて径方向に膨張してクッションとなるので、着座の際の衝撃を緩和できる。これにより、アクチュエータ用構造体42Bが着座の衝撃で潰れて破損することを防ぐことができる。
本実施の形態2ではさらに、後面側のアクチュエータ用構造体を分割しているので、アクチュエータ用構造体42Bを加圧しても、アクチュエータ用構造体42A、42Cを減圧してやれば、図22Bに示したような股関節を伸ばす力が働かない。したがって、前側のアクチュエータ用構造体22Aの圧力を上げてバランスをとる必要がないので、前側のアクチュエータ用構造体22Aの駆動圧力を小さくでき、消費エネルギーを小さくできる。また、アクチュエータ用構造体42B以外のアクチュエータ用構造体は圧力を低く抑えられるので、液漏れなど耐圧性能に起因するリスクを低減できる。
When such a control is performed by the
In the second embodiment, since the actuator structure on the rear side is further divided, even if the
着座が完了すると、次に起立の意図を検出したと制御部29で判定するまでの間は、座った状態を維持することになる。このとき、アクチュエータ用構造体42B,42Eは着座の衝撃に備えて高めに設定していた圧力を、アクチュエータ用構造体42B,42Eが潰れない程度まで下げ、アクチュエータ用構造体22A,22Cは着座姿勢で余分な力が発生しない圧力まで下げる。アクチュエータ用構造体22A,22Cのこの圧力は着座姿勢による弛みが解消する程度の圧力であり、起立状態の予圧よりやや高い。また、アクチュエータ用構造体42A,42D及び42C,42Fは圧力を下げたままの状態とし、バルブ45及び46を閉じる(図23のステップS44)。
When the sitting is completed, the sitting state is maintained until the
ここで、アクチュエータ用構造体42A,42D及び42C,42Fの圧力を下げたままにするのは、直列につながったアクチュエータ用構造体42A〜42Fが全体として余分な力を発生しないようにするためである。これにより、着座中にバランスをとってアクチュエータ用構造体22A,22Cの圧力を上げる必要がないので、着座中に股関節を前後両側から引っ張られるような圧迫感を低減できる。
Here, the pressure of the
なお、図23〜図24Cに示したアクチュエータ1の圧力制御は、姿勢(b)から姿勢(d)の間の動作が比較的短時間で行われる、あるいは、細かい制御を行わない場合を想定している。しかし、アクチュエータ1の応答速度が着座動作と比べて十分に速く、着座動作の途中姿勢の把握も逐次行える場合は、図25B及び図25Cに示すように、着座の直前にアクチュエータ用構造体42B,42Eの圧力を高めるように制御してもよい。
Note that the pressure control of the
このようにすると、ユーザの動作の自由度が向上する。図24B及び図24Cに示した制御では、着座の動作に入ると、アシストパンツ20Bの動きに合わせてユーザ100が動作することになるが、図25B及び図25Cに示す制御では、着座の直前までアシストパンツの剛性が低く、ユーザが自由に動ける状態になる。そのため着座動作の途中で止まったり、途中で別の動作に移行することもできるため、不測の事態にも対応できる。
If it does in this way, the freedom degree of a user's operation will improve. In the control shown in FIG. 24B and FIG. 24C, when entering the seating operation, the
具体的には、姿勢(c)までは、アシストを行わず、アクチュエータ用構造体22A,22C及び42A〜42Fは予圧のままにしておく。その後、筋電センサ28等で着座直前の状態を制御部29で判定し、まずバルブ45を開いてアクチュエータ用構造体42A,42D、42C,42Fを減圧し、バルブ45を閉じる。次にバルブ25、46を開いてアクチュエータ用構造体22A,22C及び42B,42Eを加圧してバルブ25、46を閉じる。
このとき、アクチュエータ用構造体42B,42Eの圧力は、着座の際の衝撃に備えて高めに設定する。一方、アクチュエータ用構造体22A,22Cは、後面側の直列に繋がれたアクチュエータ用構造体42A、42B、42C及び42D、42E、42Fがトータルとしては収縮する力が弱いので、圧力を大きく上げる必要は無い。そのため、前屈姿勢により生じた弛みを解消する程度の圧力に設定される。
着座後に再びバルブ46を開け、アクチュエータ用構造体42B,42Eの圧力を下げ、バルブ46を閉じる。
Specifically, no assist is performed until the posture (c), and the
At this time, the pressures of the
After the seating, the
以上のような制御を制御部29で行うと、アクチュエータ用構造体22A,22Cの駆動圧力が低減され、ユーザ動作の自由度が向上するとともに、液漏れなど耐圧性能に起因するリスクもさらに低減できる。
When the control as described above is performed by the
次に、本実施の形態2のアシストパンツ20Bを装着して起立する際の動作、及び、アクチュエータの制御を説明する。 Next, the operation when the assist pants 20B according to the second embodiment is worn and standing and the control of the actuator will be described.
図26は、起立の際の前記アクチュエータ1,1A,1Cの駆動方法を示すフローチャートである。図27Aは起立の動作を示した説明図であり、(e)は着座姿勢、(f)は起立動作の開始時の姿勢、(g)は椅子103から臀部が離れた際の姿勢、(h)は起立直前の姿勢をそれぞれ示している。図27Bは前記アクチュエータ1,1A,1Cで印加される圧力の変化を示す説明図である。図27Cはバルブ25、45、46の開閉を示す説明図である。図27B及び図27Cにおいて、点線51Bはアクチュエータ用構造体22Aの圧力を示し、実線52Bはアクチュエータ用構造体42Bの圧力を示し、破線53Bはアクチュエータ用構造体42A及び42Cの圧力を示し、点線54Bはバルブ25の開閉を示し、実線55Bはバルブ46の開閉を示し、破線56Bはバルブ45の開閉を示している。
FIG. 26 is a flowchart showing a method of driving the
起立の際のアクチュエータ1,1A,1Cの駆動方法は、ユーザ100が椅子103から臀部が離れるまでの予備動作のステップと、起立動作を支援するステップと、起立後の姿勢を設定するステップとを備えている。
The driving method of the
予備動作に入る前は、図23のステップS44と同様の加圧状態であり、アクチュエータ用構造体22A,22Cは予圧をかけられ、アクチュエータ用構造体42B,42Eは潰れない程度に加圧され、アクチュエータ用構造体42A,42D、42C,42Fは減圧され、バルブ25、45、46は閉じた状態である。そして、図27Aの姿勢(f)において、動作センサ27により起立の意図を検出したと制御部29で判定すると、制御部29でバルブ25を開き、アクチュエータ用構造体22A,22Cを駆動して起立支援(予備動作)を開始する(図26のステップS51)。そして、臀部が椅子103から離れた後、制御部29でバルブ45、46を開いてアクチュエータ用構造体42B,4Eとアクチュエータ用構造体42A,42D,42C,42Fを同圧にする(図26のステップS52)。この後、アクチュエータ用構造体42A,42D、42B,42E、42C,42Fは圧力源43により、一体に駆動される。
Before entering the preliminary operation, the pressure state is the same as in step S44 of FIG. 23, the
臀部が椅子103から離れた後、アクチュエータ用構造体22A,22Cの圧力を下げ、一体駆動されるアクチュエータ用構造体42A,42D、42B,42E、42C,42Fの圧力を上げることで、股関節を伸ばす起立動作の支援を行う。アクチュエータ用構造体22Aとアクチュエータ用構造体42A,42D、42B,42E、42C,42Fの圧力が一致した後は、同圧のまま、アクチュエータ用構造体22A,22Cとアクチュエータ用構造体42A,42D、42B,42E、42C,42Fの圧力を下げる(図26のステップS53)。アクチュエータ用構造体22A,22Cとアクチュエータ用構造体42A,42D、42B,42E、42C,42Fが同圧のとき、圧力による発生力はバランスがとれ、静的なバネ力のみが働く。この静的なバネ力を、図24Aの姿勢(a)のような起立姿勢でバランスがとれるように構成しておくと、姿勢(h)前後の前傾姿勢では、アクチュエータ用構造体22A,22Cが縮み、アクチュエータ用構造体42A,42D、42B,42E、42C,42Fが伸びた状態なので、股関節を伸ばす支援が行われる。なお、静的なバネ力だけではアシスト力が足りない場合は、アクチュエータ用構造体42A,42D、42B,42E、42C,42Fの圧力をアクチュエータ用構造体22A,22Cの圧力より高くしてもよい。
After the buttocks move away from the
そして、アクチュエータ用構造体22A,22C、アクチュエータ用構造体42A,4D、42B,42E、42C,42Fの圧力を調整して起立動作を支援し、起立動作がほぼ完了すると、定常状態に移行する。このとき、アクチュエータ用構造体22A,22C、アクチュエータ用構造体42A,42D、42B,42E、42C,42Fには予圧をかけ、バルブ25、45、46は閉じる(図26のステップS54)。
Then, the pressures of the
なお、本実施の形態2のアシストパンツ20Bは、歩行動作に合わせて、右脚と左脚のアクチュエータをそれぞれ独立して動作させることで歩行動作の支援も行うことができる。このとき、アクチュエータ用構造体42A,42D,42B,42E、42C,42Fは一体駆動される。
The assist pants 20B according to the second embodiment can also support the walking motion by independently operating the right leg and left leg actuators in accordance with the walking motion. At this time, the
また、転倒時にアクチュエータ1が潰されるのを防ぐこともできる。図28は転倒時の動作を示した説明図であり、(a)は歩行姿勢、(b)はバランスが崩れ始めた際の姿勢、(c)は転倒途中の姿勢、(d)は転倒直後の姿勢を示している。この場合も図23に示したフローチャートに従って制御することで、アクチュエータ用構造体42B,42Eの潰れを防ぐことができる。あるいは、アクチュエータ用構造体42A,42D、42C,42Fをアクチュエータ用構造体42B,42Eと一体駆動して、アクチュエータ用構造体42A,42D、42C,42Fの潰れも合わせて防ぐようにしてもよい。
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、図29に示すように、臀部のみにアクチュエータ用構造体42B,42Eを配置して、アクチュエータ用構造体42B,42Eの上端と腰拘束部21aとは弾性の第1紐状部材110で連結するとともに、アクチュエータ用構造体42B,42Eの下端と膝拘束部21bとは弾性の第2紐状部材111で連結するようにしてもよい。第1紐状部材110及び第2紐状部材111は、それぞれ、伸び縮みしないワイヤで構成することができる。
このような構成において、着座の直前にアクチュエータ用構造体42B,42Eの圧力を高めるように制御部29で制御する場合の動作を図30に示す。
図30において、姿勢(c)までは、アクチュエータ用構造体42B,42Eは予圧のままにしておく(図30DのステップS71)。
その後、筋電センサ28等で着座直前の状態を制御部29で判定し、制御部29で、バルブ26を開いてアクチュエータ用構造体42B,42Eを加圧して、潰れ抑制のために径方向に膨張させたのち、バルブ26を閉じる(図30のステップS72)。
着座後に再びバルブ26を開け、アクチュエータ用構造体42B,42Eの圧力を下げ、バルブ26を閉じる(図30のステップS73)。なお、このステップS73は省略してもよい。
このとき、姿勢(c)から(d)の間で速やかに圧力を上げるために、姿勢(b)の時点で予圧を1段上げるようにしてもよい。またこのとき、アクチュエータ用構造体42B,42Eの予圧を1段階上げてから、着座直前にさらに圧力を上げるまでの間、バルブ26は開けたままにしておくと、着座直前に直ちに圧を上げることができる。又は、バルブ26と圧力源23Bの間にそれぞれ圧力容器を配置し、姿勢(b)でバルブ26を閉じた状態で圧力源23Bにより圧力容器の圧を上げ、姿勢(c)でバルブ26が開いた瞬間に一気にアクチュエータ用構造体42B,42Eの圧力が上昇するようにしてもよい。
このような構成すれば、基本的には先の図10Bと同様な作用を行うことができる上に、図10Bよりも、構造をより簡単なものとすることができる。図10Bと比較した場合、アクチュエータ用構造体42B,42Eの部分が短いので、瞬時に圧力を上げることができる。これにより、着座の直前までユーザ100が自由に動くことができ、着座の動作が妨げられないという利点がある。
なお、上記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
Further, it is possible to prevent the
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement in another various aspect. For example, as shown in FIG. 29,
In such a configuration, FIG. 30 shows an operation in the case where control is performed by the
In FIG. 30, until the posture (c), the
After that, the
After the seating, the
At this time, in order to quickly increase the pressure between postures (c) and (d), the preload may be increased by one step at the time of posture (b). At this time, if the
With such a configuration, basically the same operation as in FIG. 10B can be performed, and the structure can be made simpler than in FIG. 10B. Compared with FIG. 10B, the
In addition, it can be made to show the effect which each has by combining arbitrary embodiment or modification of the said various embodiment or modification suitably. In addition, combinations of the embodiments, combinations of the examples, or combinations of the embodiments and examples are possible, and combinations of features in different embodiments or examples are also possible.
本発明の前記態様にかかる動作アシスト装置は、臀部に配置されたアクチュエータ用構造体が着座の際に径方向に膨張して潰されるのを防ぎ、破損及び故障を低減でき、着座動作をアシストするアシストウェア等に有用である。 The motion assist device according to the aspect of the present invention prevents the actuator structure disposed in the collar from expanding and collapsing in the radial direction when seated, can reduce damage and failure, and assists the seating operation. Useful for assist wear.
1、1A、1B、1C、1D アクチュエータ
2、2A、2B アクチュエータ用構造体
3 圧力源
4 配管
5 流体
10 筒体
10a 筒体の内周面
10b 筒体の外周面
11 第1の弾性部材
11a 第1の弾性部材の内周面
11b 第1の弾性部材の外周面
11c 第1の弾性部材の貫通穴
12 第2の弾性部材
12a 第2の弾性部材の内周面
12b 第2の弾性部材の外周面
20,20B アシストパンツ
21 アシストパンツ本体
21a 腰拘束部
21b 膝拘束部
22A、22B、22C、22D アクチュエータ用構造体
23A、23B 圧力源
24A、24B 配管
25、26 バルブ
27 動作センサ
27a 加速度センサ
27b 角度センサ
27c ジャイロセンサ
28 筋電センサ
29 制御部
30 一点鎖線
31,31B,34,34B,36,36B,37,37B 点線
32,32B,33,33B,35,35B,38,38B 実線
42A,42B,42C,42D,42E,42F アクチュエータ用構造体
43 圧力源
44A,44B 配管
45,46 バルブ
51,51B,54,54B 点線
52,52B,55,55B 実線
53,53B,56,56B 破線
100 ユーザ
100a 腰
100b 膝
100c 臀部
101 動作アシスト装置
110 第1紐状部材
111 第2紐状部材
A1 アクチュエータ用構造体の軸
A2 筒体の軸心
b、b1、b2、b3、b5 骨部
c、c1、c2、c3、c4 溝
d 筒体の外径
p1 筒体の螺旋ピッチ
p2 溝の螺旋ピッチ
tb 骨部の厚み
wb 骨部の幅
θ 溝の傾き
α、α1、α2 ピッチ角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A, 1B, 1C, 1D Actuator 2, 2A, 2B Actuator structure 3 Pressure source 4 Piping 5 Fluid 10 Cylinder 10a Cylinder inner peripheral surface 10b Cylinder outer peripheral surface 11 First elastic member 11a First 1st elastic member inner peripheral surface 11b 1st elastic member outer peripheral surface 11c 1st elastic member through-hole 12 2nd elastic member 12a 2nd elastic member inner peripheral surface 12b 2nd elastic member outer periphery Surface 20, 20B Assist pants 21 Assist pants body 21a Waist restraint 21b Knee restraint 22A, 22B, 22C, 22D Actuator structure 23A, 23B Pressure source 24A, 24B Piping 25, 26 Valve 27 Motion sensor 27a Acceleration sensor 27b Angle Sensor 27c Gyro sensor 28 Myoelectric sensor 29 Control unit 30 Dotted line 31, 31B, 34, 34 , 36, 36B, 37, 37B Dotted lines 32, 32B, 33, 33B, 35, 35B, 38, 38B Solid lines 42A, 42B, 42C, 42D, 42E, 42F Actuator structure 43 Pressure source 44A, 44B Piping 45, 46 Valve 51, 51B, 54, 54B Dotted line 52, 52B, 55, 55B Solid line 53, 53B, 56, 56B Broken line 100 User 100a Waist 100b Knee 100c Buttocks 101 Motion assist device 110 First string member 111 Second string member A1 Axis of actuator structure A2 Center axis of cylinder b, b1, b2, b3, b5 Bone c, c1, c2, c3, c4 Groove d Outer diameter of cylinder p1 Spiral pitch of cylinder p2 Helical pitch of groove t b bone thickness w b bone width θ groove inclination α, α1, α2 pitch angle
Claims (7)
アシスト機構と、
前記アシスト機構の動作を制御する制御装置と、
前記ユーザの着座動作の情報を取得する入力インターフェースとを備え、
前記アシスト機構は、
腰拘束部及び膝拘束部を有するアシストウェア本体と、第1アクチュエータとを備え、
前記アシストウェア本体は、前記ユーザの少なくとも下半身に装着され、
前記腰拘束部は、前記ユーザの腰に固定され、
前記膝拘束部は、前記ユーザの膝に固定され、
前記第1アクチュエータは、前記腰拘束部と前記膝拘束部との間を連結するように配置されるとともに、前記ユーザの少なくとも臀部の位置に相当する前記アシストウェア本体の部分に位置し
前記第1アクチュエータは、更に
螺旋状に巻回された、弾性を有する筒体を有し、
前記筒体の外周面及び内周面の少なくとも一方には、前記筒体の軸心を中心軸として、螺旋状に溝が設けられており、
前記筒体の中空部に流体の加圧力を制御することにより、径方向に膨張、収縮するとともに長手方向に伸縮し、
前記制御装置は、前記入力インターフェースにより取得した前記着座動作の情報を基づいて前記第1アクチュエータに前記流体を供給して前記第1アクチュエータの径方向の膨張を制御する
動作アシスト装置。 An operation assist device for assisting a user's operation,
An assist mechanism;
A control device for controlling the operation of the assist mechanism;
An input interface for acquiring information on the user's sitting motion,
The assist mechanism is
An assist wear body having a waist restraint and a knee restraint, and a first actuator;
The assist wear body is attached to at least the lower half of the user,
The waist restraining portion is fixed to the user's waist,
The knee restraint is fixed to the user's knee,
The first actuator is disposed so as to connect between the waist restraining portion and the knee restraining portion, and is located at a portion of the assist wear main body corresponding to at least a position of the buttocks of the user. The actuator further has an elastic cylinder wound spirally,
At least one of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the cylindrical body is provided with a spiral groove with the axial center of the cylindrical body as a central axis,
By controlling the pressure of the fluid in the hollow part of the cylindrical body, it expands and contracts in the radial direction and expands and contracts in the longitudinal direction,
The control device is an operation assist device that supplies the fluid to the first actuator based on the information on the seating motion acquired by the input interface to control the radial expansion of the first actuator.
請求項1に記載の動作アシスト装置。 The control device controls the pressurization of the first actuator even during a seating operation after the user is seated.
The motion assist device according to claim 1.
前記第2アクチュエータは、螺旋状に巻回された、弾性を有する筒体を有し、前記筒体の外周面及び内周面の少なくとも一方には、前記筒体の軸心を中心軸として、螺旋状に溝が設けられて、前記筒体の中空部に流体の加圧力を制御することにより長手方向に伸縮し、
前記制御装置は、前記第2アクチュエータを前記第1アクチュエータと同じタイミングで加圧するとともに、前記第2アクチュエータが、前記第1アクチュエータよりも、より縮むように加圧するように制御する、
請求項1又は2に記載の動作アシスト装置。 The assist mechanism further includes a second actuator located on the front side of the assist wear body and arranged to connect between the waist restraint portion and the knee restraint portion,
The second actuator has an elastic cylindrical body wound in a spiral shape, and at least one of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the cylindrical body, with the axis of the cylindrical body as a central axis, A groove is provided in a spiral shape, and expands and contracts in the longitudinal direction by controlling the pressure of the fluid in the hollow portion of the cylindrical body,
The control device controls the second actuator to pressurize the second actuator at the same timing as the first actuator, and pressurizes the second actuator so as to contract more than the first actuator.
The motion assist device according to claim 1.
前記アシストウェア本体の後側の前記ユーザの前記臀部に相当する部分に位置する臀部用アクチュエータと、
前記アシストウェア本体の後側の前記ユーザの腰に相当する部分に位置する腰部用アクチュエータと、
前記アシストウェア本体の後側の前記ユーザの太ももの裏側に相当する部分に位置する太もも裏側用アクチュエータとに分割されている、
請求項1〜3のいずれか1つに記載の動作アシスト装置。 The first actuator comprises:
An actuator for a buttock located in a portion corresponding to the buttock of the user on the rear side of the assist wear body;
A waist actuator located in a portion corresponding to the waist of the user on the rear side of the assist wear body;
It is divided into a thigh back side actuator located in a portion corresponding to the back side of the user's thigh on the back side of the assist wear body,
The motion assist device according to claim 1.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の動作アシスト装置。 The input interface is configured to include any one of an acceleration sensor, an angle sensor, and a myoelectric sensor, and acquires information on the sitting operation based on information from the sensor.
The motion assist device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の動作アシスト装置。 As the input interface, after detecting a change in acceleration with an acceleration sensor, when an inclination angle equal to or greater than a threshold is detected with an angle sensor, the seating operation is acquired.
The motion assist device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の動作アシスト装置。 As the input interface, when an acceleration sensor detects a change in acceleration, and after detecting a trunk forward tilt angle that is greater than or equal to a threshold value with an angle sensor, the myoelectric sensor detects an electromyogram that is greater than or equal to the threshold value, To be there,
The motion assist device according to any one of claims 1 to 4.
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