JP2018199204A - アシスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象者への装着が容易であり、よりシンプルな構成及びよりシンプルな制御にて、対象者の動作に応じた適切なアシストトルクを発生させることができるアシスト装置を提供する。【解決手段】対象者の身体に装着される身体装着具と、アシスト対象身体部の動作を支援するアクチュエータユニットとを有し、アクチュエータユニットは、アシスト対象身体部に装着される出力リンク（５７Ｒ）と、出力リンクを介してアシストトルクを発生するアクチュエータ（４５Ｒ）と、トルク検出部と、トルク判定手段６１Ａと、対象者の動作種類を判定する動作種類判定手段６１Ｂと、アシストトルク演算手段６１Ｃと、動作種類に応じた補正を行う補正手段６１Ｄと、回動角度制御手段６１Ｅと、を有している。【選択図】図８

Description

本発明は、対象者のアシスト対象身体部の動作を支援するアシスト装置に関する。

例えば特許文献１には、対象者が、腰の屈伸で重量物を持ち上げる際や、通常の歩行の際に、腰に対する大腿部の動作をアシストする装着式動作補助装置が記載されている。装着式動作補助装置は、対象者の腰に装着される腰フレーム、背当て部、腹当て部、背当て部と腹当て部を結合する結合部材、大腿部に固定される大腿固定部、腰フレームに対して大腿固定部を駆動する駆動機構を備えている。さらに装着式動作補助装置は、対象者の皮膚に貼り付けられる生体信号検出センサ、生体信号検出センサから出力された生体信号に基づいて駆動機構を制御する制御部、を備えている。生体信号検出センサは、筋電位信号や神経伝達信号などの生体電位信号を皮膚から検出するために、微弱電位を検出するための電極を有している。そして生体信号検出センサは、対象者の腰の近傍における左右の大腿部の前側、腰の近傍における左右の大腿部の内側、左右の臀部、腰のやや上方の背中の左右等に、電極の周囲を覆う粘着シールにより、対象者の皮膚に貼り付けられる。

特開２０１３−１７３１９０号公報

特許文献１に記載の装着式動作補助装置では、多数の生体信号検出センサが必要であり、対象者の左右の大腿部前側、左右の大腿部内側、左右の臀部、左右の背中、という具合に非常に多くの個所に生体信号検出センサを貼り付けなければならない。従って、対象者が利用する際の装着時に、非常に手間がかかる。また生体信号検出センサを貼り付ける前に、貼り付ける位置、及び貼り付ける個数（計測個所の１個所に対して、近接させた３個のセンサを貼り付ける等）を決めるのにも手間がかかる。また、多数の生体信号検出センサのそれぞれからの微弱な生体信号からノイズを除去する処理、各生体信号検出センサからの生体信号に基づいて、どのような動作を行っているのか（重量物の持ち上げをしているのか歩行をしているのか等）推測してアシストする処理が、非常に複雑になる可能性がある。さらには、重量物の持ち上げ動作と、歩行の動作を区別する場合は、重量物の持ち上げ時に主に使用される筋肉である腰の周囲と、歩行時に主に使用される筋肉である大腿部の周囲と、に生体信号検出センサを貼り付ける必要があり、非常に多数の生体信号検出センサを必要とする。

また、特許文献１に記載の装着式動作補助装置では、例えば対象者が足元の重量物を持ち上げる動作をアシストする場合等、対象者のアシスト対象身体部の動作がゆっくりとした動作である場合では、どのような動作であるか推測する処理が遅れて、アシストトルクが不足する可能性がある。重量物を持ち上げる場合には、特に、持ち上げ開始時に大きなアシストトルクを必要とするが、動作の推測の遅延に加えて、対象者の持ち上げ動作の速度そのものが遅いので、持ち上げ開始時に充分なアシストトルクを発生させることができない可能性がある。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、対象者への装着が容易であり、よりシンプルな構成及びよりシンプルな制御にて、対象者の動作に応じた適切なアシストトルクを発生させることができるアシスト装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、対象者のアシスト対象身体部の周囲を含む対象者の身体に装着される身体装着具と、前記身体装着具と前記アシスト対象身体部に装着されて、前記アシスト対象身体部の動作を支援するアクチュエータユニットと、を有するアシスト装置である。そして、前記アクチュエータユニットは、前記アシスト対象身体部の関節回りに回動して前記アシスト対象身体部に装着される出力リンクと、前記出力リンクを介して前記アシスト対象身体部の回動をアシストするアシストトルクを発生する出力軸を有するアクチュエータと、対象者が前記アシスト対象身体部を自身の力で回動させることで前記出力リンクから入力された対象者トルクと、前記出力軸からの前記アシストトルクと、を合成した合成トルクに関するトルク関連信号を出力するトルク検出部と、前記トルク検出部からの前記トルク関連信号に基づいて、前記合成トルクと前記対象者トルクを含む関連トルク情報を判定するトルク判定手段と、判定した前記関連トルク情報に基づいて対象者の動作種類を判定する動作種類判定手段と、判定した前記関連トルク情報に基づいて前記アシストトルクを演算するアシストトルク演算手段と、判定した前記動作種類に基づいて、演算した前記アシストトルクを補正する補正手段と、前記補正手段にて補正した前記アシストトルクに基づいて前記出力軸の回動角度を制御する回動角度制御手段と、を有している、アシスト装置である。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るアシスト装置であって、前記動作種類には、対象者が荷物を持ち上げる動作である持ち上げ動作が含まれており、判定された前記動作種類が前記持ち上げ動作である場合、前記補正手段は、対象者が荷物の持ち上げを開始した時点から前記荷物の持ち上げを完了した時点までの期間である持ち上げ期間の間において、前記アシストトルクの大きさを補正するアシストトルク量補正、あるいは、前記持ち上げ期間の間における前記対象者トルクの最大値である最大対象者トルクが発生する時点である対象者トルクピーク時点を予測し、前記アシストトルクの最大値である最大アシストトルクを発生させる時点であるアシストトルクピーク時点が、前記対象者トルクピーク時点よりも早くなるように補正するアシストトルク位相補正、の少なくとも一方の補正を行う、アシスト装置である。

次に、本発明の第３の発明は、上記第２の発明に係るアシスト装置であって、前記補正手段は、前記アシストトルク量補正を行う場合、前記持ち上げ期間の長さに応じて、前記アシストトルク量補正の増量割合を調整する、アシスト装置である。

次に、本発明の第４の発明は、上記第２の発明または第３の発明に係るアシスト装置であって、前記補正手段は、前記アシストトルク位相補正を行う場合、前記持ち上げ期間の長さに応じて、持ち上げを開始した時点から前記アシストトルクピーク時点までの時間を調整する、アシスト装置である。

次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明に係るアシスト装置であって、前記動作種類には、対象者が荷物を持った作業の動作が含まれており、前記アクチュエータユニットは、対象者が荷物を持った作業の動作時において荷物の有無を判定する荷物有無判定手段を有し、前記補正手段は、前記荷物有無判定手段にて判定した荷物の有無に応じて前記アシストトルクを補正する、アシスト装置である。

次に、本発明の第６の発明は、上記第２の発明〜第４の発明のいずれか１つに係るアシスト装置であって、前記アクチュエータユニットは、判定された前記動作種類が前記持ち上げ動作である場合に荷物の有無を判定する荷物有無判定手段を有し、前記補正手段は、判定された前記動作種類が前記持ち上げ動作である場合に前記アシストトルク量補正を行う際、前記荷物有無判定手段にて判定した荷物の有無に応じて前記アシストトルク量補正の補正量を変更する、アシスト装置である。

次に、本発明の第７の発明は、上記第６の発明に係るアシスト装置であって、前記補正手段は、判定された前記動作種類が前記持ち上げ動作である場合に前記アシストトルク量補正を行う際、前記荷物有無判定手段にて荷物無しと判定した場合の前記アシストトルク量補正の補正量を、前記荷物有無判定手段にて荷物有りと判定した場合の前記アシストトルク量補正の補正量よりも小さくする、アシスト装置である。

次に、本発明の第８の発明は、上記第１の発明〜第７の発明のいずれか１つに係るアシスト装置であって、前記アクチュエータユニットは、通信手段を有しており、前記通信手段は、前記対象者トルクを含む対象者に関する情報である対象者情報と、前記アシストトルクを含む前記アクチュエータユニットの入出力に関する情報であるアシスト情報と、を前記アシスト装置とは別に用意された解析システムに送信し、前記解析システムから、前記解析システムによる解析結果を含む解析情報を受信し、前記アクチュエータユニットは、前記解析システムから受信した前記解析情報に基づいて、自身の動作を調整する、アシスト装置である。

第１の発明によれば、身体装着具と、アクチュエータユニットの出力リンクと、を対象者の身体に装着すればよく、多数の生体信号検出センサを必要としていないので、対象者への装着が容易である。また、アクチュエータユニットは、出力リンクと、アクチュエータと、トルク検出部と、トルク判定手段と、動作種類判定手段と、補正手段と、回動角度制御手段と、にてシンプルに構成されている。そして、判定した動作種類に基づいてアシストトルクを補正するので、対象者の動作に応じた適切なアシストトルクを発生させることができる。

第２の発明によれば、動作種類が持ち上げ動作の場合、アシストトルク量補正またはアシストトルク位相補正、の少なくとも一方の補正を行うことで、対象者の動作に応じた適切なアシストトルクを発生させることができる。

一般的に、持ち上げ期間が長い場合は、短い場合と比較して、対象者トルクの大きさが小さくなる傾向にあるので、アシストトルクも小さくなる傾向がある。しかし、第３の発明によれば、持ち上げ期間が長い（持ち上げ動作が緩慢な）場合であっても、適切なアシストトルクを発生させることができる。従って、対象者の動作に応じた適切なアシストトルクを発生させることができる。

一般的に、持ち上げ動作時には、持ち上げ開始時に大きなアシストトルクを必要とする。しかし、持ち上げ期間が長い（持ち上げ動作が緩慢な）場合、持ち上げ開始時点からかなり遅れてアシストトルクがピークとなり、適切なアシストを行うことができない可能性がある。しかし、第４の発明によれば、持ち上げ期間が長い（持ち上げ動作が緩慢な）場合であっても、アシストトルクピーク時点が対象者トルクピーク時点よりも早くなるようにアシストトルクを発生させるので、対象者の動作に応じた適切なアシストトルクを発生させることができる。

第５の発明によれば、対象者の動作が、荷物を持った作業の動作と同じ動作であるにもかかわらず実際には荷物を持っていない場合、必要以上にアシストトルクを発生させることを抑制して対象者が驚かないようにすることができるので、対象者の動作を、より適切にアシストすることができる。

第６の発明によれば、対象者の動作が、荷物を持ち上げる持ち上げ動作の場合に荷物の有無を判定して、荷物の有無に応じて適切にアシストトルク量補正の補正量を変更する。このため、対象者の動作が持ち上げ動作であるが実際には荷物を持っていない場合、必要以上にアシストトルクを発生させることを抑制して対象者が驚かないようにすることができるので、対象者の動作を、より適切にアシストすることができる。

第７の発明によれば、荷物無しと判定した場合の補正量を、荷物有りと判定した場合の補正量よりも小さくするので、対象者の動作が持ち上げ動作であるが実際には荷物を持っていない場合、必要以上にアシストトルクを発生させることを抑制して対象者が驚かないようにすることができる。

第８の発明によれば、アシスト装置とは別に解析システムを用意しておき、アシスト装置からの対象者情報とアシスト情報とを用いて、解析システムにてアシスト装置の動作等を解析する。そして解析システムからの解析情報に基づいて、アシスト装置は自身の動作を調整（アジャスト）する。従って、アシスト装置に高度な解析プログラム等を搭載する必要がなく、対象者に固有の最適な設定等を比較的容易に行うことができる。

アシスト装置の全体構成の例を説明する斜視図である。 図１に示すアシスト装置における身体装着具の外観の例を説明する斜視図である。 図１に示すアシスト装置におけるアクチュエータユニットの外観の例を説明する斜視図である。 アクチュエータユニットの内部構造の例を説明する分解斜視図である。 仮想回動軸線をとおるＺＹ平面にてアシスト装置を切断した断面図であり、回動機構の構造、開き角度付与機構の構造、の例を説明する断面図である。 アシスト装置を装着した対象者が背筋を伸ばしている状態を説明する図である。 図６に示す状態から、対象者が前傾姿勢となり、仮想回動軸線回りにフレーム部及び上半身装着部が回動した状態を説明する図である。 制御装置の入出力を説明する図である。 制御装置の制御ブロック図であり、動作種類が「荷物持ち上げ・持ち下げ」あるいは「荷物横移動」の場合の制御ブロック図である。 制御装置の制御ブロック図であり、動作種類が「歩行」の場合の制御ブロック図である。 図９及び図１０に示した制御ブロック図に基づいた処理手順の全体を説明するフローチャートである。 図１１に示したフローチャートにおける「右アクチュエータユニットに関する入力信号等の処理」の詳細を説明するフローチャートである。 図１１に示したフローチャートにおける「左アクチュエータユニットに関する入力信号等の処理」の詳細を説明するフローチャートである。 図１１に示したフローチャートにおける「歩行／作業判定」の詳細を説明するフローチャートである。 図１１に示したフローチャートにおける「右γを演算」の詳細を説明するフローチャートである。 図１１に示したフローチャートにおける「右τ_ｓｓ（ｔ）を演算」の詳細を説明するフローチャートである。 図１５に示した「右γを演算」の効果を説明する図である。 図１６に示した「右τ_ｓｓ（ｔ）を演算」の効果を説明する図である。 図１に示したアシスト装置に対して、操作ユニットを備えたアシスト装置の全体構成の例を説明する図である。 操作ユニットの外観の例を説明する図である。 制御装置と操作ユニットの入出力を説明する図である。 操作ユニットによるアシストゲインとアシストタイミングの変更に応じて、制御装置によるアシストゲインとアシストタイミングを変更する動作の例を説明する図である。 図９に示す制御ブロック図に対して、摩擦補償トルクτ_fricを追加した制御ブロック図を説明する図である。 図１０に示す制御ブロック図に対して、摩擦補償トルクτ_fricを追加した制御ブロック図を説明する図である。 図２３及び図２４に示した制御ブロック図に基づいた処理手順の全体を説明するフローチャートである。 摩擦補償トルクτ_fricの例を説明する図である。 図２５に示したフローチャートにおける「右アクチュエータユニットに関する入力信号等の処理」の詳細を説明するフローチャートである。 図２５に示したフローチャートにおける「左アクチュエータユニットに関する入力信号等の処理」の詳細を説明するフローチャートである。 図２５に示したフローチャートにおける「歩行／作業判定」の詳細を説明するフローチャートである。 図２９に示したフローチャートにおける「荷物の有無を判定」の詳細を説明するフローチャートである。 図２５に示したフローチャートにおける「右γを演算」の詳細を説明するフローチャートである。 「荷物の有無を判定」の効果の例を説明する図である。

以下、図１〜図７に基づいてアシスト装置１の全体構造について説明する。アシスト装置１は、例えば、対象者が荷物を持ち上げる際に腰部に対する大腿部の回動をアシストしたり、対象者が歩行する際に腰部に対する大腿部の回動をアシストしたりする装置である。なお、各図中のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、互いに直交しており、アシスト装置を装着した対象者から見て、Ｘ軸方向は前方向、Ｙ軸方向は左方向、Ｚ軸方向は上方向、に対応している。

●●［アシスト装置１の全体構造（図１〜図７）］
図１に、アシスト装置１の全体の外観を示す。アシスト装置１は、身体装着具２（図２参照）と、アクチュエータユニット４Ｒ（図３参照）と、アクチュエータユニット４Ｌとを有している。身体装着具２は、対象者のアシスト対象身体部（本実施の形態の例では、大腿部）の周囲を含む身体に装着されるものである。アクチュエータユニット４Ｒ（４Ｌ）は、身体装着具２とアシスト対象身体部に装着されて、アシスト対象身体部の動作を支援（アシスト）する。以下、身体装着具２とアクチュエータユニット４Ｒを順に説明する。

●［身体装着具２の全体構成（図２）］
図２に示すように、身体装着具２は、対象者の腰回りに装着される腰装着部１０と、対象者の上半身のいずれかの位置に装着される上半身装着部２０と、腰装着部１０と上半身装着部２０とを接続するフレーム部３０と、を有している。

腰装着部１０は、対象者の右半身の腰回りに装着される右腰装着部１１Ｒと、対象者の左半身の腰回りに装着される左腰装着部１１Ｌとを有している。また腰装着部１０は、対象者の腰回りに巻回される所定厚さの腰パッド部１２Ａと、腰パッド部１２Ａの外周に配置された腰布部１２Ｂと、腰布部１２Ｂの外周に配置された所定厚さの腰ベース部１２Ｃと、にて３層で構成された腰当部１２Ｄを有している。腰パッド部１２Ａは、例えば弾性部材で構成され、腰ベース部１２Ｃは例えば樹脂等で構成されている。また右腰装着部１１Ｒと、左腰装着部１１Ｌは、対象者への着脱を容易にするために、長さを調整可能なベルト１３Ｒに設けられたバックル１３ＲＢと、長さを調整可能なベルト１３Ｌに設けられたバックル１３ＬＢと、を有している。

また、腰装着部１０には、対象者に装着された場合に対象者の股関節の周囲において対象者の左右方向に延びるように仮想回動軸線１５Ｙが設定されている。仮想回動軸線１５Ｙと右腰装着部１１Ｒとの交差位置には、仮想回動軸線１５Ｙに沿って右方向に突出した回動軸部１５Ｒが、腰ベース部１２Ｃに固定されている（図５参照）。同様に、仮想回動軸線１５Ｙと左腰装着部１１Ｌとの交差位置には、仮想回動軸線１５Ｙに沿って左方向に突出した回動軸部１５Ｌが、腰ベース部１２Ｃに固定されている。

上半身装着部２０は、対象者の右半身の上半身のいずれかの位置に装着される右上半身装着部２１Ｒと、対象者の左半身の上半身のいずれかの位置に装着される左上半身装着部２１Ｌとを有している。右上半身装着部２１Ｒは、右胸装着部２６Ｒと、ベルト２３Ｒ及びバックル２３ＲＢと、ベルト２５Ｒと、右肩部ベルト２４Ｒとを有している。同様に、左上半身装着部２１Ｌは、左胸装着部２６Ｌと、ベルト２３Ｌ及びバックル２３ＬＢと、ベルト２５Ｌと、左肩部ベルト２４Ｌとを有している。右肩部ベルト２４Ｒと左肩部ベルト２４Ｌとベルト２３Ｒ、２３Ｌ、２５Ｒ、２５Ｌは、長さの調整が可能であり、バックル２３ＲＢ、２３ＬＢは、対象者への上半身装着部２０の着脱を容易にする。

右胸装着部２６Ｒと左胸装着部２６Ｌは、対象者の胸を覆うように装着される所定厚さのパッド部２２Ａ（例えば弾性部材）と、パッド部２２Ａの外周に配置された布部２２Ｂと、にて２層で構成されている。なお、ベルト２５Ｒにおける背面の側は背面フレーム部３３に接続され、ベルト２５Ｒの前面の側は右胸装着部２６Ｒの背面の側に接続され、右胸装着部２６Ｒの前面の側にはベルト２３Ｒを介してバックル２３ＲＢが接続されている。同様に、ベルト２５Ｌにおける背面の側は背面フレーム部３３に接続され、ベルト２５Ｌの前面の側は左胸装着部２６Ｌの背面の側に接続され、左胸装着部２６Ｌの前面の側にはベルト２３Ｌを介してバックル２３ＬＢが接続されている。このように、ベルト２５Ｒ、右胸装着部２６Ｒ、ベルト２３Ｒ（バックル２３ＲＢ）、ベルト２３Ｌ（バックル２３ＬＢ）、左胸装着部２６Ｌ、ベルト２５Ｌ、の経路にて、対象者の右腋下から対象者の胸を経由して対象者の左腋下へと至る胸装着部（右胸装着部２６Ｒ、左胸装着部２６Ｌ）が構成されている。

右肩部ベルト２４Ｒは、前面の側が、右胸装着部２６Ｒの前面の上方に接続され、背面の側が、背面フレーム部３３に接続されている。このように右肩部ベルト２４Ｒは、アシスト装置１が対象者に装着された場合に、対象者の上半身の正面側（正面の右側）から対象者の肩（右肩）の上を経由して対象者の背面に至る。同様に、左肩部ベルト２４Ｌは、前面の側が、左胸装着部２６Ｌの前面の上方に接続され、背面の側が、背面フレーム部３３に接続されている。このように左肩部ベルト２４Ｌは、アシスト装置１が対象者に装着された場合に、対象者の上半身の正面側（正面の左側）から対象者の肩（左肩）の上を経由して対象者の背面に至る。なお、右肩部ベルト２４Ｒにおける背面の側を背面フレーム部３３の左側に接続し、左肩部ベルト２４Ｌにおける背面の側を背面フレーム部３３の右側に接続して、右肩部ベルト２４Ｒと左肩部ベルト２４Ｌが対象者の背面で交差するようにしてもよい。

フレーム部３０は、左右連結フレーム部３２と、ボックス３２ＲＢ、３２ＬＢと、回動部３２Ｒ、３２Ｌと、パッド３２ＲＰ、３２ＬＰと、ボックス３１と、背面フレーム部３３等を有している。左右連結フレーム部３２は、右腰装着部１１Ｒにおける仮想回動軸線１５Ｙとの交差位置（すなわち、回動軸部１５Ｒ）と、左腰装着部１１Ｌにおける仮想回動軸線１５Ｙとの交差位置（すなわち、回動軸部１５Ｌ）と、を連結している。なお、図５、図２に示すように、左右連結フレーム部３２は、ボックス３２ＲＢと回動部３２Ｒを介して回動軸部１５Ｒに接続されている。同様に、図２に示すように、左右連結フレーム部３２は、ボックス３２ＬＢと回動部３２Ｌを介して回動軸部１５Ｌに接続されている。そして左右連結フレーム部３２は、対象者の背面の側に配置されるように湾曲されており、フレーム部３０に対して腰装着部１０を位置決めしている。ボックス３１には、例えばアクチュエータユニット４Ｒ、４Ｌの制御装置や電池等が収容されている。背面フレーム部３３は、左右連結フレーム部３２と、上半身装着部２０と、を接続して対象者の背中側に配置され、上下方向の長さが調整可能とされている。

回動部３２Ｒとパッド３２ＲＰは、仮想回動軸線１５Ｙ回りに回動可能となるように回動軸部１５Ｒに取り付けられている（図５参照）。回動部３２Ｒにおける回動軸部１５Ｒとは反対の側には、ボックス３２ＲＢが設けられている。ボックス３２ＲＢの下方には、アクチュエータユニット４Ｒを保持するための保持部３２ＲＣが設けられている（図５参照）。ボックス３２ＲＢには、例えば、アシスト装置１の電源のＯＮ／ＯＦＦやアシスト倍率等の動作状態の指示を行うための複数の入力手段３２ＲＳを有している。なお、回動軸部１５Ｌ、回動部３２Ｌ、ボックス３２ＬＢ等も同様であるので、これらの説明は省略する。以上に説明した構成により、フレーム部３０及び上半身装着部２０は、腰装着部１０に対して、仮想回動軸線１５Ｙ回りに回動可能とされている。なお、腰装着部１０に対して、フレーム部３０（及び上半身装着部２０）を仮想回動軸線１５Ｙ回りに回動可能に支持する回動機構の構造の詳細については後述する。

●［アクチュエータユニット４Ｒの外観と内部構造（図３、図４）］
図３は、図２に示すボックス３２ＲＢの下方に設けられた保持部３２ＲＣに接続される（右側用の）アクチュエータユニット４Ｒの外観を示している。なお、ボックス３２ＬＢの下方の保持部３２ＬＣに接続される（左側用の）アクチュエータユニット４Ｌ（図１参照）については、アクチュエータユニット４Ｒを左右対称としたものであるので、説明を省略する。

図３に示すように、アクチュエータユニット４Ｒは、トルク発生部４０Ｒと、トルク伝達部５０Ｒと、を有している。トルク発生部４０Ｒは、アクチュエータベース部４１Ｒと、カバー４１ＲＢと、を有している。なお、カバー４１ＲＢに収容されている各部材については後述する。

トルク伝達部５０Ｒは、大腿アーム５１Ｒと、大腿装着部５２Ｒと、を有している。大腿アーム５１Ｒは、図４に示すように、接続部５６Ｒを介してアシストアーム５７Ｒに接続されている。アシストアーム５７Ｒは、アクチュエータユニット４Ｒが発生したアシストトルクと、対象者による大腿部の動作による対象者トルク（τ_Ｈ）と、が合成された合成トルクによって揺動する。接続部５６Ｒは、図３に点線で示すように、アシストアーム５７Ｒに対して、大腿アーム５１Ｒが右方向に開くように回動可能となるように、大腿アーム５１Ｒを支持している。なお、アシストアーム５７Ｒは、出力リンクに相当している。

大腿装着部５２Ｒは、図３に示すように、調整部５２ＲＡと、大腿ベース部５２ＲＢと、パッド部５２ＲＣと、ベルト５２ＲＤ、５２ＲＥと、バックル５２ＲＦ、５２ＲＧと、を有している。調整部５２ＲＡは、対象者の大腿部の長さに応じて、アクチュエータベース部４１Ｒから大腿装着部５２Ｒまでの距離Ｌ１を調整可能である。大腿ベース部５２ＲＢ及びパッド部５２ＲＣは、例えば弾性部材で構成されている。

次に、図４を用いて、カバー４１ＲＢに収容されている各部材について説明する。カバー４１ＲＢ内には、軸部５７ＲＡを有するアシストアーム５７Ｒ、減速機４２Ｒ、渦巻バネ４３Ｒ、従動プーリ４４Ｒ、伝達ベルト４５ＲＢ、駆動プーリ４５ＲＡ、電動モータ４５Ｒ（アクチュエータに相当）等が収容されている。なお、図示省略するが、アクチュエータベース部４１Ｒに対するアシストアーム５７Ｒの回動角度を検出するアーム回動角度検出手段（回動角度センサ等）が、カバー４１ＲＢ内に設けられている。また電動モータ４５Ｒには、モータ軸（出力軸に相当）の回転角度を検出可能なモータ回転角度検出手段４５ＲＥが設けられている。モータ回転角度検出手段４５ＲＥは、例えばエンコーダや角度センサであり、回転角度に応じた検出信号を制御装置６１（図８参照）に出力する。

なお、アクチュエータベース部４１Ｒは、接続部４１ＲＣ、回動軸支持孔４１ＲＡ、モータ支持孔４１ＲＭ等が設けられている。接続部４１ＲＣは、保持部３２ＲＣ（図２参照）に対して、アクチュエータベース部４１Ｒが回動軸線４１ＲＸ回りに回動可能となるように、保持部３２ＲＣに接続される。回動軸支持孔４１ＲＡには軸受５７ＲＢが圧入され、軸受５７ＲＢには軸部５７ＲＡが圧入される。なお、軸受５７ＲＢから突出した軸部５７ＲＡの先端部には、抜け防止リング５７ＲＣが嵌め込まれる（図５参照）。これにより、アシストアーム５７Ｒは、アクチュエータベース部４１Ｒに対して、回動軸線４０Ｙ回りに回動可能に支持される。そしてアシストアーム５７Ｒは、減速機４２Ｒの第１入出力部４２ＲＡに接続され、第１入出力部４２ＲＡと一体となって回動する。また軸部５７ＲＡの先端には、アクチュエータベース部４１Ｒに対するアシストアーム５７Ｒの回動角度を検出する出力リンク回動角度検出手段５７ＲＥが設けられている。出力リンク回動角度検出手段５７ＲＥは、例えばエンコーダや角度センサであり、回動角度に応じた検出信号を制御装置６１（図８参照）に出力する。なお、軸受５７ＲＢ、軸部５７ＲＡ、減速機４２Ｒ、渦巻バネ４３Ｒ、従動プーリ４４Ｒは、回動軸線４０Ｙに沿って同軸となるように配置されている。

減速機４２Ｒは、減速比ｎが設定されており、第１入出力部４２ＲＡが回動角度θだけ回動された場合に、第２入出力部４２ＲＢを回動角度ｎθだけ回動させる。また減速機４２Ｒは、第２入出力部４２ＲＢが回動角度ｎθだけ回動された場合に、第１入出力部４２ＲＡを回動角度θだけ回動させる。減速機４２Ｒの第２入出力部４２ＲＢには、溝４２ＲＣが設けられており、当該溝４２ＲＣには、渦巻バネ４３Ｒの内側端部４３ＲＣが嵌め込まれている。

渦巻バネ４３Ｒは、電動モータ４５Ｒから伝達されたアシストトルクを蓄えるとともに、対象者の大腿部の動作によってアシストアーム５７Ｒと減速機４２Ｒを経由して伝達された対象者トルクを蓄え、その結果として、アシストトルクと対象者トルクとを合成した合成トルクを蓄える。そして、渦巻バネ４３Ｒに蓄えられた合成トルクは、減速機４２Ｒとアシストアーム５７Ｒを介して大腿アーム５１Ｒを回動させる。渦巻バネ４３Ｒは、バネ定数Ｋｓを有し、中心側に内側端部４３ＲＣ、外周側に外側端部４３ＲＡを有する渦巻き形状を有している。内側端部４３ＲＣは、減速機４２Ｒの第２入出力部４２ＲＢに形成された溝４２ＲＣに嵌め込まれて支持されている。外側端部４３ＲＡは、従動プーリ４４Ｒに設けられた伝達軸４４ＲＡが嵌め込まれ、当該伝達軸４４ＲＡにて支持されている。渦巻バネ４３Ｒに蓄えられている合成トルクは、無負荷状態からの角度変化量とバネ定数に基づいて求められ、例えば、アシストアーム５７Ｒの回動角度（図示省略したアーム回動角度検出手段にて求められる）と、電動モータ４５Ｒのモータ軸の回転角度（図示省略したエンコーダにて求められる）と、渦巻バネ４３Ｒのバネ定数Ｋｓと、に基づいて求められる。そして求められた合成トルクから対象者トルクが抽出され、当該対象者トルクに応じたアシストトルクが電動モータから出力される。なお、上記の角度変化量の算出、合成トルクの算出、対象者トルクの抽出、アシストトルクの算出、電動モータへの制御信号の出力等は、ボックス３１（またはボックス３２ＲＢ、３２ＬＢ）に収容されている制御装置によって行われる。

従動プーリ４４Ｒは、回動軸線４０Ｙ回りに回動可能に支持され、外周縁部の近傍に、渦巻バネ４３Ｒの側に突出する伝達軸４４ＲＡが設けられている。伝達軸４４ＲＡは、渦巻バネ４３Ｒの外側端部４３ＲＡに嵌め込まれ、外側端部４３ＲＡの位置を回動軸線４０Ｙ回りに移動させる。従動プーリ４４Ｒは、伝達ベルト４５ＲＢと駆動プーリ４５ＲＡを介して電動モータ４５Ｒから回転駆動される。電動モータ４５Ｒから回転駆動された従動プーリ４４Ｒは、伝達軸４４ＲＡを介して渦巻バネ４３Ｒにアシストトルクを蓄える。

●［回動機構の構造（図５）と動作（図６、図７）と、開き角度付与機構の構造（図５）］
次に図５に示す断面図を用いて、腰装着部１０に対して、フレーム部３０を仮想回動軸線１５Ｙ回りに回動可能に支持する回動機構の詳細について説明する。以下、図５を用いて、右腰装着部１１Ｒに設けられた回動軸部１５Ｒを含む回動機構の説明をするが、左腰装着部１１Ｌ（図２参照）に設けられた回動軸部１５Ｌ（図２参照）を含む回動機構も同様であるので、回動軸部１５Ｌを含む回動機構については説明を省略する。

回動機構は、回動軸部１５Ｒと、当該回動軸部１５Ｒを嵌め込むために回動部３２Ｒに設けられた孔部と、にて構成されている。回動軸部１５Ｒは、右腰装着部１１Ｒの腰ベース部１２Ｃにおける仮想回動軸線１５Ｙとの交差する位置に、仮想回動軸線１５Ｙに沿って、右腰装着部１１Ｒから外方に突出するように設けられている（固定されている）。そしてフレーム部３０における回動部３２Ｒの下方の孔部に、回動軸部１５Ｒが軸受１５ＲＢを介して嵌め込まれている。なお軸受１５ＲＢから突出した回動軸部１５Ｒの先端部には、抜け防止リング１５ＲＣが嵌め込まれている。なお、本実施の形態の説明では、回動軸部１５Ｒを右腰装着部１１Ｒに固定して回動部３２Ｒに孔部を設けた例を説明したが、回動軸部１５Ｒを回動部３２Ｒに固定して右腰装着部１１Ｒに孔部を設けるようにしてもよい。以上に説明した回動機構によって、図６及び図７に示すように、腰装着部１０に対して、フレーム部３０（フレーム部３０及び上半身装着部２０）は、対象者の動作に応じて、仮想回動軸線１５Ｙ回りに回動する。その結果、図６及び図７に示すように、例えば対象者の姿勢が直立姿勢から前傾姿勢に変化しても、腰装着部１０は、対象者の腰の位置から上下にズレることがない。これにより、大腿アーム５１Ｒを介してアシストトルクを効率よく伝達することができる。なお、図７に示す鉛直方向に対する対象者の上半身の傾斜角度を回動角度（実リンク角度θ_Ｌであり、この場合、姿勢角度に相当）とすると、当該回動角度は、出力リンク回動角度検出手段５７ＲＥ（図４参照）にて検出することができる。

次に、フレーム部３０に対して、アクチュエータユニット４Ｒを左右方向に回動させる開き角度付与機構について説明する。以下、腰装着部１０の右側に取り付けられるアクチュエータユニット４Ｒについて、開き角度付与機構の説明をするが、腰装着部１０の左側に取り付けられるアクチュエータユニット４Ｌ（図１参照）の開き角度付与機構も同様であるので、アクチュエータユニット４Ｌの開き角度付与機構については説明を省略する。開き角度付与機構は、図５における保持部３２ＲＣと接続部４１ＲＣにて構成される第１開き角度付与機構と、図４における接続部５６Ｒにて構成される第２開き角度付与機構と、が有る。

第１開き角度付与機構は、図５において、ボックス３２ＲＢの下方に設けられた保持部３２ＲＣと、アクチュエータユニット４Ｒのアクチュエータベース部４１Ｒに設けられた接続部４１ＲＣと、にて構成されている。接続部４１ＲＣは、保持部３２ＲＣに対して、前後方向に延びる回動軸線４１ＲＸ回りに回動可能に支持される。従って、腰装着部１０に対して、アクチュエータユニット４Ｒは、回動軸線４１ＲＸ回りに回動可能である。この回動によって、例えば対象者が大腿部を左右に開いた場合、図５における回動部３２Ｒの長手方向と、アクチュエータベース部４１Ｒの長手方向と、がなす角度である第１開き角度が変化する。つまり、第１開き角度付与機構は、腰装着部１０に対して、アクチュエータユニット４Ｒの全体を、左右方向に開く（回動させる）機構（アクチュエータユニット４Ｌの全体を左右方向に開く（回動させる）機構）である。

第２開き角度付与機構は、図４において、アシストアーム５７Ｒと大腿アーム５１Ｒとを接続している接続部５６Ｒにて構成されている。接続部５６Ｒは、図３に示すように、アシストアーム５７Ｒに対して、大腿アーム５１Ｒが左右方向に回動可能となるように、アシストアーム５７Ｒと大腿アーム５１Ｒを接続している。この回動によって、例えば対象者が大腿部を左右に開いた場合、図４におけるアシストアーム５７Ｒの長手方向と、大腿アーム５１Ｒの長手方向と、がなす角度である第２開き角度が変化する。つまり、第２開き角度付与機構は、アシストアーム５７Ｒに対して、大腿アーム５１Ｒを左右方向に開く（回動させる）機構（左用のアシストアームに対して、当該左用の大腿アームを左右方向に開く（回動させる）機構）である。また、第１開き角度付与機構や、第２開き角度付与機構の開く度合（開く角度）は、調整可能であり、対象者の大腿部の股関節の外転、外旋（外側へ離れる）動作に加え、対象者の大腿部の股関節の内転、内旋（内側へ向かう）動作も行うことが可能である。これにより、対象者の動作の妨げにならないように、大腿アーム５１Ｒが動作して、大腿部へのアシストトルクを効率良く伝達することができる。

開き角度付与機構は、上記の第１開き角度付与機構と、第２開き角度付与機構と、の双方を有していてもよいし、一方のみを有していてもよい。第１開き角度付与機構と第２開き角度付与機構とを有している場合では、上記の第１開き角度と第２開き角度との和が開き角度となる。

なお、保持部３２ＲＣに支持された接続部４１ＲＣ及びアクチュエータベース部４１Ｒが、図５に示すように回動部３２Ｒと平行となる状態の場合（すなわち、上記の第１開き角度がゼロの場合）、アクチュエータユニット４Ｒの回動軸線４０Ｙは、仮想回動軸線１５Ｙと一致するように設定されている。従って、アクチュエータベース部４１Ｒが回動部３２Ｒと平行な状態の場合（第１開き角度がゼロの場合）、腰装着部１０に対して、フレーム部３０が仮想回動軸線１５Ｙ回りにどのように回動しても、仮想回動軸線１５Ｙと回動軸線４０Ｙは一致した状態が維持される（図６、図７参照）。なお、例えば対象者が、重量物を持ち上げるために、大腿部を左右に開いて踏ん張るような場合、大腿アーム５１Ｒを含むアクチュエータユニット４Ｒ、４Ｌ（図１参照）が、回動軸線４１ＲＸ、４１ＬＸ（図１参照）回りに回動、あるいは接続部５６Ｒによって大腿アームが左右に開くように回動、の少なくとも一方の回動が発生する。そして、左右に開いた大腿部に追従してアクチュエータユニットが左右に開く。従って、対象者が大腿部を左右に開いた状態でも、アシストトルクを大腿部に適切に伝達することができる。

●［制御装置６１の入出力（図８）］
制御装置６１は、図８に示すように、例えばボックス３１内に収容されている。図８に示す例では、ボックス３１内に、制御装置６１、モータドライバ６２、電源ユニット６３等が収容されている。制御装置６１は、例えばＣＰＵや、記憶装置（制御プログラム等を格納）を有している。なお制御装置６１は、後述するトルク判定手段６１Ａ（トルク判定部）、動作種類判定手段６１Ｂ（動作種類判定部）、アシストトルク演算手段６１Ｃ（アシストトルク演算部）、補正手段６１Ｄ（補正部）、回動角度制御手段６１Ｅ（回動角度制御部）、通信手段６４等を有している。モータドライバ６２は、制御装置６１からの制御信号に基づいて、電動モータ４５Ｒを駆動する駆動電流を出力する電子回路である。電源ユニット６３は、例えばリチウム電池であり、制御装置６１とモータドライバ６２に電力を供給する。なお通信手段６４の動作等については後述する。

制御装置６１には、入力手段３２ＲＳからの入力信号と、モータ回転角度検出手段４５ＲＥからの検出信号（電動モータ４５Ｒの実モータ軸角度θ_rMに応じた検出信号）と、出力リンク回動角度検出手段５７ＲＥからの検出信号（アシストアーム５７Ｒの実リンク角度θ_Ｌに応じた検出信号）等が入力されている。制御装置６１は、入力された信号に基づいて、電動モータ４５Ｒの回転角度を求め、求めた回転角度に応じた制御信号をモータドライバ６２に出力する。入力手段３２ＲＳは、例えば、対象者から制御装置６１の動作と停止を指示する電源スイッチや、対象者からのアシスト倍率α（０＜α）の設定を行う調整ダイヤルや、対象者からの微分補正ゲインβ（０≦β）の設定を行う調整ダイヤル等である。アシスト倍率α、微分補正ゲインβは、アシストトルク出力、バネ定数、に基づいて決められ、大きなアシストトルクが必要な時は、大きな値（例えば、α＞１）が設定される。

なお、対象者トルクとアシストトルクとを合成した合成トルクに関するトルク関連信号を出力するトルク検出部は、モータ回転角度検出手段４５ＲＥ、出力リンク回動角度検出手段５７ＲＥ、渦巻バネ４３Ｒが相当している。そしてトルク関連信号は、モータ回転角度検出手段４５ＲＥからの検出信号（電動モータ４５Ｒのモータ軸の回転角度の検出信号）、出力リンク回動角度検出手段５７ＲＥからの検出信号（アシストアーム５７Ｒの回動角度の検出信号）、が相当している。

●［制御ブロック（図９、図１０）と、制御装置６１の処理手順（図１１）］
次に、図１１に示すフローチャートと、図９及び図１０に示す制御ブロックを用いて、制御装置６１の処理手順について説明する。なお図９に示す制御ブロックは、図１１におけるステップＳ２００にて、歩行／作業判定の結果が「荷物持ち上げ・持ち下げ」または「荷物横移動」と判定された場合の制御ブロックを示している。また図１０に示す制御ブロックは、図１１におけるステップＳ２００にて、歩行／作業判定の結果が「歩行」と判定された場合の制御ブロックを示している。また、図９及び図１０に示す制御ブロックは、（右）アクチュエータユニット４Ｒ（図１参照）を制御するブロックを示しており、（左）アクチュエータユニット４Ｌ（図１参照）を制御するブロックは、同様の制御ブロックであるので記載を省略している。また図１１に示すフローチャートは、（右）アクチュエータユニット４Ｒと（左）アクチュエータユニット４Ｌを制御する処理手順を示している。図１１に示す処理は、所定時間間隔（例えば数［ｍｓ］間隔）に起動され、当該処理が起動されると制御装置６１は、ステップＳ１００Ｒへと処理を進める。

●［ステップＳ１００Ｒ、Ｓ１００Ｌ（図１１）］
ステップＳ１００Ｒにて制御装置６１は、（右）アクチュエータユニット４Ｒに関する入力信号等の処理を行い、ステップＳ１００Ｌに進む。またステップＳ１００Ｌにて制御装置６１は、（左）アクチュエータユニット４Ｌに関する入力信号等の処理を行い、ステップＳ２００に進む。なお、ステップＳ１００Ｒ、Ｓ１００Ｌの処理の詳細については後述する。ステップＳ１００Ｒ、Ｓ１００Ｌの処理は、図９におけるノードＮ１０の処理に相当している。ステップＳ１００Ｒ、Ｓ１００Ｌの処理を実行している制御装置６１は、トルク検出部からのトルク関連信号（電動モータ４５Ｒのモータ軸の回転角度の検出信号、アシストアーム５７Ｒの回動角度の検出信号）に基づいて、合成トルクと、対象者トルクを含む関連トルク情報を判定するトルク判定手段（図８に示すトルク判定手段６１Ａ）として機能する。

●［ステップＳ２００（図１１）］
ステップＳ２００にて制御装置６１は、判定した関連トルク情報に基づいて、対象者の動作種類を判定してステップＳ２Ａ０に進む。なお、ステップＳ２００の処理の詳細については後述するが、判定された動作種類には、「歩行」、「荷物持ち上げ・持ち下げ」、「荷物横移動」が有る。「歩行」は対象者の歩行動作であり、「荷物持ち上げ・持ち下げ」は対象者が重量物を持ち上げる動作、または持っている重量物をおろす動作であり、「荷物横移動」は対象者が重量物をかかえて右から左、または左から右へと移動する動作である。ステップＳ２００の処理は、図９におけるブロックＢ１０の処理に相当している。ステップＳ２００の処理を実行している制御装置６１は、判定した関連トルク情報に基づいて対象者の動作種類を判定する動作種類判定手段（図８に示す動作種類判定手段６１Ｂ）として機能する。

●［ステップＳ２Ａ０、Ｓ２Ｂ０（図１１）］
ステップＳ２Ａ０にて制御装置６１は、判定した動作種類が「荷物持ち上げ・持ち下げ」であるか否かを判定し、「荷物持ち上げ・持ち下げ」である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ３００Ｒに進み、「荷物持ち上げ・持ち下げ」でない場合（Ｎｏ）はステップＳ２Ｂ０に進む。ステップＳ２Ｂ０に進んだ場合、制御装置６１は、判定した動作種類が「荷物横移動」であるか否かを判定し、「荷物横移動」である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ４００Ｒに進み、「荷物横移動」でない場合（Ｎｏ）はステップＳ５００Ｒに進む。

●［ステップＳ３００Ｒ、Ｓ３００Ｌ、Ｓ３４０Ｒ、Ｓ３４０Ｌ（図１１）］
ステップＳ３００Ｒ、Ｓ３００Ｌ、Ｓ３４０Ｒ、Ｓ３４０Ｌは、動作種類が「荷物持ち上げ・持ち下げ」の場合の処理である。ステップＳ３００Ｒに進んだ場合、制御装置６１は、（右）γを演算してステップＳ３００Ｌに進み、ステップＳ３００Ｌにて（左）γを演算してステップＳ３４０Ｒに進む。なお、（右）γの演算、（左）γの演算、の詳細については後述する。（右）γは、（右）アクチュエータユニットのアシストトルクの大きさを補正するためのゲイン（係数）である。同様に（左）γは、（左）アクチュエータユニットのアシストトルクの大きさを補正するためのゲイン（係数）である。なお、（右）γ、（左）γの演算は、図９におけるブロックＢ１１、Ｂ１２の処理に相当する。

ステップＳ３４０Ｒにて制御装置６１は、（右）τ_ss（ｔ）を演算してステップＳ３４０Ｌに進み、ステップＳ３４０Ｌにて（左）τ_ss（ｔ）を演算してステップＳ７１０に進む。なお、（右）τ_ss（ｔ）の演算、（左）τ_ss（ｔ）の演算、の詳細については後述する。（右）τ_ss（ｔ）は、（右）アクチュエータユニットのアシストトルクのピーク到達までの時間を短くする（位相を進める）ように補正するものであり、（右）τ_ss（ｔ）は、（右）アクチュエータユニットのアシストトルクのピーク到達までの時間を短くする（位相を進める）ように補正するものである。なお、（右）τ_ss（ｔ）、（左）τ_ss（ｔ）の演算は、図９におけるブロックＢ１４の処理に相当する。

●［ステップＳ４００Ｒ、Ｓ４００Ｌ、Ｓ４４０Ｒ、Ｓ４４０Ｌ（図１１）］
ステップＳ４００Ｒ、Ｓ４００Ｌ、Ｓ４４０Ｒ、Ｓ４４０Ｌは、動作種類が「荷物横移動」の場合の処理である。ステップＳ４００Ｒに進んだ場合、制御装置６１は、（右）γを演算してステップＳ４００Ｌに進み、ステップＳ４００Ｌにて（左）γを演算してステップＳ４４０Ｒに進む。なお、（右）γの演算、（左）γの演算、はステップＳ３００Ｒ、Ｓ３００Ｌと同じであり、詳細については後述する。そして制御装置６１は、ステップＳ４４０Ｒにて（右）τ_ss（ｔ）に（右）τ_s（ｔ）を代入して記憶し、ステップＳ４４０Ｌにて（左）τ_ss（ｔ）に（左）τ_s（ｔ）を代入して記憶し、ステップＳ７１０に進む。

●［ステップＳ５００Ｒ、Ｓ５００Ｌ（図１１）］
ステップＳ５００Ｒ、Ｓ５００Ｌは、動作種類が「歩行」の場合の処理である。本実施の形態では、「荷物持ち上げ・持ち下げ」と「荷物横移動」では図９に示す制御ブロックにてアシストトルクを発生させるが、「歩行」では図１０に示す制御ブロックにて制御してアシストトルクを発生させない（τ_{a_ref}＝０にしている）例を説明する。「歩行」の場合、制御装置６１は、渦巻バネ４３Ｒが伸縮しないように、アシストアーム５７Ｒの回動角度に応じて、電動モータ４５Ｒの回転角度を制御する。

ステップＳ５００Ｒに進んだ場合、制御装置６１は、（右）γに１を代入して記憶し、（右）τ_ss（ｔ）に（右）τ_s（ｔ）を代入して記憶する。また制御装置６１は、（右）τ_{a_ref_torq}（ｔ）と、（右）τ_{a_ref_ang}（ｔ）と、（右）τ_{a_ref}（ｔ）のそれぞれにゼロを代入して記憶し、ステップＳ５００Ｌに進む。ステップＳ５００Ｌにて制御装置６１は、（左）γに１を代入して記憶し、（左）τ_ss（ｔ）に（左）τ_s（ｔ）を代入して記憶する。また制御装置６１は、（左）τ_{a_ref_torq}（ｔ）と、（左）τ_{a_ref_ang}（ｔ）と、（左）τ_{a_ref}（ｔ）のそれぞれにゼロを代入して記憶し、ステップＳ７４０に進む。

●［ステップＳ７１０（図１１）］
ステップＳ７１０にて制御装置６１は、以下の（式１）にて（右）アシストトルク指令値（トルク可変型）τ_{a_ref_torq}（ｔ）を求めて記憶し、以下の（式２）にて（左）アシストトルク指令値（トルク可変型）τ_{a_ref_torq}（ｔ）を求めて記憶し、ステップＳ７２０に進む。なお、ステップＳ７１０の処理は、図９におけるブロックＢ１５、Ｂ１６、Ｂ１７、ノードＮ２０、ブロックＢ２１、ノードＮ３０の処理に相当している。
（右）τ_{a_ref_torq}（ｔ）＝（右）τ_{a_ref_torq}（ｔ−１）＋（右）γ＊α＊（右）τ_ss（ｔ）＋β＊（右）Δτ_ss(t) （式１）
（左）τ_{a_ref_torq}（ｔ）＝（左）τ_{a_ref_torq}（ｔ−１）＋（左）γ＊α＊（左）τ_ss（ｔ）＋β＊（左）Δτ_ss(t) （式２）
（右）τ_{a_ref_torq}（ｔ）：（右）アシストトルク指令値（トルク可変型）
（左）τ_{a_ref_torq}（ｔ）：（左）アシストトルク指令値（トルク可変型）
（右）γ：（右）トルク補正ゲイン
（左）γ：（左）トルク補正ゲイン
α：（左右）アシスト倍率
β：（左右）微分補正ゲイン
（右）τ_ss（ｔ）：（右）トルク変化量（位相補正後）
（左）τ_ss（ｔ）：（左）トルク変化量（位相補正後）

●［ステップＳ７２０（図１１）］
ステップＳ７２０にて制御装置６１は、以下の（式３）にて（右）アシストトルク指令値（姿勢角可変型）τ_{a_ref_ang}（ｔ）を求めて記憶し、以下の（式４）にて（左）アシストトルク指令値（姿勢角可変型）τ_{a_ref_ang}（ｔ）を求めて記憶し、ステップＳ７３０に進む。なお、ステップＳ７２０の処理は、図９におけるブロックＢ４１の処理に相当している。また、姿勢補正ゲインＫは、例えば０〜１０の範囲内の値（０≦Ｋ≦１０）であり、要求アシスト量、当該処理の時間間隔（サンプリング時間）、出力リンク回動角度検出手段やモータ回転角度検出手段の検出分解能、対象者の身長や体重、等に応じて設定されるゲイン（定数）である。
（右）τ_{a_ref_ang}（ｔ）＝Ｋ＊sin（右）θ_Ｌ（ｔ） （式３）
（左）τ_{a_ref_ang}（ｔ）＝Ｋ＊sin（左）θ_Ｌ（ｔ） （式４）
（右）τ_{a_ref_ang}（ｔ）：（右）アシストトルク指令値（姿勢角可変型）
（左）τ_{a_ref_ang}（ｔ）：（左）アシストトルク指令値（姿勢角可変型）
Ｋ：（左右）姿勢補正ゲイン
（右）θ_Ｌ（ｔ）：（右）実リンク角度
（左）θ_Ｌ（ｔ）：（左）実リンク角度

●［ステップＳ７３０（図１１）］
ステップＳ７３０にて制御装置６１は、以下の（式５）にて（右）総アシストトルク指令値τ_{a_ref}（ｔ）を求めて記憶し、以下の（式６）にて（左）総アシストトルク指令値τ_{a_ref}（ｔ）を求めて記憶し、ステップＳ７４０に進む。なお、ステップＳ７３０の処理は、図９におけるノードＮ４０の処理に相当している。
（右）τ_{a_ref}（ｔ）＝（右）τ_{a_ref_torq}（ｔ）＋（右）τ_{a_ref_ang}（ｔ） （式５）
（左）τ_{a_ref}（ｔ）＝（左）τ_{a_ref_torq}（ｔ）＋（左）τ_{a_ref_ang}（ｔ） （式６）
（右）τ_{a_ref}（ｔ）：（右）総アシストトルク指令値
（左）τ_{a_ref}（ｔ）：（左）総アシストトルク指令値

以上に説明したステップＳ２Ａ０、Ｓ２Ｂ０からステップＳ７３０の処理を実行している制御装置６１は、判定した関連トルク情報に基づいてアシストトルクを演算するアシストトルク演算手段（図８に示すアシストトルク演算手段６１Ｃ）、及び、判定した動作種類に基づいて、演算したアシストトルクを補正する補正手段（図８に示す補正手段６１Ｄ）、として機能する。

●［ステップＳ７４０（図１１）］
ステップＳ７４０にて制御装置６１は、以下の（式７）を整理した（式８）にて、（右）τ_{a_ref}（ｔ）から（右）モータ回転角度指令値θ_M（ｔ）を求めて記憶し、以下の（式９）を整理した（式１０）にて、（左）τ_{a_ref}（ｔ）から（左）電動モータの回転角度指令値θ_M（ｔ）を求めて記憶し、ステップＳ７５０に進む。なお、このステップＳ７４０の処理は、図９におけるブロックＢ４２の処理に相当している。
（右）τ_{a_ref}（ｔ）＝ｎａ＊Ｋｓ＊［ｎａ＊（右）θ_Ｌ（ｔ）−（（右）θ_M（ｔ）／ｎｂ）］ （式７）
（右）θ_M（ｔ）＝［（ｎａ^２＊Ｋｓ＊（右）θ_Ｌ（ｔ）−（右）τ_{a_ref}（ｔ））＊ｎｂ］／（ｎａ＊Ｋｓ） （式８）
（左）τ_{a_ref}（ｔ）＝ｎａ＊Ｋｓ＊［ｎａ＊（左）θ_Ｌ（ｔ）−（（左）θ_M（ｔ）／ｎｂ）］ （式９）
（左）θ_M（ｔ）＝［（ｎａ^２＊Ｋｓ＊（左）θ_Ｌ（ｔ）−（左）τ_{a_ref}（ｔ））＊ｎｂ］／（ｎａ＊Ｋｓ） （式１０）
Ｋｓ：渦巻バネ４３Ｒのバネ定数
（右）θ_M（ｔ）：（右）モータ回転角度指令値
（右）θ_M（ｔ）：（右）モータ回転角度指令値
ｎａ及びｎｂ：減速機４２Ｒにおける第１入出力部４２Ｒａをｎａ回転させた場合に第２入出力部４２Ｒｂはｎｂ回転する

●［ステップＳ７５０（図１１）］
ステップＳ７５０にて制御装置６１は、（右）電動モータ４５Ｒの実モータ軸角度である（右）θ_rM（ｔ）が、（右）θ_M（ｔ）となるように、（右）電動モータ４５Ｒを制御し、（左）電動モータの実モータ軸角度である（左）θ_rM（ｔ）が、（左）θ_M（ｔ）となるように、（左）電動モータを制御し、処理を終了する。以上に説明したステップＳ７４０とＳ７５０の処理を実行している制御装置６１は、補正手段にて補正したアシストトルクに基づいて、電動モータの出力軸の回動角度（回転角度）を制御する回動角度制御手段（図８に示す回動角度制御手段６１Ｅ）として機能する。なお、このステップＳ７５０の処理は、図９におけるノードＮ５０、ブロックＢ５１、ノードＮ６０、ブロックＢ６１、Ｂ８１、ノードＮ７０、ブロックＢ７１、Ｂ７２に相当している。そしてステップＳ７５０の処理は、回転角度指令値を指令電流に変換し、指令電流をＰＷＭ出力のＤｕｔｙ比に変換して出力する際に、指令値と実際の値との偏差に基づいてＰＩＤ（比例、積分、微分）制御を行うフィードバック制御であり、既存の制御と同様であるので説明を省略する。

●［ステップＳ１００Ｒの詳細（図１２）］
図１２に、ステップＳ１００Ｒ（図１１参照）の処理（（右）アクチュエータユニット４Ｒに関する入力信号等の処理）の詳細であるステップＳ１１０Ｒの処理を示す。図１２に示すように、ステップＳ１１０Ｒにて制御装置６１は、入力手段３２ＲＳ（図５参照）からの入力信号に基づいて、今回の（左右）アシスト倍率αを決定して記憶し、今回の（左右）微分補正ゲインβを決定して記憶する。このアシスト倍率αと、微分補正ゲインβは、左右のアクチュエータユニットで共通に使用される。

また、制御装置６１は、前回の処理タイミング時に求めた（右）アシストトルク指令値（トルク可変型）τ_{a_ref_torq}（ｔ）を、前回の（右）アシストトルク指令値（トルク可変型）τ_{a_ref_torq}（ｔ−１）に記憶する。また制御装置６１は、今回の処理タイミングにて検出した（右）モータ軸角度を、（右）実モータ軸角度θ_rM（ｔ）に記憶する。

また制御装置６１は、前回の処理タイミング時に求めた（右）実リンク角度θ_Ｌ（ｔ）を、前回の（右）実リンク角度θ_Ｌ（ｔ−１）に記憶し、今回の処理タイミングにて検出した出力リンク（アシストアーム５７Ｒ）の回動角度を（右）実リンク角度θ_Ｌ（ｔ）に記憶する。そして制御装置６１は、以下の（式１１）より（右）リンク角変位量Δθ_Ｌ（ｔ）求めて記憶する。
（右）Δθ_Ｌ（ｔ）＝（右）θ_Ｌ（ｔ）−（右）θ_Ｌ（ｔ−１） （式１１）
（右）θ_Ｌ（ｔ）：（右）実リンク角度
（右）Δθ_Ｌ（ｔ）：（右）リンク角変位量

また制御装置６１は、前回の処理タイミング時に求めた（右）合成トルク（ｔ）を、前回の（右）合成トルク（ｔ−１）に記憶し、渦巻バネ４３Ｒ（図４参照）のバネ定数Ｋｓ、今回の（右）実リンク角度θ_L（ｔ）、今回の（右）実モータ軸角度θ_rM（ｔ）、を用いて、以下の（式１２）より、今回の（右）合成トルク（ｔ）を求めて記憶する。なお、合成トルクは、電動モータ４５Ｒの実モータ軸角度θ_rM（ｔ）、出力リンク（アシストアーム５７Ｒ）の実リンク角度θ_Ｌ（ｔ）、渦巻バネ４３Ｒのバネ定数Ｋｓ、減速機４２Ｒの減速比、駆動プーリ４５ＲＡと従動プーリ４４Ｒのプーリ比、に基づいて求めることができる。
（右）合成トルク（ｔ）＝Ｋｓ＊（渦巻バネ４３Ｒの伸縮量） （式１２）

また制御装置６１は、前回の処理タイミング時に求めた（右）トルク変化量τ_s（ｔ）を、前回の（右）トルク変化量τ_s（ｔ−１）に記憶し、今回の（右）トルク変化量τ_s（ｔ）を、以下の（式１３）より求めて記憶する。
（右）τ_s（ｔ）＝Ｋｓ＊（右）Δθ_Ｌ（ｔ） （式１３）
（右）τ_s（ｔ）：（右）トルク変化量

●［ステップＳ１００Ｌの詳細（図１３）］
ステップＳ１００Ｌ（図１１参照）は、ステップＳ１００Ｒに続いて実行される処置であり、（左）アクチュエータユニット４Ｌに関する入力信号等の処理である。なお図１３に、ステップＳ１００Ｌの処理（（左）アクチュエータユニット４Ｌに関する入力信号等の処理）の詳細であるステップＳ１１０Ｌの処理を示す。ステップＳ１１０Ｌの処理の詳細については、（右）アクチュエータユニット４Ｒに関する入力信号等の処理であるステップＳ１００Ｒと同様であるので省略する。

●［ステップＳ２００の詳細（図１４）］
ステップＳ２００（図１１参照）は、対象者の動作種類を判定する処理であり、対象者の動作が、「歩行」、「荷物持ち上げ・持ち下げ」、荷物を右から左（または左から右）へ移動させる「荷物横移動」、のいずれの動作であるか、を判定する処理である。なお図１４に、ステップＳ２００の処理（歩行／作業判定）の詳細であるステップＳ２１０〜Ｓ２３０Ｃの処理を示す。

ステップＳ２１０（図１４参照）にて制御装置６１は、［（右）θ_Ｌ（ｔ）＋（左）θ_Ｌ（ｔ）］／２が、予め設定した第１角度閾値θ１以下であり、かつ、（右）合成トルク（ｔ）＊（左）合成トルク（ｔ）が、予め設定した第１トルク閾値τ１未満であることを満足するか否か判定する。満足する場合（Ｙｅｓ）、制御装置６１は、対象者の動作が「歩行」であると判定してステップＳ２３０Ａに進み、満足しない場合（Ｎｏ）はステップＳ２１５に進む。

ステップＳ２１５に進んだ場合、制御装置６１は、（右）合成トルク（ｔ）＊（左）合成トルク（ｔ）が、予め設定した第２トルク閾値τ２以上であるか否かを判定し、第２トルク閾値τ２以上である場合（Ｙｅｓ）、制御装置６１は、対象者の動作が「荷物持ち上げ・持ち下げ」であると判定してステップＳ２３０Ｂに進み、第２トルク閾値τ２以上でない場合（Ｎｏ）はステップＳ２２０に進む。

ステップＳ２２０に進んだ場合、制御装置６１は、［（右）θ_Ｌ（ｔ）＋（左）θ_Ｌ（ｔ）］／２が、予め設定した第１角度閾値θ１より大きく、かつ、（右）合成トルク（ｔ）＊（左）合成トルク（ｔ）が、予め設定した第１トルク閾値τ１未満であることを満足するか否か判定する。満足する場合（Ｙｅｓ）、制御装置６１は、対象者の動作が「荷物横移動」であると判定してステップＳ２３０Ｃに進み、満足しない場合（Ｎｏ）は処理を終了する。

ステップＳ２３０Ａに進んだ場合、制御装置６１は、動作種類に「歩行」を記憶して処理を終了する。ステップＳ２３０Ｂに進んだ場合、制御装置６１は、動作種類に「荷物持ち上げ・持ち下げ」を記憶して処理を終了する。ステップＳ２３０Ｃに進んだ場合、制御装置６１は、動作種類に「荷物横移動」を記憶して処理を終了する。

●［ステップＳ３００Ｒ、Ｓ３００Ｌの詳細（図１５）］
ステップＳ３００Ｒ（図１１参照）は、図９に示すブロックＢ１１、Ｂ１２の処理に相当し、ブロックＢ１５にて用いるγを演算する処理である。なお図１５に、ステップＳ３００Ｒの処理（右γを演算）の詳細であるステップＳ３１４Ｒ〜Ｓ３２４Ｒの処理を示す。なお、（右）アクチュエータユニットに対するステップＳ３００Ｒの処理に対して、ステップＳ３００Ｌは（左）アクチュエータユニットに対する処理であり、ステップＳ３００Ｒと同様であるので、ステップＳ３００Ｌの処理については説明を省略する。

ステップＳ３１４Ｒ（図１５参照）にて制御装置６１は、（右）τ_s（ｔ−１）がゼロ以上であり、かつ、（右）τ_s（ｔ）がゼロより小さいことを満足するか否か判定する。この判定は、横軸を時間、縦軸をアシストトルクとした、荷物持ち上げ動作の例を示す図１７において、現在の時点が、アシストトルクが正から負へと切り替わるＱ１であるか否かを判定していることになる。満足する場合（Ｙｅｓ）、制御装置６１は、ステップＳ３２０Ｒに進み、満足しない場合はステップＳ３１６Ｒに進む。

なお、図１７に示す［持ち上げ基準動作］は、荷物持ち上げ動作に対して、予め設定した基準動作の例を示しており、対象者が直立状態から、予め設定した第１基準時間Ｔａ１にて腰を曲げて足元の荷物に手をかけ、さらに第１基準時間Ｔａ１にて荷物を持ち上げて直立状態になった場合における、時間の経過に対する（基準動作の）アシストトルクの変化の様子を示している。また＋側（正側）のアシストトルクは、腰を前方に曲げる側の動作をアシストするトルクを示し、−側（負側）のアシストトルクは、前方に曲げた腰を伸ばす側の動作をアシストするトルクを示している。また、図１７に示す［持ち上げ基準動作に対して周期が長く、かつ補正前のアシストトルクが小さい場合］は、予め設定した［持ち上げ基準動作］よりも対象者の動作が遅く、かつ、補正前のアシストトルクが［持ち上げ基準動作］のアシストトルクよりも小さい場合の例を示している。

ステップＳ３１６Ｒに進んだ場合、制御装置６１は、（右）τ_s（ｔ−１）がゼロ未満であり、かつ、（右）τ_s（ｔ）がゼロ以上であることを満足するか否か判定する。この判定は、図１７において、現在の時点が、アシストトルクが負から正へと切り替わるＱ２であるか否かを判定していることになる。満足する場合（Ｙｅｓ）、制御装置６１は、ステップＳ３２４Ｒに進み、満足しない場合は処理を終了する。

ステップＳ３２０Ｒに進んだ場合（図１７におけるＱ１の位置の場合）、制御装置６１は、（右）トルク変化量微分値Δτ_s（ｔ）を、以下の（式１４）より求めて記憶し、ステップＳ３２２Ｒに進む。
（右）Δτ_s（ｔ）＝（右）τ_s（ｔ）−（右）τ_s（ｔ−１） （式１４）

ステップＳ３２２Ｒにて制御装置６１は、（右）トルク補正ゲインγを、以下の（式１５）より求めて記憶し、処理を終了する。なお、（右）トルク補正ゲインγを、以下の（式１６）にて求めて記憶してもよい。なお、（式１５）中における（右）Δτ_s,maxは、図１７に示す［持ち上げ基準動作］に対応するτ_s（ｔ）のグラフにおけるＱ１の位置のグラフの傾きである。また（式１５）中における（右）Δτ_sは、実際の対象者の動作に対応するτ_s（ｔ）のグラフにおけるＱ１の位置のグラフの傾きである。同様に、（式１６）中における（ｄ／ｄｔ）（右）Δθ_L,maxは、図１７に示す［持ち上げ基準動作］に対応するＱ１の位置における（右）Δθ_Ｌの微分値である。また（式１６）中における（ｄ／ｄｔ）（右）Δθ_Ｌは、実際の対象者の動作に対応するＱ１の位置における（右）Δθ_Ｌの微分値である。
（右）γ＝√（（右）Δτ_s,max／（右）Δτ_s） （式１５）
（右）γ＝√［（（ｄ／ｄｔ）（右）Δθ_L,max）／（（ｄ／ｄｔ）（右）Δθ_Ｌ）］ （式１６）

なお、（右）γは、図１７における［持ち上げ基準動作に対して、周期が長く、かつ、補正前のアシストトルクが小さい場合］において、時間ｔｂ１〜時間ｔｂ２の間の補正前のアシストトルク最大値（Ｐ）が、［持ち上げ基準動作］におけるアシストトルク最大値（Ｐ_base）となるように補正するゲインである。

ステップＳ３２４Ｒに進んだ場合（図１７におけるＱ２の位置の場合）、制御装置６１は、（右）γに１を代入して記憶し、処理を終了する。（右）γの値が１の場合、アシストトルク最大値の補正は行われない。

以上の手順にて求めた（右）γにより、図１７の［持ち上げ基準動作に対して、周期が長く、かつ、補正前のアシストトルクが小さい場合］において、持ち上げを開始してから持ち上げが完了するまでの持ち上げ期間である時間ｔｂ１〜時間ｔｂ２において、アシストトルクの大きさを補正するアシストトルク量補正が実行される。また、このアシストトルク量補正を行う場合、（式１５）または（式１６）に示すように、（右）γの値は、Ｑ１の位置における（右）τ_s（ｔ）の傾きによって変化する。そしてＱ１の位置における（右）τ_s（ｔ）の傾きは、持ち上げ期間の長さに応じて変化し、持ち上げ期間の長さが短い場合はＱ１の位置における（右）τ_s（ｔ）の傾きが大きく、持ち上げ期間の長さが長い場合はＱ１の位置における（右）τ_s（ｔ）の傾きが小さくなる。このため、持ち上げ期間の長さに応じて（右）γの値が変化することで、アシストトルク量補正による増量割合が調整される。具体的には、実際の持ち上げ期間が、図１７に示す基準動作の持ち上げ期間（Ｔａ１）よりも長い場合では、（右）γ＞１となり、アシストトルクは増量される。また、実際の持ち上げ期間が、図１７に示す基準動作の持ち上げ期間（Ｔａ１）よりも短い場合では、（右）γ＜１となり、アシストトルクは減量される。これにより、実際の持ち上げ期間の長さにかかわらず、持ち上げ期間におけるアシストトルクの最大値は、図１７の基準動作における持ち上げ期間のアシストトルクの最大値（Ｐ_base）となる。

●［ステップＳ３４０Ｒ、３４０Ｌの詳細（図１６）］
ステップＳ３４０Ｒ（図１１参照）は、図９に示すブロックＢ１４の処理に相当し、以降で使用する（右）トルク変化量τ_ss（ｔ）を求める処理である。なお図１６に、ステップＳ３４０Ｒの処理（右τ_ss（ｔ）を演算）の詳細であるステップＳ３４４Ｒ〜Ｓ３７０Ｒの処理を示す。なお、（右）アクチュエータユニットに対するステップＳ３４０Ｒの処理に対して、ステップＳ３４０Ｌは（左）アクチュエータユニットに対する処理であり、ステップＳ３４０Ｒと同様であるので、ステップＳ３４０Ｌの処理については説明を省略する。

ステップＳ３４４Ｒ（図１６参照）にて制御装置６１は、（右）τ_ss（ｔ−１）に（右）τ_ss（ｔ）を代入し、（右）τ_ss（ｔ−１）を記憶する。

ステップＳ３４６Ｒにて制御装置６１は、（右）τ_s（ｔ−１）がゼロ以上であり、かつ、（右）τ_s（ｔ）がゼロ未満（負）であることを満足するか否か判定する。この判定は、荷物持ち上げ動作の例を示す図１８において、現在の時点が、アシストトルクが正から負へと切り替わるＱ１であるか否かを判定していることになる。満足する場合（Ｙｅｓ）はステップＳ３４８Ｒに進み、満足しない場合（Ｎｏ）はステップＳ３５０Ｒに進む。

ステップＳ３４８Ｒに進んだ場合、制御装置６１は、（右）動作状態フラグに１を代入して記憶し、ステップＳ３５０Ｒに進む。

ステップＳ３５０Ｒに進んだ場合、制御装置６１は、（右）動作状態フラグが１であり、かつ、（右）τ_s（ｔ）がゼロ未満（負）であることを満足するか否か判定する。この判定は、横軸を時間、縦軸をアシストトルクとした、荷物持ち上げ動作の例を示す図１８において、現在の時点が、アシストトルクが負の状態である「持ち上げ期間」であるか否かを判定していることになる。満足する場合（Ｙｅｓ）、制御装置６１は、ステップＳ３６０Ｒに進み、満足しない場合はステップＳ３５２Ｒに進む。

なお、図１８に示す［持ち上げ基準動作］は、図１７に示す［持ち上げ基準動作］と同様、荷物持ち上げ動作に対して、予め設定した基準動作を示しており、対象者が直立状態から、予め設定した第１基準時間Ｔａ１にて腰を曲げて足元の荷物に手をかけ、さらに第１基準時間Ｔａ１にて荷物を持ち上げて直立状態になった場合における、時間の経過に対するアシストトルクの変化の様子を示している。また＋側（正側）のアシストトルクは、腰を前方に曲げる側の動作をアシストするトルクを示し、−側（負側）のアシストトルクは、前方に曲げた腰を伸ばす側の動作をアシストするトルクを示している。また、図１７に示す［持ち上げ基準動作に対して周期が長く、かつ補正前のアシストトルクが小さい場合］は、予め設定した［持ち上げ基準動作］よりも対象者の動作が遅く、かつ、［持ち上げ基準動作］よりもアシストトルクが小さい場合の例を示している。

ステップＳ３５２Ｒに進んだ場合（図１８におけるＱ２の位置からＱ１の位置までの場合）、制御装置６１は、（右）動作状態フラグにゼロを代入して記憶し、ステップＳ３５４Ｒに進む。そしてステップＳ３５４Ｒにて制御装置６１は、（右）τ_ss（ｔ）に（右）τ_s（ｔ）を代入して記憶し、ステップＳ３７０Ｒに進む。

ステップＳ３６０Ｒに進んだ場合（図１８におけるＱ１の位置からＱ２の位置までである持ち上げ期間の場合）、制御装置６１は、以下の（式１７）にて、対象者の持ち上げ動作の（右）収束時間Ｔを求めて（予測して）記憶し、ステップＳ３６２Ｒに進む。なお、Ｔ_baseは、予め設定した持ち上げ動作の基準動作である図１８の［持ち上げ基準動作］に示す「持ち上げ期間」の長さである。（右）収束時間Ｔは、対象者が荷物を把持して持ち上げを開始してから、持ち上げを完了するまでの時間を示し、Ｔ_baseは、基準動作における、荷物の持ち上げを開始してから、持ち上げを完了するまでの時間を示している。
（右）Ｔ＝（右）γ＊Ｔ_base （式１７）
（右）Ｔ：実際の対象者における、荷物の持ち上げを開始してから、持ち上げを完了するまでの予測時間（（右）収束時間）
Ｔ_base：基準動作における、荷物の持ち上げを開始してから、持ち上げを完了するまでの時間（＝基準動作における持ち上げ期間）

ステップＳ３６２Ｒにて制御装置６１は、以下の（式１８）にて、対象者の持ち上げ期間中における（右）アシストトルクピーク値Ｐを求めて（予測して）記憶し、ステップＳ３６４Ｒに進む。なお、Ｐ_baseは、図１８の［持ち上げ基準動作］に示す「持ち上げ期間」中におけるアシストトルクの大きさの最大値である。
（右）Ｐ＝Ｐ_base／（右）γ （式１８）
（右）Ｐ：実際の対象者における、持ち上げ期間中のアシストトルクの最大値（予測した最大値）
Ｐ_base：基準動作における、持ち上げ期間中のアシストトルクの最大値

ステップＳ３６４Ｒにて制御装置６１は、（右）動作状態フラグが０から１となってからの（右）経過時間ｔが、予め設定したピーク到達基準時間Ｔ１と（右）γを乗算した値（γＴ１）よりも短いか否かを判定し、短い場合（Ｙｅｓ）はステップＳ３６６Ｒに進み、短くない場合（Ｎｏ）はステップＳ３６８Ｒに進む。なお、ピーク到達基準時間Ｔ１は、種々の実験等によって決められた時間である。種々の実験の結果、発明者は、対象者が荷物の持ち上げを開始した際、持ち上げ動作時間の長さ（持ち上げ動作の遅さ）に応じて、アシストトルクのピーク値の位置を調整することが有効であることを見出した。ピーク到達基準時間Ｔ１は、基準動作時において、持ち上げ動作を開始してからアシストトルクがピークとなるまでの、最も適切な時間として設定されている。

ステップＳ３６６Ｒに進んだ場合、制御装置６１は、以下の（式１９）にて、（右）τ_ss（ｔ）を求めて記憶し、ステップＳ３７０Ｒに進む。
τ_ss（ｔ）＝−（右）Ｐ＊sin［２＊（右）Ｔ＊π＊（右）ｔ／（γ＊Ｔ１）］ （式１９）
（右）ｔ：（右）動作状態フラグが０から１となってからの経過時間
Ｔ１：ピーク到達基準時間

ステップＳ３６８Ｒに進んだ場合、制御装置６１は、以下の（式２０）にて、（右）τ_ss（ｔ）を求めて記憶し、ステップＳ３７０Ｒに進む。
τ_ss（ｔ）＝−（右）Ｐ＊sin｛［２＊（右）Ｔ＊π＊（（右）ｔ−γ＊Ｔ１）］／［（右）Ｔ−γ＊Ｔ１］＋π／２｝ （式２０）

ステップＳ３７０Ｒに進んだ場合、制御装置６１は、以下の（式２１）にて、（右）Δτ_ss（ｔ）を求めて記憶し、処理を終了する。
（右）Δτ_ss（ｔ）＝（右）τ_ss（ｔ）−（右）τ_ss（ｔ−１） （式２１）

以上の手順にて求めた（右）τ_ss（ｔ）により、図１８の［持ち上げ基準動作に対して、周期が長く、かつ、補正前のアシストトルクが小さい場合］において、持ち上げ期間内におけるアシストトルクのピークの位置を、持ち上げを開始してからγＴ１経過後に移動させるように補正する、アシストトルク位相補正が実行される。また、このアシストトルク位相補正を行う場合、予測した持ち上げ期間の長さ（Ｔ）に応じて（右）γの値が変化するので、予測した持ち上げ期間の長さ（Ｔ）に応じて、持ち上げを開始した時点からアシストトルクピーク時点までの時間（γＴ１）が調整される。

●［本願の効果］
以上、本実施の形態にて説明したアシスト装置１は、対象者の動作（「歩行」、「荷物持ち上げ・持ち下げ」、「荷物横移動」）に応じて、適切な補正を行ったアシストトルクを発生させることができる。例えば、「荷物持ち上げ」の際の対象者の動作が遅い場合、トルク補正ゲインγによって、適切にアシストトルクを増量することができる。また、例えば「荷物持ち上げ」の際の対象者の動作が遅い場合、アシストトルクのピークまでの時間を、τ_ｓｓ（ｔ）によって短くすることで、アシストトルクのピークの位置を適切なタイミングにすることができる。

また、適切な構造を有する身体装着具２（図２参照）とすることで、対象者への装着が容易である。また、アクチュエータユニット４Ｒは、図４に示すようにシンプルな構造であり、対象者への生体信号検出センサの貼り付けも不要である。そしてアクチュエータユニット４Ｒの制御装置６１による制御も、図９〜図１８を用いて説明したように、比較的シンプルな制御である。

また、本実施の形態の説明では、判定する動作種類が、「歩行」、「荷物持ち上げ・持ち下げ」、「荷物横移動」の３種類の例を説明したが、「歩行」を含まずに、「荷物持ち上げ・持ち下げ」を含む作業を判定するようにしてもよい。また、「歩行」を含まずに、「荷物持ち上げ・持ち下げ」と「荷物横移動」を含む作業を判定するようにしてもよい。

●●［操作ユニット、摩擦トルクの補償、荷物の有無に応じたアシスト力の調整等、を備えたアシスト装置１Ａ（図１９〜図３２）］
以上の図１〜図１８を用いて説明したアシスト装置１に対して、以降では、対象者からのアシスト状態の調整等を容易にする操作ユニットを追加した例、減速機等による摩擦を相殺する摩擦補償トルクを用いた例、荷物の有無に応じてアシスト力を適切に変更する例、について説明する。なお、以下のアシスト装置１Ａの説明において、上記アシスト装置１と同一符号は、上記アシスト装置１と同一あるいは相当部分を示すものである。

●［操作ユニットＲ１を追加した例（図１９〜図２２、図２７、図２８）］
次に図１９〜図２２、図２７、図２８を用いて、対象者がアシスト装置１Ａのアシスト状態を容易に調整等するための操作ユニットＲ１を追加した例を説明する。操作ユニットＲ１は、図２１に示すように、ボックス３１内の制御装置６１と有線または無線の通信回線Ｒ１Ｔにて接続されている。操作ユニットＲ１の制御装置Ｒ１Ｅは、通信手段Ｒ１ＥＡを介してボックス３１内の制御装置６１と情報の送受信が可能であり、ボックス３１内の制御装置６１は、通信手段６４を介して操作ユニットＲ１内の制御装置Ｒ１Ｅと情報の送受信が可能である。なお、図１９に示すように、対象者は、操作ユニットＲ１を操作しない場合、例えば、左胸装着部２６Ｌに設けられたポケット等の収容部Ｒ１Ｓに収容しておくことができる。

図２０に示すように、操作ユニットＲ１は、メイン操作部Ｒ１Ａ、ゲインＵＰ操作部Ｒ１ＢＵ、ゲインＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＢＤ、タイミングＵＰ操作部Ｒ１ＣＵ、タイミングＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＣＤ、表示部Ｒ１Ｄ等を有している。また図２１に示すように、操作ユニットＲ１内には、制御装置Ｒ１Ｅ、操作ユニット用電源Ｒ１Ｆ等を有している。なお、タイミングＵＰ操作部Ｒ１ＣＵ、タイミングＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＣＤは、「タイミング操作部」に相当し、ゲインＵＰ操作部Ｒ１ＢＵ、ゲインＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＢＤは、「ゲイン操作部」に相当している。また、メイン操作部Ｒ１Ａ、ゲインＵＰ操作部Ｒ１ＢＵ、ゲインＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＢＤ、タイミングＵＰ操作部Ｒ１ＣＵ、タイミングＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＣＤは、操作ユニットが収容部に収容されている際の誤操作を防止するために、配置されている面から突出していないことが好ましい。

メイン操作部Ｒ１Ａは、対象者からの操作によって、アシスト装置１Ａによるアシスト制御の開始と停止を行うためのスイッチである。なお図２１に示すように、アシスト装置１Ａそのもの（全体）の起動と停止を行うための主電源スイッチ６５が、例えばボックス３１に設けられており、主電源スイッチ６５がＯＮ側に操作されると、制御装置６１及び制御装置Ｒ１Ｅが起動し、主電源スイッチ６５がＯＦＦ側に操作されると、制御装置６１及び制御装置Ｒ１Ｅの動作が停止される。対象者は、主電源スイッチ６５をＯＮ側に操作した後、メイン操作部Ｒ１Ａを操作して（押して）、アシスト装置１Ａの運転を開始させることが可能であり、メイン操作部Ｒ１Ａを操作して（押して）、アシスト装置１Ａの運転を停止させることができる。例えば制御装置Ｒ１Ｅは、アシスト装置の動作状態においてメイン操作部Ｒ１Ａが操作されると停止指示を記憶し、アシスト装置の停止状態においてメイン操作部Ｒ１Ａが操作されると起動指示を記憶する。図２０に示すように、制御装置Ｒ１Ｅは、例えば、操作ユニットＲ１の表示部Ｒ１Ｄにおける表示エリアＲ１ＤＢに、現在のアシスト装置の運転状態がＯＮ（運転）であるかＯＦＦ（停止）であるかを表示する。

ゲインＵＰ操作部Ｒ１ＢＵとゲインＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＢＤは、対象者からの操作によって、上述したアシスト倍率αと微分補正ゲインβを、アシスト力が増加する側、または減少する側へと段階的に調整するためのスイッチである。従って、操作ユニットＲ１を追加した場合、図８に示す入力手段３２ＲＳが省略される。例えば図２２の「操作ユニットアシストゲイン」に示すように、制御装置Ｒ１Ｅは、ゲインＵＰ操作部Ｒ１ＢＵが操作される毎に、記憶しているゲイン番号を１つずつ増加し、ゲインＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＢＤが操作される毎に、ゲイン番号を１つずつ減少する。図２０に示すように、制御装置Ｒ１Ｅは、例えば、操作ユニットＲ１の表示部Ｒ１Ｄにおける表示エリアＲ１ＤＣに、現在のゲイン番号に応じた表示を行う。

タイミングＵＰ操作部Ｒ１ＣＵとタイミングＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＣＤは、対象者からの操作によって、上述したピーク到達基準時間Ｔ１（図１６、図１８参照）を、速くする（短くする）側、または遅くする（長くする）側へと段階的に調整するためのスイッチである。例えば図２２の「操作ユニットアシストタイミング」に示すように、制御装置Ｒ１Ｅは、タイミングＵＰ操作部Ｒ１ＣＵが操作される毎に、記憶しているタイミング番号を１つずつ増加し、タイミングＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＣＤが操作される毎に、タイミング番号を１つずつ減少する。図２０に示すように、制御装置Ｒ１Ｅは、例えば、操作ユニットＲ１の表示部Ｒ１Ｄにおける表示エリアＲ１ＤＤに、現在のタイミング番号に応じた表示を行う。

そして操作ユニットＲ１の制御装置Ｒ１Ｅは、所定時間間隔（例えば数１０［ｍｓ］〜数１００［ｍｓ］間隔）、または、メイン操作部Ｒ１ＡとゲインＵＰ操作部Ｒ１ＢＵとゲインＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＢＤとタイミングＵＰ操作部Ｒ１ＣＵとタイミングＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＣＤのいずれかが操作される毎に、通信手段Ｒ１ＥＡ（図２１参照）を介して操作情報を送信する。操作情報には、上記の停止指示または起動指示、ゲイン番号、タイミング番号等が含まれている。

ボックス３１の制御装置６１は、操作情報を受信すると、受信した操作情報を記憶し、アシスト装置の駆動に用いる電源ユニット６３の電池の状態を示す電池情報と、アシスト状態を示すアシスト情報等を含む応答情報を、通信手段６４（図２１参照）を介して送信する。なお、応答情報に含まれている電池情報には、電池ユニット６３の残量等が含まれており、応答情報に含まれているアシスト情報には、例えばアシスト装置に異常が発見された場合には異常の内容を示すエラー情報が含まれている。図２０に示すように、制御装置Ｒ１Ｅは、例えば、操作ユニットＲ１の表示部Ｒ１Ｄにおける表示エリアＲ１ＤＡに、電池残量等を表示し、エラー情報が含まれていた場合は、表示部Ｒ１Ｄのいずれかの位置に、エラー情報を表示する。

また、制御装置Ｒ１Ｅからの操作情報を受信した制御装置６１（図２１参照）は、受信した操作情報に起動指示が含まれていた場合にはアシスト装置を起動し、受信した操作情報に停止指示が含まれていた場合にはアシスト装置を停止する。また例えば制御装置６１には、図２２の「制御装置アシストゲイン」に示すように、ゲイン番号に対応させてアシスト倍率αの値及び微分補正ゲインβの値が設定されたゲイン情報Ｇ１０が記憶されている。制御装置６１は、受信した操作情報に含まれているゲイン番号と、ゲイン情報Ｇ１０と、に基づいてアシスト倍率αと微分補正ゲインβを決定する。なお、ゲイン情報Ｇ１０は、種々の実験やシミュレーションに基づいて作成されている。

また例えば制御装置６１には、図２２の「制御装置アシストタイミング」に示すように、タイミング番号に対応させてピーク到達基準時間Ｔ１（図１６、図１８参照）が設定されたタイミング情報Ｇ２０が記憶されている。制御装置６１は、受信した操作情報に含まれているタイミング番号と、タイミング情報Ｇ２０と、に基づいてピーク到達基準時間Ｔ１を決定する。なお、タイミング情報Ｇ２０は、種々の実験やシミュレーションに基づいて作成されている。

上述した「操作情報に含まれているゲイン番号に応じたアシスト倍率αと微分補正ゲインβ」、「操作情報に含まれているタイミング番号に応じたピーク到達基準時間Ｔ１」は、後述する図２５のフローチャートにおいて、ステップＳ１００Ｒにて決定されて記憶される。具体的には、図２５のフローチャートのステップＳ１００Ｒの詳細を説明するステップＳ１１１Ｒ（図２７参照）の「操作ユニットからの操作情報に基づいて、今回の左右アシスト倍率αと、今回の左右微分補正ゲインβと、今回のピーク到達基準時間Ｔ１と、を決定して記憶」にて決定されて記憶される。なお、このα、β、Ｔ１の決定と記憶は、図２５に示すステップＳ１００Ｒの詳細であるステップＳ１１１Ｒ（図２７参照）と、図２５に示すステップＳ１００Ｌの詳細であるステップＳ１１１Ｌ（図２８参照）のいずれか一方にあればよいし、両方にあってもよい。

以上に説明したように、操作ユニットＲ１の操作によって、対象者は、所望するアシスト状態とするための調整を、容易に行うことができる。また、操作ユニットＲ１の表示部Ｒ１Ｄに電池残量やエラー情報等を表示させるので、対象者は、アシスト装置の状態を容易に把握することができる。なお、表示部Ｒ１Ｄに表示される各種の情報の形態は、図２０の例に限定されるものではない。

以下に、倉庫等にて、荷物の持ち上げ・持ち下げや、荷物の横移動等の作業を行う対象者が、アシスト装置１Ａ（図１９参照）を装着して作業を行い、作業後にアシスト装置１Ａを外すまでの例について説明する。

対象者は、アシスト装置１Ａを装着する前に、主電源スイッチ６５をＯＮ側に操作して、制御装置６１及び制御装置Ｒ１Ｅ（図２１参照）を起動する。制御装置Ｒ１Ｅは、起動された時点では、アシスト装置の運転を「停止」する側とされており、表示部Ｒ１Ｄには、例えば「運転状態ＯＦＦ」と表示されている。そして対象者は、アシスト装置１Ａを自身に装着する。なお、対象者がアシスト装置１Ａを装着してから、主電源スイッチ６５をＯＮ側に操作してもよい。この時点では、アシスト装置１Ａは、まだアシスト制御を行わない。

アシスト装置１Ａを装着した対象者は、操作ユニットＲ１のメイン操作部Ｒ１Ａ（図２０参照）を操作して、アシスト装置１Ａの運転を開始する。操作ユニットＲ１の表示部Ｒ１Ｄには、例えば「運転状態ＯＮ」と表示される。この時点から、アシスト装置１Ａは、アシスト制御を開始する。具体的には、対象者の荷物の持ち上げ・持ち下げ作業や、荷物の横移動の作業に対して、対象者の動作をアシストする。

対象者は、荷物の持ち上げ・持ち下げ作業や、荷物の横移動の作業を行った際、アシストトルクの増減を所望する場合、操作ユニットＲ１のゲインＵＰ操作部Ｒ１ＢＵ、ゲインＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＢＤを操作することで、所望するアシストトルクを得られるように、容易に調整することができる。また対象者は、荷物の持ち上げ・持ち下げ作業を行った際のアシストトルクのピークタイミングを速くしたい、あるいは遅くしたい、と感じた場合、操作ユニットＲ１のタイミングＵＰ操作部Ｒ１ＣＵ、タイミングＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＣＤを操作することで、アシストトルクのピークタイミングを所望するタイミングへと容易に調整することができる。なお、制御装置６１は、例えば、アシスト制御の運転中に電動モータ４５Ｒやモータドライバや各種のセンサ（検出手段）等の異常を検出した場合、エラー情報を含む応答情報を送信し、操作ユニットＲ１の表示部Ｒ１Ｄにエラー情報を表示させて、アシスト装置１Ａの運転を自動的に停止させる。

対象者は、作業の休憩時間には、操作ユニットＲ１のメイン操作部Ｒ１Ａ（図２０参照）を操作して、アシスト装置１Ａの運転を（一時的に）停止することができる。このとき、操作ユニットＲ１の表示部Ｒ１Ｄには、例えば「運転状態ＯＦＦ」が表示される。また、例えば、制御装置６１（図２１参照）は、アシスト制御の運転時間を積算し、所定時間以上に達した場合や、アシストトルクを積算して所定量以上のアシストを行った場合に、操作ユニットＲ１の表示部Ｒ１Ｄに休憩を催促する表示を行う。

対象者は、作業を終えた場合、操作ユニットＲ１のメイン操作部Ｒ１Ａ（図２０参照）を操作（例えば長押し）して、アシスト装置１Ａの運転を停止させる。例えば、メイン操作部Ｒ１Ａを長押しした場合、制御装置Ｒ１Ｅと制御装置６１の動作が停止され、操作ユニットＲ１の表示部Ｒ１Ｄの表示が消える。対象者は、表示部Ｒ１Ｄの表示が消えたことを確認した後、アシスト装置１Ａを自身から外し、主電源スイッチ６５をＯＦＦ側に操作して、アシスト装置１Ａの全体の動作を停止させる。

●［摩擦を相殺する摩擦補償トルクを用いた例（図２３〜図２６）］
図１〜図１８を用いた説明では、対象者の歩行時には、アシスト力を発生させない制御を行う例を説明した。つまり、図１０に示す歩行時の制御ブロック図において、ブロックＢ４２に入力される（右及び左）総アシストトルク指令値τ_{a_ref}＝０、かつ、図１１に示すフローチャートにおいて、ステップＳ５００Ｒにて右総アシストトルク指令値τ_{a_ref}＝０、かつ、ステップＳ５００Ｌにて左総アシストトルク指令値τ_{a_ref}＝０、としている。しかし、アシスト装置１Ａを装着した対象者に対して、（右及び左）総アシストトルク指令値τ_{a_ref}＝０となるように電動モータを制御しても、対象者はアシスト装置１Ａを空回りさせるための力を必要とする。具体的には、対象者は、主に減速機４２Ｒ（図４参照）に起因する摩擦トルクによって、歩行時には摩擦トルク分の余計な力が必要となり、荷物の持ち上げ等の作業時には、アシスト力の一部が摩擦トルクに相殺されることでアシスト感が低下することが考えられる。

そこで、図２５のフローチャートに示すように、図１１に示すフローチャートに対して、ステップＳ２８０、ステップＳ５１０、ステップＳ７３１を追加する。なお、図２５に示すフローチャートは、図１１に示すフローチャートに対して、ステップＳ２８０、Ｓ５１０、Ｓ７３１以外については同じであるので、以下の説明では、ステップＳ２８０、Ｓ５１０、Ｓ７３１について主に説明する。

●［ステップＳ２８０］
ステップＳ２００の処理を実行後、制御装置６１は、ステップＳ２８０に進む。ステップＳ２８０にて制御装置６１は、摩擦補償トルクτ_fric（ｔ）を演算してステップＳ２Ａ０に進む。なお、制御装置６１は、ステップＳ２８０にて摩擦補償トルクτ_fric（ｔ）を以下のようにして求める。

図２６に、τ_s（ｔ）に対する摩擦補償トルクτ_fric（ｔ）の例を示す。図２６に示すように、摩擦補償トルクτ_fric（ｔ）は、τ_s（ｔ）の値に応じて、以下に示す５つの領域（［領域１］〜［領域５］）に場合分けされて求められる。なお、−τ_s、thre 、τ_s、thre 、−τ_s、dead 、τ_s、dead 、−τ_fric、min 、τ_fric、max 、の各値は、種々の実験やシミュレーション等にて予め求められている。

［領域１］τ_s（ｔ）≦−τ_s、threの場合（τ_s（ｔ）の絶対値がトルク閾値以上の場合）
τ_fric（ｔ）＝−τ_fric、min （−τ_fric、min：下限摩擦補償トルク）
［領域２］−τ_s、thre＜τ_s（ｔ）≦−τ_s、deadの場合
τ_fric（ｔ）＝−τ_fric、min＊［（−τ_s、dead）−τ_s（ｔ）］／［（−τ_s、dead）−（−τ_s、thre）］
［領域３］−τ_s、dead＜τ_ｓ（ｔ）＜τ_s、deadの場合（τ_s（ｔ）の絶対値が不感帯トルク値未満の場合）
τ_fric（ｔ）＝０
［領域４］τ_s、dead≦τ_s（ｔ）＜τ_s、threの場合
τ_fric（ｔ）＝τ_fric、max＊［τ_s（ｔ）−（τ_s、dead）］／［（τ_s、thre）−（τ_s、dead）］
［領域５］τ_s、thre≦τ_s（ｔ）の場合（τ_s（ｔ）の絶対値がトルク閾値以上の場合）
τ_fric（ｔ）＝τ_fric、max （τ_fric、max：上限摩擦補償トルク）
なお、［領域２］及び［領域４］の場合において、摩擦補償トルクτ_fric（ｔ）の大きさは、直線的に限定されず、曲線的に増加するように設定してもよい。

このステップＳ２８０を実行している制御装置６１は、トルク検出部からのトルク関連信号（電動モータ４５Ｒのモータ軸の回転角度の検出信号、アシストアーム５７Ｒの回動角度の検出信号）に基づいて、摩擦トルクを相殺するために発生させる摩擦補償トルクτ_fric（ｔ）を演算する補償トルク演算手段（図２１に示す補償トルク演算手段６１Ｆ）として機能する。そして、ステップＳ２８０を実行している制御装置６１は、トルク関連信号に基づいて求めたトルク変化量τ_ｓ（ｔ）の絶対値が、所定不感帯トルク値未満（τ_s、dead未満）であるか否かを判定する不感帯トルク判定手段（図２１に示す不感帯トルク判定手段６１Ｇ）として機能する。このステップＳ２８０の処理は、図２３及び図２４におけるブロックＢ１８に相当している。

●［ステップＳ５１０］
また、ステップＳ５００Ｌの処理を実行後、制御装置６１は、ステップＳ５１０に進む。そしてステップＳ５１０にて制御装置６１は、ステップＳ５００Ｒにて設定した右総アシストトルク指令値τ_{a_ref}（ｔ）（＝０）に摩擦補償トルクτ_fric（ｔ）を加算した値を、新たな右総アシストトルク指令値（加算アシストトルク）τ_{a_ref}（ｔ）とする。また制御装置６１は、ステップＳ５００Ｌにて設定した左総アシストトルク指令値τ_{a_ref}（ｔ）（＝０）に摩擦補償トルクτ_fric（ｔ）を加算した値を、新たな左総アシストトルク指令値（加算アシストトルク）τ_{a_ref}（ｔ）とする。このステップＳ５１０の処理は、図２３におけるノードＮ４１に相当している。

●［ステップＳ７３１］
また、ステップＳ７３０の処理を実行後、制御装置６１は、ステップＳ７３１に進む。そしてステップＳ７３１にて制御装置６１は、ステップＳ７３０にて求めた右総アシストトルク指令値τ_{a_ref}（ｔ）に摩擦補償トルクτ_fric（ｔ）を加算した値を、新たな右総アシストトルク指令値（加算アシストトルク）τ_{a_ref}（ｔ）とする。また制御装置６１は、ステップＳ７３０にて求めた左総アシストトルク指令値τ_{a_ref}（ｔ）に摩擦補償トルクτ_fric（ｔ）を加算した値を、新たな左総アシストトルク指令値（加算アシストトルク）τ_{a_ref}（ｔ）とする。このステップＳ７３１０の処理は、図２４におけるノードＮ４１に相当している。

以上に説明したように、ステップＳ５１０またはステップＳ７３１にて、制御装置６１は、右総アシストトルク指令値τ_{a_ref}（ｔ）と左総アシストトルク指令値τ_{a_ref}（ｔ）のそれぞれに摩擦補償トルクτ_fric（ｔ）を加算することによって、減速機４２Ｒ等に起因する各アクチュエータユニット４Ｒ、４Ｌにおける摩擦トルクを相殺させることができる。これにより、歩行時において摩擦トルク分の余計な力が必要となることや、荷物の持ち上げ等の作業時においてアシスト力の一部が摩擦トルクに相殺されることでアシスト感が低下すること等を、適切に解消することができる。

また、ステップＳ２００にて歩行動作であると判定された場合には、ステップＳ５１０にて、制御装置６１は、新たな右総アシストトルク指令値（加算アシストトルク）τ_{a_ref}（ｔ）及び新たな左総アシストトルク指令値（加算アシストトルク）τ_{a_ref}（ｔ）が摩擦補償トルクτ_fric（ｔ）のみになるように設定する。これにより、歩行のリハビリ等の歩行時においても、各アクチュエータユニット４Ｒ、４Ｌの摩擦トルクによる抵抗力を少なくして、歩行時の歩きにくさ等の改善を図ることができ、アシスト感の向上を図ることができる。

また、トルク変化量τ_s（ｔ）の絶対値が、τ_s、dead未満（所定不感帯トルク値未満）である（領域２または領域４である）と判定された場合には、摩擦補償トルクτ_fric（ｔ）が０（ゼロ）に設定される。これにより、トルク変化量τ_s（ｔ）が０（ゼロ）となる近傍範囲に所定不感帯幅を設けることができ、各アクチュエータユニット４Ｒ、４Ｌの振動を抑えることができ、アシスト感の更なる向上を図ることができる。

また、トルク変化量τ_s（ｔ）の絶対値が、τ_s、thre以上（トルク閾値以上）である（領域１または領域５である）と判定された場合には、摩擦補償トルクτ_fric（ｔ）が−τ_fric、min（下限摩擦補償トルク）またはτ_fric、max（上限摩擦補償トルク）に設定される。これにより、各アクチュエータユニット４Ｒ、４Ｌにおける摩擦トルクを減少させる摩擦補償トルクτ_fric（ｔ）を一定範囲内に設定して、対象者の動作に応じた適切な摩擦補償トルクτ_fric（ｔ）を発生させることができ、アシスト感の更なる向上を図ることができる。

図２５のフローチャートにおけるステップＳ２８０からステップＳ７３１の処理を実行している制御装置６１は、判定した関連トルク情報に基づいてアシストトルクを演算するアシストトルク演算手段（図２１に示すアシストトルク演算手段６１Ｃ）、及び、判定した動作種類に基づいて、演算したアシストトルクを補正する補正手段（図２１に示す補正手段６１Ｄ）、として機能する。

●［荷物の有無に応じてアシスト力を適切に変更する例（図２９〜図３２）］
図１〜図１８を用いた説明では、対象者による荷物の持ち上げ・持ち下げ動作を検出した場合、荷物の持ち上げ・持ち下げ動作に応じたアシスト力を発生させる例を説明した。しかし、対象者の動作が荷物の持ち上げ・持ち下げ動作であっても、荷物が非常に軽い場合や、実際には荷物を持っていなかった場合であってもアシスト力を発生するので、予想を超えたアシスト力で対象者が驚く場合が考えられる。そこで、対象者の動作が荷物の持ち上げ・持ち下げ動作の場合において、荷物の有無を判定して荷物の有無に応じたアシスト力を発生させる。なお、荷物が有っても荷物が非常に軽い場合は荷物無し、と判定してもよい。制御装置６１の処理手順としては、図２５におけるフローチャートのステップＳ２００の詳細、ステップＳ３００Ｒの詳細（及びステップＳ３００Ｌ、４００Ｒ、４００Ｌの詳細）が、図１４に示すステップＳ２００の詳細と図１５に示すステップＳ３００Ｒの詳細とは異なっている。以下、相違点について主に説明する。

●［ステップＳ２００（図２９、図３０）］
図２９に示すように、ステップＳ２００の詳細において、ステップＳ２３０Ａ、Ｓ２３０Ｂ、Ｓ２３０Ｃの処理を終えた後、または、ステップＳ２２０にて「Ｎｏ」の場合、制御装置６１は、ステップＳ２５０に進む。ステップＳ２５０の処理の詳細については、図３０を用いて説明する。

●［ステップＳ２５０の詳細（図３０）］
ステップＳ２５２にて制御装置６１は、動作種類が「荷物持ち上げ・持ち下げ」であるか否かを判定し、「荷物持ち上げ・持ち下げ」である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２５３に進み、「荷物持ち上げ・持ち下げ」でない場合（Ｎｏ）はステップＳ２６２Ｂに進む。なお、動作種類が「荷物持ち上げ・持ち下げ」でない場合はステップＳ２６２Ｂにて、荷物ありフラグをＯＦＦにして（荷物無しと判定して）処理を終了する。

ステップＳ２５３に進んだ場合、制御装置６１は、（右）τ_s（ｔ−１）がゼロ以上であり、かつ、（右）τ_s（ｔ）がゼロより小さいことを満足するか否かを判定する。この判定は、図３２において、現在の時点が、アシストトルクが正から負へと切り替わるＱ１であるか否かを判定していることになる。満足する場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２５４に進み、満足しない場合（Ｎｏ）はステップＳ２５５に進む。

ステップＳ２５４に進んだ場合、制御装置６１は、右荷物チェックフラグをＯＮに設定し、右荷物チェック角度に現在の右実リンク角度θ_Ｌを記憶し、右チェック時間の計測を開始してステップＳ２５５に進む。

ステップＳ２５５にて制御装置６１は、右荷物チェックフラグ＝１、かつ、右チェック時間が時間Ｔ２以上を満足するか否かを判定し、満足する場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２５６に進み、満足しない場合（Ｎｏ）はステップＳ２５７に進む。なお、時間Ｔ２は、図３２に示すように、Ｑ１の時点からの微小時間であり、例えば数１０［ｍｓ］程度の時間に設定されている。

ステップＳ２５６に進んだ場合、制御装置６１は、右ΔＣに「右荷物チェック角度−（時間Ｔ２経過時の）右実リンク角度θ_Ｌ」を記憶し、右荷物チェックフラグをＯＦＦにしてステップＳ２５７に進む。つまり、右ΔＣには、Ｑ１時点から微小時間Ｔ２の間の右実リンク角度の変化量が記憶される。

ステップＳ２５７にて制御装置６１は、（左）τ_s（ｔ−１）がゼロ以上であり、かつ、（左）τ_s（ｔ）がゼロより小さいことを満足するか否かを判定する。この判定は、図３２において、現在の時点が、アシストトルクが正から負へと切り替わるＱ１であるか否かを判定していることになる。満足する場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２５８に進み、満足しない場合（Ｎｏ）はステップＳ２５９に進む。

ステップＳ２５８に進んだ場合、制御装置６１は、左荷物チェックフラグをＯＮに設定し、左荷物チェック角度に現在の左実リンク角度θ_Ｌを記憶し、左チェック時間の計測を開始してステップＳ２５９に進む。

ステップＳ２５９にて制御装置６１は、左荷物チェックフラグ＝１、かつ、左チェック時間が時間Ｔ２以上を満足するか否かを判定し、満足する場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２６０に進み、満足しない場合（Ｎｏ）はステップＳ２６１に進む。なお、時間Ｔ２は、図３２に示すように、Ｑ１の時点からの微小時間であり、例えば数１０［ｍｓ］程度の時間に設定されている。

ステップＳ２６０に進んだ場合、制御装置６１は、左ΔＣに「左荷物チェック角度−（時間Ｔ２経過時の）左実リンク角度θ_Ｌ」を記憶し、左荷物チェックフラグをＯＦＦにしてステップＳ２６１に進む。つまり、左ΔＣには、Ｑ１時点から微小時間Ｔ２の間の左実リンク角度の変化量が記憶される。

ステップＳ２６１にて制御装置６１は、右ΔＣが閾値ε未満であり、かつ、左ΔＣが閾値ε未満を満足するか否かを判定し、満足する場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２６２Ａに進み、満足しない場合（Ｎｏ）はステップＳ２６２Ｂに進む。なお、閾値εの値は、種々の実験やシミュレーション等によって予め設定されている。対象者が重い荷物を持った場合ではＱ１以降の動作が比較的遅くなるので、右ΔＣ及び左ΔＣの値が比較的小さくなり、対象者が荷物を持っていない場合（非常に軽い荷物の場合を含む）ではＱ１以降の動作が比較的速くなるので、右ΔＣ及び左ΔＣの値が比較的大きくなる。

ステップＳ２６２Ａに進んだ場合、制御装置６１は、荷物ありフラグをＯＮにして（荷物有りと判定して）処理を終了する。ステップＳ２６２Ｂに進んだ場合、制御装置６１は、荷物ありフラグをＯＦＦにして（荷物無しと判定して）処理を終了する。以上に説明したステップＳ２５２〜ステップＳ２６２Ｂの処理を実行している制御装置６１は、対象者が荷物を持った作業の動作時において荷物の有無を判定する荷物有無判定手段（図２１に示す荷物有無判定手段６１Ｈ）として機能する。

●［ステップＳ３００Ｒ（Ｓ３００Ｌ、Ｓ４００Ｒ、Ｓ４００Ｌ）（図３１）］
図３１に示すように、ステップＳ３００Ｒの詳細においては、図１５に示すステップＳ３００Ｒの詳細に対して、ステップＳ３２６Ｒ〜Ｓ３２８Ｒが追加されている点が異なる。なお、図２５に示すステップＳ３００Ｌ、Ｓ４００Ｒ、Ｓ４００Ｌの詳細については、図３１に示すステップＳ３００Ｒの詳細と同様であるので、説明を省略する。

ステップＳ３２２Ｒの処理を実行後、制御装置６１は、ステップＳ３２６Ｒに進む。ステップＳ３２６Ｒにて制御装置６１は、動作種類が「荷物持ち上げ・持ち下げ」であるか否かを判定し、「荷物持ち上げ・持ち下げ」である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ３２７Ｒに進み、「荷物持ち上げ・持ち下げ」でない場合（Ｎｏ）は処理を終了する。

ステップＳ３２７Ｒに進んだ場合、制御装置６１は、荷物ありフラグが０であるか否かを判定（荷物なしであるか否かを判定）し、荷物ありフラグが０（荷物なし）の場合（Ｙｅｓ）はステップＳ３２８Ｒに進み、荷物ありフラグが１（荷物あり）の場合（Ｎｏ）は処理を終了する。

ステップＳ３２８Ｒに進んだ場合、制御装置６１は、ステップＳ３２２Ｒにて求めた（右）トルク補正ゲインγに、例えば０．５を乗算して、新たな（右）トルク補正ゲインγを求めて処理を終了する。なお、乗算する係数は、０．５に限定するものではなく、種々の実験やシミュレーションにて決定される値であり、０以上１未満の値である。つまり、制御装置６１は、荷物無しと判定した場合のトルク補正ゲインγ（アシストトルク量補正の補正量に相当）を、荷物有りと判定した場合のトルク補正ゲインγよりも小さくする。

●［荷物の有無に応じてアシスト力を変更した場合の効果（図３２）］
図３２の［持ち上げ基準動作に対して、周期が長く、かつ、補正前のアシストトルクが小さい場合］のＱ１以降において、実線で示すアシストトルクは、トルク補正ゲインγによるアシストトルク量補正を行わず、かつ、トルクピーク時点を早くするアシストトルク位相補正を行わない場合の例を示している。また、点線で示すアシストトルクは、トルク補正ゲインγ＝１にてアシストトルク量補正を行い、かつ、アシストトルク位相補正を行った場合の例を示している。また、一点鎖線で示すアシストトルクは、トルク補正ゲインγ＞１にてアシストトルク量補正を行い、かつ、アシストトルク位相補正を行った場合の例を示している。また、二点鎖線で示すアシストトルクは、トルク補正ゲインγ＜１にてアシストトルク量補正を行い、かつ、アシストトルク位相補正を行った場合の例を示している。荷物なし、と判定した場合は、二点鎖線で示すアシストトルクに示すように、必要以上に大きなアシストトルクとしないことで、予想を超えたアシスト力で対象者が驚くことを防止し、より安全にアシスト装置を利用してもらうことができる。

以上の説明では、動作種類が「荷物持ち上げ・持ち下げ」の場合に荷物の有無を判定するとともに荷物の有無に応じてアシストトルクを変更する例について説明したが、動作種類が「荷物横移動」の場合にも、荷物の有無を判定するとともに荷物の有無に応じてアシストトルクを変更してもよい。つまり、対象者が荷物を持った作業の動作時において（「荷物持ち上げ・持ち下げ」と「荷物横移動」を含む）、荷物の有無を判定し、判定した荷物の有無に応じてアシストトルクを補正するようにしてもよい。

本発明のアシスト装置１、１Ａの構造、構成、形状、外観、処理手順等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、制御装置の処理手順は、図１１〜図１６、図２５、図２７〜図３１に示すフローチャートに限定されるものではない。また、本実施の形態の説明では、渦巻バネ４３Ｒ（図４参照）を用いた例を説明したが、渦巻バネの代わりにトーションバネ（torsion barやtorsion bar spring）を用いてもよい。

本実施の形態にて説明したアシスト装置１、１Ａでは、ベルト等の接続と解放をバックルにて行う例を説明したが、バックルとは異なる部材にてベルト等の接続と解放を行うようにしてもよい。また、上半身装着部を、肩部ベルトと胸装着部の双方で構成することなく、一方のみで上半身装着部を構成するようにしてもよい。

本実施の形態にて説明したアシスト装置１、１Ａは、アシスト倍率α、微分補正ゲインβを、入力手段３２ＲＳや、操作ユニットＲ１から指示する例を説明したが、制御装置６１に（無線または有線で通信する）通信手段６４（図８参照）を設け、スマートフォン等からの通信にてアシスト倍率α、微分補正ゲインβを設定できるようにしてもよい。また、制御装置６１に（無線または有線で通信する）通信手段６４（図８参照）を備え、制御装置６１にて種々のデータを収集し、収集したデータを所定タイミング（常時、一定時間間隔、アシスト動作の終了後など）で解析システムに送信するようにしてもよい。例えば収集したデータには、対象者情報とアシスト情報とが有る。対象者情報は、例えば、対象者トルクや対象者の姿勢などを含み、対象者に関する情報である。アシスト情報は、例えば、アシストトルク、電動モータ（アクチュエータ）の回転角度（図８中の実モータ軸角度θ_rM）、出力リンク回動角度（図８中の実リンク角度θ_Ｌ）、アシスト倍率α、微分補正ゲインβなどを含み、アクチュエータユニットの入出力に関する情報である。また解析システムは、アシスト装置とは別に用意されたシステムであり、例えば、ネットワーク（ＬＡＮ）で接続する外部のパーソナルコンピュータ、サーバ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、ＣＮＣ（Computerized Numerical Control）装置などの組み込みシステムである。そして解析システムにて、アシスト装置１に固有（すなわち、対象者に固有）の最適な設定値（アシスト倍率α、微分補正ゲインβ等の最適な値）を解析（算出）させ、解析結果（算出した結果）である最適な設定値を含む解析情報を、アシスト装置１の制御装置６１（通信手段６４）に送信するようにしてもよい。解析システムで対象者の動作、アシスト力等を解析することで、作業の種類（繰り返しや、持ち上げ高さなど）や、対象者の能力を考慮した最適なアシストトルクを出力できる。そしてアクチュエータユニットは、解析システムから受信した解析情報（例えば、アシスト倍率α、微分補正ゲインβ）に基づいて、自身の動作を調整する（例えば、アシスト倍率α、微分補正ゲインβを、受信したアシスト倍率α、微分補正ゲインβに変更する）。

１ アシスト装置
２ 身体装着具
４Ｒ、４Ｌ アクチュエータユニット
１０ 腰装着部
１１Ｌ 左腰装着部
１１Ｒ 右腰装着部
１２Ａ 腰パッド部
１２Ｂ 腰布部
１２Ｃ 腰ベース部
１３Ｒ、１３Ｌ ベルト
１５Ｒ、１５Ｌ 回動軸部
１５Ｙ 仮想回動軸線
２０ 上半身装着部
２１Ｌ 左上半身装着部
２１Ｒ 右上半身装着部
２２Ａ パッド部
２２Ｂ 布部
２３Ｒ、２３Ｌ、２５Ｒ、２５Ｌ ベルト
２４Ｌ 左肩部ベルト
２４Ｒ 右肩部ベルト
２６Ｌ 左胸装着部
２６Ｒ 右胸装着部
３０ フレーム部
３１ ボックス
３２ 左右連結フレーム部
３２Ｒ、３２Ｌ 回動部
３２ＲＢ、３２ＬＢ ボックス
３２ＲＣ、３２ＬＣ 保持部
３３ 背面フレーム部
４０Ｒ トルク発生部
４０Ｙ 回動軸線
４１Ｒ アクチュエータベース部
４１ＲＢ カバー
４１ＲＣ 接続部
４１ＲＸ、４１ＬＸ 回動軸線
４２Ｒ 減速機
４３Ｒ 渦巻バネ
４５Ｒ 電動モータ（アクチュエータ）
４５ＲＥ モータ回転角度検出手段
５０Ｒ トルク伝達部
５１Ｒ 大腿アーム
５２Ｒ 大腿装着部
５６Ｒ 接続部
５７Ｒ アシストアーム（出力リンク）
５７ＲＢ 軸受
５７ＲＥ 出力リンク回動角度検出手段
６１ 制御装置
６１Ａ トルク判定手段（トルク判定部）
６１Ｂ 動作種類判定手段（動作種類判定部）
６１Ｃ アシストトルク演算手段（アシストトルク演算部）
６１Ｄ 補正手段（補正部）
６１Ｅ 回動角度制御手段（回動角度制御部）
６１Ｆ 補償トルク演算手段
６１Ｇ 不感帯トルク判定手段
６１Ｈ 荷物有無判定手段
６２ モータドライバ
６３ 電源ユニット
６４ 通信手段
６５ 主電源スイッチ
Ｋ 姿勢補正ゲイン
Ｋｓ バネ定数
Ｒ１ 操作ユニット
Ｒ１Ｄ 表示部
Ｒ１Ｅ 制御装置
Ｒ１ＥＡ 通信手段
Ｒ１Ｆ 操作ユニット用電源
Ｒ１Ｔ 通信回線
Ｔ１ ピーク到達基準時間
α アシスト倍率
β 微分補正ゲイン
γ トルク補正ゲイン
θ_rM 実モータ軸角度
θ_Ｌ 実リンク角度（姿勢角度）

Claims (8)

1. 対象者のアシスト対象身体部の周囲を含む対象者の身体に装着される身体装着具と、
   前記身体装着具と前記アシスト対象身体部に装着されて、前記アシスト対象身体部の動作を支援するアクチュエータユニットと、
   を有するアシスト装置であって、
   前記アクチュエータユニットは、
   前記アシスト対象身体部の関節回りに回動して前記アシスト対象身体部に装着される出力リンクと、
   前記出力リンクを介して前記アシスト対象身体部の回動をアシストするアシストトルクを発生する出力軸を有するアクチュエータと、
   対象者が前記アシスト対象身体部を自身の力で回動させることで前記出力リンクから入力された対象者トルクと、前記出力軸からの前記アシストトルクと、を合成した合成トルクに関するトルク関連信号を出力するトルク検出部と、
   前記トルク検出部からの前記トルク関連信号に基づいて、前記合成トルクと前記対象者トルクを含む関連トルク情報を判定するトルク判定手段と、
   判定した前記関連トルク情報に基づいて対象者の動作種類を判定する動作種類判定手段と、
   判定した前記関連トルク情報に基づいて前記アシストトルクを演算するアシストトルク演算手段と、
   判定した前記動作種類に基づいて、演算した前記アシストトルクを補正する補正手段と、
   前記補正手段にて補正した前記アシストトルクに基づいて前記出力軸の回動角度を制御する回動角度制御手段と、
   を有している、
   アシスト装置。
2. 請求項１に記載のアシスト装置であって、
   前記動作種類には、対象者が荷物を持ち上げる動作である持ち上げ動作が含まれており、
   判定された前記動作種類が前記持ち上げ動作である場合、
   前記補正手段は、
   対象者が荷物の持ち上げを開始した時点から前記荷物の持ち上げを完了した時点までの期間である持ち上げ期間の間において、前記アシストトルクの大きさを補正するアシストトルク量補正、
   あるいは、
   前記持ち上げ期間の間における前記対象者トルクの最大値である最大対象者トルクが発生する時点である対象者トルクピーク時点を予測し、
   前記アシストトルクの最大値である最大アシストトルクを発生させる時点であるアシストトルクピーク時点が、前記対象者トルクピーク時点よりも早くなるように補正するアシストトルク位相補正、
   の少なくとも一方の補正を行う、
   アシスト装置。
3. 請求項２に記載のアシスト装置であって、
   前記補正手段は、
   前記アシストトルク量補正を行う場合、前記持ち上げ期間の長さに応じて、前記アシストトルク量補正の増量割合を調整する、
   アシスト装置。
4. 請求項２または３に記載のアシスト装置であって、
   前記補正手段は、
   前記アシストトルク位相補正を行う場合、前記持ち上げ期間の長さに応じて、持ち上げを開始した時点から前記アシストトルクピーク時点までの時間を調整する、
   アシスト装置。
5. 請求項１に記載のアシスト装置であって、
   前記動作種類には、対象者が荷物を持った作業の動作が含まれており、
   前記アクチュエータユニットは、
   対象者が荷物を持った作業の動作時において荷物の有無を判定する荷物有無判定手段を有し、
   前記補正手段は、
   前記荷物有無判定手段にて判定した荷物の有無に応じて前記アシストトルクを補正する、
   アシスト装置。
6. 請求項２〜４のいずれか一項に記載のアシスト装置であって、
   前記アクチュエータユニットは、
   判定された前記動作種類が前記持ち上げ動作である場合に荷物の有無を判定する荷物有無判定手段を有し、
   前記補正手段は、
   判定された前記動作種類が前記持ち上げ動作である場合に前記アシストトルク量補正を行う際、前記荷物有無判定手段にて判定した荷物の有無に応じて前記アシストトルク量補正の補正量を変更する、
   アシスト装置。
7. 請求項６に記載のアシスト装置であって、
   前記補正手段は、
   判定された前記動作種類が前記持ち上げ動作である場合に前記アシストトルク量補正を行う際、前記荷物有無判定手段にて荷物無しと判定した場合の前記アシストトルク量補正の補正量を、前記荷物有無判定手段にて荷物有りと判定した場合の前記アシストトルク量補正の補正量よりも小さくする、
   アシスト装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のアシスト装置であって、
   前記アクチュエータユニットは、通信手段を有しており、
   前記通信手段は、
   前記対象者トルクを含む対象者に関する情報である対象者情報と、
   前記アシストトルクを含む前記アクチュエータユニットの入出力に関する情報であるアシスト情報と、
   を前記アシスト装置とは別に用意された解析システムに送信し、
   前記解析システムから、前記解析システムによる解析結果を含む解析情報を受信し、
   前記アクチュエータユニットは、
   前記解析システムから受信した前記解析情報に基づいて、自身の動作を調整する、
   アシスト装置。

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