JP2018199205A - Assist device - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to an assist device that supports the operation of a body part to be assisted by a subject.
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。
For example,
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。
The wearable motion assisting device described in
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。
In addition, in the wearable movement assist device described in
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。 The present invention was devised in view of the above points, and is easy to attach to the subject, and can be appropriately assisted according to the motion of the subject with a simpler configuration and simpler control. An object is to provide an assist device capable of generating torque.
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、を有しており、前記身体装着具及び前記アクチュエータユニットに対して別体とされて前記アクチュエータユニットのアシスト制御状態の調整と表示を行う操作ユニットを有している、アシスト装置である。 In order to solve the above-described problem, a first invention of the present invention is a body wearing tool to be worn on a subject's body including the periphery of the subject's assist target body, the body wearing tool, and the assist target body. And an actuator unit that supports the operation of the assist target body part. The actuator unit rotates around the joint of the assist target body part and assists the rotation of the assist target body part via the output link attached to the assist target body part. An actuator having an output shaft for generating an assist torque; a subject torque input from the output link by rotating the body part to be assisted by the subject itself; and the assist torque from the output shaft. And a torque detector that outputs a torque-related signal related to the combined torque, and a torque that determines related torque information including the combined torque and the target person torque based on the torque-related signal from the torque detector. And a motion type determination unit that determines the motion type of the subject based on the determined related torque information. The assist torque calculation means for calculating the assist torque based on the determined related torque information, the correction means for correcting the calculated assist torque based on the determined operation type, and the correction means Rotation angle control means for controlling the rotation angle of the output shaft based on the assist torque, and is provided separately from the body wearing tool and the actuator unit to assist the actuator unit. An assist device having an operation unit for adjusting and displaying a control state.
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明係るアシスト装置であって、前記操作ユニットは、前記アシストトルクの大きさを調整可能なゲイン操作部を有している、アシスト装置である。 Next, a second invention of the present invention is the assist device according to the first invention, wherein the operation unit has a gain operation section capable of adjusting the magnitude of the assist torque. It is.
次に、本発明の第３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。また、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い、前記身体装着具及び前記アクチュエータユニットに対して別体とされて前記アクチュエータユニットのアシスト制御状態の調整と表示を行う操作ユニットを有し、前記操作ユニットは、前記アシストトルク位相補正を行う場合、前記アシストトルクピーク時点のタイミングを速くまたは遅くするように調整可能なタイミング操作部を有している、アシスト装置である。 Next, according to a third aspect of the present invention, there is provided a body wearing tool to be worn on the subject's body including the periphery of the subject's assist target body part, and the body wearing tool and the assist target body part to be worn. And an actuator unit that supports the operation of the body part to be assisted. The actuator unit rotates around the joint of the assist target body part and assists the rotation of the assist target body part via the output link attached to the assist target body part. An actuator having an output shaft for generating an assist torque; a subject torque input from the output link by rotating the body part to be assisted by the subject itself; and the assist torque from the output shaft. And a torque detector that outputs a torque-related signal related to the combined torque, and a torque that determines related torque information including the combined torque and the target person torque based on the torque-related signal from the torque detector. And a motion type determination unit that determines the motion type of the subject based on the determined related torque information. The assist torque calculation means for calculating the assist torque based on the determined related torque information, the correction means for correcting the calculated assist torque based on the determined operation type, and the correction means Rotation angle control means for controlling the rotation angle of the output shaft based on the assist torque. Further, the operation type includes a lifting operation in which the subject lifts the load, and when the determined motion type is the lifting operation, the correction means causes the target to lift the load. Assist torque amount correction for correcting the magnitude of the assist torque during the lifting period, which is a period from the start of lifting the baggage to the time when the lifting of the load is completed, or the target person torque during the lifting period The target torque peak time, which is the time when the maximum target torque that is the maximum value of the assist torque is generated, is predicted, and the assist torque peak time, which is the time when the maximum assist torque that is the maximum value of the assist torque is generated, is Perform at least one of the assist torque phase corrections so that the torque is corrected before the torque peak. And an operation unit for adjusting and displaying the assist control state of the actuator unit separately from the body wearing tool and the actuator unit, and when the operation unit performs the assist torque phase correction, The assist device includes a timing operation unit that can be adjusted so as to make the timing at the assist torque peak time faster or slower.
次に、本発明の第４の発明は、上記第３の発明に係るアシスト装置であって、前記操作ユニットは、前記アシストトルクを求める際のゲインの大きさを調整可能なゲイン操作部を有しており、前記補正手段は、前記アシストトルク量補正を行う場合、前記ゲイン操作部によって調整された前記ゲインを用い、さらに、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。 Next, a fourth invention of the present invention is the assist device according to the third invention, wherein the operation unit has a gain operation unit capable of adjusting a gain magnitude when obtaining the assist torque. When the correction means performs the assist torque amount correction, the correction means uses the gain adjusted by the gain operation unit, and further increases the assist torque amount correction according to the length of the lifting period. It is an assist device that adjusts the ratio.
次に、本発明の第５の発明は、上記第３の発明または第４の発明に係るアシスト装置であって、前記タイミング操作部は、対象者が荷物の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求める際の基準時間となるピーク到達基準時間の長さを調整可能であり、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、前記タイミング操作部によって調整された前記ピーク到達基準時間を用い、さらに、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。 Next, a fifth aspect of the present invention is the assist device according to the third aspect or the fourth aspect of the present invention, wherein the timing operation unit is configured to perform the assist torque from a point in time when the subject starts to lift the load. It is possible to adjust the length of the peak arrival reference time that is a reference time for obtaining the time to the peak time point, and when the correction means performs the assist torque phase correction, the peak adjusted by the timing operation unit is adjustable. The assist device uses an arrival reference time, and further adjusts the time from the start of lifting to the assist torque peak according to the length of the lifting period.
次に、本発明の第６の発明は、上記第１の発明〜第５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。 Next, a sixth invention of the present invention is the assist device according to any one of the first to fifth inventions, wherein the actuator unit has communication means, and the communication The means analyzes the subject information, which is information about the subject including the subject torque, and the assist information, which is information about input / output of the actuator unit, including the assist torque, separately from the assist device. An assist that adjusts its operation based on the analysis information received from the analysis system, and receives the analysis information including an analysis result by the analysis system from the analysis system. Device.
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。また、別体とされた操作ユニットを用いてアシスト制御状態の調整ができるので、対象者は、所望するアシスト状態へと容易に調整することができる。また、別体とされた操作ユニットにアシスト制御状態を表示するので、対象者は、現在のアシスト制御状態を容易に認識することが可能であり、認識したアシスト制御状態に対して、さらに調整することも容易である。 According to the first invention, the body wearing tool and the output link of the actuator unit need only be attached to the subject's body, and since a large number of biological signal detection sensors are not required, it is easy to attach to the subject. It is. The actuator unit is simply configured by an output link, an actuator, a torque detector, a torque determination unit, an operation type determination unit, a correction unit, and a rotation angle control unit. And since assist torque is correct | amended based on the determined operation | movement type, appropriate assist torque according to a subject's operation | movement can be generated. Further, since the assist control state can be adjusted using a separate operation unit, the subject can easily adjust to the desired assist state. In addition, since the assist control state is displayed on a separate operation unit, the target person can easily recognize the current assist control state, and further adjust the recognized assist control state. It is also easy.
第２の発明によれば、対象者は、ゲイン操作部を用いて、アシストトルクの大きさ（アシスト制御状態の１つ）を調整できるので、便利である。また、アシスト装置を装着している対象者自身が、アシストトルクの大きさを調整できるので、アシスト感をより向上させることができる。 According to the second invention, the subject can conveniently adjust the magnitude of the assist torque (one of the assist control states) using the gain operation unit. In addition, since the subject himself / herself wearing the assist device can adjust the magnitude of the assist torque, the assist feeling can be further improved.
第３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。また、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。また、対象者は、タイミング操作部を用いて、アシストトルクピーク時点のタイミング（アシスト制御状態の１つ）を、速くまたは遅くするように調整できるので、便利である。また、アシスト装置を装着している対象者自身が、アシストトルクピーク時点のタイミングを調整できるので、アシスト感をより向上させることができる。 According to the third aspect of the present invention, the body wearing tool and the output link of the actuator unit need only be attached to the subject's body, and a large number of biological signal detection sensors are not required. It is. The actuator unit is simply configured by an output link, an actuator, a torque detector, a torque determination unit, an operation type determination unit, a correction unit, and a rotation angle control unit. And since assist torque is correct | amended based on the determined operation | movement type, appropriate assist torque according to a subject's operation | movement can be generated. When the operation type is a lifting operation, it is possible to generate an appropriate assist torque according to the operation of the subject by performing at least one of the assist torque amount correction and the assist torque phase correction. Moreover, the subject can conveniently adjust the timing at the assist torque peak point (one of the assist control states) to be faster or slower by using the timing operation unit. In addition, since the subject wearing the assist device can adjust the timing at the assist torque peak time, the assist feeling can be further improved.
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、適切なアシストトルクを発生させることができる。しかも、ゲイン操作部によってゲインを調整することができる。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。 In general, when the lifting period is long, the magnitude of the subject torque tends to be smaller than when the lifting period is short, so the assist torque also tends to be small. However, according to the fourth invention, it is possible to generate appropriate assist torque even when the lifting period is long (the lifting operation is slow). In addition, the gain can be adjusted by the gain operation unit. Accordingly, it is possible to generate an appropriate assist torque according to the operation of the subject.
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５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。しかも、タイミング操作部によってピーク到達基準時間の長さを調整することができるので、便利である。 Generally, during the lifting operation, a large assist torque is required at the start of lifting. However, when the lifting period is long (the lifting operation is slow), the assist torque peaks considerably after the lifting start time, and there is a possibility that appropriate assist cannot be performed. However, according to the fifth aspect, even when the lifting period is long (the lifting operation is slow), the assist torque is generated so that the assist torque peak time is earlier than the subject torque peak time. An appropriate assist torque can be generated in accordance with the movement of the subject. In addition, the length of the peak arrival reference time can be adjusted by the timing operation unit, which is convenient.
第６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。 According to the sixth invention, an analysis system is prepared separately from the assist device, and the operation of the assist device is analyzed by the analysis system using the target person information and the assist information from the assist device. Based on the analysis information from the analysis system, the assist device adjusts (adjusts) its own operation. Therefore, it is not necessary to install an advanced analysis program or the like in the assist device, and optimal settings specific to the subject can be performed relatively easily.
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。
Hereinafter, the overall structure of the
●●［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。
●● [Overall structure of assist device 1 (FIGS. 1 to 7)]
FIG. 1 shows the overall appearance of the
●［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。
● [Overall configuration of body wearing device 2 (FIG. 2)]
As shown in FIG. 2, the
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。
The
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。
In addition, a
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。
The upper
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。
The right
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。
The
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。
The
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。
The
●［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。
● [Appearance and internal structure of
FIG. 3 shows an appearance of the
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。
As shown in FIG. 3, the
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（τＨ）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。
The torque transmission part 50R has a
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。
As shown in FIG. 3, the
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。
Next, each member accommodated in the cover 41RB will be described with reference to FIG. The cover 41RB accommodates an
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The driven
●［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。
● [Structure of rotating mechanism (FIG. 5) and operation (FIGS. 6 and 7) and structure of opening angle imparting mechanism (FIG. 5)]
Next, with reference to a cross-sectional view shown in FIG. 5, details of a rotation mechanism that supports the
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θＬ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。
The rotation mechanism includes a
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。
Next, an opening angle providing mechanism for rotating the
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。
In FIG. 5, the first opening angle providing mechanism is configured by a holding portion 32RC provided below the box 32RB and a connection portion 41RC provided on the
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。
In FIG. 4, the second opening angle imparting mechanism is configured by a
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。 The opening angle provision mechanism may have both the first opening angle provision mechanism and the second opening angle provision mechanism, or may include only one of them. In the case of having the first opening angle application mechanism and the second opening angle application mechanism, the sum of the first opening angle and the second opening angle is the opening angle.
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。
When the connecting portion 41RC and the
●［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。
● [Input and output of the control device 61 (FIG. 8)]
As shown in FIG. 8, the
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θrM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θＬ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。
The
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。
Note that the torque detection unit that outputs a torque-related signal related to the combined torque obtained by combining the subject torque and the assist torque corresponds to the motor rotation angle detection unit 45RE, the output link rotation angle detection unit 57RE, and the
●［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。
[Control block (FIGS. 9 and 10) and processing procedure of control device 61 (FIG. 11)]
Next, the processing procedure of the
●［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。
[Steps S100R, S100L (FIG. 11)]
In step S100R, the
●［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。
[Step S200 (FIG. 11)]
In step S200,
●［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。
[Steps S2A0, S2B0 (FIG. 11)]
In step S2A0, the
●［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。
[Steps S300R, S300L, S340R, S340L (FIG. 11)]
Steps S300R, S300L, S340R, and S340L are processes when the operation type is “loading / carrying down luggage”. When the process proceeds to step S300R, the
ステップＳ３４０Ｒにて制御装置６１は、（右）τss（ｔ）を演算してステップＳ３４０Ｌに進み、ステップＳ３４０Ｌにて（左）τss（ｔ）を演算してステップＳ７１０に進む。なお、（右）τss（ｔ）の演算、（左）τss（ｔ）の演算、の詳細については後述する。（右）τss（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）τss（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）τss（ｔ）、（左）τss（ｔ）の演算は、図９におけるブロックＢ１４の処理に相当する。
In step S340R, the
●［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）τss（ｔ）に（右）τs（ｔ）を代入して記憶し、ステップＳ４４０Ｌにて（左）τss（ｔ）に（左）τs（ｔ）を代入して記憶し、ステップＳ７１０に進む。
[Steps S400R, S400L, S440R, S440L (FIG. 11)]
Steps S400R, S400L, S440R, and S440L are processes when the operation type is “cargo lateral movement”. When the process proceeds to step S400R, the
●［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（τa_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。
[Steps S500R and S500L (FIG. 11)]
Steps S500R and S500L are processes when the motion type is “walking”. In the present embodiment, assist torque is generated by the control block shown in FIG. 9 in “lifting / carrying down” and “lateral movement”, but in “walking”, the control block shown in FIG. An example in which the assist torque is not generated (τ a_ref = 0) will be described. In the case of “walking”, the
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）τss（ｔ）に（右）τs（ｔ）を代入して記憶する。また制御装置６１は、（右）τa_ref_torq（ｔ）と、（右）τa_ref_ang（ｔ）と、（右）τa_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）τss（ｔ）に（左）τs（ｔ）を代入して記憶する。また制御装置６１は、（左）τa_ref_torq（ｔ）と、（左）τa_ref_ang（ｔ）と、（左）τa_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。
When the processing proceeds to step S500R, the
●［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）τa_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）τa_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）τa_ref_torq（ｔ）＝（右）τa_ref_torq（ｔ−１）＋（右）γ＊α＊（右）τss（ｔ）＋β＊（右）Δτss(t) （式１）
（左）τa_ref_torq（ｔ）＝（左）τa_ref_torq（ｔ−１）＋（左）γ＊α＊（左）τss（ｔ）＋β＊（左）Δτss(t) （式２）
（右）τa_ref_torq（ｔ）：（右）アシストトルク指令値（トルク可変型）
（左）τa_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）τss（ｔ）：（右）トルク変化量（位相補正後）
（左）τss（ｔ）：（左）トルク変化量（位相補正後）
[Step S710 (FIG. 11)]
In step S710, the
(Right) τ a_ref_torq (t) = (right) τ a_ref_torq (t−1) + (right) γ * α * (right) τ ss (t) + β * (right) Δτ ss (t) (Equation 1)
(Left) τ a_ref_torq (t) = (Left) τ a_ref_torq (t−1) + (Left) γ * α * (Left) τ ss (t) + β * (Left) Δτ ss (t) (Formula 2)
(Right) τ a_ref_torq (t): (Right) Assist torque command value (torque variable type)
(Left) τ a_ref_torq (t): (Left) Assist torque command value (torque variable type)
(Right) γ: (Right) Torque correction gain (Left) γ: (Left) Torque correction gain α: (Left / Right) Assist magnification β: (Left / Right) Differential correction gain (Right) τ ss (t): (Right) Torque Amount of change (after phase correction)
(Left) τ ss (t): (Left) Amount of torque change (after phase correction)
●［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）τa_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）τa_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）τa_ref_ang（ｔ）＝Ｋ＊sin（右）θＬ（ｔ） （式３）
（左）τa_ref_ang（ｔ）＝Ｋ＊sin（左）θＬ（ｔ） （式４）
（右）τa_ref_ang（ｔ）：（右）アシストトルク指令値（姿勢角可変型）
（左）τa_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）θＬ（ｔ）：（右）実リンク角度
（左）θＬ（ｔ）：（左）実リンク角度
[Step S720 (FIG. 11)]
In step S720, the
(Right) τ a_ref_ang (t) = K * sin (Right) θ L (t) (Formula 3)
(Left) τ a_ref_ang (t) = K * sin (Left) θ L (t) (Formula 4)
(Right) τ a_ref_ang (t): (Right) Assist torque command value (variable attitude angle type)
(Left) τ a_ref_ang (t): (Left) Assist torque command value (variable attitude angle type)
K: (Left / Right) Posture correction gain (Right) θ L (t): (Right) Actual link angle (Left) θ L (t): (Left) Actual link angle
●［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τa_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τa_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）τa_ref（ｔ）＝（右）τa_ref_torq（ｔ）＋（右）τa_ref_ang（ｔ） （式５）
（左）τa_ref（ｔ）＝（左）τa_ref_torq（ｔ）＋（左）τa_ref_ang（ｔ） （式６）
（右）τa_ref（ｔ）：（右）総アシストトルク指令値
（左）τa_ref（ｔ）：（左）総アシストトルク指令値
[Step S730 (FIG. 11)]
In step S730, the
(Right) τ a_ref (t) = (Right) τ a_ref_torq (t) + (Right) τ a_ref_ang (t) (Formula 5)
(Left) τ a_ref (t) = (Left) τ a_ref_torq (t) + (Left) τ a_ref_ang (t) (Formula 6)
(Right) τ a_ref (t): (Right) Total assist torque command value (Left) τ a_ref (t): (Left) Total assist torque command value
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。
The
●［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）τa_ref（ｔ）から（右）モータ回転角度指令値θM（ｔ）を求めて記憶し、以下の（式９）を整理した（式１０）にて、（左）τa_ref（ｔ）から（左）電動モータの回転角度指令値θM（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）τa_ref（ｔ）＝ｎａ＊Ｋｓ＊［ｎａ＊（右）θＬ（ｔ）−（（右）θM（ｔ）／ｎｂ）］ （式７）
（右）θM（ｔ）＝［（ｎａ２＊Ｋｓ＊（右）θＬ（ｔ）−（右）τa_ref（ｔ））＊ｎｂ］／（ｎａ＊Ｋｓ） （式８）
（左）τa_ref（ｔ）＝ｎａ＊Ｋｓ＊［ｎａ＊（左）θＬ（ｔ）−（（左）θM（ｔ）／ｎｂ）］ （式９）
（左）θM（ｔ）＝［（ｎａ２＊Ｋｓ＊（左）θＬ（ｔ）−（左）τa_ref（ｔ））＊ｎｂ］／（ｎａ＊Ｋｓ） （式１０）
Ｋｓ：渦巻バネ４３Ｒのバネ定数
（右）θM（ｔ）：（右）モータ回転角度指令値
（右）θM（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
[Step S740 (FIG. 11)]
In step S740, the control device 61 obtains the (right) motor rotation angle command value θ M (t) from (right) τ a_ref (t) in (Expression 8) in which the following (Expression 7) is arranged. In (Equation 10) that organizes the following (Equation 9), the (left) electric motor rotation angle command value θ M (t) is obtained from (left) τ a_ref (t) and stored, and the step Proceed to S750. Note that the process of step S740 corresponds to the process of block B42 in FIG.
(Right) τ a — ref (t) = na * Ks * [na * (right) θ L (t) − ((right) θ M (t) / nb)] (Formula 7)
(Right) θ M (t) = [(na 2 * Ks * (Right) θ L (t) − (Right) τ a — ref (t)) * nb] / (na * Ks) (Formula 8)
(Left) τ a — ref (t) = na * Ks * [na * (Left) θ L (t) − ((Left) θ M (t) / nb)] (Equation 9)
(Left) θ M (t) = [(na 2 * Ks * (Left) θ L (t) − (Left) τ a — ref (t)) * nb] / (na * Ks) (Formula 10)
Ks: spring constant of the
●［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）θrM（ｔ）が、（右）θM（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）θrM（ｔ）が、（左）θM（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。
[Step S750 (FIG. 11)]
In step S750, the control device 61 (right) the electric motor so that (right) θ rM (t), which is the actual motor shaft angle of the
●［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。
● [Details of Step S100R (FIG. 12)]
FIG. 12 shows the process of step S110R, which is the details of the process of step S100R (see FIG. 11) ((right) process of input signals and the like related to the
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）τa_ref_torq（ｔ）を、前回の（右）アシストトルク指令値（トルク可変型）τa_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θrM（ｔ）に記憶する。
Further, the
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θＬ（ｔ）を、前回の（右）実リンク角度θＬ（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θＬ（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ΔθＬ（ｔ）求めて記憶する。
（右）ΔθＬ（ｔ）＝（右）θＬ（ｔ）−（右）θＬ（ｔ−１） （式１１）
（右）θＬ（ｔ）：（右）実リンク角度
（右）ΔθＬ（ｔ）：（右）リンク角変位量
Further, the
(Right) Δθ L (t) = (Right) θ L (t) − (Right) θ L (t−1) (Formula 11)
(Right) θ L (t): (Right) Actual link angle (Right) Δθ L (t): (Right) Link angular displacement
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θL（ｔ）、今回の（右）実モータ軸角度θrM（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θrM（ｔ）、出力リンク（アシストアーム５７Ｒ）の実リンク角度θＬ（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）
Further, the
(Right) Synthetic torque (t) = Ks * (Expansion / contraction amount of
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τs（ｔ）を、前回の（右）トルク変化量τs（ｔ−１）に記憶し、今回の（右）トルク変化量τs（ｔ）を、以下の（式１３）より求めて記憶する。
（右）τs（ｔ）＝Ｋｓ＊（右）ΔθＬ（ｔ） （式１３）
（右）τs（ｔ）：（右）トルク変化量
Further, the
(Right) τ s (t) = Ks * (Right) Δθ L (t) (Formula 13)
(Right) τ s (t): (Right) Torque change amount
●［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。
● [Details of Step S100L (FIG. 13)]
Step S100L (see FIG. 11) is a procedure executed subsequent to step S100R, and (left) is processing of input signals and the like related to the
●［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。
[Details of step S200 (FIG. 14)]
Step S200 (see FIG. 11) is a process for determining the type of motion of the subject. The behavior of the subject is “walking”, “lifting / lifting”, and right-to-left (or left-to-right). This is a process for determining which operation is “lateral movement of package” to be moved to. FIG. 14 shows the processes of steps S210 to S230C, which are the details of the process of step S200 (walking / work determination).
ステップＳ２１０（図１４参照）にて制御装置６１は、［（右）θＬ（ｔ）＋（左）θＬ（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。
In step S210 (see FIG. 14), the
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。
When the process proceeds to step S215, the
ステップＳ２２０に進んだ場合、制御装置６１は、［（右）θＬ（ｔ）＋（左）θＬ（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。
When the process proceeds to step S220, the
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。
When the process proceeds to step S230A, the
●［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。
[Details of steps S300R and S300L (FIG. 15)]
Step S300R (see FIG. 11) corresponds to the processing of blocks B11 and B12 shown in FIG. 9, and is processing for calculating γ used in block B15. FIG. 15 shows the processing of steps S314R to S324R, which is the details of the processing of step S300R (calculation of right γ). Note that step S300L is a process for the (left) actuator unit with respect to the process for step S300R for the (right) actuator unit, and is similar to step S300R, and thus the description of the process of step S300L is omitted.
ステップＳ３１４Ｒ（図１５参照）にて制御装置６１は、（右）τs（ｔ−１）がゼロ以上であり、かつ、（右）τs（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。
In step S314R (see FIG. 15),
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。 Note that “lifting reference motion” shown in FIG. 17 shows an example of a preset reference motion with respect to the load lifting operation, and the subject is in a standing position from the upright state at a preset first reference time Ta1. Shows how the assist torque changes with time (base operation) when the bag is bent and a hand is applied to the baggage at the foot, and the baggage is lifted and brought upright at the first reference time Ta1. . The + side (positive side) assist torque indicates the torque that assists the operation on the side that bends the waist forward, and the − side (negative side) assist torque assists the operation on the side that stretches the waist bent forward. Shows the torque to be applied. In addition, in the case [when the cycle is long with respect to the lifting reference motion and the assist torque before correction is small] shown in FIG. 17, the subject's motion is slower than the preset [lifting reference motion] and before correction. This shows an example in which the assist torque is smaller than the assist torque of [lifting reference operation].
ステップＳ３１６Ｒに進んだ場合、制御装置６１は、（右）τs（ｔ−１）がゼロ未満であり、かつ、（右）τs（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。
When the process proceeds to step S316R, the
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Δτs（ｔ）を、以下の（式１４）より求めて記憶し、ステップＳ３２２Ｒに進む。
（右）Δτs（ｔ）＝（右）τs（ｔ）−（右）τs（ｔ−１） （式１４）
When the process proceeds to step S320R (in the case of the position of Q1 in FIG. 17), the
(Right) Δτ s (t) = (Right) τ s (t) − (Right) τ s (t−1) (Formula 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）Δτs,maxは、図１７に示す［持ち上げ基準動作］に対応するτs（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）Δτsは、実際の対象者の動作に対応するτs（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）ΔθL,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）ΔθＬの微分値である。また（式１６）中における（ｄ／ｄｔ）（右）ΔθＬは、実際の対象者の動作に対応するＱ１の位置における（右）ΔθＬの微分値である。
（右）γ＝√（（右）Δτs,max／（右）Δτs） （式１５）
（右）γ＝√［（（ｄ／ｄｔ）（右）ΔθL,max）／（（ｄ／ｄｔ）（右）ΔθＬ）］ （式１６）
In step S322R, the
(Right) γ = √ ((Right) Δτ s, max / (Right) Δτ s ) (Formula 15)
(Right) γ = √ [((d / dt) (Right) Δθ L, max ) / ((d / dt) (Right) Δθ L )] (Formula 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（Ｐbase）となるように補正するゲインである。 (Right) γ is the maximum assist torque before correction between time tb1 and time tb2 in FIG. 17 [when the cycle is long and the assist torque before correction is small with respect to the lifting reference operation]. The gain is corrected so that the value (P) becomes the assist torque maximum value (P base ) in [lifting reference motion].
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。
When the process proceeds to step S324R (in the case of the position Q2 in FIG. 17), the
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）τs（ｔ）の傾きによって変化する。そしてＱ１の位置における（右）τs（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）τs（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）τs（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（Ｐbase）となる。 According to the above procedure (right) γ, the lifting is completed after the lifting is started in [when the period is long with respect to the lifting reference operation and the assist torque before correction is small] in FIG. During time tb1 to time tb2, which is the lifting period until the assist, the assist torque amount correction for correcting the magnitude of the assist torque is executed. When this assist torque amount correction is performed, as shown in (Expression 15) or (Expression 16), the value of (right) γ varies depending on the slope of (right) τ s (t) at the position of Q1. . The slope of (right) τ s (t) at the position of Q1 changes according to the length of the lifting period, and when the length of the lifting period is short, (right) τ s (t) at the position of Q1 When the inclination is large and the length of the lifting period is long, the inclination of (right) τ s (t) at the position of Q1 becomes small. For this reason, the amount of increase by the assist torque amount correction is adjusted by changing the value of (right) γ according to the length of the lifting period. Specifically, when the actual lifting period is longer than the lifting period (Ta1) of the reference motion shown in FIG. 17, (right) γ> 1, and the assist torque is increased. Further, when the actual lifting period is shorter than the lifting period (Ta1) of the reference motion shown in FIG. 17, (right) γ <1, and the assist torque is reduced. Thereby, regardless of the actual length of the lifting period, the maximum value of the assist torque in the lifting period becomes the maximum value (P base ) of the assisting torque in the lifting period in the reference operation of FIG.
●［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τss（ｔ）を求める処理である。なお図１６に、ステップＳ３４０Ｒの処理（右τss（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。
[Details of steps S340R and 340L (FIG. 16)]
Step S340R (see FIG. 11) corresponds to the process of block B14 shown in FIG. 9, and is a process for obtaining the (right) torque change amount τ ss (t) to be used later. FIG. 16 shows the processing of steps S344R to S370R, which is the details of the processing of step S340R (calculation of right τ ss (t)). Note that step S340L is a process for the (left) actuator unit with respect to the process of step S340R for the (right) actuator unit, and is the same as step S340R, and thus the description of the process of step S340L is omitted.
ステップＳ３４４Ｒ（図１６参照）にて制御装置６１は、（右）τss（ｔ−１）に（右）τss（ｔ）を代入し、（右）τss（ｔ−１）を記憶する。
ステップＳ３４６Ｒにて制御装置６１は、（右）τs（ｔ−１）がゼロ以上であり、かつ、（右）τs（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。
In step S346R,
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。
When the process proceeds to step S348R, the
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）τs（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。
When the process proceeds to step S350R, the
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。 Note that the [lifting reference operation] shown in FIG. 18 shows a preset reference operation for the load lifting operation, similar to the [lifting reference operation] shown in FIG. The assist torque changes over time when the waist is bent at the first reference time Ta1 and a hand is applied to the luggage at the first reference time Ta1 and the luggage is lifted and brought upright at the first reference time Ta1. It shows a state. The + side (positive side) assist torque indicates the torque that assists the operation on the side that bends the waist forward, and the − side (negative side) assist torque assists the operation on the side that stretches the waist bent forward. Shows the torque to be applied. Further, in the case of [when the cycle is long with respect to the lifting reference motion and the assist torque before correction is small] shown in FIG. 17, the subject's motion is slower than the preset [lifting reference motion] and [lifting An example in which the assist torque is smaller than the reference operation] is shown.
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）τss（ｔ）に（右）τs（ｔ）を代入して記憶し、ステップＳ３７０Ｒに進む。
When the process proceeds to step S352R (from the position of Q2 to the position of Q1 in FIG. 18),
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、Ｔbase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、Ｔbase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＊Ｔbase （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）
Ｔbase：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）
When the process proceeds to step S360R (in the case of the lifting period from the position Q1 to the position Q2 in FIG. 18), the
(Right) T = (Right) γ * T base (Equation 17)
(Right) T: Estimated time from the start of lifting the luggage to the completion of the lifting for the actual subject ((Right) convergence time)
T base : Time from the start of lifting the load in the base operation to the completion of lifting (= lifting period in the base operation)
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、Ｐbase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＝Ｐbase／（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）
Ｐbase：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
In step S362R, the
(Right) P = P base / (Right) γ (Formula 18)
(Right) P: Maximum value of the assist torque during the lifting period in the actual subject (predicted maximum value)
P base : Maximum value of assist torque during the lifting period in the reference operation
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。
In step S364R, the
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）τss（ｔ）を求めて記憶し、ステップＳ３７０Ｒに進む。
τss（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
When the process proceeds to step S366R, the
τ ss (t) = − (right) P * sin [2 * (right) T * π * (right) t / (γ * T1)] (Equation 19)
(Right) t: (Right) Elapsed time after the operation state flag changes from 0 to 1 T1: Peak arrival reference time
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）τss（ｔ）を求めて記憶し、ステップＳ３７０Ｒに進む。
τss（ｔ）＝−（右）Ｐ＊sin｛［２＊（右）Ｔ＊π＊（（右）ｔ−γ＊Ｔ１）］／［（右）Ｔ−γ＊Ｔ１］＋π／２｝ （式２０）
When the process proceeds to step S368R, the
τ ss (t) = − (right) P * sin {[2 * (right) T * π * ((right) t−γ * T1)] / [(right) T−γ * T1] + π / 2} (Formula 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）Δτss（ｔ）を求めて記憶し、処理を終了する。
（右）Δτss（ｔ）＝（右）τss（ｔ）−（右）τss（ｔ−１） （式２１）
When the process proceeds to step S370R, the
(Right) Δτ ss (t) = (Right) τ ss (t) − (Right) τ ss (t−1) (Formula 21)
以上の手順にて求めた（右）τss（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。 Based on (right) τ ss (t) obtained by the above procedure, the assist within the lifting period in “when the cycle is long and the assist torque before correction is small with respect to the lifting reference operation” in FIG. Assist torque phase correction is performed to correct the torque peak position so that it is moved after γT1 has elapsed since the start of lifting. Further, when this assist torque phase correction is performed, the value of γ changes according to the predicted length (T) of the lifting period, so that the lifting is performed according to the predicted length (T) of the lifting period. The time (γT1) from the start point of time to the assist torque peak time point is adjusted.
●［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、τｓｓ（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。
● [Effect of this application]
As described above, the
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。
Moreover, by setting it as the body wearing tool 2 (refer FIG. 2) which has a suitable structure, the mounting | wearing to a subject is easy. Further, the
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。 In the description of the present embodiment, the three types of operation types to be determined are “walking”, “luggage lifting / lowering”, and “lateral movement of luggage”, but “walking” is not included. The work including “lifting / lifting luggage” may be determined. Further, work including “lifting / lifting luggage” and “lateral movement of luggage” may be determined without including “walking”.
●●［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。
●● [Assist
Hereinafter, with respect to the assist
●［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。
[Example in which operation unit R1 is added (FIGS. 19 to 22, FIG. 27, FIG. 28)]
Next, an example in which the operation unit R1 for the subject person to easily adjust the assist state of the
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。 As shown in FIG. 20, the operation unit R1 includes a main operation unit R1A, a gain UP operation unit R1BU, a gain DOWN operation unit R1BD, a timing UP operation unit R1CU, a timing DOWN operation unit R1CD, a display unit R1D, and the like. . As shown in FIG. 21, the operation unit R1 includes a control device R1E, an operation unit power supply R1F, and the like. The timing UP operation unit R1CU and the timing DOWN operation unit R1CD correspond to a “timing operation unit”, and the gain UP operation unit R1BU and the gain DOWN operation unit R1BD correspond to a “gain operation unit”. In addition, the main operation unit R1A, the gain UP operation unit R1BU, the gain DOWN operation unit R1BD, the timing UP operation unit R1CU, and the timing DOWN operation unit R1CD are for preventing an erroneous operation when the operation unit is accommodated in the accommodation unit. It is preferable that it does not protrude from the surface where it is disposed.
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。
The main operation unit R1A is a switch for starting and stopping the assist control by the
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。 The gain UP operation unit R1BU and the gain DOWN operation unit R1BD adjust the above-described assist magnification α and the differential correction gain β stepwise to the side where the assist force increases or decreases according to the operation from the subject. It is a switch for. Therefore, when the operation unit R1 is added, the input unit 32RS shown in FIG. 8 is omitted. For example, as shown in “operation unit assist gain” in FIG. 22, every time the gain UP operation unit R1BU is operated, the control device R1E increments the stored gain number by one, and the gain DOWN operation unit R1BD. Each time is operated, the gain number is decreased by one. As illustrated in FIG. 20, the control device R1E performs display corresponding to the current gain number on the display area R1DC in the display unit R1D of the operation unit R1, for example.
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。 The timing UP operation unit R1CU and the timing DOWN operation unit R1CD make the above-described peak arrival reference time T1 (see FIGS. 16 and 18) faster (shorter) or slower (longer) by an operation from the subject. It is a switch for adjusting in steps to the side. For example, as shown in “operation unit assist timing” in FIG. 22, every time the timing UP operation unit R1CU is operated, the control device R1E increments the stored timing number by one, and the timing DOWN operation unit R1CD Each time is operated, the timing number is decreased by one. As illustrated in FIG. 20, the control device R1E performs display corresponding to the current timing number, for example, on the display area R1DD in the display unit R1D of the operation unit R1.
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。 Then, the control device R1E of the operation unit R1 sets the timing UP for a predetermined time interval (for example, an interval of several tens [ms] to several hundreds [ms]), or a main operation unit R1A, a gain UP operation unit R1BU, a gain DOWN operation unit R1BD. Each time one of the operation unit R1CU and the timing DOWN operation unit R1CD is operated, operation information is transmitted via the communication unit R1EA (see FIG. 21). The operation information includes the above stop instruction or start instruction, gain number, timing number, and the like.
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。
When receiving the operation information, the
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。
The control device 61 (see FIG. 21) that has received the operation information from the control device R1E activates the assist device when the received operation information includes an activation instruction, and instructs the received operation information to stop. If it is included, the assist device is stopped. Further, for example, as shown in “control device assist gain” in FIG. 22, the
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。
Further, for example, as shown in “control device assist timing” in FIG. 22, the
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。 The above-described “assist magnification α and differential correction gain β according to the gain number included in the operation information” and “peak arrival reference time T1 according to the timing number included in the operation information” are described later with reference to FIG. In the flowchart shown in FIG. 4, the data is determined and stored in step S100R. Specifically, in step S111R (see FIG. 27) for explaining the details of step S100R in the flowchart of FIG. 25, based on the operation information from the operation unit, the current left / right assist magnification α and the current left / right differential correction gain. β and the current peak arrival reference time T1 are determined and memorized ”and stored. The determination and storage of α, β, and T1 are performed in step S111R (see FIG. 27), which is the details of step S100R shown in FIG. 25, and step S111L (see FIG. 28), which is the details of step S100L shown in FIG. It may be in either one or both.
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。 As described above, the target person can easily make adjustments to obtain a desired assist state by operating the operation unit R1. In addition, since the battery remaining amount, error information, and the like are displayed on the display unit R1D of the operation unit R1, the target person can easily grasp the state of the assist device. In addition, the form of the various information displayed on display part R1D is not limited to the example of FIG.
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。
In the following, a target person who performs work such as lifting / lowering a load or lateral movement of a load in a warehouse or the like performs work by wearing the
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。
Before the subject wears the
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。
The subject wearing the
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。
When the target person wants to increase or decrease the assist torque when lifting or lifting the load or performing a lateral movement of the load, the target person operates the gain UP operation unit R1BU and the gain DOWN operation unit R1BD of the operation unit R1. By doing so, it is possible to easily adjust so as to obtain a desired assist torque. In addition, when the subject feels that the peak timing of the assist torque at the time of lifting / lowering the load is to be increased or decreased, the timing UP operation unit R1CU and the timing DOWN operation unit R1CD of the operation unit R1 are used. , The assist torque peak timing can be easily adjusted to a desired timing. Note that, for example, when an abnormality is detected in the
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。
The subject can operate the
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。
When the subject finishes the work, he operates the main operation unit R1A (see FIG. 20) of the operation unit R1 (for example, long press) to stop the operation of the
●［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τa_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τa_ref＝０、かつ、ステップＳ５００Ｌにて左総アシストトルク指令値τa_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τa_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。
● [Example using friction compensation torque to cancel friction (FIGS. 23 to 26)]
In the description using FIGS. 1 to 18, the example in which the control that does not generate the assist force is performed when the subject walks has been described. That is, in the control block diagram at the time of walking shown in FIG. 10, the total assist torque command value τ a_ref = 0 input to the block B42 (right and left), and in the flowchart shown in FIG. The assist torque command value τ a_ref = 0 and the left total assist torque command value τ a_ref = 0 in step S500L. However, even if the electric motor is controlled such that the (right and left) total assist torque command value τ a_ref = 0 for the subject wearing the
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。 Therefore, as shown in the flowchart of FIG. 25, Step S280, Step S510, and Step S731 are added to the flowchart shown in FIG. The flowchart shown in FIG. 25 is the same as the flowchart shown in FIG. 11 except for steps S280, S510, and S731, and therefore, in the following description, steps S280, S510, and S731 will be mainly described.
●［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τfric（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τfric（ｔ）を以下のようにして求める。
[Step S280]
After executing the process of step S200, the
図２６に、τs（ｔ）に対する摩擦補償トルクτfric（ｔ）の例を示す。図２６に示すように、摩擦補償トルクτfric（ｔ）は、τs（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、−τs、thre 、τs、thre 、−τs、dead 、τs、dead 、−τfric、min 、τfric、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。 FIG. 26 shows an example of the friction compensation torque τ fric (t) with respect to τ s (t). As shown in FIG. 26, the friction compensation torque τ fric (t) is divided into the following five regions ([region 1] to [region 5]) according to the value of τ s (t). Desired. The values of -τ s, thre , τ s, thre, -τ s, dead , τ s, dead , -τ fric, min , τ fric, max are obtained in advance through various experiments and simulations. It has been.
［領域１］τs（ｔ）≦−τs、threの場合（τs（ｔ）の絶対値がトルク閾値以上の場合）
τfric（ｔ）＝−τfric、min （−τfric、min：下限摩擦補償トルク）
［領域２］−τs、thre＜τs（ｔ）≦−τs、deadの場合
τfric（ｔ）＝−τfric、min＊［（−τs、dead）−τs（ｔ）］／［（−τs、dead）−（−τs、thre）］
［領域３］−τs、dead＜τｓ（ｔ）＜τs、deadの場合（τs（ｔ）の絶対値が不感帯トルク値未満の場合）
τfric（ｔ）＝０
［領域４］τs、dead≦τs（ｔ）＜τs、threの場合
τfric（ｔ）＝τfric、max＊［τs（ｔ）−（τs、dead）］／［（τs、thre）−（τs、dead）］
［領域５］τs、thre≦τs（ｔ）の場合（τs（ｔ）の絶対値がトルク閾値以上の場合）
τfric（ｔ）＝τfric、max （τfric、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τfric（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。
[Region 1] When τ s (t) ≦ −τ s, thre (when the absolute value of τ s (t) is greater than or equal to the torque threshold)
τ fric (t) = − τ fric, min ( −τ fric, min : lower limit friction compensation torque)
[Region 2] -τ s, thre <τ s (t) ≤ -τ s, dead τ fric (t) = -τ fric, min * [( -τ s, dead ) -τ s (t)] / [(− Τ s, dead ) − (− τ s, thre )]
[Region 3] -τ s, dead <τ s (t) <τ s, dead (when absolute value of τ s (t) is less than dead band torque value)
τ fric (t) = 0
[Region 4] In the case of τ s, dead ≦ τ s (t) <τ s, thre τ fric (t) = τ fric, max * [τ s (t) − (τ s, dead )] / [(τ s, thre )-(τ s, dead )]
[Region 5] When τ s and thre ≦ τ s (t) (when the absolute value of τ s (t) is equal to or greater than the torque threshold)
τ fric (t) = τ fric, max (τ fric, max : upper limit friction compensation torque)
In the case of [Region 2] and [Region 4], the magnitude of the friction compensation torque τ fric (t) is not limited linearly, and may be set to increase in a curved manner.
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τfric（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τｓ（ｔ）の絶対値が、所定不感帯トルク値未満（τs、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。
Based on the torque-related signal (the detection signal of the rotation angle of the motor shaft of the
●［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τa_ref（ｔ）（＝０）に摩擦補償トルクτfric（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）τa_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τa_ref（ｔ）（＝０）に摩擦補償トルクτfric（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）τa_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。
[Step S510]
In addition, after executing the process of step S500L, the
●［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τa_ref（ｔ）に摩擦補償トルクτfric（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）τa_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τa_ref（ｔ）に摩擦補償トルクτfric（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）τa_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。
[Step S731]
In addition, after executing the process of step S730, the
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τa_ref（ｔ）と左総アシストトルク指令値τa_ref（ｔ）のそれぞれに摩擦補償トルクτfric（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。
As described above, in step S510 or step S731, the
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）τa_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）τa_ref（ｔ）が摩擦補償トルクτfric（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。
When it is determined in step S200 that the movement is a walking motion, in step S510, the
また、トルク変化量τs（ｔ）の絶対値が、τs、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τfric（ｔ）が０（ゼロ）に設定される。これにより、トルク変化量τs（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。
When it is determined that the absolute value of the torque change amount τ s (t) is less than τ s dead (less than the predetermined dead zone torque value) (
また、トルク変化量τs（ｔ）の絶対値が、τs、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τfric（ｔ）が−τfric、min（下限摩擦補償トルク）またはτfric、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τfric（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τfric（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。
When it is determined that the absolute value of the torque change amount τ s (t) is equal to or greater than τ s, thre (torque threshold value or greater) (
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。
The
●［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。
● [Example of appropriately changing assist power according to the presence or absence of luggage (FIGS. 29 to 32)]
In the description with reference to FIGS. 1 to 18, an example has been described in which an assist force corresponding to the lifting / lowering operation of the load is generated when the lifting / lowering operation of the load by the subject is detected. However, even if the target person's movement is lifting / lowering the load, even if the load is very light or when the load is not actually held, assist force will be generated, so expect The subject may be surprised by the assist power that exceeds the limit. Therefore, in the case where the operation of the target person is a lifting / lowering operation of the load, the presence / absence of the load is determined and an assist force corresponding to the presence / absence of the load is generated. If there is a baggage but the baggage is very light, it may be determined that there is no baggage. The processing procedure of the
●［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。
[Step S200 (FIGS. 29 and 30)]
As shown in FIG. 29, in the details of step S200, after finishing the processes of steps S230A, S230B, and S230C, or when “No” in step S220, the
●［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。
[Details of step S250 (FIG. 30)]
In step S252, the
ステップＳ２５３に進んだ場合、制御装置６１は、（右）τs（ｔ−１）がゼロ以上であり、かつ、（右）τs（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。
When the process proceeds to step S253, the
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θＬ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。
When step S254, the
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。
In step S255, the
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θＬ」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。
When the processing proceeds to step S256, the
ステップＳ２５７にて制御装置６１は、（左）τs（ｔ−１）がゼロ以上であり、かつ、（左）τs（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。
In step S257, the
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θＬ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。
When step S258, the
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。
In step S259, the
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θＬ」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。
When the process proceeds to step S260, the
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。
In step S261, the
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。
When the process proceeds to step S262A, the
●［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。
[Step S300R (S300L, S400R, S400L) (FIG. 31)]
As shown in FIG. 31, the details of step S300R differ from the details of step S300R shown in FIG. 15 in that steps S326R to S328R are added. The details of steps S300L, S400R, and S400L shown in FIG. 25 are the same as the details of step S300R shown in FIG.
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。
After executing the process of step S322R, the
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。
When the process proceeds to step S327R, the
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。
When the process proceeds to step S328R, the
●［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。
● [Effect of changing assist power according to the presence or absence of luggage (Fig. 32)]
The assist torque indicated by the solid line is not subjected to the assist torque amount correction by the torque correction gain γ after Q1 in [when the cycle is long and the assist torque before correction is small with respect to the lifting reference operation] in FIG. And the example in the case of not performing the assist torque phase correction which makes a torque peak time earlier is shown. Further, the assist torque indicated by the dotted line shows an example in which the assist torque amount correction is performed with the torque correction gain γ = 1 and the assist torque phase correction is performed. Further, the assist torque indicated by the alternate long and short dash line is an example in which the assist torque amount correction is performed with the torque correction gain γ> 1, and the assist torque phase correction is performed. Further, the assist torque indicated by the two-dot chain line shows an example in which the assist torque amount correction is performed with the torque correction gain γ <1, and the assist torque phase correction is performed. If it is determined that there is no baggage, as shown by the assist torque indicated by the two-dot chain line, the assist torque is not set to be larger than necessary, preventing the subject from being surprised by the assist force exceeding the expectation, and safer. Can use the assist device.
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。 In the above description, an example in which the presence / absence of a load is determined and the assist torque is changed according to the presence / absence of a load when the operation type is “lift / lift” is described. In this case, the assist torque may be changed in accordance with the presence / absence of the luggage and the presence / absence of the luggage. In other words, when the target person is working with luggage (including “lifting / lowering luggage” and “lateral movement of luggage”), the presence / absence of luggage is determined and assist torque is applied according to the determined presence / absence of luggage. You may make it correct | amend.
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。
Various changes, additions, and deletions can be made to the structure, configuration, shape, appearance, processing procedure, and the like of the
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。
In the
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θrM）、出力リンク回動角度（図８中の実リンク角度θＬ）、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）。
In the
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
θrM 実モータ軸角度
θＬ 実リンク角度（姿勢角度）
DESCRIPTION OF
45RE Motor rotation angle detection means 50R
57RB bearing 57RE output link rotation angle detection means 61
61B Motion type determination means (motion type determination unit)
61C Assist torque calculation means (assist torque calculation unit)
61D Correction means (correction unit)
61E Rotation angle control means (rotation angle control unit)
61F Compensation torque calculation means 61G Dead band torque determination means 61H Luggage presence / absence determination means 62
Claims (6)
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、
を有しており、
前記身体装着具及び前記アクチュエータユニットに対して別体とされて前記アクチュエータユニットのアシスト制御状態の調整と表示を行う操作ユニットを有している、
アシスト装置。 A body wearing device worn on the subject's body including the periphery of the subject's assist target body part; and
An actuator unit that is attached to the body wearing tool and the assist target body part and supports the operation of the assist target body part;
An assist device having
The actuator unit is
An output link that rotates around a joint of the assisting body part and is attached to the assisting body part;
An actuator having an output shaft for generating an assist torque for assisting the rotation of the body part to be assisted through the output link;
Torque-related signals relating to the combined torque obtained by combining the subject torque input from the output link and the assist torque from the output shaft by rotating the body part to be assisted by its own force. A torque detector to output,
Torque determination means for determining related torque information including the combined torque and the target person torque based on the torque related signal from the torque detector;
An operation type determination means for determining an operation type of the subject based on the determined related torque information;
Assist torque calculating means for calculating the assist torque based on the determined related torque information;
Correction means for correcting the calculated assist torque based on the determined operation type;
A rotation angle control means for controlling a rotation angle of the output shaft based on the assist torque corrected by the correction means;
Have
It has an operation unit that is separate from the body wearing tool and the actuator unit and adjusts and displays the assist control state of the actuator unit.
Assist device.
前記操作ユニットは、前記アシストトルクの大きさを調整可能なゲイン操作部を有している、
アシスト装置。 The assist device according to claim 1,
The operation unit has a gain operation unit capable of adjusting the magnitude of the assist torque.
Assist device.
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、
を有しており、
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い、
前記身体装着具及び前記アクチュエータユニットに対して別体とされて前記アクチュエータユニットのアシスト制御状態の調整と表示を行う操作ユニットを有し、
前記操作ユニットは、前記アシストトルク位相補正を行う場合、前記アシストトルクピーク時点のタイミングを速くまたは遅くするように調整可能なタイミング操作部を有している、
アシスト装置。 A body wearing device worn on the subject's body including the periphery of the subject's assist target body part; and
An actuator unit that is attached to the body wearing tool and the assist target body part and supports the operation of the assist target body part;
An assist device having
The actuator unit is
An output link that rotates around a joint of the assisting body part and is attached to the assisting body part;
An actuator having an output shaft for generating an assist torque for assisting the rotation of the body part to be assisted through the output link;
Torque-related signals relating to the combined torque obtained by combining the subject torque input from the output link and the assist torque from the output shaft by rotating the body part to be assisted by its own force. A torque detector to output,
Torque determination means for determining related torque information including the combined torque and the target person torque based on the torque related signal from the torque detector;
An operation type determination means for determining an operation type of the subject based on the determined related torque information;
Assist torque calculating means for calculating the assist torque based on the determined related torque information;
Correction means for correcting the calculated assist torque based on the determined operation type;
A rotation angle control means for controlling a rotation angle of the output shaft based on the assist torque corrected by the correction means;
Have
The operation type includes a lifting operation in which the subject lifts the luggage,
When the determined motion type is the lifting motion,
The correction means includes
An assist torque amount correction that corrects the magnitude of the assist torque during a lifting period that is a period from the time when the subject starts lifting the luggage to the time when the lifting of the luggage is completed;
Or
Predicting a target torque peak time point at which a maximum target torque that is the maximum value of the target torque during the lifting period is generated;
An assist torque phase correction that corrects an assist torque peak time point that is a time point at which a maximum assist torque that is the maximum value of the assist torque is generated, to be earlier than the target torque peak time point;
Correct at least one of the
An operation unit for adjusting and displaying the assist control state of the actuator unit, which is separate from the body wearing device and the actuator unit;
The operation unit has a timing operation unit that can be adjusted so as to make the timing at the assist torque peak time faster or slower when performing the assist torque phase correction.
Assist device.
前記操作ユニットは、前記アシストトルクを求める際のゲインの大きさを調整可能なゲイン操作部を有しており、
前記補正手段は、
前記アシストトルク量補正を行う場合、前記ゲイン操作部によって調整された前記ゲインを用い、さらに、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。 The assist device according to claim 3,
The operation unit has a gain operation unit capable of adjusting the magnitude of gain when obtaining the assist torque,
The correction means includes
When performing the assist torque amount correction, the gain adjusted by the gain operation unit is used, and the increase rate of the assist torque amount correction is adjusted according to the length of the lifting period.
Assist device.
前記タイミング操作部は、対象者が荷物の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求める際の基準時間となるピーク到達基準時間の長さを調整可能であり、
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、前記タイミング操作部によって調整された前記ピーク到達基準時間を用い、さらに、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。 The assist device according to claim 3 or 4,
The timing operation unit is capable of adjusting the length of the peak arrival reference time that is a reference time for obtaining the time from the time when the subject starts lifting the load to the assist torque peak time,
The correction means includes
When performing the assist torque phase correction, the peak arrival reference time adjusted by the timing operation unit is used, and further, depending on the length of the lifting period, the time from the start of lifting to the assist torque peak time. Adjust the time,
Assist device.
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。 The assist device according to any one of claims 1 to 5,
The actuator unit has communication means,
The communication means includes
Subject information that is information about the subject including the subject torque;
Assist information that is information relating to input / output of the actuator unit including the assist torque;
To the analysis system prepared separately from the assist device,
Receiving analysis information including an analysis result by the analysis system from the analysis system;
The actuator unit is
Adjusting its operation based on the analysis information received from the analysis system;
Assist device.
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102021106312A1 (en) | 2020-03-18 | 2021-09-23 | Jtekt Corporation | Auxiliary device |
| DE102021112376A1 (en) | 2020-05-18 | 2021-11-18 | Jtekt Corporation | Support device |
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| DE102021113445A1 (en) | 2020-05-27 | 2021-12-02 | Jtekt Corporation | Assistance device |
| US11771612B2 (en) | 2019-09-17 | 2023-10-03 | Jtekt Corporation | Assist device |
| US11839580B2 (en) | 2019-11-05 | 2023-12-12 | Jtekt Corporation | Assist device |
| JP7415430B2 (en) | 2019-10-21 | 2024-01-17 | 株式会社ジェイテクト | assist device |
| JP7461634B2 (en) | 2020-03-23 | 2024-04-04 | 国立大学法人東京海洋大学 | Formula feed for freshwater fish and method for producing intramuscular docosahexaenoic acid in freshwater fish |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7112969B2 (en) * | 2019-01-11 | 2022-08-04 | トヨフレックス株式会社 | movement aid |
| JP2022057190A (en) | 2020-09-30 | 2022-04-11 | 出光興産株式会社 | Refrigerating machine oil composition, refrigerant lubricating oil-mixed composition, and refrigerator |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008110198A (en) * | 2006-10-03 | 2008-05-15 | Univ Of Tsukuba | Motion assisting device and motion assisting device maintenance/management system |
| JP2010017390A (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Univ Of Tsukuba | Wearable motion supporting apparatus, reference parameter database constructing apparatus, driving control method in wearable motion supporting apparatus, reference parameter database construction method, and program thereof |
| JP2010110564A (en) * | 2008-11-10 | 2010-05-20 | Honda Motor Co Ltd | Walking assisting apparatus |
| JP2013066669A (en) * | 2011-09-26 | 2013-04-18 | Sony Corp | Movement assisting device and movement assisting method, computer program, and program storage medium |
| WO2013094747A1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | 国立大学法人信州大学 | Movement assistance device, and synchrony based control method for movement assistance device |
| JP2013138848A (en) * | 2011-12-05 | 2013-07-18 | Wakayama Univ | Power-assisting robotic device and control method thereof |
| JP2014073222A (en) * | 2012-10-04 | 2014-04-24 | Sony Corp | Exercise assisting device, and exercise assisting method |
| JP2015139666A (en) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 国立大学法人 筑波大学 | Wearing type motion assisting device, and operation unit of wearing type motion assisting device |
| JP2016123855A (en) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | Assisting force setting method and apparatus |
| JP2016528940A (en) * | 2013-05-31 | 2016-09-23 | プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ | A flexible exoskeleton suit to assist human movement |
| JP2016168315A (en) * | 2015-03-10 | 2016-09-23 | 株式会社ジェイテクト | Leg support device |
| JP2017047210A (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | 国立大学法人信州大学 | Standing motion support method by synchronization control using robotic wear, computer program for standing motion support, and robotic wear |
-
2017
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- 2017-09-08 JP JP2017173532A patent/JP6900849B2/en active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008110198A (en) * | 2006-10-03 | 2008-05-15 | Univ Of Tsukuba | Motion assisting device and motion assisting device maintenance/management system |
| JP2010017390A (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Univ Of Tsukuba | Wearable motion supporting apparatus, reference parameter database constructing apparatus, driving control method in wearable motion supporting apparatus, reference parameter database construction method, and program thereof |
| JP2010110564A (en) * | 2008-11-10 | 2010-05-20 | Honda Motor Co Ltd | Walking assisting apparatus |
| JP2013066669A (en) * | 2011-09-26 | 2013-04-18 | Sony Corp | Movement assisting device and movement assisting method, computer program, and program storage medium |
| JP2013138848A (en) * | 2011-12-05 | 2013-07-18 | Wakayama Univ | Power-assisting robotic device and control method thereof |
| WO2013094747A1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | 国立大学法人信州大学 | Movement assistance device, and synchrony based control method for movement assistance device |
| JP2014073222A (en) * | 2012-10-04 | 2014-04-24 | Sony Corp | Exercise assisting device, and exercise assisting method |
| JP2016528940A (en) * | 2013-05-31 | 2016-09-23 | プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ | A flexible exoskeleton suit to assist human movement |
| JP2015139666A (en) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 国立大学法人 筑波大学 | Wearing type motion assisting device, and operation unit of wearing type motion assisting device |
| JP2016123855A (en) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | Assisting force setting method and apparatus |
| JP2016168315A (en) * | 2015-03-10 | 2016-09-23 | 株式会社ジェイテクト | Leg support device |
| JP2017047210A (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | 国立大学法人信州大学 | Standing motion support method by synchronization control using robotic wear, computer program for standing motion support, and robotic wear |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11771612B2 (en) | 2019-09-17 | 2023-10-03 | Jtekt Corporation | Assist device |
| JP7415430B2 (en) | 2019-10-21 | 2024-01-17 | 株式会社ジェイテクト | assist device |
| US11839580B2 (en) | 2019-11-05 | 2023-12-12 | Jtekt Corporation | Assist device |
| DE102021106312A1 (en) | 2020-03-18 | 2021-09-23 | Jtekt Corporation | Auxiliary device |
| JP7461634B2 (en) | 2020-03-23 | 2024-04-04 | 国立大学法人東京海洋大学 | Formula feed for freshwater fish and method for producing intramuscular docosahexaenoic acid in freshwater fish |
| DE102021112376A1 (en) | 2020-05-18 | 2021-11-18 | Jtekt Corporation | Support device |
| DE102021113251A1 (en) | 2020-05-25 | 2021-11-25 | Jtekt Corporation | Support device |
| US11633318B2 (en) | 2020-05-25 | 2023-04-25 | Jtekt Corporation | Assist device |
| DE102021113445A1 (en) | 2020-05-27 | 2021-12-02 | Jtekt Corporation | Assistance device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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