JP2018199207A - 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に記載の動作支援装置は、利用者の背中の上下方向に沿って延びる背面フレームと、背面フレームの下部において利用者の腰側方及び腰後方を囲む腰サポート部と、を備えている。背面フレームの上端には肩ベルトを備え、腰サポート部の内側には腰ベルトを備えている。また、腰サポート部の後方の下方には、利用者の股下に配置される股下構造体が接続される。そして、腰サポート部の左右には、利用者の大腿部の前方側を抑えるように動作する大腿抑え部が取り付けられている。
For example, the motion support device described in
特許文献１に記載の動作支援装置では、腰サポート部の形状が固定されている。このため、例えば利用者の体格が小柄な場合や細身の場合、腰サポート部を利用者に密着させることができず、腰サポート部と利用者の腰との間（すなわち、大腿抑え部と利用者の腰との間）に隙間が生じ、利用者の身体に対して動作支援装置が種々の方向にズレる可能性があり、アシストトルクを効率良く伝達することができない可能性がある。
In the motion support 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、対象者の身体へより適切に密着させてアシストトルクを効率良く伝達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 has been made in view of such points, and an object of the present invention is to provide an assist device capable of efficiently transmitting an assist torque by more closely contacting the subject's body.
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、有するアシスト装置であって、前記身体装着具は、回動軸部を有するメインフレームと、前記回動軸部に接続されて前記回動軸部の軸線回りに回動するサブフレームと、を有しており、対象者の体格に合うようにサブフレームが回動可能とされている、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 assist device that supports the operation of the body part to be assisted, and the body wearing tool is connected to a main frame having a rotating shaft part and the rotating shaft part. And a sub-frame that rotates about the axis of the rotation shaft, and the sub-frame is rotatable so as to match the physique of the subject.
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るアシスト装置であって、前記メインフレームは、対象者の背中側における右側に配置される前記回動軸部である右回動軸部と、対象者の背中側における左側に配置される回動軸部である左回動軸部と、を有しており、前記サブフレームは、前記右回動軸部に接続される右サブフレームと、前記左回動軸部に接続される左サブフレームと、にて構成されており、対象者の腰部の幅に合うように回動可能とされている、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 main frame is a clockwise rotation that is the rotation shaft portion arranged on the right side on the back side of the subject. A moving shaft portion and a left turning shaft portion that is a turning shaft portion disposed on the left side of the subject's back side, and the sub-frame is connected to the right turning shaft portion. It is an assist device that includes a right sub-frame and a left sub-frame that is connected to the left rotation shaft, and is rotatable to fit the width of the waist of the subject.
次に、本発明の第３の発明は、上記第２の発明に係るアシスト装置であって、前記アクチュエータユニットは、対象者の右側の前記アシスト対象身体部に装着される右アクチュエータユニットと、対象者の左側の前記アシスト対象身体部に装着される左アクチュエータユニットと、にて構成されており、前記右サブフレームは、一方端が前記右回動軸部に接続され、他方端には右サブ回動軸部が設けられており、前記右サブ回動軸部には、前記右サブ回動軸部の軸線回りに回動する右接続部を介して前記右アクチュエータユニットが接続されており、前記左サブフレームは、一方端が前記左回動軸部に接続され、他方端には左サブ回動軸部が設けられており、前記左サブ回動軸部には、前記左サブ回動軸部の軸線回りに回動する左接続部を介して前記左アクチュエータユニットが接続されている、アシスト装置である。 Next, a third invention of the present invention is the assist device according to the second invention, wherein the actuator unit includes a right actuator unit mounted on the assist target body part on the right side of the subject, and a target. A left actuator unit that is attached to the body part to be assisted on the left side of the person, and the right subframe has one end connected to the right rotating shaft and the other end to the right sub A rotation shaft portion is provided, and the right actuator unit is connected to the right sub rotation shaft portion via a right connection portion that rotates around an axis of the right sub rotation shaft portion. The left sub-frame has one end connected to the left rotation shaft portion and the other end provided with a left sub rotation shaft portion, and the left sub rotation shaft portion includes the left sub rotation shaft portion. Via the left connection that rotates around the axis of the shaft The left actuator unit Te is connected, an assist device.
次に、本発明の第４の発明は、上記第２の発明に係るアシスト装置であって、前記アクチュエータユニットは、対象者の右側の前記アシスト対象身体部に装着される右アクチュエータユニットと、対象者の左側の前記アシスト対象身体部に装着される左アクチュエータユニットと、にて構成されており、前記右サブフレームは、一方端が前記右回動軸部に接続され、他方端には前記右アクチュエータユニットが接続されており、前記右アクチュエータユニットは、前記右サブフレームに対して回動することなく固定されており、前記左サブフレームは、一方端が前記左回動軸部に接続され、他方端には前記左アクチュエータユニットが接続されており、前記左アクチュエータユニットは、前記左サブフレームに対して回動することなく固定されている、アシスト装置である。 Next, a fourth invention of the present invention is the assist device according to the second invention, wherein the actuator unit includes a right actuator unit mounted on the assist target body part on the right side of the subject, and a target. A left actuator unit that is attached to the body part to be assisted on the left side of the person, and the right subframe has one end connected to the right rotation shaft part and the other end to the right An actuator unit is connected, the right actuator unit is fixed without rotating with respect to the right subframe, and the left subframe has one end connected to the left rotating shaft portion; The left actuator unit is connected to the other end, and the left actuator unit is fixed without rotating with respect to the left subframe. And that is a assist device.
次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明〜第４の発明のいずれか１つに係るアシスト装置であって、前記メインフレームに対して前記右サブフレームを回動可能とする前記右回動軸部、及び前記メインフレームに対して前記左サブフレームを回動可能とする前記左回動軸部は、予め設定された負荷閾値以上の負荷が入力された場合に回動する円筒ダンパとされている、アシスト装置である。 Next, a fifth invention of the present invention is the assist device according to any one of the first to fourth inventions, wherein the right sub-frame is rotatable with respect to the main frame. The right rotation shaft portion and the left rotation shaft portion that allows the left subframe to rotate relative to the main frame rotate when a load greater than a preset load threshold is input. The assist device is a cylindrical damper.
第１の発明によれば、メインフレームに対してサブフレームが、対象者の体格に合うように回動するので、アシスト装置を対象者の身体へより適切に密着させてアシストトルクを効率良く伝達することができる。 According to the first aspect of the invention, the sub-frame rotates relative to the main frame so as to match the physique of the subject. Therefore, the assist device is more closely attached to the subject's body and the assist torque is efficiently transmitted. can do.
第２の発明によれば、メインフレームの右側に右サブフレームを有し、メインフレームの左側に左サブフレームを有し、対象者の腰部の幅に合うように、右サブフレームと左サブフレームが、メインフレームに対して回動する。これにより、より適切に、アシスト装置を対象者の身体（この場合、腰部）へ密着させることができる。 According to the second invention, the right subframe has the right subframe on the right side of the main frame, the left subframe on the left side of the main frame, and the right subframe and the left subframe so as to fit the width of the waist of the subject. Rotates with respect to the main frame. Thereby, an assist apparatus can be more closely stuck to a subject's body (in this case waist).
第３の発明によれば、右サブフレームと左サブフレームを対象者の腰部の幅に合わせて回動させても、右アクチュエータユニットの向きと、左アクチュエータユニットの向きを、所望する向きに設定することができる。 According to the third invention, even if the right subframe and the left subframe are rotated in accordance with the width of the waist of the subject, the direction of the right actuator unit and the direction of the left actuator unit are set to desired directions. can do.
第４の発明によれば、右サブフレームに対して右アクチュエータユニットが回動せず、左サブフレームに対して左アクチュエータユニットが回動しない。従って、アシストトルクを伝達する際、右アクチュエータユニット及び左アクチュエータユニットが不必要に回動して伝達効率が低下することを防止することができる。 According to the fourth invention, the right actuator unit does not rotate with respect to the right subframe, and the left actuator unit does not rotate with respect to the left subframe. Accordingly, when transmitting the assist torque, it is possible to prevent the transmission efficiency from being lowered due to unnecessary rotation of the right actuator unit and the left actuator unit.
第５の発明によれば、メインフレームに対して右サブフレームを回動させるには負荷閾値以上の負荷を必要としており、メインフレームに対して左サブフレームを回動させるには負荷閾値以上の負荷を必要としている。従って、アシストトルクを伝達する際、右サブフレーム及び左サブフレームが不必要に回動して伝達効率が低下することを防止することができる。 According to the fifth aspect of the invention, a load greater than the load threshold is required to rotate the right subframe relative to the main frame, and a load greater than or equal to the load threshold is required to rotate the left subframe relative to the main frame. Need a load. Therefore, when the assist torque is transmitted, it is possible to prevent the transmission efficiency from being lowered due to unnecessary rotation of the right subframe and the left subframe.
以下、図１〜図２１に基づいて、第１の実施の形態のアシスト装置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, based on FIGS. 1-21, the whole structure of the
●［第１の実施の形態（図１〜図３４）］
●［アシスト装置１の全体構造（図１〜図２１）］
図１に、第１の実施の形態のアシスト装置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、右アクチュエータユニット４Ｒ（図３参照）及び左アクチュエータユニット４Ｌ（図３参照）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。右アクチュエータユニット４Ｒ及び左アクチュエータユニット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と右アクチュエータユニット４Ｒ及び左アクチュエータユニット４Ｌを順に説明する。
[First Embodiment (FIGS. 1 to 34)]
● [Overall structure of assist device 1 (FIGS. 1 to 21)]
FIG. 1 shows the overall appearance of the
●［身体装着具２の外観（図２）］
図２に示すように、身体装着具２は、対象者の腰周りに装着される腰サポート部１０と、対象者の肩周り及び胸周りに装着されるジャケット部２０と、腰サポート部１０とジャケット部２０とを接続するフレーム部３０と、フレーム部３０に取り付けられたバックパック部３７と、を有している。フレーム部３０は、対象者の背中及び腰周りに配置される。
● [Appearance of body wearing device 2 (FIG. 2)]
As shown in FIG. 2, the
腰サポート部１０は、対象者の右半身の腰周りに装着される右腰装着部１１Ｒと、対象者の左半身の腰周りに装着される左腰装着部１１Ｌとを有している。また図２に示すように、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、長さを調整可能な右腰締めベルト１３ＲＡに設けられた腰ベルト保持部材１３ＲＢ（腰バックル）と、長さを調整可能な左腰締めベルト１３ＬＡに設けられた腰ベルト保持部材１３ＬＢ（腰バックル）と、を有している。また図２に示すように、腰サポート部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、右腰装着部１１Ｒの芯部１２Ｂに固定されている（図２１参照）。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、左腰装着部１１Ｌの芯部に固定されている。なお、腰サポート部１０の詳細については後述する。なお、仮想回動軸線１５Ｙは、対象者の股関節から第５腰椎の間くらいの位置に設定され、腰サポート部１０によって一定の範囲に保たれる。
The
ジャケット部２０は、対象者の右半身の胸周りに装着される右胸装着部２１Ｒと、対象者の左半身の胸周りに装着される左胸装着部２１Ｌとを有している。右胸装着部２１Ｒは、左胸装着部２１Ｌと、例えばファスナ２１Ｆによって接続されており、対象者へのジャケット部２０の着脱を容易にしている。また、右胸装着部２１Ｒは、フレーム部３０に固定されたバックパック部３７の背当て部３７Ｃに接続される右肩ベルト２４Ｒと、背当て部３７Ｃに接続される右腋ベルト２５Ｒと、を有している。また、左胸装着部２１Ｌは、フレーム部３０に固定されたバックパック部３７の背当て部３７Ｃに接続される左肩ベルト２４Ｌと、背当て部３７Ｃに接続される左腋ベルト２５Ｌ（図１２参照）と、を有している。なお、ジャケット部２０の詳細については後述する。
The
バックパック部３７は、フレーム部３０の上端部に取り付けられ、ジャケット部２０の右肩ベルト２４Ｒ、右腋ベルト２５Ｒ、左肩ベルト２４Ｌ、左腋ベルト２５Ｌ（図１２参照）、が接続されている。またバックパック部３７には、ＣＰＵを備えた制御装置や電源ユニットや通信手段等が収容されている。なお、バックパック部３７の詳細については後述する。
The
フレーム部３０は、メインフレーム３１と、右サブフレーム３２Ｒと、左サブフレーム３２Ｌ（図４参照）と、右接続部３４Ｒと、左接続部３４Ｌと、ボックス３３ＲＢ、３３ＬＢ等を有している。図４に示すように、右サブフレーム３２Ｒは、メインフレーム３１に対して回動可能に接続され、右接続部３４Ｒは、右サブフレーム３２Ｒに対して回動可能に接続されている。同様に、図４に示すように、左サブフレーム３２Ｌは、メインフレーム３１に対して回動可能に接続され、左接続部３４Ｌは、左サブフレーム３２Ｌに対して回動可能に接続されている。また右接続部３４Ｒの軸孔３６ＲＣ（図４、図５参照）には、回動軸部１５Ｒ（図２、図７参照）が挿通され、左接続部３４Ｌの軸孔３６ＬＣ（図４、図５参照）には、回動軸部１５Ｌ（図２、図７参照）が挿通されている。これにより、腰サポート部１０に対して、フレーム部３０及びジャケット部２０（及びバックパック部３７）は、仮想回動軸線１５Ｙ回りに回動可能とされている（図２２、図２３参照）。また、ボックス３３ＲＢ、３３ＬＢ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３３ＲＳを有している。なお、フレーム部３０の詳細については後述する。
The
●［右アクチュエータユニット４Ｒ、左アクチュエータユニット４Ｌの外観（図３）］
図３は、図２に示すボックス３３ＲＢの下方に設けられた右モータ接続部３５Ｒ（図５参照）に接続される右アクチュエータユニット４Ｒ、及びボックス３３ＬＢの下方に設けられた左モータ接続部３５Ｌ（図５参照）に接続される左アクチュエータユニット４Ｌ、の外観を示している。なお、左アクチュエータユニット４Ｌは、右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、以降の説明では、左アクチュエータユニット４Ｌについては説明を省略する。
● [Appearance of
3 shows a
図３に示すように、右アクチュエータユニット４Ｒは、トルク発生部４０Ｒと、トルク伝達部である出力リンク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。図３に示すように、右アクチュエータユニット４Ｒのリンク機構である出力リンク５０Ｒは、アシスト対象身体部（この場合、大腿部）の関節（この場合、股関節）回りに回動してアシスト対象身体部に装着される。なお、出力リンク５０Ｒ（５０Ｌ）を介して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は、図１９に示すように、トルク発生部４０Ｒ内において、出力軸４７ＲＡを有する電動モータ４７Ｒ（アクチュエータに相当）にて発生される。
As shown in FIG. 3, the
出力リンク５０Ｒは、アシストアーム５１Ｒ（第１リンクに相当）と、第２リンク５２Ｒと、第３リンク５３Ｒと、大腿装着部５４Ｒ（身体保持部に相当）と、を有している。アシストアーム５１Ｒは、トルク発生部４０Ｒ内の電動モータによって発生したアシストトルクと、対象者の大腿部の動作による対象者トルクと、が合成された合成トルクによって、回動軸線４０ＲＹ回りに回動する。アシストアーム５１Ｒの先端には第２リンク５２Ｒの一方端が回動軸線５１ＲＪ回りに回動可能に接続され、第２リンク５２Ｒの他方端には第３リンク５３Ｒの一方端が回動軸線５２ＲＪ回りに回動可能に接続されている。そして第３リンク５３Ｒの他方端には、第３ジョイント部５３ＲＳ（この場合、球面ジョイント）を介して大腿装着部５４Ｒが接続されている。
The output link 50R includes an
●［フレーム部３０の構造の詳細（図４〜図６）］
次に、図４〜図６を用いて、フレーム部３０の構造の詳細について説明する。メインフレーム３１は、逆Ｕ字状に形成されており、対象者の背中側における右腰部に配置される接続部３１Ｒ（右回動軸部に相当）と、対象者の背中側における左腰部に配置される接続部３１Ｌ（左回動軸部に相当）と、を有している。右サブフレーム３２Ｒと左サブフレーム３２Ｌは、一部が曲げられた棒状の形状を有している。図４及び図５に示すように、メインフレーム３１の一方端の接続部３１Ｒには、右サブフレーム３２Ｒの一方端が、回動軸線３１ＲＪ回りに回動可能に接続されている。またメインフレーム３１の他方端の接続部３１Ｌには、左サブフレーム３２Ｌの一方端が、回動軸線３１ＬＪ回りに回動可能に接続されている。また右サブフレーム３２Ｒの他方端の接続部３３Ｒ（右サブ回動軸部に相当）には、右接続部３４Ｒの右接続軸３５ＲＺが、回動軸線３３ＲＪ回りに回動可能に接続されている。また左サブフレーム３２Ｌの他方端の接続部３３Ｌ（左サブ回動軸部に相当）には、左接続部３４Ｌの左接続軸３５ＬＺが、回動軸線３３ＬＪ回りに回動可能に接続されている。
[Details of the structure of the frame part 30 (FIGS. 4 to 6)]
Next, the details of the structure of the
図５に示すように、右接続軸３５ＲＺには、右モータ接続部３５Ｒと右腰接続部３６Ｒが固定されている。右モータ接続部３５Ｒの取付孔３５ＲＣには、図３に示す右アクチュエータユニット４Ｒの上端の取付孔４１ＲＳが同軸に配置され、右アクチュエータユニット４Ｒが回動軸線３５ＲＪ回り（図３では回動軸線４１ＲＸ回り）に回動可能に取り付けられる。同様に、左接続軸３５ＬＺには、左モータ接続部３５Ｌと左腰接続部３６Ｌが固定されている。左モータ接続部３５Ｌの取付孔３５ＬＣには、図３に示す左アクチュエータユニット４Ｌの上端の取付孔４１ＬＳが同軸に配置され、左アクチュエータユニット４Ｌが回動軸線３５ＬＪ回り（図３では回動軸線４１ＬＸ回り）に回動可能に取り付けられる。右腰接続部３６Ｒの軸孔３６ＲＣには、回動軸部１５Ｒ（図２、図２１参照）が挿通される。同様に、左腰接続部３６Ｌの軸孔３６ＬＣには、回動軸部１５Ｌ（図２参照）が挿通される。従って、接続部３３Ｒには、接続部３３Ｒの回動軸線３３ＲＪ回りに回動する右接続部３４Ｒを介して右アクチュエータユニット４Ｒが接続される。また、接続部３３Ｌには、接続部３３Ｌの回動軸線３３ＬＪ回りに回動する左接続部３４Ｌを介して左アクチュエータユニット４Ｌが接続される。
As shown in FIG. 5, a right
なお、図２１に示すように、回動軸部１５Ｒは、パッド部１２Ａ、芯部１２Ｂ、表皮部１２Ｃの３層を有する右腰装着部１１Ｒの芯部１２Ｂに固定されている。回動軸部１５Ｒは、軸受１５ＲＢを介して右腰接続部３６Ｒの軸孔３６ＲＣに挿通され、回動軸部１５Ｒの先端には抜け止めリング１５ＲＣが取り付けられている。従って、図４及び図５に示す軸孔３６ＲＣの軸線３６ＲＪと、軸孔３６ＬＣの軸線３６ＬＪは、仮想回動軸線１５Ｙと重ねられる。また、右腰接続部３６Ｒとアクチュエータベース部４１Ｒとの間には、クッション３６ＲＤが設けられている。対象者へのアシストトルクを大きくしたり、速く変化させる時は、回動軸線３５ＲＪ、３５ＬＪで右アクチュエータユニット４Ｒ、左アクチュエータユニット４Ｌが回動しないように、固定してもよい。このとき、右アクチュエータユニット４Ｒ、左アクチュエータユニット４Ｌが固定されているので、クッション３６ＲＤは、設けなくても良い。
As shown in FIG. 21, the
以上の構成を有することで、図２において、フレーム部３０は、腰サポート部１０に対して、仮想回動軸線１５Ｙ回りに回動可能である（図２２、図２３参照）。また、図６に示すように、右サブフレーム３２Ｒが回動軸線３１ＲＪ回りに回動可能であり、左サブフレーム３２Ｌが回動軸線３１ＬＪ回りに回動可能であるので、右接続部３４Ｒと左接続部３４Ｌの左右方向の間隔Ｗ３０を自由に調整することができる。従って、対象者の腰幅に合わせて間隔Ｗ３０を調整することが可能であり、対象者の身体へより適切に密着させてアシストトルクを効率良く伝達できる。さらに、右接続部３４Ｒが回動軸線３３ＲＪ回りに回動可能であり、左接続部３４Ｌが回動軸線３３ＬＪ回りに回動可能であるので、間隔Ｗ３０を変化させても、右アクチュエータユニットのアシストアームの揺動方向、及び左アクチュエータユニットのアシストアームの揺動方向を、所望する方向へと適切に設定することができる。また、図６に示すように、メインフレーム３１が、回動軸線３１ＲＪ回りに回動可能であり、回動軸線３１ＬＪ回りに回動可能であるので、対象者が、上半身をひねって後ろを見るような動作を行っても、メインフレーム３１、右サブフレーム３２Ｒ、左サブフレーム３２Ｌ、のそれぞれを、対象者の動作を妨げないように適切に回動させることができる。また、メインフレーム３１の回動軸線３１ＲＪと回動軸線３１ＬＪの間の空間（図５参照）は、対象者の背中の曲げ動作の妨げにならないように広がっている。そしてメインフレーム３１において当該空間の左右にほぼ平行となるように配置されたフレームは、アシストトルクを効率良く伝達するため対象者の背中の中心部の左右からアクチュエータユニットを支持する。また、右サブフレーム３２Ｒ、左サブフレーム３２Ｌは、対象者の肘などの動きの妨げにならないように（接触しないように）背中から腰部にかけて（凹形状に）湾曲している。また、特に、荷物の持ち上げ、持ち下げ動作は、直立二足歩行（脚と脊椎を垂直に立てて行う二足歩行）とは異なり、腰部を中心として、背中部と脚部にアシストトルクを効率良く伝える（ロスを少なくする）必要があり、このようなフレーム部３０の構造は、アシストトルクを効率的に伝えることができる。
With the above configuration, in FIG. 2, the
●［腰サポート部１０の構造の詳細（図７〜図１０）］
次に、図７〜図１０を用いて、腰サポート部１０の構造の詳細について説明する。図８の展開図に示すように、腰サポート部１０は、帯状であり、対象者の右腰部に装着される右腰装着部１１Ｒと、対象者の左腰部に装着される左腰装着部１１Ｌと、に分割されており、複数のベルトを有している。また、上述したように、右腰装着部１１Ｒには回動軸部１５Ｒが取り付けられ、左腰装着部１１Ｌには回動軸部１５Ｌが取り付けられている。
● [Details of the structure of the waist support 10 (FIGS. 7 to 10)]
Next, the details of the structure of the
右腰装着部１１Ｒ、左腰装着部１１Ｌは、例えば図２１に示すように、対象者の腰周りに巻回される所定厚さのパッド部１２Ａと、パッド部１２Ａの外周に配置された芯部１２Ｂと、芯部１２Ｂの外周に配置された表皮部１２Ｃと、にて３層で構成されている。パッド部１２Ａは、例えば弾性部材で構成され、芯部１２Ｂは、例えば樹脂等で構成され、表皮部１２Ｃは、例えば布等で構成されている。右腰装着部１１Ｒにおける対象者の背面側となる位置は、切欠部１１ＲＣが形成されて、右腰部１１ＲＡと右臀部１１ＲＢとに分割されている。左腰装着部１１Ｌにおける対象者の背面側となる位置は、切欠部１１ＬＣが形成されて、左腰部１１ＬＡと左臀部１１ＬＢとに分割されている。
For example, as shown in FIG. 21, the right
腰サポート部１０が有している複数のベルトには、背面腰ベルト１６Ａ、臀部上ベルト１６Ｂ、臀部下ベルト１６Ｃ、右骨盤上ベルト１７ＲＡ、右骨盤下ベルト１７ＲＢ、左骨盤上ベルト１７ＬＡ、左骨盤下ベルト１７ＬＢ、右腰締めベルト１３ＲＡ、左腰締めベルト１３ＬＡ、がある。腰サポート部１０に取り付けられた、これらの複数のベルトのうち、少なくとも２本のベルトは、対象者の右腰部、または左腰部、または臀部、の近傍において、対象者の腰回り周回方向に沿った腰サポート部１０の幅（図８におけるＹ軸方向の長さ）を伸縮可能である。
The plurality of belts included in the
背面腰ベルト１６Ａは、例えば伸縮性を有する弾性体のベルトであり、右腰装着部１１Ｒの右腰部１１ＲＡと、左腰装着部１１Ｌの左腰部１１ＬＡと、の間隔（距離）を調整可能となるように、右腰装着部１１Ｒの右腰部１１ＲＡと、左腰装着部１１Ｌの左腰部１１ＬＡと、に接続されている。臀部上ベルト１６Ｂ及び臀部下ベルト１６Ｃは、例えば伸縮性を有する弾性体のベルトであり、右腰装着部１１Ｒの右臀部１１ＲＢと、左腰装着部１１Ｌの左臀部１１ＬＢと、の間隔（距離）を調整可能となるように、右腰装着部１１Ｒの右臀部１１ＲＢと、左腰装着部１１Ｌの左臀部１１ＬＢと、に接続されている。また図１０に示すように、臀部上ベルト１６Ｂは、対象者の臀部の上部に当たる位置に配置され、臀部下ベルト１６Ｃは、対象者の臀部の下部に当たるように配置されている。また図１０に示すように、背面腰ベルト１６Ａは、対象者の臀部よりも上側の腰部であって、臀部上ベルト１６Ｂよりも上側の腰部に当たる位置に配置されている。この背面腰ベルト１６Ａ、臀部上ベルト１６Ｂ、臀部下ベルト１６Ｃによって、腰サポート部１０は、対象者の背面側の臀部周りに（臀部の上部、中部、下部を挟み込み）、ズレないように密着される。
The
右骨盤上ベルト１７ＲＡは、例えば伸縮しないベルトであり、図９に示すように、対象者の右骨盤上端ＡＲよりも上側に配置され、対象者の腰回り周回方向に沿った右腰装着部１１Ｒの幅を伸縮可能となるように、右腰装着部１１Ｒに取り付けられている。右骨盤下ベルト１７ＲＢは、例えば伸縮しないベルトであり、図９に示すように、対象者の右骨盤上端ＡＲよりも下側に配置され、対象者の腰回り周回方向に沿った右腰装着部１１Ｒの幅を伸縮可能となるように、右腰装着部１１Ｒに取り付けられている。また右骨盤上ベルト１７ＲＡの先端には右上ベルト保持部材１７ＲＣ（右上コキ）が接続され、右骨盤下ベルト１７ＲＢの先端には右下ベルト保持部材１７ＲＤ（右下コキ）が接続されており、右上ベルト保持部材１７ＲＣ（右上コキ）と右下ベルト保持部材１７ＲＤ（右下コキ）には、腰ベルト保持部材１３ＲＢ（腰バックル）に接続された右腰締めベルト１３ＲＡが挿通されている。対象者は、右上ベルト保持部材１７ＲＣと右下ベルト保持部材１７ＲＤから延びている右腰締めベルト１３ＲＡの引張部１３ＲＡＨを引っ張ることで、右骨盤上ベルト１７ＲＡ、右骨盤下ベルト１７ＲＢ、及び背面腰ベルト１６Ａ、臀部上ベルト１６Ｂ、臀部下ベルト１６Ｃ、そして腰サポート部１０を、対象者の身体に密着させることができる。また、右骨盤上端ＡＲの上下部を挟み込むため、ズレにくくなる。
The right pelvic upper belt 17RA is, for example, a belt that does not expand and contract, and is disposed on the upper side of the subject's right pelvis upper end AR, as shown in FIG. 9, and the right
左骨盤上ベルト１７ＬＡは、例えば伸縮しないベルトであり、対象者の左骨盤上端よりも上側に配置され、対象者の腰回り周回方向に沿った左腰装着部１１Ｌの幅を伸縮可能となるように、左腰装着部１１Ｌに取り付けられている。左骨盤下ベルト１７ＬＢは、例えば伸縮しないベルトであり、対象者の左骨盤上端よりも下側に配置され、対象者の腰回り周回方向に沿った左腰装着部１１Ｌの幅を伸縮可能となるように、左腰装着部１１Ｌに取り付けられている。また左骨盤上ベルト１７ＬＡの先端には左上ベルト保持部材１７ＬＣ（左上コキ）が接続され、左骨盤下ベルト１７ＬＢの先端には左下ベルト保持部材１７ＬＤ（左下コキ）が接続されており、左上ベルト保持部材１７ＬＣ（左上コキ）と左下ベルト保持部材１７ＬＤ（左下コキ）には、腰ベルト保持部材１３ＬＢ（腰バックル）に接続された左腰締めベルト１３ＬＡが挿通されている。対象者は、左上ベルト保持部材１７ＬＣと左下ベルト保持部材１７ＬＤから延びている左腰締めベルト１３ＬＡの引張部１３ＬＡＨを引っ張ることで、左骨盤上ベルト１７ＬＡ、左骨盤下ベルト１７ＬＢ、及び背面腰ベルト１６Ａ、臀部上ベルト１６Ｂ、臀部下ベルト１６Ｃ、そして腰サポート部１０を、対象者の身体に密着させることができる。また、左骨盤上端の上下部を挟み込むため、ズレにくくなる。また、特に、荷物の持ち上げ、持ち下げ動作は、直立二足歩行（脚と脊椎を垂直に立てて行う二足歩行）とは異なり、腰部を中心として、背中部と脚部にアシストトルクを効率良く伝える（ロスを少なくする）必要があり、このような腰サポート部１０の構造は、アシストトルクを効率的に伝えることができる。
The left pelvic upper belt 17LA is, for example, a belt that does not expand and contract, and is disposed above the upper end of the subject's left pelvis so that the width of the left
●［バックパック部３７の構造の詳細（図１１、図１２）］
次に図１１及び図１２を用いて、バックパック部３７の構造の詳細について説明する。図１１に示すように、バックパック部３７は、フレーム接続部３７Ａ、収容部３７Ｂ、背当て部３７Ｃ、スライドレール３７Ｄ（スライド機構に相当）、クッション３７Ｇ等を有している。図２に示すように、フレーム接続部３７Ａは、メインフレーム３１の上端部が通されて、フレーム部３０の上端部に固定されている。なお、収容部３７Ｂには、制御装置や電源ユニットや通信手段等が収容されている。
[Details of the structure of the backpack portion 37 (FIGS. 11 and 12)]
Next, the details of the structure of the
図１１に示すように、フレーム部３０に固定されたフレーム接続部３７Ａ及び収容部３７Ｂにおける対象者の背中と対向する面には、スライドレール３７Ｄが上下方向に沿って設けられている。スライドレール３７Ｄには、当該スライドレール３７Ｄに沿って上下方向にスライド可能となるように背当て部３７Ｃが設けられている。つまり、背当て部３７Ｃは、フレーム部３０に対して背当て部３７Ｃを上下にスライド可能に支持するスライド機構（スライドレール３７Ｄ）を介してフレーム部３０に接続されている。また、背当て部３７Ｃにおける対象者の背中と対向する面には、クッション３７Ｇが設けられている。なお、クッション３７Ｇは省略されていてもよい。
As shown in FIG. 11, slide rails 37 </ b> D are provided along the vertical direction on the surfaces of the
図１１に示すように、背当て部３７Ｃには、対象者の背中側における右肩周りとなる位置には、ベルト接続部３７ＥＲが設けられており、左肩周りとなる位置には、ベルト接続部３７ＥＬが設けられている。また、対象者の背中側における右腋周りとなる位置には、ベルト接続部３７ＦＲが設けられており、左腋周りとなる位置には、ベルト接続部３７ＦＬが設けられている。
As shown in FIG. 11, the
図１２に示すように、ジャケット部２０は、対象者の右肩周り及び右胸周りに装着される右胸装着部２１Ｒと、対象者の左肩周り及び左胸周りに装着される左胸装着部２１Ｌと、に分割されており、ファスナ２１Ｆにて右胸装着部２１Ｒと左胸装着部２１Ｌとが接続及び分離可能とされている。そして、右胸装着部２１Ｒにおける対象者の右肩周りとなる位置から延ばされた右肩ベルト２４Ｒが、ベルト接続部３７ＥＲに接続されている。また、右胸装着部２１Ｒにおける対象者の右腋周りとなる位置から延ばされた右腋ベルト２５Ｒが、ベルト接続部３７ＦＲに接続されている。また、左胸装着部２１Ｌにおける対象者の左肩周りとなる位置から延ばされた左肩ベルト２４Ｌが、ベルト接続部３７ＥＬに接続されている。また、左胸装着部２１Ｌにおける対象者の左腋周りとなる位置から延ばされた左腋ベルト２５Ｌが、ベルト接続部３７ＦＬに接続されている。
As shown in FIG. 12, the
以上の構成により、ジャケット部２０が接続された背当て部３７Ｃが、スライド機構（スライドレール）を介してフレーム部３０に対して上下にスライド可能である。従って、対象者の体格（身長）に合わせて、フレーム部３０に対するジャケット部２０の上下方向の位置が自動的に調整されるので、ジャケット部２０を、対象者の身体へより適切に密着させてアシストトルクを効率良く伝達できる。また、特に、荷物の持ち上げ、持ち下げ動作は、直立二足歩行（脚と脊椎を垂直に立てて行う二足歩行）とは異なり、腰部を中心として、背中部と脚部にアシストトルクを効率良く伝える（ロスを少なくする）必要があり、このようなバックパック部３７の構造は、アシストトルクを効率的に伝えることができる。
With the above configuration, the backrest portion 37C to which the
●［ジャケット部２０の構造の詳細（図１２〜図１５）］
次に図１２〜図１５を用いて、ジャケット部２０の構造の詳細について説明する。図１３の展開図に示すように、対象者の肩周り及び胸周りに装着されるジャケット部２０は、右胸装着部２１Ｒと、左胸装着部２１Ｌと、右腋装着部２１ＲＷと、左腋装着部２１ＬＷと、に分割されており、複数のベルトを有している。なお、右胸装着部２１Ｒと右腋装着部２１ＲＷは右肩部で連結されており、左胸装着部２１Ｌと左腋装着部２１ＬＷは左肩部で連結されている。右胸装着部２１Ｒは対象者の右肩周り及び右胸周りに装着され、左胸装着部２１Ｌは対象者の左肩周り及び左胸周りに装着され、右腋装着部２１ＲＷは対象者の右背中周り及び右腋周りに装着され、左腋装着部２１ＬＷは対象者の左背中周り及び左腋周りに装着される。なお、右腋装着部２１ＲＷと左腋装着部２１ＬＷは、分割されてベルトで連結される構造でなく、分割されることなく一体的に接続されている構造であっても良い。また、右胸装着部２１Ｒと、左胸装着部２１Ｌと、右腋装着部２１ＲＷと、左腋装着部２１ＬＷと、が分割されておらず、一体的に接続されている構造であっても良い。
● [Details of the structure of the jacket portion 20 (FIGS. 12 to 15)]
Next, the detail of the structure of the
右胸装着部２１Ｒ、左胸装着部２１Ｌ、右腋装着部２１ＲＷ、左腋装着部２１ＬＷは、例えば、対象者の身体に対向する側には所定厚さのパッド部（例えば弾性部材）の層を有し、パッド部の外周には表皮部（例えば布）の層を有し、パッド部と表皮部の２層で構成されている。また、図１３に示すように、右腋装着部２１ＲＷと左腋装着部２１ＬＷは、長さを調節可能とされたベルト２２Ａ、２２Ｂにて接続されている。
The right
図１３に示すように、右胸装着部２１Ｒには、右肩ベルト２４Ｒ、２３Ｒ、ベルト２６Ｒが取り付けられている。右肩ベルト２４Ｒの一方端は、図１２に示すように、長さ調節可能とされて背当て部３７Ｃのベルト接続部３７ＥＲに接続されている。右肩ベルト２４Ｒの他方端は、ベルト通し２４ＲＴに通されてバックル２４ＲＢが接続されている。右肩ベルト２３Ｒの一方端は、バックル２４ＲＢと接続されるバックル２３ＲＢが接続され、右肩ベルト２３Ｒの他方端には右肩ベルト保持部材２３ＲＫ（右肩コキ）が接続されている。また、ベルト２６Ｒの一方端は右胸装着部２１Ｒに接続され、ベルト２６Ｒの他方端にはバックル２６ＲＢが接続され、バックル２６ＲＢには右胸ベルト保持部材２６ＲＣ（右胸バックル）が接続されている。右胸ベルト保持部材２６ＲＣは、対象者の右胸周りとなる位置に配置されている。
As shown in FIG. 13,
同様に、図１３に示すように、左胸装着部２１Ｌには、左肩ベルト２４Ｌ、２３Ｌ、ベルト２６Ｌが取り付けられている。左肩ベルト２４Ｌの一方端は、図１２に示すように、長さ調節可能とされて背当て部３７Ｃのベルト接続部３７ＥＬに接続されている。左肩ベルト２４Ｌの他方端は、ベルト通し２４ＬＴに通されてバックル２４ＬＢが接続されている。左肩ベルト２３Ｌの一方端は、バックル２４ＬＢと接続されるバックル２３ＬＢが接続され、左肩ベルト２３Ｌの他方端には左肩ベルト保持部材２３ＬＫ（左肩コキ）が接続されている。また、図１３に示すように、ベルト２６Ｌの一方端は左胸装着部２１Ｌに接続され、ベルト２６Ｌの他方端にはバックル２６ＬＢが接続され、バックル２６ＬＢには左胸ベルト保持部材２６ＬＣ（左胸バックル）が接続されている。左胸ベルト保持部材２６ＬＣは、対象者の左胸周りとなる位置に配置されている。
Similarly, as shown in FIG. 13,
図１３に示すように、右腋装着部２１ＲＷには、ベルト２７Ｒが取り付けられており、ベルト２７Ｒの一方端は右腋装着部２１ＲＷに接続され、ベルト２７Ｒの他方端には右腋ベルト保持部材２７ＲＫ（右腋コキ）が接続されている。右腋ベルト保持部材２７ＲＫは、対象者の右腋周りとなる位置に配置されている。同様に、図１３に示すように、左腋装着部２１ＬＷには、ベルト２７Ｌが取り付けられており、ベルト２７Ｌの一方端は左腋装着部２１ＬＷに接続され、ベルト２７Ｌの他方端には左腋ベルト保持部材２７ＬＫ（左腋コキ）が接続されている。左腋ベルト保持部材２７ＬＫは、対象者の左腋周りとなる位置に配置されている。
As shown in FIG. 13, a
図１２に示すように、右胸装着部２１Ｒにおける対象者の右肩周りとなる位置から延ばされた右肩ベルト２４Ｒは、一方端の側が、長さ調節可能とされて背当て部３７Ｃのベルト接続部３７ＥＲに接続されている。右胸装着部２１Ｒにおける対象者の右腋周りとなる位置から延ばされた右腋ベルト２５Ｒは、一方端の側が、背当て部３７Ｃのベルト接続部３７ＦＲに接続されている。同様に、左胸装着部２１Ｌにおける対象者の左肩周りとなる位置から延ばされた左肩ベルト２４Ｌは、一方端の側が、長さ調節可能とされて背当て部３７Ｃのベルト接続部３７ＥＬに接続されている。左胸装着部２１Ｌにおける対象者の左腋周りとなる位置から延ばされた左腋ベルト２５Ｌは、一方端の側が、背当て部３７Ｃのベルト接続部３７ＦＬに接続されている。
As shown in FIG. 12, the right shoulder belt 24 </ b> R extended from the position around the right shoulder of the subject in the right chest wearing portion 21 </ b> R is adjustable in length on one end side, so that the
図１３に示すように、右胸締めベルトは、右腋ベルト２５Ｒと兼用とされて、一方端の側（右腋ベルト２５ＲＤであり、右腋ベルト２５Ｒの一部とみなす）が背当て部３７Ｃに接続され（図１２参照）、他方端の側は、右胸ベルト保持部材２６ＲＣ、右腋ベルト保持部材２７ＲＫ、ベルト通し２５ＲＴ、右肩ベルト保持部材２３ＲＫ、の順に通されている。なお、右腋ベルト２５ＲＤの一端はバックル２５ＲＣに接続されており、右腋ベルト２５Ｒの一端はバックル２５ＲＢに接続されている。そしてバックル２５ＲＣとバックル２５ＲＢが接続されている。従って、右腋ベルト２５Ｒと右腋ベルト２５ＲＤは、バックル２５ＲＢ、２５ＲＣを介して接続されているので、右腋ベルト２５ＲＤを右腋ベルト２５Ｒの一部とみなすことができる。なお、左胸締めベルトは、左腋ベルト２５Ｌと兼用とされ、右腋ベルトと同様に各バックル等に通されており、説明は省略する。図１４に示すように、対象者は、右肩ベルト保持部材２３ＲＫから延びている右胸締めベルト（この場合、右腋ベルト２５Ｒ）の他方端を引っ張る（力ＦＲで引っ張る）ことで、右肩ベルト２４Ｒ、２３Ｒと、右腋ベルト２５Ｒと、を同時に引っ張ることができる。これにより、図１４に示すように、対象者の右肩周りと右腋周りにおける右胸装着部２１Ｒを、（力ＦＲ１、力ＦＲ３にて）同時に背当て部３７Ｃに近づけるとともに、（力ＦＲ２にて）右腋装着部２１ＲＷを右胸装着部２１Ｒに近づけることが可能である。これにより、右胸装着部２１Ｒと右腋装着部２１ＲＷを対象者の身体に密着させるとともに、右胸装着部２１Ｒと右腋装着部２１ＲＷを背当て部３７Ｃに密着させることができる。なお、対象者が、左胸締めベルト（この場合、左腋ベルト２５Ｌ）の他方端を引っ張った（力ＦＬで引っ張った）場合も同様に、左胸装着部２１Ｌと左腋装着部２１ＬＷを対象者の身体に密着させるとともに、左胸装着部２１Ｌと左腋装着部２１ＬＷを背当て部３７Ｃに密着させることができる。また、右腋ベルト２５Ｒにおけるベルト通し２５ＲＴの前側の個所を、前方向に（図１４中の（ＦＲＡ）の方向に）引っ張っても同様に調整可能となる。このようにしても、簡単なベルト調整操作で、対象者の身体に密着させることができる。この場合、右腋ベルト２５Ｒの他方側を（図１４中の（ＦＲ）の方向に）引っ張って、ベルト通し２５ＲＴの前側の撓みを緩和してやり、対象者の作業の邪魔にならないようにする。
As shown in FIG. 13, the right chest fastening belt is also used as the
［ジャケット部の別の例（図１５）］
図１５は、図１４に示すジャケット部２０とは別のジャケット部２０Ｚの例を示している。図１５に示すジャケット部２０Ｚは、図１４に示すジャケット部２０に対して右腋装着部２１ＲＷと左腋装着部２１ＬＷ（図１３参照）が省略されており、各ベルト保持部材の配置と、ベルトの引き回し状態が異なっている。以下、相違点について主に説明する。なお、図１５に示すように、右胸装着部２１ＲＺに取り付けられている右肩ベルト２４Ｒ、２３Ｒ、バックル２４ＲＢ、２３ＲＢ、右肩ベルト保持部材２３ＲＫ（右肩コキ）は、図１２に示す右胸装着部２１Ｒに取り付けられているものと同じである。
[Another example of the jacket part (FIG. 15)]
FIG. 15 shows an example of a jacket part 20Z different from the
図１５に示すように、右胸装着部２１ＲＺにおける対象者の右腋周りとなる位置から延ばされた右腋ベルト２８Ｒは、一方端にバックル２８ＲＢが接続され、バックル２８ＲＢは、バックル３９ＲＢとベルト３９Ｒを介して背当て部３７Ｃのベルト接続部３７ＦＲに接続されている。なお右腋ベルト２８Ｒの他方端には右腋ベルト保持部材２８ＲＫ（右腋コキ）が接続され、右腋ベルト保持部材２８ＲＫには右胸締めベルト２５ＲＺが挿通されている。なお、左胸装着部の各ベルト、各バックル、各ベルト保持部材等も同様であるので、これらの説明は省略する。
As shown in FIG. 15, a
図１５に示すように、右胸締めベルト２５ＲＺは、一方端が右胸装着部２１ＲＺに接続され、他方端は、右腋ベルト保持部材２８ＲＫ、ベルト通し２５ＲＴ、右肩ベルト保持部材２３ＲＫ、の順に通されている。対象者は、右肩ベルト保持部材２３ＲＫから延びている右胸締めベルト２５ＲＺの他方端を引っ張る（力ＦＲで引っ張る）ことで、右肩ベルト２４Ｒ、２３Ｒと、右腋ベルト２８Ｒと、を同時に引っ張ることができる。これにより、図１５に示すように、対象者の右肩周りと右腋周りにおける右胸装着部２１ＲＺを、（力ＦＲ１、ＦＲ３にて）同時に背当て部３７Ｃに近づけるとともに、（力ＦＲ２にて）右腋ベルト２８Ｒを右胸装着部２１Ｒに近づけることが可能である。これにより、右胸装着部２１ＲＺを対象者の身体に密着させるとともに、右胸装着部２１ＲＺを背当て部３７Ｃに密着させることができる。なお、対象者が、左胸締めベルト２５ＬＺの他方端を引っ張った（力ＦＬで引っ張った）場合も同様に、左胸装着部２１ＬＺを対象者の身体に密着させるとともに、左胸装着部２１ＬＺを背当て部３７Ｃに密着させることができる。また、対象者が、ジャケット部２０を装着するときは、まず、ファスナ２１Ｆを開けて、対象者の左右の手（腕）を通して、対象者の体をジャケット部２０の内側へ入れて、ファスナ２１Ｆを閉める。そして、右腋ベルト２５Ｒ（右胸締めベルト）と左腋ベルト２５Ｌ（左胸締めベルト）のベルトなどによって、対象者の体とフレーム部３０とを密着させることができる。また、対象者の体型によって、ジャケット部２０の腋の下のコキ等の調整機構を緩めて、手（腕）を挿入する開口を広げることで、容易に装着可能となる。ジャケット部２０のメンテナンス（クリーニングなど）のときには、バックル２３ＲＢ、２４ＲＢ（２３ＬＢ、２４ＬＢ）を外し（ベルト通し２４ＲＴ（２４ＬＴ）も外し）、バックル２５ＲＢ、２５ＲＣ（２５ＬＢ、２５ＬＣ）を外すことで、バックパック部３７からジャケット部２０を外すことが可能となる。なお、ベルト通し２４ＲＴ（２４ＬＴ）は、例えば面ファスナにて着脱可能に取り付けられている。また、特に、荷物の持ち上げ、持ち下げ動作は、直立二足歩行（脚と脊椎を垂直に立てて行う二足歩行）とは異なり、腰部を中心として、背中部と脚部にアシストトルクを効率良く伝える（ロスを少なくする）必要があり、このようなジャケット部２０の構造は、アシストトルクを効率的に伝えることができる。
As shown in FIG. 15, the right chest fastening belt 25RZ has one end connected to the right chest mounting portion 21RZ, and the other end in the order of a starboard belt holding member 28RK, a belt loop 25RT, and a right shoulder belt holding member 23RK. Has been passed. The subject pulls the
●［右アクチュエータニット４Ｒ（左アクチュエータユニット４Ｌ）のリンク機構（図３、図１６〜図１８）］
次に図３、図１６〜図１８を用いて、右アクチュエータユニット４Ｒのリンク機構の詳細について説明する。なお、左アクチュエータユニット４Ｌのリンク機構も同様であるので、左アクチュエータユニット４Ｌのリンク機構の説明は省略する。出力リンク５０Ｒ（出力リンク５０Ｌも同様）は、複数の連結部材であるアシストアーム５１Ｒ（第１リンクに相当）と、第２リンク５２Ｒと、第３リンク５３Ｒと、大腿装着部５４Ｒ（身体保持部に相当）と、がジョイント部にて連結されて構成されている。また、大腿装着部５４Ｒは、例えば弾性体のパッドであり、大腿装着部５４Ｒには、ベルト５５ＲＡ、５５ＲＢを介してパッド５５Ｒが接続されている。
● [
Next, details of the link mechanism of the
以下では、ジョイント部の自由度についても説明するが、一方の連結部材に他方の連結部材を接続するジョイント部（連結部）において、１つの軸線回りに回動可能な連結構造を自由度１、１つの軸線に沿って往復スライド可能な連結構造を自由度１、と定義する。また、２つのそれぞれの軸線回りに回動可能な連結構造（例えば、車両のプロペラシャフト等のユニバーサルジョイントによる連結構造）を自由度２、３つのそれぞれの軸線回りに回動可能な連結構造（例えば、球面ジョイントによる連結構造）を自由度３、と定義する。 In the following, the degree of freedom of the joint portion will also be described. However, in the joint portion (connecting portion) that connects one connecting member to the other connecting member, a connecting structure that can rotate around one axis has a degree of freedom of 1, A connection structure that can reciprocate along one axis is defined as one degree of freedom. In addition, a connecting structure (for example, a connecting structure using a universal joint such as a propeller shaft of a vehicle) that can be rotated around two respective axes can be connected to a connecting structure (for example, a connecting structure using a universal joint such as a propeller shaft of a vehicle). , A connection structure using spherical joints) is defined as 3 degrees of freedom.
図３において、アシストアーム５１Ｒは、トルク発生部４０Ｒ内にて発生させたアシストトルクと、対象者の大腿部の動作による対象者トルクと、が合成された合成トルクによって、回動軸線４０ＲＹ回りに回動する。アシストアーム５１Ｒの先端には、回動軸線５１ＲＪ回りに回動可能となるように、第２リンク５２Ｒの一方端が、（第１）ジョイント部５１ＲＳにて連結されている。従って、アシストアーム５１Ｒと第２リンク５２Ｒの（第１）ジョイント部５１ＲＳは、自由度１を有している。また、第２リンク５２Ｒの他方端には、回動軸線５２ＲＪ回りに回動可能となるように、第３リンク５３Ｒの一方端が、（第２）ジョイント部５２ＲＳにて連結されている。従って、第２リンク５２Ｒと第３リンク５３Ｒの（第２）ジョイント部５２ＲＳは、自由度１を有している。また、第３リンク５３Ｒの他方端は、第３ジョイント部５３ＲＳ（この場合、球面ジョイント）にて大腿装着部５４Ｒと連結されている。従って、第３リンク５３Ｒと大腿装着部５４Ｒの（第３）ジョイント部は、自由度３を有している。以上より、図３における出力リンク５０Ｒのそれぞれのジョイント部の自由度の総数は、１＋１＋３＝５である。なお、図３に示す例では、出力リンク５０Ｒの自由度の総数が５であるが、自由度の総数が３以上であればよい。例えば、第３リンク５３Ｒと大腿装着部５４Ｒとのジョイント部を、自由度１の連結構造としてもよいし、自由度２の連結構造としてもよい。つまり、第３リンク５３Ｒと大腿装着部５４Ｒとのジョイント部の自由度を、１〜３のいずれかにしてもよい。なお、第３リンク５３Ｒと大腿装着部５４Ｒとのジョイント部である第３ジョイント部５３ＲＳ（この場合、球面ジョイント）を、大腿装着部５４Ｒの側面の側でなく正面の側に設けているので、大腿装着部５４Ｒが大腿部に対してズレることがなく、より適切にアシストトルクを伝達させることができる。
In FIG. 3, the
図１６に示すように、出力リンク５０Ｒは、対象者の体格に応じて（大腿部の長さに応じて）、回動軸線４０ＲＹから大腿装着部５４Ｒまでの上下方向の距離Ｈ５４を自由に変更することができる。また図１６に示すように、出力リンク５０Ｒは、対象者が大腿部を左右に開いた場合であっても、トルク発生部４０Ｒに対する大腿装着部５４Ｒの左右方向（Ｙ軸方向）の位置を、自由に変更することができる。従って、対象者の身体により適切に大腿装着部５４Ｒを密着させることが可能であり、アシストトルクを効率良く伝達することができる。また、対象者が脚（大腿部）を左右に開いた場合であっても、大腿装着部５４Ｒの位置が開いた脚に適切に追従して、アシストトルクを効率良く伝達することができる。
As shown in FIG. 16, the
また、ジョイント部において、一方の連結部材に対して他方の連結部材が、１つの軸線回りに回動可能な連結構造とされている場合、回動範囲を制限するストッパを設けることが好ましい。ストッパの構造については図示省略するが、図１６において、アシストアーム５１Ｒに対する第２リンク５２Ｒの回動角度を制限するストッパや、第２リンク５２Ｒに対する第３リンク５３Ｒの回動角度を制限するストッパを設けると、より好ましい。
Moreover, in the joint part, when the other connection member is made into the connection structure which can be rotated around one axis line with respect to one connection member, it is preferable to provide the stopper which restrict | limits a rotation range. Although the illustration of the structure of the stopper is omitted, in FIG. 16, a stopper for limiting the rotation angle of the
［出力リンクの別の構造（図１７、図１８）］
次に、図１７及び図１８を用いて、図３に示す出力リンク５０Ｒとは別の構造を有する出力リンク５０ＲＡの例について説明する。なお、図１７及び図１８では、図３と同一の部材については同一の符号を付与している。出力リンク５０ＲＡは、複数の連結部材であるアシストアーム５１Ｒ（第１リンクに相当）と、第２リンク５２ＲＡと、第３リンク５３ＲＡと、大腿装着部５４Ｒと、がジョイント部にて連結されて構成されている。
[Another structure of output link (FIGS. 17 and 18)]
Next, an example of the output link 50RA having a structure different from that of the
アシストアーム５１Ｒの先端には、回動軸線５１ＲＪ回りに回動可能となるように、第２リンク５２ＲＡの一方端が、（第１）ジョイント部５１ＲＳにて連結されている。従って、アシストアーム５１Ｒと第２リンク５２Ｒの（第１）ジョイント部５１ＲＳは、自由度１を有している。また、第２リンク５２ＲＡの他方端には、長手方向に沿って往復スライド可能な第３リンク５３ＲＡの一方端の側が、（第２）ジョイント部５２ＲＳにて連結されている。従って、第２リンク５２ＲＡと第３リンク５３ＲＡの（第２）ジョイント部５２ＲＳは、自由度１を有している。また、第３リンク５３ＲＡの他方端は、第３ジョイント部５３ＲＳ（この場合、球面ジョイント）にて大腿装着部５４Ｒと連結されている。従って、第３リンク５３ＲＡと大腿装着部５４Ｒの（第３）ジョイント部は、自由度３を有している。以上より、図１７及び図１８における出力リンク５０ＲＡのそれぞれのジョイント部の自由度の総数は、１＋１＋３＝５である。なお、自由度の総数は３以上であればよく、例えば第３リンク５３ＲＡと大腿装着部５４Ｒとのジョイント部の自由度を、１〜３のいずれかにしてもよい。
One end of the second link 52RA is connected to the tip of the
図１８に示すように、出力リンク５０ＲＡは、対象者の体格に応じて（大腿部の長さに応じて）、回動軸線４０ＲＹから大腿装着部５４Ｒまでの上下方向の距離Ｈ５４を自由に変更することができる。また図１８に示すように、出力リンク５０ＲＡは、対象者が大腿部を左右に開いた場合であっても、トルク発生部４０Ｒに対する大腿装着部５４Ｒの左右方向（Ｙ軸方向）の位置を、自由に変更することができる。従って、対象者の身体により適切に大腿装着部５４Ｒを密着させることが可能であり、アシストトルクを効率良く伝達することができる。また、対象者が脚（大腿部）を左右に開いた場合であっても、大腿装着部５４Ｒの位置が開いた脚に適切に追従して、アシストトルクを効率良く伝達することができる。また、特に、荷物の持ち上げ、持ち下げ動作は、直立二足歩行（脚と脊椎を垂直に立てて行う二足歩行）とは異なり、腰部を中心として、背中部と脚部にアシストトルクを効率良く伝える（ロスを少なくする）必要があり、このようなリンク構造は、アシストトルクを効率的に伝えることができる。
As shown in FIG. 18, the output link 50RA freely sets the vertical distance H54 from the rotation axis 40RY to the
●［右アクチュエータユニット４Ｒにおけるトルク発生部４０Ｒの内部構造（図１９、図２０）］
次に、図１９及び図２０を用いて、トルク発生部４０Ｒ（図３参照）のカバー４１ＲＢに収容されている各部材について説明する。なお図２０は、図１９におけるＡ−Ａ断面図である。図１９及び図２０に示すように、カバー４１ＲＢ内には、軸部５１ＲＡを有するアシストアーム５１Ｒ、減速機４２Ｒ、プーリ４３ＲＡ、伝達ベルト４３ＲＢ、フランジ部４３ＲＤを有するプーリ４３ＲＣ、渦巻バネ４５Ｒ、軸受４６Ｒ、電動モータ４７Ｒ（アクチュエータに相当）、サブフレーム４８Ｒ等が収容されている。
[Internal structure of
Next, each member accommodated in the cover 41RB of the
図１９及び図２０に示すように、アクチュエータベース部４１Ｒに対するアシストアーム５１Ｒの回動角度を検出する出力リンク回動角度検出手段４３ＲＳ（回動角度センサ等）が、減速機４２Ｒの増速軸４２ＲＢに接続されたプーリ４３ＲＡに接続されている。出力リンク回動角度検出手段４３ＲＳ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２４参照）に出力する。また電動モータ４７Ｒ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４７ＲＳが設けられている。モータ回転角度検出手段４７ＲＳ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２４参照）に出力する。
As shown in FIGS. 19 and 20, an output link rotation angle detection means 43RS (such as a rotation angle sensor) for detecting the rotation angle of the
図１９に示すように、アクチュエータベース部４１Ｒには、接続部４１ＲＣ等が設けられている。接続部４１ＲＣは、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、右モータ接続部３５Ｒ（図１参照）に接続される。
As shown in FIG. 19, the
図１９に示すように、サブフレーム４８Ｒには、減速機４２Ｒの減速機ハウジング４２ＲＣを固定する貫通孔４８ＲＡと、電動モータ４７Ｒの出力軸４７ＲＡを挿通する貫通孔４８ＲＢと、が形成されている。アシストアーム５１Ｒの軸部５１ＲＡは、減速機４２Ｒの減速軸４２ＲＡの穴部４２ＲＤに嵌め込まれ、減速機４２Ｒの減速機ハウジング４２ＲＣはサブフレーム４８Ｒの貫通孔４８ＲＡに固定される。これにより、アシストアーム５１Ｒは、アクチュエータベース部４１Ｒに対して、回動軸線４０ＲＹ回りに回動可能に支持され、減速軸４２ＲＡと一体となって回動する。また、電動モータ４７Ｒはサブフレーム４８Ｒに固定され、出力軸４７ＲＡはサブフレーム４８Ｒの貫通孔４８ＲＢに挿通されている。サブフレーム４８Ｒは、ボルト等の締結部材にて、アクチュエータベース部４１Ｒの取付部４１ＲＨに固定される。
As shown in FIG. 19, the
図１９に示すように、減速機４２Ｒの増速軸４２ＲＢには、プーリ４３ＲＡが接続され、プーリ４３ＲＡには出力リンク回動角度検出手段４３ＲＳが接続されている。そして出力リンク回動角度検出手段４３ＲＳには、サブフレーム４８Ｒに固定される支持部材４３ＲＴが接続されている。これにより、出力リンク回動角度検出手段４３ＲＳは、サブフレーム４８Ｒに対する（すなわち、アクチュエータベース部４１Ｒに対する）増速軸４２ＲＢの回動角度を検出することができる。しかも、アシストアーム５１Ｒの回動角度は、減速機４２Ｒの増速軸４２ＲＢによって増加された回動角度となるので、出力リンク回動角度検出手段４３ＲＳ及び制御装置は、より高い分解能にて、アシストアーム５１Ｒの回動角度を検出することができる。出力リンクの回動角度をより高い分解能で検出することで、制御装置は、より高精度な制御を実行することができる。なお、アシストアーム５１Ｒの軸部５１ＲＡ、減速機４２Ｒ、プーリ４３ＲＡ、出力リンク回動角度検出手段４３ＲＳは、回動軸線４０ＲＹに沿って同軸となるように配置されている。
As shown in FIG. 19, a pulley 43RA is connected to the speed increasing shaft 42RB of the
減速機４２Ｒは、減速比ｎ（１＜ｎ）が設定されており、減速軸４２ＲＡが回動角度θだけ回動された場合に、増速軸４２ＲＢを回動角度ｎθだけ回動させる。また減速機４２Ｒは、増速軸４２ＲＢが回動角度ｎθだけ回動された場合に、減速軸４２ＲＡを回動角度θだけ回動させる。減速機４２Ｒの増速軸４２ＲＢが接続されたプーリ４３ＲＡと、プーリ４３ＲＣには、伝達ベルト４３ＲＢが掛けられている。従って、アシストアーム５１Ｒからの対象者トルクは増速軸４２ＲＢを介してプーリ４３ＲＣに伝達され、電動モータ４７Ｒからのアシストトルクは、渦巻バネ４５Ｒとプーリ４３ＲＣを介して増速軸４２ＲＢに伝達される。
The
渦巻バネ４５Ｒは、バネ定数Ｋｓを有し、中心側に内側端部４５ＲＣ、外周側に外側端部４５ＲＡを有する渦巻き形状を有している。渦巻バネ４５Ｒの内側端部４５ＲＣは、電動モータ４７Ｒの出力軸４７ＲＡに形成された溝部４７ＲＢに嵌め込まれている。渦巻バネ４５Ｒの外側端部４５ＲＡは、円筒状に巻回されて、プーリ４３ＲＣのフランジ部４３ＲＤに設けられた伝達軸４３ＲＥが嵌め込まれ、当該伝達軸４３ＲＥにて支持されている（プーリ４３ＲＣは、フランジ部４３ＲＤと伝達軸４３ＲＥが一体とされている）。プーリ４３ＲＣは、回動軸線４７ＲＹ回りに回動可能に支持され、一体とされたフランジ部４３ＲＤの外周縁部の近傍には、渦巻バネ４５Ｒの側に突出する伝達軸４３ＲＥが設けられている。伝達軸４３ＲＥは、渦巻バネ４５Ｒの外側端部４５ＲＡに嵌め込まれ、外側端部４５ＲＡの位置を回動軸線４７ＲＹ回りに移動させる。また、電動モータ４７Ｒの出力軸４７ＲＡとプーリ４３ＲＣとの間には、軸受４６Ｒが設けられている。つまり、プーリ４３ＲＣに出力軸４７ＲＡは固定されておらず、出力軸４７ＲＡは、プーリ４３ＲＣに対して自由に回転できる。プーリ４３ＲＣは、渦巻バネ４５Ｒを介して電動モータ４７Ｒから回転駆動される。以上の構成にて、電動モータ４７Ｒの出力軸４７ＲＡ、軸受４６Ｒ、フランジ部４３ＲＤを有するプーリ４３ＲＣ、渦巻バネ４５Ｒ、は回動軸線４７ＲＹに沿って同軸となるように配置されている。
The
渦巻バネ４５Ｒは、電動モータ４７Ｒ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５１Ｒと減速機４２Ｒとプーリ４３ＲＡ及びプーリ４３ＲＣ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４５Ｒに蓄えられた合成トルクは、プーリ４３ＲＣ及びプーリ４３ＲＡと減速機４２Ｒを介してアシストアーム５１Ｒを回動させる。以上の構成により、電動モータ４７Ｒの出力軸４７ＲＡは、出力軸４７ＲＡの回転角度を減量する減速機４２Ｒを介して出力リンク（図１９の場合、アシストアーム５１Ｒ）に接続されている。
The
渦巻バネ４５Ｒ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５１Ｒの回動角度（出力リンク回動角度検出手段４３ＲＳにて求められる）と、電動モータ４７Ｒの出力軸４７ＲＡの回転角度（モータ回転角度検出手段４７ＲＳにて求められる）と、渦巻バネ４５Ｒ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、バックパック部３７（図２参照）に収容されている制御装置によって行われる。また、特に、荷物の持ち上げ、持ち下げ動作は、直立二足歩行（脚と脊椎を垂直に立てて行う二足歩行）とは異なり、比較的大きなトルクをアシストトルクとして出力するため（減速比も比較的大きい）、対象者に対して違和感のない制御を行う（スムーズな変化のアシストフィーリングを与える）ことが必要で、このようなアクチュエータユニット構造（回転角度（回動角度）検出手段）は、制御の精度向上をすることができ、スムーズな変化のアシストフィーリングの制御が可能となる。
The combined torque stored in the
●［腰サポート部１０に対してフレーム部３０を回動させる回動機構の構造（図２１）と回動の様子（図２２、図２３）］
次に図２１に示す断面図を用いて、腰サポート部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。図２１は、図１において仮想回動軸線１５Ｙを通るＺＹ平面にて切断した右アクチュエータユニット４Ｒ及び腰サポート部１０の断面図であり、右アクチュエータユニット４Ｒについては、図２０に示すＢ−Ｂ断面図である。以下、図２１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 a turning mechanism for turning the
Next, with reference to the cross-sectional view shown in FIG. 21, the details of the rotation mechanism that supports the
回動機構は、回動軸部１５Ｒと、当該回動軸部１５Ｒを嵌め込むための右腰接続部３６Ｒに設けられた軸孔３６ＲＣ（図５参照）と、にて構成されている。回動軸部１５Ｒは、パッド部１２Ａ、芯部１２Ｂ、表皮部１２Ｃの３層を有する右腰装着部１１Ｒの芯部１２Ｂにおける仮想回動軸線１５Ｙと交差する位置に、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における右腰接続部３６Ｒの下方の軸孔３６ＲＣ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に固定して右腰接続部３６Ｒに軸孔３６ＲＣを設けた例を説明したが、回動軸部１５Ｒを右腰接続部３６Ｒに固定して右腰装着部１１Ｒに軸孔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２２及び図２３に示すように、腰サポート部１０に対して、フレーム部３０（フレーム部３０及びジャケット部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２２及び図２３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、腰サポート部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、第３リンク５３Ｒ等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２３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４３ＲＳ（図１９参照）にて検出することができる。
The rotation mechanism includes a
●［右アクチュエータユニット４Ｒを左右に開く開き角度付与機構について（図２１）］
次に、フレーム部３０に対して、右アクチュエータユニット４Ｒを左右方向に回動させる（左右方向に開く）開き角度付与機構について説明する。以下、腰サポート部１０の右側に取り付けられる右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、腰サポート部１０の左側に取り付けられる左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、左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２１における右モータ接続部３５Ｒと接続部４１ＲＣにて構成される第１開き角度付与機構と、図１６及び図１８における出力リンク５０Ｒ、５０ＲＡにて構成される第２開き角度付与機構と、が有る。
● [Opening angle imparting mechanism for opening the
Next, an opening angle imparting mechanism that rotates the
第１開き角度付与機構は、図２１において、右モータ接続部３５Ｒと、右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、右モータ接続部３５Ｒ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、腰サポート部１０に対して、右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２１における右腰接続部３６Ｒ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、腰サポート部１０に対して、右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（及び、左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. 21, the first opening angle providing mechanism is configured by a right
第２開き角度付与機構は、図１６及び図１８において、出力リンク５０Ｒ、５０ＲＡを、左右方向に開く（回動させる）機構であり、構造については、自由度の説明にて、既に説明しているので省略する。例えば対象者が大腿部を左右に開いた場合、図１６及び図１８に示すように、左右に開いた大腿部に追従するように、出力リンク５０Ｒ、５０ＲＡが左右方向に回動する。つまり、第２開き角度付与機構は、右アクチュエータユニット４Ｒのトルク発生部４０Ｒに対して、出力リンク５０Ｒ、５０ＲＡを左右方向に開く（回動させる）機構である（左アクチュエータユニット４Ｌも同様である）。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、出力リンク５０Ｒ、５０ＲＡ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。
The second opening angle imparting mechanism is a mechanism that opens (rotates) the
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、右モータ接続部３５Ｒ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２１に示すように右腰接続部３６Ｒ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）、右アクチュエータユニット４Ｒの回動軸線４０ＲＹ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が右腰接続部３６Ｒと平行な状態の場合（第１開き角度がゼロの場合）、腰サポート部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４０ＲＹは一致した状態が維持される（図２２、図２３参照）。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、（右、左の）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、あるいは出力リンク５０Ｒ、５０ＲＡ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左右の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。
Note that the connection portion 41RC and the
●［制御装置６１の入出力（図２４）］
制御装置６１は、図２４に示すように、バックパック部３７の収容部３７Ｂ（図１２参照）内に収容されている。図２４に示す例では、収容部３７Ｂ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４７Ｒ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. 24)]
As shown in FIG. 24, the
制御装置６１には、入力手段３３ＲＳからの入力信号と、モータ回転角度検出手段４７ＲＳからの検出信号（電動モータ４７Ｒ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４３ＲＳからの検出信号（アシストアーム５１Ｒ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４７Ｒ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３３ＲＳ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４７ＲＳ、出力リンク回動角度検出手段４３ＲＳ、渦巻バネ４５Ｒ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４７ＲＳからの検出信号（電動モータ４７Ｒ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４３ＲＳからの検出信号（アシストアーム５１Ｒ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 means 47RS, the output link rotation angle detection means 43RS, and the
●［制御ブロック（図２５、図２６）と、制御装置６１の処理手順（図２７）］
次に、図２７に示すフローチャートと、図２５及び図２６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２５に示す制御ブロックは、図２７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２６に示す制御ブロックは、図２７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２５及び図２６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２７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２７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. 25 and 26) and processing procedure of control device 61 (FIG. 27)]
Next, the processing procedure of the
●［ステップＳ１００Ｒ、Ｓ１００Ｌ（図２７）］
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２５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４７Ｒのモータ軸の回転角度の検出信号、アシストアーム５１Ｒ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２４に示すトルク判定手段６１Ａ）として機能する。
[Steps S100R, S100L (FIG. 27)]
In step S100R, the
●［ステップＳ２００（図２７）］
ステップＳ２００にて制御装置６１は、判定したトルク関連情報に基づいて、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２５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、判定したトルク関連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２４に示す動作種類判定手段６１Ｂ）として機能する。
[Step S200 (FIG. 27)]
In step S200,
●［ステップＳ２Ａ０、Ｓ２Ｂ０（図２７）］
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. 27)]
In step S2A0, the
●［ステップＳ３００Ｒ、Ｓ３００Ｌ、Ｓ３４０Ｒ、Ｓ３４０Ｌ（図２７）］
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２５におけるブロックＢ１１、Ｂ１２の処理に相当する。
[Steps S300R, S300L, S340R, S340L (FIG. 27)]
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２５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２７）］
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. 27)]
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２７）］
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２５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２６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４５Ｒが伸縮しないように、アシストアーム５１Ｒの回動角度に応じて、電動モータ４７Ｒの回転角度を制御する。
[Steps S500R, S500L (FIG. 27)]
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. 25 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２７）］
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２５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. 27)]
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２７）］
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２５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. 27)]
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２７）］
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２５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. 27)]
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２４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２４に示す補正手段６１Ｄ）、として機能する。
The
●［ステップＳ７４０（図２７）］
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２５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４５Ｒ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における減速軸４２ＲＡをｎａ回転させた場合に増速軸４２ＲＢはｎｂ回転（ｎａ＜ｎｂ）
[Step S740 (FIG. 27)]
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 processing in step S740 corresponds to the processing in 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
●［ステップＳ７５０（図２７）］
ステップＳ７５０にて制御装置６１は、（右）電動モータ４７Ｒ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４７Ｒ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２４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２５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. 27)]
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２８）］
図２８に、ステップＳ１００Ｒ（図２７参照）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２８に示すように、ステップＳ１１０Ｒにて制御装置６１は、入力手段３３ＲＳ（図２参照）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. 28)]
FIG. 28 shows the process of step S110R, which is the details of the process of step S100R (see FIG. 27) ((right) process of input signal and the like related to
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５１Ｒ）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４５Ｒ（図１９参照）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４７Ｒの実モータ軸角度θrM（ｔ）、出力リンク（アシストアーム５１Ｒ）の実リンク角度θＬ（ｔ）、渦巻バネ４５Ｒのバネ定数Ｋｓ、減速機４２Ｒの減速比等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４５Ｒの伸縮量） （式１２）
Further, the
(Right) Composite 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２９）］
ステップＳ１００Ｌ（図２７参照）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２９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. 29)]
Step S100L (see FIG. 27) is a procedure executed subsequent to step S100R, and (left) is a process such as an input signal related to the
●［ステップＳ２００の詳細（図３０）］
ステップＳ２００（図２７参照）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３０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. 30)]
Step S200 (see FIG. 27) is a process for determining the type of motion of the subject. The motion 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. 30 shows the processes of steps S210 to S230C, which are details of the process of step S200 (walking / work determination).
ステップＳ２１０（図３０参照）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. 30), 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３１）］
ステップＳ３００Ｒ（図２７参照）は、図２５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３１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. 31)]
Step S300R (see FIG. 27) corresponds to the processing of blocks B11 and B12 shown in FIG. 25, and is a processing for calculating γ used in block B15. FIG. 31 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３１参照）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３３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. 31),
なお、図３３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３３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. 33 shows an example of a preset reference motion with respect to the load lifting operation, and the subject moves from an 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. 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. 33, 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３３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３３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. 33), 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３３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５）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６）中における（ｄ／ｄｔ）（右）ΔθL,maxは、図３３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６）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３３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. 33 [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３３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. 33), the
以上の手順にて求めた（右）γにより、図３３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３３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３３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３３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。 Based on (right) γ obtained in the above procedure, lifting is completed after starting lifting 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. 33, (right) γ> 1, and the assist torque is increased. In addition, when the actual lifting period is shorter than the lifting period (Ta1) of the reference motion shown in FIG. 33, (right) γ <1, and the assist torque is reduced. Thus, regardless of the actual length of the lifting period, the maximum assist torque during the lifting period is the maximum assist torque (P base ) during the lifting period in the reference operation of FIG.
●［ステップＳ３４０Ｒ、３４０Ｌの詳細（図３２）］
ステップＳ３４０Ｒ（図２７参照）は、図２５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３２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. 32)]
Step S340R (see FIG. 27) corresponds to the process of block B14 shown in FIG. 25, and is a process for obtaining the (right) torque change amount τ ss (t) to be used thereafter. FIG. 32 shows the processes of steps S344R to S370R, which are the details of the process of step S340R (calculating 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３２参照）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３４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３４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３４に示す［持ち上げ基準動作］は、図３３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３３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. 34 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. 33, 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３４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. 34),
ステップＳ３６０Ｒに進んだ場合（図３４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３４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 of Q1 to the position of Q2 in FIG. 34), 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３４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３４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 the above procedure (right) τ ss (t), the assist within the lifting period in FIG. 34 [when the cycle is long with respect to the lifting reference operation and the assist torque before correction is small] 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、右アクチュエータユニット４Ｒ（及び左アクチュエータユニット４Ｌ）は、図１９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。そして右アクチュエータユニット４Ｒ（及び左アクチュエータユニット４Ｌ）の制御装置６１による制御も、図２５〜図３４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”.
●［第２の実施の形態（図３５〜図５１）］
●［アシスト装置２０１の全体構造（図３５〜図３９）］
図３５に、第２の実施の形態のアシスト装置２０１の全体の外観を示す。また図３９に、アシスト装置２０１を各構成要素に分解した分解斜視図を示す。アシスト装置２０１は、身体装着具２０２（図３７参照）と、右アクチュエータユニット２０４Ｒ（図３８参照）及び左アクチュエータユニット２０４Ｌ（図３８参照）とを有している。身体装着具２０２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。右アクチュエータユニット２０４Ｒ及び左アクチュエータユニット２０４Ｌは、身体装着具２０２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。なお、図３５〜図５１に示す第２の実施の形態におけるアシスト装置２０１、身体装着具２０２、右アクチュエータユニット２０４Ｒ、左アクチュエータユニット２０４Ｌは、図１〜図３４に示す第１の実施の形態におけるアシスト装置１、身体装着具２、右アクチュエータユニット４Ｒ、左アクチュエータユニット４Ｌ、のそれぞれに対応している。
[Second Embodiment (FIGS. 35 to 51)]
● [Overall structure of assist device 201 (FIGS. 35 to 39)]
FIG. 35 shows the overall appearance of the
●［身体装着具２０２の外観（図３７、図３９）］
図３７及び図３９に示すように、身体装着具２０２は第１の実施の形態と同様、対象者の腰周りに装着される腰サポート部２１０と、対象者の肩周り及び胸周りに装着されるジャケット部２２０と、ジャケット部２２０が接続されるフレーム部２３０と、フレーム部２３０に取り付けられたバックパック部２３７と、を有している。また、フレーム部２３０は、対象者の背中及び腰周りに配置され、バックパック部２３７と対象者の背中との間となる位置には、クッション２３７Ｇが配置されている。なお、各部の詳細については後述する。
● [Appearance of body wearing device 202 (FIGS. 37 and 39)]
As shown in FIGS. 37 and 39, the
●［右アクチュエータユニット２０４Ｒ、左アクチュエータユニット２０４Ｌの外観（図３８、図３９）］
図３に示す第１の実施の形態のトルク発生部４０Ｒ、４０Ｌ、出力リンク５０Ｒ、５０Ｌと同様に、図３８に示す第２の実施の形態の右アクチュエータユニット２０４Ｒ、左アクチュエータユニット２０４Ｌは、トルク発生部２４０Ｒ、２４０Ｌと、出力リンク２５０Ｒ、２５０Ｌと、を有している。なお、第１の実施の形態と同様、左アクチュエータユニット２０４Ｌは、右アクチュエータユニット２０４Ｒを左右対称としたものであるので、以降の説明では、左アクチュエータユニット２０４Ｌについては説明を省略する。なお、トルク発生部２４０Ｒ、２４０Ｌの内部構造及び制御の処理手順等は、第１の実施の形態のトルク発生部４０Ｒ、４０Ｌの内部構造及び制御の処理手順と同じであるので説明を省略する。また、アクチュエータユニット（２０４Ｒ、２０４Ｌ）におけるフレーム部２３０に近い部分に、アクチュエータ駆動用、制御用、通信用、の各ケーブルの取出口２３３ＲＳ、２３３ＬＳ（接続口）が設けられている。そして、ケーブルの取出口２３３ＲＳ、２３３ＬＳに接続されたケーブル（図示省略）は、フレーム部２３０に沿って配置され、バックパック部２３７に接続される。また、取出口２３３ＲＳ、２３３ＬＳの配置位置は、アクチュエータユニット（２０４Ｒ、２０４Ｌ）の形状や、アクチュエータユニット（２０４Ｒ、２０４Ｌ）の内部のアクチュエータ等の配置などによって変更され、対象者の動作を妨げない適切な位置に配置されている。また、取出口２３３ＲＳ、２３３ＬＳに接続されたケーブル（図示省略）を、フレーム部２３０の内部に収容させるとともに、アクチュエータユニット（２０４Ｒ、２０４Ｌ）の形状や内部のアクチュエータ等の配置などによって、取出口２３３ＲＳ、２３３ＬＳの配置位置を、対象者の動作を妨げない適切な位置に配置するようにしてもよい。
[Appearance of
As with the
出力リンク２５０Ｒは、第１の実施の形態と同様、アシストアーム２５１Ｒ（第１リンクに相当）と、第２リンク２５２Ｒと、第３リンク２５３Ｒと、大腿装着部２５４Ｒ（身体保持部に相当）と、を有している。なお、出力リンク２５０Ｒの詳細については後述する。また、図２に示す第１の実施の形態の入力手段３３ＲＳは、図３５に示す第２の実施の形態では、図示を省略している。
As in the first embodiment, the
また、図３５、図３９に示すように、右サブフレーム２３２Ｒの下端には、右アクチュエータユニット２０４Ｒの接続部２４１ＲＳが固定されている。従って、第２の実施の形態では、右サブフレーム２３２Ｒに対して右アクチュエータユニット２０４Ｒが左右方向に回動せず、かつ、右サブフレーム２３２Ｒに対して右アクチュエータユニット２０４Ｒが上下方向に回動しないことになる。アシストトルクが大きい場合や変化が速い状態が必要な作業（動き）では、不必要にアクチュエータユニットが回動して伝達効率が低下することを防止できる。さらに、アシストトルクが大きい状態や変化が速い状態によっては、右アクチュエータユニット２０４Ｒの上側の上下方向の回動についても、回動させないようにすることで、さらに伝達効率が低下することを防止できる。つまり、アシストトルクが大きい状態や変化が速い状態などのときに、右アクチュエータユニット２０４Ｒを、右サブフレーム２３２Ｒ、背当て部２３７Ｃ（クッション２３７Ｇ）、対象者の背中（上半身）とで、不必要に回動させることなく適切に支持する。そして、適切に支持された右アクチュエータユニット２０４Ｒからアシストトルク（出力リンク２５０Ｒ（図３８参照）からのアシストトルク）を出力することで、対象者の大腿部へ適切にアシストトルクを伝達することができる（左アクチュエータユニット２０４Ｌも同様である）。
Further, as shown in FIGS. 35 and 39, the connection portion 241RS of the
●［フレーム部２３０の構造の詳細（図３９、図４０）］
図３９及び図４０に示すように、フレーム部２３０は、第１の実施の形態と同様、メインフレーム２３１と、右サブフレーム２３２Ｒと、左サブフレーム２３２Ｌ等を有している。また右サブフレーム２３２Ｒの一方端（上端）は、メインフレーム２３１の右側に設けられた接続部（右回動軸部）２３１Ｒに接続され、左サブフレーム２３２Ｌの一方端（上端）は、メインフレーム２３１の左側に設けられた接続部（左回動軸部）２３１Ｌに接続される。接続部２３１Ｒは、いわゆる円筒ダンパであり、同軸に配置された内筒と外筒とを有し、内筒と外筒との間には筒状弾性体が配置されている。そして外筒はメインフレーム２３１に固定され、内筒には右サブフレーム２３２Ｒの一方端が固定されている。同様に、接続部２３１Ｌの外筒はメインフレーム２３１に固定され、内筒には左サブフレーム２３２Ｌの一方端が固定されている。
[Details of structure of frame portion 230 (FIGS. 39 and 40)]
As shown in FIGS. 39 and 40, the
接続部（右回動軸部）２３１Ｒの内筒と外筒との間には、摩擦の大きな筒状弾性体が配置されているので、この摩擦を越える回動力Ｆ（図４０参照）が加えられた場合に、右サブフレーム２３２Ｒは、回動軸線２３１ＲＪ回りに回動する。つまり、メインフレーム２３１に対して右サブフレーム２３２Ｒを回動軸線２３１ＲＪ回りに回動させるためには、より大きな回動力Ｆを印加する必要があり（予め設定された負荷閾値以上の負荷を入力する必要があり）、アシストトルクの伝達時の反力によって回動しないように負荷閾値が設定されている。従って、右サブフレーム２３２Ｒが必要以上に回動することを抑制できるので、安定したアシストトルクを対象者に伝達することができる。つまり、アシストトルクを伝達する際、右サブフレーム及び左サブフレームが不必要に回動して伝達効率が低下することを防止することができる。なお、接続部（左回動軸部）２３１Ｌ及び左サブフレーム２３２Ｌも上記と同様であるので、これらの説明は省略する。
Since a cylindrical elastic body with a large amount of friction is disposed between the inner cylinder and the outer cylinder of the connecting portion (right rotation shaft portion) 231R, a rotational force F (see FIG. 40) exceeding this friction is applied. In this case, the
●［腰サポート部２１０の構造の詳細（図４１）］
図４１に示す第２の実施の形態の腰サポート部２１０において、図８に示す第１の実施の形態の腰サポート部１０と同じものについては、同じ符号を付与している。図４１に示す第２の実施の形態の腰サポート部２１０は、図８に示す第１の実施の形態の腰サポート部１０に対して、右腰装着部２１１Ｒに、切込み２１１ＲＣと、連結ベルト２１９Ｒ及び連結リング２１９ＲＳとが追加され、回動軸部１５Ｒ（図８参照）の代わりに連結孔２１５Ｒが設けられている。同様に、左腰装着部２１１Ｌにも、切込み２１１ＬＣと、連結ベルト２１９Ｌ及び連結リング２１９ＬＳとが追加され、回動軸部１５Ｌ（図８参照）の代わりに連結孔２１５Ｌが設けられている。
● [Details of the structure of the waist support part 210 (FIG. 41)]
In the
連結孔２１５Ｒは、図３８に示す右アクチュエータユニット２０４Ｒの連結部２４０ＲＳとネジ等の連結部材にて連結するための孔である。同様に、腰サポート部２１０の連結孔２１５Ｌは、図３８に示す左アクチュエータユニット２０４Ｌの連結部２４０ＬＳとネジ等の連結部材にて連結するための孔である。これにより、腰サポート部２１０は、右アクチュエータユニット２０４Ｒ及び左アクチュエータユニット２０４Ｌに対して、強固に固定される。従って、対象者に対する腰サポート部２１０の位置のズレを抑制することができるので、アシストトルクを効率よく伝達することができる。
The
図４１に示すように、連結ベルト２１９Ｒの一方端は右腰装着部２１１Ｒに接続され、他方端には連結リング２１９ＲＳが接続されている。そして連結リング２１９ＲＳは、図３５に示すように、ジャケット部２２０に設けられた連結ベルト２２９Ｒ、２２９ＲＤの下端に設けられた連結部２２９ＲＳと接続される。同様に、連結ベルト２１９Ｌの一方端は左腰装着部２１１Ｌに接続され、他方端には連結リング２１９ＬＳが接続されている。そして連結リング２１９ＬＳは、図３５に示すように、ジャケット部２２０に設けられた連結ベルト２２９Ｌ、２２９ＬＤの下端に設けられた連結部２２９ＬＳと接続される。このように、腰サポート部２１０とジャケット部２２０は、対象者の前面または側面において連結ベルト２１９Ｒ、２１９Ｌを介して連結されている。これにより、腰サポート部２１０に対してジャケット部２２０が上方にズレることや、ジャケット部２２０に対して腰サポート部２１０が下方にズレることを防止できる。つまり、アシストトルクの伝達中に、対象者に対する腰サポート部２１０やジャケット部２２０の位置のズレが抑制されるので、アシストトルクを効率よく伝達することができる。なお、対象者の背面においては、腰サポート部２１０とジャケット部２２０は、フレーム部２３０と右アクチュエータユニット２０４Ｒ及び左アクチュエータユニット２０４Ｌと、を介して連結されている。
As shown in FIG. 41, one end of the connecting
図３５に示すように、ジャケット部２２０の連結部２２９ＲＳ（図４４参照）は、腰サポート部２１０の連結リング２１９ＲＳ（図４１参照）に対して着脱可能に接続され、ジャケット部２２０の連結部２２９ＬＳ（図４４参照）は、腰サポート部２１０の連結リング２１９ＬＳ（図４１参照）に対して着脱可能に接続される。従って、連結部２２９ＲＳ、２２９ＬＳは、（腰サポート部２１０に設けられた連結リング２１９ＲＳ、２１９ＬＳ及び連結ベルト２１９Ｒ、２１９Ｌを介して）腰サポート部２１０へのジャケット部２２０の接続と解放を可能とするジャケット・腰サポート着脱機構に相当している。仮に、ジャケット部２２０が背当て部２３７Ｃ（またはフレーム部２３０）と接続されておらず、腰サポート部２１０のみに接続されている構造である場合、上記のジャケット・腰サポート着脱機構を有することで、対象者の体型や体格に合わせて、適切な大きさと形状のジャケット部へと、変更することが容易である。従って、対象者へのジャケット部の装着性を、より向上させることができる。
As shown in FIG. 35, the connecting portion 229RS (see FIG. 44) of the
また、切込み２１１ＲＣ、切込み２１１ＬＣは、例えば対象者が上半身を前方に大きく傾斜させる動作に対する抵抗を軽減する。 In addition, the cut 211RC and the cut 211LC reduce, for example, resistance to an operation in which the subject greatly tilts the upper body forward.
第２の実施の形態では、フレーム部２３０の下方に、右アクチュエータユニット２０４Ｒ及び左アクチュエータユニット２０４Ｌが、フレーム部２３０に対して回動しないように固定されている。またフレーム部２３０の上方には、バックパック部２３７が固定されるとともにジャケット部２２０がベルトを介して接続されている。そして、右アクチュエータユニット２０４Ｒ及び左アクチュエータユニット２０４Ｌには、右アクチュエータユニット２０４Ｒ及び左アクチュエータユニット２０４Ｌに対して回動しないように腰サポート部２１０が固定されている。さらに、腰サポート部２１０とジャケット部２２０は、連結ベルトを介して連結されている。これにより、右アクチュエータユニット２０４Ｒ及び左アクチュエータユニット２０４Ｌからアシストトルクを対象者に伝達した際、アシストトルクの反力を、右アクチュエータユニット２０４Ｒ及び左アクチュエータユニット２０４Ｌが固定されているフレーム部２３０及び腰サポート部２１０にて、しっかりと受け止めることが可能であり、アシストトルクを効率良く伝達することができる。
In the second embodiment, the right actuator unit 204 </ b> R and the left actuator unit 204 </ b> L are fixed below the
●［バックパック部２３７の周囲の構造の詳細（図４２、図４３）］
バックパック部２３７は、シンプルな箱状の形状を有し、第１の実施の形態の収容部３７Ｂと同様、制御装置や電源ユニットや通信手段等が収容されている。バックパック部２３７は、図４２に示すように、メインフレーム２３１の側に背当て部２３７Ｃを有している。そして背当て部２３７Ｃは、メインフレーム２３１に対して上下に移動しないようにメインフレーム２３１に固定されている。メインフレーム２３１における対象者の背中側の両肩に対向する位置には、複数のベルト接続孔２３１Ｈ（ベルト接続部に相当）が上下方向に配置された支持体２３１ＳＲ、２３１ＳＬが設けられている。つまり、ベルト接続孔２３１Ｈ（ベルト接続部）は、対象者の体格に応じて、フレーム部２３０に対するジャケット部２２０の高さ方向の位置を調整可能とするように、複数設けられている。従って、対象者の体格に合わせてジャケット部２２０の高さを適切な位置に調整できる。また、第１の実施の形態の背当て部３７Ｃ（図１１参照）と比較して、上下スライド機構が不要であり、バックパック部２３７に対向している個所のメインフレーム２３１の長さや、ベルト接続孔２３１Ｈの数や位置を調整することで、対象者への調整限界を広くしたり、調整間隔を狭くしたりできるので、特に背の高い人や背の低い人に対しても、容易に調整可能となる（上下スライド機構の場合、スライド機構のストローク限界によって、調整量が決まってしまい、ストローク限界の変更は困難）。従って、複雑な機構もなくシンプルな構造にて、フレーム部２３０に対するジャケット部２２０の高さ方向の位置が、簡単かつ的確に調整される。また、対象者の上半身が前に傾いた場合であっても、背中に接触するクッション２３７Ｇ（背当て部２３７Ｃ）を、対象者の肩から腰の方向へと長くすることで、アシストトルクを出力するアクチュエータユニット（２０４Ｒ、２０４Ｌ）を適切に支持することができる。さらに、対象者の上半身が左右に傾いた場合であっても、対象者の背中の曲がり中心にクッション２３７Ｇ（背当て部２３７Ｃ）が接触することで、アシストトルクを出力するアクチュエータユニット（２０４Ｒ、２０４Ｌ）をより適切に支持することができる（支持剛性が高くなる）。また、バックパック部２３７の内部の部品を平面的に配置することで、バックパック部２３７の厚さ（対象者の背中の面に対して垂直方向）を薄くすることが可能であり、狭い作業現場等において対象者の背後の干渉を低減して作業性を向上させることができる。
● [Details of the structure around the backpack 237 (FIGS. 42 and 43)]
The
また、支持体２３１ＳＲのいずれかのベルト接続孔２３１Ｈ（ベルト接続部）には、図４３に示すように、右肩ベルト２２４Ｒのベルト接続部２２４ＲＳが接続される。同様に、支持体２３１ＳＬのいずれかのベルト接続孔２３１Ｈ（ベルト接続部）には、図４３に示すように、左肩ベルト２２４Ｌのベルト接続部２２４ＬＳが接続される。対象者の体格に合わせて、適切な位置のベルト接続孔２３１Ｈを選択することで、対象者の肩及び胸周りに密着させたジャケット部を、フレーム部に適切に密着させることができる。従って、対象者に対するジャケット部及びフレーム部のズレを抑制し、アシストトルクを効率良く伝達することができる。なお、支持体２３１ＳＲ、２３１ＳＬは、バックパック部２３７に設けられていてもよい。
Further, as shown in FIG. 43, the belt connection portion 224RS of the
バックパック部２３７の下端の左右には、ベルト接続部２３７ＦＲ、２３７ＦＬが設けられている。ベルト接続部２３７ＦＲには、図４３に示すように、右腋ベルト２２５Ｒのベルト接続部２２５ＲＳが接続される。同様に、ベルト接続部２３７ＦＬには、図４３に示すように、左腋ベルト２２５Ｌのベルト接続部２２５ＬＳが接続される。なお、ベルト接続部２３７ＦＲ、２３７ＦＬは、メインフレーム２３１に設けられていてもよい。
Belt connecting portions 237FR and 237FL are provided on the left and right sides of the lower end of the
●［ジャケット部２２０の構造の詳細（図４３、図４４）］
ジャケット部２２０は、図４４に示すように、対象者の肩周り及び胸周りに装着される右胸装着部２２１Ｒと左胸装着部２２１Ｌとを有している。右胸装着部２２１Ｒと左胸装着部２２１Ｌは、バックル２２１Ｂにて、容易に接続と解放が可能とされている。
● [Details of the structure of the jacket portion 220 (FIGS. 43 and 44)]
As shown in FIG. 44, the
右胸装着部２２１Ｒの下方には、固定部２２８Ｒが設けられており、固定部２２８Ｒには、右肩ベルト２２３Ｒの一方端が固定されている。また固定部２２８Ｒには、右腋ベルト２２６Ｒの一方端と、連結ベルト２２９Ｒの一方端が固定されている。右肩ベルト２２３Ｒの他方端は、右肩ベルト保持部材２２３ＲＫ（右肩コキ）を介して右肩ベルト２２４Ｒの一方端に接続されている。そして右肩ベルト２２４Ｒの他方端には、ベルト接続部２２４ＲＳが接続されている。固定部２２８Ｒからベルト接続部２２４ＲＳまでの距離は、右肩ベルト保持部材２２３ＲＫにて調整可能とされている。同様に、右腋ベルト２２６Ｒの他方端は、右腋ベルト保持部材２２６ＲＫ（右腋コキ）を介して右腋ベルト２２５Ｒの一方端に接続されている。そして右腋ベルト２２５Ｒの他方端には、ベルト接続部２２５ＲＳが接続されている。固定部２２８Ｒからベルト接続部２２５ＲＳまでの距離は、右腋ベルト保持部材２２６ＲＫにて調整可能とされている。同様に、連結ベルト２２９Ｒの他方端は、連結ベルト保持部材２２９ＲＫ（連結コキ）を介して連結ベルト２２９ＲＤの一方端に接続されている。そして連結ベルト２２９ＲＤの他方端には、連結部２２９ＲＳが接続されている。固定部２２８Ｒから連結部２２９ＲＳまでの距離は、連結ベルト保持部材２２９ＲＫにて調整可能とされている。なお、左胸装着部２２１Ｌにおける左肩ベルト２２３Ｌ、２２４Ｌ、左腋ベルト２２６Ｌ、２２５Ｌ、連結ベルト２２９Ｌ、２２９ＬＤ等も同様であり、これらの説明は省略する。
A fixing
そして図４３に示すように、右腋ベルト２２５Ｒのベルト接続部２２５ＲＳは、バックパック部２３７のベルト接続部２３７ＦＲに接続され、左腋ベルト２２５Ｌのベルト接続部２２５ＬＳは、バックパック部２３７のベルト接続部２３７ＦＬに接続される。また、右肩ベルト２２４Ｒのベルト接続部２２４ＲＳ、及び左肩ベルト２２４Ｌのベルト接続部２２４ＬＳは、アシスト装置を装着した対象者の肩の位置に合わせて、上下に複数配置されたベルト接続孔２３１Ｈの中から適切なベルト接続孔が選択され、選択されたベルト接続孔２３１Ｈに接続される。そして、対象者の肩周り及び胸周りに右胸装着部２２１Ｒと左胸装着部２２１Ｌが密着するように、右肩ベルト２２３Ｒ、２２４Ｒ、及び左肩ベルト２２３Ｌ、２２４Ｌの長さが調整され、右腋ベルト２２５Ｒ、２２６Ｒ、及び左腋ベルト２２５Ｌ、２２６Ｌの長さが調整される。また、連結ベルト２２９ＲＤの連結部２２９ＲＳ、及び連結ベルト２２９ＬＤの連結部２２９ＬＳは、図３５に示すように腰サポート部２１０に設けられた連結リング２１９ＲＳ、及び連結リング２１９ＬＳ（図４１参照）に接続される。そして、連結ベルト２２９Ｒ、２２９Ｌの長さが調整される。
43, the belt connection portion 225RS of the
なお、図４３に示すように、ベルト接続部２２４ＲＳ、２２４ＬＳは、ベルト接続孔２３１Ｈ（ベルト接続部に相当）に対して着脱可能に接続される。また、ベルト接続部２２５ＲＳは、ベルト接続部２３７ＦＲに対して着脱可能に接続され、ベルト接続部２２５ＬＳは、ベルト接続部２３７ＦＬに対して着脱可能に接続される。従って、ベルト接続部２２４ＲＳ、２２４ＬＳ、２２５ＲＳ、２２５ＬＳは、背当て部２３７Ｃ（またはフレーム部２３０）に設けられたベルト接続部（２３１Ｈ、２３７ＦＲ、２３７ＦＬ）へのジャケット部２２０の接続と解放を可能とするジャケット・フレーム着脱機構に相当している。また、図４３に示す連結部２２９ＲＳは、図３５に示すように腰サポート部２１０の連結リング２１９ＲＳ（図４１参照）に対して着脱可能に接続され、図４３に示す連結部２２９ＬＳは、図３５に示すように腰サポート部２１０の連結リング２１９ＬＳ（図４１参照）に対して着脱可能に接続される。従って、連結部２２９ＲＳ、２２９ＬＳは、腰サポート部２１０（腰サポート部２１０に設けられた連結リング２１９ＲＳ、２１９ＬＳ）へのジャケット部２２０の接続と解放を可能とするジャケット・腰サポート着脱機構に相当している。上記のジャケット・フレーム着脱機構、ジャケット・腰サポート着脱機構を有することで、対象者の体型や体格に合わせて、適切な大きさと形状のジャケット部へと、変更することが容易である。従って、対象者へのジャケット部の装着性を、より向上させることができる。
As shown in FIG. 43, the belt connecting portions 224RS and 224LS are detachably connected to the
ジャケット部２２０は、非常にシンプルかつ軽量な構造にて（右肩ベルト、左肩ベルト、右腋ベルト、左腋ベルトによって）、対象者の右肩、左肩、右腋、左腋に密着される構造を有しているとともに、（連結ベルトによって）腰サポート部２１０に対する位置のズレも抑制されている。従って、ジャケット部２２０は、対象者に適切に密着され、アシストトルクをより効率よく伝達することができる。
The
また、図３６に示すアシスト装置２０１Ａは、図３５に示すアシスト装置２０１のジャケット部２２０における右腋ベルト２２５Ｒと左腋ベルト２２５Ｌを、密着ベルト２２５ＲＬに変更した例を示している。図３６に示すように、右腋ベルト２２５Ｒ（図４３参照）、左腋ベルト２２５Ｌ（図４３参照）、ベルト接続部２２５ＲＳ、２２５ＬＳ（図４３参照）、ベルト接続部２３７ＦＲ、２３７ＦＬ（図４３参照）、が省略され、右腋ベルト２２５Ｒと左腋ベルト２２５Ｌとを一本化した密着ベルト２２５ＲＬに変更されている。また、一本化することなく、右腋ベルト２２５Ｒと左腋ベルト２２５Ｌを接続して密着ベルト２２５ＲＬとしてもよい。そして密着ベルト２２５ＲＬは、対象者の胸部から腹部の間の胴部に巻かれ、対象者の胴部とジャケット部２２０Ａとを密着させる。
36 shows an example in which the
図３６に示す密着ベルト２２５ＲＬは、右腋ベルト保持部材２２６ＲＫ（図４３参照）を介して右腋ベルト２２６Ｒに接続され、左腋ベルト保持部材２２６ＬＫ（図４３の左胸装着部２２１Ｌの裏側、図４４参照）を介して左腋ベルト２２６Ｌに接続されている。密着ベルト２２５ＲＬは、右腋ベルト保持部材２２６ＲＫ及び左腋ベルト保持部材２２６ＬＫを調整することで、ベルト長さが調整される。密着ベルト２２５ＲＬは、ジャケット部２２０Ａの下側周囲を、対象者の胴部の周囲に密着させることで、例えば対象者の荷物の持ち上げ・持ち下げ動作にて、対象者が前にかがんだり（前屈しても）、背をそらしても（後屈しても）、ジャケット部２２０Ａと対象者の胴部周囲との密着性の低下を抑制することが可能である。従って、密着ベルト２２５ＲＬによって、ジャケット部２２０Ａの密着性低下によるばたつきの抑制と、アシストトルクを効率良く伝達することが可能になる。また、対象者の胴部の周囲を密着させる位置は、対象者の胸部から腹部の間（胴体の周囲）でよい。より好ましい位置としては、対象者の胸部の下側の周囲（下方の肋骨の周囲）に密着ベルト２２５ＲＬを密着させることが好ましい。この場合、バックパック部２３７の下側で、密着ベルト２２５ＲＬが対象者の胸周りの骨部（下方の肋骨）を押さえることになり、対象者の腹部を締め付ける圧迫感がない。また、バックパック部２３７に近い位置にジャケット部２２０Ａを保持することで、装着感が良く（圧迫感がないほど良い）、アシストトルクを効率良く伝達することができる。さらに、持ち下げ動作時のアシストトルクを維持するときなどにも、ジャケット部２２０と対象者の胴部周囲との密着性の低下を抑制することも可能であって、装着感が良く、アシストトルクを効率良く伝達することができる。
36 is connected to the
●［右アクチュエータユニット２０４Ｒ（左アクチュエータユニット２０４Ｌ）のリンク機構（図３８、図４５〜図５１）］
次に図３８、図４５〜図５１を用いて、右アクチュエータユニット２０４Ｒのリンク機構の詳細について説明する。なお、左アクチュエータユニット２０４Ｌのリンク機構も同様であるので、左アクチュエータユニット２０４Ｌのリンク機構の説明は省略する。リンク機構の例として、図４５に示す出力リンク２５０Ｒの例と、図４６に示す出力リンク２５０ＲＡの例について説明する。
[Link mechanism of
Next, the details of the link mechanism of the
図４５に示す出力リンク２５０Ｒは、アシストアーム２５１Ｒ（第１リンクに相当）と、第２リンク２５２Ｒと、第３リンク２５３Ｒと、大腿装着部２５４Ｒ（身体保持部に相当）とが、それぞれジョイント部にて連結されて構成されることで、複数の連結部材にて構成されている。なお、図４５に示す大腿装着部２５４Ｒは、図４７に示す大腿ベルト２５５Ｒの記載を省略している。アシストアーム２５１Ｒは、トルク発生部２４０Ｒ内にて発生させたアシストトルクと、対象者の大腿部の動作による対象者トルクと、が合成された合成トルクによって、アシスト対象身体部（この場合、股関節）を通る回動軸線２４０ＲＹ（回動軸線２１５Ｙ、図３５参照）回りに回動する。アシストアーム２５１Ｒは、図１９に示すアシストアーム５１Ｒに相当しており、図１９に示す電動モータ４７Ｒ（アクチュエータ）から回動軸線４０ＲＹ回りに回動可能とされている。
The
アシストアーム２５１Ｒの先端には、回動軸線２５１ＲＪ回りに回動可能となるように、第２リンク２５２Ｒの一方端が、第１ジョイント部２５１ＲＳにて連結されている。つまり、第１ジョイント部２５１ＲＳは、アシストアーム２５１Ｒに対して第２リンク２５２Ｒを、アシストアーム２５１Ｒに設定された回動軸線２５１ＲＪ（第１ジョイント回動軸線に相当）回りに回動可能な自由度１を有する連結構造とされている。また、第２リンク２５２Ｒの他方端には、回動軸線２５２ＲＪ回りに回動可能となるように、第３リンク２５３Ｒの一方端が、第２ジョイント部２５２ＲＳにて連結されている。つまり、第２ジョイント部２５２ＲＳは、第２リンク２５２Ｒに対して第３リンク２５３Ｒを、第２リンク２５２Ｒに設定された回動軸線２５２ＲＪ（第２ジョイント回動軸線に相当）回りに回動可能な自由度１を有する連結構造とされている。また、第３リンク２５３Ｒの他方端は、第３ジョイント部２５３ＲＳ（図４５の例では球面ジョイント）にて大腿装着部２５４Ｒと連結されている。従って、第３リンクと大腿装着部２５４Ｒ（身体保持部）との間の第３ジョイント部２５３ＲＳは、自由度３の連結構造とされている。以上より、図４５に示す出力リンク２５０Ｒの自由度の総数は、１＋１＋３＝５である。第３ジョイント部２５３ＲＳが自由度３を有する球面ジョイントの場合、対象者が開脚した場合等において、対象者の大腿部に密着させた身体保持部を、開脚した大腿部に密着させたまま適切に追従させることが容易となる。
One end of the
なお、出力リンク２５０Ｒの自由度の総数は、３以上であればよい。例えば、図４７に示すように、第３リンク２５３Ｒの他方端に対して、回動軸線２５３ＲＪ回りに大腿装着部２５４Ｒが回動可能となるように第３ジョイント部２５３ＲＳを構成してもよい。図４７の例では、第３ジョイント部２５３ＲＳは、第３リンク２５３Ｒに対して大腿装着部２５４Ｒを、第３リンク２５３Ｒに設定された回動軸線２５３ＲＪ（第３ジョイント回動軸線に相当）回りに回動可能な自由度１を有する連結構造とされている。従って、この場合の出力リンクの自由度の総数は、第１ジョイント部２５１ＲＳの自由度が「１」、第２ジョイント部２５２ＲＳの自由度が「１」であるので、１＋１＋１＝３となる。第３ジョイント部２５３ＲＳが自由度１を有するジョイントの場合、対象者が開脚した場合等において、第３ジョイント部が自由度３のジョイントである場合と比較して、対象者の大腿部に密着させた身体保持部の位置がズレにくくなり、アシストトルクをより効率良く伝達することができる。
The total number of degrees of freedom of the
自由度の総数が３以上であれば、図４５に示すように、対象者の体格や動作（左右の脚を開く動作等）に応じて、大腿装着部２５４Ｒの位置を、上下や左右に移動可能であるとともに、大腿装着部２５４Ｒを回転させたり傾斜させたりすることが可能であり、対象者の大腿部に密着させることができる。従って、アシストトルクを効率よく伝達することができる。なお、第２リンクや第３リンクの回動範囲を制限するストッパを設けると、より好ましい。
If the total number of degrees of freedom is 3 or more, as shown in FIG. 45, the position of the
なお、図４７に示すように、第３リンク２５３Ｒに連結されて対象者の大腿部に装着される大腿装着部２５４Ｒと、対象者の大腿部を一周するように大腿装着部２５４Ｒに設けられて伸縮可能な大腿ベルト２５５Ｒと、にて身体保持部が構成されている。大腿ベルト２５５Ｒは伸縮する弾性体で形成されており、一方端の側は大腿装着部２５４Ｒに固定され、他方端の側は面ファスナ２５５ＲＭとされている。また大腿装着部２５４Ｒにおける大腿ベルト２５５Ｒの他方端の側と対向する位置には、面ファスナ２５４ＲＭが設けられている。従って、大腿装着部２５４Ｒを大腿部に装着した対象者は、大腿ベルト２５５Ｒを少し引っ張りながら自身の大腿部に巻回して、大腿ベルト２５５Ｒの他方端の側の面ファスナ２５５ＲＭを、大腿装着部２５４Ｒの面ファスナ２５４ＲＭに重ねることで、大腿装着部２５４Ｒを容易にかつズレないように大腿部に密着させることができる。
As shown in FIG. 47, a
また図４７は大腿装着部２５４Ｒ及び大腿ベルト２５５Ｒにて身体保持部を構成した例を示しているが、図４８は大腿装着部２５４Ｒ及び大腿ベルト２５５Ｒと、膝下ベルト２５７Ｒと、にて身体保持部を構成した例を示している。図４８に示すように、大腿ベルト２５５Ｒは、対象者の膝上部の大腿部を一周するように大腿装着部２５４Ｒに設けられている。また膝下ベルト２５７Ｒは、対象者の膝下部を一周するように設けられている。また、膝下ベルト２５７Ｒは、大腿ベルト２５５Ｒと同じ材質で形成され、大腿ベルト２５５Ｒと同様、面ファスナを有して膝下部に密着される。そして大腿ベルト２５５Ｒと膝下ベルト２５７Ｒは、対象者の膝の裏側において、対象者の大腿部から足先方向に延びる連結部材２５６Ｒにて連結されている。連結部材２５６Ｒは、対象者の膝の裏に配置され、対象者の膝の曲げ伸ばしに追従して曲がることが可能な材質とされている。このように、大腿ベルト２５５Ｒは対象者の膝上側に密着されて保持され、膝下ベルト２５７Ｒは対象者の膝下側に密着されて保持される。つまり、大腿ベルト２５５Ｒと膝下ベルト２５７Ｒにて、対象者の膝を上下から挟み込むように身体保持部を密着させる。従って、対象者の歩行や荷物の持ち上げ・持ち下げのときなどの膝部の急な動き（曲げ伸ばし）や大きなアシストトルクなどに対しても、対象者の大腿部（膝上部）及び膝下部に密着させた身体保持部の位置のズレが抑制され、アシストトルクをより効率良く伝達することができる。
47 shows an example in which the body holding portion is configured by the
図４６に示す出力リンク２５０ＲＡは、アシストアーム２５１Ｒ（第１リンクに相当）と、第２リンク２５２ＲＡ（及び第２ジョイント部２５２ＲＳ）と、第３リンク２５３ＲＡと、大腿装着部２５４Ｒ（身体保持部に相当）とが、それぞれジョイント部にて連結されて構成されることで、複数の連結部材にて構成されている。なお、図４６に示す大腿装着部２５４Ｒは、図４７に示す大腿ベルト２５５Ｒの記載を省略している。アシストアーム２５１Ｒは、トルク発生部２４０Ｒ内にて発生させたアシストトルクと、対象者の大腿部の動作による対象者トルクと、が合成された合成トルクによって、アシスト対象身体部（この場合、股関節）を通る回動軸線２４０ＲＹ（回動軸線２１５Ｙ、図３５参照）回りに回動する。アシストアーム２５１Ｒは、図１９に示すアシストアーム５１Ｒに相当しており、図１９に示す電動モータ４７Ｒ（アクチュエータ）から回動軸線４０ＲＹ回りに回動可能とされている。
The output link 250RA shown in FIG. 46 includes an
アシストアーム２５１Ｒの先端には、回動軸線２５１ＲＪ回りに回動可能となるように、第２リンク２５２ＲＡの端部が、第１ジョイント部２５１ＲＳにて連結されている。つまり、第１ジョイント部２５１ＲＳは、アシストアーム２５１Ｒに対して第２リンク２５２ＲＡを、アシストアーム２５１Ｒに設定された回動軸線２５１ＲＪ（第１ジョイント回動軸線に相当）回りに回動可能な自由度１を有する連結構造とされている。また、第２リンク２５２ＲＡと第２ジョイント部２５２ＲＳは一体化されており、第２リンク２５２ＲＡには、長手方向であるスライド軸線２５２ＲＳＪに沿って往復スライド可能な第３リンク２５３ＲＡの一方端の側が、第２ジョイント部２５２ＲＳにて連結されている。つまり、第２ジョイント部２５２ＲＳは、第２リンク２５２ＲＡに対して第３リンク２５３ＲＡを、第２リンク２５３ＲＡに設定されたスライド軸線２５２ＲＳＪ（第２ジョイントスライド軸線に相当）に沿ってスライド可能な自由度１を有する連結構造とされている。また、第３ジョイント部２５３ＲＳ（図４６の例では球面ジョイント）にて大腿装着部２５４Ｒと連結されている。従って、第３リンクと大腿装着部２５４Ｒ（身体保持部）との間の第３ジョイント部２５３ＲＳは、自由度３の連結構造とされている。以上より、図４６に示す出力リンク２５０ＲＡの自由度の総数は、１＋１＋３＝５である。なお自由度の総数は３以上であればよいので、図４７に示すように、第３ジョイント部を、大腿装着部２５４Ｒが回動軸線２５３ＲＪ回りに回動可能となるように自由度１の連結構造としてもよい。
The end of the
自由度の総数が３以上であれば、図４６に示すように、対象者の体格や動作（左右の脚を開く動作等）に応じて、大腿装着部２５４Ｒの位置を、上下や左右に移動可能であるとともに、大腿装着部２５４Ｒを回転させたり傾斜させたりすることが可能であり、対象者の大腿部に密着させることができる。従って、アシストトルクを効率よく伝達することができる。なお、第２リンクの回動範囲や第３リンクのスライド範囲を制限するストッパを設けると、より好ましい。また、図４５に示す出力リンク２５０Ｒでは、対象者が開脚して、膝を折り曲げて腰を落とす（しゃがむ）ときに、対象者の脚部の外側へ第２ジョイント部２５２ＲＳ、第３リンク２５３Ｒなどがはみ出してしまう。しかし、図４６に示す出力リンク２５０ＲＡでは、第２ジョイント部２５２ＲＳ、第３リンク２５３ＲＡなどがはみ出すことが抑制されるので、対象者が狭いところで作業を行う場合であっても、出力リンク２５０ＲＡの干渉が抑制され、効率よく作業を行うことができる。
If the total number of degrees of freedom is 3 or more, as shown in FIG. 46, the position of the
また、図４７を用いて上述したように、大腿装着部２５４Ｒには、大腿ベルト２５５Ｒが設けられており、この大腿ベルト２５５Ｒにて、大腿装着部２５４Ｒを、対象者の大腿部に容易にかつズレないように大腿部に密着させることができる。
As described above with reference to FIG. 47, the
また、図４９〜図５１は、図４６に示すリンク機構において、第３リンク２５３ＲＡと大腿装着部２５４Ｒとの連結部である第３ジョイント部２５３ＲＳの位置を、対象者の大腿部の前面に配置した例（図４９）、対象者の大腿部の外側となる側面に配置した例（図５０）、対象者の大腿部の背面に配置した例（図５１）、を説明する図である。
49 to 51, in the link mechanism shown in FIG. 46, the position of the third joint portion 253RS, which is a connecting portion between the third link 253RA and the
図４９の例は、第２リンク２５２ＲＡの下方を対象者の前方に向けて延長させて、第２ジョイント部２５２ＲＳと第３リンク２５３ＲＡを対象者の前面に配置し、第３ジョイント部２５３ＲＳの位置を、対象者の大腿部の前面に配置している。この場合、アシストトルクを伝達する際には、対象者の前面に配置された第３ジョイント部２５３ＲＳ（アシストトルクが印加される力点）を、前面側から背面側に押し付ける、あるいは背面側から前面側に引っ張るので、効率よくアシストトルクを伝達することができる。ただし、対象者の前面に配置された第２ジョイント部２５２ＲＳと第３リンク２５３ＲＡが、対象者の作業の種類（例えば、荷物の持ち上げ持ち下げ作業）によっては、作業時に邪魔となる可能性がある。 In the example of FIG. 49, the lower side of the second link 252RA is extended toward the front of the subject, and the second joint portion 252RS and the third link 253RA are arranged in front of the subject, and the position of the third joint portion 253RS Is placed on the front surface of the subject's thigh. In this case, when transmitting the assist torque, the third joint portion 253RS (power point to which the assist torque is applied) arranged on the front surface of the subject is pressed from the front side to the back side, or from the back side to the front side. Therefore, the assist torque can be transmitted efficiently. However, the second joint part 252RS and the third link 253RA arranged on the front surface of the subject may interfere with the work depending on the type of the subject's work (for example, lifting and lifting the load). .
図５０の例は、第２ジョイント部２５２ＲＳと第３リンク２５３ＲＡを対象者の側面に配置し、第３ジョイント部２５３ＲＳの位置を、対象者の大腿部の外側となる側面に配置している。この場合、アシストトルクを伝達する際には、対象者の側面に配置された第３ジョイント部２５３ＲＳ（アシストトルクが印加される力点）を、前面側から背面側に押し付ける、あるいは背面側から前面側に引っ張ることになる。図４９の場合と比較して、例えば荷物の持ち上げ持ち下げ作業時において、対象者の側面に配置された第２ジョイント部２５２ＲＳと第３リンク２５３ＲＡが対象者の作業時に邪魔となる可能性は少ない。しかし、アシストトルクが印加される力点が対象者の側面であるため、アシストトルクが印加された際、対象者の大腿部に装着された大腿装着部２５４Ｒが、対象者の大腿部周りに回転する可能性があり、アシストトルクの伝達効率が低下する可能性が考えられる。
In the example of FIG. 50, the second joint portion 252RS and the third link 253RA are disposed on the side surface of the subject, and the position of the third joint portion 253RS is disposed on the side surface that is outside the thigh of the subject. . In this case, when transmitting the assist torque, the third joint part 253RS (power point to which the assist torque is applied) arranged on the side surface of the subject is pressed from the front side to the back side, or from the back side to the front side. Will pull on. Compared to the case of FIG. 49, for example, when lifting and lifting a load, there is less possibility that the second joint portion 252RS and the third link 253RA arranged on the side surface of the subject will interfere with the subject's work. . However, since the force point to which the assist torque is applied is the side surface of the subject, when the assist torque is applied, the
図５０の例は、第２リンク２５２ＲＡの下方を対象者の後方に向けて延長させて、第２ジョイント部２５２ＲＳと第３リンク２５３ＲＡを対象者の背面に配置し、第３ジョイント部２５３ＲＳの位置を、対象者の大腿部の背面に配置している。この場合、アシストトルクを伝達する際には、対象者の背面に配置された第３ジョイント部２５３ＲＳ（アシストトルクが印加される力点）を、前面側から背面側に引っ張る、あるいは背面側から前面側に押し付けるので、効率よくアシストトルクを伝達することができる。ただし、例えば荷物の持ち上げ持ち下げ作業時において、対象者の背面に配置された第２ジョイント部２５２ＲＳと第３リンク２５３ＲＡが、対象者の作業時に邪魔となる可能性は少ないが、対象者が椅子等に腰掛ける際に邪魔となる可能性が考えられる。 In the example of FIG. 50, the lower side of the second link 252RA is extended toward the rear of the subject, and the second joint portion 252RS and the third link 253RA are arranged on the back side of the subject, and the position of the third joint portion 253RS Is placed on the back of the subject's thigh. In this case, when transmitting the assist torque, the third joint portion 253RS (power point to which the assist torque is applied) arranged on the back surface of the subject is pulled from the front side to the back side, or from the back side to the front side. Since it presses against, assist torque can be transmitted efficiently. However, for example, during the lifting and lifting operation of the luggage, the second joint portion 252RS and the third link 253RA arranged on the back surface of the subject are less likely to become an obstacle during the work of the subject. There is a possibility of getting in the way when sitting on the floor.
本発明のアシスト装置の構造、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２７〜図３２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４５Ｒ（図１９参照）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 assist device of the present invention without changing the gist of the present invention. For example, the processing procedure of the control device is not limited to the flowcharts shown in FIGS. In the description of the present embodiment, an example using the
本実施の形態にて説明したアシスト装置１では、ベルト保持部材として、コキまたはバックルを用いる例を説明した。そして、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ベルト保持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、コキにベルトを通すことで、引っ張ったベルトが緩まないようにしたが、コキ以外のベルト保持部材を用いてもよい。また、コキとバックルの双方の機能を有するベルト保持部材を用いてもよい。
In the
本実施の形態にて説明したアシスト装置１は、アシスト倍率α、微分補正ゲインβを、入力手段３３ＲＳ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２４参照）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２４参照）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２４中の実モータ軸角度θrM）、出力リンク回動角度（図２４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、左右の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。そして左右の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、２０１、２０１Ａ アシスト装置
２、２０２ 身体装着具
４Ｌ、２０４Ｌ 左アクチュエータユニット
４Ｒ、２０４Ｒ 右アクチュエータユニット
１０、２１０ 腰サポート部
１１Ｌ、２１１Ｌ 左腰装着部
１１ＬＡ 左腰部
１１ＬＢ 左臀部
１１Ｒ、２１１Ｒ 右腰装着部
１１ＲＡ 右腰部
１１ＲＢ 右臀部
１２Ａ パッド部
１２Ｂ 芯部
１２Ｃ 表皮部
１３ＬＡ 左腰締めベルト
１３ＬＢ 腰ベルト保持部材（腰バックル）
１３ＲＡ 右腰締めベルト
１３ＲＢ 腰ベルト保持部材（腰バックル）
１５Ｒ、１５Ｌ 回動軸部
１５ＲＢ 軸受
１５ＲＣ 抜け止めリング
１５Ｙ 仮想回動軸線
１６Ａ 背面腰ベルト
１６Ｂ 臀部上ベルト
１６Ｃ 臀部下ベルト
１７ＬＡ 左骨盤上ベルト
１７ＬＢ 左骨盤下ベルト
１７ＬＣ 左上ベルト保持部材（左上コキ）
１７ＬＤ 左下ベルト保持部材（左下コキ）
１７ＲＡ 右骨盤上ベルト
１７ＲＢ 右骨盤下ベルト
１７ＲＣ 右上ベルト保持部材（右上コキ）
１７ＲＤ 右下ベルト保持部材（右下コキ）
２０、２０Ｚ、２２０、２２０Ａ ジャケット部
２１Ｌ、２２１Ｌ 左胸装着部
２１Ｒ、２１ＲＺ、２２１Ｒ 右胸装着部
２１Ｆ ファスナ
２３ＬＫ 左肩ベルト保持部材（左肩コキ）
２３ＲＫ 右肩ベルト保持部材（右肩コキ）
２４Ｌ 左肩ベルト
２４ＬＢ、２４ＲＢ バックル
２４Ｒ 右肩ベルト
２５Ｌ 左腋ベルト（左胸締めベルト）
２５ＬＺ 左胸締めベルト
２５ＬＢ、２５ＲＢ バックル
２５Ｒ 右腋ベルト（右胸締めベルト）
２５ＲＺ 右胸締めベルト
２６ＬＣ 左胸ベルト保持部材（左胸バックル）
２６ＲＣ 右胸ベルト保持部材（右胸バックル）
２７ＬＫ 左腋ベルト保持部材（左腋コキ）
２７ＲＫ 右腋ベルト保持部材（右腋コキ）
２８Ｌ 左腋ベルト
２８ＬＫ 左腋ベルト保持部材（左腋コキ）
２８Ｒ 右腋ベルト
２８ＲＫ 右腋ベルト保持部材（右腋コキ）
３０、２３０ フレーム部
３１、２３１ メインフレーム
３１Ｌ、２３１Ｌ 接続部（左回動軸部）
３１Ｒ、２３１Ｒ 接続部（右回動軸部）
３２Ｌ、２３２Ｌ 左サブフレーム
３２Ｒ、２３２Ｒ 右サブフレーム
３３Ｌ 接続部（左サブ回動軸部）
３３Ｒ 接続部（右サブ回動軸部）
３３ＲＢ、３３ＬＢ ボックス
３３ＲＳ 入力手段
３４Ｌ 左接続部
３４Ｒ 右接続部
３６Ｌ 左腰接続部
３６Ｒ 右腰接続部
３７、２３７ バックパック部
３７Ａ フレーム接続部
３７Ｂ 収容部
３７Ｃ、２３７Ｃ 背当て部
３７Ｄ スライドレール（スライド機構）
３７ＥＬ、３７ＥＲ、３７ＦＬ、３７ＦＲ、２３７ＦＬ、２３７ＦＲ ベルト接続部
３７Ｇ、２３７Ｇ クッション
４０Ｒ、４０Ｌ、２４０Ｒ、２４０Ｌ トルク発生部
４０ＲＹ、２４０ＲＹ 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
４２ＲＡ 減速軸
４２ＲＢ 増速軸
４３ＲＡ、４３ＲＣ プーリ
４３ＲＤ フランジ部
４３ＲＥ 伝達軸
４３ＲＳ 出力リンク回動角度検出手段
４５Ｒ 渦巻バネ
４７Ｒ 電動モータ（アクチュエータ）
４７ＲＡ 出力軸
４７ＲＳ モータ回転角度検出手段
４８Ｒ サブフレーム
５０Ｒ、５０ＲＡ、２５０Ｒ、２５０ＲＡ 出力リンク
５１Ｒ、２５１Ｒ アシストアーム（第１リンク）
５１ＲＪ、５２ＲＪ、２５１ＲＪ、２５２ＲＪ、２５３ＲＪ 回動軸線
５１ＲＳ、２５１ＲＳ 第１ジョイント部
５２Ｒ、５２ＲＡ、２５２Ｒ、２５２ＲＡ 第２リンク
５２ＲＳ、２５２ＲＳ 第２ジョイント部
５３Ｒ、５３ＲＡ、２５３Ｒ、２５３ＲＡ 第３リンク
５３ＲＳ、２５３ＲＳ 第３ジョイント部
５４Ｒ、２５４Ｒ 大腿装着部（身体保持部）
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）
６２ モータドライバ
６３ 電源ユニット
６４ 通信手段
２１１ＲＣ、２１１ＬＣ 切込み
２１５Ｒ、２１５Ｌ 連結孔
２１９Ｒ、２１９Ｌ 連結ベルト
２１９ＲＳ、２１９ＬＳ 連結リング
２２３Ｌ、２２４Ｌ 左肩ベルト
２２３Ｒ、２２４Ｒ 右肩ベルト
２２３ＬＫ 左肩ベルト保持部材（左肩コキ）
２２３ＲＫ 右肩ベルト保持部材（右肩コキ）
２２４ＲＳ、２２４ＬＳ ベルト接続部（ジャケット・フレーム着脱機構）
２２５Ｌ、２２６Ｌ 左腋ベルト
２２５Ｒ、２２６Ｒ 右腋ベルト
２２５ＲＳ、２２５ＬＳ ベルト接続部（ジャケット・フレーム着脱機構）
２２５ＲＬ 密着ベルト
２２６ＬＫ 左腋ベルト保持部材（左腋コキ）
２２６ＲＫ 右腋ベルト保持部材（右腋コキ）
２２８Ｒ、２２８Ｌ 固定部
２２９Ｒ、２２９Ｌ、２２９ＲＤ、２２９ＬＤ 連結ベルト
２２９ＲＫ、２２９ＬＫ 連結ベルト保持部材（連結コキ）
２２９ＲＳ、２２９ＬＳ 連結部（ジャケット・腰サポート着脱機構）
２３１Ｈ ベルト接続孔（ベルト接続部）
２３１ＳＲ、２３１ＳＬ 支持体
２３３ＲＳ、２３３ＬＳ 取出口
２５５Ｒ 大腿ベルト
２５６Ｒ 連結部材
２５７Ｒ 膝下ベルト
Ｋ 姿勢補正ゲイン
Ｋｓ バネ定数
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）
1, 201, 201A Assist
13RA right waist belt 13RB waist belt holding member (waist buckle)
15R, 15L Rotating shaft 15RB Bearing
17LD Lower left belt holding member (lower left foot)
17RA Right pelvic upper belt 17RB Right pelvic lower belt 17RC Upper right belt holding member (upper right handjob)
17RD Lower right belt holding member (lower right footjob)
20, 20Z, 220,
23RK Right shoulder belt holding member (Right shoulder job)
24L left shoulder belt 24LB,
25LZ Left chest belt 25LB,
25RZ Right chest belt 26LC Left chest belt holding member (Left chest buckle)
26RC Right chest belt holding member (Right chest buckle)
27LK port belt holding member (port job)
27RK Starboard Belt Holding Member (Starboard Footjob)
28L port belt 28LK port belt holding member (portal handjob)
28R starboard belt 28RK starboard belt holding member (starboard job)
30, 230 Frame part 31,231
31R, 231R connection part (right rotation shaft part)
32L,
33R connection (right sub-rotating shaft)
33RB, 33LB box 33RS input means 34L left
37EL, 37ER, 37FL, 37FR, 237FL, 237FR
47RA Output shaft 47RS Motor rotation angle detection means
51RJ, 52RJ, 251RJ, 252RJ, 253RJ Rotation axis 51RS, 251RS First
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)
62
223RK Right shoulder belt holding member (Right shoulder job)
224RS, 224LS Belt connection (jacket / frame attachment / detachment mechanism)
225L,
225RL adhesion belt 226LK port belt holding member (port job)
226RK starboard belt holding member (starboard footjob)
228R,
229RS, 229LS connecting part (jacket / waist support attaching / detaching mechanism)
231H Belt connection hole (Belt connection part)
231SR, 231SL Support 233RS,
Claims (5)
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、
前記身体装着具は、回動軸部を有するメインフレームと、前記回動軸部に接続されて前記回動軸部の軸線回りに回動するサブフレームと、を有しており、対象者の体格に合うようにサブフレームが回動可能とされている、
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 body wearing device includes a main frame having a rotation shaft portion, and a subframe connected to the rotation shaft portion and rotating around an axis of the rotation shaft portion. The subframe can be rotated to fit the physique,
Assist device.
前記メインフレームは、対象者の背中側における右側に配置される前記回動軸部である右回動軸部と、対象者の背中側における左側に配置される回動軸部である左回動軸部と、を有しており、
前記サブフレームは、前記右回動軸部に接続される右サブフレームと、前記左回動軸部に接続される左サブフレームと、にて構成されており、対象者の腰部の幅に合うように回動可能とされている、
アシスト装置。 The assist device according to claim 1,
The main frame is a right rotation shaft portion that is the rotation shaft portion disposed on the right side on the subject's back side, and a left rotation that is a rotation shaft portion disposed on the left side on the subject's back side. A shaft portion, and
The sub-frame includes a right sub-frame connected to the right rotation shaft portion and a left sub-frame connected to the left rotation shaft portion, and matches the width of the waist of the subject. So that it can rotate,
Assist device.
前記アクチュエータユニットは、対象者の右側の前記アシスト対象身体部に装着される右アクチュエータユニットと、対象者の左側の前記アシスト対象身体部に装着される左アクチュエータユニットと、にて構成されており、
前記右サブフレームは、一方端が前記右回動軸部に接続され、他方端には右サブ回動軸部が設けられており、
前記右サブ回動軸部には、前記右サブ回動軸部の軸線回りに回動する右接続部を介して前記右アクチュエータユニットが接続されており、
前記左サブフレームは、一方端が前記左回動軸部に接続され、他方端には左サブ回動軸部が設けられており、
前記左サブ回動軸部には、前記左サブ回動軸部の軸線回りに回動する左接続部を介して前記左アクチュエータユニットが接続されている、
アシスト装置。 The assist device according to claim 2,
The actuator unit is composed of a right actuator unit that is attached to the assist target body part on the right side of the subject, and a left actuator unit that is attached to the assist target body part on the left side of the subject.
The right subframe has one end connected to the right rotation shaft portion and the other end provided with a right sub rotation shaft portion,
The right actuator unit is connected to the right sub-rotating shaft portion via a right connecting portion that rotates about the axis of the right sub-rotating shaft portion,
The left sub-frame has one end connected to the left turning shaft and the other end provided with a left sub turning shaft.
The left actuator unit is connected to the left sub-rotating shaft portion via a left connecting portion that rotates about the axis of the left sub-rotating shaft portion.
Assist device.
前記アクチュエータユニットは、対象者の右側の前記アシスト対象身体部に装着される右アクチュエータユニットと、対象者の左側の前記アシスト対象身体部に装着される左アクチュエータユニットと、にて構成されており、
前記右サブフレームは、一方端が前記右回動軸部に接続され、他方端には前記右アクチュエータユニットが接続されており、
前記右アクチュエータユニットは、前記右サブフレームに対して回動することなく固定されており、
前記左サブフレームは、一方端が前記左回動軸部に接続され、他方端には前記左アクチュエータユニットが接続されており、
前記左アクチュエータユニットは、前記左サブフレームに対して回動することなく固定されている、
アシスト装置。 The assist device according to claim 2,
The actuator unit is composed of a right actuator unit that is attached to the assist target body part on the right side of the subject, and a left actuator unit that is attached to the assist target body part on the left side of the subject.
The right subframe has one end connected to the right rotation shaft portion and the other end connected to the right actuator unit.
The right actuator unit is fixed without rotating with respect to the right subframe,
The left sub-frame has one end connected to the left rotation shaft portion and the other end connected to the left actuator unit.
The left actuator unit is fixed without rotating with respect to the left subframe.
Assist device.
前記メインフレームに対して前記右サブフレームを回動可能とする前記右回動軸部、及び前記メインフレームに対して前記左サブフレームを回動可能とする前記左回動軸部は、予め設定された負荷閾値以上の負荷が入力された場合に回動する円筒ダンパとされている、
アシスト装置。 The assist device according to any one of claims 1 to 4,
The right rotation shaft portion that allows the right subframe to rotate relative to the main frame, and the left rotation shaft portion that enables the left subframe to rotate relative to the main frame are preset. A cylindrical damper that rotates when a load greater than the load threshold is input,
Assist device.
Priority Applications (3)
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