JP2019058974A - 腰アシスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装着者の種々の姿勢および動作に応じて適切な制御モードを設定し、装着者の腰の動作を適切にアシストする。【解決手段】腰アシスト装置は、動力源と、装着者の大腿に装着可能であり、装着者の膝および大腿の角度に応じて回転する腿当て部材と、動力源の動力を受けて腿当て部材に伝達するための第１の伝達機構と、腿当て部材に接続されて腿当て部材の回転に連動するとともに、第１の伝達機構に対しては、接続状態および離間状態のいずれかの状態をとり得る第２の伝達機構と、を備える。【選択図】図１７

Description

本発明は、腰の動作支援を行う腰アシスト装置に関する。

近年、種々の動作支援装置が開発されている（特許文献１〜４参照）。動作支援装置は、要介護者や、要介護者を介護する介護者の動作を支援する装置であり、今後予想される需要の高まりに対応し、更なる発展、改良が期待されている。

特開２０１７−０９３７９２号公報 特開２０１６−１０６９５４号公報 特開２０１６−１０６９５５号公報 特開２０１５−１７３７３９号公報

従来の動作支援装置は、専ら装着者の膝を中心とする肢の動作を支援することを前提としており、腰の上下動の様な腰の動作を支援することを前提としていない。例えば、介護業務においては、腰痛に悩む介護従事者が多くそれを解決するために腰の負担を減らすアシスト装置が求められている。介護業務のみならず、重量物の上げ下げ等の場面において腰への負担は大きいため、腰の動作を支援し得る装置の開発が期待されている。

本発明は、装着者の腰の動作を適切に支援し得る腰アシスト装置を提供する。

本発明の腰アシスト装置は、動力源と、装着者の大腿に装着可能であり、装着者の膝および大腿の角度に応じて回転する腿当て部材と、前記動力源の動力を受けて前記腿当て部材に伝達するための第１の伝達機構と、前記腿当て部材に接続されて前記腿当て部材の回転に連動するとともに、前記第１の伝達機構に対しては、接続状態および離間状態のいずれかの状態をとり得る第２の伝達機構と、を備える。

本発明の腰アシスト装置は、動力源と、装着者の大腿に装着可能であり、装着者の膝および大腿の角度に応じて回転する腿当て部材と、前記動力源の動力を受けて前記腿当て部材に伝達するための第１の伝達機構と、前記腿当て部材に接続されて前記腿当て部材の回転に連動するとともに、前記第１の伝達機構に対しては、接続状態および離間状態のいずれかの状態をとり得る第２の伝達機構と、前記腿当て部材の回転速度に応じて前記第２の伝達機構および前記腿当て部材を制動可能な制動装置と、を備える。

本発明の腰アシスト装置は、動力源と、装着者の大腿に装着可能であり、装着者の膝および大腿の角度に応じて回転する腿当て部材と、前記動力源の動力を受けて前記腿当て部材に伝達するための第１の伝達機構と、前記腿当て部材に接続されて前記腿当て部材の回転に連動するとともに、前記第１の伝達機構に対しては、接続状態および離間状態のいずれかの状態をとり得る第２の伝達機構と、前記動力源が、前記第１の伝達機構に伝達する所定の動力を発生する第１の状態をとりかつ前記接続状態において、前記第１の伝達機構および前記第２の伝達機構の前記接続状態の変化を検出する接続状態検出部と、を備える。

本発明によれば、装着者の種々の姿勢および動作に応じて、適切に腰の動作をアシストすることが可能となる。

装着者が実施形態の腰アシスト装置を装着して起立している状態を示しており、（ａ）正面図、（ｂ）側面図。 図１の状態における腰アシスト装置の全体構成を示す斜視図。 図１の状態における腰アシスト装置の全体構成を示し、（ａ）上面図、（ｂ）正面図。 外装カバーを取り外した状態腰アシスト装置の全体構成を示す斜視図。 外装カバーを取り外した状態腰アシスト装置の全体構成を示し、（ａ）上面図、（ｂ）正面図。 サーボモータ（動力源）及び伝達機構の各構成部材を分解して示した分解斜視図。 伝達機構の拡大図であり、（ａ）通常の拡大図、（ｂ）第４〜第６プーリ及び第２伝動ベルトの高さ方向の断面を斜線で示した拡大図。 図１における第４〜第６プーリ、第２伝動ベルト及び第３プレートの図示を省略した伝達機構ならびに左側駆動部の状態を示す（ａ）正面図、（ｂ）斜視図。 図１における第３プレートのみの図示を省略した伝達機構ならびに左側駆動部の状態を示す（ａ）正面図、（ｂ）斜視図。 装着者が実施形態の腰アシスト装置を装着してしゃがんでいる状態を示しており、（ａ）正面図、（ｂ）側面図。 図１０における第４〜第６プーリ、第２伝動ベルト及び第３プレートの図示を省略した伝達機構ならびに左側駆動部の状態を示す（ａ）正面図、（ｂ）斜視図。 図１０における第３プレートのみの図示を省略した伝達機構ならびに左側駆動部の状態を示す（ａ）正面図、（ｂ）斜視図。 装着者が実施形態の腰アシスト装置を装着して中腰になっている状態を示しており、（ａ）正面図、（ｂ）側面図。 図１３における第４〜第６プーリ、第２伝動ベルト及び第３プレートの図示を省略した伝達機構ならびに左側駆動部の状態を示す（ａ）正面図、（ｂ）斜視図。 図１３における第３プレートのみの図示を省略した伝達機構ならびに左側駆動部の状態を示す（ａ）正面図、（ｂ）斜視図。 図１の状態から装着者の大腿がさらに後ろにずれた状態における第３プレートのみの図示を省略した伝達機構ならびに左側駆動部の状態を示す正面図。 実施形態の腰アシスト装置の各部分の電気的又は機械的接続状態を示すブロック図。 実施形態の腰アシスト装置の動作の概略を示す動作フロー。 実施形態の腰アシスト装置の状態遷移の概略を示す状態遷移図。

以下、図面を用いて、本発明に係る腰アシスト装置の具体的な実施の形態について詳述する。

図１は、装着者が実施形態の腰アシスト装置１００を装着して起立している状態を示しており、この状態において腰アシスト装置１００は初期状態にあると定義づけられる。腰アシスト装置１００は、装着者の腰から大腿の領域に装着され、装着者の動作を支援する。具体的に、腰アシスト装置１００は、装着者の起立状態から中腰状態（図１３参照）やしゃがみ状態（図１０参照）への移行動作またはこの移行動作の逆の移行動作を支援する。

図２及び図３は、図１の初期状態における腰アシスト装置１００の全体構成を示す。腰アシスト装置１００は、装着者の腰中央に装着される中央部１０Ｃ、腰の右側側面に装着される右側部１０Ｒ、腰の左側側面に装着される左側部１０Ｌ、右側部１０Ｒに回転可能な状態で連結された右側腿当て部材７０Ｒ、左側部１０Ｌに回転可能な状態で連結された左側腿当て部材７０Ｌを備える。

腰アシスト装置１００は、右側腿当て部材７０Ｒ及び左側腿当て部材７０Ｌを除いた部分が、樹脂等により構成された外装カバー２０で覆われている。外装カバー２０は、中央部カバー２１、連結部カバー２２、第１の伝達機構カバー２３、第２の伝達機構カバー２４を含んでいる。

中央部カバー２１は腰アシスト装置１００の中央に位置し、中央部１０Ｃの外形形状を形成するとともに、右側部１０Ｒ及び左側部１０Ｌを接続する。第１の伝達機構カバー２３及び第２の伝達機構カバー２４は、右側部１０Ｒ及び左側部１０Ｌのそれぞれに設けられ、右側部１０Ｒ及び左側部１０Ｌの外形形状を形成するとともに、後述する伝達機構１５（図６参照）を収納する。連結部カバー２２は、中央部１０Ｃ及び右側部１０Ｒの間と、中央部１０Ｃ及び左側部１０Ｌの間に設けられ、後述するサーボモータ３１、トルクリミッタ３３（図４〜図６参照）を収納する。

右側腿当て部材７０Ｒ及び左側腿当て部材７０Ｌは、それぞれ右側部１０Ｒ及び左側部１０Ｌに回転可能な状態で連結され、ほぼ同じ構造を有するとともに、ほぼ左右対称な形状を有しており、それぞれ回転中心部７１、連結部７３、腿当て板７５を含む。右側腿当て部材７０Ｒ及び左側腿当て部材７０Ｌについての詳細は、左側腿当て部材７０Ｌを用いて後述するが、両者は共通の腿当て部材７０に含まれる。

腿当て部材７０は、装着者の大腿に装着可能であり、装着者の膝および大腿の角度に応じて回転する。例えば、腿当て板７５を装着者の大腿の前面にバンド等の拘束具を用いて固定した状態で、装着者が膝を曲げて起立したりしゃがんだりすると膝および大腿の角度が変化するが、この角度に応じて腿当て部材７０は、回転駆動する。図１３（ｂ）は膝の角度θ１および大腿の角度θ２の定義の例を示している。

図４及び図５は、図２及び図３の腰アシスト装置１００から外装カバー２０を取り外した状態での腰アシスト装置１００の全体構成を示す。中央部１０Ｃは、接続部２６を含んでおり、接続部２６は、第１直線状連結ロッド２７、第２直線状連結ロッド２８、湾曲ロッド２９を含む。

第１直線状連結ロッド２７及び第２直線状連結ロッド２８は、略直線状の形状を有する共にそれぞれ高さ方向の上下に配置されている。第１直線状連結ロッド２７は、全体が中央部カバー２１及び連結部カバー２２に収納され、右側部１０Ｒ及び左側部１０Ｌを連結する。第２直線状連結ロッド２８は、一部が中央部カバー２１に収納され、右側部１０Ｒ及び左側部１０Ｌを連結する。

湾曲ロッド２９は、図２及び図３に示す様に外装カバー２０に収納されずに外部に露出し、右側部１０Ｒ及び左側部１０Ｌの上面から上に湾曲して延びている。湾曲ロッド２９は、使用者が腰アシスト装置１００を持ち運ぶための把持部の役割をも果たす。ただし、図１、後述する図１０及び図１３では、その図示は省略されている。

図６は、腰アシスト装置１００の動力源であるサーボモータ３１及びこのサーボモータ３１に接続された左側部１０Ｌの伝達機構１５の各構成部材を分解して示した分解斜視図である。動力源であるサーボモータ３１はトルクリミッタ３３に接続され、これらは連結部カバー２２に収納されている。サーボモータ３１は電池から電力を供給され、腰アシスト装置１００を駆動する動力を発生する。トルクリミッタ３３は、サーボモータ３１から発生するトルクを制限する装置である。サーボモータ３１及びトルクリミッタ３３の種類は特に限定されない。また、サーボモータ３１のトルクが適切に制御される場合、トルクリミッタ３３は必須の部材ではない。

伝達機構１５は、サーボモータ３１からの動力を左側腿当て部材７０Ｌに伝達するための機構である。伝達機構１５は、第１プレート４０、第２プレート５０、第３プレート６０と、これら各プレートの間に配置されたその他の複数の部材により構成される。

第１プレート４０は第１の伝達機構カバー２３に収納されて固定されている。第２プレート５０は第２の伝達機構カバー２４に収納されて固定されている。第３プレート６０は第２の伝達機構カバー２４に収納されており、平面視で略円形状を有している。

第１プーリ４１、第２プーリ４２、第３プーリ４３の三つ（複数）のプーリが、第１プレート４０及び第２プレート５０の間に配置され、無端ベルトである第１伝動ベルト４４がこれら三つのプーリに掛けられている。第１プーリ４１は第１プーリ軸４５によって、第１プレート４０及び第２プレート５０に回転可能に固定され、第２プーリ４２は第２プーリ軸４６によって、第１プレート４０及び第２プレート５０に回転可能に固定されている。第１プーリ４１の第１プーリ軸４５は、トルクリミッタ３３に接続されている。

第３プーリ４３は第３プーリ軸４７によって、第１プレート４０及び第２プレート５０に回転可能に固定されるが、第３プーリ軸４７は後述する第１の伝達ギア５７に接続されている。よって、第３プーリ４３と第１の伝達ギア５７は第３プーリ軸４７を中心とした同軸の位置関係であって、連動して回転する。すなわち、サーボモータ３１からの動力は、第１プーリ４１、第２プーリ４２、第３プーリ４３および第１伝動ベルト４４によって、第１の伝達ギア５７に伝達可能である。尚、ここでのプーリの数は特に限定はされず、サーボモータ３１からの動力を第１の伝達ギア５７に伝達可能な部材であればよい。

第３プーリ４３と同軸に配置された第１の伝達ギア５７は、第２プレート５０から同一高さに配置された第２の伝達ギア５４と噛み合っている。第２の伝達ギア５４は、仮想的な平面視で円形形状から、一部の領域が弦によって切り取られることにより、平面視で弓形の形状を有している。第２の伝達ギア５４の切り取られた部分（弦長の部分）には、第２の伝達ギア５４の外側まで延びた延長バー５５が設けられており、延長バー５５の先端には押出バー５６が取り付けられている。押出バー５６は、第２の伝達ギア５４が回転することにより、後述する第４プーリ６３のバー受け６４と接触可能である。また、押出バー５６の根元部分（延長バー５５との接続部分）は、伸縮可能な押出し調整ばね５８から構成されており、押出し調整ばね５８のばね強さで縮みの程度を調整することにより、押出バー５６とバー受け６４が当接する位置から実際に動力が伝達されるまでの位置の間のストロークを調整することが可能である。

図６及び伝達機構１５の拡大図である図７に示す様に、第４プーリ６３、第５プーリ６２、第６プーリ６１の三つ（複数）のプーリが、第２プレート５０及び第３プレート６０の間に配置され、無端ベルトである第２伝動ベルト６５がこれら三つのプーリに掛けられている。第４プーリ６３の外周の一部には、第２の伝達ギア５４の押出バー５６と接触可能なバー受け６４が取り付けられている。また、第４プーリ６３は、第４プーリ軸５３によって左側腿当て部材７０Ｌの回転中心部７１に接続されている。尚、第４プーリ軸５３は、第２の伝達ギア５４の中心の穴を通過するが、第２の伝達ギア５４とは接触していない。よって、第４プーリ軸５３と第２の伝達ギア５４は互いに独立して回転する。

第２の伝達ギア５４が回転し、押出バー５６とバー受け６４が接触し、さらに第２の伝達ギア５４が回転するとバー受け６４が押され、第４プーリ６３が回転する。この回転により、第４プーリ６３に接続した第４プーリ軸５３を介して、回転中心部７１が回転し、 左側腿当て部材７０Ｌが回転駆動する。尚、ここでのプーリの数は特に限定はされず、左側腿当て部材７０Ｌに連動して回転する部材であればよい。

左側腿当て部材７０Ｌの回転中心部７１は、第４プーリ軸５３を中心として回転する。回転中心部７１には湾曲した棒状の連結部７３の一端が接続され、連結部７３の他端は、平板状で、かつ操作者の大腿の前面にフィットしやすいように湾曲した腿当て板７５に接続されている。腿当て板７５を装着者の大腿の前面にバンド等の拘束具を用いて固定した状態で、左側腿当て部材７０Ｌが回転駆動することにより、大腿に動力を伝達することが可能となる。

一方、サーボモータ３１からの動力とは関係なく、装着者の大腿の動きにより左側腿当て部材７０Ｌが移動し、回転中心部７１が回転すると、この回転に連動して第４プーリ６３が回転する。さらに、無端ベルトである第２伝動ベルト６５の動力伝達作用により、第５プーリ６２、第６プーリ６１が回転する。第６プーリ６１は、入力軸である第６プーリ軸５２を介して、ディスクダンパ５１に接続される。さらに第６プーリ６１は、入力軸であり、第２プレート５０を通過する第６プーリ軸５２を介して、ロータリエンコーダ８０に接続されている。

上述の説明を総括すると、第２の伝達ギア５４の押出バー５６と、第４プーリ６３のバー受け６４が当接することにより、サーボモータ３１からの動力は左側腿当て部材７０Ｌまで伝達可能である。一方、押出バー５６とバー受け６４が離間している状態では、サーボモータ３１からの動力は左側腿当て部材７０Ｌまで伝達されない。

すなわち、伝達機構１５の各部材は、その役割から第１の伝達機構１６と、第２の伝達機構１７のそれぞれのカテゴリに分けることができる。第１の伝達機構１６は、動力源であるサーボモータ３１の動力（トルク）を受けて、最終的には腿当て部材７０に伝達することを目的とした機構である。図６において第１の伝達機構１６は、第１プーリ４１、第２プーリ４２、第３プーリ４３、第１伝動ベルト４４、第１の伝達ギア５７、第２の伝達ギア５４、押出バー５６を含む。

一方、第２の伝達機構１７は、腿当て部材７０に接続されて腿当て部材７０の回転に連動するとともに、第１の伝達機構１６に対しては、接続状態および離間状態のいずれかの状態をとり得る機構である。すなわち、第２の伝達機構１７は、押出バー５６とバー受け６４が接続や当接した接続状態をとる場合はサーボモータ３１の動力を腿当て部材７０に伝達することが可能である。一方、第２の伝達機構１７は、押出バー５６とバー受け６４が離間した離間状態をとる場合はサーボモータ３１の動力を腿当て部材７０に伝達しない。また、第２の伝達機構１７は腿当て部材７０に接続されているため、接続状態および離間状態のいずれの状態においても、腿当て部材７０の回転に連動する。図６において第２の伝達機構１７は、バー受け６４、第４プーリ６３、第５プーリ６２、第６プーリ６１を含む。尚、第１の伝達機構１６および第２の伝達機構１７のそれぞれの構造は、実施形態のものには限定されず、それぞれの役割を果たす限りにおいて適宜任意の構造に改変することは可能である。動力を伝達する構成部材も、実施形態の様なプーリ、伝動ベルト、伝達ギア等には限定されず、その他種々の部材を用いてよい。

ディスクダンパ５１は入力軸である第６プーリ軸５２と同軸上に配置されるとともに、第６プーリ軸５２と接続され、第６プーリ軸５２と連動して回転する。また、ディスクダンパ５１は第６プーリ６１と同軸の位置関係にもある。ディスクダンパ５１は、ロータリーダンパ、揺動ダンパなどと呼ばれることもあり、例えばオイルの粘性抵抗を利用して回転系の動作を制動する役割を果たす制動装置であるが、その具体的な構成や種類は特に限定されない。このような制動装置は、動力源（サーボモータ３１）からの動力の有無にかかわらず、一方の回転方向に対し、その回転速度に応じた制動力を発生して回転系の動作を制動し、動作を緩和する。尚、本実施形態のディスクダンパ５１は、腰アシスト装置１００の電源のオン・オフに関わらず動作可能であるが、電源オン時にのみ動作するものであってもよい。

本実施形態ではディスクダンパ５１は、装着者がしゃがむ方向に動作する時、急に降下することを防止し、しゃがむ動作を緩和するいわばクッションとしての役目を果たす。本実施形態では、ディスクダンパ５１は、装着者がしゃがむ方向にのみ機能する。ディスクダンパ５１の如き制動装置が発生する制動力（のトルク）は、回転系（第６プーリ軸５２等）の回転速度に応じた大きさをとり、この回転速度と制動力は略比例関係にあるものも多い。すなわち、ディスクダンパ５１（制動装置）は、回転速度に応じて第２の伝達機構１７および腿当て部材７０を制動可能である。

ロータリエンコーダ８０は、左側腿当て部材７０Ｌの回転速度を検出し、ひいては装着者の大腿の動きを検出する。すなわち、左側腿当て部材７０Ｌの回転中心部７１の回転が、第４プーリ６３、第５プーリ６２、第６プーリ６１の三つのプーリ及び第２伝動ベルト６５を介して、ロータリエンコーダ８０に伝えられる。ここで、ディスクダンパ５１の入力軸である第６プーリ軸５２は、ロータリエンコーダ８０の入力軸でもあり、ロータリエンコーダ８０、第６プーリ軸５２、第６プーリ６１は同軸の位置関係に配置されている。よって、第６プーリ６１と連動して第６プーリ軸５２が回転する。したがって、ロータリエンコーダ８０は、第２の伝達機構１７を介して腿当て部材７０の回転速度を検出する回転速度検出部として機能する。腿当て部材７０の回転速度を検出する装置であれば、回転速度検出部の種類や構成は特に限定されない。以下に、サーボモータ３１からの動力を伝達する動力伝達方向と、装着者の大腿の動きに連動した動作を伝達する動作伝達方向を示す。

・動力伝達方向
サーボモータ３１→トルクリミッタ３３→第１プーリ４１→第２プーリ４２→第３プーリ４３→第１の伝達ギア５７→第２の伝達ギア５４→押出バー５６→バー受け６４→第４プーリ６３→左側腿当て部材７０Ｌ（回転中心部７１）
・動作伝達方向
左側腿当て部材７０Ｌ（回転中心部７１）→第４プーリ６３→第５プーリ６２→第６プーリ６１→ディスクダンパ５１→ロータリエンコーダ８０

ここで、左側腿当て部材７０Ｌの回転を規制する部材である三つのストッパ、第１のストッパ５０ａ、第２のストッパ５０ｂ、第３のストッパ５０ｃが第２プレート５０上に設けられている。第１のストッパ５０ａはしゃがみ時の第２の伝達ギア５４の回転限界位置を確定する。第２のストッパ５０ｂは立ち上がり時の第２の伝達ギア５４の回転限界位置を確定する。第３のストッパ５０ｃは第４プーリ６３の回転限界位置を確定するものであり、第２のストッパ５０ｂによる回転限界位置を超えて、さらに後ろに足が動けるような限界位置を確定するものである。

図７は伝達機構１５の拡大図であり、図７（ａ）は通常の拡大図（第３プレート６０の図示は省略）であり、図７（ｂ）は第４プーリ６３（及びバー受け６４）、第５プーリ６２、及び第２伝動ベルト６５の高さ方向の断面を斜線で示している。さらに、第１のストッパ５０ａ、第３のストッパ５０ｃの断面も斜線で示している。動力伝達時には、第２の伝達ギア５４の回転とともに押出バー５６が移動し、押出バー５６の先端の先端当接面５６ａが、バー受け６４の受け当接面６４ａに接触、当接し、第４プーリ６３を回転させる。一方、第２の伝達ギア５４の回転とともに延長バー５５も移動し、延長バー５５のストッパ当接面５５ａが第２のストッパ５０ｂの延長バー当接面５５ｄに当接すると、第２の伝達ギア５４の回転が規制され、第４プーリ６３の回転も規制される。

図８及び図９は図１の初期状態（起立状態）における伝達機構１５及び左側腿当て部材７０Ｌの状態を示す。図１に示す様に、左側腿当て部材７０Ｌは腰アシスト装置１００の本体から鉛直下方向に延びるように位置している。図８に示す様に、延長バー５５のストッパ当接面５５ａ（図７参照）が、第２のストッパ５０ｂの延長バー当接面５５ｄ（図７参照）に当接し、第２の伝達ギア５４の回転が規制されている。すなわち、図１の様に装着者が起立した状態では、たとえサーボモータ３１からの動力（トルク）が第１の伝達ギア５７および第２の伝達ギア５４に伝えられても、この動力によって、左側腿当て部材７０Ｌは図１のＡ方向には駆動しない。

一方、図９に示す様に、第４プーリ６３は第３のストッパ５０ｃまで離れており、バー受け６４が第３のストッパ５０ｃに当接するまでは、第４プーリ６３は回転することができる。よって、第４プーリ６３に接続した左側腿当て部材７０Ｌ（回転中心部７１）は、バー受け６４が第３のストッパ５０ｃに当接するまで、Ａ方向に回転することが可能である（サーボモータ３１からの動力ではない）。すなわち、装着者は、第２の伝達ギア５４の回転が第２のストッパ５０ｂによって規制されても、左側腿当て部材７０Ｌにバンド等によって拘束された装着者の大腿（脚）を、図１の状態から更に後ろ、すなわちＡ方向に動かすことが可能である。この様な機構は、装着者の円滑な通常歩行の確保に寄与する（後述する図１６の説明参照）。

図１０は、装着者が腰アシスト装置１００を装着し、例えば介助者を持ち上げるために膝を曲げて限界までしゃがんでいるしゃがみ限界状態を示す。図１１、１２は図１０の状態における伝達機構１５及び左側腿当て部材７０Ｌの状態を示す。

図１１に示す様に、左側腿当て部材７０Ｌは腰アシスト装置１００の本体から斜め上方向に延びるように位置しており、第２の伝達ギア５４は、延長バー５５のストッパ当接面５５ａ（図７参照）とは逆の面が、第１のストッパ５０ａに当接するまで回転することができる。すなわち、装着者は、左側腿当て部材７０Ｌにバンド等によって拘束された装着者の大腿（脚）がこの位置に到達するまで、膝を曲げることができる。言い換えると、図１１の状態では、たとえサーボモータ３１からの動力（トルク）が第１の伝達ギア５７および第２の伝達ギア５４に伝えられても、この動力により、左側腿当て部材７０Ｌは図１０の状態でＢ方向には駆動しない。尚、実施形態では、第１のストッパ５０ａと第２のストッパ５０ｂとの間で、第２の伝達ギア５４が回転する角度（左側腿当て部材７０Ｌが揺動する角度であり図８の状態と図１１の状態の間の角度）が約１３０度に設定されているが、この角度は任意である。

また、図１の状態（又は後述する図１３の状態）から図１０の状態に移行する際、急激な移行（急激な膝の曲げ及び大腿の沈み込み、または急激な図１３の角度θ１およびθ２の変更）による不測の事態を防止するため、ディスクダンパ５１が作用する。ディスクダンパ５１は第６プーリ６１に接続されており、ディスクダンパ５１の制動力は、第６プーリ６１、第２伝動ベルト６５を介して、第５プーリ６２、第４プーリ６３に伝えられる。よって制動力が発生すると、第４プーリ６３の回転にブレーキがかかり、結果的に左側腿当て部材７０Ｌの回転にブレーキがかかる。

図１３は、装着者が腰アシスト装置１００を装着し、例えば介助者を持ち上げている途中の状態、もしくは途中で姿勢を維持して静止している状態を示す。図１４、１５は図１０の状態における伝達機構１５及び左側腿当て部材７０Ｌの状態を示す。

図１４に示す様に、左側腿当て部材７０Ｌは腰アシスト装置１００の本体から水平方向に延びるように位置している。この状態では、装着者は、例えば介助者を持ち上げている途中の中腰状態をとっている。そして、図１３の状態から図１に示す様に起立する場合は、サーボモータ３１の動力（トルク）により、第２の伝達ギア５４の押出バー５６が、第４プーリ６３のバー受け６４および左側腿当て部材７０Ｌを、所定の大きさを有するアシストトルクで押すことになる。一方、図１３の状態において、装着者が姿勢を維持して静止する場合は、第２の伝達ギア５４の押出バー５６が、第４プーリ６３のバー受け６４および左側腿当て部材７０Ｌを、前述のアシストトルクより小さいトルクで押すことになる。これにより、装着者は図１の状態になることはないが、逆の方向へしゃがむのには抵抗を感じることとなる。

そして、装着者が、図１３の状態に抗してしゃがもうとすると、このしゃがもうとする力が左側腿当て部材７０Ｌを介して第４プーリ６３に伝わり、バー受け６４が押出バー５６を押すため押出し調整ばね５８が縮む。よって、第４プーリ６３がわずかに回転する。ロータリエンコーダ８０がこのわずかな第４プーリ６３の回転（の速度）を検出することにより、腰アシスト装置１００はフリーモードになって、サーボモータ３１の動力（トルク）が停止する。装着者のしゃがもうとする力と、剛体ではなく収縮可能な押出し調整ばね５８の存在により、第４プーリ６３の回転が可能となり、装着者のしゃがもうとするわずかな力の動作であっても検出することが可能となる。尚、押出し調整ばね５８のばね強さを適切に調整することにより、上記のような作用を奏することができる。すなわち、押出し調整ばね５８のばねが弱すぎると、静止時のサーボモータ３１のトルク（後述するホールドモードのトルクＴｗ）により潰れてしまい、ばねが強すぎるとしゃがむときに相当の力が必要になる。よって、押出し調整ばね５８のばね強さは、サーボモータ３１のトルクにより潰れず、かつ装着者のしゃがもうとする力で潰せる程度の大きさに設定することが望ましい。

図１６は、図１の状態から装着者の大腿がさらに後ろにずれた状態における伝達機構１５及び左側腿当て部材７０Ｌの状態を示す。第２の伝達ギア５４は、第２のストッパ５０ｂにより回転が規制され、回転限界を迎えるが、第４プーリ６３は、第２のストッパ５０ｂよりさらに後側（Ａ方向側）に配置された第３のストッパ５０ｃにより回転が規制され、回転限界を迎える。したがって、左側腿当て部材７０Ｌは回転変位が、鉛直方向からＡ方向側のマイナスに振れ、バンド等によって拘束された装着者の大腿（脚）を、図１の状態から更に後ろに動かすことが可能となり、円滑な歩行動作が確保される。実施形態では、図１における鉛直下方向を基準として、左側腿当て部材７０Ｌは、Ａ方向に約３０度まで回転することが可能である。

第１のストッパ５０ａ、第２のストッパ５０ｂ、第３のストッパ５０ｃそれぞれの役割について、更に詳述する。腿当て部材７０の回転が装着者の膝が伸びる方向に対応するＡ方向を第１の回転方向、装着者の膝が曲がる方向に対応する第２の回転方向（矢印Ｂ方向）と定義する。この場合、第１の伝達機構１６（の第２の伝達ギア５４）の第２の回転方向における第２の回転限界位置と、第２の伝達機構１７（の第４プーリ６３）の第２の回転限界位置は、図１１、図１２に示す様に実質的に同じである。第１の伝達機構１６の第２の伝達ギア５４は、その延長バー５５が第１のストッパ５０ａに当接することにより第１の回転方向への回転が規制され、同時に第２の伝達機構１７の第４プーリ６３も、そのバー受け６４が押出バー５６に当接して回転が規制される。図１０に示す様に、装着者はしゃがみ限界の姿勢をとっており、これ以上、腿当て部材７０（左側腿当て部材７０Ｌ）が第２の回転方向に回転する必要がない。すなわち、第１のストッパ５０ａは、第１の伝達機構１６および第２の伝達機構１７において実質的に共通な（第２の）回転限界位置を規定する第１の回転限界規定部材として機能する。

一方、第１の伝達機構１６（の第２の伝達ギア５４）の第１の回転方向における第１の回転限界位置と、第２の伝達機構１７（の第４プーリ６３）の第１の回転限界位置は、図１６に示す様に異なっている。すなわち、装着者は、図１の状態から右足を前側に出すと、左足は膝の角度に関わらず後側に位置するため、大腿に装着された腿当て部材７０（左側腿当て部材７０Ｌ）がＡ方向、すなわち第１の回転方向に回転する必要がある。

よって、第１の伝達機構１６の第２の伝達ギア５４は、その延長バー５５が第２のストッパ５０ｂに当接することにより第１の回転方向への回転が規制される。一方、第２の伝達機構１７の第４プーリ６３は、そのバー受け６４が、第２のストッパ５０ｂよりさらに第１の回転方向側（Ａ方向側）に配置された第３のストッパ５０ｃにより、第１の回転方向への回転が規制される。すなわち、第２の伝達機構１７の第１の回転限界位置は、第１の伝達機構１６の第１の回転限界位置よりも、第１の回転方向に沿って進んだ側にある。言い換えると、第２の回転限界位置を基準として、第２の伝達機構１７は、第１の伝達機構１６よりも大きな角度で回転可能である。すなわち、第２のストッパ５０ｂは、第１の伝達機構１６の（第２の）回転限界位置を規定する第２の回転限界規定部材として機能する。一方、第３のストッパ５０ｃは、第２の伝達機構１７の（第２の）回転限界位置を規定する第３の回転限界規定部材として機能する。

このような構成により、装着者は、たとえ本実施形態の腰アシスト装置１００を装着した状態であっても、円滑に足を後ろにずらせるため、円滑な歩行動作を確保することができる。また、サーボモータ３１の動力が伝達される第１の伝達機構１６（の第２の伝達ギア５４）は、図８、図９、図１６に示す様に、第２のストッパ５０ｂにより、腿当て部材７０の鉛直方向の位置から第１の回転方向への回転が規制されている。よって、歩行時における装着者の後ろ側の足に、サーボモータ３１の動力がかかることがなく、装着者の違和感、円滑な歩行の妨害等が抑制される。尚、実施形態では、第１のストッパ５０ａ（第１の回転限界規定部材）、第２のストッパ５０ｂ（第２の回転限界規定部材）、第３のストッパ５０ｃ（第３の回転限界規定部材）が、第２プレート５０上で順に反時計回りに配置された形態をとっているが、各回転限界規定部材の構成、形状、配置位置等は実施形態のものには限定されない。

図１７は、実施形態の腰アシスト装置１００の各部分の電気的又は機械的接続状態を示すブロック図である。アシストスイッチ９０は、電源のオンおよびオフを切り替える電源スイッチとは別に、腰アシスト装置１００の非制御モードおよび制御モード（図１９参照）の状態を切り替えるためのスイッチであり、装着者その他の者がアシストスイッチ９０をオンにすることにより、電池（バッテリ）９１からの電力がサーボモータ３１等に供給され、腰アシスト装置１００は非制御モードから制御モードに移行する。アシストスイッチ９０が電源のオンおよびオフを切り替える電源スイッチを兼ねてもよい。制御装置９２は、腰アシスト装置１００全体の制御を司るマイクロコンピュータ、プロセッサなどにより構成される装置であり、図示せぬメモリ等が設けられている。制御装置９２はロータリエンコーダ８０からの信号、すなわちロータリエンコーダ８０が検出した腿当て部材７０の回転速度を受信するとともに、この回転速度に応じてサーボモータ３１が発生する動力を切り替え制御する。

サーボモータ３１は第１の伝達機構１６に機械的に接続され、第１の伝達機構１６および第２の伝達機構１７は、上述した様に接続状態又は離間状態のいずれかの機械的な接続状態を取り得る関係にある。第２の伝達機構１７と腿当て部材７０は機械的に接続しており、連動して回転する。また、第２の伝達機構１７と腿当て部材７０は、サーボモータ３１および第１の伝達機構１６からは独立して回転可能であり、しゃがみ時の回転（図１の矢印Ｂ方向）においては、ディスクダンパ５１が回転速度に応じた制動力を発動する。ロータリエンコーダ８０は、第２の伝達機構１７と腿当て部材７０の回転速度を検出し、検出した回転速度を制御装置９２に送信する。

図１８は実施形態の腰アシスト装置１００の動作の概略を示す動作フローであり、主に制御装置９２の処理フローを示す。装着者やその他の者が、アシストスイッチ９０をオンにすることにより、腰アシスト装置１００が非制御モードから制御モードに移行し、動作が開始する（ステップＳ１）。制御装置９２は、メモリを消去するなどして、腰アシスト装置１００の初期化を行い、制御装置９２は腰アシスト装置１００を制御モードの一つのホールドモードに設定する（ステップＳ２）。ホールドモードにおいては、サーボモータ３１は、弱いトルクＴｗ（弱い動力）を発生する。

一般的にアシストスイッチ９０をオンにする際、装着者が図１の様に起立した状態を想定しており、腿当て部材７０、第４プーリ６３は図８、図９に示した初期位置にあるが、第２の伝達ギア５４（押出バー５６）の位置は特に定まってはいない。よって、アシストスイッチ９０のオン時に、ホールドモードでサーボモータ３１が作動し、第２の伝達ギア５４、押出バー５６を動かして、第４プーリ６３のバー受け６４に当接して停止する。

もし装着者がしゃがんだ状態でアシストスイッチ９０をオンにすれば、しゃがんだ状態での腿当て部材７０の位置までサーボモータ３１、第２の伝達ギア５４が動いて停止する。装着者が腰アシスト装置１００を装着してない状態でアシストスイッチ９０をオンにしても、サーボモータ３１は作動する。この状態においては腿当て部材７０は装着者の大腿で固定されてないため、宙に浮いた状態でフリーになっている。サーボモータ３１の動力により、押出バー５６はバー受け６４を介して腿当て部材７０を初期位置まで押し続け、第２のストッパ５０ｂにあたって停止する。

続いて、ロータリエンコーダ８０が腿当て部材７０の回転速度を測定する（ステップＳ３）。制御装置９２は回転速度が所定の回転速度Ｖ１より大きいか否かを判定し（ステップＳ４）、回転速度が所定の回転速度Ｖ１より大きい場合（ステップＳ４；Ｙ）、制御装置９２は腰アシスト装置１００を制御モードの一つのアシストモードに設定する（ステップＳ５）。すなわち、回転速度Ｖ１は図１（ｂ）、図１０（ｂ）におけるＡ方向の回転速度を意味し、装着者の左側から見て反時計回りの回転速度が所定の回転速度より大きい場合、制御装置９２は装着者が膝を伸ばして起立しつつあると判定し（角度θ１が増加し、角度θ２が減少する）、腰アシスト装置１００をアシストモードに設定する。アシストモードにおいては、サーボモータ３１は、強いトルクＴａ（＞Ｔｗ）のトルク（動力）を発生する。

一方、回転速度が所定の回転速度Ｖ１以下である場合（ステップＳ４；Ｎ）、制御装置９２は回転速度が所定の回転速度−Ｖ２より大きいか否かを判定する（ステップＳ６）。回転速度が所定の回転速度−Ｖ２より小さい場合（ステップＳ６；Ｙ）、制御装置９２は腰アシスト装置１００を制御モードの一つのフリーモードに設定する（ステップＳ７）。すなわち、回転速度−Ｖ２は図１（ｂ）におけるＢ方向の回転速度を意味し、装着者の左側から見て時計回りの回転速度が所定の回転速度より小さい場合（絶対値としては大きい場合）、制御装置９２は装着者がひざを折り曲げてしゃがみつつあると判定し（角度θ１が減少し、角度θ２が増加する）、腰アシスト装置１００をフリーモードに設定する。フリーモードにおいては、サーボモータ３１はトルク（動力）を発生しない。

一方、回転速度が所定の回転速度−Ｖ２より大きい場合（ステップＳ６；Ｎ）、制御装置９２は腰アシスト装置１００を、ステップＳ２と同様に再びホールドモードに設定し（ステップＳ８）、サーボモータ３１は、ステップＳ２と同様に、トルクＴｗを発生する。ここでの回転速度ＶＨは、図１３（ｂ）におけるＣ方向の限定された回転速度を意味し、Ｖ１＞ＶＨ＞−Ｖ２である。制御装置９２は装着者が静止状態又は静止状態から多少動いているような状態にある（静止状態とみなす）と判定し、腰アシスト装置１００をホールドモードに設定する。

アシストスイッチ９０がオフになった場合は、制御装置９２は処理を終了する（ステップＳ９；Ｙ）。アシストスイッチ９０がオフになっていない場合はステップＳ３に戻り（ステップＳ９；Ｎ）、ロータリエンコーダ８０が再び回転速度を検出して、制御装置９２はこの回転速度に応じてステップＳ４以降の処理を行う。尚、本動作フローはあくまで一例であり、種々の動作フローが可能である。

上述の動作フローは、ロータリエンコーダ８０が腿当て部材７０ひいては第４プーリ６３の回転速度を検出し（ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ６）、これを受けた制御装置９２が腰アシスト装置１００の動作モード、すなわち各動作モードに応じたサーボモータ３１の動力（トルク）を制御（設定）することを示している（ステップＳ５、Ｓ７、Ｓ８）。制御装置９２は、大きくはサーボモータ３１が、第１の伝達機構１６に伝達する所定の動力を発生する第１の状態および第１の伝達機構１６に伝達する所定の動力を発生しない第２の状態のいずれかの状態をとるようにサーボモータ３１を制御する。上述したアシストモードおよびホールドモードが第１の状態に属し、フリーモードが第２の状態に属する。

ステップＳ５では、腿当て部材７０の回転が装着者の膝が伸びる方向に対応する第１の回転方向（矢印Ａ方向）である。制御装置９２は、回転速度が第１の回転方向における所定の第１の回転速度Ｖ１より大きい場合、サーボモータ３１の動力を第１の状態であって、所定の値より高い値（トルクＴａ）に制御し、腰アシスト装置１００をアシストモードに設定する。第２の伝達ギア５４の押出バー５６が、第４プーリ６３のバー受け６４および腿当て部材７０を強いトルクＴａで押すため、腿当て部材７０が装着者の大腿の前面を強く押し、装着者が起立するのをアシストする。

ステップＳ７では、腿当て部材７０の回転が、装着者の膝が曲がる方向に対応する第２の回転方向（矢印Ｂ方向）である。制御装置９２は、回転速度が第２の回転方向における所定の第２の回転速度−Ｖ２より大きい場合、サーボモータ３１の動力を第２の状態である０に制御し、腰アシスト装置１００をフリーモードに設定する。サーボモータ３１の動力が０であるため、腿当て部材７０からの力が全くない状態で、装着者はしゃがむことができるが、急なしゃがみ動作を抑制するため、ディスクダンパ５１が制動力を発生する。

ステップＳ８では、装着者がほぼ静止しており、図１３（ｂ）の矢印Ｃ方向で示す様に腿当て部材７０の回転速度が所定の絶対値以下であり、腿当て部材７０が微妙に動いている（揺らいでいる）。制御装置９２は、サーボモータ３１の動力を第１の状態であって、所定の値より小さい値（トルクＴｗ）に制御し、腰アシスト装置１００をホールドモードに設定する。第２の伝達ギア５４の押出バー５６が、第４プーリ６３のバー受け６４および腿当て部材７０を弱いトルクＴｗで押すため、腿当て部材７０が装着者の大腿の前面を弱く押し、装着者が起立するのをアシストするまでは至らないが、装着者がしゃがむのに抵抗を感じることとなり、中腰状態を維持するのをアシストする。

以上の様に実施形態の腰アシスト装置１００は、装着者の種々の姿勢および動作に応じて適切な制御モード（アシストモード、フリーモード、ホールドモード）をとるため、装着者の腰の動作を適切にアシストすることが可能となる。

特に腰アシスト装置１００の伝達機構１５は、主として動力源であるサーボモータ３１の動力を伝達する第１の伝達機構１６と、腿当て部材７０に連動し、第１の伝達機構１６に対して接続状態または離間状態のいずれかの状態をとる第２の伝達機構１７という役割の異なる二つのサブ伝達機構を備えている。したがって、第１の伝達機構１６および第２の伝達機構１７の一部（第２の伝達ギア５４）が動力の伝達という機能を果たしつつ、第２の伝達機構１７が動力とは関係なく、装着者の大腿の挙動に対応した腿当て部材７０の回転速度のロータリエンコーダ８０への動作伝達という機能を果たすことができる。これにより、装着者の種々の姿勢および動作に応じた適切な制御モードの設定が可能となる。

また、サーボモータ３１が動力を発生する第１の状態において、制御装置９２は、さらにアシストモードとホールドモードで動力の大きさを変えるため、装着者は立ち上がり時と静止時において適切なアシストが得られ、ストレスを感じにくい。また、制御装置９２は、装着者のしゃがみ時にサーボモータ３１を、動力を発生しない第２の状態に制御するため、装着者は動力による過大な抵抗（反発）を感じずにしゃがむことができ、ストレスを感じにくい。そしてこの第２の状態においては、装着者が急激にしゃがみ状態に移行する懸念があるが、制動装置であるディスクダンパ５１が制動力を発生するため、装着者が急激にしゃがみこんでしまうのを抑制することができる。

尚、上述の実施形態の制御では、制御装置９２は、ホールドモードにおいて、サーボモータ３１を弱い動力（トルクＴｗ）を発生する第１の状態に制御しているが、必ずしもそうである必要はない。例えば、制御装置９２は、サーボモータ３１が動力を発生しない第２の状態において、腰アシスト装置１００をホールドモードに設定してもよい。この場合、サーボモータ３１は回転しないまま固定されており、第１の伝達機構１６も固定されているが、第２の伝達機構１７は独立して動くことができる。

また、上述した実施形態では、アシストスイッチ９０をオンにすると、ロータリエンコーダ８０が、腿当て部材７０の回転を検出し、腰アシスト装置１００はアシストモード、ホールドモード、フリーモードのいずれかの制御モードに自動的に設定され、アシストスイッチ９０をオフにすると、非制御モードになり、腿当て部材７０はフリーな状態に戻る。しかしながら、モードの制御はこのような実施形態に限定されず、以下に例示する様に種々の変更が可能である。「常時」の場合、ロータリエンコーダ８０の検出結果（回転速度）は考慮せず、制御装置９２は所定のモードを設定することになる。

・アシストスイッチ９０をオンにすると、制御装置９２は常時アシストモードを設定し、オフにするとフリーモードに移行する。
・アシストスイッチ９０をオンにすると、制御装置９２はロータリエンコーダ８０の検出結果（回転速度）に従い、アシストモードまたはホールドモードのいずれかを設定し、オフにすると常時フリーモードに移行する。
・アシストスイッチ９０をオンにすると、制御装置９２は常時アシストモードを設定し、オフにするとロータリエンコーダ８０の検出結果（回転速度）に従い、フリーモードまたはホールドモードに移行する。
・アシストスイッチ９０をオンにすると、制御装置９２は常時アシストモードを設定し、アシストスイッチ９０を半押しするとホールドモードに移行し、オフにするとフリーモードに移行する。

図１９は実施形態の腰アシスト装置１００の状態の遷移の概略を示す状態遷移図である。本図では、腰アシスト装置１００の動作を通常の長方形（ステップＳ２１〜ステップＳ２６）で表し、人の動作を角丸の長方形で表している（ステップＳ１０１〜ステップＳ１０９）。また、図１９の左側は腰アシスト装置１００のアシストスイッチ９０がオンされておらず、腰アシスト装置１００が制御装置９２の制御下にない非制御モードを示し、図１９の右側は腰アシスト装置１００のアシストスイッチ９０がオンの状態となり、腰アシスト装置１００が制御装置９２の制御下にある制御モードを示す。

アシストスイッチ９０がオンされていない非制御モードでは、サーボモータ３１は動力を発生せず、腰アシスト装置１００は何らアシスト動作をしない（ステップＳ２１）。この状態は、実質的に制御モード下におけるフリーモードと同じである。装着者等が、アシストスイッチ９０をオンにすることにより（ステップＳ１０１）、腰アシスト装置１００は制御モードに移行する。最初に制御装置９２は腰アシスト装置１００をホールドモードに設定し、サーボモータ３１が弱いトルクＴｗを発生するが（第１の状態）、装着者は何ら動作をとらず静止した状態のままである（ステップＳ２２）。

この状態から装着者がしゃがむと（ステップＳ１０２）、制御装置９２は腰アシスト装置１００をフリーモードに設定し、サーボモータ３１が動力（トルク）の発生を停止する（トルクは０の第２の状態）。ここで、しゃがみ動作に対応した腿当て部材７０の第２の回転方向（Ｂ方向）への回転速度に応じて、ディスクダンパ５１が有効な制動力を発動し、第２の伝達機構１７および腿当て部材７０の第２の回転方向への回転を制動し、しゃがみ動作を抑制する（ステップＳ２３）。装着者がしゃがむ途中で静止すると（ステップＳ１０３）、腰アシスト装置１００は、再びホールドモードに移行する（ステップＳ２２）。

この状態から装着者が再びしゃがみ始めると（ステップＳ１０２）、腰アシスト装置１００は再びフリーモードに移行する（ステップＳ２３）。そして、装着者が最後までしゃがむと（ステップＳ１０４）、腰アシスト装置１００はフリーモード下におけるしゃがみの限界状態をとる（ステップＳ２４）。

そして、しゃがみの限界状態から装着者が起立し始めると（ステップＳ１０５）、腰アシスト装置１００は第１の状態であるアシストモードに移行し、サーボモータ３１が強いトルクＴａの発生を開始する。ディスクダンパ５１は制動力を発生しない無効な状態となる（ステップＳ２５）。装着者が起立途中で静止すると（ステップＳ１０６）、腰アシスト装置１００は、再びホールドモードに移行する（ステップＳ２２）。そして、装着者が起立し始めると（ステップＳ１０７）、腰アシスト装置１００は再びアシストモードに移行する（ステップＳ２５）。

なお、しゃがみの限界状態においては、第４プーリ６３のバー受け６４が、第２の伝達ギア５４の押出バー５６に当接し、さらに延長バー５５が、第１のストッパ５０ａに当接し（図１１、図１２参照）、回転速度はほぼ０になる。よって、しゃがみの限界状態から装着者が起立せずそのままの状態が所定時間保たれると（ステップＳ１０８）、腰アシスト装置１００は再びホールドモードに移行する（ステップＳ２２）。そして、装着者が起立し始めると（ステップＳ１０７）、腰アシスト装置１００は再びアシストモードに移行する（ステップＳ２５）。

さらに装着者が最後まで起立すると（ステップＳ１０９）、腰アシスト装置１００はアシストモード下における起立状態をとる（ステップＳ２６）。起立状態から装着者が再びしゃがみ始めると（ステップＳ１１０）、腰アシスト装置１００は再びフリーモードに移行する（ステップＳ２３）。装着者がしゃがむ途中で静止すると（ステップＳ１０３）、腰アシスト装置１００は、再びホールドモードに移行する（ステップＳ２２）。

なお、起立状態においては、第２の伝達ギア５４の押出バー５６が第４プーリ６３のバー受け６４に当接するが、第２の伝達ギア５４の延長バー５５が第２のストッパ５０ｂに当接して第２の伝達ギア５４が止まるため（図８、図９参照）、サーボモータ３１のトルクはバー受け６４に伝達しない。また、装着者が起立した状態で静止しているため、第４プーリ６３のバー受け６４の回転速度はほぼ０になる。よって、起立状態から装着者がしゃがまずそのままの状態が所定時間保たれると（ステップＳ１１１）、腰アシスト装置１００は再びホールドモードに移行する（ステップＳ２２）。そして、装着者がしゃがみ始めると（ステップＳ１０２）、腰アシスト装置１００はフリーモードに移行する（ステップＳ２３）。

以下、装着者の動作に対応して、腰アシスト装置１００は制御モード内のステップに従った動作をとる。また、装着者が途中で動作を静止したり（ステップＳ１０３、Ｓ１０６）、特定の状態のままでいると（ステップＳ１０８、Ｓ１１１）、腰アシスト装置１００は必ずホールドモードに移行する（ステップＳ２２）。

ステップＳ２２のホールドモードの状態から、ステップＳ２３、Ｓ１０３、Ｓ２２を経て再びステップＳ１０２に戻るような場合、装着者は図１３の中腰の状態（動力のある第１の状態であって第１及び第２の伝達機構の接続状態）から図１０のしゃがみ状態に向けて移行することになる。このとき、接続状態検出部である押出し調整ばね５８が、自身の変形（圧縮）により、第１の伝達機構１６および第２の伝達機構１７の接続状態の変化を検出することになる。制御装置９２は伸縮可能な押出し調整ばね５８による接続状態の変化の検出に伴い、サーボモータ３１を第１の状態から動力を発生しない第２の状態に移行させる。実施形態では押出し調整ばね５８は、第１の伝達機構１６（第２の伝達ギア５４）に組み込まれているが、第２の伝達機構１７に組み込んでもよい。すなわち、実施形態では第１の伝達機構１６の第２の伝達ギア５４に押出し調整ばね５８が設けられているが、押出し調整ばね５８は、第２の伝達機構１７の第４プーリ６３、特に第４プーリ６３のバー受け６４に設けてもよい。

実施形態では、第２の伝達ギア５４の押出バー５６に隣接するように押出バー５６の根元に押出し調整ばね５８が設けられ、第２の伝達ギア５４の回転とともに、押出バー５６も回転軌道に沿って移動する。一方、第４プーリ６３のバー受け６４も第４プーリ６３の回転とともに回転軌道に沿って移動する。よって、第１の伝達機構１６および第２の伝達機構１７の接続状態に至る際、すなわち、押出バー５６とバー受け６４が当接する際、これらは上述した回転軌道に沿って移動し当接する。そして、ステップＳ２２の当初の接続状態からさらに装着者がしゃがむと（ステップＳ１０２）、腿当て部材７０のＢ方向への僅かな回転（移動）に伴い第４プーリ６３のバー受け６４が押出バー５６に向かって押され、押出バー５６およびバー受け６４が互いに近接して押出し調整ばね５８が圧縮される。この結果、第４プーリ６３がわずかに回転する。ロータリエンコーダ８０は、押出し調整ばね５８の変形に伴う接続状態の変化に連動した第４プーリ６３の回転速度を検出し、制御装置９２が、回転速度の検出に伴い、サーボモータ３１を動力を発生する第１の状態から動力を発生しない第２の状態に移行させる。

最後に装着者等が、アシストスイッチ９０をオフにすることにより（ステップＳ１１２）、腰アシスト装置１００は非制御モードに移行する。

接続状態検出部である押出し調整ばね５８は、装着者が中腰の静止状態（図１３）からしゃがみ状態（図１０）へ移行しようとする動きを検知することができる。この時サーボモータ３１は動力を発生する第１の状態であり、第１の伝達機構１６および第２の伝達機構１７は接続状態であって変化がない。したがって、もし押出し調整ばね５８がない場合、このような移行の動きを検出することは困難である。しかしながら、実施形態では伸縮可能な押出し調整ばね５８が、装着者の静止状態からしゃがみ状態へ移行しようとする動きに伴って変形（収縮）し、第４プーリ６３の回転を生み出す。ロータリエンコーダ８０が回転速度を検出できるため、制御装置９２はモードを円滑に変更することができる。よって、装着者は、円滑に中腰の静止状態からしゃがみ状態へ移行することができる。なお、押出し調整ばね５８はあくまで接続状態検出部の一例であり、その他の機械的な検出装置や電気的な検出装置に置き換えることも可能である。

また、伝達機構１５に含まれている部材に押出し調整ばね５８を組み込み、その回転による回転軌跡上の移動により押出し調整ばね５８が機能するため、部品点数の増加を抑制するともに、正確に接続状態の変化を検出することが可能となる。

上述の説明は、図１９におけるステップ番号の順序に従ったものであり、装着者の動作に応じてその順序は変動する。また、状態遷移もあくまで一例であり、種々の状態遷移の態様が可能である。

以上の様に実施形態の腰アシスト装置１００は、装着者の種々の姿勢および動作に応じて適切な制御モードをとるとともに、急激なしゃがみ動作を抑制し、モード間の移行も円滑なものにするので、装着者の腰の動作を適切にアシストすることが可能となる。腰アシスト装置１００は、例えば、介護業務においては、腰痛に悩む介護従事者の負担を減らすことが期待される。また、腰アシスト装置１００は、介護業務のみならず、流通、農作業、その他各種の作業場面において、重量物の上げ下げにおける腰への負担を抑制し、腰の動作を支援することが期待される。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１５ 伝達機構
１６ 第１の伝達機構
１７ 第２の伝達機構
３１ サーボモータ（動力源）
３３ トルクリミッタ
４０ 第１プレート
４１ 第１プーリ
４２ 第２プーリ
４３ 第３プーリ
４４ 第１伝動ベルト
５０ 第２プレート
５０ａ 第１のストッパ（第１の回転限界規定部材）
５０ｂ 第２のストッパ（第２の回転限界規定部材）
５０ｃ 第３のストッパ（第３の回転限界規定部材）
５１ ディスクダンパ（制動装置）
５４ 第２の伝達ギア
５５ 延長バー
５６ 押出バー
５７ 第１の伝達ギア
５８ 押出し調整ばね（接続状態検出部）
６０ 第３プレート
６１ 第６プーリ
６２ 第５プーリ
６３ 第４プーリ
６４ バー受け
６５ 第２伝動ベルト
７０ 腿当て部材
７０Ｒ 右側腿当て部材（腿当て部材）
７０Ｌ 左側腿当て部材（腿当て部材）
７１ 回転中心部
７３ 連結部
７５ 腿当て板
８０ ロータリエンコーダ（回転速度検出部）
９２ 制御装置
１００ 腰アシスト装置

Claims (8)

1. 動力源と、
   装着者の大腿に装着可能であり、装着者の膝および大腿の角度に応じて回転する腿当て部材と、
   前記動力源の動力を受けて前記腿当て部材に伝達するための第１の伝達機構と、
   前記腿当て部材に接続されて前記腿当て部材の回転に連動するとともに、前記第１の伝達機構に対しては、接続状態および離間状態のいずれかの状態をとり得る第２の伝達機構と、
   を備える腰アシスト装置。
2. 請求項１に記載の腰アシスト装置であって、
   前記第２の伝達機構を介して前記腿当て部材の回転速度を検出する回転速度検出部と、
   検出した前記回転速度に応じて、前記動力源が発生する動力を制御する制御装置と、
   を更に備える腰アシスト装置。
3. 請求項２に記載の腰アシスト装置であって、
   前記腿当て部材の回転が、装着者の膝が伸びる方向に対応する第１の回転方向であり、
   前記制御装置は、前記回転速度が前記第１の回転方向における所定の第１の回転速度より大きい場合、前記動力源の動力が所定の値より高いアシストモードに設定する、
   腰アシスト装置。
4. 請求項２に記載の腰アシスト装置であって、
   前記腿当て部材の回転が、装着者の膝が曲がる方向に対応する第２の回転方向であり、
   前記制御装置は、前記回転速度が前記第２の回転方向における所定の第２の回転速度より大きい場合、前記動力源の動力が０であるフリーモードに設定する、
   腰アシスト装置。
5. 請求項２に記載の腰アシスト装置であって、
   前記回転速度が所定の絶対値以下である場合、前記制御装置は、前記動力源の動力が所定の値より小さいホールドモードに設定する、
   腰アシスト装置。
6. 請求項２から５のいずれか１項に記載の腰アシスト装置であって、
   前記回転速度検出部がロータリエンコーダである、
   腰アシスト装置。
7. 請求項１から５のいずれか１項に記載の腰アシスト装置であって、
   前記第２の伝達機構は、前記腿当て部材に取り付けられ、当該腿当て部材の回転に応じて回転する少なくとも一つのプーリを含む、
   腰アシスト装置。
8. 請求項２から５のいずれか１項に記載の腰アシスト装置であって、
   前記回転速度検出部がロータリエンコーダであり、
   前記第２の伝達機構は、前記腿当て部材に連動し、伝動ベルトが掛けられた複数のプーリを含み、
   前記複数のプーリのうちの一つのプーリが、前記ロータリエンコーダの入力軸と同軸上に配置され、当該入力軸と連動して回転する、
   腰アシスト装置。

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