JP2019136853A - 動作支援装置、制御パラメータ調整装置、および制御パラメータ調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用者による荷物の持上げや保持のための動作を支援する動作支援装置を制御するための制御パラメータを、使用者に応じて調整すること。【解決手段】 実施形態によれば、使用者の動作を支援する動作支援装置を制御するための制御パラメータを調整する装置は、動作支援装置が使用者によって使用された場合、使用者の動作に伴うデータを測定するセンサと、測定されたデータが、予め定められた範囲内にあるか否かを判定し、測定されたデータが、前記予め定められた範囲内にない場合、制御パラメータを調整する制御部とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、使用者の動作を支援する動作支援装置、およびそれに適用される制御パラメータ調整装置および方法に関する。

従来、使用者の動作、例えば、荷物の持ち上げ動作、荷物の保持動作、および歩行動作を支援するために、人装着型の動作支援装置が使用されている。

この種の動作支援装置を制御するためには、多くの制御パラメータが使用されている。これら制御パラメータは、使用者の動作意図に基づいて決定される。このため、動作支援装置では先ず、制御パラメータを決定するために、使用者の動作がセンシングされ、このセンシング結果に基づいて、使用者の動作意図が検出されている。

しかしながら、この種の動作支援装置は、複数の使用者によって、共同利用されることが多い。各使用者はそれぞれ固有の動作の癖を持っていたり、動作支援装置に対する慣れの度合も異なる。従って、ある使用者のための最適な制御パラメータは、必ずしも他の使用者のための最適な制御パラメータになるとは限らない。よって、この種の動作支援装置のための制御パラメータを、使用者に応じて調整する技術も開示されている。

例えば、特許文献１には、使用者による接触センサへの接触によって、装置支援力を調整する技術が開示されている。

また、特許文献２には、歩行リズムモデルに基づいて、制御パラメータを変更する技術が開示されている。

さらに、特許文献３には、足圧力に応じて歩行の速度やタイミングを調整可能な歩行支援装置が開示されている。

特開２０１６−１５４８５１号公報 特開２０１２−６６３７５号公報 特開２０１０−２６４０１９号公報 特許第５４７９８７５号明細書

しかしながら、このような従来の制御パラメータ調整方法およびそれを適用する動作支援装置では、以下のような問題がある。

特許文献１で開示された技術では、動作支援装置による支援力を調整するために、使用者が接触センサへ接触することが必要となる。しかしながら、これは、使用者の手動操作を追加することになり、使用者にとって煩わしい。また、動作支援装置が適切に動作するか否かは、使用者の調整加減に依存するため、使用者毎に使い易さが変わってしまう。

特許文献２で開示された技術では、リズム生成器である神経振動子モデルを活かした手法が採用されている。しかしながら、これは、リズムが関係する歩行ならではの手法ではあるものの、荷物の持ち上げや保持といった歩行以外の動作へ適用することはできない。

特許文献３で開示された技術では、足圧力が変化する歩行動作ならではの手法が採用されている。しかしながら、この手法は、歩行以外の動作である、荷物の持上げや保持動作へは適用することができない。また、足圧力センサを使用することは、使用者の使う靴が限られ、装置の使い易さが低下する。さらには、足圧力センサから腰の制御回路部までの配線は長いため、配線の収容が難しく、配線が邪魔になる場合もある。

このように、特許文献１乃至３では何れも、歩行動作のための制御パラメータを調整する技術が開示されているが、股関節や膝、肘、肩を使った荷物の持上げや保持といった動作には適用できない。

歩行動作に限定されない先行技術として、特許文献４には、動作補助時の装置の位置軌道を予め定めた軌道データ群に基づき、動作補助時の装置の位置軌道が、予め定めた軌道になるように調整可能な動作補助装置が開示されている。しかしながら、特許文献４で開示された動作補助装置では、動作補助のために、位置制御のみならず、適切な補助力を付与するための力制御も必要となる。さらには、位置軌道のデータ群だけでは適切な補助力が定まらず、補助力のパラメータを最適化することができない。

このように、股関節や膝、肘、肩を使った荷物の持上げや荷物の保持といった動作を支援する動作支援装置も、該動作支援装置の使用者に応じて制御パラメータを自動的に調整する制御方法も、先行技術文献には開示されていない。

本発明が解決しようとする課題は、使用者による荷物の持上げや保持のための動作を支援する動作支援装置と、該動作支援装置を制御するための制御パラメータを、使用者に応じて調整することが可能な制御パラメータ調整装置および方法とを提供することである。

実施形態の制御パラメータ調整装置は、使用者の動作を支援する動作支援装置を制御するための制御パラメータを調整する装置であって、動作支援装置が使用者によって使用された場合、使用者の動作に伴うデータを測定するセンサと、測定されたデータが、予め定められた範囲内にあるか否かを判定し、測定されたデータが、前記予め定められた範囲内にない場合、制御パラメータを調整する制御部とを備えている。

本発明の実施形態の制御パラメータ調整方法が適用された制御パラメータ調整装置が組み込まれた動作支援装置の外形を示す斜視図である。 図１に示す動作支援装置の外形を示す側面図である。 図１に示す動作支援装置が使用者に装着された状態を模式的に示す背面図である。 図１に示す動作支援装置が使用者に装着された状態を模式的に示す側面図である。 本発明の実施形態の制御パラメータ調整方法が適用された制御パラメータ調整装置の構成例を示すブロック図である。 持上げ動作支援時の制御手順例を示すフローチャートである。 保持動作支援時の制御手順例を示すフローチャートである。 歩行振り上げ動作支援時の制御手順例を示すフローチャートである。 歩行蹴り出し動作支援時の制御手順例を示すフローチャートである。 制御パラメータを自動的に調整するための処理の流れを示すフローチャートである。 持上げ動作支援時におけるアクチュエータの駆動の開始および終了のタイミング調整のための処理の流れを示すフローチャートである。 歩行振り上げ動作を支援する場合におけるアクチュエータの駆動の開始および終了のタイミング調整のための処理の流れを示すフローチャートである。 歩行蹴り出し動作を支援する場合におけるアクチュエータの駆動の開始および終了のタイミング調整のための処理の流れを示すフローチャートである。 持上げ動作および歩行動作において、アクチュエータの駆動開始が遅すぎた場合におけるセンサ値を示す曲線である。 持上げ動作および歩行動作において、アクチュエータの駆動開始が早すぎた場合におけるセンサ値を示す曲線である。 持上げ動作および歩行動作において、アクチュエータの駆動終了が遅すぎた場合におけるセンサ値を示す曲線である。 持上げ動作および歩行動作において、アクチュエータの駆動終了が早すぎた場合におけるセンサ値を示す曲線である。 持上げ動作支援におけるアクチュエータの駆動量を大きくするように制御パラメータを調整するための処理の流れを示すフローチャートである。 歩行振り上げ動作支援におけるアクチュエータの駆動量を大きくするように制御パラメータを調整するための処理の流れを示すフローチャートである。 歩行蹴り出し動作支援におけるアクチュエータの駆動量を大きくするように制御パラメータを調整するための処理の流れを示すフローチャートである。 持上げ動作および歩行動作において、アクチュエータの駆動量が小さすぎる場合におけるセンサ値を示す曲線である。 持上げ動作および歩行動作において、アクチュエータの駆動量が大きすぎる場合におけるセンサ値を示す曲線である。 保持動作支援におけるアクチュエータの駆動の開始のためのタイミング調整のための処理の流れを示すフローチャートである。 保持動作において、アクチュエータの駆動開始が早すぎた場合におけるセンサ値を示す曲線である。 保持動作において、アクチュエータの駆動開始が遅すぎた場合におけるセンサ値を示す曲線である。 保持動作支援におけるアクチュエータの駆動量の調整のために、制御パラメータ調整装置によってなされる処理の流れを示すフローチャートである。 保持動作において、アクチュエータの駆動量（力）が小さすぎた場合におけるセンサ値を示す曲線である。 保持動作において、アクチュエータの駆動量（力）が大きすぎた場合におけるセンサ値を示す曲線である。 膝および肘の関節の動作支援に適用される動作支援装置の装着例を示す側面図である。 装着された関節支援機構系の状態の一例を示す外観図である。 装着された関節支援機構系によって関節が回転した状態を示す模式図である。

以下に、本発明の実施形態の制御パラメータ調整方法が適用された制御パラメータ調整装置が組み込まれた動作支援装置を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態の制御パラメータ調整方法が適用された制御パラメータ調整装置が組み込まれた動作支援装置の外形を示す斜視図である。

図２は、図１に示す動作支援装置の外形を示す側面図である。

図３Ａは、図１に示す動作支援装置が使用者に装着された状態を模式的に示す背面図である。

図３Ｂは、図１に示す動作支援装置が使用者に装着された状態を模式的に示す側面図である。

図４は、本発明の実施形態の制御パラメータ調整方法が適用された制御パラメータ調整装置の構成例を示すブロック図である。

（１）（構成）
動作支援装置１０は、荷物の持上げ、姿勢の保持、および歩行の動作の支援に適した装置であり、使用者１の腰に動作支援装置１０を装着する機構である腰固定具２１と、３軸加速度センサ４１、制御ＣＰＵ部６０、メモリ６１、およびネットワーク接続部６２を内蔵した機構である制御部収容部２２と、使用者１の背中に動作支援装置１０を配置するための背中フレーム２３と、使用者１の大腿部に動作支援装置１０を装着する機構である大腿固定具２４と、大腿固定具２４に動作支援装置１０を固定する機構である大腿フレーム２５と、腰固定具２１に回動可能に設けられ、大腿フレーム２５が固定された大腿フレーム固定部２６とを備える。

また、背中フレーム２３の上端と、腰固定具２１および制御部収容部２２とは、肩ハーネス３０によって繋がれている。

３軸加速度センサ４１は、使用者１の背中部分の加速度を検出するセンサである。

大腿フレーム固定部２６には、使用者１の股関節角度を検出する角度センサ４２、アクチュエータ５１を内蔵した動力発生部５０、大腿フレーム固定部２６に回転トルクを付与するアクチュエータ５１、および動作支援装置１０の電源の投入や、使用者１のＩＤ番号の入力のためのスイッチを内蔵した操作部７０も一体的に固定されている。動力発生部５０、アクチュエータ５１、および操作部７０は、大腿フレーム固定部２６と共に回動可能となっている。

メモリ６１は、使用者１のＩＤ番号毎に制御パラメータを保存する。

ネットワーク接続部６２は、制御ＣＰＵ部６０に設置された、あるいはメモリ６１に保存された制御パラメータを、サーバまたはクラウド６３と通信して、アップロードおよびダウンロードする機能を有する。

サーバまたはクラウド６３は、ネットワーク接続部６２と通信することが可能であり、ネットワーク接続部６２からアップロードされたＩＤ番号および制御パラメータを、紐付けて保存し管理するとともに、ネットワーク接続部６２からのダウンロード要求に応じて、ＩＤ番号および制御パラメータを、ネットワーク接続部６２へ提供する。

また、大腿固定具２４の、大腿フレーム２５側の先端部には、使用者１の大腿部と大腿固定具２４との間に発生する押し引き両方向の力を検出する力覚センサ４３を備えている。

また、アクチュエータ５１の近傍に、アクチュエータ５１に伝わる電流値を検出するアクチュエータ電流センシング部４４を備えている。

なお、本実施形態では、３軸加速度センサ４１、角度センサ４２、力覚センサ４３、およびアクチュエータ電流センシング部４４を総称して検出部４０と称する。

制御ＣＰＵ部６０は、検出部４０の検出結果に基づいてアクチュエータ５１を制御する。

このように構成された動作支援装置１０のうち、検出部４０、制御ＣＰＵ部６０、メモリ６１、およびネットワーク接続部６２によって、図４に示すように制御パラメータ調整装置８０を構成している。なお、図４は、制御パラメータ調整装置８０が、動作支援装置１０の一部であることを示すための図であり、動作支援装置１０の、制御パラメータ調整装置８０以外の部位の機能ブロックに関する記載を省略している。

（２）動作支援装置
次に、このように制御パラメータ調整装置が組み込まれた動作支援装置１０による動作支援内容を説明する。動作支援内容は主に、荷物の持上げ、姿勢の保持、歩行の動作（振り上げ、蹴り出し）の支援である。

荷物の持上げ支援では、使用者１が股関節を屈曲して荷物を持った後に、股関節を伸展して荷物を持上げるという動作を支援する。これにより、重い荷物を持上げる際の腰の負担を軽減する。

荷物の保持支援では、使用者１が股関節を屈曲した状態で静止し、一定の中腰姿勢を保持するという動作を支援する。これにより、使用者１は前傾姿勢で脱力した状態でも動作支援装置１０により中腰姿勢が保持されるため、中腰姿勢を維持しながら行う作業時の上半身の負担を軽減する。

歩行動作支援では、使用者１の歩行時の脚の振り上げと蹴り出し動作を支援する。これにより、歩行時の脚の負担を軽減する。

（３）制御パラメータ調整装置
次に、使用者が動作支援装置１０を使用した場合に、制御パラメータ調整装置８０が行う制御について説明する。

制御パラメータ調整装置８０は、使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出し、その検出結果に基づき、制御ＣＰＵ部６０において、動作支援装置１０の動作を決定し制御する。制御手順は、持上げ動作、保持動作、歩行振り上げ動作、および歩行蹴り出し動作に応じて異なる。以下では、これら動作毎の制御手順を、図５〜図８に示すフローチャートを用いて説明する。

図５は、持上げ動作支援時の制御手順例を示すフローチャートである。

使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ１）。

使用者１が股関節屈曲状態から股関節伸展による荷物の持上げ動作を開始した場合、制御ＣＰＵ部６０は、角度センサ４２によって検出された角速度が、ある閾値を超えた時を、持上げ動作開始として判定し（Ｓ２：Ｙｅｓ）、アクチュエータ５１の駆動を開始させる（Ｓ３）。それ以外の場合（Ｓ２：Ｎｏ）、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ３の後、使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ４）。

使用者１の体幹姿勢が直立状態に戻り持上げ動作が終了した場合、制御ＣＰＵ部６０は、角度センサ４２によって検出された角度が、ある閾値を超えた時を、使用者１の持上げ動作終了として判定し（Ｓ５：Ｙｅｓ）、アクチュエータ５１の駆動を終了させる（Ｓ６）。それ以外の場合（Ｓ５：Ｎｏ）、ステップＳ４に戻る。

図６は、保持動作支援時の制御手順例を示すフローチャートである。

使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ１１）。

制御ＣＰＵ部６０は、使用者１が股関節屈曲状態で一定時間静止し、中腰姿勢での荷物の保持動作を開始した場合、使用者１の静止時間がある閾時間を超えたタイミングを、保持モードの開始タイミングと判定する。

具体的には、検出部４０によって検出された各種センサ４１、４２、４３の値が、ある閾値以内に、閾時間（例えば、３秒）に収まっている状態を、制御ＣＰＵ部６０は、保持動作開始として判定する(Ｓ１２：Ｙｅｓ)。そして、その時点での姿勢以上に股関節が屈曲しようとした場合、制御ＣＰＵ部６０は、屈曲を妨げる方向にアクチュエータ５１を駆動させ、姿勢を保持する保持モードにする（Ｓ１３）。それ以外の場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻る。

ステップＳ１３の後、使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ１４）。

保持モード中、制御ＣＰＵ部６０は、前述した中腰姿勢より股関節が屈曲している状態（Ｓ１５：Ｙｅｓ）でのみ保持の支援を実施し（Ｓ１６）、前述した中腰姿勢より股関節が伸展している状態（Ｓ１５：Ｎｏ）では保持の支援を実施しない（Ｓ１７）。

ステップＳ１６およびＳ１７の後もまた、使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ１８）。

そして、使用者１の体幹姿勢が直立状態または直立より少し後傾状態になったことを角度センサ４２が検出すると、制御ＣＰＵ部６０は、使用者１の保持作業終了と判定し（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、保持モードを終了させる（Ｓ２０）。それ以外の場合（Ｓ１９：Ｎｏ）、ステップＳ１４に戻る。

図７は、歩行振り上げ動作支援時の制御手順例を示すフローチャートである。

使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ３１）。

使用者１が片方の脚を振り上げて歩行振り上げ動作を開始した場合、制御ＣＰＵ部６０は、角度センサ４２によって検出された角速度が、ある閾値（例えば、０．４ｒａｄ／ｓ）を超えた時を、歩行振り上げ動作開始として判定し（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、アクチュエータ５１の駆動を開始する（Ｓ３３）。それ以外の場合（Ｓ３２：Ｎｏ）、ステップＳ３１に戻る。

ステップＳ３３の後、使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ３４）。

次に、使用者１の脚が１歩幅分動き終わり、歩行振り上げ動作が終了した場合、制御ＣＰＵ部６０は、角度センサ４２によって検出された角度が、前述した閾値を超えた時を、使用者１の歩行振り上げ動作終了として判定し（Ｓ３５：Ｙｅｓ）、アクチュエータ５１の駆動を終了させる（Ｓ３６）。それ以外の場合（Ｓ３５：Ｎｏ）、ステップＳ３４に戻る。

図８は、歩行蹴り出し動作支援の制御手順例を示すフローチャートである。

使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ４１）。

使用者１が片方の脚を蹴り出して歩行蹴り出し動作を開始した場合、制御ＣＰＵ部６０は、角度センサ４２によって検出された角速度が、ある閾値（例えば、−０．４ｒａｄ／ｓ）を超えた時を、歩行蹴り出し動作開始として判定し（Ｓ４２：Ｙｅｓ）、アクチュエータ５１の駆動を開始させる（Ｓ４３）。それ以外の場合（Ｓ４２：Ｎｏ）、ステップＳ４１に戻る。

ステップＳ４３の後、使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ４４）。

次に、使用者１の脚が１歩幅分動き終わり、歩行蹴り出し動作が終了した場合、制御ＣＰＵ部６０は、角度センサ４２によって検出された角度が、前述した閾値を超えた時を、使用者１の歩行蹴り出し動作終了として判定し（Ｓ４５：Ｙｅｓ）、アクチュエータ５１の駆動を終了させる（Ｓ４６）。それ以外の場合（Ｓ４５：Ｎｏ）、ステップＳ４４へ戻る。

なお、動作支援装置１０の動作を決定する角度や角速度の閾値は、事前に実験等で求めた一般的なパラメータを用意しておき、使用者１は、一般的な制御パラメータ値を有する動作支援装置１０の使用を開始し、荷物の持上げや保持、歩行動作等の作業を実施する。

また、前述したセンサによる動作の判定では、角度センサ４２を例として挙げたが、力覚センサ４３を用いてもよい。例えば、制御ＣＰＵ部６０は、力覚センサ４３により、使用者１の動作方向への力の速度成分が、閾値を超えた時を動作開始の判定に用いてもよい。

さらに、前述したセンサによる動作の判定では、閾値による判定を例に挙げたが、ニューラルネットワーク等の機械学習手法を用いてもよい。例えば、各種センサデータを入力として、動作種類や制御パラメータを出力とする教師データを用意して、事前に学習して、センサ入力に対するアクチュエータ５１の駆動出力の制御モデルを構築しておき、そのモデルに基づき制御を行ってもよい。

（４）制御パラメータの種類
動作支援装置１０を制御するために使用される制御パラメータについて説明する。

制御パラメータとしては、アクチュエータ５１の駆動の開始および終了のタイミングと、アクチュエータ５１の駆動量（力、速度）とに大別される。

アクチュエータ５１の駆動の開始および終了のタイミングは、例えば、関節の角度または角速度等のセンシングデータによって決定される。具体的には、関節の角度または角速度等が閾値を超えた時点を、アクチュエータ５１の駆動の開始および終了のタイミングとして設定する。

一方、アクチュエータ５１の駆動量（力、速度）は、例えば、アクチュエータ５１の電流値によって決定される。

（５）制御パラメータの調整方法
制御パラメータ調整装置８０は、動作支援装置１０の制御が適切か否かの判定に基づいて、制御パラメータを自動的に調整する。

図９は、制御パラメータを自動的に調整するための処理の流れを示すフローチャートである。

使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ５１）。

制御ＣＰＵ部６０は、動作支援装置１０の使用中に、制御パラメータによってなされた装置制御が、使用者１に対して適切だったのか否かを検出部４０による検出結果より逐次解析し、自動判定する（Ｓ５２、Ｓ５７、Ｓ６２）。具体的には、制御ＣＰＵ部６０は、アクチュエータ５１の駆動の開始および終了のタイミングが早すぎないか、遅すぎないか、アクチュエータ５１の駆動量（力、速度）は小さすぎないか、大きすぎないか、を逐次解析し判定する。

制御ＣＰＵ部６０は、装置制御が適切であるか否かの判定結果に基づいて、制御パラメータを調整する。例えば、アクチュエータ５１の駆動の開始および終了のタイミングが早すぎた場合は遅くするように、逆に、遅すぎた場合は早くするように調整し（Ｓ５３、Ｓ５８、Ｓ６３）、アクチュエータ５１の駆動量（力、速度）が小さすぎた場合は大きくするように、大きすぎた場合は小さくするように調整する（Ｓ５９、Ｓ６４）。

制御パラメータの調整量は、装置制御の不適切度合に応じて、変化させてもよい。例えば、装置制御の不適切度合が１０（単位は任意）の場合は、調整量を１０とし、装置制御が適切であるか否かの度合が２０の場合は、調整量を２０とする。この方法により、制御パラメータをより速く適切な値に収束させることができる。

また、制御パラメータの調整にはニューラルネットワーク等の機械学習手法を用いてもよい。例えば、装置制御が不適切および適切だった場合のデータを教師データとして追加し、オンラインで逐次追加学習を行うことで、センサ入力に対するアクチュエータの駆動出力の制御モデルを更新してもよい。

以下に、制御パラメータ調整装置８０によってなされる制御パラメータの具体的な自動調整を、持上げ動作および歩行動作と、保持動作という動作種類毎に説明する。

（５．１）持上げ動作および歩行動作
図１０は、持上げ動作支援時におけるアクチュエータ５１の駆動の開始および終了のタイミング調整のための処理の流れを示すフローチャートである。

使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ７１）。

アクチュエータ５１の駆動開始が遅すぎた場合、動作支援装置１０が取り残された状態にて使用者１が先に動作するため、使用者１の体から動作支援装置１０に順方向力（使用者１の動作方向と同じ方向の力）が発生する。アクチュエータ５１の駆動開始前に、この順方向力の発生を検出部４０が検出した場合（Ｓ７２：Ｙｅｓ）、制御ＣＰＵ部６０は、アクチュエータ５１の駆動開始が遅すぎたと判定し、アクチュエータ５１の駆動開始タイミングを早くするように制御パラメータを調整する（Ｓ７３）。検出部４０が、順方向力の発生を検出しない場合（Ｓ７２：Ｎｏ）、後述するステップＳ７４に進む。

なお、順方向力の検出には、アクチュエータ５１の駆動軸が、使用者１から加えられた力により回転することで発生する逆起電力による電流の検出を利用することができる。また、順方向力の検出には、力覚センサ４３を用いることができる。力覚センサ４３を用いる場合、制御ＣＰＵ部６０は、順方向力が発生する前のセンサ値と比較し、検出された順方向力が、例えば一定量である基準以上大きい場合、順方向力の発生と判定する。なお、一定量である基準は、事前に実験等で求められた適切な値に設定しておく。

ステップＳ７３の後、使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ７４）。この検出結果に基づいて、制御ＣＰＵ部６０が、持ち上げ動作が開始されたと判定する（Ｓ７５：Ｙｅｓ）と、股関節伸展方向への持上げ支援のために、アクチュエータ５１を動作させる（Ｓ７６）。それ以外の場合（Ｓ７５：Ｎｏ）、ステップＳ７１に戻る。

ステップＳ７６の後、使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ７７）。

アクチュエータ５１の駆動開始が早すぎた場合、使用者１の体が取り残された状態にて、動作支援装置１０が先に動作するため、使用者１の体から動作支援装置１０に逆らうように抵抗力（動作支援装置１０の動作方向と逆方向の力）が発生する。アクチュエータ駆動開始直後に、検出部４０が、この抵抗力の発生を検出した場合（Ｓ７８：Ｙｅｓ）、制御ＣＰＵ部６０は、アクチュエータ５１の駆動開始が早すぎたと判定し、アクチュエータ５１の駆動開始タイミングを遅くするように制御パラメータを調整する（Ｓ７９）。それ以外の場合（Ｓ７８：Ｎｏ）、ステップＳ８０に進む。

なお、抵抗力の検出には、トルク制御中のアクチュエータ５１の電流値の増加の検出を用いることができる。これは、使用者１から動作支援装置１０に抵抗力が発生した際に、抵抗力に対抗してアクチュエータ５１のトルクを保つように、アクチュエータ５１の出力電流を増加させる制御が働くためである。また、抵抗力の検出にも、力覚センサ４３を用いることができる。力覚センサ４３を用いる場合、制御ＣＰＵ部６０は、実験等で求めて用意しておいたアクチュエータ５１の駆動開始タイミングが適切であった場合のセンサ値の基準データと比較し、検出された抵抗力が一定量以上大きかった場合、抵抗力の発生と判定する。

ステップＳ８０では、使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ８０）。

アクチュエータ５１の駆動終了が遅すぎた場合、使用者１が動作支援装置１０より先に停止しようとする一方で、動作支援装置１０はまだ動作を継続しようとするため、使用者１の体から動作支援装置１０に逆らうように抵抗力（動作支援装置１０の動作方向と逆方向の力）が発生する。アクチュエータ５１の駆動後の一定時間後にこのような抵抗力の発生を検出部４０が検出した場合（Ｓ８１：Ｙｅｓ）、制御ＣＰＵ部６０は、アクチュエータ５１の駆動終了が遅すぎたと判定し、アクチュエータ５１の駆動終了タイミングを早くするように制御パラメータを調整する（Ｓ８２）。それ以外の場合、ステップＳ８３へ進む。

ステップＳ８３では、使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ８３）。この検出結果に基づいて、制御ＣＰＵ部６０が、持ち上げ動作が終了したと判定する（Ｓ８４：Ｙｅｓ）と、股関節伸展方向へのアクチュエータ５１の動作を停止させる（Ｓ８５）。それ以外の場合（Ｓ８４：Ｎｏ）、ステップＳ８０に戻る。

ステップＳ８５の後、使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ８６）。

アクチュエータ５１の駆動終了が早すぎた場合、動作支援装置１０が使用者１よりも先に停止する一方で、使用者１はまだ動作を継続しようとするため、使用者１の体から動作支援装置１０に順方向力（使用者１の動作方向と同じ方向の力）が発生する。アクチュエータ５１の駆動終了後に、検出部４０が、この順方向力の発生を検出した場合（Ｓ８７：Ｙｅｓ）、制御ＣＰＵ部６０は、アクチュエータ５１の駆動終了が早すぎたと判定し、アクチュエータ５１の駆動終了タイミングを遅くするように制御パラメータを調整する（Ｓ８８）。それ以外の場合（Ｓ８７：Ｎｏ）、ステップＳ８８における制御パラメータの調整は行われない。

このようにして、持上げ動作支援におけるアクチュエータ５１の駆動の開始および終了のタイミングを調整するために、制御パラメータが調整される。

図１１は、歩行動作のうち、歩行振り上げ動作を支援する場合におけるアクチュエータ５１の駆動の開始および終了のタイミング調整のための処理の流れを示すフローチャートである。

図１１において、図１０における処理と同じ処理に対しては、同じステップ番号を付している。また、一部が異なる処理については、同じステップ番号の後に、添字（ａ）を付している。以下では、同じ処理については、重複説明を避け、一部が異なる処理のみ説明する。

ステップＳ７４における検出結果に基づいて、制御ＣＰＵ部６０が、足振り上げ動作が開始されたと判定する（Ｓ７５ａ：Ｙｅｓ）と、股関節伸展方向への足振り上げ支援のために、アクチュエータ５１を動作させる（Ｓ７６ａ）。

ステップＳ８３における検出結果に基づいて、制御ＣＰＵ部６０が、足振り上げ動作が終了したと判定する（Ｓ８４ａ：Ｙｅｓ）と、股関節屈曲方向へのアクチュエータ５１の動作を停止させる（Ｓ８５ａ）。

図１２は、歩行動作のうち、歩行蹴り出し動作を支援する場合におけるアクチュエータ５１の駆動の開始および終了のタイミング調整のための処理の流れを示すフローチャートである。

図１２においても、図１０における処理と同じ処理に対しては、同じステップ番号を付している。また、一部が異なる処理については、同じステップ番号の後に、添字（ｂ）を付している。以下では、同じ処理については、重複説明を避け、一部が異なる処理のみ説明する。

ステップＳ７４における検出結果に基づいて、制御ＣＰＵ部６０が、足蹴り動作が開始されたと判定する（Ｓ７５ｂ：Ｙｅｓ）と、股関節伸展方向への足蹴り支援のために、アクチュエータ５１を動作させる（Ｓ７６ｂ）。

ステップＳ８３における検出結果に基づいて、制御ＣＰＵ部６０が、足蹴り動作が終了したと判定する（Ｓ８４ｂ：Ｙｅｓ）と、股関節伸展方向へのアクチュエータ５１の動作を停止させる（Ｓ８５ａ）。

持上げ動作および歩行動作において、アクチュエータ５１の駆動開始／終了が、遅すぎる／早すぎる、といったそれぞれの場合において、角度センサ４２、力覚センサ４３、およびアクチュエータ電流センシング部４４によって検出されたセンサ値を、図１３〜図１６に示す。

図１３は、持上げ動作および歩行動作において、アクチュエータ５１の駆動開始が遅すぎた場合におけるセンサ値を示す曲線である。

図１４は、持上げ動作および歩行動作において、アクチュエータ５１の駆動開始が早すぎた場合におけるセンサ値を示す曲線である。

図１５は、持上げ動作および歩行動作において、アクチュエータ５１の駆動終了が遅すぎた場合におけるセンサ値を示す曲線である。

図１６は、持上げ動作および歩行動作において、アクチュエータ５１の駆動終了が早すぎた場合におけるセンサ値を示す曲線である。

図１３〜図１６ともに、横軸は時間であり、縦軸は、図（ｂ）は、アクチュエータ電流センシング部４４によって検出された電流、図（ｃ）は、角度センサ４２によって検出された角度、図（ｄ）は、力覚センサ４３によって検出された力覚であり、図（ａ）は、図（ｂ）、図（ｃ）、および図（ｄ）をまとめて図示している。

図１７は、持上げ動作支援におけるアクチュエータ５１の駆動量を大きくするように制御パラメータを調整するための処理の流れを示すフローチャートである。

使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ９１）。この検出結果に基づいて、制御ＣＰＵ部６０が、持ち上げ動作が開始されたと判定する（Ｓ９２：Ｙｅｓ）と、股関節伸展方向への持上げ支援のために、アクチュエータ５１を動作させる（Ｓ９３）。それ以外の場合（Ｓ９２：Ｎｏ）、ステップＳ９１に戻る。

ステップＳ９３の後、使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ９４）。

アクチュエータ５１の駆動量が小さすぎた場合、使用者１が動き始めて動作支援装置１０が動作を開始するまでの初期動作速度よりも、アクチュエータ５１の駆動後の動作速度が低下する。アクチュエータ５１の駆動開始後に、検出部４０が、この動作速度の低下を検出した場合（Ｓ９５：Ｙｅｓ）、制御ＣＰＵ部６０は、アクチュエータ５１の駆動量が小さすぎたと判定し、アクチュエータ５１の駆動量を大きくするように制御パラメータを調整する（Ｓ９６）。それ以外の場合（Ｓ９５：Ｎｏ）、ステップＳ９７へ進む。

なお、ステップＳ９５でなされる動作速度の低下の検出には、角度センサ４２によって取得されたデータから算出される角速度の低下を用いる。また、持上げ動作に限っては、使用者１の体幹に配置された３軸加速度センサ４１の動きが、持上げの動きに連動するため、動作速度の低下の検出に、３軸加速度センサ４１によって取得されたデータから算出される傾斜角速度の低下、または、加速度の低下を用いてもよい。

ステップＳ９７では、使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ９７）。この検出結果に基づいて、制御ＣＰＵ部６０が、持ち上げ動作が終了したと判定する（Ｓ９８：Ｙｅｓ）と、股関節伸展方向へのアクチュエータ５１の動作を停止させる（Ｓ９９）。それ以外の場合（Ｓ９８：Ｎｏ）、ステップＳ９７に戻る。

ステップＳ９９の後、使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ１００）。アクチュエータ５１の駆動量が大きすぎた場合、アクチュエータ５１の駆動終了後に、慣性によって使用者１の体が衝撃を受けてぶれる。従って、アクチュエータ５１の駆動終了後に、検出部４０が、使用者１の体のぶれを検出した場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、制御ＣＰＵ部６０は、アクチュエータ５１の駆動量が大きすぎたと判定し、アクチュエータ５１の駆動量を小さくするように制御パラメータを調整する（Ｓ１０２）。なお、使用者１の体のぶれの検出には、アクチュエータ５１の駆動終了後に、３軸加速度センサ４１、角度センサ４２、および力覚センサ４３の値の振動を用いる。

ぶれが検出されない場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）、ステップＳ１０２における制御パラメータの調整は行われない。

このようにして、制御パラメータ調整装置８０は、持上げ動作支援におけるアクチュエータ５１の駆動量を大きくするように、制御パラメータを調整する。

なお、制御パラメータ調整装置８０は、持上げ動作支援におけるアクチュエータ５１の駆動量を小さくするように制御パラメータを調整する場合には、ステップＳ９５における処理の代わりに、検出部４０が、動作速度の増加を検出し、ステップＳ９６における処理の代わりに、制御ＣＰＵ部６０が、アクチュエータ５１の駆動量が大きすぎたと判定し、アクチュエータ５１の駆動量を小さくするように制御パラメータを調整し、ステップＳ１０１における処理の代わりに、検出部４０が、使用者１から閾値以上の力を検出した場合、ステップＳ１０２における処理の代わりに、制御ＣＰＵ部６０が、アクチュエータ５１の駆動量が小さすぎたと判定し、アクチュエータ５１の駆動量を大きくするように制御パラメータを調整するようにすればよい。

図１８は、歩行振り上げ動作支援におけるアクチュエータ５１の駆動量を大きくするように制御パラメータを調整するための処理の流れを示すフローチャートである。

図１８において、図１７における処理と同じ処理に対しては、同じステップ番号を付している。また、一部が異なる処理については、同じステップ番号の後に、添字（ａ）を付している。以下では、同じ処理については、重複説明を避け、一部が異なる処理のみ説明する。

ステップＳ９１における検出結果に基づいて、制御ＣＰＵ部６０が、足上げ動作が開始されたと判定する（Ｓ９２ａ：Ｙｅｓ）と、股関節屈曲方向へ足上げ支援のために、アクチュエータ５１を動作させる（Ｓ９３ａ）。それ以外の場合（Ｓ９２ａ：Ｎｏ）、ステップＳ９１に戻る。

ステップＳ９７における検出結果に基づいて、制御ＣＰＵ部６０が、足上げ動作が終了したと判定する（Ｓ９８ａ：Ｙｅｓ）と、股関節屈曲方向へのアクチュエータ５１の動作を停止させる（Ｓ９９ａ）。それ以外の場合（Ｓ９８ａ：Ｎｏ）、ステップＳ９７に戻る。

このようにして、制御パラメータ調整装置８０は、歩行振り上げ動作支援におけるアクチュエータ５１の駆動量を大きくするように、制御パラメータを調整する。

なお、制御パラメータ調整装置８０は、歩行振り上げ動作支援におけるアクチュエータ５１の駆動量を小さくするように制御パラメータを調整する場合もまた、歩行振り上げ動作支援におけるアクチュエータ５１の駆動量を大きくするように制御パラメータを調整する処理を、持上げ動作支援におけるアクチュエータ５１の駆動量を小さくするように制御パラメータを調整する場合と同様に変更することによって行う。

図１９は、歩行蹴り出し動作支援におけるアクチュエータ５１の駆動量を大きくするように制御パラメータを調整するための処理の流れを示すフローチャートである。

図１９において、図１７における処理と同じ処理に対しては、同じステップ番号を付している。また、一部が異なる処理については、同じステップ番号の後に、添字（ｂ）を付している。以下では、同じ処理については、重複説明を避け、一部が異なる処理のみ説明する。

ステップＳ９１における検出結果に基づいて、制御ＣＰＵ部６０が、足蹴り出し動作が開始されたと判定する（Ｓ９２ｂ：Ｙｅｓ）と、股関節伸展方向への足蹴り出し支援のために、アクチュエータ５１を動作させる（Ｓ９３ｂ）。それ以外の場合（Ｓ９２ｂ：Ｎｏ）、ステップＳ９１に戻る。

ステップＳ９７における検出結果に基づいて、制御ＣＰＵ部６０が、足蹴り出し動作が終了したと判定する（Ｓ９８ｂ：Ｙｅｓ）と、股関節伸展方向へのアクチュエータ５１の動作を停止させる（Ｓ９９ｂ）。それ以外の場合（Ｓ９８ｂ：Ｎｏ）、ステップＳ９７に戻る。

このようにして、制御パラメータ調整装置８０は、歩行蹴り出し動作支援におけるアクチュエータ５１の駆動量を大きくするように、制御パラメータを調整する。

なお、制御パラメータ調整装置８０は、歩行蹴り出し動作支援におけるアクチュエータ５１の駆動量を小さくするように制御パラメータを調整する場合もまた、歩行蹴り上げ動作支援におけるアクチュエータ５１の駆動量を大きくするように制御パラメータを調整する処理を、持上げ動作支援におけるアクチュエータ５１の駆動量を小さくするように制御パラメータを調整する場合と同様に変更することによって行う。

持上げ動作および歩行動作において、アクチュエータ５１の駆動量が小さすぎる／大きすぎるそれぞれの場合において、３軸加速度センサ４１、角度センサ４２、力覚センサ４３、およびアクチュエータ電流センシング部４４によって検出されたセンサ値を、図２０〜図２１に示す。

図２０は、持上げ動作および歩行動作において、アクチュエータ５１の駆動量が小さすぎる場合におけるセンサ値である。

図２１は、持上げ動作および歩行動作において、アクチュエータ５１の駆動量が大きすぎる場合におけるセンサ値である。

図２０、図２１ともに、横軸は時間であり、縦軸は、図（ｂ）は、アクチュエータ電流センシング部４４によって検出された電流、図（ｃ）は、角度センサ４２によって検出された角度、図（ｄ）は、力覚センサ４３によって検出された力覚、図（ｅ）は、３軸加速度センサ４１によって検出された加速度であり、図（ａ）は、図（ｂ）、図（ｃ）、図（ｄ）、および図（ｅ）をまとめて図示している。

（５．２）保持動作
図２２は、保持動作支援におけるアクチュエータ５１の駆動の開始のためのタイミング調整のために、制御パラメータ調整装置８０によってなされる処理の流れを示すフローチャートである。

使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ１１１）。

制御ＣＰＵ部６０は、使用者１が股関節屈曲状態で一定時間静止し、中腰姿勢での荷物の保持動作を開始した場合、使用者１の静止時間がある閾時間を超えた時点で、保持動作が開始されたと判定し（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、アクチュエータ５１を駆動させ、保持方向（股関節伸展方向）へ保持モードを開始する（Ｓ１１３）。それ以外の場合（Ｓ１１２：Ｎｏ）、ステップＳ１１１に戻る。

ステップＳ１１３の後、使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ１１４）。

保持モードへ入るためのアクチュエータ５１の駆動開始が早すぎた場合、使用者１が動作しようとしているにも関わらず、動作支援装置１０が保持動作を開始するため、使用者１の体から動作支援装置１０に逆らうように抵抗力（動作支援装置１０の動作方向と逆方向の力）が発生し、かつ使用者１の動作は保持され静止している。アクチュエータ５１の駆動開始直後に、この抵抗力が発生し、使用者１の動作が静止していることを、検出部４０が検出した場合（Ｓ１１５：Ｙｅｓ）、制御ＣＰＵ部６０は、アクチュエータ５１の駆動開始が早すぎたと判定し、アクチュエータ５１の駆動開始タイミングを遅くするように制御パラメータを調整する（Ｓ１１６）。抵抗力の検出には、前述した（５．１）で説明した方法を用いる。

一方、保持モードへ入るためのアクチュエータ５１の駆動開始が遅すぎた場合、アクチュエータ５１の駆動がないまま、使用者１が静止し続ける状態が発生する。この静止状態の発生時間をできるだけ短くするために、制御ＣＰＵ部６０は、保持モードへ入るためのアクチュエータ５１の駆動開始タイミングが適切だった場合（前述した抵抗力が発生しなかった場合）(Ｓ１１５：Ｎｏ)、保持モードへ入る前の静止時間から一定時間を減じた時間の値を、保持モードに移行するための静止時間パラメータとして決定し、決定した静止時間パラメータをメモリ６１に保存する（Ｓ１１７）。この一定時間は、例えば０．１秒である。

このように、制御パラメータ調整装置８０は、保持モード移行前の静止時間を徐々に短くして行くことで、保持モードへ入るためのアクチュエータ５１の駆動開始を早め、アクチュエータ５１の駆動開始が遅すぎることを解消する。

なお、保持動作に関し、動作支援装置１０は、使用者１が体を後傾させると保持動作が解除され、補助支援力の提供、すなわち、アクチュエータ５１の駆動が終了されるような設計とされている。したがって、制御パラメータ調整装置８０は、保持動作支援におけるアクチュエータ５１の駆動の終了のためのタイミング調整のための制御パラメータの調整は行わない。

図２３は、保持動作において、アクチュエータ５１の駆動開始が早すぎた場合におけるセンサ値を示す曲線である。

図２４は、保持動作において、アクチュエータ５１の駆動開始が遅すぎた場合におけるセンサ値を示す曲線である。

図２３〜図２４ともに、横軸は時間であり、縦軸は、図（ｂ）は、アクチュエータ電流センシング部４４によって検出された電流、図（ｃ）は、角度センサ４２によって検出された角度、図（ｄ）は、力覚センサ４３によって検出された力覚であり、図（ａ）は、図（ｂ）、図（ｃ）、および図（ｄ）をまとめて図示している。

図２５は、保持動作支援におけるアクチュエータ５１の駆動量の調整のために、制御パラメータ調整装置８０によってなされる処理の流れを示すフローチャートである。

使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ１２１）。

制御ＣＰＵ部６０は、使用者１が股関節屈曲状態で一定時間静止し、中腰姿勢での荷物の保持動作を開始した場合、使用者１の静止時間がある閾時間を超えた時点で、保持動作が開始されたと判定し（Ｓ１２２：Ｙｅｓ）、アクチュエータ５１を駆動させ、保持方向（股関節伸展方向）へ保持モードを開始する（Ｓ１２３）。それ以外の場合（Ｓ１２２：Ｎｏ）、ステップＳ１２１に戻る。

ステップＳ１２３の後、使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ１２４）。

アクチュエータ５１の駆動量（力）が小さすぎた場合、保持用のアクチュエータ５１の駆動が開始しているにも関わらず、保持力が足りないため、使用者１は、中腰姿勢を維持できず、股関節屈曲方向（前傾方向）へ動いてしまう。したがって、検出部４０が、アクチュエータ５１の駆動開始後に、股関節屈曲方向への使用者１の動きを検出した場合（Ｓ１２５：Ｙｅｓ）、制御ＣＰＵ部６０は、アクチュエータ５１の駆動量が小さすぎたと判定し、アクチュエータ５１の駆動量を大きくするように制御パラメータを調整する（Ｓ１２６）。それ以外の場合（Ｓ１２５：Ｎｏ）、ステップＳ１２７へ進む。

ステップＳ１２７では、使用者１から動作支援装置１０に加わる動きを検出部４０で検出する（Ｓ１２７）。

アクチュエータ５１の駆動量（力）が大きすぎた場合、保持力が大きいため、使用者１は、中腰姿勢を維持できず、股関節伸展方向（後傾方向）へ動いてしまう。アクチュエータ駆動開始後に、検出部４０が、股関節伸展方向への使用者１の動きを検出した場合（Ｓ１２８：Ｙｅｓ）、制御ＣＰＵ部６０は、アクチュエータ５１の駆動量が大きすぎたと認識し、アクチュエータ５１の駆動量を小さくするように制御パラメータを調整する（Ｓ１２９）。

ステップＳ１２５およびステップＳ１２８でなされる前傾および後傾方向への使用者１の動きの検出のためには、角度センサ４２によって検出されたデータ、または、３軸加速度センサ４１によって検出されたデータから算出される傾斜角度の値を用い、制御ＣＰＵ部６０が、保持支援のアクチュエータ５１の駆動開始時点と比較して、角度の値が、例えば一定量である基準以上増加または減少していることに基づいて判定する。なお、一定量の基準は、事前に実験等で求められた適切な値に設定しておく。

図２６は、保持動作において、アクチュエータ５１の駆動量（力）が小さすぎた場合におけるセンサ値を示す曲線である。

図２７は、保持動作において、アクチュエータ５１の駆動量（力）が大きすぎた場合におけるセンサ値を示す曲線である。

図２６〜図２７ともに、横軸は時間であり、縦軸は、図（ｂ）は、アクチュエータ電流センシング部４４によって検出された電流、図（ｃ）は、角度センサ４２によって検出された角度、図（ｄ）は、力覚センサ４３によって検出された力覚であり、図（ａ）は、図（ｂ）、図（ｃ）、および図（ｄ）をまとめて図示している。

（６）使用者１毎の制御パラメータの調整
制御パラメータ調整装置８０は、動作支援装置１０を使用する各使用者１に対して、固有のＩＤ番号を割り当てる。ＩＤ番号を割り当てられた使用者１は、動作支援装置１０を使用する際、操作部７０のスイッチから、ＩＤ番号を入力する。これによって、メモリ６１内に、使用者１のＩＤ番号に対応したメモリ領域が割り当てられる。そして、前述したようにして該使用者１のための制御パラメータが調整されると、該メモリ領域に、ＩＤ番号に紐付けられて、該使用者１の制御パラメータを記憶する。

メモリ６１は、ネットワーク接続部６２を通して、サーバまたはクラウド６３と通信することができ、ＩＤ番号毎の制御パラメータを、サーバまたはクラウド６３へアップロードしたり、逆に、サーバまたはクラウド６３へアップロードされたＩＤ番号毎の制御パラメータを、ダウンロードできるようにしている。

このような構成により、制御パラメータ調整装置８０は、制御パラメータを、ローカルまたはリモートで、ＩＤ番号毎に管理することができ、使用者１は、操作部７０のスイッチから、自身のＩＤ番号を入力することによって、異なる機体の動作支援装置１０であっても、自身のために調整された制御パラメータを、動作支援装置１０に設定することができる。これによって、１台の機体を複数の使用者１が共同利用する場合であっても、使用者１は、自身のために調整された制御パラメータが設定された状態で、動作支援装置１０を使用することができる。

上述したように、本発明の実施形態の制御パラメータ調整方法が適用された制御パラメータ調整装置８０によれば、使用者１が動作支援装置１０を使用している間に、制御パラメータを、自動的に調整することができる。これによって、使用者１は、スイッチ操作等のような制御パラメータの調整のための特別な動作は不要となる。このように、調整のための手間を排除することができるので、動作支援装置１０を用いて行う作業効率を高めることが可能となるのみならず、調整のためのスキルを使用者１に求める必要もなくなる。

また、制御パラメータの調整は、使用者１別に行われるので、各使用者１毎に最適化された制御パラメータが設定されるようになり、各使用者１が、動作支援装置１０を使用すればするほど、動作支援装置１０の動作は、その使用者１の動きに追従するように、すなわち、その使用者１の動きにフィットするようになる。

これによって、動作支援装置１０による動作支援が効率化され、動作時の使用者１に対する負荷を軽減することができる。例えば、アクチュエータ５１に対して、使用者１に応じた適切な電流が供給されるようになるので、アクチュエータ５１の駆動電力を節約することが可能となる。また、使用者１の意図に反した装置動作もなくなり、アクチュエータ５１から過剰な力を発生させることもなくなるので、動作支援装置１０の使用時における安全性を向上することも可能となる。

さらには、アクチュエータ電流センシング部４４を、アクチュエータ５１に内蔵させるようにすれば、アクチュエータ電流センシング部４４のみで不適切な装置動作の発生を自動検出する場合は、他のセンサ（例えば、３軸加速度センサ４１、角度センサ４２、力覚センサ４３）を不要とすることができるので、コストを削減することが可能となる。

また、前述した従来技術に対しても、以下のような利点を有することができる。

すなわち、本発明の実施形態の制御パラメータ調整方法が適用された制御パラメータ調整装置８０によれば、特許文献３で使用されているような足圧検出用のセンサを内蔵した靴が不要となり、使用者１は、動作支援装置１０を使用する際に、靴を履きかえる必要がない。そのため、動作支援装置１０の装着に費やされる時間を短縮することができ、作業効率を向上することが可能となる。また、動作支援装置１０を複数の使用者１で共同使用する場合、足圧検出用のセンサを内蔵した靴を、複数の使用者１で共同して使用する必要がなくなるので、使用者１は、不潔さを感じることなく、動作支援装置１０を使用することが可能となる。

また、本発明の実施形態の制御パラメータ調整方法が適用された制御パラメータ調整装置８０は、特許文献３でなされているような足圧を利用したセンシングではなく、アクチュエータ電流値等のセンシングにより、足圧の変化が生じない動作である荷物の持上げや保持動作に対しても高精度に動作の変化を検出することができる。

さらに、本発明の実施形態の制御パラメータ調整方法が適用された制御パラメータ調整装置８０では、特許文献２でなされているような、周期的なリズムモデルを利用して制御パラメータを調整するアルゴリズムではなく、単発の動作にも対応できるアルゴリズムであるために、周期的なリズムの歩行以外の動作である、荷物の持上げや保持動作に対しても利用できるという利点を有する。

（変形例）
次に、本発明の実施形態の制御パラメータ調整方法が適用された制御パラメータ調整装置８０が組み込まれた動作支援装置の変形例について説明する。

上記では、動作支援装置１０によって、使用者１の股関節の動作支援を行う例について説明した。しかしながら、動作支援装置は、本変形例で説明するように、構造を工夫することによって、股関節の動作支援のみならず、膝、肘、肩といった他の関節の動作支援に適用することも可能となる。

図２８は、膝および肘の関節の動作支援に適用される動作支援装置の装着例を示す側面図である。

なお、本変形例において用いる符号は、図１〜図３Ｂで説明した部位と同一部位については同一符号を付して示し、重複説明を避ける。

図２８に示すように、本変形例における動作支援装置は、ベルト状の制御系１００と、関節支援機構系２００とに分離して構成される。

制御系１００は、使用者１の腰に装着される腰固定具２１を備える。さらに、腰固定具２１に、３軸加速度センサ４１、制御ＣＰＵ部６０、メモリ６１、およびネットワーク接続部６２が内蔵された制御部収容部２２と、操作部７０とを取り付けている。制御系１００は、腰固定具２１によって、制御部収容部２２が使用者１の背中側になるように、また、操作部７０が使用者１の脇に来るように、使用者１の腰に巻かれて装着される。３軸加速度センサ４１は、使用者１の背中部分の加速度を検出し、検出結果を、制御ＣＰＵ部６０へ提供する。

図２９は、装着された関節支援機構系２００の状態の一例を示す外観図である。

図２９に示すように、関節支援機構系２００は、使用者１の腕、脚、および体幹２のように、動作支援を行う部位を含むように装着される。

関節支援機構系２００は、関節支援機構系２００を使用者１の腕や脚や体幹２に装着するための固定側固定具２７ａおよび駆動側固定具２７ｂを備えている。固定側固定具２７ａは固定側フレーム２８ａを介して、駆動側固定具２７ｂは駆動側フレーム２８ｂを介して、それぞれ動力発生部５０に固定されている。駆動側固定具２７ｂには、力覚センサ４３を取り付けている。

動力発生部５０は、内蔵しているアクチュエータ５１へ動力を供給する。また、動力発生部５０には、角度センサ４２およびアクチュエータ電流センシング部４４を取り付けている。

図３０は、装着された関節支援機構系２００によって関節が回転した状態を示す模式図である。

動力発生部５０がアクチュエータ５１へ動力を供給すると、アクチュエータ５１が駆動し、駆動側フレーム２８ｂへ回転トルクを付与する。これによって、図３０に示すように、駆動側フレーム２８ｂが回転するようになる。角度センサ４２は、図３０に示すような使用者１の関節の回転角度θを測定し、測定結果を制御ＣＰＵ部６０へ無線等により出力する。アクチュエータ電流センシング部４４は、アクチュエータ５１に伝えられた電流値を検出し、検出結果を、制御ＣＰＵ部６０へ無線等により出力する。また、力覚センサ４３は、使用者１と駆動側固定具２７ｂとの間に発生する押し引き両方向の力を検出し、検出結果を、制御ＣＰＵ部６０へ無線等により出力する。

このような動作支援装置も同様に、３軸加速度センサ４１、角度センサ４２、力覚センサ４３、およびアクチュエータ電流センシング部４４を含む検出部４０、制御ＣＰＵ部６０、メモリ６１、ネットワーク接続部６２、サーバまたはクラウド６３によって、制御パラメータ調整装置８０を構成している。

以上説明したような動作支援装置であれば、股関節に関して前述したような動作支援を、膝関節、肘関節、および肩関節に対しても実施することができる。そして、組込まれた制御パラメータ調整装置８０によって、これら動作支援のための制御パラメータを、個々の使用者１に応じて設定することができる。これよって、使用者１は、自身のために調整された制御パラメータが設定された状態で、動作支援装置１０を使用することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１・・使用者、２・・腕、脚、または体幹、１０・・動作支援装置、２１・・腰固定具、２２・・制御部収容部、２３・・背中フレーム、２４・・大腿固定具、２５・・大腿フレーム、２６・・大腿フレーム固定部、２７ａ・・固定側固定具、２７ｂ・・駆動側固定具、２８ａ・・固定側フレーム、２８ｂ・・駆動側フレーム、３０・・肩ハーネス、４０・・検出部、４１・・３軸加速度センサ、４２・・角度センサ、４３・・力覚センサ、４４・・アクチュエータ電流センシング部、５０・・動力発生部、５１・・アクチュエータ、６０・・制御ＣＰＵ部、６１・・メモリ、６２・・ネットワーク接続部、６３・・サーバまたはクラウド、７０・・操作部、８０・・パラメータ調整装置、１００・・制御系、２００・・関節支援機構系。

Claims (12)

1. 使用者の動作を支援する動作支援装置を制御するための制御パラメータを調整する装置であって、
   前記動作支援装置が前記使用者によって使用された場合、前記使用者の動作に伴うデータを測定するセンサと、
   前記測定されたデータが、予め定められた範囲内にあるか否かを判定し、前記測定されたデータが、前記予め定められた範囲内にない場合、前記制御パラメータを調整する制御部と、を備えた制御パラメータ調整装置。
2. 前記制御部は、前記制御パラメータを調整する場合、前記測定されたデータが、前記予め定められた範囲内になるように、前記制御パラメータの値を変更する、請求項１に記載の制御パラメータ調整装置。
3. 前記制御部は、前記制御パラメータの値を変更する場合、前記測定されたデータが、前記予め定められた範囲よりも大きいのであれば、前記測定されたデータの値が、小さくなるように前記制御パラメータの値を変更し、前記測定されたデータが、前記予め定められた範囲よりも小さいのであれば、前記測定されたデータの値が、大きくなるように前記制御パラメータの値を変更する、請求項２に記載の制御パラメータ調整装置。
4. 前記調整された制御パラメータを、前記使用者に紐付けて記憶するためのメモリをさらに備えた、請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の制御パラメータ調整装置。
5. 前記制御部は、前記調整された制御パラメータを、前記使用者毎に割り当てられたＩＤ番号に紐付けて、前記メモリに記憶させる、請求項４に記載の制御パラメータ調整装置。
6. 前記動作支援装置に組み込まれた、請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の制御パラメータ調整装置。
7. 使用者の動作を支援する動作支援装置を制御するための制御パラメータを調整する方法であって、
   前記動作支援装置が前記使用者によって使用された場合、前記使用者の動作に伴うデータを、センサを用いて測定し、
   前記測定されたデータが、予め定められた範囲内にあるか否かを、プロセッサによって判定し、
   前記測定されたデータが、前記予め定められた範囲内にない場合、前記プロセッサによって、前記制御パラメータを調整する、制御パラメータ調整方法。
8. 前記使用者の動作は、前記使用者による荷物の持上げ、前記使用者の姿勢の保持、および、前記使用者の歩行のうちの少なくとも何れかを含む、請求項７に記載の制御パラメータ調整方法。
9. 前記使用者の動作が、前記荷物の持上げである場合、前記使用者の動作に伴うデータは、前記持上げ時に使用される前記使用者の関節の角度、前記持上げ時における前記使用者の背中部分の加速度、および前記持上げ時における前記関節における力覚のうちの何れかを含み、
   前記使用者の動作が、前記姿勢の保持である場合、前記使用者の動作に伴うデータは、前記姿勢の保持のために使用される前記使用者の関節の角度、および前記関節における力覚のうちの何れかを含み、
   前記使用者の動作が、前記使用者の歩行である場合、前記使用者の動作に伴うデータは、前記歩行時に使用される前記使用者の関節の角度、前記歩行時における前記使用者の加速度、および前記歩行時における前記関節における力覚のうちの何れかを含む、請求項８に記載の制御パラメータ調整方法。
10. 前記動作支援装置は、前記使用者の関節の動きを支援する力を与えるアクチュエータを備え、
    前記制御パラメータは、前記アクチュエータを制御するために使用される、請求項７乃至９うち何れか１項に記載の制御パラメータ調整方法。
11. 前記調整された制御パラメータを、前記使用者に割り当てられたＩＤ番号に紐付けて、前記動作支援装置から遠隔して配置されたサーバに設けられたメモリを記憶し、
    前記メモリに記憶された制御パラメータは、紐付けられたＩＤ番号が入力されることに応じてダウンロードされ、前記動作支援装置へ設定される、請求項７乃至１０のうち何れか１項に記載の制御パラメータ調整方法。
12. 使用者の動作を支援する動作支援装置であって、
    前記使用者によって使用された場合、前記使用者の動作に伴うデータを測定するセンサと、
    前記測定されたデータが、予め定められた範囲内にあるか否かを判定し、前記測定されたデータが、前記予め定められた範囲内にない場合、前記動作支援装置を制御するための制御パラメータを調整する制御部と、を備える動作支援装置。