JP2019193961A - 支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装着者の姿勢を、装着者の要請する姿勢に保持できる支援装置を提供すること。【解決手段】実施形態によれば、支援装置は、第１の装着具と、第２の装着具と、連結部と、検出部と、ロック部と、制御部と、を備える。前記連結部は、前記生体に作用する荷重を支える方向となる第１の回転方向、及び前記第１の回転方向に対して反対方向となる第２の回転方向に前記第２の装着具を回転可能に支持する第１の軸部材を含み、前記第２の装着具を前記第１の装着具に対して連結する。前記ロック部は、前記第２の装着具の前記第１の軸部材回りの前記第２の回転方向の回転をロック可能に構成される。前記制御部は、前記検出部が前記保持要請を検出すると、前記ロック部によって前記第２の装着具の回転をロックし、前記検出部が前記解除要請を検出すると、前記ロック部による前記第２の装着具の回転のロックを解除する。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、装着者を支援する装置に関する。

製造業の作業現場や、リハビリ現場等の様々な現場で使用される、作業者等の装着者の動作を支援する支援装置が知られている。動作を支援する支援装置として、支援力を発生するモータと、装着者の支援を要する部位、例えば肩回りの上腕の回動動作を支援する場合では上腕に装着され、支援力を当該部位に伝達するフレームと、を有する構成が知られている。

特許第５９６８２１２号明細書

本発明が解決しようとする課題は、装着者の姿勢を、装着者の要請する姿勢に保持できる支援装置を提供することである。

実施形態によれば、支援装置は、第１の装着具と、第２の装着具と、連結部と、検出部と、ロック部と、制御部と、を備える。
前記第１の装着具は、装着者の関節を挟んで近位側または体幹に装着される。前記第２の装着具は、前記装着者の前記関節より遠位側で前記関節と連続する生体に装着される。前記連結部は、前記生体に作用する荷重を支える方向となる第１の回転方向、及び前記第１の回転方向に対して反対方向となる第２の回転方向に前記第２の装着具を回転可能に支持する第１の軸部材を含み、前記第２の装着具を前記第１の装着具に対して前記関節回りの前記生体の回動動作に合わせて回動可能に連結する。

前記検出部は、前記装着者からの、前記関節回りの前記生体の位置を保持する保持要請、及び前記装着者からの、前記関節回りの前記生体の位置の保持の解除要請を検出する。前記ロック部は、前記第２の装着具の前記第１の軸部材回りの前記第２の回転方向の回転をロック可能に構成される。前記制御部は、前記検出部が前記保持要請を検出すると、前記ロック部によって前記第２の装着具の回転をロックし、前記検出部が前記解除要請を検出すると、前記ロック部による前記第２の装着具の回転のロックを解除する。

一実施形態に係る支援装置が装着者に装着された状態を示す斜視図。 同支援装置に用いられる駆動装置、及びその周辺を示す断面図。 同駆動装置に用いられる第１の歯車及び第２の歯車を説明する図。 同支援装置の構成を示すブロック図。 開発用の機体の構成を示すブロック図。 同支援装置の動作を示す流れ図。 同変形例の動作を示す流れ図。 同支援装置の別の変形例が装着者に装着された状態を示す斜視図。 同支援装置のさらに別の変形例構成を示すブロック図。 同支援装置のさらに別の変形例の動作を示す流れ図。

一実施形態に係る支援装置１０を、図１乃至図５を用いて説明する。図１は、支援装置１０が装着者１に装着された状態を示す斜視図である。図２は、支援装置１０に用いられる左右の駆動装置５１,５２、及びその周辺を示す断面図である。図３は、左右の駆動装置５１,５２のそれぞれに用いられる第１の歯車５７ａ及び第２の歯車５７ｂを説明する図である。図４Ａ及び図４Ｂは、支援装置１０の構成、及び開発用機体１００の構成を示すブロック図である。図５は、支援装置１０の動作を示す流れ図である。

図１及び図２に示すように、支援装置１０は、装着者１に装着されるフレーム２０と、フレーム２０を装着者１に固定する固定具３０と、装着者１からの姿勢保持の要請、及び、装着者１からの姿勢保持の解除の要請を検出する検出部４０と、装着者からの姿勢保持の要請に基づいてフレーム２０の姿勢を保持する保持力を発生する駆動装置５０と、加速度センサ６０と、スイッチ７０と、駆動装置５０を制御する制御装置８０と、を有している。

支援装置１０は、具体的には、所定の生体の関節を回転中心とする一軸回りの少なくとも保持の支援を可能に構成されている。支援装置１０は、一例として、装着者１の右肩６を回転中心とする装着者１の左右方向に平行な回転軸回りの右上腕２の位置、及び装着者１の左肩７を回転中心とする装着者１の左右方向に平行な回転軸回りの左上腕３の位置を、装着者１からの姿勢保持要請に応じて当該要請があったときの位置に保持する。すなわち、支援装置１０は、装着者１を、当該装着者１が所望する姿勢に保持する支援を行う。

さらに、支援装置１０は、荷役動作等に伴う、右肩６を回転中心とする装着者１の左右方向に平行な回転軸回りの右上腕２の回動動作、及び左肩７を回転中心とする装着者１の左右に平行な回転軸回りの左上腕３の回動動作を支援する。

フレーム２０は、装着者１の腰４に配される腰フレーム２１と、腰フレーム２１に固定され、装着者１の背中５に配置される背中フレーム２２と、背中フレーム２２に固定され、装着者１の右肩６から左肩７の背面に配される肩フレーム２３と、肩フレーム２３から右上腕２に亘って配される右フレーム２４と、肩フレーム２３から左上腕３に亘って配される左フレーム２５と、を有している。

腰フレーム２１は、例えば腰４に沿う形状に構成される。
背中フレーム２２は、例えば、腰フレーム２１から上方に延びた柱状に構成されており、装着者１の背骨に対向する位置に配される。背中フレーム２２は、装着者１の背中５の、右肩６及び左肩７間の中央の位置まで延びている。
肩フレーム２３は、例えば、背中フレーム２２の上端部から左右両方向に延びた形状に構成されている。

右フレーム２４は、装着者１の右上腕２に配される上腕フレーム２６と、上腕フレーム２６及び肩フレーム２３に連結された連結機構２７と、を有している。
上腕フレーム２６は、右上腕２に配されるフレーム本体２６ａと、フレーム本体２６ａに固定された収容部２６ｂと、を有している。フレーム本体２６ａは、例えば、右上腕２の左右方向Ｘで外側の範囲の一部に配される。収容部２６ｂは、駆動装置５０が有する後述する右駆動装置５１を収容可能に構成されている。収容部２６ｂは、例えば、箱状に構成されている。

連結機構２７は、右上腕２の右肩６回りの回動に追従可能に構成されている。右上腕２の右肩６回りの回動は、少なくとも、右肩６を回動中心とする、装着者１の左右方向に平行な回転軸回りの回動、及び、右肩６を回転中心とする。装着者１の前後方向に平行な回転軸回りの回動がある。本実施形態では、連結機構２７は、これら２つの回動を含む、右肩６に対する右上腕２の複雑な動きに追従可能に構成されている。

連結機構２７は、例えば、肩フレーム２３の装着者１の右肩６側の端部に連結された第１のリンク部材２７ａと、第１のリンク部材２７ａに連結された第２のリンク部材２７ｂと、第２のリンク部材２７ｂに連結された第３のリンク部材２７ｃと、第３のリンク部材２７ｃに連結された第４のリンク部材２７ｄと、第４のリンク部材２７ｄに固定された第１の軸部材２７ｅと、を有している。

第１のリンク部材２７ａは、例えばＬ字状に構成されており、一方向に延びる第１の部分２７ａ１と、第１の部分２７ａ１の一端から、第１の部分２７ａ１の延びる方向に対して直交方向に延びる第２の部分２７ａ２と、を有している。

第１の部分２７ａ１の一端部は、肩フレーム２３に、例えば軸部材２７ａ３により、装着者１の前後方向Ｙに平行な第１の回転軸Ｌ１回りに回動可能に連結されている。第２の部分２７ａ２は、第１の部分２７ａ１が上下方向Ｚに沿うときに、第１の部分２７ａ１から背中フレーム２２側に向かって延出する。

第２のリンク部材２７ｂは、一方向に長い形状に構成されている。第２のリンク部材２７ｂの一端部は、例えば蝶番２７ｂ１により、第２の部分２７ａ２の端部に、上下方向Ｚに平行な第２の回転軸Ｌ２回りに回動可能に連結されている。第２のリンク部材２７ｂは、蝶番２７ｂ１から、上下方向Ｚに交差する方向に延出している。

第３のリンク部材２７ｃは、一方向に長い形状に構成されている。第３のリンク部材２７ｃの一端部は、例えば蝶番２７ｃ１により、第２のリンク部材２７ｂの端部に、上下方向Ｚに平行な第３の回転軸Ｌ３回りに回動可能に連結されている。第３のリンク部材２７ｃは、蝶番２７ｃ１から、上下方向Ｚに交差する方向に延出している。

第４のリンク部材２７ｄは、一方向に長い形状に構成されている。第４のリンク部材２７ｄの一端部は、例えば蝶番２７ｄ１により、第３のリンク部材２７ｃの端部に、上下方向Ｚに平行な第４の回転軸Ｌ４回りに回動可能に連結されている。第４のリンク部材２７ｄは、第３のリンク部材２７ｃの端部から、上下方向Ｚに交差する方向に延出している。

第１の軸部材２７ｅは、第４のリンク部材２７ｄの端部に固定されており、第４のリンク部材２７ｄから、水平方向に延出している。第１の軸部材２７ｅの一部は、収容部２６ｂ内に回転可能に支持されている。具体的には、第１の軸部材２７ｅは、収容部２６ｂの外郭部、及び収容部２６ｂ内に形成された支持壁部２６ｂ１の孔に、例えばベアリング２６ｂ２によって、回転可能に支持されている。

左フレーム２５は、右フレーム２４と左右対称に構成される。図１では、左フレーム２５は、一部を省略して示されている。左フレーム２５の右フレーム２４と同様の機能を有する構成は右フレーム２４と同一の符号を付して説明する。

固定具３０は、腰ベルト３１と、肩ベルト３２と、上腕ベルト３３と、を有している。腰ベルト３１は、腰フレーム２１に設けられている。腰ベルト３１は、腰フレーム２１に設けられている。腰ベルト３１は、装着者１の腰４に周方向に回しかけられることで、腰フレーム２１を腰４に固定する。

肩ベルト３２は、例えば２本設けられている。両肩ベルト３２の一端部は、肩フレーム２３の背中フレーム２２を挟んだ両側のそれぞれに固定されている。両肩ベルト３２の他端部は、例えば腰ベルト３１に固定されている。肩ベルト３２は、２つ設けられている。一方の肩ベルト３２が装着者１の右肩６の及び胴体８の前側に回しかけられ、且つ、他方の肩ベルト３２が装着者１の左肩７及び胴体８の前側に回しかけられることで、肩フレーム２３を背中に固定する。

上腕ベルト３３は、右フレーム２４の上腕フレーム２６のフレーム本体２６ａ、及び左フレーム２５の上腕フレーム２６のフレーム本体２６ａのそれぞれに設けられている。上腕ベルト３３は、右上腕２または左上腕３に回し掛けられることで、上腕フレーム２６を、右上腕２または左上腕３に固定する。

検出部４０は、図１及び図４Ａに示すように、右フレーム２４に設けられる第１の右角度センサ４１、及び第２の右角度センサ４２と、左フレーム２５に設けられる第１の左角度センサ４３、及び第２の左角度センサ４４と、を有している。

第１の右角度センサ４１は、例えば軸部材２７ａ３及び第１のリンク部材２７ａに設けられており、第１のリンク部材２７ａの第１の回転軸Ｌ１回りの回転を検出可能に構成されている。換言すると、第１の右角度センサ４１は、装着者１の、右肩６を回転中心とする右上腕２の前後方向Ｙに平行な回転軸回りの回転を検出可能に構成されている。さらに換言すると、第１の右角度センサ４１は、装着者１の右脇を開く動作または閉じる動作を検出可能に構成されている。第１の右角度センサ４１は、一例としてポテンショメータである。
第２の右角度センサ４２は、上腕フレーム２６の、装着者１の左右方向回りの回転位置に関する情報、または、上腕フレーム２６の装着者１の左右方向回りの回転に関する情報を検出可能に構成されている。第２の右角度センサ４２は、一例として、右肩６を回転中心として上腕フレーム２６の装着者の左右方向Ｘに平行な回転軸回りの回転の角速度を検出可能に構成されている。第２の右角度センサ４２は、一例として、ポテンショメータである。

第２の右角度センサ４２は、図２に示すように、収容部２６ｂに収容されており、支持壁部２６ｂ１及び第１の軸部材２７ｅに設けられている。第２の右角度センサ４２は、本実施形態では、収容部２６ｂ回りの第１の軸部材２７ｅの角速度を検出する。
第１の左角度センサ４３は、左フレーム２５に、第１の右角度センサ４１と同様に設けられている。すなわち、第１の左角度センサ４３は、左フレーム２５の例えば軸部材２７ａ３及び第１のリンク部材２７ａに設けられており、第１のリンク部材２７ａの第１の回転軸Ｌ１回りの回転を検出可能に構成されている。第１の左角度センサ４３は、一例としてポテンショメータである。

第２の左角度センサ４４は、左フレーム２５の上腕フレーム２６の、装着者１の左右方向回りの回転位置に関する情報、または、上腕フレーム２６の装着者１の左右方向回りの回転に関する情報を検出可能に構成されている。第２の左角度センサ４４は、一例として、上腕フレーム２６の装着者の左右方向回りの回転の角速度を検出可能に構成されている。第２の左角度センサ４４は、一例として、ポテンショメータである。

第２の左角度センサ４４は、第２の右角度センサ４２と同様に左フレーム２５の収容部２６ｂに収容されており、支持壁部２６ｂ１及び第１の軸部材２７ｅに設けられている。第２の右角度センサ４２は、本実施形態では、収容部２６ｂ回りの第１の軸部材２７ｅの角速度を検出する。

駆動装置５０は、右フレーム２４に設けられる右駆動装置５１と、左フレーム２５に設けられる左駆動装置５２と、を有している。
右駆動装置５１は、モータ５３と、第２の軸部材５４と、伝達機構５５と、を有している。右駆動装置５１は、右フレーム２４の収容部２６ｂ内に収容されている。

モータ５３は、サーボモータである。モータ５３は、出力軸５３ａと、出力軸５３ａの位置に応じた信号を出力するエンコーダ５３ｂと、を有している。
第２の軸部材５４は、収容部２６ｂ、例えば収容部２６ｂの支持壁部２６ｂ１に形成された孔及び収容部２６ｂの外郭部に形成された孔に、第１の軸部材２７ｅに平行となる姿勢でベアリング５６により回転可能に固定されている。第２の軸部材５４は、出力軸５３ａに例えばカップリングにより、一体に回転可能に固定されている。なお、第２の軸部材５４は、出力軸５３ａと別部材であることに限定されない。第２の軸部材５４は、出力軸５３ａと同一部材であってもよい。

伝達機構５５は、歯車群５７と、ワンウェイクラッチ５８と、を有している。歯車群５７は、第２の軸部材５４に設けられた第１の歯車５７ａと、第１の軸部材２７ｅに固定され、第１の歯車５７ａに噛み合う第２の歯車５７ｂと、を含む複数の歯車を有し、第１の軸部材２７ｅと第２の軸部材５４とを、一体に回転可能に連結する。歯車群５７は、一例として、第１の歯車５７ａ、及び第２の歯車５７ｂを有している。

ワンウェイクラッチ５８は、第１の歯車５７ａと第２の軸部材５４との間に設けられている。ワンウェイクラッチ５８は、本実施形態では、一例として、第１の歯車５７ａと一体に固定された構成を有しており、第１の歯車５７ａを第２の軸部材５４に取り付けると、ワンウェイクラッチ５８も同時に第２の軸部材５４に固定される。ワンウェイクラッチ５８は、例えば圧入により第１の歯車５７ａ内に固定されている。

ワンウェイクラッチ５８は、図３に示すように、上腕フレーム２６を第１の軸部材２７ｅ回りに第１の回転方向Ｒ１に回転する際には空転し、第１の回転方向Ｒ１に対して反対方向となる第２の回転方向Ｒ２に際には第１の歯車５７ａを第２の軸部材５４に固定する構成を有している。

第１の回転方向Ｒ１は、上腕フレーム２６が、装着者１の右上腕２に作用する荷重を支える方向である。例えば、装着者１が荷物を持ち上げる場合等に右上腕２を、右肩６を回転中心として左右方向に平行な回転軸回りに上方に回転すると、右上腕２自身の重さ及び荷物を持ち上げる場合にはこの荷物の重さが右上腕２に作用する。本実施形態では、第１の回転方向Ｒ１は、右上腕２を、右肩６を回転中心として左右方向に平行な回転軸回りに上方に回転する方向である。
第２の回転方向Ｒ２は、右上腕２を、右肩６を回転中心として左右方向に平行な回転軸回りに下方に回転する方向である。

このように、装着者１が右肩６を回転中心として左右方向に平行な回転軸回りに右上腕を下方に回転すると、ワンウェイクラッチ５８は第１の歯車５７ａを第２の軸部材５４に固定する。この為、装着者１が右肩６を回転中心として左右方向に平行な回転軸回りに右上腕２を下方に回転する際に、第２の軸部材５４の収容部２６ｂに対する回転がロックされると、上腕フレーム２６の第１の軸部材２７ｅ回りの回転がロックされる。

左駆動装置５２は、右駆動装置５１と同様に構成される。この為、図２を共通して用いて、左駆動装置５２の構成を説明する。なお、左駆動装置５２において右駆動装置５１と同様の機能を有する構成は、右駆動装置５１と同一の符号を付して説明を省略する。
左駆動装置５２は、モータ５３Ａと、第２の軸部材５４と、伝達機構５５と、を有している。左駆動装置５２は、左フレーム２５の収容部２６ｂ内に収容されている。

モータ５３Ａは、サーボモータである。モータ５３Ａは、出力軸５３ａと、出力軸５３ａの位置に応じた信号を出力するエンコーダ５３ｂと、を有している。
左駆動装置の第２の軸部材５４は、モータ５３Ａの出力軸５３ａに例えばカップリングにより、一体に回転可能に固定されている。

左駆動装置５２のワンウェイクラッチ５８は、左フレーム２５の上腕フレーム２６を、第１の軸部材２７ｅ回りに第１の回転方向Ｒ１に回転する際には空転し、第１の回転方向Ｒ１に対して反対方向となる第２の回転方向Ｒ２に際には第１の歯車５７ａを第２の軸部材５４に固定する構成を有している。

第１の回転方向Ｒ１は、上腕フレーム２６が、装着者１の左上腕３に作用する荷重を支える方向である。例えば、装着者１が荷物を持ち上げる場合等に左上腕３を、右肩６を回転中心として左右方向に平行な回転軸回りに上方に回転すると、左上腕３自身の重さ、さらには荷物を持ち上げる場合にはこの荷物の重さが左上腕３に作用する。本実施形態では、左フレーム２５における第１の回転方向Ｒ１は、左上腕３を、左肩７を回転中心として左右方向に平行な回転軸回りに上方に回転する方向である。

左フレーム２５における第２の回転方向Ｒ２は、左上腕３を、左肩７を回転中心として左右方向に平行な回転軸回りに下方に回転する方向である。

このように、装着者１が左肩７を回転中心として左右方向に平行な回転軸回りに左上腕３を下方に回転すると、ワンウェイクラッチ５８は第１の歯車５７ａを第２の軸部材５４に固定する。この為、装着者１が左肩７を回転中心として左右方向に平行な回転軸回りに左上腕３を下方に回転する際に、第２の軸部材５４の収容部２６ｂに対する回転がロックされると、上腕フレーム２６の第１の軸部材２７ｅ回りの回転がロックされる。

加速度センサ６０は、上下方向Ｚ、前後方向Ｙ、及び左右方向Ｘの加速度を検出する。加速度センサ６０は、例えば背中フレーム２２に設けられた収容箱２１ａ内に収容されている。

スイッチ７０は、支援装置１０の電源のオン状態及びオフ状態を切り替える際に装着者１に操作される。スイッチ７０は、支援装置１０を装着した装着者１により操作可能な箇所に設けられる。スイッチ７０は、例えば、収容箱２１ａの表面に設けられている。

制御装置８０は、角度センサ４１，４２，４３，４４の検出結果、モータ５３，５３Ａのそれぞれのエンコーダ５３ｂの検出結果、加速度センサ６０の検出結果、及びスイッチ７０からの信号が送信される。

制御装置８０は、角度センサ４１，４２，４３，４４の検出結果、及び加速度センサ６０の検出結果から、後述する記憶部８４に記憶された関数８４ａを用いて装着者１の発揮力を推定し、この推定された発揮力に基づいて支援力を決定し、この支援力に基づいて２つのモータ５３，５３Ａを駆動可能に構成されている。

制御装置８０は、図４Ａに示すように、例えば、モータ位置検出部８１と、角速度検出部８２と、荷役動作判断部８３と、記憶部８４と、発揮力推定部８５と、支援力発生部８６と、を有している。

モータ位置検出部８１は、モータ５３，５３Ａのエンコーダ５３ｂの出力値に基づいて、スイッチ７０が操作されて支援装置１０が電源オン状態となったときの、モータ５３，５３Ａのそれぞれのホームポジションを検出する。さらに、モータ位置検出部８１は、モータ５３，５３Ａのそれぞれのエンコーダ５３ｂの検出結果に基づいて、モータ５３，５３Ａのそれぞれのホームポジションに対する回転位置、換言するとホームポジションに対する出力軸５３ａの位置を検出する。

角速度検出部８２は、角度センサ４１，４３の検出結果に基づいて、左右の上腕フレーム２６のそれぞれの、第１の回転軸Ｌ１回りの回転の角速度を検出する。また、角速度検出部８２は、角度センサ４２，４４の出力値に基づいて、左右の上腕フレーム２６の第１の軸部材２７ｅ回りの回転の角速度を検出する。

荷役動作判断部８３は、角速度検出部８２の検出結果に基づいて、左右の上腕フレーム２６の、第１の軸部材２７ｅの上方への回転の角速度が閾値を越えると、荷物を持ち上げる動作の開始を判断する。この閾値は、装着者１が、右上腕２及び左上腕３の左右方向Ｘに平行な回転軸回りの回転を停止し、当該停止位置に右上腕２及び左上腕３を維持しようとした場合に生じえる、右上腕２及び左上腕３の微小な動きを吸収する為の閾値である。換言すると、荷役動作判断部８３は、右上腕２及び左上腕３に微小な動きが生じても、この微小な動きに伴う角度センサ４１，４３の検出結果が閾値の範囲内であれば、右上腕２及び左上腕３が停止されていると判断する。

また、荷役動作判断部８３は、荷物の持ち上げ動作の開始の判断後、角速度が閾値以下である状態が所定時間維持されると、持ち上げ動作の完了を判断し、かつ、左右の上腕フレーム２６の姿勢保持の開始を判断する。姿勢保持とは、左右の上腕フレーム２６のそれぞれの第１の軸部材２７ｅ回りの位置を、判断時の位置に維持することである。

所定時間は、装着者１が荷物の持ち上げ動作完了後に荷物の重さが装着者１に当該所定時間作用することから、例えば装着者１への負担が小さくなる短い時間に設定される。

また、荷役動作判断部８３は、左右の上腕フレーム２６がそれぞれ第１の回転軸Ｌ１回りに回転すると、装着者１より、姿勢保持の支援の解除要請があったと判断する。換言すると、装着者１は、支援装置１０による右上腕２及び左上腕３の姿勢保持の解除をする際には、左右の脇を開く動作または閉じる動作を行う。

また、荷役動作判断部８３は、左右の上腕フレーム２６が第１の軸部材２７ｅ回りに下方に回転したことを検出すると、荷物を降ろす動作の開始を判断する。また、荷役動作判断部８３は、荷物を下げる動作の開始の判断後、角速度が閾値以下である状態が所定時間維持されると、すなわち、停止状態が所定時間維持されたと判断すると、荷物を下げる動作の完了を判断する。

記憶部８４は、角度センサ４１，４２，４３，４４の検出結果、及び加速度センサ６０の検出結果に応じて装着者１の発揮力を推定する際に用いられる関数８４ａが記憶されている。ここで、関数８４ａについて説明する。

この関数８４ａは、複数の学習サンプルにより機械学習された、機械学習済みモデルである。学習サンプルは、図４Ｂに示すように、開発用機体１００の後述する角度センサ４２，４４の検出結果、及び加速度センサ６０の検出結果を入力とし、力センサ１０２の検出結果を出力とする。

この為、本実施形態では、記憶部８４に記憶された、機械学習により構築された機械学習済みモデルは、支援装置１０の角度センサ４２，４４の検出結果を入力とし、支援力（推定値）を出力する関数として考えられるため、本実施形態では、この機械学習済みモデルを、関数８４ａとする。関数８４ａは、開発用機体１００の検出結果に基づいて構成された学習サンプルに基づいて、構築部１０１が構築する。

開発用機体１００は、学習サンプルを構成する各種値を検出可能に構成されている。具体的には、開発用機体１００は、フレーム２０と、固定具３０と、角度センサ４２，４４と、加速度センサ６０と、力センサ１０２と、を有している。換言すると、開発用機体１００は、支援装置１０からモータ５３，５３Ａを除き、かつ力センサ１０２を加えた構成を有している。

力センサ１０２は、開発用機体１００を装着した人の左右の上腕２，３のそれぞれに取り付けられる。力センサ１０２は、開発用機体１００を装着した人が、左右の肩６，７を回転中心として左右方向に平行な回転軸回りに荷物を持ち上げる動作を行うときに左右の上腕２,３のそれぞれが発揮する発揮力を検出する。

角度センサ４２，４４の検出結果、及び加速度センサ６０の検出結果を入力とし、力センサ１０２の出力値を出力として構成される学習サンプルが構成される。
構築部１０１は、例えば、開発用機体１００とは別に設けられている。構築部１０１は、例えばデスクトップ型のＰＣである。構築部１０１は、開発用機体１００の角度センサ４２，４４、加速度センサ６０、及び力センサ１０２に例えばＬＡＮケーブルなどの信号線を介して接続される。
構築部１０１は、開発用機体１００の角度センサ４２，４４の検出結果、加速度センサ６０の検出結果、及び力センサ１０２の検出結果に基づいて複数の学習サンプルを作成する。または、開発用機体１００が、開発用機体１００の角度センサ４２，４４の検出結果、加速度センサ６０の検出結果、及び力センサ１０２の検出結果に基づいて学習サンプルを構成してもよい。なお、開発用機体１００から構築部１０１へ、各センサの検出結果の移動、または、学習サンプルの移動は、無線やＵＳＢ等の記憶媒体を介して行われてもよい。
構築部１０１は、複数の学習サンプルによって機械学習することにより、機械学習済みモデルを構築する。この構築された機械学習済みモデルが、関数８４ａとして記憶部８４に記憶される。このように、本実施形態では、構築部１０１は、一例として、機械学習済みモデルをソフトとして構築する。

発揮力推定部８５は、記憶部８４に記憶された関数８４ａを用いて、角度センサ４２，４４の検出結果、及び加速度センサ６０の検出結果から、装着者１の左右の上腕２,３のそれぞれの発揮力を推定する。

支援力発生部８６は、荷役動作判断部８３の判断結果に基づいて、左右の上腕フレーム２６の第１の軸部材２７ｅ回りの位置を保持するトルクを発揮するよう、モータ５３，５３Ａに一定電流を供給する。また、支援力発生部８６は、発揮力推定部８５で推定された装着者１の発揮力に基づいて支援力を決定し、この決定された支援力を発揮するよう、モータ５３に電流を供給する。

次に、支援装置１０の動作を、左右の両腕を使用した荷役動作を一例に、図５を用いて説明する。支援装置１０の動作は、装着者１が支援装置１０を装着した状態でスイッチ７０を操作することで開始される。

まず、モータ位置検出部８１は、スイッチ７０が操作されて支援装置１０が電源オン状態となると、モータ５３,５３Ａのエンコーダの出力値に基づいて、モータ５３,５３Ａのそれぞれのホームポジションを検出する（ステップＳ１）。

次に、角速度検出部８２は、左右のそれぞれの上腕フレーム２６の第１の軸部材２７ｅ回りの回転の角速度を検出する。荷役動作判断部８３は、荷物持ち上げ動作の開始の判断をするまで、角速度検出部８２の検出結果を監視する（ステップＳ２、及びステップＳ３のＮｏ）。

荷役動作判断部８３は、左右の上腕フレーム２６の、第１の軸部材２７ｅ回りの上方への回転の角速度が閾値を越えると、装着者１による荷物の持ち上げ動作が開始されたと判断する（ステップＳ３のＹｅｓ）。

荷役動作判断部８３が荷物持ち上げの動作開始を判断すると、発揮力推定部８５は、記憶部８４に記憶された関数８４ａを用いて、角度センサ４２，４４、及び加速度センサ６０の検出結果に基づいて装着者１の発揮力を推定する。そして、支援力発生部８６は、発揮力推定部８５が推定した発揮力に基づいて支援力を決定し、この決定された支援力を発揮するようにモータ５３,５３Ａを駆動する（ステップＳ４）。

モータ５３,５３Ａが駆動されることで、右フレーム２４及び左フレーム２５のそれぞれでは、第４のリンク部材２７ｄに対して上腕フレーム２６が上方に回転される。左右の上腕フレーム２６が回転されることで、装着者１の右上腕２及び左上腕３を上方に回転する動作が支援される。

角速度検出部８２は、モータ５３が駆動されている間も、角度センサ４２，４４の検出結果を監視する（ステップＳ５）。そして、荷役動作判断部８３は、角速度検出部８２の検出結果に基づいて、荷物の持ち上げ動作の完了を判断するまで、角速度検出部８２の検出結果を監視する（ステップＳ６のＮｏ、ステップＳ４，及びステップＳ５）。

荷役動作判断部８３は、左右のそれぞれの上腕フレーム２６の角速度が所定の閾値以下となる状態が所定時間維持されると、すなわち、回転していないと判断される状態が所定時間維持されると、荷物の持ち上げ動作が完了したと判断し、かつ、装着者１から、左右の上腕フレーム２６の姿勢保持の開始の要請があったと判断する（ステップＳ６のＹｅｓ）。

次に、支援力発生部８６は、モータ５３，５３Ａの出力軸５３ａの回転を停止させ、左右の上腕フレーム２６の姿勢をその位置に保持するトルクを生じる電流を、モータ５３，５３Ａに供給する（ステップＳ７、及びステップＳ８）。左右のそれぞれの上腕フレーム２６の姿勢が保持されることで、装着者１は、荷物を持ち上げ動作の完了時の姿勢が保持される。

次に、荷役動作判断部８３は、角速度検出部８２の検出結果に基づいて装着者１より姿勢保持の解除要請が有りの判断をするまで、角速度検出部８２の検出結果を監視する（ステップＳ９のＮｏ）。

荷役動作判断部８３は、姿勢保持の解除要請が有りの判断をすると（ステップＳ９のＹｅｓ）、荷物降ろし動作開始の判断をするまで、角速度検出部８２の検出結果を監視する（ステップＳ１０のＮｏ）。

荷役動作判断部８３が荷物降ろし動作開始の判断をすると（ステップＳ１０のＹｅｓ）、発揮力推定部８５は、記憶部８４に記憶された関数８４ａを用いて、角度センサ４１，４２，４３，４４の出力値、及び加速度センサ６０の出力値から、装着者１の発揮力を推定する。

そして、支援力発生部８６は、左右のそれぞれの上腕フレーム２６の姿勢保持の為の電流供給を停止し、かつ、発揮力推定部８５の推定結果に基づいて支援力を決定してこの支援力を発揮するように、モータ５３，５３Ａを、左右のそれぞれの上腕フレーム２６が第１の軸部材２７ｅ回りに下方に回転する方向に駆動する（ステップＳ１１、及びステップＳ１２）。

モータ５３，５３Ａが、第１の軸部材２７ｅ回りに下方に回転することにより、装着者１の荷物を降ろす動作が支援される。

その後、荷役動作判断部８３が荷物を降ろす動作の完了の判断をすると（ステップＳ１４のＹｅｓ）、支援力発生部８６は、モータ５３，５３Ａの駆動を停止する（ステップＳ１６）。または、荷役動作判断部８３が荷物を降ろす動作完了を判断する前に、モータ位置検出部８１が、エンコーダ５３ｂの出力値に基づいて２つのモータ５３がホームポジションに戻ったことを検出すると（ステップＳ１４のＮｏ，及びステップＳ１５のＹｅｓ）、支援力発生部８６は、２つのモータ５３の駆動を停止する（ステップＳ１６）。

このように構成された支援装置１０は、装着者１の姿勢保持の要請に応じて、モータ５３，５３Ａに、右上腕２及び左上腕３を要請があった時点の位置に保持するトルクを生じる一定の電流を供給することで、装着者１の右上腕２及び左上腕３の姿勢を保持することが可能となる。

さらに、支援装置１０は、装着者１の両脇を開く動作または閉じる動作に伴う左右の上腕フレーム２６の回転に基づいて、姿勢保持を解除する。この為、装着者１は、荷物を持ち上げたままであっても、姿勢保持の解除を行うことが可能となる。

さらに、支援装置１０は、角度センサ４２，４４の検出結果に基づいて、左右の上腕２，３が左右の肩６，７回りに回転していないと判断される時間が所定時間維持されると、保持要請が有りと判断し、角度センサ４１，４３の検出結果に基づいて、装着者１が左右の脇を開く動作または閉じる動作を行うと、保持解除要請有りと判断する。

このように、装着者１における保持要請、及び保持解除要請を、異なる軸部材回りの動作（姿勢保持を含む）とすることにより、装着者１が、保持要請及び保持解除要請を間違うことを防止できる。

さらに、支援装置１０は、右フレーム２４，左フレーム２５、及びモータ５３，５３Ａを有する構成により、装着者１の左右の上腕２，３の保持の支援が可能である。さらに、支援装置１０は、第２の軸部材５４の回転をロックするロック部としてモータ５３，５３Ａを用いる構成であることにより、荷役動作の支援も可能である。

さらに、支援装置１０は、記憶部８４に記憶された関数８４ａ、角度センサ４２，４４の検出結果、及び加速度センサ６０の検出結果を用いて、支援力を推定する構成するので、装着者１の発揮力を直接検出する力センサが不要である。この為、支援装置１０の製造コストを低減できる。

このように、本実施形態によれば、装着者１の姿勢を、装着者の要請する姿勢に保持できる支援装置１０を提供することが可能となる。

なお、本実施形態では、角度センサ４２，４４の検出結果が閾値を越えない時間が所定時間維持されると、すなわち、停止していると判断される状態が所定時間維持されると、姿勢保持の要請有りと判断されたが、角度センサ４２，４４の検出結果に基づく姿勢保持の要請有りの判断は、これに限定されない。換言すると、装着者１による姿勢保持の要請は、左右の上腕２，３を回転しない状態を所定時間維持することに限定されない。

他の例では、制御装置８０は、角度センサ４２，４４の検出結果に基づいて、左右のそれぞれの上腕フレーム２６が所定位置まで回転されたことを検出すると、姿勢保持の要請有りと判断してもよい。換言すると、装着者１による姿勢保持の要請は、左右の上腕２，３を所定位置まで回転する動作であってもよい。この所定位置は、例えば、荷物を持ち上げる際に左右の上腕２,３の回転を停止する位置である。

このように、左右の上腕フレーム２６が所定位置まで回転されたことに基づいて姿勢保持の要請有りの判断をすることにより、装着者１は、姿勢保持の為に左右の上腕２,３の回動を所定時間停止させる必要がないので、例えば荷物を持ち上げる動作から保持へスムーズに以降される。この為、荷役動作の効率が向上する。

また、本実施形態では、支援装置１０は、角度センサ４１,４３の検出結果に基づいて姿勢保持の解除要請有りの判断を行ったが、これに限定されない。支援装置１０は、角度センサ４２,４３の検出結果に基づいて、姿勢保持解除の要請有りの判断を行ってもよい。

このように、制御装置８０が、角度センサ４２,４３の検出結果に基づいて姿勢保持の解除要請を判断することにより、装着者１は、姿勢保持の要請、及び姿勢解除の要請の際に、左右の上腕２,３を停止、または、左右の上腕２,３を左右の肩６,７を中心として左右方向に平行な回転軸回りに回転するだけでよい。

このように、角度センサ４２,４４の検出結果に基づいて姿勢保持解除の要請有りの判断を行う一例としては、制御装置８０は、保持姿勢保持の状態にあるときに、角度センサ４２,４４が、左右のそれぞれの上腕フレーム２６が第１の軸部材２７ｅの回りに上方に回転したことを検出すると、姿勢保持の解除要請有りの判断を行ってもよい。

また、本実施形態では、モータ５３，５３Ａによって、左右のそれぞれの上腕フレーム２６の姿勢保持支援を行ったが、これに限定されない。他の例では、図２に２点鎖線で示すように、収容部２６ｂに対する第１の軸部材２７ｅの回転をロックする電磁ブレーキ１１０が用いられてもよい。この変形例では、支援装置１０は、上述の一実施形態の構成に加えて、さらに、電磁ブレーキ１１０を備える。なお、図２に示す構成では、一例として、電磁ブレーキ１１０は、収容部２６ｂに対する第２の軸部材５４の回転をロックすることにより、収容部２６ｂに対する第２の軸部材５４の回転をロックする。

電磁ブレーキ１１０は、例えば制御装置８０の制御によって第２の軸部材５４に接触する接触部を有し、この接触部と第２の軸部材５４との接触により、第２の軸部材５４の回転をロックする。

この変形例に係る支援装置１０では、ステップＳ８では、モータ５３に電流を供給する代わりに、電磁ブレーキ１１０に電流を供給して電磁ブレーキ１１０により第２の軸部材５４の回転をロックする。さらに、ステップＳ１１では、電磁ブレーキ１１０への電流の供給を停止することで、姿勢保持の支援を解除する。

このように、モータ５３に加えて電磁ブレーキ１１０を備える構成であっても、同様の効果が得られる。

または、駆動装置５０は、モータ５３，５３Ａに代えて、第２の軸部材５４の回転をロックする電磁ブレーキ１１０が用いられてもよい。この変形例では、支援装置１０は、左右のそれぞれの上腕フレーム２６の姿勢保持の支援のみを行う。

このように、モータ５３,５３Ａを備えず、電磁ブレーキ１１０を備える変形例に係る支援装置１０の動作は、図６に示すように、ステップＳ４、Ｓ７、Ｓ１２、Ｓ１６の工程がなく、ステップＳ８に代えて、ステップＳ８Ａの工程があり、ステップＳ１１に代えてステップＳ１１Ａの工程がある。

ステップＳ８Ａでは、電磁ブレーキ１１０に通電される。電磁ブレーキ１１０に通電されることにより第２の軸部材５４の回転がロックされるので、左右の上腕フレーム２６の姿勢が保持される。
ステップＳ１１Ａでは、電磁ブレーキ１１０への通電が停止される。電磁ブレーキへの通電が停止されることにより電磁ブレーキ１１０の接触部が第２の軸部材５４から離間することで第２の軸部材５４が回転可能となるので、左右のそれぞれの上腕フレーム２６の姿勢保持支援が解除される。

なお、本実施形態では、フレーム２０は、肩フレーム２３を有しているがこれに限定されず、肩フレーム２３を有していなくてもよい。このように、肩フレーム２３を有さないフレーム２０Ａの一例について、図７を用いて説明する。

図７に示すように、フレーム２０Ａは、腰フレーム２１と、背中フレーム２２と、右フレーム２４Ａと、左フレーム２５Ａと、を有している。

右フレーム２４Ａは、装着者１の右上腕２に装着されるフレーム本体２６ａと、腰フレーム２１とフレーム本体２６ａと、装着者１の右肩６回りの右上腕２の回動動作に追従可能に連結する連結機構２７Ａと、を有する。

連結機構２７Ａは、第５のリンク部材２８と、第１の軸部材２７ｅと、収容部２６ｂと、第６のリンク部材２９とを有している。このように、本変形例では、収容部２６ｂは、連結機構２７Ａの構成となる。

第５のリンク部材２８は、腰フレーム２１の左右方向の中心に対して右側の位置に、例えば蝶番２８ａにより、上下方向に並行な回転軸回りに回動可能に連結されている。第５のリンク部材２８は、蝶番２８ａから水平方向に延びる、例えば棒状に構成されている。第５のリンク部材２８の他端部は、収容部２６ｂに、上下方向に平行な回転軸回りに回動可能に連結されている。

本変形例では、第１の軸部材２７ｅは、収容部２６ｂに、上述の一実施形態と同様に回転可能に支持されている。なお、この変形例では、収容部２６ｂ内には、上述の一実施形態と同様に、モータ５３，５３Ａ、角度センサ４２、第２の軸部材５４、歯車群５７が設置されている。

第６のリンク部材２９は、第１の軸部材２７ｅに固定されており、第１の軸部材２７ｅと一体に回転可能に構成されている。第６のリンク部材２９は、モータ５３により、装着者１の左右方向に平行な回転軸回りに、上方向へ回転及び下方向への回転が支援される。第６のリンク部材２９の他端部は、フレーム本体２６ａに、左右方向に平行な回転軸回りに回動可能に連結されている。フレーム本体２６ａは、腕ベルト３３により、例えば、右上腕２の下部に固定される。
左フレーム２５Ａは、右フレーム２４Ａと左右対称の構成を有する。
また、本実施形態では、制御装置８０は、支援力発生部８６で推定された支援力に基づいて、モータ５３,５３Ａを制御したが、さらに、支援力発生部８６で推定された支援力を、装着者１に適した支援力にするように調整してもよい。

このように、支援力発生部８６で推定された支援力を装着者１に合わせて調整する変形例に係る制御装置８０Ａを、図８を用いて説明する。なお、制御装置８０と同様の機能を有する構成は、制御装置８０と同一の符号を付して説明を省略する。

図８に示すように、制御装置８０Ａは、モータ位置検出部８１と、角速度検出部８２と、荷役動作判断部８３と、記憶部８４と、発揮力推定部８５と、支援力発生部８６と、適合度推定部８７と、支援力調整部８８と、を有する。

適合度推定部８７は、加速度センサ６０の検出結果に基づいて、支援装置１０による支援力が装着者１に対して過剰であるか否かを判断する。支援力が過剰な場合、支援装置１０による荷役動作の支援の終了時またはその周辺の時期に、装着者１の振動が、支援装置１０により揺さぶられる。加速度センサ６０は、支援装置１０により揺さぶられることによる装着者１の揺れを検出する。

適合度推定部８７は、加速度センサ６０が、支援装置１０による荷役動作の終了時を含む終了時付近の時期で装着者１の揺れを検出すると、支援力が過剰であると判断する。または、適合度推定部８７は、加速度センサ６０の検出値が、所定の閾値を超えると、支援力が過剰であると判断してもよい。この所定の閾値は、支援力が過剰であることを原因としない装着者１のゆれを吸収する閾値である。

また、適合度推定部８７は、支援力が過剰であると判断すると、加速度センサ６０の検出結果に基づいて、支援力の装着者１への適合度を推定する。すなわち、装着者１のゆれが大きいほど、適合度は小さくなる。
支援力調整部８８は、支援力発生部８６が決定した支援力を調整する。

次に、適合度推定部８７及び支援力調整部８８による、支援力の調整の一例を、図９を用いて説明する。なお、この動作は、この変形例に係る支援装置１０による荷役動作等に伴う左右の上腕２，３の左右方向Ｘに平行な回転軸回りの回転の動作支援が終了すると、例えばその都度、行われる。

まず、適合度推定部８７は、支援装置１０による荷役動作の支援の終了時を含むその付近の時期で、加速度センサ６０が装着者１の揺れを検出すると、装着者に対する支援力が過剰であると判断する。さらに、適合度推定部８７は、支援装置１０による支援力の適合度を推定する（ステップＳ２１、及びステップＳ２２のＹｅｓ）。

適合度推定部８７が、支援力が過剰であるとの判断をすると、支援力調整部８８は、次回の荷役動作の支援時に支援力発生部８６が決定する支援力を調整する。具体的には、支援力調整部８８は、支援力発生部８６が決定する支援力を、適合度推定部８７が推定した適合度に応じた量、減少する（ステップＳ２３）。

適合度推定部８７が、支援力が過剰ではないとの推定をすると（ステップＳ２２のＮｏ）、支援力調整部８８は、次回の荷役動作の支援時に支援力発生部８６が決定する支援力を、増大する（ステップＳ２４）。

次に、次回以降の荷役動作の支援の終了時を含む付近の時期に、適合度推定部８７が加速度センサ６０の検出結果に基づいて支援力の過剰を判断するまで、支援力調整部８８は、支援力発生部８６が決定する支援力を、１回の支援に対して１回増大する（ステップＳ２４、ステップＳ２５、及びステップＳ２６のＮｏ）。

このときの、支援力調整部８８が調整する調整量（増大量）は、支援力発生部８６が決定した支援力に対する支援力調整部８８の調整量の割合が、前回に対して大きくなる量であり、その割合の増大量が予め決定されている。この増大量は、ステップＳ２２で推定された適合度に応じて決定されてもよい。

また、支援力を、荷役動作の支援の度に増大する工程以降（ステップＳ２４以降）、適合度推定部８７により支援力が過剰であると判断されると（ステップＳ２６のＹｅｓ）、支援力調整部８８は、次回の荷役動作の支援時の、支援力発生部８６の決定した支援力の調整量の割合を、前回の荷役動作の支援時の割合に戻す（ステップＳ２７）。

さらに、支援力発生部８６が決定した支援力に対する支援力調整部８８の調整量の割合が予め決定されている下限値でない場合（ステップＳ２８のＹｅｓ）は、ステップＳ２６で支援力過剰の判断がされたその次の荷役動作支援時の調整量の割合を、前回の割合より小さくする（ステップＳ２９→ステップＳ２４）。
また、支援力の調整量の割合が、設定された下限値である場合（ステップＳ２８のＮｏ）は、支援力の調整を終了する。

このように構成された支援装置１０では、支援力が装着者１に応じて調整される。この為、支援装置１０の使い勝手が向上する。

また、本実施形態の支援装置１０は、一例として、装着者１の右上腕２及び左上腕３の動作の支援を可能に構成されたが、これに限定されない。支援装置１０は、例えば、両腕の前腕や、左右の大腿部の動作の支援を可能に構成されてもよい。

装着者１の上腕に対する前腕の支援を可能な構成を有する支援装置１０の変形例は、例えば、肘関節を挟んで近位側となる上腕または体幹に固定されるフレームと、肘関節より遠位側で肘関節と連続する前腕に固定されるフレームとを有し、前腕に装着されるフレームを、上腕または体幹に装着されるフレームに対して、肘関節回りに回動可能に連結する。

そして、上述の一実施形態及び複数の変形例と同様に、モータ５３,５３Ａ及び電磁ブレーキ１１０の少なくとも一方により、上腕または体幹に装着されるフレームに対する、前腕に対するフレームを支援する。

または、装着者１の左右の大腿部の動作を支援可能な構成を有する支援装置１０の変形例は、左右の大腿部のそれぞれに装着されるフレームと、腰などの体幹に装着されるフレームとを、有し、大腿部に装着されるフレームが体幹に装着されるフレームに、股関節回りの大腿部の動作に追従可能に連結される。

そして、上述の一実施形態及び複数の変形例と同様に、モータ５３,５３Ａ及び電磁ブレーキ１１０の少なくとも一方により、体幹に装着されるフレームに対する、大腿部に装着されるフレームを支援する。装着者１は、この支援装置１０の変形例により、中腰の姿勢での姿勢保持支援を受けることが可能となる。この為、装着者１は、中腰姿勢での作業を行いやすくなる。

または、支援装置１０は、右肢体及び左肢体のそれぞれのいずれか複数の関節のそれぞれに設けられてもよい。この支援装置１０の変形例は、例えば、上述の一実施形態で説明したように、左右の肩６,７回りの左右の上腕２,３の回動動作の支援を可能な構成、上述の１つの変形例で説明したように、装着者１の左右のそれぞれの前腕を支援可能な構成、及び上述の他の１つの変形例で説明したように、左右の大腿部の動作の支援を可能な構成を有してもよい。
または、支援装置１０は、このように複数の関節回りの動作の支援を可能な構成を有する場合は、いずれか１つの関節回りの支援対象となる生体の回転が、他のいずれか１つの関節回りの支援対象となる生体の保持の解除要請であってもよい。

また、姿勢保持の解除の要請は、上述の一実施形態及び複数の変形例では、角度センサ４１,４３、または、角度センサ４２,４４により検出されたがこれに限定されない。他の例では、支援装置１０は、図１に示すようにさらにスイッチ１２０を有し、このスイッチ１２０が操作されると、保持解除要請有りの判断を行ってもよい。なお、図１では、スイッチ１２０は、一例として、腰フレーム２１に設けられているが、スイッチ１２０の設置位置は、限定されない。スイッチ１２０は、荷物を持った状態の装着者１が操作可能な位置に設置されることが好ましい。スイッチ１２０は、例えば、上腕フレーム２６のフレーム本体２６ａや、収容部２６ｂに設置されてもよい。

また、上述の一実施形態及び複数の変形例では、制御装置８０は、外部のサーバや端末と、有線、無線、及びＵＳＢ等の記憶媒体の少なくとも１つの手段によりデータ通信可能に構成されてもよい。制御装置８０がデータ通信可能に構成されることにより、記憶部８４に記憶された関数８４ａを、適宜更新することが可能である。この場合、構築部１０１によって機械学習がさらに進められた機械学習済みモデルを記憶部８４に記憶することが可能となる。

さらに、外部のサーバや端末に個人ごとに、または、作業ごとに学習された関数８４ａを記憶し、外部のサーバや端末から支援装置１０を使用する際に記憶部８４に装着者１の関数８４ａをダウンロードすることにより、１つの支援装置１０を複数人で共用しても、支援装置１０は装着者１ごとに適した動作支援を行うことが可能となる。または、１つの支援装置１０で、複数の作業のそれぞれに適した支援を行うことが可能となる。
なお、上述の一実施形態、及び複数の変形例では、構築部１０１は、学習済みモデルをソフトウェアとして構築した。この為、この学習済みモデルは、関数８４ａとして記憶部８４に記憶された。しかしながら、構築部１００自体が内部にネットワークを構成し、学習済みモデルを構成してもよい。換言すると、学習済みモデルを、ソフトウェアではなく、ハードウェアとして構成してもよい。この場合は、機械学習済みとなった構築部１０１が支援装置１０に搭載される。そして、加速度センサ４２，４４の検出結果と、加速度センサ６０の検出結果とが、この学習済みモデルとしての構築部１０１に入力される。
また、上述の一実施形態、及び複数の変形例では、関数８４ａは、一例として、機械学習済みモデルが用いられたが、これに限定されない。他の例では、関数８４ａは、機械学習済みモデル以外の関数であってもよい。
また、上述の一実施形態、及び複数の変形例では、角度センサ４２，４４の検出結果に基づいて、左右の上腕６２の姿勢の保持支援、及び回転の動作支援が行われた。しかしながら、左右の上腕６２のそれぞれに対して同様の制御が行われてもよい。すなわち、支援対象となる生体ごとに、角度の検出、及び支援が行われる。例えば、一方の上腕２は回転動作が支援され、他方の上腕２は、保持が支援されてもよい。

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

１…装着者、２…右上腕、３…左上腕、６…右肩、７…左肩、１０…支援装置、２０…フレーム、２０Ａ…フレーム、２１…腰フレーム、２１ａ…収容箱、２２…背中フレーム、２３…肩フレーム、２４…右フレーム、２５…左フレーム、２６…上腕フレーム、２６ａ…フレーム本体、２６ｂ…収容部、２７…連結機構、２７Ａ…連結機構、２７ａ…第１のリンク部材、２７ａ３…軸部材、２７ｂ…第２のリンク部材、２７ｃ…第３のリンク部材、２７ｄ…第４のリンク部材、２７ｅ…第１の軸部材、３０…固定具、３１…腰ベルト、３２…肩ベルト、３２…両肩ベルト、３３…上腕ベルト、４０…検出部、４１…第１の右角度センサ、４２…第２の右角度センサ、４３…第１の左角度センサ、４４…第２の左角度センサ、５０…駆動装置、５１…右駆動装置、５２…左駆動装置、５３…モータ、５３Ａ…モータ、５３ａ…出力軸、５３ｂ…エンコーダ、５４…第２の軸部材、５５…伝達機構、５７…歯車群、５７ａ…第１の歯車、５７ｂ…第２の歯車、５８…ワンウェイクラッチ、６０…加速度センサ、７０…スイッチ、８０…制御装置、８１…モータ位置検出部、８２…角速度検出部、８３…荷役動作判断部、８４…記憶部、８４ａ…関数、８５…発揮力推定部、８６…支援力発生部、８７…適合度推定部、８８…支援力調整部、１００…開発用機体、１０１…構築部、１０２…力センサ、Ｌ１…第１の回転軸、Ｌ２…第２の回転軸、Ｌ３…第３の回転軸、Ｌ４…第４の回転軸、Ｘ…左右方向、Ｙ…前後方向、Ｚ…上下方向。

Claims (11)

1. 装着者の関節を挟んで近位側または体幹に装着される第１の装着具と、
   前記装着者の前記関節より遠位側で前記関節と連続する生体に装着される第２の装着具と、
   前記生体に作用する荷重を支える方向となる第１の回転方向、及び前記第１の回転方向に対して反対方向となる第２の回転方向に前記第２の装着具を回転可能に支持する第１の軸部材を含み、前記第２の装着具を前記第１の装着具に対して前記関節回りの前記生体の回動動作に合わせて回動可能に連結する連結部と、
   前記装着者からの、前記関節回りの前記生体の位置を保持する保持要請、及び前記装着者からの、前記関節回りの前記生体の位置の保持の解除要請を検出する検出部と、
   前記第２の装着具の前記第１の軸部材回りの前記第２の回転方向の回転をロック可能に構成されるロック部と、
   前記検出部が前記保持要請を検出すると、前記ロック部によって前記第２の装着具の回転をロックし、前記検出部が前記解除要請を検出すると、前記ロック部による前記第２の装着具の回転のロックを解除する制御部と、
   を具備する支援装置。
2. 前記検出部は、前記保持要請を検出する第１の検出部と、前記解除要請を検出する第２の検出部と、を具備する
   請求項１に記載の支援装置。
3. 前記第１の検出部は、前記第２の装着具の前記第１の軸部材回りの位置または回転に関する情報を検出し、
   第２の検出部は、前記装着者による、前記第２の装着具の前記第１の軸部材回りの回動を伴わない所定の動作を検出する
   請求項２に記載の支援装置。
4. 前記検出部は、前記第２の装着具の前記第１の軸部材回りの位置または回転に関する情報を検出する角度センサである
   請求項１に記載の支援装置。
5. 前記制御部は、
   前記角度センサの検出結果に基づいて、前記第１の軸部材回りの前記第２の装着具の位置が所定時間維持されたと判断すると、前記保持要請有りと判断し、
   前記角度センサの検出結果に基づいて、前記第２の装着具の回転がロックされている状態から前記第２の装着具が前記第１の軸部材回りに前記第１の回転方向に回転されたと判断すると、前記保持の解除要請有りと判断する
   請求項４に記載の支援装置。
6. 前記連結部は、
   第２の軸部材と、
   前記第１の軸部材に固定された第１の歯車、及び前記第２の軸部材に設けられた第２の歯車を含み、前記第１の軸部材と前記第２の軸部材とを一体に回転可能に連結する歯車群と、
   前記第２の軸部材と前記第２の歯車との間に設けられ、前記第２の装着具を前記第１の回転方向に回転する際には空転し、前記第２の装着具を前記第２の回転方向に回転する際には、前記第２の歯車を前記第２の軸部材に固定するワンウェイクラッチと、
   を具備し、
   前記ロック部は、前記第２の軸部材の回転をロックすることで前記第１の軸部材の回転をロックする
   請求項５に記載の支援装置。
7. 前記第２の検出部は、前記装着者により操作されるスイッチである
   請求項２に記載の支援装置。
8. 前記第１の軸部材は、前記第２の装着具に固定され、
   前記ロック部は、前記第１の軸部材にトルクを付与するモータである
   請求項１に記載の支援装置。
9. 前記第１の軸部材は、前記第２の装着具に固定され、
   前記ロック部は、前記第１の軸部材の回転をロックする電磁ブレーキである
   請求項１に記載の支援装置。
10. 前記第２の装着具の前記第１の軸部材回りの位置または回転に関する情報を検出する角度センサと、
    加速度センサと、
    関数が記憶された記憶部と、
    を具備し、
    前記制御部は、前記角度センサの検出結果に基づいて、前記装着者が前記生体を前記関節回りに回転していると判断すると、前記角度センサの検出結果、及び前記加速度センサの検出結果を前記関数に入力して前記生体の前記回転を支援する支援力を算出し、この支援力に基づいて前記モータを制御する
    請求項８に記載の支援装置。
11. 前記関数は、前記第１の装着具、前記第２の装着具、前記連結部、前記角度センサ、前記加速度センサ、及び力センサを具備する開発用機体を装着した人の動作に伴う、前記開発用機体の前記角度センサの検出結果、及び前記開発用機体の前記加速度センサの検出結果を入力値とし、前記力センサの検出結果を出力値とする、複数の学習サンプルにより機械学習された学習済みモデルである
    請求項１０に記載の支援装置。