JP2020189346A - Power assist suit - Google Patents

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Abstract

To provide a power assist suit with high reliability that can output appropriate assist torque by actuators and does not provide a feeling of strangeness to a wearer.SOLUTION: A left actuator unit and a right actuator unit have: output links that are attached to a left thigh part or a right thigh part of a wearer and turn around a joint of the left thigh part or of the right thigh part; actuators having output shafts that generate assist torque for assisting turning of the left thigh part or of the right thigh part through the output links; elastic members, whose one end parts are connected to the output links and the other end parts are connected to the output shafts of the actuators, and which store synthesized torque in which torque for an object person outputted through the output links and assist torque outputted from the output shafts are synthesized with each other; and deformation-state detection devices that detect deformation states of the elastic members. A control device determines whether the elastic members break down, on the basis of the deformation states of the elastic members detected by the deformation-state detection devices.SELECTED DRAWING: Figure 20

Description

本発明は、装着者の腰部に対する左大腿部及び右大腿部の動作を支援するパワーアシストスーツに関する。 The present invention relates to a power assist suit that supports the movement of the left thigh and the right thigh with respect to the waist of the wearer.

近年では、製造、物流、建設、農業、介護、リハビリ等、種々の現場において、装着者の腰等の負担を軽減するパワーアシストスーツが種々提案されている。 In recent years, various power assist suits have been proposed to reduce the burden on the wearer's waist and the like at various sites such as manufacturing, distribution, construction, agriculture, nursing care, and rehabilitation.

例えば、下記特許文献1に記載されるアシスト装置では、装着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、身体装着具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するアクチュエータユニットと、を有している。アクチュエータユニットは、アシスト対象身体部の関節周りに回動してアシスト対象身体部に装着される出力リンクと、出力リンク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を発生する出力軸を有するアクチュエータと、を有している。 For example, in the assist device described in Patent Document 1 below, a body wearer worn on the body of the subject including the periphery of the body part to be assisted by the wearer, and a body wearer and the body part to be assisted are mounted. It has an actuator unit that supports the movement of the body part to be assisted. The actuator unit rotates around the joints of the body part to be assisted and is attached to the body part to be assisted, and an output shaft that generates an assist torque to assist the rotation of the body part to be assisted via the output link. And has an actuator.

アクチュエータの出力軸は、渦巻バネの内側端に接続されている。渦巻バネの外側端はプーリを介して、アクチュエータの出力軸からの回転角度を減量する減速機の増速軸に接続されている。減速機の減速軸は、出力リンクに接続されている。出力リンクの回動角度を検出する出力リンク回動角度検出手段が、減速機における増速軸に設けられている。また、アクチュエータの出力軸の回転角度を検出するモータ回転角度検出手段が設けられている。 The output shaft of the actuator is connected to the inner end of the spiral spring. The outer end of the spiral spring is connected via a pulley to the speed increasing shaft of the speed reducer, which reduces the rotation angle of the actuator from the output shaft. The reduction shaft of the reducer is connected to the output link. An output link rotation angle detecting means for detecting the rotation angle of the output link is provided on the speed increasing shaft of the speed reducer. Further, a motor rotation angle detecting means for detecting the rotation angle of the output shaft of the actuator is provided.

このモータ回転角度検出手段によって検出された出力軸の回転角度と、出力リンク回動角度検出手段によって検出された出力リンクの回動角度と、渦巻バネのバネ定数とから渦巻バネに蓄えられている合成トルクが求められる。そして、求められた合成トルクから装着者トルクが抽出され、当該装着者トルクに応じたアシストトルクがアクチュエータから出力されるように構成されている。 The rotation angle of the output shaft detected by the motor rotation angle detecting means, the rotation angle of the output link detected by the output link rotation angle detecting means, and the spring constant of the spiral spring are stored in the spiral spring. Combined torque is required. Then, the wearer torque is extracted from the obtained combined torque, and the assist torque corresponding to the wearer torque is output from the actuator.

特開2018−199186号公報JP-A-2018-199186

しかしながら、特許文献1に記載されたアシスト装置では、出力リンク回動角度検出手段に不具合が発生した場合には、出力リンクの回動角度を正確に検出することが困難となり、アクチュエータによって、不適切なアシストトルクが出力され、装着者が違和感を感じる虞がある。また、万が一、アクチュエータによって、渦巻バネの機械的強度の上限を超えるアシストトルクが出力された場合には、渦巻バネが変形等して、急に適切なアシストルクを出力することができなくなり、荷物の持ち上げ時等において、装着者が急に負荷を感じて、違和感を感じる虞がある。 However, in the assist device described in Patent Document 1, when a problem occurs in the output link rotation angle detecting means, it becomes difficult to accurately detect the rotation angle of the output link, which is inappropriate depending on the actuator. Assist torque is output, and the wearer may feel uncomfortable. In addition, if the actuator outputs an assist torque that exceeds the upper limit of the mechanical strength of the spiral spring, the spiral spring will be deformed and suddenly it will not be possible to output an appropriate assist torque. The wearer may suddenly feel a load and feel uncomfortable when lifting the spring.

そこで、本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、アクチュエータによって適切なアシストトルクを出力することができ、装着者に対して違和感を与えない信頼性の高いパワーアシストスーツを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been devised in view of these points, and provides a highly reliable power assist suit that can output an appropriate assist torque by an actuator and does not give a sense of discomfort to the wearer. The purpose is to provide.

上記課題を解決するため、第1の発明は、装着者の少なくとも腰回りに装着される身体装着具と、前記身体装着具と前記装着者の左大腿部に装着されて、前記装着者の腰部に対する前記左大腿部の動作を支援するアシストトルクを発生する左アクチュエータユニットと、前記身体装着具と前記装着者の右大腿部に装着されて、前記装着者の腰部に対する前記右大腿部の動作を支援するアシストトルクを発生する右アクチュエータユニットと、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットとを制御する制御装置と、を備え、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれは、前記装着者の左大腿部又は右大腿部に装着されて、前記左大腿部又は前記右大腿部の関節回りに回動する出力リンクと、前記出力リンクを介して前記左大腿部又は前記右大腿部の前記関節回りの回動をアシストするアシストトルクを発生する出力軸を有するアクチュエータと、一端部が前記出力リンクに接続され、他端部が前記アクチュエータの前記出力軸に接続されて、前記装着者の力で回動された前記出力リンクから入力される装着者トルクと、前記出力軸から入力される前記アシストトルクと、を合成した合成トルクを蓄える弾性部材と、前記弾性部材の変形状態を検出する変形状態検出装置と、を有し、前記制御装置は、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれの前記変形状態検出装置によって検出された前記弾性部材の変形状態に基づいて、それぞれの前記弾性部材に蓄えられた前記合成トルクを取得する合成トルク取得部と、前記合成トルク取得部を介して取得したそれぞれの前記弾性部材に蓄えられた前記合成トルクに基づいて、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれの前記弾性部材が故障するか否かを判定するバネ故障判定部と、を有する、パワーアシストスーツである。 In order to solve the above problems, the first invention is a body-wearing device worn at least around the waist of the wearer, and the body-wearing tool and the left thigh of the wearer. The left actuator unit that generates an assist torque that supports the movement of the left thigh with respect to the waist, and the right thigh that is attached to the body wearer and the right thigh of the wearer and with respect to the waist of the wearer. A right actuator unit that generates an assist torque that supports the operation of the unit and a control device that controls the left actuator unit and the right actuator unit are provided, and each of the left actuator unit and the right actuator unit is described. An output link that is attached to the left thigh or right thigh of the wearer and rotates around the joint of the left thigh or the right thigh, and the left thigh via the output link. Alternatively, an actuator having an output shaft that generates an assist torque that assists the rotation of the right thigh around the joint, one end is connected to the output link, and the other end is connected to the output shaft of the actuator. An elastic member that stores a combined torque of the wearer torque input from the output link rotated by the force of the wearer and the assist torque input from the output shaft, and the elasticity. It has a deformation state detection device that detects a deformation state of a member, and the control device is in a deformation state of the elastic member detected by the deformation state detection devices of the left actuator unit and the right actuator unit, respectively. Based on the combined torque acquisition unit that acquires the combined torque stored in each of the elastic members, and the combined torque stored in each of the elastic members acquired via the combined torque acquisition unit. It is a power assist suit having a spring failure determination unit for determining whether or not each of the elastic members of the left actuator unit and the right actuator unit fails.

次に、第2の発明は、上記第1の発明に係るパワーアシストスーツにおいて、前記バネ故障判定部は、前記合成トルク取得部を介して取得した前記合成トルクが、所定のトルク閾値以上の場合に、前記弾性部材が故障すると判定する、パワーアシストスーツである。 Next, in the second invention, in the power assist suit according to the first invention, the spring failure determination unit is in the case where the combined torque acquired through the combined torque acquisition unit is equal to or greater than a predetermined torque threshold value. In addition, it is a power assist suit that determines that the elastic member fails.

次に、第3の発明は、上記第1の発明又は第2の発明に係るパワーアシストスーツにおいて、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットに電力を供給する電源ユニットを備え、前記制御装置は、前記バネ故障判定部によって前記弾性部材が故障すると判定された場合には、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットへの電力の供給を停止するように制御する電力供給制御部を有する、パワーアシストスーツである。 Next, the third invention includes the left actuator unit and the power supply unit for supplying electric power to the right actuator unit in the power assist suit according to the first invention or the second invention, and the control device comprises. A power assist suit having a power supply control unit that controls to stop the supply of electric power to the left actuator unit and the right actuator unit when the spring failure determination unit determines that the elastic member fails. Is.

次に、第4の発明は、上記第1の発明乃至第3の発明のうちの一の発明に係るパワーアシストスーツにおいて、前記変形状態検出装置は、前記出力軸の回転角度を検出する出力軸回転角度検出装置と、前記出力リンクの回動角度を検出する出力リンク回動角度検出装置と、を有し、前記合成トルク取得部は、前記出力軸回転角度検出装置によって検出された前記出力軸の回転角度と、前記出力リンク回動角度検出装置によって検出された前記出力リンクの回動角度とに基づいて前記合成トルクを取得する、パワーアシストスーツである。 Next, the fourth invention is the power assist suit according to one of the first to third inventions, wherein the deformation state detecting device detects the rotation angle of the output shaft. The output link rotation angle detection device includes a rotation angle detection device and an output link rotation angle detection device that detects the rotation angle of the output link, and the combined torque acquisition unit is the output shaft detected by the output shaft rotation angle detection device. This is a power assist suit that acquires the combined torque based on the rotation angle of the output link and the rotation angle of the output link detected by the output link rotation angle detection device.

次に、第5の発明は、上記第4の発明に係るパワーアシストスーツにおいて、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれは、減速軸が前記出力リンクに接続されると共に、増速軸が前記出力リンク回動角度検出装置に接続された減速機を有する、パワーアシストスーツである。 Next, in the fifth invention, in the power assist suit according to the fourth invention, in each of the left actuator unit and the right actuator unit, the reduction shaft is connected to the output link and the speed increase shaft is formed. It is a power assist suit having a speed reducer connected to the output link rotation angle detection device.

次に、第6の発明は、装着者の少なくとも腰回りに装着される身体装着具と、前記身体装着具と前記装着者の左大腿部に装着されて、前記装着者の腰部に対する前記左大腿部の動作を支援するアシストトルクを発生する左アクチュエータユニットと、前記身体装着具と前記装着者の右大腿部に装着されて、前記装着者の腰部に対する前記右大腿部の動作を支援するアシストトルクを発生する右アクチュエータユニットと、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットに電力を供給する電源ユニットと、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットとを制御する制御装置と、を備え、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれは、前記装着者の左大腿部又は右大腿部に装着されて、前記左大腿部又は前記右大腿部の関節回りに回動する出力リンクと、前記出力リンクを介して前記左大腿部又は前記右大腿部の前記関節回りの回動をアシストするアシストトルクを発生する出力軸を有するアクチュエータと、一端部が前記出力リンクに接続され、他端部が前記アクチュエータの前記出力軸に接続されて、前記装着者の力で回動された前記出力リンクから入力される装着者トルクと、前記出力軸から入力される前記アシストトルクと、を合成した合成トルクを蓄える弾性部材と、前記弾性部材の変形状態を検出する変形状態検出装置と、を有し、前記制御装置は、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれの前記変形状態検出装置によって検出された前記弾性部材の変形状態に基づいて、それぞれの前記弾性部材に蓄えられた前記合成トルクを取得する合成トルク取得部と、前記合成トルク取得部を介して取得したそれぞれの前記弾性部材に蓄えられた前記合成トルクに基づいて、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれの前記出力リンクを回動させる第1回動トルクを取得する第1回動トルク取得部と、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれに供給される電流値を検出する電流検出部と、前記電流検出部によって検出された前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれに供給される前記電流値に基づいて、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれの前記出力リンクを回動させる第2回動トルクを取得する第2回動トルク取得部と、前記第1回動トルクと前記第2回動トルクとの差に基づいて、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれの前記変形状態検出装置が故障しているか否かを判定する装置故障判定部と、を有する、パワーアシストスーツである。 Next, the sixth invention is the body wearing tool worn at least around the waist of the wearer, and the left body mounting tool and the left thigh of the wearer, with respect to the waist of the wearer. The left actuator unit that generates an assist torque to support the movement of the thigh, and the body fitting and the right thigh of the wearer are attached to perform the movement of the right thigh with respect to the waist of the wearer. It includes a right actuator unit that generates an assist torque to support, a power supply unit that supplies power to the left actuator unit and the right actuator unit, and a control device that controls the left actuator unit and the right actuator unit. Each of the left actuator unit and the right actuator unit is attached to the left thigh or the right thigh of the wearer, and the output rotates around the joint of the left thigh or the right thigh. A link, an actuator having an output shaft that generates an assist torque that assists rotation of the left thigh or the right thigh around the joint via the output link, and one end connected to the output link. The other end is connected to the output shaft of the actuator, and the wearer torque input from the output link rotated by the force of the wearer and the assist torque input from the output shaft. The control device includes an elastic member that stores a synthetic torque obtained by synthesizing A synthetic torque acquisition unit that acquires the combined torque stored in each of the elastic members based on the deformed state of the elastic member detected by the state detection device, and each acquired via the combined torque acquisition unit. A first rotation torque acquisition unit that acquires a first rotation torque for rotating the output links of the left actuator unit and the right actuator unit based on the combined torque stored in the elastic member. The current detection unit that detects the current value supplied to each of the left actuator unit and the right actuator unit, and the current supplied to each of the left actuator unit and the right actuator unit detected by the current detection unit. A second that rotates the output link of each of the left actuator unit and the right actuator unit based on the value. The left actuator unit and the right actuator unit are in the deformed state based on the difference between the second rotation torque acquisition unit that acquires the rotation torque and the first rotation torque and the second rotation torque. It is a power assist suit having a device failure determination unit for determining whether or not the detection device is defective.

次に、第7の発明は、上記第6の発明に係るパワーアシストスーツにおいて、前記装置故障判定部は、前記第1回動トルクと前記第2回動トルクとの差が、所定の誤差閾値以上の場合に、前記変形状態検出装置が故障していると判定する、パワーアシストスーツである。 Next, in the seventh invention, in the power assist suit according to the sixth invention, in the device failure determination unit, the difference between the first rotation torque and the second rotation torque is a predetermined error threshold value. In the above cases, the power assist suit determines that the deformation state detection device is out of order.

次に、第8の発明は、上記第6の発明又は第7の発明に係るパワーアシストスーツにおいて、前記制御装置は、前記装置故障判定部によって前記左アクチュエータユニット又は前記右アクチュエータユニットの前記変形状態検出装置が故障していると判定された場合には、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットへの電力の供給を停止するように制御する電力供給制御部を有する、パワーアシストスーツである。 Next, the eighth invention is the power assist suit according to the sixth invention or the seventh invention, in which the control device is in a deformed state of the left actuator unit or the right actuator unit by the device failure determination unit. It is a power assist suit having a power supply control unit that controls to stop the supply of power to the left actuator unit and the right actuator unit when it is determined that the detection device is out of order.

次に、第9の発明は、上記第6の発明乃至第8の発明のうちの一の発明に係るパワーアシストスーツにおいて、前記変形状態検出装置は、前記出力軸の回転角度を検出する出力軸回転角度検出装置と、前記出力リンクの回動角度を検出する出力リンク回動角度検出装置と、を有し、前記合成トルク取得部は、前記出力軸回転角度検出装置によって検出された前記出力軸の回転角度と、前記出力リンク回動角度検出装置によって検出された前記出力リンクの回動角度とに基づいて前記合成トルクを取得する、パワーアシストスーツである。 Next, the ninth invention is the power assist suit according to one of the sixth to eighth inventions, wherein the deformation state detecting device detects the rotation angle of the output shaft. The output link rotation angle detection device includes a rotation angle detection device and an output link rotation angle detection device that detects the rotation angle of the output link, and the combined torque acquisition unit is the output shaft detected by the output shaft rotation angle detection device. This is a power assist suit that acquires the combined torque based on the rotation angle of the output link and the rotation angle of the output link detected by the output link rotation angle detection device.

次に、第10の発明は、上記第9の発明に係るパワーアシストスーツにおいて、前記装置故障判定部は、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれの前記第1回動トルクと前記第2回動トルクとの差に基づいて、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれの前記出力リンク回動角度検出装置が故障しているか否かを判定する、パワーアシストスーツである。 Next, in the tenth invention, in the power assist suit according to the ninth invention, the device failure determination unit is the first rotation torque and the second rotation torque of the left actuator unit and the right actuator unit, respectively. It is a power assist suit that determines whether or not the output link rotation angle detection devices of the left actuator unit and the right actuator unit are out of order based on the difference from the rotation torque.

次に、第11の発明は、上記第9の発明又は第10の発明に係るパワーアシストスーツにおいて、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれは、減速軸が前記出力リンクに接続されると共に、増速軸が前記出力リンク回動角度検出装置に接続された減速機を有する、パワーアシストスーツである。 Next, according to the eleventh invention, in the power assist suit according to the ninth invention or the tenth invention, the reduction shaft of each of the left actuator unit and the right actuator unit is connected to the output link. , A power assist suit having a speed reducer whose speed-increasing shaft is connected to the output link rotation angle detection device.

次に、第12の発明は、上記第1の発明乃至第11の発明のうちの一の発明に係るパワーアシストスーツにおいて、前記弾性部材は、渦巻バネを含む、パワーアシストスーツである。 Next, the twelfth invention is the power assist suit according to one of the first to eleventh inventions, wherein the elastic member is a power assist suit including a spiral spring.

第1の発明によれば、制御装置は、左アクチュエータユニットと右アクチュエータユニットのそれぞれの変形状態検出装置によって検出された各弾性部材の変形状態に基づいて、各弾性部材に蓄えられた合成トルクを取得する。そして、制御装置は、各弾性部材に蓄えられた合成トルクに基づいて、左アクチュエータユニットと右アクチュエータユニットのそれぞれの弾性部材が故障(例えば、変形、破断等)するか否かを判定する。 According to the first invention, the control device determines the combined torque stored in each elastic member based on the deformation state of each elastic member detected by the deformation state detection devices of the left actuator unit and the right actuator unit. get. Then, the control device determines whether or not each of the elastic members of the left actuator unit and the right actuator unit fails (for example, deformation, breakage, etc.) based on the combined torque stored in each elastic member.

これにより、制御装置は、左アクチュエータユニット又は右アクチュエータユニットの弾性部材が故障すると判定した場合には、弾性部材の機械的強度の上限を超えないようにアクチュエータによるアシストトルクを調整することが可能となり、弾性部材の故障を回避することが可能となる。引いては、アクチュエータによって適切なアシストトルクを出力することができ、装着者に対して急な負荷を感じる等の違和感を与えない信頼性の高いパワーアシストスーツを提供することができる。 As a result, when the control device determines that the elastic member of the left actuator unit or the right actuator unit fails, the control device can adjust the assist torque by the actuator so as not to exceed the upper limit of the mechanical strength of the elastic member. , It is possible to avoid the failure of the elastic member. As a result, an appropriate assist torque can be output by the actuator, and it is possible to provide a highly reliable power assist suit that does not give a discomfort such as a sudden load to the wearer.

第2の発明によれば、制御装置は、合成トルクが、所定のトルク閾値以上の場合に、弾性部材が故障(例えば、変形、破断等)すると判定する。これにより、CAE(Computer Aided Engineering)解析又は実験等により、弾性部材が故障(例えば、変形、破断等)する際の「トルク閾値」を予め取得することによって、制御装置は、弾性部材が故障(例えば、変形、破断等)する前に、弾性部材が故障するか否かを正確に判定することが可能となり、パワーアシストスーツの信頼性の向上を図ることができる。 According to the second invention, the control device determines that the elastic member fails (for example, deformation, breakage, etc.) when the combined torque is equal to or higher than a predetermined torque threshold value. As a result, by acquiring in advance the "torque threshold" when the elastic member fails (for example, deformation, breakage, etc.) by CAE (Computer Aided Engineering) analysis or experiment, the control device causes the elastic member to fail (for example). For example, it is possible to accurately determine whether or not the elastic member breaks down before deformation, breakage, etc., and it is possible to improve the reliability of the power assist suit.

第3の発明によれば、制御装置は、合成トルクに基づいて、弾性部材が故障すると判定された場合には、左アクチュエータユニットと右アクチュエータユニットへの電力の供給を停止する。これにより、アクチュエータによるアシストトルクが「0」に設定されるため、弾性部材のバネ力によって合成トルクをゆっくり減少させることが可能となる。その結果、荷物の持ち上げ動作、及び、持ち下げ動作をアシストする際に、装着者に対して急な負荷を感じる等の違和感を与えない信頼性の高いパワーアシストスーツを提供することができる。 According to the third invention, the control device stops the supply of electric power to the left actuator unit and the right actuator unit when it is determined that the elastic member fails based on the combined torque. As a result, the assist torque by the actuator is set to "0", so that the combined torque can be slowly reduced by the spring force of the elastic member. As a result, it is possible to provide a highly reliable power assist suit that does not give a sense of discomfort such as a sudden load to the wearer when assisting the lifting operation and the lifting operation of the luggage.

第4の発明によれば、合成トルク取得部は、出力軸回転角度検出装置によって検出された出力軸の回転角度と、出力リンク回動角度検出装置によって検出された出力リンクの回動角度とに基づいて合成トルクを取得する。従って、荷物の持ち上げ動作、及び、持ち下げ動作をアシストする際に、出力軸回転角度検出装置と出力リンク回動角度検出装置から構成される簡易な構成で合成トルクを取得できる。 According to the fourth invention, the combined torque acquisition unit determines the rotation angle of the output shaft detected by the output shaft rotation angle detection device and the rotation angle of the output link detected by the output link rotation angle detection device. Obtain the combined torque based on. Therefore, when assisting the lifting operation and the lifting operation of the load, the combined torque can be acquired with a simple configuration including the output shaft rotation angle detecting device and the output link rotation angle detecting device.

第5の発明によれば、出力リンク回動角度検出装置は減速機を介して出力リンクに接続されている。これにより、出力リンクの回動角度の変化を増大して出力リンク回動角度検出装置によって検出することができるため、出力リンクの回動角度の検出精度の向上を図ることができ、引いては、合成トルクの検出精度の向上を図ることができる。 According to the fifth invention, the output link rotation angle detection device is connected to the output link via a speed reducer. As a result, the change in the rotation angle of the output link can be increased and detected by the output link rotation angle detection device, so that the detection accuracy of the rotation angle of the output link can be improved. , It is possible to improve the detection accuracy of the combined torque.

第6の発明によれば、制御装置は、左アクチュエータユニットと右アクチュエータユニットのそれぞれの変形状態検出装置によって検出された各弾性部材の変形状態に基づいて、各弾性部材に蓄えられた合成トルクを取得する。そして、制御装置は、各弾性部材に蓄えられた合成トルクに基づいて、左アクチュエータユニットと右アクチュエータユニットのそれぞれの出力リンクを回動させる第1回動トルクを取得する。 According to the sixth invention, the control device determines the combined torque stored in each elastic member based on the deformation state of each elastic member detected by the deformation state detection devices of the left actuator unit and the right actuator unit. get. Then, the control device acquires the first rotation torque for rotating the output links of the left actuator unit and the right actuator unit based on the combined torque stored in each elastic member.

また、制御装置は、左アクチュエータユニットと右アクチュエータユニットのそれぞれに供給される電流値に基づいて、それぞれの出力リンクを回動させる第2回動トルクを取得する。そして、制御装置は、第1回動トルクと第2回動トルクとの差に基づいて、左アクチュエータユニットと右アクチュエータユニットのそれぞれの変形状態検出装置が故障しているか否かを判定する。 Further, the control device acquires a second rotation torque for rotating each output link based on the current values supplied to each of the left actuator unit and the right actuator unit. Then, the control device determines whether or not the deformation state detection devices of the left actuator unit and the right actuator unit are out of order based on the difference between the first rotation torque and the second rotation torque.

これにより、制御装置は、左アクチュエータユニット又は右アクチュエータユニットの変形状態検出装置が故障していると判定した場合には、アクチュエータによる不適切なアシストトルクの出力を停止することが可能となる。引いては、荷物の持ち上げ動作、及び、持ち下げ動作をアシストする際に、アクチュエータによって適切なアシストトルクを出力することができ、装着者に対して違和感を与えない信頼性の高いパワーアシストスーツを提供することができる。 As a result, the control device can stop the output of the inappropriate assist torque by the actuator when it is determined that the deformation state detection device of the left actuator unit or the right actuator unit is out of order. By pulling, when assisting the lifting and lowering movements of luggage, the actuator can output an appropriate assist torque, and a highly reliable power assist suit that does not give a sense of discomfort to the wearer. Can be provided.

第7の発明によれば、制御装置は、第1回動トルクと第2回動トルクとの差が、所定の誤差閾値以上の場合に、変形状態検出装置が故障していると判定する。これにより、CAE(Computer Aided Engineering)解析又は実験等により、変形状態検出装置が故障している際の「誤差閾値」を予め取得することによって、制御装置は、変形状態検出装置が故障しているか否かを正確に判定することが可能となり、パワーアシストスーツの信頼性の向上を図ることができる。 According to the seventh invention, when the difference between the first rotation torque and the second rotation torque is equal to or greater than a predetermined error threshold value, the control device determines that the deformation state detection device is out of order. As a result, by acquiring in advance the "error threshold" when the deformation state detection device is out of order by CAE (Computer Aided Engineering) analysis or experiment, the control device can check whether the deformation state detection device is out of order. Whether or not it can be accurately determined, and the reliability of the power assist suit can be improved.

第8の発明によれば、制御装置は、第1回動トルクと第2回動トルクとの差に基づいて、左アクチュエータユニット又は右アクチュエータユニットの変形状態検出装置が故障していると判定された場合には、左アクチュエータユニットと右アクチュエータユニットへの電力の供給を停止する。これにより、アクチュエータによるアシストトルクが「0」に設定されるため、弾性部材のバネ力によって合成トルクをゆっくり減少させることが可能となる。その結果、荷物の持ち上げ動作、及び、持ち下げ動作をアシストする際に、装着者に対して急な負荷を感じる等の違和感を与えない信頼性の高いパワーアシストスーツを提供することができる。 According to the eighth invention, the control device determines that the deformation state detection device of the left actuator unit or the right actuator unit is out of order based on the difference between the first rotation torque and the second rotation torque. If this happens, the power supply to the left actuator unit and the right actuator unit is stopped. As a result, the assist torque by the actuator is set to "0", so that the combined torque can be slowly reduced by the spring force of the elastic member. As a result, it is possible to provide a highly reliable power assist suit that does not give a sense of discomfort such as a sudden load to the wearer when assisting the lifting operation and the lifting operation of the luggage.

第9の発明によれば、合成トルク取得部は、出力軸回転角度検出装置によって検出された出力軸の回転角度と、出力リンク回動角度検出装置によって検出された出力リンクの回動角度とに基づいて合成トルクを取得する。従って、荷物の持ち上げ動作、及び、持ち下げ動作をアシストする際に、出力軸回転角度検出装置と出力リンク回動角度検出装置から構成される簡易な構成で合成トルクを取得できる。 According to the ninth invention, the combined torque acquisition unit determines the rotation angle of the output shaft detected by the output shaft rotation angle detection device and the rotation angle of the output link detected by the output link rotation angle detection device. Obtain the combined torque based on. Therefore, when assisting the lifting operation and the lifting operation of the load, the combined torque can be acquired with a simple configuration including the output shaft rotation angle detecting device and the output link rotation angle detecting device.

第10の発明によれば、制御装置は、左アクチュエータユニットと右アクチュエータユニットのそれぞれの第1回動トルクと第2回動トルクとの差に基づいて、左アクチュエータユニットと右アクチュエータユニットのそれぞれの出力リンク回動角度検出装置が故障しているか否かを判定する。 According to the tenth invention, the control device is based on the difference between the first rotation torque and the second rotation torque of the left actuator unit and the right actuator unit, respectively, of the left actuator unit and the right actuator unit. It is determined whether or not the output link rotation angle detection device is out of order.

これにより、制御装置は、左アクチュエータユニット又は右アクチュエータユニットの出力リンク回動角度検出装置の故障を検出した場合には、出力リンクの回動角度を正確に検出できないため、アクチュエータによる不適切なアシストトルクの出力を停止することが可能となる。引いては、荷物の持ち上げ動作、及び、持ち下げ動作をアシストする際に、アクチュエータによって適切なアシストトルクを出力することができ、装着者に対して違和感を与えない信頼性の高いパワーアシストスーツを提供することができる。 As a result, when the control device detects a failure of the output link rotation angle detection device of the left actuator unit or the right actuator unit, the rotation angle of the output link cannot be accurately detected, so that the actuator improperly assists. It is possible to stop the torque output. By pulling, when assisting the lifting and lowering movements of luggage, the actuator can output an appropriate assist torque, and a highly reliable power assist suit that does not give a sense of discomfort to the wearer. Can be provided.

第11の発明によれば、左アクチュエータユニットと右アクチュエータユニットのそれぞれの出力リンク回動角度検出装置は、減速機を介して出力リンクに接続されている。これにより、出力リンクの回動角度の変化を増大して出力リンク回動角度検出装置によって検出することができるため、出力リンクの回動角度の検出精度の向上を図ることができ、引いては、第1回動トルクの精度の向上を図ることができる。 According to the eleventh invention, each output link rotation angle detection device of the left actuator unit and the right actuator unit is connected to the output link via a speed reducer. As a result, the change in the rotation angle of the output link can be increased and detected by the output link rotation angle detection device, so that the detection accuracy of the rotation angle of the output link can be improved. , The accuracy of the first rotation torque can be improved.

第12の発明によれば、渦巻バネを用いることによって、アクチュエータの出力トルクを電流で調整する場合と比較して、渦巻バネの伸縮量(即ち、出力軸の回転角度)を調整するだけでよいので、容易にアシストトルクを調整することができる。 According to the twelfth invention, by using the spiral spring, it is only necessary to adjust the expansion / contraction amount (that is, the rotation angle of the output shaft) of the spiral spring as compared with the case where the output torque of the actuator is adjusted by the current. Therefore, the assist torque can be easily adjusted.

パワーアシストスーツの全体構成の例を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining an example of the whole structure of a power assist suit. 図1に示すパワーアシストスーツの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the power assist suit shown in FIG. 図1に示すパワーアシストスーツにおける身体装着具の外観の例を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining an example of the appearance of the body wearing tool in the power assist suit shown in FIG. 図1に示すパワーアシストスーツにおけるアクチュエータユニットの外観の例、及び荷重検出手段を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the example of the appearance of the actuator unit in the power assist suit shown in FIG. 1 and the load detecting means. 身体装着具の構成要素であるフレーム部の外観の例を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining an example of the appearance of the frame part which is a component of a body wearer. 身体装着具の構成要素である腰サポート部の構造の例を説明する展開図である。It is a development view explaining the example of the structure of the waist support part which is a component of a body wearer. 身体装着具の構成要素であるジャケット部の構造の例を説明する展開図である。It is a development view explaining the example of the structure of the jacket part which is a component of a body wearer. 図1に示すパワーアシストスーツにおける(右)アクチュエータユニットの斜視図である。It is a perspective view of the (right) actuator unit in the power assist suit shown in FIG. 図8に示す(右)アクチュエータユニットの別の例を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining another example of the (right) actuator unit shown in FIG. アクチュエータユニットの内部構造の例を説明する分解斜視図である。It is an exploded perspective view explaining an example of the internal structure of an actuator unit. アクチュエータユニットの内部構造の例を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the example of the internal structure of an actuator unit. パワーアシストスーツを装着した装着者が背筋を伸ばしている直立状態を説明する図である。It is a figure explaining the upright state in which the wearer wearing the power assist suit stretches the spine. 図12に示す状態から、装着者が前傾姿勢となり、仮想回動軸線回りにフレーム部等が回動した状態を説明する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a state in which the wearer is in a forward leaning posture and the frame portion or the like is rotated around a virtual rotation axis from the state shown in FIG. 操作ユニットの外観の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the appearance of the operation unit. 制御装置の入出力を説明する図である。It is a figure explaining the input / output of a control device. 操作ユニットからの、動作モード、ゲイン、増量速度、の変更(調整)を説明する図である。It is a figure explaining the change (adjustment) of the operation mode, the gain, and the increase speed from an operation unit. 制御装置にてアクチュエータユニットを制御する制御ブロック図である。It is a control block diagram which controls an actuator unit by a control device. 図17に示した制御ブロック図に基づいた処理手順の全体を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the whole processing procedure based on the control block diagram shown in FIG. 図18に示したフローチャートにおける[S100:調整判定、入力処理、トルク変化量等計算]の処理の詳細を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the details of the process of [S100: adjustment determination, input process, calculation of torque change amount, etc.] in the flowchart shown in FIG. 図18に示したフローチャートにおける[S150:故障検出処理]の処理の詳細を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the details of the process of [S150: failure detection process] in the flowchart shown in FIG. 図20に示したフローチャートにおける[S1600R:右アクチュエータの故障検出処理]の処理の詳細を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the details of the process of [S1600R: failure detection process of right actuator] in the flowchart shown in FIG. 図18に示したフローチャートにおける[S200:動作モード判定]の処理の詳細を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the details of the process of [S200: operation mode determination] in the flowchart shown in FIG. 図18に示したフローチャートにおける[S300:荷重判定(ゲインCpの決定)]の処理の詳細を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the details of the process of [S300: load determination (determination of gain C p )] in the flowchart shown in FIG. 装着者が荷物を手にしていない直立静止状態において、荷重検出手段にて検出される荷重を説明する図である。It is a figure explaining the load detected by the load detecting means in the upright rest state which the wearer does not hold a load. 図24に示す状態から装着者が腰を落として荷物を手にして持ち上げた状態において、荷重検出手段にて検出される荷重を説明する図である。It is a figure explaining the load detected by the load detecting means in the state which the wearer sits down and lifts a load by hand from the state shown in FIG. 実際に、装着者が腰を落として荷物を把持した後、把持した荷物を持ち上げた場合において、荷重検出手段からの検出信号に基づいて求めた荷物質量の例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the baggage mass obtained based on the detection signal from the load detecting means when the wearer actually sat down and grabbed the baggage and then lifted the gripped baggage. 図24に示す状態に対して、加速度検出手段を追加し、加速度検出手段にて検出される加速度と、荷重検出手段にて検出される荷重を説明する図である。It is a figure which adds the acceleration detecting means to the state shown in FIG. 24, and explains the acceleration detected by the acceleration detecting means, and the load detected by a load detecting means. 図27に示す状態から装着者が腰を落として荷物を手にして持ち上げた状態において、加速度検出手段にて検出される加速度と、荷重検出手段にて検出される荷重を説明する図である。It is a figure explaining the acceleration detected by the acceleration detecting means and the load detected by a load detecting means in a state where a wearer sits down and lifts a load by hand from the state shown in FIG. 27. 実際に、装着者が腰を落として荷物を把持した後、把持した荷物を持ち上げた場合において、荷重検出手段からの検出信号と、加速度検出手段からの検出信号と、に基づいて求めた荷物質量の例を説明する図である。Actually, when the wearer sits down and grasps the luggage and then lifts the gripped luggage, the luggage mass obtained based on the detection signal from the load detecting means and the detection signal from the acceleration detecting means. It is a figure explaining the example of. 図18に示したフローチャートにおける[SD000R:(右)持ち下げ]の処理の詳細を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the details of the process of [SD000R: (right) hold down] in the flowchart shown in FIG. 装着者の持ち下げ作業の様子を説明する図である。It is a figure explaining the state of the lifting work of a wearer. 装着者トルク変化量・アシスト量特性の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the wearer torque change amount / assist amount characteristic. 前傾角度・持下トルク制限値特性の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the forward tilt angle / lifting torque limit value characteristic. 装着者が持ち下げ作業を行った際、時間に対する、前傾角度及び持ち下げアシストトルクの変化の様子を説明する図である。It is a figure explaining the state of the change of the forward tilt angle and the lifting assist torque with respect to time when the wearer performs the lifting work. 図18に示したフローチャートにおける[SU000:持ち上げ]の処理の詳細を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the details of the process of [SU000: lifting] in the flowchart shown in FIG. 図35に示したフローチャートにおける[SS000:動作状態判定]の処理の詳細を説明する状態遷移図である。It is a state transition diagram explaining the details of the process of [SS000: operation state determination] in the flowchart shown in FIG. 35. 装着者が持ち上げ作業を行った際、動作状態の遷移に対する、前傾角度及び持ち上げアシストトルクの変化の様子を説明する図である。It is a figure explaining the state of the change of the forward tilt angle and the lifting assist torque with respect to the transition of the operating state when the wearer performs the lifting work. 図35に示したフローチャートにおける[SS100R:(右)増量速度の切り替え判定]の処理の詳細を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the details of the process of [SS100R: (right) switching determination of an increase speed] in the flowchart shown in FIG. 35. 時間・切替下限特性、時間・切替上限特性の例を説明する図である。It is a figure explaining an example of a time / switching lower limit characteristic and time / switching upper limit characteristic. 増量速度・遷移時間特性の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the increase rate / transition time characteristic. 時間・アシスト量特性の例を説明する図である。It is a figure explaining an example of time / assist amount characteristic. 図35に示したフローチャートにおける[SS170R:(右)アシストトルク算出]の処理の詳細を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the details of the process of [SS170R: (right) assist torque calculation] in the flowchart shown in FIG. 35. 時間・持上トルク特性、前傾角度・持上最大トルク特性の例を説明する図である。It is a figure explaining an example of time / lifting torque characteristic, forward tilt angle / maximum lifting torque characteristic. ゲイン・減衰係数特性の例を説明する図である。It is a figure explaining an example of a gain / attenuation coefficient characteristic. アシスト比率・トルク減衰率特性の例を説明する図である。It is a figure explaining an example of an assist ratio, a torque attenuation rate characteristic.

以下、図1〜図16に基づいて、パワーアシストスーツ1の全体構造について説明する。パワーアシストスーツ1は、例えば、装着者が荷物を持ち上げる際(あるいは荷物を持ち下げる際)に腰部に対する大腿部(あるいは大腿部に対する腰部)の回動をアシストしたり、装着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、パワーアシストスーツを装着した装着者から見て、X軸方向は前方向、Y軸方向は左方向、Z軸方向は上方向、に対応している。 Hereinafter, the overall structure of the power assist suit 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 16. The power assist suit 1 assists the rotation of the thigh (or the waist with respect to the thigh) with respect to the waist when the wearer lifts the load (or lifts the load), or the wearer walks. It is a device that assists the rotation of the thigh with respect to the waist. The X-axis, Y-axis, and Z-axis in each figure are orthogonal to each other, and the X-axis direction is the forward direction, the Y-axis direction is the left direction, and the Z-axis when viewed from the wearer wearing the power assist suit. The direction corresponds to the upward direction.

●[パワーアシストスーツ1の全体構造(図1、図2)]
図1は、パワーアシストスーツ1の全体の外観を示している。また図2は、図1に示すパワーアシストスーツ1の分解斜視図を示している。
● [Overall structure of Power Assist Suit 1 (Figs. 1 and 2)]
FIG. 1 shows the overall appearance of the power assist suit 1. Further, FIG. 2 shows an exploded perspective view of the power assist suit 1 shown in FIG.

図2の分解斜視図に示すように、パワーアシストスーツ1は、腰サポート部10、ジャケット部20、フレーム部30、バックパック部37、クッション37G、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、荷重検出ユニット71R、71L等にて構成されている。そして腰サポート部10、ジャケット部20、フレーム部30、バックパック部37、クッション37Gにて身体装着具2(図3参照)が構成され、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にてアクチュエータユニット4(図4参照)が構成されている。なお、バックパック部37には、加速度検出手段75が設けられている。また、パワーアシストスーツ1は、装着者が、動作モード(持ち下げアシスト、持ち上げアシスト等)や、アシストトルクのゲインや、アシストトルクの増量速度の調整を行ったり、調整した状態等の確認を行ったりするための、操作ユニットR1(いわゆるリモコン)と、操作ユニットR1を収容する収容部R1Sを有している。 As shown in the exploded perspective view of FIG. 2, the power assist suit 1 includes a waist support portion 10, a jacket portion 20, a frame portion 30, a backpack portion 37, a cushion 37G, a right actuator unit 4R, a left actuator unit 4L, and a load detection. It is composed of units 71R, 71L and the like. The waist support portion 10, the jacket portion 20, the frame portion 30, the backpack portion 37, and the cushion 37G constitute the body fitting 2 (see FIG. 3), and the right actuator unit 4R and the left actuator unit 4L form the actuator unit 4. (See FIG. 4) is configured. The backpack unit 37 is provided with an acceleration detecting means 75. Further, in the power assist suit 1, the wearer adjusts the operation mode (lifting assist, lifting assist, etc.), the gain of the assist torque, the speed of increasing the assist torque, and confirms the adjusted state. It has an operation unit R1 (so-called remote controller) and an accommodating unit R1S for accommodating the operation unit R1.

荷重検出ユニット71R、71Lは、例えば靴の中敷きであり、荷重検出ユニット71Rは装着者の右靴の中、かつ装着者の右足裏に配置され、荷重検出ユニット71Lは装着者の左靴の中、かつ装着者の左足裏に配置される。荷重検出ユニット71Rには、装着者の右足裏の爪先近傍の周囲の荷重を検出可能な荷重検出手段72R(例えば、圧力センサ)と、装着者の右足裏の踵近傍の周囲の荷重を検出可能な荷重検出手段73R(例えば、圧力センサ)とが設けられている。また図示省略するが、荷重検出ユニット71Rは、荷重検出手段72R、73Rからの検出信号を無線で操作ユニットR1に送信する無線通信手段、当該通信手段の電源等も有している。なお、荷重検出ユニット71Lも同様に、荷重検出手段72L、73L、無線通信手段、電源等を有しており、これらは荷重検出ユニット71Rと同様であるので、説明を省略する。 The load detection units 71R and 71L are, for example, insoles of shoes, the load detection unit 71R is placed in the wearer's right shoe and the wearer's right sole, and the load detection unit 71L is in the wearer's left shoe. And it is placed on the left sole of the wearer. The load detection unit 71R has a load detecting means 72R (for example, a pressure sensor) that can detect the load around the tip of the toe of the wearer's right foot, and can detect the load around the heel of the wearer's right foot. A load detecting means 73R (for example, a pressure sensor) is provided. Although not shown, the load detection unit 71R also has a wireless communication means for wirelessly transmitting detection signals from the load detection means 72R and 73R to the operation unit R1, a power source for the communication means, and the like. The load detection unit 71L also has load detection means 72L, 73L, wireless communication means, a power supply, and the like, and these are the same as the load detection unit 71R, so the description thereof will be omitted.

制御装置61(図15参照)は、荷重検出手段72L、72R、73L、73Rからの検出信号に基づいて、装着者が荷物を手にしていない場合では装着者の質量である装着者質量または装着者の重量である装着者重量を検出可能である。また、制御装置61(図15参照)は、荷重検出手段72L、72R、73L、73Rからの検出信号に基づいて、装着者が荷物を手にしている場合では装着者と荷物の質量である合成質量または装着者と荷物の重量である合成重量を検出可能である。そして制御装置61は、合成質量または合成重量と、装着者質量または装着者重量と、に基づいて、荷物の質量である荷物質量または荷物の重量である荷物重量を検出可能であり、荷物質量または荷物重量に基づいた荷重関連量(補正前の荷物質量または荷物重量、あるいは、補正後の荷物質量または荷物重量)を求める。 The control device 61 (see FIG. 15) is based on the detection signals from the load detecting means 72L, 72R, 73L, 73R, and is the weight of the wearer or the weight of the wearer when the wearer is not holding the luggage. The weight of the wearer, which is the weight of the person, can be detected. Further, the control device 61 (see FIG. 15) is based on the detection signals from the load detecting means 72L, 72R, 73L, and 73R, and when the wearer is holding the load, the weight of the wearer and the load is combined. It is possible to detect the combined weight, which is the mass or the weight of the wearer and luggage. Then, the control device 61 can detect the baggage mass, which is the mass of the baggage, or the baggage weight, which is the weight of the baggage, based on the synthetic mass or the synthetic weight, and the wearer mass or the wearer weight. Obtain the load-related amount (baggage mass or baggage weight before correction, or baggage mass or baggage weight after correction) based on the baggage weight.

加速度検出手段75は、例えば加速度センサであり、例えばバックパック部37に設けられており、装着者の一部の身体(この場合、装着者の上体(上半身))の動作の加速度である身体動作加速度を検出する。バックパック部37は、装着者の背中に固定されるので、加速度検出手段75は、装着者の背中の面に沿った脊椎平行方向の身体動作加速度av(図27、図28参照)と、装着者の背中の面に直交する背中直交方向の身体動作加速度aw(図27、図28参照)と、を検出する。制御装置61は、身体動作加速度av、aw等に基づいて、鉛直方向成分の身体動作加速度az(図28参照)を求めることができる。 The acceleration detecting means 75 is, for example, an acceleration sensor, for example, a body provided in a backpack portion 37, which is an acceleration of the movement of a part of the wearer's body (in this case, the wearer's upper body (upper body)). Detects operating acceleration. Since the backpack portion 37 is fixed to the wearer's back, the acceleration detecting means 75 includes the body movement acceleration av (see FIGS. 27 and 28) in the spine parallel direction along the back surface of the wearer and the wearer. The body motion acceleration aw (see FIGS. 27 and 28) in the direction orthogonal to the back, which is orthogonal to the back surface of the person, is detected. The control device 61 can obtain the body motion acceleration az (see FIG. 28) of the vertical component based on the body motion acceleration av, aw, and the like.

制御装置61は、後述するように、荷重検出手段72L、72R、73L、73Rからの検出信号に基づいて求めた荷物質量(荷物重量)を、加速度検出手段75からの検出信号に基づいて求めた身体動作加速度azを用いて補正することで、荷重関連量(この場合、補正後の荷物質量または荷物重量)を求める。 As will be described later, the control device 61 obtains the load mass (load weight) obtained based on the detection signals from the load detecting means 72L, 72R, 73L, 73R based on the detection signal from the acceleration detecting means 75. By correcting using the body motion acceleration az, the load-related amount (in this case, the corrected baggage mass or baggage weight) is obtained.

身体装着具2(図3参照)は、装着者の少なくとも腰周り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(図4参照)は、身体装着具2と、装着者の大腿部と、に装着されて、装着者の腰部に対する大腿部あるいは装着者の大腿部に対する腰部、の動作を支援(アシスト)する。以下、身体装着具2とアクチュエータユニット4を順に説明する。 The body fitting 2 (see FIG. 3) is worn at least around the waist of the wearer. The right actuator unit 4R and the left actuator unit 4L (see FIG. 4) are attached to the body fitting 2 and the wearer's thigh, and the thigh with respect to the wearer's waist or the wearer's thigh. Assists (assists) the movement of the lower back. Hereinafter, the body fitting 2 and the actuator unit 4 will be described in order.

●[身体装着具2の外観(図3)]
図2及び図3に示すように、身体装着具2は、装着者の腰周りに装着される腰サポート部10と、装着者の肩周り及び胸周りに装着されるジャケット部20と、ジャケット部20が接続されるフレーム部30と、フレーム部30に取り付けられたバックパック部37及びクッション37Gと、を有している。フレーム部30は、装着者の背中及び腰周りに配置される。
● [Appearance of body fitting 2 (Fig. 3)]
As shown in FIGS. 2 and 3, the body fitting 2 includes a waist support portion 10 worn around the wearer's waist, a jacket portion 20 worn around the wearer's shoulders and chest, and a jacket portion. It has a frame portion 30 to which the 20 is connected, a backpack portion 37 attached to the frame portion 30, and a cushion 37G. The frame portion 30 is arranged around the back and waist of the wearer.

●[フレーム部30の全体構成(図2、図3、図5)]
フレーム部30は、図2及び図5に示すように、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等を有している。メインフレーム31は、図5に示すように、複数のベルト接続孔31Hが上下方向に配置された支持体31SR、31SLと、接続部31Rと、接続部31Lと、を有している。接続部31Rには、右サブフレーム32Rの一方端(上端)が接続され、接続部31Lには、左サブフレーム32Lの一方端(上端)が接続されている。右サブフレーム32Rと左サブフレーム32Lは、弾性を有しており、下端部の左右の間隔は、装着者の腰幅に応じて、腰サポート部10とともに調整される(図1参照)。
● [Overall configuration of frame unit 30 (FIGS. 2, 3, 5)]
As shown in FIGS. 2 and 5, the frame portion 30 includes a main frame 31, a right subframe 32R, a left subframe 32L, and the like. As shown in FIG. 5, the main frame 31 has supports 31SR and 31SL in which a plurality of belt connection holes 31H are arranged in the vertical direction, a connection portion 31R, and a connection portion 31L. One end (upper end) of the right subframe 32R is connected to the connecting portion 31R, and one end (upper end) of the left subframe 32L is connected to the connecting portion 31L. The right subframe 32R and the left subframe 32L have elasticity, and the left-right distance between the lower end portions is adjusted together with the waist support portion 10 according to the waist width of the wearer (see FIG. 1).

また図1に示すように、右サブフレーム32Rの下端部は、右アクチュエータユニット4Rの接続部41RSに接続(固定)され、左サブフレーム32Lの下端部は、左アクチュエータユニット4Lの接続部41LSに接続(固定)される。 Further, as shown in FIG. 1, the lower end portion of the right subframe 32R is connected (fixed) to the connection portion 41RS of the right actuator unit 4R, and the lower end portion of the left subframe 32L is connected to the connection portion 41LS of the left actuator unit 4L. Connected (fixed).

●[腰サポート部10の全体構成(図2、図3、図6)]
腰サポート部10は、図3及び図6に示すように、装着者の右半身の腰周りに装着される右腰装着部11Rと、装着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。図6に示すように、右腰装着部11Rと左腰装着部11Lは、背面腰ベルト16A、臀部上ベルト16B、臀部下ベルト16Cにて接続されている。
● [Overall configuration of waist support section 10 (Fig. 2, Fig. 3, Fig. 6)]
As shown in FIGS. 3 and 6, the waist support portion 10 includes a right waist mounting portion 11R worn around the waist of the wearer's right half of the body and a left waist wearing around the waist of the wearer's left half of the body. It has a part 11L. As shown in FIG. 6, the right waist mounting portion 11R and the left waist mounting portion 11L are connected by a back waist belt 16A, a buttock upper belt 16B, and a buttock lower belt 16C.

腰サポート部10は、図1及び図2に示すように、ジャケット部20の連結部29RSと連結される連結リング19RSを有する連結ベルト19Rと、ジャケット部20の連結部29LSと連結される連結リング19LSを有する連結ベルト19Lとを有している。また図2に示すように、腰サポート部10は、仮想回動軸線15Yと交差する位置に、右アクチュエータユニット4Rの連結部40RSに接続するための取付孔15Rと、左アクチュエータユニット4Lの連結部40LSに接続するための取付孔15Lとを有している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the waist support portion 10 has a connecting belt 19R having a connecting ring 19RS connected to the connecting portion 29RS of the jacket portion 20, and a connecting ring connected to the connecting portion 29LS of the jacket portion 20. It has a connecting belt 19L having 19LS. Further, as shown in FIG. 2, the waist support portion 10 has a mounting hole 15R for connecting to the connecting portion 40RS of the right actuator unit 4R and a connecting portion of the left actuator unit 4L at a position intersecting the virtual rotation axis 15Y. It has a mounting hole 15L for connecting to 40LS.

また図6に示すように、右腰装着部11Rにおける装着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における装着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。 Further, as shown in FIG. 6, the position of the right hip mounting portion 11R on the back side of the wearer is divided into a right hip portion 11RA and a right buttock portion 11RB by forming a notch portion 11RC. A notch 11LC is formed at a position on the left hip mounting portion 11L on the back side of the wearer, and the left hip mounting portion 11L is divided into a left hip portion 11LA and a left buttock portion 11LB.

また図6に示すように、腰サポート部10は、右腰締めベルト13RA、腰ベルト保持部材13RB(腰バックル)、左腰締めベルト13LA、腰ベルト保持部材13LB(腰バックル)、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、右上ベルト保持部材17RC(右上コキ)、右下ベルト保持部材17RD(右下コキ)、引張部13RAH、左上ベルト保持部材17LC(左上コキ)、左下ベルト保持部材17LD(左下コキ)、引張部13LAH等、装着者の腰周りにズレることなく密着させるための、長さを調整可能な種々のベルト等を有している。 Further, as shown in FIG. 6, the waist support portion 10 includes a right waist tightening belt 13RA, a waist belt holding member 13RB (waist buckle), a left waist tightening belt 13LA, a waist belt holding member 13LB (waist buckle), and a right pelvic belt. 17RA, right lower pelvic belt 17RB, left upper pelvic belt 17LA, left lower pelvic belt 17LB, upper right belt holding member 17RC (upper right footjob), lower right belt holding member 17RD (lower right footjob), tension part 13RAH, upper left belt holding member It has various belts with adjustable lengths such as 17LC (upper left footjob), lower left belt holding member 17LD (lower left footjob), tension part 13LAH, etc. so that they can be brought into close contact with the wearer's waist without slippage. ..

●[バックパック部37、及びバックパック部37の周辺の構成(図1〜図3)]
バックパック部37は、図1及び図3に示すように、フレーム部30の上端部となるメインフレーム31に取り付けられている。そして図3に示すように、メインフレーム31またはバックパック部37には、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が接続されている。
● [Structure of the backpack section 37 and the periphery of the backpack section 37 (FIGS. 1 to 3)]
As shown in FIGS. 1 and 3, the backpack portion 37 is attached to the main frame 31 which is the upper end portion of the frame portion 30. As shown in FIG. 3, the right shoulder belt 24R, the right axillary belt 25R, the left shoulder belt 24L, and the left axillary belt 25L of the jacket portion 20 are connected to the main frame 31 or the backpack portion 37.

バックパック部37は、図1〜図3に示すように、シンプルな箱状の形状を有し、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。図3に示すように、メインフレーム31における装着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31H(ベルト接続部に相当)が上下方向に配置された支持体31SR、31SLが設けられている。つまり、ベルト接続孔31H(ベルト接続部)は、装着者の体格に応じて、フレーム部30に対するジャケット部20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、装着者の体格に合わせてジャケット部20の高さを適切な位置に調整できる。 As shown in FIGS. 1 to 3, the backpack unit 37 has a simple box-like shape, and houses a control device, a power supply unit, communication means, and the like. As shown in FIG. 3, a support 31SR, in which a plurality of belt connection holes 31H (corresponding to belt connection portions) are arranged in the vertical direction at positions of the main frame 31 facing both shoulders on the back side of the wearer. 31SL is provided. That is, a plurality of belt connection holes 31H (belt connection portions) are provided so that the position of the jacket portion 20 in the height direction with respect to the frame portion 30 can be adjusted according to the physique of the wearer. Therefore, the height of the jacket portion 20 can be adjusted to an appropriate position according to the physique of the wearer.

また、装着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37G(または背当て部37C)を、装着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(4R、4L)を適切に支持することができる。さらに、装着者の上半身が左右に傾いた場合であっても、装着者の背中の曲がり中心にクッション37G(または背当て部37C)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(4R、4L)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)。 Even when the wearer's upper body is tilted forward, the assist torque is increased by lengthening the cushion 37G (or backrest 37C) that comes into contact with the back from the wearer's shoulders to the waist. The output actuator unit (4R, 4L) can be appropriately supported. Further, even when the wearer's upper body is tilted to the left or right, the actuator unit (4R,) that outputs the assist torque when the cushion 37G (or the back support portion 37C) comes into contact with the center of the bend of the wearer's back. 4L) can be supported more appropriately (support rigidity is increased).

また、支持体31SRのいずれかのベルト接続孔31H(ベルト接続部)には、図3に示すように、右肩ベルト24Rのベルト接続部24RSが接続される。同様に、支持体31SLのいずれかのベルト接続孔31H(ベルト接続部)には、図3に示すように、左肩ベルト24Lのベルト接続部24LSが接続される。なお、支持体31SR、31SLは、バックパック部37に設けられていてもよい。 Further, as shown in FIG. 3, the belt connecting portion 24RS of the right shoulder belt 24R is connected to any of the belt connecting holes 31H (belt connecting portion) of the support 31SR. Similarly, as shown in FIG. 3, the belt connection portion 24LS of the left shoulder belt 24L is connected to any of the belt connection holes 31H (belt connection portion) of the support 31SL. The supports 31SR and 31SL may be provided on the backpack portion 37.

バックパック部37の下端の左右には、図3に示すように、ベルト接続部37FR、37FLが設けられている。ベルト接続部37FRには、図3に示すように、右腋ベルト25Rのベルト接続部25RSが接続される。同様に、ベルト接続部37FLには、図3に示すように、左腋ベルト25Lのベルト接続部25LSが接続される。なお、ベルト接続部37FR、37FLは、メインフレーム31に設けられていてもよい。 As shown in FIG. 3, belt connecting portions 37FR and 37FL are provided on the left and right sides of the lower end of the backpack portion 37. As shown in FIG. 3, the belt connection portion 25RS of the right axillary belt 25R is connected to the belt connection portion 37FR. Similarly, as shown in FIG. 3, the belt connecting portion 25LS of the left axillary belt 25L is connected to the belt connecting portion 37FL. The belt connection portions 37FR and 37FL may be provided on the main frame 31.

●[ジャケット部20の全体構成(図2、図3、図7)]
ジャケット部20は、図3に示すように、装着者の右半身の胸周りに装着される右胸装着部21Rと、装着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、例えば面ファスナ21Fや、バックル21Bによって接続されており、装着者へのジャケット部20の着脱を容易にしている。
● [Overall configuration of the jacket portion 20 (Fig. 2, Fig. 3, Fig. 7)]
As shown in FIG. 3, the jacket portion 20 includes a right chest mounting portion 21R mounted around the chest of the wearer's right half of the body and a left chest mounting portion 21L mounted around the chest of the wearer's left half of the body. Have. The right chest mounting portion 21R is connected to the left chest mounting portion 21L by, for example, a hook-and-loop fastener 21F or a buckle 21B, facilitating attachment / detachment of the jacket portion 20 to the wearer.

図3に示すように、右胸装着部21Rは、メインフレーム31(またはバックパック部37)のベルト接続孔31Hに接続される右肩ベルト24R及びベルト接続部24RSと、バックパック部37(またはメインフレーム31)のベルト接続部37FR、37FLに接続される右腋ベルト25R及びベルト接続部25RSと、を有している。また図3に示すように、左胸装着部21Lは、メインフレーム31(またはバックパック部37)に接続される左肩ベルト24L及びベルト接続部24LSと、バックパック部37(またはメインフレーム31)に接続される左腋ベルト25L及びベルト接続部25LSと、を有している。また図3に示すように、右胸装着部21Rは、右腰装着部11Rと連結するための連結ベルト29R及び連結部29RSを有しており、左胸装着部21Lは、左腰装着部11Lと連結するための連結ベルト29L及び連結部29LSを有している。 As shown in FIG. 3, the right chest mounting portion 21R includes the right shoulder belt 24R and the belt connecting portion 24RS connected to the belt connecting hole 31H of the main frame 31 (or backpack portion 37), and the backpack portion 37 (or backpack portion 37). It has a right axillary belt 25R and a belt connecting portion 25RS connected to the belt connecting portions 37FR and 37FL of the main frame 31). Further, as shown in FIG. 3, the left chest mounting portion 21L is attached to the left shoulder belt 24L and the belt connecting portion 24LS connected to the main frame 31 (or the backpack portion 37) and the backpack portion 37 (or the main frame 31). It has a left axillary belt 25L and a belt connecting portion 25LS to be connected. Further, as shown in FIG. 3, the right chest mounting portion 21R has a connecting belt 29R and a connecting portion 29RS for connecting to the right waist mounting portion 11R, and the left chest mounting portion 21L has a left waist mounting portion 11L. It has a connecting belt 29L and a connecting portion 29LS for connecting with.

また図7に示すように、ジャケット部20は、固定部28R、固定部28L、右肩ベルト23R、右肩ベルト保持部材23RK(右肩コキ)、左肩ベルト23L、左肩ベルト保持部材23LK(左肩コキ)、右腋ベルト26R、右腋ベルト保持部材26RK(右腋コキ)、左腋ベルト26L、左腋ベルト保持部材26LK(左腋コキ)等、装着者の胸周りにズレることなく密着させるための、長さを調整可能な種々のベルト等を有している。 Further, as shown in FIG. 7, the jacket portion 20 includes a fixing portion 28R, a fixing portion 28L, a right shoulder belt 23R, a right shoulder belt holding member 23RK (right shoulder footjob), a left shoulder belt 23L, and a left shoulder belt holding member 23LK (left shoulder footjob). ), Right axillary belt 26R, right axillary belt holding member 26RK (right axillary footjob), left axillary belt 26L, left axillary belt holding member 26LK (left axillary footjob), etc. for close contact without slipping around the wearer's chest , Has various belts whose length can be adjusted.

●[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の全体構成(図2、図4、図8、図9)]
図4は、図2に示す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の外観及び荷重検出ユニット71L、71R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。
● [Overall configuration of right actuator unit 4R and left actuator unit 4L (FIGS. 2, FIG. 4, FIG. 8, FIG. 9)]
FIG. 4 shows the appearance of the right actuator unit 4R and the left actuator unit 4L and the load detection units 71L and 71R shown in FIG. Since the left actuator unit 4L is symmetrical with respect to the right actuator unit 4R, the description of the left actuator unit 4L will be omitted in the following description.

図4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、連結ベース4ARと、を有している。図4に示すように、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(この場合、大腿部)に装着される。なお、出力リンク50R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、トルク発生部40R内の電動モータ(アクチュエータ)にて発生される。 As shown in FIG. 4, the right actuator unit 4R has a torque generating unit 40R and an output link 50R which is a torque transmitting unit. The torque generating unit 40R includes an actuator base unit 41R, a cover 41RB, and a connection base 4AR. As shown in FIG. 4, the output link 50R rotates around the joint (in this case, the hip joint) of the assisted body part (in this case, the thigh) and the assisted body part (in this case, the thigh). It is attached to. The assist torque that assists the rotation of the body portion to be assisted via the output link 50R is generated by the electric motor (actuator) in the torque generating portion 40R.

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、装着者の大腿部の動作による装着者トルクと、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 has an assist arm 51R (corresponding to the first link), a second link 52R, a third link 53R, and a thigh mounting portion 54R (corresponding to a body holding portion). The assist arm 51R rotates around the rotation axis 40RY by the combined torque of the assist torque generated by the electric motor in the torque generating unit 40R and the wearer torque due to the movement of the wearer's thigh. To do. One end of the second link 52R is rotatably connected to the tip of the assist arm 51R around the rotation axis 51RJ, and one end of the third link 53R is rotatably around the rotation axis 52RJ at the other end of the second link 52R. Is rotatably connected to. A thigh mounting portion 54R is connected to the other end of the third link 53R via a third joint portion 53RS (in this case, a spherical joint).

次に図4、図8、図9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。リンク機構の例として、図8に示す出力リンク50Rの例と、図9に示す出力リンク50RAの例について説明する。 Next, the details of the link mechanism of the right actuator unit 4R will be described with reference to FIGS. 4, 8 and 9. As an example of the link mechanism, an example of the output link 50R shown in FIG. 8 and an example of the output link 50RA shown in FIG. 9 will be described.

図8に示す出力リンク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。 In the output link 50R shown in FIG. 8, the assist arm 51R (corresponding to the first link), the second link 52R, the third link 53R, and the thigh mounting portion 54R (corresponding to the body holding portion) are joint portions, respectively. It is composed of a plurality of connecting members by being connected by.

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。第1ジョイント部51RSは、アシストアーム51Rに対して第2リンク52Rを、回動軸線51RJ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。 One end of the second link 52R is connected to the tip of the assist arm 51R by a first joint portion 51RS so as to be rotatable around the rotation axis 51RJ. The first joint portion 51RS has a connection structure in which the second link 52R is rotatable around the rotation axis 51RJ with respect to the assist arm 51R and has a degree of freedom = 1.

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。第2ジョイント部52RSは、第2リンク52Rに対して第3リンク53Rを、回動軸線52RJ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。 One end of the third link 53R is connected to the other end of the second link 52R by a second joint portion 52RS so as to be rotatable around the rotation axis 52RJ. The second joint portion 52RS has a connection structure having a degree of freedom = 1 in which the third link 53R can be rotated around the rotation axis 52RJ with respect to the second link 52R.

第3リンク53Rの他方端は、第3ジョイント部53RS(例えば球面ジョイント)にて大腿装着部54Rと連結されている。従って、第3リンクと大腿装着部54R(身体保持部)との間の第3ジョイント部53RSは、自由度=3の連結構造とされている。以上より、図8に示す出力リンク50Rの自由度の総数は、1+1+3=5である。 The other end of the third link 53R is connected to the femur mounting portion 54R by a third joint portion 53RS (for example, a spherical joint). Therefore, the third joint portion 53RS between the third link and the thigh mounting portion 54R (body holding portion) has a connecting structure having a degree of freedom of 3 = 3. From the above, the total number of degrees of freedom of the output link 50R shown in FIG. 8 is 1 + 1 + 3 = 5.

なお、出力リンク50Rの自由度の総数は、3以上であればよい。例えば、第3リンク53Rの他方端に対して、回動軸線回りに大腿装着部54Rが回動可能となるように(自由度=1となるように)第3ジョイント部53RSを構成してもよい。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51RSの自由度が「1」、第2ジョイント部52RSの自由度が「1」であるので、1+1+1=3となる。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。 The total number of degrees of freedom of the output link 50R may be 3 or more. For example, even if the third joint portion 53RS is configured so that the thigh mounting portion 54R can rotate around the rotation axis with respect to the other end of the third link 53R (so that the degree of freedom = 1). Good. Therefore, the total number of degrees of freedom of the output link in this case is 1 + 1 + 1 = 3 because the degree of freedom of the first joint portion 51RS is "1" and the degree of freedom of the second joint portion 52RS is "1". It is more preferable to provide a stopper that limits the rotation range of the second link and the third link.

図9に示す出力リンク50RAは、アシストアーム51R(第1リンクに相当)と、第2リンク52RA(及び第2ジョイント部52RS)と、第3リンク53RAと、大腿装着部54R(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。 The output link 50RA shown in FIG. 9 includes an assist arm 51R (corresponding to the first link), a second link 52RA (and a second joint portion 52RS), a third link 53RA, and a femur mounting portion 54R (on the body holding portion). (Equivalent) is configured by being connected by a joint portion, and is composed of a plurality of connecting members.

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の端部が、第1ジョイント部51RSにて連結されている。第1ジョイント部51RSは、アシストアーム51Rに対して第2リンク52RAを、回動軸線51RJ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。 The end of the second link 52RA is connected to the tip of the assist arm 51R by a first joint portion 51RS so as to be rotatable around the rotation axis 51RJ. The first joint portion 51RS has a connection structure having a second link 52RA with respect to the assist arm 51R and a degree of freedom = 1 that allows the second link 52RA to rotate around the rotation axis 51RJ.

第2リンク52RAと第2ジョイント部52RSは一体化されており、第2リンク52RAには、長手方向であるスライド軸線52RSJ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。第2ジョイント部52RSは、第2リンク52RAに対して第3リンク53RAを、スライド軸線52RSJ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。 The second link 52RA and the second joint portion 52RS are integrated, and the second link 52RA has a second side on one end of the third link 53RA that can reciprocate along the slide axis 52RSJ in the longitudinal direction. It is connected by the joint portion 52RS. The second joint portion 52RS has a connection structure in which the third link 53RA is slidable along the slide axis 52RSJ with a degree of freedom = 1 with respect to the second link 52RA.

第3リンク53RAの他方端は、第3ジョイント部53RS(例えば球面ジョイント)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(身体保持部)との間の第3ジョイント部53RSは、自由度=3の連結構造とされている。以上より、図9に示す出力リンク50RAの自由度の総数は、1+1+3=5である。 The other end of the third link 53RA is connected to the femur mounting portion 54R by a third joint portion 53RS (for example, a spherical joint). Therefore, the third joint portion 53RS between the third link 53RA and the thigh mounting portion 54R (body holding portion) has a connection structure having a degree of freedom of 3 = 3. From the above, the total number of degrees of freedom of the output link 50RA shown in FIG. 9 is 1 + 1 + 3 = 5.

なお自由度の総数は3以上であればよいので、第3ジョイント部53RSを、大腿装着部54Rが回動軸線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。なお、第2リンク52RAの回動範囲や第3リンク53RA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。 Since the total number of degrees of freedom may be 3 or more, the third joint portion 53RS may be connected with a degree of freedom of 1 so that the femur mounting portion 54R can rotate around the rotation axis. It is more preferable to provide a stopper that limits the rotation range of the second link 52RA and the slide range of the third link 53RA.

●[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10、図11)]
次に、図10及び図11を用いて、トルク発生部40R(図4参照)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11は、図10におけるA−A断面図である。図10及び図11に示すように、カバー41RB内には、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)、サブフレーム48R等が収容されている。またカバー41RBの外側には、軸部51RAを有するアシストアーム51Rが配置されている。
● [Internal structure of torque generating unit 40R in the right actuator unit 4R (FIGS. 10 and 11)]
Next, each member housed in the cover 41RB of the torque generating unit 40R (see FIG. 4) will be described with reference to FIGS. 10 and 11. 11 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. As shown in FIGS. 10 and 11, in the cover 41RB, a speed reducer 42R, a pulley 43RA, a transmission belt 43RB, a pulley 43RC having a flange portion 43RD, a spiral spring 45R, a bearing 46R, an electric motor 47R (actuator), and a sub The frame 48R and the like are housed. Further, an assist arm 51R having a shaft portion 51RA is arranged on the outside of the cover 41RB.

また、アクチュエータユニット(4R、4L)におけるフレーム部30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33RS、33LS(接続口)が設けられている。そして、ケーブルの取出口33RS、33LSに接続されたケーブル(図示省略)は、フレーム部30に沿って配置され、バックパック部37に接続される。 Further, outlets 33RS and 33LS (connection ports) for actuator drive, control, and communication cables are provided in portions of the actuator unit (4R, 4L) near the frame portion 30. The cables (not shown) connected to the cable outlets 33RS and 33LS are arranged along the frame portion 30 and connected to the backpack portion 37.

なお、トルク発生部40Rは、図11に示すように、電動モータ47R等を搭載したサブフレーム48Rが取り付けられたアクチュエータベース部41Rと、アクチュエータベース部41Rの一方側に取り付けられるカバー41RBと、アクチュエータベース部41Rの他方側に取り付けられる連結ベース4ARと、を有している。連結ベース4ARには、回動軸線40RY回りに回動可能な連結部40RSが設けられている。 As shown in FIG. 11, the torque generating portion 40R includes an actuator base portion 41R to which a subframe 48R equipped with an electric motor 47R and the like is attached, a cover 41RB attached to one side of the actuator base portion 41R, and an actuator. It has a connecting base 4AR attached to the other side of the base portion 41R. The connection base 4AR is provided with a connection portion 40RS that can rotate around the rotation axis 40RY.

図10及び図11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15参照)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15参照)に出力する。 As shown in FIGS. 10 and 11, the output link rotation angle detecting means 43RS (rotation angle sensor or the like) for detecting the rotation angle of the assist arm 51R with respect to the actuator base 41R is the speed increasing shaft 42RB of the speed reducer 42R. It is connected to the pulley 43RA connected to. The output link rotation angle detecting means 43RS is, for example, an encoder or an angle sensor, and outputs a detection signal corresponding to the rotation angle to the control device 61 (see FIG. 15). Further, the electric motor 47R is provided with a motor rotation angle detecting means 47RS capable of detecting the rotation angle of the motor shaft (corresponding to the output shaft). The motor rotation angle detecting means 47RS is, for example, an encoder or an angle sensor, and outputs a detection signal corresponding to the rotation angle to the control device 61 (see FIG. 15).

図10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. 10, the subframe 48R is formed with a through hole 48RA for fixing the reduction gear housing 42RC of the reduction gear 42R and a through hole 48RB for inserting the output shaft 47RA of the electric motor 47R. The shaft portion 51RA of the assist arm 51R is fitted into the hole portion 42RD of the reduction shaft 42RA of the reduction gear 42R, and the reduction gear housing 42RC of the reduction gear 42R is fixed to the through hole 48RA of the subframe 48R. As a result, the assist arm 51R is rotatably supported by the actuator base portion 41R around the rotation axis 40RY, and rotates integrally with the reduction shaft 42RA. Further, the electric motor 47R is fixed to the subframe 48R, and the output shaft 47RA is inserted through the through hole 48RB of the subframe 48R. The subframe 48R is fixed to the mounting portion 41RH of the actuator base portion 41R with a fastening member such as a bolt.

図10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61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. 10, a pulley 43RA is connected to the speed increasing shaft 42RB of the speed reducer 42R, and an output link rotation angle detecting means 43RS is connected to the pulley 43RA. A support member 43RT fixed to the subframe 48R is connected to the output link rotation angle detecting means 43RS. As a result, the output link rotation angle detecting means 43RS can detect the rotation angle of the speed increasing shaft 42RB with respect to the subframe 48R (that is, with respect to the actuator base portion 41R). Moreover, since the rotation angle of the assist arm 51R is the rotation angle increased by the speed increasing shaft 42RB of the speed reducer 42R, the output link rotation angle detecting means 43RS and the control device 61 have higher resolution. The rotation angle of the assist arm 51R can be detected. By detecting the rotation angle of the output link with higher resolution, the control device can perform more accurate control. The shaft portion 51RA of the assist arm 51R, the speed reducer 42R, the pulley 43RA, and the output link rotation angle detecting means 43RS are arranged so as to be coaxial along the rotation axis 40RY.

減速機42Rは、ギア減速比nG(1<nG)が設定されており、減速軸42RAが回動角度(θLR)だけ回動された場合に、増速軸42RBを回動角度nGθLRだけ回動させる。また減速機42Rは、増速軸42RBが回動角度nGθLRだけ回動された場合に、減速軸42RAを回動角度θLR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からの装着者トルクは増速軸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。またモータ側のプーリ43RCに対する減速機側のプーリ43RAの比であるプーリ減速比nP(プーリ減速比=減速機側のプーリ43RA:モータ側のプーリ43RC=nP:1)が設定されている。例えばギア減速比nGは約50に設定されており、プーリ減速比nPは約88/60に設定されている。 The speed reducer 42R has a gear reduction ratio n G (1 <n G ) set, and when the reduction shaft 42RA is rotated by a rotation angle (θ L , R ), the speed increase shaft 42RB is rotated. Rotate by angles n G θ L and R. Further, the speed reducer 42R rotates the speed reduction shaft 42RA by the rotation angles θ L and R when the speed increase shaft 42 RB is rotated by the rotation angles n G θ L and R. A transmission belt 43RB is hung on the pulley 43RA to which the speed increasing shaft 42RB of the speed reducer 42R is connected and the pulley 43RC. Therefore, the wearer torque from the assist arm 51R is transmitted to the pulley 43RC via the speed increasing shaft 42RB, and the assist torque from the electric motor 47R is transmitted to the speed increasing shaft 42RB via the spiral spring 45R and the pulley 43RC. .. Further, a pulley reduction ratio n P (pulley reduction ratio = pulley 43RA on the reduction gear side: pulley 43RC on the motor side = n P : 1), which is the ratio of the pulley 43RA on the reduction gear side to the pulley 43RC on the motor side, is set. .. For example, the gear reduction ratio n G is set to about 50, and the pulley reduction ratio n P is set to about 88/60.

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 spiral spring 45R has a spring constant Ks, and has a spiral shape having an inner end portion 45RC on the central side and an outer end portion 45RA on the outer peripheral side. The inner end portion 45RC of the spiral spring 45R is fitted in the groove portion 47RB formed in the output shaft 47RA of the electric motor 47R. The outer end portion 45RA of the spiral spring 45R is wound in a cylindrical shape, and a transmission shaft 43RE provided on the flange portion 43RD of the pulley 43RC is fitted and supported by the transmission shaft 43RE (the pulley 43RC is supported by the transmission shaft 43RE. The flange portion 43RD and the transmission shaft 43RE are integrated). The pulley 43RC is rotatably supported around the rotation axis 47RY, and a transmission shaft 43RE protruding toward the spiral spring 45R is provided in the vicinity of the outer peripheral edge portion of the integrated flange portion 43RD. The transmission shaft 43RE is fitted into the outer end 45RA of the spiral spring 45R, and the position of the outer end 45RA is moved around the rotation axis 47RY. Further, a bearing 46R is provided between the output shaft 47RA of the electric motor 47R and the pulley 43RC. That is, the output shaft 47RA is not fixed to the pulley 43RC, and the output shaft 47RA can freely rotate with respect to the pulley 43RC. The pulley 43RC is rotationally driven from the electric motor 47R via the spiral spring 45R. With the above configuration, the output shaft 47RA, the bearing 46R, the pulley 43RC having the flange portion 43RD, and the spiral spring 45R of the electric motor 47R are arranged so as to be coaxial along the rotation axis 47RY.

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、装着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装着者トルクを蓄え、その結果として、アシストトルクと装着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10の場合、アシストアーム51R)に接続されている。 The spiral spring 45R stores the assist torque transmitted from the electric motor 47R, and the wearer torque transmitted via the assist arm 51R, the reduction gear 42R, the pulley 43RA, and the pulley 43RC by the movement of the wearer's thigh. As a result, the combined torque that combines the assist torque and the wearer torque is stored. Then, the combined torque stored in the spiral spring 45R rotates the assist arm 51R via the pulley 43RC, the pulley 43RA, and the speed reducer 42R. With the above configuration, the output shaft 47RA of the electric motor 47R is connected to the output link (assist arm 51R in the case of FIG. 10) via a speed reducer 42R that reduces the rotation angle of the output shaft 47RA.

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装着者トルクが抽出され、当該装着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。 The combined torque stored in the spiral spring 45R is obtained based on the amount of angle change from the no-load state and the spring constant. For example, the rotation angle of the assist arm 51R (determined by the output link rotation angle detecting means 43RS). It is obtained based on the rotation angle of the output shaft 47RA of the electric motor 47R (determined by the motor rotation angle detecting means 47RS) and the spring constant Ks of the spiral spring 45R. Then, the wearer torque is extracted from the obtained combined torque, and the assist torque corresponding to the wearer torque is output from the electric motor.

また図11に示すように、右アクチュエータユニットのトルク発生部40Rは、回動軸線40RY(すなわち仮想回動軸線15Y)回りに回動可能な連結部40RSを有している。そして連結部40RSは、図2及び図1に示すように、腰サポート部10の取付孔15Rを介してボルト等の連結部材にて連結(固定)される。また、図2及び図1に示すように、右アクチュエータユニット4Rの接続部41RSには、フレーム部30の右サブフレーム32Rの下端部が接続(固定)される。同様に、左アクチュエータユニットのトルク発生部40Lの連結部40LSは、腰サポート部10の取付孔15Lを介してボルト等の連結部材にて連結(固定)され、左アクチュエータユニット4Lの接続部41LSには、フレーム部30の左サブフレーム32Lの下端部が接続(固定)される。つまり、図2において、右アクチュエータユニット4Rのトルク発生部40Rに、腰サポート部10とフレーム部30が固定され、左アクチュエータユニット4Lのトルク発生部40Lに、腰サポート部10とフレーム部30が固定される。そして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とフレーム部30は一体とされ、仮想回動軸線15Y回りに回動可能な連結部40RS、40LS(図2参照)にて、腰サポート部10に対して回動可能である(図12、図13参照)。 Further, as shown in FIG. 11, the torque generating portion 40R of the right actuator unit has a connecting portion 40RS that can rotate around the rotation axis 40RY (that is, the virtual rotation axis 15Y). Then, as shown in FIGS. 2 and 1, the connecting portion 40RS is connected (fixed) by a connecting member such as a bolt via the mounting hole 15R of the waist support portion 10. Further, as shown in FIGS. 2 and 1, the lower end portion of the right subframe 32R of the frame portion 30 is connected (fixed) to the connection portion 41RS of the right actuator unit 4R. Similarly, the connecting portion 40LS of the torque generating portion 40L of the left actuator unit is connected (fixed) by a connecting member such as a bolt via the mounting hole 15L of the waist support portion 10, and is connected (fixed) to the connecting portion 41LS of the left actuator unit 4L. Is connected (fixed) to the lower end of the left subframe 32L of the frame portion 30. That is, in FIG. 2, the waist support portion 10 and the frame portion 30 are fixed to the torque generating portion 40R of the right actuator unit 4R, and the waist support portion 10 and the frame portion 30 are fixed to the torque generating portion 40L of the left actuator unit 4L. Will be done. The right actuator unit 4R, the left actuator unit 4L, and the frame portion 30 are integrated, and the connecting portions 40RS and 40LS (see FIG. 2) that can rotate around the virtual rotation axis 15Y are used with respect to the waist support portion 10. It is rotatable (see FIGS. 12 and 13).

以上に説明したように、制御装置61は、出力リンク回動角度検出手段43RSからの検出信号と、モータ回転角度検出手段47RSからの検出信号に基づいて、渦巻バネ45Rにおける無負荷状態からの回転角度、回転方向を検出可能であり、これらと渦巻バネ45Rのバネ定数にて、トルク(合成トルク)を検出可能である。この場合、出力リンク回動角度検出手段43RSとモータ回転角度検出手段47RSと渦巻バネ45Rは、トルク検出手段に相当しており、制御装置61は、出力リンク回動角度検出手段43RS(角度検出手段に相当)を用いて検出した前傾角度に基づいたトルクに関連するトルク関連量(この場合、合成トルク)を検出可能である。 As described above, the control device 61 rotates from the no-load state in the spiral spring 45R based on the detection signal from the output link rotation angle detecting means 43RS and the detection signal from the motor rotation angle detecting means 47RS. The angle and rotation direction can be detected, and the torque (combined torque) can be detected by these and the spring constant of the spiral spring 45R. In this case, the output link rotation angle detecting means 43RS, the motor rotation angle detecting means 47RS, and the spiral spring 45R correspond to the torque detecting means, and the control device 61 is the output link rotating angle detecting means 43RS (angle detecting means). It is possible to detect the torque-related amount (in this case, the combined torque) related to the torque based on the forward tilt angle detected by using (corresponding to).

以上の説明では、電動モータ47R、渦巻バネ45R、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は、いずれも右アクチュエータユニット4Rに設けられている。図示省略するが、左アクチュエータユニット4Lにも同様に、電動モータ47L、渦巻バネ45L、モータ回転角度検出手段47LS、出力リンク回動角度検出手段43LSが設けられている。後述する説明にて、電動モータ47L、渦巻バネ45L、モータ回転角度検出手段47LS、出力リンク回動角度検出手段43LSが記載されている場合は、図示省略したが、左アクチュエータユニット4Lに設けられているものを指す。 In the above description, the electric motor 47R, the spiral spring 45R, the motor rotation angle detecting means 47RS, and the output link rotation angle detecting means 43RS are all provided in the right actuator unit 4R. Although not shown, the left actuator unit 4L is also provided with an electric motor 47L, a spiral spring 45L, a motor rotation angle detecting means 47LS, and an output link rotation angle detecting means 43LS. In the description described later, when the electric motor 47L, the spiral spring 45L, the motor rotation angle detecting means 47LS, and the output link rotation angle detecting means 43LS are described, although not shown, they are provided in the left actuator unit 4L. Refers to what is.

●[操作ユニットR1の外観と構成等(図14〜図16)]
次に図14〜図16を用いて、装着者がパワーアシストスーツ1のアシスト状態を容易に調整等するための操作ユニットR1について説明する。図15に示すように、操作ユニットR1は、バックパック部37(図1参照)内の制御装置61と有線または無線の通信回線R1Tにて接続されている。操作ユニットR1の制御装置R1Eは、第1通信手段R1EAを介して制御装置61と情報の送受信が可能であり、制御装置61は、通信手段64を介して操作ユニットR1内の制御装置R1Eと情報の送受信が可能である。また操作ユニットR1の制御装置R1Eは、第2通信手段R1EB(例えばBluetooth(登録商標)などの無線通信や人体通信など)を介して、荷重検出手段72L、72R、73L、73Rからの検出信号を受信可能である。なお、図1に示すように、装着者は、操作ユニットR1を操作しない場合、例えば、ジャケット部20に設けられたポケット等の収容部R1Sに収容しておくことができる(図1参照)。
● [Appearance and configuration of operation unit R1 (FIGS. 14 to 16)]
Next, the operation unit R1 for the wearer to easily adjust the assist state of the power assist suit 1 will be described with reference to FIGS. 14 to 16. As shown in FIG. 15, the operation unit R1 is connected to the control device 61 in the backpack unit 37 (see FIG. 1) by a wired or wireless communication line R1T. The control device R1E of the operation unit R1 can send and receive information to and from the control device 61 via the first communication means R1EA, and the control device 61 communicates with the control device R1E in the operation unit R1 via the communication means 64. Can be sent and received. Further, the control device R1E of the operation unit R1 transmits detection signals from the load detecting means 72L, 72R, 73L, 73R via the second communication means R1EB (for example, wireless communication such as Bluetooth (registered trademark) or human body communication). It can be received. As shown in FIG. 1, when the wearer does not operate the operation unit R1, the wearer can store the operation unit R1 in a storage portion R1S such as a pocket provided in the jacket portion 20 (see FIG. 1).

図14に示すように、操作ユニットR1は、メイン操作部R1A、ゲイン自動/手動切替操作部R1BS、ゲインUP操作部R1BU、ゲインDOWN操作部R1BD、増量速度自動/手動切替操作部R1CS、増量速度UP操作部R1CU、増量速度DOWN操作部R1CD、体重計測操作部R1K、表示部R1D等を有している。なお、ゲインUP操作部R1BUとゲインDOWN操作部R1BDはゲイン変更手段に相当しており、増量速度UP操作部R1CUと増量速度DOWN操作部R1CDは増量速度変更手段に相当している。また図15に示すように、操作ユニットR1内には、制御装置R1E、操作ユニット用電源R1F等を有している。なお、メイン操作部R1A、ゲインUP操作部R1BU、ゲインDOWN操作部R1BD、増量速度UP操作部R1CU、増量速度DOWN操作部R1CD、ゲイン自動/手動切替操作部R1BS、増量速度自動/手動切替操作部R1CS、体重計測操作部R1Kは、操作ユニットR1が収容部R1S(図1参照)に収容されている際の誤操作を防止するために、配置されている面から突出していないことが好ましい。 As shown in FIG. 14, the operation unit R1 includes a main operation unit R1A, a gain automatic / manual switching operation unit R1BS, a gain UP operation unit R1BU, a gain DOWN operation unit R1BD, an increase speed automatic / manual switching operation unit R1CS, and an increase speed. It has an UP operation unit R1CU, an increase speed DOWN operation unit R1CD, a weight measurement operation unit R1K, a display unit R1D, and the like. The gain UP operation unit R1BU and the gain DOWN operation unit R1BD correspond to the gain changing means, and the increase speed UP operation unit R1CU and the increase speed DOWN operation unit R1CD correspond to the increase speed changing means. Further, as shown in FIG. 15, the operation unit R1 includes a control device R1E, an operation unit power supply R1F, and the like. Main operation unit R1A, gain UP operation unit R1BU, gain DOWN operation unit R1BD, increase speed UP operation unit R1CU, increase speed DOWN operation unit R1CD, gain automatic / manual switching operation unit R1BS, increase speed automatic / manual switching operation unit It is preferable that the R1CS and the weight measurement operation unit R1K do not protrude from the arranged surface in order to prevent erroneous operation when the operation unit R1 is housed in the storage unit R1S (see FIG. 1).

メイン操作部R1Aは、装着者からの操作によって、パワーアシストスーツ1によるアシスト制御の開始と停止を行うためのスイッチである。なお図15に示すように、パワーアシストスーツ1そのもの(全体)の起動と停止を行うための主電源スイッチ65が、例えばバックパック部37に設けられており、主電源スイッチ65がON側に操作されると、制御装置61及び制御装置R1Eが起動し、主電源スイッチ65がOFF側に操作されると、制御装置61及び制御装置R1Eの動作が停止される。図14に示すように、例えば、操作ユニットR1の表示部R1Dにおける表示エリアR1DBには、現在のパワーアシストスーツの運転状態がON(運転)であるかOFF(停止)であるかが表示される。 The main operation unit R1A is a switch for starting and stopping the assist control by the power assist suit 1 by the operation from the wearer. As shown in FIG. 15, a main power switch 65 for starting and stopping the power assist suit 1 itself (overall) is provided in, for example, the backpack unit 37, and the main power switch 65 is operated to the ON side. Then, the control device 61 and the control device R1E are started, and when the main power switch 65 is operated to the OFF side, the operations of the control device 61 and the control device R1E are stopped. As shown in FIG. 14, for example, in the display area R1DB in the display unit R1D of the operation unit R1, whether the current operating state of the power assist suit is ON (operation) or OFF (stop) is displayed. ..

ゲイン自動/手動切替操作部R1BSは、アシストトルクのゲイン(大きさ)を、自動的に調整するか、装着者が手動で調整するか、を切り替えるスイッチである。ゲイン自動/手動切替操作部R1BSが「自動」の側に設定された場合、ゲインUP操作部R1BUとゲインDOWN操作部R1BDの操作は無効とされ、制御装置61は、装着者が手にした荷物の質量(または重量)を検出し、検出した荷物の質量(または重量)に応じてアシストトルクの大きさを自動的に調整する。またゲイン自動/手動切替操作部R1BSが「手動」の側に設定された場合、ゲインUP操作部R1BUとゲインDOWN操作部R1BDの操作は有効とされ、制御装置61は、ゲインUP操作部R1BUとゲインDOWN操作部R1BDの操作に応じてアシストトルクの大きさを変更する。なお、荷物の質量(または重量)を検出するためには、装着者の質量(または重量)を計測しておく必要があり、体重計測操作部R1Kは、後述するように、装着者が自身の質量を制御装置に計測させる際に使用される。またゲイン自動の時に、機械学習(ニューラルネットワークなど)により生成された学習モデルを使用してゲインを調整してもよい(制御装置61内の学習用の記憶手段に学習モデルを備えて学習動作をさせて調整してもよいし、通信手段64などを使用して他のパワーアシストスーツの学習モデルを記憶手段に記憶させて学習動作をさせて調整するようにしてもよい)。 The gain automatic / manual switching operation unit R1BS is a switch for switching whether the gain (magnitude) of the assist torque is automatically adjusted or manually adjusted by the wearer. When the gain automatic / manual switching operation unit R1BS is set to the "automatic" side, the operations of the gain UP operation unit R1BU and the gain DOWN operation unit R1BD are invalidated, and the control device 61 is the baggage held by the wearer. The mass (or weight) of the load is detected, and the magnitude of the assist torque is automatically adjusted according to the detected mass (or weight) of the luggage. When the gain automatic / manual switching operation unit R1BS is set to the "manual" side, the operations of the gain UP operation unit R1BU and the gain DOWN operation unit R1BD are valid, and the control device 61 is the gain UP operation unit R1BU. The magnitude of the assist torque is changed according to the operation of the gain DOWN operation unit R1BD. In addition, in order to detect the mass (or weight) of the luggage, it is necessary to measure the mass (or weight) of the wearer, and the weight measurement operation unit R1K is described by the wearer himself / herself. It is used when the control device measures the mass. Further, when the gain is automatic, the gain may be adjusted by using a learning model generated by machine learning (neural network or the like) (a learning operation is performed by providing a learning model in a storage means for learning in the control device 61). The learning model of another power assist suit may be stored in the storage means by using the communication means 64 or the like to perform the learning operation for adjustment).

ゲインUP操作部R1BUは、ゲイン自動/手動切替操作部R1BSが「手動」の側に設定されている場合において、装着者からの操作によって、パワーアシストスーツが発生するアシストトルクのゲインを大きくするスイッチであり、ゲインDOWN操作部R1BDは、装着者からの操作によって、パワーアシストスーツが発生するアシストトルクのゲインを小さくするスイッチである。例えば図16の「操作ユニットゲイン(「ゲイン設定=手動」の場合)」に示すように、制御装置R1Eは、ゲインUP操作部R1BUが操作される毎に、記憶しているゲイン番号を1つずつ増加し、ゲインDOWN操作部R1BDが操作される毎に、ゲイン番号を1つずつ減少する。図16の例では、ゲイン番号が0〜3の4個の例を示しているが、4個に限定されるものではない。また図14に示すように、制御装置R1E(図15参照)は、例えば、操作ユニットR1の表示部R1Dにおける表示エリアR1DCに、現在のゲイン番号に応じた表示を行う。 The gain UP operation unit R1BU is a switch that increases the gain of the assist torque generated by the power assist suit by the operation from the wearer when the gain automatic / manual switching operation unit R1BS is set to the "manual" side. The gain DOWN operation unit R1BD is a switch that reduces the gain of the assist torque generated by the power assist suit by the operation from the wearer. For example, as shown in "Operation unit gain (in the case of" gain setting = manual ")" in FIG. 16, the control device R1E stores one gain number each time the gain UP operation unit R1BU is operated. The gain number is incremented by one, and the gain number is decremented by one each time the gain DOWN operation unit R1BD is operated. In the example of FIG. 16, four examples of gain numbers 0 to 3 are shown, but the number is not limited to four. Further, as shown in FIG. 14, the control device R1E (see FIG. 15) displays, for example, in the display area R1DC in the display unit R1D of the operation unit R1 according to the current gain number.

増量速度自動/手動切替操作部R1CSは、アシストトルクの増量速度(アシストトルクの付与タイミング)を、自動的に調整するか、装着者が手動で調整するか、を切り替えるスイッチである。増量速度自動/手動切替操作部R1CSが「自動」の側に設定された場合、増量速度UP操作部R1CUと増量速度DOWN操作部R1CDの操作は無効とされ、制御装置61は、アシストトルクの増量速度(アシストトルクの付与タイミング)を自動的に調整する。また増量速度自動/手動切替操作部R1CSが「手動」の側に設定された場合、増量速度UP操作部R1CUと増量速度DOWN操作部R1CDの操作は有効とされ、制御装置61は、増量速度UP操作部R1CUと増量速度DOWN操作部R1CDの操作に応じてアシストトルクの増量速度を変更する。また増量速度自動の時に、機械学習(ニューラルネットワークなど)により生成された学習モデルを使用して増量速度を調整してもよい(制御装置61内の学習用の記憶手段に学習モデルを備えて学習動作をさせて調整してもよいし、通信手段64などを使用して他のパワーアシストスーツの学習モデルを記憶手段に記憶させて学習動作をさせて調整するようにしてもよい)。 The increase speed automatic / manual switching operation unit R1CS is a switch for switching between automatically adjusting the increase speed of the assist torque (the timing of applying the assist torque) and manually adjusting the increase speed by the wearer. When the increase speed automatic / manual switching operation unit R1CS is set to the "automatic" side, the operations of the increase speed UP operation unit R1CU and the increase speed DOWN operation unit R1CD are invalidated, and the control device 61 increases the assist torque. The speed (assist torque application timing) is automatically adjusted. When the increase speed automatic / manual switching operation unit R1CS is set to the "manual" side, the operation of the increase speed UP operation unit R1CU and the increase speed DOWN operation unit R1CD is valid, and the control device 61 controls the increase speed UP. Operation unit R1CU and increase speed The increase speed of the assist torque is changed according to the operation of the DOWN operation unit R1CD. Further, when the weight increase speed is automatic, the weight increase speed may be adjusted by using a learning model generated by machine learning (neural network or the like) (learning by providing a learning model in a storage means for learning in the control device 61). It may be adjusted by making an operation, or a learning model of another power assist suit may be stored in a storage means by using a communication means 64 or the like and the learning operation may be made to make an adjustment).

増量速度UP操作部R1CU、増量速度DOWN操作部R1CDは、増量速度自動/手動操作部R1CSが「手動」の側に設定されている場合において、装着者からの操作によって、パワーアシストスーツが発生するアシストトルクの増量速度(アシストトルクの付与タイミング)の速い、遅い、を調整するスイッチである。例えば図16の「操作ユニット増量速度(「増量速度設定=手動」の場合)」に示すように、制御装置R1Eは、増量速度UP操作部R1CUが操作される毎に、記憶している速度番号を1つずつ増加し、増量速度DOWN操作部R1CDが操作される毎に、速度番号を1つずつ減少する。図16の例では、速度番号が−1〜4の6個の例を示しているが、6個に限定されるものではない。また図14に示すように、制御装置R1E(図15参照)は、例えば、操作ユニットR1の表示部R1Dにおける表示エリアR1DDに、現在の速度番号に応じた表示を行う。 In the increase speed UP operation unit R1CU and the increase speed DOWN operation unit R1CD, when the increase speed automatic / manual operation unit R1CS is set to the "manual" side, a power assist suit is generated by the operation from the wearer. It is a switch that adjusts the speed of increasing the assist torque (timing of applying the assist torque) to be fast or slow. For example, as shown in “Operation unit increasing speed (in the case of“ increasing speed setting = manual ”)” in FIG. 16, the control device R1E stores the speed number stored every time the increasing speed UP operation unit R1CU is operated. Is increased by one, and the speed number is decreased by one each time the increase speed DOWN operation unit R1CD is operated. In the example of FIG. 16, six examples having speed numbers of -1 to 4 are shown, but the number is not limited to six. Further, as shown in FIG. 14, the control device R1E (see FIG. 15) displays, for example, in the display area R1DD in the display unit R1D of the operation unit R1 according to the current speed number.

そして操作ユニットR1の制御装置R1Eは、所定時間間隔(例えば数[ms]〜数100[ms]間隔)、または、メイン操作部R1AとゲインUP操作部R1BUとゲインDOWN操作部R1BDと増量速度UP操作部R1CUと増量速度DOWN操作部R1CDとゲイン自動/手動切替操作部R1BSと増量速度自動/手動切替操作部R1CSのいずれかが操作される毎に、第1通信手段R1EA(図15参照)を介して操作情報を送信する。操作情報には、上記の停止指示または起動指示、ゲイン番号、ゲイン自動/手動切替操作部からのゲイン自動/手動情報、速度番号、増量速度自動/手動切替操作部からの増量速度自動/手動情報、体重計測操作部からの体重計測指示情報、荷重検出手段からの検出信号、速度番号等が含まれている。 Then, the control device R1E of the operation unit R1 has a predetermined time interval (for example, several [ms] to several 100 [ms] intervals), or the main operation unit R1A, the gain UP operation unit R1BU, the gain DOWN operation unit R1BD, and the increase speed UP. Every time any of the operation unit R1CU, the increase speed DOWN operation unit R1CD, the gain automatic / manual switching operation unit R1BS, and the increase speed automatic / manual switching operation unit R1CS is operated, the first communication means R1EA (see FIG. 15) is operated. Operation information is transmitted via. The operation information includes the above stop instruction or start instruction, gain number, gain automatic / manual information from the gain automatic / manual switching operation unit, speed number, increase speed automatic / manual increase speed automatic / manual information from the manual switching operation unit. , Weight measurement instruction information from the weight measurement operation unit, detection signal from the load detecting means, speed number, and the like are included.

バックパック部37の制御装置61は、操作情報を受信すると、受信した操作情報を記憶し、パワーアシストスーツの駆動に用いる電源ユニット63の電池の状態を示す電池情報と、アシスト状態を示すアシスト情報等を含む応答情報を、通信手段64(図15参照)を介して送信する。なお、応答情報に含まれている電池情報には、電源ユニット63の残量等が含まれており、応答情報に含まれているアシスト情報には、例えばパワーアシストスーツに異常が発見された場合には異常の内容を示すエラー情報が含まれている。図15に示すように、制御装置R1Eは、例えば、操作ユニットR1の表示部R1Dにおける表示エリアR1DA(図14参照)に、電池残量等を表示し、エラー情報が含まれていた場合は、表示部R1Dにおける表示エリアR1DF(図14参照)に、エラー情報(この場合、「異常1」、「異常2」)を表示する。 When the control device 61 of the backpack unit 37 receives the operation information, the control device 61 stores the received operation information, and the battery information indicating the state of the battery of the power supply unit 63 used for driving the power assist suit and the assist information indicating the assist state. The response information including the above is transmitted via the communication means 64 (see FIG. 15). The battery information included in the response information includes the remaining amount of the power supply unit 63, and the assist information included in the response information includes, for example, when an abnormality is found in the power assist suit. Contains error information indicating the content of the error. As shown in FIG. 15, the control device R1E displays, for example, the remaining battery level and the like in the display area R1DA (see FIG. 14) in the display unit R1D of the operation unit R1, and if error information is included, Error information (in this case, "abnormality 1" and "abnormality 2") is displayed in the display area R1DF (see FIG. 14) in the display unit R1D.

例えば、左アクチュエータユニット4L又は右アクチュエータユニット4Rの各渦巻バネ45L、45Rのうちのいずれかがバネトルクの出力限界を超えた場合には、後述のように、「異常1」のアイコン(図14参照)が点滅表示される(図20参照)。また、例えば、左アクチュエータユニット4L又は右アクチュエータユニット4Rの各出力リンク回動角度検出手段43LS、43RSのうちのいずれかが故障した場合には、後述のように、「異常2」のアイコン(図14参照)が点滅表示される(図20参照)。 For example, when any of the spiral springs 45L and 45R of the left actuator unit 4L or the right actuator unit 4R exceeds the output limit of the spring torque, the icon of "abnormality 1" (see FIG. 14) will be described later. ) Flashes (see FIG. 20). Further, for example, when any of the output link rotation angle detecting means 43LS and 43RS of the left actuator unit 4L or the right actuator unit 4R fails, the icon of "abnormality 2" (FIG. 14) is blinking (see FIG. 20).

また、制御装置R1Eからの操作情報を受信した制御装置61(図15参照)は、受信した操作情報に起動指示が含まれていた場合にはパワーアシストスーツを起動し、受信した操作情報に停止指示が含まれていた場合にはパワーアシストスーツを停止する。また制御装置61は、例えば図16の「制御装置ゲイン」に示すように、ゲイン番号に対応させてゲインCpの値(0〜3)を記憶し、速度番号に対応させて(右)増量速度CsR(右用速度番号:−1〜4)、(左)増量速度CsL(左用速度番号:−1〜4)を記憶する。上述したCp、CsR、CsL、は、以降に説明する処理手順にて使用される。 Further, the control device 61 (see FIG. 15) that has received the operation information from the control device R1E activates the power assist suit when the received operation information includes an activation instruction, and stops at the received operation information. Stop the power assist suit if instructions are included. Further, the control device 61 stores the value of the gain C p (0 to 3) corresponding to the gain number and increases the amount (right) corresponding to the speed number, for example, as shown in “Control device gain” of FIG. The speeds C s and R (right speed number: -1 to 4) and (left) increase speed C s and L (left speed number: -1 to 4) are stored. The above-mentioned C p , C s , R , C s , L , are used in the processing procedure described below.

またパワーアシストスーツは、装着者の動作を支援するアシストトルクを発生させる3つの動作モードを有しており、動作モードには、持下モード、持上モード、歩行モードがある。持下モードは、装着者による荷物の持下作業をアシストする動作モードである。持上モードは、装着者による荷物の持上作業をアシストする動作モードである。歩行モードは、装着者の歩行動作をアシストする動作モードである。詳細については後述するが、制御装置61は、左アクチュエータユニット4Lと右アクチュエータユニット4R(図1参照)にかかるトルク(または当該トルクに関連するトルク関連量)に基づいて、上記の3つの動作モードを、自動的に切り替える。後述するが、制御装置61は、装着者が持上動作を開始したと判定した場合に「持上モード」に切り替え、装着者が持下動作を開始したと判定した場合に「持下モード」に切り替え、装着者が歩行動作を開始したと判定した場合に「歩行モード」に切り替える。 Further, the power assist suit has three operation modes for generating an assist torque for supporting the movement of the wearer, and the operation modes include a lifting mode, a lifting mode, and a walking mode. The lifting mode is an operation mode that assists the wearer in carrying the luggage. The lifting mode is an operation mode that assists the wearer in lifting the luggage. The walking mode is an operation mode that assists the wearer's walking operation. Although the details will be described later, the control device 61 has the above three operation modes based on the torque (or torque-related amount related to the torque) applied to the left actuator unit 4L and the right actuator unit 4R (see FIG. 1). Is automatically switched. As will be described later, the control device 61 switches to the "lifting mode" when it is determined that the wearer has started the lifting operation, and the "lifting mode" when it is determined that the wearer has started the lifting operation. When it is determined that the wearer has started the walking motion, the mode is switched to "walking mode".

また、図16の「制御装置動作モード」の例に示すように、「持下モード」では、ゲイン自動/手動切替操作部R1BS(図14参照)にてゲインを自動または手動に切り替え可能であり、増量速度については、自動/手動の切り替えは用意されていない。また「持上モード」では、ゲイン自動/手動切替操作部R1BS(図14参照)にてゲインを自動または手動に切り替え可能であり、増量速度自動/手動切替操作部R1CS(図14参照)にて増量速度を自動または手動に切り替え可能である。また「歩行モード」では、ゲイン、増量速度について、自動/手動の切り替えは用意されていない。なお、図16に示す「制御装置動作モード」は例であり、例えば持下モードで増量速度について自動または手動を切り替え可能にしてもよいし、歩行モードでゲインについて自動または手動を切り替え可能にしてもよい。 Further, as shown in the example of the "control device operation mode" of FIG. 16, in the "holding mode", the gain can be switched automatically or manually by the gain automatic / manual switching operation unit R1BS (see FIG. 14). , There is no automatic / manual switching for the increase speed. Further, in the "lifting mode", the gain can be switched between automatic and manual by the gain automatic / manual switching operation unit R1BS (see FIG. 14), and the gain increase speed automatic / manual switching operation unit R1CS (see FIG. 14) can be used. The gain rate can be switched between automatic and manual. Also, in the "walking mode", automatic / manual switching is not provided for gain and weight increase speed. The "control device operation mode" shown in FIG. 16 is an example. For example, the lifting speed may be switched between automatic and manual in the lifting mode, and the gain may be switched between automatic and manual in the walking mode. May be good.

以上に説明したように、操作ユニットR1の操作によって、装着者は、所望するアシスト状態とするための調整を、容易に行うことができる。また、操作ユニットR1の表示部R1Dに電池残量やエラー情報等を表示させるので、装着者は、パワーアシストスーツの状態を容易に把握することができる。なお、表示部R1Dに表示される各種の情報の形態は、図14の例に限定されるものではない。 As described above, by operating the operation unit R1, the wearer can easily make adjustments to obtain the desired assist state. Further, since the display unit R1D of the operation unit R1 displays the remaining battery level, error information, and the like, the wearer can easily grasp the state of the power assist suit. The form of various information displayed on the display unit R1D is not limited to the example of FIG.

●[制御装置61の入出力(図15)]
制御装置61は、図15に示すように、バックパック部37内に収容されている。図15に示す例では、バックパック部37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、例えば制御手段66(CPU)や、記憶手段67(制御プログラム等を格納しており、記憶装置に相当)を有している。なお制御装置61は、後述する調整判定部61A、入力処理部61B、トルク変化量等計算部61C、動作モード判定部61D、選択部61E、持ち下げアシストトルク計算部61F、持ち上げアシストトルク計算部61G、歩行アシストトルク計算部61H、制御指令値計算部61I、荷重判定部61J、故障検出処理部61K、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。また制御装置61には、加速度検出手段75からの検出信号が入力されている。
● [Input / output of control device 61 (FIG. 15)]
As shown in FIG. 15, the control device 61 is housed in the backpack portion 37. In the example shown in FIG. 15, the control device 61, the motor driver 62, the power supply unit 63, and the like are housed in the backpack unit 37. The control device 61 includes, for example, a control means 66 (CPU) and a storage means 67 (which stores a control program and the like and corresponds to a storage device). The control device 61 includes an adjustment determination unit 61A, an input processing unit 61B, a torque change amount calculation unit 61C, an operation mode determination unit 61D, a selection unit 61E, a lifting assist torque calculation unit 61F, and a lifting assist torque calculation unit 61G, which will be described later. , Walking assist torque calculation unit 61H, control command value calculation unit 61I, load determination unit 61J, failure detection processing unit 61K, communication means 64, and the like. The motor driver 62 is an electronic circuit that outputs a drive current for driving the electric motor 47R based on a control signal from the control device 61. The power supply unit 63 is, for example, a lithium battery, and supplies electric power to the control device 61 and the motor driver 62. The operation of the communication means 64 will be described later. Further, a detection signal from the acceleration detecting means 75 is input to the control device 61.

制御装置61には、操作ユニットR1からの操作情報と、モータ回転角度検出手段47RSからの検出信号((右)電動モータ47Rの実モータ軸角度θrMRに応じた検出信号)と、(右)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θLR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、(右)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((左)電動モータについても同様)。 The control device 61 contains operation information from the operation unit R1, detection signals from the motor rotation angle detecting means 47RS ((right) detection signals corresponding to the actual motor shaft angles θ rM and R of the electric motor 47R), and ( Right) A detection signal from the output link rotation angle detecting means 43RS (a detection signal corresponding to the actual link angles θ L and R of the assist arm 51R) and the like are input. The control device 61 obtains the rotation angle of the (right) electric motor 47R based on the input signal, and outputs a control signal corresponding to the obtained rotation angle to the motor driver 62 (the same applies to the (left) electric motor. ).

●[制御ブロック(図17)と、制御装置61の処理手順(図18)]
次に、図18に示すフローチャートと、図17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。図17に示す制御ブロックは、調整判定ブロックB10、入力処理ブロックB20、トルク変化量等計算ブロックB30、故障検出処理ブロックB35、動作モード判定ブロックB40、荷重判定ブロックB45、選択ブロックB54、アシストトルク計算ブロックB50、持ち下げアシストトルク計算ブロックB51、持ち上げアシストトルク計算ブロックB52、歩行アシストトルク計算ブロックB53、制御指令値計算ブロックB60、切替スイッチS51、S52等を有している。各ブロックの処理内容については、図18に示すフローチャートにて説明する。
● [Control block (FIG. 17) and processing procedure of control device 61 (FIG. 18)]
Next, the processing procedure of the control device 61 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 18 and the control block shown in FIG. The control blocks shown in FIG. 17 include adjustment determination block B10, input processing block B20, torque change amount calculation block B30, failure detection processing block B35, operation mode determination block B40, load determination block B45, selection block B54, and assist torque calculation. It has a block B50, a lifting assist torque calculation block B51, a lifting assist torque calculation block B52, a walking assist torque calculation block B53, a control command value calculation block B60, changeover switches S51, S52, and the like. The processing content of each block will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

●[処理全体の流れ(図18)]
図18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18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(制御手段に相当)は、ステップS010へと処理を進める。なお、制御装置61の処理プログラムや、マップ等のデータは、記憶手段67(記憶装置に相当)に記憶されている。
● [Overall processing flow (Fig. 18)]
The flowchart shown in FIG. 18 shows a processing procedure for controlling the (right) actuator unit 4R and the (left) actuator unit 4L. The process shown in FIG. 18 is started at predetermined time intervals (for example, several [ms] intervals), and when the process is started, the control device 61 (corresponding to the control means) proceeds to step S010. The processing program of the control device 61 and data such as a map are stored in the storage means 67 (corresponding to the storage device).

ステップS010にて制御装置61は、S100(図19参照)の処理を実行して、ステップS015へと処理を進める。S100の処理は、図17に示す調整判定ブロックB10、入力処理ブロックB20、トルク変化量等計算ブロックB30に相当しており、図15に示す調整判定部61A、入力処理部61B、トルク変化量等計算部61Cに相当している。なお、S100の処理の詳細については後述する。 In step S010, the control device 61 executes the process of S100 (see FIG. 19) and proceeds to step S015. The processing of S100 corresponds to the adjustment determination block B10, the input processing block B20, and the torque change amount calculation block B30 shown in FIG. 17, and the adjustment determination unit 61A, the input processing unit 61B, the torque change amount, etc. shown in FIG. It corresponds to the calculation unit 61C. The details of the processing of S100 will be described later.

ステップS015にて制御装置61は、S150(図20参照)の処理を実行して、ステップS018に処理を進める。S150の処理は、図17に示す故障検出処理ブロックB35に相当しており、図15に示す故障検出処理部61Kに相当している。なお、S150の処理は、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の故障を検出する処理であり、S150の処理の詳細については後述する。 In step S015, the control device 61 executes the process of S150 (see FIG. 20), and proceeds to step S018. The processing of S150 corresponds to the failure detection processing block B35 shown in FIG. 17, and corresponds to the failure detection processing unit 61K shown in FIG. The process of S150 is a process of detecting a failure of the right actuator unit 4R and the left actuator unit 4L, and the details of the process of S150 will be described later.

ステップS018にて制御装置61は、ステップS015の故障検出処理にて、第1故障フラグまたは第2故障フラグの少なくとも一方がONに設定されているか否かを判定する。制御装置61は、第1故障フラグまたは第2故障フラグの少なくとも一方がONである場合(Yes)は処理を終了し、第1故障フラグと第2故障フラグのいずれもONでない場合(No)はステップS020に処理を進める。 In step S018, the control device 61 determines whether or not at least one of the first failure flag and the second failure flag is set to ON in the failure detection process of step S015. The control device 61 ends the process when at least one of the first failure flag and the second failure flag is ON (Yes), and when neither the first failure flag nor the second failure flag is ON (No), the control device 61 ends the process. The process proceeds to step S020.

ステップS020に処理を進めた場合、制御装置61は、S200(図22参照)の処理を実行して、ステップS025へと処理を進める。S200の処理は、図17に示す動作モード判定ブロックB40に相当しており、図15に示す動作モード判定部61Dに相当している。制御装置61は、S200の処理にて、動作モードを「持上モード」、「持下モード」、「歩行モード」のいずれかに切り替えるまたは維持する。なお、S200の処理の詳細については後述する。 When the process proceeds to step S020, the control device 61 executes the process of S200 (see FIG. 22) and proceeds to step S025. The processing of S200 corresponds to the operation mode determination block B40 shown in FIG. 17, and corresponds to the operation mode determination unit 61D shown in FIG. The control device 61 switches or maintains the operation mode to any one of "lifting mode", "lifting mode", and "walking mode" in the process of S200. The details of the processing of S200 will be described later.

ステップS025にて制御装置61は、S300(図23参照)の処理を実行して、ステップS030へと処理を進める。S300の処理は、図17に示す荷重判定ブロックB45に相当しており、図15に示す荷重判定部61Jに相当している。なお、S300の処理は、ゲインCpの値を決定する処理であり、S300の処理の詳細については後述する。 In step S025, the control device 61 executes the process of S300 (see FIG. 23) and proceeds to step S030. The processing of S300 corresponds to the load determination block B45 shown in FIG. 17, and corresponds to the load determination unit 61J shown in FIG. The process of S300 is a process of determining the value of the gain C p , and the details of the process of S300 will be described later.

ステップS030にて制御装置61は、ステップS020にて判定した動作モードが持上モードであるか否かを判定する。制御装置61は、動作モードが持上モードである場合(Yes)はステップS045へ処理を進め、動作モードが持上モードでない場合(No)はステップS035へと処理を進める。 In step S030, the control device 61 determines whether or not the operation mode determined in step S020 is the lift mode. The control device 61 proceeds to step S045 when the operation mode is the lift mode (Yes), and proceeds to step S035 when the operation mode is not the lift mode (No).

ステップS035に処理を進めた場合、制御装置61は、ステップS020にて判定した動作モードが持下モードであるか否かを判定する。制御装置61は、動作モードが持下モードである場合(Yes)はステップS040Rへと処理を進め、動作モードが持下モードでない場合(No)はステップS050へと処理を進める。ステップS030,S035の処理は、図17に示す選択ブロックB54に相当しており、図15に示す選択部61Eに相当している。 When the process proceeds to step S035, the control device 61 determines whether or not the operation mode determined in step S020 is the carry mode. The control device 61 proceeds to step S040R when the operation mode is the carry mode (Yes), and proceeds to step S050 when the operation mode is not the carry mode (No). The processing of steps S030 and S035 corresponds to the selection block B54 shown in FIG. 17, and corresponds to the selection unit 61E shown in FIG.

ステップS040Rに処理を進めた場合、制御装置61は、SD000R(図30参照)の処理を実行して、ステップS040Lへと処理を進める。SD000Rの処理は、持ち下げ動作時における(右)アクチュエータユニット4Rの制御指令値を求める処理であり、図17に示す持ち下げアシストトルク計算ブロックB51に相当しており、図15に示す持ち下げアシストトルク計算部61Fに相当している。なお、SD000Rの処理の詳細については後述する。 When the process proceeds to step S040R, the control device 61 executes the process of SD000R (see FIG. 30) and proceeds to the process to step S040L. The processing of the SD000R is a process of obtaining the control command value of the (right) actuator unit 4R during the lifting operation, which corresponds to the lifting assist torque calculation block B51 shown in FIG. 17, and the lifting assist shown in FIG. It corresponds to the torque calculation unit 61F. The details of the processing of SD000R will be described later.

ステップS040Lにて制御装置61は、SD000L(図示省略)の処理を実行して、ステップS060Rへと処理を進める。SD000Lの処理は、持ち下げ動作時における(左)アクチュエータユニット4Lの制御指令値を求める処理であり、図17に示す持ち下げアシストトルク計算ブロックB51に相当しており、図15に示す持ち下げアシストトルク計算部61Fに相当している。なお、SD000Lの処理は、SD000Rと同様であるので、詳細な説明については省略する。 In step S040L, the control device 61 executes the process of SD000L (not shown) and proceeds to step S060R. The processing of the SD000L is a processing for obtaining the control command value of the (left) actuator unit 4L during the lifting operation, which corresponds to the lifting assist torque calculation block B51 shown in FIG. 17, and the lifting assist shown in FIG. It corresponds to the torque calculation unit 61F. Since the processing of SD000L is the same as that of SD000R, detailed description thereof will be omitted.

ステップS045に処理を進めた場合、制御装置61は、SU000(図35参照)の処理を実行して、ステップS060Rへと処理を進める。SU000の処理は、持ち上げ動作時における(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の制御指令値を求める処理であり、図17に示す持ち上げアシストトルク計算ブロックB52に相当しており、図15に示す持ち上げアシストトルク計算部61Gに相当している。なお、SU000の処理の詳細については後述する。 When the process proceeds to step S045, the control device 61 executes the process of SU000 (see FIG. 35) and proceeds to step S060R. The process of SU000 is a process of obtaining the control command values of the (right) actuator unit 4R and the (left) actuator unit 4L during the lifting operation, and corresponds to the lifting assist torque calculation block B52 shown in FIG. It corresponds to the lifting assist torque calculation unit 61G shown in. The details of the processing of SU000 will be described later.

ステップS050に処理を進めた場合、制御装置61は、SW000(図示省略)の処理を実行して、ステップS060Rへと処理を進める。SW000の処理は、歩行動作時における(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の制御指令値を求める処理であり、図17に示す歩行アシストトルク計算ブロックB53に相当しており、図15に示す歩行アシストトルク計算部61Hに相当している。なお、SW000の処理の詳細については省略する。 When the process proceeds to step S050, the control device 61 executes the process of SW000 (not shown) and proceeds to step S060R. The processing of SW000 is a processing for obtaining control command values of the (right) actuator unit 4R and the (left) actuator unit 4L during walking operation, and corresponds to the walking assist torque calculation block B53 shown in FIG. It corresponds to the walking assist torque calculation unit 61H shown in. The details of the SW000 process will be omitted.

ステップS060Rにて制御装置61は、SD000RまたはSU000またはSW000にて求めた(右)アシストトルク指令値に基づいて、(右)電動モータをフィードバック制御して、ステップS060Lへと処理を進める。 In step S060R, the control device 61 feedback-controls the (right) electric motor based on the (right) assist torque command value obtained in SD000R, SU000, or SW000, and proceeds to step S060L.

ステップS060Lにて制御装置61は、SD000LまたはSU000またはSW000にて求めた(左)アシストトルク指令値に基づいて、(左)電動モータをフィードバック制御して、処理を終了する。ステップS060R、S060Lの処理は、図17に示す制御指令値計算ブロックB60に相当しており、図15に示す制御指令値計算部61Iに相当している。 In step S060L, the control device 61 feedback-controls the (left) electric motor based on the (left) assist torque command value obtained by the SD000L, SU000, or SW000, and ends the process. The processing of steps S060R and S060L corresponds to the control command value calculation block B60 shown in FIG. 17, and corresponds to the control command value calculation unit 61I shown in FIG.

●[S100:調整判定、入力処理、トルク変化量等計算の詳細(図19)]
次に図19を用いて、図18に示すステップS010によるS100の処理の詳細について説明する。S100の処理にて制御装置61は、操作ユニットからの情報に基づいて、増量速度自動/手動切替操作部が「増量速度自動」か「増量速度手動」のいずれに設定されているかを認識して記憶する。そして制御装置61は、「増量速度手動」の場合、「動作モード=持上モードまたは持下モード、かつ、動作状態S=1〜4の場合」を除いて、操作ユニットからの情報に基づいて、(右)増量速度CsR、(左)増量速度CsLに、−1、0、1、2、3、4のいずれかを記憶する(図16の「制御装置増量速度」参照)。また制御装置61は、操作ユニットからの情報に基づいて、ゲイン自動/手動切替操作部が「ゲイン自動」か「ゲイン手動」のいずれに設定されているかを認識して記憶し、「ゲイン手動」の場合、操作ユニットからの情報に基づいて「操作ユニットゲイン(0、1、2、3のいずれか、図16参照)」を記憶する。以上が、図17に示す調整判定ブロックB10、図15に示す調整判定部61Aに相当している。
● [S100: Details of calculation of adjustment judgment, input processing, torque change amount, etc. (FIG. 19)]
Next, the details of the processing of S100 according to step S010 shown in FIG. 18 will be described with reference to FIG. In the process of S100, the control device 61 recognizes whether the increase speed automatic / manual switching operation unit is set to "increase speed automatic" or "increase speed manual" based on the information from the operation unit. Remember. Then, in the case of "manual increase speed", the control device 61 is based on the information from the operation unit except "in the case of operation mode = lift mode or lift mode and operation state S = 1 to 4". , (Right) Increased speed C s , R , (Left) Increased speed C s , L stores any of -1, 0, 1, 2, 3 , 4 (“Control device increased speed” in FIG. 16). reference). Further, the control device 61 recognizes and stores whether the gain automatic / manual switching operation unit is set to "gain automatic" or "gain manual" based on the information from the operation unit, and "gain manual". In the case of, "operation unit gain (any of 0, 1, 2, 3, see FIG. 16)" is stored based on the information from the operation unit. The above corresponds to the adjustment determination block B10 shown in FIG. 17 and the adjustment determination unit 61A shown in FIG.

また制御装置61は、更新前の(右)リンク角度θLR(t)を、前回(右)リンク角度θLR(t−1)に記憶し、更新前の(左)リンク角度θLL(t)を、前回(左)リンク角度θLL(t−1)に記憶する。また制御装置61は、(右)アクチュエータユニットの出力リンク回動角度検出手段43RS(角度検出手段に相当、図10、図11参照)を用いて現在の(右)リンク角度を検出し、(右)リンク角度θLR(t)を記憶する(更新する)。同様に制御装置61は、(左)アクチュエータユニットの出力リンク回動角度検出手段(角度検出手段に相当)を用いて現在の(左)リンク角度を検出し、(左)リンク角度θLL(t)を記憶する(更新する)。また制御装置61は、操作ユニットからの情報に基づいて、荷重検出手段72L、72R、73L、73Rからの検出信号に基づいた抗力F(図24、図25、図27、図28参照)を求めて記憶する。また制御装置61は、加速度検出手段75からの検出信号に基づいて、装着者の背中の面に沿った脊椎平行方向の身体動作加速度av(図27、図28参照)と、装着者の背中の面に直交する背中直交方向の身体動作加速度aw(図27、図28参照)と、を求めて記憶する。以上が、図17に示す入力処理ブロックB20、図15に示す入力処理部61Bに相当している。なお、(右)リンク角度θLR(t)は、大腿部に対する腰部の(右)前傾角度であり(図31参照)、(左)リンク角度θLL(t)は、大腿部に対する腰部の(左)前傾角度である(図31参照)。 Further, the control device 61 stores the (right) link angles θ L and R (t) before the update in the previous (right) link angles θ L and R (t-1), and stores the (left) link angle before the update. The θ L and L (t) are stored in the previous (left) link angle θ L and L (t-1). Further, the control device 61 detects the current (right) link angle by using the output link rotation angle detecting means 43RS (corresponding to the angle detecting means, see FIGS. 10 and 11) of the (right) actuator unit, and (right). ) Memorize (update) the link angles θ L and R (t). Similarly, the control device 61 detects the current (left) link angle by using the output link rotation angle detecting means (corresponding to the angle detecting means) of the (left) actuator unit, and the (left) link angles θ L , L. (T) is stored (updated). Further, the control device 61 obtains a drag force F (see FIGS. 24, 25, 27, 28) based on the detection signals from the load detecting means 72L, 72R, 73L, and 73R based on the information from the operation unit. And remember. Further, the control device 61 has a body motion acceleration av (see FIGS. 27 and 28) in the spine parallel direction along the back surface of the wearer based on the detection signal from the acceleration detection means 75, and the wearer's back. The body motion acceleration aw (see FIGS. 27 and 28) in the direction orthogonal to the back orthogonal to the surface is obtained and stored. The above corresponds to the input processing block B20 shown in FIG. 17 and the input processing unit 61B shown in FIG. The (right) link angles θ L and R (t) are the (right) forward tilt angles of the lumbar region with respect to the thigh (see FIG. 31), and the (left) link angles θ L and L (t) are. The (left) forward tilt angle of the lumbar region with respect to the thigh (see FIG. 31).

また制御装置61は、以下の(式1)にて(右)リンク角度変化量ΔθLR(t)を求めて記憶し、(式2)にて(左)リンク角度変化量ΔθLL(t)を求めて記憶する。なお、(右)リンク角度変化量ΔθLR(t)、(左)リンク角度変化量ΔθLL(t)は、角速度関連量に相当する。そして出力リンク回動角度検出手段43RSは、トルク検出手段に相当している。
(右)リンク角度変化量ΔθLR(t)=(右)リンク角度θLR(t)−(右)リンク角度θLR(t−1) (式1)
(左)リンク角度変化量ΔθLL(t)=(左)リンク角度θLL(t)−(左)リンク角度θLL(t−1) (式2)
Further, the control device 61 obtains and stores (right) link angle change amounts Δθ L and R (t) in the following (Equation 1), and stores (left) link angle change amounts Δθ L in (Equation 2). Find and memorize L (t). The (right) link angle change amount Δθ L , R (t), and (left) link angle change amount Δθ L , L (t) correspond to the angular velocity related quantities. The output link rotation angle detecting means 43RS corresponds to the torque detecting means.
(Right) Link angle change amount Δθ L , R (t) = (Right) Link angle θ L , R (t)-(Right) Link angle θ L , R (t-1) (Equation 1)
(Left) Link angle change amount Δθ L , L (t) = (Left) Link angle θ L , L (t)-(Left) Link angle θ L , L (t-1) (Equation 2)

また制御装置61は、以下の(式3)にて(右)装着者トルク変化量τSR(t)を求めて記憶し、(式4)にて(左)装着者トルク変化量τSL(t)を求めて記憶する。なお、Ksは渦巻バネ45Rのバネ定数である。
(右)装着者トルク変化量τSR(t)=Ks*ΔθLR(t) (式3)
(左)装着者トルク変化量τSL(t)=Ks*ΔθLL(t) (式4)
Further, the control device 61 obtains and stores (right) wearer torque change amounts τ S and R (t) in the following (Equation 3), and (left) wearer torque change amount τ in (Equation 4). Find and memorize S and L (t). Ks is the spring constant of the spiral spring 45R.
(Right) Wearer torque change amount τ S , R (t) = Ks * Δθ L , R (t) (Equation 3)
(Left) Wearer torque change amount τ S , L (t) = Ks * Δθ L , L (t) (Equation 4)

また、制御装置61は、以下の(式5)にて(右)合成トルク(t)を求めて記憶し、(式6)にて(左)合成トルク(t)を求めて記憶する。
(右)合成トルク(t)=Ks*θLR(t) (式5)
(左)合成トルク(t)=Ks*θLL(t) (式6)
Further, the control device 61 obtains and stores the (right) combined torque (t) in the following (Equation 5), and obtains and stores the (left) combined torque (t) in (Equation 6).
(Right) Combined torque (t) = Ks * θ L , R (t) (Equation 5)
(Left) Combined torque (t) = Ks * θ L , L (t) (Equation 6)

また制御装置61は、(右)電動モータ47Rのモータ回転角度検出手段47RSからの検出信号に基づいて、(右)電動モータ47Rのモータ軸角度を検出し、(右)実モータ軸角度θrMR(t)を記憶する(更新する)。同様に、制御装置61は、(左)電動モータのモータ回転角度検出手段(図示省略)からの検出信号に基づいて、(左)電動モータのモータ軸角度を検出し、(左)実モータ軸角度θrML(t)を記憶する(更新する)。 Further, the control device 61 detects the motor shaft angle of the (right) electric motor 47R based on the detection signal from the motor rotation angle detecting means 47RS of the (right) electric motor 47R, and (right) the actual motor shaft angle θ rM. , R (t) is memorized (updated). Similarly, the control device 61 detects the motor shaft angle of the (left) electric motor based on the detection signal from the motor rotation angle detecting means (not shown) of the (left) electric motor, and (left) the actual motor shaft. Store (update) the angles θ rM and L (t).

また図11に示すように、右アクチュエータユニットの渦巻バネ45Rには、電動モータ47Rからのアシストトルクが入力されているとともに、減速機42Rとプーリ43RAとプーリ43RCを介して装着者の大腿部から右アクチュエータユニットに入力されるトルクである(右)装着者トルクが入力されて、圧縮方向または伸長方向に回転されてトルクが蓄えられている。渦巻バネ45Rの圧縮方向または伸長方向の回転角度は、(プーリ43RCの回転角度である(右)プーリ回転角度θPR(t)−電動モータ47Rの(右)実モータ軸角度θrMR(t))にて表すことができる。そして当該渦巻バネ45Rに蓄えられているトルクである(右)バネトルクτSPR(t)は、渦巻バネ45Rのバネ定数Ksを用いて、(右)バネトルクτSPR(t)=Ks*(θPR(t)−θrMR(t))と表すことができる。 Further, as shown in FIG. 11, the assist torque from the electric motor 47R is input to the spiral spring 45R of the right actuator unit, and the thigh portion of the wearer via the speed reducer 42R, the pulley 43RA and the pulley 43RC. The (right) wearer torque, which is the torque input to the right actuator unit from, is input and is rotated in the compression direction or the extension direction to store the torque. The rotation angle of the spiral spring 45R in the compression direction or the extension direction is (the rotation angle of the pulley 43RC (right) pulley rotation angle θ P , R (t) -the (right) actual motor shaft angle θ rM of the electric motor 47R , It can be represented by R (t)). The (right) spring torques τ SP and R (t), which are the torques stored in the spiral spring 45R, are (right) spring torques τ SP and R (t) = Ks using the spring constant Ks of the spiral spring 45R. * Can be expressed as (θ P , R (t) −θ rM , R (t)).

ここで、上述したギア減速比nG、プーリ減速比nP、(右)リンク角度θLR(t)を用いると、プーリ回転角度θPR(t)=θLR(t)*nP*nGとなる。以上より、(右)バネトルクτSPR(t)は、以下の(式6−1)にて表すことができる。また、図11における出力リンク回動角度検出手段43RSの回転角度であるサブエンコーダ回転角度θSR(t)を基点とした場合、θSR(t)=θLR(t)*nGであるので、この場合は(右)バネトルクτSPR(t)を、以下の(式6−2)にて表すことができる。
(右)バネトルクτSPR(t)=Ks*(θLR(t)*nG*nP−θrMR(t)) (式6−1)
(右)バネトルクτSPR(t)=Ks*(θSR(t)*nP−θrMR(t)) (式6−2)
Here, using the gear reduction ratio n G , the pulley reduction ratio n P , and the (right) link angle θ L , R (t) described above, the pulley rotation angles θ P , R (t) = θ L , R (t). ) * N P * n G. From the above, (right) spring torque τ SP and R (t) can be expressed by the following (Equation 6-1). Further, when the sub-encoder rotation angles θ S and R (t), which are the rotation angles of the output link rotation angle detecting means 43RS in FIG. 11, are used as the base points, θ S , R (t) = θ L , R (t). Since it is * n G , in this case, the (right) spring torque τ SP and R (t) can be expressed by the following (Equation 6-2).
(Right) Spring torque τ SP , R (t) = Ks * (θ L , R (t) * n G * n P −θ rM , R (t)) (Equation 6-1)
(Right) Spring torque τ SP , R (t) = Ks * (θ S , R (t) * n P −θ rM , R (t)) (Equation 6-2)

同様にして、左アクチュエータユニットの渦巻バネに蓄えられているトルクである(左)バネトルクτSPL(t)は、(左)リンク角度θLL(t)、ギア減速比nG、プーリ減速比nP、左アクチュエータユニットの出力リンク回動角度検出手段のサブエンコーダ回転角度θSL(t)、(左)実モータ軸角度θrML(t)を用いて、以下の(式6−3)、(式6−4)のように表すことができる。
(左)バネトルクτSPL(t)=Ks*(θLL(t)*nG*nP−θrML(t)) (式6−3)
(左)バネトルクτSPL(t)=Ks*(θSL(t)*nP−θrML(t)) (式6−4)
Similarly, the torques stored in the spiral spring of the left actuator unit (left) spring torque τ SP , L (t) are (left) link angles θ L , L (t), gear reduction ratio n G , Using the pulley reduction ratio n P , the sub-encoder rotation angle θ S , L (t), and (left) actual motor shaft angle θ rM , L (t) of the output link rotation angle detecting means of the left actuator unit, the following It can be expressed as (Equation 6-3) and (Equation 6-4).
(Left) Spring torque τ SP , L (t) = Ks * (θ L , L (t) * n G * n P −θ rM , L (t)) (Equation 6-3)
(Left) Spring torque τ SP , L (t) = Ks * (θ S , L (t) * n P −θ rM , L (t)) (Equation 6-4)

上記の(右)バネトルクτSPR(t)は、装着者の右大腿部から右アクチュエータユニットに入力される右装着者トルクと、右アクチュエータユニットにて発生させた右アシストトルクと、に関連するトルクである右トルク関連量に相当する。そして右トルク関連量を検出する右トルク関連量検出手段は、装着者の腰部に対する右大腿部の揺動角度を検出するものである。右トルク関連量検出手段は、図10及び図11に示すように、(右)実モータ軸角度θrMR(t)を検出するモータ回転角度検出手段47RSと、(右)プーリ回転角度θPR(t)を検出する出力リンク回動角度検出手段43RS(右大腿角度検出手段に相当)と、を含んでいる。同様に、(左)バネトルクτSPL(t)は、装着者の左大腿部から左アクチュエータユニットに入力される左装着者トルクと、左アクチュエータユニットにて発生させた左アシストトルクと、に関連するトルクである左トルク関連量に相当する。そして左トルク関連量を検出する左トルク関連量検出手段は、装着者の腰部に対する左大腿部の揺動角度を検出するものである。左トルク関連量検出手段は、図示省略するが、(左)実モータ軸角度θrML(t)を検出するモータ回転角度検出手段と、(左)プーリ回転角度θPL(t)を検出する出力リンク回動角度検出手段(左大腿角度検出手段に相当)と、を含んでいる。 The above (right) spring torques τ SP and R (t) are the right wearer torque input from the wearer's right thigh to the right actuator unit and the right assist torque generated by the right actuator unit. It corresponds to the right torque-related amount, which is the related torque. The right torque-related amount detecting means for detecting the right torque-related amount detects the swing angle of the right thigh with respect to the waist of the wearer. As shown in FIGS. 10 and 11, the right torque-related amount detecting means includes the motor rotation angle detecting means 47RS for detecting (right) actual motor shaft angles θ rM and R (t), and the (right) pulley rotation angle θ. The output link rotation angle detecting means 43RS (corresponding to the right thigh angle detecting means) for detecting P and R (t) is included. Similarly, the (left) spring torques τ SP and L (t) are the left wearer torque input from the wearer's left thigh to the left actuator unit and the left assist torque generated by the left actuator unit. Corresponds to the left torque related amount, which is the torque related to. The left torque-related amount detecting means for detecting the left torque-related amount detects the swing angle of the left thigh with respect to the waist of the wearer. The left torque-related amount detecting means is not shown, but (left) the motor rotation angle detecting means for detecting the actual motor shaft angles θ rM and L (t), and (left) the pulley rotation angles θ P and L (t). Includes an output link rotation angle detecting means (corresponding to the left thigh angle detecting means) for detecting.

制御装置61は、上記の算出式にて(右)バネトルクτSPR(t)を求めて記憶し、(左)バネトルクτSPL(t)を求めて記憶する。以上が、図17に示すトルク変化量等計算ブロックB30、図15に示すトルク変化量等計算部61Cに相当している。 The control device 61 obtains and stores (right) spring torques τ SP and R (t) by the above calculation formula, and obtains and stores (left) spring torques τ SP and L (t). The above corresponds to the torque change amount calculation block B30 shown in FIG. 17 and the torque change amount calculation unit 61C shown in FIG.

●[S150:故障検出処理(図20〜図21)]
次に、図20及び図21を用いて、図18に示すステップS015によるS150の処理の詳細について説明する。S150にて制御装置61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の故障を検出する。S150の処理は、図17に示す故障検出処理ブロックB35、図15に示す故障検出処理部61Kに相当している。
● [S150: Failure detection process (FIGS. 20 to 21)]
Next, the details of the processing of S150 according to step S015 shown in FIG. 18 will be described with reference to FIGS. 20 and 21. In S150, the control device 61 detects a failure of the right actuator unit 4R and the left actuator unit 4L. The processing of S150 corresponds to the failure detection processing block B35 shown in FIG. 17 and the failure detection processing unit 61K shown in FIG.

S150の処理にて制御装置61は、ステップS151へと処理を進める。図20に示すように、ステップS151において、制御装置61は、S1600Rの処理(図21参照)を実行した後、ステップS152へと処理を進める。S1600Rの処理は、(右)アクチュエータユニット4Rの故障を検出する処理である。 In the process of S150, the control device 61 proceeds to the process of step S151. As shown in FIG. 20, in step S151, the control device 61 executes the process of S1600R (see FIG. 21), and then proceeds to step S152. The process of S1600R is a process of detecting a failure of the (right) actuator unit 4R.

ステップS152において、制御装置61は、S1600Lの処理(図示省略)を実行した後、ステップS153へと処理を進める。S1600Lの処理は、(左)アクチュエータユニット4Lの故障を検出する処理である。尚、ステップS152において実行されるS1600Lの処理は、(左)アクチュエータユニット4Lについて実行する処理手順を示しているが、(右)アクチュエータユニット4Rについて実行するS1600Rの処理手順と同様であるので、詳細な説明については省略する。 In step S152, the control device 61 executes the process of S1600L (not shown), and then proceeds to step S153. The process of S1600L is a process of detecting a failure of the (left) actuator unit 4L. The processing of S1600L executed in step S152 shows the processing procedure of (left) actuator unit 4L, but is the same as the processing procedure of S1600R executed for (right) actuator unit 4R. The explanation will be omitted.

ステップS153において、制御装置61は、第1故障フラグをRAMから読み出し、「ON」に設定されているか否かを判定する。第1故障フラグは、後述のように、右アクチュエータユニット4Rの渦巻バネ45Rと、左アクチュエータユニット4Lの渦巻バネ45Lに蓄えられた(右)バネトルクτSPR(t)(図19参照)と(左)バネトルクτSPL(t)(図19参照)のうちの少なくとも一方が、各渦巻バネ45R、45Lの壊れずに出せる最大トルクに達している場合に、「ON」に設定される(図21参照)。尚、第1故障フラグは、制御装置61の起動時及びリセット時に、「OFF」に設定されてRAMに記憶されている。 In step S153, the control device 61 reads the first failure flag from the RAM and determines whether or not it is set to "ON". As will be described later, the first failure flag includes the spiral spring 45R of the right actuator unit 4R and the (right) spring torques τ SP and R (t) (see FIG. 19) stored in the spiral spring 45L of the left actuator unit 4L. (Left) Spring torque τ SP , L (t) (see FIG. 19) is set to “ON” when at least one of them reaches the maximum torque that can be output without breaking of each of the spiral springs 45R and 45L. (See FIG. 21). The first failure flag is set to "OFF" and stored in the RAM when the control device 61 is started and reset.

そして、第1故障フラグが「ON」に設定されていると判定した場合には(S153:YES)、制御装置61は、ステップS154へと処理を進める。ステップS154において、制御装置61は、パワーアシストスーツ1の出力限界を超えた旨を報知した後、ステップS155へと処理を進める。例えば、制御装置61は、操作ユニットR1(図14参照)の制御装置R1E(図15参照)に対して「異常1」のアイコン(図14参照)を点滅表示するように指示する報知コマンドを出力し、「異常1」のアイコンを点滅表示して、パワーアシストスーツ1が「出力限界である」旨を装着者に知らせる。尚、不図示のスピーカを介して、パワーアシストスーツ1が「出力限界である」旨を音声案内してもよい。 Then, when it is determined that the first failure flag is set to "ON" (S153: YES), the control device 61 proceeds to step S154. In step S154, the control device 61 notifies that the output limit of the power assist suit 1 has been exceeded, and then proceeds to step S155. For example, the control device 61 outputs a notification command instructing the control device R1E (see FIG. 15) of the operation unit R1 (see FIG. 14) to blink the “abnormality 1” icon (see FIG. 14). Then, the "abnormality 1" icon is blinked and displayed to notify the wearer that the power assist suit 1 is "output limit". In addition, the power assist suit 1 may be voice-guided to the effect that "the output limit is reached" via a speaker (not shown).

ステップS155において、制御装置61は、モータドライバ62(図15参照)を介して、右アクチュエータユニット4Rの電動モータ47R(図15参照)と、左アクチュエータユニット4Lの電動モータ47Lへの電力の供給を停止した後、当該S150の処理を終了してリターンする(図18のステップS018へ処理を進める)。従って、バックパック部37に設けられた不図示のリセットボタンが押下されるまで、第1故障フラグが「ON」に設定された状態が継続されるため、各電動モータ47R、47Lへの電力の供給も、不図示のリセットボタンが押下されるまで停止される。 In step S155, the control device 61 supplies electric power to the electric motor 47R (see FIG. 15) of the right actuator unit 4R and the electric motor 47L of the left actuator unit 4L via the motor driver 62 (see FIG. 15). After the stop, the process of the S150 is completed and returned (procedure to step S018 of FIG. 18). Therefore, the state in which the first failure flag is set to "ON" continues until the reset button (not shown) provided on the backpack portion 37 is pressed, so that the power to the electric motors 47R and 47L is supplied. The supply is also stopped until the reset button (not shown) is pressed.

これにより、各電動モータ47R、47Lへの電力の供給が停止されるため、各渦巻バネ45R、45Lに加えられるトルクが無くなって、(右)バネトルクτSPRと(左)バネトルクτSPLが「0」となり、各渦巻バネ45R、45Lが壊れるのを防止することが可能となる。また、各電動モータ47R、47Lへの電力の供給が停止されるため、各渦巻バネ45R、45Lのバネ力でアシストトルクがゆっくりと(約0.5秒〜0.7秒程度の時間をかけて)「0」に戻るため、装着者の腰に急に荷重がかかることを防止でき、腰を痛めることを防止できる。引いては、装着者に対して急な負荷を感じる等の違和感を与えない信頼性の高いパワーアシストスーツ1を提供することができる。 As a result, the supply of electric power to the electric motors 47R and 47L is stopped, so that the torque applied to the spiral springs 45R and 45L disappears, and (right) spring torque τ SP , R and (left) spring torque τ SP , L becomes "0", and it is possible to prevent the spiral springs 45R and 45L from being broken. Further, since the supply of electric power to the electric motors 47R and 47L is stopped, the assist torque is slowly applied by the spring force of the spiral springs 45R and 45L (it takes about 0.5 to 0.7 seconds). Since it returns to "0", it is possible to prevent a sudden load from being applied to the wearer's waist and prevent the wearer from being hurt. As a result, it is possible to provide a highly reliable power assist suit 1 that does not give a discomfort such as a sudden load to the wearer.

一方、上記ステップS153で、第1故障フラグが「OFF」に設定されていると判定した場合には(S153:NO)、制御装置61は、ステップS156へと処理を進める。ステップS156において、制御装置61は、第2故障フラグをRAMから読み出し、「ON」に設定されているか否かを判定する。 On the other hand, if it is determined in step S153 that the first failure flag is set to "OFF" (S153: NO), the control device 61 proceeds to step S156. In step S156, the control device 61 reads the second failure flag from the RAM and determines whether or not it is set to "ON".

ここで、第2故障フラグは、後述のように、(右)バネトルクτSPR(t)(図19参照)から算出された出力リンク50R(図4参照)の(右)第1出力リンク回動トルクτO1R(第1回動トルク)と、電動モータ47Rのモータ電流値から算出された出力リンク50R(図4参照)の(右)第2出力リンク回動トルクτO2R(第2回動トルク)との差の絶対値が「誤差閾値」以上の場合に、出力リンク回動角度検出手段43RSが故障していると判定されて「ON」に設定される(図21参照)。 Here, the second failure flag is the (right) first output link of the output link 50R (see FIG. 4) calculated from (right) spring torque τ SP , R (t) (see FIG. 19) as described later. (Right) 2nd output link rotation torque τ O2R (2nd time) of the output link 50R (see FIG. 4) calculated from the rotation torque τ O1R (first rotation torque) and the motor current value of the electric motor 47R. When the absolute value of the difference from the dynamic torque) is equal to or greater than the “error threshold”, it is determined that the output link rotation angle detecting means 43RS is out of order, and the value is set to “ON” (see FIG. 21).

また、第2故障フラグは、後述のように、(左)バネトルクτSPL(t)(図19参照)から算出された出力リンク50L(図4参照)の(左)第1出力リンク回動トルクτO1L(第1回動トルク)と、電動モータ47Lのモータ電流値から算出された出力リンク50Lの(左)第2出力リンク回動トルクτO2L(第2回動トルク)との差の絶対値が「誤差閾値」以上の場合に、出力リンク回動角度検出手段43LSが故障していると判定されて「ON」に設定される(図21参照)。 Further, the second failure flag is the (left) first output link times of the output link 50L (see FIG. 4) calculated from (left) spring torque τ SP , L (t) (see FIG. 19), as described later. Difference between the dynamic torque τ O1L (first rotation torque) and the (left) second output link rotation torque τ O2L (second rotation torque) of the output link 50L calculated from the motor current value of the electric motor 47L. When the absolute value of is equal to or greater than the “error threshold”, it is determined that the output link rotation angle detecting means 43LS is out of order, and the output link rotation angle detecting means 43LS is set to “ON” (see FIG. 21).

そして、第2故障フラグが「ON」に設定されていると判定した場合には(S156:YES)、制御装置61は、ステップS157へと処理を進める。ステップS157において、制御装置61は、出力リンク回動角度検出手段43RS又は出力リンク回動角度検出手段43LSのうちのいずれかが故障している旨を報知した後、ステップS155へと処理を進める。また、第2故障フラグが「OFF」に設定されていると判定した場合には(S156:NO)、制御装置61は、ステップS156の処理を終了してリターンする(図18のステップS018へ処理を進める)。 Then, when it is determined that the second failure flag is set to "ON" (S156: YES), the control device 61 proceeds to step S157. In step S157, the control device 61 notifies that either the output link rotation angle detecting means 43RS or the output link rotation angle detecting means 43LS is out of order, and then proceeds to the process in step S155. If it is determined that the second failure flag is set to "OFF" (S156: NO), the control device 61 ends the process of step S156 and returns (process to step S018 of FIG. 18). To proceed).

例えば、制御装置61は、操作ユニットR1(図14参照)の制御装置R1E(図15参照)に対して「異常2」のアイコン(図14参照)を点滅表示するように指示する報知コマンドを出力し、「異常2」のアイコンを点滅表示して、出力リンク回動角度検出手段43RS又は出力リンク回動角度検出手段43LSのうちのいずれかが故障している旨を装着者に知らせる。尚、不図示のスピーカを介して、出力リンク回動角度検出手段43RS又は出力リンク回動角度検出手段43LSのうちのいずれかが故障している旨を音声案内してもよい。 For example, the control device 61 outputs a notification command instructing the control device R1E (see FIG. 15) of the operation unit R1 (see FIG. 14) to blink the “abnormality 2” icon (see FIG. 14). Then, the "abnormality 2" icon is blinked and displayed to notify the wearer that either the output link rotation angle detecting means 43RS or the output link rotating angle detecting means 43LS is out of order. Note that voice guidance may be provided to the effect that either the output link rotation angle detecting means 43RS or the output link rotation angle detecting means 43LS is out of order via a speaker (not shown).

ステップS155において、制御装置61は、モータドライバ62(図15参照)を介して、右アクチュエータユニット4Rの電動モータ47R(図15参照)と、左アクチュエータユニット4Lの電動モータ47Lへの電力の供給を停止した後、当該S150の処理を終了してリターンする(図18のステップS018へ処理を進める)。従って、バックパック部37に設けられた不図示のリセットボタンが押下されるまで、第2故障フラグが「ON」に設定された状態が継続されるため、各電動モータ47R、47Lへの電力の供給も、不図示のリセットボタンが押下されるまで停止される。 In step S155, the control device 61 supplies electric power to the electric motor 47R (see FIG. 15) of the right actuator unit 4R and the electric motor 47L of the left actuator unit 4L via the motor driver 62 (see FIG. 15). After the stop, the process of the S150 is completed and returned (procedure to step S018 of FIG. 18). Therefore, the state in which the second failure flag is set to "ON" continues until the reset button (not shown) provided on the backpack portion 37 is pressed, so that the power to the electric motors 47R and 47L is supplied. The supply is also stopped until the reset button (not shown) is pressed.

これにより、各電動モータ47R、47Lへの電力の供給が停止されるため、各渦巻バネ45R、45Lに加えられるトルクが無くなって、(右)バネトルクτSPRと(左)バネトルクτSPLが「0」となる。これにより、各電動モータ47R、47Lによる不適切なアシストトルクの出力を停止することが可能となる。引いては、荷物の持ち上げ動作、及び、持ち下げ動作をアシストする際に、各電動モータ47R、47Lによって適切なアシストトルクを出力することができ、装着者に対して違和感を与えない信頼性の高いパワーアシストスーツ1を提供することができる。 As a result, the supply of electric power to the electric motors 47R and 47L is stopped, so that the torque applied to the spiral springs 45R and 45L disappears, and (right) spring torque τ SP , R and (left) spring torque τ SP , L becomes "0". This makes it possible to stop the output of inappropriate assist torque by the electric motors 47R and 47L. By pulling, when assisting the lifting operation and the lifting operation of the luggage, the appropriate assist torque can be output by the electric motors 47R and 47L, and the reliability does not give a sense of discomfort to the wearer. A high power assist suit 1 can be provided.

●[S1600R:右アクチュエータユニットの故障検出処理]
次に、図20に示すステップS151において実行されるS1600Rの処理の詳細について図21に基づいて説明する。S1600Rにおいて、制御装置61は、(右)アクチュエータユニット4Rの渦巻バネ45Rに蓄えられた(右)バネトルクτSPR(図19参照)が、当該渦巻バネ45Rの壊れずに出せる最大トルク(トルク閾値)に達したか否かを判定する。また、S1600Rにおいて、制御装置61は、出力リンク回動角度検出手段43RSが故障しているか否かを判定する。
● [S1600R: Failure detection process of right actuator unit]
Next, the details of the processing of S1600R executed in step S151 shown in FIG. 20 will be described with reference to FIG. In the S1600R, in the control device 61, the (right) spring torques τ SP and R (see FIG. 19) stored in the spiral spring 45R of the (right) actuator unit 4R can generate the maximum torque (torque) of the spiral spring 45R without breaking. It is determined whether or not the threshold value has been reached. Further, in S1600R, the control device 61 determines whether or not the output link rotation angle detecting means 43RS is out of order.

尚、ステップS152において実行されるS1600Lの処理は、(左)アクチュエータユニット4Lについて実行する処理手順を示しているが、(右)アクチュエータユニット4Rについて実行するS1600Rの処理手順と同様である。 The processing of S1600L executed in step S152 shows the processing procedure executed for the (left) actuator unit 4L, but is the same as the processing procedure of S1600R executed for the (right) actuator unit 4R.

図21に示すように、S1600Rの処理において、制御装置61は、ステップS1601Rへと処理を進める。ステップS1601Rにおいて、制御装置61は、前記ステップS110で算出して記憶した(右)バネトルクτSPR(t)(図19参照)をRAMから読み出す。そして、制御装置61は、(右)バネトルクτSPR(t)が渦巻バネ45Rの壊れずに出せる最大トルク(トルク閾値)τSPMAX以上であるか否かを判定する。尚、トルク閾値τSPMAXは、実験やCAE(Computer Aided Engineering)解析等によって決定され、記憶手段67に予め記憶されている。 As shown in FIG. 21, in the process of S1600R, the control device 61 proceeds to step S1601R. In step S1601R, the control device 61 reads the (right) spring torques τ SP and R (t) (see FIG. 19) calculated and stored in step S110 from the RAM. Then, the control device 61 determines whether or not the (right) spring torque τ SP , R (t) is equal to or greater than the maximum torque (torque threshold) τ SP , MAX that can be output without breaking the spiral spring 45R. The torque thresholds τ SP and MAX are determined by experiments, CAE (Computer Aided Engineering) analysis, and the like, and are stored in advance in the storage means 67.

尚、制御装置61は、下記式21にて、(右)バネトルクτSPR(t)に対応する出力リンク50Rの第1出力リンク回動トルク(第1回動トルク)τO1R(t)を算出するようにしてもよい。そして、第1出力リンク回動トルクτO1R(t)が渦巻バネ45Rの壊れずに出せる最大トルクτO1MAX(例えば、22Nm)以上か否かを判定するようにしてもよい。ここで、nG(1<nG)は、減速機42Rの減速比である。nPは、プーリ43RCに対するプーリ43RAのプーリ減速比である。 In the control device 61, the first output link rotation torque (first rotation torque) τ O1 and R (first rotation torque) of the output link 50R corresponding to the (right) spring torques τ SP and R (t) are expressed by the following equation 21. You may try to calculate t). Then, it may be determined whether or not the first output link rotation torques τ O1 and R (t) are equal to or more than the maximum torques τ O1 and MAX (for example, 22 Nm) that can be output without breaking the spiral spring 45R. Here, n G (1 <n G ) is the reduction ratio of the speed reducer 42R. n P is the pulley reduction ratio of the pulley 43RA to the pulley 43RC.

τO1R(t)=τSPR(t)*nP*G (式21) τ O1 , R (t) = τ SP , R (t) * n P * n G (Equation 21)

そして、(右)バネトルクτSPR(t)が渦巻バネ45Rの壊れずに出せる最大トルク(トルク閾値)τSPMAX以上であると判定した場合には(S1601R:YES)、制御装置61は、ステップS1602Rへと処理を進める。ステップS1602Rにおいて、制御装置61は、第1故障フラグをRAMから読み出し、「ON」に設定して、再度RAMに記憶した後、当該S1600Rの処理を終了してリターンする(図20のステップS152へ処理を進める)。これにより、制御装置61は、渦巻バネ45Rが故障(例えば、変形、破断等)する前に、渦巻バネ45Rが故障するか否かを正確に判定することが可能となり、パワーアシストスーツ1の信頼性の向上を図ることができる。 Then, when it is determined that the (right) spring torque τ SP and R (t) are equal to or more than the maximum torque (torque threshold) τ SP and MAX that can be output without breaking the spiral spring 45R (S1601R: YES), the control device 61 Proceeds to step S1602R. In step S1602R, the control device 61 reads the first failure flag from the RAM, sets it to “ON”, stores it in the RAM again, finishes the process of the S1600R, and returns (to step S152 in FIG. 20). Proceed with processing). As a result, the control device 61 can accurately determine whether or not the spiral spring 45R fails before the spiral spring 45R fails (for example, deformation, breakage, etc.), and the reliability of the power assist suit 1 can be determined. It is possible to improve the sex.

一方、(右)バネトルクτSPR(t)が渦巻バネ45Rの壊れずに出せる最大トルク(トルク閾値)τSPMAX未満であると判定した場合には(S1601R:NO)、制御装置61は、渦巻バネ45Rは故障(例えば、変形、破壊等)しないと判断してステップS1603Rへと処理を進める。 On the other hand, if it is determined that the (right) spring torques τ SP and R (t) are less than the maximum torque (torque threshold) τ SP and MAX that can be produced without breaking the spiral spring 45R (S1601R: NO), the control device 61. Determines that the spiral spring 45R does not fail (for example, deformation, destruction, etc.) and proceeds to step S1603R.

ステップS1603Rにおいて、制御装置61は、TS(msec)間に(例えば、約2msec間に)出力リンク回動角度検出手段43RSによって検出された増速軸42RBの回転量がNSパルス(例えば、4パルス)以下であるか否かを判定する。尚、出力リンク回動角度検出手段43RSは、増速軸42RBが1回転すると約1000*NSパルス(例えば、4096パルス)出力する。 In step S1603R, the control device 61, between T S (msec) (e.g., about between 2 msec) output link times the amount of rotation of the detected speed increasing shaft 42RB by moving angle detector 43RS is N S pulses (e.g., It is determined whether or not it is 4 pulses) or less. The output link rotation angle detecting means 43RS is accelerated shaft 42RB about 1000 * N S pulse rotates 1 (e.g., 4096 pulses) output.

そして、TS(msec)間に(例えば、約2msec間に)出力リンク回動角度検出手段43RSによって検出された増速軸42RBの回転量がNSパルス(例えば、4パルス)よりも大きいと判定した場合には(S1603R:NO)、制御装置61は、出力リンク50Rが回動していると判定して、当該S1600Rの処理を終了してリターンする(図20のステップS152へ処理を進める)。 Then, while T S (msec) (e.g., about between 2 msec) output link times the amount of rotation of the movement angle detector speed increasing shaft 42RB detected by 43RS is N S pulses (e.g., 4 pulses) to be greater than If it is determined (S1603R: NO), the control device 61 determines that the output link 50R is rotating, ends the process of the S1600R, and returns (proceed to step S152 of FIG. 20). ).

一方、TS(msec)間に(例えば、約2msec間に)出力リンク回動角度検出手段43RSによって検出された増速軸42RBの回転量がNSパルス(例えば、4パルス)以下であると判定された場合には(S1603R:YES)、制御装置61は、出力リンク50Rはほとんど回動していないと判定して、ステップS1604Rの処理へ進む。ステップS1604Rにおいて、制御装置61は、前記式21により、(右)バネトルクτSPR(t)に対応する出力リンク50Rの第1出力リンク回動トルク(第1回動トルク)τO1R(t)を算出してRAMに記憶する。 On the other hand, between T S (msec) (e.g., about between 2 msec) output link times the amount of rotation of the detected speed increasing shaft 42RB by moving angle detector 43RS is N S pulses (e.g., 4 pulses) is not more than If it is determined (S1603R: YES), the control device 61 determines that the output link 50R is hardly rotating, and proceeds to the process of step S1604R. In step S1604R, the control device 61 has the first output link rotation torque (first rotation torque) τ O1 , R of the output link 50R corresponding to (right) spring torque τ SP , R (t) according to the above equation 21. (T) is calculated and stored in the RAM.

続いて、ステップS1605Rにおいて、制御装置61は、モータドライバ62を介して電動モータ47Rに供給している電流値IRを取得した後、ステップS1606Rの処理へ進む。ステップS1606Rにおいて、制御装置61は、電動モータ47Rに供給している電流値IRから下記式22により、出力リンク50Rの第2出力リンク回動トルク(第2回動トルク)τO2R(t)を算出してRAMに記憶する。ここで、KAは、電動モータ47Rのモータ定数(Nm/A)である。nG(1<nG)は、減速機42Rの減速比である。nPは、プーリ43RCに対するプーリ43RAのプーリ減速比である。 Subsequently, in step S1605R, the control device 61, after obtaining the current value I R which is supplied to the electric motor 47R via the motor driver 62, the process proceeds to step S1606R. In step S1606R, the control device 61, the following equation 22 from the current value I R which is supplied to the electric motor 47R, the second output link rotational torque (the second rotation torque) tau O2, R output links 50R ( t) is calculated and stored in the RAM. Here, K A is the motor constant of the electric motor 47R (Nm / A). n G (1 <n G ) is the reduction ratio of the speed reducer 42R. n P is the pulley reduction ratio of the pulley 43RA to the pulley 43RC.

τO2R(t)=KA*IR*nP*nG (式22) τ O2, R (t) = K A * I R * n P * n G ( Equation 22)

その後、ステップS1607Rにおいて、制御装置61は、TS(msec)間の(例えば、約2msec間の)前記式21により算出した第1出力リンク回動トルク(第1回動トルク)τO1R(t)から、前記式22により算出した第2出力リンク回動トルク(第2回動トルク)τO2R(t)を減算した値のS秒間(例えば、約0.5秒間)の移動平均の絶対値を下記式23により算出して、(右)トルク誤差ΔτR(t)としてRAMに記憶した後、ステップS1608Rの処理へ進む。尚、τO1R(t−1)は、前回算出した第1出力リンク回動トルク(第1回動トルク)である。τO2R(t−1)は、前回算出した第2出力リンク回動トルク(第2回動トルク)である。 Thereafter, in step S1607R, the control device 61, T S (msec) during (e.g., approximately between 2 msec) the first output link rotation torque calculated by the equation 21 (first rotation torque) tau O1, R Movement for S seconds (for example, about 0.5 seconds) of the value obtained by subtracting the second output link rotation torque (second rotation torque) τ O2 and R (t) calculated by the above equation 22 from (t). The absolute value of the average is calculated by the following equation 23, stored in the RAM as the (right) torque error Δτ R (t), and then the process proceeds to step S1608R. Note that τ O1 and R (t-1) are the first output link rotation torque (first rotation torque) calculated last time. τ O2 and R (t-1) are the second output link rotation torque (second rotation torque) calculated last time.

ΔτR(t)=|((τO1R(t−1)−τO2R(t−1))*((S/TS)−1)+(τO1R(t)−τO2R(t)))÷(S/TS)| (式23) Δτ R (t) = | ( (τ O1, R (t-1) -τ O2, R (t-1)) * ((S / T S) -1) + (τ O1, R (t) - τ O2, R (t)) ) ÷ (S / T S) | ( equation 23)

尚、ステップS1607Rにおいて、制御装置61は、例えば、以下のようにしてもよい。制御装置61は、第1出力リンク回動トルク(第1回動トルク)τO1R(t)から、第2出力リンク回動トルク(第2回動トルク)τO2R(t)を減算した値を、S秒間(例えば、約0.5秒間)、TS(msec)毎に(例えば、約2msec毎に)算出して合計する。そして、制御装置61は、その合計値の平均値の絶対値を算出して、(右)トルク誤差ΔτR(t)としてRAMに記憶した後、ステップS1608Rの処理へ進むようにしてもよい。 In step S1607R, the control device 61 may be, for example, as follows. Control unit 61, the first output link rotational torque (first rotation torque) tau O1, R (t), the second output link rotational torque (the second rotation torque) tau O2, R a (t) the subtracted value, S seconds (e.g., about 0.5 seconds), for every T S (msec) (e.g., about every 2 msec) to the sum calculated by. Then, the control device 61 may calculate the absolute value of the average value of the total values, store it in the RAM as a (right) torque error Δτ R (t), and then proceed to the process of step S1608R.

ステップS1608Rにおいて、制御装置61は、前記ステップS1607Rで算出して記憶した(右)トルク誤差ΔτR(t)をRAMから読み出す。そして、制御装置61は、(右)トルク誤差ΔτR(t)が誤差閾値τLM(例えば、約3.8Nm)以上であるか否かを判定する。尚、誤差閾値τLMは、実験やCAE(Computer Aided Engineering)解析等によって決定され、記憶手段67に予め記憶されている。 In step S1608R, the control device 61 reads the (right) torque error Δτ R (t) calculated and stored in step S1607R from the RAM. Then, the control device 61 determines whether or not the (right) torque error Δτ R (t) is equal to or greater than the error threshold value τ LM (for example, about 3.8 Nm). The error threshold τ LM is determined by an experiment, CAE (Computer Aided Engineering) analysis, or the like, and is stored in advance in the storage means 67.

そして、(右)トルク誤差ΔτR(t)が誤差閾値τLM(例えば、約3.8Nm)未満であると判定した場合には(S1608R:NO)、制御装置61は、出力リンク回動角度検出手段43RSは故障していないと判断して、当該S1600Rの処理を終了してリターンする(図20のステップS152へ処理を進める)。 Then, when it is determined that the (right) torque error Δτ R (t) is less than the error threshold value τ LM (for example, about 3.8 Nm) (S1608R: NO), the control device 61 determines the output link rotation angle. The detection means 43RS determines that the failure has not occurred, finishes the process of the S1600R, and returns (procesed with the process to step S152 of FIG. 20).

一方、(右)トルク誤差ΔτR(t)が誤差閾値τLM(例えば、約3.8Nm)以上であると判定した場合には(S1608R:YES)、制御装置61は、ステップS1609Rへと処理を進める。ステップS1609Rにおいて、制御装置61は、第2故障フラグをRAMから読み出し、「ON」に設定して、再度RAMに記憶した後、当該S1600Rの処理を終了してリターンする(図20のステップS152へ処理を進める)。これにより、制御装置61は、出力リンク回動角度検出手段43RSが故障しているか否かを正確に判定することが可能となり、パワーアシストスーツ1の信頼性の向上を図ることができる。 On the other hand, if it is determined that the (right) torque error Δτ R (t) is equal to or greater than the error threshold τ LM (for example, about 3.8 Nm) (S1608R: YES), the control device 61 processes the process to step S1609R. To proceed. In step S1609R, the control device 61 reads the second failure flag from the RAM, sets it to “ON”, stores it in the RAM again, finishes the process of the S1600R, and returns (to step S152 in FIG. 20). Proceed with processing). As a result, the control device 61 can accurately determine whether or not the output link rotation angle detecting means 43RS is out of order, and can improve the reliability of the power assist suit 1.

●[S200:動作モード判定の詳細(図22)]
次に図22を用いて、図18に示すステップS020によるS200の処理の詳細について説明する。S200にて制御装置61は、S100の処理にて求めた(右)バネトルクτSPR(t)(右トルク関連量)、(左)バネトルクτSPL(t)(左トルク関連量)等に基づいて、パワーアシストスーツの動作モードを、「持上モード」、「持下モード」、「歩行モード」のいずれかのモードに(自動的に)切り替えるまたは維持する。「持上モード」は、装着者による荷物の持上作業をアシストする動作モードである。「持下モード」は、装着者による荷物の持下作業をアシストする動作モードである。「歩行モード」は、装着者の歩行動作をアシストする動作モードである。このように動作モードには、持上モード、持下モード、歩行モード、の3つのモードが含まれているが、他のモードを含むようにしてもよい。S200の処理は、図17に示す動作モード判定ブロックB40、図15に示す動作モード判定部61Dに相当している。
● [S200: Details of operation mode determination (FIG. 22)]
Next, the details of the processing of S200 according to step S020 shown in FIG. 18 will be described with reference to FIG. In S200, the control device 61 determined (right) spring torque τ SP , R (t) (right torque-related amount), (left) spring torque τ SP , L (t) (left torque-related amount) obtained in the processing of S100. Etc., the operation mode of the power assist suit is (automatically) switched to or maintained in any of the "lifting mode", "lifting mode", and "walking mode". The "lifting mode" is an operation mode that assists the wearer in lifting the luggage. The "holding mode" is an operation mode that assists the wearer in carrying the luggage. The "walking mode" is an operation mode that assists the wearer's walking operation. As described above, the operation mode includes three modes, a lifting mode, a lifting mode, and a walking mode, but other modes may be included. The processing of S200 corresponds to the operation mode determination block B40 shown in FIG. 17 and the operation mode determination unit 61D shown in FIG.

S200の処理にて制御装置61は、ステップS210へと処理を進める。そしてステップS210にて制御装置61は、(右)バネトルクτSPR(t)が、装着者の前傾方向に向かうトルクであって第1所定閾値より大きく、かつ、(左)バネトルクτSPL(t)が装着者の前傾方向に向かうトルクであって第1所定閾値より大きい、という条件を満足するか否かを判定する。例えば第1所定閾値の値は、0(ゼロ)である。制御装置61は、条件を満足する場合(Yes)はステップS240Aに処理を進め、条件を満足しない場合(No)はステップS220に処理を進める。また、(右)バネトルクτSPR(t)、(左)バネトルクτSPL(t)は、装着者の前傾方向のトルクの場合では正(>0)となり、装着者の後傾方向のトルクの場合では負(<0)となる。 In the process of S200, the control device 61 proceeds to the process of step S210. Then, in step S210, in the control device 61, (right) spring torque τ SP , R (t) is a torque toward the forward tilting direction of the wearer, which is larger than the first predetermined threshold value, and (left) spring torque τ SP. , L (t) is a torque toward the forward tilting direction of the wearer and is larger than the first predetermined threshold value. It is determined whether or not the condition is satisfied. For example, the value of the first predetermined threshold value is 0 (zero). If the condition is satisfied (Yes), the control device 61 proceeds to step S240A, and if the condition is not satisfied (No), the process proceeds to step S220. Further, (right) spring torque τ SP , R (t), (left) spring torque τ SP , L (t) are positive (> 0) in the case of torque in the forward tilt direction of the wearer, and tilt backward of the wearer. In the case of torque in the direction, it becomes negative (<0).

なお、制御装置61は、予め記憶手段に設定されている値を第1所定閾値として利用してもよいし、機械学習(ニューラルネットワークなど)により生成された学習モデルを使用して第1所定閾値の値を調整してもよい。機械学習を用いて調整する場合、制御装置61内の学習用の記憶手段に学習モデルを備えて学習動作をさせて調整してもよいし、通信手段64などを使用して他のパワーアシストスーツの学習モデルを記憶手段に記憶させて学習動作をさせて調整するようにしてもよい。 The control device 61 may use a value set in the storage means in advance as the first predetermined threshold value, or may use a learning model generated by machine learning (neural network or the like) to use the first predetermined threshold value. You may adjust the value of. When adjusting using machine learning, a learning model may be provided in a storage means for learning in the control device 61 to perform a learning operation for adjustment, or another power assist suit may be adjusted using a communication means 64 or the like. The learning model may be stored in a storage means to perform a learning operation for adjustment.

ステップS220に処理を進めた場合、制御装置61は、(右)バネトルクτSPR(t)が装着者の後傾方向(前傾方向とは逆方向)に向かうトルクであって第2所定閾値より小さく、かつ、(左)バネトルクτSPL(t)が装着者の後傾方向(前傾方向とは逆方向)に向かうトルクであって第2所定閾値より小さい、という条件を満足するか否かを判定する。例えば第2所定閾値の値は、0(ゼロ)である。制御装置61は、条件を満足する場合(Yes)はステップS240Bに処理を進め、条件を満足しない場合(No)はステップS230に処理を進める。 When the process proceeds to step S220, in the control device 61, the (right) spring torques τ SP and R (t) are torques directed in the backward tilting direction (opposite to the forward tilting direction) of the wearer, and are second predetermined. Satisfies the condition that it is smaller than the threshold and the (left) spring torques τ SP and L (t) are torques toward the wearer's backward tilting direction (opposite to the forward tilting direction) and smaller than the second predetermined threshold. Determine whether or not to do so. For example, the value of the second predetermined threshold value is 0 (zero). If the condition is satisfied (Yes), the control device 61 proceeds to step S240B, and if the condition is not satisfied (No), the process proceeds to step S230.

なお、制御装置61は、予め記憶手段に設定されている値を第2所定閾値として利用してもよいし、機械学習(ニューラルネットワークなど)により生成された学習モデルを使用して第2所定閾値の値を調整してもよい。機械学習を用いて調整する場合、制御装置61内の学習用の記憶手段に学習モデルを備えて学習動作をさせて調整してもよいし、通信手段64などを使用して他のパワーアシストスーツの学習モデルを記憶手段に記憶させて学習動作をさせて調整するようにしてもよい。 The control device 61 may use a value set in the storage means in advance as the second predetermined threshold value, or may use a learning model generated by machine learning (neural network or the like) as the second predetermined threshold value. You may adjust the value of. When adjusting using machine learning, a learning model may be provided in a storage means for learning in the control device 61 to perform a learning operation for adjustment, or another power assist suit may be adjusted using a communication means 64 or the like. The learning model may be stored in a storage means to perform a learning operation for adjustment.

ステップS230へ処理を進めた場合、制御装置61は、[(右)リンク角度θLR(t)+(左)リンク角度θLL(t)]/2が第1動作判定角度θ1以下であり、かつ、(右)合成トルク(t)*(左)合成トルク(t)が第1動作判定トルクτ1未満であるか否かを判定する。制御装置61は、[(右)リンク角度θLR(t)+(左)リンク角度θLL(t)]/2が第1動作判定角度θ1以下であり、かつ、(右)合成トルク(t)*(左)合成トルク(t)が第1動作判定トルクτ1未満である場合(Yes)はステップS240Cへと処理を進め、そうでない場合(No)はS200の処理を終了してリターンする(図18のステップS025へ処理を進める)。この場合、動作モードは、現在の動作モードが維持される。そして動作モードを維持して、アシスト動作を継続して行うことができる。 When the process proceeds to step S230, in the control device 61, [(right) link angle θ L , R (t) + (left) link angle θ L , L (t)] / 2 is the first operation determination angle θ1. It is determined whether or not the (right) combined torque (t) * (left) combined torque (t) is less than the first operation determination torque τ1. In the control device 61, [(right) link angle θ L , R (t) + (left) link angle θ L , L (t)] / 2 is equal to or less than the first operation determination angle θ1, and (right). Combined torque (t) * (left) If the combined torque (t) is less than the first operation determination torque τ1 (Yes), the process proceeds to step S240C, and if not (No), the process of S200 ends. (Proceed to step S025 in FIG. 18). In this case, the current operation mode is maintained as the operation mode. Then, the operation mode can be maintained and the assist operation can be continuously performed.

ステップS240Aへと処理を進めた場合、制御装置61は、動作モードに「持下モード」を記憶してS200の処理を終了してリターンする(図18のステップS025へ処理を進める)。 When the process proceeds to step S240A, the control device 61 stores the "holding mode" in the operation mode, ends the process of S200, and returns (proceeds to step S025 of FIG. 18).

ステップS240Bへと処理を進めた場合、制御装置61は、動作モードに「持上モード」を記憶してS200の処理を終了してリターンする(図18のステップS025へ処理を進める)。 When the process proceeds to step S240B, the control device 61 stores the "lifting mode" in the operation mode, ends the process of S200, and returns (proceeds with the process to step S025 of FIG. 18).

ステップS240Cへと処理を進めた場合、制御装置61は、動作モードに「歩行モード」を記憶してS200の処理を終了してリターンする(図18のステップS025へ処理を進める)。 When the process proceeds to step S240C, the control device 61 stores the "walking mode" in the operation mode, ends the process of S200, and returns (proceeds to step S025 of FIG. 18).

●[S300:荷重判定(ゲインCpの決定)の詳細(図23〜図29)]
次に図23を用いて、図18に示すステップS025によるS300の処理の詳細について説明する。S300にて制御装置61は、アシストトルクの大きさであるゲインCpの値を決定する。例えば図14に示すゲイン自動/手動切替操作部R1BSが「手動」の側に設定されている場合では、装着者によるゲインUP操作部R1BU、ゲインDOWN操作部R1BDの操作により、ゲインCpは、0、1、2、3のいずれかに設定される。また図14に示すゲイン自動/手動切替操作部R1BSが「自動」の側に設定されている場合では、制御装置61は、装着者が手にした荷物の質量(または重量)を自動的に検出し、検出した荷物の質量(または重量)に応じて、アシストトルクの大きさであるゲインCpの値を決定する。例えば制御装置61は、手動時のゲインCpの0、1、2、3を、それぞれ荷物質量=0[kg]、10[kg]、15[kg]、20[kg]に対応させている。例えば荷物の質量が18[kg]の場合、手動時のゲインCpのいずれかのゲインCp=2と決定しているが、より違和感がないようにするため、アシストトルクを(ゲインCpを)荷物質量に合わせて2.6(比例など)としてもよい。S300の処理は、図17に示す荷重判定ブロックB45、図15に示す荷重判定部61Jに相当している。
● [S300: Details of load determination (determination of gain C p ) (FIGS. 23 to 29)]
Next, with reference to FIG. 23, the details of the processing of S300 according to step S025 shown in FIG. 18 will be described. In S300, the control device 61 determines the value of the gain C p , which is the magnitude of the assist torque. For example, when the gain automatic / manual switching operation unit R1BS shown in FIG. 14 is set to the “manual” side, the gain C p is increased by the operation of the gain UP operation unit R1BU and the gain DOWN operation unit R1BD by the wearer. It is set to 0, 1, 2, or 3. Further, when the gain automatic / manual switching operation unit R1BS shown in FIG. 14 is set to the “automatic” side, the control device 61 automatically detects the mass (or weight) of the luggage held by the wearer. Then, the value of the gain C p , which is the magnitude of the assist torque, is determined according to the detected mass (or weight) of the load. For example, the control device 61 makes the manual gains C p 0, 1, 2, and 3 correspond to the luggage mass = 0 [kg], 10 [kg], 15 [kg], and 20 [kg], respectively. .. For example, when the mass of the luggage is 18 [kg], it is determined that one of the gains C p at the time of manual operation is gain C p = 2, but the assist torque is set to (gain C p) in order to make it more comfortable. May be 2.6 (proportional, etc.) according to the load mass. The processing of S300 corresponds to the load determination block B45 shown in FIG. 17 and the load determination unit 61J shown in FIG.

S300(図23参照)の処理にて制御装置61は、ステップS315へと処理を進める。なお、上述したS100の処理にて、抗力F、身体動作加速度av、awをすでに求めているが、まず、この抗力F、身体動作加速度av、awについて、説明する。 In the process of S300 (see FIG. 23), the control device 61 proceeds to step S315. In addition, although the drag force F and the body motion acceleration av and aw have already been obtained in the above-mentioned process of S100, first, the drag force F and the body motion acceleration av and aw will be described.

図24に示すように、装着者TSが荷物BG(荷物質量m)を手にしていない状態では、装着者質量をM、重力加速度をgとすると、抗力F=M*gである。なお、抗力Fは、装着者TSが床面から受ける力である。また図25に示すように、装着者TSが荷物BG(荷物質量m)を持ち上げた状態では、装着者質量をM、重力加速度をgとすると、抗力F=M*g+m*gである。制御装置61は、ステップS100の時点では、装着者TSが荷物BGを手にしているか否かにかかわらず、今回の抗力Fを一旦記憶している。 As shown in FIG. 24, when the wearer TS does not have the load BG (baggage mass m), the drag force F = M * g, where M is the wearer mass and g is the gravitational acceleration. The drag force F is a force received by the wearer TS from the floor surface. Further, as shown in FIG. 25, when the wearer TS lifts the load BG (load mass m), the drag force F = M * g + m * g, where M is the wearer mass and g is the gravitational acceleration. At the time of step S100, the control device 61 temporarily stores the current drag force F regardless of whether or not the wearer TS is holding the luggage BG.

また図27及び図28に示すように、加速度検出手段75は、装着者TSの背中の面に沿った脊椎平行方向の身体動作加速度avの検出信号と、装着者TSの背中の面に直交する背中直交方向の身体動作加速度awの検出信号を出力する。制御装置61は、ステップS100の時点では、身体動作加速度avの検出信号に基づいて脊椎平行方向の今回の身体動作加速度avを検出して記憶し、身体動作加速度awの検出信号に基づいて背中直交方向の今回の身体動作加速度awを検出して記憶している。 Further, as shown in FIGS. 27 and 28, the acceleration detecting means 75 is orthogonal to the detection signal of the body motion acceleration av in the direction parallel to the spine along the back surface of the wearer TS and the back surface of the wearer TS. Outputs a detection signal of body motion acceleration aw in the direction orthogonal to the back. At the time of step S100, the control device 61 detects and stores the current body motion acceleration av in the spine parallel direction based on the detection signal of the body motion acceleration av, and back orthogonally based on the detection signal of the body motion acceleration aw. The current body motion acceleration aw in the direction is detected and stored.

ステップS315にて制御装置61は、ゲイン自動/手動切替操作部R1BS(図14参照)が「自動」の側に設定されているか否かを判定し、「自動」の側に設定されている場合(Yes)はステップS320に処理を進め、「手動」の側に設定されている場合(No)はステップS360Cに処理を進める。 In step S315, the control device 61 determines whether or not the gain automatic / manual switching operation unit R1BS (see FIG. 14) is set to the “automatic” side, and when it is set to the “automatic” side. (Yes) proceeds to step S320, and if it is set to the "manual" side (No), the process proceeds to step S360C.

ステップS320に処理を進めた場合、制御装置61は、電源ON後の経過時間が所定時間未満(例えば、0.2〜2[sec]程度未満)であるか否かを判定し、所定時間未満である場合(Yes)はステップS330に処理を進め、所定時間以上である場合(No)はステップS325に処理を進める。 When the process proceeds to step S320, the control device 61 determines whether or not the elapsed time after the power is turned on is less than a predetermined time (for example, less than about 0.2 to 2 [sec]), and is less than the predetermined time. If (Yes), the process proceeds to step S330, and if the time is longer than the predetermined time (No), the process proceeds to step S325.

ステップS330に処理を進めた場合、制御装置61は、|今回の身体動作加速度av|が所定閾値以下、かつ、|今回の身体動作加速度aw|が所定閾値以下の場合(すなわち、装着者TSが、ほぼ静止状態の場合)であるか否かを判定し、所定閾値以下の場合(Yes)はステップS340Bに処理を進め、所定閾値より大きい場合(No)はステップS350に処理を進める。 When the process proceeds to step S330, the control device 61 determines that | the current body motion acceleration av | is equal to or less than the predetermined threshold value and | the current body motion acceleration aw | is equal to or less than the predetermined threshold value (that is, the wearer TS , In the case of almost stationary state), if it is equal to or less than the predetermined threshold value (Yes), the process proceeds to step S340B, and if it is larger than the predetermined threshold value (No), the process proceeds to step S350.

ステップS340Bに処理を進めた場合、制御装置61は、今回の抗力Fを積算して、積算回数をカウントしてステップS350に処理を進める。 When the process proceeds to step S340B, the control device 61 integrates the current drag force F, counts the number of times of integration, and proceeds to step S350.

ステップS325に処理を進めた場合、制御装置61は、電源ON後の経過時間が所定時間(ステップS320の「所定時間」と同じ値)であるか否かを判定し、所定時間である場合(Yes)はステップS340Aに処理を進め、所定時間でない場合(No)はステップS350に処理を進める。 When the process proceeds to step S325, the control device 61 determines whether or not the elapsed time after the power is turned on is a predetermined time (the same value as the "predetermined time" in step S320), and if it is the predetermined time ( Yes) proceeds to step S340A, and if it is not the predetermined time (No), the process proceeds to step S350.

ステップS340Aに処理を進めた場合、制御装置61は、ステップS340Bにて求めた積算値(抗力Fの積算値)を、積算回数を用いて平均化して、装着者TSのみの平均装着者抗力Favを求める。そして制御装置61は、平均装着者抗力Favを重力加速度gで除算して装着者質量Mを求めて(M=Fav/g)記憶し、ステップS350に処理を進める。なお、装着者質量Mは、不揮発性メモリに記憶しておくことが好ましい。 When the process proceeds to step S340A, the control device 61 averages the integrated value (integrated value of drag F) obtained in step S340B using the number of integrations, and averages the wearer TS only. Ask for. Then, the control device 61 divides the average wearer drag force Fab by the gravitational acceleration g to obtain the wearer mass M (M = Fav / g), stores it, and proceeds to the process in step S350. The wearer mass M is preferably stored in the non-volatile memory.

なお、制御装置61は、体重計測操作部R1K(図14参照)がONの間に検出された抗力Fを用いて、その時点の抗力F/gより、装着者質量Mを求めて(M=F/g)記憶するようにしてもよい。この場合、装着者TSは、荷物BGを手にしていない状態で、体重計測操作部R1KをONにする。 The control device 61 uses the drag force F detected while the weight measurement operation unit R1K (see FIG. 14) is ON, and obtains the wearer mass M from the drag force F / g at that time (M = F / g) It may be memorized. In this case, the wearer TS turns on the weight measurement operation unit R1K without holding the luggage BG.

ステップS350に処理を進めた場合、制御装置61は、今回の抗力Fが、装着者質量M*g+所定荷重(例えば、2〜3[kg]*g、gは重力加速度)より大きいか否かを判定し、大きい場合(Yes)はステップS355に処理を進め、大きくない場合(No)はステップS360Bに処理を進める。 When the process proceeds to step S350, the control device 61 determines whether or not the drag force F this time is larger than the wearer's mass M * g + a predetermined load (for example, 2 to 3 [kg] * g, g is gravitational acceleration). If it is large (Yes), the process proceeds to step S355, and if it is not large (No), the process proceeds to step S360B.

ステップS355に処理を進めた場合、例えば以下の[荷物質量mの算出方法1]または[荷物質量mの算出方法2]にて、荷物質量mを算出してステップS360Aに処理を進める。 When the process proceeds to step S355, for example, the baggage mass m is calculated by the following [Luggage mass m calculation method 1] or [Luggage mass m calculation method 2], and the process proceeds to step S360A.

[荷物質量mの算出方法1]
制御装置61は、今回の抗力Fは、図25に示すように、装着者質量Mと荷物質量mによる抗力である、とみなし、今回の抗力F(M*g+m*g)/g−(装着者質量M)にて、荷物質量mを算出する。なお、この[荷物質量mの算出方法1]を用いる場合は、加速度検出手段75を省略することができる。
[Calculation method 1 of luggage mass m]
The control device 61 considers that the current drag force F is the drag force due to the wearer mass M and the luggage mass m, as shown in FIG. 25, and the current drag force F (M * g + m * g) / g- (mounted). The luggage mass m is calculated by the person mass M). When this [method 1 for calculating the load mass m] is used, the acceleration detecting means 75 can be omitted.

図26は、横軸を時間、縦軸を装着者が手にしている荷物の質量に設定し、時間t[i]にて装着者TSが荷物BGの持ち上げを開始した場合にて、算出方法1にて実際に算出した荷物質量mの例を示している。図26中に一点鎖線で示すf(t)は、理想的な荷物質量であり、時間t[i]よりも前では、装着者TSが荷物BGを手にしていないので荷物質量は0(ゼロ)であり、時間t[i]以降では、装着者TSが荷物BGを持ち上げているので荷物質量はmである。しかし、算出方法1にて算出した荷物質量は、図26中に実線で示すga(t)のようになり、時間t[i]よりも前では、装着者TSが荷物BGに向かって腰を落とす際などの加速度等によって、徐々に減少する荷物質量を誤検出し、時間t[i]以降では、荷重検出手段の応答遅れ等によって、徐々に増加する荷物質量を検出してしまう。時間t[i]以降では、時間t[i+1]以降で正しい荷物質量mに収束するので大きな問題はない。また、応答遅れ時間は短く、違和感を感じにくい。しかし時間t[i]よりも前では荷物を手にしていないにもかかわらず荷物を手にしていると判定することは大きな問題ではないが(出力リンク回動角度検出手段43RSやモータ回転角度検出手段47RSによって腰の曲げ角を推定することで、荷物に対する動作が分かる)、あまり好ましくない。算出方法2では、この時間t[i]よりも前にて荷物を手にしていると判定することを回避する。 FIG. 26 shows a calculation method when the horizontal axis is set to time and the vertical axis is set to the mass of the luggage held by the wearer, and the wearer TS starts lifting the luggage BG at time t [i]. An example of the luggage mass m actually calculated in 1 is shown. F (t) shown by the alternate long and short dash line in FIG. 26 is the ideal baggage mass, and before the time t [i], the baggage mass is 0 (zero) because the wearer TS does not have the baggage BG. ), And after the time t [i], the load mass is m because the wearer TS is lifting the load BG. However, the baggage mass calculated by the calculation method 1 is as shown by the solid line ga (t) in FIG. 26, and before the time t [i], the wearer TS sits down toward the baggage BG. The gradually decreasing load mass is erroneously detected due to acceleration or the like when the load is dropped, and after the time t [i], the gradually increasing load mass is detected due to the response delay of the load detecting means or the like. After the time t [i], it converges to the correct load mass m after the time t [i + 1], so there is no big problem. In addition, the response delay time is short, and it is difficult to feel a sense of discomfort. However, it is not a big problem to determine that the luggage is in the hands even though the luggage is not in the hands before the time t [i] (output link rotation angle detecting means 43RS or motor rotation angle detection). By estimating the bending angle of the waist by means 47RS, the movement with respect to the luggage can be known), which is not very preferable. In the calculation method 2, it is avoided to determine that the baggage is in hand before this time t [i].

[荷物質量mの算出方法2]
制御装置61は、今回の抗力Fは、図28に示すように、装着者質量Mと荷物質量mと装着者TSの鉛直方向成分の身体動作加速度azによる抗力である、とみなして荷物質量mを求める。制御装置61は、身体動作加速度av、aw等に基づいて、鉛直方向成分の身体動作加速度azを求める。例えば、制御装置61は、az=√(av2+aw2)より、身体動作加速度azを求める。この場合、抗力F=(M+m)*(g+az)となる。つまり、F=M*g+M*az+m*g+m*azとなるが、ここでmはMと比較して小さく、azはg(重力加速度)よりも小さいので、m*az=0とみなすと、F=M*g+M*az+m*gとなる。この式より、m=[F−M*(g+az)]/gとなり、制御装置61は、当該式より荷物質量mを求める。
[Calculation method 2 of luggage mass m]
As shown in FIG. 28, the control device 61 considers that the drag force F this time is a drag force due to the body movement acceleration az of the wearer mass M, the luggage mass m, and the vertical component of the wearer TS, and the luggage mass m. Ask for. The control device 61 obtains the body motion acceleration az of the vertical component based on the body motion acceleration av, aw, and the like. For example, the control device 61 obtains the body motion acceleration az from az = √ (av 2 + aw 2 ). In this case, the drag F = (M + m) * (g + az). That is, F = M * g + M * az + m * g + m * az, but here m is smaller than M and az is smaller than g (gravitational acceleration), so if m * az = 0, then F = M * g + M * az + m * g. From this equation, m = [FM * (g + az)] / g, and the control device 61 obtains the load mass m from the equation.

図29は、横軸を時間、縦軸を装着者が手にしている荷物の質量に設定し、時間t[i]にて装着者TSが荷物BGの持ち上げを開始した場合にて、算出方法2にて実際に算出した荷物質量mの例を示している。図29中に一点鎖線で示すf(t)は、理想的な荷物質量であり、時間t[i]よりも前では、装着者TSが荷物BGを手にしていないので荷物質量は0(ゼロ)であり、時間t[i]以降では、装着者TSが荷物BGを持ち上げているので荷物質量はmである。算出方法2にて算出した荷物質量は、図29中に実線で示すgb(t)のようになり、時間t[i]よりも前では、図26と比較して、装着者TSが荷物BGに向かって腰を落とす際などの加速度等による誤検出が回避されている。なお、時間t[i]以降では、図26と同様、荷重検出手段の応答遅れ等によって、徐々に増加する荷物質量を検出してしまう。時間t[i]以降では、時間t[i+1]以降で正しい荷物質量mに収束するので大きな問題はない。また時間t[i]よりも前では荷物を手にしていると判定することは回避されているので問題ない。 FIG. 29 shows a calculation method when the horizontal axis is set to time and the vertical axis is set to the mass of the luggage held by the wearer, and the wearer TS starts lifting the luggage BG at time t [i]. An example of the luggage mass m actually calculated in 2 is shown. F (t) shown by the alternate long and short dash line in FIG. 29 is the ideal baggage mass, and before the time t [i], the baggage mass is 0 (zero) because the wearer TS does not have the baggage BG. ), And after the time t [i], the load mass is m because the wearer TS is lifting the load BG. The baggage mass calculated by the calculation method 2 is as shown by the solid line gb (t) in FIG. 29, and before the time t [i], the wearer TS is the baggage BG as compared with FIG. 26. False detections due to acceleration, etc., such as when sitting down toward the vehicle are avoided. After the time t [i], as in FIG. 26, the load mass that gradually increases is detected due to the response delay of the load detecting means and the like. After the time t [i], it converges to the correct load mass m after the time t [i + 1], so there is no big problem. Further, since it is avoided to determine that the baggage is in hand before the time t [i], there is no problem.

ステップS360Aに処理を進めた場合、制御装置61は、求めた荷物質量mをゲインCpの値に換算してS300の処理を終了してリターンする(図18のステップS030へ処理を進める)。換算の例としては、例えば図16に示すゲイン番号0、1、2、3を、荷物質量=0[kg]、10[kg]、15[kg]、20[kg]に対応させた場合、制御装置61は、例えば荷物質量m=18[kg]の際、荷物質量18[kg]をゲインCp=2.6に換算する。 When the process proceeds to step S360A, the control device 61 converts the obtained load mass m into the value of the gain C p , ends the process of S300, and returns (proceeds with the process to step S030 of FIG. 18). As an example of conversion, for example, when the gain numbers 0, 1, 2, and 3 shown in FIG. 16 correspond to the luggage mass = 0 [kg], 10 [kg], 15 [kg], and 20 [kg], For example, when the load mass m = 18 [kg], the control device 61 converts the load mass 18 [kg] into a gain C p = 2.6.

ステップS360Bに処理を進めた場合、制御装置61は、装着者TSは荷物BGを手にしていない(荷物質量m=0)と判定したので、ゲインCp=0として、S300の処理を終了してリターンする(図18のステップS030へ処理を進める)。 When the process proceeds to step S360B, the control device 61 determines that the wearer TS does not have the baggage BG (baggage mass m = 0), so that the gain C p = 0 is set and the process of S300 is completed. (Proceed to step S030 in FIG. 18).

ステップS360Cに処理を進めた場合、制御装置61は、図16に示す「操作ユニットゲイン」のゲイン番号(上述したS100の処理にて取得している)を用い、該当するゲイン番号(0、1、2、3のいずれか)をゲインCpに代入し、S300の処理を終了してリターンする(図18のステップS030へ処理を進める)。 When the process proceeds to step S360C, the control device 61 uses the gain number of the “operation unit gain” shown in FIG. 16 (acquired in the process of S100 described above) and corresponds to the gain number (0, 1). (2, 3) is substituted for the gain C p , the processing of S300 is completed, and the gain is returned (proceeding to step S030 in FIG. 18).

●[SD000R:(右)持ち下げの詳細(図30〜図34)]
次に図30を用いて、図18に示すステップS040RによるSD000Rの処理の詳細について説明する。SD000Rにて制御装置61は、装着者の持ち下げ作業を支援するため、パワーアシストスーツにて発生させる(右)持ち下げアシストトルクを算出する。なお、SD000Rの処理は、(右)アクチュエータユニット4R(図1参照)にて発生させる(右)持ち下げアシストトルクを算出する処理手順を示しているが、(左)アクチュエータユニット4L(図1参照)にて発生させる(左)持ち下げアシストトルクを算出するSD000L(図18参照)の処理手順については同様であるので説明を省略する。なお、図31に示すように、装着者が手にしている荷物を下ろす持ち下げ作業において、(右)リンク角度θLR(t)、(左)リンク角度θLL(t)は、大腿部に対する腰部の前傾角度である。また、装着者の持ち下げ方向(図31における「装着者トルク」の方向)への作業を支援する持ち下げアシストトルクは、装着者に対して持ち上げ方向(図31における「アシストトルク」の方向)に発生させる。また、以降の説明では、持ち上げ方向のトルクの符号を−(負)、持ち下げ方向のトルクの符号を+(正)、として説明する。
● [SD000R: (Right) Details of lifting (Figs. 30 to 34)]
Next, the details of the processing of the SD000R by step S040R shown in FIG. 18 will be described with reference to FIG. In the SD000R, the control device 61 calculates the (right) lifting assist torque generated by the power assist suit in order to support the lifting work of the wearer. The processing of the SD000R shows the processing procedure for calculating the (right) lifting assist torque generated by the (right) actuator unit 4R (see FIG. 1), but the (left) actuator unit 4L (see FIG. 1). The processing procedure of the SD000L (see FIG. 18) for calculating the (left) lifting assist torque generated in () is the same, and thus the description thereof will be omitted. As shown in FIG. 31, in the lifting work of lowering the luggage held by the wearer, the (right) link angles θ L , R (t), and (left) link angles θ L , L (t) are , The forward tilt angle of the lumbar region with respect to the thigh. Further, the lifting assist torque that supports the work in the lifting direction of the wearer (direction of "wearer torque" in FIG. 31) is the lifting direction with respect to the wearer (direction of "assist torque" in FIG. 31). Generate in. Further, in the following description, the sign of the torque in the lifting direction will be described as − (negative), and the sign of the torque in the lifting direction will be described as + (positive).

SD000Rの処理にて制御装置61は、ステップSD010Rへと処理を進める。そしてステップSD010Rにて制御装置61は、(右)リンク角度θLR(t)が第1持ち下げ角度θd1以下であるか否かを判定し、(右)リンク角度θLR(t)が第1持ち下げ角度θd1以下である場合(Yes)はステップSD015Rに処理を進め、そうでない場合(No)はステップSD020Rへ処理を進める。例えば第1持ち下げ角度θd1は、10[°]程度の前傾角度であり、θLR(t)≦θd1の場合、制御装置61は、持ち下げ開始、または持ち下げ終了と判定する。 In the processing of SD000R, the control device 61 proceeds to the process of step SD010R. Then, in step SD010R, the control device 61 determines whether or not the (right) link angles θ L and R (t) are equal to or less than the first lifting angle θ d1, and the (right) link angles θ L and R (t). ) Is equal to or less than the first lifting angle θd1 (Yes), the process proceeds to step SD015R, and if not (No), the process proceeds to step SD020R. For example, the first lifting angle θd1 is a forward tilt angle of about 10 [°], and when θ L and R (t) ≦ θd1, the control device 61 determines that the lifting starts or the lifting ends.

ステップSD015Rに処理を進めた場合、制御装置61は、(右)積算アシスト量を初期化(ゼロにリセット)して、ステップSD020Rへ処理を進める。 When the process proceeds to step SD015R, the control device 61 initializes (reset to zero) the (right) integrated assist amount and proceeds to step SD020R.

ステップSD020Rに処理を進めた場合、制御装置61は、(右)増量速度CsRと、(右)装着者トルク変化量τSR(t)と、装着者トルク変化量・アシスト量特性(図32)と、に基づいて、(右)アシスト量を算出してステップSD025Rへ処理を進める。図32に示すように、例えば、(右)増量速度CsR=1、(右)装着者トルク変化量τSR(t)=τ11の場合、Cs=1のf11(x)の特性を用い、τ11に対応するτd1が、求める(右)アシスト量となる。 When the process proceeds to step SD020R, the control device 61 has (right) increase speeds C s and R , (right) wearer torque change amount τ S , R (t), and wearer torque change amount / assist amount. Based on the characteristics (FIG. 32), the (right) assist amount is calculated and the process proceeds to step SD025R. As shown in FIG. 32, for example, when (right) increase speed C s , R = 1, (right) wearer torque change amount τ S , R (t) = τ11, Cs = 1 f11 (x). Using the characteristics, τd1 corresponding to τ11 is the desired (right) assist amount.

ステップSD025Rにて制御装置61は、(右)積算アシスト量に、ステップSD020Rにて求めた(右)アシスト量を加算して(つまり、求めた(右)アシスト量を積算して)ステップSD030Rに処理を進める。 In step SD025R, the control device 61 adds the (right) assist amount obtained in step SD020R to the (right) integrated assist amount (that is, integrates the obtained (right) assist amount) to step SD030R. Proceed with processing.

ステップSD030Rにて制御装置61は、ゲインCpと、(右)リンク角度(前傾角度)θLR(t)と、前傾角度・持下トルク制限値特性(図33参照)と、に基づいて、(右)持下トルク制限値を算出してステップSD035Rへ処理を進める。図33に示すように、例えば、ゲインCp=1、(右)リンク角度(前傾角度)θLR(t)=θ11の場合、Cp=1のf21(x)の特性を用い、θ11に対応するτmax1が、求める(右)持下トルク制限値となる。なお、例えばゲインCp=2.6の場合、ゲインCp=2の特性の値と、ゲインCp=3の特性の値を求め、これらの2値からCp=2.6に相当する値を補間して求めればよい。なお図33の前傾角度・持下トルク制限値特性は、アシストトルク関連量が予め設定された複数のマップ、の1つである。 In step SD030R, the control device 61 determines the gain C p , the (right) link angle (forward tilt angle) θ L , R (t), the forward tilt angle / lifting torque limit value characteristic (see FIG. 33), and Based on (right), the lowering torque limit value is calculated and the process proceeds to step SD035R. As shown in FIG. 33, for example, when the gain C p = 1, (right) link angle (forward tilt angle) θ L , and R (t) = θ 11, the characteristic of f21 (x) of C p = 1 is used. , Τmax1 corresponding to θ11 is the desired (right) lifting torque limit value. For example, when the gain C p = 2.6, the value of the characteristic of the gain C p = 2 and the value of the characteristic of the gain C p = 3 are obtained, and these two values correspond to C p = 2.6. The value may be interpolated to obtain the value. The forward tilt angle / lifting torque limit value characteristic of FIG. 33 is one of a plurality of maps in which the assist torque related amount is set in advance.

ステップSD035Rにて制御装置61は、|(右)積算アシスト量|が|(右)持下トルク制限値|以下であるか否かを判定し、|(右)積算アシスト量|が|(右)持下トルク制限値|以下である場合(Yes)はステップSD040Rへ処理を進め、そうでない場合(No)はステップSD045Rへ処理を進める。 In step SD035R, the control device 61 determines whether or not | (right) integrated assist amount | is | (right) lowering torque limit value | or less, and | (right) integrated assist amount | is | (right). ) Lowering torque limit value | If it is less than or equal to (Yes), the process proceeds to step SD040R, and if not (No), the process proceeds to step SD045R.

ステップSD040Rに処理を進めた場合、制御装置61は、(右)積算アシスト量を(右)持ち下げアシストトルク(すなわち、(右)アシストトルク指令値τscmdR(t))に記憶して処理を終了してリターンする(図18のステップS060Rへ処理を進める)。 When the process proceeds to step SD040R, the control device 61 stores the (right) integrated assist amount in the (right) lifting assist torque (that is, (right) assist torque command value τ s , cmd , R (t)). Then, the process is completed and returned (procedure to step S060R in FIG. 18).

ステップSD045Rに処理を進めた場合、制御装置61は、(右)持下トルク制限値を(右)持ち下げアシストトルク(すなわち、(右)アシストトルク指令値τscmdR(t))に記憶して処理を終了してリターンする(図18のステップS060Rへ処理を進める)。 When the process proceeds to step SD045R, the control device 61 sets the (right) lifting torque limit value to (right) lifting assist torque (that is, (right) assist torque command value τ s , cmd , R (t)). The process is completed and returned (procedure to step S060R in FIG. 18).

上記のステップSD035R、SD040R、SD045Rにて、制御装置61は、|(右)積算アシスト量|と|(右)持下トルク制限値|と、の小さなほうを(右)持ち下げアシストトルクとする。 In the above steps SD035R, SD040R, and SD045R, the control device 61 sets the smaller of | (right) integrated assist amount | and | (right) lifting torque limit value | as (right) lifting assist torque. ..

以上の処理にて、持ち下げ作業の際の前傾角度に対応させた持ち下げアシストトルクの様子を図34に示す。図34に示す例は、時間=0にて装着者が直立状態にて荷物を持っており、前傾角度を徐々に大きくしながら時間T1にて荷物の持ち下げを完了し、時間T2まで前傾状態を維持し、前傾角度を徐々に小さくしながら直立状態に戻った場合を示している。この場合、持ち上げ方向(図34中の−(負)側)への持ち下げアシストトルクは、図34に示すものとなり、装着者の腰部の負荷を低減し、持ち下げ作業を適切にアシストすることができる。 FIG. 34 shows the state of the lifting assist torque corresponding to the forward tilt angle during the lifting work by the above processing. In the example shown in FIG. 34, the wearer is holding the luggage in an upright position at time = 0, and while gradually increasing the forward tilt angle, the lifting of the luggage is completed at time T1 and before time T2. The case where the tilted state is maintained and the forward tilt angle is gradually reduced while returning to the upright state is shown. In this case, the lifting assist torque in the lifting direction (-(negative) side in FIG. 34) is as shown in FIG. 34, reducing the load on the wearer's waist and appropriately assisting the lifting work. Can be done.

なお、装着者が前傾動作を停止させて前傾角度の変化が停止(ΔθLR(t)=0、ΔθLL(t)=0)した場合(図34の例では、時間T1から時間T2の間)、あるいは、装着者が前傾状態から前傾角度を徐々に小さくしていく直立動作(図34の例では、時間T2から時間T3の間)の最中の場合、装着者トルク変化量はゼロまたは反対方向となるので、装着者トルク変化量・アシスト量特性(図32参照)から求められるアシスト量はゼロとなる。つまり、この場合では、制御装置61は、積算アシスト量の更新を停止して保持し、保持した積算アシスト量と、持下トルク制限値と、に基づいて、(右)持ち下げアシストトルク((右)アシストトルク指令値)を求める。 When the wearer stops the forward tilting motion and the change in the forward tilting angle stops (Δθ L , R (t) = 0, Δθ L , L (t) = 0) (in the example of FIG. 34, the time (Between T1 and time T2), or during an upright operation (in the example of FIG. 34, between time T2 and time T3) in which the wearer gradually reduces the forward tilt angle from the forward leaning state. Since the wearer torque change amount is zero or in the opposite direction, the assist amount obtained from the wearer torque change amount / assist amount characteristic (see FIG. 32) is zero. That is, in this case, the control device 61 stops and holds the update of the integrated assist amount, and based on the retained integrated assist amount and the lifting torque limit value, the (right) lifting assist torque ((right) Right) Obtain the assist torque command value).

●[SU000:持ち上げの詳細(図35〜図43)]
次に図35を用いて、図18に示すステップS045によるSU000の処理の詳細について説明する。SU000にて制御装置61は、装着者の持ち上げ作業を支援するため、パワーアシストスーツにて発生させる持ち上げアシストトルクを算出する。なお、装着者が荷物を持ち上げる持ち上げ作業において、(右)リンク角度θLR(t)、(左)リンク角度θLL(t)(図31参照)は、大腿部に対する腰部の前傾角度である。また、装着者の持ち上げ方向への作業を支援する持ち上げアシストトルクは、装着者に対して持ち上げ方向(図31における「アシストトルク」の方向)に発生させる。また、以降の説明では、持ち上げ方向のトルクの符号を−(負)、持ち下げ方向のトルクの符号を+(正)、として説明する。
● [SU000: Details of lifting (Figs. 35 to 43)]
Next, with reference to FIG. 35, the details of the processing of SU000 according to step S045 shown in FIG. 18 will be described. In SU000, the control device 61 calculates the lifting assist torque generated by the power assist suit in order to support the lifting work of the wearer. In the lifting work in which the wearer lifts the luggage, the (right) link angles θ L , R (t), and (left) link angles θ L , L (t) (see FIG. 31) are the waist relative to the thigh. The forward tilt angle. Further, the lifting assist torque for supporting the work in the lifting direction of the wearer is generated in the lifting direction (direction of "assist torque" in FIG. 31) with respect to the wearer. Further, in the following description, the sign of the torque in the lifting direction will be described as − (negative), and the sign of the torque in the lifting direction will be described as + (positive).

SU000の処理にて制御装置61は、ステップSU010へと処理を進める。そしてステップSU010にて制御装置61は、SS000(図36参照)の処理を実行して、ステップSU015へ処理を進める。なお、SS000の処理は、図36の状態遷移図に示すように、持ち上げ開始から持ち上げ終了までの持ち上げ動作の全体を、動作状態S=0〜5に分割した場合において、現在の動作状態Sを判定する処理であり、詳細については後述する。 In the process of SU000, the control device 61 proceeds to the process of step SU010. Then, in step SU010, the control device 61 executes the process of SS000 (see FIG. 36) and proceeds to step SU015. In the process of SS000, as shown in the state transition diagram of FIG. 36, when the entire lifting operation from the start of lifting to the end of lifting is divided into operating states S = 0 to 5, the current operating state S is set. This is a determination process, and details will be described later.

ステップSU015にて制御装置61は、動作状態Sが0から1に遷移したタイミングであるか否かを判定し、動作状態Sが0から1に遷移したタイミングである場合(Yes)はステップSU020に処理を進め、そうでない場合(No)はステップSU030に処理を進める。 In step SU015, the control device 61 determines whether or not the operating state S has transitioned from 0 to 1, and if the operating state S has transitioned from 0 to 1 (Yes), the operation state S is set to step SU020. The process proceeds, and if not (No), the process proceeds to step SU030.

ステップSU020に処理を進めた場合、制御装置61は、(右)仮想経過時間tmapR(t)、(左)仮想経過時間tmapL(t)に0(ゼロ)を代入し、(右)持ち上げアシストトルク((右)アシストトルク指令値τscmdR(t))、(左)持ち上げアシストトルク((左)アシストトルク指令値τscmdL(t))に0(ゼロ)を代入する。その後、制御装置61は、ステップSU030に処理を進める。 When the process proceeds to step SU020, the control device 61 substitutes 0 (zero) for (right) virtual elapsed time t map , R (t), (left) virtual elapsed time t map , and L (t). (Right) Lifting assist torque ((Right) Assist torque command value τ s , cmd , R (t)), (Left) Lifting assist torque ((Left) Assist torque command value τ s , cmd , L (t)) Substitute 0 (zero). After that, the control device 61 proceeds to the process in step SU030.

●[動作状態S=1の判定と、動作状態S=1の場合の処理(図35)]
ステップSU030に処理を進めた場合、制御装置61は、ステップSU020にて判定した動作状態Sが1であるか否かを判定し、動作状態Sが1である場合(Yes)はステップSU031へ処理を進め、そうでない場合(No)はステップSU040へ処理を進める。
● [Determination of operating state S = 1 and processing when operating state S = 1 (FIG. 35)]
When the process proceeds to step SU030, the control device 61 determines whether or not the operating state S determined in step SU020 is 1, and if the operating state S is 1, (Yes), the process proceeds to step SU031. If not (No), the process proceeds to step SU040.

ステップSU031に処理を進めた場合、制御装置61は、(右)仮想経過時間tmapR(t)にタスク周期(例えば、図18に示す処理が2[ms]毎に起動される場合は、2[ms])を加算し、(左)仮想経過時間tmapL(t)にタスク周期を加算し、ステップSU032に処理を進める。(右)仮想経過時間tmapR(t)、(左)仮想経過時間tmapL(t)は、動作状態S=1になってからの(仮想的な)経過時間を示す。 When the process is advanced to step SU031, the control device 61 is (right) when the virtual elapsed time t map and R (t) are started in the task cycle (for example, when the process shown in FIG. 18 is activated every 2 [ms]). , 2 [ms]) is added, the task cycle is added to (left) virtual elapsed time t map , and L (t), and the process proceeds to step SU032. (Right) Virtual elapsed time t map , R (t), (Left) Virtual elapsed time t map , L (t) indicates the (virtual) elapsed time since the operating state S = 1.

ステップSU032にて制御装置61は、「増量速度自動」であるか否かを判定し、「増量速度自動」である場合(Yes)はステップSU033Rに処理を進め、そうでない場合(No)はステップSU034に処理を進める。 In step SU032, the control device 61 determines whether or not the increase speed is automatic, and if it is "increase speed automatic" (Yes), the process proceeds to step SU033R, and if not (No), the step Proceed to SU034.

ステップSU033Rに処理を進めた場合、制御装置61は、SS100R(図38参照)の処理を実行して、ステップSU033Lへ処理を進める。なお、SS100Rの処理(図38参照)は、(右)増量速度CsRと、(右)仮想経過時間tmapR(t)と、を変更または維持する処理であるが、(左)増量速度CsLと、(左)仮想経過時間tmapL(t)と、を変更または維持する処理であるSS100Lの処理については同様であるので説明を省略する。ステップSU033Lにて制御装置61は、SS100Lの処理を実行して、ステップSU034へ処理を進める。なお、ステップSS100Rの処理の詳細については後述する。 When the process proceeds to step SU033R, the control device 61 executes the process of SS100R (see FIG. 38) and proceeds to the process to step SU033L. The processing of SS100R (see FIG. 38) is a processing of changing or maintaining (right) increasing speeds C s and R and (right) virtual elapsed time t map and R (t), but (left). The same applies to the processing of SS100L, which is a processing for changing or maintaining the increase speeds C s and L and (left) virtual elapsed time t map and L (t), and thus the description thereof will be omitted. In step SU033L, the control device 61 executes the process of SS100L and proceeds to step SU034. The details of the process of step SS100R will be described later.

ステップSU034にて制御装置61は、(右)増量速度CsRと(左)増量速度CsLとが等しいか否かを判定し、(右)増量速度CsRと(左)増量速度CsLが等しい場合(Yes)はステップSU037Rに処理を進め、そうでない場合(No)はステップSU035に処理を進める。 In step SU034, the control device 61 determines whether or not the (right) increase speed C s , R and the (left) increase speed C s , L are equal, and the (right) increase speed C s , R and (left). ) If the increase speeds C s and L are equal (Yes), the process proceeds to step SU037R, and if not (No), the process proceeds to step SU035.

ステップSU035に処理を進めた場合、制御装置61は、(右)増量速度CsRが(左)増量速度CsLよりも大きいか否かを判定し、(右)増量速度CsRが(左)増量速度CsLよりも大きい場合(Yes)はステップSU036Aに処理を進め、そうでない場合(No)はステップSU036Bに処理を進める。 When the process proceeds to step SU035, the control device 61 determines whether or not the (right) increase speed C s and R are larger than the (left) increase speed C s and L , and (right) the increase speed C s. If R is (left) greater than the increase rate C s and L (Yes), the process proceeds to step SU036A, and if not (No), the process proceeds to step SU036B.

ステップSU036Aに処理を進めた場合、制御装置61は、(右)増量速度CsRを(左)増量速度CsLに代入してステップSU037Rに処理を進める。 When the process proceeds to step SU036A, the control device 61 substitutes (right) increase speeds C s and R for (left) increase rates C s and L and proceeds to step SU037 R.

ステップSU036Bに処理を進めた場合、制御装置61は、(左)増量速度CsLを(右)増量速度CsRに代入してステップSU037Rに処理を進める。 When the process proceeds to step SU036B, the control device 61 substitutes (left) the increase speed C s and L for the (right) increase rate C s and R and proceeds to the process to step SU037 R.

ステップSU037Rに処理を進めた場合、制御装置61は、SS170R(図42参照)の処理を実行して、ステップSU037Lへ処理を進める。なお、SS170Rの処理(図42参照)は、動作状態S=1の場合における(右)持ち上げアシストトルク((右)アシストトルク指令値τscmdR(t))を求める処理であるが、動作状態S=1の場合における(左)持ち上げアシストトルク((左)アシストトルク指令値τscmdL(t))を求める処理であるSS170Lの処理については同様であるので説明を省略する。ステップSU037Lにて制御装置61は、SS170Lの処理を実行して、処理を終了してリターンする(図18のステップS060Rへ処理を進める)。なお、ステップSS170Rの処理の詳細については後述する。 When the process proceeds to step SU037R, the control device 61 executes the process of SS170R (see FIG. 42) and proceeds to the process to step SU037L. The processing of SS170R (see FIG. 42) is a processing for obtaining (right) lifting assist torque ((right) assist torque command value τ s , cmd , R (t)) when the operating state S = 1. , The process of SS170L, which is the process of obtaining the (left) lift assist torque ((left) assist torque command value τ s , cmd , L (t)) when the operating state S = 1, is the same, so the description is omitted. To do. In step SU037L, the control device 61 executes the processing of SS170L, ends the processing, and returns (procedes to step S060R in FIG. 18). The details of the process of step SS170R will be described later.

●[動作状態S=2の判定と、動作状態S=2の場合の処理(図35)]
ステップSU040に処理を進めた場合、制御装置61は、ステップSU020にて判定した動作状態Sが2であるか否かを判定し、動作状態Sが2である場合(Yes)はステップSU041へ処理を進め、そうでない場合(No)はステップSU050へ処理を進める。
● [Determination of operating state S = 2 and processing when operating state S = 2 (FIG. 35)]
When the process proceeds to step SU040, the control device 61 determines whether or not the operating state S determined in step SU020 is 2, and if the operating state S is 2, (Yes), the process proceeds to step SU041. If not (No), the process proceeds to step SU050.

ステップSU041に処理を進めた場合、制御装置61は、(前回)動作状態Sが1であるか否かを判定し、(前回)動作状態Sが1である場合(Yes)はステップSU042に処理を進め、そうでない場合(No)はステップSU047に処理を進める。 When the process proceeds to step SU041, the control device 61 determines whether or not the (previous) operating state S is 1, and if the (previous) operating state S is 1, (Yes), the process proceeds to step SU042. If not (No), the process proceeds to step SU047.

ステップSU042に処理を進めた場合、制御装置61は、(右)仮想経過時間tmapR(t)、(左)仮想経過時間tmapL(t)に0(ゼロ)を代入してステップSU047に処理を進める。ステップSU042の処理は、動作状態Sが1――>2に遷移した場合に実行される処理である。 When the process proceeds to step SU042, the control device 61 substitutes 0 (zero) for (right) virtual elapsed time t map , R (t), (left) virtual elapsed time t map , and L (t). The process proceeds to step SU047. The process of step SU042 is a process executed when the operating state S transitions to 1-> 2.

ステップSU047に処理を進めた場合、制御装置61は、ゲインCpと、時間・持上トルク特性(図43参照)と、に基づいて、ゲインCpに対応する|最大値|を求め、求めた最大値を、(右)持ち上げアシストトルク((右)アシストトルク指令値τscmdR(t))、(左)持ち上げアシストトルク((左)アシストトルク指令値τscmdL(t))に代入して処理を終了してリターンする(図18のステップS060Rへ処理を進める)。例えば、ゲインCp=1の場合、図43のCp=1のf41(x)の特性を用い、当該|f41(x)|の最大値であるτmax11が、求める最大値である。図43に示すように、時間・持上トルク特性(持ち上げ基準特性の1つ)は、ゲインCpに応じて用意されており、制御装置61は、ゲインCpに応じて持ち上げ基準特性を変更する。なお、例えばゲインCp=2.6の場合、ゲインCp=2の特性の値と、ゲインCp=3の特性の値を求め、これらの2値からCp=2.6に相当する値を補間して求めればよい。なお図43に示す時間・持上トルク特性は、アシストトルク関連量が予め設定された複数のマップ、の1つである。 When the process proceeds to step SU047, the control device 61 obtains | maximum value | corresponding to the gain C p based on the gain C p and the time / lifting torque characteristic (see FIG. 43). The maximum value is (right) lift assist torque ((right) assist torque command value τ s , cmd , R (t)), (left) lift assist torque ((left) assist torque command value τ s , cmd , L Substitute in (t)) to end the process and return (proceed to step S060R in FIG. 18). For example, when the gain C p = 1, the characteristic of f41 (x) of C p = 1 in FIG. 43 is used, and τmax11, which is the maximum value of the | f41 (x) |, is the maximum value to be obtained. As shown in FIG. 43, the time / lifting torque characteristic (one of the lifting reference characteristics) is prepared according to the gain C p , and the control device 61 changes the lifting reference characteristic according to the gain C p. To do. For example, when the gain C p = 2.6, the value of the characteristic of the gain C p = 2 and the value of the characteristic of the gain C p = 3 are obtained, and these two values correspond to C p = 2.6. The value may be interpolated to obtain the value. The time / lifting torque characteristic shown in FIG. 43 is one of a plurality of maps in which the assist torque related amount is set in advance.

●[動作状態S=3の判定と、動作状態S=3の場合の処理(図35)]
ステップSU050に処理を進めた場合、制御装置61は、ステップSU020にて判定した動作状態Sが3であるか否かを判定し、動作状態Sが3である場合(Yes)はステップSU051へ処理を進め、そうでない場合(No)はステップSU060へ処理を進める。
● [Determination of operating state S = 3 and processing when operating state S = 3 (FIG. 35)]
When the process proceeds to step SU050, the control device 61 determines whether or not the operating state S determined in step SU020 is 3, and if the operating state S is 3, (Yes), the process proceeds to step SU051. If not (No), the process proceeds to step SU060.

ステップSU051に処理を進めた場合、制御装置61は、ゲインCpと、時間・持上トルク特性(図43参照)と、に基づいて、ゲインCpに対応する最大値を求め、求めた最大値を、(仮)(右)持ち上げアシストトルク((仮)τscmdR(t))、(仮)(左)持ち上げアシストトルク((仮)τscmdL(t))に代入してステップSU057に処理を進める。例えば、ゲインCp=1の場合、図43のCp=1のf41(x)の特性を用い、当該|f41(x)|の最大値であるτmax11が、求める最大値である。なお、例えばゲインCp=2.6の場合、ゲインCp=2の特性の値と、ゲインCp=3の特性の値を求め、これらの2値からCp=2.6に相当する値を補間して求めればよい。 When the process proceeds to step SU051, the control device 61 obtains the maximum value corresponding to the gain C p based on the gain C p and the time / lifting torque characteristic (see FIG. 43), and obtains the maximum value. Set the values as (temporary) (right) lifting assist torque ((temporary) τ s , cmd , R (t)), (temporary) (left) lifting assist torque ((temporary) τ s , cmd , L (t)) Substituted in and the process proceeds to step SU057. For example, when the gain C p = 1, the characteristic of f41 (x) of C p = 1 in FIG. 43 is used, and τmax11, which is the maximum value of the | f41 (x) |, is the maximum value to be obtained. For example, when the gain C p = 2.6, the value of the characteristic of the gain C p = 2 and the value of the characteristic of the gain C p = 3 are obtained, and these two values correspond to C p = 2.6. The value may be interpolated to obtain the value.

ステップSU057にて制御装置61は、ゲインCpと、(右)装着者トルク変化量τSR(t)と、アシスト比率・トルク減衰率特性(図45参照)と、に基づいて、(右)トルク減衰率τdRを求める。同様に制御装置61は、ゲインCpと、(左)装着者トルク変化量τSL(t)と、アシスト比率・トルク減衰率特性(図45参照)と、に基づいて、(左)トルク減衰率τdLを求める。そして制御装置61は、以下の(式7)にて(右)アシストトルク指令値τscmdR(t)を求めて記憶し、以下の(式8)にて(左)アシストトルク指令値τscmdL(t)を求めて記憶する。そして制御装置61は、処理を終了してリターンする(図18のステップS060Rへ処理を進める)。
(右)アシストトルク指令値τscmdR(t)=(仮)τscmdR(t)*(右)トルク減衰率τdR (式7)
(左)アシストトルク指令値τscmdL(t)=(仮)τscmdL(t)*(左)トルク減衰率τdL (式8)
In step SU057, the control device 61 is based on the gain C p , the (right) wearer torque change amounts τ S , R (t), and the assist ratio / torque attenuation rate characteristics (see FIG. 45). Right) Find the torque damping rates τ d and R. Similarly, the control device 61 (left) is based on the gain C p , the (left) wearer torque changes τ S , L (t), and the assist ratio / torque attenuation rate characteristics (see FIG. 45). Find the torque damping rates τ d and L. Then, the control device 61 obtains and stores the (right) assist torque command values τ s , cmd , and R (t) in the following (Equation 7), and stores the (Left) assist torque command in the following (Equation 8). Find and store the values τ s , cmd , and L (t). Then, the control device 61 ends the process and returns (proceeds with the process to step S060R in FIG. 18).
(Right) Assist torque command value τ s , cmd , R (t) = (provisional) τ s , cmd , R (t) * (right) Torque attenuation factor τ d , R (Equation 7)
(Left) Assist torque command value τ s , cmd , L (t) = (provisional) τ s , cmd , L (t) * (Left) Torque attenuation rate τ d , L (Equation 8)

例えば、ゲインCp=1の場合、制御装置61は、図44に示すゲイン・減衰係数特性に基づいて、減衰係数τsmapthre=Tb2を求める。そして制御装置61は、下記の(式9)にて、(右)アシスト比率を算出し、(式10)にて、(左)アシスト比率を算出する。なお、例えばゲインCp=2.6の場合、ゲインCp=2に対応するTb3と、ゲインCp=3に対応するTb4を求め、これらの2値(Tb3、Tb4)からCp=2.6に相当する値を補間して求めればよい。なお図44に示すゲイン・減衰係数特性は、アシストトルク関連量が予め設定された複数のマップ(複数のデータテーブル)、の1つである。
(右)アシスト比率=[τsmapthre−(右)装着者トルク変化量τSR(t)]/τsmapthre (式9)
(左)アシスト比率=[τsmapthre−(左)装着者トルク変化量τSL(t)]/τsmapthre (式10)
For example, when the gain C p = 1, the control device 61 obtains the attenuation coefficients τ s , map , and thre = Tb2 based on the gain / attenuation coefficient characteristics shown in FIG. 44. Then, the control device 61 calculates the (right) assist ratio by the following (Equation 9), and calculates the (left) assist ratio by (Equation 10). For example, when the gain C p = 2.6, Tb3 corresponding to the gain C p = 2 and Tb4 corresponding to the gain C p = 3 are obtained, and C p = 2 from these two values (Tb3, Tb4). It may be obtained by interpolating the value corresponding to 6.6. The gain / attenuation coefficient characteristic shown in FIG. 44 is one of a plurality of maps (a plurality of data tables) in which an assist torque-related amount is set in advance.
(Right) Assist ratio = [τ s , map , thre − (Right) Wearer torque change amount τ S , R (t)] / τ s , map , thre (Equation 9)
(Left) Assist ratio = [τ s , map , thre − (Left) Wearer torque change amount τ S , L (t)] / τ s , map , thre (Equation 10)

そして制御装置61は、(右)アシスト比率と、アシスト比率・トルク減衰率特性(図45参照)と、に基づいて、(右)トルク減衰率τdRを求め、(左)アシスト比率と、アシスト比率・トルク減衰率特性(図45参照)と、に基づいて、(左)トルク減衰率τdLを求める。そして制御装置61は、(仮)τscmdR(t)*(右)トルク減衰率τdRを(右)持ち上げアシストトルク((右)アシストトルク指令値τscmdR(t))に記憶し、(仮)τscmdL(t)*(左)トルク減衰率τdLを(左)持ち上げアシストトルク((左)アシストトルク指令値τscmdL(t))に記憶する。 Then, the control device 61 obtains (right) torque attenuation rates τ d and R based on the (right) assist ratio and the assist ratio / torque attenuation rate characteristics (see FIG. 45), and obtains the (right) torque attenuation rates τ d and R , and obtains the (left) assist ratio. , Assist ratio / torque attenuation rate characteristics (see FIG. 45), and (left) torque attenuation rate τ d , L are obtained. Then, the control device 61 lifts (provisional) τ s , cmd , R (t) * (right) torque attenuation rate τ d , R (right) and assist torque ((right) assist torque command value τ s , cmd , R. Stored in (t)), (provisional) τ s , cmd , L (t) * (left) torque attenuation rate τ d , L is (left) lifted assist torque ((left) assist torque command value τ s , cmd , L (t)).

●[動作状態S=4の判定と、動作状態S=4の場合の処理(図35)]
ステップSU060に処理を進めた場合、制御装置61は、ステップSU020にて判定した動作状態Sが4であるか否かを判定し、動作状態Sが4である場合(Yes)はステップSU061へ処理を進め、そうでない場合(No)はステップSU077へ処理を進める。
● [Determination of operating state S = 4 and processing when operating state S = 4 (FIG. 35)]
When the process proceeds to step SU060, the control device 61 determines whether or not the operating state S determined in step SU020 is 4, and if the operating state S is 4, (Yes), the process proceeds to step SU061. If not (No), the process proceeds to step SU077.

ステップSU061に処理を進めた場合、制御装置61は、(右)仮想経過時間tmapR(t)にタスク周期(例えば、図18に示す処理が2[ms]毎に起動される場合は、2[ms])を加算し、(左)仮想経過時間tmapL(t)にタスク周期を加算し、ステップSU062に処理を進める。(右)仮想経過時間tmapR(t)、(左)仮想経過時間tmapL(t)は、動作状態S=4になってからの(仮想的な)経過時間を示す。 When the process proceeds to step SU061, the control device 61 is (right) when the virtual elapsed time t map and R (t) are started in the task cycle (for example, when the process shown in FIG. 18 is activated every 2 [ms]). , 2 [ms]) is added, the task cycle is added to (left) virtual elapsed time t map , and L (t), and the process proceeds to step SU062. (Right) Virtual elapsed time t map , R (t), (Left) Virtual elapsed time t map , L (t) indicates the (virtual) elapsed time since the operating state S = 4.

ステップSU062にて制御装置61は、現在のτscmdR(t)を、(前回)τscmdR(t−1)に代入し、現在のτscmdL(t)を、(前回)τscmdL(t−1)に代入してステップSU067に処理を進める。 In step SU062, the controller 61 substitutes the current τ s , cmd , R (t) for (previous) τ s , cmd , R (t-1), and substitutes the current τ s , cmd , L (t-1). ) Is substituted into (previous) τ s , cmd , and L (t-1), and the process proceeds to step SU067.

ステップSU067にて制御装置61は、以下の(式11)にて(右)アシストトルク指令値τscmdR(t)を求めて記憶し、(式12)にて(左)アシストトルク指令値τscmdL(t)を求めて記憶する。なお、減衰係数K1は予め設定した係数であり、例えば0.9に設定されている。そして制御装置61は、処理を終了してリターンする(図18のステップS060Rへ処理を進める)。
(右)アシストトルク指令値τscmdR(t)=K1*(前回)τscmdR(t−1) (式11)
(左)アシストトルク指令値τscmdL(t)=K1*(前回)τscmdL(t−1) (式12)
In step SU067, the control device 61 obtains and stores (right) assist torque command values τ s , cmd , and R (t) in the following (Equation 11), and (Left) assist torque in (Equation 12). Obtain and store the command values τ s , cmd , and L (t). The attenuation coefficient K1 is a preset coefficient, and is set to, for example, 0.9. Then, the control device 61 ends the process and returns (proceeds with the process to step S060R in FIG. 18).
(Right) Assist torque command value τ s , cmd , R (t) = K1 * (previous) τ s , cmd , R (t-1) (Equation 11)
(Left) Assist torque command value τ s , cmd , L (t) = K1 * (previous) τ s , cmd , L (t-1) (Equation 12)

●[動作状態S=5の場合の処理(図35)]
ステップSU077に処理を進めた場合、制御装置61は、以下の(式13)にて(右)アシストトルク指令値τscmdR(t)を求めて記憶し、(式14)にて(左)アシストトルク指令値τscmdL(t)を求めて記憶する。そして制御装置61は、処理を終了してリターンする(図18のステップS060Rへ処理を進める)。
(右)アシストトルク指令値τscmdR(t)=0 (式13)
(左)アシストトルク指令値τscmdL(t)=0 (式14)
● [Processing when operating state S = 5 (FIG. 35)]
When the process proceeds to step SU077, the control device 61 obtains and stores (right) assist torque command values τ s , cmd , and R (t) in the following (Equation 13), and stores them in (Equation 14). (Left) Assist torque command values τ s , cmd , and L (t) are obtained and stored. Then, the control device 61 ends the process and returns (proceeds with the process to step S060R in FIG. 18).
(Right) Assist torque command value τ s , cmd , R (t) = 0 (Equation 13)
(Left) Assist torque command value τ s , cmd , L (t) = 0 (Equation 14)

以上に説明したように、持ち上げ作業時には、制御装置61は、持ち上げ状態に応じて動作状態Sを0から5へと順番に遷移させ、それぞれの動作状態Sに対応させて予め設定された算出方法に従って、(右)持ち上げアシストトルク((右)アシストトルク指令値τscmdR(t))、(左)持ち上げアシストトルク((左)アシストトルク指令値τscmdL(t))を求める。 As described above, at the time of lifting work, the control device 61 shifts the operating state S from 0 to 5 in order according to the lifting state, and a preset calculation method corresponding to each operating state S. According to (right) lift assist torque ((right) assist torque command value τ s , cmd , R (t)), (left) lift assist torque ((left) assist torque command value τ s , cmd , L (t)) ).

●[SS000:動作状態判定の詳細(図36)]
次に図36を用いて、図35に示すステップSU010によるSS000の処理の詳細について説明する。SS000にて制御装置61は、装着者の持ち上げ作業における持ち上げ状態に応じた動作状態S=0〜5を判定する。動作状態Sの概略は、図37に示すように、装着者が直立状態から前傾を開始した(前作業の前傾が終了した状態)、持ち上げ動作を開始した時点である動作状態S=0、持ち上げ動作を開始した後に遷移する動作状態S=1、荷物の持ち上げ動作状態S=2、徐々に前傾角度を小さくする動作状態S=3、S=4、荷物の持ち上げを完了して直立状態となった動作状態S=5、である。動作状態Sは、(右)仮想経過時間tmapR(t)、(左)仮想経過時間tmapL(t)、(右)リンク角度(前傾角度)θLR(t)、(左)リンク角度(前傾角度)θLL(t)、(右)装着者トルク変化量τSR(t)、(左)装着者トルク変化量τSL(t)、の少なくとも1つを含む持ち上げ状態に対応させて設定されている。
● [SS000: Details of operating state determination (FIG. 36)]
Next, the details of the processing of SS000 by step SU010 shown in FIG. 35 will be described with reference to FIG. At SS000, the control device 61 determines the operating state S = 0 to 5 according to the lifting state in the lifting work of the wearer. As shown in FIG. 37, the outline of the operating state S is the operating state S = 0 at the time when the wearer starts the forward tilting from the upright state (the state in which the forward tilting of the previous work is completed) and starts the lifting operation. , Operation state S = 1, transition after starting the lifting operation, Luggage lifting operation state S = 2, Operation state S = 3, S = 4, which gradually reduces the forward tilt angle, Upright after completing the lifting of the luggage The operating state S = 5, which is in the state. The operating state S is (right) virtual elapsed time t map , R (t), (left) virtual elapsed time t map , L (t), (right) link angle (forward tilt angle) θ L , R (t). , (Left) Link angle (forward tilt angle) θ L , L (t), (Right) Wearer torque change τ S , R (t), (Left) Wearer torque change τ S , L (t) It is set corresponding to a lifting state including at least one of.

●[動作状態S=0の場合]
以下、図36に示す状態遷移図を用いて、動作状態Sの判定手順について説明する。図36に示すように、持ち上げを開始したというイベントev00にて、制御装置61は、動作状態Sが0であると判定する。なお、持ち上げを開始したか否かの判定は、(右)リンク角度θLR(t)、(左)リンク角度θLL(t)、(右)リンク角度変化量ΔθLR(t)、(左)リンク角度変化量ΔθLL(t)、(右)装着者トルク変化量τSR(t)、(左)装着者トルク変化量τSL(t)等に基づいて判定することができる。動作状態S=0の場合、制御装置61は、イベントev01が検出されると、動作状態Sを0から1に遷移させる。なお、イベントev01は、「常時」であり、図35のステップSU015に示すように、制御装置61は、動作状態S=0にした後、無条件に動作状態S=1に遷移させる。
● [When operating state S = 0]
Hereinafter, the procedure for determining the operating state S will be described with reference to the state transition diagram shown in FIG. As shown in FIG. 36, at the event ev00 that the lifting is started, the control device 61 determines that the operating state S is 0. The determination of whether or not the lifting is started is made by (right) link angle θ L , R (t), (left) link angle θ L , L (t), (right) link angle change amount Δθ L , R. (T), (Left) Link angle change amount Δθ L , L (t), (Right) Wearer torque change amount τ S , R (t), (Left) Wearer torque change amount τ S , L (t) It can be determined based on the above. When the operating state S = 0, the control device 61 shifts the operating state S from 0 to 1 when the event ev01 is detected. The event ev01 is "always", and as shown in step SU015 of FIG. 35, the control device 61 unconditionally transitions to the operating state S = 1 after setting the operating state S = 0.

●[動作状態S=1の場合]
制御装置61は、動作状態S=1の場合、イベントev12が検出されると、動作状態Sを1から2に遷移させる。なお、制御装置61は、イベントev12が検出されない場合、動作状態S=1を維持する。イベントev12は、例えば、(右)仮想経過時間tmapR(t)≧(右)tmapthre1が成立時、または、(左)仮想経過時間tmapL(t)≧(左)tmapthre1が成立時、または、持ち上げ作業の終了に近い前傾角度に(右)リンク角度(前傾角度)θLR(t)、(左)リンク角度(前傾角度)θLL(t)のいずれかがなった時、が成立時である。なお、(右)tmapthre1は、(右)増量速度CsRと、増量速度・遷移時間特性(図40参照)と、に基づいて決定され、(左)tmapthre1は、(左)増量速度CsLと、増量速度・遷移時間特性(図40参照)と、に基づいて決定される。
● [When operating state S = 1]
When the operation state S = 1, the control device 61 shifts the operation state S from 1 to 2 when the event ev12 is detected. The control device 61 maintains the operating state S = 1 when the event ev12 is not detected. The event ev12 is, for example, when (right) virtual elapsed time t map , R (t) ≧ (right) t map , thre1 is established, or (left) virtual elapsed time t map , L (t) ≧ (left). When t map , thre1 is established, or at the forward tilt angle near the end of the lifting work (right) link angle ( forward tilt angle) θ L , R (t), (left) link angle (forward tilt angle) θ L , L (t) is the time when is established. Note that (right) t map and thre1 are determined based on (right) increasing speeds C s and R and increasing speed / transition time characteristics (see FIG. 40), and (left) t map and thre1 are determined. (Left) It is determined based on the increase rate C s and L and the increase rate / transition time characteristic (see FIG. 40).

●[動作状態S=2の場合]
制御装置61は、動作状態S=2の場合、イベントev23が検出されると、動作状態Sを2から3に遷移させる。なお、制御装置61は、イベントev23が検出されない場合、動作状態S=2を維持する。イベントev23は、例えば、(右)装着者トルク変化量τSR(t)または(左)装着者トルク変化量τSL(t)が持ち上げ作業の終了に近い相対的に弱くなったとき、または、(右)リンク角度(前傾角度)θLR(t)または(左)リンク角度(前傾角度)θLL(t)が持ち上げ作業の終了に近い前傾角度になった時、が成立時である。
● [When operating state S = 2]
When the operation state S = 2, the control device 61 shifts the operation state S from 2 to 3 when the event ev23 is detected. The control device 61 maintains the operating state S = 2 when the event ev23 is not detected. In event ev23, for example, (right) wearer torque change amount τ S , R (t) or (left) wearer torque change amount τ S , L (t) became relatively weak near the end of the lifting work. When, or (right) link angle (forward tilt angle) θ L , R (t) or (left) link angle (forward tilt angle) θ L , L (t) becomes a forward tilt angle near the end of lifting work. When it becomes, it is the time when is established.

●[動作状態S=3の場合]
制御装置61は、動作状態S=3の場合、イベントev34が検出されると、動作状態Sを3から4に遷移させる。なお、制御装置61は、イベントev34が検出されない場合、動作状態S=3を維持する。イベントev34は、例えば、(右)装着者トルク変化量τSR(t)≧τsmapthre、または、(左)装着者トルク変化量τSL(t)≧τsmapthre、または、(右)リンク角度(前傾角度)θLR(t)または(左)リンク角度(前傾角度)θLL(t)が持ち上げ作業の終了に近い前傾角度になった時、が成立時である。なお、τsmapthreは、ゲインCpと、ゲイン・減衰係数特性(図44参照)と、に基づいて決定される。
● [When operating state S = 3]
When the operation state S = 3, the control device 61 shifts the operation state S from 3 to 4 when the event ev34 is detected. The control device 61 maintains the operating state S = 3 when the event ev34 is not detected. The event ev34 is, for example, (right) wearer torque change amount τ S , R (t) ≧ τ s , map , thre , or (left) wearer torque change amount τ S , L (t) ≧ τ s , map , thre , or (right) link angle ( forward tilt angle) θ L , R (t) or (left) link angle (forward tilt angle) θ L , L (t) forward tilt near the end of lifting work When it becomes an angle, is the time when is established. Note that τ s , map , and thre are determined based on the gain C p and the gain / attenuation coefficient characteristics (see FIG. 44).

●[動作状態S=4の場合]
制御装置61は、動作状態S=4の場合、イベントev45が検出されると、動作状態Sを4から5に遷移させる。なお、制御装置61は、イベントev45が検出されない場合、動作状態S=4を維持する。イベントev45は、例えば、(右)仮想経過時間tmapR(t)≧状態判定時間t41(例えば、0.15[sec]程度)、または、(左)仮想経過時間tmapL(t)≧状態判定時間t41(例えば、0.15[sec]程度)、が成立時である。
● [When operating state S = 4]
When the operation state S = 4, the control device 61 shifts the operation state S from 4 to 5 when the event ev45 is detected. The control device 61 maintains the operating state S = 4 when the event ev45 is not detected. The event ev45 is, for example, (right) virtual elapsed time t map , R (t) ≥ state determination time t41 (for example, about 0.15 [sec]), or (left) virtual elapsed time t map , L (t). ) ≧ State determination time t41 (for example, about 0.15 [sec]) is established.

●[動作状態S=5の場合]
制御装置61は、動作状態S=5の場合、イベントev50が検出されると、動作状態Sを5から0に遷移させる。なお、制御装置61は、イベントev50が検出されない場合、動作状態S=5を維持する。イベントev50は、持ち上げ作業の開始であるが、持ち上げ作業が終了したのち、S=0へ戻る。
● [When operating state S = 5]
When the operation state S = 5, the control device 61 shifts the operation state S from 5 to 0 when the event ev50 is detected. The control device 61 maintains the operating state S = 5 when the event ev50 is not detected. Event ev50 is the start of the lifting work, but returns to S = 0 after the lifting work is completed.

●[SS100R:(右)増量速度の切り替え判定の詳細(図38)]
次に図38を用いて、図35に示すステップSU033RによるSS100Rの処理の詳細について説明する。SS100Rにて制御装置61は、装着者の持ち上げ動作に応じて、(右)増量速度CsRを−1〜4における適切な値へと自動的に切り替える。なお、SS100Rの処理は、(右)増量速度CsRを自動的に切り替える処理手順を示しているが、(左)増量速度CsLを自動的に切り替えるSS100L(図35参照)の処理手順については同様であるので説明を省略する。
● [SS100R: (Right) Details of determination of switching of increase speed (Fig. 38)]
Next, the details of the processing of SS100R by step SU033R shown in FIG. 35 will be described with reference to FIG. 38. In SS100R, the control device 61 automatically switches (right) the increase speeds C s and R to appropriate values in -1 to 4 according to the lifting operation of the wearer. The processing of SS100R shows the processing procedure of (right) automatically switching the increase speed C s and R , but (left) of SS100L (see FIG. 35) that automatically switches the increase speed C s and L. Since the processing procedure is the same, the description thereof will be omitted.

SS100Rの処理にて制御装置61は、ステップSS110Rへと処理を進める。そしてステップSS110Rにて制御装置61は、現在の(右)増量速度CsRを前回CsRに記憶してステップSS115Rに処理を進める。 In the processing of SS100R, the control device 61 proceeds to the process of step SS110R. Then, in step SS110R, the control device 61 stores the current (right) increase speeds C s and R in the previous C s and R , and proceeds to the process in step SS115R.

ステップSS115Rにて制御装置61は、切替停止カウンタが起動中であるか否かを判定し、切替停止カウンタが起動中である場合(Yes)はステップSS120Rへ処理を進め、そうでない場合(No)はステップSS125Rへ処理を進める。なお、切替停止カウンタは、ステップSS140R、SS145Rにて、(右)増量速度CsRを切り替え(変更)た際に起動されるカウンタである。 In step SS115R, the control device 61 determines whether or not the switching stop counter is starting, and if the switching stop counter is starting (Yes), the process proceeds to step SS120R, and if not (No). Proceeds to step SS125R. The switching stop counter is a counter that is activated when (right) the increase speeds C s and R are switched (changed) in steps SS140R and SS145R.

ステップSS120Rに処理を進めた場合、制御装置61は、切替停止カウンタが切替待機時間以上であるか否かを判定し、切替停止カウンタが切替待機時間以上である場合(Yes)はステップSS125Rへと処理を進め、そうでない場合(No)はステップSS150Rへ処理を進める。 When the process proceeds to step SS120R, the control device 61 determines whether or not the switching stop counter is equal to or longer than the switching standby time, and if the switching stop counter is equal to or longer than the switching standby time (Yes), the process proceeds to step SS125R. The process proceeds, and if not (No), the process proceeds to step SS150R.

ステップSS125Rに処理を進めた場合、制御装置61は、持上経過時間tup(t)と、時間・切替下限特性(図39参照)と、に基づいて、現在の持上経過時間tup(t)に対応する切替下限τsmas1(t)を求める。また制御装置61は、現在の(右)増量速度CsRと、持上経過時間tup(t)と、時間切替上限特性(図39参照)と、に基づいて、現在の持上経過時間tup(t)に対応する切替上限τsmas2(t)を求める。なお、持上経過時間tup(t)は、持ち上げを開始した(動作状態Sが0――>1に遷移した)タイミングからの経過時間である。そして制御装置61、ステップSS130Rへ処理を進める。なお図39に示す例は、時間T1にて(P1の位置にて)|(右)装着者トルク変化量τSR(t)|>|切替上限τsmas2(t)|となった状態、及び、時間T3にて(P2の位置にて))|(右)装着者トルク変化量τSR(t)|<|切替上限τsmas1(t)|となった状態の例を示している。 When the process proceeded to step SS125R, the control device 61, lifting the elapsed time t Stay up-(t), and time-switching limit characteristic (see FIG. 39), on the basis, the current lifting elapsed time t Stay up-( Find the switching lower limit τ s and mas1 (t) corresponding to t). Further, the control device 61 is based on the current (right) increase speeds C s and R , the elapsed lift time t up (t), and the time switching upper limit characteristic (see FIG. 39), and the current lift progress. Find the switching upper limit τ s and mas2 (t) corresponding to the time t up (t). The lift elapsed time t up (t) is the elapsed time from the timing at which the lifting is started (the operating state S transitions to 0-> 1). Then, the process proceeds to the control device 61 and step SS130R. In the example shown in FIG. 39, at time T1 (at the position of P1) | (right), the wearer torque change amount τ S , R (t) |> | switching upper limit τ s , mas2 (t) | (At the position of P2)) | (Right) Wearer torque change amount τ S , R (t) | <| Switching upper limit τ s , mas1 (t) | An example of is shown.

ステップSS130Rにて制御装置61は、|(右)装着者トルク変化量τSR(t)|が|切替下限τsmas1(t)|未満であるか否かを判定し、|(右)装着者トルク変化量τSR(t)|が|切替下限τsmas1(t)|未満である場合(Yes)はステップSS145Rへ処理を進め、そうでない場合(No)はステップSS135Rへ処理を進める。 In step SS130R, the control device 61 determines whether or not | (right) wearer torque change amount τ S , R (t) | is less than | switching lower limit τ s , mas1 (t) |, and | ( Right) If the wearer torque change amount τ S , R (t) | is less than | switching lower limit τ s , mas1 (t) | (Yes), the process proceeds to step SS145R, otherwise (No) is a step. Proceed to process to SS135R.

ステップSS135Rに処理を進めた場合、制御装置61は、|(右)装着者トルク変化量τSR(t)|が|切替上限τsmas2(t)|より大きいか否かを判定し、|(右)装着者トルク変化量τSR(t)|が|切替上限τsmas2(t)|より大きい場合(Yes)はステップSS140Rへ処理を進め、そうでない場合(No)はステップSS150Rへ処理を進める。 When the process proceeds to step SS135R, the control device 61 determines whether or not | (right) wearer torque change amount τ S , R (t) | is larger than | switching upper limit τ s , mas2 (t) |. If | (right) wearer torque change amount τ S , R (t) | is larger than | switching upper limit τ s , mas2 (t) | (Yes), the process proceeds to step SS140R, and if not (No) ) Proceeds to step SS150R.

ステップSS140Rに処理を進めた場合、制御装置61は、(右)増量速度CsRの値を1だけ増加(ただし、最大値=4にガード)させ、切替停止カウンタを起動して、ステップSS150Rに処理を進める。 When the process proceeds to step SS140R, the control device 61 (right) increases the values of the increase speeds C s and R by 1 (however, guards to the maximum value = 4), activates the switching stop counter, and steps. Proceed with processing to SS150R.

ステップSS145Rに処理を進めた場合、制御装置61は、(右)増量速度CsRの値を1だけ減少(ただし、最小値=−1にガード)させ、切替停止カウンタを起動して、ステップSS150Rに処理を進める。 When the process proceeds to step SS145R, the control device 61 reduces (right) the values of the increase speeds C s and R by 1 (however, guards to the minimum value = -1), activates the switching stop counter, and activates the switching stop counter. The process proceeds to step SS150R.

ステップSS150Rに処理を進めた場合、制御装置61は、(右)増量速度CsRと、増量速度・遷移時間特性(図40参照)と、に基づいて、(右)tmapthre1を求め、ステップS155Rに処理を進める。なお、(右)tmapthre1は、動作状態の判定(動作状態1――>2への遷移の判定)等に使用される。 When the process proceeds to step SS150R, the control device 61 sets (right) t map and thre 1 based on (right) increasing speeds C s and R and increasing speed / transition time characteristics (see FIG. 40). The process proceeds to step S155R. The (right) t map and thre1 are used for determining the operating state (determining the transition to the operating state 1-> 2) and the like.

ステップSS155Rにて制御装置61は、今回の(現在の)(右)増量速度CsRが前回CsR(ステップSS110R参照)と等しいか否かを判定し、等しい場合(Yes)は処理を終了してリターンし(図35のステップSU033Lへ戻り)、等しくない場合(No)はステップSS160Rへ処理を進める。 In step SS155R, the control device 61 determines whether the current (current) (right) increase speed C s and R are equal to the previous C s and R (see step SS110R), and if they are equal (Yes). The process is completed and returned (returns to step SU033L in FIG. 35), and if they are not equal (No), the process proceeds to step SS160R.

ステップSS160Rに処理を進めた場合、制御装置61は、前回CsRと、(右)仮想経過時間tmapR(t)と、時間・アシスト量特性(図41参照)と、ゲインCpと、時間・持上トルク特性(図43参照)と、に基づいて、仮持上アシストトルクA1(t)を算出する。例えば制御装置61は、前回CsR=3の場合、図41に示すように、CsR=3に対応するf33(x)と(右)仮想経過時間tmapR(t)から仮持上アシストトルクA1(t)を算出する。図41に示すように、時間・アシスト量特性(持ち上げ基準特性の1つ)は、(右)増量速度CsR、(左)増量速度CsL、に応じて用意されており、制御装置61は、(右)増量速度CsR、(左)増量速度CsL、に応じて持ち上げ基準特性を変更する。 When the process proceeds to step SS160R, the control device 61 has the previous C s , R , (right) virtual elapsed time t map , R (t), time / assist amount characteristics (see FIG. 41), and gain C. The temporary lifting assist torque A1 (t) is calculated based on p and the time / lifting torque characteristics (see FIG. 43). For example, in the case of the previous C s and R = 3, the control device 61 has f33 (x) corresponding to C s and R = 3 and (right) virtual elapsed time t map and R (t) as shown in FIG. The temporary lifting assist torque A1 (t) is calculated from the above. As shown in FIG. 41, the time / assist amount characteristic (one of the lifting reference characteristics) is prepared according to (right) increase speed C s , R , (left) increase speed C s , L. The control device 61 changes the lifting reference characteristic according to (right) increasing speed C s , R , (left) increasing speed C s , L.

そして制御装置61は、今回の(現在の)(右)増量速度CsRと、時間・アシスト量特性(図41参照)と、ゲインCpと、時間・持上トルク特性(図43参照)と、に基づいて、仮持上アシストトルクA1(t)となる、トルク偏差縮小仮想経過時間tmapR(s)を算出し、算出したトルク偏差縮小仮想経過時間tmapR(s)を、(右)仮想経過時間tmapR(t)に代入する(書き替える)。なお、時間・持上トルク特性を使用する際、例えばゲインCp=2.6の場合、ゲインCp=2の特性の値と、ゲインCp=3の特性の値を求め、これらの2値からCp=2.6に相当する値を補間して求めればよい。例えば制御装置61は、今回の(現在の)(右)増量速度CsR=4の場合、図41に示すように、CsR=4に対応するf34(x)と仮持上アシストトルクA1(t)からトルク偏差縮小仮想経過時間tmapR(s)を算出し、トルク偏差縮小仮想経過時間tmapR(s)を(右)仮想経過時間tmapR(t)に代入する。そして制御装置61は、処理を終了してリターンする(図35のステップSU033Lへ戻る)。(右)仮想経過時間tmapR(t)の書き替えは、所定動作状態Sに遷移している場合(この場合、動作状態S=1に遷移している場合)、前記選定した持ち上げ基準特性(前回の(右)増量速度CsRに対応する、時間・アシスト量特性(図41参照))に基づいて求めた持ち上げアシストトルク(仮持上アシストトルクA1(t))と、現在選定している持ち上げ基準特性(今回(現在)の(右)増量速度CsRに対応する、時間・アシスト量特性(図41参照))と、の偏差を縮小する切替時トルク偏差縮小補正に相当する。 The control device 61 has the current (current) (right) increase speeds C s and R , the time / assist amount characteristic (see FIG. 41), the gain C p, and the time / lifting torque characteristic (see FIG. 43). ) and, on the basis, a temporary lift assist torque A1 (t), the torque deviation reduced virtual elapsed time t map, calculates R (s), calculated torque deviation reduced virtual elapsed time t map, R (s ) Is substituted (rewritten) in (right) virtual elapsed time t map and R (t). When using the time / lifting torque characteristics, for example, when the gain C p = 2.6, the value of the characteristic of the gain C p = 2 and the value of the characteristic of the gain C p = 3 are obtained, and these 2 are obtained. The value corresponding to C p = 2.6 may be interpolated from the value to obtain the value. For example, in the case of the current (current) (right) increase speed C s , R = 4, the control device 61 is temporarily lifted with f34 (x) corresponding to C s , R = 4, as shown in FIG. The torque deviation reduction virtual elapsed time t map and R (s) are calculated from the assist torque A1 (t), and the torque deviation reduction virtual elapsed time t map and R (s) are (right) virtual elapsed time t map and R (t). ). Then, the control device 61 finishes the process and returns (returns to step SU033L in FIG. 35). (Right) The virtual elapsed time t map and R (t) are rewritten when the predetermined operating state S is transitioned (in this case, when the operating state S = 1 is transitioned), the above-selected lifting standard is used. Lifting assist torque (temporary lifting assist torque A1 (t)) obtained based on the characteristics (time / assist amount characteristics (see Fig. 41) corresponding to the previous (right) increase speeds C s and R ) and the current Torque deviation reduction correction at the time of switching to reduce the deviation between the selected lifting reference characteristics (this time (current) (right) increase speed C s , R corresponding time / assist amount characteristics (see Fig. 41)) Corresponds to.

以上の説明において、時間・アシスト量特性(図41参照)、時間・持上トルク特性及び前傾角度・持上最大トルク特性(図43参照)は、持ち上げ方向へのトルクである持ち上げアシストトルクが設定された、複数の持ち上げ基準特性に相当している。そして制御装置61は、適切な持ち上げ基準特性を選定し、選定した持ち上げ基準特性に基づいて、持ち上げアシストトルクを求め、求めた持ち上げアシストトルクをアシストトルクとして、アシストトルクに基づいてアクチュエータユニットを駆動する。なお、時間・持上トルク特性を使用する際、例えばゲインCp=2.6の場合、ゲインCp=2の特性の値と、ゲインCp=3の特性の値を求め、これらの2値からCp=2.6に相当する値を補間して求めればよい。 In the above description, the time / assist amount characteristic (see FIG. 41), the time / lifting torque characteristic, and the forward tilt angle / maximum lifting torque characteristic (see FIG. 43) are the lifting assist torque which is the torque in the lifting direction. Corresponds to multiple lift reference characteristics that have been set. Then, the control device 61 selects an appropriate lifting reference characteristic, obtains a lifting assist torque based on the selected lifting reference characteristic, uses the obtained lifting assist torque as an assist torque, and drives the actuator unit based on the assist torque. .. When using the time / lifting torque characteristics, for example, when the gain C p = 2.6, the value of the characteristic of the gain C p = 2 and the value of the characteristic of the gain C p = 3 are obtained, and these 2 are obtained. The value corresponding to C p = 2.6 may be interpolated from the value to obtain the value.

●[SS170R:(右)アシストトルク算出の詳細(図42)]
次に図42を用いて、図35に示すステップSU037RによるSS170Rの処理の詳細について説明する。SS170Rにて制御装置61は、(右)持ち上げアシストトルク((右)アシストトルク指令値)τscmdR(t)を求める。なお、SS170Rの処理は、(右)持ち上げアシストトルク((右)アシストトルク指令値)τscmdR(t)を求める処理手順を示しているが、(左)持ち上げアシストトルク((左)アシストトルク指令値)τscmdL(t)を求めるSS170L(図35参照)処理手順については同様であるので説明を省略する。
● [SS170R: (Right) Details of assist torque calculation (Fig. 42)]
Next, the details of the processing of SS170R by step SU037R shown in FIG. 35 will be described with reference to FIG. 42. At SS170R, the control device 61 obtains (right) lifting assist torque ((right) assist torque command value) τ s , cmd , and R (t). The processing of SS170R shows the processing procedure for obtaining (right) lifting assist torque ((right) assist torque command value) τ s , cmd , R (t), but (left) lifting assist torque ((left) ) Assist torque command value) τ s , cmd , L (t) SS170L (see FIG. 35) The processing procedure is the same, so the description will be omitted.

SS170Rの処理にて制御装置61は、ステップSS175Rへと処理を進める。そしてステップSS175Rにて制御装置61は、今回の(現在の)(右)増量速度CsRと、(右)仮想経過時間tmapR(t)と、ゲインCpと、時間・アシスト量特性(図41参照)と、時間・持上トルク特性(図43参照)と、に基づいて、(仮)τscmdR(t)を算出し、ステップSS177Rへ処理を進める。例えば制御装置61は、今回の(現在の)(右)増量速度CsR=3の場合、図41に示すように、CsR=3に対応するf33(x)と(右)仮想経過時間tmapR(t)から求めたアシストトルクA1(t)を、(仮)τscmdR(t)に記憶する。なお、時間・持上トルク特性を使用する際、例えばゲインCp=2.6の場合、ゲインCp=2の特性の値と、ゲインCp=3の特性の値を求め、これらの2値からCp=2.6に相当する値を補間して求めればよい。 In the processing of SS170R, the control device 61 proceeds to the process of step SS175R. Then, in step SS175R, the control device 61 sets the current (current) (right) increase speed C s , R , (right) virtual elapsed time t map , R (t), gain C p , and time assist. Based on the quantity characteristic (see FIG. 41) and the time / lifting torque characteristic (see FIG. 43), (provisional) τ s , cmd , and R (t) are calculated, and the process proceeds to step SS177R. For example, in the case of the current (current) (right) increase rate C s , R = 3, the control device 61 has f33 (x) and (right) corresponding to C s , R = 3, as shown in FIG. virtual elapsed time t map, the assist torque A1 obtained from R (t) a (t), and stores (temporarily) τ s, cmd, the R (t). When using the time / lifting torque characteristics, for example, when the gain C p = 2.6, the value of the characteristic of the gain C p = 2 and the value of the characteristic of the gain C p = 3 are obtained, and these 2 are obtained. The value corresponding to C p = 2.6 may be interpolated from the value to obtain the value.

ステップSS177Rにて制御装置61は、前傾角度と、前傾角度・持上最大トルク特性(図43参照)と、に基づいて、(右)トルク上限値τsmaxR(t)を算出し、ステップSS180Rへ処理を進める。例えば制御装置61は、図43に示す前傾角度・持上最大トルク特性と(右)リンク角度(前傾角度)θLR(t)から求めた持上最大トルクB1(t)を、(右)トルク上限値τsmaxR(t)に記憶する。持上トルクは、前傾角度が小さいときに大きくなり過ぎないように「前傾角度・持上最大トルク特性」によって、トルク値が制限される。 In step SS177R, the control device 61 sets the (right) torque upper limit values τ s , max , and R (t) based on the forward tilt angle and the forward tilt angle / maximum lifting torque characteristic (see FIG. 43). Calculate and proceed to step SS180R. For example, the control device 61 obtains the forward tilt angle / maximum lift torque characteristic shown in FIG. 43, the (right) link angle (forward tilt angle) θ L , and the maximum lift torque B1 (t) obtained from R (t). (Right) Stored in torque upper limit values τ s , max , and R (t). The lift torque is limited by the "forward tilt angle / maximum lift torque characteristic" so that it does not become too large when the forward tilt angle is small.

ステップSS180Rにて制御装置61は、|(仮)τscmdR(t)|が|(右)トルク上限値τsmaxR(t)|より大きいか否かを判定し、大きい場合(Yes)はステップSS185Rに処理を進め、そうでない場合(No)はステップSS187Rに処理を進める。 In step SS180R, the control device 61 determines whether | (provisional) τ s , cmd , R (t) | is larger than | (right) torque upper limit τ s , max , R (t) |. If it is large (Yes), the process proceeds to step SS185R, and if it is not (No), the process proceeds to step SS187R.

ステップSS185Rに処理を進めた場合、制御装置61は、(右)持ち上げアシストトルク((右)アシストトルク指令値τscmdR(t))に(右)トルク上限値τsmaxR(t)を記憶し、処理を終了してリターンする(図35のステップSU037Lへ戻る)。 When the process proceeds to step SS185R, the control device 61 sets the (right) lifting assist torque ((right) assist torque command value τ s , cmd , R (t)) to the (right) torque upper limit value τ s , max , R (t) is stored, processing is completed, and the process returns (returning to step SU037L in FIG. 35).

ステップSS187Rに処理を進めた場合、制御装置61は、(右)持ち上げアシストトルク((右)アシストトルク指令値τscmdR(t))に(仮)τscmdR(t)を記憶し、処理を終了してリターンする(図35のステップSU037Lへ戻る)。 When the process proceeds to step SS187R, the control device 61 sets the (right) lift assist torque ((right) assist torque command value τ s , cmd , R (t)) to (provisional) τ s , cmd , R (t). ) Is stored, the process is completed, and the process returns (returning to step SU037L in FIG. 35).

以上、本実施の形態にて説明したパワーアシストスーツ1は、シンプルな構成で装着者への装着が容易である。また、持ち下げ作業に対するアシスト制御、持ち上げ作業に対するアシスト制御が、シンプルな制御とされており、荷物の持ち上げ作業、荷物の持ち下げ作業を、適切にアシストすることができる。また、荷物の持上動作や持下動作をアシストする際、装着者が手にしている荷物の質量または重量に応じてアシストトルクの大きさを自動的に調整して装着者に違和感や不満を与えることをより抑制する(アシストの調和性が向上させる)ことができる。また、装着者が荷物を手にしていない場合、不要なアシストトルクを発生させないことができる(ゲインCp=0の時、アシストトルクをほとんど発生させない設定にできる)ので、荷物を手にしていない装着者の動作を阻害することがない。 As described above, the power assist suit 1 described in the present embodiment has a simple configuration and can be easily attached to the wearer. Further, the assist control for the lifting work and the assist control for the lifting work are simple controls, and the lifting work and the lifting work of the luggage can be appropriately assisted. In addition, when assisting the lifting and lowering movements of luggage, the magnitude of the assist torque is automatically adjusted according to the mass or weight of the luggage held by the wearer, causing the wearer to feel uncomfortable or dissatisfied. It is possible to suppress giving (improve the harmony of assist). In addition, when the wearer does not have the luggage, it is possible to prevent unnecessary assist torque from being generated (when the gain C p = 0, the assist torque can be set to be hardly generated), so the luggage is not in the hand. It does not interfere with the wearer's movements.

本発明のパワーアシストスーツの構造、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、本実施の形態にて説明したフローチャート等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10参照)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。 The structure, configuration, shape, appearance, processing procedure, etc. of the power assist suit of the present invention can be variously changed, added, or deleted without changing the gist of the present invention. For example, the processing procedure of the control device is not limited to the flowchart or the like described in the present embodiment. Further, in the description of the present embodiment, an example using the spiral spring 45R (see FIG. 10) has been described, but a torsion spring (torsion bar or torsion bar spring) may be used instead of the spiral spring.

本実施の形態にて説明したパワーアシストスーツ1では、ベルトを締めた状態に保持する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 power assist suit 1 described in the present embodiment, an example in which a footjob or a buckle is used as a belt holding member for holding the belt in a tightened state has been described. Then, although the example in which the belt or the like is connected and released by the buckle has been described, the belt or the like may be connected and released by a belt holding member different from the buckle. Further, although the pulled belt is prevented from loosening by passing the belt through the footjob, a belt holding member other than the footjob may be used. Further, a belt holding member having both functions of a footjob and a buckle may be used.

本実施の形態の説明では、操作ユニットR1に、ゲインUP操作部R1BU及びゲインDOWN操作部R1BDと、増量速度UP操作部R1CU及び増量速度DOWN操作部R1CDと、の双方を有する例を説明した。しかし、ゲインUP操作部R1BU及びゲインDOWN操作部R1BDと、増量速度UP操作部R1CU及び増量速度DOWN操作部R1CDと、の少なくとも一方を有するように構成してもよい。 In the description of the present embodiment, an example has been described in which the operation unit R1 has both a gain UP operation unit R1BU and a gain DOWN operation unit R1BD, and an increase speed UP operation unit R1CU and an increase speed DOWN operation unit R1CD. However, it may be configured to have at least one of a gain UP operation unit R1BU and a gain DOWN operation unit R1BD, and an increase speed UP operation unit R1CU and an increase speed DOWN operation unit R1CD.

本実施の形態にて説明したパワーアシストスーツ1は、操作ユニットR1から、ゲイン、増量速度、等を変更可能とした例を説明したが、制御装置61に(無線または有線で通信する)通信手段64(図15参照)を設け、スマートフォン等からの通信にて変更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15参照)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、装着者情報とアシスト情報とが有る。装着者情報は、例えば、装着者トルクや装着者の姿勢などを含み、装着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15中の実モータ軸角度θrMR)、出力リンク回動角度(図15中の実リンク角度θL)、動作モード、ゲイン、増量速度などを含み、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、パワーアシストスーツ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、パワーアシストスーツ1に固有(すなわち、装着者に固有)の最適な設定値(ゲイン、増量速度等の最適な値)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、パワーアシストスーツ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。解析システムで装着者の動作、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、装着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、ゲイン、増量速度)に基づいて、自身の動作を調整する(例えば、ゲイン、増量速度を、受信したゲイン、増量速度に変更する)。 In the power assist suit 1 described in the present embodiment, an example in which the gain, the increase speed, etc. can be changed from the operation unit R1 has been described, but the communication means (communicate wirelessly or by wire) with the control device 61. 64 (see FIG. 15) may be provided so that the change can be made by communication from a smartphone or the like. Further, the control device 61 is provided with a communication means 64 (see FIG. 15) (which communicates wirelessly or by wire), various data are collected by the control device 61, and the collected data is collected at a predetermined timing (always, at regular time intervals,). It may be sent to the analysis system after the assist operation is completed. For example, the collected data includes wearer information and assist information. The wearer information includes, for example, the wearer torque and the posture of the wearer, and is information about the wearer. The assist information includes, for example, the assist torque, the rotation angle of the electric motor (actuator) (actual motor shaft angle θ rM , R in FIG. 15), the output link rotation angle (actual link angle θ L in FIG. 15), and the operation. Information about the input and output of the left and right actuator units, including the mode, gain, and speed increase speed. The analysis system is a system prepared separately from the power assist suit, for example, an external personal computer, a server, a PLC (Programmable Logic Controller), a CNC (Computerized Numerical Control) device, etc. connected by a network (LAN). It is an embedded system. Then, the analysis system analyzes (calculates) the optimum set values (optimal values such as gain and increase speed) specific to the power assist suit 1 (that is, specific to the wearer), and the analysis result (calculated result). The analysis information including the optimum set value may be transmitted to the control device 61 (communication means 64) of the power assist suit 1. By analyzing the wearer's movements, assist force, etc. with the analysis system, it is possible to output the optimum assist torque in consideration of the type of work (repetition, lifting height, etc.) and the wearer's ability. Then, the left and right actuator units adjust their own operation based on the analysis information (for example, gain, increase speed) received from the analysis system (for example, the gain and increase speed are changed to the received gain and increase speed). ).

本実施の形態の説明では、装着者質量Mと荷物質量mを用いてゲインCpを求める例を説明したが、重力加速度gを用いて、装着者重量(M*g)と荷物重量(m*g)を用いてゲインCpを求めるようにしてもよい。 In the description of the present embodiment, an example of obtaining the gain C p using the wearer mass M and the luggage mass m has been described, but the wearer weight (M * g) and the luggage weight (m) are used by using the gravitational acceleration g. * G) may be used to obtain the gain C p .

本実施の形態の説明では、装着者の左右の足裏に荷重検出手段を設ける例を説明したが、装着者の左右の手に手袋を装着させて、左右の手袋に荷重検出手段を設けるようにしてもよい。この場合、荷重検出手段にて検出した荷重から荷物質量(または荷物重量)を検出することが可能であり、検出した荷物質量(または荷物重量)をゲインCpに換算すればよい。また、左右の足裏、または、左右の手袋、に荷重検出手段を設ける代わりに、荷重の有無を検出するスイッチを複数設けるようにしてもよい。例えば各スイッチを、2[kg]以上でONするスイッチとすれば、ONとなっているスイッチの数に応じて、概略の荷物重量を検出することができる。 In the description of the present embodiment, an example in which load detecting means are provided on the left and right soles of the wearer has been described, but gloves are worn on the left and right hands of the wearer, and load detecting means are provided on the left and right gloves. It may be. In this case, the load mass (or load weight) can be detected from the load detected by the load detecting means, and the detected load weight (or load weight) may be converted into a gain C p . Further, instead of providing the load detecting means on the left and right soles or the left and right gloves, a plurality of switches for detecting the presence or absence of a load may be provided. For example, if each switch is a switch that is turned on by 2 [kg] or more, the approximate load weight can be detected according to the number of the switches that are turned on.

1 パワーアシストスーツ
2 身体装着具
4 アクチュエータユニット
4AR 連結ベース
4L 左アクチュエータユニット
4R 右アクチュエータユニット
10 腰サポート部
11L 左腰装着部
11LA 左腰部
11LB 左臀部
11R 右腰装着部
11RA 右腰部
11RB 右臀部
11RC、11LC 切欠部
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 取付孔
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)
19R、19L 連結ベルト
19RS、19LS 連結リング
20、20A ジャケット部
21L 左胸装着部
21R 右胸装着部
21F 面ファスナ
23L、24L 左肩ベルト
23R、24R 右肩ベルト
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)
24RS、24LS ベルト接続部
25L、26L 左腋ベルト
25R、26R 右腋ベルト
25RS、25LS ベルト接続部
25RL 密着ベルト
26LK 左腋ベルト保持部材(左腋コキ)
26RK 右腋ベルト保持部材(右腋コキ)
28R、28L 固定部
29R、29L、29RD、29LD 連結ベルト
29RK、29LK 連結ベルト保持部材(連結コキ)
29RS、29LS 連結部
30 フレーム部
31 メインフレーム
31H ベルト接続孔
31SR、31SL 支持体
31L 接続部(左回動軸部)
31R 接続部(右回動軸部)
32L 左サブフレーム
32R 右サブフレーム
33RS、33LS 取出口
37 バックパック部
37C 背当て部
37FL、37FR ベルト接続部
37G クッション
40R、40L トルク発生部
40RY 回動軸線
40RS、40LS 連結部
41R アクチュエータベース部
41RB カバー
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、43LS 出力リンク回動角度検出手段((右大腿)角度検出手段、トルク検出手段、右トルク関連量検出手段)
45R、45L 渦巻バネ(トルク検出手段)
47R、47L 電動モータ(アクチュエータ)
47RA 出力軸
47RS、47LS モータ回転角度検出手段(トルク検出手段、右トルク関連量検出手段)
48R サブフレーム
50R、50RA 出力リンク
51R アシストアーム(第1リンク)
51RJ、52RJ、53RJ 回動軸線
51RS 第1ジョイント部
52R、52RA 第2リンク
52RS 第2ジョイント部
53R、53RA 第3リンク
53RS 第3ジョイント部
54R 大腿装着部(身体保持部)
55R 大腿ベルト
56R 連結部材
57R 膝下ベルト
61 制御装置(制御手段)
61A 調整判定部
61B 入力処理部
61C トルク変化量等計算部
61D 動作モード判定部
61E 選択部
61F 持ち下げアシストトルク計算部
61G 持ち上げアシストトルク計算部
61H 歩行アシストトルク計算部
61I 制御指令値計算部
61J 荷重判定部
61K 故障検出処理部
62 モータドライバ
63 電源ユニット
64 通信手段
66 制御手段(CPU)
67 記憶手段(記憶装置)
71L、71R 荷重検出ユニット
72L、72R、73L、73R 荷重検出手段
75 加速度検出手段
av、aw、az 身体動作加速度
B10 調整判定ブロック
B20 入力処理ブロック
B30 トルク変化量等計算ブロック
B35 故障検出処理ブロック
B40 動作モード判定ブロック
B45 荷重判定ブロック
B50 アシストトルク計算ブロック
B51 持ち下げアシストトルク計算ブロック
B52 持ち上げアシストトルク計算ブロック
B53 歩行アシストトルク計算ブロック
B54 選択ブロック
B60 制御指令値計算ブロック
S51、S52 切替スイッチ
p ゲイン
sR (右)増量速度
sL (左)増量速度
F 抗力
Ks (渦巻バネ45Rの)バネ定数
M 装着者質量
m 荷物質量
G ギア減速比
P プーリ減速比
R1 操作ユニット
R1BS ゲイン自動/手動切替操作部
R1BU ゲインUP操作部(ゲイン変更手段、動作切替手段)
R1BD ゲインDOWN操作部(ゲイン変更手段)
R1CU 増量速度UP操作部(増量速度変更手段)
R1CD 増量速度DOWN操作部(増量速度変更手段)
R1K 体重計測操作部
S 動作状態
mapR(t) (右)仮想経過時間
mapL(t) (左)仮想経過時間
mapR(s) トルク偏差縮小仮想経過時間
θrMR(t)、θrML(t) 実モータ軸角度
θL 実リンク角度(姿勢角度)
θLR(t) (右)リンク角度(前傾角度)
θLL(t) (左)リンク角度(前傾角度)
ΔθLR(t) (右)リンク角度変化量(角速度関連量)
ΔθLL(t) (左)リンク角度変化量(角速度関連量)
τSR(t) (右)装着者トルク変化量
τSL(t) (左)装着者トルク変化量
τscmdR(t) (右)アシストトルク((右)アシストトルク指令値)
τscmdL(t) (左)アシストトルク((左)アシストトルク指令値)
τSPR(t) (右)バネトルク
τSPL(t) (左)バネトルク
1 Power Assist Suit 2 Body Wear 4 Actuator Unit 4AR Connection Base 4L Left Waist Unit 4R Right Waist Unit 10 Waist Support 11L Left Waist Wear 11LA Left Waist 11LB Left Waist 11R Right Waist Wear 11RA Right Waist 11RB Right Waist 11RC, 11LC Notch 13LA Left waist tightening belt 13LB Waist belt holding member (waist buckle)
13RA Right waist tightening belt 13RB Waist belt holding member (waist buckle)
15R, 15L Mounting hole 15Y Virtual rotation axis 16A Back waist belt 16B Upper buttock belt 16C Lower buttock belt 17LA Left pelvic upper belt 17LB Left pelvic lower belt 17LC Upper left belt holding member (upper left footjob)
17LD lower left belt holding member (lower left footjob)
17RA Right pelvis upper belt 17RB Right pelvis lower belt 17RC Upper right belt holding member (upper right footjob)
17RD lower right belt holding member (lower right footjob)
19R, 19L Connecting belt 19RS, 19LS Connecting ring 20, 20A Jacket part 21L Left chest mounting part 21R Right chest mounting part 21F Hook-and-loop fastener 23L, 24L Left shoulder belt 23R, 24R Right shoulder belt 23LK Left shoulder belt holding member (left shoulder footjob)
23RK Right shoulder belt holding member (Right shoulder footjob)
24RS, 24LS Belt connection 25L, 26L Left axillary belt 25R, 26R Right axillary belt 25RS, 25LS Belt connection 25RL Adhesion belt 26LK Left axillary belt holding member (left axillary footjob)
26RK Right axillary belt holding member (right axillary footjob)
28R, 28L Fixed part 29R, 29L, 29RD, 29LD Connecting belt 29RK, 29LK Connecting belt holding member (connecting foot)
29RS, 29LS Connection part 30 Frame part 31 Main frame 31H Belt connection hole 31SR, 31SL Support 31L Connection part (counterclockwise rotation shaft part)
31R connection part (clockwise rotation shaft part)
32L Left subframe 32R Right subframe 33RS, 33LS Outlet 37 Backpack part 37C Backrest part 37FL, 37FR Belt connection part 37G Cushion 40R, 40L Torque generator 40RY Rotation axis 40RS, 40LS Connection part 41R Actuator base part 41RB cover 42R reducer 42RA reduction shaft 42RB speed increase shaft 43RA, 43RC pulley 43RD flange 43RE transmission shaft 43RS, 43LS output link rotation angle detection means ((right thigh) angle detection means, torque detection means, right torque related amount detection means)
45R, 45L spiral spring (torque detecting means)
47R, 47L electric motor (actuator)
47RA Output shaft 47RS, 47LS Motor rotation angle detecting means (torque detecting means, right torque related amount detecting means)
48R Subframe 50R, 50RA Output Link 51R Assist Arm (1st Link)
51RJ, 52RJ, 53RJ Rotating axis 51RS 1st joint 52R, 52RA 2nd link 52RS 2nd joint 53R, 53RA 3rd link 53RS 3rd joint 54R Femur mounting part (body holding part)
55R Femur belt 56R Connecting member 57R Below-the-knee belt 61 Control device (control means)
61A Adjustment judgment unit 61B Input processing unit 61C Torque change amount calculation unit 61D Operation mode judgment unit 61E Selection unit 61F Lifting assist torque calculation unit 61G Lifting assist torque calculation unit 61H Walking assist torque calculation unit 61I Control command value calculation unit 61J Load Judgment unit 61K Failure detection processing unit 62 Motor driver 63 Power supply unit 64 Communication means 66 Control means (CPU)
67 Storage means (storage device)
71L, 71R Load detection unit 72L, 72R, 73L, 73R Load detection means 75 Acceleration detection means av, aw, az Body movement acceleration B10 Adjustment judgment block B20 Input processing block B30 Torque change amount calculation block B35 Failure detection processing block B40 Operation Mode judgment block B45 Load judgment block B50 Assist torque calculation block B51 Lifting assist torque calculation block B52 Lifting assist torque calculation block B53 Walking assist torque calculation block B54 Selection block B60 Control command value calculation block S51, S52 Changeover switch C p Gain C s , R (Right) Weight increase speed C s , L (Left) Weight increase speed F Resistance force Ks (Swirl spring 45R) Spring constant M Wearer mass m Luggage mass n G Gear reduction ratio n P Pulley reduction ratio R1 Operation unit R1BS Gain automatic / Manual switching operation unit R1BU gain UP operation unit (gain changing means, operation switching means)
R1BD gain DOWN operation unit (gain changing means)
R1CU increase speed UP operation unit (increase speed changing means)
R1CD increase speed DOWN operation unit (increase rate changing means)
R1K Weight measurement operation unit S Operating state t map , R (t) (Right) Virtual elapsed time t map , L (t) (Left) Virtual elapsed time t map , R (s) Torque deviation reduction Virtual elapsed time θ rM , R (t), θ rM , L (t) Real motor shaft angle θ L Real link angle (attitude angle)
θ L , R (t) (right) Link angle (forward tilt angle)
θ L , L (t) (Left) Link angle (forward tilt angle)
Δθ L , R (t) (Right) Link angle change amount (angular velocity related amount)
Δθ L , L (t) (Left) Link angle change amount (angular velocity related amount)
τ S , R (t) (Right) Wearer torque change τ S , L (t) (Left) Wearer torque change τ s , cmd , R (t) (Right) Assist torque ((Right) Assist torque Command value)
τ s , cmd , L (t) (left) assist torque ((left) assist torque command value)
τ SP , R (t) (right) spring torque τ SP , L (t) (left) spring torque

Claims (12)

装着者の少なくとも腰回りに装着される身体装着具と、
前記身体装着具と前記装着者の左大腿部に装着されて、前記装着者の腰部に対する前記左大腿部の動作を支援するアシストトルクを発生する左アクチュエータユニットと、
前記身体装着具と前記装着者の右大腿部に装着されて、前記装着者の腰部に対する前記右大腿部の動作を支援するアシストトルクを発生する右アクチュエータユニットと、
前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットとを制御する制御装置と、
を備え、
前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれは、
前記装着者の左大腿部又は右大腿部に装着されて、前記左大腿部又は前記右大腿部の関節回りに回動する出力リンクと、
前記出力リンクを介して前記左大腿部又は前記右大腿部の前記関節回りの回動をアシストするアシストトルクを発生する出力軸を有するアクチュエータと、
一端部が前記出力リンクに接続され、他端部が前記アクチュエータの前記出力軸に接続されて、前記装着者の力で回動された前記出力リンクから入力される装着者トルクと、前記出力軸から入力される前記アシストトルクと、を合成した合成トルクを蓄える弾性部材と、
前記弾性部材の変形状態を検出する変形状態検出装置と、
を有し、
前記制御装置は、
前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれの前記変形状態検出装置によって検出された前記弾性部材の変形状態に基づいて、それぞれの前記弾性部材に蓄えられた前記合成トルクを取得する合成トルク取得部と、
前記合成トルク取得部を介して取得したそれぞれの前記弾性部材に蓄えられた前記合成トルクに基づいて、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれの前記弾性部材が故障するか否かを判定するバネ故障判定部と、
を有する、
パワーアシストスーツ。
Body wear that is worn at least around the waist of the wearer,
A left actuator unit that is attached to the body wearer and the left thigh of the wearer and generates an assist torque that supports the movement of the left thigh with respect to the waist of the wearer.
A right actuator unit that is attached to the body wearer and the wearer's right thigh and generates an assist torque that supports the movement of the right thigh with respect to the wearer's waist.
A control device that controls the left actuator unit and the right actuator unit,
With
Each of the left actuator unit and the right actuator unit
An output link that is attached to the left thigh or right thigh of the wearer and rotates around the joint of the left thigh or the right thigh.
An actuator having an output shaft that generates an assist torque that assists the rotation of the left thigh or the right thigh around the joint via the output link.
One end is connected to the output link, the other end is connected to the output shaft of the actuator, and the wearer torque input from the output link rotated by the force of the wearer and the output shaft. An elastic member that stores the combined torque of the assist torque input from
A deformation state detection device that detects the deformation state of the elastic member,
Have,
The control device is
A combined torque acquisition unit that acquires the combined torque stored in each of the elastic members based on the deformed state of the elastic member detected by the deformation state detecting devices of the left actuator unit and the right actuator unit. When,
Based on the combined torque stored in each of the elastic members acquired through the combined torque acquisition unit, it is determined whether or not each of the elastic members of the left actuator unit and the right actuator unit fails. Spring failure judgment unit and
Have,
Power assist suit.
請求項1に記載のパワーアシストスーツにおいて、
前記バネ故障判定部は、
前記合成トルク取得部を介して取得した前記合成トルクが、所定のトルク閾値以上の場合に、前記弾性部材が故障すると判定する、
パワーアシストスーツ。
In the power assist suit according to claim 1,
The spring failure determination unit
When the combined torque acquired through the combined torque acquisition unit is equal to or greater than a predetermined torque threshold value, it is determined that the elastic member fails.
Power assist suit.
請求項1又は請求項2に記載のパワーアシストスーツにおいて、
前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットに電力を供給する電源ユニットを備え、
前記制御装置は、
前記バネ故障判定部によって前記弾性部材が故障すると判定された場合には、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットへの電力の供給を停止するように制御する電力供給制御部を有する、
パワーアシストスーツ。
In the power assist suit according to claim 1 or 2.
A power supply unit that supplies electric power to the left actuator unit and the right actuator unit is provided.
The control device is
It has a power supply control unit that controls to stop the supply of electric power to the left actuator unit and the right actuator unit when the spring failure determination unit determines that the elastic member fails.
Power assist suit.
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のパワーアシストスーツにおいて、
前記変形状態検出装置は、
前記出力軸の回転角度を検出する出力軸回転角度検出装置と、
前記出力リンクの回動角度を検出する出力リンク回動角度検出装置と、
を有し、
前記合成トルク取得部は、
前記出力軸回転角度検出装置によって検出された前記出力軸の回転角度と、前記出力リンク回動角度検出装置によって検出された前記出力リンクの回動角度とに基づいて前記合成トルクを取得する、
パワーアシストスーツ。
In the power assist suit according to any one of claims 1 to 3.
The deformation state detection device is
An output shaft rotation angle detection device that detects the rotation angle of the output shaft,
An output link rotation angle detection device that detects the rotation angle of the output link,
Have,
The combined torque acquisition unit
The combined torque is acquired based on the rotation angle of the output shaft detected by the output shaft rotation angle detection device and the rotation angle of the output link detected by the output link rotation angle detection device.
Power assist suit.
請求項4に記載のパワーアシストスーツにおいて、
前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれは、
減速軸が前記出力リンクに接続されると共に、増速軸が前記出力リンク回動角度検出装置に接続された減速機を有する、
パワーアシストスーツ。
In the power assist suit according to claim 4,
Each of the left actuator unit and the right actuator unit
A speed reducer having a speed reduction shaft connected to the output link and a speed increase shaft connected to the output link rotation angle detection device.
Power assist suit.
装着者の少なくとも腰回りに装着される身体装着具と、
前記身体装着具と前記装着者の左大腿部に装着されて、前記装着者の腰部に対する前記左大腿部の動作を支援するアシストトルクを発生する左アクチュエータユニットと、
前記身体装着具と前記装着者の右大腿部に装着されて、前記装着者の腰部に対する前記右大腿部の動作を支援するアシストトルクを発生する右アクチュエータユニットと、
前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットに電力を供給する電源ユニットと、
前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットとを制御する制御装置と、
を備え、
前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれは、
前記装着者の左大腿部又は右大腿部に装着されて、前記左大腿部又は前記右大腿部の関節回りに回動する出力リンクと、
前記出力リンクを介して前記左大腿部又は前記右大腿部の前記関節回りの回動をアシストするアシストトルクを発生する出力軸を有するアクチュエータと、
一端部が前記出力リンクに接続され、他端部が前記アクチュエータの前記出力軸に接続されて、前記装着者の力で回動された前記出力リンクから入力される装着者トルクと、前記出力軸から入力される前記アシストトルクと、を合成した合成トルクを蓄える弾性部材と、
前記弾性部材の変形状態を検出する変形状態検出装置と、
を有し、
前記制御装置は、
前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれの前記変形状態検出装置によって検出された前記弾性部材の変形状態に基づいて、それぞれの前記弾性部材に蓄えられた前記合成トルクを取得する合成トルク取得部と、
前記合成トルク取得部を介して取得したそれぞれの前記弾性部材に蓄えられた前記合成トルクに基づいて、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれの前記出力リンクを回動させる第1回動トルクを取得する第1回動トルク取得部と、
前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれに供給される電流値を検出する電流検出部と、
前記電流検出部によって検出された前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれに供給される前記電流値に基づいて、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれの前記出力リンクを回動させる第2回動トルクを取得する第2回動トルク取得部と、
前記第1回動トルクと前記第2回動トルクとの差に基づいて、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれの前記変形状態検出装置が故障しているか否かを判定する装置故障判定部と、
を有する、
パワーアシストスーツ。
Body wear that is worn at least around the waist of the wearer,
A left actuator unit that is attached to the body wearer and the left thigh of the wearer and generates an assist torque that supports the movement of the left thigh with respect to the waist of the wearer.
A right actuator unit that is attached to the body wearer and the wearer's right thigh and generates an assist torque that supports the movement of the right thigh with respect to the wearer's waist.
A power supply unit that supplies electric power to the left actuator unit and the right actuator unit,
A control device that controls the left actuator unit and the right actuator unit,
With
Each of the left actuator unit and the right actuator unit
An output link that is attached to the left thigh or right thigh of the wearer and rotates around the joint of the left thigh or the right thigh.
An actuator having an output shaft that generates an assist torque that assists the rotation of the left thigh or the right thigh around the joint via the output link.
One end is connected to the output link, the other end is connected to the output shaft of the actuator, and the wearer torque input from the output link rotated by the force of the wearer and the output shaft. An elastic member that stores the combined torque of the assist torque input from
A deformation state detection device that detects the deformation state of the elastic member,
Have,
The control device is
A combined torque acquisition unit that acquires the combined torque stored in each of the elastic members based on the deformed state of the elastic member detected by the deformation state detecting devices of the left actuator unit and the right actuator unit. When,
The first rotation torque for rotating the output links of the left actuator unit and the right actuator unit based on the combined torque stored in each of the elastic members acquired through the combined torque acquisition unit. The first rotation torque acquisition unit to acquire
A current detection unit that detects the current value supplied to each of the left actuator unit and the right actuator unit, and
The output link of each of the left actuator unit and the right actuator unit is rotated based on the current value supplied to each of the left actuator unit and the right actuator unit detected by the current detection unit. A second rotation torque acquisition unit that acquires two rotation torques,
Device failure determination for determining whether or not the deformation state detection devices of the left actuator unit and the right actuator unit are failed based on the difference between the first rotation torque and the second rotation torque. Department and
Have,
Power assist suit.
請求項6に記載のパワーアシストスーツにおいて、
前記装置故障判定部は、
前記第1回動トルクと前記第2回動トルクとの差が、所定の誤差閾値以上の場合に、前記変形状態検出装置が故障していると判定する、
パワーアシストスーツ。
In the power assist suit according to claim 6,
The device failure determination unit
When the difference between the first rotation torque and the second rotation torque is equal to or greater than a predetermined error threshold value, it is determined that the deformation state detection device has failed.
Power assist suit.
請求項6又は請求項7に記載のパワーアシストスーツにおいて、
前記制御装置は、
前記装置故障判定部によって前記左アクチュエータユニット又は前記右アクチュエータユニットの前記変形状態検出装置が故障していると判定された場合には、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットへの電力の供給を停止するように制御する電力供給制御部を有する、
パワーアシストスーツ。
In the power assist suit according to claim 6 or 7.
The control device is
When the device failure determination unit determines that the left actuator unit or the deformation state detection device of the right actuator unit has failed, the supply of electric power to the left actuator unit and the right actuator unit is stopped. Has a power supply control unit that controls
Power assist suit.
請求項6乃至請求項8のいずれか1項に記載のパワーアシストスーツにおいて、
前記変形状態検出装置は、
前記出力軸の回転角度を検出する出力軸回転角度検出装置と、
前記出力リンクの回動角度を検出する出力リンク回動角度検出装置と、
を有し、
前記合成トルク取得部は、
前記出力軸回転角度検出装置によって検出された前記出力軸の回転角度と、前記出力リンク回動角度検出装置によって検出された前記出力リンクの回動角度とに基づいて前記合成トルクを取得する、
パワーアシストスーツ。
In the power assist suit according to any one of claims 6 to 8.
The deformation state detection device is
An output shaft rotation angle detection device that detects the rotation angle of the output shaft,
An output link rotation angle detection device that detects the rotation angle of the output link,
Have,
The combined torque acquisition unit
The combined torque is acquired based on the rotation angle of the output shaft detected by the output shaft rotation angle detection device and the rotation angle of the output link detected by the output link rotation angle detection device.
Power assist suit.
請求項9に記載のパワーアシストスーツにおいて、
前記装置故障判定部は、
前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれの前記第1回動トルクと前記第2回動トルクとの差に基づいて、前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれの前記出力リンク回動角度検出装置が故障しているか否かを判定する、
パワーアシストスーツ。
In the power assist suit according to claim 9.
The device failure determination unit
The output link rotation angle of each of the left actuator unit and the right actuator unit is based on the difference between the first rotation torque and the second rotation torque of the left actuator unit and the right actuator unit. Determine if the detector is out of order,
Power assist suit.
請求項9又は請求項10に記載のパワーアシストスーツにおいて、
前記左アクチュエータユニットと前記右アクチュエータユニットのそれぞれは、
減速軸が前記出力リンクに接続されると共に、増速軸が前記出力リンク回動角度検出装置に接続された減速機を有する、
パワーアシストスーツ。
In the power assist suit according to claim 9 or 10.
Each of the left actuator unit and the right actuator unit
A speed reducer having a speed reduction shaft connected to the output link and a speed increase shaft connected to the output link rotation angle detection device.
Power assist suit.
請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載のパワーアシストスーツにおいて、
前記弾性部材は、渦巻バネを含む、
パワーアシストスーツ。
In the power assist suit according to any one of claims 1 to 11.
The elastic member includes a spiral spring.
Power assist suit.
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