JP2021074864A - アシスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】利用者の上半身に装着される第一装着具と、左右それぞれの脚部に装着される第二装着具との間で、左右独立してアシスト力を発生させることができる技術を提供する。【解決手段】アシスト装置１０は、利用者Ｒの上半身に装着される第一装着具１１と、左右の脚部に装着される第二装着具１２と、第一装着具１１と第二装着具１２とにわたって利用者Ｒの背面側に沿って設けられる１３ベルト体と、第一装着具１１又は第二装着具１２に設けられベルト体１３の巻き取り動作及び送り出し動作を行うアクチュエータ１４とを備える。ベルト体１３は、左ベルト体１３Ａと、右ベルト体１３Ｂと、を含み、アクチュエータ１４は、左ベルト体１３Ａが巻き掛けられる第一駆動プーリ３５Ａと、第一駆動プーリ３５Ａを駆動する第一モータ３３Ａと、右ベルト体１３Ｂが巻き掛けられる第二駆動プーリ３５Ｂと、第二駆動プーリ３５Ｂを駆動する第二モータ３３Ｂと、を備える。【選択図】 図５

Description

本発明は、アシスト装置に関する。

利用者（人）の身体に装着され、その利用者の作業を補助するアシスト装置が様々提案されている。アシスト装置を利用する利用者は、例えば重量物を持ち上げる場合であっても、小さな力（小さな負担）で作業を行うことが可能となる。このようなアシスト装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２０１８−１９９２０５号公報

特許文献１に開示されているアシスト装置は、利用者に装着する金属製等のフレームを有する。そのフレームに搭載されているアクチュエータの出力が、リンク機構を通じて、利用者の上半身と下半身とに伝達される。これにより、例えば重量物を持ち上げる動作が補助される。

利用者が補助を要する動作としては、重量物を持ち上げる等の負荷が大きい動作の他に、例えば、病人又は高齢者等の人に対して日常生活行動の援助（介助）を行う動作がある。利用者が負荷の大きい作業を行う場合、特許文献１に開示されているような高出力のアシスト装置が効果的である。

ところで、利用者が、病人又は高齢者等の被介護者に対する援助を行う場合、高出力のアシスト装置は過剰性能となる場合がある。また、高出力のアシスト装置では、リンク機構及び金属製等のフレームのような剛体部材が多く用いられていて、高出力を得るために、重厚な構成となっている。そのため、アシスト装置の重量が重くなり、剛体部材によって利用者の動きが制限される。

そこで、本願発明者は、軽量かつ装着感の良いアシスト装置について出願している（特願２０１９−１６６１７８）。
上記先行出願に係るアシスト装置は、利用者の肩部及び胸部の少なくとも一方に装着される第一装着具と、前記利用者の左右の脚部それぞれ又は腰部に装着される第二装着具と、前記第一装着具と前記第二装着具とにわたって前記利用者の背面側に沿って設けられるベルト体と、前記第一装着具又は前記第二装着具に設けられ前記ベルト体の一部の巻き取り及び送り出しを可能とするアクチュエータと、を備えている。
上記アシスト装置では、アクチュエータがベルト体を巻き取ることで、ベルト体に張力が作用する。この張力により利用者の作業を補助するアシスト力を、第一装着具と第二装着具との間に発生させる。

上記アシスト装置のベルト体は、一端がアクチュエータによって巻き取られる一本の第一ベルトと、前記第一ベルトの他端と左右の脚部それぞれの第二装着具とを繋ぐ第二ベルトとを有している。
よって、アクチュエータがベルト体を巻き取ったときに生じる張力は、一本の第一ベルトを通じて第二ベルトに伝搬する。このため、利用者の上半身に装着される第一装着具と、左右それぞれの脚部に装着される第二装着具との間で、左右独立してアシスト力を発生させることができない。

（１）上記目的を達成するためのアシスト装置は、利用者の肩部及び胸部の少なくとも一方に装着される第一装着具と、前記利用者の左右の脚部それぞれに装着される第二装着具と、前記第一装着具と前記第二装着具とにわたって前記利用者の背面側に沿って設けられるベルト体と、前記第一装着具に設けられ前記ベルト体の一部の巻き取り動作及び送り出し動作を可能とするアクチュエータと、を備え、前記ベルト体は、前記第一装着具と前記左の脚部に装着される前記第二装着具とにわたって設けられる左ベルト体と、前記第一装着具と前記右の脚部に装着される前記第二装着具とにわたって設けられる右ベルト体と、を含み、前記アクチュエータは、前記左ベルト体が巻き掛けられる第一駆動プーリと、
前記第一駆動プーリを駆動する第一モータと、前記右ベルト体が巻き掛けられる第二駆動プーリと、前記第二駆動プーリを駆動する第二モータと、を備える。

上記構成のアシスト装置によれば、左の脚部に装着される第二装着具及び右の脚部に装着される第二装着具のそれぞれに対して独立した左ベルト体及び右ベルト体を設け、さらに、左ベルト体及び右ベルト体に巻き掛けられる第一及び第二駆動プーリ、これらを駆動する第一モータ及び第二モータを設けたので、第一装着具と左の脚部に装着される第二装着具との間、及び、第一装着具と右の脚部に装着される第二装着具との間で、左右独立してアシスト力を発生させることができる。

（２）上記アシスト装置において、前記第一モータは、前記第一モータの回転状態を検出する第一回転センサを備え、前記第二モータは、前記第二モータの回転状態を検出する第二回転センサを備え、前記アシスト装置は、前記第一回転センサの出力、及び前記第二回転センサの出力に基づいて、前記第一モータ、及び前記第二モータを個別に制御する制御部をさらに備えるものであってもよい。
この場合、第一及び第二回転センサの出力に基づいて、第一及び第二モータを個別に制御することで、第一装着具と左の脚部に装着される第二装着具との間、及び、第一装着具と右の脚部に装着される第二装着具との間それぞれで適切な制御が可能となる。

（３）上述の本願発明者による先行出願に係るアシスト装置は軽量であるため、アクチュエータ等の必要な機器を利用者の背中付近に配置することができる。
その一方で、利用者が行う作業内容によっては、背中に機器類があると作業の邪魔になることがある。
本発明のアシスト装置は、利用者の肩部及び胸部の少なくとも一方に装着される第一装着具と、前記利用者の脚部又は腰部に装着される第二装着具と、前記第一装着具から下方向へ延びる第一ベルト体と、前記第二装着具から上方向へ延びる第二ベルト体と、前記第一装着具と前記第二装着具との間に設けられ、前記第一ベルト体の一部及び前記第二ベルト体の一部の巻き取り動作及び送り出し動作を可能とするアクチュエータと、を備える。

上記構成のアシスト装置によれば、アクチュエータが第一装着具と第二装着具との間に設けられるので、アクチュエータ等の機器類を利用者の背中以外の部分、例えば腰部に配置することができる。この結果、背中に機器類があると邪魔になるような作業を行う場合においても、適切にアシスト装置を用いることができる。

（４）上記アシスト装置において、前記アクチュエータは、前記第一ベルト体及び前記第二ベルト体の両方が巻き掛けられる駆動プーリと、前記駆動プーリを駆動するモータと、を備えていてもよい。
この場合、簡易な構成で第一ベルト体及び第二ベルト体の両方の巻き取り動作及び送り出し動作が可能となる。

本発明によれば、利用者の上半身に装着される第一装着具と、左右それぞれの脚部に装着される第二装着具との間で、左右独立してアシスト力を発生させることができる。

図１は、アシスト装置の一例を示す背面図である。 図２は、利用者の身体に取り付けられたアシスト装置の背面図である。 図３は、利用者の身体に取り付けられたアシスト装置の側面図である。 図４は、アシスト装置が装着された利用者が前傾姿勢（前屈姿勢）となった状態を示す説明図である。 図５は、コントロールボックス及びベルト体の説明図である。 図６は、利用者Ｒが姿勢を変化させたときの状態を示した図である。 図７は、制御装置の機能的な構成例を示したブロック図である。 図８は、第二実施形態に係るアシスト装置の一例を示す背面図である。 図９は、利用者の身体に取り付けられた第二実施形態に係るアシスト装置の側面図である。 図１０は、第二実施形態のコントロールボックス及び上下ベルト体の説明図である。 図１１は、図１０中のＡ−Ａ線を矢視したときのコントロールボックスの部分断面図である。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
〔第一実施形態に係るアシスト装置の全体構成〕
図１は、第一実施形態に係るアシスト装置の一例を示す背面図である。図２は、利用者の身体に取り付けられたアシスト装置の背面図である。図３は、利用者の身体に取り付けられたアシスト装置の側面図である。図４は、アシスト装置が装着された利用者が前傾姿勢（前屈姿勢）となった状態を示す説明図である。図１に示すアシスト装置１０は、利用者（人）の身体の一部である左右の肩部ＢＳに装着される一つの第一装着具１１と、その利用者の身体の他部である左右の脚部ＢＬに装着される二つの第二装着具１２とを備える。第一装着具１１は、利用者の肩部ＢＳ及び胸部ＢＢの少なくとも一方に装着されればよく、また、図示する形態以外であってもよい。本開示では、第二装着具１２は、脚部ＢＬの内の膝部ＢＮに装着される。第二装着具１２も、図示する形態以外であってもよい。

本実施形態のアシスト装置１０は、例えば、介護施設において用いられる。アシスト装置１０を利用する利用者Ｒは、例えば、介護士である。

アシスト装置１０において、左右は、アシスト装置１０を装着した直立姿勢にある利用者にとっての左右であり、前後は、その利用者にとっての前後であり、上下はその利用者にとっての上下である。上が利用者の頭側であり、下が利用者の足側である。

アシスト装置１０は、第一装着具１１、及び左右の第二装着具１２の他に、ベルト体１３、アクチュエータ１４、制御装置１５、バッテリ３７、加速度センサ３８、通信装置４１等を備える。

第一装着具１１は、利用者の上半身である肩部ＢＳに装着される。一方の第二装着具１２は、利用者の左の膝部ＢＮに装着される。他方の第二装着具１２は、利用者の右の膝部ＢＮに装着される。左側の第二装着具１２と右側の第二装着具１２とは左右対称であるが、構成は同じである。第一装着具１１と二つの第二装着具１２とは、利用者の関節である腰部ＢＷを挟んで離れる二箇所、つまり肩部ＢＳ及び脚部ＢＬに装着される。

第一装着具１１は、柔軟性を有する布地等によって構成されている。第一装着具１１は、利用者の背中に装着される背本体部２１と、背本体部２１と繋がる肩ベルト２２及び腋ベルト２３とを有する。肩ベルト２２及び腋ベルト２３により、背本体部２１が利用者に背負われた状態となる。腋ベルト２３は背本体部２１と肩ベルト２２とを繋いでいて、その長さが調整可能である。腋ベルト２３の長さ調整により、背本体部２１が利用者の背中に密着した状態となる。第一装着具１１は肩部ＢＳに対して前後、左右、及び上下方向に移動不能となって装着される。第一装着具１１には、例えば、肩部ＢＳに掛ける部分として、硬質の部材が含まれていてもよい。

第二装着具１２は、柔軟性を有する布地等によって構成されている。第二装着具１２は、利用者の膝部ＢＮの後面側に装着される膝本体部２４と、膝本体部２４から延びて設けられている膝ベルト２５とを有する。膝ベルト２５は、膝部ＢＮの上下位置それぞれにおいて膝部ＢＮを周回し、その先端側が膝本体部２４に固定される。膝ベルト２５は、ベルトとバックル、又は、面ファスナー等の係止部材により、膝部ＢＮに対する巻き付き長さの調整が可能である。この調整により、膝本体部２４が膝部ＢＮの後面側に密着した状態となる。第二装着具１２は膝部ＢＮに対して前後、左右、及び上下方向に移動不能となって装着される。

ベルト体１３は、第一装着具１１と第二装着具１２とを結ぶようにして、利用者の背面側に沿って設けられている。ベルト体１３は、下端部１３Ａ１が左側の第二装着具１２に繋がる左ベルト体１３Ａと、下端部１３Ｂ１が右側の第二装着具１２に繋がる右ベルト体１３Ｂとを含む。
左ベルト体１３Ａ及び右ベルト体１３Ｂは、それぞれ、長尺であり、可撓性を有する。

左ベルト体１３Ａ及び右ベルト体１３Ｂは、それぞれ、布製又は革製の帯状の部材であり、身体の形状に沿って湾曲可能である。なお、左ベルト体１３Ａ及び右ベルト体１３Ｂは、それぞれ、紐状のベルト（ワイヤーのような部材）であってもよい。本開示の左ベルト体１３Ａ及び右ベルト体１３Ｂは、それぞれ、非伸縮性の部材である、つまり、その長手方向に伸縮し難い特性又は伸縮しない特性を有する。

本開示のアシスト装置１０は、コントロールボックス３０を備える。コントロールボックス３０は、第一装着具１１の背本体部２１に設けられている。
図５は、コントロールボックス３０及びベルト体１３の説明図である。コントロールボックス３０は、板状であるベース３１と、ベース３１を覆うカバー３２とを有する。コントロールボックス３０の内部構造を説明するために、図５ではカバー３２が仮想線（二点鎖線）で示されている。ベース３１が、第一装着具１１の背本体部２１であってもよい。

ベース３１とカバー３２との間に形成される空間に、アクチュエータ１４、制御装置１５、バッテリ３７、加速度センサ３８、及び通信装置４１等が設けられている。カバー３２には、一対の開口（切り欠き）３２ａ，３２ｂが形成されている。左ベルト体１３Ａは開口３２ａを通過し、右ベルト体１３Ｂは開口３２ｂを通過している。
バッテリ３７は、アクチュエータ１４や、制御装置１５等、動作電力を必要とする機器に電力を供給する。

アクチュエータ１４は、コントロールボックス３０内に設けられている。つまり、アクチュエータ１４は第一装着具１１に設けられている。アクチュエータ１４はベルト体１３（左ベルト体１３Ａ及び右ベルト体１３Ｂ）の一部の巻き取り及び送り出しを可能とする。
アクチュエータ１４は、左ベルト体１３Ａが巻き掛けられる第一駆動プーリ３５Ａと、第一駆動プーリ３５Ａを駆動する第一モータ３３Ａと、第一減速機部３４Ａとを備えている。

第一減速機部３４Ａは、第一モータ３３Ａの駆動力を第一駆動プーリ３５Ａへ伝達する。第一減速機部３４Ａは、複数の歯車により構成されていて、第一モータ３３Ａの回転数を減速して、第一駆動軸３６Ａを回転させる。第一駆動軸３６Ａはベース３１等に回転可能に保持されている。第一駆動軸３６Ａには、第一駆動プーリ３５Ａが一体回転可能に設けられている。
第一減速機部３４Ａに含まれる歯車のうち、第一駆動軸３６Ａを回転させる駆動歯車３４Ａ１は、第一駆動軸３６Ａの一端に一体回転可能に設けられている。第一減速機部３４Ａは、駆動歯車３４Ａ１及び第一駆動軸３６Ａを通じて第一モータ３３Ａの駆動力を第一駆動プーリ３５Ａへ伝達する。

アクチュエータ１４は、さらに、右ベルト体１３Ｂが巻き掛けられる第二駆動プーリ３５Ｂと、第二駆動プーリ３５Ｂを駆動する第二モータ３３Ｂと、第二減速機部３４Ｂとを備えている。
第二減速機部３４Ｂは、第二モータ３３Ｂの駆動力を第二駆動プーリ３５Ｂへ伝達する。第二減速機部３４Ｂは、複数の歯車により構成されていて、第二モータ３３Ｂの回転数を減速して、第二駆動軸３６Ｂを回転させる。第二駆動軸３６Ｂはベース３１等に回転可能に保持されている。第二駆動軸３６Ｂには、第二駆動プーリ３５Ｂが一体回転可能に設けられている。
第二減速機部３４Ｂに含まれる歯車のうち、第二駆動軸３６Ｂを回転させる駆動歯車３４Ｂ１は、第二駆動軸３６Ｂの一端に一体回転可能に設けられている。第二減速機部３４Ｂは、駆動歯車３４Ｂ１及び第二駆動軸３６Ｂを通じて第二モータ３３Ｂの駆動力を第二駆動プーリ３５Ｂへ伝達する。

第一モータ３３Ａ及び第二モータ３３Ｂの動作は制御装置１５によって個別に制御される。第一モータ３３Ａ及び第二モータ３３Ｂは、制御装置１５から出力される電流指令値を含む制御命令に基づいて、所定のトルク、所定の回転速度で回転制御される。第一モータ３３Ａ及び第二モータ３３Ｂは、制御命令に基づいて、正逆回転可能である。

第一モータ３３Ａ及び第二モータ３３Ｂは、ブラシレスＤＣモータであり、第一モータ３３Ａ及び第二モータ３３Ｂの回転状態を検出する回転検出器４５Ａ，４５Ｂを備える。
回転検出器４５Ａ，４５Ｂ（第一回転センサ，第二回転センサ）は、例えば、ホールセンサである。回転検出器４５Ａ，４５Ｂは、制御装置１５に接続されている。回転検出器４５Ａ，４５Ｂは、モータ３３Ａ，３３Ｂの回転状態を検出し回転状態を示す信号を出力する。回転検出器４５Ａ，４５Ｂの出力は制御装置１５へ与えられる。
回転検出器４５Ａ，４５Ｂは、ロータリエンコーダやレゾルバ等であってもよい。
なお、以下の説明において、回転検出器４５Ａ，４５Ｂを総括して回転検出器４５と示すことがある。

第一駆動プーリ３５Ａには、左ベルト体１３Ａの上端部１３Ａ２側が取り付けられている。第一モータ３３Ａの正回転により、第一駆動プーリ３５Ａが一方向に回転すると、左ベルト体１３Ａが第一駆動プーリ３５Ａに巻き取られる。第一モータ３３Ａの逆回転により、第一駆動プーリ３５Ａが他方向に回転すると、第一駆動プーリ３５Ａから左ベルト体１３Ａが送り出される。
このように、第一モータ３３Ａは、第一駆動プーリ３５Ａによって左ベルト体１３Ａの巻き取り動作又は送り出し動作を行う。

また、第二駆動プーリ３５Ｂには、右ベルト体１３Ｂの上端部１３Ｂ２側が取り付けられている。第二モータ３３Ｂの正回転により、第二駆動プーリ３５Ｂが一方向に回転すると、右ベルト体１３Ｂが第二駆動プーリ３５Ｂに巻き取られる。第二モータ３３Ｂの逆回転により、第二駆動プーリ３５Ｂが他方向に回転すると、第二駆動プーリ３５Ｂから右ベルト体１３Ｂが送り出される。
このように、第二モータ３３Ｂは、第二駆動プーリ３５Ｂによって右ベルト体１３Ｂの巻き取り動作又は送り出し動作を行う。

アクチュエータ１４の第一モータ３３Ａが左ベルト体１３Ａを巻き取る方向に動作すると、左側の第二装着具１２を、アクチュエータ１４（第一装着具１１）側、つまり、上側に引き上げる。これにより、左ベルト体１３Ａに張力が作用する。
左ベルト体１３Ａに作用する張力は、第一装着具１１と、左側の第二装着具１２との間に作用する。よって、左ベルト体１３Ａに作用する張力は、利用者Ｒが左股関節を屈曲させたときに、左股関節を伸張させる方向の力として利用者Ｒに作用する。これにより、左ベルト体１３Ａに作用する張力は、利用者Ｒの上半身と、左脚との間のアシスト力（補助力）として作用する。

同様に、アクチュエータ１４の第二モータ３３Ｂが右ベルト体１３Ｂを巻き取る方向に動作すると、右側の第二装着具１２を、上側に引き上げる。これにより、右ベルト体１３Ｂに張力が作用する。
右ベルト体１３Ｂに作用する張力は、第一装着具１１と、右側の第二装着具１２との間に作用する。よって、右ベルト体１３Ｂに作用する張力は、利用者Ｒが右股関節を屈曲させたときに、右股関節を伸張させる方向の力として利用者Ｒに作用する。これにより、右ベルト体１３Ｂに作用する張力は、利用者Ｒの上半身と、右脚との間のアシスト力（補助力）として作用する。

このように、アクチュエータ１４は、第一装着具１１と左側の第二装着具１２との間、及び第一装着具１１と右側の第二装着具１２との間で、左右独立してアシスト力を発生させることができる。

通信装置４１は、アシスト装置１０が利用者端末との間で通信を行うための装置である。利用者端末とは、利用者Ｒがアシスト装置１０を外部から制御するために用いる端末装置である。
加速度センサ３８は、互いに直交する３軸それぞれの方向の加速度を検出する３軸加速度センサであり、検出結果を示す出力を制御装置１５へ与える。
加速度センサ３８の出力からは、鉛直方向（重力加速度の方向）に対する加速度センサ３８の傾斜角度を３次元的に求めることができる。加速度センサ３８は利用者Ｒの上半身に設けられる。よって、処理部５０は、加速度センサ３８の出力から、利用者Ｒの上半身傾斜角度を求めることができる。

制御装置１５は、加速度センサ３８、及び回転検出器４５Ａ，４５Ｂからの出力に基づいて、アクチュエータ１４（のモータ３３Ａ，３３Ｂ）を個別に制御する機能を有する。制御装置１５は、ベルト体１３（左ベルト体１３Ａ及び右ベルト体１３Ｂ）に張力が与えられるようにアクチュエータ１４を制御する。この張力は、上述したように、利用者に対するアシスト力として作用する。
制御装置１５は、回転検出器４５Ａ，４５Ｂの出力や、加速度センサ３８の出力等に基づいて、モータ３３Ａ，３３Ｂを制御するための電流指令値を含む制御命令を生成する。制御装置１５は、電流指令値を含む制御命令を、モータ３３Ａ，３３Ｂを駆動するための駆動回路へ与える。制御命令が与えられた駆動回路は、制御命令に基づいてモータ３３Ａ，３３Ｂを動作させる。

〔回転検出器の出力と、利用者の姿勢との関係について〕
本実施形態において、ベルト体１３（左ベルト体１３Ａ及び右ベルト体１３Ｂ）の送り出し量と、利用者Ｒの姿勢との間には相関がある。
また、回転検出器４５Ａ，４５Ｂの出力からは、モータ３３Ａ，３３Ｂの回転状態として、回転位置（回転角度）や回転速度等を求めることができる。モータ３３Ａ，３３Ｂの回転位置は、駆動プーリ３５Ａ，３５Ｂの回転位置を示しており、ベルト体１３（左ベルト体１３Ａ及び右ベルト体１３Ｂ）の送り出し量を示している。
よって、回転検出器４５Ａ，４５Ｂの出力は、利用者Ｒの姿勢に対応している。

図６は、利用者Ｒが姿勢を変化させたときの状態を示した図である。
図６では、利用者Ｒが左右股関節を伸張させて直立姿勢をとったときの状態と、利用者Ｒが右股関節を屈曲させ左股関節を右股関節よりも少ない角度だけ屈曲させて上半身を前傾させた姿勢をとったときの状態とを示している。

ベルト体１３（左ベルト体１３Ａ及び右ベルト体１３Ｂ）の送り出し量は、図６に示す、利用者Ｒの上半身と左右の大腿部ＢＤとが成す傾斜角（左大腿部傾斜角θ２Ｌ及び右大腿部傾斜角θ２Ｒ）に対応している。
なお、以下では、利用者Ｒの右脚部に対応する、第二モータ３３Ｂ、回転検出器４５Ｂ、及び右ベルト体１３Ｂについて説明するが、利用者Ｒの左脚部に対応する、第一モータ３３Ａ、回転検出器４５Ａ、及び左ベルト体１３Ａについても同様である。
また、以下の説明において、左大腿部傾斜角θ２Ｌ及び右大腿部傾斜角θ２Ｒを総括して大腿部傾斜角θ２と示すことがある。

第二モータ３３Ｂは、アシスト装置１０が利用者Ｒに装着された状態で、右ベルト体１３Ｂを巻き取る方向に動作しており（巻き取りトルクを発生させており）、右ベルト体１３Ｂに張力を生じさせている。これにより、右ベルト体１３Ｂは緩まない。

例えば、図６に示すように、利用者Ｒが、直立姿勢から、左右股関節ＢＫ及び膝部ＢＮを屈曲させて姿勢を変化させると、右ベルト体１３Ｂにはその姿勢の変化に起因して張力が生じる。そこで、右股関節ＢＫを屈曲させるように姿勢変化を開始すると、第二モータ３３Ｂの動力によらず、右ベルト体１３Ｂの張力により第二モータ３３Ｂを強制的に回転させて（第二モータ３３Ｂは空転して）、右ベルト体１３Ｂは巻き出される。又は、右股関節ＢＫを屈曲させるように姿勢変化を開始すると、第二モータ３３Ｂが回転駆動して、右ベルト体１３Ｂを送り出す。

反対に、利用者Ｒが右股関節ＢＫを屈曲させた姿勢から右股関節ＢＫを伸張させた姿勢になると、右ベルト体１３Ｂはその姿勢の変化に起因して緩もうとする。そこで、右股関節ＢＫを伸張させた姿勢となるように姿勢変化を開始すると、右ベルト体１３Ｂに作用する張力を維持するため、又はアシスト力を発生させるために、第二モータ３３Ｂが回転駆動して、右ベルト体１３Ｂを巻き取る。

このように、利用者Ｒの姿勢変化により、右ベルト体１３Ｂの巻き取り又は送り出しがなされ、右ベルト体１３Ｂの送り出し量が変化する。この巻き取り又は送り出しでは、能動的に又は受動的にモータ３３が所定の回転角について回転する。この際の回転角（回転位置）が、回転検出器４５によって検出される。このように、回転検出器４５の出力から求められるベルト体１３の送り出し量は、利用者Ｒの姿勢変化、すなわち、上半身と右大腿部ＢＤとが成す右大腿部傾斜角θ２Ｒに対応している。
なお、右ベルト体１３Ｂの送り出し量とは、アシスト装置１０を装着した利用者Ｒが股関節を伸張した状態のときの第二駆動プーリ３５Ｂ（アクチュエータ１４）から延びる右ベルト体１３Ｂの長さを基準長さとしたときに、この基準長さに対して右ベルト体１３Ｂが第二駆動プーリ３５Ｂから送り出されて延ばされた長さを指す。

例えば、図６に示すように、利用者Ｒが直立姿勢から、左右股関節ＢＫを屈曲させた姿勢となると、アシスト装置１０の右ベルト体１３Ｂは、右股関節ＢＫの屈曲に応じて送り出される。右股関節ＢＫの屈曲が深くなり右大腿部傾斜角θ２Ｒが大きくなるほど、右ベルト体１３Ｂの送り出し量は増加する。このように、右ベルト体１３Ｂの送り出し量と、右大腿部傾斜角θ２Ｒとの間には相関がある。

以上のように、回転検出器４５Ｂの出力は、利用者Ｒの姿勢である右大腿部傾斜角θ２Ｒに対応している。
同様に、回転検出器４５Ａの出力は、利用者Ｒの姿勢である左大腿部傾斜角θ２Ｌに対応している。
よって、アシスト装置１０は、回転検出器４５Ａ，４５Ｂによって、利用者Ｒの右大腿部傾斜角θ２Ｒと、左大腿部傾斜角θ２Ｌとを個別に検出することができる。
なお、加速度センサ３８の出力からは、図６に示す利用者Ｒの上半身傾斜角度θ１を求めることができる。上半身傾斜角度θ１は、利用者Ｒの上半身の鉛直方向に対する傾斜角度である。

〔制御装置の機能について〕
図７は、制御装置１５の機能的な構成例を示したブロック図である。
図７中、制御装置１５は、マイクロコンピュータ等により構成されている。制御装置１５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等からなる処理部５０と、メモリやハードディスク等からなる記憶部５１とを備えている。
記憶部５１には、処理部５０に実行させるためのプログラムや、必要な情報等が記憶されている。

処理部５０は、記憶部５１に記憶されたプログラムを実行することで、通信装置４１を用いた通信処理や、処理部５０が有する後述の各種処理機能を実現する。前記プログラムは、例えば、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録させることができる。

図７に示すように、処理部５０は、モータ制御処理５０ａを実行する機能を有しており、この機能により、利用者Ｒに対するアシスト力の制御を行う。
処理部５０は、モータ制御処理５０ａにおいて、上述の制御命令を駆動回路へ与えることでモータ３３Ａ，３３Ｂを制御し、アシスト装置１０によるアシスト力を制御する。
処理部５０は、回転検出器４５Ａ，４５Ｂの出力に基づいてアシスト力を発生させる。つまり、処理部５０は、利用者Ｒの姿勢（左大腿部傾斜角θ２Ｌ及び右大腿部傾斜角θ２Ｒ）に応じてモータ３３Ａ，３３Ｂを個別に制御し、適切なアシスト力を発生させる。
処理部５０は、原則として、左大腿部傾斜角θ２Ｌ及び右大腿部傾斜角θ２Ｒが大きくなればなるほど、アシスト力が大きくなるようにモータ３３Ａ，３３Ｂを制御する。これにより、利用者Ｒが荷物等を持った上で前傾姿勢から直立姿勢に移行しようとするときに、その負荷を軽減でき、荷物等の持ち上げ動作を補助することができる。

記憶部５１には、回転検出器４５Ａの出力と、第一モータ３３Ａにおいて発生させるべき出力とが対応づけられた第一テーブルが記憶されている。また、記憶部５１には、回転検出器４５Ｂと、第二モータ３３Ｂにおいて発生させるべき出力とが対応づけられた第二テーブルが記憶されている。
第一テーブルには、回転検出器４５Ａの出力が示す左大腿部傾斜角θ２Ｌに対して適切なアシスト力を発生させ得る第一モータ３３Ａの出力が登録されている。また、第二テーブルには、回転検出器４５Ｂの出力が示す右大腿部傾斜角θ２Ｒに対して適切なアシスト力を発生させ得る第二モータ３３Ｂの出力が登録されている。
処理部５０は、前記両テーブルを参照し、回転検出器４５Ａ，４５Ｂの出力に基づいて、モータ３３Ａ，３３Ｂに発生させるべき出力を決定し、モータ３３Ａ，３３Ｂに対する電流指令値を含む制御命令を生成する。

処理部５０は、生成した制御命令を駆動回路へ与えモータ３３Ａ，３３Ｂを動作させる。これにより、処理部５０は、利用者Ｒの姿勢に応じて適切なアシスト力に制御することができる。
なお、上記テーブルにおいて、アクチュエータ１４（モータ３３）において発生させるべき出力は、モータ３３Ａ，３３Ｂへの電流指令値に置き換えることもできる。

また、処理部５０は、モータ３３Ａ，３３Ｂに発生させるべき出力を決定する際、回転検出器４５Ａ，４５Ｂの出力に加えて、加速度センサ３８の出力を用いてもよい。
この場合、上半身が前傾であることを加速度センサ３８の出力が示し、大腿部傾斜角θ２が上半身傾斜角度θ１よりも大きいことを回転検出器４５Ａ，４５Ｂの出力が示している場合、利用者Ｒはしゃがんでいる可能性が高い。利用者Ｒがしゃがんでいる場合、より大きなアシスト力が必要と考えられる。よって、処理部５０は、利用者Ｒがしゃがんでいることを各センサの出力が示している場合、よりアシスト力を大きくするように調整することができる。

〔アシスト力について〕
本実施形態のアシスト装置１０では、左側の第二装着具１２及び右側の第二装着具１２のそれぞれに対して独立した左ベルト体１３Ａ及び右ベルト体１３Ｂを設け、さらに、左ベルト体１３Ａ及び右ベルト体１３Ｂに巻き掛けられる第一及び第二駆動プーリ３５Ａ，３５Ｂ、これらを駆動する第一モータ３３Ａ及び第二モータ３３Ｂを設けたので、第一装着具１１と左側の第二装着具１２との間、及び、第一装着具１１と右側の第二装着具１２との間で、左右独立してアシスト力を発生させることができる。

例えば、図６に示すように、利用者Ｒが、右股関節を屈曲させ左股関節を伸張させた姿勢をとった場合、左ベルト体１３Ａの送り出し量と、右ベルト体１３Ｂの送り出し量とが異なり、回転検出器４５Ａ，４５Ｂの出力が互いに異なる。よって、制御装置１５は、両モータ３３Ａ，３３Ｂで互いに異なる制御を行う。
より具体的に、制御装置１５は、利用者Ｒの右股関節を伸張させる方向の力が作用するように右ベルト体１３Ｂを巻き取る方向に第二モータ３３Ｂを動作させて、アシスト力を発生させ、第二モータ３３Ｂよりも小さなトルクで左ベルト体１３Ａを巻き取るように第一モータ３３Ａを動作させる。
これにより、制御装置１５は、第一装着具１１と右側の第二装着具１２との間で発生させるアシスト力の方が、第一装着具１１と左側の第二装着具１２との間で発生させるアシスト力よりも大きくなるように、モータ３３Ａ，３３Ｂを制御する。

このように、制御装置１５は、第一装着具１１と左側の第二装着具１２との間、及び第一装着具１１と右側の第二装着具１２との間それぞれで適切な制御を行うことができる。
なお、本実施形態において、図６では、利用者Ｒが両膝を曲げて上半身を前傾させた姿勢をとったときの状態を示したが、このような姿勢に限らず、両膝を曲げずに上半身を前傾させた姿勢や、一方の膝を上げて一方の股関節を屈曲させ他方の膝を伸ばした状態で上半身を前傾させた姿勢、左右の股関節の屈曲量（右大腿部傾斜角θ２Ｒ及び左大腿部傾斜角θ２Ｌ）を異ならせて上半身を前傾させた姿勢等においても、本実施形態のアシスト装置１０は、左右独立して適切にアシスト力の制御を行うことができる。

つまり、制御装置１５は、利用者Ｒの姿勢に応じて、第一装着具１１と右側の第二装着具１２との間で発生させるアシスト力と、第一装着具１１と左側の第二装着具１２との間で発生させるアシスト力とが異なるように、モータ３３Ａ，３３Ｂを制御することもできるし、第一装着具１１と右側の第二装着具１２との間で発生させるアシスト力と、第一装着具１１と左側の第二装着具１２との間で発生させるアシスト力とがほぼ等しくなるようにモータ３３Ａ，３３Ｂを制御することもできる。

〔第二実施形態に係るアシスト装置の全体構成〕
図８は、第二実施形態に係るアシスト装置１０の一例を示す背面図である。図９は、利用者Ｒの身体に取り付けられたアシスト装置１０の側面図である。図８に示すアシスト装置１０は、第一装着具１１と、コントロールボックス３０とが、分離されており、コントロールボックス３０が第一装着具１１と、第二装着具１２との間に配置されている点において、第一実施形態と相違する。

本実施形態の第一装着具１１は、肩ベルト２２と、腋ベルト２３とで構成されている。
左右の肩ベルト２２は、利用者Ｒの背中側の接続部６０で交差している。腋ベルト２３は、利用者Ｒの側部で左右の肩ベルト２２の端部を接続する。これにより、第一装着具１１は、利用者に背負われた状態となり、肩部ＢＳに対して前後、左右、及び上下方向に移動不能となって装着される。

本実施形態のアシスト装置１０は、第一装着具１１から下方向へ延びる上ベルト体１３Ｕ（第一ベルト体）と、第二装着具１２から上方向へ延びる下ベルト体１３Ｌ（第二ベルト体）とを備える。
上ベルト体１３Ｕは、第一装着具１１からコントロールボックス３０までの間で延びている。下ベルト体１３Ｌは、第二装着具１２からコントロールボックス３０までの間で延びている。

上ベルト体１３Ｕの上端部１３Ｕａ側は、接続部６０に接続されている。上ベルト体１３Ｕの上端部１３Ｕａ側は、接続部６０に着脱可能となっている。また、上ベルト体１３Ｕの上端部１３Ｕａ側は、折り返されて接続部６０に装着される。上ベルト体１３Ｕは、上端部１３Ｕａ側の折り返し長さを調整することで、利用者Ｒが直立しているときにおける接続部６０からコントロールボックス３０までの長さを上端部１３Ｕａ側で調整することができる。
上ベルト体１３Ｕは、利用者Ｒの背面側に沿って、コントロールボックス３０へ延びている。

下ベルト体１３Ｌは、上側の第一ベルト１６と、下側の第二ベルト１７と、第一ベルト１６と第二ベルト１７とを連結している連結部材１８とを有する。第一ベルト１６及び第二ベルト１７それぞれは、長尺であり、可撓性を有する。連結部材１８は、金属製であり、「平カン」と称される矩形の環状体により構成されている。
連結部材１８は、平カン以外であってもよく、バックルのような留め具であってもよい。連結部材１８がバックルである場合、そのバックルが有する上下のループ部（孔部）に第一ベルト１６及び第二ベルト１７がそれぞれ取り付けられる。連結部材１８がバックルである場合、第二ベルト１７を例えば洗濯する等の際に第一ベルト１７から分離可能となり、利便性が高い。平カン又はバックル等からなる連結部材１８は、金属製である以外に、樹脂製であってもよい。
連結部材１８は第一ベルト１６の下端部１６ｂ側に接続されている。
第一ベルト１６の下端部１６ｂは、連結部材１８に通されて折り返されている。第一ベルト１６の下端部１６ｂは、連結部材１８による折り返し長さが調整可能となっている。これにより、第一ベルト１６は、利用者Ｒが直立しているときにおけるコントロールボックス３０から連結部材１８までの長さを下端部１６ｂ側で調整することができる。
よって、利用者Ｒが直立しているときにおけるコントロールボックス３０の位置は、利用者Ｒの背中付近から腰部付近の間で調整可能である。
上ベルト体１３Ｕ、第一ベルト１６、及び第二ベルト１７は、第一実施形態における左ベルト体１３Ａ及び右ベルト体１３Ｂと同様、布製又は革製の帯状の部材である。

コントロールボックス３０は、第一装着具１１と第二装着具１２との間に設けられる。より具体的に、コントロールボックス３０は、利用者Ｒの背面側の背中付近から腰部付近の間に装着される。コントロールボックス３０には、利用者Ｒに巻き付けられる装着バンド６２が設けられている。コントロールボックス３０は、装着バンド６２によって、利用者Ｒの背面側からできるだけ離間しないように保持される。なお、装着バンド６２は、なくてもよく、この場合、コントロールボックス３０は、上ベルト体１３Ｕ及び下ベルト体１３Ｌによって利用者Ｒの背面側に保持される。

図１０は、本実施形態のコントロールボックス３０及び上下ベルト体１３Ｕ，１３Ｌの説明図である。
コントロールボックス３０には、上記第一実施形態と同様、アクチュエータ１４、制御装置１５、バッテリ３７、加速度センサ３８、及び通信装置４１等が設けられている。
ここで、本実施形態のアクチュエータ１４は、駆動プーリ、モータ、及び減速機部をそれぞれ１つずつ備えている。すなわち、アクチュエータ１４は、上下ベルト体１３Ｕ，１３Ｌが巻き掛けられる駆動プーリ３５と、駆動プーリ３５を駆動するモータ３３と、減速機部３４とを備えている。また、モータ３３は、回転検出器４５を備える。
これら各部の構成は、第一実施形態におけるアクチュエータ１４と同様なので説明を省略する。

駆動プーリ３５には、上ベルト体１３Ｕの下端部１３Ｕｂ側が取り付けられている。
また、駆動プーリ３５には、下ベルト体１３Ｌの第一ベルト１６の上端部１６ａ側が取り付けられている。
図１１は、図１０中のＡ−Ａ線を矢視したときのコントロールボックス３０の部分断面図である。
図１１に示すように、コントロールボックス３０内には、駆動プーリ３５が設けられている。駆動プーリ３５は、ブラケット等（図示省略）によってベース３１上に回転可能に固定される。また、コントロールボックス３０内には、制御装置１５やバッテリ３７がブラケット等（図示省略）によってベース３１上に固定される。

駆動プーリ３５には、上ベルト体１３Ｕ及び下ベルト体１３Ｌの第一ベルト１６の両方が巻き掛けられている。つまり、上ベルト体１３Ｕと第一ベルト１６とは重ね合わされており、駆動プーリ３５には、上ベルト体１３Ｕと第一ベルト１６とが２重に巻き掛けられている。
また、上ベルト体１３Ｕと、第一ベルト１６とは、駆動プーリ３５を介して連結されている。なお、上ベルト体１３Ｕと第一ベルト１６とは、一本のベルトで構成されていてもよい。

上ベルト体１３Ｕは、駆動プーリ３５から、コントロールボックス３０内の制御装置１５と、ベース３１との間に設けられた空間を通過し、さらに、カバー３２の上端に設けられた開口３２ｃ（図１０）を通過して上方に延びている。
下ベルト体１３Ｌは、駆動プーリ３５から、カバー３２の下端に設けられた開口３２ａ（図１０）を通過し下方に延びている。

図１０を参照して、モータ３３の正回転により、駆動プーリ３５が一方向に回転すると、上ベルト体１３Ｕ及び第一ベルト１６の両方が駆動プーリ３５に巻き取られる。モータ３３の逆回転により、駆動プーリ３５が他方向に回転すると、駆動プーリ３５から上ベルト体１３Ｕ及び第一ベルト１６の両方が送り出される。
このように、モータ３３は、駆動プーリ３５によって上下ベルト体１３Ｕ，１３Ｌの両方の巻き取り動作又は送り出し動作を行う。
このように、本実施形態のアクチュエータ１４は、上ベルト体１３Ｕ及び下ベルト体１３Ｌの両方が巻き掛けられる駆動プーリ３５と、これを駆動するモータ３３とを備えているので、簡易な構成で上ベルト体１３Ｕ及び下ベルト体１３Ｌの両方の巻き取り動作及び送り出し動作が可能となる。

アクチュエータ１４によって上ベルト体１３Ｕ及び第一ベルト１６が駆動プーリ３５に巻き取られると、上ベルト体１３Ｕの上端部１３Ｕａ側が第一装着具１１に接続されているので、連結部材１８は第二ベルト１７を第一装着具１１側、つまり、上側に引き上げる。第二ベルト１７は、その両端部１７Ａ，１７Ｂが左右の第二装着具１２に取り付けられている。第二装着具１２は膝部ＢＮに固定されている。このため、上ベルト体１３Ｕ及び第一ベルト１６が駆動プーリ３５に巻き取られると、上ベルト体１３Ｕ、第一ベルト１６及び第二ベルト１７に張力が作用する。この張力が、利用者に対するアシスト力（補助力）として作用する。
このように、アクチュエータ１４は、第一装着具１１と、第二装着具１２との間でアシスト力を発生させる。

ベルト体を用いたアシスト装置１０は、軽量であるため、アクチュエータ１４やバッテリ３７等の必要な機器等が収容されるコントロールボックス３０を利用者Ｒの背中付近に配置することができる。
その一方で、利用者Ｒが行う作業内容によっては、背中にコントロールボックス３０があると作業の邪魔になることがある。
この点、本実施形態のアシスト装置１０によれば、アクチュエータ１４を含むコントロールボックス３０が第一装着具１１と第二装着具１２との間に設けられるので、コントロールボックス３０を利用者Ｒの背中以外の部分、例えば腰部に配置することができる。この結果、背中にコントロールボックス３０があると邪魔になるような作業を行う場合においても、適切にアシスト装置１０を用いることができる。

〔その他〕
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることはない。
アシスト装置１０は、通信装置４１によって通信可能な利用者端末を構成として含んでいてもよい。この場合、処理部５０が行う上述の処理の一部又は全部を利用者端末の演算部等に行わせてもよい。

本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１０ アシスト装置 １１ 第一装着具 １２ 第二装着具
１３ ベルト体 １３Ａ 左ベルト体 １３Ｂ 右ベルト体
１３Ｕ 上ベルト体（第一ベルト体） １３Ｌ下ベルト体（第二ベルト体）
１４ アクチュエータ １５ 制御装置 ３３ モータ
３３Ａ 第一モータ ３３Ｂ 第二モータ ３５ 駆動プーリ
３５Ａ 第一駆動プーリ ３５Ｂ 第二駆動プーリ
４５Ａ 回転検出器 ４５Ｂ 回転検出器 ＢＢ 胸部
ＢＬ 脚部 ＢＳ 肩部 Ｒ 利用者

Claims (4)

1. 利用者の肩部及び胸部の少なくとも一方に装着される第一装着具と、
   前記利用者の左右の脚部それぞれに装着される第二装着具と、
   前記第一装着具と前記第二装着具とにわたって前記利用者の背面側に沿って設けられるベルト体と、
   前記第一装着具に設けられ前記ベルト体の一部の巻き取り動作及び送り出し動作を可能とするアクチュエータと、を備え、
   前記ベルト体は、
   前記第一装着具と前記左の脚部に装着される前記第二装着具とにわたって設けられる左ベルト体と、
   前記第一装着具と前記右の脚部に装着される前記第二装着具とにわたって設けられる右ベルト体と、を含み、
   前記アクチュエータは、
   前記左ベルト体が巻き掛けられる第一駆動プーリと、
   前記第一駆動プーリを駆動する第一モータと、
   前記右ベルト体が巻き掛けられる第二駆動プーリと、
   前記第二駆動プーリを駆動する第二モータと、を備える
   アシスト装置。
2. 前記第一モータは、前記第一モータの回転状態を検出する第一回転センサを備え、
   前記第二モータは、前記第二モータの回転状態を検出する第二回転センサを備え、
   前記アシスト装置は、前記第一回転センサの出力、及び前記第二回転センサの出力に基づいて、前記第一モータ、及び前記第二モータを個別に制御する制御部をさらに備える
   請求項１に記載のアシスト装置。
3. 利用者の肩部及び胸部の少なくとも一方に装着される第一装着具と、
   前記利用者の脚部又は腰部に装着される第二装着具と、
   前記第一装着具から下方向へ延びる第一ベルト体と、
   前記第二装着具から上方向へ延びる第二ベルト体と、
   前記第一装着具と前記第二装着具との間に設けられ、前記第一ベルト体の一部及び前記第二ベルト体の一部の巻き取り動作及び送り出し動作を可能とするアクチュエータと、を備える
   アシスト装置。
4. 前記アクチュエータは、
   前記第一ベルト体及び前記第二ベルト体の両方が巻き掛けられる駆動プーリと、
   前記駆動プーリを駆動するモータと、を備える
   請求項３に記載のアシスト装置。

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