JP2021094654A - Wearable support robot device - Google Patents

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八木 栄一
Eiichi Yagi
栄一 八木
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Abstract

To provide a wearable support robot device applying lifting assist force without making a wearer feel tired.SOLUTION: A pair of left and right stiff L-shaped supporting tools composed of lateral members and vertical members is fixed in an endoskeleton type in an enclosure holding body 930 such as a backpack. The enclosure holding body 930 encloses a waist with the lateral members, and the vertical members are positioned on a back of a wearer 10. Both end portions of a shoulder belt 921 of an upper body holding tool 920 is attached to the vertical member. A driving source 60 of an assist driving mechanism 903 is attached to the respective lateral members, generates driving torque around an axis 61 to drive respective lower arms 80, and gives supporting force moment between the lateral member and left and right thighs 12. A load is applied to an upper pelvis of the waist by the lateral members, that is, the thighs 12, and is not transferred to an upper body such as a shoulder 7. A hip belt covers a hip portion, and prevents the enclosure holding body 930 from displacing to an upper side of a trunk.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、装着者が行なう力作業などを支援するパワーアシストスーツ、パワーアシストロボット装置などとも呼ばれる装着型支援ロボット装置に関する。
本件明細書中、用語「左右方向」、「前後方向」および「上下方向」、ならびに「正面」、「側面」、「平面」および「背面」は、支援される装着者が、上体ともいうことがある体幹とともに両下肢を揃えて直立した姿勢における方向をいう。
図面のハッチング、斜線は、断面でない部分にも、構成を明瞭に示すために描かれることがある。
The present invention relates to a wearable support robot device, which is also called a power assist suit, a power assist robot device, or the like, which supports force work performed by a wearer.
In the present specification, the terms "horizontal direction", "front-back direction" and "vertical direction", and "front", "side", "plane" and "back" are also referred to as the upper body of the supported wearer. It refers to the direction in an upright posture with both lower limbs aligned with the trunk.
Hatching and diagonal lines in the drawings may be drawn even in non-cross-sections to clearly show the composition.

装着型支援ロボット装置は、たとえば、農業、工場、物流、建設、介護、降雪地帯の雪かき作業、災害時の緊急救助作業、災害ごみの搬出作業などの分野で、持ち上げ、持ち下げ、中腰のなどの作業、歩行の支援のために使用される。従来の装着型支援ロボット装置は、体幹下部の左右に電動モータをそれぞれ備え、さらに左右の下肢の膝関節付近にも電動モータをそれぞれ備えて、支援力モーメントを発生する(特許文献1、2)。この従来技術では、装着者の肩ベルトによって、全ての荷重が肩に作用する。そのため、装着者は疲れやすくなり、長時間にわたる作業、歩行の継続が困難である。 Wearable support robot devices are used in fields such as agriculture, factories, logistics, construction, nursing care, snow shoveling work in snowy areas, emergency rescue work in the event of a disaster, and disaster waste removal work. It is used for work and walking support. The conventional wearable support robot device is provided with electric motors on the left and right sides of the lower part of the trunk, and is also provided with electric motors near the knee joints of the left and right lower limbs to generate a support force moment (Patent Documents 1 and 2). ). In this prior art, the wearer's shoulder belt exerts all the load on the shoulder. Therefore, the wearer tends to get tired, and it is difficult to continue working and walking for a long time.

特許第4200492号公報Japanese Patent No. 4290122 特許第4178185号公報Japanese Patent No. 4178185

本発明の目的は、装着者に荷重の負担による疲労感を軽減して長時間にわたる作業、歩行などの継続を可能にする装着型支援ロボット装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a wearable support robot device that reduces a feeling of fatigue due to a load on the wearer and enables the wearer to continue working, walking, etc. for a long time.

本発明は、
(a)左右一対の剛性のL形の支持具909であって、各支持具909は、
横に延びる横部材918と、装着者10の背側で横部材918の後端部から上方に延びる縦部材919とを有する支持具909と、
(b)装着者10の腰5で荷重を受ける外囲保持体930であって、
支持具909が取付けられて腰5を外囲し、または、支持具909とともに腰5を外囲する外囲保持体930と、
(c)各縦部材919にそれぞれ取付けられる左右の肩ベルト921を有する上体保持具920と、
(d)装着者10の左右の各大腿12に装着されて保持される大腿保持具40と、
(e)体幹11下部から大腿12にわたって左右両側方で、上下に延びてそれぞれ配置される一対の下アーム80であって、各下アーム80の下端部は、大腿保持具40にそれぞれ連結される下アーム80と、
(f)アシスト駆動機構903であって、
装着者10の体幹11下部の左右両側方の各支持具909の横部材918にそれぞれ取付けられ、左右方向の軸線61まわりに駆動トルクを発生して各下アーム80の上端部を駆動する一対の駆動源60を有し、
各駆動源60の駆動トルクによって、横部材918と左右の各大腿12との間に支援力モーメントをそれぞれ与えるアシスト駆動機構903とを含むことを特徴とする装着型支援ロボット装置である。
The present invention
(A) A pair of left and right rigid L-shaped supports 909, and each support 909 is
A support 909 having a lateral member 918 extending laterally and a vertical member 919 extending upward from the rear end of the lateral member 918 on the dorsal side of the wearer 10.
(B) An outer peripheral holding body 930 that receives a load at the waist 5 of the wearer 10.
An outer enclosure holding body 930 to which a support 909 is attached and surrounds the waist 5 or surrounds the waist 5 together with the support 909,
(C) An upper body holder 920 having left and right shoulder belts 921 attached to each vertical member 919, and
(D) A thigh holder 40 that is attached and held to each of the left and right thighs 12 of the wearer 10.
(E) A pair of lower arms 80 extending vertically from the lower part of the trunk 11 to the thigh 12 on both left and right sides, and the lower ends of the lower arms 80 are connected to the thigh holder 40, respectively. Lower arm 80 and
(F) The assist drive mechanism 903.
A pair that is attached to the lateral members 918 of each support 909 on both the left and right sides of the lower part of the trunk 11 of the wearer 10 and generates a driving torque around the axis 61 in the left-right direction to drive the upper end of each lower arm 80. Has a drive source 60 of
The wearable support robot device includes an assist drive mechanism 903 that applies a support force moment between the lateral member 918 and each of the left and right thighs 12 by the drive torque of each drive source 60.

本発明によれば、装着型支援ロボット装置は、たとえば一例では、リュックサックのような扁平な袋の形状をした外囲保持体の中に、左右一対の剛性のL形の支持具である芯材が入っており、この支持具は、ジュラルミン、ガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチックなど軽量で強度のある材質で作られている。外囲保持体は、腰を外囲し、または、支持具とともに腰を外囲し、本件装着型支援ロボット装置の荷重を受けて、装着者の腰に、したがって、腰から下肢に伝える作用を果たす。外囲保持体は、その荷重を装着者の肩を含む体幹の上部で受けさせない。このため、持ち上げ、持ち下げ、中腰などの作業、歩行の支援のためのアシスト力が支持具を通して、確実に遅れずに装着者に伝わる。横部材は装着者の腰の左右に位置し、横部材の後端部は装着者の背後に屈曲して延び、縦部材は、横部材の後端部から装着者の背後で立ち上がる。 According to the present invention, the wearable support robot device is, for example, a core which is a pair of left and right rigid L-shaped supports in an outer enclosure holder in the shape of a flat bag such as a rucksack. It contains material, and this support is made of lightweight and strong materials such as duralumin, fiberglass reinforced plastic, and carbon fiber reinforced plastic. The outer circumference holder surrounds the waist or surrounds the waist together with the support, and receives the load of the wearable support robot device and transmits the action to the wearer's waist, and therefore from the waist to the lower limbs. Fulfill. The enclosure retainer does not receive the load on the upper part of the trunk, including the wearer's shoulders. For this reason, the assisting force for lifting, lifting, lowering, mid-waist work, and walking support is surely transmitted to the wearer without delay through the support tool. The lateral members are located on the left and right sides of the wearer's waist, the rear ends of the horizontal members bend and extend behind the wearer, and the vertical members rise behind the wearer from the rear ends of the horizontal members.

本発明では、持ち上げアシスト力、持ち下げアシスト力、中腰姿勢保持アシスト力が、支持具の横部材による骨盤上部、したがって、大腿を含む下肢に関連して作用するものであって、肩ベルトを通して体幹である上体を引っ張り上げて作用するものではない。したがって、装着者は、体幹が背側に凹に弯曲してえびぞりにならず、縦部材に取付けられる肩ベルトが脇下から上体を引き起こすようにアシストする。これによって、アシスト力がスムーズに体幹である上体に伝わるので、疲れにくい。 In the present invention, the lifting assist force, the lifting assist force, and the mid-waist posture holding assist force act in relation to the upper part of the pelvis by the lateral member of the support, and therefore to the lower limbs including the thigh, and the body is passed through the shoulder belt. It does not act by pulling up the upper body, which is the trunk. Therefore, the wearer assists the wearer to raise the upper body from the armpits by the shoulder belt attached to the vertical member so that the trunk does not bend to the back side and become a shrimp. As a result, the assisting force is smoothly transmitted to the upper body, which is the trunk, so that it is less tiring.

外囲保持体は、支持具が取付けられて腰である骨盤の寛骨の上部を環状に外囲する腰ベルトということもできる構成であってもよい。この腰ベルトには、支持具の横部材が取付けられ、または内包されて覆われて取付けられる。支持具と外囲保持体とは、相対的な変位が阻止されて相互に固定されて構成される。上体保持具の左右の肩ベルトの両端部は、各縦部材に直接にそれぞれ取付けられてもよいが、支持具が固定されて支持具と相対的に変位しない外囲保持体に固定されてもよく、または各肩ベルトの一端部が、そのような外囲保持体に固定され、他端部が縦部材に固定されてもよく、肩ベルトが各縦部材にそれぞれ取付けられる構成とは、これらの前述の構成を含む概念である。本発明では、上体保持具の左右の肩を覆う肩ベルトの両端部が、各縦部材に相互に変位しないように一体的に取付けられることが重要である。 The outer circumference holder may be configured to be a waist belt to which a support is attached and surrounds the upper part of the hip bone of the pelvis, which is the waist, in an annular shape. A lateral member of the support is attached to the waist belt, or is included and covered and attached. The support and the outer enclosure holder are configured to be fixed to each other so that their relative displacement is prevented. Both ends of the left and right shoulder belts of the upper body holder may be attached directly to each vertical member, but the support is fixed to an outer peripheral holder that is not displaced relative to the support. Alternatively, one end of each shoulder belt may be fixed to such an enclosure retainer and the other end may be fixed to a vertical member, with the configuration in which the shoulder belt is attached to each vertical member, respectively. It is a concept including these above-mentioned configurations. In the present invention, it is important that both ends of the shoulder belt covering the left and right shoulders of the upper body holder are integrally attached to the vertical members so as not to be displaced from each other.

本発明の考え方によれば、外囲保持体は、左右一対の支持具が有する横部材の前後の各端部と可撓性のあるベルトまたは扁平なシート状の連結部材957とを連続するようにつないで腰の上部を環状に外囲するように構成してもよい。外囲保持体は、装着者の腰を外囲した状態を解除でき、装着者に着脱可能である。 According to the idea of the present invention, the outer peripheral holder is such that the front and rear ends of the horizontal members of the pair of left and right supports are continuous with the flexible belt or the flat sheet-like connecting member 957. It may be configured to surround the upper part of the waist in a ring shape by connecting to the waist. The outer circumference holder can release the state of surrounding the wearer's waist and can be attached to and detached from the wearer.

本件パワーアシストスーツの背面中央部や腰まわりに大きなフレームがないので、装着者は、建築現場などで身体に装着したフルハーネス型安全帯などの上から、本発明のパワーアシストスーツを装着できる。フルハーネス型安全帯は、たとえば、肩、胸、大腿、胴などの複数のベルトで構成され、これによって、高所で宙吊りになっても、装着者が安全帯から抜け出すことがなく、胸、腹が過大に圧迫されず、逆さ姿勢にならず、安全を確保する。またパワーアシストスーツの腰回りに空間があるので、手作業用の道具を収納する道具ベルトを、パワーアシストスーツの上から取り付けることもできる。 Since there is no large frame around the center of the back or around the waist of the Power Assist Suit, the wearer can wear the Power Assist Suit of the present invention on a full harness type safety belt worn on the body at a construction site or the like. The full harness type safety belt is composed of multiple belts such as shoulders, chest, thighs, and torso, so that the wearer does not get out of the safety belt even if it is suspended in the air at a high place. The abdomen is not over-compressed, the posture is not turned upside down, and safety is ensured. In addition, since there is space around the waist of the power assist suit, a tool belt for storing tools for manual work can be attached from above the power assist suit.

本発明は、
装着者10の殿部6の下部を覆い、両端部が、外囲保持体930の左右の各側部に、または支持具909の左右の各横部材918に、取付けられ、これによって、外囲保持体930が体幹11の上方に変位することを防ぐヒップベルト946をさらに含むことを特徴とする。
The present invention
It covers the lower part of the buttock 6 of the wearer 10, and both ends are attached to the left and right sides of the outer enclosure 930 or to the left and right lateral members 918 of the support 909, thereby surrounding the outer enclosure. It is characterized by further including a hip belt 946 that prevents the retainer 930 from being displaced above the trunk 11.

本発明によれば、ヒップベルトの両端部は、外囲保持体の左右の各側部に、または駆動源である電動モータにつながる、いわば腰フレームを構成する支持具の左右の各横部材に、取付けられる。ヒップベルトは、装着者の腰よりも下方の殿部の下部を弧状に弯曲して覆うように配置される。ヒップベルトは、殿部の背側の膨らみの下部、すなわち大殿筋の下部に位置し、ヒップベルトは、たとえば、可撓性の材料から成り、したがって、ねじれることができるので、外囲保持体の左右の各側部に、または支持具の左右の各横部材の各側部に、リジッドな固定結合でもよいが、または実施の他の形態では、角変位可能なピン結合でもよい。ヒップベルトの両端部は、横部材が固定されて横部材と相対的に変位しない外囲保持体に固定されてもよいが、左右の各横部材に直接にそれぞれ取付けられてもよい。ヒップベルトは、弧状に弯曲した剛性の材料から成ってもよい。 According to the present invention, both ends of the hip belt are attached to the left and right sides of the outer enclosure holder, or to the left and right lateral members of the support that constitutes the waist frame, which is connected to the electric motor that is the drive source. , Can be installed. The hip belt is arranged so as to bend and cover the lower part of the buttocks below the wearer's waist in an arc shape. The hip belt is located at the bottom of the dorsal bulge of the buttocks, i.e. the lower part of the gluteus maximus, and the hip belt is made of, for example, a flexible material and can therefore be twisted, so that it is of the surrounding holder. Rigid fixed couplings may be made to the left and right sides, or to each side of the left and right lateral members of the support, or, in other embodiments, angularly displaceable pin couplings. Both ends of the hip belt may be fixed to an outer peripheral holder whose lateral members are fixed and do not displace relative to the lateral members, but may be directly attached to the left and right lateral members, respectively. The hip belt may be made of a rigid material that is curved in an arc.

ヒップベルトは、装着者が荷物を持ち上げるとき、パワーアシストスーツ、特に、骨盤よりも上方にある腰ベルトということもできる外囲保持体がずり上がるのを防ぐ。持ち上げだけでなく、持ち下げ、中腰のなどの作業において、装着者が腰を曲げて背がたとえばほぼ水平な横になった脊柱に沿って、すなわち、身体のほぼ水平な横になった体幹の長手方向に沿って、上方に凸の弧状になり、したがって、装着者の肩、すなわち肩峰または鎖骨の上方の部分に、上体保持具の肩ベルトの下面が当接することになったとしても、たとえ、外囲保持体が上方に、すなわち、装着者の頭寄りに、引っ張られる力が作用しても、ヒップベルトは、外囲保持体が腰、すなわち骨盤の寛骨の上部から離間して頭寄りに上方に変位することを防ぎ、または変位を抑える。こうして、たとえば、装着者が荷物を持ち上げるとき、ヒップベルトは、持ち上げ時の大腿の屈曲に応じて腰ベルトのような外囲保持体を骨盤上に押し付けて、荷重を骨盤で受けさせる。ヒップベルトは、腰ベルトとともに備えられ、尻を引き起こすようにスムーズにアシスト力を上体に伝えるので、なめらかにアシストできる。 The hip belt prevents the power assist suit, especially the outer enclosure, which can be called the waist belt above the pelvis, from slipping up when the wearer lifts the luggage. In tasks such as lifting, lowering, and mid-waist as well as lifting, the wearer bends his hips and his back is, for example, along the almost horizontal lying spine, that is, the body's almost horizontal lying trunk. Assuming that the lower surface of the shoulder belt of the upper body holder abuts on the wearer's shoulder, i.e. the upper part of the shoulder ridge or hipbone, in an upwardly convex arc along the longitudinal direction of the body. Even if the siege retainer acts upwards, i.e., closer to the wearer's head, the hipbelt separates the siege retainer from the hips, the upper part of the hip bones of the pelvis. This prevents the body from shifting upward toward the head, or suppresses the displacement. Thus, for example, when the wearer lifts the load, the hip belt presses an outer body, such as a waist belt, onto the pelvis in response to the flexion of the thigh during lifting, causing the load to be received by the pelvis. The hip belt is provided together with the waist belt and smoothly transmits the assisting force to the upper body so as to raise the buttocks, so that the assist can be performed smoothly.

本発明は、
肩ベルト921の長さは、装着者10が装着型支援ロボット装置901を装着して直立した姿勢では、装着者10の肩7の上部から肩ベルト921の下面までの間に、片手の指1〜3本を上下に重ねた高さを有する隙間が存在するように定められることを特徴とする。
The present invention
The length of the shoulder belt 921 is such that when the wearer 10 wears the wearable support robot device 901 and stands upright, the finger 1 of one hand is between the upper part of the shoulder 7 of the wearer 10 and the lower surface of the shoulder belt 921. It is characterized in that it is determined so that there is a gap having a height in which ~ 3 pieces are stacked one above the other.

本発明によれば、装着者が装着型支援ロボット装置を装着して直立した姿勢では、肩ベルトと肩の間、すなわち、肩の上部から肩ベルトの下面までの間に、片手の指1〜3本を上下に重ねた高さを有する隙間、たとえば、指2本程度入るように隙間がある。したがって、肩に装着型支援ロボット装置の支持具、外囲保持体などを含む、いわゆるパワーアシストスーツ本体の質量が作用せず、これらの荷重は腰で支えられる。そのため、装着者は、重く感じることはなく、装着者に荷重の負担による疲労感を軽減して長時間にわたる作業、歩行などの継続を可能にすることが確実になる。 According to the present invention, in an upright posture in which the wearer wears the wearable support robot device, the fingers 1 to 1 of one hand are between the shoulder belt and the shoulder, that is, between the upper part of the shoulder and the lower surface of the shoulder belt. There is a gap having a height of three overlapping, for example, a gap so that about two fingers can be inserted. Therefore, the mass of the so-called power assist suit body, including the support for the wearable support robot device and the outer enclosure holder, does not act on the shoulders, and these loads are supported by the waist. Therefore, the wearer does not feel heavy, and it is certain that the wearer can reduce the feeling of fatigue due to the burden of the load and can continue working and walking for a long time.

本発明は、
外囲保持体930は、各支持具909の横部材918および縦部材919を覆うとともに、各支持具909の縦部材919間を連結する連結部材957を有し、扁平な可撓性シート状体から成り、
このシート状体は、支持具909よりも装着者10側に配置される弾発性を有するクッション材937、ならびに支持具909およびクッション材937を覆うメッシュ状カバー938を含むことを特徴とする。
The present invention
The outer circumference holding body 930 has a connecting member 957 that covers the horizontal member 918 and the vertical member 919 of each support 909 and connects the vertical members 919 of each support 909, and is a flat flexible sheet-like body. Consists of
The sheet-like body is characterized by including an elastic cushion material 937 arranged on the wearer 10 side of the support 909, and a mesh-like cover 938 that covers the support 909 and the cushion material 937.

本発明によれば、外囲保持体は、剛性の骨組みである支持具909の外方を、クッション材937によって、少なくとも装着者に臨む内側の表面が柔らかくなるように包み、いわゆる内骨格型の構成を実現する。外囲保持体は、クッション材937によって、装着者とは反対側の外側の表面も柔らかくなるように包んでもよいが、外側にはクッション材937を設けずに外側の表面は柔らかくなくてもよい。外囲保持体は、たとえば、リュックサックのように構成され、少なくとも装着者に臨む内側では、その表面は柔らかくてメッシュ状の縫製品とすることができ、装着者の背には広い面積で接しているので、長時間装着しても、肌触りが良く、蒸れなくて、疲れにくい。連結部材957は、リュックサックのような外囲保持体の一部分によって実現されてもよい。 According to the present invention, the outer enclosure holder wraps the outer side of the support 909, which is a rigid frame, with a cushion material 937 so that at least the inner surface facing the wearer is softened, so-called endoskeleton type. Realize the configuration. The outer enclosure holder may be wrapped with the cushion material 937 so that the outer surface on the side opposite to the wearer is also soft, but the outer surface does not have to be soft without the cushion material 937 provided on the outside. .. The outer enclosure is configured, for example, like a rucksack, the surface of which can be a soft, mesh-like sewn product, at least on the inside facing the wearer, and in contact with the wearer's back over a large area. Therefore, even if it is worn for a long time, it feels good on the skin, does not get stuffy, and does not get tired easily. The connecting member 957 may be realized by a part of an outer enclosure holder such as a rucksack.

外囲保持体930は、その外面が、たとえば全体が柔らかくてメッシュ状の縫製品でできている。装着者に接する表面がメッシュ素材でできており、たとえば、洗濯が可能な背面パッド、腰パッド、腿パッドなどのクッション材937を取付けることもできる。装着者の身体のサイズによって、たとえば、大中小(L・M・S)の各サイズがあり、体重がたとえば、約45kg〜95kgに対応できる。装着者の背丈方向のサイズは、肩ベルトの調節や脇ベルトの長さを調節するための調節構造とすることによって、いわゆるフリーサイズにすることができ、たとえば、約150〜約190cmの身長に対応できる。
本発明の実施の他の形態では、支持具909の左右の縦部材919を装着者10の背後でつなぐ連結部材957は、剛性の材料から成ってもよい。腰5の左右の側部に配置される横部材918の後端部を装着者10の背後で弧状に弯曲してつないで連結し、その連結した部分から上方に立ち上がる支持部を形成し、この支持部に肩ベルト921の端部を取付けてもよく、また、横部材918、連結した部分および支持部は、剛性の材料から一体的に形成されてもよい。
The outer surface of the outer enclosure holder 930 is made of, for example, a soft and mesh-like sewn product as a whole. The surface in contact with the wearer is made of a mesh material, and for example, cushioning material 937 such as a washable back pad, waist pad, and thigh pad can be attached. Depending on the size of the wearer's body, for example, there are large, medium and small (LMS) sizes, and the weight can correspond to, for example, about 45 kg to 95 kg. The size in the height direction of the wearer can be made into a so-called one-size-fits-all by adjusting the shoulder belt and the length of the side belt, for example, corresponding to a height of about 150 to about 190 cm. it can.
In another embodiment of the present invention, the connecting member 957 that connects the left and right vertical members 919 of the support 909 behind the wearer 10 may be made of a rigid material. The rear ends of the lateral members 918 arranged on the left and right sides of the waist 5 are connected by bending in an arc shape behind the wearer 10 to form a support portion that rises upward from the connected portion. The end of the shoulder belt 921 may be attached to the support, and the cross member 918, the connected portion and the support may be integrally formed of a rigid material.

本発明は、
外囲保持体930の縦部材919間を連結する連結部材957には、透孔948が形成され、装着者10側の内方に外気を取り入れる軸流ファン949が透孔948に臨んで設けられ、この軸流ファン949を電力駆動する2次電池954が備えられることを特徴とする。
The present invention
A through hole 948 is formed in the connecting member 957 that connects the vertical members 919 of the outer enclosure holding body 930, and an axial fan 949 that takes in outside air is provided inside the wearer 10 side facing the through hole 948. A secondary battery 954 that drives the axial flow fan 949 by electric power is provided.

本発明によれば、装着者の背には冷却用の扁平な軸流ファンが取付けられる。風量を、強・中・弱に切り替られるようにでき、夏場の暑さ対策に好都合である。 According to the present invention, a flat axial fan for cooling is attached to the back of the wearer. The air volume can be switched between strong, medium, and weak, which is convenient for measures against the heat in summer.

本発明は、
アシスト駆動機構903は、装着者10による持ち上げ作業での持ち上げ力のアシスト、持ち下げ作業時の持ち下げブレーキアシスト、中腰姿勢を保持するために上体の質量を支えるアシストのうちの少なくとも1つを行なうことを特徴とする。
The present invention
The assist drive mechanism 903 assists the lifting force in the lifting work by the wearer 10, the lifting brake assist in the lifting work, and the assist that supports the mass of the upper body to maintain the mid-waist posture. It is characterized by doing.

本発明に従う装着型支援ロボット装置によれば、たとえば、(a)20〜30kgの重量物の持ち上げ作業での持ち上げ力10〜15kgのアシスト、(b)同様に重量物の持ち下げ作業時の持ち下げブレーキアシスト、(c)長時間の中腰作業での中腰姿勢を保持するために上体の質量を支えるアシストにより、腰痛を防ぐべく腰椎(腰関節)のアシスト、および(d)運搬作業や階段や傾斜地などでの歩行時に、遊脚の振り上げ力アシストと支持脚の支持力アシストによる股関節を力アシストなどが、後述のとおり、可能である。本発明は、これらのアシストの各機能(a)〜(d)を1台で実現できる。 According to the wearable support robot device according to the present invention, for example, (a) assisting a lifting force of 10 to 15 kg in lifting work of a heavy object of 20 to 30 kg, and (b) holding during lifting work of a heavy object as well. Lower brake assist, (c) assist to support the mass of the upper body to maintain the mid-waist posture during long-term mid-waist work, assist the lumbar spine (hip joint) to prevent back pain, and (d) transport work and stairs As will be described later, it is possible to assist the swinging force of the swing leg and the force assist of the hip joint by assisting the supporting force of the supporting leg when walking on a slope or a slope. According to the present invention, each of these assist functions (a) to (d) can be realized by one unit.

本発明の実施の一形態では、電動モータを、その出力の減速比が1/100〜1/50程度の減速機付き電動モータにして大腿にモーメントを与えるようにすることによって、後述のバックドライアブルな電動モータ駆動方式を採用しているので、装着者側から駆動機器を動かすことができ、駆動電源がなくなっても装着者はアシストスーツを自分の力で動かすことができる安全な装置である。
本発明の装着型支援ロボット装置を動かすための制御装置は、たとえば後述の一例では、バッテリ駆動の駆動源である電動モータと、電動モータに内臓された角度センサと、装着者の腰部などに取付けた加速度センサと、手袋の内側または外側に取り付けたタッチスイッチセンサとを用いて、持ち上げ力のアシストや中腰作業での中腰姿勢の保持のアシストや歩行のアシストのための制御演算を行なう。
In one embodiment of the present invention, the electric motor is made into an electric motor with a reducer having a reduction ratio of about 1/100 to 1/50 of the output so as to give a moment to the thigh, thereby back-drying described later. Since it uses an possible electric motor drive system, it is a safe device that allows the wearer to move the drive equipment from the wearer's side, and the wearer can move the assist suit by himself even if the drive power supply is exhausted. ..
The control device for moving the wearable support robot device of the present invention is, for example, attached to an electric motor which is a battery-driven drive source, an angle sensor built in the electric motor, a wearer's waist, or the like in an example described later. The acceleration sensor and the touch switch sensor attached to the inside or outside of the glove are used to perform control calculations for assisting lifting force, maintaining the mid-waist posture during mid-waist work, and assisting walking.

本発明の実施の一形態である装着型支援ロボット装置901を装着者10に装着した状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state which the wearable support robot apparatus 901 which is one Embodiment of this invention is attached to the wearer 10. 装着型支援ロボット装置901の装着状態を示す側面図である。It is a side view which shows the wearing state of the wearable support robot apparatus 901. 装着型支援ロボット装置901の装着状態を示す背面図である。It is a rear view which shows the wearing state of the wearable support robot apparatus 901. 装着型支援ロボット装置901の背後から見た斜視図である。It is a perspective view seen from the back of the wearable support robot device 901. 支持具909を斜め前方から見た斜視図である。It is a perspective view which saw the support 909 obliquely from the front. 装着型支援ロボット装置901の斜め前方から見た分解斜視図である。It is an exploded perspective view seen from the oblique front of the wearable support robot device 901. 装着型支援ロボット装置901の斜め後方から見た分解斜視図である。It is an exploded perspective view seen from the oblique rear view of the wearable support robot device 901. 装着型支援ロボット装置901による装着者10のアシスト状態を示す図である。It is a figure which shows the assist state of the wearer 10 by the wearable support robot apparatus 901. 本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置1を装着者10に装着した状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state which the wearable support robot apparatus 1 which is another embodiment of this invention is attached to the wearer 10. 装着型支援ロボット装置1の装着状態を示す側面図である。It is a side view which shows the mounting state of the wearable support robot device 1. 装着型支援ロボット装置1の装着状態を示す背面図である。It is a rear view which shows the wearing state of the wearable support robot apparatus 1. 装着型支援ロボット装置1の一部の斜視図である。It is a perspective view of a part of the wearable support robot device 1. 体幹下部保持具30の水平断面図である。It is a horizontal sectional view of the lower trunk holder 30. 体幹下部保持具30の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the lower trunk holder 30. 本発明の実施の他の形態における取り付け手段94aとその付近を示す一部の水平断面図である。It is a partial horizontal sectional view which shows the attachment means 94a and its vicinity in another embodiment of this invention. 取り付け手段94aとその付近を簡略化して示す側面図である。It is a side view which shows the attachment means 94a and its vicinity in a simplified manner. 腰ベルト33aと保護具36aとを示す簡略化した水平断面図である。It is a simplified horizontal sectional view which shows the waist belt 33a and the protective equipment 36a. 長さ調整機構58の一部を装着者10の後方から見た分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view of a part of the length adjusting mechanism 58 as viewed from the rear of the wearer 10. 図10は、大腿保持具40を示す分解斜視図である。FIG. 10 is an exploded perspective view showing the thigh holder 40. アシスト駆動機構3の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of the assist drive mechanism 3. 第3受動回転軸73を装着者10の外側方から見た断面図である。It is sectional drawing which saw the 3rd passive rotation shaft 73 from the outside of the wearer 10. 装着者10の後方から見た制御ボックス53の簡略化した縦断面図である。It is a simplified vertical sectional view of the control box 53 seen from the rear of the wearer 10. 装着者10の左手16Lに装着される手袋装置190Lの一部の断面図である。It is sectional drawing of a part of the glove device 190L attached to the left hand 16L of the wearer 10. 物体センサ191、192が設けられる左手16Lの手背から見た骨格を示す平面図である。It is a top view which shows the skeleton seen from the back of the left hand 16L provided with the object sensors 191 and 192. 装着者10の歩行支援動作を説明するためのスケルトン図である。It is a skeleton diagram for demonstrating the walking support operation of the wearer 10. 装着者10が歩行支援されている状態を示す遊脚側から見た側面図である。It is a side view seen from the swing leg side which shows the state which the wearer 10 is walking support. 装着者10の持ち上げ支援動作を説明するためのスケルトン図である。It is a skeleton figure for demonstrating the lifting support operation of a wearer 10. 装着者10の中腰支援動作を説明するためのスケルトン図である。It is a skeleton figure for demonstrating the mid-waist support operation of the wearer 10. 体幹11を左右に傾けた状態を示す簡略化した正面図である。It is a simplified front view which shows the state which the trunk 11 is tilted to the left and right. 下肢を外転して開脚した状態を示す簡略化した正面図である。It is a simplified front view which shows the state which abducted the lower limbs and opened the leg. 体幹11を回旋した状態を示す簡略化したスケルトン図である。It is a simplified skeleton diagram which shows the state which the trunk 11 is rotated. 本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置201を装着者10に装着した状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state which the wearable support robot apparatus 201 which is another embodiment of this invention is attached to the wearer 10. 装着型支援ロボット装置201の装着状態を示す側面図である。It is a side view which shows the wearing state of the wearable support robot apparatus 201. 本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置301を装着者10に装着した状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state which the wearable support robot apparatus 301 which is another embodiment of this invention is attached to the wearer 10. 装着型支援ロボット装置301の装着状態を示す側面図である。It is a side view which shows the wearing state of the wearable support robot apparatus 301. 本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置401を装着者10に装着した状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state which the wearable support robot apparatus 401 which is another embodiment of this invention is attached to the wearer 10. 装着型支援ロボット装置401の装着状態を示す側面図である。It is a side view which shows the mounting state of the wearable support robot apparatus 401. 駆動源60付近の拡大側面図である。It is an enlarged side view around the drive source 60. 駆動源60付近の正面から見た拡大正面図である。It is an enlarged front view seen from the front near the drive source 60. 駆動源60付近の背後から見た拡大背面図である。It is an enlarged rear view seen from the back near the drive source 60. 駆動源60付近の拡大平面図である。It is an enlarged plan view around the drive source 60. 本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置401aを装着者10に装着した状態を示す、駆動源60付近の拡大側面図である。It is an enlarged side view around the drive source 60 which shows the state which the wearable support robot apparatus 401a which is another embodiment of this invention is attached to the wearer 10. 支援ロボット装置1およびその他の実施の形態の支援ロボット装置における電気的構成を示す電気回路図である。It is an electric circuit diagram which shows the electric structure in the support robot device 1 and the support robot device of other embodiments. 駆動源60の駆動軸62によって出力される駆動トルクを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the drive torque output by the drive shaft 62 of a drive source 60. 支援ロボット装置1の処理回路113によって実行されるアシストスーツ制御処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure of the assist suit control processing executed by the processing circuit 113 of the support robot apparatus 1. 処理回路113による姿勢情報入力シーケンス処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure of the attitude information input sequence processing by a processing circuit 113. 処理回路113によるアシスト制御処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure of the assist control processing by the processing circuit 113. 処理回路113による歩行アシスト制御処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure of the walking assist control processing by a processing circuit 113. 処理回路113による遊脚側のアシストトルクの計算処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure of the calculation processing of the assist torque on the swing leg side by the processing circuit 113. 処理回路113による支持脚側のアシストトルクの計算処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure of the calculation processing of the assist torque on the support leg side by the processing circuit 113. 支援ロボット装置1による歩行支援が継続されているときにおける動作を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the operation when the walking support by the support robot device 1 is continued. 支援ロボット装置1による歩行支援が開始されるときの動作を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the operation when the walking support by the support robot device 1 is started. 支援ロボット装置1による歩行支援が継続されているときにおける動作を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the operation when the walking support by the support robot device 1 is continued. 支援ロボット装置1による歩行支援が終了されるときの処理回路113の動作を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the operation of the processing circuit 113 when the walking support by the assisting robot apparatus 1 is terminated. 処理回路113の歩行支援の判断動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the determination operation of the walking support of a processing circuit 113. 処理回路113による歩行支援の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation of walking support by a processing circuit 113. 処理回路113による図44に続いて実行される歩行支援の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation of the walking support which is executed following FIG. 44 by the processing circuit 113. 処理回路113による図45に続いて実行される歩行支援の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation of the walking support which is executed following FIG. 45 by the processing circuit 113. 処理回路113による図46に続いて実行される歩行支援の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation of the walking support which is executed following FIG. 46 by the processing circuit 113. 処理回路113による持ち上げ動作のための上体判断処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure of the upper body determination processing for the lifting operation by the processing circuit 113. 処理回路113による上体制御処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure of the upper body control processing by the processing circuit 113. 処理回路113による持ち上げ支援動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the lifting support operation by a processing circuit 113. 処理回路113による持ち下げブレーキ動作のための上体判断処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure of the upper body determination processing for the lifting brake operation by the processing circuit 113. 処理回路113による持ち下げブレーキ支援制御処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure of the holding down brake support control processing by the processing circuit 113. 処理回路113による中腰判断処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure of the middle waist determination processing by a processing circuit 113. 処理回路113による中腰制御処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure of the middle waist control processing by a processing circuit 113. 処理回路113の中腰支援動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the middle waist support operation of the processing circuit 113. 図55のステップu46において実行される処理回路113の中腰支援動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the middle waist support operation of the processing circuit 113 executed in step u46 of FIG. 予め定める経過時間W42(たとえば3秒間)内における装着者10の各検出角度に対応する姿勢を示すスケルトン図である。It is a skeleton figure which shows the posture corresponding to each detection angle of the wearer 10 within a predetermined elapsed time W42 (for example, 3 seconds). 平均値θaveを示す一部のスケルトン図である。It is a part of the skeleton diagram which shows the average value θave. 処理回路113による中腰支援動作におけるばね定数k44jの特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the spring constant k44j in the middle waist support operation by the processing circuit 113. 処理回路113によって、手袋装置190の物体センサ191〜194を用いないで、持ち上げアシスト制御および持ち下げブレーキ制御を実現する動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation which realizes the lifting assist control and the lifting brake control by the processing circuit 113 without using the object sensors 191 to 194 of the glove device 190. 本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置501を装着者10に装着した状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state which the wearable support robot apparatus 501 which is another embodiment of this invention is attached to the wearer 10. 装着型支援ロボット装置501の装着状態を示す側面図である。It is a side view which shows the mounting state of the wearable support robot device 501. 装着型支援ロボット装置501の駆動源60付近を示す正面図である。It is a front view which shows the vicinity of the drive source 60 of the wearable support robot apparatus 501. 装着型支援ロボット装置501の駆動源60付近を示す側面図である。It is a side view which shows the vicinity of the drive source 60 of the wearable support robot apparatus 501. 装着型支援ロボット装置501の駆動源60付近を示す平面図である。It is a top view which shows the vicinity of the drive source 60 of the wearable support robot apparatus 501. 本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置551を装着者10に装着した状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state which the wearable support robot apparatus 551 which is another embodiment of this invention is attached to the wearer 10. 装着型支援ロボット装置551の装着状態を示す側面図である。It is a side view which shows the wearing state of the wearable support robot apparatus 551. 本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置601を装着者10に装着した状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state which the wearable support robot apparatus 601 which is another embodiment of this invention is attached to the wearer 10. 装着型支援ロボット装置601の装着状態を示す側面図である。It is a side view which shows the wearing state of the wearable support robot apparatus 601. 装着型支援ロボット装置601の装着状態を示す背面図である。It is a rear view which shows the wearing state of the wearable support robot apparatus 601. 本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置631の装着状態を示す背面図である。It is a rear view which shows the mounting state of the wearable support robot apparatus 631 which is another embodiment of this invention. 本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置651を装着者10に装着した状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state which the wearable support robot apparatus 651 which is another embodiment of this invention is attached to the wearer 10. 装着型支援ロボット装置651の装着状態を示す側面図である。It is a side view which shows the wearing state of the wearable support robot apparatus 651. 装着型支援ロボット装置651の面状フレーム653の正面図である。It is a front view of the planar frame 653 of a wearable support robot device 651. 装着型支援ロボット装置651の面状フレーム653の左側面図である。It is a left side view of the planar frame 653 of the wearable support robot device 651. 装着型支援ロボット装置651の面状フレーム653の平面図である。It is a top view of the planar frame 653 of the wearable support robot apparatus 651. 本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置701を装着者10に装着した状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state which the wearable support robot apparatus 701 which is another embodiment of this invention is attached to the wearer 10. 装着型支援ロボット装置701の装着状態を示す側面図である。It is a side view which shows the wearing state of the wearable support robot apparatus 701. 装着型支援ロボット装置701の装着状態を示す背面図である。It is a rear view which shows the wearing state of the wearable support robot apparatus 701. 本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置751を装着者10に装着した状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state which the wearable support robot apparatus 751 which is another embodiment of this invention is attached to the wearer 10. 装着型支援ロボット装置751の装着状態を示す側面図である。It is a side view which shows the mounting state of the wearable support robot device 751. 本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置801を装着者10に装着した状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state which the wearable support robot apparatus 801 which is another embodiment of this invention is attached to the wearer 10. 装着型支援ロボット装置801の装着状態を示す側面図である。It is a side view which shows the wearing state of the wearable support robot apparatus 801. 本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置851を装着者10に装着した状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state which the wearable support robot apparatus 851 which is another embodiment of this invention is attached to the wearer 10. 装着型支援ロボット装置851の装着状態を示す側面図である。It is a side view which shows the wearing state of the wearable support robot apparatus 851. 本発明の実施の他の形態である装着型姿勢保持装置1を装着者10に装着した状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state which the wearable posture holding device 1 which is another embodiment of this invention is attached to the wearer 10. 装着型姿勢保持装置1の装着状態を示す側面図である。It is a side view which shows the wearing state of the wearable posture holding device 1. 装着型姿勢保持装置1の図2における一部を拡大して示す側面図である。It is a side view which shows the part of the wearable posture holding device 1 in FIG. 2 enlarged. 面状フレーム31の正面図である。It is a front view of the planar frame 31. 面状フレーム31の左側面図である。It is a left side view of the planar frame 31. 面状フレーム31の一部の平面図である。It is a plan view of a part of a planar frame 31. 面状フレーム31の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the planar frame 31. 装着者10が中腰作業動作のために、前かがみの姿勢ある状態を説明するためのスケルトン図である。It is a skeleton figure for demonstrating the state which the wearer 10 leans forward for the mid-waist work operation. クラッチ60とその付近を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the clutch 60 and its vicinity. クラッチ60の電磁コイル63に関連する電気回路図である。It is an electric circuit diagram which concerns on the electromagnetic coil 63 of a clutch 60. 図1〜図9の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation of the embodiment of FIGS. 1 to 9. 本発明の実施の他の形態における電気回路図である。It is an electric circuit diagram in another embodiment of this invention. 装着者10が中腰作業動作のために、前かがみの姿勢から中腰姿勢に入る状態を説明するためのスケルトン図である。It is a skeleton figure for demonstrating the state which the wearer 10 enters the mid-waist posture from the leaning posture for the mid-waist work operation. 装着者10が中腰作業動作を行なっている中腰姿勢から、起き上がる状態を説明するためのスケルトン図である。It is a skeleton diagram for demonstrating the state of getting up from the mid-waist posture in which the wearer 10 is performing the mid-waist work operation. 図11の処理回路113の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation of the processing circuit 113 of FIG. 本発明の実施の他の形態におけるクラッチ120とその付近を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the clutch 120 and its vicinity in another embodiment of this invention. 図16に示される実施の形態における噛み合い歯付きロータ125と噛み合い歯付きアーマチュア128との噛み合い歯が離間してクラッチ120が遮断した状態を示す一部の周方向展開図である。FIG. 6 is a partially circumferentially developed view showing a state in which the meshing teeth of the rotor 125 with meshing teeth and the armature 128 with meshing teeth are separated from each other and the clutch 120 is engaged in the embodiment shown in FIG. 本発明の実施の他の形態におけるクラッチ140とその付近を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the clutch 140 and its vicinity in another embodiment of this invention. 本発明の実施の他の形態におけるクラッチ160とその付近を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the clutch 160 and its vicinity in another embodiment of this invention. 本発明の実施の他の形態である装着型姿勢保持装置1aを装着者10に装着した状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state which attached the wearable posture holding device 1a which is another embodiment of this invention to a wearer 10. 装着型姿勢保持装置1aの一部を拡大して示す側面図である。It is a side view which shows the part of the wearable posture holding device 1a enlarged. 面状フレーム31aの正面図である。It is a front view of the planar frame 31a. 面状フレーム31aの左側面図である。It is a left side view of the planar frame 31a. 面状フレーム31aの一部の平面図である。It is a partial plan view of the planar frame 31a. 面状フレーム31aの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the planar frame 31a. 本発明の実施の他の形態におけるクラッチ60および減速機88付き電動モータ87を組み合わせた構成とその付近を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure which combined the clutch 60 and the electric motor 87 with a reduction gear 88 in another embodiment of this invention, and the vicinity thereof.

図1は本発明の実施の一形態である装着型支援ロボット装置901を装着者10に装着した状態を示す正面図であり、図2は装着型支援ロボット装置901の装着状態を示す側面図であり、図3は装着型支援ロボット装置901の装着状態を示す背面図であり、図4は装着型支援ロボット装置901の背後から見た斜視図である。図1〜4は、装着者10が、体幹11とともに左右の大腿12を含む両下肢を揃えて直立した姿勢を示す。左右とは、前述のとおり、装着者10における方向を言い、したがって、図1における右、左である。装着型支援ロボット装置901は、それを装着した装着者10の正中矢状面13に関して左右にほぼ面対称に構成され、本件明細書、図面中、左右の構成要素の参照符は、左右を個別的に示すために数字に添え字L、Rをそれぞれ付し、総括的に、または連結した構成を示すために、および左または右を記載して数字だけで示す。 FIG. 1 is a front view showing a state in which the wearable support robot device 901, which is an embodiment of the present invention, is mounted on the wearer 10, and FIG. 2 is a side view showing a state in which the wearable support robot device 901 is mounted. FIG. 3 is a rear view showing the mounted state of the wearable support robot device 901, and FIG. 4 is a perspective view seen from behind the wearable support robot device 901. FIGS. 1 to 4 show an upright posture in which the wearer 10 aligns both lower limbs including the left and right thighs 12 together with the trunk 11. Left and right refer to the direction in the wearer 10 as described above, and are therefore right and left in FIG. The wearable support robot device 901 is configured to be substantially plane-symmetrical to the left and right with respect to the median sagittal plane 13 of the wearer 10 who wears the wearable support robot device 901. The numbers are subscripted L and R, respectively, to indicate the overall or concatenated structure, and the left or right are indicated by the numbers only.

これらの図面を参照して、装着型支援ロボット装置901は、左右一対の剛性のL形の支持具909(後述の図5などを参照)と、装着者10の腰5で荷重を受ける外囲保持体930と、左右の肩ベルト921を有する上体保持具920と、装着者10の左右の各大腿12に装着されて保持される大腿保持具40と、体幹下部から大腿12にわたって左右両側方で、上下に延びてそれぞれ配置される一対の下アーム80と、装着者10の体幹下部の左右両側方に配置される一対の駆動源60によって各下アーム80の上端部を駆動して左右の各大腿12に支援力モーメントをそれぞれ与えるアシスト駆動機構903とを含む。 With reference to these drawings, the wearable support robot device 901 includes a pair of left and right rigid L-shaped supports 909 (see FIG. 5 described later) and an outer circumference that receives a load at the waist 5 of the wearer 10. A holder 930, an upper body holder 920 having left and right shoulder belts 921, a thigh holder 40 attached to and held on each of the left and right thighs 12 of the wearer 10, and both left and right sides from the lower torso to the thigh 12. On the other hand, the upper end of each lower arm 80 is driven by a pair of lower arms 80 that extend vertically and are arranged respectively, and a pair of drive sources 60 that are arranged on both the left and right sides of the lower part of the trunk of the wearer 10. It includes an assist drive mechanism 903 that gives a support force moment to each of the left and right thighs 12.

図5は支持具909を斜め前方から見た斜視図であり、図6は装着型支援ロボット装置901の斜め前方から見た分解斜視図であり、図7は装着型支援ロボット装置901の斜め後方から見た分解斜視図である。左右の各支持具909は、横に延びる横部材918と、装着者10の背側で横部材918の後端部から上方に延びる縦部材919とを有する。外囲保持体930には、支持具909が取付けられて腰5を外囲する。上体保持具920を構成する左右の肩ベルト921の端部は、各縦部材919に実質的にそれぞれ取付けられ、支持具909と外囲保持体930とは、相対的な変位が阻止されて相互に固定されて構成される。この実施の形態では、上体保持具920の肩ベルト921の一端部が、外囲保持体930に固定され、他端部が縦部材919に固定される。外囲保持体930は、装着者10の背後で、可撓性のある扁平なシート状の連結部材957が左右一対の支持具909を連続するようにつなぎ、腰の上部を環状に外囲する。連結部材957は、外囲保持体930の一部分を構成する。外囲保持体930は肩ベルト921間を連結する胸ベルト922を備え、連結具26によって解除でき、装着者に着脱可能であり、その長さを調整可能に構成される。外囲保持体930はまた、前腰ベルト933を備え、この前腰ベルト933は装着者10の腰5を外囲した状態を連結具35によって解除でき、装着者に着脱可能であり、その長さを調整可能に構成される。
大腿保持具40は、装着者10の左右の各大腿12に装着されて保持される。一対の下アーム80は、体幹11の下部から大腿12にわたって左右両側方で、上下に延びてそれぞれ配置される。各下アーム80の下端部は、大腿保持具40にそれぞれ連結される。
FIG. 5 is a perspective view of the support tool 909 viewed diagonally from the front, FIG. 6 is an exploded perspective view of the wearable support robot device 901 viewed diagonally from the front, and FIG. 7 is a diagonal rear view of the wearable support robot device 901. It is an exploded perspective view seen from. Each of the left and right supports 909 has a lateral member 918 extending laterally and a vertical member 919 extending upward from the rear end portion of the lateral member 918 on the back side of the wearer 10. A support 909 is attached to the outer circumference holding body 930 to surround the waist 5. The ends of the left and right shoulder belts 921 constituting the upper body holder 920 are substantially attached to each vertical member 919, and the relative displacement of the support 909 and the outer circumference holder 930 is prevented. It is configured to be fixed to each other. In this embodiment, one end of the shoulder belt 921 of the upper body holder 920 is fixed to the outer circumference holder 930, and the other end is fixed to the vertical member 919. In the outer circumference holding body 930, behind the wearer 10, a flexible flat sheet-like connecting member 957 connects a pair of left and right supporters 909 so as to be continuous, and surrounds the upper part of the waist in an annular shape. .. The connecting member 957 constitutes a part of the outer enclosure holding body 930. The outer circumference holding body 930 includes a chest belt 922 that connects the shoulder belts 921, and can be released by the connecting tool 26, is removable to the wearer, and its length can be adjusted. The outer circumference holder 930 also includes a front waist belt 933, which can be released from the state of surrounding the waist 5 of the wearer 10 by the connector 35, and can be attached to and detached from the wearer, and has a length thereof. It is configured to be adjustable.
The thigh holder 40 is attached and held to each of the left and right thighs 12 of the wearer 10. The pair of lower arms 80 are arranged so as to extend vertically from the lower part of the trunk 11 to the thighs 12 on both the left and right sides. The lower end of each lower arm 80 is connected to the thigh holder 40, respectively.

アシスト駆動機構903は、装着者10の体幹11の下部の左右両側方の各支持具909の横部材918にそれぞれ取付けられる。アシスト駆動機構903の左右一対の一対の駆動源60は、左右方向の軸線61まわりに駆動トルクを発生して各下アーム80の上端部を駆動する。各駆動源60の駆動トルクによって、横部材918と左右の各大腿12との間に支援力モーメントをそれぞれ与える。 The assist drive mechanism 903 is attached to the lateral members 918 of the support 909s on the left and right sides of the lower portion of the trunk 11 of the wearer 10. The pair of left and right drive sources 60 of the assist drive mechanism 903 generate drive torque around the axis 61 in the left-right direction to drive the upper end portions of the lower arms 80. The driving torque of each driving source 60 gives a supporting force moment between the lateral member 918 and each of the left and right thighs 12.

ヒップベルト946は、装着者10の殿部6の下部を弧状に弯曲して覆い、両端部が、外囲保持体930の左右の各側部に取付けられ、実施の他の形態では、支持具909の左右の各横部材918に、取付けられる。これによって、ヒップベルト946は、外囲保持体930が体幹11の上方に変位することを防ぐ。ヒップベルト946は、殿部6の背側の膨らみの下部、すなわち大殿筋の下部に位置する。ヒップベルト946の両端部は、外囲保持体930の左右の各側部に取付けられ、実施の他の形態では、支持具909の左右の各横部材918に取付けられる。ヒップベルト946は、たとえば、可撓性の材料から成ってもよく、そうすれば、ねじれることができるので、外囲保持体930または支持具909の横部材918にリジッドな固定結合でもよいが、または実施の他の形態では、角変位可能なピン結合でもよい。 The hip belt 946 covers the lower part of the buttock 6 of the wearer 10 in an arcuate manner, and both ends are attached to the left and right sides of the outer enclosure 930. It is attached to each of the left and right lateral members 918 of the 909. Thereby, the hip belt 946 prevents the outer circumference holding body 930 from being displaced above the trunk 11. The hip belt 946 is located below the dorsal bulge of the buttock 6, i.e. below the gluteus maximus. Both ends of the hip belt 946 are attached to the left and right sides of the outer enclosure 930, and in another embodiment, attached to the left and right lateral members 918 of the support 909. The hip belt 946 may be made of, for example, a flexible material, and can be twisted so that it may be a rigid fixed coupling to the lateral member 918 of the enclosure holder 930 or the support 909. Alternatively, in another embodiment, it may be a pin coupling that can be angularly displaced.

図8は、装着型支援ロボット装置901による装着者10のアシスト状態を示す図である。ヒップベルト946は、装着者10が荷物86を図8(1)のように持ち上げるとき、パワーアシストスーツ、特に、骨盤よりも上方にある腰ベルトということもできる外囲保持体930がずり上がるのを防ぐ。図8(1)の持ち上げだけでなく、図8(2)のように持ち下げ、図8(3)のように中腰のなどの作業において、装着者10が腰5を曲げて装着者10の背がたとえばほぼ水平な横になった脊柱に沿って、すなわち、身体のほぼ水平な横になった体幹の長手方向に沿って、上方に凸の弧状になり、したがって、装着者10の肩7、すなわち肩峰または鎖骨の上方の部分に、上体保持具920の肩ベルト921の下面が当接することになったとしても、たとえ、外囲保持体930が上方に、すなわち、装着者10の頭寄りに、引っ張られる力が作用しても、ヒップベルト946は、外囲保持体930が腰5、すなわち骨盤の寛骨の上部から離間して頭寄りに上方に変位することを防ぎ、または変位を抑える。こうして、たとえば、装着者10が荷物86を持ち上げるとき、ヒップベルト946は、持ち上げ時の大腿12の屈曲に応じて腰ベルトのような外囲保持体930を骨盤上に押し付けて、荷重を骨盤で受けさせる。ヒップベルト946は、腰ベルトとして働く外囲保持体930とともに備えられ、尻を引き起こすようにスムーズに駆動源の60の支援力モーメントによるアシスト力を上体11の腰5、したがって下肢である大腿12に伝えるので、なめらかにアシストできる。 FIG. 8 is a diagram showing an assisted state of the wearer 10 by the wearable support robot device 901. In the hip belt 946, when the wearer 10 lifts the luggage 86 as shown in FIG. 8 (1), the power assist suit, particularly the outer circumference holding body 930 which can be said to be the waist belt above the pelvis, slides up. prevent. In addition to lifting in FIG. 8 (1), in work such as lifting and lowering as shown in FIG. 8 (2) and lowering the waist as shown in FIG. 8 (3), the wearer 10 bends the waist 5 and the wearer 10 The back becomes an upwardly convex arc, for example, along the nearly horizontal lying spinal column, that is, along the longitudinal direction of the almost horizontal lying trunk of the body, and thus the shoulders of the wearer 10. Even if the lower surface of the shoulder belt 921 of the upper body holder 920 comes into contact with 7, that is, the upper part of the shoulder ridge or the hip bone, the outer circumference holder 930 is upward, that is, the wearer 10. The hipbelt 946 prevents the perimeter retainer 930 from shifting upwards toward the hips 5, the upper part of the hip bones of the pelvis, even when a pulling force acts on the hips. Or suppress the displacement. Thus, for example, when the wearer 10 lifts the luggage 86, the hip belt 946 presses an outer enclosure 930 such as a waist belt onto the pelvis in response to the flexion of the thigh 12 during lifting, and the load is applied to the pelvis. Let me receive it. The hip belt 946 is provided together with the outer circumference holding body 930 that acts as a waist belt, and smoothly assists by the support force moment of the drive source 60 so as to cause the buttocks to the waist 5 of the upper body 11, and therefore the thigh 12 which is the lower limb. Because it tells to, you can assist smoothly.

肩ベルト921の長さは、装着者10が装着型支援ロボット装置901を装着して直立した姿勢では、装着者10の肩7の上部から肩ベルト921の下面までの間に、片手の指1〜3本、たとえば、2本を上下に重ねた高さを有する隙間が存在するように定められる。肩ベルト921の長さを調整可能な長さ調整具が備えられる構成では、前記隙間が得られるように、設定される。したがって、肩7に装着型支援ロボット装置の支持具909、外囲保持体930などを含む、いわゆるパワーアシストスーツ本体の重さが作用せず、これらの荷重は腰5で支えられる。そのため、装着者10に荷重の負担による疲労感を軽減して長時間にわたる作業、歩行などの継続を可能にすることが確実になる。 The length of the shoulder belt 921 is such that when the wearer 10 wears the wearable support robot device 901 and stands upright, the finger 1 of one hand is between the upper part of the shoulder 7 of the wearer 10 and the lower surface of the shoulder belt 921. It is determined that there is a gap having a height of up to three, for example, two stacked one above the other. In a configuration provided with a length adjuster capable of adjusting the length of the shoulder belt 921, the gap is set so as to be obtained. Therefore, the weight of the so-called power assist suit body including the support tool 909 of the wearable support robot device, the outer circumference holding body 930, and the like does not act on the shoulder 7, and these loads are supported by the waist 5. Therefore, it is certain that the wearer 10 can reduce the feeling of fatigue due to the load and can continue working and walking for a long time.

外囲保持体930は、各支持具909の横部材918および縦部材919を覆うとともに、各支持具909の縦部材919間を連結する連結部材957を有し、扁平な可撓性シート状体から成り、このシート状体は、支持具909よりも装着者10側に配置される弾発性を有するクッション材937、ならびに支持具909およびクッション材937を覆うメッシュ状カバー938を含み、前述の内骨格型の構成を実現する。 The outer peripheral holding body 930 has a connecting member 957 that covers the horizontal member 918 and the vertical member 919 of each support 909 and connects the vertical members 919 of each support 909, and is a flat flexible sheet-like body. The sheet-like body comprises the elastic cushion material 937 arranged on the wearer 10 side with respect to the support tool 909, and the mesh-like cover 938 covering the support tool 909 and the cushion material 937, as described above. Achieve an endoskeleton type configuration.

外囲保持体930の縦部材919間を連結する連結部材957には、透孔948が形成される。装着者10の背の連結部材957に設けられる軸流ファン949は、透孔948に臨み、装着者10側の内方に外気を取り入れる。2次電池954は、軸流ファン949を電力駆動する。軸流ファン949は、風量を、強・中・弱に切り替られるようにできる。たとえば、ファン949の駆動電力は、パワーアシストスーツ901のアシスト駆動機構903における電動モータ64、その制御装置953などを駆動する2次電池954であるバッテリと兼用でき、最大風量が約2〜3[m3/min]で、最大静圧は170〜250[Pa]で外形は縦横約□92mm×92mm×厚25mmで約170gと軽量コンパクトで風量風圧が大きい。装着者が汗をかいても、ファンを防水タイプとすることによって耐久性を確保できる。 A through hole 948 is formed in the connecting member 957 that connects the vertical members 919 of the outer peripheral holding body 930. The axial fan 949 provided in the connecting member 957 on the back of the wearer 10 faces the through hole 948 and takes in outside air to the inside of the wearer 10 side. The secondary battery 954 power-drives the axial fan 949. The axial fan 949 can switch the air volume between strong, medium, and weak. For example, the drive power of the fan 949 can be shared with the battery which is the secondary battery 954 for driving the electric motor 64 in the assist drive mechanism 903 of the power assist suit 901, the control device 953, and the like, and the maximum air volume is about 2 to 3 [. m3 / min], the maximum static pressure is 170 to 250 [Pa], the outer shape is about □ 92 mm × 92 mm × thickness 25 mm, and it is lightweight and compact with a large air volume and air pressure of about 170 g. Even if the wearer sweats, durability can be ensured by making the fan waterproof.

アシスト駆動機構903は、装着者10による持ち上げ作業での図8(1)の持ち上げ力のアシスト、図8(2)の持ち下げ作業時の持ち下げブレーキアシスト、図8(3)の中腰姿勢を保持するために上体の質量を支えるアシストのうちの少なくとも1つを行なう。さらに、アシスト駆動機構903は、図8(4)の歩行のアシストも行なう。 The assist drive mechanism 903 assists the lifting force in FIG. 8 (1) in the lifting work by the wearer 10, the lifting brake assist in the lifting work in FIG. 8 (2), and the mid-waist posture in FIG. 8 (3). Perform at least one of the assists that support the mass of the upper body to hold. Further, the assist drive mechanism 903 also assists the walking shown in FIG. 8 (4).

駆動源60は、電動モータ64の出力の減速比が1/100〜1/50程度の減速機66を備え、大腿12に支援力モーメントを与える。これによって、バックドライアブルな電動モータ駆動方式を実現できる。そのため、装着者10側から駆動機器60を動かすことができ、駆動電源954がなくなっても装着者10はアシストスーツ901を自分の力で動かすことができる安全である。 The drive source 60 includes a speed reducer 66 having a reduction ratio of the output of the electric motor 64 of about 1/100 to 1/50, and gives a support force moment to the thigh 12. As a result, a back-dryable electric motor drive system can be realized. Therefore, the drive device 60 can be moved from the wearer 10 side, and the wearer 10 can move the assist suit 901 by his / her own power even if the drive power supply 954 is exhausted.

装着型支援ロボット装置901を動かすための制御装置953は、バッテリ954によって電力駆動される電動モータ64を含む駆動源640と、電動モータ644に内臓された角度センサ67、112と、装着者10の腰部5などに取付けた加速度センサ103、115と、手袋190の内側または外側に取り付けたタッチスイッチセンサ191〜194とを用いて、図8に関連して前述した持ち上げ力のアシスト、持ち下げ力のブレーキアシスト、中腰作業での中腰姿勢の保持のアシスト、および歩行のアシストのための制御演算を行なう。
本発明は、前述の図1〜図8の実施の各形態を、次に述べる図9〜図119の実施の各形態の一部分を改変して適用して、または図9〜図119の実施の各形態にそのまま適用して、実施できる。図1〜図119の実施の各形態における一部分を採り出して組み合わせて装着型支援ロボット装置を実現できる。
The control device 953 for moving the wearable support robot device 901 includes a drive source 640 including an electric motor 64 powered by a battery 954, angle sensors 67 and 112 built in the electric motor 644, and a wearer 10. Using the acceleration sensors 103 and 115 attached to the waist portion 5 and the like and the touch switch sensors 191 to 194 attached to the inside or the outside of the gloves 190, the above-mentioned lifting force assist and lifting force assisting force and the lifting force are used in connection with FIG. It performs control calculations for brake assist, assisting in maintaining the mid-waist posture during mid-waist work, and assisting walking.
The present invention applies each of the above-described embodiments of FIGS. 1 to 8 by modifying a part of each of the embodiments of FIGS. 9 to 119 described below, or the embodiment of FIGS. 9 to 119. It can be applied as it is to each form and implemented. A wearable support robot device can be realized by taking out a part of each embodiment of FIGS. 1 to 119 and combining them.

図9は本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置1を装着者10に装着した状態を示す正面図であり、図10は装着型支援ロボット装置1の装着状態を示す側面図であり、図11は装着型支援ロボット装置1の装着状態を示す背面図であり、図4は装着型支援ロボット装置1の一部の斜視図である。これらの図面を参照して、装着型支援ロボット装置1は、装着者10に装着されて保持される保持装置2と、保持装置に設けられ装着者10の体幹11と左右の各大腿12との間に支援力モーメントをそれぞれ与えるアシスト駆動機構3とを有する。図1〜3は、装着者10が、体幹11とともに左右の大腿12を含む両下肢を揃えて直立した姿勢を示す。左右とは、前述のとおり、装着者10における方向を言い、したがって、図9における右、左である。 FIG. 9 is a front view showing a state in which the wearable support robot device 1 which is another embodiment of the present invention is mounted on the wearer 10, and FIG. 10 is a side view showing a state in which the wearable support robot device 1 is mounted. 11 is a rear view showing the mounted state of the wearable support robot device 1, and FIG. 4 is a perspective view of a part of the wearable support robot device 1. With reference to these drawings, the wearable support robot device 1 includes a holding device 2 that is mounted and held by the wearer 10, a trunk 11 of the wearer 10 provided on the holding device, and thighs 12 on the left and right sides. It has an assist drive mechanism 3 that gives a support force moment between the two. FIGS. 1 to 3 show an upright posture in which the wearer 10 aligns both lower limbs including the left and right thighs 12 together with the trunk 11. Left and right refer to the direction in the wearer 10 as described above, and are therefore right and left in FIG.

保持装置2は、装着者10の胸郭、鎖骨、肩甲骨付近の体幹上部14に装着されて保持される体幹上部保持具20と、腹、腰の骨盤、股関節付近の体幹下部15に装着されて保持される腰カフと呼ぶことができる体幹下部保持具30と、大腿12に装着されて保持される大腿保持具40とを含む。 The holding device 2 is attached to the upper torso holder 20 attached to and held on the upper torso 14 near the thorax, clavicle, and shoulder blade of the wearer 10, and the lower torso 15 near the abdomen, hip pelvis, and hip joint. It includes a lower trunk holder 30 that can be called a waist cuff that is attached and held, and a thigh retainer 40 that is attached and held on the thigh 12.

アシスト駆動機構3は、体幹下部15の左右両側方にそれぞれ配置されて左右方向の軸線61まわりに駆動トルクを発生する一対の駆動源60と、体幹上部14の左右両側方で上下に延びてそれぞれ配置される一対の上アーム70と、上アーム70の上端部と体幹上部保持具20とを左右方向の軸線まわりに角変位自在にそれぞれ連結する第1受動回転軸91と、体幹下部15から大腿12にわたって左右両側方で上下に延びてそれぞれ配置される一対の下アーム80と、各下アーム80の下端部と大腿保持具40とを左右方向の軸線まわりに角変位自在にそれぞれ連結する第2受動回転軸92と、体幹下部保持具30に上アーム70の長手方向途中位置を取り付ける取り付け手段94とを有する。 The assist drive mechanism 3 is arranged on both the left and right sides of the lower trunk portion 15, and extends vertically on both the left and right sides of the upper trunk portion 14 and a pair of drive sources 60 that generate drive torque around the axis 61 in the left-right direction. The pair of upper arms 70, the first passive rotating shaft 91 that connects the upper end of the upper arm 70 and the upper trunk holder 20 in a angular displacement around the axis in the left-right direction, and the trunk. A pair of lower arms 80 extending vertically from the lower portion 15 to the thigh 12 on both the left and right sides, and the lower end of each lower arm 80 and the thigh holder 40 can be angularly displaced around the axis in the left-right direction. It has a second passive rotating shaft 92 to be connected, and an attachment means 94 for attaching the upper arm 70 to the lower trunk holder 30 at an intermediate position in the longitudinal direction.

体幹上部保持具20は、装着者10の鎖骨、肩甲骨付近に逆U字状に配置される左右一対の肩ベルト21と、胸郭を囲んで腋窩から斜め下方に背に延びる胸カフと呼ぶことができる胸ベルト22と、左右一対のほぼ上下に延びる背ベルト23とを有する。肩ベルト21の胸における一端部は、胸ベルト22に、左右の間隔をあけて固定される。肩ベルト21は、背において装着者10に接触するために交差保持部材24によってX字状に交差されて保持され、その各他端部は、固定位置25で胸ベルト22の背における各端部と、背ベルト23の各上端部とに固定される。肩ベルト21は、装着者10が着脱し易いように、背において交差せずに平行に設けられてもよい。 The upper trunk holder 20 is called a pair of left and right shoulder belts 21 arranged in an inverted U shape near the clavicle and scapula of the wearer 10, and a chest cuff that surrounds the chest and extends diagonally downward from the axilla. It has a chest belt 22 that can be used, and a pair of left and right back belts 23 that extend substantially vertically. One end of the shoulder belt 21 at the chest is fixed to the chest belt 22 with a left-right spacing. The shoulder belt 21 is crossed and held in an X shape by the cross holding member 24 to contact the wearer 10 on the back, and the other ends thereof are held at the fixed position 25 at each end on the back of the chest belt 22. And fixed to each upper end of the back belt 23. The shoulder belts 21 may be provided in parallel on the back without crossing so that the wearer 10 can easily put on and take off.

胸ベルト22は、胸郭の上部を囲み、胸骨体、みずおち付近で、連結具26によって左右に参照符22L、22Rで示されるように分離、連結して着脱自在である。胸ベルト22は、力学的には平板状の当て板でもよい。装着者10に違和感を抱かせないため、および親和性を高めるため、装着者10に或る程度の弾発力で接触して、柔らかく支援力モーメントを伝えるが、ばね定数が小さ過ぎると変形しすぎて支援力モーメントを伝えられないか、伝わるのに時間がかかり過ぎる。前記親和性を高めるとは、胸ベルト22の装着時、装着者10に違和感を与えないようにすることであり、胸ベルト22の剛性が高すぎて、堅く感じることがないようにすることである。 The chest belt 22 surrounds the upper part of the thorax, and is detachable by being separated and connected by a connecting tool 26 to the left and right in the vicinity of the sternum and the epigastrium as indicated by reference numerals 22L and 22R. The chest belt 22 may be a flat plate-shaped backing plate mechanically. In order not to make the wearer 10 feel uncomfortable and to improve the affinity, the wearer 10 is contacted with a certain amount of elastic force to softly transmit the support force moment, but it is deformed if the spring constant is too small. It is too long to convey the support moment, or it takes too long to convey it. Increasing the affinity means not giving a sense of discomfort to the wearer 10 when the chest belt 22 is worn, and preventing the chest belt 22 from feeling too rigid and stiff. is there.

また胸ベルト22と装着者10との接触面積を増やすと、装着者10への支援力モーメントによる単位面積あたりの圧力が小さくなるが、装着者10の前表面を覆う面積が増えるので、汗をかいたりし易くなる。胸ベルト22は、これらの機能と快適性とを両立するように構成される。 Further, when the contact area between the chest belt 22 and the wearer 10 is increased, the pressure per unit area due to the support force moment to the wearer 10 decreases, but the area covering the front surface of the wearer 10 increases, so that sweat is sweated. It becomes easier to sweat. The chest belt 22 is configured to balance these functions with comfort.

体幹上部保持具20は、装着し易いように、胸ベルト22L、22Rが連結具26によって左右対称に分割される。一方の胸ベルト22Lは、胸郭の上部の周囲を約1/4〜3/8を覆う範囲で、胸郭の側部の第1受動回転軸91の取り付け位置から前部の1/4〜1/2程度までと、側部の第1受動回転軸91の取り付け位置から後部の1/4とを覆い、円筒の一部を成し、他方の胸ベルト22Rも同様に構成される。各胸ベルト22L、22Rが胸郭の前部の約1/4〜3/8を覆うことによって、特に大きな支援力モーメントを要する重い荷物の持ち上げアシスト時の単位面積当たりの面圧力を下げることができ、押圧感が強くなりすぎるのを防ぎつつ、覆う面積が多すぎることによる体幹上部保持具20の装着しにくくなるのを防ぐ。アシストを支援ともいうことがある。胸ベルト22は、たとえば、上下の幅30〜60mmであり、厚さ5mmの合成樹脂製である。胸ベルト22には、メッシュ状のカバーで覆われた弾発性のある緩衝のためのクッション材が胸に臨んで設けられる。このメッシュ状のカバーは、発汗時の通気性を確保する。 The chest belts 22L and 22R of the upper trunk holder 20 are symmetrically divided by the connecting tool 26 so that they can be easily worn. On the other hand, the chest belt 22L covers about 1/4 to 3/4 of the upper part of the chest from the attachment position of the first passive rotation shaft 91 on the side of the chest to 1/4 to 1 / of the front part. It covers up to about 2 and 1/4 of the rear part from the attachment position of the first passive rotation shaft 91 on the side to form a part of the cylinder, and the other chest belt 22R is similarly configured. By covering about 1/4 to 3/8 of the front part of the chest with each chest belt 22L and 22R, it is possible to reduce the surface pressure per unit area when assisting in lifting heavy loads that require a particularly large support force moment. While preventing the feeling of pressing from becoming too strong, it prevents the upper trunk holder 20 from becoming difficult to attach due to the covering area being too large. Assist is sometimes called support. The chest belt 22 is made of synthetic resin having a vertical width of 30 to 60 mm and a thickness of 5 mm, for example. The chest belt 22 is provided with a cushioning material for elastic cushioning covered with a mesh-like cover facing the chest. This mesh-like cover ensures breathability when sweating.

胸ベルト22は、支援力モーメントを柔らかく伝達するために、或る程度の剛性と柔軟性がある合成樹脂製とし、この樹脂材にメッシュ付のクッション材を付加した材料によって、装着性と支援力モーメントの伝達性を高めて低価格化にすることができる。胸部は、大腿12より柔らかいので、胸部のカフである胸ベルト22は、大腿12のカフである保持片43(図10)の硬さでは、硬すぎ、したがって、前記或る程度の剛性と柔軟性とは、たとえば、幅30〜60mm程度で、厚さ0.5〜2mm程度のアルミニウム板と同程度の剛性と柔軟性である。胸ベルト22は、この剛性と柔軟性があり、アルミニウム板単独より軽量で同程度の強度を有する複合樹脂材として、アルミニウムと合成樹脂との複合材料、または炭素繊維と合成樹脂との複合材料であってもよい。 The chest belt 22 is made of a synthetic resin having a certain degree of rigidity and flexibility in order to softly transmit the support force moment, and the material in which a cushion material with a mesh is added to this resin material provides wearability and support force. The moment transmission can be increased and the price can be reduced. Since the chest is softer than the thigh 12, the chest belt 22, which is the cuff of the chest, is too stiff at the hardness of the holding piece 43 (FIG. 10), which is the cuff of the thigh 12, and therefore has some degree of rigidity and flexibility. The property is, for example, about 30 to 60 mm in width and about the same rigidity and flexibility as an aluminum plate having a thickness of about 0.5 to 2 mm. The chest belt 22 is a composite resin material having this rigidity and flexibility, which is lighter than the aluminum plate alone and has the same strength, and is made of a composite material of aluminum and synthetic resin or a composite material of carbon fiber and synthetic resin. There may be.

鞣された革は、伸縮性が小さく、堅牢であるが、支援力モーメントの伝達性からは、まだ柔軟性がありすぎるので、変形しやすい。その結果、装着しにくくなり、また支援力モーメントの伝達性に遅れが生じる。この問題を解決するために、本発明の胸ベルト22では、在来の皮革ソフトネス計測される値よりはもう少し剛性を高めた前述の合成樹脂材を用いる。 Tanned leather has low elasticity and is tough, but it is still too flexible due to the transmissibility of the supporting force moment, so it is easily deformed. As a result, it becomes difficult to attach the support force moment, and the transmission of the support force moment is delayed. In order to solve this problem, the chest belt 22 of the present invention uses the above-mentioned synthetic resin material having a slightly higher rigidity than the value measured by the conventional leather softness.

左右の肩ベルト21は、装着者10の肩に本件支援ロボット装置1の質量が作用しないようにするために、指が一本程度入る隙間がある程度がよく、したがって肩ベルト21は、腰ベルト33、腹ベルト34が、骨盤の上から下方へずれたとき、落下することを防ぐ働きを果たす。肩ベルト21は、省略されてもよい。 The left and right shoulder belts 21 should have a certain amount of space for one finger to enter so that the mass of the support robot device 1 does not act on the shoulders of the wearer 10. Therefore, the shoulder belts 21 have a waist belt 33. , The abdominal belt 34 serves to prevent the abdomen belt 34 from falling when it is displaced downward from the top of the pelvis. The shoulder belt 21 may be omitted.

本発明の実施の他の形態では、通気性を確保して、装着者10が腕を通す個所を判りやすくするために、また着脱しやすいようにするために、後述の図77〜図79に示すようなメッシュ付の袖なしの前開きベストを、体幹上部保持具20の内面もしくは外面に取り付けるようにして用いる。すなわち、メッシュ状ベストには、肩ベルト21、胸ベルト22、背ベルト23が、たとえば縫合などされて取り付けられる。ベストは、前開きとするために、前中心線に関して左右の前身頃(図77の参照符703L、703R)を着脱可能な連結具705、706で装着者の前面で連結するように、構成される。上フレーム70とともに、メッシュ状ベストを併用することによって、暑い夏場の使用が快適になる。 In another embodiment of the present invention, in order to ensure breathability, to make it easier for the wearer 10 to see where the arm passes, and to make it easier to put on and take off, FIGS. 77 to 79 described later. A sleeveless front opening vest with a mesh as shown is used so as to be attached to the inner or outer surface of the upper trunk holder 20. That is, the shoulder belt 21, the chest belt 22, and the back belt 23 are attached to the mesh vest by, for example, suturing. The vest is configured so that the left and right front bodies (reference marks 703L, 703R in FIG. 77) are connected in front of the wearer with removable connectors 705 and 706 in order to open the front. To. By using the mesh vest together with the upper frame 70, it becomes comfortable to use in the hot summer.

ベストは、チョッキ、ジレーとも呼ばれ、袖がなく、本発明の実施の各形態では、(1)胸、腹、背を覆う短い胴着であってもよく、(2)胸を覆い、腹部の少なくとも一部もしくは背部の少なくとも一部を覆い、または(3)胸を覆い、腹部の中腹部などの少なくとも一部および背部の腰寄りの部分などの少なくとも一部を覆う構成を有する。 The vest, also called a waistcoat or gilet, has no sleeves, and in each embodiment of the present invention, it may be (1) a short bodice covering the chest, abdomen, and back, and (2) covering the chest and abdomen. It has a structure that covers at least a part or at least a part of the back, or (3) covers the chest, and covers at least a part such as the middle abdomen of the abdomen and at least a part of the back such as the waist.

図5は体幹下部保持具30の水平断面図であり、図6は体幹下部保持具30の分解斜視図である。体幹下部保持具30は、体幹下部15を背の後部31から左右の側腹部付近の側部32までたとえば約1/2周にわたって囲む腰ベルト33と、腰ベルト33の両端部に連なって固定される腹ベルト34とを有し、全体が環状に形成される。腹ベルト34は、臍部(さいぶ)付近で、連結具35によって左右に参照符34L、34Rで示されるように分離、連結して着脱自在である。 FIG. 5 is a horizontal sectional view of the lower trunk holder 30, and FIG. 6 is an exploded perspective view of the lower trunk holder 30. The lower trunk holder 30 is connected to a waist belt 33 that surrounds the lower trunk 15 from the rear portion 31 of the back to the side portions 32 near the left and right flanks, for example, about 1/2 circumference, and both ends of the waist belt 33. It has an abdominal belt 34 to be fixed, and the whole is formed in an annular shape. The abdominal belt 34 is detachable by being separated and connected to the left and right by the connecting tool 35 as indicated by reference numerals 34L and 34R in the vicinity of the umbilical region.

体幹下部保持具30には、腰ベルト33の体幹下部15に臨んで保護具36が着脱自在に取り付けられる。保護具36は、弾発性のある緩衝のためのクッション材37をメッシュ状のカバー38で覆って構成され、腰ベルト33に沿って体幹下部15の周方向に延び、その腰ベルト33よりも上下に拡がった寸法形状を有する。クッション材37は、芯材を覆って補強されてもよい。保護具36は、腰ベルト33と腹ベルト34とが体幹下部15に相互のずれが生じないように締め付けられて保持された状態で、腰における快適な装着感を達成する。腰ベルト33と装着者10の腰との間に保護具36が存在することによって、腰ベルト33と腰とが直接接触することがなくなり、装着したときの違和感を軽減することができる。腰ベルト33、腹ベルト34はいずれも、支援力モーメント自体を伝達しないので、大きな剛性は必要ないが、腰ベルト33には、後述の制御ボックス53、電池ボックス54が取り付けられるので、これらを支える程度の剛性を有する。 A protective device 36 is detachably attached to the lower trunk holder 30 so as to face the lower trunk 15 of the waist belt 33. The protective device 36 is configured by covering a cushioning material 37 for elastic cushioning with a mesh-shaped cover 38, extending along the waist belt 33 in the circumferential direction of the lower trunk 15 and from the waist belt 33. Also has a dimensional shape that extends vertically. The cushion material 37 may be reinforced by covering the core material. The protective device 36 achieves a comfortable wearing feeling at the waist in a state where the waist belt 33 and the abdominal belt 34 are tightened and held so that the lower part of the trunk 15 does not shift from each other. By the presence of the protective device 36 between the waist belt 33 and the waist of the wearer 10, the waist belt 33 and the waist do not come into direct contact with each other, and it is possible to reduce the discomfort when the waist belt 33 is worn. Since neither the waist belt 33 nor the abdominal belt 34 transmits the support force moment itself, a large rigidity is not required. However, since the control box 53 and the battery box 54 described later are attached to the waist belt 33, they are supported. Has a degree of rigidity.

保護具36は、装着者10の腰と広い範囲で密着し、腰ベルト33を腰部に確実に固定することができる。カバー38は開口率の大きいメッシュ状であるので、通気性を向上し、暑さ対策が施され、発汗時も快適である。体幹下部保持具30は、骨盤付近に配置され、したがって、その骨盤の腸骨翼における左右方向の横に出っ張った腸骨稜の上部付近に乗るように配置されるので、骨盤付近に確実に引っかかり、体幹下部15から下方にずれることはなく、体幹下部15に確実に装着される。そのため、肩ベルト21が、装着者10の鎖骨、肩甲骨付近を圧迫せず、装着時の作業が快適となる。 The protective device 36 is in close contact with the waist of the wearer 10 in a wide range, and the waist belt 33 can be securely fixed to the waist. Since the cover 38 has a mesh shape with a large aperture ratio, it has improved breathability, measures against heat, and is comfortable even when sweating. The lower torso holder 30 is placed near the pelvis and therefore rests near the upper part of the laterally protruding iliac crest in the iliac wing of the pelvis, ensuring that it is near the pelvis. It does not get caught and shift downward from the lower part of the trunk 15, and is securely attached to the lower part of the trunk 15. Therefore, the shoulder belt 21 does not press the clavicle and the vicinity of the scapula of the wearer 10, and the work at the time of wearing becomes comfortable.

図7は本発明の実施の他の形態における取り付け手段94aとその付近を示す一部の水平断面図であり、図8は取り付け手段94aとその付近を簡略化して示す側面図であり、図9は腰ベルト33aと保護具36aとを示す簡略化した水平断面図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似し、対応する部分には、同一の数字に添え字aを付して示す。注目すべきは、取り付け手段94aは、第2上アーム片72を挿通するボルト56が、腰ベルト33aの側部32aに、いわば横形で螺着される。取り付け手段94aは、上下の各アーム70、80などと同様に金属などの剛性材料から成る。保護具36aは、腰ベルト33aの装着者10に臨んで水平面内でU字状に形成された板であり、支持片57によって固定され、たとえば合成樹脂などの弾発性を有する材料から成り、装着者10の装着時の親和性が良好である。腰ベルト33aの後部31aは、左右に分離され、長さ調整機構58の長孔によって左右方向に調整できる。 FIG. 7 is a partial horizontal sectional view showing the mounting means 94a and its vicinity in another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a side view showing the mounting means 94a and its vicinity in a simplified manner. FIG. Is a simplified horizontal sectional view showing a waist belt 33a and a protective device 36a. This embodiment is similar to the above-described embodiment, and the corresponding parts are shown by adding a subscript a to the same number. It should be noted that in the mounting means 94a, the bolt 56 through which the second upper arm piece 72 is inserted is screwed to the side portion 32a of the waist belt 33a in a so-called horizontal shape. The mounting means 94a is made of a rigid material such as metal as well as the upper and lower arms 70, 80 and the like. The protective device 36a is a plate formed in a U shape in a horizontal plane facing the wearer 10 of the waist belt 33a, is fixed by a support piece 57, and is made of an elastic material such as synthetic resin. The wearer 10 has a good affinity when worn. The rear portion 31a of the waist belt 33a is separated to the left and right, and can be adjusted in the left-right direction by the elongated hole of the length adjusting mechanism 58.

図10は、長さ調整機構58の一部を装着者10の後方から見た分解斜視図である。腰ベルト33aの左右に分離された一方の後部31aには、左右方向に間隔をあけて一対のねじ孔59が形成される。連結補助部材27には、左右方向に延びる各長孔28がねじ孔59にそれぞれ対応して形成される。固定用ボルト29は、長孔28を挿通して、ねじ孔59に螺着され、一方の後部31aと連結補助部材27とを左右方向に調整自在に固定する。腰ベルト33aの左右に分離された他方の後部31aも、一方の後部31aと左右対称に構成されて、連結補助部材27と左右方向に調整自在に固定用ボルトによって固定される。 FIG. 10 is an exploded perspective view of a part of the length adjusting mechanism 58 as viewed from the rear of the wearer 10. A pair of screw holes 59 are formed in one of the rear portions 31a separated to the left and right of the waist belt 33a at intervals in the left-right direction. In the connecting auxiliary member 27, each elongated hole 28 extending in the left-right direction is formed corresponding to the screw hole 59. The fixing bolt 29 is screwed into the screw hole 59 through the elongated hole 28, and one rear portion 31a and the connecting auxiliary member 27 are fixed in an adjustable manner in the left-right direction. The other rear portion 31a separated to the left and right of the waist belt 33a is also configured symmetrically with the one rear portion 31a, and is fixed to the connecting auxiliary member 27 by a fixing bolt so as to be adjustable in the left-right direction.

図11は、大腿保持具40を示す分解斜視図である。左右の各大腿保持具40は、大腿12を全周にわたって囲む大腿カフと呼ぶことができるベルト本体41と、ベルト本体41の外周部に大腿12の外側である腓側から前へ、周方向の一部にわたって延びて固定片42によってベルト本体41に固定される保持片43とを有する。 FIG. 11 is an exploded perspective view showing the thigh holder 40. Each of the left and right thigh holders 40 has a belt body 41 that can be called a thigh cuff that surrounds the thigh 12 over the entire circumference, and the outer peripheral portion of the belt body 41 from the calf side, which is the outside of the thigh 12, to the front in the circumferential direction. It has a holding piece 43 that extends over a part and is fixed to the belt body 41 by the fixing piece 42.

ベルト本体41には、大腿12に臨んで、メッシュ状のカバーで覆われた弾発性のある緩衝のためのクッション材44が大腿12に臨んで設けられる。このメッシュ状のカバーは、発汗時の通気性を確保する。ベルト本体41は、前大腿の内側である脛側で、連結具45によって左右に分離、連結して着脱自在である。大腿12の第2受動回転軸92は、大腿12の前後方向中央付近の外側に設置され、大腿保持具40は、大腿12のできるだけ低い位置で、曲げた膝に接触しない位置に選ばれる。 The belt body 41 is provided with a cushioning material 44 for elastic cushioning, which is covered with a mesh-like cover and faces the thigh 12, so as to face the thigh 12. This mesh-like cover ensures breathability when sweating. The belt body 41 is detachable by being separated and connected to the left and right by a connecting tool 45 on the tibial side, which is the inside of the anterior thigh. The second passive rotation shaft 92 of the thigh 12 is installed on the outside near the center of the thigh 12 in the anteroposterior direction, and the thigh holder 40 is selected at a position as low as possible on the thigh 12 so as not to come into contact with the bent knee.

ベルト本体41および保持片43は、胸ベルト22より柔軟性は少なくて剛性が高くて支援力モーメントを瞬時に伝えられる剛性と、或る程度の柔軟性がある合成樹脂材によって、あるいはまた、この樹脂材にメッシュ付のクッション材を付加した材料によって、さらにまた前記アルミニウム板にメッシュ付のクッション材を付加した材料を、大腿12の約1/4〜1/2程度の前方部分に用いることによって、装着性と親和性とを高め低価格化することができる。ベルト本体41および保持片43の前記剛性と柔軟性とは、幅30〜60mm程度で、厚さ2〜5mm程度のアルミニウム板と同程度の剛性と柔軟性である。これによってベルト本体41および保持片43の剛性を強くして、重い荷物を持ち上げるとき大腿12の前部に、強い支援力モーメントをしっかりと伝えることができる。大腿12の後部には、歩行時の遊脚を振り上げる支援力モーメントが与えられるが、この歩行時の支援力モーメントは前記重い荷物を持ち上げるときに比べて小さいので、それほどの剛性は必要ない。 The belt body 41 and the holding piece 43 are made of a synthetic resin material that is less flexible and more rigid than the chest belt 22 so that the support force moment can be transmitted instantly, and has some flexibility, or also this. By using a material in which a cushioning material with a mesh is added to a resin material, and further by using a material in which a cushioning material with a mesh is added to the aluminum plate in the front part of about 1/4 to 1/2 of the thigh 12. , Wearability and affinity can be improved and the price can be reduced. The rigidity and flexibility of the belt body 41 and the holding piece 43 are about 30 to 60 mm in width and about the same rigidity and flexibility as an aluminum plate having a thickness of about 2 to 5 mm. As a result, the rigidity of the belt body 41 and the holding piece 43 is increased, and a strong supporting force moment can be firmly transmitted to the front part of the thigh 12 when lifting a heavy load. A support force moment for swinging up the swing leg during walking is given to the rear portion of the thigh 12, but since the support force moment during walking is smaller than when lifting the heavy load, so much rigidity is not required.

ベルト本体41は、環状でなくてもよく、大腿12の前後2枚の板でもよいが、装着者10との接触面積を或る程度大きくとるために、大腿12の外形状に近似した弯曲した板に形成してもよい。 The belt body 41 does not have to be annular, and may be two front and rear plates of the thigh 12, but in order to increase the contact area with the wearer 10 to some extent, the belt body 41 is curved to approximate the outer shape of the thigh 12. It may be formed on a plate.

保持片43は、大腿12の周囲を約1/4〜1/2周にわたる範囲を覆い、たとえば、上下の幅30〜60mmであり、厚さ5mmの合成樹脂製である。1/4〜1/2周にすることによって、下アーム80から大腿12へ支援力モーメントを伝わりやすくする。 The holding piece 43 covers a range extending about 1/4 to 1/2 circumference around the thigh 12, and is made of a synthetic resin having a vertical width of 30 to 60 mm and a thickness of 5 mm, for example. By making the circumference 1/4 to 1/2, the support force moment can be easily transmitted from the lower arm 80 to the thigh 12.

この実施の形態において、保持片43は、大腿12の外側部の第2受動回転軸92が取り付けられる位置付近から大腿12の前部の半分〜前部の全てを覆い、円筒の一部分を成す。保持片43は、大腿12の前部を広い範囲にわたって覆うので、特に大きな支援力モーメントを要する重い荷物の持ち上げアシスト時の単位面積当たりの面圧力を下げることができ、押圧感が強くなりすぎるのを防ぎつつ、覆う面積が多すぎることによる大腿保持具40の装着しにくくなるのを防ぐ。保持片43の材料硬さ程度について、支援力モーメントを伝えるのには、力を伝えるための腰上方や腰下方や大腿の上下のアーム70、80と同程度に、充分硬い樹脂材とする。装着者10と接触する大腿12の個所であるカフの保持片43では、その内側には大腿12に臨んで親和性や汗対策に、メッシュ状のカバーを備えるクッション材44が取り付けられる。 In this embodiment, the holding piece 43 covers the entire front half to the front part of the thigh 12 from the vicinity of the position where the second passive rotation shaft 92 is attached to the outer part of the thigh 12, and forms a part of a cylinder. Since the holding piece 43 covers the front part of the thigh 12 over a wide range, it is possible to reduce the surface pressure per unit area when assisting in lifting a heavy load that requires a particularly large support force moment, and the feeling of pressing becomes too strong. It is possible to prevent the thigh holder 40 from being difficult to attach due to the covering area being too large. Regarding the material hardness of the holding piece 43, in order to transmit the supporting force moment, a resin material that is sufficiently hard as the upper waist, the lower waist, and the upper and lower arms 70 and 80 of the thigh for transmitting the force is used. In the cuff holding piece 43, which is the location of the thigh 12 that comes into contact with the wearer 10, a cushion material 44 having a mesh-like cover is attached to the inside of the cuff holding piece 43 so as to face the thigh 12 and to prevent affinity and sweat.

連結具26,35、45は、接続、離脱のための操作が容易な構成を有し、たとえばプラスチックバックル、ワンタッチコネクタなどとして商業的に入手可能である。 The connectors 26, 35, and 45 have a configuration that is easy to operate for connecting and disconnecting, and are commercially available as, for example, a plastic buckle, a one-touch connector, and the like.

図12は、アシスト駆動機構3の一部を示す断面図である。駆動源60は、軸線61まわりに回転する駆動軸62と、駆動軸62にその軸線61まわりにトルクを発生する駆動源本体63とを有する。駆動源本体63は、たとえば交流サーボモータなどによって実現される電動モータ64と、電動モータ64の出力軸65から駆動軸62へ回転速度を減速する減速機66とを有する。電動モータ64は、そのハウジングであるモータ本体68を有し、モータ本体68には、出力軸65に電磁力によってトルクを与える回転子などと、出力軸65、したがって駆動軸62の軸線61まわりの角度を検出する角度センサ67とが収納される。 FIG. 12 is a cross-sectional view showing a part of the assist drive mechanism 3. The drive source 60 has a drive shaft 62 that rotates around an axis 61, and a drive source main body 63 that generates torque on the drive shaft 62 around the axis 61. The drive source main body 63 includes an electric motor 64 realized by, for example, an AC servomotor, and a speed reducer 66 that reduces the rotational speed from the output shaft 65 of the electric motor 64 to the drive shaft 62. The electric motor 64 has a motor body 68 which is a housing thereof, and the motor body 68 has a rotor or the like that applies torque to the output shaft 65 by an electromagnetic force, and the output shaft 65, and therefore around the axis 61 of the drive shaft 62. The angle sensor 67 that detects the angle is housed.

減速機66では、出力軸65、駆動軸62の各回転速度をN65、N62とするとき、減速比N62/N65を1〜1/100程度に、好ましくは1/50〜1/100に選ぶ。これによって、摩擦が少なく伝達効率が良いので、装着者10側からの大きな力を必要とせずに、駆動源60を軽く回転させることができる。こうして、電動モータ64が回転して減速機66を介して駆動軸62からトルクが出力されるのとは逆に、駆動軸62側から、減速機66および電動モータ64を回転させることができる、いわゆるバックドライバブルな駆動系を実現できる。装着者10側から駆動源60を動かすことができ、駆動電源がなくなっても装着者10は装着型支援ロボット装置1を自分の力で動かすことができる安全な装置が実現される。減速機66は、たとえば波動歯車減速機、遊星減速機またはサイクロ減速機等であってもよい。 In the speed reducer 66, when the rotation speeds of the output shaft 65 and the drive shaft 62 are N65 and N62, the reduction ratio N62 / N65 is selected to be about 1 to 1/100, preferably 1/50 to 1/100. As a result, since there is little friction and the transmission efficiency is good, the drive source 60 can be lightly rotated without requiring a large force from the wearer 10 side. In this way, the speed reducer 66 and the electric motor 64 can be rotated from the drive shaft 62 side, whereas the electric motor 64 rotates and torque is output from the drive shaft 62 via the speed reducer 66. A so-called back drivable drive system can be realized. A safe device is realized in which the drive source 60 can be moved from the wearer 10 side, and the wearer 10 can move the wearable support robot device 1 by his / her own power even if the drive power supply is exhausted. The speed reducer 66 may be, for example, a wave gear speed reducer, a planetary speed reducer, a cyclo speed reducer, or the like.

従来技術では、出力端にクラッチを用いたり、制御を行なうことによって、摩擦が大きい減速機でもバックドライバブルになるが、駆動電源がなくなるとバックドライバビリティを維持できないという問題がある。他の従来技術では、出力端に柔らかい回転ばねを付加することによって、バックドライバブルになるが、常時柔らかいままであり、瞬時に支援力モーメント、したがってアシスト力が必要なとき、支援力モーメントによる力をすぐに伝えられないという問題がある。本発明は、これらの従来技術の問題を解決する。 In the prior art, by using a clutch at the output end or performing control, even a speed reducer having a large friction becomes back drivable, but there is a problem that back drivability cannot be maintained when the drive power supply is exhausted. In other prior arts, adding a soft rotary spring to the output end makes it back drivable, but it remains soft at all times and instantly assists moments, and thus when assisting forces are needed, the forces due to the assisting moments. There is a problem that it cannot be communicated immediately. The present invention solves these problems of the prior art.

上アーム70は、上下の第1および第2の上アーム片71、72が、前後方向の軸線まわりに角変位自在である第3受動回転軸73を介して、連結されて構成される。第1上アーム片71の上端部は、第1受動回転軸91を介して体幹上部保持具20に連結される。第2上アーム片72の下端部は、駆動軸62に固定される。 The upper arm 70 is configured by connecting the upper and lower first and second upper arm pieces 71 and 72 via a third passive rotation shaft 73 that is angularly displaced around an axis in the front-rear direction. The upper end of the first upper arm piece 71 is connected to the trunk upper holder 20 via the first passive rotation shaft 91. The lower end of the second upper arm piece 72 is fixed to the drive shaft 62.

上アーム70の長手方向途中位置である第2上アーム片72は、取り付け手段94によって、体幹下部保持具30における腰ベルト33の側部32に、少なくとも前後方向に相対的に変位しないように、連結、固定して取り付けられる。取り付け手段94は、上下方向に細長い取り付け孔93が形成されたベルト取り付け金具95と、第2上アーム片72とベルト取付け金具95との間に介在される上下方向の軸線を有する受動回転軸96と、取り付け孔93に挿通される水平面内でU字状ベルトから成る取り付け片97とを有する。取り付け片97の両遊端部は、ベルト取付け金具95の近傍で腰ベルト33の側部32に、接着、縫合などされて固定される。したがって、上下に延びる第2上アーム片72と腰ベルト33の前後方向に延びる側部32との各長手方向は、駆動軸62の軸線61に平行である仮想軸線61aまわりに90度ずれた配置で、第2上アーム片72と腰ベルト33の側部32とが取り付けられる。 The second upper arm piece 72, which is in the middle position in the longitudinal direction of the upper arm 70, is not displaced relative to the side portion 32 of the waist belt 33 in the lower trunk holder 30 by the attachment means 94 at least in the front-rear direction. , Connected, fixed and attached. The mounting means 94 is a passive rotating shaft 96 having a belt mounting bracket 95 having elongated mounting holes 93 formed in the vertical direction and a vertical axis interposed between the second upper arm piece 72 and the belt mounting bracket 95. And a mounting piece 97 made of a U-shaped belt in a horizontal plane inserted through the mounting hole 93. Both free ends of the mounting piece 97 are fixed to the side 32 of the waist belt 33 in the vicinity of the belt mounting bracket 95 by being adhered or sewn. Therefore, the longitudinal directions of the second upper arm piece 72 extending vertically and the side portion 32 extending in the front-rear direction of the waist belt 33 are arranged 90 degrees around the virtual axis 61a parallel to the axis 61 of the drive shaft 62. Then, the second upper arm piece 72 and the side portion 32 of the waist belt 33 are attached.

上アーム70は、駆動源60の回転による駆動トルクを、体幹上部保持具20に効率よく伝える働きをする。下アーム80は、駆動源60の回転による駆動トルクを、大腿保持具40に効率よく伝える働きをする。腰ベルト33、腹ベルト34は、駆動源60の回転による駆動トルクを、体幹上部保持具20と大腿保持具40とに効率よく伝えるために副次的な働きをし、駆動源60が変位するのを防ぎ、駆動軸62の軸線61が左右方向に傾いたり、前後方向に傾いたりするのを防ぐ。腰ベルト33、腹ベルト34はまた、駆動軸62の軸線61を、装着者10の股関節中心を通る前記一直線にできるだけ一致させて、ずれないようにする働きをする。こうすることによって、体幹上部保持具20と大腿保持具40との各位置が上下に変位することを防ぐことができる。装着者は、腰を椎間関節によって曲げずに、体幹11を直立した姿勢で、歩行、持ち上げ、持ち下げ、中腰の各動作を行なう。腰ベルト33を腰骨の上に載せて固定し、すなわち、腰ベルト33が骨盤の腸骨翼における左右方向の横に出っ張る腸骨稜の上部付近に確実に引っかかる状態で、駆動軸62の軸線61が、装着者10の股関節中心を通る前記一直線に一致するように、下アーム80の長さが選ばれる。したがって、体幹下部保持具30は、体幹下部から下方にずれることはなく、体幹下部に確実に装着される。 The upper arm 70 functions to efficiently transmit the drive torque due to the rotation of the drive source 60 to the trunk upper holder 20. The lower arm 80 functions to efficiently transmit the drive torque due to the rotation of the drive source 60 to the thigh holder 40. The waist belt 33 and the abdominal belt 34 act as a secondary function in order to efficiently transmit the drive torque due to the rotation of the drive source 60 to the trunk upper holder 20 and the thigh holder 40, and the drive source 60 is displaced. This prevents the drive shaft 62 from tilting in the left-right direction or in the front-rear direction. The waist belt 33 and the abdominal belt 34 also serve to align the axis 61 of the drive shaft 62 with the straight line passing through the center of the hip joint of the wearer 10 as much as possible so as not to shift. By doing so, it is possible to prevent the positions of the upper trunk holder 20 and the thigh holder 40 from being displaced up and down. The wearer performs the walking, lifting, lifting, and mid-waist movements in an upright posture without bending the hips by the facet joints. The hip belt 33 is placed and fixed on the hip bone, that is, the axis 61 of the drive shaft 62 is securely hooked near the upper part of the laterally protruding iliac crest in the iliac wing of the pelvis. However, the length of the lower arm 80 is selected so as to coincide with the straight line passing through the center of the hip joint of the wearer 10. Therefore, the lower trunk holder 30 does not shift downward from the lower trunk and is securely attached to the lower trunk.

体幹11が直立した姿勢における体幹上部保持具20と体幹11との相対的な位置は、装着者10が腰を曲げた姿勢になると、ずれることになり、また体幹11の椎間関節による曲げ中心位置と股関節中心の前記一直線の位置とがずれる。このずれは、駆動源60が回転すると、駆動軸62の軸線61の位置が体幹11に対して上下に動くので、腰ベルト33を含む体幹下部保持具30が、駆動源60の体幹11との相対的な位置を元に戻す。したがって、支援力モーメントが体幹11に効率よく与えられる装着状態に、自動的に戻る。 The relative positions of the upper trunk holder 20 and the trunk 11 in the posture in which the trunk 11 is upright will shift when the wearer 10 is in the posture in which the waist is bent, and the intervertebral space of the trunk 11 The position of the bending center by the joint and the position of the straight line at the center of the hip joint deviate from each other. When the drive source 60 rotates, the position of the axis 61 of the drive shaft 62 moves up and down with respect to the trunk 11, so that the lower trunk holder 30 including the waist belt 33 moves the trunk of the drive source 60. Restore the position relative to 11. Therefore, it automatically returns to the wearing state in which the support force moment is efficiently given to the trunk 11.

上アーム70の長さは、装着者10の寸法で決まり、力学的にはできるだけ長く選ばれる。第1受動回転軸91は、腋窩の下方付近で、腋窩接触しない、できるだけ高い位置に選ばれる。胸ベルト22は、胸骨体またはそれよりは上方で鎖骨より下方の範囲で胸郭を圧迫せずに、支援力モーメントを伝えやすい、あまり脂肪や筋肉がついていない部位に位置するように、肩ベルト21、背ベルト23などの寸法形状が選ばれる。 The length of the upper arm 70 is determined by the dimensions of the wearer 10, and is mechanically selected as long as possible. The first passive rotation axis 91 is selected near the lower part of the axilla at a position as high as possible without axillary contact. The chest belt 21 is located in a less fat or muscular area where the support moment can be easily transmitted without compressing the thorax in the sternum or above the sternum and below the clavicle. , The size and shape of the back belt 23 and the like are selected.

図13は、第3受動回転軸73を装着者10の外側方から見た断面図である。第1上アーム片71の下端部と第2上アーム片72の上端部は、フォーク状の突片75、76が相互に嵌め込まれ、無給油ブッシュ76を介してヒンジピン77のまわりに角変位自在に支承される。ヒンジピン77は、装着者10の前後方向の軸線を有し、その軸線方向に抜け止め用頭部87と止め輪88とによって、さらにヒンジピン77の側部に係止する止めねじ89によって、抜け止めされる。したがって、上アーム70は、第3受動回転軸73によって、前後方向の軸線まわりに角変位自在となり、体幹11を、腰椎を含む椎骨などによる椎間関節の働きによって、左右方向に傾けて曲げることができ、装着者10の姿勢に応じて円滑に支援力モーメントを作用することができる。第4受動回転軸83は、第3受動回転軸73と類似の構成を有する。 FIG. 13 is a cross-sectional view of the third passive rotating shaft 73 as viewed from the outside of the wearer 10. Fork-shaped projecting pieces 75 and 76 are fitted into each other at the lower end of the first upper arm piece 71 and the upper end of the second upper arm piece 72, and the angle is freely displaced around the hinge pin 77 via the oil-free bush 76. It is supported by. The hinge pin 77 has an axis in the front-rear direction of the wearer 10, and is prevented from coming off by a retaining head 87 and a retaining ring 88 in the axial direction, and further by a set screw 89 that is locked to the side of the hinge pin 77. Will be done. Therefore, the upper arm 70 is angularly displaced around the axis in the anterior-posterior direction by the third passive rotation axis 73, and the trunk 11 is tilted and bent in the left-right direction by the action of the facet joints by the vertebrae including the lumbar spine. Therefore, the support force moment can be smoothly applied according to the posture of the wearer 10. The fourth passive rotation shaft 83 has a configuration similar to that of the third passive rotation shaft 73.

下アーム80は、上下の第1および第2の下アーム片81、82が、前後方向の軸線まわりに角変位自在である第4受動回転軸83を介して、連結されて構成される。第1下アーム片81の下端部は、第2受動回転軸92を介して大腿保持具40に連結される。第1下アーム片81の上端部は、駆動源本体63のモータ本体68に固定される。第4受動回転軸83は、図9の第3受動回転軸73と類似の構成を有する。したがって、下アーム80は、第4受動回転軸83によって、前後方向の軸線まわりに角変位自在であるので、股関節の働きによって、下肢を外転して開脚を円滑に行なうことができ、装着者の開脚の姿勢に応じて円滑に支援力モーメントを作用することができる。 The lower arm 80 is configured by connecting the upper and lower first and second lower arm pieces 81 and 82 via a fourth passive rotation shaft 83 that is angularly displaced around an axis in the front-rear direction. The lower end of the first lower arm piece 81 is connected to the thigh holder 40 via the second passive rotation shaft 92. The upper end of the first lower arm piece 81 is fixed to the motor body 68 of the drive source body 63. The fourth passive rotation shaft 83 has a configuration similar to that of the third passive rotation shaft 73 of FIG. Therefore, since the lower arm 80 can be angularly displaced around the axis in the anteroposterior direction by the fourth passive rotation axis 83, the lower limbs can be abducted and the legs can be smoothly opened by the action of the hip joint. The support force moment can be smoothly applied according to the posture of the person's open legs.

再び図11を参照して、第2受動回転軸92は、第2下アーム片82の下端部に形成された軸受孔98に、保持片43に外方に立設された左右方向の軸線を有するピン99が挿通して構成される。ピン99は、第2下アーム片82のための抜け止め用頭部を有する。第1受動回転軸91も、第2受動回転軸92と類似の構成を有する。 With reference to FIG. 11 again, the second passive rotating shaft 92 has a bearing hole 98 formed at the lower end of the second lower arm piece 82, and an axial line in the left-right direction erected outward on the holding piece 43. A pin 99 having the pin 99 is inserted and configured. The pin 99 has a retaining head for the second lower arm piece 82. The first passive rotation shaft 91 also has a configuration similar to that of the second passive rotation shaft 92.

第1〜第4受動回転軸91,92;73、83によって、体幹11を前後、左右に傾けたとき、左右に開脚したときなどにおいて、大腿保持具40の位置が元の位置からずれず、装着者10の動きを束縛しなくて身体から離れもしないので、駆動源60と大腿保持具40間の長さ調整機構が不要となり、軽量化と低コスト化できる。すなわち、体幹11を前後に傾けたとき体幹上部保持具20は、胸ベルト22の取り付け位置に配置した第1受動回転軸91によって、また体幹11を左右に傾けたときは、駆動源60の上方に配置した第3受動回転軸73によって、体幹11の動作を妨げられない。左右に開脚したときは、駆動源60の下方に配置した第4受動回転軸83によって、また大腿12を前後に振り上げたときは、大腿保持具40の取り付け位置に配置した第2受動回転軸92によって、体幹11の動作を妨げられない。 The position of the thigh holder 40 is not the original position when the trunk 11 is tilted back and forth, left and right, and the legs are opened left and right by the first to fourth passive rotation axes 91, 92; 73, 83. Since the movement of the wearer 10 is not restricted and the wearer 10 does not separate from the body, the length adjusting mechanism between the drive source 60 and the thigh holder 40 becomes unnecessary, and the weight and cost can be reduced. That is, when the trunk 11 is tilted back and forth, the trunk upper holder 20 is driven by the first passive rotation shaft 91 arranged at the attachment position of the chest belt 22, and when the trunk 11 is tilted left and right, it is a drive source. The operation of the trunk 11 is not hindered by the third passive rotating shaft 73 arranged above the 60. When the legs are opened to the left and right, the fourth passive rotation shaft 83 is arranged below the drive source 60, and when the thigh 12 is swung back and forth, the second passive rotation shaft is arranged at the attachment position of the thigh holder 40. The 92 does not interfere with the movement of the trunk 11.

図6を参照して、腰ベルト33の後部31には、縦断面がほぼL字状の取り付け部材50が設けられる。取り付け部材50は、後部31に固定される縦取り付け片51と、取り付け片51に連なって後方になるにつれて下方に傾斜したもう1つの斜め取り付け片52とを有する。縦取り付け片51には、駆動源60のための駆動制御手段100を収納する制御ボックス53が固定される。斜め取り付け片52には、駆動源60と駆動制御手段100などとに電力を供給する電池ボックス54が固定される。斜め取り付け片52は、前述のように傾斜しており、下方に大きく突出しないので、装着者10が椅子などに着座するときの支障にならない。 With reference to FIG. 6, the rear portion 31 of the waist belt 33 is provided with a mounting member 50 having a substantially L-shaped vertical cross section. The mounting member 50 has a vertical mounting piece 51 that is fixed to the rear portion 31 and another diagonal mounting piece 52 that is connected to the mounting piece 51 and is inclined downward toward the rear. A control box 53 for accommodating the drive control means 100 for the drive source 60 is fixed to the vertical mounting piece 51. A battery box 54 that supplies electric power to the drive source 60, the drive control means 100, and the like is fixed to the oblique mounting piece 52. Since the oblique mounting piece 52 is inclined as described above and does not protrude significantly downward, it does not hinder the wearer 10 when sitting on a chair or the like.

図14は、装着者10の後方から見た制御ボックス53の簡略化した縦断面図である。制御ボックス53には、駆動制御手段100のいわゆるマイコンボードである配線基板101が固定され、この配線基板101には、マイクロコンピュータによって実現される駆動制御のための処理回路113と、処理回路113に接続される加速度・角速度センサ103などとが搭載されて固定される。加速度・角速度センサ103は、装着者10の体幹11の腰の3次元の加速度、すなわち上下方向の加速度α1および前後方向の加速度α2、さらに左右方向の加速度α3をそれぞれ検出する。加速度・角速度センサ103は、加速度を検出するために、ばねで支持された可動体の移動距離を静電容量、ピエゾ効果などの電気信号の変化によって検出する構成を有してもよく、ジャイロも含む。加速度・角速度センサ103はまた、装着者10の体幹11における大腿腰の上下方向の軸線まわりの角速度ω1、前後方向の軸線まわりの角速度ω2、左右方向の軸線まわりの角速度ω3を検出する。 FIG. 14 is a simplified vertical cross-sectional view of the control box 53 as viewed from the rear of the wearer 10. A wiring board 101, which is a so-called microcomputer board of the drive control means 100, is fixed to the control box 53, and the wiring board 101 has a processing circuit 113 for drive control realized by a microcomputer and a processing circuit 113. An acceleration / angular velocity sensor 103 or the like to be connected is mounted and fixed. The acceleration / angular velocity sensor 103 detects three-dimensional acceleration of the waist of the trunk 11 of the wearer 10, that is, acceleration α1 in the vertical direction, acceleration α2 in the front-rear direction, and acceleration α3 in the left-right direction, respectively. The acceleration / angular velocity sensor 103 may have a configuration in which the moving distance of a movable body supported by a spring is detected by a change in an electric signal such as a capacitance or a piezo effect in order to detect acceleration, and a gyro may also be used. Including. The acceleration / angular velocity sensor 103 also detects the angular velocity ω1 around the vertical axis of the thigh waist, the angular velocity ω2 around the anteroposterior axis, and the angular velocity ω3 around the horizontal axis in the trunk 11 of the wearer 10.

加速度・角速度センサ10としては、センサ素子の一方の電極である可動部と他方の電極である固定部との間の静電容量の変化を検出するセンサであってもよく、センサ素子の質量を有する可動部と固定部とをつなぐばね部に取り付けたピエゾ抵抗素子によって、ばね部の歪みの変化を検出するセンサなどであってもよい。 The acceleration / angular velocity sensor 10 may be a sensor that detects a change in capacitance between a movable portion that is one electrode of the sensor element and a fixed portion that is the other electrode, and determines the mass of the sensor element. It may be a sensor or the like that detects a change in strain of the spring portion by a piezo resistance element attached to a spring portion that connects the movable portion and the fixed portion.

本発明の実施の他の形態では、取り付け手段94は、上アーム70の長手方向途中位置を取り付ける代りに、体幹下部保持具30に、駆動軸62、モータ本体68などの駆動源本体63、または下アーム80の長手方向途中位置である第1もしくは第2の下アーム片81、82のいずれか1つを、少なくとも前後方向に相対的に変位しないように、取り付けるようにしてもよい。 In another embodiment of the present invention, instead of mounting the upper arm 70 at an intermediate position in the longitudinal direction, the mounting means 94 is attached to the lower trunk holder 30, a drive shaft 62, a drive source body 63 such as a motor body 68, and the like. Alternatively, any one of the first or second lower arm pieces 81 and 82, which is an intermediate position in the longitudinal direction of the lower arm 80, may be attached so as not to be relatively displaced in the front-rear direction at least.

本発明の実施の他の形態では、上アーム70および下アーム80を、曲がらない剛性とし、上アーム70の下端部または下アーム80の上端部の一方を、駆動軸62または駆動源本体63の一方に、駆動軸62の軸線に垂直なヒンジピンから成る受動回転軸によって連結し、上アーム70の下端部または下アーム80の上端部の他方を、駆動軸62または駆動源本体63の他方に、駆動軸62の軸線に垂直なもう1つのヒンジピンから成る受動回転軸によって連結してもよい。これらのヒンジピンは、前後方向の軸線を有する。これによって、上アーム70および下アーム80の長手方向途中位置における前後方向の軸線まわりの受動回転軸73,83を省略してもよい。実施のさらに他の形態では、上アーム70および下アーム80を、体幹11および大腿12に沿う平板状として、左右方向の軸線まわりには曲がらない剛性で支援力モーメントを伝え、前後方向の軸線まわりには可撓性を有する構成とし、前後方向の軸線まわりの受動回転軸73,83を省略してもよい。 In another embodiment of the present invention, the upper arm 70 and the lower arm 80 are made rigid so as not to bend, and one of the lower end portion of the upper arm 70 and the upper end portion of the lower arm 80 is a drive shaft 62 or a drive source main body 63. One is connected by a passive rotating shaft consisting of hinge pins perpendicular to the axis of the drive shaft 62, and the other of the lower end of the upper arm 70 or the upper end of the lower arm 80 is attached to the other of the drive shaft 62 or the drive source body 63. It may be connected by a passive rotating shaft consisting of another hinge pin perpendicular to the axis of the drive shaft 62. These hinge pins have an axial axis in the anteroposterior direction. As a result, the passive rotation shafts 73 and 83 around the axis in the front-rear direction at the intermediate positions of the upper arm 70 and the lower arm 80 in the longitudinal direction may be omitted. In yet another embodiment of the embodiment, the upper arm 70 and the lower arm 80 are formed into flat plates along the trunk 11 and the thigh 12, and the supporting force moment is transmitted with rigidity that does not bend around the axis in the left-right direction, and the axis in the anteroposterior direction. The structure may be flexible around the circumference, and the passive rotation shafts 73 and 83 around the axis in the front-rear direction may be omitted.

本発明の実施のさらに他の形態では、第1および第2受動回転軸91、92は、球面軸受によって実現されてもよい。この実施の形態において、上アーム70および下アーム80の長手方向途中位置には、第3および第4受動回転軸73、83が設けられる。 In yet another embodiment of the present invention, the first and second passive rotating shafts 91, 92 may be realized by spherical bearings. In this embodiment, the third and fourth passive rotation shafts 73 and 83 are provided at intermediate positions in the longitudinal direction of the upper arm 70 and the lower arm 80.

図15は、装着者10の左手16Lに装着される手袋装置190Lの一部の断面図である。手袋装置190の手袋の外面には、物体センサ191、192が設けられる。物体センサ191、192は、たとえば持ち上げ、持ち下げなどする対象である物体に接触したことを検出し、タッチスイッチと呼ばれる構成であってもよく、たとえば物体が接触することによる静電容量の変化を検出し、押された圧力による磁力片のばね力に抗する変位を検出し、または或る程度の荷重とストロークで接点がON/OFFして検出動作する構成などであってもよい。本発明の実施の他の形態では、物体センサ191、192は、たとえば歪センサなどのように、装着者10が持ち上げ、持ち下げなどする物体の質量を表わす電気信号を出力する構成によって実現されてもよい。 FIG. 15 is a cross-sectional view of a part of the glove device 190L worn on the left hand 16L of the wearer 10. Object sensors 191 and 192 are provided on the outer surface of the glove of the glove device 190. The object sensors 191 and 192 may be configured to detect contact with an object to be lifted or lifted, for example, and may be configured as a touch switch. For example, the change in capacitance due to contact with the object may be detected. It may be configured to detect and detect the displacement of the magnetic piece against the spring force due to the pressed pressure, or to perform the detection operation by turning the contact ON / OFF with a certain load and stroke. In another embodiment of the present invention, the object sensors 191 and 192 are realized by a configuration such as a strain sensor that outputs an electric signal indicating the mass of an object that the wearer 10 lifts and lowers. May be good.

図16は、物体センサ191、192が設けられる左手16Lの手背から見た骨格を示す平面図である。物体センサ191は、母指の末節骨195付近の内側である手掌に配置される。もう1つの物体センサ192は、母指のつけ根である中手指節関節196付近の手掌に配置される。本発明の実施の他の形態では、物体センサ193は、手袋装置190に、示指の末節骨197付近の手掌に配置される。本発明の実施のさらに他の形態では、物体センサ194は、手袋装置190に、示指の基節骨198付近の手掌に配置される。これらの物体センサ191〜194は、物体の取扱いに応じて、片手の手袋装置190だけに設けられてもよいが、左右両手の各手袋に設けられてもよい。 FIG. 16 is a plan view showing the skeleton of the left hand 16L provided with the object sensors 191 and 192 as viewed from the back of the hand. The object sensor 191 is placed on the palm inside the vicinity of the distal phalanx 195 of the thumb. Another object sensor 192 is placed on the palm near the metacarpophalangeal joint 196, which is the base of the thumb. In another embodiment of the present invention, the object sensor 193 is placed on the glove device 190 in the palm of the hand near the distal phalanx 197 of the index finger. In yet another embodiment of the present invention, the object sensor 194 is placed on the glove device 190 in the palm of the hand near the proximal phalanx 198 of the index finger. These object sensors 191 to 194 may be provided only on the one-handed glove device 190, or may be provided on each glove of both the left and right hands, depending on the handling of the object.

これらの物体センサ191〜194は、手袋装置190の内側に取り付けられてもよく、手袋装置190に設けられる代りに、粘着テープなどで装着者10の手に貼り付けられてもよく、または指サックなどの帽状体に設けられてもよい。 These object sensors 191 to 194 may be attached to the inside of the glove device 190, and instead of being provided on the glove device 190, they may be attached to the wearer 10's hand with adhesive tape or the like, or a finger cot. It may be provided on a cap-shaped body such as.

駆動源60の駆動軸62によって出力される駆動トルク、および角度センサ67が検出する角度θについては、図32に関連して後述する。図1および図2において、装着者10が直立している状態では、駆動軸62の軸線61と第1受動回転軸91とを通る上アーム70の長手方向、および駆動軸62の軸線61と第2受動回転軸92とを通る下アーム80の長手方向はいずれも、鉛直である。下アーム80の長手方向は、鉛直線と角度θを成す。前へ歩行するために、装着者10が遊脚の大腿12を振り上げて屈曲する方向を正とし、足が着地している支持脚の大腿12を伸長する方向を負とする。駆動軸62の軸線61を、装着者10の骨盤の左右の股関節における寛骨臼に嵌まり込んでいる大腿骨の骨頭の臼状関節としての中心17(図1)を通る左右方向の一直線上にほぼ一致して配置することによって、その一直線まわりに出力される駆動源60の駆動トルク、すなわち装着者10のための支援力モーメントは、装着者10へ高い駆動伝達効率で与えられ、歩行支援、持ち上げ支援、持ち下げブレーキ支援、中腰支援などの各支援動作を、円滑に達成する。 The drive torque output by the drive shaft 62 of the drive source 60 and the angle θ detected by the angle sensor 67 will be described later in relation to FIG. 32. In FIGS. 1 and 2, when the wearer 10 is upright, the longitudinal direction of the upper arm 70 passing through the axis 61 of the drive shaft 62 and the first passive rotation shaft 91, and the axes 61 and the th of the drive shaft 62. 2 The longitudinal direction of the lower arm 80 passing through the passive rotation shaft 92 is vertical. The longitudinal direction of the lower arm 80 forms an angle θ with the vertical line. In order to walk forward, the direction in which the wearer 10 swings up and bends the thigh 12 of the swing leg is positive, and the direction in which the thigh 12 of the support leg on which the foot is landing is extended is negative. The axis 61 of the drive shaft 62 is on a straight line in the left-right direction passing through the center 17 (FIG. 1) of the femoral head as the acetabulum, which is fitted into the acetabulum at the left and right hip joints of the wearer 10. The drive torque of the drive source 60 output around the straight line, that is, the support force moment for the wearer 10, is given to the wearer 10 with high drive transmission efficiency, and the walking support is provided. , Lifting support, lifting brake support, mid-waist support, etc. are smoothly achieved.

左右一対の駆動源60は、股関節に関する前記一直線上に軸線を有する駆動軸62を有し、したがって、駆動軸62の軸線は、持ち上げ、持ち下げブレーキ、中腰などの作業での腰関節、すなわち椎間関節の位置から、ずれている。しかし、駆動軸62の軸線は、作用点(着力点)である装着者10の胸ベルト22と大腿保持具40とから充分な距離だけ離れているので、駆動軸62からの駆動トルクを体幹11に支援力モーメントとして、支障なく充分に伝えることができる。 The pair of left and right drive sources 60 has a drive shaft 62 having an axis in the straight line with respect to the hip joint, so that the axis of the drive shaft 62 is the lumbar joint, i.e. the vertebra, in work such as lifting, lifting brakes, mid-waist and the like. It is deviated from the position of the hip joint. However, since the axis of the drive shaft 62 is separated from the chest belt 22 of the wearer 10 and the thigh holder 40, which are the points of action (force points), by a sufficient distance, the drive torque from the drive shaft 62 is applied to the trunk. It can be sufficiently transmitted to 11 as a support force moment without any trouble.

また後述のように、腰ベルトと腹ベルトとの対を成す各体幹下部保護具30a,30bが上下に間隔をあけて複数(たとえば2)設けられ、体幹11と駆動源60との位置ずれを確実に防ぐ。 Further, as will be described later, a plurality (for example, 2) of the lower trunk protective devices 30a and 30b forming a pair of the waist belt and the abdominal belt are provided at intervals in the vertical direction, and the trunk 11 and the drive source 60 are displaced from each other. Surely prevent.

図17は、装着者10の歩行支援動作を説明するためのスケルトン図である。駆動源60は、上アーム70と下アーム80との間に駆動トルクTを出力する。これによって、装着者10の股関節の中心17の左右の外側に配置された駆動源60の軸線61のまわりに、歩行支援時には、遊脚側の駆動源60Lからの駆動トルクTが大腿12Lの大腿保持具40Lに伝わり、大腿12Lを振り上げる方向に振り上げ力モーメントT1が作用する。遊脚側の駆動源60Lは、体幹上部保持具20から体幹の姿勢を維持して振り上げた遊脚の大腿12Lを支えるための反力モーメントT3を伝えている。 FIG. 17 is a skeleton diagram for explaining the walking support operation of the wearer 10. The drive source 60 outputs a drive torque T between the upper arm 70 and the lower arm 80. As a result, the drive torque T from the drive source 60L on the swing leg side is the thigh of the thigh 12L around the axis 61 of the drive source 60 arranged on the left and right outer sides of the center 17 of the hip joint of the wearer 10 during walking support. The swinging force moment T1 acts in the direction of swinging up the thigh 12L by being transmitted to the holder 40L. The drive source 60L on the swing leg side transmits a reaction force moment T3 for supporting the thigh 12L of the swing leg that is swung up while maintaining the posture of the trunk from the trunk upper holder 20.

図18は、装着者10が歩行支援されている状態を示す遊脚側から見た側面図である。駆動源60Lは、大腿12Lに振り上げ力モーメントT1を与える。 FIG. 18 is a side view seen from the swing leg side showing a state in which the wearer 10 is assisted in walking. The drive source 60L gives a swinging force moment T1 to the thigh 12L.

歩行支援のために、図15に示されるように、支持脚側の駆動源60Rからの駆動トルクTは、大腿12Rの大腿保持具40Rに伝わり、大腿12Rを支持する方向に支援力モーメントT2が作用する。支持脚側の駆動源60Rは、体幹上部保持具20から体幹の姿勢を維持して足が着地している支持脚の大腿12Rを支えるための反力モーメントT4を伝えている。 For walking support, as shown in FIG. 15, the drive torque T from the drive source 60R on the support leg side is transmitted to the thigh holder 40R of the thigh 12R, and the support force moment T2 is transmitted in the direction of supporting the thigh 12R. It works. The drive source 60R on the support leg side transmits a reaction force moment T4 for supporting the thigh 12R of the support leg on which the foot is landing while maintaining the posture of the trunk from the trunk upper holder 20.

図19は、装着者10の持ち上げ支援動作を説明するためのスケルトン図である。装着者10が物体を手16で掴んで持ち上げようとするとき、駆動源60L、60Rからの駆動トルクT5、T6が大腿12L、12Rの大腿保持具40L、40Rに伝わり、大腿12L、12Rを支持する方向に持ち上げ力モーメントT7、T8が作用する。駆動源60L、60Rは、体幹上部保持具20から体幹の姿勢を維持して大腿12L、12Rを支えるための反力モーメントT9、T10を与えている。このような左右両脚に与えられるモーメントは、持ち上げ支援のための持ち上げ力モーメントT7、T8だけでなく、持ち下げブレーキ支援のための持ち下げブレーキ力モーメントなども同じである。 FIG. 19 is a skeleton diagram for explaining the lifting support operation of the wearer 10. When the wearer 10 grabs the object with his / her hand 16 and tries to lift it, the drive torques T5 and T6 from the drive sources 60L and 60R are transmitted to the thigh holders 40L and 40R of the thighs 12L and 12R to support the thighs 12L and 12R. Lifting force moments T7 and T8 act in the direction of movement. The drive sources 60L and 60R provide reaction force moments T9 and T10 for maintaining the posture of the trunk and supporting the thighs 12L and 12R from the trunk upper holder 20. The moments given to both the left and right legs are not only the lifting force moments T7 and T8 for lifting support, but also the lifting braking force moments for lifting brake support.

図20は、装着者10の中腰支援動作を説明するためのスケルトン図である。中腰状態では、体幹11が直立し、大腿12が鉛直から前方に角変位している。処理回路113は、左右の角度センサ67によってそれぞれ検出される、体幹11と左右の各大腿12との相対的な角度θが減少している状態が続くことで、予め定める時間、たとえば3秒以上、予め定める角度、たとえば10°以上曲げていることで、中腰状態を検出する。 FIG. 20 is a skeleton diagram for explaining the mid-waist support operation of the wearer 10. In the mid-waist state, the trunk 11 is upright and the thigh 12 is angularly displaced forward from the vertical. The processing circuit 113 continues to have a state in which the relative angle θ between the trunk 11 and each of the left and right thighs 12 detected by the left and right angle sensors 67 is decreasing, so that a predetermined time, for example, 3 seconds As described above, the mid-waist state is detected by bending at a predetermined angle, for example, 10 ° or more.

中腰支援のための中腰支援力モーメントおよび立ち上がり支援のための立ち上がり支援力モーメントも、図18の持ち上げ力モーメントT7、T8と同じである。 The mid-waist support force moment for mid-waist support and the stand-up support force moment for stand-up support are also the same as the lifting force moments T7 and T8 in FIG.

図21は、体幹11を左右に傾けた状態を示す簡略化した正面図である。上アーム70の長手方向の途中位置に介在される第3受動回転軸73は、前後方向の軸線まわりに角変位自在であるので、体幹11を椎間関節の働きによって左右方向78、79に傾けて曲げることができる。したがって、装着者の姿勢に応じて円滑に支援力モーメントを作用することができる。 FIG. 21 is a simplified front view showing a state in which the trunk 11 is tilted to the left and right. Since the third passive rotation shaft 73 interposed in the middle position in the longitudinal direction of the upper arm 70 can be angularly displaced around the axis in the anterior-posterior direction, the trunk 11 is moved to 78 and 79 in the left-right direction by the action of the facet joints. Can be tilted and bent. Therefore, the support force moment can be smoothly applied according to the posture of the wearer.

図22は、下肢を外転して開脚した状態を示す簡略化した正面図である。下アーム80の長手方向の途中位置に介在される第4受動回転軸83は、前後方向の軸線まわりに角変位自在であるので、股関節の働きによって、下肢を外転して方向84に開脚を円滑に行なうことができ、またその逆の内転方向に運動できる。したがって、装着者10の開脚の姿勢に応じて円滑に支援力モーメントを作用することができる。 FIG. 22 is a simplified front view showing a state in which the lower limbs are abducted and the legs are opened. Since the fourth passive rotation shaft 83 interposed in the middle position in the longitudinal direction of the lower arm 80 can be angularly displaced around the axis in the anteroposterior direction, the lower limbs are abducted and the legs are opened in the direction 84 by the action of the hip joint. Can be performed smoothly, and vice versa. Therefore, the support force moment can be smoothly applied according to the posture of the wearer 10 with the open legs.

図23は、体幹11を回旋した状態を示す簡略化したスケルトン図である。体幹11を、その直立した長軸まわりに回旋方向85に捩る運動をしたとき、体幹11とともに、駆動源60が設けられた体幹下部保持具30が、回旋方向85a、85bに角変位し、このとき下肢の大腿12も回旋方向85cに角変位する。駆動源60は体幹11の左右に配置され、駆動源60には、体幹11の長軸まわりに角変位しない剛性の上下のアーム70、80が設けられ、上下のアーム70、80は、体幹上部保持具20および大腿保持具40に連結されるので、装着者10が回旋しても、体幹11は、体幹上部保持具20と、体幹下部保持具30と、大腿保持具40などと相対的に変位せず、位置ずれが生じない。したがって、支援ロボット装置1は、装着者10の動きを束縛せず、身体から離れもしないので、体幹11と駆動源60との相対的な位置の変化を防ぐための追加的な構成は不要であり、構成の簡略化を図ることができる。体幹上部保持具20において、回旋する体幹11との位置ずれを防ぐ役目は、特にその胸ベルト22であり、副次的に肩ベルト21、背ベルト23である。 FIG. 23 is a simplified skeleton diagram showing a state in which the trunk 11 is rotated. When the trunk 11 is twisted around its upright long axis in the rotation direction 85, the trunk lower holder 30 provided with the drive source 60 is angularly displaced in the rotation directions 85a and 85b together with the trunk 11. At this time, the thigh 12 of the lower limb is also angularly displaced in the rotational direction 85c. The drive source 60 is arranged on the left and right sides of the trunk 11, and the drive source 60 is provided with upper and lower arms 70 and 80 having rigidity that does not cause angular displacement around the long axis of the trunk 11, and the upper and lower arms 70 and 80 are provided with the upper and lower arms 70 and 80. Since it is connected to the upper trunk holder 20 and the thigh holder 40, even if the wearer 10 rotates, the trunk 11 still has the upper trunk holder 20, the lower trunk holder 30, and the thigh holder. It does not displace relative to 40 and the like, and no misalignment occurs. Therefore, since the support robot device 1 does not constrain the movement of the wearer 10 and does not separate from the body, no additional configuration for preventing the relative position change between the trunk 11 and the drive source 60 is required. Therefore, the configuration can be simplified. In the trunk upper holder 20, the role of preventing the displacement from the rotating trunk 11 is particularly the chest belt 22, and the shoulder belt 21 and the back belt 23 as secondary.

図24は本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置201を装着者10に装着した状態を示す正面図であり、図25は装着型支援ロボット装置201の装着状態を示す側面図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似し、対応する部分には、同一の、および200番台の同一の参照符を付し、説明を省略する。注目すべきは、この実施の形態では、体幹下部保護具230は、駆動源60の位置で、体幹下部15の骨盤の寛骨を背において囲む下腰ベルト233と、下腰ベルト233の両端部に連なる下腹ベルト234とを有し、全体が環状に形成される。下腹ベルト234は、臍部下方で、連結具235によって左右に分離、連結して着脱自在である。下腰ベルト233には、取り付け手段294(図8)によって、第2上アーム片272に連結、固定されて取り付けられる。下腰ベルト233は、装着者10の殿部に引っ掛かり、下方にずれることはない。こうして、駆動源60は、体幹11と位置ずれを生じることが、さらに無くなる。下腰ベルト233と下腹ベルト234とを設ける上述の構成において、本発明の実施の他の形態では、腰ベルト33と腹ベルト34とを省略してもよい。その他の構成と動作は、前述の実施の形態と同一である。 FIG. 24 is a front view showing a state in which the wearable support robot device 201, which is another embodiment of the present invention, is mounted on the wearer 10, and FIG. 25 is a side view showing a state in which the wearable support robot device 201 is mounted. Is. This embodiment is similar to the above-described embodiment, and the same reference numerals in the same and 200 series are added to the corresponding parts, and the description thereof will be omitted. It should be noted that in this embodiment, the lower trunk protector 230 is located at the position of the drive source 60, with the lower waist belt 233 surrounding the hip bones of the pelvis of the lower trunk 15 on the back and both ends of the lower waist belt 233. It has a lower abdominal belt 234 connected to the above, and the whole is formed in an annular shape. The lower abdominal belt 234 is detachable by being separated and connected to the left and right by a connecting tool 235 below the navel. The lower waist belt 233 is attached to the lower waist belt 233 by being connected to and fixed to the second upper arm piece 272 by the attachment means 294 (FIG. 8). The lower waist belt 233 is caught in the buttocks of the wearer 10 and does not shift downward. In this way, the drive source 60 is less likely to be misaligned with the trunk 11. In the above-described configuration in which the lower waist belt 233 and the lower abdomen belt 234 are provided, the waist belt 33 and the abdominal belt 34 may be omitted in another embodiment of the present invention. Other configurations and operations are the same as in the above-described embodiment.

図26は本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置301を装着者10に装着した状態を示す正面図であり、図27は装着型支援ロボット装置301の装着状態を示す側面図である。この実施の形態は、前述の図24、図25の実施の形態に類似し、対応する部分には、同一の、および300番台の同一の参照符を付し、説明を省略する。注目すべきは、この実施の形態では、前後方向の軸線まわりに角変位自在である第5受動回転軸374が、第2上アーム片72における駆動源60寄りの位置に介在される。これによって、体幹11を、椎間関節の働きによって、左右方向に傾けて曲げることができ、装着者10の姿勢に応じて円滑に支援力モーメントを作用することができる。 FIG. 26 is a front view showing a state in which the wearable support robot device 301, which is another embodiment of the present invention, is mounted on the wearer 10, and FIG. 27 is a side view showing a state in which the wearable support robot device 301 is mounted. Is. This embodiment is similar to the above-described embodiments of FIGS. 24 and 25, and the same reference numerals in the same and 300 series are added to the corresponding parts, and the description thereof will be omitted. It should be noted that in this embodiment, the fifth passive rotating shaft 374, which is angularly displaced around the axis in the front-rear direction, is interposed in the second upper arm piece 72 at a position closer to the drive source 60. As a result, the trunk 11 can be tilted and bent in the left-right direction by the action of the facet joints, and the support force moment can be smoothly applied according to the posture of the wearer 10.

図28は本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置401を装着者10に装着した状態を示す正面図であり、図29は装着型支援ロボット装置401の装着状態を示す側面図であり、図30は駆動源60付近の拡大側面図である。この実施の形態は、前述の図1〜25の実施の形態に類似し、対応する部分には、同一の、および400番台の同一の参照符を付し、説明を省略する。図30Aは駆動源60付近の正面から見た拡大正面図であり、図30Bは駆動源60付近の背後から見た拡大背面図であり、図30Cは駆動源60付近の拡大平面図である。注目すべきは、この実施の形態のアシスト駆動機構403では、上アーム470は、第1上アーム片471と第2上アーム片472とが、駆動源60寄りの位置で、前後方向の軸線まわりに角変位自在な第6受動回転軸473によって連結される。駆動源60の駆動軸62には、第2上アーム片472の下端部が固定されるとともに、支持アーム455の下端部が固定される。支持アーム455の上端部は、取り付け手段494bによって、腰ベルト433の側部432bに連結、固定され、したがって、上アーム470は、腰ベルト433に取り付けられる。取り付け手段494bは、縦形であり、前述の図7における取り付け手段94aに類似した構成を有する。腰ベルト433は、取り付け手段94a、腰ベルト433は、上下の各アーム70、80などと同様に金属などの剛性材料から成り、水平面内でU字状に形成され、前述の腹ベルト34が固定される。下腰ベルト233には、腰を外囲する長さを調整する調整機構458が、前述の実施の形態と同様に設けられる。 FIG. 28 is a front view showing a state in which the wearable support robot device 401, which is another embodiment of the present invention, is mounted on the wearer 10, and FIG. 29 is a side view showing a state in which the wearable support robot device 401 is mounted. 30 is an enlarged side view of the vicinity of the drive source 60. This embodiment is similar to the above-described embodiment of FIGS. 1 to 25, and the same reference numerals in the same and 400 series are added to the corresponding parts, and the description thereof will be omitted. FIG. 30A is an enlarged front view of the vicinity of the drive source 60 as viewed from the front, FIG. 30B is an enlarged rear view of the vicinity of the drive source 60 as viewed from behind, and FIG. 30C is an enlarged plan view of the vicinity of the drive source 60. It should be noted that in the assist drive mechanism 403 of this embodiment, the upper arm 470 has the first upper arm piece 471 and the second upper arm piece 472 at positions closer to the drive source 60 and around the axis in the front-rear direction. It is connected by a sixth passive rotating shaft 473 that can be angularly displaced. The lower end of the second upper arm piece 472 is fixed to the drive shaft 62 of the drive source 60, and the lower end of the support arm 455 is fixed to the drive shaft 62. The upper end of the support arm 455 is connected and fixed to the side 432b of the waist belt 433 by the attachment means 494b, so that the upper arm 470 is attached to the waist belt 433. The attachment means 494b is vertical and has a configuration similar to that of the attachment means 94a in FIG. 7 described above. The waist belt 433 is attached to the mounting means 94a, and the waist belt 433 is made of a rigid material such as metal like the upper and lower arms 70 and 80, and is formed in a U shape in a horizontal plane, and the above-mentioned abdominal belt 34 is fixed. Will be done. The lower waist belt 233 is provided with an adjusting mechanism 458 for adjusting the length surrounding the waist, as in the above-described embodiment.

図30Dは、本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置401aを装着者10に装着した状態を示す、駆動源60付近の拡大側面図である。図30Dは図28〜図30Cの実施の形態に類似する。支持アーム455の上端部は、取り付け手段494bによって、腰ベルト430bの側部432bに連結、固定され、腰ベルト430bの後部431bに制御ボックス53が取付けられる。腰ベルト430bには、図30の腹ベルト34は設けられない。 FIG. 30D is an enlarged side view of the vicinity of the drive source 60 showing a state in which the wearable support robot device 401a, which is another embodiment of the present invention, is mounted on the wearer 10. FIG. 30D is similar to the embodiment of FIGS. 28-30C. The upper end of the support arm 455 is connected and fixed to the side portion 432b of the waist belt 430b by the attachment means 494b, and the control box 53 is attached to the rear portion 431b of the waist belt 430b. The waist belt 430b is not provided with the abdominal belt 34 of FIG.

図31は、支援ロボット装置1の電気的構成を示す電気回路図である。支援ロボット装置1に含まれる制御機器は、制御ボックス53と、左右の類似の構成を有するモータドライバユニット120L、120Rと、ハンディ端末装置150と、電池ボックス54と、左右の類似の構成を有する手袋装置190L,190Rとを含んで構成される。 FIG. 31 is an electric circuit diagram showing the electrical configuration of the support robot device 1. The control devices included in the support robot device 1 include a control box 53, motor driver units 120L and 120R having a similar configuration on the left and right, a handy terminal device 150, a battery box 54, and gloves having a similar configuration on the left and right. It is configured to include the devices 190L and 190R.

ハンディ端末装置150は、携帯型であり、装着者10の左右両手によって保持されて操作される。ハンディ端末装置150は、たとえばスマートフォンによって実現される送受信可能な通信装置である。ハンディ端末装置150は、装着者の左手または右手の一方のみに設けられてもよい。 The handy terminal device 150 is a portable type and is held and operated by both the left and right hands of the wearer 10. The handy terminal device 150 is a communication device capable of transmitting and receiving, which is realized by, for example, a smartphone. The handy terminal device 150 may be provided only on one of the wearer's left hand or right hand.

制御ボックス53は、第1無線通信部111と、第2無線通信部112と、処理回路113と、電源制御部114とを含んで構成される。第1無線通信部111は、無線による通信によって、手袋装置190と通信可能に構成され、これらのハンディ端末装置150、手袋装置190と処理回路113との情報の中継を行なっている。第2無線通信部112は、無線による通信によって、ハンディ端末装置150と通信可能に構成され、ハンディ端末装置150と処理回路113との情報の送受信中継を行なう。処理回路113は、有線による通信によって、各モータドライバユニット120と通信するように構成される。電源制御部114は、電池ボックス54を制御する。電源制御部114は、マイクロコンピュータによって実現される。 The control box 53 includes a first wireless communication unit 111, a second wireless communication unit 112, a processing circuit 113, and a power supply control unit 114. The first wireless communication unit 111 is configured to be able to communicate with the glove device 190 by wireless communication, and relays information between the handy terminal device 150, the glove device 190, and the processing circuit 113. The second wireless communication unit 112 is configured to be able to communicate with the handy terminal device 150 by wireless communication, and transmits / receives information between the handy terminal device 150 and the processing circuit 113. The processing circuit 113 is configured to communicate with each motor driver unit 120 by wire communication. The power supply control unit 114 controls the battery box 54. The power supply control unit 114 is realized by a microcomputer.

左右の各モータドライバユニット120は、装着者10の左側および右側にそれぞれ装着されるパワーアシスト用電動モータ64を制御する右モータドライバ122を含んで構成される。各モータドライバ121は、有線による通信によって、処理回路113と通信し、処理回路113からアシストに必要な出力トルク指令などの指令を受けるとともに、モータ64の角度センサ67からの駆動軸62の回転角度を表す位置情報などの情報を処理回路113へ送っている。加速度・角速度センサ103の出力は、処理回路113に与えられる。処理回路113には、送受信に関連する情報をストアするメモリ117と、計数のためのカウンタ118と、計時のためのタイマ119などとが接続される。 Each of the left and right motor driver units 120 includes a right motor driver 122 that controls a power assist electric motor 64 mounted on the left side and the right side of the wearer 10, respectively. Each motor driver 121 communicates with the processing circuit 113 by wired communication, receives a command such as an output torque command required for assist from the processing circuit 113, and rotates the drive shaft 62 from the angle sensor 67 of the motor 64. Information such as position information representing the above is sent to the processing circuit 113. The output of the acceleration / angular velocity sensor 103 is given to the processing circuit 113. A memory 117 for storing information related to transmission / reception, a counter 118 for counting, a timer 119 for timing, and the like are connected to the processing circuit 113.

手袋装置190は、無線通信部186、電池187および物体センサ191、192を含んで構成される。電池187は、充電可能な蓄電池であり、無線通信部186および物体センサ191、192に電力を供給する。無線通信部186は、物体センサ191、192の状態、すなわち、物体センサ191、192によって検出された検出結果を、第1無線通信部111を介して処理回路113に送る。本発明の実施の他の形態では、手袋装置190は、物体センサ191、192に代えて、物体センサ193または194が設けられる。物体センサ191〜194は、装着者10が装着する手袋の指の掌側の部分に作用する荷重の有無、さらにはその荷重の値を検出する。 The glove device 190 includes a wireless communication unit 186, a battery 187, and object sensors 191 and 192. The battery 187 is a rechargeable storage battery and supplies electric power to the wireless communication unit 186 and the object sensors 191 and 192. The wireless communication unit 186 sends the state of the object sensors 191 and 192, that is, the detection result detected by the object sensors 191 and 192 to the processing circuit 113 via the first wireless communication unit 111. In another embodiment of the present invention, the glove device 190 is provided with an object sensor 193 or 194 instead of the object sensors 191 and 192. The object sensors 191 to 194 detect the presence or absence of a load acting on the palm side portion of the finger of the glove worn by the wearer 10, and further detect the value of the load.

ハンディ端末装置150は、本件支援ロボット装置1の動作に必要なパラメータを設定するために使用される。電池ボックス54は、電池46を含んで構成される。電池ボックス54は、電池46からの電力を制御ボックス53および各モータドライバユニット120に供給する。 The handy terminal device 150 is used to set parameters necessary for the operation of the support robot device 1. The battery box 54 includes a battery 46. The battery box 54 supplies electric power from the battery 46 to the control box 53 and each motor driver unit 120.

処理回路113は、第1無線通信部111から与えられる各物体センサ191〜194、加速度・角速度センサ103などの情報と、各モータドライバ121の角度センサ67から与えられる電動モータ64の位置情報とに基づいて、アシストに必要な駆動トルクを計算し、各モータドライバ121へ出力トルク指令を送る。 The processing circuit 113 uses information such as the object sensors 191 to 194 and the acceleration / angular velocity sensor 103 given by the first wireless communication unit 111 and the position information of the electric motor 64 given by the angle sensor 67 of each motor driver 121. Based on this, the drive torque required for assist is calculated, and an output torque command is sent to each motor driver 121.

本実施の形態では、図30に示すように、制御ボックス53に、手袋装置190と通信を行なう第1無線通信部111と、ハンディ端末装置150と通信を行なう第2無線通信部112とを備えることによって、通信速度が向上され、並列処理を行なうことができる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 30, the control box 53 includes a first wireless communication unit 111 that communicates with the glove device 190 and a second wireless communication unit 112 that communicates with the handy terminal device 150. As a result, the communication speed is improved and parallel processing can be performed.

図32は、駆動源60の駆動軸62によって出力される駆動トルクを説明するための図である。角度センサ67は、角度θを検出する。角度センサ67は、体幹11と左右の各大腿12との相対的な角度を検出する。角度センサ67は、駆動源60の内部に設けられ、駆動源60の電動モータ64の出力軸65に対応する駆動軸62の角度を検出する。角度センサ67は、相対角度の計測用である。装着者10が支援ロボット装置1を装着して直立し、体幹11と下肢である大腿12を鉛直にした直立状態で、電源を入れることによって、角度センサ67の原点位置、すなわち角度θが零に決められる。この直立した位置で角度θを零に設定し、それから大腿12を鉛直にしたままで、体幹11が前方に傾いた前かがみの姿勢になると、駆動軸62の軸線61まわりの鉛直の直上方向から前かがみの角度θを検出する。また体幹11を鉛直にしたままで、歩行時に遊脚の大腿12を振り上げると、駆動軸62の軸線61まわりの鉛直の直下方向に対する角度θを検出する。 FIG. 32 is a diagram for explaining the drive torque output by the drive shaft 62 of the drive source 60. The angle sensor 67 detects the angle θ. The angle sensor 67 detects the relative angle between the trunk 11 and each of the left and right thighs 12. The angle sensor 67 is provided inside the drive source 60 and detects the angle of the drive shaft 62 corresponding to the output shaft 65 of the electric motor 64 of the drive source 60. The angle sensor 67 is for measuring a relative angle. When the wearer 10 wears the support robot device 1 and stands upright, and the power is turned on in an upright state with the trunk 11 and the thighs 12 which are the lower limbs vertical, the origin position of the angle sensor 67, that is, the angle θ becomes zero. It is decided to. When the angle θ is set to zero in this upright position, and then the thigh 12 is kept vertical and the trunk 11 is in a forward leaning posture, the drive shaft 62 is tilted forward from the direction directly above the vertical axis 61. The angle θ of the plumb bob is detected. Further, when the thigh 12 of the swing leg is swung up while walking with the trunk 11 kept vertical, the angle θ with respect to the vertical direction around the axis 61 of the drive shaft 62 is detected.

本発明の実施の一形態では、駆動源60の駆動トルクT、したがって支援力モーメントは、各支援動作に共通な予め定める値であってもよく、各支援動作毎に予め定める値であってもよい。これらの予め定める値であるパラメータは、ハンディ端末装置150を使用して設定することができる。 In one embodiment of the present invention, the drive torque T of the drive source 60, and therefore the support force moment, may be a predetermined value common to each support operation, or may be a predetermined value for each support operation. Good. These predetermined parameters can be set using the handy terminal device 150.

本発明の実施の他の形態では、下肢の質量をm[kg]、駆動軸62の軸線61から第2受動回転軸92までの下アーム80の長さをL[m]、重力加速度をgとすると、質量mの下肢を動作させるのに必要な駆動トルクT[N・m]は、次の計算式(数1)、
T = L・m・g・sin θ …(1)
によって計算することができる。
In another embodiment of the present invention, the mass of the lower limbs is m [kg], the length of the lower arm 80 from the axis 61 of the drive shaft 62 to the second passive rotation shaft 92 is L [m], and the gravitational acceleration is g. Then, the drive torque T [Nm] required to operate the lower limbs of the mass m is calculated by the following formula (Equation 1).
T = L ・ m ・ g ・ sin θ… (1)
Can be calculated by.

Lおよびmは、比例定数であり、装着者10によって決まる固定値である。処理回路113は、これらの値をパラメータとして予め設定しておくことによって、駆動トルクT、したがって支援力モーメントを算出する。パラメータは、ハンディ端末装置150を使用して設定することができ、メモリ118にストアされる。 L and m are proportional constants and are fixed values determined by the wearer 10. The processing circuit 113 calculates the drive torque T, and therefore the support force moment, by setting these values as parameters in advance. The parameters can be set using the handy terminal device 150 and are stored in memory 118.

このように、装着型支援ロボット装置1は、装着者10を様々な作業姿勢で動かすために必要な駆動トルクTを、角度センサ67によって検出される角度θから力学的に解析することによって、算出するので、筋肉を動かそうとしたときに筋肉に流れる微弱な表面筋電位信号を用いることなく、表面筋電位センサを装着する煩わしさをなくすことができる。 As described above, the wearable support robot device 1 calculates the drive torque T required to move the wearer 10 in various working postures by mechanically analyzing the drive torque T from the angle θ detected by the angle sensor 67. Therefore, it is possible to eliminate the trouble of wearing the surface myoelectric potential sensor without using a weak surface myoelectric potential signal that flows through the muscle when trying to move the muscle.

また、支援ロボット装置1は、予め設定された動作パターンの再生方式ではなく、駆動トルクTを力学的に算出するので、装着者10の動作の切り替わり時に、不連続になることがない。 Further, since the support robot device 1 dynamically calculates the drive torque T instead of the preset operation pattern reproduction method, the support robot device 1 does not become discontinuous when the operation of the wearer 10 is switched.

ここで、ハンディ端末装置150を使用して設定されるパラメータを下記の表1に示す。パラメータNo「01」〜「07」は、遊脚側の歩行制御パラメータであり、パラメータNo「11」〜「13」は、支持脚側の歩行制御パラメータである。遊脚は、地に着いていない方の脚であり、支持脚は、地に着いている方の脚である。歩行制御パラメータは、歩行動作をアシストするためのパラメータである。 Here, the parameters set by using the handy terminal device 150 are shown in Table 1 below. Parameters No. "01" to "07" are walking control parameters on the swing leg side, and parameters No. "11" to "13" are walking control parameters on the support leg side. The swing leg is the leg that is not on the ground, and the support leg is the leg that is on the ground. The walking control parameter is a parameter for assisting the walking motion.

パラメータNo「21」〜「25」は、上体制御パラメータである。上体制御パラメータは、上体の動作をアシストするためのパラメータである。パラメータNo「31」〜「35」は、中腰制御パラメータである。中腰制御パラメータは、中腰の動作をアシストするためのパラメータである。パラメータNo「41」〜「45」は、ティーチングパラメータである。ハンディ端末装置150は、これらのパラメータを記憶する記憶領域を有している。s、secは、秒を示す。表1の初期値とは、初期の設定値であり、その後ユーザが、ハンデイ端末装置150によって、変更し設定しなおすことができる。値の範囲(単位%)とは、モータ64が出せる最大の支援力モーメント、すなわちアシスト力を100%とした割合である。 Parameters No. "21" to "25" are upper body control parameters. The upper body control parameter is a parameter for assisting the movement of the upper body. Parameters No. "31" to "35" are mid-waist control parameters. The mid-waist control parameter is a parameter for assisting the movement of the mid-waist. Parameters No. "41" to "45" are teaching parameters. The handy terminal device 150 has a storage area for storing these parameters. s and sec indicate seconds. The initial values in Table 1 are initial setting values, which can be then changed and reset by the user by the handy terminal device 150. The range of values (unit:%) is the maximum support force moment that the motor 64 can output, that is, the ratio with the assist force as 100%.

Figure 2021094654
Figure 2021094654

ハンディ端末装置150を使用して設定されるパラメータに関して、本発明の実施の他の形態では、そのハンディ端末装置150を使用して設定されるパラメータを下記の表2に示す。パラメータNo「01」は、遊脚側の歩行制御パラメータであり、パラメータNo「02」は、支持脚側の歩行制御パラメータである。遊脚は、地に着いていない方の脚であり、支持脚は、地に着いている方の脚である。歩行制御パラメータは、歩行動作をアシストするためのパラメータである。 With respect to the parameters set using the handy terminal device 150, in another embodiment of the present invention, the parameters set using the handy terminal device 150 are shown in Table 2 below. Parameter No. "01" is a walking control parameter on the swing leg side, and parameter No. "02" is a walking control parameter on the supporting leg side. The swing leg is the leg that is not on the ground, and the support leg is the leg that is on the ground. The walking control parameter is a parameter for assisting the walking motion.

パラメータNo「03」、「04」は、上体制御パラメータである。上体制御パラメータは、上体の動作をアシストするための持ち上げアシスト制御と持ち下げアシスト制御のパラメータである。パラメータNo「05」は、中腰制御パラメータである。中腰制御パラメータは、中腰の動作をアシストするためのパラメータである。ハンディ端末装置150は、これらのパラメータを記憶する記憶領域を有している。初期の設定値がプログラムで設定されており、その後ユーザが、ハンデイ端末装置150によって、変更し設定しなおすことができる。 The parameters No. "03" and "04" are upper body control parameters. The upper body control parameters are parameters for lifting assist control and lifting assist control for assisting the movement of the upper body. Parameter No. “05” is a mid-waist control parameter. The mid-waist control parameter is a parameter for assisting the movement of the mid-waist. The handy terminal device 150 has a storage area for storing these parameters. The initial setting value is set by the program, and then the user can change and set it again by the handy terminal device 150.

Figure 2021094654
Figure 2021094654

図33は、支援ロボット装置1の処理回路113によって実行されるアシストスーツ制御処理の処理手順を示すフローチャートである。アシストスーツ制御処理は、電源起動シーケンス処理、パラメータ書換えシーケンス処理、姿勢情報入力シーケンス処理および股関節制御シーケンス処理の4つの処理で構成されている。処理回路113は、処理回路113の電源が投入されてパワーアシスト用電動モータ64以外の構成要素への電力の供給が開始され、動作可能状態になると、ステップA11に移る。 FIG. 33 is a flowchart showing a processing procedure of the assist suit control processing executed by the processing circuit 113 of the assisting robot device 1. The assist suit control process is composed of four processes: power supply activation sequence process, parameter rewrite sequence process, posture information input sequence process, and hip joint control sequence process. When the power of the processing circuit 113 is turned on, the supply of electric power to the components other than the power assist electric motor 64 is started, and the processing circuit 113 becomes operable, the process proceeds to step A11.

ステップA11では、処理回路113は、電源起動シーケンス処理を実行する。処理回路113は、ハンディ端末装置150から送信されるアシストに必要なパラメータの受信完了を待っている。処理回路113は、アシストに必要なパラメータの受信完了後、装着者10が直立している直立状態での左右の各角度センサ67による各大腿12の回転角度θの初期化を行い、パワーアシスト用電動モータ64用の電源をオンする。 In step A11, the processing circuit 113 executes the power supply activation sequence processing. The processing circuit 113 waits for the completion of reception of the parameters required for assist transmitted from the handy terminal device 150. After the reception of the parameters required for assist is completed, the processing circuit 113 initializes the rotation angle θ of each thigh 12 by the left and right angle sensors 67 in the upright state in which the wearer 10 is upright, and is used for power assist. Turn on the power for the electric motor 64.

アシストに必要なパラメータが既に受信されている実施の形態では、ハンディ端末装置150からの送信を待たずに、予め定める一定時間(たとえば3秒)経過後、受信済みのパラメータを使って装着者が直立している直立状態での各大腿12の回転角度の初期化を行い、パワーアシスト用電動モータ64用の電源をオンする。このことにより、ハンディ端末装置150が無くても電源起動を可能としている。 In the embodiment in which the parameters required for assist have already been received, the wearer uses the received parameters after a predetermined fixed time (for example, 3 seconds) elapses without waiting for transmission from the handy terminal device 150. The rotation angle of each thigh 12 is initialized in the upright state, and the power for the power assist electric motor 64 is turned on. This makes it possible to start the power supply without the handy terminal device 150.

ステップA12では、処理回路113は、パラメータ書換えシーケンス処理を実行する。アシストに必要なパラメータは、装着者の持っているハンディ端末装置150から適宜送られてくる。アシストスーツ制御処理は、このパラメータの更新を常時実行できるようにするために、パラメータ書換えシーケンス処理をメインループ内で行なっている。メインループは、ステップA12〜A14によって形成される処理手順のループである。 In step A12, the processing circuit 113 executes the parameter rewriting sequence processing. The parameters required for assist are appropriately sent from the handy terminal device 150 owned by the wearer. In the assist suit control process, the parameter rewrite sequence process is performed in the main loop so that the update of this parameter can be executed at all times. The main loop is a loop of processing procedures formed by steps A12 to A14.

ステップA13では、処理回路113は、姿勢情報入力シーケンス処理を実行する。姿勢情報入力シーケンス処理は、装着者10の姿勢に関するデータを取得する処理である。 In step A13, the processing circuit 113 executes the posture information input sequence processing. The posture information input sequence process is a process of acquiring data related to the posture of the wearer 10.

ステップA14では、処理回路113は、股関節制御シーケンスなどのアシスト制御処理を実行して、ステップA12に戻る。アシスト制御処理は、ステップA13で取得されたデータに基づいて、歩行動作、上体動作および中腰動作の各動作に対するパワーアシスト用電動モータ64による駆動に必要なアシストトルクを計算して出力する処理である。 In step A14, the processing circuit 113 executes assist control processing such as a hip joint control sequence, and returns to step A12. The assist control process is a process of calculating and outputting the assist torque required for driving by the power assist electric motor 64 for each of the walking motion, the upper body motion, and the mid-waist motion based on the data acquired in step A13. is there.

処理回路113は、メインループを20m秒間隔で実行しており、支援ロボット装置1は、装着者へのスムーズなアシストを実現している。処理回路113は、アシストを開始する前、数秒間で装着者の動作を判断し、判断後アシストトルクを出力する。支援ロボット装置1は、健常者のアシストを目的としており、動作の開始時に数秒間アシストがなくても、実用上支障はない。 The processing circuit 113 executes the main loop at intervals of 20 msec, and the support robot device 1 realizes smooth assistance to the wearer. The processing circuit 113 determines the wearer's operation within a few seconds before starting the assist, and outputs the assist torque after the determination. The assist robot device 1 is intended to assist a healthy person, and there is no practical problem even if there is no assist for several seconds at the start of the operation.

図34は、処理回路113による姿勢情報入力シーケンス処理の処理手順を示すフローチャートである。処理回路113は、図32に示したステップA13が実行されると、ステップC11に移る。 FIG. 34 is a flowchart showing a processing procedure of posture information input sequence processing by the processing circuit 113. When step A13 shown in FIG. 32 is executed, the processing circuit 113 shifts to step C11.

ステップC11では、処理回路113は、加速度・角速度センサ103からの出力を受信して、読込む。 In step C11, the processing circuit 113 receives and reads the output from the acceleration / angular velocity sensor 103.

ステップC12では、処理回路113は、モータエンコーダである各角度センサ67の検出角度θ、および加速度・角速度センサ103の出力を読込む。処理回路113は、パワーアシスト用電動モータ64に含まれる角度センサ67から、パワーアシスト用電動モータ64の出力軸65に対応する駆動軸62の回転角度、つまり股関節角度を、各モータドライバ121を介して読込む。ステップC13では、処理回路113は、股関節角速度、つまりパワーアシスト用電動モータ64による駆動軸62の回転角度の角速度ωを計算して、姿勢情報入力シーケンス処理を終了する。 In step C12, the processing circuit 113 reads the detection angle θ of each angle sensor 67, which is a motor encoder, and the output of the acceleration / angular velocity sensor 103. The processing circuit 113 determines the rotation angle of the drive shaft 62 corresponding to the output shaft 65 of the power assist electric motor 64, that is, the hip joint angle from the angle sensor 67 included in the power assist electric motor 64 via each motor driver 121. And read. In step C13, the processing circuit 113 calculates the hip joint angular velocity, that is, the angular velocity ω of the rotation angle of the drive shaft 62 by the power assist electric motor 64, and ends the posture information input sequence processing.

図35は、処理回路113によるアシスト制御処理の処理手順を示すフローチャートである。処理回路113は、図33に示したアシスト制御のステップA14が実行されると、ステップD11,D13,D15ステップD11に移る。図35のとおり、処理回路113は、歩行・持ち上げ・持ち下げ・中腰の各動作を判断して、歩行・持ち上げ・持ち下げ・中腰の各アシスト制御のいずれかを実行する。ステップD11、D12は、歩行動作に対する処理である。ステップD13、D14は、上体動作の持ち上げ、持ち下げに対する処理である。ステップD15、D16は、中腰動作に対する処理である。歩行動作に対する処理、上体動作に対する処理および中腰動作に対する処理は、並列に処理される。 FIG. 35 is a flowchart showing a processing procedure of the assist control processing by the processing circuit 113. When the assist control step A14 shown in FIG. 33 is executed, the processing circuit 113 shifts to steps D11, D13, and D15. As shown in FIG. 35, the processing circuit 113 determines each operation of walking, lifting, lifting, and middle waist, and executes any of the assist control of walking, lifting, lifting, and middle waist. Steps D11 and D12 are processes for walking motion. Steps D13 and D14 are processes for lifting and lowering the upper body movement. Steps D15 and D16 are processes for the mid-waist movement. The processing for walking movement, the processing for upper body movement, and the processing for mid-waist movement are processed in parallel.

ステップD11では、処理回路113は、歩行判断を行なう。処理回路113は、角度センサ67による検出角度θおよび加速度・角速度センサ103の出力に応答して、歩行動作を行なっているか否かを判断する。ステップD12では、処理回路113は、歩行アシスト制御を行なう。処理回路113は、歩行動作を行なっているとき、時々刻々変化する角度θおよび加速度・角速度センサ103に基づいて、歩行動作をアシストするための遊脚のアシストトルクおよび支持脚のアシストトルクを計算する。 In step D11, the processing circuit 113 makes a walking determination. The processing circuit 113 determines whether or not the walking motion is performed in response to the detection angle θ by the angle sensor 67 and the output of the acceleration / angular velocity sensor 103. In step D12, the processing circuit 113 performs walking assist control. The processing circuit 113 calculates the assist torque of the swing leg and the assist torque of the support leg for assisting the walking motion based on the angle θ and the acceleration / angular velocity sensor 103 that change from moment to moment during the walking motion. ..

ステップD13では、処理回路113は、上体判断を行なう。処理回路113は、角度センサ67の検出角度θおよび加速度・角速度センサ103の出力に応答して、上体動作を行なっているか否かを判断する。上体動作は、持ち上げ、持ち下げのために、上体を曲げ、次に上体を起こす動作である。ステップD14では、処理回路113は、上体制御を行なう。処理回路113は、上体動作を行なっているとき、上体動作をアシストする持ち上げアシスト制御、持ち下げアシスト制御のためのアシストトルクを計算する。処理回路113は、たとえば、両脚に必要な角度θに比例したアシストトルクを算出する。 In step D13, the processing circuit 113 makes an upper body determination. The processing circuit 113 determines whether or not the upper body is operating in response to the detection angle θ of the angle sensor 67 and the output of the acceleration / angular velocity sensor 103. The upper body movement is the movement of bending the upper body and then raising the upper body for lifting and lowering. In step D14, the processing circuit 113 controls the upper body. The processing circuit 113 calculates the assist torque for the lifting assist control and the lifting assist control for assisting the upper body movement when the upper body movement is being performed. The processing circuit 113 calculates, for example, an assist torque proportional to the angle θ required for both legs.

ステップD15では、処理回路113は、中腰判断を行なう。処理回路113は、角度センサ67の検出角度θおよび加速度・角速度センサ103の出力に応答して、中腰アシスト動作を行なっているか否かを判断する。中腰アシスト動作は、中腰姿勢での動作である。ステップD16では、処理回路113は、中腰アシスト制御を行なう。処理回路113は、中腰アシスト動作を行なっているとき、中腰動作をアシストするためのアシストトルクを計算する。処理回路113は、両脚に必要な、たとえば、両脚に必要な角度θに比例したアシストトルクを算出する。ステップD11〜D16は、算出演算動作をするステップである。 In step D15, the processing circuit 113 makes a mid-waist determination. The processing circuit 113 determines whether or not the mid-waist assist operation is performed in response to the detection angle θ of the angle sensor 67 and the output of the acceleration / angular velocity sensor 103. The mid-waist assist operation is an operation in the mid-waist posture. In step D16, the processing circuit 113 performs mid-waist assist control. The processing circuit 113 calculates the assist torque for assisting the mid-waist operation when the mid-waist assist operation is being performed. The processing circuit 113 calculates the assist torque required for both legs, for example, proportional to the angle θ required for both legs. Steps D11 to D16 are steps for performing a calculation calculation operation.

ステップD17では、処理回路113は、歩行アシスト制御、上体アシスト制御および中腰アシスト制御に関して、ステップD11、D13、D15の各判断に従って重複することなく各アシスト制御出力を調整し、予め設定された優先順位に従って判定を行い、駆動ステップD18で、処理回路113は、前記優先順位に従って、算出したアシストトルクを出力するように、各モータドライバ121を制御して、パワーアシスト用電動モータ64を駆動させて、アシスト制御シーケンス処理を終了する。 In step D17, the processing circuit 113 adjusts each assist control output without duplication according to the determinations of steps D11, D13, and D15 with respect to the walking assist control, the upper body assist control, and the middle waist assist control, and the preset priority is set. The determination is made according to the order, and in the drive step D18, the processing circuit 113 controls each motor driver 121 so as to output the calculated assist torque according to the priority order, and drives the electric motor 64 for power assist. , Ends the assist control sequence processing.

本実施形態の処理回路113では、上体アシスト制御である持ち上げアシスト制御、持ち下げアシスト制御の優先度が最も高く、中腰アシスト制御の優先度がそれに続き、歩行アシスト制御の優先度が最も低くなるように予め設定されている。この優先順位は、特に農作業をアシストするために定められたものであり、歩行アシスト制御、上体アシスト制御および中腰アシスト制御の優先順位は、必要に応じて、適宜設定変更することができる。 In the processing circuit 113 of the present embodiment, the lifting assist control and the lifting assist control, which are the upper body assist control, have the highest priority, the middle waist assist control has the highest priority, and the walking assist control has the lowest priority. Is preset. This priority is set especially for assisting agricultural work, and the priority of walking assist control, upper body assist control, and mid-waist assist control can be appropriately set and changed as necessary.

このように、本実施形態では、歩行アシスト制御、上体アシスト制御および中腰アシスト制御に関して優先順位を予め設定しておくことによって、処理回路113において装着者10の動作を推定して、歩行アシスト制御、上体アシスト制御および中腰アシスト制御が混ざらないように明確に切り分ける。 As described above, in the present embodiment, the movement of the wearer 10 is estimated in the processing circuit 113 by setting the priority order for the walking assist control, the upper body assist control, and the middle waist assist control in advance, and the walking assist control is performed. , Clearly separate the upper body assist control and the middle waist assist control so that they are not mixed.

処理回路113による図34のステップD11における歩行判断処理の処理手順は、図39〜図47に関連して後述する。 The processing procedure of the walking determination process in step D11 of FIG. 34 by the processing circuit 113 will be described later in relation to FIGS. 39 to 47.

図36は、処理回路113による歩行アシスト制御処理の処理手順を示すフローチャートである。歩行制御処理では、装着者の姿勢情報の内、時々刻々変化する角度センサ67による検出角度θおよび加速度・角速度センサ103の出力に基づいて、歩行時に必要とされる遊脚側トルクと支持脚側トルクを計算する。処理回路113は、図34に示したステップD12が実行されると、ステップF11に移る。 FIG. 36 is a flowchart showing a processing procedure of walking assist control processing by the processing circuit 113. In the walking control process, the swing leg side torque and the support leg side required during walking are based on the detection angle θ by the angle sensor 67 and the output of the acceleration / angular velocity sensor 103, which change from moment to moment in the wearer's posture information. Calculate the torque. When step D12 shown in FIG. 34 is executed, the processing circuit 113 shifts to step F11.

ステップF11では、処理回路113は、歩行アシスト開始を検出する。処理回路113は、遊脚側の脚が歩行判断ポイントに位置付いたことを検出する。ステップF12では、処理回路113は、遊脚側のアシストトルクを計算する。ステップF13では、処理回路113は、支持脚側のアシストトルクを計算する。ステップF14では、処理回路113は、歩行が繰り返されているかの度合いである歩行割合による補正を行なうことで、歩行アシストトルクを算出する。後述の図40(2)のグラフは、の図40(1)のグラフに示される歩行開始時の左右の角度θと、予め定める歩行度合(すなわち歩行割合)を掛けて算出された支援力モーメントの出力結果を示す。 In step F11, the processing circuit 113 detects the start of walking assist. The processing circuit 113 detects that the leg on the swing leg side is positioned at the walking determination point. In step F12, the processing circuit 113 calculates the assist torque on the swing leg side. In step F13, the processing circuit 113 calculates the assist torque on the support leg side. In step F14, the processing circuit 113 calculates the walking assist torque by correcting the walking ratio, which is the degree of repeated walking. The graph of FIG. 40 (2), which will be described later, is a support force moment calculated by multiplying the left and right angles θ at the start of walking shown in the graph of FIG. 40 (1) by a predetermined walking degree (that is, walking ratio). The output result of is shown.

図37は、処理回路113による遊脚側のアシストトルクの計算処理の処理手順を示すフローチャートである。処理回路113は、図36に示したステップF12が実行されると、ステップF21に移る。 FIG. 37 is a flowchart showing a processing procedure of the calculation processing of the assist torque on the swing leg side by the processing circuit 113. The processing circuit 113 shifts to step F21 when step F12 shown in FIG. 36 is executed.

ステップF21では、処理回路113は、遊脚であるか否かを判断し、遊脚であると判断された場合には、ステップF22に進み、股関節角度θを読み込む。遊脚でないと判断された場合には、当該計算処理を終了する。遊脚であると判断された場合には、遊脚アシスト制御が順次実行される。
本発明の実施の他の形態では、遊脚であると判断された場合には、遊脚であると判断された場合には、歩行シーケンスが、「振上開始」→「振上中」→「振下開始」→「振下中」と順次実行され、振り下げ完了で終了する。
In step F21, the processing circuit 113 determines whether or not the leg is a swing leg, and if it is determined to be a swing leg, the process proceeds to step F22 and reads the hip joint angle θ. If it is determined that the leg is not a swing leg, the calculation process is terminated. If it is determined that the leg is a swing leg, the swing leg assist control is sequentially executed.
In another embodiment of the present invention, when it is determined that the leg is a swing leg, when it is determined that the leg is a swing leg, the walking sequence is "start swinging" → "during swinging" →. It is executed in order from "start swing" → "during swing", and ends when the swing is completed.

ステップF22では、角度センサ67から検出した股関節角度θを読み込む。ステップF23では、加速時間経過まで予め定められたトルクを維持する。ステップF24では、加速時間経過では、遊脚の角度θが予め定める角度(たとえば20°)になるまでの間、予め定める一定速度で遊脚のアシストトルクを減少する。 In step F22, the hip joint angle θ detected from the angle sensor 67 is read. In step F23, a predetermined torque is maintained until the acceleration time elapses. In step F24, as the acceleration time elapses, the assist torque of the swing leg is reduced at a predetermined constant speed until the angle θ of the swing leg reaches a predetermined angle (for example, 20 °).

図38は、処理回路113による支持脚側のアシストトルクの計算処理の処理手順を示すフローチャートである。処理回路113は、図36に示したステップF13が実行されると、ステップF31に移る。 FIG. 38 is a flowchart showing a processing procedure of calculation processing of the assist torque on the support leg side by the processing circuit 113. When step F13 shown in FIG. 36 is executed, the processing circuit 113 shifts to step F31.

ステップF31では、処理回路113は、支持脚であるか否かを判断し、支持脚であると判断された場合には、ステップF32に進み、支持脚でないと判断された場合には、当該計算処理を終了する。支持脚であると判断された場合には、直立姿勢を保つためのトルクを出力する。 In step F31, the processing circuit 113 determines whether or not the leg is a support leg, and if it is determined that the leg is a support leg, the process proceeds to step F32, and if it is determined that the leg is not a support leg, the calculation is performed. End the process. When it is determined that the leg is a support leg, torque for maintaining an upright posture is output.

ステップF32で、処理回路113は、角度センサ67による股関節角度θを読み込み、ステップF33で、処理回路113は、加速時間経過まで予め定めるトルクを維持する。ステップF34で、加速時間経過後は、支持脚の角度θが予め定める角度(たとえば零)になるまで、または他脚である遊脚が着地するまでの間、支持脚の角度に比例して、支持脚のアシストトルクを零まで減少させる。 In step F32, the processing circuit 113 reads the hip joint angle θ by the angle sensor 67, and in step F33, the processing circuit 113 maintains a predetermined torque until the lapse of the acceleration time. In step F34, after the accelerating time elapses, until the angle θ of the support leg reaches a predetermined angle (for example, zero), or until the free leg, which is another leg, lands, the angle of the support leg is proportional to the angle of the support leg. Reduce the assist torque of the support legs to zero.

図39は、支援ロボット装置1による歩行支援が継続されているときにおける動作を説明するためのタイムチャートである。図39(1)は装着者10が歩行する動作を示し、図39(2)は左右の角度センサ67L、67Rによる検出角度θL、θRの各波形のライン126、127を示し、図39(3)は加速度・角速度センサ103によって検出される装着者10の上下方向の加速度α1の波形を示し、図39(4)は左右の駆動源60L、60Rによって大腿12L、12Rにそれぞれ与えられる左右の支援力モーメント128、129である振り下げ支援力モーメントに添え字aを付して、および振り上げ力モーメントに添え字bを付して、それらの波形を示す。図39に示される第1歩〜第3歩の各歩行期間W1〜W3において、対となる期間W1、W2の全体に期間を100%とすると、各期間W1、W2は50%ずつである。期間W3以降、期間W1、W2と同様な動作が繰り返される。 FIG. 39 is a time chart for explaining the operation when the walking support by the support robot device 1 is continued. FIG. 39 (1) shows the movement of the wearer 10 walking, and FIG. 39 (2) shows lines 126 and 127 of the respective waveforms of the detection angles θL and θR by the left and right angle sensors 67L and 67R, and FIG. 39 (3). ) Shows the waveform of the vertical acceleration α1 of the wearer 10 detected by the acceleration / angular velocity sensor 103, and FIG. 39 (4) shows the left and right support provided to the thighs 12L and 12R by the left and right drive sources 60L and 60R, respectively. The swing-down support force moments of force moments 128 and 129 are given a subscript a, and the swing-up force moments are given a subscript b to show their waveforms. In each of the walking periods W1 to W3 of the first step to the third step shown in FIG. 39, assuming that the entire period of the paired periods W1 and W2 is 100%, each period W1 and W2 is 50%. After the period W3, the same operation as the periods W1 and W2 is repeated.

先ず、期間W1の時刻t10で、右足が着地して支持脚となる。歩行時に着地するときの下肢、したがって大腿の角度θは、0°付近ではなく、20〜30°付近である。左右のいずれか一方の足が着地したとき、加速度・角速度センサ103の上下方向の加速度α1の出力は、図39(3)のとおり、最大値となり、このことは処理回路113によって検出される。右足の角度センサ67Rの検出角度θRは、図39(2)のライン127に示され、着地時刻t10では、最大値に近似する大きい値、たとえば25°であり、これに対して、左足の角度センサ67Lの検出角度θLは、図39(2)のライン126に示され、着地時刻t10では、最小値に近似する小さい値、たとえば0°である。したがって、処理回路113は、着地時刻t10で、これらの角度θR、θLの大小を比較して、大きいほうの角度θR(θL<θR)が得られた足が着地した支持脚であり、または小さいほうの角度θLが得られた足が遊脚であると判断する。 First, at time t10 in the period W1, the right foot lands and becomes a supporting leg. The angle θ of the lower limbs and therefore the thighs when landing during walking is not around 0 ° but around 20 to 30 °. When either the left or right foot lands, the output of the acceleration α1 in the vertical direction of the acceleration / angular velocity sensor 103 reaches the maximum value as shown in FIG. 39 (3), which is detected by the processing circuit 113. The detection angle θR of the right foot angle sensor 67R is shown in line 127 of FIG. 39 (2), and at the landing time t10, it is a large value close to the maximum value, for example, 25 °, whereas the angle of the left foot is The detection angle θL of the sensor 67L is shown in line 126 of FIG. 39 (2), and at the landing time t10, it is a small value close to the minimum value, for example, 0 °. Therefore, the processing circuit 113 is a support leg on which the foot from which the larger angle θR (θL <θR) is obtained by comparing the magnitudes of these angles θR and θL at the landing time t10 is the landing support leg or is smaller. It is determined that the foot from which the angle θL is obtained is a free leg.

着地時刻t10から時刻t13までの支持期間Waだけ、支持脚に振り下げて支持する方向124の振り下げ支援力モーメント129a(図39(4))が、駆動源60Rによって与えられる。支援力モーメント129aは、予め定める時間Wcだけ予め定める一定値(たとえば60〜10Nm)を維持し、その後、支援力モーメントを弱めていくのに応じて時間経過に伴って減少するように、または角度センサ67Rで検出した角度θRに比例して減少するように、駆動源60Rによって与えられる。右足の角度センサ67Rの検出角度θRは、図39(2)のライン127に示され、時刻t10で、であり、時刻t10から時間経過に伴なって減少してゆき、予め定める振り下げ支援終了設定角度θ0(たとえば0°)になった時刻t13で、振り下げ支援を終了する。すなわち支持脚のアシストは、予め定める時間Wcは、予め定める振り下げアシスト力、すなわち振り下げ力モーメント(前述のように、たとえば60Nm)を出力する。この時間を過ぎたら、角度センサ67Rで検出した支持脚の角度θRが予め定める角度、たとえば0°までで、遅くても他の足が着地するまでは、角度センサ67Rで検出した角度θRに比例して、支持アシスト力、すなわち支援力モーメント129aを出力する。こうして。右足が着地したとき、右の股関節角度は、25°程度で着地して、その後、減少する。そのとき、既に着地している左の股関節角度が、真下の付近の最小値となっている。その後すぐに、遊脚である左足を振り上げるので、左の股関節角度が上昇してゆく。 Only during the support period Wa from the landing time t10 to the time t13, the swing support force moment 129a (FIG. 39 (4)) in the direction 124 of swinging down to the support leg is provided by the drive source 60R. The support force moment 129a maintains a predetermined constant value (for example, 60 to 10 Nm) for a predetermined time Wc, and then decreases with the passage of time or an angle as the support force moment is weakened. It is given by the drive source 60R so that it decreases in proportion to the angle θR detected by the sensor 67R. The detection angle θR of the right foot angle sensor 67R is shown by line 127 in FIG. 39 (2), is at time t10, decreases with the passage of time from time t10, and the predetermined swing-down support ends. At the time t13 when the set angle θ0 (for example, 0 °) is reached, the swing-down support ends. That is, in the assist of the support leg, the predetermined time Wc outputs a predetermined swing-down assist force, that is, a swing-down force moment (for example, 60 Nm as described above). After this time, the angle θR of the support leg detected by the angle sensor 67R is proportional to the predetermined angle, for example, 0 °, and is proportional to the angle θR detected by the angle sensor 67R until another foot lands at the latest. Then, the support assist force, that is, the support force moment 129a is output. thus. When the right foot lands, the right hip joint angle lands at about 25 ° and then decreases. At that time, the angle of the left hip joint that has already landed is the minimum value near the bottom. Immediately after that, the left hip joint angle rises because the left leg, which is a free leg, is swung up.

この期間W1において、遊脚である左足には、着地時刻t10から時刻t11までの振り上げ期間Wbにおいて、振り上げ力モーメントの加速度を、振り上げる力を出して振り上げを加速している時間である予め定める時間Wd(Wd<Wb)だけ、振り上げる方向125の振り上げ力モーメント128b(図39(4))が、予め定める一定値(たとえば80〜20Nmの範囲内の値)で、駆動源60Lによって与えられる。期間W1における遊脚である左足の角度センサ67Lの検出角度θLは、図39(2)のライン126に示され、時刻t10で最小値、たとえば0°であり、時刻t10から時間経過に伴なって増加してゆき、この時間Wd経過後の時刻t11では、予め定める振り上げ支援終了設定角度θ20(たとえば20°)となり、振り上げ支援を終了する。その後、遊脚の角度θLは、時刻t12で最大値になる。すなわち遊脚のアシストは、予め定める時間Wd、予め定める振り上げアシスト力128bを出力する。この時間Wdを過ぎたら、角度センサ67Lで検出した遊脚の角度θLが予め定める角度、前述のように、たとえば20°までは、予め定める速度で減算して、振り上げアシスト力128bを出力する。こうして、右足が着地すると、左足は振り上げて、遊脚となり、股関節角度が増加して屈曲し、大きくなる。右足は支持脚となり、後方へ蹴り、股関節角度は減少し小さくなって伸展する。屈曲と伸展は、図31における直下方向の0°を境目に表示し、時計まわりのプラス側を屈曲といい、反時計まわりのマイナス側が伸展という。 In this period W1, the left foot, which is a swing leg, is set in advance as the time during which the swing-up force moment is accelerated by exerting the swing-up force in the swing-up period Wb from the landing time t10 to the time t11. For the time Wd (Wd <Wb), the swinging force moment 128b (FIG. 39 (4)) in the swinging direction 125 is given by the drive source 60L at a predetermined constant value (for example, a value in the range of 80 to 20 Nm). .. The detection angle θL of the angle sensor 67L of the left foot, which is a free leg in the period W1, is shown in line 126 of FIG. 39 (2), is a minimum value at time t10, for example, 0 °, and is accompanied by the passage of time from time t10. At time t11 after the lapse of this time Wd, the swing-up support end setting angle θ20 (for example, 20 °) is reached, and the swing-up support ends. After that, the angle θL of the swing leg reaches the maximum value at time t12. That is, the swing leg assist outputs a predetermined time Wd and a predetermined swing-up assist force 128b. After this time Wd has passed, the angle θL of the swing leg detected by the angle sensor 67L is subtracted at a predetermined angle, for example, up to 20 ° as described above, and the swing-up assist force 128b is output. In this way, when the right foot lands, the left foot swings up and becomes a free leg, and the hip joint angle increases, bends, and becomes larger. The right leg becomes a support leg, kicks backwards, and the hip joint angle decreases and becomes smaller and extends. Flexion and extension are indicated at 0 ° in the direct downward direction in FIG. 31, and the positive side in the clockwise direction is called flexion, and the negative side in the counterclockwise direction is called extension.

次に、期間W2では、時刻t20以降、処理回路113による駆動源60の左右の制御動作が、期間W1とは逆に行なわれる。左足が着地して支持脚となり、この着地時刻t20から時刻t23までの支持期間Waだけ、支持脚に振り下げて支持する方向124の支援力モーメント128aが、駆動源60Lによって与えられる。左足の角度センサ67Lの検出角度θLは、図39(2)のライン126のとおり、時刻t20で、たとえば25°であり、時刻t20から時間経過に伴なって減少してゆき、予め定める振り下げ支援終了設定角度θ0になった時刻t23で、振り下げ支援を終了する。 Next, in the period W2, after the time t20, the left and right control operations of the drive source 60 by the processing circuit 113 are performed in the reverse direction of the period W1. The left foot lands and becomes a support leg, and the support force moment 128a in the direction 124 of swinging down and supporting the support leg is provided by the drive source 60L for the support period Wa from the landing time t20 to the time t23. As shown in line 126 of FIG. 39 (2), the detection angle θL of the left foot angle sensor 67L is, for example, 25 ° at time t20, and decreases with the passage of time from time t20. At the time t23 when the support end setting angle θ0 is reached, the swing-down support is ended.

この期間W2において、遊脚である右足には、着地時刻t20から時刻t21までの振り上げ期間Wbだけ、振り上げる方向125の振り上げ力モーメント129bが、駆動源60Rによって与えられる。期間W2における遊脚である右足の角度センサ67Rの検出角度θRは、図39(2)のライン127のとおり、時刻t20で最小値であり、時刻t20から時間経過に伴なって増加してゆき、時刻t21では、予め定める振り上げ支援終了設定角度θ20となり、振り上げ支援を終了する。遊脚の角度θRは、時刻t22で最大値になる。 In this period W2, the right foot, which is the swing leg, is provided with a swinging force moment 129b in the swinging direction 125 for the swinging period Wb from the landing time t20 to the time t21 by the drive source 60R. The detection angle θR of the angle sensor 67R of the right foot, which is a free leg in the period W2, is the minimum value at time t20 as shown by line 127 in FIG. 39 (2), and increases with the passage of time from time t20. At time t21, the swing-up support end setting angle θ20 is set in advance, and the swing-up support ends. The angle θR of the swing leg reaches the maximum value at time t22.

歩行支援は、右足が着地する時刻t30から始まる期間W3以降、期間W1、W2と同様な動作が繰り返されて継続される。 The walking support is continued after the period W3 starting from the time t30 when the right foot lands, the same operation as the periods W1 and W2 is repeated.

本発明の実施の他の形態では、期間W1において、振り下げ支援力モーメント129aを出力する支持期間Waは、予め定める時間であってもよく、この時間Waを過ぎたら、角度センサ67で検出した支持脚の角度θが予め定める角度、たとえば0°までで、遅くても他の足、すなわち遊脚が着地する時刻t20までは、角度センサ67で検出した角度θに比例して、支援力モーメント129aを出力する。 In another embodiment of the present invention, in the period W1, the support period Wa for outputting the swing-down support force moment 129a may be a predetermined time, and after this time Wa, it is detected by the angle sensor 67. The support force moment is proportional to the angle θ detected by the angle sensor 67 until the angle θ of the support leg is a predetermined angle, for example, up to 0 °, and at the latest until the time t20 when the other foot, that is, the free leg lands. Outputs 129a.

本発明の実施の他の形態では、処理回路113は、支持脚と遊脚との判断を、着地時刻t10における角度θR、θLを予め定めるレベルでレベル弁別することによって、実現してもよい。振り下げ支援の終了は、期間W1の遊脚が着地する時刻t20に定めてもよい。 In another embodiment of the present invention, the processing circuit 113 may realize the determination between the support leg and the swing leg by level-discriminating the angles θR and θL at the landing time t10 at a predetermined level. The end of the swing-down support may be set at the time t20 when the swing leg of the period W1 lands.

処理回路113は、電動モータ64に取り付けた左右の各角度センサ67の振り角度θR、θLが真下方向付近の最小値、たとえば零となったとき、その角度θRまたはθLに対応する足が着地したと判断してもよい。角度センサ67で検出した着地した支持脚には、支持する方向にアシストする。 In the processing circuit 113, when the swing angles θR and θL of the left and right angle sensors 67 attached to the electric motor 64 become the minimum values near the direction directly below, for example, zero, the foot corresponding to the angle θR or θL has landed. You may judge that. The landing support leg detected by the angle sensor 67 is assisted in the supporting direction.

左右いずれかの着地した支持脚は、角度センサ67によって上述のように検出してもよいが、実施の他の形態では、処理回路113は、加速度・角速度センサ103で検出した3次元の加速度α1、α2、α3によって支持脚を検出してもよい。 Either the left or right landed support leg may be detected by the angle sensor 67 as described above, but in another embodiment, the processing circuit 113 has the three-dimensional acceleration α1 detected by the acceleration / angular velocity sensor 103. , Α2, α3 may detect the support leg.

図40は、支援ロボット装置1による歩行支援が開始されるときの処理回路113の動作を説明するためのタイムチャートである。図40(1)は左右の角度センサ67L、67Rによる検出角度θL、θRの各波形126、127を示し、図40(2)は左右の駆動源60L、60Rによって大腿12L、12Rにそれぞれ与えられる左右の支援力モーメント128、129である振り下げ支援力モーメントに添え字aを付して、および振り上げ力モーメントに添え字bを付して、それらの波形を示す。期間W11〜W31は図39の期間W1〜W3にそれぞれ対応し、時刻t101〜t301は図39の時刻t10〜t30にそれぞれ対応し、添え字aは支援力モーメントを示し、添え字bは振り上げ力モーメントを示す。 FIG. 40 is a time chart for explaining the operation of the processing circuit 113 when the walking support by the support robot device 1 is started. FIG. 40 (1) shows waveforms 126 and 127 of the angles θL and θR detected by the left and right angle sensors 67L and 67R, and FIG. 40 (2) is given to the thighs 12L and 12R by the left and right drive sources 60L and 60R, respectively. The waveforms of the left and right support force moments 128 and 129, which are the swing-down support force moments with the subscript a and the swing-up force moments with the subscript b, are shown. The periods W11 to W31 correspond to the periods W1 to W3 in FIG. 39, the times t101 to t301 correspond to the times t10 to t30 in FIG. 39, the subscript a indicates the support force moment, and the subscript b indicates the swinging force. Indicates the moment.

処理回路113は、各期間W11〜W31の時刻t101〜t301で加速度・角速度センサ103の上下方向の加速度α1の出力が最大値となることによって、足が着地したことを検出する。さらに左右の各角度センサ67で検出した角度θL、θRが、図40(1)のライン126、127のとおり、左右逆方向に、予め定める第1の回数(たとえば2回)だけ、振れていることを検出することによって、歩行開始が開始されたことを検出する。その後、予め定める第2の回数(たとえば3回)だけ、歩行が繰り返されているかの度合(すなわち、繰り返された回数)に従って、上昇させ、この度合に応じて左右の支援力モーメント128、129を図40(2)のとおり、増加させることによって、毎回の歩行開始のタイミングに遅れることなく、左右股関節付近に配置した駆動源60によって、歩行支援する。すなわち、処理回路113は、カウンタを有し、このカウンタによって、歩行アシストについて、左右の角度センサ67で検出した角度θが、左右逆方向に2〜3回振れていることを計数、検出して、歩行開始を検出し、その後の2〜3回の間で歩行アシスト力を増加させる。こうして、処理回路113は、歩行アシストについては、先ず、左右の角度センサ67で検出した角度θL、θRが、左右逆方向に2〜3回振れていることで歩行開始を検出し、その後、2〜3回の間で歩行アシスト力を増加させる。 The processing circuit 113 detects that the foot has landed when the output of the vertical acceleration α1 of the acceleration / angular velocity sensor 103 reaches the maximum value at times t101 to t301 in each period W11 to W31. Further, the angles θL and θR detected by the left and right angle sensors 67 are swung in the left and right opposite directions by a predetermined first number of times (for example, twice) as shown in lines 126 and 127 in FIG. 40 (1). By detecting that, it is detected that the start of walking has been started. After that, the walking is increased by a predetermined second number of times (for example, three times) according to the degree of repeated walking (that is, the number of times of repetition), and the left and right support force moments 128 and 129 are increased according to this degree. As shown in FIG. 40 (2), by increasing the number, walking is supported by the drive sources 60 arranged near the left and right hip joints without delaying the timing of each start of walking. That is, the processing circuit 113 has a counter, and the counter counts and detects that the angle θ detected by the left and right angle sensors 67 swings in the opposite direction to the left and right two or three times for walking assist. , Detects the start of walking and increases the walking assist force during the subsequent 2-3 times. In this way, regarding walking assist, the processing circuit 113 first detects the start of walking by swinging the angles θL and θR detected by the left and right angle sensors 67 two or three times in the opposite directions to the left and right, and then 2 Increase walking assist power between ~ 3 times.

図41は、支援ロボット装置1による歩行支援が終了されるときにおける動作を説明するためのタイムチャートである。図41(1)は装着者10が歩行する動作を示し、図41(2)は左右の角度センサ67L、67Rによる検出角度θL、θRの各波形126、127を示し、図41(3)は加速度・角速度センサ103によって検出される装着者10の上下方向の加速度α1の波形を示す。図41(1)〜(3)は、図39(1)〜(3)にそれぞれ対応する。図41に示される歩行支援が終了される第1歩〜第3歩の各歩行期間W41〜W61において、対となる期間W41、W51の全体に期間を100%とすると、各期間W41、W51は50%ずつである。期間W41では、右足の着地の時刻t401の後、左足の着地まで左右の角度θL、θRがライン126,127のとおり、得られている。次の期間W51では、左足の着地の時刻t501の後、右足が着地することによって、両足が着地が時刻t601までの間に、時刻t502以降、左右の角度θL、θRの角度差Δθ1が予め定める値Δθ10未満である時間W502が、予め定める時間W70以上(W41<W70≦W502)であることが、処理回路113によって検出されると、歩行が繰り返されていないと判断する。 FIG. 41 is a time chart for explaining the operation when the walking support by the support robot device 1 is completed. FIG. 41 (1) shows the movement of the wearer 10 walking, FIG. 41 (2) shows the waveforms 126 and 127 of the detection angles θL and θR by the left and right angle sensors 67L and 67R, and FIG. 41 (3) shows the waveforms 126 and 127. The waveform of the vertical acceleration α1 of the wearer 10 detected by the acceleration / angular velocity sensor 103 is shown. 41 (1) to (3) correspond to FIGS. 39 (1) to (3), respectively. In each walking period W41 to W61 of the first step to the third step in which the walking support shown in FIG. 41 is completed, assuming that the entire period of the paired periods W41 and W51 is 100%, each period W41 and W51 50% each. In the period W41, after the landing time t401 of the right foot, the left and right angles θL and θR are obtained as shown in the lines 126 and 127 until the landing of the left foot. In the next period W51, after the landing time t501 of the left foot, the landing of the right foot causes the angle difference Δθ1 between the left and right angles θL and θR to be predetermined while the landing of both feet is until the time t601. When the processing circuit 113 detects that the time W502 having a value of less than Δθ10 is the predetermined time W70 or more (W41 <W70 ≦ W502), it is determined that walking is not repeated.

図42は、支援ロボット装置1による歩行支援が終了されるときの処理回路113の動作を説明するためのタイムチャートである。図42(1)は左右の角度センサ67L、67Rによる検出角度θL、θRの各波形126、127を示し、図42(2)は左右の駆動源60L、60Rによって大腿12L、12Rにそれぞれ与えられる左右の支援力モーメント128、129である振り下げ支援力モーメントに添え字aを付して、および振り上げ力モーメントに添え字bを付して、それらの波形を示す。時刻t701で左右の角度センサ67L、67Rによる検出角度θL、θRが減少してゆき、それに応じて、処理回路113は、たとえば振り下げ支援力モーメント129a1のように減少する。時刻t801以降では、検出角度θL、θRが最小値のままになり、支援力モーメントを零とする。こうして、処理回路113は、左右の角度センサ67L、67Rで検出した振れ角度θL、θRが小さくて歩行が終了したことを検出すると、歩行アシストを直ちに終了する。持ち上げアシスト用手袋装置190の物体センサ191〜194が押されたままで物体を検出しており、持ち上げ終了角度に達していない状態で、持ち上げアシストが継続されている場合は、歩行を検出しても、物体センサ191〜194がOFFになるまで、物体を持ち上げて運搬歩行している状態で、持ち上げアシストを選択している判断して、歩行支援の動作には入らない。 FIG. 42 is a time chart for explaining the operation of the processing circuit 113 when the walking support by the support robot device 1 is terminated. FIG. 42 (1) shows waveforms 126 and 127 of the angles θL and θR detected by the left and right angle sensors 67L and 67R, and FIG. 42 (2) is given to the thighs 12L and 12R by the left and right drive sources 60L and 60R, respectively. The waveforms of the left and right support force moments 128 and 129, which are the swing-down support force moments with the subscript a and the swing-up force moments with the subscript b, are shown. At time t701, the detection angles θL and θR by the left and right angle sensors 67L and 67R decrease, and the processing circuit 113 decreases accordingly, for example, a swing-down support force moment 129a1. After the time t801, the detection angles θL and θR remain at the minimum values, and the support force moment is set to zero. In this way, when the processing circuit 113 detects that the swing angles θL and θR detected by the left and right angle sensors 67L and 67R are small and the walking is completed, the walking assist is immediately terminated. If the object sensors 191 to 194 of the lifting assist glove device 190 are still pressed to detect an object and the lifting end angle is not reached and the lifting assist is continued, walking is detected even if walking is detected. Until the object sensors 191 to 194 are turned off, it is determined that the lifting assist is selected while the object is being lifted and carried and walked, and the walking support operation is not started.

図43は、処理回路113の歩行支援の判断動作を説明するためのフローチャートである。歩行判断については、ステップs0からステップs1に移り、持ち上げアシストが継続されているとき、ステップs2で歩行の角度θL、θRを検出し、ステップs4で予め定める最小値θL01、θR01以上であって(θL01≦θL、θR01≦θR)、ステップs5で角度θL、θRが交互に逆方向であって、すなわち、左右が逆位相になって繰り返されるとき、ステップs3、s6、s7でステップs4、ステップs5を予め定める回数(たとえばrは複数の3回)繰り返して、歩行が繰り返されていると判断しても、ステップs8で、手袋スイッチがOFFになるまで、すなわち手袋装置190の物体センサ191〜194が物体を検出しているならば、運搬歩行で持ち上げアシストを選択していると判断して、歩行支援の動作には入らず、そうでなければステップs9で歩行支援の動作を行なう。さらにまた、歩行時の角度センサ67の波形が、前述のように、左右の大腿12で逆位相になって繰り返され、たとえば、足を振り上げた角度θが最大になったことを、前回値と比較して増加から減少に転じたことで歩行を判定する。このようにして最大になったことの回数をカウンタで積算し、予め定める回数である2〜3回繰り返されたことをカウンタの積算値で判断して、歩行が繰り返されていると判断する。その後、後述の図45に示されるように、カウンタの積算値の増加に従って、歩行のアシスト力を増加させることができる。 FIG. 43 is a flowchart for explaining the walking support determination operation of the processing circuit 113. Regarding the walking determination, when the process moves from step s0 to step s1 and the lifting assist is continued, the walking angles θL and θR are detected in step s2, and the minimum values θL01 and θR01 predetermined in step s4 or more ( θL01≤θL, θR01≤θR), when the angles θL and θR are alternately opposite in step s5, that is, when the left and right sides are repeated in opposite phases, steps s3, s6, and s7 are repeated in steps s4 and s5. Is repeated a predetermined number of times (for example, r is a plurality of three times), and even if it is determined that walking is repeated, in step s8, until the glove switch is turned off, that is, the object sensor 191 to 194 of the glove device 190. If is detecting an object, it is determined that the lifting assist is selected in the carrying walk, and the walking assist operation is not started. If not, the walking support operation is performed in step s9. Furthermore, as described above, the waveform of the angle sensor 67 during walking is repeated in opposite phases on the left and right thighs 12, and for example, the maximum angle θ at which the foot is swung up is set as the previous value. Walking is judged by the fact that the increase changes to the decrease in comparison. It is determined that walking is repeated by accumulating the maximum number of times in this way with a counter and determining that the number of times has been repeated 2-3 times, which is a predetermined number of times, based on the integrated value of the counter. After that, as shown in FIG. 45 described later, the walking assist force can be increased as the integrated value of the counter increases.

ステップs10で左右の角度センサ67で検出した振れ角度θL、θRが小さいなら(θL<θL01、θR<θR01)、ステップs14で左右角度が小さいことを表わすフラグをONとし、左右角度が小さい時間を計時するタイマをカウントアップし、その時間が予め定める時間W11aより長いと、ステップs16で歩行終了であり、歩行アシストを終了する。すなわち、左右の角度センサ67で検出した振れ角度θの差Δθ1(図41(2))が小さくて歩行が終了したことを検出すると、歩行支援を直ちに終了する。
ステップs10で左右の角度センサ67で検出した振れ角度θL、θRが大きいなら(θL01≦θL、θR01≦θR)、ステップs11でステップs14で左右角度が小さいことを表わすフラグをOFFとし、ステップs12で左右角度が小さい時間を計時するタイマを零にリセットして、ステップs9へ戻る。
If the runout angles θL and θR detected by the left and right angle sensors 67 in step s10 are small (θL <θL01, θR <θR01), the flag indicating that the left and right angles are small is turned ON in step s14, and the time when the left and right angles are small is set. When the timer for timing is counted up and the time is longer than the predetermined time W11a, the walking is finished in step s16 and the walking assist is finished. That is, when it is detected that the difference Δθ1 (FIG. 41 (2)) between the swing angles θ detected by the left and right angle sensors 67 is small and the walking is completed, the walking support is immediately terminated.
If the runout angles θL and θR detected by the left and right angle sensors 67 in step s10 are large (θL01 ≦ θL, θR01 ≦ θR), the flag indicating that the left and right angles are small in step s14 is turned off in step s11, and the flag indicating that the left and right angles are small is turned off in step s12. The timer for counting the time when the left-right angle is small is reset to zero, and the process returns to step s9.

図44〜図47は、処理回路113による歩行支援の動作を説明するためのフローチャートである。図44のステップs20からステップs21に移り、加速度・角速度センサ103によって検出される上下方向の加速度α1が最大になったことが判断されると、ステップs22へ進む。足が着地すると、上下方向の加速度α1は、その着地の衝撃で最大となる。これから着地しようとする遊脚の角度は、最大に振られてから振り戻されて、たとえば20°程度になっている。既に着地している支持脚は、振り下げられていて角度θが真下方向付近の0付近であり、最小値になっている。たとえば左足の角度θLがほぼ零であれば、ステップs23で左足が着地すれば、その左足が支持脚となり、右足が振り上げられて遊脚になる。ステップs24で右足が着地すれば、右足の角度θRがほぼ零であれば、ステップs25で右足が着地によって支持脚となる。 44 to 47 are flowcharts for explaining the operation of walking support by the processing circuit 113. The process proceeds from step s20 in FIG. 44 to step s21, and when it is determined that the vertical acceleration α1 detected by the acceleration / angular velocity sensor 103 is maximized, the process proceeds to step s22. When the foot lands, the vertical acceleration α1 becomes maximum due to the impact of the landing. The angle of the swing leg that is about to land is, for example, about 20 ° after being swung to the maximum and then swung back. The support leg that has already landed is swung down and the angle θ is near 0 near the direction directly below, which is the minimum value. For example, if the angle θL of the left foot is almost zero, if the left foot lands in step s23, the left foot becomes a support leg and the right foot is swung up to become a free leg. If the right foot lands in step s24 and the angle θR of the right foot is almost zero, the right foot becomes a supporting leg by landing in step s25.

ステップs22、s24で、角度θL、θRがいずれも大きい値であれば、ステップs26では、装着者10は歩行していなくて、両足が浮いており、走っていると判断し、安全のために歩行支援動作を停止する。 If the angles θL and θR are both large values in steps s22 and s24, it is determined that the wearer 10 is not walking and both feet are floating and running in step s26, and for safety. Stop the walking support operation.

図44のステップs23、s25の着地検出後、図45のステップs27以降に移り、ステップs2、s29で角度θL、θRの最大値が交互に検出されれば、ステップs27で零にリセットされていたカウンタの計数値qについて、ステップs30で1歩ずつ計数し、ステップs31で左右の支援力モーメントTLq、TRqを増加分ΔTずつ漸増してゆく。このような動作をステップs32で予め定める回数(たとえばqは複数の3回)だけ繰り返す。 After the landing is detected in steps s23 and s25 of FIG. 44, the process proceeds to step s27 and later in FIG. 45, and if the maximum values of the angles θL and θR are detected alternately in steps s2 and s29, the landing is reset to zero in step s27. The counter count value q is counted step by step in step s30, and the left and right support force moments TLq and TRq are gradually increased by an increase ΔT in step s31. Such an operation is repeated a predetermined number of times in step s32 (for example, q is a plurality of three times).

図45のステップs23から、図46のステップs33以降に移り、支持脚に支援力モーメントを与える。ステップs33で、着地を図39の時刻t10またはt20で検出後、支持脚の経過時間W71と遊脚の経過時間W81との計時を開始する。ステップs34で支持脚に、予め定める一定値の支援力モーメント(図39(4)のライン129a,128a)を与える。ステップs35では、支持脚の経過時間W71が支援力モーメントを出して支持している時間である予め定める時間Wc経過したかが判断され、そうであれば、予め定める時間Wc経過後、次のステップs36で支援力モーメントを支持脚の角度θに比例した値で、ステップs37で支持脚の角度θが0°になるまで、またはステップs38で遊脚が着地するまで、出力する。 From step s23 in FIG. 45 to step s33 and later in FIG. 46, a support force moment is applied to the support legs. In step s33, after the landing is detected at the time t10 or t20 in FIG. 39, the time counting between the elapsed time W71 of the support leg and the elapsed time W81 of the swing leg is started. In step s34, a predetermined constant value of the support force moment (lines 129a, 128a in FIG. 39 (4)) is applied to the support leg. In step s35, it is determined whether or not the predetermined time Wc, which is the time when the elapsed time W71 of the support leg outputs the support force moment and supports it, has elapsed. If so, after the predetermined time Wc elapses, the next step The support force moment is output in s36 as a value proportional to the angle θ of the support leg until the angle θ of the support leg becomes 0 ° in step s37 or until the swing leg lands in step s38.

図46のステップs37またはステップs38から、図47のステップs39に移り、遊脚に、予め定める一定値の振り上げ力モーメント(図39(4)のライン128b、129b)を与える。ステップs40では、遊脚の経過時間W81が予め定める時間Wd経過したかが判断され、そうであれば、予め定める時間Wd経過後、次のステップs41で振り上げ力モーメントを予め定める一定速度で減少させる。ステップs42で遊脚の角度θが予め定める角度(たとえば20°)になるまで、振り上げ力モーメントを出力する。 From step s37 or step s38 of FIG. 46, the process proceeds to step s39 of FIG. 47, and a predetermined constant value of swinging force moment (lines 128b and 129b of FIG. 39 (4)) is applied to the swing leg. In step s40, it is determined whether the elapsed time W81 of the swing leg has elapsed a predetermined time Wd. If so, after the predetermined time Wd elapses, the swing-up force moment is reduced at a predetermined constant speed in the next step s41. .. The swing-up force moment is output until the angle θ of the swing leg reaches a predetermined angle (for example, 20 °) in step s42.

図48は、処理回路113による持ち上げ動作のための上体判断処理の処理手順を示すフローチャートである。上体判断処理では、装着者10の姿勢情報を使って、股関節を曲げ、次に上体を起こそうとしているかどうかを判断している。処理回路113は、図34に示したステップD13が実行されると、ステップG11に移る。 FIG. 48 is a flowchart showing a processing procedure of the upper body determination processing for the lifting operation by the processing circuit 113. In the upper body determination process, the posture information of the wearer 10 is used to determine whether or not the hip joint is bent and then the upper body is to be raised. When step D13 shown in FIG. 34 is executed, the processing circuit 113 shifts to step G11.

ステップG11で、処理回路113は、股関節の検出角度θを演算して、股関節角速度ωを読込む。ステップG12で、処理回路113は、持ち上げアシスト動作開始ポイントを検出する。ステップG11で計算した股関節角速度ωがパラメータNo「41」の「屈曲側」を越えた位置を検出し、その位置を上体曲げ動作開始ポイントとする。ステップG13で、処理回路113は、持ち上げ動作開始のための開始スイッチとして働く物体センサ191〜194の出力による検出を待ち、その開始スイッチのONが検出されると、上体制御出力を開始し、予め定める持ち上げ終了角度に減少して到達した段階で、持ち上げアシストの上体制御を終了する(ステップG14〜G16)。 In step G11, the processing circuit 113 calculates the hip joint detection angle θ and reads the hip joint angular velocity ω. In step G12, the processing circuit 113 detects the lifting assist operation start point. A position where the hip joint angular velocity ω calculated in step G11 exceeds the “flexion side” of the parameter No. “41” is detected, and that position is set as the upper body bending operation start point. In step G13, the processing circuit 113 waits for detection by the output of the object sensors 191 to 194 that act as a start switch for starting the lifting operation, and when the ON of the start switch is detected, the upper body control output is started. When the lift end angle is reduced to a predetermined level and reached, the lift assist upper body control is terminated (steps G14 to G16).

持ち上げのタイミングは、加速度、および角速度の検出信号によって、作成する。持ち上げのタイミングは、後述の図50に示される加速度、および角加速度の検出信号によって、作成する。 The timing of lifting is created by the detection signals of acceleration and angular velocity. The lifting timing is created by the acceleration shown in FIG. 50 described later and the detection signal of the angular acceleration.

図49は、処理回路113による上体制御処理の処理手順を示すフローチャートである。処理回路113は、図35に示したステップD14が実行されると、ステップH11に移る。ステップH11では、処理回路113は、両脚に必要な、角度センサ67による股関節角度θに比例したアシストトルクを算出する。ステップH12では、その算出したアシストトルクを維持する。角度θが0になるとき、すなわち真上に起き上がったとき、大きな持ち上げアシストが作用すると、装着者10はバランスを崩しやすく、この状態を避けなければならない。そこで、前述のとおり、本発明に従えば、股関節角度θに比例したアシストトルクを算出するが、実施の他の形態では、1次関数でもよく、2次関数でもよい。 FIG. 49 is a flowchart showing a processing procedure of the upper body control processing by the processing circuit 113. When step D14 shown in FIG. 35 is executed, the processing circuit 113 shifts to step H11. In step H11, the processing circuit 113 calculates the assist torque required for both legs in proportion to the hip joint angle θ by the angle sensor 67. In step H12, the calculated assist torque is maintained. When the angle θ becomes 0, that is, when the person gets up straight up, if a large lifting assist is applied, the wearer 10 tends to lose his balance, and this state must be avoided. Therefore, as described above, according to the present invention, the assist torque proportional to the hip joint angle θ is calculated, but in other embodiments, it may be a linear function or a quadratic function.

図50は、処理回路113による持ち上げ支援動作を説明するためのフローチャートである。装着者10が持ち上げようとする物体を掴むことによって、ステップu3において持ち上げアシスト用手袋装置190の物体センサ191〜194が押されたままで、持ち上げ終了角度に達していない状態で、持ち上げアシストが継続されている場合は、ステップu1において歩行を検出しても、物体センサ191〜194がOFFになるまで、物体を持ち上げて運搬歩行している状態で、持ち上げアシストを選択しているとして、ステップu4の歩行のアシストには入らない。持ち上げ判断については、左右の角度センサ67でそれぞれ検出した角度θL、θRが、左右ほぼ同じであっても(θL=θR)、そうでなくて開脚して持ち上げるときであっても、ステップu2のように、腰が曲げられる方向に振れていて(前かがみの姿勢、θL02≦θL、θR02≦θR、ここで、θL02、θR02は、予め定める値である)、歩行アシストされてなくて、ステップu3で手袋スイッチSWがONである物体センサ191〜194が押されたことによって、ステップu4において、持ち上げアシストを開始する。ステップu5、ステップu6において、角度θL、θRが予め定める持ち上げ終了角度θL02、θR02未満になるか(θL<θL02、θR<θR02)、物体センサ191〜194がOFFで、ステップu8で持ち上げアシストを終了する。ステップu7において、検出角度θL、θRが、予め定める持ち上げ終了角度θL02、θR02以上であれば(θL02≦θL、θR02≦θR)、物体センサ191〜194がONの持ち上げ開始のトリガを保持してラッチする。 FIG. 50 is a flowchart for explaining the lifting support operation by the processing circuit 113. By grasping the object to be lifted by the wearer 10, the lifting assist is continued in the state where the object sensors 191 to 194 of the lifting assist glove device 190 are still pressed in step u3 and the lifting end angle is not reached. If this is the case, even if walking is detected in step u1, it is assumed that lifting assist is selected while the object is being lifted and carried and walking until the object sensors 191 to 194 are turned off. It does not include walking assistance. Regarding the lifting determination, even if the angles θL and θR detected by the left and right angle sensors 67 are almost the same on the left and right (θL = θR), or even when the legs are opened and lifted, step u2 Like, the hips are swinging in the bending direction (the posture of leaning forward, θL02 ≦ θL, θR02 ≦ θR, where θL02 and θR02 are predetermined values), and the walking is not assisted, and step u3. When the object sensors 191 to 194 in which the glove switch SW is ON are pressed, the lifting assist is started in step u4. In steps u5 and u6, whether the angles θL and θR are less than the predetermined lifting end angles θL02 and θR02 (θL <θL02, θR <θR02), the object sensors 191 to 194 are OFF, and the lifting assist is completed in step u8. To do. In step u7, if the detection angles θL and θR are equal to or greater than the predetermined lifting end angles θL02 and θR02 (θL02 ≦ θL, θR02 ≦ θR), the object sensors 191 to 194 hold the ON trigger to start lifting and latch. To do.

すなわち、持ち上げアシストについては、左右の角度センサ67で検出した角度θL、θRが、腰が曲げられる方向に振れていて、歩行アシストしていない場合で、手袋装置190の物体センサ191〜194が押されたことによって、持ち上げアシストを開始する。なお持ち上げアシストでは、予め定める持ち上げ力モーメントを出力する。予め定める持ち上げ終了角度になるか、物体センサ191〜194がOFFになると、持ち上げアシストを終了する。検出角度θL、θRが、たとえば零では、まっすぐ直立した角度であり、持ち上げるときには勢いがつくので、角度θL、θRが、0°では手前で切れる感じになる。したがって、持ち上げ終了角度θL02、θR02は、0°よりは少しのけぞった予め定める値、たとえば―20°を設定値とする。角度θは図31の右回りに正とし、―20°とは、180°を超える値となったときであり、真上を超えてのけぞる角度である。 That is, regarding the lifting assist, when the angles θL and θR detected by the left and right angle sensors 67 are swinging in the direction in which the waist is bent and the walking assist is not performed, the object sensors 191 to 194 of the glove device 190 are pushed. By doing so, the lifting assist is started. In the lifting assist, a predetermined lifting force moment is output. When the lifting end angle reaches a predetermined value or the object sensors 191 to 194 are turned off, the lifting assist is ended. When the detection angles θL and θR are zero, for example, they are straight and upright angles, and when they are lifted, they gain momentum. Therefore, when the detection angles θL and θR are 0 °, it feels like they are cut in front. Therefore, the lifting end angles θL02 and θR02 are set to predetermined values slightly smaller than 0 °, for example, −20 °. The angle θ is positive in the clockwise direction of FIG. 31, and −20 ° is when the value exceeds 180 °, which is an angle beyond directly above.

前述の本発明の実施の形態では、図50のステップu3における手袋スイッチがON、すなわち手袋装置190の物体センサ191〜194が物体を検出しているON信号で、持ち上げ開始を検出し、ステップu7における物体を検出しないOFF信号で持ち上げ終了を検出する。 In the above-described embodiment of the present invention, the glove switch in step u3 of FIG. 50 is turned on, that is, the object sensors 191 to 194 of the glove device 190 detect the start of lifting with an ON signal detecting an object, and step u7 The end of lifting is detected by the OFF signal that does not detect the object in.

これに対して、実施の他の形態では、手袋装置190の物体センサ191〜194を用いないで、持ち上げアシスト制御を実現し、できるだけシンプルなシステムにして、手袋装置190を使うのが煩わしいとか、物体センサ191〜194が故障するなどの問題を解決する。手袋装置190を使用しない実施の第1の形態では、処理回路113は、図50のステップu3に代えて、図60のフローチャートを実行する。ステップu75から次のステップu76において、歩行の着地を検出した同じ加速度・角速度センサ103の出力に応答し、上下方向の加速度α1が予め定める第1の閾値(たとえば1.15G)を超えたら、また、予め定める第2の閾値(たとえば0.85G)以下になったら、持ち上げ時の上下方向の動き開始とする。ステップu77では、歩行時の着地においても、加速度・角速度センサ103からは、上下方向の加速度α1が得られるので、歩行していない状態を検出した後、持ち上げアシストのための検出と判断する。また、物にぶつかったりしたときにも上下方向の加速度α1が得られるので、前後方向の加速度α2や左右方向の加速度α3が検出されていない第3の閾値(たとえば0.15G)以下の条件下の範囲(たとえば−0.15G〜0.15G)内で、持ち上げアシストのための検出とする。 On the other hand, in another embodiment, it is troublesome to use the glove device 190 by realizing the lifting assist control without using the object sensors 191 to 194 of the glove device 190 and making the system as simple as possible. It solves problems such as failure of object sensors 191 to 194. In the first embodiment without the glove device 190, the processing circuit 113 executes the flowchart of FIG. 60 instead of step u3 of FIG. In step u75 to the next step u76, when the vertical acceleration α1 exceeds a predetermined threshold value (for example, 1.15G) in response to the output of the same acceleration / angular velocity sensor 103 that detects the landing of walking, When the value becomes equal to or less than a predetermined second threshold value (for example, 0.85 G), the vertical movement at the time of lifting is started. In step u77, even when landing during walking, the acceleration / angular velocity sensor 103 can obtain the acceleration α1 in the vertical direction. Therefore, after detecting the non-walking state, it is determined that the detection is for lifting assist. Further, since the acceleration α1 in the vertical direction can be obtained even when the vehicle hits an object, the condition below the third threshold value (for example, 0.15G) in which the acceleration α2 in the front-rear direction and the acceleration α3 in the left-right direction are not detected. Within the range of (for example, −0.15G to 0.15G), the detection is for lifting assist.

手袋装置190を使用しない実施の形態では、ステップu76、u77に、さらにAND条件で、ステップu78において、加速度・角速度センサ103によって検出した左右方向の軸線まわりの角速度ω3が、予め定める第1の角速度閾値(たとえば300°/s)を超えたら、また第2の角速度閾値(たとえば−300°/s)以下になったら、すなわち負の絶対値が大きくなったら、持ち上げ時の腰の回転の動きが生じたものと検出する。このように、持ち上げる場合の図31における時計回り以外に、反時計回りの逆モーションになることもあるので、反時計回りである負の絶対値が大きいときも検出して、負である第2の角速度閾値による構成をも実現する。 In the embodiment in which the glove device 190 is not used, in step u76 and u77, and in step u78 under AND conditions, the angular velocity ω3 around the axis in the left-right direction detected by the acceleration / angular velocity sensor 103 is a predetermined first angular velocity. When the threshold value (for example, 300 ° / s) is exceeded, and when the angular velocity threshold value (for example, -300 ° / s) or less is exceeded, that is, when the negative absolute value becomes large, the rotational movement of the waist during lifting is increased. Detect as having occurred. In this way, in addition to the clockwise direction in FIG. 31 when lifting, a counterclockwise reverse motion may occur. Therefore, even when the negative absolute value, which is counterclockwise, is large, it is detected and the second is negative. The configuration based on the angular velocity threshold value is also realized.

ステップu79では、歩行時にも角速度ωが得られるので、歩行していない状態での検出とする。また、物にぶつかったりしたときにも角速度ωが得られるので、上下軸線まわりの角速度ω2や前後軸線まわりの角速度ω3が、予め定める第3の角速度閾値(たとえば300°/s)を超えないで、また予め定める第4の角速度閾値(たとえば−300°/s)以下にならない条件下での検出とする。 In step u79, since the angular velocity ω can be obtained even when walking, the detection is performed in a non-walking state. In addition, since the angular velocity ω can be obtained even when the object is hit, the angular velocity ω2 around the vertical axis and the angular velocity ω3 around the front-rear axis do not exceed a predetermined third angular velocity threshold value (for example, 300 ° / s). In addition, the detection is performed under a condition that does not fall below a predetermined fourth angular velocity threshold value (for example, −300 ° / s).

ステップu76〜u79に、さらにAND条件で、ステップu80では、さらにAND条件で、左右の角度センサ67で検出した角度が予め定める閾値である体幹11が前かがみになっている角度(たとえば10度〜90度)の範囲内であれば、ステップu82で、手袋装置190の物体センサ191〜194が物体を検出しているON信号と等価である持ち上げ開始のトリガ信号を出力し、図50のステップu4へ移る。前述のステップu76〜u80の判断が否定であれば、ステップu81で、前記ON信号のトリガ信号をOFFとし、ステップu76へ戻る。 In steps u76 to u79, further under AND conditions, and in step u80, further under AND conditions, the angle at which the trunk 11 is leaning forward (for example, 10 degrees to 10 degrees), which is a predetermined threshold for the angle detected by the left and right angle sensors 67. If it is within the range of 90 degrees), in step u82, the object sensors 191 to 194 of the glove device 190 output a trigger signal for lifting start, which is equivalent to the ON signal for detecting the object, and step u4 in FIG. Move to. If the determination in steps u76 to u80 is negative, the trigger signal of the ON signal is turned off in step u81, and the process returns to step u76.

図50のステップu7aでは、手袋装置190の物体センサ191〜194がOFF信号が出力され、手袋装置190がない実施の形態では、このOFF信号と等価である持ち上げ終了のトリガ信号は、左右の電動モータ64の角度θが、予め定める持ち上げ終了角度(たとえば、−20°)を超えたとき、得られ、持ち上げ終了とする。 In step u7a of FIG. 50, the object sensors 191 to 194 of the glove device 190 output an OFF signal, and in the embodiment without the glove device 190, the lifting end trigger signal equivalent to this OFF signal is the left and right electric motors. When the angle θ of the motor 64 exceeds a predetermined lifting end angle (for example, −20 °), the lifting end is obtained.

本発明の実施のさらに他の形態では、持ち上げのタイミングを、加速度の検出信号に代えて、電動モータ64の電流(トルク)を電流検出器で検出し、その検出信号によって、作成する構成であってもよい。特に電動モータ64の定格容量が小さく、出力トルクが小さい構成では、負荷電流の変動が大きく、検出が確実となり、有利である。 In still another embodiment of the present invention, the lifting timing is created by detecting the current (torque) of the electric motor 64 with a current detector instead of the acceleration detection signal and using the detection signal. You may. In particular, in a configuration in which the rated capacity of the electric motor 64 is small and the output torque is small, the load current fluctuates greatly, and detection is reliable, which is advantageous.

図51は、処理回路113による持ち下げブレーキ動作のための上体判断処理の処理手順を示すフローチャートである。上体判断処理では、装着者10の姿勢情報を使って、股関節を曲げ、次に上体を前へ倒そうとしているかどうかを判断している。処理回路113は、図34に示したステップD13が実行されると、ステップG11aに移る。 FIG. 51 is a flowchart showing a processing procedure of the upper body determination processing for the lifting brake operation by the processing circuit 113. In the upper body determination process, the posture information of the wearer 10 is used to determine whether or not the hip joint is bent and then the upper body is to be tilted forward. When step D13 shown in FIG. 34 is executed, the processing circuit 113 shifts to step G11a.

ステップG11aで、処理回路113は、股関節の検出角度θを演算して、股関節角速度ωを読込む。ステップG12aで、処理回路113は、持ち下げアシスト動作開始ポイントを検出する。ステップG13aで、処理回路113は、予め定める値以上に、持ち下げ速度が出ていることを検出する。ステップG14aで、持ち下げ時間終了か、持ち上げアシスト開始か、歩行アシスト開始かを判断する。ステップG14aで持ち下げ時間終了であれば、ステップG15aで、ブレーキ力を零として、持ち下げアシストの上体制御を終了する。ステップG14aで持ち下げ時間終了でなければ、ステップG16aで、持ち下げアシストのために、予め定めるブレーキ力を出す。 In step G11a, the processing circuit 113 calculates the hip joint detection angle θ and reads the hip joint angular velocity ω. In step G12a, the processing circuit 113 detects the lifting assist operation start point. In step G13a, the processing circuit 113 detects that the lifting speed is higher than the predetermined value. In step G14a, it is determined whether the lifting time ends, the lifting assist starts, or the walking assist starts. If the lifting time ends in step G14a, the braking force is set to zero in step G15a, and the upper body control of the lifting assist ends. If the lifting time is not completed in step G14a, a predetermined braking force is applied in step G16a to assist the lifting.

図52は、処理回路113による持ち下げブレーキ支援制御処理の処理手順を示すフローチャートである。処理回路113は、図34に示したステップD14が実行されると、ステップu20に移る。持ち下げブレーキアシストについては、ステップu22において左右の角度センサ67で検出した角度が、腰が曲げられる方向に振れていて、ステップu21において歩行アシストしていなくて、ステップu23において手袋装置190の物体センサ191〜194が押されていなくて、ステップu24、ステップu25において左右の角度センサ67で検出した角度より算出した角速度ωL、ωRが持ち下げ方向に予め定める角速度ωL01、ωR01より出ていることよって(ωL01≦ωL、ωR01≦ωR)、持ち下げブレーキアシストを開始する。 FIG. 52 is a flowchart showing a processing procedure of the lifting brake support control processing by the processing circuit 113. When step D14 shown in FIG. 34 is executed, the processing circuit 113 shifts to step u20. Regarding the lifting brake assist, the angle detected by the left and right angle sensors 67 in step u22 is swinging in the direction in which the waist is bent, the walking assist is not performed in step u21, and the object sensor of the glove device 190 in step u23. Since 191 to 194 are not pressed, the angular velocities ωL and ωR calculated from the angles detected by the left and right angle sensors 67 in steps u24 and u25 are out of the angular velocities ωL01 and ωR01 predetermined in the lifting direction ( ωL01 ≦ ωL, ωR01 ≦ ωR), and the lifting brake assist is started.

当初は予め定めるブレーキ力を出して、計時した時間W1が予め定める持ち下げ時間W01後には(W01≦W1)、ブレーキ力を0として終了する。ステップu28、u29における持ち上げアシストや歩行アシストが開始されると、持ち下げブレーキアシストは、すぐに終了する。 Initially, a predetermined braking force is output, and after the timed time W1 is the predetermined lifting time W01 (W01 ≦ W1), the braking force is set to 0 and the process ends. When the lifting assist or walking assist in steps u28 and u29 is started, the lifting brake assist ends immediately.

実施の他の形態では、手袋装置190を使用せず、加速度・角速度センサ103の出力によって、装着者の体幹の加速度、角速度を検出し、処理回路113は、加速度・角速度センサ103からの出力に応答し、検出された加速度または角速度が、物体の持ち下げブレーキ支援の開始に対応する値であるとき、左右の駆動源60によって、体幹11と各大腿12との相対的な角度が減少して持ち下げる方向に作用しているモーメントを制限するように、持ち下げブレーキ力モーメントを与える。したがって、手袋装置190、物体センサ191〜194を使用せず、装着者の体幹11の加速度、角速度を検出して、装着者10の体幹11のたとえば上下方向の加速度α1を検出し、または体幹11のたとえば左右方向の軸線まわりの角速度ω3を検出し、または体幹11のたとえば左右方向の軸線まわりの速度を検出する。加速度α1、角速度ω3または角度の値の範囲によって、持ち下げ時のたとえば上下方向の動きの開始を判断することができ、またさらに、それらの終了を判断することができる。体幹11の角度を角度センサで検出して、持ち下げブレーキ力モーメントを与えるように構成することもできる。このように、持ち下げブレーキ支援でも、手袋装置190を用いなくても、持ち下げ速度が予め設定された速度が出ていることで持ち下げブレーキ支援ができる。 In another embodiment, without using the glove device 190, the acceleration / angular velocity of the wearer's trunk is detected by the output of the acceleration / angular velocity sensor 103, and the processing circuit 113 outputs from the acceleration / angular velocity sensor 103. In response to, the left and right drive sources 60 reduce the relative angle between the trunk 11 and each thigh 12 when the detected acceleration or angular velocity is a value corresponding to the initiation of the lifting brake assist of the object. Then, a lifting braking force moment is given so as to limit the moment acting in the lifting direction. Therefore, without using the glove device 190 and the object sensors 191 to 194, the acceleration and angular velocity of the wearer's trunk 11 are detected, and for example, the vertical acceleration α1 of the wearer's trunk 11 is detected, or For example, the angular velocity ω3 around the axis in the left-right direction of the trunk 11 is detected, or the velocity of the trunk 11 around the axis in the left-right direction, for example, is detected. From the range of acceleration α1, angular velocity ω3, or angular value, it is possible to determine, for example, the start of vertical movement during lifting, and further determine the end of them. It is also possible to detect the angle of the trunk 11 with an angle sensor and give a lifting braking force moment. As described above, even with the lifting brake support, the lifting brake support can be performed by setting the lifting speed to a preset speed without using the glove device 190.

手袋装置190を使用せずに持ち下げブレーキ力モーメントを与える、この実施の形態では、処理回路113は、図52のステップu23において、前述の図60のフローチャートの動作を、前述と同様に実行する。図52のステップu29aでは、図50のステップu7aと同様な前述の動作が実行される。 In this embodiment, in which the lifting braking force moment is applied without using the glove device 190, the processing circuit 113 executes the operation of the flowchart of FIG. 60 described above in step u23 of FIG. 52 in the same manner as described above. .. In step u29a of FIG. 52, the same operation as in step u7a of FIG. 50 is executed.

図53は、処理回路113による中腰判断処理の処理手順を示すフローチャートである。中腰判断処理では、装着者10の姿勢情報を使って中腰姿勢を判断する。処理回路113は、図34に示したステップD15が実行されると、ステップK11に移る。 FIG. 53 is a flowchart showing a processing procedure of the middle waist determination processing by the processing circuit 113. In the mid-waist determination process, the mid-waist posture is determined using the posture information of the wearer 10. When step D15 shown in FIG. 34 is executed, the processing circuit 113 shifts to step K11.

ステップK11で、処理回路113は、股関節の検出角度θを演算して、股関節角速度ωを読込む。ステップK12で、処理回路113は、予め定める中腰角度になり、予め定める経過時間を過ぎたことを検出する。ステップK13で、中腰角度が終了か、歩行アシストが開始か、持ち上げアシストが開始か、持ち下げブレーキアシストが開始かを判断する。ステップK13で、中腰角度が終了、歩行アシストが開始、持ち上げアシストが開始、持ち下げブレーキアシストが開始のいずれでもなければ、中腰アシスト制御を維持する。ステップK13で、中腰角度が終了、歩行アシストが開始、持ち上げアシストが開始、持ち下げブレーキアシストが開始のいずれかであれば、中腰アシスト制御を終了する。 In step K11, the processing circuit 113 calculates the hip joint detection angle θ and reads the hip joint angular velocity ω. In step K12, the processing circuit 113 reaches the predetermined mid-waist angle and detects that the predetermined elapsed time has passed. In step K13, it is determined whether the mid-waist angle is finished, the walking assist is started, the lifting assist is started, or the lifting brake assist is started. In step K13, if the mid-waist angle ends, the walking assist starts, the lifting assist starts, and the lifting brake assist does not start, the mid-waist assist control is maintained. In step K13, if the middle waist angle ends, the walking assist starts, the lifting assist starts, or the lifting brake assist starts, the middle waist assist control ends.

図54は、処理回路113による中腰制御処理の処理手順を示すフローチャートである。処理回路113は、図34に示したステップD16が実行されると、ステップL11に移る。ステップL11では、中腰保持角度を、それまでの角度センサ67で検出した角度の平均値を算出する。 FIG. 54 is a flowchart showing a processing procedure of the middle waist control processing by the processing circuit 113. When step D16 shown in FIG. 34 is executed, the processing circuit 113 shifts to step L11. In step L11, the mid-waist holding angle is calculated as the average value of the angles detected by the angle sensor 67 up to that point.

処理回路113によるステップL11では、中腰開始後、中腰保持トルクは、中腰保持角度より深くなった角度に比例した予め定めるばね力で、出力される。このばね力のばね定数は、予め定める経過時間内で、中腰角度の変化幅が予め定める角度変化幅より大きい場合は、ばね定数は予め定める値から比例して小さくして零とし、中腰アシストを効かないようにできる。 In step L11 by the processing circuit 113, after the start of the middle waist, the middle waist holding torque is output with a predetermined spring force proportional to the angle deeper than the middle waist holding angle. If the change width of the mid-waist angle is larger than the predetermined angle change width within the predetermined elapsed time, the spring constant of this spring force is reduced proportionally from the predetermined value to zero, and the mid-waist assist is performed. You can prevent it from working.

図55は、処理回路113の中腰支援動作を示すフローチャートである。処理回路113は、ステップu40からステップu41〜u43において、持ち上げ支援、持ち下げブレーキ支援、歩行支援がなされていない場合、ステップu44において、下肢、したがって大腿12を直立した状態で、左右の各角度センサ67で検出した角度θ40iがいずれも、腰が曲げられる方向に振れていて(θ40i≦0)、かつ予め定める中腰角度θ40以上になり(θ40≦θ40i)、ステップu45において、予め定める経過時間W40(たとえば3秒間)を過ぎて継続されると、ステップu46において、予め定める中腰支援を開始する。こうして、中腰アシスト動作については、左右の角度センサ67で検出した角度が、腰が曲げられる方向に振れていて、持ち上げアシストや持ち下げブレーキアシストや歩行アシストがなされていない場合で、予め定める中腰角度になり、予め定める経過時間を過ぎると、予め定める中腰アシストを開始する。 FIG. 55 is a flowchart showing the mid-waist support operation of the processing circuit 113. In steps u40 to u41 to u43, the processing circuit 113 provides left and right angle sensors with the lower limbs, and thus the thighs 12, upright in step u44 when lifting support, lifting brake support, and walking support are not provided. All of the angles θ40i detected in 67 are swinging in the direction in which the hips are bent (θ40i ≦ 0), and the mid-waist angle θ40 or more (θ40 ≦ θ40i). If it is continued after (for example, 3 seconds), in step u46, the predetermined mid-waist support is started. In this way, regarding the mid-waist assist operation, when the angle detected by the left and right angle sensors 67 is swinging in the direction in which the waist is bent and lifting assist, lifting brake assist, or walking assist is not performed, a predetermined mid-waist angle is obtained. When the predetermined elapsed time has passed, the predetermined mid-waist assist is started.

図56は図55のステップu46において実行される処理回路113の中腰支援動作を示すフローチャートであり、図57は予め定める経過時間W42(たとえば3秒間)内における装着者10の各検出角度に対応する姿勢を示すスケルトン図であり、その期間W42においてθmaxは最大値を、θminは最小値をそれぞれ示し、図58は平均値θaveを示す一部のスケルトン図である。中腰支援動作中、ステップu61において、中腰保持角度を、経過時間W42内で、それまでの角度センサ67で計測された角度θ42jの平均値θaveとする。iは、時間W42内のサンプリング角度検出回数であり、1〜pの自然数である。

Figure 2021094654
FIG. 56 is a flowchart showing a mid-waist support operation of the processing circuit 113 executed in step u46 of FIG. 55, and FIG. 57 corresponds to each detection angle of the wearer 10 within a predetermined elapsed time W42 (for example, 3 seconds). It is a skeleton diagram showing a posture, in which θmax shows a maximum value and θmin shows a minimum value in the period W42, and FIG. 58 is a partial skeleton diagram showing an average value θave. During the mid-waist support operation, in step u61, the mid-waist holding angle is set to the average value θave of the angles θ42j measured by the angle sensor 67 up to that point within the elapsed time W42. i is the number of times the sampling angle is detected within the time W42, and is a natural number from 1 to p.
Figure 2021094654

たとえば、この中腰保持角度は、予め定める時間W42である3秒以上で予め定める角度θ42jである10°以上曲げていたとすると、その時間W42の平均の中腰角度θaveとする。中腰支援動作は、ステップu62において、角度変化幅Δ42jを演算する。

Δθ42j = θ42j ― θave …(4)
For example, if the mid-waist holding angle is bent by 10 ° or more, which is a predetermined angle θ42j in 3 seconds or more, which is a predetermined time W42, the average mid-waist angle θave of that time W42 is used. In the middle waist support operation, the angle change width Δ42j is calculated in step u62.

Δθ42j = θ42j ―θave… (4)

ステップu63において、検出角度θ42jがその平均角度θave以下の角度(θave≦θ40j)になったとき、ステップu64では、予め定めるばね定数k43を設定して、ステップd25において、中腰支援力モーメントT42jが、次のとおり、演算される。

T42j = k43・Δθ42j …(5)
In step u63, when the detection angle θ42j becomes an angle (θave ≦ θ40j) equal to or less than the average angle θave, in step u64, a predetermined spring constant k43 is set, and in step d25, the mid-waist support force moment T42j is set. It is calculated as follows.

T42j = k43 ・ Δθ42j… (5)

ステップu63において、検出角度θ42jがその平均角度θaveより深い角度(θave≦θ40j)になったとき、ステップu66に移り、角度変化幅Δ42jが予め定める角度変化幅Δ43以上(Δ43≦Δ42j)であることが判断される。ステップu67で、角度変化幅Δ42jが予め定める角度変化幅Δ43以上である状態が予め定める経過時間W43だけ継続すると、ステップu68では、中腰支援力モーメントのためのばね定数k44jが演算される。 In step u63, when the detection angle θ42j becomes a deeper angle (θave ≦ θ40j) than the average angle θave, the process proceeds to step u66, and the angle change width Δ42j is equal to or greater than the predetermined angle change width Δ43 (Δ43 ≦ Δ42j). Is judged. In step u67, if the state in which the angle change width Δ42j is equal to or greater than the predetermined angle change width Δ43 continues for the predetermined elapsed time W43, in step u68, the spring constant k44j for the mid-waist support force moment is calculated.

図59は、処理回路113による中腰支援動作におけるばね定数k44jの特性を示すグラフである。このばね力のばね定数k44jは、予め定める経過時間W43内で、中腰角度θ42jの変化幅Δ42jが予め定める角度変化幅Δ43以上であるとき(Δθ42j ≦ Δ43)、その差Δ423(=Δ42j―Δ43)に依存して、図59のように、予め定める値k43から1次関数116(図59)で小さくして零とし、中腰支援動作を効かないようにする。
k44j = k43(1−Δθ42j/Δ43) …(6)

中腰支援力モーメントT42jは、次のとおり、演算される。

T42j = k44j・Δθ42j …(7)
FIG. 59 is a graph showing the characteristics of the spring constant k44j in the mid-waist support operation by the processing circuit 113. The spring constant k44j of this spring force is the difference Δ423 (= Δ42j−Δ43) when the change width Δ42j of the mid-waist angle θ42j is equal to or more than the predetermined angle change width Δ43 within the predetermined elapsed time W43 (Δθ42j ≦ Δ43). As shown in FIG. 59, the value k43 is reduced from the predetermined value k43 to zero by the linear function 116 (FIG. 59) so that the mid-waist support operation is not effective.
k44j = k43 (1-Δθ42j / Δ43)… (6)

The mid-waist support force moment T42j is calculated as follows.

T42j = k44j · Δθ42j… (7)

こうして、中腰支援力モーメントT42jは、式(7)のとおり、変化幅Δθ42jに比例して起き上がる力を発生する。この比例する力の定数をばね定数k44jとし、たとえば、変化幅Δθ42jが90°のときにフルにアシストするとして、中腰支援力モーメントT42jによって、10kgの物体を持ち上げる力を発生するように構成する。 In this way, the mid-waist support force moment T42j generates a force that rises in proportion to the change width Δθ42j as shown in the equation (7). The constant of this proportional force is set to the spring constant k44j, and for example, assuming that the change width Δθ42j is 90 ° and the force is fully assisted, the mid-waist support force moment T42j is configured to generate a force for lifting an object of 10 kg.

このばね定数k44jは、予め定める3秒間での中腰角度の変化幅Δθ42j、すなわち、図57における(θmax−θmin)とするとき、この値Δθ42jが小さくて姿勢変化が小さいと、ばね定数k44jが大きくなり、硬く感じる支援にする。またこの値k44jが大きくて姿勢変化が大きいと、柔らかい支援にする。 The spring constant k44j has a predetermined change width Δθ42j of the mid-waist angle in 3 seconds, that is, (θmax−θmin) in FIG. 57. If this value Δθ42j is small and the posture change is small, the spring constant k44j is large. Make it a support that feels stiff. Further, when this value k44j is large and the posture change is large, soft support is provided.

前述のステップu64、u65のとおり、検出角度θ42jがその平均角度θave以下の角度では、ばね定数k44jは、図59のように、ライン116aで示される一定値である。 As in steps u64 and u65 described above, when the detection angle θ42j is equal to or less than the average angle θave, the spring constant k44j is a constant value shown by the line 116a as shown in FIG. 59.

図55を参照して、ステップu47において、左右の各角度センサ67で検出した角度θ40iがいずれも、予め定める中腰角度θ40未満になり、予め定める中腰終了角度になるか、ステップu48〜ステップu50において、歩行アシストが開始されるか、持ち上げアシストが開始されるか、持ち下げブレーキアシストが開始されると、中腰アシストを終了する。予め定める各値は、ハンディ端末装置150のキー入力によって設定される。 With reference to FIG. 55, in step u47, the angles θ40i detected by the left and right angle sensors 67 are all less than the predetermined mid-waist angle θ40 and become the predetermined mid-waist end angle, or in steps u48 to u50. , When the walking assist is started, the lifting assist is started, or the lifting brake assist is started, the mid-waist assist is ended. Each predetermined value is set by key input of the handy terminal device 150.

図61は本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置501を装着者10に装着した状態を示す正面図であり、図62は装着型支援ロボット装置501の装着状態を示す側面図である。図63は装着型支援ロボット装置501の駆動源60付近を示す正面図であり、図64は装着型支援ロボット装置501の駆動源60付近を示す側面図であり、図65は装着型支援ロボット装置501の駆動源60付近を示す平面図である。図61〜65に示される装着型支援ロボット装置501は、前述の図1、図2などの実施の形態に類似するが、特に、上アーム70aのように、前後方向の軸線まわりの角変位自在である受動回転軸73(図1、図2)をなくして剛性とした構成とする。下アーム80にある前後方向の軸まわりの受動回転軸83によって、上肢を左右方向に側屈することができるので、前後方向の軸線まわりの角変位自在である受動回転軸73(図1、図2)を省略して、図61、図62に示される装着型支援ロボット装置501の上アーム70aのように、剛性とした構成であってもよい。 FIG. 61 is a front view showing a state in which the wearable support robot device 501, which is another embodiment of the present invention, is mounted on the wearer 10, and FIG. 62 is a side view showing a state in which the wearable support robot device 501 is mounted. Is. FIG. 63 is a front view showing the vicinity of the drive source 60 of the wearable support robot device 501, FIG. 64 is a side view showing the vicinity of the drive source 60 of the wearable support robot device 501, and FIG. 65 is a side view showing the vicinity of the drive source 60 of the wearable support robot device 501. It is a top view which shows the vicinity of the drive source 60 of 501. The wearable assistive robot device 501 shown in FIGS. 61 to 65 is similar to the above-described embodiments of FIGS. 1 and 2, but in particular, like the upper arm 70a, the angular displacement around the axis in the front-rear direction is flexible. The passive rotating shaft 73 (FIGS. 1 and 2), which is the above, is eliminated to make the configuration rigid. Since the upper limbs can be laterally bent in the left-right direction by the passive rotation shaft 83 around the axis in the front-rear direction on the lower arm 80, the passive rotation shaft 73 (FIGS. 1 and 2) that can be angularly displaced around the axis in the front-rear direction. ) May be omitted, and the configuration may be rigid as in the upper arm 70a of the wearable support robot device 501 shown in FIGS. 61 and 62.

上アーム70aは、直線形状でなく、装着者10の体型に沿うように、装着者10側に凸に弯曲した形状でもよい。 The upper arm 70a may not have a linear shape but may have a shape that is convexly curved toward the wearer 10 so as to follow the body shape of the wearer 10.

体幹下部保持具30の側部32である腰後方フレームは、アルミニウムなどの金属製の板形状でもよいが、合成樹脂製のパイプ構造などで実現されてもよい。パイプ構造とすることによって、軽量化と強度の向上を図ることができる。 The waist rear frame, which is the side portion 32 of the lower trunk holder 30, may be in the shape of a metal plate such as aluminum, but may be realized by a pipe structure made of synthetic resin or the like. By adopting a pipe structure, weight reduction and strength improvement can be achieved.

図66は本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置551を装着者10に装着した状態を示す正面図であり、図67は装着型支援ロボット装置551の装着状態を示す側面図である。図66、図67に示される装着型支援ロボット装置551は、前述の図30Dの実施の形態に類似し、さらに、前述の図61〜図65の実施の形態と同様に構成される。上アーム470には、前述の受動回転軸73が省略される。 FIG. 66 is a front view showing a state in which the wearable support robot device 551, which is another embodiment of the present invention, is mounted on the wearer 10, and FIG. 67 is a side view showing a state in which the wearable support robot device 551 is mounted. Is. The wearable support robot device 551 shown in FIGS. 66 and 67 is similar to the embodiment of FIG. 30D described above, and is further configured in the same manner as the embodiment of FIGS. 61 to 65 described above. The above-mentioned passive rotation shaft 73 is omitted from the upper arm 470.

図68は本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置601を装着者10に装着した状態を示す正面図であり、図69は装着型支援ロボット装置601の装着状態を示す側面図であり、図70は装着型支援ロボット装置601の装着状態を示す背面図である。この実施の形態は、前述の図61、図62およびその他の実施の各形態に類似するが、注目すべきは、上アーム70に代えて、斜線を施して示す面状フレーム602が使用される。面状フレーム602は、体幹上部を少なくとも部分的に覆い、たとえば体幹上部の左右の腋窩(わきのした)の下方の側部から背部にわたって覆う曲面状に形成された部材である。面状フレーム602には、第1受動回転軸91が設けられ、体幹下部保持具230に連結される構成は、図61、図62およびその他の実施の形態と同様である。面状フレーム602は、図70に示されるとおり、肩ベルト21、胸ベルト22に連結され、前述の背ベルト23、保護具36の働きを果たし、腰ベルト33に連結され、また駆動源60に連結されることは、前述の上アーム70に関連する構成と同様である。面状フレーム602は、たとえば、繊維強化プラスチックなどの合成樹脂製であってもよく、剛性である。 FIG. 68 is a front view showing a state in which the wearable support robot device 601 according to another embodiment of the present invention is mounted on the wearer 10, and FIG. 69 is a side view showing the mounted state of the wearable support robot device 601. FIG. 70 is a rear view showing the mounted state of the wearable support robot device 601. This embodiment is similar to FIGS. 61, 62 and other embodiments described above, but it should be noted that instead of the upper arm 70, a beveled planar frame 602 is used. .. The planar frame 602 is a curved member that covers at least a part of the upper part of the trunk, for example, from the lower side to the back of the left and right axillae (armpits) of the upper part of the trunk. The planar frame 602 is provided with the first passive rotation shaft 91, and the configuration in which the first passive rotation shaft 91 is connected to the lower trunk holder 230 is the same as in FIGS. 61, 62 and other embodiments. As shown in FIG. 70, the planar frame 602 is connected to the shoulder belt 21 and the chest belt 22, serves as the back belt 23 and the protective device 36 described above, is connected to the waist belt 33, and is connected to the drive source 60. The connection is the same as the configuration related to the upper arm 70 described above. The planar frame 602 may be made of a synthetic resin such as a fiber reinforced plastic, and is rigid.

図71は、本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置631を装着者10に装着した状態を示す背面図である。この実施の形態は、前述の図68〜図70の実施の形態に類似するが、注目すべきは、斜線を施して示す面状フレーム633は、装着者の体幹11の腹部に対応した背部までを、図70の実施の形態に比べて、広く覆う。これによって、駆動源60の力モーメントを体幹11と大腿12との間に、確実に伝達でき、支援される装着者10の動作をさらに円滑にできる。 FIG. 71 is a rear view showing a state in which the wearable support robot device 631, which is another embodiment of the present invention, is mounted on the wearer 10. This embodiment is similar to the above-described embodiment of FIGS. 68 to 70, but it should be noted that the slanted planar frame 633 corresponds to the abdomen of the wearer's trunk 11. Covers more widely than in the embodiment of FIG. 70. As a result, the force moment of the drive source 60 can be reliably transmitted between the trunk 11 and the thigh 12, and the supported movement of the wearer 10 can be further smoothed.

図72は本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置651を装着者10に装着した状態を示す正面図であり、図73は装着型支援ロボット装置651の装着状態を示す側面図である。図74は装着型支援ロボット装置651の面状フレーム653の左側部を示す正面図であり、図75は装着型支援ロボット装置651の面状フレーム653の左側面図であり、図76は装着型支援ロボット装置651の面状フレーム653の平面図である。図74、図76は、左右対称に構成される面状フレーム653のほぼ左半分を示す。図72〜76に示される装着型支援ロボット装置651は、前述の図30、図30D,図66、図67の実施の形態に類似し、さらに、前述の図68〜71の実施の形態と同様に構成される。面状フレーム653は、上フレーム654と下フレーム655とが背後でたとえば背板と呼ぶことができる連結部材656によって連結される。上フレーム654と下フレーム655とは、装着者の側部に配置された上アーム70bによって連結されてもよいが、上アーム70bは省略されてもよい。上フレーム654は、肩ベルト21(図74)に連結され、また前述の上アーム70と同様に、第1受動回転軸91によって胸ベルト22(図75)に連結される。下フレーム655は、駆動源60の駆動軸または駆動源本体のいずれか一方に連結され、いずれか他方は下腹ベルト234(図75)に連結される。支持アーム455は、下フレーム655に固定されてもよいが、省略されてもよい。連結部材656は、前述の図10に関連して説明した調整機構58と同様に構成されてもよい。図72〜76のその他の構成は、前述の実施の形態に類似する。 FIG. 72 is a front view showing a state in which the wearable support robot device 651, which is another embodiment of the present invention, is mounted on the wearer 10, and FIG. 73 is a side view showing a state in which the wearable support robot device 651 is mounted. Is. 74 is a front view showing the left side portion of the planar frame 653 of the wearable support robot device 651, FIG. 75 is a left side view of the planar frame 653 of the wearable support robot device 651, and FIG. 76 is a wearable type. It is a top view of the planar frame 653 of the support robot device 651. 74 and 76 show substantially the left half of the symmetrically configured planar frame 653. The wearable assistive robot device 651 shown in FIGS. 72 to 76 is similar to the embodiment of FIGS. 30, 30D, 66, and 67 described above, and further similar to the embodiment of FIGS. 68 to 71 described above. It is composed of. In the planar frame 653, the upper frame 654 and the lower frame 655 are connected behind each other by a connecting member 656 which can be called, for example, a back plate. The upper frame 654 and the lower frame 655 may be connected by an upper arm 70b arranged on the side of the wearer, but the upper arm 70b may be omitted. The upper frame 654 is connected to the shoulder belt 21 (FIG. 74) and, like the above-mentioned upper arm 70, is connected to the chest belt 22 (FIG. 75) by the first passive rotation shaft 91. The lower frame 655 is connected to either the drive shaft of the drive source 60 or the drive source main body, and the other is connected to the lower abdominal belt 234 (FIG. 75). The support arm 455 may be fixed to the lower frame 655, but may be omitted. The connecting member 656 may be configured in the same manner as the adjusting mechanism 58 described in connection with FIG. 10 described above. Other configurations of FIGS. 72-76 are similar to the embodiments described above.

図77は本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置701を装着者10に装着した状態を示す正面図であり、図78は装着型支援ロボット装置701の装着状態を示す側面図であり、図79は装着型支援ロボット装置701の装着状態を示す背面図である。この実施の形態は、前述の図61、図62などの実施の形態に類似するが、注目すべきは、通気性を確保して、装着者10が腕を通す個所を判りやすくするために、また着脱しやすいようにするために、メッシュ(網)付きの袖なしの前開きベスト703を、斜線を施して示すように、体幹上部保持具20の内面もしくは外面に取り付けて、上フレーム70、面状フレーム633などとともに、メッシュ状ベストを併用して、用いる。すなわち、メッシュ状ベスト703には、肩ベルト21、胸ベルト22、背ベルト23、およびこれらのベルト21、22、23を背後で連結する背連結ベルト704が、たとえば縫合などされて取り付けられる。 FIG. 77 is a front view showing a state in which the wearable support robot device 701, which is another embodiment of the present invention, is mounted on the wearer 10, and FIG. 78 is a side view showing a state in which the wearable support robot device 701 is mounted. 79 is a rear view showing the mounted state of the wearable support robot device 701. This embodiment is similar to the above-described embodiments of FIGS. 61 and 62, but it should be noted that in order to ensure breathability and make it easier for the wearer 10 to see where the arm passes. To make it easier to put on and take off, a sleeveless front opening vest 703 with a mesh (net) is attached to the inner or outer surface of the upper trunk holder 20 as shown by diagonal lines, and the upper frame 70 , A mesh vest is used in combination with a planar frame 633 and the like. That is, the shoulder belt 21, the chest belt 22, the back belt 23, and the back connecting belt 704 connecting these belts 21, 22, and 23 behind are attached to the mesh-shaped vest 703 by, for example, suturing.

ベスト703は、前開きとするために、前中心線に関して左右の前身頃(図71の703L、703R)を着脱可能な連結具705、706(ファスナ、ジッパ、メカニカルファスナ、面ファスナ(たとえば、マジックテープ(商標)、ベルクロ(商標))など)で装着者の前方で連結するように、構成される。 The vest 703 is a connector 705, 706 (fastener, zipper, mechanical fastener, hook-and-loop fastener) (for example, magic) to which the left and right front bodies (703L, 703R in FIG. 71) can be attached and detached with respect to the front center line in order to open the front. Tape (trademark), Velcro (trademark), etc.) are configured to connect in front of the wearer.

ベスト703には、内ポケットを両脇および背中に取り付け、その中に保冷材や冷却材または空調のための通気用ファンもしくはカイロを入れることができるようにする。 The vest 703 has internal pockets on both sides and back that allow for cold insulation, coolant or ventilation fans or body warmers for air conditioning.

図80は本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置751を装着者10に装着した状態を示す正面図であり、図81は装着型支援ロボット装置751の装着状態を示す側面図である。この実施の形態は、前述の図1、図2などの実施の形態に類似する。好ましくは、保持片43aは、帯状ベルトの部分から図80、図81に斜線を施して示すように上方に延びて大腿12の外側方で立ち上がって拡がったほぼ筒状の形状を有し、大腿12の周囲を約1/4〜3/4周にわたる範囲を覆い、たとえば、上下の幅30〜100mmであり、厚さ5mmの合成樹脂製である。保持片43aが大腿12を1/4〜3/4周にすることによって、下アーム80から大腿12へ支援力モーメントを伝わりやすくする。 FIG. 80 is a front view showing a state in which the wearable support robot device 751 which is another embodiment of the present invention is mounted on the wearer 10, and FIG. 81 is a side view showing a state in which the wearable support robot device 751 is mounted. Is. This embodiment is similar to the above-described embodiments shown in FIGS. 1 and 2. Preferably, the holding piece 43a has a substantially tubular shape extending upward from the portion of the belt-shaped belt as shown by diagonal lines in FIGS. 80 and 81, and rising and extending outward from the thigh 12. It is made of synthetic resin having a vertical width of 30 to 100 mm and a thickness of 5 mm, covering a range covering about 1/4 to 3/4 laps around the twelve. By making the thigh 12 1/4 to 3/4 laps by the holding piece 43a, the support force moment is easily transmitted from the lower arm 80 to the thigh 12.

図82は本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置801を装着者10に装着した状態を示す正面図であり、図83は装着型支援ロボット装置801の装着状態を示す側面図である。この実施の形態は、前述の図1、図2の実施の形態に類似する。注目すべきは、図1、図2の連結具26,35、45として、接続、離脱のための操作が容易な構成を有する前述のプラスチックバックル、ワンタッチコネクタの代りに、図82、図82に参照符826、835、845で斜線を施して示すファスナや面ファスナ(たとえば前述のマジックテープ(商標)やベルクロ(商標)など)として商業的に入手可能な構成によって、実現される。 FIG. 82 is a front view showing a state in which the wearable support robot device 801 according to another embodiment of the present invention is mounted on the wearer 10, and FIG. 83 is a side view showing the mounted state of the wearable support robot device 801. Is. This embodiment is similar to the above-described embodiments of FIGS. 1 and 2. It should be noted that the couplers 26, 35 and 45 of FIGS. 1 and 2 are shown in FIGS. 82 and 82 instead of the above-mentioned plastic buckle and one-touch connector having a configuration that is easy to operate for connecting and disconnecting. It is realized by a configuration commercially available as a fastener or hook-and-loop fastener (eg, Magic Tape ™ or Velcro ™ described above) shaded with references 826, 835, 845.

図84は本発明の実施の他の形態である装着型支援ロボット装置851を装着者10に装着した状態を示す正面図であり、図85は装着型支援ロボット装置851の装着状態を示す側面図である。この実施の形態は、前述の図1、図2などの実施の形態に類似する。注目すべきは、加速度・角速度センサ103aは、前述の図14のように装着者10の体幹11の腰部に設けられてもよいが、図84、図85の実施の形態では、加速度・角速度センサ103aは、装着者10の正面位置で胸ベルト22Lまたは22Rに設けられる。加速度・角速度センサ103aは、胸部の3次元の加速度、すなわち上下方向の加速度α1および前後方向の加速度α2、さらに左右方向の加速度α3をそれぞれ検出する。物体の持ち上げ時には、装着者10における加速度・角速度センサ103aが設けられる胸部の動作は、図14の実施の形態における腰部の動作に比べて、大きいので、検出し易くなり、加速度・角速度を高精度で検出できる。加速度・角速度センサ103aからの検出信号は、胸ベルト22、上アーム70、腰ベルト33に沿って設けられた可撓性ライン853を介して、制御ボックス53内の処理回路113に与えられる。 FIG. 84 is a front view showing a state in which the wearable support robot device 851, which is another embodiment of the present invention, is mounted on the wearer 10, and FIG. 85 is a side view showing the mounted state of the wearable support robot device 851. Is. This embodiment is similar to the above-described embodiments shown in FIGS. 1 and 2. It should be noted that the acceleration / angular velocity sensor 103a may be provided on the lumbar region of the trunk 11 of the wearer 10 as shown in FIG. 14, but in the embodiment of FIGS. 84 and 85, the acceleration / angular velocity sensor 103a may be provided. The sensor 103a is provided on the chest belt 22L or 22R at the front position of the wearer 10. The acceleration / angular velocity sensor 103a detects three-dimensional acceleration of the chest, that is, acceleration α1 in the vertical direction, acceleration α2 in the front-rear direction, and acceleration α3 in the left-right direction, respectively. When lifting an object, the movement of the chest provided with the acceleration / angular velocity sensor 103a in the wearer 10 is larger than the movement of the waist in the embodiment of FIG. 14, so that it is easier to detect and the acceleration / angular velocity is highly accurate. Can be detected with. The detection signal from the acceleration / angular velocity sensor 103a is given to the processing circuit 113 in the control box 53 via the flexible line 853 provided along the chest belt 22, the upper arm 70, and the waist belt 33.

図94は本発明の実施の他の形態である装着型姿勢保持装置1を装着者10に装着した状態を示す正面図であり、図95は装着型姿勢保持装置1の装着状態を示す側面図であり、図96は装着型姿勢保持装置1の図95における一部を拡大して示す側面図である。図94〜図119に示される実施の各形態における構成要素の参照符は、これらの図94〜図119において統一して使用され、図1〜図93の構成要素の参照符とは異なるときがある。図94などには、本発明の実施の他の形態の一部の構成も併せて示すことがある。これらの図面を参照して、装着型姿勢保持装置1は、装着者10に装着されて保持される保持装置2と、保持装置2に設けられ装着者10の体幹11と左右の各大腿12との間に中腰姿勢保持をアシストするクラッチ60とを有する。図1〜図3は、装着者10が、体幹11とともに左右の大腿12を含む両下肢を揃えて直立した姿勢を示す。左右とは、前述のとおり、装着者10における方向を言い、したがって、図1における右、左である。装着型姿勢保持装置1は、それを装着した装着者10の正中矢状面13に関して左右にほぼ面対称に構成され、本件明細書、図面中、左右の構成要素の参照符は、左右を個別的に示すために数字に添え字L、Rをそれぞれ付し、総括的に、または連結した構成を示すために、および左または右を記載して数字だけで示す。 FIG. 94 is a front view showing a state in which the wearable posture holding device 1 which is another embodiment of the present invention is attached to the wearer 10, and FIG. 95 is a side view showing a state in which the wearable posture holding device 1 is attached. FIG. 96 is an enlarged side view showing a part of the wearable posture holding device 1 in FIG. 95. The component references in each of the embodiments shown in FIGS. 94 to 119 are used uniformly in these FIGS. 94 to 119 and may differ from the component references in FIGS. 1 to 93. is there. FIG. 94 and the like may also show some configurations of other embodiments of the present invention. With reference to these drawings, the wearable posture holding device 1 includes a holding device 2 which is mounted and held by the wearer 10, a trunk 11 of the wearer 10 provided on the holding device 2, and left and right thighs 12. It has a clutch 60 that assists in maintaining the mid-waist posture. 1 to 3 show a posture in which the wearer 10 stands upright with both lower limbs including the left and right thighs 12 aligned with the trunk 11. Left and right refer to the direction in the wearer 10 as described above, and are therefore right and left in FIG. The wearable posture holding device 1 is configured to be substantially plane-symmetrical to the left and right with respect to the median sagittal plane 13 of the wearer 10 who wears the wearable posture holding device 1. The numbers are subscripted L and R, respectively, to indicate the overall or concatenated structure, and the left or right is indicated by the numbers only.

保持装置2は、装着者10の胸郭、鎖骨、肩甲骨付近の体幹上部14に装着されて保持される体幹上部保持具20と、腹、腰の骨盤、股関節付近の体幹下部15に装着されて保持される腰カフと呼ぶことができる体幹下部保持具30と、大腿12に装着されて保持される大腿保持具40とを含む。 The holding device 2 is attached to the upper torso holder 20 attached to and held on the upper torso 14 near the thorax, clavicle, and shoulder blade of the wearer 10, and the lower torso 15 near the abdomen, hip pelvis, and hip joint. It includes a lower trunk holder 30 that can be called a waist cuff that is attached and held, and a thigh retainer 40 that is attached and held on the thigh 12.

図4は面状フレーム31の正面図であり、図5は面状フレーム31の左側面図であり、図6は面状フレーム31の一部の平面図であり、図7は面状フレーム31の分解斜視図である。図4、図6は、左右対称に構成される面状フレーム31のほぼ左半分を示す。体幹下部保持具30は、クラッチ60の位置で、体幹下部15の下腹ベルト36を有する。下腹ベルト36は、臍部下方で、連結具37によって左右に分離、連結して着脱自在である。 4 is a front view of the planar frame 31, FIG. 5 is a left side view of the planar frame 31, FIG. 6 is a plan view of a part of the planar frame 31, and FIG. 7 is a planar frame 31. It is an exploded perspective view of. 4 and 6 show substantially the left half of the planar frame 31 formed symmetrically. The lower trunk holder 30 has a lower abdominal belt 36 of the lower trunk 15 at the position of the clutch 60. The lower abdominal belt 36 is detachable by being separated and connected to the left and right by a connecting tool 37 below the navel.

装着者の体幹下部に装着されて保持される体幹下部保持具30は、基本的に、全体が剛性の面状フレーム31とベルト36とを有する。面状フレーム31は、体幹下部の左右両側方から背後にわたって(体幹下部の背後では、臀部および仙骨部よりも上方の腰部および脊柱部下部を含む)体幹下部の後半周を覆う外囲部35と、体幹下部の背後で外囲部35から立ち上がる背板34とを有する。ベルト36は、面状フレーム31に連結され、体幹下部の左右両側方から腹部にわたって体幹下部の前半周を覆う。 The lower trunk holder 30 that is mounted and held on the lower trunk of the wearer basically has a planar frame 31 and a belt 36 that are rigid as a whole. The planar frame 31 covers the latter half of the lower torso from both the left and right sides of the lower torso to the back (including the lumbar region and the lower spinal column above the buttocks and the sacrum behind the lower torso). It has a portion 35 and a back plate 34 that rises from the outer peripheral portion 35 behind the lower part of the trunk. The belt 36 is connected to the planar frame 31 and covers the front half circumference of the lower part of the trunk from both left and right sides of the lower part of the trunk to the abdomen.

体幹下部保持具30の面状フレーム31は、前述のとおり、剛性であり、腰側部・背部フレームとも呼ぶことができ、腰側部に配置される脇部フレーム32と、脇部フレーム32に連なって腰背部に配置される背部フレーム33とが、背後で背板34によって連結されて構成される。脇部フレーム32は、その一部が体幹下部15を少なくとも部分的に覆う曲面状に形成された部材でもよいが、後述の図20〜図25に示される実施の形態では、体幹11の側部で上下に細長い長尺の部材である外囲片32aによって実現されてもよい。 As described above, the planar frame 31 of the lower trunk holder 30 is rigid and can also be called a waist side / back frame. The side frame 32 arranged on the waist side and the side frame 32 A back frame 33, which is arranged on the back of the waist in a row, is connected to the back by a back plate 34. The side frame 32 may be a member formed in a curved surface shape in which a part thereof covers at least a part of the lower part of the trunk 15, but in the embodiment shown in FIGS. 20 to 25 described later, the trunk 11 It may be realized by the outer enclosure piece 32a which is a long member elongated vertically in the side portion.

面状フレーム31の高さを、その上部が脇下直ぐの位置でなく、腰部から脇下直ぐの間の位置まで短くして低くし、背板34の高さも、腰部から脇下直ぐの間の位置まで短くして、装着し易くする。背板34の上部は、肩ベルト21に連結される。したがって、体幹下部保持具30が、外囲部35と背板34とを有する面状フレーム31とベルト36とによって構成されるので、体幹11と大腿保持具40との中腰姿勢保持と、上向きモーメントのアシストとを、確実に迅速に行なうことができるようになる。 The height of the planar frame 31 is shortened to a position between the waist and the armpit, not the position where the upper part is immediately under the armpit, and the height of the back plate 34 is also between the waist and the armpit. Shorten to the position of to make it easier to install. The upper portion of the back plate 34 is connected to the shoulder belt 21. Therefore, since the lower trunk holder 30 is composed of the planar frame 31 having the outer peripheral portion 35 and the back plate 34 and the belt 36, the trunk 11 and the thigh holder 40 hold the mid-waist posture. The upward moment can be assisted reliably and quickly.

脇部フレーム32の下部は、後述の図9に示されるように、クラッチ60のクラッチ本体61に固定され、大腿フレーム80の上フレーム片81は、クラッチ60の回転体62の回転軸66に固定される。脇部フレーム32の下部はまた、下腹ベルト36の両端部に取り付けられる。 As shown in FIG. 9 described later, the lower portion of the side frame 32 is fixed to the clutch body 61 of the clutch 60, and the upper frame piece 81 of the thigh frame 80 is fixed to the rotating shaft 66 of the rotating body 62 of the clutch 60. Will be done. The lower part of the side frame 32 is also attached to both ends of the lower abdominal belt 36.

面状フレーム31と下腹ベルト36とは、クラッチ60の接続状態で、回転軸66の軸線75まわりの体幹下部保持具30を介する体幹上部保持具20と大腿保持具40との角度を確実に保つために副次的な働きをし、クラッチ60が変位するのを防ぎ、回転軸66の軸線75が左右方向に傾いたり、前後方向に傾いたりするのを防ぐ。面状フレーム31と下腹ベルト36とはまた、回転軸66の軸線75を、装着者10の左右の股関節中心を通る一直線にできるだけ一致させて、ずれないようにする働きをする。こうすることによって、体幹上部保持具20と体幹下部保持具30と大腿保持具40との各位置が上下に変位することを防ぐことができる。装着者は、腰を椎間関節によって曲げずに、体幹11を直立した姿勢で、歩行、持ち上げ、持ち下げ、中腰の各動作を行なう。 With the clutch 60 connected, the planar frame 31 and the lower abdominal belt 36 ensure an angle between the upper trunk holder 20 and the thigh holder 40 via the lower trunk holder 30 around the axis 75 of the rotating shaft 66. It acts as a secondary function to keep the clutch 60 in place, prevents the clutch 60 from being displaced, and prevents the axis 75 of the rotating shaft 66 from tilting in the left-right direction or in the front-rear direction. The planar frame 31 and the lower abdominal belt 36 also serve to align the axis 75 of the rotating shaft 66 with the straight line passing through the center of the left and right hip joints of the wearer 10 as much as possible so as not to shift. By doing so, it is possible to prevent the positions of the upper trunk holder 20, the lower trunk holder 30, and the thigh holder 40 from being displaced up and down. The wearer performs the walking, lifting, lifting, and mid-waist movements in an upright posture without bending the hips by the facet joints.

大腿フレーム80は、上フレーム片81と下フレーム片82とが、前後方向の軸線まわりに角変位自在な第1受動回転軸83によって、連結され、上下に延びて構成される。上下のフレーム片81、82は、剛性である。 The thigh frame 80 is configured such that the upper frame piece 81 and the lower frame piece 82 are connected by a first passive rotation shaft 83 that can be angularly displaced around an axis in the front-rear direction and extend vertically. The upper and lower frame pieces 81 and 82 are rigid.

左右の各大腿保持具40は、大腿12を全周にわたって囲む大腿カフと呼ぶことができるベルト本体41と、ベルト本体41の外周部に大腿12の外側である腓側から前へ、周方向の一部にわたって延びて固定片42によってベルト本体41に固定される保持片43とを有する。下アーム片82の下端部と、保持片43の外側部とは、左右方向の軸線まわりに角変位自在な第2受動回転軸45によって、連結される。 Each of the left and right thigh holders 40 has a belt body 41 that can be called a thigh cuff that surrounds the thigh 12 over the entire circumference, and the outer peripheral portion of the belt body 41 from the calf side, which is the outside of the thigh 12, to the front in the circumferential direction. It has a holding piece 43 that extends over a part and is fixed to the belt body 41 by the fixing piece 42. The lower end of the lower arm piece 82 and the outer side of the holding piece 43 are connected by a second passive rotating shaft 45 that can be angularly displaced around an axis in the left-right direction.

体幹上部保持具20は、装着者10の鎖骨、肩甲骨付近に逆U字状に配置される左右一対の肩ベルト21と、胸郭を囲んで腋窩から斜め下方に背に延びる胸カフと呼ぶことができる胸ベルト22とを有する。肩ベルト21と胸ベルト22とは、背板34の上部に連結される。 The upper trunk holder 20 is called a pair of left and right shoulder belts 21 arranged in an inverted U shape near the clavicle and scapula of the wearer 10, and a chest cuff that surrounds the chest and extends diagonally downward from the axilla. It has a chest belt 22 that can be used. The shoulder belt 21 and the chest belt 22 are connected to the upper part of the back plate 34.

体幹上部保持具20は、図1では肩ベルト21と胸ベルト22で構成されているが、実施の他の形態では、装着し易いようにするため、ベストや所謂チョッキの形状をしていてもよい。 The upper trunk holder 20 is composed of a shoulder belt 21 and a chest belt 22 in FIG. 1, but in another embodiment, it is in the shape of a vest or a so-called waistcoat for easy wearing. May be good.

前述の保持装置2は、腰関節保持以外の動作を束縛しないための機構を有していることが重要である。対象とする腰関節の抗重力方向に保持するように下向きの力モーメントを支える姿勢保持装置であるクラッチ60を配置して、対象とする腰関節の角度保持方向以外の回転方向については、装着者10の動作を妨げないようにするために、第1受動回転軸83は、駆動機器を取り付けていない回転軸であり、空回りする回転軸である。この第1受動回転軸83を、対象とする関節の外側周囲に配置している構成によって、次の特有の利点a〜cがある。 It is important that the holding device 2 described above has a mechanism for not restricting movements other than holding the hip joint. A clutch 60, which is a posture holding device that supports a downward force moment so as to hold the target lumbar joint in the anti-gravity direction, is arranged, and the wearer can perform rotation directions other than the target lumbar joint angle holding direction. In order not to interfere with the operation of 10, the first passive rotating shaft 83 is a rotating shaft to which a drive device is not attached, and is a rotating shaft that spins idle. Depending on the configuration in which the first passive rotation shaft 83 is arranged around the outer side of the target joint, there are the following unique advantages a to c.

a、面状フレーム31の左右側面剛体フレームである脇部フレーム31と、腰後部剛体フレームである背部フレーム33のみによって、体幹11の下部の側部から背後に装着としたので、軽量化でき、装着者のねじりにも対応でき、装着者のねじりの動作を拘束しない。 a. Only the side frame 31, which is the left and right side rigid body frame of the planar frame 31, and the back frame 33, which is the rear rigid body frame of the waist, are mounted from the lower side of the trunk 11 to the back, so that the weight can be reduced. , It can handle the twisting of the wearer and does not restrain the twisting movement of the wearer.

b、左右の股関節中心の左右両サイドに取り付けたクラッチ60の下端部に固定される上フレーム片81を、前後方向軸まわりに回転する受動回転軸83を介して、大腿剛体フレームである下フレーム片82に取り付ける構成が実現されるので、装着者11の上半身の左右への傾きに対応できる。したがって、装着者11のこの上半身の左右への傾き動作を拘束しない。 b. The upper frame piece 81 fixed to the lower ends of the clutch 60 attached to the left and right sides of the center of the left and right hip joints is passed through the passive rotation shaft 83 that rotates around the anteroposterior axis, and the lower frame that is a rigid thigh frame. Since the configuration of attaching to the piece 82 is realized, it is possible to cope with the inclination of the upper body of the wearer 11 to the left and right. Therefore, the tilting motion of the upper body of the wearer 11 to the left and right is not restricted.

c、前記bと同じ構成が実現されるので、装着者の左右方向への開脚動作に対応できる。したがって、装着者11のこの左右方向への開脚動作を拘束しない。 Since c and the same configuration as b are realized, it is possible to correspond to the wearer's leg opening operation in the left-right direction. Therefore, the wearer 11 does not restrain the leg opening operation in the left-right direction.

図8は、装着者10が中腰作業動作のために、前かがみの姿勢ある状態で持ち上げ動作を説明するための中腰姿勢を保持する状態を示すスケルトン図である。装着者10が物体を手で掴んで持ち上げようとするとき、中腰状態では、体幹11が直立し、大腿12が鉛直から前方に角変位している。中腰状態では、体幹11が直立し、大腿12が鉛直から前方に角変位している。装着者10の力によるトルクが大腿12L、12Rの大腿保持具40L、40Rに伝わる。持ち下げ作業などでも同じである。 FIG. 8 is a skeleton diagram showing a state in which the wearer 10 holds the mid-waist posture for explaining the lifting operation in the state of leaning forward for the mid-waist work operation. When the wearer 10 tries to lift the object by grasping it by hand, the trunk 11 is upright and the thigh 12 is angularly displaced forward from the vertical in the mid-waist state. In the mid-waist state, the trunk 11 is upright and the thigh 12 is angularly displaced forward from the vertical. The torque generated by the force of the wearer 10 is transmitted to the thigh holders 40L and 40R of the thighs 12L and 12R. The same is true for lifting work.

装着者11との接触部である胸部と大腿カフである大腿保持具40へのクラッチ60の連結は重要な構成であるので、一部重複する部分も含めて述べる。股関節中心の左右両サイドにクラッチ60を1台ずつ合計2台配置している。このため、クラッチ60の回転中心75と股関節が一致するので、起き上がり時や立ち上がり時や足を前後方向に振り上げたとき、クラッチ60の一端部から下方へ伸びた剛体の大腿フレームである上下のフレーム片81,82が大腿12と同角度で回転する。またクラッチ60の下部に前後方向軸周りに回転する受動回転軸83を介して剛体の大腿フレームである上下のフレーム片81,82の一端部を取り付けてあり、大腿フレームである上下のフレーム片81,82の他端部には左右方向軸まわりに回転する受動回転軸83を介して大腿カフである大腿保持具40が取り付けられ、この大腿カフである大腿保持具40で装着者10の下体に姿勢保持力を伝えている。 Since the connection of the clutch 60 to the chest, which is the contact portion with the wearer 11, and the thigh holder 40, which is the thigh cuff, is an important configuration, a partially overlapping portion will be described. A total of two clutches 60 are arranged on both the left and right sides of the center of the hip joint. Therefore, since the rotation center 75 of the clutch 60 coincides with the hip joint, the upper and lower frames, which are rigid thigh frames extending downward from one end of the clutch 60 when standing up, standing up, or swinging the foot in the front-rear direction. The pieces 81 and 82 rotate at the same angle as the thigh 12. Further, one ends of upper and lower frame pieces 81 and 82, which are rigid thigh frames, are attached to the lower part of the clutch 60 via a passive rotating shaft 83 that rotates around an axial axis in the front-rear direction, and the upper and lower frame pieces 81, which are thigh frames, are attached. A thigh holder 40, which is a thigh cuff, is attached to the other end of the thigh cuff via a passive rotation shaft 83 that rotates around an axis in the left-right direction, and the thigh holder 40, which is a thigh cuff, is attached to the lower body of the wearer 10. It conveys the posture holding power.

このため、上体である体幹11を左右に傾けたときや左右に開脚したときに、大腿カフである大腿保持具40の位置が元の位置からずれず、装着者10の動きを束縛しなくて身体から離れもしないので、クラッチ60と大腿カフである大腿保持具40との間の長さ調整機構が不要となり、軽量化と低コスト化できる。 Therefore, when the trunk 11 which is the upper body is tilted to the left or right or when the legs are opened to the left or right, the position of the thigh holder 40, which is the thigh cuff, does not deviate from the original position, and the movement of the wearer 10 is restricted. Since it does not move away from the body, the length adjusting mechanism between the clutch 60 and the thigh holder 40, which is the thigh cuff, becomes unnecessary, and the weight and cost can be reduced.

またクラッチ60のもう一つの端部から上方へ伸びた剛体の腰下方フレームである面状フレーム31が腰部まであり、図3に拡大して示されるように、腰部の上に背板34胸部カフである体幹上部保持具20の胸ベルト22と肩ベルト21とは、背板34の上部に連結され、この胸部カフである胸ベルト22は装着者10の上体に姿勢保持力を伝えている。このため、上体を左右に傾けたときや上体をねじったりしたときに、胸部カフである胸ベルト22の位置が元の位置からずれず装着者の動きを束縛しなくて身体から離れもしないので、従来の腰後部剛体フレームや後方側面剛体フレームや背中の腰中央部に取り付けていた2つの受動回転軸が不要となり、軽量化と低コスト化ができる。 Further, there is a planar frame 31 which is a rigid lower waist frame extending upward from the other end of the clutch 60 up to the waist, and as shown enlarged in FIG. 3, the back plate 34 chest cuff is placed on the waist. The chest belt 22 and the shoulder belt 21 of the upper trunk holder 20 are connected to the upper part of the back plate 34, and the chest belt 22 which is the chest cuff transmits the posture holding force to the upper body of the wearer 10. There is. Therefore, when the upper body is tilted to the left or right or the upper body is twisted, the position of the chest belt 22 which is the chest cuff does not deviate from the original position, and the wearer's movement is not restricted and the person can move away from the body. Therefore, the conventional waist rear rigid frame, the rear side rigid frame, and the two passive rotation shafts attached to the back center of the waist are not required, and the weight and cost can be reduced.

また股関節中心の左右両サイドにクラッチ60を配置しているので、中腰作業などでの腰関節の保持については、クラッチ60の回転中心は腰関節中心からずれるが、作用点(着力点)である装着者10の胸部と大腿12から充分に離れているので、クラッチ60の接続状態における力を充分に伝えることができる。 Further, since the clutches 60 are arranged on both the left and right sides of the center of the hip joint, the center of rotation of the clutch 60 deviates from the center of the hip joint for holding the hip joint during mid-waist work, but it is a point of action (force point). Since the wearer 10 is sufficiently separated from the chest and the thigh 12, the force in the connected state of the clutch 60 can be sufficiently transmitted.

図9は、クラッチ60とその付近を示す断面図である。クラッチ60は、ステータとしてのクラッチ本体61と、アーマチュアとしての回転体62とを有する。クラッチ本体61は、電磁コイル63が配置されるフイールド64と、一方のクラッチ部材である摩擦板65とを有し、フイールド64は、脇フレーム32に固定される。回転体62は、回転軸66と、回転軸66に周方向および軸線方向の相対的な変位が阻止されて固定される支持部材67と、摩擦板65に近接方向(図9の右方)に変位して摩擦接触によってクラッチの接続状態となり離反方向(図9の左方)に変位してクラッチ60の遮断状態となる他方のクラッチ部材である摩擦板68と、摩擦板68を摩擦板65から離反方向にばね力を与える板ばね69とを有する。支持部材67は、回転軸66が挿通し軸受71を介してフイールド64を支持する筒部72と、筒部72に連なるフランジ部73とを有する。フランジ部73には、摩擦板68が、板ばね69を介して周方向の相対的な変位が阻止されて取り付けられる。電磁コイル63が励磁されて生じる電磁力によって、摩擦板68は板ばね69のばね力に抗して摩擦板65に近接変位して摩擦接触しクラッチ60の接続状態となる。電磁コイル63が励磁されずに消磁されると、摩擦板68は板ばね69のばね力によって摩擦板65に離反変位して空隙Δd1(たとえば、0.3mm)をあけてクラッチの遮断状態となる。 FIG. 9 is a cross-sectional view showing the clutch 60 and its vicinity. The clutch 60 has a clutch body 61 as a stator and a rotating body 62 as an armature. The clutch body 61 has a field 64 in which the electromagnetic coil 63 is arranged and a friction plate 65 which is one of the clutch members, and the field 64 is fixed to the side frame 32. The rotating body 62 is close to the rotating shaft 66, the support member 67 fixed to the rotating shaft 66 so as to prevent relative displacement in the circumferential direction and the axial direction, and the friction plate 65 (to the right in FIG. 9). The friction plate 68, which is the other clutch member that is displaced and the clutch is engaged due to frictional contact and is displaced in the separation direction (left side in FIG. 9) to be in the disengaged state of the clutch 60, and the friction plate 68 are separated from the friction plate 65. It has a leaf spring 69 that applies a spring force in the separation direction. The support member 67 has a tubular portion 72 in which the rotating shaft 66 supports the field 64 via the insertion bearing 71, and a flange portion 73 connected to the tubular portion 72. A friction plate 68 is attached to the flange portion 73 via a leaf spring 69 to prevent relative displacement in the circumferential direction. Due to the electromagnetic force generated by the excitation of the electromagnetic coil 63, the friction plate 68 is displaced close to the friction plate 65 against the spring force of the leaf spring 69 and is in frictional contact, so that the clutch 60 is connected. When the electromagnetic coil 63 is degaussed without being excited, the friction plate 68 is displaced away from the friction plate 65 by the spring force of the leaf spring 69, and a gap Δd1 (for example, 0.3 mm) is opened to disengage the clutch. ..

クラッチ本体61のフイールド64は、脇フレーム32に固定される。回転体62の回転軸66は、大腿フレーム80の上フレーム片81に固定される。筒部72と上フレーム片81とは、回転軸66とともに、平行キー74によって相互の回転が阻止され、したがって、摩擦板68と上フレーム片81、したがって、大腿フレーム80とは、回転軸66の軸線まわりにずれを生じることはない。 The field 64 of the clutch body 61 is fixed to the side frame 32. The rotating shaft 66 of the rotating body 62 is fixed to the upper frame piece 81 of the thigh frame 80. The tubular portion 72 and the upper frame piece 81, together with the rotating shaft 66, are prevented from rotating by the parallel key 74, and therefore the friction plate 68 and the upper frame piece 81, and thus the thigh frame 80, are of the rotating shaft 66. There is no deviation around the axis.

電磁コイル63が励磁されることによって、摩擦板65と摩擦板68とが摩擦接触して本件装着型姿勢保持装置1が作動している状態におけるクラッチ60の最大許容トルクは、その姿勢保持状態が装着者の意図と違ったとき、装着者がクラッチ60を自分の力で動かすことができる予め定める値未満の値に設定される。したがって、摩擦板65、68の摩擦接触状態で、装着者によって前記予め定める値以上のトルクが作用したとき、摩擦板65、68が回転軸66の軸線まわりのずれを生じることが可能である。これによって、基本的に安全な装着型姿勢保持装置1が実現される。 When the electromagnetic coil 63 is excited, the friction plate 65 and the friction plate 68 are in frictional contact with each other, and the maximum allowable torque of the clutch 60 in the state where the wearable posture holding device 1 is operating is the posture holding state. When it is different from the wearer's intention, the value is set to a value less than a predetermined value that allows the wearer to move the clutch 60 by his / her own force. Therefore, when a torque equal to or higher than the predetermined value is applied by the wearer in the frictional contact state of the friction plates 65 and 68, the friction plates 65 and 68 can be displaced around the axis of the rotating shaft 66. As a result, a basically safe wearable posture holding device 1 is realized.

装着者が中腰姿勢を保持するのに必要な力は、装着者の上半身の体重を保持するのに必要な力である。したがって、摩擦板方式のクラッチ60の必要な最大許容トルクに対応する摩擦力は、少なくとも装着者の上半身の体重W1を保持するのに必要な力と同等であればよい。一般の装着者は、上半身の体重W1に加えるに、20kg〜30kg以上の物体を持ち上げる背筋力W2を有している。したがって、前記予め定める値は、一般の装着者が摩擦板65、68に作用している摩擦力W3以上の力を出せるように、すなわち、たとえば、(W1≦W3<W1+W2)となるように、選んで設定することによって、装着者の意図と違った場合には、摩擦接触している摩擦板65、68が角変位してずれて、装着型姿勢保持装置を動かすことができ、安全が確保される。 The force required for the wearer to maintain the mid-waist position is the force required to maintain the weight of the wearer's upper body. Therefore, the frictional force corresponding to the maximum allowable torque required of the friction plate type clutch 60 may be at least equal to the force required to hold the weight W1 of the upper body of the wearer. In addition to the weight W1 of the upper body, a general wearer has a back muscle strength W2 that lifts an object of 20 kg to 30 kg or more. Therefore, the predetermined value is such that a general wearer can exert a force equal to or greater than the frictional force W3 acting on the friction plates 65 and 68, that is, for example, (W1 ≦ W3 <W1 + W2). By selecting and setting, if the intention of the wearer is different, the friction plates 65 and 68 that are in frictional contact can be displaced by angular displacement, and the wearable posture holding device can be moved, ensuring safety. Will be done.

図10は、クラッチ60の電磁コイル63に関連する電気回路図である。装着者10の左右の股関節の付近に設置されたクラッチ60には、可撓性ケーブル102を介して押しボタンスイッチ101が繋がれる。押しボタンスイッチ101は、押し易く持ち易い細長い卵形状で手のひらの中にすっぽり入るサイズ(たとえば、外形が縦2〜3cm、横2〜3cm、全長4〜7cmなど)であり、クラッチ60の付近に、装着者の手元付近にあり、腰から、たとえば、0.1〜0.5mの長さを有する可撓性ケーブル102によってぶら下げた状態になるように設けられる。可撓性ケーブル102の一端部は、押しボタンスイッチ101に接続され、他端部は、たとえば、クラッチ60のクラッチ本体61に、または体幹下部保持具30に固定されてもよい。押しボタンスイッチ101は、左右いずれか一方に設けられてもよいが、左右にに設けられてもよい。こうして、押しボタンスイッチ101をいずれか少なくとも一方の手で握ったまま、たとえ、両手で荷物を持った状態でも、押しボタンスイッチ101の押しボタンを簡単に押すことができる。 FIG. 10 is an electric circuit diagram related to the electromagnetic coil 63 of the clutch 60. A push button switch 101 is connected to the clutch 60 installed near the left and right hip joints of the wearer 10 via a flexible cable 102. The push button switch 101 has an elongated egg shape that is easy to push and hold, and has a size that fits comfortably in the palm of the hand (for example, the outer shape is 2 to 3 cm in length, 2 to 3 cm in width, 4 to 7 cm in total length, etc.), and is located near the clutch 60. It is provided near the wearer's hand and hung from the waist by, for example, a flexible cable 102 having a length of 0.1 to 0.5 m. One end of the flexible cable 102 may be connected to the pushbutton switch 101, and the other end may be fixed to, for example, the clutch body 61 of the clutch 60 or the lower trunk holder 30. The push button switch 101 may be provided on either the left or right side, but may be provided on the left or right side. In this way, the push button of the push button switch 101 can be easily pushed while holding the push button switch 101 with at least one hand, even when holding the luggage with both hands.

クラッチ60の電磁コイル60には、押しボタンスイッチ101、可撓性ケーブル102、ヒューズ103を介して、電池104から励磁電力が供給され、バリスタ105によって逆起電力が抑制される。ヒューズ103、電池104などは、背板34に固定された制御ボックス39(図2)に収納され、可撓性ケーブル102に電線によって接続される。 Excitation power is supplied from the battery 104 to the electromagnetic coil 60 of the clutch 60 via a push button switch 101, a flexible cable 102, and a fuse 103, and the back electromotive force is suppressed by the varistor 105. The fuse 103, the battery 104, and the like are housed in a control box 39 (FIG. 2) fixed to the back plate 34, and are connected to the flexible cable 102 by an electric wire.

押しボタンスイッチ101は、押しボタンの各回の押圧操作のたびに、on/offのスイッチグ態様が交互に変化する自己保持機能を有する。自己保持機能は、押しボタンスイッチ101の機械的構成によって、または電気的構成によって、実現されてもよい。 The push button switch 101 has a self-holding function in which the on / off switching mode is alternately changed each time the push button is pressed. The self-holding function may be realized by the mechanical configuration or the electrical configuration of the pushbutton switch 101.

図11は、図1〜図9の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。ステップa1からa2に移り、装着者によって手元付近に腰からぶら下げた押しボタンスイッチ101が操作されてスイッチング態様がonになると、そのonのスイッチング態様が自己保持され、ステップa3で中腰姿勢保持のアシスト動作が行なわれる。中腰姿勢保持のアシスト動作では、ステップa31で、電磁コイル63に電流が流れて電磁力が発生する。これによって、ステップa32で、クラッチ60は、その摩擦板65、68が近接して摩擦接触し結合し、接続状態になる。後述の実施の他の形態では、噛み合い歯付きロータと噛み合い歯付きアーマチュアとの噛み合い歯が噛み合って結合し、接続状態になる。こうして、ステップa33では、装着者10の上半身の脇フレーム32と下半身の大腿フレーム81とが結合されて、角変位が阻止され、腰の曲げ伸ばし運動が制動され、中腰姿勢が保持されて中腰姿勢保持のアシストができる。 FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment of FIGS. 1 to 9. Moving from step a1 to a2, when the push button switch 101 hung from the waist near the hand is operated by the wearer and the switching mode is turned on, the switching mode of the on is self-held, and the assist for holding the mid-waist posture in step a3. The operation is performed. In the assist operation for maintaining the mid-waist posture, in step a31, a current flows through the electromagnetic coil 63 to generate an electromagnetic force. As a result, in step a32, the clutch 60 is in a connected state when the friction plates 65 and 68 are in close contact with each other and are engaged with each other. In another embodiment described later, the meshing teeth of the rotor with meshing teeth and the armature with meshing teeth mesh with each other to form a connected state. In this way, in step a33, the side frame 32 of the upper body of the wearer 10 and the thigh frame 81 of the lower body are combined to prevent angular displacement, brake the bending and stretching motion of the waist, maintain the mid-waist posture, and maintain the mid-waist posture. Can assist holding.

装着者によって押しボタンスイッチ101が操作されてスイッチング態様がoffになると、onの自己保持がリセットされ、そのoffのスイッチング態様が自己保持され、ステップa4で中腰姿勢保持のアシスト動作が解除される。中腰姿勢保持のアシスト動作では、ステップa41で、電磁コイル63に電流が流れず電磁力が発生しない。ばね69によって、ステップa42で、クラッチ60は、その摩擦板65、68が離反して切り離されて遮断状態になる。こうして、ステップa43では、装着者10の上半身の脇フレーム32と下半身の大腿フレーム81とが切り離されて、角変位が可能になり、腰の曲げ伸ばし運動が自由になり、中腰姿勢保持のアシストが切れる。すなわち、手元スイッチ101を押すと、電池104からの電流が止まり電磁力はなくなり、クラッチ60のばね69の力で上半身の体幹11に取り付けられたフレーム20、30と下半身の大腿12に取り付けられたフレーム40とが切り離されて、クラッチ60の軸線75まわりの腰の曲げ伸ばし運動が自由になり、中腰姿勢保持のアシストが切れる。電磁コイル63に印加する電圧は、電池104の電圧であり、たとえば、DC20〜50Vで一定である。電磁コイル63に電圧を印加すると、電流が流れて中腰姿勢保持に必要な電磁力が発生される。 When the push button switch 101 is operated by the wearer to turn off the switching mode, the self-holding of on is reset, the switching mode of off is self-held, and the assist operation for holding the mid-waist posture is released in step a4. In the assist operation for maintaining the mid-waist posture, no current flows through the electromagnetic coil 63 and no electromagnetic force is generated in step a41. In step a42, the spring 69 separates and disconnects the friction plates 65 and 68 of the clutch 60, and the clutch 60 is in a cutoff state. In this way, in step a43, the side frame 32 of the upper body of the wearer 10 and the thigh frame 81 of the lower body are separated from each other, angular displacement is possible, the waist can be bent and stretched freely, and the mid-waist posture is maintained. It expires. That is, when the hand switch 101 is pressed, the current from the battery 104 is stopped and the electromagnetic force is eliminated, and the clutch 60 is attached to the frames 20 and 30 attached to the trunk 11 of the upper body and the thigh 12 of the lower body by the force of the spring 69 of the clutch 60. The frame 40 is separated from the frame 40, and the bending and stretching movement of the waist around the axis 75 of the clutch 60 becomes free, and the assist for maintaining the mid-waist posture is cut off. The voltage applied to the electromagnetic coil 63 is the voltage of the battery 104, and is constant at, for example, DC 20 to 50 V. When a voltage is applied to the electromagnetic coil 63, a current flows and an electromagnetic force necessary for maintaining the mid-waist posture is generated.

本発明の実施の他の形態では、装着者の操作によって、電池104からの電圧、したがって、励磁電力の値を変化調整して電磁コイル63に与える励磁電力調整回路が、電池104と電磁コイル63との間に設けられてもよい。これによって、発生させる電磁力の強さを変えて、クラッチ60の最大許容トルク、したがって、装着者によって作用されるトルクが摩擦板65、68の摩擦接触状態で摩擦板65、68が回転軸66の軸線まわりのずれを生じさせる前記予め定める値を選んで設定することができる。たとえば、男性の装着者が使用する場合は電圧を高くして電磁力を強くし、女性の装着者が使用する場合は電圧を低くして電磁力を弱くして、電池104の消費電力を最小必要限度に抑えるようにすることができる。摩擦板方式のクラッチ60では、作用している摩擦力以上の力を出せることによって、また図15、図16に示される歯のかみ合わせ方式のクラッチ120では、歯飛びする力以上を出せることによって、装着型姿勢保持装置を動かすことができる装置であるので、基本的に安全である。 In another embodiment of the present invention, the exciting power adjusting circuit that changes and adjusts the voltage from the battery 104, and therefore the value of the exciting power, to the electromagnetic coil 63 by the operation of the wearer is the battery 104 and the electromagnetic coil 63. It may be provided between and. As a result, the strength of the generated electromagnetic force is changed, and the maximum allowable torque of the clutch 60, and therefore the torque applied by the wearer, is the frictional contact state of the friction plates 65 and 68, and the friction plates 65 and 68 are rotated shafts 66. The predetermined value that causes the deviation around the axis of the above can be selected and set. For example, when used by a male wearer, the voltage is increased to increase the electromagnetic force, and when used by a female wearer, the voltage is decreased to weaken the electromagnetic force to minimize the power consumption of the battery 104. It can be limited to the required limit. The friction plate type clutch 60 can generate a force equal to or greater than the acting frictional force, and the tooth engagement type clutch 120 shown in FIGS. 15 and 16 can generate a force greater than the tooth skipping force. Since it is a device that can move the wearable posture holding device, it is basically safe.

図12は、本発明の実施のさらに他の形態における電気回路図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似し、対応する部分には同じ参照符を付す。注目すべきは、前述の押しボタンスイッチ101に代えて、制御接点111が用いられ、装着者10の中腰姿勢になった後、起き上がるまでの中腰姿勢になっている期間だけ、制御接点111がonにされて、電池104から電磁コイル63に励磁電力を与える。図1および図8に示される角度検出器112は、左右の各クラッチ60に備えられ、その回転軸66の角度θをそれぞれ検出する。この検出される角度θは、脇部フレーム32と上フレーム片81との間の角度に対応し、たとえば、補角である。角度検出器112の出力は、マイクロコンピュータによって実現される処理回路113に与えられる。処理回路113は、左右の各角度検出器112のいずれもが中腰姿勢になっている継続時間を計時するタイマ114を備える。また各角度検出器112による検出角度θを演算して起き上がり上向き角速度ω1を求める。加速度・角速度検出器115は、制御ボックス39に固定され、装着者の10の体幹11の上向きの加速度αを検出し、また体幹11の回転角速度ω2も検出する。その出力は処理回路113に与えられる。 FIG. 12 is an electric circuit diagram in still another embodiment of the present invention. This embodiment is similar to the above-described embodiment, and the corresponding reference numerals are given to the corresponding parts. It should be noted that the control contact 111 is used instead of the push button switch 101 described above, and the control contact 111 is turned on only during the period in which the wearer 10 is in the mid-waist position until he / she gets up. The battery 104 applies exciting power to the electromagnetic coil 63. The angle detector 112 shown in FIGS. 1 and 8 is provided in each of the left and right clutches 60, and detects the angle θ of the rotation shaft 66, respectively. This detected angle θ corresponds to the angle between the side frame 32 and the upper frame piece 81, and is, for example, a complementary angle. The output of the angle detector 112 is given to the processing circuit 113 realized by the microcomputer. The processing circuit 113 includes a timer 114 that measures the duration in which each of the left and right angle detectors 112 is in the mid-waist position. Further, the detection angle θ by each angle detector 112 is calculated to obtain the rising angular velocity ω1. The acceleration / angular velocity detector 115 is fixed to the control box 39, detects the upward acceleration α of the wearer's 10 trunks 11, and also detects the rotational angular velocity ω2 of the trunks 11. The output is given to the processing circuit 113.

図13は、装着者10が中腰作業動作のために、前かがみの姿勢から中腰姿勢に入る状態を説明するためのスケルトン図である。左右の各角度検出器112は、角度θをそれぞれ検出する。角度θについて、中腰作業動作のための中腰姿勢に入ることを判別する閾値θ1は、たとえば、30〜40度の範囲で予め定められる。 FIG. 13 is a skeleton diagram for explaining a state in which the wearer 10 enters the mid-waist posture from the leaning posture for the mid-waist work operation. The left and right angle detectors 112 detect the angle θ, respectively. With respect to the angle θ, the threshold value θ1 for determining entering the mid-waist posture for the mid-waist work operation is predetermined, for example, in the range of 30 to 40 degrees.

体幹の回転角速度は、体幹11の重心の水平軸周りの回転角の速度であり、体幹11(上半身)の図13における角度θの時間微分値である速度ωである。たとえば、前述の角度器112および後述の図26に関連して説明する左右の電動モータ87に内蔵された同様な角度器計測する角速度は、体幹11と左の大腿12Lの角度θ1の速度ω1と、体幹11と右の大腿12Rの角度θ2の速度ω2とになる。左右の大腿12L、12Rを動かさない場合は、ωとω1、ω2は同じであるが、それ以外は異なる。 The rotation angular velocity of the trunk is the speed of the rotation angle around the horizontal axis of the center of gravity of the trunk 11, and is the velocity ω which is the time derivative value of the angle θ in FIG. 13 of the trunk 11 (upper body). For example, the angular velocity measured by a similar angular velocity built into the angler 112 described above and the left and right electric motors 87 described in connection with FIG. 26 described later is the velocity ω1 at an angle θ1 between the trunk 11 and the left thigh 12L. Then, the velocity ω2 of the angle θ2 between the trunk 11 and the right thigh 12R is obtained. When the left and right thighs 12L and 12R are not moved, ω, ω1 and ω2 are the same, but otherwise they are different.

図14は、装着者10が中腰作業動作を行なっている中腰姿勢から、起き上がる状態を説明するためのスケルトン図である。加速度・角速度の検出器115は、体幹11の上向きの加速度αを検出し、起き上がる状態を判別する閾値α1は、たとえば、0.85〜1.15Gの範囲で予め定められる。処理回路113は、各角度検出器112による検出角度θをそれぞれ演算して起き上がり上向き角速度ω1をそれぞれ求める。または加速度・角速度の検出器115にて、体幹11の回転角速度ω2も検出する。角速度ωについて、ω1とω2のいずれか大きい方をωとして、起き上がる状態を判別する閾値ω3は、たとえば、300度/秒の値に予め定められる。 FIG. 14 is a skeleton diagram for explaining a state in which the wearer 10 gets up from the mid-waist posture in which the mid-waist work operation is performed. The acceleration / angular velocity detector 115 detects the upward acceleration α of the trunk 11, and the threshold value α1 for determining the rising state is predetermined, for example, in the range of 0.85 to 1.15G. The processing circuit 113 calculates the detection angle θ by each angle detector 112 to obtain the rising angular velocity ω1. Alternatively, the acceleration / angular velocity detector 115 also detects the rotational angular velocity ω2 of the trunk 11. With respect to the angular velocity ω, the threshold value ω3 for determining the rising state is set in advance to, for example, a value of 300 degrees / sec, where the larger of ω1 and ω2 is ω.

図15は、図12の処理回路113の動作を説明するためのフローチャートである。ステップb1からステップb2に移り、左右の各角度検出器112によってそれぞれ計測、検出された股関節の角度が与えられる。ステップb3では、左右の各角度検出器112による検出角度のいずれもが、閾値θ1以上であるかを判別し、そうであれば、ステップb4で閾値θ1以上である継続時間Tを、タイマ114によって計測する。継続時間Tの閾値T1は、たとえば、3〜5秒の範囲で予め定められる。継続時間Tが、閾値T1以上過ぎると(T1≦T)、装着者が中腰姿勢に入ったと判断し、中腰姿勢が検出され、その後、ステップb6で中腰姿勢保持をアシストする動作を行なう。 FIG. 15 is a flowchart for explaining the operation of the processing circuit 113 of FIG. From step b1 to step b2, the angles of the hip joints measured and detected by the left and right angle detectors 112 are given. In step b3, it is determined whether or not any of the detection angles by the left and right angle detectors 112 is the threshold value θ1 or more, and if so, the duration T which is the threshold value θ1 or more in step b4 is set by the timer 114. measure. The threshold value T1 of the duration T is predetermined, for example, in the range of 3 to 5 seconds. When the duration T exceeds the threshold value T1 (T1 ≦ T), it is determined that the wearer has entered the mid-waist posture, the mid-waist posture is detected, and then the operation of assisting the holding of the mid-waist posture is performed in step b6.

ステップb6では、ステップb61で制御接点111をonに導通し、これによって、電磁コイル63に電流が流れて電磁力が発生される。この電磁力によって、摩擦板65、68が板ばね69のばね力に抗して近接変位し、クラッチの接続状態になる。そのため、上半身の体幹11の体幹上部保持具20、体幹下部保持具30と、下半身の大腿12の大腿保持具40との角変位が阻止されて結合される。こうして、中腰姿勢保持をアシストする動作が行なわれる。 In step b6, the control contact 111 is conducted on in step b61, whereby a current flows through the electromagnetic coil 63 and an electromagnetic force is generated. Due to this electromagnetic force, the friction plates 65 and 68 are displaced close to each other against the spring force of the leaf spring 69, and the clutch is engaged. Therefore, the angular displacement of the upper trunk holder 20 and the lower trunk holder 30 of the upper trunk 11 and the thigh holder 40 of the lower thigh 12 is prevented and joined. In this way, the operation of assisting the holding of the mid-waist posture is performed.

ステップb7では、加速度・角速度検出器115によって、体幹11の上向きの加速度αを計測、検出する。ステップb8では、体幹11の加速度αが、閾値α1以上(α1≦α)であるかを判別し、そうであれば、ステップb9で、体幹11の左右の大腿との角度θに基づいて角速度ω1をそれぞれ演算して計測する。また体幹11の回転角速度ω2も計測する。ステップb10では、左右の角速度ω1かω2のいずれか大きいωが、閾値ω3以上(ω3≦ω)であるかを判別し、そうであれば、装着者11の中腰姿勢が終了して、起き上がったことが検出、判断される。 In step b7, the acceleration / angular velocity detector 115 measures and detects the upward acceleration α of the trunk 11. In step b8, it is determined whether the acceleration α of the trunk 11 is equal to or higher than the threshold value α1 (α1 ≦ α), and if so, in step b9, based on the angle θ between the left and right thighs of the trunk 11 The angular velocity ω1 is calculated and measured. The rotation angular velocity ω2 of the trunk 11 is also measured. In step b10, it is determined whether the larger ω of the left and right angular velocities ω1 or ω2 is the threshold value ω3 or more (ω3 ≦ ω). Is detected and judged.

こうして、中腰姿勢検出のステップb2〜b5と、起き上がり検出のステップb7〜b10との動作によって、中腰姿勢になった後、起き上がるまでの中腰姿勢になっている期間だけ、ステップb6では、電池104から電磁コイル63に励磁電力が与えられる。 In this way, by the operation of steps b2 to b5 for detecting the mid-waist posture and steps b7 to b10 for detecting getting up, only during the period from which the mid-waist posture is reached until the person gets up, the battery 104 is used in step b6. Exciting power is applied to the electromagnetic coil 63.

次のステップb11では、中腰姿勢保持をアシストする動作が解除される。ステップb111では、制御接点111をoffに遮断し、これによって、電磁コイル63に電流を流さず、電磁力を発生しない。この電磁力がなくなることによって、ステップb112では、摩擦板65、68が板ばね69のばね力によって離反変位し、クラッチ60の遮断状態になる。そのため、上半身の体幹11の体幹上部保持具20、体幹下部保持具30と、下半身の大腿12の大腿保持具40との角変位が切り離される。こうして、中腰姿勢保持をアシストする動作が解除される。 In the next step b11, the operation of assisting the holding of the mid-waist posture is released. In step b111, the control contact 111 is shut off off, so that no current flows through the electromagnetic coil 63 and no electromagnetic force is generated. By eliminating this electromagnetic force, in step b112, the friction plates 65 and 68 are displaced apart by the spring force of the leaf spring 69, and the clutch 60 is in a disengaged state. Therefore, the angular displacements of the upper trunk holder 20 and the lower trunk holder 30 of the upper trunk 11 and the thigh holder 40 of the lower thigh 12 are separated. In this way, the operation of assisting the holding of the mid-waist posture is released.

図16は、本発明の実施の他の形態におけるクラッチ120とその付近を示す断面図である。このクラッチ120は、前述の実施の形態のクラッチ60における電磁力による摩擦板の摩擦接触に代えて、電磁力による噛み合い歯の噛み合いを行なう。クラッチ120は、フイールドとしてのクラッチ本体121と、アーマチュアとしての回転体122とを有する。クラッチ本体121は、電磁コイル123が配置されるフイールド124と、一方のクラッチ部材である噛み合い歯付きロータ125とを有し、フイールド124は、脇部フレーム32に固定される。回転体122は、回転軸126と、回転軸126に周方向および軸線方向の相対的な変位が阻止されて固定される支持部材127と、他方のクラッチ部材である噛み合い歯付きアーマチュア128と、噛み合い歯付きアーマチュア128を噛み合い歯付きロータ125から離反方向(図16の左方)にばね力を与えるコイルばね129とを有する。噛み合い歯付きアーマチュア128は、回転軸126の軸線75まわりに支持部材127、したがって、回転軸126とは、相互の角変位が阻止される。噛み合い歯付きアーマチュア128は、噛み合い歯付きロータ125に近接方向(図16の右方)に変位して噛み合い歯付きロータ125の噛み合い歯によってクラッチ120の接続状態となり、離反方向(図16の左方)に変位してクラッチ120の遮断状態となる。 FIG. 16 is a cross-sectional view showing the clutch 120 and its vicinity in another embodiment of the present invention. The clutch 120 engages the meshing teeth by an electromagnetic force instead of the frictional contact of the friction plate by the electromagnetic force in the clutch 60 of the above-described embodiment. The clutch 120 has a clutch body 121 as a field and a rotating body 122 as an armature. The clutch body 121 has a field 124 in which an electromagnetic coil 123 is arranged, and a rotor 125 with meshing teeth, which is one of the clutch members, and the field 124 is fixed to the side frame 32. The rotating body 122 meshes with the rotating shaft 126, the support member 127 fixed to the rotating shaft 126 by preventing relative displacement in the circumferential direction and the axial direction, and the other clutch member, the armature 128 with meshing teeth. It has a coil spring 129 that engages a toothed armature 128 and applies a spring force in a direction away from the toothed rotor 125 (to the left in FIG. 16). The meshing toothed armature 128 is prevented from being displaced from the support member 127 around the axis 75 of the rotating shaft 126, and thus to the rotating shaft 126. The meshing toothed armature 128 is displaced in the proximity direction (to the right in FIG. 16) to the meshing toothed rotor 125, and the clutch 120 is connected by the meshing teeth of the meshing toothed rotor 125, and is separated from the clutch 120 (to the left in FIG. 16). ), And the clutch 120 is shut off.

噛み合い歯付きロータ125は、回転軸126が挿通し、軸受131を介してフイールド124を支持する筒部132と、筒部132に連なるフランジ部133とを有する。フランジ部133には、その外周部に噛み合い歯が図16の軸線方向左方に臨んで形成されて、噛み合い歯付きロータ125が形成される。 The rotor 125 with meshing teeth has a tubular portion 132 through which the rotating shaft 126 is inserted and supports the field 124 via the bearing 131, and a flange portion 133 connected to the tubular portion 132. On the outer peripheral portion of the flange portion 133, meshing teeth are formed so as to face to the left in the axial direction of FIG. 16, and a rotor 125 with meshing teeth is formed.

図17は、噛み合い歯付きロータ125と噛み合い歯付きアーマチュア128との噛み合い歯が離間してクラッチ120が遮断した状態を示す一部の周方向展開図である。電磁コイル123が励磁されて生じる電磁力によって、噛み合い歯付きアーマチュア128はばね129のばね力に抗して噛み合い歯付きロータ125に近接変位して噛み合い歯が相互に噛み合い、クラッチ120の接続状態となる。電磁コイル123が励磁されずに消磁されると、噛み合い歯付きアーマチュア128はばね129のばね力によって噛み合い歯付きロータ125から離反変位して空隙Δd2(たとえば、0.4mm)をあけてクラッチの遮断状態となる。 FIG. 17 is a partial circumferential development view showing a state in which the meshing teeth of the rotor 125 with meshing teeth and the armature 128 with meshing teeth are separated and the clutch 120 is shut off. Due to the electromagnetic force generated by the excitation of the electromagnetic coil 123, the armature 128 with meshing teeth is displaced close to the rotor 125 with meshing teeth against the spring force of the spring 129, and the meshing teeth mesh with each other, and the clutch 120 is connected. Become. When the electromagnetic coil 123 is degaussed without being excited, the armature 128 with meshing teeth is displaced away from the rotor 125 with meshing teeth by the spring force of the spring 129, and a gap Δd2 (for example, 0.4 mm) is opened to disengage the clutch. It becomes a state.

クラッチ本体121のフイールド124は、脇フレーム32に固定される。回転体122の回転軸126は、大腿フレーム80の上フレーム片81に固定される。筒部132と上フレーム片81とは、回転軸126とともに、平行キー134によって相互の回転が阻止され、したがって、噛み合い歯付きアーマチュア128と上フレーム片81、したがって、大腿フレーム80とは、回転軸126の軸線75まわりにずれを生じることはない。 The field 124 of the clutch body 121 is fixed to the side frame 32. The rotation shaft 126 of the rotating body 122 is fixed to the upper frame piece 81 of the thigh frame 80. The tubular portion 132 and the upper frame piece 81, together with the rotating shaft 126, are prevented from rotating by the parallel key 134, and therefore the meshing toothed armature 128 and the upper frame piece 81, and thus the thigh frame 80, are rotating shafts. There is no deviation around the axis 75 of 126.

図17の周方向展開図において、噛み合い歯付きロータ125と噛み合い歯付きアーマチュア128との各噛み合い歯は、回転軸126の軸線75を含む仮想一平面に関して対称に構成される。したがって、装着者10による過大なトルクが作用したとき、いずれの回転方向においても、軸線75の方向に離反変位する分力が発生して、ロータ125とアーマチュア128とは、それらのいわば歯飛びが生じて、ずれることができる。 In the circumferential development view of FIG. 17, each meshing tooth of the meshing toothed rotor 125 and the meshing toothed armature 128 is symmetrically configured with respect to a virtual plane including the axis 75 of the rotating shaft 126. Therefore, when an excessive torque is applied by the wearer 10, a component force that displaces and displaces in the direction of the axis 75 is generated in any rotation direction, and the rotor 125 and the armature 128 have their so-called tooth skipping. It can occur and shift.

電磁コイル123が励磁されることによって、噛み合い歯付きロータ125と噛み合い歯付きアーマチュア128との噛み合い歯が噛み合って、本件装着型姿勢保持装置1が作動している状態におけるクラッチ120の最大許容トルクは、その姿勢保持状態が装着者10の意図と違ったとき、装着者10が接続状態にあるクラッチ120によって連結している脇部フレーム32と上フレーム片81との角度を自分の力でずらして動かすことができる予め定める値未満の値に設定される。この予め定める値は、ロータ125とアーマチュア128との噛み合い歯の形状およびばね129のばね定数などに依存して、定められる。したがって、噛み合い歯付きロータ125と噛み合い歯付きアーマチュア128との噛み合い状態で、装着者によって前記予め定める値以上のトルクが作用したとき、噛み合い歯付きアーマチュア128がばね129のばね力に抗して図15の左方の離反方向へ変位して噛み合い歯付きロータ125と噛み合い歯付きアーマチュアとの噛み合い歯のいわば歯飛びが生じて、前述のクラッチ60と同じく、回転軸126の軸線75まわりのずれを生じることが可能である。これによって、基本的に安全な装着型姿勢保持装置1が実現される。したがって、一般の典型的な装着者10は、噛み合い歯の噛み合わせが、歯飛びする力以上を出せることによって、装着者10の意図と違った場合には、装着型姿勢保持装置を動かすことができる装置であるので、基本的に安全である。 When the electromagnetic coil 123 is excited, the meshing teeth of the rotor 125 with meshing teeth and the armature 128 with meshing teeth mesh with each other, and the maximum allowable torque of the clutch 120 in the state where the wearable posture holding device 1 is operating is When the posture holding state is different from the intention of the wearer 10, the angle between the side frame 32 connected by the clutch 120 to which the wearer 10 is connected and the upper frame piece 81 is shifted by one's own force. It is set to a value less than a predetermined value that can be moved. This predetermined value is determined depending on the shape of the meshing teeth of the rotor 125 and the armature 128, the spring constant of the spring 129, and the like. Therefore, when a torque equal to or greater than the predetermined value is applied by the wearer in the meshed state between the rotor 125 with meshing teeth and the armature 128 with meshing teeth, the armature 128 with meshing teeth resists the spring force of the spring 129. The rotor 125 with meshing teeth and the armature with meshing teeth are displaced in the direction of separation to the left of 15, so to speak, tooth skipping occurs, and the displacement around the axis 75 of the rotating shaft 126 is the same as that of the clutch 60 described above. It can occur. As a result, a basically safe wearable posture holding device 1 is realized. Therefore, a general typical wearer 10 can move the wearable posture holding device when the meshing of the meshing teeth can exert a force equal to or greater than the force of tooth skipping, which is different from the intention of the wearer 10. Since it is a device that can be used, it is basically safe.

図16および図17の実施の形態におけるその他の構成は、前述の図1〜図15の実施の形態と同じである。 Other configurations in the embodiments of FIGS. 16 and 17 are the same as those of the above-described embodiments of FIGS. 1 to 15.

図18は、本発明の実施の他の形態におけるクラッチ140とその付近を示す断面図である。このクラッチ140は、前述の実施の形態のクラッチ60、120に代えて、用いることができ、複数の摩擦板145、148の摩擦接触を、電磁力の代りに、装着者10のハンドル操作で行なう。クラッチ140は、一方のクラッチ部材である複数の摩擦板145付きのクラッチ本体141と、回転軸146を備え他方のクラッチ部材である複数の摩擦板148付きの回転体142とを有する。クラッチ本体141は、摩擦板145が固定され軸線75の方向に変位可能な環状のロータ144と、ロータ144を挿通して脇部フレーム32に固定されるインナスリーブ152と、インナスリーブ152が挿通され軸線75の方向に変位可能なアウタスリーブ153とを有する。インナスリーブ152には、回転軸146の軸線75に垂直なピン155によって揺動可能なレバー156と、レバー156にその一端部156aがロータ144とアウタスリーブ153を離間させる方向のばね力を与える板ばね149とが設けられる。摩擦板145には、コイルばね159によって、摩擦板148との離反方向にばね力が与えられる。インナスリーブ152は、面状フレーム31、したがって体幹11に連なる脇部フレーム32に固定される。 FIG. 18 is a cross-sectional view showing the clutch 140 and its vicinity in another embodiment of the present invention. This clutch 140 can be used in place of the clutches 60 and 120 of the above-described embodiment, and the friction contact of the plurality of friction plates 145 and 148 is performed by the handle operation of the wearer 10 instead of the electromagnetic force. .. The clutch 140 has a clutch main body 141 with a plurality of friction plates 145 as one clutch member, and a rotating body 142 having a rotating shaft 146 and having a plurality of friction plates 148 as the other clutch member. The clutch body 141 is inserted with an annular rotor 144 to which the friction plate 145 is fixed and displaceable in the direction of the axis 75, an inner sleeve 152 through which the rotor 144 is inserted and fixed to the side frame 32, and an inner sleeve 152. It has an outer sleeve 153 that can be displaced in the direction of the axis 75. The inner sleeve 152 has a lever 156 that can be swung by a pin 155 perpendicular to the axis 75 of the rotating shaft 146, and a plate that gives the lever 156 a spring force in a direction in which one end portion 156a separates the rotor 144 and the outer sleeve 153. A spring 149 is provided. A coil spring 159 applies a spring force to the friction plate 145 in the direction away from the friction plate 148. The inner sleeve 152 is fixed to the planar frame 31, and thus to the side frame 32 connected to the trunk 11.

ハンドル157は、回転軸146の軸線75に垂直なピン158によって揺動操作され、このピン158は、インナスリーブ152に設けられる。ハンドル157の揺動によって、図18の実線のとおりクラッチ140の遮断のための位置と、仮想線のとおりの接続のための位置とに切り換えることができ、これによって、アウタスリーブ153が軸線75の方向に変位する。 The handle 157 is swung by a pin 158 perpendicular to the axis 75 of the rotating shaft 146, and the pin 158 is provided on the inner sleeve 152. By swinging the handle 157, the position for disengaging the clutch 140 can be switched as shown by the solid line in FIG. 18 and the position for connecting as shown by the virtual line, whereby the outer sleeve 153 can be switched to the position of the axis 75. Displace in the direction.

回転体142は、回転軸146に周方向および軸線方向の相対的な変位が阻止されて固定されるアーマチュアである支持部材147と、支持部材147に固定され摩擦板145と摩擦接触することができる摩擦板148と、インナスリーブ152との間に介在される軸受151とを有する。支持部材147と上フレーム片81とは、平行キー154によって、回転軸146との相互の回転が阻止され、したがって、回転軸146と、大腿12に連なる上フレーム片81とが固定される。 The rotating body 142 is capable of frictionally contacting the support member 147, which is an armature fixed to the rotating shaft 146 by preventing relative displacement in the circumferential direction and the axial direction, and the friction plate 145 fixed to the support member 147. It has a bearing 151 interposed between the friction plate 148 and the inner sleeve 152. The support member 147 and the upper frame piece 81 are prevented from rotating with each other by the parallel key 154, and therefore the rotating shaft 146 and the upper frame piece 81 connected to the thigh 12 are fixed.

多板の摩擦板145、148とコイルばね159の構造をさらに述べる。支持部材147に取付けられた3枚の外側の摩擦板148と、ロータ144に取付けられた3枚の内側摩擦板145とが接触したり外れたりする構造になっている。コイルばね159が摩擦板145、148よりも半径方向内側に取り付けられており、上記のアーマチュアである支持部材147とロータ144との各摩擦板148、145を引き離す方向に力が作用する。 The structures of the multi-plate friction plates 145 and 148 and the coil spring 159 will be further described. The structure is such that the three outer friction plates 148 attached to the support member 147 and the three inner friction plates 145 attached to the rotor 144 come into contact with each other and come off. The coil spring 159 is attached inward in the radial direction with respect to the friction plates 145 and 148, and a force acts in a direction in which the friction plates 148 and 145 of the armature support member 147 and the rotor 144 are separated from each other.

ハンドル157が図18の実線のとおり右のクラッチ遮断位置にあるとき、レバー156の一端部156aは、ばね149のばね力によって、ロータ144とアウタスリーブ153との間にあり、摩擦板145、148には摩擦接触のための力が作用せず、クラッチ遮断している。このように、ハンドル157を図18の右方向に動かすと、コイルばね159によってアーマチュア147が切り離され、摩擦板145,148が外れ、また板ばね149によってレバー156が戻る。 When the handle 157 is in the right clutch disengagement position as shown by the solid line in FIG. 18, one end portion 156a of the lever 156 is located between the rotor 144 and the outer sleeve 153 by the spring force of the spring 149, and the friction plates 145 and 148. The force for frictional contact does not act on the clutch, and the clutch is disengaged. When the handle 157 is moved to the right in FIG. 18 in this way, the armature 147 is separated by the coil spring 159, the friction plates 145 and 148 are released, and the lever 156 is returned by the leaf spring 149.

ハンドル157が図18の仮想線のとおり左のクラッチ接続位置に切り換えられると、アウタスリーブ153は、レバー156の一端部156aをばね149のばね力に抗して押し下げて角変位し、摩擦板145、148は、アウタスリーブ153によるロータ144と、レバー156の他端部156bとの間で押圧され、摩擦接触され、クラッチ接続される。このように、ハンドルを図18の左方向に動かすと、アウタスリーブ153を左方向にシフトし、レバー156が押し込まれて、ロータ144が左方向にシフトして摩擦板145,148が接触する構造である。その他の構成と作用とは、前述の実施の形態に類似する。 When the handle 157 is switched to the left clutch connection position as shown by the virtual line in FIG. 18, the outer sleeve 153 pushes down one end portion 156a of the lever 156 against the spring force of the spring 149 to cause an angular displacement, and the friction plate 145. 148 is pressed between the rotor 144 by the outer sleeve 153 and the other end 156b of the lever 156, is frictionally contacted, and is clutch-connected. In this way, when the handle is moved to the left in FIG. 18, the outer sleeve 153 is shifted to the left, the lever 156 is pushed in, the rotor 144 is shifted to the left, and the friction plates 145 and 148 come into contact with each other. Is. Other configurations and actions are similar to those of the embodiments described above.

図19は、本発明の実施の他の形態におけるクラッチ160とその付近を示す断面図である。このクラッチ160は、前述の実施の形態のクラッチ60、120、140に代えて、用いることができ、噛み合い歯の噛み合いを、電磁力の代りに、装着者10のハンドル操作で行なう。クラッチ160は、一方のクラッチ部材である噛み合い歯付きロータ165を備えるクラッチ本体161と、他方のクラッチ部材である噛み合い歯付きアーマチュア168を備える回転体162とを有する。 FIG. 19 is a cross-sectional view showing the clutch 160 and its vicinity in another embodiment of the present invention. This clutch 160 can be used in place of the clutches 60, 120, 140 of the above-described embodiment, and the meshing teeth are engaged by the handle operation of the wearer 10 instead of the electromagnetic force. The clutch 160 has a clutch body 161 having a rotor 165 with meshing teeth, which is one clutch member, and a rotating body 162 having an armature 168 with meshing teeth, which is the other clutch member.

クラッチ本体161は、軸線75の方向に変位可能な噛み合い歯付きロータ165と、脇部フレーム32に固定されるインナスリーブ172と、インナスリーブ172が挿通され軸線方向に変位可能なアウタスリーブ163とを有する。インナスリーブ172には、回転軸166の軸線75に垂直なピン178によって揺動可能なハンドル177が設けられ、ハンドル177の揺動によってアウタスリーブ163が軸線75の方向に変位可能である。コイルばね179は、一方の噛み合い歯付きロータ165を他方の噛み合い歯付きロータ162から離反させて噛み合いが解除される方向にばね力を与える。 The clutch body 161 has a rotor 165 with meshing teeth that can be displaced in the direction of the axis 75, an inner sleeve 172 that is fixed to the side frame 32, and an outer sleeve 163 that can be displaced in the axial direction through which the inner sleeve 172 is inserted. Have. The inner sleeve 172 is provided with a handle 177 that can be swung by a pin 178 perpendicular to the axis 75 of the rotating shaft 166, and the outer sleeve 163 can be displaced in the direction of the axis 75 by the swing of the handle 177. The coil spring 179 disengages one meshing toothed rotor 165 from the other meshing toothed rotor 162 and applies a spring force in a direction in which the meshing is released.

ハンドル177の揺動によって、図18のとおりクラッチ160の遮断のための右位置と、接続のための左位置とに切り換えることができ、これによって、アウタスリーブ163が軸線75の方向に変位する。 By swinging the handle 177, it is possible to switch between the right position for disengaging the clutch 160 and the left position for connecting as shown in FIG. 18, whereby the outer sleeve 163 is displaced in the direction of the axis 75.

回転体162は、回転軸166に周方向および軸線方向の相対的な変位が阻止されて固定される支持部材167と、支持部材167に固定され噛み合い歯付きロータ165に噛み合うことができる噛み合い歯付きアーマチュア168と、インナスリーブ172との間に介在される軸受171とを有する。支持部材167と上フレーム片81とは、平行キー174によって、回転軸166との相互の回転が阻止される。 The rotating body 162 has a support member 167 fixed to the rotating shaft 166 so as to prevent relative displacement in the circumferential direction and the axial direction, and a meshing tooth that is fixed to the support member 167 and can mesh with the rotor 165 with meshing teeth. It has a bearing 171 interposed between the armature 168 and the inner sleeve 172. The support member 167 and the upper frame piece 81 are prevented from rotating with each other by the parallel key 174.

ハンドル177を図18のとおり、右方向に動かすと、コイルばね179によってロータ165がアーマチュア168から切り離され、噛み合い歯が外れ、クラッチ遮断位置になる。 When the handle 177 is moved to the right as shown in FIG. 18, the rotor 165 is separated from the armature 168 by the coil spring 179, the meshing teeth are disengaged, and the clutch is disengaged.

ハンドル177を図19の左方向に動かすと、アウタスリーブ163を左方向にシフトし、ローラ169が押し込まれて、噛み合い歯付きロータ165が左方向にシフトして噛み合い歯付きロータ168との噛み合い歯が噛み合い、クラッチ接続位置になる。 When the handle 177 is moved to the left in FIG. 19, the outer sleeve 163 is shifted to the left, the roller 169 is pushed in, the rotor 165 with meshing teeth shifts to the left, and the meshing teeth with the rotor 168 with meshing teeth. Engage and reach the clutch connection position.

噛み合い歯に軸線75まわりの力がかかると、軸線75の右方向である噛み合わせが外れる方向に力がかかるが、この力はインナスリーブ172が受け止める。こうして、ロータ165とアーマチュア168とは、軸線75まわりにずれて、安全が確保される。ローラ169はインナスリーブ172のテーパ部分に嵌め込まれているので、ローラ169にかかる力の分力は外周方向に働く。この力はアウタスリーブ163の内周で受け止めるので、ハンドル177には伝わらず、クラッチ160が外れることはない。その他の構成と作用とは、前述の実施の形態に類似する。 When a force around the axis 75 is applied to the meshing teeth, a force is applied in the direction in which the meshing is disengaged, which is the right direction of the axis 75, and this force is received by the inner sleeve 172. In this way, the rotor 165 and the armature 168 are displaced around the axis 75 to ensure safety. Since the roller 169 is fitted in the tapered portion of the inner sleeve 172, the component force of the force applied to the roller 169 acts in the outer peripheral direction. Since this force is received by the inner circumference of the outer sleeve 163, it is not transmitted to the handle 177 and the clutch 160 is not disengaged. Other configurations and actions are similar to those of the embodiments described above.

図20は本発明の実施の他の形態である装着型姿勢保持装置1aを装着者10に装着した状態を示す側面図であり、図21は装着型姿勢保持装置1aの図20における一部を拡大して示す側面図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似するが、注目すべきは、前述の面状フレーム31に代えて、面状フレーム31aが実施される。この実施の形態において、前述の実施の形態と対応する部分には、同一の数字の参照符に添え字aを付して示す。 FIG. 20 is a side view showing a state in which the wearable posture holding device 1a, which is another embodiment of the present invention, is attached to the wearer 10, and FIG. 21 shows a part of the wearable posture holding device 1a in FIG. 20. It is an enlarged side view. This embodiment is similar to the above-described embodiment, but it should be noted that the planar frame 31a is implemented instead of the above-mentioned planar frame 31. In this embodiment, the portion corresponding to the above-described embodiment is indicated by adding a subscript a to a reference mark having the same number.

図22は面状フレーム31aの正面図であり、図23は面状フレーム31aの左側面図であり、図24は面状フレーム31aの一部の平面図であり、図25は面状フレーム31aの分解斜視図である。図22、図24は、左右対称に構成される面状フレーム31aのほぼ左半分を示す。面状フレーム31の外囲部35aは、一方のクラッチ部材65が固定され、上方から斜め後方に立ち上がって体幹下部の後方に弯曲して延び、体幹下部の後方で左右の端部が背板34にそれぞれ固定される左右一対の外囲片32aを含む。体幹下部保持具30aは、基本的に、全体が剛性の面状フレーム31aとベルト36とを有する。面状フレーム31aは、体幹下部の左右両側方から背後にわたって(体幹下部の背後では、臀部および仙骨部よりも上方の腰部および脊柱部下部を含む)体幹下部の後半周を覆う外囲部35aと、体幹下部の背後で外囲部35aから立ち上がる背板34とを有する。ベルト36は、面状フレーム31aに連結され、体幹下部の左右両側方から腹部にわたって体幹下部の前半周を覆う。 22 is a front view of the planar frame 31a, FIG. 23 is a left side view of the planar frame 31a, FIG. 24 is a plan view of a part of the planar frame 31a, and FIG. 25 is a planar frame 31a. It is an exploded perspective view of. 22 and 24 show substantially the left half of the symmetrically configured planar frame 31a. One of the clutch members 65 is fixed to the outer peripheral portion 35a of the planar frame 31, and the clutch member 65 rises diagonally backward from above and bends and extends to the rear of the lower part of the trunk, and the left and right ends are backed behind the lower part of the trunk. A pair of left and right outer peripheral pieces 32a fixed to the plate 34, respectively, are included. The lower trunk holder 30a basically has a planar frame 31a and a belt 36 that are rigid as a whole. The planar frame 31a covers the latter half of the lower torso from both the left and right sides of the lower torso to the back (behind the lower torso, including the lumbar region and the lower spinal column above the buttocks and the sacrum). It has a portion 35a and a back plate 34 that rises from the outer peripheral portion 35a behind the lower part of the trunk. The belt 36 is connected to the planar frame 31a and covers the front half circumference of the lower part of the trunk from both left and right sides of the lower part of the trunk to the abdomen.

体幹下部保持具30の面状フレーム31aは、前述のとおり、剛性であり、腰側部・背部フレームとも呼ぶことができる。面状フレーム31aの高さを、その上部が脇下直ぐの位置でなく、腰部から脇下直ぐの間の位置まで短くして低くし、背板34の高さも、腰部から脇下直ぐの間の位置まで短くして、装着し易くする。体幹下部保持具30aは、外囲部35aと背板34とを有する面状フレーム31aとベルト36とによって構成されるので、体幹11と大腿保持具40との中腰姿勢保持と、上向きモーメントのアシストとを、確実に迅速に行なうことができるようになる。 As described above, the planar frame 31a of the lower trunk holder 30 is rigid and can also be referred to as a waist side / back frame. The height of the planar frame 31a is shortened to a position between the waist and the armpit, not the position where the upper part is immediately under the armpit, and the height of the back plate 34 is also between the waist and the armpit. Shorten to the position of to make it easier to install. Since the lower trunk holder 30a is composed of a planar frame 31a having an outer peripheral portion 35a and a back plate 34 and a belt 36, the trunk 11 and the thigh holder 40 hold the mid-waist posture and the upward moment. You will be able to perform the assist of the above reliably and quickly.

この実施の形態によれば、面状フレーム31aを高い剛性で実現することが容易である。外囲片32aは、上方から斜め後方に立ち上がるので、装着者10の自由な中腰姿勢を可能にし、体幹11の左右の傾きが許容され、これによって、快適な中腰姿勢のアシストができる。 According to this embodiment, it is easy to realize the planar frame 31a with high rigidity. Since the outer peripheral piece 32a stands up diagonally backward from above, the wearer 10 is allowed to freely tilt the mid-waist posture, and the trunk 11 is allowed to tilt to the left and right, whereby a comfortable mid-waist posture can be assisted.

図26は、本発明の実施の他の形態におけるクラッチ60および減速機88付き電動モータ87を組み合わせた駆動源89とその付近を示す断面図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似し、対応する部分には、同じ参照符を付す。注目すべきは、体幹下部保持具30と大腿保持具40とのいずれか一方と、クラッチ60との間に、駆動源89が設けられ、クラッチ60の接続状態でそのクラッチ60の回転軸線と共通な直線まわりにトルクを発生する。この実施の形態によれば、中腰作業での中腰姿勢保持および持ち上げを、駆動源による上向きの力モーメントを作用してアシストすることにより、腰痛を防ぐべく腰椎(腰関節)と背筋をアシストすることができる。 FIG. 26 is a cross-sectional view showing a drive source 89 in which a clutch 60 and an electric motor 87 with a speed reducer 88 are combined in another embodiment of the present invention, and a vicinity thereof. This embodiment is similar to the above-described embodiment, and the corresponding parts are designated by the same reference numerals. It should be noted that a drive source 89 is provided between one of the lower trunk holder 30 and the thigh holder 40 and the clutch 60, and the rotation axis of the clutch 60 is connected to the clutch 60. Generates torque around a common straight line. According to this embodiment, the lumbar spine (lumbar joint) and the back muscles are assisted to prevent low back pain by assisting the holding and lifting of the mid-waist posture in the mid-waist work by applying an upward force moment by a drive source. Can be done.

モータ87のハウジングである本体部90は、クラッチ本体61を介してブラケット91によってフイールド64に固定され、体幹下部保持具30の脇部フレーム32に固定される。モータ87の出力軸は、クラッチ回転体62および大腿フレーム80に固定され、電磁コイル63が励磁ないとき、摩擦板65に摩擦板68が吸着されず、モータ87の回転トルクが体幹下部保持具30の脇部フレーム32と大腿保持具40の上下のフレーム片81、82との間の相対的な角変位力として作用する。 The main body 90, which is the housing of the motor 87, is fixed to the field 64 by the bracket 91 via the clutch main body 61, and is fixed to the side frame 32 of the trunk lower holder 30. The output shaft of the motor 87 is fixed to the clutch rotating body 62 and the thigh frame 80. When the electromagnetic coil 63 is not excited, the friction plate 68 is not attracted to the friction plate 65, and the rotational torque of the motor 87 is applied to the lower trunk holder. It acts as a relative angular displacement force between the side frame 32 of 30 and the upper and lower frame pieces 81, 82 of the thigh holder 40.

クラッチ60のon/off動作について、クラッチ60をoffしてから、すぐにモータ87は回転動作を開始する。またモータ87が停止してから、すぐにクラッチ60をonする。 Regarding the on / off operation of the clutch 60, the motor 87 starts the rotational operation immediately after the clutch 60 is turned off. Further, the clutch 60 is immediately turned on after the motor 87 is stopped.

本発明の実施の他の形態では、図26のクラッチ60に代えて、前述の図18のクラッチ140を使用してもよい。手動ハンドル157の操作によって、クラッチ140をoffしてから、そのoff操作を検出するスイッチによって、すぐにモータ87は回転動作を開始する。またモータ87が停止してから、すぐに手動ハンドル157でon操作をする。図16、図19のクラッチ120、160などが用いられてもよい。 In another embodiment of the present invention, the clutch 140 of FIG. 18 described above may be used instead of the clutch 60 of FIG. The clutch 140 is turned off by the operation of the manual handle 157, and then the motor 87 immediately starts the rotational operation by the switch that detects the off operation. Immediately after the motor 87 is stopped, the manual handle 157 is used to perform the on operation. The clutches 120, 160 and the like shown in FIGS. 16 and 19 may be used.

摩擦板65,68のずれと、前述のクラッチ120,160の歯とびと、モータ87の駆動とは、安全性の観点から重要である。モータ87が装着者10の意図と逆方向に動作した場合には、モータ87が装着者10側から、すなわちモータ87の出力軸側から、逆回転できる(減速比が1/100〜1/50程度でバックドライアブルである)ように構成される。またモータ87が装着者10の意図と逆方向に動作した場合には、摩擦板65、68が電磁力により吸着されていても、装着者10の力により摩擦板65、68がずれて、逆回転することにより動かすことができるように構成される。モータ87が装着者10の意図と逆方向に動作した場合、噛み合い歯125、128が電磁力により吸着されていても、装着者10の力により噛み合い歯125、128がずれて、歯とびし、逆回転することにより動かすことができるように構成される。 The displacement of the friction plates 65 and 68, the tooth skipping of the clutches 120 and 160 described above, and the drive of the motor 87 are important from the viewpoint of safety. When the motor 87 operates in the direction opposite to the intention of the wearer 10, the motor 87 can rotate in the reverse direction from the wearer 10 side, that is, from the output shaft side of the motor 87 (reduction ratio is 1/100 to 1/50). It is configured to be back-dryable in degree). Further, when the motor 87 operates in the direction opposite to the intention of the wearer 10, even if the friction plates 65 and 68 are attracted by the electromagnetic force, the friction plates 65 and 68 are displaced by the force of the wearer 10 and reverse. It is configured so that it can be moved by rotating. When the motor 87 operates in the direction opposite to the intention of the wearer 10, even if the meshing teeth 125 and 128 are attracted by the electromagnetic force, the meshing teeth 125 and 128 are displaced by the force of the wearer 10 and the teeth are skipped. It is configured so that it can be moved by rotating in the reverse direction.

前述の実施の各形態の有利な点を、特許文献1と比べて、述べる。特許文献1は、音声検出による構成と、モータとラチェット機構とクラッチとを設けている。本件は、特許文献1の音声検出とモータとラチェット機構を省略している。その代りに、自己保持型のスイッチ操作(図9)や、モーションセンサで検出した股関節角度・体幹加速度・体幹の回転角速度を用いた自動操作(図11)にて、図8、図15のように電池を用いて電流を流して電磁コイルにて発生する電磁力(または図17、図18のように手動の機械式のハンドル操作力)で、1または複数の摩擦板を接触させたり(図8、図17)、多数の噛み合い歯を噛み合わせたりして(図5、図18)結合し、更に、ばね力で切り離すクラッチ構造(図8、図15、図17、図18)にしている。本件では、特許文献1の繰り返し発声を行なう場合には煩わしい音声検出ではなく、簡単な機械式ハンドル操作やスイッチ操作や上記モーションセンサにて検出した自動操作にて、特許文献1のラチェット機構の1つや2つの係止爪の噛み合わせではなく、本件では、多数の噛み合い歯の全てを噛み合わせることにより、力を分散させ、また、1または複数の摩擦板の結合による場合も同様に力を分散させることによって、強い力に対応できコンパクトに構成できる。 The advantages of each of the above-described embodiments will be described in comparison with Patent Document 1. Patent Document 1 provides a configuration based on voice detection, a motor, a ratchet mechanism, and a clutch. In this case, the voice detection, the motor, and the ratchet mechanism of Patent Document 1 are omitted. Instead, self-holding switch operation (Fig. 9) and automatic operation using the hip joint angle, trunk acceleration, and trunk rotation angular velocity detected by the motion sensor (Fig. 11) are performed in FIGS. 8 and 15. One or more friction plates can be brought into contact with each other by the electromagnetic force generated by the electromagnetic coil (or the manual mechanical handle operating force as shown in FIGS. 17 and 18) by passing an electric current using a battery as shown in. (FIGS. 8 and 17), a clutch structure (FIG. 8, FIG. 15, FIG. 17, FIG. 18) is formed in which a large number of meshing teeth are engaged (FIGS. 5 and 18) to be engaged and further separated by a spring force. ing. In this case, 1 of the ratchet mechanism of Patent Document 1 is performed by simple mechanical handle operation, switch operation, or automatic operation detected by the motion sensor, instead of troublesome voice detection when repeatedly uttering Patent Document 1. Rather than the meshing of two glossy locking claws, in this case the force is distributed by engaging all of a large number of meshing teeth, as well as by the coupling of one or more friction plates. By making it, it can cope with a strong force and can be configured compactly.

安全面から、通常以上に強い力がかかった場合に、特許文献1ではラチェット機構の1つや2つの係止爪の離脱が困難であり、危険である。これに対して、本件の多数の噛み合い歯の噛み合わせでは、歯飛びして角変位してずれるように構成され、また摩擦接触する摩擦板が角変位してずれるように構成されるので、安全である。特許文献1のラチェット機構における1つや2つの係止爪では、たとえ、係止爪が外れて歯飛びしても、係止爪の
数が少ないので、ラチェット歯および係止爪が破損、摩耗によって、すぐに使えなくなるおそれがある。本件の多数の噛み合い歯の噛み合わせの構成では、何回か歯飛びさせるまで使えるので、長寿命である利点がある。更に、本件の摩擦板による結合方式では、歯飛びのようなことは起らず、何回でも使え、長寿命である利点がある。
From the viewpoint of safety, when a force stronger than usual is applied, it is difficult and dangerous for Patent Document 1 to release one or two locking claws of the ratchet mechanism. On the other hand, in the meshing of a large number of meshing teeth in this case, the teeth are configured to be displaced by angular displacement, and the friction plate in frictional contact is configured to be displaced by angular displacement, so that it is safe. Is. In one or two locking claws in the ratchet mechanism of Patent Document 1, even if the locking claws come off and the teeth fly, the number of locking claws is small, so that the ratchet teeth and the locking claws are damaged or worn. , There is a risk that it will soon become unusable. The meshing configuration of a large number of meshing teeth in this case has an advantage of long life because it can be used until the teeth are skipped several times. Further, the bonding method using the friction plate of this case does not cause tooth skipping, can be used many times, and has an advantage of long life.

従来技術(たとえば、特開2011−251057)のクラッチについて、ラチェット機構の係止爪のような歯の切り離しは、ばね部材によって係止状態になっている係止爪を引き起こすような切り離し構造である。これに対して、本件の実施の形態(図15、図18)では、噛み合った多数の噛み合い歯が付いた歯車を、その軸線方向に引き離す構造であるので、構造が簡単、コンパクトであり、また結合した摩擦板を軸方向に引き離す構造も同様に簡単、コンパクトな構造になる。
本発明は、次の実施の形態が可能である
(1)装着者に装着されて保持される保持装置と、
保持装置に設けられるアシスト駆動機構であって、装着者の体幹下部の左右両側方にそれぞれ配置されて左右方向の軸線まわりに駆動トルクを発生する一対の駆動源を有し、各駆動源の駆動トルクによって、体幹と左右の各大腿との間に支持力モーメントをそれぞれ与えるアシスト駆動機構と、
装着者の前記左右方向の軸線まわりの体幹と左右の各大腿との相対的な角度をそれぞれ検出する一対の角度センサと、
保持装置に設けられ、体幹の加速度を検出する加速度センサと、
加速度センサおよび角度センサからの出力に応答し、足の着地状態を判断する着地判断手段と、
着地判断手段からの出力に応答し、着地状態にある支持脚に、その支持脚側の駆動源によって、支持する方向に支持力モーメントを与え、着地していない遊脚に、その遊脚側の駆動源によって、振り上げる方向に振り上げ力モーメントを与える駆動制御手段とを含み、
前記着地判断手段は、前記加速度センサが検出する体幹の上下方向における加速度の極大値によって足が着地していると判断し、前記加速度センサが前記加速度の極大値を検出する時刻において、前記各角度センサが検出する体幹と左右の各大腿との相対的な角度を比較して、大きい方の角度が得られた足が着地した支持脚であり、小さい方の角度が得られた足が遊脚であると判断することを特徴とする装着型支援ロボット装置。
(2)装着者に装着されて保持される保持装置と、
保持装置に設けられるアシスト駆動機構であって、装着者の体幹下部の左右両側方にそれぞれ配置されて左右方向の軸線まわりに駆動トルクを発生する一対の駆動源を有し、各駆動源の駆動トルクによって、体幹と左右の各大腿との間に支持力モーメントをそれぞれ与えるアシスト駆動機構と、
装着者の前記左右方向の軸線まわりの体幹と左右の各大腿との相対的な角度をそれぞれ検出する一対の角度センサと、
角度センサからの出力に応答し、足の着地状態を判断する着地判断手段と、 各角度センサと着地判断手段とからの出力に応答し、着地状態にある支持脚に、その支持脚側の駆動源によって、支持する方向に支持力モーメントを与え、着地していない遊脚に、その遊脚側の駆動源によって、振り上げる方向に振り上げ力モーメントを与える駆動制御手段とを含み、
前記支持力モーメントは、予め定める時間だけ予め定める一定値を維持した後、前記角度センサが検出した角度に比例して減少し、
前記振り上げ力モーメントは、予め定める時間だけ予め定める一定値を維持した後、予め定める速度で減少することを特徴とする。
(3)駆動制御手段は、
左右の検出角度が交互に逆方向に検出される各回毎に、支持力モーメントと振り上げ力モーメントとを順次的に増加することを特徴とする。
(4)装着者の体幹に装着され、体幹の加速度、角速度または角度を検出する検出手段をさらに含み、
駆動制御手段は、検出手段からの出力に応答し、検出された加速度、角速度または角度が、物体の持ち上げ支援または持ち下げブレーキ支援の開始に対応する値であるとき、左右の駆動源によって、体幹と各大腿との相対的な角度が増大して持ち上げる方向に、持ち上げ力モーメントを与え、または持ち下げる方向に作用しているモーメントを制限するように、持ち下げブレーキ力モーメントを与えることを特徴とする。
(5)装着者の手に装着され、手に物体が作用することを検出する物体センサをさらに含み、駆動制御手段は、左右の角度センサと物体センサとからの出力に応答し、物体が検出されているとき、左右の駆動源によって、体幹と各大腿との相対的な角度が増大して持ち上げる方向に、持ち上げ力モーメントを与えることを特徴とする。
(6)左右の各角度センサからの出力に応答し、角速度をそれぞれ演算する角速度演算手段と、
装着者の手に装着され、手に物体が作用することを検出する物体センサとをさらに含み、
駆動制御手段は、左右の角度センサと角速度演算手段と物体センサとからの出力に応答し、角速度が持ち下げる方向にあり、かつ物体が検出されているとき、左右の駆動源によって、持ち下げる方向に作用しているモーメントを制限するように、持ち下げブレーキ力モーメントを与えることを特徴とする。
(7)駆動制御手段は、計時手段を備え、左右の角度センサの出力に応答し、検出される左右の角度が中腰の予め定める範囲内にあるとき、その中腰の継続時間を計時し、その計時した継続時間が予め定める時間以上経過すると、左右の駆動源によって、検出される左右の角度を保つように、中腰支援力モーメントを与えることを特徴とする
(8)(j)保持装置は、
装着者の体幹上部に装着されて保持される体幹上部保持具と、
装着者の体幹下部に装着されて保持される体幹下部保持具と、
装着者の大腿に装着されて保持される大腿保持具とを含み、
(k)アシスト駆動機構は、
(k1)その駆動源が、
股関節付近で、左右方向の軸線まわりに回転する駆動軸と、
駆動軸にその軸線まわりにトルクを発生する駆動源本体とを有し、
(k2)体幹上部の左右両側方で、上下に延びてそれぞれ配置される一対の上アームであって、各上アームの下端部と、駆動軸または駆動源本体のいずれか一方とが、左右方向の軸線まわりの相対的な回転を阻止されて取付けられる上アームと、
(k3)上アームの上端部と、体幹上部保持具とを、左右方向の軸線まわりに角変位自在にそれぞれ連結する第1受動回転軸と、
(k4)体幹下部から大腿にわたって左右両側方で、上下に延びてそれぞれ配置される一対の下アームであって、各下アームの上端部と、駆動軸または駆動源本体のいずれか他方とが、左右方向の軸線まわりの相対的な回転を阻止されて取付けられる下アームと、
(k5)各下アームの下端部と、大腿保持具とを、左右方向の軸線まわりに角変位自在にそれぞれ連結する第2受動回転軸と、
(k6)体幹下部保持具に、上アームの長手方向途中位置、駆動軸、駆動源本体、または下アームの長手方向途中位置のいずれか1つを、取り付ける取り付け手段とを有することを特徴とする。
本発明は、次の実施の形態が可能である。
(1)(a)装着者の体幹上部に装着されて保持される体幹上部保持具と、
(b)装着者の体幹下部に装着されて保持される体幹下部保持具と、
(c)装着者の大腿に装着されて保持される大腿保持具と、
(d)体幹下部の左右両側方にそれぞれ配置される駆動源であって、
股関節付近で、左右方向の軸線まわりに回転する駆動軸と、
駆動軸にその軸線まわりにトルクを発生する駆動源本体とを有する駆動源と、
(e)体幹上部の左右両側方で、上下に延びてそれぞれ配置される一対の上アームであって、各上アームの下端部と、駆動軸または駆動源本体のいずれか一方とが、左右方向の軸線まわりの相対的な回転を阻止されて取付けられる上アームと、
(f)上アームの上端部と、体幹上部保持具とを、左右方向の軸線まわりに角変位自在にそれぞれ連結する第1受動回転軸と、
(g)体幹下部から大腿にわたって左右両側方で、上下に延びてそれぞれ配置される一対の下アームであって、各下アームの上端部と、駆動軸または駆動源本体のいずれか他方とが、左右方向の軸線まわりの相対的な回転を阻止されて取付けられる下アームと、
(h)各下アームの下端部と、大腿保持具とを、左右方向の軸線まわりに角変位自在にそれぞれ連結する第2受動回転軸と、
(i)体幹下部保持具に、上アームの長手方向途中位置、駆動軸、駆動源本体または下アームの長手方向途中位置のいずれか1つを、取り付ける取り付け手段とを含むことを特徴とする装着型支援ロボット装置。
体幹上部保持具と体幹下部保持具と大腿保持具とが装着者に装着され、体幹上部保持具と左右方向の軸線まわりに角変位自在に第1受動回転軸を介して連結された上端部を有する上アームの下端部と、大腿保持具と左右方向の軸線まわりに角変位自在に第2受動回転軸を介して連結された下端部を有する下アームの上端部との間に、体幹下部の左右両側方にそれぞれ配置される駆動源によって、左右において支援力モーメントを与え、体幹下部保持具に、上アームの長手方向途中位置、駆動軸、駆動源本体、または下アームの長手方向途中位置のいずれか1つを、取り付け手段によって取り付けるので、各駆動源によって出力される左右方向の軸線まわりの支援力モーメントを、体幹と左右の各大腿との間に及ぼすことができる。
体幹は、腰椎を含む椎骨などによる椎間関節によって前後に弯曲しやすいが、体幹の上下の各位置で、前述のとおり、上アームが体幹上部保持具と体幹下部保持具とに関連して取り付けられるので、駆動源が上アームと下アームとを相対的に角変位駆動して出力する支援力モーメントが、大腿に対して体幹に確実に与えられる。したがって、装着者は、この支援によって容易に作業できる。
(2)体幹下部保持具は、装着者の骨盤付近に配置され、
体幹下部保持具に上アームの長手方向途中位置が、取り付け手段によって取り付けられ、
前記駆動軸の軸線は、装着者の左右の股関節の臼状関節としての中心を通る左右方向の直線の付近にあることを特徴とする。
体幹下部保持具は、骨盤付近に配置され、したがって、その骨盤の腸骨翼における左右方向の横に出っ張る腸骨稜の上部付近に配置されるので、骨盤付近に確実に引っかかり、体幹下部から下方にずれることはなく、体幹下部に確実に装着される。上アームの長手方向途中位置は、この体幹下部保持具に取り付けられるので、上アームの下端部が取付けられる駆動軸または駆動源本体を、装着者の股関節付近に配置することが確実になる。その結果、駆動源の駆動軸の軸線が、左右の股関節の臼状関節としての中心、したがって、寛骨臼に嵌まり込む半球状の大腿骨頭の中心を通る左右方向の一直線上に、またはその付近にある状態を、安定して保つことが確実に可能になる。こうして、前記一直線まわりの支援力モーメントを、上アームと下アームとの間に、したがって、体幹と左右の各大腿との間に、及ぼして、歩行支援、持ち上げ支援、持ち下げブレーキ支援、中腰支援などを、円滑に達成することができる。
(3)上アームは、第1受動回転軸と駆動軸の軸線との間で、前後方向の軸線まわりに角変位自在であることを特徴とする。
上アームは、その長手方向の上端部における第1受動回転軸と、長手方向の下端部における駆動軸の軸線との間で、たとえば受動回転軸73、83によって、前後方向の軸線まわりに角変位自在であるので、体幹を、腰椎を含む椎骨などによる椎間関節の働きによって、左右方向に傾けて曲げることができる。したがって、装着者の姿勢に応じて円滑に支援力モーメントを作用することができる。上アーム70の受動回転軸73は、省略できる。
図61、図62などの上アーム70は、長尺の、たとえば棒状や板状アームでもよいが、本発明の実施の他の形態では、それ以外に、図65〜図67、図68、および図69、図70に示すような面状フレーム633、653によって実現されてもよい。上アーム70の代りに、面状フレーム633、653を、強度があり軽い素材で実現して、用いてもよい。
さらに上アームは、棒状や板状アームの装着者とは反対側の外方に、面状フレームを配置した構成であってもよい。上アームは、体幹を左右方向に曲げることができる可撓性または弾発性を有する合成樹脂または金属などの材料から成ってもよい。さらに面状フレームには通気用の多くの小さな穴を開けておき、内側(すなわち装着者側)にメッシュ素材を貼り付けて通気性を良くしておく。
このように、上アーム70とともに、面状フレーム633、653を、合体して併用する合体タイプでは、上アーム70を大きな強度を有する金属、たとえばアルミニウム製とすることによって、面状フレーム633、653を低強度材料製にすることができ、本件装着型支援ロボット装置の実現が容易である。
面状フレームに開ける通気用の穴径については、強度を損なわない範囲内でできるだけ大きいパンチング穴径としてたとえば3〜20mm程度の直径を有する円形にすることが望ましい。
内側に貼り付けるメッシュ素材とは、網目に編まれた素材のことである。網目に編まれた素材については、布地や樹脂および金属などが用いられる。網目については、たとえば、100メッシュは、網1インチ当りの網目の数が100であることを表す。なお同じ100メッシュでも、開口率や線径により異なる。金網の場合は、JIS(日本工業規格)規格に規定されているが、布地などでは、同じ100メッシュでも開口率や線径が異なることがある。線径または開口率を選別する必要がある。たとえば、素材がポリエステルで交点止めでは、線径が35ミクロンで100メッシュであれば、メッシュ数は100メッシュと混んでいるのに、糸が細いので開口率が約74%と高くなり、空気を通し易く、かつ網目の開口面積は小さいので強度を保つことができるので、本用途に向いている。
(4)下アームは、駆動軸の軸線と第2受動回転軸との間で、前後方向の軸線まわりに角変位自在であることを特徴とする。
下アームは、その長手方向の上端部における駆動軸の軸線と、下アームの下端部における第2受動回転軸との間で、前後方向の軸線まわりに角変位自在であるので、股関節の働きによって、下肢を外転して開脚を円滑に行なうことができる。したがって、装着者の開脚の姿勢に応じて円滑に支援力モーメントを作用することができる。下アームは、体幹を左右方向に曲げることができる可撓性または弾発性を有する合成樹脂または金属などの材料から成ってもよい。
(5)上アームおよび下アームの長手方向途中位置には、前後方向の軸線まわりに角変位自在な第3および第4受動回転軸がそれぞれ介在されることを特徴とする。
複数の剛性アーム片を、前後方向の軸線まわりに角変位自在な受動回転軸を介して連結して上アームおよび下アームを、上アームおよび下アームを構成することができ、実現が容易である。
(6)上アームは、体幹上部の少なくとも左右両側方を周方向に覆う面状フレームから成ることを特徴とする。
本発明は、次の実施の形態が可能である。
(1)(a)装着者の体幹に装着されて保持される体幹保持具と、
(b)装着者の大腿に装着されて保持される大腿保持具と、
(c)股関節付近で、左右方向の軸線まわりの回転軸線を有し、体幹保持具と大腿保持具とを接続、遮断するクラッチと、
(d)装着者の中腰姿勢でクラッチを接続するクラッチ制御手段とを含むことを特徴とする装着型姿勢保持装置である。
Regarding the clutch of the prior art (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-251507), the disengagement of teeth such as the locking claw of the ratchet mechanism has a disengagement structure that causes the locking claw locked by the spring member. .. On the other hand, in the embodiment of the present case (FIGS. 15 and 18), the gear having a large number of meshed teeth is separated in the axial direction, so that the structure is simple and compact, and the structure is also compact. The structure for pulling the combined friction plates apart in the axial direction is also simple and compact.
The present invention is capable of the following embodiments: (1) A holding device that is worn and held by the wearer.
It is an assist drive mechanism provided in the holding device, and has a pair of drive sources that are arranged on both the left and right sides of the lower part of the trunk of the wearer and generate drive torque around the axis in the left-right direction. An assist drive mechanism that gives a bearing moment between the trunk and the left and right thighs by the drive torque,
A pair of angle sensors that detect the relative angles between the wearer's trunk around the left-right axis and the left and right thighs, respectively.
An acceleration sensor installed in the holding device that detects the acceleration of the trunk,
A landing judgment means for judging the landing state of the foot in response to the output from the acceleration sensor and the angle sensor,
In response to the output from the landing determination means, the supporting leg in the landing state is given a supporting force moment in the supporting direction by the drive source on the supporting leg side, and the swing leg that has not landed is given a supporting force moment on the swing leg side. Including a drive control means that gives a swinging force moment in the swinging direction depending on the drive source.
The landing determination means determines that the foot has landed based on the maximum value of the acceleration in the vertical direction of the trunk detected by the acceleration sensor, and at the time when the acceleration sensor detects the maximum value of the acceleration, each of the above. Comparing the relative angles between the trunk detected by the angle sensor and the left and right thighs, the foot with the larger angle is the landing support leg, and the foot with the smaller angle is the landing leg. A wearable support robot device characterized in that it is determined to be a free leg.
(2) A holding device that is worn and held by the wearer,
It is an assist drive mechanism provided in the holding device, and has a pair of drive sources that are arranged on both the left and right sides of the lower part of the trunk of the wearer and generate drive torque around the axis in the left-right direction. An assist drive mechanism that gives a bearing moment between the trunk and the left and right thighs by the drive torque,
A pair of angle sensors that detect the relative angles between the wearer's trunk around the left-right axis and the left and right thighs, respectively.
In response to the output from the angle sensor and the landing judgment means for judging the landing state of the foot, and in response to the output from each angle sensor and the landing judgment means, the support leg in the landing state is driven by the support leg side. A drive control means that gives a supporting force moment in a supporting direction by a source and gives a swinging force moment in a swinging direction by a drive source on the swing leg side to a swing leg that has not landed.
The bearing capacity moment is maintained at a predetermined constant value for a predetermined time, and then decreases in proportion to the angle detected by the angle sensor.
The swinging force moment is characterized in that it maintains a predetermined constant value for a predetermined time and then decreases at a predetermined speed.
(3) The drive control means is
Each time the left and right detection angles are detected alternately in opposite directions, the bearing force moment and the swinging force moment are sequentially increased.
(4) Further including a detection means that is attached to the wearer's trunk and detects the acceleration, angular velocity or angle of the trunk.
The drive control means responds to the output from the detection means, and when the detected acceleration, angular velocity or angle is a value corresponding to the start of lifting assistance or lifting assist of the object, the body by the left and right drive sources. It is characterized by giving a lifting force moment in the lifting direction as the relative angle between the trunk and each thigh increases, or giving a lifting braking force moment so as to limit the moment acting in the lifting direction. And.
(5) Further includes an object sensor that is attached to the wearer's hand and detects that an object acts on the hand, and the drive control means responds to the outputs from the left and right angle sensors and the object sensor to detect the object. When this is done, the left and right drive sources increase the relative angle between the trunk and each thigh to give a lifting force moment in the lifting direction.
(6) Angular velocity calculation means for calculating the angular velocity in response to the output from each of the left and right angle sensors, and
It also includes an object sensor that is worn on the wearer's hand and detects the action of an object on the hand.
The drive control means responds to the outputs from the left and right angle sensors, the angular velocity calculation means, and the object sensor, and the angular velocity is in the direction of lowering, and when an object is detected, the drive control means is in the direction of lowering by the left and right drive sources. It is characterized in that a lifting braking force moment is applied so as to limit the moment acting on the sensor.
(7) The drive control means is provided with a time measuring means, and when the detected left and right angles are within a predetermined range of the middle waist in response to the output of the left and right angle sensors, the duration of the middle waist is measured and the time is measured. When the timed duration elapses for more than a predetermined time, the holding device (8) (j) is characterized in that a mid-waist support force moment is given so as to maintain the detected left-right angle by the left and right drive sources.
An upper torso holder that is attached and held on the upper torso of the wearer,
A lower trunk holder that is attached and held to the lower trunk of the wearer,
Including a femur holder that is worn and held on the wearer's thigh,
(K) The assist drive mechanism is
(K1) The drive source is
A drive shaft that rotates around the axis in the left-right direction near the hip joint,
The drive shaft has a drive source body that generates torque around the axis.
(K2) A pair of upper arms that extend vertically and are arranged on both the left and right sides of the upper part of the trunk, and the lower end of each upper arm and either the drive shaft or the drive source body are left and right. The upper arm, which is installed by blocking the relative rotation around the axis of the direction,
(K3) A first passive rotation axis that connects the upper end of the upper arm and the upper trunk holder with angular displacement around the axis in the left-right direction.
(K4) A pair of lower arms that extend vertically from the lower part of the trunk to the thighs on both the left and right sides, and the upper end of each lower arm and either the drive shaft or the drive source body are located on the other side. , The lower arm, which is installed by blocking the relative rotation around the axis in the left-right direction,
(K5) A second passive rotation shaft that connects the lower end of each lower arm and the thigh holder in an angular displacement around the axis in the left-right direction.
(K6) The lower trunk holder is characterized by having an attachment means for attaching any one of the longitudinal intermediate position of the upper arm, the drive shaft, the drive source main body, and the longitudinal intermediate position of the lower arm. To do.
The present invention is capable of the following embodiments.
(1) (a) An upper trunk holder that is attached and held on the upper trunk of the wearer,
(B) A lower trunk holder that is attached and held to the lower trunk of the wearer,
(C) A thigh holder that is attached and held on the wearer's thigh, and
(D) Drive sources located on both the left and right sides of the lower part of the trunk.
A drive shaft that rotates around the axis in the left-right direction near the hip joint,
A drive source having a drive source main body that generates torque around the axis of the drive shaft,
(E) A pair of upper arms that extend vertically and are arranged on both the left and right sides of the upper part of the trunk, and the lower end of each upper arm and either the drive shaft or the drive source body are left and right. The upper arm, which is installed by blocking the relative rotation around the axis of the direction,
(F) A first passive rotating shaft that connects the upper end of the upper arm and the upper trunk holder so that they can be angularly displaced around the axis in the left-right direction.
(G) A pair of lower arms that extend vertically from the lower part of the trunk to the thighs on both the left and right sides, and the upper end of each lower arm and either the drive shaft or the drive source body are located on the other side. , The lower arm, which is installed by blocking the relative rotation around the axis in the left-right direction,
(H) A second passive rotation shaft that connects the lower end of each lower arm and the thigh holder so as to be angularly displaced around the axis in the left-right direction.
(I) The lower trunk holder includes an attachment means for attaching any one of the longitudinal intermediate position of the upper arm, the drive shaft, the drive source main body, and the longitudinal intermediate position of the lower arm. Wearable support robot device.
The upper trunk holder, the lower trunk holder, and the thigh holder were attached to the wearer, and were connected to the upper trunk holder via the first passive rotation axis so as to be angularly displaced around the axis in the left-right direction. Between the lower end of the upper arm having the upper end and the upper end of the lower arm having the lower end connected to the thigh holder via the second passive rotation axis so that it can be angularly displaced around the axis in the left-right direction. Support force moments are applied to the left and right by drive sources located on both the left and right sides of the lower part of the trunk, and the lower part of the trunk holder is provided with the intermediate position of the upper arm in the longitudinal direction, the drive shaft, the drive source body, or the lower arm. Since any one of the longitudinal positions is attached by the attachment means, the support force moment around the axis in the left-right direction output by each drive source can be applied between the trunk and each of the left and right thighs. ..
The trunk tends to bend back and forth due to the facet joints of the vertebrae including the lumbar spine, but at each position above and below the trunk, the upper arm becomes the upper trunk holder and the lower trunk holder as described above. Since they are attached in relation to each other, the support force moment that the drive source outputs by driving the upper arm and the lower arm by relative angular displacement is surely given to the trunk with respect to the thigh. Therefore, the wearer can easily work with this support.
(2) The lower trunk holder is placed near the wearer's pelvis.
The middle position of the upper arm in the longitudinal direction is attached to the lower trunk holder by the attachment means.
The axis of the drive shaft is characterized by being near a straight line in the left-right direction passing through the center of the wearer's left and right hip joints as acetabular joints.
The lower torso holder is located near the pelvis and therefore near the upper part of the laterally protruding iliac crest in the pelvic wing, ensuring that it is caught near the pelvis and lower torso. It does not shift downward from the pelvis and is securely attached to the lower part of the trunk. Since the intermediate position of the upper arm in the longitudinal direction is attached to the lower trunk holder, the drive shaft or the drive source main body to which the lower end of the upper arm is attached is surely arranged near the hip joint of the wearer. As a result, the axis of the drive shaft of the drive source is on or along a horizontal straight line through the center of the left and right hip joints as the acetabulum, and thus the center of the hemispherical femoral head that fits into the acetabulum. It is surely possible to keep the state in the vicinity stable. In this way, the support force moment around the straight line is applied between the upper arm and the lower arm, and therefore between the trunk and the left and right thighs, and walking support, lifting support, lifting brake support, and middle waist. Support can be achieved smoothly.
(3) The upper arm is characterized in that it can be angularly displaced around the axis in the front-rear direction between the axis of the first passive rotation axis and the axis of the drive axis.
The upper arm is angularly displaced around its longitudinal axis by, for example, passive rotation axes 73, 83, between the first passive rotation axis at its longitudinal upper end and the axis of the drive shaft at its longitudinal lower end. Since it is free, the trunk can be tilted and bent in the left-right direction by the action of the facet joints by the vertebrae including the lumbar vertebra. Therefore, the support force moment can be smoothly applied according to the posture of the wearer. The passive rotation shaft 73 of the upper arm 70 can be omitted.
The upper arm 70 of FIGS. 61, 62 and the like may be a long, for example, rod-shaped or plate-shaped arm, but in other embodiments of the present invention, other than that, FIGS. 65 to 67, 68, and It may be realized by the planar frames 633 and 653 as shown in FIGS. 69 and 70. Instead of the upper arm 70, the planar frames 633 and 653 may be realized by a strong and light material and used.
Further, the upper arm may have a configuration in which a planar frame is arranged on the outer side opposite to the wearer of the rod-shaped or plate-shaped arm. The upper arm may be made of a material such as a flexible or elastic synthetic resin or metal capable of bending the trunk in the left-right direction. In addition, many small holes for ventilation are made in the planar frame, and a mesh material is attached to the inside (that is, the wearer side) to improve ventilation.
As described above, in the combined type in which the planar frames 633 and 653 are combined and used together with the upper arm 70, the upper arm 70 is made of a metal having high strength, for example, aluminum, so that the planar frames 633 and 653 are combined. Can be made of low-strength material, and it is easy to realize the wearable support robot device.
It is desirable that the hole diameter for ventilation to be formed in the planar frame is a circular shape having a diameter of, for example, about 3 to 20 mm as a punching hole diameter as large as possible within a range that does not impair the strength.
The mesh material to be attached to the inside is a material woven into a mesh. For the mesh-woven material, fabric, resin, metal, etc. are used. For meshes, for example, 100 meshes means that the number of meshes per inch of mesh is 100. Even with the same 100 mesh, it differs depending on the aperture ratio and the wire diameter. In the case of wire mesh, it is stipulated in the JIS (Japanese Industrial Standards) standard, but in the case of fabrics, the aperture ratio and wire diameter may differ even with the same 100 mesh. It is necessary to select the wire diameter or aperture ratio. For example, if the material is polyester and the intersection is stopped, if the wire diameter is 35 microns and 100 meshes, the number of meshes is 100 meshes, but the thread is thin, so the aperture ratio is as high as about 74%, and air is removed. It is suitable for this application because it is easy to pass through and the opening area of the mesh is small so that the strength can be maintained.
(4) The lower arm is characterized in that it can be angularly displaced around the axis in the front-rear direction between the axis of the drive shaft and the second passive rotation axis.
The lower arm is angularly displaced around the anterior-posterior axis between the axis of the drive shaft at the upper end in the longitudinal direction and the second passive rotation axis at the lower end of the lower arm. , The lower limbs can be abducted and the legs can be opened smoothly. Therefore, the support force moment can be smoothly applied according to the posture of the wearer's open legs. The lower arm may be made of a material such as a flexible or elastic synthetic resin or metal capable of bending the trunk left and right.
(5) The upper arm and the lower arm are characterized by having third and fourth passive rotation axes that can be angularly displaced around the axis in the front-rear direction, respectively, at intermediate positions in the longitudinal direction.
A plurality of rigid arm pieces can be connected via a passive rotation axis that can be angularly displaced around an axis in the front-rear direction to form an upper arm and a lower arm, and an upper arm and a lower arm can be formed, which is easy to realize. ..
(6) The upper arm is characterized by including a planar frame that covers at least the left and right sides of the upper part of the trunk in the circumferential direction.
The present invention is capable of the following embodiments.
(1) (a) A trunk holder that is attached to and held on the wearer's trunk, and
(B) A thigh holder that is attached and held on the wearer's thigh, and
(C) A clutch that has a rotation axis around the axis in the left-right direction near the hip joint and connects and disconnects the trunk holder and the thigh holder.
(D) A wearable posture holding device including a clutch control means for connecting a clutch in the wearer's mid-waist posture.

装着型姿勢保持装置は、主に、中腰作業での中腰姿勢保持のアシストにより、腰痛を防ぐべく腰椎(腰関節)と背筋をアシストすることができる。左右の股関節や腰関節付近に取り付けた減速機付き電動モータなどの駆動源を用いることなく、電磁クラッチまたは機械式クラッチを用いることにより、安価で、軽量で、コンパクトで、低消費電力あるいは電力を用いないで、腰の曲げ伸ばし運動を制動することにより、上向きの力モーメントを発生することはできないが、下向きの力モーメントを支えることができるので、中腰姿勢保持のアシストができる。 The wearable posture holding device can assist the lumbar spine (lumbar joint) and the back muscles in order to prevent low back pain, mainly by assisting the holding of the middle waist posture in the middle waist work. By using an electromagnetic clutch or a mechanical clutch without using a drive source such as an electric motor with a reducer installed near the left and right hip joints and hip joints, it is inexpensive, lightweight, compact, and consumes low power or power. By braking the bending and stretching motion of the waist without using it, it is not possible to generate an upward force moment, but since it can support a downward force moment, it is possible to assist in maintaining the mid-waist posture.

(2)体幹保持具と大腿保持具とのいずれか一方と、クラッチとの間に設けられ、クラッチの接続状態でそのクラッチの回転軸線と共通な直線まわりにトルクを発生する駆動源をさらに含むことを特徴とする。 (2) A drive source that is provided between one of the trunk holder and the thigh holder and the clutch and generates torque around a straight line common to the rotation axis of the clutch when the clutch is connected is further provided. It is characterized by including.

中腰作業での中腰姿勢保持および持ち上げを、駆動源による上向きの力モーメントを作用してアシストすることにより、腰痛を防ぐべく腰椎(腰関節)と背筋をアシストすることができる。 The lumbar spine (lumbar joint) and back muscles can be assisted to prevent low back pain by assisting the holding and lifting of the mid-waist posture during mid-waist work by applying an upward force moment by a drive source.

(3)クラッチは、
前記軸線方向に配置される一対のクラッチ部材であって、それらの少なくとも一方が、相互の近接方向に変位して接続状態になり、相互の離反方向に変位して遮断状態になるクラッチ部材と、
クラッチ部材に相互の離反方向にばね力を与えるばねとを有し、
クラッチ部材の接続状態で、装着者によって予め定める値以上のトルクが作用したとき、一対のクラッチ部材が前記軸線まわりのずれを生じることを特徴とする。
(3) The clutch is
A pair of clutch members arranged in the axial direction, and at least one of them is displaced in a direction close to each other to be in a connected state, and is displaced in a direction away from each other to be in a cutoff state.
It has a spring that gives a spring force to the clutch member in the direction of separation from each other.
It is characterized in that when a torque equal to or more than a value predetermined by the wearer is applied in the connected state of the clutch members, the pair of clutch members are displaced around the axis.

クラッチの一対のクラッチ部材は、たとえば、摩擦板であり、または噛み合い歯付きロータとアーマチュアであり、装着者によって予め定める値以上のトルクが作用したとき、たとえば、電磁コイルの電磁力に抗して、または操作されるハンドルに作用する力に抗して、一対のクラッチ部材間のばねによる離反方向に作用するばね力とともに、一対のクラッチ部材が前記軸線まわりのずれを生じる。したがって、装着者の安全が確保される。 The pair of clutch members of the clutch are, for example, a friction plate, or a rotor with meshing teeth and an armature, when a torque greater than or equal to a value predetermined by the wearer is applied, for example, against the electromagnetic force of the electromagnetic coil. Or, the pair of clutch members are displaced around the axis along with the spring force acting in the direction of separation by the spring between the pair of clutch members against the force acting on the operated handle. Therefore, the safety of the wearer is ensured.

(4)クラッチは、
一方のクラッチ部材を、他方のクラッチ部材の近接方向に、ばね力に抗して、電磁力によって変位する電磁コイルを有し、
クラッチ制御手段は、
電池と、
装着者の中腰姿勢を検出し、中腰姿勢になっている期間だけ、電池から電磁コイルに励磁電力を与える中腰姿勢検出制御手段とを含むことを特徴とする。
(4) The clutch is
It has an electromagnetic coil that displaces one clutch member in the proximity direction of the other clutch member by an electromagnetic force against a spring force.
The clutch control means is
Batteries and
It is characterized by including a mid-waist posture detection control means that detects the mid-waist posture of the wearer and applies exciting power from the battery to the electromagnetic coil only during the period during which the wearer is in the mid-waist posture.

クラッチ制御手段の中腰姿勢検出制御手段は、装着者が、たとえば、体幹と大腿との角度の継続時間によって、中腰姿勢に入ったことを検出し、その角速度、または体幹の回転角速度、体幹の上向きの加速度などによって、中腰姿勢を脱したことを検出し、中腰姿勢になっている期間だけ、電池から電磁コイルに励磁電力を与えるので、中腰姿勢の保持の自動的なアシストが可能になるとともに、電池からの電力の無駄な消費が抑えられる。 The mid-waist posture detection control means of the clutch control means detects that the wearer has entered the mid-waist posture by, for example, the duration of the angle between the trunk and the thigh, and the angular velocity, or the rotational angular velocity of the trunk, and the body. It detects that you have left the mid-waist posture due to the upward acceleration of the trunk, and applies exciting power from the battery to the electromagnetic coil only during the period when you are in the mid-waist posture, so it is possible to automatically assist in maintaining the mid-waist posture. At the same time, wasteful consumption of power from the battery can be suppressed.

(5)中腰姿勢検出制御手段は、
装着者の中腰姿勢になったことを検出する中腰姿勢検出手段と、
装着者の中腰姿勢から起き上がったことを検出する起き上がり検出手段と、
中腰姿勢検出手段と起き上がり検出手段との出力に応答し、中腰姿勢になった後、起き上がるまでの中腰姿勢になっている期間だけ、電池から電磁コイルに励磁電力を与えるスイッチ手段とを含むことを特徴とする。
(5) The mid-waist posture detection control means is
A mid-waist posture detecting means for detecting the wearer's mid-waist posture, and
A rising detection means for detecting that the wearer has risen from the mid-waist posture, and
In response to the output of the mid-waist posture detecting means and the rising-up detecting means, the switch means for applying exciting power from the battery to the electromagnetic coil is included only during the period in which the mid-waisted posture is reached until the person gets up. It is a feature.

中腰姿勢検出制御手段の中腰姿勢検出手段は、前述のとおり、装着者が、たとえば、体幹と大腿との角度の継続時間によって、中腰姿勢に入ったことを検出し、起き上がり検出手段は、体幹と大腿との角度の角速度、または体幹の回転角速度、体幹の上向きの加速度などによって、中腰姿勢を脱したことを検出し、スイッチ手段は、中腰姿勢になっている期間だけ、電池から電磁コイルに励磁電力を与えるので、電池からの電力の無駄な消費が抑えられる。 As described above, the mid-waist posture detecting means detects that the wearer has entered the mid-waist posture by the duration of the angle between the trunk and the thigh, and the rising detection means is the body. It is detected that the person has left the mid-waist posture by the angular speed of the angle between the trunk and the thigh, the rotation angle speed of the trunk, the upward acceleration of the trunk, etc. Since exciting power is applied to the electromagnetic coil, wasteful consumption of power from the battery can be suppressed.

(6)(e)体幹保持具は、
(e1)装着者の体幹上部に装着されて保持される体幹上部保持具20と、
(e2)装着者の体幹下部に装着されて保持される体幹下部保持具30であって、
(e2−1)体幹下部の左右両側方から背後にわたって(体幹下部の背後では、臀部および仙骨部よりも上方の腰部および脊柱部下部を含む)体幹下部の後半周を覆う外囲部と、体幹下部の背後で外囲部から立ち上がる背板とを有する、全体が剛性の面状フレーム31と、
(e2−2)面状フレームに連結され、体幹下部の左右両側方から腹部にわたって体幹下部の前半周を覆うベルト36とを有する体幹下部保持具30とを含み、
(f)クラッチ60は、その遮断状態で前記回転軸線まわりに相互に角変位自在の一対のクラッチ部材のうち、一方のクラッチ部材が面状フレーム31に取り付けられ、
(g)大腿保持具40と他方のクラッチ部材とに取り付けられる大腿フレーム80であって、
(g1)股関節付近から大腿に沿って左右両側方で、下方に延びてそれぞれ配置される一対の上フレーム片であって、各上フレーム片の上端部と、他方のクラッチ部材とが、左右方向の軸線まわりの相対的な回転を阻止されて取付けられる上フレーム片81と、
(g2)大腿保持具40から大腿に沿って左右両側方で、上方に延びてそれぞれ配置される一対の下フレーム片82とを有する大腿フレーム80と、
(h)各上フレーム片81の下端部と、各下フレーム片82とを、前後方向の軸線まわりに角変位自在にそれぞれ連結する第1受動回転軸83と、
(i)各下フレーム片82の下端部と、大腿保持具40とを、左右方向の軸線まわりに角変位自在にそれぞれ連結する第2受動回転軸45とを含むことを特徴とする。
(6) (e) The trunk holder is
(E1) An upper trunk holder 20 that is attached and held on the upper trunk of the wearer,
(E2) A lower trunk holder 30 that is mounted and held on the lower trunk of the wearer.
(E2-1) An outer circumference covering the latter half of the lower torso from both left and right sides to the back (behind the lower torso, including the lumbar region and the lower spinal column above the buttocks and sacrum). And a planar frame 31 that is entirely rigid and has a back plate that rises from the outer periphery behind the lower part of the trunk.
(E2-2) A lower trunk holder 30 which is connected to a planar frame and has a belt 36 which covers the front half circumference of the lower trunk from both left and right sides of the lower trunk to the abdomen.
(F) In the clutch 60, one of the pair of clutch members that can be angularly displaced with respect to each other around the rotation axis in the disengaged state is attached to the planar frame 31.
(G) A thigh frame 80 attached to the thigh holder 40 and the other clutch member.
(G1) A pair of upper frame pieces that extend downward from the vicinity of the hip joint on both the left and right sides along the thigh, and the upper end of each upper frame piece and the other clutch member are in the left-right direction. The upper frame piece 81, which is attached by blocking the relative rotation around the axis of
(G2) A thigh frame 80 having a pair of lower frame pieces 82 extending upward from the thigh holder 40 on both the left and right sides along the thigh.
(H) A first passive rotation shaft 83 that connects the lower end of each upper frame piece 81 and each lower frame piece 82 with angular displacement around an axis in the front-rear direction.
(I) It is characterized by including a second passive rotating shaft 45 that connects the lower end portion of each lower frame piece 82 and the thigh holder 40 so as to be angularly displaced around an axis in the left-right direction.

体幹下部保持具30を、外囲部と背板とを有する全体が剛性の面状フレーム31と、ベルト36とによって、構成し、体幹11と大腿保持具40との中腰姿勢保持と、上向きモーメントのアシストとを、確実に迅速に行なうことができるようになる。 The lower trunk holder 30 is composed of a planar frame 31 having an outer peripheral portion and a back plate, which is rigid as a whole, and a belt 36, and holds the trunk 11 and the thigh holder 40 in a mid-waist posture. The upward moment can be assisted reliably and quickly.

第1受動回転軸83によれば、(a)面状フレーム31の左右側面剛体フレームである脇部フレーム31と、腰後部剛体フレームである背部フレーム33のみによって、体幹11の下部の側部から背後に装着としたので、軽量化でき、装着者のねじりにも対応でき、装着者のねじりの動作を拘束せず、(b)左右の股関節中心の左右両サイドに取り付けたクラッチ60の下端部に固定される上フレーム片81を、前後方向軸まわりに回転する受動回転軸83を介して、大腿剛体フレームである下フレーム片82に取り付ける構成が実現されるので、装着者11の上半身の左右への傾きに対応でき、装着者11のこの上半身の左右への傾き動作を拘束せず、(c)装着者の左右方向への開脚動作に対応でき、したがって、装着者11のこの左右方向への開脚動作を拘束しない。 According to the first passive rotation shaft 83, (a) the lower side portion of the trunk 11 is provided only by the side frame 31 which is the left and right side rigid body frame of the planar frame 31 and the back frame 33 which is the rear rigid body frame of the waist. Since it is mounted behind the body, it can be made lighter and can handle the twisting of the wearer without restraining the twisting movement of the wearer. (B) The lower ends of the clutch 60 mounted on both the left and right sides of the center of the left and right hip joints. Since the configuration in which the upper frame piece 81 fixed to the portion is attached to the lower frame piece 82, which is a rigid thigh frame, via the passive rotation shaft 83 that rotates around the axis in the front-rear direction is realized, the upper body of the wearer 11 can be attached. It can cope with the tilting to the left and right, does not restrain the tilting motion of the upper body of the wearer 11 to the left and right, and can (c) respond to the leg opening motion of the wearer in the left-right direction. Does not constrain the leg opening movement in the direction.

第2受動回転軸45は、大腿保持具40と大腿フレーム80との角変位を円滑に行なうことを確実にする。 The second passive rotation shaft 45 ensures that the angular displacement between the thigh holder 40 and the thigh frame 80 is smoothly performed.

(7)面状フレーム31の外囲部は、
前記一方のクラッチ部材が固定され、上方に立ち上がる左右一対の脇部フレーム32と、
脇部フレーム32から体幹下部の後方に弯曲して延び、体幹下部の後方で左右の端部が背板34にそれぞれ固定される左右一対の背部フレーム33とを含むことを特徴とする。
(7) The outer peripheral portion of the planar frame 31 is
A pair of left and right side frames 32 to which one of the clutch members is fixed and rises upward,
It is characterized by including a pair of left and right back frames 33 extending from the side frame 32 to the rear of the lower part of the trunk and having left and right ends fixed to the back plate 34 behind the lower part of the trunk.

面状フレーム31を高い剛性で実現することが容易である。脇部フレーム32は、体幹11の左右で立ち上がるので、装着者10の体幹11が左右に傾くことを抑制し、これによって、中腰姿勢のアシストが確実になる。 It is easy to realize the planar frame 31 with high rigidity. Since the side frame 32 stands up on the left and right sides of the trunk 11, the trunk 11 of the wearer 10 is suppressed from tilting to the left and right, whereby the assist of the mid-waist posture is ensured.

(8)面状フレーム31の外囲部は、
前記一方のクラッチ部材が固定され、上方から斜め後方に立ち上がって体幹下部の後方に弯曲して延び、体幹下部の後方で左右の端部が背板34にそれぞれ固定される左右一対の外囲片を含むことを特徴とする。
(8) The outer peripheral portion of the planar frame 31 is
One of the clutch members is fixed, rises diagonally backward from above, bends and extends to the rear of the lower part of the trunk, and the left and right ends are fixed to the back plate 34 behind the lower part of the trunk. It is characterized by including a enclosure.

面状フレーム31を高い剛性で実現することが容易である。外囲片は、上方から斜め後方に立ち上がるので、装着者10の自由な中腰姿勢を可能にし、体幹11の左右の傾きが許容され、これによって、快適な中腰姿勢のアシストができる。 It is easy to realize the planar frame 31 with high rigidity. Since the outer enclosure piece rises diagonally backward from above, the wearer 10 is allowed to freely tilt the mid-waist posture, and the trunk 11 is allowed to tilt to the left and right, whereby a comfortable mid-waist posture can be assisted.

装着型支援ロボット装置は、物、人体などの物体の移動、取扱いなどのために使用される。たとえば農業の作業支援のために用いられ、農業用以外に工場用や物流用や建設用として、介護用として、身体機能を回復するために歩行リハビリテーション支援用として、使用することができる。さらに、前述のように、降雪地帯では、雪かき作業に使用できる。災害時の緊急救助作業、およびがれきなどの災害ごみの搬出作業などにも使用できる。 The wearable support robot device is used for moving and handling objects such as objects and human bodies. For example, it is used for agricultural work support, and can be used not only for agriculture but also for factories, logistics, construction, nursing care, and walking rehabilitation support to restore physical function. Furthermore, as mentioned above, it can be used for snow shoveling work in snowy areas. It can also be used for emergency rescue work in the event of a disaster and for carrying out disaster waste such as debris.

本発明は、装着者の中腰姿勢保持のアシストだけでなく、2つの部材、たとえば、体幹保持具と大腿保持具などとの角変位の角度をクラッチの接続によって保持して支援し、またはクラッチの遮断によって自由な角変位を可能にする用途に関連して、装着者以外の、たとえば、工業製品などの用途に広範囲に実施できる。 The present invention not only assists the wearer in maintaining the mid-waist posture, but also supports or supports the angle of angular displacement between two members, for example, a trunk holder and a thigh holder, by connecting a clutch. It can be widely implemented in applications other than the wearer, such as industrial products, in connection with applications that allow free angular displacement by blocking.

発明の装着型姿勢保持装置は、たとえば、中腰作業での中腰姿勢保持のアシストにより、腰痛を防ぐべく腰椎(腰関節)と背筋をアシストするための装置である。中腰姿勢保持のアシストは、腰椎と背筋をバイパスするように装着者の外側にフレームを取り付けて、装着者の動きを阻害することなく、腰椎と背筋にかかる力を軽減する。左右の股関節や腰関節付近に取り付けた減速機付き電動モータを用いることなく、電磁コイルを備える電磁クラッチまたはハンドル操作による機械式クラッチを用いることにより、安価で、軽量で、コンパクトで、低消費電力あるいは電力を用いないで、腰の曲げ伸ばし運動を制動することにより、上向きの力モーメントを発生することはできないが、下向きの力モーメントを支えることができるので、中腰姿勢保持のアシストができる。 The wearable posture holding device of the present invention is a device for assisting the lumbar spine (lumbar joint) and the back muscles in order to prevent low back pain by assisting the holding of the middle waist posture in the middle waist work, for example. The mid-lumbar posture maintenance assist attaches a frame to the outside of the wearer so as to bypass the lumbar spine and back muscles, reducing the force applied to the lumbar spine and back muscles without hindering the wearer's movements. Inexpensive, lightweight, compact, and low power consumption by using an electromagnetic clutch equipped with an electromagnetic coil or a mechanical clutch operated by a handle, without using an electric motor with a reducer installed near the left and right hip joints and hip joints. Alternatively, it is not possible to generate an upward force moment by braking the bending and stretching motion of the waist without using electric power, but since the downward force moment can be supported, it is possible to assist in maintaining the mid-waist posture.

909 支持具
918 横部材
919 縦部材
930 外囲保持体
921 肩ベルト
920 上体保持具
903 アシスト駆動機構
946 ヒップベルト
901 装着型支援ロボット装置
957 連結部材
949 軸流ファン
948 透孔
1、201、301、401、501、551、601、631、651、701、751、801、851、901 装着型支援ロボット装置
2 保持装置
3 アシスト駆動機構
10 装着者
11 体幹
12 大腿
17 股関節の中心
20 体幹上部保持具
21 肩ベルト
22 胸ベルト
23 背ベルト
30 体幹下部保持具
31 後部
32 側部
33 腰ベルト
34 腹ベルト
36a 保護具
37 クッション材
40 大腿保持具
41 ベルト本体
42 固定片
43 保持片
44 クッション材
50 取り付け部材
53 制御ボックス
54 電池ボックス
60 駆動源
61 軸線
62 駆動軸
63 駆動源本体
64 電動モータ
65 出力軸
66 減速機
67 角度センサ
68 モータ本体
70 上アーム
71 第1上アーム片
72 第2上アーム片
73 第3受動回転軸
80 下アーム
81 第1下アーム片
82 第2下アーム片
83 第4受動回転軸
91 第1受動回転軸
92 第2受動回転軸
94 取り付け手段
95 ベルト取り付け金具
96 受動回転軸
1 装着型姿勢保持装置
2 保持装置
10 装着者
11 体幹
12 大腿
20 体幹上部保持具
30 体幹下部保持具
31 面状フレーム
32 脇部フレーム
32a 外囲片
33 背部フレーム
34 背板
35 外囲部
36 ベルト
39 制御ボックス
40 大腿保持具
45 第2受動回転軸
53 面状フレーム
60、120、140、160 クラッチ
61クラッチ本体
62 回転体
63、123 電磁コイル
65、68、145、148 摩擦板
66、126、146、166 回転軸
69 板ばね
75 軸線
80 大腿フレーム
81 上フレーム片
82 下フレーム片
83 第1受動回転軸
87 電動モータ
89 駆動源
101 押しボタンスイッチ
102 可撓性ケーブル
104 電池
111 制御接点
112 角度検出器
113 処理回路
114 タイマ
115 加速度・角速度検出器
125、165 噛み合い歯付きロータ
128、168 噛み合い歯付きアーマチュア
129、159、179 コイルばね
157、177 ハンドル
909 Support 918 Horizontal member 919 Vertical member 930 Outer circumference holder 921 Shoulder belt 920 Upper body holder 903 Assist drive mechanism 946 Hip belt 901 Mountable support robot device 957 Connecting member 949 Axle flow fan 948 Through holes 1, 201, 301 , 401, 501, 551, 601, 631, 651, 701, 751, 801, 851, 901 Wearable support robot device 2 Holding device 3 Assist drive mechanism 10 Wearer 11 Trunk 12 Thigh 17 Hip joint center 20 Upper trunk Holder 21 Shoulder belt 22 Chest belt 23 Back belt 30 Lower trunk holder 31 Rear 32 Side 33 Waist belt 34 Abdominal belt 36a Protective equipment 37 Cushion material 40 Thigh holder 41 Belt body 42 Fixed piece 43 Holding piece 44 Cushion material 50 Mounting member 53 Control box 54 Battery box 60 Drive source 61 Axis line 62 Drive shaft 63 Drive source body 64 Electric motor 65 Output shaft 66 Reducer 67 Angle sensor 68 Motor body 70 Upper arm 71 First upper arm piece 72 Second upper arm Piece 73 3rd passive rotation shaft 80 Lower arm 81 1st lower arm piece 82 2nd lower arm piece 83 4th passive rotation shaft 91 1st passive rotation shaft 92 2nd passive rotation shaft 94 Mounting means 95 Belt mounting bracket 96 Passive rotation Axle 1 Wearable posture holding device 2 Holding device 10 Wearer 11 Trunk 12 Thigh 20 Trunk upper holder 30 Trunk lower holder 31 Plane frame 32 Side frame 32a Outer frame 33 Back frame 34 Back plate 35 Outside Enclosure 36 Belt 39 Control box 40 Thigh holder 45 Second passive rotation shaft 53 Planar frame 60, 120, 140, 160 Clutch 61 Clutch body 62 Rotating body 63, 123 Electromagnetic coil 65, 68, 145, 148 Friction plate 66 , 126, 146, 166 Rotating shaft 69 Leaf spring 75 Axis line 80 Thigh frame 81 Upper frame piece 82 Lower frame piece 83 1st passive rotating shaft 87 Electric motor 89 Drive source 101 Push button switch 102 Flexible cable 104 Battery 111 Control contact 112 Angle detector 113 Processing circuit 114 Timer 115 Acceleration / angular velocity detector 125, 165 Rotor with mesh teeth 128, 168 Armature with mesh teeth 129, 159, 179 Coil spring 157, 177 Handle

Claims (6)

(a)左右一対の剛性のL形の支持具であって、各支持具は、
横に延びる横部材と、装着者の背側で横部材の後端部から上方に延びる縦部材とを有する支持具と、
(b)装着者の腰で荷重を受ける外囲保持体であって、
支持具が取付けられて腰を外囲し、または、支持具とともに腰を外囲する外囲保持体と、
(c)各縦部材にそれぞれ取付けられる左右の肩ベルトを有する上体保持具と、
(d)装着者の左右の各大腿に装着されて保持される大腿保持具と
(e)体幹下部から大腿にわたって左右両側方で、上下に延びてそれぞれ配置される一対の下アームであって、各下アームの下端部は、大腿保持具にそれぞれ連結される下アームと、
(f)アシスト駆動機構であって、
装着者の体幹下部の左右両側方の各支持具の横部材にそれぞれ取付けられ、左右方向の軸線まわりに駆動トルクを発生して各下アームの上端部を駆動する一対の駆動源を有し、
各駆動源の駆動トルクによって、横部材と左右の各大腿との間に支援力モーメントをそれぞれ与えるアシスト駆動機構とを含むことを特徴とする装着型支援ロボット装置。
(A) A pair of left and right rigid L-shaped supports, and each support is
A support having a lateral member extending laterally and a vertical member extending upward from the rear end of the lateral member on the back side of the wearer.
(B) An outer enclosure holder that receives a load on the wearer's waist.
An enclosure holder to which a support is attached to surround the waist, or to surround the waist with the support,
(C) An upper body holder having left and right shoulder belts attached to each vertical member,
(D) A thigh holder that is attached and held to each of the left and right thighs of the wearer, and (e) a pair of lower arms that extend vertically from the lower part of the trunk to the thighs on both the left and right sides. , The lower end of each lower arm is the lower arm connected to the thigh holder, respectively.
(F) Assist drive mechanism
It is attached to the lateral members of each support on both the left and right sides of the lower part of the trunk of the wearer, and has a pair of drive sources that generate drive torque around the axis in the left-right direction to drive the upper end of each lower arm. ,
A wearable support robot device including an assist drive mechanism that applies a support force moment between a lateral member and each of the left and right thighs according to the drive torque of each drive source.
装着者の殿部の下部を覆い、両端部が、外囲保持体の左右の各側部に、または支持具の左右の各横部材に、取付けられ、これによって、外囲保持体が体幹の上方に変位することを防ぐヒップベルトをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の装着型支援ロボット装置。 It covers the lower part of the wearer's buttock, and both ends are attached to the left and right sides of the enclosure holder, or to the left and right lateral members of the support, which allows the enclosure holder to become the trunk. The wearable support robot device according to claim 1, further comprising a hip belt that prevents the robot from being displaced upward. 肩ベルトの長さは、装着者が装着型支援ロボット装置を装着して直立した姿勢では、装着者の肩の上部から肩ベルトの下面までの間に、片手の指1〜3本を上下に重ねた高さを有する隙間が存在するように定められることを特徴とする請求項1または2に記載の装着型支援ロボット装置。 The length of the shoulder belt is such that when the wearer wears the wearable support robot device and stands upright, one to three fingers of one hand move up and down between the upper part of the wearer's shoulders and the lower surface of the shoulder belt. The wearable support robot device according to claim 1 or 2, wherein a gap having overlapping heights is defined. 外囲保持体は、各支持具の横部材および縦部材を覆うとともに、各支持具の縦部材間を連結する連結部分を有し、扁平な可撓性シート状体から成り、
このシート状体は、支持具よりも装着者側に配置される弾発性を有するクッション材、ならびに支持具およびクッション材を覆うメッシュ状カバーを含むことを特徴とする請求項1〜3のうちの1つに記載の装着型支援ロボット装置。
The outer peripheral holder is made of a flat flexible sheet-like body, which covers the horizontal members and vertical members of each support and has a connecting portion for connecting the vertical members of each support.
Of claims 1 to 3, the sheet-like body includes an elastic cushion material arranged on the wearer side of the support, and a mesh-like cover covering the support and the cushion material. The wearable support robot device described in one of the above.
外囲保持体の縦部材間を連結する連結部分には、透孔が形成され、装着者側の内方に外気を取り入れる軸流ファンが透孔に臨んで設けられ、この軸流ファンを電力駆動する2次電池が備えられることを特徴とする請求項4に記載の装着型支援ロボット装置。 A through hole is formed in the connecting portion connecting the vertical members of the outer enclosure holding body, and an axial flow fan that takes in outside air is provided inward of the wearer side so as to face the through hole, and the axial flow fan is powered. The wearable support robot device according to claim 4, further comprising a driven secondary battery. アシスト駆動機構は、装着者による持ち上げ作業での持ち上げ力のアシスト、
持ち下げ作業時の持ち下げブレーキアシスト、中腰姿勢を保持するために上体の質量を支えるアシストのうちの少なくとも1つを行なうことを特徴とする請求項2〜5のうちの1つに記載の装着型支援ロボット装置。
The assist drive mechanism assists the lifting force in the lifting work by the wearer.
The invention according to claim 2, wherein at least one of a lifting brake assist during a lifting operation and an assist for supporting the mass of the upper body in order to maintain a mid-waist posture is performed. Wearable support robot device.
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