JP2021186885A - アシスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストでバッテリの充電残量を利用者へ適切に報知することができるアシスト装置を提供する。【解決手段】アシスト装置１０は、利用者の肩部及び胸部の少なくとも一方に装着される第一装着具１１と、利用者の脚部に装着される第二装着具１２と、第一装着具１１と第二装着具とにわたって利用者の背面側に沿って設けられるベルト体１３と、第一装着具１１に設けられベルト体１３の一部の巻き取り及び送り出しを可能とするアクチュエータ１４と、アクチュエータ１４に電力を供給するバッテリ３７と、アクチュエータ１４を制御する制御部１５とを備える。制御部１５は、バッテリ３７の充電残量が所定の設定値まで低下すると、ベルト体１３の微少な巻き取りを間欠的に繰り返す振動動作をアクチュエータ１４に行わせる振動動作処理を実行する。【選択図】 図６

Description

本開示の発明は、アシスト装置に関する。

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

特開２０１８−１９９２０５号公報

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

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

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

そこで、本発明の発明者は、軽量であり装着感の良いアシスト装置を既に提案している（例えば、特願２０１９−０４３４６２）。そのアシスト装置は、利用者の肩部に装着される第一装着具と、利用者の左右の脚部に装着される第二装着具と、第一装着具と第二装着具とにわたって利用者の背面側に沿って設けられるベルト体と、アクチュエータとを備える。アクチュエータは、第一装着具に設けられていて、前記ベルト体の一部の巻き取り及び送り出しを可能とする。

アクチュエータがベルト体の一部を巻き取ることで、ベルト体に張力が作用する。この張力がアシスト力となって利用者に作用する。これにより、利用者が例えば前記のとおり人に対する援助を行う際に、負担が軽減される。

上記アシスト装置は、上述のアクチュエータの他、アクチュエータの制御装置や、アクチュエータを含む各部に電力を供給するためのバッテリを備える。
アクチュエータや、制御装置、バッテリは、利用者の上半身背面に設けられるコントロールボックス内に設けられる。

ところで、アシスト装置の状態、特にバッテリの充電残量については、アシスト装置を装着する利用者へ報知する必要がある。
そこで、バッテリの充電残量を報知するためのインジケータを、バッテリを収容するコントロールボックスに設けることが考えられる。
しかし、コントロールボックスは利用者の背面に設けられているため、利用者がそのインジケータを確認することは困難である。
また、インジケータをコントロールボックスから独立させ、利用者が目視可能な位置にインジケータを設けることも考えられるが、コストの増加に繋がるため好ましくない。
このため、低コストでバッテリの充電残量を利用者へ適切に報知するための方策が望まれる。

本発明のアシスト装置は、利用者の肩部及び胸部の少なくとも一方に装着される第一装着具と、前記利用者の左右の脚部それぞれ又は腰部に装着される第二装着具と、前記第一装着具と前記第二装着具とにわたって前記利用者の背面側に沿って設けられるベルト体と、前記第一装着具又は前記第二装着具に設けられ前記ベルト体の一部の巻き取り及び送り出しを可能とするアクチュエータと、前記アクチュエータに電力を供給するバッテリと、前記アクチュエータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記バッテリの充電残量が所定の設定値まで低下すると、前記ベルト体の微少な巻き取りを間欠的に繰り返す振動動作を前記アクチュエータに行わせる振動動作処理を実行する。

前記構成を備えるアシスト装置によれば、バッテリの充電残量が所定の設定値まで低下すると、ベルト体の微少な巻き取りを間欠的に繰り返す振動動作をアクチュエータに行わせる振動動作処理を実行するので、この振動動作によって、バッテリの充電残量が所定の設定値まで低下したことを、利用者に報知することができる。
これにより、インジケータ等を設けることなく、低コストでバッテリの充電残量を利用者へ適切に報知することができる。

上記アシスト装置において、前記振動動作は、前記ベルト体の巻き取り量、巻き取りの繰り返し周期、及び、巻き取りの繰り返し回数のうち少なくともいずれかが異なる複数の動作パターンを含み、前記複数の動作パターンは、互いに異なる複数の前記所定の設定値に対応付けられ、前記制御部は、前記振動動作処理において、複数の前記所定の設定値のうちのいずれか一の設定値まで前記バッテリの充電残量が低下すると、前記一の設定値に対応する動作パターンによる振動動作を前記アクチュエータに行わせるように構成してもよい。
この場合、バッテリの充電残量を段階的に報知することができる。

また、上記アシスト装置において、前記制御部は、前記利用者の姿勢に応じて前記ベルト体の一部の巻き取り及び送り出しを前記アクチュエータに行わせる通常動作以外の時間帯で前記振動動作処理を実行することが好ましい。
この場合、利用者の姿勢が一定の状態である場合に、振動動作を行うことができ、利用者が姿勢を変化させつつある場合と比較して、利用者による振動動作の認識を容易とすることができる。

本開示のアシスト装置によれば、低コストでバッテリの充電残量を利用者へ適切に報知することができる。

図１は、アシスト装置の一例を示す背面図である。 図２は、利用者の身体に取り付けられたアシスト装置の背面図である。 図３は、利用者の身体に取り付けられたアシスト装置の側面図である。 図４は、アシスト装置が装着された利用者が前傾姿勢となった状態を示す説明図である。 図５は、コントロールボックス及びベルト体の説明図である。 図６は、アシスト装置が備える制御構成を示すブロック図である。 図７は、アシスト装置を装着した利用者が姿勢を変化させる場合の説明図である。 図８は、振動動作処理の一例を示すフローチャートである。 図９（ａ）は、第１動作バターンによる振動動作を説明するための図であり、図９（ｂ）は、第２動作バターンによる振動動作を説明するための図である。 図１０は、振動動作のバリエーションを説明するための図である。

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

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

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

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

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

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

ベルト体１３は、第一装着具１１と第二装着具１２とを結ぶようにして、利用者の背面側に沿って設けられている。ベルト体１３は、上半身側に設けられている第一ベルト１６と、下半身に設けられている第二ベルト１７と、第一ベルト１６と第二ベルト１７とを連結している連結部材１８とを有する。第一ベルト１６及び第二ベルト１７それぞれは、長尺であり、可撓性を有する。連結部材１８は、金属製であり、「平カン」と称される矩形の環状体により構成されている。
なお、連結部材１８は、平カン以外であってもよく、バックルのような留め具であってもよい。連結部材１８がバックルである場合、そのバックルが有する上下のループ部（孔部）に第一ベルト１６及び第二ベルト１７がそれぞれ取り付けられる。連結部材１８がバックルである場合、第二ベルト１７を例えば洗濯する等の際に第一ベルト１６から分離可能となり、利便性が高い。平カン又はバックル等からなる連結部材１８は、金属製である以外に、樹脂製であってもよい。

第一ベルト１６及び第二ベルト１７それぞれは、布製又は革製の帯状の部材であり、身体の形状に沿って湾曲可能である。なお、第一ベルト１６及び第二ベルト１７それぞれは、紐状のベルト（ワイヤーのような部材）であってもよい。本開示の第一ベルト１６及び第二ベルト１７それぞれは、非伸縮性の部材である、つまり、その長手方向に伸縮し難い特性又は伸縮しない特性を有する。

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

ベース３１とカバー３２との間に形成される空間に、アクチュエータ１４、制御部１５、バッテリ３７、及びセンサ３８等が設けられている。カバー３２には、開口（切り欠き）３２ａが形成されていて、この開口３２ａを第一ベルト１６が通過している。

アクチュエータ１４は、コントロールボックス３０内に設けられている。つまり、アクチュエータ１４は第一装着具１１に設けられている。アクチュエータ１４はベルト体１３の一部の巻き取り及び送り出しを可能とする。そのために、アクチュエータ１４は、モータ３３、減速機部３４、及び駆動プーリ３５を有する。
モータ３３は、ブラシレスＤＣモータである。モータ３３は、制御部１５から出力される、電流指令値を含む制御命令に基づいて、所定のトルク、所定の回転数で回転することができる。モータ３３は、制御部１５から出力される制御命令に基づいて、正逆回転可能に制御される。つまり、モータ３３は、制御部１５によって電流制御される。

モータ３３の回転角度、回転速度、又は回転数等の回転に関するパラメータは、モータ３３に取り付けられている回転検出器３６によって検出される。本開示の回転検出器３６は、ロータリエンコーダであるが、ホールセンサ又はレゾルバであってもよい。回転検出器３６の検出結果は、制御部１５に入力される。制御部１５は、前記検出結果に基づいてモータ３３の動作を制御することで、アシスト装置１０は適切なアシスト力を生じさせることができる。

減速機部３４は、複数の歯車により構成されていて、モータ３３の回転数を減速して、減速機部３４の出力軸３４ａを回転させる。出力軸３４ａに駆動プーリ３５が連結されていて、これらは一体回転する。駆動プーリ３５には、第一ベルト１６の一端部１６ａ側が取り付けられている。モータ３３の正回転により、駆動プーリ３５が一方向に回転すると、第一ベルト１６が駆動プーリ３５に巻き取られる。モータ３３の逆回転により、駆動プーリ３５が他方向に回転すると、駆動プーリ３５から第一ベルト１６が送り出される。

このように、アクチュエータ１４は、ベルト体１３を巻き取り可能である駆動プーリ３５、及び、駆動プーリ３５にベルト体１３の巻き取り動作をさせるためのモータ３３を有する。第一ベルト１６が、アクチュエータ１４により巻き取り及び送り出しされる。

制御部１５は、マイクロコンピュータを含む制御ユニットにより構成されている。制御部１５は、アクチュエータ１４（モータ３３）の動作を制御する機能を有する。
前記センサ３８には、３軸加速度センサが用いられる。センサ３８の信号は制御部１５へ与えられる。制御部１５はセンサ３８からの信号に基づいて利用者の姿勢を推定することが可能となる。
バッテリ３７は、制御部１５、モータ３３、回転検出器３６、及びセンサ３８に電力を供給する。バッテリ３７は、例えば、リチウムイオン電池等の二次電池である。
センサ３８は、コントロールボックス３０の外部に設けられていてもよい。

ベルト体１３は、前記のとおり、第一ベルト１６と第二ベルト１７と連結部材１８とを有する。第一ベルト１６の一端部１６ａ側が、駆動プーリ３５に巻かれて固定されている。第一ベルト１６の他端部１６ｂ側が、連結部材１８に固定されている。駆動プーリ３５に第一ベルト１６が巻き取られると、連結部材１８は引き上げられる。連結部材１８が強制的に引き下げられると、駆動プーリ３５から第一ベルト１６が巻き出される（引き出される）。駆動プーリ３５における第一ベルト１６の巻き取り量又は巻き出し量（引き出し量）と、モータ３３の出力軸の回転量との間には相関がある。ベルト体１３の巻き取り又は巻き出しに伴うモータ３３の回転に関するパラメータが、回転検出器３６によって検出される。

〔センサ３８及び制御部１５について〕
図５において、センサ３８は、上述のように、３軸加速度センサにより構成されている。制御部１５は、各種の演算処理を実行可能である。センサ３８からの信号を制御部１５が演算処理することで、利用者の動作及び姿勢を検出することができる。センサ３８は、利用者の姿勢に応じた信号を出力する構成を有し、利用者の姿勢を検出するための姿勢検出器として機能する。制御部１５は、センサ３８からの出力に基づいて、例えば、利用者の上半身の姿勢が前傾姿勢にあるのか直立姿勢にあるのかの状態を検出したり、しゃがんだ状態となったことを検出したりできる。

また、モータ３３による駆動プーリ３５でのベルト体１３の巻き取り量及び送り出し量と、利用者の姿勢とは相関がある。このため、回転検出器３６が検出するモータ３３の回転角に基づいて、制御部１５は利用者の姿勢を推定することができる。

制御部１５は、センサ３８及び回転検出器３６の一方又は双方からの信号を処理する。制御部１５は、その処理の結果、つまり、利用者の姿勢に応じて、アクチュエータ１４（モータ３３）へ電流指令値を含む制御命令を出力する。制御命令に基づいて、アクチュエータ１４（モータ３３）は動作し、ベルト体１３の巻き取り及び送り出し、並びに、その一時停止等が行われる。

ここで、制御部１５が回転検出器３６の信号を用いてアクチュエータ１４（モータ３３）の動作制御を行う場合の各部の動作態様について説明する。
アシスト装置１０が利用者に装着された状態で、制御部１５の制御により、常時、モータ３３は、アシスト力を発生させる場合と比べて弱い力でベルト体１３を巻き取る方向に動作していて（トルクを発生させていて）、ベルト体１３に弱い張力を生じさせている。これにより、ベルト体１３が緩まない。

利用者が姿勢を変化させると、例えば、直立姿勢から前傾姿勢になると、ベルト体１３にはその姿勢の変化に起因して張力が生じる。そこで、この場合、前傾姿勢となるように姿勢変化を開始すると、アクチュエータ１４の動力によらず、ベルト体１３の張力によりモータ３３を強制的に回転させて（モータ３３は空転して）、ベルト体１３は巻き出される。又は、前傾姿勢となるように姿勢変化を開始すると、アクチュエータ１４は動作して、つまり、モータ３３を回転駆動して、ベルト体１３を送り出す。

反対に、利用者が前傾姿勢から直立姿勢になると、ベルト体１３はその姿勢の変化に起因して緩もうとする。そこで、この場合、直立姿勢となるように姿勢変化を開始すると、ベルト体１３に作用する張力を維持するために、アクチュエータ１４は動作して、つまり、モータ３３を回転駆動して、ベルト体１３を巻き取る。

このように、利用者の姿勢変更により、ベルト体１３の巻き取り又は送り出しがされる。この巻き取り又は送り出しでは、能動的に又は受動的にモータ３３が所定の回転角について回転する。この際の回転角が、回転検出器３６によって検出される。このように、利用者の姿勢変更によるベルト体１３の巻き取り又は送り出しの際のアクチュエータ１４（モータ３３）の動作量が、回転検出器３６によって検出される。
そして、制御部１５が、利用者の姿勢変更によるベルト体１３の巻き取り又は送り出しの際のアクチュエータ１４の動作量（モータ３３の回転角）を取得し、その動作量に基づいて、その利用者の姿勢を示す姿勢パラメータを求め、その姿勢パラメータに基づいて、利用者にアシスト力を付与するためにアクチュエータ１４の動作の制御を行うことができる。
以上のように、制御部１５は、回転検出器３６の信号を用いてアクチュエータ１４（モータ３３）の動作制御を行う。

図６は、アシスト装置１０が備える制御構成を示すブロック図である。
制御部１５には、回転検出器３６、及びセンサ３８が接続されている。制御部１５は、これら各部を制御するとともに、回転検出器３６、及びセンサ３８からの出力を取得する。

制御部１５は、マイクロコンピュータを含む制御ユニットにより構成されており、演算処理ユニット（ＣＰＵ）１５ａ及びメモリ等の記憶装置（記憶部）１５ｂを備える。ＣＰＵ１５ａは、記憶装置１５ｂに記憶されている各種プログラム及び各種パラメータ等に基づいて、種々の演算処理を実行する。本開示の制御部１５は、ＣＰＵ１５ａによる演算処理によって実現される機能部として、算出部４２ａと、振動動作処理部４２ｂとを備える。 制御部１５は、更に、モータ３３の動作制御を行う駆動回路（モータドライバ）１５ｃを含む。駆動回路１５ｃは、バッテリ３７から与えられる電流をモータ３３へ与えモータ３３を駆動するインバータや、このインバータを制御するための回路等を含む。
前記の各機能部と駆動回路１５ｃとが協働することでモータ３３は所定の動作を実行する。

また、バッテリ３７から駆動回路１５ｃへ電力を供給するための供給線路４３には、バッテリ３７を駆動回路１５ｃ及び充電端子４４のいずれか一方に接続する切替スイッチ４５と、バッテリ３７に充放電される電流を測定するための電流センサ４６と、バッテリ３７の端子間電圧を測定する電圧センサ４７とが設けられている。
充電端子４４には、バッテリ３７へ電力を充電する充電回路等を接続するための充電カプラ（図示省略）が接続される。
切替スイッチ４５は、ＣＰＵ１５ａによる命令に従ってバッテリ３７の接続先を駆動回路１５ｃ及び充電端子４４のいずれかに切り替える。

アシスト装置１０が利用者によって使用中の場合においては、ＣＰＵ１５ａはバッテリ３７の接続先を駆動回路１５ｃに切り替える。また、バッテリ３７の充電を行う場合においては、ＣＰＵ１５ａはバッテリ３７の接続先を充電端子４４に切り替える。ＣＰＵ１５ａは、利用者の操作入力によってバッテリ３７の接続先を切り替える。また、ＣＰＵ１５ａは、充電カプラが接続されている場合、充電が行われると判定し、バッテリ３７の接続先を充電端子４４に切り替える。
電流センサ４６及び電圧センサ４７は、制御部１５に接続されている。電流センサ４６及び電圧センサ４７の出力は、制御部１５へ与えられる。
制御部１５が機能的に有する算出部４２ａ及び振動動作処理部４２ｂについては、後に説明する。

〔アシスト装置１０によるアシスト力について〕
図７は、前記アシスト装置１０を装着した利用者が姿勢を変化させる場合の説明図である。この姿勢の変化に対して、アシスト装置１０は、利用者にアシスト力を付与することができる。

アクチュエータ１４のモータ３３によって第一ベルト１６が駆動プーリ３５に巻き取られると、連結部材１８は第二ベルト１７をアクチュエータ１４側、つまり、上側に引き上げる。第二ベルト１７は、その両端部１７ａ，１７ｄが左右の第二装着具１２に取り付けられている。第二装着具１２は膝部ＢＮに固定されている。このため、第一ベルト１６が駆動プーリ３５に巻き取られると、第一ベルト１６及び第二ベルト１７に張力が作用する。この張力が、利用者に対するアシスト力（補助力）として作用する。

利用者が直立姿勢から前傾姿勢となる場合について説明する。前傾姿勢となるように姿勢変化を開始すると、アクチュエータ１４はベルト体１３を送り出す。又は、アクチュエータ１４の動力によらず、ベルト体１３は巻き出される。これにより、利用者は無理なく、前傾姿勢となることができる。鉛直線に対する利用者の上半身の前傾角度がθＬになり、利用者がその前傾角度θＬで停止すると、ベルト体１３の送り出し（巻き出し）が停止される。なお、姿勢変化の開始及び終了は、回転検出器３６又はセンサ３８によって検出可能である。

利用者が前傾姿勢から直立姿勢になる方向に姿勢変化を開始すると、アクチュエータ１４はベルト体１３を巻き取る。これにより、ベルト体１３には張力が生じる。この張力により、第一装着具１１には、後方へ向かう作用力Ｆ１が生じる。つまり、前傾姿勢の利用者の上半身を起き上がらせる方向の作用力Ｆ１が生じる。また、これと同時に、第二ベルト１７は、その張力により、利用者の左臀部及び右臀部を前方に押し出す作用力Ｆ２が生じる。これにより、利用者は前傾姿勢から直立姿勢に楽に復帰することが可能となる。

利用者が前傾姿勢の状態を維持する場合にも、本開示のアシスト装置１０によれば、その姿勢を容易に維持させることが可能となる。つまり、図７の右側の図に示すように、利用者が第一の前傾姿勢となった状態で、アクチュエータ１４の動作は停止し、ベルト体１３の送り出しを不能とする。利用者は更に前傾姿勢（第二の前傾姿勢）となろうとしても、第一装着具１１と第二装着具１２とを繋ぐベルト体１３の張力によって、第二の前傾姿勢をとることができない。つまり、アシスト装置１０は、利用者の第一の前傾姿勢を維持させようとする。利用者にとっては、第一の前傾姿勢を維持することが容易となる。この結果、例えば、長時間、利用者が作業のために第一の前傾姿勢を継続する場合に、身体の負担が小さくなる。

〔振動動作処理について〕
上述のように、制御部１５は、算出部４２ａと、振動動作処理部４２ｂとを機能的に有する。
算出部４２ａは、電流センサ４６及び電圧センサ４７の出力に基づいてバッテリ３７の充電残量としてＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出する機能を有する。
算出部４２ａは、電流センサ４６の出力から、バッテリ３７から放電される放電電流と、バッテリ３７へ充電される充電電流とを検出し、充電量と放電量とを積算することでＳＯＣを求める。

振動動作処理部４２ｂは、算出部４２ａが算出するバッテリ３７のＳＯＣに応じて、振動動作処理を実行する機能を有する。
振動動作処理とは、バッテリ３７のＳＯＣが所定の設定値まで低下すると、ベルト体１３の微少な巻き取りを間欠的に繰り返してベルト体１３を振動させる振動動作をアクチュエータ１４に行わせる処理である。
なお、ベルト体１３の微少な巻き取りとは、通常動作における巻き取り量よりも少ない巻き取り量であり、例えば、数ミリ又は数センチ程度である。

図８は、振動動作処理の一例を示すフローチャートである。
図８に示すように、制御部１５の振動動作処理部４２ｂは、アクチュエータ１４が通常動作中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。
通常動作とは、利用者の姿勢に応じてアクチュエータ１４が駆動プーリ３５を回転させ、ベルト体１３の巻き取り及び送り出しを行う動作である。よって、通常動作中である場合、アクチュエータ１４が駆動プーリ３５を一定の方向へ回転させている最中をいう。
よって、通常動作中でない場合とは、利用者の姿勢が一定であることから、駆動プーリ３５がほとんど回転していない場合をいう。

アクチュエータ１４が通常動作中であると判定する場合、振動動作処理部４２ｂは、ステップＳ１を繰り返す。
一方、アクチュエータ１４が通常動作中でないと判定する場合、振動動作処理部４２ｂは、ステップＳ２へ進み、バッテリ３７のＳＯＣが第１設定値以下か否かを判定する（ステップＳ２）。第１設定値は、例えば、５０％である。
ステップＳ２において、バッテリ３７のＳＯＣが第１設定値以下でない（第１設定値より大きい）と判定する場合、振動動作処理部４２ｂは、ステップＳ１へ戻る。
バッテリ３７のＳＯＣが第１設定値以下であると判定する場合、振動動作処理部４２ｂは、ステップＳ３へ進み、バッテリ３７のＳＯＣが第２設定値以下か否かを判定する（ステップＳ３）。第２設定値は、第１設定値よりも低い値であり、例えば、２０％である。
ステップＳ３において、バッテリ３７のＳＯＣが第２設定値以下でない（第２設定値より大きい）と判定する場合、振動動作処理部４２ｂは、ステップＳ４へ進み、第１動作パターンによる振動動作をアクチュエータ１４に実行させる（ステップＳ４）。

図９（ａ）は、第１動作バターンによる振動動作を説明するための図である。
図９（ａ）中、縦軸は、ベルト体１３の巻き取り量である。振動動作を行う場合、通常動作中でないため、駆動プーリ３５は通常動作において必要な回転量ほど回転しない。よって、図９（ａ）では、ほぼ停止状態にある現状の駆動プーリ３５の位置に基づくベルト体１３の位置を基準位置とし、基準位置に対する巻き取り量を示している。横軸は時間を示している。

図９（ａ）に示すように、第１動作パターンにおいて、振動動作は、巻き取りを一定の繰り返し周期ｐ１で間欠的に所定回数繰り返す動作である。第１動作パターンにおいては、振動動作は周期Ｔ１で繰り返される。
第１動作パターンでは、振動動作におけるベルト体１３の巻き取り量はａ１である。
振動動作処理部４２ｂは、ベルト体１３の巻き取り量がａ１となるように巻き取り動作を間欠的に繰り返し行う。振動動作処理部４２ｂは、巻き取り動作の後に、巻き取り量ａ１と同じ量だけベルト体１３が送り出されるようにアクチュエータ１４を制御する。よって、連続する巻き取り動作同士の間では、ベルト体１３は、巻き取り量ａ１と同じ量だけ送り出される。よって、第１動作パターンにおける振動動作は、基準位置を維持した状態で行われる。
また、振動動作に含まれる巻き取りの繰り返し回数は５である。
これらパラメータは、振動動作で生じるベルト体１３の振動が利用者によって認識することができるような値に設定される。
振動動作処理部４２ｂは、ステップＳ４において、上記のような第１動作パターンによる振動動作をアクチュエータ１４に実行させる。

ステップＳ４に進む場合、バッテリ３７のＳＯＣは、第１設定値以下でありかつ第２設定値よりも大きい。
つまり、振動動作処理部４２ｂは、バッテリ３７のＳＯＣが、第１設定値以下でありかつ第２設定値よりも大きい場合において、第１動作パターンによる振動動作をアクチュエータ１４に実行させる（ステップＳ４）。
ステップＳ３において、バッテリ３７のＳＯＣが第２設定値以下であると判定する場合、振動動作処理部４２ｂは、ステップＳ５へ進み、第２動作パターンによる振動動作をアクチュエータ１４に実行させる（ステップＳ５）。

図９（ｂ）は、第２動作バターンによる振動動作を説明するための図である。
図９（ｂ）中、縦軸及び横軸は、図９（ａ）と同様、ベルト体１３の巻き取り量及び時間を示している。

図９（ｂ）に示すように、第２動作パターンにおいて、振動動作は、巻き取りを一定の繰り返し周期ｐ２で間欠的に所定回数繰り返す動作である。第２動作パターンにおける振動動作は、周期Ｔ１よりも大きい周期Ｔ２で繰り返される。
第２動作パターンにおいても、振動動作処理部４２ｂは、巻き取り動作の後に、巻き取り量ａ２と同じ量だけベルト体１３が送り出されるようにアクチュエータ１４を制御する。

第２動作パターンにおける、ベルト体１３の巻き取り量ａ２は、第１動作パターンにおける巻き取り量ａ１と同じである。
第２動作パターンの振動動作における巻き取りの繰り返し周期ｐ２は、第１動作パターンにおける巻き取りの繰り返し周期ｐ１と同じである。
第２動作パターンの振動動作に含まれる巻き取りの繰り返し回数は１０であり、第１動作パターンの振動動作に含まれる巻き取りの繰り返し回数５よりも大きい値に設定される。よって、第２動作パターンにおいては、一回の振動動作の時間が第１動作パターンよりも長くなる。
振動動作処理部４２ｂは、ステップＳ５において、上記のような第２動作パターンによる振動動作をアクチュエータ１４に実行させる。

ステップＳ５に進む場合、バッテリ３７のＳＯＣは、第２設定値以下である。
つまり、振動動作処理部４２ｂは、バッテリ３７のＳＯＣが、第２設定値以下である場合において、第２動作パターンによる振動動作をアクチュエータ１４に実行させる（ステップＳ５）。

このように、本実施形態では、振動動作には、振動動作に含まれる巻き取りの繰り返し回数が異なる複数の動作パターン（第１動作パターン及び第２動作パターン）が含まれている。第１動作パターンによる振動動作は、第１設定値以下となったときに実行され、第２動作パターンによる振動動作は、第２設定値以下となったときに実行される。つまり、各動作パターンは、互いに異なる設定値に対応付けられている。
ステップＳ４及びステップＳ５において、予め設定された回数だけ振動動作を繰り返すと、振動動作処理部４２ｂは、ステップＳ１へ戻り、再度、処理を繰り返す。

上記構成のアシスト装置１０によれば、バッテリの充電残量を示すＳＯＣが所定の設定値である第１設定値まで低下すると、ベルト体１３の微少な巻き取りを間欠的に繰り返す振動動作をアクチュエータ１４に行わせる振動動作処理を実行するので、この振動動作によって、バッテリ３７のＳＯＣが第１設定値まで低下したことを、利用者に報知することができる。
これにより、インジケータ等を設けることなく、低コストでバッテリ３７の充電残量を利用者へ適切に報知することができる。

また、本実施形態では、第１動作パターンは第１設定値に対応付けられ、第２動作パターンは第２設定値に対応付けられ、振動動作処理部４２ｂは、バッテリ３７のＳＯＣが第１設定値まで低下すると、第１設定値に対応する第１動作パターンによる振動動作をアクチュエータ１４に行わせ、バッテリ３７のＳＯＣが第２設定値まで低下すると、第２設定値に対応する第２動作パターンによる振動動作をアクチュエータ１４に行わせるので、バッテリ３７のＳＯＣを段階的に報知することができる。
よって、利用者は、バッテリ３７のＳＯＣをより詳細に認識することができる。

また、本実施形態では、通常動作中でない場合に、振動動作をアクチュエータ１４に行わせるので、利用者の姿勢が一定の状態である場合に、振動動作を行うことができ、利用者が姿勢を変化させつつある場合と比較して、利用者による振動動作の認識を容易とすることができる。

〔その他〕
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。
例えば、上記実施形態では、バッテリ３７の充電残量としてＳＯＣを用いた場合を例示したが、電流センサ４６によって検出される電流値を積算することで得られるバッテリ３７の充電残量をそのまま用いてもよい。
また、上記実施形態では、ＳＯＣに対する設定値を２つ設定した場合を例示したが、第１設定値又は第２設定値のいずれかのみを設定するように構成してもよいし、ＳＯＣに対する設定値を３つ以上設定してもよい。

また、上記実施形態では、第１動作パターンと第２動作パターンとの間において、振動動作の巻き取り量と、巻き取りの繰り返し周期とが同じであり、振動動作に含まれる巻き取りの繰り返し回数が異なる場合を例示したが、第１動作パターンと第２動作パターンとの間において、これらパラメータのうち少なくともいずれかが異なっていればよい。また、振動動作の周期を異ならせるように設定してもよい。
また、ＳＯＣに対する設定値をより多く設定した場合、これらパラメータを異ならせることで、各設定値に対して固有の動作パターンを対応付けて設定することができる。

また、上記実施形態では、振動動作において、巻き取り動作の後に、巻き取り量と同じ量だけベルト体１３が送り出されるように構成した場合を例示したが、巻き取り動作の後に、ベルト体１３を送り出さず、その位置を維持するようにしてもよい。
例えば、図１０に示す振動動作では、巻き取りを繰り返し周期ｐ３で間欠的に繰り返している。各巻き取り動作の後において、ベルト体１３が送り出されないので、各巻き取り動作間においてベルト体１３はその位置を維持し、周期ｐ３で巻き取り動作を繰り返している。よって、この場合の振動動作では、ベルト体１３の巻き取り量は徐々に増加する。
この場合においても、ベルト体１３を振動させることができ、バッテリ３７のＳＯＣを振動動作によって利用者に報知することができる。

本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０ ：アシスト装置 １１ ：第一装着具 １２ ：第二装着具
１３ ：ベルト体 １４ ：アクチュエータ １５ ：制御部
３７ ：バッテリ ４２ｂ ：振動動作処理部

Claims (3)

1. 利用者の肩部及び胸部の少なくとも一方に装着される第一装着具と、
   前記利用者の左右の脚部それぞれ又は腰部に装着される第二装着具と、
   前記第一装着具と前記第二装着具とにわたって前記利用者の背面側に沿って設けられるベルト体と、
   前記第一装着具又は前記第二装着具に設けられ前記ベルト体の一部の巻き取り及び送り出しを可能とするアクチュエータと、
   前記アクチュエータに電力を供給するバッテリと、
   前記アクチュエータを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記バッテリの充電残量が所定の設定値まで低下すると、前記ベルト体の微少な巻き取りを間欠的に繰り返す振動動作を前記アクチュエータに行わせる振動動作処理を実行する
   アシスト装置。
2. 前記振動動作は、前記ベルト体の巻き取り量、巻き取りの繰り返し周期、及び、巻き取りの繰り返し回数のうち少なくともいずれかが異なる複数の動作パターンを含み、
   前記複数の動作パターンは、互いに異なる複数の前記所定の設定値に対応付けられ、
   前記制御部は、前記振動動作処理において、複数の前記所定の設定値のうちのいずれか一の設定値まで前記バッテリの充電残量が低下すると、前記一の設定値に対応する動作パターンによる振動動作を前記アクチュエータに行わせる
   アシスト装置。
3. 前記制御部は、
   前記利用者の姿勢に応じて前記ベルト体の一部の巻き取り及び送り出しを前記アクチュエータに行わせる通常動作以外の時間帯で前記振動動作処理を実行する
   請求項１又は請求項２に記載のアシスト装置。
   

Images