JP2023136964A - アシスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】しゃがみ姿勢の場合に、アシスト力の付与を制限することができる技術を提供する。【解決手段】アシスト装置１０は、肩部及び胸部に装着される第一装着具１１と、脚部に装着される第二装着具１２と、大腿部の回動を補助するアシスト力を第一装着具１１及び第二装着具１２の間で生じさせるアクチュエータ１４と、アクチュエータ１４を制御する制御部４０と、利用者の上半身の垂直方向に対する上体角度を検出するセンサ３８と、アクチュエータ１４の動作量を検出する回転検出器３６と、を備える。制御部４０は、上体角度θＬと、上体角度θＬに対する基準角度との間の第一差分値ΔθＬを求めるとともに、回転角度θＭと、前記基準角度における基準回転角度との間の第二差分値ΔθＭを求める演算処理４０ａ１と、第一差分値ΔθＬと第二差分値ΔθＭとの比較結果に基づいて、アシスト力の付与を制限するか否かを決定する決定処理４０ａ３と、を実行する。【選択図】図５

Description

本発明は、アシスト装置に関する。

例えば、特許文献１には、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、第一装着具に設けられたアクチュエータとを備えるアシスト装置が開示されている。
このアシスト装置は、アクチュエータによってベルト体の一部を巻き取ることで、ベルト体に張力を生じさせる。この張力が利用者の大腿部の回動を補助するアシスト力となって利用者に作用する。

特開２０２１－４９６０１号公報

上記従来のアシスト装置は、利用者の姿勢が直立姿勢から上半身を傾斜させるように姿勢変化したときに、その姿勢変化に応じたアシスト力を利用者に付与するように構成されている。
ここで、利用者が上半身を傾斜させる姿勢には、膝をほとんど屈曲させずに上半身を前傾させる前傾姿勢と、膝を屈曲させつつ上半身を前傾させるしゃがみ姿勢とが含まれる。
前傾姿勢の場合、膝をほとんど屈曲させずに上半身を前傾させるため、利用者の腰部に大きな負荷が作用する。このため、アシスト力を付与する必要性が高い。
一方、しゃがみ姿勢の場合、靴の履き替え等、利用者の職種環境によっては軽作業の場合がほとんどであり、アシスト力を付与する必要性が低いことがある。

上述のように、アシスト力を付与する必要性が低いにも関わらず利用者へアシスト力を付与すれば、駆動用バッテリの電力の無駄な消費に繋がったり、利用者の装着感を損ねたりするおそれがある。

実施形態であるアシスト装置は、利用者の肩部及び胸部の少なくとも一方に装着される第一装着具と、前記利用者の左右の脚部に装着される第二装着具と、前記利用者の大腿部の回動を補助するアシスト力を前記第一装着具及び前記第二装着具の間で生じさせるアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する制御部と、前記利用者の上半身の垂直方向に対する上体角度を検出する第一センサと、前記アクチュエータの動作量を検出する第二センサと、を備える。前記制御部は、前記上体角度と、前記上体角度に対する基準角度との間の第一差分値を求めるとともに、前記アクチュエータの動作量と、前記上体角度が前記基準角度のときの前記アクチュエータの基準動作量との間の第二差分値を求める演算処理と、前記第一差分値と前記第二差分値との比較結果に基づいて、前記アシスト力の付与を制限するか否かを決定する決定処理と、を実行する。

本開示によれば、しゃがみ姿勢の場合に、アシスト力の付与を制限することができる。

図１は、実施形態に係るアシスト装置の背面図である。 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、コントロールボックスの内部を示す図である。 図５は、アシスト装置の制御構成を示すブロック図である。 図６は、前記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７は、制御部が実行するモード切替処理の一例を示すフローチャートである。 図８は、制御部が実行するしゃがみ判定処理の一例を示すフローチャートである。 図９は、第一差分値を、変換差分値に変換するための変換情報の一例を示す図である。 図１０Ａは、利用者の姿勢が直立姿勢と前傾姿勢との間で変化したときの上体角度と、回転角度との関係の一例を示したグラフである。 図１０Ｂは、利用者の姿勢が直立姿勢としゃがみ姿勢との間で変化したときの上体角度と、回転角度との関係の一例を示したグラフである。

最初に実施形態の内容を列記して説明する。
［実施形態の概要］
（１）実施形態であるアシスト装置は、利用者の肩部及び胸部の少なくとも一方に装着される第一装着具と、前記利用者の左右の脚部に装着される第二装着具と、前記利用者の大腿部の回動を補助するアシスト力を前記第一装着具及び前記第二装着具の間で生じさせるアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する制御部と、前記利用者の上半身の垂直方向に対する上体角度を検出する第一センサと、前記アクチュエータの動作量を検出する第二センサと、を備える。前記制御部は、前記上体角度と、前記上体角度に対する基準角度との間の第一差分値を求めるとともに、前記アクチュエータの動作量と、前記上体角度が前記基準角度のときの前記アクチュエータの基準動作量との間の第二差分値を求める演算処理と、前記第一差分値と前記第二差分値との比較結果に基づいて、前記アシスト力の付与を制限するか否かを決定する決定処理と、を実行する。

上体角度の変化に応じて生じる、利用者の上半身と大腿部との大腿部角度の変化量と、利用者の上体角度の変化量とがほぼ一致している場合、利用者は膝を屈曲させていないと判定することができる。また、大腿部角度の変化量と、上体角度の変化量とが乖離している場合、利用者は膝を屈曲させていると判定することができる。
上記構成において、大腿部を回動させるアシスト力を生じさせるアクチュエータの動作量に基づいて求められる第二差分値は、利用者の上半身と大腿部との大腿部角度の変化量を示す値である。
よって、上体角度の変化量を示す第一差分値と、大腿部角度の変化量を示す第二差分値とを比較することにより、利用者が膝を屈曲させているか否かを判定することができる。
これにより、利用者の姿勢が、膝をほとんど屈曲させずに上半身を前傾させる前傾姿勢、及び、膝を屈曲させて上半身を前傾させるしゃがみ姿勢のいずれであるかを判定することができ、その判定結果に基づいて、アシスト力の付与を制限するか否かを決定することができる。
よって、利用者の姿勢がしゃがみ姿勢の場合に、アシスト力の付与を制限することができる。

（２）上記アシスト装置において、アシスト力を付与する必要性が低いのは、利用者の姿勢がしゃがみ姿勢から直立姿勢へ姿勢変化するときである。
よって、前記制御部は、前記上体角度が増加から減少に転じた後、前記演算処理及び前記決定処理を実行することが好ましい。
利用者の姿勢がしゃがみ姿勢から直立姿勢へ姿勢変化するとき、上体角度は減少する。よって、この場合、上体角度が減少することから、利用者の姿勢がしゃがみ姿勢から直立姿勢へ姿勢変化している可能性があるときに演算処理及び決定処理を実行させることができる。これにより、制御部に必要以上に処理を実行させるのを抑制することができる。この結果、制御部に対する負荷を軽減できる。

（３）上記アシスト装置において、前記基準角度は、前記上体角度が増加から減少に転じたときにおける前記上体角度の最大値を含むことが好ましい。
上体角度が増加から減少に転じたときにおける上体角度の最大値は、利用者が直立姿勢から姿勢変化したときにおける利用者の上半身が最も前傾したときの上体角度を示している。
利用者が姿勢変化したときにおける上体角度の最大値は、姿勢変化ごとに異なるが、本構成によれば、上体角度の最大値及びそのときのアクチュエータの動作量を基準として両差分値を求め、アシスト力の付与を制限するか否かを決定することができる。この結果、利用者の姿勢変化ごとに異なる上体角度に応じて適切に処理を実行することができる。

また、上体角度の最大値及びそのときのアクチュエータの動作量を基準とすることで、上体角度が最大値に至るまでの経過に関係なく、アシスト力の付与を制限するか否かを決定することができる。この結果、利用者が直立姿勢から前傾姿勢又はしゃがみ姿勢への姿勢変化を終えるまでに生じる第一センサ及び第二センサの出力の誤差等を排除することができ、より精度よくアシスト力の付与を制限するか否かを決定することができる。

（４）また、上記アシスト装置において、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に沿って設けられるベルト体をさらに備え、前記アクチュエータは、前記ベルト体の一部の巻き取り及び送り出しを行うモータを含んでいてもよい。

（５）上記アシスト装置において、前記アクチュエータの動作量は、前記ベルト体の一部の巻き取り量送り出し量、及び、前記モータの回転角度の少なくとも一方を含むことが好ましい。
この場合、ベルト体の一部の巻き取り量送り出し量、及び、モータの回転角度によって、アシスト力の付与を制限するか否かを決定することができる。

［実施形態の詳細］
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
〔アシスト装置の全体構成〕
図１は、実施形態に係るアシスト装置の背面図である。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。

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。

図１に示すアシスト装置１０は、一つの第一装着具１１と、二つの第二装着具１２とを備える。
第一装着具１１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。第一装着具１１は、利用者の肩部及び胸部の少なくとも一方に装着されればよく、図示する形態以外であってもよい。
第二装着具１２は、利用者の身体の他部である左右の脚部ＢＬに装着される。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。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。第二装着具１２も、図示する形態以外であってもよい。
第一装着具１１と二つの第二装着具１２とは、腰部ＢＷ及び股関節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、ベース２１と、一対の肩ベルト２２と、一対の腋ベルト２３とを有する。
ベース２１は、後述する制御装置１５等を収容するコントロールボックス３０を含む。
ベース２１は、一対の肩ベルト２２及び一対の腋ベルト２３により、利用者に背負われた状態となる。
一対の肩ベルト２２は、ベース２１（コントロールボックス３０）の上部に設けられている。一対の肩ベルト２２それぞれの先端部２２ａには、一対の腋ベルト２３が接続されている。
一対の腋ベルト２３は、ベース２１（コントロールボックス３０）と一対の肩ベルト２２の先端部２２ａとを繋いでいる。腋ベルト２３の長さは調整可能である。腋ベルト２３の長さ調整により、ベース２１が利用者の背部（背面）ＢＢに密着した状態となる。これにより、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に装着される。
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。図示しないが、第一装着具１１は、利用者の腰部ＢＷに装着される部材（腰ベルト）を、付属部として更に有していてもよい。前記腰ベルトはベース２１に連結される。

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一対の膝ベルト２５とを有する。一対の膝ベルト２５は、膝部ＢＮの上下位置それぞれに巻き付けられる。一対の膝ベルト２５の先端は膝本体部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。これにより、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。

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

ベルト体１３は、利用者の背面側に沿って設けられている。ベルト体１３は、第一装着具１１と第二装着具１２とを連結する。
ベルト体１３は、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は利用者の上半身側に設けられている。第二ベルト１７は利用者の下半身側に設けられている。連結部材１８は、第一ベルト１６と第二ベルト１７とを連結する。
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、後にも説明するが、例えば「平カン」又は「角カン」と称される矩形の環状体２７、及びバックルのような留め具２８により構成されている。

第一ベルト１６及び第二ベルト１７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は、非伸縮性の部材である。つまり、第一ベルト１６及び第二ベルト１７は、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。

アクチュエータ１４、制御装置１５、バッテリ３７、及び、センサ３８は、ケーシングであるコントロールボックス３０内に収容されている。
図４は、コントロールボックス３０の内部を示す図である。コントロールボックス３０は、背面プレート３１と、背面プレート３１を覆うカバー３２とを有する。図４では、カバー３２は仮想線（二点鎖線）で示されている。
カバー３２の下端には、開口（切り欠き）３２ａが設けられている。第一ベルト１６は開口３２ａを通過している。

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。言い換えると、アクチュエータ１４は、第一装着具１１と第二装着具１２との間において、ベルト体１３を伸縮させる。
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、制御装置１５から与えられる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。また、モータ３３は、制御命令に基づいて正逆回転可能である。

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、回転検出器３６によって検出される。回転検出器３６はモータ３３に設けられている。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の出力は、制御装置１５へ与えられる。

減速機部３４は、複数の歯車により構成されている。減速機部３４は、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には、駆動プーリ３５が一体回転可能に連結されている。駆動プーリ３５には、第一ベルト１６の一端部１６ａ側が固定されている。
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は駆動プーリ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、第一ベルト１６は駆動プーリ３５から送り出される。
このように、アクチュエータ１４は、ベルト体１３の一部である第一ベルト１６の巻き取り及び送り出しを行うことができる。

制御装置１５は、例えば、コンピュータやモータ３３の駆動回路等を含む。
制御装置１５は、回転検出器３６の出力及びセンサ３８の出力に基づいてアクチュエータ１４を制御する機能を有する。制御装置１５が行う処理については、後に説明する。

センサ３８は、例えば、３軸加速度センサを含む。センサ３８の出力は制御装置１５へ与えられる。
センサ３８は、一つのセンサユニットにより構成される他、複数のセンサユニットにより構成されていてもよい。
また、センサ３８は、加速度センサ以外として、傾斜センサ、ジャイロセンサ、又は、これらの組み合わせであってもよい。
また、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。
バッテリ３７は、制御装置１５や、モータ３３等、アシスト装置の各部に電力を供給する。

〔ベルト体について〕
ベルト体１３は、上述したように、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。よって、モータ３３の回転に関するパラメータに基づいて、第一ベルト１６の巻き取り量又は巻き出し量を得ることができる。

連結部材１８は（図４参照）、環状体２７と、留め具（バックル）２８とを含む。留め具２８は第一部材２８ａと第二部材２８ｂとを有している。第一部材２８ａ及び第二部材２８ｂは、分離及び連結可能である。第一部材２８ａは、第一ベルト１６の他端部１６ｂに取り付けられている。第二部材２８ｂと環状体２７とは、短ベルト２９によって連結されている。環状体２７には第二ベルト１７が挿通されている。

第二ベルト１７は、環状体２７で折り返され、環状体２７に掛けられている。環状体２７は、折り返された第二ベルト１７を支持する。これにより、第二ベルト１７は、環状体２７に固定されることなく、環状体２７に支持される。よって、第二ベルト１７は、その長手方向の両方向（図４の矢印Ｘ方向）に移動自在である。

図１及び図２に示すように、第二ベルト１７は、第二装着具１２に取り付けられている。具体的に説明すると、第二ベルト１７は一本の帯状部材により構成されている。第二ベルト１７の一端部１７ａ側が、左の第二装着具１２に取り付けられている。第二ベルト１７の他端部１７ｄ側が、右の第二装着具１２に取り付けられている。第二ベルト１７の途中部１７ｃが、連結部材１８に掛けられている。

第二ベルト１７は、途中部１７ｃの他、連結部材１８（途中部１７ｃ）から左の第二装着具１２までの左脚ベルト部１９と、連結部材１８（途中部１７ｃ）から右の第二装着具１２までの右脚ベルト部２０とを含む。
上述のように、第二ベルト１７は、環状体２７に固定されていないので、左脚ベルト部１９の長さと右脚ベルト部２０の長さとは、自由に変更可能である。ただし、左脚ベルト部１９の長さと右脚ベルト部２０の長さとの合計は一定である。この構成により、利用者の例えば歩行が第二ベルト１７によって制限されず、利用者は楽に歩行できる。

第二ベルト１７は、更に、繋ぎ部材３９を有する。繋ぎ部材３９は、左脚ベルト部１９と右脚ベルト部２０とを連結している。
繋ぎ部材３９を設けたことにより、例えば、利用者が直立姿勢から図４に示すように前屈姿勢となるように姿勢を変更した場合に、左脚ベルト部１９と右脚ベルト部２０との左右の間隔が広がってしまうのを防止することが可能となる。つまり、左脚ベルト部１９と右脚ベルト部２０とが利用者の脚部ＢＬにおける背面側に沿わないようになるのを防止することが可能となる。

〔制御装置によるアシスト力の制御について〕
図５は、アシスト装置１０の制御構成を示すブロック図である。
図５に示すように、制御装置１５には、回転検出器３６、及びセンサ３８が接続されている。制御装置１５は、これら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。
制御装置１５は、コンピュータ等からなる制御部４０と、駆動回路（モータドライバ）４２とを含む。
駆動回路４２は、制御部４０から与えられる制御命令に基づいてモータ３３を動作制御する。

制御部４０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｓｓｅｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４０ａと、メモリやハードディスク等の記憶装置４０ｂとを含む。
ＣＰＵ４０ａは、記憶装置４０ｂ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、種々の処理を実行する。
ＣＰＵ４０ａは、利用者の姿勢に応じて、アシスト力の制御を行う機能を有する。ＣＰＵ４０ａは、回転検出器３６及びセンサ３８の出力に基づいて、モータ３３（アクチュエータ１４）を制御するための制御命令を生成し駆動回路４２に与える処理を実行する。ＣＰＵ４０ａは、この制御命令によって、利用者の姿勢に応じたアシスト力をアクチュエータ１４に発生させる。これにより、ＣＰＵ４０ａは、利用者の姿勢に応じたアシスト力の制御を行う。

また、ＣＰＵ４０ａは、演算処理４０ａ１、及び決定処理４０ａ３を実行する機能を有する。演算処理４０ａ１、及び決定処理４０ａ３については、後に説明する。
記憶装置４０ｂには、変換情報４０ｂ１が記憶されている。変換情報４０ｂ１については、後に説明する。

以下、ＣＰＵ４０ａ（制御部４０）によって通常行われるアシスト力の制御について説明する。
制御部４０は、上述のように、回転検出器３６の出力及びセンサ３８の出力に基づいて、アクチュエータ１４を制御する。
制御部４０は、回転検出器３６の出力に基づいて、アクチュエータ１４（モータ３３）の動作量を取得する。回転検出器３６は、アクチュエータ１４の動作量を検出する第二センサを構成する。アクチュエータ１４の動作量には、モータ３３の回転角度や、ベルト体１３の巻き取り量及び送り出し量が含まれる。
本実施形態において、回転検出器３６は、アクチュエータ１４の動作量として、モータ３３の回転角度を検出する。

アシスト力を発生させないとき、制御部４０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するように（トルクを発生させるように）アクチュエータ１４を制御する。これにより、ベルト体１３には弱い張力（初期張力）がアクチュエータ１４から付与される。よって、ベルト体１３は緩まない。

例えば、利用者が直立姿勢から前傾姿勢になると、ベルト体１３にはその姿勢変化に起因して張力が生じる。この場合、姿勢変化に起因するベルト体１３の張力がモータ３３を強制的に回転させる（モータ３３が空転する。）。よって、ベルト体１３はアクチュエータ１４の動力によらずに送り出される。又は、前傾姿勢となるように姿勢変化が開始されると、制御部４０がアクチュエータ１４を動作させ、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はその姿勢変化に起因して緩もうとする。この場合、直立姿勢となるように姿勢変化が開始されると、制御部４０は、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を動作させ、ベルト体１３を巻き取る。

このように、ベルト体１３には常に張力が付与されている。このため、駆動プーリ３５によるベルト体１３の巻き取り量及び送り出し量と、利用者の姿勢との間には相関がある。また、モータ３３の回転角度は、ベルト体１３が送り出されると、その送り出し量に応じて増加し、ベルト体１３が巻き取られると、その巻き取り量に応じて減少する。
よって、ベルト体１３の巻き取り又は送り出しを行うモータ３３の回転角度と、利用者の姿勢との間にも相関がある。

駆動プーリ３５によるベルト体１３の巻き取り量及び送り出し量、及び、モータ３３の回転角度は、上述のように、アクチュエータ１４の動作量である。つまり、アクチュエータ１４の動作量と、利用者の姿勢との間に相関がある。
よって、制御部４０は、回転検出器３６の出力に基づいて利用者の姿勢及び動作を検出することができる。
制御部４０が検出（判定）することができる利用者の姿勢には、直立姿勢や、前傾姿勢、しゃがみ姿勢等が含まれる。

また、制御部４０は、センサ３８の出力に基づいて上体角度を取得する。上体角度とは、利用者の上半身の垂直方向に対する角度である。センサ３８は３軸加速度センサである。センサ３８は利用者の上半身に設けられている。よって、制御部４０は、センサ３８の出力に基づいて上体角度を取得することができる。
このように、センサ３８は、利用者の上体角度を検出する第一センサを構成する。
制御部４０は、センサ３８の出力に基づいて、利用者の上半身の姿勢及び動作を検出することができる。

制御部４０は、回転検出器３６の出力及びセンサ３８の出力のうち少なくとも一方に基づいて制御命令を生成し、制御命令を駆動回路４２へ与える。これにより、制御部４０は、アクチュエータ１４を制御する。
アクチュエータ１４は、制御命令が与えられた駆動回路４２の動作制御に基づいて動作し、ベルト体１３の巻き取り及び送り出し、並びに、その一時停止等を行う。
これにより、アクチュエータ１４は、利用者の姿勢に応じて制御される。

図６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。図６では、直立姿勢の利用者、前傾姿勢の利用者、及びしゃがみ姿勢の利用者を示している。
直立姿勢とは、利用者の上半身及び大腿部が垂直方向にほぼ沿っている姿勢をいう。また、前傾姿勢とは、利用者の膝部ＢＮがほとんど屈曲しない状態で、利用者の上半身が前方に傾斜している姿勢をいう。しゃがみ姿勢とは、利用者の膝部ＢＮが屈曲した状態で、利用者の上半身が前方に傾斜している姿勢をいう。

図６中、直立姿勢の利用者の上半身ＵＢ及び大腿部ＢＦは、垂直線ＶＬにほぼ平行となっている。
前傾姿勢の利用者の上半身ＵＢは、垂直線ＶＬに対して前方へ傾斜している。
また、前傾姿勢の利用者の膝部ＢＮは屈曲していない。よって、前傾姿勢の利用者の大腿部ＢＦは、垂直線ＶＬにほぼ平行となっている。
しゃがみ姿勢の利用者の上半身ＵＢは、垂直線ＶＬに対して前方へ傾斜している。また、しゃがみ姿勢の利用者の膝部ＢＮは屈曲している。よって、しゃがみ姿勢の利用者の大腿部ＢＦは、垂直線ＶＬに対して傾斜している。

ここで、図６中の利用者が直立姿勢と前傾姿勢との間で姿勢変化する場合について説明する。
まず、直立姿勢の利用者が前傾姿勢になる方向へ姿勢変化を開始すると、ベルト体１３は、アクチュエータ１４の動力によらずに送り出される。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。
図６に示すように、垂直線ＶＬに対する利用者の上半身ＵＢの角度である上体角度θ_Ｌがθ１に至り、上体角度θ_Ｌがθ１の状態で前傾姿勢が維持されたとすると、ベルト体１３の送り出しは停止される。なお、姿勢変化の開始及び終了は、回転検出器３６の出力又はセンサ３８の出力によって検出可能である。

次に、前傾姿勢の利用者が直立姿勢になる方向へ姿勢変化を開始すると、制御部４０は、回転検出器３６の出力及びセンサ３８の出力に基づいて、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したことを検知し、アクチュエータ１４を動作させてベルト体１３を巻き取らせる。
このとき、制御部４０は、初期張力を付与する場合よりも大きいトルクが生じるようにアクチュエータ１４を制御する。

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、上側に引き上げられる。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。

この張力は、第一装着具１１に、後方へ向かう作用力Ｆ１を生じさせる。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、前記張力は、第二ベルト１７に、利用者の左臀部及び右臀部を前方に押し出す作用力Ｆ２を生じさせる。
つまり、アクチュエータ１４は、第一装着具１１及び第二装着具１２の間で大腿部の回動を補助するアシスト力を生じさせる。
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り、利用者の前屈姿勢における背筋及び大腿四頭筋等の筋力負荷を軽減して、利用者の動作を補助することができる。

このように、前傾姿勢の利用者が直立姿勢になる方向へ姿勢変化を開始すると、制御部４０は、利用者にアシスト力を付与するためのトルクをアクチュエータ１４に発生させる。

〔モード切替処理及びしゃがみ判定処理について〕
本実施形態のアシスト装置１０は、上述のように、前傾姿勢の利用者が直立姿勢になる方向へ姿勢変化を開始したときに、利用者に対して必要なアシスト力を付与する。

ここで、センサ３８により検出される上体角度θ_Ｌの変化について考える。
図６中、前傾姿勢の利用者が直立姿勢になる方向へ姿勢変化を開始したとき、利用者の上半身ＵＢは直立姿勢に向かって起立を開始する。
このとき、利用者の上体角度θ_Ｌは減少する。
また、図６中、しゃがみ姿勢の利用者が直立姿勢になる方向へ姿勢変化を開始したときも、前傾姿勢の場合と同様、利用者の上半身ＵＢは直立姿勢に向かって起立を開始する。この場合も利用者の上体角度θ_Ｌは減少する。
このように、上体角度θ_Ｌには、前傾姿勢の場合と、しゃがみ姿勢の場合とで、顕著な差が生じない。よって、例えば、制御部４０が、センサ３８の出力のみに基づいて利用者の姿勢を判定する場合、利用者の姿勢が、前傾姿勢、及び、しゃがみ姿勢のいずれであるのかを判定することは困難である。

また、制御部４０が、回転検出器３６の出力のみに基づいて利用者の姿勢を判定する場合においても、同様であり、利用者の姿勢が、前傾姿勢、及び、しゃがみ姿勢のいずれであるのかを判定することは困難である。

しゃがみ姿勢の場合、靴の履き替え等、利用者の職種環境によっては軽作業の場合がほとんどであり、アシスト力を付与する必要性が低いことがある。
必要性が低い場合にまでアシスト力を付与することは、バッテリ３７の電力の無駄な消費に繋がったり、利用者の装着感を損ねたりするおそれがある。

このため、本実施形態のアシスト装置１０は、利用者の姿勢が、前傾姿勢、及び、しゃがみ姿勢のいずれであるのかを判定する処理と、その判定結果に基づいて、アシスト力を付与するか否かを決定する処理とを実行する機能を有する。
制御部４０は、アシスト装置１０の動作モードとして、アシストモード、及び、アイドルモードのいずれかを実行する。
アシストモードとは、上述のように、回転検出器３６の出力及びセンサ３８の出力のうち少なくとも一方に基づいて、利用者に対してアシスト力を付与するモードである。
アイドルモードとは、回転検出器３６の出力及びセンサ３８の出力に関わらず、初期張力の付与を維持し、アシスト力の付与を制限するモードである。

図７は、制御部４０が実行するモード切替処理の一例を示すフローチャートである。
制御部４０は、モード切替処理を常時実行する。
モード切替処理において、制御部４０は、まず、切替フラグがオフであるか否かを判定する（図７中、ステップＳ１）。切替フラグとは、アシスト装置１０の動作モードをアイドルモードに切り替えるか否かを示すためのフラグである。

図７中、ステップＳ１において、切替フラグがオフであると判定する場合、制御部４０は、ステップＳ２へ進み、アシスト装置１０の動作モードをアシストモードに設定し、ステップＳ１へ戻る。
一方、切替フラグがオフでない（オンである）と判定する場合、制御部４０は、ステップＳ３へ進み、アシスト装置１０の動作モードをアイドルモードに設定し、ステップＳ１へ戻る。
制御部４０は、モード切替処理を繰り返すことで、切替フラグに応じて、動作モードを切り替える処理を行う。

図８は、制御部４０が実行するしゃがみ判定処理の一例を示すフローチャートである。
しゃがみ判定処理は、利用者の上半身ＵＢが前傾している場合に、前傾姿勢、及び、しゃがみ姿勢のいずれであるかを判定し、判定結果に応じて切替フラグの設定を行う処理である。

しゃがみ判定処理において、制御部４０は、まず、切替フラグをオフにし（図８中、ステップＳ１１）、上体角度θ_Ｌ、及びモータ３３の回転角度θ_Ｍを取得する（図８中、ステップＳ１２）。
制御部４０は、センサ３８の出力に基づいて上体角度θ_Ｌを取得し、回転検出器３６の出力に基づいて回転角度θ_Ｍを取得する。

図６にて示したように、上体角度θ_Ｌは、垂直線ＶＬに対する利用者の上半身ＵＢの角度である。より詳細には、図６に示すように、垂直線ＶＬと、上体軸ＵＢＬとが成す角度である。上体軸ＵＢＬは、利用者の上半身ＵＢの長手方向に沿う軸線である。上体軸ＵＢＬは、利用者の姿勢が直立姿勢のとき、垂直線ＶＬと一致する軸として制御部４０によって設定される。

図８中、ステップＳ１２において、上体角度θ_Ｌ及びモータ３３の回転角度θ_Ｍを取得すると、制御部４０は、上体角度θ_Ｌが閾値Ｔｈ１以上であるか否かを判定する（図８中、ステップＳ１３）。
閾値Ｔｈ１は、利用者が上半身ＵＢを傾斜させるように姿勢変化を開始しているか否かを判定するための閾値である。
上体角度θ_Ｌが閾値Ｔｈ１以上でないと判定すると、制御部４０は、再度ステップＳ１２に戻って、上体角度θ_Ｌ、及びモータ３３の回転角度θ_Ｍを取得する。
よって、制御部４０は、上体角度θ_Ｌが閾値Ｔｈ１以上と判定するまで、ステップＳ１２，Ｓ１３を繰り返す。

上体角度θ_Ｌが閾値Ｔｈ１以上と判定すると、制御部４０は、ステップＳ１４へ進み、上体角度θ_Ｌの最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}、及び、基準回転角度θ_{Ｍ，ｓｔｄ}をそれぞれ０に設定し（図８中、ステップＳ１４）、ステップＳ１５へ進む。
最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}は、第一差分値Δθ_Ｌ（後に説明する）を求めるための上体角度θ_Ｌに対する基準角度である。
基準回転角度θ_{Ｍ，ｓｔｄ}は、第二差分値Δθ_Ｍ（後に説明する）を求めるための基準動作量である。基準回転角度θ_{Ｍ，ｓｔｄ}は、上体角度θ_Ｌが最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}のときの回転角度θ_Ｍである。
ステップＳ１４において、最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}、及び基準回転角度θ_{Ｍ，ｓｔｄ}は、それぞれ０にリセットされる。

ステップＳ１５において、制御部４０は、ステップＳ１２にて取得した上体角度θ_Ｌが、最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}以上か否かを判定する（図８中、ステップＳ１５）。
上体角度θ_Ｌが、最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}以上であると判定すると、制御部４０は、ステップＳ１６ヘ進み、最大値θＬ及び基準回転角度θ_{Ｍ，ｓｔｄ}を更新する。より具体的に、制御部４０は、ステップＳ１２にて取得した上体角度θ_Ｌを最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}に設定する。また、制御部４０は、ステップＳ１２にて取得した回転角度θ_Ｍを基準回転角度θ_{Ｍ，ｓｔｄ}に設定する（図８中、ステップＳ１６）。
ステップＳ１６の後、制御部４０は、ステップＳ１７へ進み、新たに、上体角度θ_Ｌ及びモータ３３の回転角度θ_Ｍを取得する（ステップＳ１７）。

次いで、制御部４０は、ステップＳ１８において、上体角度θ_Ｌが閾値Ｔｈ３以下であるか否かを判定する（図８中、ステップＳ１８）。
閾値Ｔｈ３は、利用者が上半身ＵＢを傾斜させた状態から直立姿勢へ姿勢変化したか否かを判定するための閾値である。閾値Ｔｈ３は閾値Ｔｈ１よりも小さい値に設定される。

上体角度θ_Ｌが閾値Ｔｈ３以下であると判定すると、制御部４０は、ステップＳ１１に戻る。この場合、制御部４０は、利用者の姿勢が直立姿勢であると判定し、切替フラグをオフに設定してアシストモードへ切り替える。
このとき、閾値Ｔｈ３が閾値Ｔｈ１よりも小さいので、ステップＳ１１へ戻った後、再度ステップＳ１２で取得された上体角度θ_Ｌが閾値Ｔｈ１以上となってしまうのを抑制することができる。

上体角度θ_Ｌが閾値Ｔｈ３以下でない（閾値Ｔｈ３よりも大きい）と判定すると、制御部４０は、ステップＳ１５へ戻り、ステップＳ１７にて取得した上体角度θ_Ｌが、最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}以上か否かを判定する（図８中、ステップＳ１５）。
上体角度θ_Ｌが漸次増加する場合、制御部４０は、ステップＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７，Ｓ１８を繰り返すことで、最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}及び基準回転角度θ_{Ｍ，ｓｔｄ}の更新を繰り返す。

上体角度θ_Ｌが増加から減少に転じると、制御部４０は、ステップＳ１５において、ステップＳ１７にて取得した上体角度θ_Ｌが、最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}以上でないと判定する。
この場合、制御部４０は、ステップＳ１９へ進み、基準回転角度θ_{Ｍ，ｓｔｄ}及び直近に取得した回転角度θ_Ｍを用いて、第二差分値Δθ_Ｍを求める（図８中、ステップＳ１９）。第二差分値Δθ_Ｍは、基準回転角度θ_{Ｍ，ｓｔｄ}と、直近に取得した回転角度θ_Ｍとの間の差分である。
第二差分値Δθ_Ｍは、基準回転角度θ_{Ｍ，ｓｔｄ}を基準としたときの回転角度θ_Ｍの変化量を示している。

次いで、制御部４０は、ステップＳ２０へ進み、最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}及び直近に取得した上体角度θ_Ｌを用いて、第一差分値Δθ_Ｌを求める（図８中、ステップＳ２０）。第一差分値Δθ_Ｌは、最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}と、直近に取得した上体角度θ_Ｌとの間の差分である。
第一差分値Δθ_Ｌは、利用者の上半身が最も前傾したときの上体角度である最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}を基準としたときの上体角度θ_Ｌの変化量を示している。

このように、制御部４０は、上体角度θ_Ｌと最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}（基準角度）との間の第一差分値Δθ_Ｌを求めるとともに、回転角度θ_Ｍ（アクチュエータの動作量）と基準回転角度θ_{Ｍ，ｓｔｄ}（基準動作量）との間の第二差分値Δθ_Ｍを求める演算処理４０ａ１（図５）を実行する。

さらに、制御部４０は、ステップＳ２０において、第一差分値Δθ_Ｌに基づいて、変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}を求める。

変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}は、利用者の姿勢が前傾姿勢と直立姿勢との間で姿勢変化するときに上体角度が第一差分値Δθ_Ｌだけ変化したと想定したときの、モータ３３の回転角度の変化量を示す値である。
上述したように、上体角度θ_Ｌ及び回転角度θ_Ｍは利用者の上半身の角度に関する値である。よって、上体角度θ_Ｌ及び回転角度θ_Ｍは相互に変換可能である。また、第一差分値Δθ及び第二差分値Δθ_Ｍも相互に変換可能である。

図９は、第一差分値Δθ_Ｌを、変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}に変換するための変換情報の一例を示す図である。
図９中、横軸は、第一差分値Δθ_Ｌを示す。縦軸は、第一差分値Δθ_Ｌに対応する第二差分値Δθ_Ｍを示す。縦軸の第二差分値Δθ_Ｍは、利用者の姿勢が前傾姿勢と直立姿勢との間で姿勢変化したと想定したときにおいて、第一差分値Δθに対応する値である。

図９に示すように、変換情報４０ｂ１は、第一差分値Δθ_Ｌと、第二差分値Δθ_Ｍとの相関関係を示している。
変換情報４０ｂ１が示す相関関係は、利用者が直立姿勢と前傾姿勢との間で姿勢変化したときの第一差分値Δθ_Ｌと、第二差分値Δθ_Ｍとを実際に測定し、測定結果に基づいて求められる。
図９に示すように、第一差分値Δθ_Ｌと第二差分値Δθ_Ｍとは、ほぼ線形関係となっている。よって、第一差分値Δθ_Ｌを、変換情報４０ｂ１に適用すると、第一差分値Δθ_Ｌに対応する第二差分値Δθ_Ｍが得られる。この第一差分値Δθ_Ｌに対応する第二差分値Δθ_Ｍが、変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}とされる。
変換情報を用いることで、第一差分値Δθ及び第二差分値Δθ_Ｍは相互に変換可能である。
なお、変換情報４０ｂ１は、第一差分値Δθ_Ｌと第二差分値Δθ_Ｍとを変数として持つ数式であってもよい。

制御部４０は、変換情報４０ｂ１を用いることで、第一差分値Δθ_Ｌに基づいて、変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}を求める（図８中、ステップＳ２０）。
制御部４０は、第一差分値Δθ_Ｌと、第二差分値Δθ_Ｍとを比較するために、変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}を求める。

ステップＳ２０において変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}を求めると、制御部４０は、ステップＳ２１に進み、変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}と、第二差分値Δθ_Ｍとの差（の絶対値）が、閾値Ｔｈ２以上か否かを判定する（図８中、ステップＳ２１）。
変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}と、第二差分値Δθ_Ｍとの差が、閾値Ｔｈ２以上ではないと判定すると、制御部４０は、ステップＳ１７へ進み、上述と同様の処理を行う。
変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}と、第二差分値Δθ_Ｍとの差が、閾値Ｔｈ２以上であると判定すると、制御部４０は、ステップＳ２２へ進み、ステップＳ２１による判定が所定回数連続して繰り返されたか否かについて判定する（図８中、ステップＳ２２）。

ステップＳ２２において、ステップＳ２１による判定を所定回数連続して繰り返していないと判定すると、制御部４０は、ステップＳ１７へ進み、上述と同様の処理を行う。
ステップＳ２１による判定を所定回数連続して繰り返したと判定すると、制御部４０は、ステップＳ２３へ進み、切替フラグをオンに設定する。
これにより、制御部４０は、アシスト装置１０の動作モードをアイドルモードに切り替える（図７中、ステップＳ３）。アイドルモードでは、制御部４０は、初期張力のみを付与するため、アシスト力の付与が制限される。

ステップＳ２３において切替フラグをオンに設定すると、制御部４０は、ステップＳ１７へ進み、上述と同様の処理を行う。

上記処理を繰り返し、ステップＳ１８において上体角度θ_Ｌが閾値Ｔｈ３以下であると判定すると、制御部４０は、利用者の姿勢が直立姿勢であると判定し、ステップＳ１１に戻り、切替フラグをオフに設定する。
これにより、制御部４０は、アシスト装置１０の動作モードをアシストモードに切り替える（図７中、ステップＳ２）。

よって、制御部４０は、変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}と、第二差分値Δθ_Ｍとの差が、閾値Ｔｈ２以上であると継続的に判定し（図８中、ステップＳ２１，Ｓ２２）、かつ、利用者が上半身ＵＢを傾斜させた状態から直立姿勢へ姿勢変化したと判定するまでの間（図８中、ステップＳ１８）、アシスト装置１０の動作モードをアイドルモードに切り替える（図８中、ステップＳ２３）。
利用者が上半身ＵＢを傾斜させた状態から直立姿勢へ姿勢変化したと判定すると（図８中、ステップＳ１８）、制御部４０は、アシスト装置１０の動作モードをアシストモードに切り替える（図８中、ステップＳ１１）。

本実施形態において、制御部４０は、ステップＳ２１において、第一差分値Δθ_Ｌを変換した変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}と、第二差分値Δθ_Ｍとを比較し、その比較結果に基づいて動作モードの切り替えを行い、アシスト力の付与を制限するか否かを決定する決定処理４０ａ３（図５）を行う。
本実施形態の制御部４０は、決定処理４０ａ３において、利用者の姿勢が前傾姿勢、及びしゃがみ姿勢のいずれであるかを判定することができ、この判定結果に基づいてアシスト力の付与を制限するか否かを決定する。

図６に示すように、大腿部角度δは、上体軸ＵＢＬと、大腿部軸ＢＦＬとが成す角度である。大腿部軸ＢＦＬは、利用者の大腿部ＢＦの長手方向に沿う軸線である。大腿部軸ＢＦＬは、利用者の姿勢が直立姿勢のとき、垂直線ＶＬと一致するように設定することができる。

前傾姿勢の場合、垂直線ＶＬと、大腿部軸ＢＦＬとがほぼ一致するので、上体角度θ_Ｌと、大腿部角度δとはほぼ一致する。よって、図６に示すように、前傾姿勢のときに上体角度θ_Ｌがθ１の場合、大腿部角度δもθ１となる。
一方、しゃがみ姿勢の場合、利用者の膝部ＢＮが屈曲するので、大腿部軸ＢＦＬは、垂直線ＶＬに対して傾斜する。このため、しゃがみ姿勢のときに上体角度θ_Ｌがθ１の場合、大腿部角度δは、θ１よりも大きいθ２となる。
このように、しゃがみ姿勢の場合、上体角度θ_Ｌと、大腿部角度δとが乖離する。

利用者の姿勢が直立姿勢と前傾姿勢との間で変化する場合、上体角度θ_Ｌと、大腿部角度δとがほぼ一致するので、上体角度θ_Ｌの変化量と、大腿部角度δの変化量とは、ほぼ一致する。
これに対して、利用者の姿勢が直立姿勢としゃがみ姿勢との間で変化する場合、大腿部角度δの方が上体角度θ_Ｌよりも大きいので、大腿部角度δの変化量の方が上体角度θ_Ｌの変化量よりも大きくなる。よって、上体角度θ_Ｌの変化量と、大腿部角度δの変化量との間においても乖離が生じる。
よって、上体角度θ_Ｌの変化量と、大腿部角度δの変化量とを比較すれば、利用者の姿勢が前傾姿勢、及びしゃがみ姿勢のいずれかであるかを判定できる。

ここで、ベルト体１３は、上半身ＵＢの第一装着具１１と、膝部ＢＮの第二装着具１２との間を連結している。アシスト装置１０は、利用者の大腿部ＢＦの回動を補助するアシスト力を第一装着具１１及び第二装着具１２の間で生じさせる。
よって、上半身ＵＢに対して大腿部ＢＦが前方側へ回動するとベルト体１３が送り出され、回転角度θ_Ｍは増加する。また、上半身ＵＢに対して大腿部ＢＦは後方側へ回動するとベルト体１３が巻き取られ、回転角度θ_Ｍは減少する。
つまり、回転角度θ_Ｍ、及び、ベルト体１３の送り出し量及び巻き取り量は、大腿部角度δとの間で相関がある。
よって、回転角度θ_Ｍは大腿部角度δを示す値である。また、第二差分値Δθ_Ｍは大腿部角度δの変化量を示す値である。

以上より、上体角度θ_Ｌの変化量である第一差分値Δθ_Ｌと、大腿部角度δの変化量を示す値である第二差分値Δθ_Ｍとを比較すれば、利用者の姿勢が前傾姿勢、及びしゃがみ姿勢のいずれかであるかを判定できる。

図１０Ａは、利用者の姿勢が直立姿勢と前傾姿勢との間で変化したときの上体角度θ_Ｌと、回転角度θ_Ｍとの関係の一例を示したグラフである。
図１０Ａ中、点ＵＰは、利用者の姿勢が直立姿勢であるときの点、点ＦＰは、利用者が姿勢変化を終えて前傾姿勢に至ったときの点である。線図ｇ１は、点ＵＰから点ＦＰまでの上体角度θ_Ｌと、回転角度θ_Ｍとの関係を示している。線図ｇ１は、点ＵＰから点ＦＰへ到達するまでの関係と、点ＦＰから点ＵＰへ到達するまでの関係の両方を示している。
図１０Ａに示すように、点ＵＰと点ＦＰとの間において、線図ｇ１に示すようにほぼ線形となっている。

図１０Ｂは、利用者の姿勢が直立姿勢としゃがみ姿勢との間で変化したときの上体角度θ_Ｌと、回転角度θ_Ｍとの関係の一例を示したグラフである。
図１０Ｂ中、点ＵＰは、利用者の姿勢が直立姿勢であるときの点、点ＣＰは、利用者が姿勢変化を終えてしゃがみ姿勢に至ったときの点である。線図ｇ２は、点ＵＰから点ＣＰへ至ったときの上体角度θ_Ｌと、回転角度θ_Ｍとの関係を示している。線図ｇ３は、点ＣＰから点ＦＰへ至ったときの上体角度θ_Ｌと、回転角度θ_Ｍとの関係を示している。線図ｇ４は、点ＣＰが前傾姿勢であると想定したときの上体角度θ_Ｌと、回転角度θ_Ｍとの関係を示している。

図１０Ｂに示すように、線図ｇ２及び線図ｇ３は、共に線形ではない。これは、しゃがみ姿勢では、大腿部ＢＦの回動に加え膝部ＢＮも屈曲されるため、上体角度θ_Ｌと回転角度θ_Ｍとが線形にならないためである。
よって、この場合、点ＣＰが前傾姿勢であると想定したときの線図ｇ４と、線図ｇ２及び線図ｇ３とは相違している。
線図ｇ４は線形であるので、線図ｇ４における上体角度θ_Ｌの変化量及び回転角度θ_Ｍの変化量は、一定の関係を維持する。
一方、線図ｇ２及び線図ｇ３は線形ではないので、線図ｇ２，ｇ３における上体角度θ_Ｌの変化量と、回転角度θ_Ｍの変化量との間には、一定の関係は現れない。

よって、上体角度θ_Ｌの変化量である第一差分値Δθ_Ｌと、大腿部角度δの変化量を示す値である第二差分値Δθ_Ｍとを比較し、両者の差が相対的に大きければ、利用者の姿勢がしゃがみ姿勢であると判定でき、両者の差が相対的に小さければ、利用者の姿勢が前傾姿勢であると判定できる。

制御部４０は、図８中、ステップＳ２１において、第一差分値Δθ_Ｌ（変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}）と、第二差分値Δθ_Ｍとを比較し、変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}と、第二差分値Δθ_Ｍとの差が閾値Ｔｈ２よりも大きければ、上体角度θ_Ｌの変化量と、大腿部角度δの変化量との間に乖離が生じていると判定し、利用者の姿勢がしゃがみ姿勢であると判定する。

また、変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}と、第二差分値Δθ_Ｍとの差が閾値Ｔｈ２よりも小さければ、上体角度θ_Ｌの変化量と、大腿部角度δの変化量とはほぼ一致していると判定し、利用者の姿勢が前傾姿勢であると判定する。
なお、閾値Ｔｈ２は、変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}と、第二差分値Δθ_Ｍとが十分乖離していると判定することができる値に設定される。より詳細には、閾値Ｔｈ２は、利用者の姿勢がしゃがみ姿勢であるときの変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}と、第二差分値Δθ_Ｍとの差を実際に求め、実際に求めた値に基づいて設定することができる。

このように、制御部４０は、変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}と、第二差分値Δθ_Ｍとを比較することで、利用者の上半身ＵＢが前傾している場合における利用者の姿勢が前傾姿勢及びしゃがみ姿勢のいずれであるかを判定することができる（図８中、ステップＳ２１）。
さらに、ステップＳ２１による判定結果に基づいて、アシスト力の付与を制限するか否かを決定することができる。
これにより、利用者の姿勢がしゃがみ姿勢の場合に、アシスト力の付与を制限することができる。

また、図８中、ステップＳ２２において、ステップＳ２１による判定が所定回数連続して繰り返されたと判定すると、制御部４０は切替フラグをオンにする。
つまり、制御部４０は、変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}と、第二差分値Δθ_Ｍとの差が、閾値Ｔｈ２以上であると継続的に判定された場合に、制御部４０は切替フラグをオンにする。これにより、一時的に変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}と、第二差分値Δθ_Ｍとの差が、閾値Ｔｈ２以上であると判定された場合に、切替フラグをオンにしてしまうことを防止することができる。

また、アシスト装置１０において、アシスト力を付与する必要性が低いのは、利用者の姿勢がしゃがみ姿勢から直立姿勢へ姿勢変化するときである。よって、制御部４０は、上体角度θ_Ｌが増加から減少に転じた後、以降の処理（演算処理４０ａ１、決定処理４０ａ３）を行う。

例えば、利用者の姿勢が図１０Ａ中の点ＦＰに至り、点ＦＰから点ＵＰへ向かって姿勢変化を開始すると、上体角度θ_Ｌは増加から減少に転じる。よって、制御部４０は、点ＦＰから点ＵＰへ向かって姿勢変化を開始すると、演算処理４０ａ１及び決定処理４０ａ３を行う。
図１０Ｂの場合も同様であり、利用者の姿勢が図１０Ｂ中の点ＣＰに至り、点ＣＰから点ＵＰへ向かって姿勢変化を開始すると、上体角度θ_Ｌは増加から減少に転じる。よって、制御部４０は、点ＣＰから点ＵＰへ向かって姿勢変化を開始すると、演算処理４０ａ１及び決定処理４０ａ３を行う。

このように、利用者の姿勢がしゃがみ姿勢から直立姿勢へ姿勢変化するとき、上体角度θ_Ｌは減少する。よって、本実施形態では、上体角度θ_Ｌが減少することから、利用者の姿勢がしゃがみ姿勢から直立姿勢へ姿勢変化している可能性があるときに決定処理等を実行させることができる。これにより、制御部４０に必要以上に処理を実行させるのを抑制することができる。この結果、制御部４０に対する負荷を軽減できる。

また、本実施形態では、上体角度θ_Ｌが増加から減少に転じたときにおける上体角度θ_Ｌの最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}を基準角度とし、第一差分値Δθ_Ｌを求めるように構成されている。
上体角度θ_Ｌが増加から減少に転じたときにおける上体角度θ_Ｌの最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}は、利用者が直立姿勢から姿勢変化したときにおける利用者の上半身が最も前傾したときの上体角度θ_Ｌを示している。
つまり、図１０Ａでは、点ＦＰにおける上体角度θ_Ｌが最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}である。また、図１０Ｂでは、点ＣＰにおける上体角度θ_Ｌが最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}である。

利用者が姿勢変化したときにおける最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}は、姿勢変化ごとに異なるが、本構成によれば、最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}及びそのときの回転角度θ_Ｍ（アクチュエータ１４の動作量）を基準として両差分値を求め、アシスト力の付与を制限するか否かを決定することができる。この結果、利用者の姿勢変化ごとに異なる上体角度θ_Ｌに応じて適切に処理を実行することができる。

また、最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}及びそのときの回転角度θ_Ｍを基準とすることで、上体角度θ_Ｌが最大値に至るまでの経過に関係なく両差分値を求めることができ、アシスト力の付与を制限するか否かを決定することができる。この結果、利用者が直立姿勢から前傾姿勢又はしゃがみ姿勢への姿勢変化を終えるまでに生じるセンサ３８及び回転検出器３６の出力の誤差等を排除することができ、より精度よくアシスト力の付与を制限するか否かを決定することができる。

特に、本実施形態のように第一装着具１１と第二装着具１２とを連結するベルト体１３によってアシスト力を付与する場合、ベルト体１３が利用者に接触したり、ベルト体１３が何かに引っかかったりすることで、回転検出器３６により検出される回転角度θ_Ｍに誤差が生じるおそれがある。
しかし、本実施形態のように、最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}及びそのときの回転角度θ_Ｍを基準とすることで、上体角度θ_Ｌが最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}に至るまでの経過に関係なく、アシスト力の付与を制限するか否かを決定することができる。

〔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、第一差分値Δθ_Ｌを求めるための基準角度として、最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}を用いた場合を例示した。しかし、基準角度として、予め設定された値を設定してもよい。この場合、最大値θ_{Ｌ，ｍａｘ}の更新に関する処理の実行が不要となる。ただし、演算処理４０ａ１及び決定処理４０ａ３については常時実行する必要が生じる。

また、本実施形態では、第一差分値Δθ_Ｌを変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}に変換し、決定処理４０ａ３において、変換差分値Δθ_{Ｍ，ｃｏｍｖ}と第二差分値Δθ_Ｍとを比較する場合を例示した。しかし、第二差分値Δθ_Ｍを利用者の上半身の角度に相当する値に変換し、決定処理４０ａ３において、第一差分値Δθ_Ｌと、第二差分値Δθ_Ｍを変換した値とを比較するように構成してもよい。

また、本実施形態では、回転検出器３６によって、アクチュエータ１４の動作量であるモータ３３の回転角度θ_Ｍを検出する場合を例示したが、回転検出器３６に代えて駆動プーリ３５によるベルト体１３の巻き取り量及び送り出し量を測定するためのエンコーダを用いることもできる。上述したように、駆動プーリ３５によるベルト体１３の巻き取り量及び送り出し量もアクチュエータ１４の動作量として扱うことができるからである。

また、本実施形態では、アイドルモードにおいて、初期張力の付与を維持する場合を例示したが、アイドルモードにおいて、全くベルト体１３に張力を付与しないように制御してもよい。

また、本実施形態では、第一装着具１１と第二装着具１２とを連結するベルト体１３の一部の巻き取り及び送り出しを行うアクチュエータ１４によってアシスト力を生じさせるアシスト装置の場合を例示した。しかし、本実施形態は、他の形態のアシスト装置にも採用することができる。
他の形態のアシスト装置として、利用者の上半身に装着される上半身装着具と、前記利用者の大腿部に沿って配置され、前記装着具に対して回動可能なアームと、前記アームを回動させるトルクを発生させるアクチュエータと、前記アームに設けられるとともに、前記大腿部に装着される脚装着具と、を備え、上半身装着具と脚装着具との間で、利用者の股関節を回動させるような回転トルクをアシスト力としてアクチュエータに発生させるアシスト装置が挙げられる。このようなアシスト装置においても本実施形態と同様の構成を適用することができる。

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 制御装置
１６ 第一ベルト １６ａ 一端部 １６ｂ 他端部
１７ 第二ベルト １７ａ 一端部 １７ｃ 途中部
１７ｄ 他端部 １８ 連結部材 １９ 左脚ベルト部
２０ 右脚ベルト部 ２１ ベース ２２ 肩ベルト
２２ａ 先端部 ２３ 腋ベルト ２４ 膝本体部
２５ 膝ベルト ２７ 環状体 ２８ 留め具
２８ａ 第一部材 ２８ｂ 第二部材 ２９ 短ベルト
３０ コントロールボックス ３１ 背面プレート
３２ カバー ３２ａ 開口 ３３ モータ
３４ 減速機部 ３４ａ 出力軸 ３５ 駆動プーリ
３６ 回転検出器 ３７ バッテリ ３８ センサ
３９ 繋ぎ部材 ４０ 制御部 ４０ａ ＣＰＵ
４０ａ１ 演算処理 ４０ａ３ 決定処理 ４０ｂ 記憶装置
４０ｂ１ 変換情報 ４２ 駆動回路 ＢＢ 背部
ＢＦ 大腿部 ＢＦＬ 大腿部軸 ＢＬ 脚部
ＢＮ 膝部 ＢＳ 肩部 ＢＷ 腰部
ＵＢ 上半身 ＵＢＬ 上体軸 ＶＬ 垂直線

Claims (5)

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に装着される第二装着具と、
   前記利用者の大腿部の回動を補助するアシスト力を前記第一装着具及び前記第二装着具の間で生じさせるアクチュエータと、
   前記アクチュエータを制御する制御部と、
   前記利用者の上半身の垂直方向に対する上体角度を検出する第一センサと、
   前記アクチュエータの動作量を検出する第二センサと、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記上体角度と、前記上体角度に対する基準角度との間の第一差分値を求めるとともに、前記アクチュエータの動作量と、前記上体角度が前記基準角度のときの前記アクチュエータの基準動作量との間の第二差分値を求める演算処理と、
   前記第一差分値と前記第二差分値との比較結果に基づいて、前記アシスト力の付与を制限するか否かを決定する決定処理と、を実行する
   アシスト装置。
2. 前記制御部は、
   前記上体角度が増加から減少に転じた後、前記演算処理及び前記決定処理を実行する
   請求項１に記載のアシスト装置。
3. 前記基準角度は、前記上体角度が増加から減少に転じたときにおける前記上体角度の最大値を含む
   請求項１又は請求項２に記載のアシスト装置。
4. 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に沿って設けられるベルト体をさらに備え、
   前記アクチュエータは、前記ベルト体の一部の巻き取り及び送り出しを行うモータを含む
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアシスト装置。
5. 前記アクチュエータの動作量は、前記ベルト体の一部の巻き取り量送り出し量、及び、前記モータの回転角度の少なくとも一方を含む
   請求項４に記載のアシスト装置。
   

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