JP5286848B2 - 腕運動支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、上腕および前腕の運動を補助する装置に関するものである。

体の動きを補助するための装置の開発が盛んになされている。その目的は、体の不自由な人の動きの補助や、重い物体を運ぶ際の負担を減らすことなど、多岐にわたる。

体の不自由な人の動きの補助を目的とした装置の例として、特許文献１記載の腕動作支援装置がある。この装置においては、腕動作の補助を行う機構が車椅子に取り付けられている。前記装置を用いる際、運動機能障害を持つ人は、前記装置の車椅子部分に着座させられ、自身の腕が前記装置の腕載置座に固定される。
特開２００３−２６５５５５号

しかし、特許文献１に記載の腕動作支援装置などの、従来型の利用者の上半身の動きを補助するための装置を利用する際、利用者は自身の腕を前記装置に固定せねばならない。そのため、前記装置の利用者は、前記装置を装着する際に違和感を感じることを余儀なくされていた。

したがって、本件発明においては、利用者の腕部分を装置自体に固定することなく、利用者の前腕部分を支持する部位に、利用者が自身の腕をのせるだけで操縦できる、腕運動支援装置を提供する。

具体的には、先ず第一の発明として、利用者の肩に相対的に固定されるスパンと、スパンに対して回転可能に連結される上腕支持部と、前腕支持部と、前腕支持部に備えられ、装着者の前腕から加えられる押圧力を検知し、前腕支持部での装着者の腕の略すべり方向に弧を描くかまぼこ型のかまぼこ型センサーと、上腕支持部と前腕支持部とを回転可能に連結する連結部と、上腕支持部をスパンに対して回転駆動するための第一駆動部と、前腕支持部を連結部付近で上腕支持部に対して回転駆動するための第二駆動部と、かまぼこ型センサーからの押圧力によって生じる信号を取得するとともに、取得した信号に応じて第一駆動部と、第二駆動部とを制御する制御部と、を有する腕運動支援装置を提供する。

次に、第二の発明として、かまぼこ型センサーは、曲面に加えられる押圧力を異なる法線方向の二面に加えられる力としてベクトル検知するための第一面センサーと、第二面センサーとを有する第一の発明に記載の腕運動支援装置を提供する。

次に、第三の発明として、利用者の肩に相対的に固定されるスパンと、スパンに対して回転可能に連結される上腕支持部と、前腕支持部と、前腕支持部に備えられ、装着者の前腕から加えられる押圧力を検知し、前腕支持部での装着者の腕の略すべり方向に弧を描くかまぼこ型のかまぼこ型センサーと、上腕支持部と前腕支持部とを回転可能に連結する連結部と、上腕支持部をスパンに対して回転駆動するための第一駆動部と、前腕支持部を連結部付近で上腕支持部に対して回転駆動するための第二駆動部と、を有する腕運動支援装置の動作方法であって、かまぼこ型センサーからの押圧力によって生じる信号を取得する押圧力信号取得ステップと、取得した信号に応じて第一駆動部と、第二駆動部とを制御する制御ステップとを有する腕運動支援装置の動作方法を提供する。

次に、第四の発明として、かまぼこ型センサーは、曲面に加えられる押圧力を異なる法線方向の二面に加えられる力としてベクトル検知するための第一面センサーと、第二面センサーとを有する請求項３に記載の腕運動支援装置の動作方法であって、押圧力信号取得ステップは、第一面センサーおよび第二面センサーからの押圧力によって生じるベクトル信号を取得するベクトル信号取得サブステップを有する腕運動支援装置の動作方法を提供する。

第一および第三の発明により、利用者の腕部分を装置自体に固定することなく、利用者の前腕部分を支持する部位に、利用者が自身の腕をのせるだけで操縦できる、腕運動支援装置が実現する。

第二および第四の発明により、利用者の前腕部分を支持する部位に取り付けられたセンサのみを用いて、利用者の前腕部分を支持する部位と、上腕部分を支持する部位との双方の駆動を制御できる腕運動支援装置が実現する。

以下に、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる様態で実施しうる。なお、以下の実施形態と請求項の関係は次の通りである。
実施形態１は、主に請求項１、および、３などについて説明する。
実施形態２は、主に請求項２、および、４などについて説明する。
<<実施形態１>>
<実施形態１の概要>

本実施形態は、装着者の上腕部および前腕部の動きを補助する腕運動支援装置であって、利用者の腕部分を装置自体に固定することなく操縦することができるものに関する。
<実施形態１の機能的構成>

図１は、本実施形態に係る腕運動支援装置の機能ブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る腕運動支援装置（０１０９）は、スパン（０１０１）と、上腕支持部（０１０２）と、前腕支持部（０１０３）と、かまぼこ型センサー（０１０４）と、連結部（０１０５）と、第一駆動部（０１０６）と、第二駆動部（０１０７）と、制御部（０１０８）と、からなる。

（スパンについての説明）スパン（０１０１）は、利用者の肩に相対的に固定される。図２は、本実施形態に係る腕運動支援装置の機械的機構の一例を示す図である。図２において、スパンは、おもに、背面部装着リンク（０２０１、０２０２）と、前記２つの背面部装着リンクを橋掛けするように溶接などにより固定される背面部橋掛リンク（０２０３、０２０４）と、前記２つの背面部装着リンクの各上端部と溶接などにより固定されている基本リンク（０２０５）と、からなる。また、図２においては、スパンは、右内側垂直軸（０２０６）、左内側垂直軸（０２０７）と、右肩甲骨リンク（０２０８）、左肩甲骨リンク（０２０９）と、右外側垂直軸（０２１０）、左外側垂直軸（０２１１）と、右Ｌ字リンク（０２１２）、左Ｌ字リンク（０２１３）と、右外側前後軸（０２１４）、左外側前後軸（０２１５）と、右遊星リンク（０２１６）、左遊星リンク（図示せず）と、右駆動ギアボックス（０２１７）、左駆動ギアボックス（０２１８）と、からなる。右内側垂直軸（０２０６）は、基本リンク（０２０５）右端に溶接などにより固定されている。右肩甲骨リンク（０２０８）は、右内側垂直軸（０２０６）を回転軸として基本リンク（０２０５）に対し上下回転運動可能である。右外側垂直軸（０２１０）は、右Ｌ字リンク（０２１２）上端部に溶接などにより固定され、右肩甲骨リンク（０２０８）の右内側垂直軸（０２０６）が接続している側の逆側端部と接続し、右Ｌ字リンク（０２１２）と右肩甲骨リンク（０２０８）とを相対的に回転させることができる。右外側前後軸（０２１４）は、右遊星リンク（０２１６）左側端部に溶接などにより固定され、右Ｌ字リンク（０２１２）の下端部と接続し、右遊星リンク（０２１６）と右Ｌ字リンク（０２１２）とを相対的に回転させることができる。右駆動ギアボックス（０２１７）は、右遊星リンク（０２１６）右側端部と溶接などにより固定されている。また、左内側垂直軸（０２０７）と、左肩甲骨リンク（０２０９）と、左外側垂直軸（０２１１）と、左Ｌ字リンク（０２１３）と、左外側前後軸（０２１５）と、左遊星リンク（図示せず）と、左駆動ギアボックス（０２１８）と、の構成についても、右内側垂直軸（０２０６）と、右肩甲骨リンク（０２０８）と、右外側垂直軸（０２１０）と、右Ｌ字リンク（０２１２）と、右外側前後軸（０２１４）と、右遊星リンク（０２１６）と、右駆動ギアボックス（０２１７）と、がなす構成と同様の構成をなす。そして、図２におけるスパンを構成する各パーツには、一例としてアルミ材質のものを用いることが可能である。また、右駆動ギアボックス（０２１７）および左駆動ギアボックス（０２１８）の内部に第一駆動部（０１０６）および第二駆動部（０１０７）にかかる駆動装置を格納する。

なお、図２にかかるスパンの装着方法については、一例として、背面部装着リンク（０２０１、０２０２）にベルトなどの固定具を取り付け、その固定具を利用者の上半身に固定することなどが可能である。あるいは、前記背面部装着リンク（０２０１、０２０２）を車いす背もたれ部分に固定することで、利用者に装着させることも可能である。また、図２に示すスパン（０１０１）の構成は飽くまでも一例である。本実施形態にかかるスパン（０１０１）の構成については、本実施形態にかかる腕運動支援装置の利用者が装着するのに差し支えない限りでいかなる構成のものを用いてもかまわない。たとえば、図２にかかる右駆動ギアボックス（０２１７）および左駆動ギアボックス（０２１８）が直接基本リンク（０２０５）に固定されているような構成のものを用いてもかまわない。

（上腕支持部についての説明）上腕支持部（０１０２）は、スパン（０１０１）に対して回転可能に連結される。図２において、上腕支持部（０２３９、０２４０）は、右外側水平軸（０２１９）、左外側水平軸（０２２０）と、右上腕アーム（０２２１）、左上腕アーム（０２２２）と、右上腕部支持体固定具（０２２３）、左上腕部支持体固定具（０２２４）と、右上腕部支持体（０２２５）、左上腕部支持体（０２２６）と、からなる。図２に示すように、右上腕アーム（０２２１）は、右外側水平軸（０２１９）を介して、スパンの構成要件の一つである右駆動ギアボックス（０２１７）と連結している。また、右上腕アーム（０２２１）には右上腕部支持体固定具（０２２３）が固定されており、右上腕部支持体固定具（０２２３）には右上腕部支持体（０２２５）が取り付けられている。この右上腕部支持体（０２２５）は、利用者が本実施形態に係る腕運動支援装置を利用する際、利用者の右上腕部分を利用者背面方向から挟み込むような形で支持する。ここで、右外側水平軸（０２１９）は、右上腕アーム（０２２１）の右外側水平軸（０２１９）用の軸受けに固定されている。また、右外側水平軸（０２１９）は、右駆動ギアボックス（０２１７）の軸受けに支持され、前記軸受けに対し自転することができる。そして、右外側水平軸（０２１９）は、第一駆動部の動力源からの動力をうけて回転運動する。したがって、前記回転運動に伴い、右上腕アーム（０２２１）と、右上腕部支持体固定具（０２２３）と、右上腕部支持体（０２２５）と、が一体となって、右外側水平軸（０２１９）を軸中心に回転する。そして、右上腕部支持体（０２２５）の回転に伴い、右上腕部支持体（０２２５）に支持されている利用者の右上腕部分が右外側水平軸（０２１９）を軸中心に回転させられる。これが、上腕支持部の右側部分における、利用者右上腕部分の駆動の様態である。そして、上腕支持部の左側部分における、利用者左上腕部分の駆動の様態も、前記利用者右上腕部分の駆動の様態と同様である。ちなみに、右上腕部支持体固定具（０２２３）は、右上腕アーム（０２２１）表面長手方向略中央部に固定される。右上腕部支持体（０２２５）は、基本的には、アルファベッドの「Ｕ」のような形や片仮名の「コ」のような形をしている。また、右上腕アーム（０２２１）の、右外側水平軸（０２１９）が固定されている方とは逆側の端部には、連結部を構成している右肘関節軸（０２２７）を支持し、右肘関節軸（０２２７）を回転させることのできる右肘関節軸（０２２７）用の軸受けが設けられている。なお、左外側水平軸（０２２０）と、左上腕アーム（０２２２）と、左上腕部支持体固定具（０２２４）と、左上腕部支持体（０２２６）と、の構成についても、右外側水平軸（０２１９）と、右上腕アーム（０２２１）と、右上腕部支持体固定具（０２２３）と、右上腕部支持体（０２２５）と、がなす構成と同様の構成をなす。そして、図２における上腕支持部を構成する各パーツについては、左右上腕部支持体（０２２５、０２２６）を除き、一例としてアルミ材質性のものを用いることが可能である。また、左右上腕部支持体（０２２５、０２２６）については、一例としてポリエチレン製の筺体にポリエステル−綿５０％−５０％の布を張ったものが好ましい。また、右上腕アーム（０２２１）および左上腕アーム（０２２２）の内部は空洞上であることが好ましい。第一駆動部（０１０６）および第二駆動部（０１０７）にかかる駆動装置を各上腕アーム（０２２１、０２２２）内部に格納するためである。

なお、図２に示す上腕支持部（０１０２）の構成は飽くまでも一例である。本実施形態にかかる上腕支持部（０１０２）の構成については、本実施形態にかかる腕運動支援装置の利用者が装着し、操作するのに差し支えない限りでいかなる構成のものを用いてもかまわない。

また、本実施形態にかかる腕運動支援装置の駆動制御の都合上、前腕支持部に設けられるかまぼこ型センサー（０２３５、０２３６）とは別に、右上腕部支持体（０２２５）および左上腕部支持体（０２２６）に、それぞれ右上腕部感圧センサー（０２３７）、左上腕部感圧センサー（０２３８）を設けることも可能である。この点に関する詳細については、後述する。

（前腕支持部についての説明）前腕支持部（０１０３）は、利用者の前腕部分を支持する。図２において、前腕支持部（０２４１、０２４２）は右前腕アーム（０２２９）、左前腕アーム（０２３０）と、右前腕部支持体固定具（０２３１）、左前腕部支持体固定具（０２３２）と、右前腕部支持体（０２３３）、左前腕部支持体（０２３４）と、右かまぼこ型センサー（０２３５）、左かまぼこ型センサー（０２３６）と、からなる。図２に示すように、右前腕アーム（０２２９）は、右肘関節軸（０２２７）を介して、右上腕アーム（０２２１）と連結している。また、右前腕アーム（０２２９）には右前腕部支持体固定具（０２３１）が固定されており、右前腕部支持体固定具（０２３１）には右前腕部支持体（０２３３）が取り付けられている。この右前腕部支持体（０２３３）は、利用者が本実施形態に係る腕運動支援装置を利用する際、利用者の右前腕部分を利用者背面方向から挟み込むような形で支持する。ここで、右肘関節軸（０２２７）は、右前腕アーム（０２２９）の右肘関節軸（０２２７）用の軸受けに固定されている。また、右肘関節軸（０２２７）は、右上腕アーム（０２２１）の右肘関節軸（０２２７）用の軸受けに支持され、前記軸受けに対し自転することができる。そして、右肘関節軸（０２２７）は、第二駆動部の動力源からの動力をうけて回転運動する。したがって、前記回転運動に伴い、右前腕アーム（０２２９）と、右前腕部支持体固定具（０２３１）と、右前腕部支持体（０２３３）と、が一体となって、右肘関節軸（０２２７）を軸中心に回転する。そして、右前腕部支持体（０２３３）の回転に伴い、右前腕部支持体（０２３３）に支持されている利用者の右前腕部分が右肘関節軸（０２２７）を軸中心に回転させられる。これが、前腕支持部の右側部分における、利用者右前腕部分の駆動の様態である。そして、前腕支持部の左側部分における、利用者左前腕部分の駆動の様態も、前記利用者右前腕部分の駆動の様態と同様である。ちなみに、右前腕部支持体固定具（０２３１）は、右前腕アーム（０２２９）表面長手方向略中央部に固定される。右前腕部支持体（０２３３）は、基本的には、アルファベッドの「Ｕ」のような形や片仮名の「コ」のような形をしている。また、右前腕部支持体（０２３３）には、右かまぼこ型センサー（０２３５）が取り付けられている。この右かまぼこ型センサー（０２３５）も、前記右前腕部支持体（０２３３）の回転に伴い、右前腕部支持体（０２３３）と一体になって回転する。なお、左肘関節軸（０２２８）と、左前腕アーム（０２３０）と、左前腕部支持体固定具（０２３２）と、左前腕部支持体（０２３４）と、左かまぼこ型センサー（０２３６）と、の構成についても、右肘関節軸（０２２７）と、右前腕アーム（０２２９）と、右前腕部支持体固定具（０２３１）と、右前腕部支持体（０２３３）と、右かまぼこ型センサー（０２３５）と、がなす構成と同様の構成をなす。そして、図２における前腕支持部を構成する各パーツについては、左右前腕部支持体（０２３３、０２３４）および左右かまぼこ型センサー（０２３５、０２３６）を除き、一例としてアルミ材質性のものを用いることが可能である。また、左右前腕部支持体（０２３３、０２３４）については、一例としてポリエチレン製の筺体にポリエステル−綿５０％−５０％の布を張ったものが好ましい。また、右前腕アーム（０２２９）および左前腕アーム（０２３０）の内部は空洞上であることが好ましい。第一駆動部（０１０６）および第二駆動部（０１０７）にかかる駆動装置を各前腕アーム（０２２９、０２３０）内部に格納するためである。

なお、図２に示す前腕支持部（０１０３）の構成は飽くまでも一例である。本実施形態にかかる前腕支持部（０１０３）の構成については、本実施形態にかかる腕運動支援装置の利用者が装着し、操作するのに差し支えない限りでいかなる構成のものを用いてもかまわない。

（かまぼこ型センサーについての説明）かまぼこ型センサー（０１０４）は、前腕支持部に備えられ、装着者の前腕から加えられる押圧力を検知し、前腕支持部での装着者の腕の略すべり方向に弧を描くものである。図３は、利用者の手の甲および前腕部分を、かまぼこ型センサーのかまぼこ形状のクッションの上を滑らせることができる様子を示す図である。「前腕支持部での装着者の腕の略すべり方向」とは、利用者の前腕部分の長手方向のことをいう。また、「弧を描く」とは、図３に示すかまぼこ型センサーのように、かまぼこ型形状をなしている、ということである。なお、図２において、かまぼこ型センサーは、右かまぼこ型センサー（０２３５）および左かまぼこ型センサー（０２３６）からなり、それぞれ左右前腕部支持体（０２３３、０２３４）表面上側中央部分に配置される。

かまぼこ型センサー（０１０４）は、感圧センサの表面上にかまぼこ形状のクッションを設けたものからなる。前記かまぼこ形状のクッションは、かまぼこ形状のコルク材質のものの表面にクッションゴムを貼り付ける。そして、前記クッションゴム上にポリエステル−綿５０％−５０％の布など、滑りやすい材質の繊維を張る。このような構成をとることにより、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、利用者の手（０３０１）および前腕部分（０３０２）を前記かまぼこ形状のクッション（０３０３、０３０４）の上を滑らせることができる。このように、利用者の手の甲および前腕部分を前記かまぼこ形状のクッションの上を滑らせることにより、スパン（０１０１）に対し、上腕支持部（０１０２）および前腕支持部（０１０３）がどのような配置をとっていても、利用者は自身の手の甲もしくは前腕部分でかまぼこ型センサー（０１０４）に触れることが出来、本実施形態にかかる腕運動支援装置の操作を行うことができる。その様子を図４に示す（なお、図４においては、利用者の上腕部分および前腕部分を半固定的に支持するパーツ（図２における左右上腕支持体（０２２５、０２２６）および左右前腕支持体（０２３３、０２３４））の描写については省略した）。まず、図４（ａ）においては、前腕支持部のアーム部分（０４０２）長手方向すなわち前腕アーム方向は、上腕支持部のアーム部分（０４０１）の長手方向すなわち上腕アーム方向に対し垂直をなし、装置前面方向を向いている。この状態下、利用者は自身の肘近傍（０４０３）でかまぼこ型センサー（０４０５）に触れている。この状態から、図４（ｂ）に示すような、上腕支持部および前腕支持部がそれぞれ利用者前面方向に動かされた状態に移行したとする。前記移行の間、かまぼこ型センサー（０４１１）の上を利用者の前腕部分が滑らかに移動する。そして、利用者の上腕部分（０４０６）および前腕部分（０４０９）は前記両アーム部分（０４０７、０４０８）に引き付けられる。図４（ｂ）に示す状態においては、上腕アーム方向は、鉛直方向よりもやや装置前面方向を向いている。また、前腕アーム方向は、上腕アーム方向に対し、装置前面側に９０°から１８０°の間の角度をなしている。そして、利用者は、自身の前腕部分（０４０９）でかまぼこ型センサー（０４１１）に触れることとなる。この状態からさらに、図４（ｃ）に示すような、上腕アーム方向と、前腕アーム方向とが水平方向に延びた状態へと移行したとする。前記移行の間、かまぼこ型センサー（０４１７）の上を利用者の前腕部分から手の甲にかかる部分が滑らかに移動する。前記移行に伴い、利用者の上腕部分（０４１４）および前腕部分（０４１５）も水平方向に延びた状態となる。そして利用者は、自身の手の甲（０４１６）でかまぼこ型センサー（０４１７）に触れることとなる。

次に、前記感圧センサーの機構の一例、および、前記感圧センサーにおける押圧力の検知の機構の一例について説明する。前記感圧センサーは、両面を銅箔で挟んだ感圧導電ゴムからなる。前記銅箔はそれぞれ汎用的なコネクタケーブルと接続している。そして、前記感圧導電ゴムは、押圧力を受けることで自身の電気抵抗が下がる。この抵抗値の変化により生じる前記銅箔間の電圧変化を前記各銅箔がとらえ、前記コネクタケーブルへと伝達する。以上が前記感圧センサーの機構の一例、および、前記感圧センサーにおける押圧力の検知の機構の一例である。なお、前記コネクタケーブルはＡ／Ｄ変換機と接続している。前記Ａ／Ｄ変換機は、前記感圧センサから伝達された電圧変化をデジタル変換し、かまぼこ型センサー（０１０４）からの押圧力によって生じる信号すなわち前腕押圧力信号を生成する。この前腕押圧力信号は、前記Ａ／Ｄ変換機と制御部（０１０８）とをつなぐＵＳＢケーブルを介して、制御部（０１０８）へと伝達される。また、ここに示した押圧力の検知機構は飽くまでも一例である。前記機構について、その他有効な機構例があれば、その機構をとることも可能である。また、ここに示した、前記押圧力の制御部（０１０８）への伝達機構も、飽くまでも一例である。前記伝達機構について、その他有効な機構例があれば、その機構をとることも可能である。

なお、前述したかまぼこ型センサー（０１０４）の材質については、あくまでも一例である。本実施形態にかかるかまぼこ型センサー（０１０４）の材質については、図３および図４に示すような動作を可能とするものであれば、いかなるものを用いてもかまわない。

（連結部についての説明）連結部（０１０５）は、上腕支持部（０１０２）と前腕支持部（０１０３）とを回転可能に連結する。図２において、連結部は右肘関節軸（０２２７）、左肘関節軸（０２２８）からなる。前述したが、図２において、右肘関節軸（０２２７）は右前腕アーム（０２２９）上端部に、右前腕アーム（０２２９）と一体になって回転するよう、固定されている。また、右肘関節軸（０２２７）は右上腕アーム（０２２１）下端部に回動可能に取り付けられている。従って、右肘関節軸（０２２７）は、自身を軸中心として、自身の回転と一緒に、右前腕アーム（０２２９）を、右上腕アーム（０２２１）に対し相対的に回転させることができる。また、左肘関節軸（０２２８）についても、左前腕アーム（０２３０）および左上腕アーム（０２２２）とともに、右肘関節軸（０２２７）と同様の構成をとる。なお、連結部（０１０５）の材質については、一例として、アルミ材質であることが好ましい。

（第一駆動部および第二駆動部についての説明）第一駆動部（０１０６）は、上腕支持部（０１０２）をスパン（０１０１）に対して回転駆動するためのものである。また、第二駆動部（０１０７）は、前腕支持部（０１０３）を連結部（０１０５）付近で上腕支持部（０１０２）に対して回転駆動するためのものである。

図５に、図２に示す各駆動ギアボックス（０２１７、０２１８）内部および各上腕アーム（０２２１、０２２２）内部および各前腕アーム（０２２９、０２３０）内部に格納され、第一駆動部および第二駆動部を構成する駆動装置の一例を示す。前記駆動装置において、第一駆動部は、第一駆動モータ（０５０１）と、第一駆動プーリ（０５０２）と、第一タイミングベルト（０５０３）と、第一回転プーリ（０５０５）と、からなる。また、第二駆動部は、第二駆動モータ（０５０６）と、第二駆動プーリ（０５０７）と、第二タイミングベルト（０５０８）と、中継プーリ（０５０９）と、中継タイミングベルト（０５１０）と、第二回転プーリ（０５１２）と、からなる。上記機構を構成する各パーツは、左右駆動ギアボックス（０５１３）および左右上腕アーム（０５１４）および左右前腕アーム（０５１５）内部に格納されている。

図５において、第一駆動プーリ（０５０２）は第一駆動モータ（０５０１）回転軸上に取り付けられており、第一駆動モータ（０５０１）の回転軸と一体になって回転する。第一回転プーリ（０５０５）は左右外側水平軸（０５０４）に溶接などにより固定されている。したがって、左右外側水平軸（０５０４）は第一回転プーリ（０５０５）と一体になって回動可能である。そして、第一駆動プーリ（０５０２）および第一回転プーリ（０５０５）は第一タイミングベルト（０５０３）により連動可能に連結されている。また、第二駆動プーリ（０５０７）は第二駆動モータ（０５０６）回転軸上に取り付けられており、第二駆動モータ（０５０６）の回転軸と一体になって回転する。中継プーリ（０５０９）は左右外側水平軸（０５０４）上に互いの回転軸が同一になるように備えられている。なお、中継プーリ（０５０９）と左右外側水平軸（０５０４）とはたがいに独立に回動する。第二駆動プーリ（０５０７）および中継プーリ（０５０９）は第二タイミングベルト（０５０８）により連動可能に連結されている。第二回転プーリ（０５１２）は左右肘関節軸（０５１１）に溶接などにより固定されている。したがって、左右肘関節軸（０５１１）は第二回転プーリ（０５１２）と一体になって回動可能である。そして、中継プーリ（０５０９）および第二回転プーリ（０５１２）は中継タイミングベルト（０５１０）により連動可能に連結されている。

図５において、第一駆動モータ（０５０１）回転軸が回転することにより、第一駆動プーリ（０５０２）も前記回転軸と一体になって回転する。第一駆動プーリ（０５０２）の回転は、第一タイミングベルト（０５０３）を介して第一回転プーリ（０５０５）に伝達される。前記回転の伝達に伴い、第一回転プーリ（０５０５）も回転する。前記第一回転プーリ（０５０５）の回転に伴い、第一回転プーリ（０５０５）を固定している左右外側水平軸（０５０４）、および、左右外側水平軸（０５０４）に固定されている左右上腕アーム（０５１４）が、左右外側水平軸（０５０４）を軸中心として回動する。このようにして、左右上腕アーム（０５１４）などからなる上腕支持部は第一駆動モータ（０５０１）により回動可能である。

また、図５において、第二駆動モータ（０５０６）回転軸が回転することにより、第二駆動プーリ（０５０７）も前記回転軸と一体になって回転する。第二駆動プーリ（０５０７）の回転は、第二タイミングベルト（０５０８）を介して中継プーリ（０５０９）に伝達される。前記回転の伝達に伴い、中継プーリ（０５０９）は左右外側水平軸（０５０４）の回動とは独立に、左右外側水平軸（０５０４）上を回転する。前記中継プーリの回転は、中継タイミングベルト（０５１０）を介して第二回転プーリ（０５１２）に伝達される。前記回転の伝達に伴い、第二回転プーリ（０５１２）も回転する。第二回転プーリ（０５１２）の回転に伴い、第二回転プーリ（０５１２）を固定している左右肘関節軸（０５１１）、および、左右肘関節軸（０５１１）に固定されている左右前腕アーム（０５１５）が左右上腕アーム（０５１４）に対し回動する。このようにして、左右前腕アーム（０５１５）などからなる前腕支持部は第二駆動モータ（０５０６）により回動可能である。

第一駆動モータ（０５０１）および第二駆動モータ（０５０６）はそれぞれ汎用的なコネクタケーブルなどにより制御部（０１０８）と接続している。また、第一駆動モータ（０５０１）および第二駆動モータ（０５０６）については、一例として、ＤＣモータなどを用いる。なお、上記および図５に示した第一駆動部（０１０６）および第二駆動部（０１０７）の機構は飽くまでも一例である。本実施形態にかかる第一駆動部（０１０６）および第二駆動部（０１０７）については、その他有効な機構例があれば、その機構をとることも可能である。

（制御部についての説明）制御部（０１０８）は、かまぼこ型センサー（０１０４）からの押圧力によって生じる信号を取得するとともに、取得した信号に応じて第一駆動部（０１０６）と、第二駆動部（０１０７）とを制御する。前記制御については、利用者の上腕部分および前腕部分を自由に動かすことができない場合にその利用者の上腕部分および前腕部分の動きを補助する追従モード、および、利用者が重いものを持ち上げる場合にその利用者の持ち上げ動作を補助する補助モードなどの制御パターンに基づいて行われる。

図６は、前記追従モードにおける、前記前腕押圧力信号に対する、第一駆動部および第二駆動部の駆動制御の様子の例を示す図である。図６（ａ）に示すグラフは時間ごとのかまぼこ型センサー（０１０４）が検知する押圧力の値を示すものであり、前記押圧力の値の挙動は図６（ａ）に示すグラフ中の関数ｆ２（ｔ）で表わされる。また、図６（ａ）中の（１）〜（６）および（１'）〜（６'）は、図６（ａ）に示すグラフ中の時間ごとの、上腕支持部のアーム部分および前腕支持部のアーム部分の位置を示すものである。ちなみに、図６（ａ）中の（１）〜（６）については、上腕支持部のアーム部分の長手方向すなわち上腕アーム方向および前腕支持部のアーム部分の長手方向すなわち前腕アーム方向が双方とも真下方向を向いている状態、を始状態（時間ｔ０における状態）として制御を開始する際の様子の例を示したものである。また、図６（ａ）中の（１'）〜（６'）については、上腕アーム方向が真下方向を向き、前腕アーム方向が上腕支持部に対し装置前面側に９０°の角度をなした状態を始状態（時間ｔ０における状態）として制御を開始する際の様子の例を示したものである。また、図６（ａ）中の（１）〜（６）および（１'）〜（６'）に示すθ１は、上腕アーム方向が鉛直方向に対し装置前面側になす角度である。また、図６（ａ）中の（１）〜（６）および（１'）〜（６'）に示すθ２は、前腕アーム方向が上腕アーム方向に対し装置前面側になす角度である。

一例として、図６（ａ）中の（１）〜（６）に示す駆動制御の様子について説明する。まず、時間ｔ０からｔ１の間、図６（ａ）中の（１）に示すように、利用者は自身の腕を鉛直方向に向けた状態をとり続ける。したがって、時間ｔ０からｔ１の間は、利用者はかまぼこ型センサーに対し一定の押圧力をかけ続ける。その際かまぼこ型センサーが検知し続ける押圧力の値はＳ０のままである。この間、制御部は、θ１が０°、θ２が１８０°の値をとり続けるよう、第一および第二駆動部を制御する。次に、時間ｔ１において、利用者が自身の前腕部を上方向に持ち上げる。この際かまぼこ型センサーが検知する押圧力の値は、始状態の値Ｓ０よりも低い値になる。前記押圧力の値が閾値Ｓ２よりも低くなった際に、θ１の値が大きく、θ２の値が小さくなるよう、制御部は第一および第二駆動部を制御する。図６（ａ）中の（２）は、図６（ａ）のグラフ中の時間ｔ２近傍において上腕アーム方向および前腕アーム方向がどちらを向いているかを示すものである。また、前記時間ｔ２にかかる状態は、前記制御の途中の状態でもある。時間ｔ１からｔ３の間において、利用者はかまぼこ型センサーに対しＳ２よりも小さい値の押圧力をかけ続ける。そして、時間ｔ３においてθ１およびθ２の値が９０°になった際に、利用者がかまぼこ型センサーに対し力を加える。ここでかまぼこ型センサーが検知する押圧力の値がＳ０になった際に、制御部は第一および第二駆動部の駆動を停止するよう制御する。次に、今度は、時間ｔ４において、利用者が自身の前腕部を自身の前面方向に押し出す。この際かまぼこ型センサーが検知する押圧力の値は、始状態の値Ｓ０よりも高い値になる。前記押圧力の値が閾値Ｓ１よりも大きくなった際に、θ１の値が小さく、θ２の値が大きくなるよう、制御部は第一および第二駆動部を制御する。図６（ａ）中の（５）は、図６（ａ）のグラフ中の時間ｔ５近傍において上腕アーム方向および前腕アーム方向がどちらを向いているかを示すものである。また、前記時間ｔ５にかかる状態は、前記制御の途中の状態でもある。時間ｔ４からｔ６の間において、利用者はかまぼこ型センサーに対しＳ１よりも大きい値の押圧力をかけ続ける。そして、時間ｔ６においてθ１の値が０°、θ２の値が１８０°になった際に、利用者がかまぼこ型センサーに対し力を緩める。ここでかまぼこ型センサーが検知する押圧力の値がＳ０になった際に、制御部は第一および第二駆動部の駆動を停止するよう制御する。以上が図６（ａ）中の（１）〜（６）に示す駆動制御の様子についての説明である。

なお、図６（ａ）中の（１）〜（６）に示すような駆動制御と、図６（ａ）中の（１'）〜（６'）に示すような駆動制御とを、前記前腕押圧力信号にのみ基づいて行う場合、前記両駆動制御のうちいずれを行うかを選択するためのスイッチング機構などが必要となる。

制御部（０１０８）における各駆動部の駆動制御については、第二駆動部（０１０７）を前記前腕押圧力信号により、第一駆動部（０１０６）を上腕支持部に設けられた感圧センサーからの押圧力によって生じる信号すなわち上腕押圧力信号により、それぞれ独立に制御することも可能である。このような制御方法をとることにより、上腕支持部（０１０２）および前腕支持部（０１０３）を個々別々に動かすことができる。この場合、一例として、図６（ｂ）に示すグラフと図６（ａ）中の（１）〜（６）および（１'）〜（６'）とにより示される関係に基づいて、制御部（０１０８）は各駆動部を制御することができる。ここで、かまぼこ型センサー（０１０４）が検知した押圧力の挙動は図６（ｂ）に示すグラフ中の関数ｆ２'（ｔ）で表わされ、また、上腕支持部（０１０２）に設けられた感圧センサーが検知した押圧力の挙動は図６（ｂ）に示すグラフ中の関数ｆ１'（ｔ）で表わされる。また、各駆動部を独立に駆動できるようにすることで、図６（ａ）中の（１'）〜（６'）に示すような駆動制御のモードから、図６（ａ）中の（１'）〜（６'）に示すような駆動制御のモードへの移行を、第二駆動部（０１０７）のみを駆動制御することだけで、簡単に行うこともできる。なお、前記感圧センサーの機構については、前述のかまぼこ型センサーにかかる感圧センサーと同様の機構をとることなどが可能である。また、前記各上腕部感圧センサーから前記上腕押圧力信号を生成する機構および前記上腕押圧力信号を制御部（０１０８）へ伝達する機構については、前述の前記前腕押圧力信号の生成機構および前記前腕押圧力信号の制御部への伝達機構と同じ機構などを用いることが可能である。

なお、図６に示した駆動制御の様子は飽くまでも一例である。本実施形態に係る追従モード時の駆動制御においては、必ずしも図６に例示した駆動制御を完全に遂行する必要はない。たとえば、利用者が図６（ａ）に例示する駆動制御において、図６（ａ）中の（２）に示す状態においてかまぼこ型センサーに値Ｓ０の押圧力を与えることで、図６（ａ）中の（３）に示す状態に到達する前に駆動制御を終了することなども可能である。また、駆動制御を図６（ａ）中の（２）に示す状態から開始することなども可能である。

図７は前記補助モードにおける、前記前腕押圧力信号に対する第一駆動部および第二駆動部の駆動制御の様子の例を示す図である。図７における前記駆動制御の様子は、基本的には、図６において説明する該駆動制御の様子とほぼ同様であるが、図７においては、各センサーに対して押圧力が加えられた際に、各支持部が前記押圧力の加えられる方向とは逆の方向に動くよう制御部は各駆動部を駆動制御する。また、図７（ａ）においてかまぼこ型センサー（０１０４）が検知する押圧力の値の挙動は図７（ａ）に示すグラフ中の関数Ｆ２（ｔ）で表わされる。同様に、図７（ｂ）において、かまぼこ型センサー（０１０４）が検知した押圧力の挙動は図７（ｂ）に示すグラフ中の関数Ｆ２'（ｔ）で表わされ、また、上腕支持部（０１０２）に設けられた感圧センサーが検知した押圧力の挙動は図７（ｂ）に示すグラフ中の関数Ｆ１'（ｔ）で表わされる。

前記補助モードにおける駆動制御の様子の一例を、図７（ａ）に示すグラフ中の関数Ｆ２（ｔ）、および、図７（ａ）中の（１'）〜（６'）を用いて説明する。まず、時間ｔ０からｔ１の間、図７（ａ）中の（１'）に示すように、利用者は自身の腕をＬ字型状に曲げた状態をとり続ける。したがって、時間ｔ０からｔ１の間は、利用者はかまぼこ型センサーに対し一定の押圧力をかけ続ける。その際かまぼこ型センサーが検知し続ける押圧力の値はＳ０のままである。この間、制御部は、θ１が０°、θ２が９０°の値をとり続けるよう、第一および第二駆動部を制御する。次に、時間ｔ１において、利用者が物体を持つ。この際かまぼこ型センサーが検知する押圧力の値は、前記物体からのさらなる加重によりＳ０よりも高い値になる。前記押圧力の値が閾値Ｓ１よりも高くなった際に、θ１およびθ２の値が大きくなるよう、制御部は第一および第二駆動部を制御する。図７（ａ）中の（２'）は、図７（ａ）のグラフ中の時間ｔ２近傍において上腕アーム方向および前腕アーム方向がどちらを向いているかを示すものである。また、前記時間ｔ２にかかる状態は、前記制御の途中の状態でもある。時間ｔ１からｔ３の間において、利用者はかまぼこ型センサーに対しＳ１よりも大きい値の押圧力をかけ続ける。そして、時間ｔ３においてθ１が９０、θ２が１８０°になった際に、利用者が前記物体を棚の上などに置くことで、前記加重はかまぼこ型センサーに掛からなくなり、押圧力値はＳ０になる。ここで、制御部は第一および第二駆動部の駆動を停止するよう制御する。次に、今度は、時間ｔ４において、利用者が自身の前腕部を自身の上方向に持ち上げる。この際かまぼこ型センサーが検知する押圧力の値は、Ｓ０よりも低い値になる。前記押圧力の値が閾値Ｓ２よりも低くなった際に、θ１およびθ２の値が小さくなるよう、制御部は第一および第二駆動部を制御する。図７（ａ）中の（５'）は、図７（ａ）のグラフ中の時間ｔ５近傍において上腕アーム方向および前腕アーム方向がどちらを向いているかを示すものである。また、前記時間ｔ５にかかる状態は、前記制御の途中の状態でもある。時間ｔ４からｔ６の間において、利用者はかまぼこ型センサーに対しＳ２よりも小さい値の押圧力をかけ続ける。そして、時間ｔ６においてθ１が０°、θ２が９０°になった際に、利用者がかまぼこ型センサーに対し力を加える。ここでかまぼこ型センサーが検知する押圧力の値がＳ０になった際に、制御部は第一および第二駆動部の駆動を停止するよう制御する。以上が図７（ａ）中の（１'）〜（６'）に示す駆動制御の様子についての説明である。

なお、図７に示した駆動制御の様子は飽くまでも一例である。本実施形態に係る補助モード時の駆動制御においては、必ずしも図７に例示した駆動制御を完全に遂行する必要はない。たとえば、利用者が図７（ａ）に例示する駆動制御において、図７（ａ）中の（２'）に示す状態においてかまぼこ型センサーに値Ｓ０の押圧力を与えることで、図７（ａ）中の（３'）に示す状態に到達する前に駆動制御を終了することなども可能である。また、駆動制御を図７（ａ）中の（２'）に示す状態から開始することなども可能である。

なお、以上に示した該駆動制御は飽くまでも一例である。前記駆動制御について、その他有効な手段があれば、その手段をとることも可能である。

本実施形態にかかる制御部（０１０８）は、コンピュータ、および、前記コンピュータ中の記憶装置に記憶されているプログラムなどにより構成される。図８は、本実施形態に係る制御部を実現するためのデータが、ＣＰＵ（０８０１）、ＨＤＤ（０８０２）、メインメモリ（０８０３）、Ｉ／Ｏ（０８０４）などからなる計算機に、どのように格納されているかを示すものである。たとえば、本実施形態にかかる制御部が、第二駆動部（０１０７）を前記前腕押圧力信号により、第一駆動部（０１０６）を前記上腕押圧力信号により、それぞれ独立に制御する場合、図８にかかる制御部は前記上腕押圧力信号および前記前腕押圧力信号をＩ／Ｏ（０８０４）を介して取得する。この図にあるように、メインメモリ（０８０３）のワーク領域には駆動情報生成プログラム（０８０５）、駆動部制御プログラム（０８０７）が展開される。また、メインメモリ（０８０３）のデータ領域には駆動情報生成テーブル（０８０６）が格納されている。

駆動情報生成テーブル（０８０６）は、図６および図７に例示するような、各センサーにて感知した各押圧力の値に対し、前腕支持部および上腕支持部をどちらの方向に回動させるか、についての情報を有するテーブルである。駆動情報生成プログラム（０８０５）は、Ｉ／Ｏ（０８０４）を介して各センサー側から入力された前腕押圧力信号（および上腕押圧力信号）に基づき、駆動情報生成テーブル（０８０６）に従って、駆動情報（０８０８）を生成し、メインメモリ（０８０３）のデータ領域に格納する。この駆動情報（０８０８）は、各駆動部のモータの回転軸をどの方向へ回すか、に関する情報である。そして、駆動部制御プログラム（０８０７）は、駆動情報（０８０８）に基づき、第一駆動信号（０８１１）および第二駆動信号（０８１２）を生成する。第一駆動信号（０８１１）は第一駆動部のモータを駆動する信号である。第二駆動信号（０８１２）は第二駆動部のモータを駆動する信号である。第一駆動信号（０８１１）および第二駆動信号（０８１２）はそれぞれ汎用的なコネクタケーブルなどを介して、第一駆動部（０８１３）および第二駆動部（０８１４）へと送られる。

なお、図８に示す制御部の構成は飽くまでも一例である。前記制御部の構成について、その他有効な構成例があれば、その構成をとることも可能である。

図９に、本実施形態にかかる制御部（０１０８）での、各駆動部（０１０６、０１０７）の駆動制御の流れの一例を示す。まず、かまぼこ型センサー（および上腕支持部に別途設けられた感圧センサー）が利用者からの押圧力を検知し、押圧力信号を生成する（Ｓ０９０１）。次に、制御部が、前記押圧力信号に基づき、駆動情報を生成する（Ｓ０９０２）。次に、制御部が、前記駆動情報に基づき、駆動信号を生成する（Ｓ０９０３）。次に、前記駆動信号を各駆動部に伝達することで、制御部が、前記駆動信号に基づいて各駆動部の駆動制御を行う（Ｓ０９０４）。
<実施形態１の処理の流れ>

図１０は、本実施形態にかかる腕運動支援装置の動作方法（Ｓ１００１）における処理の流れを示す図である。図１０に示すように、前記処理は押圧力信号取得ステップ（Ｓ１００２）、制御ステップ（Ｓ１００３）の二段階のステップからなる。

まず、押圧力信号取得ステップ（Ｓ１００２）は、かまぼこ型センサーからの押圧力によって生じる信号を取得するステップである。すなわち、制御部（０１０８）における、かまぼこ型センサー（０１０４）からの押圧力によって生じる信号を取得する機能においてなされる処理と同様の処理を行うステップである。

次に、制御ステップ（Ｓ１００３）は、取得した信号に応じて第一駆動部と、第二駆動部とを制御するステップである。すなわち、制御部（０１０８）における、取得した信号に応じて第一駆動部（０１０６）と、第二駆動部（０１０７）とを制御する機能においてなされる処理と同様の処理を行うステップである。
<実施形態１の効果>

本実施形態にかかる腕運動支援装置により、利用者の腕部分を装置自体に固定することなく、利用者の前腕部分を支持する部位に、利用者が自身の腕をのせるだけで操縦できる、腕運動支援装置が実現する。
<<実施形態２>>
<実施形態２の機能的構成>

本実施形態の機能的構成は、基本的には実施形態１における機能的構成と同じである。ただし、本実施形態の腕運動支援装置（１１０１）にかかるかまぼこ型センサー（１１０２）が、第一面センサー（１１０３）および第二面センサー（１１０４）を有する点で異なる。

（第一面センサーおよび第二面センサーについての説明）第一面センサー（１１０３）および第二面センサー（１１０４）は、かまぼこ型センサー（１１０２）の曲面に加えられる押圧力を異なる法線方向の二面に加えられる力としてベクトル検知するためのものである。図１２は、本実施形態にかかるかまぼこ型センサーの機構例、および、本実施形態にかかる駆動制御の様子の一例を示す図である。

図１２（ａ）は本実施形態にかかるかまぼこ型センサーの断面図である。図１２（ａ）においてかまぼこ型センサーは、本体前方側（１２０２）と、本体後方側（１２０３）と、本体上側（１２０４）と、前方側感圧導電ゴム（１２０５）と、後方側感圧導電ゴム（１２０６）と、前方上側銅箔（１２０７）と、前方下側銅箔（１２０８）と、後方上側銅箔（１２０９）と、後方下側銅箔（１２１０）と、からなる。図１１における第一面センサー（１１０３）は、図１２においては後方側感圧導電ゴム（１２０６）と、後方上側銅箔（１２０９）と、後方下側銅箔（１２１０）からなる。また、図１１における第二面センサー（１１０４）は、図１２においては前方側感圧導電ゴム（１２０５）と、前方上側銅箔（１２０７）と、前方下側銅箔（１２０８）からなる。なお、本実施形態にかかるかまぼこ型センサーが配置される位置については、実施形態１にかかるかまぼこ型センサーが配置される位置と同様である。

本実施形態の第一面センサー（１１０３）および第二面センサー（１１０４）における押圧力の検知の機構については、実施形態１のかまぼこ型センサーにおける押圧力の検知機構とほぼ同様である。また、第一面センサー（１１０３）が検知した押圧力は、それぞれＡ／Ｄ変換機により、デジタル信号である前記上腕押圧力信号へと変換され、制御部へと伝達される。また、第二面センサー（１１０４）が検知した押圧力は、それぞれＡ／Ｄ変換機により、デジタル信号である前記前腕押圧力信号へと変換され、それぞれ制御部へと伝達される。すなわち、第一面センサー（１１０３）は、実施形態１において上腕支持部（０１０２）に設けられる感圧センサーとほぼ同じ役割を果たす。また同様に、第二面センサー（１１０４）は、実施形態１におけるかまぼこ型センサー（０１０４）とほぼ同じ役割を果たす。

図１２（ｂ）は本実施形態にかかる制御部（１１０５）が図６（ｂ）に示す追従モードに従って各駆動部を駆動制御する際の様子を示すものである。前述したように、図６に示す追従モードにおいて、制御部は、上腕押圧力信号にかかる押圧力の値が大きくなる場合には、θ１が小さくなるように駆動制御を行う。これにより、上腕支持部は垂直方向を向くようにプーリに対し回動する。また逆に、制御部は、上腕押圧力信号にかかる押圧力の値が小さくなる場合には、θ１が大きくなるように駆動制御を行う。これにより、上腕支持部は水平方向を向くようにプーリに対し回動する。同様に、図６に示す追従モードにおいて、制御部は、前腕押圧力信号にかかる押圧力の値が大きくなる場合には、θ２が大きくなるように駆動制御を行う。これにより、前腕支持部は上腕支持部と同じ方向を向くように上腕支持部に対し回動する。また逆に、制御部は、前腕押圧力信号にかかる押圧力の値が小さくなる場合には、θ２が小さくなるように駆動制御を行う。これにより、前腕支持部は上腕支持部と垂直になるように上腕支持部に対し回動する。したがって、図１２（ｂ１）において利用者が、第二面センサーにより多くの力がかかるようかまぼこ型センサーに力を加えた場合、上腕支持部の回動よりも前腕支持部の回動の方が大きくなるよう制御部は駆動制御を行う。逆に、図１２（ｂ２）において利用者が、第一面センサーにより多くの力がかかるようかまぼこ型センサーに力を加えた場合、前腕支持部の回動よりも上腕支持部の回動の方が大きくなるよう制御部は駆動制御を行う。

なお、図１２に示した、本実施形態にかかるかまぼこ型センサーの機構例、および、本実施形態にかかる駆動制御の様子は飽くまでも一例である。前記機構例および駆動制御の方法について、その他有効な機構および方法があれば、その機構および方法をとることも可能である。
<実施形態２の処理の流れ>

図１３は、本実施形態にかかる腕運動支援装置の動作方法（Ｓ１３０１）における処理の流れを示す図である。本実施形態にかかる腕運動支援装置の動作方法（Ｓ１３０１）は、基本的には実施形態１にかかる該動作方法とほぼ同様である。ただし、押圧力信号取得ステップ（Ｓ１３０２）がベクトル信号取得サブステップ（Ｓ１３０３）を有する点において、異なる。

ベクトル信号取得サブステップ（Ｓ１３０３）は、第一面センサーおよび第二面センサーからの押圧力によって生じるベクトル信号を取得する。すなわち、第一面センサー（１１０３）および第二面センサー（１１０４）が、かまぼこ型センサー（１１０２）の曲面に加えられる押圧力を異なる法線方向の二面に加えられる力としてベクトル検知する際に行う処理と同様の処理を行うステップである。
<実施形態２の効果>

本実施形態にかかる腕運動支援装置により、前腕支持部に取り付けられたセンサのみを用いて、前腕支持部と、上腕支持部と、の双方の駆動を制御できる腕運動支援装置が実現する。

実施形態１に係る腕運動支援装置の機能ブロック図 実施形態１に係る腕運動支援装置の機械的機構の一例を示す図 利用者の手の甲および前腕部分を、かまぼこ型センサーのかまぼこ形状のクッションの上を滑らせることができる様子を示す図 上腕支持部および前腕支持部がどのような配置をとっていても利用者が操縦できる様子を示す図 第一駆動部および第二駆動部にかかる駆動装置の機構の一例を示す図 制御部が追従モードに基づく駆動制御を行う場合の、各押圧力信号に対する第一駆動部および第二駆動部の駆動制御の様子の例を示す図 制御部が追従モードに基づく駆動制御を行う場合の、各押圧力信号に対する第一駆動部および第二駆動部の駆動制御の様子の例を示す図 制御部が補助モードに基づく駆動制御を行う場合の、各押圧力押圧力信号に対する第一駆動部および第二駆動部の駆動制御の様子の例を示す図 制御部が補助モードに基づく駆動制御を行う場合の、各押圧力押圧力信号に対する第一駆動部および第二駆動部の駆動制御の様子の例を示す図 実施形態１に係る制御部のハードウエア的構成を示す図 実施形態１にかかる制御部での、各駆動部の駆動制御の流れの一例を示す図 実施形態１にかかる腕運動支援装置の動作方法における処理の流れを示す図 実施形態２に係る腕運動支援装置の機能ブロック図 実施形態２にかかるかまぼこ型センサーの機構例、および、実施形態２にかかる駆動制御の様子の一例を示す図 実施形態２にかかる腕運動支援装置の動作方法における処理の流れを示す図

符号の説明

０３０１ 利用者の手
０３０２ 利用者の前腕部分
０３０３ かまぼこ形状のクッション
０３０４ かまぼこ形状のクッション

Claims (4)

1. 利用者の肩に相対的に固定されるスパンと、
   スパンに対して回転可能に連結される上腕支持部と、
   前腕支持部と、
   前腕支持部及び上腕支持部に備えられ、装着者の前腕及び上腕から加えられる押圧力を検知し、前腕支持部での装着者の腕の略すべり方向に弧を描くかまぼこ型のかまぼこ型センサーと、
   上腕支持部と前腕支持部とを回転可能に連結する連結部と、
   上腕支持部をスパンに対して回転駆動するための第一駆動部と、
   前腕支持部を連結部付近で上腕支持部に対して回転駆動するための第二駆動部と、
   かまぼこ型センサーからの押圧力によって生じる上腕押圧力信号及び前腕押圧力信号を取得するとともに、取得した信号に応じて第一駆動部と、第二駆動部とを制御する制御部と、
   を有する腕運動支援装置であって、
   前記制御部は制御パターンとして、
   前記上腕押圧力信号にかかる押圧力の値が大きいほど上腕支持部を垂直方向を向くようにプーリに対し回動するように制御し、前記前腕押圧力信号にかかる押圧力の値が大きいほど前腕支持部を上腕支持部と同じ方向を向くよう上腕支持部に対し回動するように制御する追従モードと、
   センサーに対して押圧力が加えられた際に、各支持部が前記押圧力の加えられる方向とは逆の方向に動くよう各駆動部を駆動制御する補助モードと、
   を備えた腕運動支援装置。
2. かまぼこ型センサーは、曲面に加えられる押圧力を異なる法線方向の二面に加えられる力としてベクトル検知するための第一面センサーと、第二面センサーとを有する請求項１に記載の腕運動支援装置。
3. 利用者の肩に相対的に固定されるスパンと、
   スパンに対して回転可能に連結される上腕支持部と、
   前腕支持部と、
   前腕支持部及び上腕支持部に備えられ、装着者の前腕及び上腕から加えられる押圧力を検知し、前腕支持部での装着者の腕の略すべり方向に弧を描くかまぼこ型のかまぼこ型センサーと、
   上腕支持部と前腕支持部とを回転可能に連結する連結部と、
   上腕支持部をスパンに対して回転駆動するための第一駆動部と、
   前腕支持部を連結部付近で上腕支持部に対して回転駆動するための第二駆動部と、
   を有する腕運動支援装置の動作方法であって、
   かまぼこ型センサーからの押圧力によって生じる信号を取得する押圧力信号取得ステップと、
   取得した信号に応じて第一駆動部と、第二駆動部とを制御する制御ステップと
   を有する腕運動支援装置の動作方法であって、
   前記制御ステップは、
   前記上腕押圧力信号にかかる押圧力の値が大きいほど上腕支持部を垂直方向を向くようにプーリに対し回動するように制御し、前記前腕押圧力信号にかかる押圧力の値が大きいほど前腕支持部を上腕支持部と同じ方向を向くよう上腕支持部に対し回動するように制御する追従モードを実行させるか、
   センサーに対して押圧力が加えられた際に、各支持部が前記押圧力の加えられる方向とは逆の方向に動くよう各駆動部を駆動制御する補助モードを実行させるか、
   を選択するための選択サブステップを含む腕運動支援装置の動作方法。
4. かまぼこ型センサーは、曲面に加えられる押圧力を異なる法線方向の二面に加えられる力としてベクトル検知するための第一面センサーと、第二面センサーとを有する請求項３に記載の腕運動支援装置の動作方法であって、
   押圧力信号取得ステップは、第一面センサーおよび第二面センサーからの押圧力によって生じるベクトル信号を取得するベクトル信号取得サブステップ
   を有する腕運動支援装置の動作方法。

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