JP6566912B2 - アシストスーツ - Google Patents

Description

本発明は、作業者が腕を上げ下げする動作や作業者が立ち上がる動作をアシストするアシストスーツに関する。

上記のようなアシストスーツとして、例えば、特許文献１に記載のアシストスーツが既に知られている。特許文献１に記載のアシストスーツは、作業者の背部に装着される本体部と、本体部から作業者の上方を通って前側に延びるアーム部（文献では「上アーム部」）と、アーム部の先端部からウインチワイヤ（文献では「ワイヤ」）を介して吊り下げられると共に、持ち上げ対象物（文献では「荷物」）に取り付けられた状態で作業者の持ち手となるハンド部と、ウインチワイヤを巻き取り巻き戻し可能なウインチ装置（文献では「駆動装置」）と、本体部から作業者の横方を通って前側に延びると共に、作業者の大腿部に作用することにより作業者が立ち上がる動作をアシストする脚アシスト装置（文献では「脚作業部」）と、を備えている。特許文献１に記載のアシストスーツによれば、作業者が持ち上げ対象物を持ち上げる際に、作業者が腕を上げ下げする動作や作業者が立ち上がる動作をアシストすることができる。

特開２０１５−１８２８３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のアシストスーツでは、ハンド部が持ち上げ対象物に取り付けられた状態でウインチワイヤが弛んでいると、立ち上がり動作の開始段階において、作業者が持ち上げ対象物を自力で持ち上げる必要があり、腕に負担がかかり易い。

上記状況に鑑み、作業者が立ち上がる際のウインチワイヤの弛みに起因する腕への負担を軽減することができるアシストスーツが要望されている。

本発明の特徴は、
作業者の背部に装着される本体部と、
前記本体部から前記作業者の上方を通って前側に延びるアーム部と、
前記アーム部の先端部からウインチワイヤを介して吊り下げられると共に、持ち上げ対象物に取り付けられた状態で前記作業者の持ち手となるハンド部と、
前記ウインチワイヤを巻き取り巻き戻し可能なウインチ装置と、
前記本体部から前記作業者の横方を通って前側に延びると共に、前記作業者の大腿部に作用することにより前記作業者が立ち上がる動作をアシストする脚アシスト装置と、
前記ウインチ装置及び前記脚アシスト装置の作動を制御する制御部と、
前記脚アシスト装置を作動させる脚アシスト指令を発する人為操作式の指令操作部と、を備えており、
前記制御部は、前記脚アシスト指令を受けた場合、前記脚アシスト装置を作動させる脚アシスト制御を実行するのに先立って、前記ウインチワイヤを巻き取るように前記ウインチ装置を作動させることにある。

本特徴構成によれば、ハンド部が持ち上げ対象物に取り付けられた状態でウインチワイヤが弛んでいたとしても、脚アシスト装置が作動する前にウインチワイヤがウインチ装置によって巻き取られる。このため、立ち上がり動作の開始段階において、持ち上げ対象物が立ち上がり動作によってウインチワイヤを介して引っ張り上げられることになり、作業者が持ち上げ対象物を自力で持ち上げる必要がない。これにより、作業者が立ち上がる際のウインチワイヤの弛みに起因する腕への負担を軽減することができる。

さらに、本発明において、
前記制御部は、前記ウインチワイヤの弛みを解消するべく、前記ウインチワイヤを巻き取るように前記ウインチ装置を作動させると好適である。

本特徴構成によれば、ウインチワイヤの弛みが解消されるため、作業者が立ち上がる際のウインチワイヤの弛みに起因する腕への負担を一層軽減することができる。

さらに、本発明において、
前記ウインチ装置は、前記ウインチワイヤが巻き付けられる回転体と、前記回転体を回転駆動するウインチモータと、を有しており、
前記ウインチモータのトルクを検出するトルクセンサを備えており、
前記制御部は、前記トルクセンサの検出値が基準値以上になれば、前記脚アシスト制御を実行すると好適である。

本特徴構成によれば、トルクセンサの検出値に基づいて、ウインチワイヤの弛みが解消されたか否かを正確に判断することができる。

作業者がアシストスーツを装着した状態を示す右側面図である。 作業者がアシストスーツを装着した状態を示す背面図である。 作業者の動作をアシストする状態を示す図である。 制御ブロックを示す図である。 制御フローを示す図である。

本発明を実施するための形態について、図面に基づき説明する。なお、以下の説明では、図１に示す矢印Ｆの方向を「前側」、矢印Ｂの方向を「後側」、図２に示す矢印Ｌの方向を「左側」、矢印Ｒの方向を「右側」とする。

〔アシストスーツの全体構成〕
図１及び図２に示すように、アシストスーツは、本体部１と、左右一対のアーム部２と、左右一対のハンド部３と、ウインチ装置４と、左右一対の脚アシスト装置５と、を備えている。

〔本体部〕
本体部１は、作業者の背部に装着されている。本体部１には、作業者の腰部に巻き付けられる腰ベルト６及び作業者の肩に掛けられる左右一対の肩ベルト７が取り付けられている。腰ベルト６が作業者の腰部に巻き付けられると共に、左右一対の肩ベルト７が作業者の肩に掛けられることにより、本体部１が作業者の背部に装着されている。本体部１には、主電源としてのバッテリ８及び制御部９が設けられている。

〔ウインチ装置〕
ウインチ装置４は、本体部１の後面に取り付けられている。ウインチ装置４は、ウインチワイヤ１０を巻き取り巻き戻し可能である。ウインチ装置４は、リールケース１１と、ウインチモータ１２と、伝動ケース１３と、を備えている。リールケース１１には、ウインチワイヤ１０が巻き付けられるリール４Ａ（本発明に係る「回転体」に相当。図４参照）が内装されている。ウインチモータ１２は、リール４Ａを回転駆動する。伝動ケース１３には、ウインチモータ１２の回転駆動力をリール４Ａに伝達する伝動機構（図示省略）が内装されている。

ウインチモータ１２は、モータブレーキ（図示省略）を有している。当該モータブレーキは、ウインチモータ１２の駆動時に解除状態となり、ウインチモータ１２の停止時に制動状態となる。本実施形態では、ウインチモータ１２の停止時において、ウインチワイヤ１０が巻き戻されないように、前記モータブレーキによってウインチワイヤ１０を保持するようにしている。

〔アーム部〕
アーム部２は、本体部１から作業者の上方を通って前側に延びている。具体的には、アーム部２は、本体部１の左右両側部から作業者の肩部の上方を通って前上がりの傾斜姿勢で前側に延びている。左右一対のアーム部２の左右間隔は、アーム部２が前側に延びるに従って徐々に大きくなっている。アーム部２の先端部には、ウインチワイヤ１０が巻き掛けられるプーリ１４が設けられている。ウインチワイヤ１０は、プーリ１４に巻き掛けられた状態でアーム部２の先端部から垂れ下がっている。

〔ハンド部〕
ハンド部３は、アーム部２の先端部からウインチワイヤ１０を介して吊り下げられている。ハンド部３は、荷物Ｃ（本発明に係る「持ち上げ対象物」に相当。図３参照）に取り付けられた状態で作業者の持ち手となる。右側のハンド部３には、人為操作式の上昇スイッチ１５（本発明に係る「指令操作部」に相当）が設けられている。左側のハンド部３には、人為操作式の下降スイッチ１６が設けられている。

上昇スイッチ１５は、復帰型のスイッチであり、作業者が上昇スイッチ１５を押し操作している間だけ指令信号を発する。作業者は、右手で右側のハンド部３を持った状態で右手の親指で上昇スイッチ１５を押し操作することができる。

下降スイッチ１６は、復帰型のスイッチであり、作業者が下降スイッチ１６を押し操作している間だけ指令信号を発する。作業者は、左手で左側のハンド部３を持った状態で左手の親指で下降スイッチ１６を押し操作することができる。

〔脚アシスト装置〕
脚アシスト装置５は、作業者の大腿部に作用することにより作業者が立ち上がる動作をアシストする。脚アシスト装置５は、脚アシストモータ１７と、伝動ケース１８と、脚アーム１９と、脚ベルト２０と、を備えている。

脚アシストモータ１７は、脚アーム１９を揺動駆動する。伝動ケース１８は、本体部１から作業者（作業者の腰部）の横方を通って前側に延びている。伝動ケース１８には、脚アシストモータ１７の揺動駆動力を脚アーム１９に伝達する伝動機構（図示省略）が内装されている。脚アーム１９は、伝動ケース１８の前端部に左右方向に延びる軸心Ｘ周りで揺動可能に支持されている。脚アーム１９には、作業者の大腿部に巻き付けられる脚ベルト２０が取り付けられている。

〔制御部〕
図４に示すように、アシストスーツは、ウインチ装置４及び脚アシスト装置５の作動を制御するために、制御部９と、トルクセンサ２１と、ウインチモータドライバ２２と、左脚アシストモータドライバ２３と、右脚アシストモータドライバ２４と、を備えている。制御部９とウインチモータドライバ２２、左脚アシストモータドライバ２３及び右脚アシストモータドライバ２４とは、ＣＡＮ通信等の車内通信によって相互通信可能である。制御部９には、上昇スイッチ１５及び下降スイッチ１６が接続されている。

トルクセンサ２１は、ウインチモータ１２のトルクを検出する。ウインチモータドライバ２２は、制御部９の駆動指令を受けて、当該駆動指令に応じてウインチモータ１２を駆動する。左脚アシストモータドライバ２３は、制御部９の駆動指令を受けて、当該駆動指令に応じて左側の脚アシストモータ１７を駆動する。右脚アシストモータドライバ２４は、制御部９の駆動指令を受けて、当該駆動指令に応じて右側の脚アシストモータ１７を駆動する。

次に、作業者の動作をアシストする状態について、図３を用いて説明する。

♯１０１に示すように、作業者が荷物Ｃを持ち上げる場合、作業者が下降スイッチ１６を押し操作すると、ハンド部３が下降する。これにより、しゃがんだ姿勢（膝を曲げた姿勢）でハンド部３を荷物Ｃに取り付けることができる。＃１０１では、ハンド部３が下限位置付近まで下降した状態となっている。

♯１０２に示すように、作業者は、左手で左側のハンド部３を持つと共に、右手で右側のハンド部３を持って、立ち上がりながら荷物Ｃを持ち上げる。その際、作業者が上昇スイッチ１５を押し操作すると、脚アシストモータ１７が駆動して、脚アーム１９が下側に揺動する。こうして、脚アーム１９が作業者の大腿部に作用することにより作業者が立ち上がる動作がアシストされる。その際、上述のように、ウインチモータ１２の停止時において、ウインチワイヤ１０が巻き戻されないように、前記モータブレーキによってウインチワイヤ１０を保持するようにしているため、作業者が立ち上がる際に、ハンド部３に荷物Ｃの荷重が作用しても、ウインチワイヤ１０が巻き戻されることはない。

＃１０３に示すように、作業者が上昇スイッチ１５を押し操作しながら完全に立ち上がると、脚アシストモータ１７が停止する。ここで、脚アシストモータ１７の停止時には、脚アシストモータ１７が自由に回動可能な状態となるため、脚アーム１９が作業者の歩行の妨げとなることがない。そして、作業者が完全に立ち上がった状態で、上昇スイッチ１５を押し操作すると、ウインチモータ１２が駆動して、ウインチワイヤ１０が巻き取られる結果、荷物Ｃが上昇する。

ここで、＃１０１において、ハンド部３が荷物Ｃに取り付けられた状態でウインチワイヤ１０が弛んでいると（二点鎖線のウインチワイヤ１０を参照）、立ち上がり動作の開始段階において、作業者が荷物Ｃを自力で持ち上げる必要があり、腕に負担がかかり易い。そこで、本実施形態では、図５に示すように、制御部９は、上昇スイッチ１５の指令、すなわち、脚アシスト装置５（脚アーム１９）を作動させる脚アシスト指令を受けた場合、脚アシスト装置５（脚アーム１９）を作動させる脚アシスト制御を実行するのに先立って、ウインチワイヤ１０を巻き取るようにウインチ装置４（リール４Ａ）を作動させる

図５に示すように、制御部９は、脚アシスト指令を受けた場合（Ｓ１）、ウインチワイヤ１０を巻き取るようにウインチ装置４（リール４Ａ）を作動させる（Ｓ２）。

そして、制御部９は、トルクセンサ２１の検出値が基準値以上になれば（Ｓ３：Ｙｅｓ）、ウインチ装置４（リール４Ａ）を停止して（Ｓ４）、脚アシスト制御を実行する（Ｓ５）。一方、制御部９は、トルクセンサ２１の検出値が基準値未満であれば（Ｓ３：Ｎｏ）、トルクセンサ２１の検出値が基準値以上になるまで、ウインチ装置４（リール４Ａ）の作動を継続する（Ｓ２）。

このような構成によれば、ハンド部３が荷物Ｃに取り付けられた状態でウインチワイヤ１０が弛んでいたとしても、脚アシスト装置５（脚アーム１９）が作動する前にウインチワイヤ１０がウインチ装置４によって巻き取られる。このため、立ち上がり動作の開始段階において、荷物Ｃが立ち上がり動作によってウインチワイヤ１０を介して引っ張り上げられることになり、作業者が荷物Ｃを自力で持ち上げる必要がない。これにより、作業者が立ち上がる際のウインチワイヤ１０の弛みに起因する腕への負担を軽減することができる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、制御部９は、トルクセンサ２１の検出値が基準値以上になれば、脚アシスト制御を実行するが、リール４Ａが所定量だけ回転すれば、脚アシスト制御を実行するようにしてもよい。

（２）上記実施形態では、ウインチモータ１２の停止時において、ウインチワイヤ１０が巻き戻されないように、前記モータブレーキによってウインチワイヤ１０を保持するようにしているが、メカブレーキによってウインチワイヤ１０を保持するようにしてもよい。

本発明は、作業者が腕を上げ下げする動作や作業者が立ち上がる動作をアシストするアシストスーツに利用可能である。

１ 本体部
２ アーム部
３ ハンド部
４ ウインチ装置
４Ａ リール（回転体）
５ 脚アシスト装置
９ 制御部
１０ ウインチワイヤ
１２ ウインチモータ
１５ 上昇スイッチ（指令操作部）
２１ トルクセンサ
Ｃ 荷物（持ち上げ対象物）

Claims (3)

1. 作業者の背部に装着される本体部と、
   前記本体部から前記作業者の上方を通って前側に延びるアーム部と、
   前記アーム部の先端部からウインチワイヤを介して吊り下げられると共に、持ち上げ対象物に取り付けられた状態で前記作業者の持ち手となるハンド部と、
   前記ウインチワイヤを巻き取り巻き戻し可能なウインチ装置と、
   前記本体部から前記作業者の横方を通って前側に延びると共に、前記作業者の大腿部に作用することにより前記作業者が立ち上がる動作をアシストする脚アシスト装置と、
   前記ウインチ装置及び前記脚アシスト装置の作動を制御する制御部と、
   前記脚アシスト装置を作動させる脚アシスト指令を発する人為操作式の指令操作部と、を備えており、
   前記制御部は、前記脚アシスト指令を受けた場合、前記脚アシスト装置を作動させる脚アシスト制御を実行するのに先立って、前記ウインチワイヤを巻き取るように前記ウインチ装置を作動させるアシストスーツ。
2. 前記制御部は、前記ウインチワイヤの弛みを解消するべく、前記ウインチワイヤを巻き取るように前記ウインチ装置を作動させる請求項１に記載のアシストスーツ。
3. 前記ウインチ装置は、前記ウインチワイヤが巻き付けられる回転体と、前記回転体を回転駆動するウインチモータと、を有しており、
   前記ウインチモータのトルクを検出するトルクセンサを備えており、
   前記制御部は、前記トルクセンサの検出値が基準値以上になれば、前記脚アシスト制御を実行する請求項１又は２に記載のアシストスーツ。

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