JP6821160B2 - 筋力補助装置 - Google Patents

Description

本発明は、筋力補助装置および筋力補助装置に用いられる検出部付き装着具に関する。

農業、建設業、介護等に従事する作業者の筋力的な負担を軽減することを目的として、筋力補助装置が注目を集めている（例えば特許文献１）。筋力補助装置は、関節で接続された人体の二つの部位にそれぞれ取り付けられる一対の装着具を有し、一対の装着具を所定の相対位置に保持すること或いは一対の装着具を相対移動させることで、着用者の動作時に筋力を補助する。

特開２０１４−３３７８０号公報

しかしながら、筋力補助装置の使用において、装着時の精度や使用中のずれに起因して、装着具が着用者の体の適切な位置に装着されていないことも想定される。この場合、着用者に対して適切な筋力補助を行うことができない。本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、着用者に対して適切な筋力補助を行うことができる筋力補助装置の提供を目的とする。

本発明による筋力補助装置は、
着用者の体に装着可能な第１装着具及び第２装着具と、
前記第１装着具および前記第２装着具の相対位置を維持するための力並びに前記第１装着具および前記第２装着具を相対移動させるための力の少なくとも一方を出力する力供給部と、
前記第１装着具の前記体に対する相対位置に応じて前記力供給部を制御する制御部と、を備える。

本発明による筋力補助装置において、前記制御部は、前記第１装着具の前記体に対する相対位置に応じて、前記第１装着具および前記第２装着具が維持される相対位置および前記力供給部から出力される前記力の少なくとも一方が調整されるようにしてもよい。

本発明による筋力補助装置において、
前記第１装着具および前記第２装着具は相対回転可能であり、
前記制御部は、前記第１装着具の前記体に対する傾きに応じて、前記力供給部を制御するようにしてもよい。

本発明による筋力補助装置において、前記第１装着具および前記第２装着具が、予め設定された相対位置を前記第１装着具の前記体に対する相対位置に応じて調整することで決定された相対位置に、維持されるよう、前記制御部は前記力供給部を制御するようにしてもよい。

本発明による筋力補助装置において、前記力供給部から出力される力が、予め設定された力の大きさを前記第１装着具の前記体に対する相対位置に応じて調整することで決定された大きさとなるよう、前記制御部は前記力供給部を制御するようにしてもよい。

本発明による筋力補助装置は、
前記第１装着具の前記体に対する相対位置に関する情報を取得する検出部を更に備え、
前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前前記力供給部を制御し、
前記検出部は、前記着用者に接触した状態に維持される基準部材と、前記基準部材および前記第１装着具の相対位置に関する情報を取得するセンサと、を有していてもよい。

本発明による筋力補助装置において、前記検出部は、前記第１装着具の前記体に対する相対位置に関する情報を検出可能なセンサを有していてもよい。

本発明による筋力補助装置において、前記センサは、前記第１装着具及び前記基準部材のいずれか一方に対して固定され、前記第１装着具及び前記基準部材の他方までの距離に関する情報を取得するようにしてもよい。

本発明による筋力補助装置において、前記センサが複数設けられていてもよい。

本発明による筋力補助装置において、前記検出部は、前記第１装着具に取り付けられ前記基準部材を前記着用者に向けて押す支持部材を、更に有するようにしてもよい。

本発明による筋力補助装置において、前記支持部材が、前記第１装着具と前記基準部材との間の複数の位置に配置されていてもよい。

本発明による筋力補助装置において、
前記第１装着具は、前記着用者の肩に掛けられ、
前記支持部材が、前記肩からの距離が異なる複数の位置に配置されていてもよい。

本発明による筋力補助装置において、
前記第１装着具は、前記着用者の肩に掛けられ、
前記センサが、前記肩からの距離が異なる位置に設けられた複数のセンサを含むようにしてもよい。

本発明による筋力補助装置において、前記第１装着具および前記第２装着具は相対回転可能であるようにしてもよい。

本発明による検出部付き装着具は、
着用者の体に装着されて力を加えられる装着具と、
前記装着具に相対移動可能に支持され前記着用者に接触した状態に維持される基準部材と、前記基準部材および前記装着具の相対位置に関する情報を取得するセンサと、を有した検出部と、を備える。

本発明によれば、着用者に対して適切な筋力補助を行うことができる。

図１は、一実施の形態における筋力補助装置を示す斜視図である。 図２は、図１に示された筋力補助装置の力供給部を説明するための図である。 図３は、図１に示された筋力補助装置の制御部を説明するための図である。 図４は、筋力補助装置を着用者とともに示す側面図であって、筋力補助装置の動作を説明するための図である。 図５は、図４に対応する図であって、図４とは異なる状態を示す図である。 図６は、図４に対応する図であって、図４とは異なる状態を示す図である。 図７は、図４に対応する図であって、図４とは異なる状態を示す図である。 図８は、図１の筋力補助装置の制御フローの一例を示すフローチャートである。 図９は、図８の制御フローにおける補正の要否を検討する際のフローの一例を示すフローチャートである。 図１０は、図７に対応する側面図であって、筋力補助装置の検出部の一変形例を説明するための図である。 図１１は、図７に対応する側面図であって、筋力補助装置の検出部の他の変形例を説明するための図である。 図１２は、図２に対応する図であって、力供給部の一変形例を説明するための図である。 図１３は、図２に対応する図であって、力供給部の他の変形例を説明するための図である。 図１４は、図２に対応する図であって、力供給部の更に他の変形例を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態およびその変形例について説明する。図１〜図１４は、本発明の一実施の形態を説明するための図である。このうち、図１は、筋力補助装置１０の全体構成を示す斜視図である。また、図４〜図７は、筋力補助装置を着用者とともに示す側面図であって、筋力補助装置の動作を説明するための図である。

筋力補助装置１０は、着用者Ｈの動作時における筋力を補助する装置である。筋力補助装置１０は、着用者Ｈの体に装着される第１装着具２０及び第２装着具３０と、第１装着具２０及び第２装着具３０に接続して力を出力する力供給部４０と、力供給部４０を制御する制御部５０と、を主たる構成要素として有している。第１装着具２０及び第２装着具３０は、それぞれ、着用者Ｈの体の第１部分Ｐ１及び第２部分Ｐ２に取り付けられる。着用者Ｈは、第１部分Ｐ１及び第２部分Ｐ２の間に、関節等からなる可動部を有している。力供給部４０から出力された力が装着具２０，３０を介して着用者Ｈの体に作用することで、着用者Ｈの動作が補助される。着用者Ｈとして、例えば、工場内での作業者、建設現場での作業者、農作業者、介護作業者、介護を受ける者、リハビリ中の患者等が想定される。

とりわけ、以下に説明する例では、着用者に対して適切な筋力補助を行うことを可能にするための工夫がなされている。具体的には、第１装着具２０の着用者Ｈの体に対する相対位置に応じて、力供給部４０からの力の出力を調節することで、着用者に対して適切な筋力補助を行うことを可能にしている。

以下、図示された具体例を参照しながら、一実施の形態に係る筋力補助装置１０について説明する。図示された例では、図１及び図４に示すように、第１装着具２０が、着用者の第１部分Ｐ１である胴体に取り付けられる。ここで胴体とは、人体の頭、首および四肢を除く部位であり、胴および腰と呼ばれる部位を含む。第２装着具３０は、着用者Ｈの第２部分Ｐ２としての上肢、とりわけ上腕に取り付けられる。この筋力補助装置１０は、肩の動作、より具体的には、上腕を胴体に対して屈伸軸を中心として相対回転させる屈曲伸展運動を補助する。

ただし、ここで説明する筋力補助装置１０は、図示された例に限られず、肩の屈曲運動、伸展運動、内転運動、外転運動、内旋運動、外旋運動のいずれか一以上を補助するようにしてもよい。さらに、筋力補助装置１０は、肘、首、腰、股、膝、手首等における人体の動作を補助するようにしてもよい。さらに、図示された筋力補助装置１０は、両方の肩に作用するように構成されているが、この例に限られず、筋力補助装置１０は、片方の肩、片方の手首、片方の膝、片方の肘等に作用するようにしてもよい。

まず、図示された具体例を参照しながら、筋力補助装置１０に含まれる各構成要素について順に説明していく。なお、以下で参照する図１〜図９においては、理解の容易を図るため、一の図面で示されている構成要素が、他の図面で省略されていることもある。また、以下の説明で用いる「上」、「下」、「左」、「右」等は、起立した筋力補助装置１０の着用者Ｈを基準とした「上」、「下」、「左」、「右」を指すものとする。

まず、第１装着具２０について説明する。第１装着具２０は、図１及び図４に示すように、第１装着具２０は、ベースフレーム２１及び第１装着ベルト２２を有している。ベースフレーム２１は、第１装着具２０のうちの後述する力供給部４０に接続する部分となる。とりわけ図示された例において、ベースフレーム２１は、力供給部４０を支持している。一方、第１装着ベルト２２は、ベースフレーム２１を着用者Ｈの体に固定する部分として機能する。

図示されたベースフレーム２１は、ベース部２１ａと、側方フレーム部２１ｂと、前方フレーム部２１ｃと、上方フレーム部２１ｄと、を有している。ベース部２１ａは、着用者Ｈの背中に対面して配置されるようになる。側方フレーム部２１ｂは、ベース部２１ａの上方且つ側方から側外方に延び出している。前方フレーム部２１ｃは、側方フレーム部２１ｂの側外方の端部から前方に延び出している。側方フレーム部２１ｂは、着用者Ｈの体の後を横方向に延びる。前方フレーム部２１ｃは、着用者Ｈの肩に、側外方から対面して配置されるようになる。上方フレーム部２１ｄは、ベース部２１ａの上縁から前方に延び出している。上方フレーム部２１ｄは、着用者Ｈの肩に上方から接触するようになる。ここで「側外方」とは、横方向（側方向）における着用者Ｈの体の中心から離間する側のことを指し示している。

図１に示すように、第１装着具２０を含む筋力補助装置１０は、横方向における中心に位置する面を中心としてほぼ面対称な構成を有している。図１に示すように、第１装着具２０は、一対の側方フレーム部２１ｂ、一対の前方フレーム部２１ｃ及び一対の上方フレーム部２１ｄを有している。一対の前方フレーム部２１ｃの間に、着用者Ｈの両肩が入るようになる。また、一対の上方フレーム部２１ｄの間に着用者Ｈの首が位置するようになる。

ベースフレーム２１は、力供給部４０と接続し、力供給部４０から力を加えられるようになる。したがって、ベースフレーム２１は、変形に抗するために、高剛性を有している。ベースフレーム２１が或る程度の剛性を有することで、着用者Ｈへ効率的に力を伝達することができる。ベースフレーム２１は、例えば、金属や樹脂を用いて作製される。ベースフレーム２１を構成するベース部２１ａ、側方フレーム部２１ｂ、前方フレーム部２１ｃ及び上方フレーム部２１ｄの二以上が、一体的に形成されていてもよいし、別部品として構成され締結具等で互いに固定されていてもよい。

第１装着ベルト２２は、柔軟なベルト材等を用いて作製される。第１装着ベルト２２は、その両側において、ベースフレーム２１に固定され得る。図１に二点鎖線で示すように、各上方フレーム部２１ｄの前方端部とベース部２１ａの下方部分との間に第１装着ベルト２２が設けられている。

次に、第２装着具３０について説明する。第２装着具３０は、図４に示すように、アーム３２及び第２装着ベルト３３を有している。アーム３２は、着用者Ｈの上腕に沿って延びるようになる。第２装着ベルト３３は、アーム３２を着用者Ｈの体に固定する。また、図２に示すように、第２装着具３０は、第１装着具２０の前方フレーム部２１ｃの前端部分を貫通した軸部材３１を更に有している。軸部材３１は、前方フレーム部２１ｃによって回転可能に保持されている。すなわち、第２装着具３０は、第１装着具２０に回転可能に接続している。第２装着具３０の第１装着具２０に対する回転軸線ＲＡは、軸部材３１の中心軸線上に位置する。

アーム３２は、例えばベースフレーム２１と同様の材料を用いて作製され、高剛性を付与される。第２装着ベルト３３は、第１装着ベルト２２と同様に、柔軟なベルト材等を用いて作製される。軸部材３１は、金属や樹脂を用いて作製され、高剛性を有している。

次に、力供給部４０について説明する。力供給部４０は、第１装着具２０と第２装着具３０との相対位置（例えば、相対的な距離や相対的な向き（角度））を維持するための力および第１装着具２０と第２装着具３０とを相対移動させるための力の少なくとも一方を出力する。力供給部４０は、第１装着具２０及び第２装着具３０の一方に対して固定され、第１装着具２０及び第２装着具３０の他方に力を出力する。図２に示された例において、力供給部４０は、第１装着具２０に固定され、第２装着具３０に力を出力する。

なお、二つの部分が「相対移動」するとは、二つの部分の一方に対する二つの部分の他方の位置及び向き（角度）の少なくとも一つが変化することを意味する。したがって、第１装着具２０及び第２装着具３０が相対移動するとは、第１装着具２０及び第２装着具３０の一方に対する他方の位置及び向きの少なくとも一つが変化することを意味する。

図２に示された一具体例において、力供給部４０は、電動機４１、クラッチ４２及びブレーキ４３を有している。電動機４１は、駆動手段として回転力を出力する。電動機４１は、ケース４１ｂと、ケース４１ｂによって回転可能に保持された回転軸４１ａと、を有している。ケース４１ｂはステータとして機能し、回転軸４１ａはロータとして機能する。ケース４１ｂは、第１装着具２０のベースフレーム２１に固定されている。回転軸４１ａは、第２装着具３０の軸部材３１と同軸上に配置されている。電動機４１は、軸部材３１の回転軸線ＲＡを中心とした回転力を、回転軸４１ａから出力可能となっている。

クラッチ４２は、電動機４１の回転軸４１ａと第２装着具３０の軸部材３１との接続および遮断を切り換える。クラッチ４２によって電動機４１と第１装着具２０とが接続されると、電動機４１から第２装着具３０に回転力を出力することができる。一方、クラッチ４２によって電動機４１と第２装着具３０との接続が遮断されると、第２装着具３０は、力供給部４０に拘束されることなく、第１装着具２０に対して自由な回転が許容される。

ブレーキ４３は、電動機４１のケース４１ｂと同様に、第１装着具２０のベースフレーム２１に対して固定されている。そして、ブレーキ４３は、回転軸４１ａを保持することで、回転軸４１ａのケース４１ｂに対する回転を規制することができる。また、ブレーキ４３は、回転軸４１ａのケース４１ｂに対する回転を制動することもできる。

電動機４１、クラッチ４２及びブレーキ４３は、図示しない電源に接続されている。力供給部４０の電動機４１、クラッチ４２及びブレーキ４３は、制御部５０からの制御に基づいて動作する。

なお、図示された力供給部４０は例示に過ぎず、後述するように、種々の変更が可能である。例えば、駆動手段として、電動機４１に代えて又は電動機４１に加えて、全長を伸縮させることが可能な伸縮部材を含み、伸縮部材の伸縮により、第１装着具２０及び第２装着具３０に対して必要な力を出力するようにしてもよい。このような伸縮部材としては、流体圧によって駆動されるシリンダーとピストンとの組み合わせや、流体注入型バルーンアクチュエータ（いわゆる人工筋肉型アクチュエータ）を例示することができる。

次に、制御部５０について説明する。制御部５０は、力供給部４０からの力の出力を制御する。本実施の形態において、制御部５０は、第１装着具２０の着用者Ｈの体に対する相対位置を考慮して、力供給部４０を制御するようになっている。例えば、制御部５０は、第１装着具２０の着用者Ｈの体に対する距離や向き（角度）を考慮して、力供給部４０を制御する。したがって、制御部５０は、第１装着具２０の着用者Ｈの体に対する位置ずれを考慮して、力供給部４０の出力を調整することができる。ここで、考慮すべき位置ずれとしては、第１装着具２０のベースフレーム２１が、本来保持されるべき位置からの傾き（傾きの大きさ）や、本来保持されるべき位置からの所定の方向に沿ったずれ（ずれの長さ）とすることができる。制御部５０は、例えば、第１装着具２０の体に対する相対位置に応じて、第１装着具２０及び第２装着具３０が維持されるべき相対位置と、第１装着具２０から出力される力と、の少なくとも一方を調整するようにしてもよい。

なお、筋力補助装置１０は、第１装着具２０の着用者Ｈの体に対する相対位置に関する情報を取得する後述の検出部６０を更に有している。制御部５０は、検出部６０のセンサ６１から検出情報を取得して、力供給部４０の動作を制御する。一例として、図３に示された制御部５０は、記憶部５１と、計算部５２と、指示部５３と、を有している。記憶部５１には、制御部５０が力供給部４０の動作を制御するために用いる情報が記録されている。例えば、記憶部５１には、着用者Ｈが特定の作業を行うことを補助する際に第１装着具２０及び第２装着具３０が維持されるべき相対位置に関する情報が、記憶されている。また、記憶部５１には、第１装着具２０のベースフレーム２１が本来保持されるべき着用者Ｈの体に対する相対位置に関する情報も、記憶されている。計算部５２は、記憶部５１に記憶されている情報と後述の検出部６０からの情報とに基づいて、力供給部４０の動作条件を計算する。指示部５３は、計算部５２で計算された条件で力供給部４０を動作させるよう、力供給部４０の動作を制御する。

ただし、制御部５０の具体的な構成は特に限定されない。制御部５０は、一例として、演算手段としてのＣＰＵ、アシスト力を制御するためのプログラム及びパラメータを記憶するＲＯＭ、及び、検出部６０や入力手段からの入力値や演算結果を一時的に記憶するＲＡＭやＲＯＭ等の記憶手段を含むマイクロコンピュータと、外部と接続できるＩ／Ｏと、を有するようにしてもよい。

次に、検出部６０について説明する。上述のように、検出部６０は、第１装着具２０の着用者Ｈの体に対する相対位置に関する情報を取得する。この検出部６０は、第１装着具２０との組み合わせにおいて、検出部付き装着具２０Ｘを構成する。第１装着具２０の着用者Ｈの体に対する相対位置に関する情報としては、第１装着具２０と着用者Ｈの体との距離、第１装着具２０と着用者Ｈの体との距離、第１装着具２０と着用者Ｈの体との傾き（角度）、第１装着具２０と着用者Ｈの体との変位、第１装着具２０と着用者Ｈの体との相対移動速度、第１装着具２０と着用者Ｈの体との相対加速度等を例示することができる。

図示された検出部６０は、センサ６１及び基準部材６２を有している。このうち、基準部材６２は、着用者Ｈの体に接触した状態に維持される。そして、センサ６１が、基準部材６２と第１装着具２０のベースフレーム２１との相対位置に関する情報を取得する。すなわち、図示された例では、基準部材６２が、着用者Ｈの体の位置を示す指標として用いられている。センサ６１は、力供給部４０を搭載したベースフレーム２１と基準部材６２との相対位置を、ベースフレーム２１と着用者Ｈの体との相対位置に関する情報として取得している。

図示された具体例において、検出部６０は、基準部材６２を支持する支持部材６３を有している。支持部材６３は、第１装着具２０のベースフレーム２１に取り付けられている。そして、支持部材６３は、伸長又は膨張することで基準部材６２を着用者Ｈに向けて押し付ける。支持部材６３からの押し付けによって、基準部材６２は、ベースフレーム２１の着用者Ｈの体に対する相対位置が変化したとしても、着用者Ｈの体に接触した状態に維持される。

支持部材６３として、伸長又は膨張することで基準部材６２を押すことができる種々の構成を採用することができる。支持部材６３は、例えば、ばね等の弾性体であってもよいし、ウレタンフォーム等のように圧縮状態からの復元力を有する材料や部材を用いることもできる。一方、基準部材６２として、着用者Ｈの体に接触可能な種々の部材を用いることができる。図示された例では、基準部材６２は、一定の平面領域に広がる形状を有する部材、典型的には、板状の部材として構成されている。このような基準部材６２は、着用者Ｈの体のうちの一点だけでなく、体の面を示す指標として用いられ得る。したがって、ベースフレーム２１の着用者Ｈの体からの距離だけでなく、ベースフレーム２１の着用者Ｈの体に対する向きを、基準部材６２に基づいて特定することも可能となる。

なお、基準部材６２が「体に接触した状態に維持される」とは、着用者Ｈの素肌に接触していることのみを意味するのでなく、着用者Ｈの体の位置を特定するために十分な程度に着用者Ｈの体との間の隙間が埋められている状態を含む。したがって、基準部材６２が着用者Ｈの着衣等の身に着けたものに接触している状態も、「体に接触した状態に維持される」に含まれる。

支持部材６３は、好ましくは、第１装着具２０のベースフレーム２１と支持部材６３との間の複数の位置に配置される。この例によれば、基準部材６２を着用者Ｈの体に向けて複数の位置で押し付けることが可能となる。図示された例のように一定の平面に広がる基準部材６２、とりわけ板状の基準部材６２を、着用者Ｈの体、図示された例では着用者Ｈの背中に沿うように維持することができる。したがって、着用者Ｈの体の位置を高精度に示す指標として基準部材６２を用いることができる。なお、支持部材６３が「複数の位置に配置される」とは、複数の位置に別個の支持部材６３が配置されていることだけでなく、上述した効果を期待し得る程度の距離だけ離れた複数の位置に亘って、単一の支持部材６３、例えば細長い単一の支持部材６３が存在していることも含む。

また、図示された第１装着具２０は、着用者Ｈの肩に掛けられる上方フレーム部２１ｄを有している。力供給部４０は、第１装着具２０及び第２装着具３０を肩近傍の回転軸線ＲＡで相対回転させる力を出力する。このような筋力補助装置１０では、力供給部４０を搭載されたベースフレーム２１が、上方フレーム部２１ｄと肩との接触位置またはその近傍を通過して横方向に延びる軸線ＲＲを中心として、図６及び図７に示すように着用者Ｈに対して揺動し易く、結果として傾きを生じさせる。なお、軸線ＲＲは、図６及び図７の紙面に垂直な方向に延びている。

このような揺動により生じたベースフレーム２１の傾きを検出するには、肩からの距離が異なる複数の位置に支持部材６３が配置されていることが好ましい。このような支持部材６３の配置によれば、揺動によりベースフレーム２１が着用者Ｈに対して傾いた際に、基準部材６２をベースフレーム２１に対して傾かせて着用者Ｈの体に沿わせることが可能となる。なお、支持部材６３が「肩からの距離が異なる複数の位置に配置されている」とは、複数の位置に別個の支持部材６３が配置されていることだけでなく、上述した効果を期待し得る程度の距離だけ離れた複数の位置に亘って、単一の支持部材６３、例えば細長い単一の支持部材６３が存在していることも含む。

図１に示された具体例において、検出部６０は、鉛直方向に離間して配置された、すなわち、上方フレーム部２１ｄからの距離が異なる位置に配置された二つの支持部材６３を有している。各支持部材６３は、横方向に細長く延びている。そして、二つの支持部材６３は、平板状からなる基準部材６２の上縁および下縁に沿って延びている。このような支持部材６３としては、例えば角柱状に形成されたウレタンフォームを用いることができる。一方。基準部材６２は、高剛性を有して変形しにくくなっていることが好ましい。基準部材６２として、例えば、金属や樹脂を用いて形成された板材を用いることができる。基準部材６２をなす板材には、軽量化のために穴等が形成されていてもよい。

センサ６１は、第１装着具２０のベースフレーム２１及び基準部材６２のいずれか一方に対して固定される。つまり、センサ６１は、第１装着具２０のベースフレーム２１及び基準部材６２のいずれか一方との相対位置を維持するようになる。このセンサ６１は、ベースフレーム２１及び基準部材６２の他方の位置に関する情報を取得する。センサ６１として、加速度センサ、ジャイロセンサ、磁気コンパスセンサ等を用い、ベースフレーム２１及び基準部材６２の位置関係を特定するようにしてもよい。また、センサ６１として、ベースフレーム２１及び基準部材６２の他方までの距離に関する情報を取得する測距センサを用いてもよい。測距センサとして、光学センサや超音波センサ等の非接触式センサを用いることができる。また、測距センサとして、非接触式以外のセンサ、例えばベースフレーム２１及び基準部材６２の間に架け渡されるワイヤの長さに基づいて距離を測定するセンサや、圧力検知式のセンサを用いてもよい。

また、複数のセンサ６１が設けられていることが好ましい。例えば測距センサを用いる場合には、ベースフレーム２１と基準部材６２との間の距離を複数の位置で測定することにより、ベースフレーム２１と基準部材６２との離間距離の変動だけでなく、ベースフレーム２１と基準部材６２との傾きの変動を検出することが可能となる。さらに、ベースフレーム２１と基準部材６２との間の距離を三以上の位置で測定することにより、ベースフレーム２１と基準部材６２との三次元的な相対位置の変動を検出することが可能となる。

図示された例において、一対の基準部材６２の間となる位置に、二つの測距センサ６１が設けられている。二つのセンサ６１は、肩からの距離が異なる位置に配置されている。既に説明したように図示されたベースフレーム２１は、上方フレーム部２１ｄと肩との接触位置またはその近傍を通過して横方向に延びる軸線ＲＲを中心として、図６及び図７に示すように着用者Ｈに対して揺動し易くなる。肩からの距離が異なる位置に設けられた二つのセンサ６１を用いることで、揺動により生じたベースフレーム２１の着用者Ｈに対する傾きを高精度に検出することが可能となる。

次に、以上の構成を有する筋力補助装置１０の動作について説明する。以下に説明する一例において、着用者Ｈの自由な上腕の屈伸運動を許容する自由モードと、着用者Ｈの上腕を所定の持ち上げ位置に維持する補助モードと、に図示された筋力補助装置１０を切り換えることができるようになっている。このような筋力補助装置１０によれば、例えば、腕を持ち上げた状態で行う作業時、例えば上方に位置する作業対象物に対して工具等を用いた処理を行う作業時に、着用者Ｈである作業者の筋力を有効に補助することができる。

まず、着用者Ｈは、第１装着具２０を胴体（第１部分Ｐ１）に装着する。具体的には、第１装着ベルト２２を用いてベースフレーム２１を胴体に取り付ける。また、着用者Ｈは、第２装着具３０を上腕（第２部分Ｐ２）に取り付ける。具体的には、第２装着ベルト３３を用いてアーム３２を上腕に取り付ける。なお、筋力補助装置１０は、一対の第２装着具３０を有しており、一対の第２装着具３０は、着用者Ｈの右腕および左腕にそれぞれ取り付けられる。

着用者Ｈが、筋力の補助を必要とする作業を実施していない状態において、筋力補助装置１０は、自由モードに維持される。自由モードにおいて、上述した力供給部４０のクラッチ４２は、電動機４１の回転軸４１ａと第２装着具３０の軸部材３１との接続を解除する。すなわち、第１装着具２０に搭載された力供給部４０と、第２装着具３０は、遮断されている。したがって、第２装着具３０の軸部材３１は、第１装着具２０のベースフレーム２１に対して回転可能となる。これにより、着用者Ｈは、筋力補助装置１０によって拘束されることなく、上腕を屈曲または伸展させることができる。

一方、着用者Ｈが、筋力補助装置１０によって筋力を補助され得る上腕を上げた特定の作業を行う場合、筋力補助装置１０は、補助モードに移行する。まず、何らかのセンサからの信号に基づき又は着用者Ｈからの入力に基づき、制御部５０は、例えば記憶部５１の記憶された条件に基づいて、第２装着具３０を第１装着具２０に対する基準相対位置に維持することになる。基準相対位置は、予め設定された条件であって、例えば、着用者Ｈが特定の作業を行うことを補助する際に第１装着具２０及び第２装着具３０が維持されるべき相対位置に設定され得る。以下の説明において、基準相対位置は、持上角度θｘが９０°となる相対位置とする。

ここで持上角度θｘは、図５に示すように、筋力補助装置１０の側面視において、第１装着具２０のベースフレーム２１のベース部２１ａの板面ＢＰに対して第２装着具３０のアーム３２の中心軸線ＣＬがなす角度〔°〕とする。持上角度θｘは、アーム３２がベースフレーム２１から垂れ下がり、ベース部２１ａの板面ＢＰとアーム３２の中心軸線ＣＬとが平行となっているときを０°（図４の状態）とし、腕とともにアーム３２を前方に持ち上げると増大していくものとする。持上角度θｘが９０°となる基準相対位置において、アーム３２は腕とともに前方に延び出す。

具体的な動作として、制御部５０の記憶部５１からの信号により、クラッチ４２が、電動機４１の回転軸４１ａと第２装着具３０の軸部材３１とを接続する。次に、電動機４１が回転軸４１ａを回転させる。回転軸４１ａの回転にともなって、回転軸４１ａとクラッチ４２を介して接続した第２装着具３０も動作する。具体的には、第２装着具３０は、回転軸線ＲＡを中心として、第１装着具２０に対して回転する。この第２装着具３０の第１装着具２０に対する動作にともなって、第２装着具３０を装着された着用者Ｈの上腕は、前方に持ち上げられる。すなわち、筋力補助装置１０は、上腕の屈曲運動を補助する。

第２装着具３０の第１装着具２０に対する相対回転は、持上角度θｘが９０°となるまで継続する。最終的に、持上角度θｘが９０°となり第２装着具３０が第１装着具２０に対する相対基準位置に到達すると、制御部５０からの制御によって、電動機４１の回転出力が停止するとともに、ブレーキ４３が回転軸４１ａの回転を規制する。これにより、着用者Ｈは、図５に示すように、上腕を持ち上げた状態に維持することを筋力補助装置１０によって補助される。そして、着用者Ｈは、上腕をこの状態に維持することを筋力補助装置１０によって補助されながら、作業を行うことができる。

作業が終了すると、何らかのセンサからの信号に基づき又は着用者Ｈからの入力に基づき、制御部５０は、ブレーキ４３による回転規制を解除し、また、クラッチ４２は、電動機４１と第２装着具３０との接続を解除する。すなわち、筋力補助装置１０は自由モードとなり、着用者Ｈは上腕の自由な動作を許容されるようになる。

ところで、着用者Ｈは、作業中に筋力補助装置１０から筋力を補助される。逆に、筋力補助装置１０の第２装着具３０は、何らかの作業を行っている着用者Ｈから持上角度θｘが小さくなる向きの力を受ける。このとき、力供給部４０によって、第１装着具２０と第２装着具３０との相対移動が規制され、第２装着具３０は第１装着具２０と基準相対位置に維持されている。したがって、図６に示すように、第２装着具３０に加えられる力は、第２装着具３０を第１装着具２０とともに着用者Ｈの胴体に対してずらすように働く。図６に示された状態において、第１装着具２０のベースフレーム２１は、上方フレーム部２１ｄと肩との接触位置またはその近傍を通過して横方向に延びる軸線ＲＲを中心として、着用者Ｈの胴体に対して回転している。図６に示すように、第１装着具２０が着用者Ｈに対してずれてしまうと、第１装着具２０に対して基準相対位置に維持されている第２装着具３０は、当初予定した理想的な位置に上腕を保持することができない。それどころか、着用者Ｈは、自力で筋力補助装置１０とともに上腕を持ち上げる必要も生じ得る。

このような不具合を考慮して、本実施の形態による筋力補助装置１０では、制御部５０が、第１装着具２０の着用者Ｈの体に対する相対位置を考慮して、力供給部４０の動作を制御するようになっている。ここで、第１装着具２０の着用者Ｈの体に対する相対位置を考慮した力供給部４０の動作制御の一具体例について説明する。

図示された一例において、筋力補助装置１０の検出部６０が、第１装着具２０の着用者Ｈの体に対する相対位置に関した情報を取得する。検出部６０は、図４及び図６に示すように、着用者Ｈの背中に対面して配置された基準部材６２と、基準部材６２を背中に向けて押し付ける支持部材６３と、を有している。また、検出部６０は、基準部材６２とベースフレーム２１との間の距離を測定できるセンサ６１を更に有している。支持部材６３は、肩からの距離が異なる二つの位置に配置されている。したがって、ベースフレーム２１が肩との接触位置またはその近傍を中心として着用者Ｈの体に対して回転したとしても、基準部材６２は、支持部材６３によって着用者Ｈの背中に沿うように配置された状態に維持される。また、肩からの距離が異なる二つの位置において、ベースフレーム２１に保持されたセンサ６１から支持部材６３までの距離Ｄ１，Ｄ２が計測される。

制御部５０は、検出部６０での検出結果に基づいて、力供給部４０からの出力を制御する。まず、制御部５０の計算部５２は、第１装着具２０の着用者Ｈの体に対する相対位置に応じて、第２装着具３０が第１装着具２０に対して維持されるべき補正相対位置を計算する。

まず、計算部５２は、検出部６０での検出結果として、ベースフレーム２１に保持されたセンサ６１から支持部材６３までの距離Ｄ１，Ｄ２を取得する。その一方で、制御部５０の着用者Ｈの体に対する第１装着具２０の理想的な初期相対位置を予め特定し、且つ、初期相対位置での二つの距離Ｄ１，Ｄ２データを記憶部５１に記憶しておく。他の例として、記憶部５１には、力供給部４０から力が出力される前における二つの距離Ｄ１，Ｄ２データを初期相対位置として記憶するようにしてもよい。計算部５２は、実測値としての距離Ｄ１，Ｄ２データと、初期相対位置での距離Ｄ１，Ｄ２データとを比較することで、着用者Ｈの体に対するベースフレーム２１の理想的な相対位置からの傾き変化量を、例えば傾斜角度θｙ〔°〕（図６参照）として、特定することができる。

計算部５２は、次に、傾斜角度θｙ〔°〕と基準値とを比較し、傾斜角度が基準値よりも大きい場合には、第２装着具３０の第１装着具２０に対する相対位置を基準相対位置から補正する。一例として、計算部５２は、基準相対位置における持上角度θｘ〔°〕を傾斜角度θｙ〔°〕分だけ増大させた、補正相対位置を計算する。例えば、基準相対位置における持上角度θｘが９０°であって、傾斜角度θｙが５°となった場合には、補正相対位置での持上角度θｘａ（図７参照）を９５°として算出する。

その後、制御部５０の指示部５３が力供給部４０に制御信号を送信し、力供給部４０を用いて、第２装着具３０を第１装着具２０に対して補正相対位置まで相対移動させる。具体的には、クラッチ４２が電動機４１と第２装着具３０とを接続したままの状態で、ブレーキ４３が解除され、電動機４１が回転力を出力する。第２装着具３０が第１装着具２０に対して補正相対位置に到達したところで、電動機４１からの回転力の出力が停止し、ブレーキ４３が回転軸４１ａの回転を規制する。これにより、第２装着具３０が、第１装着具２０に対して補正相対位置に維持されるようにようなる。

以上の結果、第１装着具２０に対する相対位置を基準相対位置から補正相対位置へと補正された第２装着具３０によって、着用者Ｈの上腕は作業に適した位置、例えば前方に延び出した位置に、維持されるようになる。

ここで、図８を参照して、制御部５０による力供給部４０の動作制御の一具体例について、更に詳述する。図８は、力供給部４０の動作制御の一具体例を示すフローチャートである。

図８に示すように、ステップＳ１として、制御部５０が、出力の指示を受信する。すなわち、制御部５０は、自由モードから補助モードへの切り換えを指示される。

ステップＳ２として、制御部５０は、着用者Ｈの体に対する第１装着具２０の相対位置に基づいて、基準相対位置の補正の必要性を検討する。なお、図８に示されたフローにおいて、最初に基準相対位置の補正の必要性を検討するタイミングにおいて、第２装着具３０は着用者Ｈの腕から力を受けていない。しかしながら、筋力補助装置１０が着用者Ｈによって正しく着用されていないことも想定される。例えば、着用者Ｈ上における理想的な位置からずれた位置に筋力補助装置１０が着用されている場合や、着用者Ｈの体格に筋力補助装置１０が正確に適合していない場合には、最初から、外力を加えられる前に基準相対位置の補正が必要となることもある。

補正が不要と判断された場合、ステップＳ３として、力供給部４０を用いて、第２装着具３０を第１装着具２０に対して相対移動させ、さらに、第２装着具３０を第１装着具２０に対して基準相対位置に保持する。一方、補正が必要と判断された場合、ステップＳ４として、力供給部４０を用いて、第２装着具３０を第１装着具２０に対して相対移動させ、最終的に、第２装着具３０を第１装着具２０に対して基準相対位置を補正してなる補正相対位置に保持する。

その後、ステップＳ５として、制御部５０が、出力停止の指示を受信して補助モードから自由モードへ切り換えられる。図示された例においては、ステップＳ３又はステップＳ４から一定時間経過する毎に、ステップＳ２が繰り返し実行される。一定時間経過毎に、ステップＳ２として第２装着具３０の位置修正の必要性が、着用者Ｈの体に対する第２装着具３０の相対位置に基づいて判断され、第２装着具３０の位置が維持（ステップＳ３）または修正（ステップＳ４）される。

さらに、図９は、図８のフローチャートにおけるステップＳ２の制御フローの一具体例を示している。図９に示されたステップＳ２の制御フローの一具体例について説明する。

まず、ステップＳ２１として、着用者Ｈの体に対する第１装着具２０の相対位置を特定する。着用者Ｈの体に対する第１装着具２０の相対位置は、検出部６０での検出結果を利用する。

次に、ステップＳ２２として、着用者Ｈの体に対する第１装着具２０の実測された相対位置を、着用者Ｈの体に対する第１装着具２０の理想的な相対位置と比較する。第１装着具２０の実測された位置が、理想的な位置から大きくずれていない場合には、第１装着具２０の位置ずれ量は許容範囲内と判断する。具体的には、着用者Ｈの体に対するベースフレーム２１の理想的な相対位置から傾き変化量を表す上述の傾斜角度θｙ〔°〕（図６参照）を、予め設定されて記憶部５１に記録された閾値と比較することで、第１装着具２０の位置ずれ量が許容範囲内か否かを判断する。なお、閾値を０°として、傾斜角度θｙが生じた場合に常に、補正が必要と判断するようにしてもよい。

第１装着具２０の位置ずれ量が許容範囲内である場合には、ステップＳ２３として、基準相対位置からの補正は不要との判断がなされる。

一方、第１装着具２０の位置ずれ量が許容範囲外である場合には、ステップＳ２４として、基準位置に対して必要となる補正量を計算する。上述した一具体例では、着用者Ｈの体に対するベースフレーム２１の理想的な相対位置からの傾き変化量を表す上述の傾斜角度θｙ〔°〕を、そのまま補正量として用いた。ただし、この例に限られず、予め傾斜角度θｙ〔°〕と補正量としての補正角度〔°〕との関係を設定したテーブルを記憶部５１に記憶しておき、このテーブルに基づいて傾斜角度θｙから補正量（補正角度〔°〕）を決定するようにしてもよい。

次に、ステップＳ２５として、制御部５０の計算部５２が、ステップＳ２４で決定された補正量によって、記憶部５１に記憶された基準相対位置を補正することで、補正相対位置を計算する。その後、ステップＳ２６として、ステップＳ２５で計算された補正相対位置への補正が必要との判断を出力する。

以上において説明してきた一実施の形態において、筋力補助装置１０は、着用者Ｈの体に装着可能な第１装着具２０及び第２装着具３０と、第１装着具２０および第２装着具３０の相対位置を維持するための力並びに第１装着具２０および第２装着具３０を相対移動させるための力の少なくとも一方を出力する力供給部４０と、第１装着具２０の体に対する相対位置に応じて力供給部４０を制御する制御部５０と、を有している。

一般に、筋力補助装置の使用においては、装着具の装着時における精度が不十分であることや、装着具が適切な位置に装着されたとしても、作業中の負荷等に起因して装着具が体上でずれてしまうことが想定され得る。装着具が着用者の体上で適切な位置に配置されていない場合、着用者に対して適切な筋力補助を行うことができない。例えば、筋力補助装置が一対の装着具を所定の相対位置に保持していたとしても、一対の装着具をそれぞれ装着された体の二つの部位を適切な相対位置に保持することができなくなる。

このような不具合に対して上述した一実施の形態では、第１装着具２０の着用者Ｈの体に対する相対位置に応じて、筋力補助装置１０からの出力を調整することができる。したがって、第１装着具２０の着用者Ｈの体に対するずれ量に応じて、筋力補助装置１０を制御することができる。これにより、着用者Ｈに対して適切な筋力補助を行うことができる。

また、以上において説明してきた一実施の形態において、検出部付き装着具２０Ｘは、着用者Ｈの体に装着されて力を加えられる装着具（第１装着具）２０と、装着具（第１装着具）２０に相対移動可能に支持され着用者Ｈに接触した状態に維持される基準部材６２と、基準部材６２および装着具（第１装着具）２０の相対位置に関する情報を取得するセンサ６１と、を有した検出部６０と、を有する。基準部材６２が着用者Ｈに接触した状態に維持されていることから、着用者Ｈの体に対する装着具（第１装着具）２０の相対位置を、装着具（第１装着具）２０の基準部材６２に対する相対位置として検出することができる。これにより、安定して、着用者Ｈの体に対する装着具（第１装着具）２０の相対位置を特定することができる。

上述した一実施の形態の一具体例において、制御部５０は、第１装着具２０の体に対する相対位置に応じて、第１装着具２０および第２装着具３０が維持される相対位置が調整されるよう、力供給部４０を制御する。このような筋力補助装置１０によれば、着用者Ｈに対してより適切な筋力補助を行うことができる。

上述した一実施の形態の一具体例において、第１装着具２０および第２装着具３０は相対回転可能であり、制御部５０は、第１装着具２０の体に対する傾きを考慮して、力供給部４０を制御する。第１装着具２０および第２装着具３０が相対回転可能となっている筋力補助装置１０では、着用者Ｈの体に対して第１装着具２０が傾いた場合、とりわけ第１装着具２０および第２装着具３０の回転軸線ＲＡと平行な軸線を中心として揺動することで第１装着具２０が傾いた場合、第２装着具３０の位置も大きく変化してしまう。したがって、第１装着具２０の傾きを考慮することで、着用者Ｈに対してより適切な筋力補助を行うことができる。

上述した一実施の形態の一具体例において、第１装着具２０および第２装着具３０が、予め設定された基準相対位置を第１装着具２０の体に対する相対位置に応じて調整することで決定された補正相対位置に、維持されるよう、制御部５０は力供給部４０を制御する。このような筋力補助装置１０によれば、第１装着具２０が体の本来装着されるべき位置に装着されていなかったとしても、第２装着具３０が装着された体の部位を適切な位置に保持することができる。

上述した一実施の形態の一具体例において、筋力補助装置１０が、第１装着具２０の体に対する相対位置に関する情報を取得する検出部６０を更に有している。制御部５０は、検出部６０の検出結果に基づいて、力供給部４０を制御する。検出部６０は、着用者Ｈに接触した状態に維持される基準部材６２と、基準部材６２および第１装着具２０の相対位置に関する情報を取得するセンサ６１と、を有している。基準部材６２が着用者Ｈに接触した状態に維持されていることから、着用者Ｈの体に対する第１装着具２０の相対位置を、第１装着具２０の基準部材６２に対する相対位置として検出することができる。基準部材６２を着用者Ｈの体よりもセンサ６１で検出しやすく構成しておくことで、安定して、着用者Ｈの体に対する第１装着具２０の相対位置を特定することができる。

上述した一実施の形態の一具体例において、センサ６１は、第１装着具２０及び基準部材６２のいずれか一方に対して固定され、第１装着具２０及び基準部材６２の他方までの距離に関する情報を取得する。簡易な構成を用いて、安定して、着用者Ｈの体に対する第１装着具２０の相対位置を特定することができる。

上述した一実施の形態の一具体例において、センサ６１が複数設けられている。複数のセンサ６１を用いることで、第１装着具２０と着用者Ｈ（基準部材６２）との間の距離だけでなく、第１装着具２０と着用者Ｈ（基準部材６２）との立体的な位置関係、例えば傾き（傾倒）、揺動の程度を特定することができる。

上述した一実施の形態の一具体例において、検出部６０は、第１装着具２０に取り付けられ基準部材６２を着用者Ｈに押し付ける支持部材６３を、更に有する。簡易な構成の支持部材６３によって、基準部材６２を着用者Ｈに体に安定して押し付けることができる。したがって、着用者Ｈの体に対する第１装着具２０の相対位置を、第１装着具２０の基準部材６２に対する相対位置としてより正確に検出することができる。

上述した一実施の形態の一具体例において、支持部材６３が、第１装着具２０と基準部材６２との間の複数の位置に配置されている。複数の位置に支持部材６３が位置していることにより、着用者Ｈの体に沿うようにして基準部材６２を着用者Ｈに押し付けることができる。したがって、着用者Ｈの体に対する第１装着具２０の相対位置を、第１装着具２０の基準部材６２に対する相対位置としてより正確に検出することができる。

上述した一実施の形態の一具体例において、第１装着具２０は、着用者Ｈの肩に掛けられ、支持部材６３が、肩からの距離が異なる複数の位置に配置されている。着用者Ｈの肩に掛けられた第１装着具２０は、肩への接触位置またはその近傍を中心として着用者Ｈに対して相対揺動しやすくなる。その一方で、肩からの距離が異なる位置に支持部材が位置していることで、着用者Ｈの体に沿うようにして基準部材６２を着用者Ｈに押し付けることができる。これにより、第１装着具２０の着用者Ｈに対する相対揺動をより正確に検出することができる。

上述した一実施の形態の一具体例において、第１装着具２０は、着用者Ｈの肩に掛けられ、センサ６１が、肩からの距離が異なる位置に設けられた複数のセンサを含んでいる。着用者Ｈの肩に掛けられた第１装着具２０は、肩への接触位置またはその近傍を中心として着用者Ｈに対して相対揺動しやすくなる。そして、肩からの距離が異なる位置に設けられたセンサ６１を用いることで、第１装着具２０の着用者Ｈに対する相対揺動をより正確に検出することができる。

上述した一実施の形態の一具体例において、第１装着具２０および第２装着具３０は相対回転可能である。第１装着具２０および第２装着具３０が相対回転可能となっている筋力補助装置１０では、第１装着具２０が着用者Ｈに対して揺動した場合、とりわけ第１装着具２０および第２装着具３０の回転軸線ＲＡと平行な軸線を中心として第１装着具２０が揺動した場合、第２装着具３０の位置が大きく変化してしまう。したがって、より正確に特定された第１装着具２０の揺動を考慮することで、着用者Ｈに対してより適切な筋力補助を行うことができる。

一実施の形態を複数の具体例により説明してきたが、これらの具体例が一実施の形態を限定することを意図していない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施されることが可能であり、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、追加を行うことができる。

以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した具体例と同様に構成され得る部分について、上述の具体例における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。

上述した具体例において、検出部６０の基準部材６２は、支持部材６３を介して第１装着具２０のベースフレーム２１に接続している例を示したがこれに限られない。基準部材６２が、ベースフレーム２１に対して相対移動可能に直接接続されていてもよい。一例として、図１０に示された例において、基準部材６２は、ベースフレーム２１に対して揺動軸線ＲＳを介して揺動可能に接続していてもよい。上述したように、着用者Ｈの肩に掛けられた第１装着具２０は、肩への接触位置またはその近傍を中心として着用者Ｈに対して相対揺動しやすくなる。このような第１装着具２０の動作に対応して、着用者Ｈに向けて押し付けられる基準部材６２は、ベースフレーム２１の体に対する揺動軸線ＲＲと平行な軸線を中心としてベースフレーム２１に対して揺動する。そして、ベースフレーム２１に対する基準部材６２の揺動量を特定することで、第１装着具２０のベースフレーム２１の着用者Ｈに対する揺動量を検出することができる。

図１０に示された例では、単一の測距センサ６１を用いることで、ベースフレーム２１に対する基準部材６２に揺動量を検出することができ、これにより、単一のセンサ６１で第１装着具２０のベースフレーム２１の着用者Ｈに対する相対位置の変化を特定することができる。

また、図１０に示された例において、ベースフレーム２１と基準部材６２との間に一つの支持部材６３が設けられている。この支持部材６３は、上述した具体例と同様に、ウレタンフォーム等から構成することができる。或いは、図示された支持部材６３に代えて、ベースフレーム２１と基準部材６２との相対揺動を促すトーションバネを、支持部材６３として用いてもよい。

また、図１１に示すように、基準部材６２は、ベースフレーム２１に保持されている必要はない。基準部材６２が第１装着具２０とは別部材として、着用者Ｈの体に装着されるようにしてもよい。図１１に示された例において、基準部材６２は、固定ベルト６４を用いて、着用者Ｈの胴体に固定されている。この例においても、基準部材６２と第１装着具２０のベースフレーム２１との相対位置を検出することで、第１装着具２０のベースフレーム２１と着用者Ｈとの相対位置を特定することができる。

さらに、上述した具体例において、検出部６０のセンサ６１が、ベースフレーム２１に対して固定される例を示したが、これに限られず、図１１に示すように、基準部材６２に対して固定されるようにしてもよい。

さらに、基準部材６２を省略することもできる。この例において、検出部６０のセンサ６１が、着用者Ｈの体に対する第１装着具２０のベースフレーム２１の相対位置を直接検出するようにしてもよい。

また、上述した力供給部４０は例示に過ぎず、種々の変更が可能である。例えば、ブレーキ４３が動作しておらず且つ電動機４１が回転力を出力していない状態で、回転軸４１ａがケース４１ｂに対して十分円滑且つ自由に回転可能である場合には、図１２に示すように、上述した力供給部４０からクラッチ４２を省くことができる。

さらに、図１３に示すように、上述した力供給部４０からブレーキ４３を省くことも可能である。電動機４１が、外力により第１装着具２０と第２装着具３０とを相対回転させようとするトルクとバランスする回転力を出力することで、第１装着具２０と第２装着具３０とを一定の相対位置に維持することができる。

さらに、図１４に示すように、回転軸４１ａがワンウェイベアリング４４によって保持されるようにしてもよい。ワンウェイベアリング４４は、ワンウェイクラッチとも呼ばれ、一方向への回転のみを許容し、他方向への回転を規制する部材である。図１４に示された例において、クラッチ４２を介して第２装着具３０の軸部材３１が、ワンウェイベアリング４４に保持された回転軸４１ａと接続すると、軸部材３１の一方向への回転が規制される。すなわち、第２装着具３０の第１装着具２０に対する一方向への回転が規制され、第２装着具３０の第１装着具２０に対する他方向への回転が許容されるようになる。例えば、ワンウェイベアリング４４は、第２装着具３０を装着された上腕を下げる方向への回転を規制し、第２装着具３０を装着された上腕を持ち上げる方向への回転を許容するようにしてもよい。つまり、ワンウェイベアリング４４によって、上腕が下がることを防止しながら、その一方で、上腕を上げる動作は許容される。このような例によれば、筋力補助装置１０は、クラッチ４２が回転軸４１ａと軸部材３１との接続を解除した自由モードと、クラッチ４２が回転軸４１ａと軸部材３１との接続し且つ電動機４１から回転力が出力されていない維持補助モードと、クラッチ４２が回転軸４１ａと軸部材３１との接続し且つ電動機４１から回転力が出力されている動作補助モードと、に切り換えられるようになる。

なお、ＷＯ２０１７／１７０６１８Ａ１やＷＯ２０１８／９７３０２に記載された力供給部（アシスト機構）を適用することが可能である。これらの力供給部（アシスト機構）も、図１４に示された例と同様に、自由モードと、維持補助モードと、動作補助モードと、に切り換え可能となっている。

また、上述した力供給部４０は、電動機４１等の駆動手段を有する例を示したが、駆動手段を含んでいなくてもよい。例えば、力供給部４０は、第１装着具および第２装着具３０を相対移動させる力を出力せず、第１装着具および第２装着具３０の相対位置を維持するための力だけを出力するようにしてもよい。このような例においては、第２装着具３０の第１装着具２０に対する基準相対位置から補正相対位置への移動を着用者Ｈ自身が担うことになる。このような例においても上述した一実施の形態と同様に、第１装着具２０の着用者Ｈの体に対するずれ量を考慮して力供給部４０を制御することで、着用者Ｈに対して適切な筋力補助を行うことができる。

また、上述した力供給部４０の制御方法についても変更が可能である。例えば、図８に示された制御フローにおいて、第２装着具３０の第１装着具２０に対する相対位置を維持している間、第１装着具２０の着用者Ｈに対する相対位置に基づいて、第２装着具３０の第１装着具２０に対する相対位置を補正する必要があるか否かを、一定時間の経過後に繰り返し行う例を示したが、この例に限られない。このような相対位置の補正の要否（図８のステップＳ２）を、一度だけ確認するようにしてもよいし、第２装着具３０の第１装着具２０に対する相対位置を保持する前と第２装着具３０の第１装着具２０に対する相対位置を保持した後の合計二回だけ確認するようにしてもよいし、補正の必要が無いと判断されるまでは繰り返し行うようにしてもよいし、或いは、一定時間の経過を待たず連続的に継続して確認して常に第２装着具３０を装着された上腕が適切な位置に保持されるようにしてもよい。

さらに、上述した具体例において、第１装着具２０および前記第２装着具３０が、予め設定された基準相対位置を、第１装着具２０の体に対する相対位置に応じて、補正相対位置に調整する例を示した。すなわち、第１装着具２０の体に対する相対位置に応じて、第２装着具３０の第１装着具２０に対して保持されるべき相対位置を調整する例を示した。しかしながら、制御部５０による力供給部４０の制御はこの例に限られず、例えば、第１装着具２０の体に対する相対位置に応じて、力供給部４０から出力される力を調整するようにしてもよい。

一具体例として、力供給部４０から出力される力が、予め設定された力の大きさ（基準力量）を第１装着具２０の体に対する相対位置に応じて調整することで決定された大きさ（補正力量）となるよう、制御部５０が力供給部４０を制御するようにしてもよい。さらに具体的には、第１装着具２０の実測された着用者Ｈの体に対する相対位置が、第１装着具２０が着用者Ｈの体に対して本来配置されるべき理想的な相対位置から大きくずれると、上述した力供給部４０のブレーキ４３から出力される力が大きくなるようにしてもよい。

より大きな外力が筋力補助装置１０に付加されている場合に、第１装着具２０は体の本来装着されるべき位置からより大きくずれやすくなる。すなわち、着用者Ｈの体上における本来装着されるべき位置からの第１装着具２０のずれ量は、筋力補助装置１０を着用した着用者Ｈに加えられる外力の大きさの指標となり得る。言い換えると、第１装着具２０の位置ずれが大きい場合には、着用者に対する外力の負荷が大きいことを意味し、筋力補助力の大きさが不十分となっていることも想定される。したがって、例えば第１装着具２０の位置ずれが大きい場合にブレーキ４３の強さを強くすることで、回転軸４１ａ及び軸部材３１が滑って回転してしまうことを効果的に回避することができる。その一方で、第１装着具２０の位置ずれが大きい場合にはブレーキ４３の強さを弱くしても、第１装着具２０及び第２装着具３０の相対位置を安定して維持することができる。つまり、したがって、第１装着具２０の体に対する相対位置に応じて力供給部４０から出力される力の大きさを調整することによって、着用者Ｈに対してより適切な筋力補助を行うことができる。

また、上述した具体例において、制御部５０は、着用者Ｈの体の第１部分Ｐ１に対する第１装着具２０の相対位置を考慮して力供給部４０を制御するようにしたが、着用者Ｈの体の第１部分Ｐ１に対する第１装着具２０の相対位置だけでなく、着用者Ｈの体の第２部分Ｐ２に対する第２装着具３０の相対位置も更に考慮して、力供給部４０を制御するようにしてもよい。

また、上述した実施例において相対位置に基づくものを説明したがこれに限られず、相対角度に基づくものでも、相対位置と相対角度に基づくものであってもかまわない。相対角度については、光学式または磁気式の回転型エンコーダを利用できるほか、上述した実施例で記載されている距離センサ等の値から計算で求めることもできる。

なお、以上において上述した一実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。

１０ 筋力補助装置
２０ 第１装着具
３０ 第２装着具
４０ 力供給部
５０ 制御部
６０ 検出部
６１ センサ
６２ 基準部材
６３ 支持部材

Claims (11)

1. 着用者の体に装着可能な第１装着具及び第２装着具と、
   前記第１装着具および前記第２装着具の相対位置を維持するための力並びに前記第１装着具および前記第２装着具を相対移動させるための力の少なくとも一方を出力する力供給部と、
   前記第１装着具の前記体に対する相対位置に応じて前記力供給部を制御する制御部と、を備え、
   前記第１装着具および前記第２装着具は相対回転可能であり、
   前記制御部は、前記第１装着具の前記体に対する傾きに応じて、前記力供給部を制御する、筋力補助装置。
2. 着用者の体に装着可能な第１装着具及び第２装着具と、
   前記第１装着具および前記第２装着具の相対位置を維持するための力並びに前記第１装着具および前記第２装着具を相対移動させるための力の少なくとも一方を出力する力供給部と、
   前記第１装着具の前記体に対する相対位置に応じて前記力供給部を制御する制御部と、を備え、
   前記第１装着具および前記第２装着具が、予め設定された相対位置を前記第１装着具の前記体に対する相対位置に応じて調整することで決定された相対位置に、維持されるよう、前記制御部は前記力供給部を制御する、筋力補助装置。
3. 前記力供給部から出力される力が、予め設定された力の大きさを前記第１装着具の前記体に対する相対位置に応じて調整することで決定された大きさとなるよう、前記制御部は前記力供給部を制御する、請求項１又は２に記載の筋力補助装置。
4. 前記第１装着具の前記体に対する相対位置に関する情報を取得する検出部を更に備え、
   前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記力供給部を制御し、
   前記検出部は、前記着用者に接触した状態に維持される基準部材と、前記基準部材および前記第１装着具の相対位置に関する情報を取得するセンサと、を有している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
5. 着用者の体に装着可能な第１装着具及び第２装着具と、
   前記第１装着具および前記第２装着具の相対位置を維持するための力並びに前記第１装着具および前記第２装着具を相対移動させるための力の少なくとも一方を出力する力供給部と、
   前記第１装着具の前記体に対する相対位置に応じて前記力供給部を制御する制御部と、
   前記第１装着具の前記体に対する相対位置に関する情報を取得する検出部と、を備え、
   前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記力供給部を制御し、
   前記検出部は、前記着用者に接触した状態に維持される基準部材と、前記基準部材および前記第１装着具の相対位置に関する情報を取得する複数のセンサと、を有する、筋力補助装置。
6. 着用者の体に装着可能な第１装着具及び第２装着具と、
   前記第１装着具および前記第２装着具の相対位置を維持するための力並びに前記第１装着具および前記第２装着具を相対移動させるための力の少なくとも一方を出力する力供給部と、
   前記第１装着具の前記体に対する相対位置に応じて前記力供給部を制御する制御部と、
   前記第１装着具の前記体に対する相対位置に関する情報を取得する検出部と、を備え、
   前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記力供給部を制御し、
   前記検出部は、前記着用者に接触した状態に維持される基準部材と、前記基準部材および前記第１装着具の相対位置に関する情報を取得するセンサと、前記第１装着具に取り付けられ前記基準部材を前記着用者に向けて押す支持部材と、を有する、筋力補助装置。
7. 前記支持部材が、前記第１装着具と前記基準部材との間の複数の位置に配置されている、請求項６に記載の筋力補助装置。
8. 前記第１装着具は、前記着用者の肩に掛けられ、
   前記支持部材が、前記肩からの距離が異なる複数の位置に配置されている、請求項６又は７に記載の筋力補助装置。
9. 着用者の体に装着可能な第１装着具及び第２装着具と、
   前記第１装着具および前記第２装着具の相対位置を維持するための力並びに前記第１装着具および前記第２装着具を相対移動させるための力の少なくとも一方を出力する力供給部と、
   前記第１装着具の前記体に対する相対位置に応じて前記力供給部を制御する制御部と、
   前記第１装着具の前記体に対する相対位置に関する情報を取得する検出部と、を備え、
   前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記力供給部を制御し、
   前記検出部は、前記着用者に接触した状態に維持される基準部材と、前記基準部材および前記第１装着具の相対位置に関する情報を取得するセンサと、を有し、
   前記第１装着具は、前記着用者の肩に掛けられ、
   前記センサが、前記肩からの距離が異なる位置に設けられた複数のセンサを含む、筋力補助装置。
10. 前記第１装着具および前記第２装着具は相対回転可能である、請求項８又は９に記載の筋力補助装置。
11. 前記センサは、前記第１装着具及び前記基準部材のいずれか一方に対して固定され、前記第１装着具及び前記基準部材の他方までの距離に関する情報を取得する、請求項４〜１０のいずれか一項に記載の筋力補助装置。

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