JP6913888B2 - 補助システム及び補助装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に補助システム及び補助装置に関し、より詳細には人体の姿勢維持を補助する補助システム及び補助装置に関する。

従来、作業者の姿勢を保持する姿勢保持具（補助装置）がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の姿勢保持具は、本体部と、縦フレーム部と、横フレーム部と、アーム部と、保持機構と、操作部とを備えている。本体部は、作業者の腰部に巻き付けられて取り付けられる。縦フレーム部は、本体部から作業者の背中部に沿って上方に延出される。横フレーム部は、縦フレーム部から作業者の肩部に沿って横方に延出される。アーム部は、横フレーム部の左右軸芯周りに上下に揺動自在に支持されて前方に延出されるもので作業者の上腕部に取り付けられる。保持機構は、アーム部に取り付けられる作業者の上腕部の動作に伴うアーム部の動作を許容する許容状態と、本体部に対してアーム部を所望の位置で保持する保持状態とに切替自在である。操作部は、作業者に操作されることにより保持機構を操作する。

特開２０１４−３３７７９号公報

特許文献１の姿勢保持具（補助装置）は、本体部、縦フレーム部、及び横フレーム部が板金製であり、保持機構が被係合部、係合爪部、ばね等を備える機械的な構造であるため、サイズが大型であり重量が大きい。そのため、特許文献１の姿勢保持部（補助装置）は、作業中断時等によって姿勢維持の補助が不要である場合に、作業者の動きを阻害するおそれがあった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされており、その目的は、姿勢維持の補助が不要である場合に人体の動きの阻害を抑制することができる補助システム及び補助装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る補助システムは、電動工具と、補助装置と、を備える。前記補助装置は、硬軟部と、装着部と、調整部と、通信部と、を備えている。前記硬軟部は、剛性を調整可能である。前記装着部は、前記硬軟部を保持しており、前記硬軟部が人体の関節に沿うように前記人体に取り付け可能である。前記調整部は、前記硬軟部の剛性を調節する。前記通信部は、前記電動工具と通信可能である。前記通信部は、前記電動工具から、前記電動工具がオン状態であるかオフ状態であるかを示す制御信号を受信するように構成される。前記調整部は、前記電動工具がオン状態である場合における前記硬軟部の剛性が、前記電動工具がオフ状態である場合における前記硬軟部の剛性よりも高くなるように、前記硬軟部の剛性を調整する。
本発明の一態様に係る補助装置は、前記補助システムが備える前記補助装置である。

本発明の補助システム及び補助装置では、姿勢維持の補助が不要である場合に人体の動きの阻害を抑制することができるという効果がある。

図１は、本発明の一実施形態に係る補助装置のブロック図である。 図２は、同上の補助装置を装着した作業者が作業を行っている状態を示す外観図である。 図３は、同上の補助装置が作業者に装着された状態を示す外観図である。 図４は、同上の補助装置を装着した作業者が作業を行っていない状態を示す外観図である。 図５は、本発明の一実施形態の第１変形例に係る補助装置のブロック図である。 図６は、同上の補助装置における硬軟部の概略図である。 図７は、同上の補助装置における硬軟部の変形例の概略図である。 図８は、同上の補助装置における硬軟部の別の変形例の概略図である。 図９は、本発明の一実施形態の第２変形例に係る補助装置のブロック図である。 図１０は、本発明の一実施形態の第３変形例に係る補助装置のブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎない。下記の実施形態は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

＜構成＞
図１に本実施形態の補助装置１のブロック図を示す。本実施形態の補助装置１は、人体の姿勢の維持を補助する装置である。具体的には、本実施形態の補助装置１は、人体の手首に装着され手首の姿勢の維持を補助するように構成されている。また、本実施形態の補助装置１は、剛性が調整可能な硬軟部２を備えており、硬軟部２の剛性を調整することにより、姿勢維持を補助する状態と、姿勢維持の補助を解除した状態とに切り替えることができる。

本実施形態では、補助装置１は、可搬型の電動工具８２（図２参照）を用いて作業を行う作業者９の手首９１の姿勢維持を補助するために、作業者９の手首９１に装着される場合を例にして説明する。

本実施形態の補助装置１は、硬軟部２と、調整部３と、装着部４と、操作表示部６と、バッテリ５と、を備えている。

硬軟部２は、複数の粒子２１と、収納部２２と、を有している。

複数の粒子２１は、粒状物質の集合体である。本実施形態では、粒子２１は、例えば粒径が０．３〜３〔ｍｍ〕程度のスチロールビーズで構成されている。なお、粒子２１は、スチロールビーズに限らず、他の物質でもよい。また、複数の粒子２１は、複数種類の粒状物質の集合体であってもよい。

収納部２２は、扁平な袋状に形成されており、収納部２２の容量よりも少ない分量の粒子２１を収納している。収納部２２は、比較的軟らかい材料で構成されており、変形自在であり、かつ、内側の気体の量に応じて体積が変化する。本実施形態では、収納部２２は、例えば厚さが数十〔μｍ〕程度のビニールで構成されている。収納部２２の素材は、ビニールに限らず、他の材料であってもよい。収納部２２は、手首９１の関節における手の甲９３１側を覆うことができるような寸法に形成されている。

硬軟部２は、ジャミング転移により、剛性が調整可能に構成されている。ジャミング転移とは、粒子２１の密度に応じて、粒子２１の集合体が固体のように機能する状態と、粒子２１の集合体が液体のように機能する状態とに変化する現象である。粒子２１の集合体は、密度が比較的小さい場合、液体のように機能し、密度が比較的大きい場合、固体のように機能する。

調整部３は、複数の粒子２１を収納した収納部２２の内側における気体の量を調整することにより、粒子２１の密度を調整する、つまり硬軟部２の剛性を調整するように構成されている。粒子２１の密度とは、収納部２２の体積に対して粒子２１の体積が占める割合である。本実施形態の調整部３は、ポンプ３１と、バルブ３２と、制御部３３と、を有している。

ポンプ３１は、例えばチューブポンプで構成されており、チューブの一端側の開口が収納部２２の通気孔と繋がり、ポンプチューブの他端側の開口が収納部２２の外側の空間と繋がるように配置されている。ポンプ３１は、バッテリ５からの供給電力により排気動作及び給気動作が可能に構成されている。排気動作とは、ポンプ３１のローラが一方向に回転することにより、チューブを介して収納部２２の内側の気体（空気）を収納部２２の外側へ排出する動作である。給気動作とは、ポンプ３１のローラが他方向に回転することにより、チューブを介して収納部２２の内側へ気体（空気）を供給する動作である。

バルブ３２は、収納部２２の内側と外側とを繋ぐ気体の流路を開閉するように構成されている。本実施形態では、バルブ３２は、収納部２２の通気孔とポンプ３１との間における流路に配置されている。バルブ３２は、例えばバタフライバルブ、ボールバルブ等で構成されており、バッテリ５からの供給電力により開状態と閉状態との切替動作が可能である。バルブ３２が開状態である場合、収納部２２の内側とポンプ３１との間で気体が流れることができる。バルブ３２が閉状態である場合、収納部２２の内側とポンプ３１との間での気体の流れが止められる。バルブ３２の種類は、バタフライバルブ、ボールバルブに限らず、他の種類であってもよい。

収納部２２の通気孔には、粒子２１が収納部２２から排出されないように、粒子２１の粒径よりも目が細かいフィルタが設けられている。

制御部３３は、例えばマイクロコンピュータであり、ポンプ３１及びバルブ３２の動作を制御するように構成されている。制御部３３は、ポンプ３１とバルブ３２とが連動して動作するように、ポンプ３１及びバルブ３２を制御する。具体的には、制御部３３は、ポンプ３１が排気動作中又は給気動作中である場合、バルブ３２が開状態となるように、ポンプ３１及びバルブ３２を制御する。制御部３３は、操作表示部６及び通信部７からの信号に基づいて、ポンプ３１及びバルブ３２を制御する。

調整部３は、動作モードとして高剛性モードと低剛性モードとを有している。高剛性モードでは、ポンプ３１が排気動作を行い、低剛性モードでは、ポンプ３１が給気動作を行う。したがって、調整部３が高剛性モードで動作することによって、収納部２２の内側における粒子２１の密度が高くなるので、硬軟部２の剛性が高い状態（高剛性状態）となる。また、調整部３が低剛性モードで動作することによって、収納部２２の内側における粒子２１の密度が低くなるので、硬軟部２の剛性が低い状態（低剛性状態）となる。ここでいう硬軟部２の高剛性状態及び低剛性状態とは、両者の状態を比較した場合における剛性の高低を示している。つまり、硬軟部２の高剛性状態とは、硬軟部２が低剛性状態である場合よりも剛性が高い。言い換えれば、硬軟部２の低剛性状態とは、硬軟部２が高剛性状態である場合よりも剛性が低い。

また、調整部３は、所定時間（例えば数秒程度）の間、高剛性モード又は低剛性モードで動作すると、停止モードとなるように構成されている。調整部３は、停止モードでは、ポンプ３１を停止し、バルブ３２を閉状態とする。これにより、収納部２２の内側における粒子２１の密度が保たれ、硬軟部２の状態（高剛性状態、低剛性状態）が維持される。なお、調整部３は、低剛性モードで動作した後に停止モードに移行する場合、バルブ３２が開状態のままとなるように構成されていてもよい。また、高剛性モードでの動作時間と、低剛性モードでの動作時間は、互いに異なる時間であってもよい。

装着部４は、硬軟部２を保持しており、手首９１に装着可能に構成されている。具体的には、装着部４は、第１装着部４１と、第２装着部４２と、を有しており、手首９１における手の甲９３１側に硬軟部２が沿うように、手首９１に装着可能である。

第１装着部４１は、保持部４１１とバックル４１２（図３参照）とを有するバンドであり、手首９１に対して腕９２側部分に巻き付け可能に構成されている。保持部４１１は、例えばポリウレタン等の樹脂で構成されており、硬軟部２が手首９１に沿うように収納部２２の一端部を保持している。また、保持部４１１には、調整部３、操作表示部６、通信部７、及びバッテリ５が設けられている。なお、調整部３、バッテリ５等は、装着部４とは別体に設けられていてもよい。

第２装着部４２は、保持部４２１と結合ベルト４２２を有しており、手の甲９３１及び手の平９３２にわたって巻き付け可能に構成されている。保持部４２１は、例えばポリウレタン等の樹脂で構成されており、手の甲９３１に沿うような形状に形成されている。保持部４２１は、硬軟部２が手首９１に沿うように収納部２２の他端部を保持している。結合ベルト４２２は、例えば伸縮可能なゴムで構成されている。

つまり、硬軟部２は、手首９１に対して腕９２側に装着される第１装着部４１と、手首９１に対して指先側に装着される第２装着部４２とによって保持されている。これにより、硬軟部２は、手首９１における手の甲９３１側に配置される。

バッテリ５は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池で構成されており、補助装置１に接続可能な充電装置によって充電可能である。

操作表示部６は、タッチパネルで構成されており、文字、図形等を表示可能な液晶ディスプレイと、ポインティングデバイスとを一体に有する。操作表示部６は、液晶ディスプレイが第１装着部４１の保持部４１１から露出するように設けられており、調整部３を動作させるためのアイコンを表示可能である。操作表示部６は、作業者９によって、調整部３を動作させるためのアイコンが選択された場合、調整部３の動作を指示する制御信号を制御部３３に出力するように構成されている。また、操作表示部６には、硬軟部２の状態（高剛性状態、低剛性状態）、バッテリ５の残容量等の各種情報が表示される。操作表示部６は、タッチパネルに限らず、操作部８１２と表示部とが別体に構成されていてもよく、操作部８１２がプッシュスイッチ等で構成されていてもよい。

通信部７は、外部装置８との間で通信可能に構成されている。通信部７は、例えばBluetooth（登録商標）、Wi-Fi（登録商標）等の無線通信規格に対応した通信モジュールで構成されており、外部装置８との間で無線通信を行うように構成されている。本実施形態では、通信部７は、外部装置８としてリモートコントローラ８１、及び電動工具８２と通信可能に構成されている。なお、通信部７は、外部装置８との間で有線通信が可能に構成されていてもよい。

リモートコントローラ８１は、作業者９が携帯可能に構成されており、通信部８１１と、操作部８１２と、を備えている。通信部８１１は、通信モジュールで構成されており、補助装置１の通信部７との間で無線通信が可能に構成されている。操作部８１２は、補助装置１の調整部３を動作させるためのプッシュスイッチを備えている。リモートコントローラ８１は、作業者９によって操作部８１２のプッシュスイッチが押されると、調整部３の動作を指示する制御信号を通信部８１１から送信する。

電動工具８２は、例えば電動ドリル、電動ドライバ等の可搬型工具であり、通信部８２１と、モータ８２２と、トリガスイッチ８２３と、制御部８２４と、バッテリ８２５と、を備えている。通信部８２１は、通信モジュールで構成されており、補助装置１の通信部７との間で無線通信が可能に構成されている。モータ８２２は、バッテリ８２５からの電力供給により回転するように構成され、電動工具８２に取り付けられた例えばドリルビット、ドライバビット等の先端工具８２０（図２参照）を回転させる。トリガスイッチ８２３は、電動工具８２をオン／オフするためのスイッチであり、電動工具８２のグリップに設けられている。制御部８２４は、モータ８２２の回転を制御するように構成されている。

作業者９によってトリガスイッチ８２３が引かれると電動工具８２がオン状態となり、制御部８２４は、モータ８２２を回転させることにより先端工具８２０を回転させる。また、制御部８２４は、トリガスイッチ８２３が引かれると、補助装置１の調整部３が高剛性モードで動作することを指示する制御信号を通信部８２１から送信させる。

作業者９によるトリガスイッチ８２３の引き操作が解除されると電動工具８２がオフ状態となり、制御部８２４は、モータ８２２の回転を停止させることにより先端工具８２０の回転を停止させる。また、制御部８２４は、トリガスイッチ８２３の引き操作が解除されると、補助装置１の調整部３が低剛性モードで動作することを指示する制御信号を通信部８２１から送信させる。

つまり、電動工具８２は、作業者９が電動工具８２を用いた作業中において補助装置１の硬軟部２が高剛性状態となり、作業の中断中において補助装置１の硬軟部２が低剛性状態となるように、制御信号を補助装置１に送信する。

＜動作例＞
次に、本実施形態の補助装置１の動作例を説明する。以下では、補助装置１を手首９１に装着した作業者９が、電動工具８２を用いて作業する際における補助装置１の動作について説明する。

図２は、作業者９が電動工具８２を用いた作業中の状態を示している。作業者９が電動工具８２を用いた作業中は、作業者９により電動工具８２のトリガスイッチ８２３が引かれた状態となる。電動工具８２は、作業者９によってトリガスイッチ８２３が引かれると、補助装置１の調整部３が高剛性モードで動作することを指示する制御信号を補助装置１へ送信する。

補助装置１は、電動工具８２からの制御信号を受信すると、受信した制御信号に含まれる指示内容に応じて調整部３が動作する。ここでは、補助装置１の通信部７が、調整部３が高剛性モードで動作することを指示する制御信号を受信している。したがって、調整部３の制御部３３は、高剛性モードで動作する。制御部３３が高剛性モードで動作することによって、バルブ３２が開状態となり、ポンプ３１が排気動作を行う。これにより、硬軟部２における収納部２２の内側の気体（空気）が排出されるので、粒子２１の密度が高くなり、硬軟部２が高剛性状態となる。制御部３３は、所定時間の間、高剛性モードで動作した後、停止モードに移行する。制御部３３が停止モードになることによって、ポンプ３１が停止し、バルブ３２が閉状態となる。バルブ３２が閉状態になることによって、硬軟部２が高剛性状態のままで維持される。

補助装置１は、硬軟部２が高剛性状態となることによって、作業者９が作業中における手首９１の姿勢維持を補助する。具体的には、補助装置１は、硬軟部２が高剛性状態となることによって、作業を開始したタイミング（電動工具８２がオンしたタイミング）よりも手首９１が手の甲９３１側へ曲がらないように補助する。これにより、作業者９は、電動工具８２からの作用（力）に抗うために手首９１にかかる負荷が軽減される。

また、作業者９が電動工具８２を用いた作業を中断するために、トリガスイッチ８２３の引き操作を解除すると、電動工具８２は、補助装置１の調整部３が低剛性モードで動作することを指示する制御信号を補助装置１へ送信する。これにより、補助装置１における調整 部３の制御部３３は、電動工具８２からの制御信号に含まれる指示内容に基づいて低剛性モードで動作する。制御部３３が低剛性モードで動作することによって、バルブ３２が開状態となり、ポンプ３１が給気動作を行う。これにより、硬軟部２における収納部２２の内側に気体（空気）が給気されるので、粒子２１の密度が低くなり、硬軟部２が低剛性状態となる。制御部３３は、所定時間の間、低剛性モードで動作した後、停止モードに移行する。制御部３３が停止モードになることによって、硬軟部２が低剛性状態のままで維持される。

補助装置１は、硬軟部２が低剛性状態となることによって、手首９１の姿勢維持の補助を解除する。これにより、図４に示すように、作業者９は手首９１を手の甲９３１側へ曲げることができる。つまり、補助装置１は、硬軟部２が軟状態となることによって、電動工具８２を用いた作業の中断時における手首９１の動きの阻害を抑制することができる。

このように、本実施形態の補助装置１は、電動工具８２のオン／オフに連動して硬軟部２の状態が高剛性状態と低剛性状態とに切り替わるように構成されている。したがって、補助装置１は、作業者９が電動工具８２を用いた作業中（電動工具８２の動作中）にのみ手首９１の姿勢維持を補助し、電動工具８２を用いた作業を行っていない場合に作業者９の手首９１の動きの阻害を抑制することができる。

また、本実施形態の補助装置１における調整部３が備えているポンプ３１は、排気動作及び給気動作が可能であるので、気体を素早く給気及び排気することができ、電動工具８２のオン／オフに対する硬軟部２の状態の変化の応答性が向上する。

また、本実施形態の補助装置１は、作業者９による操作表示部６又はリモートコントローラ８１の操作によっても、硬軟部２の状態を切り替えることができ、作業者９が任意のタイミングで硬軟部２を高剛性状態にすることができる。したがって、補助装置１は、電動工具８２を用いた作業とは別の作業（例えば荷物を持ち運ぶ作業等）を行う際にも、作業時における手首９１の負担を軽減することができる。また、補助装置１は、硬軟部２を任意の形状で高剛性状態にすることができるので、作業者９の体格や作業内容に関わらず、作業時における手首９１の負担を軽減することができる。

＜変形例＞
次に、本実施形態の補助装置１の変形例について説明する。

上述した例では、ポンプ３１は、排気動作と給気動作とを可能に構成されていたが、排気動作のみが可能に構成されていてもよい。この場合、制御部３３は、低剛性モードで動作する場合、バルブ３２を開状態とする。これにより、収納部２２が大気開放された状態となり、粒子２１の密度が低くなるので、硬軟部２が低剛性状態となる。ポンプ３１は、排気動作のみを行う構成であるので、給気動作と排気動作との両方を行う場合に比べて構成が簡略化される。

また、硬軟部２において、収納部２２に収納される物質は粒子２１に限らない。図５に、第１変形例の補助装置１Ａのブロック図を示す。図６に、補助装置１Ａにおける硬軟部２Ａの概略構成図を示す。

図５、図６に示すように、本変形例の補助装置１Ａは、硬軟部２Ａの収納部２２に複数のシート体２１０が収納されている。なお、図６は、硬軟部２Ａの概略構成図であり、シート体２１０の数は、図６に示す限りではない。

複数のシート体２１０は、各々が独立しており、硬軟部２Ａの厚さ方向（収納部２２の厚さ方向）に重なるように、収納部２２に収納されている。したがって、シート体２１０は、補助装置１Ａが作業者９に装着されると、作業者９の表面と収納部２２を介して対向する。

シート体２１０は、柔軟性を有しており、曲げることができる。また、シート体２１０は、通気性を有しており、シート体２１０の厚さ方向において通気可能である。本変形例では、シート体２１０は、網状に形成されている。言い換えれば、シート体２１０は、シート状の網（ネット）である。シート体２１０の材料は、例えばポリエチレンである。なお、シート体２１０の材料は、ポリエチレンに限らず、他の材料であってもよい。また、シート体２１０は、網に限らず、複数の貫通孔を有するパンチングシート、多孔質シート等であってもよい。また、シート体２１０は、通気性を有することは必須ではない。また、複数のシート体２１０には、複数種類のシートが含まれていてもよい。また、シート体２１０が収納部２２を兼用するように構成されていてもよい。

調整部３は、複数のシート体２１０を収納した収納部２２の内側における気体の量を調整することにより、硬軟部２Ａの密度を調整する、つまり硬軟部２Ａの剛性を調整するように構成されている。調整部３が高剛性モードで動作してポンプ３１が排気動作を行うと、複数のシート体２１０間の空気も排出される。これにより、シート体２１０同士の摩擦力が大きくなるので、硬軟部２Ａの剛性が高くなる。また、調整部３が低剛性モードで動作してポンプ３１が吸気動作を行うと、複数のシート体２１０間の空気量が増加する。これにより、シート体２１０同士の摩擦力が小さくなるので、硬軟部２Ａの剛性が低くなる。

このように、収納部２２への収納物として複数のシート体２１０を用いることによって、調整部３が高剛性モードで動作した場合にシート体２１０同士が面接触するので摩擦力がより大きくなる。これにより、硬軟部２Ａが高剛性状態であるときの剛性をより向上させることができる。また、収納部２２への収納物がシート体２１０であるので、収納部２２内における収納物（複数のシート体２１０）の偏りを抑制することができる。また、収納部２２の通気孔のフィルタの目詰まりを抑制することができる。あるいは、収納部２２の通気孔のフィルタ自体の省略も可能である。また、シート体２１０は、粒子２１に比べて収納部２２に収納しやすい。したがって、補助装置１Ａの製造が容易となる。

また、本変形例では、シート体２１０は、網状に形成されているので、硬軟部２Ａが高剛性状態であるときに、複数のシート体２１０間の空気がより排出され、網目同士が引っ掛かる。これにより、硬軟部２Ａが高剛性状態であるときの剛性をより向上させることができる。

また、硬軟部２Ａは、図７に示すように、硬軟部２Ａ（シート体２１０）の厚さ方向における界面の数が不均一となるように構成されていてもよい。ここでいう界面とは、シート体２１０同士の境界面である。本変形例では、複数のシート体２１０は、複数の第１シート体２１０Ａと、複数の第２シート体２１０Ｂとを含んでいる。第１シート体２１０Ａのサイズは第２シート体２１０Ｂよりも大きい。複数の第２シート体２１０Ｂは、複数の第１シート体２１０Ａに重ねられている。したがって、硬軟部２Ａは、厚さ方向から見て、複数の第１シート体２１０Ａのみが重なる領域と、複数の第１シート体２１０Ａ及び複数の第２シート体２１０Ｂが重なる領域とがある。複数の第１シート体２１０Ａと複数の第２シート体２１０Ｂが重なる領域は、複数の第１シート体２１０Ａのみが重なる領域よりも厚さ方向における界面の数が多い。これにより、硬軟部２Ａは、高剛性状態であるときに、複数の第１シート体２１０Ａのみが重なる領域よりも、複数の第１シート体２１０Ａ及び複数の第２シート体２１０Ｂが重なる領域の方が剛性が高くなる。つまり、硬軟部２Ａは、剛性を部分的により高めることができる。これにより、硬軟部２Ａにおいて、例えば関節の可動域が大きい箇所などの必要箇所の剛性を部分的に高めることができる。

また、複数の第１シート体２１０Ａと複数の第２シート体２１０Ｂとを重ねた場合であっても、複数のシート体２１０全体の厚さが均一となるように、シート体２１０の厚さが不均一に構成されていてもよい。例えば、第１シート体２１０Ａにおいて、複数の第１シート体２１０Ａのみが重なる部分の厚さを、複数の第１シート体２１０Ａ及び複数の第２シート体２１０Ｂが重なる部分よりも大きくする。これにより、複数のシート体２１０の界面の数を不均一とした状態で、複数のシート体２１０全体の厚さを均一に近づけることができる。

なお、収納部２２に複数の粒子２１を収納した上述の硬軟部２であっても、硬軟部２の厚さ方向における界面の数を不均一となるように構成することができる。ここでいう界面とは、粒子２１同士の境界面である。例えば、硬軟部２を厚さ方向から見て粒子２１の粒径が大きい領域と粒径が小さい領域とに分かれるように、複数の粒子２１を収納部２２に収納することにより、硬軟部２の厚さ方向における界面の数を不均一となるように構成することができる。また、硬軟部２を厚さ方向から見て、厚さ方向における粒子２１の数が多い領域と数が少ない領域とに分かれるように、複数の粒子２１を収納部２２に収納することにより、硬軟部２の厚さ方向における界面の数を不均一となるように構成することができる。

また、シート体２１０は、表面処理が施されていてもよい。ここでいう表面処理は、摩擦係数を向上させる加工（構造）である。表面処理は、例えば、しぼ加工、凹凸加工等の表面粗度を向上させる加工（構造）、あるいはゴム、樹脂等の薄膜の表面コーティング加工である。表面処理によって、複数のシート体２１０同士の摩擦力が大きくなる。これにより、硬軟部２Ａが高剛性状態であるときの剛性をより向上させることができる。シート体２１０に施される表面処理は、シート体２１０の一部であってもよいし、全体であってもよい。

なお、収納部２２に複数の粒子２１を収納した上述の構成において、粒子２１の少なくとも一部に、摩擦係数を向上させる表面処理が施されていてもよい。また、複数の粒子２１のうち、一部の粒子２１に摩擦係数を向上させる表面処理が施されていてもよいし、全ての粒子２１に摩擦係数を向上させる表面処理がほどこされていてもよい。

また、図８に示すように、収納部２２には、複数のシート体２１０と複数の粒子２１との両方が収納されていてもよい。本変形例では、補助装置１Ａが作業者９に装着された際に、複数のシート体２１０に対して複数の粒子２１が作業者９側となるように、複数のシート体２１０及び複数の粒子２１が収納部２２に収納されている。これにより、複数の粒子２１が作業者９側に配置されているので、作業者９の関節の形状に沿いやすくなる。また、複数のシート体２１０により、高剛性状態であるときの剛性の向上を図ることができる。なお、補助装置１Ａが作業者９に装着された際に、複数の粒子２１に対して複数のシート体２１０が作業者９側となるように、複数のシート体２１０及び複数の粒子２１が収納部２２に収納されていてもよい。これにより、例えば、作業者９の手の平に補助装置１Ａを装着して電動工具８２のグリップを握った際に、硬軟部が電動工具８２のグリップに沿いやすくなる。

また、上述した例では、硬軟部２，２Ａは、収納部２２に収納された粒子２１、シート体２１０のジャミング転移により剛性を調整可能に構成されていたが、この構成に限らず、例えば粘性を調整可能な機能性流体２３により剛性を調整可能に構成されていてもよい。図９に第２変形例の補助装置１Ｂのブロック図を示し、図１０に第３変形例の補助装置１Ｃのブロック図を示す。上述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

第２変形例の補助装置１Ｂにおける硬軟部２Ｂは、機能性流体２３として磁性流体２３１（Magneto Rheological Fluid）と、磁性流体２３１を収納する収納部２２と、を有する。磁性流体２３１は、印加される磁界の大きさに応じて粘性が可逆的に変化する性質を有している。具体的には、磁性流体２３１は、印加される磁界が大きくなるにつれて、粘性が高くなる。磁性流体２３１は、スポンジに吸わせた状態で収納部２２に封入されている。

第２変形例の補助装置１Ｂにおける調整部３Ｂは、磁界発生部３４と、磁性体３５と、制御部３３Ｂと、を備えている。磁界発生部３４は、電磁石装置で構成されており、バッテリ５からの供給電力により、磁界を発生可能に構成されている。磁性体３５は、例えば鉄等で構成されている。制御部３３Ｂは、磁界発生部３４の動作を制御するように構成されている。磁界発生部３４は、装着部４における第１装着部４１に設けられ、磁性体３５は、装着部４における第２装着部４２に設けられている。つまり、磁界発生部３４と磁性体３５との間に硬軟部２Ｂが配置されている。したがって、磁界発生部３４が磁界を発生させることにより、硬軟部２Ｂにおける収納部２２の内側に磁界が効率よく印加されることとなる。

制御部３３Ｂは、高剛性モードで動作する場合、磁界発生部３４を動作させ、収納部２２の内側に磁界を発生させる。これにより、硬軟部２Ｂは、磁性流体２３１の粘性が高くなり高剛性状態となる。また、制御部３３Ｂは、低剛性モードで動作する場合、磁界発生部３４を停止させる。これにより、硬軟部２Ｂは、磁性流体２３１の粘性が低くなり低剛性状態となる。磁性流体２３１は、印加される磁界の大きさの変化に対する粘性の変化の応答性が比較的高いので、硬軟部２Ｂの高剛性状態と低剛性状態との切り替えの応答性の向上を図ることができる。

また、硬軟部２Ｂは、磁性流体２３１自体の粘性変化により剛性を調整可能であるので、ジャミング転移によって剛性が調整可能な複数の粒子２１、複数のシート体２１０に比べて磁性流体２３１の体積が小さくてもよい。これにより、磁性流体２３１を収納する収納部２２の薄型化によって、補助装置１Ｂの小型化を図ることができる。

第３変形例の補助装置１Ｃにおける硬軟部２Ｃは、機能性流体２３として電気粘性流体２３２（Electro Rheological Fluid）と、電気粘性流体２３２を収納する収納部２２と、を有する。電気粘性流体２３２は、印加される電界の大きさに応じて粘性が可逆的に変化する性質を有している。具体的には、電気粘性流体２３２は、印加される電界が大きくなるにつれて、粘性が高くなる性質を有している。電気粘性流体２３２は、スポンジに吸わせた状態で収納部２２に封入されている。

第３変形例の補助装置１Ｃにおける調整部３Ｃは、電界発生部３６と、制御部３３Ｃと、を備えている。電界発生部３６は、一対の電極を有しており、バッテリ５からの供給電力により一対の電極間に電圧を印加可能に構成されている。一対の電極は、例えば一対のフィルム電極であり、収納部２２を間に挟むように配置されている。電界発生部３６は、一対の電極間に電圧を印加することにより、硬軟部２Ｃにおける収納部２２の内側に電界を発生する。

制御部３３Ｃは、高剛性モードで動作する場合、電界発生部３６を動作させ、収納部２２の内側に電界を発生させる。これにより、硬軟部２Ｃは、電気粘性流体２３２の粘性が高くなり高剛性状態となる。また、制御部３３Ｃは、低剛性モードで動作する場合、電界発生部３６を停止させる。これにより、硬軟部２Ｃは、電気粘性流体２３２の粘性が低くなり低剛性状態となる。電気粘性流体２３２は、印加される電界の大きさの変化に対する粘性の変化の応答性が比較的高いので、硬軟部２Ｃの高剛性状態と低剛性状態との切り替えの応答性の向上を図ることができる。

また、硬軟部２Ｃは、電気粘性流体２３２自体の粘性変化により剛性を調整可能であるので、ジャミング転移によって剛性が調整可能な複数の粒子２１、複数のシート体２１０に比べて電気粘性流体２３２の体積が小さくてもよい。これにより、電気粘性流体２３２を収納する収納部２２の薄型化によって、補助装置１Ｃの小型化を図ることができる。

また、上述した例では、補助装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、手首９１に装着されるように構成されているが、手首９１以外の関節（例えば、肘、肩、腰、膝、足首等）に装着されるように構成されていてもよい。

また、上述した例では、補助装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、電動工具８２を用いた作業を行う作業者９に装着される場合を例に説明したが、他の作業を行う作業者に装着されてもよい。例えば、補助装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、老人の介護者、荷物の運搬者等の腕、腰等の負担を軽減するために、腰、肘、手首等に装着されてもよい。また、補助装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、手術を行う執刀医の中腰状態の姿勢維持を補助するために腰、膝等に装着されてもよい。また、補助装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、装着対象は作業者に限らず、例えば腰、膝に痛みがある人の腰、膝に装着されてもよい。

＜まとめ＞
上述したように、第１態様に係る補助装置（１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）は、硬軟部（２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）と、装着部（４）と、を備えている。硬軟部（２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）は、剛性を調整可能である。装着部（４）は、硬軟部（２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）を保持しており、硬軟部（２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）が人体（９）の関節（９１）に沿うように人体（９）に取り付け可能である。

上記構成により、硬軟部（２，２Ａ，２Ｂ）の剛性が調整されることにより、人体における関節（９１）部位の姿勢維持を補助した状態と、姿勢維持の補助を解除した状態とを容易に切り換えることができる。姿勢維持の補助を解除した状態では、硬軟部（２，２Ａ，２Ｂ）の剛性が低い状態であるので、関節（９１）の曲げ伸ばしが可能となる。したがって、補助装置（１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）は、姿勢維持の補助が不要である場合に人体の動きの阻害を抑止することができる。

第２態様に係る補助装置（１Ａ）では、第１態様において、硬軟部（２Ａ）は、重ねられた複数のシート体（２１０）と、複数のシート体（２１０）を収納する袋状の収納部（２２）と、を有する。

上記構成により、補助装置（１Ａ）の軽量化を図ることができる。

第３態様に係る補助装置（１Ａ）では、第２態様において、シート体（２１０）の少なくとも一部には、摩擦係数を向上させる表面処理が施されている。

上記構成により、硬軟部（２Ａ）が高剛性状態であるときの剛性の向上を図ることができる。

第４態様に係る補助装置（１Ａ）では、第２又は第３態様において、硬軟部（２Ａ）は、収納部（２２）に収納された複数の粒子（２１）を更に有する。

上記構成により、人体の関節（９１）に沿わせやすくなる。

第５態様に係る補助装置（１）では、第１態様において、硬軟部（２）は、複数の粒子（２１）と、複数の粒子（２１）を収納する袋状の収納部（２２）と、を有する。

上記構成により、補助装置（１）の軽量化を図ることができる。

第６態様に係る補助装置（１，１Ａ）では、第４又は第５態様において、複数の粒子（２１）は、摩擦係数を向上させる表面処理が少なくとも一部に施されている。

上記構成により、硬軟部（２，２Ａ）が高剛性状態であるときの剛性の向上を図ることができる。

第７態様に係る補助装置（１，１Ａ）では、第２〜第６態様のいずれかにおいて、硬軟部（２，２Ａ）は、硬軟部（２，２Ａ）の厚さ方向における界面の数が不均一である。

上記構成により、硬軟部（２，２Ａ）が高剛性状態であるときの剛性を部分的に向上させることができる。

第８態様に係る補助装置（１，１Ａ）は、第２〜第７態様のいずれかにおいて、収納部（２２）内側における気体の量を調整することにより、硬軟部（２，２Ａ）の剛性を調整する調整部（３）を更に備える。

上記構成により、硬軟部（２，２Ａ）の剛性を容易に調整することができる。

第９態様に係る補助装置（１，１Ａ）では、第８態様において、調整部（３）は、ポンプ（３１）と、バルブ（３２）と、を有する。ポンプ（３１）は、収納部（２２）の内側の気体を排出する排気動作が可能である。バルブ（３２）は、収納部（２２）の内側と外側とを繋ぐ流路を開閉可能である。

上記構成により、収納部（２２）の内側における気体の量を調整することで、硬軟部（２）の剛性を容易に調整することができる。

第１０態様に係る補助装置（１，１Ａ）では、第９態様において、ポンプ（３１）は、収納部（２２）の内側に気体を供給する給気動作が更に可能である。

上記構成により、収納部（２２）を大気開放する場合に比べて粒子（２１）又はシート体（２１０）の密度を早く低減できるので、硬軟部（２）の剛性調整の応答性を向上させることができる。

第１１態様に係る補助装置（１Ｂ，１Ｃ）では、第１態様において、硬軟部（２Ｂ，２Ｃ）は、粘性を調整可能な機能性流体（２３，２３１，２３２）と、機能性流体（２３，２３１，２３２）を収納する袋状の収納部（２２）と、を有する。調整部（３Ｂ，３Ｃ）は、機能性流体（２３，２３１，２３２）の粘性を調整することにより、硬軟部（２Ｂ，２Ｃ）の剛性を調整する。

上記構成により、収納部（２２）にジャミング転移現象を利用する収納物を収納する場合に比べて、機能性流体（２３，２３１，２３２）を収納する収納部（２２）を薄型化することができ、補助装置（１Ｂ，１Ｃ）の小型化を図ることができる。

第１２態様に係る補助装置（１Ｂ）では、第１１態様において、機能性流体（２３）は、磁性流体（２３１）である。調整部（３Ｂ）は、収納部（２２）の内側に磁界を発生させる磁界発生部（３４）を有する。調整部（３Ｂ）は、磁界発生部（３４）が発生させる磁界の大きさを調整することにより、硬軟部（２Ｂ）の剛性を調整する。

上記構成により、硬軟部（２Ｂ）の剛性調整の応答性を向上させることができる。

第１３態様に係る補助装置（１Ｃ）では、第１１態様において、機能性流体（２３）は、電気粘性流体（２３２）である。調整部（３Ｃ）は、収納部（２２）の内側に電界を発生させる電界発生部（３６）を有する。調整部（３Ｃ）は、電界発生部（３６）が発生させる電界の大きさを調整することにより、硬軟部（２Ｃ）の剛性を調整する。

上記構成により、硬軟部（２Ｃ）の剛性調整の応答性を向上させることができる。

第１４態様に係る補助装置（１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）では、第８〜第１３態様において、外部装置（８，８１，８２）と通信可能な通信部（７）を更に有する。調整部（３，３Ｂ，３Ｃ）は、通信部（７）が受信した外部装置（８，８１，８２）からの制御信号に基づいて、硬軟部（２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）の剛性を調整する。

上記構成により、補助装置（１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）自体を操作することなく、硬軟部（２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）の剛性を調整することができ、ユーザの利便性の向上を図ることができる。

第１５態様に係る補助装置（１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）では、第１４態様において、通信部（７）は、外部装置（８）である電動工具（８２）から、電動工具（８２）がオン状態であるかオフ状態であるかを示す制御信号を受信するように構成されている。調整部（３，３Ｂ，３Ｃ）は、電動工具（８２）がオン状態である場合における硬軟部（２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）の剛性が、電動工具（８２）のオフ状態である場合における硬軟部（２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）の剛性よりも硬くなるように、硬軟部（２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）の剛性を調整する。

上記構成により、電動工具（８２）のオン／オフに連動して硬軟部（２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）の剛性を調整することができるので、ユーザの利便性の向上を図ることができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 補助装置
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 硬軟部
２１ 粒子
２１０ シート体
２２ 収納部
２３ 機能性流体
２３１ 磁性流体
２３２ 電気粘性流体
３，３Ｂ，３Ｃ 調整部
３１ ポンプ
３２ バルブ
３４ 磁界発生部
３６ 電界発生部
４ 装着部
７ 通信部
８ 外部装置
８２ 電動工具
９ 作業者（人体）
９１ 手首（関節）

Claims (14)

1. 電動工具と、
   補助装置と、を備え、
   前記補助装置は、
   剛性を調整可能な硬軟部と、
   前記硬軟部を保持しており、前記硬軟部が人体の関節に沿うように前記人体に取り付け可能な装着部と、
   前記硬軟部の剛性を調整する調整部と、
   前記電動工具と通信可能な通信部と、を備え、
   前記通信部は、前記電動工具から、前記電動工具がオン状態であるかオフ状態であるかを示す制御信号を受信するように構成され、
   前記調整部は、前記電動工具がオン状態である場合における前記硬軟部の剛性が、前記電動工具がオフ状態である場合における前記硬軟部の剛性よりも高くなるように、前記硬軟部の剛性を調整する
   ことを特徴とする補助システム。
2. 前記硬軟部は、重ねられた複数のシート体と、前記複数のシート体を収納する袋状の収納部と、を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の補助システム。
3. 前記シート体の少なくとも一部には、摩擦係数を向上させる表面処理が施されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の補助システム。
4. 前記硬軟部は、前記収納部に収納された複数の粒子を更に有する
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の補助システム。
5. 前記硬軟部は、複数の粒子と、前記複数の粒子を収納する袋状の収納部と、を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の補助システム。
6. 前記複数の粒子は、摩擦係数を向上させる表面処理が少なくとも一部に施されている
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の補助システム。
7. 前記硬軟部は、前記硬軟部の厚さ方向における界面の数が不均一である
   ことを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の補助システム。
8. 前記調整部は、前記収納部の内側における気体の量を調整することにより、前記硬軟部の剛性を調整する
   ことを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の補助システム。
9. 前記調整部は、
   前記収納部の内側の気体を排出する排気動作が可能なポンプと、
   前記収納部の内側と外側とを繋ぐ気体の流路を開閉可能なバルブと、を有する
   ことを特徴とする請求項８に記載の補助システム。
10. 前記ポンプは、前記収納部の内側に気体を供給する給気動作が更に可能である
    ことを特徴とする請求項９に記載の補助システム。
11. 前記硬軟部は、粘性を調整可能な機能性流体と、前記機能性流体を収納する袋状の収納部と、を有し、
    前記調整部は、前記機能性流体の粘性を調整することにより、前記硬軟部の剛性を調整する
    ことを特徴とする請求項１に記載の補助システム。
12. 前記機能性流体は、磁性流体であり、
    前記調整部は、前記収納部の内側に磁界を発生させる磁界発生部を有しており、
    前記調整部は、前記磁界発生部が発生させる前記磁界の大きさを調整することにより、前記硬軟部の剛性を調整する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の補助システム。
13. 前記機能性流体は、電気粘性流体であり、
    前記調整部は、前記収納部の内側に電界を発生させる電界発生部を有しており、
    前記調整部は、前記電界発生部が発生させる前記電界の大きさを調整することにより、前記硬軟部の剛性を調整する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の補助システム。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の補助システムが備える補助装置。

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