WO2023017653A1

WO2023017653A1 - 保護装置及び保護装置の駆動方法

Info

Publication number: WO2023017653A1
Application number: PCT/JP2022/015800
Authority: WO
Inventors: エリックアリワルガ; 健二福本; 征幸山▲崎▼
Original assignee: Daicel Corp
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2021-08-11
Filing date: 2022-03-30
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2024-02-11
Also published as: JP2023025849A

Abstract

保護装置が、ユーザの状態、又は前記ユーザの周囲の状態を示す状態情報を検出するセンサと、前記ユーザの身体に装着される装着体と、前記装着体の少なくとも一部を移動させることにより前記身体の姿勢を変更させる稼働部と、前記稼働部を制御する制御部と、を備え、前記制御部が、前記センサから前記状態情報を取得することと、前記状態情報に基づいて、回避すべき事態が発生したか否かを判定することと、前記回避すべき事態が発生したと判定した場合に、前記稼働部を駆動させて前記装着体の少なくとも一部を移動させることを実行する。これにより、前記保護装置は、ユーザにとって不慮の事態から当該ユーザの身体を保護することができる。

Description

保護装置及び保護装置の駆動方法

　本発明は、保護装置及び保護装置の駆動方法に関する。

　特許文献１には、アクチュエータによって伸長または短縮される伝達要素を介して能動的に補助される肢に結合されたアクチュエータを含むウェアラブル能動補助装置が開示されている。

国際公開第２０２０／０４９１６４号

　特許文献１の装置は、怪我や病気によって四肢の動きが損なわれている患者に装着され、当該四肢の動きに合わせて、その動きを補助するものである。このため例えば、患者の死角から接近する障害物を避けるなど、患者の意図しない動きが行えるものではなかった。

　本開示の技術は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザにとって不慮の事態から当該ユーザの身体を保護する技術を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本開示の保護装置は、
　ユーザの状態、又は前記ユーザの周囲の状態を示す状態情報を検出するセンサと、
　前記ユーザの身体に装着される装着体と、
　前記装着体の少なくとも一部を移動させることにより前記身体の姿勢を変更させる稼働部と、
　前記稼働部を制御する制御部と、
を備え、
　前記制御部が、
　前記センサから前記状態情報を取得することと、
　前記状態情報に基づいて、回避すべき事態が発生したか否かを判定することと、
　前記回避すべき事態が発生したと判定した場合に、前記稼働部を駆動させて前記装着体の少なくとも一部を移動させることと、
を実行する。

　前記保護装置は、前記稼働部が、前記装着体における所定の被移動箇所に取り付けられ、前記被移動箇所を初期位置から所定距離離れた位置へ移動させてもよい。

　前記保護装置は、前記稼働部が、前記装着体における所定の被移動箇所に取り付けられ、前記被移動箇所を初期位置から移動限界位置までの間で複数段階の位置へ移動させることが可能であり、
前記制御部が、前記状態情報に基づいて前記稼働部による移動の段階を選択し、選択した段階を示す制御信号を前記稼働部へ送信し、
　前記稼働部が、前記制御部から受信した制御信号が示す段階の位置へ前記被移動箇所を移動させても良い。

　前記保護装置は、前記装着体における複数の被移動箇所にそれぞれ前記稼働部が取り付けられ、
　前記制御部が、前記状態情報に基づいて、前記複数の被移動箇所に取り付けられた前記稼働部のうち、稼働させる前記稼働部を選択し、選択した前記稼働部に対して制御信号を送信してもよい。

　前記保護装置は、前記稼働部が、一方向に伸縮可能な伸縮構造体と、前記伸縮構造体を伸縮させる駆動源とを備え、前記装着体の前記被移動箇所と、当該被移動箇所から移動方向へ離間した位置に固設された固設部との間に、少なくとも前記伸縮構造体が接続され、前記駆動源によって前記伸縮構造体を縮めることにより前記被移動箇所を前記固設部側へ移動させてもよい。

　前記保護装置は、前記伸縮構造体がワイヤーであり、前記駆動源が前記ワイヤーを巻きとるリールであって、前記リールが前記ワイヤーを巻きとることで、前記リールから前記ワイヤー先端までの距離を縮めてもよい。

　前記保護装置は、前記伸縮構造体が、伸縮方向に延在する中空部を有し、当該中空部を画する周壁が蛇腹状の弾性体で構成され、
　前記駆動源が、ポンプであり、前記中空部内へ空気を供給して蛇腹状の前記周壁を伸ばすことで前記伸縮構造体を伸長させる、又は前記中空部内から空気を排出して蛇腹状の前記周壁を縮ませることで前記伸縮構造体を短縮させてもよい。

　前記保護装置は、前記伸縮構造体が、伸縮方向に延在する中空部を有し、前記中空部を画する周壁が、中空部内の気圧と中空部外の気圧とが等しい場合に前記伸縮方向において伸長した状態をとる筒状の弾性体であり、
　前記駆動源が、ポンプであって、前記中空部内へ空気を供給して前記中空部内を陽圧とし、前記周壁を外側へ湾曲させることで、前記伸縮構造体を前記伸縮方向において短縮させてもよい。

　前記保護装置は、前記稼働部が、前記装着体の前記被移動箇所に一端部が接続されたビーム部と、前記ビーム部の他端部に接続された駆動部とを備え、前記駆動部が前記ビーム部の前記他端部付近を中心に前記ビーム部を回転させることで、前記被移動箇所を移動させてもよい。

　前記保護装置は、前記稼働部が、前記被移動箇所から移動方向へ離間した位置に配置された電磁石と、
前記装着体の前記被移動箇所に配置され、前記電磁石によって吸引される吸引部材とを備え、前記電磁石が電力の供給を受けて磁力を発生させて前記吸引部材を引き寄せることで前記被移動箇所を移動させてもよい。

　上記課題を解決するために、本開示係る保護装置の駆動方法は、
　センサによって、ユーザの状態、又は前記ユーザの周囲の状態を示す状態情報を検出するステップと、
　前記センサから前記状態情報を制御部が取得するステップと、
　前記状態情報に基づいて、回避すべき事態が発生したか否かを前記制御部が判定するステップと、
　前記回避すべき事態が発生したと前記制御部が判定した場合に、前記ユーザが装着する装着体に取り付けられた稼働部を駆動させて前記装着体の少なくとも一部を移動させるステップと、
を含む。

　前記保護装置の駆動方法において、前記装着体の少なくとも一部を移動させるステップでは、前記装着体の所定の被移動箇所に取り付けられた前記稼働部により、前記被移動箇所を初期位置から所定距離離れた位置へ移動させるステップを含んでもよい。

　前記保護装置の駆動方法において、前記被移動箇所を初期位置から移動限界位置までの間で複数設定された移動の段階から、前記制御部により、前記状態情報に基づいて前記稼働部による移動の段階を選択し、選択した段階を示す制御信号を前記稼働部へ送信するステップと、
　前記稼働部により、前記制御部から受信した制御信号が示す段階の位置へ前記被移動箇所を移動させるステップ
を含んでもよい。

　前記保護装置の駆動方法において、前記制御部によって、前記装着体における複数の被移動箇所にそれぞれ取り付けられた稼働部のうち前記状態情報に基づいて稼働させる前記稼働部を選択し、選択した前記稼働部に対して制御信号を送信するステップ
を含んでもよい。

　本開示によれば、ユーザにとって不慮の事態から当該ユーザの身体を保護する技術を提供できる。

実施形態に係る保護装置の正面図である。実施形態に係る保護装置の背面図である。実施形態に係る保護装置の側面図である。制御部の構成を示す図である。保護装置の制御部が実行する処理手順を示す図である。ユーザに装着された保護装置が作動する前の状態を示す図である。ユーザに装着された保護装置が作動した後の状態を示す図である。保護装置の作動によりユーザの上体を前側に倒すように姿勢を変更させた状態を示す図である。変形例１に係る保護装置の構成を示す図である。右前及び右後ろの稼働部を短縮させ、ユーザの上体を右手側へ傾斜させた例を示している。変形例２に係る保護装置の構成を示す図である。右前及び右後ろの稼働部を短縮させ、ユーザの上体を右手側へ傾斜させた例を示している。変形例３に係る保護装置の構成を示す図である。変形例３に係る保護装置を作動させた状態を示す図である。変形例４に係る保護装置の構成を示す図である。変形例４に係る保護装置を作動させた状態を示す図である。変形例５に係る保護装置の構成を示す図である。変形例５に係る電磁石ユニットの配置を示す図である。変形例５に係る保護装置を作動させた状態を示す図である。変形例６に係る保護装置の構成を示す図である。変形例６に係る保護装置を作動させた状態を示す図である。変形例７に係る保護装置の構成を示す図である。変形例７に係る保護装置を作動させた状態を示す図である。

　以下に、図面を参照して本開示の実施形態に係る保護装置について説明する。なお、実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は、一例であって、本開示の主旨から逸脱しない範囲内で、適宜、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。本開示は、実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

　＜第一実施形態＞
　図１は、本実施形態に係る保護装置１の正面図、図２は、本実施形態に係る保護装置１の背面図、図３は、本実施形態に係る保護装置１の側面図である。図１～図３では、上下方向をＹ方向、左右方向をＸ方向、前後方向をＺ方向として示す。なお、以下の説明において、左右は、主にユーザから見た場合の左右を示す。これらの方向は、説明の便宜のため一例として示すものであり、保護装置１の構成をこれに限定するものではない。以降の図面についても同様である。

　保護装置１は、装着体１０と、稼働部２０と、制御部３０と、センサ４０とを備えている。本実施形態の装着体１０は、ユーザの上半身に装着されるジャケット型である。なお、装着体１０は、ジャケット型に限定されるものではなく、ユーザの下半身や、腕、足、頭部など、他の部位に個別に装着されるものであってもよい。

　装着体１０は、ユーザの胸部及び腹部などを覆う胴部１１と、腕を覆う袖部１２とを有している。胴部１１は、布や合成樹脂のシートが筒状に成形され、その上側開口における左右の一部が前後に縫い合わされて肩部１１１が形成されている。胴部１１の上端において、左右の肩部１１１の間には、上下に貫通したネックホール１１２が設けられている。また、胴部１１の左右側面において、肩部１１１の直下には、ユーザの腕を通すためのアームホール１１３が設けられている。袖部１２は、胴部１１と同様の素材で筒状に成形され、肩側（上側）の開口がアームホール１１３と連通するように、袖部１２の一端が胴部１１の肩口に縫い付けられている。なお、袖部１２は、省略されてもよい。装着体１０は、ユーザが下端の開口１１７から、頭部、腕、及び胸部を入れ、左右の腕を夫々左右のアームホール１１３から袖部１２内に通すと共に、ネックホール１１２から頭部を出し、胴部１１がユーザの胸部から腰付近を覆うように装着される。

　本実施形態の装着体１０では、左右の肩部１１１付近における前側及び後側を被移動箇所１１４とし、この位置に稼働部２０の一端を接続するための接続部１１５が設けられている。また、各被移動箇所１１４から移動方向（Ｙ方向）に離間した位置、本例では装着体１０の下端付近を固設部１１６とし、稼働部２０の他端を接続している。固設部１１６は、ユーザが装着体１０を装着した場合にウェストの付近に位置し、装着体１０がユーザの身体にフィットすることで、固設部１１６の位置が保たれる。また、固設部１１６や装着体１０の下端がユーザのズボンやベルトに連結されることで、固設部１１６の位置が保たれるように構成されてもよい。

　稼働部２０は、例えば一方向に伸縮可能な伸縮構造体と、この伸縮構造体を伸縮させる駆動源とを備えている。本実施形態では、伸縮構造体としてワイヤー２１を備え、駆動源としてワイヤー２１を巻きとる電動のリール２２とを備えている。ワイヤー２１の先端には例えばフックやカラビナなどの接続部２１０が設けられ、このフックやカラビナを装着体側の接続部１１５であるリング等にかけることで、ワイヤー２１の先端が装着体１０の被移動箇所１１４に接続される。リール２２は、装着体１０の下端付近における固設部１１６に設けられ、制御部３０によって、その回転が制御される。リール２２が、ワイヤー２１を巻き取ることで、リール２２からワイヤー２１先端までの距離を短縮させる。また、リール２２が、ワイヤー２１を繰り出すことで、リール２２からワイヤー２１先端までの距離を伸長させる。つまり本実施形態では稼働部の一部を構成する伸縮構造体として、リール２２の巻取りによってワイヤー２１の長さが接続部１１５と固設部１１６間で変わる例を示している。図１及び図２に示すように、稼働部２０は、装着体１０の前側左右と後側左右の４カ所に設けられており、これらを総括して説明する場合には、符号２０を用い、これらを区別して説明する場合、左前の稼働部に符号２ＦＬ、右前の稼働部に符号２ＦＲ、左後の稼働部に符号２ＢＬ、右後の稼働部に符号２ＢＲを用いて説明する。

　センサ４０は、ユーザの状態又はユーザの周囲の状態を検出する手段であり、例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ（角速度センサ）、測位装置、カメラ、レーダ、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）、三次元スキャナなどの感知手段を含むものである。センサ４０は、ユーザが転倒した場合や、ユーザが他の物体と衝突した場合など、ユーザの状態変化を検出するものや、ユーザが衝撃を受けることを予測するものであってもよい。さらにセンサ４０は、ユーザ自身が装着しているものだけでなく、ユーザの周囲に存在するセンサ類から無線通信によって制御部３０に信号を送るものであってもよい。また、センサ４０は、ユーザに接近し、ユーザに衝突しそうな物体や、衝突した物体など、ユーザの周囲に存在する物体の状態変化を検出するものであってもよい。測位装置としては、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）等の衛星測位システムが挙げられる。レーダ及びＬＩＤＡＲは、保護装置１（ユーザ）の周囲に存在する物体との距離や、当該物体の移動速度を求める。

　本実施形態では、保護装置１の加速度、即ち保護装置１を装着したユーザの加速度を検出する加速度センサ４１を制御部内に有している。加速度センサ４１は、所定の軸（例えばＸＹＺ方向の三軸）における速度の変化率と、その方向を各軸の加速度として検出する。加速度センサ４１は、これらの軸における角速度を検出するセンサを兼ねた所謂六軸センサであってもよい。また、装着体１０の肩部１１１上には、カメラ４２が第二のセンサとして備えられ、ユーザの前方を撮影して、その撮影画像をユーザの周囲の状態を示す情報として制御部３０へ入力する。なお、カメラ４２は、所定の距離（基線長）を隔てて配置した一対の撮像ユニットで同一の被写体（物体）を撮影し、その視差から被写体までの距離等を検出できるステレオカメラであってもよい。また、カメラ４２は、ユーザの前方に加え、後方を撮影して、その撮影画像をユーザの周囲の状態を示す情報として制御部３０へ出力するものが更に設けられてもよい。このように前後に配置されたカメラ４２は、例えば夫々が１９０度以上の画角で撮影を行うことで、ユーザを中心とした全周囲を撮影する。また、加速度センサ４１、カメラ４２以外のセンサを更に備えてもよい。

　制御部３０は、センサ４０による検出結果を取得し、検出結果が所定条件を満たした場合に稼働部２０を制御して、装着体１０の被移動部を移動させることにより、ユーザの姿勢を変更させる。図４は、制御部３０の構成を示す図である。制御部３０は、プロセッサ３１、記憶部３２、及び入出力部３３を備える。プロセッサ３１は、制御部３０における各種の演算処理を統括的に実行する。プロセッサ３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、又はＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などの演算処理手段である。

　記憶部３２は、例えば、主記憶部３２１と、補助記憶部３２２を備える。主記憶部３２１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）などの主記憶部を備え、例えプロセッサ３１で演算処理する情報が展開される。なお、主記憶部３２１は、プロセッサ３１と一体に形成されてもよい。

　補助記憶部３２２は、ＲＡＭ等の揮発性メモリ、ＲＯＭ等の不揮発性メモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ、Hard Disk Drive）、又はリムーバブルメディアなどの記憶媒体から構成される。なお、リムーバブルメディアは、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、または、メモリカード等、外部から装着可能で、かつコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

　補助記憶部３２２には、保護装置１の動作を実行するための、オペレーティングシステム（Operating System：ＯＳ）、各種プログラム、各種テーブル、各種データベース、ユーザデータなどが記憶可能である。

　入出力部３３は、例えば、センサ４０からの情報（検出結果等）の入力、及びセンサ４０や他の装置への情報（制御信号等）の出力を行うインターフェイスである。また、入出力部３３は、他の装置からの情報の入力（受信）、及び他の装置への情報の出力（送信）を行う通信モジュールであってもよい。更に、入出力部３３は、操作ボタンやタッチパネルなどユーザによる操作情報の入力、及びディスプレイやスピーカ、バイブレータなどによるユーザへの出力（表示や音出力、振動等）を行うユーザインターフェイスであってもよい。

　≪保護動作≫
　図５は、制御部３０が実行する保護装置１の実行方法を示す図である。保護装置１は、電源がＯＮとなっている期間、或いは起動の指示を受けた場合に、図５の処理を繰り返し実行する。

　ステップＳ１０にて、制御部３０は、センサ４０からユーザの状態及び周囲の状態を示す状態情報を取得する。例えば、制御部３０は、加速度センサ４１から、ユーザの加速度を取得すると共に、カメラ４２から周囲の撮影画像を検出する。

　ステップＳ２０にて、制御部３０は、ステップＳ１０で取得したセンサ４０の検出結果に基づいて、ユーザの状態及びユーザの周囲の状態を解析する。例えば、制御部３０は、加速度センサ４１で検出した各軸の加速度に基づいて、ユーザの移動方向、移動速度、単位時間当たりの加速度の変化率（躍度）、及び重力方向に対する傾き等、ユーザの状態を示す情報を求める。また、制御部３０は、カメラ４２で撮影した撮影画像を画像処理することにより、ユーザの周囲に存在する物体を抽出し、その物体の位置や移動方向、移動速度等を周囲の情報として求める。更に、制御部３０は、カメラ４２で撮影した撮影画像に基づき、ユーザが歩いている、座っている、走っている、自転車に乗っている、停止している等、ユーザの動作を検出してもよい。なお、撮影画像から、物体の位置や速度、移動方向等を求める手法は、公知の技術を用いることができるので、詳細な説明を省略する。また、物体の位置や速度、移動方向は、カメラ４２に限らず、レーダ、ＬＩＤＡＲ、三次元スキャナ、又はこれらの組み合わせによって取得されるものであってもよい。

　ステップＳ３０にて、制御部３０は、ステップＳ２０で求めたユーザの状態及び周囲の状態を示す情報が、所定条件を満たすか否かによって、保護装置１を作動させるか否かを判定する。例えば、ユーザが何かに衝突したり、車両等に衝突されたりして衝撃を受けた場合、この衝撃が加速度の急激な変化として検出されるので、制御部３０は、ステップＳ２０で求めた躍度が所定の閾値を超えた場合、ユーザが衝撃を受けたものとして、保護装置１を作動させると判定（肯定判定）する。また、ユーザが転倒すると、ユーザの頭部（保護装置１）が自由落下に近い加速度で落ちるので、制御部３０は、所定の閾値を超えた加速度で下方向へ移動したことがステップＳ２０で求められた場合、転倒した、即ち頭部に衝撃を受ける可能性があるものとして肯定判定する。更に、制御部３０は、ステップＳ２０で求めた物体の位置や移動方向、移動速度等に基づいて、所定時間後のユーザの位置と周囲の物体位置が一致する、即ち当該物体がユーザに衝突する可能性が高い場合（つまりユーザが衝撃を受ける前）に、肯定判定する。なお、これらの条件や閾値は、ユーザの操作によって設定可能であってもよい。または、車両等がユーザに向かって移動している場合に、車輌の速度や加速度、および走行方向等を加味して、衝突が不可避であると予想できる場合に、肯定判定してもよい。

　ステップＳ３０で肯定判定した場合、制御部３０は、ステップＳ４０へ移行し、装着体１０における複数の被移動箇所１１４にそれぞれ取り付けられた稼働部２０（２ＦＬ，２ＦＲ，２ＢＬ，２ＢＲ）のうち稼働させる稼働部２０をステップＳ３０の判定結果に基づいて選択する。例えば、ユーザの左手側から衝撃を受けると判定した場合、これと反対側の右手側へユーザの姿勢を傾斜させるように、稼働部２ＦＲ，２ＢＲを選択する。また、ユーザが車両に乗車しており、車両の衝突が予測され、且つユーザが前方のエアバック装置に近づきすぎている場合に、ユーザを後傾させるように、稼働部２ＢＬ，２ＢＲを選択する。

　ステップＳ５０にて、制御部３０は、ステップＳ３０の判定結果に基づいて、被移動箇所を移動させる場合の移動の段階を選択する。例えば、被移動箇所を初期位置から移動限界位置までの間で複数設定されている場合、受ける衝撃が大きく、移動限界位置まで移動させる場合に、最も大きな移動の段階を選択する。また、受ける衝撃が中程度であり、中程度だけ移動させる場合に、中程度の移動の段階を選択する。なお、移動の段階は、被移動箇所１１４の移動距離で規定されてもよい。

　ステップＳ６０にて、制御部３０は、ステップＳ５０で選択した移動の段階を示す制御信号を生成し、ステップＳ４０で選択した稼働部２０へ送信することで、稼働部２０を作動させる。また移動部２０の作動時に、センサ４０によって被移動箇所の移動量を検出し、或は稼働部２０に設けたエンコーダ（不図示）により稼働部２０の移動量を検出し、制御部３０へフィードバックして、被移動箇所が所定量移動するようにフィードバック制御してもよい。

　ステップＳ７０にて、制御部３０は、入出力部３３のディスプレイやスピーカ、バイブレータなどから、所定量の移動が完了したことをユーザ（装着者）に音や光、振動などで通知する。なお、ユーザへの通知は、移動完了時に限らず、稼働部２０の作動と同時や、作動前に行われてもよい。例えば、制御部３０は、状態情報に基づいて障害物とユーザとの距離が所定範囲内となったと判定したときに警告のための通知を行い、稼働部２０を作動させるときに作動を知らせる通知を行い、移動完了時に動作終了を知らせる通知を行ってもよい。なお、ユーザへの通知は、これらのタイミングに限定されるものではなく、省略することも含めて任意に設定され得る。

　図６は、ユーザに装着された保護装置１が作動する前の状態を示す図、図７は、ユーザに装着された保護装置１が作動した後の状態を示す図である。図６に示すように、保護装置１が作動する前は、ユーザが直立した状態で、被移動箇所１１４が初期位置にあり、各稼働部２０におけるワイヤー２１の長さが等しくなっている。そして、例えばユーザの右手側に障害物の衝突が予測される場合、制御部３０は、稼働部２ＦＬ及び稼働部２ＢＬのリール２２を動作させてワイヤー２１を巻き取り、ワイヤー２１を短くすることで被移動箇所１１４を固設部１１６側に引き寄せることで、ユーザの上体を左手側に倒すように姿勢を変更させる。これによりユーザが認識していない障害物との衝突を避けるように姿勢を変更させ、ユーザを不慮の事態から保護することができる。なお、図７では、上体を左手側へ傾斜させたが、例えばユーザの左手側に障害物の衝突が予測される場合、制御部３０は、稼働部２ＦＲ及び稼働部２ＢＲのリール２２を動作させてワイヤー２１を巻き取り、ワイヤー２１を短くすることでユーザの上体を右手側に倒すように姿勢を変更させてもよい。また、図８に示すように、制御部３０が、稼働部２ＦＬ及び稼働部２ＦＲのリール２２を動作させてワイヤー２１を短くすることでユーザの上体を前側に倒すように姿勢を変更させてもよい。更に、図８とは反対に、制御部３０が、稼働部２ＢＬ及び稼働部２ＢＲのリール２２を動作させてワイヤー２１を短くすることでユーザの上体を後ろへ反らすように姿勢を変更させてもよい。このように制御部３０は、センサ４０から取得した情報に基づき、衝撃を受ける方向を判別し、これに応じて操作させる稼働部２０を選択し、この衝撃から頭部や心臓を遠ざけるように姿勢を変更させる。

　また、制御部は、予測される衝撃の大きさや、障害物の速度に応じて、稼働部２０による被移動箇所の移動の程度を変化させてもよい。即ち、制御部３０は予測される衝撃が大きいほど移動量を大きく、当該衝撃が小さいほど移動量を小さくするように、ワイヤー２１を縮める距離を調整する。例えば、リール２２が、ワイヤー２１を２００ｍｍ短くすることで被移動箇所１１４を固設部１１６側へ移動限界位置まで移動させる場合に、制御部３０は、ワイヤー２１を予測される衝撃の大きさに応じて、５０ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍのように段階的に調整してもよい。この場合、制御部３０は、被移動箇所１１４が初期位置から目的の距離だけ移動するようにリール２２へ制御信号を送信する。その結果、所定距離を移動したことをユーザにフィードバックする回路を含んでいてもよい。なお、制御信号は、特段限定されるものではなく、パルス数や、デューティー比、コマンドなど、リール２２の動作を制御できるものであればよい。本実施形態では、動作させるリール２２に電力の供給を開始し、被移動箇所１１４を所定距離移動させた場合に電力供給を停止するといった、電力供給のＯＮ／ＯＦＦも制御信号に含む。なお、保護装置１は非作動時において装着者の自由な身体の動きを妨げないよう、リール２２はある程度自由に回転するようになっている。ただしワイヤー２１が弛まないようにするためリール２２はワイヤー２１を引き込む方向に付勢された状態になっている。

　また、このように本実施形態の保護装置１は、稼働部２０が、装着体１０の被移動箇所１１４を目的とする距離だけ移動させるように制御する。ユーザの姿勢を変更させる場合に、電流量やトルク量を目的値として制御を行なうと、ユーザの体格によって制御結果が変化してしまい、目的の姿勢とならないことが考えられる。このため本実施形態の保護装置１は、被移動箇所１１４の移動距離を目的値として制御することで、精度良く姿勢を変更させることができる。

　なお、稼働部２０は、装着体１０の前側左右と後側左右の４カ所に設けられたが、これに限らず、前側左右の２カ所のみ、又は後側左右の２カ所のみに設けられてもよい。

　＜変形例１＞
　図９は、変形例１に係る保護装置１Ａの構成を示す図である。本変形例の保護装置１Ａは、前述の実施形態と比べて、稼働部２０Ａの構成が異なっている。なお、その他の構成は前述の実施形態と同じであるため、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略する。

　本変形例の稼働部２０Ａは、伸縮構造体として蛇腹管２１Ａを備え、駆動源としてポンプ２２Ａを備えている。蛇腹管２１Ａは、伸縮方向に延在する中空部２１１を有する筒状の弾性体であって、中空部２１１を画する周壁２１２が蛇腹状に形成されている。ポンプ２２Ａは、蛇腹管２１Ａの中空部２１１内へ空気を供給して蛇腹状の周壁２１２を伸ばすことで蛇腹管２１Ａを伸長させる。また、ポンプ２２Ａは、中空部２１１内から空気を排出して周壁２１２の蛇腹部分を畳ませることで、蛇腹管２１Ａを短縮させる。

　図１０は、左前及び左後ろの稼働部２０Ａを短縮させ、ユーザの上体を左手側へ傾斜させた例を示している。左前及び左後ろの稼働部２０Ａを短縮させる制御は前述の実施形態と同じである。また、本変形例においてもポンプ２２Ａが、蛇腹管２１Ａの中空部２１１内へ給気する程度、又は中空部２１１から排気する程度を制御するように、制御部３０がポンプ２２Ａへ制御信号を送ることで、稼働部２０Ａの長さを調整できる。

　＜変形例２＞
　図１１は、変形例２に係る保護装置１Ｂの構成を示す図である。本変形例の保護装置１Ｂは、前述の実施形態と比べて、稼働部２０Ｂの構成が異なっている。なお、その他の構成は前述の実施形態と同じであるため、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略する。

　本変形例の稼働部２０Ｂは、伸縮構造体として弾性管２１Ｂを備え、駆動源としてポンプ２２Ｂを備えている。弾性管２１Ｂは、伸縮方向に延在する中空部２１１を有した筒状の弾性部材であって、中空部２１１を画する周壁２１３が、中空部内の気圧と中空部外の気圧とが等しい場合に前記伸縮方向において伸長した直管状となっている。また、弾性管２１Ｂは、伸縮方向において所定の間隔を空けて複数の区切り部２１４が設けられている。区切り部２１４は、弾性管２１Ｂの外周に嵌められた金属のリングであり、弾性管２１Ｂの拡径を制限している。

　ポンプ２２Ｂは、中空部２１１内へ空気を供給して中空部２１１内を陽圧とし、弾性管２１Ｂを区切り部２１４以外の部分で径方向へ膨張させる。これにより弾性管２１Ｂの周壁２１３を外側へ湾曲させることで、弾性管２１Ｂを伸縮方向において短縮させる。

　図１２は、左前及び左後ろの稼働部２０Ｂを短縮させ、ユーザの上体を左手側へ傾斜させた例を示している。左前及び左後ろの稼働部２０Ｂを短縮させる制御は前述の実施形態と同じである。また、本変形例においてもポンプ２２Ｂが、弾性管２１Ｂの中空部２１１内へ給気する程度を制御するように、制御部３０がポンプ２２Ｂへ制御信号を送ることで、稼働部２０Ｂの長さを調整できる。

　＜変形例３＞
　図１３は、変形例３に係る保護装置１Ｃの構成を示す図である。本変形例の保護装置１Ｃは、前述の実施形態と比べて、稼働部２０Ｃの構成が異なっている。なお、その他の構成は前述の実施形態と同じであるため、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略する。

　本変形例の稼働部２０Ｃは、装着体１０の被移動箇所１１４に一端部２１５１が接続されたビーム部２１５と、ビーム部２１５の他端部２１５２に接続された駆動部２２Ｃとを備えている。駆動部２２Ｃは、モータ２２１と、回転軸２２２、ウォームギヤ２２３、ウォームホイール２２４を備えている。モータ２２１は、装着体１０の下部に配置され、制御部３０からの制御信号に応じて回転軸２２２を回転させる。回転軸２２２は、モータ２２１と接続され、Ｙ軸周りに回転駆動される。回転軸２２２の上端にはウォームギヤ２２３が設けられている。ウォームホイール２２４は、装着体１０の固設部１１８に回転自在に設けられている。また、ウォームホイール２２４は、その外周にもうけられた歯がウォームギヤ２２３と噛み合うように配置され、ウォームギヤ２２３がＹ軸回りに回転することにより、Ｚ軸回りに回転させられる。

　駆動部２２Ｃのウォームホイール２２４は、ビーム部２１５の他端部２１５２と接続されビーム部２１５を回転させる。

　図１４では、制御部３０によって稼働部２０Ｃが作動され、モータ２２１の回転が回転軸２２２、ウォームギヤ２２３、及びウォームホイール２２４を介してビーム部２１５に伝えられ、ビーム部２１５の下端部２１５２を中心に被移動箇所１１４側端部２１５１が左手側に回転され、ユーザの上体を左手側へ傾斜させた例を示している。また、制御部３０は、図１４の例とは逆にモータ２２１を回転させることで、ビーム部２１５の被移動箇所１１４側端部２１５１を右手側に回転させることもできる。また、本変形例においてもモータ２２１が制御部３０の制御信号に応じて回転量を調整することで、被移動箇所１１４の移動量を調整できる。

　＜変形例４＞
　図１５は、変形例４に係る保護装置１Ｄの構成を示す図である。本変形例の保護装置１Ｄは、前述の実施形態と比べて、稼働部２０Ｄの構成が異なっている。なお、その他の構成は前述の実施形態と同じであるため、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略する。

　本変形例の稼働部２０Ｄは、駆動源としての電磁石ユニット２２Ｄと、電磁石ユニット２２Ｄによって吸引される吸引部材２１Ｄとを有している。本変形例では、ユーザが乗車した車両内で用いられ、駆動源としての電磁石ユニット２２Ｄが周囲の構造物に設けられている。図１５では、隣の座席５３に電磁石ユニット２２Ｄが配置されている例を示している。なお、電磁石ユニット（駆動源）２２Ｄは、座席に限らず、車両のＡピラー、Ｂピラー、Ｃピラーインストルメンタルパネル、ルーフ、ドアトリムなどに設けられてもよい。このように本変形例の駆動源は、装着体１０や制御部３０と別体となっている。このため、制御部３０は、例えば無線通信回線を介して制御信号を電磁石ユニット２２Ｄへ送信し、電磁石ユニット２２Ｄを作動させる。また、ユーザが乗車時に制御部３０と電磁石ユニット２２Ｄとを通信ケーブルで接続し、制御部３０から通信ケーブルを介して制御信号を送るようにしてもよい。また電磁石ユニット２２Ｄと吸引部材２１Ｄの設置場所を入れ替えてもよい。

　電磁石ユニット２２Ｄは、磁力を発生させるコイル２２５、通信部２２６、駆動回路２２７を有している。通信部２２６は、制御部３０と通信し制御信号を受信する。駆動回路２２７は、通信部２２６で受信した制御信号に基づいてコイル２２５に電力を供給して磁力を発生させ、電磁石として機能させる。駆動回路２２７は、例えば車両側の電力ラインと接続し、車両側から電力を取得してコイル２２５へ供給する。なお、作動前は、コイル２２５に電力を供給していないので、磁力を発生させず、ユーザ側の吸引部材２１Ｄを吸引しない。

　また、本変形例の装着体１０は、肩先を被移動箇所１１９とし、この位置に吸引部材２１Ｄが設けられている。吸引部材２１Ｄは、電磁石ユニット２２Ｄの磁力によって吸引される部材であり、例えば強磁性体や永久磁石である。また、吸引部材２１Ｄは、電磁石ユニット２２Ｄと引き合うように磁力を発生させる電磁石であってもよい。

　図１６では、制御部３０が、稼働部２０Ｄの電磁石ユニット２２Ｄへ制御信号を送信して磁力を発生させ、装着体１０の被移動箇所１１９に設けられている吸引部材２１Ｄを電磁石ユニット２２Ｄ側へ引き寄せることで、ユーザの上体を左手側に傾斜させている。これにより障害物が飛翔してきた場合や、他の車輛による衝突を受けた場合に、この衝突の影響を抑えるようにユーザの姿勢を制御することができる。

　なお、本変形例では、稼働部２０Ｄの駆動源を車両に設けた例を示したが、駆動源を設ける車両の種類は、特段限定されるものではなく、バス、トラック、タクシー、作業車両等であってもよい。また、ユーザが乗って移動する乗物であればよく、例えば、自転車、自動二輪、船舶、飛行機、キックボード、電車、モノレールであってもよい。更に、アミューズメント施設のジェットコースターや、メリーゴーランド、メルヘンカップ、ゴーカート等であってもよい。

　＜変形例５＞
　図１７は、変形例５に係る保護装置１Ｄの構成を示す図である。本変形例の保護装置１Ｄは、前述の変形例４と比べて、駆動源を車両の天井に配置した構成が異なっている。なお、その他の構成は前述の変形例４と同じであるため、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略する。

　本変形例の稼働部２０Ｄは、駆動源としての電磁石ユニット２２Ｄを車両の天井５１に設け、且つ図１８に示すように平面視においてユーザが座る各座席５３の周囲を囲むように４カ所ずつ電磁石ユニット２２Ｄが設けられている。図１８の例では、各座席５３の右後側に電磁石ユニット２２Ｄ１、左後側に電磁石ユニット２２Ｄ２、左前側に電磁石ユニット２２Ｄ３、右前側に電磁石ユニット２２Ｄ４が設けられている。

　図１９は、制御部３０が、稼働部２０Ｄの電磁石ユニット２２Ｄ３へ制御信号を送信して磁力を発生させ、装着体１０の被移動箇所１１９に設けられている吸引部材２１Ｄを電磁石ユニット２２Ｄ３側へ引き寄せることで、ユーザの上体を左手側前方に傾斜させている。この場合、ユーザの左肩に位置する吸引部材２１Ｄの極性と、電磁石ユニット２２Ｄ３の極性を異ならせることで、吸引部材２１Ｄを電磁石ユニット２２Ｄ３側へ引き寄せている。ここで、移動方向と反対側の電磁石ユニット２２Ｄ１，２２Ｄ４の極性と、ユーザの右肩に位置する吸引部材２１Ｄの極性とを同一にすることで、斥力を働かせ、左手側への傾斜を助長するように構成してもよい。また、制御部３０は、これらと左右対称に電磁石ユニット２２Ｄを作動させることで、ユーザを右手側前方へ傾斜させることができる。同様に、制御部３０は、電磁石ユニット２２Ｄ１，２２Ｄ２を作動させることで、ユーザを右手側後方、又は左手側後方へ傾斜させることができる。このように本変形例によれば、制御部３０が、電磁石ユニット２２Ｄ１～２２Ｄ４のうち、どの電磁石ユニット２２Ｄにどれだけの電流を流すのかを制御することにより、ユーザの姿勢を前後左右へ任意に調整できる。

　＜変形例６＞
　図２０は、変形例６に係る保護装置１Ｅの構成を示す図である。本変形例の保護装置１Ｅは、前述の変形例４と比べて、稼働部２０の構成が異なっている。なお、その他の構成は前述の変形例４と同じであるため、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略する。

　本変形例の稼働部２０Ｅは、伸縮構造体としてワイヤー２１を備え、駆動源としてワイヤー２１を巻きとる電動のリールユニット２２Ｅとを備えている。そしてリールユニット２２Ｅが車両のインストルメンタルパネル５２に設けられている。図２０では、助手席に座るユーザを平面視して示している。本変形例では、ユーザの右手側前方にリールユニット２２ＥＲが設けられ、ユーザの左手側前方にリールユニット２２ＥＬが設けられている。リールユニット２２Ｅ（２２ＥＲ，２２ＥＬ）は、ワイヤー２１を巻き取る電動のリール２２８、通信部２２６、駆動回路２２９を有している。通信部２２６は、制御部３０と通信し制御信号を受信する。駆動回路２２９は、通信部２２６で受信した制御信号に基づいてリール２２８に電力を供給することにより、ワイヤー２１の巻き取り又は繰り出しを行わせる。駆動回路２２９は、例えば車両側の電力ラインと接続し、車両側から電力を取得してリール２２８へ供給する。

　ユーザは、車両に乗車した際、これらリールユニット２２Ｅ（２２ＥＲ，２２ＥＬ）からワイヤー２１の先端を引き出し、この先端に設けられているフックやカラビナなどの接続部２１０を装着体１０におけるリング状の接続部１１５と接続させる。

　そして制御部３０が保護装置１を作動させると判定した場合、リールユニット２２Ｅに制御信号を送信し、ワイヤー２１を巻き取らせてユーザの姿勢を制御する。図２１は、リールユニット２２ＥＬを作動させてユーザの上体を左手側前方に移動させた例を示している。同様に、制御部３０は、リールユニット２２ＥＲを作動させてユーザの上体を右手側前方に移動させることもできる。なお、図２０、図２１では、リールユニット２２Ｅを左右二か所に設けた例を示したが、これに限らず隣接するシートや、Ｂピラー、ドアトリム、天井など、他の箇所に設け、これらの方向へ移動させる構成としてもよい。

　＜変形例７＞
　図２２は、変形例７に係る保護装置１Ｅの構成を示す図である。本変形例の保護装置１Ｅは、前述の変形例６と比べて、リールユニット２２Ｅを運転席前方のハンドル５４付近に設けた構成が異なっている。なお、その他の構成は前述の変形例６と同じであるため、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略する。

　本変形例の稼働部２０Ｅは、伸縮構造体としてワイヤー２１を備え、駆動源としてワイヤー２１を巻きとる電動のリールユニット２２Ｅとを備えている。そしてリールユニット２２Ｅが車両のハンドル５４付近、例えばインストルメンタルパネル５２に設けられている。図２１では、運転席に座るユーザを平面視して示している。本変形例では、ユーザの右手側前方にリールユニット２２ＥＲが設けられ、ユーザの左手側前方にリールユニット２２ＥＬが設けられている。

　制御部３０は保護装置１を作動させると判定した場合、リールユニット２２Ｅに制御信号を送信し、ワイヤー２１を巻き取らせてユーザの姿勢を制御する。図２３は、リールユニット２２ＥＬを作動させてユーザの上体を左手側前方に移動させた例を示している。同様に、制御部３０は、リールユニット２２ＥＲを作動させてユーザの上体を右手側前方に移動させることもできる。

　以上、本開示に係る電気回路遮断装置の実施形態について説明したが、本明細書に開示された各々の態様は、本明細書に開示された他のいかなる特徴とも組み合わせることができる。

　１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ　保護装置
　１０　装着体
　１１　胴部
　１２　袖部
　２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ　稼働部
　２１　ワイヤー
　２１Ａ　蛇腹管
　２１Ｂ　弾性管
　２１Ｄ　吸引部材
　２２　リール
　２２Ａ，２２Ｂ　ポンプ
　２２Ｃ　駆動部
　２２Ｄ　電磁石ユニット（駆動源）
　２２Ｄ１　電磁石ユニット
　２２Ｅ　リールユニット
　３０　制御部
　３１　プロセッサ
　３２　記憶部
　３３　入出力部
　４０　センサ
　１１１　肩部
　１１２　ネックホール
　１１３　アームホール
　１１４　被移動箇所
　１１５　接続部
　１１６　固設部
　１１６　固定部
　１１７　開口
　１１８　固設部
　１１９　被移動箇所
　２１１　接続部

Claims

　ユーザの状態、又は前記ユーザの周囲の状態を示す状態情報を検出するセンサと、
　前記ユーザの身体に装着される装着体と、
　前記装着体の少なくとも一部を移動させることにより前記身体の姿勢を変更させる稼働部と、
　前記稼働部を制御する制御部と、
を備え、
　前記制御部が、
　前記センサから前記状態情報を取得することと、
　前記状態情報に基づいて、回避すべき事態が発生したか否かを判定することと、
　前記回避すべき事態が発生したと判定した場合に、前記稼働部を駆動させて前記装着体の少なくとも一部を移動させることと、
を実行する、保護装置。
　前記稼働部が、前記装着体における所定の被移動箇所に取り付けられ、前記被移動箇所を初期位置から所定距離離れた位置へ移動させる、請求項１に記載の保護装置。
　前記稼働部が、前記装着体における所定の被移動箇所に取り付けられ、前記被移動箇所を初期位置から移動限界位置までの間で複数段階の位置へ移動させることが可能であり、
　前記制御部が、前記状態情報に基づいて前記稼働部による移動の段階を選択し、選択した段階を示す制御信号を前記稼働部へ送信し、
　前記稼働部が、前記制御部から受信した制御信号が示す段階の位置へ前記被移動箇所を移動させる、請求項１又は２に記載の保護装置。
　前記装着体における複数の被移動箇所にそれぞれ前記稼働部が取り付けられ、
　前記制御部が、前記状態情報に基づいて、前記複数の被移動箇所に取り付けられた前記稼働部のうち、稼働させる前記稼働部を選択し、選択した前記稼働部に対して制御信号を送信する、請求項１～３の何れか一項に記載の保護装置。
　前記稼働部が、一方向に伸縮可能な伸縮構造体と、前記伸縮構造体を伸縮させる駆動源とを備え、前記装着体の前記被移動箇所と、当該被移動箇所から移動方向へ離間した位置に固設された固設部との間に、少なくとも前記伸縮構造体が接続され、前記駆動源によって前記伸縮構造体を縮めることにより前記被移動箇所を前記固設部側へ移動させる、請求項２～４の何れか一項に記載の保護装置。
　前記伸縮構造体がワイヤーであり、前記駆動源が前記ワイヤーを巻きとるリールであって、前記リールが前記ワイヤーを巻きとることで、前記リールから前記ワイヤー先端までの距離を縮める、請求項５に記載の保護装置。
　前記伸縮構造体が、伸縮方向に延在する中空部を有し、当該中空部を画する周壁が蛇腹状の弾性体で構成され、
　前記駆動源が、ポンプであり、前記中空部内へ空気を供給して蛇腹状の前記周壁を伸ばすことで前記伸縮構造体を伸長させる、又は前記中空部内から空気を排出して蛇腹状の前記周壁を縮ませることで前記伸縮構造体を短縮させる、請求項５に記載の保護装置。
　前記伸縮構造体が、伸縮方向に延在する中空部を有し、前記中空部を画する周壁が、中空部内の気圧と中空部外の気圧とが等しい場合に前記伸縮方向において伸長した状態をとる筒状の弾性体であり、
　前記駆動源が、ポンプであって、前記中空部内へ空気を供給して前記中空部内を陽圧とし、前記周壁を外側へ湾曲させることで、前記伸縮構造体を前記伸縮方向において短縮させる、請求項５に記載の保護装置。
　前記稼働部が、前記装着体の前記被移動箇所に一端部が接続されたビーム部と、前記ビーム部の他端部に接続された駆動部とを備え、前記駆動部が前記ビーム部の前記他端部付近を中心に前記ビーム部を回転させることで、前記被移動箇所を移動させる、請求項２～４の何れか一項に記載の保護装置。
　前記稼働部が、前記被移動箇所から移動方向へ離間した位置に配置された電磁石と、
前記装着体の前記被移動箇所に配置され、前記電磁石によって吸引される吸引部材とを備え、前記電磁石が電力の供給を受けて磁力を発生させて前記吸引部材を引き寄せることで前記被移動箇所を移動させる、請求項２～４の何れか一項に記載の保護装置。
　センサによって、ユーザの状態、又は前記ユーザの周囲の状態を示す状態情報を検出するステップと、
　前記センサから前記状態情報を制御部が取得するステップと、
　前記状態情報に基づいて、回避すべき事態が発生したか否かを前記制御部が判定するステップと、
　前記回避すべき事態が発生したと前記制御部が判定した場合に、前記ユーザが装着する装着体に取り付けられた稼働部を駆動させて前記装着体の少なくとも一部を移動させるステップと、
を含む、保護装置の駆動方法。
　前記装着体の少なくとも一部を移動させるステップでは、前記装着体の所定の被移動箇所に取り付けられた前記稼働部により、前記被移動箇所を初期位置から所定距離離れた位置へ移動させるステップを含む、請求項１１に記載の保護装置の駆動方法。
　前記被移動箇所を初期位置から移動限界位置までの間で複数設定された移動の段階から、前記制御部により、前記状態情報に基づいて前記稼働部による移動の段階を選択し、選択した段階を示す制御信号を前記稼働部へ送信するステップと、
　前記稼働部により、前記制御部から受信した制御信号が示す段階の位置へ前記被移動箇所を移動させるステップ
を含む、請求項１２に記載の保護装置の駆動方法。
　前記制御部によって、前記装着体における複数の被移動箇所にそれぞれ取り付けられた稼働部のうち前記状態情報に基づいて稼働させる前記稼働部を選択し、選択した前記稼働部に対して制御信号を送信するステップ
を含む、請求項１１～１３の何れか一項に記載の保護装置の駆動方法。