(57)【要約】【課題】ユーザに係る負荷の免荷量を適切に計測する。【解決手段】ユーザに係る負荷を軽減し当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有するパワードスーツ１００の重量とユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値と、ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値とを取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて負荷のユーザに対する免荷量を演算する。【選択図】図１
2020046359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値と、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値とを取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算する免荷量演算部
を備える免荷量計測装置。
【請求項２】
前記免荷量演算部は、前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられ前記負荷軽減装置の重量を前記接地面に伝える靴裏プレートの接地面側に設けられた第一計測部から前記第一計測値を取得し、前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられた第二計測部から前記第二計測値を取得する
請求項１に記載の免荷量計測装置。
【請求項３】
前記第一計測値と前記第二計測値の少なくとも一方の計測値の異常値がある場合に当該異常値の期間の値を算出する補正部と、
を備える請求項１または請求項２に記載の免荷量計測装置。
【請求項４】
前記第一計測値と、前記第二計測値と、前記免荷量とに基づく統計情報を生成して出力する出力情報生成部と、
を備える請求項１から請求項３の何れか一項に記載の免荷量計測装置。
【請求項５】
ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値を計測する第一計測部と、
前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値を計測する第二計測部と、
を備えた負荷軽減装置。
【請求項６】
前記第一計測値と、前記第二計測値とを取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算する免荷量演算部
を備えた請求項５に記載の負荷軽減装置。
【請求項７】
前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられ前記負荷軽減装置の重量を前記接地面に伝える靴裏プレートの接地面側に前記第一計測部を備え、
前記ユーザが装着する靴の靴底に前記第二計測部を備えた
請求項５または請求項６に記載の負荷軽減装置。
【請求項８】
ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値を計測する第一計測部と、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値を計測する第二計測部と、を有する前記負荷軽減装置と、
前記第一計測値と前記第二計測値とを取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算する免荷量演算部を有する免荷量計測装置と、
を備えた免荷量計測システム。
【請求項９】
ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値と、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値とを取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算する
免荷量計測方法。
【請求項１０】
免荷量計測装置のコンピュータを、
ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値と、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値とを取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算する免荷量演算手段、
として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免荷量計測装置、負荷軽減装置、免荷量計測システム、免荷量計測方法、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザが着用することでユーザの歩行動作等の負荷のアシストや、ユーザが運ぶ荷物の負荷を免荷する負荷軽減装置が知られている。当該負荷軽減装置は人が装着できる場合にはパワードスーツと呼ばれることもある。特許文献１にはパワードスーツ着用による効果を計測する技術が開示されている。具体的には特許文献１には、肢体アシスト装置の足装着部の裏側の２箇所に圧力センサを取り付け、利用者が肢体アシスト装置を装着し歩行を行った際の圧力を計測した結果を示すグラフが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３３２１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで上述のような負荷軽減装置の技術において、ユーザに係る負荷の免荷量を適切に計測できる技術が望まれている。
【０００５】
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる免荷量計測装置、負荷軽減装置、免荷量計測システム、免荷量計測方法、プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、免荷量計測装置は、ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値と、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値とを取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算する免荷量演算部を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、負荷軽減装置は、ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値を計測する第一計測部と、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値を計測する第二計測部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第３の態様によれば、免荷量計測システムは、ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値を計測する第一計測部と、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値を計測する第二計測部と、を有する前記負荷軽減装置と、前記第一計測値と前記第二計測値とを取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算する免荷量演算部を有する免荷量計測装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第４の態様によれば、免荷量計測方法は、ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値と、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値とを取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第５の態様によれば、プログラムは、免荷量計測装置のコンピュータを、ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値と、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値とを取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算する免荷量演算手段、として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によればユーザに係る負荷の免荷量を計測して認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態によるパワードスーツの構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による靴裏センサと足裏センサの配置関係を示す第一の図である。
【図３】本発明の一実施形態による靴裏センサと足裏センサの配置関係を示す第二の図である。
【図４】本発明の一実施形態による靴裏センサと足裏センサの面積の関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による荷重センサの概要を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による制御装置のハードウェア構成を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による制御装置の機能ブロック図である。
【図８】本発明の第一の実施形態による免荷量計測装置の機能ブロック図である。
【図９】本発明の第一の実施形態による免荷量計測システムの処理フローを示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による表示情報の例を示す図である。
【図１１】本発明の第二の実施形態による免荷量計測装置の機能ブロック図である。
【図１２】本発明の第三の実施形態による靴裏センサと足裏センサの配置関係を示す第一の図である。
【図１３】本発明の第三の実施形態による靴裏センサと足裏センサの配置関係を示す第二の図である。
【図１４】本発明の第一の実施形態による制御装置の他の例を示す図である。
【図１５】本発明の第一の実施形態による免荷量計測装置の最小構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態による免荷量計測装置、負荷軽減装置、免荷量計測システム、免荷量計測方法、プログラムを、図面を参照して説明する。
図１は本実施形態によるパワードスーツの構成を示す図である。
パワードスーツ１００は負荷軽減装置の一態様である。パワードスーツ１００は、骨格部１１、ベルト１２、腰アクチュエータ１３、膝アクチュエータ１４、足首アクチュエータ１５、靴裏プレート１６、足装着具１７、靴裏荷重センサ１８（第一計測部）、足裏荷重センサ１９（第二計測部）、荷台２０、制御装置２１、バッテリ２２等により構成される。骨格部１１は、一例としては、第一骨格部１１１、第二骨格部１１２、第三骨格部１１３と大別される。
【００１４】
図１に図示するようにパワードスーツ１００は一例として荷物を保持する機構の一態様である荷台２０を支えるように、第一骨格部１１１が設けられ、左右の腰アクチュエータ１３はそれぞれ第一骨格部１１１と、パワードスーツ１００を装着するユーザの左側または右側の大腿部に沿う対応する第二骨格部１１２とを回動可能に連結する。また左右の膝アクチュエータ１４は、対応する左側または右側の第二骨格部１１２と、パワードスーツ１００を装着するユーザの左側または右側の膝下脚部に沿う対応する第三骨格部１１３とを回動可能に連結する。また足首アクチュエータ１５は、対応する左側または右側の第三骨格部１１３と、パワードスーツ１００を装着するユーザの左側または右側の足装着具１７の裏に設けられる対応する靴裏プレート１６に回動可能に連結する。
【００１５】
パワードスーツ１００を装着するユーザは自身の左右の足を対応する側の足装着具１７に入れると共に、腰に第一骨格部１１１が密着するようにベルト１２で固定する。パワードスーツ１００は骨格部１１と各アクチュエータ１３，１４，１５を介して荷物の荷重と、パワードスーツ１００の荷重の多くを足裏の接地面に逃がすような構造となっている。ユーザはパワードスーツ１００の制御装置２１の電源を入れる。制御装置２１は、荷台２０に積載された荷物の荷重と、パワードスーツ１００の重量とを合計した装置重量を、骨格部１１と各アクチュエータ１３，１４，１５を介してできるだけ多く歩行面に伝えるように各アクチュエータ１３，１４，１５を制御する。これによりパワードスーツ１００は、パワードスーツ１００を装着し荷台２０に荷物を積載して歩行するユーザにかかる荷物の荷重等の負荷を免荷する。
【００１６】
図２は靴裏センサと足裏センサの配置関係を示す第一の図である。
図３は靴裏センサと足裏センサの配置関係を示す第二の図である。
図２では図１の右足の足装着具１７と各センサを踵方向から視認した場合の図を示している。  図３では図２の右足の足装着具１７と各センサを内股方向から視認した場合の図を示している。これら図２、図３に示すように靴裏荷重センサ１８は、ユーザが装着する靴に相当する足装着具１７の底に設けられパワードスーツ１００や荷物の重量Ｆを接地面に伝える靴裏プレート１６やユーザの体重を接地面に伝える足装着具１７の接地面側に、靴裏プレート１６や足装着具１７の裏面の全体を覆うように設けられている。足裏荷重センサ１９は、足装着具１７の中にユーザの足裏から係る重量を計測できるように足裏面全体を覆うように設けられている。
【００１７】
図４は靴裏センサと足裏センサの面積の関係を示す図である。
図４は足装着具１７と各センサを上方から視認した場合の図である。この図が示すように、靴裏荷重センサ１８は足装着具１７や靴裏プレート１６の接地面（裏面）全体を覆うような面積を有する。また足裏荷重センサ１９は足装着具１７の内部に足裏面全体を覆うように設けられる。靴裏プレート１６は一例としては図４に示すように、靴裏荷重センサ１８の幅方向に、足装着具１７と靴裏荷重センサ１８とにより挟まれるように設けられている。
【００１８】
図５は荷重センサの概要を示す図である。
靴裏荷重センサ１８や足裏荷重センサ１９は一例として図５で示すように、薄いシート状の絶縁体の表裏に行列状に電極が配置され、電極の格子点の電気抵抗を計測し、その計測値を制御装置２１に出力する。制御装置２１は各格子点の電気抵抗値から、各格子点に加わった圧力、及びセンサシートの面全体での荷重を算出する。図５は足裏荷重センサ１９を示している。
【００１９】
図６は制御装置のハードウェア構成を示す図である。
この図が示すように制御装置２１はＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、信号入出力装置１０４、無線通信装置１０５等の各ハードウェアを備えたコンピュータである。
信号入出力装置１０４は、靴裏荷重センサ１８や足裏荷重センサ１９から出力された信号を入力し、また腰アクチュエータ１３、膝アクチュエータ１４、足首アクチュエータ１５を制御する制御信号を出力する。制御装置２１はバッテリ２２からの電源供給により動作する。
無線通信装置１０５は免荷量計測装置４と通信接続する。
【００２０】
図７は制御装置の機能ブロック図である。
制御装置２１は電源ボタンがＯＮされることによりバッテリ２２から供給された電力に基づいて起動する。制御装置２１は起動後に制御プログラムを実行する。これにより制御装置２１には、アクチュエータ制御部２１１、情報取得部２１２、通信部２１３が少なくとも備わる。
アクチュエータ制御部２１１は腰アクチュエータ１３、膝アクチュエータ１４、足首アクチュエータ１５を制御する。
情報取得部２１２は靴裏荷重センサ１８や足裏荷重センサ１９からセンシング情報を取得する。センシング情報は各センサの格子点の圧力（荷重）に対応する電気抵抗値である。
通信部２１３はセンシング情報を免荷量計測装置４へ送信する。
【００２１】
＜第一の実施形態＞
図８は第一の実施形態による免荷量計測装置の機能ブロック図である。
免荷量計測装置４は制御装置２１と同様のハードウェア構成を備えたコンピュータである。そして免荷量計測装置４はさらにモニタ、スピーカ、キーボード、マウスなどのユーザインタフェース機能を備えている。免荷量計測装置４は一例としては携帯型パーソナルコンピュータであってよい。免荷量計測装置４は電源ボタンが押下されることにより起動し免荷量計測プログラムを実行する。これにより免荷量計測装置４には、制御部４１、免荷量演算部４２、出力情報生成部４３の各機能が少なくとも備わる。
【００２２】
図９は第一の実施形態による免荷量計測システムの処理フローを示す図である。
免荷量計測システムは、制御装置２１を備えたパワードスーツ１００、免荷量計測装置４により構成される。
まずユーザはパワードスーツ１００を装着する。この時ユーザは足装着具１７の内部に足裏荷重センサ１９を挿入する。足裏荷重センサ１９の面積はユーザの足の大きさに適した大きさものが利用されてよい。またユーザは靴裏荷重センサ１８をパワードスーツ１００の足装着具１７や靴裏プレート１６の接地面側に装着する。靴裏荷重センサ１８の面積はユーザの足の大きさに対応する足装着具１７に適した大きさものが利用されてよい。
【００２３】
ユーザはパワードスーツ１００に備わる制御装置２１の電源ボタンを操作して電源を投入する。これにより制御装置２１が始動する（ステップＳ８０１）。ユーザはパワードスーツ１００を装着したまま歩行する。ユーザはパワードスーツ１００の荷台２０に荷物を積載して歩行してもよい。制御装置２１のアクチュエータ制御部２１１は荷物やパワードスーツ１００の自重によりユーザにかかる荷重を軽減するように腰アクチュエータ１３、膝アクチュエータ１４、足首アクチュエータ１５を制御する。これによりパワードスーツ１００はユーザにかかる荷物の重量やパワードスーツ１００の重量を免荷すると共に、歩行補助を行う。
【００２４】
制御装置２１が駆動している間、情報取得部２１２は靴裏荷重センサ１８から第一センシング情報を所定の間隔で取得する（ステップＳ８０２）。また制御装置２１が駆動している間、情報取得部２１２は足裏荷重センサ１９から第二センシング情報を所定の間隔で取得する（ステップＳ８０３）。第一センシング情報と第二センシング情報は、上述したように靴裏荷重センサ１８、足裏荷重センサ１９それぞれのセンサの格子点の圧力（荷重）に対応する電気抵抗値である。所定の間隔は一例としては１０ミリ秒毎などの短時間毎である。情報取得部２１２は所定の間隔毎に靴裏荷重センサ１８と足裏荷重センサ１９から取得したセンシング情報を対応付けてＲＡＭ１０３等の記憶部に記録する。通信部２１３は無線通信装置１０５を介してＲＡＭ１０３等の記憶部に記録された第一センシング情報と第二センシング情報の対を、時間経過に従って順次、免荷量計測装置４へ送信する（ステップＳ８０４）。制御装置２１は処理を終了するまで第一センシング情報と第二センシング情報の免荷量計測装置４への送信を繰り返す。
【００２５】
免荷量計測装置４は制御装置２１から順次送信された第一センシング情報と第二センシング情報の対を取得時刻に紐づけて自装置の記憶部に記録する（ステップＳ８０５）。免荷量演算部４２はその記録された第一センシング情報と第二センシング情報の対のうち処理に利用されていない対を１つ取得する。免荷量演算部４２はパワードスーツ１００の靴裏プレート１６や足装着具１７の接地面側に設けられた靴裏荷重センサ１８に加わる第一計測値（靴裏荷重）を第一センシング情報に基づいて算出する（ステップＳ８０６）。具体的には免荷量演算部４２は第一センシング情報に含まれる各格子点の電気抵抗値から、各格子点に加わった圧力、及び面全体での荷重を算出し、靴裏荷重センサ１８に加わる第一計測値（靴裏荷重）を求める。第一計測値が示す重量は、ユーザの体重、パワードスーツ１００の重量、荷物の重量Ｆなどの歩行時の合成重量Ｆ’が靴裏荷重センサ１８に加わる重量である。より具体的には第一計測値は、負荷（荷物の重量Ｆ）＋スーツ重量＋体重＋加速度に起因した力などの合成した値となる。
【００２６】
また免荷量演算部４２はパワードスーツ１００の足装着具１７内部に挿入された足裏荷重センサ１９に加わる第二計測値（足裏荷重）を第二センシング情報に基づいて算出する（ステップＳ８０７）。第二計測値が示す第二計測値（足裏荷重）は、ユーザの体重やユーザに係る負荷（荷物の重量やパワードスーツの重量のうち骨格部１１を介して接地面に逃げることができなかった重量等）の合成重量ｆが足裏荷重センサ１９に加わる重量である。具体的には免荷量演算部４２は第二センシング情報に含まれる各格子点の電気抵抗値から、各格子点に加わった圧力、及び面全体での荷重を算出し、足裏荷重センサ１９に加わる第二計測値（足裏荷重）を求める。より具体的には第二計測値は、負荷（荷物の重量Ｆ）の一部＋スーツ重量の一部＋体重（の一部）＋加速度に起因した力の一部などの合成した値となる。
【００２７】
免荷量演算部４２は第一計測値から第二計測値を減じて免荷量を算出する（ステップＳ８０８）。この免荷量は、荷物の重量やパワードスーツの重量のうち骨格部１１を介して接地面に直接加わった重量である。免荷量演算部４２はさらにパワードスーツ１００の重量に基づく値を減じて、荷物のみの重量のうち骨格部１１を介してユーザの歩行時に接地面に直接加わった重量を算出するようにしてもよい。
【００２８】
免荷量演算部４２は左右の両方の足に設けられた靴裏荷重センサ１８や足裏荷重センサ１９から得られた第一センシング情報と第二センシング情報を取得してもよい。そして免荷量演算部４２は上述の処理により両足の第一計測値、第二計測値、免荷量を算出してもよい。免荷量演算部４２は所定の間隔で算出した両足または片足の第一計測値、第二計測値、免荷量を出力情報生成部４３へ出力する。出力情報生成部４３は所定の間隔で算出した両足または片足の第一計測値、第二計測値、免荷量のグラフを示す表示情報を生成する（ステップＳ８０９）。
【００２９】
図１０は表示情報の一例を示す図である。
この図において破線９１はユーザの片足の歩行一歩の開始から終了までを一単位とする足取サイクルにおいて、靴裏荷重を示す第一計測値の遷移を示すグラフである。実線９２は足取サイクルにおいて足裏荷重を示す第二計測値の遷移を示すグラフである。一点鎖線９３は足取サイクルにおいて免荷量の遷移を示すグラフである。当該グラフにおいて横軸が、足取サイクルは歩行一歩の開始から終了まで時間経過の割合（％）を示している。この足取サイクルにおいて７０％から１００％までの期間は足が接地面（地面）から離れていることにより各荷重センサに荷重がかかっていない期間を示す。また当該グラフにおいて縦軸は荷重を示す。出力情報生成部４３は両足の表示情報を生成してもよい。出力情報生成部４３は免荷量計測装置４のモニタに表示情報を出力する（ステップＳ８１０）。
【００３０】
制御部４１は処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ８１１）。免荷量演算部４２は処理を終了しない場合には、ステップＳ８０５からの処理を繰り返す制御を行う。これにより免荷量計測装置４は所定の間隔で取得した第一センシング情報と第二センシング情報の対のうち、次に取得した第一センシング情報と第二センシング情報を用いた第一計測値、第二計測値、免荷量の算出処理を繰り返す。
【００３１】
出力情報生成部４３は図１０に示すように、免荷量の最大値、最小値、平均値などの統計値を算出しそれら統計値を含む表示情報を生成してもよい。また出力情報生成部４３は第一センシング情報や第二センシング情報の計測条件として動作種別（歩行）、歩行速度、荷物の重量（傾向物質量）などを含む表示情報を生成してもよい。このような表示情報を生成する場合、出力情報生成部４３はパワードスーツ１００の加速度センサが計測した加速度情報を制御装置２１から取得してその加速度情報に基づいて歩行速度を算出してよい。また免荷量計測装置４はユーザから動作種別や荷物の重量の入力を受け付けてよい。
【００３２】
出力情報生成部４３は右足と左足のそれぞれの各荷重センサに基づいて算出した右側第一計測値、右側第二計測値、右側免荷量と、左側第一計測値、左側第二計測値、左側免荷量とを用いて統計情報を算出し、その統計情報を含む表示情報を出力してもよい。
例えば出力情報生成部４３は右足第一計測値の足取サイクルにおける各割合（％）の荷重値と、左足第一計測値の足取サイクルにおける各割合（％）の荷重値とのそれぞれの平均値を算出し、足取サイクルの対応する割合（％）それぞれにおいて当該平均値を示すグラフを生成してもよい。同様に出力情報生成部４３は右足第二計測値の足取サイクルにおける各割合（％）の荷重値と、左足第二計測値の足取サイクルにおける各割合（％）の荷重値とのそれぞれの平均値を算出し、足取サイクルの対応する割合（％）それぞれにおいて当該平均値を示すグラフを生成してもよい。同様に出力情報生成部４３は右足免荷量の足取サイクルにおける各割合（％）の荷重値と、左足免荷量の足取サイクルにおける各割合（％）の荷重値とのそれぞれの平均値を算出し、足取サイクルの対応する割合（％）それぞれにおいて当該平均値を示すグラフを生成してもよい。そして出力情報生成部４３はそれら右足と左足の各計測値の平均値を示すグラフを含む表示情報をモニタに出力してもよい。
【００３３】
上述の処理によれば、パワードスーツ１００による免荷の効果を定量的に計測することが可能になるという効果がある。また上述の処理によれば、パワードスーツ１００を装着したユーザの足取りサイクルにおいて、どの足取りのタイミングで免荷の効果が現れているのかを定量的にかつ視覚的に把握することができる。
【００３４】
＜第二の実施形態＞
図１１は第二の実施形態による免荷量計測装置の機能ブロック図である。
第二の実施形態による免荷量計測装置４はさらに補正部４４の機能を備える。第一の実施形態において免荷量計測装置４は、所定の時間間隔毎の第一センシング情報と第二センシング情報との取得において一部期間、受信環境等によってそれら第一センシング情報や第二センシング情報が取得できずデータ欠損等の異常値を計測する可能性がある。補正部４４は、上述のステップＳ８０４において免荷量演算部４２は第一センシング情報と第二センシング情報の対を取得しているが、この時、補正部４４は、所定の間隔で繰り返しているそれら第一センシング情報と第二センシング情報の取得がその時刻においてできないかを判定する。第一センシング情報と第二センシング情報が取得できない場合、補正部４４は第一計測値や第二計測値のうち、第一センシング情報や第二センシング情報が取得できない期間に対応する第一計測値や第二計測値を、過去に記録した第一センシング情報や第二センシング情報に基づいて補完計算する。具体的には補正部４４は、当該第一センシング情報や第二センシング情報が取得できない期間に対応する過去の足取サイクルの期間の第一センシング情報や第二センシング情報を記憶部から取得する。補正部４４はそれら記憶部から取得した第一センシング情報や第二センシング情報に基づいて、第一計測値、第二計測値、免荷量を算出する。補正部４４は第一センシング情報や第二センシング情報が取得できない場合の他、第一計測値や第二計測値の値が異常値を示す場合等においても、新たな第一計測値や第二計測値を、過去に記録した第一センシング情報や第二センシング情報に基づいて補完計算してもよい。
【００３５】
このような補正部４４の処理により、計測誤りの少ない精度の高い靴裏荷重や足裏荷重や免荷量を演算することができる。
【００３６】
以上本発明の各実施形態について説明したが、靴裏荷重センサ１８はパワードスーツ１００の靴裏プレート１６の接地面側に予め設けられていてよい。また足裏荷重センサ１９は足装着具１７の内部に予め挿入されていてよい。
【００３７】
また上述の説明では靴裏荷重センサ１８は足装着具１７の裏面の全体を覆うような面積を有し、足裏荷重センサ１９は足装着具１７の内部に足裏面全体を覆うような面積を有することを示した。しかしながら靴裏荷重センサ１８は、靴裏プレート１６や足装着具１７から接地面に加わる荷重をその荷重がかかる位置がずれた場合にも計測できるものであればよい。
【００３８】
例えば靴裏荷重センサ１８は、靴裏プレート１６の接地面側に複数設けられた圧力センサであって、靴裏プレート１６の接地面の荷重ポイントが時間の経過に従って移動した場合でも、それら複数の圧力センサが順次、各荷重ポイントにおいて荷重を計測し、その荷重に対応する電気抵抗値を含む第一センシング情報を出力してもよい。
また足裏荷重センサ１９も複数の圧力センサによって構成され、足裏の足装着具１７の荷重位置が時間の経過に従って移動した場合でも、それら複数の圧力センサが順次荷重を計測し、その荷重に対応する電気抵抗値を含む第二センシング情報を出力してもよい。
免荷量演算部４２はそれら複数のセンサから得られた第一センシング情報や第二センシング情報に基づいて第一計測値、第二計測値、免荷量を算出してよい。
【００３９】
免荷量演算部４２は過去の第一センシング情報や第二センシング情報に基づいて、機械学習によりそれらセンシング情報に対応する荷重を算出して記憶しておいてもよい。この場合免荷量演算部４２は第一センシング情報や第二センシング情報が示す電気抵抗値に対応する荷重（靴裏荷重や足裏荷重）を記憶部から読み取って免荷量の算出や表示情報の生成に利用してよい。
【００４０】
＜第三の実施形態＞
図１２は靴裏センサと足裏センサの配置関係を示す第一の図である。
図１３は靴裏センサと足裏センサの配置関係を示す第二の図である。
図１２は右足の足装着具１７と各センサを踵方向から視認した場合の図を示している。
図１３は図１２の右足の足装着具１７と各センサを内股方向から視認した場合の図を示している。
これら図１２、図１３は、靴裏荷重センサ１８の裏面の全体を覆うように、保護シート１４０が設けられている点で図２、図３と異なる。また第三の実施形態では、靴裏プレート１６は、足装着具１７のソール１４１に埋め込まれる。また足装着具１７の接地部分はよりフラットな形状になっている。靴裏荷重センサ１８の裏面には保護シート１４０が設けられる。保護シート１４０は靴裏荷重センサ１８を上下で挟むように設けてもよい。保護シート１４０が靴裏センサを保護することで、靴裏センサの耐性を向上でき、計測時の破損等の不具合から防止できるという効果がある。
【００４１】
図１４は制御装置の他の例を示す図である。
上述の例では制御装置２１と免荷量計測装置４とが無線通信接続する場合の例を用いて説明している。しかしながら免荷量計測装置４は制御装置２１の内部に備わり、パワードスーツ１００に設けられていてもよい。
【００４２】
図１５は免荷量計測装置の最小構成を示す図である。
免荷量計測装置４は少なくとも上述の免荷量演算部４２の機能を備えればよい。
【００４３】
上述の各装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０４、無線通信装置１０５等の各ハードウェアを備えたコンピュータであってよい。
【００４４】
上述の各装置は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００４５】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１００・・・パワードスーツ
４・・・免荷量計測装置
１１・・・骨格部
１２・・・ベルト
１３・・・腰アクチュエータ
１４・・・膝アクチュエータ
１５・・・足首アクチュエータ
１６・・・靴裏プレート
１７・・・足装着具
１８・・・靴裏荷重センサ
１９・・・足裏荷重センサ
２０・・・荷台
２１・・・制御装置
２２・・・バッテリ
４１・・・制御部
４２・・・免荷量演算部
４３・・・出力情報生成部
４４・・・補正部
【図１】
2020046359.tif 000003
【図２】
2020046359.tif 000004
【図３】
2020046359.tif 000005
【図４】
2020046359.tif 000006
【図５】
2020046359.tif 000007
【図６】
2020046359.tif 000008
【図７】
2020046359.tif 000009
【図８】
2020046359.tif 000010
【図９】
2020046359.tif 000011
【図１０】
2020046359.tif 000012
【図１１】
2020046359.tif 000013
【図１２】
2020046359.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2020046359.tif 000016
【図１５】
2020046359.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月17日(2019.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値を、前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられ前記負荷軽減装置の重量を前記接地面に伝える靴裏プレートの接地面側に設けられた第一計測部から取得し、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値を前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられた第二計測部から取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算する免荷量演算部
を備える免荷量計測装置。
【請求項２】
前記第一計測値と前記第二計測値の少なくとも一方の計測値の異常値がある場合に当該異常値の期間の値を算出する補正部と、
を備える請求項１に記載の免荷量計測装置。
【請求項３】
前記第一計測値と、前記第二計測値と、前記免荷量とに基づく統計情報を生成して出力する出力情報生成部と、
を備える請求項１または請求項２に記載の免荷量計測装置。
【請求項４】
ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値を計測する第一計測部であって、前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられ前記負荷軽減装置の重量を前記接地面に伝える靴裏プレートの接地面側に設けられた第一計測部と、
前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値を計測する第二計測部であって、前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられた第二計測部と、
を備えた負荷軽減装置。
【請求項５】
前記第一計測値と、前記第二計測値とを取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算する免荷量演算部
を備えた請求項４に記載の負荷軽減装置。
【請求項６】
ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値を計測する第一計測部であって、前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられ前記負荷軽減装置の重量を前記接地面に伝える靴裏プレートの接地面側に設けられた第一計測部と、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値を計測する第二計測部であって、前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられた第二計測部と、を有する前記負荷軽減装置と、
前記第一計測値と前記第二計測値とを取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算する免荷量演算部を有する免荷量計測装置と、
を備えた免荷量計測システム。
【請求項７】
ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値を、前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられ前記負荷軽減装置の重量を前記接地面に伝える靴裏プレートの接地面側に設けられた第一計測部から取得し、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値を前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられた第二計測部から取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算する
免荷量計測方法。
【請求項８】
免荷量計測装置のコンピュータを、
ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値を、前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられ前記負荷軽減装置の重量を前記接地面に伝える靴裏プレートの接地面側に設けられた第一計測部から取得し、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値を前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられた第二計測部から取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算する免荷量演算手段、
として機能させるプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、免荷量計測装置は、ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値を、前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられ前記負荷軽減装置の重量を前記接地面に伝える靴裏プレートの接地面側に設けられた第一計測部から取得し、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値を前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられた第二計測部から取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算する免荷量演算部を備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、負荷軽減装置は、ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値を計測する第一計測部であって、前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられ前記負荷軽減装置の重量を前記接地面に伝える靴裏プレートの接地面側に設けられた第一計測部と、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値を計測する第二計測部であって、前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられた第二計測部と、を備えることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の第３の態様によれば、免荷量計測システムは、ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値を計測する第一計測部であって、前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられ前記負荷軽減装置の重量を前記接地面に伝える靴裏プレートの接地面側に設けられた第一計測部と、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値を計測する第二計測部であって、前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられた第二計測部と、を有する前記負荷軽減装置と、前記第一計測値と前記第二計測値とを取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算する免荷量演算部を有する免荷量計測装置と、を備えることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の第４の態様によれば、免荷量計測方法は、ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値を、前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられ前記負荷軽減装置の重量を前記接地面に伝える靴裏プレートの接地面側に設けられた第一計測部から取得し、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値を前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられた第二計測部から取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の第５の態様によれば、プログラムは、免荷量計測装置のコンピュータを、ユーザに係る負荷を軽減し少なくとも当該ユーザが装着する荷物を保持する機構を有する負荷軽減装置の重量と前記ユーザの体重とに基づく重量が接地面に伝わる第一計測値を、前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられ前記負荷軽減装置の重量を前記接地面に伝える靴裏プレートの接地面側に設けられた第一計測部から取得し、前記ユーザの体重に基づく重量が接地面に伝わる第二計測値を前記ユーザが装着する靴の靴底に設けられた第二計測部から取得し、それら第一計測値と第二計測値とに基づいて前記負荷の前記ユーザに対する免荷量を演算する免荷量演算手段、として機能させることを特徴とする。