(57)【要約】【課題】装着型のロボット駆動装置の操作性を向上させる。【解決手段】ユーザの背骨方向に沿って配置される第１フレームと、肩幅方向に延在するように取り付けられた第２フレームと、第２フレームに対してスライド可能に取り付けられ、ユーザの両腕に対して外骨格方式で装着される一対の腕部と、を備える装着型の駆動装置であって、腕部は、スライド部に対して取り付けられた固定部材と、ユーザが腕部を装着するときにユーザの片腕を通過させる貫通孔を有し且つ固定部材に対してピッチ回転可能に取り付けられた回転部材とを含み、ロボットの肩ピッチ軸に対応する装置側肩ピッチ軸を形成する肩ピッチ部と、肩ピッチ部の回転部材に取り付けられ、ロボットの肩ロール軸に対応する装置側肩ロール軸を形成する肩ロール部と、を有する。【選択図】図６
2020151827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動対象となるロボットの上半身構造における肩ピッチ軸と肩ロール軸を含む複数の駆動軸に対応する駆動軸を有し、ユーザが装着した状態でそのユーザの動作に従って該ロボットの上半身構造を駆動する装着型の駆動装置であって、
装着時のユーザの背骨方向に沿って配置される第１フレームと、
前記第１フレームに対して、装着時のユーザの肩幅方向に延在するように取り付けられた第２フレームと、
前記第２フレームに対して取り付けられ、ユーザの両腕に対して外骨格方式で装着される一対の腕部と、
を備え、
前記一対の腕部のそれぞれは、
前記腕部の全体を、前記第２フレームに沿ってスライド可能に配置するスライド部と、
前記スライド部に対して取り付けられた固定部材と、ユーザが前記腕部を装着するときにユーザの片腕を通過させる貫通孔を有し且つ前記固定部材に対してピッチ回転可能に取り付けられた回転部材とを含み、前記ロボットの肩ピッチ軸に対応する装置側肩ピッチ軸を形成する肩ピッチ部と、
前記肩ピッチ部の前記回転部材に取り付けられ、前記ロボットの肩ロール軸に対応する装置側肩ロール軸を形成する肩ロール部と、
を有し、
前記複数の駆動軸のそれぞれに対応する、前記駆動装置側の駆動軸において、各駆動軸の制御角度が算出される、
駆動装置。
【請求項２】
前記肩ピッチ部と前記肩ロール部は、装着時のユーザによる腕の前方ピッチ回転動作に応じて前記回転部材が前記固定部材に対して回転されると、ユーザの前方における前記装置側肩ロール軸の位置が前進するように構成される、
請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記一対の腕部のそれぞれは、
前記装置側肩ピッチ軸の回転角が前方９０度近傍の第１角度に到達した後に前記装置側肩ロール軸の回転角が側方９０度近傍の第２角度に到達したとき、前記腕部を該装置側肩ロール軸周りに下方ロール回転が可能となるように、前記肩ロール部の位置は維持した状態で、該装置側肩ピッチ軸の向きを調整するピッチ軸調整部を、更に有する、
請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記第２フレームは、前記第１フレームに対して弾性部材を介して接続される、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの動作に従ってロボットを駆動する装着型の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットは、一般に、電動モータや、油圧または空圧式のアクチュエータ等の動力源を用いて駆動される。また、このような動力源の駆動は、ユーザの動きを検出する各種のセンサ出力や、計算機からの指令等にしたがって行われる。また、人型ロボットをこのようなアクチュエータを用いることなく駆動させる技術が、特許文献１に開示されている。当該技術は、いわゆる動作拡大型スーツであり、ユーザが上半身に装着して使用する。ユーザは動作拡大型スーツを着用した状態でロボットを操作し、その左右の腕の動きに連動して、人力でロボットの左右の腕を駆動する。すなわち、当該技術により、ユーザの動作に同期して人力で駆動される外骨格型ロボットが提供される。
【０００３】
また、ロボットを駆動する技術とは異なるが、特許文献２には、人体等に着用させて関節部に運動を行わせる着用形関節駆動装置に関連してユーザの身体に対して当該駆動装置を外骨格的に配置させる技術が開示されている。当該駆動装置では、流体を適宜流し込むことによりその流体を介してユーザの身体に対して力を加えることで、ユーザの関節部が動かされ運動が行われる。そして、当該装置の肩部では、ユーザの肩をピッチ方向に運動させるために回転可能な関節部が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−４３４３１号公報
【特許文献２】特許第４５４２０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、ロボットを駆動させる技術として様々な駆動技術が開発されているが、その中でもユーザが装着して使用する装着型駆動装置は、当該装置に組み込まれたセンサがユーザの動きを検出し、その動きに応じてロボットを駆動するための指令をロボットに出力する。このような構成により、ユーザが直感的にロボットを駆動することができるメリットがある。そして、このような装着型駆動装置における駆動軸の配置を、駆動対象であるロボットの駆動軸の配置に対応させることで、ユーザの動きに応じたロボット駆動のための指令生成が容易となる。
【０００６】
一方で、人間の関節軸の配置は極めて複雑であり、ロボットやそれに対応する装着型駆動装置の軸配置とは必ずしも一致するものではない。例えば、ロボットの構造を単純化するために関節軸の軸数が人間の関節軸の数よりも少ない場合もあったり、ロボットの構造上の制限から十分に人間の関節構造を模した構造とすることが困難な場合があったりする。そのためユーザの関節構造における関節軸の軸配置と、ロボットを駆動するための着用型駆動装置における駆動軸の軸配置とのずれが解消されず、ユーザの操作性を阻害するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、ロボットの着用型駆動装置の操作性を向上させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明において、上記課題を解決するために、本発明の駆動装置は、着用時にユーザが腕を通す肩ピッチ部と、その肩ピッチ部の回転部材側に配置された肩ロール部とを備えるとともに、その肩ピッチ部と肩ロール部を含む腕部全体が、ユーザの肩幅方向に移動可能なように配置される構成を採用した。このような構成により、ユーザが当該駆動装置を着用した状態において生じる、ユーザの人体構造と駆動装置上の構造との違いを可及的に吸収し、ユーザの操作性が向上し得る。
【０００９】
詳細には、本発明は、駆動対象となるロボットの上半身構造における肩ピッチ軸と肩ロール軸を含む複数の駆動軸に対応する駆動軸を有し、ユーザが装着した状態でそのユーザの動作に従って該ロボットの上半身構造を駆動する装着型の駆動装置であって、装着時のユーザの背骨方向に沿って配置される第１フレームと、前記第１フレームに対して、装着時のユーザの肩幅方向に延在するように取り付けられた第２フレームと、前記第２フレームに対して取り付けられ、ユーザの両腕に対して外骨格方式で装着される一対の腕部と、を備える。そして、前記一対の腕部のそれぞれは、前記腕部の全体を、前記第２フレームに沿ってスライド可能に配置するスライド部と、前記スライド部に対して取り付けられた固定部材と、ユーザが前記腕部を装着するときにユーザの片腕を通過させる貫通孔を有し且つ前記固定部材に対してピッチ回転可能に取り付けられた回転部材とを含み、前記ロボットの肩ピッチ軸に対応する装置側肩ピッチ軸を形成する肩ピッチ部と、前記肩ピッチ部の前記回転部材に取り付けられ、前記ロボットの肩ロール軸に対応する装置側肩ロール軸を形成する肩ロール部と、を有し、前記複数の駆動軸のそれぞれに対応する、前記駆動装置側の駆動軸において、各駆動軸の制御角度が算出される。
【発明の効果】
【００１０】
ロボットの着用型駆動装置の操作性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】駆動対象となるロボットの概略構造を示す第１の図である。
【図２】駆動対象となるロボットの概略構造を示す第２の図である。
【図３】駆動対象となるロボットの概略構造を示す第３の図である。
【図４】駆動対象となるロボットの概略構造を示す第４の図である。
【図５】駆動対象のロボットにおける関節軸を説明する図である。
【図６】ロボットを駆動するための着用型駆動装置の斜視図である。
【図７】ロボットを駆動するための着用型駆動装置の正面図である。
【図８】着用型駆動装置における駆動軸の配置を説明する図である。
【図９】着用型駆動装置におけるアクチュエータ（センサ）の配置を示す図である。
【図１０】着用型駆動装置においてピッチ動作が行われたときの、肩ピッチ部と肩ロール部の動きを示す第１の図である。
【図１１】着用型駆動装置においてピッチ動作が行われたときの、肩ピッチ部と肩ロール部の動きを示す第２の図である。
【図１２】着用型駆動装置においてロール動作が行われたときの、肩ピッチ部と肩ロール部の動きを示す第１の図である。
【図１３】着用型駆動装置においてロール動作が行われたときの、肩ピッチ部と肩ロール部の動きを示す第２の図である。
【図１４】着用型駆動装置においてピッチ動作が行われ更にロール動作が行われたときの、肩ピッチ部と肩ロール部の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本実施形態の駆動装置は、当該駆動装置を装着したユーザの動作に従ってロボットの上半身構造を駆動する装着型の駆動装置（以下、単に「駆動装置」と称する）である。この駆動装置における駆動軸の軸配置は、制御対象であるロボットの駆動軸の軸配置に対応す
る。これは、ユーザの動作に応じたロボット駆動のための指令生成を容易とするためである。したがって、当該駆動装置における駆動軸の配置は、その駆動軸数を含めて、制御対象のロボットに対応する限りにおいて、適宜設計することが可能である。
【００１３】
そして、上記駆動装置は、第１フレーム、第２フレーム、及び一対の腕部を有し、ユーザは、外骨格方式で当該腕部を装着することで、駆動装置を介したロボットの制御が可能となる。ここで外骨格方式とは、装着時にユーザの外側表面を覆うように配置される装着方式を言う。したがって、外骨格方式で装着された一対の腕部は、ユーザの体と干渉しにくくロボット制御のための動作を取りやすい。そして、ユーザがロボットに実行させたい動作を実現するための制御動作を取ると、それに応じて駆動装置の一対の腕部における駆動軸のそれぞれが変位し、その駆動軸の制御角度が算出される。本願においては、各駆動軸の制御角度の算出は、特定の態様に限られない。例えば、各駆動軸と連動するように配置されたアクチュエータの検出器（エンコーダ）やその他のセンサによる検出角度を制御角度として利用してもよい。当該制御角度は、ロボットのコントローラに提供されて、例えば、ロボットがユーザの制御動作に応じる動作を実行するようにロボットが制御される。
【００１４】
ここで、ユーザが駆動装置を装着するに当たって、腕部は、肩ピッチ部の貫通孔にその片腕を通すように構成される。このような構成により、駆動装置の肩ピッチ部におけるピッチ回転の中心と、ユーザの肩のピッチ回転の中心とを近付けることができ、好適には一致させることができる。なお、本実施形態では、ユーザの前後方向への回転をピッチ回転とし、ユーザの左右方向（幅方向）への回転をロール回転とする。上記の構成を採用することで、ユーザの肩におけるピッチ回転を駆動装置側に好適に反映させることができ、操作時にユーザが違和感を覚えにくい。また、人間であるユーザの肩の構造において、肩のロール回転の中心位置は一定ではなく、肩のピッチ方向における回転位置に従って変化する。具体的には、ユーザが肩を前方にピッチ回転させるほど、肩が前方に出ていくためロール回転の中心位置も前方へと出ていく。このようなユーザの肩の動きを十分に考慮して、肩ピッチ部の回転部材に肩ロール部が取り付けられる。このような肩ピッチ部と肩ロール部の構成を採用することで、特に肩回りで、ユーザは円滑に腕部を操作しやすくなり、その操作性の向上が図られる。
【００１５】
また、上記の駆動装置は、ユーザはその両腕を、それぞれに対応する肩ピッチ部の貫通孔に通して一対の腕部を装着するように構成されている。そこで、その装着時にユーザが当該一対の貫通孔に両腕を通しやすくするために、腕部の全体が、ユーザの肩幅方向に延在する第２フレームに沿ってスライド可能に配置されている。当該構成も、ユーザによる駆動装置の操作性向上に資するものである。
【００１６】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１７】
＜ロボット１０の構成＞
先ず、本実施形態の駆動装置６０によって駆動制御されるロボット１０の概略構成について、図１〜図４に基づいて説明する。図１はロボット１０の正面図であり、図２はロボット１０の左側面図であり、図３はロボット１０の背面図である。また、図４は、ロボット１０の一部を分解した状態を示す図である。なお、各図において、ロボット１０の内部構造が把握できるように、その本体カバーを省略した状態で示されている。本実施形態では、ロボット１０の進行方向（前方）をｘ軸正方向、ロボット１０からみて左手方向をｙ軸正方向、ロボット１０における反重力方向をｚ軸正方向としたとき、ｘ軸がロール軸、ｙ軸がピッチ軸、ｚ軸がヨー軸である。したがって、ｘ軸回りの回転がロール回転（左右
方向への回転）、ｙ軸回りの回転がピッチ回転（前後方向への回転）、ｚ軸回りの回転がヨー回転となる。また、本実施形態における上方向とは、ｚ軸正方向、すなわち反重力方向であり、一方で下方向とは、ｚ軸負方向、すなわち重力方向とし、左右方向はロボット１０から見たときの左右方向であり、ｙ軸正方向が左方向、ｙ軸負方向が右方向となる。なお、後述の駆動装置６０における上下左右方向も同様とする。
【００１８】
ロボット１０は、人間型ロボットであり、人間の骨格構造を模したボディを有している。概略的には、図１においてｚ軸方向に延在している背骨部１４及び後述する板金で形成された各種の骨部１４a〜１４ｄ、背骨部１４を支持するように背骨部１４に連結された
腰骨部１５、更に腰骨部１５を支持し図示しないロボット１０の一対の脚部が接続される骨盤部１６によってロボット１０の上半身の骨格構造が形成されている。そして、背骨部１４には、ロボット１０の首部１３が接続され、更にその上に頭部１１が配置されている。なお、頭部１１には、外部を撮影するためのカメラが搭載されてもよい。この首部１３を介した頭部１１の背骨部１４との接続により、頭部１１は背骨部１４に対してロール回転、ピッチ回転、ヨー回転が可能となる。
【００１９】
また、ロボット１０には、その上半身の駆動を司る駆動ユニット２０が右上半身と左上半身のそれぞれに対応して配置されている。駆動ユニット２０には、ロボット１０の腕部５０を、肩部においてピッチ回転及びロール回転させるためのアクチュエータ等が備えられている。ここで、図４に示すように、背骨部１４には、ロボット１０の肩部に位置する部位で、ロボット前面側の前方鎖骨部１４ａとロボット背面側の背面鎖骨部１４ｂが接続されている。更に、背骨部１４には、ロボット１０の胸部（肩部より下方の部位）に位置する部位で、ロボット前面側の前方胸骨部１４ｃとロボット背面側の背面胸骨部１４ｄが接続されている。これらの骨部１４ａ〜１４ｄ及び背骨部１４によって、背骨部１４を挟んだロボット１０の上半身内の左右に所定の空間が形成され、当該左右の所定の空間に駆動ユニット２０がそれぞれ収まるように配置され、各骨部１４ａ〜１４ｄに対して駆動ユニット２０が接続されることになる。これにより、２つの駆動ユニット２０がロボット１０内に取り付けられることになる。骨部１４ａ〜１４ｄは、背骨部１４に対して平板状の板金で形成されているため、背骨部１４に対する駆動ユニット２０の取り付けは、比較的弾性的に行われることになる。更に、駆動ユニット２０は、腰骨部１５にも接続される。
【００２０】
このように構成されるロボット１０の上半身構造においては、図５に示す駆動軸が設定されている。詳細には、頭部１１に関連する駆動軸としては、頭ロール軸、頭ピッチ軸、頭ヨー軸が設定され、各軸に対応してアクチュエータが備えられることで、頭部１１は、首部１３に対してロール回転、ピッチ回転、ヨー回転が可能となる。また、腰骨部１５に関連する駆動軸としては、腰ロール軸、腰ピッチ軸、腰ヨー軸が設定され、各軸に対応してアクチュエータが備えられることで、ロボット１０の上半身は、腰骨部１５に対してロール回転、ピッチ回転、ヨー回転が可能となる。更に、腕部５０に関連する駆動軸としては、肩ロール軸、肩ピッチ軸、肩ヨー軸、肘ピッチ軸、手首ロール軸、手首ピッチ軸、手首ヨー軸の７軸が設定されており、各軸に対応してアクチュエータが備えられることで、ロボット１０の腕部５０においては、肩部でのロール回転、ピッチ回転、ヨー回転が可能となり、肘部でのピッチ回転が可能となり、手首部でのロール回転、ピッチ回転、ヨー回転が可能となる。このような構造から理解できるように、ロボット１０の腕部５０は、人間の腕を模した構造を有している。なお、各軸に対応するアクチュエータの具体的な配置や構造は公知の技術であるから、本願ではその詳細な説明は省略する。
【００２１】
＜駆動装置６０の構成＞
次に、このように構成されるロボット１０を駆動するための駆動装置６０について、図６〜図９に基づいて説明する。図６は駆動装置６０の前方斜視図であり、図７は駆動装置６０の正面図である。また、図８には、駆動装置６０における駆動軸の軸配置が示されて
おり、図９は、駆動装置６０における各駆動軸に対応するアクチュエータの配置が示されている。駆動装置６０は、ロボット１０の腕部５０を操作するためにユーザが着用して使用する装置であり、駆動装置６０に配置されている駆動軸は、図８に示すように、ロボット１０の腕部５０に対応して肩ロール軸、肩ピッチ軸、肩ヨー軸、肘ピッチ軸、手首ロール軸、手首ピッチ軸、手首ヨー軸の７軸が設定されている。
【００２２】
駆動装置６０は、ｚ軸方向（鉛直方向でありｚ軸方向）に延在する２本の第１フレーム６２と、ｙ軸方向（肩幅方向でありｙ軸方向）に延在する１本の第２フレーム６５と、一対の腕部７０と、制御装置１００とを備える。制御装置１００は、駆動装置６０に設けられた後述のアクチュエータからの信号（具体的には、アクチュエータに搭載されているエンコーダの検出信号）を演算処理するコンピュータである。更に、制御装置１００は当該アクチュエータに対して駆動指令を与えることで、アクチュエータを駆動することもできる。図６においては、制御装置１００は模式的に記載されているが、第１フレーム６２や腕部７０に一体的に配置されてもよい。
【００２３】
２本の第１フレーム６２はｚ軸方向に延在しており、ユーザの装着時にその背骨方向に沿って位置する。そして、当該２本の第１フレーム６２に直交するように１本の第２フレーム６５が配置されている。第２フレーム６５はガイド部材６３によって支持され、且つそのガイド部材６３に２本の第１フレーム６２が挿通されてガイド部材６３が第１フレームに対してスライド可能に配置されている。なお、第１フレーム６２に対するガイド部材６３の相対関係は、クランパ６４によって固定、解除が自在となるように構成されている。したがって、クランパ６４を解除することで第２フレーム６５を第１フレーム６２に対してスライド可能となり、クランパ６４を固定することで第２フレーム６５と第１フレーム６２の位置関係が固定される。
【００２４】
そして、第２フレーム６５には、２つのスライド部材６６が第２フレーム６５の延在方向にスライド可能に配置されている。そして、スライド部材６６のそれぞれには、駆動装置６０を装着するユーザの右腕と左腕の何れかが対応する腕部７０が取り付けられている。したがって、一方のスライド部材６６に取り付けられている腕部７０と、他方のスライド部材６６に取り付けられている腕部７０とは対称関係となるが、説明を簡便にするため、両腕部とも実質的に同一の構成を有することを踏まえ一方の腕部７０（特に、装着時にユーザの左腕に対応する腕部７０）について説明する。
【００２５】
ここで、図６〜図９に示す腕部７０は、肩ロール軸、肩ピッチ軸、肩ヨー軸、肘ピッチ軸、手首ロール軸、手首ピッチ軸、手首ヨー軸のそれぞれの制御角度が原点位置にあり、この状態にある腕部７０の姿勢を原点姿勢と称する。そして、腕部７０においては、スライド部材６６に取付フランジ７１が固定されている。取付フランジ７１を介して、リング状のベアリングを構成する固定部材７２が、スライド部材６６に対して取り付けられる。固定部材７２は回転部材７５とともに当該リング状のベアリングを構成し、回転部材７５は固定部材７２の内側に回転可能に取り付けられている。そして、回転部材７５には、その中央に貫通孔７５ａが形成されている。当該貫通孔７５ａの大きさは、駆動装置６０を装着するユーザの肩が挿通可能な程度の大きさとされる。すなわち、ユーザは、貫通孔７５ａに片腕を通すようにして駆動装置６０の腕部７０を装着することが想定されている。
【００２６】
また、固定部材７２と回転部材７５とで構成される上記ベアリングは、駆動装置６０における肩ピッチ軸を形成する。そして、回転部材７５の側方には円弧状に配列されたギア７４が取り付けられており、回転部材７５の回転とともにギア７４も回転する。ギア７４の回転軸は、回転部材７５の回転軸と一致するように配置されている。そして、ギア７４に噛み合うようにギア７３が配置され、ギア７３の回転軸は第１アクチュエータ１０１へと接続されている。なお、第１アクチュエータ１０１は、取付フランジ７１に固定されて
いる。このような構成により、駆動装置６０の肩ピッチ軸については、回転部材７５のピッチ回転はギア７３、ギア７４を伝わって第１アクチュエータ１０１に入力される。その結果、第１アクチュエータ１０１に搭載されるエンコーダによって、そのピッチ回転角度が検出される。検出されたピッチ回転角度は、制御装置１００によって取得される。
【００２７】
更に、回転部材７５には、ギア７４と干渉しない位置に取付部材７９が取り付けられている。取付部材７９には、Ｌ字型の第１上腕部材７６が回転可能に接続され、その回転軸が駆動装置６０における肩ロール軸に相当する。腕部７０が原点姿勢にあるときに、肩ロール軸の延在方向はｘ軸方向であり、したがって第１上腕部材７６のロール回転の方向はｘ軸回りとなる。そして、第１上腕部材７６のロール回転軸は、取付部材７９に配置されている第２アクチュエータ１０２へと接続されている。このような構成により、駆動装置６０の肩ロール軸については、第１上腕部材７６のロール回転は第２アクチュエータ１０２に入力される。その結果、第２アクチュエータ１０２に搭載されるエンコーダによって、そのロール回転角度が検出される。検出されたロール回転角度は、制御装置１００によって取得される。
【００２８】
なお、第１上腕部材７６は、図７に示すように、原点姿勢において肩ロール軸からｙ軸正方向に延び、更にｚ軸負方向に折れ曲がるようにしてＬ字型を形成している。これは、駆動装置６０を装着したユーザの腕を、肩ピッチ軸を形成する固定部材７２及び回転部材７５と、第１上腕部材７６との間に収めるための空間を確保するためである。また、第１上腕部材７６の先端側には第２上腕部材７７が接続されている。第２上腕部材７７の延在方向は、原点姿勢においてｚ軸負方向である。
【００２９】
なお、腕部７０においては、上述した肩ピッチ軸と肩ロール軸以外にも５つの駆動軸が含まれている。ただし、これらの駆動軸は、本願開示の中核をなす構成ではないため、以下に簡潔に言及する。
【００３０】
第２上腕部材７７の先端側には、前腕部材７８が配置されている。前腕部材７８の延在方向は、原点姿勢においてｚ軸負方向である。そして、第２上腕部材７７と前腕部材７８との間には、腕部７０の肩ヨー軸と肘ピッチ軸が形成され、その肩部のヨー回転は第３アクチュエータ１０３に入力され、肘部のピッチ回転は第４アクチュエータ１０４に入力される。更に、前腕部材７８の先端側には、手首部８０が設けられている。手首部８０は、ユーザがその手首を通すための貫通路８３が形成されている。ユーザは、自己の手首をその貫通路８３に挿入して、腕部７０の最先端側に配置されているレバー８２を把持できる。このようにレバー８２を把持することで、ユーザの腕を動かす動作が、腕部７０に好適に反映されることになる。そして、その把持している状態で、ユーザが自己の手首を動かすと、その動作に対応する手首のピッチ回転、ロール回転、ヨー回転が、手首部８０の内部に搭載されている第５アクチュエータ１０５、第６アクチュエータ１０６、第７アクチュエータ１０７に入力される。このような構成により、各駆動軸での回転角が、対応するアクチュエータに搭載されるエンコーダによって検出され、以て制御装置１００によって取得される。
【００３１】
また、レバー８２の先端に操作ボタン８１が配置されている。ユーザが操作ボタン８１を押下している間は、ユーザの動作に起因した腕部７０の各駆動軸の制御角度が制御装置１００によって取得される。一方で、ユーザが操作ボタン８１を押下していない状態では、制御装置１００による制御角度の取得は行われない。
【００３２】
このように構成される腕部７０における駆動軸の軸配置は、ロボット１０の上半身構造のうち腕部５０における駆動軸の軸配置に対応している。すなわち、ロボット１０と駆動装置６０の腕部７０のそれぞれに、肩ロール軸、肩ピッチ軸、肩ヨー軸、肘ピッチ軸、手
首ロール軸、手首ピッチ軸、手首ヨー軸が共通して設定されている。なお、本願における駆動軸の軸配置の対応とは、駆動軸の機械的構成が同一であることを意味するのではなく、回転動作の中心となる駆動軸の有無が一致していることを意味する。
【００３３】
ロボット１０の操作に当たって、ユーザは駆動装置６０を装着する。すなわち、ユーザは、自身の腕を一対の腕部７０の貫通孔７５ａに挿通させる。そして、ユーザは、自身の手首を手首部８０の貫通路８３に通してレバー８２を把持する。このとき、一対の腕部７０はスライド部材６６を介して第２フレーム６５上をスライド可能に配置されているため、ユーザの駆動装置６０の装着を円滑に行い得る。また、駆動装置６０を装着したユーザが腕部７０を動かそうとしたときに、スライド部材６６により腕部７０がスライドし得ることで、ユーザの動きが腕部７０の機械的構造によっていたずらに拘束されなくなるため、ユーザによる駆動装置６０の操作性が向上する。
【００３４】
また、ユーザが駆動装置６０を装着した状態では、肩ピッチ軸のピッチ回転の中心軸（リング状のベアリングの回転中心軸）と、ユーザの肩のピッチ回転の中心軸が概ね一致する。そのため、ユーザの肩におけるピッチ回転を駆動装置６０側に好適に反映させることができ、ユーザによる駆動装置６０の操作性が向上する。
【００３５】
ここで、図１０及び図１１に、腕部７０において原点姿勢から肩部のピッチ回転が行われたときの、肩ピッチ軸周りの状態を示している。図１０は、ｙ軸方向から腕部７０を見た図であり、図１１は、ｚ軸方向から腕部７０を見た図である。そして、図１０及び図１１の上段（ａ）は、肩ピッチ軸のピッチ回転角度が原点姿勢から０度の状態を示し、中段（ｂ）は、肩ピッチ軸のピッチ回転角度が原点姿勢から４５度の状態を示し、下段（ｃ）は、肩ピッチ軸のピッチ回転角度が原点姿勢から９０度の状態を示している。
【００３６】
上述したように、肩ロール軸に関連する取付部材７９が、肩ピッチ軸に関連する回転部材７５に取り付けられている。そのため、図１１に示すように、肩部においてピッチ回転が行われると、その回転とともに肩ロール回転の回転中心の位置がロボット１０の前方、すなわちｘ軸正方向に出ていく。すなわち、ピッチ回転角度が０度、４５度、９０度のときの、第２フレーム６５から肩ロール回転の回転中心までの距離をそれぞれＬ１、Ｌ２、Ｌ３とすると、Ｌ３＞Ｌ２＞Ｌ１の関係が成立する。ここで、人間であるユーザの肩の構造に起因して、ユーザの肩を前方にピッチ回転させるほど肩が前方に出ていくため、肩のロール回転の中心位置も前方へ出ていく傾向がある。そのため、上述のように肩部のピッチ回転の進行に応じて肩ロール回転の回転中心位置がｘ軸正方向に前進する構成を採用することで、腕部７０の肩部の動きをユーザの肩部の動きに近付けることができる。その結果、ユーザによる駆動装置６０の操作性が向上する。
【００３７】
また、図１２及び図１３に、腕部７０において原点姿勢から肩部のロール回転が行われたときの、肩ロール軸周りの状態を示している。図１２は、ｙ軸方向から腕部７０を見た図であり、図１３は、ｘ軸方向から腕部７０を見た図である。そして、図１２及び図１３の上段（ａ）は、肩ロール軸のロール回転角度が原点姿勢から０度の状態を示し、中段（ｂ）は、肩ロール軸のロール回転角度が原点姿勢から４５度の状態を示し、下段（ｃ）は、肩ロール軸のロール回転角度が原点姿勢から９０度の状態を示している。
【００３８】
原点姿勢においては、肩部のロール回転の中心軸はｘ軸方向に延在している。そのため駆動装置６０を装着したユーザは、自己の肩を容易にロール回転することができる。しかし、このような肩ロール軸に関する構造を採用することで、腕部７０の肩部が所定の位置にあるときに肩部の動作を好適に行いにくくなる状況が生じ得る。そのような状況として、具体的には、図１４に示すように、原点姿勢から肩ピッチ軸を９０度ピッチ回転させた後に肩ロール軸を中心に９０度のロール回転を行った状況が例示できる。なお、図１４の
上段（ａ）は、当該状況にある腕部７０をｙ軸の方向から見た図であり、中段（ｂ）は、当該状況にある腕部７０をｘ軸の方向から見た図であり、下段（ｃ）は、当該状況にある腕部７０をｚ軸の方向から見た図である。
【００３９】
図１４に示す状況では、肩ロール軸の延在方向がｚ方向となっている。そのため、このままではユーザは、腕部７０を下ろすことが困難となる。そこで、制御装置１００が、第１アクチュエータ１０１と第２アクチュエータ１０２から取得する肩ピッチ軸と肩ロール軸の制御角度に基づいて、腕部７０が図１４に示す状況に陥ったと判断すると、制御装置１００は、肩ピッチ軸に関連する第１アクチュエータ１０１に対して、肩ロール軸の延在方向がｘ軸になるように肩ピッチ軸の向きを調整する駆動指令を出すように構成されている。当該指令は、例えば、ピッチ回転において原点位置に戻す方向に９０度回転させるピッチ回転の駆動指令とすることができる。このように肩ピッチ軸の向きが調整されると、ユーザは、肩ロール軸周りに肩部を下方にロール回転させることが可能となる。このような構成を採用することで、ユーザによる駆動装置６０の操作性が向上する。
【００４０】
なお、このような肩ピッチ軸の向きの調整は、必ずしも、上述した状況に限って行う必要はない。例えば、原点姿勢から肩ピッチ軸を９０度近くピッチ回転させた後に肩ロール軸を中心に９０度近くロール回転を行った場合でも、肩ロール軸の延在方向がｚ方向に概ね平行となってしまえば、やはりユーザは腕部７０を下ろしにくくなる。そこで、予め、ユーザが腕部７０を下ろしにくいと判断される肩ロール軸の状態を制御装置１００内に設定しておき、実際の肩ロール軸の状態がその設定状態に到達したときに、上述した肩ピッチ軸の向きの調整が行われるように構成してもよい。
【００４１】
＜第１の変形例＞
第１フレーム６２に対して第２フレーム６５を固定するためのクランパ６４の内部に弾性部材を配置し、固定状態において、その弾性部材を介して第１フレーム６２と第２フレーム６５とを接続してもよい。このような構成を採用することで、ｚ軸方向におけるユーザの動きを弾性部材で吸収でき、以てユーザによる駆動装置６０の操作性が向上する。
【００４２】
＜第２の変形例＞
上記の実施形態では、駆動装置６０とそれにより駆動されるロボット１０は別体に構成されているが、それに代えて、駆動装置６０とロボット１０を一体に構成してもよい。すなわち、駆動装置６０を、いわゆるパワーアシスト装置のように構成してもよい。上記の実施形態では、ユーザの動作の検出は各駆動軸のアクチュエータのエンコーダで行われているが、これを別のセンサで検出し、その検出結果に基づいて各駆動軸のアクチュエータを駆動させることで、駆動装置６０を装着しているユーザの動作をアシストすることができる。駆動装置６０の駆動軸の配置は、人間であるユーザの関節軸の配置とは厳密には一致してはいないが、上述した駆動装置６０の特徴的な構成、特に肩ピッチ軸と肩ロール軸に関連する構成により、装着しているユーザに違和感を与えることなくその動作をアシストすることが期待される。
【符号の説明】
【００４３】
１０・・・ロボット、５０・・・腕部、６０・・・駆動装置、６２・・・第１フレーム、６５・・・第２フレーム、６６・・・スライド部材（スライド部）、７０・・・腕部、７１・・・取付フランジ、７２・・・固定部材、７５・・・回転部材、７５ａ・・・貫通孔、１００・・・制御装置、１０１・・・第１アクチュエータ、１０２・・・第２アクチュエータ、１０３・・・第３アクチュエータ、１０４・・・第４アクチュエータ、１０５・・・第５アクチュエータ、１０６・・・第６アクチュエータ、１０７・・・第７アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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