(57)【要約】      （修正有）【課題】作業者の作業時の歩行による消費エネルギの最小限にして作業者の作業負荷を低減し、併せて作業場の生産性の向上を図る作業負荷低減方法および作業負荷低減支援処理装置を提供する。【解決手段】作業者に装着されて作業者の歩行比を目標歩行比に誘導する作業補助装具を用い、前記作業補助装具の作動状態を示す作動状態情報とを取得し、取得した作動状態情報より前記作業者の消費エネルギが最小となる歩行比を前記目標歩行比として設定する。【選択図】図８
2010113464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業者に装着されて作業者の歩行比を目標歩行比に誘導する作業補助装具を用いた作業負荷低減方法であって、
前記作業補助装具の作動状態を示す作動状態情報とを取得し、取得した作動状態情報より前記作業者の消費エネルギが最小となる歩行比を前記目標歩行比として設定する作業負荷低減方法。
【請求項２】
前記作動状態情報は、歩行速度に相関する情報を含み、消費エネルギが最小となる歩行比を歩行速度に応じて設定する請求項１に記載の作業負荷低減方法。
【請求項３】
前記作動状態情報に基づいて、工場全体の作業者の作業負荷分布、作業者位置を、可視化する請求項１または２に記載の作業負荷低減方法。
【請求項４】
コンピュータプログラムを実行するコンピュータによる作業負荷低減支援処理装置であって、
作業者に装着されて作業者の歩行比を目標歩行比に誘導する作業補助装具の作動状態を示す作動状態情報を入力する情報入力手段と、
前記情報入力手段が入力した前記作動状態情報より前記作業補助装具を装着した作業者の消費エネルギが最小となる歩行比を前記目標歩行比として設定する目標歩行比設定手段と、
を有する作業負荷低減支援処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業負荷低減方法および作業負荷低減支援処理装置に関し、特に、作業者の歩行比を所定の歩行比に誘導することができる作業補助装具を用いた工場等における作業負荷低減方法および作業負荷低減支援処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
組立ライン等において生産性を上げるために、工数に応じて組立ラインのゾーン構築を工夫することや、複数作業を複数工程に分配して複数工程を経て製品を生産するに際して、どの工程に、どの作業群を分配するかをコンピュータを用いて支援することが提案されている（例えば、特許文献１、２)。
【特許文献１】特開２００２−７９９６４号公報
【特許文献２】特開２００３−１５７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
組立ライン等の作業場においては、作業者は、ライン搬送される作業対象物の移動に伴って歩行しながら作業を行うことがある。この歩行しながら作業は、歩行による消費エネルギの増加によって作業者の作業負荷を増大する。この作業負荷の増大は、作業場の生産性の向上を阻む要因になる。
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、作業者の作業時の歩行による消費エネルギの最小限にして作業者の作業負荷を低減し、併せて作業場の生産性の向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による作業負荷低減方法は、作業者に装着されて作業者の歩行比を目標歩行比に誘導する作業補助装具を用いた作業負荷低減方法であって、前記作業補助装具の作動状態を示す作動状態情報とを取得し、取得した作動状態情報より前記作業者の消費エネルギが最小となる歩行比を前記目標歩行比として設定する。
【０００６】
本発明による作業負荷低減方法は、好ましくは、前記作動状態情報は、歩行速度に相関する情報を含み、消費エネルギが最小となる歩行比を歩行速度に応じて設定する。
【０００７】
本発明による作業負荷低減方法は、好ましくは、前記作動状態情報に基づいて、工場全体の作業者の作業負荷分布、作業者位置を、可視化する。
【０００８】
本発明による作業負荷低減支援処理装置は、コンピュータプログラムを実行するコンピュータによる作業負荷低減支援処理装置であって、作業者に装着されて作業者の歩行比を目標歩行比に誘導する作業補助装具の作動状態を示す作動状態情報を入力する情報入力手段と、  前記情報入力手段が入力した前記作動状態情報より前記作業補助装具を装着した作業者の消費エネルギが最小となる歩行比を前記目標歩行比として設定する目標歩行比設定手段とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による作業負荷低減方法、作業負荷低減支援処理装置によれば、作業者に装着されて作業者の歩行比を目標歩行比に誘導する作業補助装具を用い、当該作業補助装具の作動状態を示す作動状態情報より作業者の消費エネルギが最小となる歩行比を目標歩行比として設定して作業補助装具を動作させることにより、作業者の作業時の歩行による消費エネルギの最小限にして作業者の作業負荷を低減し、併せて作業場の生産性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明による作業負荷低減方法および作業負荷低減支援処理装置の一つの実施形態を、図１〜図８を参照して説明する。
【００１１】
本実施形態では、作業補助装具として、図１、図２に示されている歩行補助を行って作業者の歩行比を所定の歩行比に誘導することができる歩行補助装具１０と、図３〜図６に示されている荷役の免荷を行う荷役作業補助装具１００の２種類の作業補助装具を準備し、作業者毎に何れか一方を選択使用する。
【００１２】
まず、図１、図２を参照して歩行補助装具１０について説明する。歩行補助装置１０は、作業者の腰部に装着される腰部装具２０と、腰部装具２０に取り付けられて作業者の左右の股関節部に対応する位置に配置される動力発生手段である電動モータ５０Ｌ、５０Ｒと、上端を各々電動モータ５０Ｌ、５０Ｒの出力部材（出力回転軸)５１Ｌ、５１Ｒに連結された動力伝達アーム６０Ｌ、６０Ｒと、動力伝達アーム６０Ｌ、６０Ｒの下端に取り付けられ作業者の大腿部に装着される大腿部装具７０Ｌ、７０Ｒと有する。
【００１３】
腰部装具２０は、大別して、バックフレーム２１と、腰背部パッド２２と、左右の腹部ベルト２４Ｌ、２４Ｒと、左右の補助ベルト２６Ｌ、２６Ｒと、左右のサイドベルト２７Ｌ、２７Ｒとにより構成されている。
【００１４】
バックフレーム２１は、剛体製、例えば金属で、作業者の腰背部を余裕をもって取り囲む形状を形成されている。バックフレーム２１は、電動モータ５０Ｌ、５０Ｒの動作を制御する制御装置９０と、電源ユニット９１、無線通信手段９２を内蔵している。無線通信手段９２は後述する作業負荷低減支援処理装置２００と所定の無線通信プロトコルによって双方向にデータ通信を行う
【００１５】
腰背部パッド２２は、軟質プラスチックスにより構成され、バックフレーム２１の内側に取り付けられている。詳細には、腰背部パッド２２は、固定ピン２８によって左右方向中央部をバックフレーム２１の左右方向中央部に固定連結され、左右両端がバックフレーム２１より前方に離れた自由端になっている。
【００１６】
バックフレーム２１の左右両側部分には、各々、板ばね、樹脂板等、弾性を有する材料により構成された弾性板１９Ｌ、１９Ｒが固定されている。弾性板１９Ｌ、１９Ｒは、腰背部パッド２２の左右両側部分とバックフレーム２１の左右両側部分との間の間隙に配置され、腰背部パッド２２の自由端側をバックフレーム２１に対して前方へ弾力的に付勢している。
【００１７】
左右の腹部ベルト２４Ｌ、２４Ｒは、織物、皮革、ビニル等、可撓性を有する材料により構成されており、一端を各々腰背部パッド２２の左右両端に固定連結され、他端をワンタッチ式のベルトバックル２３によって開放可能に互いに締結されるベルト構造になっている。
【００１８】
左右の補助ベルト２６Ｌ、２６Ｒは、織物、皮革、ビニル等、可撓性を有する材料により構成されており、一端を腰背部パッド２２の背面側の左右中間部に固定連結され、他端を左右の腹部ベルト２４Ｌ、２４Ｒの中間部にピン２５によって枢動可能に連結されている。補助ベルト２６Ｌ、２６Ｒは、長さ調整バックル２９Ａを取り付けられ、ベルト長さを調整できるようになっている。
【００１９】
左右のサイドベルト２７Ｌ、２７Ｒも、織物、皮革、ビニル等、可撓性を有する材料により構成されており、一端を左右の腹部ベルト２４Ｌ、２４Ｒの中間部（ピン２５より腰背部パッド２２との連結側)に固定接続され、他端をバックフレーム２１の左右両端に固定接続されている。サイドベルト２７Ｌ、２７Ｒのバックフレーム２１に対する固定は、バックフレーム２１の左右両端に各々形成されたスリット２１Ａにサイドベルト２７Ｌ、２７Ｒを通し、その折り返し部２７Ｂを面ファスナー２７Ａによってサイドベルト２７Ｌ、２７Ｒの一端側に剥離可能に貼り付けることにより行われている。この左右のサイドベルト２７Ｌ、２７Ｒは、面ファスナー２７Ａによる折り返し部２７Ｂの貼り付け位置の調整によりベルト長さ調整可能になっている。
【００２０】
動力伝達アーム６０Ｌ、６０Ｒは、電動モータ５０Ｌ、５０Ｒの出力を大腿部用装具７０Ｌ、７０Ｒに伝達するものであり、当該動力伝達アーム６０Ｌ、６０Ｒの下端部は、上下逆転Ｙ字形の二股形状になってばねを有し、その二股先端に各々に作業者の大腿部を前後から挟むパッドによる大腿部用装具７０Ｌ、７０Ｒが取り付けられている。
【００２１】
動力伝達アーム６０Ｌ、６０Ｒの下端部に対する大腿部用装具７０Ｌ、７０Ｒの取り付けは、着脱可能なねじ式になっていて、取付位置を上下左右に調整できるようになっている。
【００２２】
バックフレーム２１の左右両端部にはヒンジ軸支持部材３０Ｌ、３０Ｒが固定されている。ヒンジ軸支持部材３０Ｌ、３０Ｒは、横転コの字形をしていて前後二つの脚片間に掛け渡されたヒンジ軸３５Ｌ、３５Ｒを支持している。ヒンジ軸３５Ｌ、３５Ｒは、作業者の前後水平方向、つまり矢状軸方向に延在する中心軸線を有する。
【００２３】
ヒンジ軸３５Ｌ、３５Ｒには、ヒンジ連結部材３６Ｌ、３６Ｒが、当該ヒンジ軸３５Ｌ、３５Ｒの中心軸線周りに回動可能に取り付けられている。ヒンジ連結部材３６Ｌ、３６Ｒは電動モータ５０Ｌ、５０Ｒの上部側に一体形成された取付舌片５２Ｌ、５２Ｒに固定連結されている。
【００２４】
左右の電動モータ５０Ｌ、５０Ｒは、電源ユニット９１より電力供給され、制御装置９０により左右個別に出力トルク、回転角を制御され、左右の動力伝達アーム６０Ｌ、６０Ｒをスイング駆動する。
【００２５】
これにより、左右の電動モータ５０Ｌ、５０Ｒの出力トルクが大腿部用装具７０Ｌ、７０Ｒより装置着用の作業者の大腿部に歩行アシスト力と与えられ、電動モータ５０Ｌ、５０Ｒの出力トルクと回転角により決まる制御目標による歩行比をもって装置装着者の歩行が補助)され、装置装着者の歩行比が目標歩行比に誘導される。
る。
【００２６】
つぎに、図３〜図５を参照して荷役作業補助装具１００について説明する。荷役作業補助装具１００は、装置使用者が跨ぐようにして着座するサドル部１１２と、左右の大腿リンク部材１１４Ｌ、１１４Ｒと、左右の下腿リンク部材１１６Ｌ、１１６Ｒと、装置使用者によって履靴される靴部１１８Ｌ、１１８Ｒとを有する。
【００２７】
サドル部１１２の下底部中央には前後方向に延在するヒンジ軸１２０が取り付けられている。ヒンジ軸１２０には各々ブラケット１２２Ｌ、１２２Ｒによって前後方向に延在する左右の円弧ガイドバー１２４Ｌ、１２４Ｒがヒンジ軸１２０を中心として左右方向に回動可能（開脚可能）に取り付けられている。左右の円弧ガイドバー１２４Ｌ、１２４Ｒにはガイドローラ１２８Ｌ、１２８Ｒによってスライダ１２６Ｌ、１２６Ｒが当該ガイドバーに沿って移動可能に設けられている。スライダ１２６Ｌ、１２６Ｒには左右のベースプレート１３０Ｌ、１３０Ｒが取り付けられている。ベースプレート１３０Ｌ、１３０Ｒはスライダ１２６Ｌ、１２６Ｒとの固定部より後方へ突出延在している。ベースプレート１３０Ｌ、１３０Ｒには左右の大腿リンク部材１１４Ｌ、１１４Ｒの上端部が固定連結されている。
【００２８】
上述したヒンジ軸１２０、左右の円弧ガイドバー１２４Ｌ、１２４Ｒ、左右のスライダ１２６Ｌ、１２６Ｒ、左右のベースプレート１３０Ｌ、１３０Ｒは、装置使用者の左右の股関節に対応する位置にあり、これらの組み合わせによって、ヒトの股関節と等価の動きが可能な左右の第１関節機構部Ｌ１、Ｒ１が構成される。
【００２９】
左右の大腿リンク部材１１４Ｌ、１１４Ｒは、ベースプレート１３０Ｌ、１３０Ｒの後部側から斜め下方前方に延在している。左右の大腿リンク部材１１４Ｌ、１１４Ｒの先端部（下端部）には略水平な枢軸１３２Ｌ、１３２Ｒによって左右の下腿リンク部材１１６Ｌ、１１６Ｒの上端部が略上下方向に回動可能に連結されている。左右の下腿リンク部材１１６Ｌ、１１６Ｒの下端部には略水平な枢軸１３４Ｌ、１３４Ｒに靴部１１８Ｌ、１１８Ｒが略上下方向に回動可能に連結されている。
【００３０】
枢軸１３２Ｌ、１３２Ｒは、装置使用者の左右の膝関節に対応する位置にあって、ヒトの膝関節と等価の動きが可能な左右の第２関節機構部Ｌ２、Ｒ２をなす。枢軸１３４Ｌ、１３４Ｒは、装置使用者の左右の足首関節に対応する位置にあって、ヒトの足首関節と等価の動きが可能な左右の第３関節機構部Ｌ３、Ｒ３をなす。
【００３１】
左右のベースプレート１３０Ｌ、１３０Ｒには、動力発生装置として、左右の電動モータ１３６Ｌ、１３６Ｒが取り付けられている。左右の電動モータ１３６Ｌ、１３６Ｒは、アシスト力発生源であり、出力軸１３８Ｌ、１３８Ｒに出力プーリ４０Ｌ、４０Ｒを取り付けられている。
【００３２】
枢軸１３２Ｌ、１３２Ｒには従動プーリ１４２Ｌ、１４２Ｒが取り付けられている。出力プーリ１４０Ｌ、１４０Ｒと従動プーリ１４２Ｌ、１４２Ｒには各々無端ベルト１４４Ｌ、１４４Ｒが掛け渡されている。この伝動機構により、左右の電動モータ１３６Ｌ、１３６Ｒの回転出力が左右の第２関節機構部Ｌ２、Ｒ２をなす左右の枢軸１３２Ｌ、１３２Ｒに各々個別に伝達される。つまり、左右の電動モータ１３６Ｌ、１３６Ｒが発生する力が左右の脚部（膝関節部分）にアシスト力として個別に与えられる。
【００３３】
サドル部１１２は、左右の電動モータ１３６Ｌ、１３６Ｒに電力を供給するバッテリ電源（図示省略）と、左右の電動モータ１３６Ｌ、１３６Ｒの動作を制御する制御装置１５０と、無線通信手段１５１を内蔵している。無線通信手段１５１は後述する作業負荷低減支援処理装置２００と所定の無線通信プロトコルによって双方向にデータ通信を行う。
【００３４】
各種物理量を検出するセンサとして、左右の電動モータ１３６Ｌ、１３６Ｒの回転角を検出するロータリエンコーダ１５０Ｌ、１５０Ｒと、左脚、右脚の床反力計測を行うＭＰセンサ１５２Ｌ、１５２Ｒ及び踵センサ１５４Ｌ、１５４Ｒと、左脚、右脚の支持力計測を行う支持力センサ１５６Ｌ、１５６Ｒが各部に取り付けられている。
【００３５】
左右のＭＰセンサ１５２Ｌ、１５２Ｒは、多軸（少なくとも鉛直方向、水平方向の２軸)の力センサであり、左右の靴部１１８Ｌ、１１８Ｒを着用した装置使用者のＭＰ関節（中趾節関節）部分にほぼ対応した位置の靴内に配置されて床反力を計測する。
【００３６】
左右の踵センサ１５４Ｌ、１５４Ｒは、多軸（少なくとも鉛直方向、水平方向の２軸)の力センサであり、左右の靴部１１８Ｌ、１１８Ｒを着用した装置使用者の踵部分にほぼ対応した位置の靴内に配置されて床反力を計測する。
【００３７】
左脚、右脚の支持力センサ１５６Ｌ、１５６Ｒは、多軸（少なくとも鉛直方向、水平方向の２軸)の力センサであり、下腿リンク部材１１６Ｌ、１１６Ｒの下端部に取り付けられ、下腿リンク部材１１６Ｌ、１１６Ｒに作用する支持力を計測する。支持力センサ１５６Ｌ、１５６Ｒによって計測される支持力は、床反力と相関する物理量である。
【００３８】
制御装置１５０は、上述した各センサの信号と、装置使用者に装着された筋電計、心拍センサ、呼吸量センサ、発汗量センサ等の生体センサより筋電位、心拍数、呼吸量、発汗量等を示す信号を、腰部・胸部ジャイロセンサより腰部、胸部の鉛直方向に対する角速度を示す信号を、腰部・胸部加速度センサより腰部、胸部の鉛直方向、水平方向の加速度を示す信号を各々入力し、所定の制御則に従って、左右の電動モータ１３６Ｌ、１３６Ｒの動作(出力トルク、回転角）を個別に制御する。
【００３９】
左右の電動モータ１３６Ｌ、１３６Ｒは、制御装置１５０により左右個別に出力トルク、回転角を制御され、従動プーリ１４２Ｌ、１４２Ｒを回動駆動する。
【００４０】
これにより、左右の電動モータ１３６Ｌ、１３６Ｒの出力トルクが靴部１１８Ｌ、１１８Ｒより装置着用の作業者の膝関節にスクワットアシスト力と与えられ、電動モータ１３６Ｌ、１３６Ｒの出力トルクと回転角に応じて装置装着者のスクワットを伴う荷役の免荷が行われる。
【００４１】
つぎに、図６を参照して作業負荷低減支援処理装置２００について説明する。作業負荷低減支援処理装置２００は、コンピュータプログラムを実行するコンピュータによる作業負荷低減支援処理装置であり、情報入力手段をなす作業者識別処理部２０１および作業状況情報入力処理部２０２と、作業負荷分析処理部２０３と、作業負荷評価処理部２０４と、作業補助装具選定処理部２０５と、目標歩行比演算処理部（目標歩行比設定手段）２０６と、目標トルク演算処理部２０７と、無線通信手段２０８とを含み、外部出力機器として、モニタ２１０を接続されている。
【００４２】
無線通信手段２０８は、歩行補助装具１０、荷役作業補助装具１００の双方と所定の無線通信プロトコルによって双方向にデータ通信を行う。
【００４３】
作業者識別処理部２０１は、キーボード、記憶媒体、通信等によって、各作業者を特定する情報(例えば、氏名、個人識別番号等)と、各作業者に割り当てられている作業内容、作業工程に関する情報を取り込み、作業者の識別を行う。
【００４４】
作業状況情報入力処理部２０２は、キーボード、記憶媒体、通信等によって、各作業者の歩数、歩幅、歩行速度、床反力等の作業状況情報、心拍数や筋電位、発汗量等の作業者の生体情報を入力する。
【００４５】
作業負荷分析処理部２０３は、作業者識別処理部２０１、作業状況情報入力処理部２０２が入力した情報に基づいて作業負荷を定量的に分析する。
【００４６】
作業負荷評価処理部２０４は、作業負荷分析処理部２０３による作業負荷の定量分析結果に基づいて、作業者が受ける作業負荷の種類を識別すると共に、作業者が受ける作業負荷量を推定する。ここでは、これを作業負荷の評価と云う。
【００４７】
作業補助装具選定処理部２０５は、作業負荷評価処理部２０４による作業負荷の評価結果と、予め設定された補助装具選定情報に基づいて作業者の作業負荷を効率よく低減することに適合する作業補助装具を、準備された複数種類のもの、本実施形態では、歩行補助装具１０と、補助装具１００の何れか一方を選定する。
【００４８】
例えば、作業者の作業が専ら歩行・移動で、歩行・移動による作業負荷が大きい場合には、歩行補助装具１０が選定され、業者の作業が専ら荷役作業で、荷役による作業負荷が大きい場合には、荷役作業補助装具１００が選定される。
【００４９】
この作業補助装具の選定情報は、作業者情報を付けてモニタ出力され、モニタ２１０に表示される。したがって、各作業者は、モニタ２１０に表示された作業補助装具を選び、装備すればよい。なお、作業補助装具の選定情報は、モニタ出力以外に、プリント出力されてもよい。
【００５０】
目標歩行比演算処理部２０６は、歩行補助装具１０の制御目標歩行比を決定するものであり、作業状況情報入力処理部２０２が入力した情報(歩数、歩幅、歩行速度)に基づいて歩行補助装具１０の制御目標歩行比を演算する。
【００５１】
歩行比は、単位時間当たりの歩幅（ｍ）と歩数（ｓｔｅｐ／ｍｉｎ）との比(歩幅／歩数)であり、図７に示されているように、歩行速度に応じて歩行者の消費エネルギ（消費カロリ）が最小となる歩数比ＫＥｍｉｎが存在する。図７において、通常歩行の歩行速度は３ｋｍ／ｈで、最小消費エネルギ歩数比ＫＥｍｉｎＮは０．００７５、低速歩行の歩行速度は１ｋｍ／ｈで、最小消費エネルギ歩数比ＫＥｍｉｎＬは０．００６５、高速歩行の歩行速度は５ｋｍ／ｈで、最小消費エネルギ歩数比ＫＥｍｉｎＨは０．００９０程度である。
【００５２】
消費エネルギ・歩数比特性は、計測実験等により求められ、歩行速度に応じて消費エネルギが最小となる歩数比を制御目標歩行比とすればよい。目標歩行比演算処理部２０６は、歩行速度対応の制御目標歩行比として、消費エネルギが最小となる歩数比ＫＥｍｉｎＬ〜ＫＥｍｉｎＮ〜ＫＥｍｉｎＨを、歩行速度−消費エネルギ最小歩数比のデータマップ形式等によって記憶していればよい。
【００５３】
目標歩行比演算処理部２０６が制御目標歩行比設定のために用いる歩行速度は、作業者情報、作業内容、作業工程により決められたディフォルト値であってよく、好ましくは、無線通信手段２０８による無線通信によって歩行補助装具１０よりリアルタイムに得られる歩行補助装具１０の作動状態情報より演算した実歩行速度であればよい。
【００５４】
目標トルク演算処理部２０７は、荷役作業補助装具１００の制御目標トルクを決定するものであり、作業者の荷役負荷に応じた制御目標トルクを演算する。荷役作業補助装具１００の制御目標トルクは、作業者情報、作業内容、作業工程により決められたディフォルト値であってよく、好ましくは、無線通信によって荷役作業補助装具１００よりリアルタイムに得られる床反力、生体情報より分かる作業者の荷役負荷に応じて最適値に演算されればよい。
【００５５】
目標歩行比演算処理部２０６が決定した制御目標歩行比、トルク演算処理部２０７が決定した制御目標トルクは、歩行補助装具１０、荷役作業補助装具１００にプリセットされる。
【００５６】
好ましくは、歩行比演算処理部２０６、トルク演算処理部２０７が無線通信手段２０８による無線通信によって歩行補助装具１０、荷役作業補助装具１００より歩行速度、床反力、生体情報をリアルタイムに取得してこられの現在値より制御目標歩行比、制御目標トルクの最適値演算を行い、最適値演算による制御目標歩行比、制御目標トルクを無線通信手段２０８による無線通信によって歩行補助装具１０、荷役作業補助装具１００に送信すればよい。
【００５７】
つぎに、作業負荷低減支援処理装置２００の動作フローを、図８のフローチャートを参照して説明する。
【００５８】
まず、作業者識別処理部２０１によって氏名、個人識別番号等、各作業者を特定する情報と、各作業者に割り当てられている作業内容、作業工程に関する情報を取り込み、作業者の識別を行う（ステップＳ１０１）。
【００５９】
つぎに、作業状況情報入力処理部２０２によって、各作業者の歩数、歩幅、歩行速度、床反力等の作業状況情報、心拍数や筋電位、発汗量等の生体情報を入力する(ステップＳ１０２）。
【００６０】
つぎに、作業負荷分析処理部２０３によって、作業者識別情報、作業状況情報、作業者の生体情報に基づいて作業負荷を定量的に分析する（ステップＳ１０３）。
【００６１】
つぎに、作業負荷評価処理部２０４によって、作業負荷の定量分析結果に基づいて、作業者が受ける作業負荷の種類を識別し、作業者が受ける作業負荷量を推定する（ステップＳ１０４）。
【００６２】
つぎに、作業補助装具選定処理部２０５によって、作業負荷評価処理部２０４による作業負荷の評価結果より、該当作業者の作業が歩行・移動中心のものであるか否かを判別する（ステップＳ１０５）。
【００６３】
該当作業者の作業が歩行・移動中心のものであれば、該当作業者に対して歩行補助装具１０を提供することを決定する（ステップＳ１０６）。
【００６４】
歩行補助装具１０が選択されて場合には、歩行速度−消費エネルギ最小歩数比のデータマップ等を参照して歩行速度に応じて消費エネルギが最小となる歩数比を、歩行補助装具１０の制御目標歩行比とし、提供する歩行補助装具１０に制御目標歩行比をセットする歩行比制御処理を行う（ステップＳ１０７）。本実施形態では、制御目標歩行比とし、左右の股関節角度を２つの（１次、２次）の振動子に入力し、固有各速度ωを設定し、仮想振動子の位相を制御することにより、目標歩行比をセットする歩行比制御処理を行うことができる。この歩行比制御処理について、より詳細な説明が必要ならば、特開２００７−２７５２８２号公報を参照されたい。
【００６５】
これに対し、該当作業者の作業が歩行・移動中心のものでなければ、つぎに、該当作業者の作業が荷役作業中心のものであるか否かを判別する（ステップＳ１０８）。
【００６６】
該当作業者の作業が荷役作業中心のものであれば、該当作業者に対して荷役作業補助装具１００を提供することを決定する（ステップＳ１０９）。そして、荷役作業補助装具１００の制御目標トルクを決定し、提供する荷役作業補助装具１００に制御目標トルクをセットするトルク制御処理を行う（ステップＳ１１０）。
【００６７】
該当作業者の作業が、歩行・移動中心のものでも、荷役作業中心のものでもない場合には、歩行補助装具１０、荷役作業補助装具１００の何れの補助装具も、該当作業者に無駄に提供しない。
【００６８】
図９は、本実施形態の作業負荷低減方法が適用された自動車製造ラインを解図的に示している。組立ライン３００は、フロアパネル組立部Ｐ１０１、ドアパネル組立部Ｐ１０２、タイヤ組付部Ｐ１０３を有する。組立ライン３００のライン速度は、ライン速度制御装置３１０により可変制御される。
【００６９】
ライン速度制御装置３１０は、作業負荷低減支援処理装置２００とデータ通信可能に接続され、作業負荷低減支援処理装置２００の目標歩行比演算処理部２０６で演算された実歩行速度、制御目標歩行比に基づいてライン速度を最適制御することができる。
【００７０】
図１０に示されているように、工場の組立ライン上に車台が流れてくる車体組立工程において、中腰作業環境(重負荷環境移動作業:プロペラシヤフト装着作業工程、エンジンとミッション締結作業工程等)においては、作業者の関節モーメント負荷が大となるため、作業者にかかる関節モーメントを低減することが、重要となる。このため、中腰作業環境の作業者には、荷役作業補助装具１００を提供する。
【００７１】
これに対し、作業環境(平地・傾斜地歩行作業、軽部品装着作業工程、ボルト締結作業工程、台車押し作業工程等)の軽負荷で、歩行作業が中心の作業においては、歩行時の歩幅や、単位時間当たりの歩数から計算される歩行率を適切に誘導することにより、歩行時の消費エネルギを最小限の抑えることが可能となるから、軽負荷歩行作業中心の作者業には、歩行補助装具１０を提供する。
【００７２】
図１１は、作業工程をマトリックス表示し、各作業工程での作業者分布を示している。作業工程のマトリックス表示は、Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶとＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの組み合わせにより示されている。○印は歩行移動作業の作業者を、●印は荷役移動作業の作業者を各々示している。
【００７３】
図１２に示されているように、各作業工程毎に、平均消費エネルギ、平均歩行速度、平均歩行比、所属する作業者ＩＤ、平均ライン速度、総合負荷状況を示す表を作成してモニタ２１０に表示し、表示内容をリアルタイムに更新することができる。これにより、作業者の動作状況や、ラインの稼働状況も定量的に把握ができる。
【００７４】
これらのことにより、取得した作動状態情報をもとに、工場全体の作業者の作業負荷分布や作業者位置を、可視化することや特定することが可能になる。
【００７５】
図１３は、自動車製造工場における車型(製造車種)間、工程間の作業者平準化を、図１４は工場全体の作業者平準化を解図的に示している。組立ライン上を流れる車型や工程毎に発生する各作業負荷が変動した場合には、各作業者の作業負荷量(歩行補助装具１０：作業消費エネルギ、荷役作業補助装具１００：関節モーメント負荷)を低減するために各作業者に現時点の作業負荷の何パーセントかのアシストを行い、作業車の作業負荷を低減し、作業者間の作業負荷を平準化することにより、ライン全休の流れが改善され、タクトタイムの減少効果が可能となる。
【００７６】
図１５は、本実施形態の作業負荷低減方法が適用された工場の作業負荷状況を解図的に示している。作業負荷平準化の最適化を図るように、アシスト量や歩行比を変化させ、各作業者の関節モーメント負荷と消費エネルギを減少させる。それにより、作業者の負担を低減し、これを作業工程間、さらには時間的な平準化を行うように制御を行うことにより、作業者の人員数や、一人の作業者の作業工程程増加が可能となり、総工数を低減することが可能になる。また、本システムにより、タクトタイムの向上や大幅な生産効率の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明による作業負荷低減方法の実施に用いられる歩行補助装具の一つの実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明による作業負荷低減方法の実施に用いられる歩行補助装具の装着具部分の一つの実施形態を示す分解斜視図である。
【図３】本発明による作業負荷低減方法の実施に用いられる荷役作業補助装具の一つの実施形態の概要を示す斜視図である。
【図４】本発明による作業負荷低減方法の実施に用いられる荷役作業補助装具の一つの実施形態の要部を示す側面図である。
【図５】本発明による作業負荷低減方法の実施に用いられる荷役作業補助装具の一つの実施形態の要部を示す正面図である。
【図６】本発明による作業負荷低減支援装置の一つの実施形態を示すブロック図である。
【図７】歩行比−消費エネルギ特性を示すグラフである。
【図８】本実施形態による作業負荷低減支援処理装置の動作フローを示すフローチャートである。
【図９】本実施形態の作業負荷低減方法が適用された自動車製造ラインを解図的に示す説明図である。
【図１０】本実施形態の作業負荷低減方法が適用された自動車製造ラインにおける補助装具の配布を解図的に示す説明図である。
【図１１】本実施形態の作業負荷低減方法が適用される自動車製造ラインの作業者／作業環境分布を解図的に示す説明図である。
【図１２】本実施形態の作業負荷低減方法が適用される自動車製造工場における各作業工程毎の、平均消費エネルギ、平均歩行速度、平均歩行比、所属する作業者ＩＤ、平均ライン速度、総合負荷状況を示す表である。
【図１３】本実施形態の作業負荷低減方法が適用される自動車製造工場における車型(製造車種)間、工程間の作業者平準化を解図的に示す説明図である。
【図１４】本実施形態の作業負荷低減方法が適用される自動車製造工場における工場全体の作業者平準化を解図的に示す説明図である。
【図１５】本実施形態の作業負荷低減方法が適用された工場の作業負荷状況を解図的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０  歩行・移動補助装具
１００  荷役作業補助装具
２００  作業負荷低減支援処理装置
２０１  作業者識別処理部
２０２  作業状況情報入力処理部
２０３  作業負荷分析処理部
２０４  作業負荷評価処理部
２０５  作業補助装具選定処理部
２０６  目標歩行比演算処理部
２０７  目標トルク演算処理部
２０８  無線通信手段
【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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【図１５】
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