(57)【要約】【課題】本発明は防水性及び防塵性を高めることを課題とする。【解決手段】対象物としての動作補助装置１０の各部１０Ａの表面には、伸縮性を有する伸縮繊維部材または伸縮樹脂フィルムよりなる伸縮部材３００、又は樹脂フィルム３１０を貼り付けられ、その上に弾性被膜層５１０と剥離層５２０とが交互に積層される。弾性被膜層５１０と剥離層５２０とが交互に積層された部分が防水・防塵積層体５００を形成する。防水・防塵積層体５００は、弾性被膜層５１０の内側に剥離層５２０が形成されているため、弾性被膜層５１０が外側に引張られることで、比較的簡単に剥ぎ取ることが可能となる。【選択図】図９
2014108611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の防水性及び防塵性を保持する防水・防塵構造であって、
弾性を有する樹脂材により所定の厚さで積層される複数の弾性被膜層と、前記複数の弾性被膜層の各間に形成される剥離層と、が交互に積層された防水・防塵積層体を有し、
前記防水・防塵積層体は、前記対象物の外側を覆うように形成されることを特徴とする防水・防塵構造。
【請求項２】
前記剥離層は、上側の前記弾性被膜層と下側の前記弾性被膜層との間の粘着性を抑制して積層された前記弾性被膜層間を分離可能とすることを特徴とする請求項１に記載の防水・防塵構造。
【請求項３】
前記弾性被膜層は、揮発性を有する液体により液状化された樹脂材を、空気圧の圧力により霧状に吹き付けられた後、前記揮発性を有する成分を蒸発させて乾燥されることを特徴とする請求項１に記載の防水・防塵構造。
【請求項４】
前記弾性被膜層は、エラストマにより、厚さが２０μｍ〜２００μｍに形成されることを特徴とする請求項１又は３に記載の防水・防塵構造。
【請求項５】
前記剥離層は、パウダ又はオイルなど前記エラストマとの剥離性を有する物質により形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の防水・防塵構造。
【請求項６】
前記対象物の表面は、伸縮性を有する伸縮繊維部材または伸縮性を有する伸縮フィルム状部材が密着され、前記伸縮繊維部材または前記伸縮フィルム部材の表面に前記弾性被膜層と前記剥離層とを交互に積層したことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の防水・防塵構造。
【請求項７】
対象物の表面に防水・防塵積層体を形成する防水・防塵構造の製造方法であって、
前記対象物の可動領域の表面に、伸縮性を有する伸縮部材を巻き付け、前記対象物の固定領域の表面に、樹脂フィルムを密着させる工程１と、
前記対象物の外側から前記伸縮部材及び前記樹脂フィルムの表面に揮発性液体により液状化されたエラストマを吹き付ける工程２と、
液状化されエラストマに含まれる揮発成分を蒸発させて弾性被膜層を形成する工程３と、
前記弾性被膜層の表面に剥離層を積層する工程４と、
前記対象物の外側から前記剥離層の表面に揮発性液体により液状化されたエラストマを吹き付ける工程５と、を有し、
前記工程３〜工程５を複数回繰り返すことにより前記剥離層と前記弾性被膜層とが交互に積層された防水・防塵積層体を形成することを特徴とする防水・防塵構造の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜６の何れかに記載の防水・防塵構造を備えた装着式動作補助装置であって、
当該装置の外側及び当該装置の可動部の相対回動部分の表面に前記弾性被膜層と前記剥離層とを交互に積層した防水・防塵積層体を形成したことを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項９】
請求項１〜６の何れかに記載の防水・防塵構造を備えたロボットであって、
当該ロボットの外側に前記弾性被膜層と前記剥離層とを交互に積層した防水・防塵積層体を形成したことを特徴とするロボット。
【請求項１０】
請求項９に記載の防水・防塵構造を備えたロボットであって、
前記防水・防塵積層体は、少なくとも当該ロボットに搭載されたセンサを除く部分の外側に形成されることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は防水・防塵構造及びその製造方法及びその防水・防塵構造を備えた装着式動作補助装置及びその防水・防塵構造を備えたロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ロボットや装着式動作補助装置などの装置の開発が進むと共に、対象物となる各装置が様々な環境の中での作業や、当初想定されていないような危険な環境下（例えば、原子力発電所の高レベル放射線、あるいは化学工場の化学薬品、あるいはアスベスト等の発ガン性物質やウイルス等の危険物が存在するような環境）でも作業されることが要望されている。
【０００３】
このような様々な環境下での作業を行うためには、各装置を防水・防塵構造とすることで装置内部の汚染を防止することが重要となる。従来の防水・防塵構造としては、例えば、ゴム製の防塵カバーを可動部に設けることで、可動部の隙間の防水性、防塵性を高めるものがある（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９―２７４５０４号公報
【特許文献２】特開２０１１−４５９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、ロボットや装着式動作補助装置などの対象物が作業中に放射線、化学薬品、発ガン性物質、ウイルス等の危険物質に汚染された場合、装置外側を洗浄液による除染が行われるが、防塵カバー自体が汚染されるため、防塵カバーが伸縮しやすいように凹凸のある蛇腹形状であると、除染作業に時間が掛かり、洗浄しても十分に除染できない場合には、防塵カバーを新しいものと交換することになり、そのための作業時間と費用が余分にかかっていた。
【０００６】
さらに、ロボットや装着式動作補助装置のモータに駆動される可動部の回動軸付近は、可動部と固定部との間の微小な隙間や、モータや回転軸を覆うカバーの隙間などからも放射線や化学薬品等が侵入して機器内部を汚染した場合には、機器内部の除染が行えないことから当該装置のメンテナンスが行えないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した防水・防塵構造及びその製造方法及びその防水・防塵構造を備えた装着式動作補助装置及びその防水・防塵構造を備えたロボットの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
【０００９】
本発明は、対象物の防水性及び防塵性を保持する防水・防塵構造であって、
弾性を有する樹脂材により所定の厚さで積層される複数の弾性被膜層と、前記複数の弾性被膜層の各層間に形成される剥離層と、が交互に積層された防水・防塵積層体を有し、
前記防水・防塵積層体は、前記対象物の外側を覆うように形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、対象物の外側が弾性を有する樹脂材により所定の厚さで積層される複数の弾性被膜層と、前記複数の弾性被膜層の各層間に形成される剥離層と、が交互に積層された防水・防塵積層体に覆われるため、例えば放射線、化学薬品、発ガン性物質、ウイルスなどの危険物に汚染される環境下で作業した場合でも汚染された防水・防塵積層体の外側の弾性被膜層を剥離させることで容易に除染作業が行える。また、装置の外側を隙間無く防水・防塵積層体で覆うことで、装置の機器内部の汚染も防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による装着式動作補助装置の一実施例を示す斜視図である。
【図２】装着式動作補助装置を斜め前側からみた斜視図である。
【図３】装着式動作補助装置を斜め後側からみた斜視図である。
【図４】装着式動作補助装置の脚部フレーム構造を示す斜視図である。
【図５】制御部のシステム構成を示すブロック図である。
【図６】装着式動作補助装置の表面に形成される下地処理を説明する図である。
【図７】防水・防塵積層体を形成する吹き付け工程を示す図である。
【図８】防水・防塵積層体の製造方法の手順を示す図である。
【図９】防水・防塵積層体の断面を拡大して示す図である。
【図１０】防水・防塵積層体の最上段の弾性被膜層を剥離させる状態を拡大して示す図である。
【図１１】防水・防塵積層体が形成されたロボットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００１３】
〔装着式動作補助装置と防護服との関係について〕
図１は本発明による装着式動作補助装置の一実施例を示す斜視図である。図２は装着式動作補助装置を斜め前側からみた斜視図である。図３は装着式動作補助装置を斜め後側からみた斜視図である。
【００１４】
図１乃至図３に示されるように、装着者１２は、装着式動作補助装置１０（以下「動作補助装置」と称する）が装着された状態で防護服１４及び頭部保護具１６を装着する。防護服１４は、装着者１２の上体及び下半身の前後の一部を保護するように構成されている。防護服１４及び頭部保護具１６には、放射線を遮蔽する鉛又はタングステンからなる遮蔽材が縫合されている。
【００１５】
頭部保護具１６は、帽子のように上方からかぶるように形成されており、頭部１６ａと、頭部１６ａの下部から周囲に延在する鍔部１６ｂとを有する。頭部１６ａは、装着者１２の頭の上方を囲むように形成されており、装着者１２に接触していない。そして、頭部保護具１６は、鍔部１６ｂが防護服１４の肩部に当接するため、頭部保護具１６の質量が装着者１２に作用しないように着用される。また、頭部１６ａの前側開口には、装着者１２の視界を確保するため、透明部材による保護シールド１７が設けられている。
【００１６】
動作補助装置１０は、腰支持体３０に当該装着者１２の上体を囲むように形成された上体フレーム２１０が取り付けられている。上体フレーム２１０は、例えば、ジュラルミンあるいはアルミニウム合金等の金属パイプからなり、装着者１２の上半身と非接触となるように大きく湾曲するように形成されている。また、上体フレーム２１０は、当該装着者１２の右側に位置する第１上フレーム２２０と、当該装着者１２の左側に位置する第２上フレーム２３０と、第１上フレーム２２０と第２上フレーム２３０との間を連結する連結部２４０とを有する。
【００１７】
第１上フレーム２２０及び第２上フレーム２３０は、当該装着者１２の肩の上方を通過するように湾曲された肩支持部２２２、２３２を有する。また、第１上フレーム２２０及び第２上フレーム２３０の各端部２２１，２２３，２３１，２３３は、腰支持体３０に形成された４箇所のフレーム固定部２５０に挿入結合される。
【００１８】
腰支持体３０は、後述するように外周側は金属材などの剛性を有する材料により形成され、その内側には弾性を有するクッション材が設けられている。
【００１９】
防護服１４を着用する際は、第１上フレーム２２０及び第２上フレーム２３０の肩支持部２２２、２３２が防護服１４の肩部内側に当接する。従って、防護服１４の質量は、腰支持体３０に固定された上体フレーム２１０に支持され、装着者１２には作用しない。
【００２０】
さらに、腰支持体３０は、後述するフレーム構造１８により支持されている。そのため、動作補助装置１０は、当該装置１０及び防護服１４の質量が装着者１２の負担にならない構成になっている。よって、装着者１２は、防護服１４及び頭部保護具１６を装着した場合でもこれらの質量を殆ど感じることなく、動作（作業）することができる。
【００２１】
〔装着式動作補助装置１０の構成〕
図２及び図３に示されるように、動作補助装置１０は、装着者の動作を支援（アシスト）する装置であり、脳からの信号により筋力を発生させる際に生じる生体信号（表面筋電位など）及び／又は当該装着者の関節の動作角度や重心位置などを検出し、この検出信号に基づいて駆動部からの駆動力を付与するように作動する。
【００２２】
動作補助装置１０及び防護服１４を装着した装着者１２は、自らの意思で歩行動作を行うと、その際に発生した生体信号及び／又は当該装着者の膝関節の動作角度などに応じた駆動トルクがアシスト力として動作補助装置１０から付与され、例えば、通常歩行で必要とされる筋力よりも小さな力で歩行することが可能になる。従って、装着者１２は、自身の筋力と駆動部（本実施例では、電動式の駆動モータを用いる）からの駆動トルクとの合力によって歩行することができる。
【００２３】
その際、動作補助装置１０は、歩行動作に伴って付与されるアシスト力（モータトルク）が装着者１２の意思を反映するように制御している。そのため、動作補助装置１０の駆動部は、装着者１２の意思に応じて動作をアシストするように制御される。
【００２４】
ここで、動作補助装置１０の構成の一例について説明する。動作補助装置１０は、装着者１２に装着されるフレーム構造１８に駆動部を設けたものである。駆動部としては、装着者１２の右側股関節に位置する右腿駆動モータ２０と、装着者１２の左側股関節に位置する左腿駆動モータ２２と、装着者１２の右膝関節に位置する右膝駆動モータ２４と、装着者１２の左膝関節に位置する左膝駆動モータ２６とを有する。これらの駆動モータ２０，２２，２４，２６は、制御ユニット（制御部）３６からの制御信号により駆動トルクを制御されるＤＣモータまたはＡＣモータなどからなる電動モータである。また、各駆動モータ２０，２２，２４，２６は、モータ回転を所定の減速比で減速する減速機構（駆動部に内蔵）を有しており、小型ではあるが十分な駆動力を付与することができる。
【００２５】
また、装着者１２の腰の周囲に装着される腰支持体３０には、駆動モータ２０，２２，２４，２６を駆動させるための電源として機能するバッテリ３２，３４が取り付けられている。バッテリ３２、３４は、充電式バッテリであり、装着者１２の歩行動作を妨げないように左右に分散配置されている。
【００２６】
また、装着者１２の背面側となる腰支持部３０の後側には、制御ユニット（制御部）３６が取り付けられている。
【００２７】
そして、動作補助装置１０は、装着者１２の右腿の動きに伴う生体電位を検出する生体信号検出センサ３８ａ，３８ｂと、装着者１２の左腿の動きに伴う生体電位を検出する生体信号検出センサ４０ａ，４０ｂと、右膝の動きに関わる生体電位を検出する生体信号検出センサ４２ａ，４２ｂと、左膝の動きに関わる生体電位を検出する生体信号検出センサ４４ａ，４４ｂとを有する。
【００２８】
これらの各生体信号検出センサ３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂは、筋電位信号や神経伝達信号などの生体電位信号（生体信号）を皮膚を介して検出する生体信号検出部であり、微弱電位を検出するための電極（図示せず）を有する。尚、本実施例では、各生体信号検出センサ３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂは、電極の周囲を覆う粘着シールにより装着者１２の皮膚表面に貼着されている。
【００２９】
人体においては、脳からの指令によって骨格筋を形成する筋肉の表面にシナプス伝達物質のアセチルコリンが放出される結果、筋線維膜のイオン透過性が変化して活動電位（生体電位）が発生する。そして、活動電位によって筋線維の収縮が発生し、筋力を発生させる。そのため、骨格筋の電位を検出することにより、歩行動作の際に生じる筋力を推測することが可能になり、この推測された筋力に基づく仮想トルクから歩行動作に必要なアシスト力（駆動トルク）を求めることが可能になる。
【００３０】
従って、動作補助装置１０では、これらの生体信号検出センサ３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂによって検出された生体信号に基づいて４個の駆動モータ２０，２２，２４，２６に供給する駆動電流を求め、この駆動電流で駆動モータ２０，２２，２４，２６を駆動することで、必要なアシスト力（駆動トルク）が付与されて装着者１２の歩行動作を補助するように構成されている。
【００３１】
また、歩行動作による重心移動をスムーズに行うため、足の裏にかかる荷重を検出する必要がある。そのため、装着者１２の左右足の裏（靴の内側）には、床反力センサ５０ａ，５０ｂ，５２ａ，５２ｂ（図２及び図３中、破線で示す）が設けられている。
【００３２】
また、床反力センサ５０ａは、右足前側の荷重に対する反力を検出し、床反力センサ５０ｂは、右足後側の荷重に対する反力を検出する。床反力センサ５２ａは、左足前側の荷重に対する反力を検出し、床反力センサ５２ｂは、左足後側の荷重に対する反力を検出する。各床反力センサ５０ａ，５０ｂ，５２ａ，５２ｂは、例えば、印加された荷重に応じた電圧を出力する圧電素子、又は、荷重に応じて静電容量が変化するセンサなどからなり、体重移動に伴う荷重変化、及び装着者１２の足の裏と地面との接地の有無を夫々検出することができる。また、左右の足裏に係る荷重のバランスから、重心位置を求めることができる。
【００３３】
図４はフレーム構造１８の装着前の状態を示す斜視図である。図４に示されるように、フレーム構造１８は、装着者１２の腰に装着される腰支持体３０と、腰支持体３０の右側から下方に設けられた右脚補助フレーム部５４と、腰支持体３０の左側から下方に設けられた左脚補助フレーム部５５とを有する。
【００３４】
腰支持体３０は、例えば剛性を有するジュラルミンやアルミ合金などの金属材により形成された腰サポート部１１０を有しており、その背面内側には、装着者１２の腰背面側との隙間をなくして密着するフィッティング部３１が取り付けられている。また、腰支持体３０の腰サポート部１１０の外側には、上体フレーム２１０を固定するためのフレーム固定部２５０が一体的に設けられている。
【００３５】
また、腰支持体３０の腰サポート部１１０は、剛性を有するため、荷重を支えるためのフレームとして機能しており、外周の４箇所にはフレーム固定部２５０が一体的に設けられている。
【００３６】
フレーム固定部２５０は、第１上フレーム２２０及び第２上フレーム２３０の各端部２２１，２２３，２３１，２３３が挿入される挿入孔２５２を有する。第１上フレーム２２０及び第２上フレーム２３０は、各端部２２１，２２３，２３１，２３３がフレーム固定部２５０の挿入孔２５２に挿入された後、その端部２２１，２２３，２３１，２３３の外周が各挿入孔２５２に溶接又はネジ等により固定又は締結される。
【００３７】
右脚補助フレーム部５４と左脚補助フレーム部５５とは、左右対称に配置されており、腰支持体３０に連結された腰部連結機構２００と、腰部連結機構２００より下方に延在し装着者１２の腿側方に沿うように形成された第１下フレーム５８と、第１下フレーム５８より下方に延在し装着者１２の脛側方に沿うように形成された第２下フレーム６０と、装着者１２の足の裏（靴を履く場合には、靴底）が載置される第３下フレーム６２とを有する。
【００３８】
防護服１４は、装着者１２の上半身と下半身の前後の一部を保護するように形成されており、右脚補助フレーム部５４及び左脚補助フレーム部５５は、装着者１２の左右両側に配置されるため、防護服１４よりはみ出すように取り付けられている。
【００３９】
腰部連結機構２００の下端と第１下フレーム５８の上端との間には、軸受構造とされた第１関節６４が介在しており、腰部連結機構２００と第１下フレーム５８とを回動可能に連結している。この第１関節６４は、装着者１２の股関節と一致する高さ位置に設けられており、腰部連結機構２００が第１関節６４の支持側に締結され、第１下フレーム５８が第１関節６４の回動側に締結されている。また、第１関節６４は、駆動モータ２０，２２が内蔵されたモータユニットを構成しており、第１関節６４と駆動モータ２０，２２とは外観上一体化されている。
【００４０】
また、第１下フレーム５８の下端と第２下フレーム６０の上端との間には、軸受構造とされた第２関節６６が介在しており、第１下フレーム５８と第２下フレーム６０とを回動可能に連結している。この第２関節６６は、装着者１２の膝関節と一致する高さ位置に設けられており、第１下フレーム５８が第２関節６６の支持側に締結され、第２下フレーム６０が第２関節６６の回動側に締結されている。また、第２関節６６には、駆動モータ２４，２６が内蔵されたモータユニットを構成しており、第２関節６６と駆動モータ２４，２６とは外観上一体化されている。
【００４１】
また、第２下フレーム６０の下端と第３下フレーム６２の上端との間には、軸受構造とされた第３関節６８が介在しており、第２下フレーム６０と第３下フレーム６２とを回動可能に連結している。そして、第３下フレーム６２の内側には、装着者１２の足を装着する靴８４が固定されている。
【００４２】
従って、第１下フレーム５８及び第２下フレーム６０は、腰支持体３０に固定された腰部連結機構２００に対して第１関節６４及び第２関節６６を回動支点とする歩行動作を行えるように取り付けられている。すなわち、第１下フレーム５８及び第２下フレーム６０は、装着者１２の脚と同じ動作を行えるように構成されている。また、第３関節６８は、装着者１２の足首の側方に位置するように設けられている。そのため、靴８４は、第３関節６８の回動動作により歩行動作に応じて装着者１２の足首と同じように床面（または地面）に対する角度が変化する。
【００４３】
また、第１関節６４及び第２関節６６は、駆動モータ２０，２２，２４，２６の回転軸が、ギヤを介して被駆動側となる第１下フレーム５８、第２下フレーム６０に駆動トルクを伝達するように構成されている。
【００４４】
また、第１下フレーム５８の長手方向の中間位置には、装着者１２の腿に締結されるベルト状の腿締結部材７８が取り付けられている。腿締結部材７８の内面側には、装着者１２の腿との隙間をなくして密着するフィッティング部７９が取り付けられている。
【００４５】
また、第２フレーム６０の長手方向の中間位置には、装着者１２の膝下の脛に締結されるベルト状の脛締結部材８０が取り付けられている。脛締結部材８０の内面側には、装着者１２の脛との隙間をなくして密着するフィッティング部８１が取り付けられている。
【００４６】
従って、駆動モータ２０，２２，２４，２６で発生された駆動トルクは、ギヤを介して第１下フレーム５８、第２下フレーム６０に伝達され、さらに腿締結部材７８、脛締結部材８０を介して装着者１２の脚にアシスト力として伝達される。
【００４７】
また、第２下フレーム６０の下端には、第３関節軸６８を介して靴８４が回動可能に連結されている。
【００４８】
各フレーム５８，６０，６２は、夫々ジュラルミン等の軽量化された金属材で構成されており、腰支持体３０及び上体フレーム２１０、バッテリ３２，３４、制御ユニット３６等の質量を支えることができる。
【００４９】
腰支持体３０は、内周面中央に装着者１２の腰後部（背面）に当接するフィッティング部３１を有する金属材からなる腰サポート部１１０と、腰サポート部１１０の両端にヒンジを介して連結されたベルト１２０，１２１と、一方のベルト１２０の端部に取り付けられたバックル１２２と、他方のベルト１２１の端部に取り付けられた係止用金具１２４とを有する。
【００５０】
腰支持体３０を装着者１２の腰に装着する際は、腰サポート部１１０の内側に設けられたフィッティング部３１に腰の背面側を当接させた状態でバックル１２２の挿入口に係止用金具１２４を挿入して係止させる。これにより、腰支持体３０は、装着者１２の腰回りの外周にほぼ密着した保持状態となる。
【００５１】
また、上記腰支持体３０、各駆動モータ２０，２２，２４，２６、各フレーム５８，６０，６２、各関節６４，６６，６８、靴８４、上体フレーム２１０は、夫々の外側が弾性を有する樹脂材を積層した防水・防塵積層体（詳細は後述する）により覆われている。
【００５２】
〔制御システムの構成〕
図５は制御部のシステム構成を示すブロック図である。図５に示されるように、動作補助装置１０の制御系システムは、装着者１２に対してアシスト力を付与する駆動部１４０と、装着者１２の動作に応じた関節角度（物理現象）、及び、装着者１２の重心位置（物理現象）を検出する物理現象検出部１４２と、装着者１２の筋肉の活動に伴って発生する筋電位等を含む生体信号を検出する生体信号検出部１４４とを備えている。尚、上記駆動部１４０は、駆動モータ２０，２２，２４，２６からなる。物理現象検出部１４２は、上記関節回動角度を検出する角度センサ（図示せず）及び床反力センサ５０ａ，５０ｂ，５２ａ，５２ｂからなる。生体信号検出部１４４は、生体信号検出センサ３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂからなる。
【００５３】
データ格納部１４６には、基準パラメータデータベース１４８と、指令信号データベース１５０とが格納されている。
【００５４】
随意的制御部１５４は、生体信号検出部１４４の検出信号に応じた指令信号を電力増幅部１５８に供給する。随意的制御部１５４は、生体信号検出部１４４に所定の指令関数ｆ（ｔ）またはゲインＰを適用して指令信号を生成する。このゲインＰは予め設定された値又は関数でも良く、ゲイン変更部１５６を介して調整することができる。
【００５５】
また、装着者１２の皮膚が汗で濡れることが予想される場合には、生体信号検出部１４４からの生体信号の入力が得られないときに、物理現象検出部１４２により検出された各データ（角度センサにより検出された関節角度データ又は床反力センサ５０ａ，５０ｂ，５２ａ，５２ｂにより検出された重心移動データ）に基づいて各駆動モータ２０，２２，２４，２６の駆動トルクを制御する方法を選択することも可能である。
【００５６】
物理現象検出部１４２によって検出された関節角度（θｋｎｅｅ，θｈｉｐ）および床反力センサ５０ａ，５０ｂ，５２ａ，５２ｂによって検出された荷重のデータは、基準パラメータデータベース１４８に入力される。フェーズ特定部１５２では、物理現象検出部１４２により検出された関節角度ならびに床反力センサ５０ａ，５０ｂ，５２ａ，５２ｂにより検出された荷重を基準パラメータデータベース１４８に格納された基準パラメータの関節角度及び重心位置と比較することにより、装着者１２の動作のフェーズを特定する。
【００５７】
そして、自律的制御部１６０では、フェーズ特定部１５２により特定されたフェーズの制御データを得ると、このフェーズの制御データに応じた指令信号を生成し、この動力を駆動部１４０に発生させるための指令信号を電力増幅部１５８に供給する。また、自律的制御部１６０は、前述したゲイン変更部１５６により調整されたゲインが入力されており、このゲインに応じた指令信号を生成し、電力増幅部１５８に出力する。電力増幅部１５８は、駆動部１４０の各駆動モータ２０，２２，２４，２６を駆動する電流を制御して各駆動モータ２０，２２，２４，２６のトルクの大きさ及び回動角度を制御して当該装着者１２にモータトルクによるアシスト力を付与する。
【００５８】
〔防水・防塵構造〕
ここで、上記のように構成された動作補助装置１０に防水性及び防塵性を有する防水・防塵構造を施す加工方法について説明する。
【００５９】
図６は装着式動作補助装置の表面に形成される下地処理を説明する図である。図６に示されるように、動作補助装置１０は、上記関節６４、６６、６８がモータにより駆動される可動部であり、所定角度（例えば１８０度以下）の回動範囲で回動する。そのため、関節６４、６６、６８、靴８４が設けられた可動領域Ａ〜Ｃの表面には、例えば伸縮性を有するシート状に形成された伸縮部材３００を巻き付けて接着する。伸縮部材３００は、例えば化学繊維などからなる伸縮繊維部材、あるいは伸縮樹脂フィルムにより形成されている。
【００６０】
このように、伸縮部材３００によって周囲を覆われた各関節６４、６６、６８は、伸縮部材３００が関節動作に応じて伸び縮みするため、装着者１２の動作を妨げないように動作する。尚、伸縮部材３００が例えば網目の細かいストッキングのような薄くて伸縮可能な編織物からなる伸縮繊維部材により形成されている場合は、繊維がメッシュ状に交差しているため、繊維部材表面に液状化されたエラストマが付着しやすい。また、伸縮部材３００が伸縮樹脂フィルムにより形成されている場合は、各関節６４、６６、６８の表面形状に密着するため、液状化されたエラストマが付着しやすい。
【００６１】
また、上記可動部としての関節６４、６６、６８を接続する各固定領域Ｄ〜Ｆの腰サポート部１１０、各フレーム５８、６０、上体フレーム２１０の表面には、樹脂フィルム３１０を密着させる。樹脂フィルム３１０は、透明なフィルムからなり、各フレームの外側表面に対して真空引きにより隙間無く密着させる。このように、動作補助装置１０の表面は、伸縮部材３００及び樹脂フィルム３１０で覆われるので、エラストマが直接付着することがなく、最終の剥離作業が容易に行える。
【００６２】
図７は防水・防塵積層体を形成する吹き付け工程を示す図である。図７に示されるように、上記伸縮部材３００及び樹脂フィルム３１０が動作補助装置１０の外側に巻き付けられた後、被膜形成装置４００により弾性被膜層及び剥離層を交互に積層して多層とされた防水・防塵積層体５００を形成する。
【００６３】
被膜形成装置４００は、動作補助装置１０が搭載されるターンテーブル４１０と、弾性被膜層を形成する弾性被膜形成ユニット４２０と、剥離層を形成する剥離層形成ユニット４３０と、温風器４４０、４５０と、制御装置４６０とを有する。ターンテーブル４１０の外周には、上記弾性被膜形成ユニット４２０、剥離層形成ユニット４３０、温風器４４０、４５０がそれぞれ周方向（旋回方向）に所定角度ずつずれた位置に設けられている。
【００６４】
ターンテーブル４１０は、制御装置４４０から出力された制御信号により所定回転角度となるように駆動され、弾性被膜形成ユニット４２０及び剥離層形成ユニット４３０による吹き付け動作に連動して回転角度の制御が行われる。そのため、動作補助装置１０は、おもて面側及び裏側に弾性被膜層及び剥離層が吹き付けられる。
【００６５】
弾性被膜形成ユニット４２０は、揮発性液体により液状化されたエラストマを吹き付ける一対の噴射ノズル４２２、４２４と、噴射ノズル４２２、４２４を上下方向に移動しながら左右方向に首振り動作させるノズル駆動部４２６，４２８とを有する。ノズル駆動部４２６，４２８の駆動機構は、筐体４２５の内部に設けられ、予め動作補助装置１０の形状に応じた首振り動作を行うようにプログラムされている。
【００６６】
また、噴射ノズル４２２、４２４は、液状化されたエラストマと圧縮空気とが供給され、圧縮空気の圧力によりエラストマを噴射する。そして、噴射ノズル４２２、４２４の噴射口は、動作補助装置１０の各部の形状をトレースするように一定距離を保ちながら首振り（上下方向及び左右方向）動作を行う。これにより、動作補助装置１０の腰支持体３０、各駆動モータ２０，２２，２４，２６、各フレーム５８，６０，６２、各関節６４，６６，６８、靴８４、上体フレーム２１０の表面（外側）に均一な弾性被膜層が形成されている。
【００６７】
剥離層形成ユニット４３０は、各弾性被膜層間の密着を防止するため、オイルを吹き付ける一対の噴射ノズル４３２、４３４と、噴射ノズル４３２、４３４を上下方向に移動しながら左右方向に首振り動作させるノズル駆動部４３６，４３８とを有する。ノズル駆動部４３６，４３８の駆動機構は、筐体４３５の内部に設けられ、予め動作補助装置１０の形状に応じた動作を行うようにプログラムされている。
【００６８】
また、噴射ノズル４３２、４３４は、オイルと圧縮空気とが供給され、圧縮空気の圧力によりオイルを霧状に噴射する。そして、噴射ノズル４３２、４３４の噴射口は、動作補助装置１０の各部の形状をトレースするように一定距離を保ちながら首振り（上下方向及び左右方向）動作を行う。これにより、動作補助装置１０の上記腰支持体３０、各駆動モータ２０，２２，２４，２６、各フレーム５８，６０，６２、各関節６４，６６，６８、靴８４、上体フレーム２１０の表面に形成された弾性被膜層の表面に均一な剥離膜層が形成される。
【００６９】
温風器４４０、４５０は、弾性被膜層が形成された後に弾性被膜層に含まれる揮発成分を蒸発させる乾燥ユニットであり、弾性被膜層に対して上方の温風器４４０から温風を吹き付けると共に、背面側の温風器４５０からの温風によっておもて側及び裏側の弾性被膜層を効率良く乾燥させる。従って、弾性被膜形成ユニット４２０により動作補助装置１０の表面に弾性被膜層が形成された後、ターンテーブル４１０が時計回りに回動することで、弾性被膜層が温風器４４０、４５０に対向する乾燥位置に移動する。
【００７０】
そして、乾燥工程が終了すると、さらにターンテーブル４１０が時計回りに回動することで、剥離層形成ユニット４３０によって弾性被膜層の表面に剥離層が積層される。この後は、さらにターンテーブル４１０が時計回りに回動することで、再び弾性被膜形成ユニット４２０により剥離層の表面に弾性被膜層が積層される。これを繰り返すことで動作補助装置１０の外側に、弾性被膜層と剥離層とが交互に積層された防水・防塵積層体５００が形成される。
【００７１】
図８は防水・防塵積層体５００の製造方法の手順を示す図である。図８に示されるように、工程１では、対象物としての動作補助装置１０の表面（外側）にエラストマを吹き付けるための下地層を形成する。本実施例では、図６に示すように、動作補助装置１０の可動部である関節６４、６６、６８、靴８４が設けられた可動領域Ａ〜Ｃの表面は、例えば伸縮性を有する伸縮部材３００を巻き付けて接着する。また、動作補助装置１０の各固定領域Ｄ〜Ｆの腰サポート部１１０、各フレーム５８、６０の表面には、樹脂フィルム３１０を密着させる。
【００７２】
工程２では、揮発性液体により液状化されたエラストマを弾性被膜形成ユニット４２０の噴射ノズル４２２、４２４により動作補助装置１０の表面に吹き付ける。尚、初回のみ動作補助装置１０に巻き付けられた伸縮部材３００及び樹脂フィルム３１０に液状化されたエラストマを吹き付けることになる。２回目以降は、剥離層の表面に液状化されたエラストマを吹き付けることになる。また、液状化されたエラストマを吹き付ける方法としては、噴射ノズル４２２、４２４をコンピュータ制御により首振り動作させても良いし、ノズルを手動操作して吹き付けても良い。
【００７３】
工程３では、ターンテーブル４１０をゆっくりとした速度で時計方向に回動させながら温風器４４０、４５０からの温風を動作補助装置１０に吹き付けさせ、温風により液状化されエラストマに含まれる揮発成分を蒸発させて弾性被膜層を形成する。尚、工程３においては、温風によりエラストマに含まれる揮発成分を蒸発させる方法が用いられるが、これ以外の方法として、温風器４４０、４５０の代わりに、例えば電熱ヒータを配置して液状化されたエラストマを吹き付けた後にその表面を加熱してエラストマに含まれる揮発成分を蒸発させる方法を用いても良い。
【００７４】
工程４では、剥離層形成ユニット４３０の噴射ノズル４３２、４３４によって弾性被膜層の表面にオイルを吹き付けて剥離層を積層する。この剥離層は、上側の弾性被膜層と下側の弾性被膜層との間の粘着性を抑制しており、積層された弾性被膜層間を分離しやすくするための非粘着層である。尚、剥離層の形成方法としては、上記オイルを霧状に吹き付ける方法に限らず、エラストマとの剥離性を有する物質（例えば粒子の細かいパウダなど）を吹き付けても良い。
【００７５】
工程５では、上記工程２〜４を３〜５回繰り返すことで動作補助装置１０の表面に弾性被膜層と剥離層とを交互に積層した多層（３層〜５層）の防水・防塵積層体５００（図９参照）を形成する。
【００７６】
図９は防水・防塵積層体の断面を拡大して示す図である。図９に示されるように、対象物としての動作補助装置１０の各部１０Ａの表面には、伸縮部材３００、又は樹脂フィルム３１０を貼り付けられ、その上に弾性被膜層５１０と剥離層５２０とが交互に積層される。そして、弾性被膜層５１０と剥離層５２０とが交互に積層された部分が防水・防塵積層体５００を形成する。尚、弾性被膜層５１０を任意の色に着色することで、弾性被膜層５１０が存在することを外部から視覚的に認識することが可能となる。
【００７７】
弾性被膜層５１０は、動作補助装置１０の各部１０Ａ（腰支持体３０、各駆動モータ２０，２２，２４，２６、各フレーム５８，６０，６２、各関節６４，６６，６８、靴８４、上体フレーム２１０を含む）の表面全体を覆うようにエラストマにより、厚さが２０μｍ〜２００μｍに形成される。これにより、動作補助装置１０は、モータやフレーム等の表面だけでなく、モータの可動部の隙間まで弾性被膜層５１０によって覆われるため、装置全体が防水性及び防塵性を有するように加工される。
【００７８】
尚、防水・防塵積層体５００は、動作補助装置１０の表面だけでなく、防護服１４及び頭部保護具１６の表面にも上記と同様な方法により形成しても良い。
【００７９】
ここで、上記防水・防塵積層体５００による防水・防塵構造を備えた動作補助装置１０を装着された装着者１２の作業について説明する。上記動作補助装置１０を装着した装着者１２が危険な環境下（例えば、原子力発電所の高レベル放射線、あるいは化学工場の化学薬品、あるいはアスベスト等の発ガン性物質やウイルス等の危険物が存在するような環境）で作業した場合、危険物質により汚染される可能性が高い。その場合、作業終了後に、当該危険環境下の作業区画から安全区画に移動する過程に設置された除染区画において、防水・防塵積層体５００の最外側の弾性被膜層５１０を剥ぎ取る。
【００８０】
防水・防塵積層体５００は、弾性被膜層５１０と剥離層５２０とが交互に積層された構成であるので、弾性被膜層５１０の内側に剥離層５２０が形成されているため、図１０に示されるように、最外側の弾性被膜層５１０が外側に引張られることで、最外側の弾性被膜層５１０を比較的簡単に剥ぎ取ることが可能となる。本実施例では、動作補助装置１０の全体に弾性被膜層５１０と剥離層５２０とが多層化された防水・防塵積層体５００が形成されているので、最外側の弾性被膜層５１０を剥ぎ取ることで、危険物質に汚染された弾性被膜層５１０を除去すると共に、その下側（下層）から危険物質に汚染されていない、新しい弾性被膜層５１０が露出される。
【００８１】
このように、除染区画において、弾性被膜層５１０と剥離層５２０とが多層化された防水・防塵積層体５００の最外側の弾性被膜層５１０を一枚剥がすことで除染作業が短時間で完了する。上記除染作業後は、動作補助装置１０に対してバッテリ交換などのメンテナンス作業が行える。また、剥がされた使用済みの弾性被膜層５１０を廃棄物収納箱又は廃棄物収納袋に廃棄すれば危険物質の拡散を防止できる。従って、装着者１２は、上記除染作業が終了した後は動作補助装置１０を装着したまま、除染区画から安全区画に移動することができるので、除染作業による装着者１２の負担を大幅に軽減することが可能となる。
【００８２】
尚、防水・防塵積層体５００は、弾性被膜層５１０と剥離層５２０とが交互に３〜５層積層された多層構造であるので、その積層数に対応した回数だけ汚染された弾性被膜層５１０を一枚ずつ剥がして除染することができる。そのため、防水・防塵積層体５００が表面に形成された動作補助装置１０を装着した装着者１２は、危険環境下での作業を３〜５回行うことが可能になり、除染区画において、除染作業後に直ちにバッテリ交換などのメンテナンスを行えるので、メンテナンス作業効率が高められる。
【００８３】
また、防水・防塵積層体５００の最下層の弾性被膜層５１０が剥がされた場合、弾性被膜形成ユニット４２０により防水・防塵積層体５００の形成工程が再度行われる。従って、防水・防塵積層体５００の形成工程と汚染された弾性被膜層５１０の剥離作業を繰り返すことで、動作補助装置１０による危険環境下での作業後のメンテナンス作業をスムーズに行うことが可能になる。
【００８４】
〔変形例〕
図１１は防水・防塵積層体５００が形成されたロボットを示す図である。図１１に示されるように、ロボット６００は、移動装置（車両）６１０にビデオカメラ６２０及び放射線を測定する線量計等の各種センサ６３０が搭載されている。また、移動装置６１０には、無線による遠隔操作により作動する制御装置６４０と、バッテリ６５０等が搭載されている。
【００８５】
ロボット６００は、表面（外側）に防水・防塵積層体５００が被覆形成された防水・防塵構造を備えている。防水・防塵積層体５００は、透明な材料で形成することでビデオカメラ６２０のレンズにも形成可能である。尚、センサ６３０の検知面は、防水・防塵積層体５００が形成されないようにマスクで覆い、作業開始時にマスクを外すようにする。
【００８６】
また、車輪６６０の周囲の防水・防塵積層体５００は、路面との摩擦により摩耗することがあるため、作業終了後に弾性被覆層５１０を１層だけでなく、２層ずつ剥がしても良い。
【００８７】
上記実施例では、対象物として動作補助装置１０の表面に防水・防塵積層体５００を形成する場合を一例として説明したが、本発明の防水・防塵積層体５００による防水・防塵構造は、これに限らず、例えば、危険区画で使用されるビデオカメラ、放射線測定用の線量計、化学薬品の測定機器、スマートホンなどの携帯電話機、タブレット型の通信端末機、その他のデジタル機器などの各種装置や建設機械などを対象物としてその表面に形成しても良い。また、上記装着式動作補助装置１０の代わりに２足歩行形ロボットを使用する場合でも、ロボットの表面に防水・防塵積層体５００を形成することにより上記装着式動作補助装置と同様に２足歩行形ロボットの除染作業を容易に行える。
【００８８】
また、装着式動作補助装置１０が使用される作業環境としては、上記危険環境の場所に限らず、例えば、蒸気が発生する湿度の高い場所（原子力発電の燃料棒を冷却するプールや、温水を溜める温水槽が設置された場所）等があり、本発明はこのような湿度の高い環境下での作業を行う際の電子機器の防水性能の向上にも寄与するものである。
【００８９】
また、火災現場での救出活動に装着式動作補助装置１０を使用する場合でも、消火のための放水が行われる状況での防水性能が防水・防塵積層体５００によって確保され、消火活動の安全と救出活動の作業効率が高められる。
【符号の説明】
【００９０】
１０  装着式動作補助装置
１２  装着者
１４  防護服
１６  頭部保護具
１７  保護シールド
１８  フレーム構造
２０，２２，２４，２６  駆動モータ
３０  腰支持体
３２，３４  バッテリ
３１  フィッティング部
３６  制御ユニット（制御部）
３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ  生体信号検出センサ
５０ａ，５０ｂ，５２ａ，５２ｂ  床反力センサ
５４  右脚補助フレーム部
５５  左脚補助フレーム部
５８  第１下フレーム
６０  第２下フレーム
６２  第３下フレーム
６４  第１関節
６６  第２関節
７８  腿締結部材
８０  脛締結部材
８４  靴
１１０  腰サポート部
１４０  駆動部
１４２  物理現象検出部
１４４  生体信号検出部
１４６  データ格納部
１４８  基準パラメータデータベース
１５０  指令信号データベース
１５２  フェーズ特定部
１５４  随意的制御部
１５６  ゲイン変更部
１５８  電力増幅部
１６０  自律的制御部
２００  腰部連結機構
２１０  上体フレーム
２２０  第１上フレーム
２３０  第２上フレーム
３００  伸縮部材
３１０  樹脂フィルム
４００  被膜形成装置
４１０  ターンテーブル
４２０  弾性被膜形成ユニット
４３０  剥離層形成ユニット
４４０、４５０  温風器
４６０  制御装置
４２２、４２４、４３２、４３４  噴射ノズル
４２６、４２８、４３６、４３８  ノズル駆動部
４２５、４３５  筐体
５００  防水・防塵積層体
５１０  弾性被膜層
５２０  剥離層
６００  ロボット
【図１】
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【図２】
2014108611.tif 000004
【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】
2014108611.tif 000009
【図８】
2014108611.tif 000010
【図９】
2014108611.tif 000011
【図１０】
2014108611.tif 000012
【図１１】
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