(57)【要約】【課題】  装着物の重さが作業者の身体に作用することなく、しかも、作業者の脚の運動を制約することなく、容易に装着物を着脱できること。【解決手段】  自重補償装置は、支柱１６Ｒおよび支柱１８Ｒと、支柱１６Ｌおよび支柱１８Ｌと、車輪２０Ｒおよび２０Ｌと、アクチュエータ２６および２８、回転角センサ３０および３２、トルクセンサ３１および３３等を主な要素として含んで構成され、作業者４０が前屈みの姿勢、あるいは、直立した姿勢、あるいは、跪く姿勢であっても、車輪２０Ｒおよび車輪２０Ｌの車軸２４の中心位置が、重心Ｇの真下の位置にあり、車輪２０Ｒおよび車輪２０Ｌが所定の押圧力Ｆで地面ＬＡを押圧するように制御されるもの。【選択図】図１
2014012313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の胴体部に装着される装着物の両側面部にそれぞれ、一端が固定されて該装着物を支持する支柱と、
前記各支柱の他端に車軸を介して回動可能に設けられる車輪と、
前記各支柱には、前記車輪を地面に押し付ける弾性要素と、
を具備して構成される自重補償装置。
【請求項２】
人体の胴体部に装着される装着物の両側面部にそれぞれ、一端が任意の角度に回転して固定できる回転軸を有する該装着物を支持する支柱と、
前記各支柱の他端に車軸を介して回動可能に設けられる車輪と、
前記各支柱には、前記車輪を地面に押し付ける弾性要素と、
を具備して構成される自重補償装置。
【請求項３】
人体の胴体部に装着される装着物の両側面部にそれぞれ、一端が回動可能に設けられ、該装着物を支持する支柱と、
前記各支柱の一端を望みの角度に回転駆動するアクチュエータと、
前記各支柱の他端に車軸を介して回動可能に設けられる車輪と、
前記各支柱には、前記車輪を地面に押し付ける弾性要素と、
を具備して構成される自重補償装置。
【請求項４】
人体の胴体部に装着される装着物の両側面部にそれぞれ、一端が回動可能に設けられ、該装着物を支持する支柱と、
前記各支柱の一端を回転駆動するアクチュエータと、
前記各支柱の他端に車軸を介して回動可能に設けられる車輪と、
前記各支柱には、前記車輪を地面に押し付ける弾性要素と、  前記支柱の一端の回転角を検出する回転角検出手段と、
重力方向を検出する重力方向検出手段と、
前記回転角検出手段からの検出出力および重力方向検出手段からの検出出力に基づいて、前記車輪の車軸の中心位置を、適当な位置としての前記装着物の重心の位置、または、前記装着物および人体の合成重心の位置のうちのいずれかの真下の位置となるように前記アクチュエータを制御する制御部と、
を具備して構成される自重補償装置。
【請求項５】
人体の胴体部に装着される装着物の両側面部にそれぞれ、一端が回動可能に設けられ、該装着物を支持する支柱と、
前記各支柱の一端を回転駆動するアクチュエータと、
前記各支柱の他端に車軸を介して回動可能に設けられる車輪と、
前記車輪を接地面方向に動かす支持柱に設けられた駆動手段と、
前記車輪が接地面に及ぼす支持力を計測する力計測手段と、
前記支柱の一端の回転角を検出する回転角検出手段と、
重力方向を検出する重力方向検出手段と、
前記回転角検出手段からの検出出力および重力方向検出手段からの検出出力に基づいて  、前記車輪の車軸の中心位置を、望みの位置としての前記装着物の重心の位置、または、前記装着物および人体の合成重心の位置のうちのいずれかの真下の位置となる位置になるように前記アクチュエータを制御する制御部と、
を具備して構成される自重補償装置。
【請求項６】
前記支柱は、前記アクチュエータを有する二つの関節を備えることを特徴とする請求項１記載の自重補償装置。
【請求項７】
前記車輪は、ホイールモータを含んでなることを特徴とする請求項１記載の自重補償装置。
【請求項８】
前記支柱は、前記アクチュエータに連結される直動アクチュエータを介して前記車軸に連結されることを特徴とする請求項１記載の自重補償装置。
【請求項９】
人体の胴体部に装着される装着物と、請求項１乃至請求項５のうちのいずれかに記載の自重補償装置と、を備えるロボットスーツ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自重補償装置、および、それを備えるロボットスーツに関する。
【背景技術】
【０００２】
災害現場でのレスキュー活動支援、福祉介護支援等の分野において、ロボットスーツ（パワードスーツとも呼称される）が提案されている。このようなロボットスーツは、例えば、特許文献１および特許文献２、非特許文献１にも示されるように、作業者の身体に取り付ける重量のある装置、例えば、装着物としての防護服、あるいは、作業者自身の身体の重さを支持し手助けする一つの対策として提案されている。ロボットスーツは、ロボットスーツにおける足の動きに合わせて能動的に動くリンクが、両脚の側部に支持され装着されることにより、ロボットスーツが搬送すべき重量の一部を支え、作業者の負担を軽減しようとするものである。
【０００３】
これらのロボットスーツにおいては、装着している作業者の動きを阻害しないようにロボットスーツを作業者の脚の動きに合わせて動かすことは、必ずしも容易でなく違和感がある。即ち、ロボットスーツが、どうしても作業者の運動を制約する場合がある。ロボットスーツにおける作業者の脚に取り付けた部分は、脚の歩行運動に追従して歩行中ずっと振り運動を生成することになるので駆動源においてかなりのエネルギが消費されてしまう。その結果、ロボットスーツに設けられ各アクチュエータに電力を供給するバッテリが大型化することにより、ロボットスーツの重量の増大を招くこととなる。また、脚の動きを忠実にロボットスーツに伝えるセンサなどを含めて作業者の身体に装着することが必要であるのでロボットスーツの着脱に費やされる時間が比較的長くかかる。これにより、作業者の生理作用、例えば、排泄等などでロボットスーツの煩雑な着脱操作が必要となるのでロボットスーツにおける実際の運用に支障が出る。
【０００４】
そこで、上述のロボットスーツの煩雑な着脱操作が必要とされない外付け補装具が提案されている。自重補償装置を備える外付け補装具は、例えば、特許文献３および特許文献４にも示されるように、作業者の身体の腰が、車輪を有するフレームに支持される構造を有するものとされる。
特許文献３に示される外付け補装具は、上述のロボットスーツのように作業者の脚に沿ってロボットスーツの支持部が作業者の身体に装着されないのでロボットスーツに比べて作業者の脚の自由度が向上することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０００４３２２号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０２３４６０８号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１０／０１７０５４６号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２００９／０２５５５３１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Keijiro Yamamoto, Mineo Ishii, Hirokazu Noborisaka and Kazuhito Hyodo, Stand Alone Wearable Power Assisting Suit - Sensing and Control Systems - , Proceedings of the 2004 IEEE International Workshop on Robot and Human Interactive Communication Kurashiki, Okayama Japan September 20-22, pp.661-666, 2004
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の外付け補装具は、腰に取り付けられたフレーム先端の車輪で身体の荷重を支えるだけのものであるのでそのような外付け補装具は、膝を曲げながら腰を落とし、しゃがむような姿勢に対応できないという限界がある。
以上の問題点を考慮し、本発明は自重補償装置、および、それを備えるロボットスーツであって、装着物の重さが作業者の身体に作用することなく、しかも、作業者の脚の運動を制約することなく、容易に装着物を着脱できる自重補償装置、および、それを備えるロボットスーツ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】
上述の目的を達成するために、本発明に係る自重補償装置は、人体の胴体部に装着される装着物の両側面部にそれぞれ、一端が固定されて装着物を支持する支柱と、各支柱の他端に車軸を介して回動可能に設けられる車輪と、各支柱には、車輪を地面に押し付ける弾性要素とを備えて構成される。
また、本発明に係る自重補償装置は、人体の胴体部に装着される装着物の両側面部にそれぞれ、一端が任意の角度に回転して固定できる回転軸を有する装着物を支持する支柱と、各支柱の他端に車軸を介して回動可能に設けられる車輪と、各支柱には、車輪を地面に押し付ける弾性要素と、を備えて構成される。
さらに、本発明に係る自重補償装置は、人体の胴体部に装着される装着物の両側面部にそれぞれ、一端が回動可能に設けられ、装着物を支持する支柱と、各支柱の一端を望みの角度に回転駆動するアクチュエータと、各支柱の他端に車軸を介して回動可能に設けられる車輪と、各支柱には、車輪を地面に押し付ける弾性要素とを備えて構成される。
さらにまた、本発明に係る自重補償装置は、人体の胴体部に装着される装着物の両側面部にそれぞれ、一端が回動可能に設けられ、装着物を支持する支柱と、各支柱の一端を回転駆動するアクチュエータと、各支柱の他端に車軸を介して回動可能に設けられる車輪と、各支柱には、車輪を地面に押し付ける弾性要素と、支柱の一端の回転角を検出する回転角検出手段と、重力方向を検出する重力方向検出手段と、回転角検出手段からの検出出力および重力方向検出手段からの検出出力に基づいて車輪の車軸の中心位置を、適当な位置としての装着物の重心の位置、または、装着物および人体の合成重心の位置のうちのいずれかの真下の位置となるようにアクチュエータを制御する制御部と、を備えて構成される。
そして、本発明に係る自重補償装置は、人体の胴体部に装着される装着物の両側面部にそれぞれ、一端が回動可能に設けられ、該装着物を支持する支柱と、各支柱の一端を回転駆動するアクチュエータと、各支柱の他端に車軸を介して回動可能に設けられる車輪と、車輪を接地面方向に動かす支持柱に設けられた駆動手段と、車輪が接地面に及ぼす支持力を計測する力計測手段と、支柱の一端の回転角を検出する回転角検出手段と、重力方向を検出する重力方向検出手段と、回転角検出手段からの検出出力および重力方向検出手段からの検出出力に基づいて車輪の車軸の中心位置を、望みの位置としての装着物の重心の位置、または、装着物および人体の合成重心の位置のうちのいずれかの真下の位置となる位置になるようにアクチュエータを制御する制御部と、を備えて構成される。
本発明に係る自重補償装置を備えるロボットスーツは、人体の胴体部に装着される装着物と、上述の自重補償装置と、を備えて構成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る自重補償装置、および、それを備えるロボットスーツによれば、人体の胴体部に装着される装着物の両側面部にそれぞれ、一端が固定されて装着物を支持する支柱と、各支柱の他端に車軸を介して回動可能に設けられる車輪と、各支柱には、車輪を地面に押し付ける弾性要素とを備えるので装着物の重さが作業者の身体に作用することなく、しかも、作業者の脚の運動を制約することなく、容易に装着物を着脱できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る自重補償装置の一例の構成を作業者とともに概略的に示す側面図である。
【図２】本発明に係る自重補償装置の一例を備える防護服を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る自重補償装置の一例の動作説明に供される側面図である。
【図４】本発明に係る自重補償装置の一例の動作説明に供される斜視図である。
【図５】本発明に係る自重補償装置の一例の動作説明に供される側面図である。
【図６】本発明に係る自重補償装置の一例の動作説明に供される側面図である。
【図７】本発明に係る自重補償装置の一例の動作説明に供される側面図である。
【図８】本発明に係る自重補償装置の他の一例の動作説明に供される図である。
【図９】本発明に係る自重補償装置の他の一例の動作説明に供される斜視図である。
【図１０】本発明に係る自重補償装置のさらなる他の複数の実施例の要部の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図２は、本発明に係る自重補償装置の一例が適用された防護服の外観を概略的に示す。
【００１２】
防護服１０は、例えば、放射性レベルが高い環境での作業を遂行する作業者４０に対し着用される。放射線から身体を防護する防護服１０は、身体の頭部４０Ｈから下方の位置にある放射線に対して弱い生殖器や腸などを保護するために作業者の胴体部を保護するものとされる。甲冑におけるよろいのような防護服１０自体の重量は、比較的大なるものとされる。
【００１３】
防護服１０は、作業者４０の胴体部の胸側を防護する前面カバー部材１２と、背面カバー部材１４とを含んで構成されている。前面カバー部材１２は、作業者４０の胸および腹全体を覆い収容する凹部１２Ａを内側に有している。凹部１２Ａの周縁を形成する前面カバー部材１２の両側面部には、それぞれ、作業者４０の腕の付け根が挿入される円弧部１２ａが形成されている。また、前面カバー部材１２の上部の中央には、作業者の首が挿入される切欠部１２ｎが形成されている。
【００１４】
背面カバー部材１４は、作業者４０の背中および臀部全体を覆い収容する凹部１４Ａを内側に有している。凹部１４Ａの周縁を形成する背面カバー部材１４の両側面部には、それぞれ、作業者４０の腕の付け根が挿入される円弧部１４ａが形成されている。背面カバー部材１４の両側面部における円弧部１４ａに連なる部分には、それぞれ、前面カバー部材１２の両側面部の傾斜部１２ｄと嵌り合う凹部１４ｄが形成されている。また、背面カバー部材１４の上部の中央には、作業者の首が挿入される切欠部１４ｎが前面カバー部材１２の切欠部１２ｎに向かい合って形成されている。背面カバー部材１４における切欠部１４ｎに向かい合う下端部には、作業者の脚部４０ＲＬおよび４０ＬＬの付け根がそれぞれ、挿入される円弧部１４ｂが隣接して形成されている。また、円弧部１４ｂの相互間には、座部１４ｓが形成されている。座部１４ｓは、作業者４０が腰かけるとき、作業者の臀部を支持することとなる。前面カバー部材１２および背面カバー部材１４は、前面カバー部材１２の両側面部の凸状の傾斜部１２ｄと背面カバー部材１４の凹部状の傾斜部１４ｄとが嵌り合う状態で、例えば、複数個のパッチン錠で連結される。各パッチン錠は、背面カバー部材１４における突合せ面近傍に設けられるフック部１４ｋと、前面カバー部材１２における突合せ面近傍に設けられ、フック部に掛けられるロック部１２ｋとから構成されている。これにより、防護服１０が容易に着脱可能とされる。
【００１５】
背面カバー部材１４の一方の側面部には、本発明に係る自重補償装置の一部を構成する支柱１６Ｌの一端（以下、関節Ｊ１ともいう）が回動可能に連結されている。また、支柱１６Ｌの一端は、背面カバー部材１４の一方の側面部に設けられるアクチュエータ２６の出力軸に連結されている。支柱１６Ｌの他端（以下、関節Ｊ２ともいう）には、アクチュエータ２８を介して支柱１８Ｌの一端が回動可能に連結されている。支柱１８Ｌの他端には、車輪２０Ｌが車軸２４を介して回動可能に連結されている。車輪２０Ｌは、例えば、オムニ車輪とされる。車輪２０Ｌにおける外周縁には、車輪２０Ｌの回動方向に対し略直交する方向に回動するフリーローラー２２ａｉ（ｉ＝１〜ｎ，ｎは正の整数）が円周方向に沿って所定の均等な間隔で設けられている。
【００１６】
アクチュエータ２６およびアクチュエータ２８は、例えば、ＤＣモータとされる。ＤＣモータは、後述する制御ユニット５０により制御される。アクチュエータ２６には、関節Ｊ１の回転角を検出する回転角センサ３０および関節Ｊ１のトルクを検出するトルクセンサ３１が付設されている。また、アクチュエータ２８には、関節Ｊ２の回転角を検出する回転角センサ３２および関節Ｊ２のトルクを検出するトルクセンサ３３が付設されている。
【００１７】
一方、背面カバー部材１４の他方の側面部には、本発明に係る自重補償装置の一例の一部を構成する支柱１６Ｒの一端（以下、関節Ｊ１ともいう）が回動可能に連結されている。また、支柱１６Ｒの一端は、背面カバー部材１４の一方の側面部に設けられるアクチュエータ２６の出力軸に連結されている。支柱１６Ｒの他端（以下、関節Ｊ２ともいう）には、アクチュエータ２８を介して支柱１８Ｒの一端が回動可能に連結されている。支柱１８Ｒの他端には、車輪２０Ｒが車軸２４を介して回動可能に連結されている。車輪２０Ｒは、例えば、オムニ車輪とされる。車輪２０Ｒにおける外周縁には、車輪２０Ｒの回動方向に対し略直交する方向に回動するフリーローラー２２ａｉ（ｉ＝１〜ｎ，ｎは正の整数）が円周方向に沿って所定の均等な間隔で設けられている。
【００１８】
図示が省略されるが、アクチュエータ２６には、関節Ｊ１の回転角を検出する回転角センサ３０および関節Ｊ１のトルクを検出するトルクセンサ３１が付設されている。また、アクチュエータ２８には、関節Ｊ２の回転角を検出する回転角センサ３２および関節Ｊ２のトルクを検出するトルクセンサ３３が付設されている。
これにより、上述の車輪２０Ｒおよび車輪２０Ｌは、車軸２４の回りに回転可能とされる。また、車輪２０Ｒおよび車輪２０Ｌは、車軸２４の中心軸線に沿った移動も可能となるので背面カバー部材１４、支柱１６Ｌおよび支柱１８Ｌが、車輪２０Ｌの回転方向に従う移動、および、車軸２４の中心軸線に沿った移動も可能となる。
【００１９】
従って、本発明に係る自重補償装置は、支柱１６Ｒおよび支柱１８Ｒと、支柱１６Ｌおよび支柱１８Ｌと、車輪２０Ｒおよび２０Ｌと、アクチュエータ２６および２８、回転角センサ３０および３２、トルクセンサ３１および３３等を主な要素として含んで構成されることとなる。また、本発明に係る自重補償装置の一例を備えるロボットスーツは、この自重補償装置と防護服１０とからなる。
これにより、支柱１６Ｒおよび支柱１８Ｒ等が作業者４０の脚部４０ＲＬおよび４０ＬＬに支持されないので作業者４０の下半身の運動が容易となる。
さらに、本発明に係る自重補償装置の一例には、アクチュエータ２６および２８の動作制御を行う制御ユニット５０が備えられている。制御ユニット５０は、例えば、背面カバー部材１４の外周面部に固定されている。
制御ユニット５０は、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵともいう）、プログラムデータ等を格納する記憶部、アクチュエータ２６および２８を駆動するバッテリ等を含んで構成されている。また、制御ユニット５０には、重力方向を検出する姿勢センサ、例えば、加速度センサ５２を備えている。
【００２０】
斯かる構成において、制御ユニット５０におけるＣＰＵは、図３に示されるように、車輪２０Ｒおよび車輪２０Ｌの車軸２４の中心位置が、重心Ｇの真下の位置であり、車輪２０Ｒおよび車輪２０Ｌが所定の押圧力Ｆで地面ＬＡを押圧するように、アクチュエータ２６および２８を制御するものとされる。なお、重心Ｇは、防護服１０の重心、あるいは、作業者４０および防護服１０の合成重心のうちのいずれであってもよい。
【００２１】
図１に示されるように、作業者４０が直立したとき、防護服１０の姿勢が基準姿勢とされる。また、作業者４０が直立したとき、重心Ｇを通り真下に伸ばした直線ＨＧ（甲冑基準線）とセンサ基準線ＨＺとは互いに平行となるように設定される。作業者が任意の姿勢を取った時の、車輪２０Ｒおよび２０Ｌの車軸２４の位置制御は以下のように行う。先ず、図３に示されるように、加速度センサ５２からの検出出力に基づいて重力方向に向く直線ＨＢとセンサ基準線ＨＺとがなす角度θ１を計測する。そしてＣＰＵは、直線ＨＧ（甲冑基準線）と直線ＧＺのなす角度を、センサで計測された角度θ１と一致するように制御する。この制御は、重心Ｇと車輪２０Ｒおよび２０Ｌの車軸２４を結ぶ直線ＧＺが直線ＨＧと平行を保つことを行うものとなっている。さらに、この制御の具体的な遂行法は、アクチュエータ２６および２８の回転角を制御することで、車輪２０Ｒおよび２０Ｌの車軸２４の位置を直線ＧＺに沿ったいずれかの位置に保つことに相当する。さらにＣＰＵは、トルクセンサ３１および３３からの検出出力に基づいて車輪２０Ｒおよび車輪２０Ｌの車軸２４が、直線ＧＺに沿って下方に所定の押圧力Ｆで地面ＬＡを押圧するようにアクチュエータ２６の出力軸のトルクＴおよびアクチュエータ２８の出力軸のトルクＴを調整する。これは、車軸の位置とそれが生成する力を同時に制御しようとするものであり、一般にはインピーダンス制御と呼ばれる。なお、押圧力Ｆは、防護服１０および自重補償装置の重量が作業者４０に作用しないように、防護服１０および自重補償装置の重量応じて設定される。そしてトルクＴと押圧力Ｆは、Ｔ＝ＪＴ×Ｆ（ＪＴはヤコビ行列）という関係があるのでアクチュエータ２６の出力軸のトルクＴおよびアクチュエータ２８の出力軸のトルクＴは押圧力Ｆとアーム姿勢から算出できる。
なお、斯かる例に限られることなく、トルクセンサの代わりに、例えば、２自由度のロードセルが車軸２４に設けられることによって、押圧力Ｆを検出することにより、各関節のトルクを上述の関係から算出し、アクチュエータ２６および２８が制御されてもよい。
【００２２】
また、上述の例のように、姿勢センサで計測される角度θ１を設定することなく、他の基準となる角度を用いてもよい。支柱１６Ｒおよび１８Ｒ、支柱１６Ｌおよび１８Ｒの動作は、それぞれ、好ましくは、独立して制御される。なお、目標値の角度θ１は、支柱１６Ｒおよび１８Ｒ、支柱１６Ｌおよび１８Ｒのそれぞれの制御において、共用されてもよい。押圧力Ｆの設定値は、支柱１６Ｒおよび１８Ｒ、支柱１６Ｌおよび１８Ｒのそれぞれの制御において、個別に設けられてもよいが、同じ値を用いてもよい。
【００２３】
従って、図３に示されるように、作業者４０が前屈みの姿勢、あるいは、図４に示されるように、作業者４０が直立した姿勢、あるいは、図５に示されるように、跪く姿勢であっても、車輪２０Ｒおよび車輪２０Ｌの車軸２４の中心位置が、重心Ｇの真下の位置にあり、車輪２０Ｒおよび車輪２０Ｌが所定の押圧力Ｆで地面ＬＡを押圧するように制御されるので防護服１０の重量は、作業者４０に作用することなく、支柱１６Ｒおよび支柱１８Ｒと、支柱１６Ｌおよび支柱１８Ｌにより支持されることとなる。
また、図６に示されるように、作業者４０が誤って仰向けに転倒した場合であっても、図７に示されるように、支柱１８Ｒおよび１８Ｌが矢印Ｒａの示す方向に回転するようにアクチュエータ２８を制御することにより、作業者４０が起き上がることも可能となる。
【００２４】
図１および図２に示される例においては、車輪２０Ｒおよび車輪２０Ｌは自走式でないが、斯かる例に限られることなく、例えば、図８に示されるように、ホイールモータ（図示していない。）を内蔵する自走式である車輪６０Ｒおよび６０Ｌが、支柱１８Ｒおよび１８Ｌに設けられてもよい。なお、図８および後述する図９に示される例においては、図２に示される例における同一の構成要素について同一の符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【００２５】
図８において、作業者４０が階段ＳＴを登るとき、車輪６０Ｒおよび車輪６０Ｌの車軸２４の中心位置が、重心Ｇの真下の位置にあり、車輪６０Ｒおよび車輪６０Ｌが所定の押圧力Ｆで階段ＳＴの踏面を押圧するように制御されるので防護服１０の重量は、作業者４０に作用することなく、支柱１６Ｒおよび支柱１８Ｒと、支柱１６Ｌおよび支柱１８Ｌにより支持されることとなる。
【００２６】
さらに、図９に示されるように、作業者４０の脚部４０ＬＬおよび４０ＲＬに隣接した車輪６０Ｒおよび車輪６０Ｌの内側に、作業者４０の足裏を支持するステップバー６０ＢＲおよび６０ＢＬが設けられてもよい。このような場合、車輪６０Ｒおよび６０Ｌの駆動力を利用することにより、適度な姿勢制御を施せば、直立した姿勢で２輪走行することが可能となる。この場合、胴体部の下部の座部１４Ｓに座った状態で移動できる。
従って、本発明は、作業者の胴体部に装着する装置の重量を支える支柱を、足に沿って取り付けるのではなく、それと独立して体の左右に取り付けられ、いつも能動的に垂直下方にある車輪によって支持する構成を導入した点が着眼点である。
【００２７】
また、立位状態から仰向けあるいはうつ伏せに寝た状態になっても、車輪は矛盾なく胴体部を下方で支える直線ＧＺ上にあるので作業者４０は、胴体部の重量を感じない。このような自重補償動作は、従来のHALのような足に沿ったリンクで支える構造の場合には不可能であるが、本発明では可能であるという特性を有する。また、寝た状態から、車輪が生成する設定力Fを大きくする場合、作業者４０は簡単に立ち上がることが可能であるのも、本発明の別の特徴である。
なお、車輪位置の制御は、必ずしも直線ＧＺを鉛直に保つものに限られるのではなく、作業によってはそれ以外の位置で支えるのが適するとすれば、そのように制御しても良い。たとえば、作業者が重い荷物を持ち上げようとするときには、その力の作用点側にあらかじめ車輪を移動させておくと、荷物を持ち上げた時に、瞬時にその荷重が車輪で支えられ、姿勢を崩すことなく作業が持続できる可能性がある。また、作業者が動的に動き回るときには、その動的効果も含んだ重心方向に直線ＧＺを向けるようにすれば、動的な効果も考慮した自重支持が可能となる。
【００２８】
なお、上述の例においては、支柱１６Ｒおよび支柱１６Ｌが、直接的に防護服１０に連結されているが、斯かる例に限られることなく、例えば、サスペンション機構を介して連結されてもよい。また、関節Ｊ２は、図１に示されるように、作業者４０に対し前方の位置にあってもよく、あるいは、作業者４０に対し後方となる位置にあってもよい。地面ＬＡは、平坦面、あるいは、凹凸面であってもよい。車輪２０Ｒおよび２０Ｌ、車輪６０Ｒおよび車輪６０Ｌは、斯かる例に限られることなく、例えば、クローラ、２つの車輪を取り付けたボギーリンクを取り付ける構成でもよい。
【００２９】
また、本発明で導入する構成は、図１０のように、２つのアクチュエータ２６と２８で駆動されるリンク１６と１８を使う代わりに、アクチュエータ７０と直動アクチュエータ７１と車輪２０のための車軸２４でも同様に構成可能である。
また本発明で導入する構成は、２つのアクチュエータ２６と２８で駆動されるリンク１６と１８を使う代わりに、２つの直動シリンダを並列に連結したパラレルリンク系で構成してもよい。また、車輪を支える支柱とそれを駆動する自由度は、さらに増やすことも可能である。
【００３０】
さらに、能動関節ではなくて、コンプライアンスを有する関節で構成したアームで受動的に自重を支持する簡便な装置としても利用可能である。たとえば図１０に示すように、背面カバー部材１４に対して、任意の回転角に手動で固定できる受動関節２６’を有し、その先端に、スプリングで支えられる直動シリンダ７１’が装備され、さらにその先端に車輪のための車軸２４が装着された構成でもよい。この場合は、人間の姿勢の変化に対応して車輪の位置が自動的に調整される動作がないため、作業者が手動で車輪の支える方向を調整する必要があり、また、支持する荷重を調整することもできないが、最適と思われる支持荷重に直動シリンダのスプリング強度を合わせておけば、ある使用範囲内では、本発明で得られる効果と同様な効果を安価でより軽量に構成が可能である。
【００３１】
さらに用途によっては、アクチュエータ７０’とその先端にスプリングで支えられる直動シリンダ７１’ を装備し、さらにその先端に車輪のための車軸２４が装着された構成や、スプリングで支えられる直動シリンダ７１’を背面カバー部材１４に固定してしまい、さらにその先端に車輪のための車軸２４を装着する構成も考えられる。この場合は、上半身の姿勢変化に対応はできなくなるが、著しく単純で軽量化でき、用途によっては有効である。
【符号の説明】
【００３２】
１０    防護服
１２    前面カバー部材
１４    背面カバー部材
１６Ｒ，１６Ｌ，１８Ｒ，１８Ｌ    支柱
２０Ｒ，２０Ｌ    車輪
２６，２８，７０，７０’    アクチュエータ
３０，３２    回転角センサ
５０    制御ユニット
５２    加速度センサ
７１    直動アクチュエータ
【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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