(57)【要約】【課題】  利用者の脚の拘束を軽減しつつ、軽量で脚への負担を低減させることが可能な体重免荷アシスト装置および体重免荷アシストプログラムを提供する。【解決手段】  体重免荷アシスト装置１Ａは、利用者Ｐの体に装着される体装着部１０と、利用者Ｐの足に、接地可能に装着される足装着部３０Ｌと、体装着部１０と足装着部３０Ｌとを複数の関節部２１Ｌ，２３Ｌ，２５Ｌを介して連結する脚リンク部２０Ｌと、関節部２１Ｌ，２３Ｌを駆動するアクチュエータ２１ａＬ，２３ａＬと、アクチュエータ２１ａＬ，２３ａＬの駆動を制御する制御部と、体装着部１０を介して脚リンク部２０Ｌ，にかかる利用者Ｐの荷重を検出する荷重センサと、を備えており、制御部は、脚リンク部２０Ｌが体装着部１０を介して利用者Ｐに体重免荷アシスト力を付与するようにアクチュエータ２１ａＬ，２３ａＬを駆動する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者の体に装着される体装着部と、
床面に接地可能に設けられた床面接地部と、
前記体装着部と前記床面接地部とを関節部を介して連結する脚リンク部と、
前記関節部を駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動を制御する制御部と、
を備えている体重免荷アシスト装置であって、
前記制御部は、前記脚リンク部が前記体装着部を介して前記利用者に体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする体重免荷アシスト装置。
【請求項２】
前記利用者の足の接地を検出する接地検出手段をさらに備え、
前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項３】
前記接地検出手段が接地を検出しない場合には、前記制御部は、前記アクチュエータの駆動を解除し、前記関節部を回動自在とすることを特徴とする請求項２に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項４】
前記アクチュエータは、前記脚リンク部に設けられた股関節部を駆動する股関節部アクチュエータを備え、
前記接地検出手段が接地を検出しない場合には、前記制御部は、前記股関節部アクチュエータを、前記利用者の大腿の振り出しをアシストするように駆動することを特徴とする請求項２に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項５】
前記制御部は、所定値の目標体重免荷アシスト力が設定されており、
前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記利用者の体重の所定割合である目標体重免荷アシスト力が設定されており、
前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記利用者の体重の所定割合の前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項７】
前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値が設定されており、
前記制御部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記脚リンク部による体重免荷アシスト力が前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値の間に入るように、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項８】
前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項９】
前記アクチュエータは、前記脚リンク部に設けられた膝関節部を駆動する膝関節部アクチュエータを備え、
前記脚リンク部および前記膝関節部アクチュエータは、前記利用者の脚に沿って設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項１０】
前記脚リンク部を介して前記体重免荷アシスト力が前記利用者に付与される部分と、前記体装着部における前記利用者の荷重がかけられる部分とは、ほぼ同一の垂直平面内に位置していることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項１１】
前記脚リンク部の挙動を検出する脚リンク部挙動検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記脚リンク部挙動検出手段によって検出された挙動に基づいて前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項１２】
前記床面接地部は、前記利用者の足に装着される足装着部であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項１３】
利用者の体に装着される体装着部と、
床面に接地可能に設けられた床面接地部と、
前記体装着部と前記床面接地部とを関節部を介して連結する脚リンク部と、
前記関節部を駆動するアクチュエータと、
を備えている体重免荷アシスト装置を制御するためにコンピュータを、
前記脚リンク部が前記体装着部を介して前記利用者に体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動する出力指令部として機能させることを特徴とする体重免荷アシストプログラム。
【請求項１４】
前記体重免荷アシスト装置は、前記利用者の足の接地を検出する接地検出手段をさらに備えており、
さらに前記コンピュータを、前記接地検出手段の検出結果に基づいて前記利用者の足の接地を判定する接地判定部として機能させ、
前記接地判定部が前記利用者の足が接地していると判定した場合には、前記出力指令部は、前記利用者に体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１３に記載の体重免荷アシストプログラム。
【請求項１５】
前記接地判定部が前記利用者の足が接地していないと判定した場合には、前記出力指令部は、前記アクチュエータの駆動を解除し、前記関節部を回動自在とすることを特徴とする請求項１４に記載の体重免荷アシストプログラム。
【請求項１６】
前記体重免荷アシスト装置は、前記アクチュエータとして前記脚リンク部に設けられた股関節部を駆動する股関節部アクチュエータをさらに備えており、
前記接地判定部が前記利用者の足が接地していないと判定した場合には、前記出力指令部は、前記股関節部アクチュエータを、前記利用者の大腿の振り出しをアシストするように駆動することを特徴とする請求項１４に記載の体重免荷アシストプログラム。
【請求項１７】
さらに前記コンピュータを、
所定値の目標体重免荷アシスト力を記憶する目標アシスト力記憶部として機能させ、
前記接地判定部が前記利用者の足が接地していると判定した場合には、前記出力指令部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラム。
【請求項１８】
さらに前記コンピュータを、
前記利用者の体重を記憶する体重記憶部、
前記体重に基づいて前記利用者の体重の所定割合である目標体重免荷アシスト力を算出する目標アシスト力算出部、
として機能させ、
前記接地判定部が前記利用者の足が接地していると判定した場合には、前記出力指令部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラム。
【請求項１９】
前記体重免荷アシスト装置は、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備えており、
前記目標体重免荷アシスト力は、下限値および上限値を有し、
前記出力指令部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記脚リンク部による体重免荷アシスト力が前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値の間に入るように、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の体重免荷アシストプログラム。
【請求項２０】
前記体重免荷アシスト装置は、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備えており、
前記出力指令部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１３から請求項１８のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラム。
【請求項２１】
前記体重免荷アシスト装置は、前記脚リンク部の挙動を検出する脚リンク部挙動検出手段をさらに備えており、
前記出力指令部は、前記脚リンク部挙動検出手段によって検出された挙動に基づいて前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１３から請求項２０のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、利用者自身の脚による体重支持をアシストする体重免荷アシスト装置および体重免荷アシストプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、利用者に対して歩行のためのアシスト推進力を付与する歩行アシスト装置が開示されている。歩行アシスト装置は、脚の筋力が落ちた人、脚を怪我した人など、自力歩行が困難な人の歩行を助けるために利用される。また、歩行アシスト装置は、筋力や歩行姿勢の向上を狙ったエクササイズ用やアミューズメント用などとしても期待されている。
【０００３】
特許文献１に記載の歩行介助装置は、利用者の脚に装着され、関節駆動装置によって股、膝、足首の関節を回転させることによって、一定の推進力を利用者に付与する装置である。
【特許文献１】特開平５−３２９１８６号公報（段落００３４〜００３６、図１５、図１６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の歩行介助装置は、歩行方向への推進力を付与することによって、移動に伴う利用者の疲労は軽減できるが、利用者の体重は利用者自身の脚によって支えられており、体重を支えることによる脚への負担は残ったままである。また、この歩行介助装置は利用者の脚全体を支持部材でしっかりと拘束するため、利用者が不快な拘束感および痛みを感じやすい。さらに、このような脚全体を支持部材で拘束する構成では、体型や歩行時の癖に応じて利用者それぞれに良くフィットする支持部材を作成する必要がある。
【０００５】
本発明は、前記した問題を解決すべく創案されたものであり、利用者の脚の拘束を軽減しつつ、軽量で脚への負担を低減させることが可能な体重免荷アシスト装置および体重免荷アシストプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、利用者の体に装着される体装着部と、床面に接地可能に設けられた床面接地部と、前記体装着部と前記床面接地部とを関節部を介して連結する脚リンク部と、前記関節部を駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動を制御する制御部と、を備えている体重免荷アシスト装置であって、前記制御部は、前記脚リンク部が前記体装着部を介して前記利用者に体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【０００７】
ここでいう「体重免荷アシスト力」とは、利用者の体重の一部を支持する力である。このようにすることで、利用者の脚にかかる体重による負担を低減させることができる。また、ここでいう「体重」とは、利用者の体重、衣服および持ち物の重量を足し合わせた重さであり、本発明の体重免荷アシスト装置を利用しなければ、利用者が自身の脚で支えなければならない重さである。
また、関節部は、体装着部と脚リンク部との連結部分、床面接地部と脚リンク部との連結部分、および、脚リンク部の中間部分の少なくとも一箇所に設けられていれば良く、利用者の脚の関節と同軸に設けられていることが望ましい。
このようにすることで、利用者の脚の拘束を軽減しつつ、軽量で脚への負担を低減させることが可能な体重免荷アシスト装置を提供することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記利用者の足の接地を検出する接地検出手段をさらに備え、前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【０００９】
ここでいう「利用者の足の接地」とは、利用者の足に床反力が入力される状態をさす。すなわち、利用者の足が直接床面に接触する場合だけでなく、利用者がはいた靴などが床面に接触する場合も含んでいる。このようにすることで、必要なときのみに体重免荷アシスト力を生成することが可能となる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記接地検出手段が接地を検出しない場合には、前記制御部は、前記アクチュエータの駆動を解除し、前記関節部を回動自在とすることを特徴とする。
【００１１】
このようにすることで、利用者の遊脚の動作を妨げることが無くなる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記アクチュエータは、前記脚リンク部に設けられた股関節部を駆動する股関節部アクチュエータを備え、前記接地検出手段が接地を検出しない場合には、前記制御部は、前記股関節部アクチュエータを、前記利用者の大腿の振り出しをアシストするように駆動することを特徴とする。
【００１３】
このようにすることで、利用者の遊脚の動作をもアシストすることができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記制御部は、所定値の目標体重免荷アシスト力が設定されており、前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【００１５】
このようにすることで、利用者の姿勢が変化しても所定の体重免荷アシスト力を付与することが可能となる。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記制御部は、前記利用者の体重の所定割合である目標体重免荷アシスト力が設定されており、前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記利用者の体重の所定割合の前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【００１７】
このようにすることで、利用者の体重に応じたアクチュエータの制御が可能となる。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５または請求項６に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備え、前記制御部は、前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値が設定されており、前記制御部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記脚リンク部による体重免荷アシスト力が前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値の間に入るように、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【００１９】
制御部は、荷重検出手段によって検出された荷重が目標体重免荷アシスト力の下限値よりも小さい場合には、この荷重が大きくなるようにアクチュエータを駆動する。また、制御部は、荷重検出手段によって検出された荷重が目標体重免荷アシスト力の上限値よりも大きい場合には、この荷重が小さくなるようにアクチュエータを駆動する。
このようにすることで、体重免荷アシスト力が大きくなりすぎたり、小さくなりすぎたりすることを防ぎ、適正範囲の体重免荷アシスト力を付与するようにアクチュエータの駆動を制御することが可能となる。
【００２０】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備え、前記制御部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【００２１】
荷重検出手段が検出する荷重は、脚リンク部による体重免荷アシスト力に対応している。このようにすることで、現時点での体重免荷アシスト力を用いたフィードバック制御が可能となる。
【００２２】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記アクチュエータは、前記脚リンク部に設けられた膝関節部を駆動する膝関節部アクチュエータを備え、前記脚リンク部および前記膝関節部アクチュエータは、前記利用者の脚に沿って設けられていることを特徴とする。
【００２３】
このようにすることで、人間の歩行動作と同調しやすく体重免荷アシスト力の伝達効率も良くなる。
【００２４】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部を介して前記体重免荷アシスト力が前記利用者に付与される部分と、前記体装着部における前記利用者の荷重がかけられる部分とは、ほぼ同一の垂直平面内に位置していることを特徴とする。
【００２５】
ここでいう「垂直平面」とは、床面に対して垂直な平面のことである。
このようにすることで、利用者Ｐにピッチ方向（Ｙ軸まわり）の不要なモーメントが発生することを防止することができる。
【００２６】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部の挙動を検出する脚リンク部挙動検出手段をさらに備え、前記制御部は、前記脚リンク部挙動検出手段によって検出された挙動に基づいて前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【００２７】
脚リンク部挙動検出手段の例として、アクチュエータの回転角度を検出するロータリーエンコーダが挙げられる。このようにすることで、脚リンク部の状態に応じてアクチュエータの駆動量を制御することができ、利用者の姿勢に悪影響を与えない体重免荷アシストが可能となる。
【００２８】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記床面接地部は、前記利用者の足に装着される足装着部であることを特徴とする。
【００２９】
このようにすることで、床面接地部の床面への接地を容易にすることができる。
【００３０】
また、請求項１３に記載の発明は、体重免荷アシストプログラムであって、利用者の体に装着される体装着部と、床面に接地可能に設けられた床面接地部と、前記体装着部と前記床面接地部とを関節部を介して連結する脚リンク部と、前記関節部を駆動するアクチュエータと、を備えている体重免荷アシスト装置を制御するためにコンピュータを、前記脚リンク部が前記体装着部を介して前記利用者に体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動する出力指令部として機能させることを特徴とする。
【００３１】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記体重免荷アシスト装置は、前記利用者の足の接地を検出する接地検出手段をさらに備えており、さらに前記コンピュータを、前記接地検出手段の検出結果に基づいて前記利用者の足の接地を判定する接地判定部として機能させ、前記接地判定部が前記利用者の足が接地していると判定した場合には、前記出力指令部は、前記利用者に体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【００３２】
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記接地判定部が前記利用者の足が接地していないと判定した場合には、前記出力指令部は、前記アクチュエータの駆動を解除し、前記関節部を回動自在とすることを特徴とする。
【００３３】
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１４に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記体重免荷アシスト装置は、前記アクチュエータとして前記脚リンク部に設けられた股関節部を駆動する股関節部アクチュエータをさらに備えており、前記接地判定部が前記利用者の足が接地していないと判定した場合には、前記出力指令部は、前記股関節部アクチュエータを、前記利用者の大腿の振り出しをアシストするように駆動することを特徴とする。
【００３４】
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラムであって、さらに前記コンピュータを、所定値の目標体重免荷アシスト力を記憶する目標アシスト力記憶部として機能させ、前記接地判定部が前記利用者の足が接地していると判定した場合には、前記出力指令部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【００３５】
また、請求項１８に記載の発明は、請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラムであって、さらに前記コンピュータを、前記利用者の体重を記憶する体重記憶部、前記体重に基づいて前記利用者の体重の所定割合である目標体重免荷アシスト力を算出する目標アシスト力算出部、として機能させ、前記接地判定部が前記利用者の足が接地していると判定した場合には、前記出力指令部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【００３６】
また、請求項１９に記載の発明は、請求項１７または請求項１８に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記体重免荷アシスト装置は、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備えており、前記目標体重免荷アシスト力は、下限値および上限値を有し、前記出力指令部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記脚リンク部による体重免荷アシスト力が前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値の間に入るように、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【００３７】
また、請求項２０に記載の発明は、請求項１３から請求項１８のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記体重免荷アシスト装置は、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備えており、前記出力指令部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【００３８】
また、請求項２１に記載の発明は、請求項１３から請求項２０のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記体重免荷アシスト装置は、前記脚リンク部の挙動を検出する脚リンク部挙動検出手段をさらに備えており、前記出力指令部は、前記脚リンク部挙動検出手段によって検出された挙動に基づいて前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、利用者の脚の拘束を軽減しつつ、軽量で脚への負担を低減させることが可能な体重免荷アシスト装置および体重免荷アシストプログラムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明の原理は、利用者の歩行に応じて体重免荷アシスト装置の接地側が重力方向とは逆方向に所定の支持力を発生させ、その支持力を利用者と接した部分を介して利用者に付与することで、利用者自身の脚による体重支持量を軽減させる点にある。
本発明の体重免荷アシスト装置が発生した支持力は、例えば利用者の股、大腿、腰、脇の下、顎などに与えられる。
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。同様の部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。なお、位置、方向等に関する表現については、利用者の前後方向にＸ軸、左右方向にＹ軸、上下方向にＺ軸をとり、利用者が起立姿勢をとった状態を基準として説明する。また、脚リンク部など、左右一対となるように設けられた部材において、左右の部材を区別する場合には符号の末尾にＬ（左），Ｒ（右）を付し、左右の部材を区別しない場合には、Ｌ，Ｒを付さずに説明する。
【００４１】
まず、本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置の構造について説明する。図１ないし図４は、本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置の外観を示す図であり、図１は正面図、図２は背面図、図３は右側面図、図４は左側面図である。図５は、体装着部を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は右側面図である。図６は、足装着部を示す図であり、（ａ）は背面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は平面図である。図１ないし図４には、利用者Ｐが体重免荷アシスト装置１Ａを装着した状態が示されている。なお、説明の便宜上、これらの図面において各アクチュエータ、各センサ、制御部、バッテリなどを接続する配線は省略されている。
図１ないし図４に示すように、本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置１Ａは、体装着部１０、脚リンク部２０（左脚リンク部２０Ｌ、右脚リンク部２０Ｒ）、足装着部３０（左足装着部３０Ｌ、右足装着部３０Ｒ）およびバックパック４０を備えている。
また、体重免荷アシスト装置１Ａのアクチュエータは、股関節部アクチュエータ２１ａ（２１ａＬ，２１ａＲ）および膝関節部アクチュエータ２３ａ（２３ａＬ，２３ａＲ）を備えている。
【００４２】
（体装着部１０）
図１ないし図４に示すように、体装着部１０は、利用者Ｐの体幹に装着される部分である。図５に示すように、体装着部１０は、腰ベルト部１１、大腿ベルト部１２（左大腿ベルト部１２Ｌ、右大腿ベルト部１２Ｒ）、アクチュエータ取付部１３（左アクチュエータ取付部１３Ｌ、右アクチュエータ取付部１３Ｒ）、補強部材１４（左補強部材１４Ｌ、右補強部材１４Ｒ）および弛み防止ベルト部１５，１６（左弛み防止ベルト部１６Ｌ、右弛み防止ベルト部１６Ｒ）を備えている。
【００４３】
腰ベルト部１１は、利用者Ｐの腰まわりに装着される帯状の布製部材であり、バックルＢＵによって係止位置を設定し、装着時の長さを調節することが可能である。
【００４４】
大腿ベルト部１２（１２Ｌ，１２Ｒ）は、利用者Ｐの大腿まわりに装着される布製部材であり、その上端部が腰ベルト部１１に固定されている。
【００４５】
アクチュエータ取付部１３（１３Ｌ，１３Ｒ）は、後記する股関節部アクチュエータ２１ａ（２１ａＬ，２１ａＲ）（図１参照）を取り付けるための樹脂製部材であり、腰ベルト部１１の左右両端に一つずつ設けられている。
【００４６】
補強部材１４（１４Ｌ，１４Ｒ）は、大腿ベルト部１２（１２Ｌ，１２Ｒ）とアクチュエータ取付部１３（１３Ｌ，１３Ｒ）とを連結する樹脂製部材であり、アクチュエータ取付部１３が股関節部アクチュエータ２１ａ（２１ａＬ，２１ａＲ）のトルク反動でねじれないように補強している。
【００４７】
弛み防止ベルト部１５は、利用者Ｐの前側において腰ベルト部１１と大腿ベルト部１２（１２Ｌ，１２Ｒ）とを連結する布製部材であり、大腿ベルト部１２（１２Ｌ，１２Ｒ）の下方への弛みを防止している。
弛み防止ベルト部１６（１６Ｌ，１６Ｒ）は、利用者Ｐの後側において腰ベルト部１１と大腿ベルト部１２（１２Ｌ，１２Ｒ）とを連結する布製部材であり、大腿ベルト部１２（１２Ｌ，１２Ｒ）の下方への弛みを防止している。
なお、腰ベルト部１１および大腿ベルト部１２（１２Ｌ，１２Ｒ）は、樹脂製であっても良い。また、アクチュエータ取付部１３（１３Ｌ，１３Ｒ）および補強部材１４（１４Ｌ，１４Ｒ）は、金属製であっても良い。さらに、弛み防止ベルト部１５，１６（１６Ｌ，１６Ｒ）は、樹脂製または金属製であっても良い。
【００４８】
また、弛み防止ベルト部１６（１６Ｌ，１６Ｒ）には、荷重センサ７１ａ（７１ａＬ，７１ａＲ）が設けられている。
荷重センサ７１ａ（７１ａＬ，７１ａＲ）は、体装着部１０を介して脚リンク部２０（２０Ｌ，２０Ｒ）にかかる利用者Ｐの荷重を検出するセンサであり、特許請求の範囲における「荷重検出手段」の一例である。体重免荷アシスト装置１Ａが利用者Ｐの体重の一部を支持しているとき、腰ベルト部１１が脚リンク部２０（２０Ｌ，２０Ｒ）および足装着部３０（３０Ｌ，３０Ｒ）によって支持される一方、大腿ベルト部１２（１２Ｌ，１２Ｒ）には利用者Ｐの体重の一部がかかっているため、弛み防止ベルト部１６（１６Ｌ，１６Ｒ）には、腰ベルト部１１および大腿ベルト部１２（１２Ｌ，１２Ｒ）によるＺ軸方向の引張力が生じる。荷重センサ７１ａ（７１ａＬ，７１ａＲ）は、この引張力を検出することによって、脚リンク部２０にかかる利用者Ｐの荷重を検出する。
荷重センサ７１ａ（７１ａＬ，７１ａＲ）としては、ロードセル、歪みゲージ、圧電素子などを利用したものが好適である。なお、本実施形態では、１軸（Ｚ軸）検出用の荷重センサ７１ａ（７１ａＬ，７１ａＲ）を用いたが、２軸以上検出可能な荷重センサを利用して、より高精度に脚リンク部２０に預けられる利用者Ｐの荷重を検出するようにしても良い。また、荷重センサ７１ａを前側の弛み防止ベルト部１５に取り付けても良く、荷重センサ７１ａを利用者Ｐの股下に取り付け、利用者Ｐによる押圧力を検出しても良い。
【００４９】
（脚リンク部２０）
脚リンク部２０（２０Ｌ，２０Ｒ）は、体装着部１０と足装着部３０（３０Ｌ，３０Ｒ）とを複数の関節部を介して連結しており、利用者Ｐの脚の外側部に沿うように設けられている。
脚リンク部２０（左脚リンク部２０Ｌ、右脚リンク部２０Ｒ）は、股関節部２１（左股関節部２１Ｌ、右股関節部２１Ｒ）、大腿リンク部２２（左大腿リンク部２２Ｌ、右大腿リンク部２２Ｒ）、膝関節部２３（左膝関節部２３Ｌ、右膝関節部２３Ｒ）、下腿リンク部２４（左下腿リンク部２４Ｌ、右下腿リンク部２４Ｒ）および足首関節部２５（左足首関節部２５Ｌ、右足首関節部２５Ｒ）を備えている。
【００５０】
股関節部２１（２１Ｌ，２１Ｒ）は、利用者Ｐの股関節の外側に位置している。股関節部２１（２１Ｌ，２１Ｒ）は、腰ベルト部１１と大腿リンク２２（２２Ｌ，２２Ｒ）とをＹ軸まわりに回動可能に連結する節である。
股関節部２１（２１Ｌ，２１Ｒ）は、股関節部アクチュエータ２１ａ（左股関節部アクチュエータ２１ａＬ、右股関節部アクチュエータ２１ａＲ）およびエンコーダ２１ｂ（左股関節部エンコーダ２１ｂＬ、右股関節部エンコーダ２１ｂＲ）を備えている。
【００５１】
股関節部アクチュエータ２１ａ（２１ａＬ，２１ａＲ）は、電動モータおよび減速機を備えており、股関節部アクチュエータ２１ａ（２１ａＬ，２１ａＲ）の基部は、腰ベルト部１１の左右側部に固定されており、股関節部アクチュエータ２１ａ（２１ａＬ，２１ａＲ）の出力軸は、大腿リンク部２２（２２Ｌ，２２Ｒ）の上端に固定されている。この股関節部アクチュエータ２１ａ（２１ａＬ，２１ａＲ）の出力軸がＹ軸まわりに回動することによって、大腿リンク部２２（２２Ｌ，２２Ｒ）が腰ベルト部１１に対して股関節部２１（２１Ｌ，２１Ｒ）を軸としてＹ軸まわりに回動する。したがって、股関節部アクチュエータ２１ａ（２１ａＬ，２１ａＲ）は、体装着部１０および大腿リンク部２２（２２Ｌ，２２Ｒ）間にトルクを発生させることができる。股関節部アクチュエータ２１ａ（２１ａＬ，２１ａＲ）がトルクを発生していない状態では、股関節部２１（２１Ｌ，２１Ｒ）は、その回転抵抗は非常に小さく回動自在な状態となり、装着者Ｐの脚の振り出しに支障を来たさないようになっている。なお、股関節部アクチュエータ２１ａ（２１ａＬ，２１ａＲ）の取付関係は、前記したものに限定されない。
【００５２】
エンコーダ（ロータリーエンコーダ）２１ｂ（２１ｂＬ，２１ｂＲ）は、特許請求の範囲における「脚リンク部挙動検出手段」の一例であり、脚リンク部２０（２０Ｌ，２０Ｒ）の挙動に関するデータとして、股関節アクチュエータ２１ａ（２１ａＬ，２１ａＲ）の回転角度を検出する。検出された回転角度は、制御部５０に出力される。
【００５３】
大腿リンク部２２（２２Ｌ，２２Ｒ）は、利用者Ｐの大腿の外側部に沿って延びるリンクである。大腿リンク部２２（２２Ｌ，２２Ｒ）の上端は、股関節部２１（２１Ｌ，２１Ｒ）に連結されている。また、大腿リンク２２（２２Ｌ，２２Ｒ）の下端は、膝関節部２３（２３Ｌ，２３Ｒ）に連結されている。
【００５４】
膝関節部２３（２３Ｌ，２３Ｒ）は、利用者Ｐの膝関節の外側に位置している。膝関節部２３（２３Ｌ，２３Ｒ）は、大腿リンク部２２（２２Ｌ，２２Ｒ）と下腿リンク部（２４Ｌ，２４Ｒ）とをＹ軸まわりに回動可能に連結する節である。
膝関節部２３は、膝関節部アクチュエータ２３ａ（左膝関節部アクチュエータ２３ａＬ、右膝関節部アクチュエータ２３ａＲ）およびエンコーダ２３ｂ（左膝関節部エンコーダ２３ｂＬ、右膝関節部エンコーダ２３ｂＲ）を備えている。
【００５５】
膝関節部アクチュエータ２３ａ（２３ａＬ，２３ａＲ）は、電動モータおよび減速機を備えており、膝関節部アクチュエータ２３ａ（２３ａＬ，２３ａＲ）の基部は、大腿リンク部２２（２２Ｌ，２２Ｒ）の下端に固定されており、膝関節部アクチュエータ２３ａ（２３ａＬ，２３ａＲ）の出力軸は、下腿リンク部２４（２４Ｌ，２４Ｒ）の上端に固定されている。この膝関節部アクチュエータ２３ａ（２３ａＬ，２３ａＲ）の出力軸がＹ軸まわりに回動することによって、下腿リンク部２４（２４Ｌ，２４Ｒ）が大腿リンク部（２２Ｌ，２２Ｒ）に対して膝関節部２３（２３Ｌ，２３Ｒ）を軸としてＹ軸まわりに回動する。したがって、膝関節部アクチュエータ２３ａ（２３ａＬ，２３ａＲ）は、大腿リンク部２２（２２Ｌ，２２Ｒ）および下腿リンク部２４（２４Ｌ，２４Ｒ）間にトルクを発生させることができる。膝関節部アクチュエータ２３ａ（２３ａＬ，２３ａＲ）がトルクを発生していない状態では、膝関節部２３（２３Ｌ，２３Ｒ）は、その回転抵抗は非常に小さく回動自在な状態となり、装着者Ｐの脚の振り出しに支障を来たさないようになっている。なお、膝関節部アクチュエータ２３ａ（２３ａＬ，２３ａＲ）の取付関係は、前記したものに限定されない。
【００５６】
エンコーダ（ロータリーエンコーダ）２３ｂ（２３ｂＬ，２３ｂＲ）は、特許請求の範囲における「脚リンク部挙動検出手段」の一例であり、脚リンク部２０（２０Ｌ，２０Ｒ）の挙動に関するデータとして、膝関節部アクチュエータ２３ａ（２３ａＬ，２３ａＲ）の回転角度を検出する。検出された回転角度は、制御部５０に出力される。
【００５７】
下腿リンク部２４（２４Ｌ，２４Ｒ）は、利用者Ｐの下腿の外側部に沿って延びるリンクである。下腿リンク部２４（２４Ｌ，２４Ｒ）の上端は、膝関節部２３（２３Ｌ，２３Ｒ）に連結されている。また、下腿リンク部２４（２４Ｌ，２４Ｒ）の下端は、足首関節部２５（２５Ｌ，２５Ｒ）に連結されている。
【００５８】
足首関節部２５（２５Ｌ，２５Ｒ）は、下腿リンク部２４（２４Ｌ，２４Ｒ）と足装着部３０（３０Ｌ，３０Ｒ）とをＹ軸まわりに回動可能に連結する節である。この足首関節部２５は、利用者Ｐの歩行動作を阻害しないように、利用者Ｐの足首関節の動作に追従して動く。
【００５９】
（足装着部３０）
図１ないし図４に示すように、足装着部３０（３０Ｌ，３０Ｒ）は、利用者Ｐの足（肢端）に装着される部分である。図６に示すように、足装着部３０は、靴部３１、補強プレート３２および支持部材３３を備えている。なお、図６には、利用者Ｐの右足に装着される右足装着部３０Ｒが描かれている。
なお、この足装着部３０が、特許請求の範囲における「床面接地部」の一例である。
【００６０】
靴部３１は、利用者Ｐの足に、床面に接地可能に装着される靴である。
【００６１】
補強プレート３２は、利用者Ｐの足の外側部に沿って設けられた樹脂製部材であり、靴部３１が受ける床反力を脚リンク部２０に伝達可能な構造となっている。
【００６２】
支持部材３３は、補強プレート３２と協働して足首関節部２５を支持する樹脂製部材である。
なお、補強プレート３２および支持部材３３は、金属製であっても良い。
【００６３】
本実施形態において、脚リンク部２０および足装着部３０は、体装着部１０を介して伝達された利用者Ｐの体重の一部を支持可能な構造を有している。
【００６４】
また、靴部３１の底部には、接地センサ３１ａ（左足接地センサ３１ａＬ，右足接地センサ３１ａＲ）が設けられている。接地センサ３１ａ（３１ａＬ，３１ａＲ）は、接地している間オン信号を制御部５０（図７参照）に出力する。
接地センサ３１ａ（３１ａＬ，３１ａＲ）は、足装着部３０（３０Ｌ，３０Ｒ）が接地しているか否かを検出するためのものであり、本実施形態では、足装着部３０（３０Ｌ，３０Ｒ）の足底部３１（３１Ｌ，３１Ｒ）に設けられている。この接地センサ３１ａ（３１ａＬ，３１ａＲ）が、特許請求の範囲における「接地検出手段」の一例である。
また、「床面」は、建物の床に限定されず、地面など、体重免荷アシスト装置１Ａを装着した利用者Ｐが移動（歩行）する際に、足装着部３０が接地する面であれば良い。
接地センサ３１ａ（３１ａＬ，３１ａＲ）としては、導電性ゴムスイッチ、圧電素子、歪みゲージなどを利用したものが好適である。本実施形態では、１軸検出用の接地センサ３１ａ（３１ａＬ，３１ａＲ）を用いたが、２軸以上検出可能な接地センサを利用しても良い。
また、本実施形態では、接地センサ３１ａ（３１ａＬ，３１ａＲ）を靴部３１の底部の中央部分に設ける構成としたが、踵部分に設ける構成であっても良い。また、一方の靴部３１に複数の接地センサ３１ａを設ける構成であっても良い。
【００６５】
本実施形態において、大腿リンク部２２および下腿リンク部２４はアルミ製部材としたが、カーボンなど、軽量かつ十分な強度を有する他の材料から形成されていても良い。
すなわち、これら体装着部１０、脚リンク部２０（２０Ｌ，２０Ｒ）および足装着部３０（３０Ｌ，３０Ｒ）は、左右いずれかの脚リンク部２０および足装着部３０によって利用者Ｐに体重免荷アシスト力を付与可能な強度を有していれば良く、その材料は適宜選択可能である。
【００６６】
バックパック４０は、利用者Ｐが背負うものであり、制御部５０（図７参照）、入出力インターフェース６０（図７参照）およびバッテリ（図示せず）を備えている。制御部５０については、後に詳細に説明する。
入出力インターフェース６０は、制御部５０に外部のコンピュータなどを接続するためのものである。例えば、外部のコンピュータからは、制御部５０に利用者Ｐの体重などの個人データが制御部５０に与えられる。
バッテリは、荷重センサ７１ａ（７１ａＬ，７１ａＲ）、股関節部アクチュエータ２１ａ（２１ａＬ，２１ａＲ）、膝関節部アクチュエータ２３ａ（２３ａＬ，２３ａＲ）、エンコーダ２１ｂ（２１ｂＬ，２１ｂＲ），２３ｂ（２３ｂＬ，２３ｂＲ）、接地センサ３１ａ（３１ａＬ，３１ａＲ）および制御部５０に電力を供給する。バッテリによる電力供給は、制御部５０によって制御される。
【００６７】
なお、バックパック４０および入出力インターフェース６０は、本発明の必須構成要件ではない。すなわち、制御部５０、入出力インターフェース６０およびバッテリの利用者Ｐへの装着態様は、前記したバックパック４０によるものに限定されず、体装着部１０に直接取り付ける態様などであっても良い。
【００６８】
続いて、制御部５０について詳細に説明する。図７は、本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置の機能を示すブロック図である。
【００６９】
図７に示すように、制御部５０は、体重記憶部５１、目標アシスト力算出部５２、初期トルク値算出部５３、比較部５４、アクチュエータ状態検出部５５、接地足判定部５６および出力指令部５７を備えている。
【００７０】
体重記憶部５１は、利用者Ｐの体重（体重データ）を取得し、記憶（一時記憶）する。体重は、利用者Ｐが直接制御部５０に入力しても良いし、利用者Ｐを認識した制御部５０が予め記憶しておいた利用者Ｐの体重を体重記憶部５１から読み出してきても良い。また、外部のコンピュータから、入出力インターフェース６０を介して体重記憶部５１に入力されるように構成しても良い。また、体重記憶部５１が、体重として、利用者Ｐの体重のみの値を記憶する構成であっても良い。
【００７１】
目標アシスト力算出部５２は、体重記憶部５１に記憶された体重データを読み出し、この体重データに基づいて目標体重免荷アシスト力を算出する。
この「目標体重免荷アシスト力」は、体重免荷アシスト装置１Ａによって利用者Ｐに付与される力（水平床面起立状態でＺ軸正方向）の目標値であり、利用者Ｐの体重の所定割合（例えば、体重の３０％）が設定される。本実施形態では、目標体重免荷アシスト力Ｆａと共に、最小体重免荷アシスト力Ｆａ１と、最大体重免荷アシスト力Ｆａ２と、が算出される。ここでいう最小体重免荷アシスト力Ｆａ１が、特許請求の範囲における「目標体重免荷アシスト力の下限値」に相当し、最大体重免荷アシスト力Ｆａ２が、特許請求の範囲における「目標体重免荷アシスト力の上限値」に相当する。
例えば、目標体重免荷アシスト力Ｆａとして、体重の３０％を支持する力を設定した場合、最小体重免荷アシスト力Ｆａ１として体重の２８％の値が算出され、最大体重免荷アシスト力Ｆａ２として体重の３２％の値が算出される。これらアシスト力Ｆａ，Ｆａ１，Ｆａ２は、利用者Ｐに付与したい体重免荷アシスト力、制御部５０の演算能力、各アクチュエータ２１ａ，２３ａの特性、各センサ１１ａ，３１ａの特性などに応じて適宜設定される。
これら目標体重免荷アシスト力Ｆａ、最小体重免荷アシスト力Ｆａ１および最大体重免荷アシスト力Ｆａ２の割合設定は適宜変更可能であり、例えば、外部のコンピュータから、入出力インターフェース６０を介して任意の値を設定可能である。
【００７２】
初期トルク値算出部５３は、目標体重免荷アシスト力Ｆａに基づいて、左股関節部アクチュエータ２１ａＬ、右股関節部アクチュエータ２１ａＲ、左膝関節部アクチュエータ２３ａＬおよび右膝関節部アクチュエータ２３ａＲに付与されるべき初期トルク値を算出する。
この初期トルク値は、（１）両足接地、（２）左足接地（右足遊脚）、（３）右足接地（左足遊脚）の３つの場合ごとに算出される。
すなわち、（１）両足接地の場合として、左股関節部アクチュエータ２１ａＬ、右股関節部アクチュエータ２１ａＲ、左膝関節部アクチュエータ２３ａＬおよび右膝関節部アクチュエータ２３ａＲに付与される初期トルク値が算出される。
また、（２）左足接地の場合として、左股関節部アクチュエータ２１ａＬおよび左膝関節部アクチュエータ２３ａＬに付与される初期トルク値が算出される。このとき、右股関節部アクチュエータ２１ａＲおよび右膝関節部アクチュエータ２３ａＲに付与される初期トルク値は「０」である。
また、（３）右足接地の場合として、左股関節部アクチュエータ２１ａＬ、右股関節部アクチュエータ２１ａＲ、左膝関節部アクチュエータ２３ａＬおよび右膝関節部アクチュエータ２３ａＲに付与される初期トルク値が算出される。このとき、左股関節部アクチュエータ２１ａＬおよび左膝関節部アクチュエータ２３ａＬに付与される初期トルク値は「０」である。
【００７３】
この初期トルク値は、体重免荷アシスト装置１Ａの初動応答性を向上させるためのものであり、体重免荷アシスト装置１Ａが初期状態からスムーズかつ早期に目標アシスト力Ｆａを発揮できるような状態へ移行できるような値とすることが好ましい。初期状態の各アクチュエータに初期トルク値に応じたトルクを発生させることで、利用者Ｐが急に体重免荷アシスト装置１Ａに体重を預けた場合などであっても体重免荷アシスト装置１Ａは利用者Ｐの転倒やバランスの崩れを確実に防ぎ、利用者Ｐの起立状態を安定的に確立させることができる。ここでいう初期状態としては、体重免荷アシスト装置１Ａを起動したときや、体重免荷アシスト装置１Ａの接地状態が変化したとき（両足接地→片足接地、片足接地→両足接地）が挙げられる。
また、初期トルク値の付与は、体重免荷アシスト装置１Ａの故障の防止にも貢献する。
なお、アシスト力Ｆａ，Ｆａ１，Ｆａ２およびアクチュエータ２１ａ，２３ａの回転角度に応じてアクチュエータ２１ａ，２３ａが出力すべきトルク値も変わるので、初期トルク値は、各アクチュエータの現回転角度をも利用して設定される構成であっても良い。
【００７４】
比較部５４は、荷重センサ７１ａの検出荷重に基づく現時点での体重免荷アシスト力Ｆｂ（以下、単に「荷重Ｆｂ」と記載する。）と、目標アシスト力算出部５２の算出結果と、を比較する。比較部５４は、荷重センサ７１ａによる実際の検出値と、その検出値における脚リンク部２０による体重免荷アシスト力との関係を予め記憶している。したがって、比較部５４は、荷重センサ７１の検出結果に基づいて、実際に作用している体重免荷アシスト力を得ることができる。
比較結果としては、（１１）Ｆｂ＜Ｆａ１、（１２）Ｆａ１≦Ｆｂ≦Ｆａ２、（１３）Ｆｂ＞Ｆａ２の３つがある。
比較結果は、出力指令部５７に出力される。
【００７５】
アクチュエータ状態検出部５５は、左股関節部エンコーダ２１ｂＬ、右股関節部エンコーダ２１ｂＲ、左膝関節部エンコーダ２３ｂＬおよび右膝関節部エンコーダ２３ｂＲからの出力に基づいて、各関節部の状態を検出する。検出結果は、出力指令部５７に出力される。
【００７６】
接地足判定部５６は、左接地センサ３１ａＬおよび右接地センサ３１ａＲの出力に基づいて、接地足が、（１）両足接地、（２）左足接地、（３）右足接地のいずれの状態であるかを判定する。
すなわち、接地足判定部５６は、左接地センサ３１ａＬおよび右接地センサ３１ａＲの両方からの出力がある場合には、（１）両足接地の状態であると判定する。
また、接地足判定部５６は、左接地センサ３１ａＬからのみの出力がある場合には、（２）左足接地（右足遊脚）の状態であると判定する。
また、接地足判定部５６は、右接地センサ３１ａＲからのみの出力がある場合には、（３）右足接地（左足遊脚）の状態であると判定する。
判定結果は、出力指令部５７に出力される。
【００７７】
出力指令部５７は、初期トルク値算出部５３の算出結果と、比較部５４の比較結果と、アクチュエータ状態検出部５５の検出結果と、接地足判定部５６の判定結果と、に基づいて、各アクチュエータ２１ａＬ，２１ａＲ，２３ａＬ，２３ａＲの出力を決定し、指令する。
【００７８】
この出力指令部５７は、アクチュエータ状態検出部５５の検出結果およびこれらの変化量に基づいて、脚リンク部２０（２０Ｌ、２０Ｒ）の挙動を予測し、この予測結果に基づいて、各アクチュエータ２１ａＬ，２１ａＲ，２３ａＬ，２３ａＲの出力を決定する。
例えば、後記する図１３（ａ）において、角θ１Ｒが十分に大きくなって所定値（例えば、前回右足が床面から離間した時点での角度に設定）に近づいた場合には、もうすぐ右足が床面から離間することが予測される。すなわち、制御部５０は、接地センサ３１ａの出力とエンコーダ２１ｂの出力とに基づいて、前回、足が床面から離間した時点での角θ１（床面離間角度：股関節部アクチュエータ２１ａの回転角度に相当）を取得し、記憶している。そして、制御部５０は、この床面離間角度θ１を利用して、利用者Ｐの脚の挙動を予測している。
このときには、体重免荷アシスト力の比重を左脚リンク部２０Ｌ側に移していくことで、右足が遊脚となって左側のシステム（体装着部１０、左脚リンク部２０Ｌおよび左足装着部３０Ｌ）のみで支持しなければならない状態に備えることができ（アクチュエータのトルク出力変動のスムーズな移動）、より安定した体重免荷アシストが実現する。
【００７９】
（トルク発生方向）
続いて、股関節部アクチュエータ２１（２１Ｌ，２１Ｒ）および膝関節部アクチュエータ２３（２３Ｌ，２３Ｒ）によるトルク発生方向について説明する。図８は、股関節部アクチュエータおよび膝関節部アクチュエータによるトルク発生方向を説明するための図であり、（ａ）は十分なトルクが発生している状態を示す模式図、（ｂ）はトルクが不十分であり、利用者が腰砕けのような状態になりつつある状態を示す模式図である。なお、以下の図面において、図中の「ＯＮ」はその足装着部３０（３０Ｌ，３０Ｒ）が接地していることを示し、「ＯＦＦ」は足装着部３０（３０Ｌ，３０Ｒ）が接地していないことを示す。
【００８０】
図８において、直線Ｌ１は、腰ベルト部１１に沿った水平線である。直線Ｌ２は、大腿リンク部２２（２２Ｌ,２２Ｒ）の長手方向に延びる直線である。角θ１（θ１Ｌ，θ１Ｒ）は、直線Ｌ１と大腿リンク部２２とがなす角であり、角θ２（θ２Ｌ，θ２Ｒ）は、直線Ｌ２と下腿リンク部２４（２４Ｌ，２４Ｒ）とがなす角である。
図８（ａ）に示すように、体重免荷アシスト装置１Ａが十分な体重免荷アシスト力を発揮した場合には、利用者Ｐは全体重を自身の脚で支えなくても起立状態を維持することができる。
しかし、図８（ｂ）に示すように、利用者Ｐの脚力が不十分であり、かつ、体重免荷アシスト装置１Ａが十分な体重免荷アシスト力を発揮しない場合には、体重免荷アシスト装置１Ａは、角θ１（θ１Ｌ，θ１Ｒ）が小さくなるように、そして、角θ２（θ２Ｌ，θ２Ｒ）が大きくなるように、姿勢を変えてしまう。
すなわち、体重免荷アシスト装置１Ａが体重免荷アシスト力を発揮するためには、股関節部アクチュエータ２１ａ（２１ａＬ，２１ａＲ）が角θ１（θ１Ｌ，θ１Ｒ）を大きくする方向に、そして、膝関節部アクチュエータ２３ａ（２３ａＬ，２３ａＲ）が角θ２（θ２Ｌ，θ２Ｒ）を小さくする方向に、それぞれトルクを発生させれば良い。
なお、各関節部２１，２３の可動範囲が、少なくとも一般的な人間の関節の可動範囲を超えないように、それぞれのアクチュエータ２１ａ，２３ａが制御される。このため、安全性がより向上している。また、大腿リンク部２２、膝関節部２３（膝関節部アクチュエータ２３ａ）および下腿リンク部２４は、利用者Ｐが起立姿勢であっても大腿リンク部２２および下腿リンク部２４が一直線とならないよう（伸びきらないよう）、膝関節部２３が常に屈折した状態となるように長さが調整されている（特異点回避。図３および図４参照）。すなわち、大腿リンク部２２および下腿リンク部２４が一直線となったり（特異点状態）、これらが逆側に屈折したりすることを確実に防ぐ構造となっている。これによって利用者Ｐの装着部（体装着部１０、足装着部３０）への衝撃が緩和され、かつ、アクチュエータ２１，２３による体重免荷量の制御性が向上する。なお、これらアクチュエータ２１，２３の可動範囲を確実に制限するために、各アクチュエータ２１，２３や各リンク部２２，２４に機械的なストッパを設けても良い。
【００８１】
（発生トルクと体重免荷アシスト力との関係）
続いて、各アクチュエータの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係について説明する。
図９および図１０は、発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明するための図であり、図９は膝関節部アクチュエータの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明する図、図１０は股関節部アクチュエータの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明する図である。
まず、図９を参照し、右膝関節部アクチュエータ２３ａＲの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係について説明する。ここで、右股関節部アクチュエータ２１ａＲは回動不能に固定されているものとする。
右足装着部３０Ｒが接地し、右膝関節部アクチュエータ２３ａＲが角θ２Ｒを小さくする方向にトルクを発生させると、右股関節部アクチュエータ２１ａＲには右膝関節部アクチュエータ２３ａＲを中心とした円の接線方向に回転力が与えられる。この回転力の抗重力方向（Ｚ軸方向）成分が、右膝関節部アクチュエータ２１ａＲによる体重免荷アシスト力Ｆａ１Ｒである。
【００８２】
続いて、図１０を参照し、右股関節部アクチュエータ２１ａＲの発生トルクとアシスト力との関係について説明する。ここで、膝関節部アクチュエータ２３ａＲは回動不能に固定されているものとする。
右足装着部３０Ｒが接地し、右股関節部アクチュエータ２１ａＲが角θ１Ｒを大きくする方向にトルクを発生させると、体装着部１０には右股関節部アクチュエータ２１ａＲを中心とする円の接線方向に回転力が与えられる。この回転力の抗重力方向（Ｚ軸方向）成分が、右股関節部アクチュエータ２１ａＲによる体重免荷アシスト力Ｆａ２Ｒである。
【００８３】
なお、図示しないが、左膝関節部アクチュエータ２３ａＬによる体重免荷アシスト力Ｆａ１Ｌと、左股関節部アクチュエータ２１ａＬによる体重免荷アシスト力Ｆａ２Ｌも適宜発生しており、体重免荷アシスト装置１Ａによる体重免荷アシスト力（全体アシスト力）Ｆａは、以下の式で示される。
（１）両足接地
Ｆａ＝Ｆａ１Ｒ＋Ｆａ２Ｒ＋Ｆａ１Ｌ＋Ｆａ２Ｌ
（２）左足接地
Ｆａ＝Ｆａ１Ｌ＋Ｆａ２Ｌ
（３）右足接地
Ｆａ＝Ｆａ１Ｒ＋Ｆａ２Ｒ
【００８４】
（足装着部の荷重）
続いて、足装着部３０（３０Ｌ，３０Ｒ）にかかる荷重について説明する。図１１は、歩行時に足装着部にかかる圧力を計測した結果を示すグラフである。この図によって、歩行時の圧力の推移と体重免荷アシスト装置１Ａの効果とが説明される。
体重免荷アシスト装置１Ａの足装着部３０（３０Ｌ，３０Ｒ）の裏側の２箇所（踵部分、中足趾節関節部分（ＭＰ））に圧力センサを取り付けた状態で、利用者Ｐが体重免荷アシスト装置１Ａを装着し、歩行を行った。圧力センサの出力は電圧で示されている。利用者Ｐが歩行を行うと、左足装着部３０Ｌおよび右足装着部３０Ｒに交互に踵から足先に荷重が推移している様子が分かる。体重免荷アシスト装置１Ａは、体重免荷アシスト力Ｆａを利用者Ｐに与えることによって、利用者Ｐの足にかかる最大荷重を低減（Ｆｃ→Ｆｃ’）させ、歩行を容易にする。
【００８５】
（体重免荷アシスト装置の動作例）
続いて、体重免荷アシスト装置１Ａの動作例について説明する。図１２は、本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置１Ａの動作例を示すフローチャートである。
【００８６】
まず、利用者Ｐが体重免荷アシスト装置１Ａを装着した状態で、利用者Ｐの体重が入力される。入力された体重は、体重記憶部５１に記憶される（ステップＳ１）。
【００８７】
続いて、目標アシスト力算出部５２が、体重記憶部５１に記憶された利用者Ｐの体重に基づいて、目標体重免荷アシスト力Ｆａ（Ｆａ１，Ｆａ２）を算出する（ステップＳ２）。
【００８８】
続いて、初期トルク値算出部５３が、目標体重免荷アシスト力Ｆａに基づいて、初期トルク値を算出する（ステップＳ３）。
【００８９】
続いて、接地足判定部５６が、接地センサからの出力に基づいて、接地足の特定を行う（ステップＳ４）。
【００９０】
接地足が左足のみであると判定された場合には、出力指令部５７は、左股関節部アクチュエータ２１ａＬおよび左膝関節部アクチュエータ２３ａＬを、初期トルク値に応じたトルクを生じるように駆動する（ステップＳ５ａ）。
接地足が両足であると判定された場合には、出力指令部５７は、左股関節部アクチュエータ２１ａＬ、右股関節部アクチュエータ２１ａＲ、左膝関節部アクチュエータ２３ａＬおよび右膝関節部アクチュエータ２３ａＲを、初期トルク値に応じたトルクを生じるように駆動する（ステップＳ５ｂ）。
接地足が右足のみであると判定された場合には、出力指令部５７は、右股関節部アクチュエータ２１ａＲおよび右膝関節部アクチュエータ２３ａＲを、初期トルク値に応じたトルクを生じるように駆動する（ステップＳ５ｃ）。
【００９１】
続いて、荷重センサ７１ａが荷重Ｆｂを検出し（ステップＳ６）、比較部５４が、検出された荷重と、算出された目標体重免荷アシスト力Ｆａ（Ｆａ１，Ｆａ２）と、を比較する（ステップＳ７）。
【００９２】
荷重ＦｂがＦａ１未満である場合には、出力指令部５７は、接地足側のアクチュエータへの電流量を予め定められた所定量増加させ、発生トルクを所定量増加させる（ステップＳ８ａ）。
荷重ＦｂがＦａ１以上Ｆａ２以下である場合には、出力指令部５７は、接地足側のアクチュエータのトルクを維持させる（ステップＳ８ｂ）。
荷重ＦｂがＦａ２を超えている場合には、出力指令部５７は、接地足側のアクチュエータへの電流量を予め定められた所定量低減させ、発生トルクを所定量低減させる（ステップＳ８ｃ）。
なお、電流の増加／低減のための所定量は、制御部５０の演算能力、各アクチュエータ２１ａ，２３ａの特性、各センサ７１ａ，３１ａの特性などに応じて適宜設定される。
【００９３】
続いて、制御部５０にＯＦＦ信号が入力された場合には（ステップＳ９でＹｅｓ）、足動作アシスト装置１Ａは本処理を終了する。制御部５０にＯＦＦ信号が入力されない場合には（ステップＳ９でＮｏ）、接地足判定部５６が接地足の変更があったか否かを判定する（ステップＳ１０）。
【００９４】
接地足の変更があったと判定された場合（両足接地→片足接地、片足接地→両足接地）には（ステップＳ１０でＹｅｓ）、ステップＳ４に移行する。また、接地足の変更がなかったと判定された場合には（ステップＳ１０でＮｏ）、ステップＳ６に移行する。
【００９５】
（脚リンク部の状態遷移およびトルク発生）
続いて、利用者Ｐの歩行に伴う体重免荷アシスト装置１Ａの状態の遷移について、特に右脚リンク部２０Ｒの状態の遷移に注目して説明する。図１３および図１４は、利用者の歩行時における右脚リンク部の角θ１Ｒおよび角θ２Ｒの遷移を説明するための図である。
なお、歩行態様は利用者Ｐごとに異なり、歩行時の膝の角度なども利用者ごとに異なる。図１３および図１４には、その一例が示されている。
【００９６】
利用者Ｐの右脚が最後部にあるとき（図１３（ａ）；状態１）、右大腿リンク部２２Ｒと右下腿リンク部２２Ｒとは一直線に近くなる。このとき、角θ１Ｒは最大となり（θ１Ｒ＝θ１Ｒｍａｘ）、角θ２Ｒは最小（θ２Ｒ＝θ２Ｒｍｉｎ）となる。ここで、右足装着部３０Ｒが接地しているので、右股関節部アクチュエータ２１ａＲは角θ１Ｒを大きくする方向にトルクを発生させ、右膝関節部アクチュエータ２３ａＲは角θ２Ｒを小さくする方向にトルクを発生させる。
【００９７】
状態１から利用者Ｐが右脚を前方（Ｘ軸正方向）に振り出すと、右足（右足装着部３０Ｒ）が床面から離隔する。ここで、右股関節部アクチュエータ２１ａＲおよび右膝関節部アクチュエータ２３ａＲの発生トルクは「０」となる。右足離隔後、角θ１Ｒは徐々に小さくなると共に、足装着部３０Ｒは膝関節部２３Ｒに遅れて追従するので、角θ２Ｒは暫くの間大きくなり、最大（θ２Ｒ＝θ２Ｒｍａｘ）となった状態で膝関節部２３Ｒが前に出され続ける（図１３（ｂ）；状態２）。
【００９８】
状態２から利用者Ｐが右脚を振り出し続けると、角θ１Ｒが最小（θ１Ｒ＝θ１Ｒｍｉｎ）となる（図１３（ｃ）；状態３）。その後、角θ１Ｒは徐々に大きくなるが、足装着部３０Ｒは膝関節部２３Ｒに遅れて前に出てくるため角θ２Ｒは徐々に小さくなり、右足装着部３０Ｒが接地する（図１３（ｄ）；状態４）。その後、左脚が前記した右脚と同様の動作を行っている間（図１４（ａ）；状態５、図１４（ｂ）；状態６、図１４（ｃ）；状態７（＝状態１））、すなわち右足の接地時には、股関節部アクチュエータ２１ａＲは角θ１Ｒを常に大きくする方向にトルクを発生させ、膝関節部アクチュエータ２３ａＲは角θ２Ｒを常に小さくする方向にトルクを発生させる。
なお、遊脚時に、股関節部アクチュエータ２１ａが図１３における反時計回りにトルクを発生させて、利用者Ｐの大腿に振り出し動作用のアシスト力を付与するように構成しても良い。
【００９９】
前記した体重免荷アシスト装置１Ａによれば、以下の効果を得ることができる。
（１）  体重免荷アシスト装置１Ａは、利用者Ｐの体重の一部を支持するので、利用者の体重支持に伴う脚への負担を低減させることができる。
（２）  体重免荷アシスト装置１Ａは、自身にかかる荷重を検出し、この荷重に基づいて、利用者Ｐの体重の一定割合を支持するので、利用者の姿勢の変化などに対応した支持が可能である。
（３）  体重免荷アシスト装置１Ａは、接地足側のみに体重免荷アシスト力を与えるので、歩行姿勢の変化に伴い好適な体重免荷アシスト力の付与が可能であると共に、遊脚の動作を妨げない。
（４）  体重免荷アシスト装置１Ａは、杖（松葉杖、四点支持杖など）と異なり、利用者Ｐの手による操作が不要であるので、利用者Ｐは、歩行アシスト中であっても手を使うことができる。また、長時間の使用にともなう腕、上体の疲労のおそれがない。
（５）  体重免荷アシスト装置１Ａは、利用者Ｐの脚に沿ったコンパクトな構成であるので、狭い通路、階段などを移動する場合であっても障害とならない。また、各アクチュエータ２１ａ，２３ａおよび各リンク部２２，２４の構成は人間の下肢の機構に類似しており、これらが利用者Ｐの下肢（脚）に沿って配置されるため、直動アクチュエータを利用した構成や、利用者Ｐの下肢から離れた構成としたアシスト装置よりも、人間の歩行動作と同調しやすく体重免荷アシスト力の伝達効率も良い。
（６）  車輪を必要としないので、床面状況によらず使用可能である。
（７）  利用者の拘束部位が少なく、長時間の使用に向いている。すなわち、従来の歩行介助装置とは異なり、本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置１Ａは、膝、大腿などの拘束が不要なため、利用者Ｐの脚の拘束をほとんどなくすことができ、利用者Ｐが不快な拘束感や痛みを感じることがない。また、体重免荷アシスト装置１Ａは、拘束部位が少なくて済むため、一層の軽量化が可能であり、様々な利用者に一つの型の体重免荷アシスト装置１Ａを利用することができ、非常に汎用性の高いものとなっている。
（８）  また、本実施形態に係る体重免荷アシスト装置１Ａは、体重免荷アシスト装置１Ａから利用者Ｐに体重免荷アシスト力が付与される部分（股関節部アクチュエータ２１ａの取付部分）と利用者Ｐが体重を預ける部分（体装着部１０の大腿部分および股間部分）とが略同一の垂直平面（図３および図４のＹ−Ｚ平面）内に位置する点にも特徴を有する。このような構成とすることで、体重免荷アシスト時に利用者Ｐにピッチ方向（Ｙ軸まわり）の不要なモーメントが発生することが防止されている。
【０１００】
（変形例）
続いて、体装着部の変形例について、前記した体重免荷アシスト装置１Ａとの相違点を中心に説明する。図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、体装着部の変形例を示す図である。なお、図１５において、バックパック４０は省略されている。
図１５（ａ）に示す体重免荷アシスト装置１Ｂの体装着部１１０は、腰ベルト部１１、アクチュエータ取付部１３Ｌ，１３Ｒおよび股ベルト部１１２Ｌ，１１２Ｒを備えている。股ベルト部１１２Ｌ，１１２Ｒは、利用者Ｐの股まわりに装着される布製の部材であり、アクチュエータ取付部１３Ｌ，１３Ｒに連結されている。
この体重免荷アシスト装置１Ｂは、図１に示す体重免荷アシスト装置１Ａよりも体装着部１０のベルトをシンプル化することで、軽量化を図っている。
図１５（ｂ）に示す体重免荷アシスト装置１Ｃの体装着部２１０は、腰ベルト部１１、アクチュエータ取付部１３Ｌ，１３Ｒおよび大腿ベルト部２１２Ｌ，２１２Ｒを備えている。大腿ベルト部２１２Ｌ，２１２Ｒは、利用者Ｐの大腿まわりに装着される布製の部材であり、アクチュエータ取付部１３Ｌ，１３Ｒに連結されている。
この体重免荷アシスト装置１Ｃは、体重免荷アシスト装置１Ｂよりも利用者Ｐの大腿における支持機能を高め、その代わりに利用者Ｐの股間部分における応力を緩和させた例である。
図１５（ｃ）に示す体重免荷アシスト装置１Ｄの体装着部３１０は、腰ベルト部１１、アクチュエータ取付部１３Ｌ，１３Ｒおよび脇支持部３１２Ｌ，３１２Ｒを備えている。脇支持部３１２Ｌ，３１２Ｒは、利用者Ｐの脇を支持する部材であり、アクチュエータ取付部１３Ｌ，１３Ｒに連結されている。脇支持部３１２Ｌ，３１２Ｒ、アクチュエータ取付部１３Ｌ，１３Ｒ、脚リンク部２０Ｌ，２０Ｒおよび足装着部３０Ｌ，３０Ｒは、脇支持部３１２Ｌ，３１２Ｒにかかる利用者Ｐからの荷重を支持可能な構造を有している。
この体重免荷アシスト装置１Ｄは、疾病、怪我などで大腿や股間部分における拘束が困難な利用者Ｐに好適な例である。
これらの他、体重免荷アシスト装置による体重免荷アシスト力が利用者の顎部において付与されるような装置構成としても良い。
【０１０１】
続いて、制御部の変形例について、前記した体重免荷アシスト装置１Ａとの相違点を中心に説明する。図１６は、制御部の変形例を示すブロック図である。
図１６に示す体重免荷アシスト装置１Ｅの制御部４５０は、体重記憶部５１および目標アシスト力算出部５２の代わりに目標アシスト力記憶部４５１を備えている。
目標アシスト力記憶部４５１は、予め設定された所定値（例えば、１０ｋｇ）の目標体重免荷アシスト力Ｆａを記憶している。また、目標アシスト力記憶部４５１は、この目標体重免荷アシスト力Ｆａに対応した最小体重免荷アシスト力Ｆａ１（例えば、９ｋｇ）および最大体重免荷アシスト力Ｆａ２（例えば、１１ｋｇ）を記憶している。このような体重免荷アシスト装置１Ｅによる動作フローにおいては、これらの値を用いた初期トルク値の算出や、アクチュエータのトルクの制御が行われることになる。
【０１０２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。
（１）  前記した体重免荷アシスト装置は、関節部とアクチュエータとを一体化した構成としたが、関節部とアクチュエータとを別体とし、リンク機構、ベルトなどを備えた駆動力伝達手段を介してアクチュエータの駆動力を関節部に伝達する構成であっても良い。
（２）  体重免荷アシスト装置は、股関節部アクチュエータを省略し、膝関節部アクチュエータのみで関節部を駆動する構成であっても良い。この場合には、体重免荷アシスト装置の軽量化と制御のシンプル化が実現する。
（３）  前記した体重免荷アシスト装置は、各アクチュエータおよび各リンク部を利用者の下肢の外側に沿うように配置する構成としたが、各アクチュエータおよび各リンク部の全て、または少なくとも一つを利用者の下肢の内側に配置する構成としても良い。
（４）  体重免荷アシスト装置は、足装着部を省略し、下腿リンク部の下端が床面に接地するような構成であっても良い。この場合には、足装着部による利用者の足の拘束の代わりに、脚リンク部に連結され、かつ、足首、下腿、膝および大腿のいずれかに装着される下肢装着部を設けることによって体重免荷アシスト装置を利用者の歩行動作に同調させつつ、利用者の足底または下腿リンク部の下端に設けられた接地センサで接地足を検出することで、体重免荷アシスト制御が可能となる。
（５）  図１２の制御フローは、予め格納されたプログラム（体重免荷アシストプログラム）にしたがって制御部５０が処理を行う場合を例にとって説明したが、このプログラムは、記録媒体やネットワークによって体重免荷アシスト装置に外部から提供されるような構成としても良い。
（６）  前記した体重免荷アシスト装置は、利用者の両下肢に設けられているが、左右いずれか一方の下肢に設けられる構成であっても良い。例えば、利用者の下肢の一方のみの機能が低下している場合には、機能が低下した下肢のみに体重免荷アシスト装置を設け、体重免荷アシスト力を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置を示す正面図である。
【図２】同背面図である。
【図３】同右側面図である。
【図４】同左側面図である。
【図５】体装着部を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は右側面図である。
【図６】足装着部を示す図であり、（ａ）は背面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は平面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置の機能を示すブロック図である。
【図８】股関節部アクチュエータおよび膝関節部アクチュエータによるトルク発生方向を説明するための図であり、（ａ）は十分なトルクが発生している状態を示す模式図、（ｂ）はトルクが不十分であり、利用者が腰砕けのような状態になりつつある状態を示す模式図である。
【図９】発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明するための図であり、膝関節部アクチュエータの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明する図である。
【図１０】発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明するための図であり、股関節部アクチュエータの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明する図である。
【図１１】歩行時に足装着部にかかる圧力を計測した結果を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置１Ａの動作例を示すフローチャートである。
【図１３】利用者の歩行時における右脚リンク部の状態の遷移を説明するための図である。
【図１４】利用者の歩行時における右脚リンク部の状態の遷移を説明するための図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、体装着部の変形例を示す図である。
【図１６】制御部の変形例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ  体重免荷アシスト装置
１０    体装着部
２０（２０Ｌ，２０Ｒ）  脚リンク部
２１（２１Ｌ，２１Ｒ）  股関節部
２１ａ（２１ａＬ，２１ａＲ）  股関節部アクチュエータ
２１ｂ（２１ｂＬ，２１ｂＲ）  エンコーダ（脚リンク部挙動検出手段）
２３（２３Ｌ，２３Ｒ）  膝関節部
２３ａ（２３ａＬ，２３ａＲ）  膝関節部アクチュエータ
２３ｂ（２３ｂＬ，２３ｂＲ）  エンコーダ（脚リンク部挙動検出手段）
３０（３０Ｌ，３０Ｒ）  足装着部
３１ａ（３１ａＬ，３１ａＲ）  接地センサ（接地検出手段）
５０，４５０  制御部
５１    体重記憶部
５２    目標アシスト力算出部
４５１  目標アシスト力記憶部
７１ａ（７１ａＬ，７１ａＲ）  荷重センサ（荷重検出手段）
【図１】
2006187348.tif 000003
【図２】
2006187348.tif 000004
【図３】
2006187348.tif 000005
【図４】
2006187348.tif 000006
【図５】
2006187348.tif 000007
【図６】
2006187348.tif 000008
【図７】
2006187348.tif 000009
【図８】
2006187348.tif 000010
【図９】
2006187348.tif 000011
【図１０】
2006187348.tif 000012
【図１１】
2006187348.tif 000013
【図１２】
2006187348.tif 000014
【図１３】
2006187348.tif 000015
【図１４】
2006187348.tif 000016
【図１５】
2006187348.tif 000017
【図１６】
2006187348.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月16日(2006.1.16)
【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】
利用者の体に装着される体装着部と、
床面に接地可能に設けられた床面接地部と、
前記体装着部と前記床面接地部とを関節部を介して連結し、前記利用者による装着時に一方の側にのみ屈折する脚リンク部と、
前記関節部を駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動を制御する制御部と、
を備えている体重免荷アシスト装置であって、
前記制御部は、前記脚リンク部が前記体装着部を介して前記利用者に、当該利用者の体重の一部を支持する力である体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする体重免荷アシスト装置。
【請求項２】
前記脚リンク部は、前記体装着部および膝関節部に連結された大腿リンク部と、前記床面接地部および前記膝関節部に連結された下腿リンク部と、を備えており、
前記脚リンク部が、前記利用者による装着時に、前記膝関節部において当該利用者の脚と同じ側にのみ屈折することを特徴とする請求項１に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは、前記膝関節部を駆動する膝関節部アクチュエータを備え、
前記脚リンク部および前記膝関節部アクチュエータは、前記利用者の脚に沿って設けられていることを特徴とする請求項２に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項４】
前記脚リンク部は、前記利用者による装着時に常に屈折していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項５】
前記脚リンク部は、前記利用者による装着時に、当該利用者の大腿、膝関節および下腿に対して前記体重免荷アシスト力を直接作用させないように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項６】
前記脚リンク部は、前記利用者による装着時に当該利用者の大腿、膝関節および下腿に対して非拘束状態に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記利用者による装着時に、前記脚リンク部の伸びきり状態の防止、および、前記脚リンク部の逆側への屈折の防止の少なくとも一方を行うように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項８】
前記脚リンク部または前記アクチュエータに設けられたストッパをさらに備え、
前記ストッパは、前記利用者による装着時に、前記脚リンク部の伸びきり状態の防止、および、前記脚リンク部の逆側への屈折の防止の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項９】
前記脚リンク部の少なくとも一部は、前記利用者の脚の外側に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項１０】
前記脚リンク部の少なくとも一部は、前記利用者の脚の内側に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項１１】
前記利用者の足の接地を検出する接地検出手段をさらに備え、
前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項１２】
前記接地検出手段が接地を検出しない場合には、前記制御部は、前記アクチュエータの駆動を解除し、前記関節部を回動自在とすることを特徴とする請求項１１に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項１３】
前記アクチュエータは、前記脚リンク部に設けられた股関節部を駆動する股関節部アクチュエータを備え、
前記接地検出手段が接地を検出しない場合には、前記制御部は、前記股関節部アクチュエータを、前記利用者の大腿の振り出しをアシストするように駆動することを特徴とする請求項１１に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項１４】
所定値の目標体重免荷アシスト力が設定されており、
前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項１５】
前記利用者の体重の所定割合である目標体重免荷アシスト力が設定されており、
前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記利用者の体重の所定割合の前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項１６】
前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備え、
前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値が設定されており、
前記制御部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記脚リンク部による体重免荷アシスト力が前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値の間に入るように、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項１７】
前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項１８】
前記脚リンク部を介して前記体重免荷アシスト力が前記利用者に付与される部分と、前記体装着部における前記利用者の荷重がかけられる部分とは、ほぼ同一の垂直平面内に位置していることを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項１９】
前記脚リンク部の挙動を検出する脚リンク部挙動検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記脚リンク部挙動検出手段によって検出された挙動に基づいて前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項２０】
前記床面接地部は、前記利用者の足に装着される足装着部であることを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項２１】
前記利用者の足の接地を検出する接地検出手段、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段、および前記脚リンク部の挙動を検出する脚リンク部挙動検出手段の少なくとも一つをさらに備え、
前記制御部は、前記接地検出手段、前記荷重検出手段および脚リンク部挙動検出手段の少なくとも一つの検出値に基づいて、前記利用者の足の前記床面からの離間を予測し、前記利用者の足が前記床面から離間する前に前記脚リンク部による体重免荷アシスト力を低減させることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。
【請求項２２】
利用者の体に装着される体装着部と、
床面に接地可能に設けられた床面接地部と、
前記体装着部と前記床面接地部とを関節部を介して連結する脚リンク部と、
前記関節部を駆動するアクチュエータと、
を備えている体重免荷アシスト装置を制御するためにコンピュータを、
前記脚リンク部が前記体装着部を介して前記利用者に、当該利用者の体重の一部を支持する力である体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動する出力指令部として機能させ、
前記出力指令部は、前記利用者による装着時に前記脚リンク部が一方の側にのみ屈折するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする体重免荷アシストプログラム。
【請求項２３】
前記出力指令部は、前記利用者による装着時に前記脚リンク部が伸びきり状態となるのを防止するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項２２に記載の体重免荷アシストプログラム。
【請求項２４】
前記体重免荷アシスト装置は、前記利用者の足の接地を検出する接地検出手段をさらに備えており、
さらに前記コンピュータを、前記接地検出手段の検出結果に基づいて前記利用者の足の接地を判定する接地判定部として機能させ、
前記接地判定部が前記利用者の足が接地していると判定した場合には、前記出力指令部は、前記利用者に体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項２２または請求項２３に記載の体重免荷アシストプログラム。
【請求項２５】
前記接地判定部が前記利用者の足が接地していないと判定した場合には、前記出力指令部は、前記アクチュエータの駆動を解除し、前記関節部を回動自在とすることを特徴とする請求項２４に記載の体重免荷アシストプログラム。
【請求項２６】
前記体重免荷アシスト装置は、前記アクチュエータとして前記脚リンク部に設けられた股関節部を駆動する股関節部アクチュエータをさらに備えており、
前記接地判定部が前記利用者の足が接地していないと判定した場合には、前記出力指令部は、前記股関節部アクチュエータを、前記利用者の大腿の振り出しをアシストするように駆動することを特徴とする請求項２４に記載の体重免荷アシストプログラム。
【請求項２７】
さらに前記コンピュータを、
所定値の目標体重免荷アシスト力を記憶する目標アシスト力記憶部として機能させ、
前記接地判定部が前記利用者の足が接地していると判定した場合には、前記出力指令部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項２４から請求項２６のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラム。
【請求項２８】
さらに前記コンピュータを、
前記利用者の体重を記憶する体重記憶部、
前記体重に基づいて前記利用者の体重の所定割合である目標体重免荷アシスト力を算出する目標アシスト力算出部、
として機能させ、
前記接地判定部が前記利用者の足が接地していると判定した場合には、前記出力指令部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項２４から請求項２６のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラム。
【請求項２９】
前記体重免荷アシスト装置は、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備えており、
前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値が設定されており、
前記出力指令部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記脚リンク部による体重免荷アシスト力が前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値の間に入るように、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項２７または請求項２８に記載の体重免荷アシストプログラム。
【請求項３０】
前記体重免荷アシスト装置は、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備えており、
前記出力指令部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項２２から請求項２８のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラム。
【請求項３１】
前記体重免荷アシスト装置は、前記脚リンク部の挙動を検出する脚リンク部挙動検出手段をさらに備えており、
前記出力指令部は、前記脚リンク部挙動検出手段によって検出された挙動に基づいて前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項２２から請求項３０のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラム。
【請求項３２】
前記体重免荷アシスト装置は、前記利用者の足の接地を検出する接地検出手段、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段、および前記脚リンク部の挙動を検出する脚リンク部挙動検出手段の少なくとも一つをさらに備えており、
前記出力指令部は、前記接地検出手段、前記荷重検出手段および脚リンク部挙動検出手段の少なくとも一つの検出値に基づいて、前記利用者の足の前記床面からの離間を予測し、前記利用者の足が前記床面から離間する前に前記脚リンク部による体重免荷アシスト力を低減させることを特徴とする請求項２２または請求項２３に記載の体重免荷アシストプログラム。
【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】
前記課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、利用者の体に装着される体装着部と、床面に接地可能に設けられた床面接地部と、前記体装着部と前記床面接地部とを関節部を介して連結し、前記利用者による装着時に一方の側にのみ屈折する脚リンク部と、前記関節部を駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータの駆動を制御する制御部と、を備えている体重免荷アシスト装置であって、前記制御部は、前記脚リンク部が前記体装着部を介して前記利用者に、当該利用者の体重の一部を支持する力である体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部は、前記体装着部および膝関節部に連結された大腿リンク部と、前記床面接地部および前記膝関節部に連結された下腿リンク部と、を備えており、前記脚リンク部が、前記利用者による装着時に、前記膝関節部において当該利用者の脚と同じ側にのみ屈折することを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記アクチュエータは、前記膝関節部を駆動する膝関節部アクチュエータを備え、前記脚リンク部および前記膝関節部アクチュエータは、前記利用者の脚に沿って設けられていることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部は、前記利用者による装着時に常に屈折していることを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部は、前記利用者による装着時に、当該利用者の大腿、膝関節および下腿に対して前記体重免荷アシスト力を直接作用させないように設けられていることを特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部は、前記利用者による装着時に当該利用者の大腿、膝関節および下腿に対して非拘束状態に設けられていることを特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記制御部は、前記利用者による装着時に、前記脚リンク部の伸びきり状態の防止、および、前記脚リンク部の逆側への屈折の防止の少なくとも一方を行うように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部または前記アクチュエータに設けられたストッパをさらに備え、前記ストッパは、前記利用者による装着時に、前記脚リンク部の伸びきり状態の防止、および、前記脚リンク部の逆側への屈折の防止の少なくとも一方を行うことを特徴とする。
また、請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部の少なくとも一部は、前記利用者の脚の外側に設けられていることを特徴とする。
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部の少なくとも一部は、前記利用者の脚の内側に設けられてい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】
ここでいう「体重免荷アシスト力」とは、利用者の体重の一部を支持する力である。このようにすることで、利用者の脚にかかる体重による負担を低減させることができる。また、ここでいう「体重」とは、利用者の体重、衣服および持ち物の重量を足し合わせた重さであり、本発明の体重免荷アシスト装置を利用しなければ、利用者が自身の脚で支えなければならない重さである。
また、関節部は、体装着部と脚リンク部との連結部分、床面接地部と脚リンク部との連結部分、および、脚リンク部の中間部分の少なくとも一箇所に設けられていれば良く、体重免荷アシスト装置のバリエーションの一つとして利用者の脚の関節と同軸に設けられていても良い。
このようにすることで、利用者の脚の拘束を軽減しつつ、軽量で脚への負担を低減させることが可能な体重免荷アシスト装置を提供することができる。
また、脚リンク部および膝関節部アクチュエータが、利用者の脚に沿って設けられている場合には、人間の歩行動作と同調しやすく体重免荷アシスト力の伝達効率も良くなる。
【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】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記利用者の足の接地を検出する接地検出手段をさらに備え、前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動す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】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記接地検出手段が接地を検出しない場合には、前記制御部は、前記アクチュエータの駆動を解除し、前記関節部を回動自在と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】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１１に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記アクチュエータは、前記脚リンク部に設けられた股関節部を駆動する股関節部アクチュエータを備え、前記接地検出手段が接地を検出しない場合には、前記制御部は、前記股関節部アクチュエータを、前記利用者の大腿の振り出しをアシストするように駆動することを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、所定値の目標体重免荷アシスト力が設定されており、前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記利用者の体重の所定割合である目標体重免荷アシスト力が設定されており、前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記利用者の体重の所定割合の前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１４または請求項１５に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備え、前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値が設定されており、前記制御部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記脚リンク部による体重免荷アシスト力が前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値の間に入るように、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備え、前記制御部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、請求項１８に記載の発明は、請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部を介して前記体重免荷アシスト力が前記利用者に付与される部分と、前記体装着部における前記利用者の荷重がかけられる部分とは、ほぼ同一の垂直平面内に位置していることを特徴とする。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ここでいう「垂直平面」とは、床面に対して垂直な平面のことである。
このようにすることで、利用者にピッチ方向（Ｙ軸まわり）の不要なモーメントが発生することを防止することができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
また、請求項１９に記載の発明は、請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部の挙動を検出する脚リンク部挙動検出手段をさらに備え、前記制御部は、前記脚リンク部挙動検出手段によって検出された挙動に基づいて前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
また、請求項２０に記載の発明は、請求項１から請求項１９のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記床面接地部は、前記利用者の足に装着される足装着部であることを特徴とする。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
このようにすることで、床面接地部の床面への接地を容易にすることができる。
また、請求項２１に記載の発明は、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記利用者の足の接地を検出する接地検出手段、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段、および前記脚リンク部の挙動を検出する脚リンク部挙動検出手段の少なくとも一つをさらに備え、前記制御部は、前記接地検出手段、前記荷重検出手段および脚リンク部挙動検出手段の少なくとも一つの検出値に基づいて、前記利用者の足の前記床面からの離間を予測し、前記利用者の足が前記床面から離間する前に前記脚リンク部による体重免荷アシスト力を低減させることを特徴とする。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、請求項２２に記載の発明は、体重免荷アシストプログラムであって、利用者の体に装着される体装着部と、床面に接地可能に設けられた床面接地部と、前記体装着部と前記床面接地部とを関節部を介して連結する脚リンク部と、前記関節部を駆動するアクチュエータと、を備えている体重免荷アシスト装置を制御するためにコンピュータを、前記脚リンク部が前記体装着部を介して前記利用者に、当該利用者の体重の一部を支持する力である体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動する出力指令部として機能させ、前記出力指令部は、前記利用者による装着時に前記脚リンク部が一方の側にのみ屈折するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
また、請求項２３に記載の発明は、請求項２２に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記出力指令部は、前記利用者による装着時に前記脚リンク部が伸びきり状態となるのを防止するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
また、請求項２４に記載の発明は、請求項２２または請求項２３に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記体重免荷アシスト装置は、前記利用者の足の接地を検出する接地検出手段をさらに備えており、さらに前記コンピュータを、前記接地検出手段の検出結果に基づいて前記利用者の足の接地を判定する接地判定部として機能させ、前記接地判定部が前記利用者の足が接地していると判定した場合には、前記出力指令部は、前記利用者に体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
また、請求項２５に記載の発明は、請求項２４に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記接地判定部が前記利用者の足が接地していないと判定した場合には、前記出力指令部は、前記アクチュエータの駆動を解除し、前記関節部を回動自在とすることを特徴とする。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
また、請求項２６に記載の発明は、請求項２４に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記体重免荷アシスト装置は、前記アクチュエータとして前記脚リンク部に設けられた股関節部を駆動する股関節部アクチュエータをさらに備えており、前記接地判定部が前記利用者の足が接地していないと判定した場合には、前記出力指令部は、前記股関節部アクチュエータを、前記利用者の大腿の振り出しをアシストするように駆動することを特徴とする。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
また、請求項２７に記載の発明は、請求項２４から請求項２６のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラムであって、さらに前記コンピュータを、所定値の目標体重免荷アシスト力を記憶する目標アシスト力記憶部として機能させ、前記接地判定部が前記利用者の足が接地していると判定した場合には、前記出力指令部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
また、請求項２８に記載の発明は、請求項２４から請求項２６のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラムであって、さらに前記コンピュータを、前記利用者の体重を記憶する体重記憶部、前記体重に基づいて前記利用者の体重の所定割合である目標体重免荷アシスト力を算出する目標アシスト力算出部、として機能させ、前記接地判定部が前記利用者の足が接地していると判定した場合には、前記出力指令部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
また、請求項２９に記載の発明は、請求項２７または請求項２８に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記体重免荷アシスト装置は、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備えており、前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値が設定されており、前記出力指令部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記脚リンク部による体重免荷アシスト力が前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値の間に入るように、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
また、請求項３０に記載の発明は、請求項２２から請求項２８のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記体重免荷アシスト装置は、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備えており、前記出力指令部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
また、請求項３１に記載の発明は、請求項２２から請求項３０のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記体重免荷アシスト装置は、前記脚リンク部の挙動を検出する脚リンク部挙動検出手段をさらに備えており、前記出力指令部は、前記脚リンク部挙動検出手段によって検出された挙動に基づいて前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
また、請求項３２に記載の発明は、請求項２２または請求項２３に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記体重免荷アシスト装置は、前記利用者の足の接地を検出する接地検出手段、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段、および前記脚リンク部の挙動を検出する脚リンク部挙動検出手段の少なくとも一つをさらに備えており、前記出力指令部は、前記接地検出手段、前記荷重検出手段および脚リンク部挙動検出手段の少なくとも一つの検出値に基づいて、前記利用者の足の前記床面からの離間を予測し、前記利用者の足が前記床面から離間する前に前記脚リンク部による体重免荷アシスト力を低減させることを特徴とする。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
まず、本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置の構造について説明する。図１ないし図４は、本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置の外観を示す図であり、図１は正面図、図２は背面図、図３および図４は側面図である。図５は、体装着部を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は側面図である。図６は、足装着部を示す図であり、（ａ）は背面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。図１ないし図４には、利用者Ｐが体重免荷アシスト装置１Ａを装着した状態が示されている。なお、説明の便宜上、これらの図面において各アクチュエータ、各センサ、制御部、バッテリなどを接続する配線は省略されている。
図１ないし図４に示すように、本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置１Ａは、体装着部１０、脚リンク部２０（左脚リンク部２０Ｌ、右脚リンク部２０Ｒ）、足装着部３０（左足装着部３０Ｌ、右足装着部３０Ｒ）およびバックパック４０を備えている。
また、体重免荷アシスト装置１Ａのアクチュエータは、股関節部アクチュエータ２１ａ（２１ａＬ，２１ａＲ）および膝関節部アクチュエータ２３ａ（２３ａＬ，２３ａＲ）を備えている。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
（トルク発生方向）
続いて、股関節部アクチュエータ２１ａ（２１ａＬ，２１ａＲ）および膝関節部アクチュエータ２３ａ（２３ａＬ，２３ａＲ）によるトルク発生方向について説明する。図８は、股関節部アクチュエータおよび膝関節部アクチュエータによるトルク発生方向を説明するための図であり、（ａ）は十分なトルクが発生している状態を示す模式図、（ｂ）はトルクが不十分であり、利用者が腰砕けのような状態になりつつある状態を示す模式図である。なお、以下の図面において、図中の「ＯＮ」はその足装着部３０（３０Ｌ，３０Ｒ）が接地していることを示し、「ＯＦＦ」は足装着部３０（３０Ｌ，３０Ｒ）が接地していないことを示す。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
図８において、直線Ｌ１は、腰ベルト部１１に沿った水平線である。直線Ｌ２は、大腿リンク部２２（２２Ｌ,２２Ｒ）の長手方向に延びる直線である。角θ１（θ１Ｌ，θ１Ｒ）は、直線Ｌ１と大腿リンク部２２とがなす角であり、角θ２（θ２Ｌ，θ２Ｒ）は、直線Ｌ２と下腿リンク部２４（２４Ｌ，２４Ｒ）とがなす角である。
図８（ａ）に示すように、体重免荷アシスト装置１Ａが十分な体重免荷アシスト力を発揮した場合には、利用者Ｐは全体重を自身の脚で支えなくても起立状態を維持することができる。
しかし、図８（ｂ）に示すように、利用者Ｐの脚力が不十分であり、かつ、体重免荷アシスト装置１Ａが十分な体重免荷アシスト力を発揮しない場合には、体重免荷アシスト装置１Ａは、角θ１（θ１Ｌ，θ１Ｒ）が小さくなるように、そして、角θ２（θ２Ｌ，θ２Ｒ）が大きくなるように、姿勢を変えてしまう。
すなわち、体重免荷アシスト装置１Ａが体重免荷アシスト力を発揮するためには、股関節部アクチュエータ２１ａ（２１ａＬ，２１ａＲ）が角θ１（θ１Ｌ，θ１Ｒ）を大きくする方向に、そして、膝関節部アクチュエータ２３ａ（２３ａＬ，２３ａＲ）が角θ２（θ２Ｌ，θ２Ｒ）を小さくする方向に、それぞれトルクを発生させれば良い。
なお、各関節部２１，２３の可動範囲が、少なくとも一般的な人間の関節の可動範囲を超えないように、それぞれのアクチュエータ２１ａ，２３ａが制御される。このため、安全性がより向上している。また、大腿リンク部２２、膝関節部２３（膝関節部アクチュエータ２３ａ）および下腿リンク部２４は、利用者Ｐが起立姿勢であっても大腿リンク部２２および下腿リンク部２４が一直線とならないよう（伸びきらないよう）、膝関節部２３が常に屈折した状態となるように長さが調整されている（特異点回避。図３および図４参照）。すなわち、大腿リンク部２２および下腿リンク部２４が一直線となったり（特異点状態）、これらが逆側に屈折したりすることを確実に防ぐ構造となっている。これによって利用者Ｐの装着部（体装着部１０、足装着部３０）への衝撃が緩和され、かつ、アクチュエータ２１ａ，２３ａによる体重免荷量の制御性が向上する。なお、これらアクチュエータ２１ａ，２３ａの可動範囲を確実に制限するために、各アクチュエータ２１ａ，２３ａや各リンク部２２，２４に機械的なストッパを設けても良い。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
（発生トルクと体重免荷アシスト力との関係）
続いて、各アクチュエータの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係について説明する。
図９および図１０は、発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明するための図であり、図９は膝関節部アクチュエータの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明する図、図１０は股関節部アクチュエータの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明する図である。
まず、図９を参照し、右膝関節部アクチュエータ２３ａＲの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係について説明する。ここで、右股関節部アクチュエータ２１ａＲは回動不能に固定されているものとする。
右足装着部３０Ｒが接地し、右膝関節部アクチュエータ２３ａＲが角θ２Ｒを小さくする方向にトルクを発生させると、右股関節部アクチュエータ２１ａＲには右膝関節部アクチュエータ２３ａＲを中心とした円の接線方向に回転力が与えられる。この回転力の抗重力方向（Ｚ軸方向）成分が、右膝関節部アクチュエータ２３ａＲによる体重免荷アシスト力Ｆａ１Ｒである。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
（足装着部の荷重）
続いて、足装着部３０（３０Ｌ，３０Ｒ）にかかる荷重について説明する。図１１は、歩行時に足装着部にかかる圧力を計測した結果を示すグラフである。この図によって、歩行時の圧力の推移と体重免荷アシスト装置１Ａの効果とが説明される。
体重免荷アシスト装置１Ａの足装着部３０（３０Ｌ，３０Ｒ）の裏側の２箇所（踵部分、中趾節関節部分（ＭＰ））に圧力センサを取り付けた状態で、利用者Ｐが体重免荷アシスト装置１Ａを装着し、歩行を行った。圧力センサの出力は電圧で示されている。利用者Ｐが歩行を行うと、左足装着部３０Ｌおよび右足装着部３０Ｒに交互に踵から足先に荷重が推移している様子が分かる。体重免荷アシスト装置１Ａは、体重免荷アシスト力Ｆａを利用者Ｐに与えることによって、利用者Ｐの足にかかる最大荷重を低減（Ｆｃ→Ｆｃ’）させ、歩行を容易にする。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
【図１】本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置を示す正面図である。
【図２】同背面図である。
【図３】同側面図である。
【図４】同側面図である。
【図５】体装着部を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は側面図である。
【図６】足装着部を示す図であり、（ａ）は背面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置の機能を示すブロック図である。
【図８】股関節部アクチュエータおよび膝関節部アクチュエータによるトルク発生方向を説明するための図であり、（ａ）は十分なトルクが発生している状態を示す模式図、（ｂ）はトルクが不十分であり、利用者が腰砕けのような状態になりつつある状態を示す模式図である。
【図９】発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明するための図であり、膝関節部アクチュエータの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明する図である。
【図１０】発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明するための図であり、股関節部アクチュエータの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明する図である。
【図１１】歩行時に足装着部にかかる圧力を計測した結果を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置の動作例を示すフローチャートである。
【図１３】利用者の歩行時における右脚リンク部の状態の遷移を説明するための図である。
【図１４】利用者の歩行時における右脚リンク部の状態の遷移を説明するための図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、体装着部の変形例を示す図である。
【図１６】制御部の変形例を示すブロック図である。