(57)【要約】【課題】当該アシスト装置のベルトの緩みなどを効果的に検知できるアシスト装置などを提供する。【解決手段】上半身に装着される上半身ベルト部１１０と、膝に装着される第１及び第２のベルトと、上半身ベルト及び第１のベルトを接続する第１のワイヤと、第１のワイヤと交差するように配置される第２のワイヤと、上半身ベルト及び第２のベルトを接続する第３のワイヤと、第３のワイヤと交差するように配置される第４のワイヤと、第１〜第４のワイヤの末端と接続されるモータと、歩行をアシストするときは、モータにより、第１又は第２のワイヤと、第３又は第４のワイヤとに、異なるタイミングで第１の閾値以上の張力を加え、上半身ベルトの緩みを検知するときは、モータにより、第１又は第２のワイヤと、第３又は第４のワイヤとに、同じタイミングで第１の閾値以上の張力を加える、駆動制御部を含むアシスト装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、
前記ユーザの右膝に装着される第１のベルトと、
前記ユーザの左膝に装着される第２のベルトと、
前記上半身ベルト及び前記第１のベルトを接続する第１のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記第１のベルトを接続し、かつ前記第１のワイヤと交差するように配置される第２のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記第２のベルトを接続する第３のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記第２のベルトを接続し、かつ前記第３のワイヤと交差するように配置される第４のワイヤと、
前記第１のワイヤの第１端、前記第２のワイヤの末端、前記第３のワイヤ末端、および前記第４のワイヤの末端と接続されるモータと、
前記ユーザの歩行をアシストするときは、前記モータにより、前記第１のワイヤ又は前記第２のワイヤと、前記第３のワイヤ又は前記第４のワイヤとに、異なるタイミングで第１の閾値以上の張力を加え、
前記上半身ベルトの緩みを検知するときは、前記モータにより、前記第１のワイヤ又は前記第２のワイヤと、前記第３のワイヤ又は前記第４のワイヤとに、同じタイミングで第１の閾値以上の張力を加える、
駆動制御部と、
を備えるアシスト装置。
【請求項２】
さらに、
前記上半身ベルトに配置され、前記ユーザの上下方向の軸周りの角速度を測定するジャイロセンサと、
制御部とを備え、
前記ジャイロセンサは、前記第１のワイヤ又は前記第２のワイヤと、前記第３のワイヤ又は前記第４のワイヤとに、同じタイミングで第１の閾値以上の張力を加えられたときに、前記角速度を測定し、
前記制御部は、前記角速度が第２の閾値以上の場合に、前記上半身ベルトの緩みがあることを示す情報を出力する、
請求項１に記載のアシスト装置。
【請求項３】
前記第１のワイヤは、前記第３のワイヤに対して、平行に位置しており、
前記第２のワイヤは、前記第４のワイヤに対して、平行に位置しており、
前記駆動制御部は、前記上半身ベルトの緩みを検知するときは、前記第１のワイヤ及び前記第３のワイヤに、同じタイミングで第１の閾値以上の張力を加え、又は、前記第２のワイヤ及び前記第４のワイヤに、同じタイミングで前記第１の閾値以上の張力を加える、
請求項１に記載のアシスト装置。
【請求項４】
さらに、
前記上半身ベルト及び前記第１のベルトを接続する第５のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記第１のベルトを接続し、かつ前記第１のワイヤと交差するように配置される第６のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記第２のベルトを接続する第７のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記第２のベルトを接続し、かつ前記第３のワイヤと交差するように配置される第８のワイヤとを備え、
前記第１のワイヤ、前記第２のワイヤ、前記第３のワイヤ、及び前記第４のワイヤは、前記ユーザの前面に位置し、
前記第５のワイヤ、前記第６のワイヤ、前記第７のワイヤ、及び前記第８のワイヤは、前記ユーザの後面に位置し、
前記第１のワイヤは、前記第３のワイヤ、前記第５のワイヤ、及び前記第７のワイヤに対して、平行に位置しており、
前記第２のワイヤは、前記第４のワイヤ、前記第６のワイヤ、及び前記第８のワイヤに対して、平行に位置しており、
前記駆動制御部は、
（ａ１）前記第１のワイヤ及び前記第５のワイヤに対して、前記第１の閾値以上の張力を加える、
（ａ２）前記第２のワイヤ及び前記第６のワイヤに対して、前記第１の閾値以上の張力を加える、
（ａ３）前記第３のワイヤ及び前記第７のワイヤに対して、前記第１の閾値以上の張力を加える、
（ａ４）前記第４のワイヤ及び前記第８のワイヤに対して、前記第１の閾値以上の張力を加える、のうちいずれか１つを行うことで、
前記ユーザの脚の内転又は外転の動作をアシストする、
請求項１に記載のアシスト装置。
【請求項５】
前記駆動制御部は、
（ｂ１）前記第１のワイヤ及び前記第６のワイヤに対して、前記第１の閾値以上の張力を加える、
（ｂ２）前記第２のワイヤ及び前記第５のワイヤに対して、前記第１の閾値以上の張力を加える、
（ｂ３）前記第３のワイヤ及び前記第８のワイヤに対して、前記第１の閾値以上の張力を加える、
（ｂ４）前記第４のワイヤ及び前記第７のワイヤに対して、前記第１の閾値以上の張力を加える、のうちのいずれか１つを行うことで、
前記ユーザの足の内旋又は外旋の動作をアシストする、
請求項４に記載のアシスト装置。
【請求項６】
前記第１のワイヤは前記第１端と第２端を含み、
前記モータは、前記上半身ベルトに配置され、
前記第２端は、前記第１のベルトに固定され、
前記上半身ベルトは、前記第１のワイヤをスライド自在に支持する支持部を有し、
前記第１端と前記支持部との間に存在する前記第１のワイヤの第１部分は、前記上半身ベルトの長さ方向に沿って位置しており、
前記上半身ベルトの緩みを検知するときは、前記モータは、前記第１部分に力を加える、
請求項１に記載のアシスト装置。
【請求項７】
ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、前記ユーザの右膝に装着される第１のベルトと、前記ユーザの左膝に装着される第２のベルトと、前記上半身ベルト及び前記第１のベルトを接続する第１のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第１のベルトを接続し、かつ前記第１のワイヤと交差するように配置される第２のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第２のベルトを接続する第３のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第２のベルトを接続し、かつ前記第３のワイヤと交差するように配置される第４のワイヤと、前記第１のワイヤ、前記第２のワイヤ、前記第３のワイヤ、および前記第４のワイヤと接続されるモータと、を備えるアシスト装置において、
（ａ）前記ユーザの歩行をアシストするときは、前記モータにより、前記第１のワイヤ又は前記第２のワイヤと、前記第３のワイヤ又は前記第４のワイヤとに、異なるタイミングで第１の閾値以上の張力を加え、
（ｂ）前記上半身ベルトの緩みを検知するときは、前記モータにより、前記第１のワイヤ又は前記第２のワイヤと、前記第３のワイヤ又は前記第４のワイヤとに、同じタイミングで第１の閾値以上の張力を加える、
アシスト方法。
【請求項８】
ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、前記ユーザの右膝に装着される第１のベルトと、前記ユーザの左膝に装着される第２のベルトと、前記上半身ベルト及び前記第１のベルトを接続する第１のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第１のベルトを接続し、かつ前記第１のワイヤと交差するように配置される第２のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第２のベルトを接続する第３のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第２のベルトを接続し、かつ前記第３のワイヤと交差するように配置される第４のワイヤと、前記第１のワイヤ、前記第２のワイヤ、前記第３のワイヤ、および前記第４のワイヤと接続されるモータと、を備えるアシスト装置において用いられるコンピュータプログラムであって、
（ａ）前記ユーザの歩行をアシストするときは、前記モータにより、前記第１のワイヤ又は前記第２のワイヤと、前記第３のワイヤ又は前記第４のワイヤとに、異なるタイミングで第１の閾値以上の張力を加え、
（ｂ）前記上半身ベルトの緩みを検知するときは、前記モータにより、前記第１のワイヤ又は前記第２のワイヤと、前記第３のワイヤ又は前記第４のワイヤとに、同じタイミングで第１の閾値以上の張力を加える、
アシスト方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、人の動作を支援するアシスト装置、アシスト方法及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ユーザの姿勢をセンサ等で検知することで、姿勢によって変化するコルセットの締め付け具合を判定し、締め付け力を調整する補助用具が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１３３１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示される従来技術では、ベルトの緩みを効果的に検知できていなかった。
【０００５】
本開示の非限定的で例示的な一態様は、ワイヤを用いて人の動作を支援するアシスト装置において、当該アシスト装置のベルトの緩みなどを効果的に検知できるアシスト装置などを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係るアシスト装置は、ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、前記ユーザの右膝に装着される第１のベルトと、前記ユーザの左膝に装着される第２のベルトと、前記上半身ベルト及び前記第１のベルトを接続する第１のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第１のベルトを接続し、かつ前記第１のワイヤと交差するように配置される第２のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第２のベルトを接続する第３のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第２のベルトを接続し、かつ前記第３のワイヤと交差するように配置される第４のワイヤと、前記第１のワイヤの第１端、前記第２のワイヤの末端、前記第３のワイヤの末端、および前記第４のワイヤの末端と接続されるモータと、前記ユーザの歩行をアシストするときは、前記モータにより、前記第１のワイヤ又は前記第２のワイヤと、前記第３のワイヤ又は前記第４のワイヤとに、異なるタイミングで第１の閾値以上の張力を加え、前記上半身ベルトの緩みを検知するときは、前記モータにより、前記第１のワイヤ又は前記第２のワイヤと、前記第３のワイヤ又は前記第４のワイヤとに、同じタイミングで第１の閾値以上の張力を加える、駆動制御部と、を備える。
【０００７】
なお、この包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性の記録媒体を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、アシスト装置のベルトの緩みなどを効果的に検知できる。本開示の一態様の付加的な恩恵及び有利な点は本明細書及び図面から明らかとなる。この恩恵及び／又は有利な点は、本明細書及び図面に開示した様々な態様及び特徴により個別に提供され得るものであり、その１以上を得るために全てが必要ではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施の形態におけるアシスト装置２００がユーザに利用される様子を示す模式図である。
【図２】図２は、本実施の形態におけるアシスト装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、ユーザがアシスト装置を使用する際の、情報提示方法の例を示す図である。
【図４】図４は、クロスに配置されたワイヤの制御によるユーザへのアシスト方法と緩みを判定する方法の一例を説明するための図である。
【図５】図５は、アシスト装置に配置された８本のワイヤについて説明するための図である。
【図６】図６は、アシスト装置によってアシスト可能なユーザの股関節の動きについて説明するための図である。
【図７】図７は、ユーザの股関節の屈曲方向をアシストする場合について説明するための図である。
【図８】図８は、ユーザの股関節の伸展方向をアシストする場合について説明するための図である。
【図９】図９は、ユーザの股関節の外転のアシストを行う場合について説明するための図である。
【図１０】図１０は、ユーザの股関節の内転のアシストを行う場合について説明するための図である。
【図１１】図１１は、ユーザの股関節の外旋のアシストを行う場合について説明するための図である。
【図１２】図１２は、ユーザの股関節の内旋のアシストを行う場合について説明するための図である。
【図１３】図１３は、キャリブレーション信号の入力時において、緩んでいる上半身ベルト部の動きの一例について説明するための図である。
【図１４】図１４は、キャリブレーション信号の入力時において、緩んでいる上半身ベルト部の動きの他の一例について説明するための図である。
【図１５】図１５は、入力パターンがパルス波である場合のキャリブレーション信号を示すグラフである。
【図１６】図１６は、入力パターンが三角波である場合のキャリブレーション信号を示すグラフである。
【図１７】図１７は、その他の入力パターンのキャリブレーション信号を示す図である。
【図１８】図１８は、キャリブレーションを開始するタイミングを決定する処理の一例を説明するための図である。
【図１９】図１９は、判定部による上半身ベルト部の緩み判定方法について説明するための図である。
【図２０】図２０は、パルス波のキャリブレーション信号を入力することで８本のうち４本のワイヤに第１の閾値以上の張力を作用させた時の上半身ベルト部のＸ軸方向周りの角速度変化を示すグラフである。
【図２１】図２１は、動作計測部とワイヤとの接続位置の一例について示す図である。
【図２２】図２２は、キャリブレーション時に上半身ベルト部のＸ軸方向周りの回転成分を、より顕著に作用させるための構成を示す図である。
【図２３】図２３は、キャリブレーション時に上半身ベルト部のＸ軸方向周りの回転成分を、より顕著に作用させるための構成を示す図である。
【図２４】図２４は、上半身ベルトのＺ軸周りの回転とその方法について説明する図である。
【図２５】図２５は、上半身ベルトのＺ軸周りの回転とその方法について説明する図である。
【図２６】図２６は、通常の状態において、上半身ベルト部の緩みを判定する場合の上半身ベルト部の移動量（ずれ量）について説明するための図である。
【図２７】図２７は、ユーザが歩行中に右に曲がった場合において、上半身ベルト部の緩みを判定する場合の上半身ベルト部の移動量（ずれ量）について説明するための図である。
【図２８】図２８は、ユーザへの情報提示の一例を示す図である。
【図２９】図２９は、実施の形態におけるアシスト装置における処理の流れを示すフローチャートである。
【図３０】図３０は、変形例１に係るアシスト装置の構成を示すブロック図である。
【図３１】図３１は、座位状態で、膝ベルト部の装着状態を判定する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本開示の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した、補助用具に関し、以下の問題が生じることを見出した。
【００１１】
特許文献１に記載の補助用具では、補助用具を装着した際のベルトの緩みを、付属のアクチュエータを動かすことで締め付け力を計測し、その値に基づいて締め付け操作を行っている。しかしながら、当該補助用具では、緩みによるベルト位置のずれを計測していないため、ベルトの緩みによるベルトの位置ずれまでを抑止できていなかった。
【００１２】
そこで、本開示では、アシスト装置のベルトの緩み等を効果的に検知するために、以下の改善策を検討した。
【００１３】
本開示の一態様に係るアシスト装置は、ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、前記ユーザの右膝に装着される第１のベルトと、前記ユーザの左膝に装着される第２のベルトと、前記上半身ベルト及び前記第１のベルトを接続する第１のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第１のベルトを接続し、かつ前記第１のワイヤと交差するように配置される第２のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第２のベルトを接続する第３のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第２のベルトを接続し、かつ前記第３のワイヤと交差するように配置される第４のワイヤと、前記第１のワイヤの第１端、前記第２のワイヤの末端、前記第３のワイヤの末端、および前記第４のワイヤの末端と接続されるモータと、前記ユーザの歩行をアシストするときは、前記モータにより、前記第１のワイヤ又は前記第２のワイヤと、前記第３のワイヤ又は前記第４のワイヤとに、異なるタイミングで第１の閾値以上の張力を加え、前記上半身ベルトの緩みを検知するときは、前記モータにより、前記第１のワイヤ又は前記第２のワイヤと、前記第３のワイヤ又は前記第４のワイヤとに、同じタイミングで第１の閾値以上の張力を加える、駆動制御部と、を備える。
【００１４】
これによれば、ワイヤを用いて人の動作を支援するアシスト装置において、当該アシスト装置の上半身ベルトの緩みなどを効果的に検知できる。
【００１５】
また、さらに、前記上半身ベルトに配置され、前記ユーザの上下方向の軸周りの角速度を測定するジャイロセンサと、制御部とを備え、前記ジャイロセンサは、前記第１のワイヤ又は前記第２のワイヤと、前記第３のワイヤ又は前記第４のワイヤとに、同じタイミングで第１の閾値以上の張力を加えられたときに、前記角速度を測定し、前記制御部は、前記角速度が第２の閾値以上の場合に、前記上半身ベルトの緩みがあることを示す情報を出力してもよい。
【００１６】
これによれば、ワイヤを用いて人の動作を支援するアシスト装置において、当該アシスト装置の上半身ベルトの緩みなどを効果的に検知でき、検知結果を例えばユーザに提示できる。このため、ユーザに緩みなどがあるベルトを締め直すことを促すことができ、ユーザは、より効果的なアシスト力をアシスト装置から受けることができる。
【００１７】
また、前記第１のワイヤは、前記第３のワイヤに対して、平行に位置しており、前記第２のワイヤは、前記第４のワイヤに対して、平行に位置しており、前記駆動制御部は、前記上半身ベルトの緩みを検知するときは、前記第１のワイヤ及び前記第３のワイヤに、同じタイミングで第１の閾値以上の張力を加え、又は、前記第２のワイヤ及び前記第４のワイヤに、同じタイミングで前記第１の閾値以上の張力を加えてもよい。
【００１８】
これによれば、上半身ベルトに対して回転方向に力を作用させることができるため、上半身ベルトの緩みなどを効果的に検知できる。
【００１９】
また、さらに、前記上半身ベルト及び前記第１のベルトを接続する第５のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第１のベルトを接続し、かつ前記第１のワイヤと交差するように配置される第６のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第２のベルトを接続する第７のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第２のベルトを接続し、かつ前記第３のワイヤと交差するように配置される第８のワイヤとを備え、前記第１のワイヤ、前記第２のワイヤ、前記第３のワイヤ、及び前記第４のワイヤは、前記ユーザの前面に位置し、前記第５のワイヤ、前記第６のワイヤ、前記第７のワイヤ、及び前記第８のワイヤは、前記ユーザの後面に位置し、前記第１のワイヤは、前記第３のワイヤ、前記第５のワイヤ、及び前記第７のワイヤに対して、平行に位置しており、前記第２のワイヤは、前記第４のワイヤ、前記第６のワイヤ、及び前記第８のワイヤに対して、平行に位置しており、前記駆動制御部は、（ａ１）前記第１のワイヤ及び前記第５のワイヤに対して、前記第１の閾値以上の張力を加える、（ａ２）前記第２のワイヤ及び前記第６のワイヤに対して、前記第１の閾値以上の張力を加える、（ａ３）前記第３のワイヤ及び前記第７のワイヤに対して、前記第１の閾値以上の張力を加える、（ａ４）前記第４のワイヤ及び前記第８のワイヤに対して、前記第１の閾値以上の張力を加える、のうちいずれか１つを行うことで、前記ユーザの脚の内転又は外転の動作をアシストしてもよい。
【００２０】
このため、ユーザの脚の内転又は外転の動作を容易にアシストできる。
【００２１】
また、前記駆動制御部は、（ｂ１）前記第１のワイヤ及び前記第６のワイヤに対して、前記第１の閾値以上の張力を加える、（ｂ２）前記第２のワイヤ及び前記第５のワイヤに対して、前記第１の閾値以上の張力を加える、（ｂ３）前記第３のワイヤ及び前記第８のワイヤに対して、前記第１の閾値以上の張力を加える、（ｂ４）前記第４のワイヤ及び前記第７のワイヤに対して、前記第１の閾値以上の張力を加える、のうちのいずれか１つを行うことで、前記ユーザの足の内旋又は外旋の動作をアシストしてもよい。
【００２２】
このため、ユーザの脚の内旋又は外旋の動作を容易にアシストできる。
【００２３】
また、前記第１のワイヤは前記第１端と第２端を含み、前記モータは、前記上半身ベルトに配置され、前記第第２端は、前記第１のベルトに固定され、前記上半身ベルトは、前記第１のワイヤをスライド自在に支持する支持部を有し、前記第１端と前記支持部との間に存在する前記第１のワイヤの第１部分は、前記上半身ベルトの長さ方向に沿って位置しており、前記上半身ベルトの緩みを検知するときは、前記モータは、前記第１部分に力を加えてもよい。
【００２４】
このため、効果的に上半身ベルトに対して回転方向に力を作用させることができるため、上半身ベルトの緩みなどを効果的に検知できる。
【００２５】
なお、これらの全般的または具体的な態様は、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００２６】
以下、本開示の一態様に係るアシスト装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２７】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２８】
（実施の形態）
本実施の形態におけるアシスト装置では、アシスト装置が備える上半身ベルト部及び膝ベルト部をユーザが体に装着した際または装着後の停止時において、膝ベルト部の緩みを、アシスト装置が備える加速度センサ及び／又はジャイロセンサの値から判定し、ユーザに判定結果を示す情報を提示するアシスト装置について説明する。
【００２９】
［１−１．構成］
以下、本実施の形態に係るアシスト装置２００について図面を用いて説明する。
【００３０】
図１は、本実施の形態におけるアシスト装置２００がユーザに利用される様子を示す模式図である。図２は、本実施の形態におけるアシスト装置の構成を示すブロック図である。
【００３１】
図１および図２に示すように、アシスト装置２００は、制御部１００と、上半身ベルトとしての上半身ベルト部１１０と、第１及び第２のベルトとしての膝ベルト部１２０と、ワイヤ１３０とを備える。アシスト装置２００は、さらに、制御部１００で判定した装着状態をユーザに提示する、提示部１４０を備えていてもよい。
【００３２】
制御部１００は、信号入力部１０１と、判定部１０２とを有する。制御部１００は、例えば、上半身ベルト部１１０に配置される。なお、制御部１００は、膝ベルト部１２０に配置されてもよい。
【００３３】
信号入力部１０１は、上半身ベルト部１１０の緩みを検知するためのキャリブレーション信号を生成する。
【００３４】
判定部１０２は、上半身ベルト部１１０が有する動作計測部１１３の計測結果から、ユーザの上半身ベルト部１１０の装着状態を判定する。判定部１０２は、具体的には、モータ１１２によりワイヤ１３０に第１の張力が加えられたときに、動作計測部１１３が有するジャイロセンサ１１５が測定した角速度が第２の閾値以上であるか否かを判定する。判定部１０２は、判定の結果、ジャイロセンサ１１５が測定した角速度が第２の閾値以上である場合、上半身ベルト部１１０が緩んでいる状態及び／又は上半身ベルト部１１０がずれている状態を示す情報を出力する。なお、緩んでいる状態とは、ユーザに対して上半身ベルト部１１０がしっかりと固定されておらず、ワイヤ１３０からの張力が上半身ベルト部１１０に加えられた場合に、ユーザの腰部に対して上半身ベルト部１１０に動きが生じる状態を示す。また、ずれている状態とは、ユーザの腰部の所定の位置に対して、１つの膝ベルト部１２０に接続されている２本のワイヤ１３０が前後方向に並ぶ適切な向きから、一方の回転方向側の位置に位置する状態を示す。
【００３５】
制御部１００は、例えば、所定のプログラムを実行するプロセッサ及び当該所定のプログラムが記憶されているメモリにより実現される。制御部１００は、専用回路により実現されてもよい。
【００３６】
上半身ベルト部１１０は、駆動制御部１１１と、モータ１１２と、動作計測部１１３を備える。上半身ベルト部１１０は、図１の（ａ）に示すように、ユーザの上半身（例えば腰部）に装着される装着具である。ユーザの上半身の例は、腰、両肩である。本システムでは、ワイヤを引っ張ることで上半身ベルト部は、鉛直下向き（膝ベルト部の方向）に引っ張られる。この時、上半身ベルト部が例えば腰にある場合、骨盤によって、ベルトの滑りを止めることができる。また、両肩の場合では、例えば、リュックのようにユーザが上半身ベルト部を背負うことで、両肩において、上半身ベルト部を固定することできる。
【００３７】
上半身ベルト部１１０は、例えば、長尺帯状の形状を有し、ユーザの腰部に巻回され、面ファスナまたは留め具などの固定具により巻回された状態が維持されることにより、ユーザの腰部に装着される部材である。上半身ベルト部１１０は、例えば、アシストを行うために、引っ張り力を与えても変形しにくい非伸縮性素材により構成される。
【００３８】
駆動制御部１１１は、受信した信号に応じて、モータ１１２の駆動を制御する。モータ１１２は、ワイヤ１３０と接続されており、駆動制御部１１１により駆動されることにより、ワイヤ１３０を引っ張ったり、ワイヤ１３０を緩めたりする。モータ１１２は、上半身ベルト部１１０の所定の位置に固定されている。モータ１１２は、８本のワイヤ１３０のそれぞれに対応した数（本実施の形態では８つ）設けられ、８本のワイヤ１３０のそれぞれに接続されている。
【００３９】
なお、上半身ベルト部１１０は、筒状の形状を有していてもよく、この場合、筒状の形状の周長はユーザの腰部の周囲の長さよりも長い。このため、この場合の上半身ベルト部１１０は、ユーザの腰の周囲の長さに調整するための調整機構を有する。調整機構は、例えば、面ファスナであり、面ファスナのフック面を有する部位が筒状の外周に当該外周から分岐するように配置され、筒状の外周面に面ファスナのループ面が配置される構成により実現されてもよい。
【００４０】
動作計測部１１３は、上半身ベルト部１１０に配置され、上半身ベルト部１１０の動きを計測する。動作計測部１１３は、具体的には、上半身ベルト部１１０の、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の異なる３方向への加速度を計測する加速度センサ１１４と、Ｘ軸方向周り、Ｙ軸方向周り及びＺ軸方向周りの異なる３軸周りの回転における角速度を計測するジャイロセンサ１１５とを有する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は図１９を用いて説明される。つまり、ジャイロセンサ１１５は、上半身ベルト部１１０に配置され、上半身ベルト部１１０の長さ方向（つまり、筒状の上半身ベルト部１１０をＸ軸方向から見たときの筒状の周方向）における角速度を測定する。動作計測部１１３は、測定結果を制御部１００の判定部１０２に送信する。なお、動作計測部１１３は、さらに、膝ベルト部１２０に配置され、膝ベルト部１２０の動きを計測することで、ユーザの動きを計測してもよい。上半身ベルト部１１０に記載された印と、動作計測部１１３またはジャイロセンサ１１５に記載された印を合致させて、動作計測部１１３またはジャイロセンサ１１５を、上半身ベルト部１１０に装着することで、ジャイロセンサ１１５のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とジャイロセンサ１１５の計測対象系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれを合致させてもよい。上半身ベルト部１１０に記載された印と、動作計測部１１３または加速度センサ１１４に記載された印を合致させて、動作計測部１１３または加速度センサ１１４を、上半身ベルト部１１０に装着することで、加速度センサ１１４のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と加速度センサ１１４の計測対象系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれを合致させてもよい。
【００４１】
ワイヤ１３０は、上半身ベルト部１１０及び膝ベルト部１２０を接続する。具体的には、ワイヤ１３０は、モータ１１２と膝ベルト部１２０とを接続する。ワイヤ１３０は、１つの膝ベルト部１２０に対して４本が配置されており、互いに交差している２本のワイヤ１３０が当該膝ベルト部１２０の前後のそれぞれに配置される。それぞれのワイヤ１３０は第１端と第２端を有する。第１端はモータ１１２に接続される。モータ１１２が上半身ベルト部１１０に配置される場合、第２端は膝ベルト部１２０に接続される。
【００４２】
膝ベルト部１２０は、例えば、上半身ベルト部１１０と同様に、長尺帯状の形状を有する。膝ベルト部１２０は、ユーザの大腿部、又は膝上に装着される。膝ベルト部１２０は、股関節に装着されなくてもよい。人間の大腿部は、膝から尻にかけて、だんだん太くなるという特徴がある。そのため、大腿部の中でも膝上に膝ベルトを装着することで、膝ベルトがきつく締まっている場合においては、ワイヤを引っ張ることによる滑りが小さくなり、ユーザにより効率的にアシストを行うことができる。例えば、膝ベルト部１２０は、ユーザの大腿部に巻回され、面ファスナ又は留め具などの固定具により巻回された状態が維持されることにより、ユーザの大腿部に装着される部材である。膝ベルト部１２０は、例えば、アシストを行うために、引っ張り力を与えても変形しにくい非伸縮性素材により構成される。本実施の形態では、アシスト装置２００は、ユーザの両脚に対応して２つの膝ベルト部１２０を備える。つまり、アシスト装置２００は、ユーザの右膝に装着される膝ベルト部１２０と、ユーザの左膝に装着される膝ベルト部１２０とを備える。
【００４３】
このように、上半身ベルト部１１０及び膝ベルト部１２０は、非伸縮性素材により構成されているため、アシスト装置２００は、膝ベルト部１２０に緩みがなく、ユーザの脚にフィットして装着されている場合は、ユーザにアシスト力を伝達しやすく、より効率的なアシストが可能となる。
【００４４】
提示部１４０は、ユーザに制御部１００の判定部１０２による判定結果を提示する。つまり、提示部１４０は、ユーザに、膝ベルト部１２０が緩んでいる状態及び／又は膝ベルト部１２０がずれている状態であるか否かを提示する。
【００４５】
図３は、ユーザがアシスト装置を使用する際の、情報提示方法の例を示す図である。
【００４６】
提示部１４０は、ユーザが装着した上半身ベルト部１１０が緩んでいる状態である場合に、上半身ベルト部１１０が緩んでいる状態であることをユーザに提示する。提示部１４０は、例えば、図３の（ａ）に示すように、上半身ベルト部１１０に配置され、振動することで上半身ベルト部１１０が緩んでいる状態であることをユーザに知らせる振動アクチュエータ（図示せず）によって実現してもよい。また、提示部１４０は、例えば、膝ベルト部１２０に配置され、振動することで上半身ベルト部１１０が緩んでいる状態であることをユーザに知らせる振動アクチュエータによって実現してもよい。また、提示部１４０は、図３の（ｂ）に示すように、ユーザが所有するスマートフォン等の携帯端末３００のディスプレイ３０１に、上半身ベルト部１１０が緩んでいる状態であることを示す画像及び／または文字情報などを表示させてもよい。
【００４７】
図４は、クロスに配置されたワイヤの制御によるユーザへのアシスト方法と緩みを判定する方法の一例を説明するための図である。
【００４８】
アシスト装置２００は、上半身ベルト部１１０から、クロスに配置された４本のワイヤ１３０で接続された膝ベルト部１２０において、４本のワイヤ１３０のうちの所定のワイヤを所定のタイミングで引っ張ることでユーザの動作のアシストを行う。例えば、遊脚期開始時から０．３秒は、遊脚中の脚に装着されている膝ベルト部１２０において、ユーザの前側に配置された２本のワイヤ１３０を同時に引っ張ることにより、ユーザの当該脚の股関節を屈曲させるためのアシストを行う。制御可能に配置されたワイヤ１３０は、合計８本あり、左右それぞれの脚に前後２本ずつワイヤ１３０がクロスに配置されている。このため、ユーザは、歩行中において、左右の脚において、前後交互に配置された２本のワイヤ１３０を引っ張ることで、ユーザの歩行中の屈曲及び伸展のアシストを行うことができる。また、各脚の前後においてクロスして配置された２本のワイヤ１３０を組として同時に引っ張らなくてもよく、例えば、前後に配置された２本のワイヤ１３０から引っ張るワイヤ１３０を１本ずつ選んで屈曲・伸展以外の外転・内転アシストや外旋・内旋アシストを行ってもよい。
【００４９】
さらに、図４に示すように、もし上半身ベルト部１１０の装着が緩んでいた場合、上半身ベルト部１１０が動き、アシスト力が逃げる。しかし、ユーザの上下方向の加速度は、上半身ベルト部１１０が腸骨で止まるため、大きく動きにくい。むしろ、上半身ベルト部１１０では、左右の回転方向を助長する張力をワイヤ１３０から加えることで、当該回転方向の角速度を変化させやすく上半身ベルト部１１０が緩い場合にはずれやすい。このずれを検知するため、アシスト装置２００では、例えば、図４に示すように、ユーザの両脚の前側に配置されている２本のワイヤ１３０において、同じ方向（腰：右→膝：左）のワイヤを引っ張ることで、上半身ベルト部１１０が緩んでいる場合には、上半身ベルト部１１０がＸ軸方向周りの角速度変化が発生するため、上半身ベルト部１１０の緩みを検知できる。
【００５０】
したがって、ユーザがアシスト装置２００を装着後の上半身ベルト部１１０の緩みを検知するために、キャリブレーション信号を入力し、入力した信号に応じて特定のワイヤ１３０を引っ張ることで緩んでいる上半身ベルトは回転する。そして、上半身ベルト部１１０に配置された加速度センサ１１４及びジャイロセンサ１１５により、加速度変化及び速度を評価することで、上半身ベルト部１１０が緩んでいる状態であるか否かの検知を行う。また、アシスト装置２００は、ジャイロセンサ１１５により検知された角速度を評価することで、上半身ベルト部１１０が所定の装着位置からずれている状態であるかの検知を行う。すなわち、アシスト装置２００は、キャリブレーション信号を入力した結果、上半身ベルト部１１０が所定の装着位置からずれている状態であることが判明した場合、上半身ベルト部１１０が緩んでいる状態であると判断する。
【００５１】
このように、アシスト装置２００では、上半身ベルト部１１０が緩んでいる状態であるか否かの検知を行い、検知結果を出力するため、ユーザは、自身でアシスト装置２００を装着した、又はアシスト装置２００を装着してしばらく動作した後などにおいて、上半身ベルト部１１０の緩みに気づくことが容易にできる。このため、ユーザは、上半身ベルト部１１０を締め直すことで、アシスト装置２００によるユーザの両脚の動作に対するアシストをより効果的に受けることができる。
【００５２】
以下、図２で示した機能ブロックにおける各構成要素の詳細について説明する。
【００５３】
［１−１−１．信号入力部］
信号入力部１０１は、ユーザがアシスト装置２００を装着した際に、上半身ベルト部１１０が緩んでいるか否かを検知するための信号、又は、歩行中のアシストを行うために使用するワイヤを決定する信号を決定し、決定した信号を駆動制御部１１１に送信する手段である。信号入力部１０１は、具体的には、キャリブレーション時には上半身ベルト部１１０をワイヤ１３０で引っ張ることにより回転させるために、上半身ベルト部１１０を回転させるためのワイヤ１３０を選択し、選択したワイヤ１３０に与える張力を決定する。そして、その張力を実現するためのモータの回転角度を入力信号とし、駆動制御部１１１に送信する。また、アシスト時には、歩行中のタイミング、例えば、かかと接地のタイミングから、歩行フェーズを特定し、特定した歩行フェーズに合わせて、ユーザの股関節の屈曲方向や伸展方向にワイヤを引っ張ることで、ユーザの歩行のアシストを行う。
【００５４】
図５は、アシスト装置に配置された８本のワイヤについて説明するための図である。
【００５５】
図５に示すように、アシスト装置２００は、上半身ベルト部１１０と、膝ベルト部１２０との間の前後左右の計４箇所に４本のワイヤ１３０を前後それぞれの２本のワイヤ１３０がクロスするように配置する。各ワイヤの名前は「左右の足−前後の足＿上半身ベルト部の付着位置」という順になるようにして、区別している。例えば、「ＲＦ＿ｒｉｇｈｔ」の場合、右足（Ｒｉｇｈｔ）で前部（Ｆｒｏｎｔ）の上半身ベルトの右側（ｒｉｇｈｔ）に付着しているワイヤということを意味しており、「ＬＲ＿ｌｅｆｔ」の場合、右足（Ｌｅｆｔ）で前部（Ｒｅａｒ）の上半身ベルトの右側（ｌｅｆｔ）に付着しているワイヤということを意味している。同じ要領で、８本のクロスに配置されたワイヤは、「ＲＦ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＲＦ＿ｌｅｆｔ」、「ＲＲ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＲＲ＿ｌｅｆｔ」、「ＬＦ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＬＦ＿ｌｅｆｔ」、「ＬＲ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＬＲ＿ｌｅｆｔ」とする。
【００５６】
つまり、アシスト装置２００は、第１〜第４のワイヤを備える。第１のワイヤは、上半身ベルト部１１０及び右膝に対応する膝ベルト部１２０を接続する。第２のワイヤは、上半身ベルト部１１０及び右膝に対応する膝ベルト部１２０を接続し、かつ、第１のワイヤと交差するように配置される。第３のワイヤは、上半身ベルト部１１０及び左膝に対応する膝ベルト部１２０を接続する。第４のワイヤは、上半身ベルト部１１０及び左膝に対応する膝ベルト部１２０を接続し、かつ、第３のワイヤと交差するように配置される。第１〜第４のワイヤは、ユーザの前面（前側）に配置される。
【００５７】
また、アシスト装置２００は、第５〜第８のワイヤを備える。第５のワイヤは、上半身ベルト部１１０及び右膝に対応する膝ベルト部１２０を接続する。第６のワイヤは、上半身ベルト部１１０及び右膝に対応する膝ベルト部１２０を接続し、かつ、第１のワイヤと交差するように配置される。第７のワイヤは、上半身ベルト部１１０及び左膝に対応する膝ベルト部１２０を接続する。第８のワイヤは、上半身ベルト部１１０及び左膝に対応する膝ベルト部１２０を接続し、かつ、第３のワイヤと交差するように配置される。第５〜第８のワイヤは、ユーザの後面（後側）に配置される。
【００５８】
また、第１のワイヤ、第３のワイヤ、第５のワイヤ、及び、第７のワイヤは、互いに平行に位置する。例えば、第１のワイヤは、「ＲＦ＿ｒｉｇｈｔ」であり、第３のワイヤは、「ＬＦ＿ｒｉｇｈｔ」であり、第５のワイヤは、「ＲＲ＿ｒｉｇｈｔ」であり、第７のワイヤは、「ＬＲ＿ｒｉｇｈｔ」である。
【００５９】
また、第２のワイヤ、第４のワイヤ、第６のワイヤ、及び、第８のワイヤは、互いに平行に位置する。例えば、第２のワイヤは、「ＲＦ＿ｌｅｆｔ」であり、第４のワイヤは、「ＬＦ＿ｌｅｆｔ」であり、第６のワイヤは、「ＲＲ＿ｌｅｆｔ」であり、第８のワイヤは、「ＬＲ＿ｌｅｆｔ」である。
【００６０】
なお、ここで「平行」とは、厳密に平行でなくてもよくＸ軸方向に対して同じ向きに傾いていれば平行と言う。
【００６１】
以下、この表現方法を使って、アシスト手法とキャリブレーション手法とについて説明する。まず、アシスト手法に関して、ユーザの股関節の動きの種類について説明する。
【００６２】
図６は、アシスト装置２００によってアシスト可能なユーザの股関節の動きについて説明するための図である。
【００６３】
図６の（ａ）は、ユーザの大腿部を前後方向に動かす伸展および屈曲を説明するための図である。図６の（ａ）に示すように、大腿部を前方向に動かす動きを股関節の屈曲といい、大腿部を後方向に動かす動きを股関節の伸展という。
【００６４】
図６の（ｂ）は、ユーザの大腿部を左右方向に動かす外転および内転を説明するための図である。図６の（ｂ）に示すように、大腿部をユーザの左右方向の外側（右脚であれば右側、左脚であれば左側）に動かす動きを外転といい、大腿部をユーザの左右方向の内側（右脚であれば左側、左脚であれば右側）に動かす動きを内転という。
【００６５】
図６の（ｃ）は、ユーザの大腿部をユーザの上下方向を軸として旋回させて動かす外旋および内旋を説明するための図である。図６の（ｃ）に示すように、大腿部をユーザの外側（右脚であれば右回転方向、左脚であれば左回転方向）に旋回させる動きを外旋といい、大腿部をユーザの内側（右脚であれば左回転方向、左脚であれば右回転方向）に旋回させる動きを内旋という。
【００６６】
なお、歩行時にアシストする場合、次に示す区間において、次の動きのアシストを行う。
・屈曲方向のアシスト：２０％−６０％
・伸展方向のアシスト：０％−２０％、８０％−１００％
・外転方向のアシスト：０％−５５％
・内転方向のアシスト：６０％−１００％（通常歩行時は、特にアシストしなくてもよい）
・外旋方向のアシスト：０％−２０％、５５％−７０％
・内旋方向のアシスト：３０％−５５％
【００６７】
まず、信号入力部１０１で入力されるアシスト信号について順に説明する。
【００６８】
図７は、ユーザの股関節の屈曲方向をアシストする場合について説明するための図である。
【００６９】
図７の（ａ）は右脚股関節の屈曲方向のアシストについて、図７の（ｂ）は左脚股関節の屈曲方向のアシストについて示している。右脚股関節の屈曲方向のアシストを行う場合は、「ＲＦ＿ｒｉｇｈｔ」及び「ＲＦ＿ｌｅｆｔ」のワイヤ張力を第１の閾値（例えば、１００Ｎ）以上にする。同様に、左脚股関節の屈曲方向のアシストを行う場合は、「ＬＦ＿ｒｉｇｈｔ」及び「ＬＦ＿ｌｅｆｔ」のワイヤ張力を第１の閾値以上にする。
【００７０】
図８は、ユーザの股関節の伸展方向をアシストする場合について説明するための図である。
【００７１】
屈曲方向のアシストと同様に、右脚股関節の伸展方向のアシストでは、「ＲＲ＿ｒｉｇｈｔ」及び「ＲＲ＿ｌｅｆｔ」、左脚股関節の伸展方向のアシストでは、「ＬＲ＿ｒｉｇｈｔ」及び「ＬＲ＿ｌｅｆｔ」のワイヤ張力を第１の閾値（例えば、１００Ｎ）以上にする。ユーザの歩行中の股関節のアシストについては、上述したように、屈曲方向と伸展方向のアシストをすることで、ユーザのエネルギー代謝を下げ、アシスト機能を持たせることができる。つまり、ユーザの歩行をアシストするときは、モータ１１２により、第１のワイヤ又は第２のワイヤと、第３のワイヤ又は第４のワイヤとに異なるタイミングで第１の閾値以上の張力を加える。なお、ここに言う「異なるタイミング」とは、第１の閾値以上の張力を加える期間が互いに重ならないタイミングである。つまり、異なるタイミングで第１のワイヤ又は第２のワイヤと、第３のワイヤ又は第４のワイヤとに異なるタイミングで第１の閾値以上の張力を加えるとは、第１のワイヤ又は第２のワイヤに第１の閾値以上の張力を加える期間において、第３のワイヤ又は第４のワイヤには第１の閾値以上の張力を加えないこと、又は、第３のワイヤ又は第４のワイヤに第１の閾値以上の張力を加えている期間において、第１のワイヤ又は第２のワイヤには張力を加えないことである。
【００７２】
さらに、歩行中の股関節において、外転・内転、外旋・内旋方向のアシストを行うことで、より歩行アシストの効果を向上させることができる。
【００７３】
図９は、ユーザの股関節の外転のアシストを行う場合について説明するための図である。
【００７４】
図９の（ａ）に示すように、右脚股関節の外転のアシストを行う場合は、「ＲＦ＿ｒｉｇｈｔ」及び「ＲＲ＿ｒｉｇｈｔ」のワイヤ張力を第１の閾値以上にする。同様に、左脚股関節の外転のアシストを行う場合は、「ＬＦ＿ｌｅｆｔ」及び「ＬＲ＿ｌｅｆｔ」のワイヤ張力を第１の閾値以上にする。
【００７５】
図１０は、ユーザの股関節の内転のアシストを行う場合について説明するための図である。
【００７６】
図１０の（ａ）に示すように、右脚股関節の内転のアシストを行う場合は、「ＲＦ＿ｌｅｆｔ」及び「ＲＲ＿ｌｅｆｔ」のワイヤ張力を第１の閾値以上にする。また、左脚股関節の内転のアシストを行う場合は、「ＬＦ＿ｒｉｇｈｔ」及び「ＬＲ＿ｒｉｇｈｔ」のワイヤ張力を第１の閾値以上にする。
【００７７】
つまり、駆動制御部１１１は、第１のワイヤ及び第５のワイヤに対して、第１の閾値以上の張力を加える、第２のワイヤ及び第６のワイヤに対して、第１の閾値以上の張力を加える、第３のワイヤ及び第７のワイヤに対して、第１の閾値以上の張力を加える、第４のワイヤ及び第８のワイヤに対して、第１の閾値以上の張力を加える、のうちいずれか１つを行うことで、ユーザの脚の内転又は外転の動作をアシストする。
【００７８】
図１１は、ユーザの股関節の外旋のアシストを行う場合について説明するための図である。図１２は、ユーザの股関節の内旋のアシストを行う場合について説明するための図である。
【００７９】
右脚股関節の外旋のアシストを行う場合は「ＲＦ＿ｒｉｇｈｔ」及び「ＲＲ＿ｌｅｆｔ」のワイヤ張力を第１の閾値以上にする。また、左脚股関節の外旋のアシストを行う場合は「ＬＦ＿ｌｅｆｔ」及び「ＬＲ＿ｒｉｇｈｔ」のワイヤ張力を第１の閾値以上にする。また、右脚股関節の内旋のアシストを行う場合は、「ＲＦ＿ｌｅｆｔ」及び「ＲＲ＿ｒｉｇｈｔ」のワイヤ張力を第１の閾値以上にする。また、左脚股関節の内旋のアシストを行う場合は、「ＬＦ＿ｒｉｇｈｔ」及び「ＬＲ＿ｌｅｆｔ」のワイヤ張力を第１の閾値以上にする。
【００８０】
つまり、駆動制御部１１１は、第１のワイヤ及び第６のワイヤに対して、第１の閾値以上の張力を加える、第２のワイヤ及び第５のワイヤに対して、第１の閾値以上の張力を加える、第３のワイヤ及び第８のワイヤに対して、第１の閾値以上の張力を加える、第４のワイヤ及び第７のワイヤに対して、第１の閾値以上の張力を加える、のうちのいずれか１つを行うことで、ユーザの足の内旋又は外旋の動作をアシストする。
【００８１】
なお、ユーザの股関節の各方向への動きのアシストを行う場合、片方の脚につき、それぞれ特定の二つのワイヤを選択し、選択したワイヤの張力を第１の張力（例えば１００Ｎ）以上としたが、このとき、他のワイヤの張力は０Ｎでもよいし、第３の閾値（例えば第１の閾値の１０分の１）以下の張力であってもよい。また、選択した二つのワイヤの張力は、１００Ｎで同じ大きさとしたが、これに限ったものではない。例えば、外転・内転や外旋・内旋アシスト時に、前側ワイヤの張力を１００Ｎとしたとき、後側ワイヤの張力を２倍の２００Ｎとしてもよい。このように、前側と後側では、股関節のモーメントアームが異なるため、同じ張力で引っ張った場合では、想定しているトルクが出力されないことがある。また、個人差もあるため、個人によって、前側と後ろ側のワイヤの張力のバランスを調整してもよい。
【００８２】
以上のように、アシスト時にはユーザの歩行中の立脚期、遊脚期において作用させるべきアシスト力に応じて、屈曲方向及び伸展方向のアシスト力をメインに、外転・内転、外旋・内旋方向へのアシストを行うことで、ユーザの歩行時により効果的なアシストが可能となる。
【００８３】
次に、上半身ベルト部１１０の緩みを計測するためのキャリブレーション信号の入力について説明する。アシスト装置２００におけるキャリブレーションは、上半身ベルト部１１０の緩みを検知するためのものであり、上半身ベルト部１１０の回転から上半身ベルト部１１０の緩みを判定する。
【００８４】
図１３は、キャリブレーション信号の入力時において、緩んでいる上半身ベルト部の動きの一例について説明するための図である。上半身ベルト部１１０が緩んでいる場合、ユーザにとって上下方向には、上半身ベルト部１１０が腸骨で止まるため、ほぼ動かない。ゆえに、腰周りの回転方向に上半身ベルト部１１０が回転するようにワイヤ１３０を引っ張ることで、上半身ベルト部１１０は引っ張られた回転方向に動くため、その上半身ベルト部１１０の動きを加速度センサ１１４及びジャイロセンサ１１５で計測することができる。
【００８５】
図１３の（ａ）は、すべてのワイヤの張力が０Ｎの状態を示し、この状態から図１３の（ｂ）に示すように、キャリブレーション信号を入力して、緩みを持った上半身ベルト部１１０を反時計回り（左回転方向）に回転させる。このとき、「ＲＦ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＲＲ＿ｌｅｆｔ」、「ＬＦ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＬＲ＿ｌｅｆｔ」のワイヤの張力を第１の閾値（例えば１００Ｎ）以上とする。そして、動作計測部１１３において計測した値から、緩みがあるかどうかを検知する。この場合、第１の閾値以上とするワイヤ以外のワイヤの張力は、０Ｎでもよいし、第３の閾値（例えば第１の閾値の１０分の１）以下の張力であってもよい。
【００８６】
図１４は、キャリブレーション信号の入力時において、緩んでいる上半身ベルト部の動きの他の一例について説明するための図である。図１４は、キャリブレーション信号として、上半身ベルト部１１０が時計回り（右回転方向）に回転するように引っ張りを与えた場合を示す。このとき、「ＲＦ＿ｌｅｆｔ」、「ＲＲ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＬＦ＿ｌｅｆｔ」、「ＬＲ＿ｒｉｇｈｔ」のワイヤの張力を第１の閾値（例えば、１００Ｎ）以上とする。この場合、第１の閾値以上とするワイヤ以外のワイヤの張力は、０Ｎでもよいし、第３の閾値（例えば第１の閾値の１０分の１）以下の張力であってもよい。
【００８７】
以上のように、アシストを行う場合と異なり、キャリブレーション時には、左右の膝ベルト部１２０に接続されているワイヤから１つずつ選択し、同じタイミングで計４つのワイヤを引っ張ることで、上半身ベルト部１１０の回転を生み出し、上半身ベルト部１１０の緩みを検知する。つまり、駆動制御部１１１は、上半身ベルト部１１０の緩みを検知するときは、モータ１１２により、第１のワイヤ又は第２のワイヤと、第３のワイヤ又は第４のワイヤとに、同じタイミングで第１の閾値以上の張力を加える。より具体的には、駆動制御部１１１は、上半身ベルト部１１０の緩みを検知するときは、第１のワイヤ及び第３のワイヤに、同じタイミングで第１の閾値以上の張力を加える。または、駆動制御部１１１は、上半身ベルト部１１０の緩みを検知するときは、第２のワイヤ及び第４のワイヤに同じタイミングで第１の閾値以上の張力を加える。
【００８８】
なお、ここに言う「同じタイミング」とは、第１の閾値以上の張力を加える期間が互いに重なるタイミングである。つまり、第１のワイヤ又は第２のワイヤと、第３のワイヤ又は第４のワイヤとに、同じタイミングで第１の閾値以上の張力を加えるとは、第１のワイヤ又は第２のワイヤに第１の閾値以上の張力を加える期間と、第３のワイヤ又は第４のワイヤには第１の閾値以上の張力を加える期間とが、互いに重なっていることである。つまり、異なる複数のワイヤに対して、第１の閾値以上の張力を加える期間が重なっていれば、同じタイミングで張力を加えているといえる。
【００８９】
また、駆動制御部１１１は、モータ１１２を駆動することにより「第１の閾値」以上の張力を各ワイヤに加える。つまり、ユーザが動作することでワイヤに張力が加えられることで「第１の閾値」以上の張力がワイヤに加えられることは、駆動制御部１１１が各ワイヤに第１の閾値以上の張力を加えることに含まれない。
【００９０】
図１５及び図１６は、それぞれ、キャリブレーション信号の一例を示すグラフである。図１５は、入力パターンがパルス波である場合のキャリブレーション信号を示すグラフである。図１６は、入力パターンが三角波である場合のキャリブレーション信号を示すグラフである。図１５及び図１６に示すように、キャリブレーション信号の入力パターンとしては、パルス波を用いてもよいし、三角波を用いてもよい。
【００９１】
図１５及び図１６において、ｗは信号幅を示し、ｈは入力張力（第１の張力の大きさ）を示す。
【００９２】
まず、キャリブレーション信号の入力パターンとしてパルス波を用いる場合について説明する。入力張力ｈが小さ過ぎると、上半身ベルト部１１０が緩んでいる場合であっても、上半身ベルト部１１０の緩みを精度よく判定できるほど十分に上半身ベルト部１１０を動かすことはできない。また、入力張力ｈが大き過ぎると、ユーザの両脚の動作を十分にアシストできるほど上半身ベルト部１１０がユーザの大腿部に固定されている場合であっても、上半身ベルト部１１０を大きく動かしてしまう可能性がある。したがって、入力張力ｈの大きさは、ユーザの両脚の動作をアシストする際に発揮される所定の範囲（例えば、５０〜４００Ｎの範囲）で決定されてもよい。所定の範囲の入力張力がワイヤ１３０に加えられることで上半身ベルト部１１０が動く場合は、アシストの力がユーザの大腿部に伝わらずに逃げていることを示している。このため、この場合、制御部１００は、上半身ベルト部１１０が緩んでいる状態であると判定でき、これにより、ユーザが上半身ベルト部１１０を締め直す必要があると判定できる。
【００９３】
また、信号幅ｗに関して、パルス波は、立ち上がりと立ち下がりとが急な入力パターンである。このため、信号幅ｗが所定の閾値、例えば、０．１秒より大きければ、上半身ベルト部１１０の緩みを精度よく判定できるほど大きく上半身ベルト部１１０を動かすことができる。しかし、迅速に上半身ベルト部１１０の緩みを検知するために、信号幅ｗは大き過ぎず、小さくしてもよい。したがって、本実施の形態では、キャリブレーション信号の入力パターンがパルス波の場合、信号幅ｗは、例えば、０．１〜１．０秒の範囲内で設定すればよい。
【００９４】
入力信号が三角波の場合、入力張力ｈは、パルス波と同様に、ユーザの両脚の動作をアシストする際に発揮される所定の範囲と同程度の範囲（例えば、５０〜４００Ｎの範囲）で決定されてもよい。信号幅ｗは、小さい場合と大きい場合とで、上半身ベルト部１１０に与える影響が異なる。例えば、信号幅ｗが０．２秒程度と小さい場合は、入力張力は、ｈまで上がって、元の０に下がるまでの時間が短いため、パルス波のようなステップ入力に近くなり、上半身ベルト部１１０は、パルス波の場合と同様な動作結果となる。一方で、信号幅ｗが例えば、１．０秒より大きくなると、線形的にワイヤの張力が徐々に大きくなり、再び小さくなる過程にモータ１１２に対する制御が追いつくことができる。つまり、上半身ベルト部１１０が緩んでいた場合、信号幅ｗが１．０秒よりも大きいキャリブレーション信号が駆動制御部１１１に入力されると、ワイヤ１３０による張力の増加速度が遅いため、上半身ベルト部１１０は、ワイヤ１３０により徐々に引っ張られる。これにより、上半身ベルト部１１０は、元の位置からずれていき、次に、キャリブレーション信号の三角波の頂点である折り返し時点から入力張力ｈが減少する。このため、上半身ベルト部１１０は、瞬間的に大きな張力を与えられる場合よりも、当該張力が与えられた反動によって元の位置まで戻る可能性が低くなる。
【００９５】
すなわち、入力パターンが三角波であるキャリブレーション信号において、信号幅ｗが大きい、例えば１．０秒以上の場合、制御部１００の判定部１０２は、上半身ベルト部１１０に取り付けた動作計測部１１３において検知された加速度及び角速度から上半身ベルト部１１０の変位量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向への移動量、及び、Ｘ軸方向周り、Ｙ軸方向周り及びＺ軸方向周りへの回転量）を算出する。これにより、判定部１０２は、上半身ベルト部１１０の元の位置からのずれを算出し、算出したずれが所定の閾値（例えば、１ｃｍ）を超えていれば、上半身ベルト部１１０が緩んでいると判定してもよい。
【００９６】
なお、本実施の形態において、キャリブレーション信号の入力パターンを１種類に決めて、上半身ベルト部１１０の緩みを判定するとしたが、これに限ったものではない。例えば、上述した２種類の入力パターンのキャリブレーション信号を両方入力し、動作計測部１１３における計測結果の組み合わせから、上半身ベルト部１１０の緩みを判定してもよい。例えば、入力パターンがパルス波であるキャリブレーション信号を４回駆動制御部１１１に入力することにより、上半身ベルト部１１０の動作を確認した際に、４回のキャリブレーション信号による入力のうち２回緩みがあると判定できた場合、上半身ベルト部１１０に緩みがあるか否か判定が難しい。このような場合、制御部１００は、入力パターンが三角波であり、信号幅ｗが大きいキャリブレーション信号を入力し、動作計測部１１３により計測された値から得られた、キャリブレーション信号を入力した際の上半身ベルト部１１０の変位量の戻り値が、所定の閾値（例えば、１ｃｍ）より大きい場合、上半身ベルト部１１０に緩みがあると判定してもよい。
【００９７】
また、図１５及び図１６で示した入力パターンのキャリブレーション信号の他にも、図１７の（ａ）〜（ｄ）で示すキャリブレーション信号としてもよい。具体的には、図１７の（ａ）は、線形的に増加後、ステップ状に張力が落ちる入力パターンのキャリブレーション信号を示すグラフである。図１７の（ｂ）は、階段状に下がっていく入力パターンのキャリブレーション信号を示すグラフである。図１７の（ｃ）は、ステップ状に張力が大きくなり、その後線形的に下がっていく入力パターンのキャリブレーション信号を示すグラフである。図１７の（ｄ）は、階段状の張力が大きくなる入力パターンのキャリブレーション信号を示すグラフである。このように、図１７の（ａ）〜（ｄ）に示す入力パターンのキャリブレーション信号のいずれかを入力し、各張力の変化に応じた、上半身ベルト部１１０の動作を見て、上半身ベルト部１１０の緩みを判定してもよい。
【００９８】
例えば、図１７の（ａ）に示すキャリブレーション信号を用いた場合であれば、上半身ベルト部１１０はステップ状に張力が下がることで、勢いよく上半身ベルト部１１０が元の位置に戻り、その戻りが大きくなるため、元の上半身ベルト部１１０の位置と比較して戻りすぎてしまう。また、図１７の（ｂ）及び（ｃ）に示すキャリブレーション信号を用いた場合であれば、図１６の三角波のｗが大きい場合と同様な結果が得られる。また、図１７の（ｄ）に示すキャリブレーション信号を用いた場合であれば、徐々に上半身ベルト部１１０のずれが大きくなり、最終的な元の位置からの上半身ベルト部１１０のずれが大きくなる。このように、多くの種類の入力パターンのキャリブレーション信号を用いて、上半身ベルト部１１０の緩みを判定することで、上半身ベルト部１１０の緩み検知の精度を上げることが可能となる。
【００９９】
［１−１−２．駆動制御部］
駆動制御部１１１は、上半身ベルト部１１０に設けられ、信号入力部１０１から受信した信号に応じて、モータ１１２を駆動する手段である。具体的には、駆動制御部１１１は、信号入力部から受信した信号が示す入力張力からモータ１１２の必要回転数を算出し、算出した必要回転数でモータ１１２を回転させる。なお、駆動制御部１１１は、信号入力部１０１から受信した信号がモータ１１２の必要回転数を示す場合には、当該信号が示す必要回転数でモータ１１２を回転させてもよい。
【０１００】
［１−１−３．動作計測部］
動作計測部１１３は、上半身ベルト部１１０に設けられ、上半身ベルト部１１０の動きを計測し、計測した動きの計測結果である時系列データを判定部１０２に送信する。具体的には、動作計測部１１３は、加速度センサ１１４及びジャイロセンサ１１５を有し、モータ１１２によってワイヤ１３０を経由して引っ張られることによる上半身ベルト部１１０の動きを計測する。特に、上半身ベルト部１１０の大腿部への締め付けが緩い場合、大腿部に対して締め付けがしっかりされている（以下、「タイト」と言う）場合と比較して、上半身ベルト部１１０のワイヤ１３０により引っ張られることによる動きによる変位量は、大きくなる。また、上半身ベルト部１１０の装着位置が所定の位置からずれている場合、例えば、ワイヤ１３０により引っ張られることにより上半身ベルト部１１０には回転方向に力が作用する。なお、動作計測部１１３で取得した値において、どの値を用いて装着状態の判定を行うのかの詳細は、後述する。
【０１０１】
なお、本実施の形態では、上半身ベルト部１１０の緩みを検知するため、膝ベルト部１２０は、緩みなくユーザの膝に装着されることを前提としているが、これに限ったことではない。例えば、上半身ベルト部１１０も、膝ベルト部１２０も緩みがある状態で装着されている場合、動作計測部１１３と同じ構成の動作計測部を膝ベルト部１２０にも設けて、膝ベルト部１２０の緩みも検知してもよい。この際、同時に上半身ベルト部１１０及び膝ベルト部１２０の緩みを検知するのは難しいため、例えば、まずは膝ベルト部１２０の緩み検知を先に行う。そして、ユーザに膝ベルト部１２０をしっかりと装着させた後、再度キャリブレーション信号を入力し、上半身ベルト部１１０の緩みを検知してもよい。
【０１０２】
膝ベルト部１２０は、ユーザの上下方向における動きが発生しやすいため、上半身ベルト部１１０の緩み検知とは異なり、例えば、「ＲＦ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＲＦ＿ｌｅｆｔ」、「ＬＦ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＬＦ＿ｌｅｆｔ」のワイヤの張力を第１の閾値（１００Ｎ）以上として、緩みを検知してもよい。また、逆に後ろだけ、例えば、「ＲＲ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＲＲ＿ｌｅｆｔ」、「ＬＲ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＬＲ＿ｌｅｆｔ」のワイヤの張力を第１の閾値（１００Ｎ）以上として、緩みを検知してもよい。
【０１０３】
その後、上述したような方法で、上半身ベルト部１１０の緩み検知を行ってもよい。このように、順に、まず膝ベルト部１２０の緩みの検知を行い、その後で、上半身ベルト部１１０の緩みの検知を行うことで、より確実に、ユーザはアシスト装置２００を身体に装着することができ、より効果的なアシストを得ることができる。
【０１０４】
また、アシスト装置２００は、基本的に、ユーザの歩行などの動作のアシストに用いられるが、そのアシストを適切に行うために、装着直後または装着してしばらく動作した後に、上半身ベルト部１１０が緩んでいないか否かを判定する必要がある。そして、上半身ベルト部１１０の緩みを判定するタイミングは、アシスト装置２００を装着直後、もしくは、装着して動作した後である。すなわち、アシスト装置２００は、当該判定を、ユーザの動作が停止しているタイミングで行う必要がある。したがって、動作計測部１１３は、ユーザの動作が停止しているか否かを加速度センサ１１４及びジャイロセンサ１１５が計測した値から判定し、信号入力部１０１にキャリブレーションを開始することを示す開始信号を送信してもよい。
【０１０５】
図１８は、キャリブレーションを開始するタイミングを決定する処理の一例を説明するための図である。図１８のグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸はＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向のそれぞれの加速度を合成した加速度を示す。また、図１８では、ユーザが歩行中に、例えば、信号等によって立ち止まった場合において、動作計測部１１３が計測したＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向のそれぞれの加速度を合成した加速度の変化の例を示している。図１８に示すように、動作計測部１１３は、ある一定時間区間Ｔ（例えば、２秒以上）で、第２の閾値Ｈ（例えば、０．３ｍ／ｓ２）以下のＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向のそれぞれの加速度を合成した加速度の変化であれば、ユーザの動作は停止していると判定し、信号入力部１０１に開始信号を送信してもよい。つまり、動作計測部１１３は、上半身ベルト部１１０が有する加速度センサ１１４により測定されるＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向のそれぞれの加速度を合成した加速度が第２の閾値以下であるか否かをさらに判定することで、キャリブレーションを開始するタイミングであるか否かを判定する。そして、動作計測部１１３は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向のそれぞれの加速度を合成した加速度が第２の閾値以下である場合、キャリブレーションを開始するタイミングであることを示す開始信号を信号入力部１０１に送信する。
【０１０６】
なお、キャリブレーションの開始の判定基準として、一定時間区間Ｔを２秒とし、Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向のそれぞれの加速度を合成した加速度の第２の閾値Ｈを０．３ｍ／ｓ２としたが、これに限ったものではない。一定時間区間Ｔは、歩行動作等のユーザの動きの状態と停止状態とを判別できればよいので、ヒトの歩行周期を加速度センサ１１４で捉え、その歩行周期の２倍を一定時間区間Ｔとして決定してもよい。例えば、ユーザの歩行周期が１．５秒の場合は、一定時間区間Ｔを３秒と決定してもよい。また、Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向のそれぞれの加速度を合成した加速度の第２の閾値Ｈも、ユーザの歩行動作のＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向のそれぞれの加速度を合成した加速度の変化幅から決定してもよい。例えば、ユーザの歩行動作におけるＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向のそれぞれの加速度を合成した加速度変化の１/３を第２の閾値Ｈと決定してもよい。
【０１０７】
なお、動作計測部１１３は、上述したように、一定時間区間ＴにＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向のそれぞれの加速度を合成した加速度が第２の閾値Ｈ以下の場合に、キャリブレーションを開始すると判定するとしたが、これに限ったものではない。例えば、アシスト装置２００に、キャリブレーションを開始するための開始ボタンを設置して、ユーザが当該開始ボタンを押すことで、キャリブレーションを開始するようにしてもよい。開始ボタンは、例えば、制御部１００または、上半身ベルト部１１０に装着し、ユーザ自身が例えば、信号待ちの時等にボタンを押して、膝ベルトの緩み検知を行ってもよい。動作計測部１１３は、上記の判定を行う場合、加速度センサ１１４及びジャイロセンサ１１５と、上記判定を行う専用回路、プロセッサなどとにより実現される。上記判定を行わない場合、動作計測部１１３は、加速度センサ１１４及びジャイロセンサ１１５により実現される。
【０１０８】
［１−１−４．判定部］
判定部１０２は、動作計測部１１３から送信される計測結果から、ユーザが装着した上半身ベルト部１１０が緩んでいるか否かを判定する手段である。また、判定部１０２は、ユーザが装着した上半身ベルト部１１０の装着位置のずれを検知する手段である。具体的には、判定部１０２は、信号入力部１０１から、キャリブレーションの開始信号を受信し、上半身ベルト部１１０の緩みを判定する判定モードへと切り替わる。そして、判定部１０２は、判定モードになった時点以降において、動作計測部１１３から加速度や角速度の値を受信し、上半身ベルト部１１０が緩んでいないかを判定する。
【０１０９】
次に、判定部１０２による上半身ベルト部１１０の緩み判定方法について説明する。
【０１１０】
判定部１０２は、上半身ベルト部１１０から膝ベルト部１２０を引っ張る際に、上半身ベルト部１１０が緩んでいれば、ユーザの上下方向においては、腸骨によって上半身ベルトが止まるため、もし、上半身ベルト部１１０の装着状態が緩くてもユーザの上下方向には動きにくい。一方で、腰まわりの回転方向に力が加えられれば、上半身ベルト部１１０が緩んでいる場合、上半身ベルト部１１０は、回転してずれが発生する。
【０１１１】
図１９に示すように、ユーザの上下方向をＸ軸方向、ユーザの左右方向をＹ軸方向、ユーザの前後方向をＺ軸方向として、Ｘ軸方向は上側を正側（プラス側）、Ｙ軸方向はユーザから見て左側を正側（プラス側）、Ｚ軸方向はユーザの前側を正側（プラス側）として説明する。
【０１１２】
アシスト装置２００では、ワイヤ１３０がほぼＸ−Ｙ平面内にあり、Ｘ−Ｙ平面内において斜め方向に２本のワイヤが互いに交差するように配置されているため、膝ベルト部１２０が緩んでいる状態で引っ張ると、各ワイヤのＹ軸方向の成分が作用し、上半身ベルトのＹ軸方向の加速度が変化する。さらに、上半身ベルトがＸ軸方向周りに回転するため、Ｘ軸方向周りの角速度が最も変化する。図２０にＸ軸周りの角速度成分の例を示す。
【０１１３】
図２０は、ｗ＝０．２秒、ｈ＝１００Ｎのパルス波のキャリブレーション信号を駆動制御部１１１に入力することで８本のうち４本のワイヤ１３０に第１の閾値以上の張力を作用させた時の上半身ベルト部１１０のＸ軸方向周りの角速度変化を示すグラフである。図２０のグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸はＸ軸方向周りの角速度を示す。なお、図２０に示しているデータでは、８本のワイヤのうちの４本のワイヤとして、「ＲＦ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＲＲ＿ｌｅｆｔ」、「ＬＦ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＬＲ＿ｌｅｆｔ」のワイヤの張力を第１の閾値（１００Ｎ）としている。また、グラフ中の一点鎖線（Ｔｉｇｈｔ）が、上半身ベルト部１１０をきつく締めた場合の角速度変化を示し、実線（Ｌｏｏｓｅ）が上半身ベルト部１１０を緩めた場合の角速度変化を示す。図１９に示すように、上半身ベルト部１１０を緩めた場合の方が、上半身ベルト部１１０をきつく締めた場合よりもＸ軸方向周りの角速度変化が大きいことがわかる。したがって、判定部１０２は、パルス波で第１の張力（例えば、ｈ＝１００Ｎ）が設定されているキャリブレーション信号に対して、Ｘ軸方向周りの角速度変化が、所定の閾値（例えば、０．８ｒａｄ／ｓ２）以上であれば、上半身ベルト部１１０の装着位置がずれたので、上半身ベルト部１１０が緩んでいると判定する。
【０１１４】
なお、判定部１０２は、Ｘ軸方向周りの角速度を検知して、上半身ベルト部１１０の緩みを判定するとしたが、これに限ったものではない。例えば、Ｙ軸方向の加速度変化とＸ軸方向周りの角速度変化の両方が、それぞれの変化について設定されている所定の閾値以上であった場合に、上半身ベルト部１１０の装着位置がずれたので、上半身ベルト部１１０が緩んでいると判定してもよい。さらに、４本のワイヤを同時に引っ張らず、２本のワイヤのみ、例えば、「ＬＦ＿ｒｉｇｈｔ」及び「ＬＲ＿ｌｅｆｔ」を同時に引っ張る、もしくは、１本のワイヤ、例えば、「ＬＦ＿ｒｉｇｈｔ」のみを引っ張った際のＺ軸方向周りの角速度変化から、判定部１０２は、上半身ベルト部１１０の装着位置がずれたので、上半身ベルト部１１０の緩みを検知してもよい。横に並んだ２本のみを引っ張る場合や、１本のみを引っ張る場合は、左右前後の各足における４本のワイヤを同時引っ張る場合と比較して、上半身ベルト部１１０のＸ−Ｙ平面のバランスが崩れるため、Ｚ軸方向周りに回転が起こりやすくなる。また、Ｙ軸方向の加速度変化、Ｘ軸方向周りの角速度変化、及び、Ｚ軸方向周りの角速度変化のいずれかの値が、それぞれの変化に設定されている所定の閾値以上になれば、判定部１０２は、上半身ベルト部１１０の装着位置がずれたので、上半身ベルト部１１０が緩んでいると判定してもよい。これによって、判定部１０２は、緩み検知に対するロバスト性を持つことができ、より精度よく、上半身ベルト部１１０の緩みを判定することができる。
【０１１５】
なお、ワイヤの張力に１００Ｎの張力が加えられた場合に、判定部１０２は、Ｙ軸方向の加速度変化、Ｘ軸方向周りの角速度変化、Ｚ軸方向周りの角速度変化のいずれかの値が、それぞれの変化に設定されている所定の閾値以上になれば、上半身ベルト部１１０の装着位置がずれたので、上半身ベルト部１１０に緩みがあると判定してもよい。緩み判断はこの例に限られない。例えば、ワイヤに５０−４００Ｎの範囲の入力信号たる張力が加えられた場合、Ｙ軸方向の加速度変化が１．０ｍ・ｓ２以上、または、Ｘ軸方向周りの角速度変化が０．６ｒａｄ／ｓ２以上、または、Ｚ軸周りの角速度変化が０．３ｒａｄ／ｓ２以上であれば、上半身ベルト部１１０の装着位置がずれたので、上半身ベルト部１１０が緩んでいると判定してもよい。
【０１１６】
また、キャリブレーション信号の第１の張力の値とＹ軸方向の加速度変化に対する所定の閾値、または、キャリブレーション信号の第１の張力の値とＸ軸方向周りの角速度変化に対する所定の閾値、または、キャリブレーション信号の第１の張力の値とＺ軸方向周りの角速度変化に対する所定の閾値の少なくとも１つをユーザに応じて設定し、上半身ベルト部１１０の装着位置がずれた、すわなち、上半身ベルト部１１０の緩みを判定してもよい。第１の張力の値をユーザ毎に異ならせてもよい。この場合、アシスト装置２００は、ユーザからの好みを受け付ける受付部を有していてもよく、受付部は、例えば、ボタン、スイッチ、入力キー、タッチパネルなどの入力ＩＦ、プロセッサ及びメモリなどにより実現される。
【０１１７】
例えば、上半身ベルト部１１０の締め付け具合、及び／または、感触というのは個人によって異なる。したがって、アシスト装置２００を初めて使用する際、及び／または、使用開始後に定期的に、ユーザが自身で一度上半身ベルト部１１０をきつく締め、その際の上半身ベルト部１１０における加速度変化、角速度変化の値を記憶して、記憶した値に応じて、上述した上半身ベルト部１１０の緩みの判定のための所定の閾値を設定してもよい。つまり、きつく締めることが好ましいとするユーザに対しては、所定の閾値として、初期に設定されている値（標準値）よりも例えば５〜２０％程度小さい値を設定してもよい。また、緩く締めることが好ましいとするユーザに対しては、所定の閾値として、標準値よりも例えば５〜２０％程度大きい値を設定してもよい。つまり、アシスト装置は、ユーザによる設定を受け付ける受付部と、受付部により受け付けられた設定を記憶する記憶部と、をさらに備えていてもよい。そして、制御部は、記憶部に記憶されている設定に応じて、第１の閾値を調整し、調整後の第１の閾値を用いて判定された結果を、情報として出力してもよい。
【０１１８】
このように、ユーザの好みによる違い、または、同じユーザであっても、装着した日の服装等による締め付け具合の違いなどがあった場合でも、上半身ベルト部１１０の緩みを判定するための所定の閾値を、上記の違いに応じて異なる値に変更することで、上半身ベルト部１１０の緩みを適切に判定することができる。
【０１１９】
上述したように、本実施の形態では、基本的には、左右前後の各ワイヤ１本ずつを組み合わせた、４本の特定のワイヤに対して第１の張力を加えることによって上半身ベルト部１１０の緩みを検知する。このとき、ワイヤの張力によって引き起こされる腰の回転方向の角速度を中心に、その変化を捉えることで、顕著に上半身ベルト部１１０の緩みを判定できる。さらに、このユーザの上下方向を軸とした回転方向の速度成分や、ユーザの前後方向を軸とした回転方向の角速度成分を顕著に捉えるために、ワイヤ１３０の接続位置、固定方法について、以下で説明する。
【０１２０】
まず、Ｘ軸方向周りの回転成分を算出するための動作計測部１１３とワイヤ１３０の接続位置とについて説明する。
【０１２１】
図２１は、動作計測部１１３とワイヤ１３０との接続位置の一例について示す図である。
【０１２２】
左右前後の各ワイヤ１本ずつで計４本のワイヤを引っ張る場合は、各ワイヤからＹ軸方向の成分を生成する必要があるため、クロスに配置しているワイヤが鉛直方向から傾いている必要がある。図２１は、反時計回りに上半身ベルト部１１０を回転させる場合の例を示しているが、このとき、例えば、「ＲＦ＿ｒｉｇｈｔ」は、Ｘ軸方向に対して所定の角度θ（例えば１０度以上４５度未満の角度）を持っていればよい。所定の角度θが小さすぎると、上述したように、キャリブレーション時に上半身ベルト部１１０が回転しにくくなり、また、一方で大きすぎると、アシスト時の制御、特に屈曲及び伸展方向のアシストが難しくなってしまう。したがって、クロスに配置されたワイヤの取り付け角度は上限と下限とを上記のように定めた所定の角度θを満たすようにワイヤを配置してもよい。
【０１２３】
なお、ワイヤの取り付け角度を、所定の角度θ（１０度以上４５度未満の角度）としたが、これに限ったものではない。アシスト装置２００を異なるユーザが身につけた場合、ユーザの腰周りと膝周りの円周によって、ワイヤの取り付け角度が変化する。したがって、例えば、ワイヤの取り付け位置を毎回調節できるようにし、ワイヤの取り付け位置が変更可能となっており、ユーザの応じて同じ角度にできるようにアシスト装置２００を構成してもよい。また、角度調節後、例えば、屈曲及び伸展方向のアシストを行い、ユーザがアシストされているかを確認し、また、上半身ベルト部１１０が緩んでいる状態でキャリブレーション信号を入力した際に、上半身ベルト部１１０が回転するかを確認することで、ワイヤの付着位置を決めてもよい。
【０１２４】
さらに、本実施の形態では、キャリブレーション時に上半身ベルト部１１０のＸ軸方向周りの回転成分を、より顕著に算出するため、本開示の方法が、ウェア一体型のアシストスーツで使用される場合に、図２２及び図２３に示すように、膝ベルト部１２０から伸びたワイヤ１３０をインナーウェア１６０に設けられた円環状の支持部１６１を経由させ、上半身ベルト部１１０上の支持部１６１よりも右回転方向側の固定点１６２に取り付けてもよい。
【０１２５】
例えば、反時計回りに上半身ベルト部１１０を回転させたい場合、ワイヤ「ＲＦ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＬＦ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＲＲ＿ｌｅｆｔ」、「ＬＲ＿ｌｅｆｔ」の上半身ベルト部１１０への接続の仕方を、図２２に示すように、膝ベルト部１２０から所定の角度を持って引っ張った状態で、インナーウェア１６０上で経由させ、その後、ユーザにとって、右側に伸ばして、上半身ベルト部１１０に固定してもよい。これにより、キャリブレーション時に特定のワイヤを引っ張ることで、Ｘ軸方向周りの回転方向に、より力が加わり、上半身ベルト部１１０が緩んでいた場合、Ｘ軸方向周りの回転ずれが大きくなる。
【０１２６】
図２３は、時計周りに上半身ベルト部を回転させたい場合を説明する図である。時計周りに回転させる場合は、「ＲＦ＿ｌｅｆｔ」、「ＬＦ＿ｌｅｆｔ」、「ＲＲ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＬＲ＿ｒｉｇｈｔ」のワイヤを引っ張るが、これらのワイヤの上半身ベルト部１１０における付着方法としては、膝ベルト部１２０から所定の角度を持って引っ張った状態で、インナーウェア１６０上で経由させ、その後、ユーザにとって、左側に伸ばして、上半身ベルト部１１０に固定してもよい。なお、支持部１６１、１６３は、上半身ベルト部１１０の固定点１６２、１６４と同じ高さ（つまりＸ軸方向における位置が同じ）が上半身ベルト部１１０の長さ方向に対して最も力が作用しやすい構成にできるため、支持部１６１、１６３と固定点１６２、１６４とのＸ軸方向における位置を同じ位置に設置してもよい。
【０１２７】
なお、支持部１６１、１６３の構造として、例えば、上述したような円環状のリングや滑車、レールがある。つまり、支持部１６１、１６３は、ワイヤをスライド自在に支持する。リングもしくは滑車等を、例えば、インナーウェア等に取り付けることで、この経由点において、上半身ベルト部１１０と膝ベルト部１２０との間の斜め方向の力、そして上半身ベルト部１１０の長さ方向の力が生まれることになる。なお、経由点はリングや滑車として説明したが、これに限ったものではない。例えば、例えば、インナーウェアに紐もしくは糸を通し、その紐、もしくは糸の下にワイヤを通してもよい。金属のリング等に比べ、紐、もしくは糸等であれば、経由点がユーザに触れて場合であっても、やわらかいために、怪我等をしなくてすむ。
【０１２８】
なお、ワイヤの上半身ベルト部１１０への接続位置について、４本すべてのワイヤに対して、一点を経由してからユーザの左右どちらかに伸ばすとしたが、これに限ったものではない。例えば、１本のワイヤのみ上述したような固定方法としてもよい。１本でもこのように固定していれば、キャリブレーション時にＸ軸周りの回転成分が大きくなるからである。
【０１２９】
以上のように、第ワイヤの上半身ベルト部１１０への接続方法として、一点をインナーウェア１６０を経由させて、ユーザの左右に伸びるように、ワイヤを接続させる。つまり、第１のワイヤの一端は、上半身ベルト部１１０に配置されるモータ１１２に固定され、第１のワイヤの他端は、膝ベルト部１２０に固定される。また、上半身ベルト部１１０は、第１のワイヤの一端及び第１のワイヤの他端の間の位置において、第１のワイヤをスライド自在に支持する支持部１６１、１６３を有する。第１のワイヤは、第１のワイヤの一端及び支持部１６１、１６３に支持されている部位の間において、上半身ベルト部１１０の長さ方向に沿って位置している。上半身ベルト部１１０の緩みを検知するときは、モータ１１２の張力により、上半身ベルト部１１０の長さ方向に力が加わる。
【０１３０】
より効果的に上半身ベルト部１１０に対してＸ軸方向周りの回転方向への力を作用させることができるため、上半身ベルト部１１０の緩みを効果的に検知することができる。
【０１３１】
次に、Ｚ軸周りの回転成分を算出するための動作計測部１１３とワイヤ１３０の付着位置について説明する。Ｚ軸周りの回転成分を生み出す方法として、各足の４本のワイヤを引っ張るのではなく、図２４に示すように、２本のワイヤ、例えば、「ＬＦ＿ｌｅｆｔ」と「ＬＲ＿ｌｅｆｔ」を引っ張ることで、上半身ベルト部１１０の左半分がＺ軸周りの回転方向に回転しやすくなる。また、同様に、図２５に示すように、１本のワイヤ、例えば、「ＬＦ＿ｌｅｆｔ」を引っ張ることで、Ｚ軸周りの回転成分を生み出すことができる。このとき、より大きな回転を起こすために、上半身ベルト部１１０において、より外側に付着位置のあるワイヤ、「ＲＦ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＲＲ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＬＦ＿ｌｅｆｔ」、「ＬＲ＿ｌｅｆｔ」を引っ張ることが有効である。さらに、これらの場合において、動作計測部１１３は、よりＺ軸方向周りの回転方向を算出するために、上半身ベルト部１１０の両端にあるのがよい。
【０１３２】
なお、上述したＺ軸方向周りの回転成分を生み出すために、２本のワイヤを引っ張る際は、アシスト時の左右の外転の場合と同じワイヤを引っ張ることになる。したがって、この組み合わせをキャリブレーションとして用いる場合は、例えば、４本のワイヤを引っ張ることで、上半身ベルト部１１０のＸ軸方向周りの回転方向のずれを検知し、判定が難しい場合、例えば、所定の閾値とほぼ同じである場合に、さらなる緩み検知の信号として、この２本のワイヤを選択し、Ｚ軸方向周りの回転成分から緩み検知を行ってもよい。
【０１３３】
また、毎回キャリブレーション時には、Ｘ軸方向周りの回転ずれの検知と、Ｚ軸周りの回転ずれの検知との両方を行い、どちらかがずれていると判定できる場合は、ユーザに上半身ベルト部１１０を締めなおすよう、指示を与えてもよい。
【０１３４】
なお、本実施の形態では、キャリブレーション信号を用いて、上半身ベルト部１１０の緩みを検知するタイミングとして、ユーザがアシスト装置２００を装着した際と、ユーザがアシスト装置２００を装着後、しばらく時間がたち、所定の距離を移動した場合等に行うとしたが、これに限ったものではない。例えば、ユーザが歩行中に右や左に曲がるタイミングで、キャリブレーションを行い、上半身ベルト部１１０の緩みがあるかを判定してもよい。このとき、ユーザが左右どちらにどの程度曲がったかは、上半身ベルト部１１０に設けた動作計測部１１３で計測できる。
【０１３５】
図２６は、通常の状態において、上半身ベルト部の緩みを判定する場合の上半身ベルト部の移動量（ずれ量）について説明するための図である。図２７は、ユーザが歩行中に右に曲がった場合において、上半身ベルト部の緩みを判定する場合の上半身ベルト部の移動量（ずれ量）について説明するための図である。
【０１３６】
図２６の（ａ）は、ユーザが立っている状態を示した図である。図２６の（ｂ）及び（ｃ）は、ユーザが立っている状態において上半身ベルト部１１０の緩みの判定のために上半身ベルト部１１０を時計回りに回転させるキャリブレーション信号を４本のワイヤに入力した場合の移動量を説明するための図である。例えば、「ＲＦ＿ｌｅｆｔ」、「ＬＦ＿ｌｅｆｔ」、「ＲＲ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＬＲ＿ｒｉｇｈｔ」の各々に第１の張力を作用させる。図２６の（ａ）のように立っている状態からキャリブレーション信号を入力すると、移動量ｘ１だけ反時計回りに回転したことがＸ軸方向周りの角速度を検出するジャイロセンサ１１５により計測される。
【０１３７】
図２７の（ａ）は、歩行中に右に曲がる場合を示した図である。ユーザが歩行中に右に曲がる場合、ユーザの腰は、下半身に対して反時計回りに回転する。したがって、上半身ベルト部１１０が緩んでいた場合、ユーザが曲がることによって、図２７の（ｂ）に示すように、上半身ベルト部１１０は、ユーザの腰の回転と同様に回転し、その後戻らなくなる可能性がある。よって、ユーザが右に曲がった後、図２７の（ｃ）に示すように、時計回りにワイヤ、例えば、「ＲＦ＿ｌｅｆｔ」、「ＬＦ＿ｌｅｆｔ」、「ＲＲ＿ｒｉｇｈｔ」、「ＬＲ＿ｒｉｇｈｔ」を引っ張ることで、移動量ｘ１よりも大きい移動量ｘ２で上半身ベルト部１１０を移動させることができ、Ｘ軸方向周りの角速度を検出するジャイロセンサ１１５は上半身ベルト部１１０の緩み度合いをより効果的に検知することができる。また、上半身ベルト部１１０に取り付けられた、動作計測部１１３が有する加速度センサ１１４及びジャイロセンサ１１５から、ユーザが左右に何度曲がったかを検知して、その角度に応じて、ワイヤの張力を変更して、上半身ベルト部１１０を元の位置に戻してもよい。
【０１３８】
なお、歩行中の左右に曲がる場合に、上半身ベルト部１１０のキャリブレーションを行うとしたが、これに限ったものではない。例えば、ユーザが階段を昇降する場合にも、キャリブレーションを行ってもよい。階段は通常の歩行に比べ、足の昇降幅が大きいため、腰のひねりも大きい。そのため、通常の歩行に比べて、上半身ベルト部１１０がずれやすいという傾向がある。したがって、階段を１歩昇降するたびに、キャリブレーションを行ってもよい。また、毎回キャリブレーションを行うと、ユーザに負担を与え、エネルギーロスがあるため、階段を登りきる、又は、降りきった後に、キャリブレーションを行ってもよい。
【０１３９】
以上のように、上半身ベルト部１１０が大きくずれる可能性がある動きをするたびに、予想できるずれた方向と逆方向に上半身ベルトを回転させてずれを検知することで、より効果的に上半身ベルト部の緩みを検知できる。
【０１４０】
［１−１−５．提示部］
提示部１４０は、判定部１０２で、ユーザの上半身ベルト部１１０の緩みを判定した結果を、ユーザに提示する手段である。具体的には、上半身ベルト部１１０に振動アクチュエータを設け、判定部１０２で、上半身ベルト部１１０の緩んでいると判定した場合、振動アクチュエータを一定のリズムで振動させることで、ユーザに上半身ベルト部１１０が緩んでいること、及び／又は、装着位置がずれていることを提示してもよい。つまり、提示部１４０は、振動アクチュエータにより実現されてもよい。なお、上半身ベルト部１１０の緩みであるか装着位置のずれであるかで、振動のパターンを変更してもよい。
【０１４１】
上半身ベルト部１１０が緩んでいる場合、大きく振動させないとユーザが気づかないことがあるため、例えば、制御部１００は、上半身ベルト部１１０の緩みがあると判定した場合、ワイヤ１３０の張力を２００Ｎにし、かつ、振動アクチュエータを２Ｈｚで振動させるなどしてよい。一方で、上半身ベルト部１１０の装着位置のずれであると判定した場合、緩みがない場合もあるため、緩みがあると判定した時よりは、ワイヤ１３０の張力を小さく、例えば１００Ｎにし、かつ、振動アクチュエータを５Ｈｚで振動させるなどしてもよい。なお、振動パターンはこれに限ったものではなく、ユーザ自身が好みの振動パターンを設定してもよい。
【０１４２】
なお、提示部１４０は、上半身ベルト部１１０に設けられた振動アクチュエータによって、ユーザに情報を提示するとしたが、これに限ったものではない。振動アクチュエータは、膝ベルト部１２０上に設けられてもよい。例えば、上半身ベルト部１１０が振動させてもユーザが気づかないほど緩んでいる場合は、ユーザ自身が、上半身ベルト部１１０に設けた振動アクチュエータを振動させても振動に気がつかない可能性がある。このため、比較的緩みが少ない膝ベルト部１２０に振動アクチュエータを設け、当該振動アクチュエータを振動させることで、ユーザに上半身ベルト部１１０の緩みを効果的に提示してもよい。
【０１４３】
なお、提示部１４０は、膝ベルト部１２０、又は、上半身ベルト部１１０に設けられた振動アクチュエータを、緩みに応じて振動させることで、ユーザに緩みがあることを提示するとしたが、これに限ったものではない。例えば、図３の（ｂ）に示すように、アシスト装置２００は、ユーザが所有しているスマートフォン等の携帯端末３００と無線通信することにより、携帯端末３００に情報を提示してもよい。つまり、提示部１４０は、外部の機器である携帯端末３００により実現してもよい。
【０１４４】
また、制御部１００は、上半身ベルト部１１０の装着位置がずれていると判定した場合、図２８に示すように、アシスト装置２００の画像を用いて、ユーザに対する直感的な指示を示す情報を携帯端末３００に提示させてもよい。図２１は、ユーザへの情報提示の一例を示す図である。図２８の（ａ）は、上半身ベルト部１１０が右回転方向側にずれていたと判定しため、左回転方向側に回すことを促す指示を示す情報の一例であり、図２８の（ｂ）は、上半身ベルト部１１０が左回転方向側にずれていたと判定しため、右回転方向側に回すことを促す指示を示す情報の一例である。このように、アシスト装置２００の画像を用いて、装着位置を正しい位置に修正させることを促す指示をユーザに提示することで、ユーザは、どちらの方向に上半身ベルト部１１０を回して装着位置を調整すればよいか直感的に理解することができる。
【０１４５】
［１−２．動作］
次に、アシスト装置２００の動作について説明する。
【０１４６】
図２９は、実施の形態におけるアシスト装置２００における処理の流れを示すフローチャートである。
【０１４７】
動作計測部１１３は、加速度センサ１１４の検出値から、ユーザの動作が停止していることを検知する（Ｓ００１）。動作計測部１１３は、具体的には、加速度センサ１１４により測定される加速度変化が第２の閾値Ｈ以下である期間が一定時間区間Ｔ継続しているか否かを判定し、当該加速度変化が第２の閾値Ｈ以下である期間が一定時間区間Ｔ継続している場合、ユーザの動作が停止していると検知し、そうでない場合、ユーザの動作が停止していないと検知する。
【０１４８】
動作計測部１１３は、ユーザの動作が停止していることを検知すると、開始信号を制御部１００に出力することにより、アシスト装置２００においてキャリブレーションモードが開始される。
【０１４９】
動作計測部１１３によりユーザの動作が停止していることが検知される（ステップＳ００１でＹｅｓ）とキャリブレーションモードが開始され、制御部１００は、信号入力部１０１において、上半身ベルト部１１０の緩みの検知用のキャリブレーション信号を決定し、当該信号を駆動制御部１１１に送信する（Ｓ００２）。これにより、キャリブレーション信号を受信した駆動制御部１１１は、キャリブレーション信号に応じてモータ１１２を駆動することでワイヤ１３０を引っ張り、上半身ベルト部１１０に引っ張り力（第１の張力）を加える。
【０１５０】
次に、動作計測部１１３は、ワイヤ１３０により第１の張力が加えられているときの、上半身ベルト部１１０の動作を計測する（Ｓ００３）。なお、動作計測部１１３は、第１の張力が加えられる前から所定期間における上半身ベルト部１１０の動作を計測していてもよいし、アシスト装置２００が起動している場合に常時上半身ベルト部１１０の動作を計測していてもよい。
【０１５１】
判定部１０２は、所定の条件を満たすかで、上半身ベルト部１１０が緩んでいるか否かを判定する（Ｓ００４）。所定の条件は「Ｙ軸方向の加速度の大きさの変化が所定の閾値以上」と「Ｘ軸方向周りの角速度の大きさの変化が所定の閾値以上」と「Ｚ軸方向周りの角速度の大きさの変化が所定の閾値以上」と「Ｙ軸方向の加速度の大きさの変化が所定の閾値以上かつＸ軸方向周りの角速度の大きさの変化が所定の閾値以上」の少なくとも１つを含む。
【０１５２】
判定部１０２が、上半身ベルト部１１０の装着位置がずれないと判定すれば、上半身ベルト部１１０が緩んでいないと判定し（Ｓ００４でＮｏ）、ステップＳ００１へ戻る。
【０１５３】
反対に、判定部１０２が、上半身ベルト部１１０の装着位置がずれると判定した場合（Ｓ００４でＹｅｓ）、制御部１００は、上半身ベルト部１１０が緩んでいることを示す情報を、提示部１４０よりユーザに提示する（Ｓ００５）。
【０１５４】
［１−３．効果など］
本実施の形態に係るアシスト装置２００によれば、ユーザの股関節をアシストするアシスト装置であって、アシストをするためのワイヤがクロスに配置されている。そして、ワイヤがクロスに配置されていることから、股関節の伸展、屈曲、外転、内転、外旋又は内旋に対するアシストができると同時に、アシスト装置２００が備える上半身ベルト部１１０の緩みを効果的に検知することができる。
【０１５５】
つまり、ユーザがアシスト装置２００を身につける際に、上半身ベルト部１１０が緩んでいるか否かを、上半身ベルト部１１０に設けた加速度センサ１１４又はジャイロセンサ１１５の変化幅から判定する。そして、上半身ベルト部１１０に緩みがあると判定した場合、ユーザに判定結果を示す情報を提示することで、上半身ベルト部１１０を適切に締めなおすことを促すことができる。これにより、ユーザがアシスト装置２００を身につけた場合に、上半身ベルト部１１０の緩みやずれを低減することができ、ユーザは、より効果的なアシスト力をアシスト装置２００から受けることができる。
【０１５６】
［１−４．変形例］
［１−４−１．変形例１］
本実施の形態の変形例として、実施の形態の構成のアシスト装置２００に、さらに、記憶部１５０を備えるアシスト装置２００Ａを採用してもよい。図３０は、変形例１に係るアシスト装置の構成を示すブロック図である。
【０１５７】
記憶部１５０は、ユーザがアシスト装置２００を使用するたびに、ユーザ情報と、信号入力部１０１からのキャリブレーション信号と、当該入力信号によって動作計測部１１３で計測された加速度及び角速度の値と、判定部１０２の判定結果とを、合わせて記憶する。そして、ユーザの２回目以降のアシスト装置２００Ａの使用の際には、判定部１０２は、記憶部１５０に蓄積された、キャリブレーション信号と、加速度及び角速度の値と、過去の装着状態における判定結果とを照合し、各データのマッチングができた際は、過去と同じ判定を用いてもよい。
【０１５８】
また、前述したように、記憶部１５０を用いることで、同じユーザであれば、動作計測部１１３の値を蓄積し、過去のデータと比較することで、ユーザは新たな情報として、例えば、過去のベルトの緩みに比べて、さらに緩んでいるか、又は、前回よりも緩んではいないが、緩みが発生してベルトがずれている等の情報をユーザに知らせることができ、ユーザは具体的な上半身ベルト部１１０の締め具合を感覚的につかむことができるようになる。
【０１５９】
このように、記憶部１５０により、ユーザによる違い、または、同じユーザであっても環境、及び／または、その日の服装等によって、上半身ベルト部１１０の緩みが異なる場合のパターンを記憶し、より正確に膝ベルト部の緩みを判定することが可能になる。また、ユーザによっては、毎回装着位置を同じように間違ってしまうユーザもいる。このとき、記憶部１５０において、ユーザによる装着位置のずれのパターンを学習させることで、毎回装着時にユーザに注意喚起を行い、装着当初から本装置によって、適切なアシストが可能となる。
【０１６０】
［１−４−２．変形例２］
また、本実施の形態では、ユーザの上半身ベルト部１１０の緩みは、基本的にユーザが立位の状態で判定するとしたが、これに限ったものではなく、座位の状態で判定してもよい。例えば、アシスト装置２００を装着するユーザが高齢者の場合には、椅子に座ってからアシスト装置２００を装着する場合が多い。そのため、装着直後に上半身ベルト部１１０の緩みの判定を行う場合、椅子に座った状態で上半身ベルト部１１０の緩みを判定する必要がある。
【０１６１】
図３１に座位状態で、上半身ベルト部の装着状態を判定する様子を示す。クロスに配置されたワイヤ１３０は、立位状態を基準にして設定されるため、立位状態においては、上半身ベルト部１１０を回転させるために各ワイヤを引っ張ると、それぞれのワイヤによる回転成分が生まれる。例えば、「ＲＦ＿ｒｉｇｈｔ」及び「ＬＦ＿ｒｉｇｈｔ」による張力では、反時計回りに回転する方向に力が作用し、「ＲＦ＿ｌｅｆｔ」及び「ＬＦ＿ｌｅｆｔ」よる張力では、時計回りに回転する方向に力が作用する。これにより、上半身ベルト部１１０の緩みを検知することができる。
【０１６２】
しかし一方で、図３１に示すように、座位状態では、ワイヤによって、引っ張る方向が立位状態の場合と変化してしまい、回転成分の力が弱くなってしまう。例えば、多くのユーザは座位状態になると、開脚する。このとき、例えば、「ＲＦ＿ｒｉｇｈｔ」及び「ＬＦ＿ｌｅｆｔ」のワイヤは、ユーザにとって前後方向に張力を発揮するようになる。これは、上半身ベルト部１１０の回転を生み出す成分が小さくなることを意味する。一方で、「ＲＦ＿ｌｅｆｔ」及び「ＬＦ＿ｒｉｇｈｔ」のワイヤは、立位状態と比較して、上半身ベルト部１１０の左右方向に関する角度がより大きくなるため、上半身ベルト部１１０を回転させる成分が大きくなる。したがって、例えば、座位状態においてキャリブレーションを行う場合、「ＲＦ＿ｌｅｆｔ」及び「ＬＦ＿ｒｉｇｈｔ」のいずれかのみを、所定の張力、例えば、１００Ｎで引っ張ることで、上半身ベルト部１１０の緩みを検知してもよい。
【０１６３】
また、座位状態では、上半身ベルト部１１０の後ろ側は、椅子等と接触しているため、ワイヤを引っ張った場合、摩擦等が生じるため、張力が伝わりにくい。したがって、上述したように、座位状態では、前側の「ＲＦ＿ｌｅｆｔ」及び「ＬＦ＿ｒｉｇｈｔ」のワイヤのみを使って、キャリブレーションを行ってもよい。座位状態での座標は、ユーザの前後方向をＸ軸方向、ユーザの左右方向をＹ軸方向、ユーザの上下方向をＺ軸方向とする。座位状態では、ユーザの脚は片方（下側）が椅子に接触し、腰も片方（後ろ側）が椅子に接触しているため、ユーザの後側の領域では、ワイヤを引っ張ると、上半身ベルト部１１０が緩んでいる場合でも締まっている場合でも、摩擦力によりほぼ動かない。一方で、ユーザの前側の領域では特に、「ＲＦ＿ｌｅｆｔ」及び「ＬＦ＿ｒｉｇｈｔ」を引っ張ることで、上半身ベルト部１１０が緩んでいる場合はＺ軸周りの回転方向に動くが、上半身ベルト部１１０は、椅子と接触しているため、摩擦により動きが鈍くなる。また、勢いによって動かされた反動で元の位置に戻る可能性低い。
【０１６４】
したがって、座位状態において、判定部１０２は、動作計測部１１３から得た、Ｚ軸方向周りの変位を算出し、その値が、所定の閾値、例えば、０．０５〜０．５ｒａｄ以上であれば、緩みがあると判定してもよい。また、座位状態か立位状態であるかは、動作計測部１１３に備えた加速度センサの値で判定し、重力成分が加速度センサのＸ軸方向に、例えば、７０％以上含まれていれば立位、Ｚ軸方向に、例えば、７０％以上含まれていれば、座位であると判定する。
【０１６５】
［１−４−３．変形例３］
また、本実施の形態では、制御部１００は、上半身ベルト部１１０の緩みがあるか否かを判定して、例えば、上半身ベルト部１１０を振動させるなどしてユーザに上半身ベルト部１１０に緩み、及び／または、ずれが存在するという事実を提示するが、提示する内容は、これに限ったことではない。制御部１００は、例えば、上半身ベルト部１１０が緩みに応じて緩みを解消するように自動的に締まるようにしてもよいし、上半身ベルト部１１０の装着位置のずれを正しい位置に調整するために回転させるようにしてもよい。また、このとき、制御部１００は、動作計測部１１３で計測した緩み量に応じて、上半身ベルト部１１０の締め具合を調節してもよい。これにより、アシスト装置２００は、ユーザが締めすぎによる痛みを感じず、しかし、上半身ベルト部１１０がずれない程度に、上半身ベルト部１１０を締めることが可能となる。
【０１６６】
［１−４−４．変形例４］
また、上記のキャリブレーションを開始するための判定は、動作計測部１１３が行うとしたが、動作計測部１１３が行わなくてもよい。例えば、制御部１００の判定部１０２が当該判定を行ってもよい。この場合、判定部１０２は、動作計測部１１３から受信した各上半身ベルト部１１０における加速度及び角速度をリアルタイムに受信して、受信した加速度及び角速度から上記のキャリブレーションを開始するための判定を行ってもよい。つまり、判定部１０２は、上半身ベルト部１１０が有する加速度センサ１１４により測定される加速度が第２の閾値以下であるか否かをさらに判定してもよい。判定部１０２は、加速度センサ１１４により測定される加速度が第２の閾値以下であり、かつ、ジャイロセンサ１１５により測定される角速度が第１の閾値以上の場合に、上半身ベルト部１１０が緩んでいる状態又は上半身ベルト部１１０がずれている状態を示す情報を出力してもよい。
【０１６７】
このため、ユーザが動作を停止している状態の場合に、上半身ベルト部１１０が緩んでいる状態又は上半身ベルト部１１０がずれている状態を出力することができ、より効果的にユーザに当該状態を提示できる。つまり、ユーザが動作を停止している場合に、提示部１４０としての振動アクチュエータを振動させることで、ユーザが動作している場合よりも効果的に、ユーザに、上半身ベルト部１１０が緩んでいる状態又は上半身ベルト部１１０がずれている状態を伝えることができる。
【０１６８】
なお、判定部１０２は、加速度センサ１１４により測定される加速度が第２の閾値以下である場合に、加速度センサ１１４により測定される加速度が第２の閾値以下であることを示す情報を駆動制御部１１１に出力してもよい。
【０１６９】
［１−４−５．変形例５］
上記実施の形態では、上半身ベルト部１１０と膝ベルト部１２０とは別体で構成されているが、これに限ったものではなく、上半身ベルト部１１０及び膝ベルト部１２０の間が接続されて一体化されているパンツ（ショーツ）状のものであってもよい。
【０１７０】
［１−５．他の実施の形態］
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態のアシスト方法などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
【０１７１】
すなわち、このプログラムは、コンピュータに、ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、前記ユーザの右膝に装着される第１のベルトと、前記ユーザの左膝に装着される第２のベルトと、前記上半身ベルト及び前記第１のベルトを接続する第１のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第１のベルトを接続し、かつ前記第１のワイヤと交差するように配置される第２のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第２のベルトを接続する第３のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第２のベルトを接続し、かつ前記第３のワイヤと交差するように配置される第４のワイヤと、前記第１のワイヤ、前記第２のワイヤ、前記第３のワイヤ、および前記第４のワイヤと接続されるモータと、を備えるアシスト装置において、（ａ）前記ユーザの歩行をアシストするときは、前記モータにより、前記第１のワイヤ又は前記第２のワイヤと、前記第３のワイヤ又は前記第４のワイヤとに、異なるタイミングで第１の閾値以上の張力を加え、（ｂ）前記上半身ベルトの緩み又は前記上半身ベルトのずれを検知するときは、前記モータにより、前記第１のワイヤ又は前記第２のワイヤと、前記第３のワイヤ又は前記第４のワイヤとに、同じタイミングで第１の閾値以上の張力を加える、アシスト方法を実行させる。
【０１７２】
本開示において、ユニット、デバイスの全部又は一部、又は図２及び図２３に示されるブロック図の機能ブロックの全部又は一部は、半導体装置、半導体集積回路（ＩＣ）、又はＬＳＩ（large scale integration）を含む一つ又は一つ以上の電子回路によって実行されてもよい。ＬＳＩ又はＩＣは、一つのチップに集積されてもよいし、複数のチップを組み合わせて構成されてもよい。例えば、記憶素子以外の機能ブロックは、一つのチップに集積されてもよい。ここでは、ＬＳＩまたはＩＣと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ(very large scale integration)、若しくはＵＬＳＩ(ultra large scale integration) と呼ばれるかもしれない。 ＬＳＩの製造後にプログラムされる、Field Programmable Gate Array (FPGA)、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成又はＬＳＩ内部の回路区画のセットアップができるreconfigurable logic deviceも同じ目的で使うことができる。
【０１７３】
さらに、ユニット、装置、又は装置の一部の、全部又は一部の機能又は操作は、ソフトウェア処理によって実行することが可能である。この場合、ソフトウェアは一つ又は一つ以上のＲＯＭ、光学ディスク、ハードディスクドライブ、などの非一時的記録媒体に記録され、ソフトウェアが、処理装置（processor）によって実行された場合に、ソフトウェアは、ソフトウェア内の特定の機能を、処理装置（processor）と周辺のデバイスに実行させる。システム又は装置は、ソフトウェアが記録されている一つ又は一つ以上の非一時的記録媒体、処理装置（processor）、及び必要とされるハードウエアデバイス、例えばインタフェース、を備えていてもよい。
【０１７４】
以上、本開示の一つまたは複数の態様に係るアシスト装置及びアシスト方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
本開示は、ワイヤを用いて人の動作を支援するアシスト装置において、当該アシスト装置のベルトの緩みなどを効果的に検知できるアシスト装置などとして有用である。
【符号の説明】
【０１７６】
１００    制御部
１０１    信号入力部
１０２    判定部
１１０    上半身ベルト部
１１１    駆動制御部
１１２    モータ
１１３    動作計測部
１１４    加速度センサ
１１５    ジャイロセンサ
１２０    膝ベルト部
１３０    ワイヤ
１４０    提示部
１５０    記憶部
２００、２００Ａ    アシスト装置
３００    携帯端末
３０１    ディスプレイ
【図１】
2018057825.tif 000003
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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