(57)【要約】【課題】作業性の低下を抑制し、作業者の肉体的負担を軽減できる作業補助具を提供する。【解決手段】作業補助具は、少なくとも一部が作業者の背中に装着される本体部材と、本体部材と相対移動可能に連結されるアーム部材と、アーム部材に支持され、作業者の腕の少なくとも一部を保持する保持部材と、本体部材に支持され、空気を圧縮するコンプレッサと、コンプレッサから供給された圧縮空気に基づいてアーム部材を移動させる動力を発生するアクチュエータと、を備える。【選択図】図１
2018176389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が作業者の背中に装着される本体部材と、
前記本体部材と相対移動可能に連結されるアーム部材と、
前記アーム部材に支持され、前記作業者の腕の少なくとも一部を保持する保持部材と、
前記本体部材に支持され、空気を圧縮するコンプレッサと、
前記コンプレッサから供給された圧縮空気に基づいて前記アーム部材を移動させる動力を発生するアクチュエータと、
を備える作業補助具。
【請求項２】
前記アクチュエータに供給される前記圧縮空気が流れる流路に設けられる電磁弁を備え、
前記電磁弁が第１操作されたときに前記アクチュエータに前記圧縮空気が供給され、
前記電磁弁が第２操作されたときに前記アクチュエータから前記圧縮空気が排出される、
請求項１に記載の作業補助具。
【請求項３】
前記本体部材に支持され、前記コンプレッサから供給された前記圧縮空気の圧力を調整する圧力制御機構と、
前記コンプレッサと前記圧力制御機構との間に設けられ、前記コンプレッサから供給された前記圧縮空気を一時的に溜めるタンクと、を備え、
前記タンクに溜められた前記圧縮空気が前記アクチュエータに供給される、
請求項２に記載の作業補助具。
【請求項４】
前記コンプレッサと前記タンクとの間に設けられ、前記コンプレッサから供給される前記圧縮空気の圧力を検出する第１圧力センサと、
前記第１圧力センサの検出信号に基づいて前記コンプレッサの駆動状態を制御する制御信号を出力する第１制御部と、
を備える請求項３に記載の作業補助具。
【請求項５】
前記アクチュエータに供給される前記圧縮空気の圧力を検出する第２圧力センサと、
前記アクチュエータの変位を検出する変位センサと、
前記第２圧力センサの検出信号及び前記変位センサの検出信号に基づいて前記アクチュエータの駆動状態を制御する制御信号を出力する第２制御部と、
を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の作業補助具。
【請求項６】
前記保持部材を介して前記作業者の腕に加えられる力を検出する力センサと、
前記力センサの検出信号に基づいて前記アクチュエータの駆動状態を制御する制御信号を出力する第２制御部と、
を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の作業補助具。
【請求項７】
前記本体部材に支持され、前記コンプレッサに電力を供給するバッテリが着脱可能に装着されるコネクタを備える、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の作業補助具。
【請求項８】
前記バッテリは、電動工具バッテリである、
請求項７に記載の作業補助具。
【請求項９】
前記アーム部材は、前記保持部材を支持する第１アーム部材と、前記本体部材及び前記第１アーム部材のそれぞれと連結される第２アーム部材と、を含み、
前記第１アーム部材は、第１回転軸を中心に回動可能に前記第２アーム部材と連結され、
前記第２アーム部材は、前記第１回転軸とは異なる方向に延在する第２回転軸を中心に回動可能に前記本体部材と連結される、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の作業補助具。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、前記第１アーム部材の先端部を上方に旋回させる動力を発生する、
請求項９に記載の作業補助具。
【請求項１１】
前記第１アーム部材と前記保持部材との間に設けられ、前記第１回転軸と相対移動可能に前記保持部材を支持する移動機構を備える、
請求項９又は請求項１０に記載の作業補助具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業補助具に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されているように、作業者の作業を支援する作業補助具が提案されている。作業補助具は、作業者に装着され、作業者の筋力を補助する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００９０４６０６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧縮空気に基づいて作動するアクチュエータが作業補助具に設けられる場合、アクチュエータとコンプレッサとを繋ぐホースが必要となる。その結果、作業者の行動範囲が制限され、作業性が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明の態様は、作業性の低下を抑制し、作業者の肉体的負担を軽減できる作業補助具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様に従えば、少なくとも一部が作業者の背中に装着される本体部材と、前記本体部材と相対移動可能に連結されるアーム部材と、前記アーム部材に支持され、前記作業者の腕の少なくとも一部を保持する保持部材と、前記本体部材に支持され、空気を圧縮するコンプレッサと、前記コンプレッサから供給された圧縮空気に基づいて前記アーム部材を移動させる動力を発生するアクチュエータと、を備える作業補助具が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の態様によれば、作業性の低下を抑制し、作業者の肉体的負担を軽減できる作業補助具が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態に係る作業補助具の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る作業補助具の一例を示す背面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る作業補助具の一例を示す側面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る作業補助具の一例を示す上面図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る作業補助具及び電動工具のそれぞれのハードウエア構成の一例を示すブロック図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係る演算処理装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係るコンプレッサの制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、第１実施形態に係るアクチュエータの制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第１実施形態に係る制御信号を示すタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係る作業補助具及び電動工具のそれぞれのハードウエア構成の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態に係る演算処理装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図１２】図１２は、第２実施形態に係るアクチュエータの制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係るアクチュエータの制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、他の実施形態に係る制御信号を示すタイミングチャートである。
【図１５】図１５は、他の実施形態に係るトリガスイッチの操作量とモータ及びアクチュエータのそれぞれが駆動を開始するタイミングとを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、ＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。所定面内のＸ軸と平行な方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸と直交する所定面内のＹ軸と平行な方向をＹ軸方向とする。所定面と直交するＺ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。以下の説明においては、所定面を適宜、ＸＹ平面、と称し、ＸＹ平面と水平面とが平行であることとする。
【００１０】
また、以下の説明においては、「左」、「右」、「前」、「後」、「上」、及び「下」の用語を用いて各部の位置関係について説明する。これらの用語は作業者ＷＭを基準とした相対位置又は方向を示す。本実施形態において、Ｘ軸方向は左右方向である。Ｙ軸方向は前後方向である。Ｚ軸方向は上下方向である。＋Ｘ方向は右方向である。−Ｘ方向は左方向である。＋Ｙ方向は前方向である。−Ｙ方向は後方向である。＋Ｚ方向は上方向である。−Ｚ方向は下方向である。
【００１１】
第１実施形態．
［構造］
図１は、本実施形態に係る作業補助具１の一例を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る作業補助具１の一例を示す背面図である。図３は、本実施形態に係る作業補助具１の一例を示す側面図である。図４は、本実施形態に係る作業補助具１の一例を示す上面図である。
【００１２】
図１、図２、図３、及び図４に示すように、作業補助具１は、少なくとも一部が作業者ＷＭの背中に装着される本体部材２と、本体部材２と相対移動可能に連結されるアーム部材３と、移動機構５０を介してアーム部材３に支持され、作業者ＷＭの腕の少なくとも一部を保持する保持部材４と、本体部材２に支持され、アーム部材３を移動させる動力を発生するアクチュエータ５とを備える。
【００１３】
また、作業補助具１は、本体部材２に支持され、空気を圧縮するコンプレッサ６と、本体部材２に支持され、コンプレッサ６から供給された圧縮空気を一時的に溜めるタンク７と、本体部材２に支持され、タンク７を介してコンプレッサ６から供給された圧縮空気の圧力を調整する圧力制御機構８と、本体部材２に支持され、バッテリ９が着脱可能に装着されるコネクタ１０と、本体部材２に支持される制御装置１１とを備える。
【００１４】
本実施形態において、保持部材４は、作業者ＷＭの右腕の少なくとも一部を保持する。保持部材４に保持されている右腕に電動工具ＫＤが支持される。作業者ＷＭは、右手で電動工具ＫＤを保持して作業を実施する。
【００１５】
＜本体部材＞
本体部材２は、ハーネスＨＳにより作業者ＷＭの背中に装着される。ハーネスＨＳは、作業者ＷＭの肩に取り付けられる肩ベルトＨＳａと、作業者ＷＭの腰に取り付けられる腰ベルトＨＳｂとを含む。
【００１６】
本体部材２は、作業者ＷＭの背中に装着される第１装着部材２１と、作業者ＷＭの腰に装着される第２装着部材２２と、第１装着部材２１の上部に設けられる第１プレート部材２３と、第１装着部材２１の下部に設けられる第２プレート部材２４と、第１プレート部材２３と第２プレート部材２４との間に設けられる支柱部材２５とを有する。
【００１７】
第１装着部材２１は、プレート状の部材である。第１装着部材２１は、作業者ＷＭの背中と接触する。なお、第１装着部材２１と作業者ＷＭとの間に第１装着部材２１とは別の部材が配置されてもよい。例えば、第１装着部材２１と作業者ＷＭとの間にクッション部材が配置されてもよい。第２装着部材２２は、湾曲したプレート状の部材である。第２装着部材２２は、第１装着部材２１の下部に接続される。第２装着部材２２は、作業者ＷＭの左右の腰のそれぞれと接触する。
【００１８】
第１プレート部材２３及び第２プレート部材２４のそれぞれは、左右方向に長いプレート状の部材である。第１プレート部材２３と第２プレート部材２４とは、上下方向に配置される。第１プレート部材２３と第２プレート部材２４とは、間隙を介して対向する。第１プレート部材２３と第２プレート部材２４とは、実質的に平行に配置される。
【００１９】
支柱部材２５は、上下方向に長いロッド状の部材である。支柱部材２５は、第１プレート部材２３と第２プレート部材２４との間に配置される。支柱部材２５の上端部は、第１プレート部材２３に接続されたガイド部材１７に固定される。第１プレート部材２３は、ガイド部材１７に固定される。支柱部材２５の下端部は、第２プレート部材２４の中心部に固定される。
【００２０】
第１プレート部材２３、第２プレート部材２４、及び支柱部材２５はそれぞれ、金属製である。なお、第１プレート部材２３、第２プレート部材２４、及び支柱部材２５の少なくとも１つが合成樹脂製でもよいし、複合材料製でもよい。複合材料は、ＣＦＲＰ（Carbon  Fiber  Reinforced  Plastics）又はＧＦＲＰ（Glass  Fiber  Reinforced  Plastics）のような繊維複合材料でもよいし、異なる材料を接着させた材料でもよい。
【００２１】
＜アーム部材＞
アーム部材３は、保持部材４を支持する第１アーム部材３１と、本体部材２及び第１アーム部材３１のそれぞれと連結される第２アーム部材３２とを含む。第１アーム部材３１は、第１回転軸ＡＸ１を中心に回動可能に第２アーム部材３２と連結される。第２アーム部材３２は、第１回転軸ＡＸ１とは異なる方向に延在する第２回転軸ＡＸ２を中心に回動可能に本体部材２と連結される。
【００２２】
本実施形態においては、第１回転軸ＡＸ１は、ＸＹ平面と実質的に平行である。第２回転軸ＡＸ２は、ＸＹ平面と実質的に直交する。
【００２３】
第１アーム部材３１は、基端部３１Ｂと先端部３１Ｔとを有する。第２アーム部材３２は、第１端部３２Ｔと第２端部３２Ｂとを有する。第１アーム部材３１の先端部３１Ｔは、第１回転軸ＡＸ１の放射方向において基端部３１Ｂよりも外側に配置される。
【００２４】
第１アーム部材３１の基端部３１Ｂと第２アーム部材３２の第１端部３２Ｔとは、第１関節機構１３を介して連結される。第２アーム部材３２と本体部材２とは、第２関節機構１４を介して連結される。
【００２５】
第１アーム部材３１は、金属製のロッド状の部材である。なお、第１アーム部材３１は、合成樹脂製の部材でもよいし、合成樹脂で覆われた板金製でもよい。第１アーム部材３１は、ストレート状の部材である。なお、第１アーム部材３１は、ストレート状の部材でなくてもよい。例えば、第１アーム部材３１の少なくとも一部が湾曲してもよい。
【００２６】
第２アーム部材３２は、第１関節機構１３に接続される第１部材３２１と、第１部材３２１及び第２関節機構１４のそれぞれに接続される第２部材３２２とを含む。第１端部３２Ｔは、第１部材３２１に配置される。第２端部３２Ｂは、第２部材３２２に配置される。第１部材３２１と第２部材３２２とは固定される。
【００２７】
第１部材３２１は、第１関節機構１３を介して第１アーム部材３１と連結される。第１部材３２１は、金属製のロッド状の部材である。第１部材３２１は、ストレート状の部材である。ＸＹ平面内において、第１部材３２１は、第１アーム部材３１と平行である。
【００２８】
第２部材３２２は、第２関節機構１４を介して本体部材２と連結される。第２部材３２２は、金属製のロッド状の部材である。第２部材３２２は、ストレート状の部材である。ＸＹ平面内において、第２部材３２２は、第１部材３２１と直交する。
【００２９】
第２部材３２２は、第１部材３２１の長手方向の中央部に固定される。第１部材３２１と第２部材３２２との接続部３２Ｃは、第１部材３２１の長手方向において第１部材３２１の中央部に設けられる。接続部３２Ｃの位置は、例えば作業者ＷＭの体格に合わせて調整可能である。
【００３０】
なお、第１部材３２１及び第２部材３２２の少なくとも一方が合成樹脂製の部材でもよいし、上述のような複合材料製でもよい。なお、第１部材３２１の少なくとも一部が湾曲してもよい。なお、第２部材３２２の少なくとも一部が湾曲してもよい。なお、第１部材３２１と第２部材３２２とは直交していなくてもよい。なお、第１部材３２１と第２部材３２２とは別々の部材でもよいし単一の部材でもよい。
【００３１】
第１関節機構１３は、第１中心軸ＡＸ１を中心に第１アーム部材３１と第２アーム部材３２とを相対回転可能に支持する。第１アーム部材３１の基端部３１Ｂは、第１関節機構１３に接続される。第２アーム部材３２の第１端部３２Ｔは、第１関節機構１３に接続される。第１アーム部材３１は、第１関節機構１３を介して第１回転軸ＡＸ１を中心に回動可能に第２アーム部材３２に支持される。第１関節機構１３は、第１アーム部材３１の基端部３１Ｂに接続されるプーリ１５を含む。
【００３２】
第１関節機構１３は、ローリングベアリングを含む。第１関節機構１３は、第１アーム部材３１及び第２アーム部材３２の一方に設けられる外輪と、第１アーム部材３１及び第２アーム部材３２の他方に設けられる内輪と、外輪と内輪との間に設けられる転動体とを含む。第１関節機構１３のローリングベアリングは、ボールベアリングでもよいし、ニードルベアリングのようなローラベアリングでもよいし、プレーンベアリングでもよい。
【００３３】
第１関節機構１３は、第１アーム部材３１の先端部３１Ｔが第１回転軸ＡＸ１と直交する第１面と平行な方向に旋回するように第１アーム部材３１を支持する。本実施形態において、ＸＹ平面は水平面と平行であり、第１回転軸ＡＸ１はＸＹ平面と実質的に平行である。第１面は、ＸＹ平面と直交する。第１関節機構１３は、第１アーム部材３１の先端部３１Ｔが上下方向に旋回するように、第１回転軸ＡＸ１を中心に回動可能に第１アーム部材３１を支持する。
【００３４】
第２関節機構１４は、第２中心軸ＡＸ２を中心に第２アーム部材３２と本体部材２とを相対回転可能に支持する。第２アーム部材３２の第２端部３２Ｂは、第２関節機構１４に接続される。第２アーム部材３２は、第２関節機構１４を介して第２回転軸ＡＸ２を中心に回動可能に本体部材２に支持される。
【００３５】
第２関節機構１４は、ローリングベアリングを含む。第２関節機構１４は、本体部材２に設けられる内輪と、第２アーム部材３２に設けられる外輪と、外輪と内輪との間に設けられる転動体とを含む。第２関節機構１４のローリングベアリングは、ボールベアリングでもよいし、ニードルベアリングのようなローラベアリングでもよいし、プレーンベアリングでもよい。
【００３６】
第２関節機構１４は、第２アーム部材３２の第１端部３２Ｔが第１面と直交する第２面と平行な方向に旋回するように第２アーム部材３２を支持する。本実施形態において、第１面は、ＸＹ平面と直交する。第２面は、ＸＹ平面と平行である。第２関節機構１４は、第２アーム部材３２の第１端部３２Ｔが水平方向に旋回するように、第２回転軸ＡＸ２を中心に回動可能に第２アーム部材３２を支持する。
【００３７】
第２関節機構１４は、第２アーム部材３２の第２端部３２Ｂに接続されるハウジング部材１６を含む。ハウジング部材１６は、第２関節機構１４のローリングベアリングの外輪を保持する。ハウジング部材１６は、第２関節機構１４のローリングベアリングの外輪と一緒に回転する。第２アーム部材３２の第２端部３２Ｂは、ハウジング部材１６に固定される。
【００３８】
第２関節機構１４は、本体部材２の上端部に設けられる。第２関節機構１４は、第１プレート部材２３に接続されたガイド部材１７に支持される。ガイド部材１７は、第２関節機構１４を左右方向にガイドする。ガイド部材１７は、第２関節機構１４をガイドするガイド溝１７Ｇを有する。ガイド溝１７Ｇは、左右方向に延在する。
【００３９】
作業補助具１は、左右方向における第２関節機構１４の位置を調整可能である。第２関節機構１４は、ボルトのような固定部材によりガイド部材１７に固定される。固定部材による固定が解除されると、第２関節機構１４は、ガイド部材１７にガイドされながら左右方向に移動可能である。左右方向において第２関節機構１４が移動すると、第２アーム部材３２、第１関節機構１３、第１アーム部材３１、及び保持部材４のそれぞれは、第２関節機構１４と一緒に左右方向に移動する。左右方向における第２関節機構１４の位置の調整は、左右方向における第２アーム部材３２、第１関節機構１３、第１アーム部材３１、及び保持部材４のそれぞれの位置の調整を含む。例えば、作業者ＷＭの体格に合わせて、ガイド部材１７の左右方向の任意の位置に第２関節機構１４が固定される。
【００４０】
なお、ガイド部材１７が省略され、第２関節機構１４をガイドするガイド溝が第１プレート部材２３に設けられてもよい。
【００４１】
第２回転軸ＡＸ２の放射方向において、第２回転軸ＡＸ２と第１回転軸ＡＸ１との距離は、第２回転軸ＡＸ２と接続部３２Ｃとの距離よりも長い。第２回転軸ＡＸ２の放射方向において、第１回転軸ＡＸ１及び第１アーム部材３１は、第２アーム部材３２よりも外側に配置される。第２アーム部材３２が第２回転軸ＡＸ２を中心に回動したとき、第１関節機構１３及び第１アーム部材３１は、第２回転軸ＡＸ２の周囲を旋回する。
【００４２】
保持部材４が本体部材２よりも前方に配置されている状態において、第１回転軸ＡＸ１は、第２回転軸ＡＸ２よりも前方に配置される。また、第１回転軸ＡＸ１は、第２回転軸ＡＸ２よりも右方に配置される。
【００４３】
＜保持部材＞
保持部材４は、作業者ＷＭの腕の少なくとも一部が載置されるプレート状の部材である。保持部材４には、作業者ＷＭの上腕が載置される。なお、保持部材４には、作業者ＷＭの肘が載置されてもよいし、前腕が載置されてもよい。
【００４４】
保持部材４は、第１アーム部材３１に移動可能に支持される。保持部材４は、第１アーム部材３１の長手方向に移動可能である。第１アーム部材３１の長手方向において、保持部材４の寸法は、第１アーム部材３１の寸法よりも小さい。
【００４５】
保持部材４は、金属製のプレート部材を曲げ加工することにより製造される。保持部材４は、作業者ＷＭの腕の少なくとも一部が載置される載置面を有する平板部４１と、曲折部を介して平板部４１の一方の隣に配置される第１側板部４２と、曲折部を介して平板部４１の他方の隣に配置される第２側板部４３とを含む。
【００４６】
第１側板部４２と第２側板部４３との距離は、平板部４１の載置面の法線方向において平板部４１から離れるほど大きくなる。平板部４１の載置面と第１側板部４２の内側面とがなす角度は、９０［°］よりも大きい。平板部４１の載置面と第２側板部４３の内側面とがなす角度は、９０［°］よりも大きい。なお、平板部４１の載置面と第１側板部４２の内側面とがなす角度は、９０［°］でもよい。平板部４１の載置面と第２側板部４３の内側面とがなす角度は、９０［°］でもよい。
【００４７】
第１アーム部材３１がＹ軸と実質的に平行に配置されている状態において、第１側板部４２は、平板部４１の右側に配置される。第２側板部４３は、平板部４１の左側に配置される。平板部４１の載置面は、平坦面である。第１側板部４２の内側面は、平板部４１の載置面の右端部に接続される平坦面である。平板部４１がＸＹ平面と平行に配置された状態において、第１側板部４２の内側面は、右方に向かって上方に傾斜する。第２側板部４３の内側面は、平板部４１の載置面の左端部に接続される平坦面である。平板部４１がＸＹ平面と平行に配置された状態において、第２側板部４３の内側面は、左方に向かって上方に傾斜する。
【００４８】
作業者ＷＭは、保持部材４の上方から、腕を保持部材４に載置することができる。保持部材４に載置された腕と保持部材４とが、例えばハーネスにより固定されてもよい。
【００４９】
なお、保持部材４の載置面が曲面を含んでもよい。なお、保持部材４は、合成樹脂製でもよいし、上述のような複合材料製でもよい。
【００５０】
なお、保持部材４は、プレート状の部材でなくてもよい。保持部材４は、複数の部材を組み合わせることにより製造されてもよい。保持部材４は、作業者ＷＭの腕を下方から支持する部位と側方から支持する部位とを有していればよい。なお、保持部材４において、作業者ＷＭの腕と接触する部分にクッション材が配置されてもよい。
【００５１】
＜移動機構＞
移動機構５０は、第１アーム部材３１と保持部材４との間に設けられ、第１回転軸ＡＸ１と相対移動可能に保持部材４を支持する。保持部材４は、移動機構５０を介して第１アーム部材３１に移動可能に支持される。移動機構５０は、第１回転軸ＡＸ１と保持部材４とが相対移動するように、保持部材４を支持する。
【００５２】
移動機構５０は、第１アーム部材３１において保持部材４を移動可能に支持して、第１回転軸ＡＸ１と保持部材４との相対位置を調整する。第１回転軸ＡＸ１と保持部材４との相対位置は、第１アーム部材３１の長手方向における第１回転軸ＡＸ１と保持部材４との相対距離を含む。
【００５３】
移動機構５０は、リニアベアリングを有するリニアガイド機構を含む。移動機構５０は、第１アーム部材３１に設けられるガイド部材５１と、保持部材４に接続されガイド部材５１にガイドされる可動部材５２とを含む。
【００５４】
ガイド部材５１は、第１アーム部材３１の上面に設けられたストレート状のレール部材である。なお、ガイド部材５１の少なくとも一部が湾曲してもよい。可動部材５２は、ガイド部材５１をスライド可能である。移動機構５０は、ガイド部材５１と可動部材５２との間にボールが配置されるリニアボールベアリングを含む。なお、移動機構５０は、ガイド部材５１と可動部材５２との間にローラが配置されるリニアローラベアリングを含んでもよい。なお、移動機構５０は、リニアプレーンベアリングを含んでもよい。リニアプレーンベアリングはリニアボールベアリング及びリニアローラベアリングに比べて安価である。
【００５５】
保持部材４の少なくとも一部と可動部材５２とが固定される。保持部材４の第１側板部４２と可動部材５２とが固定される。第１アーム部材３１がＹ軸と実質的に平行に配置されている状態において、保持部材４は、第１アーム部材３１の左側に配置され、保持部材４の左端部と可動部材５２とが固定される。
【００５６】
可動部材５２がガイド部材５１にガイドされて移動することにより、保持部材４は、第１アーム部材３１の長手方向に移動する。保持部材４が第１アーム部材３１の長手方向に移動することにより、第１回転軸ＡＸ１と保持部材４との相対位置が変化する。
【００５７】
＜アクチュエータ＞
アクチュエータ５は、アーム部材３を移動させる動力を発生する。本実施形態において、アクチュエータ５は、圧力制御機構８から供給された圧縮空気に基づいて動力を発生するエアアクチュエータである。
【００５８】
アクチュエータ５は、第１アーム部材３１の先端部３１Ｔを上方に旋回させる力を発生する。アクチュエータ５で発生した力は、伝達機構６０を介して第１関節機構１３に伝達される。伝達機構６０は、第１関節機構１３のプーリ１５に接続されるワイヤ部材６１を含む。
【００５９】
本実施形態において、アクチュエータ５は、エアアクチュエータの一種である人工筋肉を含む。人工筋肉は、伸縮可能な柔軟部材によって形成される。アクチュエータ５は、圧縮空気が供給される内部空間を有する。アクチュエータ５は、Ｚ軸方向に延在する。アクチュエータ５の内部空間に圧縮空気が供給されることにより、アクチュエータ５は縮む。内部空間から圧縮空気が排出されることにより、アクチュエータ５は伸びる。アクチュエータ５の内部空間に圧縮空気が供給されたとき、アクチュエータ５は動力を発生する。
【００６０】
アクチュエータ５の上端部は、連結部材６２を介してワイヤ部材６１と連結される。アクチュエータ５の上端部は、ワイヤ部材６１を介して第１関節機構１３のプーリ１５と連結される。ワイヤ部材６１の一端部は、連結部材６２に固定される。ワイヤ部材６１の他端部は、第１関節機構１３のプーリ１５に固定される。アクチュエータ５の下端部は、連結部材６３を介して第２プレート部材２４と連結される。
【００６１】
プーリ１５は、第１アーム部材３１の基端部３１Ｂに固定される。第１回転軸ＡＸ１を中心に第１アーム部材３１が回動したとき、プーリ１５は第１アーム部材３１と一緒に回動する。
【００６２】
第２アーム部材３２は、ワイヤ部材６１の周囲に配置されるアウターケーブルを支持する支持部材６４を有する。支持部材６４は、第２アーム部材３２の第１部材３２１の側面に設けられる。支持部材６４により、ワイヤ部材６１が垂れ下がったり、予期せぬ動きをしたりすることが抑制される。また、アウターケーブルが支持部材６４に支持されることにより、アウターケーブルの移動が抑制され、プーリ１５からワイヤ部材６１が外れてしまうことが抑制される。これにより、アクチュエータ５で発生した力は、ワイヤ部材６１を介して第１関節機構１３に十分に伝達される。
【００６３】
アクチュエータ５の上端部は、連結部材６２を介してワイヤ部材６１に固定される。アクチュエータ５の下端部は、連結部材６３を介して第２プレート部材２４に固定される。アクチュエータ５は、上下方向に伸縮する。連結部材６２は、アクチュエータ５の伸縮と同期して上下方向に移動する。第１アーム部材３１の先端部３１Ｔは、連結部材６２の移動と同期して上下方向に旋回する。
【００６４】
アクチュエータ５の内部空間に圧縮空気が供給され、アクチュエータ５が縮むと、連結部材６２は下方に移動する。連結部材６２が下方に移動したとき、第１アーム部材３１の先端部３１Ｔが上方に旋回するように、第１アーム部材３１及びプーリ１５が回動する。
【００６５】
アクチュエータ５の内部空間から圧縮空気が排出され、アクチュエータ５が伸びると、連結部材６２は上方に移動する。連結部材６２が上方に移動したとき、第１アーム部材３１の先端部３１Ｔが下方に旋回するように、第１アーム部材３１及びプーリ１５が回動する。
【００６６】
アクチュエータ５の内部空間に圧縮空気が供給され、アクチュエータ５の内部空間の圧力が大気圧よりも高い圧力に増加したとき、アクチュエータ５は、第１アーム部材３１の先端部３１Ｔを上方に旋回させる動力を発生する。アクチュエータ５の内部空間から圧縮空気が排出され、アクチュエータ５の内部空間の圧力が大気圧と等しい圧力に減少したとき、アクチュエータ５は、動力を発生しない。
【００６７】
図３に示すように、作業者ＷＭの腕が保持部材４に載置されているとき、例えば腕の重みによる重力作用により、第１アーム部材３１の先端部３１Ｔが下方に旋回するように第１アーム部材３１に外力が作用する。アクチュエータ５の内部空間から圧縮空気が排出され、アクチュエータ５が動力を発生していない状態においては、アクチュエータ５は伸び、矢印Ｒｄで示すように、第１アーム部材３１の先端部３１Ｔは重力の作用により下方に旋回する。このように、作業者ＷＭの腕が保持部材４に載置された状態で、アクチュエータ５の内部空間から圧縮空気が排出されることにより、作業者ＷＭは腕を下ろすことができる。
【００６８】
アクチュエータ５の内部空間に圧縮空気が供給され、アクチュエータ５が動力を発生している状態においては、アクチュエータ５は縮み、矢印Ｒｕで示すように、第１アーム部材３１の先端部３１Ｔが上方に旋回する。このように、作業者ＷＭの腕が保持部材４に載置された状態で、アクチュエータ５の内部空間に圧縮空気が供給されることにより、作業者ＷＭは作業補助具１に補助されて腕を上げることができる。アクチュエータ５が発生する力によって作業者ＷＭの腕が上方に移動するので、腕の筋力が補助され、作業者ＷＭの肉体的負担が軽減される。
【００６９】
［動作］
次に、本実施形態に係る作業補助具１の動作の一例について説明する。作業者ＷＭが腕を上下方向に移動させるとき、腕と第１アーム部材３１との相対位置が変化する。
【００７０】
腕を保持する保持部材４は、第１回転軸ＡＸ１と相対移動可能に移動機構５０に支持される。図３に示すように、アクチュエータ５が駆動され、作業者ＷＭの腕が上げられたとき、腕を保持する保持部材４は、第１回転軸ＡＸ１に接近するように、第１アーム部材３１の長手方向に移動する。アクチュエータ５の駆動が停止され、作業者ＷＭの腕が下げられたとき、腕を保持する保持部材４は、第１回転軸ＡＸ１から離れるように、第１アーム部材３１の長手方向に移動する。図３に示す例では、作業者ＷＭの腕が上げられたとき、保持部材４は、第１アーム部材３１の長手方向の位置ＰＶａに配置される。アクチュエータ５の駆動が停止され、作業者ＷＭが腕を下ろしたとき、保持部材４は、第１アーム部材３１の長手方向の位置ＰＶｂに配置される。第１回転軸ＡＸ１と直交する第１面内において、位置ＰＶａと第１回転軸ＡＸ１との距離は、位置ＰＶｂと第１回転軸ＡＸ１との距離よりも短い。位置ＰＶｂは、位置ＰＶａよりも第１アーム部材３１の先端部３１Ｔに近い位置である。位置ＰＶａは、位置ＰＶｂよりも第１アーム部材３１の基端部３１Ｂに近い位置である。
【００７１】
このように、作業者ＷＭが腕を上下方向に移動させたとき、腕を保持している保持部材４が第１アーム部材３１に対して移動する。したがって、作業者ＷＭが腕を上下方向に移動させたとき、腕と作業補助具１とに摩擦が生じることが抑制される。これにより、作業者ＷＭの作業性の低下が抑制される。
【００７２】
また、図４の矢印Ｒｃで示すように、作業者ＷＭが腕を水平方向に移動したときにおいても、腕と第１アーム部材３１との相対位置が変化する。
【００７３】
腕を保持する保持部材４は、第１回転軸ＡＸ１と相対移動可能に移動機構５０に支持される。図４に示すように、作業者ＷＭが腕を右方に移動させたとき、腕を保持する保持部材４は、第１回転軸ＡＸ１に接近するように、第１アーム部材３１の長手方向に移動する。作業者ＷＭが腕を前方に移動させたとき、腕を保持する保持部材４は、第１回転軸ＡＸ１から離れるように、第１アーム部材３１の長手方向に移動する。図４に示す例では、作業者ＷＭが腕を右方に移動させたとき、保持部材４は、第１アーム部材３１の長手方向の位置ＰＳａに配置される。作業者ＷＭが腕を斜め前方に移動させたとき、保持部材４は、第１アーム部材３１の長手方向の位置ＰＳｂに配置される。作業者ＷＭが腕を前方に移動させたとき、保持部材４は、第１アーム部材３１の長手方向の位置ＰＳｃに配置される。第２回転軸ＡＸ２と直交する第２面内において、位置ＰＳａと第１回転軸ＡＸ１との距離は、位置ＰＳｂと第１回転軸ＡＸ１との距離及び位置ＰＳｃと第１回転軸ＡＸ１との距離よりも短い。第２回転軸ＡＸ２と直交する第２面内において、位置ＰＳｂと第１回転軸ＡＸ１との距離は、位置ＰＳｃと第１回転軸ＡＸ１との距離よりも短い。位置ＰＳａ、位置ＰＳｂ、及び位置ＰＳｃのうち、位置ＰＳｃは、第１アーム部材３１の先端部３１Ｔに最も近い位置である。位置ＰＳｂは、位置ＰＳｃに次いで第１アーム部材３１の先端部３１Ｔに近い位置である。位置ＰＳａは、第１アーム部材３１の基端部３１Ｂに最も近い位置である。
【００７４】
このように、作業者ＷＭが腕を水平方向に移動させたときにおいても、腕を保持している保持部材４が第１アーム部材３１に対して移動する。したがって、作業者ＷＭが腕を水平方向に移動させたとき、腕と作業補助具１とに摩擦が生じることが抑制される。これにより、作業者ＷＭの作業性の低下が抑制される。
【００７５】
［バッテリ］
バッテリ９は、充電式バッテリである。バッテリ９は、コネクタ１０に着脱可能に装着される。バッテリ９は、コネクタ１０に装着された状態で、コンプレッサ６に電力を供給する。また、バッテリ９は、コネクタ１０に装着された状態で、制御装置１１に電力を供給する。バッテリ９を充電するとき、コネクタ１０からバッテリ９が外される。
【００７６】
本実施形態において、バッテリ９は、電動工具ＫＤに装着可能な電動工具バッテリである。バッテリ９は、電動工具ＫＤに設けられているコネクタ１０Ｄに着脱可能に装着される。作業補助具１は、バッテリ９を電動工具ＫＤと兼用可能である。換言すれば、バッテリ９は、作業補助具１に設けられているコネクタ１０及び電動工具ＫＤに設けられているコネクタ１０Ｄのそれぞれに装着可能である。
【００７７】
［ハードウエア構成］
図５は、本実施形態に係る作業補助具１及び電動工具ＫＤのそれぞれのハードウエア構成の一例を示すブロック図である。図５に示すように、作業補助具１は、空気を圧縮するコンプレッサ６と、コンプレッサ６から供給された圧縮空気を一時的に溜めるタンク７と、コンプレッサ６から供給された圧縮空気の圧力を調整する圧力制御機構８と、圧力制御機構８から供給された圧縮空気に基づいて動力を発生するアクチュエータ５と、制御装置１１とを備える。
【００７８】
また、作業補助具１は、コンプレッサ６から供給される圧縮空気の圧力を検出する圧力センサ７１（第１圧力センサ）と、電磁弁８１とを備える。
【００７９】
コンプレッサ６とタンク７と圧力制御機構８とアクチュエータ５とは、圧縮空気が流通可能な流路１２を介して接続される。アクチュエータ５に供給される圧縮空気は、流路１２を流れる。コンプレッサ６で生成された圧縮空気は、流路１２を介してアクチュエータ５に供給される。本実施形態において、流路１２は、コンプレッサ６とタンク７とを接続する流路１２Ａと、タンク７と圧力制御機構８とを接続する流路１２Ｂと、圧力制御機構８とアクチュエータ５とを接続する流路１２Ｃとを含む。
【００８０】
コンプレッサ６は、充電式コンプレッサである。コンプレッサ６は、携帯可能である。コンプレッサ６は、作業補助具１の周囲の空気を吸い込んで圧縮する。コンプレッサ６は、圧縮空気をタンク７に供給する。コンプレッサ６で生成された圧縮空気は、流路１２Ａを介してタンク７に供給される。
【００８１】
タンク７は、コンプレッサ６と圧力制御機構８との間の流路１２に設けられる。タンク７は、コンプレッサ６から供給された圧縮空気を一時的に溜める。本実施形態においては、タンク７の圧縮空気の圧力が規定圧力に高められるまでコンプレッサ６からタンク７に圧縮空気が供給される。タンク７の圧縮空気の圧力が規定圧力になった後、圧縮空気がタンク７から放出され、圧力制御機構８に供給される。圧縮空気がタンク７から放出され、タンク７の圧縮空気の圧力が低下した後、コンプレッサ６からタンク７に圧縮空気が供給される。
【００８２】
圧力センサ７１は、コンプレッサ６とタンク７との間の流路１２Ａに設けられる。圧力センサ７１は、流路１２Ａにおいて、コンプレッサ６からタンク７に供給される圧縮空気の圧力を検出する。流路１２Ａは、タンク７と接続される。流路１２Ａの圧縮空気の圧力とタンク７の圧縮空気の圧力とは実質的に等しい。圧力センサ７１は、流路１２Ａにおいて圧縮空気の圧力を検出することにより、タンク７の圧縮空気の圧力を検出する。
【００８３】
電磁弁８１は、アクチュエータ５に供給される圧縮空気が流れる流路１２に設けられる。電磁弁８１は、タンク７と圧力制御機構８との間の流路１２Ｂに設けられる。電磁弁８１が第１操作されたときにアクチュエータ５に圧縮空気が供給される。電磁弁８１が第１操作とは異なる第２操作されたときにアクチュエータ５から圧縮空気が排出される。
【００８４】
電磁弁８１は、３方向電磁弁である。電磁弁８１が第１操作されたとき、タンク７に溜められた圧縮空気が流路１２Ｂ及び圧力制御機構８を介してアクチュエータ５に供給される。電磁弁８１が第２操作されたとき、タンク７からアクチュエータ５への圧縮空気の供給が停止され、アクチュエータ５の圧縮空気が電磁弁８１を介して外部空間に排出される。
【００８５】
圧力制御機構８は、タンク７から供給された圧縮空気の圧力を調整する。本実施形態において、圧力制御機構８は、圧縮空気の圧力を下げる圧力レギュレータを含む。圧力制御機構８により圧力が調整された圧縮空気は、流路１２Ｃを介してアクチュエータ５に供給される。本実施形態において、圧力制御機構８は、作業者ＷＭによって操作される操作ダイヤルを含む入力装置を有する。作業者ＷＭは、入力装置を操作して、圧力制御機構８からアクチュエータ５に供給される圧縮空気の圧力の目標値を指定する。圧力制御機構８は、指定された圧力の目標値に従って、圧力制御機構８からアクチュエータ５に供給される圧縮空気の圧力を調整する。
【００８６】
作業補助具１に装着されるバッテリ９は、少なくともコンプレッサ６、制御装置１１、圧力センサ７１、及び電磁弁８１のそれぞれに電力を供給する。
【００８７】
制御装置１１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置９０と、電磁弁８１と、電磁弁８１に電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ１１１と、絶縁部１１２とを有する。制御装置１１は、本体部材２に支持される制御基板を含む。
【００８８】
制御装置１１は、圧力センサ７１から検出信号を取得する。制御装置１１は、コンプレッサ６を制御する制御信号、及び電磁弁８１を制御する制御信号を出力する。
【００８９】
電動工具ＫＤは、ＣＰＵのようなプロセッサを含む演算処理装置２００と、モータ２１０と、モータ２１０を駆動するための駆動電流を出力するモータドライバ２２０と、作業者ＷＭによって操作される操作装置１００とを有する。
【００９０】
電動工具ＫＤに装着されるバッテリ９は、少なくとも演算処理装置２００及びモータドライバ２２０のそれぞれに電力を供給する。
【００９１】
操作装置１００は、作業者ＷＭにより操作されることにより、電動工具ＫＤのモータ２１０の駆動状態を操作する操作信号を生成する。本実施形態において、操作装置１００は、モータ２１０の駆動を開始する開始状態及び駆動を停止する停止状態のいずれか一方に操作する操作信号を生成可能なトリガスイッチ１００Ａと、モータ２００の駆動を禁止するロック状態及び禁止を解除するロック解除状態のいずれか一方に操作する操作信号を生成可能なロックオフスイッチ１００Ｂとを含む。なお、操作装置１００は、モータ２１０を正方向に回転させる正転状態及び逆方向に回転させる逆転状態のいずれか一方に操作する操作信号を生成する正転逆転スイッチを含んでもよい。操作装置１００が操作されることにより生成された操作信号は、電動工具ＫＤの演算処理装置２００に出力される。
【００９２】
作業補助具１は、電動工具ＫＤと通信可能な通信部８０を有する。本実施形態において、通信部８０は、電動工具ＫＤの操作装置１００が操作されることにより生成された操作信号を制御装置１１に伝送する。制御装置１１は、通信部８０を介して操作装置１００から操作信号を取得する。操作装置１００と演算処理装置９０とは絶縁部１１２を介して接続される。操作装置１００が操作されることにより生成された操作信号は、電動工具ＫＤの演算処理装置２００に出力されるとともに、通信部８０を介して作業補助具１の演算処理装置９０に出力される。
【００９３】
通信部８０は、電動工具ＫＤの操作装置１００と制御装置１１とを接続するケーブルを含む。すなわち、通信部８０は、操作装置１００で生成された操作信号を制御装置１１に有線通信する。なお、通信部８０は、操作装置１００で生成された操作信号を制御装置１１に無線通信してもよい。
【００９４】
［演算処理装置］
図６は、本実施形態に係る演算処理装置９０の一例を示す機能ブロック図である。図６に示すように、演算処理装置９０は、圧力センサ７１の検出信号を取得する検出信号取得部９１と、電動工具ＫＤの操作装置１００が操作されることにより生成された操作信号を取得する操作信号取得部９２と、制御信号を出力する制御部９３とを有する。
【００９５】
本実施形態においては、演算処理装置９０に、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）のような揮発性メモリ及びＲＯＭ（Read  Only  Memory）のような不揮発性メモリを含む記憶装置９９が接続される。
【００９６】
検出信号取得部９１は、圧力センサ７１から検出信号を取得する。圧力センサ７１は、コンプレッサ６から供給される圧縮空気の圧力を検出する。検出信号取得部９１は、コンプレッサ６から供給される圧縮空気の圧力を示す検出信号を圧力センサ７１から取得する。
【００９７】
操作信号取得部９２は、通信部８０を介して操作装置１００から操作信号を取得する。操作装置１００は、作業者ＷＭに操作されることにより、電動工具ＫＤのモータ２１０の駆動状態を操作する操作信号を生成する。操作信号取得部９２は、電動工具ＫＤのモータ２１０の駆動状態を操作する操作信号を操作装置１００から取得する。
【００９８】
制御部９３は、圧力センサ７１の検出信号に基づいてコンプレッサ６の駆動状態を制御する制御信号を出力する第１制御部９３Ａと、操作装置１００の操作信号に基づいてアクチュエータ５の駆動状態を制御する制御信号を出力する第２制御部９３Ｂとを含む。
【００９９】
第１制御部９３Ａは、圧力センサ７１で検出された圧力値Ｐａが上限閾値Ｓｈａよりも高いときにコンプレッサ６の駆動を停止させる制御信号をコンプレッサ６に出力する。また、第１制御部９３Ａは、圧力センサ７１で検出された圧力値Ｐａが下限閾値Ｓｈｂ以下のときにコンプレッサ６の駆動を開始させる制御信号をコンプレッサ６に出力する。圧力値Ｐａは、タンク７の圧縮空気の圧力値を示す。上限閾値Ｓｈａ及び下限閾値Ｓｈｂは、圧力値Ｐａについて予め決められた値であり、記憶装置９９に記憶されている。上限閾値Ｓｈａは、下限閾値Ｓｈｂよりも高い値である。
【０１００】
コンプレッサ６が駆動することにより、圧縮空気がタンク７に溜められる。電磁弁８１により流路１２Ｂが閉じられている状態でコンプレッサ６からタンク７に圧縮空気が供給されることにより、タンク７の圧縮空気の圧力は徐々に増加し、圧力センサ７１で検出される圧縮空気の圧力値Ｐａは徐々に増加する。本実施形態においては、圧力値Ｐａが上限閾値Ｓｈａよりも高いときにコンプレッサ６の駆動が停止される。これにより、タンク７の圧縮空気の圧力が十分に高くなったにもかかわらずコンプレッサ６の駆動が継続されてしまうことが抑制される。電磁弁８１により流路１２Ｂが開けられ、タンク７の圧縮空気がアクチュエータ５に供給されると、タンク７の圧縮空気の圧力は減少し、圧力センサ７１で検出される圧縮空気の圧力値Ｐａは減少する。本実施形態においては、圧力値Ｐａが下限閾値Ｓｈｂ以下であるときにコンプレッサ６の駆動が開始される。これにより、タンク７の圧縮空気の圧力が増加する。
【０１０１】
第２制御部９３Ｂは、操作装置１００の操作状態に基づいて、アクチュエータ５の駆動状態を制御する制御信号を出力する。第２制御部９３Ｂは、操作信号取得部９２が操作装置１００の操作信号を取得したときにアクチュエータ５を駆動させる制御信号を出力する。本実施形態において、第２制御部９３Ｂは、操作装置１００の操作状態に基づいて、電磁弁８１を制御する制御信号を出力する。
【０１０２】
操作装置１００は、作業者ＷＭによる操作状態に基づいて操作信号を出力する。例えば、操作装置１００が第１操作状態で操作されたときに、操作装置１００は、第１操作信号を生成する。操作装置１００が第１操作状態とは異なる第２操作状態で操作されたときに、操作装置１００は、第１操作信号とは異なる第２操作信号を生成する。
【０１０３】
第２制御部９３Ｂは、操作信号取得部９２が第１操作信号を取得したとき、アクチュエータ５に圧縮空気が供給されるように電磁弁８１を制御する制御信号を電磁弁８１に出力する。第２制御部９３Ｂは、操作信号取得部９２が第２操作信号を取得したとき、アクチュエータ５から圧縮空気が排出されるように電磁弁８１を制御する制御信号を電磁弁８１に出力する。
【０１０４】
電磁弁８１は、第１操作信号に基づいて供給された制御信号により第１操作される。電磁弁８１が第１操作されたときにアクチュエータ５に圧縮空気が供給され、アクチュエータ５が駆動する。電磁弁８１は、第２操作信号に基づいて供給された制御信号により第２操作される。電磁弁８１が第２操作されたときにアクチュエータ５から圧縮空気が排出され、アクチュエータ５の駆動が停止する。
【０１０５】
［コンプレッサの制御方法］
次に、本実施形態に係るコンプレッサ６の制御方法の一例について説明する。図７は、本実施形態に係るコンプレッサ６の制御方法の一例を示すフローチャートである。
【０１０６】
バッテリ９から制御装置１１に電力が供給されているか否かが判定される（ステップＳＡ１）。ステップＳＡ１において、制御装置１１に電力が供給されていると判定されたとき（ステップＳＡ１：Ｙｅｓ）、バッテリ９から圧力センサ７１に電力が供給され（ステップＳＡ２）、バッテリ９から電磁弁８１に電力が供給される（ステップＳＡ３）。電力が供給されることにより、圧力センサ７１及び電磁弁８１のそれぞれは起動する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１１により、電磁弁８１に規定の電圧（例えば２４Ｖ）が印加される。
【０１０７】
検出信号取得部９１は、圧力センサ７１の検出信号を取得する。第１制御部９３Ａは、圧力センサ７１で検出された圧力値Ｐａが上限閾値Ｓｈａよりも高いか否かを判定する（ステップＳＡ４）。
【０１０８】
ステップＳＡ４において、圧力値Ｐａが上限閾値Ｓｈａよりも高いと判定されたとき（ステップＳＡ４：Ｙｅｓ）、第１制御部９３Ａは、コンプレッサ６の駆動を停止させるための制御信号を出力する（ステップＳＡ５）。すなわち、圧力値Ｐａが十分に高く、タンク７に溜められた圧縮空気の圧力が十分に高いと判定されたとき、コンプレッサ６の駆動が停止される。
【０１０９】
ステップＳＡ４において、圧力値Ｐａが上限閾値Ｓｈａ以下であると判定されたとき（ステップＳＡ４：Ｎｏ）、第１制御部９３Ａは、圧力センサ７１で検出された圧力値Ｐａが下限閾値Ｓｈｂ以下であるか否かを判定する（ステップＳＡ６）。
【０１１０】
ステップＳＡ６において、圧力値Ｐａが下限閾値Ｓｈｂ以下であると判定されたとき（ステップＳＡ６：Ｙｅｓ）、第１制御部９３Ａは、コンプレッサ６を駆動させるための制御信号を出力する（ステップＳＡ７）。すなわち、圧力値Ｐａが低く、タンク７の圧縮空気の圧力が不足していると判定されたとき、コンプレッサ６の駆動が開始される。
【０１１１】
ステップＳＡ１において、制御装置１１に電力が供給されていないと判定されたとき（ステップＳＡ１：Ｎｏ）、バッテリ９から圧力センサ７１への電力の供給が遮断され（ステップＳＡ８）、バッテリ９から電磁弁８１への電力の供給が遮断される（ステップＳＡ９）。
【０１１２】
ステップＳＡ５、ステップＳＡ７、及びステップＳＡ９のいずれかの処理が終了したとき、又はステップＳＡ６において圧力値Ｐａが下限閾値Ｓｈｂ以下でないと判定されたとき（ステップＳＡ６：Ｎｏ）、制御装置１１は、ステップＳＡ１の処理に戻る。
【０１１３】
このように、本実施形態においては、圧力値Ｐａが上限閾値Ｓｈａよりも高いとき、コンプレッサ６の駆動が停止される。一方、圧力値Ｐａが下限閾値Ｓｈｂ以下であるとき、コンプレッサ６の駆動が開始される。これにより、タンク７は、下限閾値Ｓｈｂよりも高く上限閾値Ｓｈａ以下の圧力の圧縮空気で満たされる。
【０１１４】
［アクチュエータの制御方法］
次に、本実施形態に係るアクチュエータ５の制御方法の一例について説明する。図８は、本実施形態に係るアクチュエータ５の制御方法の一例を示すフローチャートである。
【０１１５】
以下の説明においては、アクチュエータ５の制御に係る操作装置１００がトリガスイッチ１００Ａであることとする。また、トリガスイッチ１００Ａが操作された状態が第１操作状態であり、トリガスイッチ１００Ａの操作が解除された状態が第２操作状態であることとする。
【０１１６】
トリガスイッチ１００Ａが第１操作状態のとき、電動工具ＫＤのモータ２１０の駆動が開始される。トリガスイッチ１００Ａが第２操作状態のとき、電動工具ＫＤのモータ２１０の駆動が停止される。トリガスイッチ１００Ａが第１操作状態のとき、トリガスイッチ１００Ａは第１操作信号を生成する。トリガスイッチ１００Ａが第２操作状態のとき、トリガスイッチ１００Ａは第１操作信号とは異なる第２操作信号を生成する。なお、第２操作信号が生成されることは、操作信号がゼロであること、すなわち操作信号が出力されないことを含んでもよい。
【０１１７】
第２制御部９３Ｂは、操作信号取得部９２がトリガスイッチ１００Ａから第１操作信号を取得したか否かを判定する（ステップＳＢ１）。
【０１１８】
ステップＳＢ１において、第１操作信号を取得したと判定されたとき（ステップＳＢ１：Ｙｅｓ）、第２制御部９３Ｂは、タンク７に溜められている圧縮空気がアクチュエータ５に供給されるように、電磁弁８１に制御信号を出力する（ステップＳＢ２）。
【０１１９】
ステップＳＢ１において、第１操作信号を取得していないと判定されたとき（ステップＳＢ１：Ｎｏ）、第２制御部９３Ｂは、アクチュエータ５から圧縮空気が排出されるように、電磁弁８１に制御信号を出力する（ステップＳＢ３）。なお、第１操作信号を取得していないことは、第２操作信号を取得したことを含む。
【０１２０】
例えば図３に示すように、作業者ＷＭが電動工具ＫＤを用いて天井面のような高所を作業するとき、作業補助具１を装着し、腕の少なくとも一部を保持部材４に載置した状態で、電動工具ＫＤを手で保持する。作業者ＷＭは、電動工具ＫＤで天井面を作業するために、手で保持した電動工具ＫＤのトリガスイッチ１００Ａを操作する。例えば、作業者ＷＭは、指でトリガスイッチ１００Ａを押す。
【０１２１】
トリガスイッチ１００Ａが操作されることにより、電動工具ＫＤのモータ２１０の駆動が開始される。また、トリガスイッチ１００Ａが操作されることにより生成された第１操作信号は、通信部８０を介して作業補助具１の演算処理装置９０に送信される。
【０１２２】
操作信号取得部９２が第１操作信号を取得したとき、第２制御部９３Ｂは、タンク７に溜められている圧縮空気がアクチュエータ５に供給されるように、電磁弁８１に制御信号を出力する。これにより、アクチュエータ５の内部空間に圧縮空気が供給され、アクチュエータ５が駆動する。アクチュエータ５は、第１アーム部材３１の先端部３１Ｔを上方に旋回させる動力を発生する。
【０１２３】
アクチュエータ５が駆動することにより、保持部材４を介して第１アーム部材３１に支持されている腕は、第１アーム部材３１及び保持部材４によって上方に移動する。作業者ＷＭの腕は、アクチュエータ５が発生する動力により補助される。アクチュエータ５が発生する動力に基づいて第１アーム部材３１及び保持部材４が上方に移動することにより、作業者ＷＭの腕が上方に移動されるので、作業者ＷＭの肉体的負担が軽減される。
【０１２４】
例えば、電動工具ＫＤがハンマードリルである場合、腕を長時間上げたままにした状態で、電動工具ＫＤを天井面に押し付ける作業を実施しなければならない可能性がある。本実施形態においては、作業補助具１により作業者ＷＭの腕の筋力が補助されるので、作業者ＷＭの肉体的負担が効果的に軽減される。
【０１２５】
作業者ＷＭは、電動工具ＫＤを用いる作業を停止するとき、電動工具ＫＤのトリガスイッチ１００Ａの操作を解除する。例えば、作業者ＷＭは、トリガスイッチ１００Ａを押している指をトリガスイッチ１００Ａから離す。トリガスイッチ１００Ａの操作が解除されることにより、電動工具ＫＤのモータ２１０の駆動が停止される。また、トリガスイッチ１００Ａの操作が解除されることにより生成された第２操作信号は、通信部８０を介して作業補助具１の演算処理装置９０に送信される。
【０１２６】
操作信号取得部９２が第２操作信号を取得したとき、第２制御部９３Ｂは、アクチュエータ５の内部空間の圧縮空気がアクチュエータ５から排出されるように、電磁弁８１に制御信号を出力する。これにより、アクチュエータ５の内部空間から圧縮空気が排出され、アクチュエータ５の駆動が停止される。アクチュエータ５は、動力を発生しない。
【０１２７】
アクチュエータ５の駆動が停止されることにより、重力の作用により、第１アーム部材３１の先端部３１Ｔは、下方に旋回する。保持部材４を介して第１アーム部材３１に支持されている腕は、第１アーム部材３１及び保持部材４と一緒に下方に移動する。
【０１２８】
図９は、本実施形態に係る制御信号を示すタイミングチャートである。トリガスイッチ１００Ａが操作されることにより生成された第１操作信号が電動工具ＫＤの演算処理装置２００及び作業補助具１の演算処理装置９０のそれぞれに出力される。第２制御部９３Ｂは、トリガスイッチ１００Ａが操作されることにより生成された第１操作信号が操作信号取得部９２に取得された時点ｔｓ１において、アクチュエータ５の駆動を開始させる制御信号を出力する。すなわち、第２制御部９３Ｂは、時点ｔｓ１において、タンク７の圧縮空気をアクチュエータ５に供給させる制御信号を電磁弁８１に出力する。電動工具ＫＤの演算処理装置２００は、時点ｔｓ１において、モータ２１０を駆動させる制御信号をモータドライバ２２０に出力する。電動工具ＫＤのモータ２１０は、時点ｔｓ１において、駆動を開始する。
【０１２９】
また、トリガスイッチ１００Ａの操作が解除されることにより、第１操作信号の出力が停止する。図９に示す例においては、時点ｔｅ１において、トリガスイッチ１００Ａの操作が解除され、第１操作信号の出力が停止する。トリガスイッチ１００Ａの操作が解除されることにより生成された第２操作信号が電動工具ＫＤの演算処理装置２００及び作業補助具１の演算処理装置９０のそれぞれに出力される。第２制御部９３Ｂは、トリガスイッチ１００Ａの操作が解除されることにより生成された第２操作信号が操作信号取得部９２に取得された時点ｔｅ１において、アクチュエータ５の駆動を停止させる制御信号を出力する。すなわち、第２制御部９３Ｂは、時点ｔｅ１において、アクチュエータ５から圧縮空気を排出させる制御信号を電磁弁８１に出力する。電動工具ＫＤの演算処理装置２００は、時点ｔｅ１において、モータ２１０の駆動を停止させる制御信号をモータドライバ２２０に出力する。電動工具ＫＤのモータ２１０は、時点ｔｅ１において、駆動を停止する。
【０１３０】
このように、本実施形態においては、第２制御部９３Ｂがアクチュエータ５の駆動を開始させる制御信号を出力するタイミングと、演算処理装置２００がモータ２１０の駆動を開始させる制御信号を出力するタイミングとは、同一である。
【０１３１】
また、第２制御部９３Ｂがアクチュエータ５の駆動を停止させる制御信号を出力するタイミングと、演算処理装置２００がモータ２１０の駆動を停止させる制御信号を出力するタイミングとは、同一である。
【０１３２】
本実施形態においては、電動工具ＫＤを用いる作業を開始するために作業者ＷＭがトリガスイッチ１００Ａを操作してモータ２１０の駆動を開始させたとき、そのトリガスイッチ１００Ａの操作と連動してアクチュエータ５の駆動が開始され、作業者ＷＭの腕が上げられる。一方、電動工具ＫＤを用いる作業を停止するために作業者ＷＭがトリガスイッチ１００Ａの操作を解除してモータ２１０の駆動を停止させたとき、そのトリガスイッチ１００Ａの操作の解除と連動してアクチュエータ５の駆動が停止され、作業者ＷＭの腕が下ろされる。これにより、作業の開始又は停止をする作業者ＷＭの意思に基づいて、作業者ＷＭの腕が上げられたり下げられたりする。そのため、作業者ＷＭが違和感を覚えることが抑制され、電動工具ＫＤを用いる作業は円滑に実施される。
【０１３３】
［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、作業補助具１の本体部材２に、コンプレッサ６と圧力制御機構８とアクチュエータ５とが支持される。これにより、コンプレッサ６が駆動されることによって圧力制御機構８で圧力が調整された圧縮空気がアクチュエータ５に供給され、アクチュエータ５は駆動することができる。コンプレッサ６及び圧力制御機構８の両方が本体部材２に支持されることにより、作業者ＷＭの行動範囲は制限されない。そのため、作業性の低下が抑制される。
【０１３４】
また、本実施形態によれば、アクチュエータ５に供給される圧縮空気が流れる流路１２に電磁弁８１が設けられる。電磁弁８１が第１操作されたときにアクチュエータ５に圧縮空気が供給され、電磁弁８１が第２操作されたときにアクチュエータ５から圧縮空気が排出される。これにより、電磁弁８１を操作するだけで、アクチュエータ５の駆動の開始と駆動の停止とを切り換えることができる。
【０１３５】
また、本実施形態によれば、コンプレッサ６から供給された圧縮空気を一時的に溜めるタンク７が設けられる。タンク７に溜められた圧縮空気が圧力制御機構８を介してアクチュエータ５に供給される。これにより、規定圧力に高められたタンク７の圧縮空気を、圧力制御機構８を介してアクチュエータ５に供給することができる。
【０１３６】
また、本実施形態によれば、コンプレッサ６とタンク７との間の流路１２Ａに圧力センサ７１が設けられる。圧力センサ７１は、コンプレッサ６からタンク７に供給される圧縮空気の圧力を検出する。また、圧力センサ７１は、タンク７の圧縮空気の圧力を検出する。コンプレッサ６の駆動状態は、圧力センサ７１で検出された圧力値Ｐａに基づいて制御される。これにより、タンク７の圧縮空気の圧力が低いときには、コンプレッサ６を駆動して、タンク７の圧縮空気の圧力を高めることができる。また、タンク７の圧縮空気の圧力が高いときには、コンプレッサ６の駆動を停止させることができ、コンプレッサ６が不要に駆動されることが抑制される。
【０１３７】
また、本実施形態においては、バッテリ９が着脱可能に装着されるコネクタ１０が設けられる。これにより、コンプレッサ６のような電気機器に電力を供給することができる。バッテリ９はコネクタ１０に着脱可能なので、コネクタ１０に装着されているバッテリ９の充電状態が低下したときには、充電状態が高いバッテリ９と容易に交換することができる。
【０１３８】
また、本実施形態においては、バッテリ９は、電動工具バッテリである。そのため、作業補助具１と電動工具ＫＤとでバッテリ９を兼用することができる。
【０１３９】
また、本実施形態においては、アーム部材３は、保持部材４を支持する第１アーム部材３１と、本体部材２及び第１アーム部材３１のそれぞれと連結される第２アーム部材３２とを含む。第１アーム部材３１は、第１回転軸ＡＸ１を中心に回動可能に第２アーム部材３２と連結され、第２アーム部材３２は、第１回転軸ＡＸ１とは異なる方向に延在する第２回転軸ＡＸ２を中心に回動可能に本体部材２と連結される。これにより、保持部材４は、第１回転軸ＡＸ１と直交する第１面と平行な方向及び第２回転軸ＡＸ２と直交する第２面と平行な方向のそれぞれに円滑に移動することができる。第１面と第２面とが直交し、第２面が水平面と平行である場合、保持部材４は、上下方向及び水平方向のそれぞれに円滑に移動することができる。
【０１４０】
また、本実施形態においては、アクチュエータ５は、第１アーム部材３１の先端部３１Ｔを上方に旋回させる動力を発生する。これにより、天井面のような高所を作業者ＷＭが電動工具ＫＤを使って作業するとき、作業者ＷＭの腕の筋力は効果的に補助される。
【０１４１】
また、本実施形態においては、第１回転軸ＡＸ１と相対移動可能に保持部材４を支持する移動機構５０が設けられる。これにより、作業者ＷＭが腕を移動させたとき、腕を保持する保持部材４が第１回転軸ＡＸ１に対して相対移動する。そのため、腕と作業補助具１とに摩擦が生じることが抑制される。したがって、作業者ＷＭの作業性の低下が抑制される。
【０１４２】
第２実施形態．
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【０１４３】
図１０は、本実施形態に係る作業補助具１及び電動工具ＫＤのそれぞれのハードウエア構成の一例を示す図である。図１１は、本実施形態に係る演算処理装置９０の一例を示す機能ブロック図である。
【０１４４】
本実施形態において、作業補助具１は、アクチュエータ５に供給される圧縮空気の圧力を検出する圧力センサ７２（第２圧力センサ）と、アクチュエータ５の変位を検出する変位センサ７３と、保持部材４を介して作業者ＷＭの腕に加えられる補助力を検出する力センサ７４とを備える。
【０１４５】
圧力センサ７２は、圧力制御機構８とアクチュエータ５との間に設けられ、圧力制御機構８からアクチュエータ５に供給される圧縮空気の圧力を検出する。圧力センサ７２によって検出される圧力値Ｐｂは、アクチュエータ５の内部空間の圧力を示す。圧力センサ７２の検出信号は、演算処理装置９０に出力される。検出信号取得部９１は、圧力センサ７２の検出信号を取得する。
【０１４６】
変位センサ７３は、アクチュエータ５の変位量を検出する。上述のように、アクチュエータ５は伸縮する。アクチュエータ５の下端部は、連結部材６３を介して第２プレート部材２４に固定される。アクチュエータ５が伸縮することにより、アクチュエータ５の上端部が上下方向に移動する。本実施形態において、アクチュエータ５の変位量は、アクチュエータ５の上端部と連結部材６２を介して連結されているワイヤ部材６１の移動量を含む。変位センサ７３は、第１プレート部材２３の移動量を検出することによって、アクチュエータ５の変位量を検出することができる。
【０１４７】
また、アクチュエータ５の上端部の移動と同期して、第１関節機構１３のプーリ１５が回転する。アクチュエータ５の変位量とプーリ１５の回転量とは１対１で対応する。変位センサ７３は、プーリ１５の回転量を検出することによって、アクチュエータ５の変位量を検出することができる。
【０１４８】
本実施形態において、変位センサ７３は、プーリ１５の回転量を検出する角度センサであることとする。変位センサ７３の検出信号は、演算処理装置９０に出力される。検出信号取得部９１は、変位センサ７３の検出信号を取得する。制御装置１１の記憶装置９９には、アクチュエータ５の変位量とプーリ１５の回転量との関係を示す相関データが記憶されている。相関データは、例えば作業補助具１の設計データから導出可能な既知データである。第２制御部９３Ｂは、変位センサ７３の検出信号と記憶装置９９に記憶されている相関データとに基づいて、アクチュエータ５の変位量を算出することができる。
【０１４９】
力センサ７４は、保持部材４に保持されている作業者ＷＭの腕に加えられる補助力を検出する。作業補助具１は、保持部材４を介して作業者ＷＭの腕に補助力を加える。力センサ７４は、作業者ＷＭの腕に加えられる補助力を検出する。本実施形態において、力センサ７４は、保持部材４に設けられている歪みセンサを含む。作業者ＷＭの腕に加えられる補助力が大きいほど、歪みセンサの検出値は大きく、作業者ＷＭの腕に加えられる補助力が小さいほど、歪みセンサの検出値は小さい。そのため、歪みセンサは、作業者ＷＭの腕に加えられる補助力を検出することができる。
【０１５０】
なお、力センサ７４は、保持部材４に設けられた圧力センサでもよい。圧力センサは、作業者ＷＭの腕と保持部材４との間に設けられる。作業者ＷＭの腕に加えられる補助力が大きいほど、圧力センサの検出値は大きく、作業者ＷＭの腕に加えられる補助力が小さいほど、圧力センサの検出値は小さい。そのため、圧力センサは、作業者ＷＭの腕に加えられる補助力を検出することができる。
【０１５１】
力センサ７４の検出信号は、演算処理装置９０に出力される。検出信号取得部９１は、力センサ７４の検出信号を取得する。
【０１５２】
また、本実施形態においては、補助力の目標値を指定する入力装置１１３が演算処理装置９０に接続される。入力装置１１３は、補助力の目標値を指定可能な操作ダイヤルを有する。作業者ＷＭは、入力装置１１３を操作して、補助力の目標値を演算処理装置９０に入力することができる。演算処理装置９０は、入力装置１１３が操作されることにより生成された入力信号を取得する入力信号取得部９４を有する。
【０１５３】
次に、本実施形態に係るアクチュエータ５の制御方法について説明する。図１２は、本実施形態に係るアクチュエータ５の制御方法の一例を示すフローチャートである。図１２は、圧力センサ７２の検出信号及び変位センサ７３の検出信号に基づいてアクチュエータ５の駆動状態を制御する制御方法の一例を示す。第２制御部９３Ｂは、圧力センサ７２の検出信号及び変位センサ７３の検出信号に基づいてアクチュエータ５の駆動状態を制御する制御信号を出力する。
【０１５４】
作業者ＷＭは、入力装置１１３を操作して、希望する補助力の目標値を入力する。入力信号取得部９４は、補助力の目標値を示す入力信号を取得する（ステップＳＣ１）。
【０１５５】
第２制御部９３Ｂは、操作信号取得部９２がトリガスイッチ１００Ａから第１操作信号を取得したか否かを判定する（ステップＳＣ２）。
【０１５６】
ステップＳＣ２において、第１操作信号を取得したと判定されたとき（ステップＳＣ２：Ｙｅｓ）、検出信号取得部９１は、圧力センサ７２の検出信号を取得する。圧力センサ７２の検出信号は、アクチュエータ５に供給される圧縮空気の圧力値Ｐｂを示す。第２制御部９３Ｂは、圧力センサ７２で検出された圧力値Ｐｂを取得する（ステップＳＣ３）。
【０１５７】
また、検出信号取得部９１は、変位センサ７３の検出信号を取得する。変位センサ７３の検出信号は、アクチュエータ５の変位量を示す。第２制御部９３Ｂは、変位センサ７３で検出されたアクチュエータ５の変位量を取得する（ステップＳＣ４）。
【０１５８】
第２制御部９３Ｂは、圧力センサ７２の検出信号及び変位センサ７３の検出信号に基づいて、アクチュエータ５の張力を算出する（ステップＳＣ５）。人工筋肉においては、アクチュエータ５の内部空間の圧力とアクチュエータ５の変位量とに基づいてアクチュエータ５の張力が決定される。第２制御部９３Ｂは、アクチュエータ５の内部空間の圧力値Ｐｂを示す圧力センサ７２の検出信号と、アクチュエータ５の変位量を示す変位センサ７３の検出信号とに基づいて、アクチュエータ５の張力を算出する（ステップＳＣ５）。
【０１５９】
第２制御部９３Ｂは、ステップＳＣ５において算出したアクチュエータ５の張力がステップＳＣ１において取得された補助力の目標値と等しいか否かを判定する（ステップＳＣ６）。
【０１６０】
ステップＳＣ６において、ステップＳＣ５において算出したアクチュエータ５の張力とステップＳＣ１において取得された補助力の目標値とが異なると判定されたとき（ステップＳＣ６：Ｎｏ）、第２制御部９３Ｂは、アクチュエータ５の張力と補助力の目標値との差分を算出する（ステップＳＣ７）。
【０１６１】
第２制御部９３Ｂは、ステップＳＣ７で算出された差分に基づいて、その差分が小さくなるように、アクチュエータ５の目標圧力を算出する（ステップＳＣ８）。
【０１６２】
第２制御部９３Ｂは、アクチュエータ５の内部空間がステップＳＣ８で算出された目標圧力になるように、電磁弁８１を制御する制御信号を出力する（ステップＳＣ９）。
【０１６３】
電磁弁８１は、制御信号に基づいて、タンク７から圧力制御機構８を介してアクチュエータ５に供給される圧縮空気を調整する。電磁弁８１は、制御信号に基づいてアクチュエータ５に供給される圧縮空気を調整して、アクチュエータ５の圧力を目標圧力に制御する（ステップＳＣ１０）。アクチュエータ５の圧力が目標圧力に制御されることにより、アクチュエータ５の張力と補助力の目標値との差が小さくなる。
【０１６４】
なお、ステップＳＣ２において、第１操作信号を取得していないと判定されたとき（ステップＳＣ２：Ｎｏ）、第２制御部９３Ｂは、アクチュエータ５から圧縮空気が排出されるように、電磁弁８１に制御信号を出力する（ステップＳＣ１１）。
【０１６５】
ステップＳＣ５において算出したアクチュエータ５の張力とステップＳＣ１において取得された補助力の目標値とが等しいと判定されたとき（ステップＳＣ６：Ｙｅｓ）、又はステップＳＣ１１の処理が終了したとき、演算処理装置９０は、ステップＳＣ１の処理に戻る。
【０１６６】
以上説明したように、第２制御部９３Ｂは、圧力センサ７２の検出信号及び変位センサ７３の検出信号に基づいてアクチュエータ５の駆動状態を制御する制御信号を出力する。第２制御部９３Ｂは、作業者ＷＭの腕に加えられる補助力が入力装置１１３から入力された目標値になるように、電磁弁８１を制御して、アクチュエータ５の内部空間の圧力を調整して、アクチュエータ５の張力を調整する。これにより、作業補助具１は、作業者ＷＭが希望する補助力で作業者ＷＭの腕を補助することができる。
【０１６７】
図１３は、本実施形態に係るアクチュエータ５の制御方法の一例を示すフローチャートである。図１３は、力センサ７４の検出信号に基づいてアクチュエータ５の駆動状態を制御する制御方法の一例を示す。第２制御部９３Ｂは、力センサ７４の検出信号に基づいてアクチュエータ５の駆動状態を制御する制御信号を出力する。
【０１６８】
作業者ＷＭは、入力装置１１３を操作して、希望する補助力の目標値を入力する。入力信号取得部９４は、補助力の目標値を示す入力信号を取得する（ステップＳＤ１）。
【０１６９】
第２制御部９３Ｂは、操作信号取得部９２がトリガスイッチ１００Ａから第１操作信号を取得したか否かを判定する（ステップＳＤ２）。
【０１７０】
ステップＳＤ２において、第１操作信号を取得したと判定されたとき（ステップＳＤ２：Ｙｅｓ）、検出信号取得部９１は、力センサ７４の検出信号を取得する。力センサ７４の検出信号は、保持部材４を介して作業者ＷＭの腕に加えられる補助力を示す。第２制御部９３Ｂは、力センサ７４で検出された作業者ＷＭの腕に加えられる補助力を取得する（ステップＳＤ３）。
【０１７１】
第２制御部９３Ｂは、ステップＳＤ３において取得した作業者ＷＭの腕に加えられる補助力がステップＳＤ１において取得された補助力の目標値と等しいか否かを判定する（ステップＳＤ４）。
【０１７２】
ステップＳＤ４において、ステップＳＤ３において取得した作業者ＷＭの腕に加えられる補助力とステップＳＤ１において取得された補助力の目標値とが異なると判定されたとき（ステップＳＤ４：Ｎｏ）、第２制御部９３Ｂは、作業者ＷＭの腕に加えられる補助力と補助力の目標値との差分を算出する（ステップＳＤ５）。
【０１７３】
第２制御部９３Ｂは、ステップＳＤ５で算出された差分に基づいて、その差分が小さくなるように、アクチュエータ５の目標圧力を算出する（ステップＳＤ６）。
【０１７４】
第２制御部９３Ｂは、アクチュエータ５の内部空間がステップＳＤ６で算出された目標圧力になるように、電磁弁８１を制御する制御信号を出力する（ステップＳＤ７）。
【０１７５】
電磁弁８１は、制御信号に基づいて、タンク７から圧力制御機構８を介してアクチュエータ５に供給される圧縮空気を調整する。電磁弁８１は、制御信号に基づいてアクチュエータ５に供給される圧縮空気を調整して、アクチュエータ５の圧力を目標圧力に制御する（ステップＳＤ８）。アクチュエータ５の圧力が目標圧力に制御されることにより、作業者ＷＭの腕に加えられる補助力と補助力の目標値との差が小さくなる。
【０１７６】
なお、ステップＳＤ２において、第１操作信号を取得していないと判定されたとき（ステップＳＤ２：Ｎｏ）、第２制御部９３Ｂは、アクチュエータ５から圧縮空気が排出されるように、電磁弁８１に制御信号を出力する（ステップＳＤ９）。
【０１７７】
ステップＳＤ３において取得した作業者ＷＭの腕に加えられる補助力とステップＳＤ１において取得された補助力の目標値とが等しいと判定されたとき（ステップＳＤ４：Ｙｅｓ）、又はステップＳＤ９の処理が終了したとき、演算処理装置９０は、ステップＳＤ１の処理に戻る。
【０１７８】
以上説明したように、第２制御部９３Ｂは、力センサ７４の検出信号に基づいてアクチュエータ５の駆動状態を制御する制御信号を出力する。第２制御部９３Ｂは、作業者ＷＭの腕に加えられる補助力が入力装置１１３から入力された目標値になるように、電磁弁８１を制御して、アクチュエータ５の内部空間の圧力を調整して、保持部材４を介して作業者ＷＭの腕に加えられる補助力を調整する。これにより、作業補助具１は、作業者ＷＭが希望する補助力で作業者ＷＭの腕を補助することができる。
【０１７９】
他の実施形態．
上述の実施形態においては、図９を参照して説明したように、第２制御部９３Ｂがアクチュエータ５の駆動を開始させる制御信号を出力するタイミングと、演算処理装置２００がモータ２１０の駆動を開始させる制御信号を出力するタイミングとは、同一であり、第２制御部９３Ｂがアクチュエータ５の駆動を停止させる制御信号を出力するタイミングと、演算処理装置２００がモータ２１０の駆動を停止させる制御信号を出力するタイミングとは、同一であることとした。
【０１８０】
第２制御部９３Ｂがアクチュエータ５の駆動を開始させる制御信号を出力するタイミングと、演算処理装置２００がモータ２１０の駆動を開始させる制御信号を出力するタイミングとが、異なってもよい。また、第２制御部９３Ｂがアクチュエータ５の駆動を停止させる制御信号を出力するタイミングと、演算処理装置２００がモータ２１０の駆動を停止させる制御信号を出力するタイミングとが、異なってもよい。
【０１８１】
図１４は、本実施形態に係る制御信号を示すタイミングチャートである。図１４に示すように、トリガスイッチ１００Ａが操作されることにより、時点ｔｓ１において生成された第１操作信号は、電動工具ＫＤの演算処理装置２００及び作業補助具１の演算処理装置９０のそれぞれに出力される。第２制御部９３Ｂは、操作信号取得部９２が第１操作信号を取得した時点ｔｓ１（第１時点）においてアクチュエータ５を駆動させる制御信号を出力する。電動工具ＫＤのモータ２１０は、時点ｔｓ１よりも後の時点ｔｓ２（第２時点）において駆動を開始する。すなわち、第２制御部９３Ｂは、時点ｔｓ１において、タンク７の圧縮空気をアクチュエータ５に供給させる制御信号を電磁弁８１に出力する。電動工具ＫＤの演算処理装置２００は、時点ｔｓ１よりも後の時点ｔｓ２において、モータ２１０を駆動させる制御信号をモータドライバ２２０に出力する。
【０１８２】
これにより、トリガスイッチ１００Ａが操作されると、電動工具ＫＤのモータ２１０の駆動が開始される前に、アクチュエータ５の駆動が開始され、作業者ＷＭの腕が上げられる。作業者ＷＭは、腕が上げられた後、電動工具ＫＤのモータ２１０の駆動を開始させることができる。
【０１８３】
また、トリガスイッチ１００Ａの操作が解除されることにより時点ｔｅ１において生成された第２操作信号は、電動工具ＫＤの演算処理装置２００及び作業補助具１の演算処理装置９０のそれぞれに出力される。電動工具ＫＤのモータ２１０は、時点ｔｅ１において駆動を停止する。第２制御部９３Ｂは、操作信号取得部９２が第２操作信号を取得した時点ｔｅ１よりも後の時点ｔｅ２においてアクチュエータ５の駆動を停止させる制御信号を出力する。すなわち、電動工具ＫＤの演算処理装置２００は、時点ｔｅ１において、モータ２１０の駆動を停止させる制御信号をモータドライバ２２０に出力する。第２制御部９３Ｂは、時点ｔｅ１よりも後の時点ｔｅ２において、アクチュエータ５から圧縮空気を排出させる制御信号を電磁弁８１に出力する。
【０１８４】
これにより、トリガスイッチ１００Ａの操作が解除されると、電動工具ＫＤのモータ２１０の駆動が停止された後、作業者ＷＭの腕を下げることができる。
【０１８５】
図１５は、本実施形態に係るトリガスイッチ１００Ａの操作量と、モータ２１０及びアクチュエータ５のそれぞれが駆動を開始するタイミングとを説明するための模式図である。トリガスイッチ１００Ａは、規定の可動範囲を有する。作業者ＷＭは、任意の操作量（押し込み量）でトリガスイッチ１００Ａを操作することができる。トリガスイッチ１００Ａを可動範囲の端部まで押し込んだときの操作量を適宜、第１操作量、と称し、トリガスイッチ１００Ａを可動範囲の途中まで押し込んだときの操作量を適宜、第２操作量、と称する。第２操作量は、第１操作量よりも小さい。第１操作量は、トリガスイッチ１００Ａを十分に押し込んだときの操作量を示す全押しに相当し、第２操作量は、トリガスイッチ１００Ａを僅かに押し込んだときの操作量を示す半押しに相当する。
【０１８６】
モータ２１０は、トリガスイッチ１００Ａが第１操作量で操作されたときに駆動を開始する。第２制御部９３Ｂは、第１操作量よりも小さい第２操作量を示す操作信号が操作信号取得部９２に取得されたときにアクチュエータ５を駆動させる制御信号を電磁弁８１に出力する。
【０１８７】
すなわち、トリガスイッチ１００Ａが半押しされたとき、モータ２１０の駆動が停止された状態で、第１アーム部材３１の先端部３１Ｔが上方に旋回するようにアクチュエータ５の駆動が開始される。作業者ＷＭは、トリガスイッチ１００Ａを半押しして腕が持ち上げられた後、トリガスイッチ１００Ａを全押しすることにより電動工具ＫＤを駆動させることができる。
【０１８８】
なお、上述の各実施形態においては、トリガスイッチ１００Ａの操作に基づいて、アクチュエータ５の駆動状態が制御されることとした。ロックオフスイッチ１００Ｂの操作に基づいて、アクチュエータ５の駆動状態が制御されてもよい。例えば、ロックオフスイッチ１００Ｂが操作されてモータ２１０のロックが解除されたとき、アクチュエータ５が駆動して作業者ＷＭの腕が上げられてもよい。作業者ＷＭは、腕が上げられた後、トリガスイッチ１００Ａを操作してモータ２１０の駆動を開始することができる。また、トリガスイッチ１００Ａ及びロックオフスイッチ１００Ｂのみならず、電動工具ＫＤに設けられている、モータ２１０の駆動状態を操作する各種のスイッチの操作に基づいてアクチュエータ５の駆動状態が制御されてもよい。また、電動工具ＫＤに設けられている、モータ２１０の駆動状態の操作には寄与しない各種のスイッチの操作に基づいて、アクチュエータ５の駆動状態が制御されてもよい。例えば、アクチュエータ５の駆動状態を制御するための専用スイッチが電動工具ＫＤに設けられてもよい。
【０１８９】
なお、上述の各実施形態においては、電動工具ＫＤに設けられている操作装置１００に基づいて、アクチュエータ５の駆動状態が制御されることとした。作業補助具１に、アクチュエータ５の駆動状態を操作する操作装置が設けられてもよい。
【０１９０】
なお、上述の各実施形態において、圧力制御機構８として圧力制御弁が用いられてもよい。また、上述の各実施形態において、タンク７が省略されてもよい。コンプレッサ６で生成された圧縮空気がタンク７に溜められることなく、圧力制御機構８を介してアクチュエータ５に供給されてもよい。
【０１９１】
なお、上述の各実施形態において、圧力制御機構８は省略されてもよい。コンプレッサ６で生成された圧縮空気がアクチュエータ５に直接的に供給されてもよい。
【０１９２】
なお、上述の各実施形態においては、アクチュエータ５が人工筋肉であることとした。アクチュエータ５は、エアシリンダでもよい。
【０１９３】
なお、上述の各実施形態においては、アクチュエータ５が圧縮空気に基づいて作動するエアアクチュエータであることとした。アクチュエータ５は、例えば油圧に基づいて作動する油圧アクチュエータでもよいし、圧電素子のような駆動素子により作動するアクチュエータでもよい。
【０１９４】
なお、上述の各実施形態においては、アクチュエータ５が本体部材２に支持されることとした。アクチュエータ５は、例えばアーム部材３に支持されてもよいし、本体部材２及びアーム部材３とは別の部材に支持されてもよい。
【０１９５】
なお、上述の各実施形態においては、第１回転軸ＡＸ１がＸＹ平面と実質的に平行であり、第２回転軸ＡＸ２がＸＹ平面と実質的に直交することとした。第１回転軸ＡＸ１がＸＹ平面に対して傾斜してもよいし、第２回転軸ＡＸ２がＸＹ平面と直交しなくてもよい。また、上述の実施形態においては、第１アーム部材３１の先端部３１Ｔが第１回転軸ＡＸ１と直交する第１面と平行な方向に旋回し、第２アーム部材３２の第１端部３２Ｔが第１面と直交する第２面と平行な方向に旋回することとした。第１面と第２面とは直交しなくてもよい。
【０１９６】
なお、上述の各実施形態において、第２回転軸ＡＸ２が省略されてもよい。すなわち、第１アーム部材３１は、第１回転軸ＡＸ１を中心に回動可能であればよく、第２回転軸ＡＸ２を中心に回動しなくてもよい。
【０１９７】
なお、上述の各実施形態においては、作業補助具１が作業者ＷＭの右腕及び左腕のいずれか一方を支援することとした。作業補助具１は、右腕及び左腕の両方を支援してもよい。右腕用及び左腕用それぞれのアーム部材３及び保持部材４が設けられることにより、作業補助具１は、作業者ＷＭの右腕及び左腕の両方の筋力を補助することができる。
【符号の説明】
【０１９８】
１…作業補助具、２…本体部材、３…アーム部材、４…保持部材、５…アクチュエータ、６…コンプレッサ、７…タンク、８…圧力制御機構、９…バッテリ、１０…コネクタ、１０Ｄ…コネクタ、１１…制御装置、１２…流路、１２Ａ…流路、１２Ｂ…流路、１２Ｃ…流路、１３…第１関節機構、１４…第２関節機構、１５…プーリ、１６…ハウジング部材、１７…ガイド部材、１７Ｇ…ガイド溝、２１…第１装着部材、２２…第２装着部材、２３…第１プレート部材、２４…第２プレート部材、２５…支柱部材、３１…第１アーム部材、３１Ｂ…基端部、３１Ｔ…先端部、３２…第２アーム部材、３２Ｂ…第２端部、３２Ｃ…接続部、３２Ｔ…第１端部、４１…平板部、４２…第１側板部、４３…第２側板部、５０…移動機構、５１…ガイド部材、５２…可動部材、６０…伝達機構、６１…ワイヤ部材、６２…連結部材、６３…連結部材、６４…支持部材、７１…圧力センサ（第１圧力センサ）、７２…圧力センサ（第２圧力センサ）、７３…変位センサ、７４…力センサ、８０…通信部、８１…電磁弁、９０…演算処理装置、９１…検出信号取得部、９２…操作信号取得部、９３…制御部、９３Ａ…第１制御部、９３Ｂ…第２制御部、９４…入力信号取得部、９９…記憶装置、１００…操作装置、１００Ａ…トリガスイッチ、１００Ｂ…ロックオフスイッチ、１１１…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１１２…絶縁部、１１３…入力装置、２００…演算処理装置、２１０…モータ、２２０…モータドライバ、３２１…第１部材、３２２…第２部材、ＡＸ１…第１回転軸、ＡＸ２…第２回転軸、ＨＳ…ハーネス、ＨＳａ…肩ベルト、ＨＳｂ…腰ベルト、ＫＤ…電動工具、ＷＭ…作業者。
【図１】
2018176389.tif 000003
【図２】
2018176389.tif 000004
【図３】
2018176389.tif 000005
【図４】
2018176389.tif 000006
【図５】
2018176389.tif 000007
【図６】
2018176389.tif 000008
【図７】
2018176389.tif 000009
【図８】
2018176389.tif 000010
【図９】
2018176389.tif 000011
【図１０】
2018176389.tif 000012
【図１１】
2018176389.tif 000013
【図１２】
2018176389.tif 000014
【図１３】
2018176389.tif 000015
【図１４】
2018176389.tif 000016
【図１５】
2018176389.tif 000017