(57)【要約】【課題】使用者の移動範囲が狭められることを防止しつつ、使用電力の節電が可能となる動作支援装置を提供すること。【解決手段】実施形態によれば、動作支援装置は、背中フレームと、肩フレームと、上腕フレームと、前腕フレームと、電動モータと、電磁ブレーキと、プーリと、ワイヤと、第１の検出部と、第２の検出部と、制御部とを備える。前記プーリは、前記出力軸により回転される。前記ワイヤは、一端が前記プーリに固定され、かつ、他端が前記前腕フレームに固定される。前記制御部は、前記第１の検出部の検出結果に基づいて前記使用者が荷物を持ち上げていると判断すると、前記電動モータを駆動し、前記第２の検出部の検出結果に基づいて前記使用者による荷物の持ち上げ動作が完了したと判断すると、前記電磁ブレーキにより前記出力軸の回転を規制する。【選択図】      図１
2019042846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着された状態において使用者の背中に配される背中フレームと、
前記背中フレームに固定され、装着された状態において前記使用者の肩に配される肩フレームと、
前記肩フレームに回動可能に連結され、装着された状態において前記使用者の上腕に配される上腕フレームと、
前記上腕フレームに回動可能に連結され、装着された状態において前記使用者の前腕に配される前腕フレームと、
電動モータと、
前記電動モータの出力軸の回転を規制可能な電磁ブレーキと、
前記出力軸により回転されるプーリと、
一端が前記プーリに固定され、かつ、他端が前記前腕フレームに固定され、前記プーリに巻き取られることにより、前記前腕フレームを前記上腕フレームに対して回転するワイヤと、
前記使用者の荷物を持ち上げる動作の開始を検出する第１の検出部と
前記使用者の荷物を降ろす動作の開始を検出する第２の検出部と、
前記第１の検出部の検出結果に基づいて前記使用者が荷物を持ち上げていると判断すると、前記電動モータを駆動し、前記第２の検出部の検出結果に基づいて前記使用者による荷物の持ち上げ動作が完了したと判断すると、前記電磁ブレーキにより前記出力軸の回転を規制する制御部と、
を備える動作支援装置。
【請求項２】
前記第１の検出部は、前記上腕フレームに対する前記前腕フレームの回転の角速度を検出する角度センサである
請求項１に記載の動作支援装置。
【請求項３】
前記第２の検出部は、前記使用者により操作されるスイッチである
請求項１に記載の動作支援装置。
【請求項４】
前記第２の検出部は、前記使用者による所定の動作を検出する
請求項１に記載の動作支援装置。
【請求項５】
前記所定の動作は、前記使用者の前記前腕を前記上腕に対して回動して腕を屈曲する動作であり、
前記第２の検出部は、前記上腕フレームに対する前記前腕フレームの回転を検出する角度センサである
請求項４に記載の動作支援装置。
【請求項６】
前記所定の動作は、前記使用者の前記上腕を前記肩に対して上方に回転することにより腕を上方に回転する動作であり、
前記第２の検出部は、前記肩フレームに対する前記上腕フレームの回転を検出する角度センサである
請求項４に記載の動作支援装置。
【請求項７】
前記肩フレームは、互いに直交する３軸回りに回動可能な肩関節機構を具備する
請求項１に記載の動作支援装置。
【請求項８】
前記肩フレームは、前記使用者の肩の背面の前記背中フレーム側に配置される第１の肩背面フレーム、前記第１の肩背面フレームに対して左右方向外側に配置される第２の肩背面フレーム、及び、前記肩の側面に配置される肩側面フレームを具備し、
前記肩関節機構は、前記第１の肩背面フレーム及び前記第２の肩背面フレームを、上下方向に平行な第１の回動軸、及び前後方向に平行な第２の回動軸回りに回動可能に、かつ、前記肩側面フレーム及び前記上腕フレームを、前記左右方向に平行な第３の回動軸回りに回動可能に連結する
請求項７に記載の動作支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、使用者の上肢の動作を支援する動作支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
使用者の上肢の動作を支援する動作支援装置が知られている。このような動作支援装置は、使用者に装着されるフレーム、駆動力を発生する駆動部、及び、駆動部による駆動力をフレームに伝達する伝達機構を有している。フレームは、複数の部材から構成されており、使用者の肩、上腕、及び前腕のそれぞれに固定されるフレームを有し、これらフレームが互いに回動可能に連結されている。
【０００３】
駆動部として、空気式アクチュエータが知られている。空気式アクチュエータは、その一端部が、ワイヤを介して、各フレームに接続されている。この空気式アクチュエータは、外部のコンプレッサから供給される圧縮空気により、長さが変化する。
【０００４】
空気式アクチュエータの長さが変化することにより、ワイヤを介してフレームが引っ張られることによって使用者の動作が支援される。例えば、使用者の前腕に固定されるフレームに接続された空気式アクチュエータが駆動されることにより、使用者の、上腕に対する前腕の回動動作が支援される。しかしながら、空気式アクチュエータを用いる動作支援装置は、床などに固定されるコンプレッサに接続される為、使用者の移動範囲が制限される。
【０００５】
また、駆動部として、使用者が携帯可能な電動モータを用いる場合では、使用者の所定の姿勢を維持する場合、例えば、使用者が荷物を持ち、前腕を上腕に対して回転して腕をＬ字状に屈曲した姿勢を維持する場合では、この姿勢維持を支援する為に電動モータは駆動し続けなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５８０４３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、使用者の移動範囲が狭められることを防止しつつ、使用電力の節電が可能となる動作支援装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、動作支援装置は、背中フレームと、肩フレームと、上腕フレームと、前腕フレームと、電動モータと、電磁ブレーキと、プーリと、ワイヤと、第１の検出部と、第２の検出部と、制御部とを備える。前記背中フレームは、装着された状態において使用者の背中に配される。前記肩フレームは、前記背中フレームに固定され、装着された状態において前記使用者の肩に配される。前記上腕フレームは、前記肩フレームに回動可能に連結され、装着された状態において前記使用者の上腕に配される。前記前腕フレームは、前記上腕フレームに回動可能に連結され、装着された状態において前記使用者の前腕に配される。前記電磁ブレーキは、前記電動モータの出力軸の回転を規制可能に構成される。前記プーリは、前記出力軸により回転される。前記ワイヤは、一端が前記プーリに固定され、かつ、他端が前記前腕フレームに固定される。前記ワイヤは、前記プーリに巻き取られることにより、前記前腕フレームを前記上腕フレームに対して回転する。前記第１の検出部は、前記使用者の荷物を持ち上げる動作の開始を検出する。前記第２の検出部は、前記使用者の荷物を降ろす動作の開始を検出する。前記制御部は、前記第１の検出部の検出結果に基づいて前記使用者が荷物を持ち上げていると判断すると、前記電動モータを駆動し、前記第２の検出部の検出結果に基づいて前記使用者による荷物の持ち上げ動作が完了したと判断すると、前記電磁ブレーキにより前記出力軸の回転を規制する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る動作支援装置を示す斜視図である。
【図２】図２は、第１の実施形態の動作支援装置に用いられるフレームの右上腕フレーム及び右前腕フレームが分解された状態を示す斜視図である。
【図３】図３は、第１の実施形態の右前腕フレームの要部を示す斜視図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の右前腕フレームを示す斜視図である。
【図５】図５は、第１の実施形態の動作支援装置に用いられるベルトを示す平面図である。
【図６】図６は、第１の実施形態の動作支援装置に用いられる検出装置及び制御部の接続を示すブロック図である。
【図７】図７は、第１の実施形態の動作支援装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は、第１の実施形態の動作支援装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第１の実施形態の動作支援装置の変形例の動作を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係る動作支援装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の実施形態に係る動作支援装置１０を、図１乃至図９を用いて説明する。図１は、動作支援装置１０を示す斜視図である。図１は、動作支援装置１０を後方から見た状態を示している。図２乃至図４は、動作支援装置１０の要部を示す斜視図である。図２は、具体的には、動作支援装置１０に用いられるフレーム２０の右上腕フレーム３３及び右前腕フレーム３５が分解された状態を示す斜視図である。図３は、右前腕フレーム３５の要部を示す斜視図である。図４は、右前腕フレーム３５を示す斜視図である。
【００１１】
図５は、動作支援装置１０に用いられるベルト６０を示す平面図である。図６は、動作支援装置１０に用いられる検出装置９０及び制御部１１２の接続を示すブロック図である。図７は、動作支援装置１０の動作を示すフローチャートである。図８は、動作支援装置１０の動作を示すフローチャートである。図９は、動作支援装置１０の変形例の動作を示すフローチャートである。
【００１２】
動作支援装置１０は、本実施形態では、一例として、使用者の上肢の動作を支援する。図１に示すように、動作支援装置１０は、使用者が装着可能なフレーム２０、フレーム２０を使用者に固定するベルト６０、フレーム２０を駆動する駆動装置７０、及び、駆動装置７０に用いられる電磁ブレーキ８２の規制状態を解除する、使用者により操作可能な操作装置１００を有している。
【００１３】
フレーム２０は、使用者の背中に装着される背中フレーム２１、使用者の右上肢に装着される右上肢フレーム３０、及び、使用者の左上肢に装着される左上肢フレーム２５を有している。なお、図１では、左上肢フレーム２５は、その一部のみが示されており、他の部分は、図示が省略されている。左上肢フレーム２５は、右上肢フレーム３０と、背中フレーム２１を挟んで左右対称に構成されている。左上肢フレーム２５については、説明を省略する。なお、フレーム２０について、動作支援装置１０を装着した使用者の上下方向、左右方向、及び、前後方向に合わせて、上下方向、左右方向、及び、前後方向を設定する。
【００１４】
背中フレーム２１は、使用者の背中に装着可能に形成されている。背中フレーム２１は、一例として、使用者の背骨に対向する位置に配置可能な、棒状に形成されている。背中フレーム２１は、例えば、矩形筒状の部材から形成されている。
【００１５】
右上肢フレーム３０は、使用者の肩に装着される右肩フレーム３１、右肩フレーム３１に設けられた右肩関節機構３２、右上腕フレーム３３、右上腕フレーム３３に設けられた右肘関節機構３４、及び、右前腕フレーム３５を有している。
【００１６】
右肩フレーム３１は、背中フレーム２１の上部に固定されている。右肩フレーム３１は、使用者の肩の背面に装着される第１の肩背面フレーム３６及び第２の肩背面フレーム３７、並びに、使用者の右肩の側面に装着される右肩側面フレーム３８を有している。
【００１７】
第１の肩背面フレーム３６は、背中フレーム２１の後面の上部に固定されている。第１の肩背面フレーム３６は、背中フレーム２１から左右方向に平行に右側に突出している。  
第２の肩背面フレーム３７は、右肩関節機構３２の一部により、第１の肩背面フレーム３６に連結されている。第２の肩背面フレーム３７は、第１の肩背面フレーム３６より、右外方向に突出している。第２の肩背面フレーム３７は、例えば、矩形の筒部材から形成されている。
【００１８】
右肩側面フレーム３８は、第２の肩背面フレーム３７の左右方向の外側端部から、前方に向かって突出している。右肩側面フレーム３８は、例えば、矩形の筒状部材から形成されている。右肩側面フレーム３８は、例えば、第２の肩背面フレーム３７と一体に形成されている。
【００１９】
右肩関節機構３２は、第１の肩背面フレーム３６及び右上腕フレーム３３の間に設けられる。具体的には、第１の肩背面フレーム３６を第２の肩背面フレーム３７に連結する第１の連結部４０、及び、右肩側面フレーム３８の前端部に設けられた第２の連結部４１を有している。
【００２０】
第１の連結部４０は、第１の肩背面フレーム３６に対して、第２の肩背面フレーム３７を、互いに直交する第１の回動軸Ｃ１及び第２の回動軸Ｃ２回りに回動可能に連結する。第１の回動軸Ｃ１は、上下方向に平行である。第２の回動軸Ｃ２は、前後方向に平行である。
【００２１】
第１の連結部４０は、具体的には、第１の肩背面フレーム３６に対して第１の回動軸Ｃ１回りに回動可能に連結され、かつ、第２の肩背面フレーム３７に第２の回動軸Ｃ２回りに回動可能に連結された連結部材４２を有している。連結部材４２は、例えば、第１の回動軸Ｃ１に平行に設けられた第１の軸部材４３により、第１の肩背面フレーム３６に回動可能に連結されている。さらに、連結部材４２は、第２の回動軸Ｃ２に平行に設けられた第２の軸部材４４により、回動可能に第２の肩背面フレーム３７に連結されている。第１の肩背面フレーム３６、連結部材４２、及び第２の肩背面フレーム３７は、左右方向に並んでいる。
【００２２】
第２の連結部４１は、右上腕フレーム３３を、左右方向に平行な第３の回動軸Ｃ３回りに回動可能に、右肩側面フレーム３８に連結する。第２の連結部４１は、例えば、肩固定フレーム４５、及び、肩固定フレーム４５内に設けられた連結機構を有している。
【００２３】
肩固定フレーム４５は、一端部が内部に連結機構を収容可能な有底円筒状に形成された第１の収容部４５ａ、及び、第１の収容部４５ａと一体に形成された第１の延出部４５ｂを有している。第１の収容部４５ａは、連結機構を介して第３の回動軸Ｃ３回りに回動可能に右肩側面フレーム３８の前端部に連結されている。第１の延出部４５ｂは、例えば断面Ｌ字状に形成されており、その端部内面に、右上腕フレーム３３の外面を接触させた状態で、右上腕フレーム３３が、ボルト等の固定部材により、固定されている。
【００２４】
右上腕フレーム３３は、使用者の右肩から右肘近傍まで延びる長さを有している。右上腕フレーム３３は、例えば矩形の筒状部材から形成されている。右上腕フレーム３３の一端部は、肩固定フレーム４５の他端部に固定されている。右上腕フレーム３３は、第２の連結部４１を介して、右肩側面フレーム３８に第３の回動軸Ｃ３回りに回動可能に連結される。
【００２５】
右肘関節機構３４は、使用者の右上腕に対する右前腕の回動に合わせて、右上腕フレーム３３に対して右前腕フレーム３５を回動可能に形成されている。図２に示すように、右肘関節機構３４は、右上腕フレーム３３に固定された右肘固定フレーム４６、並びに、右肘固定フレーム４６及び右前腕フレーム３５に連結された右肘回動機構４７を有している。
【００２６】
右肘固定フレーム４６は、右肘回動機構４７を収容可能な、例えば有底円筒状に形成された第２の収容部４８、及び第２の収容部４８から径方向外側に延出した第２の延出部４９を有している。
【００２７】
第２の収容部４８は、例えば、２つの外径を有する有底円筒状に形成されている。第２の延出部４９は、第２の収容部４８の小径部４８ａから径方向外側に延出している。第２の延出部４９は、例えば断面Ｌ字状に形成されており、端部の内面に右上腕フレーム３３の外面を接触させた状態で、右上腕フレーム３３にボルト等の固定部材により固定されている。
【００２８】
図３に示すように、右肘回動機構４７は、第４の回動軸Ｃ４回りに回動可能に連結された第１の回動部５０及び第２の回動部５１を有している。第４の回動軸Ｃ４は、左右方向に平行である。
【００２９】
第１の回動部５０は、図２に示すように、円筒状に形成されており、その一端面がキー５２ａ及びボルト５２ｂを有する固定構造５２により、右前腕フレーム３５に固定されている。第１の回動部５０の軸線は、第４の回動軸Ｃ４と平行である。第１の回動部５０の外周面には、溝５３が形成されている。溝５３は、駆動装置７０の後述するワイヤ８４を第１の回動部５０の周方向に移動可能に配置する。溝５３の幅は、ワイヤ８４の径より大きい。溝５３は、略環状に形成されている。
【００３０】
第１の回動部５０の、右前腕フレーム３５に対して反対側となる端面には、ワイヤ８４の端部を固定可能な固定部５４が形成されている。ワイヤ８４の端部は、本実施形態では、タイコエンドである。なお、タイコエンドとは、円柱状に形成された端部である。タイコエンドを構成する円柱状部の軸線は、ワイヤ８４の軸線と交差しており、例えば直交している。固定部５４は、ワイヤ８４のタイコエンドが嵌合する孔である。なお、図３では、ワイヤ８４のタイコエンドが固定部５４から取り外された状態が示されているが、実際には、ワイヤ８４のタイコエンドは、固定部５４に嵌合することにより、第１の回動部５０に固定されている。
【００３１】
第２の回動部５１は、例えば円柱状に形成されている。第２の回動部５１は、第１の回動部５０内に、第１の回動部５０と同軸状に配置されている。第２の回動部５１は、第２の回動部５１の軸線を回動中心として、第１の回動部５０に対して回動可能に、第１の回動部５０に支持されている。すなわち、第２の回動部５１の回転中心が、第４の回動軸となる。
【００３２】
第２の回動部５１は、第１の回動部５０から抜け出ることがないように、例えばボルト５５による抜け防止構造により、第１の回動部５０に対して軸方向の移動が規制されている。ボルト５５は、第１の回動部５０の内孔の縁部に設けられている。ボルト５５のヘッド部の縁部が第２の回動部５１に端面の縁部に当接することにより、第２の回動部５１が第１の回動部５０に対して軸方向に移動することが規制される。すなわち、抜け止めがなされる。
【００３３】
第２の回動部５１は、固定部材５６により、右肘固定フレーム４６に固定されている。固定部材５６は、例えば、第２の回動部５１の端面に周方向に等間隔に離間して配置されたスタッドボルトである。
【００３４】
このように、第１の回動部５０及び第２の回動部５１が第４の回動軸Ｃ４回りに回動可能であることにより、右前腕フレーム３５は、右上腕フレーム３３に対して回動可能となる。
【００３５】
図４に示すように、右前腕フレーム３５は、使用者の右前腕を内側に配置可能な、断面が略Ｌ字状となる形状に形成されている。右前腕フレーム３５の稜部３５ａの内面及び外面は、曲面に形成されている。右前腕フレーム３５は、使用者の右肘から右手首の近傍まで延びる長さを有している。右前腕フレーム３５は、ベルト３９により、使用者の前腕に固定される。ベルト３９は、一部省略されて示されている。
【００３６】
図５に示すように、ベルト６０は、使用者の腰に巻回することにより、動作支援装置１０を使用者の腰に固定可能に構成されている。ベルト６０は、背中フレーム２１に固定された板状の腰フレーム６１、腰フレーム６１に連結され、使用者の腹部に巻き付けられる腹部ベルト６２、及び、腰フレーム６１に連結された固定ベルト６３を有する。
【００３７】
腰フレーム６１は、例えば、左右方向に長い板状に形成されている。腰フレーム６１は、左右方向に移動可能に連結されたスライド板６４を介して、腹部ベルト６２、及び、固定ベルト６３が連結されている。
【００３８】
スライド板６４は、左スライド板６４ａ、及び右スライド板６４ｂを有している。左スライド板６４ａ及び右スライド板６４ｂは、それぞれ、左右方向に延びたスリットが形成されている。スリットは、上下方向に離間して２つ形成されている。
【００３９】
左スライド板６４ａ及び右スライド板６４ｂは、腰フレーム６１より前方に配置されている。ここでは、一例として、腰フレーム６１、左スライド板６４ａ、右スライド板６４ｂの順番で配置されている。左スライド板６４ａ及び右スライド板６４ｂは、複数例えば４つのボルト６５により、腰フレーム６１に左右方向に支持される。なお、ボルト６５は、左右上下に２つずつ並んで配置されている。この為、図５では、上方に配置された２つのボルト６５のみが図示されている。
【００４０】
上方に配置された２つのボルト６５は、左スライド板６４ａの上方のスリット、及び右スライド板６４ｂの上方のスリットを挿通し、先端部が腰フレーム６１に固定される。下方に配置された残りの２つのボルト６５は、左スライド板６４ａの下方のスリット、及び右スライド板６４ｂの下方のスリットを挿通し、先端部が腰フレーム６１に固定される。
【００４１】
左スライド板６４ａのスリット、及び右スライド板６４ｂのスリットが左右方向に長い形状であることから、左スライド板６４ａ及び右スライド板６４ｂは、腰フレーム６１に対して左右方向に移動可能となる。さらに、左スライド板６４ａ及び右スライド板６４ｂは、ボルト６５により、腰フレーム６１に対する上下方向の移動が規制される。
【００４２】
本実施形態では、右スライド板６４ｂよりも内側に押さえ板６６が配置されている。ボルト６５は、押さえ板６６に形成された孔内に配置されている。押さえ板６６の前面、すなわち使用者の腰に接触する面は、腰の形状に合わせて曲面に形成されてもよい。
【００４３】
腹部ベルト６２は、使用者の腹部に左側から巻き付けられる左腹部ベルト６２ａ、及び使用者の腹部に右側から巻き付けられる右腹部ベルト６２ｂを有している。  
左腹部ベルト６２ａは、使用者の腹部にフィットするように、比較的幅広に形成された布製のベルトである。左腹部ベルト６２ａの一端部は、左スライド板６４ａの左側端部に、例えば縫い付けられることにより、固定されている。
【００４４】
右腹部ベルト６２ｂは、使用者の腹部にフィットするように、比較的幅広に形成された布製のベルトである。右腹部ベルト６２ｂの幅は、例えば左腹部ベルトの幅と同じである。右腹部ベルト６２ｂの一端部は、右スライド板６４ｂの右側端部に、例えば縫い付けられることにより、固定されている。右腹部ベルト６２ｂの他端部、及び左腹部ベルト６２ａの他端部は、面ファスナ等の固定構造により、互いの固定位置を調整可能に、かつ、着脱可能に固定される。
【００４５】
固定ベルト６３は、左スライド板６４ａ、及び右スライド板６４ｂの左右方向の移動を抑えつつ腹部ベルト６２を締め付け可能に構成されている。固定ベルト６３は、使用者の腹部に左側から巻き付けられる左固定ベルト６３ａ、及び、使用者の腹部に右側から巻き付けられる右固定ベルト６３ｂを有している。
【００４６】
左固定ベルト６３ａは、左腹部ベルト６２ａの幅よりも小さい布製のベルトである。左固定ベルト６３ａの一端部は、右スライド板６４ｂの左側端部に、例えば縫い付けられることにより、固定されている。また、左固定ベルト６３ａは、左腹部ベルト６２ａに設けられたベルト通し６７ａ内、及び背中フレーム２１に設けられたブラケット６８ａ内を挿通される。この為、左固定ベルト６３ａは、ベルト通し６７ａにより後方に折り返され、ブラケット６８ａにより前方に折り返される。
【００４７】
右固定ベルト６３ｂは、左腹部ベルト６２ａの幅よりも小さい布製のベルトである。右固定ベルト６３ｂの一端部は、左スライド板６４ａの右側端部に、例えば縫い付けられることにより、固定されている。また、右固定ベルト６３ｂは、右腹部ベルト６２ｂに設けられたベルト通し６７ｂ内、及び背中フレーム２１に設けられたブラケット６８ｂ内を挿通される。この為、右固定ベルト６３ｂは、ベルト通し６７ｂにより後方に折り返され、ブラケット６８ｂにより前方に折り返される。
【００４８】
左固定ベルト６３ａの他端部は、面ファスナ等の固定構造により、固定位置を調整可能に、かつ、着脱可能に、左腹部ベルト６２ａに固定される。右固定ベルト６３ｂの他端部は、面ファスナ等の固定構造により、固定位置を調整可能に、かつ、着脱可能に、右腹部ベルト６２ｂに固定される。このように構成されたベルト６０は、コルセット構造を有する。
【００４９】
ここで、ベルト６０の装着方法を説明する。ベルト６０を使用者の腰に装着する場合、まず、比較的幅広の２本の腹部ベルト６２ａ，６２ｂが、スライド板６４ａ，６４ｂから離間した先端側で互いに重ねられ、使用者の前面側で面ファスナにより固定される。この際、２枚のスライド板６４ａ，６４ｂが左右にそれぞれ独立して移動可能である為、使用者の体型に合わせて腹部ベルト６２ａ，６２ｂの長さが調整される。
【００５０】
また、腹部ベルト６２ａ，６２ｂの先端を重ねて面ファスナにより互いに固定した状態で、２枚のスライド板６４ａ，６４ｂをスライドすることにより、腹部ベルト６２をわずかに緩めることもできる。
【００５１】
次に、比較的幅の狭い２本の固定ベルト６３ａ，６３ｂを、腹部ベルト６２の外側に巻き付ける。左固定ベルト６３ａは、左スライド板６４ａの図示しない孔を介して外側に引き出される。左固定ベルト６３ａは、左スライド板６４ａの孔から外側に引き出された後、左腹部ベルト６２ａの外面に設けたベルト通し６７ａに挿通されて後方に折り返される。さらに、左固定ベルト６３ａは、背中フレーム２１に固定されたブラケット６８ａに挿通されて前方へ折り返される。さらに、左固定ベルト６３ａは、左固定ベルト６３ａの先端が左腹部ベルト６２ａの外面に重ねられて面ファスナにより、左腹部ベルト６２ａに固定される。
【００５２】
右固定ベルト６３ｂも、同様に、ベルト通し６７ｂ及びブラケット６８ｂに挿通されて右腹部ベルト６２ｂの外面に面ファスナにより固定される。
【００５３】
このとき、２本の固定ベルト６３ａ，６３ｂの先端を引っ張ることにより、腹部ベルト６２を外側から締め付ける。固定ベルト６３を締め付けると、腹部ベルト６２が、２枚のスライド板６４ａ，６４ｂの移動を伴ってわずかに縮むことにより、使用者の腹部に密着する。これにより、比較的幅広の腹部ベルト６２がコルセットとして機能し、使用者が腰を曲げ難くすることができる。
【００５４】
また、固定ベルト６３を締め付けることにより、押さえ板６６を使用者の腰にしっかりと接触させることができる。すなわち、ベルト６０により、動作支援装置１０を使用者にしっかりと固定することができる。
【００５５】
駆動装置７０は、図１に示すように、背中フレーム２１に固定された筐体７１、右上肢フレーム３０を駆動する右駆動部８０、左上肢フレーム２５を駆動する左駆動部８８、及び、検出装置９０（図６に示す）、及び制御装置１１０を有している。筐体７１は、例えば直方体状に形成されている。図１では、筐体７１の後壁部を切り欠いており、筐体７１内が示されている。
【００５６】
右駆動部８０は、電動モータの一例であるサーボモータ８１、サーボモータ８１の出力軸８１ａの回転を規制する電磁ブレーキ８２、サーボモータ８１により回転されるプーリ８３、及びワイヤ８４を有している。なお、左駆動部８８は、右駆動部８０と同じ構成を有している。この為、左駆動部８８の説明は省略する。
【００５７】
サーボモータ８１は、筐体７１内に形成されたブラケット７２を介して筐体７１に固定されている。サーボモータ８１は、例えば、出力軸８１ａを下方に配置し、かつ、出力軸８１ａが上下方向に平行となる姿勢で、固定されている。出力軸８１ａは、本実施形態では、減速機８５を介してプーリ８３に固定されている。
【００５８】
電磁ブレーキ８２は、本実施形態では、一例として、励磁型の電磁ブレーキである。すなわち、電磁ブレーキ８２は、電磁ブレーキ８２に電力が供給されることによって駆動して出力軸８１ａに接触して、出力軸８１ａの回転を規制する。電磁ブレーキ８２は、換言すると、電力が供給されることによって、プーリ８３の回転を規制する。
【００５９】
プーリ８３は、減速機８５を介して、サーボモータ８１により出力軸８１ａと一体に回動する。プーリ８３は、後述する右光学センサ９６によりプーリ８３の初期位置（ホームポジション）を検出する為の突起部８３ａを有している。突起部８３ａは、１つ形成されている。突起部８３ａは、図１中の範囲Ｆ１内に拡大して示すように、例えば、プーリ８３の端面の縁部に形成されており、径方向外側に突出している。なお、範囲Ｆ１は、右駆動部８０のプーリ８３の下端部を拡大して示している。突起部８３ａは、プーリ８３の周方向に所定の幅を有している。
【００６０】
突起部３８ａは、プーリ８３の回動中心に対して周方向に、例えば５度の幅を有している。換言すると、突起部８３ａの周方向一端及びプーリ８３の回動中心を結ぶ直線を第１の線とし、突起部８３ａの周方向他端及びプーリ８３の回動中心を結ぶ直線を第２の線とすると、第１の線及び第２の線がなす角度が、５度となる。
【００６１】
ワイヤ８４の一端は、プーリ８３に固定されている。ワイヤ８４の一端側の部分は、プーリ８３に巻回されている。ワイヤ８４の他端８４ａは、図３に示すように、タイコエンドである。他端８４ａは、第１の回動部５０の固定部５４に嵌合することにより、第１の回動部５０に固定されている。なお、他端８４ａを第１の回動部５０に固定する固定手段は、嵌合に限定されない。要するに、他端８４ａが第１の回動部５０に固定されればよい。
【００６２】
ワイヤ８４の他端８４ａの近傍の部分は、第１の回動部５０の溝５３内に収容されている。すなわち、ワイヤ８４の他端８４ａの近傍の部分８４ｂは、第１の回動部５０に巻回されている。
【００６３】
本実施形態では、ワイヤ８４は、筐体７１、及び右肘固定フレーム４６の第２の収容部４８に固定されたアウター８６内に配置されている。アウター８６は、例えば、ゴム等の樹脂から形成されており、可撓性を有している。なお、アウター８６は、可撓性を有することに限定されない。アウター８６は、ワイヤ８４がフレーム等の他の構造物に干渉することを防止可能に形成されればよい。
【００６４】
アウター８６の一端は、筐体７１のプーリ８３の近傍に、例えばブラケットを介して固定されている。アウター８６の他端は、第２の収容部４８に固定されている。アウター８６は、ワイヤ８４の、筐体７１の外側の部分、及び第２の収容部４８までの部分を、ワイヤ８４の長手方向に移動可能に、収容している。
【００６５】
検出装置９０は、使用者の動作を検出可能に構成されている。図６に示すように、検出装置９０は、使用者の右肩の動作を検出する右肩角度センサ９１、使用者の右肘の動作を検出する右肘角度センサ９２、使用者の左肩の動作を検出する左肩角度センサ９３、及び、使用者の左肘の動作を検出する左肘角度センサ９４を有している。さらに、検出装置９０は、右駆動部８０のプーリ８３の初期位置を検出する為の右光学センサ９６、及び、左駆動部８８のプーリ８３の初期位置を検出する為の左光学センサ９７を有している。
【００６６】
さらに、検出装置９０は、右駆動部８０のサーボモータ８１のエンコーダ８１ｂ、及び左駆動部８８のサーボモータ８１のエンコーダ８１ｃを含んでいる。さらに、検出装置９０は、操作装置１００の後述される第１のスイッチ１０１、及び第２のスイッチ１０２を含んでいる。
【００６７】
右肩角度センサ９１は、本実施形態では、使用者の右肩の動作の検出の一例として、右肩フレーム３１の右肩側面フレーム３８に対する、右上腕フレーム３３の第３の回動軸Ｃ３回りの回動を検出可能に構成されている。右肩角度センサ９１は、例えば、ポテンショメータである。右肩角度センサ９１は、右肩関節機構３２の第１の収容部４５ａ内に設置されている。右肩角度センサ９１は、例えば信号線９１ａを介して、検出結果を制御装置１１０に送信する。
【００６８】
右肘角度センサ９２は、本実施形態では、使用者の右肘の動作の検出の一例として、右上腕フレーム３３に対する第４の回動軸Ｃ４回りの右前腕フレーム３５の回動を検出可能に構成されている。右肘角度センサ９２は、例えば、ポテンショメータである。右肘角度センサ９２は、具体的には、右肘回動機構４７に設置されており、第１の回動部５０に対する第２の回動部５１の回動を検出する。右肘角度センサ９２は、例えば信号線９２ａを介して、検出結果を制御装置１１０に送信する。
【００６９】
左肩角度センサ９３は、本実施形態では、使用者の左肩の動作の検出の一例として、左肩フレームの肩側面部に対する、左上腕フレームの第３の回動軸Ｃ３回りの回動を検出可能に構成されている。左肩角度センサ９３は、例えば、ポテンショメータである。左肩角度センサ９３は、左肩関節機構の第１の収容部内に設置されている。左肩角度センサ９３は、例えば信号線を介して、検出結果を制御装置１１０に送信する。
【００７０】
左肘角度センサ９４は、本実施形態では、使用者の左肘の動作の検出の一例として、左上腕フレームに対する第４の回動軸Ｃ４回りの左前腕フレームの回動を検出可能に構成されている。左肘角度センサ９４は、例えば、ポテンショメータである。左肘角度センサ９４は、具体的には、回動機構に設置されており、第１の回動部に対する第２の回動部の回動を検出する。左肘角度センサ９４は、例えば信号線を介して、検出結果を制御装置１１０に送信する。
【００７１】
右光学センサ９６は、プーリ８３の初期位置を検出可能に構成されている。プーリ８３の初期位置とは、右上肢フレーム３０が初期状態にあるときのプーリ８３の位置である。右上肢フレーム３０の初期状態とは、第２の肩背面フレーム３７が左右方向に平行であり、右上腕フレーム３３が上下方向に平行であり、右前腕フレーム３５が上下方向に平行な状態である。すなわち、動作支援装置１０が使用者に装着された状態において、使用者が、直立し、かつ、右上肢を、腹部の右側部、腰の右側部、右脚の右側部に配置して上下方向に伸ばした姿勢にあるときの、プーリ８３の位置となる。
【００７２】
右光学センサ９６は、図１の範囲Ｆ１に示すように、内側に突起部８３ａを配置可能なスリット９６ａを有する。プーリ８３が初期位置にある状態では、突起部８３ａはスリット９６ａ内に配置される。サーボモータ８１の回転に伴いプーリ８３が回転すると、突起部８３ａは、スリット９６ａから出る。なお、範囲Ｆ１内に示された光学センサ９６は、概略的に示されている。光学センサ９６の形状は、範囲Ｆ１に示されるものに限定されるものではない。
【００７３】
右光学センサ９６は、本実施形態では、一例として、スリット９６ａ内に突起部８３ａが配置されていると、この状態を検出し、制御装置１１０の制御部１１２に送信する。スリット９６ａ内に突起部８３ａが配置されていない状態、すなわち、突起部８３ａがスリット９６ａから出た状態では、右光学センサ９６は信号を送信しない。
【００７４】
左光学センサ９７は、左駆動部８８のプーリ８３の初期位置を検出可能に構成されている。左光学センサ９７は、右光学センサ９６と同様の構成を有しているので、左光学センサ９７の説明は省略する。
【００７５】
操作装置１００は、図１に示すように、例えば信号線１０４を介して制御装置１１０に接続されている。操作装置１００は、右駆動部８０の電磁ブレーキ８２及び左駆動部８８の電磁ブレーキ８２の駆動を停止する際に使用者により操作される第１のスイッチ１０１を有している。第１のスイッチ１０１は、使用者により操作可能に形成されている。操作装置１００は、第１のスイッチ１０１が操作されると、操作されたこと示す信号を、制御装置１１０に信号を送信する。
【００７６】
操作装置１００は、また、動作支援装置１０を起動する第２のスイッチ１０２、動作支援装置１０を停止する第３のスイッチ１０３を有している。動作支援装置１０が起動した状態とは、動作支援装置１０が、使用者の動作を支援可能となる状態である。動作支援装置１０が停止した状態とは、使用者が腕を動作してもサーボモータに電力が供給されずに、動作の支援が行われない状態であり、所謂電源がオフされた状態である。
【００７７】
制御装置１１０は、筐体７１内に設置されている。制御装置１１０は、電池等の電源部１１１、並びに、サーボモータ８１及び電磁ブレーキ８２の動作を制御する制御部１１２を有している。電源部１１１は、サーボモータ８１、電磁ブレーキ８２などの、動作支援装置１０において電力を要する部位に、電力を供給する。
【００７８】
制御部１１２は、右肩角度センサ９１、右肘角度センサ９２、左肩角度センサ９３、左肘角度センサ９４、右光学センサ９６、左光学センサ９７、右駆動部８０のサーボモータ８１のエンコーダ８１ｂ、及び、左駆動部８８のサーボモータ８１のエンコーダ８１ｃが、例えば信号線を介して接続されており、それぞれから、検出結果を受信する。  
また、制御部１１２は、右肩角度センサ９１の検出結果、及び、右肘角度センサ９２の検出結果に基づいて、右駆動部８０のサーボモータ８１を制御可能に構成されている。さらに、制御部１１２は、左肩角度センサ９３の検出結果、及び左肘角度センサ９４の検出結果に基づいて、左駆動部８８のサーボモータ８１を制御可能に構成されている。
【００７９】
さらに、制御部１１２は、右肘角度センサ９２の検出結果に基づいて、右駆動部８０の電磁ブレーキ８２を駆動可能に構成されている。さらに、制御部１１２は、左肘角度センサ９４の検出結果に基づいて、左駆動部８８の電磁ブレーキ８２を駆動可能に構成されている。さらに、制御部１１２は、第１のスイッチ１０１からの信号に基づいて、右駆動部８０の電磁ブレーキ８２、及び左駆動部８８の電磁ブレーキ８２の駆動を解除可能に構成されている。
【００８０】
次に、動作支援装置１０の動作を説明する。図７に示すように、制御部１１２は、第２のスイッチ１０２が操作されて動作支援装置１０が起動状態となると、右駆動部８０のプーリ８３及び左駆動部８８のプーリ８３が初期位置になるまで、右光学センサ９６及び左光学センサ９７の検出結果を監視する（ステップＳ１のＮｏ）。
【００８１】
使用者は、第２のスイッチ１０２を操作した状態では、腕の肘が曲げられた状態にある可能性がある。使用者は、第２のスイッチ１０２を操作すると、荷物を持ち上げる動作を開始するべく、一旦、右上肢を、腹部の右側部、腰の右側部、右脚の右側部に配置して上下方向に伸ばし、左上肢を、腹部の左側部、腰の左側部、左脚の左側部に配置して上下方向に伸ばす姿勢となる。使用者がこの姿勢となると、右駆動部８０のプーリ８３、及び左駆動部８８のプーリ８３がそれぞれ初期位置に配置される。
【００８２】
制御部１１２は、右光学センサ９６の検出結果及び左光学センサ９７の検出結果に基づいて、右駆動部８０のプーリ８３、及び左駆動部８８のプーリ８３が初期位置に配置されていると判断すると（ステップＳ１のＹｅｓ）、アシスト可能な状態になったと判断する。
【００８３】
次に、制御部１１２は、右肩角度センサ９１の検出結果、右肘角度センサ９２の検出結果、左肩角度センサ９３の検出結果、及び左肘角度センサ９４の検出結に基づいて、使用者が荷物の持ち上げ動作を開始したか否かを判断する（ステップＳ２、及びステップＳ３）。
【００８４】
制御部１１２は、具体的には、右肩角度センサ９１の検出結果、右肘角度センサ９２の検出結、左肩角度センサ９３、及び、左肘角度センサ９４の検出結果に基づいて、右上腕フレーム３３の第３の回動軸Ｃ３回りの角速度、右前腕フレーム３５の第４の回動軸Ｃ４回りの角速度、左上腕フレームの第３の回動軸Ｃ３回りの角速度、及び、左前腕フレームの第４の回動軸Ｃ４回りの角速度を検出する（ステップＳ２）。
【００８５】
次に、制御部１１２は、ステップＳ２での検出結果に基づいて、それぞれの角速度の変化量と、閾値とを比較する。具体的には、右肩角度センサ９１が検出した角速度の変化量と、閾値とを比較する。右肘角度センサ９２が検出した角速度の変化量と、閾値と比較する。左肩角度センサ９３が検出した角速度の変化量と閾値とを比較する。左肘角度センサ９４が検出した角速度と閾値とを比較する。
【００８６】
閾値は、使用者が、荷物を持ち上げる動作ではないときの、左肩の動き、左肘の動き、右肩の動き、及び右肘の動きと、荷物を持ち上げるときの、左肩の動き、左肘の動き、右肩の動き、及び右肘の動きを区別する為に用いられる。
【００８７】
閾値は、予め、実験等により求めることができる。なお、閾値は、右肩、右肘、左肩、及び、左肘のそれぞれに特有の値が設定されてもよいし、共通の１つの値が用いられてもよい。
【００８８】
制御部１１２は、ステップＳ２により検出された角速度の変化量が、閾値を越えると、使用者が荷物を持ち上げる動作を行ったと判断する（ステップＳ３のＹｅｓ）。  
なお、本実施形態では、一例として、右肩角度センサ９１の検出した角速度の変化量が右肩に設定された閾値を越え、右肘角度センサ９２の検出した角速度の変化量が右肘に設定された閾値を越え、左肩角度センサ９３の検出した角速度の変化量が左肩に設定された閾値を越え、かつ、左肘角度センサ９４の検出した角速度の変化量が左肘に設定された閾値を越えると、荷物を持ち上げる動作が開始されたと判断したが、この判断方法は一例である。
【００８９】
制御部１１２は、全ての角度センサのうち、少なくとも１つの特定の角度センサの検出した角速度の変化量のみが閾値を越えても、荷物の持ち上げ動作が開始されたと判断してもよい。この例としては、例えば、右肘角度センサ９２の検出した角速度の変化量、及び、左肘角度センサ９４の検出した角速度の変化量が閾値を越えると、荷物の持ち上げ動作が開始されたと判断してもよい。
【００９０】
制御部１１２は、荷物の持ち上げ動作が開始されたと判断するまでは（ステップＳ３のＮｏ）、各角度センサ９１，９２，９３，９４の検出結果に基づいて、それぞれの検出した角速度の変化量を検出し、当該角速度の変化量を監視する（ステップＳ２、及び、ステップＳ３のＮｏ）。
【００９１】
制御部１１２は、荷物の持ち上げ動作が開始されたと判断すると（ステップＳ３のＹｅｓ）、右駆動部８０のサーボモータ８１、及び左駆動部８８のサーボモータ８１を、使用者の左肘及び右肘を曲げる方向に、駆動する（ステップＳ４）。
【００９２】
右駆動部８０のサーボモータ８１が駆動されると、右駆動部８０のプーリ８３が回転する。右駆動部８０のプーリ８３が回転することにより、ワイヤ８４がプーリ８３に巻き取られる。ワイヤ８４が巻き取られることにより、ワイヤ８４の他端８４ａが固定された右肘回動機構４７の第１の回動部５０が、第２の回動部５１に対して第４の回動軸Ｃ４回りに回転する。第１の回動部５０が第２の回動部５１に対して第４の回動軸Ｃ４回りに回転することにより、右前腕フレーム３５が右上腕フレーム３３側に回動する。この回動により、使用者の右前腕の屈曲動作が支援される。
【００９３】
なお、使用者が肩を回す動作を行う際の、肩及び腕の動きは、複雑である。しかしながら、右肩フレーム３１に、互いに直交する３軸回りに回動可能に構成された右肩関節機構３２が設けられることにより、右肩フレーム３１及び右上腕フレーム３３は、使用者の複雑な右肩の動作に追従して変位可能となる。使用者の左上肢も、上記と同様に支援される。
【００９４】
制御部１１２は、右駆動部８０及び左駆動部８８のそれぞれのサーボモータ８１を駆動している状態においても、角度センサ９１，９２，９３，９４の検出結果に基づいて、右上腕フレーム３３の第３の回動軸Ｃ３回りの角速度の変化量、右前腕フレーム３５の第４の回動軸Ｃ４回りの角速度の変化量、左上腕フレームの第３の回動軸Ｃ３回りの角速度の変化量、及び、左前腕フレームの第４の回動軸Ｃ４回りの角速度の変化量を検出する（ステップＳ５）。
【００９５】
制御部１１２は、ステップＳ５で検出した、各角速度の変化量が閾値以下となると、使用者による荷物の持ち上げ動作が完了したと判断する（ステップＳ６のＹｅｓ）。ここで言う閾値は、ステップＳ３で用いられた閾値と同じ閾値である。なお、使用者の荷物の持ち上げ動作の完了の判断は、すべての角度センサ９１，９２，９３，９４の検出結果である角速度の変化量が閾値以下であることに限定されない。特定の少なくとも１つの角度センサの検出結果である角速度の変化量が閾値以下である場合に、荷物の持ち上げ動作の完了を判断してもよい。この場合、例えば、右肘角度センサ９２の検出結果である角速度の変化量、及び左肘角度センサ９４の検出結果である角速度の変化量が閾値以下となる場合に、持ち上げ動作が完了したと判断されてもよい。
【００９６】
なお、持ち上げ動作が完了した状態とは、例えば、使用者が、右前腕の上、及び左前腕の上に荷物を載置し、持ちやすい位置まで、右前腕及び左前腕を回転した状態であり、例えば、腕がＬ字状に屈曲された状態である。なお、この姿勢は、一例である。制御部１１２は、持ち上げ動作が完了したと判断するまでは、各角度センサ９１，９２，９３，９４の検出した角速度の変化量を検出し、当該検出した角速度の変化量を監視する（ステップＳ４、ステップＳ５、及びステップＳ６のＮｏ）。
【００９７】
制御部１１２は、持ち上げ動作が完了したと判断すると（ステップＳ６のＹｅｓ）、右駆動部８０のサーボモータ８１、及び左駆動部８８のサーボモータ８１を停止する（ステップＳ７）。さらに、制御部１１２は、右駆動部８０の電磁ブレーキ８２、及び、左駆動部８８の電磁ブレーキ８２を駆動する（ステップＳ８）。本実施形態では、電磁ブレーキ８２は、励磁型の電磁ブレーキであるので、制御部１１２は電磁ブレーキ８２に通電する。
【００９８】
右駆動部８０の電磁ブレーキ８２が駆動されることにより、右駆動部８０のサーボモータ８１の出力軸８１ａの回転が規制される。換言すると、右駆動部８０のプーリ８３の回転が規制される。同様に、左駆動部８８の電磁ブレーキ８２が駆動されることにより、左駆動部８８のプーリ８３の回転が規制される。両プーリ８３の回転が規制されることにより、ワイヤ８４が繰り出されなくなるので、使用者は、荷物を持ち上げた状態の姿勢が維持される。
【００９９】
制御部１１２は、右駆動部８０の電磁ブレーキ８２、及び左駆動部８８の電磁ブレーキ８２を駆動すると、第１のスイッチ１０１が操作されるまで、電磁ブレーキ８２の駆動状態を維持する（ステップＳ９のＮｏ）。
【０１００】
制御部１１２は、第１のスイッチ１０１からの信号に基づいて、第１のスイッチ１０１が操作されたと判断すると、使用者が荷物を降ろす作業を開始したと判断する（ステップＳ９のＹｅｓ）。使用者は、荷物を降ろす際には、両腕を伸ばす必要がある為、電磁ブレーキ８２による規制状態を解除する必要がある。この為、使用者は、荷物を降ろす際には、第１のスイッチ１０１を操作する。
【０１０１】
制御部１１２は、使用者が荷物を降ろす動作を開始したと判断すると（ステップＳ９のＹｅｓ）、右駆動部８０及び左駆動部８８の電磁ブレーキ８２の駆動を停止する（ステップＳ１０）。
【０１０２】
さらに、制御部１１２は、電磁ブレーキ８２の駆動を停止すると、使用者の腕を延ばす方向に、右駆動部８０のサーボモータ８１、及び左駆動部８８のサーボモータ８１を回転する（ステップＳ１１）。
【０１０３】
右駆動部８０及び左駆動部８８のサーボモータ８１が、使用者の腕を延ばす方向に回転されることにより、使用者が荷物を降ろすべく腕を延ばす動作に合わせて、ワイヤ８４が繰り出される。この為、使用者は腕を延ばすことができるようになる。さらに、サーボモータ８１によりワイヤ８４の繰り出される量が規制されるので、荷物を持った状態での、腕を延ばす動作が支援される。
【０１０４】
制御部１１２は、右駆動部８０及び左駆動部８８のサーボモータ８１を駆動すると、角度センサ９１，９２，９３，９４の検出結果より、右上腕フレーム３３の第３の回動軸Ｃ３回りの角速度の変化量、右前腕フレーム３５の第４の回動軸Ｃ４回りの角速度の変化量、左上腕フレームの第３の回動軸Ｃ３回りの角速度の変化量、及び、左前腕フレームの第４の回動軸Ｃ４回りの角速度の変化量を検出する（ステップＳ１２）。
【０１０５】
制御部１１２は、各角速度の変化量が閾値以下となると、荷物を降ろす動作が完了したと判断する（ステップＳ１３のＹｅｓ）。使用者は、荷物を降ろす動作が完了すると、肘の伸展動作を行わない。この為、検出された角速度の変化量が閾値以下となると、使用者の荷物を降ろす動作が完了したと判断できる。この閾値は、荷物を降ろす動作中における角速度の変化量と、荷物を下ろす動作ではないときの角速度の変化量とを区別する為の閾値であり、実験等により得ることができる。
【０１０６】
制御部１１２は、荷物を降ろす動作が完了していないと判断すると（ステップＳ１３のＮｏ）、右光学センサ９６及び左光学センサ９７の検出結果に基づいて、右駆動部８０のプーリ８３、及び左駆動部８８のプーリ８３が初期位置（ホームポジション）に戻っているか否かを判断し、両プーリ８３が初期位置（ホームポジション）に戻っていると判断すると、右駆動部８０のサーボモータ８１及び左駆動部８８のサーボモータ８１を停止する（ステップＳ１５）。
【０１０７】
ここで、ステップＳ１４において、右駆動部８０のプーリ８３及び左駆動部８８のプーリ８３が初期位置（ホームポジション）にあるか否かを判断することについて、説明する。ステップＳ１１にて、右駆動部８０のサーボモータ８１及び左駆動部８８のサーボモータ８１が、ワイヤ８４を繰り出す方向に回転されるが、両サーボモータ８１の回転数が、使用者の両肘を伸展する際の肘の回転速度より大きい場合が生じえる。
【０１０８】
この場合では、使用者の両肘を伸ばしきったことを右肘角度センサ９２及び左肘角度センサ９４が検出して両サーボモータ８１の回転が停止されたときに、右駆動部８０のプーリ８３及び左駆動部８８のプーリ８３が、初期位置を越えて回転した位置で停止されることとなる。このように、プーリ８３が初期位置を越えた位置で停止されると、ワイヤ８４がたるんだ状態となる。
【０１０９】
この為、制御部１１２は、使用者により荷物の降ろし動作が完了していないと判断すると、ステップＳ１４にて、右駆動部８０のプーリ８３及び左駆動部８８のプーリ８３が初期位置（ホームポジション）にあるか否かを判断する。なお、プーリ８３は、使用者の腕の曲げに必要なワイヤ８４の繰り出し量を、３６０度未満、本実施形態では１８０度の回転で繰り出すことが可能な大きさを有している。この為、突起部８３ａが右光学センサ９６のスリット９６ａを複数回通過することはない。
【０１１０】
制御部１１２は、荷物を降ろす動作が完了したと判断するまで、または、右駆動部８０のプーリ８３及び左駆動部８８のプーリ８３が初期位置に戻ったと判断するまでは、角度センサ９１，９２，９３，９４のそれぞれの検出結果である角速度の変化量を検出し、これら角速度の変化量を監視する（ステップＳ１２、ステップＳ１３のＮｏ、及びステップＳ１４のＮｏ）。
【０１１１】
制御部１１２は、荷物を降ろす動作が完了したと判断すると（ステップＳ１３のＹｅｓ）、右駆動部８０及び左駆動部８８のサーボモータ８１の駆動を停止する（ステップＳ１５）。また、制御部１１２は、第３のスイッチ１０３が操作されると、動作支援装置１０を停止する（電源をオフする）。
【０１１２】
このように構成された動作支援装置１０では、使用者は、荷物を持ち上げた姿勢の維持の支援が動作支援装置１０により行われている状態においても、腕を曲げることができる。
【０１１３】
このように構成された動作支援装置１０は、電磁ブレーキ８２により、使用者の、荷物を持ち上げ動作が完了した状態の姿勢維持を支援するので、使用者は、荷物を持ち上げ動作が完了した状態を維持する為の腕力の負荷を軽減できる。さらに、持ち上げた姿勢を維持する為に電磁ブレーキ８２を用いることにより、消費電力の大きなサーボモータ８１を用いることがないので、消費電力を抑えることができる。さらに、電源部１１１及び制御部１１２を筐体７１内に設置することにより、使用者の移動範囲が制限されることがない。
【０１１４】
この為、本実施形態の動作支援装置１０は、使用者の移動範囲が狭められることを防止しつつ、使用電力の節電が可能となる。
【０１１５】
なお、本実施形態では、制御部１１２は、使用者の荷物の持ち上げ動作が完了したと判断すると（ステップＳ６のＹｅｓ）、電磁ブレーキ８２を駆動してプーリ８３の回転を規制した。使用者が持ち上げた荷物が比較的重い場合では、電磁ブレーキ８２による規制力だけでは、姿勢を維持することができず、プーリ８３が回転される場合がある。この場合、使用者の荷物を持ち上げた状態の姿勢が維持されない。
【０１１６】
制御部１１２は、電磁ブレーキ８２によりサーボモータ８１の出力軸８１ａの回転を規制している状態においても、サーボモータ８１を駆動することによって、使用者の、持ち上げ動作が完了した状態の姿勢を維持する支援をおこなっても良い。すなわち、電磁ブレーキ８２による規制力、及び、サーボモータ８１のトルクを利用して、使用者の荷物を持ち上げた状態の姿勢を維持する支援を行っても良い。この場合であっても、サーボモータ８１は、電磁ブレーキ８２をアシストする程度駆動されるので、消費電力を抑えることができる。なお、電磁ブレーキ８２のみでは姿勢維持ができないとの判断は、角度センサ９１，９２，９３，９４の検出結果に基づいて行うことができる。すなわち、姿勢が維持されている状態では、各角度センサ９１，９２，９３，９４の検出結果である角速度の変化量はゼロとなる。制御部１１２は、いずれかの角度センサの検出結果である角速度の変化量がゼロでない場合に、電磁ブレーキ８２だけでは姿勢の維持ができないと判断することができる。
【０１１７】
なお、本実施形態では、使用者の荷物を降ろす動作の開始を検出する検出部として、操作装置１００の第１のスイッチ１０１が用いられた。しかしながら、荷物を降ろす動作の開始を検出する検出部は、第１のスイッチ１０１のみに限定されない。
【０１１８】
例えば、荷物を降ろす動作を開始するときに使用者が行う所定の動作を検出することにより、荷物を降ろす動作の開始を検出してもよい。  
この所定の動作としては、例えば、使用者が腕を曲げる動作がある。上述のように、荷物を持ち上げる動作が完了して姿勢維持が支援されている状態においても、使用者は腕を曲げることができる。そして、使用者が腕を曲げることにより、ワイヤ８４が緩む。このワイヤ８４の緩みを検出する張力センサをワイヤ８４に設けられて、この張力センサを、荷物を降ろす動作の開始を検出する検出部として用いてもよい。
【０１１９】
または、右肘角度センサ９２、及び左肘角度センサ９４により、上述の腕の曲げ動作を検出してもよい。この場合、右肘角度センサ９２、及び左肘角度センサ９４が、荷物を降ろす動作の開始を検出する検出部となる。この変形例の動作について、図９を用いて説明する。
【０１２０】
図９は、右肘角度センサ９２、及び左肘角度センサ９４を、荷物を降ろす動作の開始を検出する検出部として用いた場合の、制御部１１２の動作を示すフローチャートである。図９に示すように、制御部１１２は、ステップＳ８で電磁ブレーキ８２を駆動すると、角度センサ９２，９４の検出結果に基づいて、右前腕フレーム３５の第４の回動軸Ｃ４回りの角速度の変化量、及び、左前腕フレームの第４の回動軸Ｃ４回りの角速度の変化量を検出する、すなわち、回転を検出する（ステップＳ１６）。
【０１２１】
制御部１１２は、ステップＳ１６での検出結果に基づいて、使用者が腕を曲げる動作が行われたと判断すると、使用者が荷物を降ろす動作が開始されたと判断する（ステップＳ９）。
【０１２２】
または、荷物を降ろす動作を開始するときに使用者が行う所定の動作としては、肩を動かす動作であってもよい。この一例としては、右上腕及び左上腕を上方に曲げる動作であってもよい。この場合、右上腕フレーム３３及び左上腕フレームが、第３の回動軸Ｃ３回りに回転する。さらに、この場合、右肩角度センサ９１、及び左肩角度センサ９３を、使用者が荷物を降ろす動作の開始を検出する検出部として利用することができる。
【０１２３】
また、本実施形態では、右肩フレーム３１、及び左肩フレームは、それぞれ、３軸回りに回動可能な右肩関節機構３２を有している。このため、使用者の肩の動作としては、上腕を回転する動作ではなく、例えば、両肩を内側に曲げる動作であっても良い。具体的に説明すると、右肩を首に向かって持ち上げる動作、及び左肩を首に向かって持ち上げる動作であってもよい。この肩の動作がなされると、動作に追従して、第１の肩背面フレーム３６に対して第２の肩背面フレーム３７が第２の回動軸回りに回転する。この為、第２の肩背面フレーム３７の回転を検出する角度センサを検出部として設けてもよい。同様に、第１の回動軸Ｃ１回りの第１の肩背面フレーム３６と第２の肩背面フレーム３７との相対的な回転を伴う動作を、所定の動作としてもよい。この場合、第１の肩背面フレーム３６に対する第２の肩背面フレーム３７の回転を検出する角度センサを設けて、この角度センサを検出部として用いてもよい。同様に、第３の回動軸Ｃ３回りの上腕フレームの回転を伴う動作を所定の動作にしてもよい。この場合、第３の軸Ｃ３回りの上腕フレームの回転を検出する角度センサを設けて、この角度センサを検出部として用いてもよい。このように、本実施形態では、両肩フレームが、それぞれ、肩関節機構３２により、互いに直交する３軸回りに回動可能な構成を有しているので、使用者の、これら３軸回りの回動を伴う動作を所定の動作として設定することにより、肩の複雑な動作を所定の動作として設定することもできる
さらに、使用者の上半身の動作ではなく、下半身の所定の動作、例えば、膝を曲げる動作を、荷物を降ろす際の所定の動作としてもよい。この場合、膝の曲げ動作を検出する角度センサ等を、検出部として設けてもよい。
【０１２４】
このように、荷物を降ろす動作の開始のトリガーとして、使用者の所定の動作を検出する場合、使用者の所定の動作は、通常行わない動作であることが好ましい。通常行わない動作としては、例えば、使用者の手の全ての指を連続して１０回閉じ開きする動作等がある。このように、通常行わない動作を、荷物を降ろす動作の開始時に行う所定の動作とすることにより、荷物を降ろす動作の開始の誤検出を防止できる。
【０１２５】
次に、第２の実施形態に係る動作支援装置１０Ａを、図１０を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【０１２６】
図１０は、動作支援装置１０Ａを示す斜視図である。図１０に示すように、動作支援装置１０Ａは、フレーム２０、ベルト６０、フレーム２０を駆動する駆動装置７０Ａ、及び、操作装置１００を有している。
【０１２７】
駆動装置７０Ａは、背中フレーム２１に固定された筐体７１、右上肢フレーム３０を駆動する右駆動部８０Ａ、左上肢フレーム２５を駆動する左駆動部８８Ａ、検出装置９０Ａ、及び制御装置１１０を有している。
【０１２８】
右駆動部８０Ａは、サーボモータ８１、電磁ブレーキ８２、プーリ８３、ワイヤ８４、肩用サーボモータ１２１、肩用電磁ブレーキ１２２、肩用プーリ１２３、及び、肩用ワイヤ１２４４を有している。なお、左駆動部８８Ａは、右駆動部８０Ａと同じ構成を有している。この為、左駆動部８８Ａは一部省略して示され、かつ、説明は省略する。
【０１２９】
肩用サーボモータ１２１は、筐体７１内に形成されたブラケットを介して筐体７１に固定されている。肩用サーボモータ１２１は、例えば、出力軸１２１ａを下方に配置し、かつ、出力軸１２１ａが上下方向に平行となる姿勢で、固定されている。出力軸１２１ａは、本実施形態では、肩用減速機１２５を介して肩用プーリ１２３に固定されている。
【０１３０】
肩用電磁ブレーキ１２２は、本実施形態では、一例として、励磁型の電磁ブレーキである。すなわち、肩用電磁ブレーキ１２２は、肩用電磁ブレーキ１２２に電力が供給されることによって駆動して出力軸１２１ａに接触して、出力軸１２１ａの回転を規制する。肩用電磁ブレーキ１２２は、換言すると、電力が供給されることによって、肩用プーリ１２３の回転を規制する。
【０１３１】
肩用プーリ１２３は、肩用減速機１２５を介して、出力軸１２１ａと一体に回転する。肩用プーリ１２３は、肩用プーリ１２３が初期位置にある状態において、検出装置９０Ａの後述する右肩用光学センサ１３０により検出される突起部を有している。この突起部は、プーリ８３の突起部８３ａと同様に形成されている。なお、右駆動部８０の肩用プーリ１２３の初期位置とは、右上肢フレーム３０が初期状態にあるときの肩用プーリ１２３の位置である。左駆動部８８の肩用プーリ１２３の初期位置とは、左上肢フレーム２５が初期状態にあるときの肩用プーリ１２３の位置である。
【０１３２】
肩用ワイヤ１２４の一端は、肩用プーリ１２３に固定されている。肩用ワイヤ１２４の一端側の部分は、肩用プーリ１２３に巻回されている。肩用ワイヤ１２４の他端は、右肩フレーム３１及び右上腕フレーム３３を第３の回動軸Ｃ３回りに回動可能に連結する連結機構に固定されている。より具体的には、肩用ワイヤ１２４の他端は、肩用ワイヤ１２４が肩用プーリ１２３に巻き取られることによって引っ張られることにより、右肩フレーム３１に対して第３の回動軸Ｃ３回りに右上腕フレーム３３を、使用者の腕を上げる方向に回転するように、固定される。
【０１３３】
この例としては、連結機構が、右肘回動機構４７のように構成されてもよい。この場合、連結機構の第１の回動部５０が、右上腕フレーム３３に固定され、第２の回動部５１が右肩フレーム３１の右肩側面フレーム３８に固定される。そして、肩用ワイヤ１２４の他端がタイコエンドとして形成され、第１の回動部５０の固定部５４に嵌合して固定される。
【０１３４】
本実施形態では、肩用ワイヤ１２４は、筐体７１、及び肩固定フレーム４５の第１の収容部４５ａに固定されたアウター１２６内に配置されている。アウター１２６は、例えば、ゴム等の樹脂から形成されて可撓性を有している。なお、アウター１２６は、可撓性を有することに限定されない。アウター１２６は、肩用ワイヤ１２４が、フレーム等の周囲の構造物に干渉することを防止可能に形成されればよい。アウター１２６の一端は、筐体７１の肩用プーリ１２３の近傍に、例えばブラケットを介して、固定されている。アウター１２６の他端は、第１の収容部４５ａに固定されている。
【０１３５】
アウター１２６、肩用ワイヤ１２４を、肩用ワイヤ１２４の長手方向に移動可能に収容する。アウター１２６は、肩用ワイヤ１２４の、筐体７１の外側の部分及び第１の収容部４５ａまでの部分を収容している。
【０１３６】
検出装置９０Ａは、使用者の動作を検出可能に構成されている。検出装置９０Ａは、右肩角度センサ９１、右肘角度センサ９２、左肩角度センサ９３、左肘角度センサ９４、右光学センサ９６、及び、左光学センサ９７を有している。さらに、検出装置９０Ａは、エンコーダ８１ｂ、エンコーダ８１ｃ、第１のスイッチ１０１、及び第２のスイッチ１０２を含んでいる。
【０１３７】
さらに検出装置９０Ａは、右駆動部８０の肩用プーリ１２３の初期位置を検出する右肩用光学センサ１３０、及び、左駆動部８８の肩用プーリ１２３の初期位置を検出する左肩用光学センサ１３１を有している。さらに検出装置９０Ａは、右駆動部８０の肩用サーボモータ１２１のエンコーダ１２１ｂ、及び左駆動部８８の肩用サーボモータ１２１のエンコーダ１２１ｃを含んでいる。
【０１３８】
右肩用光学センサ１３０は、右光学センサ９６と同様に構成されている。右肩用光学センサ１３０は、右駆動部８０の初期位置にある肩用プーリ１２３の突起部を検出する。左肩用光学センサ１３１は、右肩用光学船さ１３０と同様の構成を有しているので、左光学センサ９７の説明は省略する。
【０１３９】
本実施形態では、制御部１１２は、図７に示す、ステップＳ２及びステップＳ３において、右上腕フレーム３３の第３の回動軸Ｃ３回りの角速度の変化量、及び、左上腕フレームの第３の回動軸Ｃ３回りの角速度の変化量が閾値を越えると、使用者の肩の回転を支援するべく、右駆動部８０Ａ及び左駆動部８８Ａの肩用サーボモータ１２１も駆動する。
【０１４０】
さらに、制御部１１２は、ステップＳ７では、右駆動部８０Ａ及び左駆動部８８Ａの肩用サーボモータ１２１の駆動も停止する。さらに、制御部１１２は、ステップＳ８では、右駆動部８０Ａ及び左駆動部８８Ａのそれぞれの肩用電磁ブレーキ１２２も駆動する。
【０１４１】
さらに、制御部１１２は、ステップＳ１０では、右駆動部８０Ａ及び左駆動部８８Ａの肩用電磁ブレーキ１２２の駆動も停止する。さらに制御部１１２は、ステップＳ１１では、右駆動部８０Ａ及び左駆動部８８Ａの肩用サーボモータ１２１も回転する。さらに、制御部１１２は、ステップＳ１４では、右駆動部８０Ａ及び左駆動部８８Ａの肩用サーボモータ１２１の駆動も停止する。
【０１４２】
本実施形態の動作支援装置１０Ａは、第１の実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態では、使用者の肘の動作のアシストにくわえて、使用者の肩の動作のアシストを行うことができる。
【０１４３】
なお、第１の実施形態及び第２の実施形態では、右肩関節機構３２の第１の連結部４０では、連結部材４２は軸部材４３，４４により、第１の肩背面フレーム３６及び第２の肩背面フレーム３７に回動可能に連結されている。しかしながら、連結部材４２は、軸部材４３，４４により連結されることに限定されない。例えば、連結部材４２は、連結部材４２に一体に形成された軸部が、第１の肩背面フレーム３６及び第２の肩背面フレーム３７のそれぞれに形成された孔に収容されることにより連結されてもよい。要するに、右肩関節機構３２は、互いに直交する３軸回りに回動可能に構成されればよい。さらに、これら３軸が、上下方向、前後方向、及び前後方向のそれぞれに平行であることにより、使用者の肩の複雑な動きに追従できる。
【０１４４】
また、第１の実施形態及び第２の実施形態では、電磁ブレーキ８２，１２２は、励磁型の電磁ブレーキが用いられた。しかしながら、電磁ブレーキ８２，１２２は、励磁型の電磁ブレーキに限定されない。他の例では、非励磁型の電磁ブレーキであってもよい。すなわち、通常時では電力が供給されることにより、サーボモータ８１，１２１の出力軸８１ａ，１２１ａに接触することが無く、電力の供給が停止されると、出力軸８１ａ，１２１ａに接触することにより、出力軸８１ａ，１２１ａの回転を規制する電磁ブレーキであってもよい。
【０１４５】
また、第１の実施形態及び第２の実施形態では、右駆動部８０のプーリ８３の初期位置を検出する手段として、右光学センサ９６が用いられた。しかしながら、右駆動部８０のプーリ８３の初期位置を検出する手段は、右光学センサ９６に限定されない。例えば、他の種類のセンサによって検出されてもよい。さらに、右光学センサ９６は、スリット９６ａ内にプーリ８３の突起部８３ａが配置された状態を検出可能に構成されたが、例えば、スリット９６ａから突起部８３ａが出た状態を検出可能に構成されてもよいし、または、スリット９６ａ内に突起部８３ａが配置された状態、及び、スリット９６ａから突起部８３ａが出た状態の両状態を検出し、それぞれ異なる信号を制御部１１２に送信可能に構成されてもよい。なお、右光学センサ９６の構造は、上述の構造に限定されない。要するに、右駆動部８０のプーリ８３の初期位置を検出可能に構成されればよい。左光学センサ９７についても同様である。さらに、右駆動部８０の右肩用光学センサ１３０、及び左駆動部８８の左肩用光学センサ１３１についても同様である。
【０１４６】
また、第１の実施形態では、制御部１１２は、動作支援装置１０が起動されると、ステップＳ１にて、右駆動部８０のプーリ８３、及び左駆動部８８のプーリ８３が初期位置に配置されると、アシスト可能な状態となったと判断し、初期位置に配置されるまで、右光学センサ９６及び左光学センサ９７の検出結果を監視している。しかしながら、制御部１１２の制御はこれに限定されない。動作支援装置１０の起動後、右駆動部８０のプーリ８３及び左駆動部８８のプーリ８３が初期状態に配置されたか否かを判断する工程はなくてもよい。
【０１４７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１４８】
１０…動作支援装置、２１…背中フレーム、３１…肩フレーム、３２…肩関節機構、３３…上腕フレーム、３５…前腕フレーム、３６…第１の肩背面フレーム、３７…第２の肩背面フレーム、３８…右肩側面フレーム、８１…サーボモータ（電動モータ）、８２…電磁ブレーキ、８３…プーリ、８４…ワイヤ、９１…右肩角度センサ（第１の検出部、第２の検出部）、９２…右肘角度センサ（第１の検出部、第２の検出部）、９３…左肩角度センサ（第１の検出部、第２の検出部）、９４…左肘角度センサ（第1の検出部、第２の検出部）、１０１…第１のスイッチ（第２の検出部）、１１２…制御部、Ｃ１…第１の回動軸、Ｃ２…第２の回動軸、Ｃ３第３の回動軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019042846.tif 000009
【図８】
2019042846.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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