(57)【要約】【課題】ユーザの状態に応じて関節の動作支援を行うことができる動作支援方法を提供する。【解決手段】実施形態によれば、動作支援装置によりユーザの動作を支援するための動作支援方法は、動作支援装置を用いてユーザの関節の動作を支援し、前記ユーザの生体情報を取得し、前記動作支援装置又は外部装置に保持し、前記生体情報に基づいて前記動作支援装置の動作を制御するためのパラメータを設定し、前記パラメータに基づき前記動作支援装置を制御する。【選択図】      図１
2019111635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作支援装置によりユーザの動作を支援するための動作支援方法であって、
動作支援装置を用いてユーザの関節の動作を支援し、
前記ユーザの生体情報を取得し、
前記動作支援装置又は外部装置に保持し、
前記生体情報に基づいて前記動作支援装置の動作を制御するためのパラメータを設定し、
前記パラメータに基づき前記動作支援装置を制御する、
動作支援方法。
【請求項２】
前記ユーザの前記関節の動作を支援する間、又は、前記ユーザの前記関節の動作を支援した後に、前記生体情報を取得する、
前記請求項１に記載の動作支援方法。
【請求項３】
前記動作支援装置の動作ログを取得し、
前記動作ログにさらに基づいて前記パラメータを設定する、
前記請求項１又は２に記載の動作支援方法。
【請求項４】
前記動作ログは、前記動作支援装置が前記関節の動作を支援した日時及び前記動作支援装置が出力した駆動力を含む、
前記請求項３に記載の動作支援方法。
【請求項５】
前記生体情報に基づいて前記ユーザの疲労度を判定し、
前記疲労度に基づいて前記パラメータを設定する、
前記請求項１乃至４の何れか１項に記載の動作支援方法。
【請求項６】
前記生体情報は、前記ユーザの心拍数を含み、
前記心拍数に基づいて前記疲労度を判定する、
前記請求項５に記載の動作支援方法。
【請求項７】
前記パラメータは、前記動作支援装置が出力する駆動力及び所定の動作を検知してから前記動作支援装置が前記駆動力を出力するまでの時間を示す、
前記請求項１乃至６の何れか１項に記載の動作支援方法。
【請求項８】
前記生体情報は、前記ユーザの体温、若しくは、発汗、前記関節の角度、角速度、若しくは、トルク、又は、前記ユーザに生じる加速度の何れか１つを含む、
前記請求項１乃至７の何れか１項に記載の動作支援方法。
【請求項９】
気温を取得し、
前記気温にさらに基づいて前記パラメータを設定する、
前記請求項１乃至８の何れか１項に記載の動作支援方法。
【請求項１０】
前記関節は、膝関節である、
前記請求項１乃至９の何れか１項に記載の動作支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、動作支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
動作支援装置には、ユーザの膝などの関節の動作を支援するものがある。そのような動作支援装置は、支援する関節の動きを検知して当該関節の動作支援を開始する。
【０００３】
しかしながら、動作支援装置は、動作支援中及び動作支援後におけるユーザの状態に応じて関節の動作支援を調整するような機能はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１６５３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の課題を解決するため、ユーザの状態に応じて関節の動作支援を行うことができる動作支援方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、動作支援装置によりユーザの動作を支援するための動作支援方法は、動作支援装置を用いてユーザの関節の動作を支援し、前記ユーザの生体情報を取得し、前記動作支援装置又は外部装置に保持し、前記生体情報に基づいて前記動作支援装置の動作を制御するためのパラメータを設定し、前記パラメータに基づき前記動作支援装置を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態に係る動作支援システムの構成例を示す概念図である
【図２】図２は、実施形態に係る動作支援装置の正面図の例である。
【図３】図３は、実施形態に係る動作支援装置の側面図の例である。
【図４】図４は、実施形態に係る動作支援装置の複合センサの装着例を示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係る動作支援装置の構成例を示すブロックである。
【図６】図６は、実施形態に係るサーバの構成例を示すブロック図である。
【図７】図７は、実施形態に係る履歴情報の構成例を示す図である。
【図８】図８は、実施形態に係る動作支援装置の動作例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、実施形態に係るサーバの動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。  
実施形態に係る動作支援システムは、動作支援装置を用いてユーザの動作を支援する。動作支援装置は、ユーザが装着するスーツを構成する。動作支援装置は、ユーザの関節の動きをモータなどの動力によって支援する。動作支援装置は、ユーザの一部と接触しユーザの動作を補助又は姿勢維持を補助するものである。たとえば、動作支援装置は、立ち上がり動作、しゃがみ動作、歩行、荷役、又は、立位姿勢若しくは座位姿勢の保持などを補助する。動作支援装置が補助する動作は、特定の構成に限定されるものではない。
【０００９】
ここでは、動作支援装置は、ユーザの膝関節の動きを支援するものとする。  
たとえば、動作支援システムは、製造現場又は建築現場などで作業するユーザの動作を支援する。なお、動作支援システムが支援する作業内容は、特定の構成に限定されるものではない。
【００１０】
図１は、動作支援システム１０００の構成例を示す。図１が示すように、動作支援システム１０００は、動作支援装置１００、サーバ２００及びネットワーク３００などを備える。なお、動作支援システム１０００は、図１が示すような構成の他に必要に応じた構成をさらに具備したり、動作支援システム１０００から特定の構成が除外されたりしてもよい。
【００１１】
動作支援装置１００は、ネットワーク３００に電気的に接続する。サーバ２００は、ネットワーク３００に電気的に接続する。
【００１２】
動作支援装置１００は、ユーザの膝関節の動作を支援する。動作支援装置１００は、ユーザの膝関節を伸ばす動作又は曲げる動作を支援する。動作支援装置１００は、モータなどの駆動部を有し、駆動部を用いて膝関節の動作を支援する。
【００１３】
また、動作支援装置１００は、サーバ２００から動作に必要なパラメータを受信する。動作支援装置１００は、パラメータを設定する。動作支援装置１００は、パラメータに従ってユーザの膝関節の動作を支援する。  
動作支援装置１００については、後に詳述する。
【００１４】
サーバ２００（外部装置）は、動作支援システム１０００全体を制御する。サーバ２００は、動作支援装置１００に対してパラメータを送信する。また、サーバ２００は、動作支援装置１００から履歴情報などを受信する。  
サーバ２００については、後に詳述する。
【００１５】
ネットワーク３００は、動作支援装置１００とサーバ２００との間などでデータを送受信するための通信網である。たとえば、ネットワーク３００は、インターネットである。また、ネットワーク３００は、独自の通信網であってもよい。
【００１６】
次に、動作支援装置１００について説明する。  
図１は、動作支援装置１００の正面図である。また、図２は、動作支援装置１００をユーザＰの右側から見た側面図である。また、図３は、動作支援装置１００の複合センサ５０の装着例を示す図である。
【００１７】
動作支援装置１００は、左右対称の構成を有する。ここでは、代表して、動作支援装置１００の左側（左膝を支援する構成）について説明する。
【００１８】
動作支援装置１００は、上連結部３、上フレーム４、回動支持部５、下フレーム６、下連結部７、下装具８、駆動部１０、ロータリエンコーダ１６、加速度センサ２２、角速度センサ２４、トルクセンサ２５、温度センサ２６、圧力センサ２７並びに２８及び位置センサ２９などを備える。また、動作支援装置１００は、ユーザＰの生体情報を測定する生体センサ６０として、加速度センサ４１並びに４２、角速度センサ４３、トルクセンサ４４、角度センサ４５、圧力センサ４６、筋電センサ４７及び複合センサ５０などを備える。
【００１９】
また、以下の説明では、真っ直ぐに立った状態のユーザＰから見て、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。
【００２０】
上装具２は、ユーザＰの腰部に固定されている。上装具２は、ユーザＰに動作支援装置１００を固定するために用いられる。上装具２は、ユーザＰの腰に巻き付けて固定されたベルトなどを含む。上フレーム４は、ユーザＰの大腿部の外側に沿ってＺ軸方向に延設されている。上フレーム４は、ユーザＰの大腿部に固定されている。下フレーム６は、ユーザＰの下腿部の外側に沿ってＺ方向に延設されている。下フレーム６は、ユーザＰの下腿部に固定されている。
【００２１】
上フレーム４及び下フレーム６は、樹脂や軽金属などの軽量で十分な強度を有する材料で形成された棒状又は板状の部材である。上フレーム４及び下フレーム６は、樹脂であれば、例えば、ＣＦＲＰやＧＦＲＰを用いることができる。また、上フレーム４及び下フレーム６は、軽金属であれば、例えば、Ａｌ合金やＭｇ合金、Ｔｉ合金などを用いることができる。実施形態では、上フレーム４及び下フレーム６を１本の棒材により形成したが、その長さを伸縮自在にするスライド機構を設けてもよい。
【００２２】
上連結部３は、上フレーム４の上端を上装具２に対して３自由度の回動が可能な状態で連結している。ここで言う３自由度の回動とは、例えば、Ｘ軸を中心とした回動、Ｙ軸を中心とした回動、およびＺ軸を中心とした回動を含み、各方向に回動可能であることを指す。具体的には、上連結部３は、例えば、ボールジョイントや自在継手などのフリージョイントである。
【００２３】
下連結部７は、下フレーム６の下端を下装具８に対して３自由度の回動が可能な状態で連結する。下連結部７は、上連結部３と同様の構成である。
【００２４】
回動支持部５は、上フレーム４の下端を下フレーム６の上端に対して１自由度の回動可能な状態で連結している。回動支持部５は、１自由度として、膝関節が動く方向、すなわちＹ軸を中心とした自由度の回動を許容する。即ち、回動支持部５は、膝関節が回動する方向以外（Ｘ軸を中心とした回動やＺ軸を中心とした回動）への下フレーム６の上フレーム４に対する回動を許容しない。つまり、動作支援装置１００は、全体として、７自由度の回動を許容する。
【００２５】
ユーザＰが膝関節を屈伸させる場合、回動支持部５が膝関節の動作に合わせて回動するとともに、上連結部３および下連結部７も僅かに回動する。つまり、屈伸動作時には、膝関節が僅かに外側に開くとともに、膝関節が単純な１軸を中心とした回動にはならないため、上連結部３および下連結部７がそれぞれ３自由度の回動を許容することで、膝関節の複雑な動きを可能にしている。
【００２６】
回動支持部５には、駆動部１０が同軸に取り付けられている。駆動部１０は、後述する制御部３０からの信号に基づいてユーザＰの膝動作をアシストする駆動力を回動支持部５に与える。即ち、駆動部１０は、回動支持部５にトルクを印加する。たとえば、駆動部１０は、膝を伸ばす方向に回動支持部５に駆動力を与える。また、駆動部１０は、膝を曲げる方向に回動支持部５に駆動力を与える。  
駆動部１０は、たとえば、サーボモータなどから構成されている。  
サーボモータは、駆動力を回動支持部５に与える。サーボモータは、電力供給部からの電力を受けて回転する。
【００２７】
たとえば、駆動部１０は、かさ歯車やタイミングベルト、チェーンを介してサーボモータの回動力を回動支持部５に伝える構成を採用しても良い。  
なお、駆動部１０は、弾性体などの張力によって駆動力を出力するものであってもよい。
【００２８】
サーボモータには、回動支持部５の回動角度を測定するためのロータリエンコーダ１６が設けられている。ロータリエンコーダ１６は、回動支持部５の角度を測定する。たとえば、ロータリエンコーダ１６は、サーボモータの回転角度を測定して、上フレーム４と下フレーム６がなす角度αを検出する。角度αは、上フレーム４と下フレーム６との間の角度である。なお、ロータリエンコーダ１６は、サーボモータに内蔵されるエンコーダであってもよいし、別のセンサであってもよい。  
ロータリエンコーダ１６は、測定した角度を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。
【００２９】
回動支持部５には、角速度センサ２４が設けられている。角速度センサ２４は、回動支持部５が回動する角速度を測定する。即ち、角速度センサ２４は、上フレーム４と下フレーム６との間の角速度を測定する。角速度センサ２４は、Ｙ軸周りの角速度を測定する。角速度センサ２４は、測定した角速度を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。
【００３０】
また、回動支持部５には、トルクセンサ２５が設けられている。トルクセンサ２５は、駆動部１０によって回動支持部５に生じるトルクを測定する。即ち、トルクセンサ２５は、駆動部１０によって上フレーム４と下フレーム６との間に生じるトルクを測定する。トルクセンサ２５は、Ｙ軸周りの角速度を測定する。トルクセンサ２５は、測定したトルクを示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。
【００３１】
上装具２には、位置センサ２９が設けられている。位置センサ２９は、動作支援装置１００の位置を特定する。たとえば、位置センサ２９は、ＧＰＳ（Global Positioning System）などを用いて位置を特定する。位置センサ２９は、特定した位置を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。なお、位置センサ２９は、地磁気を測定するものであってもよい。
【００３２】
下装具８は、下フレーム６の下端近くで足に装着されて固定されている。下装具８は、例えば、板金を形状加工して折り曲げて形成され、足の裏を乗せる部分を有する。  
上フレーム４の下部には、加速度センサ２２が設けられている。加速度センサ２２は、自身に生じる加速度を測定する。即ち、加速度センサ２２は、回動支持部５などに生じる加速度を測定する。たとえば、加速度センサ２１は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に生じる加速度を測定する。加速度センサ２２は、測定した加速度を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。
【００３３】
上フレーム４の中腹には、温度センサ２６が設けられている。温度センサ２６は、外気に接するように外側に設けられている。温度センサ２６は、外気の温度を測定する。温度センサ２６は、測定した外気温を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。  
なお、温度センサ２６は、動作支援装置１００の各部の温度を測定するものであってもよい。
【００３４】
また、上フレーム４の中腹には、圧力センサ２７が設けられている。圧力センサ２７は、ユーザＰに接するように内側に設けられている。圧力センサ２７は、上フレーム４に生じる圧力を測定する。圧力センサ２７は、測定した圧力を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。
【００３５】
また、下装具８には、圧力センサ２８が設けられている。圧力センサ２８は、下装具８に生じる圧力を測定する。圧力センサ２８は、測定した圧力を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。
【００３６】
上装具２には、加速度センサ４１が設けられている。即ち、加速度センサ４１は、ユーザＰの腰部の近傍に設置されている。加速度センサ４１は、自身に生じる加速度を測定する。即ち、加速度センサ４１は、ユーザＰの腰部に生じる加速度を測定する。たとえば、加速度センサ４１は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に生じる加速度を測定する。加速度センサ４１は、測定した加速度を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。
【００３７】
下フレーム６の下部には、加速度センサ４２が設けられている。即ち、加速度センサ４２は、ユーザＰの足首の近傍に設置されている。加速度センサ４２は、加速度センサ４１と同様に自身に生じる加速度を測定する。即ち、加速度センサ４２は、ユーザＰの足首に生じる加速度を測定する。たとえば、加速度センサ４２は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に生じる加速度を測定する。加速度センサ４２は、測定した加速度を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。
【００３８】
回動支持部５には、角速度センサ４３が設けられている。角速度センサ４３は、ユーザＰの膝関節が回動する角速度を測定する。角速度センサ４３は、Ｙ軸周りの角速度を測定する。角速度センサ２４は、測定した角速度を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。
【００３９】
また、回動支持部５には、トルクセンサ４４が設けられている。トルクセンサ４４は、ユーザＰの膝関節が生じるトルクを測定する。即ち、トルクセンサ４４は、ユーザＰの膝関節に掛かる負荷を測定する。トルクセンサ４４は、Ｙ軸周りの角速度を測定する。トルクセンサ４４は、測定したトルクを示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。
【００４０】
また、回動支持部５には、角度センサ４５が設けられている。角度センサ４５は、ユーザＰの膝関節の角度を測定する。角度センサ４５は、Ｙ軸周りの角度を測定する。角度センサ４５は、測定した角度を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。
【００４１】
下装具８には、圧力センサ４６が設けられている。圧力センサ４６は、ユーザＰに生じる圧力を測定する。たとえば、圧力センサ４６は、ユーザＰの足裏に生じる圧力を測定する。圧力センサ２８は、測定した圧力を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。
【００４２】
ユーザＰの腿には、筋電センサ４７が設けられている。筋電センサ４７は、ユーザＰの腿の筋肉に繋がる神経に生じる電位を測定する。筋電センサ４７は、測定した電位を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。
【００４３】
図４が示すように、複合センサ５０は、ユーザＰの上半身に設けられている。図４が示す例では、複合センサ５０は、複合センサ５０ａ及び複合センサ５０ｂなどから構成される。複合センサ５０ａは、ユーザＰの胸部に取り付けられている。また、複合センサ５０ｂは、手首に取り付けられている。
【００４４】
複合センサ５０は、種々の生体情報を測定する。複合センサ５０については、後述する。
【００４５】
次に、動作支援装置１００の制御系について説明する。  
図５は、動作支援装置１００の制御系の構成例を示す。図５が示すように、動作支援装置１００は、駆動部１０、ロータリエンコーダ１６、通信部１９、加速度センサ２２、角速度センサ２４、トルクセンサ２５、温度センサ２６、圧力センサ２７並びに２８、位置センサ２９、制御部３０及び生体センサ６０などを備える。生体センサ６０は、加速度センサ４１並びに４２、角速度センサ４３、トルクセンサ４４、角度センサ４５、圧力センサ４６、筋電センサ４７及び複合センサ５０などを備える。これらの各部は、データバスを介して互いに接続されている。
【００４６】
駆動部１０、ロータリエンコーダ１６、加速度センサ２２、角速度センサ２４、トルクセンサ２５、温度センサ２６及び圧力センサ２７並びに２８は、前述の通りである。
【００４７】
制御部３０は、動作支援装置１００全体の動作を制御する。たとえば、制御部３０は、各部からのセンサ信号などに基づいて駆動部１０を作動させる。制御部３０は、たとえば、プロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＮＶＭなどから構成される。
【００４８】
プロセッサは、制御部３０全体の動作を制御する機能を有する。プロセッサは、内部キャッシュおよび各種のインターフェースなどを備えても良い。プロセッサは、内部キャッシュ、ＲＯＭあるいはＮＶＭに予め記憶したプログラムを実行することにより種々の処理を実現する。プロセッサは、たとえば、ＣＰＵなどである。
【００４９】
なお、プロセッサがプログラムを実行することにより実現する各種の機能のうちの一部は、ハードウェア回路により実現されるものであっても良い。この場合、プロセッサは、ハードウェア回路により実行される機能を制御する。
【００５０】
ＲＯＭは、予め制御用のプログラム及び制御データなどが記憶された不揮発性のメモリである。ＲＯＭに記憶される制御プログラム及び制御データは、予め動作支援装置１００の仕様に応じて組み込まれる。ＲＯＭは、たとえば、制御部３０の回路基板を制御するプログラム（例えば、ＢＩＯＳ）などを格納している。
【００５１】
ＲＡＭは、揮発性のメモリである。ＲＡＭは、プロセッサの処理中のデータなどを一時的に格納する。ＲＡＭは、プロセッサからの命令に基づき種々のアプリケーションプログラムを格納している。また、ＲＡＭは、アプリケーションプログラムの実行に必要なデータ及びアプリケーションプログラムの実行結果などを格納してもよい。
【００５２】
ＮＶＭは、データの書き込み及び書き換えが可能な不揮発性のメモリである。ＮＶＭは、例えばＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electric Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、あるいはＳＳＤ（Solid State Drive）などである。ＮＶＭは、動作支援装置１００の運用用途に応じて制御プログラム、アプリケーション、及び種々のデータを格納する。また、ＮＶＭは、プロセッサが種々の処理を実行することで生成したデータを保存する。
【００５３】
通信部１９は、ネットワーク３００を通じてサーバ２００とデータを送受信するためのインターフェースである。たとえば、通信部１９は、無線ＬＡＮ接続などをサポートするインターフェースである。
【００５４】
生体センサ６０は、ユーザＰの生体情報を測定する。生体情報は、生体が発する種々の生理学的、解剖学的情報及び生体に入力する情報を含む。
【００５５】
前述の通り、生体センサ６０は、加速度センサ４１並びに４２、角速度センサ４３、トルクセンサ４４、角度センサ４５、圧力センサ４６、筋電センサ４７及び複合センサ５０などを備える。加速度センサ４１並びに４２、角速度センサ４３、トルクセンサ４４、角度センサ４５、圧力センサ４６及び筋電センサ４７は、前述の通りである。
【００５６】
図５が示すように、複合センサ５０は、心拍センサ５１、体温センサ５２、加速度センサ５３、角速度センサ５４、発汗センサ５５、位置センサ５６、紫外線センサ５７及び電圧センサ５８などを備える。
【００５７】
なお、心拍センサ５１、体温センサ５２、加速度センサ５３、角速度センサ５４、発汗センサ５５、位置センサ５６、紫外線センサ５７及び電圧センサ５８の各々は、複合センサ５０ａに含まれてもよいし、複合センサ５０ｂに含まれてもよい。
【００５８】
心拍センサ５１は、ユーザＰの心拍を測定する。心拍センサ５１は、測定した心拍を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。心拍センサ５１は、たとえば、複合センサ５０ｂに格納される。
【００５９】
体温センサ５２は、ユーザＰの体温を測定する。体温センサ５２は、測定した体温を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。体温センサ５２は、たとえば、複合センサ５０ｂに格納される。
【００６０】
加速度センサ５３は、ユーザＰに生じる加速度を測定する。たとえば、加速度センサ５３は、ユーザＰの椎間関節に生じる加速度を測定する。加速度センサ５３は、測定した加速度を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。加速度センサ５３は、たとえば、複合センサ５０ａに格納される。
【００６１】
角速度センサ５４は、ユーザＰの上半身の関節に生じる角速度を測定する。たとえば、角速度センサ５４は、ユーザＰの椎間関節に生じる角速度を測定する。角速度センサ５４は、測定した角速度を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。角速度センサ５４は、たとえば、複合センサ５０ａに格納される。
【００６２】
発汗センサ５５は、ユーザＰの発汗の状態を測定する。たとえば、発汗センサ５５は、ユーザＰの皮膚の電気抵抗などを測定して発汗の状態を測定する。発汗センサ５５は、測定した発汗の状態を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。発汗センサ５５は、たとえば、複合センサ５０ｂに格納される。
【００６３】
位置センサ５６は、ユーザＰが居る位置を特定する。たとえば、位置センサ５６は、ＧＰＳ（Global Positioning System）などを用いて位置を特定する。位置センサ５６は、特定した位置を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。位置センサ５６は、たとえば、複合センサ５０ｂに格納される。なお、位置センサ５６は、地磁気を測定するものであってもよい。
【００６４】
紫外線センサ５７は、ユーザＰに照射される紫外線の量を測定する。紫外線センサ５７は、測定した紫外線の量を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。紫外線センサ５７は、たとえば、複合センサ５０ｂに格納される。
【００６５】
電圧センサ５８は、ユーザＰの心拍などによって生じる電圧変動を測定する。電圧センサ５８は、測定した電圧変動を示すセンサ信号を制御部３０へ送信する。電圧センサ５８は、たとえば、複合センサ５０ａに格納される。
【００６６】
なお、複合センサ５０は、図５が示すような構成の他に必要に応じた構成をさらに具備したり、複合センサ５０から特定の構成が除外されたりしてもよい。
【００６７】
また、動作支援装置１００は、図２乃至５が示すような構成の他に必要に応じた構成をさらに具備したり、動作支援装置１００から特定の構成が除外されたりしてもよい。  
たとえば、動作支援装置１００は、操作部又は表示部を備えてもよい。
【００６８】
次に、サーバ２００について説明する。  
図５は、サーバ２００の構成例を示す。図５が示すように、サーバ２００は、プロセッサ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、ＮＶＭ２０４、通信部２０５、操作部２０６及び表示部２０７などを備える。これらの各部は、データバスを介して互いに接続されている。なお、サーバ２００は、図２が示すような構成の他に必要に応じた構成を具備したり、特定の構成を除外したりしてもよい。
【００６９】
プロセッサ２０１は、サーバ２００全体の動作を制御する機能を有する。プロセッサ２０１は、内部キャッシュおよび各種のインターフェースなどを備えても良い。プロセッサ２０１は、内部キャッシュ、ＲＯＭ２０２あるいはＮＶＭ２０４に予め記憶したプログラムを実行することにより種々の処理を実現する。プロセッサ２０１は、たとえば、ＣＰＵなどである。
【００７０】
なお、プロセッサ２０１がプログラムを実行することにより実現する各種の機能のうちの一部は、ハードウェア回路により実現されるものであっても良い。この場合、プロセッサ２０１は、ハードウェア回路により実行される機能を制御する。
【００７１】
ＲＯＭ２０２は、予め制御用のプログラム及び制御データなどが記憶された不揮発性のメモリである。ＲＯＭ２０２に記憶される制御プログラム及び制御データは、予め動作支援装置１００の仕様に応じて組み込まれる。ＲＯＭ２０２は、たとえば、サーバ２００の回路基板を制御するプログラム（例えば、ＢＩＯＳ）などを格納している。
【００７２】
ＲＡＭ２０３は、揮発性のメモリである。ＲＡＭ２０３は、プロセッサ２０１の処理中のデータなどを一時的に格納する。ＲＡＭ２０３は、プロセッサ２０１からの命令に基づき種々のアプリケーションプログラムを格納している。また、ＲＡＭ２０３は、アプリケーションプログラムの実行に必要なデータ及びアプリケーションプログラムの実行結果などを格納してもよい。
【００７３】
ＮＶＭ２０４は、データの書き込み及び書き換えが可能な不揮発性のメモリである。ＮＶＭ２０４は、例えばＥＥＰＲＯＭ、ＨＤＤ又はＳＳＤなどである。ＮＶＭ２０４は、動作支援装置１００の運用用途に応じて制御プログラム、アプリケーション、及び種々のデータを格納する。また、ＮＶＭ２０４は、プロセッサ２０１が種々の処理を実行することで生成したデータを保存する。
【００７４】
通信部２０５は、ネットワーク３００を通じて動作支援装置１００とデータを送受信するためのインターフェースである。通信部２０５は、たとえば、ＬＡＮ接続をサポートするインターフェースである。
【００７５】
操作部２０６は、オペレータから種々の操作の入力を受け付ける。操作部２０６は、受け付けた操作を示す信号をプロセッサ２０１へ送信する。たとえば、操作部２０６は、キーボード、テンキー及びタッチパネルから構成される。
【００７６】
表示部２０７は、プロセッサ２０１の制御により種々の情報を表示する。たとえば、表示部２０７は、液晶モニタから構成される。なお、操作部２０６がタッチパネルなどで構成される場合、表示部２０７は、操作部２０６と一体的に形成されてもよい。
【００７７】
次に、動作支援装置１００が実現する機能について説明する。以下の機能は、制御部３０のプロセッサがＮＶＭなどに格納されるプログラムを実行することで実現される。
【００７８】
制御部３０は、駆動部１０を駆動させてユーザの動作を支援する機能を有する。
【００７９】
たとえば、制御部３０は、起動後、初期のパラメータを設定する。パラメータは、動作支援装置１００の動作（駆動）を制御するための情報である。即ち、パラメータは、駆動部１０を制御するための情報である。たとえば、パラメータは、「アシスト力」及び「タイミング」を含む。
【００８０】
「アシスト力」は、動作を支援するために駆動部１０が出力する駆動力を示す。たとえば、「アシスト力」は、駆動部１０が出力する駆動力を直接示すものであってもよい。また、「アシスト力」は、駆動部１０が出力する基準の駆動力に対する比率であってもよい。また、「アシスト力」は、ユーザの体勢又はアシストの段階ごとに駆動部１０が出力する駆動力を示すものであってもよい。
【００８１】
「タイミング」は、ユーザにアシストを開始するタイミングを示す。たとえば、「タイミング」は、ユーザの所定の動作（動作支援装置１００が支援する動作）を検出してから駆動部１０が駆動力を出力するまでの時間を示すものである。
【００８２】
制御部３０は、初期のパラメータをＮＶＭなどから取得してもよい。また、制御部３０は、初期のパラメータをサーバ２００から取得してもよい。
【００８３】
初期のパラメータを設定すると、制御部３０は、ユーザの所定の動作を検知する。
【００８４】
たとえば、制御部３０は、ロータリエンコーダ１６、加速度センサ２２及び角速度センサ２４などからのセンサ信号に基づいてユーザの所定の動作を検知する。
【００８５】
制御部３０は、検知したユーザの動作及びパラメータに基づいて、駆動部１０駆動させる。たとえば、制御部３０は、所定の動作として立ち上がり動作を検出すると、「アシスト力」及び「タイミング」に従ってユーザＰの膝が伸びる方向に駆動部１０を駆動する。
【００８６】
また、制御部３０は、しゃがみ動作を検出すると、「アシスト力」及び「タイミング」に従ってユーザＰの膝が曲がる方向に駆動部１０を駆動する。  
なお、パラメータは、動作ごとに設定されてもよい。  
また、制御部３０が支援する動作は、特定の動作に限定されるものではない。
【００８７】
また、制御部３０は、ユーザＰの動作を支援すると、動作ログを生成する機能を有する。  
動作ログは、動作支援装置１００がユーザＰの膝関節の動作を支援したログである。たとえば、動作ログは、膝関節の支援を開始した日時及び駆動力などから構成される。なお、動作ログは、膝関節の支援時における、回動支持部５の回動角度並びに角速度、加速度センサ２２が測定した加速度、温度センサ２６が測定した温度、圧力センサ２７並びに２８が測定した圧力、及び、位置センサ２９が特定した位置などを含んでもよい。
【００８８】
また、制御部３０は、ユーザＰの動作を支援すると、ユーザＰの生体情報を取得する機能を有する。  
制御部３０は、ユーザＰの動作を支援する間及びユーザＰの動作を支援した後、ユーザＰの生体情報を取得する。制御部３０は、生体センサ６０を通じて種々の生体情報を測定し取得する。
【００８９】
また、制御部３０は、動作ログ及び取得した生体情報に基づいてパラメータを設定する機能を有する。  
たとえば、制御部３０は、生体情報としてのユーザＰの膝関節に関する動作に基づいてパラメータを設定する。即ち、制御部３０は、ユーザＰの膝関節の角度、角速度及びトルクなどに基づいてパラメータを設定する。
【００９０】
制御部３０は、膝関節の支援後における膝関節の角度が所定の状態とならない場合、「アシスト力」を現在の値よりも大きな値に調整する。たとえば、制御部３０は、立ち上がり動作を支援する場合、支援後の膝の角度が所定の閾値よりも小さい場合、支援が不十分であると判断して「アシスト力」を現在の値よりも大きな値に調整する。また、制御部３０は、「タイミング」を現在の値よりも短い値に調整してもよい。
【００９１】
また、制御部３０は、膝関節の支援中における膝関節の角速度が所定の閾値よりも小さい場合、「アシスト力」を現在の値よりも大きな値に調整する。また、制御部３０は、膝関節の支援中における膝関節の角速度が所定の閾値よりも大きい場合、「アシスト力」を現在の値よりも小さな値に調整してもよい。
【００９２】
また、制御部３０は、膝関節の支援中において膝関節が生じたトルクが所定の閾値よりも小さい場合、「アシスト力」を現在の値よりも大きな値に調整する。また、制御部３０は、膝関節の支援中において膝関節が生じたトルクが所定の閾値よりも大きい場合、「アシスト力」を現在の値よりも小さな値に調整してもよい。
【００９３】
なお、制御部３０は、他の生体情報に基づいてパラメータを設定してもよい。制御部３０がパラメータを設定する方法は、特定の方法に限定されるものではない。
【００９４】
また、制御部３０は、ユーザＰの動作を支援すると、動作ログの少なくとも一部及び生体情報の少なくとも一部を含む履歴情報をサーバ２００に送信する機能を有する。  
制御部３０は、ユーザＰの動作を支援する間及びユーザＰの動作を支援した後における動作ログ及び生体情報から履歴情報を生成する。たとえば、履歴情報は、関節の動作を支援した日時及び出力した駆動力（アシスト力）を含む。また、履歴情報は、支援した日時の生体情報を含む。また、履歴情報は、生体情報に所定の処理をして得られた値を生体情報として格納してもよい。たとえば、制御部３０は、心拍数などに基づいてユーザＰのストレス度を判定し、生体情報として履歴情報に格納してもよい。
【００９５】
図７は、履歴情報の構成例を示す。図７が示すように、履歴情報は、「日時」、「アシスト力」、「心拍」、「ストレス」、「運動量」などから構成される。
【００９６】
「日時」は、動作支援装置１００がユーザＰの膝関節を支援した日時を示す。たとえば、履歴情報は、１分ごとの「日時」を格納する。
【００９７】
「アシスト力」は、対応する「日時」に動作支援装置１００の駆動部１０が出力した駆動力を示す。
【００９８】
「心拍」は、対応する「日時」におけるユーザＰの心拍数を示す。
【００９９】
「ストレス」は、対応する「日時」におけるユーザＰのストレス度を示す。ここで、ストレス度は、制御部３０が心拍数などに基づいて判定する値である
「運動量」は、対応する「日時」におけるユーザＰの運動量を示す。ここで、運動量は、制御部３０がユーザＰの膝関節の角速度又はトルクなどに基づいて判定する値である。
【０１００】
また、履歴情報は、ユーザＰを特定する情報（たとえば、名称又はＩＤ）などを含んでもよい。
【０１０１】
なお、履歴情報は、他の要素を備えてもよい。履歴情報の構成は、特定の構成に限定されるものではない。
【０１０２】
また、制御部３０は、サーバ２００から受信したパラメータを設定する機能を有する。  
たとえば、制御部３０は、通信部１９を通じて、履歴情報のレスポンスとしてサーバ２００からパラメータを受信する。また、制御部３０は、通信部１９を通じて所定のタイミングでサーバ２００からパラメータを受信してもよい。
【０１０３】
たとえば、制御部３０は、受信したパラメータを設定する。  
なお、制御部３０は、パラメータを表示してもよい。たとえば、制御部３０は、表示部にパラメータを表示する。また、制御部３０は、パラメータの内容を示すテキスト（たとえば、「アシスト力を強めた」など）を表示してもよい。
【０１０４】
次に、サーバ２００が実現する機能について説明する。以下の機能は、サーバ２００のプロセッサ２０１がＮＶＭ２０４などに格納されるプログラムを実行することで実現される。
【０１０５】
まず、プロセッサ２０１は、履歴情報を動作支援装置１００から受信する機能を有する。  
たとえば、プロセッサ２０１は、通信部２０５を通じて、所定のタイミングで履歴情報を動作支援装置１００から受信する。
【０１０６】
また、プロセッサ２０１は、履歴情報に基づいて動作支援装置１００に設定するパラメータを生成する機能を有する。
【０１０７】
たとえば、プロセッサ２０１は、履歴情報に基づいてユーザＰの疲労度を判定する。プロセッサ２０１は、ユーザＰの心拍、体温及び発汗などに基づいて疲労度を判定する。たとえば、プロセッサ２０１は、所定の式に心拍、体温及び発汗の各値を代入して疲労度を算出する。
【０１０８】
また、プロセッサ２０１は、ユーザＰに照射される紫外線の量にさらに基づいて疲労度を算出してもよい。たとえば、プロセッサ２０１は、紫外線の量が所定の閾値よりも高い場合、ユーザＰが屋外で作業しているものと判定し疲労度を高く算出する。
【０１０９】
また、プロセッサ２０１は、筋電センサ４７が測定する電位にさらに基づいて疲労度を算出してもよい。たとえば、プロセッサ２０１は、電位が示す筋肉の活動量が大きいほど疲労度を高く算出する。
【０１１０】
また、プロセッサ２０１は、トルクセンサ４４が測定するトルクにさらに基づいて疲労度を算出してもよい。たとえば、プロセッサ２０１は、トルクが大きいほど疲労度を高く算出する。
【０１１１】
また、プロセッサ２０１は、履歴情報が含むストレス度及び運動量にさらに基づいて疲労度を算出してもよい。たとえば、プロセッサ２０１は、ストレス度又は運動量が大きいほど疲労度を高く算出する。
【０１１２】
また、プロセッサ２０１は、電圧センサ５８が測定する電圧にさらに基づいて疲労度を算出してもよい。
【０１１３】
また、プロセッサ２０１は、温度センサ２６が測定する気温にさらに基づいて疲労度を算出してもよい。たとえば、プロセッサ２０１は、気温が高いほど疲労度を高く算出してもよい。また、プロセッサ２０１は、気温が一定である場合には、ユーザＰが屋内にいると判定して疲労度を低く算出してもよい。
【０１１４】
プロセッサ２０１は、疲労度に基づいてパラメータを生成する。プロセッサ２０１は、疲労度（又は、所定の期間で平均した疲労度）が所定の閾値を超えた場合、駆動部１０が
出力する駆動力を強くし、及び／又は、駆動力を出力するタイミングを早めるパラメータを生成する。即ち、プロセッサ２０１は、「アシスト力」として比較的強い駆動力を設定し、及び／又は、「タイミング」として比較的短い時間を設定する。
【０１１５】
また、プロセッサ２０１は、疲労度が上昇し続ける場合、さらに駆動力を高め、及び／又は、駆動力を出力するタイミングをさらに早めるパラメータを生成してもよい。
【０１１６】
また、プロセッサ２０１は、圧力センサ４６が測定する圧力及び角度センサ４５が測定する角度などに基づいて、ユーザＰの動作及び姿勢などの身体動静を改善するパラメータを生成してもよい。たとえば、プロセッサ２０１は、ユーザＰが適切な姿勢を維持することができるようなパラメータを生成する。また、プロセッサ２０１は、ユーザＰが適切な動作を行うようなパラメータを生成する。
【０１１７】
また、プロセッサ２０１は、履歴情報に基づいて、当該パラメータによってどの程度ユーザＰの身体動静が改善したかを判定してもよい。プロセッサ２０１は、判定結果に基づいて、パラメータを調整してもよい。
【０１１８】
また、プロセッサ２０１は、圧力センサ２７、２８及び４６が測定する圧力に基づいて、圧力が分散するようなパラメータを生成してもよい。
【０１１９】
なお、プロセッサ２０１は、他の要素に基づいてパラメータを生成してもよい。プロセッサ２０１がパラメータを生成する方法は、特定の方法に限定されるものではない。
【０１２０】
また、プロセッサ２０１は、生成したパラメータを動作支援装置１００に送信する機能を有する。  
たとえば、プロセッサ２０１は、通信部２０５を通じて、受信した履歴情報に対するレスポンスとしてパラメータを動作支援装置１００に送信する。また、プロセッサ２０１は、通信部２０５を通じて、所定のタイミングでパラメータを動作支援装置１００に送信してもよい。
【０１２１】
なお、プロセッサ２０１は、通信部２０５を通じて、初期のパラメータを動作支援装置１００に送信してもよい。
【０１２２】
次に、動作支援システム１０００の動作例について説明する。  
まず、動作支援装置１００の動作例について説明する。  
図８は、動作支援装置１００の動作例について説明するためのフローチャートである。
【０１２３】
まず、動作支援装置１００の制御部３０は、電源がＯＮになったか判定する（Ｓ１１）。たとえば、制御部３０は、操作部を通じて電源をＯＮにする操作の入力を受け付けたか判定する。
【０１２４】
電源がＯＮになっていないと判定すると（Ｓ１１、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ１１に戻る。
【０１２５】
電源がＯＮになったと判定すると（Ｓ１１、ＹＥＳ）、制御部３０は、動作支援装置１００を初期化する（Ｓ１２）。動作支援装置１００を初期化すると、制御部３０は、初期のパラメータを設定する（Ｓ１３）。
【０１２６】
初期のパラメータを設定すると、制御部３０は、ユーザＰの膝関節の動作を支援する（Ｓ１４）。動作を支援すると、制御部３０は、動作ログを生成する（Ｓ１５）。動作ログを生成すると、制御部３０は、生体情報を取得する（Ｓ１６）。
【０１２７】
生体情報を取得すると、制御部３０は、動作ログ及び生体情報などに基づいてパラメータを設定する（Ｓ１７）。パラメータを設定すると、制御部３０は、通信部１９を通じて履歴情報をサーバ２００へ送信する（Ｓ１８）。
【０１２８】
履歴情報をサーバ２００へ送信すると、制御部３０は、通信部１９を通じてパラメータをサーバ２００から受信したか判定する（Ｓ１９）。たとえば、制御部３０は、履歴情報に対するレスポンスとしてパラメータを受信したか判定する。
【０１２９】
パラメータをサーバ２００から受信したと判定すると（Ｓ１９、ＹＥＳ）、制御部３０は、受信したパラメータを設定する（Ｓ２０）。
【０１３０】
パラメータをサーバ２００から受信していないと判定した場合（Ｓ１９、ＮＯ）、又は、受信したパラメータを設定した場合（Ｓ２０）、制御部３０は、電源がＯＦＦになったか判定する（Ｓ２１）。たとえば、制御部３０は、操作部を通じて電源をＯＦＦにする操作の入力を受け付けたか判定する。
【０１３１】
電源がＯＦＦになっていないと判定すると（Ｓ２１、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ１４に戻る。電源がＯＦＦになったと判定すると（Ｓ２１）、制御部３０は、動作を終了する。
【０１３２】
なお、制御部３０は、Ｓ１４乃至Ｓ１６を同時に行ってもよい。
【０１３３】
次に、サーバ２００の動作例について説明する。  
図９は、サーバ２００の動作例について説明するためのフローチャートである。  
まず、サーバ２００のプロセッサ２０１は、通信部２０５を通じて履歴情報を動作支援装置１００から受信する（Ｓ３１）。履歴情報を受信すると、プロセッサ２０１は、履歴情報に基づいてパラメータを生成する（Ｓ３２）。
【０１３４】
パラメータを生成すると、プロセッサ２０１は、通信部２０５を通じて生成したパラメータを動作支援装置１００に送信する（Ｓ３３）。パラメータを送信すると、プロセッサ２０１は、動作を終了する。
【０１３５】
なお、プロセッサ２０１は、疲労度が上昇し続ける場合、ユーザＰに作業を中止するよう促してもよい。たとえば、プロセッサ２０１は、表示部に２０７に警告メッセージなどを表示する。また、プロセッサ２０１は、ユーザＰに作業を中止することを指示する信号を動作支援装置１００に送信してもよい。動作支援装置１００の制御部３０は、当該信号を受信すると、表示部などに警告メッセージなどを表示してもよい。
【０１３６】
また、プロセッサ２０１は、電圧センサ５８が測定する電圧などに基づいてユーザＰの健康状態を判定してもよい。たとえば、プロセッサ２０１は、当該電圧などに基づいて心臓などの循環器の状態を判定してもよい。プロセッサ２０１は、循環器の状態が悪い場合、ユーザＰに作業を中止するよう促してもよい。
【０１３７】
また、プロセッサ２０１は、動作支援装置１００の使用方法の改善を促してもよい。たとえば、プロセッサ２０１は、ユーザＰの生体情報の変化が想定される生体情報の変化と異なっている場合に、動作支援装置１００の装着方法及び操作方法を改善するように通知する。また、プロセッサ２０１は、予想される問題点を提示してもよい。
【０１３８】
また、プロセッサ２０１は、動作支援装置１００の故障リスクを管理してもよい。プロセッサ２０１は、過去の動作支援装置１００の稼働回数に加えてユーザＰの過去の生体情報に基づいて、故障するまでに利用されてきた方法又は環境を検出する。プロセッサ２０１は、検出した方法又は環境などに基づいて、将来起こりえる故障を予測する。
【０１３９】
また、プロセッサ２０１は、検出した方法及び環境などのデータを蓄積することによって、故障する可能性が高い使用方法又はユーザＰを検出し、使用方法の指導などを行ってもよい。
【０１４０】
なお、プロセッサ２０１は、制御部３０の機能（又は一部の機能）を実現してもよい。また、制御部３０は、プロセッサ２０１の機能（又は一部の機能）を実現してもよい。  
また、動作支援装置１００は、ユーザの腰関節、椎間関節又は上肢の動作を支援するものであってもよい。動作支援装置１００が支援する関節は、特定の構成に限定されるものではない。
【０１４１】
以上のように構成された動作支援システムは、動作を支援する間及び動作を支援した後においてユーザの生体情報を取得する。動作支援システムは、ユーザの生体情報などに基づいて動作支援に関するパラメータを設定する。その結果、動作支援システムは、ユーザの生体情報に応じてユーザの動作を支援することができる。
【０１４２】
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】
【０１４３】
２…上装具、３…上連結部、４…上フレーム、５…回動支持部、６…下フレーム、７…下連結部、８…下装具、１０…駆動部、１６…ロータリエンコーダ、１９…通信部、２１…加速度センサ、２２…加速度センサ、２４…角速度センサ、２５…トルクセンサ、２６…温度センサ、２７…圧力センサ、２８…圧力センサ、２９…位置センサ、３０…制御部、４１…加速度センサ、４２…加速度センサ、４３…角速度センサ、４４…トルクセンサ、４５…角度センサ、４６…圧力センサ、４７…筋電センサ、５０…複合センサ、５０ａ…複合センサ、５０ｂ…複合センサ、５１…心拍センサ、５２…体温センサ、５３…加速度センサ、５４…角速度センサ、５５…発汗センサ、５６…位置センサ、５７…紫外線センサ、５８…電圧センサ、６０…生体センサ、１００…動作支援装置、２００…サーバ、２０１…プロセッサ、２０２…ＲＯＭ、２０３…ＲＡＭ、２０４…ＮＶＭ、２０５…通信部、２０６…操作部、２０７…表示部、３００…ネットワーク、１０００…動作支援システム。
【図１】
2019111635.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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