(57)【要約】【課題】作業者の負担軽減効果を向上させることの可能な動作補助装置を提供する。【解決手段】動作補助装置１は、アーム部１０と、アーム部１０に支持された電動工具部５０と、アーム部１０の動作を制御部６と、を備える。電動工具部５０と制御部６とが有線又は無線により通信可能である。制御部６は、電動工具部５０の起動スイッチの操作に連動して、電動工具部５０に対して作業方向への推力を印加する制御を行う。アーム部１０と電動工具部５０は、共通の電源であるバッテリ５からの電力供給により動作する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーム部と、
前記アーム部に支持された工具部と、
前記アーム部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記工具部と前記制御部とが有線又は無線により通信可能であり、
前記制御部は、前記工具部に対する作業者の所定の操作あるいは前記アーム部への前記工具部の取付けを検出した場合に、作業者の動作を補助するための補助力を印加する制御を行う、動作補助装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記工具部のスイッチの操作に連動して、作業者の動作を補助するための補助力を印加する制御を行う、請求項１に記載の動作補助装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記工具部に設けられたセンサにより所定方向への押付け荷重を検出すると、作業者の動作を補助するための補助力を印加する制御を行う、請求項１に記載の動作補助装置。
【請求項４】
前記補助力は、前記工具部に対して印加する作業方向への推力を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の動作補助装置。
【請求項５】
前記補助力は、前記工具部に対して印加する前記工具部の重力を支える力を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の動作補助装置。
【請求項６】
前記アーム部は、複数のフレームと、前記複数のフレームを回動させる複数のアクチュエータと、を含み、前記複数のアクチュエータの動力により前記補助力を発生させる、請求項２から５のいずれか一項に記載の動作補助装置。
【請求項７】
前記複数のアクチュエータの動力により前記工具部の自重を支える、請求項６に記載の動作補助装置。
【請求項８】
前記アーム部は、直進運動用のアクチュエータを含み、前記アクチュエータの動力により前記工具部に対して作業方向への推力を発生させる、請求項１から７のいずれか一項に記載の動作補助装置。
【請求項９】
前記アーム部と前記工具部は、共通の電源からの電力供給により動作する、請求項１から８のいずれか一項に記載の動作補助装置。
【請求項１０】
前記電源が、電動工具用バッテリである、請求項９に記載の動作補助装置。
【請求項１１】
作業者の身体に装着される装着部を有し、前記電動工具用バッテリが前記装着部に設けられる、請求項１０に記載の動作補助装置。
【請求項１２】
前記工具部の傾きを検出する傾斜センサを備え、
前記制御部は、前記工具部の作業方向が鉛直あるいは水平になるように前記アーム部を制御可能である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の動作補助装置。
【請求項１３】
前記工具部が３Ｄコントローラを有し、
前記制御部は、前記３Ｄコントローラの操作に応じて前記アーム部を制御して前記工具部を３次元的に動かすことができる、請求項１から１２のいずれか一項に記載の動作補助装置。
【請求項１４】
前記アーム部に着脱部を設け、前記工具部としてコードレスタイプの電動工具を前記着脱部に着脱自在に取付け可能である、請求項１から１３のいずれか一項に記載の動作補助装置。
【請求項１５】
前記着脱部に、前記コードレスタイプの電動工具の電池装着部を着脱自在に取り付け可能である、請求項１４に記載の動作補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動工具を用いた作業における動作を補助する動作補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１は、電動工具、例えばコンクリート構造物等のはつり作業に用いられる重量の重い電動工具を用いる作業において、作業者の負担を軽減するために電動工具の重さを補助することを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2004-202641号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置は、電動工具を上方から吊り下げることで電動工具の重量が全て作業者にかからないようにするが、重量を支える以外の補助はできないため、作業者の負担軽減の点で改善の余地があった。
【０００５】
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、作業者の負担軽減効果を向上させることの可能な動作補助装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、動作補助装置である。この動作補助装置は、
アーム部と、
前記アーム部に支持された工具部と、
前記アーム部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記工具部と前記制御部とが有線又は無線により通信可能であり、
前記制御部は、前記工具部に対する作業者の所定の操作あるいは前記アーム部への前記工具部の取付けを検出した場合に、作業者の動作を補助するための補助力を印加する制御を行う。
【０００７】
前記制御部は、前記工具部のスイッチの操作に連動して、作業者の動作を補助するための補助力を印加する制御を行ってもよい。
【０００８】
前記制御部は、前記工具部に設けられたセンサにより所定方向への押付け荷重を検出すると、作業者の動作を補助するための補助力を印加する制御を行ってもよい。
【０００９】
前記補助力は、前記工具部に対して印加する作業方向への推力を含んでもよい。
【００１０】
前記補助力は、前記工具部に対して印加する前記工具部の重力を支える力を含んでもよい。
【００１１】
前記アーム部は、複数のフレームと、前記複数のフレームを回動させる複数のアクチュエータと、を含み、前記複数のアクチュエータの動力により前記補助力を発生させてもよい。
【００１２】
前記複数のアクチュエータの動力により前記工具部の自重を支えてもよい。
【００１３】
前記アーム部は、直進運動用のアクチュエータを含み、前記アクチュエータの動力により前記工具部に対して作業方向への推力を発生させてもよい。
【００１４】
前記アーム部と前記工具部は、共通の電源からの電力供給により動作してもよい。
【００１５】
前記電源が、電動工具用バッテリであってもよい。
【００１６】
作業者の身体に装着される装着部を有し、前記電動工具用バッテリが前記装着部に設けられてもよい。
【００１７】
前記工具部の傾きを検出する傾斜センサを備え、
前記制御部は、前記工具部の作業方向が鉛直あるいは水平になるように前記アーム部を制御可能であってもよい。
【００１８】
前記工具部が３Ｄコントローラを有し、
前記制御部は、前記３Ｄコントローラの操作に応じて前記アーム部を制御して前記工具部を３次元的に動かすことができてもよい。
【００１９】
前記アーム部に着脱部を設け、前記工具部としてコードレスタイプの電動工具を前記着脱部に着脱自在に取付け可能であってもよい。
【００２０】
前記着脱部に、前記コードレスタイプの電動工具の電池装着部を着脱自在に取り付け可能であってもよい。
【００２１】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、作業者の負担軽減効果を向上させることの可能な動作補助装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る動作補助装置１を作業者９が使用している状態を示す斜視図。
【図２】同平面図。
【図３】同側面図。
【図４】同正面図。
【図５】図１に示すアーム部１０の要部拡大図。
【図６】図１に示す電動工具部５０近傍の拡大図。
【図７】アーム部１０と電動工具部５０との接続方法を示す斜視図。
【図８】動作補助装置１の機能ブロック図。
【図９】動作補助装置１の概略的な制御フローチャート。
【図１０】動作補助装置１における推力起動パターンを示す説明図。
【図１１】推力を発生させるリニアアクチュエータ２８を備える動作補助装置を作業者９が使用している状態を示す側面図であって、推力アシスト前後の状態をそれぞれ示す側面図。
【図１２】電動工具部５０の他の構成例であって、既存電動工具５０Ａ及びそれをアーム部１０に取り付けるためのアタッチメント７０Ａ、７０Ｂの斜視図。
【図１３】図１２に示す電動工具部５０をアーム部１０に取り付けた動作補助装置を作業者９が使用している状態を示す斜視図。
【図１４】動作補助装置のバリュエーションを示す図であって、ショルダータイプを示す側面図。
【図１５】動作補助装置のバリュエーションを示す図であって、ショルダー＋脚部タイプを示す側面図。
【図１６】動作補助装置のバリュエーションを示す図であって、三脚タイプを示す側面図。
【図１７】動作補助装置のバリュエーションを示す図であって、台車タイプを示す側面図。
【図１８】動作補助装置を用いて住宅建設現場の石膏ボードのネジ締め作業をしている様子示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態１に係る動作補助装置（パワーアシストツール）１を作業者９が使用している状態を示す斜視図である。図２は、同平面図である。図３は、同側面図である。図４は、同正面図である。動作補助装置１において、作業者９の身体に装着される装着部２は、作業者９の胴体に身に着けられるベスト部３と、作業者９の要部に身に着けられるベルト部４と、を含む。ベルト部４の後部（背中側部分）には、電源となるバッテリ５が着脱可能に装着される。バッテリ５は、電動工具に着脱し電源として使用可能なバッテリであり、制御部６（図３及び図８）、アーム部１０、及び電動工具部５０の共通の電源である。制御部６は、ベルト部４の後部のバッテリ装着部の近傍に設けられる。ベスト部３の後部とベルト部４の後部との間を渡すように、固定フレーム７が設けられる。固定フレーム７の上端部に、アーム部１０が設けられる。
【００２６】
アーム部１０は、フレーム１１〜１５と、各フレームを回動させるアクチュエータ群２０ｍ（図８）と、各フレームに加わるトルクを検出するトルクセンサ群２０ｓ（図８）と、を含む。フレーム１１は、固定フレーム７に支持され、回動軸（図３の回転軸ａ）を軸に略360度回動可能である。フレーム１２は、フレーム１１に支持され、回動軸（図３の回転軸ｂ）を軸に略360度回動可能である。フレーム１３は、フレーム１２に支持され、回動軸（図３の回転軸ｃ，ｄ）を軸にそれぞれ略360度回動可能である。フレーム１４は、フレーム１３支持され、回動軸（図３の回転軸ｅ，ｆ）を軸にそれぞれ略360度回動可能である。フレーム１５は、フレーム１４に支持され、回動軸（図３の回転軸ｇ，ｈ）を軸にそれぞれ略360度回動可能である。工具部としての電動工具部５０は、フレーム１５に支持され、回動軸（図３の回転軸ｉ）を軸に略360度回動可能である。このように、フレーム１１〜１５はそれぞれが略３６０度回動可能であることで、作業者９は電動工具部５０を任意の空間位置に移動させることができる。なお、フレームの個数及び各関節部の回動軸を一軸とするか二軸とするか等は任意であり、電動工具部５０を三次元的に任意に移動させることができる様々な関節構成を利用できる。二軸で回動可能な構成については図５で後述する。図８に示すアクチュエータ群２０ｍ及びトルクセンサ群２０ｓは、図３に示す回転軸ａ〜ｉに対してそれぞれ設けられたサーボモータ及びトルクセンサである。
【００２７】
図５は、図１に示すアーム部１０の要部拡大図である。図５により、一方のフレームを他方のフレームに対して二軸について回動可能とする構成の一例を説明する。図５に示す関節構造は、人間の肘関節と同様の働きをする。フレーム１２には、アクチュエータ群２０ｍ（図８）に含まれるサーボモータ２２ｍが設けられる。サーボモータ２２ｍの出力軸が回転軸ｃであり、当該出力軸に対してトルクセンサ群２０ｓ（図８）に含まれるトルクセンサ２２ｓが設けられる。また、当該出力軸と共に回転するようにフレーム１２Ａが設けられる。フレーム１２Ａには、アクチュエータ群２０ｍ（図８）に含まれるサーボモータ２３ｍが設けられる。サーボモータ２３ｍの出力軸が回転軸ｄであり、当該出力軸に対してトルクセンサ群２０ｓ（図８）に含まれるトルクセンサ２３ｓが設けられる。また、当該出力軸と共に回転するようにフレーム１３が設けられる。
【００２８】
図６は、図１に示す電動工具部５０近傍の拡大図である。電動工具部５０は、ここではインパクトドライバであり、内蔵するモータ及び回転打撃機構によりビット等の先端工具５７を駆動してネジ締め等の作業を行うものである。トルクセンサ２５ｓは、図８に示すトルクセンサ群２０ｓに含まれるものであり、電動工具部５０にかかる回転軸ｉ回り方向のトルク（先端工具５７の軸回り方向のトルク）を検出する。電動工具部５０のハンドル部５８には、作業者が電動工具部５０の内蔵モータの駆動、停止を切り替えるトリガスイッチ（起動スイッチ）５４が設けられる。
【００２９】
図７は、アーム部１０と電動工具部５０との接続方法を示す斜視図である。電動工具部５０は、フレーム１５に対して着脱可能である。具体的には、フレーム１５に設けられたコネクタ３０と、電動工具部５０に設けられたコネクタ６０とが、互いに接続されることで、フレーム１５に対して電動工具部５０が機械的に固定されると共に、制御部６及びバッテリ５に至る配線に電動工具部５０が電気的に接続される。これにより、電動工具部５０と制御部６とが有線により通信可能となり、かつバッテリ５から電動工具部５０に電源を供給可能となる。なお、電動工具部５０と制御部６との通信は、無線による通信であってもよい。
【００３０】
図８は、動作補助装置１の機能ブロック図である。スイッチ８は、動作補助装置１の起動、停止を指示する操作スイッチである。制御部６は、アクチュエータ群２０ｍを構成する各サーボモータ及びトルクセンサ群２０ｓを構成する各トルクセンサ、並びに、電動工具部５０に含まれる水平垂直アシスト切替スイッチ５１、傾斜センサとしてのジャイロセンサ５２、圧力センサ５３、及びトリガスイッチ５４にそれぞれ電気的に接続される。
【００３１】
制御部６は、トルクセンサ群２０ｓを構成する各トルクセンサからの信号、水平垂直アシスト切替スイッチ５１からの信号、ジャイロセンサ５２からの信号、圧力センサ５３からの信号、及びトリガスイッチ５４からの信号を受信し、それら信号に基づいてアクチュエータ群２０ｍを構成する各サーボモータの駆動を制御する。また、制御部６は、各サーボモータからの信号により、フレーム１１〜１５の回動位置（アーム部１０の各関節部の角度）及び電動工具部５０の位置を検出（演算）する。
【００３２】
制御部６は、アクチュエータ群２０ｍを制御することで電動工具部５０の自重をアーム部１０で保持する自重保持機能を有する。自重保持機能により、電動工具部５０を作業ポイント（ネジ締めポイント）まで移動させる過程においても常に電動工具部５０の自重と同じ大きさの保持力がアーム部１０より電動工具部５０に働き力を打ち消し合っていることから、作業者はどの方向に電動工具部５０を移動させるとしても、あたかも電動工具部５０が無重力空間にあるような電動工具部５０の重量による影響をほとんど受けない状態で極めて小さい力で電動工具部５０を移動させることができる。また、制御部６は、アクチュエータ群２０ｍを制御することで電動工具部５０による作業時にアーム部１０から電動工具部５０に作業方向への推力を印加する推力アシスト機能を有する。推力アシスト機能は、例えば、電動工具部５０によるネジ締め作業において先端工具５７をネジに押し付けるといった作業における作業者９の負荷を軽減する。
【００３３】
水平垂直アシスト切替スイッチ５１は、電動工具部５０の作業方向（図６では先端工具５７の延出方向）が水平又は垂直（鉛直）となるようにアクチュエータ群２０ｍが補助する水平垂直アシスト機能のオンオフを作業者が切り替えるための操作部である。水平垂直アシスト機能がオンの場合、制御部６は、ジャイロセンサ５２からの信号をモニタしながら、電動工具部５０の作業方向が水平又は垂直に対して所定角度以内になると、電動工具部５０の作業方向が水平又は垂直になるようにアクチュエータ群２０ｍを制御する。
【００３４】
圧力センサ５３は、図１０のパターンｃに示すように電動工具部５０のハンドル部５８の後部に設けられ、作業者による電動工具部５０の作業方向への押付け荷重を検出し、制御部６に送信する。あるいは、圧力センサ５３は、図１０のパターンｄに示すように先端工具５７の後方（基部側）に設けられ、先端工具５７がネジに押し付けられた反力による押付け荷重（反作業方向の押付け荷重）を検出し、制御部６に送信する。制御部６は、圧力センサ５３からの信号を、前述の推力アシスト機能を作動する契機とすることができる。
【００３５】
トリガスイッチ５４は、作業者がモータ制御部５５に対して、モータ打撃部５６を駆動制御させるための操作部である。モータ打撃部５６は、モータや減速機構、回転打撃機構を含むものであり、モータ制御部５５の制御により動作し、先端工具５７に回転打撃力を与える。制御部６は、トリガスイッチ５４からの信号を、前述の推力アシスト機能を作動する契機とすることができる。この場合、トリガスイッチ５４は、推力スイッチ兼回転打撃機構スイッチとして機能する。
【００３６】
図９は、動作補助装置１の概略的な制御フローチャートである。スイッチ８がオンになると、制御部６は、トルクセンサ群２０ｓからの信号により、アーム部１０に取り付けられた電動工具部５０の重量を検出（演算）する（Ｓ１）。制御部６は、トルクセンサ群２０ｓからの信号を監視しながら（Ｓ２）、電動工具部５０の自重を保持するようにアクチュエータ群２０ｍを制御する（Ｓ３）。作業者が電動工具部５０のハンドル部５８を握り電動工具部５０を移動させる時も、先に計測した電動工具部５０の重量を基に、トルクセンサ群２０ｓによる計測及びアクチュエータ群２０ｍによる保持力の発生を継続し、極めて小さい力で電動工具部５０を移動させることができる。尚、作業ポイントまで移動終了した際はハンドル部５８に軽く手を添えているだけで電動工具部５０はその位置に保持されたままとなる。
【００３７】
制御部６は、水平垂直アシスト切替スイッチ５１がオンの場合（Ｓ４）、ジャイロセンサ５２からの信号により、電動工具部５０の傾き（水平面に対する先端工具５７の傾き）を検出する（Ｓ５）。制御部６は、アクチュエータ群２０ｍを構成する各サーボモータからのアーム部１０の各関節部の角度信号やジャイロセンサ５２からの信号を監視しながら（Ｓ６）、電動工具部５０の作業方向が水平又は垂直になるように誘導力を発生するようにアクチュエータ群２０ｍを制御し（Ｓ７）、作業性を高める。なお、この角度情報等をアーム部１０もしくは電動工具部５０に設けられた図示しない表示部に示し、使用者に角度情報等を知らせる情報伝達機能を追加すればより利便性が増す。
【００３８】
制御部６は、推力スイッチ兼回転打撃機構スイッチであるトリガスイッチ５４がオンされると（Ｓ８のＹＥＳ）、各種異常が検出されなければ（Ｓ９のＮＯ）、トルクセンサ群２０ｓからの信号を監視しながら（Ｓ１０）、電動工具部５０に作業方向への推力を印加するようにアクチュエータ群２０ｍを制御する（Ｓ１１）。これにより、先端工具５７の回転によるネジの回転と同時に電動工具部５０に推力が印加されるため、作業者はハンドル部５８を軽く支えているだけでネジ締め作業が行うことができる。なお、推力発生のパターンは、トリガスイッチ５４のオン以外にも複数あり、これについては図１０で説明する。
【００３９】
図１０は、動作補助装置１における推力起動パターンを示す説明図である。パターンａは、トリガスイッチ５４のオン操作により推力アシスト機能を起動するパターンである。パターンａでは、先端工具５７の回転駆動と同時に推力を発生させることができ、操作が簡便になるというメリットがある。パターンｂは、トリガスイッチ５４とは別にタクトスイッチ等の推力スイッチ（推力起動スイッチ）５４ａを設け、推力スイッチ５４ａの操作により推力アシスト機能を起動するパターンである。パターンｂでは、先端工具５７の駆動前から推力を発生させたり、推力の強弱を変更させたりして微妙な調整ができるというメリットがある。
【００４０】
パターンｃは、ハンドル部５８の上端後部に設けられた圧力センサ５３により、電動工具部５０を作業方向に押す力を検出した場合に、推力アシスト機能を起動するパターンである。パターンｄは、先端工具５７の後方に設けられた圧力センサ５３により、先端工具５７がネジに押し付けられた反力を検出した場合に、推力アシスト機能を起動するパターンである。パターンｃ、ｄでは、推力の調整を感覚的に行え、かつ微調整がしやすくなり、動作補助の無い既存の電動工具による作業に近い作業を行うことができ、作業者は違和感なくネジ締め作業が行えるというメリットがある。
【００４１】
パターンｅは、電動工具部５０の作業方向回りのトルクを検出するトルクセンサ２５ｓにより、電動工具部５０に加わる作業方向回りのひねり荷重を検出した場合に、推力アシスト機能を起動するパターンである。パターンｅでは、回転反動をセンシングし抑制アシストできるというメリットがある。なお、上記パターンａ〜ｅの各条件のいずれかが満たされた場合に推力アシスト機能を作動してもよいし、複数が満たされた場合に推力アシスト機能を作動してもよい。また、モード設定によって条件を選択できるようにしたり、取り付ける電動工具部５０によってパターンを変えたりしてもよい。
【００４２】
図１１は、推力を発生させるリニアアクチュエータ２８を備える動作補助装置を作業者９が使用している状態を示す側面図であって、推力アシスト前後の状態をそれぞれ示す側面図である。推力アシスト機能による推力は、フレーム１１〜１５のうちの複数の回動を組み合わせることにより発生させてもよいし、図１１に示すように、フレーム１５と電動工具部５０との間に直進運動用のアクチュエータであるリニアアクチュエータ２８を取り付けられる電動工具部５０の作業方向と略同一となるように設け、制御部６によるリニアアクチュエータ２８の駆動により作業方向に推力を発生させてもよい。
【００４３】
図１２は、電動工具部５０の他の構成例であって、既存電動工具５０Ａ及びそれをアーム部１０に取り付けるためのアタッチメント７０Ａ、７０Ｂの斜視図である。図１３は、図１２に示す電動工具部５０をアーム部１０に取り付けた動作補助装置を作業者９が使用している状態を示す斜視図である。アタッチメント７０Ｂは、トリガスイッチ５４と同様の機能を有する回転打撃起動スイッチ７１を有すると共に、ジャイロセンサを内包し、既存電動工具５０Ａの３次元的な移動と推力を誘導する３Ｄコントローラー７２を有する。アタッチメント７０Ａは、コードレスタイプの既存電動工具５０Ａのバッテリ差込口５９に差し込まれ既存電動工具５０Ａと電気的に接続される。アタッチメント７０Ａ、７０Ｂにより既存電動工具５０Ａが挟持された構成を持つ電動工具部５０が、アタッチメント７０Ｂに設けられた接合部７３によりアーム部１０と接合（機械的に連結及び電気的に接続）される。この方式を採用すればバッテリ駆動の既存電動工具５０Ａのほとんどに対して動作補助が可能となり経済的である。ハンマによるコンクリートへの破砕作業等のデリケートな位置決め作業が不要で何度も繰り返し行われる往復作業においては、よりスピーディーに作業ができる図１２及び図１３の構成（３Ｄコントローラータイプ）が適している。
【００４４】
図１４は、動作補助装置のバリュエーションを示す図であって、ショルダータイプを示す側面図である。図１４の構成では、作業者の体幹によって推力と自重が支えられるため取り回しが良く移動しやすい。図１５は、動作補助装置のバリュエーションを示す図であって、ショルダー＋脚部タイプを示す側面図である。図１５の構成では、作業者の足部に支柱８０を固定することにより重量を分散させやすい。また足裏の地面まで支柱を延長しそれぞれの支柱関節を固定する構造にすれば、ハンマードリルといった大型の電動工具においてもより楽にパワーアシストすることができるようになる。
【００４５】
図１６は、動作補助装置のバリュエーションを示す図であって、三脚タイプを示す側面図である。図１６の構成では、三脚８５により動作補助装置の重量を支えるため、作業者への重量負担が軽減される。図１７は、動作補助装置のバリュエーションを示す図であって、台車タイプを示す側面図である。図１７の構成は、図１６の三脚８５にタイヤ８７を設けたもので、移動を容易にできる。
【００４６】
図１８は、動作補助装置を用いて住宅建設現場の石膏ボードのネジ締め作業をしている様子示す斜視図である。この動作補助装置は、図１等に示した構成では、ベスト部３の背中中央（体幹上部）よりアーム部１０が延在しており、取り回しの機動性が良く、比較的軽い電動工具部の場合に適し、上向き作業が行い易い。これに対し、図１８に示した構成では、ベルト部４の腰（体幹下部）よりアーム部１０が延在しており、取り回しの俊敏性には欠けるが、比較的重い電動工具部の場合に適し、下向き作業が行い易い。なお、図示は省略するが、ベルト部４のお腹方向（前方）よりアーム部１０を延ばせば不使用時に邪魔になるというデメリットはあるもののアクチュエータ数を減らすことができシンプルな構造になるというメリットがある。あるいは、左右どちらかの肩の前方もしくは胸よりアーム部１０を延ばせば作業者の筋力で推力を付け加えることができるため動作補助装置を小型にできるというメリットがある。
【００４７】
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。
【００４８】
(1) 制御部６とアーム部１０、及び制御部６と電動工具部５０が、互いに通信可能に構成されるため、制御部６は、電動工具部５０から推力アシスト機能の作動指示や水平垂直アシスト機能の作動指示を受信して、各機能に応じてアーム部１０を制御することができ、電動工具部５０の自重を保持するだけの場合と比較して作業者の負担軽減効果を向上させることができる。
【００４９】
(2) 制御部６は、電動工具部５０による作業時にアーム部１０から電動工具部５０に作業方向への推力を印加する推力アシスト機能を有するため、電動工具部５０によるネジ締め作業において先端工具５７をネジに押し付ける負荷が軽減される。推力アシスト機能を、作業者による電動工具部５０に対する操作を契機として行うことで、例えば、電動工具部５０の位置決めの際に、不要な推力アシストが発生することがなく、作業者の作業の妨げにならない。
【００５０】
(3) 制御部６は、電動工具部５０の作業方向が水平又は垂直（鉛直）となるように誘導力を発生させる水平垂直アシスト機能を有するため、電動工具部５０の作業方向を水平又は垂直（鉛直）に合わせる負荷が軽減される。
【００５１】
(4) アーム部１０と電動工具部５０を接続させる一方でアーム部１０と作業者の腕は接続しない構成としたことにより、電動工具部５０を保持するために強く握る必要が無いため、作業者の握力の負担が軽減できる。また、アクチュエータ群２０ｍを構成する各サーボモータの配置位置と腕の関節位置との関連性を持たせるといった制約が無くなり、各サーボモータの配置位置を使いやすさを最優先に配慮しながら決定することができる。
【００５２】
(5) 共通の電動工具用バッテリ５により、制御部６、アーム部１０及び電動工具部５０に電源を供給するため、電源が別々である場合と比較して構成がシンプルで作業性が良い。なお、商用電源よりコード配線によって電源供給を受ける構成としてもよく、その場合も制御部６、アーム部１０及び電動工具部５０が同一電源から電力供給を受けるようにすることで、構造がシンプルでコードが１本にまとめられ作業の邪魔にならない。
【００５３】
(6) 既存電動工具には端部に電動工具用バッテリを装着するタイプがあるが、本実施の形態の動作補助装置では電動工具用バッテリ５を電動工具部５０に装着するのではなく、体幹に近いベルト部４に取り外し可能としたことで、電動工具部５０を動作可能な状態で軽量にできることで取り回し性を向上でき、且つアーム部１０に設けられたアクチュエータ群２０ｍへの負担を低減できる。
【００５４】
(7) アーム部１０に対して電動工具部５０が着脱可能なため、種々の電動工具部をアーム部１０に装着することができ、一つの動作補助装置で複数の電動工具部を使うことができ経済的である。また、作業が変わるごと動作補助装置を取り替える手間が省け効率も良い。さらに、既存電動工具５０Ａを、そのバッテリ差込口５９を利用してアタッチメント７０Ａ、７０Ｂを介してアーム部１０に装着できるため、電動工具部５０として種々の既存電動工具５０Ａを利用でき経済的である。
【００５５】
電動工具、空気工具及びエンジン工具作業は常に作業者が工具の自重を支えながら工具を移動させ、特に各々の工具で定められた任意軸方向へ大きな推力を発生させなければならないという問題がある。ネジ締め工具と穴開け工具は回転軸方向、大型穴開け工具は回転方向及び回転軸方向、破砕工具は前方ランダム方向、研磨工具は摺動面垂直方向、切断工具は回転もしくは摺動方向、釘打ち工具は打ち込み方向への推力が必要である。自重を支えることが必要な全ての電動工具、空気工具及びエンジン工具において、中でも特に推力を必要とする電動工具、空気工具及びエンジン工具において本発明を適用することが有効である。
【００５６】
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
【００５７】
アクチュエータは、抵抗変動装置であるサーボモータに限らず、エアチューブや油圧ピストン等であってもフィードバック制御し補完トルクを発生させることができる。工具部は、電動工具部に限定されず、空気工具部あるいはエンジン工具部であってもよい。
【００５８】
アーム部１０において、関節の個数を減らしたり、各関節における回動軸の数を減らしたりすることで、動作補助装置１の自由度を減らしてもよく、この場合、アクチュエータ及びトルクセンサの数を減らすことができ、作業方向へ推力を印加する制御を容易にすることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  動作補助装置（パワーアシストツール）、２  装着部、３  ベスト部、４  ベルト部、５  バッテリ、６  制御部、７  固定フレーム、８  スイッチ、９  人体、１０  アーム部、１１〜１５  フレーム（可動フレーム）、２８  リニアアクチュエータ、３０  コネクタ、５０  電動工具部、５０Ａ  既存電動工具、５４  トリガスイッチ（起動スイッチ）、５４ａ  推力スイッチ（推力起動スイッチ）、６０  コネクタ、７０Ａ、７０Ｂ  アタッチメント
【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】
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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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