(57)【要約】【課題】  荷役動作を支援する動作支援装置の使用者の転倒の危険性の有無を判定するとともに、転倒する使用者を保護す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、使用者の姿勢および動作のうちの少なくとも何れかを検出するセンサと、センサによって検出されたセンシングデータに基づいて、使用者の転倒の危険性の有無を判定する判定部と、エアバックと、エアバックへガスを供給するためのガス供給部と、転倒の危険性があると判定されると、エアバックを膨張させるために、ガス供給部からエアバックへガスを供給させるエアバック制御部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作支援装置を装着している使用者の転倒の危険性の有無を判定するための転倒判定装置であって、
前記使用者の姿勢および動作のうち少なくとも何れかを検出するセンサからのセンシングデータを取得する取得部と、
前記センシングデータに基づいて、前記使用者の転倒の危険性の有無を判定する判定部と、
を備える転倒判定装置。
【請求項２】
前記センシングデータは、前記使用者の腰の回転に関する角速度を含み、
前記判定部は、前記角速度に基づいて推定される、微小時間後の前記使用者の体幹の鉛直方向に対する傾斜角度に基づいて、前記危険性の有無を判定する、請求項１に記載の転倒判定装置。
【請求項３】
前記判定部は、荷物を持たない前記使用者が、直立姿勢から、前記使用者の体幹を後方に傾斜させて、前記使用者のつま先が浮くようになる傾斜角度から、前記荷物を持たない前記使用者の直立姿勢における、鉛直方向に対する傾斜角度を減じることによって決定される角度と、前記使用者が荷物を持ち上げた場合における直立姿勢の鉛直方向に対する傾斜角度との和に、前記微小時間後の前記体幹の鉛直方向に対する傾斜角度が、所定値よりも近いか、または、前記所定値を上下するように振れている場合、前記危険性があると判定する、請求項２に記載の転倒判定装置。
【請求項４】
動作支援装置を装着している使用者を保護するための安全保護装置であって、
エアバックと、
前記エアバックへガスを供給するためのガス供給部と、
前記使用者の転倒の危険性があると判定された場合、前記エアバックを膨張させて前記使用者の転倒時の衝撃を吸収するために、前記ガス供給部から前記エアバックへガスを供給させるエアバック制御部と、
を備える安全保護装置。
【請求項５】
前記エアバックは、前記転倒時に、前記使用者の頭部を保護するための第１のエアバックと、前記使用者の腰を保護するための第２のエアバックとを含む、請求項４に記載の安全保護装置。
【請求項６】
使用者の動作を支援するための動作支援装置であって、
前記使用者の姿勢および動作のうちの少なくとも何れかを検出するセンサと、
前記センサによって検出されたセンシングデータに基づいて、前記使用者の転倒の危険性の有無を判定する判定部と、
エアバックと、
前記エアバックへガスを供給するためのガス供給部と、
前記転倒の危険性があると判定されると、前記エアバックを膨張させるために、前記ガス供給部から前記エアバックへガスを供給させるエアバック制御部と、
を備える動作支援装置。
【請求項７】
前記動作支援装置の動作モードを、前記使用者による荷物の持上作業を支援するための荷役動作支援モードと、前記使用者の歩行を支援するための歩行モードとの間で切り替える制御部を備え、
前記制御部は、前記動作モードが、前記荷役動作支援モードに設定されている場合に、前記判定部によって転倒の危険性があると判定されると、前記動作モードを、前記歩行モードへ切り替える、請求項６に記載の動作支援装置。
【請求項８】
前記センサは、前記使用者の腰の回転に関する角速度を測定する角速度センサを含み、
前記判定部は、前記角速度に基づいて推定される、微小時間後の前記使用者の体幹の鉛直方向に対する傾斜角度に基づいて、前記危険性の有無を判定する、請求項６または７に記載の動作支援装置。
【請求項９】
前記判定部によって、前記転倒の危険性があると判定された場合、アラームを発報するアラーム部をさらに備える、請求項６乃至８のうち何れか１項に記載の動作支援装置。
【請求項１０】
前記判定部によって、前記転倒の危険性があると判定された場合、アラームを発報するアラーム部をさらに備え、
前記アラーム部によって発報されるアラームのテンポは、前記角速度に応じて変えられる、請求項８に記載の動作支援装置。
【請求項１１】
動作支援装置本体を前記使用者に装着するための装着具とをさらに備え、
前記エアバックは、前記転倒時に、前記使用者の頭部を保護するために前記装着具に取り付けられた第１のエアバックと、前記使用者の腰を保護するために前記装着具に取り付けられた第２のエアバックとを含む、請求項６乃至１０のうち何れか１項に記載の動作支援装置。
【請求項１２】
動作支援装置を装着している使用者の転倒の危険性の有無を判定するための転倒判定方法であって、
前記使用者の姿勢および動作のうち少なくとも何れかを、センサによって検出し、
前記センサによって検出されたセンシングデータに基づいて、プロセッサによって、前記使用者の転倒の危険性の有無を判定する、転倒判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、使用者の動作を支援するための動作支援装置と、同動作支援装置に適用される安全保護装置と、同動作支援装置の装着時における使用者の転倒の危険性の有無を判定する転倒判定装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、使用者の持ち上げ動作、保持動作、および運搬動作を含む所謂荷役動作を支援するために、人装着型の動作支援装置が使用されている。
【０００３】
この種の動作支援装置を装着することによって、使用者は、重量物を容易に持ち上げ、保持し、運搬し、荷卸しすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５６０１１１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような動作支援装置には、以下のような問題がある。
【０００６】
すなわち、この種の動作支援装置によって動作の支援がなされるためには、使用者が、動作支援装置を体に装着することが前提となる。ところが、動作支援装置を装着して行う動作は、動作支援装置を装着しない通常の動作とは、勝手が異なる。このため、使用者は、不慣れな状況で作業することになり、予期しない場面で転倒してしまう恐れがある。
【０００７】
特許文献１には、装置装着時の転倒を防止するための制御機構と、転倒した使用者を保護する安全保護機構とに関する技術が開示されている。しかしながら、この制御機構および安全保護機構は、歩行補助装置用のものであり、荷役動作を支援する動作支援装置のためのものではない。
【０００８】
このように、荷役動作を支援する動作支援装置には、使用者の転倒を防止するための制御機構も、転倒した使用者を保護する安全保護機構も備えられていない。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、荷役動作を支援する動作支援装置の使用者の転倒の可能性を判定する転倒判定装置および方法と、転倒する使用者を保護する安全保護装置と、転倒判定装置および安全保護装置が組み込まれた動作支援装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の動作支援装置は、使用者の姿勢および動作のうちの少なくとも何れかを検出するセンサと、センサによって検出されたセンシングデータに基づいて、使用者の転倒の危険性の有無を判定する判定部と、エアバックと、エアバックへガスを供給するためのガス供給部と、転倒の危険性があると判定されると、エアバックを膨張させて使用者の転倒時の衝撃を吸収するために、ガス供給部からエアバックへガスを供給させるエアバック制御部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の転倒判定方法が適用された動作支援装置が使用者に装着された状態を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態の転倒判定方法が適用された動作支援装置が使用者に装着された状態を示す背面図である。
【図３】本発明の実施形態の転倒判定方法が適用された動作支援装置の制御構成例を示す機能ブロック図である。
【図４】頭部エアバックおよび腰部エアバックが作動した状態を示す側面図である。
【図５】頭部エアバックおよび腰部エアバックが作動した状態を示す背面図である。
【図６】使用者が荷物を持たずに直立姿勢を取った状態を示す側面図である。
【図７】使用者が荷物を持ち上げる状態を示す側面図である。
【図８】使用者の転倒の危険性を判定するための判定基準を示す図である。
【図９】荷物の持ち上げ有無を判定する処理を示すフローチャートである。
【図１０】意図していないタイミングで動作支援装置による荷役動作支援モードが開始された場合における使用者の姿勢を示す側面図である。
【図１１】意図したタイミングで動作支援装置による荷役動作支援モードが開始された場合における使用者の姿勢を示す側面図である。
【図１２】使用者の後方または斜後方への転倒時に転倒判定装置によってなされる制御の流れを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態の転倒判定方法が適用された動作支援装置を装着している使用者の重心の位置を示すための側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施形態の転倒判定方法が適用された転倒判定装置と、安全保護装置とが組み込まれた動作支援装置を、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態の転倒判定方法が適用された動作支援装置１が、使用者３０に装着された状態を示す側面図である。
【００１４】
図２は、本発明の実施形態の転倒判定方法が適用された動作支援装置１が、使用者３０に装着された状態を示す背面図である。
【００１５】
図３は、本発明の実施形態の転倒判定方法が適用された動作支援装置１の制御構成例を示す機能ブロック図である。
【００１６】
なお、以下では、一例として、使用者３０の膝の動作を支援するための動作支援装置１について説明するが、本発明の実施形態の動作支援装置１は、膝の動作の支援に限定されものではなく、肘、肩、腰等、他の関節の動作の支援にも適用される。
【００１７】
動作支援装置１は、使用者３０に装着するための、例えば吊バンドのような装着具２と、動作支援装置１の動作を制御するための制御部３と、膝関節の動作を支援するための膝関節部４（右膝関節部４Ｒおよび左膝関節部４Ｌ）とを備える。装着具２は、動作支援装置１を使用者３０が装着する際における使用者３０への衝撃を緩和する機能をも有する。
【００１８】
膝関節部４はモータを備えており、このモータが稼働することで、使用者３０の屈伸運動を補助する。
【００１９】
制御部３は、動作支援装置１の動作のための電力を供給するバッテリ２２を内蔵している。また、動作支援装置１を装着している使用者３０の転倒の危険性の有無を判定する転倒判定装置３ａと、膝関節部４の駆動制御および動作モード切替を行うための駆動制御部３ｂとを含んでいる。転倒判定装置３ａは、データ取得部３ａ１と転倒判定部３ａ２とを備えている。制御部３は、使用者３０の背面側の腰のあたり位置するように、装着具２によって固定される。なお、転倒判定装置３ａは、制御部３に含まれる構成に限定されず、制御部３と独立して備えられていてもよい。
【００２０】
動作支援装置１はさらに、制御部３によってなされる制御や、転倒の危険性の有無の判定のために必要なセンシングデータを取得するために、６軸センサ１０、角速度センサ１２、トルクセンサ１３、および回転速度センサ１４といった各種センサを備えている。
【００２１】
６軸センサ１０は、角速度センサおよび加速度センサを備え、制御部３に内蔵される。前述したように、制御部３は、使用者３０の腰のあたりに位置するように装着具２に固定されるので、６軸センサ１０は、使用者３０の腰や体幹の角速度および加速度を測定し、測定結果を、ケーブルを介して制御部３へ出力する。
【００２２】
角速度センサ１２は、右膝関節部４Ｒに内蔵され、使用者３０の右膝関節における角速度を測定し、測定結果を、ケーブルを介して制御部３へ出力する角速度センサ１２Ｒ（図示せず）と、左膝関節部４Ｌに内蔵され、使用者３０の左膝関節における角速度を測定し、測定結果を、ケーブルを介して制御部３へ出力する角速度センサ１２Ｌとを備える。
【００２３】
トルクセンサ１３は、右膝関節部４Ｒに内蔵され、使用者３０の右膝関節部に発生するトルクを測定し、測定結果を、ケーブルを介して制御部３へ出力するトルクセンサ１３Ｒ（図示せず）と、左膝関節部４Ｌに内蔵され、使用者３０の左膝関節部に発生するトルクを測定し、測定結果を、ケーブルを介して制御部３へ出力するトルクセンサ１３Ｌとを備える。
【００２４】
回転角度センサ１４は、右膝関節部４Ｒに内蔵され、使用者３０の右膝関節の回転角度を測定し、測定結果を、ケーブルを介して制御部３へ出力する回転角度センサ１４Ｒ（図示せず）と、左膝関節部４Ｌに内蔵され、使用者３０の左膝関節の回転角速を測定し、測定結果を、ケーブルを介して制御部３へ出力する回転角度センサ１３Ｌとを備える。
【００２５】
動作支援装置１にはさらにまた、転倒判定装置３ａによって使用者３０が転倒する危険性があると判定された場合に、使用者３０を保護するための頭部エアバック７および腰部エアバック８を開くように制御する安全保護装置２０を備えている。
【００２６】
安全保護装置２０は、エアバック制御部５、ガス供給部６、頭部エアバック７、腰部エアバック８、およびチューブ９を備えている。
【００２７】
安全保護装置２０は、ガス供給部６として、頭部エアバック７へ供給するためのガス（例えば、空気）が圧縮充填されたガスボンベを備えたガス供給部６（＃１）と、腰部エアバック８へ供給されるためのガス（例えば、空気）が圧縮充填されたガスボンベを備えたガス供給部６（＃２）とを備えている。ガス供給部６（＃１）、（＃２）は、図２に示すように、使用者３０の背中中央付近に位置するように装着部２に固定される。
【００２８】
エアバック制御部５は、転倒判定装置３ａによって使用者３０が転倒する危険性があると判定された場合に転倒判定装置３ａから無線または有線で出力される判定信号に応じて、ガス供給部６（＃１）およびガス供給部６（＃２）の各ガスボンベを開封する。これによって、ガス供給部６（＃１）およびガス供給部（＃２）の各ガスボンベから、頭部エアバック７および腰部エアバック８それぞれへガスが供給されるようになる。
【００２９】
図４は、頭部エアバック７および腰部エアバック８が作動した状態を示す側面図である。
【００３０】
図５は、頭部エアバック７および腰部エアバック８が作動した状態を示す背面図である。
【００３１】
頭部エアバック７は、装着具２の両肩から首付け根に沿って配置され、ガス供給部６（＃１）から、チューブ９を経由してガスを供給された場合、図４および図５に示すように、細長い筒形状で、使用者３０の背面に沿って両肩、後頭部から背面上部の上下範囲を保護するように膨張する。これによって、使用者３０の首の周囲を覆うようになり、首が正面を向くよう固定されるので、転倒時に、使用者３０が、床や棚等といった転倒面と衝突した衝撃で鞭打ちにならないようにしている。
【００３２】
腰部エアバック８は、制御部３の下端部に設置され、ガス供給部６（＃２）のガスボンベから、チューブ９を経由してガスを供給された場合、図４および図５に示すように、使用者３０の腰部を後方から覆うように膨張する。これによって、使用者３０の臀部から腰を背面から側面まで包み込むようになり、転倒時に、使用者３０が、臀部から接地した場合であっても、臀部から背面中央部までが保護されているので、痛打することがないようにしている。
【００３３】
音源であるアラーム部１１は、制御部３に内蔵されており、転倒判定装置３ａによって使用者３０が転倒する危険性があると判定された場合、転倒判定装置３ａからの判定信号に応じて音を発報することにより、使用者３０に対して、転倒の危険性を通知する。また、エアバック７、８が作動した場合には、使用者３０の転倒を周囲にアナウンスする。
【００３４】
次に、以上のように構成した動作支援装置１の動作例について説明する。
【００３５】
［１］装着直後のキャリブレーション
動作支援装置１の使用者３０への装着直後、まず動作支援装置１の装着状態におけるキャリブレーションを行う。キャリブレーションでは、センサを用いて以下３つの項目（（１）、（２）、（３））を計測する。
【００３６】
（１）使用者３０が、荷物なしで屈伸動作もしくは、重量のない荷物で荷役動作をした場合の膝関節の屈曲角度θｋにおける膝関節回りのトルクＴ０（θｋ）をトルクセンサ１３によって計測する。
【００３７】
（２）図６は、使用者３０が荷物４０を持たずに直立姿勢を取った状態を示す側面図である。図６に示すように、使用者３０の、直立姿勢における鉛直方向に対する角度である最大角度θｍａｘを６軸センサ１０によって計測する。最大角度θｍａｘは一例として、−２．６°である。角度が負であることは、使用者３０が後傾姿勢であることを示し、角度が正であることは、使用者３０が前傾姿勢であることを示す。
【００３８】
（３）図６の状態から、さらに体幹を後方に傾斜させて、つま先が浮く姿勢における角度である最小角度θｍｉｎを６軸センサ１０によって計測する。すなわち、この最小角度θｍｉｎは、装着状態において使用者３０が背面へ反り、後方に倒れる直前の限界角度に相当する。最小角度θｍｉｎは一例として、−６．８°である。なお、最小角度θｍｉｎを測定するために、使用者３０が後方に傾斜した場合に転倒する危険性もある。したがって、最小角度θｍｉｎを、６軸センサ１０による測定値から決定するのではなく、動作支援装置１の形状と、使用者３０の体格から推定するようにしても良い。
【００３９】
［２］荷物の持ち上げ有無と動作判定時における制御
次に、転倒判定装置３ａによってなされる荷物の持ち上げ有無と動作の判定について説明する。
【００４０】
図７は、使用者４０が荷物４０を持ち上げる状態を示す側面図である。
【００４１】
転倒判定装置３ａは、図７に示すように、荷物４０の荷役動作中の使用者３０の膝関節回りのトルクＴ（θｋ）と、体幹の前後傾斜角度θとから、図８に示すような判定基準に従って、荷物４０の持ち上げ有無を判定する。このため、キャリブレーションでの８０≦θｋ≦１００°のときのトルクＴ０を閾値として用い、荷物４０の持ち上げ有無を判定するために、図９に示すフローチャートに示すような判定処理を行う。
【００４２】
先ず、駆動制御部３ｂによって、動作支援装置１の動作モードを、荷役動作支援モードとする。荷役動作支援モードにおいて、荷役動作の支援が開始し（Ｓ１：ｔｒｕｅ）、６軸センサ１０、角速度センサ１２、トルクセンサ１３、および回転角度センサ１４によってセンシングデータを取得する。これらセンシングデータは、制御部３へ出力され、転倒判定装置３ａのデータ取得部３ａ１によって取得される（Ｓ２）。
【００４３】
次に、データ取得部３ａ１は、これらセンシングデータを、転倒判定部３ａ２へ出力する。転倒判定部３ａ２は、これらセンシングデータのうち、回転角度センサ１４からの測定結果から、膝関節の角度θｋが、θｎ（８０〜１００°）よりも伸展している（θｋ≧θｎ）と判定し（Ｓ３：ｔｒｕｅ）、さらに、体幹が前傾している（θｂ≦θ）と判定すると（Ｓ４：ｔｒｕｅ）、荷役動作を意図していない場合に、動作支援装置１が誤動作したか、または、使用者３０が、正しい荷役姿勢ができておらず、前方へ転倒する危険性があると判定する（Ｓ５）。なお、θｂは、体幹を前傾したときの閾値である。
【００４４】
荷役動作は、本来、図７に示すように、使用者３０がしゃがみ込んでから荷物４０を持ち上げる動作である。しかしながら、使用者３０が、動作支援装置１の操作に慣れておらず、荷物４０の持ち上げを意図していないタイミングで動作支援装置１による荷役動作支援モードが開始された場合、図１０に示すように、使用者３０は、前傾姿勢のまま臀部が上げられ、前方に転倒する危険性がある。
【００４５】
また、図１１に示すように、使用者３０が、荷物４０を持ち上げるために動作支援装置１による荷役動作支援モードが開始された場合、使用者３０の姿勢が、正しい荷役姿勢ではない（腰が曲がっている）のであれば、前方に転倒する危険性がある。
【００４６】
一方、ステップＳ４において、転倒判定部３ａ２は、体幹が前傾していない（θ＜θｂ）と判定すると（Ｓ４：ｆａｌｓｅ）、トルクＴの値に応じた判定を行う（Ｓ６）。
【００４７】
まず、トルクＴ≦Ｔ０である場合（Ｓ６：ｔｒｕｅ）、転倒判定部３ａ２は、使用者３０が動作支援装置１による支援よりも早く屈伸動作をしていると判定し、荷物４０なしと判定する（Ｓ７）。
【００４８】
一方、トルクＴ０＜Ｔである場合（Ｓ６：ｆａｌｓｅ）、転倒判定部３ａ２は、使用者３０が荷物４０を持ち上げていると判定する（Ｓ８）。
【００４９】
［３］前方への転倒を回避するための制御
ステップＳ５において、転倒判定部３ａ２は、使用者３０が前方へ転倒する危険性があると判定すると、駆動制御部３ｂへ判定信号を出力する。これに応じて、駆動制御部３ｂは、膝関節部４の動作モードを、荷役動作支援モードから、歩行モードに切り替える。
【００５０】
［４］後方または斜後方への転倒時における制御
使用者３０の後方または斜後方への転倒時に、転倒判定装置３ａによってなされる制御について、図１２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５１】
本制御は、動作支援装置１によって動作を支援されている使用者３０によって、荷物４０が持ち上げられ（Ｓ１１：ｔｕｒｅ）、荷役動作が終了した状態（Ｓ１２：ｔｒｕｅ）で行われる。
【００５２】
使用者３０は、荷物４０を持ち上げた後、荷物４０の重量により重心が前方へ移動するため、バランスを取るために、体幹を後方へ反らせる。しかしながら、使用者３０の背面には、バッテリ２２、６軸センサ１０、およびアラーム部１１が内蔵された制御部３が配置されている。このため、使用者３０は、荷物４０を持ち上げた状態で体幹が揺れたり、歩行時にふらつくことによって、状態が不安定になる恐れがある。さらには、制御部３自体の重量も相俟って、後方へ転倒する危険性が高くなる。後方へ転倒しそうになると、使用者３０は、転倒を回避しようとして片足を後方に出して体を支持しようとするが、荷物４０の保持や転倒の勢いで反対方向の斜方向に転倒する危険性が高くなる。
【００５３】
そこで、転倒判定装置３ａは、６軸センサ１０、角速度センサ１２、トルクセンサ１３、および回転角度センサ１４によって測定されたセンシングデータから、使用者３０の動作内容を推定し、使用者３０の状態が、微小時間Δｔ後に、どのような状態になるのかを推定する。そのために、先ず微小時間Δｔの大きさを決定する（Ｓ１３）。
【００５４】
このような微小時間Δｔは、使用者３０の動作内容により異なる。例えば、使用者３０が直立している状態では、体幹のふらつき周期に基づいて求め、また、使用者３０が歩行している状態では、歩行周期に基づいて求める。その他の動作では、適宜、適切な数値を用いる。例えば、使用者３０が荷物４０を持って歩行している場合、１歩分である０．７６５（秒）を微小時間Δｔとする。また、使用者３０が荷物４０を持って直立している場合、直立時における体幹のふらつきの周期（直立→前方へ傾斜→直立→後方へ傾斜→直立を１周期とする）の１／４である２．６（秒）を微小時間Δtとする。
【００５５】
ステップＳ１３の後、転倒判定部３ａ２は、キャリブレーション時に計測された最小角度θｍｉｎから最大角度θｍａｘを減じる（Δθ＝θｍｉｎ−θｍａｘ）ことにより、転倒角度までの差分角度Δθを算出する。なお、転倒角度は、使用者３０の体格を考慮して決定しても良い。次に、角速度センサ１２からのセンシングデータである角速度ωから、微小時間Δｔ秒後の傾斜角度θ（ｔ）を推定する。そして、微小時間Δｔ秒後の傾斜角度θ（ｔ）が、使用者３０が荷物４０を持ち上げた場合における直立姿勢の傾斜角度θ（０）と差分角度θとの和（θ（０）＋θ）に、所定値よりも近い場合、または、所定値を上下するように振れている場合、転倒判定部３ａ２は、使用者３０が転倒する危険性があると判定し（Ｓ１４：ｔｒｕｅ）、アラーム部１１へ判定信号を出力する。
【００５６】
なお、転倒角度は図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、重心Ｇの位置の高さと底面積の大きさから計算される。なお、図１３（ａ）のように荷物４０が無い（キャリブレーション）場合と、図１３（ｂ）のように荷物４０が有る場合とで転倒角度は等しい。なぜなら、図１３（ｂ）のように使用者３０が荷物４０を持っている場合、荷物４０の重量が前方にかかるが、使用者３０は、体幹を後方に反らせて体のバランスをとることで重心Ｇが前方に移動するのを回避する。その結果、使用者３０は、荷物４０を持った場合でも重心Ｇの位置は変わらず、背面方向への転倒角度は、図１３（ｂ）のように、荷物４０を持たない場合と同じになるからである。なお、使用者３０の前後の微少のずれや、荷物４０を持つ位置による重心Ｇの上下のずれは本明細書では無視する。
【００５７】
転倒判定部３ａ２から出力された判定信号に応じて、アラーム部１１は、後方への転倒の危険性があることを使用者３０へ伝えるために、アラームを発報する（Ｓ１５）。
【００５８】
なお、アラームは、加速度に周期性が表れて動作の検出が可能な歩行や直立の動作では、歩行や揺れの運動の速さ（角速度）によって、発報されるテンポを変える一方、それ以外の、荷物４０の持ち上げ直後、後ろに転倒しそうになる時、荷物４０を棚の高い位置に収納する際におけるような急な動作や周期性のない動作では、一定のテンポとするようにしても良い。このように、アラームのテンポを角速度に応じて変えることで、使用者３０は、転倒の危険性の度合いを感覚的に察知することが可能となる。
【００５９】
使用者３０は、アラームに応じて、あるいは自分自身で、転倒の危険性があることを認識する（Ｓ１６：ｔｒｕｅ）と、体幹をひねって転倒を回避する動作をする（Ｓ１７）。しかしながら、角速度センサ１２からのセンシングデータである角速度ωから、体幹をひねる動作が検出されず、体幹の傾斜角度θが、最小角度θｍｉｎを大きく超えた場合、転倒判定部３ａ２は、使用者３０が転倒していると判定し（Ｓ１７：ｆａｌｓｅ）、駆動制御部３ｂ、安全保護装置２０、およびアラーム部１１へ判定信号を出力する。
【００６０】
転倒判定部３ａ２から安全保護装置２０へ出力された判定信号は、安全保護装置２０のエアバック制御部５によって受信される。これに応じて、エアバック制御部５は、ガス供給部６（＃１、＃２）のガスボンベを開封し、これによって、頭部エアバック７および腰部エアバック８それぞれへガスが供給され、頭部エアバック７および腰部エアバック８が作動される（Ｓ２１）。
【００６１】
一方、アラーム部１１は、転倒判定部３ａ２から出力された判定信号に応じて、例えば、「人が転倒しました」のように、使用者３０が転倒をしたことを周囲へアナウンスする（Ｓ２２）。また、駆動制御部３ｂは、転倒判定部３ａ２から出力された判定信号に応じて、バッテリ２２からの電源の供給を停止させる（Ｓ２３）。
【００６２】
また、ステップＳ１７において、転倒判定部３ａ２は、角速度センサ１２からのセンシングデータである角速度ωから、体幹をひねる動作がなされたと判定すると（ステップＳ１７：ｔｒｕｅ）、駆動制御部３ｂに対して、荷役動作支援モードを解除し、歩行モードへ切り替えるように指示する指示信号を出力する。この指示信号に応じて、駆動制御部３ｂは、膝関節部４の動作モードを、荷役動作支援モードから、歩行モードへ切り替える。これによって、使用者３０は、支持の足を出しやすくなり、また、動作支援装置１も、誤って動作支援をしないようになる（Ｓ１８）。
【００６３】
これによって、転倒が回避された場合（Ｓ１９：ｔｒｕｅ）には、使用者３０が作業を続行できるように、荷役動作支援モードに設定され（Ｓ２０）、ステップＳ１３へ戻る。
【００６４】
一方、転倒が回避されない場合（Ｓ１９：ｆａｌｓｅ）には、ステップＳ２１へ進む。
【００６５】
以上説明したように、転倒判定装置３ａと安全保護装置２０とが組み込まれた動作支援装置１によれば、転倒判定装置３ａが、動作支援装置１の使用者３０の姿勢と動作を基に、使用者３０の微小時間後の転倒の危険性の有無を判定することができる。そして、危険性があると判定すると、アラームを発報することによって、早期に転倒の危険性を通知することができる。さらには、転倒を回避するための制御をも行うことによって、転倒を未然に防ぐことが可能となる。
【００６６】
さらには、万が一、使用者３０が転倒を回避できない場合には、安全保護装置２０が起動し、エアバックが開くことによって、転倒による衝撃から使用者３０を保護することができる。
【００６７】
また、使用者３０が、荷物４０を持ち上げる際に、動作支援装置１の誤作動による前方への転倒を回避することも可能となる。
【００６８】
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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００６９】
１・・動作支援装置、２・・装着具、３・・制御部、３ａ・・転倒判定装置、３ａ１・・データ取得部、３ａ２・・転倒判定部、３ｂ・・駆動制御部、４・・膝関節部、５・・エアバック制御部、６・・ガス供給部、７・・頭部エアバック、８・・腰部エアバック、９・・チューブ、１０・・６軸センサ、１１・・アラーム部、１２・・角速度センサ、１３・・トルクセンサ、１４・・回転角度センサ、２０・・安全保護装置、２２・・バッテリ、３０・・使用者、４０・・荷物。
【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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