(57)【要約】【課題】ユーザの状態に対応したアシストを付与することを可能にするアシスト装置等を提供する。【解決手段】モータは、物品を把持するユーザの歩行をアシストする場合、左脚の歩行フェーズにおいて、第１のワイヤに第１の閾値以上の張力を発生する第１の区間を除く第５の区間で第１のワイヤに第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、第２のワイヤに第１の閾値以上の張力を発生する第２の区間を除く第６の区間で第２のワイヤに第２の閾値以上の張力を発生させ、右脚の歩行フェーズにおいて、第３のワイヤに第１の閾値以上の張力を発生する第３の区間を除く第７の区間で第３のワイヤに第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、第４のワイヤに第１の閾値以上の張力を発生する第４の区間を除く第８の区間で第４のワイヤ第２の閾値以上の張力を発生させるアシスト装置。【選択図】図２６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、
前記ユーザの左膝に装着される左膝ベルトと、
前記ユーザの右膝に装着される右膝ベルトと、
前記ユーザの前部において、前記上半身ベルト及び前記左膝ベルトを接続する第１のワイヤと、
前記ユーザの後部において、前記上半身ベルト及び前記左膝ベルトを接続する第２のワイヤと、
前記ユーザの前部において、前記上半身ベルト及び前記右膝ベルトを接続する第３のワイヤと、
前記ユーザの後部において、前記上半身ベルト及び前記右膝ベルトを接続する第４のワイヤと、
少なくとも１つのモータと備え、
物品を把持する前記ユーザの歩行をアシストする第１のアシストの場合、
前記少なくとも１つのモータは、
前記ユーザの左脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第１の区間において、前記第１のワイヤに、第１の閾値以上の張力を発生させ、
前記左脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記左脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第２の区間において、前記第２のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、
前記ユーザの右脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第３の区間において、前記第３のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、
前記右脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記右脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第４の区間において、前記第４のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、
前記左脚の歩行フェーズのうち前記第１の区間を除く第５の区間において、前記第１のワイヤに、第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、
前記左脚の歩行フェーズのうち前記第２の区間を除く第６の区間において、前記第２のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、
前記右脚の歩行フェーズのうち前記第３の区間を除く第７の区間において、前記第３のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、
前記右脚の歩行フェーズのうち前記第４の区間を除く第８の区間において、前記第４のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、
前記第１の閾値は、前記第２の閾値よりも大きい、
アシスト装置。
【請求項２】
前記第１の区間では、前記左脚は、立脚期から遊脚期へ移行し、
前記第２の区間では、前記左脚は、遊脚期から立脚期へ移行し、
前記第３の区間では、前記右脚は、立脚期から遊脚期へ移行し、
前記第４の区間では、前記右脚は、遊脚期から立脚期へ移行する、
請求項１に記載のアシスト装置。
【請求項３】
前記第５の区間の前記第１のワイヤの張力は、前記第６の区間の前記第２のワイヤの張力よりも小さく、
前記第７の区間の前記第３のワイヤの張力は、前記第８の区間の前記第４のワイヤの張力よりも小さい、
請求項１に記載のアシスト装置。
【請求項４】
物品を保持しない前記ユーザの歩行をアシストする第２のアシストの場合、
前記少なくとも１つのモータは、
前記第５の区間において、前記第１のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、
前記第６の区間において、前記第２のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、
前記第７の区間において、前記第３のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、
前記第８の区間において、前記第４のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、
前記第２のアシスト時の前記第６の区間の前記第２のワイヤの張力は、前記第１のアシスト時の前記第６の区間の前記第２のワイヤの張力よりも小さく、
前記第２のアシスト時の前記第８の区間の前記第４のワイヤの張力は、前記第１のアシスト時の前記第８の区間の前記第４のワイヤの張力よりも小さい、
請求項１に記載のアシスト装置。
【請求項５】
前記ユーザの物品の持ち上げをアシストする第３のアシストの場合、
前記少なくとも１つのモータは、
前記第２のワイヤ及び前記第４のワイヤに、第３の閾値よりも大きい張力を発生させ、
前記第３の閾値は、前記第１の閾値及び前記第２の閾値よりも大きい、
請求項１に記載のアシスト装置。
【請求項６】
物品を把持する前記ユーザのつまずきの可能性を低減し、且つ前記ユーザの歩行をアシストする第４のアシストの場合、
前記少なくとも１つのモータは、
前記第５の区間において、前記第１のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、
前記第６の区間において、前記第２のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、
前記第７の区間において、前記第３のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、
前記第８の区間において、前記第４のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させる、
請求項１に記載のアシスト装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つのモータは、第１のモータ、第２のモータ、第３のモータ、及び第４のモータを含み、
前記第１のワイヤの第１端は、前記左膝ベルトに固定され、且つ前記第１のワイヤの第２端は、前記第１のモータに固定され、
前記第２のワイヤの第１端は、前記左膝ベルトに固定され、且つ前記第２のワイヤの第２端は、前記第２のモータに固定され、
前記第３のワイヤの第１端は、前記右膝ベルトに固定され、且つ前記第３のワイヤの第２端は、前記第３のモータに固定され、
前記第４のワイヤの第１端は、前記右膝ベルトに固定され、且つ前記第４のワイヤの第２端は、前記第４のモータに固定される、
請求項１に記載のアシスト装置。
【請求項８】
さらに、
前記上半身ベルト及び前記左膝ベルトを接続し、且つ前記ユーザの前部において、前記第１のワイヤが延びる方向と交差する方向に延びる第５のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記左膝ベルトを接続し、且つ前記ユーザの後部において、前記第２のワイヤが延びる方向と交差する方向に延びる第６のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記右膝ベルトを接続し、且つ前記ユーザの前部において、前記第３のワイヤが延びる方向と交差する方向に延びる第７のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記右膝ベルトを接続し、且つ前記ユーザの後部において、前記第４のワイヤが延びる方向と交差する方向に延びる第８のワイヤとを備え、
前記第１のアシストの場合、
前記少なくとも１つのモータは、
前記第１の区間において、前記第１のワイヤ及び前記第５のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、
前記第２の区間において、前記第２のワイヤ及び前記第６のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、
前記第３の区間において、前記第３のワイヤ及び前記第７のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、
前記第４の区間において、前記第４のワイヤ及び前記第８のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、
前記第５の区間において、前記第１のワイヤ及び前記第５のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、
前記第６の区間において、前記第２のワイヤ及び前記第６のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、
前記第７の区間において、前記第３のワイヤ及び前記第７のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、
前記第８の区間において、前記第４のワイヤ及び前記第８のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させる、
請求項１に記載のアシスト装置。
【請求項９】
前記左脚の歩行フェーズの５０％の時点は、前記右脚の歩行フェーズの０％の時点に対応し、
前記右脚の歩行フェーズの５０％の時点は、前記左脚の歩行フェーズの０％の時点に対応する、
請求項１に記載のアシスト装置。
【請求項１０】
さらに、制御回路及びメモリを備え、
前記メモリは、前記少なくとも１つのモータを制御するためのプログラムを記録し、
前記制御回路は、前記プログラムに基づいて、前記少なくとも１つのモータを制御する、
請求項１に記載のアシスト装置。
【請求項１１】
さらに、前記ユーザの歩行周期を検出するセンサを備え、
前記制御回路は、前記センサのセンサ値に基づいて、前記左脚の歩行フェーズ、及び前記右脚の歩行フェーズを算出する、
請求項１０に記載のアシスト装置。
【請求項１２】
さらに、インタフェース装置を備え、
前記制御回路は、前記インタフェース装置を介して、前記第１のアシストを含むアシスト方法の選択を受け付け、
前記アシスト方法に基づいて、前記少なくとも１つのモータを制御する、
請求項１０に記載のアシスト装置。
【請求項１３】
ユーザに取り付けられた複数のワイヤを用いて、前記ユーザの移動をアシストするアシスト方法であって、
前記複数のワイヤのうちの第１のワイヤは、前記ユーザの前部において、前記ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、前記ユーザの左膝に装着される左膝ベルトとを接続し、
前記複数のワイヤのうちの第２のワイヤは、前記ユーザの後部において、前記上半身ベルトと前記左膝ベルトとを接続し、
前記複数のワイヤのうちの第３のワイヤは、前記ユーザの前部において、前記上半身ベルトと、前記ユーザの右膝に装着される右膝ベルトとを接続し、
前記複数のワイヤのうちの第４のワイヤは、前記ユーザの後部において、前記上半身ベルトと前記右膝ベルトとを接続し、
物品を把持する前記ユーザの歩行をアシストする第１のアシストの場合、
前記ユーザの左脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第１の区間において、前記第１のワイヤに、第１の閾値以上の張力を発生させ、
前記左脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記左脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第２の区間において、前記第２のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、
前記ユーザの右脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第３の区間において、前記第３のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、
前記右脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記右脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第４の区間において、前記第４のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、
前記左脚の歩行フェーズのうち前記第１の区間を除く第５の区間において、前記第１のワイヤに、第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、
前記左脚の歩行フェーズのうち前記第２の区間を除く第６の区間において、前記第２のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、
前記右脚の歩行フェーズのうち前記第３の区間を除く第７の区間において、前記第３のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、
前記右脚の歩行フェーズのうち前記第４の区間を除く第８の区間において、前記第４のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、
前記第１の閾値は、前記第２の閾値よりも大きく、
前記第１のワイヤ〜前記第４のワイヤの張力は、少なくとも１つの制御回路が制御するモータによって調節される、
アシスト方法。
【請求項１４】
前記第１の区間では、前記左脚は、立脚期から遊脚期へ移行し、
前記第２の区間では、前記左脚は、遊脚期から立脚期へ移行し、
前記第３の区間では、前記右脚は、立脚期から遊脚期へ移行し、
前記第４の区間では、前記右脚は、遊脚期から立脚期へ移行する、
請求項１３に記載のアシスト方法。
【請求項１５】
前記第５の区間の前記第１のワイヤの張力は、前記第６の区間の前記第２のワイヤの張力よりも小さく、
前記第７の区間の前記第３のワイヤの張力は、前記第８の区間の前記第４のワイヤの張力よりも小さい、
請求項１３に記載のアシスト方法。
【請求項１６】
物品を保持しない前記ユーザの歩行をアシストする第２のアシストの場合、
前記第５の区間において、前記第１のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、
前記第６の区間において、前記第２のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、
前記第７の区間において、前記第３のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、
前記第８の区間において、前記第４のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、
前記第２のアシスト時の前記第６の区間の前記第２のワイヤの張力は、前記第１のアシスト時の前記第６の区間の前記第２のワイヤの張力よりも小さく、
前記第２のアシスト時の前記第８の区間の前記第４のワイヤの張力は、前記第１のアシスト時の前記第８の区間の前記第４のワイヤの張力よりも小さい、
請求項１３に記載のアシスト方法。
【請求項１７】
前記ユーザの物品の持ち上げをアシストする第３のアシストの場合、
前記第２のワイヤ及び前記第４のワイヤに、第３の閾値よりも大きい張力を発生させ、
前記第３の閾値は、前記第１の閾値及び前記第２の閾値よりも大きい、
請求項１３に記載のアシスト方法。
【請求項１８】
物品を把持する前記ユーザのつまずきの可能性を低減し、且つ前記ユーザの歩行をアシストする第４のアシストの場合、
前記第５の区間において、前記第１のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、
前記第６の区間において、前記第２のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、
前記第７の区間において、前記第３のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、
前記第８の区間において、前記第４のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させる、
請求項１３に記載のアシスト方法。
【請求項１９】
前記第１のワイヤの第１端は、前記左膝ベルトに固定され、且つ前記第１のワイヤの第２端は、前記少なくとも１つのモータのうちの第１のモータに固定され、
前記第２のワイヤの第１端は、前記左膝ベルトに固定され、且つ前記第２のワイヤの第２端は、前記少なくとも１つのモータのうちの第２のモータに固定され、
前記第３のワイヤの第１端は、前記右膝ベルトに固定され、且つ前記第３のワイヤの第２端は、前記少なくとも１つのモータのうちの第３のモータに固定され、
前記第４のワイヤの第１端は、前記右膝ベルトに固定され、且つ前記第４のワイヤの第２端は、前記少なくとも１つのモータのうちの第４のモータに固定される、
請求項１３に記載のアシスト方法。
【請求項２０】
前記複数のワイヤはさらに、
前記上半身ベルト及び前記左膝ベルトを接続し、且つ前記ユーザの前部において、前記第１のワイヤが延びる方向と交差する方向に延びる第５のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記左膝ベルトを接続し、且つ前記ユーザの後部において、前記第２のワイヤが延びる方向と交差する方向に延びる第６のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記右膝ベルトを接続し、且つ前記ユーザの前部において、前記第３のワイヤが延びる方向と交差する方向に延びる第７のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記右膝ベルトを接続し、且つ前記ユーザの後部において、前記第４のワイヤが延びる方向と交差する方向に延びる第８のワイヤとを含み、
前記第１のアシストの場合、
前記第１の区間において、前記第１のワイヤ及び前記第５のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、
前記第２の区間において、前記第２のワイヤ及び前記第６のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、
前記第３の区間において、前記第３のワイヤ及び前記第７のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、
前記第４の区間において、前記第４のワイヤ及び前記第８のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、
前記第５の区間において、前記第１のワイヤ及び前記第５のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、
前記第６の区間において、前記第２のワイヤ及び前記第６のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、
前記第７の区間において、前記第３のワイヤ及び前記第７のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、
前記第８の区間において、前記第４のワイヤ及び前記第８のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させる、
請求項１３に記載のアシスト方法。
【請求項２１】
前記左脚の歩行フェーズの５０％の時点は、前記右脚の歩行フェーズの０％の時点に対応し、
前記右脚の歩行フェーズの５０％の時点は、前記左脚の歩行フェーズの０％の時点に対応する、
請求項１３に記載のアシスト方法。
【請求項２２】
前記ユーザの歩行周期を検出するセンサのセンサ値を取得し、
前記センサ値に基づいて、前記左脚の歩行フェーズ及び前記右脚の歩行フェーズを算出する、
請求項１３に記載のアシスト方法。
【請求項２３】
インタフェース装置を介して、前記第１のアシストを含むアシスト方法の選択を受け付け、
前記アシスト方法に基づいて、前記第１のワイヤ〜前記第４のワイヤに張力を発生させる、
請求項１３に記載のアシスト方法。
【請求項２４】
ユーザに取り付けられた複数のワイヤに張力を発生させる少なくとも１つのモータを制御することをコンピュータに実行させるプログラムであって、
ここで、前記複数のワイヤのうちの第１のワイヤは、前記ユーザの前部において、前記ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、前記ユーザの左膝に装着される左膝ベルトとを接続し、
前記複数のワイヤのうちの第２のワイヤは、前記ユーザの後部において、前記上半身ベルトと前記左膝ベルトとを接続し、
前記複数のワイヤのうちの第３のワイヤは、前記ユーザの前部において、前記上半身ベルトと、前記ユーザの右膝に装着される右膝ベルトとを接続し、
前記複数のワイヤのうちの第４のワイヤは、前記ユーザの後部において、前記上半身ベルトと前記右膝ベルトとを接続し、
物品を把持する前記ユーザの歩行をアシストする場合、
前記ユーザの左脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第１の区間において、前記少なくとも１つのモータに、第１の閾値以上の張力を前記第１のワイヤに発生させ、
前記左脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記左脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第２の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第１の閾値以上の張力を前記第２のワイヤに発生させ、
前記ユーザの右脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第３の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第１の閾値以上の張力を前記第３のワイヤに発生させ、
前記右脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記右脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第４の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第１の閾値以上の張力を前記第４のワイヤに発生させ、
前記左脚の歩行フェーズのうち前記第１の区間を除く第５の区間において、前記少なくとも１つのモータに、第２の閾値よりも小さい張力を前記第１のワイヤに発生させ、
前記左脚の歩行フェーズのうち前記第２の区間を除く第６の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第２の閾値以上の張力を前記第２のワイヤに発生させ、
前記右脚の歩行フェーズのうち前記第３の区間を除く第７の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第２の閾値よりも小さい張力を前記第３のワイヤに発生させ、
前記右脚の歩行フェーズのうち前記第４の区間を除く第８の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第２の閾値以上の張力を前記第４のワイヤに発生させ、
前記第１の閾値は、前記第２の閾値よりも大きい、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、装着者の歩行を支援するアシスト装置、アシスト方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１は、ユーザの関節の運動をアシストするアシスト装具を開示している。このアシスト装具は、大腿に配設される大腿リンクと、大腿リンクを拘束する大腿拘束バンドと、下腿に配設される下腿リンクと、下腿リンクを拘束する下腿拘束バンドと、大腿リンクと下腿リンクとの角度を変える膝アシストモータとを備える。特許文献２は、作動部材を有するアクチュエータを備える軟性外骨格スーツ（ｓｏｆｔ  ｅｘｏｓｕｉｔ）を開示している。軟性外骨格スーツは、アクチュエータの動作により、軟性外骨格スーツを装着するユーザの関節周りのモーメントを発生させ、ユーザの動作を補助している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２１３５３８号公報
【特許文献２】特表２０１６−５２８９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、荷物等の物品を持っているか否か等のユーザの状態に応じて、ユーザの動作のアシストを変更する必要があるが、特許文献１及び２には、上記に対する具体的な対応方法が記載されていない。
【０００５】
そこで、本開示は、ユーザの状態に対応したアシストを付与することを可能にするアシスト装置、アシスト方法及びプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の非限定的で例示的な一態様に係るアシスト装置は、ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、前記ユーザの左膝に装着される左膝ベルトと、前記ユーザの右膝に装着される右膝ベルトと、前記ユーザの前部において、前記上半身ベルト及び前記左膝ベルトを接続する第１のワイヤと、前記ユーザの後部において、前記上半身ベルト及び前記左膝ベルトを接続する第２のワイヤと、前記ユーザの前部において、前記上半身ベルト及び前記右膝ベルトを接続する第３のワイヤと、前記ユーザの後部において、前記上半身ベルト及び前記右膝ベルトを接続する第４のワイヤと、少なくとも１つのモータと備え、物品を把持する前記ユーザの歩行をアシストする第１のアシストの場合、前記少なくとも１つのモータは、前記ユーザの左脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第１の区間において、前記第１のワイヤに、第１の閾値以上の張力を発生させ、前記左脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記左脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第２の区間において、前記第２のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記ユーザの右脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第３の区間において、前記第３のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記右脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記右脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第４の区間において、前記第４のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記左脚の歩行フェーズのうち前記第１の区間を除く第５の区間において、前記第１のワイヤに、第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記左脚の歩行フェーズのうち前記第２の区間を除く第６の区間において、前記第２のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、前記右脚の歩行フェーズのうち前記第３の区間を除く第７の区間において、前記第３のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記右脚の歩行フェーズのうち前記第４の区間を除く第８の区間において、前記第４のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、前記第１の閾値は、前記第２の閾値よりも大きい。
【０００７】
本開示の非限定的で例示的な一態様に係るアシスト方法は、ユーザに取り付けられた複数のワイヤを用いて、前記ユーザの移動をアシストするアシスト方法であって、前記複数のワイヤのうちの第１のワイヤは、前記ユーザの前部において、前記ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、前記ユーザの左膝に装着される左膝ベルトとを接続し、前記複数のワイヤのうちの第２のワイヤは、前記ユーザの後部において、前記上半身ベルトと前記左膝ベルトとを接続し、前記複数のワイヤのうちの第３のワイヤは、前記ユーザの前部において、前記上半身ベルトと、前記ユーザの右膝に装着される右膝ベルトとを接続し、前記複数のワイヤのうちの第４のワイヤは、前記ユーザの後部において、前記上半身ベルトと前記右膝ベルトとを接続し、物品を把持する前記ユーザの歩行をアシストする第１のアシストの場合、前記ユーザの左脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第１の区間において、前記第１のワイヤに、第１の閾値以上の張力を発生させ、前記左脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記左脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第２の区間において、前記第２のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記ユーザの右脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第３の区間において、前記第３のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記右脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記右脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第４の区間において、前記第４のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記左脚の歩行フェーズのうち前記第１の区間を除く第５の区間において、前記第１のワイヤに、第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記左脚の歩行フェーズのうち前記第２の区間を除く第６の区間において、前記第２のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、前記右脚の歩行フェーズのうち前記第３の区間を除く第７の区間において、前記第３のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記右脚の歩行フェーズのうち前記第４の区間を除く第８の区間において、前記第４のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、前記第１の閾値は、前記第２の閾値よりも大きく、前記第１のワイヤ〜前記第４のワイヤの張力は、少なくとも１つの制御回路が制御するモータによって調節される。
【０００８】
本開示の非限定的で例示的な一態様に係るプログラムは、ユーザに取り付けられた複数のワイヤに張力を発生させる少なくとも１つのモータを制御することをコンピュータに実行させるプログラムであって、ここで、前記複数のワイヤのうちの第１のワイヤは、前記ユーザの前部において、前記ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、前記ユーザの左膝に装着される左膝ベルトとを接続し、前記複数のワイヤのうちの第２のワイヤは、前記ユーザの後部において、前記上半身ベルトと前記左膝ベルトとを接続し、前記複数のワイヤのうちの第３のワイヤは、前記ユーザの前部において、前記上半身ベルトと、前記ユーザの右膝に装着される右膝ベルトとを接続し、前記複数のワイヤのうちの第４のワイヤは、前記ユーザの後部において、前記上半身ベルトと前記右膝ベルトとを接続し、物品を把持する前記ユーザの歩行をアシストする場合、前記ユーザの左脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第１の区間において、前記少なくとも１つのモータに、第１の閾値以上の張力を前記第１のワイヤに発生させ、前記左脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記左脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第２の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第１の閾値以上の張力を前記第２のワイヤに発生させ、前記ユーザの右脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第３の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第１の閾値以上の張力を前記第３のワイヤに発生させ、前記右脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記右脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第４の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第１の閾値以上の張力を前記第４のワイヤに発生させ、前記左脚の歩行フェーズのうち前記第１の区間を除く第５の区間において、前記少なくとも１つのモータに、第２の閾値よりも小さい張力を前記第１のワイヤに発生させ、前記左脚の歩行フェーズのうち前記第２の区間を除く第６の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第２の閾値以上の張力を前記第２のワイヤに発生させ、前記右脚の歩行フェーズのうち前記第３の区間を除く第７の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第２の閾値よりも小さい張力を前記第３のワイヤに発生させ、前記右脚の歩行フェーズのうち前記第４の区間を除く第８の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第２の閾値以上の張力を前記第４のワイヤに発生させ、前記第１の閾値は、前記第２の閾値よりも大きい。
【０００９】
なお、上記の包括的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録ディスク等の記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性の記録媒体を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によるアシスト装置等によれば、ユーザの状態に対応したアシストの付与が可能になる。本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態に係るアシスト装置がユーザに装着された例を前方から見た正面図である。
【図２】図２は、図１のアシスト装置及びユーザの背面図である。
【図３】図３は、実施の形態に係るアシスト装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、図１のアシスト装置の各構成要素の配置を模式的に示す図である。
【図５】図５は、アシスト装置がアシストするユーザの右脚の動作例を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施の形態に係るアシスト装置がユーザの左脚の股関節の屈曲をアシストするケースを示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施の形態に係るアシスト装置がユーザの右脚の股関節の屈曲をアシストするケースを示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施の形態に係るアシスト装置がユーザの左脚の股関節の伸展をアシストするケースを示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施の形態に係るアシスト装置がユーザの右脚の股関節の伸展をアシストするケースを示す図である。
【図８】図８は、実施の形態に係るアシスト装置が備える入力装置の入力部分の一例を示す図である。
【図９】図９は、ユーザに装着されるセンサ等の配置を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、接触センサとユーザの手との関係を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、接触センサの信号の例を示す図である。
【図１１】図１１は、感圧センサの信号の例を示す図である。
【図１２】図１２は、慣性計測装置の加速度センサの信号の例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態の変形例に係るアシスト装置がユーザに装着された例を斜め前方から見た斜視図である。
【図１４】図１４は、図１３のアシスト装置及びユーザの正面図である。
【図１５】図１５は、図１３のアシスト装置及びユーザの背面図である。
【図１６】図１６は、図１３のアシスト装置の各構成要素の配置を模式的に示す図である。
【図１７】図１７は、図１３のアシスト装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、図１３のアシスト装置におけるワイヤの配置の一変形例を示す図である。
【図１９】図１９は、図１３のアシスト装置におけるワイヤの配置の一変形例を示す図である。
【図２０】図２０は、図１３のアシスト装置におけるワイヤの配置の一変形例を示す図である。
【図２１】図２１は、図１３のアシスト装置におけるワイヤの配置の一変形例を示す図である。
【図２２Ａ】図２２Ａは、変形例に係るアシスト装置がユーザの左脚の股関節の屈曲をアシストするケースを示す図である。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、変形例に係るアシスト装置がユーザの右脚の股関節の屈曲をアシストするケースを示す図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは、変形例に係るアシスト装置がユーザの左脚の股関節の伸展をアシストするケースを示す図である。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、変形例に係るアシスト装置がユーザの右脚の股関節の伸展をアシストするケースを示す図である。
【図２４】図２４は、アシスト装置がユーザをアシストする動作の全体的な流れの一例を示すフローチャートである。
【図２５】図２５は、物体を把持しないユーザの前進歩行をアシストするアシスト装置の動作の例を示す図である。
【図２６】図２６は、物体を把持するユーザの前進歩行をアシストするアシスト装置の動作の例を示す図である。
【図２７】図２７は、物体を把持するユーザの前進歩行を、つまずきを抑えつつアシストするアシスト装置の動作の一例を示す図である。
【図２８】図２８は、物体を把持するユーザの前進歩行を、つまずきを抑えつつアシストするアシスト装置の動作の別の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本開示の基礎となる知見］
本開示に関わる発明者ら、つまり、本発明者らは、「背景技術」で挙げた特許文献１及び２に記載される技術を検討し、ユーザの歩行を支援つまりアシストする技術を検討した。本発明者らは、アシスト装置の装着者であるユーザの状態が常に同じでないことに着目した。例えば、荷物等の物品を持っているユーザへのアシスト方法は、物品を持っていないユーザへのアシスト方法と異ならせる必要がある。
【００１３】
まず、本発明者らは、ワイヤを介して、モータによる力をユーザに与えることで、歩行を支援するアシスト装置を検討した。本発明者らは、ユーザの脚に対する様々なアシストを可能にするために、アシスト装置を、ユーザの左脚の股関節の前、ユーザの左脚の股関節の後、ユーザの右脚の股関節の前、ユーザの右脚の股関節の後のそれぞれにワイヤを備える構成とした。さらに、本発明者らは、これらのワイヤが、ユーザに装着される上半身ベルト及び左膝ベルトまたは右膝ベルトに接続される構成とし、これにより、これらのワイヤがユーザに装着される構成とした。このように、本発明者らは、簡易な構成のアシスト装置を考案した。
【００１４】
例えば、特許文献１は、大腿の側部に取り付けられた棒状の大腿リンクと、下腿の側部に取り付けられた棒状の下腿リンクを含むアシスト装具を開示する。大腿リンク及び下腿リンクに接続された膝アシストモータは、大腿リンク及び下腿リンクがなす角度を変更するように駆動され、これにより、アシスト装具はユーザの膝の屈伸動作をアシストする。ユーザの右脚の側部及びユーザの左脚の側部のそれぞれに、大腿リンク、下腿リンク及び膝アシストモータが取り付けられるため、特許文献１のアシスト装具は、ユーザにとって大がかりな構造である。よって、アシスト装具がユーザへ与える負担が大きくなる。
【００１５】
特許文献２では、ユーザの大腿の前部に配置されたケーブルを通じて、ユーザの腰から大腿及び下腿にわたって装着された軟性外骨格スーツの接続要素に張力が付与され、それにより、ユーザの膝の屈伸動作がアシストされる。特許文献２の軟性外骨格スーツにおいて、ユーザに取り付けられる接続要素等は、ユーザにとって大がかりな構成である。よって、軟性外骨格スーツがユーザへ与える負担が大きくなる。
【００１６】
また、特許文献１及び２は、ユーザの状態に応じたアシスト方法の詳細を開示していない。そこで、本発明者らは、上述のような簡易な構成のアシスト装置を用いて、ユーザの状態に対応したアシストを付与する技術を以下のように考案した。
【００１７】
本開示の一態様に係るアシスト装置は、ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、前記ユーザの左膝に装着される左膝ベルトと、前記ユーザの右膝に装着される右膝ベルトと、前記ユーザの前部において、前記上半身ベルト及び前記左膝ベルトを接続する第１のワイヤと、前記ユーザの後部において、前記上半身ベルト及び前記左膝ベルトを接続する第２のワイヤと、前記ユーザの前部において、前記上半身ベルト及び前記右膝ベルトを接続する第３のワイヤと、前記ユーザの後部において、前記上半身ベルト及び前記右膝ベルトを接続する第４のワイヤと、少なくとも１つのモータと備え、物品を把持する前記ユーザの歩行をアシストする第１のアシストの場合、前記少なくとも１つのモータは、前記ユーザの左脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第１の区間において、前記第１のワイヤに、第１の閾値以上の張力を発生させ、前記左脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記左脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第２の区間において、前記第２のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記ユーザの右脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第３の区間において、前記第３のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記右脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記右脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第４の区間において、前記第４のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記左脚の歩行フェーズのうち前記第１の区間を除く第５の区間において、前記第１のワイヤに、第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記左脚の歩行フェーズのうち前記第２の区間を除く第６の区間において、前記第２のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、前記右脚の歩行フェーズのうち前記第３の区間を除く第７の区間において、前記第３のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記右脚の歩行フェーズのうち前記第４の区間を除く第８の区間において、前記第４のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、前記第１の閾値は、前記第２の閾値よりも大きい。
【００１８】
上記態様によると、第１のワイヤに発生する張力は、ユーザの左脚に、屈曲させるアシスト力を与えることができ、第３のワイヤに発生する張力は、ユーザの右脚に、屈曲させるアシスト力を与えることができる。第２のワイヤに発生する張力は、ユーザの左脚に、伸展させるアシスト力を与えることができ、第４のワイヤに発生する張力は、ユーザの右脚に、伸展させるアシスト力を与えることができる。アシスト装置は、左脚の歩行フェーズの第１の区間で第１のワイヤに第１の閾値以上の張力を発生させることで、左脚の屈曲動作をアシストし、右脚の歩行フェーズの第３の区間で第３のワイヤに第１の閾値以上の張力を発生させることで、右脚の屈曲動作をアシストし、これにより、ユーザの歩行をアシストする。さらに、アシスト装置は、左脚の歩行フェーズの第５の区間で第１のワイヤの張力を第２の閾値未満とし、右脚の歩行フェーズの第７の区間で第３のワイヤの張力を第２の閾値未満とすることで、屈曲動作のアシストを弱くする又は屈曲動作をアシストせず、これにより、脚の伸展動作に与える影響を抑える。また、アシスト装置は、左脚の歩行フェーズの第２の区間で第２のワイヤに第１の閾値以上の張力を発生させることで、左脚の伸展動作をアシストし、右脚の歩行フェーズの第４の区間で第４のワイヤに第１の閾値以上の張力を発生させることで、右脚の伸展動作をアシストし、これにより、ユーザの歩行をアシストする。さらに、アシスト装置は、左脚の歩行フェーズの第６の区間で第２のワイヤの張力を第２の閾値以上とすることで、左脚の伸展動作をアシストし、右脚の歩行フェーズの第８の区間で第４のワイヤの張力を第２の閾値以上とすることで、右脚の伸展動作をアシストする。これにより、物品を把持するユーザの重心がユーザの直立状態の位置に維持され得る。よって、アシスト装置は、物品を把持するユーザの姿勢を安定させつつ歩行をアシストすることができる。つまり、アシスト装置は、ユーザの状態に対応したアシストをユーザに付与することができる。なお、第１の閾値は、ユーザが、ワイヤに発生した張力により、脚の動作が促されていると認知できるような張力であってもよく、例えば、４０Ｎ（ニュートン）であってもよい。第２の閾値は、ユーザが認知できないような張力であってもよく、ワイヤがたるまない程度の張力であってもよく、例えば、第１の閾値の０．２〜０．４倍の値又は１０Ｎであってもよい。
【００１９】
本開示の一態様に係るアシスト装置において、前記第１の区間では、前記左脚は、立脚期から遊脚期へ移行し、前記第２の区間では、前記左脚は、遊脚期から立脚期へ移行し、前記第３の区間では、前記右脚は、立脚期から遊脚期へ移行し、前記第４の区間では、前記右脚は、遊脚期から立脚期へ移行してもよい。
【００２０】
上記態様によると、アシスト装置は、左脚が立脚期から遊脚期に移行する第１の区間において、屈曲動作をアシストし、右脚が立脚期から遊脚期に移行する第３の区間において、屈曲動作をアシストするため、ユーザの歩行を効果的にアシストすることができる。また、アシスト装置は、左脚が遊脚期から立脚期に移行する第２の区間において、伸展動作をアシストし、右脚が遊脚期から立脚期に移行する第４の区間において、伸展動作をアシストするため、ユーザの歩行を効果的にアシストすることができる。
【００２１】
本開示の一態様に係るアシスト装置において、前記第５の区間の前記第１のワイヤの張力は、前記第６の区間の前記第２のワイヤの張力よりも小さく、前記第７の区間の前記第３のワイヤの張力は、前記第８の区間の前記第４のワイヤの張力よりも小さくてもよい。
【００２２】
上記態様によると、左脚の歩行フェーズの第５の区間での第１のワイヤの張力が、左脚の歩行フェーズの第６の区間での第２のワイヤの張力による伸展動作のアシストに影響を与えることが抑えられる。また、右脚の歩行フェーズの第７の区間での第３のワイヤの張力が、右脚の歩行フェーズの第８の区間での第４のワイヤの張力による伸展動作のアシストに影響を与えることが抑えられる。よって、物品を把持するユーザの重心をユーザの直立状態の位置に維持するアシストが効果的に行われる。
【００２３】
本開示の一態様に係るアシスト装置において、物品を保持しない前記ユーザの歩行をアシストする第２のアシストの場合、前記少なくとも１つのモータは、前記第５の区間において、前記第１のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記第６の区間において、前記第２のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記第７の区間において、前記第３のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記第８の区間において、前記第４のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記第２のアシスト時の前記第６の区間の前記第２のワイヤの張力は、前記第１のアシスト時の前記第６の区間の前記第２のワイヤの張力よりも小さく、前記第２のアシスト時の前記第８の区間の前記第４のワイヤの張力は、前記第１のアシスト時の前記第８の区間の前記第４のワイヤの張力よりも小さくてもよい。
【００２４】
上記態様によると、左脚の屈曲動作がアシストされる第１の区間以外の区間における第１のワイヤの張力による左脚への負荷が低減する。左脚の伸展動作がアシストされる第２の区間以外の区間における第２のワイヤの張力による左脚への負荷が低減する。右脚の屈曲動作がアシストされる第３の区間以外の区間における第３のワイヤの張力による右脚への負荷が低減する。右脚の伸展動作がアシストされる第４の区間以外の区間における第４のワイヤの張力による右脚への負荷が低減する。よって、物品を保持しないユーザに対して、負荷を低減したアシストが可能になる。
【００２５】
本開示の一態様に係るアシスト装置において、前記ユーザの物品の持ち上げをアシストする第３のアシストの場合、前記少なくとも１つのモータは、前記第２のワイヤ及び前記第４のワイヤに、第３の閾値よりも大きい張力を発生させ、前記第３の閾値は、前記第１の閾値及び前記第２の閾値よりも大きくてもよい。
【００２６】
上記態様によると、ユーザが物品を持ち上げる際、アシスト装置は、左脚及び右脚を伸展させるように、ワイヤ張力を介してアシスト力を加える。このようなアシスト力を受けるユーザは、物品を持ち上げる姿勢から直立姿勢に移行することが容易になる。
【００２７】
本開示の一態様に係るアシスト装置において、物品を把持する前記ユーザのつまずきの可能性を低減し、且つ前記ユーザの歩行をアシストする第４のアシストの場合、前記少なくとも１つのモータは、前記第５の区間において、前記第１のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、前記第６の区間において、前記第２のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、前記第７の区間において、前記第３のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、前記第８の区間において、前記第４のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させてもよい。
【００２８】
上記態様によると、アシスト装置は、左脚の歩行フェーズの第５の区間で第１のワイヤの張力を第２の閾値以上とし、左脚の屈曲動作をアシストする。これにより、ユーザは、第１の区間での左脚の屈曲動作の前に上記アシストを受けるため、屈曲動作の際に左脚を持ち上げやすくなる。アシスト装置は、右脚の歩行フェーズの第７の区間で第３のワイヤの張力を第２の閾値以上とすることで、右脚の屈曲動作をアシストする。これにより、ユーザは、第３の区間での右脚の屈曲動作の前に上記アシストを受けるため、屈曲動作の際に右脚を持ち上げやすくなる。よって、アシスト装置は、ユーザが脚を持ち上げる際に足先を地面又は段差等に引っかけることを抑えることができる。
【００２９】
本開示の一態様に係るアシスト装置において、前記少なくとも１つのモータは、第１のモータ、第２のモータ、第３のモータ、及び第４のモータを含み、前記第１のワイヤの第１端は、前記左膝ベルトに固定され、且つ前記第１のワイヤの第２端は、前記第１のモータに固定され、前記第２のワイヤの第１端は、前記左膝ベルトに固定され、且つ前記第２のワイヤの第２端は、前記第２のモータに固定され、前記第３のワイヤの第１端は、前記右膝ベルトに固定され、且つ前記第３のワイヤの第２端は、前記第３のモータに固定され、前記第４のワイヤの第１端は、前記右膝ベルトに固定され、且つ前記第４のワイヤの第２端は、前記第４のモータに固定されてもよい。
【００３０】
上記態様によると、アシスト装置は、第１のワイヤの張力、第２のワイヤの張力、第３のワイヤの張力及び第４のワイヤの張力を個別に制御することができる。よって、アシスト装置は、繊細なアシストを可能にする。
【００３１】
本開示の一態様に係るアシスト装置は、さらに、前記上半身ベルト及び前記左膝ベルトを接続し、且つ前記ユーザの前部において、前記第１のワイヤが延びる方向と交差する方向に延びる第５のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記左膝ベルトを接続し、且つ前記ユーザの後部において、前記第２のワイヤが延びる方向と交差する方向に延びる第６のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記右膝ベルトを接続し、且つ前記ユーザの前部において、前記第３のワイヤが延びる方向と交差する方向に延びる第７のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記右膝ベルトを接続し、且つ前記ユーザの後部において、前記第４のワイヤが延びる方向と交差する方向に延びる第８のワイヤとを備え、前記第１のアシストの場合、前記少なくとも１つのモータは、前記第１の区間において、前記第１のワイヤ及び前記第５のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記第２の区間において、前記第２のワイヤ及び前記第６のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記第３の区間において、前記第３のワイヤ及び前記第７のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記第４の区間において、前記第４のワイヤ及び前記第８のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記第５の区間において、前記第１のワイヤ及び前記第５のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記第６の区間において、前記第２のワイヤ及び前記第６のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、前記第７の区間において、前記第３のワイヤ及び前記第７のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記第８の区間において、前記第４のワイヤ及び前記第８のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させてもよい。
【００３２】
上記態様によると、第１のワイヤに発生する張力及び第５のワイヤに発生する張力は、ユーザの左脚に、屈曲させるアシスト力を与えることができる。第２のワイヤに発生する張力及び第６のワイヤに発生する張力は、ユーザの左脚に、伸展させるアシスト力を与えることができる。第３のワイヤに発生する張力及び第７のワイヤに発生する張力は、ユーザの右脚に、屈曲させるアシスト力を与えることができる。第４のワイヤに発生する張力及び第８のワイヤに発生する張力は、ユーザの右脚に、伸展させるアシスト力を与えることができる。よって、第１のワイヤ〜第８のワイヤを備えるアシスト装置は、第１のワイヤ〜第４のワイヤを備えるアシスト装置と同様のアシストを行うことができる。また、第１のワイヤ〜第８のワイヤを備えるアシスト装置は、第１のワイヤの張力〜第８のワイヤの張力を個別に制御することによって、アシストのバリエーションを増やすことができる。例えば、第１のワイヤに発生する張力及び第５のワイヤに発生する張力は、同じであっても異なっていてもよく、それぞれの場合での異なるアシストが可能である。
【００３３】
本開示の一態様に係るアシスト装置において、前記左脚の歩行フェーズの５０％の時点は、前記右脚の歩行フェーズの０％の時点に対応し、前記右脚の歩行フェーズの５０％の時点は、前記左脚の歩行フェーズの０％の時点に対応してもよい。
【００３４】
本開示の一態様に係るアシスト装置は、さらに、制御回路及びメモリを備え、前記メモリは、前記少なくとも１つのモータを制御するためのプログラムを記録し、前記制御回路は、前記プログラムに基づいて、前記少なくとも１つのモータを制御してもよい。
【００３５】
本開示の一態様に係るアシスト装置は、さらに、前記ユーザの歩行周期を検出するセンサを備え、前記制御回路は、前記センサのセンサ値に基づいて、前記左脚の歩行フェーズ、及び前記右脚の歩行フェーズを算出してもよい。
【００３６】
上記態様によると、アシスト装置は、ユーザの歩行周期に対応する歩行フェーズに基づき、ユーザの歩行をアシストすることができる。よって、アシスト装置は、ユーザの実際の歩行に合わせたアシストを可能にする。
【００３７】
本開示の一態様に係るアシスト装置は、さらに、インタフェース装置を備え、前記制御回路は、前記インタフェース装置を介して、前記第１のアシストを含むアシスト方法の選択を受け付け、前記アシスト方法に基づいて、前記少なくとも１つのモータを制御してもよい。
【００３８】
上記態様によると、アシスト装置は、ユーザが希望するアシスト方法の選択を可能にする。
【００３９】
本開示の一態様に係るアシスト方法は、ユーザに取り付けられた複数のワイヤを用いて、前記ユーザの移動をアシストするアシスト方法であって、前記複数のワイヤのうちの第１のワイヤは、前記ユーザの前部において、前記ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、前記ユーザの左膝に装着される左膝ベルトとを接続し、前記複数のワイヤのうちの第２のワイヤは、前記ユーザの後部において、前記上半身ベルトと前記左膝ベルトとを接続し、前記複数のワイヤのうちの第３のワイヤは、前記ユーザの前部において、前記上半身ベルトと、前記ユーザの右膝に装着される右膝ベルトとを接続し、前記複数のワイヤのうちの第４のワイヤは、前記ユーザの後部において、前記上半身ベルトと前記右膝ベルトとを接続し、物品を把持する前記ユーザの歩行をアシストする第１のアシストの場合、前記ユーザの左脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第１の区間において、前記第１のワイヤに、第１の閾値以上の張力を発生させ、前記左脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記左脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第２の区間において、前記第２のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記ユーザの右脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第３の区間において、前記第３のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記右脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記右脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第４の区間において、前記第４のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記左脚の歩行フェーズのうち前記第１の区間を除く第５の区間において、前記第１のワイヤに、第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記左脚の歩行フェーズのうち前記第２の区間を除く第６の区間において、前記第２のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、前記右脚の歩行フェーズのうち前記第３の区間を除く第７の区間において、前記第３のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記右脚の歩行フェーズのうち前記第４の区間を除く第８の区間において、前記第４のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、前記第１の閾値は、前記第２の閾値よりも大きく、前記第１のワイヤ〜前記第４のワイヤの張力は、少なくとも１つの制御回路が制御するモータによって調節される。上記態様によると、本開示の一態様に係るアシスト装置と同様の効果が得られる。
【００４０】
本開示の一態様に係るアシスト方法において、前記第１の区間では、前記左脚は、立脚期から遊脚期へ移行し、前記第２の区間では、前記左脚は、遊脚期から立脚期へ移行し、前記第３の区間では、前記右脚は、立脚期から遊脚期へ移行し、前記第４の区間では、前記右脚は、遊脚期から立脚期へ移行してもよい。
【００４１】
本開示の一態様に係るアシスト方法において、前記第５の区間の前記第１のワイヤの張力は、前記第６の区間の前記第２のワイヤの張力よりも小さく、前記第７の区間の前記第３のワイヤの張力は、前記第８の区間の前記第４のワイヤの張力よりも小さくてもよい。
【００４２】
本開示の一態様に係るアシスト方法において、物品を保持しない前記ユーザの歩行をアシストする第２のアシストの場合、前記第５の区間において、前記第１のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記第６の区間において、前記第２のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記第７の区間において、前記第３のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記第８の区間において、前記第４のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記第２のアシスト時の前記第６の区間の前記第２のワイヤの張力は、前記第１のアシスト時の前記第６の区間の前記第２のワイヤの張力よりも小さく、前記第２のアシスト時の前記第８の区間の前記第４のワイヤの張力は、前記第１のアシスト時の前記第８の区間の前記第４のワイヤの張力よりも小さくてもよい。
【００４３】
本開示の一態様に係るアシスト方法において、前記ユーザの物品の持ち上げをアシストする第３のアシストの場合、前記第２のワイヤ及び前記第４のワイヤに、第３の閾値よりも大きい張力を発生させ、前記第３の閾値は、前記第１の閾値及び前記第２の閾値よりも大きくてもよい。
【００４４】
本開示の一態様に係るアシスト方法において、物品を把持する前記ユーザのつまずきの可能性を低減し、且つ前記ユーザの歩行をアシストする第４のアシストの場合、前記第５の区間において、前記第１のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、前記第６の区間において、前記第２のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、前記第７の区間において、前記第３のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、前記第８の区間において、前記第４のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させてもよい。
【００４５】
本開示の一態様に係るアシスト方法において、前記第１のワイヤの第１端は、前記左膝ベルトに固定され、且つ前記第１のワイヤの第２端は、前記少なくとも１つのモータのうちの第１のモータに固定され、前記第２のワイヤの第１端は、前記左膝ベルトに固定され、且つ前記第２のワイヤの第２端は、前記少なくとも１つのモータのうちの第２のモータに固定され、前記第３のワイヤの第１端は、前記右膝ベルトに固定され、且つ前記第３のワイヤの第２端は、前記少なくとも１つのモータのうちの第３のモータに固定され、前記第４のワイヤの第１端は、前記右膝ベルトに固定され、且つ前記第４のワイヤの第２端は、前記少なくとも１つのモータのうちの第４のモータに固定されてもよい。
【００４６】
本開示の一態様に係るアシスト方法において、前記複数のワイヤはさらに、前記上半身ベルト及び前記左膝ベルトを接続し、且つ前記ユーザの前部において、前記第１のワイヤが延びる方向と交差する方向に延びる第５のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記左膝ベルトを接続し、且つ前記ユーザの後部において、前記第２のワイヤが延びる方向と交差する方向に延びる第６のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記右膝ベルトを接続し、且つ前記ユーザの前部において、前記第３のワイヤが延びる方向と交差する方向に延びる第７のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記右膝ベルトを接続し、且つ前記ユーザの後部において、前記第４のワイヤが延びる方向と交差する方向に延びる第８のワイヤとを含み、前記第１のアシストの場合、前記第１の区間において、前記第１のワイヤ及び前記第５のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記第２の区間において、前記第２のワイヤ及び前記第６のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記第３の区間において、前記第３のワイヤ及び前記第７のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記第４の区間において、前記第４のワイヤ及び前記第８のワイヤに、前記第１の閾値以上の張力を発生させ、前記第５の区間において、前記第１のワイヤ及び前記第５のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記第６の区間において、前記第２のワイヤ及び前記第６のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させ、前記第７の区間において、前記第３のワイヤ及び前記第７のワイヤに、前記第２の閾値よりも小さい張力を発生させ、前記第８の区間において、前記第４のワイヤ及び前記第８のワイヤに、前記第２の閾値以上の張力を発生させてもよい。
【００４７】
本開示の一態様に係るアシスト方法において、前記左脚の歩行フェーズの５０％の時点は、前記右脚の歩行フェーズの０％の時点に対応し、前記右脚の歩行フェーズの５０％の時点は、前記左脚の歩行フェーズの０％の時点に対応してもよい。
【００４８】
本開示の一態様に係るアシスト方法において、前記ユーザの歩行周期を検出するセンサのセンサ値を取得し、前記センサ値に基づいて、前記左脚の歩行フェーズ及び前記右脚の歩行フェーズを算出してもよい。
【００４９】
本開示の一態様に係るアシスト方法において、インタフェース装置を介して、前記第１のアシストを含むアシスト方法の選択を受け付け、前記アシスト方法に基づいて、前記第１のワイヤ〜前記第４のワイヤに張力を発生させてもよい。
【００５０】
本開示の一態様に係るプログラムは、ユーザに取り付けられた複数のワイヤに張力を発生させる少なくとも１つのモータを制御することをコンピュータに実行させるプログラムであって、ここで、前記複数のワイヤのうちの第１のワイヤは、前記ユーザの前部において、前記ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、前記ユーザの左膝に装着される左膝ベルトとを接続し、前記複数のワイヤのうちの第２のワイヤは、前記ユーザの後部において、前記上半身ベルトと前記左膝ベルトとを接続し、前記複数のワイヤのうちの第３のワイヤは、前記ユーザの前部において、前記上半身ベルトと、前記ユーザの右膝に装着される右膝ベルトとを接続し、前記複数のワイヤのうちの第４のワイヤは、前記ユーザの後部において、前記上半身ベルトと前記右膝ベルトとを接続し、物品を把持する前記ユーザの歩行をアシストする場合、前記ユーザの左脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第１の区間において、前記少なくとも１つのモータに、第１の閾値以上の張力を前記第１のワイヤに発生させ、前記左脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記左脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第２の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第１の閾値以上の張力を前記第２のワイヤに発生させ、前記ユーザの右脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の第３の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第１の閾値以上の張力を前記第３のワイヤに発生させ、前記右脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下及び前記右脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の第４の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第１の閾値以上の張力を前記第４のワイヤに発生させ、前記左脚の歩行フェーズのうち前記第１の区間を除く第５の区間において、前記少なくとも１つのモータに、第２の閾値よりも小さい張力を前記第１のワイヤに発生させ、前記左脚の歩行フェーズのうち前記第２の区間を除く第６の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第２の閾値以上の張力を前記第２のワイヤに発生させ、前記右脚の歩行フェーズのうち前記第３の区間を除く第７の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第２の閾値よりも小さい張力を前記第３のワイヤに発生させ、前記右脚の歩行フェーズのうち前記第４の区間を除く第８の区間において、前記少なくとも１つのモータに、前記第２の閾値以上の張力を前記第４のワイヤに発生させ、前記第１の閾値は、前記第２の閾値よりも大きい。上記態様によると、本開示の一態様に係るアシスト装置と同様の効果が得られる。
【００５１】
なお、上記の包括的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録ディスク等の記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばＣＤ−ＲＯＭ等の不揮発性の記録媒体を含む。
【００５２】
［実施の形態］
以下、本開示の実施の形態に係るアシスト装置等について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ（工程）、ステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、以下の実施の形態の説明において、略平行、略直交のような「略」を伴った表現が、用いられる場合がある。例えば、略平行とは、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。他の「略」を伴った表現についても同様である。また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。さらに、各図において、実質的に同一の構成要素に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。
【００５３】
本実施の形態において、アシスト装置１００は、アシスト装置１００を体に装着したユーザの歩行を支援するものとして、アシスト装置１００を説明する。具体的には、アシスト装置１００は、ユーザが歩行するために、ユーザの股関節の屈伸を能動的に支援するものとして、実施の形態に係るアシスト装置１００を説明する。本実施の形態において、能動的支援とは、ユーザが進行方向に歩行するために股関節の屈伸動作を行っているときに、股関節に必要な屈伸力を補助することだけでなく、屈伸動作を起こすための力を付与すること、及び、所望の屈伸量に股関節の屈伸量を物理的に制御すること、つまり、ユーザの股関節の動作を物理的に制御することを含み得る。本明細書において、アシスト装置１００がユーザをアシストすることは、ユーザの動作を能動的に支援すること、及び、ユーザの動作を補助的に支援することのいずれをも含む。
【００５４】
［１．実施の形態に係るアシスト装置の構成］
図１〜図３を参照して、実施の形態に係るアシスト装置１００を説明する。なお、図１は、実施の形態に係るアシスト装置１００がユーザ１に装着された例を前方から見た正面図である。図２は、図１のアシスト装置１００及びユーザ１の背面図である。図３は、実施の形態に係るアシスト装置１００の機能的な構成を示すブロック図である。
【００５５】
図１〜図３に示されるように、アシスト装置１００は、上半身ベルト１１１と、左膝ベルト１１２ａと、右膝ベルト１１２ｂと、複数のワイヤ１１０とを備える。さらに、アシスト装置１００は、複数のモータ１１４と、複数の力センサ（force sensor）１１５と、複数のモータ１１４の動作を制御する制御部１２０とを備えている。また、アシスト装置１００は、複数のモータ１１４等に電力を供給する電源１３０を備えてもよい。電源１３０は、例えば、一次電池又は二次電池等であってもよい。
【００５６】
複数のワイヤ１１０はワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４である。複数のワイヤ１１０のそれぞれは上半身ベルト１１１と左膝ベルト１１２ａまたは上半身ベルト１１１と右膝ベルト１１２ｂに接続される。
【００５７】
複数のモータ１１４はモータ１１４ａ１〜１１４ａ４である。ワイヤ１１０ａ１はモータ１１４ａ１に接続される。ワイヤ１１０ａ２はモータ１１４ａ２に接続される。ワイヤ１１０ａ３はモータ１１４ａ３に接続される。ワイヤ１１０ａ４はモータ１１４ａ４に接続される。
【００５８】
複数の力センサは力センサ１１５ａ１〜１１５ａ４である。力センサ１１５ａ１はワイヤ１１０ａ１に設けられる。力センサ１１５ａ２はワイヤ１１０ａ２に設けられる。力センサ１１５ａ３はワイヤ１１０ａ３に設けられる。力センサ１１５ａ４はワイヤ１１０ａ４に設けられる。
【００５９】
上半身ベルト１１１は、ユーザ１の上半身に装着される。上半身ベルト１１１の例は、帯状の形状を有する。上半身ベルト１１１は、端部付近に、固定具を備える。固定具の例は、ベルクロ（登録商標）などの面ファスナ、フック、バックルなどの留め具、又は、テープ（hook and loop fastener、velcro（登録商標）tape）である。例えば、上半身ベルト１１１は、ユーザ１の腰部に巻回され、固定具により巻回された状態が維持されることにより、ユーザ１の腰に装着される。固定具の固定位置を調節することによって、巻回された上半身ベルト１１１の内径が変化する。これにより、上半身ベルト１１１の長さが調整できるため、腰部の周囲の長さが異なる様々なユーザ１が上半身ベルト１１１を装着できる。上半身ベルト１１１の材料の例は、非伸縮性の材料である。これにより、上半身ベルト１１１は、複数のワイヤ１１０により引っ張られても変形しにくい。ここで、「上半身」とは、ユーザの身体の肩から腰までの領域を含む。図１及び図２に示す上半身ベルト１１１は、ユーザ１の腰に装着される腰ベルトの構成を有している。上半身ベルト１１１は、例えば、ユーザ１の腰及び／またはユーザ１の肩及び／またはユーザ１の胸部に装着される構成であってもよい。
【００６０】
なお、上半身ベルト１１１は、筒状の形状を有していてもよく、この場合、筒状の形状の周長はユーザ１の腰部の周囲の長さよりも長い。上半身ベルト１１１は、上半身ベルト１１１の長さを、ユーザ１の腰の周囲の長さに調整するための調整機構を有する。調整機構は、例えば、面ファスナであり、面ファスナのフック面を有する部位が筒状の外周に当該外周から分岐するように配置され、筒状の外周面に面ファスナのループ面が配置される構成により実現されてもよい。つまり、面ファスナの部分で上半身ベルト１１１が折り返され、折り返し量に応じて、上半身ベルト１１１が形成する筒の内径が変化する。
【００６１】
左膝ベルト１１２ａは、ユーザ１の左脚における左膝近傍に装着され、右膝ベルト１１２ｂは、ユーザ１の右脚における右膝近傍に装着される。左膝ベルト１１２ａは、左脚において、膝下から大腿部にわたる領域のいずれかの部位に装着されてもよい。右膝ベルト１１２ｂは、右脚において、膝下から大腿部にわたる領域のいずれかの部位に装着されてもよい。つまり、本明細書において、「膝」とは、膝下から大腿部にわたる領域を含んでもよい。
【００６２】
膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂのそれぞれは、例えば、帯状の形状を有しており、端部付近に、固定具を備える。固定具の例は、ベルクロ（登録商標）などの面ファスナ、フック、バックルなどの留め具、又はテープである。なお、膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂは、左膝ベルト１１２ａ及び右膝ベルト１１２ｂである。膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂのそれぞれは、ユーザの大腿部、又は膝上に装着される。例えば、膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂは、ユーザ１の大腿部等に巻回され、固定具により巻回された状態が維持されることにより、ユーザ１の大腿部等に装着される。固定具の固定位置を調節することによって、巻回された膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂの内径が変化する。これにより、膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂの長さが調整できるため、脚の周囲の長さが異なる様々なユーザ１が装着可能である。膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂは、膝関節に装着されなくてもよい。人間の大腿部は、膝から尻にかけて、次第に太くなるという特徴がある。そのため、大腿部の中でも膝上に膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂを装着することで、膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂは、きつく締まっている場合、ワイヤから引っ張り力を受けてもその滑りが小さくなる。また、膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂの材料の例は、非伸縮性の材料である。これにより、膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂは、ワイヤにより引っ張られても変形しにくい。
【００６３】
なお、膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂは、筒状の形状を有していてもよく、この場合、筒状の形状の周長はユーザ１の大腿部の周囲の長さよりも長い。膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂは、膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂの長さを、ユーザ１の大腿部等の周囲の長さに調整するための調整機構を有する。調整機構は、例えば、面ファスナであり、面ファスナのフック面を有する部位が筒状の外周に当該外周から分岐するように配置され、筒状の外周面に面ファスナのループ面が配置される構成により実現されてもよい。つまり、面ファスナの部分で膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂがそれぞれ折り返され、折り返し量に応じて、膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂが形成する筒の内径が変化する。
【００６４】
複数のモータ１１４は、上半身ベルト１１１に固定されて配置されている。本実施の形態では、複数のモータ１１４は、４つのモータ１１４ａ１〜１１４ａ４で構成されている。例えば、モータ１１４ａ１〜１１４ａ４は、上半身ベルト１１１が備える中空の収容部１１１ａ１〜１１１ａ４内に収容されてもよい。収容部１１１ａ１〜１１１ａ４は、上半身ベルト１１１と一体化されていてもよく、上半身ベルト１１１に着脱可能であってもよい。図１及び図２に示すように、複数の収容部１１１ａ１〜１１１ａ４が設けられてもよい。図１及び図２の例では、収容部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３及び１１１ａ４はそれぞれ、ユーザ１の前部左側、後部左側、前部右側及び後部右側に配置されている。モータ１１４ａ１、１１４ａ２、１１４ａ３及び１１４ａ４それぞれが、収容部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３及び１１１ａ４に収容されている。そして、モータ１１４ａ１は上半身ベルト１１１と左膝ベルト１１２ａとの間のワイヤ１１０ａ１の長さを変更してワイヤ１１０ａ１の張力を調節し、モータ１１４ａ２は上半身ベルト１１１と左膝ベルト１１２ａとの間のワイヤ１１０ａ２の長さを変更してワイヤ１１０ａ２の張力を調節し、モータ１１４ａ３は上半身ベルト１１１と右膝ベルト１１２ｂとの間のワイヤ１１０ａ３の長さを変更してワイヤ１１０ａ３の張力を調節し、モータ１１４ａ４は上半身ベルト１１１と右膝ベルト１１２ｂとの間のワイヤ１１０ａ４の長さを変更してワイヤ１１０ａ４の張力を調節する。
【００６５】
本実施の形態では、モータ１１４ａ１〜１１４ａ４のそれぞれは、プーリと、プーリを回転させるための駆動軸と、駆動軸を回転駆動する電動モータとを備える。モータ１１４ａ１〜１１４ａ４のそれぞれのプーリは、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４のち対応するワイヤを巻き付ける。モータ１１４ａ１〜１１４ａ４とワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４は１対１に対応する。モータ１１４ａ１〜１１４ａ４それぞれのプーリ、駆動軸及び電動モータは、収容部１１１ａ１〜１１１ａ４内に収容される。なお、モータ１１４ａ１〜１１４ａ４のそれぞれは、電動モータを備え、プーリ及び駆動軸を備えなくてもよく、上半身ベルト１１１がモータ１１４ａ１〜１１４ａ４のそれぞれに対応するプーリ及び駆動軸を備えてもよい。この場合、電動モータの回転軸が、プーリの駆動軸と回転駆動力を伝達可能に接続される。なお、モータ１１４ａ１〜１１４ａ４の代わりに、例えば、リニアアクチュエータ、又は空気圧式若しくは液圧式のピストン等の、上半身ベルト１１１と膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂとの間のワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４の長さを調節できる装置が用いられてもよい。このようなアシスト装置１００では、各ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４の巻き取り部分及びモータ１１４ａ１〜１１４ａ４が上半身ベルト１１１に配置され、上半身ベルト１１１の下方では、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４並びに膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂが配置される。このため、アシスト装置１００は、シンプル且つ小型な構成を実現する。
【００６６】
本実施の形態では、複数のワイヤ１１０は、４本のワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４で構成されている。そして、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４の長さを個別に調節するように、ワイヤ１１０ａ１にモータ１１４ａ１が接続され、ワイヤ１１０ａ２にモータ１１４ａ２が接続され、ワイヤ１１０ａ３にモータ１１４ａ３が接続され、ワイヤ１１０ａ４にモータ１１４ａ４が接続されている。
【００６７】
ワイヤ１１０ａ１及び１１０ａ２それぞれの一方の端部は、左膝ベルト１１２ａに固定され、ワイヤ１１０ａ１の他方の端部はモータ１１４ａ１に接続され、ワイヤ１１０ａ２の他方の端部はモータ１１４ａ２に接続されている。つまり、ワイヤ１１０ａ１の他方の端部、及びワイヤ１１０ａ２の他方の端部は固定されている。ワイヤ１１０ａ１は、左膝ベルト１１２ａとモータ１１４ａ１を接続し、ワイヤ１１０ａ２は、左膝ベルト１１２ａとモータ１１４ａ２を接続している。
【００６８】
ワイヤ１１０ａ３及び１１０ａ４それぞれの一方の端部は、右膝ベルト１１２ｂに固定され、ワイヤ１１０ａ３の他方の端部はモータ１１４ａ３に接続され、ワイヤ１１０ａ４の他方の端部はモータ１１４ａ４に接続されている。つまりワイヤ１１０ａ３の他方の端部、及びワイヤ１１０ａ４の他方の端部は固定されている。ワイヤ１１０ａ３は、右膝ベルト１１２ｂとモータ１１４ａ３を接続し、ワイヤ１１０ａ４は、右膝ベルト１１２ｂとモータ１１４ａ４を接続している。
【００６９】
本実施の形態では、モータ１１４ａ１〜１１４ａ４のそれぞれは、プーリを正回転又は逆回転させることによって、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４のうち対応するワイヤをプーリに巻き付ける又は巻き戻す。上述のようなワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４は、上半身ベルト１１１によってユーザ１の腰に固定され、膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂによってユーザの左右の大腿部等に固定される。
【００７０】
上述したように、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４のそれぞれは、上半身ベルト１１１と左膝ベルト１１２ａ又は右膝ベルト１１２ｂとを接続している。ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４のそれぞれの上半身ベルト１１１への接続は直接的な接続であっても、間接的な接続であってもよい。ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４のそれぞれの左膝ベルト１１２ａまたは右膝ベルト１１２ｂへの接続は、直接的な接続であっても、間接的な接続であってもよい。上述の例では、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４のそれぞれの一方の端部は、左膝ベルト１１２ａ又は右膝ベルト１１２ｂに固定され、つまり直接的に接続され、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４のそれぞれの他方の端部は、対応するモータを介して上半身ベルト１１１に固定され、つまり間接的に接続されている。しかしながら、複数のワイヤ１１０のそれぞれの上半身ベルト１１１への接続と、複数のワイヤ１１０のそれぞれの左膝ベルト１１２ａ又は右膝ベルト１１２ｂへの接続は、例えば、以下のような構成であってもよい。
【００７１】
具体的には、複数のワイヤ１１０のそれぞれの一方の端部は、対応するモータを介して、左膝ベルト１１２ａ又は右膝ベルト１１２ｂに間接的に接続され、複数のワイヤ１１０のそれぞれの他方の端部は、上半身ベルト１１１に直接的に接続されてもよい。又は、複数のワイヤ１１０のそれぞれの両方の端部は、上半身ベルト１１１、及び、左膝ベルト１１２ａ又は右膝ベルト１１２ｂに直接的に接続され、複数のワイヤ１１０のそれぞれの中間に、モータ、リニアアクチュエータ、又は、空気圧式若しくは液圧式のピストンを配置して、ワイヤの長さを調節できるようにしてもよい。
【００７２】
又は、複数のワイヤ１１０のそれぞれの一方の端部は、左膝ベルト１１２ａ又は右膝ベルト１１２ｂに直接的に接続され、複数のワイヤ１１０のそれぞれの他方の端部は、対応するモータを介して、左膝ベルト１１２ａ又は右膝ベルト１１２ｂに間接的に接続され、複数のワイヤ１１０のそれぞれは、左膝ベルト１１２ａ又は右膝ベルト１１２ｂと上半身ベルト１１１との間を往復するように配置されてもよい。又は、複数のワイヤ１１０のそれぞれの一方の端部は、上半身ベルト１１１に直接的に接続され、複数のワイヤ１１０のそれぞれの他方の端部は、対応するモータを介して、上半身ベルト１１１に間接的に接続され、複数のワイヤ１１０のそれぞれは、上半身ベルト１１１と左膝ベルト１１２ａ又は右膝ベルト１１２ｂとの間を往復するように配置されてもよい。２本のワイヤが同じ箇所、例えば左脚の前部に上半身ベルトを介して並び、モータを回転させることで、２本のワイヤが異なる方向に動き、屈曲アシストが起こるように配置してもよい。
【００７３】
又は、複数のワイヤ１１０のそれぞれの両方の端部は、モータに接続され、モータを介して輪状に配置されてもよい。このとき、複数のワイヤ１１０のそれぞれは、上半身ベルト１１１と左膝ベルト１１２ａ又は右膝ベルト１１２ｂとの間を往復するように配置され、複数のモータ１１４のそれぞれは、ワイヤの輪の周長を変更する。
【００７４】
上述のいずれの構成においても、複数のワイヤ１１０のそれぞれは、その張力が上半身ベルト１１１と左膝ベルト１１２ａ又は右膝ベルト１１２ｂとによって支持されるように、上半身ベルト１１１と左膝ベルト１１２ａ又は右膝ベルト１１２ｂとに接続される。これにより、モータ１１４ａ１〜１１４ａ４のそれぞれが、複数のワイヤ１１０のうち対応するワイヤを引っ張ったとき、上半身ベルト１１１と左膝ベルト１１２ａ又は右膝ベルト１１２ｂとを近づける張力が対応するワイヤに発生する。
【００７５】
また、複数の力センサ１１５は、４つの力センサ１１５ａ１〜１１５ａ４で構成されている。力センサ１１５ａ１はワイヤ１１０ａ１の張力を検出して制御部１２０に出力し、力センサ１１５ａ２はワイヤ１１０ａ２の張力を検出して制御部１２０に出力し、力センサ１１５ａ３はワイヤ１１０ａ３の張力を検出して制御部１２０に出力し、力センサ１１５ａ４はワイヤ１１０ａ４の張力を検出して制御部１２０に出力する。力センサ１１５ａ１は左膝ベルト１１２ａにおいてワイヤ１１０ａ１に設けられ、力センサ１１５ａ２は左膝ベルト１１２ａにおいてワイヤ１１０ａ２に設けられ、力センサ１１５ａ３は右膝ベルト１１２ｂにおいてワイヤ１１０ａ３に設けられ、力センサ１１５ａ４は右膝ベルト１１２ｂにおいてワイヤ１１０ａ４に設けられる。力センサ１１５ａ１〜１１５ａ４は、上半身ベルト１１１に配置されてもよい。力センサ１１５ａ１〜１１５ａ４のそれぞれは、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４のうち対応するワイヤの張力を検出できるものであればよく、例えば、ひずみゲージ式力センサ、圧電式力センサ等であってもよい。力センサ１１５ａ１〜１１５ａ４とワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４は１対１に対応する。
【００７６】
また、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４のそれぞれは、金属製のワイヤであってもよく、非金属ワイヤであってもよい。非金属ワイヤの例は、繊維ワイヤ又は繊維ベルトである。繊維ワイヤ又は繊維ベルトの材料の例は、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、パラ型アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ＰＢＯ（ポリ−パラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維、ポリアリレート繊維又は炭素繊維等である。本実施の形態では、４つの連結ベルト１１１ｂ１〜１１１ｂ４のそれぞれは、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４のうち対応するワイヤに沿い且つ上半身ベルト１１１から左膝ベルト１１２ａ又は右膝ベルト１１２ｂにわたって延びるように設けられている。連結ベルト１１１ｂ１〜１１１ｂ４とワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４は１対１に対応する。これに限定するものではないが、連結ベルト１１１ｂ１〜１１１ｂ４は、上半身ベルト１１１及び左膝ベルト１１２ａ又は右膝ベルト１１２ｂと一体化されており、これらと同様の材料で形成されている。例えば、上半身ベルト１１１、膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂ、並びに、連結ベルト１１１ｂ１〜１１１ｂ４は、ユーザ１が装着する１つのアシスト機能付きのスーツを形成し得る。連結ベルト１１１ｂ１〜１１１ｂ４のそれぞれは、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４のうち対応するワイヤを内部に含み、対応するワイヤを被覆している。連結ベルト１１１ｂ１〜１１１ｂ４をまとめて、連結ベルト１１１ｂと記載する場合もある。
【００７７】
図１、図２及び図４を参照して、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４の配置構成の詳細を説明する。なお、図４は、図１のアシスト装置１００の各構成要素の配置を模式的に示す図である。ワイヤ１１０ａ１は、ユーザ１の前部において、上半身ベルト１１１及び左膝ベルト１１２ａを、モータ１１４ａ１を介して接続する。ワイヤ１１０ａ１は、ユーザ１の前部において、左膝ベルト１１２ａから上方に延びる。ワイヤ１１０ａ２は、ユーザ１の後部において、上半身ベルト１１１及び左膝ベルト１１２ａを、モータ１１４ａ２を介して接続する。ワイヤ１１０ａ２は、ユーザ１の後部において、左膝ベルト１１２ａから上方に延びる。ワイヤ１１０ａ３は、ユーザ１の前部において、上半身ベルト１１１及び右膝ベルト１１２ｂを、モータ１１４ａ３を介して接続する。ワイヤ１１０ａ３は、ユーザ１の前部において、右膝ベルト１１２ｂから上方に延びる。ワイヤ１１０ａ４は、ユーザ１の後部において、上半身ベルト１１１及び右膝ベルト１１２ｂを、モータ１１４ａ４を介して接続する。ワイヤ１１０ａ４は、ユーザ１の後部において、右膝ベルト１１２ｂから上方に延びる。このように、ユーザ１の左脚の前部にワイヤ１１０ａ１、ユーザ１の左脚の後部にワイヤ１１０ａ２、ユーザ１の右脚の前部にワイヤ１１０ａ３、ユーザ１の右脚の後部にワイヤ１１０ａ４が配置される。ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４を個別に引張することによって、左右の脚に様々な方向の力を付与することができる。
【００７８】
なお、図１、図２及び図４の例では、ユーザ１の前部において、ワイヤ１１０ａ１及び１１０ａ３は、互いに交差していないが、交差してもよい。図１、図２及び図４の例では、ユーザ１の後部において、ワイヤ１１０ａ２及び１１０ａ４は、互いに交差していないが、交差してもよい。
【００７９】
また、モータ１１４ａ１〜１１４ａ４がワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４を引っ張ることによりワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４に張力が付与され、これらの張力は、上半身ベルト１１１並びに膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂを介して、ユーザ１の左右の脚に伝達される。ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４の張力が効果的にユーザ１の左右の脚に伝達されるために、上半身ベルト１１１並びに膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂは、変形しないような剛性を有し、伸長しないような伸縮性を有してもよい。上半身ベルト１１１並びに膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂを形成する材料の一例は、上述したように非伸縮性の材料である。このような上半身ベルト１１１並びに膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂが、緩みなくユーザ１に装着されユーザ１の身体にフィットしていると、モータ１１４ａ１〜１１４ａ４の駆動力は、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４を介してユーザ１の脚に効率的に伝達し、ユーザ１の脚の動作を効果的にアシストする。なお、本明細書において、アシストするとは、ユーザが所定の動作をするために、ユーザの動作自体を補助することと、所定の動作をユーザの身体に強いて身体の動きを誘導することとを含む。
【００８０】
さらに、アシスト装置１００がワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４に付与する張力と、当該張力がアシストするユーザの動作との関係を説明する。例えば、図５には、アシスト装置１００がアシストするユーザの右脚の動作例が示されている。なお、図５は、アシスト装置１００が遊脚期の右脚にアシスト力を与える例を示しているが、アシスト装置１００は、立脚期の右脚にアシスト力を与えてもよい。また、アシスト装置１００は、ユーザの左脚に対しても、右脚と同様の動作をさせることができる。図５に示すように、アシスト装置１００は、ユーザの右脚股関節に対して、屈曲及び伸展させるアシスト力を付与することができる。股関節の屈曲は、大腿部を前方向に動かす動きであり、股関節の伸展は、大腿部を後方向に動かす動きである。
【００８１】
さらに、図６Ａ〜図７Ｂを参照して、アシスト装置１００が誘導するつまりアシストするユーザの動作と、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４を介してユーザに与えられるアシスト力との関係を説明する。図６Ａは、実施の形態に係るアシスト装置１００がユーザの左脚の股関節の屈曲をアシストするケースを示し、図６Ｂは、実施の形態に係るアシスト装置１００がユーザの右脚の股関節の屈曲をアシストするケースを示す。図６Ａでは、左脚を屈曲させるために、制御部１２０は、モータ１１４ａ１を駆動し、ワイヤ１１０ａ１の張力を増加させる、つまりワイヤ１１０ａ１に張力を発生させる。図６Ｂでは、右脚を屈曲させるために、制御部１２０は、モータ１１４ａ３を駆動し、ワイヤ１１０ａ３の張力を増加させる。制御部１２０は、ワイヤの張力の制御を、力センサ１１５ａ１〜１１５ａ４の検出結果に基づき、行ってもよく、モータ１１４ａ１〜１１４ａ４の駆動量に基づき、行ってもよい。制御部１２０の詳細は、後述する。
【００８２】
これに限定するものではないが、本実施の形態では、屈曲前の平常時にも、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４それぞれに張力がかけられており、その張力は、ワイヤがたるまない程度、例えば、１０Ｎ以下であってもよく、または、５Ｎ以下であってもよい。そして、左脚及び右脚それぞれを屈曲させるために、ワイヤ１１０ａ１及び１１０ａ３の張力がそれぞれ、例えば、４０Ｎ以上１００Ｎ以下の値に引き上げられる。左脚を例に説明する。健康的な２０歳代〜４０歳代の成人男性であるユーザに対して、ワイヤ１１０ａ１に４０Ｎ以上の張力を作用させる。このとき、ユーザは、左脚に屈曲方向の力が作用し、且つ左脚の屈曲が促されていることを明確に自覚することができる。ワイヤ１１０ａ１に８０Ｎ超の張力が作用すると、ユーザの左脚は、屈曲方向に持ち上げられる。また、ワイヤ１１０ａ１に作用する張力が、２０Ｎ以下である場合、ユーザは、ワイヤ１１０ａ１の張力による抵抗をほとんど感じずに現状の動作を継続する。なお、上記の張力の数値は、一例であり、ユーザの年齢、性別、体格、体力、脚の動作の種類、脚へのアシストの介入程度等に応じて、適宜変更され得る。
【００８３】
図７Ａ及び図７Ｂは、実施の形態に係るアシスト装置１００がユーザの左脚及び右脚の股関節の伸展をアシストするケースを示す。図７Ａでは、制御部１２０は、左脚に伸展させるために、ワイヤ１１０ａ２の張力を増加する。図７Ｂでは、制御部１２０は、右脚に伸展させるために、ワイヤ１１０ａ４の張力を増加する。この伸展時のワイヤの張力は、屈曲時のワイヤの張力と同様であってもよい。
【００８４】
上述では、制御部１２０は、１つの脚の１つの動作をアシストするために、１つのワイヤの張力を増加させた。このとき、制御部１２０は、他の３つのワイヤの張力を現状に維持するように、ユーザの動作に合わせて他の３つのワイヤに対応するモータを制御し、他の３つのワイヤの張力を調整してもよい。制御部１２０は、３つのワイヤに張力が作用しないように、他の３つのワイヤに対応するモータを制御してもよい。例えば、制御部１２９は、他の３つのワイヤに対応するモータの動作を停止させてもよい。
【００８５】
上述のようなアシスト装置１００は、ユーザの歩行中、ユーザの脚が立脚期及び遊脚期に生じるトルクに合わせて、屈曲及び伸展方向のアシスト力であるアシストトルクをユーザに付与し、ユーザの歩行動作をアシストすることができる。
【００８６】
さらに、図３を参照して、アシスト装置１００の制御部１２０の構成を説明する。制御部１２０は、アシスト装置１００全体の動作を制御する。制御部１２０は、各ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４に与える動作を決定し、ユーザ１の股関節のアシスト制御を行う。各ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４に与える動作は、各ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４へ張力を付与するタイミング、張力の大きさ及び張力の付与期間を含むワイヤの動作パターンである。
【００８７】
制御部１２０は、アシスト装置１００に設けられた入力装置１４０、又は、アシスト装置１００の外部の端末装置１５０から、ユーザ１等により入力された指令を取得し、取得した指令に基づき、アシスト装置１００によるアシストの実施及び停止を制御する。アシスト装置１００の入力装置１４０は、ボタン、スイッチ、キー、タッチパッド又は音声認識装置のマイク等であってもよい。端末装置１５０は、アシスト装置１００を装着するユーザ１が携帯する端末装置であってよく、例えば、スマートフォン、スマートウオッチ、タブレット又はパーソナルコンピュータであってもよい。制御部１２０は、入力装置１４０及び端末装置１５０と有線通信してもよく無線通信してもよい。上記無線通信には、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）（Wireless Fidelity）等の無線ＬＡＮ（Local Area Network）が適用されてもよく、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等の近距離無線通信が適用されてもよく、その他のいかなる無線通信が適用されてもよい。有線通信には既存のいかなる有線通信が適用されてもよい。このような制御部１２０は、有線又は無線の通信回路を備えてもよく、アシスト装置１００が備える有線又は無線の通信回路を通じて、有線通信又は無線通信を行ってもよい。ここで、入力装置１４０及び端末装置１５０は、インタフェース装置の一例である。
【００８８】
例えば、図８には、実施の形態に係るアシスト装置１００が備える入力装置１４０の入力部分の一例が示されている。入力装置１４０は、入力を受け付ける４つの物理的なボタンを備える。４つのボタンは、アシスト装置１００を起動するための「ＯＮ」ボタン、アシスト装置１００を停止するための「ＯＦＦ」ボタン、アシスト装置１００の動作モードのうちの通常歩行モードを選択するための「通常歩行」ボタン、及び、運搬歩行モードを選択するための「運搬歩行」ボタン等を含む。入力装置１４０の入力部分がタッチパネルである場合、各ボタンはアイコンであってもよい。
【００８９】
また、本実施の形態では、ユーザ１には、図９に示すように、接触センサ３０１と、感圧センサ３０２及び慣性計測装置３０３の少なくとも一方とが装着される。なお、図９は、ユーザ１に装着されるセンサ等の配置を示す図である。接触センサ３０１、感圧センサ３０２及び慣性計測装置３０３は、検出結果を制御部１２０に出力する。接触センサ３０１は、ユーザ１の手に装着され、具体的には、ユーザ１が装着する手袋の指の腹部分等に取り付けられる。接触センサ３０１は、ユーザ１の両手に装着されもよく、片手に装着されてもよい。接触センサ３０１は、ユーザ１の手と物体との直接的な接触及び間接的な接触を検知する。接触センサ３０１の例は、接触検知センサ、触覚センサ、近接センサ又は感圧センサ３０２と同様のセンサ等である。なお、接触センサ３０１は、物体を把持したときに接触し得るユーザ１の腕、胸、腹等に装着されてもよい。
【００９０】
感圧センサ３０２は、ユーザ１の足裏に装着され、具体的には、ユーザ１が装着する靴底等に取り付けられる。感圧センサ３０２は、ユーザ１の両足に装着されてもよく、片足に装着されてもよい。感圧センサ３０２は、ユーザ１の足裏に作用する圧力つまり荷重を検知する。感圧センサ３０２の例は、静電容量式、圧電式又はひずみゲージ式の圧力センサである。慣性計測装置３０３は、ユーザ１の移動と連動する部分、例えば、上半身の腰等に装着され、具体的には、上半身ベルト１１１に取り付けられる。慣性計測装置３０３は、加速度センサ及びジャイロセンサ（「角速度センサ」とも呼ばれる）を含む。慣性計測装置３０３は、加速度センサを含み、ジャイロセンサを含まなくてもよい。慣性計測装置３０３は、さらに地磁気センサを含んでもよい。慣性計測装置３０３は、検出する加速度及び角速度に基づき、ユーザ１の各方向の加速度、移動方向、移動速度及び移動距離を検出する。ここで、感圧センサ３０２及び慣性計測装置３０３は、ユーザの歩行周期を検出するセンサの一例である。
【００９１】
接触センサ３０１、感圧センサ３０２及び慣性計測装置３０３と、制御部１２０とは、有線通信又は無線通信を介して、情報を授受する。当該有線通信及び無線通信には、上述した有線通信及び無線通信のいずれが適用されてもよい。
【００９２】
図３に示すように、制御部１２０は、把持認識部１２１、駆動制御部１２２、歩行タイミング検出部１２３、ワイヤ張力認識部１２４及び記憶部１２５を有している。把持認識部１２１、駆動制御部１２２、歩行タイミング検出部１２３及びワイヤ張力認識部１２４からなる制御部１２０の構成要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサ、並びに、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read−Only Memory）等のメモリなどからなるコンピュータシステムにより構成されてもよい。上記構成要素の一部又は全部の機能は、ＣＰＵ又はＤＳＰがＲＡＭを作業用のメモリとして用いてＲＯＭに記録されたプログラムを実行することによって達成されてもよい。また、上記構成要素の一部又は全部の機能は、電子回路又は集積回路等の専用のハードウェア回路によって達成されてもよい。上記構成要素の一部又は全部の機能は、上記のソフトウェア機能とハードウェア回路との組み合わせによって構成されてもよい。プログラムは、アプリケーションとして、インターネット等の通信網を介した通信、モバイル通信規格による通信、その他の無線ネットワーク、有線ネットワーク、又は放送等で提供されるものであってもよい。制御部１２０が構成するコンピュータシステム及び／又はハードウェア回路は、例えば、上半身ベルト１１１に搭載され、モータ１１４ａ１〜１１４ａ４と共に収容部１１１ａ１〜１１１ａ４内に収容されてもよく、別の場所で、上半身ベルト１１１に埋め込まれてもよい。ここで、制御部１２０は、制御回路の一例である。
【００９３】
記憶部１２５は、情報を格納することができ、且つ、格納した情報の取り出しを可能にする。記憶部１２５は、制御部１２０の各構成要素が処理を実行するためのコンピュータプログラム、後述する各閾値、後述するワイヤ張力の入力プロフィール等を記憶する。記憶部１２５は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどの半導体メモリ、ハードディスクドライブ、又はＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置によって実現される。本実施の形態では、記憶部１２５は、制御部１２０に含まれているが、別であってもよい。ここで、記憶部１２５は、メモリの一例である。
【００９４】
把持認識部１２１は、ユーザ１の手による物体の把持を検出する。把持認識部１２１は、接触センサ３０１から取得するセンサ値の変化に基づいて、ユーザ１がその手で物体を把持しているか否かを検出する。例えば、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、接触センサ３０１が圧電式のセンサである場合、把持認識部１２１は、接触センサ３０１の検出センサ値に対応する電圧値が所定の値未満になる時点を、ユーザ１の手が物体と接触した時点、つまり、ユーザ１が物体を把持した時点として検出する。例えば、図１０Ｂの例では、所定の値は、「ＶＡ」である。なお、図１０Ａは、接触センサとユーザの手との関係を示す図である。図１０Ｂは、接触センサの信号の例を示す図である。把持認識部１２１は、検出結果を駆動制御部１２２に出力する。
【００９５】
歩行タイミング検出部１２３は、ユーザ１にアシストを行うタイミングを決定するために、歩行のタイミングを検出する。歩行のタイミングは、歩行中におけるユーザ１にアシストを開始するタイミング、並びに、１歩の中での立脚期及び遊脚期などの相（フェーズ）を決めるタイミングを含み得る。駆動制御部１２２は、歩行タイミング検出部１２３が検出した歩行のタイミングから、ユーザ１にアシストを実施するタイミングを決定し、モータの動作を制御する。
【００９６】
具体的には、歩行タイミング検出部１２３は、アシスト装置１００を装着するユーザ１の歩行周期を推定し、推定結果に基づき次の歩行フェーズを予測し、駆動制御部１２２に、予測した歩行フェーズに基づくアシストタイミングを出力する。歩行周期は、一方の脚のかかとが接地し、次に同じ脚のかかとが接地するまでの動作の時間の間隔又は連続動作である。歩行周期は、立脚期及び遊脚期からなる。
【００９７】
歩行タイミング検出部１２３は、感圧センサ３０２又は慣性計測装置３０３の加速度センサ及びジャイロセンサから取得するセンサ値に基づいて、ユーザ１のかかとが接地するタイミングを検出し、ユーザ１の１歩毎の歩行フェーズつまり歩行周期をリアルタイムで推定する。なお、ユーザ１の１歩とは、左右の脚のいずれかが１歩進むことである。例えば、ユーザ１の１歩は、左脚が接地してから次に左脚が接地するまでの期間である。そして、歩行タイミング検出部１２３は、推定した歩行周期に基づき、次の１歩における歩行フェーズ、立脚期及び遊脚期それぞれの開始時期及び継続時間を予測し、駆動制御部１２２に出力する。なお、ユーザ１が携帯する端末装置１５０が慣性計測装置を備える場合、歩行タイミング検出部１２３は、端末装置１５０から、加速度センサのセンサ値及びジャイロセンサのセンサ値を取得してもよい。
【００９８】
ここで、歩行フェーズ（gate phase）は、ユーザ１が１歩進む過程における歩行状態の時間的なタイミングを表す。歩行フェーズでは、ユーザ１の一方の脚が地面に着地したときが０％とされ、且つ、次にユーザ１の同じ脚が地面に着地したときが１００％とされる。そして、歩行フェーズは、ユーザ１の歩行状態のタイミングを０％〜１００％で表す。例えば、歩行フェーズの０％〜１００％の値は、ユーザ１の一方の脚が地面に着地したときから次にユーザ１の同じ脚が地面に着地するときまでの経過時間に対応させてもよい。具体的には、ユーザ１の一方の脚が地面に着地したときから、次にユーザ１の同じ脚が地面に着地したときまでの時間が１ｓｅｃ（秒）の場合、ユーザ１の脚が地面に着地したときから０．５ｓｅｃ経過した時刻における歩行フェーズは、５０％と表される。
【００９９】
より具体的には、歩行タイミング検出部１２３は、感圧センサ３０２のセンサ値に基づいてユーザ１の脚が地面に着地した時点を決定する場合、例えば、図１１に示すように、感圧センサ３０２の圧力センサ値に対応する電圧値が、所定の値未満になる時点をかかとの接地タイミングとして検出する。なお、図１１は、感圧センサ３０２の信号の例を示す図である。そして、感圧センサ３０２により所定値以上の圧力値が計測されている期間は、かかとが接地されていることを意味する。例えば、図１１の例では、所定の値は、「ＶＢ」であり、感圧センサ３０２は、ユーザ１の両足に配置されている。歩行タイミング検出部１２３は、上半身ベルト１１１等に配置された慣性計測装置３０３に基づくタイミングよりも、感圧センサ３０２を介して、靴そのものが接地したタイミングを取得することによって、より確実に歩行周期を推定することができる。
【０１００】
また、歩行タイミング検出部１２３は、慣性計測装置３０３を用いる場合、加速度センサの情報に基づいてユーザ１の足が地面に着地した時点を決定する。加速度センサに基づく足の着地時点の推定方法は、例えば、ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＢＩＯＭＥＤＩＣＡＬ  ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ，ＶＯＬ．５２，ＮＯ．３，２００５年，ｐ．４８８，Ｆｉｇ．１，ｐ．４８９，Ｆｉｇ．２を参照されたい。なお、歩行タイミング検出部１２３は、慣性計測装置３０３のセンサ値に基づいて歩行周期を推定する場合、加速度センサ及びジャイロセンサの信号波形から、歩行周期を推定してもよい。例えば、図１２に示すような加速度センサの信号波形から、歩行周期の推定が可能である。図１２の例では、加速度センサの信号波形から、ユーザ１の足の着地時点を推定することができ、それにより、歩行周期の推定が可能である。なお、図１２は、慣性計測装置３０３の加速度センサの信号の例を示す図である。
【０１０１】
なお、ユーザ１には、角度センサ（「傾斜センサ」とも呼ばれる）が装着されてもよい。このとき、角度センサは、例えば、ユーザ１の大腿部に取り付けられる。そして、歩行タイミング検出部１２３は、ユーザ１の股関節の角度を歩行情報として取得する。歩行タイミング検出部１２３は、ユーザ１の股関節の角度変化の周期に基づいて、歩行フェーズを算出する。
【０１０２】
感圧センサ３０２及び慣性計測装置３０３のいずれを使用する場合であっても、歩行タイミング検出部１２３は、例えば、ユーザ１の直近の３歩の感圧センサ３０２のセンサ値または慣性計測装置３０３のセンサ値から、１歩毎の歩行フェーズの０％〜１００％の経過時間を推定し、３つの経過時間の平均値を算出してもよい。そして、歩行タイミング検出部１２３は、経過時間の平均値から次の１歩での歩行フェーズ１００％の時刻を予測してもよい。さらに、歩行タイミング検出部１２３は、センサの信号波形から、１歩毎の歩行フェーズにおける立脚期及び遊脚期の開始タイミングを推定し、３歩の間で開始タイミングの平均値を算出してもよい。そして、歩行タイミング検出部１２３は、平均値に基づき、次の１歩での立脚期及び遊脚期の開始タイミングを予測してもよい。
【０１０３】
又は、歩行タイミング検出部１２３は、ユーザ１の直近の１歩の感圧センサ３０２のセンサ値または慣性計測装置３０３のセンサ値から、１歩の歩行フェーズの０％〜１００％の経過時間を推定し、推定した経過時間に基づき、次の１歩での歩行フェーズ１００％の時刻を予測してもよい。さらに、歩行タイミング検出部１２３は、センサの信号波形から、１歩の歩行フェーズにおける立脚期及び遊脚期の開始タイミングを推定し、次の１歩での立脚期及び遊脚期の開始タイミングを予測してもよい。
【０１０４】
ワイヤ張力認識部１２４は、各ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４に発生している張力を検出する。ワイヤ張力認識部１２４は、力センサ１１５ａ１〜１１５ａ４から取得するセンサ値に基づいて、各ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４の張力を検出する。ワイヤ張力認識部１２４は、検出した各ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４の張力を駆動制御部１２２に出力する。
【０１０５】
駆動制御部１２２は、歩行タイミング検出部１２３から取得するユーザ１の予測された歩行フェーズの情報と、把持認識部１２１から取得するユーザ１による物体の把持情報とを基に、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４の張力を調節するモータ１１４ａ１〜１１４ａ４の制御を行う。駆動制御部１２２は、モータ１１４ａ１〜１１４ａ４それぞれを起動させ、モータ１１４ａ１〜１１４ａ４それぞれを停止させ、モータ１１４ａ１〜１１４ａ４それぞれによるワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４の引張量及び引張力を制御する。駆動制御部１２２によるモータ１１４ａ１〜１１４ａ４それぞれの回転量の制御及び回転トルクの調整は、対応するワイヤの引張量及び引張力の制御を可能にする。
【０１０６】
具体的には、駆動制御部１２２は、歩行タイミング検出部１２３から取得する歩行タイミングの予測結果に基づき、ユーザ１に行うアシストの種類を決定する。アシストの種類には、屈曲及び伸展のような、ユーザ１に対してアシストする脚の動作が含まれる。さらに、駆動制御部１２２は、アシストの種類に応じて、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４の中から、ユーザ１への動作のアシストを行うために引っ張るべきワイヤと、当該ワイヤに与える張力と、当該ワイヤを引っ張るタイミングとを決定する。
【０１０７】
また、駆動制御部１２２は、把持認識部１２１から取得するユーザ１が物体を把持しているか否かの情報に基づき、同一のアシストの種類に対しても、ワイヤの張力とワイヤを引っ張るタイミングとの関係を変更する。
【０１０８】
歩行タイミング検出部１２３から取得される歩行タイミングとアシストの種類との関係であるアシスト対応関係は、予め設定され、例えば、記憶部１２５に格納されている。引っ張られるワイヤと、ワイヤの張力と、ワイヤを引っ張るタイミングとの関係であるワイヤ−張力関係は、アシストの種類とユーザ１による物体の把持の有無とに応じて、予め設定され、例えば、記憶部１２５に格納されている。また、ワイヤ−張力関係は、アシスト装置１００のアシストでの制御実績に基づき、更新されてもよい。駆動制御部１２２は、記憶部１２５に格納されたアシスト対応関係及びワイヤ−張力関係の情報に基づき、ユーザ１に行うアシストの種類を決定し、決定したアシストの種類に対応するワイヤの制御を決定する。駆動制御部１２２は、決定したワイヤに与える張力及び引っ張るタイミングに応じて、当該ワイヤに繋がれたモータの制御を行う。
【０１０９】
また、駆動制御部１２２は、ワイヤ張力認識部１２４から取得する各ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４の張力の情報に基づき、各ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４の張力が所定の張力となるように、モータ１１４ａ１〜１１４ａ４の動作を制御する。また、駆動制御部１２２は、把持認識部１２１、歩行タイミング検出部１２３及びワイヤ張力認識部１２４から取得した情報に加えて、年齢、性別、体格及び体力等のユーザ１の情報、並びに脚へのアシストの介入程度等に基づき、ワイヤ−張力関係を変更して用いてもよい。
【０１１０】
［２．アシスト装置の変形例］
上述したアシスト装置１００において、上半身ベルト１１１と膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂとは、４つのワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４によって接続されていたが、ワイヤの数量はこれに限定されない。例えば、図１３〜図１７に示すように、ワイヤの数量は、８つであってもよい。なお、図１３は、実施の形態の変形例に係るアシスト装置２００がユーザ１に装着された例を斜め前方から見た斜視図である。図１４は、図１３のアシスト装置２００及びユーザ１の正面図である。図１５は、図１３のアシスト装置２００及びユーザ１の背面図である。図１６は、図１３のアシスト装置２００の各構成要素の配置を模式的に示す図である。図１７は、図１３のアシスト装置２００の機能的な構成を示すブロック図である。
【０１１１】
図１３〜図１７に示されるように、変形例に係るアシスト装置２００は、上半身ベルト１１１と、膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂと、８つのワイヤである第一ワイヤ１１０ａ１〜第八ワイヤ１１０ａ８とを備える。さらに、アシスト装置２００は、第一ワイヤ１１０ａ１に繋がれたモータ１１４ａ１、第二ワイヤ１１０ａ２に繋がれたモータ１１４ａ２、第三ワイヤ１１０ａ３に繋がれたモータ１１４ａ３、第四ワイヤ１１０ａ４に繋がれたモータ１１４ａ４、第五ワイヤ１１０ａ５に繋がれたモータ１１４ａ５、第六ワイヤ１１０ａ６に繋がれたモータ１１４ａ６、第七ワイヤ１１０ａ７に繋がれたモータ１１４ａ７、第八ワイヤ１１０ａ８に繋がれたモータ１１４ａ８、及び、第一ワイヤ１１０ａ１に設けられた力センサ１１５ａ１、第二ワイヤ１１０ａ２に設けられた力センサ１１５ａ２、第三ワイヤ１１０ａ３に設けられた力センサ１１５ａ３、第四ワイヤ１１０ａ４に設けられた力センサ１１５ａ４、第五ワイヤ１１０ａ５に設けられた力センサ１１５ａ５、第六ワイヤ１１０ａ６に設けられた力センサ１１５ａ６、第七ワイヤ１１０ａ７に設けられた力センサ１１５ａ７、第八ワイヤ１１０ａ８に設けられた力センサ１１５ａ８、及び、制御部１２０を備えている。
【０１１２】
上半身ベルト１１１において、ユーザ１の前部、左側部、背部及び右側部にはそれぞれ、収容部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３及び１１１ａ４が配置されている。モータ１１４ａ１及び１１４ａ３が、収容部１１１ａ１に収容され、モータ１１４ａ５及び１１４ａ６が、収容部１１１ａ２に収容され、モータ１１４ａ２及び１１４ａ４が、収容部１１１ａ３に収容され、モータ１１４ａ７及び１１４ａ８が、収容部１１１ａ４に収容されている。
【０１１３】
第一ワイヤ１１０ａ１及び第五ワイヤ１１０ａ５は、ユーザ１の前部で互いに交差する方向に延びるように配置され、具体的には、互いに交差して配置されている。第一ワイヤ１１０ａ１及び第五ワイヤ１１０ａ５それぞれの一方の端部は、左膝ベルト１１２ａに固定され、第一ワイヤ１１０ａ１の他方の端部は、モータ１１４ａ１に接続され、第五ワイヤ１１０ａ５の他方の端部は、モータ１１４ａ５に接続されている。つまり、第一ワイヤ１１０ａ１は、左膝ベルト１１２ａとモータ１１４ａ１を接続し、第五ワイヤ１１０ａ５は、左膝ベルト１１２ａとモータ１１４ａ５を接続している。
【０１１４】
第二ワイヤ１１０ａ２及び第六ワイヤ１１０ａ６は、ユーザ１の後部で互いに交差する方向に延びるように配置され、具体的には、互いに交差して配置されている。第二ワイヤ１１０ａ２及び第六ワイヤ１１０ａ６それぞれの一方の端部は、左膝ベルト１１２ａに固定され、第二ワイヤ１１０ａ２の他方の端部は、モータ１１４ａ２に接続され、第六ワイヤ１１０ａ６の他方の端部は、モータ１１４ａ６に接続されている。つまり、第二ワイヤ１１０ａ２は、左膝ベルト１１２ａとモータ１１４ａ２を接続し、第六ワイヤ１１０ａ６は、左膝ベルト１１２ａとモータ１１４ａ６を接続している。
【０１１５】
第三ワイヤ１１０ａ３及び第七ワイヤ１１０ａ７は、ユーザ１の前部で互いに交差する方向に延びるように配置され、具体的には、互いに交差して配置されている。第三ワイヤ１１０ａ３及び第七ワイヤ１１０ａ７それぞれの一方の端部は、右膝ベルト１１２ｂに固定され、第三ワイヤ１１０ａ３の他方の端部は、モータ１１４ａ３に接続され、第七ワイヤ１１０ａ７の他方の端部は、モータ１１４ａ７に接続されている。つまり、第三ワイヤ１１０ａ３は、右膝ベルト１１２ｂとモータ１１４ａ３を接続し、第七ワイヤ１１０ａ７は、右膝ベルト１１２ｂとモータ１１４ａ７を接続している。
【０１１６】
第四ワイヤ１１０ａ４及び第八ワイヤ１１０ａ８は、ユーザ１の後部で互いに交差する方向に延びるように配置され、具体的には、互いに交差して配置されている。第四ワイヤ１１０ａ４及び第八ワイヤ１１０ａ８それぞれの一方の端部は、右膝ベルト１１２ｂに固定され、第四ワイヤ１１０ａ４の他方の端部は、モータ１１４ａ４に接続され、第八ワイヤ１１０ａ８の他方の端部は、モータ１１４ａ８に接続されている。つまり、第四ワイヤ１１０ａ４は、右膝ベルト１１２ｂとモータ１１４ａ４を接続し、第八ワイヤ１１０ａ８は、右膝ベルト１１２ｂとモータ１１４ａ８を接続している。
【０１１７】
また、第一ワイヤ１１０ａ１及び第二ワイヤ１１０ａ２は、左膝ベルト１１２ａから上方に且つユーザ１の右方に向かって延びる。具体的には、第一ワイヤ１１０ａ１及び第二ワイヤ１１０ａ２は、左膝ベルト１１２ａから上方に向かって延びつつユーザ１の右方に向かって延び、例えば、左膝ベルト１１２ａから右斜め上方に向かって延びる。第五ワイヤ１１０ａ５及び第六ワイヤ１１０ａ６は、左膝ベルト１１２ａから上方に且つユーザ１の左方に向かって延びる。具体的には、第五ワイヤ１１０ａ５及び第六ワイヤ１１０ａ６は、左膝ベルト１１２ａから上方に向かって延びつつユーザ１の左方に向かって延び、例えば、左膝ベルト１１２ａから左斜め上方に向かって延びる。第三ワイヤ１１０ａ３及び第四ワイヤ１１０ａ４は、右膝ベルト１１２ｂから上方に且つユーザ１の左方に向かって延びる。具体的には、第三ワイヤ１１０ａ３及び第四ワイヤ１１０ａ４は、右膝ベルト１１２ｂから上方に向かって延びつつユーザ１の左方に向かって延び、例えば、右膝ベルト１１２ｂから左斜め上方に向かって延びる。第七ワイヤ１１０ａ７及び第八ワイヤ１１０ａ８は、右膝ベルト１１２ｂから上方に且つユーザ１の右方に向かって延びる。具体的には、第七ワイヤ１１０ａ７及び第八ワイヤ１１０ａ８は、右膝ベルト１１２ｂから上方に向かって延びつつユーザ１の右方に向かって延び、例えば、右膝ベルト１１２ｂから右斜め上方に向かって延びる。
【０１１８】
なお、２つのワイヤが互いに交差する方向に延びるとは、２つのワイヤが延びる方向が交差することである。さらに、２つのワイヤの延びる方向が交差するとは、２つのワイヤが延びる方向が平行でないことであり、交点において交差していてもよく、交点を有さずに交差していなくてもよい。よって、２つのワイヤは、実際に、交点において交差していてもよく、交差していなくてもよい。このような互いに交差する方向に延びる２つのワイヤは、ユーザ１の外方からユーザ１を見たときに、交わっていてもよく、交わっていなくてもよい。当該２つのワイヤが交わっていない場合、図１８及び図１９に示すように、当該２つのワイヤは、例えば、Ｖ字状の形状を形成するように延びてもよく、互いから離れて延びてもよい。なお、図１８及び図１９のそれぞれは、図１３のアシスト装置２００におけるワイヤの配置の一変形例を示す図である。
【０１１９】
また、本変形例では、８つの連結ベルト１１１ｂ１〜１１１ｂ８のそれぞれは、第一ワイヤ１１０ａ１〜第八ワイヤ１１０ａ８のうち対応するワイヤに沿い且つ上半身ベルト１１１から左膝ベルト１１２ａ又は右膝ベルト１１２ｂにわたって延びるように設けられている。連結ベルト１１１ｂ１〜１１１ｂ８は第一ワイヤ１１０ａ１〜第八ワイヤ１１０ａ８と１対１に対応する。
【０１２０】
本変形例では、互いに交差する方向に延びる２つのワイヤのペアに関して、各ワイヤのペアの２つのワイヤはＸ字状に交差するが、第一ワイヤ１１０ａ１〜第八ワイヤ１１０ａ８の配置構成は、これに限定されない。図１８に示すように、例えば、第一ワイヤ１１０ａ１及び第五ワイヤ１１０ａ５が、Ｖ字状に配置されてもよい。この場合、第一ワイヤ１１０ａ１及び第五ワイヤ１１０ａ５は、左膝ベルト１１２ａから上方に、末広がりのテーパ形状を形成し得る。さらに、左膝ベルト１１２ａ上において、第一ワイヤ１１０ａ１及び第五ワイヤ１１０ａ５は、図１８に示すように互いに接近していてもよく、図１９に示すように互いから離れていてもよい。他のワイヤのペアについても同様である。
【０１２１】
又は、図２０に示すように、例えば、第一ワイヤ１１０ａ１及び第五ワイヤ１１０ａ５が、Ｖ字形状を上下反対にした形状に配置されてもよい。この場合、第一ワイヤ１１０ａ１及び第五ワイヤ１１０ａ５は、左膝ベルト１１２ａから上方に、先細のテーパ形状を形成し得る。さらに、上半身ベルト１１１上において、第一ワイヤ１１０ａ１及び第五ワイヤ１１０ａ５は、図２０に示すように互いに接近していてもよく、図２１に示すように互いから離れていてもよい。他のワイヤのペアについても同様である。なお、図２０及び図２１は、図１３のアシスト装置２００におけるワイヤの配置の変形例を示す図である。
【０１２２】
図１３〜図１５では、収容部１１１ａ１から延びる第一ワイヤ１１０ａ１と第三ワイヤ１１０ａ３は、Ｖ字形状を上下反対にした形状を形成し、収容部１１１ａ２から延びる第五ワイヤ１１０ａ５と第六ワイヤ１１０ａ６は、Ｖ字形状を上下反対にした形状を形成し、収容部１１１ａ３から延びる第二ワイヤ１１０ａ２と第四ワイヤ１１０ａ４は、Ｖ字形状を上下反対にした形状を形成し、収容部１１１ａ４から延びる第七ワイヤ１１０ａ７と第八ワイヤ１１０ａ８は、Ｖ字形状を上下反対にした形状を形成する。しかしながら、上半身ベルト１１１上での、第一ワイヤ１１０ａ１〜第八ワイヤ１１０ａ８の配置は、上記配置に限定されない。例えば、第一ワイヤ１１０ａ１の巻き取り部分と第三ワイヤ１１０ａ３の巻き取り部分は、当該２つのワイヤが交差しないように離れて配置されてもよく、当該２つのワイヤがＸ字状に交差するように配置されてもよい。第五ワイヤ１１０ａ５の巻き取り部分と第六ワイヤ１１０ａ６の巻き取り部分は、当該２つのワイヤが交差しないように離れて配置されてもよく、当該２つのワイヤがＸ字状に交差するように配置されてもよい。第二ワイヤ１１０ａ２の巻き取り部分と第四ワイヤ１１０ａ４の巻き取り部分は、当該２つのワイヤが交差しないように離れて配置されてもよく、当該２つのワイヤがＸ字状に交差するように配置されてもよい。第七ワイヤ１１０ａ７の巻き取り部分と第八ワイヤ１１０ａ８の巻き取り部分は、当該２つのワイヤが交差しないように離れて配置されてもよく、当該２つのワイヤがＸ字状に交差するように配置されてもよい。
【０１２３】
上述のようなアシスト装置２００において、例えば、第一ワイヤ１１０ａ１に対してモータ１１４ａ１が張力を発生させ、第五ワイヤ１１０ａ５に対してモータ１１４ａ５が張力を発生させる。アシスト装置２００は、モータ１１４ａ１を駆動して、第一ワイヤ１１０ａ１の張力を大きくすることで、膝と踵との距離を短くする方向に、ユーザ１の脚に力を作用させ、歩行時のユーザ１の足首の動きをアシストし、アシスト装置２００は、モータ１１４ａ５を駆動して、第五ワイヤ１１０ａ５の張力を大きくすることで、膝と踵との距離を短くする方向に、ユーザ１の脚に力を作用させ、歩行時のユーザ１の足首の動きをアシストする。また、アシスト装置２００は、第一ワイヤ１１０ａ１及び第五ワイヤ１１０ａ５の張力を異なる値に設定することで、ユーザ１の踵の左右の傾きに関するモーメント力を発生させることができ、ユーザ１の歩行時の足首の動きをアシストできる。
【０１２４】
アシスト装置２００は、ユーザの左脚股関節及び右脚股関節に対して、屈曲及び伸展させるアシスト力を付与することができる。図２２Ａを参照すると、変形例に係るアシスト装置２００がユーザの左脚の股関節の屈曲をアシストするケースが示されている。図２２Ｂを参照すると、変形例に係るアシスト装置２００がユーザの右脚の股関節の屈曲をアシストするケースが示されている。図２２Ａでは、駆動制御部１２２は、左脚を屈曲させるために、モータ１１４ａ１及び１１４ａ５を駆動し、第一ワイヤ１１０ａ１及び第五ワイヤ１１０ａ５の張力を増加させる。図２２Ｂでは、駆動制御部１２２は、右脚を屈曲させるために、モータ１１４ａ３及び１１４ａ７を駆動し、第三ワイヤ１１０ａ３及び第七ワイヤ１１０ａ７の張力を増加させる。本変形例では、第一ワイヤ１１０ａ１及び第五ワイヤ１１０ａ５の張力は同等とされるが、異なっていてもよい。本変形例では、第三ワイヤ１１０ａ３及び第七ワイヤ１１０ａ７の張力は同等とされるが、異なっていてもよい。
【０１２５】
図２３Ａを参照すると、変形例に係るアシスト装置２００がユーザの左脚の股関節の伸展をアシストするケースが示されている。図２３Ｂを参照すると、変形例に係るアシスト装置２００がユーザの右脚の股関節の伸展をアシストするケースが示されている。図２３Ａでは、駆動制御部１２２は、左脚を伸展させるために、第二ワイヤ１１０ａ２及び第六ワイヤ１１０ａ６の張力を増加する。図２３Ｂでは、駆動制御部１２２は、右脚に伸展させるために、第四ワイヤ１１０ａ４及び第八ワイヤ１１０ａ８の張力を増加する。この伸展時の第二ワイヤ１１０ａ２の張力は、屈曲時の第一ワイヤ１１０ａ１の張力と同様であってもよい。この伸展時の第六ワイヤ１１０ａ６の張力は、屈曲時の第五ワイヤ１１０ａ５の張力と同様であってもよい。この伸展時の第四ワイヤ１１０ａ４の張力は、屈曲時の第三ワイヤ１１０ａ３の張力と同様であってもよい。この伸展時の第八ワイヤ１１０ａ８の張力は、屈曲時の第七ワイヤ１１０ａ７の張力と同様であってもよい。
【０１２６】
上述では、駆動制御部１２２は、１つの脚の１つの動作をアシストするために、２つのワイヤの張力を増加させた。このとき、駆動制御部１２２は、他の６つのワイヤの張力を現状の値から変化させないように、ユーザの動作に合わせてモータを制御しワイヤの張力を調整してもよく、または、６つのワイヤに張力が作用しないように、６つワイヤのモータを停止してもよい。
【０１２７】
［３．アシスト装置の動作］
［３−１．アシスト装置の全体的な動作］
次に、アシスト装置の全体的な動作の流れを説明する。アシスト装置の全体的な動作の流れに関して、実施の形態に係るアシスト装置１００と変形例に係るアシスト装置２００とは、同様であるため、実施の形態に係るアシスト装置１００の動作を説明し、変形例に係るアシスト装置２００の動作の説明を省略する。図２４は、アシスト装置１００がユーザ１をアシストする動作の全体的な流れの一例のフローチャートを示している。
【０１２８】
図３及び図２４に示すように、ステップＳ００１において、アシスト装置１００の制御部１２０は、ユーザから受け取る動作モードの指令に基づき、アシスト装置１００の動作モードを決定する。具体的には、駆動制御部１２２は、アシスト装置１００の入力装置１４０、又は端末装置１５０から、アシスト装置１００が実施する動作モードを受け取る。動作モードの例は、ユーザが荷物のような物品等の物体を把持せずに歩行する通常歩行モードと、ユーザが物体を把持して歩行する運搬歩行モードとである。例えば、ユーザは、物体の把持の有無だけでなく、物体を把持する場合でも、物体の重量に基づき必要に応じて、ユーザの判断により動作モードを選択することができる。
【０１２９】
ステップＳ００２において、制御部１２０は、指令が運搬歩行モードであるか否かを判定する。制御部１２０は、指令が運搬歩行モードである場合（ステップＳ００２でＹｅｓ）、ステップＳ００３に進み、指令が運搬歩行モードでない場合（ステップＳ００２でＮｏ）、ステップＳ００４に進む。
【０１３０】
ステップＳ００３において、制御部１２０の把持認識部１２１は、ユーザが物体を把持しているか否かを判定する。把持認識部１２１は、ユーザが手に装着する接触センサ３０１から取得するセンサ値に基づき、ユーザによる物体の把持の有無を検出し、検出結果を駆動制御部１２２に出力する。把持認識部１２１は、把持ありと判定する場合（ステップＳ００３でＹｅｓ）、ステップＳ００５に進み、把持なしと判定する場合（ステップＳ００３でＮｏ）、ステップＳ００６に進む。
【０１３１】
ステップＳ００５において、駆動制御部１２２は、歩行タイミング検出部１２３が予測する歩行フェーズを取得する。さらに、ステップＳ００７において、駆動制御部１２２は、取得した歩行フェーズに基づき、モータ１１４ａ１〜１１４ａ４を制御し、把持ありに対応する入力プロフィールで、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４に張力を発生させる。つまり、駆動制御部１２２は、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４に張力を発生させることによって、ユーザの左脚及び右脚それぞれの屈曲及び伸展動作をアシストする。このとき、駆動制御部１２２は、力センサ１１５ａ１から取得するワイヤ１１０ａ１の張力に基づきワイヤ１１０ａ１の張力を制御し、力センサ１１５ａ２から取得するワイヤ１１０ａ２の張力に基づきワイヤ１１０ａ２の張力を制御し、力センサ１１５ａ３から取得するワイヤ１１０ａ３の張力に基づきワイヤ１１０ａ３の張力を制御し、力センサ１１５ａ４から取得するワイヤ１１０ａ４の張力に基づきワイヤ１１０ａ４の張力を制御する。よって、アシスト装置１００は、物体を把持しているユーザの歩行をアシストする。把持ありに対応する入力プロフィールの詳細は、後述する。
【０１３２】
入力プロフィールは、左脚の歩行フェーズにおいてワイヤに張力を発生させるタイミング、ワイヤに張力を発生させる期間、及び当該期間内でのワイヤの張力の値を含み、右脚の歩行フェーズにおいてワイヤに張力を発生させるタイミング、ワイヤに張力を発生させる期間、及び当該期間内でのワイヤの張力の値を含む。入力プロフィールは、予め設定され、記憶部１２５に格納されている。なお、アシスト装置１００によるアシストを受けているとき、ユーザは、入力装置１４０又は端末装置１５０を介して、ワイヤ張力の発生タイミング、ワイヤ張力の発生期間、及びワイヤ張力の値を調節してもよい。駆動制御部１２２は、当該調整結果を反映することによって入力プロフィールを変更し、記憶部１２５に格納してもよい。そして、駆動制御部１２２は、変更後の入力プロフィールを用いて、ワイヤ張力を制御してもよい。
【０１３３】
次いで、ステップＳ００８において、駆動制御部１２２は、ユーザからアシスト装置１００によるアシストを停止する停止指令を取得したか否かを判定する。駆動制御部１２２は、停止指令を取得した場合（ステップＳ００８でＹｅｓ）、アシスト装置１００を停止して一連の処理を終了し、停止指令を取得しない場合（ステップＳ００８でＮｏ）、ステップＳ００３に戻る。なお、停止指令は、動作モードを変更する指令であってもよい。
【０１３４】
また、ステップＳ００６において、駆動制御部１２２は、歩行タイミング検出部１２３が予測する歩行フェーズを取得する。さらに、ステップＳ００９において、駆動制御部１２２は、取得した歩行フェーズに基づき、モータ１１４ａ１〜１１４ａ４を制御し、把持なしに対応する入力プロフィールで、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４に張力を発生させる。駆動制御部１２２は、力センサ１１５ａ１から取得するワイヤ１１０ａ１の張力に基づきワイヤ１１０ａ１の張力を制御し、力センサ１１５ａ２から取得するワイヤ１１０ａ２の張力に基づきワイヤ１１０ａ２の張力を制御し、力センサ１１５ａ３から取得するワイヤ１１０ａ３の張力に基づきワイヤ１１０ａ３の張力を制御し、力センサ１１５ａ４から取得するワイヤ１１０ａ４の張力に基づきワイヤ１１０ａ４の張力を制御することによって、ユーザの左脚及び右脚のそれぞれの屈曲及び伸展動作をアシストする。よって、アシスト装置１００は、物体を把持していないユーザの歩行をアシストする。把持なしに対応する入力プロフィールの詳細は、後述する。駆動制御部１２２は、ステップＳ００９の処理後、ステップＳ００８に進む。
【０１３５】
また、ステップＳ００４において、駆動制御部１２２は、歩行タイミング検出部１２３が予測する歩行フェーズを取得する。さらに、ステップＳ０１０において、駆動制御部１２２は、取得した歩行フェーズに基づき、モータ１１４ａ１〜１１４ａ４を制御し、把持なしに対応する入力プロフィールで、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４に張力を発生させる。ステップＳ０１０での入力プロフィールは、ステップＳ００９での入力プロフィールと同じであってもよい。駆動制御部１２２は、力センサ１１５ａ１から取得するワイヤ１１０ａ１の張力に基づきワイヤ１１０ａ１の張力を制御し、力センサ１１５ａ２から取得するワイヤ１１０ａ２の張力に基づきワイヤ１１０ａ２の張力を制御し、力センサ１１５ａ３から取得するワイヤ１１０ａ３の張力に基づきワイヤ１１０ａ３の張力を制御し、力センサ１１５ａ４から取得するワイヤ１１０ａ４の張力に基づきワイヤ１１０ａ４の張力を制御することによって、ユーザの左脚及び右脚それぞれの屈曲及び伸展動作をアシストする。よって、アシスト装置１００は、物体を把持していないユーザの歩行をアシストする。
【０１３６】
次いで、ステップＳ０１１において、駆動制御部１２２は、ユーザからアシスト装置１００によるアシストを停止する停止指令を取得したか否かを判定する。駆動制御部１２２は、停止指令を取得した場合（ステップＳ０１１でＹｅｓ）、アシスト装置１００を停止して一連の処理を終了し、停止指令を取得しない場合（ステップＳ０１１でＮｏ）、ステップＳ００４に戻る。なお、停止指令は、動作モードを変更する指令であってもよい。
【０１３７】
上述したように、アシスト装置１００は、ユーザが選択する通常歩行モード又は運搬歩行モードに応じて、ユーザの歩行動作をアシストする。さらに、運搬歩行モードでは、アシスト装置１００は、ユーザが物体を把持しているか否かに応じて、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４のそれぞれに発生させる張力の入力プロフィールを変更し、ユーザの状態に応じたアシストを行う。
【０１３８】
［３−２．アシスト装置の第１のパターンの動作の説明］
アシスト装置の第１のパターンの動作を説明する。第１のパターンの動作は、物品等の物体を把持していない、つまり保持していない状態でユーザが前方に向かって歩行する際、アシスト装置がユーザの歩行をアシストする動作である。第１のパターンの動作について、前進歩行するユーザの左脚と右脚それぞれの屈曲及び伸展動作のアシストにおいて、張力を増加させるワイヤと、当該ワイヤの張力を増加させるタイミングとの関係を説明する。なお、実施の形態に係るアシスト装置１００の動作と変形例に係るアシスト装置２００の動作とは、屈曲及び伸展動作のアシストの際に張力を発生させるワイヤの数量及び張力の最大値が異なる点を除き、同様である。このため、以降では、実施の形態に係るアシスト装置１００の動作を説明し、変形例に係るアシスト装置２００の動作の説明を省略する。ここで、第１のパターンの動作、つまり、物体を把持しないユーザの前進歩行のアシストは、第２のアシストの一例である。
【０１３９】
アシスト装置１００の駆動制御部１２２は、屈曲及び伸展からなるアシストの種類に応じたワイヤ−張力関係に基づき、張力を発生させるワイヤと、当該ワイヤの引張力と、当該ワイヤの張力を発生させるタイミング及び期間とを決定し、ユーザの動作をアシストする。例えば、図２５には、物体を把持しないユーザの前進歩行をアシストするアシスト装置１００の動作の例が示されている。
【０１４０】
図２５では、ユーザの歩行状態と、各脚の歩行フェーズと、各脚の遊脚期及び立脚期との関係が示されている。さらに、各脚の歩行フェーズと、張力が発生させられるワイヤと、当該ワイヤの張力の状態つまりワイヤ張力の入力プロフィールとが、関係付けて示されている。ワイヤ張力の入力プロフィールは、各ワイヤに発生させる最大張力（張力ゲインとも呼ばれる）に対するワイヤ張力の割合を示す。例えば、各ワイヤの張力ゲインが１００Ｎである場合、実際に発生させる張力は、入力プロフィール×張力ゲインで表される。そして、歩行フェーズ０〜１００％の間において、アシスト装置１００は、最大張力を１００Ｎとして、ワイヤ張力を変化させながら生み出す。
【０１４１】
図２５は、アシスト装置１００が、ユーザの左脚及び右脚に対して、屈曲動作及び伸展動作のいずれをもアシストする例を示す。上述したように、アシスト装置１００は、ワイヤ１１０ａ１に張力を発生することによって、屈曲動作のアシスト力を左脚に加え、ワイヤ１１０ａ２に張力を発生することによって、伸展動作のアシスト力を左脚に加える。アシスト装置１００は、ワイヤ１１０ａ３に張力を発生することによって、屈曲動作のアシスト力を右脚に加え、ワイヤ１１０ａ４に張力を発生することによって、伸展動作のアシスト力を右脚に加える。なお、アシスト装置１００は、ユーザの左脚及び右脚に対して、屈曲動作のアシスト及び伸展動作のアシストではなく、屈曲動作のアシスト及び伸展動作のアシストの一方を行ってもよい。
【０１４２】
図２５において、右脚の歩行フェーズを基準とし、右脚の歩行フェーズにおいて、右脚のかかとの接地を０％とし、左脚のかかとの接地を５０％としている。これに限定するものではないが、本実施の形態では、右脚の歩行フェーズの０％は、左脚の歩行フェーズの５０％と同時期である。なお、図２５の例では、説明の便宜上、右脚の歩行フェーズを基準にしているが、いずれの脚の歩行フェーズが基準であってもよく、一方の脚の歩行フェーズを基準する必要もない。
【０１４３】
右脚の立脚期は右脚の歩行フェーズの０％以上かつ右脚の歩行フェーズの６０％以下の期間であり、右脚の遊脚期は右脚の歩行フェーズの６０％超かつ右脚の歩行フェーズの１００％未満の期間である。
【０１４４】
また、左脚の遊脚期は左脚の歩行フェーズの６０％超かつ左脚の歩行フェーズの１００％未満の期間であり、左脚の立脚期は左脚の歩行フェーズの１００％以上かつ左脚の歩行フェーズの１６０％以下の期間である。なお、左脚の歩行フェーズにおいて、左脚の遊脚期である左脚の歩行フェーズの６０％超かつ左脚の歩行フェーズの１００％未満の期間は、左脚の第１の歩行フェーズに含まれ、左脚の立脚期である左脚の歩行フェーズの１００％以上かつ左脚の歩行フェーズの１６０％以下の期間は、左脚の第１の歩行フェーズの次の左脚の第２の歩行フェーズに含まれる。つまり、左脚の歩行フェーズの１００％以上かつ左脚の歩行フェーズの１６０％以下の期間は、左脚の第２の歩行フェーズの０％以上かつ左脚の第２の歩行フェーズの６０％以下の期間である。このように、以下の説明において、１００％以上の数値を用いて表す歩行フェーズは、０％〜１００％の数値を用いて表す歩行フェーズの次の歩行フェーズを意味する。また、図２５において１００％超の数値を用いて示されている歩行フェーズを、０％〜１００％の数値で置き換えて表現する場合がある。
【０１４５】
ユーザの前進歩行をアシストする場合、アシスト装置１００は、例えば、左脚の歩行フェーズの４０％付近のタイミングで、左脚に屈曲のアシスト力を与える。左脚の上記タイミングは、左脚の立脚期及び右脚の遊脚期に含まれるタイミングである。具体的には、上記タイミングは、遊脚期の右脚が接地する直前のタイミングであり、このとき、ユーザの重心が前方に偏っている。ユーザの前進歩行をアシストする場合、アシスト装置１００は、例えば、右脚の歩行フェーズの４０％付近のタイミングで、右脚に屈曲のアシスト力を与える。右脚の上記タイミングは、左脚の遊脚期及び右脚の立脚期に含まれるタイミングである。具体的には、上記タイミングは、遊脚期の左脚が接地する直前のタイミングであり、このとき、ユーザの重心が前方に偏っている。
【０１４６】
また、アシスト装置１００は、例えば、左脚の歩行フェーズの７５％付近のタイミングで、左脚に伸展のアシスト力を与える。左脚の上記タイミングは、左脚の遊脚期及び右脚の立脚期に含まれるタイミングである。具体的には、上記タイミングは、ユーザが遊脚期の左脚を前方へ振り出す途中のタイミングであり、ユーザの重心が後方から前方に移行する過程に含まれる。また、アシスト装置１００は、例えば、右脚の歩行フェーズの７５％付近のタイミングで、右脚に伸展のアシスト力を与える。右脚の上記タイミングは、左脚の立脚期及び右脚の遊脚期に含まれるタイミングである。具体的には、上記タイミングは、ユーザが遊脚期の右脚を前方へ振り出す途中のタイミングであり、ユーザの重心が後方から前方に移行する過程に含まれる。
【０１４７】
アシスト装置１００がユーザの前進歩行をアシストする場合、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４それぞれに、第１の閾値以上の張力を発生させる。図２５の例でのワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４のそれぞれの張力の一例は、１００Ｎである。なお、第１の閾値は、ユーザが、ワイヤに発生した張力により、屈曲又は伸展の動作が促されていると認知できるような張力であってもよい。第１の閾値の例は、１００Ｎの４０％である４０Ｎである。図２５の例では、アシスト装置１００は、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４それぞれに対して、ワイヤ張力の発生期間において、発生させるワイヤ張力を徐々に増加させ、最大張力に達した後、徐々に減少させる。アシスト装置１００がワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４のそれぞれに発生させるワイヤ張力の入力プロフィールは、凸曲線の波形を形成する。なお、本例では、最大張力は１００Ｎである。
【０１４８】
アシスト装置１００は、左脚の屈曲動作をアシストするために、例えば、左脚の歩行フェーズの４０％以上８５％以下の期間である第１の区間の全体において、ワイヤ１１０ａ１に張力を連続的に発生させる。そして、アシスト装置１００は、第１の区間の少なくとも一部において、第１の閾値以上の張力をワイヤ１１０ａ１に発生させる。第１の区間内では、左脚は、立脚期から遊脚期に移行する。立脚期から遊脚期への移行の際に、左脚が屈曲動作のアシスト力を受けることによって、ユーザは、左脚を容易に持ち上げることができ、容易且つ確実に歩行することができる。
【０１４９】
また、アシスト装置１００は、第１の区間以外の期間である第５の区間において、図２５の例では、ワイヤ１１０ａ１に張力を発生させないが、張力を発生させてもよい。例えば、アシスト装置１００は、第５の区間において、ワイヤ１１０ａ１に第２の閾値よりも小さい張力を発生させてもよい。第２の閾値は、第１の閾値よりも小さく、例えば、ユーザが認知できないような張力である。このような第２の閾値は、例えば、ワイヤ１１０ａ１がたるまない程度の張力であってもよい。第２の閾値の例は、第１の閾値の０．２〜０．４倍の値、又は１０Ｎである。
【０１５０】
なお、第１の区間の開始タイミングは、左脚の歩行フェーズの３５％以上５５％以下の期間に含まれるタイミングであってもよい。第１の区間の終了タイミングは、左脚の歩行フェーズの８０％以上９０％以下の期間に含まれるタイミングであってもよい。ワイヤ張力が最大張力となるタイミングは、図２５の例では、左脚の歩行フェーズの６５％のタイミングであるが、左脚の歩行フェーズの６０％以上７０％以下の期間に含まれるタイミングであってもよい。よって、第１の区間は、左脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の期間を取り得る。
【０１５１】
アシスト装置１００は、左脚の伸展動作をアシストするために、例えば、左脚の歩行フェーズの７５％以上１２０％以下の期間である第２の区間の全体において、ワイヤ１１０ａ２に張力を連続的に発生させる。そして、アシスト装置１００は、第２の区間の少なくとも一部において、第１の閾値以上の張力をワイヤ１１０ａ２に発生させる。第２の区間内では、左脚は、遊脚期から立脚期に移行する。遊脚期から立脚期への移行の際に、左脚が伸展動作のアシスト力を受けることによって、ユーザは、左脚を安定して着地させることができ、容易に且つ確実に歩行することができる。また、アシスト装置１００は、第２の区間以外の期間である第６の区間において、図２５の例では、ワイヤ１１０ａ２に張力を発生させないが、第２の閾値よりも小さい張力を発生させてもよい。
【０１５２】
なお、第２の区間の開始タイミングは、左脚の歩行フェーズの６５％以上９０％以下の期間に含まれるタイミングであってもよい。第２の区間の終了タイミングは、左脚の歩行フェーズの１１０％以上１２５％以下の期間に含まれるタイミングであってもよい。ワイヤ張力が最大張力となるタイミングは、図２５の例では、左脚の歩行フェーズの１００％のタイミングであるが、左脚の歩行フェーズの８５％以上１００％以下の期間に含まれるタイミングであってもよい。よって、第２の区間は、左脚の歩行フェーズの６５％以上１２５％以下の期間、つまり、左脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下の期間及び左脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の期間を取り得る。
【０１５３】
アシスト装置１００は、右脚の屈曲動作をアシストするために、例えば、右脚の歩行フェーズの４０％以上８５％以下の期間である第３の区間の全体において、ワイヤ１１０ａ３に張力を連続的に発生する。そして、アシスト装置１００は、第３の区間の少なくとも一部において、第１の閾値以上の張力をワイヤ１１０ａ３に発生させる。第３の区間内では、右脚は、立脚期から遊脚期に移行する。また、アシスト装置１００は、第３の区間以外の期間である第７の区間において、図２５の例では、ワイヤ１１０ａ３に張力を発生させないが、第２の閾値よりも小さい張力を発生させてもよい。
【０１５４】
なお、第３の区間の開始タイミングは、右脚の歩行フェーズの３５％以上５５％以下の期間に含まれるタイミングであってもよい。第３の区間の終了タイミングは、右脚の歩行フェーズの８０％以上９０％以下の期間に含まれるタイミングであってもよい。ワイヤ張力が最大張力となるタイミングは、図２５の例では、右脚の歩行フェーズの６５％のタイミングであるが、右脚の歩行フェーズの６０％以上７０％以下の期間に含まれるタイミングであってもよい。よって、第３の区間は、右脚の歩行フェーズの３５％以上９０％以下の期間を取り得る。
【０１５５】
アシスト装置１００は、右脚の伸展動作をアシストするために、例えば、右脚の歩行フェーズの７５％以上１２０％以下の期間である第４の区間の全体において、ワイヤ１１０ａ４に張力を連続的に発生する。そして、アシスト装置１００は、第４の区間の少なくとも一部において、第１の閾値以上の張力をワイヤ１１０ａ４に発生させる。第４の区間内では、右脚は、遊脚期から立脚期に移行する。また、アシスト装置１００は、第４の区間以外の期間である第８の区間において、図２５の例では、ワイヤ１１０ａ４に張力を発生させないが、第２の閾値よりも小さい張力を発生させてもよい。
【０１５６】
なお、第４の区間の開始タイミングは、右脚の歩行フェーズの６５％以上９０％以下の期間に含まれるタイミングであってもよい。第４の区間の終了タイミングは、右脚の歩行フェーズの１１０％以上１２５％以下の期間に含まれるタイミングであってもよい。ワイヤ張力が最大張力となるタイミングは、図２５の例では、右脚の歩行フェーズの１００％のタイミングであるが、右脚の歩行フェーズの８５％以上１００％以下の期間に含まれるタイミングであってもよい。よって、第４の区間は、右脚の歩行フェーズの６５％以上１２５％以下の期間、つまり、右脚の歩行フェーズの０％以上２５％以下の期間及び右脚の歩行フェーズの６５％以上１００％未満の期間を取り得る。
【０１５７】
また、アシスト装置１００は、上述したように、ワイヤ張力の各入力プロフィールに対応する期間の全体において、当該入力プロフィールに対応するワイヤに連続的に張力を発生させていたが、これに限定されない。アシスト装置１００は、入力プロフィールに対応する期間において、ワイヤへの張力の発生を一時的に中断してもよい。このような場合、アシスト装置１００がユーザの脚に与える負荷が低減し、ユーザがアシスト装置１００の作用により感じる負担が低減する。
【０１５８】
図２５に示すワイヤ張力の入力プロフィールは、駆動制御部１２２がモータに信号を出力してから、実際にワイヤに張力が発生するまでの時間の遅れを考慮して、所望の時点よりも、歩行フェーズで数％早めに、ワイヤの張力が立ち上がるように設定されている。例えば、図２５の例では、所望の時点よりも約５％程度早いタイミングでワイヤの張力が立ち上がるように、ワイヤ張力の入力プロフィールが作成されている。また、屈曲のアシストに関して、足のかかとが接地する直前に屈曲のアシストが終了するように、アシスト装置１００はアシストを行う。そこで、ワイヤの張力の出力の遅れを考慮し、屈曲のアシストの終了が各脚の歩行フェーズでおおよそ１００％のタイミングになるように、ワイヤ張力の入力プロフィールは、各脚の歩行フェーズの８０％以上９０％以下の期間に含まれるタイミングで終了するように作成されている。
【０１５９】
［３−３．アシスト装置の第２のパターンの動作の説明］
アシスト装置１００の第２のパターンの動作を説明する。第２のパターンの動作は、物体を把持している状態でユーザが前方に向かって歩行する際、アシスト装置１００がユーザの歩行をアシストする動作である。例えば、図２６には、物体を把持するユーザの前進歩行をアシストするアシスト装置１００の動作の例が示されている。図２６は、アシスト装置１００が、ユーザの左脚及び右脚に対して、屈曲動作及び伸展動作のいずれをもアシストする例を示す。そして、アシスト装置１００は、最大張力を１００Ｎとして、ワイヤ張力を変化させながら生み出す。ここで、第２のパターンの動作、つまり、物体を把持しているユーザの前進歩行のアシストは、第１のアシストの一例である。
【０１６０】
物体を把持するユーザの前進歩行における屈曲動作をアシストする場合、アシスト装置１００は、左脚のワイヤ１１０ａ１及び右脚のワイヤ１１０ａ３に対して、上述した物体を把持しないユーザの場合と同様に、ワイヤ張力を発生させる。
【０１６１】
左脚の伸展動作をアシストする場合、アシスト装置１００は、左脚の歩行フェーズの例えば７５％以上１２０％以下の期間である第２の区間の全体において、ワイヤ１１０ａ２に張力を連続的に発生させる。そして、アシスト装置１００は、第２の区間の少なくとも一部において、第１の閾値以上のワイヤ張力をワイヤ１１０ａ２に発生させる。また、アシスト装置１００は、第２の区間以外の期間である第６の区間の全体において、ワイヤ１１０ａ２に第２の閾値以上且つ第４の閾値以下の張力を連続的に発生させる。第６の区間でのワイヤ１１０ａ２の張力は、第５の区間でのワイヤ１１０ａ１の張力よりも大きく、第１のパターンの動作での第６の区間でのワイヤ１１０ａ２の張力よりも大きい。そして、アシスト装置１００は、第２の区間の全体において、第６の区間でのワイヤ張力よりも大きい張力をワイヤ１１０ａ２に連続的に発生させる。よって、第２の区間及び第６の区間を含む全期間において、アシスト装置１００は、ワイヤ１１０ａ２に第２の閾値以上の張力を連続的に発生させる。なお、第４の閾値は、ワイヤ張力の最大張力未満の値である。第４の閾値の例は、最大張力×０．６倍である。
【０１６２】
右脚の伸展動作をアシストする場合、アシスト装置１００は、右脚の歩行フェーズの例えば７５％以上１２０％以下の期間である第４の区間の全体において、ワイヤ１１０ａ４に張力を連続的に発生させる。そして、アシスト装置１００は、第４の区間の少なくとも一部において、第１の閾値以上のワイヤ張力をワイヤ１１０ａ４に発生させる。また、アシスト装置１００は、第４の区間以外の期間である第８の区間の全体において、ワイヤ１１０ａ４に第２の閾値以上且つ第４の閾値以下の張力を連続的に発生させる。第８の区間でのワイヤ１１０ａ４の張力は、第７の区間でのワイヤ１１０ａ３の張力よりも大きく、第１のパターンの動作での第８の区間でのワイヤ１１０ａ４の張力よりも大きい。そして、アシスト装置１００は、第４の区間の全体において、第８の区間でのワイヤ張力よりも大きい張力をワイヤ１１０ａ４に連続的に発生させる。よって、第４の区間及び第８の区間を含む全期間において、アシスト装置１００は、ワイヤ１１０ａ４に第２の閾値以上の張力を連続的に発生させる。
【０１６３】
上述から、ユーザの後部に配置されたワイヤ１１０ａ２及び１１０ａ４に対して、アシスト装置１００がアシストする期間の全体において、第２の閾値以上の張力が発生させされる。よって、ユーザは、歩行中、常に、左右の脚が後方へ引っ張られる作用を受ける。また、ユーザが物体を身体の前部で把持している場合、ユーザの重心は前方に移動する傾向にある。このため、身体の前部で物体を把持するユーザは、ワイヤ１１０ａ２及び１１０ａ４の張力によって、直立状態の重心位置に重心を維持しつつ前進歩行する作用を受ける。よって、ユーザは安定した姿勢で歩行することができる。これにより、ユーザは、楽な状態で物体を運搬することができる。また、第５の区間では、左脚の屈曲をアシストするワイヤ１１０ａ１の張力が小さいため、ワイヤ１１０ａ２の張力による上記作用は、ワイヤ１１０ａ１の張力からの影響を抑えた状態で実現される。また、第７の区間では、右脚の屈曲をアシストするワイヤ１１０ａ３の張力が小さいため、ワイヤ１１０ａ４の張力による上記作用は、ワイヤ１１０ａ３の張力からの影響を抑えた状態で実現される。
【０１６４】
［３−４．物体の把持状態でのアシスト装置の動作の変形例］
上述では、物体を把持している状態で前進歩行するユーザをアシストするアシスト装置１００の動作を、図２６を用いて説明した。前進歩行中にユーザが、足のつま先を引っかけて、つまずくことを抑えるために、以下に説明するようなワイヤ張力の入力プロフィールを用いて、アシスト装置１００は動作してもよい。
【０１６５】
まず、物体を把持するユーザが前進歩行する際、ユーザのつまずきを抑えつつアシストするアシスト装置１００の動作の１つである、第３のパターンの動作を説明する。例えば、図２７には、第３のパターンの動作の例が示されている。図２７は、物体を把持するユーザが前進歩行する際、ユーザのつまずきを抑えつつアシストするアシスト装置１００の動作の一例を示す図である。
【０１６６】
図２７に示すように、アシスト装置１００は、左脚の伸展動作をアシストするワイヤ１１０ａ２に関して、左脚の歩行フェーズの第６の区間のうち、左脚の遊脚期に相当する期間において、ワイヤ張力を実質的に発生させない、つまり、ワイヤ張力を第２の閾値よりも小さくする。アシスト装置１００は、例えば、第６の区間のうち、左脚の遊脚期に相当する左脚の歩行フェーズの６０％超７５％未満の期間において、ワイヤ１１０ａ２の張力を第２の閾値よりも小さくする。また、アシスト装置１００は、例えば、第６の区間のうち、左脚の立脚期に相当する左脚の歩行フェーズの２０％以上６０％以下の期間において、ワイヤ１１０ａ２に第２の閾値以上且つ第４の閾値以下の張力を連続的に発生させる。
【０１６７】
アシスト装置１００は、右脚の伸展動作をアシストするワイヤ１１０ａ４に関して、上述したワイヤ１１０ａ２の場合と同様に動作する。具体的には、アシスト装置１００は、右脚の歩行フェーズの第８の区間のうち、右脚の遊脚期に相当する期間において、ワイヤ１１０ａ４の張力を第２の閾値よりも小さくする。アシスト装置１００は、例えば、第８の区間のうち、右脚の遊脚期に相当する右脚の歩行フェーズの６０％超７５％未満の期間において、ワイヤ１１０ａ４の張力を第２の閾値よりも小さくする。また、アシスト装置１００は、例えば、第８の区間のうち、右脚の立脚期に相当する右脚の歩行フェーズの２０％以上６０％以下の期間において、ワイヤ１１０ａ４に第２の閾値以上且つ第４の閾値以下の張力を連続的に発生させる。
【０１６８】
上述より、第２の区間を除く左脚の遊脚期において、ワイヤ１１０ａ２の張力が低く抑えられる又は０とされ、及び、第４の区間を除く右脚の遊脚期において、ワイヤ１１０ａ４の張力が低く抑えられる又は０とされる。よって、ユーザは、接地している脚を持ち上げやすくなり、脚を持ち上げる際に足先を地面又は段差等に引っかけることを抑えることができる。また、左脚の遊脚期で、アシスト装置１００は左脚に屈曲のアシスト力を付与し、右脚の遊脚期で、アシスト装置１００は右脚に屈曲のアシスト力を付与している。このため、ユーザは、脚をより持ち上げやすい。よって、アシスト装置１００は、つまずきによるユーザの転倒を抑えることができる。
【０１６９】
次に、物体を把持するユーザの前進歩行時につまずきを抑えつつアシストするアシスト装置１００の動作の１つである、第４のパターンの動作を説明する。例えば、図２８には、第４のパターンの動作の例が示されている。図２８は、物体を把持するユーザの前進歩行をアシストするアシスト装置１００の動作の別の一例を示す図である。図２８に示すように、アシスト装置１００は、左脚の伸展動作をアシストするワイヤ１１０ａ２に、左脚の歩行フェーズの第６の区間の全体において、第２の閾値以上且つ第４の閾値以下のワイヤ張力を連続的に発生させる。また、アシスト装置１００は、右脚の伸展動作をアシストするワイヤ１１０ａ４に、右脚の歩行フェーズの第８の区間の全体において、第２の閾値以上且つ第４の閾値以下のワイヤ張力を連続的に発生させる。
【０１７０】
さらに、アシスト装置１００は、左脚の屈曲動作をアシストするワイヤ１１０ａ１に、左脚の歩行フェーズの第５の区間の全体において、第２の閾値以上且つ第４の閾値以下のワイヤ張力を連続的に発生させる。第５の区間でのワイヤ１１０ａ１の張力は、第１のパターンの動作での第５の区間でのワイヤ１１０ａ１の張力よりも大きい。このため、ユーザは、第１の区間での屈曲動作に移行した際に、左脚を持ち上げやすくなる。
【０１７１】
また、アシスト装置１００は、右脚の屈曲動作をアシストするワイヤ１１０ａ３に、右脚の歩行フェーズの第７の区間の全体において、第２の閾値以上且つ第４の閾値以下のワイヤ張力を連続的に発生させる。第７の区間でのワイヤ１１０ａ３の張力は、第１のパターンの動作での第７の区間でのワイヤ１１０ａ３の張力よりも大きい。このため、ユーザは、第３の区間での屈曲動作に移行した際に、右脚を持ち上げやすくなる。
【０１７２】
上述より、アシスト装置１００は、アシストする期間の全体において、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４それぞれに、第２の閾値以上の張力を連続的に発生させる。そして、アシスト装置１００は、立脚期から遊脚期に移行する屈曲動作を行う前の左脚及び右脚それぞれのワイヤ１１０ａ１及び１１０ａ３に張力を発生させることにより、当該屈曲動作の際にユーザが脚を持ち上げやすくし、ユーザが足先を引っかけてつまずくことを抑えることができる。よって、アシスト装置１００は、つまずきによるユーザの転倒を抑えることができる。ここで、アシストする期間の全体において、ワイヤ１１０ａ１〜１１０ａ４それぞれに、第２の閾値以上の張力を連続的に発生させるアシスト、つまり、第４のパターンの動作は、第４のアシストの一例である。
【０１７３】
また、アシスト装置１００は、物体を把持している状態で前進歩行するユーザをアシストするだけでなく、静止状態のユーザが物体を持ち上げる動作をアシストしてもよい。このような静止状態のユーザが物体を持ち上げる動作をアシストするアシスト装置１００の動作は、第５のパターンの動作である。ここで、第５のパターンの動作は、第３のアシストの一例である。第５のパターンの動作では、アシスト装置１００は、左脚及び右脚の屈曲動作をアシストせずに伸展動作をアシストする。ユーザは、前方の物体を持ち上げる際、前屈みになった状態又はしゃがんだ状態から直立状態に移行する。ユーザは、両脚を伸展させるアシスト力をアシスト装置１００から受けることによって、上記移行をしやすくなる。
【０１７４】
アシストの際、アシスト装置１００は、ワイヤ１１０ａ２及び１１０ａ４に対して、同じタイミングで、第３の閾値よりも大きい張力を発生させる。第３の閾値は、第１の閾値及び第２の閾値よりも大きい値である。第３の閾値の例は、６０Ｎである。ユーザが物体を持ち上げる動作をアシストするワイヤ１１０ａ２及び１１０ａ４の張力は、物体を把持している状態で前進歩行するユーザをアシストするワイヤ１１０ａ２及び１１０ａ４の張力の張力よりも大きくてもよい。なお、ワイヤ１１０ａ２及び１１０ａ４の張力発生タイミングは互いからずれていてもよい。また、同じタイミングとは、複数のタイミングが全く同じであるケースだけでなく、複数のタイミングに差異つまり時間差があるケースも含む。上述のようなアシスト装置１００は、物体の持ち上げから物体の運搬にわたるユーザの一連の動作をアシストすることができる。
【０１７５】
実施の形態及び変形例におけるアシスト装置の各動作において、屈曲及び伸展動作をアシストする際のワイヤ張力の入力プロフィール及び最大張力は、どのワイヤであっても同じとしたが、これに限ったものではない。ユーザによって、股関節のモーメントアーム及び脚の長さが異なるため、同じワイヤに同じ張力を与えた場合でも、股関節が受けるアシストトルクがユーザによって異なる。なお、アシストトルクは、ワイヤ張力×モーメントアームで求められる。従って、ユーザに応じて異なる張力をワイヤに与えてもよい。痩せているユーザよりも太っているユーザの方が、股関節のモーメントアームが大きくなる。このため、例えば、腹囲１００ｃｍ以上のような太ったユーザの場合、ワイヤの最大張力を６０Ｎとし、腹囲７０ｃｍ以下のような痩せたユーザの場合、ワイヤの最大張力を１２０Ｎとしてもよい。これにより、太ったユーザ及び痩せたユーザが受けるアシストトルクが同等になり得る。
【０１７６】
また、ユーザの脚の長さに応じて、ワイヤ張力を変更してもよい。屈曲及び伸展動作のアシストでは、脚が長いユーザの方が、ワイヤの張力の縦方向つまり上下方向の力成分を大きく受けるため、脚が長いユーザに対するワイヤの張力を小さくしてもよい。このように、ユーザ毎の体型及び脚の長さに応じて、ワイヤ張力を調整することで、ユーザに無理のないアシストトルクを与えることが可能となる。
【０１７７】
また、ユーザの脚の前後におけるワイヤ張力を同じとしたが、これに限ったものではない。例えば、脚の前側に配置されているワイヤの張力を、脚の後側に配置されているワイヤの張力よりも大きくしてもよい。後側のワイヤはユーザの臀部を経由するため、ユーザの後側のモーメントアームは、前側と比較して大きくなり、これにより、ユーザの後側で股関節に作用するアシストトルクは、ユーザの前側よりも大きくなる。従って、前側のワイヤの張力をより大きくすることで、アシスト装置は、屈曲及び伸展動作のアシストを、ユーザの前後でバランスよく行うことができる。
【０１７８】
屈曲及び伸展動作をアシストする際のワイヤ張力の発生期間は、どのワイヤであっても同じとしたが、これに限ったものではない。例えば、図２５の例では、同一の脚において、屈曲動作をアシストするワイヤ張力の発生期間と、伸展動作をアシストするワイヤ張力の発生期間とが重複しているが、重複期間が短くなるように、いずれかの発生期間を短くしてもよい。特に、２つの発生期間の間で、第１の閾値以上のワイヤ張力が発生する期間が重複しないように、発生期間が調節されてもよい。図２６〜図２８の例についても同様である。これにより、ユーザが屈曲及び伸展動作のアシストを同時に感じることによる混乱が抑えられる。また、２つの発生期間の関係は、ユーザの屈曲及び伸展動作の能力に応じて、決定されてもよい。
【０１７９】
また、図２５〜図２８では、ワイヤ張力の入力プロフィールの波形は、凸曲線の波形としているが、これに限ったものではない。なお、図２５〜図２８に示す入力プロフィールの波形は、実験により得られた波形であり、ユーザがアシスト装置１００によるアシストの恩恵を効果的且つ快適に感じることができた波形である。ワイヤ張力の入力プロフィールは、例えば、矩形波、台形波、三角波又はガウシアン波形等を用いて、作成されてもよい。矩形波の場合、アシスト装置１００は、ワイヤ張力の発生期間全体において、最大張力を連続的に発生する。台形波の場合、アシスト装置１００は、ワイヤ張力の発生期間の初期と終期とを除く全体において、最大張力を連続的に発生する。矩形及び台形等の四角形の波形で入力プロフィールを作成した場合、ワイヤ張力の急な立ち上がり又は急な降下が起こることがある。このような張力変化は、ユーザに対してアシストの違和感を与える可能性がある。そこで、例えば、入力プロフィールの波形を三角波とした場合、最大張力までのワイヤ張力の立ち上がりを、徐々に変化する緩やかなものにしてもよい。これにより、アシスト装置１００は、ユーザの脚を慎重にアシストすることができ、急なワイヤ張力の変化によるユーザの転倒等の危険性も減らすことができる。
【０１８０】
また、実際のヒト歩行において、脚が生み出す屈曲及び伸展トルクは、なめらかに連続的に変化する。このため、入力プロフィールの波形は、ガウシアン波形が適用されてもよい。ガウシアン波形は、例えば、下記の式１に示されるようなガウス関数を用いて、複数のガウス関数を足し合わせる、つまり重ね合わせることで作成した波形であってもよい。このとき、複数のガウス関数の重ね合わせ方法のうち、実際のヒトの歩行時の脚のトルクの波形に最も近い重ね合わせ方法が見つけ出され、入力プロフィールの波形の生成に適用される。このような方法を見つけ出すことは、ガウスフィッティングとも呼ばれる。これにより、ヒトの歩行に近い形でアシストトルクを付与することができるため、より自然なアシストが可能になる。
【０１８１】
【数１】
2019072471.tif 000003
【０１８２】
具体的には、ガウス関数は、μ，σの変数（パラメータとも呼ぶ）のペアを持ち、これらの２つのパラメータによって、ガウス関数の波形が決まる。μにより、ガウス関数の波のピークを示す時間が決まり、σにより、ガウス関数の波の幅が決まる。よって、２つのパラメータの様々な組み合わせにより、様々なガウス関数が生成され得る。
【０１８３】
ヒトの歩行時の脚に生じるトルクの振幅をガウス関数に乗じた関数は、横軸を時間（単位：秒）とし、縦軸をトルク（単位：Ｎｍ）とする波形を形成する。振幅の例は、ヒトの歩行時の脚の最大トルクであり、例えば２０Ｎｍ等である。そして、複数のガウス関数を重ね合わせて、実際のヒトの歩行時の脚のトルク及び時間の波形に最も近い重ね合わせ方法が見つけ出される。このとき、様々な２つのパラメータμ，σを有するｎ個のガウス関数ｆ１（ｘ），ｆ２（ｘ），・・・，ｆｎ（ｘ）を用いて、実際のヒトの歩行データに対してガウスフィッティングを行うことによって、ガウス関数が得られる。さらに、得られた複数のガウス関数を重ね合わせることによって、新たなガウス関数が得られる。この新たなガウス関数の２つのパラメータμ，σを調整することで、ワイヤ張力の入力プロフィールを作成することができる。
【０１８４】
また、図１３〜図２１に示すような変形例に係るアシスト装置２００の動作も、実施の形態に係るアシスト装置１００と同様である。上述した各動作に関して、アシスト装置２００の第一ワイヤ１１０ａ１に対するワイヤ張力の制御及び第五ワイヤ１１０ａ５に対するワイヤ張力の制御は、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ１に対するワイヤ張力の制御と同様である。アシスト装置２００の第二ワイヤ１１０ａ２に対するワイヤ張力の制御及び第六ワイヤ１１０ａ６に対するワイヤ張力の制御は、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ２に対するワイヤ張力の制御と同様である。アシスト装置２００の第三ワイヤ１１０ａ３に対するワイヤ張力の制御及び第七ワイヤ１１０ａ７に対するワイヤ張力の制御は、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ３に対するワイヤ張力の制御と同様である。アシスト装置２００の第四ワイヤ１１０ａ４に対するワイヤ張力の制御及び第八ワイヤ１１０ａ８に対するワイヤ張力の制御は、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ４に対するワイヤ張力の制御と同様である。
【０１８５】
アシスト装置２００は、屈曲又は伸展動作をアシストする際、同じ脚の２つのワイヤに同じタイミングで張力を発生させる。このため、アシスト装置２００の第一ワイヤ１１０ａ１に発生させる最大張力及び第五ワイヤ１１０ａ５に発生させる最大張力は、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ１に発生させる最大張力と異なっていてもよく、例えば、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ１に発生させる最大張力より小さくてもよい。アシスト装置２００の第二ワイヤ１１０ａ２に発生させる最大張力及び第六ワイヤ１１０ａ６に発生させる最大張力は、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ２に発生させる最大張力と異なっていてもよく、例えば、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ２に発生させる最大張力より小さくてもよい。アシスト装置２００の第三ワイヤ１１０ａ３に発生させる最大張力及び第七ワイヤ１１０ａ７に発生させる最大張力は、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ３に発生させる最大張力と異なっていてもよく、例えば、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ３に発生させる最大張力より小さくてもよい。アシスト装置２００の第四ワイヤ１１０ａ４に発生させる最大張力及び第八ワイヤ１１０ａ８に発生させる最大張力は、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ４に発生させる最大張力と異なっていてもよく、例えば、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ４に発生させる最大張力より小さくてもよい。
【０１８６】
アシスト装置２００の第一ワイヤ１１０ａ１に発生させる最大張力及び第五ワイヤ１１０ａ５に発生させる最大張力と、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ１に発生させる最大張力との関係は、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ１が延びる方向に対してアシスト装置２００の第一ワイヤ１１０ａ１が延びる方向がなす角度及びアシスト装置１００のワイヤ１１０ａ１が延びる方向に対してアシスト装置２００の第五ワイヤ１１０ａ５が延びる方向がなす角度に応じて変化し、これらの角度に応じて決定することができる。アシスト装置２００の第二ワイヤ１１０ａ２に発生させる最大張力及び第六ワイヤ１１０ａ６に発生させる最大張力と、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ２に発生させる最大張力との関係は、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ２が延びる方向に対してアシスト装置２００の第二ワイヤ１１０ａ２が延びる方向がなす角度及びアシスト装置１００のワイヤ１１０ａ２が延びる方向に対してアシスト装置２００の第六ワイヤ１１０ａ６が延びる方向がなす角度に応じて変化し、これらの角度に応じて決定することができる。アシスト装置２００の第三ワイヤ１１０ａ３に発生させる最大張力及び第七ワイヤ１１０ａ７に発生させる最大張力と、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ３に発生させる最大張力との関係は、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ３が延びる方向に対してアシスト装置２００の第三ワイヤ１１０ａ３が延びる方向がなす角度及びアシスト装置１００のワイヤ１１０ａ３が延びる方向に対してアシスト装置２００の第七ワイヤ１１０ａ７が延びる方向がなす角度に応じて変化し、これらの角度に応じて決定することができる。アシスト装置２００の第四ワイヤ１１０ａ４に発生させる最大張力及び第八ワイヤ１１０ａ８に発生させる最大張力と、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ４に発生させる最大張力との関係は、アシスト装置１００のワイヤ１１０ａ４が延びる方向に対してアシスト装置２００の第四ワイヤ１１０ａ４が延びる方向がなす角度及びアシスト装置１００のワイヤ１１０ａ４が延びる方向に対してアシスト装置２００の第八ワイヤ１１０ａ８が延びる方向がなす角度に応じて変化し、これらの角度に応じて決定することができる。
【０１８７】
ここで、同じタイミングとは、複数のタイミングが全く同じであるケースだけでなく、複数のタイミングに差異つまり時間差があるケースも含む。上記差異は、歩行フェーズの値で１０％未満であってもよく、５％以内であってもよい。例えば、差異が５％以内である場合の例は、複数のタイミングの歩行フェーズの値の平均値から±５％以内の歩行フェーズの値の範囲内に、全てのタイミングの歩行フェーズの値が含まれることである。
【０１８８】
また、アシスト装置１００は、ユーザがアシスト装置１００を装着する時期に応じて、ワイヤに発生させる最大張力を変更してもよい。例えば、ユーザが薄着である夏期では、ユーザが厚着である冬期と比較して、ユーザのモーメントアームが小さくなる。これにより、アシスト装置１００が、ワイヤに同一の張力を付与しても、夏期にユーザの脚が受けるトルクは、冬期よりも小さくなる。従って、例えば、アシスト装置１００は、冬期と比較して、夏期に各ワイヤに付与する張力を、１．２倍等に割り増ししてもよい。
【０１８９】
［４．実施例］
実施の形態に係るアシスト装置１００を用いたアシスト動作について、３つのパターンの動作を比較検証する実験を行った。比較した動作は、第１のパターンの動作と、第２のパターンの動作と、新たな第６のパターンの動作とである。
【０１９０】
第６のパターンの動作では、アシスト装置１００は、ワイヤ１１０ａ１及び１１０ａ３に対して、第１のパターンの動作及び第２のパターンの動作と同様に、ワイヤ張力を制御した。また、アシスト装置１００は、ワイヤ１１０ａ２及び１１０ａ４に対して、アシストの期間の全体において、最大張力を連続的に発生させた。よって、アシスト装置１００の装着者は、アシストの期間の全体において常に、両脚に強い伸展動作のアシスト力を受け続ける。
【０１９１】
また、第２のパターンの動作では、左脚の歩行フェーズの第６の区間において、ワイヤ１１０ａ２に発生させる張力を最大張力の２０％とした。また、右脚の歩行フェーズの第８の区間において、ワイヤ１１０ａ４に発生させる張力を最大張力の２０％とした。そして、第１のパターンの動作、第２のパターンの動作及び第６のパターンの動作において、ワイヤ１１０に発生させる最大張力を１００Ｎとした。
【０１９２】
Ａ〜Ｄの４人の被験者に対して実験を行った。なお、被験者Ａ、Ｃ及びＤは、男性であり、被験者Ｂは、女性であった。アシスト装置１００を装着した被験者Ａ〜Ｄの全員が、身体の前部において両手で荷物を把持しつつ前進歩行する際に、第１のパターンの動作、第２のパターンの動作及び第６のパターンの動作による３種類のアシストのそれぞれを受けた。そして、被験者Ａ〜Ｄは、３つのパターンの動作のうちから、最も楽に歩行できた最適な動作を１つ選択した。その選択結果が、下記の表１の通りである。下記の表１から、第２のパターンの動作が、荷物を把持しつつ前進歩行する装着者に対して、効果的に歩行をアシストできるといえる。また、第１のパターンの動作も、装着者の前進歩行自体を効果的にアシストできているといえる。
【０１９３】
【表１】
2019072471.tif 000004
【０１９４】
［５．その他］
以上、１つ又は複数の態様に係るアシスト装置等について、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本開示は、実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態及び変形例に施したものや、異なる実施の形態及び変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、１つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【０１９５】
例えば、実施の形態及び変形例に係るアシスト装置において、制御部１２０がモータを動作させてワイヤに張力を発生させるタイミング、及び、張力の入力プロフィールに関する歩行フェーズの数値は、実施の形態及び変形例に記載した数値に限定されない。上記タイミング及び張力の入力プロフィールに関する歩行フェーズの数値は、実施の形態及び変形例に記載した数値に対して差異を有してよく、例えば、歩行フェーズで数％の差異を有していてもよい。
【０１９６】
実施の形態及び変形例に係るアシスト装置において、ワイヤのそれぞれにモータが設けられていたが、これに限定されず、１つのモータが複数のワイヤに接続されてもよい。例えば、アシスト装置２００において、１つのモータが、ワイヤ１１０ａ１及び１０１ａ５を引っ張ってもよい。つまり、アシスト装置２００は、２つのワイヤに対して１つのモータが設けられるように、例えば、４つのモータを備えてもよい。
【０１９７】
実施の形態及び変形例に係るアシスト装置において、上半身ベルト１１１と膝ベルト１１２ａ及び１１２ｂとを接続するワイヤの数量は、４つ又は８つであった。つまり、１つの膝ベルトに２つ又は４つのワイヤが接続されていた。しかしながら、１つの膝ベルトに接続されるワイヤの数量は、これらに限定されない。１つの膝ベルトに接続されるワイヤの数量は、２つ以上のいかなる数量であってもよい。例えば、膝ベルとの前部に接続されるワイヤの数量と、後部に接続されるワイヤの数量とが異なっていてもよい。
【０１９８】
左脚の屈曲は、左脚の股関節の屈曲を意味してもよい。右脚の屈曲は、右脚の股関節の屈曲を意味してもよい。左脚の伸展は、左脚の股関節の伸展を意味してもよい。右脚の伸展は、右脚の股関節の伸展を意味してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１９９】
本開示は、ユーザの方向転換動作をアシストする装置に適用可能である。
【符号の説明】
【０２００】
１００、２００  アシスト装置
１１０、１１０ａ１〜１１０ａ８  ワイヤ
１１１  上半身ベルト
１１２ａ  左膝ベルト
１１２ｂ  右膝ベルト
１１４、１１４ａ１〜１１４ａ８  モータ
１２０  制御部（制御回路）
１２５  記憶部（メモリ）
１３０  電源
１４０  入力装置（インタフェース装置）
１５０  端末装置（インタフェース装置）
３０２  感圧センサ（センサ）
３０３  慣性計測装置（センサ）
【図１】
2019072471.tif 000005
【図２】
2019072471.tif 000006
【図３】
2019072471.tif 000007
【図４】
2019072471.tif 000008
【図５】
2019072471.tif 000009
【図６Ａ】
2019072471.tif 000010
【図６Ｂ】
2019072471.tif 000011
【図７Ａ】
2019072471.tif 000012
【図７Ｂ】
2019072471.tif 000013
【図８】
2019072471.tif 000014
【図９】
2019072471.tif 000015
【図１０Ａ】
2019072471.tif 000016
【図１０Ｂ】
2019072471.tif 000017
【図１１】
2019072471.tif 000018
【図１２】
2019072471.tif 000019
【図１３】
2019072471.tif 000020
【図１４】
2019072471.tif 000021
【図１５】
2019072471.tif 000022
【図１６】
2019072471.tif 000023
【図１７】
2019072471.tif 000024
【図１８】
2019072471.tif 000025
【図１９】
2019072471.tif 000026
【図２０】
2019072471.tif 000027
【図２１】
2019072471.tif 000028
【図２２Ａ】
2019072471.tif 000029
【図２２Ｂ】
2019072471.tif 000030
【図２３Ａ】
2019072471.tif 000031
【図２３Ｂ】
2019072471.tif 000032
【図２４】
2019072471.tif 000033
【図２５】
2019072471.tif 000034
【図２６】
2019072471.tif 000035
【図２７】
2019072471.tif 000036
【図２８】
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