(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膝の動作を支援する動作支援装置であって、
大腿部に固定される上フレームと、
下腿部に固定される下フレームと、
前記上フレームと前記下フレームとを回動可能に連結する回動支持部と、
前記回動支持部にトルクを印加する駆動部と、
膝関節が伸び始める状態を検知する検知部と、
前記検知部が前記膝関節が伸び始める状態を検知すると、前記駆動部を用いて前記回動支持部に前記膝関節が伸びるようにトルクを印加させる駆動制御部と、
前記膝関節の加速度を検出する加速度検出部と、
を備え、
前記検知部は、前記加速度検出部が検出する前記加速度に基づいて、しゃがんだ状態から立ち上がり動作を開始した状態を、前記膝関節が伸び始める状態として検知する、
動作支援装置。
【請求項２】
足裏に係る荷重を検出する荷重検出部と
前記回動支持部の回転角度を検出する角度検出部と、
をさらに備え、
前記検知部は、前記角度検出部が検出した前記回転角度と前記荷重検出部が検出した前記荷重に基づいて、前記膝関節が伸び始める状態を検知する、
前記請求項１に記載の動作支援装置。
【請求項３】
前記回動支持部の回動中心と自身の回動中心を連結し、膝上と膝下で固定する保持具を備える固定具を備え、
前記上フレームは、第１の脚の大腿部に固定される第１上フレームと、第２の脚の大腿部に固定される第２上フレームと、から構成され、
前記下フレームは、前記第１の脚の下腿部に固定される第１下フレームと、前記第２の脚の下腿部に固定される第２下フレームと、から構成され、
前記回動支持部は、前記第１上フレームと前記第１下フレームとを回動可能に連結する第１回動支持部と、前記第２上フレームと前記第２下フレームとを回動可能に連結する第２回動支持部と、から構成され、
前記駆動部は、前記第１回動支持部にトルクを印加する第１駆動部と、前記第２回動支持部にトルクを印加する第２駆動部と、から構成され、
前記検知部は、前記第１の脚の膝関節が伸び始める状態、及び、前記第２の脚の膝関節が伸び始める状態を検知し、
前記駆動制御部は、前記検知部が前記第１の脚の膝関節が伸び始める状態を検知すると、前記第１駆動部を用いて前記第１の脚の膝関節が伸びるように前記第１回動支持部にトルクを印加させ、前記検知部が前記第２の脚の膝関節が伸び始める状態を検知すると、前記第２駆動部を用いて前記第２の脚の膝関節が伸びるように前記第２回動支持部にトルクを印加させる、
前記請求項１又は２に記載の動作支援装置。
【請求項４】
前記検知部は、歩行動作において、前記第１の脚が曲がった状態から前記第１の脚を前に振りだす状態を、前記第１の脚の膝関節が伸び始める状態として検知し、
前記駆動制御部は、前記検知部が前記曲がった第１の脚の膝関節が伸び始める状態を検知した場合に、前記第１駆動部を用いて前記第１の脚の膝関節が伸びるように前記第１回動支持部にトルクを印加させる、
前記請求項３に記載の動作支援装置。
【請求項５】
前記検知部は、階段を上がる動作において、前記第１の脚を所定の段から次の段に掛けた状態を、前記第１の脚の膝関節が伸び始める状態として検知し、
前記駆動制御部は、前記第１の脚の膝関節が伸び始める状態を検知した場合に、前記第１の脚の膝関節が伸びるように前記回動支持部にトルクを印加させる、
前記請求項３又は４に記載の動作支援装置。
【請求項６】
前記検知部は、さらに前記膝関節が曲がり始める状態を検知し、
前記駆動制御部は、前記検知部が前記膝関節が曲がり始める状態を検知すると、前記駆動部を用いて前記回動支持部に前記膝関節が曲がるようにトルクを印加させる、
前記請求項３乃至５の何れか１項に記載の動作支援装置。
【請求項７】
前記検知部は、階段を上がる動作において、前記第１の脚を所定の段から次の段に掛けた状態を、第２の脚の膝関節が曲がり始める状態として検知し、
前記駆動制御部は、前記検知部が第２の脚の膝関節が曲がり始める状態を検知すると、前記第２駆動部を用いて前記第２の脚の膝関節が曲がるように前記第２回動支持部にトルクを印加させる、
前記請求項６に記載の動作支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、動作支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動作支援装置には、立ち上がり動作、歩行動作又は階段を上る動作などの脚の動作を支援するものがある。従来、そのような動作支援装置は、股関節の動作を支援する駆動部と膝関節の動作を支援する駆動部との両者を備える。そのため、動作支援装置は、製造コスト及び自重が増大し、かつ、バッテリ寿命が低下するという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０５０７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の課題を解決するために、構成が簡易な動作支援装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、膝の動作を支援する動作支援装置は、上フレームと、下フレームと、回動支持部と、駆動部と、検知部と、駆動制御部と、加速度検出部と、を備える。回動支持部は、前記上フレームと前記下フレームとを回動可能に連結する。回動支持部は、膝の上部と下部での保持具を備えた膝ガードと連結する。駆動部は、前記回動支持部にトルクを印加する。検知部は、膝関節が伸び始める状態を検知する。駆動制御部は、前記検知部が前記膝関節が伸び始める状態を検知すると、前記駆動部を用いて前記回動支持部に前記膝関節が伸びるようにトルクを印加させる。加速度検出部は、前記膝関節の加速度を検出する。前記検知部は、前記加速度検出部が検出する前記加速度に基づいて、しゃがんだ状態から立ち上がり動作を開始した状態を、前記膝関節が伸び始める状態として検知する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１実施形態に係る動作支援装置の正面図の例である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る動作支援装置の側面図の例である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る動作支援装置の構成例を示すブロックである。
【図４】図４は、第１実施形態に係る動作支援装置の動作例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、第２実施形態に係る動作支援装置を利用する人の状態例を示す図である。
【図６】図６は、第２実施形態に係る動作支援装置の動作例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、第３実施形態に係る動作支援装置を利用する人の状態例を示す図である。
【図８】図８は、第３実施形態に係る動作支援装置の動作例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第４実施形態に係る動作支援装置の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、動作支援装置１００の正面図である。また、図２は、動作支援装置１００を装着者Ｐの右側から見た側面図である。
【０００８】
動作支援装置１００は、左右対称の構成を有する。動作支援装置１００は、右脚側の構成として、上装具２ａ、上連結部３ａ、上フレーム４ａ、回動支持部５ａ、下フレーム６ａ、下連結部７ａ、下装具８ａ、駆動部１０ａ、ポテンショメータ１５ａ並びに１６ａ、圧力センサ１７ａ、及び、膝ガード２０ａなどを備える。また、動作支援装置１００は、左脚側の構成として、上装具２ｂ、上連結部３ｂ、上フレーム４ｂ、回動支持部５ｂ、下フレーム６ｂ、下連結部７ｂ、下装具８ｂ、駆動部１０ｂ、ポテンショメータ１５ｂ並びに１６ｂ、圧力センサ１７ｂ、及び、膝ガード２０ｂなどを備える。
【０００９】
動作支援装置１００の右脚側の各構成と左脚側の各構成とは、同様であるため、右脚側の各構成を説明し、左脚側の構成の説明を省略する。また、以下の説明では、真っ直ぐに立った状態の装着者Ｐから見て、左右方向をＸ軸方向、前後方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。
【００１０】
上装具２ａは、装着者Ｐの腰に巻き付けて固定されるベルトなどを含む。上フレーム４ａは、装着者Ｐの大腿部の外側に沿ってＺ軸方向に延設される。下フレーム６ａは、装着者Ｐの下腿部の外側に沿ってＺ方向に延設される。上フレーム４ａと下フレーム６ａは回動支持部５ａで連結される。体の膝関節と動作支援装置１００の回動支持部５ａの位相が動作の最中にずれると、モータによるトルクが減力してしまうので、保持具１９ａと保持具１８ａを備えた膝ガード２０ａの回動中心と、回動支持部５ａの回動中心をピンジョイントで連結することで、体の膝関節と回動支持部５ａの位相ずれを防止する。保持具１９ａは膝上で、保持具１８ａは膝下（ふくらはぎの上）で脚に固定することで、動作にともなう筋肉の収縮の影響を極力受けないようにする。
【００１１】
上フレーム４ａおよび下フレーム６ａは、樹脂や軽金属などの軽量で十分な強度を有する材料で形成された棒状または板状の部材である。樹脂であれば、例えば、ＣＦＲＰやＧＦＲＰを用いることができる。また、軽金属であれば、例えば、Ａｌ合金やＭｇ合金、Ｔｉ合金などを用いることができる。本実施形態では、上フレーム４ａを１本の棒材により形成したが、その長さを伸縮自在にするスライド機構を設けても良い。
【００１２】
上連結部３ａは、上フレーム４ａの上端を上装具２ａに対して３自由度の回動が可能な状態で連結する。ここで言う３自由度の回動とは、例えば、Ｘ軸を中心とした回動、Ｙ軸を中心とした回動、およびＺ軸を中心とした回動を含み、全ての方向に回動可能であることを指す。具体的には、上連結部３ａは、例えば、ボールジョイントや自在継手などのフリージョイントである。
【００１３】
上連結部３ａには、ポテンショメータ１５ａが設けられる。ポテンショメータ１５ａは、上連結部３ａの角度を検出する。たとえば、ポテンショメータ１５ａは、上装具２ａと上フレーム４ａとがなす角度を検出する。ポテンショメータ１５ａは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及び／又はＺ軸方向の角度を検出する。
【００１４】
下連結部７ａは、下フレーム６ａの下端を下装具８ａに対して３自由度の回動が可能な状態で連結する。下連結部７ａは、上連結部３ａと同様の構成である。
【００１５】
回動支持部５ａは、上フレーム４ａの下端を下フレーム６ａの上端に対して１自由度の回動可能な状態で連結する。回動支持部５ａは、１自由度として、膝関節が動く方向、すなわちＸ軸を中心とした自由度の回動を許容する。即ち、回動支持部５ａは、膝関節が回動する方向以外（Ｙ軸を中心とした回動やＺ軸を中心とした回動）への下フレーム６ａの上フレーム４ａに対する回動を許容しない。つまり、動作支援装置１００は、全体として、７自由度の回動を許容する。
【００１６】
装着者Ｐが膝関節を屈伸させる場合、回動支持部５ａが膝関節の動作に合わせて回動するとともに、上連結部３ａおよび下連結部７ａも僅かに回動する。つまり、屈伸動作時には、膝関節が僅かに外側に開くとともに、膝関節が単純な１軸を中心とした回動にはならないため、上連結部３ａおよび下連結部７ａがそれぞれ３自由度の回動を許容することで、膝関節の複雑な動きを可能にしている。
【００１７】
回動支持部５ａには、駆動部１０ａが同軸に取り付けられている。駆動部１０ａは、当該動作支援装置１００を装着した装着者Ｐの屈伸動作をアシストする方向の駆動力を回動支持部５に与える。即ち、駆動部１０ａは、回動支持部５ａにトルクを印加する。たとえば、駆動部１０ａは、膝を伸ばす方向に回動支持部５ａに駆動力を与える。また、駆動部１０ａは、膝を曲げる方向に回動支持部５ａに駆動力を与える。
【００１８】
駆動部１０ａは、たとえば、サーボモータ１２ａ、及び、電磁クラッチ１４ａなどを有する。  
サーボモータ１２ａは、駆動力を回動支持部５ａに与える。サーボモータ１２ａは、図示しない電力供給部からの電力を受けて回転する。
【００１９】
電磁クラッチ１４ａは、サーボモータ１２ａの回動力を回動支持部５ａに選択的に伝える。電磁クラッチ１４ａを切った状態では、サーボモータ１２の回動力は回動支持部５ａに伝えられない。本実施形態では、サーボモータ１２ａおよび電磁クラッチ１４ａを回動支持部５ａと同軸に配置したが、例えば、かさ歯車やタイミングベルト、チェーンを介して回動力を回動支持部５ａに伝える構成を採用しても良い。
【００２０】
サーボモータ１２ａには、回動支持部５ａの回動角度を検出するためのポテンショメータ１６ａ（角度検出部）が設けられている。ポテンショメータ１６ａは、回動支持部５ａの角度を検出する。たとえば、ポテンショメータ１６ａは、サーボモータ１２ａの回転角度を測定して、上フレーム４ａと下フレーム６ａがなす角度αを検出する。つまり、ポテンショメータ１６ａは、装着者Ｐの膝関節の回動角度を検出する。なお、ポテンショメータ１６ａは、サーボモータ１２ａの機能として実現されてもよい。
【００２１】
さらに、回動支持部５ａに近接した上フレーム４ａの外側には、装着者Ｐの動きに伴う加速度を検出するための加速度センサ２２ａが取り付けられている。加速度センサ２２ａ（加速度検出部）は、自身に係る加速度を検知する。加速度センサ２２ａは、例えば、３軸加速度センサであり、あらゆる方向の加速度を検出可能である。特に、本実施形態では、膝関節が外側に開かれたり内側に閉じられたりする動作を検出しやすくするため、膝関節の近くに加速度センサ２２ａを設ける。このように、膝関節の近傍に加速度センサ２２ａを配置することで、膝関節の動きに加速度センサ２２ａを正確に追従させることができる。  
なお、動作支援装置１００は、さらに他の加速度センサを備えてもよい。
【００２２】
下装具８ａは、下フレーム６ａの下端近くで足に装着されて固定される。下装具８ａは、例えば、板金を形状加工して折り曲げて形成され、足の裏を乗せる部分を有する。  
圧力センサ１７ａ（荷重検出部）は、下装具８ａに設けられる。圧力センサ１７ａは、下装具８ａの上面に係る圧力を検出する。即ち、圧力センサ１７ａは、足裏に係る荷重を検出する。圧力センサ１７ａは、下装具８ａ内に設けられてもよいし、下装具８ａ上に設けられてもよい。圧力センサ１７ａは、たとえば、静電容量の変化又はひずみゲージを用いて変形を検出するものであってもよい。なお、圧力センサ１７ａは、下装具８の下面に配置されてもよい。
【００２３】
なお、動作支援装置１００は、股関節の動作を支援する駆動部を備えなくともよい。
【００２４】
次に、動作支援装置１００の制御系について説明する。  
図３は、動作支援装置１００の制御系の構成例を示すブロック図である。  
図３が示すように、動作支援装置１００は、ポテンショメータ１５ａ並びに１５ｂ、ポテンショメータ１６ａ並びに１６ｂ、圧力センサ１７ａ並びに１７ｂ、加速度センサ２２ａ並びに２２ｂ、駆動部１０ａ並びに１０ｂ、及び、制御部３０などを備える。駆動部１０ａ及び１０ｂは、それぞれサーボモータ１２ａ並びに１２ｂ及び電磁クラッチ１４ａ並びに１４ｂなどを備える。動作支援装置１００は、通信バスなどを通じて、制御部３０と、ポテンショメータ１５ａ並びに１５ｂ、ポテンショメータ１６ａ並びに１６ｂ、圧力センサ１７ａ並びに１７ｂ、加速度センサ２２ａ並びに２２ｂ、及び、駆動部１０ａ並びに１０ｂと電気的に接続する。
【００２５】
ポテンショメータ１５ａ並びに１５ｂ、ポテンショメータ１６ａ並びに１６ｂ、圧力センサ１７ａ並びに１７ｂ、加速度センサ２２ａ並びに２２ｂ及び駆動部１０ａ並びに１０ｂは、前述したとおりである。
【００２６】
制御部３０は、動作支援装置１００全体の動作を制御する。たとえば、制御部３０は、ポテンショメータ１５、ポテンショメータ１６、圧力センサ１７、又は／及び、加速度センサ２２から取得した情報に基づいて駆動部１０を作動させる。制御部３０は、たとえば、プロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＮＶＭなどから構成される。
【００２７】
プロセッサは、制御部３０全体の動作を制御する機能を有する。プロセッサは、内部キャッシュおよび各種のインターフェースなどを備えても良い。プロセッサは、内部メモリ、ＲＯＭあるいはＮＶＭに予め記憶したプログラムを実行することにより種々の処理を実現する。プロセッサは、たとえば、ＣＰＵなどである。
【００２８】
なお、プロセッサがプログラムを実行することにより実現する各種の機能のうちの一部は、ハードウェア回路により実現されるものであっても良い。この場合、プロセッサは、ハードウェア回路により実行される機能を制御する。
【００２９】
ＲＯＭは、予め制御用のプログラム及び制御データなどが記憶された不揮発性のメモリである。ＲＯＭに記憶される制御プログラム及び制御データは、予め動作支援装置１００の仕様に応じて組み込まれる。ＲＯＭは、たとえば、制御部３０の回路基板を制御するプログラム（例えば、ＢＩＯＳ）などを格納している。
【００３０】
ＲＡＭは、揮発性のメモリである。ＲＡＭは、プロセッサの処理中のデータなどを一時的に格納する。ＲＡＭは、プロセッサからの命令に基づき種々のアプリケーションプログラムを格納している。また、ＲＡＭは、アプリケーションプログラムの実行に必要なデータ及びアプリケーションプログラムの実行結果などを格納してもよい。
【００３１】
ＮＶＭは、データの書き込み及び書き換えが可能な不揮発性のメモリである。ＮＶＭは、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electric Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、あるいはＳＳＤ（Solid State Drive）などである。ＮＶＭは、動作支援装置１００の運用用途に応じて制御プログラム、アプリケーション、及び種々のデータを格納する。また、ＮＶＭは、プロセッサが種々の処理を実行することで生成したデータを保存する。
【００３２】
次に、制御部３０が実現する機能について説明する。ここでは、動作支援装置１００の右脚側の構成と左脚側の構成は、同様の動作をするため、ａ及びｂの符号を省略して説明するものとする。
【００３３】
制御部３０は、動作支援装置１００を装着する装着者Ｐがしゃがんだ状態であるかを判定する機能を有する。たとえば、制御部３０は、ポテンショメータ１６を通じて膝の角度αを検出し、検出したαに基づいて装着者Ｐがしゃがんだ状態であるかを判定する。たとえば、制御部３０は、αが所定の閾値を下回る場合に、装着者Ｐがしゃがんだ状態であると判定してもよい。なお、制御部３０は、さらに又はあるいはポテンショメータ１５などを用いて装着者Ｐがしゃがんだ状態であるか判定してもよい。制御部３０がしゃがんだ状態を判定する方法は、特定の方法に限定されるものではない。
【００３４】
また、制御部３０は、装着者Ｐの膝関節が伸び始める状態を検知する機能を有する（検知部）。ここでは、制御部３０は、装着者Ｐの膝関節が伸び始める状態として、装着者Ｐが立ち上がり動作を開始した状態を検知する。即ち、制御部３０は、装着者Ｐがしゃがんだ状態から立ち上がろうとしているかを判定する。たとえば、制御部３０は、加速度センサ２２を通じて膝に生じる加速度を検出し、検出した加速度に基づいて装着者Ｐが立ち上がり動作を開始したか判定する。たとえば、制御部３０は、加速度センサ２２を通じて装着者Ｐが立ち上がりを開始した時に生じる膝の加速度を検出して、立ち上がり動作を開始したことを判定する。なお、制御部３０は、さらにポテンショメータ１５並びに１６及び圧力センサ１７などを用いて装着者Ｐが立ち上がり動作を開始したか判定してもよい。制御部３０が立ち上がりの開始を判定する方法は、特定の方法に限定されるものではない。
【００３５】
また、制御部３０は、装着者Ｐが立ち上がりを開始すると、駆動部１０を用いて回動支持部５を膝が伸びる方向に回転させる機能を有する（駆動制御部）。即ち、制御部３０は、装着者Ｐの立ち上がり動作を補助するように回動支持部５にトルクを生じさせる。制御部３０は、立ち上がりの開始から終了まで一定のトルクで回動支持部５を回転させてもよい。また、制御部３０は、膝の角度αなどに応じてトルクを変更してもよい。
【００３６】
また、制御部３０は、装着者Ｐが立ち上がった状態であるかを判定する機能を有する。たとえば、制御部３０は、ポテンショメータ１６を通じて膝の角度αを検出し、検出したαに基づいて装着者Ｐが立ち上がった状態であるかを判定する。たとえば、制御部３０は、αが所定の閾値を上回る場合に、装着者Ｐが立ち上がった状態であると判定してもよい。なお、制御部３０は、ポテンショメータ１５及び圧力センサ１７などを用いて装着者Ｐが立ち上がった状態であるか判定してもよい。制御部３０が立ち上がった状態を判定する方法は、特定の方法に限定されるものではない。
【００３７】
次に、動作支援装置１００が立ち上がり動作を支援する動作例について説明する。  
図４は、動作支援装置１００が立ち上がり動作を支援する動作例について説明するためのフローチャートである。  
ここでは、動作支援装置１００の装着者Ｐは、しゃがんでいる状態から立ち上がろうとするものする。
【００３８】
まず、動作支援装置１００の制御部３０は、支援を行うスイッチがオンになっているか判定する（Ｓ１１）。スイッチがオンになっていないと判定すると（Ｓ１１、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ１１に戻る。
【００３９】
スイッチがオンになっていると判定すると（Ｓ１１、ＹＥＳ）、制御部３０は、ポテンショメータ１６を用いて、膝関節の状態（角度）を検出する（Ｓ１２）。膝関節の状態を検出すると、制御部３０は、検出した状態に基づいて装着者Ｐがしゃがんだ状態であるか判定する（Ｓ１３）。
【００４０】
装着者Ｐがしゃがんだ状態でないと判定すると（Ｓ１３、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ１１へ戻る。装着者Ｐがしゃがんだ状態であると判定すると（Ｓ１３、ＹＥＳ）、制御部３０は、加速度センサ２２などを用いて、膝関節に生じる加速度を検出する（Ｓ１４）。
【００４１】
膝関節に生じる加速度を検出すると、制御部３０は、検出した加速度に基づいて装着者Ｐが立ち上がりを開始したか判定する（Ｓ１５）。装着者Ｐが立ち上がりを開始していないと判定すると（Ｓ１５、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ１４に戻る。
【００４２】
装着者Ｐが立ち上がりを開始したと判定すると（Ｓ１５、ＹＥＳ）、制御部３０は、駆動部１０を用いて両膝を伸ばす方向に回動支持部５にトルクを生じさせる（Ｓ１６）。回動支持部５にトルクを生じさせると、制御部３０は、ポテンショメータ１６を用いて、膝関節の状態を検出する（Ｓ１７）。
【００４３】
膝関節の状態を検出すると、制御部３０は、検出した膝関節の状態に基づいて、装着者Ｐが立ち上がった状態であるか判定する（Ｓ１８）。装着者Ｐが立ち上がった状態でないと判定すると（Ｓ１８、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ１７に戻る。
【００４４】
装着者Ｐが立ち上がった状態であると判定すると（Ｓ１８、ＹＥＳ）、制御部３０は、駆動部１０が発生させているトルクを停止する（Ｓ１９）。トルクを停止すると、制御部３０は、動作を終了する。
【００４５】
なお、動作支援装置１００は、装着者Ｐの体勢を検知するためのセンサをさらに備えてもよい。たとえば、動作支援装置１００は、下連結部７に、下フレーム６と下装具８との間の角度を検出するポテンショメータなどを備えてもよい。
【００４６】
なお、制御部３０は、装着者Ｐがしゃがむ動作を支援してもよい。たとえば、制御部３０は、しゃがむ動作を開始したことを検出し、装着者Ｐがゆっくりとしゃがむように膝を伸ばす方向にトルクを生じさせてもよい。
【００４７】
以上のように構成された動作支援装置は、膝関節の動作を支援する駆動部を用いて装着者の立ち上がり動作を支援することができる。従って、動作支援装置は、股関節に駆動部を用いることなく、膝間接の動作を支援することで装着者の立ち上がり動作を支援することができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。  
第２実施形態に係る動作支援装置１００は、装着者Ｐの歩行動作を支援する。第２実施形態に係る動作支援装置１００は、図１乃至３に示す構成により実現可能である。このため、第２実施形態に係る動作支援装置１００の構成については、詳細な説明を省略する。  
まず、装着者Ｐの歩行動作について説明する。  
図５は、装着者Ｐの歩行動作における状態例を示す図である。  
図５が示すように、ここでは、装着者Ｐの歩行動作を状態Ａ乃至Ｈに分割する。装着者Ｐは、状態Ａ乃至Ｈを順々に経て歩行を行う。また、装着者Ｐは、状態Ａ乃至Ｈを繰り返して歩行を継続する。
【００４８】
状態Ａは、左脚を前に振り出して両足共に地面に着いた状態である。状態Ａは、右脚が後ろにあり、左脚が前にある。また、状態Ａは、右膝の関節及び左膝の関節が共に伸びた状態である。
【００４９】
状態Ｂは、右脚の膝関節が曲がった状態から右脚を前に振りだす状態である。状態Ｂは、右脚が後ろにあり、左脚が胴体のほぼ真下にある。また、状態Ｂは、右膝の関節が大きく曲がり、左膝の関節が伸びた状態である。
【００５０】
状態Ｃは、右脚を前に振り出している途中の状態である。状態Ｃは、右脚及び左脚が共に胴体のほぼ真下にある。また、状態Ｃは、右膝の関節が伸びている途中であり、左膝の関節が伸びた状態である。
【００５１】
状態Ｄは、右脚を前に振り出し終わった状態である。状態Ｄは、右脚が前にあり、左脚が後ろにある状態である。また、状態Ｄは、右膝の関節及び左膝の関節が共に伸びた状態である。また、状態Ｄは、右脚が地面に接する直前の状態である。
【００５２】
状態Ｅは、右脚を前に振り出して両足共に地面に着いた状態である。状態Ｅは、状態Ｄよりもさらに右脚が前にあり、さらに左脚が後ろにある状態である。また、状態Ｅは、右膝の関節及び左膝の関節が共に伸びた状態である。
【００５３】
状態Ｆは、左脚の膝関節が曲がった状態から左脚を前に振りだす状態である。状態Ｆは、右脚が胴体のほぼ真下にある、左脚が後ろにある状態である。また、状態Ｆは、右膝の関節が伸び、左膝の関節が大きく曲がった状態である。
【００５４】
状態Ｇは、左脚を前に振り出している途中の状態である。状態Ｇは、右脚及び左脚が共に胴体のほぼ真下にある状態である。また、状態Ｇは、右膝の関節が伸び、左膝の関節が伸びている途中である状態である。
【００５５】
状態Ｈは、左脚を前に振り出し終わった状態である。状態Ｈは、右脚が後ろにあり、左脚が前にある状態である。また、状態Ｈは、右膝の関節及び左膝の関節が共に伸びた状態である。また、状態Ｈは、左脚が地面に接する直前の状態である。
【００５６】
次に、制御部３０が実現する機能について説明する。  
制御部３０は、ポテンショメータ１５並びに１６及び圧力センサ１７などを用いて、装着者Ｐの膝関節が伸び始める状態を検知する機能を有する（検知部）。たとえば、制御部３０は、装着者Ｐの膝関節が伸び始める状態として、装着者Ｐの状態が状態Ｂ、状態Ｄ、状態Ｆ及び状態Ｈであることを検出する。
【００５７】
たとえば、制御部３０は、ポテンショメータ１５ａ及び１５ｂを用いて右膝及び左膝の角度を検出する。また、制御部３０は、ポテンショメータ１６ａ及び１６ｂを用いて右股関節及び左股関節の角度を検出する。また、制御部３０は、圧力センサ１７ａ及び１７ｂを用いて右脚の足裏及び左脚の足裏に係る荷重を検出する。制御部３０は、各部位の角度及び各荷重に基づいて装着者Ｐの状態を検出する。
【００５８】
たとえば、制御部３０は、右膝の関節が大きく曲がり（角度が所定の閾値以下で）、左膝の関節が伸びており（角度が所定の閾値以上で）、かつ、右脚の足裏の荷重がない（荷重が閾値以下）場合に、装着者Ｐが状態Ｂであると判定する。なお、制御部３０は、さらに股関節の角度を用いて、装着者Ｐが状態Ｂであることを判定してもよい。また、同様に、制御部３０は、装着者Ｐが状態Ｆであると判定する。
【００５９】
また、制御部３０は、右膝の関節が伸びており（角度が所定の閾値以上で）、左膝の関節が伸びており（角度が所定の閾値以上で）、かつ、右脚の足裏の荷重がない（荷重が閾値以下）場合に、装着者Ｐが状態Ｄであると判定する。なお、制御部３０は、さらに股関節の角度を用いて、装着者Ｐが状態Ｄであることを判定してもよい。また、同様に、制御部３０は、装着者Ｐが状態Ｈであると判定する。
【００６０】
なお、制御部３０は、他のセンサなどが検知した測定値を用いて装着者Ｐの状態を判定してもよい。制御部３０が装着者Ｐの状態を判定するために用いるパラメータ及び条件は、特定の構成に限定されるものではない。
【００６１】
また、制御部３０は、駆動部１０を用いて、装着者Ｐが膝を伸ばす動作を支援する機能を有する（駆動制御部）。即ち、制御部３０は、駆動部１０を用いて、回動支持部５に膝が伸びる方向にトルクを生じさせる。
【００６２】
たとえば、制御部３０は、装着者Ｐが状態Ｂである場合に、駆動部１０ａを用いて右膝が伸びる方向に動作を支援する。また、制御部３０は、装着者Ｐが状態Ｆである場合に、駆動部１０ｂを用いて左膝が伸びる方向に動作を支援する。なお、制御部３０は、一定のトルクを回動支持部５に加えて動作を支援してもよい。また、制御部３０は、膝の角度に応じて回動支持部５に加えるトルクを変化させてもよい。
【００６３】
次に、動作支援装置１００が装着者Ｐの歩行を支援する動作例について説明する。  
図６は、動作支援装置１００が装着者Ｐの歩行を支援する動作例について説明するためのフローチャートである。  
ここでは、動作支援装置１００の装着者Ｐは、歩行動作を行うとするものする。
【００６４】
まず、動作支援装置１００の制御部３０は、支援を行うスイッチがオンになっているか判定する（Ｓ２１）。スイッチがオンになっていないと判定すると（Ｓ２１、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ２１に戻る。
【００６５】
スイッチがオンになっていると判定すると（Ｓ２１、ＹＥＳ）、制御部３０は、股関節の角度、膝関節の角度及び／又は足裏の荷重などに基づいて、装着者Ｐの両足が揃っているか判定する（Ｓ２２）。即ち、制御部３０は、装着者Ｐが立ち止まっているか判定する。
【００６６】
装着者Ｐの両足が揃っていると判定すると（Ｓ２２、ＹＥＳ）、制御部３０は、Ｓ２２に戻る。装着者Ｐの両足が揃っていないと判定すると（Ｓ２２、ＮＯ）、制御部３０は、装着者Ｐの状態が状態Ｂであるか判定する（Ｓ２３）。装着者Ｐの状態が状態Ｂでないと判定すると（Ｓ２３、ＮＯ）、制御部３０は、装着者Ｐの状態が状態Ｆであるか判定する（Ｓ２４）
装着者Ｐの状態が状態Ｂであると判定すると（Ｓ２３、ＹＥＳ）、制御部３０は、駆動部１０ａを用いて右膝を伸ばす方向に回動支持部５ａにトルクを生じさせる（Ｓ２５）。右膝を伸ばす方向に回動支持部５ａにトルクを生じさせると、制御部３０は、両足が停止したか判定する（Ｓ２６）。即ち、制御部３０は、装着者Ｐが歩行動作を停止したか判定する。
【００６７】
両足が停止していないと判定すると（Ｓ２６、ＮＯ）、制御部３０は、装着者Ｐの状態が状態Ｄであるか判定する（Ｓ２７）。装着者Ｐの状態が状態Ｄでないと判定すると（Ｓ２７、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ２６へ戻る。装着者Ｐの状態が状態Ｄであると判定すると（Ｓ２７、ＹＥＳ）、制御部３０は、回動支持部５ａに生じさせたトルクを停止する（Ｓ２８）。
【００６８】
トルクを停止すると、制御部３０は、装着者Ｐの状態が状態Ｆであるか判定する（Ｓ２９）。装着者Ｐの状態が状態Ｆでないと判定すると（Ｓ２９、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ２９へ戻る。装着者Ｐの状態が状態Ｆであると判定すると（Ｓ２９、ＹＥＳ）、制御部３０は、駆動部１０ｂを用いて左膝を伸ばす方向に回動支持部５ｂにトルクを生じさせる（Ｓ３０）。左膝を伸ばす方向に回動支持部５ｂにトルクを生じさせると、制御部３０は、両足が停止したか判定する（Ｓ３１）。
【００６９】
両足が停止していないと判定すると（Ｓ３１、ＮＯ）、制御部３０は、装着者Ｐの状態が状態Ｈであるか判定する（Ｓ３２）。装着者Ｐの状態が状態Ｈでないと判定すると（Ｓ３２、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ３１へ戻る。装着者Ｐの状態が状態Ｈであると判定すると（Ｓ３２、ＹＥＳ）、制御部３０は、回動支持部５ｂに生じさせたトルクを停止する（Ｓ３３）。
【００７０】
トルクを停止すると、制御部３０は、装着者Ｐの状態が状態Ｂであるか判定する（Ｓ３４）。装着者Ｐの状態が状態Ｂでないと判定すると（Ｓ３４、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ３４へ戻る。装着者Ｐの状態が状態Ｂであると判定すると（Ｓ３４、ＹＥＳ）、制御部３０は、Ｓ２５へ進む。
【００７１】
装着者Ｐの状態が状態Ｆでないと判定すると（Ｓ２４、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ２２へ戻る。装着者Ｐの状態が状態Ｆであると判定すると（Ｓ２４、ＹＥＳ）、制御部３０は、Ｓ３０へ進む。  
両足が停止したと判定すると（Ｓ２６、ＹＥＳ又はＳ３１、ＹＥＳ）、制御部３０は、駆動部１０の動作を停止する（Ｓ３５）。即ち、制御部３０は、駆動部１０ａが回動支持部５ａに印加しているトルク、又は、駆動部１０ｂが回動支持部５ｂに印加しているトルクを停止する。駆動部の動作を停止すると、制御部３０は、動作を終了する。
【００７２】
なお、制御部３０は、Ｓ２８とＳ２９との間、又は、Ｓ３３とＳ３４との間で両足が停止したか判定してもよい。また、動作支援装置１００は、さらに第１実施形態に係る動作支援装置１００の動作を行ってもよい。
【００７３】
以上のように構成された動作支援装置は、膝関節の動作を支援する駆動部を用いて装着者の歩行動作を支援することができる。従って、動作支援装置は、股関節に駆動部を用いることなく、膝間接の動作を支援することで装着者の歩行動作を支援することができる。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。  
第３実施形態に係る動作支援装置１００は、装着者Ｐの階段を上がる動作を支援する。第３実施形態に係る動作支援装置１００は、図１乃至３に示す構成により実現可能である。このため、第３実施形態に係る動作支援装置１００の構成については、詳細な説明を省略する。  
また、第３実施形態に係る動作支援装置１００の制御部３０は、第２実施形態に係る動作支援装置１００の制御部３０と同様に、駆動部１０を用いて、装着者Ｐが膝を伸ばす動作を支援する機能を有する（駆動制御部）。
【００７４】
まず、装着者Ｐの階段を上がる動作について説明する。  
図７は、装着者Ｐの階段を上がる動作における状態例を示す図である。  
図７が示すように、ここでは、装着者Ｐの階段を上がる動作を状態Ｐ乃至Ｚに分割する。装着者Ｐは、状態Ｐ乃至Ｚを順々に経て階段を上がる。また、装着者Ｐは、状態Ｒ乃至Ｗを繰り返して階段を上がる動作を継続する。
【００７５】
状態Ｐは、階段を上がる前の状態である。状態Ｐは、両足が胴体のほぼ真下にあり、両足の膝が伸びた状態である。
【００７６】
状態Ｑは、右脚から階段を上がり始める状態である。状態Ｑは、右脚がやや前にあり、左脚が胴体のほぼ真下にある状態である。状態Ｑは、右膝が伸び、左膝がやや曲がった状態である。
【００７７】
状態Ｒは、右脚を次の段に掛けた状態である。状態Ｒは、右脚が前にあり、左脚がやや後ろにある状態である。状態Ｒは、右膝がほぼ直角に曲がり、左膝が伸びた状態である。
【００７８】
状態Ｓは、右脚で体全体を次の段に上げた状態である。状態Ｓは、右脚がやや前にあり、左脚がやや後ろにある、状態Ｓは、両膝ともやや曲がった状態である。
【００７９】
状態Ｔは、左脚から階段を上がり始める状態である。状態Ｔは、右脚が胴体のほぼ真下にあり、左脚がやや前にある状態である。状態Ｔは、右膝がやや曲がり、左膝が伸びた状態である。
【００８０】
状態Ｕは、左脚を次の段に掛けた状態である。状態Ｒは、右脚がやや後ろにあり、左脚が前にある状態である。状態Ｕは、右膝が伸び、左膝がほぼ直角に曲がった状態である。
【００８１】
状態Ｖは、左脚で体全体を次の段に上げた状態である。状態Ｖは、右脚がやや後ろにあり、左脚がやや前にある、状態Ｖは、両膝ともやや曲がった状態である。
【００８２】
状態Ｗ乃至Ｙは、それぞれ状態Ｑ乃至Ｓと同様である。状態Ｚは、階段を上ぼる動作を停止した状態である。状態Ｚは、状態Ｐと同様である。
【００８３】
次に、制御部３０が実現する機能について説明する。  
制御部３０は、ポテンショメータ１５並びに１６及び圧力センサ１７などを用いて、装着者Ｐの膝関節が伸び始める状態を検知する機能を有する（検知部）。たとえば、制御部３０は、装着者Ｐの膝関節が伸び始める状態として、装着者Ｐの状態が状態Ｒ、状態Ｔ、状態Ｕ及び状態Ｗであることを検出する。
【００８４】
たとえば、制御部３０は、右膝の関節がほぼ直角に曲がり（角度が所定の範囲内で）、左膝の関節が伸びており（角度が所定の閾値以上で）、かつ、右脚及び左脚の足裏の荷重がほぼ同じである（荷重差が閾値以下）場合に、装着者Ｐが状態Ｒであると判定する。なお、制御部３０は、さらに股関節の角度を用いて、装着者Ｐが状態Ｒであることを判定してもよい。また、同様に、制御部３０は、装着者Ｐが状態Ｕであると判定する。
【００８５】
また、制御部３０は、右膝の関節が伸びており（角度が所定の閾値以上で）、左膝の関節がやや曲がっており（角度が所定の範囲内で）、かつ、左脚の足裏の荷重がない（荷重が閾値以下）場合に、装着者Ｐが状態Ｔであると判定する。なお、制御部３０は、さらに股関節の角度を用いて、装着者Ｐが状態Ｔであることを判定してもよい。また、同様に、制御部３０は、装着者Ｐが状態Ｗであると判定する。
【００８６】
次に、動作支援装置１００が装着者Ｐの階段を上る動作を支援する動作例について説明する。  
図８は、動作支援装置１００が装着者Ｐの階段を上る動作を支援する動作例について説明するためのフローチャートである。  
ここでは、動作支援装置１００の装着者Ｐは、階段を上がるものとする。  
Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２５、Ｓ２６、Ｓ２８、Ｓ３０、Ｓ３１、Ｓ３３及びＳ３５は、図６のそれらと同様であるので説明を省略する。
【００８７】
装着者Ｐの両足が揃っていないと判定すると（Ｓ２２、ＮＯ）、制御部３０は、装着者Ｐの状態が状態Ｒであるか判定する（Ｓ４１）。装着者Ｐの状態が状態Ｒでないと判定すると（Ｓ４１、ＮＯ）、制御部３０は、装着者Ｐの状態が状態Ｕであるか判定する（Ｓ４２）。
【００８８】
装着者Ｐの状態が状態Ｒであると判定すると（Ｓ４１、ＹＥＳ）、制御部３０は、Ｓ２５に進む。  
両足が停止していないと判定すると（Ｓ２６、ＮＯ）、制御部３０は、装着者Ｐの状態が状態Ｔであるか判定する（Ｓ４３）。装着者Ｐの状態が状態Ｔでないと判定すると（Ｓ４３、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ２６へ戻る。装着者Ｐの状態が状態Ｔであると判定すると（Ｓ４３、ＹＥＳ）、制御部３０は、Ｓ２８へ進む。
【００８９】
トルクを停止すると（Ｓ２８）、制御部３０は、装着者Ｐの状態が状態Ｕであるか判定する（Ｓ４５）。装着者Ｐの状態が状態Ｕでないと判定すると（Ｓ４５、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ４５へ戻る。装着者Ｐの状態が状態Ｕであると判定すると（Ｓ４５、ＹＥＳ）、制御部３０は、Ｓ３０へ進む。
【００９０】
両足が停止していないと判定すると（Ｓ３１、ＮＯ）、制御部３０は、装着者Ｐの状態が状態Ｗであるか判定する（Ｓ４６）。装着者Ｐの状態が状態Ｗでないと判定すると（Ｓ４６、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ３１へ戻る。装着者Ｐの状態が状態Ｗであると判定すると（Ｓ４６、ＹＥＳ）、制御部３０は、Ｓ３３へ進む。
【００９１】
トルクを停止すると（Ｓ３３）、制御部３０は、装着者Ｐの状態が状態Ｒであるか判定する（Ｓ４７）。装着者Ｐの状態が状態Ｒでないと判定すると（Ｓ４７、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ４７へ戻る。装着者Ｐの状態が状態Ｒであると判定すると（Ｓ４７、ＹＥＳ）、制御部３０は、Ｓ２５へ進む。
【００９２】
装着者Ｐの状態が状態Ｕでないと判定すると（Ｓ４２、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ２２へ戻る。装着者Ｐの状態が状態Ｕであると判定すると（Ｓ４２、ＹＥＳ）、制御部３０は、Ｓ３０へ進む。
【００９３】
なお、制御部３０は、Ｓ２８とＳ４５との間、又は、Ｓ３３とＳ４７との間で両足が停止したか判定してもよい。また、動作支援装置１００は、さらに第１及び／又は第２実施形態に係る動作支援装置１００の動作を行ってもよい。
【００９４】
以上のように構成された動作支援装置は、膝関節の動作を支援する駆動部を用いて装着者の階段を上がる動作を支援することができる。従って、動作支援装置は、股関節に駆動部を用いることなく、膝間接の動作を支援することで装着者の階段を上がる動作を支援することができる。
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。  
第４実施形態に係る動作支援装置１００は、装着者Ｐの階段を上がる動作を支援する。第４実施形態に係る動作支援装置１００は、第３実施形態に係る動作支援装置１００が行う支援に加え、装着者Ｐの膝を曲げる動作も支援する。第４実施形態に係る動作支援装置１００は、図１乃至３に示す構成により実現可能である。このため、第４実施形態に係る動作支援装置１００の構成については、詳細な説明を省略する。
【００９５】
次に、制御部３０が実現する機能について説明する。
【００９６】
制御部３０は、第３実施形態に係る動作支援装置１００の制御部３０と同様に、装着者Ｐの膝関節が伸び始める状態を検知する機能を有する。また、制御部３０は、第３実施形態に係る動作支援装置１００の制御部３０と同様に、駆動部１０を用いて、装着者Ｐが膝を伸ばす動作を支援する機能を有する（駆動制御部）。
【００９７】
制御部３０は、ポテンショメータ１５並びに１６及び圧力センサ１７などを用いて、装着者Ｐの膝関節が曲がり始める状態を検知する機能を有する（検知部）。たとえば、制御部３０は、装着者Ｐの膝関節が曲がり始める状態として、状態Ｑ、状態Ｒ、状態Ｔ、状態Ｕ及び状態Ｗを検出する。
【００９８】
ここでは、制御部３０は、装着者Ｐの膝関節が曲がり始める状態及び装着者Ｐの膝関節が曲がり始める状態として、状態Ｒ、及び、状態Ｕを検知する。即ち、制御部３０は、状態Ｒ、又は、状態Ｕにおいて、一方の脚の膝関節が伸びることを支援し、他方の脚の膝関節が曲がることを支援する。なお、制御部３０が装着者Ｐの膝関節が曲がり始める状態として検知する状態と、装着者Ｐの膝関節が曲がり始める状態として検知する状態とは、オーバーラップする部分があってもよいし、なくともよい。
【００９９】
また、制御部３０は、駆動部１０を用いて、装着者Ｐが膝を曲げる動作を支援する機能を有する（駆動制御部）。即ち、制御部３０は、駆動部１０を用いて、回動支持部５に膝が曲がる方向にトルクを生じさせる。
【０１００】
たとえば、制御部３０は、装着者Ｐが状態Ｑである場合に、駆動部１０ａを用いて右膝が曲がる方向に動作を支援する。また、制御部３０は、装着者Ｐが状態Ｔである場合に、駆動部１０ｂを用いて左膝が曲がる方向に動作を支援する。なお、制御部３０は、一定のトルクを回動支持部５に加えて動作を支援してもよい。また、制御部３０は、膝の角度に応じて回動支持部５に加えるトルクを変化させてもよい。
【０１０１】
次に、動作支援装置１００が装着者Ｐの階段を上る動作を支援する動作例について説明する。  
図９は、動作支援装置１００が装着者Ｐの階段を上る動作を支援する動作例について説明するためのフローチャートである。  
ここでは、動作支援装置１００の装着者Ｐは、階段を上がるものとする。  
Ｓ２１及びＳ２２は、図６のそれらと同様であるので説明を省略する。
【０１０２】
装着者Ｐの両足が揃っていないと判定すると（Ｓ２２、ＮＯ）、制御部３０は、装着者Ｐの状態が状態Ｑであるか判定する（Ｓ５１）。装着者Ｐの状態が状態Ｑでないと判定すると（Ｓ５１、ＮＯ）、制御部３０は、装着者Ｐの状態が状態Ｔであるか判定する（Ｓ５２）。
【０１０３】
装着者Ｐの状態が状態Ｑであると判定すると（Ｓ５１、ＹＥＳ）、制御部３０は、駆動部１０ａを用いて、右膝を曲げる方向に回動支持部５ａにトルクを生じさせる（Ｓ５３）。右膝を曲げる方向に回動支持部５ａにトルクを生じさせると、制御部３０は、両足が停止したか判定する（Ｓ５４）。即ち、制御部３０は、装着者Ｐの状態が状態Ｚであるか判定する。
【０１０４】
両足が停止していないと判定すると（Ｓ５４、ＮＯ）、制御部３０は、装着者Ｐの状態が状態Ｒであるか判定する（Ｓ５５）。装着者Ｐの状態が状態Ｒでないと判定すると（Ｓ５５、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ５４に戻る。
【０１０５】
装着者Ｐの状態が状態Ｒであると判定すると（Ｓ５５、ＹＥＳ）、制御部３０は、駆動部１０ａを用いて右膝を伸ばす方向に回動支持部５ａにトルクを生じさせる（Ｓ５６）。右膝を伸ばす方向に回動支持部５ａにトルクを生じさせると、制御部３０は、駆動部１０ｂを用いて左膝を曲げる方向に回動支持部５ｂにトルクを生じさせる（Ｓ５７）。制御部３０は、Ｓ６０までこの状態を継続する。
【０１０６】
左膝を曲げる方向に回動支持部５ｂにトルクを生じさせると、制御部３０は、両足が停止したか判定する（Ｓ５８）。両足が停止していないと判定すると（Ｓ５８、ＮＯ）、制御部３０は、装着者Ｐの状態が状態Ｕであるか判定する（Ｓ５９）。装着者Ｐの状態が状態Ｕでないと判定すると（Ｓ５９、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ５８に戻る。
【０１０７】
装着者Ｐの状態が状態Ｕであると判定すると（Ｓ５９、ＹＥＳ）、制御部３０は、駆動部１０ｂを用いて左膝を伸ばす方向に回動支持部５ｂにトルクを生じさせる（Ｓ６０）。左膝を伸ばす方向に回動支持部５ｂにトルクを生じさせると、制御部３０は、駆動部１０ａを用いて右膝を曲げる方向に回動支持部５ａにトルクを生じさせる（Ｓ６１）。制御部３０は、Ｓ５６までこの状態を継続する。
【０１０８】
右膝を曲げる方向に回動支持部５ａにトルクを生じさせると、制御部３０は、Ｓ５４へ進む。  
装着者Ｐの状態が状態Ｔであると判定すると（Ｓ５２、ＹＥＳ）、制御部３０は、駆動部１０ｂを用いて、左膝を曲げる方向に回動支持部５ｂにトルクを生じさせる（Ｓ６２）。左膝を曲げる方向に回動支持部５ｂにトルクを生じさせると、制御部３０は、Ｓ５８に進む。  
装着者Ｐの状態が状態Ｔでないと判定すると（Ｓ５２、ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ２２に戻る。
【０１０９】
両足が停止したと判定すると（Ｓ５４、ＹＥＳ又はＳ５８、ＹＥＳ）、制御部３０は、駆動部１０の動作を停止する（Ｓ６３）。即ち、制御部３０は、駆動部１０ａが回動支持部５ａに印加しているトルク、及び、駆動部１０ｂが回動支持部５ｂに印加しているトルクを停止する。駆動部１０の動作を停止すると、制御部３０は、動作を終了する。
【０１１０】
なお、Ｓ５６及びＳ５７は、順序が逆でもよし、同時に行われてもよい。また、Ｓ６０及びＳ６１は、順序が逆でもよし、同時に行われてもよい。また、制御部３０は、Ｓ５５とＳ５６との間に一定の時間待機してもよい。また、制御部３０は、Ｓ５９とＳ６０との間に一定の時間待機してもよい。また、動作支援装置１００は、さらに第１、第２、及び／又は第３実施形態に係る動作支援装置１００の動作を行ってもよい。
【０１１１】
以上のように構成された動作支援装置は、膝関節の動作を支援する駆動部を用いて装着者の階段を上がる動作において膝関節を曲げる動作及び膝関節を伸ばす動作を支援することができる。従って、動作支援装置は、股関節に駆動部を用いることなく、膝関節を伸ばす動作及び膝関節を曲げる動作を支援することで装着者の階段を上がる動作を支援することができる。
【０１１２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に本件出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
膝の動作を支援する動作支援装置であって、
大腿部に固定される上フレームと、
下腿部に固定される下フレームと、
前記上フレームと前記下フレームとを回動可能に連結する回動支持部と、
前記回動支持部にトルクを印加する駆動部と、
膝関節が伸び始める状態を検知する検知部と、
前記検知部が前記膝関節が伸び始める状態を検知すると、前記駆動部を用いて前記回動支持部に前記膝関節が伸びるようにトルクを印加させる駆動制御部と、
を備える動作支援装置。
［Ｃ２］
足裏に係る荷重を検出する荷重検出部と
前記回動支持部の回転角度を検出する角度検出部と、
をさらに備え、
前記検知部は、前記角度検出部が検出した前記回転角度と前記荷重検出部が検出した前記荷重に基づいて、前記膝関節が伸び始める状態を検知する、
前記Ｃ１に記載の動作支援装置。
［Ｃ３］
前記回動支持部の回動中心と回転中心を連結し、膝上と膝下で固定する保持具を備える固定具を備え、
前記上フレームは、第１の脚の大腿部に固定される第１上フレームと、第２の脚の大腿部に固定される第２上フレームと、から構成され、
前記下フレームは、前記第１の脚の下腿部に固定される第１下フレームと、前記第２の脚の下腿部に固定される第２下フレームと、から構成され、
前記回動支持部は、前記第１上フレームと前記第１下フレームとを回動可能に連結する第１回動支持部と、前記第２上フレームと前記第２下フレームとを回動可能に連結する第２回動支持部と、から構成され、
前記駆動部は、前記第１回動支持部にトルクを印加する第１駆動部と、前記第２回動支持部にトルクを印加する第２駆動部と、から構成され、
前記検知部は、前記第１の脚の膝関節が伸び始める状態、及び、前記第２の脚の膝関節が伸び始める状態を検知し、
前記駆動制御部は、前記検知部が前記第１の脚の膝関節が伸び始める状態を検知すると、前記第１駆動部を用いて前記第１の脚の膝関節が伸びるように前記第１回動支持部にトルクを印加させ、前記検知部が前記第２の脚の膝関節が伸び始める状態を検知すると、前記第２駆動部を用いて前記第２の脚の膝関節が伸びるように前記第２回動支持部にトルクを印加させる、
前記Ｃ１又は２に記載の動作支援装置。
［Ｃ４］
前記検知部は、歩行動作において、前記第１の脚が曲がった状態から前記第１の脚を前に振りだす状態を、前記第１の脚の膝関節が伸び始める状態として検知し、
前記駆動制御部は、前記検知部が前記曲がった第１の脚の膝関節が伸び始める状態を検知した場合に、前記第１駆動部を用いて前記第１の脚の膝関節が伸びるように前記第１回動支持部にトルクを印加させる、
前記Ｃ３に記載の動作支援装置。
［Ｃ５］
前記検知部は、階段を上がる動作において、前記第１の脚を所定の段から次の段に掛けた状態を、前記第１の脚の膝関節が伸び始める状態として検知し、
前記駆動制御部は、前記第１の脚の膝関節が伸び始める状態を検知した場合に、前記第１の脚の膝関節が伸びるように前記回動支持部にトルクを印加させる、
前記Ｃ３又は４に記載の動作支援装置。
［Ｃ６］
前記検知部は、さらに前記膝関節が曲がり始める状態を検知し、
前記駆動制御部は、前記検知部が前記膝関節が曲がり始める状態を検知すると、前記駆動部を用いて前記回動支持部に前記膝関節が曲がるようにトルクを印加させる、
前記Ｃ３乃至５の何れか１項に記載の動作支援装置。
［Ｃ７］
前記検知部は、階段を上がる動作において、前記第１の脚を所定の段から次の段に掛けた状態を、第２の脚の膝関節が曲がり始める状態として検知し、
前記駆動制御部は、前記検知部が第２の脚の膝関節が曲がり始める状態を検知すると、前記第２駆動部を用いて前記第２の脚の膝関節が曲がるように前記第２回動支持部にトルクを印加させる、
前記Ｃ６に記載の動作支援装置。
［Ｃ８］
前記膝関節の加速度を検出する加速度検出部をさらに備え、
前記検知部は、前記加速度検出部が検出する前記加速度に基づいて、しゃがんだ状態から立ち上がり動作を開始した状態を、前記膝関節が伸び始める状態として検知する、
前記Ｃ１乃至３の何れか１項に記載の動作支援装置。
【符号の説明】
【０１１３】
２ａ及び２ｂ…上装具、３ａ及び３ｂ…上連結部、４ａ及び４ｂ…上フレーム、５ａ及び５ｂ…回動支持部、６ａ及び６ｂ…下フレーム、７ａ及び７ｂ…下連結部、１０ａ及び１０ｂ…駆動部、１２ａ及び１２ｂ…サーボモータ、１５ａ及び１５ｂ…ポテンショメータ、１６ａ及び１６ｂ…ポテンショメータ、１７ａ及び１７ｂ…圧力センサ、２２ａ及び２２ｂ…加速度センサ、３０…制御部、１００…動作支援装置、Ｐ…装着者。
【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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