(57)【要約】【課題】作業者の身体に装着して関節回りの回動をアシストすることで該作業者の持上げ動作を支援する作業支援装置に対して、肩関節回りの回動又は肘関節回りの回動の一方のみを伴う持上げ動作時つまり肩関節及び肘関節の一方にのみ負担が集中するような持上げ動作を行う際の作業者の肉体的負担を確実に低減する。【解決手段】動力源としての２つのモータ１５，１６を備えるとともに、肩関節及び肘関節のそれぞれに負担が分散されるような持上げ動作を行う際には、２つのモータ１５，１６のうちの一方を駆動してその動力でもって動作支援を行う一方、肩関節及び肘関節の一方にのみ負担が集中するような持上げ動作を行う際には、２つのモータ１５，１６を駆動して該両モータ１５，１６の動力でもって動作支援を行うようにする。【選択図】図２
2008220883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業者の身体に装着して肩及び肘の関節回りの回動をアシストすることで持上げ動作を支援する作業支援装置であって、
動力源としての第一モータ及び第二モータと、
上記作業者の肩周りに装着される本体部と、
上記作業者の上腕に装着されるとともに上記本体部に回動可能に連結される上腕装着部と、
上記作業者の前腕に装着されるとともに上記上腕装着部に回動可能に連結される前腕装着部とを備え、
上記作業者が前腕を肘関節回りに固定した状態で上腕を肩関節回りに回動させて持上げ動作を行っているときには、上記両モータの動力を上記上腕装着部に伝達することで上腕の肩関節回りの回動をアシストするトルクを付与し、且つ、作業者が上腕を肩関節回りに固定した状態で前腕を肘関節回りに回動させて持上げ動作を行っているときには、上記両モータの動力を上記前腕装着部に伝達することで前腕の肘関節回りの回動をアシストするトルクを付与するとともに、作業者が上腕を肩関節回りに回動させるとともに前腕を肘関節回りに回動させながら持上げ動作を行っているときには、上記両モータの一方の動力を上記前腕装着部及び上記上腕装着部の双方に伝達することで、前腕の肘関節回りの回動をアシストするトルクと上腕の肩関節回りの回動をアシストするトルクとを付与するように構成されていることを特徴とする作業支援装置。
【請求項２】
請求項１記載の作業支援装置において、
上記第一モータ及び上記第二モータのそれぞれの動力を上記上腕装着部及び上記前腕装着部に伝達可能な動力伝達機構を備え、
上記動力伝達機構は、上記両モータに連結されて駆動される差動歯車機構を含んでいて、該差動歯車機構を介して、上記両モータの動力を上記上腕装着部のみに伝達する第一動力伝達状態と、該両モータの動力を上記前腕装着部のみに伝達する第二動力伝達状態と、該両モータの一方の動力を上記上腕装着部及び上記前腕装着部の双方に伝達する第三動力伝達状態とを選択的に切換え可能に構成されていることを特徴とする作業支援装置。
【請求項３】
請求項２記載の作業支援装置において、
上記差動歯車機構は、
上記上腕装着部及び上記本体部を互いに回動可能に連結する肩関節対応軸と、
上記肩関節対応軸に支持される太陽歯車と、
上記上腕装着部に支持されて上記肩関節対応軸に平行に延びる平行回転軸と、
上記平行回転軸に支持されて上記太陽歯車に噛合する遊星歯車とを有しており、
上記動力伝達機構は、上記遊星歯車を自転させることなく上記太陽歯車と一体で上記肩関節対応軸回りに回動させることで、該回動に連動して上記上腕装着部を上記前腕装着部と一体で上記肩関節対応軸回りに回動させて上記本体部に対して回動させる上記第一動力伝達状態と、上記遊星歯車及び上記太陽歯車を共に自転させることで、該遊星歯車の自転に連動して上記前腕装着部のみを上記上腕装着部に対して回動させる第二動力伝達状態と、上記太陽歯車を自転させることなく、上記遊星歯車を該太陽歯車に噛合させながら自転させつつ上記肩関節対応軸回りに公転させることで、該遊星歯車の自転に連動して上記前腕装着部を上記上腕装着部に対して回動させるとともに、該遊星歯車の公転に連動して上記上腕装着部を上記肩関節対応軸回りに回動させて上記本体部に対して回動させる上記第三動力伝達状態とを選択的に切換え可能に構成されていることを特徴とする作業支援装置。
【請求項４】
請求項３記載の作業支援装置において、
上記動力伝達機構は、上記上腕装着部の一部を構成する上腕固定部材と、上記前腕装着部の一部を構成する前腕固定部材と、上記第一モータの出力軸に連結される第一モータ連結ギヤと、上記第二モータの出力軸に連結される第二モータ連結ギヤとを更に有し、
上記肩関節対応軸は、上記上腕固定部材及び上記本体部を互いに回動可能に連結するように構成され、
上記平行回転軸は、上記肩関節対応軸に平行に配設され且つ上記上腕固定部材に回動可能に支持されており、
上記太陽歯車は、上記肩関節対応軸に回動可能に支持され且つ上記第一モータ連結ギヤに噛合する第一ギヤと、上記肩関節対応軸に該第一ギヤと独立して回動可能に支持され且つ上記第二モータ連結ギヤに噛合する第二ギヤとを有し、
上記遊星歯車は、上記平行回転軸に回転一体に固定され且つ上記第一ギヤにアイドルギヤを介して噛合する第一差動ギヤと、上記平行回転軸に回転一体に固定され且つ上記第二ギヤに噛合する第二差動ギヤとを有しており、
上記動力伝達機構は、上記上腕固定部材及び上記前腕固定部材を互いに回動可能に連結する肘関節対応軸を更に有し、
上記前腕固定部材は、上記平行回転軸の回動に連動して上記肘関節対応軸回りに回動可能に構成されていることを特徴とする作業支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業者の身体に装着して関節回りの回動をアシストすることで該作業者の持上げ動作を支援する作業支援装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
一般にこの種の作業支援装置は、動力源としてのモータを備えていて、該モータの動力でもって関節回りの回動をアシストするようになっている。
【０００３】
例えば特許文献１に示す作業支援装置は、肘関節よりも近位側身体である上腕に装着される近位側装着部（上腕装着部）と、遠位側身体である前腕に装着される遠位側装着部（前腕装着部）と、近位側装着部と遠位側装着部とを互いに回動可能に連結する回転軸を有する連結機構部（動力伝達機構）と、該連結機構部の回転軸に連結される上記モータとを備えていて、該モータを駆動させることによりその動力でもって遠位側装着部を近位側装着部に対して連結機構部の回転軸回りに回動させるように構成されている。すなわち、上記モータは、遠位側装着部に固定された前腕を近位側装着部に固定された上腕に対して肘関節回りに回動させるトルクを補助する。そして、作業者が物を持上げる際には、このモータのトルク補助により作業者の肘関節に加わる負担を軽減することで持上げ動作を支援するようになっている。
【特許文献１】特開２００７−２９１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、物を持上げる持上げ動作時における作業者の負担を確実に低減するためには、上述の特許文献１に示すように、前腕の肘関節回りのトルク補助を行うことに加えて、上腕の肩関節回りのトルク補助を行うことが必要となる。
【０００５】
そこで、肘関節回りのトルクを付与するための第一の作業支援装置の他に、肩関節回りのトルクを付与するための第二の作業支援装置を作業者に装着させることが好ましい。具体的には、第一の作業支援装置の遠位側装着部を作業者の前腕に装着し、近位側装着部を上腕に装着するとともに、該第二の作業支援装置の遠位側装着部を上腕に装着し、近位側装着部を肩部分に装着するようにすればよい。
【０００６】
このように２つの作業支援装置（第一及び第二の作業支援装置）を装着した場合には、持上げ対象となる対象物を下側から抱え込むようにして持上げる際や、該対象物の下側を前腕で保持しながら平行に持上げる際等、肘関節回りの動作と肩関節回りの動作との双方を必要とする持上げ動作を行う際に、上記第一の作業支援装置に設けられた第一のモータの動力でもって肘関節回りの回動をアシストするとともに、上記第二の作業支援装置に設けられた第二のモータの動力でもって肩関節回りの回動をアシストすることができる。これにより、肘関節及び肩関節の両関節への負担を軽減して持上げ動作時における作業者の肉体的負担を低減することが可能となる。換言すると、２つのモータ（第一及び第二のモータ）の動力を利用して持上げ動作を支援することができるため、第一の作業支援装置のみを装着した場合に比べて作業者の負担を低減することが可能となる。
【０００７】
しかしながら、上述のように２つの作業支援装置を作業者に装着させるようにした場合において、例えば、持上げ対象となる対象物が大きいために前腕を肘関節回りに回動させることができず前腕を上腕に対して静止させた状態で上腕の肩関節回りの回動のみで持上げ動作を行う必要がある場合には、第二のモータは駆動されず第一のモータの動力のみで該肩関節回りの回動がアシストされることとなり、また、上記対象物が重いために上腕を胴体に密着させた状態（脇を締めた状態）で前腕の肘関節回りの回動のみで持上げ動作を行う必要がある場合には、第一のモータは駆動されず第二のモータの動力のみで肘関節回りの回動がアシストされることとなり、このため、何れの場合も、肩関節及び肘関節の一方に負担が集中して強力なアシストが必要な状況にあるにも拘わらず２つのモータ（第一及び第二のモータ）のうちの一方の動力しか利用することができず、作業者の肉体的負担を軽減する上で改良の余地がある。
【０００８】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、身体に装着して関節回りの回動をアシストすることで持上げ動作を支援する作業支援装置に対して、その構成に工夫を凝らすことで、肩関節回りの回動又は肘関節回りの回動の一方のみを伴う持上げ動作時つまり肩関節及び肘関節の一方にのみ負担が集中するような持上げ動作を行う際の作業者の肉体的負担を確実に低減しようとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、この発明では、動力源としての２つのモータを備えるとともに、肩関節及び肘関節のそれぞれに負担が分散されるような持上げ動作を行う際には、２つのモータのうちの一方を駆動してその動力でもって動作支援を行う一方、肩関節及び肘関節の一方にのみ負担が集中するような持上げ動作を行う際には、２つのモータを駆動して該両モータの動力でもって動作支援を行うようにした。
【００１０】
具体的には、請求項１の発明では、作業者の身体に装着して肩及び肘の関節回りの回動をアシストすることで該作業者の持上げ動作を支援する作業支援装置を対象とする。
【００１１】
そして、動力源としての第一モータ及び第二モータと、上記作業者の肩周りに装着される本体部と、上記作業者の上腕に装着されるとともに上記本体部に回動可能に連結される上腕装着部と、上記作業者の前腕に装着されるとともに上記上腕装着部に回動可能に連結される前腕装着部とを備え、上記作業者が前腕を肘関節回りに固定した状態で上腕を肩関節回りに回動させて持上げ動作を行っているときには、上記両モータの動力を上記上腕装着部に伝達することで上腕の肩関節回りの回動をアシストするトルクを付与し、且つ、作業者が上腕を肩関節回りに固定した状態で前腕を肘関節回りに回動させて持上げ動作を行っているときには、上記両モータの動力を上記前腕装着部に伝達することで前腕の肘関節回りの回動をアシストするトルクを付与するとともに、作業者が上腕を肩関節回りに回動させるとともに前腕を肘関節回りに回動させながら持上げ動作を行っているときには、上記両モータの一方の動力を上記前腕装着部及び上記上腕装着部の双方に伝達することで、前腕の肘関節回りの回動をアシストするトルクと上腕の肩関節回りの回動をアシストするトルクとを付与するように構成されているものとする。
【００１２】
上記の構成により、作業者が、持上げ対象となる対象物を下側から抱え込むようにして持上げる際や、該対象物の下側を前腕で保持しながら平行に持上げる際等、上腕を肩関節回りに回動させつつ前腕を肘関節回りに回動させて持上げ動作を行っているときには、上記第一モータ及び第二モータのうちの一方のモータの動力が上腕装着部及び前腕装着部に伝達されて、該一方のモータの動力のみで、前腕の肘関節回りの回動をアシストするトルク（以下、アシストトルクと呼ぶ）と上腕の肩関節回りのアシストトルクとが賄われる。
【００１３】
一方、作業者が、持上げ対象となる対象物が大きいために前腕を肘関節回りに回動させることができず前腕を上腕に対して静止させた状態で上腕の肩関節回りの回動のみで該対象物を持上げる際や、上記対象物が重いために上腕を胴体に密着させた状態（脇を締めた状態）で前腕の肘関節回りの回動のみで対象物を持上げる際等、肩関節及び肘関節の一方にのみ負担（荷重）が集中する状態で持上げ動作を行っているときには、第一モータ及び第二モータの両方のモータの動力が上腕装着部又は前腕装着部に伝達されて、該両モータの動力でもって、上腕の肩関節回りのアシストトルク又は前腕の肘関節回りのアシストトルクが賄われる。
【００１４】
従って、肩関節及び肘関節の一方にのみ荷重負担が集中する場合には、肩関節回りの回動と肘関節回りの回動との協働により持上げ動作を行う場合に比べて、つまり対象物の荷重負担が肩関節と肘関節とに分散される場合に比べて、動作支援に用いるモータの動力（モータの個数）を増加させることができ、これにより、肩関節及び肘関節に加わる負担を軽減して、作業者の肉体的負担を確実に低減することが可能となる。
【００１５】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記第一モータ及び上記第二モータのそれぞれの動力を上記上腕装着部及び上記前腕装着部に伝達するための動力伝達機構を備え、上記動力伝達機構は、上記両モータに連結されて駆動される差動歯車機構を含んでいて、該差動歯車機構を介して、上記第一モータ及び上記第二モータの動力を上記上腕装着部のみに伝達する第一動力伝達状態と、該両モータの動力を上記前腕装着部のみに伝達する第二動力伝達状態と、該両モータの一方の動力を上記上腕装着部及び上記前腕装着部の双方に伝達する第三動力伝達状態とを選択的に切換え可能に構成されているものとする。
【００１６】
このことにより、作業者が、前腕を上腕に対して静止させた状態で上腕の肩関節回りの回動のみで持上げ動作を行っているときには、上記動力伝達機構を上記第一動力伝達状態とすることで、上記両モータの動力を上記差動歯車機構を介して上腕装着部に伝達して、上腕の肩関節回りのアシストトルクを付与することができる。
【００１７】
また、作業者が、上腕を静止させた状態で前腕の肘関節回りの回動のみで持上げ動作を行っているときには、上記動力伝達機構を上記第二動力伝達状態とすることで、上記両モータの動力を前腕装着部に伝達して、前腕の肘関節回りのアシストトルクを付与することができる。
【００１８】
また、作業者が、上腕の肩関節回りの回動と前腕の肘関節回りの回動との協働により持上げ動作を行っているときには、上記動力伝達機構を上記第三動力伝達状態とすることで、上記両モータの一方の動力を上記差動歯車機構を介して上腕装着部及び前腕装着部の双方に伝達して、上腕の肩関節回りのアシストトルクと前腕の肘関節回りのアシストトルクとを付与することができる。
【００１９】
従って、請求項１の発明と同様の作用効果をより一層確実に得ることができる。
【００２０】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、上記差動歯車機構は、上記上腕装着部及び上記本体部を互いに回動可能に連結する肩関節対応軸と、上記肩関節対応軸に支持される太陽歯車と、上記上腕装着部に支持されて上記肩関節対応軸に平行に延びる平行回転軸と、上記平行回転軸に支持されて上記太陽歯車に噛合する遊星歯車とを有しており、上記動力伝達機構は、上記遊星歯車を自転させることなく上記太陽歯車と一体で上記肩関節対応軸回りに回動させることで、該回動に連動して上記上腕装着部を前腕装着部と一体で上記肩関節対応軸回りに回動させて上記本体部に対して回動させる上記第一動力伝達状態と、上記遊星歯車及び上記太陽歯車を共に自転させることで、該遊星歯車の自転に連動して上記前腕装着部のみを上記上腕装着部に対して回動させる第二動力伝達状態と、上記太陽歯車を自転させることなく、上記遊星歯車を該太陽歯車に噛合させながら自転させつつ上記肩関節対応軸回りに公転させることで、該遊星歯車の自転に連動して上記前腕装着部を上記上腕装着部に対して回動させるとともに、該遊星歯車の公転に連動して上記上腕装着部を上記肩関節対応軸回りに回動させて上記本体部に対して回動させる上記第三動力伝達状態とを選択的に切換え可能に構成されているものとする。
【００２１】
このことにより、作業者が、前腕を上腕に対して静止させた状態で上腕の肩関節回りの回動のみで持上げ動作を行っているときには、上記動力伝達機構を上記第一動力伝達状態とすることで、上記遊星歯車を自転させることなく上記太陽歯車と一体で上記肩関節対応軸回りに回動させて、上記上腕装着部を上記本体部に対して回動させることができ、これによって上腕の肩関節回りのアシストトルクを付与することが可能となる。
【００２２】
また、作業者が、上腕を静止させた状態で前腕の肘関節回りの回動のみで持上げ動作を行っているときには、上記動力伝達機構を上記第二動力伝達状態とすることで、上記遊星歯車及び上記太陽歯車を共に自転させて、該遊星歯車の自転に連動して上記前腕装着部のみを上記上腕装着部に対して回動させることができ、これによって前腕の肘関節回りのアシストトルクを付与することが可能となる。
【００２３】
また、作業者が、上腕の肩関節回りの回動と前腕の肘関節回りの回動との協働により持上げ動作を行っているときには、上記動力伝達機構を上記第三動力伝達状態とすることで、上記太陽歯車を自転させることなく、上記遊星歯車を該太陽歯車に噛合させながら自転させつつ上記肩関節対応軸回りに公転させることで、該遊星歯車の自転に連動して上記前腕装着部を上記上腕装着部に対して回動させるとともに、該遊星歯車の公転に連動して上記上腕装着部を上記肩関節回りに回動させて上記本体部に対して回動させることができ、これによって、前腕の肘関節回りのアシストトルクと上腕の肩関節回りのアシストトルクとを付与することが可能となる。
【００２４】
従って、請求項１の発明と同様の作用効果をより一層確実に得ることができる。
【００２５】
請求項４の発明では、請求項３の発明において、上記動力伝達機構は、上記上腕装着部の一部を構成する上腕固定部材と、上記前腕装着部の一部を構成する前腕固定部材と、上記第一モータの出力軸に連結される第一モータ連結ギヤと、上記第二モータの出力軸に連結される第二モータ連結ギヤとを更に有し、上記肩関節対応軸は、上記上腕固定部材及び上記本体部を互いに回動可能に連結するように構成され、上記平行回転軸は、上記肩関節対応軸に平行に配設され且つ上記上腕固定部材に回動可能に支持されており、上記太陽歯車は、上記肩関節対応軸に回動可能に支持され且つ上記第一モータ連結ギヤに噛合する第一ギヤと、上記肩関節対応軸に上記第一ギヤと独立して回動可能に支持され且つ上記第二モータ連結ギヤに噛合する第二ギヤとを有し、上記遊星歯車は、上記平行回転軸に回転一体に固定され且つ上記第一ギヤにアイドルギヤを介して噛合する第一差動ギヤと、上記平行回転軸に回転一体に固定され且つ上記第二ギヤに噛合する第二差動ギヤとを有しており、上記動力伝達機構は、上記上腕固定部材及び上記前腕固定部材を互いに回動可能に連結する肘関節対応軸を更に有し、上記前腕固定部材は、上記平行回転軸の回動に連動して上記肘関節対応軸回りに回動可能に構成されているものとする。
【００２６】
このことにより、例えば、第一モータ及び第二モータを駆動することにより、第一モータ連結ギヤと第二モータ連結ギヤとを共に所定の正転方向に同じ回転速度で回転させたとすると、第一モータ連結ギヤの正転方向への回動により該第一モータ連結ギヤに噛合する第一ギヤが正転方向とは逆の逆転方向に回動し、該第一ギヤに噛合するアイドルギヤが正転方向に回動し、該アイドルギヤに噛合する第一差動ギヤが逆転方向に回転しようとする一方、第二モータ連結ギヤの正方向への回動により該第二モータ連結ギヤに噛合する第二ギヤが逆転方向に回動し、該第二ギヤに噛合する第二差動ギヤが正転方向に回動しようとする。しかしながら、第一差動ギヤ及び第二差動ギヤは、平行回転軸に回転一体に固定されているため該平行回転軸回りに回動することができない。このため、第一ギヤ、アイドルギヤ、及び第一差動ギヤは、互いに相対的に回動することなく一体で肩関節対応軸に逆転方向に回動し、第二差動ギヤ及び第二ギヤも、互いに相対的に回動することなく一体で肩関節対応軸回りに逆転方向に回動する。この結果、平行回転軸が肩関節対応軸回りに逆転方向に回動する結果、上腕固定部材が肩関節対応軸回りに逆転方向に回動し、これに伴って、該上腕固定部材に固定された上腕装着部が該肩関節対応軸回りに逆転方向に回動する。こうして、動力伝達機構は、差動歯車機構を介して両モータの動力を上腕装着部に伝達する第一動力伝達状態となる。
【００２７】
また、例えば、第一モータ及び第二モータを駆動することにより、第一モータ連結ギヤを逆転方向に回動させ、第二モータ連結ギヤを正転方向に同じ回転速度で回転させたとすると、第一モータ連結ギヤの逆転方向への回動により、該第一モータ連結ギヤに噛合する第一ギヤが正転方向に回動し、該第一ギヤに噛合するアイドルギヤが逆転方向に回動し、該アイドルギヤに噛合する第一差動ギヤが正転方向に回動しようとする。また、第二モータ連結ギヤの正転方向への回動により該第二モータ連結ギヤに噛合する第二ギヤが逆転方向に回動し、該第二ギヤに噛合する第二差動ギヤが正転方向に回動しようとする。この結果、第一差動ギヤ及び第二差動ギヤは同方向（正転方向）に回動しようとして、該第一差動ギヤ及び第二差動ギヤに回転一体に固定された平行回転軸も正転方向に回動する。このため、該平行回転軸の正転方向の回動に連動して、前腕固定部材が上記肘関節対応軸回りに正転方向に回動し、これに伴って、該前腕固定部材に固定された前腕装着部も肘関節対応軸回りに正転方向に回動する。こうして、動力伝達機構は、差動歯車機構を介して両モータの動力を前腕装着部に伝達する第二動力伝達状態となる。
【００２８】
また、例えば、第二モータは駆動せずに第一モータのみを駆動することにより、第一モータ連結ギヤを正転方向に回動させたとすると、該第一モータ連結ギヤの正転方向への回動により、該第一モータ連結ギヤに噛合する第一ギヤが逆転方向に回動し、該第一ギヤに噛合するアイドルギヤが正転方向に回動し、該アイドルギヤに噛合する第一差動ギヤが逆転方向に回動する。この結果、該第一差動ギヤと回転一体に固定された平行回転軸及び第二差動ギヤが逆転方向に回動して、該第二差動ギヤに噛合する第二ギヤを正転方向に回動させようとする。しかし、第二ギヤは、第二モータが停止しているが故に回動不能になっている第二モータ連結ギヤに拘束されて肩関節対応軸回りに回動不能となっている。このため、第二差動ギヤが、第二ギヤと噛合しつつ平行回転軸と共に自転しながら肩関節対応軸回りに逆転方向に公転する。こうして、平行回転軸が肩関節対応軸回りに逆転方向に回動する結果、上腕固定部材が肩関節対応軸回りに逆転方向に回動し、また平行回転軸の逆転方向への自転に連動して前腕固定部材が上記肘関節対応軸回り逆転方向に回動する。そして、上腕固定部材に固定された上腕装着部が肩関節対応軸回りに逆転方向に回動しつつ、前腕固定部材に固定された前腕装着部が肘関節対応軸回りに逆転方向に回動する。こうして、動力伝達機構は、差動歯車機構を介して、上記両モータの一方の動力を上腕装着部及び前腕装着部の双方に伝達する第三動力伝達状態となる。
【００２９】
従って、請求項１の発明と同様の作用効果をより一層確実に得ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、本発明の作業支援装置によると、肩関節及び肘関節のそれぞれに負担が分散されるような持上げ動作を行う際には、２つのモータのうちの一方を駆動してその動力でもって動作支援を行う一方、肩関節及び肘関節の一方にのみ負担が集中するような持上げ動作を行う際には、２つのモータを駆動して該両モータの動力でもって動作支援を行うようにしたことで、持上げ動作時における作業者の肩関節及び肘関節に加わる負担を軽減して該作業者の肉体的負担を確実に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の実施形態に係る作業支援装置１を示し、この作業支援装置１は、作業者が物を持上げる際の持上げ動作を支援するためのものであって、該作業者の上半身に装着されるとともに該持上げ動作中における肩及び肘の関節回りの回動をアシストすることによって動作支援を行う。
【００３３】
上記作業支援装置１は、作業者の背中に装着されて胴体に固定される胴体固定部２と、該胴体固定部２に連結され、作業者の右腕及び左腕に装着されてそれぞれの動作を支援する右腕動作支援部３及び左腕動作支援部４とを備えている。
【００３４】
上記胴体固定部２は、作業者の腰部に固定される腰部固定部５と、該腰部固定部５の上端部に接続され、該上端部から作業者の背骨に沿うように上方に延びる背骨ガイド部６と、該背骨ガイド部６の上端部に接続され、左右の肩に跨るように延びる上下一対の肩固定部７，７とを有しており、上側の肩固定部７及び下側の肩固定部７は互いに、上下に延びる左右一対の補強部材８，８を介して連結されている。
【００３５】
上記腰部固定部５の背面には、後述のコントロールユニット６０やモータコントローラ５２を含む制御装置を収容する図示しない制御ボックスが取付けられている。
【００３６】
また、肩固定部７，７の上下方向両端部には、該肩固定部７，７を作業者の肩回りに固定装着するためのショルダーベルト９が接続されており、腰部固定部５の肩幅方向両端部には、該腰部固定部５を作業者の腰回りに固定装着するための腰ベルト１０が接続されている。
【００３７】
ショルダーベルト９及び腰ベルト１０は共に、長さ調整用の調整金具（図示省略）と、ワンタッチで接続可能なバックル（図示省略）とを有しており、作業者は、この調整金具によりベルトを適当な長さに調整するとともにバックルを手元で操作することで、胴体固定部２の着脱を行う。尚、ショルダーベルト９及び腰ベルト１０の着脱はバックル等のジョイントによるものに限らず、例えば面ファスナー（マジックテープ（登録商標））等により行うものであってもよい。
【００３８】
また、上側の肩固定部７における肩幅方向の両端部には、それぞれ上記右腕動作支援部３及び左腕動作支援部４が回転支持軸１１を介して連結されている。この回転支持軸１１は前後方向に延びるように配設されており、右腕動作支援部３及び左腕動作支援部４はそれぞれ、該回転支持軸１１回りに回動可能になっている。尚、右腕動作支援部３は、左腕動作支援部４と同様の構成とされているため、以下の説明では、特に断らない限り、左腕動作支援部４について説明するものとし、また、作業支援装置１の各構成要素の位置関係については、該作業支援装置１を装着した作業者が両腕を鉛直下側に下ろしている状態での位置関係について説明するものとする。
【００３９】
図２に示すように、上記左腕動作支援部４は、上記胴体固定部２における肩固定部７に上記回転支持軸１１を介して連結される本体部１７と、上記本体部１７に取付固定される動力源としての第一モータ１５及び第二モータ１６と、作業者の上腕に装着される上腕装着ホルダ１８と、前腕に装着される前腕装着ホルダ１９と、上記本体部１７に対して回動可能に連結されるとともに上腕装着ホルダ１８に連結固定されて該上腕装着ホルダ１８に動力を直接伝達可能な上腕動力伝達部２１と、上腕動力伝達部２１に対して回動可能に連結されるとともに上記前腕装着ホルダ１９に連結固定されて該前腕装着ホルダ１９に動力を直接伝達可能な前腕動力伝達部２２と、各モータ１５，１６の動力を上腕動力伝達部２１及び前腕動力伝達部２２のそれぞれに伝達するための差動歯車機構２５と備えている。
【００４０】
上記本体部１７は、上下方向に延び且つ肩幅方向に互いに所定間隔を隔てて並ぶ、肩幅方向外側の第一固定板１７ａと、肩幅方向内側の第二固定板１７ｂと、該両固定板１７ａ，１７ｂの上端部同士を連結固定する連結棒１７ｃとで構成されている。
【００４１】
上記第二固定板１７ｂの上端部における前側端部には、肩幅方向内側に向かって延びる胴体連結部１７ｅが曲げ加工により形成されている。そして、本体部１７は、該胴体連結部１７ｅに形成された貫通孔１７ｄと肩固定部７に形成された貫通孔７ａ（図１参照）との双方に回転支持軸１１を挿通して該肩固定部７に回動可能に連結されている。
【００４２】
また、第一固定板１７ａ及び第二固定板１７ｂの上端部にはそれぞれ、肩幅方向に貫通する図示しないモータ取付孔が形成されており、第一モータ１５は、その出力軸を第一固定板１７ａの上記モータ取付孔に挿通した状態で該第一固定板１７ａの肩幅方向外側の側面に取付けられており、同様に、第二モータ１６は、その出力軸を第二固定板１７ｂの上記モータ取付孔に挿通した状態で該第二固定板１７ｂの肩幅方向内側の側面に取付けられている。そして、第一モータ１５及び第二モータ１６は、それぞれの出力軸を肩幅方向に向けた状態で互いに対向して配設されている。各モータ１５，１６の出力軸には、第一モータ固定プーリ３０，第二モータ固定プーリ３１がそれぞれ回転一体に取付けられている。
【００４３】
また、第一固定板１７ａにおける上記モータ挿通孔よりも下側には、第一モータ１５の出力軸に平行に第一回転支持軸３２が回動可能に取付けられており、該第一回転支持軸３２には、後述の第一ギヤ４０に噛合する第一ピニオンギヤ３３（第一モータ連結ギヤに相当）と、該第一ピニオンギヤ３３と同軸に配設された第一プーリ３４とが回転一体に取付けられている。同様に、第二固定板１７ｂにおける、上記モータ挿通孔よりも下側には、第二モータ１６の出力軸に平行に第二回転支持軸３５が回動可能に取付けられており、該第二回転支持軸３５には、後述の第二ギヤ４１に噛合する第二ピニオンギヤ３６（第二モータ連結ギヤに相当）と、該第二ピニオンギヤ３６と同軸に配設された第二プーリ３７とが回転一体に取付けられている。こうして、第一ピニオンギヤ３３は、第一プーリ３４及び第一伝動ベルト３８及び第一モータ固定プーリ３０を介して第一モータ１５の出力軸に連結され、第二ピニオンギヤ３６は、第二プーリ３７及び第二伝動ベルト３９及び第二モータ固定プーリ３１を介して第二モータ１６の出力軸に連結されている。
【００４４】
そして、第一プーリ３４及び第一モータ固定プーリ３０は互いに、第一伝動ベルト３８により連動可能に連結され、第二プーリ３７及び第二モータ固定プーリ３１は互いに、第二伝動ベルト３９により連動可能に連結されている。
【００４５】
また、上記上腕動力伝達部２１は、上下方向に延び且つ肩幅方向に互いに所定間隔隔てて並ぶ、肩幅方向内側の第一上腕動力伝達板２１ａ（上腕固定部材に相当）と、肩幅方向外側の第二上腕動力伝達板２１ｂと、該両上腕動力伝達板２１ａ，２１ｂの上端部同士を連結する肩関節対応軸２３とで構成されている。
【００４６】
肩関節対応軸２３は、両上腕動力伝達板２１ａ，２１ｂに回動不能に固定されている一方、上記本体部１７の両固定板１７ａ，１７ｂに回動可能に支持されている。
【００４７】
これにより、上腕動力伝達部２１は、肩関節対応軸２３を回動中心として本体部１７に対して回動可能になっている。そして、該上腕動力伝達部２１及び上腕装着ホルダ１８が上腕装着部を構成している。
【００４８】
この肩関節対応軸２３には、その軸方向に互いに所定間隔隔てて並ぶ、肩幅方向外側の第一ギヤ４０と、肩幅方向内側の第二ギヤ４１とが互いに独立して回動可能に支持されている。
【００４９】
上記両上腕動力伝達板２１ａ，２１ｂにおける肩関節対応軸２３よりも下側には、該肩関節対応軸２３に平行な平行回転軸２６が接続されている。そして、平行回転軸２６は、その両端部を各上腕動力伝達板２１ａ，２１ｂに回動不能に連結して支持されている。
【００５０】
上記平行回転軸２６には、アイドルギヤ４２を介して上記第一ギヤ４０に噛合する第一差動ギヤ４３と、第二ギヤ４１に噛合する第二差動ギヤ４４と、該第二差動ギヤ４４との一体成形によりその肩幅方向外側に隣接して配設された第三プーリ４５とが回転一体に取付けられている。アイドルギヤ４２は、肩関節対応軸２３に平行に延び且つ第二上腕動力伝達板２１ｂに固定支持された固定軸４６に回動可能に支持されている。
【００５１】
こうして、第一差動ギヤ４３、第二差動ギヤ４４、及び平行回転軸２６、並びに、アイドルギヤ４２、並びに、第一ギヤ４０、第二ギヤ４１、及び肩関節対応軸２３により上記差動歯車機構２５が構成されている。すなわち、第一差動ギヤ４３及び第二差動ギヤ４４は、後述するように平行回転軸２６とともに自転しながら、肩関節対応軸２３回りに公転可能になっている。
【００５２】
また、上記前腕動力伝達部２２は、肘関節対応軸２４と、該肘関節対応軸２４に回転一体に固定されて上記第三プーリ４５に第三伝動ベルト４７を介して連結された第四プーリ２２ｂと、該第四プーリ２２ｂとの一体成形により上下方向に延びるように形成されて肘関節対応軸２４に回転一体に固定された前腕動力伝達板２２ａ（前腕固定部材に相当）とで構成されている。
【００５３】
上記肘関節対応軸２４は、該両上腕動力伝達板２１ａ，２１ｂの下端部に回動可能に支持されており、これにより、前腕動力伝達部２２は、肘関節対応軸２４を回動中心として上腕動力伝達部２１に対して回動可能になっている。そして、該前腕動力伝達部２２及び前腕装着ホルダ１９が前腕装着部を構成している。
【００５４】
また、上記上腕装着ホルダ１８は、上腕動力伝達部２１における第一上腕動力伝達板２１ａの肩幅方向内側に固定されて、該上腕動力伝達部２１を介して上記本体部１７に回動可能に連結されており、前腕装着ホルダ１９、前腕動力伝達部２２における前腕動力伝達板２２ａの肩幅方向内側に固定されて、該前腕動力伝達部２２を介して上記上腕動力伝達部２１に回動可能に連結されている。
【００５５】
上腕装着ホルダ１８及び前腕装着ホルダ１９は共に、前側に開放する略Ｕ字状断面を有していて上下方向に延びるように形成されている。そして、該上腕装着ホルダ１８及び前腕装着ホルダ１９は、それぞれの前側の開放部分から上腕、前腕を嵌め込んで装着可能になっている。尚、上腕装着ホルダ１８及び前腕装着ホルダ１９にそれぞれ、上腕、前腕を嵌め込んだ後は、該上腕及び前腕をそれぞれバンド等により上腕装着ホルダ１８、前腕装着ホルダ１９に固定することが望ましい。
【００５６】
また、上腕装着ホルダ１８における上腕装着面１８ａには、作業者の上腕の肩関節回りの回動を検知する肩関節回動検知センサ５０が取付けられ、前腕装着ホルダ１９における前腕装着面１９ａには、作業者の前腕の肘関節回りの回動を検知する肘関節回動検知センサ５１とが取付けられている。
【００５７】
肩関節回動検知センサ５０及び肘関節回動検知センサ５１は共に、荷重を受ける受圧部（図示省略）を有していて該受圧部に作用する圧力を検知可能な感圧センサからなり、肩関節回動検知センサ５０は、上記上腕装着面１８ａの下端部に配設されて、作業者の上腕裏側の肘関節寄りの部分に取付けられた図示しない突状の押圧部材が、該肩関節回動検知センサ５０の受圧部に当接することにより作用する圧力を検知可能になっている。
【００５８】
同様に、肘関節回動検知センサ５１は、上記上腕装着面１８ａの下端部に配設されて、作業者の前腕裏側の手首寄りの部分に取付けられた図示しない突状の押圧部材が、該肘関節回動検知センサ５１の受圧部に当接することにより作用する圧力を検知可能になっている。
【００５９】
そして、肩関節回動検知センサ５０及び肘関節回動検知センサ５１は、検知した圧力に対応する圧力信号を後述のコントロールユニット６０に出力する。
【００６０】
コントロールユニット６０には、肩関節回動検知センサ５０及び肘関節回動検知センサ５１から圧力信号が入力されるようになっている。
【００６１】
そして、コントロールユニット６０は、これらの入力された圧力信号を受けて、作業者の上腕の肩関節回りの回動及び前腕の肘関節回りの回動を検知するとともに、該検知結果に基づいてモータコントローラ５２（図３参照）に対して必要な制御信号を出力することで各モータ１５，１６の駆動を制御して動作支援制御を実行する。
【００６２】
具体的には、本実施形態では、コントロールユニット６０は、肩関節回動検知センサ５０にて検知された圧力が減少傾向にあるときには、作業者の上腕が肩関節回りに上方に回動している、つまり左側側方視で（肩幅方向左側から見て）時計回り方向に回動しているものと判定し、上記検知された圧力が増加傾向にあるときには、上腕が肩関節回りに下方に回動している、つまり左側側方視で反時計回り方向に回動しているものと判定し、また、上記検知された圧力が変化せずに一定に保たれているときには、上腕は肩関節回りに固定されて静止しているものと判定する。
【００６３】
同様に、コントロールユニット６０は、肘関節回動検知センサ５１にて検知された圧力が減少傾向にあるときには、作業者の前腕が上腕に対して肘関節回りに上方に回動している、つまり左側側方視で時計回り方向に回動しているものと判定し、上記検知された圧力が増加傾向にあるときには、前腕が上腕に対して肘関節回りに下方に回動している、つまり左側側方視で反時計回り方向に回動しているものと判定し、また、上記検知された圧力が変化せずに一定に保たれているときには、前腕は肘関節回りに固定されて静止しているものと判定する。
【００６４】
そして、コントロールユニット６０は、図４（Ａ）に示すように、左側側面視において上腕が肩関節回りに時計回り方向（以下、Ｗ方向と呼ぶ）に回動し且つ前腕が反時計回り方向（以下、Ｕ方向と呼ぶ）に回動していると判定したときには、アイドルギヤ４２のない方の歯車列を駆動する第二モータ１６のみをＵ方向に回転させるとともに、第一モータ１５を停止させるべくモータコントローラ５２に対して必要な制御信号を出力する。
【００６５】
この結果、第二モータ１６がＵ方向に回動すると、該第二モータ１６の出力軸に第二伝動ベルト３９を介して連結された第二ピニオンギヤ３６も同様にＵ方向に回動し、該第二ピニオンギヤ３６に噛合する第二ギヤ４１はＷ方向に回動し、更に該第二ギヤ４１に噛合する第二差動ギヤ４４はＵ方向に回動する。
【００６６】
このため、第二差動ギヤ４４と共に平行回転軸２６に回転一体に固定された第一差動ギヤ４３もＵ方向に回動する。そして、該第一差動ギヤ４３に噛合するアイドルギヤ４２がＷ方向に回動して、該アイドルギヤ４２に噛合する第一ギヤ４０をＵ方向に回動させるとともに該第一ギヤ４０に噛合する第一ピニオンギヤ３３をＷ方向に回動させようとする。      
【００６７】
しかし、第一ピニオンギヤ３３は、第一モータ１５が停止状態となっているが故に回動することができず、従って第一ギヤ４０の肩関節対応軸２３回りの回動も規制される。この結果、アイドルギヤ４２が、第一ギヤ４０に噛合しながらＷ方向に自転するとともに肩関節対応軸２３回りにＷ方向に公転し、この公転に伴って両上腕動力伝達板２１ａ，２１ｂが肩関節対応軸２３回りにＷ方向に回動することとなる。
【００６８】
また、アイドルギヤ４２のＷ方向への自転に伴って、該アイドルギヤ４２に噛合する第一差動ギヤ４３は平行回転軸２６と共にＵ方向に回動し、該平行回転軸２６に回転一体に支持された第四プーリ２２ｂもＵ方向に回動する。このため、該第四プーリ２２ｂに第三伝動ベルト４７を介して連結された第四プーリ２２ｂが、前腕動力伝達板２２ａと共に肘関節対応軸２４を回動中心としてＵ方向に回動することとなる。
【００６９】
こうして、第一上腕動力伝達板２１ａに固定された上腕装着ホルダ１８が肩関節対応軸２３回りにＷ方向に回動するとともに、前腕動力伝達板２２ａに固定された前腕装着ホルダ１９が肘関節対応軸２４回りにＷ方向とは逆方向のＵ方向に回動する。
【００７０】
また、コントロールユニット６０は、図４（Ｂ）に示すように、上腕が肩関節回りにＷ方向（左側側面視で時計回り方向）に回動し且つ前腕もＷ方向（左側側面視で時計回り方向）に回動していると判定したときには、アイドルギヤ４２が位置する側の歯車列を駆動する第一モータ１５のみをＵ方向に回動させるとともに、第二モータ１６を停止させるべくモータコントローラ５２に対して必要な制御信号を出力する。
【００７１】
この結果、第一モータ１５がＵ方向に回動すると、該第一モータ１５の出力軸に第一伝動ベルト３８を介して連結された第一ピニオンギヤ３３も同様にＵ方向に回動し、該第一ピニオンギヤ３３に噛合する第一ギヤ４０がＷ方向に回動する。そして更に、該第一ギヤ４０に噛合するアイドルギヤ４２がＵ方向に回動し、該アイドルギヤ４２に噛合する第一差動ギヤ４３がＷ方向に回動する。
【００７２】
このため、第一差動ギヤ４３と共に平行回転軸２６に回転一体に固定された第二差動ギヤ４４がＷ方向に回動して、該第二差動ギヤ４４に噛合する第二ギヤ４１をＵ方向に回動させるとともに第二ピニオンギヤ３６をＷ方向に回動させようとする。
【００７３】
しかし、第二ピニオンギヤ３６は、第二モータ１６が停止状態となっているが故に回動することができず、また第二ギヤ４１も該第二ピニオンギヤ３６により肩関節対応軸２３回りの回動が規制され、この結果、第二差動ギヤ４４が、第二ギヤ４１に噛合しながら平行回転軸２６と共にＷ方向に自転するとともに肩関節対応軸２３回りにＷ方向に公転し、この公転に伴って両上腕動力伝達板２１ａ，２１ｂが肩関節対応軸２３回りにＷ方向に回動することとなる。
【００７４】
また、第二差動ギヤ４４のＷ方向への自転に伴って、該第二差動ギヤ４４と共に平行回転軸２６に回転一体に固定された第三プーリ４５もＷ方向に自転する。このため、第四プーリ２２ｂに第三伝動ベルト４７を介して連結された第四プーリ２２ｂが、前腕動力伝達板２２ａと共に肘関節対応軸２４を回動中心としてＷ方向に回動することとなる。
【００７５】
こうして、第一上腕動力伝達板２１ａに固定された上腕装着ホルダ１８が肩関節対応軸２３回りにＷ方向に回動するとともに、前腕動力伝達板２２ａに固定された前腕装着ホルダ１９が肘関節対応軸２４回りに同じくＷ方向に回動することとなる。
【００７６】
また、コントロールユニット６０は、図４（Ｃ）に示すように、前腕が肘関節回りにＷ方向（左側側面視で時計回り方向）に回動する一方で、上腕が肩関節回りに回動することなく静止している状態にあると判定したときには、第一モータ１５をＵ方向に回動させるとともに、第一モータ１５と同じ回転速度でもって第二モータ１６をＷ方向に回動させるべくモータコントローラ５２に対して必要な制御信号を出力する。
【００７７】
この結果、第一モータ１５がＵ方向に回動すると、該第一モータ１５の出力軸に第一伝動ベルト３８を介して連結された第一ピニオンギヤ３３がＵ方向に回動し、該第一ピニオンギヤ３３に噛合する第一ギヤ４０がＷ方向に回動する。このため、該第一ギヤ４０に噛合するアイドルギヤ４２はＵ方向に回動し、該アイドルギヤ４２に噛合する第一差動ギヤ４３がＷ方向に回動しようとする。
【００７８】
一方、第二モータ１６がＷ方向に回動すると、該第二モータ１６の出力軸に第二伝動ベルト３９を介して連結された第二ピニオンギヤ３６がＷ方向に回動し、該第二ピニオンギヤ３６に噛合する第二ギヤ４１がＵ方向に回動する。このため、該第二ギヤ４１に噛合する第二差動ギヤ４４がＷ方向に回動しようとする。
【００７９】
この結果、第一差動ギヤ４３及び第二差動ギヤ４４が回転一体に取付けられた平行回転軸２６は、該第一差動ギヤ４３及び第二差動ギヤ４４と共にＷ方向に回動する。このため、平行回転軸２６に回転一体に支持された第三プーリ４５もＷ方向に回動し、これに伴って該第三プーリ４５に第三伝動ベルト４７を介して連結された第四プーリ２２ｂが、前腕動力伝達板２２ａと共に肘関節対応軸２４を回動中心としてＷ方向に回動することとなる。
【００８０】
こうして、第一上腕動力伝達板２１ａは肩関節対応軸２３回りに回動することなく静止した状態のまま、前腕動力伝達板２２ａのみが肘関節対応軸２４回りに回動する。すなわち、上腕動力伝達部２１に固定された上腕装着ホルダ１８は静止したままの状態で、該前腕動力伝達板２２ａに固定された前腕装着ホルダ１９のみが肘関節対応軸２４回りにＷ方向に回動することとなる。
【００８１】
また、コントロールユニット６０は、図４（Ｄ）に示すように、前腕が肘関節回りに回動することなく静止していて、上腕が前腕と一体で肩関節回りにＷ方向（左側側面視で時計回り方向）に回動していると判定したときには、第一モータ１５をＵ方向に回動させるとともに、第二モータ１６を、該第一モータ１５と同じ回転方向（Ｕ方向）に同じ回転速度でもって回動させるべくモータコントローラ５２に対して必要な制御信号を出力する。
【００８２】
この結果、第一モータ１５がＵ方向に回動すると、該第一モータ１５の出力軸に第一伝動ベルト３８を介して連結された第一ピニオンギヤ３３がＵ方向に回動する。このため、該第一ピニオンギヤ３３に噛合する第一ギヤ４０がＷ方向に回動しようとし、これに伴って該第一ギヤ４０に噛合するアイドルギヤ４２がＵ方向に回動して、該アイドルギヤ４２に噛合する第一差動ギヤ４３がＷ方向に回動しようとする。
【００８３】
一方、第二モータ１６がＵ方向に回動すると、該第二モータ１６の出力軸に第二伝動ベルト３９を介して連結された第二ピニオンギヤ３６がＵ方向に回動する。このため、該第二ピニオンギヤ３６に噛合する第二ギヤ４１がＷ方向に回動しようとし、これに伴って該第二ギヤ４１に噛合する第二差動ギヤ４４がＵ方向に回動しようとする。
【００８４】
この結果、第一差動ギヤ４３と第二差動ギヤ４４とは互いに逆方向に回動しようとするが、該第一差動ギヤ４３及び第二差動ギヤ４４は共に、平行回転軸２６に回転一体に固定されているために該平行回転軸２６を回動中心とする回動が不可能な状態となる。
【００８５】
この結果、第一差動ギヤ４３、アイドルギヤ４２、及び第一ギヤ４０が、互いに相対的に回動することなく肩関節対応軸２３回りに一体で回動し、また、第二ギヤ４１及び第二差動ギヤ４４が、互いに相対的に回動することなく肩関節対応軸２３回りに一体で回動することとなる。
【００８６】
こうして、第一差動ギヤ４３及び第二差動ギヤ４４と回転一体に固定された平行回転軸２６が第二回転支持軸３５回りにＷ方向に回動し、これに伴って、該平行回転軸２６に連結された両上腕動力伝達板２１ａ，２１ｂが、肩関節対応軸２３回りにＷ方向に回動する。また、該回動時には、平行回転軸２６は自転しておらず、このため、該平行回転軸２６に回転一体に固定された第三プーリ４５も自転しない。従って、第三プーリ４５に対して、第三伝動ベルト４７及び第四プーリ２２ｂを介して連結された前腕動力伝達板２２ａが、肘関節対応軸２４回りに回動することもない。
【００８７】
よって、前腕動力伝達板２２ａに固定された前腕装着ホルダ１９は、肘関節対応軸２４回りに回動することなく静止した状態で、第一上腕動力伝達板２１ａに固定された上腕装着ホルダ１８が肩関節対応軸２３回りにＷ方向に回動することとなる。
【００８８】
以上の如く上記実施形態では、コントロールユニット６０は、作業者が前腕を肘関節回りに固定した状態で上腕を肩関節回りにＷ方向に回動させて持上げ動作を行っているとき（図４（Ｄ）の動作を行っているとき）には、上記両モータ１５，１６の双方を駆動させるべくモータコントローラ５２に対して必要な制御信号を出力して、該両モータの動力を上腕装着ホルダ１８に伝達することで上腕の肩関節回りの回動をアシストするトルクを付与し、また、作業者が上腕を肩関節回りに固定した状態で前腕を肘関節回りにＷ方向に回動させて持上げ動作を行っているとき（図４（Ｃ）の動作を行っているとき）には、上記両モータ１５，１６の双方を駆動させるべくモータコントローラ５２に対して必要な制御信号を出力して、該両モータの動力を前腕装着ホルダ１９に伝達することで前腕の肘関節回りの回動をアシストするトルクを付与するように構成されている。そして更に、コントロールユニット６０は、作業者が上腕を肩関節回りにＷ方向に回動させつつ前腕を同じくＷ方向に回動させているとき（図４（Ｂ）の動作を行っているとき）には、第一モータ１５のみを駆動させるべくモータコントローラ５２に対して必要な制御信号を出力しまた、作業者が上腕を肩関節回りにＷ方向に回動させつつ前腕を上腕の回動方向とは逆のＵ方向に回動させているとき（図４（Ａ）の動作を行っているとき）には、第二モータ１６のみを駆動させるべくモータコントローラ５２に対して必要な制御信号を出力して、両モータ１５，１６のうち駆動している方のモータ１５（又は１６）の動力を上腕装着ホルダ１８及び前腕装着ホルダ１９の双方に伝達することで上腕の肩関節回りの回動をアシストするトルクと前腕の肘関節回りの回動をアシストするトルクを付与するように構成されている。
【００８９】
これにより、図４（Ｃ）に示すように、肘関節にのみ負担（荷重）が集中する持上げ動作を行う場合や、図４（Ｄ）に示すように肩関節にのみ負担（荷重）が集中する持上げ動作を行う場合等、一つの関節に負担が集中する持上げ動作を行う場合には、図４（Ａ）や図４（Ｂ）に示すように肩関節及び肘関節のそれぞれに負担が分散される場合に比べて、動作支援に用いるモータの数を増やして（本実施形態においては１個から２個に増やして）より一層強力に持上げ動作をアシストすることが可能となる。従って、持上げ動作時における作業者の各関節に加わる負担を確実に低減し、これによって該作業者の肉体的負担を和らげることができる。
【００９０】
また、上記実施形態では、持上げ動作支援時における、各モータ１５，１６から上腕装着ホルダ１８及び前腕装着ホルダ１９への動力伝達は、差動歯車機構２５を介して行われるようになっている。これにより、平行回転軸２６に回転一体に固定された第一差動ギヤ４３及び第二差動ギヤ４４の肩関節対応軸２３回りの公転運動を利用した、上腕動力伝達部２１の肩関節対応軸２３回りの回動と、第三伝動ベルト４７を介して行われる、平行回転軸２６の自転運動を利用した前腕動力伝達部２２の肘関節対応軸２４回りの回動とを、両モータ１５，１６の一方を駆動させることにより同時に行う動力伝達状態（図４（Ｃ）及び（Ｄ）に示す状態であって本発明の第三動力伝達状態に相当する状態）と、両モータ１５，１６を共に駆動させることにより、上腕動力伝達部２１の肩関節回りの回動のみを行う動力伝達状態（図４（Ａ）に示す状態であって本発明の第一動力伝達状態に相当する状態）と、両モータ１５，１６を共に駆動させることにより、前腕動力伝達部２２の肘関節対応軸２４回りの回動のみを行う動力伝達状態（図４（Ｂ）に示す状態であって本発明の第二動力伝達状態に相当する状態）とを切換えて実行することができる。これにより上腕及び前腕の関節回りの回動をアシストすることによる動作支援を確実に行うことができる。
【００９１】
（他の実施形態）
本発明の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、作業者の上腕及び前腕の回動を、感圧センサ（肩関節回動検知センサ５０，肘関節回動検知センサ５１）により検知するようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、筋電センサを作業者の上腕及び前腕に貼付けるとともに、該筋電センサからの出力を基に上腕及び前腕の回動を検知するようにしてもよい。
【００９２】
また、上記実施形態では、上記肘関節対応軸２４は、該両上腕動力伝達板２１ａ，２１ｂの下端部に回動可能に支持されており、前腕動力伝達板２２ａは、肘関節対応軸２４に回転一体に固定されて該肘関節対応軸２４と共に回動するように構成されいるが、これに限ったものではなく、例えば、肘関節対応軸２４を、両上腕動力伝達板２１ａ，２１ｂに回動不能に固定するとともに、前腕動力伝達板２２ａを該肘関節対応軸２４に回動可能に支持させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、作業者の身体に装着して関節回りの回動をアシストすることで該作業者の持上げ動作を支援する作業支援装置に有用であり、特に動力源としての２つのモータを備えた作業支援装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施形態に係る作業支援装置を示す、前方から見た斜視図である。
【図２】作業支援装置を装着した作業者が両腕を鉛直下側に伸ばした状態における左腕動作支援部を示す、前方斜め左側の下側から見た斜視図である。
【図３】上腕装着部及び前腕装着部の動作を制御する制御装置を示すブロック図である。
【図４】作業者の持上げ動作を示す模式図であって、（Ａ）は、左側側方視で、上腕を肩関節回りに時計回り方向に回動させつつ、前腕を肘関節回りに反時計回り方向に回動させながら物を持上げる動作を示し、（Ｂ）は、左側側方視で、上腕を肩関節回りに時計回り方向に回動させつつ、前腕を肘関節回りに同じく時計回り方向に回動させながら物を持上げる動作を示し、（Ｃ）は、左側側方視で、上腕を肩関節回りに固定して静止させた状態で、前腕のみを肘関節回りに回動させながら物を持上げる動作を示し、（Ｄ）は、左側側方視で、前腕を肘関節回りに固定して上腕に対して静止させた状態で、上腕を前腕と一体で肩関節回りに反時計回り方向に回動させながら物を持ち上げる動作を示す。
【符号の説明】
【００９５】
１      作業支援装置
１５    第一モータ
１６    第二モータ
１７    本体部
１８    上腕装着ホルダ（上腕装着部、動力伝達機構）
１９    前腕装着ホルダ（前腕装着部、動力伝達機構）
２１ａ  第一上腕動力伝達板（上腕固定部材、上腕装着部、動力伝達機構）
２２ａ  前腕動力伝達板（前腕固定部材、前腕装着部、動力伝達機構）
２４    肘関節対応軸（動力伝達機構）
２５    差動歯車機構（動力伝達機構）
２６    平行回転軸（動力伝達機構）
３３    第一ピニオンギヤ（第一モータ連結ギヤ、動力伝達機構）
３６    第二ピニオンギヤ（第二モータ連結ギヤ、動力伝達機構）
４０    第一ギヤ（動力伝達機構、太陽歯車）
４１    第二ギヤ（動力伝達機構、太陽歯車）
４２    アイドルギヤ（動力伝達機構）
４３    第一差動ギヤ（動力伝達機構、遊星歯車）
４４    第二差動ギヤ（動力伝達機構、遊星歯車）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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