(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を保持する物体保持部と、
前記物体保持部からの荷重を支える上体部と、
腰部基準面を有し、前記腰部基準面に平行な上体回転軸の回りに回転可能に前記上体部に接続し、前記上体部からの荷重を支える腰部と、
着用者の体幹の移動に応じて前記腰部を移動させる着用者動作伝達部と、
前記腰部基準面と交差する開閉脚軸の回りに回転可能に前記腰部の左右にそれぞれ接続する大腿開閉脚部と、
前記大腿開閉脚部に一端が接続する大腿骨部と、
前記大腿骨部と前記大腿開閉脚部とがなす角度を変更可能に前記大腿骨部の一端を前記大腿開閉脚部に接続する股関節部と、
前記股関節部とは異なる位置で前記大腿開閉脚部に回転可能に一端が接続され、他端が前記大腿骨部に回転可能に接続される長さが変更可能な大腿駆動リンクと、
前記大腿骨部の他端に一端が接続する下腿部と、
前記下腿部と前記大腿骨部とがなす角度を変更可能に前記下腿部の一端を前記大腿骨部に接続する膝関節部と、
一端が前記大腿骨部または前記大腿開閉脚部に回転可能に接続され、他端が前記下腿部に回転可能に接続される長さが変更可能な膝関節駆動リンクと、
前記下腿部の他端に接続し、前記着用者の足とともに移動する足部と、
前記下腿部の他端を前記足部に３回転自由度で回転可能に接続する足首関節部とを備え、
前記着用者が前記着用者動作伝達部により前記腰部を移動させることで、着地している左右の前記足首関節部にかかる荷重の合計である負荷荷重の重心である負荷重心の位置を制御できる、
動作補助装置。
【請求項２】
一端が前記上体部に回転可能に接続され、他端が前記腰部に回転可能に接続される長さが変更可能な上体駆動リンクと、前記上体駆動リンクの長さを変更する力を発生させる動力源とを有し、前記腰部が前記上体部から受ける荷重の重心である上体重心を通る鉛直な直線である上体重心線が前記上体回転軸から決められた距離以内の範囲を通るように前記上体駆動リンクの長さを変更する上体アクチュエータをさらに備えた、請求項１に記載の動作補助装置。
【請求項３】
前記開閉脚軸が前記股関節部よりも後側に配置されており、
左右のどちらかである一方の側である移動先側に前記着用者が前記着用者動作伝達部により前記腰部を移動させると、前記移動先側の前記足首関節部が前記負荷重心を通る鉛直な直線である負荷重心線に近づくように前記大腿開閉脚部、前記大腿骨部および前記下腿部が回転する、請求項１または請求項２に記載の動作補助装置。
【請求項４】
前記膝関節駆動リンクの長さが変化することを防止するために前記膝関節駆動リンクに設けられた膝関節ロック部をさらに備えた請求項１から請求項３の何れか１項に記載の動作補助装置。
【請求項５】
前記足部が受ける反力を検出する、前記足部に設けられた反力センサと、
左右どちらか一方の前記反力センサが検出する反力が決められた閾値未満である場合に、他方の前記反力センサが設けられた前記足部の側の前記膝関節ロック部を動作させるロック制御部とをさらに備え、
前記股関節部の回りに前記大腿骨部を前記大腿開閉脚部に対して回転させるトルクが決められた股回転トルク閾値以上である場合に前記大腿駆動リンクの長さが変更でき、
前記膝関節ロック部が動作しておらず、前記膝関節部の回りに前記下腿部を前記大腿骨部に対して回転させるトルクが膝回転トルク閾値以上である場合に前記膝関節駆動リンクの長さを変更できる、請求項４に記載の動作補助装置。
【請求項６】
前記大腿駆動リンクおよび前記膝関節駆動リンクのそれぞれが、
外周に雄ねじが設けられたねじ棒と、
前記ねじ棒に設けられた前記雄ねじとかみ合う雌ねじが内面に設けられた貫通穴を有する回転部材と、
前記回転部材および前記ねじ棒を収容する筒とを有し、
前記ねじ棒が回転すると、前記筒に収納されていない側の前記ねじ棒の端と、前記ねじ棒が挿入されない側の前記筒の端の距離が変化するものであり、
電力が供給されて前記ねじ棒を回転させ、前記ねじ棒が回転すると電力を発生させる電動発電機と、
前記電動発電機に供給する電力を貯蔵し、前記電動発電機が発電した電力を貯蔵する蓄電池とをさらに備えた、請求項５に記載の動作補助装置。
【請求項７】
前記大腿駆動リンクおよび前記膝関節駆動リンクのそれぞれが、
外周に雄ねじが設けられたねじ棒と、
前記ねじ棒に設けられた前記雄ねじとかみ合う雌ねじが内面に設けられた貫通穴を有する回転部材と、
前記回転部材および前記ねじ棒を収容する筒とを有し、
前記ねじ棒が回転すると、前記筒に収納されていない側の前記ねじ棒の端と、前記ねじ棒が挿入されない側の前記筒の端の距離が変化するものであり、
前記ねじ棒を回転させる動力源を有する、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の動作補助装置。
【請求項８】
前記大腿駆動リンクおよび前記膝関節駆動リンクのそれぞれが、
液体が充填されたシリンダと、
前記シリンダの内部を第１の部屋と第２の部屋とに区分する移動可能なピストンと、    前記第１の部屋と前記第２の部屋とを結ぶ前記液体が充填された配管と、
前記配管の途中に設けられて、前記液体を前記第１の部屋から前記第２の部屋へ移動させることができ、かつ前記液体を前記第２の部屋から前記第１の部屋へ移動させることができるポンプとを有し、
前記ポンプを駆動する動力源を有する、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の動作補助装置。
【請求項９】
前記大腿骨部の前方の決められた位置に設けられ、前記着用者の脚が接触していることを検出する大腿動作検出センサと、
前記大腿動作検出センサが前記着用者の脚が接触していることを検知している場合に、前記大腿駆動リンクが短くなるように前記動力源を駆動する大腿駆動リンク制御部とをさらに備えた、請求項７または請求項８に記載の動作補助装置。
【請求項１０】
前記下腿部の前方の決められた位置に設けられ、前記着用者の脚が接触していることを検出する下腿動作検出センサと、
前記下腿動作検出センサが前記着用者の脚が接触していることを検知している場合に、前記膝関節駆動リンクが長くなるように前記動力源を駆動する膝関節駆動リンク制御部とをさらに備えた、請求項７から請求項９の何れか１項に記載の動作補助装置。
【請求項１１】
前記大腿駆動リンクの前記大腿開閉脚部側の端部に設けられた腰側大腿駆動リンク取付部と、
前記大腿開閉脚部に設けられた、前記腰側大腿駆動リンク取付部が移動する大腿駆動リンク端ガイドレールとをさらに備え、
前記大腿駆動リンクには気体が圧縮して封入され、前記大腿駆動リンクが長くなろうとする力を発生させる、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の動作補助装置。
【請求項１２】
前記大腿骨部に２本の前記大腿駆動リンクが取り付けられ、
前記大腿開閉脚部に設けられた前記大腿駆動リンク端ガイドレールを２個の前記腰側大腿駆動リンク取付部が決められた間隔で移動する、請求項１１に記載の動作補助装置。
【請求項１３】
一端が前記膝関節駆動リンクの他端に回転可能に取付けられる大腿側補助具と、
前記大腿側補助具の他端が回転可能に取付けられる前記大腿骨部に設けられた大腿側補助具取付部と、
一端が前記膝関節駆動リンクの他端に回転可能に取付けられる下腿側補助具と、
前記下腿側補助具の他端が回転可能に取付けられる前記下腿部に設けられた下腿側補助具取付部とをさらに備えた、請求項１から請求項１２の何れか１項に記載の動作補助装置。
【請求項１４】
前記大腿開閉脚部に設けられた脚側腰部リンク取付部に回転可能に一端が接続され、他端が前記腰部に設けられた腰側腰部リンク取付部に回転可能に接続され、長さが変更可能な腰部リンクとをさらに備えた請求項１から請求項１３の何れか１項に記載の動作補助装置。
【請求項１５】
前記腰部リンクがバネである、請求項１４に記載の動作補助装置。
【請求項１６】
前記上体部の前方に接続された左右一対の腕部をさらに備え、
それぞれの前記腕部は、
前記上体部に対して決められた角度を有する腕部回転軸の回りに回転可能に前記腕部を保持する前記上体部に設けられた腕部保持部と、
前記腕部保持部に保持される棒状の部分を有する腕基部と、
前記腕基部の上部に一端が接続される上腕部と、
前記上腕部と前記腕基部とがなす角度を変更可能に前記上腕部の一端を前記腕基部に接続する肩関節部と、
前記腕基部の前記肩関節部よりも下側の位置に一端が回転可能に接続し、他端が前記上腕部に接続する長さが変更可能な上腕駆動リンクと、
前記上腕駆動リンクの長さが変化することを防止する上腕ロック部と、
前記上腕部の他端に接続される前腕部と、
前記前腕部と前記上腕部とがなす角度を変更可能に前記前腕部の一端を前記上腕部の他端に接続する肘関節部と、
一端が前記上腕部に回転可能に接続し、他端が前記前腕部に接続する長さが変更可能な前腕駆動リンクと、
前記前腕駆動リンクの長さが変化することを防止する前腕ロック部と、
前記前腕部の他端に接続する手部と、
前記前腕部に対して決められた角度を有する回転軸の回りに回転可能に前記手部を前記前腕部の他端に接続する手首関節部と、
前記手首関節部が回転することを防止する手首ロック部とを有する、請求項１から請求項１５の何れか１項に記載の動作補助装置。
【請求項１７】
上体部と、
前記上体部の前方に接続された左右一対の腕部と、
前記上体部からの荷重を支える腰部と、
前記腰部の左右に直列に接続した大腿部、下腿部および足部をそれぞれ有する左右一対の脚部とを備え、
それぞれの前記腕部は、
前記上体部に対して決められた角度を有する腕部回転軸の回りに回転可能に前記腕部を保持する前記上体部に設けられた腕部保持部と、
前記腕部保持部に保持される棒状の部分を有する腕基部と、
前記腕基部の上部に一端が接続される上腕部と、
前記上腕部と前記腕基部とがなす角度を変更可能に前記上腕部の一端を前記腕基部に接続する肩関節部と、
前記腕基部の前記肩関節部よりも下側の位置に一端が回転可能に接続し、他端が前記上腕部に接続する長さが変更可能な上腕駆動リンクと、
前記上腕駆動リンクの長さが変化することを防止する上腕ロック部と、
前記上腕部の他端に接続される前腕部と、
前記前腕部と前記上腕部とがなす角度を変更可能に前記前腕部の一端を前記上腕部の他端に接続する肘関節部と、
一端が前記上腕部に回転可能に接続し、他端が前記前腕部に接続する長さが変更可能な前腕駆動リンクと、
前記前腕駆動リンクの長さが変化することを防止する前腕ロック部と、
前記前腕部の他端に接続する手部と、
前記前腕部に対して決められた角度を有する回転軸の回りに回転可能に前記手部を前記前腕部の他端に接続する手首関節部と、
前記手首関節部が回転することを防止する手首ロック部とを有する、動作補助装置。
【請求項１８】
前記手部は、前記手首関節部に接続する掌板部と、前記掌板部に接続する少なくとも３本の指部とを有し、
前記指部は、第１指節部と、前記掌板部と前記第１指節部とがなす角度を変更可能に前記第１指節部を前記掌板部に接続する第１指関節部と、前記第１指関節部が角度を変更することを防止する第１指関節ロック部を有する、請求項１６または請求項１７に記載の動作補助装置。
【請求項１９】
それぞれの前記腕部は、前記上腕駆動リンクの長さを変更する力を発生させる上腕部動力源と、前記前腕駆動リンクの長さを変更する力を発生させる前腕部動力源とをさらに有する、請求項１６から請求項１８の何れか１項に記載の動作補助装置。
【請求項２０】
前記下腿部が、圧縮された気体が封入されており、伸びることができず、前記気体を圧縮する圧力よりも大きな圧力が加えられた場合に縮む２本のガススプリングを有して構成される、請求項１から請求項１９の何れか１項に記載の動作補助装置。
【請求項２１】
前記腰部に少なくとも２箇所で吊るされて、前記着用者の臀部を下から支えることができる座席部をさらに備えた請求項１から請求項１６の何れか１項に記載の動作補助装置。
【請求項２２】
前記上体部の前方に設けられた透明スクリーンと、
前記透明スクリーンに映像を投影する前記上体部の上部に設けられた映写機とをさらに備えた、請求項１から請求項２１の何れか１項に記載の動作補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷が大きい作業をする人が着用して、人の負荷を軽減させる動作補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人が着用して、人の動きに合わせて人が出す力を増大させる力を発生させるパワードアシストスーツが開発されている。パワードアシストスーツは、重量物を扱う、同じ姿勢を長時間とるなど、負荷が大きい作業をする人の負荷を軽減するために使用される。また、人の指示によりスーツが出す力だけで重量物を扱うモビルスーツも開発されている。【０００３】
重量物を保持して歩けるようなパワードアシストスーツが開発されている（例えば、特許文献１、非特許文献１）。重量物を保持するアームが、背中や背面から支持されるモビルスーツが開発されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2016-78179号
【特許文献２】特許第6008836号
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】村田  直史ほか、「重作業向けパワーアシストスーツの開発−ロボットのパワーと人の器用さの両立−」、三菱重工技報 Vol.53 No.4 (2016)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の２足歩行ができるパワードアシストスーツでは、センサで人の動きを検知し、複雑な計算をして各アクチュエータが発生するトルクを計算し、計算したトルクを各アクチュエータで発生させる。そうすることで、２足歩行を可能としている。そのため、従来のパワードアシストスーツでは、２足歩行させるプログラムを開発することが難しかった。【０００７】
アームが背中や背面から支持される構造では、装置が大掛かりになり、モビルスーツの重量が重くなる。【０００８】
この発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、２足歩行させるプログラムを開発することが従来よりも容易な動作補助装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る動作補助装置は、物体を保持する物体保持部と、物体保持部からの荷重を支える上体部と、腰部基準面を有し腰部基準面に平行な上体回転軸の回りに回転可能に上体部に接続し上体部からの荷重を支える腰部と、着用者の体幹の移動に応じて腰部を移動させる着用者動作伝達部とを備える。さらに、腰部基準面と交差する開閉脚軸の回りに回転可能に腰部の左右にそれぞれ接続する大腿開閉脚部と、大腿開閉脚部に一端が接続する大腿骨部と、大腿骨部と大腿開閉脚部とがなす角度を変更可能に大腿骨部の一端を大腿開閉脚部に接続する股関節部と、股関節部とは異なる位置で大腿開閉脚部に回転可能に一端が接続され、他端が大腿骨部に回転可能に接続される長さが変更可能な大腿駆動リンクと、大腿骨部の他端に一端が接続する下腿部と、下腿部と大腿骨部とがなす角度を変更可能に下腿部の一端を大腿骨部に接続する膝関節部と、一端が大腿骨部または大腿開閉脚部に回転可能に接続され、他端が下腿部に回転可能に接続される長さが変更可能な膝関節駆動リンクと、下腿部の他端に接続し、着用者の足とともに移動する足部と、下腿部の他端を足部に３回転自由度で回転可能に接続する足首関節部とを備える。動作補助装置は、着用者が着用者動作伝達部により腰部を移動させることで、着地している左右の足首関節部にかかる荷重の合計である負荷荷重の重心である負荷重心の位置を制御できるものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、２足歩行させるプログラムを開発することが従来よりも容易な動作補助装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係るモビルスーツの前方から見た斜視図である。
【図２】実施の形態１に係るモビルスーツの後方から見た斜視図である。
【図３】実施の形態１に係るモビルスーツを人が着用した状態での前方から見た斜視図である。
【図４】実施の形態１に係るモビルスーツを人が着用した状態での後方から見た斜視図である。
【図５】実施の形態１に係るモビルスーツの正面図である。
【図６】実施の形態１に係るモビルスーツの右側面図である。
【図７】実施の形態１に係るモビルスーツの平面図である。
【図８】実施の形態１に係るモビルスーツの底面図である。
【図９】実施の形態１に係るモビルスーツの腰から上の右側面図である。
【図１０】実施の形態１に係るモビルスーツの腰から上の後方から見た斜視図である。
【図１１】実施の形態１に係るモビルスーツの腰から上の前方から見た斜視図である。
【図１２】実施の形態１に係るモビルスーツの腰から下の正面図である。
【図１３】実施の形態１に係るモビルスーツの腰から下の右側面図である。
【図１４】実施の形態１に係るモビルスーツの腰から下の前方から見た斜視図である。
【図１５】実施の形態１に係るモビルスーツが有する腕部を示す拡大右側面図である。
【図１６】実施の形態１に係るモビルスーツで使用されるアクチュエータが有する可変長リンクの構造を説明する断面図である。
【図１７】実施の形態１に係るモビルスーツの左の脚部での大腿骨部および膝関節部を動かすリンク配置を説明する模式図である。
【図１８】実施の形態１に係るモビルスーツの下腿部を２本のガススプリングで構成することの効果を説明する図である。
【図１９】実施の形態１に係るモビルスーツの腕部の位置と方向を変更するためのリンク配置を説明する模式図である。
【図２０】実施の形態１に係るモビルスーツが有する左の手部の正面図である。
【図２１】実施の形態１に係るモビルスーツが有する左の手部の裏面図である。
【図２２】実施の形態１に係るモビルスーツが有する左の手部を対向可能指部が存在しない側から見た側面図である。
【図２３】実施の形態１に係るモビルスーツを着用して重量物を運搬する手順を説明するフローチャートである。
【図２４】実施の形態１に係るモビルスーツを人が着用して荷物を運搬している状態での前方から見た斜視図である。
【図２５】実施の形態１に係るモビルスーツを人が着用して荷物を運搬している状態での正面図である。
【図２６】実施の形態１に係るモビルスーツを人が着用して左足を上げた状態での前方から見た斜視図である。
【図２７】実施の形態１に係るモビルスーツを人が着用して左足を上げた状態での正面図である。
【図２８】実施の形態１に係るモビルスーツを人が着用して左足を上げた状態での左側面図である。
【図２９】実施の形態１に係るモビルスーツを人が着用して左足を上げた状態でのモビルスーツの正面図である。
【図３０】実施の形態１に係るモビルスーツを人が着用して左足を上げた状態でのモビルスーツの左側面図である。
【図３１】実施の形態１に係るモビルスーツを人が着用して左足を上げた状態でのモビルスーツの平面図である。
【図３２】実施の形態１に係るモビルスーツを人が着用して左足を上げた状態でのモビルスーツの底面図である。
【図３３】実施の形態１に係るモビルスーツを人が着用して両足を着地した状態と左足を上げた状態でのモビルスーツの正面図を比較する図である。
【図３４】実施の形態１に係るモビルスーツを人が着用して両足を着地した状態と左足を上げた状態でのモビルスーツの底面図を比較する図である。
【図３５】この発明の実施の形態２に係るモビルスーツの前方から見た斜視図である。
【図３６】実施の形態２に係るモビルスーツを人が着用した状態での前方から見た斜視図である。
【図３７】実施の形態２に係るモビルスーツの正面図である。
【図３８】実施の形態２に係るモビルスーツの右側面図である。
【図３９】この発明の実施の形態３に係るモビルスーツを人が着用した状態での腰部付近を拡大した右側面図である。
【図４０】実施の形態３に係るモビルスーツを人が着用した状態での腰部付近を拡大した背面図である。
【図４１】この発明の実施の形態４に係るモビルスーツを人が着用した状態での正面図である。
【図４２】実施の形態４に係るモビルスーツを人が着用した状態での右側面図である。
【図４３】実施の形態４に係るモビルスーツを人が着用した状態での平面図である。
【図４４】この発明の実施の形態５に係るモビルスーツが有する圧縮ガスを利用した大腿駆動機構の構造を説明する右側面図である。
【図４５】実施の形態５に係るモビルスーツが有する圧縮ガスを利用した大腿駆動機構が大腿部を上げる場合の動作を説明する図である。
【図４６】実施の形態５に係るモビルスーツが有する圧縮ガスを利用した大腿駆動機構が大腿部を下げる場合の動作を説明する図である。
【図４７】この発明の実施の形態６に係るモビルスーツで使用されるアクチュエータが有する可変長リンクの構造を説明する断面図である。
【図４８】この発明の実施の形態７に係るモビルスーツの前方から見た斜視図である。
【図４９】実施の形態７に係るモビルスーツの後方から見た斜視図である。
【図５０】実施の形態７に係るモビルスーツの正面図である。
【図５１】実施の形態７に係るモビルスーツの右側面図である。
【図５２】実施の形態７に係るモビルスーツの平面図である。
【図５３】実施の形態７に係るモビルスーツの底面図である。
【図５４】実施の形態７に係るモビルスーツの腰から下の右側面図である。
【図５５】実施の形態７に係るモビルスーツの左の脚部での大腿骨部を動かすリンク配置を説明する模式図である。
【図５６】実施の形態７に係るモビルスーツの左の脚部での膝関節部を動かすリンク配置を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１から図１５を参照して、この発明の実施の形態１に係るモビルスーツの構造を説明する。これらの図では、モビルスーツ１００を着用した着用者９０が直立した姿勢をとる状態での図である。着用者９０が直立した姿勢をとる状態を、基準状態と呼ぶ。図１および図２は、モビルスーツ１００の前方または後方から見た斜視図である。図３および図４は、モビルスーツ１００を人が着用した状態での前方または後方から見た斜視図である。モビルスーツ１００の正面図、右側面図、平面図および底面図を、それぞれ図５、図６、図７および図８に示す。図９、図１０および図１１は、モビルスーツの腰から上の右側面図、後方から見た斜視図および前方から見た斜視図である。図１２、図１３および図１４は、モビルスーツの腰から下の正面図、右側面図および前方から見た斜視図である。図１５は、モビルスーツが有する腕部を示す拡大右側面図である。
【００１３】
モビルスーツ１００の左右方向の軸をＸ軸とし、前後方向をＹ軸とし、高さ方向をＺ軸とする。右から左への向きをＸ軸の正の向きとし、前から後への向きをＹ軸の正の向きとし、下から上への向きをＺ軸の正の向きとする。
【００１４】
モビルスーツ１００は、上体部１、荷物積載部２、腰部３、２本の脚部７、２本の腕部８および電子制御部９を有する。上体部１は、モビルスーツ１００を着用する人である着用者９０の上体を囲む。荷物を積載するための荷物積載部２は、上体部１の背中側に設けられる。腰部３は、上体部１の下方にあって上体部１を回転可能に支持する。２本の脚部７のそれぞれは、腰部３の左右に下に向かって接続する。２本の脚部７のそれぞれは、大腿部４、下腿部５および足部６を有する。大腿部４、下腿部５および足部６は、腰部３から直列に接続する。腕部８は、上体部２の前方に取り付けられる。電子制御部９は、上体部９の背中側に配置される。この明細書で、足とは足首よりも下の部分のことである。モビルスーツ１００は、立ち上がる、歩くなどの動作を着用者がする際に着用者を補助する動作補助装置である。
【００１５】
図３および図４に示すように、着用者９０の上体は上体部１の内部に位置する。上体部１の両側面から着用者９０の腕が出で、上側からは頭が出る。腰部３は、着用者９０の腰と連結される。大腿部４および下腿部５は、着用者９０の外側に位置する。着用者９０の足は、足部６の上側に固定される。着用者９０は、腰と両足だけでモビルスーツ１００と連結される。
【００１６】
上体部１は、２個の上体フレーム１０、背部連結フレーム１１、胸側バンド１２および２個の積載部連結フレーム１３を有する。上体フレーム１０の外形は、側面から見ると長方形の上部に半円を下部に三角を加えた図形の形状である。前後方向から見ると、２個の上体フレーム１０の間隔は、側面からみて長方形および半円の部分が、側面から見て三角の部分よりも狭くなっている。２個の上体フレーム１０は、上側の間隔が狭い部分および下側の間隔の広い部分で、それぞれ平行である。上体フレーム１０は、このような形状の外形になるように、断面が円筒のフレームが折れ曲がっている。他のフレームも、断面が円筒のフレームである。背部連結フレーム１１は、２個の上体フレーム１０を背中側で連結する。胸側バンド１２は、２個の上体フレーム１０を胸側で連結する。２個の積載部連結フレーム１３のそれぞれは、２個の上体フレーム１０のそれぞれから後側に出る。背部連結フレーム１１は、２個の上体フレーム１０の同じ高さの位置を連結する。背部連結フレーム１１は、その中央部が下がるように折れ曲がった形状である。積載部連結フレーム１３は、背部連結フレーム１１と上体フレーム１０の接続部付近で後側斜め下に突き出た短い棒状のフレームである。上体フレーム１０は、積載部連結フレーム１３と接続する位置の少し下で左右方向の外側に開く。胸側バンド１２は、その中央部で分離および結合できる。上体フレーム１０の上方前側の曲線部分に沿って、荷物などをかけるための肩掛け金具１４が設けられている。肩掛け金具１４は、その断面が凹部を有する形状である。
【００１７】
荷物積載部２は、後方から見ると略Ｕ字状のフレームである。Ｕ字の開いた側で、荷物積載部２は積載部連結フレーム１３と接続する。積載部連結フレーム１３の先端には、荷物積載部２の端が回転可能に接続する積載部接続部Ｊ１が設けられる。２個の積載部接続部Ｊ１は、同じ高さで同一直線上に設けられる。そのため、２個の積載部接続部Ｊ１を通る仮想的な回転軸（Ｘ軸に平行）の回りを、荷物積載部２が積載部連結フレーム１３に対して回転できる。荷物積載部２が積載部連結フレーム１３に対して回転できる角度には、上限がある。積載部接続部Ｊ１は、回転角度範囲を制限するストッパを有する。ストッパは、荷物積載部２が上体フレーム１０に垂直になる角度以上は回転しないように積載部接続部Ｊ１の回転角度を制限する。なお、物体を積載するのではなく、物体を吊り下げる形で保持するようにしてもよい。荷物積載部２は、物体を保持する物体保持部である。荷物積載部２からの荷重は、上体部１により支えられる。
【００１８】
積載部接続部Ｊ１は、積載部連結フレーム１３および荷物積載部２に設けられた穴を通る軸部材を両側から板状の部材で挟む構造である。軸部材を回転可能に保持する穴または突起が設けられた互いに対向する部材を、ヨークと呼ぶ。積載部接続部Ｊ１は、軸部材が回転する際の抵抗を低減するベアリングを有する。積載部連結フレーム１３と荷物積載部２とを回転可能に接続するものであれば、積載部接続部Ｊ１は、どのようなものでもよい。以上のことは、２つの部材を回転可能に接続する他の接続部に関しても同様である。
【００１９】
腰部３は、板状の腰背面フレーム１５、板状の腰前面フレーム１６、および２本の腰連結ベルト１７を有する。腰背面フレーム１５は、着用者９０の背中側に存在する。腰前面フレーム１６は、着用者９０の側面側および前面側に存在する。腰前面フレーム１６は、腰背面フレーム１５の中央部の２点で腰背面フレーム１５と接続する。２本の腰連結ベルト１７のそれぞれは、着用者９０の体幹と接続される。体幹とは、人の体において腕、脚、首および頭を除いた部分である。腰背面フレーム１５および腰前面フレーム１６を上から見ると、腰背面フレーム１５の中央部と腰前面フレーム１６とで略楕円が形成される。腰部３の形状は、楕円と、その楕円の背面側で左右に腰背面フレーム１５が出る形状である。
【００２０】
腰背面フレーム１５および腰前面フレーム１６の上端は、同一平面上にある。この平面を腰部基準面と呼ぶ。腰部基準面は、腰部３の形状を表現する上で基準となる面である。腰部基準面は、腰部３と上体部１および大腿部４との関係を規定する上も基準となる面として使用する。腰部基準面は、２個の上体フレーム１０の下端を結ぶ直線すなわち上体部１の下端に平行である。なお、腰背面フレーム１５および腰前面フレーム１６の上端に高さの違いがあるため、上端すべてが存在するような平面が無い場合は、腰部基準面を腰部３の適切な位置に設定する。
【００２１】
２本の腰連結ベルト１７は、着用者９０を左右から挟み、着用者９０が着ている衣服と連結する。腰連結ベルト１７は、着用者９０の体幹の移動に応じて腰部３を移動させる着用者動作伝達部である。また、腰連結ベルト１７の腰背面フレーム１５および腰前面フレーム１６との接続部で発生する応力を検出する腰応力センサ１７Ｓ（図示せず）が、腰連結ベルト１７には設けられている。
【００２２】
上から見て腰前面フレーム１６の左右方向に最も幅が広くなる位置の少し背中側の位置に、上体フレーム１０と接続する２個の板状の上体接続突起１８が上に向けて設けられている。上体接続突起１８は平行であり、着用者９０を挟んで対向している。上体接続突起１８には、上体腰接続部Ｊ２が設けられる。上体腰接続部Ｊ２には、上体フレーム１０の下側の三角形の頂点部分が回転可能に接続する。２個の上体腰接続部Ｊ２は、同じ高さで同一直線上に設けられる。そのため、２個の上体腰接続部Ｊ２を通る仮想的な回転軸（Ｘ軸に平行）の回りを、上体フレーム１０を含む上体部１が腰前面フレーム１６すなわち腰部３に対して回転できる。２個の上体腰接続部Ｊ２により構成される仮想的な回転軸を上体回転軸と呼ぶ。図１０に点線で示す回転軸が上体回転軸である。上体回転軸は、腰部基準面と平行である。
【００２３】
腰背面フレーム１５の左右方向の中央から後方に背面中央突起部１９が設けられる。背面中央突起部１９と背部連結フレーム１１との間には、上体アクチュエータ２０が設けられる。上体アクチュエータ２０は、上体重心線が上体回転軸から決められた範囲内を通るように制御する。上体重心線とは、腰部３が上体部２から受ける荷重の重心である上体重心を通る鉛直な直線である。
【００２４】
背部連結フレーム１１には、上体側リンク取付部Ｊ３が設けられる。上体側リンク取付部Ｊ３すなわち上体部１には、上体アクチュエータ２０が有する長さが変更可能な上体駆動リンク２０Ｌの一端が１回転自由度で回転可能に接続される。上体側リンク取付部Ｊ３は、背部連結フレーム１１の中央に設けられる。
【００２５】
背面中央突起部１９には、腰側リンク取付部Ｊ４が設けられる。腰側リンク取付部Ｊ４すなわち腰部３には、上体駆動リンク２０Ｌの他端が１回転自由度で回転可能に接続される。上体側リンク取付部Ｊ３および腰側リンク取付部Ｊ４の回転軸は、Ｘ軸に平行である。上体駆動リンク２０ＬはＹＺ平面上に存在する。
【００２６】
上体アクチュエータ２０は、上体駆動リンク２０Ｌと、電動機２０Ｍとを有する。上体駆動リンク２０Ｌは、その一端が上体側リンク取付部Ｊ３に回転可能に接続され、他端が腰側リンク取付部Ｊ４に回転可能に接続される。電動機２０Ｍは、上体駆動リンク２０Ｌの長さを変更する力を発生させる動力源である。上体駆動リンク２０Ｌは、長さが変更可能な可変長リンクである。図には上体駆動リンク２０Ｌおよび電動機２０Ｍの符号を図示し、上体アクチュエータ２０の符号は図示しない。他のアクチュエータに関しても同様である。
【００２７】
上体駆動リンク２０Ｌには、荷重センサ２１（図示せず）が設けられている。荷重センサ２１は、上体駆動リンク２０Ｌに働く圧縮力または引張力を計測する。上体アクチュエータ２０は、荷重センサ２１が計測する力の絶対値が決められた閾値未満になるように、上体駆動リンク２０Ｌの長さを変化させる。圧縮力で閾値未満になるように、上体駆動リンク２０Ｌの長さを変化させてもよい。そうすることで、上体重心線が上体回転軸から決められた範囲を通るようにできる。その理由は、上体重心線が上体回転軸を通る場合には、上体部２にかかる荷重はすべて上体腰接続部Ｊ２にかかり、上体駆動リンク２０Ｌに働く力がゼロになるからである。上体駆動リンク２０Ｌに働く力の絶対値が決められた閾値未満である場合は、閾値に対応する決められた上限距離未満の距離だけ上体回転軸から離れた位置を上体重心線が通ることになる。荷重センサ２１以外の手段で、上体重心線が上体回転軸から決められた上限距離より近い範囲を通るかどうかを検出するようにしてもよい。
【００２８】
モビルスーツ１００が有するアクチュエータは、動作させるかどうか、動作させる場合の動作モードを着用者９０が決められる。ただし、上体アクチュエータ２０は、積載部２に物体が載っている状態では、着用者９０が動作をロックする（動作させなくする）操作はできないとする。
動作モードとしては、フルサポートモードと歩行モードがある。フルサポートモードでは、着用者９０の動作を補助するように、モビルスーツ１００の各アクチュエータが動作する。歩行モードでは、モビルスーツ１００を着用者９０が２足歩行ができるように各アクチュエータが動作する。
【００２９】
図１６を参照して、上体駆動リンク２０Ｌの構造を説明する。他のアクチュエータが有する可変長リンクも同様な構造である。図１６は、アクチュエータが有する可変長リンクの構造を説明する断面図である。図１６には、断面表示しない電動機２０Ｍも示す。電動機２０Ｍと円筒２０Ｃとは、互いの位置関係が固定されている。上体アクチュエータ２０は、ねじ棒２０Ａ、ナット２０Ｂ、円筒２０Ｃ、ナット位置固定部２０Ｄ、ナット回転保持部２０Ｅおよびナットギヤ２０Ｆを有する。ねじ棒２０Ａは、側面に雄ねじが設けられた断面が円形の棒である。ナット２０Ｂは、ねじ棒２０Ａとかみ合う雌ねじが内面に設けられた貫通穴を有する部材である。ねじ棒２０Ａとナット２０Ｂとの間のねじは、ボールネジや台ねじなどの回転時の摩擦が小さいものを使用する。円筒２０Ｃは、ねじ棒２０Ａの一部およびナット２０Ｂを内部に収容する。ナット位置固定部２０Ｄは、ねじ棒２０Ａの軸方向において円筒２０Ｃに対するナット２０Ｂの位置を固定する。ナット回転保持部２０Ｅは、ナット２０Ｂを円筒２０Ｃに対して回転可能に保持する。ナットギヤ２０Ｆは、ナット２０Ｂと共に回転するギヤである。
【００３０】
ナット位置固定部２０Ｄは、円筒２０Ｃの周方向の内側に設けられた３つの突起である。ナット２０Ｂの側にも、ナット２０Ｂに対して軸方向に位置が固定された周方向の突起が設けられている。ナット２０Ｂの側に設けられた突起は、ナット回転保持部２０Ｅと、ナット回転保持部２０Ｅとナットギヤ２０Ｆの間に設けられた突起である。ナット位置固定部２０Ｄは、ナット２０Ｂの側の突起を挟むように設けられる。ナット位置固定部２０Ｄは、ナット回転保持部２０Ｅの両側と、ナットギヤ２０Ｆと隣接する位置に、円筒２０Ｃの周方向の突起として設けられる。ナット位置固定部２０Ｄは、ねじ棒２０Ａの軸方向での円筒２０Ｃに対するナット２０Ｂの相対位置を固定するものであれば、どのようなものでもよい。ねじ棒２０Ａの軸方向は、円筒２０Ｃの長さ方向でもある。
【００３１】
ナットギヤ２０Ｆは、円筒２０Ｃの外側に配置される。ナットギヤ２０Ｆは、電動機２０Ｍの回転軸に設けられた駆動ギヤ２０Ｇとかみ合う。駆動ギヤ２０Ｇが回転すると、ナットギヤ２０Ｆおよびナット２０Ｂが回転する。ナット２０Ｂが回転すると、ナット２０Ｂはねじ棒２０Ａに対して移動することになる。ナット２０Ｂの位置は円筒２０Ｃの長さ方向に対して固定されている。そのため、ナット２０Ｂが回転すると、ねじ棒２０Ａがナット２０Ｂおよび円筒２０Ｃに対して移動する。電動機２０Ｍの回転をナット２０Ｂに伝えるために、ギヤではなくタイミングベルトなどを使用してもよい。
【００３２】
ねじ棒２０Ａの一端が、腰側リンク取付部Ｊ４により、背面中央突起部１９すなわち腰部３に回転可能に取付けられる。円筒２０Ｃの一端が、上体側リンク取付部Ｊ３により、背部連結フレーム１１すなわち上体部１に取付けられる。ねじ棒２０Ａが円筒２０Ｃから出る方向に移動すると、上体側リンク取付部Ｊ３と腰側リンク取付部Ｊ４の距離が長くなる。ねじ棒２０Ａが円筒２０Ｃに入る方向に移動すると、上体側リンク取付部Ｊ３と腰側リンク取付部Ｊ４の距離が短くなる。このように、上体駆動リンク２０Ｌはその長さが変更可能であり、その両端が取付けられる２点間の距離を変更できる。
【００３３】
上体駆動リンク２０Ｌが有するねじ棒２０Ａの側の端は、腰部３ではなく、上体部１に取付けられてもよい。その場合には、円筒２０Ｃは、腰部３に取付けられる。雄ねじが設けられたねじ棒２０Ａは、その一端が上体駆動リンク２０Ｌの両端を取付けるための２個のリンク取付部のどちらかに取付けられる。円筒２０Ｃの一端は、２個のリンク取付部の中で、ねじ棒２０Ａが取付けられていないリンク取付部に取付けられる。
【００３４】
ナット２０Ｂは、ねじ棒２０Ａに設けられた雄ねじとかみ合う雌ねじが内面に設けられた貫通穴を有する。ナット２０Ｂは、電動機２０Ｍからの力が伝えられて回転する回転部材である。円筒２０Ｃは、ねじ棒２０Ａおよびナット２０Ｂを収容する筒である。ナット位置固定部２０Ｄは、ねじ棒２０Ａの軸方向での円筒２０Ｃに対するナット２０Ｂの相対位置を固定する回転部材位置固定部である。ナット回転保持部２０Ｅは、ナット２０Ｂと円筒２０Ｃの間に設けられて、ナット２０Ｂを円筒２０Ｃに対して回転可能に保持する回転部材保持部である。回転部材保持部を有するので、可変長リンクである上体駆動リンク２０Ｌは軸方向の回りの回転を可能とする１回転自由度を有する。なお、上体駆動リンク２０Ｌはその両端が１回転自由度で接続されるので、上体駆動リンク２０Ｌをねじるような力はかからない。よって、上体駆動リンク２０Ｌは、ナット回転保持部２０Ｅを有しないものでもよい。
【００３５】
ねじ棒およびナットを収容する筒は、角筒でもよく、平面と曲面が組み合わさった形状の断面を持つものでもよい。長さ方向で筒の径が変化してもよい。ねじ棒の一端が回転可能に取り付けられ、筒または電動機の端を回転可能に取付けられるものであれば、可変長リンクの両端はどのような構造でもよい。取付具を介して筒または電動機側の端を取付けてもよい。筒の端部でない部分をリンク取付部に取付けてもよい。その場合には、リンク取付部に取付けられる筒の箇所までが可変長リンクであり、可変長リンクの一端がリンク取付部に取付けられることになる。
【００３６】
モビルスーツ１００の腰部３の構造の説明に戻る。図８に示すように、腰背面フレーム１５の左右の端には、開閉脚軸Ｊ５が設けられる。開閉脚軸Ｊ５は、脚部７を左右方向に開脚または閉脚するように回転させる回転軸である。開閉脚軸Ｊ５は、腰背面フレーム１５の左右の端に設けられた軸が腰部基準面に垂直な円筒の中を、ベアリングを介して棒状の大腿開閉脚フレーム２２が通る構成である。なお、開閉脚軸Ｊ５は腰部基準面に対して垂直でなくてもよく、左右が対称になるような位置で、腰部基準面に対して垂直に近く決められた角度で交差してもよい。開閉脚軸Ｊ５は、腰部３に大腿開閉脚フレーム２２を回転可能に接続する。大腿開閉脚フレーム２２は、腰部の左右に設けられた開閉脚軸Ｊ５のそれぞれに接続する大腿開閉脚部である。
【００３７】
図１３に示すように、大腿開閉脚フレーム２２は、開閉脚軸Ｊ５を通る部分の上下で折れ曲がっている。大腿開閉脚フレーム２２は、開閉脚軸Ｊ５の下側で９０度折れ曲がり、前方に伸び、上体腰接続部Ｊ２の下側付近で斜め上側に曲がる。斜め上側に曲がった大腿開閉脚フレーム２２は、腰前面フレーム１６の前後方向の少し後ろ側の位置まで、前方斜め上方向に延在する。大腿開閉脚フレーム２２は、開閉脚軸Ｊ５の上側で９０度折れ曲がり、短く後方に延在する。図７に示すように、大腿開閉脚フレーム２２は、上から見るとほぼ１直線になるように延在する。
【００３８】
開閉脚軸Ｊ５を中心に大腿開閉脚フレーム２２が回転することで、脚部７が左右方向に移動する。すなわち、脚部７が開脚したり閉脚したりする。開閉脚軸Ｊ５の回りに脚部７全体が向く方向を変更できるので、容易に歩く方向を変更できる。また、２足歩行で重心位置を左右の足の間で移動させることが容易になる。
【００３９】
大腿開閉脚フレーム２２の背面側の端と腰背面フレーム１５との間には、開閉脚バネ２３が設けられる。開閉脚バネ２３は、開閉脚軸Ｊ５を中心に大腿開閉脚フレーム２２が回転した後で元の状態に戻す力を発生させる。大腿開閉脚フレーム２２の背面側の端には、脚側バネ取付部Ｊ７が設けられる。脚側バネ取付部Ｊ７には、開閉脚バネ２３の一端が回転可能に取付けられる。腰背面フレーム１５の背面中央突起部１９の左右の両側に、バネ取付用突起２４が設けられる。バネ取付用突起２４の先端には、腰側バネ取付部Ｊ８が設けられる。腰側バネ取付部Ｊ８には、開閉脚バネ２３の他端が回転可能に取付けられる。開閉脚バネ２３の強さは、着用者９０の力により伸縮できるように、かつ外力が無くなった時に元の長さに戻れるように適切に調整しておく。
【００４０】
開閉脚バネ２３は、長さが変更可能な腰部リンクである。脚側バネ取付部Ｊ７は、大腿開閉脚フレーム２２に設けられた脚側腰部リンク取付部である。腰側バネ取付部Ｊ８は、腰部３に設けられた腰側腰部リンク取付部である。
【００４１】
大腿開閉脚フレーム２２の上体腰接続部Ｊ２の下側付近で折れ曲がる部分には、股関節部Ｊ６が設けられる。股関節部Ｊ６は、大腿骨フレーム２５の一端を大腿開閉脚フレーム２２に回転可能に接続する。股関節部Ｊ６は、腰部基準面に平行な回転軸の回りに大腿骨フレーム２５すなわち大腿部４が回転する。脚部７において１回転自由度で回転可能に接続する接続部では、回転軸はすべて股関節部Ｊ６の回転軸に平行である。
【００４２】
大腿骨フレーム２５は、細長い板状の部材である。基準状態では、大腿骨フレーム２５は前方斜め下に伸びて、大腿開閉脚フレーム２２の前方側の端の真下あたりで下腿部５の一端と接続する。膝関節部Ｊ９は、大腿骨フレーム２５の他端と下腿部５の一端とを接続する。板状の大腿骨フレーム２５の他端は、直方体状の膝関節接続ブロック２６に接続する。膝関節接続ブロック２６は、２枚の膝側大腿板２７で挟まれる。大腿骨フレーム２５、膝関節接続ブロック２６および膝側大腿板２７は、股関節部Ｊ６の回転軸に平行な方向から見ると一直線になる。大腿骨フレーム２５、膝関節接続ブロック２６および膝側大腿板２７は、一端が大腿開閉脚フレーム２２に接続し他端が下腿部５に接続する大腿骨部を構成する。股関節部Ｊ６は、大腿骨部と大腿開閉脚フレーム２２とがなす角度を変更可能に大腿骨部の一端を大腿開閉脚フレーム２２に接続する。
【００４３】
大腿開閉脚フレーム２２の前方側の端には、腰側大腿駆動リンク取付部Ｊ１０が設けられる。腰側大腿駆動リンク取付部Ｊ１０の取付位置は、股関節部から離れた位置である。腰側大腿駆動リンク取付部Ｊ１０には、股関節部Ｊ６を中心に大腿骨フレーム２５を回転させるための大腿駆動リンク２８Ｌの一端が回転可能に取付けられる。長さが変更可能な可変長リンクである大腿駆動リンク２８Ｌは、電動発電機２８Ｍとともに大腿駆動アクチュエータ２８を構成する。電動発電機２８Ｍは、電力が供給されて大腿駆動リンク２８Ｌのねじ棒２８Ａ（符号は図に示さない）を回転させる。電動発電機２８Ｍは、ねじ棒２８Ａが回転すると、ねじ棒２８Ａにより回転させられて電力を発生させる。他の電動発電機も同様である。大腿駆動アクチュエータ２８は、大腿駆動リンク２８Ｌの長さが変化することを防止する長さロック機構２８Ｓ（図示せず）を有する。長さロック機構２８Ｓは、大腿駆動リンク２８Ｌの長さが変化することを防止するための膝関節ロック部である。
【００４４】
大腿駆動リンク２８Ｌの他端は、大腿側大腿駆動リンク取付部Ｊ１１により大腿骨フレーム２５に回転可能に取付けられる。大腿側大腿駆動リンク取付部Ｊ１１は、大腿骨フレーム２５に膝関節接続ブロック２６が接続する位置よりも少し上側の位置に設けられる。大腿駆動リンク２８Ｌの他端には、大腿骨フレーム２５を挟む大腿膝側ヨーク２９が設けられる。大腿膝側ヨーク２９は、略Ｕ字状の断面を有する。大腿側大腿駆動リンク取付部Ｊ１１は、大腿骨フレーム２５および大腿膝側ヨーク２９に設けられた貫通穴を軸部材が通る構造である。大腿膝側ヨーク２９は、大腿駆動リンク２８Ｌに対する角度が約１２０度になるように、大腿駆動リンク２８Ｌの他端に設けられる。
【００４５】
図１７により、大腿骨フレーム２５が延在する方向を変更するためのリンク配置を説明する。図１７は、モビルスーツの左の脚部での大腿骨部および膝関節部を動かすリンク配置を説明する模式図である。図１７(A)が、リンク配置を模式的に表す平面図である。図１７(B)が、リンク配置を模式的に表す右側面図である。腰部３の背面の左右に設けられた開閉脚軸Ｊ５により、大腿開閉脚フレーム２２および大腿骨フレーム２５が水平面内で回転できる。図１７(A)では、開閉脚軸Ｊ５を楕円で表す。水平面内で回転した大腿開閉脚フレーム２２および大腿骨フレーム２５は、外力が無くなれば開閉脚バネ２３により元の位置に戻る。大腿骨フレーム２５は、股関節部Ｊ６を中心に回転できる。大腿駆動リンク２８Ｌが短くなれば股関節部Ｊ６が前に回転し、大腿骨フレーム２５が上がる。上がった大腿骨フレーム２５は、大腿駆動リンク２８Ｌが長くなれば股関節部Ｊ６が後に回転し、下がって元の位置に戻る。なお、大腿駆動リンク２８Ｌの伸縮により、膝関節部Ｊ９の角度は変化しない。
【００４６】
膝関節部Ｊ９では、２枚の膝側大腿板２７によるヨークが板状の下腿膝側ブロック３０を挟む。２枚の膝側大腿板２７と下腿膝側ブロック３０には貫通孔が設けられており、その貫通穴を通る軸部材により、膝側大腿板２７すなわち大腿骨部の他端に、下腿膝側ブロック３０すなわち下腿部５の一端が回転可能に接続する。
【００４７】
下腿膝側ブロック３０には、２本の下腿リンク３１の一端が接続する。２本の下腿リンク３１の他端は、下腿足首側ブロック３２に接続する。下腿足首側ブロック３２の下端には、下腿足首側ブロック３２すなわち下腿部５に足部６を３回転自由度で回転可能に接続する足首関節部Ｊ１６が設けられる。
【００４８】
下腿リンク３１は、圧縮した（予圧された）気体が封入されたガススプリングである。予圧以下の圧縮力では、下腿リンク３１の長さは変化しない。予圧より大きい圧縮力が下腿リンク３１に加えられると、下腿リンク３１は圧縮力の大きさに応じて縮む。つまり、下腿リンク３１は、伸びることができず、気体を圧縮する圧力よりも大きな圧力が加えられた場合に縮むガススプリングである。そのため、足部６が着地した時に大きな力が発生する場合には、大きな力を下腿リンク３１により吸収する。大きな力が下腿リンク３１により吸収されるので、モビルスーツ１００が損壊することは無い。図１８は、下腿部を２本のガススプリングで構成することの効果を説明する図である。図１８では、膝部を前方に動かす大きな外力が加えられた場合に、前側の下腿リンク３１が大きく縮んで外力が吸収できることを示す。
【００４９】
足首関節部Ｊ１６では、３回転自由度で回転可能である。足首関節部Ｊ１６では、前後方向または左右方向に傾く回転、下腿部の回りの回転には、それぞれ許容限度がある。許容限度以上は回転しないように、足首関節部Ｊ１６にはストッパが設けられる。特に大きく曲がりやすい前後方向に関しては、下腿部５が前後方向に配置した２本のガススプリングである下腿リンク３１により、大きな外力が加わってもガススプリングが外力を負担するような構成としている。下腿リンク３１の足首側は、下腿足首側ブロック３２にピン接合されている。ストッパで許容される角度以上の角度で曲げようとする外力は、下腿リンク３１に曲げ荷重としてかかる。曲げ荷重を受けた下腿リンク３１は、曲がる先の側の下腿リンク３１が短くなる。短くなることで、下腿リンク３１の反力が大きくなる。下腿リンク３１により、足首関節部Ｊ１６の回りに、弾性回転力が働くことになる。下腿リンク３１による弾性回転力が足首の回転負荷のダンパーの役目を果たし、下腿部５および足首関節部Ｊ１６を衝撃などから保護する。
【００５０】
膝関節部Ｊ９には、膝関節駆動アクチュエータ３３が設けられる。膝関節駆動アクチュエータ３３は、膝側大腿板２７すなわち大腿骨部と下腿膝側ブロック３０すなわち下腿部５とがなす角度を変更するためのものである。膝関節駆動アクチュエータ３３は、長さが変更可能な可変長リンクである膝関節駆動リンク３３Ｌ、電動発電機３３Ｍおよび長さロック機構３３Ｓ（図示せず）を有して構成される。電動発電機３３Ｍは、電動発電機２８Ｍと同様に動作する。長さロック機構３３Ｓは、膝関節駆動リンク３３Ｌの長さが変化することを防止するための股関節ロック部である。
【００５１】
電動発電機２８Ｍ、３３Ｍを腰部３に近い側に配置している。そうすることで、膝関節部Ｊ９に近い側の空間を大きくできる。
【００５２】
大腿部４は、大腿開閉脚フレーム２２、大腿骨フレーム２５を含む大腿骨部、大腿駆動アクチュエータ２８および膝関節駆動アクチュエータ３３を有して構成される。
【００５３】
大腿骨フレーム２５の腰部３側の後側に、板状の突起２５Ｔが設けられる。突起２５Ｔには、大腿側膝関節駆動リンク取付部Ｊ１２が設けられる。大腿側膝関節駆動リンク取付部Ｊ１２は、膝関節駆動リンク３３Ｌの一端を突起２５Ｔすなわち大腿骨部に回転可能に取付ける。大腿側膝関節駆動リンク取付部Ｊ１２では、膝関節駆動リンク３３Ｌの一端に設けられたヨークが突起２５Ｔを挟む。ヨークおよび突起２５Ｔに設けられた貫通穴に軸部材を通すことで、大腿側膝関節駆動リンク取付部Ｊ１２は、膝関節駆動リンク３３Ｌの一端を突起２５Ｔに回転可能に取付ける。
【００５４】
膝関節駆動リンク３３Ｌの他端は、膝関節部Ｊ１０側で２個の補助具を使用して、膝関節接続ブロック２６と下腿膝側ブロック３０の両方に接続している。２個の補助具とは、大腿側補助具３４と下腿側補助具３５である。大腿側補助具３４は、一端が膝関節駆動リンク３３Ｌの他端に回転可能に取付けられる。大腿側補助具３４の一端と膝関節駆動リンク３３Ｌの他端が取付けられる箇所を、膝関節駆動リンク補助具接続部Ｊ１３と呼ぶ。大腿側補助具３４の他端は、大腿側補助具取付部Ｊ１４に回転可能に取付けられる。大腿側補助具取付部Ｊ１４は、膝関節接続ブロック２６に設けられる。下腿側補助具３５の一端も、膝関節駆動リンク補助具接続部Ｊ１３すなわち膝関節駆動リンク３３Ｌの他端に回転可能に取付けられる。下腿側補助具３５の他端は、下腿側補助具取付部Ｊ１５に回転可能に取付けられる。下腿側補助具取付部Ｊ１５は、下腿部５が有する下腿膝側ブロック３０に設けられる。
【００５５】
大腿側補助具３４は、２個の板状のフレームの側面を連結した形状である。膝関節接続ブロック２６には貫通穴が設けられている。また、大腿側補助具３４の他端にも貫通穴が設けられている。大腿側補助具３４が、それぞれの貫通穴の位置が一致するように膝関節接続ブロック２６を挟む。大腿側補助具取付部Ｊ１４は、大腿側補助具３４および膝関節接続ブロック２６の貫通穴を回転軸が通る構造である。大腿側補助具取付部Ｊ１４は、大腿側補助具の他端が回転可能に取付けられるように大腿骨部に設けられる。
【００５６】
大腿側補助具３４の反対側の一端は、膝関節駆動リンク補助具接続部Ｊ１３で下腿側補助具３５および膝関節駆動リンク３３Ｌと１回転自由度で接続する。下腿側補助具３５は、２個のフレームの側面を連結した形状である。膝関節駆動リンク補助具接続部Ｊ１３では、大腿側補助具３４が膝関節駆動リンク３３Ｌを挟む。さらに、下腿側補助具３５が、大腿側補助具３４および膝関節駆動リンク３３Ｌを挟む。この挟んだ箇所には、下腿側補助具３５、大腿側補助具３４および膝関節駆動リンク３３Ｌに、それぞれ貫通穴が設けられる。それらの貫通穴を通る回転軸により、大腿側補助具３４、下腿側補助具３５および膝関節駆動リンク３３Ｌは互いに１回転自由度で回転可能である。
【００５７】
下腿膝側ブロック３０に、下腿側補助具取付部Ｊ１５が設けられる。下腿側補助具取付部Ｊ１５には、下腿側補助具３５の一端が１回転自由度で回転可能に取付けられる。下腿側補助具取付部Ｊ１５は、下腿膝側ブロック３０に設けられた貫通穴と、下腿側補助具３５に設けられた貫通穴とに、回転軸を通した構造である。下腿側補助具取付部Ｊ１５により、下腿側補助具３５は、下腿膝側ブロック３０に１回転自由度で取付けられる。
【００５８】
膝関節部Ｊ１０、大腿側膝関節駆動リンク取付部Ｊ１２および大腿側補助具取付部Ｊ１４は、膝関節接続ブロック２６に固定されており、互いの相対的な位置関係は固定されている。下腿側補助具取付部Ｊ１５は、下腿膝側ブロック３０に固定されている。下腿側補助具取付部Ｊ１５は、膝関節部Ｊ１０からの距離が決まっている。膝関節駆動リンク補助具接続部Ｊ１３は、大腿側補助具取付部Ｊ１４および下腿側補助具取付部Ｊ１５からの距離がそれぞれ決まっている。したがって、膝関節部Ｊ１０の回転角度が決まると、パンタグラフのように大腿側補助具３４と下腿側補助具３５が動き、膝関節駆動リンク補助具接続部Ｊ１３の位置が決まる。逆に、膝関節駆動リンク補助具接続部Ｊ１３の位置が決まると、膝関節部Ｊ１０の回転角度が決まる。
【００５９】
膝関節駆動リンク３３Ｌの長さは、大腿側膝関節駆動リンク取付部Ｊ１２と膝関節駆動リンク補助具接続部Ｊ１３との間の距離である。よって、図１７(B)に示すように、膝関節駆動リンク３３Ｌの長さを変更することで、膝関節部Ｊ１０の回転角度を変えることができる。膝関節駆動リンク３３Ｌが長くなると、膝関節部Ｊ９での大腿骨部と下腿部５がなす角度が大きくなる。膝関節駆動リンク３３Ｌが短くなると、膝関節部Ｊ９での大腿骨部と下腿部５がなす角度が小さくなる。なお、膝関節駆動リンク３３Ｌの伸縮により、股関節部Ｊ６の角度は変化しない。
【００６０】
大腿側補助具３４および下腿側補助具３５を有するので、膝関節駆動リンク３３Ｌの伸縮による力をパンタグラフのようにして大腿側補助具取付部Ｊ１４および下腿側補助具取付部Ｊ１５に伝えることができる。そのため、大腿骨部２５と下腿部７とが平行に近くなるほどに膝関節部Ｊ９を大きく曲げた場合に、膝関節部Ｊ９を回転させる力を伝えやすくなる。その結果、膝関節駆動アクチュエータ３３が発生する力が小さくても、膝関節部Ｊ９の屈伸運動をよりスムーズにできるようになる。膝関節駆動リンク３３Ｌを下腿部５だけに接続してもよい。
【００６１】
下腿膝側ブロック３０すなわち下腿部５の下端（他端）は、足首関節部Ｊ１６により３回転自由度で回転可能に足部６に接続する。足首関節部Ｊ１６は、基準状態では膝関節部Ｊ９よりも後方で股関節部Ｊ６よりも前方に存在する。
【００６２】
足部６は、足本体部６Ａと下腿接続突起６Ｂを有する。足本体部６Ａは、上から見ると角が丸い長方形の平板状の形状である。下腿接続突起６Ｂは、足本体部６Ａの後方の左右方向の外側に接続する。足首関節部Ｊ１６は、２枚の球面軸受が、球面を両側から挟む構造である。球面軸受は、下腿膝側ブロック３０の下端の２枚の板の内面に設けられる。球面は、下腿接続突起６Ｂに設けられる。足部６は、足保持部６Ｃを有する。足保持部６Ｃは、着用者９０の足とともに足部６が移動するように、着用者９０の足を保持する。図をシンプルにするために、足保持部６Ｃは、サンダルのストラップのように図示している。足保持部６Ｃは、例えば、スキー靴をスキーに固定するような機構でもよい。着用者９０の足とともに足部６が移動するようにするものであれば、足保持部６Ｃはどのようなものでもよい。足部６は、その底面が地面と接触している場合に、地面から受ける反力を検出する反力センサ６Ｄ（図示せず）を有する。
【００６３】
主に図１５を参照して、腕部８の構造を説明する。腕部８は、腕回転棒３６、上腕フレーム３７、前腕フレーム３８および手部３９を有して構成される。腕回転棒３６は、腕部８を水平面内で回転させるものである。上腕フレーム３７の上側の一端は、腕回転棒３６の上端に回転可能に接続される。肩関節部Ｊ１８は、上腕フレーム３７を腕回転棒３６に回転可能に接続する。上腕フレーム３７の下側の他端には、前腕フレーム３８の上側の一端が回転可能に接続する。肘関節部Ｊ１９は、前腕フレーム３８を上腕フレーム３７に回転可能に接続する。前腕フレーム３８の下側の他端には、手部３９が回転可能に接続する。手首関節部Ｊ２０は、１回転自由度で回転可能に手部３９を前腕フレーム３８に接続する。手首関節部Ｊ２０により、前腕フレーム３８に平行な回転軸の回りに手部３９は回転できる。基準状態では、上から下に上腕フレーム３７、前腕フレーム３８および手部３９が配置される。肩関節部Ｊ１８、肘関節部Ｊ１９および手首関節部Ｊ２０の回転角度を変更することで、物体を持ちやすい位置に持ちやすい角度で手部３９を配置できる。なお、肩関節部Ｊ１８および肘関節部Ｊ１９の回転軸は平行である。
【００６４】
腕回転棒３６は、断面が円筒である棒である。腕回転棒３６は、概略はまっすぐな棒であるが、腕回転接続部Ｊ１７を通る部分が少し平行移動したように折れ曲がった形状である。腕回転接続部Ｊ１７は、腕回転棒３６の外側に設けられた円筒である。腕回転棒３６と腕回転接続部Ｊ１７の間には、ベアリングを配置している。腕回転接続部Ｊ１７は、上体フレーム１０に着脱可能に取付けられる。腕回転接続部Ｊ１７により、腕回転棒３６は上体フレーム１０に平行な回転軸（基準状態ではＺ軸）の回りに回転できる。腕回転接続部Ｊ１７が自由に回転できる状態と、回転できない状態とを切り替える腕回転ロック部３６Ｓ（図示せず）を有する。腕回転棒３６と上体フレーム１０とは平行でなくてもよく、決められた角度であればよい。
【００６５】
上腕フレーム３７は、折れ曲がった角柱状である。肩関節部Ｊ１８は、上腕フレーム３７の上端に設けられたヨークが、腕回転棒３６の上端に設けられた板状の上腕接続突起４０を挟む構造である。上腕フレーム３７側のヨークが挟む軸部材が、上腕接続突起４０に設けられた貫通穴を通ることで、上腕フレーム３７は上腕接続突起４０すなわち腕回転棒３６に回転可能に取付けられる。
【００６６】
前腕フレーム３８は板状である。肘関節部Ｊ１９は、上腕フレーム３７の下端に設けられたヨークが、前腕フレーム３８を挟む構造である。上腕フレーム３７側のヨークが挟む軸部材が、前腕フレーム３８に設けられた貫通穴を通ることで、前腕フレーム３８は上腕フレーム３７に回転可能に取付けられる。
【００６７】
腕回転接続部Ｊ１７は、上体部１に設けられた腕部保持部である。腕回転接続部Ｊ１７は、腕部回転軸の回りに回転可能に腕部８を保持する。腕部回転軸は、上体部１に対して決められた角度を有するように設けられる。腕回転棒３６は、腕回転接続部Ｊ１７に保持される棒状の部分を有する腕基部である。上腕フレーム３７は、腕回転棒３６の上部に一端が接続される上腕部である。肩関節部Ｊ１８は、上腕フレーム３７と腕回転棒３６とがなす角度を変更可能に上腕フレーム３７の一端を腕回転棒３６に接続する。前腕フレーム３８は、上腕フレーム３７の他端に接続される前腕部である。肘関節部Ｊ１９は、前腕フレーム３８と上腕フレーム３７とがなす角度を変更可能に、前腕フレーム３８の一端を上腕フレーム３７の他端に接続する。手部３９は、前腕フレーム３８の他端に接続する。手首関節部Ｊ２０は、手部３９を前腕フレーム３８の他端に接続する。手首関節部Ｊ２０により、手部３９は、前腕フレーム３８に対して決められた角度を有する回転軸の回りに回転可能である。手首関節部Ｊ２０は、手部３９と前腕フレーム３８との間の角度を変更できるように、２回転自由度または３回転自由度を持つものでもよい。
【００６８】
肩関節部Ｊ１８を中心に上腕フレーム３７を回転させるために、上腕駆動アクチュエータ４１が設けられる。上腕駆動アクチュエータ４１は、上腕フレーム３７の後側に設けられる。上腕駆動アクチュエータ４１は、上腕駆動リンク４１Ｌ、電動機４１Ｍおよび長さロック機構４１Ｓ（図示せず）を有する。上腕駆動リンク４１Ｌは、長さが変更可能な可変長リンクである。上腕駆動リンク４１Ｌの上側の一端は、上腕フレーム３７に回転可能に取付けられる。上腕駆動リンク４１Ｌの下側の他端は、腕回転棒３６の下端に回転可能に取付けられる。電動機４１Ｍは、上腕駆動リンク４１Ｌの長さを変更する力を発生させる上腕部動力源である。電動機４１Ｍは、上腕駆動リンク４１Ｌの左右方向の外側に設けられる。
【００６９】
上腕側上腕駆動リンク取付部Ｊ２１は、上腕駆動リンク４１Ｌの上側の一端を上腕フレーム３７に回転可能に取付ける。上腕側上腕駆動リンク取付部Ｊ２１は、上腕フレーム３７に設けられたヨークが、直方体状のブロックを挟む構造である。直方体状のブロックは、上腕駆動リンク４１Ｌのねじ棒側の先端に設けられる。ブロックには貫通穴が設けられている。上腕駆動リンク４１Ｌ側のヨークで保持された軸部材が、ブロックの貫通穴を通ることで、上腕側上腕駆動リンク取付部Ｊ２１は、上腕駆動リンク４１Ｌの上側の一端を上腕フレーム３７に回転可能に取付ける。
【００７０】
上体側上腕駆動リンク取付部Ｊ２２は、上腕駆動リンク４１Ｌの下側の他端を腕回転棒３６の下端に回転可能に取付ける。上体側上腕駆動リンク取付部Ｊ２２は、肩関節部Ｊ１８よりも下側の位置に設けられる。上体側上腕駆動リンク取付部Ｊ２２は、上腕駆動リンク４１Ｌの筒側の端に設けられたヨークが、腕回転棒３６の下端に設けられた板状の上腕駆動リンク接続突起４２（図示せず）を挟む構造である。上腕駆動リンク接続突起４２には貫通穴が設けられている。上腕駆動リンク４１Ｌ側のヨークで保持された軸部材が、貫通穴を通る。そうすることで、上体側上腕駆動リンク取付部Ｊ２２は、上腕駆動リンク４１Ｌの下側の他端を上腕駆動リンク４１Ｌに回転可能に取付ける。
【００７１】
長さロック機構４１Ｓは、ラチェット機構を有し、前腕駆動リンク４３Ｌの長さを両方向に変更できる状態、長くする方向にだけ変更できる状態および長さを変更できない状態を切り替える。腕部８を使用しない場合は、上腕駆動リンク４１Ｌの長さは最短になっている。長さロック機構４１Ｓを、長くなる方向にだけ変更できる状態にしておき、肩関節部Ｊ１８が適切な角度になる位置に、上腕フレーム３７を手で持って移動させる。適切な角度になれば、手を離しても上腕フレーム３７はその位置を保持できる。予期せぬ力が加わって肩関節部Ｊ１８の角度が変化しないように、肩関節部Ｊ１８の角度が適切になれば、長さロック機構４１Ｓは長さを変更できない状態にする。リモコンなどで電動機４１Ｍを制御して、肩関節部Ｊ１８の角度を適切な値に設定してもよい。長さロック機構４１Ｓは、上腕駆動リンク４１Ｌの長さが変化することを防止する上腕ロック部である。
【００７２】
肘関節部Ｊ１９を中心に前腕フレーム３８を回転させるために、前腕駆動アクチュエータ４３が設けられる。前腕駆動アクチュエータ４３は、上腕フレーム３７の前側に設けられる。前腕駆動アクチュエータ４３は、前腕駆動リンク４３Ｌ、電動機４３Ｍおよび長さロック機構４３Ｓ（図示せず）を有する。前腕駆動リンク４３Ｌは、長さが変更可能な可変長リンクである。前腕駆動リンク４３Ｌの上側の一端は、上腕フレーム３７に回転可能に取付けられる。前腕駆動リンク４３Ｌの下側の他端は、前腕フレーム３８に回転可能に取付けられる。電動機４３Ｍは、前腕駆動リンク４３Ｌの長さを変更する力を発生させる前腕部動力源である。電動機４３Ｍは、前腕駆動リンク４３Ｌの左右方向の内側に設けられる。着用者９０の前方で電動機４１Ｍよりも着用者９０から遠い側に存在する電動機４３Ｍを左右方向の中央側に配置することで、着用者９０から電動機４３Ｍまたは電動機４１Ｍまでの距離を大きくできる。そのため、上体部１の前方で、着用者９０が動ける空間を大きくできる。
【００７３】
上腕側前腕駆動リンク取付部Ｊ２３は、前腕駆動リンク４３Ｌの上側の一端を上腕フレーム３７に回転可能に取付ける。上腕側前腕駆動リンク取付部Ｊ２３は、上腕フレーム３７に設けられたヨークが、前腕駆動リンク４３Ｌの筒側の先端に設けられた直方体状のブロックを挟む構造である。前腕駆動リンク４３Ｌの先端のブロックには貫通穴が設けられている。上腕駆動リンク４１Ｌ側のヨークで保持された軸部材が、ブロックの貫通穴を通ることで、上腕側前腕駆動リンク取付部Ｊ２３前腕駆動リンク４３Ｌの上側の一端を上腕駆動リンク４１Ｌに回転可能に取付ける。
【００７４】
前腕側前腕駆動リンク取付部Ｊ２４は、前腕駆動リンク４３Ｌの下側の他端を前腕フレーム３８の手首関節部Ｊ２０に近い部分に回転可能に取付ける。前腕側前腕駆動リンク取付部Ｊ２４は、前腕駆動リンク４３Ｌのねじ棒側の端に設けられたヨークが、板状の前腕フレーム３８を挟む構造である。前腕フレーム３８には貫通穴が設けられている。前腕駆動リンク側のヨークで保持された軸部材が、前腕フレーム３８が有する貫通穴を通る。そうすることで、前腕側前腕駆動リンク取付部Ｊ２４は、前腕駆動リンク４３Ｌの下側の他端を前腕フレーム３８に回転可能に取付ける。
【００７５】
長さロック機構４３Ｓは、長さロック機構４１Ｓと同様な構造および機能を有する。肘関節部Ｊ１９の角度も、肩関節部Ｊ１８と同様にして適切な値に設定する。肩関節部Ｊ１８と肘関節部Ｊ１９との角度を同時に設定するようにしてもよい。長さロック機構４３Ｓは、前腕駆動リンク４３Ｌの長さが変化することを防止する前腕ロック部である。
【００７６】
図１９により、腕部８の位置と方向を変更するためのリンク配置を説明する。図１９(A)に、上側から見たリンク配置を示す。図１９(B)に、腕部８に垂直な方向から見たリンク配置を示す。図１９(A)に示すように、腕回転接続部Ｊ１７の回りを腕回転棒３６が回転することで、腕回転棒３６とともに上腕フレーム３７、前腕フレームおよび手部３９が回転する。上体部１が直立している場合は、腕部８がＺ軸の回りを回転することになる。図１９(B)に示すように、上腕駆動リンク４１Ｌを長くすると上腕フレーム３７が上がり、短くすると上腕フレーム３７が下がる。前腕駆動リンク４３Ｌを長くすると前腕フレーム３８と上腕フレーム３７との間の角度が小さくなり、短くすると前腕フレーム３８と上腕フレーム３７との間の角度が小さくなる。
【００７７】
手首関節部Ｊ２０では、前腕フレーム３８に平行な回転軸の回りを回転する回転部材が前腕フレームの他端に設けられている。回転部材には、手部３９が取付けられる手首板部４４（符号を図１５に図示）が接続する。手首板部４４は、長方形の板状である。回転部材により、手部３９は前腕フレーム３８の回りに回転できる。手首関節部Ｊ２０は、手首回転ロック部４４Ｓ（図示せず）を有する。手首回転ロック部４４Ｓは、前腕フレーム３８に平行な回転軸の回りに手部３９が回転できる状態と回転できない状態を切替える。
【００７８】
図２０から図２２を参照して、手部３９の構造を説明する。図２０、図２１および図２２は、左の手部３９の正面図、裏面図、対向可能指部５１が存在しない側から見た側面図である。
【００７９】
手部３９は、手首板部４４、板状の掌板部４６、手部取付部４５、４本の普通指部である第１指部４７、第２指部４８、第３指部４９、第４指部５０および対向可能指部５１を有する。手部取付部４５は、掌板部４６を手首板部４４に垂直に接続する。４本の普通指部は、掌板部４６の手部取付部４５とは反対側に接続される。第１指部４７、第２指部４８、第３指部４９、第４指部５０は、ほぼ同じ方向を向いて並ぶ。対向可能指部５１は、掌板部４６に４本の普通指部とは異なる方向に接続し、普通指部と対向する位置に移動できる。手首板部４４は、手首関節部３６を介して前腕フレーム３８と接続する。
【００８０】
手部３９は、人の手に似ている。対向可能指部５１は親指に相当する。第１指部４７、第２指部４８、第３指部４９、第４指部５０はそれぞれ、人差指、中指、薬指、小指に相当する。掌板部４６の指部が曲がる側の面を手の平側とよび、その反対側の面を手の甲側と呼ぶ。掌板部４６と平行な平面において、普通指部が延在する方向を指先方向と呼ぶ。指先方向は、手首から指先に向かう方向である。指先方向と直交する方向を手幅方向と呼ぶ。手部３９の基準状態では、手首板部４４が前腕フレーム３８に垂直であり、掌板部４６に垂直な方向から見ると、対向可能指部５１は掌板部４６と並んで延在する。
【００８１】
手首板部４４に掌板部４６を取付ける手部取付部４５は、図２２から分るように、取付板部４５Ａと掌板部接続板部４５Ｂとが、横から見るとＬ字状に接続した部材である。取付板部４５Ａは、手首板部４４に接続する。掌板部接続板部４５Ｂには、掌板部４６が接続される。掌板部４６の取付板部４５Ａと対向する辺に、第１指部４７、第２指部４８、第３指部４９、第４指部５０が接続する。第２指部４８が手首板部４４のほぼ中央に位置する。第１指部４７、第２指部４８、第３指部４９、第４指部５０は、根元側よりも先端側の間隔が広くなるように設けられる。図２１から分るように、第２指部４８は取付板部４５Ａに対して垂直で、第２指部４８の中心と取付板部４５Ａの中心は一致している。
【００８２】
対向可能指部５１は、第１指部４７などにほぼ直交する方向に、第１指部４７などよりも取付板部４５Ａに近い側に設けられる。掌板部４６は、指部が接続する基部である。
【００８３】
第１指部４７、第２指部４８、第３指部４９、第４指部５０は、同様な構造である。第１指部４７、第２指部４８、第３指部４９、第４指部５０を普通指部と呼ぶ。図において符合が付けやすい第４指部５０で、普通指部の構造を説明する。
【００８４】
第４指部５０は、掌板部４６に近い側から第１指節部５０Ａ、第２指節部５０Ｂ、第３指節部５０Ｃが直列に接続する。掌板部４６と第１指節部５０Ａとの間には、第１指関節部５０Ｄが存在する。第１指関節部５０Ｄは、第１指節部５０Ａを掌板部４６に回転可能に接続する。第１指節部５０Ａと第２指節部５０Ｂとの間には、第２指関節部５０Ｅが存在する。第２指関節部５０Ｅは、第２指節部５０Ｂを第１指節部５０Ａに回転可能に接続する。第２指節部５０Ｂと第３指節部５０Ｃとの間には、第３指関節部５０Ｆが存在する。第３指関節部５０Ｆは、第３指節部５０Ｃを第２指節部５０Ｂに回転可能に接続する。第１指関節部５０Ｄ、第２指関節部５０Ｅおよび第３指関節部５０Ｆの回転軸は、互いに平行である。
【００８５】
掌板部４６、第１指節部５０Ａ、第２指節部５０Ｂおよび第３指節部５０Ｃの中の隣接する２個に関して、掌板部４６に近い側を基部側部材、基部側部材でない側を先端側部材と呼ぶ。第１指関節部５０Ｄ、第２指関節部５０Ｅ、第３指関節部５０Ｆは、第１指節部５０Ａ、第２指節部５０Ｂ、第３指節部５０Ｃの何れかである先端側部材を基部側部材に回転可能に接続する３個の指関節部である。
【００８６】
基準状態では、第１指関節部５０Ｄは、掌板部４６の裏面側に設けられる。手部３９を側面から見ると、第１指関節部５０Ｄ、第２指関節部５０Ｅ、第３指関節部５０Ｆの回転軸は、取付板部４５Ａにほぼ垂直な平面上にある。図１５から分るように、この平面上または近くを、基準状態で前腕フレーム３８を手部３９の側に延長した線が通る。基準状態では、取付板部４５Ａに対して前腕フレーム３８が垂直である。
【００８７】
第１指関節部５０Ｄの回転軸は、掌板部４６の裏面側に設けられた指元ヨーク５０Ｇに保持される。第１指関節部５０Ｄの回転軸は、掌板部４６から少し外側に出た決められた位置に配置される。指元ヨーク５０Ｇの間には、指部第１電動機５０Ｈが配置される。第１指部電動機５０Ｈの回転軸に直結した第１ウォーム５０Ｊ(ねじ歯車)が、第１指関節部５０Ｄの回転軸の回りを回転する第１ウォームホイール５０Ｋ(斜歯歯車)とかみ合う。指部第１電動機５０Ｈおよび第１ウォーム５０Ｊは、掌板部４６に対して傾斜して設けられる。第１ウォームホイール５０Ｋは第２指節部５０Ｂに取付けられている。第１指部電動機５０Ｈが回転すると、第１ウォーム５０Ｊが回転し、第１ウォームホイール５０Ｋが第１指節部５０Ａと共に回転する。
【００８８】
第１指関節部５０Ｄは、指部第１電動機５０Ｈ、第１ウォーム５０Ｊおよび第１ウォームホイール５０Ｋを有するウォームギヤ機構により第１指節部５０Ａを掌板部４６に対して回転させる。指部第１電動機５０Ｈは、掌板部４６に配置される。第１ウォーム５０Ｊは、指部第１電動機５０Ｈにより回転する。第１ウォームホイール５０Ｋは、第１ウォーム５０Ｊとかみ合い第１指節部５０Ａと共に第１指関節部５０Ｄの回転軸の回りを回転する。
【００８９】
第１指節部５０Ａは、第１ウォームホイール５０Ｋと共に回転する部材と、第２指関節部５０Ｅの回転軸を保持するヨーク部材とが同じ方向で結合した構造である。第１指節部５０Ａに、指部第２電動機５０Ｌが取付けられる。指部第２電動機５０Ｌの回転軸に直結した第２ウォーム５０Ｍが、第２ウォームホイール５０Ｎとかみ合う。第２ウォームホイール５０Ｎは、第２指関節部５０Ｅの回転軸の回りを回転する。指部第２電動機５０Ｌおよび第２ウォーム５０Ｍは、第１指節部５０Ａに対して傾斜して設けられる。第２ウォームホイール５０Ｎは第２指節部５０Ｂに取付けられている。指部第２電動機５０Ｌが回転すると、第２ウォーム５０Ｍが回転し、第２ウォームホイール５０Ｎが第２指節部５０Ｂと共に回転する。
【００９０】
第２指関節部５０Ｅは、第１指関節部５０Ｄと同様な構造である。第２指関節部５０Ｅは、指部第２電動機５０Ｌ、第２ウォーム５０Ｍおよび第２ウォームホイール５０Ｎを有するウォームギヤ機構により第２指関節部５０Ｅを第１指節部５０Ａに対して回転させる。指部第２電動機５０Ｌは、第１指節部５０Ａに配置される。第２ウォーム５０Ｍは、指部第２電動機５０Ｌにより回転する。第２ウォームホイール５０Ｎは、第２ウォーム５０Ｍとかみ合い第２指節部５０Ｂと共に第２指関節部５０Ｅの回転軸の回りを回転する。
【００９１】
第１指関節部５０Ｄと第２指関節部５０Ｅは、それぞれ別の電動機により駆動されるので、第１指関節部５０Ｄの回転角度と第２指関節部５０Ｅの回転角度は独立に決めることができる。
【００９２】
第１指関節部５０Ｄが第１指節部５０Ａを回転させる方向、第２指関節部５０Ｅが第２指節部５０Ｂを回転させる方向、第３指関節部５０Ｆが第３指節部５０Ｃを回転させる方向は、すべて同じ方向である。
【００９３】
指部第１電動機５０Ｈおよび第１ウォーム５０Ｊを掌板部４６に対して傾斜して設けることで、掌板部４６を小さくできる。指部第２電動機５０Ｌおよび第２ウォーム５０Ｍを第１指節部５０Ａに対して傾斜して設けることで、第１指節部５０Ａを短くできる。その結果、手部３９を人の手と同程度の大きさにできる。
【００９４】
第１指節部５０Ａは、ウォームギヤ機構を有する第１指関節部５０Ｄにより掌板部４６に対して回転し、かつウォームギヤ機構を有する第２指関節部５０Ｅにより第２指節部５０Ｂと回転可能に接続する。手部３９の４本の普通指部では、手の平側から２個の指関節部である第１指関節部と第２指関節部に、ウォームギヤ機構を適用している。
【００９５】
第３指関節部５０Ｆを回転させる機構を説明する。第３指関節部５０Ｆには、第３指節駆動歯車５０Ｐが設けられる。第３指節駆動歯車５０Ｐは、第３指節部５０Ｃと共に回転する。第２指節部５０Ｂには、３個のアイドラギヤが設けられる。３個のアイドラギヤは、第２ウォームホイール５０Ｎの回転を、第３指節駆動歯車５０Ｐに伝える。アイドラギヤが３個と奇数個なので、第２ウォームホイール５０Ｎが回転すると、第３指節駆動歯車５０Ｐが同じ方向に回転する。
【００９６】
第２ウォームホイール４８Ｎ、３個のアイドラギヤ、第３指節駆動歯車４８Ｐのギヤ比は、第２ウォームホイール４８Ｎの回転角度φ2と第３指節駆動歯車４８Ｐの回転角度φ3が同じになるように決めている。つまり、φ3のφ2に対する比の値ｆ＝φ3/φ2を、ｆ＝１としている。第２ウォームホイール４８Ｎすなわち第２指節部４８Ｂの回転角度φ2に対する第３指節駆動歯車４８Ｐすなわち第３指節部４８Ｃの回転角度φ3の比の値ｆ＝φ3/φ2は、１に近い適切な値であればよい。
【００９７】
第３指関節部を第２指関節部に連動させて回転させることで、１本の指部あたり２個の電動機で３個の指関節部を回転させることができる。第２指関節部および第３指関節部が連動して回転することは、手部３９を使用する上で問題にはならない。第２指関節部を曲げないで第３指関節部だけを曲げるような動作をする必要がある場合は、ほとんどないからである。なお、第３指関節部も、第１指関節部および第２指関節部と同様にウォームギヤ機構で回転させるようにしてもよい。
【００９８】
対向可能指部５１の構造を説明する。図２１に示すように、対向可能指部５１の第１指関節部５１Ｄの回転軸を保持する指元ヨーク５１Ｇは、掌板部４６の裏面側の取付板部４５Ａに近い位置に設けられる。指元ヨーク５１Ｇは、第２指部４８とほぼ直交する方向に設けられる。指元ヨーク５１Ｇの間には、指部第１電動機５１Ｈが配置される。第１指部電動機５１Ｈの回転軸に直結した第１ウォーム５１Ｊが、第１指関節部５１Ｄの回転軸の回りを回転する第１ウォームホイール５１Ｋとかみ合う。第１ウォームホイール５１Ｋは第２指節部５１Ｂに取付けられている。第１指部電動機５１Ｈが回転すると、第１ウォームホイール５１Ｋが第１指節部５１Ａと共に回転する。第１指節部５１Ａが回転すると、第１指部４７などと対向する位置に第２指節部５１Ｂおよび第３指節部５１Ｃが移動する。
【００９９】
対向可能指部５１の第１指節部５１Ａは、第１指節元部５１Ｔと、第１指節先部５１Ｕとを有する。第１指節元部５１Ｔは、第１ウォームホイール５１Ｋが回転することで第１指節部５１Ａと共に回転する。第１指節先部５１Ｕは、第１指節元部５１Ｔの回転方向と約７０度の角度を有する方向を向く。なお、第１指節先部５１Ｕが向く方向は、第１指節部４７Ａなどが向く方向と平行である。第１指節元部５１Ｔの第１指関節部５１Ｄに接続する側とは反対側の端は平板状になっている。第１指節元部５１Ｔの平板状の部分に、第１指節先部５１Ｕが結合する。第１指節先部５１Ｕには、指部第２電動機５１Ｈが配置され、第２指関節部４７Ｅの回転軸を保持するヨーク部材が設けられる。
【０１００】
対向可能指部５１では、第１指関節部５１Ｄが第１指節部５１Ａを回転させる方向が、第２指関節部５１Ｅが第２指節部５１Ｂを回転させる方向とは異なる。対向可能指部５１の第２指関節部５１Ｅから指先側の構造は、第１指部４７などと同様である。
【０１０１】
手部３９では、指関節部を駆動するためのすべての機構が手部３９の内部に設けられている。そのため、手部３９だけを取外してメンテナンスや故障の修理などができる。
【０１０２】
モビルスーツ１００は、人の手と同様な構造の手部３９を有している。そのため、人が把持可能な形状の物であればどのような物でも、手部３９で把持できる。腕部８を動かして、物を把持した手部３９を適切な位置に移動させる。手部３９をその位置に保持したまま、２本の脚部７を動かして歩くことで、物を運搬できる。また、モビルスーツ１００の手部３９で把持するので、人の手で直接触れることのできない危険物体を把持できる。手部３９は、片手あたり１０個の電動機で、５本の指の曲げ具合を、持つ物体に合わせることができる。
【０１０３】
手部３９では、電動機が回転すれば、ウォームギヤ機構により指関節部が回転する。電動機に電力が供給されなくなり電動機が回転しない場合は、ウォームギヤ機構が指関節部の角度をそのまま保持する。ウォームギヤ機構では、指関節部を回転させようとする力が働いても、ねじの抵抗によりウォームが回転せず、指関節部が回転しない。指関節部に非常に大きな力がかかる場合は、指関節部を駆動する機構にラチェット機構あるいはロック機構を持たせてもよい。
【０１０４】
手部の指関節部に電動機の替わりにラチェット機構を持たせてもよい。ラチェット機構により、小さい力で曲げることができるが伸ばすことはできないようにしてもよい。持つ物体の形状に合わせて指の曲がり具合を変えて、物体を持つようにしてもよい。ある曲がり具合で指関節部の角度を固定することも可能とする。角度を決めた状態からは、ボタンなどを押すことで自由に動かせる状態に変更できる。指部の数は５本でなくてもよく、少なくとも３本あればよい。他の指と対向可能な対向可能指は無くてもよい。１本の指あたり１個または２個の指関節部を有するようにしてもよい。第１指関節部と第１指関節ロック部を有するものであれば、手部はどのようなものでもよい。第１指関節部は、第１指節部と掌板部とがなす角度を変更可能に掌板部に接続する。第１指関節ロック部は、第１指関節部の角度が変化することを防止する。
【０１０５】
電子制御部９は、蓄電池、電動機駆動回路および制御回路などを有する。蓄電池は、モバイルスーツ１００の電源となる。蓄電池は、モバイルスーツ１００が有する電動機や電動発電機に供給する電力を貯蔵している。電動機駆動回路は、各電動機を駆動する電流を生成する。制御回路は、各種のセンサの検出値が入力されてモバイルスーツ１００が有する電動機やロック部を制御する。電子制御部９は、分割して配置してもよく、背中以外の場所に配置してもよい。電子制御部９を背中側に配置することで、電子制御部９が大きい場合でも着用者９０の手足の動きを妨げることが少なくなる。また、電子制御部９が背中側にあることで、モバイルスーツ１００を着用した着用者９０が前後の重心のバランスをとることが容易になる。
【０１０６】
動作を説明する。図２３は、モビルスーツ１００を着用して重量物を運搬する手順を説明するフローチャートである。ここでは、図２４および図２５に示すように、物体９１と物体９２を運搬する場合で説明する。物体９１は、荷物積載部２にを載せる。物体９２は、前方に上げて上側に向けた手部３９の上に載せる。図２４および図２５は、モビルスーツを人が着用して荷物を運搬している状態での前方から見た斜視図および正面図である。
【０１０７】
物体９１が運搬したい重量物である。物体９１は、図示しないロープなどにより荷物積載部２に固定されている。手部３９の上に載せる物体９２は、物体９１とつりあいを取るためのカウンターウェイトの役割も持っている。手部３９の上に物体９２を載せることで、着用者９０の上体の前傾が小さい姿勢でも上体重心を上体回転軸の上に位置させることができる。物体９２は手部３９に固定されておらず、物体９２の側面を着用者９０が手で押さえる。
【０１０８】
ステップＳ０１で、着用者９０がモビルスーツ１００を着用する。着用者９０が、上体部１および腰部３の中に上から入る。腰連結ベルト１７を着用者９０の服に設けられたベルト通しに通して、着用者９０の体幹と腰部３を連結する。着用者９０の右足を右の足本体部６Ａに載せ足保持部６Ｃで固定する。左足も同様に左の足本体部６Ａに固定する。モビルスーツ１００を着用した後では、着用者９０は椅子に座っているとする。モビルスーツ１００の各アクチュエータは動作できる、フルサポートモードとする。
【０１０９】
ステップＳ０２で、左右の腕部８を前方に出し、手部３９を上に向けた状態にする。長さロック機構４１Ｓ、４３Ｓを、上腕駆動リンク４１Ｌおよび前腕駆動リンク４３Ｌの長さを変更可能な状態にする。リモコンなどで腕部８の各電動機を回転させて、上腕フレーム３７および上腕フレーム３８を着用者９０が移動させる。適切な位置に手部３９が存在する状態で、長さロック機構４１Ｓ、４３Ｓを、長さを変更できない状態にする。なお、ねじ駆動系のアクチュエータでは、電動機に電力が供給されなくても、その長さを維持できる特徴があるので、長さロック機構４１Ｓ、４３Ｓは有しなくてもよい。
【０１１０】
手首回転ロック部４４Ｓを回転可能な状態にして、着用者９０が手部３９を回転させて、手部３９の手の平が適切な方向を向くようにする。さらに、必要であれば、手部３９の各電動機をリモコンで動作させ、第１指部４７、第２指部４８、第３指部４９、第４指部５０の第１指関節および第２指関節の角度を適切な角度にする。腕部８の位置および向きを物体の運搬に適した状態にするためのプログラムを予め作成しておき、そのプログラムにより電動機４１Ｍ、４３Ｍと手部３９の各モータを制御してもよい。
【０１１１】
ステップＳ０３で、荷物積載部２に物体９１を載せて固定する。Ｓ０３は、着用者９０ではない人が実施する。ステップＳ０４で、左右の手部３９の上に物体９２を載せる。物体９２を載せるのは、着用者９０ではない人でもよいし、物体９２を手渡された着用者９０でもよい。Ｓ０３とＳ０４は、順番を入れ替えてもよい。
【０１１２】
ステップＳ０５で、着用者９０が立ち上がる。腰応力センサ１７Ｓが、着用者９０の腰が腰部３を上に移動させようとする力を発生していることを検出する。検出した上向きの力に応じて、両脚の大腿駆動アクチュエータ２８および膝関節駆動アクチュエータ３３が動作し、大腿駆動リンク２８Ｌおよび膝関節駆動リンク３３Ｌが長くなり、着用者９０が立ち上がることができる。着用者９０の腰が腰部３を上に移動させようとする力を検出しなくなる時点で、大腿駆動リンク２８Ｌおよび膝関節駆動リンク３３Ｌの長さは変化しなくなる。
【０１１３】
ステップＳ０６で、着用者９０が両脚の大腿駆動アクチュエータ２８および膝関節駆動アクチュエータ３３を歩行モードにする。モード変更は、着用者９０の手以外でも操作できるものとする。
【０１１４】
ステップＳ０７で、着用者９０が歩いて物体９１、９２を運ぶ。歩く動作の詳細は、後で説明する。
【０１１５】
ステップＳ０８で、目的地に着いた着用者９０が、両脚の大腿駆動アクチュエータ２８および膝関節駆動アクチュエータ３３をフルサポートモードにする。
【０１１６】
ステップＳ０９で、着用者９０が座る。腰応力センサ１７Ｓが、着用者９０の腰が腰部３を下に移動させようとする力を発生していることを検出する。検出した下向きの力に応じて、両脚の大腿駆動アクチュエータ２８および膝関節駆動アクチュエータ３３が動作する。ゆっくりと重心を下方に移動させるように、大腿駆動リンク２８Ｌおよび膝関節駆動リンク３３Ｌが短くなる。こうして、着用者９０が座ることができる。着用者９０が座ると、腰応力センサ１７Ｓが着用者９０の腰が腰部３を下に移動させようとする力を検出しなくなる。その時点で、大腿駆動リンク２８Ｌおよび膝関節駆動リンク３３Ｌの長さは変化しなくなる。
【０１１７】
ステップＳ１０で、荷物積載部２から物体９１を下ろす。Ｓ１０は、着用者９０ではない人が実施する。ステップＳ１１で、左右の手部３９の上から物体９２を下ろす。Ｓ１１は、着用者９０ではない人が実施する。Ｓ１０とＳ１１は、順番を入れ替えてもよい。
【０１１８】
ステップＳ１２で、左右の腕部８を基準状態に戻す。
【０１１９】
ステップＳ１３で、着用者９０がモビルスーツ１００を脱ぐ。複数の物体を運んだ後で、着用者９０がモビルスーツ１００を脱ぐようにしてもよい。
【０１２０】
モビルスーツ１００を着用した着用者９０が歩く際の動作を説明する。モビルスーツ１００を着用した状態では、物体９１、９２およびモビルスーツ１００の荷重（負荷荷重）は、モビルスーツ１００の上体部１、腰部３および２本の脚部７が支える。着用者９０には、負荷荷重はかからない。負荷荷重は、着地している左右の足首関節部Ｊ１６にかかる荷重の合計である。そのため、負荷荷重には、モビルスーツ１００の着地している足部６の重量は含まれない。着用者９０は、体幹を動かすことで腰連結ベルト１７を介して腰部３を移動させ、モビルスーツ１００が倒れない適切な位置に負荷荷重の重心が存在するように制御する。
【０１２１】
２足歩行時にモビルスーツ１００が倒れないためには、モビルスーツ１００の２個の足部６がともに着地している場合は、２個の足首関節部Ｊ１６を結ぶ線分の上に負荷荷重の重心が存在するようにすればよい。１個の足部６だけが着地している場合は、着地している足部６の足首関節部Ｊ１６の上に負荷荷重の重心が存在するようにすればよい。ここで、負荷荷重の重心である負荷重心を通る鉛直な直線を負荷重心線と呼ぶ。厳密には、負荷重心線が、着地している２個の足部６の足首関節部Ｊ１６を結ぶ線分、または１個だけが着地している足部６の足首関節部Ｊ１６から決められた範囲を通るようにすればよい。当然ながら、左右のどちらの足部６でも片方の足部６だけが着地した姿勢を、モバイルスーツ１００を着用した着用者９０が取れる必要がある。足部６が着地しているかどうかは、反力センサ６Ｄの検出する反力の大きさで判断する。反力が決められた閾値未満であれば着地していないと判断し、反力が閾値以上であれば着地していると判断する。
【０１２２】
ここで、足部６が着地するとは、足本体部６Ａの底面が地面などに接触している場合を意味する。地面などには、アスファルトの道路、コンクリートの岸壁、橋や塔など屋外の構造物など、建築物の床面、階段、屋根など、さらには床に置かれた家具なども含むものとする。地面などには、地球の表面に荷重が伝えられる場所すべてが含まれる。また、モビルスーツ１００を車両や船舶や航空機などの上や内部などで使用する場合において、足本体部６Ａの底面が車両や船舶や航空機などに接触している場合は、着地している場合に含むとする。
【０１２３】
図２６から図３４を参照して、モバイルスーツ１００を着用した着用者９０が片足で立っている場合について説明する。図２６から図３２は、物体を保持していない場合であるが、物体を保持している場合も同様である。図２６、図２７および図２８は、モビルスーツ１００を人が着用して左足を上げた状態での前方から見た斜視図、正面図および左側面図である。図２９、図３０、図３１および図３２は、モビルスーツ１００を人が着用して左足を上げた状態でのモビルスーツ１００の正面図、左側面図、平面図および底面図である。図３３は、モビルスーツ１００を人が着用して両足を着地した状態と左足を上げた状態でのモビルスーツ１００の正面図を比較する図である。図３４は、モビルスーツ１００を人が着用して両足を着地した状態と左足を上げた状態でのモビルスーツ１００の底面図を比較する図である。図３３および図３４では、両足で立つ場合が(A)であり、片足で立つ場合が(B)である。
【０１２４】
モバイルスーツ１００を着用した着用者９０は、片足で立つことができる。図３３に、股関節部Ｊ６と足首関節部Ｊ１６を結ぶ直線（脚直線と呼ぶ）を点線で示す。鉛直な直線を一点鎖線で示す。片足で立つ場合の方が、脚直線の左右方向の傾きが大きく、足首関節部Ｊ１６が股関節部Ｊ６に対して左右方向の中央側に来るように傾いている。図３４に、開閉脚軸Ｊ５と腰側大腿駆動リンク取付部Ｊ１０を結ぶ直線（開閉脚線と呼ぶ）を点線で示す。Ｙ軸に平行な直線を一点鎖線で示す。両足で立つ(A)の場合は、開閉脚線の前方側は、Ｙ軸に平行な直線に対して少し外側に開いている。片足で立つ(B)の場合は、開閉脚線の前方側が内側に存在している。これにより、片足で立つ場合には、足首関節部Ｊ１６が左右方向の中央に来ることになる。開閉脚軸Ｊ５が股関節部Ｊ６よりも後側に配置されているので、片足で立つ場合に、開閉脚線の前方側が左右方向の内側に存在することになる。脚直線が傾くこと、開閉脚線の前方側が左右方向の内側に存在することのどちらも、片足で立つ場合に負荷重心線を着地している足部６の足首関節部Ｊ１６に近づける効果がある。
【０１２５】
両足が着地している状態から左右のどちらか一方の側の足（片足）だけで着地する状態へ変化させるには、着用者９０が片足側に体幹を移動させる。体幹が移動すると、腰連結ベルト１７により腰部３が移動する。モビルスーツ１００では、体幹が移動する先の側（移動先側）の足首関節部Ｊ１６が負荷重心線に近づくように、大腿開閉脚フレーム２２、大腿骨部および下腿部が回転する。このため、モビルスーツ１００では、両足で立つ状態から片足だけで立つ状態へとスムーズに容易に変化できる。片足が左右どちらの足でも、同様である。
【０１２６】
２足歩行時に大腿駆動リンク２８を伸縮することによりＸ軸回りの回転モーメントが発生する。Ｘ軸回りの回転モーメントは、腰部３を経由して反対側の脚部７に伝わる。反対側の脚部７は着地しているので、地面から反力および逆方向の回転モーメントを受ける。その結果、モビルスーツ１００全体としてはＸ軸回りに回転することなく、２足歩行できる。
【０１２７】
着用者９０は、両足が着地している状態で、片足側に体幹を移動させ、体幹が移動する先の側の脚部７にだけ負荷荷重がかかるようにする。片脚だけに負荷荷重がかかった状態で、負荷荷重がかからない方の脚部７を上げて前方に移動させる。片足だけが着地している状態でも着用者９０は体幹を移動させることで、負荷荷重の重心が着地している足部６の足首関節部Ｊ１６の上にくるようにバランスをとることができる。着用者９０は、着地していない脚部７を前方に着地させる。着地した後は、前側の脚部７にだけ負荷荷重がかかるように、体幹を移動させる。前側の脚部７だけが負荷荷重を負担するようになると、後側の脚部７をあげて前方に移動させる。このような動作を繰り返すことで、モバイルスーツ１００を着用した着用者９０は歩く。
【０１２８】
大腿駆動アクチュエータ２８と膝関節駆動アクチュエータ３３は、負荷重心の位置を移動させる上で電力をほとんど使用しなくてもよい。着地している脚部７で負荷荷重を支えることができるように、膝関節部Ｊ９の角度が適切になるように膝関節駆動アクチュエータ３３が動作する。着地している脚部７の股関節部Ｊ６の角度は、負荷重心の移動に合わせて変化すればよい。そのため、大腿駆動アクチュエータ２８は電力を消費しなくてもよい。着地していない側の脚部７では、着用者９０の動きに合わせて電動発電機２８Ｍ、３３Ｍが回転するので、発電できる。なお、電動発電機２８Ｍ、３３Ｍが発電した電力は、電子制御部９の内部またはその他の場所にある蓄電池に貯蔵する。電動発電機２８Ｍ、３３Ｍの界磁は、着用者９０にとって発電時の負担が重くなく、発電量が大きくなるように適切な強さとする。
【０１２９】
着用者９０が歩く動作に合わせて大腿駆動リンク２８Ｌおよび膝関節駆動リンク３３Ｌが伸縮する条件について説明する。まず、大腿駆動リンク２８Ｌについて説明する。長さロック機構２８Ｓが動作（ロック）していない場合は、股関節部Ｊ６の回りに大腿骨フレーム２５を大腿開閉脚フレームに対して回転させるトルク（股回転トルク）が加えられると、大腿駆動リンク２８Ｌには長さを変更する力が加えられる。大腿駆動リンク２８Ｌのは長さを変更する力の大きさは、股関節部Ｊ６と大腿駆動リンク２８Ｌの間の距離に応じて決まる。大腿駆動リンク２８Ｌが有するねじ部での摩擦力が大腿駆動リンク２８Ｌの長さを変更する力よりも小さければ、大腿駆動リンク２８Ｌの長さを変更する力によりねじ棒が回転して大腿駆動リンク２８Ｌが伸縮する。ねじ部での摩擦力から決まる股回転トルク閾値以上の股回転トルクが加えられた場合に、大腿駆動リンク２８Ｌの長さを変更できる。着用者９０の動きに応じて発電する場合は、股回転トルク閾値を着用者９０が出せるトルクよりも小さくしておけば、着用者９０の動作に合わせて大腿駆動リンク２８Ｌが伸縮する。
【０１３０】
膝関節駆動リンク３３Ｌについても同様に、長さロック機構３３Ｓが動作していない場合は、膝回転トルク閾値以上の膝回転トルクが加えられると、膝関節駆動リンク３３Ｌの長さを変更できる。膝回転トルク閾値は、膝関節駆動リンク３３Ｌのねじ部での摩擦力から決まる。膝回転トルクとは、膝関節部Ｊ９の回りに下腿部５を大腿骨フレーム２５に対して回転させるトルクである。着用者９０の動きに応じて発電する場合は、膝回転トルク閾値を着用者９０が出せるトルクよりも小さくしておけば、着用者９０の動作に合わせて膝関節駆動リンク３３Ｌが伸縮する。
【０１３１】
片足だけで着地している場合は、着地している脚部７の膝関節駆動リンク３３Ｌの長さが変化しないように長さロック機構３３Ｓをロック状態にすれば、消費する電力をさらに少なくできる。電子制御部９の内部の制御回路が、長さロック機構３３Ｓをロック状態にする。片足だけで着地している場合は、左右どちらか一方の足部６の反力センサ６Ｄが検出する反力が閾値未満である場合である。制御回路は、左右どちらか一方の足部６の反力センサ６Ｄが検出する反力が閾値未満である場合に、他方の反力センサが設けられた足部６の側の長さロック機構３３Ｓを動作させるロック制御部である。
【０１３２】
歩行モードであっても、着用者９０が転ばないように急激な加速度が発生する場合は、モビルスーツ１００は各関節で、加速度が発生している方向とは反対の方向の力を発生させる。
【０１３３】
モビルスーツ１００では、着用者９０が２足歩行できる。着用者９０が重量物を背中あるいは胸側、または両方に抱えている場合でも、同様に２足歩行できる。モビルスーツ１００を着用して歩く際には、モビルスーツ１００が負荷荷重を支える。着用者９０は、腰の動きでバランスをとり、左右交互に片足が地面から離れるように脚を動かすことにより２足歩行できる。モビルスーツ１００では、２足歩行時の消費電力を従来よりも低減できる。立ち上がる、荷物を持ち上げるなど大きな力が必要な場合は、モビルスーツ１００が力を出し、着用者９０には負荷をかけない。
【０１３４】
モビルスーツ１００では、重心のバランスをとる機能を着用者９０に任せている。そのため、着用者９０が２足歩行できるようにモビルスーツ１００の各部を制御するプログラムを、従来よりも容易に作成できる。
【０１３５】
腕部８は、上下動だけをアクチュエータにより駆動するので、構造が簡単になる。なお、左右方向の回転および物体が落ちないように持つことは着用者９０に任せられる。この場合に、左右方向には重力がかからないので、着用者９０の負荷は軽い。なお、腕部の左右方向の回転をアクチュエータで駆動するようにしてもよい。非常に繊細な物体を持つ場合は、人の手を手部３９の手の平側に置き、手部３９により人の手を支持させることもできる。ロボットハンドである手部３９を介して人の手の感覚で、ものを移動させたり、把持したりできる。腕部８だけをロボットアームとして使用することもできる。また、腕部は、上体部と、上体部からの荷重を支える腰部と、腰部の左右に直列に接続した大腿部、下腿部および足部をそれぞれ有する左右一対の脚部を有するモビルスーツに適用できる。
【０１３６】
腕部８を上体部１の前面に設けるので、背部から腕部を出す場合よりも構造が簡単で軽量にできる。腕部８は、前面の最小限のスペースと重量でコンパクトな構成を有する。そのため、腕部８で物を持って移動することが可能である。前面に腕部を設けることは、背中に重い荷物を背負う場合にも、腕部の位置を変更することで前後方向のバランスをとることを容易にする。
【０１３７】
これに対して、肩越しに背後からアームハンドが伸びる従来の構成の場合は、必要とするスペースが大きくなり、重量が重くなり、駆動エネルギも多く必要である。実務に応用する際は、従来の構成は、スペースの観点から非常に使いづらいものである。従来の構成では、背中側に機器が集中しているため、前後のバランスが取りにくい構造である。
【０１３８】
従来のモビルスーツでは、関節部にギアボックスとモータを配置する構成であるため、関節部が大きくなる。この発明に係るモビルスーツは、可変長リンクを有するアクチュエータにより骨格が接続する関節部を駆動する方式である。そのため、関節部がコンパクトになる。
【０１３９】
人の筋肉が出す力を検知して人の力に応じた補助力を出すのではなく、モビルスーツの自重と荷物の重量をモビルスーツで受け持つようにしている。人に作用する荷重は前後移動時の反力のみである。腰から上のフレーム（上体部）は人に密着していない。上体部は、上体の重心が上体回転軸の上に存在するように自動で制御する。上体回転軸は、上体部が前後方向に回転する回転軸である。この機能の動作により、重量物の運搬時に着用者が重心のバランスをとる動作が容易になる。
【０１４０】
この発明に係るモビルスーツは、災害救助時や建設または土木の工事などで、重量物を人手により移動させる状況で有効に使用できる。負傷者の護送や機材の積み下ろし、設置作業など通常の人力以上の作業を長時間することも、モビルスーツにより可能である。また、原子力発電所など着用者を保護するための重量がある保護具を着用して作業することも、モビルスーツにより可能である。
【０１４１】
モビルスーツを実用することで、重量物を扱う、同じ姿勢を長時間とるなど、人に負荷が大きい作業をする際に、人の負荷を軽減できる。例えば、大型構造物の組立作業、高齢化社会により必要性が増大している介護支援者の介護作業、筋力が十分でない高齢者の労働などに利用できると考えられる。
以上のことは、他の実施の形態にもあてはまる。
【０１４２】
実施の形態２．
実施の形態２は、着用者の動作を検出する機構を膝部にも設けるように実施の形態１を変更した場合である。図３５は、この発明の実施の形態２に係るモビルスーツ１００Ａの前方から見た斜視図である。図３６は、モビルスーツ１００Ａを人が着用した状態での前方から見た斜視図である。図３７および図３８は、モビルスーツ１００Ａの正面図および右側面図である。
【０１４３】
モビルスーツ１００Ａが有する脚部７Ａは、膝上パッド５２および膝下パッド５３を有する。膝上パッド５２は、大腿骨フレーム２５の膝付近の前方の決められた位置に存在するように設けられる。膝下パッド５３は、下腿部５の膝付近前方の決められた位置に存在するように設けられる。膝上パッド５２および膝下パッド５３は、着用者９０の脚が接触しているかどうかを検出する。
【０１４４】
膝上パッド５２は、膝関節接続ブロック２８の前方に位置するように膝関節接続ブロック２８に設けられている。膝上パッド５２を大腿骨フレーム３２に固定してもよい。左右一対の大腿骨部のそれぞれの前方の決められた位置に設けられ、着用者の脚が接触していることを検出する大腿動作検出センサである。
【０１４５】
膝下パッド５３は、下腿膝側ブロック３０の前方に位置するように下腿膝側ブロック３０に設けられている。膝下パッド５３を下腿リンク３１に固定してもよい。左右一対の下腿部のそれぞれの前方の決められた位置に設けられ、着用者の脚が接触していることを検出する下腿動作検出センサである。
【０１４６】
動作を説明する。腰連結ベルト１７により着用者９０の体幹の移動に合わせて腰部３を移動させる動作は、実施の形態１の場合と同様である。また、腰応力センサ１７Ｓによる上下方向の応力を検出しての動作も同様である。さらに、膝上パッド５２が、着用者９０の脚が接触していることを検知している場合は、電子制御部９の内部の制御回路は、大腿駆動リンク２８Ｌが短くなるように電動発電機２８Ｍを駆動する。制御回路は、大腿駆動リンク２８Ｌの長さを変更する力を発生させる電動発電機２８Ｍを駆動する大腿駆動リンク制御部である。
【０１４７】
膝下パッド５３が、着用者９０の脚が接触していることを検知している場合は、電子制御部９の内部の制御回路は、膝関節駆動リンク３３Ｌが短くなるように電動発電機３３Ｍを駆動する。制御回路は、膝関節駆動リンク３３Ｌの長さを変更する力を発生させる電動発電機３３Ｍを駆動する膝関節駆動リンク制御部である。
【０１４８】
足と腰に加えて、膝でも着用者の体の動きまたは姿勢を検出することで、着用者の動作をより正確に検出できる。そのため、モビルスーツ１００Ａは、着用者９０の下半身の姿勢に対して、より整合した姿勢を取ることができる。その結果、着用者９０がモビルスーツ１００Ａの姿勢または動きに対して感じる違和感を軽減できる。
膝上パッド５２と膝下パッド５３のどちらかだけを備えるようにしてもよい。
【０１４９】
実施の形態３．
実施の形態３は、着用者の臀部を載せることができる座席部をさらに備えるように実施の形態１を変更した場合である。座席部は、直立した状態よりも着用者の腰が低くなる姿勢で使用される。図３９は、この発明の実施の形態３に係るモビルスーツ１００Ｂを人が着用した状態での腰部付近を拡大した右側面図である。図４０は、モビルスーツ１００Ｂを人が着用した状態での腰部付近を拡大した背面図である。
【０１５０】
モビルスーツ１００Ｂが有する腰前面フレーム１６Ｂには、布製の座席部５４が設けられる。座席部５４は、腰前面フレーム１６Ｂの左右に最も幅が広い部分に、その両端が接続される。座席部５４は、常時は腰前面フレーム１６Ａおよび腰後面フレーム１５Ａの内面側に存在する。必要な時に、着用者９０が座席部５４を引き出して使用する。その際には、脚部７が有するアクチュエータの可変長リンクの長さが変化しないようにロックさせる。脚部７の可変長リンクの長さが固定されると、腰部３および脚部７の姿勢も固定される。位置が決まった腰部３Ｂから吊るされた座席部５４を有することで、着用者９０は座席部５４に腰掛けることができる。
【０１５１】
モビルスーツ１００は、負荷荷重を着用者９０には負担させない。逆に言うと、着用者９０がその姿勢を保持することを支援する機能を、モビルスーツ１００は有さない。モビルスーツ１００Ｂが有する座席部５４は、着用者９０の臀部を下から支える。つまり、着用者９０が、腰の位置を直立した姿勢よりも低くなる姿勢（いわゆる中腰の姿勢）を長時間とる必要がある場合に、着用者９０は座席部５４に腰を掛けることができる。モビルスーツ１００Ｂは、中腰の姿勢をとる場合に、着用者９０の負荷を低減できる。
【０１５２】
座席部５４は、少なくとも２箇所で腰部３Ｂから吊るされていればよい。また、座席部を樹脂または金属製として、両端を回転可能に腰部に接続してもよい。座席部５４を使用しない時は、腰部の背中側に収納される。そのため、立ったり歩いたりする時に、座席部が邪魔になることはない。膝関節部の角度と連動して、２本の脚部の膝関節部の角度を検出して、自動で座席部を収納する機構を持たせてもよい。
【０１５３】
実施の形態４．
実施の形態４は、作業者への指示や、判断情報、手順指示など、多様な情報を着用者に伝達するために、モビルスーツの前方に透明スクリーンと、透明スクリーンに映像を投影する映写機を備えるように、実施の形態２を変更した場合である。図４１、図４２および図４３は、実施の形態４に係るモビルスーツ１００Ｃを人が着用した状態での正面図、右側面図および平面図である。
【０１５４】
モビルスーツ１００Ｃは、上体部１Ｃが有する上体フレーム１０Ｃの前方の上部に透明スクリーン５５を取り付けている。また、上体フレーム１０Ｃの最上部付近に、透明スクリーン５５に映像を投影するための映写機５６を設けている。映写機５６は２台として、立体映像が投射できるようにしている。映写機５６を１台にしてもよい。投影される映像は着用者９０が決めてもよいし、通信機能でモビルスーツ１００Ｃが受信した情報を表示してもよい。
【０１５５】
透明スクリーン５５は、着用者９０の正面に広い範囲で存在するように上体フレーム１０Ｃに固定されている。そのため、着用者９０は、両手が自由な状態で、必要な情報を見ることができる。透明スクリーン５５は、視野が広いので、多くの情報を表示できる。作業者への指示や、判断情報、手順指示などを着用者９０に伝えることができる。透明スクリーン５５は透明なので、周囲の状況なども着用者９０が見ることができる。透明スクリーン５５を強化ガラスなどで製造することで、前方からの飛来物から着用者を保護するようにしてもよい。
【０１５６】
実施の形態５．
実施の形態５は、大腿駆動アクチュエータの替わりに、圧縮された気体が封入された２本のガススプリングを使用して股関節部の回りに大腿骨部を回転可能とするように実施の形態１を変更した場合である。図４４は、この発明の実施の形態５に係るモビルスーツ１００Ｄが有する圧縮ガスを利用した大腿駆動機構の構造を説明する右側面図である。図４４は、ガススプリングが大腿骨フレームを回転させる力を発生しない場合である。図４５は、モビルスーツ１００Ｄが有する圧縮ガスを利用した大腿駆動機構が大腿部を上げる場合の動作を説明する図である。図４６は、モビルスーツ１００Ｄが有する圧縮ガスを利用した大腿駆動機構が大腿部を下げる場合の動作を説明する図である。
【０１５７】
モビルスーツ１００Ｄが有する大腿部４Ｄは、大腿駆動アクチュエータ２８の替わりに２本の大腿駆動ガススプリング５７、５８を有する。前側の大腿駆動ガススプリング５７の膝側の他端は、大腿側大腿駆動リンク取付部Ｊ２５に回転可能に取り付けられる。後側の大腿駆動ガススプリング５８の膝側の他端は、大腿側大腿駆動リンク取付部Ｊ２６に回転可能に取り付けられる。大腿側大腿駆動リンク取付部Ｊ２５、Ｊ２６は、大腿骨フレーム２５Ｄに設けられる。大腿駆動ガススプリング５７、５８の腰側の一端は、大腿駆動リンク連結部５９により連結される。大腿駆動ガススプリング５７、５８と大腿駆動リンク連結部５９は、大腿骨フレーム２５Ｄよりも左右方向の外側に存在する。大腿駆動リンク連結部５９の両端にはそれぞれ１個のガイド用突起５９Ａ、５９Ｂ（点線で図示）が左右方向の内側に設けられる。ガイド用突起５９Ａ、５９Ｂは、溝状のリンク端ガイドレール６０の溝の中に入り、リンク端ガイドレール６０に沿って移動できる。リンク端ガイドレール６０は、大腿開閉脚フレーム２２Ｄの左右方向の外側に設けられる。図を簡潔に表現するために、リンク端ガイドレール６０は、２点鎖線の円弧で表現している。また、図では、リンク端ガイドレール６０上での大腿駆動リンク連結部５９の移動角度を実際よりも大きく描いている。
【０１５８】
大腿駆動ガススプリング５７、５８は、気体が圧縮して封入され、その長さが長くなろうとする力を発生させる大腿駆動リンクである。ガイド用突起５９Ａ、５９Ｂは、大腿駆動ガススプリング５７、５８のそれぞれの一端が回転可能に取付けられる腰側大腿駆動リンク取付部である。大腿駆動ガススプリング５７、５８は、股関節部Ｊ６を中心に大腿骨フレーム２５Ｄを回転させる。リンク端ガイドレール６０は、大腿開閉脚フレーム２２Ｄに設けられた、ガイド用突起５９Ａ、５９Ｂが移動する大腿駆動リンク端ガイドレールである。大腿駆動リンク連結部５９は、ガイド用突起５９Ａ、５９Ｂの間隔を決められた間隔に固定する。
【０１５９】
図４５に示すように、大腿駆動リンク連結部５９およびガイド用突起５９Ａ、５９Ｂが大腿骨フレーム２５Ｄよりも後側にある場合は、大腿駆動ガススプリング５７、５８が伸びることで大腿骨フレーム２５Ｄおよび股関節部Ｊ６を上に移動させることができる。大腿駆動リンク連結部５９を下側に移動させることで、大腿駆動ガススプリング５７、５８に作用する反力の方向と、リンク端ガイドレール６０の半径方向に股関節部Ｊ６から伸びる大腿骨フレーム２５Ｄの方向とがずれる。この方向のずれが発生することで、大腿骨フレーム２５Ｄに接線方向の力が働く。
【０１６０】
図４６に示すように、大腿駆動リンク連結部５９およびガイド用突起５９Ａ、５９Ｂが大腿骨フレーム２５Ｄよりも前側にある場合は、大腿駆動ガススプリング５７、５８が伸びることで大腿骨フレーム２５Ｄおよび股関節部Ｊ６を下に移動させることができる。このように、大腿駆動ガススプリング５７、５８の腰側のリンク端をレールに沿って移動させることで、伸びるガススプリングを使用して股関節部Ｊ６を両方向に回転させることができる。
【０１６１】
このように、ガススプリングを使用することで、予め封入した気体のエネルギを利用してモビルスーツの股関節部を駆動できる。肩関節部などの他の関節部でもガススプリングは使用できる。動作時に電力を使用しない駆動方法をパッシブな駆動方法と呼ぶ。ガススプリングを使用する駆動方法は、パッシブな駆動方法である。
【０１６２】
大腿駆動リンク連結部５９は手動で移動させてもよいし、移動させる機構をモビルスーツが備えてもよい。大腿駆動ガススプリングは１本でもよい。２本にすることで、同じ力を発生させるためのリンク端ガイドレール６０上での移動距離を、１本の場合よりも短くできる。
【０１６３】
２本のガススプリングを使用する場合には、２本のガススプリングの方向を人力や体重移動で大腿骨フレームの方向と異ならせることで、伸展力のアンバランスが発生する。伸展力のアンバランスが脚軸回転力へと変換される。このアンバランスの発生方向を人が意識してコントロールするか、または、歩行時の移動で自然にコントロールさせることで、ガススプリングの脚軸の回転力向きをコントロールできる。つまり必要に応じて、アシスト力の発生タイミングをコントロールできる。これにより、電源を使わないパッシブな駆動方法で、着用者９０の下半身の動作補助が可能である。
【０１６４】
リンク端ガイドレール６０は、大腿駆動リンク連結部５９が移動する際の軌跡を決める。リンク端ガイドレール６０を、ガススプリングの回転半径と同じ曲率でガイド用突起５９が移動するように配置する。そうすることで、ガイド用突起５９が移動する際の反力を、すべり反力、あるいは転がり反力として一定に抑えることが可能である。意識的に人力(手の前後移動)で、ガススプリングの位置変更を着用者９０が楽にできるようになる。ガススプリングの位置変更によって、脚部の上下回転方向のアシスト力を、意識的に反転させることが可能である。
【０１６５】
ガススプリングが発生する力を弱めたい時や強めたい時の操作が、着用者９０により意識的に変更可能である。ガススプリングが発生する力を着用者９０が変更可能であることは、一般に言われているモビルスーツの無負荷時の使いにくさを解消する一つの方法となる。
【０１６６】
実施の形態６．
実施の形態６は、油圧機構を利用したアクチュエータを使用するように実施の形態１を変更した場合である。モビルスーツ１００Ｚは、油圧機構を使用したアクチュエータを有する。図４７は、この発明の実施の形態６に係るモビルスーツで使用されるアクチュエータが有する可変長リンクの構造を説明する断面図である。
【０１６７】
上体駆動リンク２０ＬＺを例にして、油圧機構を使用するアクチュエータの構造を説明する。アクチュエータ２０Ｚは、可変長リンク２０ＬＺおよび電動機２０Ｍを有する。可変長リンク２０ＬＺは、シリンダ２０Ｈ、ピストン２０Ｊ、配管２０Ｋおよびポンプ２０Ｎを有する。シリンダ２０Ｈには、鉱物油などの液体が充填される。ピストン２０Ｊは、シリンダ２０Ｈの内部を第１の部屋２０Ｐと第２の部屋２０Ｑとに区分する。ピストン２０Ｊが移動することで、第１の部屋２０Ｐおよび第２の部屋２０Ｑの容積が変化する。なお、第１の部屋２０Ｐの容積と第２の部屋２０Ｑの容積の合計は、一定である。配管２０Ｋは、第１の部屋２０Ｐと第２の部屋２０Ｑとを結ぶ。配管２０Ｋには、液体が充填される。ポンプ２０Ｎは、配管２０Ｋの途中に設けられる。ポンプ２０Ｎは、電動機２０Ｍにより駆動される。ポンプ２０Ｎは、液体を第１の部屋２０Ｐから第２の部屋２０Ｑへ移動させることができ、液体を第２の部屋２０Ｑから第１の部屋２０Ｐへ移動させることができる。
【０１６８】
ピストン２０Ｊの一端が胸側中央リンク取付部Ｊ５に取付けられえる。シリンダ２０Ｈの一端が腰側中央リンク取付部Ｊ１０に取付けられる。
【０１６９】
ポンプ２０Ｎが、第１の部屋２０Ｐから第２の部屋２０Ｑへ液体を移動させると、ピストン２０Ｊが胸側中央リンク取付部Ｊ５に近づく方向へ移動する。ポンプ２０Ｎが、第２の部屋２０Ｑから第１の部屋２０Ｐへ液体を移動させると、ピストン２０Ｊが胸側中央リンク取付部Ｊ５から遠ざかる方向へ移動する。第１の部屋２０Ｐとの第２の部屋２０Ｑとの間で液体が移動しなければ、ピストン２０Ｊの位置は変化しない。このように、可変長リンク２０ＬＺの長さは変化可能であり、可動範囲内の任意の長さを維持できる。
【０１７０】
電動機２０Ｍがポンプ２０Ｎを駆動することで、ねじ棒２０Ａなどを使用するスクリュー系のアクチュエータの替わりに油圧機構を使用するアクチュエータを使用できる。各駆動軸の制御も電気駆動モータの各軸回転制御と同じ手法で各リニアアクチュエータを制御することが可能であり、そのまま置き換えることができる。
【０１７１】
油圧機構では、スクリュー系のアクチュエータの場合に必要であった回転連結部品が不要になり、信頼性が向上する。油圧機構のアクチュエータで駆動させた場合の効果として、電気モータでスクリュー系を駆動するアクチュエータと比べてより大きな推力を発生させることが可能である。より大きな推力が出せることで、災害救助などに、モビルスーツをより使用しやすくなる。
【０１７２】
実施の形態７．
実施の形態７は、膝関節駆動リンクの上側の接続先を大腿骨フレームではなく大腿開閉脚フレームに変更した場合である。図４８から図５４を参照して、この発明の実施の形態７に係るモビルスーツの構造を説明する。図４８および図４９は、モビルスーツ１００Ｅの前方または後方から見た斜視図である。モビルスーツ１００Ｅの正面図、右側面図、平面図および底面図を、それぞれ図５０、図５１、図５２および図５３に示す。図５４は、モビルスーツの腰から下の右側面図である。モビルスーツ１００Ｅが、実施の形態１のモビルスーツ１００と異なる点を説明する。
【０１７３】
大腿部４Ｅが有する大腿骨フレーム２５Ｅは、突起２５Ｔを有しない。膝関節駆動アクチュエータ３３Ｅが有する膝関節駆動リンク３３ＬＥの一端は、大腿開閉脚フレーム２２Ｅに回転可能に取付けられる。大腿側膝関節駆動リンク取付部Ｊ２７では、膝関節駆動リンク３３ＬＥの一端に設けられたヨークが大腿開閉脚フレーム２２Ｅを挟む。ヨークおよび大腿開閉脚フレーム２２Ｅに設けられた貫通穴に軸部材を通すことで、大腿側膝関節駆動リンク取付部Ｊ２７は、膝関節駆動リンク３３ＬＥの一端を大腿開閉脚フレーム２２Ｅに回転可能に取付ける。
【０１７４】
大腿駆動アクチュエータ２８および膝関節駆動アクチュエータ３３Ｅは、腰部３の側ではともに大腿開閉脚フレーム２２Ｅに接続する。大腿駆動アクチュエータ２８および膝関節駆動アクチュエータ３３Ｅが、前後から挟むように大腿骨部に接続する。膝関節駆動アクチュエータ３３Ｅは、下腿部５にも接続する。このようなリンク配置により、より人に近い形で脚部７Ｅの関節部を駆動する力を発生させことができる。モビルスーツ１００Ｅのリンク配置は、高度な人の動きに近い動きで脚部７Ｅを駆動することが可能なリンク配置である。
【０１７５】
図５５により、大腿骨フレーム２５Ｅの方向を変更するためのリンクの配置について説明する。図５５は、モビルスーツの左の脚部での大腿骨部を動かすリンク配置を説明する模式図である。図５５(A)が、基準状態でのリンク配置を模式的に表す右側面図である。図５５(B)が、基準状態から大腿駆動リンク２８Ｌを短くした状態でのリンク配置を模式的に表す右側面図である。図５５(C)が、基準状態から大腿駆動リンク２８Ｌを長くした状態でのリンク配置を模式的に表す右側面図である。膝関節駆動リンク３３ＬＥの長さは変化させないとする。図５５(A)に示すように、大腿骨フレーム２５Ｅが鉛直方向となす角度を変数θで表す。膝関節部Ｊ９で大腿骨部と下腿部５とがなす角度を変数φで表す。下腿部５が鉛直方向となす角度を変数ξで表す。θ＋φ＋ξ＝１８０°の関係が常に成立する。
【０１７６】
図５５(A)に示す基準状態では、θ＝１３°、φ＝１５５°、ξ＝１２°である。図５５(B)では、大腿駆動リンク２８Ｌを短くしてθ＝２１°と股関節部Ｊ６の角度θを８°増加させる。φ＝１４５°と膝関節部Ｊ９の角度φは１０°減少する。その結果、下腿部５の角度ξ＝１４°になる。図５５(C)では、大腿駆動リンク２８Ｌを長くしてθ＝５°と股関節部Ｊ６の角度θを８°減少させる。φ＝１６０°と膝関節部Ｊ９の角度φは５°増加する。その結果、下腿部５の角度ξ＝１５°になる。大腿駆動リンク２８Ｌだけを伸縮させることで、股関節部Ｊ６と膝関節部Ｊ９の両方の角度が変化する。大腿駆動リンク２８Ｌだけを長くすると、股関節部Ｊ６の角度θが減少し、膝関節部Ｊ９の角度φは増加する。大腿駆動リンク２８Ｌだけを短くすると、股関節部Ｊ６の角度θが増加し、膝関節部Ｊ９の角度φは減少する。なお、大腿駆動リンク２８Ｌの長さの変化と、股関節部Ｊ６の角度θおよび膝関節部Ｊ９の角度φの変化の間の係数（感度）は、大腿駆動リンク２８Ｌの長さにより変化する。大腿駆動リンク２８Ｌの長さの変化に対する膝関節部Ｊ９の角度φの感度は、膝関節駆動リンク３３ＬＥの長さにも依存する。
【０１７７】
図５６により、膝関節部Ｊ９の角度を変更するためのリンクの配置について説明する。図５６は、モビルスーツの左の脚部での膝関節部を動かすリンク配置を説明する模式図である。図５６(A)が、基準状態でのリンク配置を模式的に表す右側面図である。図５６(A)と図５５(A)で、各関節部の角度は同じである。図５６(B)が、基準状態から膝関節駆動リンク３３ＬＥを短くした状態でのリンク配置を模式的に表す右側面図である。図５６(C)が、基準状態から膝関節駆動リンク３３ＬＥを長くした状態でのリンク配置を模式的に表す右側面図である。大腿駆動リンク２８Ｌ長さは変化させないとする。
【０１７８】
図５６(B)では、膝関節駆動リンク３３ＬＥを短くしてφ＝１４７°と膝関節部Ｊ９の角度φを８°減少させる。股関節部Ｊ６の角度θ＝１３°で変化しない。その結果、下腿部５の角度ξ＝２０°になる。図５６(C)では、膝関節駆動リンク３３ＬＥを長くしてφ＝１６３°と膝関節部Ｊ９の角度φを８°増加させる。股関節部Ｊ６の角度θ＝１３°で変化しない。その結果、下腿部５の角度ξ＝４°になる。膝関節駆動リンク３３ＬＥだけを長くすると、膝関節部Ｊ９の角度φは増加する。膝関節駆動リンク３３ＬＥだけを短くすると、膝関節部Ｊ９の角度φは減少する。膝関節駆動リンク３３ＬＥの長さが変化しても、股関節部Ｊ６の角度θは変化しない。膝関節駆動リンク３３ＬＥの長さの変化に対する膝関節部Ｊ９の角度φの感度は、膝関節駆動リンク３３ＬＥの長さにより変化する。
【０１７９】
モビルスーツ１００では、膝関節部Ｊ６の角度を大きくする力は、膝関節駆動リンク３３Ｌが長くなる場合だけ発生する。モビルスーツ１００Ｅでは、膝関節部Ｊ６の角度を大きくする力は、膝関節駆動リンク３３Ｌが長くなる場合に加えて、大腿駆動リンク２８Ｌが長くなる場合にも働く。つまり、膝関節部Ｊ６の角度は、膝関節駆動リンク３３Ｌおよび大腿駆動リンク２８Ｌの長さで決まる。そのため、２足歩行の際に、膝関節部Ｊ９の角度を維持することが、モビルスーツ１００Ｅの方が容易になる。
【０１８０】
本発明はその発明の精神の範囲内において各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の変形や省略が可能である。
【符号の説明】
【０１８１】
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｚ  モビルスーツ（動作補助装置）、
９０  着用者、
９１、９２  物体、
１、１Ｃ  上体部、
２  荷物積載部（物体保持部）、
３、３Ｂ  腰部
４、４Ａ、４Ｄ、４Ｅ  大腿部、
５、５Ａ  下腿部、
６  足部、
６Ａ  足本体部、
６Ｂ  下腿接続突起、
６Ｃ  足保持部、
６Ｄ  反力センサ
７、７Ａ、７Ｅ  脚部、
８  腕部、
９  電子制御部、
１０  上体フレーム、
１１  背部連結フレーム、
１２  胸側バンド、
１３  積載部連結フレーム、
１４  肩掛け金具、
１５  腰背面フレーム、
１６、１６Ｂ  腰前面フレーム、
１７  腰連結ベルト（着用者動作伝達部）、
１７Ｓ  腰応力センサ、
１８  上体接続突起、
１９  背面中央突起部、
２０  上体アクチュエータ、
２０Ｌ、２０ＬＺ  上体駆動リンク、
２０Ｍ  電動機（動力源）、
２０Ａ  ねじ棒
２０Ｂ  ナット
２０Ｃ  円筒
２０Ｄ  ナット位置固定部
２０Ｅ  ナット回転保持部
２０Ｆ  ナットギヤ
２０Ｇ  駆動ギヤ
２０Ｈ  シリンダ
２０Ｊ  ピストン
２０Ｋ  配管
２０Ｎ  ポンプ
２０Ｐ  第１の部屋
２０Ｑ  第２の部屋
２１  荷重センサ、
２２、２２Ｄ  大腿開閉脚フレーム（大腿開閉脚部）、
２３  開閉脚バネ（腰部リンク）、
２４  バネ取付用突起、
２５、２５Ｄ、２５Ｅ  大腿骨フレーム（大腿骨部）、
２５Ｔ  突起、
２６  膝関節接続ブロック（大腿骨部）、
２７  膝側大腿板（大腿骨部）、
２８  大腿駆動アクチュエータ、
２８Ｌ  大腿駆動リンク、
２８Ｍ  電動発電機（動力源）、
２８Ｓ  長さロック機構（股関節ロック部）
２９  大腿膝側ヨーク、
３０  下腿膝側ブロック、
３１  下腿リンク、
３２  下腿足首側ブロック、
３３、３３Ｅ  膝関節駆動アクチュエータ、
３３Ｌ、３３ＬＥ  膝関節駆動リンク、
３３Ｍ  電動発電機（動力源）、
３３Ｓ  長さロック機構（膝関節ロック部）
３４  大腿側補助具
３５  下腿側補助具
３６  腕回転棒
３６Ｓ  腕回転ロック部
３７  上腕フレーム
３８  前腕フレーム
３９  手部
４０  上腕接続突起
４１  上腕駆動アクチュエータ
４１Ｌ  上腕駆動リンク
４１Ｍ  電動機（動力源）
４１Ｓ  長さロック機構（上腕ロック部）
４２  上腕駆動リンク接続突起
４３  前腕駆動アクチュエータ
４３Ｌ  前腕駆動リンク
４３Ｍ  電動機（動力源）
４３Ｓ  長さロック機構（前腕ロック部）
４４  手首板部
４４Ｓ  手首回転ロック部、
４５  手部取付部
４５Ａ  取付板部
４５Ｂ  掌板部接続板部
４６  掌板部
４７  第１指部（指部）
４８  第２指部（指部）
４９  第３指部（指部）
５０  第４指部（指部）
５１  対向可能指部（指部）
４７Ａ、４８Ａ、４９Ａ、５０Ａ、５１Ａ  第１指節部
４７Ｂ、４８Ｂ、４９Ｂ、５０Ｂ、５１Ｂ  第２指節部
４７Ｃ、４８Ｃ、４９Ｃ、５０Ｃ、５１Ｃ  第３指節部
４７Ｄ、４８Ｄ、４９Ｄ、５０Ｄ、５１Ｄ  第１指関節部
４７Ｅ、４８Ｅ、４９Ｅ、５０Ｅ、５１Ｅ  第２指関節部
４７Ｆ、４８Ｆ、４９Ｆ、５０Ｆ、５１Ｆ  第３指関節部
４７Ｇ、４８Ｇ、４９Ｇ、５０Ｇ、５１Ｇ  指元ヨーク部
４７Ｈ、４８Ｈ、４９Ｈ、５０Ｈ、５１Ｈ  指部第１電動機
４７Ｊ、４８Ｊ、４９Ｊ、５０Ｊ、５１Ｊ  第１ウォーム
４７Ｋ、４８Ｋ、４９Ｋ、５０Ｋ、５１Ｋ  第１ウォームホイール
４７Ｌ、４８Ｌ、４９Ｌ、５０Ｌ、５１Ｌ  指部第２電動機
４７Ｍ、４８Ｍ、４９Ｍ、５０Ｍ、５１Ｍ  第２ウォーム
４７Ｎ、４８Ｎ、４９Ｎ、５０Ｎ、５１Ｎ  第２ウォームホイール
４７Ｐ、４８Ｐ、４９Ｐ、５０Ｐ、５１Ｐ  第３指節駆動歯車
５１Ｔ  第１指節元部
５１Ｕ  第１指節先部
５２  膝上パッド（大腿動作検出センサ）
５３  膝下パッド（下腿動作検出センサ）
５４  座席部
５５  透明スクリーン
５６  映写機
５７、５８  大腿駆動ガススプリング（大腿駆動リンク）、
５９  大腿駆動リンク連結部
５９Ａ、５９Ｂ  ガイド用突起
６０  リンク端ガイドレール
Ｊ１  積載部接続部、
Ｊ２  上体腰接続部、
Ｊ３  上体側リンク取付部、
Ｊ４  腰側リンク取付部、
Ｊ５  開閉脚軸、
Ｊ６  股関節部、
Ｊ７  脚側バネ取付部、
Ｊ８  腰側バネ取付部
Ｊ９  膝関節部、
Ｊ１０  腰側大腿駆動リンク取付部、
Ｊ１１  大腿側大腿駆動リンク取付部、
Ｊ１２  大腿側膝関節駆動リンク取付部
Ｊ１３  膝関節駆動リンク補助具接続部
Ｊ１４  大腿側補助具取付部
Ｊ１５  下腿側補助具取付部、
Ｊ１６  足首関節部、
Ｊ１７  腕回転接続部
Ｊ１８  肩関節部
Ｊ１９  肘関節部
Ｊ２０  手首関節部
Ｊ２１  上腕側上腕駆動リンク取付部
Ｊ２２  上体側上腕駆動リンク取付部
Ｊ２３  上腕側前腕駆動リンク取付部
Ｊ２４  前腕側前腕駆動リンク取付部
Ｊ２５、Ｊ２６  大腿側大腿駆動リンク取付部
Ｊ２７  大腿側膝関節駆動リンク取付部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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