(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の足底荷重を検出する感圧センサ、及び、前記感圧センサに対応し、対応する前記感圧センサの検出荷重が所定の荷重以下である場合に前記使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記所定の荷重より大きい場合に前記使用者の足が接地状態であると仮判定することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるとの仮判定結果を導出する仮判定部を含む複数の検出ユニットと、
複数の前記仮判定部のそれぞれの仮判定結果を統合し、統合した結果に基づいて、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるかを判定する統合判定部と、を有し、
前記仮判定部は、対応する前記感圧センサの検出荷重が第１の荷重値以下の範囲である場合に使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記第１の荷重値より大きい第２の荷重値よりも大きい場合に使用者の足が接地状態であると仮判定し、さらに、使用者の足が遊脚状態と仮判定している状態であり、かつ、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記第１の荷重値より大きく前記第２の荷重値以下である場合に、使用者の足が遊脚状態であるとの仮判定を維持し、使用者の足が接地状態と仮判定している状態であり、かつ、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記第１の荷重値より大きく前記第２の荷重値以下の場合に、使用者の足が接地状態であるとの仮判定を維持する、作業補助制御装置。
【請求項２】
使用者の足底荷重を検出する感圧センサ、及び、前記感圧センサに対応し、対応する前記感圧センサの検出荷重が所定の荷重以下である場合に前記使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記所定の荷重より大きい場合に前記使用者の足が接地状態であると仮判定することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるとの仮判定結果を導出する仮判定部を含む複数の検出ユニットと、
複数の前記仮判定部のそれぞれの仮判定結果を統合し、統合した結果に基づいて、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるかを判定する統合判定部と、を有し、
前記仮判定部は、前記仮判定結果の情報を有する仮判定信号を生成し、
前記統合判定部は、それぞれの前記仮判定信号を平均化して統合判定信号を算出し、前記統合判定信号と統合判定信号閾値とを比較することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であると判定する、作業補助制御装置。
【請求項３】
前記仮判定部は、前記仮判定結果の情報を有する仮判定信号を生成し、
前記統合判定部は、それぞれの前記仮判定信号を平均化して統合判定信号を算出し、前記統合判定信号と統合判定信号閾値とを比較することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であると判定する、請求項１に記載の作業補助制御装置。
【請求項４】
前記仮判定部は、仮判定信号生成部と判定信号生成部とを有し、前記統合判定部は、統合判定信号生成部と統合判定信号比較部とを有し、
前記仮判定信号生成部は、前記仮判定信号を生成し、
前記判定信号生成部は、対応する前記仮判定信号生成部が生成した前記仮判定信号に乗じる所定の係数の情報を有しており、対応する前記仮判定信号生成部が生成した前記仮判定信号と前記所定の係数とを乗じることにより、判定信号を生成し、
前記統合判定信号生成部は、それぞれの前記判定信号を合計することにより前記統合判定信号を生成し、
前記統合判定信号比較部は、前記統合判定信号と前記統合判定信号閾値とを比較することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であると判定する、請求項２又は請求項３に記載の作業補助制御装置。
【請求項５】
前記所定の係数は、前記判定信号生成部ごとに異なる、請求項４に記載の作業補助制御装置。
【請求項６】
前記複数の感圧センサは、使用者の足の裏面であって使用者の足底荷重が集中する荷重集中位置と、使用者の足の裏面であって使用者の足底荷重の集中が前記荷重集中位置より小さい補助位置とに配置され、
前記荷重集中位置の感圧センサに対応する前記判定信号生成部が記憶する所定の係数が、前記補助位置の感圧センサに対応する前記判定信号生成部が記憶する所定の係数よりも大きく設定されることにより、前記荷重集中位置の感圧センサに対応する前記判定信号の値が前記統合判定信号の値に占める割合は、前記補助位置の感圧センサに対応する前記判定信号の値が前記統合判定信号の値に占める割合よりも大きくなる、請求項５に記載の作業補助制御装置。
【請求項７】
前記検出ユニットは、前記感圧センサに対応し、対応する前記感圧センサが検出した前記使用者の足底荷重の荷重振幅を計測する荷重振幅計測部と、
前記荷重振幅計測部に対応し、対応する前記感圧センサが検出した複数周期における前記荷重振幅を平均することにより、対応する前記感圧センサの平均荷重振幅値を算出する平均荷重振幅算出部と、
前記荷重振幅計測部に対応して前記判定信号生成部に前記所定の係数を算出するものであって、対応する前記感圧センサの平均荷重振幅値が大きいものほど前記所定の係数を大きく設定する係数算出部と、をさらに有する請求項５に記載の作業補助制御装置。
【請求項８】
使用者の足底荷重を検出する感圧センサ、及び、前記感圧センサに対応し、対応する前記感圧センサの検出荷重が所定の荷重以下である場合に前記使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記所定の荷重より大きい場合に前記使用者の足が接地状態であると仮判定することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるとの仮判定結果を導出する仮判定部を含む複数の検出ユニットと、
複数の前記仮判定部のそれぞれの仮判定結果を統合し、統合した結果に基づいて、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるかを判定する統合判定部と、を有し、
前記使用者の足上げ動作を補助する補助動作を制御する脚動力制御部をさらに有し、
前記脚動力制御部は、前記統合判定部により前記使用者の一方の足が遊脚状態と判断され、かつ、他方の足が接地状態であると判断された場合に、前記一方の足に対して所定の速度で前記補助動作を行わせる、作業補助制御装置。
【請求項９】
前記使用者の足上げ動作を補助する補助動作を制御する脚動力制御部をさらに有し、
前記脚動力制御部は、前記統合判定部により前記使用者の一方の足が遊脚状態と判断され、かつ、他方の足が接地状態であると判断された場合に、前記一方の足に対して所定の速度で前記補助動作を行わせる、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の作業補助制御装置。
【請求項１０】
前記脚動力制御部は、前記補助動作を行わせてから所定の時間経過後に前記補助動作を終了させる、請求項８又は請求項９に記載の作業補助制御装置。
【請求項１１】
前記使用者の足に対応する位置に設けられて前記使用者の足上げ動作の加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度センサの検出した前記使用者の足上げ動作加速度から、前記使用者の足上げ動作の平均速度を算出し、前記平均速度を前記所定の速度として前記脚動力制御部に伝達する速度算出部と、をさらに有する、請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の作業補助制御装置。
【請求項１２】
前記使用者の胴体部に対応する位置に設けられて前記使用者の移動加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度センサの検出した前記使用者の移動加速度から、前記使用者の足上げ動作の推定平均速度を算出し、前記推定平均速度を前記所定の速度として前記脚動力制御部に伝達する速度算出部と、をさらに有する、請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の作業補助制御装置。
【請求項１３】
使用者の足底荷重を検出する感圧センサ、及び、前記感圧センサに対応し、対応する前記感圧センサの検出荷重が所定の荷重以下である場合に前記使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記所定の荷重より大きい場合に前記使用者の足が接地状態であると仮判定することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるとの仮判定結果を導出する仮判定部を含む複数の検出ユニットと、
複数の前記仮判定部のそれぞれの仮判定結果を統合し、統合した結果に基づいて、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるかを判定する統合判定部と、を有する作業補助制御装置と、
前記使用者の足上げ動作の補助動作を行う脚動力部と、
前記統合判定部の判定結果に応じて、前記脚動力部の動作を制御する制御部と、
を有するパワーアシストスーツ。
【請求項１４】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の作業補助制御装置と、
前記使用者の足上げ動作の補助動作を行う脚動力部と、
前記統合判定部の判定結果に応じて、前記脚動力部の動作を制御する制御部と、
を有するパワーアシストスーツ。
【請求項１５】
請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の作業補助制御装置と、
前記脚動力制御部の制御により前記補助動作を行う脚動力部と、
を有するパワーアシストスーツ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業補助制御装置及びパワーアシストスーツに関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーアシストスーツと呼ばれる装着型の作業補助装置がある。パワーアシストスーツは、使用者の動作に応じて筋力を補助するものである。パワーアシストスーツは、要介護者の補助、リハビリテーション、さらに重機が入り込めない狭い場所での重作業をするための力増幅装置としての適用可能性がある。このようなパワーアシストスーツにおいて、使用者の足が接地しているか又は遊脚しているか（使用者の足の状態）を判定することは、アクチュエータの動作を制御する上で重要である。この場合、例えば、靴底に圧力センサを設け、圧力センサにより足裏の荷重を検出することにより、使用者の足の状態を判定することができる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、使用者（装着者）の足裏が接地するタイミングを計測するために、複数の足底圧センサを用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９２７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、靴底に複数の圧力センサを設けた場合、靴底に設けられたクッションにより荷重が散逸したり、使用者の歩き方又は足のサイズ等が個々で異なったりすることにより、圧力センサによる足裏の荷重の検出が正確に行われず、使用者の足の状態を正確に判定することができなくなる可能性がある。
【０００６】
本発明は、使用者の足の状態の判定の精度の劣化を抑制する作業補助制御装置及びパワーアシストスーツを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の作業補助制御装置は、使用者の足底荷重を検出する感圧センサ、及び、前記感圧センサに対応し、対応する前記感圧センサの検出荷重が所定の荷重以下である場合に前記使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記所定の荷重より大きい場合に前記使用者の足が接地状態であると仮判定することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるとの仮判定結果を導出する仮判定部を含む複数の検出ユニットと、複数の前記仮判定部のそれぞれの仮判定結果を統合し、統合した結果に基づいて、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるかを判定する統合判定部と、を有する。
【０００８】
この作業補助制御装置によれば、複数の感圧センサ毎に使用者の足の状態の仮判定を行い、感圧センサ毎の仮判定の結果を統合して、使用者の足の状態を判定する。従って、一部の感圧センサによる足底荷重の検出が正確に行われなかった場合でも、感圧センサ毎の仮判定の結果を統合して判定するため、使用者の足の状態の判定の精度の劣化を抑制することができる。
【０００９】
前記作業補助制御装置において、前記仮判定部は、対応する前記感圧センサの検出荷重が第１の荷重値以下の範囲である場合に使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記第１の荷重値より大きい第２の荷重値よりも大きい場合に使用者の足が接地状態であると仮判定し、さらに、使用者の足が遊脚状態と仮判定している状態であり、かつ、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記第１の荷重値より大きく前記第２の荷重値以下である場合に、使用者の足が遊脚状態であるとの仮判定を維持し、使用者の足が接地状態と仮判定している状態であり、かつ、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記第１の荷重値より大きく前記第２の荷重値以下の場合に、使用者の足が接地状態であるとの仮判定を維持することが好ましい。この作業補助制御装置によれば、検出荷重と荷重閾値とを比較して足の状態を判断するにあたって、ヒステリシスを設けているため、使用者の足の荷重の状態が不安定な場合であっても、使用者の足の状態の判定の精度の劣化を抑制することができる。
【００１０】
前記作業補助制御装置において、前記仮判定部は、前記仮判定結果の情報を有する仮判定信号を生成し、前記統合判定部は、それぞれの前記仮判定信号を平均化して統合判定信号を算出し、前記統合判定信号と統合判定信号閾値とを比較することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であると判定することが好ましい。この作業補助制御装置によれば、足の状態の仮判定結果を示す仮判定信号を平均化することにより、足の状態を判断するための統合判定信号を算出するため、各感圧センサの検出結果を、より好適に足の状態の判定に反映することができる。
【００１１】
前記作業補助制御装置において、前記仮判定部は、仮判定信号生成部と判定信号生成部とを有し、前記統合判定部は、統合判定信号生成部と統合判定信号比較部とを有し、前記仮判定信号生成部は、前記仮判定信号を生成し、前記判定信号生成部は、対応する前記仮判定信号生成部が生成した前記仮判定信号に乗じる所定の係数の情報を有しており、対応する前記仮判定信号生成部が生成した前記仮判定信号と前記所定の係数とを乗じることにより、判定信号を生成し、前記統合判定信号生成部は、それぞれの前記判定信号を合計することにより前記統合判定信号を生成し、前記統合判定信号比較部は、前記統合判定信号と前記統合判定信号閾値とを比較することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であると判定することが好ましい。この作業補助制御装置によれば、所定の係数と仮判定信号とを乗じることにより、判定信号を算出している。従って、この作業補助制御装置によれば、所定の係数を調整することで、各感圧センサの検出結果に重みづけをすることができ、各感圧センサの検出結果を、より好適に足の状態の判定に反映することができる。
【００１２】
前記作業補助制御装置において、前記所定の係数は、前記判定信号生成部ごとに異なることが好ましい。この作業補助制御装置によれば、所定の係数を判定信号生成部毎に異なるように調整することで、各感圧センサの検出結果に重みづけをすることができ、各感圧センサの検出結果を、より好適に足の状態の判定に反映することができる。
【００１３】
前記作業補助制御装置において、前記複数の感圧センサは、使用者の足の裏面であって使用者の足底荷重が集中する荷重集中位置と、使用者の足の裏面であって使用者の足底荷重の集中が前記荷重集中位置より小さい補助位置とに配置され、前記荷重集中位置の感圧センサに対応する前記判定信号生成部が記憶する所定の係数が、前記補助位置の感圧センサに対応する前記判定信号生成部が記憶する所定の係数よりも大きく設定されることにより、前記荷重集中位置の感圧センサに対応する前記判定信号の値が前記統合判定信号の値に占める割合は、前記補助位置の感圧センサに対応する前記判定信号の値が前記統合判定信号の値に占める割合よりも大きくなる。この作業補助制御装置によれば、荷重集中位置の感圧センサの検出結果を、補助位置の感圧センサの検出結果よりも、足の状態判定に大きく反映することができ、使用者の足の状態の判定の精度をより好適に向上させることができる。
【００１４】
前記作業補助制御装置において、前記検出ユニットは、前記感圧センサに対応し、対応する前記感圧センサが検出した前記使用者の足底荷重の荷重振幅を計測する荷重振幅計測部と、前記荷重振幅計測部に対応し、対応する前記感圧センサが検出した複数周期における前記荷重振幅を平均することにより、対応する前記感圧センサの平均荷重振幅値を算出する平均荷重振幅算出部と、前記荷重振幅計測部に対応して前記判定信号生成部に前記所定の係数を算出するものであって、対応する前記感圧センサの平均荷重振幅値が大きいものほど前記所定の係数を大きく設定する係数算出部と、をさらに有することが好ましい。この作業補助制御装置によると、平均荷重振幅値が大きく、使用者の足の動作に対する感度が高い感圧センサの検出結果を、足の状態判定に大きく反映することができる。そのため、この作業補助制御装置によると、使用者の足の状態の判定の精度をより好適に向上させることができる。
【００１５】
前記作業補助制御装置は、前記使用者の足上げ動作を補助する補助動作を制御する脚動力制御部をさらに有し、前記脚動力制御部は、前記統合判定部により前記使用者の一方の足が遊脚状態と判断され、かつ、他方の足が接地状態であると判断された場合に、前記一方の足に対して所定の速度で前記補助動作を行わせることが好ましい。この作業補助制御装置によると、一方の足の状態を判定した後、さらに両足の状態を確認してから補助動作を行わせる。そのため、この作業補助制御装置によると、補助動作をより適切に行わせることができる。
【００１６】
前記作業補助制御装置において、前記脚動力制御部は、前記補助動作を行わせてから所定の時間経過後に前記補助動作を終了させることが好ましい。この作業補助制御装置によると、例えば使用者が足上げ動作を終了したい場合に足上げの補助動作を行わせることを抑制することができ、補助動作をより適切に行わせることができる。
【００１７】
前記作業補助制御装置は、前記使用者の足に対応する位置に設けられて前記使用者の足上げ動作の加速度を検出する加速度センサと、前記加速度センサの検出した前記使用者の足上げ動作加速度から、前記使用者の足上げ動作の平均速度を算出し、前記平均速度を前記所定の速度として前記脚動力制御部に伝達する速度算出部と、をさらに有することが好ましい。この作業補助制御装置によると、実際の使用者の動作に同期した補助動作を行わせることが可能になるため、より適切に補助動作を行わせることができる。
【００１８】
前記作業補助制御装置は、前記使用者の胴体部に対応する位置に設けられて前記使用者の移動加速度を検出する加速度センサと、前記加速度センサの検出した前記使用者の移動加速度から、前記使用者の足上げ動作の推定平均速度を算出し、前記推定平均速度を前記所定の速度として前記脚動力制御部に伝達する速度算出部と、をさらに有することが好ましい。この作業補助制御装置によると、実際の使用者の動作に同期した補助動作を行わせることが可能になるため、より適切に補助動作を行わせることができる。
【００１９】
本発明のパワーアシストスーツは、前記作業補助制御装置と、前記使用者の足上げ動作の補助動作を行う脚動力部と、前記統合判定部の判定結果に応じて、前記脚動力部の動作を制御する制御部と、を有する。このパワーアシストスーツによると、使用者の足の状態の判定の精度の劣化を抑制することができ、適切に補助動作を行うことができる。
【００２０】
本発明のパワーアシストスーツは、前記作業補助制御装置と、前記脚動力制御部の制御により前記補助動作を行う脚動力部と、を有する。このパワーアシストスーツによると、使用者の足の状態の判定の精度の劣化を抑制することができ、適切に補助動作を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、使用者の足の状態判定をより正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、第１実施形態に係る補助装置としてのパワーアシストスーツを表す概略図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るパワーアシストスーツの装着状態を表す正面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係るパワーアシストスーツの装着状態を表す側面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る作業補助制御装置の構成を示す模式図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る感圧センサの位置を示した模式図である。
【図６】図６は、感圧センサの使用状態の例を示す図である。
【図７】図７は、使用者の左足が接地状態である一例を示した模式図である。
【図８】図８は、使用者の左足が遊脚状態である一例を示した模式図である。
【図９】図９は、第１実施形態に係る仮判定部の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、第１実施形態に係る統合判定部の構成を示したブロック図である。
【図１１】図１１は、第１実施形態に係る脚動力制御部の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、第１実施形態に係る作業補助制御装置による補助動作の制御処理の概要を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、第１実施形態に係る作業補助制御装置による使用者の足の状態の判断処理を説明するフローチャートである。
【図１４】図１４は、足底荷重の荷重値と仮判定信号値の関係の一例を示すグラフである。
【図１５】図１５は、統合判定信号値と状態出力信号値の関係の一例を示すグラフである。
【図１６】図１６は、第１実施形態における整合性確認処理、補助関節角速度算出処理及び補助動作指令出力処理について説明したフローチャートである。
【図１７】図１７は、第１実施形態に係る整合性確認部が使用者の左足が遊脚状態であることに対する整合性を確認するためのテーブルを示す図である。
【図１８】図１８は、第２実施形態に係る作業補助制御装置の構成を示す模式図である。
【図１９】図１９は、第２実施形態に係る仮判定部の構成を示すブロック図である。
【図２０】図２０は、感圧センサの荷重振幅の一例を示したグラフである。
【図２１】図２１は、第２実施形態に係る重み係数の算出方法を説明するフローチャートである。
【図２２】図２２は、第３実施形態に係る補助装置としてのパワーアシストスーツを表す概略図である。
【図２３】図２３は、第３実施形態に係る脚動力制御部の構成を示すブロック図である。
【図２４】図２４は、第４実施形態に係る補助装置としてのパワーアシストスーツを表す概略図である。
【図２５】図２５は、第４実施形態に係る脚動力制御部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００２４】
（第１実施形態）
【００２５】
図１は、第１実施形態に係る補助装置としてのパワーアシストスーツを表す概略図である。図２は、第１実施形態に係るパワーアシストスーツの装着状態を表す正面図である。図３は、第１実施形態に係るパワーアシストスーツの装着状態を表す側面図である。
【００２６】
（パワーアシストスーツの概略）
パワーアシストスーツ１０は、複数のリンクが関節を介して連結され、使用者に装着されて使用者の筋力を補助する装置である。図１から図３に示すように、パワーアシストスーツ１０は、使用者の腰に装着される腰パーツ１１と、肩に装着される肩パーツ１２と、脚に装着される脚パーツ１３Ａ、１３Ｂとを有している。
【００２７】
腰パーツ１１は、腰装着部２１と、給電装置２２と、大腿駆動機構２３Ａ、２３Ｂとを有する。腰装着部２１は、パワーアシストスーツ１０の使用者、すなわちパワーアシストスーツを装着する者（使用者）の腰の周囲に位置するように形成された、Ｃ形リング形状の部材である。給電装置２２は、腰装着部２１に取り付けられており、使用者の背中側に配置される。
【００２８】
給電装置２２は、パワーアシストスーツ１０が備える制御装置１及びアクチュエータ等の機器類に電力を供給する装置である。本実施形態において、給電装置２２は、パワーアシストスーツ１０の外部の電源２２Ｂから、電線２２Ｃを介して電力の供給を受ける。給電装置２２は、外部の電源２２Ｂからの電力を、パワーアシストスーツ１０が備える機器類に適した電圧等に変換してこれらに供給する。外部の電源２２Ｂは、例えば、ＡＣ（Alternating  Current）電源である。給電装置２２は外部の電源２２Ｂから電力の供給を受ける装置に限定されるものではなく、例えば、パワーアシストスーツ１０に搭載される蓄電器から電力の供給を受ける装置であってもよい。
【００２９】
大腿駆動機構２３Ａ、２３Ｂは、腰装着部２１の下方に連結されており、それぞれ使用者の左右の側部に配置されている。大腿駆動機構２３Ａ、２３Ｂは、パワーアシストスーツ１０の関節に相当する。大腿駆動機構２３Ａは、脚パーツ１３Ａの大腿装着部４１Ａを腰装着部２１に対して所定の軸線Ｙｗｌの周りを回動させることで、左脚の大腿の動作に応じて筋力を補助するものである。大腿駆動機構２３Ｂは、脚パーツ１３Ｂの大腿装着部４１Ｂを腰装着部２１に対して所定の軸線Ｙｗｒの周りを回動させることで、右脚の大腿の動作に応じて筋力を補助するものである。
【００３０】
肩パーツ１２は、背装着部３１と、使用者の左右の肩に掛止するように配置される左肩装着部３２Ａ及び右肩装着部３２Ｂとを有する。左肩装着部３２Ａ及び右肩装着部３２Ｂは、使用者の背中側に配置される背装着部３１によって腰パーツ１１の腰装着部２１に連結されている。
【００３１】
脚パーツ１３Ａ、１３Ｂは、左脚及び右脚に対応して配置されている。左脚に対応する脚パーツ１３Ａは、大腿装着部４１Ａと、下腿装着部４２Ａと、足装着部４３Ａと、下腿駆動機構４５Ａと、脚駆動制御装置４６Ａとを有する。
【００３２】
大腿装着部４１Ａは、使用者の左脚の大腿に沿って配置され、下腿装着部４２Ａは、使用者の左脚の下腿に沿って配置される。大腿装着部４１Ａ及び下腿装着部４２Ａは、パワーアシストスーツ１０のリンクに相当する。大腿装着部４１Ａの一端部は、腰パーツ１１の腰装着部２１に回動可能に連結されている。下腿装着部４２Ａの一端部は、大腿装着部４１Ａの他端部に回動可能に連結されており、下腿装着部４２Ａの他端部は、回動軸４７Ａにより足装着部４３Ａに回動可能に連結されている。足装着部４３Ａは、使用者の左足部（左足首から下の部分）に装着される靴部である。回動軸４７Ａはパワーアシストスーツ１０の関節に相当し、足装着部４３Ａはパワーアシストスーツ１０のリンクに相当する。
【００３３】
下腿駆動機構４５Ａは、大腿装着部４１Ａの他端部に取り付けられている。下腿駆動機構４５Ａは、下腿駆動機構４５Ａを大腿装着部４１Ａに対して所定の軸線Ｙｎｌの周りを回動させることで、筋力を補助する。下腿駆動機構４５Ａは、パワーアシストスーツ１０の関節に相当する。脚駆動制御装置４６Ａは、大腿装着部４１Ａに取り付けられており、大腿駆動機構２３Ａ及び下腿駆動機構４５Ａの動作を制御する。脚駆動制御装置４６Ａ、大腿駆動機構２３Ａ及び下腿駆動機構４５Ａは、給電装置２２から電力が供給される。
【００３４】
右脚に対応する脚パーツ１３Ｂは、脚パーツ１３Ａと同様に、大腿装着部４１Ｂと、下腿装着部４２Ｂと、足装着部４３Ｂと、下腿駆動機構４５Ｂと、脚駆動制御装置４６Ｂとを有する。
【００３５】
大腿装着部４１Ｂは、使用者の右脚の大腿に沿って配置され、下腿装着部４２Ｂは、使用者の右脚の下腿に沿って配置される。大腿装着部４１Ｂ及び下腿装着部４２Ｂは、パワーアシストスーツ１０のリンクに相当する。大腿装着部４１Ｂの一端部は、腰パーツ１１の腰装着部２１に回動可能に連結されている。下腿装着部４２Ｂの一端部は、大腿装着部４１Ｂの他端部に回動可能に連結されており、下腿装着部４２Ｂの他端部は、回動軸４７Ｂにより足装着部４３Ｂに回動可能に連結されている。足装着部４３Ｂは、使用者の右足部（右足首から下の部分）に装着される靴部として形成されている。回動軸４７Ｂはパワーアシストスーツ１０の関節に相当し、足装着部４３Ｂはパワーアシストスーツ１０のリンクに相当する。
【００３６】
下腿駆動機構４５Ｂは、大腿装着部４１Ｂの他端部に取り付けられている。下腿駆動機構４５Ｂは、下腿駆動機構４５Ｂを大腿装着部４１Ｂに対して所定の軸線Ｙｎｒの周りを回動させることで、筋力を補助するものである。下腿駆動機構４５Ｂは、パワーアシストスーツ１０の関節に相当する。脚駆動制御装置４６Ｂは、大腿装着部４１Ｂに取り付けられており、大腿駆動機構２３Ｂ及び下腿駆動機構４５Ｂの動作を制御する。脚駆動制御装置４６Ｂ、大腿駆動機構２３Ｂ及び下腿駆動機構４５Ｂは、給電装置２２から電力が供給される。
【００３７】
大腿駆動機構２３Ａ、２３Ｂ及び下腿駆動機構４５Ａ、４５Ｂは、それぞれアクチュエータを備えている。本実施形態において、これらが備えるアクチュエータは電動機であるが、これに限定されない。本実施形態において、それぞれの脚パーツ１３Ａ、１３Ｂは、大腿駆動機構２３Ａ、２３Ｂ及び下腿駆動機構４５Ａ、４５Ｂを備えているので、制御軸は２軸である。本実施形態において、パワーアシストスーツ１０が備える制御軸は、１つの脚パーツ１３Ａ又は脚パーツ１３Ｂあたりにおいて２軸に限定されるものではない。
【００３８】
図２に示すように、足装着部４３Ａの底部には、クッション部６２Ａが設けられている。また、足装着部４３Ｂの底部には、クッション部６２Ｂが設けられている。クッション部６２Ａ、６２Ｂには、複数の感圧センサ６４が設けられており、複数の感圧センサ６４は、足装着部４３Ａ、４３Ｂに作用する荷重を検出する。以下において、クッション部６２Ａ、６２Ｂを区別しない場合、適宜クッション部６２という。
【００３９】
本実施形態において、背装着部３１の背面には、制御装置１が設けられている。制御装置１は、例えば、マイクロコンピュータである。制御装置１は、複数の感圧センサ６４の検出値に基づいて、大腿駆動機構２３Ａ、２３Ｂ及び下腿駆動機構４５Ａ、４５Ｂの動作を制御する。脚駆動制御装置４６Ａ、４６Ｂは、制御装置１からの指令に基づいて、大腿駆動機構２３Ａ、２３Ｂのアクチュエータ及び下腿駆動機構４５Ａ、４５Ｂのアクチュエータを駆動する。
【００４０】
本実施形態においては、足装着部４３Ａに設けられた複数の感圧センサ６４と、脚駆動制御装置４６Ａとが、左足の補助動作を制御する作業補助制御装置６０Ａを構成する。また、足装着部４３Ｂに設けられた複数の感圧センサ６４と、脚駆動制御装置４６Ｂとは、右足の補助動作を制御する作業補助制御装置６０Ｂを構成する。以下、作業補助制御装置６０Ａ、６０Ｂを区別しない場合は、適宜作業補助制御装置６０という。次に、作業補助制御装置６０Ａについて説明する。
【００４１】
（作業補助制御装置について）
図４は、第１実施形態に係る作業補助制御装置の構成を示す模式図である。図４に示すように、作業補助制御装置６０Ａは、感圧センサ６４Ｓ、６４Ｔ、６４Ｕ、６４Ｖ、６４Ｗと、整合性確認部９０Ａと、脚駆動制御装置４６Ａと、を有する。作業補助制御装置６０Ａは、感圧センサ６４Ｓ、６４Ｔ、６４Ｕ、６４Ｖ、６４Ｗが検出した足装着部４３Ａに作用する使用者の左足裏の荷重に基づき、脚駆動制御装置４６Ａにより、使用者の足上げ動作の補助動作を行う。以下、感圧センサ６４Ｓ、６４Ｔ、６４Ｕ、６４Ｖ、６４Ｗを区別しない場合は、適宜感圧センサ６４と記載する。
【００４２】
感圧センサ６４は、自身に作用する荷重を検出するセンサである。図４に示すように、感圧センサ６４は、クッション部６２Ａに設けられている。より詳しくは、クッション部６２Ａは、使用者の足裏の領域を足先部、かかと部、及び足先部とかかと部との間の中央部に３分割した場合における、使用者の足裏の足先部に対応する足先部３３、使用者の足裏の中央部に対応する中央部３４、使用者の足裏のかかと部に対応するかかと部３５に区分することができる。感圧センサ６４Ｓは、足先部３３の右側に設けられており、感圧センサ６４Ｔは、足先部３３の左側に設けられている。また、感圧センサ６４Ｕは、中央部３４の左側に設けられており、感圧センサ６４Ｖは、中央部３４の右側であって、感圧センサ６４Ｕよりもかかと部３５側に設けられている。また、感圧センサ６４Ｗは、かかと部３５に設けられている。
【００４３】
図５は、第１実施形態に係る感圧センサの位置を示した模式図である。図５に示すように、感圧センサ６４Ｓは、より詳しくは、使用者の足２０１の第１中足骨２０２のつま先側の先端部に対応する位置に設けられている。また、感圧センサ６４Ｔは、使用者の足２０１の第５中足骨２０４のつま先側の先端部に対応する位置に設けられている。また、感圧センサ６４Ｕは、第３楔状骨２０６と立方骨２０８との間に対応する位置に設けられている。また、感圧センサ６４Ｖは、第１楔状骨２１０のかかと側の端部に対応する位置に設けられている。また、感圧センサ６４Ｗは、踵骨２１２に対応する位置に設けられている。
【００４４】
一般的に、感圧センサ６４Ｓ、６４Ｔ、６４Ｗが設けられている位置は、使用者の歩行による荷重が集中する位置である。そして、感圧センサ６４Ｕ、６４Ｖが設けられている位置は、感圧センサ６４Ｓ、６４Ｔ、６４Ｗが設けられている位置よりも、荷重の集中が少ない位置である。言い換えれば、感圧センサ６４Ｓ、６４Ｔ、６４Ｗは、使用者の足底荷重が集中する荷重集中位置に設けられており、感圧センサ６４Ｕ、６４Ｖは、使用者の足底荷重の集中が上述の荷重集中位置より小さい補助位置に設けられている。
【００４５】
なお、感圧センサ６４は、一部が荷重集中位置に設けられており、他の一部が補助位置に設けられていることが好ましいが、これに限られない。感圧センサ６４の配置される位置は、使用者の足底荷重を検出できる位置に配置されていれば任意であり、複数であれば、その数も任意である。
【００４６】
以上のように構成された感圧センサ６４は、クッション部６２Ａに設けられ、靴である足装着部４３Ａの内部の底側に敷いた状態で使用される。図６は、感圧センサの使用状態の例を示す図である。図６に示すように、使用者の足２０１が靴としての足装着部４３Ａを履いた状態において、足２０１の裏側（足裏）の各部が感圧センサ６４に接触している。この状態において、例えば使用者が歩行して足２０１が接地することにより、足２０１の裏側に圧力がかかる。感圧センサ６４は、この足２０１の裏側にかかる圧力（荷重）を検出し、電気信号として脚駆動制御装置４６Ａに出力する。
【００４７】
次に、使用者が歩行する場合の足２０１の状態についてより詳細に説明する。図７は、使用者の左足が接地状態である一例を示した模式図である。図８は、使用者の左足が遊脚状態である一例を示した模式図である。図７及び図８に示すように、人が歩行する場合の左脚２１４の動きは、足２０１の裏側を地面ＧＬに接触させた状態から、左脚２１４の各関節を曲げて、足２０１の裏側を地面ＧＬから離し、その後、左脚２１４の関節を伸ばして、再度足２０１の裏側を地面ＧＬに接触させる。より詳しくは、人が歩行する場合、足２０１の裏側の少なくとも一部が地面ＧＬに接触する状態である接地状態（図７）と、足２０１の裏側の少なくとも一部が地面ＧＬから離れる状態である遊脚状態（図８）が繰り返される。以下、足２０１が接地状態であるか遊脚状態であるかを、適宜足の状態という。
【００４８】
次に、脚駆動制御装置４６Ａの構成について説明する。図４に示すように、脚駆動制御装置４６Ａは、仮判定部７０ＡＳ、７０ＡＴ、７０ＡＵ、７０ＡＶ、７０ＡＷと、統合判定部８０Ａと、整合性確認部９０Ａと、脚動力制御部１００Ａとを有する。脚駆動制御装置４６Ａは、感圧センサ６４が検出した使用者の足底の荷重（圧力）に基づいて、使用者の足の状態を判定し、脚パーツ１３Ａによる使用者の左脚の足上げ動作の補助動作を制御する。以下、仮判定部７０ＡＳ、７０ＡＴ、７０ＡＵ、７０ＡＶ、７０ＡＷを区別しない場合は、適宜仮判定部７０Ａと記載する。なお、右脚の補助動作を制御する作業補助制御装置６０Ｂは、作業補助制御装置６０Ａと同じ構成を有しているため、説明を省略する。
【００４９】
仮判定部７０Ａは、それぞれ感圧センサ６４のいずれか１つと電気的に接続されている。より詳しくは、仮判定部７０ＡＳと感圧センサ６４Ｓとは、電気的に接続されており、検出ユニット７１Ｓを構成する。仮判定部７０ＡＴと感圧センサ６４Ｔとは、電気的に接続されており、検出ユニット７１Ｔを構成する。仮判定部７０ＡＵと感圧センサ６４Ｕとは、電気的に接続されており、検出ユニット７１Ｕを構成する。仮判定部７０ＡＶと感圧センサ６４Ｖとは、電気的に接続されており、検出ユニット７１Ｖを構成する。仮判定部７０ＡＷと感圧センサ６４Ｗとは、電気的に接続されており、検出ユニット７１Ｗを構成する。また、仮判定部７０Ａは、統合判定部８０Ａに電気的に接続されている。
【００５０】
図９は、第１実施形態に係る仮判定部の構成を示すブロック図である。図９に示すように、仮判定部７０ＡＳは、荷重計測部７２Ａと、荷重閾値記憶部７４Ａと、仮判定信号生成部７６Ａと、重み係数記憶部７７Ａと、判定信号生成部７８Ａとを有する。仮判定部７０ＡＳは、感圧センサ６４Ｓが検出した使用者の足底荷重に基づいて、使用者の足が接地状態であるか遊脚状態であるかを、仮に判定する。より詳しくは、仮判定部７０ＡＳは、感圧センサ６４Ｓの検出荷重が所定の荷重以下である場合に使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、感圧センサ６４Ｓの検出荷重が上述の所定の荷重より大きい場合に使用者の足が接地状態であると仮判定することにより、使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるとの仮判定結果を導出する。
【００５１】
荷重計測部７２Ａは、感圧センサ６４Ｓが検出した足２０１の裏側の荷重である足底荷重に基づく電気信号が入力される。荷重計測部７２Ａは、感圧センサ６４Ｓからの電気信号に基づき、感圧センサ６４Ｓに対応する足底荷重の荷重値を算出して、仮判定信号生成部７６Ａに出力する。
【００５２】
荷重閾値記憶部７４Ａは、使用者の足の状態を仮に判定するための足底荷重値の閾値である荷重閾値を記憶している。仮判定信号生成部７６Ａは、荷重計測部７２Ａが計測した感圧センサ６４Ｓに対応する足底荷重の荷重値と、荷重閾値記憶部７４Ａから読み出した荷重閾値とを比較する。仮判定信号生成部７６Ａは、この比較の結果から、使用者の足が接地状態であるか遊脚状態であるかを仮に判定（仮判定）して、仮判定信号を生成する。仮判定信号の生成処理については後述するが、仮判定信号生成部７６Ａは、使用者の足が接地状態である場合、接地仮判定信号を生成し、使用者の足が遊脚状態である場合、遊脚仮判定信号を生成する。仮判定信号生成部７６Ａは、この接地仮判定信号又は遊脚仮判定信号を、判定信号生成部７８Ａに出力する。なお、仮判定信号生成部７６Ａが行う仮判定とは、感圧センサ６４Ｓの検出結果に基づき、使用者の足の状態を判定するために中間的に用いる判断材料である。すなわち、作業補助制御装置６０Ａは、この仮判定結果が遊脚状態というものであっても、必ずしも使用者の足が遊脚状態であると判断するわけではない。
【００５３】
重み係数記憶部７７Ａは、感圧センサ６４Ｓに対応する仮判定信号の信号値に乗じる所定の係数である重み係数を記憶している。判定信号生成部７８Ａは、重み係数記憶部７７Ａから重み係数を読み出し、仮判定信号生成部７６Ａが生成した感圧センサ６４Ｓに対応する仮判定信号と、読み出した重み係数とを乗算して、感圧センサ６４Ｓに対応する判定信号を生成する。判定信号生成部７８Ａは、生成した感圧センサ６４Ｓに対応する判定信号を、統合判定部８０Ａに出力する。判定信号生成部７８Ａによる判定信号の生成処理についての詳細は後述する。
【００５４】
仮判定部７０ＡＴ、７０ＡＵ、７０ＡＶ、７０ＡＷは、仮判定部７０ＡＳと同様の構成であるため、説明を省略する。簡潔に説明すれば、仮判定部７０ＡＴは、感圧センサ６４Ｔが検出した足底荷重に基づき、感圧センサ６４Ｔに対応する判定信号を統合判定部８０Ａに出力する。仮判定部７０ＡＵは、感圧センサ６４Ｕが検出した足底荷重に基づき、感圧センサ６４Ｕに対応する判定信号を統合判定部８０Ａに出力する。仮判定部７０ＡＶは、感圧センサ６４Ｖが検出した足底荷重に基づき、感圧センサ６４Ｖに対応する判定信号を統合判定部８０Ａに出力する。仮判定部７０ＡＷは、感圧センサ６４Ｗが検出した足底荷重に基づき、感圧センサ６４Ｗに対応する判定信号を統合判定部８０Ａに出力する。
【００５５】
図１０は、第１実施形態に係る統合判定部の構成を示したブロック図である。図１０に示すように、統合判定部８０Ａは、統合判定信号生成部８２Ａと、統合判定信号閾値記憶部８４Ａと、統合判定信号比較部８６Ａと、を有する。統合判定部８０Ａは、仮判定部７０ＡＳ、７０ＡＴ、７０ＡＵ、７０ＡＶ、７０ＡＷとそれぞれ電気的に接続されており、仮判定部７０ＡＳ、７０ＡＴ、７０ＡＵ、７０ＡＶ、７０ＡＷからの仮判定結果を統合することにより、使用者の足が遊脚状態であるか接地状態であるかを判定する。
【００５６】
統合判定信号生成部８２Ａは、仮判定部７０ＡＳ、７０ＡＴ、７０ＡＵ、７０ＡＶ、７０ＡＷからのそれぞれの判定信号の信号値を合計して、１つの統合判定信号を生成する。統合判定信号生成部８２Ａは、生成した統合判定信号を、統合判定信号比較部８６Ａに出力する。
【００５７】
統合判定信号閾値記憶部８４Ａは、使用者の足の状態を正式に判定するための統合判定信号の閾値である統合判定信号閾値を記憶している。統合判定信号比較部８６Ａは、統合判定信号閾値記憶部８４Ａから、この統合判定信号閾値を読み出す。そして、統合判定信号比較部８６Ａは、統合判定信号生成部８２Ａから出力された統合判定信号と、読み出した統合判定信号閾値とを比較して、使用者の足が遊脚状態又は接地状態であると判定する。統合判定信号比較部８６Ａは、整合性確認部９０Ａと電気的に接続されており、使用者の足の状態の判定結果を、状態出力信号として、整合性確認部９０Ａに出力する。統合判定信号比較部８６Ａによる足の状態の判定処理の詳細は後述する。
【００５８】
図４に示すように、整合性確認部９０Ａは、作業補助制御装置６０Ａに属する統合判定部８０Ａに加え、右脚の補助動作を制御する作業補助制御装置６０Ｂにも電気的に接続されている。整合性確認部９０Ａは、作業補助制御装置６０Ａに属する統合判定部８０Ａからの左足の状態の判定結果と、作業補助制御装置６０Ｂに属する統合判定部８０Ｂからの右足の状態の判定結果とが入力される。人が歩行する際、一方の足が遊脚状態である場合、他方の足は、接地状態となっている。整合性確認部９０Ａは、左足の状態が遊脚状態であって、かつ、右足の状態が接地状態である場合に、左足の状態の判定結果と右足の状態の判定結果との整合がとれていると判断して、左足が遊脚状態であるという整合性確認結果を脚動力制御部１００Ａに出力する。整合性確認結果の詳細については後述する。
【００５９】
図１１は、第１実施形態に係る脚動力制御部の構成を示すブロック図である。図１１に示すように、脚動力制御部１００Ａは、補助速度記憶部１０２Ａと、関節角度情報記憶部１０４Ａと、補助関節角速度算出部１０６Ａと、指令時間記憶部１０８Ａと、出力部１０９Ａとを有する。脚動力制御部１００Ａは、脚パーツ１３Ａによる使用者の左脚の足上げ動作の補助動作を制御する。脚動力制御部１００Ａは、整合性確認部９０Ａと電気的に接続されており、整合性確認部９０Ａから左足が遊脚状態であるという整合性確認結果が出力された場合、脚パーツ１３Ａに、所定の速度で左脚の足上げ動作の補助動作を行わせる。
【００６０】
補助速度記憶部１０２Ａは、脚パーツ１３Ａに左脚の足上げ動作の補助動作を行わせる際の、補助動作の目標速度を記憶している。関節角度情報記憶部１０４Ａは、脚パーツ１３Ａの関節角度を検出する図示しない関節角度センサから、脚パーツ１３Ａの関節角度の情報が入力され、脚パーツ１３Ａの現在の関節角度を記憶している。ここで、脚パーツ１３Ａの関節角度とは、脚パーツ１３Ａの関節である大腿駆動機構２３Ａの軸線Ｙｗｌ回りの曲げ角度、及び下腿駆動機構４５Ａの軸線Ｙｎｌ回りの曲げ角度である。
【００６１】
補助関節角速度算出部１０６Ａは、整合性確認部９０Ａから整合性確認結果が入力される。また、補助関節角速度算出部１０６Ａは、補助速度記憶部１０２Ａから、補助動作の目標速度を読み出す。また、補助関節角速度算出部１０６Ａは、関節角度情報記憶部１０４Ａから、脚パーツ１３Ａの現在の関節角度の情報を読み出す。補助関節角速度算出部１０６Ａは、整合性確認部９０Ａから左足が遊脚状態であるという整合性確認結果が出力された場合、脚パーツ１３Ａの現在の関節角度の情報と、補助動作の目標速度から、補助動作により脚パーツ１３Ａの関節角度を変化させる際の目標角速度である補助関節角速度を算出する。補助関節角速度算出部１０６Ａは、算出した補助関節角速度値を、出力部１０９Ａに出力する。補助関節角速度の算出処理の詳細については、後述する。
【００６２】
出力部１０９Ａは、補助関節角速度算出部１０６Ａが算出した補助関節角速度で補助動作を行うように、脚パーツ１３Ａに補助動作指令を出力する。指令時間記憶部１０８Ａは、脚パーツ１３Ａに補助動作を持続して行わせる時間である補助動作持続時間（所定の時間）と、出力部１０９Ａが補助動作指令を出力してからの時間とを記憶している。指令時間記憶部１０８Ａは、出力部１０９Ａが補助動作指令を出力してからの時間が、補助動作持続時間に達したら、出力部１０９Ａに脚パーツ１３Ａへの補助動作指令を終了させ、脚パーツ１３Ａの補助動作を終了させる。
【００６３】
次に、作業補助制御装置６０Ａによる左足の補助動作の制御フローについて、フローチャートを用いて説明する。図１２は、第１実施形態に係る作業補助制御装置による補助動作の制御処理の概要を示すフローチャートである。
【００６４】
図１２に示すように、脚パーツ１３Ａによる補助動作を制御する場合、作業補助制御装置６０Ａは、使用者の左足の状態を判定する（ステップＳ１０）。詳しくは後述するが、作業補助制御装置６０Ａは、使用者の左足の足底荷重に基づいて、使用者の左足が遊脚状態であるか接地状態であるかを判定する。
【００６５】
使用者の左足の状態を判定した後、作業補助制御装置６０Ａは、右足の状態の判定結果も更に入手して、使用者の両足の状態が整合性を有するかを確認する（ステップＳ３０）。ステップＳ３０の整合性確認処理についての詳細は後述するが、作業補助制御装置６０Ａは、使用者の左足の状態の判断結果に加え、作業補助制御装置６０Ｂから使用者の右足の状態の判断結果を入手する。作業補助制御装置６０Ａは、使用者の左足が遊脚状態であり、使用者の右足が接地状態である場合、使用者の左足が遊脚状態であることの整合性がとれていると判断する。
【００６６】
使用者の左足が遊脚状態であることについて、両足の状態の整合性がとれていると判断した場合、作業補助制御装置６０Ａは、補助動作により脚パーツ１３Ａの関節角度を変化させる際の目標角速度である補助関節角速度を算出する（ステップＳ４０）。補助関節角速度の算出処理についても、詳細は後述する。
【００６７】
補助関節角速度を算出した後、作業補助制御装置６０Ａは、脚パーツ１３Ａに、算出した補助関節角速度により補助動作を行うよう指令を出す（ステップＳ５０）。これにより、作業補助制御装置６０Ａによる補助動作の制御処理は終了する。以下に、それぞれの処理の詳細についてさらに説明する。
【００６８】
図１３は、第１実施形態に係る作業補助制御装置による使用者の足の状態の判断処理を説明するフローチャートである。図１３は、図１２のステップＳ１０による足の状態の判定処理を詳細に説明したものである。図１３に示すように、使用者の足の状態を判断する場合、最初に、感圧センサ６４Ｓは、使用者の足底荷重を検出する（ステップＳ１２Ｓ）。感圧センサ６４Ｓは、検出した使用者の足底荷重を、電気信号に変換して仮判定部７０ＡＳに出力する。また、同様に、感圧センサ６４Ｔは、使用者の足底荷重を検出する（ステップＳ１２Ｔ）。さらに、感圧センサ６４Ｕ、６４Ｖ、６４Ｗも、同様に使用者の足底荷重を検出するが、図１３ではこれらの記載は省略する。
【００６９】
感圧センサ６４Ｓにより使用者の足底荷重が検出された後、仮判定部７０ＡＳは、荷重計測部７２Ａにより、感圧センサ６４Ｓで検出された足底荷重の荷重値を算出する（ステップＳ１４Ｓ）。同様に、仮判定部７０ＡＴは、感圧センサ６４Ｔで検出された足底荷重の荷重値を算出する（ステップＳ１４Ｔ）。さらに、仮判定部７０ＡＵ、７０ＡＶ、７０ＡＷも、同様に対応する感圧センサで検出された足底荷重の荷重値を算出するが、図１３ではこれらの記載は省略する。なお、仮判定部７０ＡＵ、７０ＡＶ、７０ＡＷは、以下のステップにおいても、仮判定部７０ＡＳ、７０ＡＴと同様の処理を行うため、その説明は適宜省略する。
【００７０】
感圧センサ６４Ｓで検出された足底荷重の荷重値を算出した後、仮判定部７０ＡＳは、仮判定信号生成部７６Ａにより、感圧センサ６４Ｓに対応する足底荷重の荷重値と荷重閾値とを比較して使用者の足の状態を仮判定し、仮判定信号を生成する（ステップＳ１６Ｓ）。より詳しくは、仮判定部７０ＡＳは、仮判定信号生成部７６Ａにより、感圧センサ６４Ｓに対応する足底荷重の荷重値と、荷重閾値記憶部７４Ａに記憶している荷重閾値とを比較する。そして、仮判定部７０ＡＳは、仮判定信号生成部７６Ａにより、足底荷重の荷重値が荷重閾値以下である場合に、使用者の足が遊脚状態であると仮判定して、遊脚仮判定信号を生成する。また、仮判定部７０ＡＳは、仮判定信号生成部７６Ａにより、足底荷重の荷重値が荷重閾値より大きい場合に、使用者の足が接地状態であると仮判定して、接地仮判定信号を生成する。同様に、仮判定部７０ＡＴも、感圧センサ６４Ｔに対応する足底荷重の荷重値と荷重閾値とを比較して、使用者の足の状態を仮判定し、仮判定信号を生成する（ステップＳ１６Ｔ）。
【００７１】
さらに、仮判定信号の生成について詳細に説明する。図１４は、足底荷重の荷重値と仮判定信号値の関係の一例を示すグラフである。図１４の横軸は、足底荷重（Ｎ）であり、縦軸は、足底荷重の荷重値に対応する仮判定信号の信号値である。第１実施形態においては、仮判定信号は０又は１のオンオフ信号であり、接地仮判定信号は仮判定信号値が０であり、遊脚仮判定信号は仮判定信号値が１となっている。仮判定部７０ＡＳは、荷重閾値記憶部７４Ａにおいて、図１４に示す足底荷重の荷重値と仮判定信号値の関係に対応する関係式を記憶している。なお、接地仮判定信号の信号値が０であり、遊脚仮判定信号の信号値が１であることは一例であり、信号値は任意に選択することができる。
【００７２】
仮判定部７０ＡＳは、荷重閾値記憶部７４Ａにおいて、図１４に示す第１の荷重Ｌ１と、第１の荷重Ｌ１よりも値が大きい第２の荷重Ｌ２を記憶している。仮判定部７０ＡＳは、足底荷重の荷重値が第１の荷重Ｌ１以下である場合、使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、仮判定信号値を１とした遊脚仮判定信号を生成する（図１４のポイントＰ１とポイントＰ２との間）。なお、仮判定部７０ＡＳによるこの仮判定処理は、所定のサンプリング周期で継続的に行われる。仮判定部７０ＡＳは、前のサンプリングにおいて使用者の足が遊脚状態と仮判定している状態であり、かつ、現在のサンプリングにおいて足底荷重の荷重値が第１の荷重Ｌ１より大きく第２の荷重Ｌ２以下である場合、遊脚状態であるという仮判定を維持し、仮判定信号値を１とした遊脚仮判定信号を生成する（図１４のポイントＰ２とポイントＰ３との間）。
【００７３】
また、仮判定部７０ＡＳは、足底荷重の荷重値が第２の荷重Ｌ２より大きくなった場合、使用者の足が接地状態であると仮判定し、仮判定信号値を０とした接地仮判定信号を生成する（図１４のポイントＰ４とポイントＰ５との間）。そして、仮判定部７０ＡＳは、前のサンプリングにおいて使用者の足が接地状態と仮判定している状態であり、かつ、現在のサンプリングにおいて足底荷重の荷重値が第１の荷重Ｌ１より大きく第２の荷重Ｌ２以下である場合、接地状態であるという仮判定を維持し、仮判定信号値を０とした接地仮判定信号を生成する（図１４のポイントＰ４とポイントＰ６との間）。すなわち、仮判定部７０ＡＳは、足底荷重の荷重値と荷重閾値とを比較する場合の判断において、ヒステリシスを設けている。ここで、第１の荷重Ｌ１及び第２の荷重Ｌ２は、例えば実験データに基づいて決定されることが好ましい。例えば、接地の瞬間の荷重ピーク値の、実験データに基づく最小値をＦ１（Ｎ）とし、接地してから遊脚するまでの荷重変動値が、実験データに基づきＦ２（Ｎ）以上Ｆ３（Ｎ）以下であるとすると、第１の荷重Ｌ１及び第２の荷重Ｌ２は、Ｌ１＜Ｆ２＜Ｌ２＜Ｆ１となるように決定されることが好ましい。ただし、第１の荷重Ｌ１及び第２の荷重Ｌ２は、これに限られず、任意に設定することができる。
【００７４】
なお、仮判定部７０ＡＳによる仮判定は、図１４に示す関係により算出するものに限られない。仮判定部７０ＡＳによる仮判定は、足底荷重の荷重値が荷重閾値以下である場合に使用者の足が遊脚状態であると仮判定して、足底荷重の荷重値が荷重閾値より大きい場合に使用者の足が接地状態であると仮判定するものであれば、仮判定方法は任意である。
【００７５】
仮判定信号値を算出した後、仮判定部７０ＡＳは、判定信号生成部７８Ａにより、算出した仮判定信号値と重み係数とに基づき、感圧センサ６４Ｓに対応する判定信号値を生成する（ステップＳ１８Ｓ）。同様に、仮判定部７０ＡＴは、算出した仮判定信号値と重み係数とに基づき、感圧センサ６４Ｔに対応する判定信号値を生成する（ステップＳ１８Ｔ）。
【００７６】
ここで、仮判定部７０ＡＳが算出した仮判定信号値をＸＳとし、仮判定部７０ＡＳが記憶している重み係数値をｋＳとし、仮判定部７０ＡＳが算出する判定信号値をＹＳとする。また、仮判定部７０ＡＴが算出した仮判定信号値をＸＴとし、仮判定部７０ＡＴが記憶している重み係数値をｋＴとし、仮判定部７０ＡＴが算出する判定信号値をＹＴとする。また、仮判定部７０ＡＵが算出した仮判定信号値をＸＵとし、仮判定部７０ＡＵが記憶している重み係数値をｋＵとし、仮判定部７０ＡＵが算出する判定信号値をＹＵとする。また、仮判定部７０ＡＶが算出した仮判定信号値をＸＶとし、仮判定部７０ＡＶが記憶している重み係数値をｋＶとし、仮判定部７０ＡＶが算出する判定信号値をＹＶとする。また、仮判定部７０ＡＷが算出した仮判定信号値をＸＷとし、仮判定部７０ＡＷが記憶している重み係数値をｋＷとし、仮判定部７０ＡＷが算出する判定信号値をＹＷとする。以下、各仮判定信号値を区別しない場合は、仮判定信号値をＸと記載し、各重み係数値を区別しない場合は、重み係数値をｋと記載し、各判定信号値を区別しない場合は、判定信号値をＹと記載する。この場合に、仮判定部７０ＡＳ、７０ＡＴ、７０ＡＵ、７０ＡＶ、７０ＡＷは、以下の式（１）から式（５）に基づき、各判定信号値を算出する。また、仮判定部７０ＡＳ、７０ＡＴ、７０ＡＵ、７０ＡＶ、７０ＡＷの記憶する重み係数ｋは、それぞれ０以上１以下であり、かつ、以下の式（６）の関係を有する。
【００７７】
ＹＳ＝ＸＳ・ｋＳ  ・・・（１）
ＹＴ＝ＸＴ・ｋＴ  ・・・（２）
ＹＵ＝ＸＵ・ｋＵ  ・・・（３）
ＹＶ＝ＸＶ・ｋＶ  ・・・（４）
ＹＷ＝ＸＷ・ｋＷ  ・・・（５）
ｋＳ＋ｋＴ＋ｋＵ＋ｋＶ＋ｋＷ＝１  ・・・（６）
【００７８】
第１実施形態においては、仮判定部７０ＡＳ、７０ＡＴ、７０ＡＵ、７０ＡＶ、７０ＡＷは、それぞれ少なくとも一部が他の一部と異なる重み係数値を記憶している。より詳しくは、ｋＳ、ｋＴ及びｋＷは、ｋＵ及びｋＶより値が大きい。言い換えれば、荷重集中位置に配置される感圧センサ６４Ｓ、６４Ｔ、６４Ｗに対応する重み係数ｋＳ、ｋＴ、ｋＷは、補助位置に配置される感圧センサ６４Ｕ、６４Ｖに対応する重み係数ｋＵ、ｋＶよりも値が大きい。ただし、重み係数ｋＳ、ｋＴ、ｋＵ、ｋＶ、ｋＷの値は、上述のものに限られず、互いに同じ値でもよい等、任意に設定することができる。
【００７９】
仮判定部７０ＡＳ、７０ＡＴ、７０ＡＵ、７０ＡＶ、７０ＡＷが判定信号を算出したら、統合判定部８０Ａは、統合判定信号生成部８２Ａにより、各判定信号値を統合して統合判定信号値を算出する（ステップＳ２０）。より詳しくは、統合判定部８０Ａは、各判定信号値を、以下の式（７）により合計して、統合判定信号値Ｚを生成する。
【００８０】
Ｚ＝ＹＳ＋ＹＴ＋ＹＵ＋ＹＶ＋ＹＷ  ・・・（７）
【００８１】
ここで、仮判定信号値Ｘは、それぞれ０又は１の信号値を有し、重み係数ｋは、０以上１以下であり、かつ、上記の式（６）の関係性を有する。従って、仮判定信号値Ｘと重み係数ｋから算出された判定信号値Ｙを合計した統合判定信号値Ｚは、０以上１以下の値となる。
【００８２】
このように、統合判定信号生成部８２Ａは、各判定信号値を合計することにより、統合判定信号値Ｚを算出する。さらに、統合判定信号生成部８２Ａは、上述の式（１）から式（７）に示すように、各仮判定信号Ｘを、重み係数ｋを用いて所定の比率で相加平均処理を行うことにより、統合判定信号Ｚを算出している。ただし、統合判定信号生成部８２Ａは、仮判定部７０ＡＳ、７０ＡＴ、７０ＡＵ、７０ＡＶ、７０ＡＷの仮判定結果を統合して統合判定信号値Ｚを算出するものであれば、このような算出方法に限られない。統合判定信号生成部８２Ａは、例えば、各仮判定信号Ｘに、相乗平均処理等の任意の平均処理を加えることにより、統合判定信号Ｚを算出してもよい。
【００８３】
統合判定信号を生成したら、統合判定部８０Ａは、統合判定信号比較部８６Ａにより、統合判定信号値Ｚと統合判定信号閾値とを比較して、統合判定信号値Ｚが統合判定信号閾値以上であるかを判断する（ステップＳ２２）。統合判定部８０Ａは、統合判定信号閾値記憶部８４Ａが記憶している統合判定信号閾値Ｓと、統合判定信号値Ｚとを比較する。
【００８４】
統合判定信号値Ｚが統合判定信号閾値Ｓ以上である場合（ステップＳ２２でＹｅｓ）、統合判定部８０Ａは、判定信号生成部７８Ａにより、状態出力信号として、遊脚判定信号を、整合性確認部９０Ａに出力する（ステップＳ２４）。すなわち、統合判定部８０Ａは、統合判定信号値Ｚが統合判定信号閾値Ｓ以上である場合、使用者の左足が遊脚状態であると正式に判定する。
【００８５】
統合判定信号値Ｚが統合判定信号閾値Ｓより小さい場合（ステップＳ２２でＮｏ）、統合判定部８０Ａは、判定信号生成部７８Ａにより、状態出力信号として、接地判定信号を、整合性確認部９０Ａに出力する（ステップＳ２６）。すなわち、統合判定部８０Ａは、統合判定信号値Ｚが統合判定信号閾値Ｓより小さい場合、使用者の左足が接地状態であると正式に判定する。図１５は、統合判定信号値と状態出力信号値の関係の一例を示すグラフである。第１実施形態において、統合判定信号閾値Ｓは、０以上１以下に設定されている。統合判定部８０Ａは、図１５に示すように、統合判定信号値Ｚが統合判定信号閾値Ｓよりも小さい場合、状態出力信号値が０である接地判定信号を生成し、統合判定信号値Ｚが統合判定信号閾値Ｓ以上である場合、状態出力信号値が１である遊脚判定信号を生成する。なお、統合判定信号閾値Ｓは、例えばＳ≧０．５であるが、これに限られず、任意に設定することができる。
【００８６】
統合判定部８０Ａが接地判定信号又は遊脚判定信号を出力したら、使用者の左足の状態の判断処理は終了する。なお、作業補助制御装置６０Ｂによる使用者の右足の状態の判断処理は、使用者の左足の状態の判断処理と同じであるため、説明を省略する。
【００８７】
次に、上述のステップＳ３０における整合性確認処理、ステップＳ４０における補助関節角速度算出処理、及びステップＳ５０における補助動作指令出力処理について、詳細を説明する。図１６は、第１実施形態における整合性確認処理、補助関節角速度算出処理及び補助動作指令出力処理について説明したフローチャートである。
【００８８】
図１６に示すように、最初に、整合性確認部９０Ａは、使用者の左足の状態出力信号値と、使用者の右足の状態出力信号値とを確認し、使用者の左足が遊脚状態であることについて使用者の両足の状態の整合性があるかを確認する(ステップＳ６２)。整合性確認部９０Ａは、作業補助制御装置６０Ａの統合判定部８０Ａから使用者の左足の状態出力信号値が入力される。また、整合性確認部９０Ａは、作業補助制御装置６０Ｂの統合判定部８０Ｂから使用者の右足の状態出力信号値が入力される。上述のように、人が歩行する際、一方の足が遊脚状態である場合、他方の足は、接地状態となっている。整合性確認部９０Ａは、左足の状態が遊脚状態であって、かつ、右足の状態が接地状態である場合に、使用者の左足が遊脚状態であることについて、両足の状態の判断結果の整合性がとれていると判断する。
【００８９】
図１７は、第１実施形態に係る整合性確認部が、使用者の左足が遊脚状態であることに対する整合性を確認するためのテーブルを示す図である。図１７は、整合性確認部９０Ａが、使用者の左足が遊脚状態であることについて両足の状態の判断結果の整合性が取れているかを判断するために記憶している真理表である。図１７に示すように、整合性確認部９０Ａは、使用者の左足の状態出力信号値が１（遊脚状態）であり、かつ、使用者の右足の状態出力信号値が０（接地状態）である場合に、使用者の左足が遊脚状態であることについて、両足の状態の判断結果の整合性がとれていると判断して、整合性確認結果として信号値が１である補助動作トリガー信号を生成する。
【００９０】
使用者の左足が遊脚状態であることについて使用者の両足の状態の整合性があると確認された場合（ステップＳ６２でＹｅｓ）、脚動力制御部１００Ａは、補助関節角速度算出部１０６Ａにおいて、補助動作の目標速度値と脚パーツ１３Ａの現在の関節角度情報とにより、脚パーツ１３Ａの関節角度を変化させる際の目標角速度である補助関節角速度を算出する（ステップＳ６４）。
【００９１】
脚パーツ１３Ａの中心座標における位置ｘの一階微分値、すなわち速度ｘ’と、脚パーツ１３Ａの各関節における角度θの一階微分値、すなわち角速度θ’とは、ヤコビ行列Ｊを用いて、次の式（８）のように表現される。速度ｘ’と、角速度θ’とは、いずれもベクトルである。
【００９２】
ｘ’＝Ｊ・θ’  ・・・（８）
【００９３】
補助速度記憶部１０２Ａが記憶している補助動作の目標速度値を目標速度値ＶＡとした場合、目標速度値ＶＡは、式（８）の速度ｘ’に対応する。また、補助関節角速度をθ’Ａとした場合、補助関節角速度θ’Ａは、式（８）の角速度θ’に対応する。従って、目標速度値ＶＡは、式（９）で示すように、ヤコビ行列Ｊと補助関節角速度θ’Ａとを用いて表すことができる。そして、式（９）の両辺にヤコビ行列Ｊの逆行列Ｊ−１を乗じることにより、式（１０）が得られる。
【００９４】
ＶＡ＝Ｊ・θ’Ａ  ・・・（９）
θ’Ａ＝Ｊ−１・ＶＡ  ・・・（１０）
【００９５】
ここで、逆行列Ｊ−１は、脚パーツ１３Ａの現在の関節角度情報から算出することができる。従って、補助関節角速度θ’Ａは、式（１０）を用いて、脚パーツ１３Ａの現在の関節角度情報と、目標速度値ＶＡとから算出することができる。このように、脚動力制御部１００Ａは、補助関節角速度算出部１０６Ａにおいて、式（１０）に基づいて、脚パーツ１３Ａの補助関節角速度θ’Ａを算出する。
【００９６】
使用者の左足が遊脚状態であることについて使用者の両足の状態の整合性がとれていないと確認された場合（ステップＳ６２でＮｏ）、作業補助制御装置６０Ａは、処理を終了し、脚パーツ１３Ａによる補助動作を行わせない。
【００９７】
ステップＳ６４において脚パーツ１３Ａの補助関節角速度θ’Ａを算出したら、脚動力制御部１００Ａは、出力部１０９Ａにより、脚パーツ１３Ａに、算出した補助関節角速度θ’Ａにより補助動作を行う旨の補助動作指令を出力する（ステップＳ６６）。この補助動作指令により、脚パーツ１３Ａは、使用者の左足の足上げ動作の補助動作を行う。
【００９８】
補助動作指令を出力した後、脚動力制御部１００Ａは、指令時間記憶部１０８Ａにより、補助動作指令を出力してから補助動作持続時間が経過したかを確認する（ステップＳ６８）。より詳しくは、脚動力制御部１００Ａは、指令時間記憶部１０８Ａにおいて、脚パーツ１３Ａに補助動作を持続して行わせる時間である補助動作持続時間と、出力部１０９Ａが補助動作指令を出力してからの時間とを記憶している。指令時間記憶部１０８Ａは、出力部１０９Ａが補助動作指令を出力してからの時間が、補助動作持続時間に達しているかを確認する。
【００９９】
補助動作指令を出力してから補助動作持続時間が経過していなければ（ステップＳ６８でＮｏ）、ステップＳ６６に戻り、脚動力制御部１００Ａは、出力部１０９Ａにより、補助動作指令の出力を継続させる。
【０１００】
補助動作指令を出力してから補助動作持続時間が経過したら（ステップＳ６８でＹｅｓ）、脚動力制御部１００Ａは、指令時間記憶部１０８Ａにより、出力部１０９Ａの補助動作指令の出力を中止させる（ステップＳ７０）。これにより、作業補助制御装置６０Ａによる補助動作指令出力処理は終了する。なお、作業補助制御装置６０Ｂによる整合性確認処理、補助関節角速度算出処理及び補助動作指令出力処理も、以上の作業補助制御装置６０Ａによる処理と同様であるため、記載を省略する。
【０１０１】
以上が、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａの処理内容である。第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａは、仮判定部７０ＡＳ、７０ＡＴ、７０ＡＵ、７０ＡＶ、７０ＡＷにより、それぞれに対応する感圧センサ６４の検出荷重が荷重閾値以下である場合に使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、それぞれに対応する感圧センサ６４の検出荷重が荷重閾値より大きい場合に使用者の足が接地状態であると仮判定する。そして、作業補助制御装置６０Ａは、統合判定部８０Ａにより、それぞれの仮判定の結果を統合して、使用者の足が遊脚状態であるか接地状態であるかを判定する。
【０１０２】
このように、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａは、複数の感圧センサ６４のそれぞれの検出結果から直接使用者の足の状態を判定せずに、複数の感圧センサ６４のそれぞれの検出結果から、一度仮に判定して（仮判定して）、その仮判定結果を統合することにより、使用者の足の状態を正式に判定する。従って、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａは、例えば靴底に設けられたクッションにより荷重が散逸したり、使用者の歩き方又は足のサイズ等が個々で異なったりすることにより、一部の感圧センサ６４による足底荷重の検出が正確に行われなかった場合でも、複数の感圧センサ６４の仮判定結果を統合するため、使用者の足の状態の判定の精度が劣化することを抑制することができる。また、作業補助制御装置６０Ａは、複数の感圧センサ６４の仮判定結果を統合することにより、各感圧センサ６４のセンサ特性のばらつきを吸収することができ、使用者の足の状態の判定の精度が劣化することを抑制することができる。
【０１０３】
また、歩行動作中、足底荷重は大きく変動するため、感圧センサ６４の計測レンジよりも足底荷重の変動分布が大きくなり、感圧センサ６４の出力が飽和する場合がある。このような場合においても、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａは、感圧センサ６４の検出値と所定の閾値との相対的な大小関係によって、足の状態を仮判定する。従って、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａは、感圧センサ６４の出力が飽和した場合においても、使用者の足の状態の判定の精度が劣化することを抑制することができる。また、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａは、足底荷重の変動分布に対応した計測レンジの大きな感圧センサを設ける必要がなく、製造コストを低減させることができる。さらに、作業補助制御装置６０Ａは、仮判定に用いる荷重閾値を例えば０より大きい値に調整することにより、全ての感圧センサ６４が無負荷にならなくても、使用者の足の状態を遊脚状態と判定することができるため、適切に使用者の足の補助動作を行わせることができる。
【０１０４】
また、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａは、検出した足底荷重と荷重閾値とを比較する場合に、第１の荷重値Ｌ１と第２の荷重値Ｌ２とを用いて、ヒステリシスを導入して使用者の足の状態を仮判定する。人の歩行動作中、足底荷重は、遊脚状態から接地状態に向けて単純に増加しない場合があり、例えば遊脚状態においても、足底荷重が増減したりする場合がある。このような場合においても、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａは、仮判定において閾値を設けているため、例えば遊脚状態において足底荷重が増減しても、足底荷重が第２の荷重Ｌ２を上回らない限り、遊脚状態であるという仮判定を維持する。従って、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａは、使用者の足の状態の判定の精度が劣化することをより適切に抑制することができる。
【０１０５】
また、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａは、各感圧センサ６４の出力に対応する仮判定信号値を平均化することにより、統合判定信号を生成し、統合判定信号値により使用者の足の状態を判定している。第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａは、それぞれの仮判定信号値を平均化しているため、各感圧センサ６４の検出を適切に足の状態の判定に反映することができる。
【０１０６】
また、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａは、仮判定信号に所定の係数である重み係数を乗算して、感圧センサ６４毎の判定信号を求め、その各判定信号を合計することにより、統合判定信号を生成している。作業補助制御装置６０Ａは、重み係数を調整することで、各感圧センサ６４の検出結果に重みづけをすることができる。すなわち、作業補助制御装置６０Ａは、重み係数を感圧センサ６４毎に異ならせ、例えば検出結果を重視したい感圧センサ６４の重み係数を大きくすることで、その感圧センサ６４の検出結果を、統合判定信号に大きく反映することができる。従って、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａは、使用者の足の状態の判定の精度をより好適に向上させることができる。
【０１０７】
さらに、第１実施形態においては、荷重集中位置に配置される感圧センサ６４Ｓ、６４Ｔ、６４Ｗに対応する重み係数ｋＳ、ｋＴ、ｋＷは、補助位置に配置される感圧センサ６４Ｕ、６４Ｖに対応する重み係数ｋＵ、ｋＶよりも値が大きい。すなわち、第１実施形態において、感圧センサ６４Ｓ、６４Ｔ、６４Ｗのうちの１つに対応する判定信号値（式（７）におけるＹＳ、ＹＴ、ＹＷのうちの１つ）が統合判定信号値Ｚに占める割合は、補助位置に配置される感圧センサ６４Ｕ、６４Ｖのうちの１つに対応する判定信号値（式（７）におけるＹＵ、ＹＶのうちの１つ）が統合判定信号値Ｚに占める割合よりも大きくなる。従って、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａは、荷重集中位置に配置される感圧センサ６４の検出結果を、足の状態判定に大きく反映することができ、使用者の足の状態の判定の精度をより好適に向上させることができる。また、各感圧センサ６４は、例えば荷重集中位置と補助位置との範囲内で冗長性を持たせて配置することができる。従って、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａは、人の足のサイズの個人差に対応することができる。
【０１０８】
さらに、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａは、両足の状態の整合性を確認する整合性確認部９０Ａを有する。整合性確認部９０Ａは、人が歩行する上での両足の整合性を確認する。さらに詳しくは、整合性確認部９０Ａは、左足の状態が遊脚状態であって、かつ、右足の状態が接地状態である場合に、使用者の左足が遊脚状態であることについて、両足の状態の判断結果の整合性がとれていると判断する。そして、作業補助制御装置６０Ａは、使用者の左足が遊脚状態であることについて、両足の状態の判断結果の整合性がとれていると判断した場合に、左足の足上げ動作の補助動作を行わせる。このように、作業補助制御装置６０Ａは、一方の足の状態を判定した後、さらに両足の状態を確認してから、補助動作を行わせる。従って、作業補助制御装置６０Ａは、補助動作をより適切に行わせることができる。
【０１０９】
また、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａは、補助動作指令を出力してから補助動作持続時間が経過したあと、補助動作を終了させる。従って、作業補助制御装置６０Ａは、例えば使用者が足上げ動作を終了したい場合において、足上げの補助動作を行わせることを抑制することができ、補助動作をより適切に行わせることができる。
【０１１０】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａａは、平均荷重振幅値を用いて重み係数ｋを算出する点で、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａとは異なる。第２実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａａは、その他の部分において第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａと共通するため、共通する部分の説明は省略する。
【０１１１】
図１８は、第２実施形態に係る作業補助制御装置の構成を示す模式図である。図１８に示すように、作業補助制御装置６０Ａａは、複数の感圧センサ６４と、脚駆動制御装置４６Ａａとを有する。脚駆動制御装置４６Ａａは、仮判定部７０ＡＳａ、７０ＡＴａ、７０ＡＵａ、７０ＡＶａ、７０ＡＷａと、統合判定部８０Ａａと、整合性確認部９０Ａと、脚動力制御部１００Ａと、平均荷重振幅合計部１０５Ａａとを有する。平均荷重振幅合計部１０５Ａａは、仮判定部７０ＡＳａ、７０ＡＴａ、７０ＡＵａ、７０ＡＶａ、７０ＡＷａに、電気的に接続されている。
【０１１２】
図１９は、第２実施形態に係る仮判定部の構成を示すブロック図である。第２実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａａの有する仮判定部７０ＡＳａは、荷重計測部７２Ａａと、荷重閾値記憶部７４Ａａと、仮判定信号生成部７６Ａａと、重み係数記憶部７７Ａａと、判定信号生成部７８Ａａと、荷重振幅計測部１１０Ａａと、平均荷重振幅算出部１１２Ａａと、重み係数算出部１１４Ａａを有する。仮判定部７０ＡＳａは、荷重振幅計測部１１０Ａａにより感圧センサ６４Ｓの出力信号に基づく使用者の足底荷重の荷重振幅を計測し、平均荷重振幅算出部１１２Ａａにより感圧センサ６４Ｓの複数周期における荷重振幅を平均して、感圧センサ６４Ｓの平均荷重振幅値を算出し、平均荷重振幅合計部１０５Ａａに出力する。また、仮判定部７０ＡＳａは、平均荷重振幅合計部１０５Ａａから出力された合計平均荷重振幅値に基づき、感圧センサ６４Ｓに対応する重み係数を算出する。なお、仮判定部７０ＡＴａ、７０ＡＵａ、７０ＡＶａ、７０ＡＷａは、仮判定部７０ＡＳａと同じ構成を有するため、適宜説明を省略する。以下、仮判定部７０ＡＳａ、７０ＡＴａ、７０ＡＵａ、７０ＡＶａ、７０ＡＷａを区別しない場合は、仮判定部７０Ａａと記載する。
【０１１３】
荷重振幅計測部１１０Ａａは、荷重計測部７２Ａａと電気的に接続されている。荷重振幅計測部１１０Ａａは、荷重計測部７２Ａａが算出した感圧センサ６４Ｓの荷重値を継続的にモニタリングして、複数の周期における感圧センサ６４Ｓの荷重振幅を計測する。図２０は、感圧センサの荷重振幅の一例を示したグラフである。図２０の横軸は時間であり、縦軸は足底荷重値（Ｎ）である。図２０に示すように、荷重振幅計測部１１０Ａａは、荷重計測部７２Ａａが算出した感圧センサ６４Ｓの荷重値を継続的にモニタリングして、時間毎の足底荷重値を計測し、各周期の荷重振幅における荷重ピーク値の上下限との差である荷重振幅値ＡＭ１Ｓ、ＡＭ２Ｓ、ＡＭ３Ｓを有する荷重振幅値を計測する。なお、ここでは、足底荷重が０から一度大きくなり、また足底荷重が下がって０になった場合までの荷重振幅を、１周期の荷重振幅としている。
【０１１４】
平均荷重振幅算出部１１２Ａａは、荷重振幅計測部１１０Ａａと電気的に接続されている。平均荷重振幅算出部１１２Ａａは、荷重振幅計測部１１０Ａａが計測した荷重振幅値ＡＭ１Ｓ、ＡＭ２Ｓ、ＡＭ３Ｓを次の式（１１）により平均化して、感圧センサ６４Ｓの平均荷重振幅値ＡＭ４Ｓを算出する。そして、平均荷重振幅算出部１１２Ａａは、算出した平均荷重振幅値ＡＭ４Ｓを、平均荷重振幅合計部１０５Ａａに出力する。
【０１１５】
ＡＭ４Ｓ＝（ＡＭ１Ｓ＋ＡＭ２Ｓ＋ＡＭ３Ｓ）／３  ・・・（１１）
【０１１６】
すなわち、平均荷重振幅算出部１１２Ａａは、荷重振幅値ＡＭ１Ｓ、ＡＭ２Ｓ、ＡＭ３Ｓに相加平均処理を行って、平均荷重振幅値ＡＭ４Ｓを算出している。ただし、平均荷重振幅算出部１１２Ａａが平均化する荷重振幅値は、上述のように荷重振幅値ＡＭ１Ｓ、ＡＭ２Ｓ、ＡＭ３Ｓの３周期分を平均するものに限られず、複数周期であれば、その周期の数は任意である。また、平均荷重振幅算出部１１２Ａａが平均化する荷重振幅値は、上述の相加平均処理に限られず、例えばそれぞれの荷重振幅値を所定の比率で相加平均したり、相乗平均したりする等、任意の平均化処理であってもよい。
【０１１７】
平均荷重振幅合計部１０５Ａａは、上述のように、仮判定部７０ＡＳａの平均荷重振幅算出部１１２Ａａから、感圧センサ６４Ｓに対応する平均荷重振幅値ＡＭ４Ｓが出力される。また、平均荷重振幅合計部１０５Ａａは、仮判定部７０ＡＴａ、７０ＡＵａ、７０ＡＶａ、７０ＡＷａ（の平均荷重振幅算出部１１２Ａａ）から、感圧センサ６４Ｔに対応する平均荷重振幅値ＡＭ４Ｔ、感圧センサ６４Ｕに対応する平均荷重振幅値ＡＭ４Ｕ、感圧センサ６４Ｖに対応する平均荷重振幅値ＡＭ４Ｖ、感圧センサ６４Ｗに対応する平均荷重振幅値ＡＭ４Ｗも出力される。平均荷重振幅合計部１０５Ａａは、次の式（１２）に基づき、各平均荷重振幅値を合計した合計平均荷重振幅値ＡＭ４Ｓｕｍを算出する。
【０１１８】
ＡＭ４Ｓｕｍ＝ＡＭ４Ｓ＋ＡＭ４Ｔ＋ＡＭ４Ｕ＋ＡＭ４Ｖ＋ＡＭ４Ｗ  ・・・（１２）
【０１１９】
平均荷重振幅合計部１０５Ａａは、合計平均荷重振幅値ＡＭ４Ｓｕｍを、仮判定部７０ＡＳａ、７０ＡＴａ、７０ＡＵａ、７０ＡＶａ、７０ＡＷａの各重み係数算出部１１４Ａａへ出力する。
【０１２０】
仮判定部７０ＡＳａに属する重み係数算出部１１４Ａａは、仮判定部７０ＡＳａに対応する重み係数を重み係数ｋＳａとしたとき、次の式（１３）により、重み係数ｋＳａを算出する。
【０１２１】
ｋＳａ＝ＡＭ４Ｓ／ＡＭ４Ｓｕｍ  ・・・（１３）
【０１２２】
すなわち、仮判定部７０ＡＳａに属する重み係数算出部１１４Ａａは、平均荷重振幅値ＡＭ４Ｓを、平均荷重振幅値ＡＭ４Ｓ、ＡＭ４Ｔ、ＡＭ４Ｕ、ＡＭ４Ｖ、ＡＭ４Ｗで正規化することにより、重み係数ｋＳａを算出する。また、仮判定部７０ＡＴａ、７０ＡＵａ、７０ＡＶａ、７０ＡＷａも、重み係数算出部１１４Ａａにおいて、仮判定部７０ＡＳａと同様に重み係数ｋａを算出する。すなわち、仮判定部７０ＡＴａに対応する重み係数を重み係数ｋＴａとし、仮判定部７０ＡＵａに対応する重み係数を重み係数ｋＵａとし、仮判定部７０ＡＶａに対応する重み係数を重み係数ｋＶａとし、仮判定部７０ＡＷａに対応する重み係数を重み係数ｋＷａとしたとき、仮判定部７０ＡＴａ、７０ＡＵａ、７０ＡＶａ、７０ＡＷａは、各重み係数ｋａを、次の式（１４）から式（１７）に基づき算出する。
【０１２３】
ｋＴａ＝ＡＭ４Ｔ／ＡＭ４Ｓｕｍ  ・・・（１４）
ｋＵａ＝ＡＭ４Ｕ／ＡＭ４Ｓｕｍ  ・・・（１５）
ｋＶａ＝ＡＭ４Ｖ／ＡＭ４Ｓｕｍ  ・・・（１６）
ｋＷａ＝ＡＭ４Ｗ／ＡＭ４Ｓｕｍ  ・・・（１７）
【０１２４】
このように、各重み係数算出部１１４Ａａは、対応する感圧センサの平均荷重振幅値を、合計平均荷重振幅値で正規化することにより、対応する重み係数ｋａを算出している。従って、言い換えれば、各重み係数算出部１１４Ａａは、平均荷重振幅値が大きい仮判定部７０Ａａに属するものほど、重み係数ｋａが大きくなるよう、各仮判定部７０Ａａに対応する重み係数ｋａを算出する。なお、重み係数算出部１１４Ａａは、各平均荷重振幅値の正規化により重み係数ｋａを求めることに限られず、平均荷重振幅値が大きい仮判定部７０Ａａに属するものほど、重み係数ｋａが大きくなるよう、各仮判定部７０Ａａに対応する重み係数ｋａを算出するものであれば、その算出方法は任意である。
【０１２５】
重み係数算出部１１４Ａａは、算出した重み係数ｋＳａを、重み係数記憶部７７Ａａに出力する。重み係数記憶部７７Ａａは、この重み係数ｋＳａを記憶する。判定信号生成部７８Ａａは、この重み係数ｋＳａと、仮判定信号生成部７６Ａａが算出した仮判定信号値とから、第１実施形態と同様の方法で判定信号を生成し、統合判定部８０Ａａに出力する。
【０１２６】
次に、第２実施形態に係る重み係数の算出方法を、フローチャートに基づき説明する。図２１は、第２実施形態に係る重み係数の算出方法を説明するフローチャートである。図２１に示すように、重み係数ｋａを算出する場合、仮判定部７０ＡＳａは、荷重振幅計測部１１０Ａａにより、複数の周期における感圧センサ６４Ｓの荷重振幅を計測する（ステップＳ８２Ｓ）。具体的には、仮判定部７０ＡＳａは、図２０に示す荷重振幅値ＡＭ１Ｓ、ＡＭ２Ｓ、ＡＭ３Ｓを有する荷重振幅を計測する。また、仮判定部７０ＡＴａは、荷重振幅計測部１１０Ａａにより、複数の周期における感圧センサ６４Ｔの荷重振幅を計測する（ステップＳ８２Ｔ）。なお、仮判定部７０ＡＵａ、７０ＡＶａ、７０ＡＷａも、仮判定部７０ＡＳａ、７０ＡＴａと同様に、複数の周期における対応する感圧センサ６４の荷重振幅を計測するが、その記載は省略する。また、仮判定部７０ＡＵａ、７０ＡＶａ、７０ＡＷａは、以下のステップにおいても、仮判定部７０ＡＳａ、７０ＡＴａと同様の処理を行うため、その記載は適宜省略する。
【０１２７】
感圧センサ６４Ｓの荷重振幅値を計測した後、仮判定部７０ＡＳａは、平均荷重振幅算出部１１２Ａａにより、感圧センサ６４Ｓの複数周期における荷重振幅値を平均化し、感圧センサ６４Ｓの平均荷重振幅値を算出する（ステップＳ８４Ｓ）。仮判定部７０ＡＳａは、平均荷重振幅算出部１１２Ａａにより、荷重振幅値ＡＭ１Ｓ、ＡＭ２Ｓ、ＡＭ３Ｓを上述の式（１１）により平均化して、感圧センサ６４Ｓの平均荷重振幅値ＡＭ４Ｓを算出する。また、仮判定部７０ＡＴａも、同様に、平均荷重振幅算出部１１２Ａａにより、感圧センサ６４Ｔの複数周期における荷重振幅値を平均化し、感圧センサ６４Ｔの平均荷重振幅値を算出する（ステップＳ８４Ｔ）。
【０１２８】
各感圧センサ６４の平均荷重振幅値が算出された後、平均荷重振幅合計部１０５Ａａは、各感圧センサ６４の平均荷重振幅値を合計し、合計平均荷重振幅値を算出する（ステップＳ８６）。より詳しくは、平均荷重振幅合計部１０５Ａａは、感圧センサ６４Ｓに対応する平均荷重振幅値ＡＭ４Ｓ、感圧センサ６４Ｔに対応する平均荷重振幅値ＡＭ４Ｔ、感圧センサ６４Ｕに対応する平均荷重振幅値ＡＭ４Ｕ、感圧センサ６４Ｖに対応する平均荷重振幅値ＡＭ４Ｖ、感圧センサ６４Ｗに対応する平均荷重振幅値ＡＭ４Ｗを、上述の式（１２）により合計して、合計平均荷重振幅値ＡＭ４Ｓｕｍを算出する。
【０１２９】
平均荷重振幅合計部１０５Ａａにより合計平均荷重振幅値が算出された後、仮判定部７０ＡＳａは、重み係数算出部１１４Ａａにより、感圧センサ６４Ｓに対応する平均荷重振幅値と合計平均荷重振幅値とから、感圧センサ６４Ｓに対応する重み係数を算出する（ステップＳ８８Ｓ）。仮判定部７０ＡＳａは、上述の式（１３）に従い、感圧センサ６４Ｓの平均荷重振幅値ＡＭ４Ｓを合計平均荷重振幅値ＡＭ４Ｓｕｍで正規化することにより、感圧センサ６４Ｓに対応する重み係数ｋＳａを算出する。仮判定部７０ＡＴａも、同様に、重み係数算出部１１４Ａａにより、感圧センサ６４Ｔに対応する平均荷重振幅値と合計平均荷重振幅値とから、感圧センサ６４Ｔに対応する重み係数を算出する（ステップＳ８８Ｔ）。仮判定部７０ＡＵａ、７０ＡＶａ、７０ＡＷａも、同様の処理により対応する感圧センサに対応する重み係数を算出する。すなわち、各重み係数算出部１１４Ａａは、平均荷重振幅値が大きい感圧センサ６４に属するものほど、重み係数ｋａが大きくなるよう、各仮判定部７０Ａａに対応する重み係数ｋａを算出する。重み係数ｋａを算出することにより、この処理は終了する。
【０１３０】
以上のように、第２実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａａは、対応する感圧センサ６４の平均荷重振幅値が大きいものほど重み係数を大きく設定するように、各仮判定部７０Ａａに対応する重み係数ｋａを算出する。従って、第２実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａａは、平均荷重振幅値が大きく、使用者の足の動作に対する感度が高い感圧センサ６４の検出結果を、足の状態判定に大きく反映することができる。そのため、作業補助制御装置６０Ａａは、使用者の足の状態の判定の精度をより好適に向上させることができる。
【０１３１】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａｂは、脚パーツ１３Ａｂに設けられた加速度センサにより検出した使用者の足上げ動作加速度から、補助関節角速度を算出する点で、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａとは異なる。第３実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａｂは、その他の部分において第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａと共通するため、共通する部分の説明は省略する。
【０１３２】
図２２は、第３実施形態に係る補助装置としてのパワーアシストスーツを表す概略図である。図２２に示すように、第３実施形態に係るパワーアシストスーツ１０ｂは、脚パーツ１３Ａｂ、１３Ｂｂを有する。脚パーツ１３Ａｂは、足装着部４３Ａｂに、加速度を検出する加速度センサ１２０Ａを有する。加速度センサ１２０Ａは、使用者の左脚の足上げ動作における足上げ動作加速度を検出する。加速度センサ１２０Ａは、足装着部４３Ａｂにおいて、使用者の足首よりも下に対応する位置、更に詳しくは使用者の踝に対応する位置に設けられている。ただし、加速度センサ１２０Ａは、脚パーツ１３Ａｂに設けられていれば、その位置は任意である。脚パーツ１３Ｂｂも、同様に、足装着部４３Ｂｂに、加速度を検出する加速度センサ１２０Ｂを有する。
【０１３３】
図２３は、第３実施形態に係る脚動力制御部の構成を示すブロック図である。図２３に示すように、第３実施形態に係る脚動力制御部１００Ａｂの補助速度記憶部１０２Ａｂは、加速度センサ１２０Ａと電気的に接続されている。補助速度記憶部１０２Ａｂは、加速度センサ１２０Ａから、使用者の左脚の足上げ動作加速度の情報を有する電気信号を受け取る。補助速度記憶部１０２Ａｂは、足上げ動作加速度の情報を有する電気信号を積分処理することにより、使用者が足上げ動作を行う場合の速度である足上げ速度を算出する。より詳しくは、補助速度記憶部１０２Ａｂは、複数の周期における使用者の左脚の足上げ動作速度を平均して、使用者の足上げ平均速度を算出する。補助速度記憶部１０２Ａｂは、この算出した使用者の足上げ平均速度を、補助動作の目標速度として記憶する。脚動力制御部１００Ａｂは、補助動作の目標速度として記憶した使用者の足上げ平均速度に基づき、補助関節角速度を算出して、脚パーツ１３Ａｂの補助動作を制御する。なお、脚パーツ１３Ｂｂを制御する脚動力制御部１００Ｂｂは、脚動力制御部１００Ａｂと同じ構成であるため、説明を省略する。
【０１３４】
第３実施形態において、脚動力制御部１００Ａｂは、脚パーツ１３Ａｂに補助動作を行わせながら、使用者の足上げ動作加速度を検出する。この場合、脚動力制御部１００Ａｂは、第１実施形態のように、あらかじめ記憶している所定の速度を補助動作の目標速度として、脚パーツ１３Ａｂに補助動作を行わせながら、使用者の足上げ動作加速度を検出する。そして、数周期後に、使用者の足上げ動作加速度に基づき、使用者の足上げ平均速度を算出した後に、補助動作の目標速度を使用者の足上げ平均速度に切替え、脚パーツ１３Ａｂに補助動作を行わせる。ただし、脚動力制御部１００Ａｂは、使用者の足上げ動作加速度を検出する際は、補助動作を行わせなくてもよい。この場合、脚動力制御部１００Ａｂは、補助動作なしでの使用者の足上げ動作加速度に基づき、使用者の足上げ平均速度を算出して、算出した使用者の足上げ平均速度を補助動作の目標速度として、脚パーツ１３Ａｂに補助動作を行わせる。
【０１３５】
このように、第３実施形態に係る脚動力制御部１００Ａｂは、使用者の脚に対応する箇所に設けられた加速度センサ１２０Ａにより、使用者の足上げ平均速度を算出し、その足上げ平均速度を目標速度として、補助動作を行わせる。従って、第３実施形態に係る脚動力制御部１００Ａｂは、実際の使用者の動作に同期した補助動作を行わせることが可能になるため、より適切に補助動作を行わせることができる。
【０１３６】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａｃは、背装着部３１ｃに設けられた加速度センサにより検出した使用者の移動加速度から、補助関節角速度を算出する点で、第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａとは異なる。すなわち、第４実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａｃは、補助関節角速度を算出するための加速度センサの位置が、第３実施形態とは異なる。第４実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａｃは、その他の部分において第１実施形態に係る作業補助制御装置６０Ａと共通するため、共通する部分の説明は省略する。
【０１３７】
図２４は、第４実施形態に係る補助装置としてのパワーアシストスーツを表す概略図である。図２４に示すように、第４実施形態に係るパワーアシストスーツ１０ｃは、背装着部３１ｃに、加速度を検出する加速度センサ１２２を有する。加速度センサ１２２は、使用者の歩行等による移動加速度を検出する。加速度センサ１２２は、背装着部３１ｃに設けられているが、これに限られず、脚パーツ１３Ａ、１３Ｂよりも上部、さらに詳しくは、使用者の胴体部に対応する位置に設けられていればよい。
【０１３８】
図２５は、第４実施形態に係る脚動力制御部の構成を示すブロック図である。図２５に示すように、第４実施形態に係る脚動力制御部１００Ａｃは、補助速度記憶部１０２Ａｃと、関連性記憶部１２４Ａｃとを有する。
【０１３９】
補助速度記憶部１０２Ａｃは、加速度センサ１２２と電気的に接続されている。補助速度記憶部１０２Ａｃは、加速度センサ１２２から、使用者の移動加速度の情報を有する電気信号を受け取る。補助速度記憶部１０２Ａｃは、使用者の移動加速度の情報を有する電気信号を積分処理することにより、使用者の移動速度を算出する。
【０１４０】
ここで、使用者の移動速度と、使用者の足上げ動作速度とは、関連性を有する。従って、使用者の移動速度の情報、及びこの使用者の移動速度と使用者の足上げ動作速度との関連性とから、使用者の足上げ動作速度を推定して算出することができる。
【０１４１】
関連性記憶部１２４Ａｃは、補助速度記憶部１０２Ａｃと電気的に接続されており、この使用者の移動速度と使用者の足上げ動作速度との関連性を記憶している。関連性記憶部１２４Ａｃは、補助速度記憶部１０２Ａｃから使用者の移動速度の情報を受け取り、使用者の移動速度の情報、及びこの使用者の移動速度と使用者の足上げ動作速度との関連性から、使用者の推定足上げ動作速度を算出する。より詳しくは、補助速度記憶部１０２Ａｃは、複数の周期における使用者の移動速度を平均して、使用者の平均移動速度を算出する。関連性記憶部１２４Ａｃは、使用者の平均移動速度の情報、及びこの使用者の移動速度と使用者の足上げ動作速度との関連性から、使用者の推定足上げ動作平均速度を算出する。
【０１４２】
さらに詳しくは、使用者の平均移動速度をＶｃとし、使用者の推定足上げ動作平均速度をＶＸｃとし、関連性記憶部１２４Ａｃが記憶している所定の係数をｌとしたとき、関連性記憶部１２４Ａｃは、使用者の移動速度と使用者の足上げ動作速度との関連性を示す次の式（１８）を記憶している。
【０１４３】
Ｖｃ＝ｌ・ＶＸｃ  ・・・（１８）
【０１４４】
関連性記憶部１２４Ａｃは、この式（１８）に基づき、使用者の推定足上げ動作平均速度ＶＸｃを算出する。そして、補助速度記憶部１０２Ａｃは、関連性記憶部１２４Ａｃから使用者の推定足上げ動作平均速度ＶＸｃの値を受け取り、使用者の推定足上げ動作平均速度ＶＸｃを補助動作の目標速度として、脚パーツ１３Ａに補助動作を行わせる。
【０１４５】
なお、使用者の推定足上げ動作平均速度ＶＸｃの算出方法は、使用者の移動速度の情報、及びこの使用者の移動速度と使用者の足上げ動作速度との関連性から、使用者の推定足上げ動作速度を算出するものであれば、式（１８）に限られず、任意の方法を用いることができる。例えば、関連性記憶部１２４Ａｃは、使用者の移動速度から使用者の足上げ動作速度を算出する情報を有するルックアップテーブルを記憶していてもよい。関連性記憶部１２４Ａｃは、使用者の平均移動速度が入力されたら、このルックアップテーブルを読み出して、使用者の推定足上げ動作平均速度ＶＸｃを算出してもよい。また、関連性記憶部１２４Ａｃは、例えば、実験によって求められた使用者の移動速度と使用者の足上げ動作速度との関連性を計測した複数のデータから作成された近似曲線の式を記憶していてもよい。関連性記憶部１２４Ａｃは、使用者の平均移動速度が入力されたら、この近似曲線の式を読み出し、使用者の推定足上げ動作平均速度ＶＸｃを算出する。また、関連性記憶部１２４Ａｃは、式（１８）と、ルックアップテーブルと、近似曲線の式とを組み合わせて、例えばそれぞれの平均により、使用者の推定足上げ動作平均速度ＶＸｃを算出してもよい。
【０１４６】
また、第４実施形態においても、第３実施形態と同様に、脚動力制御部１００Ａｃは、脚パーツ１３Ａに補助動作を行わせながら、使用者の移動加速度を検出する。ただし、脚動力制御部１００Ａｃは、使用者の移動加速度を検出する際は、補助動作を行わせなくてもよい。なお、脚パーツ１３Ｂを制御する脚動力制御部１００Ｂｃは、脚動力制御部１００Ａｃと同じ構成であるため、説明を省略する。
【０１４７】
このように、第４実施形態に係る脚動力制御部１００Ａｃは、使用者の胴体部に対応する位置に設けられた加速度センサ１２２により、使用者の移動速度を算出し、移動速度から算出された推定足上げ動作平均速度ＶＸｃを目標速度として、補助動作を行わせる。従って、第４実施形態に係る脚動力制御部１００Ａｃは、実際の使用者の動作に同期した補助動作を行わせることが可能になるため、より適切に補助動作を行わせることができる。また、第４実施形態においては、加速度センサ１２２が１つでよいため、加速度センサを複数設けるよりも、製造コストが低減される。また、第４実施形態においては、加速度センサ１２２が、スペースに比較的余裕がある使用者の胴体部に対応する位置に設けられているため、パワーアシストスーツの設計を好適に行うことができる。
【０１４８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態の内容によりこれらの実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【符号の説明】
【０１４９】
１  制御装置
１０、１０ｂ、１０ｃ  パワーアシストスーツ
１１  腰パーツ
１２  肩パーツ
１３Ａ、１３Ａｂ、１３Ｂ、１３Ｂｂ  脚パーツ
２１  腰装着部
２２  給電装置
２２Ｂ、２２Ｃ  電源
２３Ａ、２３Ｂ  大腿駆動機構
３１、３１ｃ  背装着部
３２Ｂ  右肩装着部
３２Ａ  左肩装着部
３３  足先部
３４  中央部
３５  かかと部
４１Ａ、４１Ｂ  大腿装着部
４２Ａ、４２Ｂ  下腿装着部
４３Ａ、４３Ａｂ、４３Ｂ、４３Ｂｂ  足装着部
４５Ａ、４５Ｂ  下腿駆動機構
４６Ａ、４６Ａａ、４６Ｂ  脚駆動制御装置
４７Ａ、４７Ｂ  回動軸
６０Ａ、６０Ａａ、６０Ａｂ、６０Ａｃ、６０Ｂ  作業補助制御装置
６２Ａ、６２Ｂ  クッション部
６４、６４Ｓ、６４Ｔ、６４Ｕ、６４Ｖ、６４Ｗ  感圧センサ
７０Ａ、７０Ａａ、７０ＡＳ、７０ＡＳａ、７０ＡＴ、７０ＡＴａ、７０ＡＵ、７０ＡＵａ、７０ＡＶ、７０ＡＶａ、７０ＡＷ、７０ＡＷａ  仮判定部
７１Ｓ、７１Ｔ、７１Ｕ、７１Ｖ，７１Ｗ  検出ユニット
７２Ａ,７２Ａａ,７４Ａ,７４Ａａ,７４Ａ  荷重閾値比較部
７６Ａ,７６Ａａ  仮判定信号生成部
７７Ａ、７７Ａａ  重み係数記憶部
７８Ａ,７８Ａａ  判定信号生成部
８０Ａ  統合判定部
８０Ａａ  統合判定部
８２Ａ  統合判定信号生成部
８４Ａ  統合判定信号閾値記憶部
８６Ａ  統合判定信号比較部
９０Ａ  整合性確認部
１００Ａ、１００Ａｂ、１００Ａｃ、１００Ｂｂ、１００Ｂｃ  脚動力制御部
１０２Ａ、１０２Ａｂ、１０２Ａｃ  補助速度記憶部
１０４Ａ  関節角度情報記憶部
１０５Ａａ  平均荷重振幅合計部
１０６Ａ  補助関節角速度算出部
１０８Ａ  指令時間記憶部
１０９Ａ  出力部
１１０Ａａ  荷重振幅計測部
１１２Ａａ  平均荷重振幅算出部
１１４Ａａ  重み係数算出部
１２０Ａ,１２０Ｂ,１２２  加速度センサ
１２４Ａｃ  関連性記憶部
２０１  足
２０２  第１中足骨
２０４  第５中足骨
２０６  第３楔状骨
２０８  立方骨
２１０  第１楔状骨
２１２  踵骨
２１４  右脚
ＡＭ１Ｓ、ＡＭ２Ｓ、ＡＭ３Ｓ  荷重振幅値
ＡＭ４Ｓｕｍ  合計平均荷重振幅値
ＡＭ４Ｓ、ＡＭ４Ｔ、ＡＭ４Ｕ、ＡＭ４Ｖ、ＡＭ４Ｗ  平均荷重振幅値
ＧＬ  地面
Ｊ  ヤコビ行列
Ｊ−１  逆行列
ｋ、ｋＳ、ｋＴ、ｋＵ、ｋＶ、ｋＷ  重み係数
ｋａ、ｋＳａ、ｋＴａ、ｋＵａ、ｋＶａ、ｋＷａ  重み係数
Ｌ１  第１の荷重
Ｌ２  第２の荷重
Ｌ２  閾値
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６  ポイント
Ｓ  統合判定信号閾値
ＶＡ  目標速度値
ＶＸｃ  推定足上げ動作平均速度
ｘ  位置
ｘ’  速度
Ｘ、ＸＳ、ＸＴ、ＸＵ、ＸＶ、ＸＷ  仮判定信号値
Ｙ、ＹＳ、ＹＴ、ＹＵ、ＹＶ、ＹＷ  判定信号値
Ｙｎｌ,Ｙｎｒ,Ｙｗｌ,Ｙｗｒ  軸線
Ｚ  統合判定信号
θ  角度
θ’  角速度
θ’Ａ  補助関節角速度
【図１】
0006263107.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006263107.tif 000004
【図４】
0006263107.tif 000005
【図５】
0006263107.tif 000006
【図６】
0006263107.tif 000007
【図７】
0006263107.tif 000008
【図８】
0006263107.tif 000009
【図９】
0006263107.tif 000010
【図１０】
0006263107.tif 000011
【図１１】
0006263107.tif 000012
【図１２】
0006263107.tif 000013
【図１３】
0006263107.tif 000014
【図１４】
0006263107.tif 000015
【図１５】
0006263107.tif 000016
【図１６】
0006263107.tif 000017
【図１７】
0006263107.tif 000018
【図１８】
0006263107.tif 000019
【図１９】
0006263107.tif 000020
【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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