(57)【要約】  筋力補助装置（１０）は、第１装着具（２０）と、アシスト軸線（ｄ１）を中心として第１装着具（２０）に対して相対回転可能な第２装着具と、センサ（８０）と、制御部（１３）と、を有する。制御部は、第１装着具に対する第２装着具の一方向への相対回転が規制されている状態において、第１装着具に対する第２装着具の一方向とは逆方向となる他方向への相対回転に関連した指標および第１装着具に対して第２装着具を他方向へ相対回転させようとする力に関連した指標の少なくとも一方が所定の解除条件を満たすと判断した場合、第１装着具に対する第２装着具の一方向への相対回転の規制を解除するよう、アシスト機構を制御する。
2018124222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の二つの部位のうちの一方に取り付けられる第１装着具と、
アシスト軸線を中心として前記第１装着具に対して相対回転可能であり、前記二つの部位のうちの他方に取り付けられる第２装着具と、
前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記アシスト軸線を中心とした少なくとも一方向への相対回転を規制可能なアシスト機構と、
前記第１装着具及び前記第２装着具の前記アシスト軸線を中心とする相対回転に関連した指標、並びに、前記第１装着具及び前記第２装着具を相対回転させようとする力に関連した指標の少なくとも一方を得るためのセンサと、
前記アシスト機構を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転が規制されている状態において、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向とは逆方向となる他方向への相対回転に関連した指標および前記第１装着具に対して前記第２装着具を相対回転させようとする力に関連した指標の少なくとも一方が所定の解除条件を満たすと判断した場合、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転の規制を解除するよう、前記アシスト機構を制御する、筋力補助装置。
【請求項２】
前記所定の解除条件は、前記第１装着具に対して前記第２装着具を前記一方向へ相対回転させようとする力が前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転を規制する力よりも大きくなること、である、請求項１に記載の筋力補助装置。
【請求項３】
前記指標は、前記第１装着具および前記第２装着具の相対変位、前記第１装着具および前記第２装着具の相対速度、前記第１装着具および前記第２装着具の相対加速度、前記第１装着具および前記第２装着具の相対ジャーク、着用者の筋電位、及び、着用者の筋肉の隆起度合いの一以上を含む、請求項１又は２に記載の筋力補助装置。
【請求項４】
筋力補助装置の姿勢を検出する姿勢センサをさらに備え、
前記制御部は、前記姿勢センサの検出結果に応じて前記所定の解除条件を調整する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
【請求項５】
異常を検出する異常検出センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転が規制されている状態において、前記異常検出センサが異常を検出した場合、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転の規制を解除するよう、前記アシスト機構を制御する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
【請求項６】
異常を検出する異常検出センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転が規制されている状態において、前記異常検出センサが異常を検出した場合、前記解除条件が満されたと判断しても、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転の規制を維持するよう、前記アシスト機構を制御する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
【請求項７】
前記異常検出センサは、着用者の筋電位を検出する筋電計、着用者の筋肉の隆起の度合いを検出するフォトリフレクタ、明るさを検出する光センサ、熱を検出する熱センサ、姿勢を検出する姿勢センサ、及び、周囲物との距離を検出する距離センサの一以上を含む、請求項５又は６に記載の筋力補助装置。
【請求項８】
人体の二つの部位のうちの一方に取り付けられる第１装着具と、
前記第１装着具に対して相対動作可能であり、前記二つの部位のうちの他方に取り付けられる第２装着具と、
前記第１装着具に対する前記第２装着具の少なくとも一の向きへの前記相対動作を規制可能なアシスト機構と、
前記第１装着具及び前記第２装着具の相対動作に関連した指標、並びに、前記第１装着具及び前記第２装着具を相対動作させようとする力に関連した指標の少なくとも一方を得るためのセンサと、
前記アシスト機構を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作が規制されている状態において、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きとは逆向きとなる他の向きへの相対動作に関連した指標および前記第１装着具に対して前記第２装着具を相対動作させようとする力に関連した指標の少なくとも一方が所定の解除条件を満たすと判断した場合、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作の規制を解除するよう、前記アシスト機構を制御する、筋力補助装置。
【請求項９】
前記所定の解除条件は、前記第１装着具に対して前記第２装着具を前記一の向きへ相対動作させようとする力が前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作を規制する力よりも大きくなること、である、請求項８に記載の筋力補助装置。
【請求項１０】
前記指標は、前記第１装着具および前記第２装着具の相対変位、前記第１装着具および前記第２装着具の相対速度、前記第１装着具および前記第２装着具の相対加速度、前記第１装着具および前記第２装着具の相対ジャーク、着用者の筋電位、及び、着用者の筋肉の隆起度合いの一以上を含む、請求項８又は９に記載の筋力補助装置。
【請求項１１】
筋力補助装置の姿勢を検出する姿勢センサをさらに備え、
前記制御部は、前記姿勢センサの検出結果に応じて前記所定の解除条件を調整する、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
【請求項１２】
異常を検出する異常検出センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作が規制されている状態において、前記異常検出センサが異常を検出した場合、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作の規制を解除するよう、前記アシスト機構を制御する、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
【請求項１３】
異常を検出する異常検出センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作が規制されている状態において、前記異常検出センサが異常を検出した場合、前記解除条件が満されたと判断しても、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作の規制を維持するよう、前記アシスト機構を制御する、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
【請求項１４】
前記異常検出センサは、着用者の筋電位を検出する筋電計、着用者の筋肉の隆起の度合いを検出するフォトリフレクタ、明るさを検出する光センサ、熱を検出する熱センサ、姿勢を検出する姿勢センサ、及び、周囲物との距離を検出する距離センサの一以上を含む、請求項１２又は１３に記載の筋力補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着用者に着用されて着用者の筋力を補助する筋力補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１（ＪＰ２０１４−３３７８０Ａ）に開示されているように、農業、建設業、介護等に従事する作業者の筋力的な負担を軽減することを目的として、筋力補助装置が注目を集めている。筋力補助装置は、関節が間に位置する人体の二つの部位にそれぞれ取り付けられる一対の装着具を有し、一対の装着具を所定の相対位置に保持することを可能にしている。とりわけ、特許文献１の筋力補助装置では、ラチェット機構を用いて、上腕を持ち上げた状態に維持することを補助する。また、ラチェット機構による上腕保持は、スイッチによりソレノイドを作動させることで、解除され得る。スイッチは、筋力補助力を受けている上腕に対して前腕を曲げることで押すことができる。【０００３】
しかしながら、筋力補助装置の着用者は、上腕に筋力補助力を受けながら、前腕を用いて所定の作業をすることになる。したがって、筋力補助力の解除が、筋力補助力を受けている上腕の動作ではなく、上腕に繋がった前腕の動作で行うようになっていると、作業中の前腕が、意図せずに解除スイッチを押してしまうことも十分に想定される。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、筋力補助装置において、意図せずに筋力補助が解除されることを効果的に防止することを目的とする。
【０００５】
本発明による第１の筋力補助装置は、
人体の二つの部位のうちの一方に取り付けられる第１装着具と、
アシスト軸線を中心として前記第１装着具に対して相対回転可能であり、前記二つの部位のうちの他方に取り付けられる第２装着具と、
前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記アシスト軸線を中心とした少なくとも一方向への相対回転を規制可能なアシスト機構と、
前記第１装着具及び前記第２装着具の前記アシスト軸線を中心とする相対回転に関した指標、並びに、前記第１装着具及び前記第２装着具を相対回転させようとする力に関連した指標の少なくとも一方を得るためのセンサと、
前記アシスト機構を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転が規制されている状態において、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向とは逆方向となる他方向への相対回転に関連した指標および前記第１装着具に対して前記第２装着具を前記他方向へ相対回転させようとする力に関連した指標の少なくとも一方が所定の解除条件を満たすと判断した場合、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転の規制を解除するよう、前記アシスト機構を制御する。
【０００６】
本発明による第２の筋力補助装置は、
人体の二つの部位のうちの一方に取り付けられる第１装着具と、
アシスト軸線を中心として前記第１装着具に対して相対回転可能であり、前記二つの部位のうちの他方に取り付けられる第２装着具と、
前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記アシスト軸線を中心とした少なくとも一方向への相対回転を規制可能なアシスト機構と、
前記第１装着具及び前記第２装着具を相対回転させようとする力に関連した指標を得るためのセンサと、
前記アシスト機構を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転が規制されている状態において、前記第１装着具に対して前記第２装着具を前記一方向へ相対回転させようとする力に関連した指標が所定の解除条件を満たすと判断した場合、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転の規制を解除するよう、前記アシスト機構を制御する。
【０００７】
本発明による第１又は第２の筋力補助装置において、前記制御部は、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転が規制されている状態において、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向とは逆方向となる他方向への相対回転に関連した指標および前記第１装着具に対して前記第２装着具を相対回転させようとする力に関連した指標の少なくとも一方が所定の解除条件を満たすと判断した場合、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転の規制を解除するよう、前記アシスト機構を制御するようにしてもよい。
【０００８】
本発明による第１又は第２の筋力補助装置において、前記所定の解除条件は、前記第１装着具に対して前記第２装着具を前記一方向へ相対回転させようとする力が前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転を規制する力よりも大きくなること、であってもよい。
【０００９】
本発明による第１又は第２の筋力補助装置において、前記指標は、前記第１装着具および前記第２装着具の相対変位、前記第１装着具および前記第２装着具の相対速度、前記第１装着具および前記第２装着具の相対加速度、前記第１装着具および前記第２装着具の相対ジャーク、着用者の筋電位、及び、着用者の筋肉の隆起度合いの一以上を含むようにしてもよい。
【００１０】
本発明による第１又は第２の筋力補助装置は、
筋力補助装置の姿勢を検出する姿勢センサをさらに備え、
前記制御部は、前記姿勢センサの検出結果に応じて前記所定の解除条件を調整するようにしてもよい。
【００１１】
本発明による第１又は第２の筋力補助装置は、
異常を検出する異常検出センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転が規制されている状態において、前記異常検出センサが異常を検出した場合、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転の規制を解除するよう、前記アシスト機構を制御してもよい。
【００１２】
本発明による第１又は第２の筋力補助装置は、
異常を検出する異常検出センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転が規制されている状態において、前記異常検出センサが異常を検出した場合、前記解除条件が満されたと判断しても、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一方向への相対回転の規制を維持するよう、前記アシスト機構を制御するようにしてもよい。
【００１３】
本発明による第１又は第２の筋力補助装置において、前記異常検出センサは、着用者の筋電位を検出する筋電計、着用者の筋肉の隆起の度合いを検出するフォトリフレクタ、明るさを検出する光センサ、熱を検出する熱センサ、姿勢を検出する姿勢センサ、及び、周囲物との距離を検出する距離センサの一以上を含むようにしてもよい。
【００１４】
本発明による第３の筋力補助装置は、
人体の二つの部位のうちの一方に取り付けられる第１装着具と、
前記第１装着具に対して相対動作可能であり、前記二つの部位のうちの他方に取り付けられる第２装着具と、
前記第１装着具に対する前記第２装着具の少なくとも一の向きへの前記相対動作を規制可能なアシスト機構と、
前記第１装着具及び前記第２装着具の相対動作に関連した指標、並びに、前記第１装着具及び前記第２装着具を相対動作させようとする力に関連した指標の少なくとも一方を得るためのセンサと、
前記アシスト機構を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作が規制されている状態において、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きとは逆向きとなる他の向きへの相対動作に関連した指標および前記第１装着具に対して前記第２装着具を前記他の向きへ相対動作させようとする力に関連した指標の少なくとも一方が所定の解除条件を満たすと判断した場合、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作の規制を解除するよう、前記アシスト機構を制御する。
【００１５】
本発明による第４の筋力補助装置は、
人体の二つの部位のうちの一方に取り付けられる第１装着具と、
前記第１装着具に対して相対動作可能であり、前記二つの部位のうちの他方に取り付けられる第２装着具と、
前記第１装着具に対する前記第２装着具の少なくとも一の向きへの前記相対動作を規制可能なアシスト機構と、
前記第１装着具及び前記第２装着具を相対動作させようとする力を得るためのセンサと、
前記アシスト機構を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作が規制されている状態において、前記第１装着具に対して前記第２装着具を前記一の向きへ相対動作させようとする力に関連した指標が所定の解除条件を満たすと判断した場合、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作の規制を解除するよう、前記アシスト機構を制御する。
【００１６】
本発明による第３又は第４の筋力補助装置において、前記制御部は、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作が規制されている状態において、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きとは逆向きとなる他の向きへの相対動作に関連した指標および前記第１装着具に対して前記第２装着具を相対動作させようとする力に関連した指標の少なくとも一方が所定の解除条件を満たすと判断した場合、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作の規制を解除するよう、前記アシスト機構を制御するようにしてもよい。
【００１７】
本発明による第３又は第４の筋力補助装置において、前記所定の解除条件は、前記第１装着具に対して前記第２装着具を前記一の向きへ相対動作させようとする力が前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作を規制する力よりも大きくなること、であってもよい。
【００１８】
本発明による第３又は第４の筋力補助装置において、前記指標は、前記第１装着具および前記第２装着具の相対変位、前記第１装着具および前記第２装着具の相対速度、前記第１装着具および前記第２装着具の相対加速度、前記第１装着具および前記第２装着具の相対ジャーク、着用者の筋電位、及び、着用者の筋肉の隆起度合いの一以上を含むようにしてもよい。
【００１９】
本発明による第３又は第４の筋力補助装置は、
筋力補助装置の姿勢を検出する姿勢センサをさらに備え、
前記制御部は、前記姿勢センサの検出結果に応じて前記所定の解除条件を調整するようにしてもよい。
【００２０】
本発明による第３又は第４の筋力補助装置は、
異常を検出する異常検出センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作が規制されている状態において、前記異常検出センサが異常を検出した場合、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作の規制を解除するよう、前記アシスト機構を制御してもよい。
【００２１】
本発明による第３又は第４の筋力補助装置は、
前記制御部は、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作が規制されている状態において、前記異常検出センサが異常を検出した場合、前記解除条件が満されたと判断しても、前記第１装着具に対する前記第２装着具の前記一の向きへの相対動作の規制を維持するよう、前記アシスト機構を制御してもよい。
【００２２】
本発明による第３又は第４の筋力補助装置において、前記異常検出センサは、着用者の筋電位を検出する筋電計、着用者の筋肉の隆起の度合いを検出するフォトリフレクタ、明るさを検出する光センサ、熱を検出する熱センサ、姿勢を検出する姿勢センサ、及び、周囲物との距離を検出する距離センサの一以上を含むようにしてもよい。
【００２３】
本発明によれば、筋力補助装置において、意図せずに筋力補助力が解除されることを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、筋力補助装置を着用者とともに示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の筋力補助装置を示す斜視図である。
【図３】図３は、図１の筋力補助装置の一部分を前方から示す図である。
【図４】図４は、図１の筋力補助装置の一部分を側外方から示す図である。
【図５】図５は、図１の筋力補助装置の一部分を後方から示す図である。
【図６】図６は、図１の筋力補助装置の動力伝達機構を説明するための図である。
【図７】図７は、筋力補助装置の位置制御装置の要部を示す図である。
【図８】図８は、筋力補助装置の位置制御装置の要部を、図７に示された状態とは異なる状態で、示す図である。
【図９】図９は、筋力補助装置の位置制御装置の要部を、図７及び図８に示された状態とは異なる状態で、示す図である。
【図１０】図１０は、制御部の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図１１】図１１は、制御処理フローの一例を示す図である。
【図１２】図１２は、筋力補助装置の一変形例を示す図であって、筋力補助装置を着用者とともに示す斜視図である。
【図１３】図１３は、図１２の筋力補助装置の一部分を前方から示す図である。
【図１４】図１４は、図１２の筋力補助装置の一部分を側外方から示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１〜図１１は、本発明の一実施の形態及びその変形例を説明するための図である。このうち、図１及び図２は、筋力補助装置１０の全体を示す斜視図であり、とりわけ図１は、人体に装着した状態にて筋力補助装置１０を示している。
【００２６】
筋力補助装置１０は、相対動作可能に連結された第１装着具２０及び第２装着具２５と、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対位置を制御するアシスト機構（位置制御装置）１５と、を有している。筋力補助装置１０は、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対動作に関連した指標、並びに、第１装着具２０及び第２装着具２５を相対回転させようとする力に関連した指標の少なくとも一方を得るためのセンサ８０と、センサ８０からの情報に基づいてアシスト機構１５を制御する制御部１３と、をさらに有している。アシスト機構１５は、制御部１３に制御されて、第１装着具２０に対する第２装着具２５の少なくとも一の向きへの相対動作を規制することができる。
【００２７】
以下の説明する例では、第１装着具２０及び第２装着具２５が、アシスト軸線となる第１回転軸線ｄ１を中心として相対回転可能となっており、アシスト機構１５が、第２装着具２５の第１装着具２０に対するアシスト軸線（第１回転軸線ｄ１）を中心とした回転位置を制御する。すなわち、アシスト軸線は、筋力補助装置１０から筋力補助のために出力されるアシスト力によって相対回転を制御されるようになる第１装着具２０及び第２装着具２５の回転軸線のことを指している。とりわけ図示された例において、アシスト機構１５は、第１装着具２０に保持された出力手段３０と、出力手段３０から出力された力を第２装着具２５まで伝達する伝達手段３５と、を有している。制御部１３は、出力手段３０及び伝達手段３５の動作を制御する。アシスト機構１５は、制御部１３に制御されて、第１装着具２０に対する第２装着具２５のアシスト軸線ｄ１を中心とした少なくとも一方向への相対回転を規制することができる。
【００２８】
図１に示すように、第１装着具２０及び第２装着具２５は、関節によって接続された人体の二つの部位にそれぞれ取り付けられる。アシスト機構１５は、制御部１３からの指示に基づいて第１装着具２０及び第２装着具２５の相対位置を制御し、関節を介した二つの部位の筋力を補助する。とりわけここで説明する筋力補助装置１０には、意図しない位置で筋力の補助を受けることを効果的に防止して所望とする体勢にて筋力の補助を受けること可能にするための工夫、並びに、意図せずに筋力の補助が解除されることを効果的に防止するための工夫がなされている。
【００２９】
図示された例では、第１装着具２０が、装着ベルト１１（図３〜図５）を介して胴体に取り付けられ、第２装着具２５が、後述する装着部２６を介して上腕に取り付けられる。そして、筋力補助装置１０は、肩の動作を補助する。ここで、一つの関節は、互いに異なる軸線を中心とした複数種の相対回転運動を可能にする。図１に示すように、肩関節は、上腕を胴体に対して屈伸軸ｄａを中心として相対回転させる屈曲伸展運動と、上腕を胴体に対して内外転軸ｄｂを中心として相対回転させる内転外転運動と、上腕を胴体に対して内外旋軸ｄｃを中心として相対回転させる内旋外旋運動と、を可能にする。そして、図示された筋力補助装置１０は、後述するように、上腕が下がらないように所定の位置に保持することを補助する。
【００３０】
また図示された例においてアシスト機構１５は、筋肉補助力（アシスト力）の出力部としての出力軸７６を有している。出力軸７６は、第１回転軸線（アシスト軸線）ｄ１を中心として第１装着具２０に対して相対回転可能となっている。この出力軸７６が、第２装着具２５と接続している。出力軸７６の回転軸線となる第１回転軸線ｄ１は、肩の屈伸軸ｄａに対応して設けられている。第２装着具２５が第１装着具２０に対して第１回転軸線ｄ１を中心として相対回転することにより、肩関節を中心とした、上腕の屈曲運動及び伸展運動が可能となる。
【００３１】
なお、本発明による筋力補助装置は、図示された例に限られず、屈曲運動、伸展運動、内転運動、外転運動、内旋運動、外旋運動のいずれか一以上を補助するようにしてもよい。また、本発明による筋力補助装置は、図示された例に限られず、肘、首、腰、股、手首等における人体の動作を補助するようにしてもよい。
【００３２】
以下、図示された具体例を参照しながら、各構成要素について順に説明していく。なお、以下で参照する図１〜図１４においては、理解の容易を図るため、一の図面で示されている構成要素が、他の図面に省略されていることもある。
【００３３】
まず、第１装着具２０について説明する。図１及び図２に示すように、第１装着具２０は、中央フレーム２１及び側方フレーム２２を有している。中央フレーム２１には、装着ベルト１１（図３〜図５）が取り付けられるベルト保持部２１ａが設けられている。中央フレーム２１が、装着ベルト１１を介して着用者の胴体、とりわけ背中に対面する位置に取り付けられる。側方フレーム２２は、中央フレーム２１から横方向外方に延び出している。側方フレーム２２は、中央フレーム２１に接続した後方フレーム部２２ａと、後方フレーム部２２ａの横方向外方端から前方に延び出した前方延出フレーム部２２ｂと、を有している。後方フレーム部２２ａは、肩に後方から対面する位置に配置されている。前方延出フレーム部２２ｂは、肩に横方向における外方から対面する位置に配置されている。側方フレーム２２は、中央フレーム２１に対して、第３回転軸線ｄ３を中心として相対回転可能に接続されている。この第３回転軸線ｄ３は、肩の内外旋軸ｄｃに対応して設けられている。側方フレーム２２が中央フレーム２１に対して第３回転軸線ｄ３を中心として相対回転することにより、肩関節を中心とした、上腕の内旋運動及び外旋運動が可能となる。
【００３４】
肩の動作を補助する図示された筋力補助装置１０は、両方の肩に作用するように構成されている。具体的には、中央フレーム２１の両側方にそれぞれ側方フレーム２２が設けられている。各側方フレーム２２に、アシスト機構１５の伝達手段３５等が支持されている。また、各側方フレーム２２に対応して、第２装着具２５が設けられている。中央フレーム２１を中心として両側方に設けられた一対の構成要素は、対称性を有しているものの、その他において同一に構成され得る。したがって、以下の説明および図３〜図９においては、右肩に作用する構成について記載する。
【００３５】
また、本明細書で用いる「前」、「後」、「上」、「下」及び「横方向」等の用語は、筋力補助装置１０を着用した着用者を基準とする「前」、「後」、「上」、「下」及び「横方向」を意味することとする。
【００３６】
次に、第２装着具２５について説明する。図３は、前方（正面）から、第２装着具２５を示している。第２装着具２５は、詳しくは後述する伝達手段３５の出力軸７６と接続している。第２装着具２５は、出力軸７６の回転にともなって、出力軸７６の回転軸線である第１回転軸線ｄ１を中心として回転する。第２装着具２５は、人体に取り付けられる装着部２６と、出力軸７６と固定された作用部２８と、装着部２６と作用部２８とを連結する連結部２７と、を有している。作用部２８は、伝達手段３５の最下流側（最出力側）となる出力軸７６から出力手段３０で発生された力を入力される。連結部２７は、出力軸７６の第１装着具２０に対する回転にともなって装着部２６が第１装着具２０に対して回転するよう、作用部２８と装着部２６とを連結している。
【００３７】
図示された例において、装着部２６は、人体の上腕に取り付けられる。装着部２６は、アシスト機構１５から供給される力を上腕に効率的に伝達するため、第１回転軸線ｄ１周りの回転にともなった移動方向への上腕との相対移動を規制されることが好ましい。とりわけ筋力補助装置１０が上腕の持ち上げを補助する場合には、上腕の装着部２６に対する後方への相対移動を効果的に規制することが好ましい。図３によく示されているように、図示された装着部２６は、上腕が挿入される筒状部を形成するベルト保持部２６ａ及び腕ベルト２６ｂと、連結部２７と接続するブラケット２６ｃと、を有している。ベルト保持部２６ａ及びブラケット２６ｃは、例えば、高剛性の樹脂成形物等からなる。図示された例において、ベルト保持部２６ａ及びブラケット２６ｃは、一体的に形成されている。図４及び図５に示すように、ベルト保持部２６ａは、上腕に対して後方から対面する位置に配置される。一方、腕ベルト２６ｂは、柔軟性を有したベルト材からなり、上腕に対して主として前方から対面する位置に配置される。腕ベルト２６ｂの長さを調節することで、装着部２６が上腕を安定して保持することが可能となる。
【００３８】
連結部２７は、アシスト機構１５から供給される力を装着部２６に伝達するため、第１回転軸線ｄ１を中心として、装着部２６及び作用部２８が相対回転しないように、装着部２６及び作用部２８を連結している。すなわち、第２装着具２５は、アシスト機構１５から第１回転軸線ｄ１を中心とした回転力を作用されるため、遊びや構成要素自体の弾性変形を除くと、アシスト機構１５から回転力を入力される作用部２８と人体に補助力を出力する装着部２６は、アシスト機構１５から入力される力の方向、つまり第１回転軸線ｄ１を中心とした円周方向に、相対動作しないようになっている。
【００３９】
図示された例において、連結部２７は、作用部２８に対して第１回転軸線ｄ１と垂直な第２回転軸線ｄ２を中心として相対回転可能となるように、作用部２８に接続している。この第２回転軸線ｄ２は、肩の内外転軸ｄｂに対応して設けられている。連結部２７が作用部２８に対して第２回転軸線ｄ２を中心として相対回転することにより、肩関節を中心とした、上腕の内転運動及び外転運動が可能となる。
【００４０】
着用者の拘束感を軽減する目的からは、連結部２７は、第１回転軸線ｄ１に直交する面への投影において、第１回転軸線ｄ１と装着部２６との間の距離が変化するように、装着部２６と作用部２８とを接続していることが好ましい。さらに、着用者の拘束感を軽減する目的からは、連結部２７は、第２装着具２５が作用部２８から装着部２６までの間に３自由度を持つ機構を構成するよう、作用部２８と装着部２６とを連結していることが好ましい。図３によく示されているように、図示された例において、連結部２７は、作用部２８に対して動作可能に接続した第１リンク２７ａと、第１リンク２７ａに動作可能に接続し且つ装着部２６に動作可能に接続した第２リンク２７ｂと、を有している。この連結部２７によれば、作用部２８から装着部２６までの構成により、３自由度の動作を行うことができる。言い換えると、装着部２６は、作用部２８に対して、３自由度の相対動作を行うことができる。
【００４１】
図３〜図５に示された例において、第１リンク２７ａと第２リンク２７ｂは、第１連結回転軸線ｄ２ａを中心として相対回転可能に接続している。第１連結回転軸線ｄ２ａは、第１回転軸線ｄ１と垂直であり、第２回転軸線ｄ２と平行になっている。第２リンク２７ｂと装着部２６は、第２連結回転軸線ｄ２ｂを中心として相対回転可能に接続している。第２連結回転軸線ｄ２ｂは、第１回転軸線ｄ１と垂直であり、第２回転軸線ｄ２と平行になっている。
【００４２】
また、図３に示すように、第２回転軸線ｄ２と直交する面内において、連結部２７の第１リンク２７ａ及び第２リンク２７ｂの接続位置（以下において、「中間接続位置」とも呼ぶ）ｍｊは、連結部２７と作用部２８との接続位置（以下において、「基端側接続位置」とも呼ぶ）ｐｊと、連結部２７と装着部２６との接続位置（以下において、「先端側接続位置」とも呼ぶ）ｄｊと、を通過する仮想直線ｖｓｌに対して常に一方の側に位置している。とりわけ図示された例においては、構造的に、中間接続位置ｍｊが、常に、基端側接続位置ｐｊ及び先端側接続位置ｄｊを通過する仮想直線ｖｓｌの一方側に位置するようになっている。つまり、連結部２７の両端が最も離間するように伸張した場合においても、中間接続位置ｍｊは、仮想直線ｖｓｌ上に位置していない。そして、図示された例において、中間接続位置ｍｊは、仮想直線ｖｓｌに対して、出力軸７６と同一の側に位置している。図３に示すように、中間接続位置ｍｊは、出力軸７６とともに、仮想直線ｖｓｌを挟んで人体とは反対側に位置している。この構成によれば、連結部２７が短縮した際に、連結部２７の中間部が、人体に接触してしまうことを効果的に回避することができる。
【００４３】
なお、図３に示された例では、連結部２７が、付勢部材として機能する付勢材２７ｃを有している。付勢材２７ｃは、第１リンク２７ａ及び第２リンク２７ｂに跨がって配置されている。付勢材２７ｃは、第２リンク２７ｂ及び装着部２６の自重に抗して、第２リンク２７ｂ及び装着部２６をいくらか引き上げ、これにより図３に示すように、第１リンク２７ａ及び第２リンク２７ｂを屈曲した状態に維持する。連結部２７は、図３に示された状態から、その両端間の距離を長くするように曲がること及び短くするように曲がることの両方可能となっている。
【００４４】
ただし、図示された例とは異なり、連結部２７が、最も伸張した場合に仮想直線ｖｓｌに位置するようにしてもよいし、また、中間接続位置ｍｊが、仮想直線ｖｓｌの両側に位置することが可能となっていてもよい。このような筋力補助装置１０については、人体に装着した実際の使用中において連結部２７が最も伸張する条件で、中間接続位置ｍｊが、仮想直線ｖｓｌの一方の側、とりわけ出力軸７６と同一の側で人体とは反対側に、位置することが好ましい。この場合、筋力補助装置１０の使用中に、連結部２７の中間部が、人体に接触してしまうことを効果的に回避することができる。
【００４５】
次に、アシスト機構１５について説明する。上述したように、アシスト機構１５は、第１装着具２０に保持された出力手段３０と、出力手段３０から出力された力を第２装着具２５まで伝達する伝達手段３５と、を有している。このアシスト機構１５は、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対位置を制御することができる。とりわけ図示された例において、アシスト機構１５は、第１回転軸線（アシスト軸線）を中心として相対回転可能に第１装着具２０及び第２装着具２５に連結し、且つ、制御部１３からの指示により、アシスト機構１５は、第１装着具２０に対する第２装着具２５のアシスト軸線ｄ１を中心とした少なくとも一方向への相対回転を規制する。
【００４６】
まず、出力手段３０について説明する。出力手段３０は、いわゆるアクチュエータを含んでおり、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対位置を制御するための筋力の補助として利用される力を伝達手段３５に出力する。図示された例において、アシスト機構１５は、伸縮可能なアクチュエータ、言い換えると、その長手方向長さを変化させる直動型のアクチュエータ３１を有している。図５に示すように、アクチュエータ３１は、一端において、伝達手段３５に接続している。アクチュエータ３１は、その他端において、第１装着具２０の側方フレーム２２（後方フレーム部２２ａ）に接続している。出力手段３０に要求される筋力に応じて、複数のアクチュエータ３１を設けることができる。
【００４７】
アクチュエータ３１として、流体圧により膨張および収縮可能な部材を用いることができる。一具体例として、アクチュエータ３１として、流体圧式アクチュエータとして知られたＭｃＫｉｂｂｅｎ人工筋肉を用いることができる。ＭｃＫｉｂｂｅｎ人工筋肉からなるアクチュエータ３１は、流体（典型的には、気体）を内部に供給されることで、拡径するとともに短縮する。アクチュエータ３１は、この短縮にともなって、収縮力を発生させる。図示された例において、出力手段３０は、アクチュエータ３１に流体を供給可能な流体源（流体圧源）３２を有している。図５に示すように、例えばコンプレッサとして構成された流体源３２が、第１装着具２０の中央フレーム２１に支持されている。
【００４８】
次に、伝達手段３５について説明する。伝達手段３５は、出力手段３０から出力された筋力補助力を第２装着具２５まで伝達する。図６に示すように、ここで説明する伝達手段３５は、出力手段３０から出力された力の第２装着具２５への伝達および遮断を切り替える切替手段４０を含んでいる。図６は、アクチュエータ３１及び第２装着具２５とともに、伝達手段３５の構成を示す斜視図である。図６においては、理解の容易を図るため、第１装着具２０等を省略している。
【００４９】
切替手段４０は、第１部材４１及び第２部材４６を有しており、詳しくは後述するようにドラムブレーキ機構またはバンドブレーキ機構３９として機能する。第１部材４１は、第１中間回転軸線ｄ１ａを中心として回転可能に、第１装着具２０の側方フレーム２２、とりわけ後方フレーム部２２ａに支持されている。第２部材４６は、直動運動するアクチュエータ３１の一端と接続している。第１部材４１及び第２部材４６は、相対接離可能である。すなわち、第１部材４１及び第２部材４６は、互いから離間する動作、及び、互いに接近する動作を行うことができる。とりわけ図示された例において、第１部材４１及び第２部材４６は、互いから離間した相対位置、及び、互いに接触した相対位置をとることができる。第１部材４１は、第２部材４６から離間した位置において、第２部材４６に拘束されることなく回転することができる。第２部材４６は、第１部材４１と接触した状態において、第１部材４１の回転位置を保持する。言い換えると、第２部材４６は、第１部材４１と接触した状態において、第２部材４６と第１部材４１との相対動作、とりわけ相対回転を規制する。図示された例において、第１部材４１は、第２装着具２５に連結し、とりわけ、第１部材４１が第２装着具２５と連動し、さらに詳しくは、第１部材４１の動作に応じて第２装着具２５が動作する。したがって、第１部材４１及び第２部材４６の相対位置を調節することで、第２装着具２５を介して着用者の上腕を所定に位置に維持することができる。
【００５０】
切替手段４０の具体的な構成は後述するとして、先に、主として図６を参照しながら、伝達手段３５の切替手段４０以外の構成について説明する。図６に示された例において、伝達手段３５は、切替手段４０に加えて、切替手段４０の第１部材４１と接続した第１中継軸部材７１と、第１中継軸部材７１と連動する第２中継軸部材７３と、第２中継軸部材７３と連動する出力軸７６と、を有している。
【００５１】
第１中継軸部材７１は、第１装着具２０の側方フレーム２２をなす後方フレーム部２２ａに保持されている。第１中継軸部材７１は、第１中間回転軸線ｄ１ａを中心として回転可能に保持されている。第１部材４１は、第１中継軸部材７１に固定されている。これにより、第１部材４１は、側方フレーム２２の後方フレーム部２２ａに支持され、且つ、第１中継軸部材７１と同期して第１中間回転軸線ｄ１ａを中心として回転する。第１中継軸部材７１には、第１伝達歯車７２が固定されている。第１伝達歯車７２は、例えば平歯車として構成されている。
【００５２】
第２中継軸部材７３は、第１装着具２０の側方フレーム２２をなす前方延出フレーム部２２ｂに保持されている。第２中継軸部材７３は、第２中間回転軸線ｄ１ｂを中心として回転可能に保持されている。第２中継軸部材７３には、第２伝達歯車７４が固定されている。第２伝達歯車７４は、第２中継軸部材７３の一方の端部（後方端部）近傍に配置されている。この第２伝達歯車７４は、第１伝達歯車７２と螺合し、したがって、第２中継軸部材７３は、第１中継軸部材７１と連動する。第２伝達歯車７４は、第１伝達歯車７２に対応した構成を有しており、例えば平歯車として構成されている。図示された例において、第２中継軸部材７３の回転軸線である第２中間回転軸線ｄ１ｂは、第１中継軸部材７１の回転軸線である第１中間回転軸線ｄ１ａと平行になっている。第１中継軸部材７１の他方の端部（前方端部）近傍には、第３伝達歯車７５が固定されている。第３伝達歯車７５は、例えばはすば歯車として構成されている。
【００５３】
出力軸７６は、第２中継軸部材７３と同様に、前方延出フレーム部２２ｂに保持されている。既に説明したように、出力軸７６は、第１回転軸線（アシスト軸線）ｄ１を中心として回転可能に保持されている。出力軸７６には、第４伝達歯車７７が固定されている。第４伝達歯車７７は、出力軸７６の一方の端部（外方端部）近傍に配置されている。この第４伝達歯車７７は、第３伝達歯車７５と螺合し、結果として、出力軸７６は、第２中継軸部材７３、第１中継軸部材７１及び切替手段４０の第１部材４１と連動する。第４伝達歯車７７は、第３伝達歯車７５に対応した構成を有しており、例えばはすば歯車として構成されている。図示された例において、出力軸７６の回転軸線である第１回転軸線ｄ１は、第２中継軸部材７３の回転軸線である第２中間回転軸線ｄ１ｂと垂直であり且つ高さ方向にずれている。出力軸７６の他方の端部（内方端部）は、第２装着具２５の作用部２８に固定されている。
【００５４】
次に、主として図７〜図９を参照して、切替手段４０の詳細について説明する。まず、第１部材４１について説明する。図７に示すように、第１部材４１は、第１中継軸部材７１に固定された回転ドラム４２を有している。回転ドラム４２は円板状の外径を有し、回転ドラム４２の中心軸線は、第１中継軸部材７１の回転軸線である第１中間回転軸線ｄ１ａ上に位置している。回転ドラム４２は、第１中継軸部材７１を介して、側方フレーム２２の後方フレーム部２２ａに保持されている。回転ドラム４２の板面が、後方フレーム部２２ａの平面方向に揃っている。したがって、回転ドラム４２が、着用者の身体から大きく突出することを効果的に防止することができる。回転ドラム４２は、その表層部に摩擦層４２ａを有している。摩擦層４２ａは、後述する第２部材４６と接触するようになる部位である。摩擦層４２ａは、第２部材４６との間でより大きな摩擦力を生み出すゴム等から形成され得る。
【００５５】
次に、第２部材４６及び第２部材４６に関連する構成について説明する。図７〜図９に示すように、第２部材４６は、第１揺動部材４７ａ及び第２揺動部材４７ｂを含んでいる。このうち、第１揺動部材４７ａが、そのブラケット４８ｂを介して、アクチュエータ３１と接続している。また、切替手段４０は、プレート状に形成された一対の支持体５０を有している。第２部材４６（揺動部材４７ａ，４７ｂ）は、一対の支持体５０によって動作可能、とりわけ揺動可能に保持されている。図４に示すように、一対の支持体５０は、第１中間回転軸線ｄ１ａと平行な方向に配列され、回転ドラム４２並びに一対の揺動部材４７ａ，４７ｂは、一対の支持体５０の間に位置している。回転ドラム４２は、支持体５０に対して第１中間回転軸線ｄ１ａを中心として相対回転可能となっている。すなわち、回転ドラム４２は、一対の支持体５０の間において、支持体５０に対して回転可能となっている。なお、図７〜図９においては、手間側の支持体５０を省略している。
【００５６】
図７〜図９に示すように、各揺動部材４７ａ，４７ｂは、円弧状の外形状を有している。各揺動部材４７ａ，４７ｂは、一方の端部部分を中心として、支持体５０に対して揺動可能となっている。揺動部材４７ａ，４７ｂの揺動軸線は、第１中間回転軸線ｄ１ａと平行になっている。一対の支持体５０の間となるスペースにおいて、回転ドラム４２は、一対の揺動部材４７ａ，４７ｂの間に配置されている。各揺動部材４７ａ，４７ｂは、第１部材４１の回転ドラム４２に対して第１中間回転軸線ｄ１ａを中心とした径方向外方から対面している。一対の揺動部材４７ａ，４７ｂによって、回転ドラム４２の外周面の多くの部分が覆われている。揺動部材４７ａ，４７ｂは、支持体５０に対して揺動することで、第１中間回転軸線ｄ１ａを中心とした径方向外方から回転ドラム４２に当接することができる。すなわち、第１部材４１及び第２部材４６は、バンドブレーキ機構３９を形成している。第２部材４６をなす各揺動部材４７ａ，４７ｂは、円弧状の本体部４８と、第１部材４１に当接する第２接触面４６ａを形成する摩擦体４９と、を有している。摩擦体４９は、回転ドラム４２の摩擦層４２ａに接触し摩擦層４２ａとの間で摩擦力を生む。摩擦層４２ａは、十分な摩擦力を生み出す材料、例えばゴム等から形成される。
【００５７】
また、図示された例において、切替手段４０は、揺動部材４７ａ，４７ｂが回転ドラム４２から離間するよう付勢する付勢手段として、付勢部材５２をさらに有している。付勢部材５２は、支持体５０に固定された支持ベース５１と、各揺動部材４７ａ，４７ｂのブラケット４８ｃと、の間に配置されている。図示された例において、付勢部材５２は、引っ張りバネによって形成されている。
【００５８】
さらに、各揺動部材４７ａ，４７ｂをなす本体部４８は同期歯車４８ａを有している。この同期歯車４８ａによって、一対の揺動部材４７ａ，４７ｂの揺動動作が調整される。具体的には、一対の揺動部材４７ａ，４７ｂ間での同期歯車４８ａの噛み合いにより、一対の揺動部材４７ａ，４７ｂが同期して対称的に回転ドラム４２に対して動作する。したがって、アクチュエータ３１からの作用により第１揺動部材４７ａが回転ドラム４２に接触している際に、第２揺動部材４７ｂも回転ドラム４２に接触する。また、アクチュエータ３１からの作用により第１揺動部材４７ａが回転ドラム４２から離間すると、第２揺動部材４７ｂも回転ドラム４２から離間する。
【００５９】
図示されたアシスト機構１５では、アクチュエータ３１が図７に示された状態から縮むと、図８に示すように、アクチュエータ３１が、第２部材４６をなす第１揺動部材４７ａを引き寄せる。これにより、一対の揺動部材４７ａ，４７ｂが第１部材４１をなす回転ドラム４２に当接する。図８に示された状態において、第２部材４６は第１部材４１を保持し、第２部材４６と第１部材４１との相対回転が規制される。このとき、第１部材４１と連動して動作する第１中継軸部材７１、第２中継軸部材７３及び出力軸部材７６も、回転を規制される。これにより、出力軸部材７６を保持する第１装着具２０と、出力軸部材７６に接続した第２装着具２５との、出力軸部材７６の回転軸線である第１回転軸線（アシスト軸線）ｄ１を中心とした相対回転が規制される。例えば、第２装着具２５を装着された上腕が、アシスト機構１５からの筋力の補助によって、所定の位置、例えば肩よりも持ち上げた位置に保持することを補助される。
【００６０】
ところで、図示された例において、支持体５０は、第１装着具２０の側方フレーム２２をなす後方フレーム部２２ａに支持されている。ただし、この支持体５０は、後方フレーム部２２ａに対して回転可能となっている。具体的には、支持体５０は、第１中継軸部材７１に対して回転可能に保持されており、結果として、後方フレーム部２２ａに対して回転可能となっている。したがって、支持体５０に支持された第２部材４６および支持体５０に固定された支持ベース５１等も、第１装着具２０に対して固定されておらず、第１装着具２０に対して第１中間回転軸線ｄ１ａを中心として相対回転可能となっている。
【００６１】
その一方で、切替手段４０は、支持体５０や第２部材４６の自由な回転を規制するための調整手段３７を更に有している。調整手段３７から供給される力と、出力手段３０から供給される力とのバランスにより、第１部材４１、第２部材４６及び支持体５０の状態が制御されるようになる。図示された例において、この調整手段３７は、支持体５０や第２部材４６を一方向に付勢する付勢部材３８として形成されている。付勢部材３８は、その一端を、側方フレーム２２の後方フレーム部２２ａに取り付けられ、その他端を、第２揺動部材４７ｂのブラケット４８ｃに取り付けられている。図示された例において、付勢部材３８は、付勢手段をなす引っ張りバネによって形成されている。
【００６２】
図８に示された状態において、すなわち、第２部材４６が第１部材４１を保持して第２部材４６と第１部材４１との相対回転が規制された状態において、アクチュエータ３１から加えられる力は、調整手段３７をなす付勢部材３８からの付勢力よりも小さい。すなわち、第２部材４６をなす揺動部材４７ａ，４７ｂを支持体５０に対して揺動させるのに要する力は、第１装着具２０に対して支持体５０を回転させるのに要する力よりも小さくなっている。したがって、支持体５０が第１装着具２０に対して回転する前に、第２部材４６をなす揺動部材４７ａ，４７ｂが支持体５０に対して揺動する。これにより、第１部材４１及び第２部材４６の相対回転が規制され、第１装着具２０および第２装着具２５の自由な相対動作が拘束されるようになる。
【００６３】
ただし、アクチュエータ３１がＭｃＫｉｂｂｅｎ人工筋肉等である場合には、調整手段３７をなす付勢部材３８からの付勢力に抗する力を入力することで、支持体５０を第１装着具２０に対して図８に示す状態から図９に示す状態へと反時計回り方向に回転させることができる。その一方で、アクチュエータ３１がＭｃＫｉｂｂｅｎ人工筋肉の場合であっても、支持体５０を第１装着具２０に対して図８の状態から時計回り方向には回転させることはできない。すなわち、図８に示された筋力補助装置１０において、第２装着具２５と連動する第１部材４１は、第１装着具２０に対して第１中間回転軸線ｄ１ａを中心として一方向（図８の時計回り方向）へ回転することを規制されつつ、第１装着具２０に対して第１中間回転軸線ｄ１ａを中心として他方向（図８の反時計回り方向）へ回転することを許容されている。このとき、第１部材４１と連動する第２装着具２５は、第１装着具２０に対して第１回転軸線ｄ１を中心として一方向（図４の時計回り方向）へ回転することを規制されつつ、第１装着具２０に対して第１回転軸線ｄ１を中心として他方向（図８の反時計回り方向）へ回転することを許容されている。
【００６４】
なお、図８に示された状態から、第２装着具２５と連動する第１部材４１を第１装着具２０に対して第１中間回転軸線ｄ１ａを中心として一方向（反時計回り方向）へ回転させることは、筋力補助装置１０の着用者の上腕を上げる動作によって、実現され得る。その一方で、図示された例においては、アクチュエータ３１が図８に示された状態から更に縮み得るようにすることで、図８の状態から図９の状態へと第２装着具２５を第１装着具２０に対して回転させることもできる。このような筋力補助装置１０の動作は、上腕を持ち上げる動作を筋力補助することを意味している。
【００６５】
次に、以上のような構成からなる筋力補助装置１０の動作について説明する。
【００６６】
図１に示すように、まず、装着ベルト１１を用いて、第１装着具２０の中央フレーム２１を胴体に取り付ける。また、第２装着具２５の装着部２６を上腕に取り付ける。
【００６７】
図示された筋力補助装置１０は、図７に示された自由回転モード、及び、図８に示された回転制動モードのいずれかに維持され得る。
【００６８】
まず、図７に示された自由回転モードでは、アクチュエータ３１内の流体が排気され、アクチュエータ３１は伸張している。したがって、第２部材４６の揺動部材４７ａ，４７ｂは、アクチュエータ３１から、第１部材４１をなす回転ドラム４２に向けた力を受けていない。その一方で、第２部材４６をなす揺動部材４７ａ，４７ｂは、付勢部材５２によって、第１部材４１をなす回転ドラム４２から離間する向きに付勢されている。したがって、自由回転モードでは、第１部材４１は、第１中間回転軸線ｄ１ａを中心とした回転を、第２部材４６によって規制されることなく、第１中間回転軸線ｄ１ａを中心として自由に回転することができる。
【００６９】
なお、第２部材４６および第２部材４６を支持する支持体５０は、調整手段３７をなす付勢部材３８からの付勢力（引っ張り力）により、図７において時計回り方向に回転する力を受けている。ただし、調整手段３７からの力は、主として、第２部材４６及び支持体５０の第１装着具２０に対する回転に影響を与えるものであり、第２部材４６の支持体５０に対する揺動に影響を与えにくい向きの力となっている。したがって、自由回転モードでは、第１部材４１と第２部材４６は、互いから離間した状態となる。
【００７０】
この自由回転モードでは、第１部材４１に連動する第２装着具２５は、第１装着具２０に対して自由に回転することができる。したがって、筋力補助装置１０の着用者は、第２装着具２５の装着部２６が装着された上腕を、第１回転軸線（アシスト軸線）ｄ１を中心として、胴体に対して自由に回転させることができる。すなわち、着用者は、筋力補助装置１０に拘束されることなく、屈曲運動及び伸展運動を行うことができる。
【００７１】
次に、図８に示された回転制動モードでは、流体源３２からアクチュエータ３１内に流体が供給され、アクチュエータ３１が短縮する。アクチュエータ３１が短縮することにより、出力手段３０は、第１揺動部材４７ａを引き寄せるよう、当該第１揺動部材４７ａに作用する。図８に示すように、アクチュエータ３１から第１揺動部材４７ａに加えられた力は、第１部材４１をなす回転ドラム４２に向けて第１揺動部材４７ａを動作させる。図８に示すように、揺動部材４７ａ，４７ｂの摩擦体４９によって形成された第２接触面４６ａが、回転ドラム４２の外周面をなす摩擦層４２ａによって形成された第１接触面４１ａに当接する。摩擦体４９と摩擦層４２ａとの摩擦力により、第２部材４６が第１部材４１を保持する。これにより、第２部材４６と第１部材４１との相対回転が規制され、結果として回転ドラム４２及び出力軸７６の回転が規制される。
【００７２】
この回転制動モードでは、第２装着具２５が第１装着具２０に対して第１回転軸線（アシスト軸線）ｄ１を中心として一方向（図４における時計回り方向）に回転することが規制される。例えば、筋力補助装置１０は、持ち上げた上腕を、その位置に維持することを補助し、上腕が下がってしまうことを効果的に抑制することができる。
【００７３】
なお、第２部材４６は、支持体５０に支持されており、この支持体５０は、調整手段３７からの付勢力に抗することで第１装着具２０に対して回転可能となっている。したがって、着用者は、図８に示された状態から、調整手段３７の付勢力に抗して支持体５０を回転させることで、上腕をさらに持ち上げることが可能である。すなわち、支持体５０が、第１部材４１及び第２部材４６とともに、第１中間回転軸線ｄ１ａを中心として、図８の状態から図９の状態へ回転を行うことで、第２装着具２５は第１装着具２０に対して第１回転軸線（アシスト軸線）ｄ１を中心として他方向（図４における反時計回り方向）に回転することができる。すなわち、回転制動モードにおいて、第２装着具２５が第１装着具２０に対して第１回転軸線（アシスト軸線）ｄ１を中心として一方向（図４における反時計回り方向）に回転することが規制されるものの、第２装着具２５が第１装着具２０に対して第１回転軸線（アシスト軸線）ｄ１を中心として他方向（図４における反時計回り方向）に回転することは許容される。
【００７４】
なお、自由回転モード及び回転制動モードに加えて、回転駆動モードをさらに追加してもよい。回転駆動モードでは、回転制動モードの状態から、アクチュエータ３１をさらに短縮させる。これにより、調整手段３７の付勢力に抗して、第１部材４１及び第２部材４６とともに支持体５０を、第１中間回転軸線ｄ１ａを中心として回転させる。この動作にともなって、第２装着具２５を第１装着具２０に対して第１回転軸線ｄ１を中心として他方向に回転させることができる。すなわち、回転駆動モードでは、第２装着具２５を第１装着具２０に対して相対移動させて、例えば、上腕を持ち上げることを補助することができる。
【００７５】
出力手段３０の動作は、制御部１３によって制御される。図１に示された例において、制御部１３は、流体源３２とともに、第１装着具２０の中央フレーム２１に支持されている。制御部１３は、流体源３２からアクチュエータ３１への流体（例えば空気）の供給およびアクチュエータ３１からの流体の排気を制御することで、アクチュエータ３１の動作を制御する。
【００７６】
図１０は、制御部１３の機能構成を説明するためのブロック図である。制御部１３は、筋力補助装置１０に設けられたセンサ８０に電気的に接続されており、センサ８０からの信号に基づいてアシスト機構１５の制御、とりわけアシスト機構１５の出力手段３０の制御を行う。ここで説明する筋力補助装置１０において、制御部１３は、センサ８０での検出結果に基づき、出力手段３０を動作させて第１装着具２０および第２装着具２５の相対動作の規制を開始する。すなわち、制御部１３は、センサ８０での検出結果に基づき筋力の補助を開始する。また、制御部１３は、センサ８０での検出結果に基づき、出力手段３０を動作させて第１装着具２０および第２装着具２５の相対動作の規制を解除する。すなわち、制御部１３は、センサ８０での検出結果に基づき筋力の補助を停止する。
【００７７】
センサ８０は、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対動作に関連した指標を得ることができる。とりわけ図示されたセンサ８０は、第１装着具２０及び第２装着具２５のアシスト軸線ｄ１を中心とする相対回転に関連した指標を得ることができる。具体的には、センサ８０は、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対変位、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対速度、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対加速度、及び、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対ジャークの少なくとも一以上を検出する。ここで「ジャーク」は、加速度を時間で微分したものである。
【００７８】
このような指標を得るためのセンサ８０の一例として、変位センサ、速度センサ、加速度センサを用いることができる。また、変位センサ、速度センサ、加速度センサ、ジャイロセンサのいずれか一以上の検出結果を演算することにより、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対変位、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対速度、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対加速度、及び、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対ジャークを特定することもできる。
【００７９】
図３〜図５に示された例において、センサ８０は、第１装着具２０の側方フレーム２２の前方延出フレーム部２２ｂによって支持されている。センサ８０は、第１回転軸線ｄ１に沿って出力軸部材７６に外方から対面する位置に配置されている。センサ８０は、出力軸部材７６の回転動作を監視し、出力軸部材７６の回転動作に関する指標を計測することができる。
【００８０】
図３〜図５に示されたセンサ８０以外のセンサの具体例として、ポテンショメータを用いることができる。ポテンショメータにより、出力軸部材７６の回転にともなって変動する抵抗値を測定し、電圧値から出力軸部材７６の回転位置（回転角度）を算出することができる。すなわち、このポテンショメータを変位センサとして用いることができる。このポテンショメータは、図示された筋力補助装置１０への一適用例として、出力軸部材７６と、前方延出フレーム部２２ｂに設けられた出力軸部材７６を受けるための軸受固定部と、の間に配置することができる。なお、ポテンショメータから取得される電圧値の変化量や変化時間を測定および演算することで、第１装着具２０および第２装着具２５の相対加速度を特定することも可能である。この場合、ポテンショメータは、加速度センサとして利用されることになる。
【００８１】
さらに他のセンサの具体例として、速度センサや加速度センサを、第１装着具２０および第２装着具２５にそれぞれ設けるようにしてもよい。第１装着具２０および第２装着具２５に設けられたセンサでの計測値を比較することで、第１装着具２０および第２装着具２５の相対速度や速度加速度を特定することができる。また、この例から、第１装着具２０および第２装着具２５のいずれかに設置されたセンサを省いても良い。この場合、第１装着具２０および第２装着具２５に設けられた一つのセンサが、当該センサが設けられた装着具と地面との相対速度や相対加速度を特定することができる。
【００８２】
また、センサ８０は、第１装着具２０に対して第２装着具２５を相対動作させようとする力に関連した指標、とりわけ図示された例においては、第１装着具２０に対して第２装着具２５を第１回転軸線ｄ１を中心として相対回転させようとする力に関連した指標も検出することが可能である。センサ８０によって監視される力としては、並進力や、モーメント及びトルク等の回転力を例示することができる。相対動作させるための力に関連した指標としては、並進力や回転力等の力の大きさそのものであってもよいし、着用者の筋電位や着用者の筋肉の隆起度合い等であってもよい。これらの指標によれば、直接的または間接的に、第１装着具２０及び第２装着具２５を相対動作させるための力の大きさを評価することができる。
【００８３】
このような指標の検出を可能とするセンサ８０として、トルクセンサ等の力を検出するためのセンサ、変位センサ、速度センサ、加速度センサ、筋電計、フォトリフレクタ等を例示することができる。トルクセンサ等の力を検出するためのセンサをセンサ８０として用いることで、第１装着具２０及び第２装着具２５を相対動作させるための並進力や回転力の大きさを直接的に評価することができる。変位センサ、速度センサ及び加速度センサからの出力を演算することによって、第１装着具２０及び第２装着具２５を相対動作させるための並進力や回転力等の力の大きさを評価することもできる。さらに、筋電計によれば、着用者の筋電位を検出することができ、フォトリフレクタによれば、着用者の筋肉の隆起の度合いを評価することができる。したがって、筋電計やフォトリフレクタによれば、第１装着具２０及び第２装着具２５を相対動作させるための並進力や回転力の大きさを間接的に評価することができる。
【００８４】
また、図示された筋力補助装置１０は、力補助装置１０の姿勢を検出する姿勢センサ８１と、異常を検出する異常検出センサ８２と、をさらに有している。制御部１３は、姿勢センサ８１及び異常検出センサ８２に電気的に接続されており、姿勢センサ８１及び異常検出センサ８２からの信号に基づいてアシスト機構１５の制御、とりわけアシスト機構１５の出力手段３０の制御を行う。図示された筋力補助装置１０において、制御部１３は、姿勢センサ８１での検出結果に基づき、筋力の補助を開始するための条件、筋力の補助の供給を開始するための条件が満たされるべき時間の長さ、筋力の補助を停止するための条件等を変更することができる。また、図示された筋力補助装置１０において、制御部１３は、異常検出センサ８２での検出結果に基づき、筋力の補助を停止することができる。
【００８５】
姿勢センサ８１は、筋力補助装置１０の姿勢を直接的または間接的に検出するためのセンサである。筋力補助装置１０の姿勢を検出することで、筋力補助装置１０を着用した着用者の体勢を把握することができる。姿勢センサ８１として、姿勢センサやジャイロセンサを用いることができる。ジャイロセンサは、上述したセンサ８０としても使用され得る。図１及び図２に示すように、姿勢センサ８１は、側方フレーム２２の中央フレーム２１に取り付けられている。姿勢センサ８１は、第１装着具２０の略中央に位置して、筋力補助装置１０の姿勢を検出する。
【００８６】
異常検出センサ８２は、筋力補助装置１０、筋力補助装置１０の着用者、筋力補助装置１０の周囲における異常の有無を検出するセンサである。異常検出センサ８２として、着用者の筋電位を検出する筋電計、着用者の筋肉の隆起の度合いを検出するフォトリフレクタ、明るさを検出する光センサ、熱を検出する熱センサ、姿勢を検出する姿勢センサ、周囲物との距離を検出する距離センサ、筋力補助装置１０の電源の状態を監視する電圧計や電流計、及び、流体源３２の圧力状態を監視する圧力計等を例示することができる。また、異常検出センサ８２は、二種類以上のセンサを含んでいてもよい。筋電計やフォトリフレクタからなる異常検出センサ８２によれば、着用者の異常を検出することができる。光センサや熱センサからなる異常検出センサ８２によれば、周囲環境の異常、例えば火炎の存在等を検出することができる。また、姿勢センサからなる異常検出センサ８２によれば、筋力補助装置１０の着用者の転倒等の異常を検出することができる。距離センサからなる異常検出センサ８２によれば、着用者が周囲物に接近し過ぎている状態を検出することができる。電圧計、電流計または圧力計からなる異常検出センサ８２によれば、筋力補助装置１０自体の状態異常を検出することができる。
【００８７】
次に、制御部１３が実施する制御処理について説明する。図１１は、筋力補助力の供給に関連した制御部１３による制御処理フローの一例を示している。以下、図１１に示された制御処理フローに基づいて説明を行う。
【００８８】
制御部１３は、まず、第２装着具２５の第１装着具２０に対する相対位置が所定範囲内であるか否かを判断する（図１１における工程Ｓ１１）。第２装着具２５の第１装着具２０に対する相対位置は、センサ８０で検出することができる。したがって、制御部１３は、センサ８０での検出結果に基づき、第１の判断を行う。
【００８９】
センサ８０は、例えば、第２装着具２５の第１装着具２０に対する相対位置を次のようにして角度で特定することができる。図４に示すように、腕を体に沿って下げた状態での第２装着具２５の第１装着具２０に対する相対位置を０°とする。この状態から前方に移動した角度を正の値として特定する。例えば立ち上がった状態で腕を体から水平方向前方に伸ばした状態を９０°として特定する。したがって、図４の状態から第２装着具２５を第１装着具２０に対して第１回転軸線ｄ１を中心として他方向（図４での時計回り方向）に回転した角度を、正の値として、第２装着具２５の第１装着具２０に対する相対位置として表現する。
【００９０】
筋力補助力の供給を開始するにあたり満たされるべき第２装着具２５の第１装着具２０に対する相対位置の所定範囲は、筋力補助力の供給が必要になると考えられる着用者の体勢に基づいて決定され得る。すなわち、所定範囲は、筋力補助力の供給が必要とされる種々の体勢を着用者がとった場合における第２装着具２５の第１装着具２０に対する相対位置を含むように決定される。その一方で、筋力補助力の供給が不必要と考えられる体勢を着用者がとった場合における第２装着具２５の第１装着具２０に対する相対位置が含まれないように、所定範囲は決定され得る。このように相対位置が所定範囲内であることを筋力補助の要件とすることで、意図しない位置で筋力の補助を受けることを効果的に防止することができる。
【００９１】
なお、図１１では示していないが、制御部１３は、姿勢センサ８１の検出結果に基づき、工程Ｓ１１で判断される所定範囲を変更するようにしてもよい。姿勢センサ８１からの検出結果によれば、当該筋力補助装置１０を着用した着用者の姿勢を特定することができる。筋力補助力の供給が必要とされる体勢、図示された例では、筋力補助力の供給が必要とされる上腕の位置は、筋力補助装置１０を着用した着用者の姿勢に基づいて変わり得る。例えば、前屈みとなっている着用者が、筋力補助力を受けたいと考える上腕の位置と、背筋を伸ばして立ち上がった着用者が、筋力補助力を受けたいと考える上腕の位置は、ほぼ同じであって、水平方向よりも上方になると考えられる。その一方で、前屈み状態と立背筋を伸ばした状態との間で、着用者の背中の角度および背中に装着された第１装着具２０の向きは変化する。このため、制御部１３で判断される第２装着具２５の第１装着具２０に対する相対位置の所定範囲は、前屈み状態と立ち上がった状態との間で、第１装着具２０の向きの変化分だけ補正をかけることが好ましいと言える。例えば、上述の角度設定に基づくと、背筋を伸ばした状態での所定範囲を１００°以上１３０°以下に設定し、前屈み状態での所定範囲を１１０°以上１４０°以下に設定してもよい。このように、制御部１３が、姿勢センサ８１の検出結果に応じて所定範囲を調整することで、意図しない位置で筋力補助力が供給されることをより効果的に防止することができる。
【００９２】
第２装着具２５の第１装着具２０に対する相対位置が所定範囲外であると判断された場合（図１１の工程Ｓ１１の「Ｎｏ」）、例えば一定の時間が経過した後に、再度工程Ｓ１１が実施され、第２装着具２５の第１装着具２０に対する相対位置が所定範囲内であるか否かが判断される（図１１の工程Ｓ１１）。
【００９３】
第２装着具２５の第１装着具２０に対する相対位置が所定範囲外であると判断された場合（図１１の工程Ｓ１１の「Ｙｅｓ」）、次に、制御部１３は、センサ８０によって検出された第１装着具２０及び第２装着具２５のアシスト軸線（第１回転軸線）ｄ１を中心とする相対回転に関連した指標が、一定期間に亘って所定の条件（「開始条件」）を満たすか否かを判断する（図１１の工程Ｓ１２）。
【００９４】
開始条件は、着用者が筋力補助装置１０を着用して実施しようとする作業に応じて決定されてもよい。開始条件は、筋力補助装置１０の着用者が筋力補助力を要求する意思表示を表す動作を反映した条件であることが好ましい。また、この意思表示を表す動作が、着用者の他の取り得る動作と区別されることが好ましく、とりわけ着用者が筋力補助装置１０を着用して実施する作業での動作と区別されることが好ましい。さらに、異常時における着用者の動作が開始条件を満たさないように、開始条件を設定しておくことが好ましい。例えば転倒時や緊急時における着用者の動作が開始条件の動作と区別され、転倒時や緊急時に、筋力補助装置１０が自由回転モードに維持されて、着用者の動作が筋力補助装置１０によって拘束されないようにすることが好ましい。
【００９５】
開始条件として、例えば、相対回転に関連した指標が、相対回転が停止している或いは相対回転を停止しようとしていることを示すこと、とすることができる。具体的には、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対変位が所定値以下又は所定値未満であること、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対速度が所定値以下又は所定値未満であること、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対加速度が所定値以下又は所定値未満であること、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対ジャークが所定値以下又は所定値未満であること、これらの条件の組み合わせ、或いは、これらの条件と他の条件との組み合わせを開始条件とすることができる。このような条件設定によれば、筋力補助装置１０の着用者が、上腕の動きを停止して、その位置にて上腕の位置を保持する補助力を受けようとしていることを、検出することができる。また、この条件は、着用者にとっては、筋力補助力の供給を待つ行為であって、筋力の補助を受けようとする直接的な行動とも言える。したがって、意図した位置にて筋力補助力の供給を開始することが促進される。
【００９６】
また、制御部１３は、開始条件が一定期間に亘って継続して満たされるか否かを判断する。この一定期間は、意図せずに開始条件が満たされてしまうことを防止するために十分な時間に設定され得る。したがって、筋力補助装置１０の着用者が、筋力補助装置１０を着用して行おうとしている作業の内容等に応じて設定されるようにしてもよい。一定期間に亘り開始条件が満たされることを、筋力補助力の供給を開始するための要件とすることで、意図しない位置にて筋力の補助を受けることを効果的に防止することができる。
【００９７】
なお、図１１では示していないが、制御部１３は、姿勢センサ８１の検出結果に基づき、工程Ｓ１２で判断される開始条件や一定期間の長さを変更するようにしてもよい。筋力補助装置１０を着用した着用者の動作のし易さは、姿勢に応じて変化する。とりわけ、筋力補助を受けようとする体勢での着用者の動作のし易さは、当該着用者の全般的な姿勢に応じても変化することが考えられる。例えば、立ち上がった状態で腕を持ち上げた位置に維持することは、しゃがんだ状態で腕を持ち上げた位置に維持することよりも容易である。したがって、姿勢センサ８１での検出結果から着用者がしゃがんでいると判断された場合には、開始条件がみたされるべき一定期間の長さを短くするように変更するようにしてもよい。この場合、意図しない位置で筋力補助力の供給が開始される可能性を効果的に抑制したままとしながら、意図する体勢にて筋力補助力の供給を円滑に受けることが可能となる。
【００９８】
第１装着具２０及び第２装着具２５のアシスト軸線（第１回転軸線）ｄ１を中心とする相対回転に関連した指標が、一定期間に亘って開始条件を満たしていないと判断された場合（図１１の工程Ｓ１２の「Ｎｏ」）、例えば一定の時間が経過した後に、第２装着具２５の第１装着具２０に対する相対位置が所定範囲内であるか否かを再度判断する（図１１の工程Ｓ１１）。その一方で、第１装着具２０及び第２装着具２５のアシスト軸線（第１回転軸線）ｄ１を中心とする相対回転に関連した指標が、一定期間に亘って開始条件を満たしていると判断された場合（図１１の工程Ｓ１２の「Ｙｅｓ」）、筋力補助力の供給が開始される（図１１の工程Ｓ１３）。具体的な動作として、アクチュエータ３１が短縮して、筋力補助装置１０が自由回転モード（図７）から回転制動モード(図８)へと切り替わる。これにより、第２装着具２５の第１装着具２０に対する第１回転軸線（アシスト軸線）ｄ１を中心とした一方向への回転が規制され、着用者は、上腕が下がってしまわないように上腕を支持する筋力補助力を筋力補助装置１０から受ける。
【００９９】
なお、図１１に示された例では、解除条件が満たされることにより、筋力補助装置１０による筋力補助が開始されるようになる。ただし、開始条件の充足を判断するための指標を提供するセンサ８０以外に、姿勢センサ８１や異常検出センサ８２が筋力補助装置１０に設けられている場合には、開始条件が満たされたとしても、姿勢センサ８１や異常検出センサ８２で異常等が検出されている際には、筋力補助が開始されないようにしてもよい。すなわち、姿勢センサ８１や異常検出センサ８２の検出結果から異常の発生が予想される場合には、筋力補助装置１０を自由回転モードに維持して、着用者の動作を拘束しないようにしてもよい。
【０１００】
筋電計やフォトリフレクタを異常検出センサ８２として用いた場合、例えば、何かの力に抗するために筋力補助装置１０の着用者が力を掛け続けている等の異常を検出することができる。また、光センサや熱センサを異常検出センサ８２として用いた場合、周囲環境の異常、例えば火炎の存在等を検出することができる。また、姿勢センサやジャイロセンサを異常検出センサ８２として用いた場合、筋力補助装置１０の着用者の転倒等の異常を検出することができる。距離センサを異常検出センサ８２として用いた場合、着用者が周囲物に接近し過ぎている状態を検出することができる。電圧計や電流計を異常検出センサ８２として用いた場合、筋力補助装置１０の電源状態に問題があることを検出することができる。圧力計を異常検出センサ８２として用いた場合、筋力補助装置１０の流体源３２に問題があることを検出することができる。
【０１０１】
筋力補助力の供給が開始されると、制御部１３は、次に、センサ８０から出力された情報に基づき、筋力補助力を解除すべきか否かを判断する（図１１の工程Ｓ１４）。解除条件は、着用者が筋力補助装置１０を着用して実施しようとする作業に応じて決定されてもよい。解除条件は、筋力補助装置１０の着用者が筋力補助力の解除を要求する意思表示を表す動作を反映した条件であることが好ましい。また、この意思表示を表す動作が、着用者の他の取り得る動作と区別されることが好ましく、とりわけ着用者が筋力補助装置１０を着用して実施する作業での動作と区別されることが好ましい。
【０１０２】
第１の例として、制御部１３は、第１装着具２０に対する第２装着具２５の一方向への相対動作が規制されている状態において、第１装着具２０に対する第２装着具２５の他方向への相対動作に関連した指標が解除条件を満たすか否かを判断するようにしてもよい。具体的には、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対変位が所定値以上である又は所定値を超えること、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対速度が所定値以上である又は所定値を超えること、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対加速度が所定値以上である又は所定値を超えること、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対ジャークが所定値以上である又は所定値を超えること、これらの条件の組み合わせ、或いは、これらの条件と他の条件との組み合わせを解除条件とすることができる。
【０１０３】
図示された筋力補助装置１０では、上述したように、図８に示された回転制動モードにおいて、第２装着具２５の第１装着具２０に対する第１回転軸線ｄ１を中心とした一方向（図４における時計回り方向）への相対回転が規制されているが、第２装着具２５の第１装着具２０に対する第１回転軸線ｄ１を中心とした他方向（図４における反時計回り方向）への相対回転は許容されている。したがって、着用者は、筋力補助力を解除したい意思表示として、調整手段３７の付勢力に抗して上腕を持ち上げる動作を行うことができる。そして、センサ８０で検出される相対変位等が所定値以上または所定値を超えることを解除条件とすることで、意図せず解除条件が満たされ、これにより、意図せず筋力補助力が解除されてしまうことを効果的に防止することができる。
【０１０４】
第２の例として、制御部１３は、第１装着具２０に対する第２装着具２５の一方向への相対動作が規制されている状態において、第１装着具２０に対して第２装着具２５を他方向へ相対動作させようとする力に関連した指標が解除条件を満たすか否かを判断するようにしてもよい。具体的には、第１装着具２０に対して第２装着具２５を他方向へ相対動作させようとする並進力や回転力等が所定値以上である又は所定値を超えること、第１装着具２０に対して第２装着具２５を他方向へ相対動作させようとする筋電位が所定値以上である又は所定値を超えること、第１装着具２０に対して第２装着具２５を他方向へ相対動作させようとする筋肉の隆起度合いを示す指標が所定値以上である又は所定値を超えること、これらの条件の組み合わせ、或いは、これらの条件と他の条件との組み合わせを解除条件とすることができる。
【０１０５】
図示された筋力補助装置１０では、図８に示された回転制動モードにおいて、第２装着具２５の第１装着具２０に対する第１回転軸線ｄ１を中心とした一方向への相対回転が規制されているが、第２装着具２５の第１装着具２０に対する第１回転軸線ｄ１を中心とした他方向への相対回転は許容されている。したがって、着用者は、筋力補助力を解除したい意思表示として、調整手段３７の付勢力に抗するように力を加えて、実際に上腕を持ち上げる動作を行うことができる。このような意図的な動作を解除条件とすることで、すなわち、相対動作させようとする力に関する指標が所定値以上または所定値を超えることを解除条件とすることで、意図せず解除条件が満たされ、これにより、意図せず筋力の補助が解除されてしまうことを効果的に防止することができる。
【０１０６】
なお、第１の例における相対動作に関連した指標が満たされることと、第２の例における相対動作させようとする力に関連した指標が満たされることと、の両方を解除条件としてもよい。すなわち、制御部１３は、第１装着具２０に対する第２装着具２５の一方向への相対動作が規制されている状態において、第１装着具２０に対する第２装着具２５の他方向への相対動作に関連した指標と、第１装着具２０に対して第２装着具２５を他方向へ相対動作させようとする力に関連した指標と、の両方が所定の解除条件を満たすと判断した場合、第１装着具２０に対する第２装着具２５の一方向への相対動作の規制を解除するようにしてもよい。このような例によれば、意図せず解除条件が満たされ、これにより、意図せず筋力の補助が解除されてしまうことをより効果的に防止することができる。
【０１０７】
次に第３の例として、制御部１３は、第１装着具２０に対する第２装着具２５の一方向への相対動作が規制されている状態において、第１装着具２０に対して第２装着具２５を一方向へ相対動作させようとする力に関連した指標が解除条件を満たすか否かを判断するようにしてもよい。具体的には、第１装着具２０に対して第２装着具２５を一方向へ相対動作させようとする並進力や回転力等が所定値以上である又は所定値を超えること、第１装着具２０に対して第２装着具２５を一方向へ相対動作させようとする筋電位が所定値以上である又は所定値を超えること、第１装着具２０に対して第２装着具２５を一方向へ相対動作させようとする筋肉の隆起度合いを示す指標が所定値以上である又は所定値を超えること、第１装着具２０に対して第２装着具２５を一方向へ相対動作させようとする力が第１装着具２０に対する第２装着具２５の一方向への相対動作を規制する力よりも大きくなること、これらの条件の組み合わせ、或いは、これらの条件と他の条件との組み合わせを解除条件とすることができる。
【０１０８】
筋力補助の解除は、第１装着具２０に対して第２装着具２５を一方向に相対動作させることを可能にする。筋力補助装置１０の着用者は、第２装着具２５を第１装着具２０に対して他方向へ動作させて上腕を降ろす際に、筋力補助の解除を必要とする。したがって、第１装着具２０に対して第２装着具２５を一方向に相対動作させるための力を加えることは、筋力補助を解除したいとする意図に直結した行為である。したがって、このような意図的な動作を解除条件とすることで、すなわち、第２装着具２５を第１装着具２０に対して一方向に相対動作させようとする力に関する指標が所定値以上または所定値を超えることを解除条件とすることで、意図せず解除条件が満たされることを効果的に防止することができる。これにより、意図せず筋力補助が解除されてしまうことを効果的に防止し、且つ、意図した際に正確に筋力補助を解除することができる。
【０１０９】
なお、図１１では示していないが、制御部１３は、姿勢センサ８１の検出結果に基づき、工程Ｓ１４で判断される解除条件を変更するようにしてもよい。筋力補助装置１０を着用した着用者の動作のし易さは、姿勢に応じて変化する。例えば、立ち上がった状態で腕を動かすことは、しゃがんだ状態で腕を動かすことよりも容易である。したがって、姿勢センサ８１での検出結果から着用者がしゃがんでいると判断された場合には、解除条件を変更する、具体的には例示した所定値を低下させるようにしてもよい。この場合、意図しない位置で筋力補助力の供給が解除される可能性を効果的に抑制したままとしながら、意図する体勢にて筋力補助力の供給を円滑に解除することが可能となる。
【０１１０】
センサ８０から出力された指標が解除条件を満たしていないと判断された場合（図１１の工程Ｓ１４の「Ｎｏ」）、例えば一定の時間が経過した後に、センサ８０から出力された指標が解除条件を満たすか否かを再度判断する（図１１の工程Ｓ１４）。その一方で、センサ８０から出力された指標が解除条件を満たしていると判断された場合（図１１の工程Ｓ１４の「Ｙｅｓ」）、筋力補助力の供給が停止する（図１１の工程Ｓ１５）。具体的な動作として、アクチュエータ３１が伸張して、筋力補助装置１０が回転制動モード(図８)から自由回転モード（図７）へと切り替わる。これにより、第２装着具２５の第１装着具２０に対する第１回転軸線（アシスト軸線）ｄ１を中心とした一方向への回転規制が解除され、着用者は、上腕を自由に動かすことが可能となる。
【０１１１】
なお、図１１では示していないが、制御部１３は、第１装着具２０に対する第２装着具２５の一方向への相対動作が規制されている状態において、異常検出センサ８２が異常を検出した場合、第１装着具２０に対する第２装着具２５の一方向への相対動作の規制を解除するようにしてもよい。筋電計やフォトリフレクタを異常検出センサ８２として用いた場合、例えば、何かの力に抗するために筋力補助装置１０の着用者が力を掛け続けている等の異常を検出することができる。また、光センサや熱センサを異常検出センサ８２として用いた場合、周囲環境の異常、例えば火炎の存在等を検出することができる。また、姿勢センサやジャイロセンサを異常検出センサ８２として用いた場合、筋力補助装置１０の着用者の転倒等の異常を検出することができる。距離センサを異常検出センサ８２として用いた場合、着用者が周囲物に接近し過ぎている状態を検出することができる。制御部１３は、例えば異常検出センサ８２がこれらの異常が発生した場合に、筋力補助力の供給を停止する。これにより、筋力補助装置１０の着用者は、筋力補助装置１０からの拘束を解除された状態で、異常に対処することができる。
【０１１２】
その一方で、筋力補助装置１０に異常が発見され、筋力補助装置１０の安定した動作が期待できないことが、異常検出センサ８２の検出結果から予測される場合には、筋力補助力の供給を維持した方が好ましいこともある。例えば、筋力補助装置１０のアシスト機構１５を駆動するための電源や流体圧を十分に確保できないことが、電圧計、電流計、圧力計等からなる異常検出センサ８２の検出結果から予想される場合である。異常検出センサ８２がこのような異常を検出した場合には、解除条件が満されたとしても、第１装着具２０に対する第２装着具２５の相対動作の規制を維持するようにしてもよい。すなわち、解除条件が満たされても、異常検出センサ８２が異常を検出している場合には、アシスト機構１５からの筋力補助が維持されるようにしてもよい。
【０１１３】
以上のような一実施の形態において、制御部１３は、センサ８０によって検出された指標が一定期間に亘り所定条件を満たすと判断した場合、第１装着具２０に対する第２装着具２５の一の向きへの相対動作を規制するよう、アシスト機構１５を制御するようになる。すなわち、本実施の形態によれば、アシスト機構１５から筋力補助力を供給するには、一定期間に亘って所定条件を満たすことが要件となる。したがって、所定期間を十分な長さに設定することで、意図しない位置にて筋力補助力の供給が開始されることを効果的に防止することができる。また、動作の制限を受けていない状態で、筋力補助力を受けるべき所望の体勢を取ることができる。これらにより、本実施の形態によれば、意図しない位置で筋力補助力の供給が開始されることを効果的に防止して、所望とする体勢にて筋力補助力を受けることを安定して達成することができる。
【０１１４】
また、本実施の形態において、センサ８０は、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対変位、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対速度、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対加速度、及び、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対ジャークの一以上を検出する。着用者は、第１装着具２０に対する第２装着具２５の相対変位、相対速度、相対加速度、相対ジャーク等を容易に変化させることができる。したがって、着用者が、筋力の補助を受けたい場合、筋力補助を開始するための意思表示を容易に行うことができる。これにより、意図する位置にて筋力補助力の供給が精度良く開始するようにすることができる。
【０１１５】
さらに、本実施の形態において、センサは、第２装着具２５の第１装着具２０に対する相対位置が所定範囲内に位置すると判断し、且つ、センサ８０によって検出された指標が一定期間に亘り所定条件を満たすと判断した場合、第１装着具２０に対する第２装着具２５の一の向きへの相対動作を規制するようになる。筋力補助が必要とされるのは、通常、第２装着具２５の第１装着具２０に対する相対位置が所定範囲内となっている場合である。したがって、第２装着具２５の第１装着具２０に対する相対位置が所定範囲内となっていることを、筋力補助を開始する条件とすることで、意図しない位置にて筋力補助が開始されることをより効果的に防止することができる。
【０１１６】
さらに、本実施の形態において、筋力補助装置１０は、筋力補助装置１０の姿勢を検出する姿勢センサ８１をさらに備えている。そして、制御部１３は、姿勢センサ８１の検出結果に応じて所定範囲を調整する。筋力補助を必要とする着用者の体勢は、当該着用者の全体的な姿勢に応じて変化する。すなわち、筋力補助が必要となる第１装着具２０及び第２装着具２５の相対位置は、筋力補助装置１０の姿勢に応じて変化する。したがって、筋力補助を開始する条件としての第２装着具２５が第１装着具２０に対して位置すべき所定範囲を、姿勢センサ８１で検出された筋力補助装置１０の姿勢を考慮して決定することにより、意図しない位置にて筋力補助が開始されることをより効果的に防止することができ、且つ、意図した場合に筋力補助力の供給をより確実に開始することができる。
【０１１７】
さらに、本実施の形態において、筋力補助装置１０は、筋力補助装置１０の姿勢を検出する姿勢センサをさらに備えている。そして、制御部１３は、姿勢センサ８１の検出結果に応じて開始条件及び開始条件が満たされる期間の長さの少なくとも一方を調整する。筋力補助を必要とする体勢での着用者の動作のし易さは、当該着用者の全体的な姿勢に応じて変化する。すなわち、筋力補助が必要とされる状態での第１装着具２０および第２装着具２５の相対動作のし易さは、筋力補助装置１０の姿勢に応じて変化する。したがって、筋力補助を開始する条件としての第１装着具２０及び第２装着具２５の相対動作の条件並びに当該条件を満たすべき期間の長さを、姿勢センサ８１で検出された筋力補助装置１０の姿勢を考慮して決定することにより、意図しない位置にて筋力補助が開始されることをより効果的に防止することができ、且つ、意図した場合に筋力補助をより確実に開始することができる。加えて、筋力補助装置１０の着用者が転倒等してしまった場合等に、筋力補助力の供給が開始されないようにすることもできる。
【０１１８】
以上のような一実施の形態において、制御部１３は、第１装着具２０に対する第２装着具２５の一の向きへの相対動作が規制されている状態において、第１装着具２０に対する第２装着具２５の一の向きとは逆の向きとなる他の向きへの相対動作に関連した指標および第１装着具２０に対して第２装着具２５を他の向きへ相対動作させようとする力に関連した指標の少なくとも一方が所定の解除条件を満たすと判断した場合、第１装着具２０に対する第２装着具２５の一の向きへの相対動作の規制を解除する。すなわち、本実施の形態によれば、筋力補助により動作を規制されている向きとは逆向きの動作に関連した指標、及び、筋力補助により動作を規制されている向きとは逆向きに動作しようとする力に関連した指標の少なくとも一方が所定の解除条件を満たす場合に、筋力補助が解除される。筋力補助力を受けている状態において、筋力補助力により動作を規制されている向きとは逆向きの動作や当該動作を行うための力は、通常、筋力補助装置の着用者が意図しない限り生じない。したがって、このような動作または当該動作を行うための力に基づいて筋力補助の解除を行うことで、意図せずに筋力補助が解除されることを効果的に防止することができる。
【０１１９】
以上のような一実施の形態において、制御部１３は、第１装着具２０に対する第２装着具２５の一の向きへの相対動作が規制されている状態において、第１装着具２０に対して第２装着具２５を一の向きへ相対動作させようとする力に関連した指標が所定の解除条件を満たすと判断した場合、第１装着具２０に対する第２装着具２５の一の向きへの相対動作の規制を解除する。すなわち、本実施の形態によれば、筋力補助により規制された動作を行うための力に関連した指標、言い換えると、筋力補助力による規制を解除して可能となる動作を行うための力に関連した指標が、所定の解除条件を満たす場合に、筋力補助が解除される。したがって、解除条件は、筋力補助による規制を解除して実施しようとしている動作を行うための力に関する条件であって、さらに言い換えると、筋力補助を解除するための極めて直接的な動作を行うための力に関する条件と言える。したがって、このような動作を行うための力に基づいて筋力補助の解除を行うことで、意図せずに筋力補助が解除されることを効果的に防止することができる。
【０１２０】
また、本実施の形態において、所定の解除条件は、第１装着具２０に対して第２装着具２５を一の向きへ相対動作させようとする力が第１装着具２０に対する第２装着具２５の一の向きへの相対動作を規制する力よりも大きくなること、としている。すなわち、第２装着具２５を第１装着具２０に対して一定の位置に保持する力よりも大きな力が検出された場合に、筋力補助が解除される。このような条件を満たすには、意図的に筋力補助力に抗する大きな力を加えることになる。したがって、意図せずに筋力補助が解除されることをより効果的に防止することができる。
【０１２１】
さらに、本実施の形態において、センサ８０は、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対変位、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対速度、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対加速度、及び、第１装着具２０及び第２装着具２５の相対ジャーク、着用者の筋電位、及び、着用者の筋肉の隆起度合いの一以上を検出する。着用者は、第１装着具２０に対する第２装着具２５の相対変位、相対速度、相対加速度および相対ジャークや、筋電位および隆起度合い等を容易に変化させることができる。したがって、着用者が、筋力補助の供給を停止したい場合、筋力補助力を解除するための意思表示を容易に行うことができる。これにより、意図した場合に、筋力補助をより確実に解除することができる。
【０１２２】
さらに、本実施の形態において、筋力補助装置１０は、筋力補助装置１０の姿勢を検出する姿勢センサ８１をさらに備えている。そして、制御部１３は、姿勢センサ８１の検出結果に応じて所定の解除条件を調整する。筋力補助装置１０の着用者の動作のし易さ及び動作を行うための力の加え易さは、当該着用者の全体的な姿勢に応じて変化する。したがって、筋力補助を解除する条件としての第１装着具２０及び第２装着具２５の相対動作の条件並びに相対動作を行うための力の条件を、姿勢センサ８１で検出された筋力補助装置１０の姿勢を考慮して決定することにより、意図せずに筋力補助が解除されることをより効果的に防止することができ、且つ、意図した場合に筋力補助をより確実に解除することができる。加えて、筋力補助装置１０の着用者が転倒等してしまった場合等に、筋力補助が解除されるようにすることもできる。
【０１２３】
さらに、本実施の形態において、筋力補助装置１０は、異常を検出する異常検出センサ８２をさらに備えている。そして、制御部１３は、第１装着具２０に対する第２装着具２５の一の向きへの相対動作が規制されている状態において、異常検出センサ８２が異常を検出した場合、第１装着具２０に対する第２装着具２５の一の向きへの相対動作の規制を解除する。このような筋力補助装置１０によれば、例えば、筋力補助装置１０に異常が生じた場合、筋力補助装置１０の着用者に異常が生じた場合、筋力補助装置１０の周囲で異常が生じた場合等に、筋力補助の供給を解除することができる。すなわち、異常時に、筋力補助により着用者の自由な動作が規制されることを効果的に回避することができる。
【０１２４】
さらに、本実施の形態において、異常検出センサ８２は、着用者の筋電位を検出する筋電計、着用者の筋肉の隆起の度合いを検出するフォトリフレクタ、明るさを検出する光センサ、熱を検出する熱センサ、姿勢を検出する姿勢センサ、及び、周囲物との距離を検出する距離センサの一以上を含む。筋電計やフォトリフレクタによれば着用者の異常を検出することができ、光センサや熱センサによれば周囲環境の異常を検出することができる。また、姿勢センサや距離センサによれば、着用者の姿勢や着用者の位置等に関する異常を検出することができる。このような異常検出センサ８２によれば、筋力補助により着用者の自由な動作が規制されるべきではない異常状態を検出することができる。
【０１２５】
以上、本発明を図示する一実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。以下、変形の一例について説明する。以下の説明では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。
【０１２６】
上述した一実施の形態において、筋力補助装置１０の構成について一具体例を説明したが、これに限られない。制御部１３が、上述した筋力補助装置とは異なる構成を有した筋力補助装置を制御する場合にも、上述した作用効果と同一の作用効果を享受することができる。図１２〜図１４には、筋力補助装置１０の一変形例が図示されている。図１２〜図１４に示す例において、切替手段４０は、出力軸部材７６及び肩関節の側外方に配置されている。図１２〜図１４に示された筋力補助装置１０において、アシスト機構１５は、第１部材４１及び第２部材４６を有した切替手段４０と、切替手段４０の第１部材４１と相対回転不可能に接続した出力軸部材７６と、を有している。第１部材４１は、第１回転軸線（アシスト軸線）ｄ１を中心として回転可能となっている。また、第２部材４６は、第１回転軸線ｄ１と平行な揺動軸線を中心として揺動可能となっている。さらに、第２部材４６と接続したアクチュエータ３１及び調整手段３７は、第１回転軸線ｄ１と直交する面上に、切替手段４０とともに配置されている。
【０１２７】
また、上述した一実施の形態において、切替手段４０の具体的な構成を説明したが、上述した構成は例示に過ぎない。上述した一実施の形態において、第２部材４６が第１部材４１とともにバンドブレーキ機構３９を構成し、第２部材４６の揺動部材４７ａ，４７ｂが第１部材４１をなす回転ドラム４２に径方向外方から当接する例を示したが、この例に限られず、回転ドラム４２が筒状に形成され、回転ドラム４２の内部に配置された第１部材４１が回転ドラム４２に径方向内方から当接して、第１部材４１と第２部材４６との相対回転を規制するようにしてもよい。
【０１２８】
また、切替手段４０が、ディスクブレーキ機構として構成されていてもよい。具体的には、円板状に形成された第１部材４１に、第１部材４１の回転軸線と平行な方向から、第２部材４６が当接するようにしてもよい。この例において、第１部材４１に第２部材４６が当接することで、第１装着具２０に対する第２装着具２５の相対動作が規制される。
【０１２９】
さらに、切替手段４０がラチェット機構として構成されていてもよい。具体例としては、第１部材４１の外周面にラチェット歯が形成され、第２部材４６をなす爪部材が、第１部材に径方向外方から接離するようになっていてもよい。この例において、第２部材４６が第１部材４１に接近すると、爪がラチェット歯に係合し、第１部材４１及び第２部材４６の一方向への相対回転が規制されるとともに、第１部材４１及び第２部材４６の他方向への相対回転が許容されるようにしてもよい。このとき、回転制動モードとして、第２装着具２５の第１装着具２０に対する一方向への相対動作が規制され、第２装着具２５の第１装着具２０に対する他方向への相対動作が許容される。一方、第２部材４６が第１部材４１から離間すると、第１部材４１及び第２部材４６の自由な相対回転が確保される。このとき、自由回転モードとして、第２装着具２５の第１装着具２０に対する自由な相対動作が許容される。
【０１３０】
さらに、上述した一実施の形態において、第１装着具２０及び第２装着具２５がアシスト軸線ｄ１を中心として相対回転可能に構成されている例を示したが、この例に限られない。第１装着具２０及び第２装着具２５の相対動作は、特に限定されず、例えば直線動作であってもよい。
【０１３１】
なお、以上において上述した一実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【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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【国際調査報告】
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