(57)【要約】  制御ユニット（１５０）と、各関節に設けられた複数のアクチュエータユニット（Ａ／Ｕ）（１０６Ａ、１０６Ｂ、３２ａ〜３２ｅ）とが通信ネットワークで通信可能に接続されたパワー・アシスト・スーツ（３０）を提供する。制御ユニットが動作モードを指定する指令を第１および第２Ａ／Ｕに送信すると、各Ａ／Ｕは当該動作モードに対応する動作パラメータを読み出す。第１Ａ／Ｕが第２Ａ／Ｕからアシスト指令を受信すると、第１Ａ／Ｕはアクチュエータを駆動させ、第１タイミングでアシスト指令を第２Ａ／Ｕに送信する。第２Ａ／Ｕが第１Ａ／Ｕからアシスト指令を受信すると、第２Ａ／Ｕはアクチュエータを駆動させ、第２タイミングでアシスト指令を第１Ａ／Ｕに送信する。
2019131386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御ユニットと、複数の関節にそれぞれ設けられた複数のアクチュエータユニットとを有し、前記制御ユニットと各アクチュエータユニットとの間、および、前記複数のアクチュエータユニット相互間を通信ネットワークで通信可能に接続したパワー・アシスト・スーツであって、
前記制御ユニットは、通信回路および制御回路を有し、
前記複数のアクチュエータユニットは、第１アクチュエータユニットおよび第２アクチュエータユニットを含み、
前記第１アクチュエータユニットおよび前記第２アクチュエータユニットの各々は、
制御信号を生成する処理回路と、
アクチュエータと、
前記制御信号に従って前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
動作モードごとに、前記アクチュエータを動作させるための複数の動作パラメータを格納した記憶装置と、
前記制御ユニットおよび他のアクチュエータユニットとの間でデータフレームの送信および受信を行う通信回路と
を有しており、
前記制御ユニットは、所定の動作モードを指定する指令を前記第１アクチュエータユニットおよび前記第２アクチュエータユニットに送信し、
前記通知を受信した前記第１アクチュエータユニットでは、
前記処理回路は、
前記記憶装置から、指定された前記所定の動作モードに対応する前記複数の動作パラメータを読み出し、
前記第２アクチュエータユニットからアシスト指令を受信し、
前記アシスト指令の受信に応答して前記複数の動作パラメータを利用して前記制御信号である第１制御信号を生成し、
前記第１制御信号によって前記駆動回路に前記アクチュエータを駆動させ、
第１タイミングでアシスト指令を前記第２アクチュエータユニットに送信し、
前記通知を受信した前記第２アクチュエータユニットでは、
前記処理回路は、
前記記憶装置から、指定された前記所定の動作モードに対応する前記複数の動作パラメータを読み出し、
前記第１アクチュエータユニットからアシスト指令を受信し、
前記アシスト指令の受信に応答して前記複数の動作パラメータを利用して前記制御信号である第２制御信号を生成し、
前記第２制御信号によって前記駆動回路に前記アクチュエータを駆動させ、
第２タイミングでアシスト指令を前記第１アクチュエータユニットに送信する
パワー・アシスト・スーツ。
【請求項２】
前記第１アクチュエータユニットおよび前記第２アクチュエータユニットの各々では、
前記記憶装置は、前記複数の動作パラメータの一つとして、前記アクチュエータの角度とアシストトルクの大きさとを対応付けた角度−トルクデータを記憶し、
前記処理回路は、前記アクチュエータの回転角度を示す角度データを取得し、前記角度データに基づいて前記角度−トルクデータを参照して前記アシストトルクの大きさを決定する、請求項１に記載のパワー・アシスト・スーツ。
【請求項３】
前記角度−トルクデータでは、前記アクチュエータの回転角度が０度を含む所定の角度範囲内にあるときは、前記アクチュエータのアシストトルクはゼロである、請求項２に記載のパワー・アシスト・スーツ。
【請求項４】
前記第１タイミングは、前記第１アクチュエータユニットのアクチュエータの回転角度と第１閾値との関係に従って決定され、
前記第２タイミングは、前記第２アクチュエータユニットのアクチュエータの回転角度と第２閾値との関係に従って決定される、請求項１から３のいずれかに記載のパワー・アシスト・スーツ。
【請求項５】
前記第１および第２アクチュエータユニットの各々が、前記パワー・アシスト・スーツの左右の大腿部を動作させる股関節に設けられている場合において、
前記第１タイミングは、前記第１アクチュエータユニットのアクチュエータの回転角度が０度から前記第１閾値に到達したタイミングであり、
前記第２タイミングは、前記第２アクチュエータユニットのアクチュエータの回転角度が０度から前記第２閾値に到達したタイミングである、請求項４に記載のパワー・アシスト・スーツ。
【請求項６】
前記第１タイミングは、前記第２アクチュエータユニットが右の大腿部を持ち上げるタイミングを示し、
前記第２タイミングは、前記第１アクチュエータユニットが左の大腿部を持ち上げるタイミングを示す、請求項５に記載のパワー・アシスト・スーツ。
【請求項７】
前記第１アクチュエータユニットは、前記アクチュエータに左の大腿部を前方に持ち上げる、第１大腿部持ち上げアシストトルクを発生させ、前記アクチュエータの回転角度が所定の角度に到達すると前記第１大腿部持ち上げアシストトルクの発生を停止し、前記左の大腿部が降下した後、前記アクチュエータに左の大腿部を後方に送り出す第１送り出しアシストトルクを発生させ、
前記第１送り出しアシストトルクを発生させている間に、前記アクチュエータの回転角度が前記第１閾値に到達したことを検出する、請求項６に記載のパワー・アシスト・スーツ。
【請求項８】
前記第２アクチュエータユニットは、前記アクチュエータに右の大腿部を前方に持ち上げる、第２大腿部持ち上げアシストトルクを発生させ、前記アクチュエータの回転角度が前記所定の角度に到達すると前記第２大腿部持ち上げアシストトルクの発生を停止し、前記右の大腿部が降下した後、前記アクチュエータに右の大腿部を後方に送り出す第２送り出しアシストトルクを発生させ、
前記第２送り出しアシストトルクを発生させている間に、前記アクチュエータの回転角度が前記第２閾値に到達したことを検出する、請求項６または７に記載のパワー・アシスト・スーツ。
【請求項９】
前記制御ユニットは、前記通信ネットワーク内で自身を一意に識別するホスト識別子を有し、
前記制御ユニットの制御回路は、送信元である自身を示す前記ホスト識別子、および、送信先として全てのアクチュエータユニットを示す、予め定められた識別子、および、前記所定の動作モードを指定する動作モードデータを格納したデータフレームを、前記通信ネットワークに送出する、請求項１から８のいずれかに記載のパワー・アシスト・スーツ。
【請求項１０】
前記第１アクチュエータユニットは、前記通信ネットワーク内で自身を一意に識別する第１識別子を有し、
前記第２アクチュエータユニットは、前記通信ネットワーク内で自身を一意に識別する第２識別子を有し、
前記第１タイミングにおいて、前記第１アクチュエータユニットは、送信元である自身を示す前記第１識別子、送信先の前記第２アクチュエータユニットを示す前記第２識別子、および、前記第２アクチュエータユニットの動作開始を通知する前記アシスト指令を格納したデータフレームを前記通信ネットワークに送出する、請求項９に記載のパワー・アシスト・スーツ。
【請求項１１】
前記第１アクチュエータユニットは、前記通信ネットワーク内で自身を一意に識別する第１識別子を有し、
前記第２アクチュエータユニットは、前記通信ネットワーク内で自身を一意に識別する第２識別子を有し、
前記第２タイミングにおいて、前記第２アクチュエータユニットは、送信元である自身を示す前記第２識別子、送信先の前記第１アクチュエータユニットを示す前記第１識別子、および、前記第１アクチュエータユニットの動作開始を通知する前記アシスト指令を格納したデータフレームを前記通信ネットワークに送出する、請求項９記載のパワー・アシスト・スーツ。
【請求項１２】
前記ホスト識別子、前記第１識別子および前記第２識別子は、前記制御ユニット、前記第１アクチュエータユニットおよび前記第２アクチュエータユニットの各々に付与されたデバイス識別子である、請求項９から１１のいずれかに記載のパワー・アシスト・スーツ。
【請求項１３】
前記デバイス識別子はＭＡＣアドレスである、請求項１２に記載のパワー・アシスト・スーツ。
【請求項１４】
前記デバイス識別子はＩＰアドレスである、請求項１２に記載のパワー・アシスト・スーツ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、パワー・アシスト・スーツに関する。
【背景技術】
【０００２】
人体に装着される外骨格型あるいは衣服型の装置であるウェアラブル・モバイル・マシンが知られている。このようなウェアラブル・モバイル・マシンは、パワー・アシスト・スーツ(power assist suit) 又はpowered exoskeletonとも呼ばれ、電動アクチュエータ、人工筋肉等の動力を用いて人の四肢の力およびその力の持続力を増強させることができる。【０００３】
パワー・アシスト・スーツは、人体の各関節に相当する位置にアクチュエータユニットを有する。アクチュエータユニットは、電動アクチュエータおよび当該電動アクチュエータを制御するための駆動回路等を含む。各電動アクチュエータの動作を制御するために、制御ユニットも設けられる。【０００４】
１台のパワー・アシスト・スーツには数十ものアクチュエータユニットが設けられ得る。制御ユニットは１対１で各アクチュエータユニットと通信して各アクチュエータの駆動を制御するため、制御ユニットの負荷は大きい。パワー・アシスト・スーツに、より複雑な動作を行わせ、または新たな機能を実装しようとする場合には、制御ユニットの負荷はさらに高くなる。制御ユニットに課される大きな負荷は、今後のパワー・アシスト・スーツの高機能化、高付加価値化の妨げとなる。【０００５】
国際公開第２００６／０８８９６６号は、複数のメカトロニック機器が互いに通信して人の四肢の動きを制御するシステムを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００６／０８８９６６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
制御ユニットの処理の負荷を下げるためには、制御ユニットとアクチュエータユニットとをどのように連携させ、かつ、アクチュエータユニットにどのような動作を実行させるのかについて、十分な検討を要する。【０００８】
本開示は、パワー・アシスト・スーツの制御ユニットとアクチュエータユニットとに処理を分散させて制御ユニットへの負荷の集中を回避する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の例示的な実施形態にかかるパワー・アシスト・スーツは、制御ユニットと、複数の関節にそれぞれ設けられた複数のアクチュエータユニットとを有し、前記制御ユニットと各アクチュエータユニットとの間、および、前記複数のアクチュエータユニット相互間を通信ネットワークで通信可能に接続したパワー・アシスト・スーツであって、前記制御ユニットは、通信回路および制御回路を有し、前記複数のアクチュエータユニットは、第１アクチュエータユニットおよび第２アクチュエータユニットを含み、前記第１アクチュエータユニットおよび第２アクチュエータユニットの各々は、制御信号を生成する処理回路と、アクチュエータと、前記制御信号に従って前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、動作モードごとに、前記アクチュエータを動作させるための複数の動作パラメータを格納した記憶装置と、前記制御ユニットおよび他のアクチュエータユニットとの間でデータフレームの送信および受信を行う通信回路とを有しており、前記制御ユニットは、所定の動作モードを指定する指令を前記第１アクチュエータユニットおよび前記第２アクチュエータユニットに送信し、前記通知を受信した前記第１アクチュエータユニットでは、前記処理回路は、前記記憶装置から、指定された前記所定の動作モードに対応する前記複数の動作パラメータを読み出し、前記第２アクチュエータユニットからアシスト指令を受信し、前記アシスト指令の受信に応答して前記複数の動作パラメータを利用して前記制御信号である第１制御信号を生成し、前記第１制御信号によって前記駆動回路に前記アクチュエータを駆動させ、第１タイミングでアシスト指令を前記第２アクチュエータユニットに送信し、前記通知を受信した前記第２アクチュエータユニットでは、前記処理回路は、前記記憶装置から、指定された前記所定の動作モードに対応する前記複数の動作パラメータを読み出し、前記第１アクチュエータユニットからアシスト指令を受信し、前記アシスト指令の受信に応答して前記複数の動作パラメータを利用して前記制御信号である第２制御信号を生成し、前記第２制御信号によって前記駆動回路に前記アクチュエータを駆動させ、第２タイミングでアシスト指令を前記第１アクチュエータユニットに送信する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の例示的な実施形態にかかるパワー・アシスト・スーツでは、制御ユニットは各アクチュエータユニットに、所定の動作モードを指定する指令を送信し、当該指令を受けた各アクチュエータユニットは相互に通信しながら、自身が有するアクチュエータを駆動する。これにより、制御ユニットの負荷を軽減しつつ、パワー・アシスト・スーツ全体として１つの動作を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】図１Ａは、有線のシリアル通信で利用されるデータフレーム１ａの構造を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、無線通信で利用されるデータフレーム１ｂの構造を示す図である。
【図２】図２は、共通データ構造１２を示す図である。
【図３】図３は、パワー・アシスト・スーツ３０の外観を示す図である。
【図４】図４は、アクチュエータユニット３２ａ〜３２ｅが相互に通信するパワー・アシスト・スーツ３０の構成の模式図である。
【図５】図５は、パワー・アシスト・スーツ３０の制御ユニット、および、股関節を駆動する２つのモータユニットの構成例を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、角度−トルクデータの一例を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、角度−トルクデータの他の例を示す図である。
【図７】図７は、ＲＳ−４８５規格の通信時のデータフレーム２ａの例を示す図である。
【図８】図８は、前進歩行時の、左右のアクチュエータユニット１０６Ａおよび１０６Ｂに設けられた各アクチュエータの回転角度と時間との関係を示す図である。
【図９】図９は、アクチュエータユニット１０６Ａおよび１０６Ｂの相互通信によって実現されるアシスト動作時の連携動作を示す図である。
【図１０】図１０は、右側のアクチュエータユニット１０６Ｂから左側のアクチュエータユニット１０６Ａに送信されるデータフレーム２ａの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、制御ユニット１５０、左側のアクチュエータユニット１０６Ａおよび右側のアクチュエータユニット１０６Ｂの動作タイミングの関係を示すタイミングチャートである。
【図１２】図１２は、制御ユニット１５０の制御回路１５４によって実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、右側のアクチュエータユニット１０６Ｂのプロセッサ１１２Ｂによって実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、左側のアクチュエータユニット１０６Ａのプロセッサ１１２Ａによって実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照しながら、本開示によるパワー・アシスト・スーツの一例を説明する。なお、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。たとえば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。本発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供する。これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１３】
本開示の例示的な実施形態にかかるパワー・アシスト・スーツは、制御ユニットと、複数の関節にそれぞれ設けられた複数のアクチュエータユニットとを有している。制御ユニットと各アクチュエータユニットとの間、および、複数のアクチュエータユニット相互間は、通信ネットワークで通信可能に接続されている。パワー・アシスト・スーツが人に着用されると、パワー・アシスト・スーツは歩行、荷物等の持ち上げ、積み下ろし等の動作に必要な力を補助する。
【００１４】
本実施形態では、制御ユニットは、常に全てのアクチュエータユニットの動作を制御するのではない。制御ユニットは、初めにどのような動作を行うべきかを各アクチュエータユニットに指示するが、その後の動作はアクチュエータユニット同士が通信する。つまり、制御ユニットと各アクチュエータユニットは、動作開始時にはいわゆるサーバ・クライアント方式で通信する。動作開始後は、複数のアクチュエータユニットがピア・ツー・ピア方式で通信し、同時並列的に動作する。これにより、パワー・アシスト・スーツ全体が１つの動作を実現できる。また、パワー・アシスト・スーツを装着した人は、増強された力で所望の動作を行うことができる。
【００１５】
以下の説明では、本実施形態にかかる通信プロトコルを説明し、その後パワー・アシスト・スーツの構成および動作を詳細に説明する。
【００１６】
１．パワー・アシスト・スーツで用いられる通信プロトコル
図１Ａは、有線のシリアル通信で利用されるデータフレーム１ａの構造を示している。シリアル通信の一例はＲＳ−４８５規格の通信を想定している。ＲＳ−４８５規格はＯＳＩ参照モデルでいう物理層の電気的仕様を策定する。
【００１７】
データフレーム１ａは各種のデータを包含している。参考のため、図１Ａの最上段にはＯＳＩ参照モデルの層ごとの区分を示す。また図１Ａの最下段には、各データのデータサイズをバイト単位で表記している。図１Ａの最左欄は凡例である。後述する図１Ｂおよび図２でも同様である。
【００１８】
データフレーム１ａは、たとえば、送信元デバイスＩＤ１０と、送信先デバイスＩＤ１１と、共通データ構造１２とを含む。送信元デバイスＩＤ１０は、送信元のデバイスを識別する識別子である。送信先デバイスＩＤ１１は、送信先のデバイスを識別する識別子である。識別子は、たとえば製造時に重複することなく機器ごとに付与されたＩＤ（デバイス識別子またはデバイスＩＤ）である。デバイスＩＤは、通信ネットワーク内でアクチュエータユニットを一意に示す識別子である。共通データ構造１２は、後述する１または２のコマンドを含むデータ構造である。
【００１９】
これまで、パワー・アシスト・スーツなどの各アクチュエータを制御するためには、制御対象であるアクチュエータを識別する送信先のデバイスＩＤのみが存在していれば十分であった。サーバ・クライアント方式におけるサーバとして機能していた制御ユニットが、送信先デバイスＩＤを指定してコマンドおよび制御データを送れば、当該アクチュエータが当該コマンドおよび制御データに従って動作していたからである。しかしながら、上述のとおり、制御ユニットの処理の負荷が増大しているため、サーバ・クライアント方式のみによる制御方法からの脱却が必要とされ始めている。
【００２０】
本発明者は、これまで考えられていなかった、複数台のアクチュエータが互いに通信し、全体として有機的に動作するシステム（パワー・アシスト・スーツ）の構築を検討した。そこで、送信元デバイスＩＤ１０、および、共通データ構造１２を設けた通信プロトコルを採用するに至った。
【００２１】
図１Ｂは、無線通信で利用されるデータフレーム１ｂの構造を示している。無線通信の一例はＷｉ−Ｆｉ（登録商標。以下同じ）規格の通信を想定している。Ｗｉ−Ｆｉ規格はＯＳＩ参照モデルでいう物理層およびデータリンク層の仕様を策定する。
【００２２】
データフレーム１ｂは、ＯＳＩ参照モデルの各層のヘッダを複数含んでいる。もともと、ＩＰヘッダには宛先ＩＰアドレス２０と送信元ＩＰアドレス２１とを格納することになっている。本発明者は、送信元ＩＰアドレス２１を、上述の送信元デバイスＩＤ１０に相当する識別子として利用することができると考えた。そこで、Ｗｉ−Ｆｉ規格の共通データ構造１２を利用して行われる通信プロトコルでは、当該送信元ＩＰアドレス２１を活用することとした。
【００２３】
なお、上述した有線通信および無線通信は一例である。他の任意の通信プロトコルを利用することができる。たとえば送信元のデバイスとして送信元ＩＰアドレスを利用する場合、ＩＰアドレスはＯＳＩ参照モデルでいうネットワーク層に属するため、より下位層である物理層およびデータリンク層は任意である。
【００２４】
本発明者は、通信ネットワーク内で送信元を一意に示す識別子を利用して、アクチュエータ間通信を実現するパワー・アシスト・スーツを構成した。ヘッダ等に送信元を一意に示す識別子が含まれていれば本開示は適用可能である。既存の通信プロトコルであっても、送信元を示す識別子が含まれていれば、送信元デバイスＩＤ１０に相当する識別子としてアクチュエータユニット間通信に利用することができる。たとえばイーサネット（登録商標）規格の通信では、送信元のデバイスを表す識別子として、ＭＡＣ（Media Access Control）アドレスを利用する。ＭＡＣアドレスは、本開示にかかる送信元デバイスＩＤとして利用し得る。
【００２５】
図２は、共通データ構造１２を示している。
【００２６】
共通データ構造１２は、データ長フィールド１２ａと、動作系コマンドフィールド１２ｂと、属性系コマンドフィールド１２ｃと、データフィールド１２ｄとを有する。
【００２７】
データ長フィールド１２ａは、共通データ構造１２の総バイト数を示す。
【００２８】
動作系コマンドフィールド１２ｂは、例えばアクチュエータを動作させるための動作系コマンドを示す。動作系コマンドは、当該動作系コマンドに対応する数値（２進数表記）で記述される。動作系コマンドの一例は、ライトデータ（Write Data）、リードデータ（Read Data）、実行（Execution）、接続（Connect）、マルチキャスト、動作開始である。ライトデータ、リードデータ等は、アクチュエータユニットが行う動作である。
【００２９】
属性系コマンドフィールド１２ｃは、アクチュエータに関する属性を指定する属性系コマンドを示す。属性系コマンドもまた、当該コマンドに対応する数値（２進数表記）で記述される。属性系コマンドの一例は、現在の角度（Present Angle）、ターゲットトルク（Target Torque）、角度制限（Angle Limit）、シリアル番号（Serial Number）、および、コントロールモードの指定である。属性系コマンドは、動作系コマンドとともに指定される、アクチュエータに関する静的または動的な属性であると言うことができる。
【００３０】
例えば「コントロールモードの指定」とは、後述のパワー・アシスト・スーツの動作モードを示す。具体的には、リリース、前進歩行、後進歩行、持ち上げ、積み下ろし等の動作モードが指定され得る。
【００３１】
データフィールド１２ｄは、属性系コマンドフィールド１２ｃに対するデータが記述される。データの一例は、トルク設定値、回転速度設定値、シリアル番号値である。
【００３２】
上述した共通データ構造は、たとえば３バイトから１３バイトまでの範囲内に収まる、比較的短いデータ長を有する。他の通信プロトコルであるＥｔｈｅｒＣＡＴは３２バイトの大きさであるため、通信時の混在解消および回線の占有を抑制できる。さらに、動作系コマンドと属性系コマンドとを分けて規定したため、利用者（プログラム作成者）にとって理解しやすい。
【００３３】
なお、動作系コマンドフィールド１２ｂおよび属性系コマンドフィールド１２ｃにどのようなコマンドが格納されるかについては、後に説明する。
【００３４】
２．パワー・アシスト・スーツの構成
次に、パワー・アシスト・スーツおよび当該パワー・アシスト・スーツを構成するアクチュエータユニットの例示的な実施形態を説明する。
【００３５】
たとえば図３は、複数台のアクチュエータユニットを搭載するパワー・アシスト・スーツ３０の外観を示している。パワー・アシスト・スーツ３０は、農作業、介護作業等に使用され得る。１台のパワー・アシスト・スーツ３０には、腕力・脚力を支えるため約２０個またはそれ以上のアクチュエータユニットが装着され得る。これにより、パワー・アシスト・スーツ３０は複雑な動きを実現することが可能になる。なお、本実施形態では、アクチュエータは電動モータである。
【００３６】
パワー・アシスト・スーツ３０の矢印で示す各位置にアクチュエータユニットが搭載されている。例として、後に説明するアクチュエータユニット１０６Ａおよび１０６Ｂの位置が示されている。アクチュエータユニットの位置および数は一例である。なお図３には、参考のためパワー・アシスト・スーツ３０を装着した人（以下「装着者」と呼ぶ。）のシルエットが記載されている。
【００３７】
図４は、複数のアクチュエータユニット３２ａ〜３２ｅが相互に通信する、本実施形態によるパワー・アシスト・スーツ３０の構成の模式図である。相互に通信を行うアクチュエータユニット同士が線で結ばれている。後述のように、各アクチュエータユニットは、アクチュエータおよび種々の回路要素を含んでいる。
【００３８】
例えばアクチュエータユニット３２ａ〜３２ｅは、それぞれ、腰部、右脚の股関節部、右脚の膝部、左脚の膝部および左脚の大腿部の股関節部に設けられる。各アクチュエータユニット３２ａ〜３２ｅは、制御ユニット１５０からの指示に従って動作を開始する。アクチュエータユニット３２ａは腰部の伸縮を行う。アクチュエータユニット３２ｂは、右脚の大腿部を前方に持ち上げ、後方に送り出す。アクチュエータユニット３２ｃは、右脚の膝の伸縮を行う。アクチュエータユニット３２ｄは、左脚の膝の伸縮を行う。アクチュエータユニット３２ｅは、左脚の大腿部を前方に持ち上げ、後方に送り出す。
【００３９】
上述のようなアクチュエータユニット間通信を実現するためには、多くのアクチュエータユニットのどのアクチュエータユニットからコマンドを受信したのか、および、どのアクチュエータユニットにコマンドを送信すればよいのか、を各アクチュエータユニットが把握する必要がある。そこで、図１Ａに示す「送信元デバイスＩＤ１０」または「送信元ＩＰアドレス２１」が、送信元を示すデータとして利用可能である。「送信元デバイスＩＤ１０」または「送信元ＩＰアドレス２１」は、受信したコマンドに対する応答を送信する送信先としても利用され得る。
【００４０】
以下、アクチュエータユニットの構成と、アクチュエータユニット間で行われる通信を説明する。
【００４１】
図５は、本実施形態による、パワー・アシスト・スーツ３０の股関節に設けられた左右２つのアクチュエータユニット１０６Ａおよび１０６Ｂの構成例を示している。説明の便宜上、図５の例では２つのアクチュエータユニット１０６Ａおよび１０６Ｂのみが示されているが、図３および図４に示すように３以上であってもよい。
【００４２】
アクチュエータユニット１０６Ａは、通信回路１１０Ａと、プロセッサ１１２Ａと、メモリ１１３Ａと、駆動回路１１４Ａと、関節用アクチュエータ１１６Ａと、関節機構１０４Ａとを有する。アクチュエータユニット１０６Ｂは、通信回路１１０Ｂと、プロセッサ１１２Ｂと、メモリ１１３Ｂと、駆動回路１１４Ｂと、関節用アクチュエータ１１６Ｂと関節機構１０４Ｂとを有する。アクチュエータユニット１０６Ａおよび１０６Ｂは、インテリジェントモータ（登録商標）と呼ばれることがある。なお、上述の説明では、一例として関節機構１０４Ａおよび１０４Ｂはそれぞれアクチュエータユニット１０６Ａおよび１０６Ｂに含まれるとしたが、含まれなくてもよい。
【００４３】
なお、本明細書ではアクチュエータユニット１０６Ａおよび１０６Ｂは、図５に示す制御ユニット１５０とも通信を行うし、制御ユニット１５０を介することなく互いに直接データフレームを送受信する通信を行う。
【００４４】
図５には制御ユニット１５０の構成要素である通信回路１５２および制御回路１５４が示されている。通信回路１５２は、データフレームを生成し他のアクチュエータユニットに送信する。制御回路１５４はいわゆるマイコンまたは信号処理プロセッサであり、各アクチュエータユニットに、所定の動作モードおよび動作の開始の指示を生成する。通信回路１５２および制御回路１５４の各機能は後述する。
【００４５】
次に、アクチュエータユニット１０６Ａおよび１０６Ｂの構成を説明する。
【００４６】
通信回路１１０Ａおよび１１０Ｂはそれぞれ、バッファ１１１Ａおよび１１１Ｂを有している。バッファ１１１Ａおよび１１１Ｂには、予め、アクチュエータユニット１０６Ａおよび１０６Ｂをそれぞれ識別するための識別子が格納されている。当該識別子は、通信可能な範囲の通信ネットワーク内で一意に識別可能な文字および／または数字であればよく、たとえばＩＰアドレス、または、上述した、デバイスごとに重複なく付与されたＩＤ（デバイス識別子またはデバイスＩＤ）であり得る。
【００４７】
データフレームを受信したとき、通信回路１１０Ａおよび１１０Ｂは、それぞれ、物理層、データリンク層の処理を行い、データフレームの送信先デバイスＩＤ１１（図１Ａ）がバッファ１１１Ａおよび１１１Ｂに格納されている識別子と自身の識別子と一致するか否かを判定する。一致する場合には、通信回路１１０Ａおよび１１０Ｂは当該データフレームの処理を続行する。一致しない場合であっても、全ての識別子を宛先として指定する特殊な識別子（例えば０ｘＦＦ）が記述されている場合にも通信回路１１０Ａおよび１１０Ｂは当該データフレームの処理を続行する。いずれにも一致しない場合には、通信回路１１０Ａおよび１１０Ｂは当該データフレームを破棄する。
【００４８】
Ｗｉ−Ｆｉ規格による無線通信が行われる場合には、上述の自身の識別子としてＩＰアドレスを採用し得る。通信回路１１０Ａおよび１１０Ｂは、データフレームの宛先ＩＰアドレス２０（図１Ｂ）が自身のＩＰアドレスと一致するか否か、または、全ての識別子を宛先として指定するマルチキャストアドレスと一致するか否かを判定すればよい。その後の処理は上述の処理と同じである。
【００４９】
データフレームの処理を続行する場合には、通信回路１１０Ａおよび１１０Ｂは、データフレームに、さらにＯＳＩ参照モデルにおけるＩＰ層、トランスポート層等毎の処理を順次行い、共通データ構造１２を抽出する。上述のように共通データ構造１２には動作系コマンドフィールド１２ｂ等が含まれている。通信回路１１０Ａおよび１１０Ｂは、それぞれ、コマンドを抽出し、プロセッサ１１２Ａおよび１１２Ｂに送信する。
【００５０】
プロセッサ１１２Ａおよび１１２Ｂはいずれも、半導体が集積された信号処理プロセッサである。プロセッサは「処理回路」とも呼ばれる。プロセッサ１１２Ａおよび１１２Ｂは、それぞれ、指定されたトルクでアクチュエータ１１６Ａおよび１１６Ｂを回転させるための制御信号を生成する。当該制御信号は、たとえばＰＷＭ信号である。またプロセッサ１１２Ａおよび１１２Ｂは、他のアクチュエータユニットから送信されたデータフレームに含まれる共通データ構造１２に含まれるコマンドおよびデータを解釈し、コマンドの内容に応じた処理を行う。
【００５１】
メモリ１１３Ａおよび１１３Ｂは、他のアクチュエータユニットと、当該アクチュエータユニットの識別子とを対応付けたテーブルを予め保持している。つまり、識別子は各アクチュエータユニットの通信回路に予め設定され、当該識別子が他のアクチュエータユニットのメモリに保持されている。プロセッサ１１２Ａおよび１１２Ｂは、データフレームの送受信を行いたいアクチュエータユニットが決まれば、当該アクチュエータユニットの識別子を特定し、通信回路１１０Ａおよび１１０Ｂに指示することができる。
【００５２】
さらにメモリ１１３Ａおよび１１３Ｂは、予め用意された複数の動作パラメータを記憶する。「動作パラメータ」とは、アクチュエータ１１６Ａおよび１１６Ｂをそれぞれ動作させるためのパラメータである。動作パラメータは、パワー・アシスト・スーツ３０の動作モード毎に用意され得る。動作モードの一例は、動作モードのリリース、前進歩行、後進歩行、荷物の持ち上げ、荷物の積み下ろしである。「動作モードのリリース」とは、前進歩行等の動作モードをキャンセルまたは終了することをいう。
【００５３】
動作パラメータの一例は、動作モード毎に、例えば時計回り（ＣＷ）方向の上限速度、反時計回り（ＣＣＷ）方向の上限速度、ＣＷ上限トルク、ＣＣＷ上限トルク、動作速度、動作トルク、トリガ角度、トリガ方向、送信先ＩＤ、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインである。下記表１は、前進方向について設定され得る各動作パラメータを示す。後進歩行、持ち上げ、積み下ろしの各動作モードにも、同様の動作パラメータが設定され得る。表１に示す、動作モードと動作パラメータとの対応関係を、本明細書では「ルックアップテーブル」と呼ぶ。
【００５４】
【表１】
2019131386.tif 000003
【００５５】
さらに、動作パラメータは、動作モード毎の角度−トルクデータを含み得る。角度−トルクデータとは、アクチュエータの角度とアシストトルクの大きさとを対応付けたデータである。角度−トルクデータは、関数、テーブル等の形式で設けられ得る。
【００５６】
本実施形態では、メモリ１１３Ａおよび１１３Ｂは、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を想定しているが、記憶装置であれば何でもよい。例えば、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置であってもよいし、ハードディスクドライブのような磁気記憶装置、光ディスクを利用する光学式記録装置であってもよい。
【００５７】
図６Ａおよび図６Ｂは、関数形式で表した角度−トルクデータの一例を示している。本実施形態では、動作に必要なトルク（必要トルク）Ｔｑ０の大きさは角度と比例している。アシストトルクＴｑ１は、各アクチュエータによって生み出されるトルクの大きさを示している。
【００５８】
図６Ａでは、必要トルクＴｑ０に係数を乗じた比例演算でＴｑ１を得る。これでは、角度が大きくなるほど、アシストトルクＴｑ１と必要トルクＴｑとの大きさの差が拡大する。つまり、角度が大きくなるほど、人力によってトルクを生み出す必要がある。
【００５９】
そこで、図６Ｂに示すような、アシストトルクＴｑ１と必要トルクＴｑとの大きさの差が概ね一定になるようアシストトルクＴｑ１を発生させることが好ましい場合がある。図６Ｂの例によれば、人力によって生み出すべきトルクは角度によらず一定であり、パワー・アシスト・スーツ３０の装着者の負担を軽減することができる。
【００６０】
図６Ａおよび図６Ｂのいずれの例でも、アクチュエータの回転角度が０度を含む所定の角度範囲Ｒ内にあるときは、アクチュエータのアシストトルクをゼロに設定している。つまり角度範囲Ｒは角度にかかわらずアシストトルクを発生させない不感領域である。不感領域を設けた理由は、回転角度が０度の近傍で正と負との間で振動すると、正および負のアシストトルクＴｑ１が入れ替わりながら加えられ、パワー・アシスト・スーツ３０の動作が不安定になるからである。また、アイドル状態での余分な動作をさせないことにより、バッテリーの消耗を防止できるからである。
【００６１】
なお、本実施形態では、必要トルクＴｑ０とアシストトルクＴｑ１とに差を設けたが、差がゼロになるようにしてもよい。つまりアシストトルクＴｑ１を必要トルクＴｑ０に等しくしてもよい。必要トルクＴｑ０およびアシストトルクＴｑ１がそれぞれ比例関係になる例を挙げたが、比例関係であることは一例に過ぎず、他の関係を持たせてもよい。
【００６２】
再び図５を参照する。
【００６３】
駆動回路１１４Ａおよび１１４Ｂはそれぞれ、ＰＷＭ信号に応じた大きさおよび方向で電流をアクチュエータ１１６Ａおよび１１６Ｂに流す。これにより、アクチュエータ１１６Ａおよび１１６Ｂは時計回りまたは半時計回りのトルクを発生する。アクチュエータの回転に伴い、アクチュエータの回転軸に取り付けられた関節機構１０４Ａおよび１０４Ｂも時計回りまたは半時計回りに回転する。その結果、アクチュエータの回転に応じた速度、角度および方向で関節機構が動作する。
【００６４】
発生させるトルクおよび時間等は、属性系コマンドフィールド１２ｃおよびデータフィールド１２ｄ（図２）を利用してコマンドの一部として指定され得る。プロセッサ１１２Ａおよび１１２Ｂは、指定されたトルクおよび回転時間でアクチュエータ１１６Ａおよび１１６Ｂが動作するよう、ＰＷＭ信号を生成すればよい。
【００６５】
３．パワー・アシスト・スーツ３０の動作
次に、パワー・アシスト・スーツ３０が動作を開始する際の処理を説明する。
【００６６】
本明細書および図面では、データ構造に記述される値を２進数または１６進数によって表記する。これらは単に形式が相違するに過ぎず、図面の紙面等との関係で選択されるにすぎない。当業者であれば、これらの実体は同じであることが理解される。なお、１６進数の数値には「０ｘ」が付されている。
【００６７】
図７は、制御ユニット１５０が全てのアクチュエータユニットに送信するデータフレーム２ａの例を示す。データフレーム２ａは図１Ａのデータフレーム１ａに対応しており、そのデータ構造はＲＳ−４８５規格に準ずる。図１Ｂに示す、無線通信で利用されるデータフレーム１ｂに対応する例の説明は省略するが、当業者であれば、図７の例に基づいて理解することができる。
【００６８】
制御ユニット１５０の制御回路１５４は、送信元デバイスＩＤ１０として、制御ユニット１５０の識別子である「０ｘ０２」を設定し、送信先デバイスＩＤ１１として、全ての識別子を対象とするアドレス（０ｘＦＦ）を設定する。
【００６９】
さらに制御回路１５４は、共通データ構造１２の動作系コマンドフィールド１２ｂに、マルチキャストコマンドであることを示す「０ｘ０６」を設定し、属性系コマンドフィールド１２ｃにはコントロールモードであることを示す「０ｘ００, ０ｘ０１」を設定する。そして制御回路１５４は、データフィールド１２ｄに、前進歩行であることを示す「０ｘ０１」を設定する。一例として、リリース、前進歩行、後進歩行、持ち上げ、積み下ろしの各動作には、それぞれ「０ｘ００」、「０ｘ０１」、「０ｘ０２」、「０ｘ０３」、「０ｘ０４」が対応付けられている。他のデータフィールドは本開示には特に関係しない。よって他のデータフィールドの説明は省略する。
【００７０】
データフレーム２ａを受信した全てのアクチュエータユニットは、送信先デバイスＩＤに「０ｘＦＦ」が記述されているため、データフレーム２ａの処理を継続する。各アクチュエータユニットは、データフィールド１２ｄに記載された値を参照して、パワー・アシスト・スーツ３０の動作モードを認識する。
【００７１】
各アクチュエータユニットは、認識した動作モードに基づいて表１に示すルックアップテーブルを参照し、指定された動作モードにおいて自身が行うべき動作に必要な動作パラメータを読み出す。自身のルックアップテーブルに対応する動作パラメータが存在しない場合には、指定された動作モードでは自身は動作を行う必要がないことを意味する。
【００７２】
次に、各アクチュエータユニットの動作を説明する。以下の説明では、図５に示した、股関節に設けられた左右２つのアクチュエータユニット１０６Ａおよび１０６Ｂが相互に通信しながら前進歩行を行う例を挙げる。なお、前進歩行時には、例えば両膝、両足首、両肩、両肘等の各アクチュエータユニットも動作し得る。しかしながら、それらを含めて説明すると非常に煩雑になるため、左右２つのアクチュエータユニット１０６Ａおよび１０６Ｂについてのみ説明する。当業者であれば、アクチュエータユニット１０６Ａおよび１０６Ｂの説明に基づけば、他のアクチュエータユニットも同様に動作することを理解できる。
【００７３】
以下の説明では、左側のアクチュエータユニット１０６Ａおよび右側のアクチュエータユニット１０６ＢのデバイスＩＤを、それぞれ「０ｘ０３」および「０ｘ０４」とする。
【００７４】
図８は、前進歩行時の、左右のアクチュエータユニット１０６Ａおよび１０６Ｂに設けられた各アクチュエータの回転角度と時間との関係を示している。太い実線が左のアクチュエータユニット１０６Ａ、細い実線が右のアクチュエータユニット１０６Ｂに関する。横軸が時間であり、縦軸は角度である。大腿部を前方に持ち上げる方向を正の角度とし、大腿部を後方に送り出す方向を負の角度としている。
【００７５】
パワー・アシスト・スーツ３０の右と左の大腿部を、図示されるようなタイミングおよび角度で前方に持ち上げ、または後方に送り出すことにより、前進歩行を実現することができる。
【００７６】
図９は、アクチュエータユニット１０６Ａおよび１０６Ｂの相互通信によって実現されるアシスト動作時の連携動作を示している。図８と同様、太い実線が左のアクチュエータユニット１０６Ａ、細い実線が右のアクチュエータユニット１０６Ｂに関する。
【００７７】
図９に示す太破線Ａｓｓｉｓｔ−Ｆ１、Ｆ２は、「大腿部持ち上げアシストトルク」が付与されていることを示す。大腿部持ち上げアシストトルクとは、大腿部を前方に持ち上げる方向に付与されるアシストトルクである。大腿部持ち上げアシストトルクは、アクチュエータの回転角度が約４０度になるまで継続して付与される。アクチュエータの回転角度が約４０度になると、アクチュエータユニットは、大腿部持ち上げアシストトルクの発生を停止する。これにより、大腿部は重力または人力によって降下し、アクチュエータの回転角度は０度の方向に戻る。
【００７８】
一方、太破線Ａｓｓｉｓｔ−Ｂは、「送り出しアシストトルク」が付与されていることを示す。送り出しアシストトルクとは、大腿部を後方に送り出す方向に付与されるアシストトルクである。送り出しアシストトルクは、アクチュエータの回転角度が約−４０度になるまで継続して付与される。アクチュエータの回転角度が約−４０度になると、アクチュエータユニットは、送り出しアシストトルクの発生を停止する。これにより、大腿部は重力または人力によって降下し、アクチュエータの回転角度は０度の方向に戻る。
【００７９】
本実施形態では、回転角度を＋４０度から減少させる方向のアシストトルク、および、回転角度を−４０度から増加させる方向のアシストトルクを発生させていない。しかしながら、いずれか一方または両方のアシストトルクを発生させてもよい。
【００８０】
アクチュエータユニット１０６Ａおよび１０６Ｂの相互通信は、各アクチュエータの回転角度が閾値に到達したタイミングＴ１〜Ｔ６で行われる。図９には、左側のアクチュエータユニット１０６Ａに適用される閾値ＬＡと、右側のアクチュエータユニット１０６Ｂに適用される閾値ＲＡとが示されている。本実施形態では、閾値ＬＡは−２３度、閾値ＲＡは−３０度に設定した。閾値ＬＡおよびＲＡの値を異ならせた理由は、図示する上での便宜のためである。閾値ＬＡおよびＲＡの値は同じであってもよい。
【００８１】
まず、時刻Ｔ１に注目する。時刻Ｔ１は、右側のアクチュエータユニット１０６Ｂのアクチュエータの回転角度が減少を続け、閾値ＲＡに到達したタイミングを示している。右側のアクチュエータユニット１０６Ｂは左側のアクチュエータユニット１０６Ａに通知を送信する。通知は、左側のアクチュエータユニット１０６Ａが動作を行うべきタイミングを左側のアクチュエータユニット１０６Ａに知らせるために送信される。
【００８２】
図１０は、右側のアクチュエータユニット１０６Ｂから左側のアクチュエータユニット１０６Ａに送信されるデータフレーム２ａの一例を示している。データフレーム２ａでは、送信元デバイスＩＤ１０には右側のアクチュエータユニット１０６Ｂを示す「０ｘ０４」が記述され、送信先デバイスＩＤ１１には左側のアクチュエータユニット１０６Ａを示す「０ｘ０３」が記述されている。また共通データ構造１２の動作系コマンドフィールド１２ｂには、動作開始を示す「０ｘ０Ｅ」が記述されている。つまり、動作系コマンドフィールド１２ｂに「０ｘ０Ｅ」が記述されたデータフレーム２ａを受信した各アクチュエータユニットは、そのタイミングでアクチュエータの駆動を開始する。図１０に示すデータフレーム２ａを送信することにより、送信先のアクチュエータユニットに動作の開始を通知することができる。
【００８３】
右側のアクチュエータユニット１０６Ｂからの通知（データフレーム２ａ）の受信に応答して、左側のアクチュエータユニット１０６Ａはアクチュエータを駆動してアシストトルクの付与を開始する。太破線Ａｓｓｉｓｔ−Ｆ１によれば、アシストトルクは時刻Ｔ１から発生していることが理解される。
【００８４】
次に、時刻Ｔ２に注目する。時刻Ｔ２は、左側のアクチュエータユニット１０６Ａのアクチュエータの回転角度が減少を続け、閾値ＬＡに到達したタイミングを示している。先の例と同様、左側のアクチュエータユニット１０６Ａは右側のアクチュエータユニット１０６Ｂに通知を送信する。この通知は、右側のアクチュエータユニット１０６Ｂが動作を行うべきタイミングを右側のアクチュエータユニット１０６Ｂに知らせるために送信される。左側のアクチュエータユニット１０６Ａは、図１０の送信元デバイスＩＤと送信先デバイスＩＤとを入れ替えたデータフレーム２ａを生成し送信すればよい。
【００８５】
左側のアクチュエータユニット１０６Ａからの通知の受信に応答して、右側のアクチュエータユニット１０６Ｂはアクチュエータを駆動してアシストトルクの付与を開始する。太破線Ａｓｓｉｓｔ−Ｆ２によれば、アシストトルクは時刻Ｔ２から発生していることが理解される。
【００８６】
上述の処理を繰り返すことにより、右側のアクチュエータユニット１０６Ｂから左側のアクチュエータユニット１０６Ａに通知が送信され、または、逆に左側のアクチュエータユニット１０６Ａから右側のアクチュエータユニット１０６Ｂに通知が送信される。各通知を受けたアクチュエータユニットはアシストトルクを付与する。
【００８７】
制御ユニット１５０は、初めに図７に示すデータフレーム２ａを全てのアクチュエータユニットに送信した後は、各アクチュエータユニットの動作を制御することはない。そのため、制御ユニット１５０の制御回路１５４が有する計算資源を他の処理に割り当てることができる。
【００８８】
図１１は、制御ユニット１５０、左側のアクチュエータユニット１０６Ａおよび右側のアクチュエータユニット１０６Ｂの動作タイミングの関係を示すタイミングチャートである。参考のため、時刻Ｔ１およびＴ２を示している。
【００８９】
次に、図１２から図１４を参照しながら、制御ユニット１５０、右側のアクチュエータユニット１０６Ｂおよび左側のアクチュエータユニット１０６Ａの処理を説明する。
【００９０】
図１２は、制御ユニット１５０の制御回路１５４によって実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【００９１】
ステップＳ１において、制御回路１５４はアシストトルクを発生させるトリガ（条件）が存在するか否かを判定する。トリガが存在する場合には処理はステップＳ２に進み、存在していない場合には処理はステップＳ４に進む。
【００９２】
トリガは種々考えられる。例えば、パワー・アシスト・スーツ３０の装着者からの動作開始の指示はトリガの一例である。また、パワー・アシスト・スーツ３０の腰部にトルクセンサが設けられている場合には、トルクセンサからの出力により、装着者が歩行を開始しようとしていることをトリガとして検出することができる。パワー・アシスト・スーツ３０の腕または手にセンサスイッチが設けられている場合には、当該センサスイッチからの出力により、装着者が物体の持ち上げ動作を行おうとしていることをトリガとして検出することができる。上述の例では、存在していたトリガが存在しなくなったことも同様に検出できる。
【００９３】
ステップＳ２において、制御回路１５４は現在アシスト動作中であるか否かを判定する。アシスト中であれば制御ユニット１５０の処理は終了する。なお、このときは複数のアクチュエータユニットによってアシスト処理が継続される。アシスト中でなければ処理はステップＳ３に進む。
【００９４】
ステップＳ３において、制御回路１５４は各アクチュエータユニットへの動作モードの指定指令（図７）を含むデータフレーム２ａを生成し、通信回路１５２を介して送信する。
【００９５】
ステップＳ４はトリガが存在しない場合の判定処理である。ステップＳ４において、制御回路１５４は現在アシスト動作中であるか否かを判定する。アシスト中でなければ制御ユニット１５０の処理は終了する。アシスト中であれば処理はステップＳ５に進む。
【００９６】
ステップＳ５において、トリガが存在しないため、制御回路１５４はアシスト動作の停止指令を送信する。停止指令は、例えばデータフレーム２ａに格納されて各アクチュエータユニットに送信される。
【００９７】
図１３は、右側のアクチュエータユニット１０６Ｂのプロセッサ１１２Ｂによって実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【００９８】
ステップＳ１１において、プロセッサ１１２Ｂはアシストの開始指令があるまで待機する。アシストの開始指令は、制御ユニット１５０の制御回路１５４から動作モードの指定指令の受信に相当する。
【００９９】
ステップＳ１２において、プロセッサ１１２Ｂはアシストを停止するか否かを判定する。停止する場合にはステップＳ１３に進み停止処理を実行する。アシストを停止しない場合には処理はステップＳ１４に進む。
【０１００】
ステップＳ１４において、プロセッサ１１２Ｂはアクチュエータ１１６Ｂの回転角度および移動方向を読み取る。例えばプロセッサ１１２Ｂは、例えばアクチュエータ１１６Ｂに設けられた複数のホール素子（図示せず）の出力から、アクチュエータ１１６Ｂの回転角度および移動方向を読み取ることができる。
【０１０１】
ステップＳ１５において、プロセッサ１１２Ｂは、角度−トルクデータ（図６Ａ、図６Ｂ）を参照して、アシストトルクの大きさを算出する。
【０１０２】
ステップＳ１６において、プロセッサ１１２Ｂは、算出したアシストトルクに応じて現在のアシストトルクの大きさを変更する。
【０１０３】
ステップＳ１７において、プロセッサ１１２Ｂはアシストトルクの付与が、マイナスの角度の方向であるか否かを判定する。マイナスの角度の方向である場合には処理はステップＳ１８に進み、そうでない場合には処理はステップＳ２１に進む。
【０１０４】
ステップＳ１８において、プロセッサ１１２Ｂは左側のアクチュエータユニット１０６Ａに指令を送信済みか否かを判定する。送信済みの場合には処理はステップＳ２１に進み、送信済みでない場合には処理はステップＳ１９に進む。
【０１０５】
ステップＳ１９において、プロセッサ１１２Ｂは、アクチュエータ１１６Ｂの回転角度がＬＡ以下か否かを判定する。回転角度がＬＡ以下の場合には処理はステップＳ２０に進み、そうでない場合には処理はステップＳ２１に進む。
【０１０６】
ステップＳ２０において、プロセッサ１１２Ｂはアシスト開始指令（図１０）を含むデータフレーム２ａを生成し、通信回路１１０Ｂを介して左側のアクチュエータユニット１０６Ａに送信する。
【０１０７】
ステップＳ２１において、プロセッサ１１２Ｂはアシストトルクの付与を終了するか否かを判定する。例えばプロセッサ１１２Ｂは、アクチュエータ１１６Ｂの回転角度が±４０度に到達したか否かを判定する。到達していると判定した場合には処理はステップＳ１１に戻り、到達していない場合には処理はステップＳ１２に戻る。その後は再度上記処理を繰り返す。
【０１０８】
図１４は、左側のアクチュエータユニット１０６Ａのプロセッサ１１２Ａによって実行される処理の手順を示すフローチャートである。図１４のステップＳ３１からＳ４１の処理は、それぞれ図１３のステップＳ１１からＳ２１の処理に対応する。よってステップＳ３１からステップＳ４１の個々の処理の説明は省略する。図１３の説明において、右側のアクチュエータユニット１０６Ｂのプロセッサ１１２Ｂを、左側のアクチュエータユニット１０６Ａのプロセッサ１１２Ａに読み替え、指令の送信先は左側のアクチュエータユニット１０６Ａに読み替えればよい。図１３と図１４の処理の相違点は、図１３のステップＳ１９と、図１４のステップＳ３９とでそれぞれ用いられる閾値である。図１４のステップＳ３９では閾値ＲＡが採用される。
【０１０９】
以上の処理によれば、制御ユニット１５０の制御回路１５４は、初めに動作モードの指定指令（図７）を全てのアクチュエータユニットに送信するだけでよい。その後は、制御回路１５４が各アクチュエータユニットの動作を制御しなくても、各アクチュエータユニット間で相互に通信しながらパワー・アシスト・スーツ３０を動作させることができる。アクチュエータユニット間で通信してパワー・アシスト・スーツ３０全体の動作を実現するため、制御回路１５４での処理は不要である。制御回路１５４が介入しないことによる処理の高速化も実現できる。
【０１１０】
さらに、制御ユニット１５０の制御回路１５４が有する計算資源を他の処理に割り当てることができる。「他の処理」の具体例は、マン−マシンインタフェースのための情報処理、アクチュエータの挙動を示すセンサデータを取得してアクチュエータの故障予知処理である。マン−マシンインタフェースのための情報処理では、制御ユニット１５０着者の意思をより正確にアクチュエータの動作に反映させることができる。アクチュエータの故障予知処理では、制御回路１５４は、アクチュエータの稼働状況の統計、アクチュエータに実装されているセンサの出力信号を取得して、予め用意された故障パターンに合致した場合にはアクチュエータが故障する可能性が高いと判断することができる。あるいは、取得したデータをクラウドコンピュータに送信する処理を行い、クラウドコンピュータによって予知されたアクチュエータの故障の情報を取得することができる。
【０１１１】
上述の説明では、無線通信規格の一例としてＷｉ−Ｆｉを例示したが、他の無線通信規格、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格を採用してもよい。
【０１１２】
上記の包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または記録媒体によって実現されてもよい。あるいは、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、および記録媒体の任意な組み合わせによって実現されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本開示にかかる処理は、通信ネットワークを利用してアクチュエータユニットを駆動する機器に好適に利用することが可能である。【０１１４】
本出願は、２０１７年１２月２７日に出願された日本出願である特願２０１７−２５１３６８号に基づく優先権を主張し、当該日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【符号の説明】
【０１１５】
３０  パワー・アシスト・スーツ、１０４Ａ  関節機構、１０６Ａ  アクチュエータユニット、  １１０Ａ  通信回路、  １１１Ａ  バッファ、  １１２Ａ  プロセッサ（制御回路）、  １１３Ａ  メモリ、  １１４Ａ  駆動回路、  １１６Ａ  関節用アクチュエータ、  １０４Ｂ  関節機構、  １０６Ｂ  アクチュエータユニット、  １１０Ｂ  通信回路、  １１１Ｂ  バッファ、  １１２Ｂ  プロセッサ（制御回路）、  １１３Ｂ  メモリ、  １１４Ｂ  駆動回路、  １１６Ｂ  関節用アクチュエータ、  １５０  制御ユニット、  １５２  通信回路、  １５４  制御回路
【図１Ａ】
2019131386.tif 000004
【図１Ｂ】
2019131386.tif 000005
【図２】
2019131386.tif 000006
【図３】
2019131386.tif 000007
【図４】
2019131386.tif 000008
【図５】
2019131386.tif 000009
【図６Ａ】
2019131386.tif 000010
【図６Ｂ】
2019131386.tif 000011
【図７】
2019131386.tif 000012
【図８】
2019131386.tif 000013
【図９】
2019131386.tif 000014
【図１０】
2019131386.tif 000015
【図１１】
2019131386.tif 000016
【図１２】
2019131386.tif 000017
【図１３】
2019131386.tif 000018
【図１４】
2019131386.tif 000019
【国際調査報告】
2019131386.tif 000020
2019131386.tif 000021
2019131386.tif 000022