"複数の関節部と、前記関節部の間を接続する複数のリンクからなるリンク構造物と、トルク制御により前記関節部を駆動するアクチュエーターと、前記関節部の関節値を計測する関節値計測部と、前記関節値計測部が計測した前記関節値に基づいて、前記アクチュエーターの目標トルクを決定する目標トルク決定部と、前記関節部に作用する外トルクを計測するトルク計測部と、前記目標トルクと、前記関節値計測部が計測した前記関節値と、前記トルク計測部が計測した前記外トルクとの間に所望の関係が成立するように、前記アクチュエーターをトルク制御する応答制御部と、を具備する運動補助装置。前記目標トルク決定部は、前記リンク構造物を取り付けた人体の関節への負荷を低減する前記目標トルクを決定する、請求項1に記載の運動補助装置。前記目標トルク決定部は、前記関節部の加速度が0となる目標トルクを決定する、請求項1に記載の運動補助装置。前記リンク構造物の一部における傾きを計測する姿勢計測部をさらに備え、前記目標トルク決定部は、前記姿勢計測部が計測した前記傾きと、前記関節値計測部が計測した前記関節値を反映した、前記リンク構造物及びこれを取り付けた人体の力学モデルを用いて、前記目標トルクを決定する、請求項1に記載の運動補助装置。前記目標トルク決定部は、前記力学モデルを用いて、前記リンク構造物を取り付けた人体の関節に作用する力を相殺又は低減する前記目標トルクを決定する、請求項4に記載の運動補助装置。前記リンク構造物と外界との接触が想定される接触部位における接触状態を計測する接触計測部をさらに備え、前記目標トルク決定部は、前記接触計測部が計測した前記接触部位における接触状態に基づいて前記目標トルクを決定する、請求項5に記載の運動補助装置。前記目標トルク決定部は、前記リンク構造物の運動目的と前記リンク構造物に課される拘束条件を満たす前記目標トルクを、2次計画法を用いて決定する、請求項6に記載の運動補助装置。前記応答制御部は、前記目標トルクと、前記トルク計測部が計測した前記外トルクに対して、前記関節部が理想的な2次系の応答を行なうように、前記アクチュエーターをトルク制御する、請求項1に記載の運動補助装置。前記応答制御部は、前記目標トルクτAにて前記アクチュエーターを駆動した際の外乱トルクτdを算出する外乱オブザーバーを備え、前記目標トルクτAと、前記外トルクτeと、前記関節値qを時間微分して得られる関節値速度に基づいて前記アクチュエーターが応答したことにより達成される関節値加速度目標値を求めて出力するアクチュエーターの理論応答モデルから得られる関節値加速度目標値に前記関節部内のイナーシャーの公称値Jnを掛けたトルク目標値τrefを、前制御周期において前記外乱オブザーバーによって得られた外乱トルクτdで修正して、現制御周期における前記アクチュエーターに対する指示トルクτを決定する、請求項1に記載の運動補助装置。複数の関節部と前記関節部の間を接続する複数のリンクからなるリンク構造物における前記関節部の関節値を計測する関節値計測ステップと、前記関節値計測ステップにおいて計測した前記関節値に基づいて、前記関節部を駆動するアクチュエーターの目標トルクを決定する目標トルク決定ステップと、前記関節部に作用する外トルクを計測するトルク計測ステップと、前記目標トルクと、前記関節値計測ステップにおいて計測した前記関節値と、前記トルク計測ステップにおいて計測した前記外トルクとの間に所望の関係が成立するように、前記アクチュエーターをトルク制御する応答制御ステップと、を有する運動補助方法。複数の関節部と前記関節部の間を接続する複数のリンクからなるリンク構造物における前記関節部の関節値を取得する関節値取得手順と、前記関節値計測ステップにおいて計測した前記関節値に基づいて、前記関節部を駆動するアクチュエーターの目標トルクを決定する目標トルク決定手順と、前記関節部に作用する外トルクを取得するトルク取得手順と、前記目標トルクと、前記関節値計測手順において取得した前記関節値と、前記トルク取得手順において計測した前記外トルクとの間に所望の関係が成立するように、前記アクチュエーターをトルク制御する応答制御手順と、をコンピューターに実行させるようにコンピューター可読形式で記述されたコンピュータープログラム。複数の関節部と前記関節部の間を接続する複数のリンクからなるリンク構造物における前記関節部の関節値を取得する関節値取得手順と、前記関節値計測ステップにおいて計測した前記関節値に基づいて、前記関節部を駆動するアクチュエーターの目標トルクを決定する目標トルク決定手順と、前記関節部に作用する外トルクを取得するトルク取得手順と、前記目標トルクと、前記関節値計測手順において取得した前記関節値と、前記トルク取得手順において計測した前記外トルクとの間に所望の関係が成立するように、前記アクチュエーターをトルク制御する応答制御手順と、をコンピューターに実行させるようにコンピューター可読形式で記述されたコンピュータープログラムを格納したプログラム記録媒体。本明細書で開示する技術の目的は、高齢者など主に介助や介護を必要とする人体に装着して用いられ、人体の運動を物理面並びに心理面から好適に補助することができる、優れた運動補助装置及び運動補助方法、コンピュータープログラム、並びにプログラム記録媒を提供することにある。本明細書で開示する技術のさらなる目的は、筋電センサーを用いず、ユーザーの関節の動きからユーザーの意図を抽出して、ユーザーにストレスや不自然感なくサポートする力を発して、人体のさまざまな運動を汎用的に補助することができる、優れた運動補助装置及び運動補助方法、コンピュータープログラム、並びにプログラム記録媒を提供することにある。本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項1に記載の技術は、複数の関節部と、前記関節部の間を接続する複数のリンクからなるリンク構造物と、トルク制御により前記関節部を駆動するアクチュエーターと、前記関節部の関節値を計測する関節値計測部と、前記関節値計測部が計測した前記関節値に基づいて、前記アクチュエーターの目標トルクを決定する目標トルク決定部と、前記関節部に作用する外トルクを計測するトルク計測部と、前記目標トルクと、前記関節値計測部が計測した前記関節値と、前記トルク計測部が計測した前記外トルクとの間に所望の関係が成立するように、前記アクチュエーターをトルク制御する応答制御部と、を具備する運動補助装置である。本願の請求項2に記載の技術によれば、請求項1に記載の運動補助装置の前記目標トルク決定部は、前記リンク構造物を取り付けた人体の関節への負荷を低減する前記目標トルクを決定するように構成されている。本願の請求項3に記載の技術によれば、請求項1に記載の運動補助装置の前記目標トルク決定部は、前記関節部の加速度が0となる目標トルクを決定するように構成されている。本願の請求項4に記載の技術によれば、請求項1に記載の運動補助装置は、前記リンク構造物の一部における傾きを計測する姿勢計測部をさらに備えている。そして、前記目標トルク決定部は、前記姿勢計測部が計測した前記傾きと、前記関節値計測部が計測した前記関節値を反映した、前記リンク構造物及びこれを取り付けた人体の力学モデルを用いて、前記目標トルクを決定するように構成されている。本願の請求項5に記載の技術によれば、請求項4に記載の運動補助装置の目標トルク決定部は、前記力学モデルを用いて、前記リンク構造物を取り付けた人体の関節に作用する力を相殺又は低減する前記目標トルクを決定するように構成されている。本願の請求項6に記載の技術によれば、請求項5に記載の運動補助装置は、リンク構造物と外界との接触が想定される接触部位における接触状態を計測する接触計測部をさらに備えている。そして、前記目標トルク決定部は、前記接触計測部が計測した前記接触部位における接触状態に基づいて前記目標トルクを決定するように構成されている。本願の請求項7に記載の技術によれば、請求項6に記載の運動補助装置の目標トルク決定部は、前記リンク構造物の運動目的と前記リンク構造物に課される拘束条件を満たす前記目標トルクを、2次計画法を用いて決定するように構成されている。本願の請求項8に記載の技術によれば、請求項1に記載の運動補助装置の応答制御部は、前記目標トルクと、前記トルク計測部が計測した前記外トルクに対して、前記関節部が理想的な2次系の応答を行なうように、前記アクチュエーターをトルク制御するように構成されている。本願の請求項9に記載の技術によれば、請求項1に記載の運動補助装置の応答制御部は、前記目標トルクτAにて前記アクチュエーターを駆動した際の外乱トルクτdを算出する外乱オブザーバーを備え、前記目標トルクτAと、前記外トルクτeと、前記関節値qを時間微分して得られる関節値速度に基づいて前記アクチュエーターが応答したことにより達成される関節値加速度目標値を求めて出力するアクチュエーターの理論応答モデルから得られる関節値加速度目標値に前記関節部内のイナーシャーの公称値Jnを掛けたトルク目標値τrefを、前制御周期において前記外乱オブザーバーによって得られた外乱トルクτdで修正して、現制御周期における前記アクチュエーターに対する指示トルクτを決定するように構成されている。また、本願の請求項10に記載の技術は、複数の関節部と前記関節部の間を接続する複数のリンクからなるリンク構造物における前記関節部の関節値を計測する関節値計測ステップと、前記関節値計測ステップにおいて計測した前記関節値に基づいて、前記関節部を駆動するアクチュエーターの目標トルクを決定する目標トルク決定ステップと、前記関節部に作用する外トルクを計測するトルク計測ステップと、前記目標トルクと、前記関節値計測ステップにおいて計測した前記関節値と、前記トルク計測ステップにおいて計測した前記外トルクとの間に所望の関係が成立するように、前記アクチュエーターをトルク制御する応答制御ステップと、を有する運動補助方法である。また、本願の請求項11に記載の技術は、複数の関節部と前記関節部の間を接続する複数のリンクからなるリンク構造物における前記関節部の関節値を取得する関節値取得手順と、前記関節値計測ステップにおいて計測した前記関節値に基づいて、前記関節部を駆動するアクチュエーターの目標トルクを決定する目標トルク決定手順と、前記関節部に作用する外トルクを取得するトルク取得手順と、前記目標トルクと、前記関節値計測手順において取得した前記関節値と、前記トルク取得手順において計測した前記外トルクとの間に所望の関係が成立するように、前記アクチュエーターをトルク制御する応答制御手順と、をコンピューターに実行させるようにコンピューター可読形式で記述されたコンピュータープログラムである。本願の請求項11に係るコンピュータープログラムは、コンピューター上で所定の処理を実現するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピュータープログラムを定義したものである。換言すれば、本願の請求項11に係るコンピュータープログラムをコンピューターにインストールすることによって、コンピューター上では協働的作用が発揮され、本願の請求項1に係る運動補助装置と同様の作用効果を得ることができる。また、本願の請求項12に記載の技術は、複数の関節部と前記関節部の間を接続する複数のリンクからなるリンク構造物における前記関節部の関節値を取得する関節値取得手順と、前記関節値計測ステップにおいて計測した前記関節値に基づいて、前記関節部を駆動するアクチュエーターの目標トルクを決定する目標トルク決定手順と、前記関節部に作用する外トルクを取得するトルク取得手順と、前記目標トルクと、前記関節値計測手順において取得した前記関節値と、前記トルク取得手順において計測した前記外トルクとの間に所望の関係が成立するように、前記アクチュエーターをトルク制御する応答制御手順と、をコンピューターに実行させるようにコンピューター可読形式で記述されたコンピュータープログラムを格納したプログラム記録媒体である。本明細書で開示する技術によれば、高齢者など主に介助や介護を必要とする人体に装着して用いられ、人体の運動を物理面並びに心理面から好適に補助することができる、優れた運動補助装置及び運動補助方法、コンピュータープログラム、並びにプログラム記録媒を提供することができる。また、本明細書で開示する技術によれば、装着が容易で、ユーザーの意図を安定してセンシングし、敏感性及び即応性に富むとともに、ユーザーにストレスを感じさせない自然な力サポートを行なうことができる、優れた運動補助装及び運動補助方法、コンピュータープログラム、並びにプログラム記録媒を提供することができる。本明細書で開示する技術は、筋電センサーを用いず、ユーザーの関節の動きからユーザーの意図を抽出して、ユーザーの運動をサポートする力を発する運動補助装置である。関節アクチュエーターのギヤ部にモデル化することが困難な摩擦があったとしても、それを補償し、関節部が理想数理モデルに従うように制御することで、当該装置を装着したユーザーの関節に抵抗感を与えることなく、運動をサポートする力を発することができる。また、ユーザーの運動をサポートする際に、数理的な裏付けのあるトルクを関節部に印加することで、多様な状況下においても、一貫して自然な力のサポート感をユーザーに与えることができる。具体的には、常にユーザーの関節に力がかからない状態いわば、宇宙空間にいるような状態に極力近づけるようにする。本明細書で開示する技術のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。図1には、本明細書で開示する技術を適用した脚部アシストスーツの構成を模式的に示している。図示の脚部アシストスーツは、人体の左右の脚それぞれ対し、股関節にロール、ピッチ、ヨーの3自由度、膝関節にピッチの1自由度、足首にロール及びピッチの2自由度、合計で12自由度を有している。各関節部の関節軸は、それぞれ関節駆動用のアクチュエーターによって駆動される。各関節間は剛体リンクで接続されている。具体的には、左右の股関節間は骨盤リンクで接続され、左右それぞれの股関節と膝関節間は大腿部リンクで接続され、左右それぞれの膝関節と足首関節間は脛部リンクで接続されている。また、足首関節には足底リンクが接続されている。骨盤リンク、大腿部リンク、脛部リンク、足底リンクは、それぞれバンド図示しないによって人間の身体に固定されているものとする。図1では、右側の関節部及びリンクを実線で描き、人体の陰に隠れた左側の関節部及びリンクを点線で描いている。骨盤部には、中央制御を行なうホストコンピューターが搭載されている。上述した各関節部の関節軸を駆動するアクチュエーターには、ホストコンピューターと通信可能なマイクロコンピューター図示しないがそれぞれ併設されており、関節の制御目標値がホストコンピューターから各マイクロコンピューターに与えられるとともに、検出した関節角度や関節角速度を各マイクロコンピューターからホストコンピューターに送信される。左右の足底部には、足底と路面の間の接触状態を検出するための接触センサーがそれぞれ搭載されている。接触センサーには、足底が路面に接触しているとON、足底が路面から離れているとOFFとなる接地計測スイッチが用いられる。接触センサーに併設されたマイクロコンピューターは、接触センサーのON/OFF値を読み込んで、ホストコンピューターへ送信するものとする。骨盤部には、3軸の加速度センサーと3軸の角速度センサージャイロからなるIMUが搭載されている。骨盤部の近隣には、これらのセンサー値を計測するマイクロコンピューターが併設されており、マイクロコンピューターからホストコンピューターに計測結果が送信されるものとする。図2には、図1に示した脚部アシストスーツの各関節に用いられるアクチュエーター装置の構成を示している。図示のアクチュエーター装置は、回転子201と固定子202からなるモーター本体と、波動歯車装置などのギヤからなる減速部203で構成され、インターフェース基板204上に搭載されている。モーターの回転子には、回転位置すなわち関節軸の角度を検出するエンコーダー205が取り付けられている。また、減速部の出力軸には、軸受部206を介して後段のリンク図示しないが接続されるとともに、出力トルクを検出するためのトルクセンサー207が取り付けられている。各関節軸のアクチュエーターには、関節部に存在する摩擦や関節といったモデル化や同定が困難な外乱の要因に対処し、数理モデル理想応答モデルに基づいて出力トルクを指示することができるアクチュエーター制御装置を用い、理想的な関節部IJU:IdealizedJointUnitであることが好ましい。この種のアクチュエーター装置は、例えば本出願人に既に譲渡されている特許第4715863号公報に開示されている。このアクチュエーター装置は、指令トルク及び外トルクに対し、指定されたイナーシャーと粘性抵抗によって支配される、精密な2次系の応答を示す。これにより、減速部のギヤ内の摩擦などによって関節の動きが阻害されることなく、わずかな力が関節に作用しても、精密にアクチュエーターの角加速度変化となって現れるようにすることができる。したがって、トルクセンサーで得られる出力トルクと、エンコーダーによる検出角度を用いて制御を行なうことで、数理モデルに基づく精密な応答を実現することができる。ここでは、図1に示した脚部アシストスーツ及びこれを装着する人のマスプロパティーは既知とし、人と脚部アシストスーツを合わせた系を、図3に示すような、2脚ロボットとしてモデル化する。図示のモデルは、上述した関節左右それぞれの股関節3自由度、膝関節1自由度、足首2自由度による自由度成分と、骨盤部の位置及び姿勢を表す自由度成分を持つ。前者は、実在するすなわち駆動する関節の自由度であり、駆動actuatedの意味を込めて、その関節値をqA、関節力をτAとする。また、後者は、関節座標系原点に対する骨盤部のベース並進を表す3自由度と、ベース姿勢を表す3自由度の合計6自由度からなるが、力を発することができないことから、非駆動unactuatedの意味を込めて、その関節値をqU、関節力をτUとする。脚部アシストスーツの各関節部で発生可能なトルクは、実在する関節駆動用のアクチュエーターによるトルクとする。また、脚部アシストスーツを装着した人の筋肉によって発せられる力は、この系から見て外力と考える。本実施形態に係る脚部アシストスーツの目的は、これを装着した人の筋力が弱ったとしても、身体の重さをほとんど感じることなく、わずかな筋力で運動を可能とすることにある。言い換えれば、無重力空間で運動するのに近い状態を作り出すことが、脚部アシストスーツの運動目的である。例えば、人が椅子から立ち上がったり、階段を昇り降りしたりする際に、体重を支持するための力のほとんどはアクチュエーターが発し、人の筋肉は残りわずかに必要とされる力を担うようにすることを考える。以下では、説明を簡潔化するため、人が重量物を背負うなど、マスプロパティーの変化を伴うケースは除外して考える。上記の運動目的を達成するには、重力によって人の関節に作用する負荷の一部を、アクチュエーターによって補償するような制御系を構成できればよい。但し、図3に示したような2脚ロボット系の場合、左足接地、右足接地、両足接地、無接地といったように、多様な接地状態を伴い、これに応じて系のダイナミクスが大きく変化する。2脚ロボット系が単脚支持の場合は、冗長マニピュレーターと類似のダイナミクスに支配される。一方、両脚支持の場合は、閉ループが形成され、トルクの決定則は単純ではない。解が存在しない不能な問題の場合は、近似トルクを作用する必要がある。また、解が無数に存在する不定な問題の場合は数ある解の中で最も系にとって負荷の低い最適トルクパターンを作用する必要がある。このような歩行の相の遷移に伴って複数の制御系を切り替える煩雑さも除去することが望ましい。以下では、これらの問題を総合的に扱える制御系について説明する。2足歩行系の運動方程式は、下式1のような形で表現することができる。上式1において、τは一般化変数qに対応した一般化力、bは重力又はコリオリ力、Hは2足ロボットリンク構造全体の関節空間に対する慣性行列、fEは外力床反力で、JEは外力fEが作用する空間と関節空間を関連付けるヤコビアンである。ここでいう一般化変数qは、図3のようにモデル化された2脚ロボットの関節値であり、一般化力τは関節力に相当する。より具体的には、一般化変数qは、実在する関節左右それぞれの股関節3自由度、膝関節1自由度、足首2自由度による12自由度成分と、骨盤部の位置及び姿勢を表す6自由度成分からなる。前者は、駆動actuatedの意味を込めて、その一般化変数をqA、一般化力をτAとする。後者は力を発することができないことから、非駆動unactuatedの意味を込めて、その一般化変数をqU、一般化力をτUとする。したがって、一般化力τ並びに一般化変数qを、τ=τTUτTAT、q=qTUqTATと表現することができる。運動方程式を非駆動成分と駆動成分に分けて記述すると、上式1は下式2のように変形できる。力制御系のロボット制御において重要な概念として、ロボットに作用する力と発生する加速度の関係を記述するための空間、すなわち操作空間OperationalSpaceが挙げられる。例えば、2足ロボットの足底の位置を操作空間として定義して、足底に所望の加速度を発生させるための関節力を決定するのに操作空間が用いられる。通常、操作空間xの速度は、関節qの関節速度とヤコビアンJを用いて、下式3-1のように表わされる。したがって、操作空間xの加速度は、関節qの関節速度とヤコビアンJを用いて、下式3-2のように表わされる。操作空間は、最終的には関節空間と一致する。上式2を用いて、上式3-2から一般化変数qの加速度成分を消去すると、下式4に示す通りとなる。上述したように非駆動関節はトルクを発生できないことから、τU=0である。これを上式4に代入すると、下式5に示す通りとなる。但し、上式5において、慣性行列の逆行列H1は、駆動関節の列HA1と、非駆動関節の列HU1に分解して、H1=[HA1HU1]と書けるとした。上式5をさらにまとめると、上式1に示した2足歩行系の運動方程式を、操作空間xに関するダイナミクスを表現する下式6のように変形することができる。上式6は、操作空間xに駆動関節のトルクτA及び外力fEが作用したときの、これらの力と操作空間xに発生する加速度との関係を表している。但し、上式6中のΛH1並びにcHは、それぞれ下式7、8のように表わされる。上式6の左辺である操作空間xの加速度は、脚部アシストスーツの運動目的と考えることができる。例えば、制御対象の特定部位の加速度を0にしたり、速度を0にしたり、位置を与えられた値にしたり、といったことが運動目的として挙げられる後述するように、関節に受動的且つ現在の運動を維持するための支持力が発生するようにするために、関節加速度が0となる運動目的を脚部アシストスーツに設定する。右辺に現れるΛH1やcHは、後述するように、システムの状態に応じて算出可能な既知の量である。これらの既知量に対して、τA及びfEという未知量を決定することで、運動目的を実現するための駆動関節力τA及びシステムがヤコビアンJEで表わされる空間からシステムが得るべき外力fEの値を得ることができる。但し、駆動関節力τAには限界があったり、外界から得られる外力には摩擦錘による拘束や、支持多角形の拘束があったりするし、上式6を満足する解は常に存在するとは限らない。すべての運動目的を満たす解が存在しない場合に備えて、運動目的に優先度を設ける仕組みも必要となる。逆に、解が無数に存在し、適切な解を選ぶ必要が生じることもある。よって、上式6を単なる連立1次方程式として解くだけでは不十分である。このため、未知量τA及びfEからなる未知力を決定するという上記の問題を、下式9、10に示すような2次計画問題として解くことによって、未知力yを求める。ここで、上式において、未知力yは変数であり、駆動関節力τAと外力fEからなり、下式11のように表わされる。また、eは、下式12に示すように、上式6の右辺から左辺を引いた値であり、上式6の誤差を与える。eをなるべく小さくすれば、上式6が成立し易くなる。また、Wは、運動目的相互の重み関係を与える対角行列であり、下式13のように表わされる。Wによって、重みの大きい運動目的は、重みの小さい運動目的よりも優先的に達成させることができる。さらに、Eは、解が無数に存在する場合に、未知力yが最小となる解に収斂させるための対角行列であり、下式14のように表わされる。但し、同式中のεiは、解の精度に影響を与えない程度に十分小さな値とする。上式10は、未知力yに対する拘束条件である。脚部アシストスーツの場合、アクチュエーターが発生する関節力τA、並びに、床反力fEに対する拘束条件である床反力は一方向である。A及びdはそれぞれ、未知関節力τAや未知外力fEに課される不等式拘束上式10を表現するための、係数行列、定数ベクトルである。例えば関節力τAに制限を課したい場合は、下式15をA、dで表現すればよい。あるいは、ある接触点に作用する外力fE、すなわち力Fx,Fy,Fz及びモーメントMx,My,Mzに単極unipolarな接触、摩擦錘、支持多角形の拘束を課したい場合は、下式16をA、dで表現すればよい。ここで、μt、μrは摩擦係数、Lx、Lyは矩形の支持多角形の辺の長さを表している。上式9、10で表わされる2次計画問題を解く際には、ΛH1及びcHを、系の状態に応じて算出する必要がある。ここで、より少ない計算量でΛH1及びcHを求める方法について、以下で考えてみる。上式6で、右辺から左辺を得る計算は、関節力τAや外力fEが系に作用したときの操作空間xにおける加速度を求める問題と見ることができる。操作空間xにおける加速度を求める点が通常の順動力学計算と異なるが、一種の順動力学演算ForwardDynamicsと捉えることができる。順動力学演算FDHは、リンク構造物の力学モデルとしての関節空間q並びにその関節速度、重力g、並びに未知力yをパラメータに持ち、下式17のように表現することができる。この順動力学演算FDHによれば、関節空間qと、重力g、未知力yといったリンク構造物に作用する力情報から、リンク構造物の各点に発生する加速度を得ることができる。ここで、上式17において、順動力学演算FDHの入力パラメータのうち関節空間q及び未知力y以外をすべてゼロとする制約条件下では、重力、関節力、速度積に関連する力コリオリ力などが発生しない状況において操作空間xに発生する加速度を求めることができる。すなわち、式8においてcH=0とすることができる。さらに、y=ui、すなわち、i番目の操作空間にのみ第i成分が1の単位ベクトルuiを作用させる条件下で上式17の計算を実行すると、ΛH1の第i列を求めることができることが分る。よって、下式18に示す順動力学演算をすべての行iについて実行すれば、操作空間慣性逆行ΛH1全体を得ることができる。また、未知力y=0とし、順動力学演算FDHの入力パラメータのうち関節空間qに発生する速度と重力gのみが作用するという制約条件下で上式18に示した順動力学演算FDHを実行することで、下式19に示すようにcHを算出することができる。順動力学演算は、当初は逆動力学演算加速度から力を求める演算を利用して構成する方法が一般的であったが、ON3の計算量を有し、自由度数が増すと演算量が嵩むという問題がある。これに対し、特開2007-108955号公報前述やR.Featherstone,RobotDynamicsAlgorithmsKluwerAcademicPublishers,1987には、ArticulatedBody法以下、AB法とするを用いてONの計算複雑度で順動力学演算を構成する方法について記載されている。なお、AB法自体については、例えば、Thecalculationofrobotdynamicsusingarticulated-bodyinertiasInt.J.RoboticsResearch,vol.2,no.1,pp.13-30,1983に記載されている。特開2007-108955号公報に記載の順動力学演算の構成方法では、AB法をイナーシャー情報算出、速度情報算出、力情報算出、加速度情報算出の4つの過程に分解する。上記の順動力学演算式17を、AB法と同様にONの計算複雑度で実現することができれば、上式18及び19より、ΛH1及びcHについても同様の計算複雑度で算出できることになる。以上で、上式9、10で表わされる2次計画問題を解くことが可能となる。そして、解として得られた関節力τAをアクチュエーターのトルク指令値として脚部アシストスーツに与えることで、目的の運動を実現することができる。続いて、上述したような制御系を用いて、図1に示した脚部アシストスーツを制御する際の、より具体的な設定について説明する。脚部アシストスーツの運動目的は、関節部の動きに人の意思を最大限反映しながら、体の重みが関節部に作用しないようにすること、すなわち、脚部アシストスーツを装着した人体の関節部への負荷を相殺又は低減することである。基本的には、下式20に示すようにすべての関節{qi}に対して関節加速度が0となるような運動目的を設定することで、関節に受動的且つ現在の運動を維持するための支持力が発生するようにすることができる。図3に示した2脚ロボットのモデルにおける外力の作用点としては、左右の足底が想定される。接地点では、足底は路面に対して不動に支持されるべきである。したがって、接地している足部について、並進加速度及び角加速度にそれぞれ下式21、22に示すような運動目的を課す。不等式拘束としては、すべての関節に対して上式15で示した関節力リミットを課すとともに、すべての接触点に対して上式16で示した拘束を課せばよい。以上の構成では、重力による体の重みだけでなく、慣性まで維持するよう、トルクが決定されて、アシスト力が過敏となる傾向がある。そのため、系の状態としては、ベースの並進速度回転速度関節角速度に0を代入するのが実用的である。このような構成においては,ワールド空間における系全体の位置は解に影響を及ぼさない。したがって、ベース部の位置は常に0としqU=0、ベース部には慣性センサーで計測したベースの姿勢のみ反映する。図4には、図1~3に示した脚部アシストスーツの制御システム構成を示している。図示の制御システムは、関節状態計測器401と、ホストコンピューター402と、ベース状態計測器403と、足部接地状態計測器404と、トルク計測器405と、理想応答制御部406と、モータードライバー407で構成される。ホストコンピューター402は、力学モデル402Aと、全身協調制御部402Bと、運動目的拘束条件設定部402Cを備えている。関節状態計測器401は、具体的には、各関節駆動用のアクチュエーターに取り付けられたエンコーダーやタコジェネレーターに相当し、関節の角度と、角速度を計測する。上述したように、脚部アシストスーツのアシスト力が過敏とならないように、関節角速度は0として扱った方が実用的なので、その場合は関節状態計測器401による角速度の計測は省略することができる。ベース状態計測器403は、脚部アシストスーツの骨盤部に設置された慣性センサー加速度センサー及びジャイロの検出値を用いて、骨盤部の姿勢と角速度を算出する。方位は特に必要ないので、姿勢を表すロール及びピッチの2軸分の傾きのみ得るように、ベース状態計測器403を構成すればよい。上述したように、脚部アシストスーツのアシスト力が過敏とならないように、ベースの角速度を0として扱った方が実用的であるので、その場合はベース状態計測器403による角速度の計測は省略することができる。関節状態計測器401で得られた関節角qAとその角速度、並びに、ベース状態計測器403で得られたベース姿勢qUと角速度は、ホストコンピューター402内の力学モデル402Aに反映される。力学モデル402Aは、ワールド座標系での位置や姿勢に関しては、骨盤部の傾きのみが重要であり、その他の状態量骨盤部の位置や方位は力学モデル402Aでは無視して0として扱う。足部接地状態計測器404は、左右の足底に設けられた接地計測スイッチ前述に相当し、足底が路面に接触しているとON、足底が路面から離れているとOFFとなる。運動目的拘束条件設定部402Cは、すべての駆動関節qAに対して上式20に示した加速度ゼロ指令を与え、関節力の最大値に関して上式15に示した拘束条件を制御系に設定する。また、運動目的拘束条件設定部402Cは、足底接地状態計測器404が計測した足部接地情報に基づいて、接地点において上式21、22に示した並進加速度と角加速度のゼロ指令及び上式16に示した不等式拘束条件を設定する。全身協調制御部402Bは、脚部アシストスーツとこれを装着する人の力学モデルを用いて、重力によって人の関節に作用する負荷を相殺又は低減するような目標トルクを決定する。本実施形態では、全身協調制御部402Bは、操作空間物理量算出部402B-1と、2次計画問題解決器402B-2を備えている。操作空間物理量算出部402B-1は、上式18、19を用いて、操作空間物理量であるΛH1及びcHを、系の状態に応じて算出する。そして、2次計画問題解決器402B-2は、得られた操作空間物理量を用いて、上式9、10に示した2次計画問題を解いて、運動目的拘束条件設定部402Cで設定した運動目的上式20~22を参照のこと、及び、拘束条件上式15、16を参照のことを満足する駆動関節力目標トルクτAを算出する。全身協調制御部402Bが算出した駆動関節力τAは、各関節駆動用のアクチュエーターにトルク指令値として理想応答制御部406に与えられる。本実施形態では、各関節駆動用のアクチュエーターとして、例えば本出願人に既に譲渡されている特許第4715863号公報に開示されているアクチュエーター装置が用いられる。トルク計測器405は、アクチュエーターに取り付けられた、外トルクを計測するトルクセンサーに相当する。理想応答制御部406は、全身協調制御部403Bが算出した駆動トルク目標トルクτAと、トルク検出器405が計測した外トルクに対して、関節が理想的な2次系の応答を行なうように精密な関節加速度制御トルク制御を行なう。そして、理想応答制御部406は、モータードライバー407への電流指令値を算出し、モータードライバー407がこの電流指令値を実現するように、モーターに流れる電流を制御する。本実施形態に係る脚部アシストスーツは、筋電センサーを用いず、ユーザーの関節の動きからユーザーの意図を抽出するので、装着が容易であるが、関節部に含まれるギヤ部の粘性抵抗などは、ユーザーの関節の動きを阻害する要因を排除する必要がある。関節アクチュエーターのギヤ部にモデル化することが困難な摩擦があったとしても、理想応答制御部406は、それを補償し、関節部が理想数理モデルに従うように制御して、理想的な関節部IJU:IdealizedJointUnitを実現するようにしている。その結果、当該脚部アシストスーツを装着したユーザーの関節に抵抗感を与えることなく、運動をサポートする力を発することができる。ここで、2脚ロボット図3を参照のことのダイナミクス演算において、アクチュエーターは、下式23に示すような数式でモデル化される。上式23において、Iaは関節の仮想イナーシャー、qAはエンコーダー出力として得られる関節の関節角、τAは関節の発生トルクの指令値である目標トルク、τeは関節に作用する外トルク、νaは関節内部の未知の、モデル化が困難となる仮想的な粘性係数である。上式23から、理論モデルには、関節に作用する外トルク項τeが含まれていることが分かる。したがって、アクチュエーターの応答を理論モデル通りとなるように矯正するには、この外トルクτeを検出する必要がある。本実施形態では、上述したように、アクチュエーターには、減速部の出力軸において外トルクτeを計測するためのトルクセンサーが配設されており図2を参照のこと、そのトルク計測結果はマイクロコンピューターで収集されるようになっている。アクチュエーターが上式23で表される理論モデルに従った応答を行なうことは、上式23の右辺が与えられたときに、左辺の関節角加速度が達成されることに他ならない。このような関節角加速度制御系を構成するために、外乱トルクを推定する外乱オブザーバーを適用することによって、理論応答モデルに基づいて関節トルクτを高い精度で決定することができる。図7には、理想応答制御部406の制御ブロック図を示している。同図中で、点線で囲まれた部分が外乱オブザーバーに相当し、外乱トルクτdを推定し、制御系に及ぼす影響を除去することによって、ロバストな加速度制御系を構築している。但し、Jnは関節内のイナーシャーの公称値、Jは関節内のイナーシャーの未知の実際値、qAは関節角である。また、関節の仮想イナーシャーIaは、ダイナミクス演算における設計事項として仮想的な定数が与えられるとする。ホストコンピューター402上では、制御周期毎に、力制御方式によりアクチュエーターに対する指令値である目標トルクτAを決定するとともに、トルク計測器405アクチュエーターの減速部の出力軸に取り付けられたトルクセンサーによって計測された外トルク実測値τe、並びに、関節状態計測器401モーターの回転子に取り付けられたエンコーダーによって計測された関節角qAから得られる角速度実測値がアクチュエーターに併設されたマイクロコンピューター前述から送られてくる。そして、これら目標トルクτA、外トルク実測値τe、並びに関節角qAの角速度実測値を上式1で表される理論応答モデルに代入して、同式左辺の関節角qAの加速度目標値を求め、この角加速度目標値を外乱オブザーバーに投入する。外乱オブザーバー内では、入力された関節角qAの加速度目標値に関節の仮想イナーシャー公称値Jnを掛けて、現制御周期におけるトルク目標値τrefに変換する。そして、外乱オブザーバーにより前制御周期で得られた外乱トルクτdをこのトルク目標値τrefに修正を加えると、現制御周期における関節に対するトルク指令値τとなる。伝達関数1/Jnからなる関節にトルク指令値τからなる力制御を掛けると、関節部に存在する摩擦や慣性などの外乱の影響を受けながら回転駆動する。具体的には、トルク指令値τを電流指令値に換算し、これがモータードライバー407への指示入力となる。その際の発生トルクτe並びに関節角qAはそれぞれトルク計測器405並びに関節状態計測器401で計測されるとともに、関節状態計測器401の出力qAを時間微分することで関節角速度が得られる。外乱オブザーバーは、計測された関節角qAの角速度に対し、関節の仮想イナーシャー公称値Jnからなる伝達関数Jnsを適用することで関節に作用したトルクを推定することができ、この推定トルクを関節へのトルク指令値τから引き算することで、外乱トルクτdを推定することができる。そして、現制御周期で得られた外乱トルクτdはフィードバックされ、次制御周期におけるトルク指令値τの修正に使用される。なお、途中に挿入された、g/sgで表されるローパスフィルタLPFは、系の発散を防ぐためのものである。このようにして、関節部に摩擦や慣性などのモデル化することができない外乱成分が存在していても、アクチュエーターの加速度応答を加速度目標値に追従させることができる。すなわち、上式23の右辺が与えられたときに左辺の関節角加速度が達成されるので、アクチュエーターは外乱の影響を受けるにも拘らず理論モデルに従った応答を実現することができる。但し、外乱トルクτdをフィードバックする途中に上記のローパスフィルタg/sgが挿入されており前述、高周波数域の外乱除去には向かない。なお、外乱オブザーバーについては、例えば、大西著外乱オブザーバによるロバストモーションコントロールロボット学会誌、Vol.11、No.4、pp.486-493、1993を参照されたい。外乱オブザーバーは、プラント内の外乱成分を推定し、制御入力にフィードバックすることで、プラントに未知のパラメータ変動や外乱があっても、目標状態に到達させる効力がある。但し、正しく外乱を推定するには、複数のサイクルに亘ってフィードバック演算を繰り返す必要がある。図7に示した制御ブロック構成では、外乱オブザーバーは、関節角qの角加速度を上式23によって求め、これを関節部のアクチュエーターに対する関節角加速度目標値に設定する。関節角qの角加速度は、トルク計測器405から得られた外トルクτeと、関節の目標トルクτAと、減速部の出力軸に取り付けられた関節状態計測器401から出力される関節角qAの時間微分に基づいて決定される。このような構成をとることによって、関節部は、イナーシャーIa及び粘性係数νaに従った応答を行なうことが可能となり、理想化される。図5には、図4に示した制御システムが実行する処理手順をフローチャートの形式で示している。足底接地状態計測器404は、左右の足底に設けられた接地計測スイッチのON/OFF状態を計測するステップS501。また、関節状態計測器401は、各関節駆動用のアクチュエーターに取り付けられたエンコーダーの出力値をカウントして、現在の関節角qAを得るステップS502。また、ベース状態計測器403は、脚部アシストスーツの骨盤部に設置された慣性センサー加速度センサー及びジャイロの検出値を読み、姿勢演算を行なって、骨盤部すなわちベースの姿勢を得るステップS503。そして、関節状態計測器401で得られた関節角qAと場合によっては角速度も、並びに、ベース状態計測器403で得られたベース姿勢qUを場合によっては角速度も、ホストコンピューター402内の力学モデル402Aに反映するステップS504。次いで、運動目的拘束条件設定部402Cは、脚部アシストスーツの運動目的及び拘束条件を設定するステップS505。具体的には、運動目的拘束条件設定部402Cは、すべての駆動関節qAに対して上式20に示した加速度ゼロ指令を与え、関節力の最大値に関して上式15に示した拘束条件を制御系に設定する。また、運動目的拘束条件設定部402Cは、足底接地状態計測器404が計測した足部接地情報に基づいて、接地点において上式21、22に示した並進加速度と角加速度のゼロ指令及び上式16に示した不等式拘束条件を設定する。全身協調制御部402B内では、操作空間物理量算出部402B-1が、上式18、19を用いて、操作空間物理量であるΛH1及びcHを、系の状態に応じて算出するステップS506。次いで、全身協調制御部402B内の2次計画問題解決器402B-2が、ステップS506で得られた操作空間物理量を用いて、上式9、10に示した2次計画問題を解いて、運動目的拘束条件設定部402Cで設定した運動目的上式20~22を参照のこと、及び、拘束条件上式15、16を参照のことを満足する駆動関節力すなわち目標トルクτAを算出するステップS507。全身協調制御部402Bは、得られた駆動関節qAの目標トルクτAを、理想応答制御部406に送信する。そして、理想応答制御部406は、上述したように、全身協調制御部403Bが算出した駆動トルク目標トルクτAと、トルク計測器405が計測した外トルクに対して、関節が理想的な2次系の応答を行なうように精密な関節加速度制御トルク制御を行なうステップS508。制御システムは、図5に示した処理手順を、例えば1kHz程度の制御周波数で実行する。図6には、図4に示した制御システムで実現される制御系を、図3に示した2脚ロボットのモデルに適用した際の結果を示している。図6の左列で示す姿勢変化は、左足で片足立脚している状態から、右足を着床するように右足先に外力装着した人の筋力を作用している。受動的に姿勢変化し、両脚支持状態となるが、その後、両脚支持状態で静止させると、モーターが関節加速度=0を維持し、外力装着した人の筋力がなくても同姿勢を維持できている。さらに続けて、骨盤部にしゃがむような外力装着した人の筋力を作用している。同様に受動的に姿勢変化し、しゃがむ姿勢で静止させたが、その姿勢を維持するための関節力をモーターが発し、外力装着した人の筋力を作用しなくとも、同じ姿勢を維持できていることが分かる。また、図6の右列で示す姿勢変化は、左足で片足立脚している状態から右足先に外力装着した人の筋力を加えて足先を振り上げた状態を示している。受動的に姿勢変化し、その後、静止させて外力装着した人の筋力を取り除いても、同様に足を振り上げた姿勢をモーター力だけで維持できていることが分かる。このように、図4に示した制御システムによれば、外力装着した人の筋力に応じて受動的に姿勢変化しながら、その姿勢を保持するための関節力を、接地状態に適宜応じて、モーターが発することができることが分かる。よって、脚部アシストスーツは、装着した人の筋力をほとんど用いず、所望の作業を行なうためのアシストができているということができる。図6では、算出力の100をモーターで発生する例を示したが、算出されたトルクの一定の割合以下では、アシスト比αとするをモーター力で発生することで、装着した人の筋肉にもう少し負荷を残存させた形でアシストすることも実現容易である。すなわち,駆動関節にはατのトルクを発生すればよい。アシスト比は、脚部アシストスーツを装着する者の肉体的能力の衰退度に応じて決定すればよい。また、上記では、アシスト対象となる人の脚部のすべての関節にアクチュエーターが取り付けられたケース図3を参照のことを扱った実施形態について説明したが、一部の関節にのみアクチュエーターが取り付けられた系についても、上記と同様の演算を適用することで、人の脚部運動のアシストを実現することができる。但し、一部の関節のみをアシストする場合、力学的整合性が保証されないため、接触点における外力拘束は設けないようにすることが望ましい。すなわち、接触拘束として、上式16の代わりに下式24に示す不等式拘束が課されることとなる。このように、本実施形態に係る脚部アシストスーツは、筋電センサーを用いず、ユーザーの関節の動きからユーザーの意図を抽出して、ユーザーの歩行運動をサポートする力を発することができる。アシストスーツは筋電センサーを用いないので、装着が容易であり、運動時においても筋電センサーが皮膚から乖離した際の暴走などの危険性がない。また、関節部の摩擦によって抵抗感を感じることなく、ユーザーの意図した運動に俊敏に追従しながら、滑らかな力のサポートを行なうことができる。力の発生則はアドホックなものではなく、重力による人の関節への負荷を相殺又は低減するという、理論的な裏付けのあるものであるから、特定の運動に限定されず、一貫して自然な力のサポートが行なわれる。また、脚部の接地状態に応じて複数の制御系を用意する必要がなく、足底の接地計測センサーを始めとする接触センサーの設置場所を増加させるだけで、全身のさまざまな接触状態にも対応することができる、実装容易性も兼ね備えている。なお、本明細書の開示の技術は、以下のような構成をとることも可能である。1複数の関節部と、前記関節部の間を接続する複数のリンクからなるリンク構造物と、トルク制御により前記関節部を駆動するアクチュエーターと、前記関節部の関節値を計測する関節値計測部と、前記関節値計測部が計測した前記関節値に基づいて、前記アクチュエーターの目標トルクを決定する目標トルク決定部と、前記関節部に作用する外トルクを計測するトルク計測部と、前記目標トルクと、前記関節値計測部が計測した前記関節値と、前記トルク計測部が計測した前記外トルクとの間に所望の関係が成立するように、前記アクチュエーターをトルク制御する応答制御部と、を具備する運動補助装置。2前記目標トルク決定部は、前記リンク構造物を取り付けた人体の関節への負荷を低減する前記目標トルクを決定する、上記1に記載の運動補助装置。3前記目標トルク決定部は、前記関節部の加速度が0となる目標トルクを決定する、上記1に記載の運動補助装置。4前記リンク構造物の一部における傾きを計測する姿勢計測部をさらに備え、前記目標トルク決定部は、前記姿勢計測部が計測した前記傾きと、前記関節値計測部が計測した前記関節値を反映した、前記リンク構造物及びこれを取り付けた人体の力学モデルを用いて、前記目標トルクを決定する、上記1に記載の運動補助装置。5前記目標トルク決定部は、前記力学モデルを用いて、前記リンク構造物を取り付けた人体の関節に作用する力を相殺又は低減する前記目標トルクを決定する、上記4に記載の運動補助装置。6前記リンク構造物と外界との接触が想定される接触部位における接触状態を計測する接触計測部をさらに備え、前記目標トルク決定部は、前記接触計測部が計測した前記接触部位における接触状態に基づいて前記目標トルクを決定する、上記5に記載の運動補助装置。7前記目標トルク決定部は、前記リンク構造物の運動目的と前記リンク構造物に課される拘束条件を満たす前記目標トルクを、2次計画法を用いて決定する、上記6に記載の運動補助装置。8前記応答制御部は、前記目標トルクと、前記トルク計測部が計測した前記外トルクに対して、前記関節部が理想的な2次系の応答を行なうように、前記アクチュエーターをトルク制御する、上記1に記載の運動補助装置。9前記応答制御部は、前記目標トルクτAにて前記アクチュエーターを駆動した際の外乱トルクτdを算出する外乱オブザーバーを備え、前記目標トルクτAと、前記外トルクτeと、前記関節値qを時間微分して得られる関節値速度に基づいて前記アクチュエーターが応答したことにより達成される関節値加速度目標値を求めて出力するアクチュエーターの理論応答モデルから得られる関節値加速度目標値に前記関節部内のイナーシャーの公称値Jnを掛けたトルク目標値τrefを、前制御周期において前記外乱オブザーバーによって得られた外乱トルクτdで修正して、現制御周期における前記アクチュエーターに対する指示トルクτを決定する、上記1に記載の運動補助装置。10複数の関節部と前記関節部の間を接続する複数のリンクからなるリンク構造物における前記関節部の関節値を計測する関節値計測ステップと、前記関節値計測ステップにおいて計測した前記関節値に基づいて、前記関節部を駆動するアクチュエーターの目標トルクを決定する目標トルク決定ステップと、前記関節部に作用する外トルクを計測するトルク計測ステップと、前記目標トルクと、前記関節値計測ステップにおいて計測した前記関節値と、前記トルク計測ステップにおいて計測した前記外トルクとの間に所望の関係が成立するように、前記アクチュエーターをトルク制御する応答制御ステップと、を有する運動補助方法。11複数の関節部と前記関節部の間を接続する複数のリンクからなるリンク構造物における前記関節部の関節値を取得する関節値取得手順と、前記関節値計測ステップにおいて計測した前記関節値に基づいて、前記関節部を駆動するアクチュエーターの目標トルクを決定する目標トルク決定手順と、前記関節部に作用する外トルクを取得するトルク取得手順と、前記目標トルクと、前記関節値計測手順において取得した前記関節値と、前記トルク取得手順において計測した前記外トルクとの間に所望の関係が成立するように、前記アクチュエーターをトルク制御する応答制御手順と、をコンピューターに実行させるようにコンピューター可読形式で記述されたコンピュータープログラム。12複数の関節部と前記関節部の間を接続する複数のリンクからなるリンク構造物における前記関節部の関節値を取得する関節値取得手順と、前記関節値計測ステップにおいて計測した前記関節値に基づいて、前記関節部を駆動するアクチュエーターの目標トルクを決定する目標トルク決定手順と、前記関節部に作用する外トルクを取得するトルク取得手順と、前記目標トルクと、前記関節値計測手順において取得した前記関節値と、前記トルク取得手順において計測した前記外トルクとの間に所望の関係が成立するように、前記アクチュエーターをトルク制御する応答制御手順と、をコンピューターに実行させるようにコンピューター可読形式で記述されたコンピュータープログラムを格納したプログラム記録媒体。"