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JP7108298B2 - Control device, power assist device, control method and program - Google Patents

Control device, power assist device, control method and program Download PDF

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JP7108298B2 JP2018157566A JP2018157566A JP7108298B2 JP 7108298 B2 JP7108298 B2 JP 7108298B2 JP 2018157566 A JP2018157566 A JP 2018157566A JP 2018157566 A JP2018157566 A JP 2018157566A JP 7108298 B2 JP7108298 B2 JP 7108298B2
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Description

本発明は、制御装置、パワーアシスト装置、制御方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a control device, a power assist device, a control method and a program.

人の動作を補助するパワーアシスト装置の研究開発および実用化が進められている。例えば、特許文献1には、使用者の上腕の屈曲動作を補助するパワーアシスト装置が記載されている。 BACKGROUND ART Research and development and practical application of power assist devices for assisting human movements are underway. For example, Patent Literature 1 describes a power assist device that assists the bending motion of the user's upper arm.

特開2017-209765号公報JP 2017-209765 A 国際公開第2017/213151号WO2017/213151

パワーアシスト装置が、より少ないセンサで使用者の意図に応じた動作を行うことが、構成の簡単化、着脱の容易性、低価格化および軽量化の観点から好ましい。
例えば、特許文献1に記載のパワーアシスト装置では、使用者の左右の三角筋の中部位置の皮膚表面、および、使用者の左右の二頭筋の位置の皮膚表面のそれぞれに、筋電センサが貼着される。このパワーアシスト装置は、二頭筋の筋電位の変化によって使用者の前腕の屈曲動作を検出し、補助する。また、このパワーアシスト装置は、三角筋の筋電位の変化によって使用者の上腕の屈曲動作を検出し、補助する。この筋電位センサを不要にすることができれば、パワーアシスト装置の装着時に使用者に筋電位センサを貼着する手間がかからず、また、筋電位センサの分の低価格化および軽量化を図ることができる。
It is preferable for the power assist device to operate according to the intention of the user with fewer sensors from the viewpoints of simplification of configuration, ease of attachment and detachment, cost reduction, and weight reduction.
For example, in the power assist device described in Patent Literature 1, myoelectric sensors are provided on the skin surface at the middle part of the left and right deltoid muscles of the user and on the skin surface at the left and right biceps muscles of the user. affixed. This power assist device detects and assists the bending motion of the user's forearm based on changes in the myoelectric potential of the biceps muscle. In addition, this power assist device detects and assists the bending motion of the user's upper arm based on changes in the myoelectric potential of the deltoid muscle. If the myoelectric potential sensor can be made unnecessary, the user will not need to attach the myoelectric potential sensor when wearing the power assist device, and the price and weight of the myoelectric potential sensor can be reduced. be able to.

特許文献2に開示されているような高バックドライバビリティの減速機をパワーアシスト装置に用いた構成では、モータ等の駆動装置の回転角度に関する情報、あるいは負荷側回転部の回転角度に関する情報を用いて、筋電位センサを不要にすることができる。一方、減速機の高バックドライバビリティのために目標の角度で停止せず、使用者の意図によらない振動が発生してしまうという新たな課題が見出された。 In a configuration in which a speed reducer with high back drivability as disclosed in Patent Document 2 is used in a power assist device, information on the rotation angle of a driving device such as a motor or information on the rotation angle of a load-side rotating portion is used. Therefore, the myoelectric potential sensor can be dispensed with. On the other hand, a new problem has been found in that the reduction gear does not stop at the target angle due to the high back drivability, and vibration that is not intended by the user occurs.

本発明の目的の1つは、パワーアシスト装置に、より少ないセンサで使用者の意図に応じた動作を行わせることができる、制御装置、パワーアシスト装置、制御方法およびプログラムを提供することである。
本発明の目的のもう1つは、使用者の意図によらない振動を抑制することができる、制御装置、パワーアシスト装置、制御方法およびプログラムを提供することである。
One of the objects of the present invention is to provide a control device, a power assist device, a control method, and a program that enable a power assist device to operate in accordance with the user's intentions with fewer sensors. .
Another object of the present invention is to provide a control device, a power assist device, a control method, and a program capable of suppressing vibrations unintentional by the user.

本発明の第1の態様によれば、制御装置は、歯車で連結された駆動側回転部および負荷側回転部について、前記駆動側回転部の回転角度に関する情報、および、前記負荷側回転部の回転角度に関する情報のうち少なくともいずれか一方と、摩擦分が減算された外力推定値とに基づいて、使用者の動作または停止の意図を識別する識別部と、前記識別部による識別結果に基づいて、前記駆動側回転部を回転させる駆動装置のトルクを制御するトルク制御部と、を備える。 According to the first aspect of the present invention, for a drive-side rotating portion and a load-side rotating portion that are connected by a gear, the control device provides information about the rotation angle of the drive-side rotating portion and information about the rotation angle of the load-side rotating portion. an identification unit that identifies the user's intention to move or stop based on at least one of the information about the rotation angle and the external force estimated value with the friction component subtracted; and based on the identification result of the identification unit and a torque control section for controlling torque of a driving device that rotates the drive-side rotating section.

前記識別部は、前記駆動側回転部の回転角度に関する情報、および、前記負荷側回転部の回転角度に関する情報のうち少なくともいずれか一方と、前記使用者の動作または停止の意図との関係を機械学習するようにしてもよい。 The identification unit mechanically identifies a relationship between at least one of information regarding the rotation angle of the drive-side rotation unit and information regarding the rotation angle of the load-side rotation unit and the intention of the user to operate or stop. You may make it learn.

本発明の第2の態様によれば、パワーアシスト装置は、上記した何れかの制御装置を備える。 According to a second aspect of the present invention, a power assist device includes any one of the control devices described above.

本発明の第3の態様によれば、制御方法は、歯車で連結された駆動側回転部および負荷側回転部について、前記駆動側回転部の回転角度に関する情報、および、前記負荷側回転部の回転角度に関する情報のうち少なくともいずれか一方と、摩擦分が減算された外力推定値とに基づいて、使用者の動作または停止の意図を識別する工程と、前記使用者の動作または停止の意図の識別結果に基づいて、前記駆動側回転部を回転させる駆動装置のトルクを制御する工程と、を含む。 According to a third aspect of the present invention, the control method includes information about the rotation angle of the drive-side rotating portion and the a step of identifying the user's intention to move or stop based on at least one of the information about the rotation angle and the estimated value of the external force from which the friction component has been subtracted ; and controlling the torque of the driving device that rotates the drive-side rotating portion based on the identification result.

本発明の第4の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、歯車で連結された駆動側回転部および負荷側回転部について、前記駆動側回転部の回転角度に関する情報、および、前記負荷側回転部の回転角度に関する情報のうち少なくともいずれか一方と、摩擦分が減算された外力推定値とに基づいて、使用者の動作または停止の意図を識別する工程と、前記使用者の動作または停止の意図の識別結果に基づいて、前記駆動側回転部を回転させる駆動装置のトルクを制御する工程と、を実行させるためのプログラムである。 According to the fourth aspect of the present invention, the program stores information about the rotation angle of the driving-side rotating portion and the load-side rotating portion for the driving-side rotating portion and the load-side rotating portion that are connected by gears to the computer. a step of identifying the user's intention to move or stop based on at least one of the information about the rotation angle of the body and the estimated external force from which the friction is subtracted ; and a step of controlling the torque of a driving device that rotates the drive-side rotating portion based on the identification result of the intention.

本発明によれば、パワーアシスト装置が、より少ないセンサで使用者の意図に応じた動作を行うことができる。
また、本発明によれば、使用者の意図によらない振動を抑制することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a power assist apparatus can operate|move according to a user's intention by few sensors.
Moreover, according to the present invention, it is possible to suppress vibrations that are not intended by the user.

実施形態に係るパワーアシスト装置の構成例を示す概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram showing a configuration example of a power assist device according to an embodiment; FIG. 実施形態に係るパワーアシスト装置本体の構成例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing an example of composition of a power assist device main part concerning an embodiment. 実施形態に係る制御装置の機能構成例を示す概略ブロック図である。2 is a schematic block diagram showing an example functional configuration of a control device according to the embodiment; FIG. 実施形態に係る制御装置によるパワーアシスト装置本体の制御の例を示すブロック線図である。3 is a block diagram showing an example of control of a power assist device main body by the control device according to the embodiment; FIG. クーロン摩擦の例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of Coulomb friction; 実施形態に係る識別部による機械学習の結果の例を示すグラフである。9 is a graph showing an example of machine learning results by the identification unit according to the embodiment; 実施形態で、使用者の意図が「停止」の領域、および、使用者の意図が「動作」の領域の例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of an area where the user's intention is "stop" and an area where the user's intention is "move" in the embodiment. 実施形態に係るパワーアシスト装置本体が、駆動側角度センサおよび負荷側角度センサのうち駆動側角度センサのみを備える場合の、制御装置によるパワーアシスト装置本体の制御の例を示すブロック線図である。4 is a block diagram showing an example of control of the power assist device main body by the control device when the power assist device main body according to the embodiment includes only the drive side angle sensor out of the drive side angle sensor and the load side angle sensor; FIG. 実施形態に係るパワーアシスト装置本体、駆動側角度センサおよび負荷側角度センサのうち負荷側角度センサのみを備える場合の、制御装置によるパワーアシスト装置本体の制御の例を示すブロック線図である。FIG. 4 is a block diagram showing an example of control of the power assist device main body by the control device when only the load side angle sensor is provided among the power assist device main body, the drive side angle sensor, and the load side angle sensor according to the embodiment. 実施形態に係る実験に用いられたパワーアシスト装置本体の構成例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing an example of composition of a power assist device main part used for an experiment concerning an embodiment. 実施形態に係るトルク推定部による外部トルクの推定結果の例を示すグラフである。7 is a graph showing an example of an external torque estimation result by a torque estimator according to the embodiment; 実施形態に係る識別部による使用者の意図の識別結果の例を示すグラフである。7 is a graph showing an example of a user's intention identification result by an identification unit according to the embodiment; 実施形態に係るパワーアシスト装置が、識別部による使用者の意図の識別結果を用いずに使用者の動作に対する補助を行った動作例を示すグラフである。7 is a graph showing an operation example in which the power assist device according to the embodiment assists the user's operation without using the identification result of the user's intention by the identification unit. 実施形態に係るパワーアシスト装置が、識別部による使用者の意図の識別結果を用いて使用者の動作に対する補助を行った動作例を示すグラフである。7 is a graph showing an operation example in which the power assist device according to the embodiment assists the user's operation using the identification result of the user's intention by the identification unit.

以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、実施形態に係るパワーアシスト装置の構成例を示す概略ブロック図である。図1に示す構成で、パワーアシスト装置1は、パワーアシスト装置本体100と、制御装置200とを備える。
Embodiments of the present invention will be described below, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential for the solution of the invention.
FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration example of a power assist device according to an embodiment. With the configuration shown in FIG. 1 , the power assist device 1 includes a power assist device body 100 and a control device 200 .

パワーアシスト装置1は、人(パワーアシスト装置1の使用者)の動作を補助する。パワーアシスト装置1の使用者を、単に使用者と称する。
使用者は、使用者自らの体のうち補助対象の部分にパワーアシスト装置1(特に、パワーアシスト装置本体100)を装着して使用する。パワーアシスト装置1が、使用者の動作によってパワーアシスト装置1に加えられる力を検出し、同様の力を出力することで、使用者自らは大きな力を出す必要無しに、所望の動作を行うことができる。
パワーアシスト装置1による補助対象の部分は特定の部分に限定されない。例えば、パワーアシスト装置1が、使用者の腕の動作を補助するようにしてもよいし、脚の動作を補助するようにしてもよい。あるいは、パワーアシスト装置1が使用者の全身の動作を補助するようにしてもよい。
The power assist device 1 assists the motion of a person (the user of the power assist device 1). A user of the power assist device 1 is simply called a user.
The user wears the power assist device 1 (particularly, the power assist device main body 100) on the part of the user's own body that is to be assisted. The power assisting device 1 detects the force applied to the power assisting device 1 by the user's motion and outputs the same force, so that the user can perform a desired motion without having to apply a large force. can be done.
A portion to be assisted by the power assist device 1 is not limited to a specific portion. For example, the power assist device 1 may assist the motion of the user's arms or may assist the motion of the legs. Alternatively, the power assist device 1 may assist the motion of the user's whole body.

パワーアシスト装置本体100は、制御装置200の制御に従って、使用者の動作の補助を実行する。
制御装置200は、パワーアシスト装置本体100を制御する。特に、制御装置200は、パワーアシスト装置本体100のセンサ測定値に基づいて、パワーアシスト装置本体100による補助のON/OFF(補助の有無)、および、補助ONの場合に制御装置200が出力する力(モータ等の駆動装置のトルク)の大きさを制御する。制御装置200は、例えばマイコン(Microcomputer)、パソコン(Personal Computer)またはEWS(Engineering Workstation)などのコンピュータを用いて構成される。
パワーアシスト装置本体100と制御装置200とが一体的に構成されていてもよいし、別々の装置として構成されていてもよい。
The power assist device main body 100 assists the user's motion under the control of the control device 200 .
The control device 200 controls the power assist device body 100 . In particular, the control device 200 outputs ON/OFF of the assistance by the power assist device main body 100 (whether or not there is assistance) based on the sensor measurement value of the power assist device main body 100, and the control device 200 outputs when the assistance is ON. It controls the magnitude of the force (torque of a driving device such as a motor). The control device 200 is configured using a computer such as a microcomputer, a personal computer, or an EWS (Engineering Workstation).
The power assist device main body 100 and the control device 200 may be configured integrally, or may be configured as separate devices.

図2は、パワーアシスト装置本体100の構成例を示す概略図である。図2に示す構成で、パワーアシスト装置本体100は、駆動装置111と、駆動側角度センサ112と、駆動側入力軸113と、減速機130と、負荷側出力軸122と、リンク123と、負荷側角度センサ124とを備える。減速機130は、駆動側歯車114と、負荷側歯車121とを備える。
駆動装置111は、制御装置200の制御に従ってトルク(回転力)を出力する。以下では、駆動装置111がモータである場合を例に説明するが、これに限定されない。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of the power assist device body 100. As shown in FIG. 2, the power assist device body 100 includes a drive device 111, a drive-side angle sensor 112, a drive-side input shaft 113, a speed reducer 130, a load-side output shaft 122, a link 123, and a load sensor. and a side angle sensor 124 . The speed reducer 130 includes a drive side gear 114 and a load side gear 121 .
The drive device 111 outputs torque (rotational force) under the control of the control device 200 . An example in which the drive device 111 is a motor will be described below, but the present invention is not limited to this.

駆動側角度センサ112は、駆動装置111の回転角度を測定する。
駆動側入力軸113は、2つの端部のうち、一方の端部を駆動装置111に接続され、もう一方の端部を駆動側歯車114に接続されている。駆動側入力軸113は、駆動装置111の回転によって回転駆動され、駆動側歯車114を回転させる。これにより、駆動側入力軸113は、駆動装置111が出力するトルクを駆動側歯車114に伝達する。
A drive-side angle sensor 112 measures the rotation angle of the drive device 111 .
The drive-side input shaft 113 has two ends, one end of which is connected to the drive device 111 and the other end of which is connected to the drive-side gear 114 . The drive-side input shaft 113 is rotationally driven by the rotation of the drive device 111 to rotate the drive-side gear 114 . As a result, the drive-side input shaft 113 transmits the torque output by the drive device 111 to the drive-side gear 114 .

減速機130では、駆動側歯車114と負荷側歯車121とが噛み合わさっており、駆動側歯車114が回転することで負荷側歯車121が回転する。これにより、減速機130は、駆動側回転部110側のトルクを負荷側回転部120側へ伝達する。
負荷側出力軸122は、2つの端部のうち、一方の端部を負荷側歯車121に接続され、もう一方の端部をリンク123に接続されている。負荷側出力軸122は、負荷側歯車121の回転によって回転駆動され、リンク123を回転させる。これにより、負荷側出力軸122は、負荷側歯車121によるトルクをリンク123に伝達する。
In the speed reducer 130, the drive-side gear 114 and the load-side gear 121 are meshed with each other, and the load-side gear 121 rotates as the drive-side gear 114 rotates. As a result, the speed reducer 130 transmits the torque of the driving side rotating portion 110 side to the load side rotating portion 120 side.
The load-side output shaft 122 has two ends, one of which is connected to the load-side gear 121 and the other end is connected to the link 123 . The load-side output shaft 122 is rotationally driven by the rotation of the load-side gear 121 to rotate the link 123 . As a result, the load-side output shaft 122 transmits the torque generated by the load-side gear 121 to the link 123 .

リンク123は、使用者の動作を補助する。例えば、リンク123は、膝の部分に装着され、膝の動作を補助する。この場合、使用者が膝を動かす(曲げ伸ばしする)と、膝の動きを検出した制御装置200が、駆動装置111を回転させることで、リンク123を使用者の動作と同じ方向に回転させる。これにより、使用者は、より小さい力で膝を動かすことができる。
負荷側角度センサ124は、リンク123の回転角度を検出する。
Link 123 assists the user's actions. For example, the link 123 is attached to the knee portion and assists the motion of the knee. In this case, when the user moves (bends and stretches) the knee, the control device 200 that detects the motion of the knee rotates the driving device 111 to rotate the link 123 in the same direction as the user's motion. This allows the user to move the knee with less force.
A load side angle sensor 124 detects the rotation angle of the link 123 .

駆動装置111と、駆動側入力軸113と、駆動側歯車114との組み合わせを駆動側回転部110と称する。負荷側歯車121と、負荷側出力軸122と、リンク123との組み合わせを負荷側回転部120と称する。駆動側回転部110と負荷側回転部120とは、減速機130の歯車(駆動側歯車114および負荷側歯車121)で連結されている。駆動側角度センサ112が測定する駆動装置111の回転角度は、駆動側回転部110の回転角度でもある。負荷側角度センサ124が測定するリンク123の回転角度は、負荷側回転部120の回転角度でもある。 A combination of the drive device 111 , the drive-side input shaft 113 and the drive-side gear 114 is called a drive-side rotating portion 110 . A combination of the load-side gear 121 , the load-side output shaft 122 , and the link 123 is called a load-side rotating portion 120 . Drive-side rotating portion 110 and load-side rotating portion 120 are connected by gears (drive-side gear 114 and load-side gear 121 ) of speed reducer 130 . The rotation angle of the drive device 111 measured by the drive-side angle sensor 112 is also the rotation angle of the drive-side rotating portion 110 . The rotation angle of link 123 measured by load-side angle sensor 124 is also the rotation angle of load-side rotating portion 120 .

パワーアシスト装置本体100の構成は、図2に示す構成に限定されない。パワーアシスト装置本体100の構成として、駆動装置111が出力するトルクが減速機130を介してリンク123へ伝達されるいろいろな構成を用いることができる。例えば、図10を参照して後述する構成のように、駆動装置111と減速機130との間に平歯車が設けられていてもよい。また、減速機130とリンク123との間にカップリングが設けられていてもよい。
後述するように、パワーアシスト装置本体100が、駆動側角度センサ112および負荷側角度センサ124のうち何れか一方のみを備えていてもよい。
The configuration of the power assist device main body 100 is not limited to the configuration shown in FIG. As the configuration of the power assist device main body 100, various configurations in which the torque output by the driving device 111 is transmitted to the link 123 via the speed reducer 130 can be used. For example, a spur gear may be provided between the driving device 111 and the speed reducer 130 as in the configuration described later with reference to FIG. 10 . Also, a coupling may be provided between the speed reducer 130 and the link 123 .
As will be described later, power assist device body 100 may include only one of drive-side angle sensor 112 and load-side angle sensor 124 .

図3は、制御装置200の機能構成例を示す概略ブロック図である。図3に示す構成で、制御装置200は、通信部210と、記憶部280と、制御部290とを備える。制御部290は、トルク推定部291は、識別部292と、トルク制御部293とを備える。
通信部210は、他の機器と通信を行う。特に、通信部210は、パワーアシスト装置本体100とのインタフェースとして機能して、駆動側角度センサ112による駆動側回転部110の回転角度測定値、および、負荷側角度センサ124による負荷側回転部120の回転角度測定値を取得する。また、通信部210は、駆動装置111の回転を制御するための制御信号をパワーアシスト装置本体100へ出力する。
記憶部280は、各種情報を記憶する。記憶部280は、制御装置200が備える記憶デバイスを用いて構成される。
FIG. 3 is a schematic block diagram showing an example of the functional configuration of the control device 200. As shown in FIG. With the configuration shown in FIG. 3 , the control device 200 includes a communication section 210 , a storage section 280 and a control section 290 . The control unit 290 includes a torque estimation unit 291 , an identification unit 292 and a torque control unit 293 .
The communication unit 210 communicates with other devices. In particular, the communication unit 210 functions as an interface with the power assist device main body 100 to detect the rotation angle of the drive-side rotation unit 110 measured by the drive-side angle sensor 112 and the rotation angle of the load-side rotation unit 120 by the load-side angle sensor 124 . Get the rotation angle measurement of . Communication unit 210 also outputs a control signal for controlling the rotation of drive device 111 to power assist device main body 100 .
The storage unit 280 stores various information. Storage unit 280 is configured using a storage device included in control device 200 .

制御部290は、制御装置200の各部を制御して各種処理を実行する。制御部290は、制御装置200が備えるCPU(Central Processing Unit,中央処理装置)が、記憶部280からプログラムを読み出して実行することで構成される。
トルク推定部291は、外部トルクを推定する。ここでいう外部トルクは、パワーアシスト装置1の外部から加えられるトルクであり、使用者によって加えられるトルクとみなされる。
The control unit 290 controls each unit of the control device 200 to perform various processes. The control unit 290 is configured by a CPU (Central Processing Unit) provided in the control device 200 reading out a program from the storage unit 280 and executing the program.
Torque estimator 291 estimates an external torque. The external torque referred to here is torque applied from the outside of the power assist device 1 and is regarded as torque applied by the user.

識別部292は、駆動側回転部110の回転角度に関する情報、および、負荷側回転部120の回転角度に関する情報のうち少なくともいずれか一方に基づいて、使用者の動作または停止の意図を識別する。ここでいう回転角度に関する情報は、回転角度、角速度、角加速度の何れであってもよい。何れの場合も、微分または積分によって、回転角度、角速度、角加速度の何れも算出可能である。 Identification unit 292 identifies the user's intention to move or stop based on at least one of information about the rotation angle of drive-side rotation unit 110 and information about the rotation angle of load-side rotation unit 120 . The information about the rotation angle referred to here may be any of rotation angle, angular velocity, and angular acceleration. In either case, the rotation angle, angular velocity, and angular acceleration can all be calculated by differentiation or integration.

トルク推定部291が、外力推定値の算出時に摩擦分のトルクを減算して算出し、識別部292が、摩擦分のトルクが減算された外力推定値に基づいて、使用者の動作または停止の意図を識別するようにしてもよい。
トルク推定部291が推定する外力から摩擦の影響が除去されている点で、トルク推定部291は、使用者による外力をより高精度に推定することができる。識別部292は、この外力推定値を用いて使用者の意図を識別することで、使用者の意図をより高精度に推定できる。
The torque estimating unit 291 calculates by subtracting the frictional torque when calculating the external force estimated value, and the identifying unit 292 determines whether the user is moving or stopping based on the external force estimated value from which the frictional torque is subtracted. Intention may be identified.
Since the influence of friction is removed from the external force estimated by the torque estimator 291, the torque estimator 291 can more accurately estimate the user's external force. The identification unit 292 identifies the user's intention using this external force estimated value, thereby estimating the user's intention with higher accuracy.

また、トルク推定部291による外力推定値から摩擦分のトルクが減算されていることで、パワーアシスト装置1が使用者の動作を補助する際に摩擦の相殺を行わない。パワーアシスト装置本体100に摩擦が残ることで、使用者の不随による微小な動作が摩擦によってキャンセルされ、これによって使用者の動作が安定する。 Further, since the frictional torque is subtracted from the external force estimated value by the torque estimator 291, the friction is not canceled when the power assist device 1 assists the user's motion. Since the friction remains in the power assist device main body 100, the friction cancels out minute movements caused by the user's involuntary movements, thereby stabilizing the user's movements.

識別部292が、駆動側回転部110の回転角度に関する情報、および、負荷側回転部120の回転角度に関する情報のうち少なくともいずれか一方と、使用者の動作または停止の意図との関係を機械学習し、学習結果に基づいて使用者の動作または停止の意図を識別するようにしてもよい。
これにより、人手(パワーアシスト装置1の調整作業者)は、使用者の意図の識別のための情報を入力する必要がなく、人手による負担を軽減することができる。
The identification unit 292 machine-learns the relationship between at least one of information about the rotation angle of the drive-side rotation unit 110 and information about the rotation angle of the load-side rotation unit 120 and the user's intention to operate or stop. Then, the user's intention to move or stop may be identified based on the learning result.
As a result, it is not necessary for the human operator (the operator who adjusts the power assist device 1) to input information for identifying the intention of the user, and the burden of manual operation can be reduced.

トルク制御部293は、識別部292による識別結果に基づいて、駆動側回転部110を回転させる駆動装置111のトルクを制御する。例えば、トルク制御部293は、識別部292が使用者の意図を「動作」と識別した場合、パワーアシスト装置1による補助をONにする。また、トルク制御部293は、識別部292が使用者の意図を「停止」と識別した場合、パワーアシスト装置1による補助をOFFにする。これにより、パワーアシスト装置1は、後述するように使用者の意図によらない振動を抑制できるなど、使用者の動作をより高精度に補助することができる。 The torque control section 293 controls the torque of the driving device 111 that rotates the drive-side rotating section 110 based on the identification result of the identifying section 292 . For example, the torque control unit 293 turns on the assistance by the power assist device 1 when the identification unit 292 identifies the user's intention as "movement". Further, the torque control unit 293 turns off the assistance by the power assist device 1 when the identification unit 292 identifies the user's intention as "stop". As a result, the power assist device 1 can more accurately assist the user's motion, such as by suppressing vibrations that are not intended by the user, as will be described later.

図4は、制御装置200によるパワーアシスト装置本体100の制御の例を示すブロック線図である。図4では、パワーアシスト装置本体100のモデルと、制御装置200が行う制御のモデルとがブロック図で示されている。パワーアシスト装置本体100のモデルは、ノード311~318を用いて構成される。制御装置が行う制御のモデルは、ノード321~332を用いて構成される。
ここで、パワーアシスト装置本体100を駆動側回転部110および負荷側回転部120の2慣性系モデルとしてモデル化すると、駆動側回転部110の運動方程式は式(1)のように示される。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of control of the power assist device body 100 by the control device 200. As shown in FIG. In FIG. 4, a model of the power assist device main body 100 and a model of control performed by the control device 200 are shown in block diagrams. A model of the power assist device main body 100 is configured using nodes 311 to 318 . A model of control performed by the control device is configured using nodes 321 to 332 .
Here, when the power assist device main body 100 is modeled as a two-inertia system model of the drive-side rotating portion 110 and the load-side rotating portion 120, the equation of motion of the drive-side rotating portion 110 is expressed as Equation (1).

Figure 0007108298000001
Figure 0007108298000001

は、駆動側回転部110の慣性モーメントを示す。θ’’は、駆動側回転部110の角加速度(駆動装置111の回転軸の角加速度)を示す。なお、θは駆動側回転部110の角度(回転角度、回転位置)を示す。また、微分を「’」で示し、二階微分を「’’」で示す。
また、τは、駆動側回転部110の発生トルクを示す。Nは、減速機130の減速比を示す。N≪1、すなわち、Nは1よりも十分小さいものとする。
τは、駆動装置111側の入力軸の外乱トルク(主に摩擦トルク)を示す。
τは、減速機130の歯車のたわみを線形ばねと見立てたときのばね力(軸トルク)を示す。このばね力τは、式(2)のように示される。
JM represents the moment of inertia of the drive-side rotating portion 110 . θ M ″ indicates the angular acceleration of the drive-side rotating portion 110 (the angular acceleration of the rotation shaft of the driving device 111). Note that θ M indicates the angle (rotational angle, rotational position) of the drive-side rotating portion 110 . In addition, "'" indicates differentiation, and "''" indicates second-order differentiation.
τ M represents the torque generated by the drive-side rotating portion 110 . N indicates the speed reduction ratio of the speed reducer 130 . Let N<<1, that is, N is much smaller than one.
τ f indicates the disturbance torque (mainly friction torque) of the input shaft on the drive device 111 side.
τ s represents a spring force (shaft torque) when the deflection of the gear of the speed reducer 130 is regarded as a linear spring. This spring force τ s is expressed as in Equation (2).

Figure 0007108298000002
Figure 0007108298000002

は、ばね定数を示す。
図4では、ノード311、312および313にて式(1)を示している。ノード313等の「s」はラプラス演算子(時間微分オペレータ)を示す。また、「1/s」は積分を示す。
また、ノード314~316にて式(2)を示している。
ノード314~316のうちノード314および315にて、駆動側入力軸113の角度を出力軸換算した角度と、負荷側出力軸122の角度との差を示す。ここでいう出力軸換算は、減速機130による変換後の角度への換算である。
この差は、式(3)のように示される。
K s indicates the spring constant.
In FIG. 4, nodes 311, 312 and 313 represent equation (1). "s" of node 313, etc. indicates a Laplacian operator (time differential operator). Also, "1/s" indicates integration.
Equation (2) is shown at nodes 314-316.
Among nodes 314 to 316, nodes 314 and 315 show the difference between the angle of the drive-side input shaft 113 converted to the output shaft and the angle of the load-side output shaft 122. FIG. The output shaft conversion here is conversion to an angle after conversion by the speed reducer 130 .
This difference is shown as Equation (3).

Figure 0007108298000003
Figure 0007108298000003

式(1)の右辺(τ-(1/N)τ-τ)は、駆動側回転部110側の入力軸を駆動するトルクを示す。式(1)の右辺は、ノード311~313のうちノード311および312によって示されている。
また、負荷側回転部120の運動方程式は式(4)のように示される。
The right-hand side (τ M −(1/N)τ s −τ f ) of equation (1) represents the torque for driving the input shaft on the driving side rotating portion 110 side. The right side of equation (1) is indicated by nodes 311 and 312 out of nodes 311-313.
Also, the equation of motion of the load-side rotating portion 120 is expressed as Equation (4).

Figure 0007108298000004
Figure 0007108298000004

は、負荷側回転部120の慣性モーメントを示す。θ’’は、負荷側回転部120の回転軸の角加速度を示す。なお、θは負荷側回転部120の回転軸の角度(回転角度)を示す。
τは、負荷側回転部120に加わる負荷トルクを示す。
図4では、ノード317および318にて式(4)を示している。
式(4)の右辺(τ-τ)は、負荷側回転部120側の出力軸を駆動するトルクを示す。式(4)の右辺は、ノード317および318のうちノード317によって示されている。
J L represents the moment of inertia of the load-side rotating portion 120 . θ L ″ represents the angular acceleration of the rotating shaft of the load-side rotating portion 120 . Note that θL indicates the angle (rotation angle) of the rotation axis of the load-side rotating portion 120 .
τ d indicates the load torque applied to the load-side rotating portion 120 .
FIG. 4 shows equation (4) at nodes 317 and 318 .
The right-hand side (τ s −τ d ) of Equation (4) represents the torque that drives the output shaft of the load-side rotating portion 120 side. The right hand side of equation (4) is indicated by node 317 of nodes 317 and 318 .

ノード321~323にて摩擦トルクτ の計算モデルを示す。この計算モデルは、式(5)のように示される。 A computational model for the frictional torque τ * f is shown at nodes 321-323. This computational model is shown as Equation (5).

Figure 0007108298000005
Figure 0007108298000005

Dは、粘性摩擦係数を示す。τは、クーロン摩擦を示す。
なお、ノード323の出力は、摩擦トルクτ にNを乗算して負荷側のトルクに換算したNτ となっている。
図5は、クーロン摩擦の例を示すグラフである。図5のグラフの横軸は角速度を示し、縦軸はトルクを示す。グラフの点(ドット)はクーロン摩擦の測定値の例を示し、線は測定値に基づくモデルを示す。
図5に示されるように、クーロン摩擦のモデルは、角速度の入力に対してトルクを出力する関数として構成される。
ノード321~323のうちノード323にクーロン摩擦のモデルを実装する。
D indicates the viscous friction coefficient. τ c denotes the Coulomb friction.
Note that the output of the node 323 is Nτ * f , which is obtained by multiplying the frictional torque τ * f by N and converting it into the torque on the load side.
FIG. 5 is a graph showing an example of Coulomb friction. The horizontal axis of the graph in FIG. 5 indicates angular velocity, and the vertical axis indicates torque. The dots in the graph show examples of Coulomb friction measurements and the lines show the model based on the measurements.
As shown in FIG. 5, a model of Coulomb friction is constructed as a function of angular velocity input and torque output.
A Coulomb friction model is implemented at node 323 among nodes 321-323.

ノード321~330にて外力推定の過程を示す。外力推定のために、まず、式(1)および式(4)からばね力τ(軸トルク)を消去して式(6)を得らえる。 The process of external force estimation is shown at nodes 321-330. For the external force estimation, first, the spring force τ s (shaft torque) is eliminated from the equations (1) and (4) to obtain the equation (6).

Figure 0007108298000006
Figure 0007108298000006

式(6)のτをローパスフィルタQ(s)に通したτ は、式(7)のように示される。 τ * d obtained by passing τd of equation (6) through a low-pass filter Q(s) is expressed by equation (7).

Figure 0007108298000007
Figure 0007108298000007

ノード321~330は、この式(7)の演算を行う。
ノード324の「JMn」は、駆動側回転部110の慣性モーメントJのノミナル値を示す。ノード326の「JLn」は、負荷側回転部120の慣性モーメントJのノミナル値を示す。
τをローパスフィルタQ(s)に通すのは、センサから得られた角度測定値を微分するとノイズが顕著になるので、ノイズを減らすためである。ローパスフィルタQ(s)として、式(8)で示されるような一次のローパスフィルタを用いるようにしてもよし、より高次のローパスフィルタを用いるようにしてもよい。
Nodes 321 to 330 perform the calculation of this equation (7).
“J Mn ” of node 324 indicates the nominal value of moment of inertia J M of driving side rotating portion 110 . “J Ln ” at node 326 indicates the nominal value of moment of inertia J L of load-side rotating portion 120 .
The reason for passing τ d through a low-pass filter Q(s) is to reduce noise, since the noise becomes noticeable when differentiating the angle measurements obtained from the sensors. As the low-pass filter Q(s), a first-order low-pass filter as shown in Equation (8) may be used, or a higher-order low-pass filter may be used.

Figure 0007108298000008
Figure 0007108298000008

ωは、カットオフ周波数fを換算した角周波数であり、ω=2πfである。
ノード321~330のうちノード321、322および324にて、式(9)に示されるように、駆動側回転部110の回転角度(駆動装置111の回転角度)を駆動側回転部110のトルクに換算し、さらにNを乗算することで、駆動側回転部110側のトルクから負荷側回転部120側のトルクに換算する。
ω c is an angular frequency obtained by converting the cutoff frequency f C , and ω C =2πf c .
At nodes 321, 322 and 324 out of nodes 321 to 330, the rotation angle of driving side rotating portion 110 (the rotation angle of driving device 111) is converted to the torque of driving side rotating portion 110 as shown in Equation (9). By converting and multiplying by N, the torque on the side of the drive-side rotating section 110 is converted to the torque on the side of the load-side rotating section 120 .

Figure 0007108298000009
Figure 0007108298000009

Mnは、駆動側回転部110の慣性モーメントJのノミナル値を示す。
ノード325および326にて、式(10)に示されるように、負荷側回転部120の回転角度(リンク123の回転角度)を負荷側回転部120のトルクに換算する。
JMn represents the nominal value of the moment of inertia JM of the drive-side rotating portion 110 .
At nodes 325 and 326, the rotation angle of load side rotating section 120 (the rotation angle of link 123) is converted into the torque of load side rotating section 120 as shown in equation (10).

Figure 0007108298000010
Figure 0007108298000010

Lnは、負荷側回転部120の慣性モーメントJのノミナル値を示す。 J Ln represents the nominal value of the moment of inertia J L of the load-side rotating portion 120 .

ノード331の処理は、識別部292の処理の例に該当する。ノード331は、ローパスフィルタQ(s)適用後の負荷トルク推定値τ と、駆動装置111の角速度θ’との入力を受けて、使用者が「停止」、「動作」の何れを意図しているか、使用者の意図の識別結果を出力する。
図4では、サポートベクタマシン(Support Vector Machine;SVM)を用いて識別部292を構成する場合の例を示している。この場合、識別部292は、負荷トルク推定値τ 、角速度θ’、および、使用者の意図が「停止」か「動作」かの正解データの入力を受けて、負荷トルク推定値τ および角速度θ’と、使用者の意図との関係を機械学習する。
The processing of the node 331 corresponds to an example of the processing of the identifying unit 292 . A node 331 receives the input of the load torque estimation value τ * d after application of the low-pass filter Q(s) and the angular velocity θ′M of the driving device 111, and the user selects either “stop” or “operate”. Intended or outputs the identification result of the user's intention.
FIG. 4 shows an example in which the identification unit 292 is configured using a support vector machine (SVM). In this case, the identifying unit 292 receives the input of the load torque estimated value τ * d , the angular velocity θ′ M , and the correct data indicating whether the user's intention is "stop" or "operate", and determines the load torque estimated value τ Machine learning is performed on the relationship between * d and the angular velocity θ'M and the user's intention.

図6は、識別部292による機械学習の結果の例を示すグラフである。図6のグラフの横軸は角速度を示し、縦軸はトルク推定値を示す。使用者の意図が「停止」である学習用データを三角(△)で示し、使用者の意図が「動作」である学習用データを丸(○)で示している。識別部292は、領域A11では、使用者の意図が「停止」であり、領域A12では使用者の意図が「動作」であると機械学習している。 FIG. 6 is a graph showing an example of machine learning results by the identifying unit 292 . The horizontal axis of the graph in FIG. 6 indicates the angular velocity, and the vertical axis indicates the estimated torque value. Learning data for which the user's intention is "stop" is indicated by a triangle (.DELTA.), and learning data for which the user's intention is "move" is indicated by a circle (.largecircle.). The identification unit 292 machine-learns that the user's intention is "stop" in the area A11, and that the user's intention is "move" in the area A12.

ノード332および333の処理は、トルク制御部293の処理の例に該当する。
ノード332は、ノード331(識別部292)による識別結果に基づいて、使用者の動作に対する補助動作のON/OFF(補助動作の有無)を切り替える。ノード331で使用者の意図が「動作」であると識別された場合、ノード332は、補助動作ONに設定する。ノード331で使用者の意図が「停止」であると識別された場合、ノード332は、補助動作OFFに設定する。
ノード332の処理は、式(11)のように示される。
The processing of nodes 332 and 333 corresponds to an example of processing of torque control section 293 .
The node 332 switches ON/OFF of the auxiliary action (presence/absence of the auxiliary action) for the user's action based on the identification result of the node 331 (identification unit 292). If node 331 identifies that the user's intention is "action", node 332 sets auxiliary action ON. If node 331 identifies that the user's intent is "stop", node 332 sets auxiliary operation OFF.
The processing of node 332 is shown as equation (11).

Figure 0007108298000011
Figure 0007108298000011

Assistは、補助の有無を切り替えるための係数である。ノード332がKAssistの値を1に設定することで補助動作ONになり、KAssistの値を0に設定することで補助動作OFFになる。KAssistをアシストゲインと称する。
classは、ノード331がユーザの意図を識別するクラスである。class=1は、使用者の意図が「動作」であるクラスを示す。class=0は、使用者の意図が「停止」であるクラスを示す。図6の例では、領域A11がclass=0のクラスに該当し、領域A12がclass=1のクラスに該当する。
ノード333は、減速機130のギア比(減速比)に応じてトルクを換算するためのノードである。ノード333は、アシストゲインKAssist乗算後の負荷トルク推定値τ に1/Nを乗算することで、負荷側回転部120側のトルクから駆動側回転部110側のトルクに換算する。
ノード333の出力は、駆動装置111へのトルク指令値のマイナス値を示す。ここでいうマイナス値は、符号のプラスマイナスを逆にした値であり、0からトルク指令値を減算して得られる。このトルク指令値は、駆動装置111のトルクτとして用いられる。
トルクτは、式(12)のように示される。
K Assist is a coefficient for switching the presence/absence of assistance. When the node 332 sets the value of K Assist to 1, the auxiliary operation is turned ON, and when the value of K Assist is set to 0, the auxiliary operation is turned OFF. K Assist is called an assist gain.
class is the class by which node 331 identifies the user's intent. class=1 indicates a class for which the user's intention is "action". class=0 indicates the class for which the user's intent is "stop". In the example of FIG. 6, the area A11 corresponds to the class=0 class, and the area A12 corresponds to the class=1 class.
A node 333 is a node for converting torque according to the gear ratio (reduction ratio) of the speed reducer 130 . The node 333 multiplies the load torque estimated value τ * d after multiplication by the assist gain K Assist by 1/N, thereby converting the torque on the side of the load side rotating section 120 to the torque on the side of the drive side rotating section 110 .
The output of node 333 indicates the negative value of the torque command to drive 111 . The negative value referred to here is a value with the sign reversed, and is obtained by subtracting the torque command value from 0. This torque command value is used as the torque τ M of the driving device 111 .
Torque τ M is shown as in Equation (12).

Figure 0007108298000012
Figure 0007108298000012

図4によれば、上述した式(7)の導出は、式(13)のように示される。 According to FIG. 4, derivation of the above equation (7) is shown as equation (13).

Figure 0007108298000013
Figure 0007108298000013

式(13)の1行目の括弧内の「-KAssistτ -sNJMnθ-sLnθ-Nτ 」は、ノード329の出力を示す。これをローパスフィルタに通して、ノード330の出力は式(13)の1行目「Q(s)(-KAssistτ -sNJMnθ-sLnθ-Nτ )」のように示される。ノード330の出力は、τdである。
式(12)により、式(13)の1行目は、2行目「Q(s)(Nτ-sNJMnθ-sLnθ-Nτ )」のように書き換えらえる。式(13)の2行目および3行目により、式(7)が得られる。
“−K Assist τ * d −s 2 NJ Mn θM −s 2 J Ln θL −Nτ * f ” in parentheses on the first line of equation (13) indicates the output of node 329 . This is low-pass filtered and the output at node 330 is the first line of equation (13) "Q(s)(-K Assist τ * d -s 2 NJ Mn θ M -s 2 J Ln θ L -Nτ * f )”. The output of node 330 is τ * d.
According to the equation (12), the first line of the equation (13) is converted to the second line "Q(s)(Nτ M -s 2 NJ Mn θ M -s 2 J Ln θ L -Nτ * f )" can be rewritten. The second and third lines of equation (13) yield equation (7).

識別部292に適用する機械学習方式は、サポートベクタマシンに限定されない。負荷トルク推定値τ および角速度θ’の入力を受けて、使用者の意図が「停止」か「動作」かを識別可能ないろいろな機械学習方式を識別部292に適用可能である。例えば、線形回帰、決定木、ランダムフォレスト、および、ニューラルネットワークのうち何れか、またはこれらの組み合わせを用いて識別部292を構成するようにしてもよい。 The machine learning method applied to the identification unit 292 is not limited to support vector machines. Various machine learning methods that can identify whether the user's intention is "stop" or "operate" can be applied to the identification unit 292 upon receiving the input of the load torque estimation value τ * d and the angular velocity θ'M . For example, the identification unit 292 may be configured using any one of linear regression, decision tree, random forest, and neural network, or a combination thereof.

さらには、識別部292を構築する方法は、機械学習を用いる方法に限定されない。例えば、負荷トルク推定値τ 、角速度θ’、および、使用者の意図が「停止」か「動作」かを示す正解データ(サンプルデータ)に基づいて、人手で、使用者の意図が「停止」の領域と使用者の意図が「動作」の領域との切り分けを行うようにしてもよい。この領域の切り分けの結果を用いて識別部292を構成することができる。 Furthermore, the method of constructing the identification unit 292 is not limited to the method using machine learning. For example, based on the load torque estimated value τ * d , the angular velocity θ′ M , and the correct data (sample data) indicating whether the user's intention is "stop" or "operate", the user's intention is manually determined. The "stop" area and the area where the user's intention is "operation" may be separated. The identification unit 292 can be configured using the result of segmentation of this area.

図7は、使用者の意図が「停止」の領域、および、使用者の意図が「動作」の領域の例を示すグラフである。図7のグラフの横軸は角速度を示し、縦軸はトルク推定値を示す。使用者の意図が「停止」である学習用データを三角(△)で示し、使用者の意図が「動作」である学習用データを丸(○)で示している。
図7の例では、使用者の意図が「停止」である領域A21を、使用者の意図が「停止」である学習用データを含み、使用者の意図が「動作」である学習用データを含まない楕円形の領域として設定している。この場合のノード331および332の処理のテンプレートは、式(14)のように示される。
FIG. 7 is a graph showing an example of an area where the user's intention is "stop" and an area where the user's intention is "move". The horizontal axis of the graph in FIG. 7 indicates the angular velocity, and the vertical axis indicates the estimated torque value. Learning data for which the user's intention is "stop" is indicated by a triangle (.DELTA.), and learning data for which the user's intention is "move" is indicated by a circle (.largecircle.).
In the example of FIG. 7, an area A21 in which the user's intention is "stop" includes learning data in which the user's intention is "stop" and learning data in which the user's intention is "move". It is set as an elliptical area that does not include. A template for the processing of nodes 331 and 332 in this case is shown as equation (14).

Figure 0007108298000014
Figure 0007108298000014

、aは、いずれも楕円の軸の長さを示す定数である。図7の例では、aの値を0.06に設定し、aの値を1.4に設定している。 Both a 1 and a 2 are constants indicating the length of the axis of the ellipse. In the example of FIG. 7, the value of a1 is set to 0.06 and the value of a2 is set to 1.4 .

パワーアシスト装置本体100が、駆動側角度センサ112および負荷側角度センサ124のうち何れか一方のみを備えていてもよい。
図8は、パワーアシスト装置本体100が、駆動側角度センサ112および負荷側角度センサ124のうち駆動側角度センサ112のみを備える場合の、制御装置200によるパワーアシスト装置本体100の制御の例を示すブロック線図である。図8では、図4のノード324、326、328および329に代えて、ノード341~343が設けられている。それ以外の点では図8の構成は、図4の場合と同様である。
Power assist device body 100 may include only one of drive-side angle sensor 112 and load-side angle sensor 124 .
FIG. 8 shows an example of control of power assist device main body 100 by control device 200 when power assist device main body 100 includes only drive side angle sensor 112 out of drive side angle sensor 112 and load side angle sensor 124 . Figure 3 is a block diagram; In FIG. 8, nodes 341-343 are provided in place of the nodes 324, 326, 328 and 329 of FIG. Otherwise, the configuration of FIG. 8 is similar to that of FIG.

ノード316のばね定数Ksが十分大きくパワーアシスト装置本体100を1慣性系とみなせる場合、その等価慣性モーメントはJ+J/Nと表される。図8では、この等価慣性モーメントがノード342にて示される。ノード342では、駆動側回転部110の慣性モーメントJとしてそのノミナル値JMnを用い、負荷側回転部120の慣性モーメントJとしてそのノミナル値JLnを用いている。
図8の構成は、この1慣性系に対して駆動側回転部110の角度θを2階微分して用いる反力推定オブザーバの構成になっている。
図8の例では、負荷トルクの推定値τ は、式(15)のように示される。
When the spring constant Ks of the node 316 is sufficiently large and the power assist device body 100 can be regarded as one inertia system, its equivalent moment of inertia is expressed as JM + JL / N2 . This equivalent moment of inertia is shown at node 342 in FIG. At node 342, the nominal value JMn is used as the moment of inertia JM of drive side rotating section 110, and the nominal value JLn is used as the moment of inertia JL of load side rotating section 120. FIG.
The configuration of FIG. 8 is a configuration of a reaction force estimation observer that uses second-order differentiation of the angle θ M of the drive-side rotating portion 110 with respect to this one-inertia system.
In the example of FIG. 8, the estimated value τ * d of the load torque is given by Equation (15).

Figure 0007108298000015
Figure 0007108298000015

図8の構成は、式(15)の3行目(最下行)のように導出される。式(15)の3行目の「Q(s)」(ローパスフィルタ)は、ノード330にて示される。「Nτ」は、ノード327およびノード343のマイナスにて示される。「sNθ」は、ノード322および341にて示される。「JMn+(1/N)JLn」は、ノード342にて示される。「Nτ 」は、ノード323の出力にて示される。 The configuration of FIG. 8 is derived as in the third line (bottom line) of Equation (15). “Q(s)” (low pass filter) on the third line of equation (15) is shown at node 330 . “Nτ M ” is indicated by the minus of node 327 and node 343 . “s 2M ” is shown at nodes 322 and 341 . “J Mn +(1/N 2 )J Ln ” is indicated at node 342 . “Nτ * f ” is shown at the output of node 323. FIG.

図9は、パワーアシスト装置本体100が、駆動側角度センサ112および負荷側角度センサ124のうち負荷側角度センサ124のみを備える場合の、制御装置200によるパワーアシスト装置本体100の制御の例を示すブロック線図である。図9では、図4のノード324、326、328および329に代えて、ノード351~353が設けられている。それ以外の点では図9の構成は、図4の場合と同様である。 FIG. 9 shows an example of control of power assist device main body 100 by control device 200 when power assist device main body 100 includes only load side angle sensor 124 out of drive side angle sensor 112 and load side angle sensor 124 . 1 is a block diagram; FIG. In FIG. 9, nodes 351-353 are provided in place of the nodes 324, 326, 328 and 329 of FIG. Otherwise, the configuration of FIG. 9 is the same as that of FIG.

図8の例と同様、図9の例でも、ノード316のばね定数Ksが十分大きくパワーアシスト装置本体100を1慣性系とみなせる場合を想定している。図9の構成は、この1慣性系に対して負荷側回転部120の角度θを2階微分して用いる反力推定オブザーバの構成になっている。
図9の例では、負荷トルクの推定値τ は、式(16)のように示される。
As in the example of FIG. 8, also in the example of FIG. 9, it is assumed that the spring constant Ks of the node 316 is sufficiently large so that the power assist device body 100 can be regarded as one inertia system. The configuration of FIG. 9 is the configuration of a reaction force estimation observer that uses second-order differentiation of the angle θ L of the load-side rotating portion 120 with respect to this one-inertia system.
In the example of FIG. 9, the estimated value τ * d of the load torque is given by Equation (16).

Figure 0007108298000016
Figure 0007108298000016

図9の構成は、式(16)の3行目のように導出される。式(16)の3行目の「Q(s)」(ローパスフィルタ)は、ノード330にて示される。「Nτ」は、ノード327およびノード353のマイナスにて示される。「sθ」は、ノード325および351にて示される。「NMn+JLn」は、ノード352にて示される。「Nτ 」は、ノード323の出力にて示される。 The configuration of FIG. 9 is derived as in the third line of equation (16). “Q(s)” (low pass filter) on the third line of equation (16) is shown at node 330 . “Nτ M ” is indicated by the minus of node 327 and node 353 . “s 2 θ L ” is indicated at nodes 325 and 351 . “N 2 J Mn +J Ln ” is indicated at node 352 . “Nτ * f ” is shown at the output of node 323. FIG.

パワーアシスト装置本体100が備えるセンサは、角度センサに限らず、角速度センサ、または、角加速度センサであってもよい。何れのセンサの測定値からも、微分または積分によって角度、角速度、角加速度の何れも得られる。
また、制御装置200が、角速度に限らず、角度または角加速度に基づいて、使用者の意図を識別することが考えられる。ここで、図4では、制御装置200が角速度に基づいて使用者の意図が「停止」、「動作」の何れかを判定する場合の例を示している。これに対し、制御装置200が姿勢制御を行う場合、角度測定値を用いて使用者の意図する姿勢を識別することが考えられる。
従って、パワーアシスト装置本体100は、駆動側回転部110側および負荷側回転部120側のうち少なくとも何れか一方に、角度センサ、角速度センサおよび角加速度センサのうち少なくとも何れか1つを備えていればよい。
一方、制御装置200が、駆動側回転部110側のセンサ、および、負荷側回転部120側のセンサの両方を用いることで、使用者の動作に対する補助をより高精度に行うことができる。
The sensor included in the power assist device body 100 is not limited to an angle sensor, and may be an angular velocity sensor or an angular acceleration sensor. Any angle, angular velocity, or angular acceleration can be obtained from the measured values of any sensor by differentiation or integration.
Further, it is conceivable that the control device 200 identifies the user's intention based on not only the angular velocity but also the angle or the angular acceleration. Here, FIG. 4 shows an example in which the control device 200 determines whether the user's intention is "stop" or "operate" based on the angular velocity. On the other hand, when the control device 200 performs posture control, it is conceivable to identify the posture intended by the user using the angle measurement value.
Therefore, the power assist device main body 100 should include at least one of an angle sensor, an angular velocity sensor, and an angular acceleration sensor on at least one of the drive side rotating section 110 side and the load side rotating section 120 side. Just do it.
On the other hand, the control device 200 uses both the sensor on the drive-side rotating section 110 side and the sensor on the load-side rotating section 120 side, so that the user's motion can be assisted with higher accuracy.

図4、図8、図9のいずれの構成でも、トルク推定部291が外力(負荷トルク推定値τ )を推定する際に、摩擦分のトルク(摩擦トルクτ )を除外して使用者による外力を推定している。図4の場合、ノード328にて摩擦トルクτ の減算を行い、ノード328の出力を用いてノード329および330にて負荷トルク推定値τ を算出している。図8の場合、ノード343にて摩擦トルクτ の減算を行い、ノード343の出力をローパスフィルタのノード330に通して負荷トルク推定値τ を算出している。図9の場合、ノード353にて摩擦トルクτ の減算を行い、ノード353の出力をローパスフィルタのノード330に通して負荷トルク推定値τ を算出している。 4, 8, and 9, when the torque estimator 291 estimates the external force (load torque estimated value τ * d ), the frictional torque (frictional torque τ * f ) is excluded. It estimates the external force by the user. In the case of FIG. 4, the friction torque τ * f is subtracted at node 328 and the output of node 328 is used to calculate the load torque estimate τ * d at nodes 329 and 330 . In the case of FIG. 8, the friction torque τ * f is subtracted at the node 343, and the output of the node 343 is passed through a low-pass filter node 330 to calculate the load torque estimate τ * d . In the case of FIG. 9, the friction torque τ * f is subtracted at a node 353, and the output of the node 353 is passed through a low-pass filter node 330 to calculate the load torque estimate τ * d .

このように、トルク推定部291が外力(外部トルク)を推定する際に、摩擦分のトルクを除外することで、使用者による外力をより高精度に推定することができる。識別部292は、この外力推定値を用いて使用者の意図を識別することで、使用者の意図をより高精度に識別することができる。トルク制御部293が、この使用者の意図の識別結果を用いて駆動装置111のトルクを制御することで、パワーアシスト装置1は、使用者の動作に対する補助をより高精度に行うことができる。 In this way, when the torque estimator 291 estimates the external force (external torque), by excluding the torque for friction, the external force applied by the user can be estimated with higher accuracy. The identification unit 292 can identify the user's intention with higher accuracy by identifying the user's intention using this external force estimated value. The torque control unit 293 controls the torque of the driving device 111 using the identification result of the user's intention, so that the power assist device 1 can assist the user's motion with higher accuracy.

また、パワーアシスト装置1が、摩擦分が除外された使用者による外力に対して動作の補助を行うこと、動作を安定させることができる。
ここで、パワーアシスト装置1が、摩擦分についても使用者の動作を補助することで、使用者がより小さい力で所望の動作を行えるようにすることが考えられる。しかしながら、摩擦を完全に相殺すると、パワーアシスト装置1が、使用者の不随意による微小な動作にも反応して動作が拡大され、この点で使用者の動作が不安定になってしまう(特に、使用者の意図しない動作が行われる)。
In addition, the power assist device 1 can assist the movement of the user against the external force from which the friction component has been removed, and stabilize the movement.
Here, it is conceivable that the power assist device 1 assists the user's movement with respect to the friction, so that the user can perform the desired movement with less force. However, if the friction is completely canceled, the power assist device 1 responds to even a minute involuntary movement of the user and expands the movement, which makes the user's movement unstable (especially , an operation unintended by the user is performed).

これに対し、パワーアシスト装置1が上記のように摩擦を残すことで、使用者の不随意による微小な動作がキャンセルされ、これによって使用者の動作が安定する。
なお、パワーアシスト装置本体100の摩擦が大きい場合は、パワーアシスト装置1が、摩擦の一部(例えば、摩擦によるトルクの半分)を相殺するようにしてもよい。
On the other hand, since the power assist device 1 leaves the friction as described above, the user's involuntary minute motion is canceled, thereby stabilizing the user's motion.
In addition, when the friction of the power assist device main body 100 is large, the power assist device 1 may offset part of the friction (for example, half of the torque due to the friction).

次に、パワーアシスト装置1の動作実験について説明する。パワーアシスト装置1の動作を実験にて確認した。
図10は、実験に用いられたパワーアシスト装置本体100bの構成例を示す概略図である。図10に示す構成で、パワーアシスト装置本体100bは、駆動装置111と、駆動側角度センサ112と、駆動側入力軸113と、平歯車141と、駆動側中継軸142と、減速機130と、負荷側中継軸143と、トルクセンサ144と、カップリング145と、負荷側出力軸122と、リンク123と、負荷側角度センサ124とを備える。減速機130は、駆動側歯車114と、負荷側歯車121とを備える。
Next, an operation experiment of the power assist device 1 will be described. The operation of the power assist device 1 was confirmed through experiments.
FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration example of the power assist device body 100b used in the experiment. With the configuration shown in FIG. 10, the power assist device main body 100b includes a drive device 111, a drive side angle sensor 112, a drive side input shaft 113, a spur gear 141, a drive side relay shaft 142, a reduction gear 130, A load-side relay shaft 143 , a torque sensor 144 , a coupling 145 , a load-side output shaft 122 , a link 123 , and a load-side angle sensor 124 are provided. The speed reducer 130 includes a drive side gear 114 and a load side gear 121 .

図10の構成で、駆動装置111と、駆動側入力軸113と、平歯車141と、駆動側中継軸142と、駆動側歯車114との組み合わせを駆動側回転部110bと称する。負荷側歯車121と、負荷側中継軸143と、トルクセンサ144と、カップリング145と、負荷側出力軸122と、リンク123との組み合わせを負荷側回転部120bと称する。駆動側回転部110bと負荷側回転部120bとは、減速機130の歯車(駆動側歯車114および負荷側歯車121)で連結されている。 In the configuration shown in FIG. 10, the combination of the driving device 111, the driving side input shaft 113, the spur gear 141, the driving side relay shaft 142, and the driving side gear 114 is called the driving side rotating portion 110b. A combination of the load-side gear 121, the load-side relay shaft 143, the torque sensor 144, the coupling 145, the load-side output shaft 122, and the link 123 is called a load-side rotating portion 120b. The driving-side rotating portion 110b and the load-side rotating portion 120b are connected by the gears of the speed reducer 130 (the driving-side gear 114 and the load-side gear 121).

図10の各部のうち、図2の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号(111、112、113、114、121、122、123、124、130)を付して説明を省略する。
図10の構成では、駆動側入力軸113と駆動側歯車114とが直接には接続されず、平歯車141および駆動側中継軸142を介して接続されている点で、図2の場合と異なる。また、図10の構成では、負荷側歯車121と負荷側出力軸122とが直接には接続されず、負荷側中継軸143およびカップリング145を介して接続されている点で、図2の場合と異なる。但し、パワーアシスト装置本体100bのモデル、および、制御装置200によるパワーアシスト装置本体100の制御方法として、図2の場合と同様のモデルおよび方法を用いることができる。
また、図10の構成では、負荷側中継軸143にトルクセンサ144が設けられている点で図2の場合と異なるが、制御装置200は、トルクセンサ144を用いずにパワーアシスト装置本体100の制御を行っている。
10, portions having similar functions corresponding to the respective portions in FIG. omitted.
The configuration of FIG. 10 differs from the configuration of FIG. 2 in that the drive-side input shaft 113 and the drive-side gear 114 are not directly connected, but are connected via the spur gear 141 and the drive-side intermediate shaft 142. . 10, the load-side gear 121 and the load-side output shaft 122 are not directly connected, but are connected via the load-side relay shaft 143 and the coupling 145. different from However, as the model of the power assist device main body 100b and the control method of the power assist device main body 100 by the control device 200, the same model and method as in the case of FIG. 2 can be used.
The configuration of FIG. 10 differs from the configuration of FIG. 2 in that a torque sensor 144 is provided on the load-side relay shaft 143. are controlling.

実験では、減速機130として高効率減速機を用いた。この高効率減速機は、本願発明者の研究室で研究開発されたものであり、一般的な波動歯車装置(Strain Wave Gearing)と比較すると順駆動効率および逆駆動効率が高く、逆起動トルクが小さい。この高効率減速機をパワーアシスト装置に用いることで、パワーアシスト装置のバックドライバビリティ(Back Drivability)が向上し、この点で、使用者および周囲の人の安全性を高めることができる。 In the experiment, a high efficiency speed reducer was used as the speed reducer 130 . This high-efficiency speed reducer was researched and developed in the laboratory of the inventor of the present application. small. By using this high-efficiency speed reducer in a power assist device, the back drivability of the power assist device is improved, and in this respect, the safety of the user and surrounding people can be enhanced.

このように、この高効率減速機をパワーアシスト装置に用いてバックドライバビリティを確保することで、バックドライバビリティの確保のためにアクチュエータおよびセンサを設ける必要がなく、この点で、パワーアシスト装置の構成の簡単化、着脱の容易性、低価格化および軽量化を図ることができる。
また、実験では、駆動側角度センサ112としてエンコーダを用い、負荷側角度センサ124としてポテンショメータを用いた。
In this way, by using this high-efficiency speed reducer in a power assist device to ensure back drivability, there is no need to provide an actuator and a sensor for ensuring back drivability. It is possible to simplify the configuration, facilitate attachment and detachment, reduce the cost, and reduce the weight.
In the experiment, an encoder was used as the drive side angle sensor 112 and a potentiometer was used as the load side angle sensor 124 .

図11は、トルク推定部291による外部トルクの推定結果の例を示すグラフである。図11は、パワーアシスト装置1の補助動作をOFFにした状態で、トルク推定部291が外部トルクを推定した結果を示している。
図11のグラフの横軸は時間を示し、縦軸はトルクを示す。線L11は、外部トルクのセンサ測定値を示す。線L12は、トルク推定部291が推定した外部トルクを示す。
線L12は、おおよそ線L11と重なっており、トルク推定部291は、外部トルクを高精度に推定できている。
FIG. 11 is a graph showing an example of an external torque estimation result by the torque estimator 291. In FIG. FIG. 11 shows the result of estimating the external torque by the torque estimator 291 with the assist operation of the power assist device 1 turned off.
The horizontal axis of the graph in FIG. 11 indicates time, and the vertical axis indicates torque. Line L11 represents sensor measurements of external torque. A line L12 indicates the external torque estimated by the torque estimator 291 .
Line L12 roughly overlaps line L11, and torque estimator 291 can estimate the external torque with high accuracy.

図12は、識別部292による使用者の意図の識別結果の例を示すグラフである。図12は、パワーアシスト装置1の補助動作をOFFにした状態で、識別部292が、使用者の意図を推定した結果を示している。
図12のグラフの横軸は時間を示し、縦軸は、トルク、角速度、および、推定結果のクラスを示す。線L21は、負荷側回転部120の角速度を示す。線L22は、トルク推定部291による外部トルクの推定結果を示す。線L23は、識別部292によるユーザの意図の識別結果を示す。識別部292は、線L21に示される角速度、および、線L22に示されるトルク推定値を用いてユーザの意図を識別している。線L23の値1は、ユーザが「動作」を意図しているとの識別結果を示し、値-1は、ユーザが「停止」を意図しているとの識別結果を示す。
図12に示されるように、識別部292が、負荷側回転部120の角速度および外部トルク推定値に基づいて、ユーザの意図を識別可能であることを確認できた。
FIG. 12 is a graph showing an example of a user's intention identification result by the identification unit 292 . FIG. 12 shows the result of estimating the user's intention by the identification unit 292 with the assist operation of the power assist device 1 turned off.
The horizontal axis of the graph in FIG. 12 indicates time, and the vertical axis indicates torque, angular velocity, and classes of estimation results. A line L21 indicates the angular velocity of the load-side rotating portion 120 . A line L22 indicates the estimation result of the external torque by the torque estimator 291 . A line L<b>23 indicates the identification result of the user's intention by the identification unit 292 . The identification unit 292 identifies the user's intention using the angular velocity indicated by the line L21 and the estimated torque value indicated by the line L22. A value of 1 on the line L23 indicates a result of identification that the user intends to "move", and a value of -1 indicates a result of identification that the user intends to "stop".
As shown in FIG. 12, it was confirmed that the identification unit 292 can identify the user's intention based on the angular velocity of the load-side rotating unit 120 and the external torque estimated value.

図13は、パワーアシスト装置1が、識別部292による使用者の意図の識別結果を用いずに使用者の動作に対する補助を行った動作例を示すグラフである。図13のグラフの横軸は時間を示し、縦軸はトルクを示す。
線L31は、外部トルクのセンサ測定値を示す。線L32は、トルク推定部291による外部トルクの推定値を示す。線L31、線L32とも、リンク123の停止時(使用者の動作終了時)である10秒以降の時間帯において外部トルクの振動を示している。これは、高効率減速機が小さな逆起動トルクで動作可能であるがゆえに駆動装置111によるリンク123の駆動がオーバーシュートし、使用者の意図しない振動が生じたものと考えられる。
このように、パワーアシスト装置に高効率減速機を用いたところ、使用者の動作終了時に使用者の意図しない振動が発生するという新たな課題が見いだされた。
FIG. 13 is a graph showing an operation example in which the power assist device 1 assists the user's operation without using the identification result of the user's intention by the identification unit 292 . The horizontal axis of the graph in FIG. 13 indicates time, and the vertical axis indicates torque.
Line L31 represents sensor measurements of external torque. A line L32 indicates the estimated value of the external torque obtained by the torque estimator 291 . Both the lines L31 and L32 show the vibration of the external torque in the time period after 10 seconds when the link 123 stops (when the user finishes the action). This is probably because the driving of the link 123 by the driving device 111 overshoots because the high-efficiency speed reducer can operate with a small counter-starting torque, resulting in vibration unintended by the user.
As described above, when a high-efficiency speed reducer is used in a power assist device, a new problem was found in that vibration unintended by the user occurs when the user finishes the operation.

図14は、パワーアシスト装置1が、識別部292による使用者の意図の識別結果を用いて使用者の動作に対する補助を行った動作例を示すグラフである。図14のグラフの横軸は時間を示し、縦軸はトルクを示す。
線L41は、外部トルクのセンサ測定値を示す。線L42は、トルク推定部291による外部トルクの推定値を示す。線L41、線L42の何れを参照しても、リンク123の停止時(使用者の動作終了時)である11秒以降の時間帯において、図13の場合のような振動は発生していない。
FIG. 14 is a graph showing an operation example in which the power assist device 1 assists the user's operation using the identification result of the user's intention by the identification unit 292 . The horizontal axis of the graph in FIG. 14 indicates time, and the vertical axis indicates torque.
Line L41 represents sensor measurements of external torque. A line L42 indicates the estimated value of the external torque by the torque estimator 291. FIG. 13 does not occur in the time zone after 11 seconds when the link 123 stops (when the user finishes the action), regardless of whether the line L41 or the line L42 is referred to.

制御装置200が、識別部292による使用者の意図の識別結果を用いてパワーアシスト装置本体100bを制御することで、外部トルクの振動を抑制できている。このように、制御装置200が、識別部292による使用者の意図の識別結果を用いてパワーアシスト装置本体100bを制御することで、パワーアシスト装置に高効率減速機を用いた場合に、使用者の動作終了時に使用者の意図しない振動が発生するという課題を解決できた。 The control device 200 controls the power assist device main body 100b using the identification result of the user's intention by the identification section 292, thereby suppressing the vibration of the external torque. In this way, the control device 200 controls the power assist device main body 100b using the identification result of the user's intention by the identification unit 292, so that when the high-efficiency reduction gear is used for the power assist device, the user can We were able to solve the problem that vibrations unintended by the user occur at the end of the operation.

以上のように、識別部292は、歯車で連結された駆動側回転部および負荷側回転部について、駆動側回転部の回転角度に関する情報、および、負荷側回転部の回転角度に関する情報のうち少なくともいずれか一方に基づいて、使用者の動作または停止の意図を識別する。トルク制御部293は、識別部292による識別結果に基づいて、駆動側回転部110を回転させる駆動装置111のトルクを制御する。
パワーアシスト装置1は、角度センサ、角速度センサ、角加速度センサの何れかを備えればよく、制御のために筋電センサなど他のセンサを備える必要はない。パワーアシスト装置1によれば、この点で、より少ないセンサで使用者の意図に応じた動作を行うことができる。
また、パワーアシスト装置1によれば、使用者の意図によらない振動を抑制することができる。特に、パワーアシスト装置1によれば、上述したように、減速機130として高効率減速機を用いた場合に、使用者の動作終了時に使用者の意図しない振動が発生するという課題を解決できる。
As described above, with respect to the drive-side rotating portion and the load-side rotating portion that are connected by the gear, the identification unit 292 selects at least information regarding the rotation angle of the drive-side rotating portion and the information regarding the rotation angle of the load-side rotating portion. Based on either one, the user's intention to move or stop is identified. The torque control section 293 controls the torque of the driving device 111 that rotates the drive-side rotating section 110 based on the identification result of the identifying section 292 .
The power assist device 1 may include any one of an angle sensor, an angular velocity sensor, and an angular acceleration sensor, and does not need to include other sensors such as a myoelectric sensor for control. In this respect, the power assist device 1 can perform an operation according to the user's intention with fewer sensors.
Moreover, according to the power assist device 1, it is possible to suppress vibrations that are not intended by the user. In particular, according to the power assist device 1, as described above, when a high-efficiency speed reducer is used as the speed reducer 130, it is possible to solve the problem that vibrations unintended by the user occur when the user finishes the operation.

また、識別部292は、摩擦分が減算された外力推定値に基づいて、使用者の動作または停止の意図を識別する。
このように、トルク推定部291が外力(外部トルク)を推定する際に、摩擦分のトルクを除外することで、使用者による外力をより高精度に推定することができる。識別部292は、この外力推定値を用いて使用者の意図を識別することで、使用者の意図をより高精度に識別することができる。トルク制御部293が、この使用者の意図の識別結果を用いて駆動装置111のトルクを制御することで、パワーアシスト装置1は、使用者の動作に対する補助をより高精度に行うことができる。
Further, the identification unit 292 identifies the user's intention to move or stop based on the estimated external force value from which the frictional component has been subtracted.
In this way, when the torque estimator 291 estimates the external force (external torque), the external force applied by the user can be estimated with higher accuracy by excluding the torque for friction. The identification unit 292 can identify the user's intention with higher accuracy by identifying the user's intention using this external force estimated value. The torque control unit 293 controls the torque of the driving device 111 using the identification result of the user's intention, so that the power assist device 1 can assist the user's motion with higher accuracy.

また、パワーアシスト装置1が、摩擦分が除外された使用者による外力に対して動作の補助を行うこと、動作を安定させることができる。特に、パワーアシスト装置1が摩擦を残すことで、使用者の不随意による微小な動作がキャンセルされ、これによって使用者の動作が安定する。 In addition, the power assist device 1 can assist the movement of the user against the external force from which the friction component has been removed, and stabilize the movement. In particular, since the power assist device 1 leaves friction, the user's involuntary minute movements are canceled, thereby stabilizing the user's movements.

また、識別部292は、駆動側回転部110の回転角度に関する情報、および、負荷側回転部120の回転角度に関する情報のうち少なくともいずれか一方と、使用者の動作または停止の意図との関係を機械学習する。
これにより、人手(パワーアシスト装置1の調整作業者)は、使用者の意図の識別のための情報を入力する必要がなく、人手による負担を軽減することができる。
Further, the identification unit 292 identifies the relationship between at least one of the information about the rotation angle of the drive-side rotation unit 110 and the information about the rotation angle of the load-side rotation unit 120 and the user's intention to operate or stop. machine learning.
As a result, it is not necessary for the human operator (the operator who adjusts the power assist device 1) to input information for identifying the intention of the user, and the burden of manual operation can be reduced.

なお、制御装置200が行う処理の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することで各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
A program for realizing all or part of the functions of the processing performed by the control device 200 is recorded in a computer-readable recording medium, and the program recorded in this recording medium is read by the computer system and executed. Each part may be processed by It should be noted that the "computer system" referred to here includes hardware such as an OS and peripheral devices.
The "computer system" also includes the home page providing environment (or display environment) if the WWW system is used.
The term "computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible discs, magneto-optical discs, ROMs and CD-ROMs, and storage devices such as hard discs incorporated in computer systems. Further, the program may be for realizing part of the functions described above, or may be capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in the computer system.

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes and the like are included within the scope of the present invention.

1 パワーアシスト装置
100 パワーアシスト装置本体
110 駆動側回転部
111 駆動装置
112 駆動側角度センサ
113 駆動側入力軸
130 減速機
114 駆動側歯車
121 負荷側歯車
120 負荷側回転部
122 負荷側出力軸
123 リンク
124 負荷側角度センサ
200 制御装置
210 通信部
280 記憶部
290 制御部
291 トルク推定部
292 識別部
293 トルク制御部
1 Power Assist Device 100 Power Assist Device Main Body 110 Drive Side Rotating Part 111 Drive Device 112 Drive Side Angle Sensor 113 Drive Side Input Shaft 130 Reduction Gear 114 Drive Side Gear 121 Load Side Gear 120 Load Side Rotation Part 122 Load Side Output Shaft 123 Link 124 load side angle sensor 200 control device 210 communication unit 280 storage unit 290 control unit 291 torque estimation unit 292 identification unit 293 torque control unit

Claims (5)

歯車で連結された駆動側回転部および負荷側回転部について、前記駆動側回転部の回転角度に関する情報、および、前記負荷側回転部の回転角度に関する情報のうち少なくともいずれか一方と、摩擦分が減算された外力推定値とに基づいて、使用者の動作または停止の意図を識別する識別部と、
前記識別部による識別結果に基づいて、前記駆動側回転部を回転させる駆動装置のトルクを制御するトルク制御部と、
を備える制御装置。
At least one of information about the rotation angle of the drive side rotation part and information about the rotation angle of the load side rotation part, and the friction component, with respect to the drive side rotation part and the load side rotation part connected by the gear. an identification unit that identifies the user's intention to move or stop based on the subtracted external force estimated value ;
a torque control unit that controls the torque of a driving device that rotates the drive-side rotation unit based on the identification result of the identification unit;
A control device comprising:
前記識別部は、前記駆動側回転部の回転角度に関する情報、および、前記負荷側回転部の回転角度に関する情報のうち少なくともいずれか一方と、前記使用者の動作または停止の意図との関係を機械学習する、
請求項1に記載の制御装置。
The identification unit mechanically identifies a relationship between at least one of information about the rotation angle of the drive-side rotation unit and information about the rotation angle of the load-side rotation unit and the user's intention to operate or stop. learn,
A control device according to claim 1 .
請求項1または請求項2に記載の制御装置を備えるパワーアシスト装置。 A power assist device comprising the control device according to claim 1 or 2 . 歯車で連結された駆動側回転部および負荷側回転部について、前記駆動側回転部の回転角度に関する情報、および、前記負荷側回転部の回転角度に関する情報のうち少なくともいずれか一方と、摩擦分が減算された外力推定値とに基づいて、使用者の動作または停止の意図を識別する工程と、
前記使用者の動作または停止の意図の識別結果に基づいて、前記駆動側回転部を回転させる駆動装置のトルクを制御する工程と、
を含む制御方法。
At least one of information about the rotation angle of the drive side rotation part and information about the rotation angle of the load side rotation part, and the friction component, with respect to the drive side rotation part and the load side rotation part connected by the gear. identifying the user's intention to move or stop based on the subtracted external force estimate ;
a step of controlling the torque of a driving device that rotates the drive-side rotating portion based on the identification result of the user's intention to move or stop;
Control method including.
コンピュータに、
歯車で連結された駆動側回転部および負荷側回転部について、前記駆動側回転部の回転角度に関する情報、および、前記負荷側回転部の回転角度に関する情報のうち少なくともいずれか一方と、摩擦分が減算された外力推定値とに基づいて、使用者の動作または停止の意図を識別する工程と、
前記使用者の動作または停止の意図の識別結果に基づいて、前記駆動側回転部を回転させる駆動装置のトルクを制御する工程と、
を実行させるためのプログラム。
to the computer,
At least one of information about the rotation angle of the drive side rotation part and information about the rotation angle of the load side rotation part, and the friction component, with respect to the drive side rotation part and the load side rotation part connected by the gear. identifying the user's intention to move or stop based on the subtracted external force estimate ;
a step of controlling the torque of a driving device that rotates the drive-side rotating portion based on the identification result of the user's intention to move or stop;
program to run the
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