JP7192528B2 - アシスト装置 - Google Patents

Description

本発明は、装着者の動作を支援するアシスト装置に関する。

人の身体に装着された状態で、作業を補助するアシスト装置が種々提案されている。例えば、下記特許文献１に記載される装着式動作補助装置は、装着者の腰に装着される腰フレーム、背当て部、腹当て部、背当て部と腹当て部を結合する結合部材、大腿部に固定される大腿固定部、腰フレームに対して大腿固定部を駆動する駆動機構を備えている。更に、装着式動作補助装置は、装着者の皮膚に貼り付けられる生体信号検出センサ、生体信号検出センサから出力された生体信号に基づいて駆動機構を制御する制御部、を備えている。

例えば、装着者が両足の筋力を増大して腰より下方を固定した場合、駆動機構を構成する左右の駆動モータに内蔵された角度センサによって検出される左右の股関節角度は、ほぼ均等になる。そして、左右の駆動モータは、装着者の左右の大腿に締結された各第２の連結部を固定側として、腰フレームに固定された左右の第１連結部を可動側として駆動トルクを腰フレームの背当て部及び腹当て部に伝達する。これにより、装着者は、腰及び背中、腹を各駆動モータの駆動トルクにより保持され、床面に載置された重量物を持ち上げる作業を行う際の腰の負担を軽減される。

特開２０１３－１７３１９０号公報

しかしながら、特許文献１に記載された装着式動作補助装置では、装着者は、床面等に載置された重量物を持ち上げる作業を行う際の腰の負担を軽減されるが、無理な姿勢で重量物を持ち上げる作業を行うと、腰部に無理な力が掛かって、腰痛になる虞がある。

そこで、本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、装着者が無理な姿勢で重量物を持ち上げる作業を抑制し、腰部に無理な力が掛かりにくくして、腰痛を効果的に抑制できるアシスト装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の発明は、装着者の少なくとも腰部に装着される身体装着具と、前記身体装着具と装着者の大腿部とに装着されて、前記装着者の腰部に対する大腿部又は前記装着者の大腿部に対する腰部の動作を支援するアシストトルクを発生するアクチュエータユニットと、前記装着者の動作状態を検出して時系列的に記憶する動作状態検出装置と、前記アクチュエータユニットを駆動制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記アクチュエータユニットによって前記アシストトルクを発生する際に、前記動作状態検出装置によって検出された動作検出情報に基づいて、前記装着者の姿勢を推定する姿勢推定部と、前記姿勢推定部によって推定された推定姿勢が、腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢であるか否かを判定する姿勢判定部と、を有する、アシスト装置である。

次に、第２の発明は、上記第１の発明に係るアシスト装置において、前記制御装置は、前記姿勢判定部によって前記推定姿勢が腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢でないと判定された場合に、前記動作検出情報に基づいて、前記推定姿勢が腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢に移行するか否かを判定する移行判定部を有する、アシスト装置である。

次に、第３の発明は、上記第１の発明又は第２の発明に係るアシスト装置において、前記装着者に対して報知する報知装置を備え、前記制御装置は、前記姿勢判定部によって前記推定姿勢が腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢であると判定された場合は、前記報知装置によって腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢である旨を報知するように制御する、アシスト装置である。

次に、第４の発明は、上記第２の発明に係るアシスト装置において、前記装着者に対して報知する報知装置を備え、前記制御装置は、腰部に無理な力が掛からない安全な姿勢をとれるように前記推定姿勢を補正する補正動作を決定する補正動作決定部を有し、前記移行判定部によって前記推定姿勢が腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢に移行すると判定された場合には、前記報知装置によって、腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢に移行する旨を報知するように制御すると共に、前記補正動作決定部によって決定された前記補正動作を教示するように制御する、アシスト装置である。

次に、第５の発明は、上記第１の発明乃至第４の発明のいずれか一の発明に係るアシスト装置において、前記動作状態検出装置は、前記装着者の上半身の鉛直方向に対する前側方向へのピッチ角度を検出するピッチ角度検出装置と、前記装着者の大腿部に対する腰部の前傾角度を検出する腰部角度検出装置と、を有し、前記姿勢推定部は、前記ピッチ角度と前記前傾角度に基づいて前記装着者の姿勢を推定する、アシスト装置である。

第１の発明によれば、制御装置は、アクチュエータユニットによって装着者の腰部に対する大腿部又は装着者の大腿部に対する腰部の動作を支援するアシストトルクを発生する際に、動作状態検出装置によって検出された動作検出情報に基づいて、装着者の姿勢を推定する。そして、制御装置は、推定した装着者の推定姿勢が、腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢であるか否かを判定する。

これにより、制御装置は、装着者の推定姿勢が、腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢であると判定した場合には、アクチュエータユニットによってアシストトルクを発生する際に、装着者に対して腰部に無理な力が掛かる姿勢である旨を警告することが可能となる。従って、装着者が無理な姿勢で重量物を持ち上げる作業を抑制し、腰部に無理な力が掛かりにくくして、腰痛を効果的に抑制できる。

第２の発明によれば、制御装置は、装着者の推定姿勢が、腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢でないと判定された場合に、動作状態検出装置によって検出された動作検出情報に基づいて、腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢に移行するか否かを判定する。これにより、制御装置は、腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢に移行すると判定した場合には、装着者に対して、腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢に移行する旨を警告することが可能となる。従って、装着者が無理な姿勢で重量物を持ち上げる作業を抑制し、腰部に無理な力が掛かりにくくして、腰痛を効果的に抑制できる。

第３の発明によれば、制御装置は、装着者の推定姿勢が、腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢であると判定した場合には、報知装置によって腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢である旨を装着者に対して報知する。これにより、装着者は、腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢で重量物を持ち上げる旨を容易に認識することができ、腰部に無理な力が掛かりにくくして、腰痛を更に効果的に抑制することができる。

第４の発明によれば、制御装置は、装着者の推定姿勢が、腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢に移行すると判定した場合には、報知装置によって腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢に移行する旨を装着者に対して報知する。また、制御装置は、報知装置によって、腰部に無理な力が掛からない安全な姿勢をとれる補正動作を装着者に対して教示する。これにより、装着者は、補正動作を行うことによって、腰部に無理な力が掛からない安全な姿勢をとることができ、腰部に無理な力が掛かりにくくして、腰痛を更に効果的に抑制することができる。

第５の発明によれば、制御装置は、ピッチ角度検出装置によって検出された装着者の上半身の鉛直方向に対する前側方向へのピッチ角度と、腰部角度検出装置によって検出された装着者の大腿部に対する腰部の前傾角度とに基づいて、装着者の姿勢を推定できる。これにより、簡易な構成によって、装着者の姿勢を推定することが可能となり、アシスト装置の軽量化を図ることができる。

本実施形態に係るアシスト装置の全体構成を示す斜視図である。 図１に示すアシスト装置の分解斜視図である。 右アクチュエータユニットの内部構造の例を説明する分解斜視図である。 右アクチュエータユニットの内部構造の例を説明する断面図である。 操作ユニットの外観の例を説明する図である。 制御装置の入出力を説明する図である。 アシスト装置を装着した装着者が背筋を伸ばしている直立状態を説明する図である。 図７に示す状態から、装着者が前傾姿勢となり、仮想回動軸線回りにフレーム部等が回動した状態を説明する図である。 アシスト装置の制御装置が実行する「腰痛抑制処理」の一例を示すフローチャートである。 図９の「姿勢警告処理」のサブ処理の一例を示すサブフローチャートである。 装着者の持ち上げ作業の様子を説明する図である。 装着者が持ち上げ作業を行った際、時間に対する、前屈み角度及び持ち上げアシストトルクの変化の様子を説明する図である。 上半身のピッチ角度と、大腿部に対する腰部の前傾角度とに応じた装着者の姿勢が属する姿勢領域を示す姿勢領域情報の一例を説明する図である。

以下、本発明に係るアシスト装置を具体化した一実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、本実施形態に係るアシスト装置１の概略構成について図１乃至図８に基づいて説明する。尚、各図中のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、互いに直交しており、アシスト装置１を装着した装着者から見て、Ｘ軸方向は前方向、Ｙ軸方向は左方向、Ｚ軸方向は上方向、に対応している。

図１及び図２に示すように、アシスト装置１は、腰サポート部１０、ジャケット部２０、フレーム部３０、バックパック部３７、クッション３７Ｇ、右アクチュエータユニット４Ｒ、左アクチュエータユニット４Ｌ等にて構成されている。そして、腰サポート部１０、ジャケット部２０、フレーム部３０、バックパック部３７、クッション３７Ｇにて、装着者の上半身に装着される身体装着具２が構成されている。また、アシスト装置１は、装着者が、動作モード（持ち下げアシスト、持ち上げアシスト等）や、アシストトルクのゲインや、アシストトルクの増量速度の調整を行ったり、調整した状態等の確認を行ったりするための、操作ユニットＲ１（いわゆるリモコン）と、操作ユニットＲ１を収容する収容部Ｒ１Ｓを有している。

身体装着具２は、装着者の少なくとも腰周りに装着されるものである。右アクチュエータユニット４Ｒ及び左アクチュエータユニット４Ｌは、身体装着具２を構成する腰サポート部１０と、装着者の大腿部と、に装着されて、装着者の腰部に対する大腿部あるいは装着者の大腿部に対する腰部、の動作を支援（アシスト）する。

図１及び図２に示すように、身体装着具２は、装着者の腰周りに装着される腰サポート部１０と、装着者の肩周り及び胸周りに装着されるジャケット部２０と、ジャケット部２０が接続されるフレーム部３０と、フレーム部３０に取り付けられたバックパック部３７及びクッション３７Ｇと、を有している。フレーム部３０は、装着者の背中及び腰周りに配置される。

フレーム部３０は、メインフレーム３１と、右サブフレーム３２Ｒと、左サブフレーム３２Ｌ等を有している。メインフレーム３１は、両側縁部に複数のベルト接続孔３１Ｈが上下方向に配置された各支持体３１ＳＲ、３１ＳＬと、略円筒状の接続部３１Ｒと、略円筒状の接続部３１Ｌと、を有している。接続部３１Ｒには、右サブフレーム３２Ｒの一方端（上端）が接続され、接続部３１Ｌには、左サブフレーム３２Ｌの一方端（上端）が接続されている。各接続部３１Ｒ、３１Ｌは、いわゆる円筒ダンパであり、同軸に配置された内筒と外筒とを有し、内筒と外筒との間には筒状弾性体が配置されている。

そして、接続部３１Ｒの外筒は、メインフレーム３１の右側縁部に固定され、内筒には右サブフレーム３２Ｒの一方端（上端）が固定されている。同様に、接続部３１Ｌの外筒は、メインフレーム３１の左側縁部に固定され、内筒には左サブフレーム３２Ｌの一方端（上端）が固定されている。これにより、右サブフレーム３２Ｒは、接続部３１Ｒの中心軸回りに回動可能であり、左サブフレーム３２Ｌは、接続部３１Ｌの中心軸回りに回動可能である。また、図１に示すように、右サブフレーム３２Ｒの下端部は、右アクチュエータユニット４Ｒの接続部４１ＲＳに接続（固定）され、左サブフレーム３２Ｌの下端部は、左アクチュエータユニット４Ｌの接続部４１ＬＳに接続（固定）されている。

腰サポート部１０は、図２に示すように、装着者の右半身の腰周りに装着される右腰装着部１１Ｒと、装着者の左半身の腰周りに装着される左腰装着部１１Ｌとを有している。右腰装着部１１Ｒの背中側端部と、左腰装着部１１Ｌの背中側端部とは、背面腰ベルト１６Ａ、臀部上ベルト１６Ｂ、臀部下ベルト１６Ｃにて接続されている。また、右腰装着部１１Ｒの前側端部と、左腰装着部１１Ｌの前側端部とは、右腰締めベルト１３ＲＡ、腰ベルト保持部材１３ＲＢ（腰バックル）、左腰締めベルト１３ＬＡ、腰ベルト保持部材１３ＬＢ（腰バックル）等によって着脱可能に接続されている。

また、腰サポート部１０は、図１及び図２に示すように、ジャケット部２０の連結部２９ＲＳと連結される連結リング１９ＲＳを有する連結ベルト１９Ｒと、ジャケット部２０の連結部２９ＬＳと連結される連結リング１９ＬＳを有する連結ベルト１９Ｌとを有している。また、図２に示すように、腰サポート部１０の右腰装着部１１Ｒには、仮想回動軸線１５Ｙと交差する位置に、右アクチュエータユニット４Ｒの連結部４０ＲＳに接続するための取付孔１５Ｒを有している。また、腰サポート部１０の左腰装着部１１Ｌには、仮想回動軸線１５Ｙと交差する位置に、左アクチュエータユニット４Ｌの連結部４０ＬＳに接続するための取付孔１５Ｌを有している。

バックパック部３７は、図１及び図２に示すように、フレーム部３０の上端部となるメインフレーム３１に取り付けられている。バックパック部３７内には、シンプルな箱状の形状を有し、制御装置６１（図６参照）、モータドライバ６２（図６参照）、電源ユニット６３（図６参照）、通信装置６４（図６参照）等が収容されている。また、バックパック部３７内には、Ｘ軸Ｙ軸Ｚ軸のそれぞれの軸方向における装着者の上半身の傾きを検出する３軸加速度・角速度センサ３５が収容されている。

これにより、後述のように、制御装置６１（図６参照）は、装着者の上半身の鉛直方向に対する前側方向（Ｘ軸方向）へのピッチ角度θＰ（ｔ）（図７、図８参照）を３軸加速度・角速度センサ３５（ピッチ角度検出装置）によって検出することができる。また、バックパック部３７には、スピーカ３６（報知装置）が、例えば、上面部に取り付けられている。これにより、後述のように、制御装置６１は、スピーカ３６によって音声案内等を行うことができる。

バックパック部３７は、図１及び図２に示すように、メインフレーム３１の側に背当て部３７Ｃを有している。そして、背当て部３７Ｃは、メインフレーム３１に固定されている。メインフレーム３１の右側縁部に設けられた支持体３１ＳＲのいずれかのベルト接続孔３１Ｈ（ベルト接続部）には、図１に示すように、右肩ベルト２４Ｒのベルト接続部２４ＲＳが接続される。同様に、メインフレーム３１の左側縁部に設けられた支持体３１ＳＬのいずれかのベルト接続孔３１Ｈ（ベルト接続部）には、図１に示すように、左肩ベルト２４Ｌのベルト接続部２４ＬＳが接続される。尚、各支持体３１ＳＲ、３１ＳＬは、バックパック部３７に設けられていてもよい。

ここで、ベルト接続孔３１Ｈ（ベルト接続部）は、装着者の体格に応じて、フレーム部３０に対するジャケット部２０の高さ方向の位置を調整可能とするように、上下方向に沿って複数設けられている。従って、装着者の体格に合わせてジャケット部２０の高さを適切な位置に調整できる。

バックパック部３７の下端の左右には、図１及び図２に示すように、各ベルト接続部３７ＦＲ、３７ＦＬが設けられている。ベルト接続部３７ＦＲには、図１に示すように、右腋ベルト２５Ｒのベルト接続部２５ＲＳが接続される。同様に、ベルト接続部３７ＦＬには、図１に示すように、左腋ベルト２５Ｌのベルト接続部２５ＬＳが接続される。尚、ベルト接続部３７ＦＲ、３７ＦＬは、メインフレーム３１に設けられていてもよい。

また、装着者の上半身が前に傾いた場合であっても、背中に接触するクッション３７Ｇ（または背当て部３７Ｃ）を、装着者の肩から腰の方向へと長くすることで、アシストトルクを出力する各アクチュエータユニット４Ｒ、４Ｌを適切に支持することができる。更に、装着者の上半身が左右に傾いた場合であっても、装着者の背中の曲がり中心にクッション３７Ｇ（または背当て部３７Ｃ）が接触することで、アシストトルクを出力する各アクチュエータユニット４Ｒ、４Ｌをより適切に支持することができる（支持剛性が高くなる）。

ジャケット部２０は、図１及び図２に示すように、装着者の右半身の胸周りに装着される右胸装着部２１Ｒと、装着者の左半身の胸周りに装着される左胸装着部２１Ｌとを有している。右胸装着部２１Ｒは、左胸装着部２１Ｌと、例えば面ファスナ２１Ｆや、バックル２１Ｂによって接続されており、装着者へのジャケット部２０の着脱を容易にしている。

右胸装着部２１Ｒは、メインフレーム３１のベルト接続孔３１Ｈに接続される右肩ベルト２４Ｒ及びベルト接続部２４ＲＳと、バックパック部３７のベルト接続部３７ＦＲに接続される各右腋ベルト２６Ｒ、２５Ｒ及びベルト接続部２５ＲＳと、を有している。また、左胸装着部２１Ｌは、メインフレーム３１に接続される左肩ベルト２４Ｌ及びベルト接続部２４ＬＳと、バックパック部３７のベルト接続部３７ＦＬに接続される各左腋ベルト２６Ｌ、２５Ｌ及びベルト接続部２５ＬＳと、を有している。

右腋ベルト２６Ｒと右腋ベルト２５Ｒ、また、左腋ベルト２６Ｌと左腋ベルト２５Ｌは、装着者の胸周りにズレることなく密着させるために、長さを調節可能に接続されている。また、右胸装着部２１Ｒは、右腰装着部１１Ｒと連結するための連結ベルト２９Ｒ及び連結部２９ＲＳを有しており、左胸装着部２１Ｌは、左腰装着部１１Ｌと連結するための連結ベルト２９Ｌ及び連結部２９ＬＳを有している。

右アクチュエータユニット４Ｒは、図１及び図２に示すように、トルク発生部４０Ｒと、トルク伝達部である出力リンク５０Ｒと、を有している。また、左アクチュエータユニット４Ｌは、図１及び図２に示すように、トルク発生部４０Ｌと、トルク伝達部である出力リンク５０Ｌと、を有している。右アクチュエータユニット４Ｒと左アクチュエータユニット４Ｌは、左右対称に構成されている。以降の説明では、左アクチュエータユニット４Ｌについては説明を省略し、右アクチュエータユニット４Ｒについて説明する。

図１に示すように、トルク発生部４０Ｒは、アクチュエータベース部４１Ｒと、カバー４１ＲＢと、連結ベース４ＡＲと、を有している。図７に示すように、出力リンク５０Ｒは、アシスト対象身体部（この場合、大腿部）の関節（この場合、股関節）回りに回動してアシスト対象身体部（この場合、大腿部）に装着される。尚、出力リンク５０Ｒを介してアシスト対象身体部の回動をアシストするアシストトルクは、トルク発生部４０Ｒ内の電動モータ４７Ｒ（図３参照）にて発生される。また、アシストトルクは、アシスト力であり、腰部を回転軸と想定して作用するトルクとしている。

出力リンク５０Ｒは、アシストアーム５１Ｒ（第１リンクに相当）と、第２リンク５２Ｒと、第３リンク５３Ｒと、大腿装着部５４Ｒ（身体保持部に相当）と、を有している。アシストアーム５１Ｒは、トルク発生部４０Ｒ内の電動モータ４７Ｒによって発生したアシストトルクと、装着者の大腿部の動作による対象者トルクと、が合成された合成トルクによって、仮想回動軸線１５Ｙ回りに回動する。

アシストアーム５１Ｒの先端には第２リンク５２Ｒの一方端が回動軸線５１ＲＪ回りに回動可能に接続され、第２リンク５２Ｒの他方端には第３リンク５３Ｒの一方端が回動軸線５２ＲＪ回りに回動可能に接続されている。そして第３リンク５３Ｒの他方端には、第３ジョイント部５３ＲＳ（この場合、球面ジョイント）を介して大腿装着部５４Ｒが接続されている。

大腿装着部５４Ｒは、装着者の大腿部を一周するように巻回される大腿ベルト５５Ｒが設けられている。大腿ベルト５５Ｒは伸縮する弾性体で形成されており、一方端の側は大腿装着部５４Ｒに固定され、他方端の側は面ファスナとされている。また大腿装着部５４Ｒにおける大腿ベルト５５Ｒの他方端の側と対向する位置には、面ファスナが設けられており、装着者の大腿部への大腿装着部５４Ｒ及び大腿ベルト５５Ｒの着脱を容易にしている。

次に、トルク発生部４０Ｒの構成について図３及び図４に基づいて説明する。尚、図４は図３におけるＡ－Ａ矢視断面図である。図３及び図４に示すように、カバー４１ＲＢ内には、減速機４２Ｒ、プーリ４３ＲＡ、伝達ベルト４３ＲＢ、フランジ部４３ＲＤを有するプーリ４３ＲＣ、渦巻バネ４５Ｒ、軸受４６Ｒ、電動モータ４７Ｒ（アクチュエータ）、サブフレーム４８Ｒ等が収容されている。またカバー４１ＲＢの外側には、軸部５１ＲＡを有するアシストアーム５１Ｒが配置されている。

また、各アクチュエータユニット４Ｒ、４Ｌにおけるフレーム部３０に近い部分に、各電動モータ４７Ｒ、４７Ｌ（図６参照）の駆動用、制御用、通信用、の各ケーブルの取出口３３ＲＳ、３３ＬＳ（図２参照）が設けられている。そして、ケーブルの取出口３３ＲＳ、３３ＬＳ（図２参照）に接続されたケーブル（図示省略）は、フレーム部３０に沿って配置され、バックパック部３７に接続される。

尚、トルク発生部４０Ｒは、図４に示すように、電動モータ４７Ｒ等を搭載したサブフレーム４８Ｒが取り付けられたアクチュエータベース部４１Ｒと、アクチュエータベース部４１Ｒの一方側に取り付けられるカバー４１ＲＢと、アクチュエータベース部４１Ｒの他方側に取り付けられる連結ベース４ＡＲと、を有している。連結ベース４ＡＲには、仮想回動軸線１５Ｙ回りに回動可能な連結部４０ＲＳが設けられている。

図３及び図４に示すように、アクチュエータベース部４１Ｒに対するアシストアーム５１Ｒの回動角度、つまり、装着者の右大腿部に対する腰部の前傾角度θＲ（ｔ）（図８参照）を検出する出力リンク回動角度検出装置（腰部角度検出装置）４３ＲＳ（例えば、回動角度センサ等）が、減速機４２Ｒの増速軸４２ＲＢに接続されたプーリ４３ＲＡに接続されている。出力リンク回動角度検出装置４３ＲＳは、例えば、エンコーダや角度センサであり、回転角度に応じた検出信号を制御装置６１（図６参照）に出力する。また電動モータ４７Ｒには、モータ軸（出力軸に相当）の回転角度を検出可能なモータ回転角度検出装置４７ＲＳが設けられている。モータ回転角度検出装置４７ＲＳは、例えば、エンコーダや角度センサであり、回転角度に応じた検出信号を制御装置６１（図６参照）に出力する。

図３に示すように、サブフレーム４８Ｒには、減速機４２Ｒの減速機ハウジング４２ＲＣを固定する貫通孔４８ＲＡと、電動モータ４７Ｒの出力軸４７ＲＡを挿通する貫通孔４８ＲＢと、が形成されている。アシストアーム５１Ｒの軸部５１ＲＡは、減速機４２Ｒの減速軸４２ＲＡの穴部４２ＲＤに嵌め込まれ、減速機４２Ｒの減速機ハウジング４２ＲＣはサブフレーム４８Ｒの貫通孔４８ＲＡに固定される。

これにより、アシストアーム５１Ｒは、アクチュエータベース部４１Ｒに対して、仮想回動軸線１５Ｙ回りに回動可能に支持され、減速軸４２ＲＡと一体となって回動する。また、電動モータ４７Ｒはサブフレーム４８Ｒに固定され、出力軸４７ＲＡはサブフレーム４８Ｒの貫通孔４８ＲＢに挿通されている。サブフレーム４８Ｒは、ボルト等の締結部材にて、アクチュエータベース部４１Ｒの取付部４１ＲＨに固定される。

図３に示すように、減速機４２Ｒの増速軸４２ＲＢには、プーリ４３ＲＡが接続され、プーリ４３ＲＡには出力リンク回動角度検出装置４３ＲＳが接続されている。そして、出力リンク回動角度検出装置４３ＲＳには、サブフレーム４８Ｒに固定される支持部材４３ＲＴが接続されている。これにより、出力リンク回動角度検出装置４３ＲＳは、サブフレーム４８Ｒに対する（すなわち、アクチュエータベース部４１Ｒに対する）増速軸４２ＲＢの回動角度を検出することができる。

しかも、アシストアーム５１Ｒの回動角度は、減速機４２Ｒの増速軸４２ＲＢによって増加された回動角度となるので、出力リンク回動角度検出装置４３ＲＳ及び制御装置６１（図６参照）は、より高い分解能にて、アシストアーム５１Ｒの回動角度を検出することができる。出力リンクの回動角度をより高い分解能で検出することで、制御装置６１は、より高精度な制御を実行することができる。尚、アシストアーム５１Ｒの軸部５１ＲＡ、減速機４２Ｒ、プーリ４３ＲＡ、出力リンク回動角度検出装置４３ＲＳは、仮想回動軸線１５Ｙに沿って同軸となるように配置されている。

減速機４２Ｒは、減速比ｎ（１＜ｎ）が設定されており、減速軸４２ＲＡが回動角度θＲ（ｔ）だけ回動された場合に、増速軸４２ＲＢを回動角度ｎθＲ（ｔ）だけ回動させる。また、減速機４２Ｒは、増速軸４２ＲＢが回動角度ｎθＲ（ｔ）だけ回動された場合に、減速軸４２ＲＡを回動角度θＲ（ｔ）だけ回動させる。減速機４２Ｒの増速軸４２ＲＢが接続されたプーリ４３ＲＡと、プーリ４３ＲＣには、伝達ベルト４３ＲＢが掛けられている。従って、アシストアーム５１Ｒからの対象者トルクは増速軸４２ＲＢを介してプーリ４３ＲＣに伝達され、電動モータ４７Ｒからのアシストトルクは、渦巻バネ４５Ｒとプーリ４３ＲＣを介して増速軸４２ＲＢに伝達される。

渦巻バネ４５Ｒは、バネ定数Ｋｓを有し、中心側に内側端部４５ＲＣ、外周側に外側端部４５ＲＡを有する渦巻き形状を有している。渦巻バネ４５Ｒの内側端部４５ＲＣは、電動モータ４７Ｒの出力軸４７ＲＡに形成された溝部４７ＲＢに嵌め込まれている。渦巻バネ４５Ｒの外側端部４５ＲＡは、円筒状に巻回されて、プーリ４３ＲＣのフランジ部４３ＲＤに設けられた伝達軸４３ＲＥが嵌め込まれ、当該伝達軸４３ＲＥにて支持されている（プーリ４３ＲＣは、フランジ部４３ＲＤと伝達軸４３ＲＥが一体とされている）。

プーリ４３ＲＣは、回動軸線４７ＲＹ回りに回動可能に支持され、一体とされたフランジ部４３ＲＤの外周縁部の近傍には、渦巻バネ４５Ｒの側に突出する伝達軸４３ＲＥが設けられている。伝達軸４３ＲＥは、渦巻バネ４５Ｒの外側端部４５ＲＡに嵌め込まれ、外側端部４５ＲＡの位置を回動軸線４７ＲＹ回りに移動させる。また、電動モータ４７Ｒの出力軸４７ＲＡとプーリ４３ＲＣとの間には、軸受４６Ｒが設けられている。

つまり、プーリ４３ＲＣに出力軸４７ＲＡは固定されておらず、出力軸４７ＲＡは、プーリ４３ＲＣに対して自由に回転できる。プーリ４３ＲＣは、渦巻バネ４５Ｒを介して電動モータ４７Ｒから回転駆動される。以上の構成にて、電動モータ４７Ｒの出力軸４７ＲＡ、軸受４６Ｒ、フランジ部４３ＲＤを有するプーリ４３ＲＣ、渦巻バネ４５Ｒ、は回動軸線４７ＲＹに沿って同軸となるように配置されている。

渦巻バネ４５Ｒは、電動モータ４７Ｒから伝達されたアシストトルクを蓄えるとともに、装着者の大腿部の動作によってアシストアーム５１Ｒと減速機４２Ｒとプーリ４３ＲＡ及びプーリ４３ＲＣを経由して伝達された対象者トルクを蓄え、その結果として、アシストトルクと対象者トルクとを合成した合成トルクを蓄える。そして、渦巻バネ４５Ｒに蓄えられた合成トルクは、プーリ４３ＲＣ及びプーリ４３ＲＡと減速機４２Ｒを介してアシストアーム５１Ｒを回動させる。以上の構成により、電動モータ４７Ｒの出力軸４７ＲＡは、出力軸４７ＲＡの回転角度を減量する減速機４２Ｒを介して出力リンク（図３の場合、アシストアーム５１Ｒ）に接続されている。

渦巻バネ４５Ｒに蓄えられている合成トルクは、無負荷状態からの角度変化量とバネ定数に基づいて求められ、例えば、アシストアーム５１Ｒの回動角度（出力リンク回動角度検出装置４３ＲＳにて求められる）と、電動モータ４７Ｒの出力軸４７ＲＡの回転角度（モータ回転角度検出装置４７ＲＳにて求められる）と、渦巻バネ４５Ｒのバネ定数Ｋｓと、に基づいて求められる。そして求められた合成トルクから対象者トルクが抽出され、当該対象者トルクに応じたアシストトルクが電動モータから出力される。

また、図４に示すように、右アクチュエータユニットのトルク発生部４０Ｒは、仮想回動軸線１５Ｙ回りに回動可能な連結部４０ＲＳを有している。そして連結部４０ＲＳは、図１及び図２に示すように、腰サポート部１０の取付孔１５Ｒを介してボルト等の連結部材にて連結（固定）される。また、図１及び図２に示すように、右アクチュエータユニット４Ｒの接続部４１ＲＳには、フレーム部３０の右サブフレーム３２Ｒの下端部が接続（固定）される。

同様に、図１及び図２に示すように、左アクチュエータユニット４Ｌのトルク発生部４０Ｌの連結部４０ＬＳは、腰サポート部１０の取付孔１５Ｌを介してボルト等の連結部材にて連結（固定）される。また、図１及び図２に示すように、左アクチュエータユニット４Ｌの接続部４１ＬＳには、フレーム部３０の左サブフレーム３２Ｌの下端部が接続（固定）される。

つまり、図２において、右アクチュエータユニット４Ｒのトルク発生部４０Ｒに、腰サポート部１０とフレーム部３０が固定され、左アクチュエータユニット４Ｌのトルク発生部４０Ｌに、腰サポート部１０とフレーム部３０が固定される。そして、右アクチュエータユニット４Ｒと左アクチュエータユニット４Ｌとフレーム部３０は一体とされ、仮想回動軸線１５Ｙ回りに回動可能な連結部４０ＲＳ、４０ＬＳにて、腰サポート部１０に対して回動可能である（図７、図８参照）。

次に、装着者がアシスト装置１のアシスト状態を容易に調整等するための操作ユニットＲ１の概略構成について図５及び図６に基づいて説明する。図６に示すように、操作ユニットＲ１は、バックパック部３７（図１参照）内の制御装置６１と有線または無線の通信回線Ｒ１Ｔにて接続されている。操作ユニットＲ１の制御装置Ｒ１Ｅは、通信装置Ｒ１ＥＡを介して制御装置６１と情報の送受信が可能であり、制御装置６１は、通信装置６４を介して操作ユニットＲ１内の制御装置Ｒ１Ｅと情報の送受信が可能である。尚、図１に示すように、装着者は、操作ユニットＲ１を操作しない場合、例えば、ジャケット部２０に設けられたポケット等の収容部Ｒ１Ｓに収容しておくことができる（図１参照）。

図５に示すように、操作ユニットＲ１は、メイン操作部Ｒ１Ａ、ゲインＵＰ操作部Ｒ１ＢＵ、ゲインＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＢＤ、増量速度ＵＰ操作部Ｒ１ＣＵ、増量速度ＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＣＤ、表示部Ｒ１Ｄ等を有している。また、図６に示すように、操作ユニットＲ１内には、制御装置Ｒ１Ｅ、操作ユニット用電源Ｒ１Ｆ等を有している。尚、メイン操作部Ｒ１Ａ、ゲインＵＰ操作部Ｒ１ＢＵ、ゲインＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＢＤ、増量速度ＵＰ操作部Ｒ１ＣＵ、増量速度ＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＣＤは、操作ユニットＲ１が収容部Ｒ１Ｓ（図１参照）に収容されている際の誤操作を防止するために、配置されている面から突出していないことが好ましい。

メイン操作部Ｒ１Ａは、装着者からの操作によって、アシスト装置１によるアシスト制御の開始と停止を行うためのスイッチである。尚、図６に示すように、アシスト装置１の全体の起動と停止を行うための主電源スイッチ６５が、例えば、バックパック部３７に設けられている。主電源スイッチ６５がＯＮ側に操作されると、制御装置６１及び制御装置Ｒ１Ｅが起動し、主電源スイッチ６５がＯＦＦ側に操作されると、制御装置６１及び制御装置Ｒ１Ｅの動作が停止される。

図５に示すように、例えば、操作ユニットＲ１の表示部Ｒ１Ｄにおける表示エリアＲ１ＤＢには、現在のアシスト装置１の運転状態がＯＮ（運転）であるかＯＦＦ（停止）であるかが表示される。ゲインＵＰ操作部Ｒ１ＢＵは、装着者からの操作によって、アシスト装置１が発生するアシストトルクのゲインを大きくするスイッチである。ゲインＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＢＤは、装着者からの操作によって、アシスト装置１が発生するアシストトルクのゲインを小さくするスイッチである。

例えば、制御装置Ｒ１Ｅは、装着者によってゲインＵＰ操作部Ｒ１ＢＵが操作される毎に、記憶しているゲイン番号を「０」、「１」、「２」、「３」と１つずつ増加し、ゲインＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＢＤが操作される毎に、ゲイン番号を「３」、「２」、「１」、「０」と１つずつ減少する。尚、ゲイン番号が「０」～「３」の４個の例を示しているが、４個に限定されるものではない。図６に示すように、制御装置Ｒ１Ｅは、例えば、操作ユニットＲ１の表示部Ｒ１Ｄにおける表示エリアＲ１ＤＣに、現在のゲイン番号に応じた表示を行う。

また、ゲインＵＰ操作部Ｒ１ＢＵを、例えば５［ｓｅｃ］以上長押しした場合、ゲインＵＰ操作部Ｒ１ＢＵは、動作モード切替スイッチとして機能する。ゲインＵＰ操作部Ｒ１ＢＵを長押しした場合、ゲインＵＰ操作部Ｒ１ＢＵを押す毎に、動作モード（モード番号）が「１（持ち下げアシスト）」――＞「２（自動調整持ち上げアシスト）」――＞「３（手動調整持ち上げアシスト）」へと、順番に切り替わる。図５に示すように、制御装置Ｒ１Ｅは、例えば、操作ユニットＲ１の表示部Ｒ１Ｄにおける表示エリアＲ１ＤＥに、現在の動作モードに応じた表示を行う。尚、「歩行」モードは、ゲインＵＰ操作部Ｒ１ＢＵから指示することはできないが、制御装置６１（図６参照）が、装着者が「歩行」していることを認識した場合に、自動的に切り替わる動作モードである。

増量速度ＵＰ操作部Ｒ１ＣＵは、装着者からの操作によって、アシスト装置１が発生するアシストトルクの増量速度を速くするスイッチである。増量速度ＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＣＤは、装着者からの操作によって、アシスト装置１が発生するアシストトルクの増量速度を遅くするスイッチである。例えば、制御装置Ｒ１Ｅは、増量速度ＵＰ操作部Ｒ１ＣＵが操作される毎に、記憶している増量速度に対応する速度番号を「－１」、「０」、「１」、「２」、「３」、「４」と１つずつ増加する。

また、制御装置Ｒ１Ｅは、増量速度ＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＣＤが操作される毎に、記憶している増量速度に対応する速度番号を「４」、「３」、「２」、「１」、「０」、「－１」と１つずつ減少する。図５に示すように、制御装置Ｒ１Ｅは、例えば、操作ユニットＲ１の表示部Ｒ１Ｄにおける表示エリアＲ１ＤＤに、現在の速度番号に応じたアシストトルクの増量速度の表示を行う。尚、速度番号が「－１」～「４」の６個に限定されるものではない。

そして、操作ユニットＲ１の制御装置Ｒ１Ｅは、所定時間間隔（例えば、数［ｍｓｅｃ］～数１００［ｍｓｅｃ］間隔）、又は、メイン操作部Ｒ１ＡとゲインＵＰ操作部Ｒ１ＢＵとゲインＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＢＤと増量速度ＵＰ操作部Ｒ１ＣＵと増量速度ＤＯＷＮ操作部Ｒ１ＣＤのいずれかが操作される毎に、通信装置Ｒ１ＥＡ（図６参照）を介して操作情報を制御装置６１（図６参照）へ送信する。操作情報には、上記の停止指示または起動指示、モード番号、ゲイン番号、速度番号等が含まれている。

バックパック部３７に収容される制御装置６１（図６参照）は、通信装置６４を介して操作情報を受信すると、受信した操作情報を記憶する。そして、制御装置６１は、アシスト装置１の駆動に用いる電源ユニット６３の電池の状態を示す電池情報と、アシスト状態を示すアシスト情報等を含む応答情報を、通信装置６４（図６参照）を介して送信する。尚、応答情報に含まれている電池情報には、電源ユニット６３の残量等が含まれている。

また、応答情報に含まれているアシスト情報には、例えば、アシスト装置１に異常が発見された場合には異常の内容を示すエラー情報が含まれている。図５に示すように、操作ユニットＲ１の制御装置Ｒ１Ｅは、例えば、操作ユニットＲ１の表示部Ｒ１Ｄにおける表示エリアＲ１ＤＡに、電池残量等を表示し、エラー情報が含まれていた場合は、表示部Ｒ１Ｄのいずれかの位置に、エラー情報を表示する。

また、制御装置Ｒ１Ｅからの操作情報を受信した制御装置６１（図６参照）は、受信した操作情報に起動指示が含まれていた場合には、アシスト装置１を起動し、受信した操作情報に停止指示が含まれていた場合にはアシスト装置１を停止する。また、制御装置６１は、例えば、動作モードを表すモード番号を受信した場合には、受信したモード番号に対応する動作モードを記憶する。また、制御装置６１は、例えば、ゲイン番号を受信した場合には、ゲイン番号に対応するゲインＣＰの値（０～３）を記憶する。また、制御装置６１は、例えば、速度番号を受信した場合には、速度番号に対応させて（右）増量速度ＣＳＲ（右用速度番号：－１～４）、（左）増量速度ＣＳＬ（左用速度番号：－１～４）を記憶する。

以上に説明したように、操作ユニットＲ１の操作によって、装着者は、所望するアシスト状態とするための調整を、容易に行うことができる。また、操作ユニットＲ１の表示部Ｒ１Ｄに電池残量やエラー情報等を表示させるので、装着者は、アシスト装置１の状態を容易に把握することができる。尚、表示部Ｒ１Ｄに表示される各種の情報の形態は、図５に示す例に限定されるものではない。

次に、アシスト装置１の制御構成について図６乃至図８に基づいて説明する。図６に示すように、アシスト装置１は、アシスト装置１の全体を制御する制御装置６１を備えている。図６に示す例では、バックパック部３７内に、制御装置６１、モータドライバ６２、電源ユニット６３等が収容されている。制御装置６１は、例えば、ＥＣＵ６６と、記憶装置６７（例えば、ＨＤＤ：Hard Disk Drive等であって、制御プログラムや各種パラメータ等を格納）と、通信装置６４等を有している。尚、制御装置６１は、後述する姿勢推定部６１Ａ、姿勢判定部６１Ｂ、移行判定部６１Ｃ、補正動作決定部６１Ｄ等を有している。

ＥＣＵ６６は、不図示のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、タイマ、バックアップＲＡＭ等を備えた公知のものである。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種プログラムや各種パラメータに基づいて、種々の演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各検出装置から入力されたデータ等を一時的に記憶し、バックアップＲＡＭは、例えば、アシスト装置１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する。

モータドライバ６２は、制御装置６１からの制御信号に基づいて、各電動モータ４７Ｒ、４７Ｌを駆動する駆動電流を出力する電子回路である。電源ユニット６３は、例えば、リチウムイオン電池であり、制御装置６１とモータドライバ６２に電力を供給する。ＥＣＵ６６には、通信装置６４を介して、操作ユニットＲ１からの操作情報が入力される。

また、制御装置６１には、各モータ回転角度検出装置４７ＲＳ、４７ＬＳ、各出力リンク回動角度検出装置４３ＲＳ、４３ＬＳ、３軸加速度・角速度センサ３５、スピーカ３６等が電気的に接続されている。制御装置６１は、各モータ回転角度検出装置４７ＲＳ、４７ＬＳから入力された検出信号に基づいて、各電動モータ４７Ｒ、４７Ｌのモータ軸の回転角度θ_rMを求め、求めた回転角度θ_rMに応じた制御信号をモータドライバ６２に出力する。

また、ＥＣＵ６６は、３軸加速度・角速度センサ３５から入力された加速度と角速度との検出信号に基づいて、図７及び図８に示すように、装着者６の上半身の鉛直方向（Ｚ軸方向）に対する前側方向（Ｘ軸方向）へのピッチ角度θＰ（ｔ）を検出する。また、ＥＣＵ６６は、各出力リンク回動角度検出装置４３ＲＳ、４３ＬＳから入力された検出信号に基づいて、図７及び図８に示すように、装着者６の右大腿部に対する腰部の前傾角度θＲ（ｔ）と、左大腿部に対する腰部の前傾角度θＬ（ｔ）を検出する。

［腰痛抑制処理］
次に、上記のように構成されたアシスト装置１において、装着者の持ち上げ動作の開始時に、ＥＣＵ６６が実行する「腰痛抑制処理」について図９乃至図１３に基づいて説明する。尚、図９及び図１０にフローチャートで示されるプログラムは、記憶装置６７に記憶されており、装着者が、メイン操作部Ｒ１ＡをＯＮにすると、ＥＣＵ６６によって所定時間毎（例えば、数ミリ秒毎～数十ミリ秒毎である。）に起動される。当該処理が起動されると、ＥＣＵ６６は、ステップＳ１１へと処理を進める。

図９に示すように、ステップＳ１１において、ＥＣＵ６６は、持ち上げアシストフラグを不図示のＲＡＭから読み出し、ＯＮに設定されているか否かを判定する。尚、持ち上げアシストフラグは、制御装置６１の起動時に「ＯＦＦ」に設定されて不図示のＲＡＭに記憶される。そして、装着者が操作ユニットＲ１によって自動調整持ち上げアシスト、又は、手動調整持ち上げアシストの動作モードを選択した際に、持ち上げアシストフラグは、「ＯＮ」に設定される。一方、装着者が操作ユニットＲ１によって持ち下げアシストの動作モードを選択した際、又は、動作モードが「歩行」モードに自動的に切り替わった際に、持ち上げアシストフラグは、「ＯＦＦ」に設定される。

そして、持ち上げアシストフラグがＯＦＦに設定されていると判定した場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、ＥＣＵ６６は、後述のステップＳ１６に進む。一方、持ち上げアシストフラグがＯＮに設定されている判定した場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ６６は、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、ＥＣＵ６６は、３軸加速度・角速度センサ３５から入力された加速度と角速度との検出信号に基づいて、装着者の上半身の鉛直方向（Ｚ軸方向）に対する前側方向（Ｘ軸方向）へのピッチ角度θＰ（ｔ）を検出して、不図示のＲＡＭに時系列的に記憶する。

続いて、ステップＳ１３において、ＥＣＵ６６は、各出力リンク回動角度検出装置４３ＲＳ、４３ＬＳから入力された検出信号に基づいて、装着者の右大腿部に対する腰部の前傾角度θＲ（ｔ）と、左大腿部に対する腰部の前傾角度θＬ（ｔ）を検出して、不図示のＲＡＭに時系列的に記憶する。その後、ステップＳ１４において、ＥＣＵ６６は、前屈み動作の終了を表す前屈み動作終了フラグを不図示のＲＡＭから読み出し、ＯＮに設定されているか否かを判定する。尚、前屈み動作終了フラグは、制御装置６１の起動時に「ＯＦＦ」に設定されて不図示のＲＡＭに記憶される。

そして、前屈み動作終了フラグがＯＮに設定されていると判定した場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ６６は、後述のステップＳ１８に進む。一方、前屈み動作終了フラグがＯＦＦに設定されていると判定した場合には（Ｓ１４：ＮＯ）、ＥＣＵ６６は、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５において、ＥＣＵ６６は、装着者の前屈み動作が終了したか否かを判定する。

具体的には、ＥＣＵ６６は、上記ステップＳ１３で検出した左右の大腿部に対する腰部の各前傾角度θＲ（ｔ）、θＬ（ｔ）をＲＡＭから読み出し、図１１に示す装着者の前屈み角度θＦ（ｔ）を下記式（１）から算出して、ＲＡＭに時系列的に記憶する。続いて、ＥＣＵ６６は、装着者の前屈み角度θＦ（ｔ）の増加がほぼ停止したか否かを判定する。

θＦ（ｔ）＝１８０°－（θＲ（ｔ）＋θＬ（ｔ））／２ ・・・・（１）

そして、前屈み動作が終了していないと判定した場合、つまり、図１２に示すように、前屈み角度θＦ（ｔ）が増加していると判定した場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、ＥＣＵ６６は、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６において、ＥＣＵ６６は、持ち上げ作業の開始時における、装着者の持ち上げ姿勢を表す初期姿勢データとしてＲＡＭに記憶している装着者の上半身の鉛直方向（Ｚ軸方向）に対する前側方向（Ｘ軸方向）へのピッチ角度θＰ（ｔ）と、左右の大腿部に対する腰部の各前傾角度θＲ（ｔ）、θＬ（ｔ）とを読み出し、初期化して（例えば、「０」を代入して）再度、初期姿勢データとしてＲＡＭに記憶した後、当該処理を終了する。

一方、前屈み動作が終了したと判定した場合、つまり、図１２に示すように、前屈み角度θＦ（ｔ）が増加していないと判定した場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ６６は、ステップＳ１７に進む。例えば、図１２に示すように、時間０にて装着者が直立状態から前屈み動作を開始して、前屈み角度θＦ（ｔ）を徐々に大きくしながら時間Ｔ１１にて、前屈み動作が終了して、前屈み角度θＦ（ｔ）の増加がほぼ停止している。

尚、図１２に示すように、ＥＣＵ６６は、装着者が時間Ｔ１２にて持ち上げ動作を開始した後、装着者の前屈み角度θＦ（ｔ）が減少して、ほぼ「０度」になる時間Ｔ１３まで各電動モータ４７Ｒ、４７Ｌを所定の持ち上げアシストトルクで駆動制御する。また、ＥＣＵ６６は、時間Ｔ１３になった際に、前屈み動作の終了を表す前屈み動作終了フラグを不図示のＲＡＭから読み出し、ＯＦＦに設定した後、再度ＲＡＭに記憶する。

図１１に示すように、持ち上げアシストトルクは、持ち上げ方向（図１１中、－（負）側）へのアシストトルクであり、装着者の腰部の負担を軽減し、持ち上げ作業を適切にアシストすることができる。尚、所定の持ち上げアシストトルクは、記憶装置６７に予め記憶されている。

続いて、図９に示すように、ステップＳ１７において、ＥＣＵ６６は、前屈み動作の終了を表す前屈み動作終了フラグを不図示のＲＡＭから読み出し、ＯＮに設定して、再度ＲＡＭに記憶する。その後、ステップＳ１８において、ＥＣＵ６６は、上記ステップＳ１２で検出した装着者の上半身の鉛直方向に対する前側方向へのピッチ角度θＰ（ｔ）と、上記ステップＳ１３で検出した左右の大腿部に対する腰部の各前傾角度θＲ（ｔ）、θＬ（ｔ）と（動作検出情報）、を読み出す。

そして、ＥＣＵ６６は、上記ステップＳ１２で検出した装着者の上半身の鉛直方向に対する前側方向へのピッチ角度θＰ（ｔ）と、下記式（２）よって算出した装着者の大腿部に対する腰部の前傾角度（背骨と大腿骨の角度）θ（ｔ）とを、持ち上げ作業における装着者の持ち上げ姿勢を推定した姿勢推定情報としてＲＡＭに記憶した後、ステップＳ１９に進む。従って、ステップＳ１８の処理は、図６に示す姿勢推定部６１Ａに相当している。

θ（ｔ）＝（θＬ（ｔ）＋θＲ（ｔ））／２ ・・・・（２）

ステップＳ１９において、ＥＣＵ６６は、上記ステップＳ１８で記憶した姿勢推定情報をＲＡＭから再度読み出し、図１３に示す姿勢領域情報７１に基づいて、持ち上げ作業における装着者の持ち上げ姿勢が、腰部に無理な力が掛からない「安全な姿勢」であるか否かを判定する。尚、図１３に示す姿勢領域情報７１は、記憶装置６７に予め記憶されている。

ここで、姿勢領域情報７１について図１３に基づいて説明する。図１３に示すように、姿勢領域情報７１は、縦軸を上半身の鉛直方向に対する前側方向へのピッチ角度θＰ（ｔ）とし、横軸を上記式（２）から算出される大腿部に対する腰部の前傾角度（背骨と大腿骨の角度）θ（ｔ）としている。また、縦軸に設けられたピッチ角度θＰ（ｔ）は、０度から９０度まで等間隔で増加するように設定されている。横軸に設けられた大腿部に対する腰部の前傾角度（背骨と大腿骨の角度）θ（ｔ）は、１８０度から０度まで等間隔で減少するように設定されている。

そして、姿勢領域情報７１は、持ち上げ作業時において、腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢の領域（網掛け領域）７１Ａ」と、腰部に無理な力が掛からない「安全な姿勢の領域（斜線領域）７１Ｂ」と、無理な姿勢の領域７１Ａと安全な姿勢の領域７１Ｂとによって上下を挟まれた「中間領域（無模様領域）７１Ｃ」と、に区画されている。また、安全な姿勢の領域７１Ｂ内において、大腿部に対する腰部の前傾角度θ（ｔ）が９０度でピッチ角度θＰ（ｔ）が０度の位置を中心とする所定範囲（例えば、上方に突出する半円形状の範囲）が、姿勢の状態を持続することが難しい「困難な姿勢の領域７１Ｄ」に設定されている。

無理な姿勢の領域７１Ａは、大腿部に対する腰部の前傾角度θ（ｔ）が１８０度でピッチ角度θＰ（ｔ）が０度の位置と、前傾角度θ（ｔ）が０度でピッチ角度θＰ（ｔ）が約４０度の位置と、を左右の下端点とし、上方に略半円弧状に突出する下端縁部から上方の全領域に設定されている。無理な姿勢の領域７１Ａの下端縁部の頂点は、大腿部に対する腰部の前傾角度θ（ｔ）が約１１０度でピッチ角度θＰ（ｔ）が約６０度の位置に設定されている。

安全な姿勢の領域７１Ｂは、ピッチ角度θＰ（ｔ）が０度で、大腿部に対する腰部の前傾角度θ（ｔ）が１８０度から０度までを下端縁部とし、上方に略矩形状に突出する領域であって、半円形状の「困難な姿勢の領域７１Ｄ」を除いた領域に設定されている。安全な姿勢の領域７１Ｂの上端縁部は、ピッチ角度θＰ（ｔ）が約２５度で、大腿部に対する腰部の前傾角度θ（ｔ）が約１６０度から約２０度までの位置に設定されている。

図１３に示すように、例えば、前傾角度θ（ｔ）が約９０度で、ピッチ角度θＰ（ｔ）が約９０度の黒丸印８１Ａに対応する装着者の持ち上げ姿勢は、無理な姿勢の領域７１Ａに属している。つまり、黒丸印８１Ａに対応する装着者の持ち上げ姿勢は、膝が伸びた状態で、且つ、腰が前側に約９０度曲った状態で物を持ち上げる姿勢であって、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かる姿勢であることを示している。

また、例えば、上半身のピッチ角度θＰ（ｔ）が約４５度で、前傾角度θ（ｔ）が約１３５度の黒丸印８１Ｂに対応する装着者の持ち上げ姿勢は、中間領域７１Ｃに属している。つまり、黒丸印８１Ｂに対応する装着者の持ち上げ姿勢は、膝がほぼ伸びた状態で、且つ、腰が前側に約４５度曲った状態で物を持ち上げる姿勢であって、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に大きな力が掛かる姿勢であることを示している。

また、例えば、前傾角度θ（ｔ）が約１８０度で、ピッチ角度θＰ（ｔ）が約０度の黒丸印８１Ｃに対応する装着者の持ち上げ姿勢は、無理な姿勢の領域７１Ａの左下端部に属している。つまり、黒丸印８１Ｃに対応する装着者の持ち上げ姿勢は、膝がほぼ伸びた状態で、且つ、腰がほぼ伸びた状態で物を持ち上げる姿勢であって、腰部に無理な力が掛からなくなる姿勢であり、無理な姿勢の領域７１Ａの端部であることを示している。

また、例えば、前傾角度θ（ｔ）が約９０度で、ピッチ角度θＰ（ｔ）が約０度の黒丸印８１Ｄに対応する装着者の持ち上げ姿勢は、姿勢の状態を持続することが難しい「困難な姿勢の領域７１Ｄ」に属している。つまり、黒丸印８１Ｄに対応する装着者の持ち上げ姿勢は、装着者がとり難い姿勢であることを示している。

従って、図９に示すように、ステップＳ１９において、ＥＣＵ６６は、上記ステップＳ１８で記憶した姿勢推定情報をＲＡＭから再度読み出し、装着者の上半身のピッチ角度θＰ（ｔ）と、装着者の大腿部に対する腰部の前傾角度θ（ｔ）とで特定される装着者の持ち上げ姿勢が、姿勢領域情報７１（図１３参照）の腰部に無理な力が掛からない「安全な姿勢の領域７１Ｂ」に属しているか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ６６は、装着者の持ち上げ姿勢が、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛からない「安全な姿勢」であるか否かを判定する。

そして、装着者の上半身のピッチ角度θＰ（ｔ）と、装着者の大腿部に対する腰部の前傾角度θ（ｔ）とで特定される装着者の持ち上げ姿勢が、姿勢領域情報７１（図１３参照）の腰部に無理な力が掛からない「安全な姿勢の領域７１Ｂ」に属していると判定した場合、つまり、装着者の持ち上げ姿勢が、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛からない「安全な姿勢」であると判定した場合には（Ｓ１９：ＹＥＳ）、ＥＣＵ６６は、ステップＳ２０に進む。

例えば、図１３に示すように、上記ステップＳ１８で記憶した姿勢推定情報の前傾角度θ（ｔ）が約９０度で、ピッチ角度θＰ（ｔ）が約１５度に対応する黒丸印８１Ｅは、姿勢領域情報７１の「安全な姿勢の領域７１Ｂ」に属している。その結果、ＥＣＵ６６は、装着者の持ち上げ姿勢が、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛からない「安全な姿勢」であると判定して（Ｓ１９：ＹＥＳ）、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０において、ＥＣＵ６６は、スピーカ３６を介して、持ち上げ姿勢が、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かかる姿勢である旨、又は、装着者の腰部に無理な力が掛かる姿勢になる旨を表す警告音等を発しているか否かを判定する。そして、スピーカ３６を介して、持ち上げ姿勢が、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かかる姿勢である旨、又は、装着者の腰部に無理な力が掛かる姿勢になる旨を表す警告音等を発していないと判定した場合には（Ｓ２０：ＮＯ）、ＥＣＵ６６は、当該処理を終了する。

一方、スピーカ３６を介して、持ち上げ姿勢が、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かかる姿勢である旨、又は、装着者の腰部に無理な力が掛かる姿勢になる旨を表す警告音等を発していると判定した場合には（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ６６は、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１において、ＥＣＵ６６は、スピーカ３６による警告音等を停止して、警告を解除した後、当該処理を終了する。

他方、上記ステップＳ１９で装着者の上半身のピッチ角度θＰ（ｔ）と、装着者の大腿部に対する腰部の前傾角度θ（ｔ）とで特定される装着者の持ち上げ姿勢が、姿勢領域情報７１（図１３参照）の腰部に無理な力が掛からない「安全な姿勢の領域７１Ｂ」に属していないと判定した場合、つまり、装着者の持ち上げ姿勢が、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛からない「安全な姿勢」でないと判定した場合には（Ｓ１９：ＮＯ）、ＥＣＵ６６は、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２において、ＥＣＵ６６は、持ち上げ作業の開始時における、装着者の持ち上げ姿勢を表す初期姿勢データが、不図示のＲＡＭに記憶されているか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ６６は、初期姿勢データとしてＲＡＭに記憶している装着者の上半身の鉛直方向（Ｚ軸方向）に対する前側方向（Ｘ軸方向）へのピッチ角度θＰ（ｔ）と、左右の大腿部に対する腰部の各前傾角度θＲ（ｔ）、θＬ（ｔ）とが、初期化されていないか否かを判定する。

そして、持ち上げ作業の開始時における、装着者の持ち上げ姿勢を表す初期姿勢データが、不図示のＲＡＭに記憶されていると判定した場合、つまり、初期姿勢データとしてＲＡＭに記憶している装着者の上半身の鉛直方向（Ｚ軸方向）に対する前側方向（Ｘ軸方向）へのピッチ角度θＰ（ｔ）と、左右の大腿部に対する腰部の各前傾角度θＲ（ｔ）、θＬ（ｔ）とが、初期化されていないと判定した場合には（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ６６は、後述のステップＳ２４の処理に進む。

一方、持ち上げ作業の開始時における、装着者の持ち上げ姿勢を表す初期姿勢データが、不図示のＲＡＭに記憶されていないと判定した場合、つまり、初期姿勢データとしてＲＡＭに記憶している装着者の上半身の鉛直方向（Ｚ軸方向）に対する前側方向（Ｘ軸方向）へのピッチ角度θＰ（ｔ）と、左右の大腿部に対する腰部の各前傾角度θＲ（ｔ）、θＬ（ｔ）とが、初期化されていると判定した場合には（Ｓ２２：ＮＯ）、ＥＣＵ６６は、ステップＳ２３に進む。

ステップＳ２３において、ＥＣＵ６６は、上記ステップＳ１２で検出した装着者の上半身の鉛直方向に対する前側方向へのピッチ角度θＰ（ｔ）と、上記ステップＳ１３で検出した左右の大腿部に対する腰部の各前傾角度θＲ（ｔ）、θＬ（ｔ）と（動作検出情報）、を読み出し、初期姿勢データとして不図示のＲＡＭに記憶した後、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４において、ＥＣＵ６６は、後述の「姿勢警告処理」のサブ処理を実行した後、当該処理を終了する。

［姿勢警告処理］
次に、上記ステップＳ２４で実行される「姿勢警告処理」のサブ処理について図１０に基づいて説明する。図１０に示すように、ステップＳ３１において、ＥＣＵ６６は、上記ステップＳ１８で記憶した姿勢推定情報をＲＡＭから再度読み出し、装着者の上半身のピッチ角度θＰ（ｔ）と、装着者の大腿部に対する腰部の前傾角度θ（ｔ）とで特定される装着者の持ち上げ姿勢が、姿勢領域情報７１（図１３参照）の腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢の領域７１Ａ」に属しているか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ６６は、装着者の持ち上げ姿勢が、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢」であるか否かを判定する。従って、ステップＳ１９及びステップＳ３１の処理は、図６に示す姿勢判定部６１Ｂに相当している。

そして、装着者の上半身のピッチ角度θＰ（ｔ）と、装着者の大腿部に対する腰部の前傾角度θ（ｔ）とで特定される装着者の持ち上げ姿勢が、姿勢領域情報７１（図１３参照）の腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢の領域７１Ａ」に属していると判定した場合、つまり、装着者の持ち上げ姿勢が、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢」であると判定した場合には（Ｓ３１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ６６は、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２において、ＥＣＵ６６は、スピーカ３６を介して、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰を痛める可能性が高い旨を表す第１警告音（例えば、ブザー音等である。）を発して、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かる無理な持ち上げ姿勢である旨を報知した後、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻る。

一方、装着者の上半身のピッチ角度θＰ（ｔ）と、装着者の大腿部に対する腰部の前傾角度θ（ｔ）とで特定される装着者の持ち上げ姿勢が、姿勢領域情報７１（図１３参照）の腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢の領域７１Ａ」に属していないと判定した場合、つまり、装着者の持ち上げ姿勢が、姿勢領域情報７１の「中間領域７１Ｃ」に属していると判定した場合には（Ｓ３１：ＮＯ）、ＥＣＵ６６は、ステップＳ３３に進む。

ステップＳ３３において、ＥＣＵ６６は、初期姿勢データを読み出し、初期持ち上げ姿勢を推定する。そして、ＥＣＵ６６は、上記ステップＳ１８で記憶した姿勢推定情報をＲＡＭから再度読み出し、図１３に示す姿勢領域情報７１に基づいて、持ち上げ作業における装着者の持ち上げ姿勢の姿勢変化を推定して、ステップＳ３４に進む。

具体的には、ＥＣＵ６６は、初期姿勢データとしてＲＡＭに記憶している装着者の上半身の鉛直方向（Ｚ軸方向）に対する前側方向（Ｘ軸方向）へのピッチ角度θＰ（ｔ）と、左右の大腿部に対する腰部の各前傾角度θＲ（ｔ）、θＬ（ｔ）とを読み出す。そして、ＥＣＵ６６は、初期姿勢データの装着者の上半身の鉛直方向に対する前側方向へのピッチ角度θＰ（ｔ）と、上記式（２）よって算出した装着者の大腿部に対する腰部の前傾角度（背骨と大腿骨の角度）θ（ｔ）と、を初期持ち上げ姿勢として推定する。そして、上記ステップＳ１８で記憶した姿勢推定情報を読み出し、図１３に示す姿勢領域情報７１に基づいて、装着者の持ち上げ姿勢の姿勢変化を推定して、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ３４において、ＥＣＵ６６は、装着者の持ち上げ姿勢の変化が、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢」に移行する変化であるか否かを判定する。そして、装着者の持ち上げ姿勢の変化が、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢」に移行する変化でない、つまり、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛からない「安全な姿勢」に移行する姿勢変化であると判定した場合には（Ｓ３４：ＮＯ）、ＥＣＵ６６は、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻る。

尚、装着者の持ち上げ姿勢の変化がない場合も、ＥＣＵ６６は、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛からない「安全な姿勢」に移行する姿勢変化であると判定する。従って、ステップＳ３４の処理は、図６に示す移行判定部６１Ｃに相当している。

例えば、初期姿勢データから算出した初期持ち上げ姿勢の、前傾角度θ（ｔ）が約４５度で、ピッチ角度θＰ（ｔ）が約４５度の場合には、図１３に示すように、初期持ち上げ姿勢は、姿勢領域情報７１の中間領域７１Ｃに属する黒丸印８１Ｆに相当する。そして、上記ステップＳ１８で記憶した姿勢推定情報で表される装着者の持ち上げ姿勢の前傾角度θ（ｔ）とピッチ角度θＰ（ｔ）が、図１３に示すように、黒丸印８１Ｆから姿勢領域情報７１の「安全な姿勢の領域７１Ｂ」に属する黒丸印８１Ｅに向かう矢印８５上、若しくは、矢印８５の近傍に位置する姿勢変化の場合には、ＥＣＵ６６は、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛からない「安全な姿勢」に移行する姿勢変化であると判定する。

一方、装着者の持ち上げ姿勢の変化が、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢」に移行する姿勢変化であると判定した場合、つまり、重量物を持ち上げる際に、装着者が腰を痛める可能性が高いと判定した場合には（Ｓ３４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ６６は、ステップＳ３５に進む。例えば、初期姿勢データから算出した初期持ち上げ姿勢の、前傾角度θ（ｔ）が約４５度で、ピッチ角度θＰ（ｔ）が約４５度の場合には、図１３に示すように、初期持ち上げ姿勢は、姿勢領域情報７１の中間領域７１Ｃに属する黒丸印８１Ｆに相当する。

そして、上記ステップＳ１８で記憶した姿勢推定情報で表される装着者の持ち上げ姿勢の前傾角度θ（ｔ）とピッチ角度θＰ（ｔ）が、図１３に示すように、黒丸印８１Ｆから姿勢領域情報７１の「無理な姿勢の領域７１Ａ」に属する黒丸印８１Ｇに向かう矢印８６上、若しくは、矢印８６の近傍に位置する姿勢変化の場合には、ＥＣＵ６６は、重量物を前に屈んだ姿勢で物を持ち上げると、装着者の腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢」に移行する姿勢変化であると判定する。つまり、ＥＣＵ６６は、装着者の姿勢変化は、重量物を持ち上げる際に、装着者が腰を痛める可能性が高い姿勢変化であると判定して、ステップＳ３５に進む。

また、上記ステップＳ１８で記憶した姿勢推定情報で表される装着者の持ち上げ姿勢の前傾角度θ（ｔ）とピッチ角度θＰ（ｔ）が、図１３に示すように、黒丸印８１Ｆから姿勢領域情報７１の「中間領域７１Ｃ」に属する黒丸印８１Ｈに向かう矢印８７上、若しくは、矢印８７の近傍に位置する姿勢変化の場合には、ＥＣＵ６６は、腰を伸ばすような動きで物を持ち上げる姿勢であって、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢」に移行する姿勢変化であると判定する。つまり、ＥＣＵ６６は、装着者の姿勢変化は、重量物を持ち上げる際に、装着者が腰を痛める可能性が高い姿勢変化であると判定して、ステップＳ３５に進む。

そして、ステップＳ３５において、ＥＣＵ６６は、スピーカ３６を介して、重量物を持ち上げる際に、装着者が腰を痛める可能性が高い旨を表す第２警告音（例えば、ピーピー音等である。）を発して、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢」に移行する姿勢変化である旨を報知する。また、ＥＣＵ６６は、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛からない「安全な姿勢」をとれるように、装着者の持ち上げ姿勢を補正する補正動作を決定する。そして、ＥＣＵ６６は、スピーカ３６を介して、この補正動作を音声案内により教示した後、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻る。従って、ステップＳ３５の処理は、図６に示す補正動作決定部６１Ｄに相当している。

例えば、図１３に示すように、ＥＣＵ６６は、装着者の姿勢変化が、黒丸印８１Ｆから姿勢領域情報７１の「安全な姿勢の領域７１Ｂ」に属する黒丸印８１Ｅに向かう矢印８５上、若しくは、矢印８５の近傍に位置する姿勢変化となるように補正する補正動作を決定する。具体的には、ＥＣＵ６６は、上半身のピッチ角度θＰ（ｔ）を小さくするように立ち上がる補正動作、つまり、「体を起こして立ち上がる」補正動作を決定する。そして、ＥＣＵ６６は、スピーカ３６を介して、「体を起こして立ち上がって下さい。」と音声案内により、補正動作を装着者に教示する。

以上詳細に説明した通り、本実施形態に係るアシスト装置１では、ＥＣＵ６６は、バックパック部３７内に収容された３軸加速度・角速度センサ３５によって、装着者の上半身の鉛直方向に対する前側方向（Ｘ軸方向）へのピッチ角度θＰ（ｔ）を検出する。また、ＥＣＵ６６は、各アクチュエータユニット４Ｒ、４Ｌ内に配置された各出力リンク回動角度検出装置４３ＲＳ、４３Ｌ３によって、装着者６の右大腿部に対する腰部の前傾角度θＲ（ｔ）と、左大腿部に対する腰部の前傾角度θＬ（ｔ）を検出する。

そして、ＥＣＵ６６は、装着者の上半身の鉛直方向に対する前側方向へのピッチ角度θＰ（ｔ）と、左右の大腿部に対する腰部の各前傾角度θＲ（ｔ）、θＬ（ｔ）とから、装着者の持ち上げ姿勢を推定する。これにより、簡易な構成によって、装着者の姿勢を推定することが可能となり、アシスト装置１の軽量化を図ることができる。

また、ＥＣＵ６６は、推定した装着者の持ち上げ姿勢が、図１３に示す姿勢領域情報７１の腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢の領域７１Ａ」に属している場合には、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢であると判定する。そして、推定した装着者の持ち上げ姿勢が、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢であると判定した場合には、ＥＣＵ６６は、スピーカ３６を介して、第１警告音を発して、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かる無理な持ち上げ姿勢である旨を報知する。これにより、装着者は、腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢で重量物を持ち上げる旨を容易に認識することができ、腰部に無理な力が掛かりにくくして、腰痛を効果的に抑制することができる。

また、ＥＣＵ６６は、推定した装着者の持ち上げ姿勢が、図１３に示す姿勢領域情報７１の「中間領域７１Ｃ」に属していると判定した場合には、持ち上げ作業における装着者の姿勢変化が、重量物を持ち上げる際に、腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢」に移行する姿勢変化であるか否かを判定する。そして、装着者の持ち上げ姿勢の変化が、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢」に移行する姿勢変化であると判定した場合、つまり、装着者が腰を痛める可能性が高いと判定した場合には、第２警告音を発して、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢」に移行する姿勢変化である旨を報知する。

また、ＥＣＵ６６は、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛からない「安全な姿勢」をとれるように装着者の持ち上げ姿勢を補正する補正動作を決定し、スピーカ３６を介して、この補正動作を音声案内により教示する。これにより、装着者は、補正動作を行うことによって、重量物を持ち上げる際に、腰部に無理な力が掛からない安全な姿勢をとることができ、腰部に無理な力が掛かりにくくして、腰痛を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態に係るアシスト装置１は、上記姿勢推定（ステップＳ１８、Ｓ３３、Ｓ３４）時に機械学習（ニューラルネットワーク等）を用いてもよい。例えば、装着者の上半身のピッチ角度θＰ（ｔ）、左右大腿部に対する腰部の前傾角度θＬ（ｔ）、θＲ（ｔ）等の姿勢情報から現在の持ち上げ姿勢の推定と、次に取る持ち上げ姿勢の推定をしてもよい。

また、上記ステップＳ１８で記憶に使われるＲＡＭ等に学習用の記憶領域を追加（記憶容量を増やす）して、学習モデルを記憶するようにして、操作ユニットＲ１から操作して学習動作をするようにしてもよい（学習の正解情報も操作ユニットＲ１から入力する。）。そして、学習した学習モデルを上記ステップＳ１８で記憶に使われるＲＡＭ等に反映して、学習した学習モデルによって、現在の持ち上げ姿勢の推定と、次に取る持ち上げ姿勢の推定をしてもよい。また、他のアシスト装置１の学習モデルを操作ユニットＲ１等を経由して記憶させ、他のアシスト装置１の学習モデルによって、現在の持ち上げ姿勢の推定と、次に取る持ち上げ姿勢の推定をしてもよい。

また、姿勢判定（ステップＳ１９、Ｓ３４）等の判定処理についても、持ち上げ姿勢の推定と同様に、機械学習（ニューラルネットワーク等）を用いてもよい。例えば、上記ステップＳ１８で記憶に使われるＲＡＭ等に学習用の記憶領域を追加（記憶容量を増やす）して、学習モデルを記憶するようにして、操作ユニットＲ１から操作して学習動作をするようにしてもよい（学習の正解情報も操作ユニットＲ１から入力する。）。

尚、本発明は前記実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形、追加、削除が可能であることは勿論である。尚、以下の説明において上記図１乃至図１３の前記実施形態に係るアシスト装置１の構成等と同一符号は、前記実施形態に係るアシスト装置１の構成等と同一あるいは相当部分を示すものである。

（Ａ）例えば、各出力リンク回動角度検出装置４３ＲＳ、４３Ｌ３に替えて、各出力リンク５０Ｒ、５０Ｌの各アシストアーム５１Ｒ、５１Ｌに、それぞれ３軸加速度・角速度センサ３５を更に取り付けるようにしてもよい。また、この各３軸加速度・角速度センサ３５を制御装置６１に電気的に接続するようにしてもよい。そして、ＥＣＵ６６は、各アシストアーム５１Ｒ、５１Ｌに取り付けた各３軸加速度・角速度センサ３５の検出信号に基づいて、左右の大腿部に対する腰部の各前傾角度θＲ（ｔ）、θＬ（ｔ）を検出するようにしてもよい。これにより、ＥＣＵ６６は、上記式（２）によって装着者の大腿部に対する腰部の前傾角度（背骨と大腿骨の角度）θ（ｔ）を算出することが可能となる。

（Ｂ）また、例えば、前記実施形態では、ＥＣＵ６６は、持ち上げ作業における装着者の持ち上げ姿勢を推定して、重量物を持ち上げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢」か否かを判定した。同様に、ＥＣＵ６６は、持ち下げ作業における装着者の持ち下げ姿勢も同様にして推定し、装着者の持ち下げ姿勢の変化が、重量物を持ち下げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢」に移行する変化であるか否かを判定するようにしてもよい。そして、装着者の持ち下げ姿勢の変化が、重量物を持ち下げる際に、腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢」に移行する変化であると判定した場合には、警告するようにしてもよい。

また、ＥＣＵ６６は、装着者の持ち下げ姿勢が、重量物を持ち下げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛からない「安全な姿勢」をとれるように姿勢を補正する補正動作をスピーカ３６を介して、音声案内等によって教示するようにしてもよい。これにより、装着者は、補正動作を行うことによって、重量物を持ち下げる際に、装着者の腰部に無理な力が掛からない安全な姿勢をとることができ、腰部に無理な力が掛かりにくくして、腰痛を効果的に抑制することができる。

（Ｃ）また、例えば、上記ステップＳ３５において、ＥＣＵ６６は、装着者の上半身の鉛直方向に対する前側方向へのピッチ角度θＰ（ｔ）が変化しない場合には、スピーカ３６を介して、この補正動作を音声案内により教示するとともに、各電動モータ４７Ｒ、４７Ｌを駆動しないで、装着者の持ち上げ作業をアシストしないようにしてよい。これにより、装着者は、重量物を持ち上げる際に、腰部に無理な力が掛からない安全な姿勢をとる必要性を容易に知ることができ、腰部に無理な力が掛かりにくくして、腰痛を効果的に抑制することができる。

（Ｄ）また、例えば、３軸加速度・角速度センサ３５をバックパック部３７だけでなく、装着者の腕部にも設けるようにしてもよい。これにより、バックパック部３７と腕部に設けた３軸加速度・角速度センサ３５によって、装着者の上半身の鉛直方向に対する前側方向（Ｘ軸方向）へのピッチ角度θＰ（ｔ）を検出することが可能となり、推定した装着者の持ち上げ姿勢の正確さの向上を図ることができる。

（Ｅ）また、例えば、前記実施形態では、３軸加速度・角速度センサ３５によって装着者の上半身の鉛直方向に対する前側方向（Ｘ軸方向）へのピッチ角度θＰ（ｔ）を検出したが、上半身のロール角度も検出して、装着者の持ち上げ姿勢をより詳細に推定するようにしてもよい。これにより、腰部に無理な力が掛からない安全な姿勢をとることが可能となる補正動作の精度を向上させることが可能となる。

（Ｆ）また、例えば、姿勢領域情報７１の「無理な姿勢の領域７１Ａ」の下端縁が、「安全な姿勢の領域７１Ｂ」側へ段階的に近づくように設定された複数種類の姿勢領域情報７１を設けるようにしてもよい。そして、装着者が、腰痛経験があり、腰痛になりやすい人の場合には、操作ユニットＲ１の操作によって、「無理な姿勢の領域７１Ａ」の下端縁が、「安全な姿勢の領域７１Ｂ」側へ近くなるように設定された姿勢領域情報７１を選択して、設定できるようにしてもよい。これにより、装着者が、腰痛経験があり、腰痛になりやすい人であっても、腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢」に移行する姿勢変化であるか否かを適切に判定することが可能となり、装着者の腰痛を効果的に抑制することができる。

（Ｇ）また、例えば、アシスト装置１は、装着者の両足に足裏荷重センサを設けるようにしてもよい。そして、各足裏荷重センサを制御装置６１に電気的に接続するようにしてもよい。そして、ＥＣＵ６６は、バックパック部３７内に収容された３軸加速度・角速度センサ３５と、各出力リンク回動角度検出装置４３ＲＳ、４３ＬＳと、各足裏荷重センサの検出信号に基づいて、重量物の持ち上げ作業時に、装着者の持ち上げ姿勢を推定するようにしてもよい。これにより、装着者が重量物を持ち上げているか否かを判定することが可能となり、重量物の持ち上げ作業時に、装着者の腰部に無理な力が掛かる「無理な姿勢」に移行する姿勢変化であるか否かを適切に判定することが可能となり、腰痛を効果的に抑制することができる。

１ アシスト装置
２ 身体装着具
４Ｒ、４Ｌ アクチュエータユニット
３５ ３軸加速度・角速度センサ
３６ スピーカ
４３ＲＳ、４３ＬＳ 出力リンク回動角度検出装置
６１ 制御装置
６６ ＥＣＵ
６７ 記憶装置

Claims (4)

1. 装着者の少なくとも腰部に装着される身体装着具と、
   前記身体装着具と装着者の大腿部とに装着されて、前記装着者の腰部に対する大腿部又は前記装着者の大腿部に対する腰部の動作を支援するアシストトルクを発生するアクチュエータユニットと、
   前記装着者の動作状態を検出して時系列的に記憶する動作状態検出装置と、
   前記アクチュエータユニットを駆動制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記アクチュエータユニットによって前記アシストトルクを発生する際に、前記動作状態検出装置によって検出された動作検出情報に基づいて、前記装着者の姿勢を推定する姿勢推定部と、
   前記姿勢推定部によって推定された推定姿勢が、腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢であるか否かを判定する姿勢判定部と、
   前記姿勢判定部によって前記推定姿勢が腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢でないと判定された場合に、前記動作検出情報に基づいて、前記推定姿勢が腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢に移行するか否かを判定する移行判定部と、
   を有する、
   アシスト装置。
2. 請求項１に記載のアシスト装置において、
   前記装着者に対して報知する報知装置を備え、
   前記制御装置は、
   前記姿勢判定部によって前記推定姿勢が腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢であると判定された場合は、前記報知装置によって腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢である旨を報知するように制御する、
   アシスト装置。
3. 請求項１に記載のアシスト装置において、
   前記装着者に対して報知する報知装置を備え、
   前記制御装置は、
   腰部に無理な力が掛からない安全な姿勢をとれるように前記推定姿勢を補正する補正動作を決定する補正動作決定部
   を有し、
   前記移行判定部によって前記推定姿勢が腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢に移行すると判定された場合には、前記報知装置によって、腰部に無理な力が掛かる無理な姿勢に移行する旨を報知するように制御すると共に、前記補正動作決定部によって決定された前記補正動作を教示するように制御する、
   アシスト装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアシスト装置において、
   前記動作状態検出装置は、
   前記装着者の上半身の鉛直方向に対する前側方向へのピッチ角度を検出するピッチ角度検出装置と、
   前記装着者の大腿部に対する腰部の前傾角度を検出する腰部角度検出装置と、
   を有し、
   前記姿勢推定部は、前記ピッチ角度と前記前傾角度に基づいて前記装着者の姿勢を推定する、
   アシスト装置。
   
   

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