JP2018058132A - Assist device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an assist device that is easy to put on without having to attach multiple sensors onto the skin of an object person, and that is capable of assisting movement of an assist object body by a simple constitution and simple control.SOLUTION: An assist device 10 includes: a body fitting implement 12 to be fitted around an assist object body of an object person; an output link 30 to be fitted to the assist object body; an actuator 40 having an output shaft for generating assist torque to assist turning of the assist object body; an elastic body 24 disposed between the output link and the output shaft; turning angle detection means 43 for detecting an output link turning angle; torque detection means 45 for detecting synthesis torque in which object person torque inputted from the output link by the object person and assist torque from the output shaft are synthesized; and a control device for controlling an output shaft turning angle which is a turning angle of the output shaft, on the basis of the synthesis torque and the output link turning angle.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、対象者のアシスト対象身体部に装着されて当該アシスト対象身体部の動作をアシストするアシスト装置に関する。   The present invention relates to an assist device that is attached to an assist target body part of a subject and assists the operation of the assist target body part.

例えば特許文献１には、対象者が、腰の屈伸で重量物を持ち上げる際や、通常の歩行の際に、腰に対する大腿部の動作をアシストする装着式動作補助装置が記載されている。装着式動作補助装置は、対象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。さらに装着式動作補助装置は、対象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。生体信号検出センサは、筋電位信号や神経伝達信号などの生体電位信号を皮膚から検出するために、微弱電位を検出するだめの電極を有している。そして生体信号検出センサは、装着者の腰の近傍における左右の大腿部の前側、腰の近傍における左右の大腿部の内側、左右の臀部、腰のやや上方の背中の左右等に、電極の周囲を覆う粘着シールにより、装着者の皮膚に貼り付けられる。   For example, Patent Document 1 describes a wearable movement assist device that assists the movement of the thigh with respect to the waist when the subject lifts a heavy object by bending or stretching the waist or during normal walking. The wearable movement assist device includes a waist frame to be worn on the subject's waist, a back pad, abdomen pad, a coupling member that couples the back pad and the abdomen pad, a thigh fixing part to be fixed to the thigh, a waist A drive mechanism for driving the thigh fixing portion with respect to the frame is provided. Furthermore, the wearable motion assisting device includes a biological signal detection sensor that is attached to the skin of the subject, and a control unit that controls the drive mechanism based on the biological signal output from the biological signal detection sensor. The biosignal detection sensor has a useless electrode for detecting a weak potential in order to detect biopotential signals such as myoelectric potential signals and nerve transmission signals from the skin. The biological signal detection sensor has electrodes on the front side of the left and right thighs in the vicinity of the wearer's waist, on the inside of the left and right thighs in the vicinity of the waist, on the left and right buttocks, on the left and right of the back slightly above the waist It is affixed to the wearer's skin by an adhesive seal covering the periphery of the wearer.

特開２０１３−１７３１９０号公報JP 2013-173190 A

特許文献１に記載の装着式動作補助装置では、多数の生体信号検出センサが必要であり、装着者の左右の大腿部前側、左右の大腿部内側、左右の臀部、左右の背中、という具合に非常に多くの個所に生体信号検出センサを貼り付けなければならない。従って、利用する際の装着時に、非常に手間がかかる。また生体信号検出センサを貼り付ける前に、貼り付ける位置、及び貼り付ける個数（計測個所の１個所に対して、近接させた３個のセンサを貼り付ける等）を決めるのにも手間がかかる。また、多数の生体信号検出センサのそれぞれからの微弱な生体信号からノイズを除去する処理、各生体信号検出センサからの生体信号に基づいて、どのような動作を行っているのか（重量物の持ち上げをしているのか歩行をしているのか等）推測してアシストする処理が、非常に複雑になる可能性がある。   The wearing-type motion assisting device described in Patent Document 1 requires a large number of biological signal detection sensors, such as the wearer's left and right thigh front sides, left and right thigh inner sides, left and right buttocks, and left and right backs. In other words, it is necessary to affix biological signal detection sensors at very many locations. Therefore, it takes a lot of time and effort at the time of use. In addition, it takes time and effort to determine the position to be applied and the number of objects to be attached (such as attaching three sensors close to one measurement location) before attaching the biosignal detection sensor. Also, what kind of operation is being performed based on the process of removing noise from weak biological signals from each of the many biological signal detection sensors and the biological signals from each biological signal detection sensor (lifting heavy objects) The process of guessing and assisting may be very complicated.

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、対象者の皮膚に多数のセンサを貼り付ける必要が無く装着が容易であり、よりシンプルな構成及びよりシンプルな制御にてアシスト対象身体部の動作をアシストすることができるアシスト装置を提供することを課題とする。   The present invention was devised in view of these points, and it is not necessary to attach a large number of sensors to the subject's skin, and is easy to wear, and assists with a simpler configuration and simpler control. It is an object of the present invention to provide an assist device capable of assisting an operation of a target body part.

上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、対象者のアシスト対象身体部の周囲に装着される身体装着具と、前記アシスト対象身体部の関節回りに回動して前記アシスト対象身体部に装着される出力リンクと、前記出力リンクを介して前記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を発生する出力軸を有するアクチュエータと、前記出力リンクと前記出力軸との間に設けられて、前記出力軸からの前記アシストトルクを蓄えることが可能であるとともに蓄えた前記アシストトルクを前記出力リンクの回動力として放出する弾性体と、前記出力リンクの回動角度である出力リンク回動角度を検出する回動角度検出手段と、前記出力リンクから前記出力軸に至るいずれかの位置に設けられ、対象者が前記アシスト対象身体部を自身の力で回動させることで前記出力リンクから入力された対象者トルクと、前記出力軸からの前記アシストトルクと、を合成した合成トルクを検出するトルク検出手段と、前記トルク検出手段を用いて検出した前記合成トルクと、前記回動角度検出手段を用いて検出した前記出力リンク回動角度と、に基づいて前記出力軸の回動角度である出力軸回動角度を制御する制御装置と、を有する、アシスト装置である。   In order to solve the above-described problem, the first invention of the present invention is directed to a body wearing device to be worn around a body part to be assisted by a subject, and the assist target by rotating around a joint of the body part to be assisted. An output link attached to the body part, an actuator having an output shaft that generates assist torque for assisting rotation of the assisting body part via the output link, and the output link and the output shaft. An elastic body that is capable of storing the assist torque from the output shaft and that releases the stored assist torque as turning force of the output link; and an output link that is a rotation angle of the output link Rotation angle detection means for detecting the rotation angle, and provided at any position from the output link to the output shaft, and the subject is the assist target body part Using torque detection means for detecting a combined torque obtained by combining subject torque input from the output link by rotating with its own force and the assist torque from the output shaft, and using the torque detection means A control device for controlling an output shaft rotation angle, which is a rotation angle of the output shaft, on the basis of the combined torque detected by the rotation angle and the output link rotation angle detected by using the rotation angle detection means; , Having an assist device.

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るアシスト装置であって、前記制御装置は、検出した前記合成トルクから前記対象者トルクに関連する対象者トルク関連量を求め、求めた前記対象者トルク関連量に応じた前記アシストトルクを求め、求めた前記アシストトルクに基づいて前記出力軸回動角度を求め、求めた前記出力軸回動角度となるように前記アクチュエータを制御する、アシスト装置である。   Next, a second invention of the present invention is the assist device according to the first invention, wherein the control device obtains a subject torque related quantity related to the subject torque from the detected synthesized torque. Obtaining the assist torque according to the obtained subject torque related amount, obtaining the output shaft turning angle based on the obtained assist torque, and setting the actuator so that the obtained output shaft turning angle is obtained. It is an assist device to control.

次に、本発明の第３の発明は、上記第２の発明に係るアシスト装置であって、前記制御装置は、前記対象者トルク関連量に対する所定倍率のトルクに基づいて前記アシストトルクを求め、前記所定倍率を可変とするアシスト倍率可変手段を有している、アシスト装置である。   Next, a third invention of the present invention is the assist device according to the second invention, wherein the control device obtains the assist torque based on a torque of a predetermined magnification with respect to the subject torque-related amount, It is an assist device having an assist magnification varying means for varying the predetermined magnification.

次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明〜第３の発明のいずれか１つに係るアシスト装置であって、前記弾性体は渦巻バネであり、前記渦巻バネの一方端には、前記出力軸が接続され、前記渦巻バネの他方端には、前記出力リンクあるいは所定部材を介して前記出力リンクが接続されている、アシスト装置である。   Next, a fourth invention of the present invention is the assist device according to any one of the first to third inventions, wherein the elastic body is a spiral spring, and one end of the spiral spring. Is an assist device in which the output shaft is connected and the output link is connected to the other end of the spiral spring via the output link or a predetermined member.

次に、本発明の第５の発明は、上記第４の発明に係るアシスト装置であって、前記所定部材は、前記渦巻バネからの回転を減速して前記出力リンクに伝達する減速機であり、前記トルク検出手段は、前記出力リンクと前記減速機との間のトルクを検出する、アシスト装置である。   Next, a fifth invention of the present invention is the assist device according to the fourth invention, wherein the predetermined member is a speed reducer that decelerates the rotation from the spiral spring and transmits it to the output link. The torque detection means is an assist device that detects torque between the output link and the speed reducer.

次に、本発明の第６の発明は、上記第４の発明に係るアシスト装置であって、前記出力リンクは、長尺状の形状を有し、一方端の側の回動支持部が、前記アシスト対象身体部の関節回りに回動するように支持され、他方端の側の身体固定部が、前記アシスト対象身体部に固定されており、前記トルク検出手段は、前記出力リンクにおける前記回動支持部と前記身体固定部との間に設けられて前記回動支持部回りのトルクを検出する、アシスト装置である。   Next, a sixth invention of the present invention is the assist device according to the fourth invention, wherein the output link has an elongated shape, and the rotation support portion on one end side is The assisting body part is supported so as to rotate around the joint, and the body fixing part on the other end side is fixed to the assisting body part, and the torque detection means is configured to rotate the output link in the output link. It is an assist device that is provided between the moving support portion and the body fixing portion and detects torque around the rotation support portion.

次に、本発明の第７の発明は、上記第３の発明に係るアシスト装置であって、前記制御装置は、予め設定された所定時間間隔の演算タイミングにて、前記合成トルクを検出して前記出力軸回動角度を求め、求めた前記出力軸回動角度となるように前記アクチュエータを制御し、今回の演算タイミングにて、今回の演算タイミングにて検出した合成トルクである今回合成トルクと、前回の演算タイミングにて検出した合成トルクである前回合成トルクとの偏差と、前回の演算タイミングにて求めたアシストトルクである前回アシストトルクと、前記所定倍率と、に基づいて今回の演算タイミングのアシストトルクである今回アシストトルクを求める、アシスト装置である。   Next, a seventh invention of the present invention is the assist device according to the third invention, wherein the control device detects the combined torque at a calculation timing of a predetermined time interval set in advance. The output shaft rotation angle is obtained, the actuator is controlled so as to be the obtained output shaft rotation angle, and at this calculation timing, the current combined torque detected at the current calculation timing and The current calculation timing is based on the deviation from the previous combined torque that is the combined torque detected at the previous calculation timing, the previous assist torque that is the assist torque obtained at the previous calculation timing, and the predetermined magnification. It is an assist device which calculates | requires this time assist torque which is no assist torque.

次に、本発明の第８の発明は、上記第７の発明に係るアシスト装置であって、前記弾性体は、渦巻バネであり、前記渦巻バネの一方端には、前記出力軸が接続され、前記渦巻バネの他方端には、前記渦巻バネからの回転を減速して前記出力リンクに伝達する減速機が接続され、前記制御装置は、前記今回アシストトルクと、前記減速機の減速比と、前記渦巻バネのバネ定数と、前記出力リンク回動角度と、に基づいて前記出力軸回動角度を求める、アシスト装置である。   Next, an eighth invention of the present invention is the assist device according to the seventh invention, wherein the elastic body is a spiral spring, and the output shaft is connected to one end of the spiral spring. The other end of the spiral spring is connected to a speed reducer that decelerates the rotation from the spiral spring and transmits it to the output link. The assist device calculates the output shaft rotation angle based on the spring constant of the spiral spring and the output link rotation angle.

第１の発明によれば、制御装置は、出力リンクと出力軸の間のいずれかの位置に設けられたトルク検出手段にて、対象者トルクとアシストトルクが合成された合成トルクを検出し、回動角度検出手段にて出力リンク回動角度を検出する。そして制御装置は、合成トルクと出力リンク回動角度とに基づいて出力軸回動角度を制御する。この場合、トルク検出手段も回動角度検出手段も対象者の皮膚に貼り付ける必要が無いので、アシスト装置の装着は、対象者の皮膚に多数のセンサを貼り付けるものと比較して、装着が非常に容易である。また多数のセンサを必要とせず、トルク検出手段と回動角度検出手段にて、対象者の動作を適切に検出することが可能であり、よりシンプルな構成とすることができる。また、検出した対象者の動作をアシストすることで、よりシンプルな制御にてアシスト対象身体部の動作をアシストすることができる。   According to the first invention, the control device detects the combined torque obtained by combining the subject torque and the assist torque with the torque detection means provided at any position between the output link and the output shaft, The rotation angle detecting means detects the output link rotation angle. Then, the control device controls the output shaft rotation angle based on the combined torque and the output link rotation angle. In this case, since neither the torque detection means nor the rotation angle detection means need to be attached to the subject's skin, the attachment of the assist device is less in comparison with the case where many sensors are attached to the subject's skin. It is very easy. In addition, a large number of sensors are not required, and the operation of the subject can be appropriately detected by the torque detection means and the rotation angle detection means, and a simpler configuration can be achieved. Further, by assisting the detected motion of the subject, the motion of the assist target body can be assisted with simpler control.

第２の発明によれば、対象者トルクとアシストトルクが合成された合成トルクから対象者トルク関連量を求め、対象者トルクとアシストトルクを別々に検出する必要が無いので、トルク検出手段は１個で済み、よりシンプルな構成とすることができる。   According to the second invention, it is not necessary to obtain the subject torque related amount from the combined torque obtained by synthesizing the subject torque and the assist torque, and there is no need to detect the subject torque and the assist torque separately. Only a single piece is required, and a simpler configuration can be obtained.

第３の発明によれば、アシスト倍率可変手段を有し、対象者の身体状態等に応じて適切なアシスト力を調整することができるので、リハビリ等において非常に便利である。   According to the third aspect of the present invention, the assist magnification varying means is provided and an appropriate assist force can be adjusted according to the subject's physical condition and the like, which is very convenient for rehabilitation and the like.

第４の発明によれば、渦巻バネを用いることで、モータの出力トルクを電流で調整する場合と比較して、渦巻バネの伸縮量（すなわち、モータ出力軸の回転角度）を調整するだけでよいので、より容易にアシストトルクを調整することができる。   According to the fourth invention, by using the spiral spring, it is only necessary to adjust the expansion / contraction amount of the spiral spring (that is, the rotation angle of the motor output shaft) as compared with the case where the motor output torque is adjusted by current. Therefore, the assist torque can be adjusted more easily.

第５の発明によれば、渦巻バネから出力リンクに出力する回転を減速する減速機を設けることで、減速機が無い場合と比較して、バネ定数のより小さな渦巻バネを利用することが可能となる。これにより、小型で軽量の渦巻バネを使用可能であり、アシストトルクの微調整も容易となる（バネ定数が大きいと、小さな伸縮誤差であっても大きなアシストトルク誤差として出力される）。そして、出力リンクと減速機の間にトルク検出手段を配置すれば、出力リンクと減速機の間のトルク（対象者トルクとアシストトルクを合成した合成トルク）を適切に検出することができる。   According to the fifth invention, by providing the speed reducer that decelerates the rotation output from the spiral spring to the output link, it is possible to use the spiral spring having a smaller spring constant compared to the case without the speed reducer. It becomes. As a result, a small and light spiral spring can be used, and the assist torque can be finely adjusted (if the spring constant is large, a small assist error is output as a large assist torque error). And if a torque detection means is arrange | positioned between an output link and a reduction gear, the torque (the synthetic | combination torque which synthesize | combined target person torque and assist torque) between an output link and a reduction gear can be detected appropriately.

第６の発明によれば、出力リンクの回動支持部回りに働くトルク（対象者トルクとアシストトルクを合成した合成トルク）を適切に検出することができる。   According to the sixth aspect of the invention, it is possible to appropriately detect the torque (the combined torque obtained by synthesizing the subject torque and the assist torque) that acts around the rotation support portion of the output link.

第７の発明では、前回の演算タイミングにて出力したアシストトルクであって今回の演算タイミングにて新たなアシストトルクを出力するまでのアシストトルクは一定であるものとみなしている。従って、前回の演算タイミングでの合成トルクと今回の演算タイミングでの合成トルクとの偏差は、対象者から入力された対象者トルクの変化量であるとみなすことができる。従って、トルク偏差に所定倍率を乗算した値を、前回アシストトルクに加算することで、適切かつ容易に今回アシストトルクを求めることができる。従って、よりシンプルな制御とすることができる。また、対象者トルクとアシストトルクを別々に検出する必要が無いので、トルク検出手段は１個で済み、よりシンプルな構成とすることができる。   In the seventh invention, it is assumed that the assist torque output at the previous calculation timing until the new assist torque is output at the current calculation timing is constant. Therefore, the deviation between the combined torque at the previous calculation timing and the combined torque at the current calculation timing can be regarded as the amount of change in the subject torque input from the subject. Therefore, the current assist torque can be obtained appropriately and easily by adding a value obtained by multiplying the torque deviation by a predetermined magnification to the previous assist torque. Therefore, simpler control can be achieved. In addition, since it is not necessary to detect the subject torque and the assist torque separately, only one torque detection means is required, and a simpler configuration can be achieved.

第８の発明によれば、多数の生体信号検出センサからの生体信号に基づいてどのような動作を行っているのか推定する場合と比較して、よりシンプルな構成にてアシスト装置を実現することができる。また、多数の生体信号検出センサからの生体信号に基づいてどのような動作を行っているのか推定する場合と比較して、微弱な生体信号を検出するのでなくトルク検出手段からの信号を検出しており、微弱な信号を検出していないので、ノイズの除去等の処理が容易である。また、対象者から入力された対象者トルクを検出して対象者トルクをアシストするので、対象者の動作が腰の屈伸であるか、歩行であるか等を区別する必要が無い。従って、多数の生体信号検出センサからの生体信号に基づいて制御する場合と比較して、よりシンプルな制御にてアシスト対象身体部の動作をアシストすることができる。   According to the eighth aspect of the invention, the assist device can be realized with a simpler configuration as compared with the case of estimating what kind of operation is performed based on biological signals from a large number of biological signal detection sensors. Can do. Compared to the case of estimating what kind of operation is performed based on biological signals from a large number of biological signal detection sensors, a signal from torque detecting means is detected instead of detecting a weak biological signal. Since a weak signal is not detected, processing such as noise removal is easy. Further, since the subject torque input from the subject is detected to assist the subject torque, there is no need to distinguish whether the subject's motion is hip stretching or walking. Therefore, the operation of the assist target body part can be assisted with simpler control as compared with the case where the control is performed based on the biological signals from a large number of biological signal detection sensors.

第１の実施の形態のアシスト装置の使用状態を表わす模式側面図である。It is a model side view showing the use condition of the assistant apparatus of 1st Embodiment. 図１に示すアシスト装置の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the assist apparatus shown in FIG. 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図であり、図１に示すアシスト装置のアシスト機構の構成を説明する図である。FIG. 3 is a view taken in the direction of arrows III-III in FIG. 1, illustrating a configuration of an assist mechanism of the assist device illustrated in FIG. 1. 図３に示すアシスト機構の各構成部材を説明する分解斜視図である。It is a disassembled perspective view explaining each structural member of the assist mechanism shown in FIG. 制御装置の入出力を説明する図である。It is a figure explaining the input / output of a control apparatus. トルク検出手段にて検出する実合成トルク（τ）、モータエンコーダにて検出する実モータ軸角度（θＭ＿ｆｂ）、回動角度検出手段にて検出する実リンク角度（θＬ）を説明する図である。It is a figure explaining the actual synthetic torque (τ) detected by the torque detection means, the actual motor shaft angle (θ M_fb ) detected by the motor encoder, and the actual link angle (θ L ) detected by the rotation angle detection means. is there. 制御装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of a control apparatus. 図７に示した制御ブロック図に基づいた処理手順を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process sequence based on the control block diagram shown in FIG. 第２の実施の形態のアシスト装置の使用状態を表わす模式側面図である。It is a model side view showing the use condition of the assistant apparatus of 2nd Embodiment.

以下、図１から図８に基づいて第１の実施の形態に係るアシスト装置１０について説明する。第１の実施の形態に係るアシスト装置１０は、人が荷物Ｗを持ち上げる際に、上腕部の上回動をアシストする装置である。ここで、図中に示すｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向は互いに直交しており、アシスト装置１０を装着した人の前方向、上方向、及び左方向に対応している。   Hereinafter, the assist device 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8. The assist device 10 according to the first embodiment is a device that assists the upper arm portion to rotate upward when a person lifts the load W. Here, the x direction, the y direction, and the z direction shown in the figure are orthogonal to each other, and correspond to the front direction, the upward direction, and the left direction of the person wearing the assist device 10.

●●［第１の実施の形態のアシスト装置１０（図１〜図８）］
●［アシスト装置１０の構成（図１〜図４）］
第１の実施の形態のアシスト装置１０は、図１及び図２に示すように、人の上体に装着される上体装着具１２と、前記上体装着具１２の背面上部に設けられた支持架台部１４とを備えている。支持架台部１４は、上体装着具１２の背面上部で左右に延びるように設けられた横梁部１４ｚと、その横梁部１４ｚの左右両側で前記横梁部１４ｚに対してほぼ直角に設けられた側板部１４ｘとを備えている。そして、支持架台部１４の側板部１４ｘには、図３に示すように、人の肩関節に対応する位置、即ち、人の肩関節とｘｙ方向においてほぼ同位置に軸受孔１４ｊが形成されている。図１に示す例では、対象者の上腕部がアシスト対象身体部に相当する。 ●● [Assist device 10 of the first embodiment (FIGS. 1 to 8)]
● [Configuration of Assist Device 10 (FIGS. 1 to 4)]
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the assist device 10 according to the first embodiment is provided on an upper body wearing tool 12 to be worn on a human upper body and on the upper back of the upper body wearing tool 12. And a support base 14. The support frame portion 14 includes a lateral beam portion 14z provided to extend left and right in the upper part of the back surface of the upper body mounting tool 12, and a side plate provided substantially at right angles to the lateral beam portion 14z on both left and right sides of the lateral beam portion 14z. Part 14x. As shown in FIG. 3, a bearing hole 14j is formed in the side plate portion 14x of the support base 14 at a position corresponding to the human shoulder joint, that is, at substantially the same position as the human shoulder joint in the xy direction. Yes. In the example shown in FIG. 1, the upper arm portion of the subject corresponds to the assist target body portion.

前記支持架台部１４の横梁部１４ｚと側板部１４ｘとの左右の角部内側には、図３に示すように、左右一対のアシスト機構２０（後記する）が設けられている。前記アシスト機構２０は、ｚ方向に沿って設けられており、そのアシスト機構２０の入力軸２２ｅが支持架台部１４の側板部１４ｘの軸受孔１４ｊに挿通されている。アシスト機構２０の入力軸２２ｅには、支持架台部１４の側板部１４ｘの外側に固定されたモータ４０（アクチュエータに相当）の回転軸４１（出力軸に相当）が同軸に連結されている。即ち、アシスト機構２０は、入力軸２２ｅの回転軸線２０Ｊを中心に回動可能な状態で支持架台部１４に支持されている。   As shown in FIG. 3, a pair of left and right assist mechanisms 20 (described later) are provided inside the left and right corners of the horizontal beam portion 14z and the side plate portion 14x of the support base portion 14. The assist mechanism 20 is provided along the z direction, and the input shaft 22e of the assist mechanism 20 is inserted into the bearing hole 14j of the side plate portion 14x of the support gantry 14. A rotating shaft 41 (corresponding to an output shaft) of a motor 40 (corresponding to an actuator) fixed to the outside of the side plate portion 14x of the support base 14 is coaxially connected to the input shaft 22e of the assist mechanism 20. In other words, the assist mechanism 20 is supported by the support base 14 so as to be rotatable about the rotation axis 20J of the input shaft 22e.

また、アシスト機構２０の出力回転部材２６ｐには、図３及び図４に示すように、棒状の出力リンク３０の基端部（回動中心部）が相対回転不能な状態で連結されている。即ち、出力リンク３０の回動中心部は、人の肩関節に対応する支持架台部１４の軸受孔１４ｊの位置にアシスト機構２０を介して上下回動可能な状態で連結されている。出力リンク３０は、人の上腕部の外側面に沿って配置されるリンクであり、その出力リンク３０の先端側（回動自由端側）が身体装着具３５によって人の上腕部に装着されるように構成されている。即ち、上記した上体装着具１２と支持架台部１４とが本発明における身体装着具に相当する。   Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the base end portion (rotation center portion) of the rod-shaped output link 30 is connected to the output rotation member 26 p of the assist mechanism 20 in a state where relative rotation is impossible. That is, the rotation center portion of the output link 30 is connected to the position of the bearing hole 14j of the support frame portion 14 corresponding to the shoulder joint of the person via the assist mechanism 20 so as to be vertically rotatable. The output link 30 is a link arranged along the outer surface of the upper arm portion of the person, and the distal end side (the free rotation end side) of the output link 30 is attached to the upper arm portion of the person by the body wearing tool 35. It is configured as follows. That is, the above-mentioned upper body wearing tool 12 and the support base part 14 correspond to the body wearing tool in the present invention.

出力リンク３０の回動中心部には、図３、図４等に示すように、出力リンク３０の回動角度を検出する回動角度検出手段４３が取付けられている。また、アシスト装置１０は、図１、図２等に示すように、支持架台部１４の背面に取付けられる制御ボックス５０を備えている。   As shown in FIGS. 3, 4, etc., a rotation angle detection means 43 that detects the rotation angle of the output link 30 is attached to the rotation center of the output link 30. Moreover, the assist apparatus 10 is provided with the control box 50 attached to the back surface of the support stand 14, as shown in FIG. 1, FIG.

●［アシスト機構２０の構成（図３、図４）］
アシスト機構２０は、図３及び図４に示すように、入力部材２２と、渦巻バネ２４と、減速機２６とを備えている。入力部材２２は、前記モータ４０の回転を渦巻バネ２４に伝達するための部材である。入力部材２２は、モータ４０の回転軸４１が相対回転不能な状態で連結される入力軸２２ｅと、その入力軸２２ｅと同軸に設けられた円板部２２ｒと、入力軸２２ｅの反対側で円板部２２ｒの周縁に設けられたトルク伝達軸２２ｐとを備えている。そして、入力部材２２のトルク伝達軸２２ｐが渦巻バネ２４の外周側バネ端部２４ｅに連結されている。また対象者から手が届く位置（この場合、側板部１４ｘ）には、アシスト倍率を可変とするためのアシスト倍率可変手段４７が設けられている。 ● [Configuration of Assist Mechanism 20 (FIGS. 3 and 4)]
As shown in FIGS. 3 and 4, the assist mechanism 20 includes an input member 22, a spiral spring 24, and a speed reducer 26. The input member 22 is a member for transmitting the rotation of the motor 40 to the spiral spring 24. The input member 22 includes an input shaft 22e connected in a state in which the rotation shaft 41 of the motor 40 is not relatively rotatable, a disc portion 22r provided coaxially with the input shaft 22e, and a circle on the opposite side of the input shaft 22e. And a torque transmission shaft 22p provided on the periphery of the plate portion 22r. The torque transmission shaft 22 p of the input member 22 is coupled to the outer peripheral side spring end 24 e of the spiral spring 24. Further, an assist magnification varying means 47 for making the assist magnification variable is provided at a position where the hand can reach from the subject (in this case, the side plate portion 14x).

アシスト機構２０の渦巻バネ２４は、モータ４０から伝達された回転量をアシストトルクに変換する部材である。渦巻バネ２４は、図４に示すように、帯状の板バネを渦巻状に成形したバネであり、中心側と外周側にバネ端部２４ｙ，２４ｅを備えている。渦巻バネ２４は、中心側バネ端部２４ｙに対する外周側バネ端部２４ｅの回動角度を変えることでバネ力（アシストトルク）を調整できるように構成されている。ここで、前記渦巻バネ２４のバネ定数は、例えば、Ｋに設定されている。上記したように、渦巻バネ２４の外周側バネ端部２４ｅは、入力部材２２のトルク伝達軸２２ｐに相対回転不能な状態で連結されている。また、渦巻バネ２４の中心側バネ端部２４ｙは、減速機２６の入力回転部材２６ｅに相対回転不能な状態で連結されている。ここで、入力部材２２と減速機２６の入力回転部材２６ｅとは回転軸線２０Ｊに沿って同軸に保持されている。前記渦巻バネ２４が本発明の弾性体に相当する。そして渦巻バネ２４は、モータ４０の回転軸４１からのアシストトルクを蓄えることが可能であるとともに、蓄えたアシストトルクを出力リンク３０の回動力として放出することができる。   The spiral spring 24 of the assist mechanism 20 is a member that converts the amount of rotation transmitted from the motor 40 into assist torque. As shown in FIG. 4, the spiral spring 24 is a spring obtained by forming a strip-shaped plate spring into a spiral shape, and includes spring end portions 24 y and 24 e on the center side and the outer peripheral side. The spiral spring 24 is configured such that the spring force (assist torque) can be adjusted by changing the rotation angle of the outer peripheral spring end 24e with respect to the center spring end 24y. Here, the spring constant of the spiral spring 24 is set to K, for example. As described above, the outer peripheral spring end 24e of the spiral spring 24 is connected to the torque transmission shaft 22p of the input member 22 in a state in which it cannot be relatively rotated. Further, the center side spring end 24y of the spiral spring 24 is connected to the input rotation member 26e of the speed reducer 26 in a state in which the rotation cannot be relatively performed. Here, the input member 22 and the input rotation member 26e of the speed reducer 26 are held coaxially along the rotation axis 20J. The spiral spring 24 corresponds to the elastic body of the present invention. The spiral spring 24 can store the assist torque from the rotating shaft 41 of the motor 40 and can release the stored assist torque as the rotational force of the output link 30.

減速機２６は、渦巻バネ２４から伝達されたアシストトルクによる回転量を減量して出力リンク３０に伝達する部材である。減速機２６を設けることで、より小さなバネ定数の渦巻バネ２４を用いることが可能となり、渦巻バネ２４を小型化、軽量化することができる。減速機２６は、入力回転部材２６ｅと、出力回転部材２６ｐと、入力回転部材２６ｅと出力回転部材２６ｐ間に設けられたギヤ機構（図示省略）等とを備えている。減速機２６の入力回転部材２６ｅと出力回転部材２６ｐとは同軸に保持されており、入力回転部材２６ｅがｎｂ回転することで、出力回転部材２６ｐがｎａ回転するように構成されている（ｎａ＜ｎｂ）。   The speed reducer 26 is a member that reduces the amount of rotation by the assist torque transmitted from the spiral spring 24 and transmits it to the output link 30. By providing the speed reducer 26, the spiral spring 24 having a smaller spring constant can be used, and the spiral spring 24 can be reduced in size and weight. The speed reducer 26 includes an input rotating member 26e, an output rotating member 26p, a gear mechanism (not shown) provided between the input rotating member 26e and the output rotating member 26p, and the like. The input rotating member 26e and the output rotating member 26p of the speed reducer 26 are held coaxially, and the output rotating member 26p is configured to rotate na by rotating the input rotating member 26e by nb (na < nb).

減速機２６の出力回転部材２６ｐの中心には、図４に示すように、出力リンク３０の回転中心ピン（図示省略）が嵌合される位置決め孔２６ｕが形成されている。さらに、出力回転部材２６ｐの位置決め孔２６ｕの周囲には、出力リンク３０の回り止めピン３１が挿入される回り止め孔２６ｋが形成されている。これにより、出力リンク３０は、減速機２６の出力回転部材２６ｐと一体で回転できるようになる。   As shown in FIG. 4, a positioning hole 26 u into which a rotation center pin (not shown) of the output link 30 is fitted is formed at the center of the output rotation member 26 p of the speed reducer 26. Further, a rotation stop hole 26k into which the rotation stop pin 31 of the output link 30 is inserted is formed around the positioning hole 26u of the output rotation member 26p. Thus, the output link 30 can rotate integrally with the output rotation member 26p of the speed reducer 26.

モータ回転角度検出手段４２は、例えばモータエンコーダであり、モータ４０の回転軸４１の回転角度に応じた検出信号を制御装置に出力する。制御装置は、モータ回転角度検出手段４２からの検出信号に基づいて、モータ４０の回転軸４１の回転角度である実モータ軸角度θＭ＿ｆｂ（図６参照）を検出することができる。 The motor rotation angle detection means 42 is, for example, a motor encoder, and outputs a detection signal corresponding to the rotation angle of the rotation shaft 41 of the motor 40 to the control device. The control device can detect the actual motor shaft angle θ M_fb (see FIG. 6), which is the rotation angle of the rotation shaft 41 of the motor 40, based on the detection signal from the motor rotation angle detection means 42.

回動角度検出手段４３は、例えばエンコーダやポテンショメータであり、出力リンク３０の回動角度に応じた検出信号を制御装置に出力する。制御装置は、回動角度検出手段４３からの検出信号に基づいて、出力リンク３０の回動角度である実リンク角度θＬ（図６参照）を検出することができる。 The rotation angle detection means 43 is, for example, an encoder or a potentiometer, and outputs a detection signal corresponding to the rotation angle of the output link 30 to the control device. The control device can detect the actual link angle θ L (see FIG. 6), which is the rotation angle of the output link 30, based on the detection signal from the rotation angle detection unit 43.

トルク検出手段４５は、例えばリング状の形状を有する回転トルクメータ方式のトルクセンサであり、減速機２６の出力回転部材２６ｐと出力リンク３０との間に設けられ、出力回転部材２６ｐと出力リンク３０との間のトルクを検出し、検出信号を制御装置に出力する。なお、トルク検出手段４５にて検出されるトルクは、入力部材２２、渦巻バネ２４、減速機２６を介してモータ４０の回転軸４１から出力されたアシストトルクと、対象者がアシスト対象身体部を自身の力で回動させることで出力リンク３０を介して対象者から入力された対象者トルクと、を合成した合成トルクである。   The torque detection means 45 is, for example, a rotational torque meter type torque sensor having a ring shape, and is provided between the output rotation member 26p of the speed reducer 26 and the output link 30, and the output rotation member 26p and the output link 30. And a detection signal is output to the control device. The torque detected by the torque detection means 45 includes the assist torque output from the rotating shaft 41 of the motor 40 via the input member 22, the spiral spring 24, and the speed reducer 26, and the subject's assist target body part. This is a combined torque obtained by synthesizing the target person torque input from the target person via the output link 30 by rotating with his own force.

なお、上記の回転トルクメータ方式のトルクセンサの代わりに、歪ゲージ（２クロスゲージ）方式のトルクセンサを用いてもよい。歪ゲージ式のトルクセンサを用いる場合、図４中に実線にて示すトルク検出手段４５に代えて、図４中に点線にて示すトルク検出手段４５Ｓを用いる。すなわち、歪ゲージ方式のトルクセンサを用いた場合では、トルク検出手段の取り付け位置を変更する。出力リンク３０は、長尺状の形状を有しており、一方端の側の回動支持部（減速機２６に支持された回動支持部）が、アシスト対象身体部の関節回りに回動するように支持されている。また出力リンク３０は、他方端の側の身体固定部（身体装着具３５が取り付けられている個所）が、アシスト対象身体部に固定されている。そして歪ゲージ方式のトルク検出手段４５Ｓは、出力リンク３０における回動支持部と身体固定部との間（回動支持部の近傍が、より好ましい）に設けられて回動支持部回りの歪に基づいたトルク（対象者トルクとアシストトルクを合成した合成トルク）を検出する。なお、本実施の形態の説明では、回転トルクメータ方式のトルク検出手段４５を用いた例で説明する。   Note that a strain gauge (2-cross gauge) type torque sensor may be used in place of the rotational torque meter type torque sensor. When a strain gauge type torque sensor is used, torque detecting means 45S indicated by a dotted line in FIG. 4 is used instead of the torque detecting means 45 indicated by a solid line in FIG. That is, when a strain gauge type torque sensor is used, the mounting position of the torque detection means is changed. The output link 30 has a long shape, and the rotation support part (the rotation support part supported by the speed reducer 26) on one end side rotates around the joint of the assisting body part. To be supported. The output link 30 has a body fixing portion on the other end side (a portion where the body wearing tool 35 is attached) fixed to the assist target body portion. The strain gauge type torque detection means 45S is provided between the rotation support portion and the body fixing portion of the output link 30 (the vicinity of the rotation support portion is more preferable), so that the strain around the rotation support portion is reduced. Based on the torque (the combined torque obtained by combining the subject torque and the assist torque) is detected. In the description of the present embodiment, an example using the torque detector 45 of the rotational torque meter method will be described.

アシスト倍率可変手段４７は、可変抵抗等で構成されて対象者から操作可能な倍率調整ダイヤルであり、調整位置（調整角度）に応じた設定信号を制御装置に出力する。制御装置は、設定信号に応じて調整位置（調整角度）を検出し、調整位置（調整角度）に応じて、後述するアシスト倍率αの値（０＜α＜１の範囲内の値）を決定する。   The assist magnification varying means 47 is a magnification adjustment dial that is configured by a variable resistor or the like and can be operated by the subject, and outputs a setting signal corresponding to the adjustment position (adjustment angle) to the control device. The control device detects an adjustment position (adjustment angle) according to the setting signal, and determines an assist magnification α (a value within a range of 0 <α <1), which will be described later, according to the adjustment position (adjustment angle). To do.

●［制御ボックス５０の構成（図５）］
制御ボックス５０は、図１及び図２に示すように、上体装着具１２の背面に取付けられるボックスである。制御ボックス５０には、図５に示すように、制御装置５２とモータドライバ５４と電源ユニット５６とが収納されている。電源ユニット５６は、例えばリチウム電池であり、制御装置５２とモータドライバ５４に電力を供給する。 ● [Configuration of control box 50 (FIG. 5)]
As shown in FIGS. 1 and 2, the control box 50 is a box attached to the back surface of the upper body wearing tool 12. As shown in FIG. 5, the control box 50 houses a control device 52, a motor driver 54, and a power supply unit 56. The power supply unit 56 is, for example, a lithium battery, and supplies power to the control device 52 and the motor driver 54.

制御装置５２は、電源ユニット５６から電力が供給され、モータ４０の回転軸４１の回転角度を制御するための制御信号５２outを求め、モータドライバ５４を介して回転軸４１の回転角度を制御する。制御装置５２は、アシスト倍率αと、実リンク角度θＬと、実合成トルクτと、実モータ軸角度θＭ＿ｆｂと、実モータ電流ＩＭ＿ｆｂと、に基づいて、制御信号５２outを求める。アシスト倍率αは、アシスト倍率可変手段４７から制御装置５２に入力される設定信号に基づいて制御装置５２にて決定される。実リンク角度θＬは、回動角度検出手段４３から制御装置５２に入力される検出信号に基づいて制御装置５２にて検出される。実合成トルクτは、トルク検出手段４５から制御装置５２に入力される検出信号に基づいて制御装置５２にて検出される。実モータ軸角度θＭ＿ｆｂは、モータ回転角度検出手段４２から制御装置５２に入力される検出信号に基づいて制御装置５２にて検出される。実モータ電流ＩＭ＿ｆｂは、モータドライバ５４から制御装置５２に入力される検出信号に基づいて制御装置５２にて検出される。 The control device 52 is supplied with power from the power supply unit 56, obtains a control signal 52 out for controlling the rotation angle of the rotation shaft 41 of the motor 40, and controls the rotation angle of the rotation shaft 41 via the motor driver 54. Controller 52 determines the assist ratio alpha, and the actual link angle theta L, the actual combined torque tau, and the actual motor shaft angle theta M_fb, and the actual motor current I M_fb, based on the control signal 52Out. The assist magnification α is determined by the control device 52 based on a setting signal input from the assist magnification varying means 47 to the control device 52. The actual link angle θ L is detected by the control device 52 based on a detection signal input from the rotation angle detection means 43 to the control device 52. The actual synthesized torque τ is detected by the control device 52 based on a detection signal input from the torque detection means 45 to the control device 52. The actual motor shaft angle θ M_fb is detected by the control device 52 based on a detection signal input from the motor rotation angle detection means 42 to the control device 52. The actual motor current IM_fb is detected by the control device 52 based on a detection signal input from the motor driver 54 to the control device 52.

モータドライバ５４は、電源ユニット５６から電力が供給され、制御装置５２からの制御信号５２outを、モータ４０を駆動する駆動電流ＩＭに変換するドライバ回路である。またモータドライバ５４は、駆動電流ＩＭに相当する実モータ電流ＩＭ＿ｆｂの値を制御装置５２に出力する。 The motor driver 54 is powered from the power supply unit 56, a control signal 52out from the controller 52, a driver circuit for converting the driving current I M for driving the motor 40. Further, the motor driver 54 outputs the value of the actual motor current I M_fb corresponding to the drive current I M to the control device 52.

●［制御ブロック（図７）と、制御装置５２の処理手順（図８）］
次に、図８に示すフローチャートと図７に示す制御ブロック図を用いて、制御装置５２の処理手順について説明する。なお、図７に示す制御ブロック図における符号Ｂ１０は、モータ４０からのアシストトルクを算出するアシストトルク決定部Ｂ１０であり、図５に示す制御装置５２が当該アシストトルク決定部Ｂ１０に相当する。また図７に示す制御ブロック図における符号Ｂ２０は、モータ４０を駆動する電流を決定するモータ制御部Ｂ２０であり、図５に示す制御装置５２が当該モータ制御部Ｂ２０に相当する。また図７に示す制御ブロック図における符号Ｂ３０は、モータドライバ５４、モータ４０（及びモータ回転角度検出手段４２）、入力部材２２、渦巻バネ２４、減速機２６、出力リンク３０、回動角度検出手段４３、トルク検出手段４５を含むトルク付与部Ｂ３０であり、図５に示す符号Ｂ３０の部分が当該トルク付与部Ｂ３０に相当する。 [Control block (FIG. 7) and processing procedure of control device 52 (FIG. 8)]
Next, the processing procedure of the control device 52 will be described using the flowchart shown in FIG. 8 and the control block diagram shown in FIG. 7 is an assist torque determining unit B10 that calculates assist torque from the motor 40, and the control device 52 shown in FIG. 5 corresponds to the assist torque determining unit B10. 7 is a motor control unit B20 that determines a current for driving the motor 40, and the control device 52 shown in FIG. 5 corresponds to the motor control unit B20. In the control block diagram shown in FIG. 7, reference numeral B30 denotes a motor driver 54, a motor 40 (and motor rotation angle detection means 42), an input member 22, a spiral spring 24, a speed reducer 26, an output link 30, and a rotation angle detection means. 43, a torque applying unit B30 including the torque detecting means 45, and a portion denoted by reference numeral B30 shown in FIG. 5 corresponds to the torque applying unit B30.

次に、図８に示すフローチャートについて説明する。図８に示す処理は、所定時間間隔（例えば数ｍｓ間隔）にて起動され、起動されると制御装置５２はステップＳＢ１００へと処理を進める。   Next, the flowchart shown in FIG. 8 will be described. The process shown in FIG. 8 is activated at a predetermined time interval (for example, every several ms), and when activated, the control device 52 advances the process to step SB100.

ステップＳＢ１００は、図７に示す制御ブロック図のブロックＢ１１、ブロックＢ１４、ブロックＢ２４に相当する処理、及び入力信号の処理である。ステップＳＢ１００にて制御装置５２は、前回の処理タイミング時に検出して記憶している実合成トルクτ（ｔ）を、前回の実合成トルクτ（ｔ−１）に記憶する（ブロックＢ１１に相当する処理）。そして制御装置５２は、トルク検出手段４５からの検出信号に基づいて今回の実合成トルクτ（ｔ）を検出して記憶する（入力信号の処理）。また制御装置５２は、前回の処理タイミング時に求めて記憶している目標アシストトルクτａ＿ｒｅｆ（ｔ）を、前回の目標アシストトルクτａ＿ｒｅｆ（ｔ−１）に記憶する（ブロックＢ１４に相当する処理）。また制御装置５２は、回動角度検出手段４３からの検出信号に基づいて今回の実リンク角度θＬを検出して記憶する（入力信号の処理）。 Step SB100 is processing corresponding to block B11, block B14, and block B24 in the control block diagram shown in FIG. 7, and processing of the input signal. In step SB100, the control device 52 stores the actual combined torque τ (t) detected and stored at the previous processing timing as the previous actual combined torque τ (t−1) (corresponding to the block B11). processing). Then, the control device 52 detects and stores the current actual combined torque τ (t) based on the detection signal from the torque detection means 45 (processing of the input signal). Further, the control device 52 stores the target assist torque τ a_ref (t) obtained and stored at the previous processing timing in the previous target assist torque τ a_ref (t−1) (processing corresponding to the block B14). . The controller 52 detects and stores the actual link angle theta L of this on the basis of a detection signal from the rotation angle detecting unit 43 (processing of the input signal).

また制御装置５２は、前回の処理タイミング時に検出して記憶している実モータ軸角度θＭ＿ｆｂ（ｔ）を、前回の実モータ軸角度θＭ＿ｆｂ（ｔ−１）に記憶する。そして制御装置５２は、モータ回転角度検出手段４２からの検出信号に基づいて今回の実モータ軸角度θＭ＿ｆｂ（ｔ）を検出して記憶する。さらに制御装置５２は、今回の実モータ軸角度θＭ＿ｆｂ（ｔ）と、前回の実モータ軸角度θＭ＿ｆｂ（ｔ−１）から、実モータ角速度ωＭ＿ｆｂを求めて記憶する（ブロックＢ２４に相当する処理）。また制御装置５２は、モータドライバ５４から入力された検出信号に基づいて実モータ電流ＩＭ＿ｆｂを求めて記憶する。また制御装置５２は、アシスト倍率可変手段４７からの設定信号に基づいてアシスト倍率αを決定して記憶する（入力信号の処理）。 Further, the control device 52 stores the actual motor shaft angle θ M_fb (t) detected and stored at the previous processing timing in the previous actual motor shaft angle θ M_fb (t−1). The control device 52 detects and stores the current actual motor shaft angle θ M_fb (t) based on the detection signal from the motor rotation angle detection means 42. Further, the control device 52 obtains and stores the actual motor angular speed ω M_fb from the current actual motor shaft angle θ M_fb (t) and the previous actual motor shaft angle θ M_fb (t−1) (corresponding to the block B24). processing). The control device 52 obtains and stores the actual motor current I M_fb based on the detection signal input from the motor driver 54. Further, the control device 52 determines and stores the assist magnification α based on the setting signal from the assist magnification varying means 47 (input signal processing).

ステップＳＮ１２は、図７に示す制御ブロック図のノードＮ１２における処理に相当している。ステップＳＮ１２にて制御装置５２は、今回の実合成トルクτ（ｔ）と、ブロックＢ１１から入力された前回の実合成トルクτ（ｔ−１）との差を求め、求めたトルク変化量ΔτｈをブロックＢ１３に出力し、ステップＳＢ１３に進む。また、トルク変化量Δτｈは、合成トルクτから抽出された、対象者トルクに関連する対象者トルク関連量に相当しており、以下の（式１）にて求められる。なお、前回の演算タイミングにて出力したアシストトルクであって今回の演算タイミングにて新たなアシストトルクを出力するまでのアシストトルクは一定であるものとみなすことができる。従って、今回の演算タイミングでの実合成トルクτ（ｔ）と、前回の演算タイミングでの実合成トルクτ（ｔ−１）との変化量（偏差）は、対象者から入力された対象者トルクの変化量（偏差）であるとみなすことができる。つまり、対象者トルクとアシストトルクが合成された今回の実合成トルクτ（ｔ）と、前回の実合成トルクτ（ｔ−１）との差を求めることで、アシストトルクの影響を排除して対象者トルクの変化量を求めることができる。
Δτｈ＝τ（ｔ）−τ（ｔ−１） （式１） Step SN12 corresponds to the process in the node N12 in the control block diagram shown in FIG. In step SN12, the control device 52 obtains a difference between the current actual synthesized torque τ (t) and the previous actual synthesized torque τ (t−1) input from the block B11, and obtains the obtained torque change amount Δτ h. Is output to block B13, and the process proceeds to step SB13. The torque change amount Δτ h corresponds to the subject torque related amount related to the subject torque extracted from the combined torque τ, and is obtained by the following (Equation 1). Note that the assist torque output at the previous calculation timing and until the new assist torque is output at the current calculation timing can be regarded as being constant. Therefore, the amount of change (deviation) between the actual synthesized torque τ (t) at the current computation timing and the actual synthesized torque τ (t−1) at the previous computation timing is the subject torque input from the subject. It can be considered that the amount of change (deviation). In other words, the influence of the assist torque is eliminated by obtaining the difference between the current actual synthesized torque τ (t) in which the target person torque and the assist torque are synthesized and the previous actual synthesized torque τ (t−1). The amount of change in the subject torque can be determined.
Δτ h = τ (t) −τ (t−1) (Formula 1)

ステップＳＢ１３は、図７に示す制御ブロック図のブロックＢ１３における処理に相当する。ステップＳＢ１３にて制御装置５２は、決定したアシスト倍率αと、ノードＮ１２から入力されたトルク変化量Δτｈとを乗算してアシスト増減量Δτａ＿ｒｅｆを求め、求めたアシスト増減量Δτａ＿ｒｅｆをノードＮ１５に出力し、ステップＳＮ１５に進む。なお、アシスト倍率αは、０＜α＜１の範囲内の値である。また、アシスト増減量Δτａ＿ｒｅｆは、以下の（式２）にて求められる。
Δτａ＿ｒｅｆ＝α＊Δτｈ （式２） Step SB13 corresponds to the processing in block B13 of the control block diagram shown in FIG. The controller 52 at step SB13, the assist ratio α determined, determine the assist decrease amount .DELTA..tau A_ref by multiplying the torque change amount .DELTA..tau h inputted from the node N12, the assist decrease amount .DELTA..tau A_ref determined node N15 And proceed to Step SN15. The assist magnification α is a value within the range of 0 <α <1. Further, the assist increase / decrease amount Δτ a_ref is obtained by the following (Equation 2).
Δτ a — ref = α * Δτ h (Formula 2)

ステップＳＮ１５は、図７に示す制御ブロック図のノードＮ１５における処理に相当する。ステップＳＮ１５にて制御装置５２は、ブロックＢ１３から入力されたアシスト増減量Δτａ＿ｒｅｆと、ブロックＢ１４から入力された前回目標アシストトルクτａ＿ｒｅｆ（ｔ−１）との和を求め、求めた目標アシストトルクτａ＿ｒｅｆをブロックＢ２１に出力し、ステップＳＢ２１に進む。目標アシストトルクτａ＿ｒｅｆ（τａ＿ｒｅｆ（ｔ））は、以下の（式３）にて求められる。すなわち、今回の目標アシストトルクτａ＿ｒｅｆは、対象者トルク関連量（Δτｈ）の所定倍率（アシスト倍率（α））のトルクと、前回の目標アシストトルクτａ＿ｒｅｆ（ｔ−１）に基づいて求められる。
τａ＿ｒｅｆ（ｔ）＝τａ＿ｒｅｆ（ｔ−１）＋α＊Δτｈ （式３） Step SN15 corresponds to the process in the node N15 in the control block diagram shown in FIG. In step SN15, the control device 52 obtains the sum of the assist increase / decrease amount Δτ a_ref input from the block B13 and the previous target assist torque τ a_ref (t-1) input from the block B14, and the calculated target assist torque. τ a_ref is output to block B21, and the process proceeds to step SB21. The target assist torque τ a — ref (τ a — ref (t)) is obtained by the following (Equation 3). That is, the current target assist torque τ a_ref is obtained based on the torque of the target torque related amount (Δτ h ) with a predetermined magnification (assist magnification (α)) and the previous target assist torque τ a_ref (t−1). It is done.
τ a — ref (t) = τ a — ref (t−1) + α * Δτ h (Formula 3)

ステップＳＢ２１は、図７に示す制御ブロック図のブロックＢ２１における処理に相当する。ステップＳＢ２１にて制御装置５２は、実リンク角度θＬと、ノードＮ１５から入力された目標アシストトルクτａ＿ｒｅｆとに基づいて、モータ４０の回転軸４１の指令回転角度θＭ＿ｒｅｆを求める。そして制御装置５２は、求めた指令回転角度θＭ＿ｒｅｆをノードＮ２２に出力し、ステップＳＮ２２に進む。ここで、以下のように定義すると、指令回転角度θＭ＿ｒｅｆは、以下の（式４）にて表すことができる。そして（式４）を整理して（式５）を得ることができる。この指令回転角度θＭ＿ｒｅｆは、出力軸回動角度に相当している。
θＭ＿ｒｅｆ：指令回転角度
τａ＿ｒｅｆ：目標アシストトルク
Ｋ：渦巻バネ２４のバネ定数
θＬ：実リンク角度
ｎａ、ｎｂ：減速機２６の入力回転部材２６ｅをｎｂ回転させた場合、出力回転部材２６ｐがｎａ回転する（ｎａ＜ｎｂ）という減速比に相当する値
τａ＿ｒｅｆ＝ｎａ＊Ｋ［ｎａ＊θＬ−（θＭ＿ｒｅｆ／ｎｂ）］ （式４）
θＭ＿ｒｅｆ＝［（ｎａ２＊Ｋ＊θＬ−τａ＿ｒｅｆ）＊ｎｂ／（ｎａ＊Ｋ）］ （式５） Step SB21 corresponds to the processing in block B21 of the control block diagram shown in FIG. In step SB21, control device 52 obtains command rotation angle θ M_ref of rotating shaft 41 of motor 40 based on actual link angle θ L and target assist torque τ a_ref input from node N15. Then, control device 52 outputs the obtained command rotation angle θ M_ref to node N22, and proceeds to step SN22. Here, when defined as follows, the command rotation angle θ M_ref can be expressed by the following (formula 4). Then, (Equation 4) can be rearranged to obtain (Equation 5). This command rotation angle θ M_ref corresponds to the output shaft rotation angle.
θ M_ref : Command rotation angle τ a_ref : Target assist torque K: Spring constant of spiral spring 24 θ L : Actual link angle na, nb: When the input rotation member 26e of the speed reducer 26 is rotated nb, the output rotation member 26p Value corresponding to a reduction ratio of na rotation (na <nb) τ a — ref = na * K [na * θ L − (θ M — ref / nb)] (Formula 4)
θ M_ref = [(na 2 * K * θ L −τ a —ref ) * nb / (na * K)] (Formula 5)

ステップＳＮ２２は、図７に示す制御ブロック図のノードＮ２２における処理に相当する。ステップＳＮ２２にて制御装置５２は、ブロックＢ２１から入力された指令回転角度θＭ＿ｒｅｆと、実モータ軸角度θＭ＿ｆｂとの差である回転角度偏差Δθを求める。そして制御装置５２は、求めた回転角度偏差ΔθをブロックＢ２３に出力し、ステップＳＢ２３に進む。なお、回転角度偏差Δθは、以下の（式６）から求められる。
Δθ＝θＭ＿ｒｅｆ−θＭ＿ｆｂ （式６） Step SN22 corresponds to the process in the node N22 in the control block diagram shown in FIG. In step SN22, control device 52 obtains rotation angle deviation Δθ that is the difference between command rotation angle θ M_ref input from block B21 and actual motor shaft angle θ M_fb . Then, the control device 52 outputs the obtained rotation angle deviation Δθ to the block B23, and proceeds to step SB23. The rotation angle deviation Δθ is obtained from the following (formula 6).
Δθ = θ M_ref −θ M_fb (Formula 6)

ステップＳＢ２３は、図７に示す制御ブロック図のブロックＢ２３における処理に相当する。ステップＳＢ２３にて制御装置５２は、ノードＮ２２から入力された回転角度偏差Δθに基づいて、既存のＰＩＤ制御等を利用して、指令角速度ωＭ＿ｒｅｆを求める。そして制御装置５２は、求めた指令角速度ωＭ＿ｒｅｆをノードＮ２５に出力し、ステップＳＮ２５に進む。なお、回転角度偏差Δθから指令角速度ωＭ＿ｒｅｆを算出する手順、方法については特に限定は無く、どのように指令角速度ωＭ＿ｒｅｆを算出してもよい。 Step SB23 corresponds to the processing in block B23 of the control block diagram shown in FIG. In step SB23, control device 52 obtains command angular velocity ω M_ref using the existing PID control or the like based on rotation angle deviation Δθ input from node N22. Then, control device 52 outputs the obtained command angular velocity ω M_ref to node N25, and proceeds to step SN25. The procedure and method for calculating the command angular velocity ω M_ref from the rotation angle deviation Δθ is not particularly limited, and the command angular velocity ω M_ref may be calculated in any way.

ステップＳＮ２５は、図７に示す制御ブロック図のノードＮ２５における処理に相当する。ステップＳＮ２５にて制御装置５２は、ブロックＢ２３から入力された指令角速度ωＭ＿ｒｅｆと、ブロックＢ２４から入力された実モータ角速度ωＭ＿ｆｂとの差である角速度偏差Δωを求める。そして制御装置５２は、求めた角速度偏差ΔωをブロックＢ２６に出力し、ステップＳＢ２６に進む。なお、角速度偏差Δωは、以下の（式７）から求められる。
Δω＝ωＭ＿ｒｅｆ−ωＭ＿ｆｂ （式７） Step SN25 corresponds to the process in node N25 of the control block diagram shown in FIG. In step SN25, the control device 52 obtains an angular velocity deviation Δω that is a difference between the command angular velocity ω M_ref input from the block B23 and the actual motor angular velocity ω M_fb input from the block B24. Then, the control device 52 outputs the obtained angular velocity deviation Δω to the block B26, and proceeds to step SB26. The angular velocity deviation Δω is obtained from the following (Equation 7).
Δω = ω M_ref −ω M_fb (Expression 7)

ステップＳＢ２６は、図７に示す制御ブロック図のブロックＢ２６における処理に相当する。ステップＳＢ２６にて制御装置５２は、ノードＮ２５から入力された角速度偏差Δωに基づいて、既存のＰＩＤ制御等を利用して、指令電流ＩＭ＿ｒｅｆを求める。そして制御装置５２は、求めた指令電流ＩＭ＿ｒｅｆをノードＮ２７に出力し、ステップＳＮ２７に進む。なお、角速度偏差Δωから指令電流ＩＭ＿ｒｅｆを算出する手順、方法については特に限定は無く、どのように指令電流ＩＭ＿ｒｅｆを算出してもよい。 Step SB26 corresponds to the processing in block B26 of the control block diagram shown in FIG. In step SB26, control device 52 obtains command current I M_ref using the existing PID control or the like based on angular velocity deviation Δω input from node N25. Then, control device 52 outputs the obtained command current I M_ref to node N27, and proceeds to step SN27. The procedure and method for calculating the command current I M_ref from the angular velocity deviation Δω are not particularly limited, and the command current I M_ref may be calculated in any way.

ステップＳＮ２７は、図７に示す制御ブロック図のノードＮ２７における処理に相当する。ステップＳＮ２７にて制御装置５２は、ブロックＢ２６から入力された指令電流ＩＭ＿ｒｅｆと、実モータ電流ＩＭ＿ｆｂとの差である電流偏差ΔＩを求める。そして制御装置５２は、求めた電流偏差ΔＩをブロックＢ２８に出力し、ステップＳＢ２８に進む。なお、電流偏差ΔＩは、以下の（式８）から求められる。
ΔＩ＝ＩＭ＿ｒｅｆ−ＩＭ＿ｆｂ （式８） Step SN27 corresponds to the process in node N27 of the control block diagram shown in FIG. In step SN27, control device 52 obtains current deviation ΔI that is the difference between command current I M_ref input from block B26 and actual motor current I M_fb . Then, control device 52 outputs the obtained current deviation ΔI to block B28, and proceeds to step SB28. The current deviation ΔI is obtained from the following (Equation 8).
ΔI = IM_ref− IM_fb (Formula 8)

ステップＳＢ２８は、図７に示す制御ブロック図のブロックＢ２８における処理に相当する。ステップＳＢ２８にて制御装置５２は、ノードＮ２７から入力された電流偏差ΔＩに基づいて、既存のＰＩＤ制御等を利用して、制御信号５２outを求める。例えば制御信号５２outは、電流偏差ΔＩに相当するＤｕｔｙに設定されたＰＷＭ信号等、モータドライバ５４に応じた制御信号である。そして制御装置５２は、求めた制御信号５２outをモータドライバ５４に出力し、処理を終了する。なお、電流偏差ΔＩから制御信号５２outを求める手順、方法については特に限定は無く、どのように制御信号５２outを求めてもよい。   Step SB28 corresponds to the processing in block B28 of the control block diagram shown in FIG. In step SB28, control device 52 obtains control signal 52out using existing PID control or the like based on current deviation ΔI input from node N27. For example, the control signal 52out is a control signal corresponding to the motor driver 54, such as a PWM signal set to Duty corresponding to the current deviation ΔI. Then, the control device 52 outputs the obtained control signal 52out to the motor driver 54, and ends the process. The procedure and method for obtaining the control signal 52out from the current deviation ΔI are not particularly limited, and the control signal 52out may be obtained in any way.

●●［第２の実施の形態のアシスト装置６０（図９）］
次に、第２の実施の形態のアシスト装置６０について、図９に基づいて説明する。第２の実施の形態のアシスト装置６０は、出力リンク３０の回動中心が人の股関節に対応する位置に保持され、出力リンク３０の回動自由端側が大腿部に装着される構成である。ここで、第２の実施の形態のアシスト装置６０におけるアシスト機構（２０）、制御ボックス５０、モータ４０、モータ回転角度検出手段４２、回動角度検出手段（４３）、トルク検出手段（４５）、アシスト倍率可変手段４７等は、第１の実施の形態のアシスト装置１０で使用されたものと同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。第２の実施の形態のアシスト装置６０は、第１の実施の形態の上体装着具１２の代わりに上体装着具６２を備えており、その上体装着具６２の腰周りの位置に支持架台部６４が設けられている。そして、支持架台部６４における股関節に対応する位置にアシスト機構（２０）が設けられている。また、アシスト機構（２０）の出力回転部材（２６ｐ）に出力リンク３０が連結されている。そして第２の実施の形態のアシスト装置６０の制御装置は、図７及び図８を用いて説明した第１の実施の形態の制御装置と同じ処理を行う。 ●● [Assist device 60 of the second embodiment (FIG. 9)]
Next, an assist device 60 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The assist device 60 according to the second embodiment is configured such that the rotation center of the output link 30 is held at a position corresponding to a human hip joint, and the rotation free end side of the output link 30 is attached to the thigh. . Here, in the assist device 60 of the second embodiment, the assist mechanism (20), the control box 50, the motor 40, the motor rotation angle detection means 42, the rotation angle detection means (43), the torque detection means (45), Since the assist magnification varying means 47 and the like are the same as those used in the assist device 10 of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted. The assist device 60 of the second embodiment includes an upper body wearing tool 62 instead of the upper body wearing tool 12 of the first embodiment, and is supported at a position around the waist of the upper body wearing tool 62. A gantry 64 is provided. And the assist mechanism (20) is provided in the position corresponding to the hip joint in the support stand part 64. FIG. The output link 30 is connected to the output rotating member (26p) of the assist mechanism (20). And the control apparatus of the assist apparatus 60 of 2nd Embodiment performs the same process as the control apparatus of 1st Embodiment demonstrated using FIG.7 and FIG.8.

以上、第１、第２の実施の形態にて説明したアシスト装置１０、６０は、トルク検出手段４５で検出した合成トルクに基づいて対象者から入力された対象者トルクをアシストするように働くので、対象者の皮膚に多数のセンサを貼り付ける必要が無く、装着が容易である。また、対象者の複数個所に貼り付けた多数のセンサからの信号処理を行う必要が無く、図７のブロック図に示すように、制御装置５２及びモータドライバ５４の外部から入力される入力信号は、出力リンク３０の回動角度である実リンク角度θＬと、モータ４０の回転軸４１の回転角度である実モータ軸角度θＭ＿ｆｂと、合成トルクであるτと、であり、非常に少なくて済む。従って、従来の装着式動作補助装置と比較して、アシスト装置１０の構成がシンプルであり、制御も非常にシンプルである。また、対象者から入力された対象者トルクをアシストする、という非常にシンプルな動作であるので、対象者の上腕の運動による重量物の持ち上げ動作や、対象者の腰及び大腿の屈伸による重量物の持ち上げ動作や、対象者の大腿の周期的な揺動運動による歩行の動作等の、各動作を区別する必要が無く、シンプルな制御で実現することができる。また対象者トルクとアシストトルクを別々に検出する必要が無く、合成トルクを検出するだけでよいので、トルク検出手段の数を削減してよりシンプルな構成を実現することができる。さらに、アシスト倍率αを適宜調整できるので、リハビリ等の際、非常に便利である。また減速機を設けることで、比較的小さなバネ定数の渦巻バネを使用することが可能となり、アシスト装置をより小型・軽量化することができる。また、エネルギーを蓄えたり放出する渦巻バネ（弾性体）２４と、アシストするモータ（アクチュエータ）４０と、アシスト対象者自身とからの複数の力（トルク）が生じており、アシスト対象者自身の意図しない不快な力（トルク）が発生する場合でも、トルク検出手段４５と出力リンク３０の回転角度などから、的確にそれぞれの力（トルク）を考慮して的確に制御するので、アシスト対象者自身への不快な力の発生を抑制することができる。 As described above, the assist devices 10 and 60 described in the first and second embodiments work to assist the target person torque input from the target person based on the combined torque detected by the torque detection unit 45. Since there is no need to attach a large number of sensors to the subject's skin, it is easy to wear. Further, it is not necessary to perform signal processing from a large number of sensors attached to a plurality of locations of the subject, and as shown in the block diagram of FIG. 7, input signals input from the outside of the control device 52 and the motor driver 54 are The actual link angle θ L that is the rotation angle of the output link 30, the actual motor shaft angle θ M_fb that is the rotation angle of the rotation shaft 41 of the motor 40, and τ that is the combined torque are very small. That's it. Therefore, the assist device 10 has a simple configuration and a very simple control as compared with the conventional wearable movement assist device. In addition, since it is a very simple operation of assisting the subject torque input from the subject, the lifting operation of the heavy object by the exercise of the upper arm of the subject and the heavy object by the flexion and extension of the subject's waist and thigh It is not necessary to distinguish each operation such as a lifting operation of the object and a walking operation by a periodic swinging motion of the subject's thigh, and can be realized by simple control. Further, since it is not necessary to detect the subject torque and the assist torque separately, it is only necessary to detect the combined torque, so that a simpler configuration can be realized by reducing the number of torque detection means. Further, the assist magnification α can be adjusted as appropriate, which is very convenient for rehabilitation and the like. Also, by providing a reduction gear, it is possible to use a spiral spring having a relatively small spring constant, and the assist device can be made smaller and lighter. Further, a plurality of forces (torques) are generated from a spiral spring (elastic body) 24 that stores and releases energy, a motor (actuator) 40 that assists, and the assist target person, and the intention of the assist target person itself. Even when an unpleasant force (torque) that is not generated is generated, it is precisely controlled in consideration of each force (torque) from the rotation angle of the torque detection means 45 and the output link 30, so that the assist target person himself / herself can be controlled. The generation of unpleasant force can be suppressed.

本発明のアシスト装置の構造、構成、形状、外観、処理手順、演算式等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。   Various changes, additions, and deletions can be made to the structure, configuration, shape, appearance, processing procedure, arithmetic expression, and the like of the assist device of the present invention without departing from the spirit of the present invention.

本実施の形態にて説明したアシスト装置の用途は、対象者の上腕の運動、下肢の運動のアシストに限定されず、種々の対象物に適用可能である。   The use of the assist device described in the present embodiment is not limited to assisting the exercise of the upper arm and the exercise of the lower limb, and can be applied to various objects.

また本実施の形態の説明では、出力リンク３０と渦巻バネ２４との間に減速機２６を設けて、出力リンク３０に渦巻バネ２４を間接的に接続した例を説明したが、減速機２６を省略して、出力リンク３０と渦巻バネ２４とを直接的に接続してもよい。また、渦巻バネ２４の代わりに種々の弾性体を用いることができる。例えば、本実施の形態では、螺旋状に巻いたバネとしているが、板状バネやウェーブスプリングなど別のバネでもよい。また、ゴム、樹脂などのエラストマや、オイルのような液体、気体を利用した弾性体でもよい。エネルギーを保存する対象物（動作）の運動量や保存するエネルギー量に合わせて弾性体を変更可能である。保存するエネルギー量が比較的少ない場合では、エラストマを使用することが効果的である。また、人が荷物を持ち上げる動作などに対して、比較的大きなエネルギーの保存量、バネ定数（剛性）等の大きさ、調整の容易性（螺旋状のバネの場合、バネの巻き数や線の太さ等の調整の容易性）等から、伸縮バネを使用することが効果的である。また、伸縮バネは、コストの面からも優位である。   In the description of the present embodiment, an example in which the speed reducer 26 is provided between the output link 30 and the spiral spring 24 and the spiral spring 24 is indirectly connected to the output link 30 has been described. It may be omitted and the output link 30 and the spiral spring 24 may be directly connected. Various elastic bodies can be used instead of the spiral spring 24. For example, in the present embodiment, the spring is spirally wound, but another spring such as a plate spring or a wave spring may be used. Further, an elastic body using an elastomer such as rubber or resin, a liquid such as oil, or a gas may be used. The elastic body can be changed according to the momentum of the object (motion) for storing energy and the amount of energy to be stored. When the amount of energy to be stored is relatively small, it is effective to use an elastomer. In addition, when a person lifts a load, the amount of storage of relatively large energy, the size of a spring constant (rigidity), etc., ease of adjustment (in the case of a spiral spring, the number of turns of the spring From the standpoint of ease of adjustment of the thickness and the like, it is effective to use an extension spring. In addition, the extension spring is advantageous in terms of cost.

第１の実施の形態にて説明したアシスト装置１０は、左右にアシスト機構及び出力リンク３０を有する例を説明したが、左右のいずれか一方のみにアシスト機構及び出力リンク３０を設けるようにしてもよい。また第２の実施の形態にて説明したアシスト装置６０は、左右にアシスト機構及び出力リンク３０を有する例を説明しているが、左右のいずれか一方のみにアシスト機構及び出力リンク３０を設けるようにしてもよい。また制御ボックス５０などの中に制御装置５２に接続された通信装置（無線または有線）を備えても良く、所定の工程で作業する対象者（作業者）の負荷状態（トルク、モータ電流等）を、通信装置が接続されたネットワーク経由で、別の解析装置や操作機器へ送信することも可能である。解析装置や操作機器は、取得したデータ（負荷状態など）を解析することができる。そして解析装置や操作機器は、解析した結果から、対象者（作業者）の作業者能力（経験、体力など）、機械状態、作業工程に合わせて、アシスト量を調整するためのアシスト倍率αの値を決めて、この値をネットワーク経由で制御ボックス５０の制御装置５２に送信することもできる。つまり、ネットワーク上の解析装置や操作機器等を用いて、対象者に適切なアシスト倍率αを自動的に求め、求めたアシスト倍率αを自動的に対象者に設定可能ということであり、この場合、アシスト倍率可変手段４７は、ネットワーク上の解析装置や操作機器に相当する。よって、対象者（作業者）の状態に合わせて自動的かつリアルタイムにアシスト倍率αを適切な値に変更することが可能となり、対象者（作業者）の作業効率をより向上させることができる。   The assist device 10 described in the first embodiment has been described as having the assist mechanism and the output link 30 on the left and right, but the assist mechanism and the output link 30 may be provided on only one of the left and right. Good. Moreover, although the assist apparatus 60 demonstrated in 2nd Embodiment demonstrated the example which has an assist mechanism and the output link 30 in right and left, it seems that the assist mechanism and the output link 30 are provided only in either right or left. It may be. Further, a communication device (wireless or wired) connected to the control device 52 may be provided in the control box 50 or the like, and the load state (torque, motor current, etc.) of the target person (worker) working in a predetermined process. Can be transmitted to another analysis device or operation device via a network to which a communication device is connected. The analysis device and the operation device can analyze the acquired data (load state and the like). Then, the analysis device or the operation device determines the assist magnification α for adjusting the assist amount in accordance with the worker ability (experience, physical strength, etc.), the machine state, and the work process of the target person (worker) from the analysis result. It is also possible to determine a value and send this value to the control device 52 of the control box 50 via the network. In other words, it is possible to automatically determine the appropriate assist magnification α for the target person using an analysis device or operation device on the network, and to automatically set the determined assist ratio α for the target person. The assist magnification varying means 47 corresponds to an analysis device or an operation device on the network. Therefore, the assist magnification α can be changed to an appropriate value automatically and in real time according to the state of the subject (worker), and the work efficiency of the subject (worker) can be further improved.

１０ アシスト装置
１２ 上体装着具（身体装着具）
１４ 支持架台部（身体装着具）
２０ アシスト機構
２０Ｊ 回転軸線
２２ 入力部材
２４ 渦巻バネ（弾性体）
２４ｅ （外周側）バネ端部
２４ｙ （中心側）バネ端部
２６ 減速機
３０ 出力リンク
３５ 身体装着具
４０ モータ（アクチュエータ）
４１ 回転軸（出力軸）
４２ モータ回転角度検出手段
４３ 回動角度検出手段
４５ トルク検出手段
４７ アシスト倍率可変手段
５０ 制御ボックス
５２ 制御装置
５４ モータドライバ
５６ 電源ユニット
６０ アシスト装置
６２ 上体装着具（身体装着具）
６４ 支持架台部（身体装着具）
Ｂ１０ アシストトルク決定部
Ｂ２０ モータ制御部
Ｂ３０ トルク付与部
θＭ＿ｒｅｆ 指令回転角度（出力軸回動角度）
τ 合成トルク
Δτｈ トルク変化量（対象者トルク関連量）
α アシスト倍率（０＜α＜１） 10 Assist device 12 Upper body wearing device (body wearing device)
14 Support stand (body wearing equipment)
20 Assist Mechanism 20J Rotation Axis 22 Input Member 24 Spiral Spring (Elastic Body)
24e (Outer peripheral side) Spring end 24y (Center side) Spring end 26 Reduction gear 30 Output link 35 Body wear tool 40 Motor (actuator)
41 Rotating shaft (Output shaft)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 42 Motor rotation angle detection means 43 Rotation angle detection means 45 Torque detection means 47 Assist magnification variable means 50 Control box 52 Control apparatus 54 Motor driver 56 Power supply unit 60 Assist apparatus 62 Upper body mounting tool (body mounting tool)
64 Support base (body wearing equipment)
B10 Assist torque determination unit B20 Motor control unit B30 Torque application unit θ M_ref command rotation angle (output shaft rotation angle)
τ Composite torque Δτ h Torque change amount (target torque related amount)
α Assist magnification (0 <α <1)

Claims (8)

対象者のアシスト対象身体部の周囲に装着される身体装着具と、
前記アシスト対象身体部の関節回りに回動して前記アシスト対象身体部に装着される出力リンクと、
前記出力リンクを介して前記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を発生する出力軸を有するアクチュエータと、
前記出力リンクと前記出力軸との間に設けられて、前記出力軸からの前記アシストトルクを蓄えることが可能であるとともに蓄えた前記アシストトルクを前記出力リンクの回動力として放出する弾性体と、
前記出力リンクの回動角度である出力リンク回動角度を検出する回動角度検出手段と、
前記出力リンクから前記出力軸に至るいずれかの位置に設けられ、対象者が前記アシスト対象身体部を自身の力で回動させることで前記出力リンクから入力された対象者トルクと、前記出力軸からの前記アシストトルクと、を合成した合成トルクを検出するトルク検出手段と、
前記トルク検出手段を用いて検出した前記合成トルクと、前記回動角度検出手段を用いて検出した前記出力リンク回動角度と、に基づいて前記出力軸の回動角度である出力軸回動角度を制御する制御装置と、を有する、
アシスト装置。 A body wearing device to be worn around the body part to be assisted by the subject;
An output link that rotates around a joint of the assisting body part and is attached to the assisting body part;
An actuator having an output shaft for generating an assist torque for assisting the rotation of the body part to be assisted through the output link;
An elastic body provided between the output link and the output shaft, capable of storing the assist torque from the output shaft and releasing the stored assist torque as a rotational force of the output link;
A rotation angle detecting means for detecting an output link rotation angle which is a rotation angle of the output link;
A target person torque that is provided at any position from the output link to the output shaft and that is input from the output link by rotating the body part to be assisted by its own force; and the output shaft Torque detecting means for detecting a combined torque obtained by combining the assist torque from
An output shaft rotation angle that is a rotation angle of the output shaft based on the combined torque detected using the torque detection means and the output link rotation angle detected using the rotation angle detection means. A control device for controlling
Assist device. 請求項１に記載のアシスト装置であって、
前記制御装置は、
検出した前記合成トルクから前記対象者トルクに関連する対象者トルク関連量を求め、
求めた前記対象者トルク関連量に応じた前記アシストトルクを求め、
求めた前記アシストトルクに基づいて前記出力軸回動角度を求め、
求めた前記出力軸回動角度となるように前記アクチュエータを制御する、
アシスト装置。 The assist device according to claim 1,
The controller is
A target torque related amount related to the target torque is determined from the detected combined torque,
Obtaining the assist torque according to the obtained subject torque related amount,
The output shaft rotation angle is obtained based on the obtained assist torque,
Controlling the actuator so that the obtained output shaft rotation angle is obtained;
Assist device. 請求項２に記載のアシスト装置であって、
前記制御装置は、前記対象者トルク関連量に対する所定倍率のトルクに基づいて前記アシストトルクを求め、
前記所定倍率を可変とするアシスト倍率可変手段を有している、
アシスト装置。 The assist device according to claim 2,
The control device obtains the assist torque based on a torque of a predetermined magnification with respect to the subject torque related amount,
Having assist magnification variable means for varying the predetermined magnification;
Assist device. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のアシスト装置であって、
前記弾性体は渦巻バネであり、
前記渦巻バネの一方端には、前記出力軸が接続され、
前記渦巻バネの他方端には、前記出力リンクあるいは所定部材を介して前記出力リンクが接続されている、
アシスト装置。 The assist device according to any one of claims 1 to 3,
The elastic body is a spiral spring;
The output shaft is connected to one end of the spiral spring,
The output link is connected to the other end of the spiral spring via the output link or a predetermined member.
Assist device. 請求項４に記載のアシスト装置であって、
前記所定部材は、前記渦巻バネからの回転を減速して前記出力リンクに伝達する減速機であり、
前記トルク検出手段は、前記出力リンクと前記減速機との間のトルクを検出する、
アシスト装置。 The assist device according to claim 4,
The predetermined member is a speed reducer that decelerates rotation from the spiral spring and transmits the reduced speed to the output link.
The torque detection means detects a torque between the output link and the speed reducer;
Assist device. 請求項４に記載のアシスト装置であって、
前記出力リンクは、長尺状の形状を有し、一方端の側の回動支持部が、前記アシスト対象身体部の関節回りに回動するように支持され、他方端の側の身体固定部が、前記アシスト対象身体部に固定されており、
前記トルク検出手段は、前記出力リンクにおける前記回動支持部と前記身体固定部との間に設けられて前記回動支持部回りのトルクを検出する、
アシスト装置。 The assist device according to claim 4,
The output link has a long shape, and is supported so that a rotation support part on one end side rotates around a joint of the body part to be assisted, and a body fixing part on the other end side Is fixed to the body part to be assisted,
The torque detection means is provided between the rotation support part and the body fixing part in the output link and detects torque around the rotation support part.
Assist device. 請求項３に記載のアシスト装置であって、
前記制御装置は、
予め設定された所定時間間隔の演算タイミングにて、前記合成トルクを検出して前記出力軸回動角度を求め、求めた前記出力軸回動角度となるように前記アクチュエータを制御し、
今回の演算タイミングにて、今回の演算タイミングにて検出した合成トルクである今回合成トルクと、前回の演算タイミングにて検出した合成トルクである前回合成トルクとの偏差と、前回の演算タイミングにて求めたアシストトルクである前回アシストトルクと、前記所定倍率と、に基づいて今回の演算タイミングのアシストトルクである今回アシストトルクを求める、
アシスト装置。 The assist device according to claim 3,
The controller is
At the calculation timing of a predetermined time interval set in advance, the combined torque is detected to determine the output shaft rotation angle, and the actuator is controlled so as to be the calculated output shaft rotation angle,
At the current calculation timing, the deviation between the current combined torque detected at the current calculation timing and the previous combined torque detected at the previous calculation timing, and the previous calculation timing Obtaining the current assist torque, which is the assist torque at the current calculation timing, based on the previous assist torque, which is the obtained assist torque, and the predetermined magnification,
Assist device. 請求項７に記載のアシスト装置であって、
前記弾性体は、渦巻バネであり、
前記渦巻バネの一方端には、前記出力軸が接続され、
前記渦巻バネの他方端には、前記渦巻バネからの回転を減速して前記出力リンクに伝達する減速機が接続され、
前記制御装置は、
前記今回アシストトルクと、前記減速機の減速比と、前記渦巻バネのバネ定数と、前記出力リンク回動角度と、に基づいて前記出力軸回動角度を求める、
アシスト装置。 The assist device according to claim 7,
The elastic body is a spiral spring;
The output shaft is connected to one end of the spiral spring,
The other end of the spiral spring is connected to a speed reducer that reduces the rotation from the spiral spring and transmits it to the output link.
The controller is
Obtaining the output shaft turning angle based on the current assist torque, the reduction gear ratio of the reduction gear, the spring constant of the spiral spring, and the output link turning angle;
Assist device.
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