JP2021045803A - アシスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量であり装着感が良く、更に、利用者の姿勢等に応じて、適切な強さのアシスト力を生じさせることが可能となるアシスト装置を提供する。【解決手段】アシスト装置１０は、利用者の肩部及び胸部の少なくとも一方に装着される第一装着具１１と、利用者の左右の脚部それぞれに装着される第二装着具１２と、第一装着具１１と第二装着具とにわたって利用者の背面側に沿って設けられるベルト体１３と、第一装着具１１に設けられベルト体１３の一部の巻き取り及び送り出しを可能とするアクチュエータ１４と、アクチュエータ１４の動作制御を実行する制御部１５と、第一装着具１１に設けられ利用者の姿勢に応じた信号を出力するセンサ３８と、を備える。制御部１５は、センサ３８の出力を用いて、前記利用者にアシスト力を付与するためにアクチュエータ１４の動作制御を実行する。【選択図】 図１

Description

本開示の発明は、アシスト装置に関する。

利用者（人）の身体に装着され、その利用者の作業を補助するアシスト装置が様々提案されている。アシスト装置によれば、利用者は、例えば重量物を持ち上げる場合であっても、小さな力（小さな負担）で作業を行うことが可能となる。このようなアシスト装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２０１８−１９９２０５号公報

特許文献１に開示されているアシスト装置は、利用者に装着する金属製等のフレームを有する。そのフレームに搭載されているアクチュエータの出力が、リンク機構を通じて、利用者の上半身と下半身とに伝達される。これにより、例えば重量物を持ち上げる動作が補助される。

利用者が補助を要する動作としては、重量物を持ち上げる等の負荷が大きい動作の他に、例えば、病人又は高齢者等の人に対して日常生活行動の援助（介助）を行う動作がある。利用者が負荷の大きい作業を行う場合、特許文献１に開示されているような高出力のアシスト装置が効果的である。

しかし、利用者が、病人又は高齢者等の人に対する援助を行う場合、高出力のアシスト装置は過剰性能となる場合がある。また、高出力のアシスト装置では、リンク機構及び金属製等のフレームのような剛体部材が多く用いられていて、高出力を得るために、重厚な構成となっている。そのため、アシスト装置の重量が重くなり、剛体部材によって利用者の動きが制限される。

そこで、本発明の発明者は、軽量であり装着感の良いアシスト装置を既に提案している（例えば、特願２０１９−０４３４６２）。そのアシスト装置は、利用者の肩部に装着される第一装着具と、利用者の左右の脚部に装着される第二装着具と、第一装着具と第二装着具とにわたって利用者の背面側に沿って設けられるベルト体と、アクチュエータとを備える。アクチュエータは、第一装着具に設けられていて、前記ベルト体の一部の巻き取り及び送り出しを可能とする。

アクチュエータがベルト体の一部を巻き取ることで、ベルト体に張力が作用する。この張力がアシスト力となって利用者に作用する。これにより、利用者が例えば前記のとおり人に対する援助を行う際に、負担が軽減される。

前記のようなベルト体を備えるアシスト装置では、利用者に作用させるアシスト力を常に一定とするのではなく、例えば、利用者の姿勢等に応じた強さのアシスト力を作用させるのが好ましい。
そこで、本開示の目的は、軽量であり装着感が良く、更に、利用者の姿勢等に応じて、適切な強さのアシスト力を生じさせることが可能となるアシスト装置を提供することにある。

本開示のアシスト装置は、利用者の肩部及び胸部の少なくとも一方に装着される第一装着具と、前記利用者の左右の脚部それぞれ又は腰部に装着される第二装着具と、前記第一装着具と前記第二装着具とにわたって前記利用者の背面側に沿って設けられるベルト体と、前記第一装着具又は前記第二装着具に設けられ前記ベルト体の一部の巻き取り及び送り出しを可能とするアクチュエータと、前記アクチュエータの動作制御を実行する制御部と、前記第一装着具又は前記第二装着具に設けられ利用者の姿勢に応じた信号を出力するセンサと、を備え、前記制御部は、前記センサの出力を用いて、前記利用者にアシスト力を付与するために前記アクチュエータの動作制御を実行する。

前記構成を備えるアシスト装置によれば、アクチュエータがベルト体を巻き取ることで、ベルト体に張力が作用し、その張力により利用者の作業を補助するアシスト力が生まれ、利用者の身体の負担が軽減される。ベルト体は、軽量であり、また、姿勢を変えても身体に沿うことができ、利用者の動作に追従する。よって、装着感の良いアシスト装置が得られる。

アシスト装置は、利用者の姿勢に応じたアシスト力を発生させることが望ましい。そこで、前記構成を備えるアシスト装置によれば、利用者の姿勢に応じた信号がセンサから出力される。センサの出力を用いて、利用者にアシスト力を付与するためにアクチュエータの動作の制御が行われることで、利用者の姿勢に応じたアシスト力を発生させることが可能となる。

また、好ましくは、前記制御部は、利用者の姿勢を示す姿勢パラメータを推定する姿勢推定部と、推定された前記姿勢パラメータに基づいて前記アクチュエータを動作させるための物理量を求める決定部と、を有し、前記姿勢推定部は、前記センサの出力に基づいて、下記に定義する第一の推定処理と下記に定義する第二の推定処理とのいずれか一方の処理結果を用いて、前記姿勢パラメータを推定する。
第一の推定処理：利用者の姿勢変更による前記ベルト体の巻き取り又は送り出しの際の前記アクチュエータの動作量に基づいて行う推定処理
第二の推定処理：前記センサの出力に基づいて行う推定処理

この場合、利用者の姿勢を示す姿勢パラメータに基づいてアクチュエータを動作させるための物理量が求められる。これにより、利用者の姿勢に応じたアシスト力をアクチュエータによって発生させることが可能となる。
利用者の状態又は動作によっては、センサの出力に基づいて姿勢パラメータを推定すると、誤りが生じる場合がある。そこで、前記構成によれば、センサによって姿勢パラメータが推定されるのが相応しい場合、前記第二の推定処理が行われ、相応しくない場合、前記アクチュエータの動作量に基づく前記第一の推定処理が行われる。

前記のとおり、姿勢パラメータを推定するために、第一の推定処理と第二の推定処理との内の一方の処理結果が用いられる。このため、推定される姿勢パラメータが前回と今回とで大きく異なってしまうことがある。この結果、アクチュエータを動作させるための物理量が大きく変わることがあり、その場合、利用者に違和感を与える可能性がある。そこで、前記姿勢推定部は、前記姿勢パラメータの推定を繰り返し実行し、前記姿勢パラメータの変化量が閾値を超える場合、過去に推定された前記姿勢パラメータと、当該変化量とに基づいて、新たな姿勢パラメータを求めるのが好ましい。

この場合、姿勢推定部によって推定されたパラメータが、前回と今回とで大きく異なっていても、過去に推定された姿勢パラメータと、姿勢パラメータの変化量とに基づいて、新たな姿勢パラメータが求められる。このため、アクチュエータを動作させるための物理量が大きく変わるのを防ぐことが可能となる。

本開示のアシスト装置によれば、軽量であり装着感が良く、更に、利用者の姿勢等に応じて、適切な強さのアシスト力を生じさせることが可能となる。

アシスト装置の一例を示す背面図である。 利用者の身体に取り付けられたアシスト装置の背面図である。 利用者の身体に取り付けられたアシスト装置の側面図である。 アシスト装置が装着された利用者が前傾姿勢となった状態を示す説明図である。 コントロールボックス及びベルト体の説明図である。 アシスト装置が備える制御構成を示すブロック図である。 アシスト装置を装着した利用者が姿勢を変化させる場合の説明図である。 対応情報の説明図である。 換算情報の説明図である。 ベルト体（第一ベルト）が巻かれている駆動プーリの説明図である。 制御部が行う処理を説明するブロック図である。 利用者の二つの姿勢を示す説明図である。 他の形態のアシスト装置を示す側面図である。

〔アシスト装置１０の全体構成〕
図１は、アシスト装置の一例を示す背面図である。図２は、利用者の身体に取り付けられたアシスト装置の背面図である。図３は、利用者の身体に取り付けられたアシスト装置の側面図である。図４は、アシスト装置が装着された利用者が前傾姿勢（前屈姿勢）となった状態を示す説明図である。図１に示すアシスト装置１０は、利用者（人）の身体の一部である左右の肩部ＢＳに装着される一つの第一装着具１１と、その利用者の身体の他部である左右の脚部ＢＬに装着される二つの第二装着具１２とを備える。第一装着具１１は、利用者の肩部ＢＳ及び胸部ＢＢの少なくとも一方に装着されればよく、また、図示する形態以外であってもよい。本開示では、第二装着具１２は、脚部ＢＬの内の膝部ＢＮに装着される。第二装着具１２も、図示する形態以外であってもよい。

本開示のアシスト装置１０において、左右は、アシスト装置１０を装着した直立姿勢にある利用者にとっての左右であり、前後は、その利用者にとっての前後であり、上下はその利用者にとっての上下である。上が利用者の頭側であり、下が利用者の足側である。

アシスト装置１０は、第一装着具１１、及び左右の第二装着具１２の他に、ベルト体１３、アクチュエータ１４、制御部１５、バッテリ３７、及び、センサ３８を備える。

第一装着具１１は、利用者の肩部ＢＳに装着される。一方の第二装着具１２は、利用者の左の膝部ＢＮに装着される。他方の第二装着具１２は、利用者の右の膝部ＢＮに装着される。左側の第二装着具１２と右側の第二装着具１２とは左右対称であるが、構成は同じである。第一装着具１１と二つの第二装着具１２とは、利用者の関節である腰部ＢＷを挟んで離れる二箇所、つまり肩部ＢＳ及び脚部ＢＬに装着される。

第一装着具１１は、柔軟性を有する布地等によって構成されている。第一装着具１１は、利用者の背中に装着される背本体部２１と、背本体部２１と繋がる肩ベルト２２及び腋ベルト２３とを有する。肩ベルト２２及び腋ベルト２３により、背本体部２１が利用者に背負われた状態となる。腋ベルト２３は背本体部２１と肩ベルト２２とを繋いでいて、その長さが調整可能である。腋ベルト２３の長さ調整により、背本体部２１が利用者の背中に密着した状態となる。第一装着具１１は肩部ＢＳに対して前後、左右、及び上下方向に移動不能となって装着される。第一装着具１１には、例えば、肩部ＢＳに掛ける部分として、硬質の部材が含まれていてもよい。

第二装着具１２は、柔軟性を有する布地等によって構成されている。第二装着具１２は、利用者の膝部ＢＮの後面側に装着される膝本体部２４と、膝本体部２４から延びて設けられている膝ベルト２５とを有する。膝ベルト２５は、膝部ＢＮの上下位置それぞれにおいて膝部ＢＮを周回し、その先端側が膝本体部２４に固定される。膝ベルト２５は、ベルトとバックル、又は、面ファスナー等の係止部材により、膝部ＢＮに対する巻き付き長さの調整が可能である。この調整により、膝本体部２４が膝部ＢＮの後面側に密着した状態となる。第二装着具１２は膝部ＢＮに対して前後、左右、及び上下方向に移動不能となって装着される。

ベルト体１３は、第一装着具１１と第二装着具１２とを結ぶようにして、利用者の背面側に沿って設けられている。ベルト体１３は、上半身側に設けられている第一ベルト１６と、下半身に設けられている第二ベルト１７と、第一ベルト１６と第二ベルト１７とを連結している連結部材１８とを有する。第一ベルト１６及び第二ベルト１７それぞれは、長尺であり、可撓性を有する。連結部材１８は、金属製であり、「平カン」と称される矩形の環状体により構成されている。

第一ベルト１６及び第二ベルト１７それぞれは、布製又は革製の帯状の部材であり、身体の形状に沿って湾曲可能である。なお、第一ベルト１６及び第二ベルト１７それぞれは、紐状のベルト（ワイヤーのような部材）であってもよい。本開示の第一ベルト１６及び第二ベルト１７それぞれは、非伸縮性の部材である、つまり、その長手方向に伸縮し難い特性又は伸縮しない特性を有する。

本開示のアシスト装置１０は、コントロールボックス３０を備える。コントロールボックス３０は、第一装着具１１の背本体部２１に設けられている。図５は、コントロールボックス３０及びベルト体１３の説明図である。コントロールボックス３０は、板状であるベース３１と、ベース３１を覆うカバー３２とを有する。コントロールボックス３０の内部構造を説明するために、図５ではカバー３２が仮想線（二点鎖線）で示されている。ベース３１が、第一装着具１１の背本体部２１であってもよい。

ベース３１とカバー３２との間に形成される空間に、アクチュエータ１４、制御部１５、バッテリ３７、及びセンサ３８等が設けられている。カバー３２には、開口（切り欠き）３２ａが形成されていて、この開口３２ａを第一ベルト１６が通過している。

アクチュエータ１４は、コントロールボックス３０内に設けられている。つまり、アクチュエータ１４は第一装着具１１に設けられている。アクチュエータ１４はベルト体１３の一部の巻き取り及び送り出しを可能とする。そのために、アクチュエータ１４は、モータ３３、減速機部３４、及び駆動プーリ３５を有する。モータ３３は、ブラシレスＤＣモータである。モータ３３は、制御部１５から出力される駆動信号に基づいて、所定のトルク、所定の回転数で回転することができる。モータ３３は、制御部１５から出力される駆動信号に基づいて、正逆回転可能である。

モータ３３の回転角度、回転速度、又は回転数等の回転に関するパラメータは、モータ３３に取り付けられている回転検出器３６によって検出される。本開示の回転検出器３６は、ロータリエンコーダであるが、ホールセンサ又はレゾルバであってもよい。回転検出器３６の検出結果は、制御部１５に入力される。制御部１５は、前記検出結果に基づいてモータ３３の動作を制御することで、アシスト装置１０は適切なアシスト力を生じさせることができる。

減速機部３４は、複数の歯車により構成されていて、モータ３３の回転数を減速して、減速機部３４の出力軸３４ａを回転させる。出力軸３４ａに駆動プーリ３５が連結されていて、これらは一体回転する。駆動プーリ３５には、第一ベルト１６の一端部１６ａ側が取り付けられている。モータ３３の正回転により、駆動プーリ３５が一方向に回転すると、第一ベルト１６が駆動プーリ３５に巻き取られる。モータ３３の逆回転により、駆動プーリ３５が他方向に回転すると、駆動プーリ３５から第一ベルト１６が送り出される。

このように、アクチュエータ１４は、ベルト体１３を巻き取り可能である駆動プーリ３５、及び、駆動プーリ３５にベルト体１３の巻き取り動作をさせるためのモータ３３を有する。第一ベルト１６が、アクチュエータ１４により巻き取り及び送り出しされる。

制御部１５は、マイクロコンピュータを含む制御ユニットにより構成されている。制御部１５は、後にも説明するが、アクチュエータ１４（モータ３３）の動作を制御する。前記センサ３８として、加速度センサが設けられている。センサ３８の信号は制御部１５に入力される。制御部１５はセンサ３８からの信号に基づいて利用者の姿勢を推定することが可能となる。バッテリ３７は、制御部１５、モータ３３、回転検出器３６、及びセンサ３８に電力を供給する。センサ３８は、コントロールボックス３０の外部に設けられていてもよい。

〔ベルト体１３について〕
ベルト体１３は、前記のとおり、第一ベルト１６と第二ベルト１７と連結部材１８とを有する。第一ベルト１６の一端部１６ａ側が、駆動プーリ３５に巻かれて固定されている。第一ベルト１６の他端部１６ｂ側が、連結部材１８に固定されている。駆動プーリ３５に第一ベルト１６が巻き取られると、連結部材１８は引き上げられる。連結部材１８が強制的に引き下げられると、駆動プーリ３５から第一ベルト１６が巻き出される（引き出される）。駆動プーリ３５における第一ベルト１６の巻き取り量又は巻き出し量（引き出し量）と、モータ３３の出力軸の回転量との間には相関がある。ベルト体１３の巻き取り又は巻き出しに伴うモータ３３の回転に関するパラメータが、回転検出器３６によって検出される。

前記のとおり、連結部材１８は、矩形の環状体により構成されている。その環状体の一辺側（上辺側）の軸部２７ａが第一取り付け部２７であり、第一取り付け部２７に第一ベルト１６の端部１６ｂが取り付けられている。本開示では、第一ベルト１６が第一取り付け部２７に対して取り外し不能となっているが、バックル等によって取り外し可能となっていてもよい。

連結部材１８を構成する前記矩形の環状体の他辺側（下辺側）が、第二ベルト１７を取り付けるための第二取り付け部２８である。このように、連結部材１８は、第一ベルト１６を取り付けるための第一取り付け部２７と、第二ベルト１７を取り付けるための第二取り付け部２８とを有する。

第二取り付け部２８は、第二ベルト１７を、その途中（途中部１７ｃ）で折り返した状態で支持している。本開示の第二取り付け部２８は、第一取り付け部２７と一体である軸部２８ａと、軸部２８ａに回転自在となって支持されている回転プーリ２９とを有する。回転プーリ２９に、第二ベルト１７が、その途中で折り返された状態で掛けられている。この構成により、第二取り付け部２８に、第二ベルト１７は固定されておらず、第二ベルト１７を、折り返した状態であるが、その長手方向の両方向（図５の矢印Ｘ方向）に移動自在として支持する構成が得られる。

図２において、第二ベルト１７は、第二装着具１２に取り付けられている。具体的に説明すると、第二ベルト１７は一本の帯状部材により構成されている。第二ベルト１７の一端部１７ａ側が、左の第二装着具１２に取り付けられている。第二ベルト１７の他端部１７ｄ側が、右の第二装着具１２に取り付けられている。前記のとおり、第二ベルト１７の途中部１７ｃが、連結部材１８に掛けられている。

前記のような第二ベルト１７の構成によれば、その第二ベルト１７は、連結部材１８から左の第二装着具１２までの左第二ベルト部１９と、連結部材１８から右の第二装着具１２までの右第二ベルト部２０とを有する。前記のとおり（図５参照）、第二ベルト１７は、第二取り付け部２８（回転プーリ２９）に掛けられていて、固定されていないことから、左第二ベルト部１９の長さと右第二ベルト部２０の長さとは、自由に変更可能となる。ただし、左第二ベルト部１９の長さと右第二ベルト部２０の長さとの合計は一定である。この構成により、利用者の例えば歩行が第二ベルト１７によって制限されず、利用者は楽に歩行できる。

第二ベルト１７は、更に、左第二ベルト部１９と右第二ベルト部２０とを連結する繋ぎ部材３９を有する。繋ぎ部材３９は、第二ベルト１７の折り返し部（途中部１７ｃ）と二つの第二装着具１２との固定部（一端部１７ａ，他端部１７ｄ）との間の中間位置において、左第二ベルト部１９と右第二ベルト部２０とを連結している。前記折り返し部は、連結部材１８において第二ベルト１７が折り返されている部分である。前記固定部は、二つの第二装着具１２それぞれに第二ベルト１７が固定されている部分である。

例えば利用者が直立姿勢から図４に示すように前屈姿勢となるように姿勢を変更した場合に、繋ぎ部材３９によれば、左第二ベルト部１９と右第二ベルト部２０との左右の間隔が広がってしまうのを防止することが可能となる。つまり、左第二ベルト部１９と右第二ベルト部２０とが利用者の脚部ＢＬにおける背面側に沿わないようになるのを防止することが可能となる。

〔センサ３８及び制御部１５について〕
図５において、前記のとおり、センサ３８は、加速度センサにより構成されている。制御部１５は、各種の演算処理を実行可能である。センサ３８からの信号を制御部１５が演算処理することで、利用者の動作及び姿勢を検出することができる。センサ３８は、利用者の姿勢に応じた信号を出力する構成を有し、利用者の姿勢を検出するための姿勢検出器として機能する。例えば、利用者の上半身の姿勢が前傾姿勢にあるのか直立姿勢にあるのかの状態を検出したり、しゃがんだ状態となったことを検出したりできる。

また、モータ３３による駆動プーリ３５でのベルト体１３の巻き取り量及び送り出し量と、利用者の姿勢とは相関がある。このため、回転検出器３６が検出するモータ３３の回転角に基づいて、制御部１５は利用者の姿勢を推定することができる。

制御部１５は、センサ３８及び回転検出器３６の一方又は双方からの信号を処理する。その処理の結果、つまり、利用者の姿勢に応じて、アクチュエータ１４（モータ３３）へ駆動信号を出力する。駆動信号に基づいて、アクチュエータ１４（モータ３３）は動作し、ベルト体１３の巻き取り及び送り出し、並びに、その一時停止等が行われる。センサ３８及び回転検出器３６からの信号を用いて行うアクチュエータ１４（モータ３３）の動作制御については、後に説明する。

アシスト装置１０が利用者に装着された状態で、制御部１５の制御により、常時、モータ３３は、アシスト力を発生させる場合と比べて弱い力でベルト体１３を巻き取る方向に動作していて（トルクを発生させていて）、ベルト体１３に弱い張力を生じさせている。これにより、ベルト体１３が緩まない。

利用者が姿勢を変化させると、例えば、直立姿勢から前傾姿勢になると、ベルト体１３にはその姿勢の変化に起因して張力が生じる。そこで、この場合、前傾姿勢となるように姿勢変化を開始すると、アクチュエータ１４の動力によらず、ベルト体１３の張力によりモータ３３を強制的に回転させて（モータ３３は空転して）、ベルト体１３は巻き出される。又は、前傾姿勢となるように姿勢変化を開始すると、アクチュエータ１４は動作して、つまり、モータ３３を回転駆動して、ベルト体１３を送り出す。

反対に、利用者が前傾姿勢から直立姿勢になると、ベルト体１３はその姿勢の変化に起因して緩もうとする。そこで、この場合、直立姿勢となるように姿勢変化を開始すると、ベルト体１３に作用する張力を維持するために、アクチュエータ１４は動作して、つまり、モータ３３を回転駆動して、ベルト体１３を巻き取る。

このように、利用者の姿勢変更により、ベルト体１３の巻き取り又は送り出しがされる。この巻き取り又は送り出しでは、能動的に又は受動的にモータ３３が所定の回転角について回転する。この際の回転角が、回転検出器３６によって検出される。このように、利用者の姿勢変更によるベルト体１３の巻き取り又は送り出しの際のアクチュエータ１４（モータ３３）の動作量が、回転検出器３６によって検出される。
そして、後に説明するが、制御部１５が、利用者の姿勢変更によるベルト体１３の巻き取り又は送り出しの際のアクチュエータ１４の動作量（モータ３３の回転角）を取得し、その動作量に基づいて、その利用者の姿勢を示す姿勢パラメータを求め、その姿勢パラメータに基づいて、利用者にアシスト力を付与するためにアクチュエータ１４の動作の制御を行うことができる。

図６は、アシスト装置１０が備える制御構成を示すブロック図である。制御部１５は、マイクロコンピュータを含む制御ユニットにより構成されていて、演算処理ユニット（ＣＰＵ）１５ａ及びメモリ等の記憶装置（記憶部）１５ｂを備える。演算処理ユニット１５ａは、記憶装置１５ｂに記憶されている各種プログラム及び各種パラメータ等に基づいて、種々の演算処理を実行する。本開示の制御部１５は、演算処理ユニット１５ａによる演算処理によって実現される機能部として、姿勢推定部４２ａ、決定部４２ｂ、及び判定部４２ｃを備える。制御部１５は、更に、モータ３３の動作制御を行う駆動回路（モータドライバ）１５ｃを含む。前記の各機能部と駆動回路１５ｃとが協働することでモータ３３は所定の動作を実行する。制御部１５が有する前記機能部については、後に説明する。

〔アシスト装置１０によるアシスト力について〕
図７は、前記アシスト装置１０を装着した利用者が姿勢を変化させる場合の説明図である。この姿勢の変化に対して、アシスト装置１０は、利用者にアシスト力を付与することができる。

アクチュエータ１４のモータ３３によって第一ベルト１６が駆動プーリ３５に巻き取られると、連結部材１８は第二ベルト１７をアクチュエータ１４側、つまり、上側に引き上げる。第二ベルト１７は、その両端部１７ａ，１７ｄが左右の第二装着具１２に取り付けられている。第二装着具１２は膝部ＢＮに固定されている。このため、第一ベルト１６が駆動プーリ３５に巻き取られると、第一ベルト１６及び第二ベルト１７に張力が作用する。この張力が、利用者に対するアシスト力（補助力）として作用する。

利用者が直立姿勢から前傾姿勢となる場合について説明する。前傾姿勢となるように姿勢変化を開始すると、アクチュエータ１４はベルト体１３を送り出す。又は、アクチュエータ１４の動力によらず、ベルト体１３は巻き出される。これにより、利用者は無理なく、前傾姿勢となることができる。鉛直線に対する利用者の上半身の前傾角度がθＬになり、利用者がその前傾角度θＬで停止すると、ベルト体１３の送り出し（巻き出し）が停止される。なお、姿勢変化の開始及び終了は、回転検出器３６又はセンサ３８によって検出可能である。

利用者が前傾姿勢から直立姿勢になる方向に姿勢変化を開始すると、アクチュエータ１４はベルト体１３を巻き取る。これにより、ベルト体１３には張力が生じる。この張力により、第一装着具１１には、後方へ向かう作用力Ｆ１が生じる。つまり、前傾姿勢の利用者の上半身を起き上がらせる方向の作用力Ｆ１が生じる。また、これと同時に、第二ベルト１７は、その張力により、利用者の左臀部及び右臀部を前方に押し出す作用力Ｆ２が生じる。これにより、利用者は前傾姿勢から直立姿勢に楽に復帰することが可能となる。

また、図４に示すように、利用者が、上半身を前傾させ、膝部を曲げた屈曲姿勢（屈んだ姿勢）となる場合にも、アシスト装置１０は、利用者にアシスト力を付与することができる。利用者が、屈曲姿勢から、直立姿勢となる場合、例えば、物や被介助者の身体の一部を持ち上げる場合、アクチュエータ１４はベルト体１３を巻き取る。これにより、ベルト体１３には張力が生じる。

この張力により、第一装着具１１には、後方へ向かう作用力Ｆ１が生じる。つまり、前傾姿勢の利用者の上半身を起き上がらせる方向の作用力Ｆ１が生じる。また、これと同時に、第二ベルト１７は、その張力により、利用者の左臀部及び右臀部を前方に押し出す作用力Ｆ２が生じる。更に、第二装着具１２には、後方への作用力Ｆ３が生じる。前記のような作用力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３により、利用者の前屈姿勢における背筋及び大腿四頭筋等の筋力負荷を軽減して、荷物の持ち上げ動作を補助することができる。

利用者が、直立姿勢から、屈曲姿勢となる場合においても、アシスト装置１０は機能する。例えば、利用者が、物や被介助者の身体の一部を持ち下げる場合である。この場合、アクチュエータ１４は、ベルト体１３の送り出しにブレーキ力を作用させながら、そのベルト体１３を送り出す。つまり、モータ３３は、ベルト体１３を送り出す方向に回転するが、そのモータ３３に、巻き取りの方向のトルクを発生させる。これにより、ベルト体１３には張力が生じる。この場合においても、前記のような作用力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３により、アシスト装置１０は、利用者の前屈姿勢における背筋及び大腿四頭筋等の筋力負荷を軽減して、持ち下げ動作を補助することができる。
以上のように、本開示のアシスト装置１０によれば、前屈姿勢における腰部の筋負担を軽減し、腰痛を防ぐことが可能となる。

また、本開示のアシスト装置１０によれば、利用者が、左右の脚部ＢＬの一方を前、他方を後ろとした状態（左右非対称の状態）で屈曲姿勢となっていても、第二ベルト１７のうちの左第二ベルト部１９と右第二ベルト部２０とのうちの一方（前に脚部が出ている側）が、他方よりも自動的に長くなることができる。この状態でアクチュエータ１４により第一ベルト１６が巻き取られると、第二ベルト１７にも張力が作用し、その張力が左第二ベルト部１９と右第二ベルト部２０との双方に作用し、張力が逃げない。よって、前記のように、利用者が左右非対称の姿勢となっていても、本開示のアシスト装置１０によれば、適切なアシスト力を利用者に作用させることが可能となる。

利用者が前傾姿勢の状態を維持する場合にも、本開示のアシスト装置１０によれば、その姿勢を容易に維持させることが可能となる。つまり、図７の右側の図に示すように、利用者が第一の前傾姿勢となった状態で、アクチュエータ１４の動作は停止し、ベルト体１３の送り出しを不能とする。利用者は更に前傾姿勢（第二の前傾姿勢）となろうとしても、第一装着具１１と第二装着具１２とを繋ぐベルト体１３の張力によって、第二の前傾姿勢をとることができない。つまり、アシスト装置１０は、利用者の第一の前傾姿勢を維持させようとする。利用者にとっては、第一の前傾姿勢を維持することが容易となる。この結果、例えば、長時間、利用者が作業のために第一の前傾姿勢を継続する場合に、身体の負担が小さくなる。

〔制御部１５に記憶されている情報について〕
制御部１５の記憶装置１５ｂに記憶されている情報について説明する。記憶装置１５ｂには、対応情報ｉ１、及び、換算情報ｉ２が記憶されている。

対応情報ｉ１は、利用者の姿勢変更によるベルト体１３の巻き取り又は送り出しの際のアクチュエータ１４の動作量と、利用者の姿勢を示す姿勢パラメータとの関係を示す情報である。本開示では、前記「姿勢パラメータ」は、図７に示すように、鉛直線に対する利用者の上半身の傾斜角度θＬである。この傾斜角度θＬは姿勢角θＬと称される。以下において、姿勢パラメータを利用者の姿勢角θＬとして説明する。なお、姿勢パラメータは他のパラメータであってもよく、姿勢角θＬの他に、姿勢角θＬが変化する方向の角速度であってもよい。その角速度は、姿勢角θＬを時間微分することで求められる。また、姿勢パラメータとして、姿勢角θＬと前記角速度との双方が用いられてもよい。利用者が直立姿勢にある場合、θＬ＝０となる。

対応情報ｉ１について具体的に説明する。前記のとおり、利用者の姿勢変更により、ベルト体１３の巻き取り又は送り出しがされ、その際のアクチュエータ１４の動作量としてモータ３３の回転角が、回転検出器３６によって検出される。利用者の姿勢変更によるベルト体１３の巻き取り又は送り出しの際のモータ３３の回転角θＭと、姿勢角θＬとの間には、相関がある。そこで、図８に示すように、利用者の姿勢変更によるベルト体１３の巻き取り又は送り出しの際のモータ３３の回転角θＭと、姿勢角θＬとの関係を示す対応情報ｉ１が、記憶装置１５ｂに記憶されている。

なお、対応情報ｉ１は、図８に示すようにグラフによる形式ではなく、回転角θＭと姿勢角θＬとの関数であってもよく、又は、回転角θＭと姿勢角θＬとが対応付けられたテーブル（データベース）であってもよい。

図８に示す実線は、利用者が標準身長である場合の対応情報ｉ１であり、図８に示す破線は、身長が標準身長よりも低い場合の対応情報ｉ１であり、図８に示す一点鎖線は、身長が標準身長よりも高い場合の対応情報ｉ１である。このように、本開示では、対応情報ｉ１は、更に利用者の身長毎に設定される情報である。身長毎の対応情報ｉ１は、グラフによる形式又はテーブルによる形式以外として、標準身長の場合の対応情報を示す関数に、係数等を用いて換算して得た関数であってもよい。

対応情報ｉ１は、予め生成された情報である。つまり、対応情報ｉ１は、様々な身長の利用者にアシスト装置１０を装着し、姿勢角θＬを様々変化させ、姿勢角θＬ毎に回転角θＭを取得することで生成される。
なお、図示しないが、駆動プーリ３５の回転角を検出する回転検出器が設けられていて、駆動プーリ３５の回転角が検出されてもよい。この場合、記憶装置１５ｂには、駆動プーリ３５の回転角と、姿勢パラメータ（姿勢角θＬ）との関係を示す対応情報が、記憶される。

前記換算情報ｉ２は、図９に示すように、姿勢パラメータ（姿勢角θＬ）と、利用者に付与すべきアシスト力（τａ，ｒｅｆ）との関係を示す情報である。この換算情報ｉ２は、予め生成された情報である。つまり、換算情報ｉ２は、姿勢角θＬ毎に適切であると想定されるアシスト力を予め設定し、姿勢角θＬと、その姿勢角θＬに対応するアシスト力とを対応付けて生成される。換算情報ｉ２についても、対応情報ｉ１と同様に、グラフによる形式、テーブルによる形式、又は、関数であってもよい。図９では、説明を容易とするために、換算情報ｉ２はテーブルによる形式である。図９中のアシスト力を示す「Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ」はそれぞれ、所定の値である。なお、換算情報ｉ２は、他の手段によって取得されてもよく、又は、他のアルゴリズムによる演算プログラムであってもよい。

なお、姿勢パラメータとして、姿勢角θＬ及び姿勢角θＬが変化する方向の角速度が用いられ、換算情報ｉ２は、その姿勢パラメータ（姿勢角θＬ及び前記角速度）と、アシスト力（τａ，ｒｅｆ）との関係を示す情報であってもよい。この場合、例えば、前記角速度が所定の範囲にある場合、姿勢角θＬが（屈曲方向に）大きくなるほど、アシスト力（τａ，ｒｅｆ）が大きくなるように、換算情報ｉ２は設定されている。また、姿勢角θＬが所定の範囲にある場合、前記角速度が（屈曲方向に）大きくなるほど、アシスト力が小さくなるように、換算情報ｉ２は設定されている。

〔制御部１５が有する各機能部について〕
姿勢推定部４２ａ及び決定部４２ｂが有する機能について説明する。
アシスト装置１０を装着した利用者が、姿勢を変更し、それに伴ってアクチュエータ１４のモータ３３が所定の角度について回転し、アクチュエータ１４の動作量として、回転検出器３６がモータ３３の回転角θＭ−１を検出したとする。

利用者の姿勢変更に伴ってモータ３３の回転角θＭ−１が得られると、姿勢推定部４２ａは、その回転角θＭ−１及び対応情報ｉ１（図８参照）に基づいて、姿勢パラメータとして姿勢角θＬ−１を推定する。

決定部４２ｂは、姿勢推定部４２ａによって求められた姿勢角θＬ−１に基づいて、アクチュエータ１４を動作させるための物理量として、アクチュエータの出力、つまり、モータ３３の出力トルクを求める。モータ３３の出力トルクは、例えば次のようにして求められる。姿勢角θＬに対応するアシスト力τａ，ｒｅｆが、換算情報ｉ２から求められると、そのアシスト力τａ，ｒｅｆに相当するモータ３３の出力トルクが求められる。モータ３３の出力トルクは、アシスト力τａ，ｒｅｆから換算して求められる。又は、モータ３３の出力トルクは、換算情報ｉ２に、アシスト力τａ，ｒｅｆと対応付けて設定されていて（図９参照）、換算情報ｉ２から抽出されてもよい。

なお、本開示では、アクチュエータ１４を動作させるための物理量が、モータ３３の出力トルクであり、その出力トルクに対応する電流が、制御部１５の制御によって、モータ３３に駆動電流として与えられる。前記物理量は他であってもよく、アシスト力τａ，ｒｅｆに相当する出力トルクをモータ３３に発生させるために、モータ３３に与える電流値であってもよい。

アシスト力τａ，ｒｅｆに相当するモータ３３の出力トルクは、補正されて求められてもよい。そのために、決定部４２ｂは、更に、次の機能を有する。
すなわち、決定部４２ｂは、前記のとおり、姿勢パラメータとして姿勢角θＬ−１が求められると、換算情報ｉ２（図９参照）に基づいてアシスト力τａ，ｒｅｆを決定すると共に、決定したアシスト力τａ，ｒｅｆを補正する。その補正は、次の式（１）の演算により行われる。つまり、その補正は、決定したアシスト力τａ，ｒｅｆを、下記に定義する「駆動プーリ３５の径（半径）ｒｃａｌｃ」を用いて行う補正である（図１０参照）。
「駆動プーリ３５の径（半径）ｒｃａｌｃ」：駆動プーリ３５に巻かれている状態にあるベルト体１３（第一ベルト１６）を含む、その駆動プーリ３５の径（半径）。

前記式（１）において、「τＭ，ｃｍｄ」が、補正されたモータ３３の出力トルクである。「τａ，ｒｅｆ」は、換算情報ｉ２に基づく値である。「ｎ」は、減速機部３４の減速比である。「η」は、減速機部３４の効率である。「ｒｃａｌｃ」は、前記「駆動プーリ３５の径（半径）」であり、後に説明する式（２）により求められる。式（２）の「ｒｉｎｉｔ」は、利用者の姿勢変更前でのベルト体１３を含む駆動プーリ３５の半径である。この半径の値は、例えば、式（２）により、前回の利用者の姿勢変更の際に求められた値である。

前記式（２）において、「θＭ」は、モータ３３の回転角である。利用者の姿勢変化によって回転角θＭ−１が得られている。ここでは、θＭ＝θＭ−１となる。「ｔ」は、ベルト体１３（第一ベルト１６）の厚さである。「ｎ」は減速機部３４の減速比である。「ｒｉｎｉｔ」は、前記のとおり、利用者の姿勢変更前でのベルト体１３を含む駆動プーリ３５の半径である。

前記補正は、ベルト体１３（第一ベルト１６）が、ある程度の厚さｔ（図１０参照）を有するために行われる。つまり、モータ３３が同じ出力でベルト体１３を駆動プーリ３５に巻き取らせる場合であっても、ベルト体１３の厚さｔの影響により、アシスト力を生むための駆動プーリ３５におけるトルクが変化するためである。
前記補正によれば、利用者に付与すべきアシスト力を得るため、アクチュエータ１４を動作させるための物理量として、モータ３３の出力トルク（τＭ，ｃｍｄ）を求める場合に、駆動プーリ３５に巻かれるベルト体１３の厚さｔによる影響を解消することができる。

以上のように、利用者が姿勢を変化させた際の、モータ３３の回転角θＭ（θＭ−１）に基づいて、その利用者の姿勢角θＬ（θＬ−１）を推定し、その姿勢角θＬ（θＬ−１）に基づいてモータ３３の出力トルク（τＭ，ｃｍｄ）が求められる。その出力トルク（τＭ，ｃｍｄ）に対応する電流が、制御部１５の制御によって、モータ３３に駆動電流として与えられる。なお、補正が行われる場合、補正後のモータ３３の出力トルクに対応する電流が、制御部１５の制御によって、モータ３３に駆動電流として与えられる。

以上のように、制御部１５は、利用者の姿勢変更によるベルト体１３の巻き取り又は送り出しの際のモータの回転角θＭに基づいて、姿勢角θＬを求める。制御部１５は、その利用者にアシスト力を付与するために、求めた姿勢角θＬに基づいて、アクチュエータ１４（モータ３３）の動作の制御を行うように構成されている。

更に、センサ３８の検出結果についても考慮されて、アクチュエータ１４を動作させるための物理量（モータ３３の出力トルク、又は、モータ３３に与える電流値）が求められてもよい。つまり、制御部１５は、前記のとおり、利用者の姿勢変更によるベルト体１３の巻き取り又は送り出しの際のアクチュエータ１４（モータ３３）の動作量の他に、センサ３８による検出結果も用いて、その利用者にアシスト力を付与するためにアクチュエータ１４（モータ３３）の動作の制御を行う。センサ３８の検出結果が考慮される場合について、以下、説明する。

図１１は、制御部１５が行う処理を説明するブロック図である。図１１のブロックＢ１は、説明したとおり、モータ３３の回転角θＭに基づいて、対応情報ｉ１を用いて、その利用者の姿勢角θＬを推定する処理である。

センサ３８は、３軸加速度センサであり、相互で直行するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの方向の加速度（Ｇ）を刻々と検出する。Ｘ軸の方向は直立姿勢にある利用者の左右方向の一方（右）と一致し、Ｙ軸の方向はその利用者の前後方向の一方（前方）と一致し、Ｚ軸の方向はその利用者の上下方向の一方（上方）と一致する。センサ３８が加速度を検出すると、制御部１５が備える前記判定部４２ｃは、次の式（３）の演算を行う（図１１のブロックＢ２）。式（３）において、ＡＸは、Ｘ軸の方向の加速度であり、ＡＹは、Ｙ軸の方向の加速度であり、ＡＺは、Ｚ軸の方向の加速度である。

更に、判定部４２ｃは、式（３）の演算結果αを、閾値ε１、ε２と比較する（図１１のブロックＢ３）。閾値ε１は１よりも小さく（ε１＜１）、閾値ε２は１よりも大きい値である（ε２＞１）。αがε１よりも大きくε２よりも小さい場合（ε１＜α＜ε２）、センサ３８の検出結果に基づいて推定した（図１１のブロックＢ４）姿勢パラメータ（姿勢角θＬ）が用いられる。

ここで、αが１に近い値である場合、利用者は、その位置で姿勢を変化させていても歩行等、姿勢変化以外の動作を行っていないと推定される。なお、利用者が歩行動作を行っている場合、センサ３８の検出結果には、その影響が反映され、αは、例えばε２よりも大きくなる。

αがε１よりも大きくε２よりも小さい場合、主として重力による成分をセンサ３８が検出している状態である。このため、判定部４２ｃは、センサ３８の検出結果に基づいて、次の式（４）により演算（図１１のブロックＢ４）で求められた、利用者の姿勢角θＬを採用する。つまり、αがε１よりも大きくε２よりも小さい場合、センサ３８によって姿勢角θＬが推定されるのが相応しいと言える。そこで、次の式（４）の演算による姿勢角θＬが、θＬｔｅｍｐとして記憶装置１５ｂに保存される。

これに対して、ε１＜α＜ε２を満たさない場合、つまり、αがε１以下である場合、又は、αがε２以上である場合、ブロックＢ１において求められている、モータ３３の回転角θＭに基づいて推定された姿勢角θＬが採用される。ε１＜α＜ε２を満たさない場合、センサ３８によって姿勢角θＬが推定されるのが相応しくないと言える。そこで、回転角θＭに基づいて推定された姿勢角θＬが、θＬｔｅｍｐとして記憶装置１５ｂに保存される。

前記のとおり、センサ３８は、加速度（Ｇ）を刻々と検出している。このため、記憶装置１５ｂには、過去に得られた姿勢角θＬｔｅｍｐ、及び、今回、得られた姿勢角θＬｔｅｍｐが保存されている。今回、得られた姿勢角θＬｔｅｍｐを「姿勢角θＬ（Ｎ）」とし、過去（今回の一つ前、すなわち前回）に得られた姿勢角θＬｔｅｍｐを「姿勢角θＬ（Ｎ−１）」とする。判定部４２ｃは、次の式（５）のように、姿勢角θＬ（Ｎ）と姿勢角θＬ（Ｎ−１）との差ΔθＬを求める。

判定部４２ｃは、更に、前記差ΔθＬの絶対値を閾値ε３と比較する。ΔθＬの絶対値が、閾値ε３以下である場合、今回、得られた姿勢角θＬｔｅｍｐである「姿勢角θＬ（Ｎ）」を、現在の利用者の姿勢角として決定する。
これに対して、ΔθＬの絶対値が、閾値ε３を超える場合、判定部４２ｃは、次の式（６）による演算を行う。その演算の結果により求められる「θＬ（Ｎ）」を、現在の利用者の姿勢角として決定する。

このように、今回の姿勢角θＬ（Ｎ）と過去の姿勢角θＬ（Ｎ−１）との差ΔθＬを、判定部４２ｃが用いることの意義は、次のとおりである。すなわち、仮に差ΔθＬを考慮しない場合、例えば、式（３）による前記演算結果αに関して、ε１＜α＜ε２を満たす状態から、ε１＜α＜ε２を満たさない状態に変化した場合、姿勢角について瞬間的に大きな変化が発生したと判定されるおそれがある。この場合、アシスト装置１０によって発生させるアシスト力が急変し、つまり、モータ３３の回転トルクが急変し、利用者に違和感を与える可能性がある。しかし、本開示では、今回の姿勢角θＬ（Ｎ）と過去の姿勢角θＬ（Ｎ−１）との差ΔθＬの絶対値が、閾値ε３を超える場合には、前記式（６）により説明したように、過去の結果である姿勢角θＬ（Ｎ−１）及び姿勢角の変化量ΔθＬに基づいて、現在の利用者の姿勢角θＬ（Ｎ）が決定される。よって、アシスト力が急変するのを防ぐことができ、利用者に違和感を与えるのを防ぐことが可能となる。

以上のようにして決定された現在の利用者の姿勢角θＬ（Ｎ）に基づいて、前記のとおり、モータ３３の出力トルク（τＭ，ｃｍｄ）が求められる。その出力トルク（τＭ，ｃｍｄ）に対応する電流が、制御部１５の制御によって、モータ３３に駆動電流として与えられる。また、その出力トルクが前記のとおり補正されてもよい。
前記のようにして決定された現在の利用者の姿勢角θＬ（Ｎ）に基づいて、アシスト装置１０の動作モードが選択されたり、変更されたりしてもよい。

以上のように、本開示のアシスト装置１０が有する制御部１５は、回転検出器３６によって求められたモータ３３の回転角θＭに基づいて利用者の姿勢角θＬを推定する第一の推定処理を行う機能と、センサ３８の出力に基づいて利用者の姿勢角θＬを推定する第二の推定処理を行う機能とを有する。そして、制御部１５の姿勢推定部４２ａは、前記第一の推定処理と前記第二の推定処理とのいずれか一方の処理結果を用いることによって姿勢パラメータとしての姿勢角θＬを求める。

ここで、制御部１５は、前記第一の推定処理のみならず、前記第二の推定処理についても実行する機能を備えていることの意義を説明する。図１２は、利用者が上半身を前傾させた前傾姿勢にある場合と、利用者が上半身については鉛直線に沿っているが、膝を曲げて座っている姿勢とを示す説明図である。図１２の左側に示すように、利用者が前傾姿勢にある場合と、図１２の右側に示すように、利用者が膝を曲げて座っている場合とを比べると、大腿部に対する上半身の曲がり角度θは同じである。このため、前記第一の推定処理によれば、ベルト体１３の送り出し量は同じであることから、モータ３３の回転角θＭは同じとなり、姿勢角θＬの区別ができない。

これに対して、前記第二の推定処理によれば、センサ３８によるＸＹＺの各軸の加速度に基づいて、鉛直線に対する利用者の上半身の傾斜角度を算出する。このため、センサ３８によるＸＹＺの各軸の加速度に基づいて得られる上半身の傾斜角度の値は、図１２の左側に示す、前傾姿勢にある場合と、図１２の右側に示す、座っている場合とで、相違する。つまり、前記第二の推定処理によれば、利用者が、上半身を前傾させた前傾姿勢にあるのか、利用者が上半身については鉛直線に沿っているが、膝を曲げて座っている姿勢にあるのかの判別が可能となる。

利用者が、上半身を前傾させた前傾姿勢にあると判別されることで、その利用者は、荷物を持ち上げるために、前傾姿勢から直立姿勢へと姿勢を変化させている、又は、荷物を持ち下げるために、直立姿勢から前傾姿勢へと姿勢を変化させているという動作モードを、判定部４２ｃは推定できる。この場合、荷物の持ち上げ又は持ち下げのために、アシスト装置１０はアシスト力を発生させるために、アクチュエータ１４を動作させる。
また、利用者が上半身については鉛直線に沿っているが、膝を曲げて座っている姿勢にあると判別されることで、その利用者は、座って作業を行っているという動作モードを、判定部４２ｃは推定できる。この場合、例えば、アシスト装置１０はアシスト力を発生させない。なお、この座って作業している姿勢で、荷物の持ち上げの場合と同様のアシスト力を発生させると、利用者は後方に引っ張られてしまい、バランスを崩す。

〔本開示のアシスト装置１０について〕
以上のように、本開示のアシスト装置１０は（図２参照）、利用者の肩部ＢＳに装着される第一装着具１１と、その利用者の左右の脚部ＢＬそれぞれに装着される第二装着具１２と、ベルト体１３と、アクチュエータ１４とを備える。ベルト体１３は、第一装着具１１と第二装着具１２とにわたって利用者の背面側に沿って設けられる。アクチュエータ１４は、第一装着具１１に設けられていて、ベルト体１３の一部の巻き取り及び送り出しを可能とするように構成されている。

ベルト体１３は、アクチュエータ１４により巻き取り及び送り出しされる第一ベルト１６と、第二装着具１２に取り付けられている第二ベルト１７と、第一ベルト１６と第二ベルト１７とを連結している連結部材１８とを有する。

このアシスト装置１０によれば、ベルト体１３が第一装着具１１と第二装着具１２とにわたって利用者の背面側に沿って設けられる。アクチュエータ１４がベルト体１３（第一ベルト１６）を巻き取ることで、第一ベルト１６及び第二ベルト１７に張力が作用する。その張力により利用者の作業を補助するアシスト力が生まれ、利用者の身体の負担が軽減される。

例えば、利用者（介助者）が、荷重（被介助者）を手で支えながら前傾姿勢から直立姿勢になる際（図７参照）、アクチュエータ１４がベルト体１３を巻き取ることで、そのベルト体１３に張力が作用する。その張力により利用者が前傾姿勢から直立姿勢になりやすく、利用者の身体の負担が軽減される。つまり、アクチュエータ１４によりベルト体１３に作用する張力がアシスト力として発生する。

本開示のアシスト装置１０では、アクチュエータ１４は、利用者の姿勢の変更に応じてベルト体１３の一部の巻き取り及び送り出しを可能とする。このアクチュエータ１４の制御が制御部１５によって実行される。制御部１５は、利用者の姿勢変更によるベルト体１３の巻き取り又は送り出しの際のアクチュエータ１４の動作量（つまり、モータ３３の回転角）に基づいて、その利用者の姿勢を示す姿勢パラメータを求める。そして、制御部１５は、その利用者にアシスト力を付与するために、前記姿勢パラメータに基づいてモータ３３の動作の制御を行う。

前記構成を備えるアシスト装置１０によれば、利用者が姿勢を変更すると、その変更によりベルト体１３が巻き取られ又は送り出され、この際、モータ３３が回転する。利用者の姿勢の変更（変化）とモータ３３の回転角とは相関がある。このため、その回転角に基づいて、姿勢パラメータが求められ、利用者にアシスト力を付与するために、その姿勢パラメータに基づいてモータ３３の動作の制御が行われる。この結果、利用者の姿勢に応じたアシスト力を発生させることが可能となる。

制御部１５の記憶装置１５ｂには、図８に示すように、利用者の姿勢変更によるベルト体１３の巻き取り又は送り出しの際のモータ３３の回転角θＭと、姿勢パラメータ（姿勢角θＬ）との関係を示す対応情報ｉ１が記憶されている。制御部１５の姿勢推定部４２ａは、利用者の姿勢変更に伴ってモータ３３の回転角θＭが得られると、その回転角θＭ及び対応情報ｉ１に基づいて、姿勢パラメータ（姿勢角θＬ）を推定する。制御部１５の決定部４２ｂは、推定された姿勢パラメータ（姿勢角θＬ）に基づいて、モータ３３を動作させるための物理量として、モータ３３の出力トルク又はモータ３３に供給する電流値を求める。

前記の構成によれば、利用者が姿勢を変化させて所定の姿勢となり、その姿勢の変化の際のモータ３３の回転角θＭが得られると、前記対応情報ｉ１に基づいて、姿勢パラメータ（姿勢角θＬ）が得られる。姿勢パラメータ（姿勢角θＬ）は、利用者の姿勢を示す。得られた姿勢パラメータ（姿勢角θＬ）に基づいて、その姿勢パラメータ（利用者の姿勢）に応じたモータ３３を動作させるための物理量が決定される。これにより、アシスト装置１０は、利用者の姿勢に応じた適切な強さのアシスト力を生じさせることが可能となる。

なお、利用者の身長が異なると、姿勢の変化が同じであっても、モータ３３の回転角が異なる場合がある。しかし、本開示では、対応情報ｉ１は、図８に示すように、利用者の身長毎に設定される情報である。このため、利用者の身長が異なっても、姿勢パラメータ（姿勢角θＬ）が得られる。

ベルト体１３（第一ベルト１６）は、ある程度の厚さｔを有する。モータ３３が同じ出力でベルト体１３を駆動プーリ３５に巻き取らせる場合であっても、ベルト体１３（第一ベルト１６）の厚さｔの影響により、アシスト力を生むための駆動プーリ３５におけるトルクが変化する場合がある。

そこで、本開示では、制御部１５が有する決定部４２ｂは、姿勢パラメータ（姿勢角θＬ）が推定されると、換算情報ｉ２に基づいてアシスト力を決定すると共に、決定したアシスト力を、前記式（１）によって補正する。補正は、巻かれている状態にあるベルト体１３を含む駆動プーリ３５の径ｒｃａｌｃ（図１０参照）を用いて行われる。補正が行われることで、駆動プーリ３５に巻かれるベルト体１３の厚さｔによる影響が解消される。

更に、本開示のアシスト装置１０では、制御部１５は、利用者の姿勢変更によるベルト体１３の巻き取り又は送り出しの際のモータ３３の回転角の他に、センサ３８（姿勢検出器）による検出結果も用いて、利用者にアシスト力を付与するためにモータ３３の動作の制御を行うように構成されている。

つまり、制御部１５は、利用者の姿勢を示す姿勢パラメータとして姿勢角θＬを推定する姿勢推定部４２ａを有する。姿勢推定部４２ａは、加速度センサからなるセンサ３８の出力に基づいて、すなわち、前記式（３）の結果と閾値（ε１、ε２）との比較結果に基づいて、下記に定義する第一の推定処理と下記に定義する第二の推定処理とのいずれか一方の処理結果を用いることによって、姿勢角θＬを推定する。
第一の推定処理：利用者の姿勢変更によるベルト体１３の巻き取り又は送り出しの際のモータ３３の回転角に基づいて行う推定処理
第二の推定処理：加速度センサからなるセンサ３８の出力に基づいて行う推定処理

制御部１５は、更に、推定された姿勢角θＬに基づいてアクチュエータ１４を動作させるための物理量を求める決定部４２ｂを有する。前記物理量としては、例えば、モータ３３の出力トルク、又は、モータ３３に与える電流値である。

この構成によれば、センサ３８によって姿勢角θＬが推定されるのが相応しい場合、つまり、前記式（３）に基づくαがε１よりも大きくε２よりも小さい場合、前記第二の推定処理が行われる。センサ３８によって姿勢角θＬが推定されるのが相応しくない場合、つまり、前記αがε１以下である場合、又は、αがε２以上である場合、モータ３３の回転角に基づく前記第一の推定処理が行われる。利用者の姿勢を推定する精度が高くなり、アシスト装置１０は、利用者の姿勢に応じた適切な強さのアシスト力を生じさせることが可能となる。
また、利用者の動作意図、つまり、作業モードの推定が可能となるため、その利用者の動作を阻害することなく、適切なアシスト力を付与することが可能となる。

また、本開示では、前記のとおり、姿勢角θＬを推定するために、第一の推定処理と第二の推定処理との内の一方の処理結果が用いられる。このため、推定される姿勢角θＬが前回と今回とで大きく異なってしまうことがある。この結果、アクチュエータ１４を動作させるための前記物理量が大きく変わることがあり、その場合、利用者に違和感を与える可能性がある。

そこで、本開示のアシスト装置では、姿勢推定部４２ａは、姿勢角θＬの推定を繰り返し実行している。そして、姿勢角θＬの変化量（前記差ΔθＬの絶対値）が閾値（ε３）を超える場合、過去に推定された姿勢角θＬ（Ｎ−１）と、姿勢角θＬの変化量（前記差ΔθＬ）とに基づいて、新たな姿勢角θＬ（Ｎ）が求められる。
この場合、姿勢推定部４２ａによって推定された姿勢角θＬが、前回と今回とで大きく異なっていても、過去に推定された姿勢角θＬ（Ｎ−１）と、前記差ΔθＬとに基づいて、新たな姿勢角θＬ（Ｎ）が求められる。このため、アクチュエータ１４を動作させるための物理量が大きく変わるのを防ぐことが可能となる。よって、利用者に違和感を与えない。

なお、姿勢角θＬの推定のために、次の＜手段１＞又は＜手段２＞が採用可能である。
＜手段１＞先に、センサ３８により姿勢角θＬが推定されるのが相応か不相応かを判定し、その後、前記判定の結果に応じて、第一の推定処理と第二の推定処理とのうちの一方の処理を行って、その一方の処理結果を用いる。
＜手段２＞先に、第一の推定処理と第二の推定処理とを実行し、その後、センサ３８により姿勢角θＬが推定されるのが相応か不相応かを判定し、前記判定の結果に応じて、第一の推定処理と第二の推定処理とのうちの一方の処理結果を用いる。

〔他のアシスト装置１０〕
前記開示のアシスト装置１０は、第二装着具１２が利用者の脚部ＢＬに装着されている。図１３に示すように、第二装着具１２は、利用者の腰部ＢＷに装着されていてもよい。この場合、第二装着具１２は、腰ベルト形であってもよく、パンツ形であってもよい。第二装着具１２が腰部ＢＷに装着される場合、アクチュエータ１４は、第一装着具１１に取り付けられていてもよいが、第二装着具１２に取り付けられていてもよい。この場合、利用者の姿勢を検出するためのセンサ３８は、第二装着具１２に設けられていてもよい。図１３では、アクチュエータ１４は、第一装着具１１に取り付けられている。

図１３に示すアシスト装置１０の場合においても、ベルト体１３は第一装着具１１と第二装着具１２とにわたって利用者の背面側に沿って設けられる。アクチュエータ１４がベルト体１３を巻き取ることで、ベルト体１３に張力が作用する。その張力により利用者の作業を補助するアシスト力が生まれ、利用者の身体の負担が軽減される。

〔その他〕
利用者の腰痛の防止・予防のためには、第二装着具１２は、脚部ＢＬに装着されるのが好ましい。これは、第二装着具１２が脚部ＢＬに装着されることで、腰部ＢＷにおける負担が軽減されるためである。
各形態のアシスト装置１０において、ベルト体１３は、軽量であり、また、利用者が姿勢を変えても身体に沿うことができ、利用者の動作に追従する。よって、装着感の良いアシスト装置１０が得られる。
なお、前記の開示では、コントロールボックス３０は、第一装着具１１において、利用者の後面側（背面側）に設けられているが、利用者の前面側に設けられていてもよい。この場合、ベルト体１３は利用者の肩部ＢＳを経由して利用者の背面に沿って設けられる。

ベルト体１３の線形形態は、図示した形態以外であってもよい。例えば、図示しないが、連結部材１８の第一取り付け部２７においても第二取り付け部２８と同様に、回転プーリが設けられ、第一ベルト１６が、その途中で折り返された状態で、前記回転プーリに掛けられていてもよい。この場合、第一ベルト１６の（駆動プーリ３５側と反対の）端部は、第一装着具１１（ベース３１）に取り付けられる。
または、図示しないが、第二装着具１２に回転プーリが取り付けられていて、第二ベルト１７が、その途中で折り返された状態で、前記回転プーリに掛けられていてもよい。この場合、第二ベルト１７の両端部は、腰部ＢＷに装着される装着具（第三の装着具）に取り付けられる。

今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０：アシスト装置 １１：第一装着具 １２：第二装着具
１３：ベルト体 １４：アクチュエータ １５：制御部
１５ｂ：記憶装置（記憶部） ３３：モータ ３５：駆動プーリ（プーリ）
３８：センサ ４２ａ：姿勢推定部 ４２ｂ：決定部

Claims (3)

1. 利用者の肩部及び胸部の少なくとも一方に装着される第一装着具と、
   前記利用者の左右の脚部それぞれ又は腰部に装着される第二装着具と、
   前記第一装着具と前記第二装着具とにわたって前記利用者の背面側に沿って設けられるベルト体と、
   前記第一装着具又は前記第二装着具に設けられ前記ベルト体の一部の巻き取り及び送り出しを可能とするアクチュエータと、
   前記アクチュエータの動作制御を実行する制御部と、
   前記第一装着具又は前記第二装着具に設けられ利用者の姿勢に応じた信号を出力するセンサと、
   を備え、
   前記制御部は、前記センサの出力を用いて、前記利用者にアシスト力を付与するために前記アクチュエータの動作制御を実行する、アシスト装置。
2. 前記制御部は、
   利用者の姿勢を示す姿勢パラメータを推定する姿勢推定部と、
   推定された前記姿勢パラメータに基づいて前記アクチュエータを動作させるための物理量を求める決定部と、を有し、
   前記姿勢推定部は、前記センサの出力に基づいて、下記に定義する第一の推定処理と下記に定義する第二の推定処理とのいずれか一方の処理結果を用いて、前記姿勢パラメータを推定する、請求項１に記載のアシスト装置。
   第一の推定処理：利用者の姿勢変更による前記ベルト体の巻き取り又は送り出しの際の前記アクチュエータの動作量に基づいて行う推定処理
   第二の推定処理：前記センサの出力に基づいて行う推定処理
3. 前記姿勢推定部は、前記姿勢パラメータの推定を繰り返し実行し、
   前記姿勢パラメータの変化量が閾値を超える場合、過去に推定された前記姿勢パラメータと、当該変化量とに基づいて、新たな姿勢パラメータを求める、請求項２に記載のアシスト装置。

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