JP5515116B2 - パワーアシストスーツ - Google Patents

Description

本発明は、装着した人の動作に応じて筋力を補助するパワーアシストスーツに関する。

近年、装着した人の動作に応じて筋力を補助するパワーアシストスーツ（パワーアシスト装置）が開発されており、医療、介護、農業などの分野で実用化が強く要望されている。このパワーアシストスーツは、通常、装着した人の筋力を補助するモータと、モータを制御する制御部とを備えている（特許文献１）。

例えば、パワーアシストスーツを農作業に用いる場合は、農作物の収穫や間引き、枝の剪定を行うときに、腕が任意の位置（高さ）に固定されていることが好ましい。そのため、一般的なパワーアシストスーツは、姿勢を維持する機能を有しており、同じ姿勢で長時間の作業を行う場合に人体の疲労を軽減するようになっている。

特開２００７−０９７６３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているような従来のパワーアシストスーツでは、モータにトルクを発生させて姿勢を維持するため、姿勢を維持するために電力を消費するという問題があった。

本発明は、このような従来技術に鑑みてなされたものであり、電力を消費せずに姿勢を維持することができるパワーアシストスーツを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明のパワーアシストスーツは、支持部材と、モータと、回動部材と、ラチェットと、係止爪と、爪アクチュエータと、制御部とを備えている。支持部材は人体に装着され、この支持部材にはモータが固定されている。回動部材は、モータの回転軸に接続されており、人体に装着される。また、モータの回転軸には、ラチェットが設けられている。係止爪は、支持部材に移動可能に取り付けられ、ラチェットの歯に噛み合うようになっており、爪アクチュエータによって移動される。制御部は、音声検出部の検出結果に基づいて、爪アクチュエータを駆動させる。

本発明のパワーアシストスーツでは、制御部が音声検出部の検出結果に基づいて、爪アクチュエータを駆動させ、係止爪をラチェットの歯に噛み合わせる。これにより、モータの回転軸が一方の方向にのみ回転可能となり、モータの回転軸に接続された回動部材の支持部材に対する回動が係止される。その結果、電力を消費せずに姿勢を維持することができる。また、制御部が音声検出部の検出結果に基づいて、爪アクチュエータを駆動させ、係止爪をラチェットの歯から離す。これにより、モータの回転軸が両方の方向に回転可能となり、姿勢の維持が解除される。

本発明のパワーアシストスーツでは、音声検出部の検出結果に応じて、姿勢の維持及び解除を行う。そのため、両腕を上げた状態であっても、姿勢の維持及び解除を簡単に行うことができ、操作性を向上させることができる。

本発明のパワーアシストスーツによれば、電力を消費せずに姿勢を維持することができ、且つ、操作性を向上させることができる。

本発明のパワーアシストスーツの一実施形態を装着した状態の斜視図である。 本発明のパワーアシストスーツの一実施形態を装着して荷物を支えた状態の側面図である。 本発明のパワーアシストスーツの一実施形態に係る腕パーツを内（人体）側から見た平面図である。 本発明のパワーアシストスーツの一実施形態に係る腕パーツを外側から見た斜視図である。 本発明のパワーアシストスーツの一実施形態に係る駆動機構の斜視図である。 本発明のパワーアシストスーツの一実施形態に係る駆動機構のラチェットに係止爪が係合した状態の説明図である。 本発明のパワーアシストスーツの一実施形態に係る駆動機構のラチェットから係止爪が外れた状態の説明図である。 本発明のパワーアシストスーツの一実施形態に係る駆動機構に設けられたモータの駆動軸にクラッチが係合した状態の説明図である。 本発明のパワーアシストスーツの一実施形態に係る制御部の構成例を示すブロック図である。

以下、本発明の磁気歯車装置を実施するための形態について、図１〜図９を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。

＜パワーアシストスーツの構成＞
まず、本発明のパワーアシストスーツの一実施形態の構成について、図１及び図２を参照して説明する。
図１は、本発明のパワーアシストスーツの一実施形態を装着した状態の斜視図である。図２は、パワーアシストスーツの一実施形態を装着して荷物を支えた状態の側面図である。

図１及び図２に示すように、パワーアシストスーツ１は、使用者の腰に装着される腰パーツ２と、肩に装着される肩パーツ３と、腕に装着される腕パーツ４と、脚に装着される脚パーツ５を備えている。

腰パーツ２は、腰装着部２１と、腕制御部２２と、バッテリ２３と、大腿駆動機構２４Ａ，２４Ｂから構成されている。腰装着部２１は、ベルト状に形成されており、使用者の腰に装着される。腕制御部２２及びバッテリ２３は、腰装着部２１に取り付けられており、使用者の背中側に配置される。

腕制御部２２は、後述する上腕駆動機構３２Ａ，３２Ｂ及び前腕駆動機構４３Ａ，４３Ｂの駆動制御を行う。この腕制御部２２については、後で詳しく説明する。また、バッテリ２３は、腕制御部２２、各駆動機構３２Ａ，３２Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ等に電力を供給する。

大腿駆動機構２４Ａ，２４Ｂは、腰装着部２１に取り付けられており、それぞれ使用者の左右の側方に配置される。大腿駆動機構２４Ａは、脚パーツ５の後述する大腿装着部５１Ａを腰装着部２１に対して回動させることで、左脚の大腿の動作に応じて筋力を補助する。一方、大腿駆動機構２４Ｂは、脚パーツ５の後述する大腿装着部５１Ｂを腰装着部２１に対して回動させることで、右脚の大腿の動作に応じて筋力を補助する。

肩パーツ３は、略Ｃ字状に形成されており、使用者の左肩に配置される左肩装着部３１Ａと、右肩に配置される右肩装着部３１Ｂと、左右の肩装着部３１Ａ，３１Ｂを接続する接続部３１Ｃを備えている。この肩パーツ３は、使用者の背中側に配置される連結部材１０によって腰パーツ２の腰装着部２１に連結されている。

肩パーツ３の左肩装着部３１Ａには、音声検出部（マイクロホン）３４と、上腕駆動機構３２Ａが取り付けられている。この上腕駆動機構３２Ａは、後述する上腕装着部４１Ａを左肩装着部３１Ａに対して回動させることで、左腕の上腕の動作に応じて筋力を補助する。
また、右肩装着部３１Ｂには、上腕駆動機構３２Ｂが取り付けられている（図２参照）。この上腕駆動機構３２Ｂは、上腕装着部４１Ｂを肩パーツ３の右肩装着部３１Ｂに対して回動させることで、右腕の上腕の動作に応じて筋力を補助する。

腕パーツ４は、左腕パーツ４Ａと、右腕パーツ４Ｂからなっている。左腕パーツ４Ａは、上腕装着部４１Ａと、前腕装着部４２Ａと、前腕駆動機構４３Ａから構成されている。
上腕装着部４１Ａは、装着ベルト４６によって使用者の左腕の上腕に装着される。この上腕装着部４１Ａの一端部は、肩パーツ３の左肩装着部３１Ａに回動可能に連結されている。また、前腕装着部４２Ａは、装着ベルト４７によって使用者の左腕の前腕に装着される。この前腕装着部４２Ａの一端部は、上腕装着部４１Ａの他端部に回動可能に連結されている。

上腕装着部４１Ａ及び前腕装着部４２Ａには、それぞれクラッチ４５が設けられている。上腕装着部４１Ａに設けられたクラッチ４５は、上腕駆動機構３２Ａの後述する駆動軸６２ａ（図３参照）に上腕装着部４１Ａを接続する。また、前腕装着部４２Ａに設けられたクラッチ４５は、前腕駆動機構４３Ａの駆動軸６２ａ（図３参照）に前腕装着部４２Ａを接続する。

前腕駆動機構４３Ａは、上腕装着部４１Ａの他端部に取り付けられている。この前腕駆動機構４３Ａは、前腕装着部４２Ａを上腕装着部４１Ａに対して回動させることで、左腕の前腕の動作に応じて筋力を補助する。

右腕パーツ４Ｂは、左腕パーツ４Ａと同様に、上腕装着部４１Ｂと、前腕装着部４２Ｂと、上腕駆動機構３２Ｂと、前腕駆動機構４３Ｂから構成されている（図２参照）。上腕装着部４１Ｂは、装着ベルト４６によって使用者の右腕の上腕に装着され、前腕装着部４２Ｂは、装着ベルト４７によって使用者の右腕の前腕に装着される。これら上腕装着部４１Ｂ及び前腕装着部４２Ｂには、それぞれクラッチ４５が設けられている。

前腕駆動機構４３Ｂは、上腕装着部４１Ｂの他端部に取り付けられている。この前腕駆動機構４３Ｂは、前腕装着部４２Ｂを上腕装着部４１Ｂに対して回動させることで、右腕の前腕の動作に応じて筋力を補助する。

脚パーツ５は、左脚パーツ５Ａと、右脚パーツ５Ｂからなっている。左脚パーツ５Ａは、大腿装着部５１Ａと、下腿装着部５２Ａと、足装着部５３Ａと、下腿駆動機構５５Ａと、脚制御部５６Ａから構成されている。

大腿装着部５１Ａは、装着ベルト５８によって使用者の左脚の大腿に装着され、下腿装着部５２Ａは、装着ベルト５９によって使用者の左脚の下腿に装着される。大腿装着部５１Ａの一端部は、腰パーツ２の腰装着部２１に回動可能に連結されている。下腿装着部５２Ａの一端部は、大腿装着部５１Ａの他端部に回動可能に連結されており、下腿装着部５２Ａの他端部は、回動軸５７Ａにより足装着部５３Ａに回動可能に連結されている。また、足装着部５３Ａは、使用者の左足部（足首から下の部分）に装着される靴部として形成されている。

大腿装着部５１Ａ及び下腿装着部５２Ａには、それぞれクラッチ（不図示）が設けられている。大腿装着部５１Ａに設けられたクラッチは、大腿駆動機構２４Ａの駆動軸に大腿装着部５１Ａを接続する。また、下腿装着部５２Ａに設けられたクラッチは、下腿駆動機構５５Ａの駆動軸に下腿装着部５２Ａを接続する。

下腿駆動機構５５Ａは、大腿装着部５１Ａの他端部に取り付けられている。この下腿駆動機構５５Ａは、下腿駆動機構５５Ａを大腿装着部５１Ａに対して回動させることで、腕の前腕の動作に応じて筋力を補助する。

脚制御部５６Ａは、大腿装着部５１Ａに取り付けられており、大腿駆動機構２４Ａ及び下腿駆動機構５５Ａの駆動制御を行う。これら脚制御部５６Ａ、大腿駆動機構２４Ａ及び下腿駆動機構５５Ａには、バッテリ２３から電力が供給される。なお、左脚パーツ５Ａ用にバッテリを用意して、大腿装着部５１Ａに取り付けてもよい。

右脚パーツ５Ｂは、左脚パーツ５Ａと同様に、大腿装着部５１Ｂと、下腿装着部５２Ｂと、足装着部５３Ｂと、下腿駆動機構５５Ｂと、脚制御部５６Ｂから構成されている。

大腿装着部５１Ｂは、装着ベルト５８によって使用者の右脚の大腿に装着され、下腿装着部５２Ｂは、装着ベルト５９によって使用者の右脚の下腿に装着される。大腿装着部５１Ｂの一端部は、腰パーツ２の腰装着部２１に回動可能に連結されている。下腿装着部５２Ｂの一端部は、大腿装着部５１Ｂの他端部に回動可能に連結されており、下腿装着部５２Ｂの他端部は、回動軸５７Ｂにより足装着部５３Ｂに回動可能に連結されている。

大腿装着部５１Ｂ及び下腿装着部５２Ｂには、それぞれクラッチ（不図示）が設けられている。また、足装着部５３Ｂは、使用者の右足部（足首から下の部分）に装着される靴部として形成されている。

下腿駆動機構５５Ｂは、大腿装着部５１Ｂの他端部に取り付けられている。この下腿駆動機構５５Ｂは、下腿装着部５２Ｂを大腿装着部５１Ｂに対して回動させることで、右脚の下腿の動作に応じて筋力を補助する。

脚制御部５６Ｂは、大腿装着部５１Ｂに取り付けられており、大腿駆動機構２４Ｂ及び下腿駆動機構５５Ｂの駆動制御を行う。この脚制御部５６Ｂ、大腿駆動機構２４Ｂ及び下腿駆動機構５５Ｂには、バッテリ２３から電力が供給される。なお、右脚パーツ５Ｂ用にバッテリを用意して、大腿装着部５１Ｂに取り付けてもよい。

＜腕パーツ＞
次に、腕パーツ４の連結について、図３を参照して説明する。
図３は、左腕パーツ４Ａを内（人体）側から見た平面図である。

図３に示すように、上腕装着部４１Ａの一端には、円形の嵌合突部４１ａが設けられている。この嵌合突部４１ａは、左肩装着部３１Ａに設けられた肩連結板３１ａの嵌合孔３１ｂに回転可能に嵌合されている。これにより、上腕装着部４１Ａは、肩装着部３１Ａに回動可能に連結されており、肩装着部３１Ａに対する回動部材になっている。また、上腕装着部４１Ａの他端は、肘連結部４１ｂになっており、中心に嵌合孔４１ｃを有している。

一方、前腕装着部４２Ａの一端には、円形の嵌合突部４２ａが設けられている。この嵌合突部４２ａは、上腕装着部４１Ａの嵌合孔４１ｃに回転可能に嵌合されている。これにより、前腕装着部４２Ａは、上腕装着部４１Ａに回動可能に連結されており、上腕装着部４１Ａに対する回動部材になっている。

＜駆動機構＞
次に、各駆動機構２４Ａ，２４Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ，５５Ａ，５５Ｂについて、図４〜図７を参照して説明する。
図４は、左腕パーツ４Ａを外側から見た斜視図である。図５は、前腕駆動機構４３Ａの斜視図である。図６は、前腕駆動機構４３Ａのラチェットに係止爪が係合した状態の説明図である。図７は、前腕駆動機構４３Ａのラチェットから係止爪が外れた状態の説明図である。

各駆動機構２４Ａ，２４Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ，５５Ａ，５５Ｂは、同様の構成を有しているため、ここでは、前腕駆動機構４３Ａを例に挙げて説明する。
図４及び図５に示すように、前腕駆動機構４３Ａは、固定部材６１と、モータ６２と、ラチェット６３と、係止爪６４と、爪アクチュエータ６５とを備えている。

固定部材６１は、リング状に形成されており、取付部６８（図４の上腕駆動機構３２Ａを参照）によって上腕装着部４１Ａの肘連結部４１ｂに固定されている。また、固定部材６１には、モータ６２が嵌合された状態で固定されている。つまり、モータ６２は、固定部材６１を介して上腕装着部４１Ａに固定されている。このモータ６２としては、例えば、直流モータを採用することができるが、超音波モータ、交流モータ、ステッピングモータなどの他のモータを採用してもよい。

モータ６２における駆動軸６２ａの回転は、例えば、遊星歯車機構などの減速機構（不図示）により減速されている。この駆動軸６２ａは、モータ６２の両側から突出している。駆動軸６２ａの一端には、ラチェット６３が設けられており、他端には、クラッチプレート６９が設けられている。

ラチェット６３は、略円盤状に形成されており、その中心が駆動軸６２ａの他端に固定されている。このラチェット６３の外周部には、複数のラチェット歯６３ａが設けられている。ラチェット６３の複数のラチェット歯６３ａには、係止爪６４が噛み合う。

クラッチプレート６９は、上腕装着部４１Ａの肘連結部４１ｂと固定部材６１との間に介在される。このクラッチプレート６９は、略円盤状に形成されており、その中心が駆動軸６２ａの他端に固定されている。クラッチプレート６９の外周部には、クラッチ４５の後述するロッド４５ｂが係合する４つの係合部６９ａが設けられている（図５参照）。これら４つの係合部６９ａは、クラッチプレート６９の外周部を切り欠くことによって形成されている。

係止爪６４及び爪アクチュエータ６５は、支持台７１に支持されている。この支持台７１は、固定部材６１に取り付けられており、略四角形の支持板７２と、この支持板７２の四隅の設けられた４つの支持脚７３（図５では３つ示されている）からなっている。したがって、係止爪６４及び爪アクチュエータ６５は、支持台７１及び固定部材６１を介して上腕装着部４１Ａに取り付けられている。

図５に示すように、支持板７２は、係止爪６４及び爪アクチュエータ６５が配置される表面７２ａと、モータ６２に対向する裏面７２ｂとを有している。この支持板７２の中央部には、ラチェット６３を露出させるための貫通孔７２ｃが形成されている。４つの支持脚７３の一端は、支持板７２の裏面７２ｂに接続されており、他端は、固定部材６１に接続されている。

係止爪６４は、軸部７５によって支持板７２の表面７２ａに回動可能に取り付けられている。この係止爪６４は、ばね部材（不図示によって）ラチェット６３の複数のラチェット歯６３ａに噛み合う方向に付勢されている。また、係止爪６４には、操作アーム７６が固定されている。

爪アクチュエータ６５は、直動モータであり、固定部６５ａと、可動部６５ｂを備えている。爪アクチュエータ６５の固定部６５ａは、ブラケット７８により支持板７２の表面７２ａに固定されている。可動部６５ｂの移動は、ガイド部材７９によって案内されている。

可動部６５ｂは、固定部６５ａ内に繰り込まれると、操作アーム７６から離れる。これにより、係止爪６４がばね部材（不図示）のばね力によって回動し、ラチェット６３の複数のラチェット歯６３ａに噛み合う。その結果、駆動軸６２ａの一方向（肘を伸ばす方向）への回転動作が係止される（図６参照）。
また、可動部６５ｂは、固定部６５ａから繰り出されると、操作アーム７６を押圧する。これにより、係止爪６４がばね部材（不図示）のばね力に抗して回動し、ラチェット６３の複数のラチェット歯６３ａから外れる（図７参照）。

＜クラッチ＞
次に、各装着部４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ，５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂに設けられたクラッチについて、図８を参照して説明する。
図８は、前腕駆動機構４３Ａに設けられたモータの駆動軸にクラッチ部が係合した状態の説明図である。

図８に示すように、クラッチ４５は、シリンダ４５ａと、このシリンダ４５ａから突出するロッド４５ｂとを備えている。シリンダ４５ａは、ねじなどの固定方法（不図示）により前腕装着部４２Ａに固定されている（図４参照）。

ロッド４５ｂは、シリンダ４５ａから繰り出されると、クラッチプレート６９における４つの係合部６９ａのうちのいずれかに挿入されて係合する。これにより、前腕装着部４２Ａは、モータ６２の駆動軸６２ａに接続され、駆動軸６２ａの回転量に応じて回動する。また、ロッド４５ｂは、シリンダ４５ａ内に繰り込まれると、クラッチプレート６９の係合部６９ａから外れる。これにより、前腕装着部４２Ａは、モータ６２の駆動軸６２ａから離脱し、モータ６２や減速機構（不図示）の負荷が加わらない状態になる。

＜制御部＞
次に、腕制御部２２について、図９を参照して説明する。
図９は、腕制御部２２の構成例を示すブロック図である。

図９に示すように、パワーアシストスーツ１は、角度センサ３５と、圧力センサ３６と、トルクセンサ３７等の各種センサを備えている。角度センサ３５は、使用者の肩、肘、股、膝などの関節の動作を検出する。圧力センサ３６は、各関節を動作させる際の筋肉の圧力を検出する。トルクセンサ３７は、各駆動機構２４Ａ，２４Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ，５５Ａ，５５Ｂのモータ６２から各関節に伝達される駆動力（トルク）を検出する。

ここでは、制御部として腕制御部２２を例に挙げて説明する。そして、脚制御部５６Ａ，５６Ｂは、腕制御部２２と同様の構成を有しているため、脚制御部５６Ａ，５６Ｂについての詳しい説明は省略する。
なお、本発明に係る制御部は、腕制御部２２と脚制御部５６Ａ，５６Ｂを分けることに限定されるものでは無く、腕パーツ４と脚パーツ５を共通の制御部によって駆動制御してもよい。

腕制御部２２は、音声認識部８１と、指令決定部８２と、演算処理部８３と、クラッチ駆動出力部８４と、爪駆動出力部８５と、モータ駆動出力部８６を備えている。

音声認識部８１は、音声検出部３４と、指令決定部８２に接続されている。この音声認識部８１は、記憶部を有しており、この記憶部に予め記憶された音声パターンから、音声検出部３４によって検出した音声を検索する。そして、音声検出部３４によって検出した音声に一致する音声パターンがある場合は、その音声パターンに応じた音声識別信号を指令決定部へ出力する。

指令決定部８２は、演算処理部８３と、クラッチ駆動出力部８４と、爪駆動出力部８５に接続されている。この指令決定部８２は、音声認識部８１から出力された音声識別信号に基づいて、指令を決定し、その指令に応じた制御信号をクラッチ駆動出力部８４または爪駆動出力部８５へ出力する。また、指令決定部は、決定した指令を表す指令識別信号を演算処理部８３へ出力する。

指令決定部８２によって決定される指令としては、例えば、「前腕ロック」、「前腕ロック解除」、「前腕クラッチオン」、「前腕クラッチオフ」等を挙げることができる。
「駆動軸ロック」の内容は、ラチェット６３の複数のラチェット歯６３ａに係止爪６４を噛み合わせて、駆動軸６２ａの一方向（肘を伸ばす方向）への回転動作を係止する。「前腕クラッチオン」の内容は、クラッチ４５のロッド４５ｂをクラッチプレート６９の係合部６９ａに係合させて、前腕装着部４２Ａをモータ６２の駆動軸６２ａに接続する。

演算処理部８３は、角度センサ３５と、圧力センサ３６と、トルクセンサ３７と、モータ駆動出力部８６に接続されている。この演算処理部８３は、各種センサ３５，３６，３７の検出結果に応じてモータ６２の駆動量を演算し、その演算結果に応じた制御信号をモータ駆動出力部８６へ出力する。

また、演算処理部８３は、指令決定部８２から送られた指令識別信号に基づいて、モータ６２のオン・オフを決定し、その結果に応じた制御信号をモータ駆動出力部８６へ出力する。例えば、指令決定部８２から送られた指令識別信号が「前腕ロック」を表す信号であれば、演算処理部８３は、前腕駆動機構４３Ａ，４３Ｂにおけるモータ６２のオフを決定する。

クラッチ駆動出力部８４は、指令決定部８２から送られた制御信号に基づいた駆動信号をクラッチ４５へ出力する。爪駆動出力部８５は、指令決定部８２から送られた制御信号に基づいた駆動信号を爪アクチュエータ６５へ出力する。モータ駆動出力部８６は、演算処理部８３から送られた制御信号に基づいた駆動信号をモータ６２へ出力する。

＜パワーアシストスーツの使用例＞
次に、パワーアシストスーツ１の使用例について説明する。
パワーアシストスーツ１を使用する場合は、図１に示すように、各パーツ２，３，４，５を装着し、音声検出部３４にクラッチ４５をオンさせる音声を入力する。クラッチ４５をオンさせる音声としては。例えば、「クラッチオン」を挙げることができる。

クラッチ４５をオンさせる音声を入力すると、クラッチ４５のロッド４５ｂが、クラッチプレート６９の係合部６９ａに係合される（図８参照）。これにより、各駆動機構２４Ａ，２４Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ，５５Ａ，５５Ｂにおけるモータ６２の駆動軸６２ａに、各装着部４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ，５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂがそれぞれ接続される。

次に、使用者が関節を曲げると、演算処理部８３（図９参照）が各種センサ３５，３６，３７の検出結果に応じてモータ６２の駆動量を演算し、その演算結果に応じた制御信号をモータ駆動出力部８６へ出力する。これにより、各駆動機構２４Ａ，２４Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ，５５Ａ，５５Ｂのモータ６２によって使用者の筋力を補助することができる。

例えば、図２に示すように、荷物１００を持った状態で前腕を任意の位置（高さ）に固定する場合は、音声検出部３４（図１参照）に前腕駆動機構４３Ａ，４３Ｂをロックさせる音声を入力する。この音声としては、例えば「前腕ロック」を挙げることができる。

音声検出部３４に前腕駆動機構４３Ａ，４３Ｂをロックさせる音声を入力すると、爪駆動出力部８５が指令決定部８２から送られた制御信号に基づいた駆動信号を爪アクチュエータ６５へ出力し、可動部６５ｂが固定部６５ａ内に繰り込まれる（図６参照）。これにより、可動部６５ｂが操作アーム７６から離れ、係止爪６４がばね部材（不図示）のばね力によって回動する。

係止爪６４がばね部材のばね力によって回動すると、ラチェット６３の複数のラチェット歯６３ａに噛み合って、駆動軸６２ａの一方向（肘を伸ばす方向）への回転動作を係止する。その結果、前腕を任意の位置（高さ）に固定することができる。このとき、ラチェット６３の複数のラチェット歯６３ａと係止爪６４との噛み合いは、駆動軸６２ａの他方向（肘を曲げる方向）への回転動作を許可している。しかし、使用者が前腕駆動機構４３Ａ，４３Ｂの補助を受けずに肘を曲げない限り、前腕の姿勢は維持される。

一方、演算処理部８３は、指令決定部８２から送られた指令識別信号が「前腕ロック」を表す信号であるため、前腕駆動機構４３Ａ，４３Ｂにおけるモータ６２をオフする制御信号をモータ駆動出力部８６へ出力する。これにより、前腕駆動機構４３Ａ，４３Ｂにおけるモータ６２を駆動させるための電力を消費せずに前腕の位置を固定することができる。

その後、前腕の固定を解除するには、音声検出部３４に前腕駆動機構４３Ａ，４３Ｂのロックを解除させる音声を入力する。この音声としては、例えば「前腕ロック解除」を挙げることができる。このとき、演算処理部８３には、指令決定部８２から「前腕ロック解除」を表す指令識別信号が送られる。これにより、演算処理部８３は、前腕駆動機構４３Ａ，４３Ｂにおけるモータ６２をオンする制御信号をモータ駆動出力部８６へ出力する。

一方、前腕駆動機構４３Ａ，４３Ｂのロックを解除させる音声を入力すると、爪駆動出力部８５が指令決定部８２から送られた制御信号に基づいた駆動信号を爪アクチュエータ６５へ出力し、可動部６５ｂが固定部６５ａから繰り出される。これにより、可動部６５ｂが操作アーム７６を押圧して、係止爪６４がばね部材のばね力に抗して回動する（図７参照）。

係止爪６４がばね部材のばね力に抗して回動すると、ラチェット６３の複数のラチェット歯６３ａから外れ、駆動軸６２ａの一方向（肘を伸ばす方向）への回転動作が許可される。その結果、肘を伸ばす方向へ前腕を動かすことができる。このとき、前腕駆動機構４３Ａ，４３Ｂにおけるモータ６２がオンされているため、使用者の筋力を補助して前腕（肘）へ加わる負荷を軽減することができる。

その後、パワーアシストスーツ１を人体から取り外す場合は、音声検出部３４にクラッチ４５をオフさせる音声を入力する。クラッチ４５をオフさせる音声としては。例えば、「クラッチオフ」を挙げることができる。これにより、各駆動機構２４Ａ，２４Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ，５５Ａ，５５Ｂにおけるモータ６２の駆動軸６２ａと、各装着部４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ，５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂとのクラッチ４５による接続が外れる。

その結果、パワーアシストスーツ１の各装着部４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ，５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂにモータ６２や減速機構（不図示）の負荷が加わらない状態になり、パワーアシストスーツ１を人体から簡単に取り外すことができる。また、次にパワーアシストスーツ１を使用する場合も、人体への装着作業を容易に行うことができる。

本実施の形態では、前腕装着部４２Ａ，４２Ｂ（回動部材）の上腕装着部４１Ａ，４１Ｂ（支持部材）に対する回動を係止する前腕駆動機構４３Ａ，４３Ｂについて説明した。しかしながら、本発明に係る回動部材は、前腕装着部４２Ａ，４２Ｂに限定されるものではない。つまり、本実施の形態における上腕装着部４１Ａ，４１Ｂ、大腿装着部５１Ａ，５１Ｂ及び下腿装着部５２Ａ，５２Ｂも回動部材となる。例えば、大腿装着部５１Ａ，５１Ｂは、腰装着部２１（支持部材）に対して回動可能に連結された回動部材である。

また、本実施の形態では、爪アクチュエータ６５を直動モータで構成したが、本発明に係る爪アクチュエータとしては、電動モータや超音波モータを用いることもできる。なお、爪アクチュエータとして電動モータや超音波モータを用いる場合は、係止爪に直接または間接的に回転力を加えてもよく、また、電動モータや超音波モータの回転力を直線力に変換する機構を用いて操作アームを押圧してもよい。

以上、本発明のパワーアシストスーツの実施の形態について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明のパワーアシストスーツは、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した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

１…パワーアシストスーツ、 ２…腰パーツ、 ３…肩パーツ、 ４…腕パーツ、 ４Ａ…左腕パーツ、 ４Ｂ…右腕パーツ、 ５…脚パーツ、 ５Ａ…左脚パーツ、 ５Ｂ…右脚パーツ、 １０…連結部材、 ２１…腰装着部、 ２２…腕制御部、 ２３…バッテリ、 ２４Ａ，２４Ｂ…大腿駆動機構、 ３１Ａ…左肩装着部、 ３１Ｂ…右肩装着部、 ３１Ｃ…接続部、 ３２Ａ，３２Ｂ…上腕駆動機構、 ３４…音声検出部、 ４１Ａ，４１Ｂ…上腕装着部、 ４２Ａ，４２Ｂ…前腕装着部、 ４３Ａ，４３Ｂ…前腕駆動機構、 ４５…クラッチ、 ５１Ａ，５１Ｂ…大腿装着部、 ５２Ａ，５２Ｂ…下腿装着部、 ５３Ａ，５３Ｂ…足装着部、 ５５Ａ，５５Ｂ…下腿駆動機構、 ５６Ａ，５６Ｂ…脚制御部、 ６１…固定部材、 ６２…モータ、 ６２ａ…駆動軸、 ６３…ラチェット、 ６３ａ…ラチェット歯、 ６４…係止爪、 ６５…爪アクチュエータ、 ６９…クラッチプレート、 ６９ａ…係合部、 ７６…操作アーム、 ８１…音声認識部、 ８２…指令決定部、 ８３…演算処理部、 ８４…クラッチ駆動出力部、 ８５…爪駆動出力部、 ８６…モータ駆動出力部、 １００…荷物

Claims (3)

1. 人体に装着される支持部材と、
   前記支持部材に固定されるモータと、
   前記モータの駆動軸に接続されると共に人体に装着される回動部材と、
   前記モータの駆動軸に設けられたラチェットと、
   前記支持部材に移動可能に取り付けられ、前記ラチェットの歯に噛み合う係止爪と、
   前記係止爪を移動させる爪アクチュエータと、
   音声検出部と、
   前記音声検出部の検出結果に基づいて、前記爪アクチュエータを駆動させる制御部と、
   を備えるパワーアシストスーツ。
2. 前記回動部材は、前記モータの駆動軸に対して接続及び切り離しを行うクラッチを有する
   請求項１に記載のパワーアシストスーツ。
3. 前記制御部は、前記音声検出部の検出結果に基づいて、前記クラッチを駆動させる
   請求項２に記載のパワーアシストスーツ。

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