JP5854454B2 - Wearable motion assist device - Google Patents

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Description

本発明は装着式動作補助装置に係り、特に運搬物を運搬するのに好適な装着式動作補助装置に関する。   The present invention relates to a wearable motion assist device, and more particularly to a wearable motion assist device suitable for transporting a transported article.

例えば、工場や工事現場等においては、フォークリフトやクレーンなどの運搬用機械を用いて重量物を運搬している。しかしながら、狭い場所で運搬用機械が移動できない場合には、作業者が金属や石などの運搬物を持ち上げて運ぶ場合がある。   For example, in a factory, a construction site, or the like, a heavy object is transported using a transporting machine such as a forklift or a crane. However, when the transporting machine cannot move in a small place, an operator may lift and transport a transported object such as metal or stone.

このような、作業者による運搬作業を支援する装着式動作補助装置としては、歩行動作を補助するように構成された装置がある（例えば、特許文献１参照）。   As such a wearable motion assisting device that assists a worker in carrying work, there is a device configured to assist a walking motion (see, for example, Patent Document 1).

特開２００１−２９６３９１号公報JP 2001-296391 A

従来の装着式動作補助装置は、装着者の足の動作を補助するようにモータトルクを発生させるため、装着者の歩行支援や階段の昇り降りを支援することが可能であるものの、装着者が運搬物を両腕で抱えるように持ち上げた状態で移動する場合には、上体を後側に反るようにしてバランスを保つ姿勢となるため、両腕に掛かる荷重が大きくなると、荷重によるモーメントを支えることが難しく、腰の負担を軽減することが難しいという問題があった。   Conventional wearable movement assist devices generate motor torque so as to assist the wearer's foot movement, and thus can support the wearer's walking support and climbing up and down stairs. When moving with the arms lifted so that it is held by both arms, the balance is maintained by curving the upper body to the rear, so if the load on both arms increases, the moment due to the load will increase. There was a problem that it was difficult to support, and it was difficult to reduce the burden on the waist.

また、従来の装着式動作補助装置では、装置前側から装着者の背中に装着する方式のため、装着操作に手間がかかっていた。   In addition, since the conventional wearing-type motion assisting device is worn on the wearer's back from the front side of the device, the wearing operation takes time.

そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した装着式動作補助装置の提供を目的とする。   Therefore, in view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a wearable movement assist device that solves the above-described problems.

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
（１）本発明は、装着式動作補助装置において、
装着者の腰の前側に装着される腰フレームと、
該腰フレームの後側開口部に装着可能に設けられた腰締結部材と、
前記腰フレームの前側から上方へ延在する垂直フレームと、該垂直フレームの上端より肩幅方向に横架された肩フレームとを有する上肢フレームと、
前記上肢フレームの後側から装着可能に設けられた上肢締結部材と
前記肩フレームの両端に回動可能に設けられると共に、前記装着者の前側に配置され、該装着者による運搬物を持ち上げる動作を補助する上肢駆動部と、
前記腰フレームより下方に設けられ、かつ該腰フレーム、前記上肢フレーム、及び前記上肢駆動部の質量を支える下肢フレームと、
前記下肢フレームの後側から装着可能に設けられた下肢締結部材と、
前記下肢フレームの各関節に設けられた下肢駆動部と、
前記装着者の各生体信号を検出する複数の生体信号検出部と、
前記複数の生体信号検出部により検出された各生体信号に基づいて前記下肢駆動部及び前記上肢駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記垂直フレームは、前記腰フレームに対して後方側に傾斜する状態に連結されており、
前記装着者が両腕で前記運搬物を持ち上げた状態で移動する際、前記垂直フレームは該運搬物と近い位置に配置され、当該垂直フレームが該運搬物の重量を直接的に支えることを特徴とする。
（２）本発明の前記垂直フレームは、前記上肢駆動部により持ち上げられた運搬物を載置する載置台を有することを特徴とする。
（３）本発明の前記載置台に前記運搬物を検出する検出センサを設け、
前記検出センサの検出信号に基づいて前記載置台を上下方向に移動させる昇降機構を設けたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following means.
(1) The present invention provides a wearable movement assist device,
A waist frame attached to the front side of the wearer 's waist ;
And waist fastening member provided to be mounted to the side opening after said waist frame,
An upper limb frame having a vertical frame extending upward from the front side of the waist frame, and a shoulder frame laid in a shoulder width direction from the upper end of the vertical frame;
An upper limb fastening member provided to be attachable from the rear side of the upper limb frame;
An upper limb drive unit that is rotatably provided at both ends of the shoulder frame and is arranged on the front side of the wearer, and assists the lifting operation of the transported material by the wearer;
A lower limb frame that is provided below the waist frame and supports the mass of the waist frame, the upper limb frame, and the upper limb drive unit;
A lower limb fastening member provided to be attachable from the rear side of the lower limb frame;
A lower limb drive unit provided at each joint of the lower limb frame;
A plurality of biological signal detectors for detecting each biological signal of the wearer;
A control unit that controls the lower limb drive unit and the upper limb drive unit based on each biological signal detected by the plurality of biological signal detection units ,
The vertical frame is connected in a state of being inclined rearward with respect to the waist frame,
When the wearer moves with the arms lifted with the transported object, the vertical frame is disposed close to the transported object, and the vertical frame directly supports the weight of the transported object. And
(2) The said vertical frame of this invention has a mounting base which mounts the conveyed product lifted by the said upper limb drive part .
(3) Provide a detection sensor for detecting the transported object on the mounting table according to the present invention,
An elevating mechanism for moving the mounting table in the vertical direction based on a detection signal of the detection sensor is provided.

本発明によれば、フレームが装着者の前側に配置されることになるため、両腕で運搬物を持ち上げて歩行する場合、上体が前かがみになるが、フレームが運搬物に近い位置にあるので、当該運搬物の質量を直接的に支えることが可能になると共に、両腕にかかるモーメントを小さくなるように抑制できるので、運搬動作時のバランスがとりやすくなり、重量物を運搬する場合でも安定した動作が可能となる。   According to the present invention, since the frame is arranged on the front side of the wearer, when walking while lifting the transported object with both arms, the upper body is bent forward, but the frame is in a position close to the transported object. Therefore, it is possible to directly support the mass of the material to be transported, and the moment applied to both arms can be suppressed to be small, so that it becomes easy to balance during transport operation, even when transporting heavy materials. Stable operation is possible.

また、フレーム（腰フレーム、下肢フレーム、上肢フレーム）をそれぞれ後ろ側から装着できるので、装着者の前側に装着式動作補助装置が配置された状態から、フレームを装着者の体に合わせていくことになり、装着作業がしやすくなる。   In addition, since the frames (waist frame, lower limb frame, upper limb frame) can be worn from the back side, the frame should be fitted to the wearer's body from the state where the wearable movement assist device is placed on the wearer's front side. This makes it easier to install.

また、垂直フレームが前側に配されるため、フレームの強度に対して重い運搬物でも保持できるようになるとともに、駆動部から与えるアシストトルクを抑えても重い運搬物を保持できるようになる。   Further, since the vertical frame is arranged on the front side, it is possible to hold a heavy transported object with respect to the strength of the frame, and it is possible to hold a heavy transported object even if the assist torque applied from the drive unit is suppressed.

本発明による装着式動作補助装置の一実施例を示す正面図である。It is a front view which shows one Example of the mounting | wearing type movement assistance apparatus by this invention. 本発明による装着式動作補助装置の一実施例を示す背面図である。It is a rear view which shows one Example of the mounting | wearing type movement assistance apparatus by this invention. 上肢フレーム、腰フレーム、右脚の下肢駆動部、右腕の上肢駆動部を左斜め上方からみた斜視図である。It is the perspective view which looked at the upper limb frame, the waist frame, the lower limb drive part of the right leg, and the upper limb drive part of the right arm from the upper left. 上肢フレーム、腰フレーム、右脚の下肢駆動部、右腕の上肢駆動部を右斜め上方からみた斜視図である。It is the perspective view which looked at the upper limb frame, the waist frame, the lower limb drive part of the right leg, and the upper limb drive part of the right arm from diagonally right above. 装着式動作補助装置の右側面図である。It is a right view of a wearing type movement auxiliary device. 装着式動作補助装置の平面図である。It is a top view of a mounting | wearing type movement assistance apparatus. 装着式動作補助装置の制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of a mounting | wearing type movement assistance apparatus. 下肢駆動系、各センサの制御機器を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control apparatus of a lower limb drive system and each sensor. 上肢駆動系、各センサの制御機器を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control apparatus of an upper limb drive system and each sensor. 角度センサの検出信号を用いて制御装置１００が実行する制御処理のフローチャートである。It is a flowchart of the control processing which the control apparatus 100 performs using the detection signal of an angle sensor. 生体信号センサの検出信号を用いて制御部が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the control processing which a control part performs using the detection signal of a biological signal sensor.

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

〔装着式動作補助装置の構成〕
図１は本発明による装着式動作補助装置の一実施例を示す正面図である。図２は本発明による装着式動作補助装置の一実施例を示す背面図である。図３は上肢フレーム、腰フレーム、右脚の下肢駆動部、右腕の上肢駆動部を左斜め上方からみた斜視図である。図４は上肢フレーム、腰フレーム、右脚の下肢駆動部、右腕の上肢駆動部を右斜め上方からみた斜視図である。図５は装着式動作補助装置の右側面図である。図６は装着式動作補助装置の平面図である。（尚、図３及び図４において、装着者１２の左脚を駆動する下肢駆動部３００Ｂの図示を省略してある。）
図１乃至図６に示されるように、装着式動作補助装置１０（以下「動作補助装置」と称する）は、装着者１２の動作を支援（アシスト）する装置であり、脳からの信号により筋力を発生させる際に生じる生体信号（表面筋電位）及び／又は当該装着者の関節の動作角度や重心位置などを検出し、この検出信号に基づいて駆動部からの駆動力を付与するように作動する。 [Configuration of wearable motion assist device]
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a wearable movement assist device according to the present invention. FIG. 2 is a rear view showing an embodiment of the wearable movement assist device according to the present invention. FIG. 3 is a perspective view of the upper limb frame, the waist frame, the lower limb drive unit of the right leg, and the upper limb drive unit of the right arm as viewed obliquely from the upper left. FIG. 4 is a perspective view of the upper limb frame, the waist frame, the lower limb drive unit of the right leg, and the upper limb drive unit of the right arm as viewed obliquely from the upper right. FIG. 5 is a right side view of the wearable motion assist device. FIG. 6 is a plan view of the wearable movement assist device. (In addition, in FIG.3 and FIG.4, illustration of the leg drive part 300B which drives the wearer's 12 left leg is abbreviate | omitted.)
As shown in FIGS. 1 to 6, the wearable movement assisting device 10 (hereinafter referred to as “motion assisting device”) is a device that assists (assists) the movement of the wearer 12, and is based on a signal from the brain. Detects biological signals (surface myoelectric potential) and / or the joint joint's operating angle, center of gravity, etc. that are generated when generating a signal, and operates to apply a driving force from the driving unit based on this detection signal To do.

動作補助装置１０を装着した装着者１２は、自らの意思で歩行動作を行うと、その際に発生した生体信号及び／又は当該装着者の膝関節の動作角度に応じた駆動トルクがアシスト力として動作補助装置１０から付与され、例えば、通常歩行で必要とされる筋力の半分の力で歩行することが可能になる。従って、装着者１２は、自身の筋力と駆動部（本実施例では、電動式の駆動モータを用いる）からの駆動トルクとの合力によって歩行することができる。   When the wearer 12 wearing the movement assisting device 10 performs a walking motion with his / her own intention, the driving signal corresponding to the biological signal generated at that time and / or the operation angle of the knee joint of the wearer is used as the assist force. For example, it is possible to walk with a force that is half of the muscular strength required for normal walking. Therefore, the wearer 12 can walk by the resultant force of his / her muscular strength and the drive torque from the drive unit (which uses an electric drive motor in this embodiment).

その際、動作補助装置１０は、歩行動作に伴う重心の移動に応じて付与されるアシスト力（モータトルク）が装着者１２の意思を反映するように制御している。そのため、動作補助装置１０の駆動部は、装着者１２の意思に応じて動作をアシストするように制御される。   At that time, the motion assisting device 10 controls the assist force (motor torque) applied in accordance with the movement of the center of gravity accompanying the walking motion to reflect the intention of the wearer 12. Therefore, the drive unit of the motion assisting device 10 is controlled to assist the operation according to the intention of the wearer 12.

また、動作補助装置１０は、歩行動作以外にも、例えば、装着者１２が椅子に座った状態から立ち上がる際の動作、あるいは立った状態から椅子に腰掛ける際の動作も補助することができる。さらには、装着者１２が階段を上がったり、階段を下りる場合にもパワーアシストすることができる。特に装着者１２が重量物を運搬する場合には、階段の上り動作や、歩行動作を行う場合でも、装着者１２は、自らの意思に応じて動作補助装置１０から駆動トルクを付与されて動作することが可能になる。
〔フレーム構造〕
ここで、動作補助装置１０のフレーム構造について説明する。動作補助装置１０は、後側より装着者１２に装着されるフレーム構造１８に各関節の駆動部を設けたものである。 In addition to the walking motion, the motion assisting device 10 can assist, for example, an operation when the wearer 12 stands up from a state of sitting on a chair, or an operation when sitting on the chair from a standing state. Furthermore, power assist can be performed even when the wearer 12 goes up or down the stairs. In particular, when the wearer 12 carries a heavy object, the wearer 12 operates with the driving torque applied from the motion assisting device 10 according to his / her intention even when performing a climbing operation or a walking operation. It becomes possible to do.
[Frame structure]
Here, the frame structure of the motion assisting device 10 will be described. The motion assisting device 10 is provided with a drive unit for each joint on a frame structure 18 that is worn by the wearer 12 from the rear side.

フレーム構造１８は、装着者１２の上肢に装着される上肢フレーム１４と、装着者１２の下肢に装着される下肢フレーム１９と、装着者１２の腰に装着される腰フレーム３０とからなる。
〔上肢フレームの構成〕
上肢フレーム１４は、腰フレーム３０の上方に形成され、腰フレーム３０の前側より上方に延在する垂直フレーム１５と、垂直フレーム１５の上端より肩幅方向に横架された肩フレーム１６Ａ、１６Ｂとを有する。垂直フレーム１５は、チタン又はステンレスなどの金属材料からなり、下端が腰フレーム３０に固定された垂直部１５Ａと、垂直部１５Ａの上端より左右方向に分岐するＵ字状に形成されたＵ字状部１５Ｂとを有する。
Ｕ字状部１５Ｂの各上端には、肩フレーム１６Ａ、１６Ｂが連結されている。肩フレーム１６Ａ、１６Ｂには、運搬物を持ち上げる際に両腕の動作をアシストする上肢駆動部１７Ａ，１７Ｂが前後方向に回動可能に設けられている。従って、肩フレーム１６Ａ、１６Ｂに支持される上肢駆動部１７Ａ，１７Ｂの質量は、上肢フレーム１４に支持されるため、装着者１２には上肢フレーム１４及び上肢駆動部１７Ａ，１７Ｂの重さを感じることなく、作業が行える。 The frame structure 18 includes an upper limb frame 14 that is worn on the upper limb of the wearer 12, a lower limb frame 19 that is worn on the lower limb of the wearer 12, and a waist frame 30 that is worn on the waist of the wearer 12.
[Configuration of upper limb frame]
The upper limb frame 14 is formed above the waist frame 30 and includes a vertical frame 15 extending upward from the front side of the waist frame 30 and shoulder frames 16A and 16B horizontally mounted in the shoulder width direction from the upper end of the vertical frame 15. Have. The vertical frame 15 is made of a metal material such as titanium or stainless steel, and has a vertical portion 15A having a lower end fixed to the waist frame 30, and a U-shape formed in a U shape that branches from the upper end of the vertical portion 15A in the left-right direction. Part 15B.
Shoulder frames 16A and 16B are connected to the upper ends of the U-shaped portion 15B. The shoulder frames 16A and 16B are provided with upper limb drive units 17A and 17B that assist the movement of both arms when lifting a transported object so as to be able to rotate in the front-rear direction. Accordingly, since the mass of the upper limb drive units 17A and 17B supported by the shoulder frames 16A and 16B is supported by the upper limb frame 14, the wearer 12 feels the weight of the upper limb frame 14 and the upper limb drive units 17A and 17B. Work without any problems.

上肢駆動部１７Ａは、右肩より下の右上腕を駆動する肩駆動部２００Ａと、右肘より下の右下腕を駆動する腕駆動部２１０Ａとを有する。上肢駆動部１７Ｂは、左肩より下の左上腕を駆動する肩駆動部２００Ｂと、左肘より下の左下腕を駆動する腕駆動部２１０Ｂとを有する。
肩駆動部２００Ａ、２００Ｂは、肩関節に対応する位置に設けられた駆動モータ３２０，３２２（図９参照）と、駆動モータ３２０，３２２の駆動トルクにより回動する第１腕フレーム（隠れてみえない）と、肘関節に対応する位置に設けられた駆動モータ３２４，３２６（図９参照）と、駆動モータ３２４，３２６の駆動トルクにより回動する第２腕フレーム３３４，３３６とを有する。
これらの駆動モータ３２０，３２２，３２４，３２６は、制御装置(制御部)１００からの制御信号により駆動トルクを制御されるＤＣモータまたはＡＣモータなどからなる電動モータからなる。また、各駆動モータ３２０，３２２，３２４，３２６は、モータ回転を所定の減速比で減速する減速機構（駆動部に内蔵）を有しており、小型ではあるが十分な駆動力を付与することができる。 The upper limb drive unit 17A includes a shoulder drive unit 200A that drives the right upper arm below the right shoulder and an arm drive unit 210A that drives the right lower arm below the right elbow. The upper limb drive unit 17B includes a shoulder drive unit 200B that drives the left upper arm below the left shoulder, and an arm drive unit 210B that drives the left lower arm below the left elbow.
The shoulder drive units 200A and 200B include drive motors 320 and 322 (see FIG. 9) provided at positions corresponding to the shoulder joints, and a first arm frame that is rotated by the drive torque of the drive motors 320 and 322 (see hidden). Drive motors 324 and 326 (see FIG. 9) provided at positions corresponding to the elbow joints, and second arm frames 334 and 336 that are rotated by the drive torque of the drive motors 324 and 326.
These drive motors 320, 322, 324, and 326 are electric motors such as a DC motor or an AC motor whose drive torque is controlled by a control signal from a control device (control unit) 100. Each of the drive motors 320, 322, 324, and 326 has a speed reduction mechanism (built in the drive unit) that reduces the motor rotation at a predetermined speed reduction ratio, and provides a sufficient drive force although it is small. Can do.

第２腕フレーム３３４，３３６には、装着者１２の腕が当接する上肢締結部材３３０，３３１が取り付けられている。上肢締結部材３３０，３３１は、断面形状が円弧状に形成され、上方から腕を収納するように装着され、且つ腕の上方を跨ぐように締結されるベルトとバックルなどからなる上肢締結ベルト３５０，３５２が設けられている。   Upper limb fastening members 330 and 331 with which the arm of the wearer 12 abuts are attached to the second arm frames 334 and 336. The upper limb fastening members 330 and 331 are formed in an arc shape in cross section, and are mounted so as to house the arm from above and are fastened so as to straddle over the arm and an upper limb fastening belt 350 including a buckle. 352 is provided.

装着者１２は、装置後側から上肢締結部材３３０，３３１に両腕を載置した状態で、上肢締結ベルト３５０，３５２の締結操作により、両腕が上肢締結部材３３０，３３１に締結される。
〔腰フレームの構成〕
腰フレーム３０は、上方からみると後側に装着者１２が出入りするための後側開口３１を有するＣ字形状に形成された腰締結部３０Ａを有する。この後側開口３１には、装着者１２の腰を締結するベルト及びバックルなどからなる腰締結ベルト３６０が取り付けられている。腰締結部材３６０は、装着者１２の腰が後側開口３１から腰フレーム３０の腰締結部３０Ａ内側に挿入された後、腰締結ベルト３６０により後側から締結される。このように、装着者１２の腰は、腰締結部３０Ａの後側開口３１から進入した状態で、後側から腰締結ベルト３６０により固定されるので、装着作業が容易に行える。 The wearer 12 fastens both arms to the upper limb fastening members 330 and 331 by fastening operation of the upper limb fastening belts 350 and 352 with both arms placed on the upper limb fastening members 330 and 331 from the rear side of the apparatus.
[Configuration of waist frame]
The waist frame 30 has a waist fastening portion 30A formed in a C shape having a rear opening 31 for the wearer 12 to enter and exit from the rear side when viewed from above. A waist fastening belt 360 including a belt and a buckle for fastening the waist of the wearer 12 is attached to the rear opening 31. The waist fastening member 360 is fastened from the rear side by the waist fastening belt 360 after the waist of the wearer 12 is inserted into the waist fastening part 30A of the waist frame 30 from the rear opening 31. As described above, the waist of the wearer 12 is fixed by the waist fastening belt 360 from the rear side in a state of entering from the rear opening 31 of the waist fastening portion 30A, so that the wearing work can be easily performed.

また、装着者１２の腰の周囲に装着される腰フレーム３０には、各駆動モータ及び制御装置１００を駆動させるための電源として機能するバッテリ３２，３４（図８参照）が取り付けられている。   Batteries 32 and 34 (see FIG. 8) that function as power sources for driving the drive motors and the control device 100 are attached to the waist frame 30 that is worn around the waist of the wearer 12.

また、装着者１２の後側となる腰支持部３０の前側には、制御ユニット３６が取り付けられている。
〔垂直フレームの構成〕
垂直フレーム１５は、装着者１２の前側に起立するようにして設けられているので、重量物を持ち上げる際の質量を安定的に支持することができる。そして、垂直フレーム１５には、両腕で持ち上げた運搬物を載置するための載置台２６０が設けられている。 Further, a control unit 36 is attached to the front side of the waist support portion 30 which is the rear side of the wearer 12.
[Configuration of vertical frame]
Since the vertical frame 15 is provided so as to stand on the front side of the wearer 12, it can stably support the mass when lifting a heavy object. The vertical frame 15 is provided with a mounting table 260 for mounting a transported object lifted by both arms.

載置台２６０は、運搬物を検出する一対の検出センサ２７０が設けられ、検出センサ２７０の検出信号に基づいて昇降する昇降機構２８０が設けられている。尚、検出センサ２７０としては、光センサなどの非接触式センサが用いられる。   The mounting table 260 is provided with a pair of detection sensors 270 that detect a transported object, and an elevating mechanism 280 that moves up and down based on a detection signal of the detection sensor 270. As the detection sensor 270, a non-contact sensor such as an optical sensor is used.

また、昇降機構２８０は、両腕により持ち上げられた運搬物が載置台２６０の所定以下の距離に近づくと、自動的に載置台２６０を上昇させて運搬物に当接させて両腕が支える荷重を軽減し、上肢駆動部１７Ａ，１７Ｂの負担を軽減する。   Further, when the transported object lifted by both arms approaches a predetermined distance or less of the mounting table 260, the elevating mechanism 280 automatically lifts the mounting table 260 to contact the transported object and the load supported by both arms. And the burden on the upper limb drive units 17A and 17B is reduced.

また、上記腰フレーム３０、上肢フレーム１４、上肢駆動部１７Ａ，１７Ｂが装着者１２の前側に配置されることになるため、両腕で運搬物を持ち上げて抱えながら歩行する場合、上体が前かがみになるが、上肢フレーム１４の垂直フレーム１５が運搬物に近い位置にあるので、当該運搬物の質量を直接的に支えることが可能になると共に、両腕にかかるモーメントを小さくなるように抑制できるので、運搬動作時のバランスがとりやすくなり、重量物を運搬する場合でも安定した動作で歩行できる。
〔生体信号検出センサについて〕
図８に示されるように、動作補助装置１０は、装着者１２の右腿の動きに伴う生体電位を検出する生体信号検出センサ３８ａ，３８ｂと、装着者１２の左腿の動きに伴う生体電位を検出する生体信号検出センサ４０ａ，４０ｂと、右膝の動きに関わる生体電位を検出する生体信号検出センサ４２ａ，４２ｂと、左膝の動きに関わる生体電位を検出する生体信号検出センサ４４ａ，４４ｂとを有する。 Further, since the waist frame 30, the upper limb frame 14, and the upper limb drive units 17A and 17B are arranged on the front side of the wearer 12, the upper body bends forward when walking while holding a transported object with both arms. However, since the vertical frame 15 of the upper limb frame 14 is close to the transported object, the mass of the transported object can be directly supported and the moment applied to both arms can be suppressed to be small. Therefore, it becomes easy to balance during the transportation operation, and even when carrying heavy objects, it is possible to walk with a stable operation.
[Biological signal detection sensor]
As illustrated in FIG. 8, the motion assisting device 10 includes biosignal detection sensors 38 a and 38 b that detect biopotentials associated with movement of the right thigh of the wearer 12, and biopotentials associated with movement of the left thigh of the wearer 12. Biological signal detection sensors 40a and 40b for detecting the biological potential, biological signal detection sensors 42a and 42b for detecting the biological potential related to the movement of the right knee, and biological signal detection sensors 44a and 44b for detecting the biological potential related to the movement of the left knee. And have.

これらの各下肢生体信号検出センサ３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂは、下肢駆動部３００Ａ，３００Ｂを制御するための筋電位信号や神経伝達信号などの生体電位信号(生体信号)を皮膚を介して検出する生体信号検出部であり、微弱電位を検出するための電極（図示せず）を有する。尚、本実施例では、各下肢生体信号検出センサ３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂは、電極の周囲を覆う粘着シールにより装着者１２の皮膚表面に貼着するように取り付けられる。   Each of these lower limb biosignal detection sensors 38a, 38b, 40a, 40b, 42a, 42b, 44a, 44b is a bioelectric potential signal (biological signal) such as a myoelectric signal or a nerve transmission signal for controlling the lower limb drive units 300A, 300B. Signal) through the skin, and has an electrode (not shown) for detecting a weak potential. In this embodiment, each of the lower limb biological signal detection sensors 38a, 38b, 40a, 40b, 42a, 42b, 44a, 44b is attached to the skin surface of the wearer 12 with an adhesive seal covering the periphery of the electrode. It is attached.

図９に示されるように、上肢駆動部１７Ａ，１７Ｂの各駆動モータ３２０，３２２，３２４，３２６は、当該装着者１２の上体の各位置に貼り付けられた上肢生体信号検出センサ３３８ａ，３３８ｂ，３４０ａ，３４０ｂ，３４２ａ，３４２ｂ，３４４ａ，３４４ｂ，３４６ａ，３４６ｂ，３４８ａ，３４８ｂによって検出された生体信号に基づいて駆動電流を制御される。   As shown in FIG. 9, the drive motors 320, 322, 324, and 326 of the upper limb drive units 17 </ b> A and 17 </ b> B are detected by the upper limb biosignal detection sensors 338 a and 338 b attached to the upper body positions of the wearer 12. , 340a, 340b, 342a, 342b, 344a, 344b, 346a, 346b, 348a, 348b, the drive current is controlled.

人体においては、脳からの指令によって骨格筋を形成する筋肉の表面にシナプス伝達物質のアセチルコリンが放出される結果、筋線維膜のイオン透過性が変化して活動電位が発生する。そして、活動電位によって筋線維の収縮が発生し、筋力を発生させる。そのため、骨格筋の電位を検出することにより、歩行動作の際に生じる筋力を推測することが可能になり、この推測された筋力に基づく仮想トルクから歩行動作に必要なアシスト力(駆動トルク)を求めることが可能になる。   In the human body, acetylcholine, a synaptic transmitter, is released on the surface of muscles that form skeletal muscles according to instructions from the brain. As a result, the ionic permeability of muscle fiber membranes changes and action potentials are generated. The action potential causes contraction of muscle fibers and generates muscle force. Therefore, by detecting the potential of the skeletal muscle, it is possible to infer the muscular strength that occurs during the walking motion, and the assist force (drive torque) necessary for the walking motion is calculated from the virtual torque based on this estimated muscular strength. It becomes possible to ask.

従って、動作補助装置１０の制御装置１００では、これらの下肢生体信号検出センサ３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ及び上肢生体信号検出センサ３３８ａ，３３８ｂ，３４０ａ，３４０ｂ，３４２ａ，３４２ｂ，３４４ａ，３４４ｂ，３４６ａ，３４６ｂ，３４８ａ，３４８ｂによって検出された生体信号に基づいて各駆動モータ２０，２２，２４，２６，３２０，３２２，３２４，３２６に供給する駆動電流を求め、この駆動電流で駆動モータ２０，２２，２４，２６，３２０，３２２，３２４，３２６を駆動することで、必要なアシスト力(駆動トルク)が付与されて装着者１２の歩行動作を補助するように構成されている。
〔床反力センサについて〕
また、歩行動作による重心移動をスムーズに行うため、脚の裏にかかる荷重を検出する必要がある。そのため、装着者１２の左右脚の裏には、床反力センサ５０ａ，５０ｂ，５２ａ，５２ｂが設けられている。 Therefore, in the control device 100 of the motion assisting device 10, the lower limb biosignal detection sensors 38a, 38b, 40a, 40b, 42a, 42b, 44a, 44b and the upper limb biosignal detection sensors 338a, 338b, 340a, 340b, 342a, Based on the biological signal detected by 342b, 344a, 344b, 346a, 346b, 348a, 348b, the drive current supplied to each drive motor 20, 22, 24, 26, 320, 322, 324, 326 is obtained, and this drive By driving the drive motors 20, 22, 24, 26, 320, 322, 324, and 326 with an electric current, a necessary assist force (drive torque) is applied to assist the wearer 12 in a walking motion. ing.
[About floor reaction force sensor]
In addition, in order to smoothly move the center of gravity by walking, it is necessary to detect the load applied to the back of the leg. Therefore, floor reaction force sensors 50a, 50b, 52a, 52b are provided on the backs of the left and right legs of the wearer 12.

また、床反力センサ５０ａは、右脚前側の荷重に対する反力を検出し、床反力センサ５０ｂは、右脚後側の荷重に対する反力を検出する。床反力センサ５２ａは、左脚前側の荷重に対する反力を検出し、床反力センサ５２ｂは、左脚後側の荷重に対する反力を検出する。各床反力センサ５０ａ，５０ｂ，５２ａ，５２ｂは、例えば、印加された荷重に応じた電圧を出力する圧電素子、又は、荷重に応じて静電容量が変化するセンサなどからなり、体重移動に伴う荷重変化、及び装着者１２の脚と地面との接地の有無を夫々検出することができる。また、左右の足裏に係る荷重のバランスから、重心位置を求めることができる。
〔下肢駆動部及び下肢フレームについて〕
下肢駆動部３００Ａは、装着者１２の右側股関節に位置する右腿駆動モータ２０と、装着者１２の右膝関節に位置する右膝駆動モータ２４とを有する。また、下肢駆動部３００Ｂは、装着者１２の左側股関節に位置する左腿駆動モータ２２と、装着者１２の左膝関節に位置する左膝駆動モータ２６とを有する。これらの駆動モータ２０，２２，２４，２６は、制御装置(制御部)１００からの制御信号により駆動トルクを制御されるＤＣモータまたはＡＣモータなどからなる電動モータからなる。また、各駆動モータ２０，２２，２４，２６は、モータ回転を所定の減速比で減速する減速機構（駆動部に内蔵）を有しており、小型ではあるが十分な駆動力を付与することができる。 The floor reaction force sensor 50a detects a reaction force against the load on the front side of the right leg, and the floor reaction force sensor 50b detects a reaction force on the load on the rear side of the right leg. The floor reaction force sensor 52a detects a reaction force against the load on the left leg front side, and the floor reaction force sensor 52b detects a reaction force against the load on the left leg rear side. Each floor reaction force sensor 50a, 50b, 52a, 52b is composed of, for example, a piezoelectric element that outputs a voltage corresponding to an applied load, or a sensor whose capacitance changes according to the load. The accompanying load change and the presence / absence of contact between the legs of the wearer 12 and the ground can be detected. Further, the position of the center of gravity can be obtained from the balance of the loads on the left and right soles.
[About lower limb drive unit and lower limb frame]
The lower limb drive unit 300 </ b> A includes a right thigh drive motor 20 located at the right hip joint of the wearer 12 and a right knee drive motor 24 located at the right knee joint of the wearer 12. The lower limb drive unit 300B includes a left thigh drive motor 22 located at the left hip joint of the wearer 12 and a left knee drive motor 26 located at the left knee joint of the wearer 12. These drive motors 20, 22, 24, 26 are electric motors such as a DC motor or an AC motor whose drive torque is controlled by a control signal from a control device (control unit) 100. Each of the drive motors 20, 22, 24, and 26 has a speed reduction mechanism (built in the drive unit) that reduces the motor rotation at a predetermined speed reduction ratio, and provides a small but sufficient driving force. Can do.

さらに、下肢駆動部３００Ａ，３００Ｂは、腰フレーム３０の下方に設けられ、股関節に対応する第１関節６４と、膝関節に相当する第２関節６６と、足首に対応する第３関節６８とを有する。
この第１関節６４は、腰フレーム３０と第１下肢フレーム５８との間に設けられている。また、第１関節６４は、駆動モータ２０，２２が内蔵されたモータユニットを構成しており、第１関節６４と駆動モータ２０，２２とは外観上一体化されている。 Further, the lower limb drive units 300A and 300B are provided below the waist frame 30, and include a first joint 64 corresponding to the hip joint, a second joint 66 corresponding to the knee joint, and a third joint 68 corresponding to the ankle. Have.
The first joint 64 is provided between the waist frame 30 and the first lower limb frame 58. The first joint 64 constitutes a motor unit in which the drive motors 20 and 22 are built, and the first joint 64 and the drive motors 20 and 22 are integrated in appearance.

また、第１下肢フレーム５８の下端と第２下肢フレーム６０の上端との間には、軸受構造とされた第２関節６６が介在しており、第１下肢フレーム５８と第２下肢フレーム６０とを回動可能に連結している。この第２関節６６は、膝関節と一致する高さ位置に設けられており、第１下肢フレーム５８が第２関節６６の支持側に締結され、第２下肢フレーム６０が第２関節６６の回動側に締結されている。また、第２関節６６には、駆動モータ２４，２６が内蔵されたモータユニットを構成しており、第２関節６６と駆動モータ２４，２６とは外観上一体化されている。   Further, a second joint 66 having a bearing structure is interposed between the lower end of the first lower limb frame 58 and the upper end of the second lower limb frame 60, and the first lower limb frame 58, the second lower limb frame 60, Are connected so as to be rotatable. The second joint 66 is provided at a height position coinciding with the knee joint, the first lower limb frame 58 is fastened to the support side of the second joint 66, and the second lower limb frame 60 is rotated by the second joint 66. It is fastened to the moving side. Further, the second joint 66 constitutes a motor unit in which the drive motors 24 and 26 are built, and the second joint 66 and the drive motors 24 and 26 are integrated in appearance.

また、第２下肢フレーム６０の下端と第３下肢フレーム６２の上端との間には、軸受構造とされた第３関節６８が介在しており、第２下肢フレーム６０と第３下肢フレーム６２とを回動可能に連結している。そして、第３下肢フレーム６２の内側には、装着者１２の靴を装着する靴保持部８４が固定されている。   A third joint 68 having a bearing structure is interposed between the lower end of the second lower limb frame 60 and the upper end of the third lower limb frame 62, and the second lower limb frame 60, the third lower limb frame 62, Are connected so as to be rotatable. A shoe holding portion 84 on which the wearer 12 wears shoes is fixed inside the third lower limb frame 62.

従って、第１下肢フレーム５８及び第２下肢フレーム６０は、腰支持体３０に対して第１関節６４及び第２関節６６を回動支点とする歩行動作を行えるように取り付けられている。すなわち、第１下肢フレーム５８及び第２下肢フレーム６０は、装着者１２の脚と同じ動作を行えるように構成されている。また、第３関節６８は、装着者１２の足首の側方に位置するように設けられている。そのため、靴保持部８４は、第３関節６８の回動動作により歩行動作に応じて装着者１２の足首と同じように床面（または地面）に対する角度が変化する。また、靴保持部８４は、床反力センサ５０ａ，５０ｂ，５２ａ，５２ｂが設けられている。   Accordingly, the first lower limb frame 58 and the second lower limb frame 60 are attached to the waist support 30 so as to perform a walking motion with the first joint 64 and the second joint 66 as pivot points. That is, the first lower limb frame 58 and the second lower limb frame 60 are configured to perform the same operation as the legs of the wearer 12. The third joint 68 is provided so as to be located on the side of the ankle of the wearer 12. Therefore, the angle of the shoe holding portion 84 with respect to the floor surface (or the ground) changes in the same manner as the ankle of the wearer 12 according to the walking motion by the rotation motion of the third joint 68. Further, the shoe holding portion 84 is provided with floor reaction force sensors 50a, 50b, 52a, 52b.

また、第１関節６４及び第２関節６６は、駆動モータ２０，２２，２４，２６の回転軸が、ギヤを介して被駆動側となる第１下肢フレーム５８、第２下肢フレーム６０に駆動トルクを伝達するように構成されている。   Further, the first joint 64 and the second joint 66 have driving torque applied to the first lower limb frame 58 and the second lower limb frame 60 in which the rotation shafts of the drive motors 20, 22, 24, and 26 are driven via gears. Is configured to communicate.

さらに、駆動モータ２０，２２，２４，２６は、関節回動角度を検出する角度センサ(図８参照)を有する。この角度センサは、例えば、第１関節６４及び第２関節６６の関節角度に比例したパルス数をカウントするロータリエンコーダなどからなり、関節回動角度に応じたパルス数に対応した電気信号をセンサ出力として出力する。   Furthermore, the drive motors 20, 22, 24, and 26 have an angle sensor (see FIG. 8) that detects a joint rotation angle. The angle sensor includes, for example, a rotary encoder that counts the number of pulses proportional to the joint angles of the first joint 64 and the second joint 66, and outputs an electrical signal corresponding to the number of pulses corresponding to the joint rotation angle as a sensor output. Output as.

第１関節６４の角度センサは、装着者１２の股関節の関節角度に相当する腰支持体３０と第１下肢フレーム５８との間の回動角度を検出する。また、第２関節６６の角度センサは、装着者１２の膝関節の関節角度に相当する第１下肢フレーム５８の下端と第２下肢フレーム６０との間の回動角度を検出する。   The angle sensor of the first joint 64 detects a rotation angle between the waist support 30 and the first lower limb frame 58 corresponding to the joint angle of the hip joint of the wearer 12. Further, the angle sensor of the second joint 66 detects a rotation angle between the lower end of the first lower limb frame 58 and the second lower limb frame 60 corresponding to the joint angle of the knee joint of the wearer 12.

また、第１下肢フレーム５８の長手方向の中間位置には、装着者１２の腿に締結される下肢締結部材７８及び締結用ベルト７９が取り付けられている。また、第２フレーム６０の長手方向の中間位置には、装着者１２の膝下の脛に締結される下肢締結部材８０及び締結用ベルト８１が取り付けられている。   Further, a lower limb fastening member 78 and a fastening belt 79 fastened to the thigh of the wearer 12 are attached to an intermediate position in the longitudinal direction of the first lower limb frame 58. Further, a lower limb fastening member 80 and a fastening belt 81 that are fastened to the shin below the knee of the wearer 12 are attached to an intermediate position in the longitudinal direction of the second frame 60.

下肢駆動部３００Ａ，３００Ｂの下肢締結部材７８，８０は、装着者１２の腿、脛の前側に当接するように断面が半円形に形成されており、後側から締結用ベルト７９，８１により装着者１２の脚に締結される。このように、下肢駆動部３００Ａ，３００Ｂの下肢締結部材７８，８０は、前述した腰フレーム３０と同様に後側から装着者１２に装着可能な構成であるので、例えば動作補助装置１０をハンガーなどにより上方から吊下状態でメンテナンスすると共に、メンテナンス後に装着者１２が装置後側からそのまま着るように装着することが可能になる。   Lower limb fastening members 78 and 80 of the lower limb drive units 300A and 300B are formed in a semicircular cross section so as to contact the front side of the thigh and shin of the wearer 12, and are attached by fastening belts 79 and 81 from the rear side. Fastened to the leg of the person 12. Thus, since the lower limb fastening members 78 and 80 of the lower limb drive units 300A and 300B are configured to be mounted on the wearer 12 from the rear side in the same manner as the waist frame 30 described above, for example, the movement assist device 10 is attached to a hanger or the like. As a result, maintenance can be performed in a suspended state from above, and the wearer 12 can be worn as it is from the rear side of the apparatus after the maintenance.

駆動モータ２０，２２，２４，２６で発生された駆動トルクは、ギヤを介して第１下肢フレーム５８、第２下肢フレーム６０に伝達され、さらに下肢締結部材７８，８０及び締結用ベルト７９，８１を介して装着者１２の脚にアシスト力として伝達される。   The drive torque generated by the drive motors 20, 22, 24, 26 is transmitted to the first lower limb frame 58 and the second lower limb frame 60 through gears, and further, the lower limb fastening members 78, 80 and the fastening belts 79, 81. Is transmitted as an assisting force to the leg of the wearer 12 via.

また、第２下肢フレーム６０の下端には、第３関節軸６８を介して靴８４が回動可能に連結されている。尚、第１下肢フレーム５８及び第２下肢フレーム６０は、装着者１２の脚の長さに応じた長さに調整可能とされている。   A shoe 84 is rotatably connected to the lower end of the second lower limb frame 60 via a third joint shaft 68. The first lower limb frame 58 and the second lower limb frame 60 can be adjusted to a length corresponding to the length of the leg of the wearer 12.

各フレーム５８，６０，６２は、夫々ジュラルミン等の軽量化された金属材の周囲を弾性を有する樹脂材で覆うように構成されており、腰フレーム３０及び上肢フレーム１４、上肢駆動部１７Ａ，１７ｂ、バッテリ３２，３４、制御ユニット３６等の質量を支えることができる。すなわち、動作補助装置１０は、腰フレーム３０、上肢フレーム１４、上肢駆動部１７Ａ，１７ｂ、バッテリ３２，３４、制御ユニット３６の質量が装着者１２に作用しないように構成されている。
〔制御システムの構成〕
図７は制御部のシステム構成を示すブロック図である。図７に示されるように、動作補助装置１０の制御系システムは、装着者１２に対してアシスト力を付与する駆動部１４０と、装着者１２の動作に応じた関節角度（物理現象）、及び、装着者１２の重心位置（物理現象）を検出する物理現象検出部１４２と、装着者１２の筋肉の活動に伴って発生する筋電位等を含む（生体信号）を検出する生体信号検出部１４４とを備えている。尚、上記駆動部１４０は、駆動モータ２０，２２，２４，２６,３２０,３２２，３２４，３２６からなる。物理現象検出部１４２は、上記関節回動角度を検出する角度センサ７０，７２，７４，７６(図６参照)及び床反力センサ５０ａ，５０ｂ，５２ａ，５２ｂからなる。生体信号検出部１４４は、下肢生体信号検出センサ３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ及び上肢生体信号検出センサ３３８ａ，３３８ｂ，３４０ａ，３４０ｂ，３４２ａ，３４２ｂ，３４４ａ，３４４ｂ，３４６ａ，３４６ｂ，３４８ａ，３４８ｂからなる。 Each of the frames 58, 60, and 62 is configured to cover the periphery of a metal material reduced in weight such as duralumin with a resin material having elasticity, and the waist frame 30, the upper limb frame 14, and the upper limb driving units 17A and 17b. The mass of the batteries 32, 34, the control unit 36, etc. can be supported. That is, the motion assisting device 10 is configured such that the mass of the waist frame 30, the upper limb frame 14, the upper limb drive units 17 </ b> A and 17 b, the batteries 32 and 34, and the control unit 36 does not act on the wearer 12.
[Configuration of control system]
FIG. 7 is a block diagram showing the system configuration of the control unit. As shown in FIG. 7, the control system of the movement assist device 10 includes a drive unit 140 that applies assist force to the wearer 12, a joint angle (physical phenomenon) according to the movement of the wearer 12, and A physical phenomenon detection unit 142 that detects the position of the center of gravity (physical phenomenon) of the wearer 12, and a biological signal detection unit 144 that detects a myoelectric potential or the like (biological signal) generated with the muscle activity of the wearer 12. And. The drive unit 140 includes drive motors 20, 22, 24, 26, 320, 322, 324, and 326. The physical phenomenon detection unit 142 includes angle sensors 70, 72, 74, and 76 (see FIG. 6) and floor reaction force sensors 50a, 50b, 52a, and 52b that detect the joint rotation angles. The biological signal detection unit 144 includes lower limb biological signal detection sensors 38a, 38b, 40a, 40b, 42a, 42b, 44a, 44b and upper limb biological signal detection sensors 338a, 338b, 340a, 340b, 342a, 342b, 344a, 344b, 346a. , 346b, 348a, 348b.

データ格納部１４６には、基準パラメータデータベース１４８と、指令信号データベース１５０とが格納されている。   The data storage unit 146 stores a reference parameter database 148 and a command signal database 150.

随意的制御部１５４は、生体信号検出部の検出信号に応じた指令信号を電力増幅部１５８に供給する。随意的制御部１５４は、生体信号検出部１４４に所定の指令関数f（t）またはゲインＰを適用して指令信号を生成する。このゲインＰは予め設定された値又は関数でも良く、ゲイン変更部１５６を介して調整することができる。   The optional control unit 154 supplies a command signal corresponding to the detection signal of the biological signal detection unit to the power amplification unit 158. The optional control unit 154 applies a predetermined command function f (t) or gain P to the biological signal detection unit 144 to generate a command signal. The gain P may be a preset value or function, and can be adjusted via the gain changing unit 156.

また、装着者１２の皮膚が汗で濡れることが予想される場合には、生体信号検出部１４４からの生体信号の入力が得られないときに、物理現象検出部１４２により検出された各データ（角度センサ７０，７２，７４，７６(図６参照)により検出された関節角度データ又は反力センサ５０ａ，５０ｂ，５２ａ，５２ｂにより検出された重心移動データ）に基づいて各駆動モータ２０，２２，２４，２６の駆動トルクを制御する方法を選択することも可能である。   When the skin of the wearer 12 is expected to get wet with sweat, when data input from the biological signal detection unit 144 cannot be obtained, each data ( Based on the joint angle data detected by the angle sensors 70, 72, 74, 76 (see FIG. 6) or the gravity center movement data detected by the reaction force sensors 50a, 50b, 52a, 52b). It is also possible to select a method for controlling the drive torques 24 and 26.

物理現象検出部１４２によって検出された関節角度（θknee,θhip）や重心位置は、基準パラメータデータベース１４８に入力される。フェーズ特定部１５２では、物理現象検出部１４２により検出された関節角度及び重心位置を基準パラメータデータベース１４８に格納された基準パラメータの関節角度及び重心位置と比較することにより、装着者１２の動作のフェーズを特定する。   The joint angles (θknee, θhip) and the position of the center of gravity detected by the physical phenomenon detector 142 are input to the reference parameter database 148. The phase specifying unit 152 compares the joint angle and the center of gravity position detected by the physical phenomenon detection unit 142 with the joint angle and the center of gravity position of the reference parameter stored in the reference parameter database 148, so that the phase of the operation of the wearer 12 is performed. Is identified.

そして、自律的制御部１６０では、フェーズ特定部１５２により特定されたフェーズの制御データを得ると、このフェーズの制御データに応じた指令信号を生成し、この動力を駆動部１４０に発生させるための指令信号を電力増幅部１５８に供給する。
〔各制御機器の接続系統〕
図８は下肢駆動部の各制御機器の接続を示すブロック図である。図９は上肢駆動部の各制御機器を示すブロック図である。図８及び図９に示されるように、バッテリ３２，３４は、電源回路８６に電源供給しており、電源回路８６では所定電圧に変換して入出力インターフェイス８８に定電圧を供給する。また、バッテリ３２，３４の充電容量は、バッテリ充電警告部９０によって監視されており、バッテリ充電警告部９０は、予め設定された残量に低下すると、警告を発して装着者１２にバッテリ交換または充電を報知する。 When the autonomous control unit 160 obtains the control data of the phase specified by the phase specifying unit 152, the autonomous control unit 160 generates a command signal corresponding to the control data of this phase and causes the drive unit 140 to generate this power. The command signal is supplied to the power amplifier 158.
[Connection system for each control device]
FIG. 8 is a block diagram showing the connection of each control device of the lower limb drive unit. FIG. 9 is a block diagram showing each control device of the upper limb drive unit. As shown in FIGS. 8 and 9, the batteries 32 and 34 supply power to the power supply circuit 86. The power supply circuit 86 converts the power into a predetermined voltage and supplies a constant voltage to the input / output interface 88. Further, the charging capacity of the batteries 32 and 34 is monitored by the battery charging warning unit 90. When the battery charging warning unit 90 decreases to a preset remaining amount, a warning is issued to the wearer 12 for battery replacement or Notify charging.

各駆動モータ２０，２２，２４，２６,３２０,３２２，３２４，３２６を駆動する第１乃至第８モータドライバ９２〜９５,３９２〜３９５は、入出力インターフェイス８８を介して制御装置１００からの制御信号に応じた駆動電圧を増幅して各駆動モータ２０，２２，２４，２６,３２０,３２２，３２４，３２６に出力する。   The first to eighth motor drivers 92 to 95 and 392 to 395 for driving the drive motors 20, 22, 24, 26, 320, 322, 324 and 326 are controlled from the control device 100 via the input / output interface 88. The drive voltage corresponding to the signal is amplified and output to each drive motor 20, 22, 24, 26, 320, 322, 324, 326.

各下肢生体信号検出センサ３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ及び上肢生体信号検出センサ３３８ａ，３３８ｂ，３４０ａ，３４０ｂ，３４２ａ，３４２ｂ，３４４ａ，３４４ｂ，３４６ａ，３４６ｂ，３４８ａ，３４８ｂから出力された生体電位信号の検出信号は、電力増幅部１５８の第１乃至第２０差動増幅器１０１〜１０８，３０１〜３１２によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）によってデジタル信号に変換されて入出力インターフェイス８８を介して制御装置１００に入力される。尚、装着者１２の皮膚表面で検出される生体電位信号は、微弱である。そのため、第１乃至第８差動増幅器１０１〜１０８,３０１〜３１２で例えば、３０μＶの検出信号をコンピュータが判別可能な３Ｖ程度に増幅するには、１０５倍となる１００dBの増幅率が必要になる。 Each lower limb biosignal detection sensor 38a, 38b, 40a, 40b, 42a, 42b, 44a, 44b and upper limb biosignal detection sensor 338a, 338b, 340a, 340b, 342a, 342b, 344a, 344b, 346a, 346b, 348a, 348b The biopotential signal detection signal output from is amplified by the first to twentieth differential amplifiers 101 to 108 and 301 to 312 of the power amplifier 158, and converted into a digital signal by an A / D converter (not shown). The converted data is input to the control device 100 via the input / output interface 88. The bioelectric potential signal detected on the skin surface of the wearer 12 is weak. Therefore, for example, in order to amplify a detection signal of 30 μV to about 3 V that can be discriminated by the computer with the first to eighth differential amplifiers 101 to 108, 301 to 312, an amplification factor of 100 dB that is 10 5 times is required. Become.

また、角度センサ７０，７２，７４，７６から出力された角度検出信号は、夫々第１乃至第４角度検出部１１１〜１１４に入力される。第１乃至第４角度検出部１１１〜１１４は、ロータリエンコーダによって検出されたパルス数を角度に相当する角度データ値に変換しており、検出された回動角度データは入出力インターフェイス８８を介して制御装置１００に入力される。   Further, the angle detection signals output from the angle sensors 70, 72, 74, and 76 are input to the first to fourth angle detection units 111 to 114, respectively. The first to fourth angle detectors 111 to 114 convert the number of pulses detected by the rotary encoder into an angle data value corresponding to the angle, and the detected rotation angle data is sent via the input / output interface 88. Input to the control device 100.

反力センサ５０ａ，５０ｂ，５２ａ，５２ｂから出力された反力検出信号は、夫々第１乃至第４反力検出部１２１〜１２４に入力される。第１乃至第４反力検出部１２１〜１２４は、圧電素子によって検出された電圧を力に相当するデジタル値に変換しており、検出された反力データは入出力インターフェイス８８を介して制御装置１００に入力される。   The reaction force detection signals output from the reaction force sensors 50a, 50b, 52a, and 52b are input to the first to fourth reaction force detection units 121 to 124, respectively. The first to fourth reaction force detectors 121 to 124 convert the voltage detected by the piezoelectric element into a digital value corresponding to the force, and the detected reaction force data is transmitted to the control device via the input / output interface 88. 100 is input.

データ格納部１４６のメモリ１３０は、各データを格納する格納部であり、起立動作、歩行動作や着席動作など各動作パターン（タスク）毎に設定されたフェーズ単位の制御データが予め格納されたデータベース格納領域１３０Ａと、各モータを制御するための制御プログラムが格納された制御プログラム格納領域１３０Ｂなどが設けられている。データベース格納領域１３０Ａには、図７に示す基準パラメータデータベース１４８と指令信号データベース１５０が格納されている。   The memory 130 of the data storage unit 146 is a storage unit for storing each data, and is a database in which control data for each phase set for each operation pattern (task) such as a standing motion, a walking motion, and a seating motion is stored in advance. A storage area 130A, a control program storage area 130B in which a control program for controlling each motor is stored, and the like are provided. The database storage area 130A stores a reference parameter database 148 and a command signal database 150 shown in FIG.

また、制御装置１００から出力された制御データは、入出力インターフェイス８８を介してデータ出力部１３２あるいは通信ユニット１３４に出力され、例えば、モニタ（図示せず）に表示したり、あるいはデータ監視用コンピュータ（図示せず）などにデータ通信で転送することもできる。   The control data output from the control device 100 is output to the data output unit 132 or the communication unit 134 via the input / output interface 88, and displayed on a monitor (not shown) or a data monitoring computer, for example. It can also be transferred to data communication (not shown).

また、制御装置１００は、前述した自律的制御部１６０と、フェーズ特定部１５２と、差分導出部１５４と、ゲイン変更部１５６とを備えている。
〔角度センサの検出信号を用いて制御装置１００が実行する制御処理〕
ここで、制御装置１００が実行する制御処理の手順について図１０Ａのフローチャートを参照して説明する。図１０Ａに示されるように、制御装置１００は、ステップＳ１１（以下「ステップ」を省略する）で装着者１２の動作に伴う物理現象検出部１４２（角度センサ７０，７２，７４，７６）により検出された関節角度（θknee,θhip）を取得する。次にＳ１２に進み、生体信号検出部１４４（下肢生体信号検出センサ３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ及び上肢生体信号検出センサ３３８ａ，３３８ｂ，３４０ａ，３４０ｂ，３４２ａ，３４２ｂ，３４４ａ，３４４ｂ，３４６ａ，３４６ｂ，３４８ａ，３４８ｂ）によって検出された筋電位信号(EMGknee,EMGhip)を取得する。 In addition, the control device 100 includes the autonomous control unit 160, the phase specifying unit 152, the difference deriving unit 154, and the gain changing unit 156 described above.
[Control processing executed by control device 100 using detection signal of angle sensor]
Here, the procedure of control processing executed by the control device 100 will be described with reference to the flowchart of FIG. 10A. As shown in FIG. 10A, the control device 100 detects the physical phenomenon detection unit 142 (angle sensors 70, 72, 74, and 76) accompanying the operation of the wearer 12 in step S11 (hereinafter, “step” is omitted). The obtained joint angle (θknee, θhip) is acquired. Next, the process proceeds to S12, where the biological signal detector 144 (lower limb biological signal detection sensors 38a, 38b, 40a, 40b, 42a, 42b, 44a, 44b and upper limb biological signal detection sensors 338a, 338b, 340a, 340b, 342a, 342b, 344a, 344b, 346a, 346b, 348a, 348b), the myoelectric potential signals (EMGknee, EMGhip) detected.

次のＳ１２ａでは、生体信号検出部１４４からの生体検出信号が検出できているか否かをチェックする。Ｓ１２ａにおいて、生体信号検出部１４４からの生体検出信号が検出できていない場合（ＮＯの場合）（例えば、生体信号センサが装着者１２の汗で剥がれている場合、あるいは生体信号センサを装着していない場合、生体信号検出部１４４からの筋電位信号が得られない。）、Ｓ１３に進み、上記Ｓ１１、Ｓ１２で取得された関節角度（θknee,θhip）及び重心位置を基準パラメータデータベース１４８と照合して装着者１２の各動作種別に対応するタスクのフェーズ(動作段階)を特定する。   In the next S12a, it is checked whether or not the biological detection signal from the biological signal detection unit 144 can be detected. In S12a, when the biological detection signal from the biological signal detector 144 is not detected (in the case of NO) (for example, when the biological signal sensor is peeled off by the sweat of the wearer 12, or when the biological signal sensor is worn) If not, a myoelectric potential signal cannot be obtained from the biological signal detection unit 144.), the process proceeds to S13, and the joint angles (θknee, θhip) and the position of the center of gravity acquired in S11 and S12 are compared with the reference parameter database 148. Thus, the phase (operation stage) of the task corresponding to each operation type of the wearer 12 is specified.

次のＳ１４では、上記Ｓ１３で特定されたフェーズ(動作段階)に応じた指令関数f(t)及びゲインＰを選択する。   In the next S14, the command function f (t) and the gain P corresponding to the phase (operation stage) specified in S13 are selected.

そして、Ｓ１５では、選択されたゲインＰにより生成された指令信号（制御信号）が、電力増幅部１５８（モータドライバ９２〜９５,３９２〜３９５）に供給される。これにより、駆動部１４０（駆動モータ２０，２２，２４，２６,３２０,３２２，３２４，３２６）は、駆動トルクを発生することになる。   In S15, the command signal (control signal) generated by the selected gain P is supplied to the power amplifier 158 (motor drivers 92 to 95, 392 to 395). As a result, the drive unit 140 (drive motors 20, 22, 24, 26, 320, 322, 324, and 326) generates drive torque.

その結果、駆動部１４０（駆動モータ２０，２２，２４，２６,３２０,３２２，３２４，３２６）は、装着者１２から検出した関節角度及び重心位置に基づいて選択されたフェーズに応じた駆動トルクを発生し、この駆動トルクを第１下肢フレーム５８、第２下肢フレーム６０及び下肢締結部材７８，８０及び締結ベルト７９，８１を介して装着者１２の脚にアシスト力として伝達する。   As a result, the drive unit 140 (drive motors 20, 22, 24, 26, 320, 322, 324, 326) causes the drive torque corresponding to the phase selected based on the joint angle and the center of gravity detected from the wearer 12. This driving torque is transmitted as an assist force to the leg of the wearer 12 via the first lower limb frame 58, the second lower limb frame 60, the lower limb fastening members 78, 80, and the fastening belts 79, 81.

このように、装着者１２の関節角度と重心位置に基づいてアシストを行うので、装着者１２は、生体検出信号が得られなくても駆動部１４０（駆動モータ２０，２２，２４，２６,３２０,３２２，３２４，３２６）からの駆動トルクによるアシスト力を付与されて労力が軽減される。   As described above, since the assist is performed based on the joint angle and the position of the center of gravity of the wearer 12, the wearer 12 can drive the drive unit 140 (drive motors 20, 22, 24, 26, and 320 even if a living body detection signal is not obtained. , 322, 324, 326) is applied with assisting force by driving torque, and labor is reduced.

例えば、装着者１２が運搬物を両腕で持ち上げたままの状態で階段を上る場合には、指令関数f（t）に応じた駆動力を発生させてアシストする。このような場合には、上の段についた脚は、股関節及び膝関節の角度が平地を歩行する場合よりも屈曲した状態で着地することになる、従って、例えば股関節及び／又は膝関節の屈折角度が８０°〜１００°の時に、床半力センサの検出値が所定の値以上になったら、階段を上るフェーズであると判断し、膝関節及び股関節の角度の伸展に合わせて駆動トルクを発生させる。   For example, when the wearer 12 goes up the stairs while lifting the transported object with both arms, the driving force according to the command function f (t) is generated to assist. In such a case, the upper stepped leg will land with the hip and knee joint angles bent more than when walking on flat ground, so for example hip and / or knee joint refraction. If the detected value of the floor half force sensor exceeds a predetermined value when the angle is between 80 ° and 100 °, it is determined that the phase is going up the stairs, and the drive torque is adjusted according to the extension of the knee joint and hip joint angles. generate.

また、階段を下りるフェーズ、立ち上がりのフェーズ、座りのフェーズであると判断した場合にも、所定の指令関数f（t）に従って駆動力を発生させてアシストをする。   Further, even when it is determined that the phase is a step down the stairs, a phase up, or a sitting phase, the driving force is generated according to a predetermined command function f (t) to assist.

なお、装着者１２が、平地を歩行している場合には負担が比較的小さいので、駆動部１４０（駆動モータ２０，２２，２４，２６,３２０,３２２，３２４，３２６）によるアシストが無くても作業効率は低下しない。従って、一般的な歩行のフェーズであると判断したときには、駆動部１４０（駆動モータ２０，２２，２４，２６,３２０,３２２，３２４，３２６）は装着者１２の動作を阻害しないように、駆動モータ自体の粘性を補償するように駆動される。   In addition, since the burden is comparatively small when the wearer 12 is walking on a flat ground, there is no assistance by the drive unit 140 (drive motors 20, 22, 24, 26, 320, 322, 324, 326). However, work efficiency does not decrease. Therefore, when it is determined that it is a general walking phase, the drive unit 140 (drive motors 20, 22, 24, 26, 320, 322, 324, 326) is driven so as not to hinder the operation of the wearer 12. Driven to compensate for the viscosity of the motor itself.

Ｓ１６では、当該タスクの最終フェーズに対する制御処理が行われてかどうかを確認する。Ｓ１６において、当該タスクの最終フェーズに対する制御処理が残っている場合には、上記Ｓ１１に戻り、次のフェーズに対する制御処理（Ｓ１１〜Ｓ１６）を行う。また、Ｓ１６において、当該タスクの最終フェーズに対する制御処理を行ったときは、今回の制御処理を終了する。   In S16, it is confirmed whether the control process for the final phase of the task has been performed. If the control process for the final phase of the task remains in S16, the process returns to S11 and the control process (S11 to S16) for the next phase is performed. In S16, when the control process for the final phase of the task is performed, the current control process is terminated.

このように、動作補助装置１０は、運搬物を両腕で持ち上げて運搬する場合、駆動部１４０（駆動モータ２０，２２，２４，２６,３２０,３２２，３２４，３２６）からの駆動トルクが第１下肢フレーム５８、第２下肢フレーム６０及び下肢締結部材７８，８０及び締結ベルト７９，８１を介して装着者１２の脚に伝達されるため、装着者１２は例えば階段を上る際でも通常の半分以下の力で動作することが可能になる。   As described above, when the movement assisting apparatus 10 lifts and carries a transported object with both arms, the driving torque from the driving unit 140 (drive motors 20, 22, 24, 26, 320, 322, 324, 326) is the first. Since it is transmitted to the legs of the wearer 12 via the 1 lower limb frame 58, the second lower limb frame 60, the lower limb fastening members 78 and 80, and the fastening belts 79 and 81, the wearer 12 is half of the usual even when going up the stairs, for example. It becomes possible to operate with the following forces.

このように、生体信号センサが装着者１２の汗で剥がれているような場合、あるいは生体信号センサを装着していない場合には、角度センサ７０，７２，７４，７６によって検出された関節回動角度に基づいて装着者１２が階段や段差を上っている場合に駆動部１４０（駆動モータ２０，２２，２４，２６,３２０,３２２，３２４，３２６）からの駆動トルクを付与することで装着者１２の労力を軽減して、作業効率を高めることができる。また、制御装置１００が装着者１２の動作に応じて駆動部１４０の駆動トルクを制御するため、装着者１２が歩行する際にも運搬物の質量を感じることなく、歩行することが可能になり、体力の消耗を抑制できる。
〔生体信号を用いて制御装置１００が実行する制御処理〕
図１０Ｂは生体信号センサの検出信号を用いて制御部が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。図１０Ｂに示されるように、Ｓ１２ａにおいて、例えば、装着者１２が生体信号センサを適正に装着している場合、生体信号検出部１４４からの生体電位信号を得ることができる。その場合（ＹＥＳの場合）、Ｓ１８に進み指令関数f(t)及びゲインＰに基づいて、生体電位信号に応じた指令信号を生成する。 As described above, when the biological signal sensor is peeled off by the sweat of the wearer 12 or when the biological signal sensor is not worn, the joint rotation detected by the angle sensors 70, 72, 74 and 76 is detected. Wearing by applying driving torque from the drive unit 140 (drive motors 20, 22, 24, 26, 320, 322, 324, 326) when the wearer 12 is climbing stairs or steps based on the angle The labor of the person 12 can be reduced and the working efficiency can be increased. In addition, since the control device 100 controls the driving torque of the driving unit 140 according to the operation of the wearer 12, it is possible to walk without feeling the mass of the transported item even when the wearer 12 walks. , Can suppress the exhaustion of physical strength.
[Control processing executed by control device 100 using biological signal]
FIG. 10B is a flowchart for explaining control processing executed by the control unit using the detection signal of the biological signal sensor. As shown in FIG. 10B, in S12a, for example, when the wearer 12 wears the biological signal sensor appropriately, the bioelectric potential signal from the biological signal detection unit 144 can be obtained. In this case (in the case of YES), the process proceeds to S18, and a command signal corresponding to the biopotential signal is generated based on the command function f (t) and the gain P.

次のＳ１９では、指令信号を電力増幅部１５８（モータドライバ９２〜９５,３９２〜３９５）に送出する。これにより、装着者１２には、生体検出信号に応じたアシスト力を付与されて労力が軽減される。   In the next S19, the command signal is sent to the power amplifier 158 (motor drivers 92 to 95, 392 to 395). As a result, the wearer 12 is provided with an assist force according to the living body detection signal, and the labor is reduced.

Ｓ２０では、ゲイン変更部による入力があったかどうか確認する。Ｓ２０において、ゲイン変更部による入力があった場合には、上記Ｓ１８に戻り、変更後のゲインＰにより制御処理（Ｓ１８〜Ｓ２０）を行う。また、Ｓ２０において、ゲイン変更部による入力が無かったときは、今回の制御処理を終了する。   In S20, it is confirmed whether or not there is an input from the gain changing unit. If there is an input from the gain changing unit in S20, the process returns to S18, and the control process (S18 to S20) is performed with the changed gain P. In S20, if there is no input from the gain changing unit, the current control process is terminated.

このように、生体信号センサにより生体電位信号が検出できる場合には、生体電位信号に基づいて装着者１２の意思に応じて駆動トルクを付与することで装着者１２の労力を軽減して、作業効率を高めることができる。また、制御装置１００が装着者１２の動作に応じて駆動部１４０の駆動トルクを制御するため、運搬物を両腕で持ち上げた状態でのバランスを取りやすく、スムーズに歩行することが可能になる。   Thus, when the bioelectric potential signal can be detected by the biosignal sensor, the work of the wearer 12 can be reduced by applying a driving torque according to the intention of the wearer 12 based on the bioelectric potential signal. Efficiency can be increased. In addition, since the control device 100 controls the driving torque of the driving unit 140 according to the operation of the wearer 12, it is easy to balance in a state where the transported object is lifted with both arms, and it is possible to walk smoothly. .

上記実施例の説明では、重量物を運搬する場合について説明したが、重量物としては、金属や石などに限らず、例えば、災害現場などで負傷者を運搬する場合にも適用できるのは勿論である。
また、上記実施例では、上肢フレームと腰フレームと下肢フレームを組み合わせたフレーム構造を一例として挙げたが、これに限らず、腰フレームと下肢フレームを組み合わせたフレーム構造のものにも本発明が適用できるのは勿論である。 In the description of the above embodiment, the case of transporting a heavy object has been described. However, the heavy object is not limited to a metal or a stone, but can be applied to a case where an injured person is transported at a disaster site, for example. It is.
In the above embodiment, the frame structure combining the upper limb frame, the waist frame, and the lower limb frame is given as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to a frame structure combining the waist frame and the lower limb frame. Of course you can.

１０ 装着式動作補助装置
１２ 装着者
１４ 上肢フレーム
１５ 垂直フレーム
１６Ａ、１６Ｂ 肩フレーム
１７Ａ，１７Ｂ 上肢駆動部
１８ フレーム構造
１９ 下肢フレーム
２０，２２，２４，２６，３２０，３２２，３２４，３２６ 駆動モータ
３０ 腰フレーム
３０Ａ 腰締結部
３１ 後側開口
３６ 制御ユニット
３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ 下肢生体信号検出センサ
５０ａ，５０ｂ，５２ａ，５２ｂ 床反力センサ
５８ 第１下肢フレーム
６０ 第２下肢フレーム
６２ 第３下肢フレーム
６４ 第１関節
６６ 第２関節
６８ 第３関節
７０，７２，７４，７６ 角度センサ
７８，８０ 下肢締結部材
７９，８１ 締結用ベルト
８４ 靴保持部
８６ 電源回路
８８ 入出力インターフェイス
９０ バッテリ充電警告部
９２〜９５,３９２〜３９５ モータドライバ
１００ 制御装置
１０１〜１０８,３０１〜３１２ 差動増幅器
１１１〜１１４ 角度検出部
１２１〜１２４ 反力検出部
１３０ メモリ
１３０Ａ データベース格納領域
１３０Ｂ 制御プログラム格納領域
１４０ 駆動部
１４２ 物理現象検出部
１４４ 生体信号検出部
１４６ データ格納部
１４８ 基準パラメータデータベース
１５０ 指令信号データベース
１５２ フェーズ特定部
１５４ 随意的制御部
１５６ ゲイン変更部
１５８ 電力増幅部
１６０ 自律的制御部
２００Ａ，２００Ｂ 肩駆動部
２１０Ａ，２１０Ｂ 腕駆動部
２６０ 載置台
２７０ 検出センサ
２８０ 昇降機構
３００Ａ，３００Ｂ 下肢駆動部
３３４，３３６ 第２腕フレーム
３３０，３３１ 上肢締結部材
３３８ａ，３３８ｂ，３４０ａ，３４０ｂ，３４２ａ，３４２ｂ，３４４ａ，３４４ｂ，３４６ａ，３４６ｂ，３４８ａ，３４８ｂ 上肢生体信号検出センサ
３５０，３５２ 上肢締結ベルト
３６０ 腰締結ベルト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wearing type movement assistance apparatus 12 Wearer 14 Upper limb frame 15 Vertical frame 16A, 16B Shoulder frame 17A, 17B Upper limb drive part 18 Frame structure 19 Lower limb frame 20, 22, 24, 26, 320, 322, 324, 326 Drive motor 30 Waist frame 30A Waist fastening portion 31 Rear opening 36 Control units 38a, 38b, 40a, 40b, 42a, 42b, 44a, 44b Lower limb biosignal detection sensors 50a, 50b, 52a, 52b Floor reaction force sensor 58 First lower limb frame 60 Second leg frame 62 Third leg frame 64 First joint 66 Second joint 68 Third joint 70, 72, 74, 76 Angle sensor 78, 80 Lower limb fastening member 79, 81 Fastening belt 84 Shoe holding part 86 Power supply circuit 88 Input / output interface 90 Battery charging warning unit 92 to 95,3 2 to 395 Motor driver 100 Controllers 101 to 108, 301 to 312 Differential amplifiers 111 to 114 Angle detection units 121 to 124 Reaction force detection unit 130 Memory 130A Database storage region 130B Control program storage region 140 Drive unit 142 Physical phenomenon detection unit 144 Biological signal detection unit 146 Data storage unit 148 Reference parameter database 150 Command signal database 152 Phase identification unit 154 Optional control unit 156 Gain change unit 158 Power amplification unit 160 Autonomous control unit 200A, 200B Shoulder drive unit 210A, 210B Arm drive Unit 260 mounting table 270 detection sensor 280 elevating mechanism 300A, 300B lower limb drive unit 334, 336 second arm frame 330, 331 upper limb fastening member 338a, 338b, 340a, 340b, 342a, 342b 344a, 344b, 346a, 346b, 348a, 348b limb biosignal detecting sensors 350, 352 upper limb fastening belt 360 waist fastening belt

Claims (3)

装着式動作補助装置において、
装着者の腰の前側に装着される腰フレームと、
該腰フレームの後側開口部に装着可能に設けられた腰締結部材と、
前記腰フレームの前側から上方へ延在する垂直フレームと、該垂直フレームの上端より肩幅方向に横架された肩フレームとを有する上肢フレームと、
前記上肢フレームの後側から装着可能に設けられた上肢締結部材と
前記肩フレームの両端に回動可能に設けられると共に、前記装着者の前側に配置され、該装着者による運搬物を持ち上げる動作を補助する上肢駆動部と、
前記腰フレームより下方に設けられ、かつ該腰フレーム、前記上肢フレーム、及び前記上肢駆動部の質量を支える下肢フレームと、
前記下肢フレームの後側から装着可能に設けられた下肢締結部材と、
前記下肢フレームの各関節に設けられた下肢駆動部と、
前記装着者の各生体信号を検出する複数の生体信号検出部と、
前記複数の生体信号検出部により検出された各生体信号に基づいて前記下肢駆動部及び前記上肢駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記垂直フレームは、前記腰フレームに対して後方側に傾斜する状態に連結されており、
前記装着者が両腕で前記運搬物を持ち上げた状態で移動する際、前記垂直フレームは該運搬物と近い位置に配置され、当該垂直フレームが該運搬物の重量を直接的に支えることを特徴とする装着式動作補助装置。 In the wearable motion assist device,
A waist frame attached to the front side of the wearer 's waist ;
And waist fastening member provided to be mounted to the side opening after said waist frame,
An upper limb frame having a vertical frame extending upward from the front side of the waist frame, and a shoulder frame horizontally laid in a shoulder width direction from an upper end of the vertical frame;
An upper limb fastening member provided to be attachable from the rear side of the upper limb frame;
An upper limb drive unit that is rotatably provided at both ends of the shoulder frame and is arranged on the front side of the wearer, and assists the lifting operation of the transported material by the wearer;
A lower limb frame that is provided below the waist frame and supports the mass of the waist frame, the upper limb frame, and the upper limb drive unit;
A lower limb fastening member provided to be attachable from the rear side of the lower limb frame;
A lower limb drive unit provided at each joint of the lower limb frame;
A plurality of biological signal detectors for detecting each biological signal of the wearer;
A control unit that controls the lower limb drive unit and the upper limb drive unit based on each biological signal detected by the plurality of biological signal detection units ,
The vertical frame is connected in a state of being inclined rearward with respect to the waist frame,
When the wearer moves with the arms lifted with the transported object, the vertical frame is disposed close to the transported object, and the vertical frame directly supports the weight of the transported object. Wearable motion assist device. 前記垂直フレームは、前記上肢駆動部により持ち上げられた運搬物を載置する載置台を有することを特徴とする請求項１に記載の装着式動作補助装置。 The wearable motion assisting device according to claim 1 , wherein the vertical frame includes a placing table on which a transported object lifted by the upper limb driving unit is placed. 前記載置台に前記運搬物を検出する検出センサを設け、
前記検出センサの検出信号に基づいて前記載置台を上下方向に移動させる昇降機構を設けたことを特徴とする請求項２に記載の装着式動作補助装置。 Provide a detection sensor for detecting the transported object on the mounting table,
The mounting-type motion assisting device according to claim 2 , further comprising an elevating mechanism that moves the mounting table in the vertical direction based on a detection signal of the detection sensor.
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