特開 2023-90175 アシストトルク測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023090175

(43)【公開日】2023-06-29

(54)【発明の名称】アシストトルク測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 25/00 20060101AFI20230622BHJP

   A61H 1/02 20060101ALI20230622BHJP

   B25J 19/02 20060101ALI20230622BHJP

【ＦＩ】

G01L25/00 C

A61H1/02 G

B25J19/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021204995

(22)【出願日】2021-12-17

(71)【出願人】

【識別番号】515087972

【氏名又は名称】株式会社イノフィス

(74)【代理人】

【識別番号】100205659

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 拓也

(74)【代理人】

【識別番号】100135356

【弁理士】

【氏名又は名称】若林 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】小林 宏

【テーマコード（参考）】

3C707

4C046

【Ｆターム（参考）】

3C707AS38

3C707KS35

4C046AA42

4C046AA48

4C046BB03

4C046CC02

4C046DD04

4C046DD05

4C046DD37

4C046DD38

4C046DD39

4C046EE05

(57)【要約】

【課題】使用者が人体サポート装置を購入しようとするときに、使用者が希望する性能の製品を容易に判別可能とする規格の試験を行うことが可能なアシストトルク測定装置を提供すること。
【解決手段】下肢模擬部６２１と、肩模擬部６２３を有する上体模擬部６２２と、肩模擬部６２３にそれぞれ接続され、上体模擬部６２２の一端部と他端部とを結ぶ方向に対してそれぞれ直交し、且つ、肩模擬部６２３において互いに反対の方向に延びる位置関係で張られた第１の線部材６３１及び第２の線部材６３２と、第１の線部材６３１の一端部に対する他端部に接続された第１荷重測定器７１と、第２の線部材６３２の一端部に対する他端部に接続された第２荷重測定器７２と、を備えるアシストトルク測定装置６０である。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用者の背部において使用者の上体に沿って配置される上体装着部と、前記使用者の左右の脚部に装着され前記上体装着部に対して傾動可能な脚部装着部と、を有する人体サポート装置のアシストトルク測定装置であって、
前記脚部装着部が固定される下肢模擬部と、
前記下肢模擬部に対して揺動可能に前記下肢模擬部に支持され、前記下肢模擬部に支持される一端部に対する他端部に、前記上体装着部が固定される肩模擬部を有する上体模擬部と、
前記肩模擬部にそれぞれ接続され、前記上体模擬部の一端部と他端部とを結ぶ方向に対してそれぞれ直交し、且つ、前記肩模擬部において互いに反対の方向に延びる位置関係で張られた第１の線部材及び第２の線部材と、
前記肩模擬部に接続された前記第１の線部材の一端部に対する他端部に接続された第１荷重測定器と、
前記肩模擬部に接続された前記第２の線部材の一端部に対する他端部に接続された第２荷重測定器と、を備えるアシストトルク測定装置。

【請求項2】

前記上体模擬部を支持する前記下肢模擬部の一端部から前記下肢模擬部の他端部へと向かう方向と、前記上体模擬部の一端部から他端部へと向かう方向と、のなす角を変更可能に前記第１の線部材及び前記第２の線部材を支持する角度可変線部材支持部を有する請求項１に記載のアシストトルク測定装置。

【請求項3】

前記下肢模擬部の他端部、前記第１荷重測定器、及び、前記第２荷重測定器は、長方形状の筐体に固定されている請求項２に記載のアシストトルク測定装置。

【請求項4】

前記第１の線部材及び前記第２の線部材は、前記長方形状の筐体の辺の位置に配置されたガイドローラに支持されてガイドされ、
前記ガイドローラは、前記筐体の辺における異なる位置において前記第１の線部材及び前記第２の線部材を支持可能であることにより前記角度可変線部材支持部を構成する請求項３に記載のアシストトルク測定装置。

【請求項5】

前記肩模擬部は、前記上体装着部を固定可能なＴ字形状を有する請求項１～請求項４のいずれかに記載のアシストトルク測定装置。

【請求項6】

前記第１の線部材及び前記第２の線部材をそれぞれ張られた状態に維持するチェーンブロックを備える請求項１～請求項５のいずれかに記載のアシストトルク測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アシストトルク測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、人体サポート装置としての腰部補助装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。腰部補助装置は、使用者の腰部の側方側に配置される左右一対のサイド部に傾動可能に取付けられていると共に使用者の背部に装着される背中フレームを備えている。また、腰部補助装置は、左右一対のサイド部に傾動可能に取付けられていると共に使用者の大腿部に当接される大腿プレートが固定された下肢フレームを備えている。さらに、腰部補助装置は、一端部が背中フレームに係止されていると共に他端部がワイヤを介して下肢フレームに係止された人工筋肉を備えている。そして、コンプレッサやタンク内からチューブを介して人工筋肉内へ圧縮空気が供給されることで、人工筋肉が収縮する。これにより、使用者の上体に起立方向へサポートをするアシストトルク（人体を引き起こす方向へのトルク）が加わり、重量物を持ち上げる際の使用者の腰部の負荷を低減することを可能とする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－７５０７８号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】「第３５回日本ロボット学会学術講演会 ＪＩＳ Ｂ ８４５６－１ 世界初の腰補助ロボット製品規格」、２０１７年９月１４日、 第１－１６頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

人体サポート装置としては、左右一対のサイド部、背中フレーム、及び、下肢フレームにより外骨格を構成するタイプのものの他に、このような外骨格を構成する部材を有していないタイプのもの等、様々な構成のものが存在する。また、用いられる動力としても、空気圧式の人工筋肉、高圧ガス、ゴム等、様々なものが用いられている。

【0006】

しかしながら、上記非特許文献１に記載のように、人体サポート装置の性能表示の項目及び内容について、検討はなされているが、安価で簡易に人体サポート装置の性能を測定する装置および方法がなかった。このため、人体サポート装置を購入しようとする使用者が必要とする性能を有する製品を、的確に把握して購入することが困難であった。この結果、使用者が製品を選択する際に混乱し、人体サポート装置の導入をためらい、希望する人体サポート装置を購入できないという状況が存在していた。

【0007】

本発明は、使用者が人体サポート装置を購入しようとするときに、使用者が希望する性能の製品を容易に判別可能とする規格の試験を行うことが可能なアシストトルク測定装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、使用者の背部において使用者の上体に沿って配置される上体装着部と、前記使用者の左右の脚部に装着され前記上体装着部に対して傾動可能な脚部装着部と、を有する人体サポート装置のアシストトルク測定装置であって、前記脚部装着部が固定される下肢模擬部と、前記下肢模擬部に対して揺動可能に前記下肢模擬部に支持され、前記下肢模擬部に支持される一端部に対する他端部に、前記上体装着部が固定される肩模擬部を有する上体模擬部と、前記肩模擬部にそれぞれ接続され、前記上体模擬部の一端部と他端部とを結ぶ方向に対してそれぞれ直交し、且つ、前記肩模擬部において互いに反対の方向に延びる位置関係で張られた第１の線部材及び第２の線部材と、前記肩模擬部に接続された前記第１の線部材の一端部に対する他端部に接続された第１荷重測定器と、前記肩模擬部に接続された前記第２の線部材の一端部に対する他端部に接続された第２荷重測定器と、を備えるアシストトルク測定装置に関する。

【0009】

ここで、前記上体模擬部を支持する前記下肢模擬部の一端部から前記下肢模擬部の他端部へと向かう方向と、前記上体模擬部の一端部から他端部へと向かう方向と、のなす角を変更可能に前記第１の線部材及び前記第２の線部材を支持する角度可変線部材支持部を有することが好ましい。

【0010】

また、前記下肢模擬部の他端部、前記第１荷重測定器、及び、前記第２荷重測定器は、長方形状の筐体に固定されていることが好ましい。

【0011】

また、前記第１の線部材及び前記第２の線部材は、前記長方形状の筐体の辺の位置に配置されたガイドローラに支持されてガイドされ、前記ガイドローラは、前記筐体の辺における異なる位置において前記第１の線部材及び前記第２の線部材を支持可能であることにより前記角度可変線部材支持部を構成することが好ましい。

【0012】

また、前記肩模擬部は、前記上体装着部を固定可能なＴ字形状を有することが好ましい。また、前記第１の線部材及び前記第２の線部材をそれぞれ張られた状態に維持するチェーンブロックを備えることが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、使用者が人体サポート装置を購入しようとするときに、使用者が希望する性能の製品を容易に判別可能とする規格の試験を行うことが可能なアシストトルク測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態によるアシストトルク測定装置により測定される人体サポート装置を示す側面図である。

【図2】本発明の一実施形態によるアシストトルク測定装置により測定される人体サポート装置を示す背面図である。

【図3】本発明の一実施形態によるアシストトルク測定装置により測定される人体サポート装置からカバー、腰部ベルト、上側腰部ベルトが取り外された様子を示す背面図である。

【図4】本発明の一実施形態によるアシストトルク測定装置により測定される人体サポート装置からカバー、腰部ベルト、上側腰部ベルトが取り外された様子を示す正面図である。

【図5】本発明の一実施形態によるアシストトルク測定装置により測定される人体サポート装置からカバー、腰部ベルト、上側腰部ベルトが取り外された様子を示す側面図である。

【図6】本発明の一実施形態によるアシストトルク測定装置により測定される人体サポート装置を使用者が使用している様子を示す側面図である。

【図7】本発明の一実施形態によるアシストトルク測定装置を示す斜視図である。

【図8】本発明の一実施形態によるアシストトルク測定装置の下肢模擬部と上体模擬部とのなす角を３０°とした状態を示す側面図である。

【図9】本発明の一実施形態によるアシストトルク測定装置の下肢模擬部と上体模擬部とのなす角を６０°とした状態を示す側面図である。

【図10】本発明の一実施形態によるアシストトルク測定装置の下肢模擬部と上体模擬部とのなす角を９０°とした状態を示す側面図である。

【図11】本発明の一実施形態によるアシストトルク測定装置の下肢模擬部と上体模擬部とのなす角を１２０°とした状態を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の一実施形態に係るアシストトルク測定装置により測定される人体サポート装置について、先ず、図１～図６を参照して説明する。
以下の説明においては、人体サポート装置を装着している状態であって直立した状態の使用者から見た前後方向前方側を矢印ＦＲで示し、右側及び左側をそれぞれ矢印ＲＨ及び矢印ＬＨで示し、上下方向上側を矢印ＵＰで示す。また、以下の説明で、単に前後、左右、上下の方向を示す場合は、人体サポート装置を装着している状態でかつ直立した状態の使用者から見た前後、左右、上下を示すものとする。

【0016】

図２、図３等に示すように、人体サポート装置１０は、使用者の腰部の側方側に配置される左右一対のベース部１２と、ベース部１２に取付けられ、使用者の腰部（骨盤近傍）に装着される腰部ベルト１４と、左右一対のベース部１２を支持する上体装着部としての上体側フレーム１８と、左右一対のベース部１２に対して傾動可能に取付けられた脚部装着部としての大腿アーム１６と、上体側フレーム１８に格納された人工筋肉２０と、を備えている。ベース部１２及び上体側フレーム１８は、カバー１０１により覆われている。ベース部１２、上体側フレーム１８、及び、大腿アーム１６は、外骨格を構成する。

【0017】

ベース部１２は、板状に形成された外側プレート２２及び内側プレート２４と、を備えている。外側プレート２２と内側プレート２４とは、側面視で（右側又は左側から見て）ほぼ同一の形状に形成されている。外側プレート２２と内側プレート２４とは、複数の接続ピン２６（図５参照）等を介して接続されており、左右方向に所定の間隔で平行に配置されている。

【0018】

外側プレート２２と内側プレート２４との間には、ワイヤガイドとしての第１プーリ２８及び第２プーリ３０が回転可能に支持されている。第１プーリ２８は、外側プレート２２及び内側プレート２４の下部に、左右方向に回転軸が指向する位置関係で取付けられている。第１プーリ２８の回転軸は、使用者の脚軸としての股関節に対応する第１軸Ｃ１とされている。また、第１プーリ２８には、後述するワイヤ４８の一部が係止されるワイヤ係止部２８Ａと、後述する大腿アーム１６とが取付けられ、第１軸Ｃ１を中心に回動可能な大腿アーム取付部２８Ｂと、が設けられている。

【0019】

第２プーリ３０は、外側プレート２２及び内側プレート２４の上部、且つ、第１プーリ２８の後側の位置に、左右方向に回転軸が指向する位置関係で取付けられている。第２プーリ３０の回転軸は、使用者の腰軸としての仙腸関節に対応する第２軸Ｃ２とされている。また、第２プーリ３０の外周部には、後述するワイヤ４８の長手方向の中間部をガイドするためのガイド溝３０Ａが形成されている。第２プーリ３０を支持する外側プレート２２及び内側プレート２４の部分は、上体側フレーム１８に取付けられる被接続部を構成する。

【0020】

腰部ベルト１４は、被固定部としての基部パッド１４１と、上側腰部ベルト１４２と、下側腰部ベルト１４３と、を有している。基部パッド１４１は、ベース部１２の内側プレート２４に、内側プレート２４に平行な位置関係で固定されている。上側腰部ベルト１４２の両端部は、それぞれ基部パッド１４１の上部に、長さ調整不能に固定されている。これにより、上側腰部ベルト１４２は、基部パッド１４１の上部同士を繋いでおり、上側腰部ベルト１４２の長さは一定である。このように長さが一定の上側腰部ベルト１４２は、図６に示すように、使用者Ｐの大殿筋の上部の上側に配置される。

【0021】

下側腰部ベルト１４３の両端部は、それぞれ基部パッド１４１の下部に、長さ調整可能に固定されている。これにより、下側腰部ベルト１４３は、基部パッド１４１の下部同士を繋いでいる。下側腰部ベルト１４３の両端部の近傍には、それぞれバックル１４４が設けられており、バックル１４４の部分において、下側腰部ベルト１４３の長さを調整可能である。下側腰部ベルト１４３の長さが調整されて、下側腰部ベルト１４３は、使用者Ｐの大殿筋の後部の下部に隣接して配置される。

【0022】

大腿アーム１６は、図２～図４等に示すように、使用者Ｐの大腿部に沿って延びるアーム本体３２と、アーム本体３２に取付けられカバー３４１で覆われた腿パッド３４と、を有している。アーム本体３２は、剛性を高めるためのリブ３２Ｂが設けられた延在部３２Ａを有しており、延在部３２Ａの基部は、大腿アーム取付部２８Ｂに対してほぼ前後方向に指向する軸を中心として回動可能とするヒンジ３６を介して大腿アーム取付部２８Ｂに取り付けられている。ヒンジ３６が左右方向に回動可能に構成されていることにより、大腿アーム１６がベース部１２に対して左右方向にも傾動可能とされている。

【0023】

延在部３２Ａの先端部には、使用者Ｐの脚部に装着される腿パッド３４が固定されている。腿パッド３４は、使用者Ｐの大腿部の前方側の面に沿う湾曲形状に形成されている。また、腿パッド３４は、左右方向に指向する軸を中心としてアーム本体３２に対して所定の角度で回動可能に支持されている。これにより、腿パッド３４と使用者Ｐの大腿部の前方側の面との接触状態を、適切な接触状態にすることを可能とする。

【0024】

図３等に示すように、上体側フレーム１８は、人体サポート装置１０の上部に位置しており、正面視で（使用者Ｐの正面側から見て）下方側が開放され中央に頂点部を有する逆Ｖ字状に形成されている。上体側フレーム１８は、左右方向に所定の間隔で配置された、アクチュエータとしてのＭｃＫｉｂｂｅｎ型の人工筋肉２０を収容する、アクチュエータ収容部としての人工筋肉収容部３８Ａを有する一対の人工筋肉取付部３８と、一対の人工筋肉取付部３８の上方側の部位を左右方向に繋ぐ接続部４０と、を有しており、これらは、射出成形により一体成形された樹脂製の１つの部品により構成されている。

【0025】

上体側フレーム１８の左右の下端部は、下方向へ開放されたコの字に形成されたベース部取付部３８２を有しており、ベース部取付部３８２の間には、第２プーリ３０を支持する外側プレート２２及び内側プレート２４の部分により構成される被接続部が配置され、ベース部１２はベース部取付部３８２に対して回動可能に支持されている。即ち、上体側フレーム１８の左右の下端部は、左右一対のベース部１２に直接接続されており、上体側フレーム１８は、ベース部１２に対して傾動可能に取り付けられている。

【0026】

一対の人工筋肉取付部３８は、正面視で上方側から下方側に向かうにつれて使用者Ｐの右側及び左側にそれぞれ傾斜している。人工筋肉取付部３８には、後側において開口する断面がコの字形状の図示しない溝が形成されており、この溝が形成された部分が人工筋肉収容部３８Ａを構成し、この溝に人工筋肉２０が収容されている。後側の開口は蓋３８１により閉塞されている。接続部４０は、十字形状のリブ４０１を有しており、高い剛性を有して一対の人工筋肉取付部３８を接続している。

【0027】

人工筋肉２０は、ゴム等の弾性材料を用いて管状に形成された図示しない弾性チューブと、図示しない弾性チューブを覆う筒状の図示しないメッシュスリーブと、を含んで構成されており、弾性チューブをメッシュスリーブで被覆して両端をかしめた構造となっている。

【0028】

図示しない弾性チューブは、内部にガス（空気）が供給される空間を有しており、図示しない弾性チューブの内部には、管部材を通して接続されたポンプ２１１を介して空気が供給されるように構成されている。管部材には、弾性チューブに供給された空気の量を調整可能な調整バルブ２１２が設けられており、調整バルブ２１２により適宜空気の量を調整して付勢力を調整することにより、全身の筋力が強くないシニアや女性等の使用者が使用する場合や、全身の筋力が強い男性等の使用者が使用する場合等、場合に応じて適切に、人工筋肉２０による付勢力が調整可能である。

【0029】

図示しないメッシュスリーブは、例えば伸縮性の小さい高張力繊維等の線材が織り上げられること等により形成されている。そして、メッシュスリーブ内に配置された図示しない弾性チューブ内に空気が供給されて、弾性チューブが膨張すると、メッシュスリーブの長さ方向と直交する方向への寸法が増加すると共に、当該メッシュスリーブの長さ方向への寸法が減少する。これにより、人工筋肉２０の長さが短くなって（人工筋肉２０が収縮して）後述する腰及び腕をサポートする力が発生するように構成されている。

【0030】

人工筋肉２０の一端部は、人工筋肉取付部３８に対して固定されており、人工筋肉２０の他端部には、ワイヤ４８が係止されている。また、ワイヤ４８は、上体側フレーム１８下端側から導出されており、上体側フレーム１８下端部に設けられたプーリ３８５の後側と、第２プーリ３０の後側と、第１プーリ２８の後側とにこの順でそれぞれ掛けられてこれらにガイドされ、ワイヤ４８の他端部は、第１プーリ２８のワイヤ係止部２８Ａに係止されている。人工筋肉２０を駆動させることにより、大腿アーム１６を人工筋肉２０の方向へ引いて、上体側フレーム１８をベース部１２に対して傾動させ、大腿アーム１６をベース部１２に対して傾動させることで、使用者Ｐを引き起こす方向への付勢力を、上体側フレーム１８及び大腿アーム１６を介して使用者Ｐへ伝達する。

【0031】

逆Ｖ字状の上体側フレーム１８の中央の頂点部の位置には、使用者Ｐの上体に装着される上体装着ベルト４２の端部が取付けられる上体装着ベルト取付部３８Ｂが、上体側フレーム１８に固定されて設けられている。図６等に示すように、上体装着ベルト４２は、使用者Ｐの右肩に装着される右側装着ベルト４２Ｒと、使用者Ｐの左肩に装着される左側装着ベルト４２Ｌと、を有しており、右側装着ベルト４２Ｒ及び左側装着ベルト４２Ｌの長さは、それぞれバックル４２１により調整可能とされている。上体側フレーム１８は、右側装着ベルト４２Ｒが使用者Ｐの右肩に装着され、左側装着ベルト４２Ｌが使用者Ｐの左肩に装着されて、上体装着ベルト取付部３８Ｂの部分が、使用者Ｐの背部から離れた位置関係とされて、使用者Ｐの背部において使用者Ｐの上体に沿って配置される。即ち、使用者Ｐが人体サポート装置１０を装着した初期状態のときには、上体側フレーム１８は、図６に示すように、使用者Ｐの腰の位置から、上方向に向かって使用者Ｐの背中から離れるように傾斜した状態とされるように、人工筋肉２０は設定されている。この状態とされることにより、第１軸Ｃ１、第２軸Ｃ２が、使用者Ｐの脚軸、腰軸（股関節、仙腸関節）に完全に一致していないにも関わらず、人体サポート装置１０が使用者Ｐの動作をアシストしているときに、使用者Ｐに対して位置ずれすることを抑えることが可能とされる。

【0032】

上述の人体サポート装置１０による使用者Ｐのサポートについて説明する。
図６に示されるように、本実施形態では、腰部ベルト１４、上体装着ベルト４２及び大腿アーム１６が、使用者Ｐの腰部Ｐ１、上体Ｐ２及び大腿部にそれぞれ装着されることで、人体サポート装置１０が使用者Ｐに装着される。

【0033】

より具体的には、長さが一定の腰部ベルト１４の上側腰部ベルト１４２が、図６に示すように、使用者Ｐの大殿筋の上部の上側、即ち、ズボンのベルトの位置に相当する位置に配置される。そしてこの位置を基準として、腰部ベルト１４の下側腰部ベルト１４３の長さが調整されて、下側腰部ベルト１４３は、使用者Ｐの大殿筋の後部の下部に隣接して配置される。この結果、図６に示すように、上側腰部ベルト１４２と下側腰部ベルト１４３とによって、大殿筋が上下方向から挟まれたような状態となり、人体サポート装置１０は、使用者Ｐが動いた場合であっても、使用者Ｐの人体に対してずれにくい状態となる。この状態で上体装着ベルト４２及び大腿アーム１６が使用者Ｐの腰部Ｐ１、上体Ｐ２及び大腿部にそれぞれ装着されて、人体サポート装置１０が使用者Ｐに装着される。

【0034】

使用者Ｐが床面に置かれた重量物を持ち上げる際には、人工筋肉２０の収縮によりワイヤ４８が人工筋肉２０に引き寄せられることにより、ベース部１２に対して上体側フレーム１８が回動して前傾した使用者Ｐの上体Ｐ２を引き起こす方向へのサポート力が生じる。また、大腿アーム１６がベース部１２に対して回動させられて、使用者Ｐの屈曲した状態の脚が、まっすぐとされる方向へのサポート力が生じる。これにより、使用者Ｐが床面に置かれた重量物を持ち上げる際に当該使用者Ｐの腰部Ｐ１に生じる負荷を低減することができる。

【0035】

次に、アシストトルク測定装置６０について説明する。アシストトルク測定装置６０は、筐体（矩形枠６１）と、下肢模擬部６２１と、上体模擬部６２２と、第１の線部材６３１と、第２の線部材６３２と、第１荷重測定器７１と、第２荷重測定器７２と、を備えている。筐体は、図８等に示すように、対向して配置された状態で固定された同一形状の長方形状の一対の矩形枠６１により構成されている。矩形枠６１は、上枠部６１１と、下枠部６１２と、左枠部６１３と、右枠部６１４と、を有しており、これらが矩形に枠組みされて構成されている。

【0036】

一対の矩形枠６１の下枠部６１２同士が、互いに連結されて固定されることにより、一対の矩形枠６１は、対向して配置された状態で互いに固定されている。下枠部６１２の右側半分の部分には、下肢模擬部６２１の下端部を下枠部６１２とともに固定する補強下枠部６１２２が、下枠部６１２に平行に、一対の矩形枠６１の外側に固定されて設けられている。

【0037】

上枠部６１１の左部と左枠部６１３の上部との間には、これらに跨るように補強枠部６１５が設けられている。補強枠部６１５の一端部は上枠部６１１の左部に固定され、補強枠部６１５の他端部は左枠部６１３の上部に固定されている。また、上枠部６１１の右部と右枠部６１４の上部との間には、これらに跨るように補強枠部６１５が設けられている。補強枠部６１５の一端部は上枠部６１１の右部に固定され、補強枠部６１５の他端部は右枠部６１４の上部に固定されている。また、下枠部６１２の右部と右枠部６１４の下部との間には、これらに跨るように補強枠部６１５が設けられている。補強枠部６１５の一端部は下枠部６１２の右部に固定され、補強枠部６１５の他端部は右枠部６１４の下部に固定されている。

【0038】

第１荷重測定器７１は、測定可能な範囲が０Ｎ（ニュートン）～５００Ｎ（ニュートン）のメカニカルフォースゲージにより構成されており、下枠部６１２に固定されている。第１荷重測定器７１は、図８等に示すように、長手方向が左枠部６１３と右枠部６１４とを結ぶ方向、即ち、下枠部６１２の長手方向に沿った方向に指向して配置されており、張力が測定される第１の線部材６３１の端部を係止可能なフック部が最も左側に位置するように配置されている。

【0039】

第２荷重測定器７２は、測定可能な範囲が０Ｎ（ニュートン）～５００Ｎ（ニュートン）のメカニカルフォースゲージにより構成されており、左枠部６１３に固定されている。第２荷重測定器７２は、図８等に示すように、長手方向が上枠部６１１と下枠部６１２とを結ぶ方向、即ち、左枠部６１３の長手方向に沿った方向に指向して配置されており、張力が測定されると、第２の線部材６３２の端部を係止可能なフック部が最も上側に位置するように配置されている。

【0040】

下肢模擬部６２１は、垂直の方向に長手方向が指向する一対の棒状部材、及び、当該一対の棒状部材の上端部に跨るように配置され上端部同士を連結する連結棒状部材、により構成されている。一対の棒状部材の下端部である下肢模擬部６２１の下端部は、それぞれ下肢模擬部６２１及び補強下枠部６１２２に固定されている。一対の棒状部材には、図８に示すように、それぞれ人体サポート装置１０の左右の腿パッド３４が当接して、図示しない固定部材により固定された状態とされる。

【0041】

下肢模擬部６２１の上端部である連結棒状部材には、棒状の上体模擬部６２２の一端部（図８における上体模擬部６２２の下端部）が、蝶番６２４により連結されている。これにより、上体模擬部６２２は、下肢模擬部６２１に対して揺動可能に支持されている。この連結されている部分には、人体サポート装置１０の上側腰部ベルト１４２及び下側腰部ベルト１４３が巻回された状態とされる。

【0042】

上体模擬部６２２の一端部に対する他端部（図８における上体模擬部６２２の上端部）は、肩模擬部６２３を備えている。肩模擬部６２３は、上体模擬部６２２の長手方向に対して直交する棒状の部材により構成されており、―上体模擬部６２２の上部においてＴ字形状を形成する。

【0043】

肩模擬部６２３には、上体装着部としての上体側フレーム１８に固定されている上体装着ベルト４２が掛けられる。上体装着ベルト４２を構成する左側装着ベルト４２Ｌは、上体模擬部６２２よりも一方の側（図８における紙面の手前側）に掛けられ、上体装着ベルト４２を構成する右側装着ベルト４２Ｒは、上体模擬部６２２よりも他方の側（図８における紙面の奥側）に掛けられる。これにより、上体側フレーム１８も、肩模擬部６２３に対して固定される。

【0044】

長方形状の矩形枠６１の辺の位置に相当する上枠部６１１、下枠部６１２、及び、左枠部６１３には、複数のガイドローラ６４１が設けられている。ガイドローラ６４１は、図８等に示すように、上枠部６１１の両端部と、この両端部の間の上枠部６１１の部分と、左枠部６１３の下端部と、それよりも上側の左枠部６１３の部分と、左枠部６１３の下端部のガイドローラ６４１と第１荷重測定器７１との間の部分とに設けられており、全てのガイドローラ６４１の回転軸は、一対の矩形枠６１を結ぶ方向（図８の紙面の表面と裏面とを結ぶ方向）に指向して、一対の矩形枠６１に回転可能に支持されている。

【0045】

ガイドローラ６４１は、例えば、図８に示すように、ワイヤにより構成される第１の線部材６３１を、肩模擬部６２３から、左枠部６１３と下枠部６１２とに沿うようにして支持してガイドし、第１荷重測定器７１のフック部へと導く。また、ワイヤにより構成される第２の線部材６３２を、肩模擬部６２３から、上枠部６１１と右枠部６１４とに沿うようにして支持してガイドし、第２荷重測定器７２のフック部へと導く。

【0046】

複数のガイドローラ６４１から適宜選択して、第１の線部材６３１、第２の線部材６３２を掛けて支持するようにしてガイドすることで、図８に示すように、上体模擬部６２２を支持する下肢模擬部６２１の一端部から下肢模擬部６２１の他端部へと向かう方向（垂直方向上方向）と、上体模擬部６２２の一端部から他端部へと向かう方向（蝶番６２４から肩模擬部６２３へ向かう方向）と、のなす角θを変更可能である。

【0047】

例えば、図８のようにガイドローラ６４１を選択することにより、なす角θを３０°とすることが可能であり、図９のようにガイドローラ６４１を選択することにより、なす角θを６０°とすることが可能であり、図１０のようにガイドローラ６４１を選択することにより、なす角θを９０°とすることが可能であり、図１１のようにガイドローラ６４１を選択することにより、なす角θを１２０°とすることが可能である。複数のガイドローラ６４１は、長方形状の矩形枠６１の辺における異なる位置において第１の線部材６３１及び第２の線部材６３２を支持可能であることにより、なす角θを変更可能に第１の線部材６３１及び第２の線部材６３２を支持する角度可変線部材支持部を構成する。

【0048】

第１の線部材６３１の一端部、第２の線部材６３２の一端部は、それぞれ肩模擬部６２３に設けられた環状部材に通された状態で、肩模擬部６２３に接続されて固定されている。第１の線部材６３１、第２の線部材６３２は、それぞれガイドローラ６４１に掛けられてガイドされた状態で支持されており、第１の線部材６３１の他端部は、第１荷重測定器７１のフック部に係止されて接続され、第２の線部材６３２の他端部は、第２荷重測定器７２のフック部に係止されて接続されている。

【0049】

肩模擬部６２３において、第１の線部材６３１は、下肢模擬部６２１に対する上体模擬部６２２の揺動方向の一方側（図８における反時計回り方向側）で、上体模擬部６２２の一端部と他端部とを結ぶ方向（上体模擬部６２２の長手方向）に対してそれぞれ直交する位置関係で張られた状態とされるように、ガイドローラ６４１に掛けられて支持されている。

【0050】

肩模擬部６２３において、第２の線部材６３２は、下肢模擬部６２１に対する上体模擬部６２２の揺動方向の他方側（図８における時計回り方向側）で、上体模擬部６２２の一端部と他端部とを結ぶ方向（上体模擬部６２２の長手方向）に対してそれぞれ直交する位置関係で張られた状態とされるように、ガイドローラ６４１に掛けられて支持されている。即ち、第１の線部材６３１、第２の線部材６３２は、肩模擬部６２３において互いに反対の方向に延びる位置関係で張られている。第１の線部材６３１、第２の線部材６３２は、図示しないチェーンブロックによって、弛んでいない張られた状態に維持される。

【0051】

次に、アシストトルクの測定について説明する。アシストトルクの測定は、図８～図１１に示すように、なす角θが３０°、６０°、９０°、１２０°のそれぞれになるようにセットして行う。以下の説明においては、なす角θを３０°にセットした場合について説明し、他の角度θの測定については、説明を省略する。

【0052】

先ず、図８に示すように、人体サポート装置１０の左側装着ベルト４２Ｌ、右側装着ベルト４２Ｒを肩模擬部６２３に掛け、上体側フレーム１８を、肩模擬部６２３に対して固定する。また、蝶番６２４により連結されている下肢模擬部６２１と上体模擬部６２２とが連結されている部分に対して、人体サポート装置１０の上側腰部ベルト１４２及び下側腰部ベルト１４３を巻回して、ベース部１２が下肢模擬部６２１と上体模擬部６２２との連結部分に対して拘束されている状態とする。また、下肢模擬部６２１に、図示しないスペーサを介して人体サポート装置１０の左右の腿パッド３４を当接させて、図示しない固定部材により固定された状態とし、アーム本体３２の延在部３２Ａを、下肢模擬部６２１の長手方向に平行の位置関係として、図８に示す側方視において、下肢模擬部６２１に対して重なるように並列させる。これにより、ベース部１２は、図８に示す側方視において、蝶番６２４と重なる位置に配置される。

【0053】

次に、図８に示す状態を維持しているときの、第２荷重測定器７２の値Ｗ３０を読み取る。なす角θが３０°にセットされ、人体サポート装置１０が下肢模擬部６２１及び上体模擬部６２２に固定されているときには、なす角θが３０°であることによる傾斜において、上体模擬部６２２及び人体サポート装置１０の自重により、図８において下向きの矢印で示すように、重力による力が、上体模擬部６２２及び人体サポート装置１０に作用する。これにより、下肢模擬部６２１に対して上体模擬部６２２が反時計回り方向に回動する力により、第２の線部材６３２が引っ張られる。値Ｗ３０は、このとき、即ち、人体サポート装置１０によるアシストトルクが０のときに、第２の線部材６３２に作用している力の値である。

【0054】

次に、人工筋肉２０を駆動させることにより、人体サポート装置１０において補助力を発生させる。このとき、補助力がＷ３０よりも大きい場合には、なす角θが３０°よりも小さくなるように、下肢模擬部６２１に対して上体模擬部６２２が時計回り方向に回動しようとする。これに伴い、第２の線部材６３２は弛もうとするが、これについては、第１の線部材６３１の張力を図示しないチェーンブロックにより調整し、なす角θを３０°に維持することで、弛んでいない張られた状態に維持される。またこの際、第１の線部材６３１がこの回動により引っ張られ、第１荷重測定器７１において、図８において矢印で示す力Ｆ１が表示される。この場合、人体サポート装置１０による補助力Ｆは、
Ｆ ＝ Ｗ３０ ＋ Ｆ１
で求められる。

【0055】

補助力がＷ３０よりも小さい場合には、補助力により上体模擬部６２２には、わずかに時計回り方向に回動しようとする力が加わる。この際、第１の線部材６３１がこの回動しようとする力により引っ張られ、第１荷重測定器７１において力Ｆ１が表示される。この場合、人体サポート装置１０による補助力Ｆは、
Ｆ ＝ Ｆ１
で求められる。
もしくは、この回動しようとする力により第２の線部材６３２における引っ張る力が弱められ、第２荷重測定器７２においてＷ３０より小さな力Ｆ２が表示される。この場合、人体サポート装置１０による補助力Ｆは、
Ｆ ＝ Ｗ３０ － Ｆ２
で求められる。このように補助力がＷ３０よりも小さい場合においても、補助力がＷ３０よりも大きい場合と同様に、第１の線部材６３１及び第２の線部材６３２は、図示しないチェーンブロックにより、弛んでいない張られた状態に維持され、なす角θは３０°に維持される。

【0056】

そして、アシストトルクＴは、上体模擬部６２２の長手方向における長さをＬ（図８参照）として、
Ｔ ＝ Ｆ × Ｌ
で求められる。

【0057】

上述の実施形態によれば、以下のような効果を発揮することができる。
本実施形態においては、アシストトルク測定装置６０は、脚部装着部としての腿パッド３４が固定される下肢模擬部６２１と、下肢模擬部６２１に対して揺動可能に下肢模擬部６２１に支持され、下肢模擬部６２１に支持される一端部に対する他端部に、上体装着部としての上体側フレーム１８が固定される肩模擬部６２３を有する上体模擬部６２２と、肩模擬部６２３にそれぞれ接続され、上体模擬部６２２の一端部と他端部とを結ぶ方向に対してそれぞれ直交し、且つ、肩模擬部６２３において互いに反対の方向に延びる位置関係で張られた第１の線部材６３１及び第２の線部材６３２と、肩模擬部６２３に接続された第１の線部材６３１の一端部に対する他端部に接続された第１荷重測定器７１と、肩模擬部６２３に接続された第２の線部材６３２の一端部に対する他端部に接続された第２荷重測定器７２と、を備える。

【0058】

この構成により、人体サポート装置１０によるアシストトルクＴを容易に測定することが可能となる。この結果、使用者が人体サポート装置を購入しようとするときに、使用者が希望するアシストトルクＴが得られる製品を容易に判別可能とする規格の試験を行うことが可能となる。

【0059】

また、本実施形態においては、上体模擬部６２２を支持する下肢模擬部６２１の一端部から下肢模擬部６２１の他端部へと向かう方向と、上体模擬部６２２の一端部から他端部へと向かう方向と、のなす角θを変更可能に第１の線部材６３１及び第２の線部材６３２を支持する角度可変線部材支持部としてのガイドローラ６４１を有する。

【0060】

この構成により、なす角θを任意の角度に変更することができ、人体サポート装置１０によるアシストトルクＴの値において重要な、なす角θの角度、例えば、３０°、６０°、９０°、１２０°の角度における、アシストトルクＴの値を、容易に得ることが可能となる。

【0061】

また、本実施形態においては、下肢模擬部６２１の他端部、第１荷重測定器７１、及び、第２荷重測定器７２は、長方形状の筐体構成する矩形枠６１に固定されている。この構成により、長方形状の矩形枠６１において、下肢模擬部６２１、第１荷重測定器７１、及び、第２荷重測定器７２を一つにまとめた構成とすることが可能となる。

【0062】

また、本実施形態においては、第１の線部材６３１及び第２の線部材６３２は、長方形状の矩形枠６１の辺の位置に配置されたガイドローラ６４１に支持されてガイドされ、ガイドローラ６４１は、矩形枠６１の辺における異なる位置において第１の線部材６３１及び第２の線部材６３２を支持可能であることにより角度可変線部材支持部を構成する。

【0063】

この構成により、人体サポート装置１０によるアシストトルクＴの値において重要な、なす角θの角度、例えば、３０°、６０°、９０°、１２０°の角度での人体サポート装置１０の測定を容易に実現することが可能となる。

【0064】

また、本実施形態においては、肩模擬部６２３は、上体装着部としての上体側フレーム１８の右側装着ベルト４２Ｒと、左側装着ベルト４２Ｌとを固定可能なＴ字形状を有する。この構成により、人体サポート装置１０の右側装着ベルト４２Ｒと、使用者Ｐの左肩に装着される左側装着ベルト４２Ｌとを、それぞれ容易に肩模擬部６２３に掛けて、上体側フレーム１８を固定することが可能となる。

【0065】

また、本実施形態においては、第１の線部材６３１及び第２の線部材６３２をそれぞれ張られた状態に維持するチェーンブロックを備える。この構成により、第１荷重測定器７１、第２荷重測定器７２において、より正確な値を測定することが可能となる。

【0066】

本発明は、上述した実施形態に制限されることなく、請求の範囲に記載した範囲において、様々な形態で実施することができる。例えば、人体サポート装置は、本実施形態における人体サポート装置１０に限定されない。即ち、本実施形態では、人体サポート装置１０は、ベース部１２、上体側フレーム１８、及び、大腿アーム１６により構成される外骨格を有していたが、外骨格を有していない構成の人体サポート装置を測定することも可能である。
また、アシストトルク測定装置の各部の構成は、本実施形態におけるアシストトルク測定装置６０の各部の構成に限定されない。

【符号の説明】

【0067】

１０ 人体サポート装置
１６ 大腿アーム（脚部装着部）
１８ 上体側フレーム（上体装着部）
３４ 腿パッド
６０ アシストトルク測定装置
６１ 矩形枠
７１ 第１荷重測定器
７２ 第２荷重測定器
１４２ 上側腰部ベルト
１４３ 下側腰部ベルト
６２１ 下肢模擬部
６２２ 上体模擬部
６２３ 肩模擬部
６３１ 第１の線部材
６３２ 第２の線部材
６４１ ガイドローラ
θ なす角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】