具体实施方式

辅助装置10的整体构型

图1是图示了辅助装置的示例的后视图。图2是附接至使用者的身体的辅助装置的后视图。图3是附接至使用者的身体的辅助装置的侧视图。图4是图示了穿戴辅助装置的使用者具有前倾姿势(弯腰姿势)的图。图1中所示的辅助装置10包括要被配装至作为使用者(人)的身体的部分的左、右肩部区域BS的一个第一套带11以及要被配装至作为使用者的身体的其他部分的左和右腿部区域BL的两个第二套带12。第一套带11仅需要被配装至使用者的至少任一肩部区域BS或胸部区域BB，并且第一套带11还可以具有除了图示形式以外的形式。在本公开中，第二套带12被配装至腿部区域BL中的相应的膝盖区域BN。第二套带12也可以具有除了图示形式以外的形式。

在本公开的辅助装置10中，“左”和“右”是在使用者具有穿戴辅助装置10的直立姿势时使用者自己的左和右，并且“前”和“后”是使用者自己的前和后，“上(上部)”和“下(下部)”是使用者自己的上侧和下侧。“上(上部)”是使用者的头侧，并且“下(下部)”是使用者的脚侧。

除了第一套带11和左和右第二套带12之外，辅助装置10还包括带本体13、致动器14、控制器15、电池37和传感器38。

第一套带11配装至使用者的肩部区域BS。一个第二套带12配装至使用者的左膝盖区域BN。另一第二套带12配装至使用者的右膝盖区域BN。左第二套带12和右第二套带12左右对称并且具有相同的构型。第一套带11和两个第二套带12横过腰部区域BW——腰部区域BW是使用者的连结部——配装至彼此远离的相应的区域，即，配装至肩部区域BS和腿部区域BL。

第一套带11由例如柔性织物形成。第一套带11包括要被配装至使用者背部的背部本体部分21以及与背部本体部分21连接的肩带22和腋下带23。肩带22和腋下带23允许背部本体部分21被保持在使用者的背部上。腋下带23连接背部本体部分21和相应的肩带22，并且腋下带23在长度方面是能够调节的。通过调节每个腋下带23的长度，使背部本体部分21与使用者紧密接触。第一套带11被配装至肩部区域BS，使得不能向前和向后、向左和向右以及向上和向下移动。第一套带11可以包括刚性构件，该刚性构件例如作为要被悬置在肩部区域BS上的部件。

第二套带12各自由例如柔性织物形成。每个第二套带12包括要被配装至使用者的相关膝盖区域BN的后侧部的膝盖本体部分24以及被设置成从膝盖本体部分24延伸的膝盖带25。膝盖带25在膝盖区域BN上方和下方的相应的位置处绕膝盖区域BN延伸，并且每个膝盖带25的远端部侧部固定至膝盖本体部分24。膝盖带25的绕膝盖区域BN包裹的长度可以通过诸如带和带扣或钩环紧固件之类的锁定构件来调节。通过该调节，膝盖本体部分24与膝盖区域BN的后侧部紧密接触。第二套带12被配装至膝盖区域BN，使得不能向前和向后、向左和向右以及向上和向下移动。

带本体13沿着使用者的背侧设置成连接第一套带11和第二套带12。带本体13包括设置在上身侧的第一带16、设置在下身侧的第二带17以及连结第一带16和第二带17的连结构件18。第一带16和第二带17中的每一者均为长的且柔性的。连结构件18由金属制成，并且由被称为“矩形环”的矩形环状本体形成。

第一带16和第二带17中的每一者都是由织物或皮革制成的带状构件，并且能够沿着身体的形状弯曲。应当注意的是，第一带16和第二带17中的每一者都可以是绳状带(线状构件)。本公开的第一带16和第二带17中的每一者都是不可拉伸的构件，也就是说，本公开的第一带16和第二带17中的每一者都具有难以沿第一带16或第二带17的纵向方向拉伸的特性或不能沿纵向方向拉伸的特性。

本公开的辅助装置10包括控制箱30。控制箱30设置在第一套带11的背部本体部分21中。图5是控制箱30和带本体13的图。控制箱30包括具有板状形状的基部31和覆盖该基部31的覆盖件32。为了描述控制箱30的内部结构，在图5中，覆盖件32由假想线(交替的一长两短的虚线)表示。基部31可以是第一套带11的背部本体部分21。

致动器14、控制器15、电池37、传感器38等设置在基部31与覆盖件32之间的空间中。在覆盖件32中，形成有开口(切口)32a，并且第一带16延伸穿过开口32a。

致动器14设置在控制箱30的内部。换句话说，致动器14设置在第一套带11中。致动器14能够使带本体13的一部分卷绕及解绕。为此目的，致动器14包括马达33、减速器部分34和驱动带轮35。马达33是无刷式DC马达。马达33可以基于从控制器15输出的驱动信号而以预定的旋转频率、以预定的扭矩旋转。马达33可以基于从控制器15输出的驱动信号沿正、反方向旋转。

马达33的与旋转有关的参数——比如旋转角度、旋转速度或旋转频率——由附接至马达33的旋转检测器36检测。本公开的旋转检测器36是旋转编码器，但也可以是霍尔传感器或旋转变压器。旋转检测器36的检测结果被输入至控制器15。通过使控制器15基于检测结果而控制马达33的操作，辅助装置10可以产生适当的辅助力。

减速器部分34由多个齿轮形成、使马达33的旋转频率降低并使减速器部分34的输出轴34a旋转。驱动带轮35连结至输出轴34a，并且因此与输出轴34a一起旋转。第一带16的一个端部部分16a侧附接至驱动带轮35。在驱动带轮35通过马达33的正向旋转而沿一个方向旋转时，第一带16卷绕在驱动带轮35上。在驱动带轮35通过马达33的反向旋转而沿另一方向旋转时，第一带16从驱动带轮35解绕。

如上所述，致动器14包括可以使带本体13卷绕的驱动带轮35，以及用于使驱动带轮35执行卷绕带本体13的操作的马达33。第一带16通过致动器14被卷绕及解绕。

控制器15由包括微型计算机的控制单元形成。此外，如稍后所描述的，控制器15控制致动器14(马达33)的操作。作为传感器38，设置有加速度传感器。来自传感器38的信号被输入至控制器15。控制器15可以基于来自传感器38的信号来估计使用者的姿势。电池37向控制器15、马达33、旋转检测器36和传感器38供应电力。传感器38可以设置在控制箱30的外部。

带本体13

如上所述，带本体13包括第一带16、第二带17和连结构件18。第一带16的一个端部部分16a侧卷绕在驱动带轮35上并且被固定。第一带16的另一端部部分16b侧固定至连结构件18。在第一带16被卷绕在驱动带轮35上时，连结构件18被拉起。在连结构件18被强行拉下时，第一带16从驱动带轮35解绕(拉出)。第一带16在驱动带轮35中的卷绕或解绕(拉出)的量和马达33的输出轴的旋转的量彼此相关。通过旋转检测器36来检测与伴随带本体13的卷绕或解绕的马达33的旋转有关的参数。

如上所述，连结构件18由矩形环状本体形成。环状本体的一个侧部(上侧部)上的轴部分27a是第一附接部分27，并且第一带16的端部部分16b附接至第一附接部分27。在本公开中，第一带16不能从第一附接部分27拆卸，但是能够通过使用例如带扣来拆卸。

形成连结构件18的矩形环状本体的另一侧部(下侧部)是用于附接第二带17的第二附接部分28。如上所述，连结构件18包括用于附接第一带16的第一附接部分27和用于附接第二带17的第二附接部分28。

第二附接部分28将第二带17支承成使得第二带17在第二带17的中间点(中间部分17c)处折叠。本公开的第二附接部分28包括与第一附接部分27成一体的轴部分28a以及以可旋转的方式被支承在该轴部分28a上的旋转带轮29。第二带17在旋转带轮29上悬置成使得在第二带17的中间点处折叠。该构型提供了其中在第二带17被折叠的状态下第二带17未固定至第二附接部分28、而是第二带17被支承成使得能够沿纵向方向(图5中的箭头X方向)上的相反的方向移动的构型。

在图2中，第二带17附接至第二套带12。更具体地，第二带17由单个带状构件形成。第二带17的一个端部部分17a侧附接至左第二套带12。第二带17的另一端部部分17d侧附接至右第二套带12。如上所述，第二带17的中间部分17c放置在连结构件18上。

根据第二带17的上述构型，第二带17包括从连结构件18延伸至左第二套带12的左第二带部分19以及从连结构件18延伸至右第二套带12的右第二带部分20。如上所述(参见图5)，第二带17悬置在第二附接部分28(旋转带轮29)上并且未被固定，左第二带部分19的长度和右第二带部分20的长度可以自由地改变。然而，左第二带部分19的长度和右第二带部分20的长度的总和是固定的。这种构型防止例如使用者的行走受到第二带17的限制，并且因此使使用者能够容易地行走。

第二带17还包括连接左第二带部分19和右第二带部分20的连接构件39。该连接构件39在第二带17的折叠部分(中间部分17c)与两个第二套带12的相应的固定部分(一个端部部分17a和另一端部部分17d)之间的中间位置处连接左第二带部分19和右第二带部分20。折叠部分是第二带17的一部分，该部分在连结构件18处被折叠。固定部分是第二带17的部分，所述部分分别固定至两个第二套带12。

例如，在使用者将他/她的姿势从直立姿势改变为弯腰姿势的情况下，如图4中所示，连接构件39能够防止左第二带部分19与右第二带部分20之间的横向距离的增加。换句话说，连接构件39能够防止左第二带部分19和右第二带部分20沿着使用者的腿部区域BL的相应的背侧延伸的故障。

传感器38和控制器15

在图5中，如上所述，传感器38由加速度传感器形成。控制器15可以执行各种类型的算术处理。通过控制器15执行来自传感器38的信号的算术处理，可以检测使用者的运动和姿势。传感器38具有根据使用者的姿势输出信号的配置，并且因此传感器38用作用于检测使用者的姿势的姿势检测器。例如，可以检测使用者的上身的姿势是前倾姿势还是直立姿势，或者可以检测使用者是否已经呈下蹲姿势。

此外，带本体13通过马达33在驱动带轮35中的卷绕及解绕的量和使用者的姿势彼此相关。因此，控制器15可以基于由旋转检测器36检测到的马达33的旋转角度来估计使用者的姿势。

控制器15处理来自传感器38和旋转检测器36两者中的一者或每一者的信号。控制器15基于处理的结果——即基于使用者的姿势——将驱动信号输出至致动器14(马达33)。基于该驱动信号，致动器14(马达33)操作，以例如使带本体13卷绕及解绕，并且使卷绕及解绕临时停止。稍后将描述利用来自传感器38和旋转检测器36的信号执行的致动器14(马达33)的操作控制。

在使用者穿戴辅助装置10的状态下，马达33根据控制器15的控制而以比马达33产生辅助力的情况的力更小的力沿带本体13卷绕的方向持续地操作(产生扭矩)，以使得在带本体13中产生小的张力。因此，带本体13不会松弛。

在使用者将他/她的姿势从例如直立姿势改变为前倾姿势时，由于姿势改变而在带本体13中产生张力。因此，在这种情况下，无论致动器14的动力如何，当开始将姿势改变为前倾姿势时，马达33由带本体13的张力强制地旋转(马达33空转)，并且由此带本体13解绕。替代性地，当开始将姿势改变为前倾姿势时，致动器14操作，也就是说，马达33被驱动旋转以使带本体13解绕。

另一方面，在使用者将他/她的姿势从前倾姿势改变为直立姿势时，带本体13由于姿势改变将要松弛。因此，在这种情况下，为了维持作用在带本体13上的张力，在开始将姿势改变为直立姿势时，致动器14操作，即，马达33被驱动旋转以使带本体13卷绕。

以这种方式，通过使用者的姿势改变，带本体13被卷绕或解绕。在卷绕或解绕时，马达33主动或被动地旋转预定的旋转角度。此时的旋转角度由旋转检测器36检测。以这种方式，在由于使用者的姿势改变而引起的带本体13的卷绕或解绕时的致动器14(马达33)的操作量通过旋转检测器36来检测。然后，如稍后所描述的，控制器15可以获取在由于使用者的姿势改变而引起的带本体13的卷绕或解绕时的致动器14的操作量(马达33的旋转角度)，基于该操作量而获得指示使用者的姿势的姿势参数，并且基于该姿势参数执行致动器14的操作控制，以向使用者提供辅助力。

图6是图示了包括在辅助装置10中的控制配置的框图。控制器15由包括微型计算机的控制单元形成，并且控制器15包括算术处理单元(CPU)15a和存储设备(存储部分)15b，比如存储器。算术处理单元15a基于存储在存储设备15b中的各种程序、各种参数等执行各种类型的算术处理。本公开的控制器15包括作为经由通过算术处理单元15a的算术处理实现的功能部分的姿势估计部分42a、确定部分42b和评估部分42c。控制器15还包括执行马达33的操作控制的驱动电路(马达驱动器)15c。马达33经由相应的功能部分与驱动电路15c之间的协作来执行预定的操作。稍后将描述包括在控制器15中的功能部分。

辅助装置10的辅助力

图7是穿戴辅助装置10的使用者改变他/她的姿势的情况的图。辅助装置10可以向使用者提供用于姿势改变的辅助力。

在通过致动器14的马达33将第一带16卷绕在驱动带轮35上时，连结构件18将第二带17朝向致动器14侧拉起，即朝向上侧拉起。第二带17的相对的端部部分17a、17d分别附接至左第二套带12和右第二套带12。第二套带12固定至相应的膝盖区域BN。因此，在第一带16卷绕在驱动带轮35上时，张力作用在第一带16和第二带17上。该张力用作对使用者的辅助力。

将描述使用者将他/她的姿势从直立姿势改变为前倾姿势的情况。在开始将姿势改变为前倾姿势时，致动器14使带本体13解绕。替代性地，无论致动器14的动力如何，带本体13被解绕。因此，使用者可以不费力地采取前倾姿势。在使用者的上身相对于竖向线的前倾角度达到θL并且使用者在为θL的倾斜角处停止时，带本体13的解绕停止。应当注意的是，可以通过旋转检测器36或传感器38来检测姿势改变的开始和结束。

在使用者开始沿从前倾姿势到直立姿势的方向改变他/她的姿势时，致动器14使带本体13卷绕。因此，在带本体13中产生张力。张力使得在第一套带11中产生向后的作用力F1。换句话说，沿具有前倾姿势的使用者的上身升高的方向产生作用力F1。此外，同时，在第二带17中，通过该张力产生向前推动使用者的左臀部区域和右臀部区域的作用力F2。因此，使用者可以容易地从前倾姿势返回至直立姿势。

此外，如图4中所示，在使用者采取其中上身前倾并且膝盖区域弯曲的弯曲姿势(下蹲姿势)的情况下，辅助装置10可以向使用者提供辅助力。在使用者将他/她的姿势从弯曲姿势改变为直立姿势的情况下，例如，在使用者抬起物体或被护理者的身体的一部分的情况下，致动器14使带本体13卷绕。因此，在带本体13中产生张力。

张力使得在第一套带11中产生向后的作用力F1。换句话说，在具有前倾姿势的使用者的上身被升高的方向上产生作用力F1。此外，同时，在第二带17中产生张力，该张力使得产生向前推动使用者的左臀部区域和右臀部区域的作用力F2。此外，在第二套带12中产生向后作用力F3。上述作用力F1、F2、F3减小了具有弯腰姿势的使用者的比如背部肌肉、股四头肌等肌肉上的负载，并且因此能够辅助抬起负载的运动。

辅助装置10还可以在使用者将他/她的姿势从直立姿势改变为弯曲姿势的情况——例如在使用者放下物体或被护理者的身体的一部分的情况——下起作用。在这种情况下，致动器14在施加用于使带本体13解绕的制动力的同时使带本体13解绕。换句话说，马达33沿带本体13解绕的方向旋转，但是在马达33中产生沿卷绕方向的扭矩。因此，在带本体13中产生张力。此外，在这种情况下，辅助装置10能够减轻处于弯腰姿势的使用者的比如背部肌肉、股四头肌等肌肉上的负载，并且因此能够借助上述作用力F1、F2、F3辅助放下运动。如上所述，本公开的辅助装置10能够减轻处于弯腰姿势的腰部区域的肌肉上的负载并防止下背部疼痛。

此外，根据本公开的辅助装置10，即使使用者在左和右腿部区域BL中的一者在前侧而另一者在后侧(左和右腿部区域BL处于横向不对称状态)的情况下具有弯曲姿势，第二带17的左第二带部分19和右第二带部分20中的(处于向前放置的腿部区域一侧的)一者可以自动地变得比另一者长。在这种状态下，当第一带16通过致动器14被卷绕时，张力也作用在第二带17上，并且该张力作用在左第二带部分19和右第二带部分20中的两者上，并且因此该张力不会被释放。因此，如上所述，即使使用者具有横向不对称姿势，本公开的辅助装置10也能够使适当的辅助力作用于使用者。

在使用者维持前倾姿势的情况下，本公开的辅助装置10也能够容易地维持姿势。换句话说，如在图7的右侧的图中所示的，在使用者已经采取第一前倾姿势的状态下，致动器14的操作停止，以防止带本体13解绕。即使使用者试图采取进一步的前倾姿势(第二前倾姿势)，连接第一套带11和第二套带12的带本体13的张力也会防止采取第二前倾姿势。换句话说，辅助装置10试图维持使用者的第一前倾姿势。对于使用者而言，容易维持第一前倾姿势。因此，例如在使用者长时间持续具有第一前倾姿势工作的情况下，可以减轻身体上的负载。

存储在控制器15中的信息

将描述存储在控制器15的存储设备15b中的信息。在存储设备15b中，存储有对应信息i1和转换信息i2。

对应信息i1是指示在由于使用者的姿势改变而引起的带本体13的卷绕或解绕时的致动器14的操作量与指示使用者的姿势的姿势参数之间的关系的信息。在本公开中，如图7中所示，“姿势参数”是使用者的上身相对于竖向线的倾斜角θL。倾斜角θL被称为“姿势角度θL”。在下文中，将以使用者的姿势角度θL作为姿势参数来提供描述。应当注意的是，姿势参数可以是另一参数，并且姿势参数可以是除了姿势角度θL以外的在姿势角度θL改变的方向上的角速度。角速度可以通过姿势角度θL的时间微分来获得。此外，作为姿势参数，可以使用姿势角度θL和角速度两者。在使用者具有直立姿势的情况下，θL＝0。

将更具体地描述对应信息i1。如上所述，通过使用者的姿势改变，带本体13被卷绕或解绕，并且作为致动器14此时的操作量，马达33的旋转角度由旋转检测器36来检测。在由于使用者的姿势改变而引起的卷绕或解绕时的带本体13的马达33的旋转角度θM与姿势角度θL之间存在相关性。因此，如图8中所示，指示在由于使用者的姿势改变而引起的带本体13的卷绕或解绕时的马达33的旋转角度θM与姿势角度θL之间的关系的对应信息i1被存储在存储设备15b中。

应当注意的是，对应信息i1可以是旋转角度θM与姿势角度θL之间的函数，或者可以是其中旋转角度θM和姿势角度θL彼此关联的表(数据库)，而不是如图8中所示的图。

图8中所指示的实线是针对使用者具有标准身高的情况的对应信息i1，图8中所指示的虚线是针对使用者具有比标准身高矮的身高的情况的对应信息i1，并且图8中所指示的交替的一短一长的虚线是针对使用者具有比标准身高高的身高的情况的对应信息i1。以这种方式，在本公开中，对应信息i1是针对使用者的相应的身高进一步设定的信息。除了使用图的格式或使用表的格式之外，针对相应的身高的对应信息i1可以是通过使用例如系数来转换指示针对使用者具有标准身高的情况的对应信息的函数而获得的函数。

对应信息i1是预先生成的信息。换句话说，对应信息i1是通过具有各种身高的使用者穿戴辅助装置10、以各种方式改变相应的姿势角度θL并且针对每个姿势角度θL获取旋转角度θM而生成的。应当注意的是，尽管未示出，但是可以设置检测驱动带轮35的旋转角度的旋转检测器，并且可以检测驱动带轮35的旋转角度。在这种情况下，指示驱动带轮35的旋转角度与姿势参数(姿势角度θL)之间的关系的对应信息被存储在存储设备15b中。

如图9中所示，转换信息i2是指示姿势参数(姿势角度θL)与提供给使用者的辅助力(τa，ref)之间的关系的信息。转换信息i2是预先生成的信息。换句话说，转换信息i2是通过设定被假设为对于相应的姿势角度θL而言是适当的辅助力并且使姿势角度θL和与相应的姿势角度θL彼此对应的辅助力彼此相关联而生成的。与对应信息i1一样，转换信息i2可以是使用图的格式或使用表的格式，或者可以是函数。在图9中，为了便于描述，转换信息i2是使用表的格式。在图9中，指示辅助力的“A”、“B”、“C”和“D”是预定值。应当注意的是，转换信息i2可以通过其他方法来获取，或者转换信息i2可以是使用另一算法的算术程序。

应当注意的是，可以使用姿势角度θL和在姿势角度θL改变的方向上的角速度作为姿势参数，并且转换信息i2可以是指示姿势参数(姿势角度θL和角速度)与辅助力(τa，ref)之间的关系的信息。在这种情况下，转换信息i2例如设定成使得：在角速度落在预定范围内的情况下，随着姿势角度θL(在弯曲方向上)变大，辅助力(τa，ref)变大。此外，转换信息i2设定成使得：在姿势角度θL落入预定范围内的情况下，随着角速度(在弯曲方向上)变大，辅助力变小。

包括在控制器15中的功能部分

将描述姿势估计部分42a和确定部分42b的功能。假设穿戴辅助装置10的使用者已经改变了他/她的姿势，并且随着该改变，致动器14的马达33已经旋转了预定角度并且旋转检测器36已经检测到作为致动器14的操作量的马达33的旋转角度θM-1。

在获得马达33的随着使用者的姿势改变的旋转角度θM-1的情况下，姿势估计部分42a基于旋转角度θM-1和对应信息i1来评估作为姿势参数的姿势角度θL-1(参见图8)。

确定部分42b基于通过姿势估计部分42a获得的姿势角度θL-1来计算致动器的输出，也就是说，计算作为用于使致动器14操作的物理量的马达33的输出扭矩。马达33的输出扭矩例如如下获得。在从转换信息i2获得与姿势角度θL相对应的辅助力τa，ref时，获得与该辅助力τa，ref相对应的马达33的输出扭矩。马达33的输出扭矩经由辅助力τa，ref的转换获得。替代性地，马达33的输出扭矩可以以与辅助力τa，ref相关联的方式设定在转换信息i2中(参见图9)，并且马达33的输出扭矩可以从转换信息i2中被提取。

应当注意的是，在本公开中，用于使致动器14操作的物理量是马达33的输出扭矩，并且与该输出扭矩相对应的电流经由控制器15的控制被作为驱动电流而提供给马达33。该物理量可以是另一类型的值，或者该物理量可以是提供给马达33的电流的电流值，以使马达33产生与辅助力τa，ref相对应的输出扭矩。

可以通过校正获得与辅助力τa，ref相对应的马达33的输出扭矩。为此目的，确定部分42b还具有以下功能。换句话说，在获得姿势角度θL-1作为如上所述的姿势参数时，确定部分42b基于转换信息i2(参见图9)确定辅助力τa，ref并对所确定的辅助力τa，ref进行校正。该校正通过下面的表达式(1)的计算来执行。换句话说，该校正是使用如下限定的“驱动带轮35的半径rcalc”(参见图10)对所确定的辅助力τa，ref的校正。“驱动带轮35的半径rcalc”：驱动带轮35的包括卷绕在该驱动带轮35上的带本体13(第一带16)的半径。

在以上表达式(1)中，“τM，cmd”是马达33的经校正的输出扭矩。“τa，ref”是基于转换信息i2的值。“n”是减速器部分34的减速比。“η”是减速器部分34的系数。“rcalc”是“驱动带轮35”的半径并且根据稍后所描述的表达式(2)来计算。表达式(2)中的“rinit”是驱动带轮35的包括使用者的姿势改变之前的带本体13的半径。半径的值例如是使用表达式(2)在使用者的最后的姿势改变时获所得的值。

在以上表达式(2)中，“θM”是马达33的旋转角度。由于使用者的姿势改变而获得了旋转角度θM-1。此处，θM＝θM-1。“t”是带本体13(第一带16)的厚度。“n”是减速器部分34的减速比。如上所述，“rinit”是驱动带轮35的包括使用者的姿势改变之前的带本体13的半径。

由于带本体13(第一带16)具有一定的厚度t(参见图10)而执行校正。换句话说，即使在马达33以相同的输出使带本体13卷绕在驱动带轮35上的情况下，用于产生辅助力的驱动带轮35中的扭矩也会由于带本体13的厚度t的影响而改变。在马达33的输出扭矩(τM，cmd)作为用于使致动器14操作的物理量被获得的情况下，校正使得能够消除卷绕在驱动带轮35上的带本体13的厚度t的影响，以获得应当提供给使用者的辅助力。

如上所述，当使用者已经改变了他/她的姿势时，基于马达33的旋转角度θM(θM-1)来估计使用者的姿势角度θL(θL-1)，并且基于姿势角度θL(θL-1)来计算马达33的输出扭矩(τM，cmd)。与输出扭矩(τM，cmd)相对应的电流经由控制器15的控制被作为驱动电流提供给马达33。应当注意的是，在执行校正的情况下，与经校正的马达33的输出扭矩相对应的电流经由控制器15的控制被作为驱动电流提供给马达33。

如上所述，控制器15基于由于使用者的姿势改变而引起的带本体13的卷绕或解绕时的马达的旋转角度θM来获得姿势角度θL。控制器15配置成基于所获得的姿势角度θL执行致动器14(马达33)的操作控制，以向使用者提供辅助力。

此外，可以考虑传感器38的检测结果以获得用于使致动器14操作的物理量(马达33的输出扭矩或提供给马达33的电流的电流值)。换句话说，如上所述，除了由于使用者的姿势改变而引起的带本体13的卷绕或解绕时的致动器14(马达33)的操作量以外，控制器15还利用传感器38的检测结果执行致动器14(马达33)的操作控制，以向使用者提供辅助力。下面将描述考虑传感器38的检测结果的情况。

图11是图示了由控制器15执行的处理的框图。图11中的框B1是用于基于马达33的旋转角度θM以如上所述的这种方式使用对应信息i1来估计使用者的姿势角度θL的处理。

传感器38是三轴加速度传感器，并且传感器38持续不断地检测彼此正交的相应的X轴、Y轴和Z轴方向上的加速度(G)。X轴方向对应于具有直立姿势的使用者的左右方向上的一侧(右侧)，Y轴方向对应于使用者的前后方向上的一侧(前侧)，并且Z轴方向对应于使用者的高度方向的一侧(上侧)。在通过传感器38检测到加速度时，包括在控制器15中的评估部分42c执行下面的表达式(3)的计算(图11中的框B2)。在表达式(3)中，AX是在X轴方向上的加速度，AY是在Y轴方向上的加速度，并且AZ是在Z轴方向上的加速度。

此外，评估部分42c将表达式(3)的计算的计算结果α与阈值ε1、ε2进行比较(图11中的框B3)。阈值ε1是小于1的值(ε1<1)，并且阈值ε2是大于1的值(ε2>1)。在α大于ε1但小于ε2(ε1＜α＜ε2)的情况下，使用基于传感器38的检测结果所估计的姿势参数(姿势角度θL)(图11中的框B4)。

此处，在α是接近1的值的情况下，估计到使用者已经在该位置处改变了他/她的姿势，但是没有进行除了姿势改变以外的动作——比如行走。应当注意的是，在使用者进行行走运动的情况下，这种运动的效果反映在传感器38的检测结果中，并且因此，α变得例如大于ε2。

在α大于ε1但小于ε2的情况下，传感器38主要检测由重力产生的分量。因此，评估部分42c基于传感器38的检测结果采用根据下面的表达式(4)(图11中的框B4)获得的使用者的姿势角度θL。换句话说，在α大于ε1但小于ε2的情况下，使用传感器38来估计姿势角度θL是适当的。因此，根据下面的表达式(4)所计算的姿势角度θL被作为θLtemp存储在存储设备15b中。

另一方面，在不满足ε1＜α＜ε2的情况下，也就是说，在α等于或小于ε1的情况下或者在α等于或超过ε2的情况下，采用基于马达33的旋转角度θM所估计的姿势角度θL，马达33的旋转角度θM在框B1中获得。在不满足ε1＜α＜ε2的情况下，使用传感器38来估计姿势角度θL是不适当的。因此，基于旋转角度θM所估计的姿势角度θL被作为θLtemp存储在存储设备15b中。

如上所述，传感器38持续不断地检测加速度(G)。因此，在存储设备15b中，过去获得的姿势角度θLtemp和本次获得的姿势角度θLtemp均被存储。假设本次获得的姿势角度θLtemp是“姿势角度θL(N)”，并且过去(紧接在本次之前的时间，即，上次)获得的姿势角度θLtemp是“姿势角度θL(N-1)”。评估部分42c根据下面的表达式(5)来计算姿势角度θL(N)与姿势角度θL(N-1)之间的差值ΔθL。

ΔθL＝θL(N)-θL(N-1)…(5)

评估部分42c还将差值ΔθL的绝对值与阈值ε3进行比较。在差值ΔθL的绝对值等于或小于阈值ε3的情况下，将“姿势角度θL(N)”被确定为使用者的当前姿势角度，并且“姿势角度θL(N)”是这次获得的姿势角度θLtemp。另一方面，在差值ΔθL的绝对值超过阈值ε3的情况下，评估部分42c根据下面的表达式(6)执行计算。作为计算结果获得的“姿势角度θL(N)”被确定为使用者的当前姿势角度。

θL(N)＝θL(N-1)+sgn(ΔθL)×ε3…(6)

(其中，sgn()是符号函数)

以这种方式，使用本次的姿势角度θL(N)与过去的姿势角度θL(N-1)之间的差值ΔθL的评估部分42c的重要性如下。换句话说，在不考虑差值ΔθL的情况下，例如，如果根据表达式(3)的计算的计算结果α从计算结果α满足ε1＜α＜ε2的状态改变为计算结果α不满足ε1＜α＜ε2的状态，则可以确定在姿势角度中会发生瞬时的大变化。在这种情况下，由辅助装置10产生的辅助力突然改变，也就是说，马达33的旋转扭矩突然改变，这可能使使用者感到奇怪。然而，在本公开中，在本次的姿势角度θL(N)与过去的姿势角度θL(N-1)之间的差值ΔθL的绝对值超过阈值ε3的情况下，如基于上面的表达式(6)所描述的，基于作为过去结果的姿势角度θL(N-1)和姿势角度改变的改变量ΔθL来确定使用者的当前姿势角度θL(N)。因此，可以防止辅助力突然改变，并且因此可以防止使使用者感到奇怪。

如上所述，马达33的输出扭矩(τM，cmd)基于以上述这种方式确定的使用者的当前姿势角度θL(N)来获得。与输出扭矩(τM，cmd)相对应的电流经由控制器15的控制被作为驱动电流提供给马达33。此外，可以如上所述地对输出扭矩进行校正。可以基于以上述这种方式确定的使用者的当前姿势角度θL(N)来选择或改变辅助装置10的操作模式。

如上所述，包括在本公开的辅助装置10中的控制器15具有执行第一估计处理以基于由旋转检测器36获得的马达33的旋转角度θM来估计使用者的姿势角度θL的功能以及执行第二估计处理以基于传感器38的输出来估计使用者的姿势角度θL的功能。然后，控制器15的姿势估计部分42a使用第一估计处理和第二估计处理中的一者的处理结果来获得作为姿势参数的姿势角度θL。

此处，将描述具有不仅执行第一估计处理而且执行第二估计处理的功能的控制器15的重要性。图12是图示了使用者具有前倾姿势的——在该前倾姿势中，使用者的上身向前倾斜——的情况以及使用者具有下述姿势——在该姿势中，使用者就坐，其中，他/她的膝盖弯曲，同时上身沿着竖向线竖立——的情况的图。在如图12的左侧所示的使用者具有前倾姿势的情况与如图12的右侧所示的使用者就坐——其中，他/她的膝盖弯曲——的情况之间进行比较时，上身相对于大腿的相应的屈曲角度θ是相同的。因此，利用第一估计处理，由于带本体13的相应的解绕量相同，因此马达33的相应的旋转角度θM相同，从而导致相应的姿势角度θL之间无法区分开。

另一方面，利用第二估计处理，基于由传感器38提供的相应的X轴加速度、Y轴加速度和Z轴加速度来计算使用者的上身相对于竖向线的倾斜角度。因此，上身的倾斜角度的值在图12的左侧所示的使用者具有前倾姿势的情况与图12的右侧所示的使用者就坐的情况之间是不同的，该值基于由传感器38提供的相应的X轴加速度、Y轴加速度和Z轴加速度来获得。换句话说，利用第二估计处理，可以确定使用者具有上身向前倾斜的前倾姿势还是使用者具有下述姿势：在该姿势中，使用者就坐，其中，他/她的膝盖弯曲，同时上身沿着竖向线竖立。

将使用者确定为具有上身向前倾斜的前倾姿势使得评估部分42c能够估计使用者的以下运动模式：该运动模式将他/她的姿势从前倾姿势改变为直立姿势以抬起负载或将他/她的姿势从直立姿势改变为前倾姿势以放下负载。在这种情况下，辅助装置10使致动器14操作以产生用于抬起或放下负载的辅助力。此外，评估部分42c可以基于将使用者确定为具有下述姿势来估计使用者的以坐姿工作的运动模式：在该姿势中，使用者就坐，其中，他/她的膝盖弯曲，同时上身沿着竖向线竖立。在这种情况下，例如，辅助装置10不产生辅助力。应当注意的是，当使用者以坐姿工作时，如果产生与使用者抬起负载的情况的辅助力类似的辅助力，则使用者被向后拉动并失去他/她的平衡。

本公开的辅助装置10

如上所述，本公开的辅助装置10(参见图2)包括分别要被配装至使用者的肩部区域BS的第一套带11、要被配装至使用者的左和右腿部区域BL的第二套带12、带本体13和致动器14。带本体13设置成沿着使用者的背侧延伸至第一套带11和第二套带12。致动器14设置在第一套带11中并且构造成能够使带本体13的一部分卷绕及解绕。

带本体13包括要通过致动器14卷绕及解绕的第一带16、附接至第二套带12的第二带17以及连结第一带16和第二带17的连结构件18。

根据该辅助装置10，带本体13设置成沿着使用者的背侧延伸至第一套带11和第二套带12。通过致动器14使带本体13(第一带16)卷绕，张力作用在第一带16和第二带17上。该张力使得产生用于辅助使用者的工作的辅助力，这减轻了使用者的身体上的负载。

例如，当使用者(护理者)在用他/她的手保持负载(被护理者)的同时将他/她的姿势从前倾姿势改变为直立姿势时(参见图7)，张力通过致动器14作用在带本体13上，从而使带本体13卷绕。张力使使用者易于将他/她的姿势从前倾姿势改变为直立姿势，并且因此减轻了使用者的身体上的负担。换句话说，通过致动器14产生的作用在带本体13上的张力作为辅助力。

在本公开的辅助装置10中，致动器14可以根据使用者的姿势改变而使带本体13的一部分卷绕及解绕。致动器14的控制通过控制器15执行。控制器15基于由于使用者的姿势改变引起的带本体13的卷绕或解绕时的致动器14的操作量(即，马达33的旋转角度)来获得指示使用者的姿势的姿势参数。然后，为了向使用者提供辅助力，控制器15基于姿势参数执行马达33的操作控制。

利用具有以上构型的辅助装置10，在使用者改变他/她的姿势时，带本体13根据该改变而卷绕或解绕，并且马达33在卷绕或解绕时旋转。使用者的姿势的改变与马达33的旋转角度之间存在相关性。因此，基于旋转角度来获得姿势参数，并且为了向使用者提供辅助力，基于姿势参数来执行马达33的操作控制。因此，可以根据使用者的姿势产生辅助力。

如图8中所示，指示由于使用者的姿势改变引起的带本体13的卷绕或解绕时的马达33的旋转角度θM与姿势参数(姿势角度θL)之间的关系的对应信息i1被存储在控制器15的存储设备15b中。在马达33的随着使用者的姿势改变的旋转角度θM被获得时，控制器15的姿势估计部分42a基于该旋转角度θM和对应信息i1来估计姿势参数(姿势角度θL)。控制器15的确定部分42b基于所估计的姿势参数(姿势角度θL)来获得作为用于使马达33操作的物理量的马达33的输出扭矩或供应至马达33的电流的电流值。

利用上述配置，在使用者将他/她的姿势改变为预定姿势并且获得马达33的在该姿势改变时的旋转角度θM时，可以基于对应信息i1来获得姿势参数(姿势角度θL)。姿势参数(姿势角度θL)指示使用者的姿势。基于所获得的姿势参数(姿势角度θL)来确定用于使马达33根据姿势参数(使用者的姿势)而操作的物理量。因此，辅助装置10可以根据使用者的姿势产生适当强度的辅助力。

应当注意的是，在使用者的身高不同的情况下，即使姿势的改变相同，马达33的旋转角度也可能不同。然而，在本公开中，如图8中所示，对应信息i1是针对使用者的相应的身高设定的信息。因此，即使使用者的身高不同，也可以获得姿势参数(姿势角度θL)。

带本体13(第一带16)具有一定的厚度t。即使在马达33以相同的输出使带本体13卷绕在驱动带轮35上的情况下，由于带本体13(第一带16)的厚度t的影响，驱动带轮35中用于产生辅助力的扭矩也可能改变。

因此，在本公开中，在估计姿势参数(姿势角度θL)时，包括在控制器15中的确定部分42b基于转换信息i2确定辅助力并且根据上面的表达式(1)对所确定的辅助力进行校正。该校正使用驱动带轮35的包括卷绕在该驱动带轮35上的带本体13的半径rcalc(参见图10)来执行。由于执行该校正，消除了卷绕在驱动带轮35上的带本体13的厚度t的影响。

此外，在本公开的辅助装置10中，控制器15配置成：除了由于使用者的姿势改变引起的带本体13的卷绕或解绕时的马达33的旋转角度之外，还使用传感器38(姿势检测器)的检测结果来执行马达33的操作控制，以向使用者提供辅助力。

换句话说，控制器15包括姿势估计部分42a，该姿势估计部分42a估计作为指示使用者的姿势的姿势参数的姿势角度θL。姿势估计部分42a基于由加速度传感器形成的传感器38的输出——即基于表达式(3)的计算结果与阈值(ε1，ε2)之间的比较结果——使用如下限定的第一估计处理和第二估计处理中的一者的结果来估计姿势角度θL。第一估计处理：基于由于使用者的姿势改变引起的带本体13的卷绕或解绕时的马达33的旋转角度而执行的估计处理。第二估计处理：基于由加速度传感器形成的传感器38的输出而执行的估计处理。

控制器15还包括确定部分42b，该确定部分42b基于所估计的姿势角度θL来计算用于使致动器14操作的物理量。物理量例如是马达33的输出扭矩或提供给马达33的电流的电流值。

利用该配置，在适合使用传感器38来估计姿势角度θL的情况下，也就是说，在根据上面的表达式(3)所获得的计算结果α是大于ε1但小于ε2的情况下，执行第二估计处理。在不适合使用传感器38来估计姿势角度θL的情况下，也就是说，在α等于或小于ε1的情况或者α等于或超过ε2的情况下，执行基于马达33的旋转角度的第一估计处理。因此，提高了使用者的姿势的估计的准确性，从而使得辅助装置10能够根据使用者的姿势产生适当强度的辅助力。此外，可以估计使用者的运动强度，也就是说，可以估计使用者的工作模式，从而能够在不妨碍使用者的运动的情况下产生适当的辅助力。

此外，在本公开中，如上所述，为了估计姿势角度θL，使用第一估计处理和第二估计处理中的一者的结果。因此，在上次估计的姿势角度θL与本次估计的姿势角度θL之间可能存在大的差异。因此，用于使致动器14操作的物理量可能大大改变，并且这种大的改变可能使使用者感到奇怪。

因此，在本公开的辅助装置中，姿势估计部分42a重复地执行姿势角度θL的估计。然后，在姿势角度θL的改变量(上述的差值ΔθL的绝对值)超过阈值(ε3)的情况下，基于过去估计的姿势角度θL(N-1)和姿势角度θL的改变量(差值ΔθL)来获得新的姿势角度θL(N)。在这种情况下，即使在由姿势估计部分42a上次估计的姿势角度θL与由姿势估计部分42a本次估计的姿势角度θL之间存在大的差异，也可以基于过去估计的姿势角度θL(N-1)和差值ΔθL来获得新的姿势角度θL(N)。因此，可以防止用于使致动器14操作的物理量大幅地改变。因此，防止使用者感到奇怪。

应当注意的是，为了估计姿势角度θL，可以采用下面的“步骤1”或“步骤2”。步骤1：首先，确定使用传感器38来估计姿势角度θL是否是适当的，并且随后，根据该确定结果，执行第一估计处理和第二估计处理中的一者并且使用处理结果。步骤2：首先，执行第一估计处理和第二估计处理，并且随后，确定使用传感器38来估计姿势角度θL是否是适当的，并且根据该确定结果使用第一估计处理和第二估计处理中的一者的结果。

其他辅助装置10

在以上公开的辅助装置10中，第二套带12被配装至使用者的腿部区域BL。如图13中所示的，第二套带12可以被配装至使用者的腰部区域BW。在这种情况下，第二套带12可以具有腰带的形状或裤子的形状。在将第二套带12配装至腰部区域BW的情况下，致动器14可以被附接至第一套带11或者可以被附接至第二套带12。在这种情况下，检测使用者的姿势的传感器38可以设置在第二套带12中。在图13中，致动器14被附接至第一套带11。

此外，在图13中所示的辅助装置10的情况下，带本体13被设置成沿着使用者的背侧延伸至第一套带11和第二套带12。通过致动器14使带本体13卷绕，张力作用在带本体13上。该张力使得产生用于辅助使用者的工作的辅助力，这减轻了使用者的身体上的负担。

为了防止使用者的下背部疼痛，优选的是将第二套带12配装至腿部区域BL。这是因为可以通过将第二套带12配装至腿部区域BL来减轻腰部区域BW上的负载。在每种形式的辅助装置10中，带本体13重量轻并且即使使用者改变他/她的姿势也可以贴合使用者的身体，并且因此跟随使用者的运动。因此，可以提供以下辅助装置10：该辅助装置10提供良好的穿戴舒适性。应当注意的是，在以上公开中，控制箱30设置在使用者的后侧(背侧)且设置在第一套带11中，但是控制箱30也可以设置在使用者的前侧。在这种情况下，带本体13通过使用者的肩部区域BS沿着使用者的背部设置。

带本体13的线性形式可以是除了图示形式以外的形式。例如，尽管未示出，但是与第二附接部分28一样，旋转带轮可以设置在连结构件18的第一附接部分27上，并且第一带16可以在旋转带轮上悬置成使得在第一带16的中间点处折叠。在这种情况下，第一带16的(位于与第一带16的驱动带轮35侧相反的一侧的)端部部分附接至第一套带11(基部31)。替代性地，尽管未示出，但是旋转带轮可以设置在第二套带12中的每个第二套带12处，并且第二带17可以在旋转带轮上悬置成使得在第二带17的中间点处折叠。在这种情况下，第二带17的相对的端部部分被附接至套带(第三套带)，以被配装至腰部区域BW。

本文中公开的实施方式在各个方面仅是示例，而不是限制性的。本发明的保护范围不限于以上实施方式，而是包括落入权利要求的等同含义和范围内的所有改型。