动作辅助系统和管理装置的制作方法

本发明涉及工厂等中使用的动作辅助系统和管理装置。

背景技术：

近年来，使用减少作业人员进行重体力作业时的腰部等的负担的辅助装置。辅助装置也被称为动力辅助服(powerassistsuit)或者动力服(poweredsuit)，安装于辅助对象人员的身体而对辅助对象人员的辅助对象身体部(腰部、臂部等)的动作进行辅助。

在日本专利第5493142中，提出了辅助装置将自身的动作履历信息发送至管理人员侧，并且从管理人员侧接收与伴随着安装人员的动作的运动机能的状态对应的更新信息，基于该更新信息进行最佳的辅助动作。

然而，例如在工厂中，辅助装置多使用于制品或者部件的装卸、重物的搬运等、生产线外的多个作业人员进行的作业。生产线的运转状况例如通过工厂内的通信网络进行集中管理，但难以管理生产线外的多个作业人员进行的作业状况。

技术实现要素：

因此，本发明提供能够容易管理使用了多个辅助装置的作业的作业状况的动作辅助系统和管理装置。

本发明的第一方面的动作辅助系统，包括：多个辅助装置，分别安装于进行辅助对象作业的多个辅助对象人员，对上述辅助对象人员的辅助对象身体部的动作进行辅助；以及管理装置，管理上述多个辅助装置。上述辅助装置具有：产生辅助上述辅助对象身体部的动作的动力的动力部、能与上述管理装置通信的通信部、以及经由上述通信部将上述动力部的动作信息发送至上述管理装置的控制装置。上述管理装置基于从上述多个辅助装置获得的上述动作信息，生成总括上述多个辅助对象人员的作业状态的总括信息，向上述辅助对象人员或者管理人员提示上述总括信息的至少一部分。

本发明的第二方面的管理装置用于管理多个辅助装置，上述多个辅助装置分别安装于进行辅助对象作业的多个辅助对象人员，并将动力部的动作信息发送至上述管理装置，该动力部产生辅助上述辅助对象人员的辅助对象身体部的动作的动力，上述管理装置包括处理器。上述处理器基于从上述多个辅助装置获得的上述动作信息生成总括上述多个辅助对象人员的作业状态的总括信息，向上述辅助对象人员或者管理人员提示上述总括信息的至少一部分。

根据本发明的动作辅助系统和管理装置，能够容易管理使用了辅助装置的多个辅助对象人员的作业状况。

附图说明

根据以下参照附图对实施例进行的详细说明可了解本发明的上述以及更多的特点和优点，在附图中，对相同的元素标注相同的附图标记。

图1的(a)是表示本发明的一个实施方式涉及的动作辅助系统中使用的辅助装置的立体图。

图1的(b)是辅助机构的分解立体图。

图2是表示辅助装置的使用状态的示意图。

图3是对控制装置的输入输出进行说明的说明图。

图4是动作辅助系统的简要结构图。

图5是在工厂中应用了动作辅助系统的情况的示意图。

具体实施方式

实施方式

参照图1的(a)至图5，对本发明的实施方式进行说明。此外，以下说明的实施方式是作为实施本发明的优选的具体例而示出的例子，具有具体地例示了技术方面优选的各种技术事项的部分，但本发明的技术范围不限定于该具体的方式。

辅助装置的说明

首先，对本实施方式涉及的动作辅助系统中使用的辅助装置进行说明。图1的(a)是表示辅助装置的立体图，图1的(b)是辅助机构的分解立体图。图2是表示辅助装置的使用状态的示意图。图3是对辅助装置中的控制装置的输入输出进行说明的说明图。

如图1的(a)、图1的(b)和图2所示，辅助装置10安装于进行辅助对象作业的辅助对象人员11，并对辅助对象人员11的辅助对象身体部的动作进行辅助。这里，虽然说明辅助装置10对辅助对象人员11的腰部的动作进行辅助的情况，但辅助对象身体部不局限于此，例如也可以是臂部、膝部。另外，辅助对象身体部不局限于1处，也可以是多处(例如腰部和膝部)。

辅助装置10具备从辅助对象人员11的腰部安装至脊背的安装件12、和设置于安装件12的下部的支承座部13。支承座部13一体地具有配置为覆盖辅助对象人员11的腰部的背面的背面部13a、和配置为覆盖辅助对象人员11的腰部的两侧面的侧面部13b、13b。在侧视时与辅助对象人员11的股关节重叠的位置的侧面部13b、13b形成有轴承孔13c。

安装件12设置为从支承座部13的背面部13a向上方延伸，以与安装件12的上部和支承座部13的侧面部13b、13b分别连结的方式设置有肩背带14、14。另外，以将支承座部13的侧面部13b、13b的前方的端部彼此连结的方式设置有前侧带15。将肩背带14、14背在辅助对象人员11的肩上，使前侧带15在辅助对象人员11的腹部的前侧系紧，由此将安装件12与支承座部13固定于辅助对象人员11。

在支承座部13的侧面部13b、13b设置有辅助机构16。辅助机构16具有：固定于侧面部13b、13b的外侧的由电机构成的作为动力部的促动器161、与促动器161的旋转轴161a无法相对旋转地连结的输入部件162、减速机164、介于输入部件162与减速机164之间的涡卷弹簧163、和连结于减速机164的输出连杆165。输入部件162、涡卷弹簧163、减速机164、和输出连杆165配置于侧面部13b、13b的内侧。

促动器161接受驱动电流的供给，并产生对辅助对象人员11的辅助对象身体部的动作进行辅助的动力(扭矩)。促动器161的作为动力输出部件的旋转轴161a在轴承孔13c插通，在轴承孔13c内与输入部件162连结。在促动器161设置有检测旋转轴161a的旋转角度的电机编码器等的电机旋转角度检测机构161b。

输入部件162将促动器161的动力传递至涡卷弹簧163。输入部件162具有传递轴162a，该传递轴162a设置为在相对于其旋转轴偏心的位置沿轴向延伸，并与涡卷弹簧163的外侧端部163a无法相对旋转地连结。涡卷弹簧163通过将带状的板簧成型为漩涡状而成，将从促动器161经由输入部件162传递的旋转量转换成辅助扭矩。

减速机164具有：与涡卷弹簧163的内侧端部163b无法相对旋转地连结的输入旋转部164a、与输出连杆165无法相对旋转地连结的输出旋转部164b、和设置于输入旋转部164a与输出旋转部164b之间的未图示的齿轮机构，使从涡卷弹簧163传递的辅助扭矩实现的旋转量减量地传递至输出连杆165。

输出连杆165是沿着辅助对象人员11的大腿部的外侧面配置的棒状的部件。输出连杆165的一端部与减速机164的输出旋转部164b无法相对旋转地连结。在输出连杆165的另一端部设置有安装于辅助对象人员11的大腿部的安装件165a。在输出连杆165设置有检测输出连杆165的旋转角度的编码器、电位计等的输出连杆旋转角度检测部165b。

在一方的肩背带14，相对于该肩背带14能够装卸地安装有指示终端18。指示终端18用于进行来自管理人员的警报的通知、进行辅助控制的微调。将在后面对指示终端18进行详细阐述。

在安装件12的背面设置有控制箱17。如图3所示，在控制箱17收纳有电源单元171、控制装置172、驱动器173、和通信部174。电源单元171例如由使用了锂电池等的二次电池的电池单元构成，其向控制装置172、驱动器173、和通信部174供给电源。

控制装置172基于由输出连杆旋转角度检测部165b检测出的输出连杆165的旋转角度、由电机旋转角度检测机构161b检测出的促动器161的旋转角度、和促动器161的驱动电流，经由驱动器173控制促动器161。驱动器173是基于来自控制装置172的控制信号，向促动器161供给驱动电流的电机用的驱动电路。在驱动器173设置有测定促动器161的驱动电流的电流测定部173a。

通信部174是进行与后述的管理装置20的通信、和与指示终端18的通信的无线通信装置。通信部174的通信方式不被特别地限定，但例如能够使用依据wi-fi(注册商标)所代表的无线通信的国际标准即ieee802.23标准的方式、依据蓝牙(bluetooth)(注册商标)所代表的无线通信的国际标准即ieee802.15.1标准的方式等。

指示终端18具有能够输入用于指定辅助对象人员11的作业人员代码的输入装置18a。由指示终端18输入的作业人员代码经由通信部174输出至控制装置172。输入装置18a可以构成为进行辅助控制的微调，另外，也可以构成为能够输入辅助控制的辅助强度。由指示终端18输入的辅助强度经由通信部174输出至控制装置172，进行与由控制装置172接收到的辅助强度对应的辅助控制。

另外，指示终端18具有在从控制装置172接收到通知警报的通知信号时，将警报的接收通知给辅助对象人员11的通知装置18b。通知装置18b通过使用了蜂鸣器的声音的通知、使用了发光二极管等的发光装置的光的通知、使用了振荡器的振动、显示器等的显示的警报内容的显示、或者这些的组合，向辅助对象人员11通知警报信号的接收。

动作辅助系统的说明

图4是动作辅助系统的简要结构图。如图4所示，动作辅助系统1具备多个辅助装置10、以及管理多个辅助装置10的管理装置20。

多个辅助装置10分别具备能够与管理装置20通信的通信部174，辅助装置10构成为能够经由网络30与管理装置20通信。网络30例如是在工厂等设定的内部网等的私人网络。此外，不局限于此，也可以构成为管理装置20与各个辅助装置10能够直接通信。

各辅助装置10具有动作信息发送部19a、作业次数计数部19b、和通知部19c。动作信息发送部19a、作业次数计数部19b、和通知部19c搭载于控制装置172，通过适当地组合cpu(中央处理单元)等处理器、ram(随机存取存储器)、rom(只读存储器)等内存、软件、接口等而实现。

动作信息发送部19a经由通信部174将辅助装置10的促动器161的动作信息发送至管理装置20。在本实施方式中，动作信息发送部19a将辅助对象人员11进行了辅助对象作业的次数、电流测定部173a测定出的促动器161的驱动电流的值、由指示终端18的输入装置18a输入的作业人员代码等作为动作信息发送至管理装置20。

作业次数计数部19b对辅助对象人员11进行了辅助对象作业的次数进行计数。作业次数计数部19b例如基于促动器161的驱动电流的波形，对辅助对象人员11进行了搬运作业等辅助对象作业的次数进行计数。作业次数计数部19b计数完的辅助对象作业的次数被输出至动作信息发送部19a，经由通信部174发送至管理装置20。

通知部19c在从管理装置20经由通信部174接收到警报信号时，将接收到该警报信号的情况通知给辅助对象人员11。在本实施方式中，通知部19c在接收到警报信号时，将与该警报信号的内容对应的通知信号经由通信部174发送至指示终端18。指示终端18的通知装置18b根据接收到的通知信号，通过发出声音、光、振动、或者显示于显示器，从而将接收到警报信号的情况通知给辅助对象人员11。

此外，虽未图示，但动作辅助系统1还可以具备生理信息取得机构，该生理信息取得机构获取辅助对象人员11的心率等的生理信息(生命数据)，并能够将获取到的生理信息发送至管理装置20。生理信息取得机构可以搭载于各辅助装置10，也可以与辅助装置10分体设置。

管理装置20基于从多个辅助装置10获得的动作信息，生成总括多个辅助对象人员11的作业状态的总括信息，并将该总括信息的至少一部分提示给辅助对象人员11或者管理人员。在本实施方式中，构成为在管理装置20连接有显示器40，管理装置20通过将生成的总括信息显示于显示器40，而向管理人员提示总括信息。这里言及的总括信息包含辅助对象作业的进展信息、各辅助对象人员11的作业姿势的信息、和各辅助对象人员11的疲劳度等的信息。

管理装置20具有进展状况推断部21、作业姿势评价部22、和疲劳度推断部23。这些进展状况推断部21、作业姿势评价部22、和疲劳度推断部23通过适当地组合cpu等处理器、ram、rom等内存(memory)、软件、存储器(storage)、接口等而实现。

进展状况推断部21基于管理装置20从各辅助装置10接收到的动作信息中的辅助对象人员11进行了辅助对象作业的次数，推断辅助对象作业(例如制品或者部件的装卸)的进展状况。进展状况推断部21例如针对每个辅助对象人员11运算进行了辅助对象作业的次数相对于预先设定的目标作业次数的比率。另外，进展状况推断部21例如运算从各辅助装置10接收到的进行了辅助对象作业的次数的合计值，运算进行了辅助对象作业的次数的合计值相对于预先设定的目标总作业次数的比率。这些运算结果被显示于显示器40。

由此，管理人员能够知晓由多个辅助对象人员11进行的辅助对象作业的整体的进展状况。知晓该进展状况，由此例如能够相对于进展较慢的辅助对象人员11指示加快进行作业、或从进展比较快的其他的作业区域向该辅助对象人员11的作业区域派遣作业人员。

另外，在动作辅助系统1被应用于具有生产线的工厂的情况下，也可以将工厂的生产线的运转状况输入管理装置20，从而能够在管理装置20中管理包含生产线和生产线外的作业的工厂整体的进展状况。

另外，在本实施方式中，对辅助装置10具有计数进行了辅助对象作业的次数的功能(作业次数计数部19b)的情况进行了说明，但计数进行了辅助对象作业的次数的功能也可以搭载于管理装置20侧。换句话说，管理装置20例如也可以具有基于从辅助装置10接收到的促动器161的驱动电流的波形，计数进行了搬运作业等辅助对象作业的次数的功能。

作业姿势评价部22基于管理装置20从各辅助装置10接收到的动作信息中的促动器161的驱动电流的值，对各辅助对象人员11的作业姿势进行评价。更具体而言，将接收到的促动器161的驱动电流的电流波形与预先取得的基准电流波形相比较，由此作业姿势评价部22进行辅助对象人员11的作业姿势的评价。基准电流波形例如也可以针对每个辅助对象人员11预先取得以正确的姿势进行了作业时的驱动电流的波形，与辅助对象人员11的作业人员代码附带地加以存储。

在该情况下，作业姿势评价部22利用与使用辅助装置10的辅助对象人员11的作业人员代码附带地被存储的基准电流波形，在该基准电流波形与当前的电流波形的背离大于规定值的情况下，判定为作业姿势劣化，将该内容显示于显示器40。由此，管理人员能够知晓辅助对象人员11是否以正确的姿势进行辅助对象作业。另外，作业姿势评价部22也可以在判定为作业姿势劣化的情况下，向该辅助装置10发送警报信号，将作业姿势劣化的情况通知给辅助对象人员11。由此，能够抑制辅助对象人员11的腰痛灾祸的产生等，从而抑制辅助对象人员11的脱离导致的作业效率的劣化。

另外，作业姿势评价部22也可以构成为针对进行相同的辅助对象作业的多个辅助对象人员11，对各个驱动电流的电流波形进行比较，由此能够评价进行规定的辅助对象作业时的作业姿势的差别。另外，作业姿势评价部22也可以构成为能够针对每个辅助对象人员11，运算以正确的作业姿势进行了辅助对象作业的次数、和以不正确的作业姿势进行了辅助对象作业的次数的比率，基于该比率，评价对规定的辅助对象作业的熟练度(技能)。评价辅助对象人员11的熟练度(技能)，由此能够判断适于该辅助对象人员11的作业，从而能够进行人得其位，位得其人的人员配置。

疲劳度推断部23基于从各辅助装置10接收到的动作信息，推断使用了辅助装置10的辅助对象人员11各自的疲劳度。疲劳度推断部23例如基于进行了辅助对象作业的次数、作业时间等，推断辅助对象人员11的疲劳度。在动作辅助系统1具备生理信息取得机构的情况下，疲劳度推断部23也可以进一步构成为考虑由生理信息取得机构取得的辅助对象人员的心率等的生理信息(生命数据)，推断疲劳度。

另外，疲劳度推断部23也可以构成为在疲劳度成为规定值以上的情况下，将催促休息的警报信号发送至辅助装置10、或将需要休息的信息显示于显示器40。在适当的时机内催促休息，由此能够提高辅助对象作业的作业效率。

管理装置20优选构成为能够通过管理人员的操作，将警告或者指示用的警报信号随时发送至任意的辅助装置10。警报信号除了催促上述的休息的警报信号、通知作业姿势的劣化的警报信号之外，也可以包含进行作业的具体的指示的信号、在危险作业时进行警告的信号、和根据安全方面的理由等催促作业的立即停止的信号等。

另外，在图4中虽未图示，但动作辅助系统1也可以具有取得辅助装置10的位置信息的位置信息取得机构。作为位置信息取得机构，例如能够使用在辅助装置10设置输出位置信息取得用的信号的位置信息取得用信号输出部，并且在工厂等的规定的作业场所的附近分离地设置多个天线，对由多个天线接收到的位置信息取得用的信号的接收强度进行比较，由此指定辅助装置10的位置的机构等。取得辅助装置10的位置信息，由此能够实时地指定辅助对象人员11的位置，从而有助于工厂内的动作路线的整理、人员配置的最佳化等。

动作辅助系统1的应用例

图5是在工厂中应用动作辅助系统1的情况的示意图。图5所示的工厂50具有制造轴承等制品的生产线51、保管将在生产线51中制造出的制品完成装箱的箱子54的仓库52、和管理人员使用的管理室53。在工厂50的四角分别配置有被使用为位置信息取得机构的天线57。在管理室53配置有管理装置20和显示器40，进行基于管理人员的作业状况的管理。在该工厂50中，进行如下作业：将在生产线51中制造出的制品完成装箱的箱子54装载于平板车55，在将装载了箱子54的平板车55搬运至仓库52后，在仓库52内从平板车55向输送用的托盘56换装箱子54。其中，将箱子54装载于平板车55的作业和从平板车55向托盘56换装箱子54的换装作业成为使用辅助装置10进行的辅助对象作业。换装在托盘56的箱子54被未图示的叉车装载于卡车，而从仓库52出货。

在该工厂50中，通过应用动作辅助系统1，由此管理人员针对作为辅助对象作业的将箱子54装载于平板车55的作业、和从平板车55向托盘56换装箱子54的换装作业，能够掌握作业状况(作业的进展状况、各辅助对象人员11的作业姿势、疲劳度、位置信息等)。另外，在管理装置20中也一并管理生产线51的运转状况，从而能够进行工厂50整体的生产管理。

实施方式的作用和效果

根据以上说明的本实施方式，在管理装置20中，基于从多个辅助装置10获得的动作信息，生成总括多个辅助对象人员11的作业状态的总括信息，向辅助对象人员11或者管理人员提示总括信息的至少一部分，由此辅助对象人员11或者管理人员能够掌握辅助对象作业的作业状况，从而能够容易地管理辅助对象作业的作业状况。由此，能够实现生产性的提高。

附注

以上，基于实施方式对本发明进行了说明，但这些实施方式不限定权利要求书的方案。另外，应该注意在实施方式中说明的特征的全部组合不限定于在用于解决发明的课题的手段中是必须的。

另外，本发明能够在不脱离其主旨的范围内适当地变形来实施。例如在上述实施方式中说明的辅助装置10始终是一个例子，辅助装置10的具体的结构不限定于此。另外，在上述实施方式中，对主要在工厂中使用辅助装置10的情况进行了说明，但不局限于此，例如能够在物流用的仓库中的作业、建筑现场中的作业等、各种重作业的现场应用动作辅助系统1。

另外，在上述实施方式中，对辅助装置10具有指示终端18的情况进行了说明，但指示终端18不是必须的，也可以将输入装置18a、通知装置18b设置于支承座部13、控制箱17。