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JP2010017464A - Walking assist device - Google Patents

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JP2010017464A
JP2010017464A JP2008182757A JP2008182757A JP2010017464A JP 2010017464 A JP2010017464 A JP 2010017464A JP 2008182757 A JP2008182757 A JP 2008182757A JP 2008182757 A JP2008182757 A JP 2008182757A JP 2010017464 A JP2010017464 A JP 2010017464A
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

【課題】足に障害のある利用者の歩行を正常歩行に近づけることが可能な歩行補助装置を提供する。
【解決手段】本願の歩行補助装置Sは、利用者の膝関節を屈曲及び伸展させるリンク機構部3と、前記リンク機構部を動作させるための駆動モータと、予め記憶された歩行パターンに基づいて前記駆動モータを回転制御する回転速度制御手段19と、を備えた歩行補助装置Sであって、前記利用者の歩行におけるどちらか一方の足の歩行パターンを取得する歩行パターン取得手段を更に備え、前記回転制御手段は、取得した前記歩行パターンに基づいて前記駆動モータを回転制御する。
【選択図】図3
The present invention provides a walking assistance device that can make a walking of a user with a foot disorder close to a normal walking.
A walking assist device S of the present application is based on a link mechanism unit 3 for bending and extending a user's knee joint, a drive motor for operating the link mechanism unit, and a walking pattern stored in advance. A walking assistance device S comprising a rotational speed control means 19 for controlling the rotation of the drive motor, further comprising a walking pattern acquisition means for acquiring a walking pattern of one of the legs in the user's walking; The rotation control means controls rotation of the drive motor based on the acquired walking pattern.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、利用者の歩行を補助する歩行補助装置の技術分野に関する。   The present invention relates to a technical field of a walking assistance device that assists a user's walking.

近年、筋力の衰えた老人や傷病者の、歩行動作、階段の昇降動作、着座姿勢からの起立動作、起立姿勢からの着座動作などを補助することで、筋力低下の抑制を図る歩行補助装置が存在する(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, a walking assist device has been designed to help prevent muscle weakness by assisting elderly people and victims with weak muscle strength by walking, raising and lowering stairs, standing up from a sitting position, and sitting up from a standing position. Exists (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1の補助装置は、利用者の腹部に巻きつけられる腹帯の側面に固定される第一リンクと、利用者の大腿部に巻きつけられる脚当ての側面に固定される第二リンクとを、電気アクチュエータにより連結し、当該電気アクチュエータで第一リンクに対して第二リンクを前後方向に揺動させることで、利用者の大腿部の動きを補助するものである。   The auxiliary device of Patent Document 1 includes a first link fixed to a side surface of an abdominal band wound around a user's abdomen, and a second link fixed to a side surface of a leg pad wound around the user's thigh. Are connected by an electric actuator, and the second link is swung back and forth with respect to the first link by the electric actuator, thereby assisting the movement of the user's thigh.

この種の歩行補助装置は、予め制御プログラムにより電動アクチュエータの動作が制御される。   In this type of walking assistance device, the operation of the electric actuator is controlled in advance by a control program.

特開2002−301124号公報JP 2002-301124 A

しかしながら、従来の歩行補助装置は、健常者に対して用いられ、階段の昇降動作など人体に負荷がかかる際に不足する筋力を補うものであるため、例えば、障害のある利用者に適応させると様々な不備が生じる。例えば、普通の道を歩行するような場合には歩行補助機能は動作しない。よって、障害のある利用者が当該従来の歩行補助装置を用いた場合には、歩行障害が生じても、歩行補助機能が動作しない。   However, the conventional walking assist device is used for a healthy person and compensates for muscular strength that is insufficient when a load is applied to the human body, such as raising and lowering stairs. For example, when adapted to a user with a disability Various deficiencies arise. For example, when walking on a normal road, the walking assist function does not operate. Therefore, when a user with a disability uses the conventional walking assist device, the walking assist function does not operate even if a walking disability occurs.

そこで、このような課題の一例を解消するために、本願は、足に障害のある利用者の歩行を正常歩行に近づけることが可能な歩行補助装置を提供することを目的とする。   Therefore, in order to solve an example of such a problem, an object of the present application is to provide a walking assistance device that can make a walking of a user with a foot disorder close to a normal walking.

上述した課題を解決するため、請求項1に記載の歩行補助装置は、利用者の膝関節を屈曲及び伸展させるリンク機構部と、前記リンク機構部を動作させるための駆動モータと、予め記憶された歩行パターンに基づいて前記駆動モータを回転制御する回転制御手段と、を備えた歩行補助装置であって、前記利用者の歩行におけるどちらか一方の足の歩行パターンを取得する歩行パターン取得手段を更に備え、前記回転制御手段は、取得した前記歩行パターンに基づいて前記駆動モータを回転制御することを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the walking assist device according to claim 1 is prestored with a link mechanism unit that bends and extends a user's knee joint, a drive motor that operates the link mechanism unit, and the like. A rotation control means for controlling the rotation of the drive motor based on the walking pattern, and a walking pattern acquisition means for acquiring a walking pattern of one of the legs in the walking of the user Further, the rotation control means controls rotation of the drive motor based on the acquired walking pattern.

また、請求項2に記載の歩行補助装置は、請求項1に記載の歩行補助装置において、前記駆動モータの回転速度を調整する回転速度調整手段を更に具備し、前記歩行パターン取得手段により取得される歩行パターンは、前記利用者によって調整された駆動モータの回転状態に基づいて算出されることを特徴とする。   The walking assist device according to claim 2 is the walking assist device according to claim 1, further comprising a rotation speed adjusting means for adjusting a rotation speed of the drive motor, and acquired by the walking pattern acquiring means. The walking pattern is calculated based on the rotation state of the drive motor adjusted by the user.

このような構成によれば、利用者に応じた歩行パターンで逐次リンク機構部が動作するため、利用者に適正な歩行パターンを意識させつつ、障害のある足の歩行状態を正常な歩行状態へ近づけることができる。   According to such a configuration, since the link mechanism unit sequentially operates in a walking pattern according to the user, the walking state of the disabled foot is changed to a normal walking state while making the user aware of the appropriate walking pattern. You can get closer.

また、請求項3に記載の歩行補助装置は、請求項1に記載の歩行補助装置において、前記歩行補助装置は、片方の足に障害のある利用者に用いられるものであって、障害のある前記足の歩行パターンを取得する第1の歩行パターン取得手段と、健常な足の歩行パターンを取得する第2の歩行パターン取得手段と、を更に具備し、前記回転制御手段は、第1の歩行パターンから前記第2の歩行パターンに近づくように前記駆動モータを回転制御することを特徴とする。この構成によれば、利用者は徐々に正常な足の歩行パターンで歩行可能となるためリハビリの効果を顕著に感じることが可能となる。   Further, the walking assist device according to claim 3 is the walking assist device according to claim 1, wherein the walking assist device is used by a user who has a disability in one leg and has a disability. First walking pattern acquisition means for acquiring the walking pattern of the foot, and second walking pattern acquisition means for acquiring the walking pattern of a healthy foot, wherein the rotation control means includes the first walking pattern The drive motor is rotationally controlled so as to approach the second walking pattern from a pattern. According to this configuration, the user can gradually walk with a normal foot walking pattern, so that the rehabilitation effect can be remarkably felt.

また、請求項4に記載の歩行補助装置は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の歩行補助装置において、前記歩行パターンは、足を前方へ振り出す際に膝部の関節の角度が0〜75度の範囲で屈曲と伸展を行う遊脚期と、足を後方へ振り出す際に当該関節の角度が0〜25度の範囲で屈曲と伸展を行う立脚期と、を含んで構成されることを特徴とする。この構成によれば、歩行パターンを容易に規定することができる。   Further, the walking assist device according to claim 4 is the walking assist device according to any one of claims 1 to 3, wherein the walking pattern is an angle of a joint of a knee portion when the foot is swung forward. Includes a swing phase in which flexion and extension are performed in the range of 0 to 75 degrees, and a stance phase in which the angle of the joint is flexed and extended in the range of 0 to 25 degrees when swinging the foot backward. It is characterized by being configured. According to this configuration, the walking pattern can be easily defined.

以下、本願を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。図1は利用者に歩行補助装置を装着した際の状態図、図2は利用者の両足に駆動ユニットを装着した際の状態図、図3は歩行補助装置の構成図、図4は歩行パターンを説明するための図を示し、図4(a)は歩行者が所定の速さで歩行する際の膝関節の曲げ角度と1歩分の経過時間の関係を示す図、図4(b)は図4(a)に基づいて膝関節の角速度を求めた波形を示す図、図4(c)は図4(b)の波形に基づく駆動モータの信号例を示す図、図5は両足の歩行パターンを示す図である。なお、以下に説明する実施形態は、歩行における利用者の膝関節を補助する歩行補助装置Sとして本願を適用した場合の実施の形態である。   The best mode for carrying out the present application will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a state diagram when a walking assistance device is mounted on a user, FIG. 2 is a state diagram when a driving unit is mounted on both feet of the user, FIG. 3 is a configuration diagram of the walking assistance device, and FIG. 4 is a walking pattern. 4A is a diagram showing the relationship between the knee joint bending angle and the elapsed time for one step when a pedestrian walks at a predetermined speed, FIG. 4B. FIG. 4A is a diagram showing a waveform obtained from the angular velocity of the knee joint based on FIG. 4A, FIG. 4C is a diagram showing a signal example of a drive motor based on the waveform of FIG. 4B, and FIG. It is a figure which shows a walking pattern. In addition, embodiment described below is embodiment at the time of applying this application as the walk assistance apparatus S which assists the user's knee joint in a walk.

本実施形態の歩行補助装置Sは、図1及び図2に示すように、利用者の両足にマジックテープ(登録商標)やバンドなどの固定具6によってそれぞれ取り付けられる一対の駆動ユニット10を備えている。駆動ユニット10には、図1に示すように、利用者の膝部5の関節部分に取り付けられ、膝関節を屈曲及び伸展させるリンク機構部3が取り付けられている。   As illustrated in FIGS. 1 and 2, the walking assist device S of the present embodiment includes a pair of drive units 10 that are respectively attached to both legs of a user by a fastener 6 such as a magic tape (registered trademark) or a band. Yes. As shown in FIG. 1, the drive unit 10 is attached with a link mechanism portion 3 that is attached to a joint portion of the knee portion 5 of the user and that bends and extends the knee joint.

リンク機構部3は、図1に示すように、例えば、利用者の大腿部に巻きつけられる上部脚当て4の側面に取り付けられる第一リンク3aと、利用者の下腿部に巻きつけられる下部脚当て7の側面に取り付けられる第二リンク3bと、駆動ユニット10から動力を得て前記第一リンク3aに対して第二リンク3bを前後方向に揺動させる第三リンク3cと、を含んで構成される。   As shown in FIG. 1, the link mechanism 3 is wound around, for example, a first link 3 a attached to the side surface of the upper leg rest 4 wound around the user's thigh and the user's lower leg. A second link 3b attached to the side surface of the lower leg rest 7, and a third link 3c that obtains power from the drive unit 10 and swings the second link 3b in the front-rear direction with respect to the first link 3a. Consists of.

第一リンク3aは、利用者の腰部側から膝部5側に延びるように取り付けられ、第二リンク3bは利用者の膝部5側から足の先端(地面)側に延びるように取り付けられており、前記第一リンク3aと第二リンク3bは利用者の膝部5近傍で回動可能に連結されている。また、第三リンク3cの端部が、前記第二リンク3bの中央近傍に連結されている。   The first link 3a is attached so as to extend from the user's lower back side to the knee 5 side, and the second link 3b is attached so as to extend from the user's knee 5 side to the tip (ground) side of the foot. The first link 3a and the second link 3b are connected so as to be rotatable in the vicinity of the knee portion 5 of the user. Moreover, the edge part of the 3rd link 3c is connected with the center vicinity of the said 2nd link 3b.

前記上部脚当て4及び下部脚当て7は、図示しないが、夫々が一対の脚当て部材を含んで構成されており、当該脚当て部材は、利用者の大腿部及び下腿部の周囲を覆うように配置され、固定具6によって着脱可能に取り付けられる。   Although the upper leg rest 4 and the lower leg rest 7 are not shown, each includes a pair of leg rest members, and the leg rest members surround the user's thigh and crus. It arrange | positions so that it may cover and is attached by the fixing tool 6 so that attachment or detachment is possible.

また、前記上部及び下部脚当て4、7は、例えば、PP樹脂などを成形して形成されており、利用者の大腿部と接する部分には、伸縮自在のスポンジ部材などが取り付けられている。   The upper and lower leg rests 4 and 7 are formed by molding, for example, PP resin, and a stretchable sponge member or the like is attached to a portion in contact with the user's thigh. .

また、図2に示すように、両足にそれぞれ取り付けられる左足用の駆動ユニット11及び右足用の駆動ユニット12には、当該駆動ユニット11、12間でデータ通信するための通信ユニット20が着脱可能に取り付けられる。当該通信ユニット20は、ケーブル21と、そのケーブル21の途中に配置される通信用の基板や電池などが収容された中継ボックス22と、を備え、ベルト23などの固定具によって利用者の腰に取り付けられる。   In addition, as shown in FIG. 2, a communication unit 20 for data communication between the drive units 11 and 12 can be attached to and detached from the drive unit 11 for the left foot and the drive unit 12 for the right foot that are attached to both feet. It is attached. The communication unit 20 includes a cable 21 and a relay box 22 that accommodates a communication board, a battery, and the like disposed in the middle of the cable 21, and is fastened to a user's waist by a fixing tool such as a belt 23. It is attached.

また、通信ユニット20は、ケーブル21の両端に非接触でデータを通信可能な通信端子を備えた通信ヘッド25を備えている。一方、駆動ユニット10の筐体10aには、当該通信ヘッド25を挿入可能な孔部10bを有しており、孔部10bに対して当該通信ヘッド25を着脱可能になっている。   In addition, the communication unit 20 includes a communication head 25 including communication terminals that can communicate data without contact at both ends of the cable 21. On the other hand, the housing 10a of the drive unit 10 has a hole 10b into which the communication head 25 can be inserted, and the communication head 25 can be attached to and detached from the hole 10b.

一方、駆動ユニット10は、図3に示すように、電力を受電又は所定のデータを通信可能な通信ヘッド14を筐体10aの内部に備えている。そして、駆動ユニット10の筐体10aに有する孔部10bには、通信ヘッド25が挿入されて、非接触で電気的に接続され、データ通信可能となっている。   On the other hand, as shown in FIG. 3, the drive unit 10 includes a communication head 14 capable of receiving power or communicating predetermined data inside the housing 10 a. And the communication head 25 is inserted in the hole 10b which the housing | casing 10a of the drive unit 10 has, is electrically connected without contact, and data communication is possible.

また、駆動ユニット10は、図3に示すように、リンク機構部3を駆動する駆動部17と、前記駆動部17に電気を供給する蓄電池18と、を備え、両足に取り付けられる左右足用駆動ユニット11、12のどちらか一方には、予め規定された基準となる歩行パターンが記憶された記憶部15と、ユーザが操作する操作部16と、電気的に制御が必要な各部を統括的に制御する制御部19を備えている。   Further, as shown in FIG. 3, the drive unit 10 includes a drive unit 17 that drives the link mechanism unit 3 and a storage battery 18 that supplies electricity to the drive unit 17. In either one of the units 11 and 12, a storage unit 15 that stores a predetermined reference walking pattern, an operation unit 16 that is operated by a user, and each unit that requires electrical control are integrated. A control unit 19 for controlling is provided.

操作部16は、ユーザによって操作されるものであって、スタートボタンやリンク機構部の動作速度を調整するための回転数調整トグルなどを備えている。なお、本実施形態の操作部16の回転数調整トグルは、本願の回転速度調整手段として機能する。   The operation unit 16 is operated by the user, and includes a start button, a rotation speed adjustment toggle for adjusting the operation speed of the link mechanism unit, and the like. Note that the rotation speed adjustment toggle of the operation unit 16 of the present embodiment functions as the rotation speed adjustment means of the present application.

駆動部17は、図示しないが、回転機構を有する駆動モータ(DCモータ)と、当該駆動モータを所定の回転方向及び速度で駆動制御する駆動制御部と、を含んで構成されている。   Although not shown, the drive unit 17 includes a drive motor (DC motor) having a rotation mechanism and a drive control unit that drives and controls the drive motor at a predetermined rotation direction and speed.

また、図示しないが、駆動モータは、回転軸が所定の歯車群を含んで構成されるギアボックスを介して第三リンク3cと接続されている。そして、駆動モータの回転軸が回転することによって得られる回転駆動力が前記歯車群を介して直線運動に変換されて第三リンク3cに伝達され、その駆動力が第二リンク3bに伝達されるようになっている。そして、第二リンク3bが、DCモータの回転方向によって第一リンク3aに対して前後方向に揺動され、利用者の膝部5における関節の動きを補助し、利用者の歩行を補助する。   Although not shown, the drive motor is connected to the third link 3c via a gear box whose rotation shaft includes a predetermined gear group. Then, the rotational driving force obtained by rotating the rotating shaft of the driving motor is converted into a linear motion via the gear group and transmitted to the third link 3c, and the driving force is transmitted to the second link 3b. It is like that. And the 2nd link 3b is rock | fluctuated to the front-back direction with respect to the 1st link 3a with the rotation direction of a DC motor, assists the motion of the joint in a user's knee part 5, and assists a user's walk.

制御部19は、主として演算機能を有するCPU(Central Processing Unit)、作業用RAM、及び各種データやプログラムを記憶するROMを備えて構成されている。当該CPUが、例えばROMに記憶された各種プログラムを実行することにより、駆動ユニットの双方、及び各部を制御するとともに歩行補助装置S全体を統括制御する。なお、本実施形態の制御部19は、本願の歩行パターン取得手段、回転制御手段、第1の歩行パターン取得手段、及び第2の歩行パターン取得手段として機能する。   The control unit 19 includes a CPU (Central Processing Unit) mainly having a calculation function, a working RAM, and a ROM that stores various data and programs. The CPU executes various programs stored in the ROM, for example, thereby controlling both the drive unit and each unit, and overall control of the walking assist device S. The control unit 19 of the present embodiment functions as a walking pattern acquisition unit, a rotation control unit, a first walking pattern acquisition unit, and a second walking pattern acquisition unit of the present application.

具体的には、制御部19は、ユーザによる操作部16の操作によって歩行補助装置Sを起動する起動要求を受け付け、記憶部15に予め記憶されている歩行パターンに基づいて駆動モータを駆動(回転)制御するための駆動信号Shを生成する。さらに具体的には、制御部19は、図3に示すように、例えば、ユーザの操作部16の操作(スタートボタンの押下)によって、駆動モータの起動要求を受け付け、記憶部15から基準となる歩行パターンを取得し、当該歩行パターンに基づいて駆動モータの回転方向、回転速度など当該駆動モータを駆動制御するための駆動信号Shを生成して、当該駆動信号Shを駆動部17に送信する。   Specifically, the control unit 19 receives an activation request for activating the walking assist device S by the operation of the operation unit 16 by the user, and drives (rotates) the drive motor based on the walking pattern stored in the storage unit 15 in advance. ) A drive signal Sh for control is generated. More specifically, as shown in FIG. 3, for example, the control unit 19 receives a drive motor activation request by a user's operation of the operation unit 16 (pressing a start button) and becomes a reference from the storage unit 15. A walking pattern is acquired, a driving signal Sh for driving and controlling the driving motor such as a rotation direction and a rotation speed of the driving motor is generated based on the walking pattern, and the driving signal Sh is transmitted to the driving unit 17.

なお、操作部16の回転数調整トグルを用いてユーザによりリンク機構部3の動作速度が調整された場合には、その調整度合いによって、制御部19は、駆動モータの回転速度を制御する。このような場合、制御部19は、利用者によって調整された駆動モータの回転状態に基づいて歩行パターンを算出し、その歩行パターンを記憶部に記憶し、当該調整された歩行パターンに基づいて駆動モータの回転速度を制御する。   When the operation speed of the link mechanism unit 3 is adjusted by the user using the rotation speed adjustment toggle of the operation unit 16, the control unit 19 controls the rotation speed of the drive motor according to the degree of adjustment. In such a case, the control unit 19 calculates a walking pattern based on the rotation state of the drive motor adjusted by the user, stores the walking pattern in the storage unit, and drives based on the adjusted walking pattern. Control the rotation speed of the motor.

ここで、歩行パターンについて図4を用いて説明する。図4(a)は歩行者が所定の速さで歩行する際の膝関節の曲げ角度と1歩分の経過時間の関係を示す一例である。   Here, the walking pattern will be described with reference to FIG. FIG. 4A is an example showing the relationship between the knee joint bending angle and the elapsed time for one step when a pedestrian walks at a predetermined speed.

図4(a)に示すように、歩行者が所定の速さで前進する場合の歩行周期の位相は、遊脚期と立脚期に大別される。遊脚期では、足が地面から離れて前に進むような(足を前方に振り出す)動作を行い、膝関節が0°〜最大75°程度まで屈曲し、伸展する。一方、立脚期では、足が地面に設置し地面を蹴るような(足を後方に振り出す)動作を行い、膝関節が0°〜最大25°程度まで屈曲し、伸展する。   As shown in FIG. 4 (a), the phase of the walking cycle when the pedestrian moves forward at a predetermined speed is roughly divided into a swing phase and a stance phase. In the swing phase, the foot moves away from the ground and moves forward (swings the foot forward), and the knee joint bends and extends from about 0 ° to a maximum of about 75 °. On the other hand, in the stance phase, the foot is placed on the ground and kicks the ground (the foot is swung back), and the knee joint bends and extends from 0 ° to a maximum of about 25 °.

また、図4(b)は、図4(a)に示す経過時間に対する膝関節の曲げ角度に基づいて時間当たりの膝関節の回転速度(角速度)を求めた波形であり、図4(c)は、図4(b)に示す波形を駆動モータの回転信号に近似させた波形である。当該図4(c)は、駆動モータを制御するための信号例を示し、本実施形態の歩行パターンを表わすものである。このように図4(c)に示す波形は、図4(a)に示す歩行における膝関節の動作を駆動モータの回転信号に関連付けた波形である。そして、この波形に基づいて駆動モータのデューティ比を連続的に変化させて駆動モータの回転速度を制御し、リンク機構部3を動作させる。   FIG. 4B is a waveform in which the rotational speed (angular velocity) of the knee joint per hour is obtained based on the bending angle of the knee joint with respect to the elapsed time shown in FIG. 4A. These are waveforms obtained by approximating the waveform shown in FIG. 4B to the rotation signal of the drive motor. FIG. 4C shows an example of a signal for controlling the drive motor, and represents the walking pattern of this embodiment. As described above, the waveform shown in FIG. 4C is a waveform in which the operation of the knee joint in walking shown in FIG. 4A is associated with the rotation signal of the drive motor. Based on this waveform, the duty ratio of the drive motor is continuously changed to control the rotational speed of the drive motor, and the link mechanism unit 3 is operated.

歩行は、図5に示すように、前記当該遊脚期と立脚期が繰り返されて行われるものであって、一方の足が遊脚期の場合には、他方の足がほぼ立脚期となる。よって、一方の足(左足)の歩行パターンに対して他方の足(右足)の歩行パターンの位相が所定の周期(ほぼ遊脚期分)ずれる。   As shown in FIG. 5, the walking is performed by repeating the swing phase and the stance phase, and when one leg is in the swing phase, the other leg is almost in the stance phase. . Therefore, the phase of the walking pattern of the other foot (right foot) is shifted from the walking pattern of one foot (left foot) by a predetermined period (almost the free leg period).

すなわち、左右両足に取り付けられるリンク機構3を動作させるための駆動モータの回転は、制御部19によって、一方の駆動モータに対して他方の駆動モータが、歩行パターンの所定の周期分ずれた位相で制御される。   That is, the rotation of the drive motor for operating the link mechanism 3 attached to the left and right feet is controlled by the control unit 19 so that the other drive motor is shifted from the one drive motor by a predetermined period of the walking pattern. Be controlled.

このように構成された歩行補助装置Sによれば、特に、片方の足に障害をもつ利用者に対し、当該足のリハビリを行うことに役立つ。すなわち、片足の足に障害がある場合、利用者は、特に、踏み出しタイミングがわからなくなるものの、本実施形態の歩行補助装置Sによれば、リンク機構部3が強制的に動作するので、利用者は自然に足を動かすこととなり当該踏み出しタイミングが自然と体に身に付くからである。また、利用者は、歩行者の障害の重度に応じて歩行パターンの周期(駆動モータの回転数)を調整可能であり、利用者によって歩行パターンの周期が調整されると、その調整された歩行パターンで駆動モータが制御されるため、利用者の障害の重度に応じてリンク機構部3を動作可能である。   According to the walking assist device S configured in this way, it is particularly useful for rehabilitating a leg of a user who has a disorder on one leg. That is, when there is an obstacle in one leg, the user can not understand the stepping timing in particular, but according to the walking assist device S of the present embodiment, the link mechanism unit 3 is forced to operate. This is because the foot moves naturally and the stepping-on timing is acquired naturally. In addition, the user can adjust the period of the walking pattern (the number of rotations of the drive motor) according to the severity of the pedestrian's obstacle, and when the period of the walking pattern is adjusted by the user, the adjusted walking Since the drive motor is controlled by the pattern, the link mechanism unit 3 can be operated according to the severity of the failure of the user.

また、本実施形態では、予め規定された歩行パターンと利用者によって調整された歩行パターンの2段階で駆動モータの回転が制御されるようになっているが、初期から予め規定された歩行パターンでリンク機構を動作しても利用者が適応できない場合も想定されるため、初めに利用者が回転数調整トグルを用いて、現状の障害のある足の歩行パターンで駆動モータを制御するとともに正常な足の歩行パターンで駆動モータを制御し、制御部19にそれら2つの動作における歩行パターンを取得させ、初めは現状の障害のある足の歩行パターンに基づいて駆動モータの回転を制御し、徐々に正常な足の歩行パターンに近づけるように値を変えて駆動モータの回転を制御するようにしても構わない。   Further, in the present embodiment, the rotation of the drive motor is controlled in two steps: a predetermined walking pattern and a walking pattern adjusted by the user. Since the user may not be able to adapt even if the link mechanism is operated, the user first controls the drive motor with the current obstacle walking pattern using the rotation speed adjustment toggle. The drive motor is controlled by the walking pattern of the foot, and the control unit 19 acquires the walking pattern in these two actions. At first, the rotation of the driving motor is controlled based on the current walking pattern of the disabled foot, and gradually You may make it control a rotation of a drive motor by changing a value so that it may approximate to a normal foot walking pattern.

このようにすれば、利用者は徐々に正常な足の歩行パターンで歩行可能となるためリハビリの効果を顕著に感じることが可能となる。   In this way, the user can gradually walk with a normal foot walking pattern, so that the rehabilitation effect can be remarkably felt.

次に、歩行補助装置Sの動作例について説明する。   Next, an operation example of the walking assist device S will be described.

まず、利用者がスタートスイッチ(図示なし)を用いて歩行補助装置Sを起動させる。制御部19は、記憶部に予め記憶された歩行パターンに基づいて、駆動モータを駆動させるための駆動信号Shを生成し、当該駆動信号Shを駆動ユニット11、12の駆動部17に送信する。そして、当該駆動信号Shに基づいて駆動モータの回転が制御され、リンク機構部3が動作することによって、利用者の歩行が補助される。   First, the user activates the walking assist device S using a start switch (not shown). The control unit 19 generates a drive signal Sh for driving the drive motor based on the walking pattern stored in advance in the storage unit, and transmits the drive signal Sh to the drive unit 17 of the drive units 11 and 12. And rotation of a drive motor is controlled based on the said drive signal Sh, and a user's walk is assisted by the link mechanism part 3 operating | moving.

また、利用者が回転速度調整トグルを用いてリンク機構部3の動作速度が調整された場合には、その調整度合いにしたがって、制御部19は駆動モータの回転速度を制御する。   When the user adjusts the operation speed of the link mechanism unit 3 using the rotation speed adjustment toggle, the control unit 19 controls the rotation speed of the drive motor according to the degree of adjustment.

その際、制御部19は、調整された駆動モータの回転状態に基づく歩行パターンを算出し、当該駆動信号Shを生成するための歩行パターンを、予め記憶されている歩行パターンから当該算出された歩行パターンに切り替える。   At that time, the control unit 19 calculates a walking pattern based on the adjusted rotation state of the drive motor, and calculates the walking pattern for generating the driving signal Sh from the walking pattern stored in advance. Switch to the pattern.

そして、当該算出された歩行パターンに基づいて生成された駆動信号Shで駆動モータの回転が制御される。   Then, the rotation of the drive motor is controlled by the drive signal Sh generated based on the calculated walking pattern.

このように構成された歩行補助装置Sは、利用者に応じた歩行パターンで逐次リンク機構部3が動作するため、利用者に適正な歩行パターンを意識させつつ、障害のある足の歩行状態を正常な歩行状態へ近づけることができる。   In the walking assist device S configured in this manner, since the link mechanism unit 3 sequentially operates in a walking pattern according to the user, the walking state of the disabled foot can be determined while making the user aware of the appropriate walking pattern. Can be close to normal walking.

なお、本実施形態は一形態であって、この形態に限定されるものではない。例えば、蓄電池は駆動ユニット毎に設けられているがどちらか一方に設けるようにしても構わない。また、双方の駆動ユニット11、12を同期させて動作させる必要があるものの、制御部19を双方の駆動ユニット11、12にそれぞれ設けるようにしても構わない。   In addition, this embodiment is one form and is not limited to this form. For example, although the storage battery is provided for each drive unit, it may be provided in either one. Moreover, although it is necessary to operate both the drive units 11 and 12 in synchronization, the control unit 19 may be provided in each of the drive units 11 and 12.

利用者に歩行補助装置を装着した際の状態図である。It is a state figure at the time of attaching a walk auxiliary device to a user. 利用者の両足に駆動ユニットを装着した際の状態図である。It is a state figure at the time of mounting a drive unit on a user's both feet. 歩行補助装置の構成図である。It is a block diagram of a walking assistance apparatus. 歩行パターンを説明するための図を示し、図4(a)は歩行者が所定の速さで歩行する際の膝関節の曲げ角度と1歩分の経過時間の関係を示す図、図4(b)は図4(a)に基づいて膝関節の角速度を求めた波形を示す図、図4(c)は図4(b)の波形に基づく駆動モータの信号例を示す図である。FIG. 4A is a diagram illustrating a walking pattern, and FIG. 4A is a diagram illustrating a relationship between a knee joint bending angle and an elapsed time for one step when a pedestrian walks at a predetermined speed. FIG. 4B is a diagram showing a waveform obtained by determining the angular velocity of the knee joint based on FIG. 4A, and FIG. 4C is a diagram showing an example of a signal of the drive motor based on the waveform of FIG. 両足の歩行パターンを示す図である。It is a figure which shows the walking pattern of both feet.

符号の説明Explanation of symbols

S 歩行補助装置
3 リンク機構部
10 駆動ユニット
19 制御部
S walking assist device 3 link mechanism unit 10 drive unit 19 control unit

Claims (4)

利用者の膝関節を屈曲及び伸展させるリンク機構部と、前記リンク機構部を動作させるための駆動モータと、予め記憶された歩行パターンに基づいて前記駆動モータを回転制御する回転制御手段と、を備えた歩行補助装置であって、
前記利用者の歩行におけるどちらか一方の足の歩行パターンを取得する歩行パターン取得手段を更に備え、
前記回転制御手段は、
取得した前記歩行パターンに基づいて前記駆動モータを回転制御することを特徴とする歩行補助装置。
A link mechanism for bending and extending a user's knee joint; a drive motor for operating the link mechanism; and a rotation control means for controlling the rotation of the drive motor based on a pre-stored walking pattern. A walking assist device provided,
A walking pattern acquisition means for acquiring a walking pattern of one of the legs in the user's walking;
The rotation control means includes
A walking assist device that controls the rotation of the drive motor based on the acquired walking pattern.
前記駆動モータの回転速度を調整する回転速度調整手段を更に具備し、
前記歩行パターン取得手段により取得される歩行パターンは、前記利用者によって調整された駆動モータの回転状態に基づいて算出されることを特徴とする請求項1に記載の歩行補助装置。
A rotation speed adjusting means for adjusting the rotation speed of the drive motor;
The walking assist device according to claim 1, wherein the walking pattern acquired by the walking pattern acquisition unit is calculated based on a rotation state of a drive motor adjusted by the user.
前記歩行補助装置は、片方の足に障害のある利用者に用いられるものであって、
障害のある前記足の歩行パターンを取得する第1の歩行パターン取得手段と、
健常な足の歩行パターンを取得する第2の歩行パターン取得手段と、を更に具備し、
前記回転制御手段は、第1の歩行パターンから前記第2の歩行パターンに近づくように前記駆動モータを回転制御することを特徴とする請求項1に記載の歩行補助装置。
The walking assist device is used for a user with a disability in one leg,
First walking pattern acquisition means for acquiring a walking pattern of the leg with a disability;
A second walking pattern acquisition means for acquiring a healthy foot walking pattern;
The walking assist device according to claim 1, wherein the rotation control unit controls the rotation of the drive motor so as to approach the second walking pattern from the first walking pattern.
前記歩行パターンは、
足を前方へ振り出す際に膝部の関節の角度が0〜75度の範囲で屈曲と伸展を行う遊脚期と、足を後方へ振り出す際に当該関節の角度が0〜25度の範囲で屈曲と伸展を行う立脚期と、を含んで構成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の歩行補助装置。
The walking pattern is
When swinging the foot forward, the knee joint angle bends and extends in the range of 0-75 degrees, and when swinging the foot backward, the joint angle is 0-25 degrees The walking assist device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a stance period in which bending and extension are performed in a range.
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