JP2013070785A - Walking support device - Google Patents
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Abstract
【課題】安定的固定と装着感の両者を満足させることを目的とする。
【解決手段】平地、昇段、降段、上り坂、下り坂の各歩行シーン毎に、１歩行周期の間を動作の状態に応じて区分し、各歩行動作状態の区分毎に各装着部２１〜２３の締付強度を予め決めておく。そして、各センサ出力から歩行シーンを判定すると共に、脚がどの区分の歩行動作状態にあるかを検出し、判定した歩行シーンと検出した区分に対応する締付力で各装着部２１〜２３を締め付ける。一方、装着者が静止している場合に、各装着部２１〜２３による締付力を緩めるように変更する。すなわち、静止状態として、起立状態と着席状態を検出した場合に、装着時の締付力（通常締付力）よりも弱くなるように、腰部装着部２１、上腿装着部２２、及び下腿装着部２３の締付力を緩める。
【選択図】図１An object of the present invention is to satisfy both stable fixation and wearing feeling.
For each walking scene of flat ground, ascending, descending, uphill, and downhill, one walking cycle is divided according to the state of motion, and each mounting portion 21 is divided for each category of walking motion state. The fastening strength of ˜23 is determined in advance. And while determining a walking scene from each sensor output, it detects which division | segmentation walking movement state of a leg, and each mounting part 21-23 is tightened with the tightening force corresponding to the detected walking scene and the detected division. tighten. On the other hand, when the wearer is stationary, the tightening force by each of the mounting portions 21 to 23 is changed. That is, when the standing state and the seated state are detected as a stationary state, the waist mounting portion 21, the upper thigh mounting portion 22, and the lower thigh mounting are set so as to be weaker than the tightening force at the time of mounting (normal tightening force). The tightening force of the part 23 is loosened.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、歩行支援装置に関し、例えば、歩行をアシストするものに関する。 The present invention relates to a walking support device, for example, a device that assists walking.
近年、介護ビジネスなどを中心に、人の動作（歩行や持ち上げなど）に使われる筋力を補助する装着型ロボット（パワーアシストスーツ）などが開発されている。
装着型ロボットには、アシスト箇所として、上半身の筋力を補助するもの、下半身の筋力を補助するもの、あるいは、全身の筋力を補助するものなど各種のものがある。
また、装着型ロボットの用途も、健常者用から高齢者・障害者の補助用などがある。
In recent years, wearable robots (power assist suits) that assist muscle strength used for human movement (walking, lifting, etc.) have been developed mainly in the nursing care business.
There are various types of wearable robots such as those that assist the muscle strength of the upper body, those that assist the muscle strength of the lower body, and those that assist the muscle strength of the whole body.
In addition, the use of the wearable robot ranges from a healthy person to an elderly person / person with a disability.
装着型ロボットは、例えば、装着者の筋電から筋肉の動きを解析したり、関節各部に配置した姿勢センサで検出される装着者の動きを解析することで、当該動きに必要な関節モーメントを算出し、これに応じた必要なアシスト力を発生させている。これによって、装着者は、重量物の持ち上げや歩行を楽に行うことができる。 The wearable robot, for example, analyzes the movement of the muscle from the electromyogram of the wearer or analyzes the movement of the wearer detected by the posture sensor arranged in each part of the joint, thereby obtaining the joint moment necessary for the movement. The necessary assist force corresponding to this is generated. Thus, the wearer can easily lift and walk heavy objects.
このような技術として動作補助装着具（特許文献１）が提案されている。
この動作補助装着具は、上部アーム、中間アーム、下部アーム間を回転自在に接合するジョイントが設けられ、当該ジョイントがアクチュエータにより駆動されることで、必要なパワーをアシストするようになっている。
そして、動作補助装置は、中間アームと下部アームに取り付けられた面ファスナー等の固定具により、装着者の太腿（上腿）やふくらはぎ（下腿）に固定されるようになっている。
As such a technique, a motion assisting wearing tool (Patent Document 1) has been proposed.
This motion assisting mounting device is provided with a joint that rotatably joins an upper arm, an intermediate arm, and a lower arm, and assists necessary power by driving the joint by an actuator.
The motion assisting device is fixed to the wearer's thigh (upper thigh) and calf (lower thigh) by a fastener such as a hook-and-loop fastener attached to the intermediate arm and the lower arm.
一般に、歩行支援装置は所定のアシスト力を脚に作用させることで歩行支援を行うものであるから、装置を身体に固定するための固定具は、装置の機能を活かすためにも、その固定力、すなわち締め付け力が強いことが望ましい。
その反面、付け心地や体表面の血流の阻害など健康面から考えれば固定具の締め付け力は弱いことが望ましい。
しかし、特許文献１記載の動作補助装置を含め、従来の歩行支援装置では、装着者（歩行支援対象者）に装置を固定するための固定具の固定力は、一旦固定した後は一定であった。なお、装着者が改めて固定し直すことで固定力を変えることは可能であるが、変更した後の固定力は一定である。
そのため、従来の歩行支援装置は、固定具を装着した際の固定力（締付力）は一定であるため、当初の締付力が最後まで（装置が取り外されるまで）継続するため、締付力による脚腰に負担がある。
さらに、装置を安定的に固定すると共にアシスト力を無駄なく脚に作用させるための要求と、圧迫感を無くし違和感の少ない装着感にするための要求の両者を満足させることはできなかった。
そこで、本発明は、固定手段の締付力による負担を軽減させることを第１の目的とする。
また、本発明は安定的固定と装着感の両者を満足させることを第２の目的とする。
In general, since a walking support device performs walking support by applying a predetermined assist force to a leg, a fixing tool for fixing the device to the body also uses the fixing force to make use of the function of the device. That is, it is desirable that the tightening force is strong.
On the other hand, it is desirable that the tightening force of the fixture is weak in view of health such as wearing comfort and obstruction of blood flow on the body surface.
However, in the conventional walking support device including the motion assist device described in
For this reason, the conventional walking assist device has a fixed fixing force (clamping force) when the fixing tool is mounted, so the initial tightening force continues until the end (until the device is removed). There is a burden on the legs due to force.
Furthermore, it has not been possible to satisfy both the requirement for stably fixing the device and allowing the assist force to act on the legs without waste and the requirement for eliminating the feeling of pressure and making the wearing feeling less uncomfortable.
Accordingly, a first object of the present invention is to reduce the burden caused by the tightening force of the fixing means.
In addition, a second object of the present invention is to satisfy both stable fixation and wearing feeling.
（１）請求項１に記載の発明では、歩行支援対象者の歩行を支援する歩行支援装置であって、前記歩行支援対象者に対して装置を固定する固定手段と、前記歩行支援対象者の各脚に対する歩行アシスト力を決定する歩行アシスト力決定手段と、前記決定した歩行アシスト力を前記歩行支援対象者の脚部に作用させて歩行をアシストする歩行アシスト手段と、前記歩行支援対象者の姿勢が、所定の姿勢による静止状態か否かを判断する静止姿勢判断手段と、前記所定の姿勢による静止状態であると判断された場合、前記固定手段による締付力を弱める締付力制御手段と、を具備することを特徴とする歩行支援装置を提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、前記固定手段は、腰部を固定する腰部装着部と、上腿を固定する上腿装着部と、下腿を固定する下腿装着部を備え、前記所定の姿勢による静止状態として、起立した状態での起立静止と、着座した状態での着座静止を規定し、その各々に対して前記腰部装着部、前記上腿装着部、前記下腿装着部の締付力を規定した歩行状態対応締付力テーブルを備え、前記静止姿勢判断手段は、前記起立静止か否か及び着座静止か否かを判断し、前記締付力制御手段は、前記起立静止又は前記着座静止であると判断された場合に、前記歩行状態対応締付力テーブルに規定された締付力に変更する、ことを特徴とする請求項１に記載の歩行支援装置を提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、前記歩行状態対応締付力テーブルは、更に、脚の状態に基づいて１歩行周期を複数に区分し、各区分における締付力を規定し、前記歩行支援対象者の脚の状態が、前記歩行状態対応締付力テーブルのどの区分に該当するかを判定する判定手段を備え、前記締付力制御手段は、前記判定した区分に規定されている締付力により、前記固定手段による締付力を変更する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歩行支援装置を提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、前記歩行状態対応締付力テーブルは、歩行面の種類毎に各区分における締付力が規定され、前記歩行支援対象者の歩行面の種類を判定する歩行面判定手段を備え、締付力制御手段は、前記判定した歩行面の種類に対応した前記歩行状態対応締付力テーブルから、前記判定手段で判定した区分に規定されている締付力により、前記固定手段による締付力を変更する、ことを特徴とする請求項３に記載の歩行支援装置を提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、前記締付力制御手段は、前記歩行支援対象者によって締め付けられた前記固定手段の締付力を通常締付力とし、これを基準にして締付力の強弱を制御する、ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１の請求項に記載の歩行支援装置を提供する。
(1) The invention according to
(2) In the invention according to
(3) In the invention according to claim 3, the walking state-corresponding tightening force table further divides one walking cycle into a plurality based on the state of the legs, defines the tightening force in each segment, It comprises a determining means for determining which of the walking state-corresponding tightening force table the leg state of the walking support target person, and the tightening force control means is defined in the determined section. The walking support device according to
(4) In the invention according to claim 4, the walking state correspondence tightening force table determines the tightening force in each section for each type of walking surface, and determines the type of walking surface of the walking support target person. The tightening force control means includes a tightening force defined in the classification determined by the determination means from the walking state corresponding tightening force table corresponding to the determined type of the walking surface. The walking assist device according to claim 3, wherein the tightening force by the fixing means is changed.
(5) In the invention according to claim 5, the tightening force control means uses the tightening force of the fixing means tightened by the walking support subject as a normal tightening force, and tightens based on the tightening force. The walking support device according to any one of
本発明によれば、締付力可変型の固定具を使用し、歩行支援対象者の姿勢が所定の姿勢による静止状態であると判断された場合に固定手段の締付力を弱めるので、締付力による負担を軽減することができる。
また、請求項３記載の発明によれば、歩行状態に応じて締付力を変えるようにしたので、安定的固定と装着感の両者を装着者に提供することができる。
According to the present invention, the fastening force variable type fixing tool is used, and the fastening force of the fixing means is weakened when it is determined that the posture of the walking support target is in a stationary state with a predetermined posture. The burden due to the applied force can be reduced.
Further, according to the invention described in claim 3, since the tightening force is changed according to the walking state, both stable fixation and a feeling of wearing can be provided to the wearer.
（１）実施形態の概要
歩行支援装置１は、装着者（歩行支援対象者）の筋電から筋肉の動きを解析したり、関節各部に配置した姿勢センサで検出される装着者の動きを解析することで、当該動きに必要な関節モーメントを算出し、これに応じた必要なアシスト力を発生させることで各関節の動作を支援する。例えば、股関節アシストアクチュエータ１７で股関節の動作を支援し、膝関節アシストアクチュエータ１８で膝関節の動作を支援し、足首関節アシストアクチュエータ１９で足首関節の動作を支援する。
即ち歩行支援装置１は、装着者が歩行のために関節モーメントを発生させる際に、各アシストアクチュエータを駆動して装着者が発生させる関節モーメントを軽減する。
(1) Outline of Embodiment The
That is, when the wearer generates a joint moment for walking, the
本実施形態の歩行支援装置１では、固定具によって装置を脚に固定するが、固定具による締付力を変更する固定具アクチュエータを設けることにより、締付力を可変にする。
そして、歩行支援装置１は、各姿勢センサや反力センサの検出値から、各関節アシストアクチュエータに対する歩行アシスト力を決定し出力することで歩行を支援する。
一方、決定した各関節アクチュエータに対する歩行アシスト力が所定の閾値を超えるかどうかを判断し、超えている場合には大きなアシスト力を無駄なく脚に作用させるために、固定具アクチュエータを駆動して締付力を強くする。
一方、歩行アシスト力が所定閾値以下の場合には、アシスト力の伝達（作用）よりも歩行支援対象者の装着感を優先して、締付力を弱くする（又はデフォルトで決められた締付力とする）。
また、第２の実施形態では、平地、昇段、降段、上り坂、下り坂の各歩行シーン毎に、１歩行周期の間を動作の状態に応じて区分し、各歩行動作状態の区分毎に各装着部２１〜２３の締付強度を予め決めておく。そして、各センサ出力から歩行シーンを判定すると共に、脚がどの区分の歩行動作状態にあるかを検出し、判定した歩行シーンと検出した区分に対応する締付力で各装着部２１〜２３を締め付ける。
これにより、平地に加え、階段や坂の昇降においても、固定箇所ごとに理想的な締め付け力のコントロールを行うことが可能となる。
第３の実施形態では、静止状態を対象とし、装着者が静止している場合に、各装着部２１〜２３による締付力を緩めるように変更する。すなわち、静止状態として、起立状態と着席状態を検出した場合に、装着時の締付力（通常締付力）よりも弱くなるように、腰部装着部２１、上腿装着部２２、及び下腿装着部２３の締付力を緩める。
In the
The
On the other hand, it is determined whether or not the walking assist force for each determined joint actuator exceeds a predetermined threshold value, and if so, in order to apply a large assist force to the leg without waste, the fixture actuator is driven and tightened. Increase the force.
On the other hand, if the walking assist force is less than or equal to a predetermined threshold, the tightening force is weakened (or tightened by default) by giving priority to the wearing feeling of the walking support target over the transmission (action) of the assist force. Power).
Further, in the second embodiment, for each walking scene of flat ground, ascending, descending, uphill, and downhill, one walking cycle is divided according to the state of movement, and each walking movement state is classified for each division. The fastening strength of each mounting
This makes it possible to control the ideal tightening force for each fixed location, not only on the flat ground, but also on stairs and hills.
In 3rd Embodiment, it changes so that the fastening force by each mounting part 21-23 may be loosened when a wearer is still in the stationary state. That is, when the standing state and the seated state are detected as a stationary state, the
（２）実施形態の詳細
図１は歩行支援装置１の装着状態を示した図である。
歩行支援装置１は、装着者の腰部及び下肢に装着し、装着者の歩行を支援（アシスト）するものである。
歩行支援装置１は、腰部装着部２１、上腿装着部２２、下腿装着部２３、足装着部２４、上腿連結部材２６、下腿連結部材２７、制御装置２、つま先反力センサ１０、踵反力センサ１１、つま先姿勢センサ１２、踵姿勢センサ１３、腰姿勢センサ１４、上腿姿勢センサ１５、下腿姿勢センサ１６、股関節アシストアクチュエータ１７、膝関節アシストアクチュエータ１８、足首関節アシストアクチュエータ１９などを備えている。
なお、腰部装着部２１、制御装置２、腰姿勢センサ１４以外は、左右の両脚用に各部が設けられており、それぞれの検出値が出力されるようになっている。
但し、つま先反力センサ１０、踵反力センサ１１については、反力の検出が不要である実施例の場合には、両センサに変えてつま先接地センサ、踵接地センサを備えるようにしてもよい。
(2) Details of Embodiment FIG. 1 is a diagram illustrating a wearing state of the
The walking
The walking
Except for the
However, the toe
腰部装着部２１は、装着者の腰部の周囲に取り付けられ歩行支援装置１を固定する。
腰姿勢センサ１４は、腰部装着部２１に取り付けられ、ジャイロなどによって腰部の姿勢（ロール角、ヨー角、ピッチ角）を検出する。また、これらの角度を微分することにより、腰部の角速度や角加速度を求めることもできる。
The
The
制御装置２は、腰部装着部２１に取り付けられ、歩行支援装置１の動作を制御する。
股関節アシストアクチュエータ１７は、装着者の股関節と同じ高さに設けられており、腰部装着部２１に対して上腿連結部材２６を前後方向に駆動する。なお、股関節アシストアクチュエータ１７を３軸アクチュエータとして横方向にも駆動するように構成することもできる。
The
The hip
上腿連結部材２６は、装着者の上腿部の外側に設けられた剛性を有する柱状部材であり、股関節アシストアクチュエータ１７と膝関節アシストアクチュエータ１８を連結する。
上腿装着部２２は、外側が上腿連結部材２６の内側に固定されており、内側が装着者の上腿に固定される。本実施形態の上腿装着部２２は、後述するが、上腿固定具アクチュエータ２２１を備えており、上腿を動作を支援（アシスト）する股関節アシストアクチュエータ１７の出力値（歩行アシスト力）に応じて、上腿の締付力が制御されるようになっている。
上腿姿勢センサ１５は、上腿部の姿勢（ロール角、ヨー角、ピッチ角）を検出する。また、これらの角度を微分することにより、上腿部の角速度や角加速度を求めることもできる。
The upper
The outer side of the upper
The upper
膝関節アシストアクチュエータ１８は、装着者の膝関節と同じ高さに設けられており、上腿連結部材２６に対して下腿連結部材２７を前後方向に駆動する。
下腿連結部材２７は、装着者の下腿部の外側に設けられた剛性を有する柱状部材であり、膝関節アシストアクチュエータ１８と足首関節アシストアクチュエータ１９を連結する。
The knee
The lower
下腿装着部２３は、外側が下腿連結部材２７の内側に固定されており、内側が装着者の下腿に固定される。本実施形態の下腿装着部２３は、後述するが、下腿固定アクチュエータ２３１を備えており、下腿を動作を支援（アシスト）する膝関節アシストアクチュエータ１７の出力値（歩行アシスト力）に応じて、下腿の締付力が制御されるようになっている。
下腿姿勢センサ１６は、下腿部の姿勢（ロール角、ヨー角、ピッチ角）を検出する。また、これらの角度を微分することにより、下腿部の角速度や角加速度を求めることもできる。
The outer side of the lower
The lower
足首関節アシストアクチュエータ１９は、装着者の足首関節と同じ高さに設けられており、下腿連結部材２７に対して足装着部２４のつま先を上下する方向に駆動する。
足装着部２４は、装着者の足部（足の甲、及び足裏）に固定される。一般に、足指の付け根の関節は歩行の際に屈曲するが、足装着部２４も足指の付け根の部分が足指に従って屈曲するようになっている。
The ankle
The
つま先姿勢センサ１２と踵姿勢センサ１３は、それぞれ、足装着部２４の先端と後端に設置され、それぞれ、つま先と踵の姿勢（ロール角、ヨー角、ピッチ角）を検出する。また、これらの角度を微分することにより、つま先や踵の角速度や角加速度を求めることもできる。
The
つま先反力センサ１０は、足装着部２４の足裏部前方に設置され、つま先の接地を検出すると共に、歩行面からの反力を検出する。
踵反力センサ１１は、足装着部２４の足裏部後方に設置され、踵の接地を検出すると共に、歩行面からの反力を検出する。
以上のように構成された歩行支援装置１は、股関節アシストアクチュエータ１７、膝関節アシストアクチュエータ１８、足首関節アシストアクチュエータ１９を駆動することにより、装着者の歩行を支援する。
The toe
The heel
The walking
図２は、各装着部２１〜２４による歩行支援装置１を固定した状態を表したものであり、図２（ａ）は正面の状態を、図２（ｂ）は右側面の状態を表している。
なお、図２（ａ）では、図を簡略化するため右脚のみ装着した状態を表している。但し、歩行支援装置１は、図１に示すように、腰部装着部２１に左脚用の各部が配置されており、両脚に装着するのが一般的であるが、片方の脚だけに支援が必要な装着者に対しては、図２に示すように右脚又は左脚だけの装置を装着する場合もある。
FIG. 2 shows a state in which the
FIG. 2A shows a state in which only the right leg is attached to simplify the drawing. However, as shown in FIG. 1, the walking
腰部装着部２１は、腰固定具２１０を備えており、腰固定具２１０を腰に締め付けることで、歩行支援装置１全体を支えるようになっている。
足装着部２４は、足固定具２４０と足裏部品２４１を備えている。足裏部品２４１は、金属で形成された足を載せる足裏部品２４１と、この足裏部品２４１に取り付けられた足固定具２４０とを備えている。
腰固定具２１０と足固定具２４０は、面ファスナーなどにより腰や足を固定するが、一度固定した締付力は一定で可変ではない。但し足固定具２４０については、足固定具アクチュエータを設け、他の固定具アクチュエータと同様にして、足首関節アシストアクチュエータ１９によるアシスト力に応じて（所定閾値以上になるか否かに応じて）締付力を変更するようにしてもよい。
The
The
The
上腿装着部２２は、上腿固定具２２０と上腿固定具アクチュエータ２２１を備えている。上腿固定具２２０は、幅広のベルトを上腿に巻き付けることで上腿連結部材２６を上腿に固定する。上腿固定具アクチュエータ２２１は、上腿を動作を支援する股関節アシストアクチュエータ１７の歩行アシスト力に応じて、上腿固定具２２０による上腿の締付力を制御する。
下腿装着部２２は、下腿固定具２３０と下腿固定具アクチュエータ２３１を備えている。下腿固定具は、幅広のベルトを下腿に巻き付けることで下腿連結部２７を下腿に固定する。下腿固定具アクチュエータ２３１は、下腿を動作を支援する膝関節アシストアクチュエータ１８の歩行アシスト力に応じて、下腿固定具２３０による上腿の締付力を制御する。
The upper
The
次に、図３〜図５を参照して、本実施形態で使用可能な、上腿固定具２２０と上腿固定具アクチュエータ２２１について説明する。
下腿固定具２３０と下腿固定具アクチュエータ２３１については、固定対象の太さ（径）が異なるだけで同一構造であるため説明は省略する。
なお、図３と図５では、上腿固定具２２０、上腿固定具アクチュエータ２２１との位置関係を解り易くするために、上腿固定具２２０と上腿Ａとの間に隙間を設けているが、実際には上腿Ａに密着した状態で巻かれるものである。
Next, the
The
3 and 5, a gap is provided between the
図３は、上腿装着部２２で上腿連結部材２６を上腿Ａに装着した状態の断面図である。
上腿装着部２２の固定部２２０は、第１ベルト２２０ａ、第２ベルト２２０ｂ、及び金属環２２０ｃから構成されている。
第１ベルト２２０ａの一端側は上腿連結部材２６に固定され、他端側は開放端になっている。
第２ベルト２２０ｂの一端側も上腿連結部材２６に固定され、他端も開放端になっている。第２ベルトの開放端側は、端部の外側面と、それより所定距離だけ内側の外側面には、面ファスナー２２０ｅの対が取り付けられている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a state where the upper
The fixing
One end side of the
One end side of the
第１ベルト２２０ａ、第２ベルト２２０ｂで上腿Ａを固定する場合、第１ベルト２２０ａを内側にして第２ベルト２２０ｂを上腿外周に巻き、第２ベルト２００ｂの開放端側を金属環２２０ｃに通した状態で折り返し、面ファスナー２２０ｅで固定する。この際、金属環２２０ｅを通した第２ベルト２２０ｂの開放端側を引っ張ることで、固定強度と固定位置を調整する。
なお、第２ベルト２２０ｂを第１ベルト２２０ａに固定する場合、面ファスナー２２０ｅを使用する以外に、ラチェット式の結合具を使用するようにしてもよい（他の上腿固定具アクチュエータ２２１も同じ）。
When fixing the upper thigh A with the
In addition, when fixing the
上腿連結部材２６には上腿固定具アクチュエータ２２１が取り付けられている。なお、上腿固定具アクチュエータ２２１は、上腿連結部材２６内に収容するように固定保持されるようにしてもよい。
この上腿固定具アクチュエータ２２１は、内部に固定配置されたモータ２２１ａと、締付力変更ベルト２２１ｃを備えている。
締付力変更ベルト２２１の一端側は、縫製部２２１ｘにおいて第１ベルトに縫い付けられている。この締付力変更ベルト２２１ｃは、第２ベルト２２０ｂの折り返し部分と対向するように金属環２２０ｃを通って折り返し、他端側の端部がモータ２２１ａの軸２２１ｂに固定されている。
An upper
The upper
One end side of the tightening
モータ２２１ａは、正逆両方向の回転が可能で、所定トルク（締付力強）となるまで回転した時点で回転が固定されるようになっている。回転の固定は、機械的なロック作用により固定することもできる。
モータ２２１ａは、上腿連結部２６内に配置された図示しない配線により制御装置２の締付力決定部７に接続されている。モータ２２１ａは、この締付力決定部７で決定した締付力に従い、締付力変更ベルト２２１ｃを巻き取り、と巻き戻しを行うことで、締付力の強弱を調整することができる。
The
The
図４は、人工筋肉の１種として知られているマッキベン型のアクチュエータを使用した上腿固定具アクチュエータ２２１の説明図である。なお、図４では、上腿固定具アクチュエータ２２１について示し、上腿固定具２２０については図３と同様なので、同一の符号を付してその一部だけを表している。
図４に示すように、上腿固定具アクチュエータ２２１は、このマッキベン型のアクチュエータとして、シリコーンゴム等のゴム部材からなる筒状体２２１ｄを備えている。この筒状体２２１ｄの外側に合成繊維を網状に編んだ筒状のスリーブ２２１ｅで覆っている。
そして、筒状体２２１ｄの一端側を蓋部材で密閉し、この蓋部材に締付力変更ベルト２２１ｃ（図３と同じ）の端部が固定されている。なお、締付力変更ベルト２２１ｃは上腿Ａの長さに合わせて幅広に形成されるため、マッキベン型アクチュエータを複数並べて配置し、それぞれの蓋部材に締付力変更ベルト２２１ｃの端部を固定するようにしてもよい。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an upper
As shown in FIG. 4, the upper
And the one end side of the
筒状体２２１ｄの反対側（他端側）も蓋部材で密閉され、この蓋部材には空気導出管２２１ｆが貫通配置されている。この空気導出管２２１ｆには筒状体２２１ｄに空気を供給及び排出（導出）するための空気導出機構を備えている。この空気導出機構は、空気導出管２２１ｆに接続された図示しない電磁三方弁と、この電磁三方弁に接続された同じく図示しない圧縮空気供給装置を備えている。
そして、この圧縮空気導出管２２１ｆから筒状体２２１ｄに供給する空気の量や圧力を、電磁三方弁の開閉で制御することによって、締付力変更ベルト２２１ｃを上腿連結部材２６側に引っ張る力が変更される。
すなわち、空気導出管２２１ｆから筒状体２２１ｄに供給する空気の量を中に調節してる状態（図４（ａ）の状態）から、電磁三方弁を制御して供給する空気量を多くすると図４（ｂ）に示すように、筒状体２２１ｄはスリーブ２２１ｅで制約されながら膨張する（径が大きくなる）。これにより、筒状体２２１ｄは、その長さがＬだけ短くなり、締付力変更ベルト２２１ｃを上腿連結部材２６側に引っ張ることになり、その結果、上腿固定具２２０による上腿Ａの締付力が大きくなる。
一方、図４（ｂ）に示す、大きな締付力の状態から締付力を弱める場合には、図示しない電磁三方弁を制御し、筒状体２２１ｄ内の空気の一部を空気導出管２２１ｆ及び電磁三方弁から外部に抜くことで、図４（ａ）の状態に戻り、その結果締付力が弱まる。
なお、図４において、一端が筒状体２２１ｄに固定されている締付力変更ベルト２２１ｃは、図３で説明したと同様に、金属環２２０ｃを通って折り返し、端部が第１ベルト２２０ａに固定されている。
The opposite side (the other end side) of the
Then, by controlling the amount and pressure of air supplied from the compressed
That is, if the amount of air supplied by controlling the electromagnetic three-way valve is increased from the state in which the amount of air supplied from the
On the other hand, when the tightening force is weakened from the state of the large tightening force shown in FIG. 4B, an electromagnetic three-way valve (not shown) is controlled so that a part of the air in the
In FIG. 4, the tightening
このマッキベン型のアクチュエータを使用した場合には、モータを使用した場合に比べて、バネやゴム等と同じような弾性力を伴う締付力の変更を行うことができる。
また、締付力の変更として強弱の２種類であればオン、オフ信号を出力するだけでよく制御が簡単である。
When this McKibben type actuator is used, it is possible to change the tightening force with the same elastic force as that of a spring, rubber, or the like, compared to the case where a motor is used.
In addition, if the tightening force is changed between two types of strength and weakness, it is only necessary to output an on / off signal, and the control is simple.
図５は、上腿固定具アクチュエータ２２１として、エアバッグ２２１ｆを使用した場合を表したものである。
図３、４で説明した両上腿固定具アクチュエータ２２１では、上腿Ａに巻いているベルト（第２ベルト２２０ｂと、締付力変更ベルト２２１ｃ）の全体の長さ（周方向の長さ）を変更することで、上腿Ａの締付力を変更している。
これに対して図５の上腿固定具アクチュエータ２２１では、上腿Ａに巻いて固定したベルトの長さは変更せず、上腿Ａの外周と接しているベルト内周面の断面積を変更することで締付力を変更するものである。
FIG. 5 shows a case where an
In the both upper
On the other hand, in the upper
この図５に示す上腿装着部２２の固定具２２０は、第１ベルト２２０ａと第２ベルト２２０ｆを備えている。
第１ベルト２２０ａは一端側が上腿連結部２６に固定されており、他端が開放端となっている。第２ベルト２２０ｆは、一端側が上腿連結部２６に固定されており、他端側が開放端となっている。
第１ベルト２２０ａの開放端外側（大腿Ａと接していない側）と、第２ベルト２２０ｆの開放端内側には、１対の面ファスナー２２０ｅが取り付けられており、この面ファスナー２２０ｅの貼り付け位置によって当初の締付力が決まる。
The fixing
One end of the
A pair of hook-and-
そして、第１ベルト２２０ａ、上腿連結部材２６、第２ベルト２２０ｆの内側には、上腿固定具アクチュエータ２２１の一部として機能するエアバッグ２２１ｆが３つ配設されている。
エアバッグ２２１ｇの個数や取り付け位置については任意であるが、図５の例では、第２ベルト２２０ｆの内側（上腿Ａ側）に２つのエアバッグ２２１ｇが取り付けられ、上腿連結部材２６の内側にエアバッグ２２１ｇが１つ取り付けられている。
上腿固定具アクチュエータ２２１としては、図示しないが、このエアバッグ２２１ｇに空気を供給及び排出（導出）するための空気導出機構を備えている。この空気導出機構としては図４で説明した筒状体２２１ｄに空気を導出する空気導出機構と同様である。
Three
The number and attachment positions of the
Although not shown in the drawing, the upper
この上腿固定具アクチュエータ２２１では、図５（ａ）の状態から、エアバッグ２２１ｇに空気を供給すると、図５（ｂ）に示すようにエアバッグ２２１ｇが膨張して大腿Ａの締付力が大きくなる。
この状態で、エアバッグ２２１に供給していた空気を抜くことで締付力が弱まり、図５（ａ）に示す状態となる。
In the upper
In this state, the tightening force is weakened by removing the air supplied to the
なお、エアバッグ２２１ｇも、筒状体２２１ｄ（図３）も、共に空気の供給と排出により締付力を変更するものであるが、空気の排出については、エアバッグ２２２１ｇ、筒状体２２１ｄ内の空気圧によって内部の空気が自然と排出されるようになっている。
これに対して、締付力大の状態（空気が供給されている状態）から、エアバッグ２２１ｇも、筒状体２２１ｄ内の空気を積極的に吸気する吸気機構を設けることとで、締付力を弱める速度を速めるようにしてもよい。これにより、締付力の強弱を変更する場合のレスポンスを高めることができる。
Note that both the
On the other hand, the
なお図５では、第２ベルト２２０ｆが、第１ベルト２２０ａよりも長く形成されている場合について表しているが、大腿Ａや下腿の太さに合わせた汎用的な合計長さと、面ファスナー２２０ｅによる貼り付け位置の調節に必要な長さがあれば、両ベルトの長さをどの様な割合にしてもよい。但し、上腿連結部材２６が脚の外側にくるため、面ファスナー２２０ｅによる貼り付け位置をどの位置にするか（身体の全面側、後側、両脚の間）により決める場合が多い。
また、図３、図４、図５の場合に共通するが、第１ベルト２２０ａと第２ベルト２２０ｂ、ｆは共に一端が上腿連結部材２６に固定されている場合について説明したが、上腿連結部材２６の内部、又は内側において連結していてもよい。
Note that FIG. 5 shows the case where the
Although common to the cases of FIGS. 3, 4, and 5, the
図６は、歩行支援装置１のシステム構成を示した図である。
制御装置２は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、時間を計測する手段としての時計、記憶部、各種インターフェースなどを備えた電子制御ユニットであり、歩行支援装置１の各部を電子制御する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a system configuration of the
The
制御装置２は、また、ＣＰＵで記憶部に記憶された歩行支援プログラム等の各種プログラムを実行することにより構成される、センサ情報取得部３、各種パラメータ算出部４、歩行動作判定部５、歩行シーン判定部６、締付力決定部７、歩行アシスト力決定部８を備えている。
センサ情報取得部３は、つま先反力センサ１０〜下腿姿勢センサ１６の各センサから検出値を取得する。センサ情報取得部３で取得した各センサの検出値は、歩行動作の判定や、歩行シーンの判定等に使用される。
The
The sensor information acquisition unit 3 acquires a detection value from each of the toe
各種パラメータ算出部４は、センサ情報取得部３で取得した検出値から、各関節の角度や位置を求めることで歩行パラメータ値（重複歩調と重複歩距離）を算出する。
ここで、１側の踵が接地してから次に同側の踵が接地するまでの動作を重複歩といい、この重複歩における一連の動作を歩行周期という。そして、重複歩における踵の両接地点間の距離を重複歩距離といい、１分間当たりの重複歩数（重複歩数／分）を重複歩調という。
The various parameter calculation unit 4 calculates walking parameter values (overlapping pace and overlapping walking distance) by obtaining the angles and positions of the joints from the detection values acquired by the sensor information acquisition unit 3.
Here, an operation from the contact of one side of the heel to the contact of the next side of the heel is referred to as an overlapping step, and a series of operations in the overlapping step is referred to as a walking cycle. The distance between the two ground contact points in the overlapping step is referred to as the overlapping step distance, and the number of overlapping steps per minute (the number of overlapping steps / minute) is referred to as the overlapping step.
歩行動作判定部５は、装着者の動作が屈伸運動や足踏み動作などの歩行以外の動作なのか、それとも実際に歩行している動作なのかを判定する。
歩行シーン判定部６は、センサ情報取得部３で取得した検出値から、装着者の歩行している歩行シーンを判定する。判定対象となる歩行シーンは、歩行面の種類であり、平地、昇段、降段、上り坂、下り坂の５種類がある。
なお、上記歩行シーン５種類のそれぞれに対して、前進歩行と後進歩行の歩行方向を区別することで、合計１０の歩行シーンを検出するようにしてもよい。
The walking motion determination unit 5 determines whether the wearer's motion is a motion other than walking such as a bending / stretching motion or a stepping motion, or an actual walking motion.
The walking
Note that a total of ten walking scenes may be detected for each of the five types of walking scenes by distinguishing the walking directions of forward walking and backward progressing.
締付力決定部７は、歩行アシスト力決定部８で決定した股関節アシストアクチュエータ１７、膝関節アシストアクチュエータ１８に出力させる各アシスト力の大きさに応じて、上腿装着部２２の締付力、下腿装着部２３の締付力を決定し、決定した締付力となるように上腿固定具アクチュエータ２２１、下腿固定具アクチュエータ２３１を駆動する。
なお、締付力決定部７は、両荷重センサ１０、１１の出力から、足にかかる床反力を算出し、床反力の大きさに応じて、足装着部２４又は／及び下腿装着部２３の締付力を変更するようにしてもよい。
歩行アシスト力決定部８は、左右両足のそれぞれに配置されている股関節アシストアクチュエータ１７、膝関節アシストアクチュエータ１８、足首関節アシストアクチュエータ１９に出力させるアシスト力を決定し、これに従ってこれら関節アシストアクチュエータを駆動する。なお、アシスト力とは、歩行支援装置１がアシストアクチュエータを駆動して脚部に作用させるモーメント（トルク）である。
The tightening
The tightening
The walking assist
次に、本実施形態の歩行支援装置１による歩行アシスト処理について説明する。
図７は、歩行アシスト処理の動作について表したフローチャートである。
以下の処理は、制御装置２のＣＰＵが歩行支援プログラムに従って行うものであり、各センサからの信号の検出は、センサ情報取得部３が行い、固定具アクチュエータ２２１、２３１に対する締付力の決定は締付力決定部７が行い、各関節アシストアクチュエータ１７〜１９に対するアシスト力の決定は、歩行アシスト力決定部８が行う。
Next, the walk assist process by the
FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the walking assist process.
The following processing is performed by the CPU of the
まず、装着者が歩行周期を開始すると、ＣＰＵは、各センサ１０〜１６の出力値を取得する（ステップ１１）。
そして、ＣＰＵは、検出した検出値から歩行状態各脚の状態を求め、各関節に対する歩行アシスト力を決定する（ステップ１２）。すなわち、ＣＰＵは、各姿勢センサ１２〜１６の検出値から、各関節の角度を求め、現在の脚の状態における各関節に作用している関節モーメントを算出する。
そして算出した各関節の関節モーメントの大きさに所定のアシスト率（例えば、５０％）を乗じることで、各関節アシストアクチュエータ１７〜１９から出力すべき歩行アシスト力を決定する。
First, when the wearer starts a walking cycle, the CPU acquires output values of the
And CPU calculates | requires the state of each leg of a walk state from the detected detection value, and determines the walk assist power with respect to each joint (step 12). That is, the CPU obtains the angle of each joint from the detection values of the
The walking assist force to be output from each joint assist
次に、ＣＰＵは、歩行アシスト力が閾値Ｔ以上か否かを判断する（ステップ１３）。
すなわち、ＣＰＵは、股関節アシストアクチュエータ１７から出力する歩行アシスト力が所定の閾値Ｔ１を超えているか、膝関節アシストアクチュエータ１８から出力する歩行アシスト力が所定の閾値Ｔ２を超えているか否かを判断する。
Next, the CPU determines whether or not the walking assist force is greater than or equal to a threshold value T (step 13).
That is, the CPU determines whether or not the walking assist force output from the hip
ＣＰＵは、歩行アシスト力が閾値以上である場合（ステップ１３；Ｙ）、締付力を強に決定し（ステップ１４）、閾値を超えていない場合（ステップ１３；Ｎ）、締付力をデフォルト（装着の際に装着者が固定具で決めた締付力＝弱）に決定する（ステップ１５）。
すなわち、ＣＰＵは、股関節アシストアクチュエータ１７の歩行アシスト力が閾値Ｔ１以上である場合、上腿固定具アクチュエータ２２１による締付力を強、超えていない場合デフォルト（弱）に決定する。
またＣＰＵは、膝関節アシストアクチュエータ１８の歩行アシスト力が閾値Ｔ２以上である場合、下腿固定具アクチュエータ２３１による締付力を強、超えていない場合デフォルト（弱）に決定する。
When the walking assist force is greater than or equal to the threshold value (
That is, when the walking assist force of the hip
Further, the CPU determines the default (weak) when the walking assist force of the knee
次にＣＰＵは、ステップ１４、１５で決定した締付力（強、弱）に応じて、各固定具アクチュエータ２２１、２３１を駆動して、締付力を変更又は維持する（ステップ１６）。
更に、ＣＰＵは、各関節アシストアクチュエータ１７〜１９をそれぞれ決定した歩行アシスト力が出力されるように制御する（ステップ１７）。
Next, the CPU drives each of the
Further, the CPU controls the
そしてＣＰＵは、歩行支援装置１の電源がオフされたか判断し（ステップ１８）、オフでないと判断した場合（ステップ１８；Ｎ）ステップ１１に戻って歩行支援を継続し、オフと判断した場合（ステップ１８；Ｙ）、歩行支援処理を終了する。
Then, the CPU determines whether or not the power of the
以上説明したように本実施形態によれば、上腿装着部２２、下腿装着部２３による上腿、下腿の締付力を固定具アクチュエータにより変更可能な構造としたので、次の様な効果を得ることができる。
歩行アシスト力に応じて締付力を変更するので、装置の安定的な固定力を得ると共に、心地よい装着感を得ることができる。
すなわち、歩行アシスト力が弱い場合に拘束力を弱くすることで、人体への負担を軽減したり、快適な装着感を与えることができる。
また、歩行アシスト力が大きい場合には拘束力を強くすることで、各関節アシストアクアクチュエータ１７、１８によるアシスト力を効率良く伝達することができ、更に、装具ズレの発生を低減することができる。
更に、歩行に合わせて上腿、下腿の締付力の強弱が変化するため、脚に対するマッサージ効果を得ることができ、歩行中の疲労を軽減することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the tightening force of the upper leg and lower leg by the upper
Since the tightening force is changed according to the walking assist force, a stable fixing force of the device can be obtained and a comfortable wearing feeling can be obtained.
That is, by reducing the restraining force when the walking assist force is weak, the burden on the human body can be reduced or a comfortable wearing feeling can be given.
In addition, when the walking assist force is large, by strengthening the restraining force, it is possible to efficiently transmit the assist force by the
Furthermore, since the strength of the tightening force of the upper and lower legs changes with walking, a massage effect on the legs can be obtained, and fatigue during walking can be reduced.
以上、本発明の歩行支援装置１における１実施形態について説明したが、本発明は説明した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲において各種の変形を行うことが可能である。
例えば、説明した実施形態では、締付力の強弱を決定するための、閾値Ｔ１、Ｔ２を一定値としたが、これを歩行状態によって変更する（異なる値を使用）するようにしてもよい。
例えば、歩行アシスト力の増加率がプラスの場合（増加している場合）の閾値Ｔ１ｄ、Ｔ２ｄとマイナスの場合（減少している場合）の閾値Ｔ１ｅ、Ｔ２ｅに差を設ける（Ｔ１ｄ＜Ｔ１ｅ、Ｔ２ｄ＜Ｔ２ｅ）ようにしても良い。これにより、歩行アシスト力が増加する場合には早めに締付力を強くし、アシスト力が減少する場合にも早めに締付力を弱くすることができる。
As mentioned above, although 1 embodiment in the
For example, in the embodiment described above, the threshold values T1 and T2 for determining the strength of the tightening force are set to constant values, but may be changed depending on the walking state (different values are used).
For example, a difference is provided between the threshold values T1d and T2d when the walking assist force increase rate is positive (when increasing) and the threshold values T1e and T2e when negative (when decreasing) (T1d <T1e, T2d). <T2e) may be used. Accordingly, the tightening force can be increased early when the walking assist force increases, and the tightening force can be decreased early even when the assist force decreases.
更に、立脚相にある脚は身体を支える必要があることから、遊脚相にある脚の閾値よりも低く設定してもよい。例えば、遊脚相にある脚に対する歩行アシスト力の閾値Ｔ１ａ、Ｔ２ａに対して、立脚相にある脚に対する歩行アシスト力の閾値を閾値値Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂ（Ｔ１ｂ＜Ｔ１ａ、Ｔ２ｂ＜Ｔ２ａ）としてもよい。
また、立脚相側の閾値Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂを、両反力センサ１０、１１の出力値α、βに応じて可変にしてもよい（Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂ＝ｆ（α、β））。この場合、床反力が大きいほど閾値Ｔ３、Ｔ４を小さくする。
Further, since the leg in the stance phase needs to support the body, it may be set lower than the threshold value of the leg in the swing phase. For example, the threshold values of the walking assist force for the legs in the standing phase may be threshold values T1b and T2b (T1b <T1a, T2b <T2a) with respect to the threshold values T1a and T2a of the walking assist force for the legs in the swing phase. .
The threshold values T1b and T2b on the stance phase side may be varied according to the output values α and β of the
歩行アシスト力（トルク）の決定には、公知の各種方法を用いて決定するようにしてもよい。
例えば、説明した特許文献１に記載された方法により、装着者の筋電から筋肉の動きを解析することで歩行アシスト力を決定してもよい。
また、特開２００１１ー１４７５５６に記載された方法によって歩行アシスト力（指令トルクＴｋ）を決定するようにしてもよい。
The walking assist force (torque) may be determined using various known methods.
For example, the walking assist force may be determined by analyzing the movement of the muscle from the electromyogram of the wearer by the method described in
Further, the walking assist force (command torque Tk) may be determined by the method described in JP-A-2001-147556.
固定具駆動アクチュエータの構成について図３〜図５を参照して３種類説明したが、締付力変更ベルト２２１ｃに対する引っ張り力を他の方法で変更するアクチュエータを使用することも可能である。
Although three types of configurations of the fixture driving actuator have been described with reference to FIGS. 3 to 5, it is also possible to use an actuator that changes the pulling force on the tightening
また、説明した実施形態では、締付力として強と弱（デフォルト）の２段階で変更する場合について説明したが、より多くの多段階（強、中、弱の３段階、４段階等）、更に、無段階で変更するようにしてもよい。この場合、閾値を各段階に応じた数の閾値を設けるようにする。
また、説明した実施形態では、締付力の強弱に応じて固定具アクチュエータの出力が決められていたが、上腿装着部２２、下腿装着部２３のそれぞれに、締付力を検出する締付圧力センサを設け、その検出値から締付力が所定の値（強、弱、無段階等）に成るように制御するようにしてもよい。
Further, in the embodiment described above, the case where the tightening force is changed in two steps of strong and weak (default) has been described, but more multi-steps (three steps of strong, medium, weak, four steps, etc.), Further, it may be changed steplessly. In this case, the threshold value is set to a number corresponding to each stage.
In the embodiment described above, the output of the fixture actuator is determined according to the strength of the tightening force. However, the tightening force is detected by each of the upper
次に第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態では、股関節アシストアクチュエータ１７及び膝関節アシストアクチュエータ１８から出力する歩行アシスト力に応じて、上腿装着部２２、下腿装着部２３の締付力を変更する場合について説明した。
これに対して第２の実施形態では、平地、昇段、降段、上り坂、下り坂の各歩行シーン毎に、１歩行周期の間を動作の状態に応じて区分し、各歩行動作状態の区分毎に各装着部２１〜２３の締付強度を予め決めておく。そして、各センサ出力から歩行シーンを判定すると共に、脚がどの区分の歩行動作状態にあるかを検出し、判定した歩行シーンと検出した区分に対応する締付力で各装着部２１〜２３を締め付ける。
Next, a second embodiment will be described.
In the first embodiment, a case has been described in which the tightening force of the upper
On the other hand, in the second embodiment, for each walking scene of flat ground, ascending, descending, uphill, and downhill, one walking cycle is divided according to the state of motion, and each walking motion state is The tightening strength of each mounting
すなわち、１歩行周期における歩行リズム（位相）に対して歩行アシスト力（アシストトルク）が大きい場面と中くらいの場面において、上腿装着部２２、下腿装着部２３による締付力付加制御（強、中）を行う。この歩行アシスト力は、平地や昇段等の歩行シーンによって異なるため、各歩行シーン毎に異なる締付力付加制御を行う。
これにより、各歩行シーン毎に異なる大きなアシスト力に対して上腿装着部２２がずれることなく確実に締付ることができると共に、大きなアシスト力を効率的に上腿に伝達させることができる。
また、歩行アシスト力が大きくなる前段階（直前の区分）で、予備動作として締付力付加制御（中）を行う。これにより、次の場面（区分）における大きなアシストに対応した強い締付力の付与を遅れることなく確実に実現することができる。
一方、腰部装着部２１については、脚と腰で体重を支えながら重心を前方に移動している場面において、締付力付加制御（強）を行い、その前段階で締付力付加制御（中）を行う。この場面は、歩行アシスト力が大きい場面であるため、上述したように、上腿装着部２２の締付力付加制御（強）が行われる。なお、腰部装着部２１は、右脚の１歩行周期と左脚の１歩行周期の両者に共通するため、右脚と左脚の両１歩行周期に対応して締付力付加制御（強）が行われる。
このような予備動作としての締付力変更と、腰部装着部２１の締付力変更についても、各歩行シーンに応じて行う。
That is, in a scene where the walking assist force (assist torque) is large and medium with respect to the walking rhythm (phase) in one walking cycle, tightening force addition control (strong, Middle). Since this walking assist force varies depending on walking scenes such as flat ground and ascending steps, different tightening force addition control is performed for each walking scene.
Thereby, it is possible to securely tighten the upper
In addition, tightening force addition control (medium) is performed as a preliminary operation at a stage before the walking assist force becomes large (immediately before). Accordingly, it is possible to reliably realize the application of a strong tightening force corresponding to a large assist in the next scene (section) without delay.
On the other hand, with respect to the
Such a tightening force change as a preliminary operation and a tightening force change of the
また第１実施形態と異なり、本実施形態では、腰部装着部２１も締付力変更の対象としている。そのため、腰部装着部２１も、第１実施形態で説明した上腿装着部２２の上腿固定具２２０、上腿固定具アクチュエータ２２１と同様に、締付力を変更するために腰部固定具２１０、腰部固定具アクチュエータ２１１を備えており、その構成は図３〜図５で説明した例と同様である。
Further, unlike the first embodiment, in this embodiment, the
図８〜図１２は、各歩行シーンに対応して規定された、歩行状態に対応する１歩行周期の区分と、各部の締付強度について表したものである。
なお、歩行シーンの判定方法の詳細については、後述するが、両脚が接地している状態における足の高さから判定したり、周辺監視を行うカメラの撮影画像から判定したり、歩行シーンに関する情報を含めて記録された地図情報と現在位置を検出するＧＰＳセンサを使用して判定したりすることができる。
8 to 12 show the classification of one walking cycle corresponding to the walking state and the tightening strength of each part, which are defined corresponding to each walking scene.
The details of the method for determining a walking scene will be described later, but it is determined from the height of the foot when both legs are in contact with the ground, or from a captured image of a camera that performs peripheral monitoring, or information on the walking scene. It is possible to make a determination by using the GPS information that detects the map information and the current position recorded.
図８〜図１２では、各部の締付強度について、右脚を対象に表示しているが、反対の左脚についても１歩行周期内の区分と各部の締付強度は右脚と同一になる。また、注目している右脚を明瞭にするために、右脚の膝関節と足首関節に黒丸を付すと共に、左足を細線で示している。
第２実施形態における歩行支援装置１では、図８〜図１２に示すように、歩行動作状態を８つに区分している。
すなわち、１歩行周期に対して、足が床（地面）に接地している立脚の状態と、離れている遊脚の状態に区分でき、立脚の状態を図８（ａ）〜（ｅ）の５つに区分し、遊脚の状態を図８（ｆ）〜（ｈ）の３つに区分している。なお、図８（ｉ）は遊脚の後ふたたび立脚になった状態であり、図８（ａ）と同じ状態である。
8 to 12, the tightening strength of each part is displayed for the right leg. However, for the opposite left leg, the section within one walking cycle and the tightening strength of each part are the same as those of the right leg. . In order to clarify the right leg of interest, black knees are attached to the knee joint and ankle joint of the right leg, and the left leg is indicated by a thin line.
In the
That is, for one walking cycle, it can be divided into a standing leg state where the foot is in contact with the floor (ground) and a free leg state where the foot is separated, and the standing leg state is shown in FIGS. 8 (a) to 8 (e). It is divided into five, and the state of the free leg is divided into three as shown in FIGS. FIG. 8 (i) shows a state where the standing leg is again set up after the free leg, which is the same state as FIG. 8 (a).
これら８つの各区分における歩行動作状態の開始時点として、踵が地面についた時（ａ）、足底が地面に着いた時（ｂ）、体重が足にかかり始めた時（ｃ）、全体重が足にかかったとき後半（ｄ）、踵が地面を離れ始めた時（ｅ）、足が地面を離れる時（ｆ）、足を前方に降り出すために加速し、身体の真下を足が通過する時（ｇ）、及び、前方に振り出した足が減速を開始する時（ｈ）、ふたたび踵が地面についた時（ｉ＝ａ）が規定されている。
そして歩行動作状態の区分としては、各歩行動作状態の開始時点から次の歩行動作状態の開始時点直前までが１区分とされる。すなわち、図８（ａ）〜（ｂ）直前、（ｂ）〜（ｃ）直前、（ｃ）〜（ｄ）直前、…（ｈ）〜（ｉ＝ａ）直前の８つに１歩行周期が区分される。但し、説明の都合上、（ａ）から（ｂ）の直前の区分を区分（ａ）というように、各区分の名称として区分開始の検出時（ａ）、（ｂ）…を使用して説明する。
The starting time of the walking motion state in each of these eight sections is as follows: when the heel touches the ground (a), when the sole touches the ground (b), when the weight starts to hit the foot (c), The second half (d) when the foot is on the foot, when the heel begins to leave the ground (e), when the foot leaves the ground (f), the foot accelerates to descend forward and the foot passes directly under the body When (g), when the foot swung forward starts to decelerate (h), and when the heel again touches the ground (i = a).
And as a division | segmentation of a walking motion state, it is set as 1 division from the start time of each walking motion state to just before the start time of the next walking motion state. That is, one walking cycle is included in the eight immediately before FIGS. 8A to 8B, immediately before (b) to (c), immediately before (c) to (d), ... (h) to (i = a). It is divided. However, for convenience of explanation, the section immediately before (a) to (b) is referred to as section (a), and the description of the start of the section is used as the name of each section (a), (b). To do.
図８〜図１２では、注目している側の脚の状態に基づいて、１歩行周期の歩行状態を（ａ）〜（ｈ）の８つに区分した。この区分は、図８に示した平地を基準に区分し、他のシーンも同じ基準で区分されている。但し、各歩行シーンに合わせて異なる基準で区分するようにしてもよい。また、区分数についても８つの区分に限らず、各歩行シーンに合わせて区分するようにしてもよい。 8 to 12, the walking state of one walking cycle is divided into eight (a) to (h) based on the state of the leg on the side of interest. This division is made on the basis of the flat land shown in FIG. 8, and other scenes are also divided on the same basis. However, you may make it classify | categorize according to a different reference | standard according to each walking scene. Also, the number of sections is not limited to eight sections, but may be divided according to each walking scene.
図８〜図１２に示すように、１歩行周期の各区分（ａ）〜（ｈ）における腰部装着部２１、上腿装着部２２、下腿装着部２３に対する締付力が規定されている。
装着時の締付力を通常締付力（デフォルト）とし、この通常締付力の箇所（装着部２１〜２３）は、例えば図９（ｅ）の上腿、下腿のように、無印で表示している。
一方、通常締付力を基準として、それよりも所定量ｐだけ強い締付力を締付力（中）とし、例えば図８（ｃ）の上腿、下腿のように、該当部分を細点線円で表示している。
また通常締付力を基準として、それよりも所定量ｑ（ｑ＞ｐ）だけ強い締付力を締付力（強）とし、例えば図８（ｂ）の腰部、上腿のように、該当部分を太点線円で表示している。
図８〜図１２では、各区分において、筋力が発生する力が大きい区分では比例してアシストトルクが大きい、という観点から締付力の強、中が決定され、さらに締付力強の前段階（直前の区分）の予備締付の動作として締付力中が決定されている。
As shown in FIGS. 8 to 12, the tightening force for the
The tightening force at the time of mounting is set as a normal tightening force (default), and the locations of the normal tightening force (mounting
On the other hand, with a normal tightening force as a reference, a tightening force that is a predetermined amount p higher than that is defined as a tightening force (medium). For example, as shown in FIG. Displayed in a circle.
In addition, on the basis of the normal tightening force, a tightening force that is stronger by a predetermined amount q (q> p) than that is defined as a tightening force (strong). For example, as shown in FIG. The part is displayed with a thick dotted circle.
In FIGS. 8 to 12, in each section, the strength and medium of the tightening force are determined from the viewpoint that the assist torque is proportionally large in the section where the force generating muscular force is large. The tightening force is determined as the pre-tightening operation in the immediately preceding category.
図８は、歩行シーン「平地」に対する、１歩行周期の区分と、各部の締付強度について表したものである。
この図８に示すように、平地における上腿装着部２２の場合、筋力が発生する力の大きさや、想定される股関節アシストアクチュエータ１７の歩行アシスト力の大きさに応じて、区分（ａ）、（ｂ）、（ｆ）で締付力が強に設定され、区分（ｃ）、（ｇ）で締付力が中に設定されている。
また区分（ｅ）と（ｈ）では、区分（ｆ）、（ｉ＝ａ）の締付力（強）に対応するための予備動作として締付力が中に設定されている。
そして、関節アシストアクチュエータ１７で出力する歩行アシスト力が小さい区分（ｄ）では、通常締付力（デフォルト）に設定されている。
FIG. 8 shows the classification of one walking cycle and the tightening strength of each part for the walking scene “flat ground”.
As shown in FIG. 8, in the case of the upper
In the sections (e) and (h), the tightening force is set as a preliminary operation to cope with the tightening forces (strong) in the sections (f) and (i = a).
In the section (d) where the walking assist force output by the
一方、下腿装着部２３の場合、筋力が発生する力の大きさや、想定される膝関節アシストアクチュエータ１８の歩行アシスト力の大きさに応じて、区分（ａ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）で締付力が中に設定されている。すなわち、区分（ａ）は踵接地後に下腿に体重がかかるためで、区分（ｃ）〜（ｆ）は足裏からの床反力に対応するために、締付力が中に設定されている。
On the other hand, in the case of the
さらに、腰部装着部２１の場合、脚と腰で体重を支えながら重心を前方に移動する区分（ｂ）で締付力が強に設定され、その直前の区分（ａ）で締付力が中に設定されている。
Further, in the case of the
図９は、歩行シーン「昇段」に対する、１歩行周期の区分と、各部の締付強度について表したものである。
この昇段の歩行シーンでは、図８に示した平地の歩行シーンと同様な観点から各区分毎の締付力が規定されているが、昇段特有の観点も考慮されている。
すなわち、歩行シーンが昇段である場合、区分（ａ）〜（ｅ）の立脚相に対しては、立脚によって身体を持ち上げる（重心を上方へ移動する）際に生ずる、各装着部２１〜２３のズレを低減して歩行アシスト力を高効率で伝達する、という観点を考慮して各締付力が決定されている。
一方、（ｆ）〜（ｈ）の遊脚相に対しては、脚を振り上げる際の各装着部２１〜２３のズレを低減して、歩行アシスト力を高効率で伝達する、という観点を考慮して各締付力が決定されている。
FIG. 9 shows the classification of one walking cycle and the tightening strength of each part for the walking scene “rise”.
In this ascending walking scene, the tightening force for each section is defined from the same viewpoint as that of the flat ground walking scene shown in FIG.
That is, when the walking scene is ascending, for each of the stance phases of sections (a) to (e), each of the mounting
On the other hand, with respect to the free leg phase of (f) to (h), the viewpoint of reducing the displacement of each mounting
具体的には図９に示すように、昇段における上腿装着部２２の場合、脚を振り上げるための区分（ａ）と重心を上方に移動するための区分（ｂ）で締付力が強に設定され、区分（ｃ）、（ｇ）、（ｈ）で締付力が中に設定されている。
この締付力中のうち、区分（ｈ）では、区分（ｉ＝ａ）の締付力強に対応するための予備動作として設定されたものである。
Specifically, as shown in FIG. 9, in the case of the upper
Among the tightening forces, the section (h) is set as a preliminary operation for dealing with the tightening force strength of the section (i = a).
一方、昇段における下腿装着部２３の場合、重心を上方に移動するための区分（ｂ）で締付力が強に設定され、区分（ａ）と（ｄ）で締付力が中に設定されている。区分（ａ）は、区分（ｂ）の予備動作としての締付力中である。
さらに、腰部装着部２１の場合、脚と腰で体重を支えながら重心を上方に移動する区分（ｂ）で締付力が強に設定され、その直前の区分（ａ）で締付力が中に設定されている。
以上の締付力が強と中以外の、腰部装着部２１、上腿装着部２２、下腿装着部２３に対する各区分では、通常締付力（デフォルト）に設定されている。
On the other hand, in the case of the lower
Further, in the case of the
Normal tightening force (default) is set in each of the sections for the lower
図１０は、歩行シーン「降段」に対する、１歩行周期の区分と、各部の締付強度について表したものである。
この降段の歩行シーンでは、図９に示した昇段に比べて次の観点が考慮されている。
すなわち、歩行シーンが降段である場合、区分（ａ）〜（ｅ）の立脚相に対しては、
体重がかかる立脚の下腿装着部２３のズレを低減して、下腿装着部２３を中心とした各装着部によるブレーキ性を向上し、関節保持力を安定化する、という観点を考慮して各締付力が決定されている。
一方、（ｆ）〜（ｈ）の遊脚相に対しては、脚を振り上げる際の各装着部２１〜２３のズレを低減して、歩行アシスト力を高効率で伝達する、という観点を考慮して各締付力が決定されている。
FIG. 10 shows the classification of one walking cycle and the tightening strength of each part for the walking scene “downhill”.
In this descending walking scene, the following viewpoints are considered in comparison with the ascending stage shown in FIG.
That is, when the walking scene is descending, for the stance phase of sections (a) to (e),
Considering the viewpoint of reducing the displacement of the lower
On the other hand, with respect to the free leg phase of (f) to (h), the viewpoint of reducing the displacement of each mounting
具体的には図１０に示すように、降段における上腿装着部２２の場合、体重を支える区分（ｂ）で締付力が強に設定され、区分（ａ）、（ｄ）、（ｇ）で締付力が中に設定されている。
この区分（ａ）の締付力中は、区分（ｂ）の締付力強の予備動作として設定されている。
Specifically, as shown in FIG. 10, in the case of the upper
During the tightening force of the section (a), a preliminary operation with a strong tightening force of the section (b) is set.
一方、降段における下腿装着部２３の場合、下方への重心移動に対する下腿の支えとして区分（ｂ）で締付力が強に設定され、区分（ａ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）で締付力が中に設定されている。区分（ａ）は、区分（ｂ）の予備動作としての締付力中である。
さらに、腰部装着部２１の場合、脚と腰で体重を支えながら重心を下方移動する区分（ｂ）で締付力が強に設定され、その直前の区分（ａ）で締付力が中に設定されている。また、腰部装着部２１の区分（ｄ）では、注目している側の立脚１本で身体を支えながら膝を曲げる動作になるため、身体を支えるために締付力が中に設定されている。
以上の締付力が強と中以外の、腰部装着部２１、上腿装着部２２、下腿装着部２３に対する各区分では、通常締付力（デフォルト）に設定されている。
On the other hand, in the case of the lower
Further, in the case of the
Normal tightening force (default) is set in each of the sections for the lower
図１１は、歩行シーン「上り坂」に対する、１歩行周期の区分と、各部の締付強度について表したものである。
この昇段の歩行シーンでは、図９に示した昇段の歩行シーンと同様な観点を考慮して各区分毎の締付力が規定されている。
具体的には図１１に示すように、上り坂における上腿装着部２２の場合、脚を振り上げるための区分（ａ）と重心を上方に移動するための区分（ｂ）で締付力が強に設定され、区分（ｃ）、（ｇ）、（ｈ）で締付力が中に設定されている。
この締付力中のうち、区分（ｈ）では、区分（ｉ＝ａ）の締付力（強）に対応するための予備動作として設定されたものである。
FIG. 11 shows the classification of one walking cycle and the tightening strength of each part for the walking scene “uphill”.
In this ascending walking scene, the tightening force for each section is defined in consideration of the same viewpoint as that of the ascending walking scene shown in FIG.
Specifically, as shown in FIG. 11, in the case of the upper
Among the tightening forces, the section (h) is set as a preliminary operation for dealing with the tightening force (strong) of the section (i = a).
一方、上り坂における下腿装着部２３の場合、重心を上方に移動するための区分（ｂ）で締付力が強に設定され、区分（ａ）と（ｄ）で締付力が中に設定されている。区分（ａ）は、区分（ｂ）の予備動作としての締付力中である。
さらに、腰部装着部２１の場合、脚と腰で体重を支えながら重心を上方に移動する区分（ｂ）で締付力が強に設定され、その直前の区分（ａ）で締付力が中に設定されている。
以上の締付力が強と中以外の、腰部装着部２１、上腿装着部２２、下腿装着部２３に対する各区分では、通常締付力（デフォルト）に設定されている。
On the other hand, in the case of the lower
Further, in the case of the
Normal tightening force (default) is set in each of the sections for the lower
図１２は、歩行シーン「下り坂」に対する、１歩行周期の区分と、各部の締付強度について表したものである。
この下り坂の歩行シーンでは、図１０に示した降段の歩行シーンと同様な観点を考慮して各区分毎の締付力が規定されている。
具体的には図１２に示すように、下り坂における上腿装着部２２の場合、体重を支える区分（ｂ）で締付力が強に設定され、区分（ａ）、（ｆ）、（ｇ）で締付力が中に設定されている。区分（ａ）の締付力中は、区分（ｂ）の締付力強の予備動作として設定されている。
FIG. 12 shows the classification of one walking cycle and the tightening strength of each part for the walking scene “downhill”.
In this downhill walking scene, the tightening force for each section is defined in consideration of the same viewpoint as the downhill walking scene shown in FIG.
Specifically, as shown in FIG. 12, in the case of the upper
一方、下り坂における下腿装着部２３の場合、下方への重心移動に対する下腿の支えとして区分（ｂ）で締付力が強に設定され、区分（ａ）、（ｃ）、（ｄ）で締付力が中に設定されている。区分（ａ）は、区分（ｂ）の予備動作としての締付力中である。
さらに、腰部装着部２１の場合、脚と腰で体重を支えながら重心を下方移動する区分（ｂ）で締付力が強に設定され、その直前の区分（ａ）で締付力が中に設定されている。
以上の締付力が強と中以外の、腰部装着部２１、上腿装着部２２、下腿装着部２３に対する各区分では、通常締付力（デフォルト）に設定されている。
On the other hand, in the case of the
Further, in the case of the
Normal tightening force (default) is set in each of the sections for the lower
図１３は、歩行状態対応締付力テーブルを表したものである。
第２の実施形態における歩行支援装置１では、制御装置２が所定の記憶手段に、歩行状態対応締付力テーブルを記憶している。
この歩行状態対応締付力テーブルは、図１３に示されるように、各歩行動作状態の区分（ａ）〜（ｈ）に対応して、腰部装着部２１、上腿装着部２２、下腿装着部２３の各々に対する締付力が、各歩行シーン毎に規定されている。
図１３に示した例では、図８〜図１２に対応して、締付力強を２重丸で、締付力中を丸で、通常締付力（デフォルト）を横棒で表している。
FIG. 13 shows a walking state corresponding tightening force table.
In the
As shown in FIG. 13, this walking state-corresponding tightening force table corresponds to each walking motion state classification (a) to (h), and is provided with a
In the example shown in FIG. 13, corresponding to FIGS. 8 to 12, the tightening force strength is represented by a double circle, the inside of the tightening force is represented by a circle, and the normal tightening force (default) is represented by a horizontal bar. .
また、図１３には特に明示していないが、歩行状態対応締付力テーブルには、各区分を規定するための各センサの出力値の範囲や条件が規定されている。
すなわち、各区分（ａ）〜（ｈ）に対応する、腰姿勢センサ１４、上腿姿勢センサ１５、下腿姿勢センサ１６の出力値の範囲、及び、つま先反力センサ１０、踵反力センサ１１によるつま先、踵が接地しているか離れているかの条件、等が規定されている。
なお、股関節、膝関節の角度範囲と、つま先、踵の接地、非接地状態を規定するようにしてもよい。この場合、各姿勢センサ１４〜１６から股関節の角度と膝関節の角度を算出してもよく、また、股関節角度センサと膝関節角度センサを配置して両センサ出力から角度を取得するようにしてもよい。
さらに区分（ａ）〜（ｈ）を規定するための条件については、歩行シーン毎に規定するようにしてもよい。例えば、昇段や上り坂では、１歩行周期の開始となる区分（ａ）の開始は、必ずしも踵を最初につかない場合があるため、つま先反力センサ１０、踵反力センサ１１の何れかが接地を検出したときが条件となる。
In addition, although not clearly shown in FIG. 13, the range and conditions of the output values of each sensor for defining each category are defined in the walking force corresponding tightening force table.
That is, the range of output values of the
In addition, you may make it prescribe | regulate the angle range of a hip joint and a knee joint, and the earthing | grounding of a toe and a heel, and a non-grounding state. In this case, the hip joint angle and the knee joint angle may be calculated from the
Furthermore, the conditions for defining the sections (a) to (h) may be defined for each walking scene. For example, in climbing or uphill, the start of the section (a), which is the start of one walking cycle, may not necessarily start with the heel, so either the toe
次に歩行アシスト処理の動作で使用される歩行シーンを判定する歩行シーン判定処理について説明する。
図１４は、歩行シーン判定処理の動作を表したフローチャートである。
この歩行シーン判定処理では、歩行している面が平地、昇段、降段、上り坂、下り坂の５種類のうちの何れであるのかを判定する。
制御装置２のＣＰＵは、両方の足が歩行面に接地しているか否かを判断する（ステップ３０）。すなわちＣＰＵは、つま先反力センサ１０、踵反力センサ１１の検出値から、後方の足が接地状態であると判定され、この後方の足の接地状態において、前方の足が歩行面に接地したか否かを判断する（ステップ３０）。
前方の足が歩行面に接地していないと判断した場合（ステップ３０；Ｎ）、ＣＰＵは、ステップ３０にて前方の足が歩行面に接地したか否かの監視を継続する。
Next, a walking scene determination process for determining a walking scene used in the walking assist process will be described.
FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the walking scene determination process.
In this walking scene determination process, it is determined whether the walking surface is one of five types of flat ground, ascending, descending, uphill, and downhill.
The CPU of the
When it is determined that the front foot is not in contact with the walking surface (step 30; N), the CPU continues to monitor whether the front foot is in contact with the walking surface in step 30.
前方の足が歩行面に接地したと判断した場合（ステップ３０；Ｙ）、ＣＰＵは、両足の姿勢センサの出力から両足の各関節の角度を算出し、これによって前後の足の高さを測定する（ステップ３１）。
なお、足の高さは、例えば、踵（踵姿勢センサ１３）の高さや、足首関節（足首関節アシストアクチュエータ１９）の高さなど、適当な部位の高さを用いることができる。
When it is determined that the front foot is in contact with the walking surface (step 30; Y), the CPU calculates the angle of each joint of both feet from the output of the posture sensor of both feet, thereby measuring the height of the front and rear feet. (Step 31).
As the height of the foot, for example, the height of an appropriate part such as the height of the heel (heel posture sensor 13) or the height of the ankle joint (ankle joint assist actuator 19) can be used.
次に、ＣＰＵは、前後の足の高さに違いがあるか否かを判断し（ステップ３２）、違いがない場合（ステップ３２；Ｎ）、ＣＰＵは、歩行シーンが平地であると判定する（ステップ３３）。
前後の足の高さに違いがある場合（ステップ３２；Ｙ）、ＣＰＵは、つま先姿勢センサ１２、踵姿勢センサ１３の検出値により、前に出した足の足装着部２４の前後傾斜を測定する（ステップ３４）。
Next, the CPU determines whether or not there is a difference in height between the front and rear legs (step 32). If there is no difference (
When there is a difference in the height of the front and back feet (
次に、ＣＰＵは、測定地から前後傾斜があるか否かを判断し（ステップ３５）、前後傾斜がない場合（ステップ３５；Ｎ）、ＣＰＵは、両脚の姿勢センサ１４〜１６の検出値から前方の足が後方の足より高いか否かを判断する（ステップ３６）。
前方の足が高くない場合、即ち、前方の足が低い場合（ステップ３６；Ｎ）、ＣＰＵは、歩行シーンが降段であると判定する（ステップ３７）。
Next, the CPU determines whether or not there is a front / rear inclination from the measurement location (step 35). If there is no front / rear inclination (step 35; N), the CPU determines from the detection values of the
When the front foot is not high, that is, when the front foot is low (step 36; N), the CPU determines that the walking scene is a descending step (step 37).
前方の足が後方の足よりも高い場合（ステップ３６；Ｙ）、ＣＰＵは、歩行シーンが昇段であると判定する（ステップ３８）。
また、前に出した足の足装着部２４に前後傾斜がある場合（ステップ３５；Ｙ）、ＣＰＵは、前方の足のつま先姿勢センサ１２、踵姿勢センサ１３の検出値からつま先が踵よりも低いか否かを判断する（ステップ３９）。
When the front foot is higher than the rear foot (step 36; Y), the CPU determines that the walking scene is ascending (step 38).
Further, when the front
つま先が踵よりも低い場合（ステップ３９；Ｙ）、ＣＰＵは、歩行シーンが下り坂道であると判定する（ステップ４０）。
一方、つま先が踵よりも低くない場合、即ち、踵がつま先よりも低い場合（ステップ３９；Ｎ）、ＣＰＵは、歩行シーンが上り坂であると判定する（ステップ４１）。
When the toe is lower than the heel (
On the other hand, when the toe is not lower than the toe, that is, when the toe is lower than the toe (
歩行シーンの判定（ステップ３３、３７、３８、４０、４１）の後、ＣＰＵは、歩行支援装置１の電源がオフされたか判断し（ステップ４２）、オフでないと判断した場合（ステップ４２；Ｎ）ステップ３０に戻って歩行シーン判定処理を継続し、オフと判断した場合（ステップ４２；Ｙ）、歩行シーン判定処理を終了する。
After the determination of the walking scene (steps 33, 37, 38, 40, 41), the CPU determines whether the power of the
以上のようにして、歩行支援装置１は、つま先、踵の接地の有無、及び、下肢の姿勢から装着者が平地、昇段、降段、上り坂、下り坂の何れの歩行面を歩行シーンとして歩行しているのかを判定することができる。
なお、歩行シーンの判定方法としては、歩行支援装置１の何れかの箇所、例えば、腰部装着部２１の前方（装着者の前側）又は側面に、周辺を撮像する撮像装置を配設し、制御装置２が、撮影画像から歩行シーンを判定するようにしてもよい。
また、現在位置を検出するＧＰＳセンサを備えると共に、歩行シーンに関する情報を含めて記録された地図情報を記憶しておき、制御装置２は、ＧＰＳセンサで検出した現在位置と地図情報とから、現在位置における進行方向の歩行シーンを判定するようにしてもよい。
As described above, the walking
As a method for determining a walking scene, an imaging device that images the periphery is arranged and controlled in any part of the
In addition, a GPS sensor that detects the current position is provided, and map information that is recorded including information about the walking scene is stored, and the
次に、第２実施形態における歩行アシスト処理について図１５のフローチャートを参照して説明する。
まず、装着者が１歩行周期の歩行を開始すると、制御装置２のＣＰＵは、各センサ１０〜１６の出力値を取得する（ステップ２０）。
またＣＰＵは、歩行シーン判定処理における判定結果である現在の歩行シーンを取得する（ステップ２１）。
Next, walking assist processing in the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, when the wearer starts walking in one walking cycle, the CPU of the
Further, the CPU acquires a current walking scene which is a determination result in the walking scene determination process (step 21).
そしてＣＰＵは、取得した各センサ１０〜１６の出力値から、判断対象となっている脚が、取得した歩行シーンにおける、区分（ａ）〜（ｈ）のうちの何れの区分にあるかの決定、すなわち、歩行動作状態の判定を行う（ステップ２２）。
この判定において、ＣＰＵは、つま先反力センサ１０と踵反力センサ１１の出力値から、判断対象となっている側の足が接地状態か離地状態かを判定する。
そしてＣＰＵは、この接地、離地の判定結果と、腰姿勢センサ１４、上腿姿勢センサ１５、下腿姿勢センサ１６の出力値とが、図１３で例示した、歩行状態対応締付力テーブルにおける何れの区分（ａ）〜（ｈ）に該当するのかを判定する。
Then, the CPU determines, based on the acquired output values of the
In this determination, the CPU determines from the output values of the toe
Then, the CPU determines which of the grounding and takeoff determination results and the output values of the
さらにＣＰＵは、判定した区分（ａ）〜（ｈ）に規定されている、現歩行シーンの締付力を読み出し、腰部装着部２１の腰部固定具アクチュエータ２１１、上腿装着部２２の上腿固定具アクチュエータ２２１、及び下腿装着部２３の下腿固定具アクチュエータ２３１の各々に対する締付力（強、中、通常）を決定する（ステップ２４）。
Further, the CPU reads the tightening force of the current walking scene defined in the determined categories (a) to (h), and fixes the upper
更に、ＣＰＵは、各センサ１０〜１６の出力値から各脚の状態を求め、各関節に対する歩行アシスト力を決定する（ステップ２６）。
すなわち、ＣＰＵは、各姿勢センサ１２〜１６の検出値から、各関節の角度を求め、現在の脚の状態における各関節に作用している関節モーメントを算出する。
そして算出した各関節の関節モーメントの大きさに所定のアシスト率（例えば、５０％）を乗じることで、各関節アシストアクチュエータ１７〜１９から出力すべき歩行アシスト力を決定する。
なお、アシスト率については、歩行シーンに応じて異なる値を用いるようにしてもよい。例えば、平地のアシスト率をｔ％、上り坂や昇段についてｓ％、下り坂、降段はｕ％（ｓ＞ｔ＞ｕ）とする。
また、図１３に示した区分における締付力の強、中、通常に対応して、締付力強の区分でＳ％、中の区分でＴ％、通常の区分でＵ％（Ｓ＞Ｔ＞Ｕ）とするようにしてもよい。
Further, the CPU obtains the state of each leg from the output values of the
That is, the CPU obtains the angle of each joint from the detection values of the
The walking assist force to be output from each joint assist
Note that the assist rate may be different depending on the walking scene. For example, it is assumed that the assist rate for flat land is t%, s% for uphill and ascending steps, and u% (s>t> u) for downhill and descending steps.
Further, corresponding to the strong, medium, and normal tightening force in the section shown in FIG. 13, S% in the strong tightening section, T% in the medium section, and U% in the normal section (S> T). > U).
次にＣＰＵは、ステップ２４で決定した締付力強、中に応じて、各固定具アクチュエータ２１１、２２１、２３１を駆動して、締付力を変更又は維持する（ステップ２８）。
更に、ＣＰＵは、各関節アシストアクチュエータ１７〜１９に対して、ステップ２６で決定した各歩行アシスト力が出力されるように制御する（ステップ３０）。
Next, the CPU drives each of the
Further, the CPU controls the
そしてＣＰＵは、歩行支援装置１の電源がオフされたか判断し（ステップ３１）、オフでないと判断した場合（ステップ３０；Ｎ）ステップ２０に戻って歩行支援を継続し、オフと判断した場合（ステップ３０；Ｙ）、歩行支援処理を終了する。
Then, the CPU determines whether or not the power of the
以上説明したように第２実施形態によれば、腰部装着部２１、上腿装着部２２、下腿装着部２３の各固定具アクチュエータ２１１、２２１、２３１により腰部、上腿、下腿の締付力を変更可能な構造としたので、次の効果を得ることができる。
歩行アシスト力に応じて締付力を変更するので、装置の安定的な固定力を得ると共に、心地よい装着感を得ることができる。
すなわち、歩行アシスト力が弱い場合に拘束力を弱くすることで、人体への負担を軽減したり、快適な装着感を与えることができる。
また、歩行アシスト力が大きい場合には拘束力を強くすることで、各関節アシストアクアクチュエータ１７、１８によるアシスト力を効率良く伝達することができ、更に、装具ズレの発生を低減することができる。
更に、歩行に合わせて上腿、下腿の締付力の強弱が変化するため、脚に対するマッサージ効果を得ることができ、歩行中の疲労を軽減することができる。
As described above, according to the second embodiment, the
Since the tightening force is changed according to the walking assist force, a stable fixing force of the device can be obtained and a comfortable wearing feeling can be obtained.
That is, by reducing the restraining force when the walking assist force is weak, the burden on the human body can be reduced or a comfortable wearing feeling can be given.
In addition, when the walking assist force is large, by strengthening the restraining force, it is possible to efficiently transmit the assist force by the
Furthermore, since the strength of the tightening force of the upper and lower legs changes with walking, a massage effect on the legs can be obtained, and fatigue during walking can be reduced.
また１歩行周期を区分し、各区分状態にある各脚の腰部、上腿、下腿に対する締付力を予め決めてあるので、脚の状態から直ちに各部の締付力を決定することができる。
そして、各区分毎の締付力を、平地や昇段等の歩行シーンに対応させて規定しているので、装着者が歩行する路面に合わせて理想的な締付力の制御が可能になる。
また、歩行アシスト力に応じて締付力を決定していた第１実施形態と異なり、歩行状態がどの区分に属しているかにより、各部の締付力を決定することができるため、歩行アシスト力の決定と締付力の決定とを切り離して別に行うことができる。
また、締付力強に設定されている区分の直前の区分に対して締付力中が設定されているので、強い歩行アシスト力が出力される前の段階で予備的な締付を行うことができる。これにより、強い歩行アシスト力の出力に遅れることなく強い締付力での締付を行うことができる。
また、通常締付力から突然締付力強に変化するのではなく、締付力中を経て締付力強とし、段階的に締付力が強くなっていくため、締付力を自然な感覚で変化させることができる。
Further, since one walking cycle is divided and the tightening force for the waist, upper leg, and lower leg of each leg in each divided state is determined in advance, the tightening force of each part can be determined immediately from the state of the leg.
Since the tightening force for each section is defined in correspondence with walking scenes such as flat ground and ascending steps, ideal tightening force can be controlled according to the road surface on which the wearer walks.
Further, unlike the first embodiment in which the tightening force is determined according to the walking assist force, the tightening force of each part can be determined depending on which category the walking state belongs to. The determination of the tightening force and the determination of the clamping force can be performed separately.
In addition, since the tightening force is set for the section immediately before the section set for strong tightening force, preliminary tightening should be performed before the strong walking assist force is output. Can do. Thereby, it is possible to perform tightening with a strong tightening force without delaying the output of a strong walking assist force.
In addition, the normal tightening force does not change suddenly to a strong tightening force, but rather the tightening force is increased after the tightening force, and the tightening force increases gradually. It can be changed by feeling.
以上、本発明の歩行支援装置１における第２実施形態について説明したが、本発明は説明した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲において各種の変形を行うことが可能である。
例えば、説明した実施形態では、１歩行周期における歩行動作状態として、図８〜図１２（ａ）〜（ｈ）の８区分に分けたが、より多くの区分に分けることで細かな締付力の変更制御を行うことも可能であり、逆により少ない区分に分けることで簡略した締付力の変更制御とすることも可能である。
また、図８〜図１２及び図１３において規定した、各装着部２１〜２３に対する締付強度（強、中、通常締付力）については、一例でありこれに限定されるものではない。すなわち、他の締付力を規定することも可能であり、またユーザが強、中、通常の締付力を変更することができるようにしてもよい。
As mentioned above, although 2nd Embodiment in the
For example, in the described embodiment, the walking motion state in one walking cycle is divided into 8 sections of FIGS. 8 to 12 (a) to 12 (h), but fine clamping force can be obtained by dividing into more sections. It is also possible to perform the change control of the tightening force, and it is also possible to make the change control of the tightening force simplified by dividing into smaller sections.
Further, the tightening strength (strong, medium, and normal tightening force) for the mounting
また、説明した実施形態では、各装着部の締付力について、通常締付力を基準として、それよりも所定量ｐだけ強い締付力を締付力（中）、所定量ｑ（ｑ＞ｐ）だけ強い締付力を締付力（強）とし、ｐ、ｑが予め決められている場合について説明したが、締付力強、中の程度については、装着者が自己決定することができるようにしてもよい。
この場合、制御装置２に締付力調整モードに移行するための締付力調節キーを設ける。そして、通常締付力から徐々に締付力を上げていき、途中で装着者（ユーザ）が選択ボタンを押した時点での締付力を強とし、通常締付量からの増量の１／２を締付力中とする。また、ユーザが選択ボタンを２度押すことで、１回目の締付力を中、２回目の締付力を強と決定するようにしてもよい。
In the embodiment described above, with respect to the tightening force of each mounting portion, a normal tightening force is used as a reference, and a tightening force that is stronger by a predetermined amount p than that is a tightening force (medium), and a predetermined amount q (q>). The case where p and q are determined in advance has been described with the tightening force as strong as p), and p and q are determined in advance. You may be able to do it.
In this case, the
さらに、締付力強と中は、通常締付力を基準としたが、通常締付力を中とし、通常締付力よりも強い締付力を強、通常締付力よりも弱い締付力を弱としてもよい。この場合、図１３の２重丸は締付力強、丸は通常締付力、横棒は締付力弱を表すものとする。
このように、締付力を強、中、弱とする場合においても、強と弱の締付力を装着者が調節できるようにしてもよい。
なお、締付力を装着者が調整できるようにする場合には、装置の装着中であっても調整できることが好ましい。さらに、歩行中に立ち止まって調整する場合だけでなく、歩行中においても調整可能とすることで、実際に締付力が変化している状態を確認しながら調整することができるという効果がある。
Furthermore, although the tightening force is based on the normal tightening force, the normal tightening force is medium, the tightening force is stronger than the normal tightening force, and is weaker than the normal tightening force. The power may be weak. In this case, a double circle in FIG. 13 represents a strong tightening force, a circle represents a normal tightening force, and a horizontal bar represents a weak tightening force.
Thus, even when the tightening force is strong, medium, and weak, the wearer may be able to adjust the strong and weak tightening force.
Note that when the wearer can adjust the tightening force, it is preferable that the tightening force can be adjusted even while the apparatus is being worn. Furthermore, by making adjustments possible not only when stopping and adjusting during walking but also during walking, there is an effect that adjustment can be performed while confirming the state in which the tightening force is actually changing.
また、所定量ｐ、ｑについては装着部２１〜２３に対して同一量として説明したが、腰部装着部２１の所定量ｐ２１、ｑ２１、上腿装着部２２の所定量ｐ２２、ｑ２２、下腿装着部２３の所定量ｐ２３、ｑ２３をそれぞれ別々に規定するようにしてもよい。
本実施形態では、腰部装着部２１についても締付力を変更する対象としたが、第１実施形態と同様に締付対象外とし、装着者が装着した際の一定の締付力のままとしてもよい。
The predetermined amounts p and q are described as the same amount with respect to the mounting
In the present embodiment, the
また、各装着部２１〜２３による締付力を変更する制御をデフォルトの制御とし、装着者がこの締付力変更制御を使用するかしないかを選択するようにしてもよい。すなわち、締付力変更モードと締付力固定モードを設け、装着者が何れかのモードを選択することができるようにする。
本実施形態では、腰部装着部２１、右脚上腿装着部２２、左脚上腿装着部２２、右脚下腿装着部２３、左脚下腿装着部２３の５箇所において、締付力の変更を行うが、これら５箇所のうちの何れかを指定し、個別に締付力変更モード、締付力固定モードを選択することができるようにしたり、締付力変更モードの締付力調整を行うことができるようにしてもよい。
これにより、筋肉痛や、ケガをした部分に対応して締付力のモードを変更したり、締付力を調整したりすることができる。
The control for changing the tightening force by each of the mounting
In the present embodiment, the tightening force is changed at five locations, that is, the lumbar
Thereby, the mode of the tightening force can be changed or the tightening force can be adjusted corresponding to the muscle pain or the injured part.
なお、図１５で説明した歩行アシスト処理では、各装着部の締付力決定（ステップ２４）の後に各歩行アシスト力を決定し（ステップ２６）、固定具アクチュエータを駆動（ステップ２８）の後に各関節アシストアクチュエータを駆動（ステップ３０）する場合について説明したが、これらの前後関係は逆であってもよい。
また、本実施形態では、決定した歩行アシスト力に基づいて締付力が決まるのではなく、両者は独立して決定されるので、歩行アシストに関連するアシスト力の決定とアクチュエータの駆動の処理と、締付力の変更に関連する締付力の決定とアクチュエータの駆動の処理の両者を並行して行うようにしてもよい。
In the walking assist process described with reference to FIG. 15, each walking assist force is determined after determining the tightening force of each mounting portion (step 24) (step 26), and each of the steps after driving the fixture actuator (step 28). Although the case where the joint assist actuator is driven (step 30) has been described, these front-rear relations may be reversed.
Further, in this embodiment, the tightening force is not determined based on the determined walking assist force, but both are determined independently, so that the assist force related to walking assist is determined and the actuator is driven. Both the determination of the tightening force related to the change of the tightening force and the process of driving the actuator may be performed in parallel.
更に、第２実施形態では、締付力強に設定されている区分の直前の区分に対して締付力中が設定されている場合について説明したが、この場合の直前の区間は、締付力が強に設定されている区分の２つ前の締付力（中又は通常締付力）から、締付力を強に変化させるまでの移行区間と考えられる。
そこで、この締付力強の区間の直前の区間については、さらに１つ前の区間の締付力から、締付力が強になるまで徐々に締付力を増加させるようにしてもよい。
Further, in the second embodiment, the case where the tightening force is set to the section immediately before the section set to the strong tightening force has been described. However, in this case, the section immediately before the tightening force is tightened. This is considered to be a transition period from the second previous tightening force (medium or normal tightening force) until the force is changed to strong.
Therefore, for the section immediately before the strong tightening force section, the tightening force may be gradually increased from the tightening force of the immediately preceding section until the tightening force becomes strong.
次に第３の実施形態について説明する。
第１の実施形態及び第２の実施形態では、歩行アシスト処理により、歩行支援装置１の装着者の歩行動作に合わせて各装着部２１〜２３の締付力を変更するようにしたものである。
これに対して第３の実施形態では、歩行状態ではなく、静止状態を対象とした静止処理を行う。この静止処理は、装着者が静止している場合に、各装着部２１〜２３による締付力を緩めるように変更するものである。
Next, a third embodiment will be described.
In the first embodiment and the second embodiment, the tightening force of each mounting
On the other hand, in the third embodiment, a stationary process is performed not for the walking state but for the stationary state. This stationary process is changed so as to loosen the tightening force by each of the mounting
第３の実施形態の歩行支援装置１も、第１、第２の実施形態で説明したと同様に、締付力を変更することが可能な腰部固定具アクチュエータ２１１、上腿固定具アクチュエータ２２１、下腿固定具アクチュエータ２３１を、それぞれ腰部装着部２１、上腿装着部２２、及び下腿装着部２３が備えている。
そして、静止状態として、起立状態と着席状態を検出した場合に、装着時の締付力（通常締付力）よりも弱くなるように、腰部装着部２１、上腿装着部２２、及び下腿装着部２３の締付力を緩める。
Similarly to the
Then, when the standing state and the seated state are detected as a stationary state, the
本実施形態における各固定具アクチュエータ２１１〜２３１は、第１の実施形態で説明した、図３〜図５の固定具アクチュエータやその他のアクチュエータの何れかが使用される。
本実施形態では、装着部２１〜２３を装着した際の通常締付力よりも弱い締付力を出力するために、弱くすることが可能な状態で装着することが必要になる。そのため、各固定具アクチュエータ２１１〜２３１は、装置を装着の際に、締付力を弱めるだけの余裕を確保した状態にしておくことが必要である。
例えば、図３に示した固定具アクチュエータ２２１の場合、上腿装着部２２が装着される前の状態において、締付力変更ベルト２２１ｃを予め所定量だけモータ２２１ａの軸２２１ｂに予め所定量だけまきつけた状態をデフォルトとしておく。この状態で上腿装着部２２が装着されると、そのときの締付力を基準締付力としてモータ２２１ａを緩める方向（図３では反時計Ｒ方向）に回転することで、締付力を弱にすることができる。
As each of the fixture actuators 211 to 231 in the present embodiment, any of the fixture actuators of FIGS. 3 to 5 described in the first embodiment and other actuators is used.
In the present embodiment, in order to output a tightening force that is weaker than the normal tightening force when the mounting
For example, in the case of the
また、図４、５に示した固定具アクチュエータ２１１の場合には、上腿装着部２２が装着される前の状態において、所定量の空気を予め筒状体２２１ｄ（図４）やエアバッグ２２１ｆ（図４）に供給しておく。
この状態で上腿装着部２２が装着されると、そのときの締付力を基準締付力として、空気の一部を抜くことで、締付力を弱にすることができる。
In the case of the fixing device actuator 211 shown in FIGS. 4 and 5, a predetermined amount of air is preliminarily supplied to the
When the upper
図１６は、第３の実施形態において、各装着部２１〜２３の締付力を弱める対象となる姿勢と弱める箇所を表したものである。
本実施形態では、全ての静止状態において締付力を弱めるのではなく、図１６（ａ）の起立姿勢と、同（ｂ）の着座姿勢による静止状態を対象としている。
これは、たとえ静止状態であっても、例えば、前屈みで前方を覗いている静止状態のように、姿勢維持のために膝関節や股関節に力が加わっていて、アシスト力が必要な場合があるためである。
FIG. 16 shows the postures to be weakened and the locations to be weakened in the third embodiment.
In the present embodiment, the tightening force is not weakened in all the stationary states, but the stationary state in the standing posture of FIG. 16A and the sitting posture of FIG.
Even if it is in a stationary state, there is a case where force is applied to the knee joint or hip joint to maintain the posture, for example, as in a stationary state where the person is looking forward with a forward bend, and assist force may be required. Because.
図１６では、締付力を弱める箇所（各装着部２１〜２３に対応）を矢印で示している。
図１６（ａ）に示す起立姿勢の場合、股関節や膝関節ではなく、腰と足裏で体重を支えているので、上腿装着部２２と下腿装着部２３が締付力を弱める対象として規定されている。
一方、図１６（ｂ）に示す着座姿勢の場合には、体重は椅子に座った座面が支えているため、上腿装着部２２、下腿装着部２３に加えて、腰部装着部２１も締付力を弱める対象として規定されている。
なお、歩行状態対応締付力テーブル（図１３参照）には、図１６（ａ）、（ｂ）に合わせて、各姿勢を認定する為の条件と締付力弱を指定するデータも保存される。
In FIG. 16, locations where the tightening force is weakened (corresponding to the mounting
In the standing posture shown in FIG. 16 (a), since the weight is supported by the hips and soles instead of the hip joints and knee joints, the upper
On the other hand, in the sitting posture shown in FIG. 16B, the weight is supported by the seat seated on the chair, so that the
Note that the walking state-specific tightening force table (see FIG. 13) also stores data for specifying the conditions for identifying each posture and the tightening force weakness in accordance with FIGS. 16 (a) and 16 (b). The
次に、第３実施形態における静止処理について図１７のフローチャートを参照して説明する。この静止処理は、第１の実施形態又は第２の実施形態における歩行アシスト処理と並行して行われる。
制御装置２のＣＰＵは、各センサ１０〜１６の出力値を取得し（ステップ５１）、取得したセンサ出力値から静止状態か否かを判断する（ステップ５２）。すなわち、ＣＰＵは、取得したセンサ出力値が所定時間変化しない場合（又は、所定の閾値を超える変化をしない場合）に、静止状態と判断する。
Next, stationary processing in the third embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This stationary process is performed in parallel with the walking assist process in the first embodiment or the second embodiment.
The CPU of the
静止状態はなく、歩行状態を含めて動いている状態と判断した場合（ステップ５２；Ｎ）、ＣＰＵは、ステップ５７に移行する。
一方、静止状態であると判断した場合（ステップ５２；Ｙ）、ＣＰＵは、現在の静止状態が着座状態による着座静止か（ステップ５３）、起立状態による起立静止か（ステップ５４）を判断する。この起立静止、着座静止か否か判断は、各センサ１０〜１６の各出力値（又は、各出力値から算出した足の接地状態や股関節、膝関節、足首関節の角度）が、該当する姿勢認定条件に合致するか否かによって判断される。
When it is determined that there is no stationary state and the robot is moving including the walking state (
On the other hand, when it is determined that the vehicle is in a stationary state (
着座静止でも、起立静静止でもない場合（ステップ５３；Ｎ、ステップ５４；Ｎ）、ＣＰＵは、他の姿勢を腰、上腿、下腿で支えている状態であると判断し、締付力の変更をすることなくステップ５７に移行する。
一方、着座静止であると判断された場合（ステップ５３；Ｙ）、ＣＰＵは、腰部装着部２１、上腿装着部２２、下腿装着部２３の締付力を弱に変更する（ステップ５５）。
起立静止であると判断された場合（ステップ５３；Ｎ、ステップ５４；Ｙ）、ＣＰＵは、腰部装着部２１を通常締付力、上腿装着部２２、下腿装着部２３の締付力を弱に変更する（ステップ５６）。
ＣＰＵによる、締付力の変更は、締付力決定部７により決定した締付力（通常締付力、締付力弱）として、対応する締付力となるように腰部固定アクチュエータ２１１、上腿固定アクチュエータ２２１、下腿固定アクチュエータ２２３に指示する。
When neither sitting nor standing still (step 53; N, step 54; N), the CPU determines that the other posture is supported by the waist, upper leg, and lower leg, and the tightening force is The process proceeds to step 57 without any change.
On the other hand, when it is determined that the user is seated and stationary (step 53; Y), the CPU changes the tightening force of the lower
When it is determined that the body is standing still (step 53; N, step 54; Y), the CPU weakens the normal tightening force for the
The change of the tightening force by the CPU is determined by the upper portion of the waist fixing actuator 211, the upper portion of the waist fixing actuator 211 so that the corresponding tightening force is obtained as the tightening force determined by the tightening force determining unit 7 (normal tightening force, weak tightening force). The
そしてＣＰＵは、歩行支援装置１の電源がオフされたか判断し（ステップ５７）、オフでないと判断した場合（ステップ５７；Ｎ）ステップ５１に戻って静止処理を継続し、オフと判断した場合（ステップ５７；Ｙ）、並行して実行されている歩行支援処理と共に、静止処理も終了する。
Then, the CPU determines whether or not the power of the
以上説明したように、第３の実施形態によれば、起立静止や着座静止の場合に、予め規定されている装着部（２１〜２３）による締付力を弱めているので、締付による腰や上腿、下腿への負担を軽減することができる。 As described above, according to the third embodiment, in the case of standing still or sitting still, the tightening force by the mounting portions (21 to 23) defined in advance is weakened. And the burden on the upper and lower thighs can be reduced.
なお、第３の変形例では、各装着部２１〜２３による締付力を弱める場合として起立静止と着座静止の場合を例に説明したが、他に特定の姿勢において締付力を弱めても大丈夫な姿勢がある場合には、その姿勢と静止処理の対象としてもよい。この場合、その姿勢の条件と締付力を弱める箇所を歩行状態対応締付力テーブルに規定しておく。
In the third modified example, the case of standing stationary and seating stationary is described as an example of weakening the tightening force by the mounting
１ 歩行支援装置
２ 制御装置
３ センサ情報取得部
４ 各種パラメータ算出部
５ 歩行動作判定部
６ 歩行シーン判定部
７ 記憶部
８ 歩行アシスト力決定部
１０ つま先反力センサ
１１ 踵反力センサ
１２ つま先姿勢センサ
１３ 踵姿勢センサ
１４ 腰姿勢センサ
１５ 上腿姿勢センサ
１６ 下腿姿勢センサ
１７ 股関節アシストアクチュエータ
１８ 膝関節アシストアクチュエータ
１９ 足首関節アシストアクチュエータ
２１ 腰部装着部
２２ 上腿装着部
２２０ 上腿固定具
２２１ 上腿固定具アクチュエータ
２３ 下腿装着部
２４ 足装着部
２６ 上腿連結部材
２７ 下腿連結部材
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記歩行支援対象者に対して装置を固定する固定手段と、
前記歩行支援対象者の各脚に対する歩行アシスト力を決定する歩行アシスト力決定手段と、
前記決定した歩行アシスト力を前記歩行支援対象者の脚部に作用させて歩行をアシストする歩行アシスト手段と、
前記歩行支援対象者の姿勢が、所定の姿勢による静止状態か否かを判断する静止姿勢判断手段と、
前記所定の姿勢による静止状態であると判断された場合、前記固定手段による締付力を弱める締付力制御手段と、
を具備することを特徴とする歩行支援装置。 A walking support device that supports walking of a walking support target person,
Fixing means for fixing the device to the walking support target;
Walking assist force determining means for determining walking assist force for each leg of the walking support target;
Walking assist means for assisting walking by causing the determined walking assist force to act on the legs of the walking support target;
A stationary posture determining means for determining whether or not the posture of the walking support target is in a stationary state according to a predetermined posture;
A clamping force control means for weakening the clamping force by the fixing means when it is determined that the stationary state is in the predetermined posture;
A walking support device comprising:
前記所定の姿勢による静止状態として、起立した状態での起立静止と、着座した状態での着座静止を規定し、その各々に対して前記腰部装着部、前記上腿装着部、前記下腿装着部の締付力を規定した歩行状態対応締付力テーブルを備え、
前記静止姿勢判断手段は、前記起立静止か否か及び着座静止か否かを判断し、
前記締付力制御手段は、前記起立静止又は前記着座静止であると判断された場合に、前記歩行状態対応締付力テーブルに規定された締付力に変更する、
ことを特徴とする請求項１に記載の歩行支援装置。 The fixing means includes a lumbar attachment part for fixing the lumbar part, an upper leg attachment part for fixing the upper leg, and a lower leg attachment part for fixing the lower leg,
As the stationary state by the predetermined posture, the standing stationary in the standing state and the sitting stationary in the seated state are defined, and for each of the waist mounting portion, the upper thigh mounting portion, and the lower thigh mounting portion It has a walking force compatible tightening force table that defines the tightening force,
The stationary posture determining means determines whether the standing still and whether the sitting stationary,
The tightening force control means changes to the tightening force defined in the walking state-corresponding tightening force table when it is determined that the standing still state or the seating stationary state.
The walking support apparatus according to claim 1.
前記歩行支援対象者の脚の状態が、前記歩行状態対応締付力テーブルのどの区分に該当するかを判定する判定手段を備え、
前記締付力制御手段は、前記判定した区分に規定されている締付力により、前記固定手段による締付力を変更する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歩行支援装置。 The walking state-corresponding tightening force table further divides one walking cycle into a plurality based on the state of the legs, and defines the tightening force in each section,
A determination means for determining which section of the walking state-corresponding tightening force table corresponds to the state of the leg of the walking support target person;
The tightening force control means changes the tightening force by the fixing means according to the tightening force defined in the determined category;
The walking support device according to claim 1 or 2, wherein
前記歩行支援対象者の歩行面の種類を判定する歩行面判定手段を備え、
締付力制御手段は、前記判定した歩行面の種類に対応した前記歩行状態対応締付力テーブルから、前記判定手段で判定した区分に規定されている締付力により、前記固定手段による締付力を変更する、
ことを特徴とする請求項３に記載の歩行支援装置。 The walking state corresponding tightening force table defines the tightening force in each section for each type of walking surface,
A walking surface determination means for determining the type of walking surface of the walking support target person;
The tightening force control unit is configured to perform tightening by the fixing unit based on the tightening force defined in the classification determined by the determination unit from the walking state-based tightening force table corresponding to the determined walking surface type. Change the power,
The walking support device according to claim 3.
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１の請求項に記載の歩行支援装置。 The tightening force control means uses the tightening force of the fixing means tightened by the walking support target person as a normal tightening force, and controls the strength of the tightening force based on the tightening force.
The walking support device according to any one of claims 1 to 4, wherein the walking support device is characterized in that:
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