JP2001170119A - Walk-assisting equipment - Google Patents

Walk-assisting equipment

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JP2001170119A
JP2001170119A JP35550099A JP35550099A JP2001170119A JP 2001170119 A JP2001170119 A JP 2001170119A JP 35550099 A JP35550099 A JP 35550099A JP 35550099 A JP35550099 A JP 35550099A JP 2001170119 A JP2001170119 A JP 2001170119A
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JP
Japan
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user
force
assist device
walking assist
walking
Prior art date
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Pending
Application number
JP35550099A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Saku Egawa
索 柄川
Atsushi Koseki
篤志 小関
Shizuko Hattori
静子 服部
Yasuhiro Nemoto
泰弘 根本
Masakatsu Fujie
正克 藤江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a walk-assisting equipment which when a person whose feet tend to be delayed in coming ahead employs it, advances before him, prevents a user from being in a position with a large forward tilt, and supports him so as to easily return to an erect position, and which is easy to handle and has high safety. SOLUTION: The walk-assisting equipment in which movement is controlled by force acting from a user, wherein a user detecting means is placed and assisting force which limits the advance of the walk-assisting equipment and backs it up is produced when the presence of the user outside a predetermined range is detected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、歩行補助装置に関
し、特に、使用者から作用する作用力によって移動制御
される歩行補助装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a walking assist device, and more particularly, to a walking assist device that is controlled to move by an action force applied by a user.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、病気や怪我による歩行機能障
害のある人や、脚力の低下した高齢者など、単独では歩
行が困難な人の歩行の訓練や、日常生活での歩行を支援
するための歩行補助手段として、手動式歩行器が知られ
ている。これは、下部に自由に回転する車輪を備え、上
部に使用者の身体を支える手すりを備えており、使用者
が手すりに寄りかかり、自分の力で押して歩行するもの
である。
2. Description of the Related Art Conventionally, people who have difficulty walking by themselves, such as persons with walking dysfunction due to illness or injuries and elderly people with reduced leg strength, have been used to assist walking training and walking in daily life. As a walking assist means, a manual walker is known. In this method, a freely rotating wheel is provided at a lower part, and a handrail supporting a user's body is provided at an upper part. The user leans on the handrail and pushes with his / her own power to walk.

【0003】また、特開平5−329186 号公報には、歩行
を介助する移動体と、歩行者の自重を支える支持部と、
歩行者が歩行する方向の力を検出する検出器と、この検
出器からの検出値とその目標値とを比較して移動体を移
動制御する歩行介助装置が開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-329186 discloses a moving body for assisting walking, a supporting portion for supporting the weight of a pedestrian,
There is disclosed a detector that detects a force in a direction in which a pedestrian walks, and a walking assistance device that compares a detection value from the detector with a target value to control movement of a moving body.

【0004】また、使用者から作用する力によって制御
されるものではないが、特開平7−313565号公報には、
使用者が歩行する足の動きをセンサーで捉え、足がセン
サーで検知されている間だけ前進させる、自走式歩行訓
練機が開示されている。
[0004] Further, although it is not controlled by a force applied by a user, Japanese Patent Laid-Open No. 7-313565 discloses that
2. Description of the Related Art A self-propelled walking training machine is disclosed in which a movement of a foot on which a user walks is detected by a sensor and the user moves forward only while the foot is detected by the sensor.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の歩行補助
手段には、下記のように操作性に関する課題があった。
The above-mentioned conventional walking assist means has a problem concerning operability as described below.

【0006】すなわち、上記の従来の手動式歩行器は、
使用者が装置を前に押すと無条件に前進するので、使用
者が脚を前に出すのが遅れた場合、歩行器が使用者より
も先に進み、使用者が大きく前傾した姿勢になる可能性
がある。使用者が一旦前傾すると、歩行器に対して前向
きの力がかかりやすくなるので、さらに前傾しやすくな
る。また、前傾した姿勢では、歩行器に対して後ろ向き
の力を加えにくくなるので、歩行器を自力で引き戻し
て、正立姿勢に戻るのが困難になる。
That is, the above-mentioned conventional manual walker has:
If the user pushes the device forward, it will move forward unconditionally, so if the user delays putting the legs forward, the walker will advance ahead of the user, and the user will be in a position with a large forward lean. Could be. Once the user leans forward, a forward force is likely to be applied to the walker, so that it becomes easier to lean forward. In addition, in the forward tilted posture, it becomes difficult to apply a backward force to the walker, so it is difficult to pull back the walker by itself and return to the upright posture.

【0007】また、上記、特開平5−329186 号公報に開
示されている歩行介助装置を使用した場合も、使用者が
目標値以上の力を加えると、装置が前進し続けるので、
使用者が大きく前傾する可能性がある。
[0007] Also, when the walking assist device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-329186 is used, if the user applies a force higher than a target value, the device continues to move forward.
The user may lean forward significantly.

【0008】また、上記、特開平7−313565 号公報に開
示されている自走式歩行訓練機を使用した場合は、使用
者が脚を前に出すのが遅れ、足がセンサーから外れると
装置が停止するが、その状態から回復する手段がないの
で、使用者が自分の力で脚を前に進め、前傾した状態か
ら正立した姿勢に戻らなくてはならない。このような動
作は、歩行機能障害のある人にとっては困難な場合があ
る。
When the self-propelled walking training machine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-313565 is used, the user has to delay putting his / her legs forward, and if the feet come off the sensors, the device will not work. Stops, but since there is no means to recover from that state, the user must move the leg forward by his own power and return to the upright posture from the forward leaning state. Such an operation may be difficult for a person with a walking dysfunction.

【0009】本発明の目的は、使用者が脚を前に出すの
が遅れた場合に、歩行補助装置が先に進み、使用者が大
きく前傾した姿勢になることを防ぎ、さらに、容易に正
立した姿勢に戻れるように支援する、扱いやすく安全性
の高い歩行補助装置を提供することにある。
[0009] It is an object of the present invention to prevent the walking assist device from moving forward when the user delays to extend the leg forward, thereby preventing the user from being in a greatly forwardly inclined posture, and furthermore, easily. An object of the present invention is to provide an easy-to-handle and highly safe walking assist device that assists the user to return to an upright posture.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の歩行補助装置は、基体と、該基体を移動さ
せる駆動部と、使用者から該基体に作用する作用力を検
出する作用力検出手段とを備え、該作用力検出手段によ
り検出される作用力に基づいて移動制御される歩行補助
装置において、使用者を検出する使用者検出手段と、該
使用者検出手段により、使用者が所定の範囲外に存在す
ることが検出された時に、前記基体の前進を制限する制
御手段を設けたものである。
In order to achieve the above object, a walking assist device according to the present invention detects a base, a driving unit for moving the base, and a force acting on the base from a user. A walking force assisting device that is controlled based on the acting force detected by the acting force detecting device, comprising: a user detecting device that detects a user; When a person is detected to be outside the predetermined range, control means is provided for restricting advancement of the base.

【0011】また、本発明の歩行補助装置は、基体と、
該基体を移動させる駆動部と、使用者から該基体に作用
する作用力を検出する作用力検出手段とを備え、該作用
力検出手段により検出される作用力に基づいて移動制御
される歩行補助装置において、使用者を検出する使用者
検出手段と、該使用者検出手段により検出される使用者
までの距離に基づいて、該基体の移動抵抗を変化させる
制御手段を設けたものである。
[0011] Further, the walking assist device of the present invention comprises:
A walking unit that is provided with a driving unit that moves the base and an operating force detecting unit that detects an operating force acting on the base from a user, and that is controlled to move based on the operating force detected by the operating force detecting unit; The apparatus includes a user detecting means for detecting a user and a control means for changing a movement resistance of the base based on a distance to the user detected by the user detecting means.

【0012】また、本発明の歩行補助装置は、基体と、
該基体を移動させる駆動部と、使用者から該基体に作用
する作用力を検出する作用力検出手段とを備え、該作用
力検出手段により検出される作用力に基づいて移動制御
される歩行補助装置において、使用者を検出する使用者
検出手段と、該使用者検出手段により、使用者が所定の
範囲外に存在することが検出された時に、該基体を後退
させる方向の補助力を発生させる制御手段を設けたもの
である。
Further, the walking assist device of the present invention comprises:
A walking unit that is provided with a driving unit that moves the base and an operating force detecting unit that detects an operating force acting on the base from a user, and that is controlled to move based on the operating force detected by the operating force detecting unit; In the apparatus, user detecting means for detecting a user, and when the user detecting means detects that the user is outside a predetermined range, generating an assisting force in a direction to retract the base. A control means is provided.

【0013】また、本発明の歩行補助装置は、基体と、
該基体を移動させる駆動部と、使用者から該基体に作用
する作用力を検出する作用力検出手段とを備え、該作用
力検出手段により検出される作用力に基づいて移動制御
される歩行補助装置において、使用者を検出する使用者
検出手段と、該使用者検出手段により、使用者が所定の
範囲外に存在することが検出された時に、該基体を所定
の後退速度で後退させる制御手段を設けたものである。
[0013] Further, the walking assist device of the present invention comprises:
A walking unit that is provided with a driving unit that moves the base and an operating force detecting unit that detects an operating force acting on the base from a user, and that is controlled to move based on the operating force detected by the operating force detecting unit; In the apparatus, user detecting means for detecting a user, and control means for retreating the base at a predetermined retreat speed when the user detecting means detects that the user is outside a predetermined range. Is provided.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1(a),(b)に、本発明の歩
行補助装置の構造を示す。歩行補助装置1は、基体2
と、基体2を床面上を移動可能に支持する左右一対の駆
動車輪3および方向が自在に回転可能な従動車輪4と、
基体2の上に設けられており、使用者を支持する支持部
5と、駆動車輪3を駆動する駆動手段である左右1対の
モータ6,減速機7、および駆動ベルト8とを備えてい
る。
1A and 1B show the structure of a walking assist device according to the present invention. The walking assistance device 1 includes a base 2
A pair of left and right drive wheels 3 that support the base 2 movably on the floor surface and driven wheels 4 that can freely rotate in a direction;
It is provided on the base 2 and includes a support portion 5 for supporting a user, a pair of left and right motors 6 as drive means for driving the drive wheels 3, a speed reducer 7, and a drive belt 8. .

【0015】また、歩行補助装置1は、使用者から支持
部5を介して歩行補助装置1に作用する少なくとも前後
方向の力を検出する作用力検出手段である力センサ9
と、使用者と歩行補助装置1の間の距離を検出する距離
センサ10と、モータの速度を検出する速度センサ11
と、移動制御のためのパラメータを設定する設定器12
と、力センサ9,距離センサ10,速度センサ11の出
力および設定器12により設定されたパラメータに従っ
てモータ6を制御する制御装置13とを備えている。
The walking assist device 1 has a force sensor 9 as an acting force detecting means for detecting at least a force in the front-back direction acting on the walking assist device 1 from the user via the support portion 5.
A distance sensor 10 for detecting the distance between the user and the walking assistance device 1; and a speed sensor 11 for detecting the speed of the motor.
And a setting device 12 for setting parameters for movement control
And a control device 13 for controlling the motor 6 in accordance with the outputs of the force sensor 9, the distance sensor 10, the speed sensor 11 and the parameters set by the setting device 12.

【0016】歩行補助装置1は、支持部5により使用者
を支持し、力センサ9,距離センサ10,速度センサ1
1の出力および設定器12により設定されたパラメータ
に従って、制御装置13により、左右のモータ6の速度
あるいはトルクを制御して駆動車輪3を駆動し、基体2
の前進,後退,旋回の移動を制御することにより、使用
者の歩行を補助し、使用者が容易かつ安全に歩行できる
ようにする。
The walking assist device 1 supports a user with a support portion 5 and includes a force sensor 9, a distance sensor 10, and a speed sensor 1.
1 and the parameters set by the setting device 12, the control device 13 controls the speed or torque of the left and right motors 6 to drive the driving wheels 3,
By controlling the forward, backward and turning movements of the user, the walking of the user is assisted, and the user can walk easily and safely.

【0017】なお、距離センサ10には、光や超音波な
どを利用した非接触センサを用いることができる。ま
た、簡便な方式として、距離センサの代わりに、所定の
範囲内の使用者の存在の有無を検出する近接センサを用
いても良い。
As the distance sensor 10, a non-contact sensor using light or ultrasonic waves can be used. As a simple method, a proximity sensor that detects the presence or absence of a user within a predetermined range may be used instead of the distance sensor.

【0018】また、使用者の脚の遅れの検出精度を高め
るために、距離センサ10は、使用者の脚部を検出する
ように、基体3の下部に設けることが望ましい。また、
その場合、使用者の左右の脚までの距離を正確に検出す
るために、複数の距離センサを配置することが望まし
い。
Further, in order to improve the detection accuracy of the delay of the user's leg, it is desirable that the distance sensor 10 be provided below the base 3 so as to detect the user's leg. Also,
In that case, it is desirable to arrange a plurality of distance sensors in order to accurately detect the distance to the left and right legs of the user.

【0019】図2は、制御装置13の構成を示すブロッ
ク図である。力センサ9,距離センサ10,速度センサ
11の出力および、設定器12により設定されたパラメ
ータ21が、入力部22を通じて計算機23に入力され
る。計算機23は内蔵されたプログラムに従って、左右
のモータ6に発生させる回転速度あるいはトルクを算出
し、出力部24を通じてモータ制御器25に速度あるい
はトルクの指令値26を出力する。モータ制御器25
は、指令値26に従って左右のモータ6の回転速度ある
いはトルクを制御する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control device 13. Outputs of the force sensor 9, the distance sensor 10, the speed sensor 11, and the parameters 21 set by the setting unit 12 are input to the computer 23 through the input unit 22. The computer 23 calculates the rotational speed or torque to be generated by the left and right motors 6 in accordance with the stored program, and outputs a speed or torque command value 26 to the motor controller 25 through the output unit 24. Motor controller 25
Controls the rotational speed or torque of the left and right motors 6 according to the command value 26.

【0020】図3は、本発明の歩行補助装置の制御系の
構成の一例を示すブロック図である。なお、以下に示す
制御系は、図2に示した制御装置13および計算機23
の内部で実行されるソフトウェアによって実現される。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the control system of the walking assist device according to the present invention. Note that the control system shown below includes the control device 13 and the computer 23 shown in FIG.
It is realized by software executed inside.

【0021】設定器12は、使用者あるいはその介護者
が操作し、速度ゲインKvおよび復帰補助力設定値Fb
0を、使用者の身体状態に応じて適当な値に設定する。
The setting unit 12 is operated by the user or his caregiver to set the speed gain Kv and the return assisting force set value Fb.
0 is set to an appropriate value according to the user's physical condition.

【0022】ここで、復帰補助力設定値Fb0は、使用
者の脚が遅れた時に補助装置1を引き戻して正立姿勢に
復帰するための補助力を設定する値であり、歩行補助装
置1を後退させる方向を正とする。この値は、一般的に
は、50Nないし200N程度に設定する。
Here, the return assisting force set value Fb0 is a value for setting an assisting force for pulling back the assisting device 1 and returning to the upright posture when the user's leg is delayed. The direction of retreat is positive. This value is generally set to about 50N to 200N.

【0023】力センサ9は、使用者から歩行補助装置1
に対して前進方向に加えられている前進力Fyを検出す
る。制動指示部31は、距離センサ10の出力を参照
し、歩行支援装置1の制動を制御する値である制動率β
を求める。ここで、制動率βは、歩行支援装置1の前進
方向の移動の制限を制御する値であり、β=0が歩行補
助装置1の移動を制限しないことを表し、β=1は前進
方向の移動を停止させることを表す。また、0<β<1
は、その中間的な状態を表す。
The force sensor 9 is used by the user to assist the walking assist device 1.
, A forward force Fy applied in the forward direction is detected. The braking instruction unit 31 refers to the output of the distance sensor 10 and determines a braking rate β that is a value for controlling the braking of the walking support device 1.
Ask for. Here, the braking rate β is a value that controls the restriction of the movement of the walking assist device 1 in the forward direction, β = 0 indicates that the movement of the walking assist device 1 is not restricted, and β = 1 is the value of the forward direction. Stop moving. Also, 0 <β <1
Represents an intermediate state.

【0024】復帰補助力設定値Fb0と制動率βの積
を、復帰補助力Fbとし、前進力FyからFbを引き、
修正前進力Fy1を求める。さらに、修正前進力Fy1
に速度ゲインKvを掛けて速度指令Vrを求める。すな
わち、式で表現すると、次のようになる。
The product of the return assist force set value Fb0 and the braking rate β is defined as the return assist force Fb, and Fb is subtracted from the forward force Fy.
A corrected forward force Fy1 is obtained. Further, the corrected forward force Fy1
Is multiplied by a speed gain Kv to obtain a speed command Vr. That is, the expression is as follows.

【0025】[0025]

【数1】Fb=β×Fb0## EQU1 ## Fb = β × Fb0

【0026】[0026]

【数2】Fy1=Fy−Fb## EQU2 ## Fy1 = Fy-Fb

【0027】[0027]

【数3】Vr=Kv×Fy1 制動部32は、制動率βに応じて、速度指令Vrに対し
て、前進方向の速度指令値を制限し、修正速度指令Vr
1を生成する。モータ制御器25は、速度センサ11に
より検出したモータ速度Vmが、修正速度指令Vr1に
一致するようにモータ6を制御する。
Vr = Kv × Fy1 The braking unit 32 restricts the speed command value in the forward direction with respect to the speed command Vr according to the braking rate β, and adjusts the corrected speed command Vr.
1 is generated. The motor controller 25 controls the motor 6 so that the motor speed Vm detected by the speed sensor 11 matches the corrected speed command Vr1.

【0028】ここで、制動率βは、歩行補助装置1と使
用者の脚の間の距離Dに応じて、図4のように求める。
すなわち、所定の距離D1および、それ以上の大きさの
所定の距離D2に対して、使用者の脚がD1より近くに
ある場合には、制動率βを0とし、使用者の脚がD2よ
りも遠くにある場合には、βを1とする。また、使用者
の脚がD1とD2の間にある場合には、βを0と1の間
の値にする。
Here, the braking rate β is obtained as shown in FIG. 4 according to the distance D between the walking assist device 1 and the leg of the user.
That is, for a predetermined distance D1 and a predetermined distance D2 that is longer than the predetermined distance D1, when the user's leg is closer to D1, the braking rate β is set to 0, and the user's leg is higher than D2. If the distance is too far, β is set to 1. When the user's leg is between D1 and D2, β is set to a value between 0 and 1.

【0029】修正速度指令Vr1は、制動率βに応じ
て、図5に示すように速度指令Vrを修正することによ
り求める。制動率βが0の場合には、移動を制限しない
ので、修正速度指令Vr1を速度指令Vrと等しくす
る。制動率βが1の場合には、前進方向の移動を制限す
るために、速度指令Vrが正の場合には、修正速度指令
Vr1を0とする。後退方向の移動は制限しないので、
速度指令Vrが負、すなわち、後退方向の速度指令値が
与えられている場合には、修正速度指令Vr1は速度指
令Vrと等しくする。また、制動率βが0と1の中間の
値の場合には、修正速度指令Vr1は制動率βが0の場
合と1の場合の中間の値にする。すなわち、式で表現す
ると、修正速度指令Vr1は、次のようになる。
The corrected speed command Vr1 is obtained by correcting the speed command Vr as shown in FIG. 5 according to the braking rate β. When the braking rate β is 0, since the movement is not restricted, the corrected speed command Vr1 is made equal to the speed command Vr. When the braking rate β is 1, the correction speed command Vr1 is set to 0 when the speed command Vr is positive in order to limit the movement in the forward direction. The movement in the reverse direction is not restricted,
When the speed command Vr is negative, that is, when a speed command value in the reverse direction is given, the corrected speed command Vr1 is made equal to the speed command Vr. When the braking rate β is an intermediate value between 0 and 1, the corrected speed command Vr1 is set to an intermediate value between when the braking rate β is 0 and 1. That is, when expressed by an equation, the corrected speed command Vr1 is as follows.

【0030】[0030]

【数4】Vr≧0の時 Vr1=(1−β)×VrWhen Vr ≧ 0, Vr1 = (1−β) × Vr

【0031】[0031]

【数5】Vr<0の時 Vr1=Vr 以下、図3に示した本発明の制御系の動作を説明する。## EQU5 ## When Vr <0, Vr1 = Vr The operation of the control system of the present invention shown in FIG. 3 will be described below.

【0032】まず、使用者が歩行補助装置1に対して遅
れることなく、歩行補助装置1の十分近くに立って歩行
しており、使用者の脚と歩行補助装置1との間の距離D
が所定の距離D1より近くに保たれている場合には、図
4に示したように、制動率βが0になる。
First, the user is standing sufficiently close to the walking assist device 1 without delay with respect to the walking assist device 1, and the distance D between the user's leg and the walking assist device 1 is determined.
Is kept shorter than the predetermined distance D1, the braking rate β becomes zero as shown in FIG.

【0033】この場合は、修正前進力Fy1は、前進力
Fyと等しくなる。また、図5に示したように、修正速
度指令Vr1は速度指令Vrと等しくなる。従って、図
6に示すように、修正速度指令Vr1は、前進力Fyに
比例する。
In this case, the corrected forward force Fy1 becomes equal to the forward force Fy. Further, as shown in FIG. 5, the corrected speed command Vr1 becomes equal to the speed command Vr. Therefore, as shown in FIG. 6, the corrected speed command Vr1 is proportional to the forward force Fy.

【0034】これによって、使用者が歩行補助装置1に
前向きあるいは後ろ向きの力を加えると、それに応じ
て、前進力Fyが正あるいは負になるので、修正速度指
令Vr1が正あるいは負になり、歩行補助装置1が前進あ
るいは後退するので、使用者は望む方向に自由に歩行で
きる。また、使用者が歩行補助装置に対して、前後方向
の力を加えなければ、前進力Fyが0になるので、修正
速度指令Vr1が0になり、歩行補助装置1が停止す
る。
Thus, when the user applies a forward or backward force to the walking assist device 1, the forward force Fy becomes positive or negative accordingly, and the corrected speed command Vr1 becomes positive or negative. Since the auxiliary device 1 moves forward or backward, the user can walk freely in a desired direction. Further, if the user does not apply a force in the front-rear direction to the walking assist device, the forward speed Fy becomes 0, so the corrected speed command Vr1 becomes 0, and the walking assist device 1 stops.

【0035】なお、速度ゲインKvは、前進力Fyに対
する修正速度指令Vr1の変化率であるので、速度ゲイ
ンKvは、使用者から見た歩行補助装置1の見かけの抵
抗の逆数に相当する。従って、速度ゲインKvを調整す
ることにより、歩行補助装置1の見かけの抵抗を自由に
調整することができる。
Since the speed gain Kv is the rate of change of the corrected speed command Vr1 with respect to the forward force Fy, the speed gain Kv corresponds to the reciprocal of the apparent resistance of the walking assist device 1 as seen from the user. Therefore, by adjusting the speed gain Kv, the apparent resistance of the walking assist device 1 can be freely adjusted.

【0036】一方、使用者が歩行補助装置から遅れ、使
用者の脚と歩行補助装置1との間の距離Dが所定の距離
D2よりも離れた場合には、図4に示したように、制動
率βが1になる。
On the other hand, when the user is behind the walking assist device and the distance D between the user's leg and the walking assist device 1 is longer than a predetermined distance D2, as shown in FIG. The braking rate β becomes 1.

【0037】この場合は、修正前進力Fy1は、前進力
Fyから復帰補助力設定値Fb0を引いた値となる。ま
た、図5に示したように、修正速度指令Vr1は、速度
指令Vrが正の場合は0になる。従って、図6に示すよ
うに、修正速度指令Vr1は、前進力Fyが復帰補助力
設定値Fb0よりも大きい場合には、Vr1が0とな
り、FyがFb0よりも小さい場合には、Vr1が負に
なる。
In this case, the corrected forward force Fy1 is a value obtained by subtracting the return assist force set value Fb0 from the forward force Fy. Further, as shown in FIG. 5, the corrected speed command Vr1 becomes 0 when the speed command Vr is positive. Accordingly, as shown in FIG. 6, the corrected speed command Vr1 becomes zero when the forward force Fy is larger than the return assist force set value Fb0, and becomes negative when Fy is smaller than Fb0. become.

【0038】これによって、歩行補助装置1を前に押
し、前進力Fyが正になっても、修正速度指令Vr1は
正にならないので、歩行支援機は前進せず、使用者が大
きく前傾した姿勢になることが防止される。
Thus, even if the walking assist device 1 is pushed forward and the forward force Fy becomes positive, the corrected speed command Vr1 does not become positive, so that the walking assist device does not move forward, and the user leans forward greatly. The posture is prevented.

【0039】また、使用者が歩行補助装置1を前に押す
力が、復帰補助力Fbよりも小さい場合には、歩行補助
装置1は後退する。すなわち、歩行補助装置1に前後方
向の力を加えていない場合にも、歩行補助装置1は、自
動的に後退する。これは、使用者に対して、後ろ向きに
Fb0の力を補助しているのと等価になる。これによ
り、使用者の脚が遅れて前傾姿勢になり、後ろ向きの力
を歩行補助装置1に加えるのが困難になった場合にも、
使用者は、容易に歩行補助装置1を後ろに引き戻し、正
立姿勢に復帰することができる。なお、この場合でも、
Fb0よりも大きな力で歩行補助装置1を前に押せば、
歩行補助装置1は停止するので、安全である。
If the force by which the user pushes the walking assist device 1 forward is smaller than the return assisting force Fb, the walking assist device 1 retreats. That is, even when no force in the front-rear direction is applied to the walking assist device 1, the walking assist device 1 automatically retreats. This is equivalent to assisting the user with the force of Fb0 backward. Thereby, even when the leg of the user is in a forward leaning posture with a delay, and it becomes difficult to apply a backward force to the walking assist device 1,
The user can easily pull back the walking assist device 1 backward and return to the upright posture. Note that even in this case,
If the walking assist device 1 is pushed forward with a force greater than Fb0,
Since the walking assist device 1 stops, it is safe.

【0040】また、使用者が歩行補助装置から遅れ始
め、歩行補助装置1との間の距離DがD1とD2の中間
になった場合には、図4に示したように、制動率βは、
距離Dに応じて0と1の間の値になる。
When the user starts to delay from the walking assist device and the distance D between the user and the walking assist device 1 is halfway between D1 and D2, as shown in FIG. ,
It takes a value between 0 and 1 depending on the distance D.

【0041】この場合、復帰補助力Fbは制動率βに応
じて変化するので、復帰補助力Fbは図7に示すよう
に、使用者と歩行補助装置1の間の距離に応じて変化す
る。使用者の脚が遅れた場合、遅れの量に応じて使用者
の姿勢の前傾量が変化するが、それに応じて、上記のよ
うに復帰補助力Fbが変化するので、使用者は歩行補助
装置1を容易に安定して引き戻すことができる。
In this case, since the return assist force Fb changes according to the braking rate β, the return assist force Fb changes according to the distance between the user and the walking assist device 1 as shown in FIG. When the user's leg is delayed, the amount of forward inclination of the user's posture changes according to the amount of delay, but the return assisting force Fb changes accordingly, as described above. The device 1 can be easily and stably pulled back.

【0042】また、前進力Fyが復帰補助力Fbより大
きい場合、前進力Fyに対する修正速度指令Vr1の変
化率は(1−β)×Kvとなるので、図8に示すよう
に、その逆数である歩行補助装置の見かけの抵抗は、距
離に応じて変化する。これにより、使用者の脚が遅れる
と、それに応じて、歩行補助装置1の見かけの抵抗が増
加するので、歩行補助装置が前進しにくくなり、使用者
が自力で脚の遅れの回復を行うことが支援される。
If the forward force Fy is larger than the return assisting force Fb, the rate of change of the corrected speed command Vr1 with respect to the forward force Fy is (1−β) × Kv, as shown in FIG. The apparent resistance of a walking assist device changes according to the distance. As a result, when the user's leg is delayed, the apparent resistance of the walking assist device 1 increases accordingly, so that the walking assist device is difficult to move forward, and the user can recover the leg delay on his own. Is supported.

【0043】上記のように、使用者と歩行補助装置1と
の間の距離Dが所定の距離D1とD2の中間にある場合
には、距離DがD1より小さい場合と、D2より大きい
場合の中間的な制御が行われる。このような中間的状態
を設けることにより、歩行補助装置1の動作が急に変化
することが避けられ、使用者が円滑に快適に歩行できる
ようになる。
As described above, when the distance D between the user and the walking assist device 1 is between the predetermined distances D1 and D2, the distance D is smaller than D1 and the distance D is larger than D2. Intermediate control is performed. By providing such an intermediate state, a sudden change in the operation of the walking assist device 1 can be avoided, and the user can walk smoothly and comfortably.

【0044】なお、上記の距離D1は、使用者の通常の
歩行を妨げないように、適度な距離に定める。例えば、
D1は正立した通常の歩行時の使用者と歩行補助装置の
間の距離より30cmないし50cm程度大きい距離に定め
る。また、上記の距離D2は、使用者が大きく前傾した
姿勢になる前に確実に歩行補助装置が停止できるよう
に、適度な距離に定める。例えば、D2は正立した通常
の歩行時の使用者と歩行補助装置の間の距離より50cm
ないし80cm程度大きい距離に定める。
The distance D1 is set to an appropriate distance so as not to hinder the user from walking normally. For example,
D1 is set to a distance that is about 30 cm to 50 cm larger than the distance between the user who stands upright during normal walking and the walking assist device. In addition, the distance D2 is set to an appropriate distance so that the walking assist device can be stopped without fail before the user assumes a posture inclined greatly forward. For example, D2 is 50 cm longer than the distance between the user and the walking assist device during an upright normal walking.
It is set to a distance that is about 80 cm or larger.

【0045】また、歩行補助装置1と使用者の脚の距離
Dが増加する時に対して、距離Dが減少する時には、距
離D1およびD2を小さくすることにより、制動率βに
距離Dに対するヒステリシス特性を与えてもよい。この
ようにヒステリシス特性を与えると、歩行補助装置1の
前進の制限の開始が遅らされるので、正立した通常の歩
行時に、無用に前進が制限されることが回避され、使用
者は円滑に歩行できる。また、使用者が脚の遅れの回復
を行っている時に、歩行補助装置の前進の制限が解除さ
れるのが遅くなるので、安全性が高まる。
When the distance D between the walking assist device 1 and the user's leg increases, when the distance D decreases, the distances D1 and D2 are reduced, so that the braking rate β and the hysteresis characteristic for the distance D are reduced. May be given. When the hysteresis characteristic is provided in this manner, the start of the restriction of the forward movement of the walking assist device 1 is delayed, so that the unnecessary restriction of the forward movement during the normal erect walking is avoided, and the user can smoothly move. You can walk to In addition, when the user is recovering from the delay of the leg, the release of the restriction on the advance of the walking assist device is delayed, so that the safety is enhanced.

【0046】なお、距離センサ10として、使用者の左
右の脚を検出するセンサを独立に設けている場合、ある
いは、さらに多数のセンサを配置している場合には、こ
れらのセンサの出力の一つ、あるいは、センサの出力の
平均値,最大値,最小値などから、使用者の身体状態に
応じていずれかを選択して制御に用いることが望まし
い。
When the distance sensor 10 is provided with independent sensors for detecting the left and right legs of the user, or when a larger number of sensors are provided, the output of these sensors is reduced to one. It is desirable to select any one of the average value, the maximum value, the minimum value, etc. of the outputs of the sensors according to the physical condition of the user and use it for control.

【0047】あるいは、次のようにして、複数のセンサ
から得られる使用者までの距離の出力値から、一つの代
表値を求めて、これを制御に用いても良い。すなわち、
現在の複数のセンサ出力の最小値が、現在の代表値より
大きくなった場合には、代表値をこの最小値に更新す
る。あるいは、現在の複数のセンサ出力の最大値が、現
在の代表値よりも小さくなった場合には、代表値をこの
最大値に更新する。その他の場合、すなわち、現在のセ
ンサ出力の最大値と最小値の間に、現在の代表値がある
場合には、代表値は現在の値を維持する。
Alternatively, one representative value may be obtained from output values of the distance to the user obtained from a plurality of sensors as described below and used for control. That is,
When the current minimum value of the plurality of sensor outputs becomes larger than the current representative value, the representative value is updated to this minimum value. Alternatively, when the current maximum value of the plurality of sensor outputs becomes smaller than the current representative value, the representative value is updated to this maximum value. In other cases, that is, when there is a current representative value between the maximum value and the minimum value of the current sensor output, the representative value maintains the current value.

【0048】このようにセンサの代表値を求めることに
より、使用者と歩行補助装置1の間の距離が増加しつつ
ある場合には、複数のセンサから得られる距離の最小値
が制御に用いられるので、全てのセンサが使用者を所定
の距離より遠くに検出した時に、歩行補助装置1の前進
を制限する制御が行われ、使用者が正立して通常の歩行
を行っている場合に、無用に前進の制限が行われること
が防止され、使用者が円滑に歩行できる。また、使用者
と歩行補助装置1の間の距離が減少しつつある場合に
は、複数のセンサから得られる距離の最大値が制御に用
いられるので、複数の全てのセンサが使用者を所定の距
離以内に検出するまで、復帰を補助する制御が行われ、
使用者が確実に正立した姿勢に復帰することができる。
By obtaining the representative values of the sensors in this manner, when the distance between the user and the walking assist device 1 is increasing, the minimum value of the distances obtained from the plurality of sensors is used for control. Therefore, when all sensors detect the user farther than a predetermined distance, control is performed to limit the forward movement of the walking assist device 1, and when the user is standing upright and performing normal walking, Unnecessary restriction of forward movement is prevented, and the user can walk smoothly. When the distance between the user and the walking assist device 1 is decreasing, the maximum value of the distance obtained from the plurality of sensors is used for control. Until it is detected within the distance, control to assist return is performed,
The user can surely return to the upright posture.

【0049】なお、距離センサ10として複数のセンサ
を設けた場合の上記の制御方法は、距離センサ10とし
て、所定の範囲内の使用者の存在の有無を検出する近接
センサを用いた場合にも同様に適用できる。
The above control method in the case where a plurality of sensors are provided as the distance sensor 10 is also applicable to the case where a proximity sensor for detecting the presence or absence of a user within a predetermined range is used as the distance sensor 10. The same applies.

【0050】なお、上記では、制動率βを歩行補助装置
1と使用者の脚の間の距離Dによって定めているが、さ
らに、使用者が歩行補助装置1に寄りかかることにより
歩行補助装置1に鉛直下向きに加わる鉛直力Wに応じ
て、制動率βを修正することによって修正制動率β1を
求め、制動率βの代わりに修正制動率β1を用いて、歩
行補助装置1の制動を制御してもよい。
In the above description, the braking rate β is determined by the distance D between the walking assist device 1 and the leg of the user. The modified braking rate β1 is obtained by modifying the braking rate β in accordance with the vertical force W applied vertically downward, and the braking of the walking assist device 1 is controlled by using the modified braking rate β1 instead of the braking rate β. Is also good.

【0051】図9に、修正制動率β1と制動率βおよび
鉛直力Wの関係を示す。鉛直力Wが所定の力W1よりも
小さい場合には、修正制動率β1を0とし、鉛直力Wが
所定の力W2よりも大きい場合には、修正制動率β1を
制動率βと等しくする。鉛直力WがW1とW2の中間の
値の場合には、修正制動率を制動率βと0の間の値にす
る。ここで、上記所定の力W1およびW2は、通常の使
用者が歩行補助装置1を使用するときに加わる鉛直力W
よりも小さい値にする。
FIG. 9 shows the relationship between the corrected braking rate β1, the braking rate β, and the vertical force W. When the vertical force W is smaller than the predetermined force W1, the modified braking rate β1 is set to 0, and when the vertical force W is larger than the predetermined force W2, the modified braking rate β1 is made equal to the braking rate β. When the vertical force W is an intermediate value between W1 and W2, the corrected braking rate is set to a value between the braking rate β and 0. Here, the predetermined forces W1 and W2 are the vertical force W applied when a normal user uses the walking assist device 1.
To a smaller value.

【0052】通常の使用者が歩行補助装置1を使用して
いる場合には、使用者が歩行補助装置に寄りかかり、鉛
直力Wが大きくなるので、修正制動率β1は制動率βと
等しくなる。従って、歩行補助装置1は上述と同様に動
作し、使用者は、正立した状態では自由に歩行でき、ま
た、脚が遅れた場合に大きく前傾した姿勢になることが
防止される。
When a normal user uses the walking assist device 1, the user leans on the walking assist device 1 and the vertical force W increases, so that the corrected braking rate β1 becomes equal to the braking rate β. Therefore, the walking assist device 1 operates in the same manner as described above, and the user can walk freely in the upright state, and is prevented from being in a greatly inclined posture when the legs are delayed.

【0053】一方、歩行補助装置1が使用されておら
ず、使用者が歩行補助装置1の近くにいない場合や、介
助者が歩行補助装置1の前あるいは横に立ち、歩行補助
装置1を移動させている場合に、距離センサ10が使用
者を検出できないため、制動率βが1になる可能性があ
るが、この場合には、鉛直力Wが0に近くなるので、修
正制動率β1が0になる。従って、歩行補助装置1が復
帰補助力の効果により無用に後退することが避けられ
る。また、歩行補助装置1の前進が無用に制限されるこ
とが避けられ、介助者が容易に歩行補助装置1を移動で
きるようになる。
On the other hand, when the walking assist device 1 is not used and the user is not near the walking assist device 1, or when the assistant stands in front of or beside the walking assist device 1, the walking assist device 1 moves. In this case, since the distance sensor 10 cannot detect the user, the braking rate β may be 1; however, in this case, the vertical braking force W is close to 0, so the modified braking rate β1 It becomes 0. Therefore, it is possible to prevent the walking assist device 1 from unnecessarily retreating due to the effect of the returning assist force. In addition, the advance of the walking assist device 1 is prevented from being unnecessarily limited, and the assistant can easily move the walking assist device 1.

【0054】なお、上記では、復帰補助力設定値Fb0
は設定器12により設定しているが、使用者から働く力
に基づいて、Fb0が自動的に設定されるようにしても
よい。図10に、復帰補助力設定値Fb0の別の設定方
法を示す。制動率βを監視し、制動率βが0を越えた
時、すなわち、使用者の脚が遅れた時の力センサ9の出
力Fyをメモリ41に記憶し、これに係数Kbを掛けた
値を復帰補助力設定値Fb0として用いる。
In the above description, the return assist force set value Fb0
Is set by the setting device 12, but Fb0 may be automatically set based on the force exerted by the user. FIG. 10 shows another setting method of the return assist force set value Fb0. The braking rate β is monitored. When the braking rate β exceeds 0, that is, when the user's leg is delayed, the output Fy of the force sensor 9 is stored in the memory 41, and a value obtained by multiplying the output Fy by the coefficient Kb is calculated. It is used as the return assist force set value Fb0.

【0055】これにより、躓いた時など、使用者が歩行
補助装置1を強く押した状態で、使用者の脚が遅れた場
合には、復帰補助力Fbが自動的に大きくなるので、使
用者は容易に正立した状態に復帰できる。また、使用者
が歩行補助装置1を小さい力で押して歩いている時に、
使用者の脚が遅れた場合には、それに応じて復帰補助力
Fbが小さくなるので、使用者は自分に合った補助力を
受け、安心して正立した状態に復帰できる。
In this way, when the user's leg is delayed while the user presses the walking assist device 1 strongly, such as when the user trips, the return assisting force Fb is automatically increased. Can easily return to the upright state. Also, when the user is walking by pushing the walking assist device 1 with a small force,
When the user's leg is delayed, the return assisting force Fb is reduced accordingly, so that the user can receive an assisting force suitable for him / herself and can return to an erect state with peace of mind.

【0056】図11は、本発明の歩行補助装置の制御系
の構成の別の例を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing another example of the configuration of the control system of the walking assist device of the present invention.

【0057】設定器12は、使用者あるいはその介護者
が操作し、力ゲインKfおよび復帰補助力設定値Fb0
を、使用者の身体状態に応じて適当な値に設定する。力
センサ9は、使用者から歩行補助装置1に対して前進方
向に加えられている前進力Fyを検出する。制動指示部
31は、距離センサ10の出力を参照し、歩行支援装置
1の制動を制御する値である制動率βを求める。ここ
で、制動率βは上述と同様に図4に示したように求め
る。
The setting unit 12 is operated by the user or his caregiver to set the force gain Kf and the return assist force set value Fb0.
Is set to an appropriate value according to the physical condition of the user. The force sensor 9 detects a forward force Fy applied to the walking assist device 1 by the user in the forward direction. The braking instruction unit 31 refers to the output of the distance sensor 10 and obtains a braking rate β that is a value for controlling the braking of the walking support device 1. Here, the braking rate β is obtained as shown in FIG.

【0058】復帰補助力設定値Fb0と制動率βの積
を、復帰補助力Fbとし、前進力FyからFbを引き、
修正前進力Fy1を求める。さらに、修正前進力Fy1
に力ゲインKfを掛けてトルク指令Fmを求める。すな
わち、式で表現すると、次のようになる。
The product of the return assist force set value Fb0 and the braking rate β is defined as the return assist force Fb, and Fb is subtracted from the forward force Fy.
A corrected forward force Fy1 is obtained. Further, the corrected forward force Fy1
Is multiplied by a force gain Kf to obtain a torque command Fm. That is, the expression is as follows.

【0059】[0059]

【数6】Fb=β×Fb0Fb = β × Fb0

【0060】[0060]

【数7】Fy1=Fy−Fb## EQU7 ## Fy1 = Fy-Fb

【0061】[0061]

【数8】Fm=Kf×Fy1 制動トルク生成部51は、速度センサ11により検出さ
れたモータ速度Vmと、制動率βから、モータの前進方
向の速度を減じるための制動トルクFsを求める。ここ
で、制動トルクFsは、図12に示したように求める。
すなわち、制動率βが0の時およびモータ速度Vmが負
あるいは0の時は、制動トルクFsを0とし、制動率β
およびモータ速度Vmが正の時は、制動トルクFsを制
動率βとモータ速度Vmの積に比例させる。比例係数を
Ksとし、式で表すと、次のようになる。
Fm = Kf × Fy1 The braking torque generator 51 determines a braking torque Fs for reducing the forward speed of the motor from the motor speed Vm detected by the speed sensor 11 and the braking rate β. Here, the braking torque Fs is obtained as shown in FIG.
That is, when the braking rate β is 0 and the motor speed Vm is negative or 0, the braking torque Fs is set to 0, and the braking rate β
When the motor speed Vm is positive, the braking torque Fs is made proportional to the product of the braking rate β and the motor speed Vm. When the proportionality coefficient is represented by Ks and expressed by an equation, the following is obtained.

【0062】[0062]

【数9】Vm≧0の時 Fs=β×Ks×Vm Vm<0の時 Fs=0 修正トルク指令Fm1は、トルク指令Fmから制動トル
クFsを引いて求める。モータ制御器25は、モータの
トルクがFm1と一致するようにモータの電流を制御す
る。
When Vm ≧ 0 Fs = β × Ks × Vm When Vm <0 Fs = 0 The corrected torque command Fm1 is obtained by subtracting the braking torque Fs from the torque command Fm. The motor controller 25 controls the current of the motor so that the torque of the motor matches Fm1.

【0063】以下、図11に示した本発明の制御系の動
作を説明する。
Hereinafter, the operation of the control system of the present invention shown in FIG. 11 will be described.

【0064】まず、使用者が歩行補助装置1に対して遅
れることなく、歩行補助装置1の十分近くに立って歩行
しており、使用者の脚と歩行補助装置1との間の距離D
が所定の距離D1より近くに保たれている場合には、図
4に示したように、制動率βが0になる。
First, the user is walking sufficiently close to the walking assist device 1 without delay with respect to the walking assist device 1, and the distance D between the user's leg and the walking assist device 1 is determined.
Is kept shorter than the predetermined distance D1, the braking rate β becomes zero as shown in FIG.

【0065】この場合は、修正前進力Fy1は、前進力
Fyと等しくなる。また、図12に示したように、制動
トルクFsが0になるので、修正モータトルク指令Fm
1は、前進力Fyに比例する。これにより、使用者が歩
行補助装置1に前後方向の力を加えると、それに応じ
て、モータが前後方向のトルクを発生するので、使用者
は小さい力で望む方向に自由に歩行できる。
In this case, the corrected forward force Fy1 becomes equal to the forward force Fy. Further, as shown in FIG. 12, since the braking torque Fs becomes 0, the corrected motor torque command Fm
1 is proportional to the forward force Fy. Thus, when the user applies a force in the front-rear direction to the walking assist device 1, the motor generates a torque in the front-rear direction in response to the force, so that the user can freely walk in a desired direction with a small force.

【0066】一方、使用者が歩行補助装置から遅れ、使
用者の脚と歩行補助装置1との間の距離Dが所定の距離
D1を越えた場合には、図4に示したように、制動率β
が正の値になる。
On the other hand, when the user is delayed from the walking assist device and the distance D between the user's leg and the walking assist device 1 exceeds a predetermined distance D1, braking is performed as shown in FIG. Rate β
Becomes a positive value.

【0067】ここで、モータ速度Vmが正、すなわち歩
行補助装置1が前進している場合には、図12に示した
ように、制動トルクFsは正になり、制動トルクFsを
トルク指令Fmから減じた修正トルク指令Fm1により
モータ6のトルクが制御されるので、速度を減じる方向
にトルクが発生し、モータ速度Vmが減少する。これに
より、歩行補助装置1の前進速度が低下するので、使用
者が大きく前傾した姿勢になることが防止される。
Here, when the motor speed Vm is positive, that is, when the walking assist device 1 is moving forward, as shown in FIG. 12, the braking torque Fs becomes positive, and the braking torque Fs is changed from the torque command Fm. Since the torque of the motor 6 is controlled by the reduced corrected torque command Fm1, a torque is generated in the direction of decreasing the speed, and the motor speed Vm decreases. As a result, the forward speed of the walking assist device 1 is reduced, so that the user is prevented from being in a greatly forwardly inclined posture.

【0068】また、復帰補助力Fbを前進力Fyから引
いた修正前進力Fy1に比例してトルク指令Fmが求め
られるので、前進力FyがFbより小さい場合には、ト
ルク指令Fmが負になる。従って、前進力Fyが0、す
なわち使用者が歩行補助装置1に力を加えていない場合
であっても、トルク指令Fmが負になり、歩行補助装置
1を後退させる方向のトルクが発生する。
Further, since the torque command Fm is obtained in proportion to the corrected forward force Fy1 obtained by subtracting the return assist force Fb from the forward force Fy, if the forward force Fy is smaller than Fb, the torque command Fm becomes negative. . Therefore, even if the forward force Fy is 0, that is, even if the user does not apply a force to the walking assist device 1, the torque command Fm becomes negative, and a torque is generated in a direction to retract the walking assist device 1.

【0069】これにより、使用者の脚が遅れて、前傾姿
勢になり、後ろ向きの力を歩行補助装置に加えるのが困
難になった場合でも、使用者は、容易に歩行補助装置1
を後方に引き戻し、正立姿勢に復帰することができる。
なお、歩行補助装置1が後退している時、すなわちモー
タ速度Vmが負の時には、制動トルクFsが0になるの
で、後退の動作は妨げられない。
Thus, even when the user's legs are delayed and the user leans forward and it becomes difficult to apply a backward force to the walking assist device, the user can easily use the walking assist device 1.
Can be pulled back to return to the upright position.
When the walking assist device 1 is retreating, that is, when the motor speed Vm is negative, the braking torque Fs becomes 0, so that the retreating operation is not hindered.

【0070】図13は、本発明の歩行補助装置の制御系
の構成のさらに別の例を示すブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram showing still another example of the configuration of the control system of the walking assist device of the present invention.

【0071】設定器12は、使用者あるいはその介護者
が操作し、速度ゲインKvおよび復帰速度設定値Vb0
を、使用者の身体状態に応じて適当な値に設定する。
The setting device 12 is operated by the user or his caregiver to set the speed gain Kv and the return speed set value Vb0.
Is set to an appropriate value according to the physical condition of the user.

【0072】ここで、復帰速度設定値Vb0は、使用者
の脚が遅れた時に、使用者を正立姿勢に復帰させるため
に、歩行補助装置1を後退させる速度を設定する値であ
り、歩行補助装置1を後退させる方向を正とする。復帰
速度設定値Vb0は、一般的には、2cm/sないし20
cm/s程度のゆっくりした速度に設定する。
Here, the return speed setting value Vb0 is a value for setting the speed at which the walking assist device 1 is retracted in order to return the user to the upright posture when the user's legs are delayed. The direction in which the auxiliary device 1 is retracted is positive. The return speed set value Vb0 is generally between 2 cm / s and 20 cm / s.
Set to a slow speed of about cm / s.

【0073】力センサ9は、使用者から歩行補助装置1
に対して前進方向に加えられている前進力Fyを検出す
る。制動指示部31は、距離センサ10の出力を参照
し、歩行支援装置1の制動を制御する値である制動率β
を求める。ここで、制動率βは上述と同様に図4に示し
たように求める。速度指令Vrは、前進力Fyにゲイン
Kvを乗じて求める。
The force sensor 9 is provided to the walking assist device 1 from the user.
, A forward force Fy applied in the forward direction is detected. The braking instruction unit 31 refers to the output of the distance sensor 10 and determines a braking rate β that is a value for controlling the braking of the walking support device 1.
Ask for. Here, the braking rate β is obtained as shown in FIG. The speed command Vr is obtained by multiplying the forward force Fy by the gain Kv.

【0074】選択器61は、制動率βに応じて、速度指
令Vrと復帰速度設定値Vb0の符号を反転した値(−
Vb0)の一方を選択あるいは混合し、修正速度指令V
r1を求める。ここで、β=0の場合は、Vr1をVr
と等しくし、β=1の場合は、Vr1を−Vb0と等し
くする。また、βが中間の値の場合には、Vr1をVr
と−Vb0をβに応じて混合した値にする。すなわち、
修正速度指令Vr1は次の式で表される。
The selector 61 outputs a value obtained by inverting the sign of the speed command Vr and the return speed set value Vb0 (−−) according to the braking rate β.
Vb0) is selected or mixed, and the corrected speed command V
Find r1. Here, when β = 0, Vr1 is changed to Vr
And when β = 1, Vr1 is made equal to −Vb0. When β is an intermediate value, Vr1 is changed to Vr
And -Vb0 are mixed values according to β. That is,
The corrected speed command Vr1 is represented by the following equation.

【0075】[0075]

【数10】Vr1=(1−β)×Vr−β×Vb0 モータ制御器25は、速度センサ11により検出したモ
ータ速度が、修正速度指令Vr1に一致するようにモー
タ6を制御する。
Vr1 = (1−β) × Vr−β × Vb0 The motor controller 25 controls the motor 6 so that the motor speed detected by the speed sensor 11 matches the corrected speed command Vr1.

【0076】以下、図13に示した本発明の制御系の動
作を説明する。
Hereinafter, the operation of the control system of the present invention shown in FIG. 13 will be described.

【0077】まず、使用者が歩行補助装置1に対して遅
れることなく、歩行補助装置1の十分近くに立って歩行
しており、使用者の脚と歩行補助装置1との間の距離D
が所定の距離D1より近くに保たれている場合には、図
4に示したように、制動率βが0になる。
First, the user is standing sufficiently close to the walking assist device 1 without delay with respect to the walking assist device 1, and the distance D between the user's leg and the walking assist device 1 is determined.
Is kept shorter than the predetermined distance D1, the braking rate β becomes zero as shown in FIG.

【0078】この場合は、修正速度指令Vr1は、速度
指令Vrと等しくなるので、修正速度指令Vr1は、前
進力Fyに比例する。これによって、使用者が歩行補助
装置1に前向きあるいは後ろ向きの力を加えると、それ
に応じて、歩行補助装置1が前進あるいは後退するの
で、使用者は望む方向に自由に歩行できる。
In this case, the corrected speed command Vr1 is equal to the speed command Vr, so that the corrected speed command Vr1 is proportional to the forward force Fy. Thus, when the user applies a forward or backward force to the walking assist device 1, the walking assist device 1 moves forward or backward accordingly, so that the user can walk freely in a desired direction.

【0079】一方、使用者の脚が歩行補助装置1から遅
れ、使用者と歩行補助装置1との間の距離Dが所定の距
離D2よりも離れた場合には、図4に示したように、制
動率βが1になる。
On the other hand, when the leg of the user is behind the walking assist device 1 and the distance D between the user and the walking assist device 1 is longer than a predetermined distance D2, as shown in FIG. , The braking rate β becomes 1.

【0080】この場合は、修正速度指令Vr1は、復帰
速度設定値Vb0の符号を反転した値になるので、歩行
補助装置1は、速度Vb0で自動的に後退する。これに
より、使用者の脚が遅れた場合であっても、使用者が大
きく前傾した姿勢になることがなく、さらに、使用者が
前傾し、後ろ向きの力を歩行補助装置1に加えるのが困
難になった場合であっても、歩行補助装置1が自動的に
後退するので、使用者は容易に正立姿勢に復帰すること
ができる。
In this case, the corrected speed command Vr1 becomes a value obtained by inverting the sign of the return speed set value Vb0, so that the walking assist device 1 automatically retreats at the speed Vb0. Thus, even when the user's legs are delayed, the user does not have a large forward leaning posture, and the user leans forward and applies a backward force to the walking assist device 1. Even if it becomes difficult, the walking assist device 1 automatically retreats, so that the user can easily return to the upright posture.

【0081】また、使用者の脚が歩行補助装置から遅れ
つつあるか、あるいは、正立姿勢に復帰しつつあり、使
用者と歩行補助装置1との間の距離Dが所定の距離D1
とD2の間にある場合には、図4に示したように、制動
率βが0と1の間の値になる。
Also, the leg of the user is lagging behind the walking assist device or is returning to the upright posture, and the distance D between the user and the walking assist device 1 is a predetermined distance D1.
And D2, the braking rate β takes a value between 0 and 1 as shown in FIG.

【0082】この場合は、修正速度指令Vr1は、速度
指令Vrと復帰速度設定値Vb0の符号を反転した値を
制動率βに基づいて混合した値になるので、歩行補助装
置1は、自動的に後退すると共に、使用者が歩行補助装
置に力を加えることにより、歩行補助装置1を操作でき
る状態になる。ここで、使用者が歩行補助装置1に力を
加えていないとすると、修正速度指令Vr1は−β×V
b0になり、歩行補助装置は、β×Vb0の速度で後退
する。すなわち、歩行補助装置1の後退速度は、使用者
と歩行補助装置1との間の距離に応じて変化する。これ
により、使用者の脚が遅れた後に、正立姿勢に復帰する
際に、歩行補助装置1が使用者に近づくにつれて後退速
度が減少するので、使用者は安心して正立姿勢に復帰す
ることができる。
In this case, the corrected speed command Vr1 is a value obtained by mixing the speed command Vr and the value obtained by inverting the sign of the return speed set value Vb0 based on the braking rate β. When the user applies force to the walking assist device, the user can operate the walking assist device 1. Here, assuming that the user does not apply force to the walking assist device 1, the corrected speed command Vr1 is -β × V
It becomes b0, and the walking assist device retreats at the speed of β × Vb0. That is, the retreat speed of the walking assist device 1 changes according to the distance between the user and the walking assist device 1. Thereby, when the user returns to the erect posture after the legs are delayed, the retreat speed decreases as the walking assist device 1 approaches the user, so that the user can safely return to the erect posture. Can be.

【0083】[0083]

【発明の効果】上記のように、本発明の歩行補助装置
は、歩行補助装置1と使用者の脚の距離を検出して歩行
補助装置1の移動を制御し、使用者の脚が遅れた場合
に、歩行補助装置1の前進が制限されるので、歩行機能
障害により、脚を前に出すのが遅れることのある人が使
用した場合に、使用者が大きく前傾した姿勢になること
が防止され、安全性が向上する。
As described above, the walking assist device of the present invention controls the movement of the walking assist device 1 by detecting the distance between the walking assist device 1 and the user's leg, and the leg of the user is delayed. In this case, since the forward movement of the walking assist device 1 is restricted, when a person who may be unable to extend his / her legs forward due to a walking dysfunction uses the person, the user may have a greatly inclined forward posture. Is prevented and safety is improved.

【0084】また、使用者の脚が遅れた場合には、歩行
補助装置1を自動的に後退させる補助力が発生するの
で、使用者が前傾姿勢になり、後ろ向きの力を歩行補助
装置1に加えるのが困難な場合でも、使用者は容易に正
立姿勢に復帰することができ、使用者が単独で使用した
際の操作性が向上する。
When the user's leg is delayed, an assisting force for automatically retreating the walking assist device 1 is generated, so that the user assumes a forward leaning posture and applies a backward force to the walking assist device 1. The user can easily return to the upright posture even when it is difficult to add to the above, and the operability when the user independently uses it is improved.

【0085】これにより、使用者が単独で安全に歩行で
きるようになるので、使用者が自立して生活できるよう
になり、介護者の負担が低減される。また、歩行訓練の
効果が高まる。
As a result, since the user can walk independently and safely, the user can live independently and reduce the burden on the caregiver. In addition, the effect of walking training increases.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る歩行補助装置の一実施例の構造を
示す側面図および上面図。
FIG. 1 is a side view and a top view showing the structure of one embodiment of a walking assist device according to the present invention.

【図2】本発明に係る制御装置の一実施例の構成を示す
ブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a control device according to the present invention.

【図3】本発明に係る歩行補助装置の一実施例の制御系
の構成を示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control system of an embodiment of the walking assistance device according to the present invention.

【図4】本発明に係る使用者と歩行補助装置との間の距
離と制動率の関係の一実施例を示すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing an example of a relationship between a distance between a user and a walking assistance device and a braking rate according to the present invention.

【図5】本発明に係る速度指令と修正速度指令の関係の
一実施例を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing one embodiment of the relationship between a speed command and a corrected speed command according to the present invention.

【図6】本発明に係る前進力と修正速度指令の関係の一
実施例を示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing one embodiment of a relationship between a forward force and a corrected speed command according to the present invention.

【図7】本発明に係る使用者と歩行補助装置との間の距
離と復帰補助力の関係の一実施例を示すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing one embodiment of the relationship between the distance between the user and the walking assist device according to the present invention and the return assisting force.

【図8】本発明に係る使用者と歩行補助装置との間の距
離と歩行補助装置の抵抗の関係の一実施例を示すグラ
フ。
FIG. 8 is a graph showing one embodiment of the relationship between the distance between the user and the walking assist device and the resistance of the walking assist device according to the present invention.

【図9】本発明に係る制動率と修正制動率の関係の一実
施例を示すグラフ。
FIG. 9 is a graph showing an example of a relationship between a braking rate and a corrected braking rate according to the present invention.

【図10】本発明に係る使用者と歩行補助装置との間の
距離と見かけの抵抗の関係の一実施例を示すブロック
図。
FIG. 10 is a block diagram showing an embodiment of a relationship between a distance between a user and a walking assistance device and an apparent resistance according to the present invention.

【図11】本発明に係る制御装置の一実施例の構成を示
すブロック図。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a control device according to the present invention.

【図12】本発明に係る速度と制動トルクの関係の一実
施例を示すグラフ。
FIG. 12 is a graph showing one embodiment of the relationship between speed and braking torque according to the present invention.

【図13】本発明に係る制御装置の一実施例の構成を示
すブロック図。
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a control device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

β…制動率、Fy…前進力、D…距離センサの出力、W
…鉛直力、Vr…速度指令、Vm…モータ速度、Kv…
速度ゲイン、Kf…力ゲイン、Fb0…復帰力設定値、
Vb0…復帰速度設定値。
β: braking rate, Fy: forward force, D: distance sensor output, W
... vertical force, Vr ... speed command, Vm ... motor speed, Kv ...
Speed gain, Kf: force gain, Fb0: return force set value,
Vb0: Return speed setting value.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 静子 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 根本 泰弘 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 藤江 正克 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shizuko Hattori 502, Kandachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Machinery Research Laboratory, Inc. Inside the Machinery Research Laboratory (72) Inventor Masakatsu Fujie 502, Kandachicho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基体と、該基体を移動させる駆動部と、使
用者から該基体に作用する作用力を検出する作用力検出
手段とを備え、該作用力検出手段により検出される作用
力に基づいて移動制御される歩行補助装置において、使
用者を検出する使用者検出手段と、該使用者検出手段に
より、該基体から使用者までの距離が所定の距離より大
きいことが検出された時に、前記基体の前進を制限する
制御手段を設けたことを特徴とする歩行補助装置。
1. An apparatus comprising: a base; a drive unit for moving the base; and an operating force detecting means for detecting an operating force acting on the base from a user. In the walking assist device that is controlled based on the movement, the user detecting means for detecting the user, and when the distance from the base to the user is detected to be greater than a predetermined distance by the user detecting means, A walking assistance device, further comprising control means for restricting advancement of the base.
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